JP2761932B2 - 工作機械用円テーブル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、工作機械用円テーブル、殊に、割出し機
能等を有するアタッチメントを介してワークを積載する
工作機械用円テーブルに関する。

従来技術 マシニングセンタを含む各種の工作機械には、ワーク
の回転割出し作業を実施するために、円テーブルが広く
使用されている。このような円テーブルは、工作機械の
一部として組み込まれることもあり、また、加工の際の
アタッチメントとして、工作機械と別体のものとして使
用されることもある。

一方、ワークを加工する際に、円テーブルの回転方向
以外の方向の割出しを併せ必要とする場合には、ワーク
は、そのような割出し機構を有する別のアタッチメント
を介して円テーブル上に積載される。たとえば、回転割
出しの他に傾斜割出しを必要とする場合には、まず、傾
斜テーブルを有するアタッチメントを円テーブル上に積
載し、ワークは、このアタッチメント上に積載しなけれ
ばならない。

このような目的に使用されるアタッチメントは、円テ
ーブル上において、所定の割出し機能を実現するため
に、専用の駆動モータを備えるものとなっており、した
がって、円テーブルの回転割出しとは独立に、任意にア
タッチメントの割出し機能を実現することができる。

発明が解決しようとする課題 而して、かかる従来技術によるときは、円テーブル上
に積載するアタッチメントに駆動モータが搭載されてい
るから、これに伴う各種の問題の発生が避けられなかっ
た。すなわち、アタッチメントの全体体積が過大となっ
て、円テーブルの回転割出し範囲に制約を与えたり、円
テーブルが回転するために、駆動モータに対する電気配
線が面倒となったり、ワーク加工時に、切削液による電
気的なトラブルの発生があったりする他、自動パレット
チェンジャを使用して無人加工システムを構築する場
合、駆動モータに対するケーブル長さがパレットの移動
範囲を制約するために、システム設計上の自由度を大き
く制限してしまうことも少なくなかった。また、これら
の問題を解決するために、単純に、駆動モータを円テー
ブル側のフレーム上に移したとしても、そのときは、円
テーブルの回転割出しに際して、円テーブルと、アタッ
チメントの入力軸との間に相対回転が発生し、回転割出
しによってアタッチメントの割出しが不用意に変更され
てしまうので、これを実用することは不可能である。

そこで、この発明の目的は、アタッチメントの駆動モ
ータを円テーブル側に移すとともに、差動機構を使用
し、円テーブルの回転割出しとアタッチメントの割出し
との相互干渉を補償することによって、駆動モータがア
タッチメントに搭載されていることによる諸問題を一挙
に解消することができる工作機械用円テーブルを提供す
ることにある。

課題を解決するための手段 かかる目的を達成するためのこの発明の構成は、ベー
スフレームと、ベースフレームに回転自在に搭載する円
テーブルと、ベースフレームに組み込む差動機構と、円
テーブルに積載するアタッチメントの入力軸に自動連結
可能な制御軸と、ベースフレームに搭載し、差動機構を
介して制御軸を駆動する駆動モータとを備え、差動機構
は、駆動モータを停止し、円テーブルを回転するとき、
制御軸と円テーブルとが同期回転するように、その差動
特性を設定することを要旨とする。ただし、ここでいう
同期回転とは、制御軸と円テーブルとがそれぞれの回転
方向と回転量との双方が同一になるように回転すること
をいう。

なお、制御軸は、円テーブルの回転中心となる回転軸
と同軸に配設してもよく、また、前者は後者から偏心し
て配設してもよい。

また制御軸は、円テーブルの表面に進退自在とするこ
とができ、さらに、円テーブルは、パレットクランプ機
構を備えるようにしてもよい。

なお、差動機構を構成する太陽ギヤと円テーブルと
は、互いに同心に配設することもできる。

作用 而して、この構成によるときは、円テーブル上に積載
されたアタッチメントは、その入力軸が制御軸に自動連
結されるので、ベースフレーム上の駆動モータにより、
任意に所定の割出し設定動作を実行することができる。

一方、円テーブルを回転し、回転割出しを行なうとき
は、円テーブル上のアタッチメントも、円テーブルと一
体となって同時に回転させられるが、このとき、差動機
構は、駆動モータが停止しているときに制御軸と円テー
ブルとが同期回転するようにその差動特性を設定してあ
るので、円テーブルの回転により、アタッチメントの割
出しが不用意に変更されてしまうおそれがない。すなわ
ち、差動機構は、円テーブルのみを回転するとき、円テ
ーブルと制御軸との同期回転を保ち、両者間に相対回転
が発生しないようにすることにより、円テーブルの回転
がアタッチメントの割出しに影響を与えないように動作
するものである。なお、駆動モータによってアタッチメ
ントの割出しのみを行なう際は、円テーブルは回転せ
ず、その回転割出角は一定に保たれる。よって、円テー
ブルとアタッチメントとは、それらが同時に駆動される
場合であっても、一方が他方に影響を与えることがな
く、したがって、両者は、それぞれ独立に任意に割出し
設定動作を行なうことができる。

制御軸は、円テーブルの回転中心となる回転軸と同軸
に配設すれば、全体を著るしく小形化することができ、
回転軸から偏心して配設すれば、たとえば、パレットク
ランプ機構との機械的干渉を避けることができ、設計上
の自由度を大きくとることができる。

制御軸を円テーブルの表面に進退自在とすれば、割出
し機能を有しないアタッチメントや、ワークを直接載置
しているパレットを使用する際には、使用しない制御軸
を円テーブル内に収容することができる。

また、円テーブルがパレットクランプ機構を備えるこ
とにより、アタッチメントやパレットを着脱自在に積載
することができる。

さらに、差動機構を構成する太陽ギヤと円テーブルと
を同心に配設すれば、装置全体を小形化することができ
るとともに、円テーブルと制御軸との間の同期関係を一
層高精度に維持することが可能である。

実施例 以下、図面を以って実施例を説明する。

工作機械用円テーブルは、ベースフレーム10と、円テ
ーブル20と、駆動モータ30Mと、差動機構40とを主要部
材としてなる（第１図）。ただし、円テーブル20上に
は、パレットＰを介して、傾斜割出し機能を有するアタ
ッチメントＡが積載され、図示しないワークは、アタッ
チメントＡに積載されるものとする。

円テーブル20は、回転軸21を回転中心とし、ベアリン
グ20aを介して、ベースフレーム10の上部に回転自在に
搭載されている。回転軸21の下端部には、ギヤ21aが形
成されており、また、円テーブル20の下面には、大径の
ウォームギヤ22が形成され、ウォームギヤ22には、ウォ
ーム23が噛合している。ウォーム23の軸23aは、減速機
構を形成するギヤ25a、25b、26a、26bを介して、ベース
フレーム10の側面に搭載された回転モータ20Mに連結さ
れている（第２図）。

円テーブル20の上面中央部には、上下方向に移動可能
な油圧ピストン27が装着され（第１図）、その上部に固
着されたクランプ板27aとともに、パレットＰに対する
パレットクランプ機構を形成している。油圧ピストン27
を収納するシリンダ27bは、その上部と下部とが、油道2
7c、27dを介して、ベースフレーム10の外部にまで引き
出されている。ただし、油道27c、27dは、回転軸21の周
囲に形成された環状溝27e、27fを介し、円テーブル20の
回転割出し位置に拘らず、その円テーブル20側とベース
フレーム10側とが常時連通しているものとする。

円テーブル20の上面には、パレットＰに対する位置決
めピン28が突設されている。そこで、クランプ板27aを
パレットＰの下面のダブテーブルP1に挿入した上、油圧
ピストン27を下方に駆動すれば、パレットＰを円テーブ
ル20上に位置決めしてクランプすることができ、油圧ピ
ストン27を上方に駆動することにより、これをアンクラ
ンプすることができる。

油圧ピストン27、回転軸21は中空に形成されており、
両者と同軸に、制御軸31が配設されている。制御軸31の
上端部には係合部31aが形成されており、また、この上
端部は、クランプ板27aに挿通されている。一方、アタ
ッチメントＡを積載したパレットＰ上には、アタッチメ
ントＡの入力軸Ａ1が垂直に挿通され、係合部31aとの自
動連結ができるようになっている。制御軸31の下端は、
回転軸21の下部に突出し、ギヤ32が嵌着されている。

なお、入力軸A1と制御軸31との自動連結は、次のよう
に行なわれる。すなわち、油圧ピストン27、クランプ板
27aが上方に駆動されているとき、パレットＰが紙面に
垂直の方向に搬入され、クランプ板27a上に位置決め載
置される。このとき、制御軸31の係合部31aは、クラン
プ板27a内に収納された状態にある。その後、油圧ピス
ン27を下方に駆動すると、クランプ板27a、パレットＰ
が下方に移動するから、これによって、係合部31aが相
対的に上方に突出し、入力軸Ａ1の先端の凹部と係合す
ることにより、両者の連結が完成される（第１図）。な
お、入力軸Ａ1および制御軸31は、両者が円滑に連結さ
れるように、あらかじめ、所定の回転位置に設定されて
いるものとする。

差動機構40は、ベースフレーム10に組み込まれ、太陽
ギヤ41と、遊星ギヤ42と、外歯車からなるキャリヤ43と
を主要要素としてなる。遊星ギヤ42と一体に回転する補
助ギヤ44は、制御軸31上のギヤ32に噛合し、キャリヤ43
は、太陽ギヤ41と同軸上に回転自在に設けられ、一体に
回転する補助ギヤ45、46を介し、回転軸21上のギヤ21a
に噛合している。なお、太陽ギヤ41と、回転軸21、制御
軸31とは、同心に配設されており、補助ギヤ45、46は、
ベースフレーム10に対し、回転自在に軸着されているも
のとする。

太陽ギヤ41は、ベベルギヤ33a、33b、ギヤ34a、34bを
介し、ベースフレーム10に搭載した駆動モータ30Mに連
結されている。

アタッチメントＡは、図示しないワークを積載するた
めのＴ溝ＡT1、ＡT1…を有する傾斜テーブルATを有し
（第２図）、傾斜テーブルATは、傾斜軸Ａ5のまわりに
回動することにより、任意の傾斜割出角に割出しを設定
することができる。傾斜軸Ａ5は、ウォームギヤＡ4、ウ
ォームＡ3、ギヤＡ2a、Ａ2b、Ａ2cを介して、入力軸Ａ1
に連結されており（第１図）、したがって、アタッチメ
ントＡは、入力軸Ａ1を回転駆動することにより、その
割出しを行なうことができる。ただし、入力軸Ａ1の下
端は、パレットＰを貫通し、前述のとおり、制御軸31の
係合部31aと自動連結することができるものとする。

いま、太陽ギヤ41、遊星ギヤ42、キャリヤ43、補助ギ
ヤ44、45、46、ギヤ21a、32の各歯数を、それぞれZi
（ただし、ｉ＝41、42…は、各ギヤの符号と一致させる
ものとする）とすると、差動機構40の作動は、次のよう
にして、解析することができる。まず、キャリヤ43を含
み、ギヤ21aと回転軸21、補助ギヤ45、46を除く全体機
構を固着したまま、特定方向（たとえば、第１図の矢印
Ｂ方向）に太陽ギヤ41を１回転させると、これによっ
て、遊星ギヤ、キャリヤ43、補助ギヤ44、ギヤ32、制御
軸31は、一体に同方向に１回転し、このとき、補助ギヤ
45、46は、−（Ｚ43/Z45）回転する（ただし、回転の符
号は、矢印Ｂ方向を正にとる）。また、補助ギヤ46、ギ
ヤ21aを介して駆動される回転軸21は、（Ｚ43/Z45）
（Ｚ46/Z21a）回転する。

次いで、キャリア43を固定し、太陽ギヤ41を矢印Ｂ方
向と逆方向に−１回転させると、遊星ギヤ42、補助ギヤ
44は、Ａ41/Z42回転し、これによって、補助ギヤ44、ギ
ヤ32を介して駆動される制御軸31は、−（Ｚ41/Z42）・
（Ｚ44/Z32）回転する。このとき、補助ギヤ45、46、ギ
ヤ21a、回転軸21は、キャリヤ43が固定されているから
回転しない。

駆動モータ30Mが停止中は、太陽ギヤ41が固定される
から、そのときの制御軸31、回転軸21の各回転数N31、N
21は、これらの２状態の運動の総合結果として表記する
ことができ、したがって、 Ｎ31＝１−（Ｚ41/Z42）（Ｚ44/Z32） Ｎ21＝（Ｚ43/Z45）（Ｚ46/Z21a） の関係式が得られる。よって、 Ｎ31＝（１−α）βＮ21 ただし、 α＝（Ｚ41/Z42）（Ｚ44/Z32） β＝（Ｚ45/Z43）（Ｚ21a/Z46） が成立する。

すなわち、各ギヤの歯数Ziを適当に定め、 （１−α）β ＝（１−（Ｚ41/Z42）（Ｚ44/Z32）） ・（Ｚ45/Z43）（Ｚ21a/Z46） ＝１ なる差動特性が成立するようにすれば、Ｎ31＝Ｎ21が成
立し、駆動モータ30Mが停止中は、常に制御軸31を回転
軸21に追従させ、両者の同期回転を維持し、両者の相対
回転をなくすることができる。

換言すれば、（１−α）β＝１とすることにより、駆
動モータ30Mの停止中に、回転モータ20Mによって円テー
ブル20を回転駆動し、円テーブル20を任意の回転割出角
に変更しても、これによって、回転軸21や、回転軸21と
一体の円テーブル20と、制御軸31との間に相対回転が発
生することがなく、したがって、アタッチメントＡの傾
斜割出角は一定に保つことができる。よって、このとき
の差動機構40は、回転モータ20Mによる円テーブル20の
回転に伴ない、アタッチメントＡの傾斜割出角が変化す
ることを有効に補償することができる。

一方、回転モータ20Mの停止中は、ウォーム23、ウォ
ームギヤ22、回転軸21、ギヤ21a、補助ギヤ46、45を介
してキャリア43がロックされるから、このときは、前述
のように、太陽ギヤ41の１回転に対し、制御軸31は、
（Ｚ41/Z42）（Ｚ44/Z32）＝α回転する。すなわち、駆
動モータ30Mの回転は、ギヤ34a、34b、ベベルギヤ33a、
33bを介して太陽ギヤ41に伝達され、その後、減速比α
を以って、制御軸31に伝達される。制御軸31の回転は、
入力軸Ａ1、ギヤＡ2a、Ａ2b…、ウォームＡ3、ウームギ
ヤＡ4、傾斜軸Ａ5を介してアタッチメントＡの傾斜テー
ブルATに伝達されるから、アタッチメントＡは、駆動モ
ータ30Mによって任意に傾斜割出角を設定することが可
能である。

以上の関係は、回転モータ20M、駆動モータ30Mを同時
に回転駆動したときにもそのまま維持することができ、
したがって、回転モータ20M、駆動モータ30Mによる円テ
ーブル20の回転割出角の設定、アタッチメントＡの傾斜
割出角の設定は、互いに独立に任意に行なうことができ
る。

なお、差動機構40のキャリア43は、遊星ギヤ42を連結
しているため、その回転時に大きな負荷が作用すること
となるが、この実施例では、回転モータ20Mは、ギヤ26
a、26b、25a、25b、ウォーム23、ウォームギヤ22から構
成される減速機構を介して回転軸21に連結され、この回
転軸21をキャリア43に連結しているため、回転モータ20
Mの所要出力は、この減速機構の減速比に応じて小さい
もので足りる。

また、差動機構40の太陽ギヤ41と回転軸21とは、互い
に同心となるように配設されているので、差動機構40と
回転軸21との連結に要するギヤ数を最少にすることがで
きる。よって、装置全体の小形化を図るとともに、回転
軸21と制御軸31との間の同期関係を高精度に維持するこ
とができるという利点がある。

他の実施例 差動機構40は、４枚のベネルギヤ47、48、48、37をボ
ックス形のキャリヤ43に組み込んだ差動歯車列として形
成することができる（第３図）。キャリヤ43には外歯車
を形成して、補助ギヤ45に噛合させる一方、ベベルギヤ
47、37は、それぞれ、前実施例の太陽ギヤ41、ギヤ32の
代わりとして、駆動モータ30M、制御軸31に連結する。
この場合は、 （Ｚ45/Z43）（Ｚ21a/Z46）＝1/2 の差動特性を実現することにより、制御軸31を回転軸21
に同期回転させることができる。また、回転軸21を固定
するときのベベルギヤ47と制御軸31との間の減速比は−
１であり、その回転方向は逆である。

制御軸31の回転は、遊星ギヤ42、42に噛合する内歯車
38を介して、取り出すこともできる（第４図）。このと
きは、 （Ｚ45/Z43）（Ｚ21a/Z46） ・（１＋Ｚ41/Z38）＝１ の差動特性を作ることによって、所定の同期回転を実現
することができ、回転軸21を固定するときの太陽ギヤ41
と制御軸31との減速比は、−（Ｚ41/Z38）となって、両
者の回転方向は逆である。

遊星ギヤ42、42に噛合する内歯（歯数Ｚ49a）と補助
ギヤ45に噛合する外歯（歯数Ｚ49b）とを有する複合ギ
ヤ49を使用するとともに、キャリヤ43を制御軸31に直結
してもよい（第５図）。この場合は、 （Ｚ49b/Z45）（Ｚ46/Z21a） ・（１＋Ｚ41/Z49a）＝１ のとき所定の同期回転が得られ、回転軸21を固定したと
きの太陽ギヤ41と制御軸31との減速比は1/（１＋Ｚ49a/
Z41）で、両者は同方向に回転する。

太陽ギヤ41を、遊星ギヤ42、42に噛合する内歯車51に
代えてもよい（第６図）。制御軸31のギヤ32は、遊星ギ
ヤ42、42に噛合する。このときは、 （Ｚ45/Z43）（Ｚ21a/Z46） ・（１＋Ｚ51/Z32）＝１ のとき、所定の同期回転が得られ、回転軸21を固定した
ときの内歯車51と制御軸31との減速比は、−（Ｚ51/Z3
2）であって、両者の回転方向は逆である。

差動機構40から取り出す回転軸21と制御軸31とは、必
ずしも同軸に形成する必要はない（第７図）。ここで
は、遊星ギヤ42の回転は、まず、補助ギヤ44を介して、
回転軸21と同軸に配設された補助ギヤ36c、36aに伝達さ
れている。回転軸21には、偏心した位置に補助制御軸35
を貫通し、その両端にギヤ36b、37aを固着する。ギヤ36
bは、補助ギヤ36aに噛合する一方、ギヤ37aは、ギヤ37b
を介して、制御軸31のギヤ32に噛合してある。

この場合は、差動機構40の差動特性として、 （Ｚ36a/Z36b） ・（（Ｚ41/Z42）（Ｚ44/Z36c）−１） ・（Ｚ45/Z43）（Ｚ21a/Z46）＝１ のときに、回転軸21と制御軸31との間に所定の同期回転
を得ることができ、また、回転軸21を固定するときの太
陽ギヤ41と制御軸31との減速比は、 −（Ｚ41/Z42）（Ｚ44/Z36c） ・（Ｚ36a/Z36b）（Ｚ37a/Z32） であって、両者の回転方向は逆方向である。

パレットクランプ機構を形成する油圧ピストン27、ク
ランプ板27aに制御軸31を挿通する必要がなく、制御軸3
1の位置を任意にとることができるから、設計上の自由
度を格段に高めることができる。

制御軸31は、円テーブル20に組み込んだ別の油圧ピス
トン29を介して、円テーブル20の表面に進退自在にして
もよい（第８図）。制御軸31にリング31bを突設し、ス
ナップリング31cを介して、油圧ピストン29と一体に組
み立てる。また、油圧ピストン29は、油道29b、29cを介
して外部に連通するシリンダ29aに収納され、シリンダ2
9aは、シリンダ蓋29dによって閉じられている。パレッ
トＰのクランプが完了したとき、手動による押しボタン
操作によって、または、図示しない制御装置がその完了
信号を入力し、これに基づいて指令信号を出力すること
によって、シリンダ29aに油圧を導入し、ピストン29を
上下に駆動すれば、制御軸31を円テーブル20の表面に進
退させることができる。ただし、制御軸31の下端のギヤ
32は、その厚さを十分に大きくとり、ギヤ37bとの噛合
関係が不用意に解除されることがないようになってい
る。

以上の説明において、差動機構40は、前述の各実施例
に示す所定の差動特性を実現する限り、他の任意の形式
のものを使用することができる。たとえば、歯車列を使
用するものに代えて、チェーンまたはベルト等の動力伝
達機構を組み合わせたものであってもよい。また、パレ
ットＰは、必ずしも使用しなければならないものではな
く、アタッチメントＡを直接円テーブル20上に積載して
もよいことはいうまでもない。さらに、パレットＰまた
はアタッチメントＡは、円テーブル20に対して着脱自在
とするに代え、円テーブル20に直接固定して積載しても
よく、その場合は、パレットクランプ機構を省略するこ
とができる。

なお、この発明は、アタッチメントＡが、傾斜割出し
のみならず、入力軸Ａ1を駆動することによって任意の
割出し機能や制御機能を実行する場合にも広く適用する
ことができる。

発明の効果 以上説明したように、この発明によれば、所定の差動
特性を有する差動機構を使用することにより、円テーブ
ルの回転割出しを実行する際に、円テーブル上のアタッ
チメントの割出し機能等に支障を生じないように、アタ
ッチメントを駆動する制御軸を円テーブルに同期回転さ
せることができるから、回転モータのみならず、駆動モ
ータもベースフレーム上に固定して搭載することがで
き、したがって、駆動モータをアタッチメント上に搭載
することによって発生するすべての問題を一掃すること
ができるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図と第２図は実施例を示し、第１図は全体構成説明
図、第２図は平面説明図である。 第３図ないし第６図は、それぞれ別の実施例を示す要部
構成説明図である。 第７図は、他の実施例を示す第１図相当図であり、第８
図は、さらに別の実施例を示す要部構成説明図である。 Ａ…アタッチメント、A1…入力軸 10…ベースフレーム 20…円テーブル 21…回転軸 30M…駆動モータ 31…制御軸 40…差動機構 41…太陽ギヤ

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ベースフレームと、該ベースフレームに回
   転自在に搭載する円テーブルと、前記ベースフレームに
   組み込む差動機構と、前記円テーブルに積載するアタッ
   チメントの入力軸に自動連結可能な制御軸と、前記ベー
   スフレームに搭載し、前記差動機構を介して、前記制御
   軸を駆動する駆動モータとを備え、前記差動機構は、前
   記駆動モータを停止し前記円テーブルを回転するとき、
   前記制御軸と円テーブルとが同期回転するように差動特
   性を設定することを特徴とする工作機械用円テーブル。
2. 【請求項２】前記制御軸は、前記円テーブルの回転中心
   となる回転軸と同軸に配設することを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の工作機械用円テーブル。
3. 【請求項３】前記制御軸は、前記円テーブルの回転中心
   となる回転軸から偏心して配設することを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の工作機械用円テーブル。
4. 【請求項４】前記制御軸は、前記円テーブルの表面に進
   退自在とすることを特徴とする特許請求の範囲第１項な
   いし第３項のいずれか記載の工作機械用円テーブル。
5. 【請求項５】前記円テーブルは、パレットクランプ機構
   を備えることを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし
   第４項のいずれか記載の工作機械用円テーブル。
6. 【請求項６】前記差動機構を構成する太陽ギヤと前記円
   テーブルとは、同心に配設することを特徴とする特許請
   求の範囲第１項ないし第５項のいずれか記載の工作機械
   用円テーブル。