JP6514271B2 - 回転テーブル装置 - Google Patents

Description

本発明は、クランプ機構及びロータリジョイントを備えた回転テーブル装置に関する。

回転テーブル装置は、回転可能な主軸を有し、主軸の面板にワークや治具等を固定して割出し等を行う。一般に、回転テーブル装置は、割出し位置を保持するため、主軸を回転不能にするクランプ機構を備えている。また、主軸の面板に治具が取り付けられる場合、回転テーブル装置は、治具を作動させる作動流体（油圧又は空圧）を送り込むためのロータリジョイントを備える場合がある。

従来、ロータリジョイントを備える回転テーブル装置として図６に示す回転テーブル装置１００がある。この回転テーブル装置１００において、２００は主軸、３００はクランプ機構、４００はロータリジョイントである。なお、この回転テーブル装置１００において「前端」は、ワークや治具等が装着される面板側の端（図６における右端）をいい、「後端」は、その反対側の端（図６における左端）をいう。

クランプ機構３００は、主軸２００の後端側に配置され、シリンダユニット３１０と、ブレーキディスク３２０と、ディスクホルダ３３０と、クランプ部材３４０とを有している。ブレーキディスク３２０は、ディスクホルダ３３０によって、主軸２００に対して回転不能に固定されている。

ロータリジョイント４００は、ロータリシャフト４１０とディストリビュータ４２０からなる。ロータリシャフト４１０は、後端部に取付けフランジ部４１１を有し、主軸２００の軸孔２１０に後端側から挿入され、取付けフランジ部４１１によってディスクホルダ３３０の後端面３３０ｂに、ボルト４１３によって固定されている。ディストリビュータ４２０は、ロータリシャフト４１０のシャフト孔４１２に挿入されている。

特開２００３−７１６６７号公報 特開２００７−１４４５７９号公報 特開２０１４−１６１９９５号公報

ところで、クランプ機構を備えた回転テーブル装置は、クランプ機構自体やその内側に取り付けられているセンサ関係部品の保守を行う必要がある。この保守のため、クランプ機構の構成部品は取り外され、保守後に再度取り付けられる。

ここで、回転テーブル装置１００におけるクランプ機構３００の構成部品の取り外し作業及び取り付け作業について、図７、図８を用いて説明する。
まず、取り外し作業において、ディストリビュータ４２０がロータリシャフト４１０から取り外される。次いで、ロータリシャフト４１０がディスクホルダ３３０から取り外され、主軸２００の軸孔２１０から後方に引き抜かれる。その後、シリンダユニット３４０、ディスクホルダ３３０、ブレーキディスク３２０がそれぞれ取り外される。

一方、取り付け作業において、まず、ロータリシャフト４１０を取り付ける前に、主軸２００に対してブレーキディスク３２０及びディスクホルダ３３０の取り付けが行われる。ロータリシャフト４１０はフランジ部４１１によってディスクホルダ３３０に固定されるからである。ブレーキディスク３２０及びディスクホルダ３３０は、周囲のシール材等の損傷を防ぐためにも、偏心することなく主軸２００と同軸状に取り付けられる必要がある。しかし、ロータリシャフト４１０が取り付けられる前の主軸２００は中空であるため、図８に示すように、主軸２００の軸孔２１０に円柱状の芯出し用治具５００を装着して、ブレーキディスク３２０及びディスクホルダ３３０の芯出しを行う必要がある。

芯出し用治具５００を用いた芯出し作業後、ブレーキディスク３２０及びディスクホルダ３３０は主軸２００に固定される。そして、芯出し用治具５００の除去後、図７に示すように、主軸２００の軸孔２１０に、主軸２００の後端側からロータリシャフト４１０が挿入される。ロータリシャフト４１０は芯出し調整された後、取付けフランジ部４１１がボルト４１３によってディスクホルダ３３０に固定される。その後、シリンダユニット３４０及びディストリビュータ４２０が取り付けられる。なお、芯出し作業には、芯出し用治具５００の代わりにダイヤルゲージが用いられる場合もある。

このように従来の回転テーブル装置は、クランプ機構の保守の度にロータリシャフトを取り外さなくてはならない。また、保守後、ロータリシャフトを取り付ける度にロータリシャフトの芯出し調整が必要となる。加えて、クランプ機構の取り付け時に、芯出し用治具等を用いたブレーキディスク及びディスクホルダ等の構成部品の芯出し作業も必要である。従って、従来の回転テーブル装置は、クランプ機構の保守を短時間で容易に行えるようにする観点で改善の余地があった。

そこで、本発明は、クランプ機構の保守を容易に行うことができ、作業時間の短縮が可能な回転テーブル装置を提供することを目的とする。

（１） 本発明に係る回転テーブル装置（例えば、後述の回転テーブル装置１）は、ケース（例えば、後述のケース２）と、前記ケース内に回転可能に設けられ、中心部の軸方向に沿って貫通する軸孔（例えば、後述の軸孔３１）を有する主軸（例えば、後述の主軸３）と、前記主軸の前記軸孔に回転不能に取り付けられるロータリシャフト（例えば、後述のロータリシャフト６）を有するロータリジョイント（例えば、後述のロータリジョイント５）と、前記ケースの後端側に配置され、前記主軸に対して回転不能に取り付けられる構成部品を有するクランプ機構（例えば、後述のクランプ機構４）と、を備える回転テーブル装置であって、前記ロータリシャフトは、前端部（例えば、後述の前端部６ａ）に前記主軸との取付けフランジ部（例えば、後述の取付けフランジ部６２）を有し、前記主軸の前端側から前記軸孔に挿入されて前記取付けフランジ部によって前記主軸に取り付けられていると共に、前記ロータリシャフトの後端部（例えば、後述の後端部６ｂ）は、前記主軸の後端面から突出し、前記クランプ機構の前記構成部品は、前記主軸の後端面から突出した前記ロータリシャフトの後端部に後端側から外装着され、前記後端部の外周面に接触して外嵌合している。

（２） （１）に記載の回転テーブル装置において、前記クランプ機構の前記構成部品は、ブレーキディスク（例えば、後述のブレーキディスク４２）と、前記ブレーキディスクを前記主軸に固定するディスクホルダ（例えば、後述のディスクホルダ４３）とを含むものであってよい。

（３） （１）又は（２）に記載の回転テーブル装置において、前記主軸の後端面から突出した前記ロータリシャフトの後端部の外周面は、前記クランプ機構の前記構成部品が外嵌合される領域内に、前記構成部品の内周面と接触する嵌合部（例えば、後述の嵌合部６５）を有し、前記ロータリシャフトの前記嵌合部よりも後端側は、前記構成部品の内周面と非接触となる逃げ部（例えば、後述の逃げ部６６）であってもよい。

本発明によれば、クランプ機構の保守を容易に行うことができ、作業時間の短縮が可能な回転テーブル装置を提供することができる。

本発明に係る回転テーブル装置の一例を示す断面図である。 図１に示す回転テーブル装置を前端面側から見た正面図である。 図１中の四角で囲まれたＡ部の拡大図である。 図１に示す回転テーブル装置のクランプ機構を取り外す様子を説明する断面図である。 保守後の回転テーブル装置のロータリシャフトにブレーキディスク及びディスクホルダを取り付けた状態を示す断面図である。 従来の回転テーブル装置を示す断面図である。 図６に示す従来の回転テーブル装置のクランプ機構を取り外す様子を説明する断面図である。 図６に示す従来の回転テーブル装置にブレーキディスク及びディスクホルダを取り付ける様子を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明に係る回転テーブル装置の一例を示す断面図、図２は、図１に示す回転テーブル装置を前端面側から見た正面図、図３は、図１中の四角で囲まれたＡ部の拡大図である。
図１において、１は回転テーブル装置、２はケース、３は主軸、４はクランプ機構、５はロータリジョイントである。なお、この回転テーブル装置１において、「前端」はワークや治具等が装着される主軸３の面板側の端（図１における右端）をいい、「後端」は面板とは反対側の端（図１における左端）をいう。

主軸３は、主軸受２１を介してケース２内に回転可能に支持されている。主軸３の前端面３ａは、ワークや治具等が取り付けられる面板を構成している。主軸３の中心部に、軸方向に沿って貫通する断面円形状の軸孔３１が形成されている。主軸３は、前端側から順に、円筒状の主軸本体３２と、主軸本体３２よりも径方向に張り出したロータ部３３と、後板部３４とが一体に組み付けられることによって構成されている。ロータ部３３にはロータ３５が固定されている。ケース２の内側にはロータ３５の周囲を取り囲むようにステータ２２が固定されている。

クランプ機構４は、主軸３の後端側に配置され、クランプ部材４１と、ブレーキディスク４２と、ディスクホルダ４３と、シリンダユニット４４とによって構成されている。

クランプ部材４１は、リング状の部材からなり、主軸３の後端部に外嵌合するように配置されている。クランプ部材４１は、ケース２の後端面２ｂに、ケース２に対して回転不能且つ主軸３と同軸状に固定されている。

ブレーキディスク４２は、クランプ部材４１とほぼ同じ外径を有するリング状の板部材からなる。ブレーキディスク４２は、クランプ部材４１よりも小さな外径を有するリング状のディスクホルダ４３によって、主軸３の後端面３ｂに、主軸３に対して回転不能且つ主軸３と同軸状に固定されている。これらブレーキディスク４２及びディスクホルダ４３は、本発明における「主軸に対して回転不能に取り付けられる構成部品」の一例である。

シリンダユニット４４は、リング状のユニットであり、ケース２の後端面２ｂに、ケース２に対して回転不能且つ主軸３と同軸状に取り付けられている。シリンダユニット４４は、オイルシール４８を介してディスクホルダ４３に対して外嵌合し、クランプ部材４１及びブレーキディスク４２の全体を覆っている。

シリンダユニット４４は、油圧又は空圧の作動流体によって移動可能なピストン４５を備えている。ピストン４５は、クランプ部材４１との間でブレーキディスク４２を挟むように配置され、クランプ部材４１側に移動した時、クランプ部材４１との間でブレーキディスク４２をクランプし、主軸３を回転不能な静止状態にする。一方、ピストン４５は、クランプ部材４１と反対側に移動した時、ブレーキディスク４２をアンクランプし、主軸３を回転可能にする。

ロータリジョイント５は、ロータリシャフト６とディストリビュータ７によって構成されている。ロータリジョイント５は、ディストリビュータ７に形成された複数の流体通路７１を通してロータリシャフト６内に油圧又は空圧の作動流体を流入させ、更にロータリシャフト６に形成された複数の流体通路６１を通して主軸３の前端面３ａ側に作動流体を流出させるように構成されている。

ロータリシャフト６は、前端部６ａに主軸３に対する一対の取付けフランジ部６２を有している。一対の取付けフランジ部６２は、ロータリシャフト６の前端部６ａの対角位置に、ロータリシャフト６の径方向に張り出すように設けられている。このロータリシャフト６の後端部６ｂは、円柱状のまま延びており、中央部にディストリビュータ７が挿入されるシャフト孔６３を有している。

ロータリシャフト６は、主軸３の前端面３ａ側から軸孔３１内に挿入されている。主軸３の前端面３ａには、軸孔３１の対角位置に２つの溝部３６が形成されている。ロータリシャフト６の取付けフランジ部６２は溝部３６内に収容され、主軸３の前端面３ａ側からボルト６４によって主軸３に取付けられている。これにより、ロータリシャフト６は、主軸３に対して回転不能且つ同軸状に固定されている。なお、ボルト６４の頭部も溝部３６内に収容されているので、ロータリシャフト６の前端部６ａは主軸３の前端面３ａから突出していない。

ロータリシャフト６は、主軸３の軸方向の長さよりも長い。このため、ロータリシャフト６の後端部６ｂは主軸３の後端面３ｂから突出している。ロータリシャフト６の後端部６ｂは、クランプ機構４のブレーキディスク４２及びディスクホルダ４３を、ロータリシャフト６の後端側から装着させて外嵌合させる部位であり、ブレーキディスク４２及びディスクホルダ４３を貫通している。そして、ブレーキディスク４２及びディスクホルダ４３は、ロータリシャフト６の後端部６ｂの外周面と接触して外嵌合している。

主軸３の後端面３ｂから突出したロータリシャフト６の後端部６ｂは、図３に示すように、ブレーキディスク４２とディスクホルダ４３が外嵌合される領域Ｘ内に、ブレーキディスク４２とディスクホルダ４３の内周面と接触する嵌合部６５を有している。

嵌合部６５は、ロータリシャフト６の後端部６ｂにおいて、部分的に僅かに大径に形成された部位であり、主軸３の後端面３ｂに隣接して配置されている。但し、嵌合部６５の外径は、軸孔３１の内径と同一又は僅かに小径である。嵌合部６５の軸方向の長さは、ブレーキディスク４２の軸方向の長さ（厚み）よりも長く、ブレーキディスク４２とディスクホルダ４３の軸方向の長さを足し合わせた長さよりも十分に短い。嵌合部６５の外径は、ブレーキディスク４２及びディスクホルダ４３の内径と略同一となるように形成されている。このため、ロータリシャフト６の後端部６ｂにロータリシャフト６の後端側から装着されたブレーキディスク４２の内周面全面とディスクホルダ４３の内周面の前端側は、嵌合部６５の外周面と接触する。従って、ブレーキディスク４２及びディスクホルダ４３は、ロータリシャフト６の後端部６ｂに外嵌合することによって、嵌合部６５と接触して径方向の位置決めがなされ、主軸３と同軸状に取り付けられている。

一方、ロータリシャフト６における嵌合部６５よりも後端側は、ブレーキディスク４２及びディスクホルダ４３の内周面と非接触となる逃げ部６６となっている。逃げ部６６は、嵌合部６５よりも僅かに小径に形成された部位である。このため、嵌合部６５よりも後端側のディスクホルダ４３とロータリシャフト６との間には、僅かに隙間が形成されている。このため、ブレーキディスク４２及びディスクホルダ４３をロータリシャフト６の後端部６ｂに外嵌合させる際の抵抗が少なくて済み、嵌合作業を楽に行うことができる。

なお、本実施形態に示すロータリシャフト６の嵌合部６５よりも前端側は、嵌合部６５よりも僅かに小径な逃げ部６７を有している。このため、ロータリシャフト６を主軸３の前端面３ａ側から軸孔３１内に挿入する際の抵抗も少なくて済み、挿入作業を楽に行うことができるようになっている。

ディストリビュータ７は、ロータリシャフト６のシャフト孔６３に挿入され、図示しないボルトによってシリンダユニット４４に固定されている。これにより、ディストリビュータ７は、シリンダユニット４４を介してケース２に対して回転不能に取り付けられている。

次に、この回転テーブル装置１おけるクランプ機構４の各構成部品の取り外し作業及び取り付け作業について、図４、図５を参照して説明する。図４は、図１に示す回転テーブル装置１のクランプ機構４を取り外す様子を説明する断面図、図５は、保守後の回転テーブル装置１のロータリシャフト６にブレーキディスク４２及びディスクホルダ４３を取り付けた状態を示す断面図である。
まず、取り外し作業において、ディストリビュータ７がシリンダユニット４４から取り外され、ロータリシャフト６のシャフト孔６３から後方に引き抜かれる。その後、シリンダユニット４４がケース２から取り外される。そして、ロータリシャフト６に外嵌合しているディスクホルダ４３及びブレーキディスク４２が順次取り外される。これにより、保守に必要なクランプ機構４の構成部品が取り外される。このとき、ロータリシャフト６は主軸３に固定されたままであり、取り外しの必要はない。

一方、取り付け作業において、ブレーキディスク４２及びディスクホルダ４３が、主軸３の後端面３ｂから突出しているロータリシャフト６の後端部６ｂに対して、ロータリシャフト６の後端側から装着されて外嵌合される。このとき、ブレーキディスク４２及びディスクホルダ４３の内周面は、ロータリシャフト６の後端部６ｂの外周面、具体的には嵌合部６５の外周面に接触する。ロータリシャフト６は、既に主軸３の軸孔３１内に位置決めされた状態で固定されているため、このロータリシャフト６の後端部６ｂにブレーキディスク４２及びディスクホルダ４３を外嵌合させるだけで、ブレーキディスク４２及びディスクホルダ４３は位置決めされる。

このように、ブレーキディスク４２及びディスクホルダ４３の取り付けは、ロータリシャフト６を芯出し用治具の代わりとして利用することによって行われる。従って、ブレーキディスク４２及びディスクホルダ４３は、ロータリシャフト６の後端部６ｂに外嵌合するだけで芯出しされる。外嵌合の後、ブレーキディスク４２及びディスクホルダ４３は、ボルト４７によって、主軸３に対して回転不能且つ同軸状に固定される。このブレーキディスク４２及びディスクホルダ４３の取り付けの際、従来のような芯出し用治具やダイヤルゲージ等を用いた芯出し作業は全く必要ない。その後、シリンダユニット４４及びディストリビュータ７が取り付けられる。

このように、本発明に係る回転テーブル装置１によれば、主軸３からロータリシャフト６を取り外す必要なく、クランプ機構４の構成部品の取り外し及び取り付けを行うことができる。従って、クランプ機構４の保守の際、ロータリシャフト６の取り外し、取り付けのための面倒な作業が不要となり、保守作業を容易に行うことができるようになる。ブレーキディスク４２及びディスクホルダ４３の取り付けの際、芯出し用治具等を用いた芯出し作業は不要であり、保守の度にロータリシャフトを芯出しする必要もなくなるので、保守にかかる作業時間も大幅に短縮可能である。

１ 回転テーブル装置
２ ケース
３ 主軸
３ｂ 後端面
３１ 軸孔
４ クランプ機構
４２ ブレーキディスク
４３ ディスクホルダ
５ ロータリジョイント
６ ロータリシャフト
６ａ 前端部
６ｂ 後端部
６２ 取付けフランジ部

Claims (1)

1. ケースと、
   前記ケース内に回転可能に設けられ、中心部の軸方向に沿って貫通する軸孔を有する主軸と、
   前記主軸の前記軸孔に回転不能に取り付けられるロータリシャフトを有するロータリジョイントと、
   前記ケースの後端側に配置され、前記主軸に対して回転不能に取り付けられる構成部品を有するクランプ機構と、を備える回転テーブル装置であって、
   前記ロータリシャフトは、前記ロータリジョイントから流入する作動流体を前記主軸の前端側に流出させる流体通路を内部に有し、前端部に前記主軸との取付けフランジ部を有し、前記主軸の前端側から前記軸孔に挿入されて前記取付けフランジ部によって前記主軸に取り付けられていると共に、前記ロータリシャフトの後端部は、前記主軸の後端面から突出し、
   前記クランプ機構の前記構成部品は、前記主軸の後端面から突出した前記ロータリシャフトの後端部に後端側から装着され、前記後端部の外周面に接触して外嵌合しており、
   前記クランプ機構の前記構成部品は、ブレーキディスクと、前記ブレーキディスクを前記主軸に固定するディスクホルダとを含み、
   前記主軸の後端面から突出した前記ロータリシャフトの後端部の外周面は、前記クランプ機構の前記構成部品が外嵌合される領域内に、前記構成部品の内周面と接触する嵌合部を有し、
   前記ロータリシャフトの前記嵌合部よりも後端側は、前記構成部品の内周面と非接触となる逃げ部であり、
   前記嵌合部は、前記主軸の後端面に隣接して配置されると共に、前記嵌合部の軸方向の長さは、前記ブレーキディスクの軸方向の長さよりも長く、前記ブレーキディスクと前記ディスクホルダの軸方向の長さを足し合わせた長さよりも短い、回転テーブル装置。

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