JP3713190B2 - 円テーブル装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本願発明は、割り出し装置等各種円テーブル装置に関し、特に、回転軸を所定の回転角度で正確に停止保持するためのクランプ機構を有する円テーブル装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種クランプ機構は、回転軸に一体的に設けられたブレーキディスクと、このブレーキディスクを挟圧するクランプ部材とを備えると共に、該クランプ部材を加圧するために油圧ピストンを備えており、油圧ピストンで直接クランプ部材を加圧することにより、クランプ部材間でブレーキディスクを挟圧し、回転軸を所定の回転角度で停止保持するようになっている。
【0003】
円テーブル装置に保持されるワークは、周知のようにフライス盤、マシニングセンター等各種工作機械による切削又は研削作業に供されるため、工具からの加圧または振動等に耐えられるようにワークをテーブル面に固定することが要求されると同時に、回転軸を停止保持するクランプ機構についても、上記作業時の加圧あるいは振動に対して、確実に所定回転角度位置を保てるクランプ力が要求される。
【0004】
このため、クランプ部材を加圧するためのピストンとしては、上記のように通常、油圧ピストンを使用し、高い作動圧(油圧)で作動させている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし上記のように高い作動圧の油圧ピストンを備えた構造では、油漏れ対策のため、高圧用のシール機構及びシール部材が必要となり、部品コストがかかると共に、メンテナンスにも手間がかかる。
【0006】
【発明の目的】
本願発明は、円テーブル装置において、空気圧のような低圧で使用する流体圧ピストンでも、充分に回転軸をクランプできると共に、部品コスト及びメンテナンスコストが節約できるクランプ機構を提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本願請求項1記載の発明は、回転軸(5)の軸方向一端にワーク取付部を備え、駆動機構により回転軸(5)を回転させ、クランプ機構により所定回転角度で回転軸を固定する円テーブル装置において、前記駆動機構は、回転軸(5)に設けたウォームホイール(11)と該ウォームホイール(11)に噛み合うウォーム軸(12)により構成されると共に、ウォーム軸(12)とウォームホイール(11)はオイルバス内に収納され、前記クランプ機構は、前記ウォームホイール (11) に固着されたブレーキディスク(15)と、該ブレーキディスク(15)を軸方向の両側から解除可能に挟圧する固定側クランプ部材( 20) 及び可動側クランプ部材 (21) と、可動側クランプ部材 (21) を軸方向の固定側クランプ部材 (20) 側に加圧する流体圧ピストン(25)と、該流体圧ピストン (25) と前記可動側クランプ部材 (21) との間に介在すると共に軸方向及び径方向に移動可能なボール (26) とカム面 (28,29) よりなる増力機構とを、備え、前記可動側クランプ部材 (21) は、リターンばね (30) により、軸方向のアンクランプ側に付勢され、前記増力機構は、流体圧ピストン(25)に形成した第1段用のテーパーカム面(28)とボール(26)との当接による第1段増力部と、可動側クランプ部材(21)に形成した第2段用のテーパーカム面(29)とボール(26)との当接による第2段増力部を有することを特徴としている。
【0008】
請求項2記載の発明は、請求項1記載の円テーブル装置において、前記流体圧ピストンは、回転軸を取り囲む環状に形成されている。
【0011】
【発明の実施の形態】
図1は本願発明を適用した円テーブル装置の縦断面図であり、装置本体1内には、クロスローラ軸受2及びニードル軸受4を介して回転軸5が回転自在に支持されており、回転軸5の軸方向の一端は装置から外方へ突出し、その突出端にはワーク取付部としてテーブル面7が形成されている。
【0012】
回転軸5の軸受2,4間部分には、ボルト10によりウォームホイール11が固着されており、該ウォームホイール11は駆動用ウォーム軸12に噛み合い、駆動用ウォーム軸12は、図示しないが電動式回転アクチュエータあるいは手動ハンドル式等に連結している。ウォーム軸12及びウォームホイール11を収納する空間はオイルバスとなっており、ウォーム軸12及びウォームホイール11はオイルバス内で駆動するようになっている。上記ウォーム軸12は越硬等硬い材質で形成され、ウォームホイール11は焼き入れされた硬い材質で形成されている。
【0013】
回転軸5を所定回転位置で停止保持するクランプ機構は、回転軸5と一体に回転するブレーキディスク15と、該ブレーキディスク15を軸方向両側から挟圧する1対のクランプ部材20,21と、一方のクランプ部材21を軸方向に加圧(押圧)する空圧ピストン25と、ボール26及びカム面28,29を利用した増力機構等から構成されている。
【0014】
ブレーキディスク15は1対の取付リング16間に挟持され、ボルト27によりウォームホイール11に固着されている。上記1対のクランプ部材20,21のうち、一方のクランプ部材20は装置本体1と一体に形成され、軸方向移動不能となっており、他方のクランプ部材21は、装置本体1の内周面に軸方向移動可能に嵌合し、可動側クランプ部材となっている。両クランプ部材20,21間にはリターンばね30が縮設され、可動側クランプ部材21をアンクランプ側(矢印A2側)に付勢している。
【0015】
可動側クランプ部材21よりも矢印A2側には、シリンダ形成部材31により断面形状L字形の環状ピストン室(シリンダ)が形成され、該ピストン室内に、複数のOリング38a,38b,38cを介して断面形状L字形の上記空圧ピストン25が軸方向移動可能に嵌合している。ピストン室内には、ピストン25をクランプ側(矢印A1側)に移動させるためのクランプ用空気室32と、ピストン25をアンクランプ側(矢印A2側)に移動させるためのアンクランプ用空気室33が形成されており、両空気室32,33は、それぞれエア通路35,36及び図示しないエア切換弁等を介してエア供給源とエア排出部に切換自在に連通している。
【0016】
増力機構は、ピストン先端部に形成された第1段用テーパーカム面28とボール26よりなる第1段増力部と、可動側クランプ部材21に形成された第2段用テーパーカム面29とボールより26なる第2段増力部とを有しており、2段構えで増力するようになっている。
【0017】
図2は、上記2段構えの増力機構の拡大図であり、シリンダ形成部材31の矢印A1側の端面には、径方向の外方に行くにしたがい矢印A1側にくるテーパー面40が形成されており、複数の前記ボール26が上記テーパー面40の全周に亘って配置されている。ボール26の回転軸芯側の部分P1にはピストン25のテーパーカム面28が当接し、ボール26の矢印A1側の部分P2には可動側クランプ部材21のテーパーカム面29が当接している。
【0018】
シリンダ形成部材31のテーパー面40及び可動側クランプ部材21のテーパーカム面29は、回転軸芯と直角な面に対して、30°以下の緩やかな傾斜角度α2,α3となっており、また、ピストン25のテーパーカム面28のテーパー角α1も、30°以下の緩やかな傾斜角となっている。
【0019】
【作用】
(1)図1は、アンクランプ状態であり、ブレーキディスク15に対するクランプ部材20,21の挟圧は解除されている。この状態で駆動用ウォーム軸12を回転することにより、ウォームホイール11を介して回転軸5は回転し、これによりテーブル面7上のワークの回転角度が変更される。
【0020】
(2)所定角度回転後、回転軸5をクランプする場合には、クランプ用空気室32に空気を圧入すると同時にアンクランプ用空気室33から空気を排出することにより、ピストン25をクランプ側(矢印A1方向)に移動させる。
【0021】
図2において、ピストン25の矢印A1方向への移動により、ボール26は第1段用テーパーカム面28に押され、シリンダ形成部材31のテーパー面40に沿って、径方向の外方及び矢印A1方向に移動する。これに伴い可動側クランプ部材21は矢印A1方向に移動し、ブレーキディスク15を固定側クランプ部材20との間で挟圧する。
【0022】
上記のようにピストン25から可動側クランプ部材21へ動力伝達する過程において、ピストン25の矢印A1方向の押圧力をF1と仮定すると、まず、第1段用テーパーカム面28とボール26との当接部P1において、上記押圧力F1は、第1段用テーパーカム面28のカム作用により、径方向の外方に向く力F2に増力されてボール26に伝達される。すなわち、第1段増力部において、F1→F2に増力される。
【0023】
次に、ボール26と可動側クランプ部材21との当接部P2において、上記力F2は、第2段用テーパーカム面29のカム作用により、矢印A1方向の押圧力F3に増力されて可動側クランプ部材21に伝達される。
【0024】
そして、可動側クランプ部材21の押圧力F3により、ブレーキディスク15を固定側クランプ部材20との間で挟圧し、保持する。
【0025】
アンクランプする場合は、図1のアンクランプ用空気室33に空気を圧入すると共に、クランプ用空気室32から排出することにとより、ピストン25を矢印A2方向に移動し、クランプ部材21,20によるクランプを解除する。その時、可動側クランプ部材21はばね30により矢印A2方向に押され、ボール25は回転軸芯側へ戻り、第1段用テーパーカム面28に当接した状態を保つ。
【0026】
【その他の実施の形態】
(1)流体圧ピストンとして、油圧ピストンを使用することも可能であるが、その場合でも作動油圧を高くすることなく利用することができる。
【0027】
【発明の効果】
以上説明したように本願発明によると、
(1)円テーブル装置において、クランプ機構として、回転軸に一体的に設けられたブレーキディスクと、該ブレーキディスクを挟圧するクランプ部材と、該クランプ部材を加圧する流体圧ピストンを備えると共に、流体圧ピストンとクランプ部材の間に、軸方向及び径方向に移動可能なボールとカム面よりなる増力機構を介在させているので、低い作動圧でも、強固にかつ確実に、回転軸を所定回転角度で固定することができ、ワーク等の保持機能が向上すると共に、高圧用のシール機構及びシール部材が必要なくなることにより、部品コストの低減及びメンテナンスの容易化も達成できる。
【0028】
(2)作動圧の低い空圧ピストンを利用することが可能になり、それによる部品コストの低減及びメンテナンスの容易化も達成することができる。
【0029】
(3)増力機構として、ピストンに形成した第1のテーパーカム面とボールとの当接による第1段増力部と、クランプ部材に形成した第2のテーパーカム面とボールとの当接による第2段増力部を有していると、増力機構のコンパクト性を維持しながらも、回転軸の保持力が一層向上する。
【0030】
(4)駆動機構を、回転軸に設けたウォームホイールと該ウォームホイールに噛み合うウォーム軸により構成すると共に、ウォーム軸とウォームホイールを、オイルバス内に収納していると、駆動機構のコンパクト性を保ちながら、回転位置決め精度及び耐久性が向上する。
【0031】
なお、ウォーム軸を超硬等硬い材質で形成し、ウォームホイールを焼き入れされた硬い材質で形成すると、耐久性がさらに向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本願発明を適用した円テーブル装置の縦断面図である。
【図2】 図1の増力機構の拡大縦断面図である。
【符号の説明】
1 装置本体
5 回転軸
7 テーブル面(ワーク取付部)
15 ブレーキディスク
20 固定側のクランプ部材
21 可動側のクランプ部材
25 空圧ピストン
26 ボール
28 第1段用テーパーカム面
29 第2段用テーパーカム面
32,33 空気室
Claims (2)
- 回転軸(5)の軸方向一端にワーク取付部を備え、駆動機構により回転軸(5)を回転させ、クランプ機構により所定回転角度で回転軸を固定する円テーブル装置において、
前記駆動機構は、回転軸(5)に設けたウォームホイール(11)と該ウォームホイール(11)に噛み合うウォーム軸(12)により構成されると共に、ウォーム軸(12)とウォームホイール(11)はオイルバス内に収納され、
前記クランプ機構は、前記ウォームホイール (11) に固着されたブレーキディスク(15)と、該ブレーキディスク(15)を軸方向の両側から解除可能に挟圧する固定側クランプ部材( 20) 及び可動側クランプ部材 (21) と、可動側クランプ部材 (21) を軸方向の固定側クランプ部材 (20) 側に加圧する流体圧ピストン(25)と、該流体圧ピストン (25) と前記可動側クランプ部材 (21) との間に介在すると共に軸方向及び径方向に移動可能なボール (26) とカム面 (28,29) よりなる増力機構とを、備え、
前記可動側クランプ部材 (21) は、リターンばね (30) により、軸方向のアンクランプ側に付勢され、
前記増力機構は、流体圧ピストン(25)に形成した第1段用のテーパーカム面(28)とボール(26)との当接による第1段増力部と、可動側クランプ部材(21)に形成した第2段用のテーパーカム面(29)とボール(26)との当接による第2段増力部を有することを特徴とする円テーブル装置。 - 前記流体圧ピストンは、回転軸を取り囲む環状に形成されている請求項1記載の円テーブル装置。
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