特開 2022-110346 回転テーブル装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022110346

(43)【公開日】2022-07-29

(54)【発明の名称】回転テーブル装置

(51)【国際特許分類】

   B23Q 1/00 20060101AFI20220722BHJP

   B23Q 1/52 20060101ALI20220722BHJP

【ＦＩ】

B23Q1/00 E

B23Q1/52

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021005681

(22)【出願日】2021-01-18

(71)【出願人】

【識別番号】000001247

【氏名又は名称】株式会社ジェイテクト

(74)【代理人】

【識別番号】110000028

【氏名又は名称】弁理士法人明成国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】大塚 義夫

【テーマコード（参考）】

3C048

【Ｆターム（参考）】

3C048AA07

3C048BC03

3C048CC01

3C048CC04

3C048DD12

(57)【要約】

【課題】回転制御性能や回転位置決め精度の低下を抑制する。
【解決手段】回転テーブル装置は、回転テーブルと、回転可能に支持する筐体と、筐体に固定されたハウジングと、回転軸に対応する位置に回転テーブルに向けて立設されたセンターシャフトと、センターシャフトを囲む位置に、センターシャフトから離間して設けられたハウジングと、センターシャフトとハウジングの間配置されたセンタースリーブと、センターシャフト及び回転テーブルに配置された回転エンコーダと、内周面と外周面の少なくとも一方に形成された複数の凹部と、内周面と外周面とに挟持される位置に配置された複数のＯリングと、ハウジングの内部に形成され、複数の凹部のそれぞれに連通するハウジング内流体流路と、センタースリーブの内部に形成され、複数の凹部のそれぞれに連通し、回転テーブルに設けられた流体の流路に流体を供給する複数のスリーブ内流体流路と、を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転テーブル装置であって、
回転テーブルと、
前記回転テーブルを回転軸の周りに回転可能に支持する筐体と、
前記筐体に固定されたハウジングと、
前記回転軸に対応する前記筐体の位置に前記回転テーブルに向けて立設されたセンターシャフトと、
前記センターシャフトを囲む位置に、前記センターシャフトから離間して設けられ、前記回転軸に沿った予め定められた範囲に亘って断面円形の内周面を有するハウジングと、
前記センターシャフトの外側、かつ、前記ハウジングの内側に配置され、前記回転テーブルに固定されたセンタースリーブであって、前記内周面に対応した断面円形の外周面を有し、前記外周面が前記内周面と同心で回転するセンタースリーブと、
前記センターシャフト及び前記回転テーブルに配置され、前記回転テーブルの回転角を検出する回転エンコーダと、
前記内周面と前記外周面の少なくとも一方に形成され、流体の流路を形成する複数の凹部と、
前記内周面と前記外周面とに挟持される位置に配置され、複数の前記凹部からの流体の漏れを抑制する複数のＯリングと、
前記ハウジングの内部に形成され、複数の前記凹部のそれぞれに連通するハウジング内流体流路と、
前記センタースリーブの内部に形成され、複数の前記凹部のそれぞれに連通し、前記回転テーブルに設けられた流体の流路に流体を供給する複数のスリーブ内流体流路と、
を備える、回転テーブル装置。

【請求項2】

請求項１に記載の回転テーブル装置であって、
複数の前記凹部は、環状の溝形状を有する、回転テーブル装置。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載の回転テーブル装置であって、
複数の前記凹部は、前記ハウジングの前記内周面に形成されている、回転テーブル装置。

【請求項4】

請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の回転テーブル装置であって、
前記センターシャフトと前記センタースリーブとの間に回転支持部を備える、回転テーブル装置。

【請求項5】

請求項４に記載の回転テーブル装置であって、
前記回転支持部は、ベアリング装置またはドライブッシュで構成されている、回転テーブル装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、回転テーブル装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ディストリビュータを有し、ワークやワークを加工する装置を固定する回転テーブルに、ディストリビュータを用いて空気や油などの流体を分配して供給する回転テーブル装置が知られている（例えば特許文献１）。ディストリビュータは、固定されたセンタースリーブと、センタースリーブに対して回転するセンターシャフトと、センタースリーブの内周に軸方向に複数設けられた環状の凹部と、凹部に外径側で半径方向に連通する第１パス穴と、凹部に内径側で半径方向に連通する第２パス穴とを有している。回転テーブル装置は、センタースリーブに設けられた流体流路から第１パス穴を経由して凹部へ流入し、第２パス穴を経由してセンターシャフト内に形成された流体流路に流体を供給している。センターシャフトは、テーブルに接続されており、センターシャフトの流体流路に供給された流体は、テーブルに送られ、チャック装置などテーブル上の装置を駆動するために用いられる。流体には、オイル、クーラント等の液体、エアーなどの気体がある。センタースリーブと、センターシャフトの境界面において、複数の凹部間の流体の漏れを抑制するため、軸方向において凹部の両側にＯリングが設けられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１４－１６１９９５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、ディストリビュータによる空気や油の分配数が増加すると、凹部の数が増加し、Ｏリングの数も増加する。Ｏリングの数が増えると、センターシャフトの回転の際にＯリングによる摺動抵抗が増加する。センターシャフトが回転すると、この摺動抵抗により、センタースリーブが捻れる。特許文献１に記載されていないが、軸方向において一端側にセンタースリーブとセンターシャフト間に回転テーブルの回転を検出するエンコーダが設けられている場合、センタースリーブの捻れにより、エンコーダの回転不検出帯が発生し、回転テーブルのロストモーションとなる。その結果、回転制御性能や回転位置決め精度の低下が想定される。したがって、Ｏリングの摺動抵抗に起因する回転制御性能や回転位置決め精度の低下を抑制する構成が望まれている。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示は、以下の形態として実現することが可能である。

【0006】

（１）本開示の一形態によれば、回転テーブル装置が提供される。この回転テーブル装置は、回転テーブルと、前記回転テーブルを回転軸周りに回転可能に支持する筐体と、前記筐体に固定されたハウジングと、前記回転テーブルの回転中心に対応する前記筐体の位置に前記回転テーブルに向けて立設されたセンターシャフトと、前記センターシャフトを囲む位置に、前記センターシャフトから離間して設けられ、前記回転軸に沿った予め定められた範囲に亘って断面円形の内周面を有するハウジングと、前記センターシャフトの外側、かつ、前記ハウジングの内側に配置され、前記回転テーブルに固定されたセンタースリーブであって、前記内周面に対応した断面円形の外周面を有し、前記外周面が前記内周面と同心で回転するセンタースリーブと、前記センターシャフト及び前記回転テーブルに配置され、前記回転テーブルの回転角を検出する回転エンコーダと、前記内周面と前記外周面の少なくとも一方に形成され、流体の流路を形成する複数の凹部と、前記内周面と前記外周面とに挟持される位置に配置され、複数の前記凹部からの流体の漏れを抑制する複数のＯリングと、前記ハウジングの内部に形成され、複数の前記凹部のそれぞれに連通するハウジング内流体流路と、前記センタースリーブの内部に形成され、複数の前記凹部のそれぞれに連通し、前記回転テーブルに設けられた流体の流路に流体を供給する複数のスリーブ内流体流路と、を備える。この形態の回転テーブル装置によれば、回転テーブルとセンタースリーブがハウジングに対して回転して、センタースリーブとハウジングとの間のＯリングの摺動抵抗が生じても、Ｏリングは、センタースリーブとセンターシャフトのとの間には存在しないので、センターシャフトは、Ｏリングの摺動抵抗の影響を受けない。その結果、センターシャフトに設けられた回転エンコーダの回転不検出帯が発生せず、回転テーブルのロストモーションも発生しない。その結果、Ｏリングの摺動抵抗に起因する回転制御性能や回転位置決め精度の低下を抑制できる。
（２）上記形態の回転テーブル装置において、複数の前記凹部は、環状の溝形状を有してもよい。この形態の回転テーブル装置によれば、凹部が環状の溝形状であるので、センタースリーブの回転位置によらずハウジングからセンタースリーブに流体を安定して供給できる。
（３）上記形態の回転テーブル装置において、複数の前記凹部は、前記ハウジングの前記内周面に形成されていてもよい。この形態の回転テーブル装置によれば、センタースリーブに凹部が形成されないので、センタースリーブの厚さを薄くできる。
（４）上記形態の回転テーブル装置において、前記センターシャフトと前記センタースリーブとの間に回転支持部を備えてもよい。この形態の回転テーブル装置によれば、センターシャフトとセンタースリーブの間の間隔を一定に保持し、センタースリーブの芯ブレを抑制できる。
（５）上記形態の回転テーブル装置において、前記回転支持部は、ローラーベアリング装置またはドライブッシュで構成されていてもよい。この形態の回転テーブル装置によれば、センターシャフトとセンタースリーブの間の摩擦を低減できる。
（６）本開示は、回転テーブル装置以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、加工装置、マシニングセンタ等の形態で実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】回転テーブル装置を備える５軸マシニングセンタの説明図である。

【図2】回転テーブル装置の構成を示す説明図である。

【図3】図２の領域ＩＩＩを拡大して示す説明図である。

【図4】第２実施形態の回転テーブル装置の構成を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

・第１実施形態：
図１は、回転テーブル装置３０を備える５軸マシニングセンタ１０の説明図である。５軸マシニングセンタ１０は、ベッド２０と、回転テーブル装置３０と、チャック装置を内蔵したターニングスピンドル７０と、コラム８０と、サドル９０と、を備える。５軸マシニングセンタ１０は、横型であり、鉛直方向をｙ軸方向とし、ｙ軸方向と交わる水平方向をｘ軸方向、ｚ軸方向と呼ぶ。

【0009】

ベッド２０は、ｚ軸に沿って伸びる一対のレール２１と、レール２１の－ｚ方向にワーク台２５と、を備える。ワーク台２５には、ｘ軸に沿って伸びる一対のレール２６が配置されている。レール２６の上には、回転テーブル装置３０が配置されている。回転テーブル装置３０は、図示しないサーボモータにより、レール２６上をｘ軸に沿って移動可能である。

【0010】

回転テーブル装置３０は、回転テーブル３１を有し、回転テーブル３１は、Ｂ軸の周りに回転可能である。回転テーブル３１の上には、チャック装置を内蔵したターニングスピンドル７０が配置されている。ターニングスピンドル７０は、ターニング主軸とも呼ぶ。ターニングスピンドル７０は、ワーク１００を把持するとともに、図示しないモータによりワーク１００をＡ軸の周りに回転させることができる。このワーク１００の把持に用いられる力は、回転テーブル装置３０を介して供給される油圧により与えられる。この供給ルートについては、後述する。

【0011】

レール２１の上には、コラム８０が配置されており、コラム８０は、図示しないサーボモータにより、レール２１上をｚ軸に沿って移動可能である。コラム８０には、ｙ軸に沿って伸びる一対のレール８１が配置されている。レール８１の上には、サドル９０が配置されている。サドル９０は、サーボモータ８２により、レール８１上をｙ軸に沿って移動可能である。サドル９０には、スピンドル９１が設けられ、スピンドル９１には、ワークを加工するための工具が取り付けられる。スピンドル９１は、主軸とも呼ぶ。図示しないモータがスピンドル９１を回転させることで、工具が回転し、工具がワーク１００を加工する。工具としてスカイビング工具を用い、工具の回転とワーク１００の回転を連動させ、ワーク１００に対して工具を軸方向に移動させれば、ワーク１００の歯面のスカイビング加工を行うことが出来る。後述する回転テーブル装置３０を用いれば、歯面の加工精度が向上する。

【0012】

図２は、回転テーブル装置３０の構成を示す説明図である。回転テーブル装置３０は、回転する回転系部品と、回転しない固定系部品と、を備える。回転テーブル装置３０は、回転系部品として、回転テーブル３１（図１参照。図２では図示せず。）と、センタースリーブ４０と、第１ロータ５１と、第２ロータ５２と、ビルトインモータのロータ磁石５４と、転がり軸受の内輪５５と、センタースリーブ４０及び第２連結部５７を連結する第１連結部５６と、第２連結部５７と、エンコーダの内側のロータ部６３aと、を備える。また、回転テーブル装置３０は、固定系部品として、筐体６０と、センターシャフト６１と、センターシャフト６１及びケーシング６３ｂを連結するエンコーダ載置部６２と、エンコーダの外径側のケーシング６３ｂと、ハウジング６４と、ハウジング支持部６５と、ビルトインモータのステータコイル６６と、転がり軸受の外輪６７と、を備える。

【0013】

筐体６０は、回転テーブル装置３０の底面を構成する円板部６０ｂと、円板部６０ｂの外周から立ち上がる円筒形の円筒部６０ａと、を備える。ここで、円板部６０ｂ側を「下」、円筒部６０ａが立ち上がる方向を「上」と呼ぶ。円板部６０ｂの中心には、開口６０ｃが形成されている。この開口６０ｃには、エンコーダの外径側のケーシング６３ｂからの出力を外部の制御装置（図示せず）に送るためのケーブルやその他の信号線（図示せず）が通っている。筐体６０の中心であるＢ軸ＯＢは、開口６０ｃの中心を通っている。Ｂ軸ＯＢは、回転テーブル３１の回転軸である。円板部６０ｂには、Ｂ軸ＯＢを中心軸とした円筒形を有するセンターシャフト６１が立設されている。センターシャフト６１の下端には、フランジ形状をした固定部６１ａが形成され、固定部６１ａは、図示しないネジにより筐体６０の円板部６０ｂに固定されている。図２では、各部材を固定するネジについては、図示しない。センターシャフト６１の円板部６０ｂと反対側（図２では上側）には、エンコーダ載置部６２がネジによりセンターシャフト６１に固定されている。エンコーダ載置部６２は、円筒形をしており、センターシャフト６１と反対側にフランジ６２ａを有する。フランジ６２ａのセンターシャフト６１と反対側は、中央部６２ｂが凹んでおり、この凹んだ中央部６２ｂには、エンコーダの外径側のケーシング６３ｂがネジにより固定されている。エンコーダの外径側のケーシング６３ｂは、円筒形を有しており、回転テーブル３１と共に回転するロータ部６３ａとともに、回転テーブル３１の回転角を検出する回転エンコーダ６３を構成する。本実施形態では、ロータリーエンコーダとしては、磁気式、あるいは光学式のロータリーエンコーダが採用可能である。

【0014】

センターシャフト６１の外側には、わずかな隙間を空けて回転系部材であるセンタースリーブ４０が配置されている。センタースリーブ４０は、Ｂ軸ＯＢを同心とした円筒形を有している。センタースリーブ４０の筐体６０と反対側には、フランジ４０ａが形成されている。フランジ４０ａの外周には、Ｂ軸ＯＢを同心とした円筒形の第１ロータ５１が配置されている。第１ロータ５１の外周側には、Ｂ軸ＯＢを同心とした円筒形の第２ロータ５２が配置されている。第２ロータ５２の筐体６０側には、ロータ磁石５４が配置されている。ロータ磁石５４は、固定系部品のステータコイル６６とともに、ダイレクトドライブモータであるビルトインモータを構成している。第２ロータ５２の外周には、転がり軸受の内輪５５が配置されている。転がり軸受の内輪５５は、固定系部品の転がり軸受の外輪６７とともに、上下方向に支持し、径方向に支持する３ウェイ型の軸受を構成しているフランジ４０ａの筐体６０と反対側には、第１連結部５６がネジにより、固定されている。第１連結部５６は、Ｂ軸ＯＢを同心とした円筒形部５６ａと、円筒形部５６ａの回転テーブル３１側（図２の上側）の中央部に、穴５６ｃが空けられた穴あき円板部５６ｂを有している。穴５６ｃには、第２連結部５７が嵌め込まれ固定されている。

【0015】

センタースリーブ４０は、断面円形の外周面を有し、外周面の外側には、わずかな隙間を空けてハウジング６４が配置され、ネジにより、筐体６０に固定されている。すなわち、センタースリーブ４０とハウジング６４とは、離間して配置されている。ハウジング６４は、Ｂ軸ＯＢを同心とした円筒形を有している。ハウジング６４の外周側には、ハウジング支持部６５が配置され、ネジにより、筐体６０に固定されている。ハウジング支持部６５は、外周側からハウジング６４を支持している。

【0016】

筐体６０の円筒形の円筒部６０ａの内側には、ステータコイル６６が配置されている。このステータコイル６６は、上述したように、ロータ磁石５４とともに、ダイレクトドライブモータを構成している。

【0017】

ハウジング６４は、Ｂ軸ＯＢに沿った予め定められた範囲に亘って、断面円形の内周面を有し、内周面には、環状の溝形状を有する凹部６４ａが複数個形成されている。ハウジング６４の内周面とセンタースリーブ４０の外周面の間には、凹部６４ａのＢ軸ＯＢに沿った方向の上下に、Ｏリング６８が配置されている。Ｏリング６８は、ハウジング６４の内周面とセンタースリーブ４０の外周面の間に挟持されており、凹部６４ａに供給される流体の漏れを抑制する。Ｏリング６８は、センタースリーブ４０が回転すると、摺動抵抗を生じさせるため、数が少ない方が好ましい。ここで、隣接する２つの凹部６４ａの間のＯリング６８は共用できるため、凹部６４ａの数をｎ個とすると、Ｏリング６８は、ｎ＋１個あればよい。ハウジング６４の中には、複数の凹部６４ａとそれぞれ連通する複数のハウジング内流体流路６４ｂが形成されている。流体流路６４ｂは、凹部６４ａに連通する径方向のバス穴と、軸方向に伸びる通路から構成されている。

【0018】

筐体６０の円筒形の円筒部６０ａ及び円板部６０ｂには、複数の筐体内流体流路６０ｄが形成されており、ハウジング６４の複数のハウジング内流体流路６４ｂとそれぞれ接続されている。円筒部６０ａ及び円板部６０ｂには、複数の筐体内流体流路６０ｄにそれぞれ接続される流体供給管６９が接続されている。

【0019】

センタースリーブ４０の内部には、複数の凹部６４ａとそれぞれ接続される複数のスリーブ内流体流路４０ｃが形成されている。流体流路４０ｃは、凹部６４ａに連通する径方向のパス穴と、軸方向に伸びる通路から構成されている。このスリーブ内流体流路４０ｃは、第１ロータ５１の内部に形成された複数のロータ内流体流路５１ａを介して回転テーブル３１の図示しない流体流路に接続されている。回転テーブル３１の流体流路は、図示しないチューブを介して、チャック装置を内蔵したターニングスピンドル７０に接続されている。ハウジング６４とセンタースリーブ４０とは、流体を分配する、いわゆるディストリビュータを構成している。凹部６４ａの数がこのディストリビュータの分配数となっている。

【0020】

図３は、図２の領域ＩＩＩを拡大して示す説明図である。流体は、矢印で示すように、ハウジング６４に形成された流体流路６４ｂから供給され、凹部６４ａと、センタースリーブ４０と、２つのＯリングに囲まれた空間に供給され、さらに、センタースリーブ４０に形成された流体流路４０ｃに供給される。Ｏリング６８は、上下方向への流体の漏れを抑制する。

【0021】

本実施形態では、軸方向において一端でエンコーダ６３が連結されるセンターシャフト６１とセンタースリーブ４０の間には、Ｏリングが存在せず、Oリングは、センタースリーブ４０とハウジング６４との間に配置されている。そのため、センタースリーブ４０が回転する際に、センタースリーブ４０と、ハウジング６４の間のＯリング６８に摺動抵抗が生じても、センターシャフト６１には、摺動抵抗が作用しないため、センターシャフト６１は捻れない。その結果、エンコーダ６３の回転不検出帯も発生せず、回転テーブル３１のロストモーションも発生しない。

【0022】

上記実施形態において、凹部６４ａをハウジング６４に形成したが、センタースリーブ４０に凹部を形成してもよく、凹部をハウジング６４とセンタースリーブ４０の両方の設けてもよい。すなわち、凹部は、ハウジング６４とセンタースリーブ４０の少なくとも一方に形成してもよい。凹部６４ａをハウジング６４に形成すると、センタースリーブ４０の厚さを薄くできる。

【0023】

凹部６４ａの形状を環状の溝形状とすれば、センタースリーブ４０の回転位置によらずハウジング６４からセンタースリーブ４０に流体を安定して供給できる。

【0024】

・第２実施形態：
図４は、第２実施形態の回転テーブル装置を示す説明図である。上記第１実施形態において、センタースリーブ４０と、センターシャフト６１との間には、わずかな隙間があるが、第２実施形態では、この隙間に、回転支持部４２を配置している。センターシャフト６１とセンタースリーブ４０の間の間隔を一定に保持し、センタースリーブ４０の芯ブレを抑制できる。この回転支持部４２として、例えば、ローラーベアリングのようなベアリング装置、あるいは、ドライブッシュが利用可能である。

【0025】

本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

【符号の説明】

【0026】

１０…５軸マシニングセンタ、２０…ベッド、２１…レール、２５…ワーク台、２６…レール、３０…回転テーブル装置、３１…回転テーブル、４０…センタースリーブ、４０ａ…フランジ、４０ｃ…スリーブ内流体流路、４２…回転支持部、５１…第１ロータ、５１ａ…ロータ内流体流路、５２…第２ロータ、５４…ロータ磁石、５５…軸受内輪、５６…第１連結部、５６ａ…円筒形部、５６ｂ…円板部、５６ｃ…穴、５７…第２連結部、６０…筐体、６０ａ…円筒部、６０ｂ…円板部、６０ｃ…開口、６０ｄ…筐体内流体流路、６１…センターシャフト、６１ａ…固定部、６２…エンコーダ載置部、６２ａ…フランジ、６２ｂ…中央部、６３…エンコーダ、６４…ハウジング、６４ａ…凹部、６４ｂ…ハウジング内流体流路、６５…ハウジング支持部、６６…ステータコイル、６７…軸受外輪、６８…Ｏリング、６９…流体供給管、７０…チャック装置を内蔵したターニングスピンドル装置、８０…コラム、８１…レール、９０…サドル、９１…スピンドル、１００…ワーク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】