特許 7592612 回転位置決め装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-22

(45)【発行日】2024-12-02

(54)【発明の名称】回転位置決め装置

(51)【国際特許分類】

   B23Q 1/52 20060101AFI20241125BHJP

   B23Q 17/00 20060101ALI20241125BHJP

   B23Q 16/02 20060101ALI20241125BHJP

   F16H 1/12 20060101ALI20241125BHJP

   F16C 33/58 20060101ALI20241125BHJP

   F16C 19/38 20060101ALI20241125BHJP

   F16C 17/10 20060101ALI20241125BHJP

【ＦＩ】

B23Q1/52

B23Q17/00 A

B23Q16/02 C

F16H1/12

F16C33/58

F16C19/38

F16C17/10 Z

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2021554824

(86)(22)【出願日】2020-08-21

(86)【国際出願番号】 JP2020031647

(87)【国際公開番号】W WO2021090551

(87)【国際公開日】2021-05-14

【審査請求日】2023-05-09

(31)【優先権主張番号】P 2019203234

(32)【優先日】2019-11-08

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】390006585

【氏名又は名称】株式会社三共製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110000855

【氏名又は名称】弁理士法人浅村特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】高橋 直幸

【審査官】永井 友子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－０８７４１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－１６０６４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－０１４２１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－０８１７４７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｑ １／５２

Ｂ２３Ｑ １７／００

Ｂ２３Ｑ １６／０２

Ｆ１６Ｈ １／１２

Ｆ１６Ｃ ３３／５８

Ｆ１６Ｃ １９／３８

Ｆ１６Ｃ １７／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ハウジングと、
回転部材軸線を中心として回転可能な回転部材であって、その円周方向に沿って伝達機構が配置され、前記回転部材の少なくとも一部が前記ハウジング内に収容されている、回転部材と、
第２の回転部材軸線を中心として回転可能な第２の回転部材と、
前記ハウジングに設置され、円形の回転部材孔が設けられたセンサフランジと、
前記センサフランジに設置された少なくとも１つのセンサと
を備える回転位置決め装置であって、
前記回転部材の前記伝達機構と前記第２の回転部材との接触によって、前記回転部材及び前記第２の回転部材のうちの一方の回転が、前記回転部材及び前記第２の回転部材のうちの他方の回転を可能にし、
複数の目盛を有する目盛スケールが、前記回転部材の円周方向に沿って前記回転部材に一体として形成され、前記少なくとも１つのセンサは、前記複数の目盛に基づいて前記回転部材の回転による角度変化量を検出し、前記回転部材は、前記角度変化量に基づいて目標角度位置に位置決めされ、
前記回転部材孔内に前記回転部材の少なくとも一部を収容すると、前記回転部材孔の中心軸線は、前記回転部材軸線と整列して、前記目盛スケールに対する前記少なくとも１つのセンサの位置が決定されるようになっており、
前記少なくとも１つのセンサが設置されている空間に潤滑剤が入り込まないように、前記少なくとも１つのセンサを前記伝達機構から隔離するために、前記センサフランジと前記回転部材との間の前記回転部材孔の中に、第１のシールが設けられている、回転位置決め装置。

【請求項2】

前記目盛スケールは、前記回転部材軸線に対して放射方向に又は前記回転部材軸線に対して平行方向に、前記回転部材に一体として形成されている、請求項１に記載の回転位置決め装置。

【請求項3】

前記センサフランジには、少なくとも１つの座部が設けられ、前記少なくとも１つのセンサの各々は、各センサの位置及び各センサと前記目盛との間の隙間を画定するようにその対応する座部に設置されている、請求項１又は２に記載の回転位置決め装置。

【請求項4】

前記ハウジングに設置されたシールフランジを更に備え、前記シールフランジと前記回転部材との間に、前記空間を外部から隔離するように、第２のシールが設けられている、請求項１～３の何れか一項に記載の回転位置決め装置。

【請求項5】

前記少なくとも１つの座部は、前記回転部材の円周方向に沿って設けられた２つ以上の座部であって、前記２つ以上の座部は、前記回転部材軸線からの距離が等しく、且つ隣接する座部間の距離が等しくなるように設けられ、前記少なくとも１つのセンサは、２つ以上のセンサであって、前記２つ以上のセンサの各々は、前記２つ以上の座部の何れかに設置されている、請求項３に記載の回転位置決め装置。

【請求項6】

前記回転位置決め装置は、前記ハウジングに対して前記回転部材の回転を支持するための軸受を更に備え、前記軸受の軌道面が、前記回転部材に一体として形成されている、請求項１～５の何れか一項に記載の回転位置決め装置。

【請求項7】

前記目盛スケールは、前記ハウジング内に収容されている前記回転部材の部分に一体として形成されている、請求項１～６の何れか一項に記載の回転位置決め装置。

【請求項8】

前記回転部材は出力軸であって、前記出力軸の端部には回転テーブルが設けられ、前記目盛スケールは、前記回転テーブルに隣接する前記出力軸の部分に一体として形成されている、請求項１～７の何れか一項に記載の回転位置決め装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、回転角度を目標角度位置に高精度に位置決めすることが可能である回転位置決め装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

回転位置決め装置は、一般的に、モータ等の駆動力が入力される入力軸と、工作機械の加工ワーク等を積載するための回転テーブルが取り付けられる出力軸を有し、入力軸や出力軸に取り付けられたエンコーダ等の角度検出器によって、回転テーブルの回転による角度変化量を検出し、検出された角度変化量を元にドライバ及びモータを制御することによって、回転テーブルを回転させて目標角度位置に位置決めする。

【0003】

特許文献１には、互いに立体交差する２本の回転軸線の周りにそれぞれ回転可能に設けられ、互いに噛み合わされたローラギヤとローラギヤカムとを含むローラタレットカムインデックス装置が開示されている。このローラタレットカムインデックス装置においては、回転角度検出器であるエンコーダを、アダプタによってハウジングに固定し、エンコーダの入力軸を、カップリングによってローラギヤのローラギヤ軸に相対回転不能に接続し、ローラギヤ軸の回転をエンコーダによって検出する。エンコーダによる検出値は、ローラギヤの回転停止位置、すなわち割出位置を表す。

【0004】

特許文献２には、ワークが搭載される円テーブルと、円テーブルを支持する回転軸と、回転軸を回転可能に支持するフレームと、フレームと回転軸との間に収容されるモータとを備える回転テーブル装置が開示されている。モータを駆動させると、フレームに対して円テーブルが回転軸と一緒に、回転軸の軸線を中心にして回転して、その角度位置が割り出される。回転軸は、２つの軸部材から成り、両軸部材をそれらの軸線を一致させた状態で組み合わせ、ネジ部材によって連結した構成である。フレームと回転軸との間に環状の空間部が存在し、空間部に、モータ、スラスト軸受、ラジアル軸受、回転検出器が設けられる。回転検出器は、回転軸の回転量を検出するためのエンコーダと、エンコーダに検出される被検出子とを備え、回転軸の一方の軸部材に別途設けられた被検出子を、フレームに設けられたエンコーダが検出し、エンコーダからの検出信号に基づいて回転軸の回転量が検出される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０００－１５８２９３号公報

【文献】特開２０１０－９９７８９号公報

【文献】特開２００６－９８３９２号公報

【文献】特開２０１１－９９８０２号公報

【文献】特開２０１１－９９８０４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１のローラタレットカムインデックス装置においては、エンコーダを外付けしているために、エンコーダの体積分、ローラタレットカムインデックス装置のサイズが大型化し、更には高コスト化に繋がるという問題点がある。また、エンコーダを外付けにする場合、エンコーダの入力軸とローラギヤ軸とを接続する際の組立時に、エンコーダの入力軸の回転軸線とローラギヤ軸の回転軸線との間のオフセット、いわゆる心ズレが生じ、この心ズレによる組立誤差の影響を受けることによって、エンコーダによって検出されたローラギヤの角度変化量に誤差が生じ、更にはローラギヤの目標角度位置にも誤差が生じるという問題点がある。また、ローラギヤは通常、中空となっているが、エンコーダを外付けにする場合、構造上、中空の一方の開口が塞がれてしまうので、中空を介してケーブル、油圧部品、等を貫通することができないという問題点がある。

【0007】

特許文献２の回転テーブル装置においては、回転軸が２つの軸部材から成り、両軸部材をそれらの軸線を一致させた状態で組み合わせているものの、引用文献１と同様に、２つの軸部材を組み合わせる際の組立時に心ズレが生じ、また、回転軸の一方の軸部材に被検出子を別途設ける際の組立時にも心ズレが生じ、これらの心ズレによる組立誤差の影響を受けることによって、回転検出器によって検出された回転軸の角度変化量に誤差が生じ、更には回転軸の目標角度位置にも誤差が生じるという問題点がある。また、軸受の軌道面が回転軸に別途設けられており、軌道面を別途設ける際の組立時における組立誤差によって、回転検出器によって検出された回転軸の角度変化量に誤差が生じ、更には回転軸の目標角度位置にも誤差が生じるという問題点がある。

【0008】

従って、本発明の目的は、上記問題点を解決して、回転角度を目標角度位置に高精度に位置決めすることが可能である回転位置決め装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の１つの観点によれば、回転位置決め装置が、ハウジングと、回転部材軸線を中心として回転可能な回転部材であって、回転部材の少なくとも一部がハウジング内に収容されている、回転部材と、ハウジングに設置された少なくとも１つのセンサとを備え、複数の目盛を有する目盛スケールが、回転部材の円周方向に沿って回転部材に一体として形成され、少なくとも１つのセンサが、複数の目盛に基づいて回転部材の回転による角度変化量を検出し、回転部材が、角度変化量に基づいて目標角度位置に位置決めされる。

【0010】

本発明の一具体例によれば、回転位置決め装置において、目盛スケールが、回転部材軸線に対して放射方向に又は回転部材軸線に対して平行方向に、回転部材に一体として形成されている。

【0011】

本発明の一具体例によれば、回転位置決め装置において、ハウジングには、少なくとも１つの座部が設けられ、少なくとも１つのセンサの各々が、各センサの位置及び各センサと目盛との間の隙間を画定するようにその対応する座部に設置されている。

【0012】

本発明の一具体例によれば、回転位置決め装置において、少なくとも１つの座部が、センサフランジを介してハウジングに設けられる。

【0013】

本発明の一具体例によれば、回転位置決め装置において、センサフランジには、回転部材の少なくとも一部を通すための回転部材孔が設けられ、回転部材孔の中心軸線が回転部材軸線と整列している。

【0014】

本発明の一具体例によれば、回転位置決め装置において、少なくとも１つの座部が、回転部材の円周方向に沿って設けられた２つ以上の座部であって、２つ以上の座部が、回転部材軸線からの距離が等しく、且つ隣接する座部間の距離が等しくなるように設けられ、少なくとも１つのセンサが、２つ以上のセンサであって、２つ以上のセンサの各々が、２つ以上の座部の何れかに設置されている。

【0015】

本発明の一具体例によれば、回転位置決め装置が、ハウジングに対して回転部材の回転を支持するための軸受を更に備え、軸受の軌道面が、回転部材に一体として形成されている。

【0016】

本発明の一具体例によれば、回転位置決め装置において、目盛スケールが、ハウジング内に収容されている回転部材の部分に一体として形成されている。

【0017】

本発明の一具体例によれば、回転位置決め装置において、回転部材が出力軸であって、出力軸の端部には回転テーブルが設けられ、目盛スケールが、回転テーブルに隣接する出力軸の部分に一体として形成されている。

【0018】

本発明の一具体例によれば、回転位置決め装置において、回転部材が入力軸であって、回転位置決め装置が、出力軸線を中心として回転可能な出力軸であって、出力軸の円周方向に沿って伝達機構が設置された出力軸を更に備え、出力軸が、入力軸が伝達機構に接触することによって入力軸の回転に伴って回転することができる。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、回転位置決め装置は、高精度に回転部材の角度変化量を検出することができ、更には回転部材を目標角度位置に高精度に位置決めすることができる。

【0020】

なお、本発明の他の目的、特徴及び利点は、添付図面に関する以下の本発明の実施例の記載から明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の一実施形態としての、目盛スケールが回転部材軸線に対して放射方向に一体として形成される、回転位置決め装置の断面図である。

【図2】本発明の別の実施形態としての、目盛スケールが回転部材軸線に対して平行方向に一体として形成される、回転位置決め装置の断面図である。

【図3】本発明の別の実施形態としての、目盛スケールが回転部材軸線に対して平行方向に一体として形成される、回転位置決め装置の一部断面図である。

【図4A】図１の実施形態の回転位置決め装置の斜視図である。

【図4B】図１の実施形態の回転位置決め装置の内部の斜視図である。

【図4C】図１の実施形態の回転位置決め装置におけるセンサの斜視図である。

【図4D】図１の実施形態の回転位置決め装置におけるセンサフランジの上方及び下方から見た斜視図である。

【図4E】図１の実施形態の回転位置決め装置におけるセンサフランジの底面図である。

【図5A】図２の実施形態の回転位置決め装置の斜視図である。

【図5B】図２の実施形態の回転位置決め装置の内部の斜視図である。

【図5C】図２の実施形態の回転位置決め装置におけるセンサの斜視図である。

【図5D】図２の実施形態の回転位置決め装置におけるセンサフランジの上方及び下方から見た斜視図である。

【図5E】図２の実施形態の回転位置決め装置におけるセンサフランジの底面図である。

【図6A】本発明の別の実施形態としての、目盛スケールが回転部材軸線に対して放射方向に一体として形成される、回転位置決め装置の内部の一部斜視図である。

【図6B】本発明の別の実施形態としての、目盛スケールが回転部材軸線に対して平行方向に一体として形成される、回転位置決め装置の内部の一部斜視図である。

【図7A】図２の実施形態の回転位置決め装置の内部の斜視図である。

【図7B】図２の実施形態の回転位置決め装置の一部断面図である。

【図8A】 従来技術による指令位置に対する位置決め精度を示す図である。

【図8B】 本発明による指令位置に対する位置決め精度を示す図である。

【図9A】本発明による回転位置決め装置の断面図である。

【図9B】従来技術による回転位置決め装置の断面図である。

【図10A】一自己校正機能付き角度検出器の概略図である。

【図10B】図１０Ａの自己校正機能付き角度検出器の各センサによる目盛番号に対する位置決め精度を示す図である。

【図10C】図１０Ａの自己校正機能付き角度検出器から算出された目盛番号に対する自己校正値を示す図である。

【図10D】別の自己校正機能付き角度検出器の概略図である。

【図11A】本発明の一実施形態としての位置決め制御方法の図である。

【図11B】本発明の別の実施形態としての位置決め制御方法の図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、本発明の実施例について図面を参照して説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

【0023】

まず図１～図３を参照して、本発明による幾つかの実施形態としての回転位置決め装置１００について説明する。図１～図３は、回転位置決め装置１００の断面図を示す。回転位置決め装置１００は、ハウジング１０１と、回転部材軸線１０３を中心として回転可能な回転部材１０２と、ハウジング１０１に設置されている、角度検出器としての少なくとも１つのセンサ１０４とを備える。図１においては、回転部材１０２は、全体がハウジング１０１内に収容されているが、回転部材１０２の少なくとも一部がハウジング１０１内に収容されていてもよい。複数の目盛を有する目盛スケール１０５が、回転部材１０２の円周方向に沿って回転部材１０２に一体として形成される。

【0024】

目盛スケール１０５の目盛は、回転部材１０２の円周方向に沿って、図１に示すように、回転部材軸線１０３に対して放射方向に回転部材１０２に一体として形成されてもよく、又は図２に示すように、回転部材軸線１０３に対して平行方向に回転部材１０２に一体として形成されてもよい。目盛は、歯車状に回転部材１０２に一体として形成されたものであってもよく、又は線状に回転部材１０２を刻んだものであってもよい。また、目盛は、視覚的に認識できるものだけではなく、目盛スケール１０５における所定の位置間隔を１目盛分の間隔としてセンサ１０４に対して読み取らせることができるものであればよい。目盛スケール１０５は、回転部材１０２のうちの何れの部分の円周方向に沿って、回転部材１０２に一体として形成されてもよい。例えば、目盛スケール１０５は、図１、図２に示すように、回転部材１０２の下側の部分に形成されてもよく、図３に示すように、回転部材１０２の上側の部分に形成されてもよい。また、目盛スケール１０５は、図１、図２に示すように、ハウジング１０１内にある回転部材１０２の部分に形成されてもよく、図３に示すように、ハウジング１０１外にある回転部材１０２の部分に形成されてもよい。

【0025】

回転位置決め装置１００において回転部材１０２が出力軸である場合には、図１～図３に示すように、出力軸としての回転部材１０２の端部には回転テーブル１１３が設けられる。回転テーブル１１３は、回転部材１０２が回転部材軸線１０３を中心として回転すると、それに伴って回転する。目盛スケール１０５は、図１、図２に示すように、ハウジング１０１内に収容されている出力軸としての回転部材１０２の部分に一体として形成されてもよい。目盛スケール１０５は、回転部材１０２の下側の部分に形成されてもよく、回転部材１０２の上側の部分に形成されてもよい。出力軸としての回転部材１０２に目盛スケール１０５を一体として形成することによって、回転テーブル１１３の角度変化量を高精度に検出することができ、そして回転テーブル１１３を目標角度位置に高精度に位置決めすることができる。なお、図１～図３に示すように、回転部材１０２には伝達機構１１４が設けられてもよく、入力軸からの駆動力を、伝達機構１１４を介して伝達して、出力軸としての回転部材１０２を回転させてもよい。また、回転部材１０２には伝達機構１１４が設けられていなくてもよく、回転部材１０２にモータ等の駆動装置を直接接続して、回転部材１０２を回転させてもよい。

【0026】

目盛スケール１０５は、回転テーブル１１３に隣接する出力軸としての回転部材１０２の部分に一体として形成されてもよい。例えば、目盛スケール１０５は、図３に示すように、ハウジング１０１と回転テーブル１１３との間の出力軸としての回転部材１０２の部分に一体として形成されてもよい。目盛スケール１０５を回転テーブル１１３に隣接するように出力軸としての回転部材１０２に一体として形成することによって、更に回転テーブル１１３の角度変化量を高精度に検出することができ、そして回転テーブル１１３を目標角度位置に高精度に位置決めすることができる。

【0027】

センサ１０４は、目盛スケール１０５の目盛を読み取ることができれば特に原理は問われない。センサ１０４としては、例えば、光学式センサ、磁気式センサ、コイル、等がある。例えば、センサ１０４として光学式センサを設置する場合には、光の反射状態や透過状態を変化させるために、線状に回転部材１０２を刻んだものを目盛として回転部材１０２に一体として形成し、センサ１０４として磁気式センサを設置する場合には、磁極を変化させるために、歯車状に回転部材１０２に構成されたものを目盛として回転部材１０２に一体として形成してもよい。センサ１０４が、回転部材１０２の円周方向に沿って回転部材１０２に一体として形成された複数の目盛を有する目盛スケール１０５を読み取ることによって、複数の目盛に基づいて、回転部材１０２の回転による角度変化量が検出される。このように、回転部材１０２に目盛スケール１０５を一体として形成することによって、目盛スケール１０５による心ズレの影響を小さくすることができ、回転位置決め装置１００は、高精度に回転部材１０２の角度変化量を検出することができ、そして回転部材１０２を目標角度位置に高精度に位置決めすることができる。また、回転位置決め装置１００のコンパクト化と部品点数削減を実現し、コストも低減することができる。

【0028】

ハウジング１０１には、少なくとも１つのセンサ１０４を設置するための少なくとも１つの座部１０６が設けられる。ハウジング１０１に２つ以上の座部１０６が設けられる場合には、各座部１０６は、回転部材１０２の円周方向に沿って設けられ、各座部１０６は、回転部材１０２の回転部材軸線１０３からの距離が等しく、且つ隣接する座部１０６間の距離が等しくなるように設けられる。各センサ１０４は、２つ以上の座部１０６の何れかに設置される。なお、全ての座部１０６にセンサ１０４を設置しなくてもよく、任意の座部１０６にのみセンサ１０４を設置してもよい。各センサ１０４はその対応する座部１０６に設置されて、回転部材１０２に対する各センサ１０４の位置が画定され、各センサ１０４と目盛スケール１０５の目盛との間の隙間１０７（Ｐ）が画定される。座部１０６によって、隙間１０７（Ｐ）が保証され、また、回転部材１０２の回転部材軸線１０３からの各センサ１０４の距離が決定される。２つの以上のセンサ１０４が設置される場合には隣接する２つのセンサ１０４間の距離が決定され、各センサ１０４が目盛スケール１０５の目盛を読み取るための位置（Ｑ）が保証される。これによって、回転部材１０２の回転部材軸線１０３に対して、センサ１０４及び目盛スケール１０５が位置決めされており、回転位置決め装置１００は、高精度に回転部材１０２の角度変化量を検出することができ、そして回転部材１０２を目標角度位置に高精度に位置決めすることができる。

【0029】

回転位置決め装置１００は、ハウジング１０１に対して回転部材１０２の回転を支持するための軸受１１１を更に備えてもよい。軸受１１１の軌道面１１２は、図１～図３に示すように、回転部材１０２に一体として形成されてもよい。これによって、回転部材１０２の回転部材軸線１０３に対して、センサ１０４、目盛スケール１０５、及び軸受１１１が位置決めされており、回転位置決め装置１００は、高精度に回転部材１０２の角度変化量を検出することができ、そして回転部材１０２を目標角度位置に高精度に位置決めすることができる。また、軌道面１１２に対応するハウジング１０１の部分の内径（Ｄ１）の中心軸線は、図１に示すように、回転部材１０２の回転部材軸線１０３と整列するようになっている。なお、図１～図３においては、軸受１１１としてラジアル軸受１１１ａ、第１のスラスト軸受１１１ｂ、及び第２のスラスト軸受１１１ｃが設けられているが、軸受の形状はこれに限定されるものではなく、軸受１１１の軌道面１１２が、回転部材１０２に一体として形成されていればよい。

【0030】

図４Ａ～図４Ｅは、図１の実施形態の回転位置決め装置１００に関連し、回転部材１０２を出力軸とし、出力軸としての回転部材１０２の端部には回転テーブル１１３が設けられる。複数の略等間隔の目盛を有する目盛スケール１０５が、回転部材１０２の円周方向に沿って、回転部材軸線１０３に対して放射方向に回転部材１０２に一体として形成される。また、回転位置決め装置１００は、第２の回転部材軸線１２０を中心として回転可能な第２の回転部材１１９を更に備えてもよい。図４Ｂの回転位置決め装置１００においては、回転部材１０２を出力軸とし、第２の回転部材１１９を入力軸とするローラギヤカム機構が採用され、第２の回転部材１１９は、スクリュー形状のカムリブを有する、第２の回転部材軸線１２０を中心として回転可能なカムであって、回転部材１０２は、第２の回転部材軸線１２０に直交する回転部材軸線１０３を中心として回転可能である。回転部材１０２には、その円周方向に沿って、伝達機構１１４としての複数の軸受が配置される。第２の回転部材１１９にはモータ１２１が接続され、モータ１２１が駆動して第２の回転部材１１９を第２の回転部材軸線１２０を中心として回転させることによって、カムの入力トルクを伝達機構１１４としての複数の軸受を介して回転部材１０２に伝達して、回転部材軸線１０３を中心として回転部材１０２を回転させる。伝達機構１１４としての複数の軸受の各々は、第２の回転部材１１９のカムリブに対して転がり接触してもよく、ローラフォロア又はカムフォロアであってもよい。また、伝達機構１１４としての複数の軸受の各々は、軸部材、軸部材の外周面に沿って回転可能な外輪部、等を備え、軸部材と外輪部との間にころ等を含む転がり接触の軸受であってもよく、ころ等を含まない滑り接触の軸受であってもよい。この場合、軸部材が、回転部材１０２に直接嵌合されてもよい。

【0031】

図４Ｂにおいては、入力軸としての第２の回転部材１１９は鼓形カムであるが、円筒形カム（ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ ｃａｍ、ｂａｒｒｅｌ ｃａｍ）、太鼓形カム（ｇｌｏｂｏｉｄａｌ ｃａｍ）であってもよい。また、入力軸としての第２の回転部材１１９と出力軸としての回転部材１０２とは外接する位置関係にあるが、入力軸としての第２の回転部材１１９のカムの形状によって、内接する位置関係にあってもよい。また、図４Ｂの回転位置決め装置１００においてはローラギヤカム機構が採用されているが、第２の回転部材１１９の入力トルクを回転部材１０２に伝達機構１１４を介して伝達することができるものであればよく、例えば、バレルカム機構が採用されてもよいし、歯車機構が採用されてもよい。

【0032】

少なくとも１つの座部１０６は、図４Ｄ、図４Ｅに示すセンサフランジ１０８を介してハウジング１０１に設けられてもよい。すなわち、センサ１０４は、センサフランジ１０８に設けられた座部１０６を介してハウジング１０１に設置される。図４Ｃに、センサフランジ１０８の座部１０６に設置するためのセンサ１０４の形状を示す。センサフランジ１０８には、回転部材１０２の少なくとも一部を通すための回転部材孔１０９が設けられる。回転部材孔１０９の中心軸線１１０は、図１に示すように、回転部材１０２の回転部材軸線１０３と整列するようになっている。そして、センサフランジ１０８に対応するハウジング１０１の部分の内径（Ｄ２）の中心軸線もまた、図１に示すように、回転部材１０２の回転部材軸線１０３と整列するようになっており、その結果、回転部材孔１０９の中心軸線１１０とも整列するようになっている。センサフランジ１０８を介してセンサ１０４をハウジング１０１に設置することによって、センサフランジ１０８によってセンサ１０４の位置が決定され、回転位置決め装置１００の組立後であっても、センサ１０４の位置を調整することが容易になる。センサフランジ１０８は、ハウジング１０１にセンサフランジ１０８を取り付けるためのセンサフランジ１０８の取付け面から、センサフランジ１０８に設置されたセンサ１０４までの距離（Ａ）を画定し、隙間１０７（Ｐ）を保証する。また、センサフランジ１０８は、回転部材孔１０９の中心軸線１１０からの座部１０６の距離（Ｂ）を画定し、回転部材孔１０９の円周方向の座部１０６の位置（Ｃ）を画定し、センサ１０４が目盛スケール１０５の目盛を読み取るための位置（Ｑ）を保証する。また、センサフランジ１０８には、ケーブル孔１１８が設けられてもよく、ケーブル孔１１８を介してケーブルをセンサ１０４に接続して、センサ１０４によって検出された回転部材１０２の回転による角度変化量に関する信号を受け取れるようにしてもよい。

【0033】

図１、図２に示すように、ハウジング１０１にはシールフランジ１１５が設けられてもよく、センサフランジ１０８とシールフランジ１１５とによって、それらの間にセンサ・ケーブル設置空間１１７が設けられてもよい。回転部材１０２とセンサフランジ１０８との間にシール１１６を設けて、潤滑剤がセンサ・ケーブル設置空間１１７に入り込まないようにしてもよく、また、回転部材１０２とシールフランジ１１５との間にシール１１６を設けて、センサ・ケーブル設置空間１１７を外部空間から隔離してもよい。

【0034】

図５Ａ～図５Ｅは、図２の実施形態の回転位置決め装置１００に関連し、概ね図４Ａ～図４Ｅに同じであるが、図５Ｂに示すように、複数の略等間隔の目盛を有する目盛スケール１０５が、回転部材１０２の円周方向に沿って、回転部材軸線１０３に対して平行方向に回転部材１０２に一体として形成される点において相違する。また、形成される目盛スケール１０５に従って、図５Ｄ、図５Ｅに示すように、センサフランジ１０８の形状は変更され、図５Ｃに示すように、センサ１０４の形状は変更される。

【0035】

回転位置決め装置１００においては、工作機械の加工ワーク等を積載するための回転テーブル１１３の回転による角度変化量を検出することができればよいので、図４Ｂ、図５Ｂに示す入力軸としての第２の回転部材１１９に目盛スケール１０５を一体として形成してもよい。この場合には、図６Ａ、図６Ｂに示すように、回転位置決め装置１００は、ハウジング１０１と、第２の回転部材軸線１２０を中心として回転可能な第２の回転部材１１９と、ハウジング１０１に設置されている、角度検出器としての少なくとも１つのセンサ１０４とを備える。複数の目盛を有する目盛スケール１０５が、第２の回転部材１１９の円周方向に沿って第２の回転部材１１９に一体として形成される。目盛スケール１０５の目盛は、第２の回転部材１１９の円周方向に沿って、図６Ａに示すように、第２の回転部材軸線１２０に対して放射方向に第２の回転部材１１９に一体として形成されてもよく、又は図６Ｂに示すように、第２の回転部材軸線１２０に対して平行方向に第２の回転部材１１９に一体として形成されてもよい。回転位置決め装置１００は、回転部材軸線１０３を中心として回転可能な出力軸としての回転部材１０２を更に備え、出力軸としての回転部材１０２には、回転部材１０２の円周方向に沿って伝達機構１１４が設置され、出力軸としての回転部材１０２は、入力軸としての第２の回転部材１１９が伝達機構１１４に接触することによって第２の回転部材１１９の回転に伴って回転することができる。なお、この場合、回転部材１０２に目盛スケール１０５を必ずしも形成する必要はなく、また回転部材１０２と第２の回転部材１１９との両方に目盛スケール１０５を形成してもよい。

【0036】

このように、入力軸に目盛スケール１０５を一体として形成することによって、回転位置決め装置１００のサイズを小さくすることができる。また、入力軸と出力軸との間の角度伝達精度がよい場合には、出力軸に角度検出器を設置するより低精度にすることができる。例えば、入力軸と出力軸との間の減速比を１６とし、出力軸の目標位置決め精度を２２ｂｉｔ（３６０°／２^２２）とした場合には、出力軸に角度検出器を設置する場合には直接２２ｂｉｔの精度が必要となるが、入力軸に角度検出器を設置する場合には４ｂｉｔ分（１６＝２^４）低精度、すなわち１８ｂｉｔでも同等の精度を実現することができ、コストを低減することができる。

【0037】

図７Ａ、図７Ｂに、図２の実施形態の回転位置決め装置１００の内部の拡大図を示す。用途に応じて、回転位置決め装置１００のサイズは変更されるが、何れのサイズであっても、同様に回転部材１０２に目盛スケール１０５を一体として形成し、回転部材１０２の円周方向に沿ってセンサ１０４を設置するだけであって、サイズに制限されない回転位置決め装置１００を実現することができる。

【0038】

図８Ｂに、回転部材１０２と目盛スケール１０５との間に心ズレがない場合の指令位置に対する位置決め精度の例を示し、図８Ａに、回転部材１０２と目盛スケール１０５との間に心ズレがある場合の指令位置に対する位置決め精度の例を示す。回転部材１０２に目盛スケール１０５を一体として形成することによって、出力軸としての回転部材１０２の目標角度位置である指令位置に対して位置決め精度が、最大約８００ａｒｃｓｅｃから最大約２００ａｒｃｓｅｃに、約６００ａｒｃｓｅｃ改善した具体例である。

【0039】

図９Ａに、目盛スケール１０５を、ハウジング１０１内に収容されている回転部材１０２の部分に一体として形成し、ハウジング１０１内のセンサ・ケーブル設置空間１１７にセンサ１０４を設置した場合の回転位置決め装置１００の断面図を示す。図９Ｂに、角度検出器が外付けされている場合の回転位置決め装置を示す。図９Ｂの回転位置決め装置においては、角度検出器としての外付けエンコーダ１２２は、取り付けベース１２３を介してハウジングに固定され、エンコーダカラー１２４及び延長フランジ１２５を介して出力軸に嵌め合い軸１２６が接続される。一方、図９Ａの回転位置決め装置１００においては、従来から構成上デッドスペースとなっていた空間に、センサ１０４が設置され、目盛スケール１０５が形成されることから、従来と比較して回転位置決め装置１００をコンパクト化することができ、更には部品点数削減を実現し、コストも低減することができる。

【0040】

回転位置決め装置１００は、角度検出器として、特許文献３～５に開示されているような自己校正機能付き角度検出器を採用してもよい。図１０Ａに示すような１つの自己校正機能付き角度検出器によれば、その構成上、複数のセンサ１０４が、回転部材１０２の円周方向に沿って配置され、複数のセンサ１０４の各々が、回転部材１０２の円周方向に沿って回転部材軸線１０３に対して放射方向に回転部材１０２に一体として形成された複数の目盛を有する目盛スケール１０５を読み取ることによって、複数の目盛に基づいて、回転部材１０２の回転による角度変化量が検出される。図１０Ｂに、複数のセンサ１０４の各々によって検出された角度変化量から算出された目盛番号に対する位置決め精度を示す。複数のセンサ１０４の各々によって検出された角度変化量に基づいて、図１０Ｃに示す角度誤差を除去する校正曲線が算出される。そして、代表となる１つのセンサ１０４の角度変化量からこの校正曲線による角度誤差を差し引くことによって、回転テーブル１１３の回転による真の角度変化量を算出することができる。このように、自己校正機能付き角度検出器を採用することによって、回転テーブル１１３の角度変化量を高精度に検出することができ、そして回転テーブル１１３を目標角度位置に高精度に位置決めすることができる。なお、図１０Ａではセンサの数は８つであるが、２つ以上であればよい。

【0041】

また、図１０Ｄに示すような別の自己校正機能付き角度検出器によれば、その構成上、複数のセンサ１０４が、回転部材１０２の円周方向に沿って配置され、複数のセンサ１０４の各々が、回転部材１０２の円周方向に沿って回転部材軸線１０３に対して平行方向に回転部材１０２に一体として形成された複数の目盛を有する目盛スケール１０５を読み取ることによって、複数の目盛に基づいて、回転部材１０２の回転による角度変化量が検出される。図１０Ｄに示すような自己校正機能付き角度検出器においても、図１０Ｂ、図１０Ｃと同様の結果を得ることができる。なお、図１０Ｄではセンサの数は５つであるが、２つ以上であればよい。

【0042】

図１１Ａに、出力軸としての回転部材１０２に一体として目盛スケール１０５が形成された回転位置決め装置１００による位置決め制御方法の例を示す。図１１Ｂに、入力軸としての第２の回転部材１１９に一体として目盛スケール１０５が形成された回転位置決め装置１００による位置決め制御方法の例を示す。回転位置決め装置１００においては、入力軸が矢印のように回転すると、入力軸の回転角度が伝達されて出力軸が矢印のように回転し、それに伴って回転テーブル１１３も回転する。角度検出器としてのセンサ１０４は、目盛スケール１０５の複数の目盛に基づいて、出力軸又は入力軸の回転による角度変化量を検出し、角度変化量は、モータ１２１を駆動するコントローラ又はドライバ１２７に、回転テーブル１１３の位置決めのための参照角度として通信される。コントローラ又はドライバ１２７は、目標角度位置と参照角度との間の差に応じてモータ１２１を制御し、回転テーブル１１３を目標角度位置に高精度に位置決めする。

【0043】

上記記載は特定の実施例についてなされたが、本発明はそれに限らず、本発明の原理と添付の特許請求の範囲の範囲内で種々の変更及び修正をすることができることは当業者に明らかである。

【符号の説明】

【0044】

１００ 回転位置決め装置
１０１ ハウジング
１０２ 回転部材
１０３ 回転部材軸線
１０４ センサ
１０５ 目盛スケール
１０６ 座部
１０７ 隙間
１０８ センサフランジ
１０９ 回転部材孔
１１０ 中心軸線
１１１ 軸受
１１１ａ ラジアル軸受
１１１ｂ 第１のスラスト軸受
１１１ｃ 第２のスラスト軸受
１１２ 軌道面
１１３ 回転テーブル
１１４ 伝達機構
１１５ シールフランジ
１１６ シール
１１７ センサ・ケーブル設置空間
１１８ ケーブル孔
１１９ 第２の回転部材
１２０ 第２の回転部材軸線
１２１ モータ
１２２ 外付けエンコーダ
１２３ 取り付けベース
１２４ エンコーダカラー
１２５ 延長フランジ
１２６ 嵌め合い軸
１２７ コントローラ又はドライバ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図4D】

【図4E】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図5D】

【図5E】

【図6A】

【図6B】

【図7A】

【図7B】

【図8A】

【図8B】

【図9A】

【図9B】

【図10A】

【図10B】

【図10C】

【図10D】

【図11A】

【図11B】