津田駒工業株式会社 (〒50 石川県金沢市野町5丁目18番18号 Ishikawa, 92186, JP)
| フレーム本体(2)に対し回転可能に支持された主軸(4)および前記主軸(4)の端部に固定された回転駆動対象部材を含む回転体(65)と、前記回転体(65)を回転駆動する駆動装置(6)とを有する工作機械における主軸駆動装置において、 前記フレーム本体(2)または前記回転体(65)に設けられて弾性変形可能な制動部を含む制動部材と作動流体によって前記制動部材へ押圧力を付与する押圧力付与装置(66)と前記フレーム本体(2)側に設けられた制動面(32)とを含む制動装置であって前記制動部が前記押圧力を受けて撓むことにより前記制動面(32)と前記制動面(32)に対向する前記回転体(65)側の摺動面(33)とが互いに押圧された状態となって前記回転体(65)に対しその回転を許容する回転抵抗を付与する制動装置(10)を備え、 前記制動面(32)または前記摺動面(33)の少なくともいずれか一方に低摩擦係数部材(60)を固着する ことを特徴とする工作機械における主軸駆動装置の回転抵抗装置。 |
| 前記主軸駆動装置は、加工対象のワークが搭載される前記回転駆動対象部材としての円テーブル(5)を含む回転割出テーブル装置(1)であって前記主軸(4)及び前記円テーブル(5)を含む前記回転体(65)を回転駆動して前記円テーブル(5)を設定された回転角度に割り出す工作機械用の回転割出テーブル装置(1)であり、 前記回転割出テーブル装置(1)は、前記回転体(65)の前記設定された回転角度を保持するクランプ装置(62)を備え、 前記クランプ装置(62)が前記制動装置(10)として兼用され、 前記押圧力付与装置(66)は、前記回転抵抗が前記回転体(65)の回転を許容する第1の押圧力と前記回転抵抗が前記回転体(65)の回転を許容せずに前記設定された回転角度を保持する第2の押圧力とを選択的に前記制動部材に付与する ことを特徴とする請求項1に記載の工作機械における主軸駆動装置の回転抵抗装置。 |
| 前記低摩擦係数部材(60)は、前記制動面(32)または前記摺動面(33)の少なくともいずれか一方において前記回転抵抗が前記回転体(65)の回転を許容する押圧力により前記制動面(32)と前記摺動面(33)とが当接する部分にのみ固着した ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の工作機械における主軸駆動装置の回転抵抗装置。 |
| 前記低摩擦係数部材(60)は、樹脂製のライナーベアリング材である ことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の工作機械における主軸駆動装置の回転抵抗装置。 |
| 前記制動装置(10)は、前記フレーム本体(2)と前記回転体(65)との間に介装されて前記フレーム本体(2)に対し相対回転不能に設けられた前記制動部材としての環状の制動スリーブ(31)を含み、 前記制動スリーブ(31)は、前記作動流体が供給される流体圧室(36)を形成するための環状の溝(30)と前記溝(30)に対応する部分に形成されて前記摺動面(33)に対向する弾性変形可能な制動部としての薄肉部(35)とを有し、 前記押圧力付与装置(66)が前記流体圧室(36)内へ前記作動流体を供給することにより、前記作動流体の圧力によって前記薄肉部(35)が前記摺動面(33)側へ半径方向に弾性変形して前記薄肉部(35)の前記摺動面(33)に対向する面が前記制動面(32)として前記摺動面(33)を押圧する ことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の工作機械における主軸駆動装置の回転抵抗装置。 |
| 前記制動装置(10)は、前記回転体(65)周りで前記フレーム本体(2)に形成された流体圧室(49)と、前記回転体(65)に対し相対回転不能に設けられた前記制動部材としての弾性変形可能な摺動ディスク(43)と、前記流体圧室(49)と前記摺動ディスク(43)との間で前記回転体(65)の軸線方向へ移動可能に設けられたピストン(44)と、前記摺動ディスク(43)に対向して前記ピストン(44)の反対側の前記フレーム本体(2)側に形成された制動面(48)とを含み、 前記押圧力付与装置(66)が前記流体圧室(49)内へ前記作動流体を供給することにより、前記作動流体の圧力によって前記ピストン(44)が前記軸線方向へ移動して前記摺動ディスク(43)の前記ピストン(44)側の摺動面(55)を押圧し、 前記摺動ディスク(43)は、前記ピストン(44)の押圧により弾性変形して前記摺動ディスク(43)における前記制動面(48)側の摺動面(55)を前記制動面(48)に押圧する ことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の工作機械における主軸駆動装置の回転抵抗装置。 |
本発明は、フレーム本体に対し回転可能に 支持された主軸と、この主軸の端部に固定さ れた回転駆動対象部材とを駆動装置により回 転駆動する工作機械における主軸駆動装置に 関する。
上記の工作機械における主軸駆動装置に関 する従来技術の一つとして、特許文献1に記 されたものがある。この特許文献1の工作機 における主軸駆動装置は回転割出テーブル 置であり、主軸の駆動手段として、ギア等 駆動伝達手段を介さずに主軸を回転駆動す 直接駆動型のモータ(所謂、DDモータ)が用い られている。
上記の特許文献1の回転割出テーブル装置 は、作動流体の導入によりテーブルのクラ プ状態・アンクランプ状態を切り替えてい 。ピストンは、抗縮発条により常時ブレー 板側に付勢され作動流体の導入が停止して る場合にブレーキ板と当接し摩擦によりテ ブルの回転を停止させる。上記装置では、 ーブルを回転させる場合にクランプ装置を 動状態としてピストンを抗縮発条の付勢力 抗して移動させアンクランプ状態とする。
このように一般的な主軸駆動装置では、テ ーブルを回転させる場合にクランプ装置をア ンクランプ状態とすることが多く、連続的に ワークを回転させながら仕上加工する場合に も、当然クランプ装置をアンクランプ状態と して仕上加工を行う。
ところで、主軸駆動装置の回転状態は、ワ ークを加工するカッタからの負荷変動の影響 を受ける。一定の加工条件の下でもワークを 加工するカッタからの負荷は常に変動してい る。
主軸の駆動手段としてDDモータが用いられ いる場合、DDモータの制御は、主軸駆動装 の回転検出器からの回転角度(回転量)のフィ ードバックに基づき、前記カッタからの負荷 変動により生じた主軸駆動装置の回転角度( 転量)の偏差を補正しながら行われる。制御 よるDDモータの回転は前記偏差に十分追従 きないこともあり、DDモータの回転が必ずし も一様にならず脈動を伴うことになる。
また、主軸の駆動手段としてギアによる減 速装置とモータとを含む場合にも、前記カッ タからの負荷変動によりギアのバックラッシ ュの範囲で主軸の回転状態に脈動を伴うこと になる。
この結果、主軸駆動装置の回転状態に脈動 が起こり、ワークの仕上加工面の面粗度が劣 化してしまう。
また、クランプ装置をアンクランプ状態と した場合、主軸駆動装置の主軸の剛性は主に 軸受の剛性に依存する。軸受の剛性は軸受の 与圧に大きく依存するので、主軸の剛性が必 要な場合には、軸受の与圧を大きくすれば良 いが、大きな与圧に耐える為には軸受自体を 大きくする必要が生じる。
しかし軸受を大きくすると、振れ精度が低下
するため、それに伴って割出精度が低下し、
その結果として加工精度が低下する。また、
軸受は径が大きいほど高額であるため、装置
の製造コストが高くなる。
したがって、本発明の課題は、工作機械に おける主軸駆動装置において、主軸駆動装置 で連続的にワークを回転させながら仕上加工 する場合に主軸駆動装置の回転状態の脈動を 抑制すること及び軸受を大きくせずに主軸の 剛性を向上することである。
上記の課題の下に、本発明は、フレーム本 体(2)に対し回転可能に支持された主軸(4)およ び前記主軸(4)の端部に固定された回転駆動対 象部材を含む回転体(65)と、前記回転体(65)を 転駆動する駆動装置(6)とを有する工作機械 おける主軸駆動装置において、主軸駆動装 の回転抵抗装置を以下のように構成した。 なわち、前記回転抵抗装置は、前記フレー 本体(2)または前記回転体(65)に設けられて弾 性変形可能な制動部を含む制動部材と、作動 流体によって前記制動部材へ押圧力を付与す る押圧力付与装置(66)と、前記フレーム本体(2 )側に設けられた制動面(32)とを含む制動装置( 10)を備える。前記制動装置(10)は、前記制動 が前記押圧力を受けて撓むことにより前記 動面(32)と前記制動面(32)に対向する前記回転 体(65)側の摺動面(33)とが互いに押圧された状 となって前記回転体(65)に対しその回転を許 容する回転抵抗を付与する。前記制動面(32) たは前記摺動面(33)の少なくともいずれか一 に低摩擦係数部材(60)を固着する。
なお、ここで謂う低摩擦係数部材(60)とは 前記制動面(32)および前記摺動面(33)の素材よ りも摩擦係数の低い部材のことである。通常 は、鋼や鋳鉄が前記制動面(32)および前記摺 面(33)の素材として用いられることが多い。 って、低摩擦係数部材(60)は、鋼や鋳鉄より 摩擦係数が低い部材である。さらに、上記で 謂う「回転を許容する回転抵抗」とは、工作 機械の制御装置に設定された数値制御プログ ラムに従って駆動装置(6)の駆動を制御する場 合において、制御に応じた回転状態(角度位 、速度等)を維持して回転体が回転できるよ な回転抵抗のことである。
また、前記主軸駆動装置は、加工対象のワ ークが搭載される前記回転駆動対象部材とし ての円テーブル(5)を含む回転割出テーブル装 置(1)であって前記主軸(4)及び前記円テーブル (5)を含む前記回転体(65)を回転駆動して前記 テーブル(5)を設定された回転角度に割り出 工作機械用の回転割出テーブル装置(1)であ 、前記回転割出テーブル装置(1)は、前記回 体(65)の前記設定された回転角度を保持する ランプ装置(62)を備え、前記クランプ装置(62 )が前記制動装置(10)として兼用され、前記押 力付与装置(66)は、前記回転抵抗が前記回転 体(65)の回転を許容する第1の押圧力と、前記 転抵抗が前記回転体(65)の回転を許容せずに 前記設定された回転角度を保持する第2の押 力と、を選択的に前記制動部材に付与する のとしてもよい。
そして、前記低摩擦係数部材(60)は、前記 動面(32)または前記摺動面(33)の少なくともい ずれか一方において、前記回転抵抗が前記回 転体(65)の回転を許容する押圧力により前記 動面(32)と前記摺動面(33)とが当接する部分に のみ固着されたものとしてもよい。さらに、 前記低摩擦係数部材(60)が、樹脂製のライナ ベアリング材で形成されるものとしてもよ 。
なお、前記制動装置(10)を、前記フレーム 体(2)と前記回転体(65)との間に介装されて前 フレーム本体(2)に対し相対回転不能に設け れた前記制動部材としての環状の制動スリ ブ(31)を含み、前記制動スリーブ(31)が、前 作動流体が供給される流体圧室(36)を形成す ための環状の溝(30)と前記溝(30)に対応する 分に形成されて前記摺動面(33)に対向する弾 変形可能な制動部としての薄肉部(35)とを有 し、前記押圧力付与装置(66)が前記流体圧室(3 6)内へ前記作動流体を供給することにより、 記作動流体の圧力によって前記薄肉部(35)が 前記摺動面(33)側へ半径方向に弾性変形して 記薄肉部(35)の前記摺動面(33)に対向する面が 前記制動面(32)として前記摺動面(33)を押圧す ものとしてもよい。
また、前記制動装置(10)を、前記回転体(65) りで前記フレーム本体(2)に形成された流体 室(49)と、前記回転体(65)に対し相対回転不 に設けられた前記制動部材としての弾性変 可能な摺動ディスク(43)と、前記流体圧室(49) と前記摺動ディスク(43)との間で前記回転体(6 5)の軸線方向へ移動可能に設けられたピスト (44)と、前記摺動ディスク(43)に対向して前 ピストン(44)の反対側の前記フレーム本体(2) に形成された制動面(48)とを含み、前記押圧 力付与装置(66)が前記流体圧室(49)内へ前記作 流体を供給することにより、前記作動流体 圧力によって前記ピストン(44)が前記軸線方 向へ移動して前記摺動ディスク(43)の前記ピ トン(44)側の摺動面(55)を押圧し、前記摺動デ ィスク(43)は、前記ピストン(44)の押圧により 性変形して前記摺動ディスク(43)における前 記制動面(48)側の摺動面(55)を前記制動面(48)に 押圧するものとしてもよい。
本発明の回転抵抗装置(61)によると、前記 転体(65)に対しその回転を許容する回転抵抗 付与する制動装置(10)を備えるから、主軸駆 動装置で連続的にワークを回転させながら仕 上加工する場合に、主軸駆動装置がワークを 加工するカッタから受ける負荷変動を回転抵 抗により抑制できる。それに伴い、DDモータ( 9)の制御における脈動やギアのバックラッシ の範囲での脈動を抑制できるので、主軸駆 装置の回転状態を一様に安定させることが きる。また前記回転抵抗装置(61)が主軸駆動 装置における回転体(65)の剛性を分担するの 、軸受(3)を大きくせずに回転体(65)の剛性を 上することができる。これらの結果として ワークの仕上加工面における面粗度を良好 状態にできる。また、同径の軸受で従来よ もより大きいワークに対応することが可能 なり、より小径の軸受を採用できるため高 加工精度を得ることができ、工作機械用の 軸駆動装置の製造コストを抑えることがで る、という効果も得られる。
しかも、本発明では、前記制動面(32)また 前記摺動面(33)の少なくともいずれか一方に 摩擦係数部材(60)を固着するので、押圧され ながら互いに摺動する前記制動面(32)と前記 動面(33)との焼き付きや摩耗を抑制できる効 が得られる。
そして、本発明の前記主軸駆動装置を、前 記回転体(65)の前記設定された回転角度を保 するクランプ装置(62)を備えた回転割出テー ル装置(1)に適用してもよい。この場合、前 クランプ装置(62)を前記制動装置(10)として 用し、前記押圧力付与装置(66)を前記回転抵 が前記回転体(65)の回転を許容する第1の押 力と、前記回転抵抗が前記回転体(65)の回転 許容せずに前記設定された回転角度を保持 る第2の押圧力と、を選択的に前記制動部材 に付与するものとすることにより、前記回転 抵抗装置(61)の構成を簡略化できる効果が得 れる。
また、前記低摩擦係数部材(60)が、前記制 面(32)または前記摺動面(33)の少なくともいず れか一方において、前記回転抵抗が前記回転 体の回転を許容する押圧力により前記制動面 (32)と前記摺動面(33)とが当接する部分にのみ 着されているので、前記第2の押圧力により 前記制動面(32)と前記摺動面(33)とが前記低摩 係数部材(60)以外の部分まで当接し、前記回 転抵抗装置(61)により強力なクランプ力を発 する効果が得られる。さらに、前記低摩擦 数部材(60)が、樹脂製のライナーベアリング で形成されるので、前記制動面(32)または前 記摺動面(33)へ容易に固着することができ、 作しやすく、摺動が滑らかで剥離しにくい いう効果も得られる。
1 回転割出テーブル装置
2 フレーム本体
3 軸受
4 主軸
5 円テーブル
6 駆動装置
7 モータロータ
8 モータステータ
9 DDモータ
10 制動装置
11 ベース部
12 取付けボルト
13 中心孔
14 軸受押さえ
15 取付けボルト
16 突出部
16a 穴
17 取付けボルト
18 カバー部材
19 オイルシール
20 回転検出器
21 被検出リング
22 検出センサ
23 保持部
24 取付けボルト
25 ステータスリーブ
26 取付けボルト
27 取付けボルト
28 ケーシング体
29 ベース部材
30 溝
31 制動スリーブ
31a 制動部
31b フランジ部
32 制動面
33 摺動面
34 シール
35 薄肉部
36 流体圧室
37 取付けボルト
38 流路
39 流路
40 ポート
41 流体供給装置
43 摺動ディスク
44 ピストン
45 リターンディスク
46 取付け部
47 取付けボルト
48 制動面
49 流体圧室
50 ピストンロッド
51 取付けボルト
52 ストッパ
53 取付けボルト
54 溝
55 摺動面
60 低摩擦係数部材
61 回転抵抗装置
62 クランプ装置
63 クランプ面
64 クランプスリーブ
64a クランプ部
64b フランジ部
65 回転体
66 押圧力付与装置
100 タンク
101 空気圧/油圧エネルギー源
102 逆止め弁
103 圧力制御弁
104 圧力計
105 切替弁
106 パイロット操作逆止め弁
107 低圧供給部
108 絞り弁
111 逆止め弁
112 圧力制御弁
113 圧力計
114 切替弁
115 高圧供給部
図1および図2は、本発明に係る工作機械用 主軸駆動装置としての回転割出テーブル装 1を示しており、図1はその全体図である。 お、以下の説明において、「軸線方向」と 、回転駆動対象部材としての円テーブル5を 持する主軸4の軸線の方向を指し、「半径方 向」とは、同心的に配置された主軸4、円テ ブル5、DDモータ9の半径方向を指すものとす 。
図1において、回転割出テーブル装置1は、 レーム本体2に対し軸受3により回転可能に 持された主軸4と前記主軸4の端部に固定され た円テーブル5とを含む回転体65と、前記回転 体65を回転駆動するための駆動装置6とを含む 。フレーム本体2は、工作機械に対する設置 となる部分が平坦な面として形成されてお 、また、回転体65を囲繞するかたちで筒状の ベース部11を有している。
なお、図示の例では、フレーム本体2は、 ーシング体28と筒状のベース部11が形成され ベース部材29とを別体に形成し、両者を複 の取付けボルト27によって組み合わせること により構成されている。但し、筒状のベース 部11は、それ単独の部材として別に形成され ボルト等によって取り付けられる構成とし もよい。
主軸4は、フレーム本体2内において筒状の ース部11の内部に挿入され、軸受3によって レーム本体2に対し回転可能に支持されてい る。また、円テーブル5は、中心孔13の部分で 主軸4の一端に嵌め込まれ、この嵌め合いに って位置決めされた状態で複数の取付けボ ト12により主軸4の一端部に対し取り付けら る。なお、図示の例では、円テーブル5には 円テーブル5のワーク搭載用の端面(図1の上 )とは反対側の面から軸線方向へ延びる筒状 の保持部23が一体的に形成されており、この 持部23がベース部11を囲繞するかたちとなっ ている。
軸受3の内輪部分は、主軸4の外周の軸受け 段状部分に嵌まり、主軸4の軸受け用段状部 分の面と円テーブル5の中心孔13の周囲の面と によって挟みこまれている。また軸受3の外 部分は、筒状のベース部11の内周の軸受け用 段状部分に乗り、ベース部11の端面に取付け ルト15により取付けられた環状の軸受押さ 14により固定されている。このようにして、 回転体65を構成する主軸4および円テーブル5 、フレーム本体2に対し軸受3により回転自在 に支持される。なお、この図示の例において 、主軸4は、フレーム本体2のベース部11に対 1個の軸受3により回転可能に支持されている が、軸受3は、主軸4と筒状のベース部11との で、2個以上組み合わせて設けられていても い。
主軸4は、一端に円テーブル5が取付けられ おり、他端側は、ベース部11の内周面に形 されている円盤状の突出部16の孔16aに挿入さ れ、更に、この孔16aから突出している。主軸 4の回転角度(回転量)は、主軸4の前記突出部 に設けられた被検出リング21とベース部11の 出部16に設けられた検出センサ22とで構成さ れている回転検出器20により検出される。ま 、主軸4の他端側における主軸4の外周の空 は、ベース部11に取付けボルト17により取付 られたカバー部材18、およびカバー部材18に より保持されて主軸4の端部外周に接するオ ルシール19によって塞がれている。
駆動装置6は、インナーロータ形のDDモータ 9により構成されている。DDモータ9は図示し い工作機械の制御装置に接続されている。 のDDモータ9は、主軸4の軸線に関し主軸4と同 心的に配置されており、主軸4に対し相対回 不能に設けられたモータロータ7と、内周面 僅かな隙間を空けてモータロータ7の外周面 に対向するように配置されてフレーム本体2 ケーシング体28に対し相対回転不能に設けら れたモータステータ8とを含む。
モータロータ7は、円テーブル5の保持部23 外周面に嵌め込まれた状態で、円テーブル5 から挿入された取付けボルト24により円テ ブル5に対し取り付けられている。このよう して、モータロータ7は、半径方向において 主軸4から離間した位置で、円テーブル5と一 的に形成された保持部23によって円テーブ 5に対し取り付けられており、円テーブル5が 固定された主軸4に対し相対回転不能な状態 なっている。
なお、図1において、保持部23は、円テーブ ル5と一体に形成されているが、円テーブル5 別体に形成されて円テーブル5に固定されて いてもよい。また、保持部23は、主軸4と一体 に形成されたものや、別体に形成されて、主 軸4に固定されたものであってもよい。
一方、モータステータ8は、その内周面が ータロータ7の外周面に対向し、モータロー 7の外周面とモータステータ8の内周面との に僅かな隙間を形成しながらフレーム本体2 取り付けられている。図示の例によると、 ータステータ8は、フレーム本体2における ーシング体28の内周面に嵌め込まれたステー タスリーブ25の内部周面に嵌め込まれてステ タスリーブ25に対し相対回転不能に設けら ており、また、ステータスリーブ25は、フレ ーム本体2のベース部材29側から挿入した取付 けボルト26によってフレーム本体2に取付けら れている。従って、モータステータ8は、フ ーム本体2内において、フレーム本体2に対し 相対回転不能に設けられた状態となっている 。
そして、図1に示す回転割出テーブル装置1 、フレーム本体2内に、回転体65(主軸4)の割 出された回転角度を保持するクランプ装置6 2を設けている。この例では、クランプ装置62 は、クランプ部材であるクランプスリーブ64 よって回転体65に対し制動力を作用させる ランプスリーブ式のクランプ装置である。 ランプスリーブ64は、フレーム本体2のベー 部11と円テーブル5の保持部23との間に配置さ れる筒状のクランプ部64aと、クランプ部64aに 続いて半径方向に延びるフランジ部64bとを有 しており、クランプ部64aがベース部11の外側 嵌装されると共に、フランジ部64bでフレー 本体2に対し取付けボルト37によって取付け れている。
このクランプ装置62では、クランプスリー 64のクランプ部64aは、摺動面33となる保持部 23の内周面に対向して非接触の状態で配置さ 、ベース部11の外周面に対し2つのシール34 介在させて密着している。また、クランプ リーブ64は、クランプ部64aの内周面に溝30が 成され、その溝30に対応する部分が肉厚の い薄肉部35となっている。そして、この薄肉 部35の内面とベース部11の外周面とで囲まれ 空間は、薄肉部35へ押圧力を作用させるため の作動流体(例えば、圧油)が供給される流体 室36となる。従って流体圧室36は、フレーム 本体2のベース部材29に形成されている流路38 及びケーシング体28に形成されている流路39 、ポート40を介して流体供給装置41に接続さ ている。
そして、図1の回転割出テーブル装置1では 前記のクランプ装置62を、本発明の回転抵 装置、すなわち、回転体65に対しその回転を 許容する回転抵抗を付与する回転抵抗装置61 制動装置10として兼用している。従って、 ランプスリーブ64が制動部材としての制動ス リーブ31に相当する。また、筒状のクランプ 64aの薄肉部35が弾性変形可能な制動部31aに 当する。さらに、前記の流路38、39、ポート4 0および流体供給装置41が押圧力付与装置66に 当する。
図3は、押圧力付与装置66に含まれる流体供 給装置41内の圧力供給回路を概略的に示して る。流体供給装置41は、一方をポート40に接 続し、他方を油圧(又は、空気圧)源101とタン 100とに接続する開回路である。この流体供 装置41は、低圧供給部107および高圧供給部11 5を含む。また、低圧供給部107とポート40との 間の配管には、低圧供給部107からのサージ圧 防止を目的とする絞り弁108が設けられている 。
前記低圧供給部107は、逆止め弁102、圧力制 御弁103、圧力計104、切替弁105および高圧供給 部115からの作動流体の逆流を阻止するパイロ ット操作逆止め弁106を含む。また、前記高圧 供給部115は、逆止め弁111、圧力制御弁112、圧 力計113および切替弁114を含む。圧力制御弁103 は、低圧供給部107から供給される作動流体の 圧力を、その圧力によってクランプスリーブ 64(制動スリーブ31)に作用する押圧力が回転体 65に付与される前記回転抵抗が回転体65の回 を許容する第1の押圧力となるように調整す 。また、圧力制御弁112は、高圧供給部115か 供給される作動流体の圧力を、その圧力に って制動装置10に作用する押圧力が回転体65 に付与される前記回転抵抗が回転体65の回転 許容せずに前記設定された回転角度を保持 る第2の押圧力となるように調整する。
切替弁105および切替弁114は、いずれも4ポ ト3位置オールポートブロックスプリングセ タ電磁操作弁であり、いずれも前記の工作 械の制御装置と接続されている。工作機械 制御装置は、切替弁105および切替弁114を操 することにより、ポート40が、低圧供給部10 6を介して油圧源101またはタンク100に連通し 状態と、高圧供給部115を介して油圧源101ま はタンク100に連通した状態と、油圧源101ま はタンク100に連通しない状態とに切り替え 。そして、流体供給装置41における低圧供給 部105及び高圧供給部115の各切替弁105、112から 供給される作動流体の圧力は、ポート40、流 38、39内の作動流体を介して流体圧室36に作 する。
さらに、回転割出テーブル装置1では、図2 おいて詳細に示すように、保持部23の内周 における摺動面33に低摩擦係数部材60が固着 れている。なお、本発明でいう低摩擦係数 材とは、前述のように、その低摩擦係数部 が固着される摺動面や制動面を含む部分(本 実施例では、制動部23、クランプ部64a)の素材 よりも摩擦係数の低い部材のことである。す なわち、制動部材(制動スリーブ31)としての ランプスリーブ64のクランプ部64aや円テーブ ル5と一体成形された保持部23は、その素材と して鋼や鋳鉄が用いられるのが一般的である ため、低摩擦係数部材としては、この鋼や鋳 鉄よりも摩擦係数が低い素材で形成された部 材が採用される。なお、この様な部材の一例 としては、樹脂製のライナーベアリング材や 砲金等が挙げられる。
また、図示の例では、低摩擦係数部材60は 摺動面33となる面の全体に固着されるので なく、その一部にのみ固着されている。こ 低摩擦係数部材60が固着される範囲は、具体 的には、押圧力付与装置66が作動流体の圧力 より前記第1の押圧力をクランプスリーブ31 作用させた際に、薄肉部35がその第1の押圧 に応じた撓み量で撓み、それによって制動 32と摺動面33とが当接する部分(図2の範囲Aで 示す部分)である。
次に、図1の回転割出テーブル装置1につい 、その作用を説明する。まず、回転割出テ ブル装置1において、円テーブル5の回転駆 時には、DDモータ9は、前記工作機械の制御 置による制御によって励磁され、それに伴 回転磁界の発生によって、モータロータ7を 軸4、円テーブル5とともに回転させる。こ ときの円テーブル5の回転角度(回転量)は、 転検出器20によって検出される。
そして、回転体65(円テーブル5)を予め設定 れた回転角度だけ回転させて角度位置を割 出した状態において円テーブル5上のワーク を加工する場合には、回転割出テーブル装置 1は、クランプ装置62により回転体65を割り出 れた角度位置において回転不能に保持する 具体的には、DDモータ9の駆動によって回転 65の角度位置を割り出した後、工作機械の 御装置は、図3の流体供給装置41における圧 供給回路において、低圧供給部107の切替弁10 5をオールポートブロック位置(中央位置)とし 、高圧供給部115の切替弁114をPA、BT接続位置( 動位置)とする。それに伴い、作動流体は、 高圧供給部115の逆止め弁111、圧力制御弁112、 および圧力計113を介し、高圧の作動流体とし て切替弁114からポート40側へ供給される。な 、パイロット操作逆止め弁106は、高圧供給 115から低圧供給部107への作動流体の逆流を 止している。
その結果、圧力制御弁112で調整された高圧 の作動流体による圧力が流体圧室36に作用し 前記第2の押圧力がクランプスリーブ64の薄 部35の内壁面へ作用する。それにより、図2 二点鎖線で示すように、薄肉部35が拡径方 へ変形し(撓み)、クランプ面63が摺動面33に 示Bの範囲で当接して摺動面33を押圧する。
なお、図示のBの範囲は、軸線方向に関し 低摩擦係数部材60が固着された部分よりも広 い範囲である。従って、クランプ面63と摺動 33とは、低摩擦係数部材60が固着された部分 以外でも当接するため、このときにクランプ 面63と摺動面33との間で生じる摩擦抵抗は、 ランプスリーブ64の素材と保持部23の素材と 摩擦係数に基づく値となる。したがって、 ランプ面63と摺動面33との間の摩擦力は大き なものとなり、クランプスリーブ64が回転体6 5に与える回転抵抗が回転体65の回転を許容し ないのに十分なものとなるため、クランプ装 置62は回転割出テーブル装置1の回転体65の角 位置を保持する装置として機能する。
また、図3の流体供給装置41における圧力供 給回路において、前記制御装置が切替弁105と 切替弁114とをPB、AT接続位置とすると、圧力 給回路がタンク100と通じて、作動流体の圧 が流体圧室36に作用しなくなり、流体圧室36 内圧が低下する。薄肉部35にも作動流体の 力による押圧力が作用しなくなるので、ク ンプ面63は摺動面33から離間する。この結果 回転割出テーブル装置1のクランプ装置62は ンクランプ状態となる。
一方、回転割出テーブル装置1において円 ーブル5を回転させながらワークを仕上加工 る場合には、工作機械の制御装置は、図3の 流体供給装置41における圧力供給回路におい 、低圧供給部107の切替弁105をPA、BT接続位置 (作動位置)とし、高圧供給部115の切替弁114を ールポートブロック位置(中央位置)とする それに伴い、作動流体は、低圧供給部107の 止め弁102、圧力制御弁103および圧力計104を し、低圧の作動流体として切替弁105からポ ト40側へ供給される。その結果、圧力制御弁 103で調整された低圧の作動流体による圧力が 流体圧室36に作用し、前記第1の押圧力が制動 部材としての制動スリーブ31(クランプスリー ブ64)の薄肉部35の内壁面へ作用する。
このとき、制動スリーブ31の薄肉部35は、 2の実線で示すように、前記第1の押圧力の作 用を受け、前述の回転体65の角度位置を保持 る場合と同様に、拡径方向に変形し(撓み) 薄肉部35の外周面である制動面32(クランプ面 63)を摺動面33に対し当接させる。
なお、このときの制動面32と摺動面33との 接範囲は、図2にA(<B)で示す範囲であり、 動面33の低摩擦係数部材60を固着した部分で る。すなわち、流体供給装置41の低圧供給 107で供給される低圧の作動流体によって制 スリーブ31へ作用する第1の押圧力は、高圧 給部115から供給される高圧の作動流体によ 第2の押圧力を作用させた場合と比べ、薄肉 35の撓み量が小さくなる。その結果、制動 リーブ31に対し第1の押圧力を作用させた場 、制動面32と摺動面33との当接範囲は、第2の 押圧力を作用させた場合、すなわち回転体65 角度位置を保持する場合と比べ、軸線方向 関し小さい(狭い)範囲となる。そして、図 の例では、この当接範囲の摺動面33側に、低 摩擦係数部材60が固着されている。
このように、円テーブル5を回転させなが ワークを仕上加工する場合では、制動スリ ブ31に作用する押圧力は、低圧供給部107から 供給される低圧の作動流体に応じた圧力とな り、その圧力によって回転体65に付与される 記回転抵抗が回転体65の回転を許容する第1 押圧力となるので、制動スリーブ31の制動 32と保持部23(摺動面33)との当接範囲が小さく なる。したがって、制動面32と保持部23(摺動 33)との間の摩擦力は、回転体65の角度位置 保持する場合と比べて小さいものとなり、 ランプ装置62は回転割出テーブル装置1の回 体65に対しその回転を許容する回転抵抗を付 与する回転抵抗装置61の制動装置10として機 し、回転割出テーブル装置1は半クランプ状 のまま回転する。
前記回転抵抗により、回転させながらワー クを仕上加工するときの回転割出テーブル装 置1へのワークを加工するカッタからの負荷 動を抑制するので、カッタからの負荷変動 より生じる回転割出テーブル装置1の回転角 (回転量)の偏差をより小さくできる。それ 伴い、回転角度(回転量)の偏差を補正しなが ら行われるDDモータ9の制御における脈動も抑 制できるので、回転割出テーブル装置1の回 状態を一様に安定させることができる。ま 回転抵抗装置61が回転割出テーブル装置1に ける回転体65の剛性を分担するので、軸受3 大きくせずに回転体65の剛性を向上すること ができる。これらの結果として、回転抵抗装 置61により、回転させながらワークを仕上加 するときのワークの仕上加工面における面 度を良好な状態にできる。また、同径の軸 で従来よりもより大きいワークに対応する とが可能になり、より小径の軸受を採用で るため高い加工精度を得ることができ、工 機械用の回転割出テーブル装置1の製造コス トを抑えることができる。
しかも、低摩擦係数部材60が摺動面33に固 されており、制動面32と摺動面33とは、低摩 係数部材60を介した部分でのみ当接・押圧 れた状態となる。したがって、前記回転抵 により制動力を作用させつつ回転体65を回転 させるとき、制動面32と摺動面33とが摺動し 発生する摩擦による発熱や焼き付きおよび 耗を抑制することができる。また、制動面32 と摺動面33との間で生じる摩擦抵抗は、クラ プスリーブ64の素材と低摩擦係数部材60の素 材との摩擦係数に基づく値となり、制動面32 摺動面33との間の摩擦力はさらに小さいも となるので、前記第1の押圧力となるような 力制御弁103の調整がより容易になる。
次に、図4および図5に基づき、本発明によ 回転割出テーブル装置1の別の実施形態を説 明する。図4は全体図であり、回転割出テー ル装置1のクランプ装置62としてディスク式 クランプ装置を採用した構成例である。な 、クランプ装置62以外の構成は、図1および 2の例とほぼ同様である。従って、図1および 図2と共通する部分については、図面上で同 符号を付し、その部分についての以下での 明は省略する。
図4において、クランプ装置62は、円盤状の 摺動ディスク43、環状のピストン44、円盤状 リターンディスク45などにより構成されてい る。摺動ディスク43は外周側の取付け部46に し取付けボルト37によって取付けられている 。取付け部46は取付けボルト47によって円テ ブル5に取り付けられている。また、摺動デ スク43の内周側の一方の面(円テーブル5側の 面)は、クランプ面63となる軸受押さえ14の摺 ディスク43側の面に対し非接触の状態で対 しており、さらに、摺動ディスク43の内周側 の他方の面(フレーム本体2側の面)は、もう一 方のクランプ面63となるリターンディスク45 面に非接触の状態で対向している。
図4の例によると、取付け部46が円テーブル 5に取付けられており、モータロータ7は、取 けボルト53によって取付け部46に取付けられ 、円テーブル5と一体となっている。なお、 状のリターンディスク45は、軸受押さえ14と もに取付けボルト15によりベース部11に取付 けられている。
ピストン44は、ベース部11に形成されてい 環状の溝54の内部で軸線方向に移動可能な状 態として納められている。そして、溝54とピ トン44の反摺動ディスク43側の端面とで囲ま れた空間が、ピストン44を変位させるための 動流体が供給される流体圧室49となる。ま 、この流体圧室49には、ピストン44の反摺動 ィスク43側の端面と対向する位置において ース部11に形成された流路38が連通しており さらに、この流路38は、ケーシング体28に形 成された流路39及びポート40を介して流体供 装置41に接続されている。
また、ピストン44と一体のピストンロッド5 0は、リターンディスク45を間に置いて摺動デ ィスク43の内周側の他方の面(フレーム本体2 の面)と対向している。摺動ディスク43とリ ーンディスク45は、弾性材料により構成され ており、弾性材料として通常は、鋼や鋳鉄が 用いられる。
さらに、ベース部11には、ピストン44の一 と対向するようにして、ストッパ52が取付け ボルト51によって取り付けられている。この トッパ52は、ピストン44を抜け止めすると同 時に、ピストンロッド50の軸線方向の移動を 内する役目を果たしている。
そして、図4の回転割出テーブル装置1では 前記クランプ装置62を回転体65に対しその回 転を許容する回転抵抗を付与する回転抵抗装 置61の制動装置10として兼用している。この では、摺動ディスク43が制動部材に相当する 。またリターンディスク45の摺動ディスク43 の面と軸受押さえ14の摺動ディスク43側の面 クランプ面63(制動面48)となり、摺動ディス 43の両面がそれぞれ摺動面55となる。
さらに、回転割出テーブル装置1では、図5 おいて詳細に示すように、前記2カ所の制動 面48に相当するクランプ面63に低摩擦係数部 60が固着されている。
また、図示の例では、低摩擦係数部材60は 制動面48となる面の全体に固着されるので なく、その一部にのみ固着されている。こ 低摩擦係数部材60が固着される範囲は、具体 的には、押圧力付与装置66が作動流体の圧力 より前記第1の押圧力をピストン44へ作用さ たときに、リターンディスク45と摺動ディ ク43とが前記第1の押圧力に応じた撓み量で み、それによって制動面48と摺動面55とが当 する部分(図5の範囲Aで示す部分)である。
次に、図4の回転割出テーブル装置1につい 、その作用を説明する。まず、回転体65(円 ーブル5)の角度位置を割り出した状態で加 を行う場合には、DDモータ9の駆動によって 転体65の角度位置を割り出した後、押圧力付 与装置66における流体供給装置41が、先の例 同様に工作機械の制御装置によって制御さ 、高圧の作動流体がポート40に供給される。 そして、その結果、高圧の作動流体による圧 力が流体圧室49に作用し、前記第2の押圧力が ピストン44およびピストンロッド50へ作用す 。
それに伴い、図5の二点鎖線で示すように ピストン44およびピストンロッド50が前記第2 の押圧力の作用を受けて摺動ディスク43側へ 位し、ピストンロッド50の先端がリターン ィスク45を押圧し、リターンディスク45が撓 で変形して摺動ディスク43に当接し、押圧 る。そして、摺動ディスク43はリターンディ スク45から押圧力を受けることによって撓ん 変形し、軸受押さえ14の制動面48としてのク ランプ面63と当接する。このとき、摺動ディ ク43の摺動面55とクランプ面63とは図示Bの範 囲で当接する。
なお、図示のBの範囲は、半径方向に関し 低摩擦係数部材60が固着された部分よりも広 い範囲である。従って、クランプ面63と摺動 48とは、低摩擦係数部材60が固着された部分 以外でも当接するため、このときにクランプ 面63と摺動面48との間で生じる摩擦抵抗は、 ターンディスク45および軸受押さえ14の素材 摺動ディスク43の素材との摩擦係数に基づ 値となる。したがって、クランプ面63と摺動 面48との間の摩擦力は大きなものとなり、ク ンプ装置62が回転体65に与える回転抵抗が回 転体65の回転を許容しないのに十分なものと るため、クランプ装置62は回転割出テーブ 装置1の回転体65の角度位置を保持する装置 して機能する。
工作機械の制御装置によって、作動流体の 圧力が流体圧室49に作用しなくなると、流体 室49の内圧が低下し、ピストン44およびピス トンロッド50に作動流体の圧力による押圧力 作用しなくなるので、ピストン44およびピ トンロッド50はリターンディスク45の弾性力 より後退位置にまで戻される。これによっ 、クランプ面63と摺動面55とが離間するので 、回転割出テーブル装置1のクランプ装置62は アンクランプ状態となる。
一方、回転割出テーブル装置1において円 ーブル5を回転させながらワークを仕上加工 る場合に、制御装置によって押圧力付与装 66における流体供給装置41が、先の例と同様 に工作機械の制御装置によって制御され、低 圧の作動流体がポート40に供給される。そし 、その結果、高圧の作動流体による圧力が 体圧室49に作用し、前記第2の押圧力がピス ン44およびピストンロッド50へ作用する。
それに伴い、図5の実線で示すように、ピ トン44およびピストンロッド50が前記第1の押 圧力の作用を受けて摺動ディスク43側へ変位 、ピストンロッド50の先端がリターンディ ク45を押圧し、リターンディスク45が撓んで 形して摺動ディスク43に当接し、押圧する そして、摺動ディスク43はリターンディスク 45から押圧力を受けることによって撓んで変 し、軸受押さえ14の制動面48としてのクラン プ面63と当接する。
なお、このときの制動面48と摺動面55との 接範囲は、図5にA(<B)で示す範囲であり、 動面48の低摩擦係数部材60を固着した部分で る。すなわち、流体供給装置41の低圧供給 107で供給される低圧の作動流体によってリ ーンディスク45および摺動ディスク43へ作用 る第1の押圧力は、高圧供給部115から供給さ れる高圧の作動流体による第2の押圧力を作 させた場合と比べ、リターンディスク45およ び摺動ディスク43の撓み量が小さくなる。そ 結果、リターンディスク45および摺動ディ ク43に対し第1の押圧力を作用させた場合、 動面48と摺動面55との当接範囲は、第2の押圧 力を作用させた場合、すなわち回転体65の角 位置を保持する場合と比べ、半径方向に関 小さい(狭い)範囲となる。そして、図示の では、この当接範囲の制動面48側に、低摩擦 係数部材60が固着されている。
このように、この場合では、圧力制御弁103 は、低圧供給部107から供給される作動流体の 圧力を、その圧力によって摺動ディスク43に 用する押圧力が回転体65に付与される前記 転抵抗が回転体65の回転を許容する第1の押 力となるように調整している。したがって リターンディスク45および軸受押さえ14の制 面48(クランプ面63)と摺動ディスク43(摺動面5 5)との間の摩擦力は、回転体65の角度位置を 持する場合と比べて小さいものとなり、ク ンプ装置62は回転割出テーブル装置1の回転 65に対しその回転を許容する回転抵抗を付与 する回転抵抗装置61の制動装置10として機能 、回転割出テーブル装置1は半クランプ状態 まま回転する。
さらに、低摩擦係数部材60が制動面48に固 されており、リターンディスク45および軸受 押さえ14の制動面48(クランプ面63)と摺動ディ ク43(摺動面55)とは、低摩擦係数部材60を介 た部分でのみ当接・押圧された状態となる で、制動面48と摺動面55とが摺動して発生す 摩擦による発熱や焼き付きおよび摩耗を抑 することができる。また、この制動面48(ク ンプ面63)と摺動ディスク43(摺動面55)との間 生じる摩擦抵抗は、摺動ディスク43の素材 低摩擦係数部材60の素材との摩擦係数に基づ く値となり、制動面48と摺動面55との間の摩 力はさらに小さいものとなるので、前記第1 押圧力となるような圧力制御弁103の調整が り容易になる。
なお、本発明においては、DDモータ9を駆動 装置6とする回転割出テーブル装置1について に記述したが、必ずしもDDモータ9によるも に限定する必要は無く、駆動装置6はギアに よる減速装置とモータとを含むものであって もよい。また、回転割出テーブル装置以外の 割出装置であってもよいし、割出装置以外の 工作機械の主軸駆動装置であってもよい。具 体的には、工作機械のユニバーサルヘッドの 割出装置や複合加工工作機械のワーク主軸装 置であってもよい。
また、本発明においては、回転抵抗装置の 制動装置とクランプ装置とを兼用したが、制 動装置をクランプ装置と兼用せずに別途併設 してもよいし、クランプ装置を設けずに制動 装置を単独で設けてもよい。また、本発明に おいては、低摩擦係数部材を制動面と摺動面 とが当接する部分にのみ固着したものについ て主に記述したが、低摩擦係数部材を制動面 と摺動面とが当接する部分よりも広い範囲に 固着したものでもよいし、低摩擦係数部材を 制動面と摺動面とが当接する部分よりも狭い 範囲に固着したものでもよい。
本発明に係る工作機械における主軸駆動装 置の回転抵抗装置は、工作機械の装備装置と して、あるいは各種の工作機械の後付け用と して、工作機械に組付けられる。
