JP6472697B2 - 減速比を切り替え可能な回転テーブル - Google Patents

Description

本発明は、マシニングセンタ等に搭載され、二系統の駆動力を共通の出力軸から出力する回転テーブルに関する。

一般的なワークの加工工程として、旋盤等を用いて、ワークの荒加工工程、仕上加工工程がなされ、その後、マシニングセンタ等に段取り替えされ、マシニングセンタ等による切削加工工程がなされる。また、加工工程によっては、マシニングセンタ等から旋盤等に段取り替えされる場合もあり、一つのワークを加工する上で、段取り替えは避け難いものであった。
このような加工工程の中で、回転テーブルは、マシニングセンタ等に搭載されており、回転テーブルの使用としては、一般的には取り付けられたワークを任意の角度に割出して固定保持する用途として使用されている。また、他の使用例として回転テーブルに取り付けられたワークを切削力に耐えうる回転速度（低速）で連続回転させる用途もある。
切削加工工程では、回転テーブルは高い割出し精度と切削力に耐えうるだけの大きな回転トルクが必要とされる。そのため、回転テーブルはウォームとウォームホイールを組み合せたウォームギヤ機構を用いたウォーム減速機や、ローラギヤと出力軸に放射状に配置された複数のカムフォロアを噛合せたローラギヤカム機構を用いたローラギヤ減速機などの減速機構を組み込むことで高い割出し精度と大きな回転トルクを可能としている。
また、これらの減速機構の分解能は、サーボモータなどに付随しているエンコーダの分解能よりも出力軸側で高くすることができる。すなわち、ワークに近いところの回転位置精度を高くすることができるため、昨今では、これらの減速機構は一般的となっており、広く採用されている。
また、従来の回転テーブルは一系統の駆動力（モータなど）から一つの出力軸（スピンドルなど）に高い割出し精度と大きな回転トルクを出力している。
さらに、回転テーブルはマシニングセンタ等に搭載されるため、決められたワークの加工領域の中で加工領域を増やすために胴厚の薄い回転テーブルを常にユーザに要求されてきている。
また、工作機械業界では、タクトタイム（製造における、生産工程の均等なタイミングを図るための工程作業時間のこと。）を如何に短縮するかが問われおり、そのため、回転テーブルはタクトタイムをコンマ数秒でも短縮できるように、様々な技術を用いて開発されている。

特願２０１４−０５２８７８号

そこで、本出願人は特許文献１に挙げる回転テーブルを発明している。特許文献１によると、回転テーブルに二系統の駆動力を搭載し、夫々の駆動力から異なった減速比を、遊星減速機構を用いることによって共通の出力軸に出力する構成とし、減速比を変更可能としている。
すなわち、１台の回転テーブルで高精度割出し切削と高速回転切削のような１台２役を担う使い分けが可能となっている。
それ故、従来の旋盤からマシニングセンタ、またはマシニングセンタから旋盤への段取り替えなどが不要となり、タクトタイムの大幅削減を可能にしている。
また、特許文献１では回転精度を良くするために、遊星減速機構と第１のリングギア、及び第２のリングギアの噛合度合を高め、バックラッシを除去する構造として、第１のリングギアと第２のリングギアに夫々予圧機構を設け、組立時に予圧の調整作業を行う構造としている。
しかしながら、予圧機構が２つあることによって、その分、組立作業に時間がかかってしまう。また、部品点数も多いため、装置の長大化や製造コストが高くなってしまうという課題があった。

本発明は、上記課題を解決するため、回転テーブルに二系統の駆動力を搭載し、夫々の駆動力から異なった減速比を、遊星減速機構を用いることによって共通の出力軸に出力する、減速比を切り替え可能な回転テーブルにおいて、組立時の予圧調整の作業簡易化と装置のコンパクト化と、による低コスト化を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の回転テーブルは二系統の駆動力を夫々異なった減速機を介し、更に遊星減速機構で共通の出力軸であるスピンドルに出力する回転テーブルにおいて、遊星減速機構を軸方向に移動可能な構造とし、一方向からの予圧調整によって、第１のリングギアと第２のリングギアとを同時に予圧することを可能にしている。
具体的には、第一の発明は、ボデーと、第１の駆動源と、この第１の駆動源からの駆動力を減速して伝達する第１の伝達機構と、この第１の伝達機構に固定される第１のリングギアと、第２の駆動源と、この第２の駆動源からの駆動力を減速して伝達する第２の伝達機構と、この第２の伝達機構に固定される第２のリングギアと、第１のリングギアと第２のリングギアとに噛合する遊星ギアとギアシャフトからなる少なくとも２つ以上の遊星減速機構と、この遊星減速機構によって第１の駆動力又は第２の駆動力を更に減速して伝達されるスピンドルと、遊星減速機構を前記スピンドルの任意の位置で固定する固定手段と、一方向からの予圧で、遊星減速機構と噛合する第１のリングギアと第２のリングギアとの噛合度合を同時に高める予圧機構と、を備えており、スピンドルの外周面には、遊星減速機構と同数の凹部が円周方向に等間隔に形成され、凹部の幅が、軸方向においてギアシャフト幅より幅広に形成され、夫々の駆動力から伝達される異なった減速比を遊星減速機構を介して共通のスピンドルに伝達することにより、減速比を切り替えることを特徴とする。

上記構成によれば、遊星減速機構がスピンドルの凹部に沿って移動可能となっており、一方向から予圧することで、遊星減速機構と夫々のリングギアを同時に予圧できる。また、それにより組立作業の簡易化と、装置のコンパクト化を可能とし、さらに構造が簡略化することによる低コスト化を提供することができる。

第二の発明は、固定手段が、遊星減速機構の外方に備えられる円環部材と固定部材とからなり、ギアシャフトの一端には、係止溝が形成され、円環部材には、遊星減速機構と同数の貫通されたタップ穴が円周方向に等間隔に形成され、固定部材が円環部材のタップ穴と螺合し、さらに固定部材の下端面が係止溝に当接することで遊星減速機構を固定することを特徴とする。

上記構成によれば、円環部材と少なくとも２つ以上の遊星減速機構を固定部材で均等に当接することで釣り合いがとれ、遊星減速機構を固定することができる。

本発明は、回転テーブルに二系統の駆動力を搭載し、夫々の駆動力から異なった減速比を、遊星減速機構を用いることによって共通の出力軸に伝達することにより、減速比を切り替え可能な回転テーブルにおいて、組立時の予圧調整の作業簡易化と、装置のコンパクト化とによる低コスト化を提供することができる。

本発明の実施形態の回転テーブルを示した断面図である。 図１の矢視Ａから見た図で、一部を切り欠いた断面図である。 図１の矢視Ｂから見た拡大断面図である。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、適宜、図面を参照しながら説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物、或いはその用途を制限することを意図するものではない。

本発明において、図１は実施形態の回転テーブルの断面図、図２は図１の矢視Ａから見た図で、一部を切り欠いた断面図、図３は図１の矢視Ｂから見た拡大断面図をそれぞれ示している。
図１〜図３に示すように、本実施形態の減速比を切り替え可能な回転テーブル１００は、ボデー１と、モータ１０（第１の駆動源）と、このモータ１０から発生する駆動力を減速して伝達する第１の伝達機構１１と、この第１の伝達機構１１に固定される第１のリングギア１２と、モータ２０（第２の駆動源）と、このモータ２０から発生する駆動力を減速して伝達する第２の伝達機構２１と、この第２の伝達機構２１に固定される第２のリングギア２２と、第１のリングギア１２と第２のリングギア２２に噛合する遊星減速機構３０と、この遊星減速機構３０によって夫々の駆動力を更に減速して伝達されるスピンドル２と、遊星減速機構３０をスピンドル２の任意の位置で固定する固定手段５０とを備えている。

スピンドル２は、一端に治具やワークが取付可能なテーブル面３を備え、ベアリング１３によってボデー１に回転軸Jを中心に回転可能に支持されている。
また、スピンドル２の外周面には、６つの凹部４０が円周方向に等間隔に形成されている。
凹部４０は、後述のギアシャフトが移動可能な平坦なスライド面４１と、回転軸Ｊの軸方向と平行移動する際のガイドの役割となるガイド面４２とを有している。また、凹部の幅Ｗは、軸方向において後述のギアシャフト３２の幅Ｗ１より幅広に形成されており、奥行きＤは、ギアシャフト３２の奥行きＤ１とほぼ同等以上で形成されている。
なお、本実施形態では凹部を６つとしているが、少なくとも２つ以上であれば構わない。

第１の伝達機構１１は、ウォームホイール１１ａとウォームシャフト１１ｂとを有しており、ウォームシャフト１１ｂの一端側は、ベアリングを介してボデー１に軸支されており、一方、他端側は、モータ１０の主軸に取り付けられている。これによって、ウォームシャフト１１ｂはモータ１０の回転に追従して回転可能となっている。

ウォームホイール１１ａは中空円形断面形状をしており、このウォームホイール１１ａの外周とウォームシャフト１１ｂとが噛合可能となっており、ウォームシャフト１１ｂの回転によって、ウォームホイール１１ａは回転力が伝達され、減速して回転軸Ｊを中心に回転可能となっている。

遊星減速機構３０は、遊星ギア３１と、この遊星ギア３１と同数のギアシャフト３２とを備えている。
遊星ギア３１は、中心に貫通穴を有しており、スピンドル２の外方に回転軸Ｊに対して放射状に等間隔で６つ備えられている。また、複数の遊星ギア３１は、回転軸Ｊ方向に対しては同位置に配置されている。なお、本実施形態では遊星ギア３１は６つとしているが少なくとも２個以上であれば構わない。

ギアシャフト３２は、一端に外周面において径方向外方に突出したフランジ部３２ａと、それに連なる他端が円柱部３２ｂとで構成された断面Ｔ字形状となっており、円柱部３２ｂの端面には係止溝３２ｃが備えられている。
また、遊星ギア３１の貫通穴にベアリングを介して軸支されており、一端側のフランジ部３２ａはスピンドル２に備えられたスライド面４１に沿って回転軸Ｊ方向に移動可能に当接され、一方、他端側の円柱部３２ｂは後述の固定手段５０によって径方向内方に押圧されている。
また、ギアシャフト３２はガイド面４２をガイドとして軸方向に平行移動可能となっている。

固定手段５０は、後述の予圧によってスピンドル２の凹部４０の任意の位置に移動した遊星減速機構３０を固定するようになっている。

固定手段５０は、円環部材５１と止めネジ５２とで構成されており、円環部材５１の外周面には、遊星ギア３１と同数の貫通されたタップ穴５３が円周方向に等間隔に形成されている。
止めネジ５２は雄ネジ部５２ａと棒状部５２ｂとで構成されている。
円環部材５１は、遊星ギア３１とギアシャフト３２を覆うように幾分か隙間を有してギアシャフト３２の外周に備えられており、タップ穴５３に外方から止めネジ５２を螺合し、螺合された止めネジ５２の棒状部５２ｂがギアシャフト３２に設けられている係止溝３２ｃと係止することで、止めネジ５２はギアシャフト３２を径方向内方へ押圧している。

６つのギアシャフト３２を全て均等に係止し押圧することで、釣り合いがとれ、ギアシャフト３２はスピンドル２に固定される。
すなわち、遊星減速機構３０はスピンドル２に固定されたこととなる。
このような固定手段５０により、本実施形態の回転テーブルは、径方向及び軸方向のスペースを縮小することが可能となる。

第１のリングギア１２は、スピンドル２の外方にベアリングを介して回転軸Ｊを中心に回転可能に軸支されている。
第１のリングギア１２は、略円筒形状をしており、一端側が外周の外方に向けて鍔形状となっている。略円筒形状の外周に前述のウォームホイール１１ａが嵌合されており、鍔形状側にボルトで固定されている。一方、鍔形状側と反対側の他端側には遊星ギア３１と噛合する噛合部１２ａが備えられている。

噛合部１２ａの外周には、回転軸Ｊに対して一つまたは二つ以上の等間隔で配置されたカムフォロア１２ｂが備えられている。また、複数のカムフォロア１２ｂは、回転軸Ｊ方向に対しては同位置に配置されている。

第２の伝達機構２１は、モータ２０から発生する駆動力を減速して伝達する駆動側プーリ２１ａとベルト２１ｂと従動側プーリ２１ｃとを有している。
駆動側プーリ２１ａはモータ２０の主軸に固定されており、モータ２０ａの回転と追従して回転可能となっている。駆動側プーリ２１ａの外周にはベルト２１ｂがかけられている。
従動側プーリ２１ｃは、中空円形断面形状をしており、スピンドル２の外方にベアリングを介して回転軸Ｊを中心に回転可能に軸支されており、第２のリングギア２２にボルト２３で第２のリングギア２２と同軸になるように固定されている。また、従動側プーリ２１ｃの外周には駆動側プーリ２１ａの駆動力が伝達されるベルト２１ｂがかけられている。

第２のリングギア２２は、略円筒形状をしており、スピンドル２の外方にベアリングを介して回転軸Ｊを中心に回転可能に軸支されている。また、回転軸Ｊの軸方向の従動プーリ２１ｃと反対側の一端側には遊星ギア３１と噛合する噛合部２２ａが備えられている。

噛合部２２ａの外周には、回転軸Ｊに対して一つまたは二つ以上の等間隔で配置されたカムフォロア２２ｂが備えられている。また、複数のカムフォロア２２ｂは、回転軸Ｊ方向に対しては同位置に配置されている。

第２のリングギア２２の外方には、幾分かの隙間を有して、現在位置を固定保持するブレーキ機構１７が備えられている。
ブレーキ機構１７は中空円形断面形状をしており、ボデー１にボルト１８で固定されており、流体圧によって停止している第２のリングギア２２を固定保持し、回転不能にブレーキするようになされている。

回転テーブル１００は、予圧機構２９を備えている。予圧機構２９は、スピンドル２の外方に備えられたロックナット２９ａで構成されており、ロックナット２９ａの調整で一方向から遊星減速機構３０と噛合する第１のリングギア１２と第２のリングギア２２との噛合度合を同時に高めるようになっている。

次に、組み立て時における第１のリングギア１２と遊星ギア３１と第２のリングギア２２との噛合度合を高める予圧方法を説明する。
ロックナット２９ａの調整によって、ベアリング２５を介して第２のリングギア２２が押圧されると、第２のリングギア２２に備えられているカムフォロア２２ｂが遊星ギア３１を押圧する。

この時、ギアシャフト３２はベアリングを介して遊星ギア３１と共に押圧されており、スライド面４１上でガイド面４２に沿って回転軸Ｊ方向と平行に水平移動し、押圧力が伝達されることによって、遊星ギア３１が第１のリングギア１２に備えられているカムフォロア１２ｂを押圧し、第１のリングギア１２はベアリング１５を介してスピンドル２に押圧される。

つまり、ロックナット２９ａの調整によって第２のリングギア２２に予圧を加えると、遊星ギア３１と噛合しているカムフォロア２２ｂとカムフォロア１２ｂが同時に予圧され、遊星ギア３１との噛合度合が高まり、バックラッシゼロが可能となる。
ロックナット２９ａによって適切な予圧に調整した後、円環部材５１に螺合されている止めネジ５２で、ギアシャフト３２を径方向内方に全て均等に押圧することで、ギアシャフト３２をスピンドル２に釣り合いをもたせて固定し、予圧が完了となる。

以上のように、本実施形態の回転テーブル１００によると、遊星減速機構と第１のリングギア、及び第２のリングギアの予圧調整を一方向から同時に行うことができる構造とすることによって、組立時において、噛合度合を高めバックラッシを除去するための予圧の調整作業を簡単に行うことができ、また予圧のための部品点数を減らすことができるため、装置のコンパクト化ができ、また構造が簡素化することによって低コストで製造が可能となる。

本発明は、マシニングセンタや研磨機等に搭載される回転テーブルに利用することができ、使用用途によって、高精度割出切削用の回転テーブルとしての利用や旋盤相当の高速回転旋削用の回転テーブルとしての利用ができる。

１ ボデー
２ スピンドル
１０、２０ モータ
１１ 第１の伝達機構
１２ 第１のリングギア
２１ 第２の伝達機構
２２ 第２のリングギア
２９ 予圧機構
３０ 遊星減速機構
３１ 遊星ギア
３２ ギアシャフト
３２ｃ 係止溝
４０ 凹部
５０ 固定手段
５１ 円環部材
５２ 止めネジ
５３ タップ穴
１００ 回転テーブル
Ｗ 凹部幅

Claims (2)

1. ボデーと、第１の駆動源と、
   該第１の駆動源からの駆動力を減速して伝達する第１の伝達機構と、
   該第１の伝達機構に固定される第１のリングギアと、
   第２の駆動源と、
   該第２の駆動源からの駆動力を減速して伝達する第２の伝達機構と、
   該第２の伝達機構に固定される第２のリングギアと、
   前記第１のリングギアと前記第２のリングギアとに噛合する遊星ギアとギアシャフトとからなる少なくとも２つ以上の遊星減速機構と、
   該遊星減速機構によって前記第１の駆動力又は第２の駆動力を更に減速して伝達されるスピンドルと、
   前記遊星減速機構を前記スピンドルの任意の位置で固定する固定手段と、
   一方向からの予圧で、前記遊星減速機構と噛合する前記第１のリングギアと前記第２のリングギアとの噛合度合を同時に高める予圧機構と、を備えており、
   前記スピンドルの外周面には、前記遊星減速機構と同数の凹部が円周方向に等間隔に形成され、
   前記凹部の幅が、軸方向において前記ギアシャフト幅より幅広に形成され、
   夫々の駆動力から伝達される異なった減速比を前記遊星減速機構を介して共通のスピンドルに伝達することにより、減速比を切り替えることを特徴とする回転テーブル。
   
2. 前記固定手段が、前記遊星減速機構の外方に備えられる円環部材と固定部材とからなり、
   前記ギアシャフトの一端には、係止溝が形成され、
   前記円環部材には、前記遊星減速機構と同数の貫通されたタップ穴が円周方向に等間隔に形成され、
   前記固定部材が前記円環部材のタップ穴と螺合し、さらに固定部材の下端面が前記係止溝に当接することで前記遊星減速機構を固定する、請求項１の回転テーブル。

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