JP2016129921A - 回転テーブル - Google Patents

Abstract

【課題】テーブルのコストを上昇させることなく、テーブルの駆動時に必要なエネルギーを増加させることなく、かつ簡単な構造を用いてテーブルの垂直位置を安定させることができる回転テーブルを提供する。【解決手段】回転テーブル１は、上向きに延びる軸部材９を有するベース３と、このベース３の軸部材９の軸線回りに回転可能なテーブル５と、を備え、ベース３とテーブル５との間の流体通路に流体を供給する静圧軸受構造によってベース３上にテーブル５を支持するように構成されており、静圧軸受構造は、外輪４５がテーブル５に固定された、ベース３に対してテーブル５を垂直方向に支持するスラスト玉軸受２５を備えており、回転テーブル１は、さらに、スラスト玉軸受２５の内輪４３に対して下向きの予圧を付与するボルト４１及び固定リング３１を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、回転テーブルに関し、特に、静圧軸受を用いた回転テーブルに関する。

従来から、例えば横中ぐりスライス盤やＮＣ旋盤のような工作機械において、被工作物を回転させるための回転テーブルを用いることが知られている。そして回転テーブルとしては、回転可能なテーブルと、定位置に固定されたベースとを備えており、静圧軸受を用いてベースに対してテーブルを回転可能に支持したものがある。静圧軸受を用いた回転テーブルは、テーブルとベースとの間に流体圧室を有しており、この流体圧室に流体を加圧供給することでベースとテーブルとの間に流体膜を介在させてテーブルとベースとが直接接触しないように構成されている（例えば特許文献１）。

特開２００５−１３８２１６号公報

特許文献１に記載された工作機械の回転テーブルでは、被工作物を載せるためのテーブルを、ベース上で回転させることにより、テーブル上の被工作物を高速回転させている。そして、テーブル上で被工作物に対して精密な加工を行う場合、被工作物の位置を安定させる必要があるが、このためには、加工テーブル及びテーブルの垂直位置をベースに対して厳密に調整する必要がある。しかしながら、被工作物をテーブル上に載せる前に、テーブルとベースとの垂直位置を調整したとしても、被工作物をテーブル上に載せたときに被工作物の重量によってテーブルの垂直位置が変化したり、被工作物に対する処理を行っているときに被工作物がテーブルに加える負荷が変化し、これによりテーブルのベースに対する垂直位置が変化したりする場合がある。そして、テーブルのベースに対する垂直位置が変化すると、加工精度が低下してしまう。また、テーブルとベースとの間に介在する流体膜による流体圧が不足している場合にも、同様の問題が生じる。この問題は、被工作物の重量が減少するに従って顕著に生じる。

テーブルとベースとの垂直位置の変化を抑制するための手段として、被工作物をテーブル上に置く前に、テーブルに対して、ベース方向に予め力を加えておく方法が知られている。テーブルに対して予圧をかけることにより、ベースに対するテーブルの静圧剛性（動きにくさ）が向上し、被工作物を介してテーブルに加わる負荷が変化した場合にも、テーブルとベースのとの垂直位置が変化しにくくなる。

テーブルに対して予圧を加える方法としては、テーブルの重量を増加させることが考えられる。しかしながら、テーブルの重量を増加させると、テーブルのコストが上昇してしまい、また、テーブルを回転させるために必要なエネルギーが増加してしまうため好ましくない。

また、これとは別の方法として、テーブルの上方に、テーブルの周縁に沿ってリング状のバックプレートを設け、テーブルとバックプレートとの間にも流体膜を介在させることが考えられる。この場合、テーブルとベースとの間の流体膜によってテーブルに対して下方から流体圧を加えると同時に、テーブルとバックプレートとの間の流体膜によってテーブルに対して上方からも流体圧を加える。しかしながらバックプレートを設けると、バックプレートとテーブルとの間にまで流体通路を設ける必要がある。この場合、予圧をかけるための構造を構成するための部品の点数が増加するので好ましくない。

そこで本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、テーブルのコストを上昇させることなく、テーブルの駆動時に必要なエネルギーを増加させることなく、かつ簡単な構造を用いてテーブルの垂直位置を安定させることができる回転テーブルを提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明は、上向きに延びる軸部材を有するベースと、このベースの軸部材の軸線回りに回転可能なテーブルとを備え、ベースとテーブルとの間の流体通路に流体を供給する静圧軸受構造によってベース上にテーブルを支持する回転テーブルであって、静圧軸受構造は、一方のレースがテーブルに固定された、ベースに対してテーブルを垂直方向に支持する軸受を備えており、テーブルは、さらに、軸受の他方のレースに対して下向きの予圧を付与する予圧構造を備えている。

このように構成された本発明によれば、軸受の他方のレースに対して下向きの力を付与する簡単な予圧構造によって、テーブルに対して予圧を付与することができる。

この場合において、軸受は、一方のレースがテーブルに固定されたスラストベアリングであり、静圧軸受構造は、テーブルとベースの軸部材との間に介在するラジアルベアリングをさらに備えている。

また、この場合において、軸受は、一方のレースがテーブルに固定され、他方のレースがベースの軸部材に固定された円錐ころベアリングであってもよい。

また、本発明において好ましくは、テーブルは、その下面の回転中心近傍に、ベースの軸部材を受け入れるための受け入れ部を有しており、軸受の一方のレースは、受け入れ部の周壁に固定されており、テーブルの上面には、回転中心に向けて盛り上がるように傾斜付け加工が施されている。

このように構成された本発明によれば、テーブルの回転中心近傍に設けられた受け入れ部の周壁に下向きの予圧を付与してテーブルの上面の回転中心近傍が下向きに引っ張られたとしても、予めテーブルの上面に傾斜付け加工を施すことによって、予圧を付与したときにテーブルの上面を水平にすることができる。

以上のように、本発明によれば、テーブルのコストを上昇させることなく、テーブルの駆動時に必要なエネルギーを増加させることなく、かつ簡単な構造を用いてテーブルの垂直位置を安定させることができる。

本発明の第一の実施形態による回転テーブルの側断面図である。 本発明の第一の実施形態による回転テーブルのベースの上面図である。 本発明の第二の実施形態による回転テーブルの側断面図である。 本発明の実施形態の変形例による回転テーブルの側断面図である。

以下、図面を参照して、本発明の第一の実施形態による回転テーブルについて説明する。図１は、本発明の実施形態による回転テーブルの側断面図であり、図２は、この回転テーブルのベースの上面図である。

図１に示すように、回転テーブル１は、ベース３と、テーブル５とを備えており、静圧軸受構造によってテーブル５をベース３上で支持するように構成されている。

ベース３は、略円板形状を有しており、ベース３の上面には、その周縁に沿って、環状支持部７が形成されている。また、ベース３の中心付近には、ベース３の上面から上向きに延びるほぼ円柱形状の軸部材９が形成されている。環状支持部７は、ベース３の上面の周縁に沿って、厚みを増加させることで形成されている。この環状支持部７上には、側壁１１によって区画された流体圧室１３が形成されている。流体圧室１３は、例えば４枚の側壁１１によって区画された長方形平面を有しており、その底には、油供給源（図示せず）から供給された油を流体圧室１３に導くための導管１５の出口が形成されている。本実施形態による回転テーブル１のベース３には、図２に示すように、直方体形状の流体圧室１３が等角度間隔で４個設けられている。

テーブル５は、ベース３と同一径の略円板形状を有しており、後述する静圧軸受構造によってベース３の軸部材９周りで回転できるように支持されている。テーブル５の上面は、被工作物を配置できるように水平に形成されている。テーブル５の中心近傍は、円柱状にくり抜かれており、このくり抜かれた部分は、ベース３の軸部材９を受け入れるための受け入れ部１７を構成している。受け入れ部１７は、垂直に延びる周壁１９によって囲まれており、その中心がテーブル５の回転軸線、すなわち軸部材９の軸線と重なる位置に形成されている。また、受け入れ部１７の上部には、蓋２１が被せられており、この蓋２１の上面と、テーブル５の上面とによって、一様な水平面を形成している。そして水平面上には、被工作物が配置される。

また、テーブル５の下面には、その周縁に沿って、ベース３の環状支持部７と対向するように設けられた環状支持部２３が形成されている。テーブル５の環状支持部２３は、テーブル５の下面の周縁に沿って厚みを増すことで形成されており、環状支持部２３の低面は、ベース３の環状支持部７とほぼ同一の幅を有する環状平面をなしている。また、テーブル５の環状支持部２３は、後述する静圧軸受構造によってテーブル５をベース３上に支持したときに、流体圧室１３の側壁１１の上端との間に微小な隙間ができるように位置決めされている。

また、回転テーブル１は、ベース３上にテーブル５を支持するための２つの軸受を備えている。具体的には、回転テーブル１は、軸線方向のスラストを受けるためのスラスト玉軸受２５と、径方向のラジアルを受けるための円筒コロ軸受２７とを備えている。そして回転テーブル１では、流体圧室１３やそこに油を導くための導管１５等テーブル５とベース３との間に油を供給する機構によって静圧軸受構造を形成している。

スラスト玉軸受２５は、その回転軸線が軸部材９の軸線と重なるように、ベース３の軸部材９と、テーブル５の受け入れ部１７の周壁１９との間に配置されている。そしてスラスト玉軸受２５の上側レース２９は、環状の固定リング３１及びスペーサ３３を介して軸部材９に固定されている。また、スラスト玉軸受２５の下側レース３５は、受け入れ部１７の周壁１９に一体形成され周壁１９から径方向内側に延びる環状の台座３７上に固定されている。軸部材９の外周には、周方向に延びる段３９が形成されており、スペーサ３３は、この段３９の上面に配置されている。そして固定リング３１は、スペーサ３３の上に配置されており、固定リング３１及びスペーサ３３は、軸部材９の段３９に対してボルト締めされている。そして回転テーブル１では、スペーサ３３の厚みを調整することによって、固定リング３１の位置を調整し、これにより、固定リング３１がスラスト玉軸受２５を下向きに押す強さを調整できるように構成されている。

また、円筒コロ軸受２７は、スラスト玉軸受２５の下側に配置されており、その内輪４３の内周面が軸部材９の外周面に固定されており、その外輪４５の外周面がテーブル５の受け入れ部１７の周面に固定されている。そして軸部材９の外周面には、円筒コロ軸受２７の内輪４３を上下方向から挟み込みその垂直方向位置を固定するための内輪固定部４７が形成されている。また、テーブル５の受け入れ部１７の周面にも同様に、円筒コロ軸受２７の外輪４５を上下方向から挟み込みその垂直方向位置を固定するための外輪固定部４９が形成されている。なお、外輪固定部４９の上側の部材としては、上述したスラスト玉軸受２５の下側レース３５が固定された環状の台座３７を用いても良いし、環状の台座３７とは別部材を用いても良い。

次に、回転テーブル１の作用について詳述する。

上述したように、回転テーブル１は、スペーサ３３の厚みを調整することによって固定リング３１がスラスト玉軸受２５の上側レース２９を下向きに押す力を調整できるものであり、この構成により、スラスト方向の力を受けるスラスト玉軸受２５を介して、ベース３からテーブル５に対して下向きの力を付与することができる。より具体的には、スペーサ３３として、比較的薄いものを使用すると、固定リング３１を締めたときに、固定リング３１がボルト４１と共に下向きに押し込まれる。そして固定リング３１が下向きに押し込まれると、固定リング３１の下側に配置されているスラスト玉軸受２５の上側レース２９が、固定リング３１によって下向きに押される。そしてスラスト玉軸受２５の上側レース２９が下向きに押されると、その力は、スラスト玉軸受２５、及びスラスト玉軸受２５を下側から支持している台座３７に伝わる。そして台座３７が下向きに押されることにより、台座３７が一体形成されているテーブル５も下向きに押される。これにより、ベース３によってテーブル５に下向きの力を付与することができる。

そしてベース３によってテーブル５に下向きの力を加えることにより、ベース３とテーブル５との隙間を小さくすることができる。これにより、導管１５から流体圧室１３に油を供給し、テーブル５とベース３との間に油が供給されたときに、油が通る油通路を、従来のものと比較して狭くすることができる。これにより、テーブル５とベース３との間に油膜を形成してベース３に対してテーブル５を支持しているときに、テーブル５の垂直方向の稼働域を小さくすることができる。そして、テーブル５の垂直方向の稼働域を小さくすることにより、ベース３に対してテーブル５を、垂直方向により安定させることができる。

次に、本発明の第二の実施形態について詳述する。図３は、第二の実施形態にかかる回転テーブルの側断面図である。なお、第二の実施形態にかかる回転テーブルは、第一の実施形態にかかる回転テーブル１と同様の構成を有しているため、同一の構成については同一の符号を用いる。

第二の実施形態による回転テーブル１０１は、静圧軸受構造として、スラスト玉軸受２５及び円筒コロ軸受２７に代えて、円錐コロ軸受１０３を有している。円錐コロ軸受１０３は、その内輪１０５の内周が軸部材９の外周に接触しており、その外輪１０９の外周が固定部１１１及びテーブル５の受け入れ部１７の周壁１９に固定されている。円錐コロ軸受１０３は、下向きの力を支持できるように、円錐ころの先鋭部が下側を向くように軸部材９とテーブル５との間に配置されている。また回転テーブル１０１は、円錐コロ軸受１０３の内輪１０５の上側に配置され軸部材９に螺合されるナット１１３と、ナット１１３と内輪１０５との間に配置されるスペーサ１１５とを備えている。ナット１１３は、軸部材９の外周に垂直方向に切られたねじ山に螺合される。そして、第二の実施形態においても、スペーサ１１５の厚みを調整することにより、内輪１０５を下向きに押す力を調整することができる。

回転テーブル１０１も第一の実施形態による回転テーブル１と同様に、スペーサ１１５の厚みを調整することによって、円錐コロ軸受１０３の内輪１０５に対する下向きの力を調整する。従って、スペーサ１１５の厚みを比較的厚くすることにより、内輪１０５に対する下向きの力を増加させ、これにより、テーブル５に固定された外輪１０９に下向きの力を作用させ、テーブル５に下向きの力を加えるように構成されている。そしてこのような構成によっても、テーブル５とベース３との間の隙間を狭くし、これにより、ベース３に対してテーブル５を、垂直方向により安定させることができる。

次に、上述の第一及び第二の実施形態の変形例について詳述する。

図４は、変形例による回転テーブルの側断面図である。なお図４では、簡略化のために軸受を省略しているが、この変形例は、第一の実施形態による回転テーブル１及び第二の実施形態による回転テーブル１０１の両方に適用可能である。

図４に示すように、回転テーブル１２１が備えるテーブル１２３の上面には、中心に向けて厚みが増すように傾斜付け加工が施されている。これにより、テーブル１２３の上面は、中心に向けて盛り上がるような形状となっている。

第一及び第二の実施形態において説明したように、回転テーブル１２１には、固定リング３１又はナット１１３により、軸受２５，１０３を介してテーブル１２３を下向きに予め押している。即ち、テーブル１２３に下向きの力が作用すると、テーブル１２３の中心近傍は下向きに変形し、テーブル１２３の上面の平坦性が損なわれてしまう。

従って、テーブル１２３の上面に傾斜付け加工を施すことによって、テーブル１２３に下向きの力をかけた後にもテーブル１２３の上面を平坦に保つことができる。このとき傾斜付け加工によるテーブル１２３の上面の形状は、例えば、以下の数式１を用いて予め変形量を算出することで決定される。

ここで、Ｐは、荷重、ｒは、テーブル１２３の中心からの距離、νは、ポアソン比、Ｄは、曲げ剛性を示し、中実であれば、Ｄは、数式２によって算出される。

なお、本発明は上述の実施形態及びその変形例に限定されるものではなく、実施形態及び変形例の各構成は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

１，１０１，１２１ 回転テーブル
３ ベース
５，１２３ テーブル
２５ スラスト玉軸受
２７ 円筒コロ軸受
２９ 上側レース
３１ 固定リング
３５ 下側レース
４１ ボルト
１０３ 円錐コロ軸受
１０５ 内輪
１１３ ナット

Claims (4)

1. 上向きに延びる軸部材を有するベースと、
   このベースの軸部材の軸線回りに回転可能なテーブルと、を備え、
   前記ベースと前記テーブルとの間の流体通路に流体を供給する静圧軸受構造によって前記ベース上に前記テーブルを支持する回転テーブルであって、
   前記静圧軸受構造は、一方のレースがテーブルに固定された、前記ベースに対して前記テーブルを垂直方向に支持する軸受を備えており、
   前記回転テーブルは、さらに、前記軸受の他方のレースに対して下向きの予圧を付与する予圧構造を備えていること、を特徴とする回転テーブル。
2. 前記軸受は、一方のレースが前記テーブルに固定されたスラストベアリングであり、
   前記静圧軸受構造は、前記テーブルと前記ベースの軸部材との間に介在するラジアルベアリングをさらに備えている、請求項１に記載の回転テーブル。
3. 前記軸受は、一方のレースが前記テーブルに固定され、他方のレースが前記ベースの軸部材に固定された円錐ころベアリングである、請求項１に記載の回転テーブル。
4. 前記テーブルは、その下面の回転中心近傍に、前記ベースの軸部材を受け入れるための受け入れ部を有しており、前記軸受の一方のレースは、前記受け入れ部の周壁に固定されており、前記テーブルの上面には、回転中心に向けて盛り上がるように傾斜付け加工が施されている、請求項１乃至３の何れか１項に記載の回転テーブル。

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