JP5337085B2 - ワーク回転装置 - Google Patents

Description

本発明は、ワーク回転装置に関する。

ワーク回転装置は、減速機と、ワークを回転させる回転盤と、を備えており、回転盤上ではワークに多種多様な加工を施すため、回転盤の回転（回転方向や回転角）を制御する必要がある。しかしながら、回転盤周辺には、ワークや減速機等が配置されていたため、エンコーダ等のセンサを回転盤自体に取り付け、直接回転盤の回転を検出することが困難とされていた。

そのため、例えば、特許文献１では、図５に示すようなワーク回転装置により、回転盤の回転を検出しながら、ワークの加工を行っている。

ワーク回転装置１では、モータ７の回転は、減速機２により減速され、該減速機２のフランジ５から出力される。回転盤４は、該フランジ５の出力側５Ａに連結されている。回転盤４の回転検出を行なうために付設された円筒棒３は、該フランジ５の出力側５Ａに固定され、減速機２の反出力側に配置されたエンコーダ６の配置箇所まで伸ばされていた。エンコーダ６は、円筒棒３の自転方向や回転角を検出することにより、回転盤４の自転方向と回転角を検出している。

ＷＯ２００７／１２５８００（図１）

しかしながら、従来のワーク回転装置において、検出用回転部材としての円筒棒３は、フランジ５の出力側５Ａに固定されており、エンコーダ６のターゲット位置（エンコーダ６の検知位置）は、該円筒棒３の反出力側に配置されていた。したがって、円筒棒３のフランジ５に対する固定位置からエンコーダ６のターゲット位置までの軸方向長さが長いため、例えば、回転時に発生した微小な振動や、円筒棒３の加工や組付け時の誤差による偏心や軸心の傾き等が増幅された状態で付加され、結果として、エンコーダ６の検出精度が低減される恐れがあった。

本発明では、上記の問題を解決するために、回転盤の回転の検出精度を向上させることを課題とする。

本発明は、減速機と、ワークを回転させる回転盤と、該回転盤の回転の検出を目的とする回転検出手段とを備えたワーク回転装置において、前記減速機は、ケーシングと、該ケーシングと相対回転可能に支持されているフランジ体と、を備え、前記ケーシングと前記フランジ体のいずれか一方が固定されると共に、他方が前記回転盤を回転させる出力回転部材とされ、前記回転盤が、前記出力回転部材の軸方向一方側に固定されると共に、前記回転検出手段が、前記出力回転部材の前記軸方向他方側に設けられ、前記回転検出手段が、前記回転盤の回転を、前記出力回転部材の軸方向他方側部分の回転を検出することによって検出し、更に、前記出力回転部材の前記軸方向他方側において、潤滑剤を有していない空間を備えると共に、該空間にモータの回転を入力するプーリが配置されており、前記回転検出手段は、前記空間の軸方向における前記出力回転部材と、前記プーリと、の間に配置されている構成により上記課題を解決した。

本発明は、減速機の出力回転部材（ケーシングまたはフランジ体）が、高トルクを扱うため、（従来の円筒棒に比べて）径方向に大きく、剛性が高くなっていると共に、安定した支持がなされていることに着目し、回転検出手段を該出力回転部材の反出力側に設けている。つまり、本発明は、振動が伝達し難い出力回転部材に回転検出手段を設けることにより、（該出力回転部材の）支持位置から回転検出手段の設置位置までの軸方向距離を短くしている。これにより、本発明は、例えば、回転盤等から回転検出手段に伝達される振動を低減することができ、結果として、回転盤の回転の検出精度を高めることができる。

本発明は、回転盤の回転の検出精度を向上させることができる。

本発明の実施形態の一例にかかるワーク回転装置の横断面図 図１の矢示IIで示す拡大図 本発明の他の実施形態の一例にかかるワーク回転装置の横断面図 本発明の更に他の実施形態の一例にかかるワーク回転装置の横断面図 従来のワーク回転装置の横断面図

以下、図面に基づいて本発明の実施形態の一例にかかるワーク回転装置１００について詳細に説明する。

図１にワーク回転装置１００の横断面図を示し、図２に図１の矢示IIで示す拡大図を示す。

概略から説明すると、ワーク回転装置１００は、減速機１０２と、回転盤１０４と、回転盤１０４の回転の検出を目的とする光学式エンコーダ（回転検出手段）１１２と、を備えている。

減速機１０２は、ケーシング１０６と、該ケーシング１０６と相対回転可能に支持されているフランジ体１０８と、を備えている。該ケーシング１０６とフランジ体１０８のいずれか一方が固定されると共に、他方は回転盤１０４を回転させる出力回転部材となる。本実施形態においては、ケーシング１０６が固定部材であり、フランジ体１０８が出力回転部材である。フランジ体１０８は、第１フランジ部１０８Ａ、第２フランジ部１０８Ｂ、連結部材１０８Ｃから主に構成されている。回転盤１０４がフランジ体１０８の（第２フランジ部１０８Ｂの）出力側（軸方向一方側）１０８Ｂ１に備えらえている。一方、光学式エンコーダ１１２のエンコーダ回転板１１２Ｃの取付けられる検出用回転部材１１２Ｄ１（及びこれと一体の補助部材１１２Ｄ２）は、第１フランジ部１０８Ａの反出力側（軸方向他方側）１０８Ａ１に固定されている。即ち、光学式エンコーダ１１２は、該検出用回転部材１１２Ｄ１（及び補助部材１１２Ｄ２）を介してフランジ体１０８の反出力側１０８Ａ１部分の回転を検出することにより、回転盤１０４の回転を検出する。

以下、より具体的な構成について詳述する。

ワーク回転装置１００は、断面長方形状の固定フレーム１１４に固定されている。この固定フレーム１１４内には、モータ１１６、減速機１０２が配置されている。モータ１１６は、減速機１０２の下側に配置されており、モータ１１６のモータ軸１１６Ｊは、減速機１０２のクランク軸１２２と平行である。

モータ軸１１６Ｊの軸方向端部には、第１プーリ１１８が固定されている。また、減速機１０２のクランク軸１２２の軸方向端部には、第１プーリ１１８より大径の第２プーリ（プーリ）１２０が固定されている。この第１プーリ１１８と第２プーリ１２０の間には、タイミングベルト１２４が掛け渡されている。

クランク軸１２２には、２つの偏心体１２６、１２８が一体的に形成されている。該偏心体１２６、１２８の外周には、ころ１３０、１３２を介して、外歯歯車１３４、１３６が組み込まれている。偏心体１２６、１２８の偏心位相は、１８０度ずれており、外歯歯車１３４、１３６の偏心位相差は、１８０度である。外歯歯車１３４、１３６は、内歯歯車１３８に内接噛合している。

内歯歯車１３８は、ケーシング１０６内周に一体的に形成されている。内歯歯車１３８の内歯は、ころ１４０によって構成されている。

外歯歯車１３４、１３６は、内歯歯車１３８よりも「１」だけ少ない歯数を有している。この外歯歯車１３４、１３６は、外歯歯車１３４、１３６を貫通する内ピン孔１４２、１４４を備えている。内ピン孔１４２、１４４には内ピン１４６が遊嵌している。内ピン１４６の外周には、摺動部品促進部材として内ローラ１４８が取り付けられている。

フランジ体１０８は、第１フランジ部１０８Ａと、第２フランジ部１０８Ｂとが、連結部材１０８Ｃを介して図示せぬボルトあるいは圧入等により一体化された構成とされ、高剛性の「出力回転部材」を構成している。また、第１、第２フランジ部１０８Ａ、１０８Ｂには、内ピン１４６が圧入により固定されており、外歯歯車１３４、１３６の自転成分が該内ピン１４６を介して伝達されてくる構成とされている。

フランジ体１０８は、第１、第２軸受（回転支持部材）１５２、１５４により回転自在に両持ち支持されている。

より具体的には、第１軸受１５２は、フランジ体１０８の第１フランジ部１０８Ａとケーシング１０６の間に配置されているとともに、第２軸受１５４は、フランジ体１０８の第２フランジ部１０８Ｂとケーシング１０６の間に配置されている。つまり、フランジ体１０８は、減速機構１０２Ａの軸方向両側に配置された第１、第２軸受１５２、１５４によりケーシング１０６と相対回転可能に両持ち支持されている。

回転盤１０４は、ボルト１６０、１６２によりフランジ体１０８の（第２フランジ部１０８Ｂの）出力側（軸方向一方側）１０８Ｂ１に連結・固定されている。また、センターパイプ１２３は、自身の出力側が回転盤１０４に固定されるとともに、（中空状の）クランク軸１２２内部を通過し、軸受１５９を介して反出力側の固定フレーム１１４に回転自在に支持されている。

減速機１０２のケーシング（固定部材）１０６は、ボルト１２１、１２３により、固定フレーム１１４に固定されている。

減速機１０２内部には、潤滑剤Ｊが封入されている。減速機１０２に配置された第１〜第４オイルシール１６４、１６６、１６８、１７０が、減速機１０２内部と外部空間１７２を仕切り、減速機１０２内部に封入されている潤滑剤Ｊが外部に漏れないようにしている。

より具体的には、第１オイルシール１６４は、クランク軸１２２と第１フランジ部１０８Ａの間に配置されている。第２オイルシール１６６は、第１フランジ部１０８Ａとケーシング１０６の間に配置されている。第３オイルシール１６８は、クランク軸１２２と第２フランジ部１０８Ｂの間に配置されている。第４オイルシール１７０は、第２フランジ部１０８Ｂとケーシング１０６の間に配置されている。フランジ体１０８の第１フランジ部１０８Ａの反出力側（軸方向他方側）１０８Ａ１において、潤滑剤Ｊを有していない空間Ｋを有している。該空間Ｋには、上述した第２プーリ１２０が配置されている。

光学式エンコーダ（回転検出手段）１１２は、フランジ体（出力回転部材）１０８の反出力側（軸方向他方側）１０８Ａ１に備えられている。より具体的には、光学式エンコーダ１１２は、（第１フランジ部１０８Ａの反出力側の）潤滑剤Ｊを有していない空間Ｋの軸方向に配置されている第１フランジ部１０８Ａと第２プーリ１２０の間に配置されている。

光学式エンコーダ（回転検出手段）１１２は、発光部１１２Ａ、受光部１１２Ｂ及びエンコーダ用回転板１１２Ｃ等から構成されている。発光、受光部１１２Ａ、１１２Ｂは、共にケーシング１０６に固定されている。一方、検出用回転部材１１２Ｄ１が、フランジ体１０８（具体的には、その第１フランジ部１０８Ａ）の反出力側１０８Ａ１にボルト１７４により直接取り付けられている。エンコーダ用回転板１１２Ｃは、この検出用回転部材１１２Ｄ１と一体化された補助部材１１２Ｄ２に取付けられている。即ち、光学式エンコーダ１１２は、（フランジ体１０８の反出力側１０８Ａ１に直接取付けられた）検出用回転部材１１２Ｄ１を介して、フランジ体１０８の反出力側１０８Ａ１部分の回転を検出することにより、回転盤１０４の回転（回転速度、回転方向等）を検出する。

なお、光学式エンコーダの発光部と受光部の配置関係は、逆転していてもよい。

また、本実施形態において、回転検出手段として、光学式のエンコーダを用いているが、光学式のエンコーダに限らず、磁気センサ等の他の回転検出手段を用いてもよい。

次に、ワーク回転装置１００の作用について説明する。

モータ軸１１６Ｊの回転は、第１プーリ１１８、タイミングベルト１２４、及び第２プーリ１２０により減速された後、クランク軸１２２に入力される。クランク軸１２２が回転し、外歯歯車１３４、１３６が揺動すると、外歯歯車１３４、１３６と内歯歯車１３８との噛合位置が歯数差に依存して順次ずれる。減速機１０２の内歯歯車１３８は、ケーシング１０６に固定されているため、外歯歯車１３４、１３６は、該内歯歯車１３８に対して相対回転する（クランク軸１２２の回転と逆方向に自転する）。この内歯歯車１３８に対する外歯歯車１３４、１３６の相対回転（自転）が内ピン１４６を介してフランジ体１０８に伝達される。つまり、減速機１０２は、モータ１１６の回転を減速して、フランジ体１０８に伝達し、該フランジ体１０８の第２フランジ部１０８Ｂと連結されている回転盤１０４を回転させる。これにより、回転盤１０４は、フランジ体１０８と同一の回転速度・回転方向に回転する。

光学式エンコーダ１１２は、このフランジ体１０８の反出力側１０８Ａ１の部分、即ち、第１フランジ部１０８Ａの反出力側１０８Ａ１の回転速度を検出することにより、回転盤１０４の回転を検出することができる。

フランジ体１０８は、径方向に大きく、高剛性の出力回転部材であるとともに、減速機構１０２Ａの軸方向両側に配置された第１、第２軸受１５２、１５４により両持ち支持され、安定した回転を実現している。つまり、フランジ体１０８自体が振動しにくくなっている。また、第１軸受（支持位置）１５２から光学式エンコーダ（計測位置）１１２までの軸方向距離が短くなっているため、この間に加わる振動等も極小である。これにより、例えば、回転盤１０４等から光学式エンコーダ１１２に伝達される振動が確実に低減される。更に、センターパイプ１２３は、軸受１５９により回転自在に支持されているため、振動しにくくなっている。これらの相乗的な作用により、光学式エンコーダ１１２は、回転盤１０４の回転を高精度に検出することができる。

次に、他の実施形態の一例にかかるワーク回転装置２００について説明する。

図３にワーク回転装置２００の横断面図を示す。

本実施形態にかかるワーク回転装置２００に備えられた減速機２０２は、いわゆる振り分け式の減速機である。

入力軸２８２には、入力軸歯車２８２Ａが形成されている。入力軸歯車２８２Ａは、３本のクランク軸（図示の例では、１本のみ図示）２２２に形成されているクランク軸歯車２２２Ａと噛合している。

偏心体２２６、２２８の外周に組み込まれている外歯歯車２３４、２３６には、フランジピン孔２４２、２４４が形成されており、連結部材２０８Ｃが、孔２４２、２４４を遊嵌している。減速機構２０２Ａの軸方向の両側に配置されている第１、第２フランジ部２０８Ａ、２０８Ｂは、連結体２０８Ｃを介してボルト２５０により連結されており、一体となったフランジ体２０８を構成している。ケーシング２０６は、固定フレーム２１４に固定されている。つまり、本実施形態においても、フランジ体２０８が出力回転部材であり、ケーシング２０６が固定部材である。

モータ２１６の回転は、入力軸２８２に入力され、入力軸歯車２８２Ａ、クランク軸歯車２２２Ａが回転する。これにより、クランク軸２２２に組み込まれた偏心体２２６、２２８が回転し、外歯歯車２３４、２３６が揺動回転する。減速機２０２の内歯歯車２３８はケーシング２０６を介して固定フレーム２１４に固定されているため、この揺動回転により、外歯歯車２３４、２３６は、内歯歯車２３８に対して相対回転を行う。外歯歯車２３４、２３６の相対回転（自転）が、クランク軸２２２の公転を介してフランジ体２０８に伝達され、該フランジ体２０８（具体的には、その第２フランジ体２０８Ｂ）の出力側（軸方向一方側）２０８Ｂ１に連結・固定されている回転盤２０４が回転する。

本実施形態においても、第１〜第４オイルシール２６４、２６６、２６８、２７０及びカバー２８０は、減速機２０２内部と外部空間２７２を仕切ることにより、フランジ体２０８の反出力側２０８Ａ１に潤滑剤Ｊを有していない空間Ｋ２を構成している。光学式エンコーダ２１２は、潤滑剤Ｊを有していない空間Ｋ２（フランジ体２０８と、第２プーリ２２０の間）に配置されるとともに、検出用回転部材２１２Ｄ１は、フランジ体２０８の第１フランジ部２０８Ａの反出力側２０８Ａ１に固定されている。光学式エンコーダ２１２は、フランジ体２０８の第１フランジ部２０８Ａの反出力側２０８Ａ１部分の回転を検出することより、回転盤２０４の回転を検出している。高剛性の出力回転部材であるフランジ体２０８は、第１、第２軸受２５２、２５４によりケーシング２０６と相対回転可能に両持ち支持されているとともに、第１軸受２５２から光学式エンコーダ２１２の配置位置までの軸方向距離が短くなっている。これらの相乗的な作用により、例えば、回転盤２０４等から生じる振動が、光学式エンコーダ２１２に伝達しにくくなり、光学式エンコーダ２１２は、回転盤２０４の回転を高精度に検出することができる。

その他の構成については、図１に示すワーク回転装置（１００）の構造と基本的に同一であるため、ワーク回転装置（１００）と対応する部分（機能的に同様の部分）に、下２桁が同一の符号を付すに止め、重複説明を省略する。

以下の実施形態にかかるワーク回転装置についても同様に、図１に示すワーク回転装置（１００）の構造と対応する部分に、下２桁が同一の符号を付すに止め、重複説明を省略する。

次に、図４に更に他の実施形態の一例にかかるワーク回転装置３００の横断面図を示す。

入力軸３８２に形成されている入力軸歯車３８２Ａは、振り分け歯車３８４と噛合している。振り分け歯車３８４は、ころ３８６を介して、中間軸３８８に支持されている。振り分け歯車３８４は、３本のクランク軸（図示の例では、１本のみ図示）３２２に形成されたクランク軸歯車３２２Ａと噛合している。外歯歯車３３４、３３６の歯数は、内歯歯車１３８の歯数より「１」だけ多く設定されている。

フランジ体３０８は、図示せぬ連結体により連結された第１フランジ部３０８Ａ、第２フランジ部３０８Ｂから主に形成されており、一体となっている。（該フランジ体３０８の）第１フランジ部３０８Ａは、固定フレーム３１４に固定されており、フランジ体３０８自身が固定されている。ケーシング３０６は、第１、第２軸受３５２、３５４により、フランジ体３０８と相対回転可能に支持されている。つまり、本実施形態においては、フランジ体３０８が固定部材であり、ケーシング３０６が出力回転部材である。

回転盤３０４は、ボルト３６０により、ケーシング３０６の出力側（軸方向一方側）３０６Ｂの側面に連結されている。光学式エンコーダ３１２については、発光、受光部３１２Ａ、３１２Ｂが、検出用回転部材３１２Ｄ１を介して、ケーシング３０６の反出力側（軸方向他方側）３０６Ａに固定されている。このため、発光、受光部３１２Ａ、３１２Ｂが回転する。一方、エンコーダ用回転板３１２Ｃは、（固定部材である）フランジ体３０８に固定されているため、静止している。そのため、減速機３００は、回転盤３０４に備えられているワークに接続するケーブル等を通すためのセンターパイプを備えていない。

モータ３１６の回転が入力軸３８２に入力され、入力軸歯車３８２Ａが回転する。これにより、振り分け歯車３８４、クランク軸歯車３２２Ａの噛合により、クランク軸３２２に形成されている偏心体３２６、３２８が偏心回転し、偏心体３２６、３２８に嵌合している外歯歯車３３４、３３６が揺動回転する。ここで、外歯歯車３３４、３３６は、クランク軸３２２によって自転が拘束されているため、該揺動回転により、内歯歯車３３８が、外歯歯車３３４、３３６に対して相対回転する。該内歯歯車３３８の相対回転（自転）が、内歯歯車３３８が一体的に形成されているケーシング３０６から取り出され、ケーシング３０６の出力側（軸方向一方側）３０６Ｂに連結・固定されている回転盤３０４が回転する。

本実施形態においても、光学式エンコーダ３１２は、ケーシング３０６の反出力側３０６Ａの潤滑剤Ｊを有していない空間Ｋ３（ケーシング３０６と第２プーリ３２０の間）に配置されているとともに、検出用回転部材３１２Ｄ１が、ケーシング３０６の反出力側３０６Ａに固定されている。光学式エンコーダ３１２は、ケーシング３０６の反出力側３０６Ａ部分の回転を検出することにより、回転盤３０４の回転を検出している。

高剛性の出力回転部材であるケーシング３０６は、第１、第２軸受３５２、３５４によりフランジ体３０８と相対回転可能に両持ち支持されているとともに、第１軸受３５２から光学式エンコーダ３１２の配置位置までの軸方向距離が短くなっている。これらの構成による相乗的な作用により、例えば、回転盤３０４等から生じる振動が、光学式エンコーダ３１２に伝達しにくくなり、光学式エンコーダ３１２は、回転盤３０４の回転を高精度に検出することができる。

なお、本発明を適用できる減速機の種類は、上記実施形態にかかる揺動内接型噛合減速機に限定されない。例えば、太陽歯車と、該太陽歯車に外接噛合する遊星歯車と、該遊星歯車が内接噛合する内歯歯車と、遊星歯車を回転自在に保持するキャリヤと、を有する単純遊星歯車減速機に本発明を適用することができる。また、歯車と歯車とを噛合させて動力を伝達する歯車減速機ではなく、ローラとローラとを潤滑油を介して接触させることによって動力を伝達するいわゆるトラクションドライブ型の減速機にも本発明を適用することができる。

更に、上記実施形態に係る減速機において、該減速機に備えられているクランク軸はいずれも「駆動」されているが、このような減速機に限らず、例えば、減速機に備えられている一部のクランク軸のみが駆動され、該クランク軸の駆動力によって他のクランク軸が「従動」されるタイプの減速機にも本発明を適用することができる。

また、上記実施形態において、モータの回転は、プーリにより減速機へ入力されているが、プーリをギヤ等に置換してもよい。

上記実施形態において、回転検出手段は、検出用回転部材等を介して、出力回転部材の軸方向他方側に固定されているが、検出用回転部材等を介さず、回転検出手段を直接出力回転部材に設置してもよい。この際、例えば、出力回転部材自体に検出用回転部材等に代替する形状を形成してもよい。

また、上記実施形態において、ケーシングやフランジ体は、いずれも２個の軸受により両持ち支持されているが、必ずしも２個の軸受により両持ち支持される必要はなく、例えば、これらの部材を１個の軸受により支持したり、３個以上の軸受により支持してもよい。

１００…ワーク回転装置
１０２…減速機
１０４…回転盤
１０６…ケーシング（固定部材）
１０８…フランジ体（出力回転部材）
１１２…光学式エンコーダ（回転検出手段）

Claims (3)

1. 減速機と、ワークを回転させる回転盤と、該回転盤の回転の検出を目的とする回転検出手段とを備えたワーク回転装置において、
   前記減速機は、ケーシングと、該ケーシングと相対回転可能に支持されているフランジ体と、を備え、
   前記ケーシングと前記フランジ体のいずれか一方が固定されると共に、他方が前記回転盤を回転させる出力回転部材とされ、
   前記回転盤が、前記出力回転部材の軸方向一方側に固定されると共に、前記回転検出手段が、前記出力回転部材の前記軸方向他方側に設けられ、
   前記回転検出手段が、前記回転盤の回転を、前記出力回転部材の軸方向他方側部分の回転を検出することによって検出し、更に、
   前記出力回転部材の前記軸方向他方側において、潤滑剤を有していない空間を備えると共に、該空間にモータの回転を入力するプーリが配置されており、
   前記回転検出手段は、前記空間の軸方向における前記出力回転部材と、前記プーリと、の間に配置されている
   ことを特徴とするワーク回転装置。
2. 請求項１において、
   更に、
   前記減速機の前記フランジ体と入力軸の間にシール部材が配置されており、
   前記プーリが、前記入力軸の前記軸方向他方側の端部に配置されている
   ことを特徴とするワーク回転装置。
3. 請求項１または２において、
   前記フランジ体が前記減速機の減速機構を貫通して該減速機構の軸方向両側に配置され、
   ２個以上の軸受により前記ケーシングと相対回転可能に両持ち支持されている
   ことを特徴とするワーク回転装置。

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