ロータリテーブル装置のブレーキ構造
【課題】直接駆動モータを備えるロータリテーブル装置において、電力供給が途絶えても、回転テーブルの惰性回転を速やかに停止させる。
【解決手段】直接駆動モータ１４と、回転テーブル１１の回転を許容ないし規制するブレーキ機構１５とを備えるロータリテーブル装置１０において、ブレーキ機構１５は、動作部３６，３７の作動により制動部材３１を進動させて被制動部材３０に押し付ける第１ブレーキ状態と、動作部３６，３７の作動により制動部材３１を退動させて被制動部材３０から離隔するブレーキ解放状態と、動作部３６，３７の非作動中に付勢手段３３により制動部材３１を被制動部材３０に当接させる第２ブレーキ状態との３状態のうち、いずれか１状態を選択できることを特徴とする。
【解決手段】直接駆動モータ１４と、回転テーブル１１の回転を許容ないし規制するブレーキ機構１５とを備えるロータリテーブル装置１０において、ブレーキ機構１５は、動作部３６，３７の作動により制動部材３１を進動させて被制動部材３０に押し付ける第１ブレーキ状態と、動作部３６，３７の作動により制動部材３１を退動させて被制動部材３０から離隔するブレーキ解放状態と、動作部３６，３７の非作動中に付勢手段３３により制動部材３１を被制動部材３０に当接させる第２ブレーキ状態との３状態のうち、いずれか１状態を選択できることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直接駆動モータを備えるロータリテーブル装置に関し、特に、回転テーブルを回転不能にクランプするロータリテーブル装置のブレーキ構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ロータリテーブル装置は、回転テーブルを駆動するモータなどの駆動源と、駆動源の回転数を歯車減速機構で減速して回転テーブルに伝達する歯車減速機構とを備えることが一般的である。この他にも、歯車減速機構を備えず、回転テーブルにロータを設け、ロータリテーブル装置のハウジングにステータを設け、ステータの通電によりロータを回転させて回転テーブルを直接駆動する直接駆動モータを備えるロータリテーブル装置も知られている。そして回転テーブルは附属のブレーキ機構によって回転不能にクランプされる。
【０００３】
例えば、特開２００９−１４８８４０号公報（特許文献１）の回転割出テーブル装置にあっては、回転テーブルの裏面に固定されたモータロータおよび固定フレームに固定されたモータステータを有するインナロータ型の直接駆動モータが回転テーブルを回転駆動する。また、モータロータよりも内径側には、ブレーキ機構としてのクランプ手段が設けられている。このクランプ手段は作動油等の圧力流体が供給されて回転テーブルを回動不能にクランプするというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１４８８４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記従来のような直接駆動モータを備える回転割出テーブル装置にあっては、以下に説明するような問題を生ずる。つまり、ワークを回転テーブルにチャッキングし、回転割出テーブル装置に通電して回転テーブルを回転させる間に、停電、落雷、あるいは予期しない事情によって電力供給が途絶えた場合、回転テーブルが惰性で回転し続けてしまう。このような回転テーブルの惰性回転は好ましいものではなく、速やかに回転を停止させることが望ましい。しかしながら電力供給がなければクランプ手段を動作させることができず、回転テーブルの惰性回転を制動する術がない。
【０００６】
本発明は、上述の実情に鑑み、電力が供給される通常運転中は回転テーブルを指定の割り出し角度で回転不能にクランプすることは勿論、電力供給が途絶えた非常の場合であっても、回転テーブルの惰性回転を速やかに停止させることができるロータリテーブル装置のブレーキ機構を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的のため本発明は、回転テーブルと、回転テーブルに設けられたロータ、およびロータと対面配置されるステータとを有し、これらロータおよびステータ間の電磁気的作用によりロータを回転駆動する直接駆動モータと、回転テーブルと結合する被制動部材、被制動部材に摺接する制動部材、制動部材を被制動部材に向けて付勢する付勢手段、および制動部材を被制動部材に対して進退動させる動作部を有し、回転テーブルの回転を許容ないし規制するブレーキ機構とを備えるロータリテーブル装置を前提とする。
【０００８】
そしてブレーキ機構は、動作部の作動により制動部材を進動させて被制動部材に押し付ける第１ブレーキ状態と、動作部の作動により制動部材を退動させて被制動部材から離隔するブレーキ解放状態と、動作部の非作動中に付勢手段により制動部材を被制動部材に当接させる第２ブレーキ状態との３状態のうち、いずれか１状態を選択できることを特徴とする。
【０００９】
かかる本発明によれば、ブレーキ機構は、動作部の作動により第１ブレーキ状態あるいはブレーキ解放状態にされる他、動作部の非作動中に第２ブレーキ状態にされる。したがって電力が供給される通常運転中に回転テーブルを回転不能にクランプし、あるいは回転自在にすることができる。そして電力供給が途絶えた非常の場合であっても、回転中の回転テーブルの惰性回転を速やかに停止させることができる。
【００１０】
被制動部材および制動部材の形態は特に限定されない。また付勢手段はバネなどの弾性部材であってもよく、あるいは制動部材の自重を利用して付勢する等の他の形態であってもよい。一実施形態として、回転テーブルは、テーブル部材およびテーブル部材から回転軸線に沿って延びる中心軸を有し、ブレーキ機構の被制動部材は回転テーブルの中心軸に固定されてテーブル部材とともに回転するブレーキディスクであり、ブレーキ機構の制動部材は、ブレーキディスクの表面と対向する。
【００１１】
かかる実施形態によれば、耐久性に優れたブレーキ機構を提供することができる。なお制動部材はブレーキディスクの片面に押し付けられるものであってもよいが、ブレーキディスクの両面に押し付けられるものであってもよい。例えば制動部材が第１の制動部材および第２の制動部材を含み、これら第１および第２の制動部材がブレーキディスクをその厚み方向に挟圧する。またブレーキ機構の動作部は第１の制動部材および第２の制動部材の少なくとも一方をブレーキディスクの厚み方向に進退動させるものであればよく、その形態は特に限定されない。
【００１２】
本発明の一実施形態として、制動部材は中央孔を有するリング形状であり、中央孔に回転テーブルの中心軸が通され、ブレーキ機構の動作部は、リング形状の制動部材の内周面と結合する仕切り壁部と、仕切り壁部とブレーキディスクとの間に配置され、制動部材の内周面を軸線方向移動可能に案内する内径側ガイドリングと、仕切り壁部と内径側ガイドリングとの軸線方向隙間であるアンクランプ室と、仕切り壁部からみて内径側ガイドリングとは反対側にあるクランプ室と、クランプ室およびアンクランプ室に流体を選択的に供給する流体供給手段とを有する。
【００１３】
かかる実施形態によれば、クランプ室に流体を供給することにより仕切り壁部がブレーキディスクに近づき、制動部材をブレーキディスクに押し付ける。またアンクランプ室に流体を供給することにより仕切り壁部がブレーキディスクから離れ、制動部材はブレーキディスクを解放する。流体供給手段は例えば、作動油あるいはエアを供給するポンプあるいはコンプレッサ等の流体の供給源と、流体の排出部と、流体の供給源および流体の排出部から延びてクランプ室およびアンクランプ室と接続する流体通路と、流体通路の途中箇所に設けられて、クランプ室およびアンクランプ室のいずれか一方と流体の供給源とを連通するとともに残る他方と流体の排出部とを連通する切換弁とを有する。
【００１４】
好ましい実施形態として、仕切り壁部は、その内径部で、回転テーブルを回転可能に支持するロータリテーブル装置のハウジング側部材に固定され、その外径部が制動部材とともに軸線方向に移動可能であり、内径側ガイドリングの軸線方向一方側の端面のうち、外径側領域はアンクランプ室を区画し、内径側領域は仕切り壁部の内径部に固定され、当該内径側領域には外径側領域と接続し流体が通過する通路溝が形成され、内径側ガイドリング端面の内径側領域と仕切り壁部の内径部との間にはリング形状のシール部材が介在するよう設けられ、シール部材のうち通路溝の近傍部分が該通路溝よりも内径寄りに位置し、シール部材の残りの部分が相対的に外径寄りに位置する。
【００１５】
かかる実施形態によれば、内径側ガイドリングの内径側領域と仕切り壁部の内径部との間にリング形状のシール部材が介在することから、アンクランプ室の内径側の気密性が向上し、流体がアンクランプ室から内径側に漏出することがない。また、シール部材のうち通路溝の近傍部分が該通路溝よりも内径寄りに位置し、シール部材の残りの部分が相対的に外径寄りに位置することから、可動部分である仕切り壁部の半径方向寸法を大きくすることができる。したがって、制動部材の進退動のストロークを大きくすることが可能となり、制動部材を効率良く進退動させ、クランプ力を大きくすることができる。
【００１６】
ブレーキディスクの表面は平坦面であってもよいし、制動部材との摩擦力を高めるための凹凸形状が形成されていてもよい。好ましくは、ブレーキディスクは、基材と、基材の表面を覆う硬質表面処理層とを有し、硬質表面処理層で覆われたブレーキディスクの表面に制動部材に対する摩擦係数を高めるための凹凸形状が形成されている。かかる実施形態によれば、ブレーキディスクの表面に制動部材に対する摩擦係数を高めるための凹凸形状が形成されることから、クランプ力を大きくすることができる。また、ブレーキディスクの基材を硬質表面処理層で覆うことから、ブレーキディスクの表面の耐摩耗性が向上する。そして凹凸形状の表面が硬質表面処理層で形成される。したがって凹凸形状の耐摩耗性が向上し、第１ブレーキ状態およびブレーキ解放状態を繰り返しても、長期に亘って高い摩擦係数を維持することができる。
【発明の効果】
【００１７】
このように本発明は、電力供給が途絶えた非常の場合であっても、回転中の回転テーブルの惰性回転を速やかに停止させることができる。したがって安全性および信頼性の点で有利なロータリテーブル装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施例になるロータリテーブル装置を示す断面図である。
【図２】同実施例のブレーキ機構を拡大して示す断面図である。
【図３】ブレーキディスクの平面図である。
【図４】ブレーキディスクの外径部の断面図である。
【図５】同実施例の内径側ガイドリングを取り出して示す平面図である。
【図６】同実施例のブレーキ機構および比較例のブレーキ機構を対比して示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を、図面に示す実施例に基づき詳細に説明する。図１は、本発明の一実施例になるロータリテーブル装置の基本構成を示す断面図である。ロータリテーブル装置１０は、回転テーブル１１と、ハウジング１２と、回転テーブル１１とハウジング１２の間に設けられる軸受１３と、回転テーブル１１およびハウジング１２にまたがって設けられる直接駆動モータ１４と、回転テーブル１１およびハウジング１２にまたがって設けられるブレーキ機構１５とを備える。
【００２０】
回転テーブル１１はワークを支持するためのものであり、図１に一点鎖線で示す軸線Ｏを中心として回転する。回転テーブル１１は円盤形状のテーブル部材２１と、テーブル部材２１の裏面から軸線Ｏに沿って延びる中心軸２２を有する。テーブル部材２１は軸線Ｏと直交する表面２１ｆを有し、表面２１ｆ側でワークを間接的または直接的にチャッキングする。
【００２１】
ハウジング１２はロータリテーブル装置１０の外郭を形成し、軸受１３を介して回転テーブル１１を回転可能に支持する。軸受１３は軸線Ｏを中心とするクロスローラベアリングであり、軸線方向および径方向の荷重を支持する。
【００２２】
直接駆動モータ１４は、回転テーブル１１に設けられたロータ２４、およびロータ２４と径方向隙間を介して対面配置されるステータ２５を有する。具体的には直接駆動モータ１４はインナロータ型のモータであり、ロータ２４は内径側に配置され、ステータ２５は外径側に配置され、これらロータ２４およびステータ２５間の電磁気的作用によりロータ２４を回転駆動する。ロータ２４はリング形状であり、ねじによって中心軸２２の外周に取付固定される。ステータ２５はハウジング１２の内側に取付固定されるコイルであり、通電されてロータ２４に磁力を及ぼす。これにより回転テーブル１１はロータ２４とともに回転する。直接駆動モータ１４は、図示しない制御部に制御され、回転テーブル１１を直接駆動して指定された割り出し角度にする。
【００２３】
ブレーキ機構１５は回転テーブル１１の回転を許容ないし規制し、回転テーブル１１を回転不能にクランプする。具体的な構成としてブレーキ機構１５は、回転テーブル１１と結合する被制動部材としてのブレーキディスク３０、このブレーキディスク３０に摺接する制動部材としての第１クランプ部材３１および第２クランプ部材３２を有する。またブレーキ機構１５は、詳しくは後述するが、第１クランプ部材３１をブレーキディスク３０に向かって進退動させる動作部を有する。
【００２４】
図２は、ロータリテーブル装置１０のブレーキ機構１５を拡大して示す断面図である。図３はブレーキディスク３０の平面図である。被制動部材であるブレーキディスク３０は中央孔３０ｈを有する円盤形状であり、中央孔３０ｈには中心軸２２の先端部が挿通される。そしてブレーキディスク３０はねじによって中心軸２２に固定される。これによりブレーキディスク３０の中心は軸線Ｏと一致し、ブレーキディスク３０は回転テーブル１１とともに回転する。またブレーキディスク３０は軸線Ｏ方向に厚みを有する。
【００２５】
制動部材である第１クランプ部材３１および第２クランプ部材３２は、１対をなし、ブレーキディスク３０からみて軸線Ｏ方向一方および他方に配置される。そして第１クランプ部材３１はブレーキディスク３０の一方面と対向する。また第２クランプ部材３２は、ハウジング側部材１６を介してハウジング１２に取付固定され、ブレーキディスク３０の他方面と対向する。
【００２６】
ブレーキ機構１５の動作部が第１クランプ部材３１をブレーキディスク３０に向かって進動させると、第１クランプ部材３１はブレーキディスクの一方面に押し付けられる。この結果、第１および第２クランプ部材３１，３２はブレーキディスク３０をその厚み方向に挟圧する。反対にブレーキ機構１５の動作部が第１クランプ部材３１をブレーキディスク３０から退動させると、第１クランプ部材３１はブレーキディスク３０の一方面から離隔する。この結果、第１および第２クランプ部材３１，３２はブレーキディスク３０を解放する。
【００２７】
第１クランプ部材３１は、内周面３１ｉおよび外周面３１ｏを有するリング形状の部材であり、ブレーキディスク３０と同軸に配置される。また第１クランプ部材３１は、軸線Ｏに関して一方側と他方側にそれぞれ端面を有する。そしてブレーキディスク３０に近い方の端面がブレーキディスク３０の一方面と対向する。
【００２８】
図４はブレーキディスクの外径部の断面図である。図４に示すように、ブレーキディスク３０は、基材３０ａと、基材３０ａの表面を覆う硬質表面処理層３０ｂとを有する。硬質表面処理層３０ｂで覆われたブレーキディスク３０の表面には、凹部３０ｃおよび凸部３０ｄが多数連続した摩擦係数を高めるための凹凸形状３０ｅが形成される。凹凸形状３０ｅはブレーキディスクの外径部に形成される。また凹凸形状はブレーキディスクの一方面および他方面にそれぞれ形成される。
【００２９】
凹凸形状３０ｅは、ブレーキディスク３０の両面に形成される。これにより、片面のみ形成される場合よりもクランプ力を一層増大させることができる。なお図には示さなかったが、変形例として凹凸形状３０ｅをいずれか一方の面に形成してもよい。
【００３０】
凹凸形状の形成方法につき付言すると、一例として、まず基材３０ａにショットピーニングを行って基材３０ａに多数の凹部および凸部を設ける。ショットピーニングは、多数の粒子を被加工表面に投射する冷間加工法であり、被加工表面に多数の凹凸を形成する際に圧縮応力が残存するので、被加工表面の疲れ寿命が向上する。
【００３１】
ブレーキディスク３０の外径部の表面に凹凸形状を形成することにより、クランプ部材３１，３２に対するブレーキディスク３０の摩擦係数が高まり、ブレーキ機構１５のクランプ力が大きくなるが、第１クランプ部材３１および第２クランプ部材３２による外径部の挟圧動作を繰り返して行なうと、外径部の表面、より具体的には凹凸形状の凸部分が摩耗し、摩擦係数が低下してしまう。そこで、本実施例では、ブレーキディスク３０の外径部の一方面および他方面の凹凸形状を長期に亘って維持するために、ブレーキディスク３０の外径部の一方面および他方面に硬質表面処理層３０ｂを形成している。硬質表面処理層３０ｂは基材３０ａに設けられた凹部および凸部に沿って形成されており、基材３０ａに設けられた凹部および凸部が硬質表面処理層３０ｂの表面に表れる。
【００３２】
硬質表面処理としては、種々の方法が考えられる。一つの実施形態では、クロムなどの硬質金属をメッキすることである。硬質表面処理層３０ｂを硬質クロムメッキ層とすれば優れた耐摩耗性を発揮するので、ブレーキディスク３０の外径部の表面凹凸形状を長期間に亘って維持することができる。
【００３３】
ブレーキディスクの外径部の表面に凹凸形状を付与する加工法としては、ショットピーニングに限定されるものではなく、一般的な機械加工法等も採用し得る。例えばブレーキディスク３０の外径部の表面には、機械加工によって放射状に延びる多数の溝を形成してもよい。これらの溝は、ブレーキディスク３０を厚み方向に貫通するのではなく、溝底を持つ形状であるので、ブレーキディスク３０の剛性は良好に維持される。
【００３４】
第１および第２クランプ部材３１，３２は、ブレーキディスク３０の表面に表れた凹凸形状により摩擦係数が高められたブレーキディスク３０の外径部をその厚み方向に挟圧することから、ブレーキディスク３０の回転を速やかに停止させることができ、クランプ力を大きくすることができる。しかも凹凸形状の表面は硬質表面処理層３０ｂで形成されることから、耐摩耗性が向上し、凹凸形状は長期に亘って維持される。
【００３５】
第１クランプ部材３１は、その内周面３１ｉで、円盤形状の仕切り壁部３３の外周縁と一体結合する。仕切り壁部３３の軸線Ｏ方向厚みは第１クランプ部材３１の軸線Ｏ方向厚みよりもはるかに小さな薄肉にされる。そして仕切り壁部３３は、第１クランプ部材３１の両端面のうちブレーキディスク３０から遠い方の端面と段差なく滑らかに接続する。これにより、第１クランプ部材３１の内周面３１ｉと仕切り壁３３とで囲まれる凹部空間が形成される。この凹部空間は内径側ガイドリング３５を収容する。
【００３６】
仕切り壁部３３は中央孔３３ｈを有する。中央孔３３ｈには中心軸２２が挿通される。中央孔３３ｈを取り囲む仕切り壁部３３の内径部は、外径側よりもやや厚みが大きく、ねじによってハウジング側部材１６に取り付けられる。ハウジング側部材１６は、中心軸２２が貫通する中央孔１７を有する壁部材であり、一方の面がハウジング１２と結合し、他方の面が仕切り壁部３３と対向する固定部材である。
【００３７】
このように仕切り壁部３３は、その内径部がハウジング側部材１６に固定されるとともにその外径部が薄肉に形成される。そして、仕切り壁部３３の外周縁が第１クランプ部材３１と結合する。仕切り壁部３３のうち固定された内径部を除いた残りの外径側部分は、軸線Ｏ方向に弾性変形可能である。また、仕切り壁部３３は、第１クランプ部材３１をブレーキディスク３０に向かって付勢する。第１クランプ部材３１は、仕切り壁部３３を介して、ハウジング側部材１６に取り付けられる。
【００３８】
図２を参照して、第１クランプ部材３１をブレーキディスク３０に向かって進退動させる動作部につき詳細に説明する。
【００３９】
仕切り壁部３３とブレーキディスク３０との間には内径側ガイドリング３５が配置される。内径側ガイドリング３５の外周面３５ｏは、第１クランプ部材３１の内周面３１ｉと摺接する。これにより内径側ガイドリング３５は第１クランプ部材３１を軸線Ｏ方向に進退動可能に案内する。内径側ガイドリング３５の中央孔３５ｈには中心軸２２が挿通される。中央孔３５ｈを取り囲む内径側ガイドリング３５の内径部はボルトによって仕切り壁部３３の内径部およびハウジング側部材１６に固定される。
【００４０】
仕切り壁部３３は、ハウジング側部材１６と内径側ガイドリング３５との間の空間を仕切り、ハウジング側部材１６側の空間であるクランプ室３６と、内径側ガイドリング３５側の空間であるアンクランプ室３７に２分割する。
【００４１】
平坦な壁状部材であるハウジング側部材１６の平坦面には、円周方向に延びる突条である外径側ガイド部３８が形成される。外径側ガイド部３８はシリンダであり、第１クランプ部材３１はシリンダ内を軸線Ｏ方向に進退動するピストンであり、第１クランプ部材３１の外周面３１ｏは外径側ガイド部３８の内周面３８ｉと摺接する。クランプ室３６およびアンクランプ室３７は、それぞれ通路５２，４９および図示しない切換弁等を介してエア供給源とエア排出部に切り換え自在に連通している。
【００４２】
仕切り壁部３３からみて内径側ガイドリング３５とは反対側にあるクランプ室３６は、互いに軸線Ｏ方向に離れた仕切り壁部３３とハウジング側部材１６との軸線方向隙間である。そして環状に形成されたクランプ室３６の外周は外径側ガイド部３８の内周面３８ｉによって区画される。クランプ室３６の外周は、第１クランプ部材の外周面３１ｏに設けられて内周面３８ｉと摺接するパッキンによって気密にされる。またクランプ室３６の内周は、ハウジング側部材１６と仕切り壁部３３の内径部との間に介在するリング形状のシール部材４２によって気密にされる。クランプ室３６は、ハウジング側部材１６の内部に設けられた通路５２の一端と接続する。図示はしなかったが、通路５２の他端はエアを供給するエア供給源と接続する。
【００４３】
アンクランプ室３７は、互いに軸線Ｏ方向に離れた仕切り壁部３３と内径側ガイドリング３５との軸線方向隙間である。そして環状に形成されたアンクランプ室３７の外周は第１クランプ部材３１の内周面３１ｉによって区画される。アンクランプ室３７の外周は、内径側ガイドリング３５の外周面３５ｏに設けられて内周面３１ｉと摺接するパッキンによって気密にされる。またアンクランプ室３７の内周は、仕切り壁部３３の内径部と内径側ガイドリング３５の内径部の間に介在するリング形状のシール部材４３によって気密にされる。シール部材４２，４３はＯリングで構成される。
【００４４】
図５は内径側ガイドリングを取り出して示す平面図である。図２および図５に示すように、内径側ガイドリング３５の軸線方向一方側の端面は、外径側領域４４よりも内径側領域４５の方が高くなるよう形成される。さらに内径側ガイドリングの軸線方向一方側の端面には、外径側領域４４と内径側領域４５の境界になる環状段差４６と、環状段差４６から内径方向に延びる通路溝４７とが形成される。外径側領域４４および環状段差４６はアンクランプ室３７を区画する。また、端面の内径側領域４５は仕切り壁部３３の内径部に固定される。通路溝４７は内径側領域４５に形成され、仕切り壁部３３の内径部が通路溝４７に被さることによって通路溝４７は通路を構成する。
【００４５】
通路溝４７の外径側端はアンクランプ室３７と接続する。通路溝４７の内径側端は、仕切り壁部３３の内径部に形成された孔４８を介して、ハウジング側部材１６の内部に形成された通路４９の一端と接続する。図示はしなかったが、通路４９の他端はエアを供給するエア供給源と接続する。
【００４６】
ブレーキ機構１５の動作について説明する。
【００４７】
通常の運転状態において、ブレーキ機構１５は、動作部の作動により第１クランプ部材３１を進動させてブレーキディスク３０に押し付ける第１ブレーキ状態、あるいは動作部の作動により第１クランプ部材３１を退動させてブレーキディスク３０から離隔するブレーキ解放状態にされる。
【００４８】
すなわち第１ブレーキ状態では、通路５２からクランプ室３６にエアを圧入するとともに、アンクランプ室３７からエアを排出することにより、クランプ室３６を膨張させ、仕切り壁部３３を弾性変形させて内径側ガイドリング３５に近づける。これにより、第１クランプ部材３１をブレーキディスク３０の表面に押し付け、回転テーブル１１の回転を速やかに停止させ、停止中の回転テーブル１１を回転不能にクランプすることができる。
【００４９】
かかる第１ブレーキ状態において、テーブル部材２１の表面２１ｆにチャッキングされたワークは、フライス盤、マシニングセンター等の各種工作機械による切削または研削作業における工具からの加圧または振動等に対して、確実に所定の回転角度位置に保たれる。
【００５０】
またブレーキ解放状態では、通路４９からアンクランプ室３７にエアを圧入するとともに、クランプ室３６からエアを排出することにより、アンクランプ室３７を膨張させ、仕切り壁部３３を弾性変形させて内径側ガイドリング３５から遠ざける。これにより、第１クランプ部材３１がブレーキディスク３０の表面から離れ、回転テーブル１１は回転を許容される。そして直接駆動モータ１４で回転テーブル１１を指定の割り出し角度に回転させる。
【００５１】
突然の停電や落雷などにより、ロータリテーブル装置１０に電力が供給されない非常時は、エアコンプレッサからエアが供給されず動作部が作動しないため、ブレーキ機構１５は上述した第１ブレーキ状態やブレーキ解放状態にはされない。かかる動作部の非作動中に、ブレーキ機構１５は第２ブレーキ状態にされる。
【００５２】
すなわち第２ブレーキ状態では、付勢手段である仕切り壁部３３が軽い力で第１クランプ部材３１をブレーキディスク３０の表面に当接させる。これにより本実施例によれば、ロータリテーブル装置１０の運転中に停電した場合であっても、回転テーブル１１の惰性回転を速やかに停止させ、停止中の回転テーブル１１を回転不能に保つことができる。したがって直接駆動モータで駆動される形式において従来のクランプ機構を備えたロータリテーブル装置よりも安全性および信頼性が高い。
【００５３】
なお仕切り壁部３３の付勢力はアンクランプ室３７が膨張して仕切り壁部３３に加える力よりも軽いため、仕切り壁部３３の付勢力がアンクランプ室３７の膨張の障害になることはない。
【００５４】
本実施例では、図５に示すように、シール部材４３が単純な真円形状となるように配置されるのではなく、その一部４３ｇが残りの部分４３ｒよりも内径寄りに配置される。
【００５５】
内径側ガイドリング３５の内径側領域４５と仕切り壁部３３の内径部との間に介在するリング形状のシール部材４３は円周方向に延び、内径側ガイドリング３５の中央孔３５ｈを取り囲む。シール部材４３はＯリングが用いられ、シール部材４３のうち通路溝４７の近傍部分４３ｇは、通路溝４７よりも内径寄りに位置し、シール部材の残りの部分４３ｒが相対的に外径寄りに位置する。
【００５６】
本実施例によれば、リング形状のシール部材４３が、一部４３ｇにおいて内径寄りに配置され、他の部分４３ｒにおいて外径寄りに配置されることから、円環形状の仕切り壁部３３の半径方向寸法を大きくすることが可能となり、第１クランプ部材３１を効率良く進退動させることができる。この点につき図６を参照しつつ詳細に説明する。
【００５７】
図６は縦断面図であって、本実施例のブレーキ機構および比較例のブレーキ機構を対比して示す説明図である。比較例の基本構成は本実施例と同じであるが、各部材の径方向位置が一部異なっている。本実施例と比較例との関係で対応する部材には、３６と１３６、３７と１３７、４３と１４３、４７と１４７等というように、対応する符号を付している。
【００５８】
本実施例では、シール部材４３が真円形状に配置されるのではなく、シール部材４３のうち通路溝４７近傍の一部４３ｇが他の部分４３ｒよりも内径寄りに配置される。これに対し、比較例のシール部材１４３は真円形状に配置される。このため、本実施例の通路溝４７は、比較例の通路溝１４７よりも内径側に配置される。
【００５９】
これにより、本実施例の可動部分の半径方向寸法Ｄ１を、比較例の可動部分の半径方向寸法Ｄ２よりも長くすることができる。ここで可動部分とは、仕切り壁部３３のうち薄肉にされた部分から第１クランプ部材３１の外周面３１ｏまでをいい、軸線Ｏ方向に動くことができる。
【００６０】
本実施例の仕切り壁部３３は可動部分の半径方向寸法Ｄ１が長いため、軸線Ｏ方向の進退動ストロークを長くすることができる。また半径方向寸法Ｄ１が長く、クランプ室３６を区画する環状の仕切り壁部３３の面積が大きくなることから、矢印で示すようにクランプ室３６に供給されるエアによって仕切り壁部３３に大きな力を与えることができる。したがって本実施例によればクランプ力を大きくすることができる。
【００６１】
これに対し比較例の仕切り壁部１３３は可動部分の半径方向寸法Ｄ２が短いため、軸線Ｏ方向の進退動ストロークが短くなってしまう。また仕切り壁部１３３の面積が小さくなってしまうため、クランプ室１３６に供給されるエアによって環状の仕切り壁部１３３に与える力は小さなものとなってしまい、本実施例のように大きなクランプ力を得ることができない。
【００６２】
以上、図面を参照してこの発明の実施の形態を説明したが、この発明は、図示した実施の形態のものに限定されない。図示した実施の形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
この発明になるロータリテーブル装置のブレーキ構造は、工作機械の分野において有利に利用される。
【符号の説明】
【００６４】
１０ ロータリテーブル装置、１１ 回転テーブル、１２ ハウジング、１３ 軸受、１４ 直接駆動モータ、１５ ブレーキ機構、１６ ハウジング側部材、１７ 中央孔、２１ テーブル部材、２２ 中心軸、２４ ロータ、２５ ステータ、３０ ブレーキディスク、３０ａ 基材、３０ｂ 硬質表面層、３０ｅ 凹凸形状、３１ 第１クランプ部材、３２ 第２クランプ部材、３３ 仕切り壁部、３５ 内径側ガイドリング、３６ クランプ室、３７ アンクランプ室、３８ 外径側ガイド部、４２，４３ シール部材、４４ 外径側領域、４５ 内径側領域、４６ 環状段差、４７ 通路溝、４９，５２ 通路。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直接駆動モータを備えるロータリテーブル装置に関し、特に、回転テーブルを回転不能にクランプするロータリテーブル装置のブレーキ構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ロータリテーブル装置は、回転テーブルを駆動するモータなどの駆動源と、駆動源の回転数を歯車減速機構で減速して回転テーブルに伝達する歯車減速機構とを備えることが一般的である。この他にも、歯車減速機構を備えず、回転テーブルにロータを設け、ロータリテーブル装置のハウジングにステータを設け、ステータの通電によりロータを回転させて回転テーブルを直接駆動する直接駆動モータを備えるロータリテーブル装置も知られている。そして回転テーブルは附属のブレーキ機構によって回転不能にクランプされる。
【０００３】
例えば、特開２００９−１４８８４０号公報（特許文献１）の回転割出テーブル装置にあっては、回転テーブルの裏面に固定されたモータロータおよび固定フレームに固定されたモータステータを有するインナロータ型の直接駆動モータが回転テーブルを回転駆動する。また、モータロータよりも内径側には、ブレーキ機構としてのクランプ手段が設けられている。このクランプ手段は作動油等の圧力流体が供給されて回転テーブルを回動不能にクランプするというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１４８８４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記従来のような直接駆動モータを備える回転割出テーブル装置にあっては、以下に説明するような問題を生ずる。つまり、ワークを回転テーブルにチャッキングし、回転割出テーブル装置に通電して回転テーブルを回転させる間に、停電、落雷、あるいは予期しない事情によって電力供給が途絶えた場合、回転テーブルが惰性で回転し続けてしまう。このような回転テーブルの惰性回転は好ましいものではなく、速やかに回転を停止させることが望ましい。しかしながら電力供給がなければクランプ手段を動作させることができず、回転テーブルの惰性回転を制動する術がない。
【０００６】
本発明は、上述の実情に鑑み、電力が供給される通常運転中は回転テーブルを指定の割り出し角度で回転不能にクランプすることは勿論、電力供給が途絶えた非常の場合であっても、回転テーブルの惰性回転を速やかに停止させることができるロータリテーブル装置のブレーキ機構を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的のため本発明は、回転テーブルと、回転テーブルに設けられたロータ、およびロータと対面配置されるステータとを有し、これらロータおよびステータ間の電磁気的作用によりロータを回転駆動する直接駆動モータと、回転テーブルと結合する被制動部材、被制動部材に摺接する制動部材、制動部材を被制動部材に向けて付勢する付勢手段、および制動部材を被制動部材に対して進退動させる動作部を有し、回転テーブルの回転を許容ないし規制するブレーキ機構とを備えるロータリテーブル装置を前提とする。
【０００８】
そしてブレーキ機構は、動作部の作動により制動部材を進動させて被制動部材に押し付ける第１ブレーキ状態と、動作部の作動により制動部材を退動させて被制動部材から離隔するブレーキ解放状態と、動作部の非作動中に付勢手段により制動部材を被制動部材に当接させる第２ブレーキ状態との３状態のうち、いずれか１状態を選択できることを特徴とする。
【０００９】
かかる本発明によれば、ブレーキ機構は、動作部の作動により第１ブレーキ状態あるいはブレーキ解放状態にされる他、動作部の非作動中に第２ブレーキ状態にされる。したがって電力が供給される通常運転中に回転テーブルを回転不能にクランプし、あるいは回転自在にすることができる。そして電力供給が途絶えた非常の場合であっても、回転中の回転テーブルの惰性回転を速やかに停止させることができる。
【００１０】
被制動部材および制動部材の形態は特に限定されない。また付勢手段はバネなどの弾性部材であってもよく、あるいは制動部材の自重を利用して付勢する等の他の形態であってもよい。一実施形態として、回転テーブルは、テーブル部材およびテーブル部材から回転軸線に沿って延びる中心軸を有し、ブレーキ機構の被制動部材は回転テーブルの中心軸に固定されてテーブル部材とともに回転するブレーキディスクであり、ブレーキ機構の制動部材は、ブレーキディスクの表面と対向する。
【００１１】
かかる実施形態によれば、耐久性に優れたブレーキ機構を提供することができる。なお制動部材はブレーキディスクの片面に押し付けられるものであってもよいが、ブレーキディスクの両面に押し付けられるものであってもよい。例えば制動部材が第１の制動部材および第２の制動部材を含み、これら第１および第２の制動部材がブレーキディスクをその厚み方向に挟圧する。またブレーキ機構の動作部は第１の制動部材および第２の制動部材の少なくとも一方をブレーキディスクの厚み方向に進退動させるものであればよく、その形態は特に限定されない。
【００１２】
本発明の一実施形態として、制動部材は中央孔を有するリング形状であり、中央孔に回転テーブルの中心軸が通され、ブレーキ機構の動作部は、リング形状の制動部材の内周面と結合する仕切り壁部と、仕切り壁部とブレーキディスクとの間に配置され、制動部材の内周面を軸線方向移動可能に案内する内径側ガイドリングと、仕切り壁部と内径側ガイドリングとの軸線方向隙間であるアンクランプ室と、仕切り壁部からみて内径側ガイドリングとは反対側にあるクランプ室と、クランプ室およびアンクランプ室に流体を選択的に供給する流体供給手段とを有する。
【００１３】
かかる実施形態によれば、クランプ室に流体を供給することにより仕切り壁部がブレーキディスクに近づき、制動部材をブレーキディスクに押し付ける。またアンクランプ室に流体を供給することにより仕切り壁部がブレーキディスクから離れ、制動部材はブレーキディスクを解放する。流体供給手段は例えば、作動油あるいはエアを供給するポンプあるいはコンプレッサ等の流体の供給源と、流体の排出部と、流体の供給源および流体の排出部から延びてクランプ室およびアンクランプ室と接続する流体通路と、流体通路の途中箇所に設けられて、クランプ室およびアンクランプ室のいずれか一方と流体の供給源とを連通するとともに残る他方と流体の排出部とを連通する切換弁とを有する。
【００１４】
好ましい実施形態として、仕切り壁部は、その内径部で、回転テーブルを回転可能に支持するロータリテーブル装置のハウジング側部材に固定され、その外径部が制動部材とともに軸線方向に移動可能であり、内径側ガイドリングの軸線方向一方側の端面のうち、外径側領域はアンクランプ室を区画し、内径側領域は仕切り壁部の内径部に固定され、当該内径側領域には外径側領域と接続し流体が通過する通路溝が形成され、内径側ガイドリング端面の内径側領域と仕切り壁部の内径部との間にはリング形状のシール部材が介在するよう設けられ、シール部材のうち通路溝の近傍部分が該通路溝よりも内径寄りに位置し、シール部材の残りの部分が相対的に外径寄りに位置する。
【００１５】
かかる実施形態によれば、内径側ガイドリングの内径側領域と仕切り壁部の内径部との間にリング形状のシール部材が介在することから、アンクランプ室の内径側の気密性が向上し、流体がアンクランプ室から内径側に漏出することがない。また、シール部材のうち通路溝の近傍部分が該通路溝よりも内径寄りに位置し、シール部材の残りの部分が相対的に外径寄りに位置することから、可動部分である仕切り壁部の半径方向寸法を大きくすることができる。したがって、制動部材の進退動のストロークを大きくすることが可能となり、制動部材を効率良く進退動させ、クランプ力を大きくすることができる。
【００１６】
ブレーキディスクの表面は平坦面であってもよいし、制動部材との摩擦力を高めるための凹凸形状が形成されていてもよい。好ましくは、ブレーキディスクは、基材と、基材の表面を覆う硬質表面処理層とを有し、硬質表面処理層で覆われたブレーキディスクの表面に制動部材に対する摩擦係数を高めるための凹凸形状が形成されている。かかる実施形態によれば、ブレーキディスクの表面に制動部材に対する摩擦係数を高めるための凹凸形状が形成されることから、クランプ力を大きくすることができる。また、ブレーキディスクの基材を硬質表面処理層で覆うことから、ブレーキディスクの表面の耐摩耗性が向上する。そして凹凸形状の表面が硬質表面処理層で形成される。したがって凹凸形状の耐摩耗性が向上し、第１ブレーキ状態およびブレーキ解放状態を繰り返しても、長期に亘って高い摩擦係数を維持することができる。
【発明の効果】
【００１７】
このように本発明は、電力供給が途絶えた非常の場合であっても、回転中の回転テーブルの惰性回転を速やかに停止させることができる。したがって安全性および信頼性の点で有利なロータリテーブル装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施例になるロータリテーブル装置を示す断面図である。
【図２】同実施例のブレーキ機構を拡大して示す断面図である。
【図３】ブレーキディスクの平面図である。
【図４】ブレーキディスクの外径部の断面図である。
【図５】同実施例の内径側ガイドリングを取り出して示す平面図である。
【図６】同実施例のブレーキ機構および比較例のブレーキ機構を対比して示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を、図面に示す実施例に基づき詳細に説明する。図１は、本発明の一実施例になるロータリテーブル装置の基本構成を示す断面図である。ロータリテーブル装置１０は、回転テーブル１１と、ハウジング１２と、回転テーブル１１とハウジング１２の間に設けられる軸受１３と、回転テーブル１１およびハウジング１２にまたがって設けられる直接駆動モータ１４と、回転テーブル１１およびハウジング１２にまたがって設けられるブレーキ機構１５とを備える。
【００２０】
回転テーブル１１はワークを支持するためのものであり、図１に一点鎖線で示す軸線Ｏを中心として回転する。回転テーブル１１は円盤形状のテーブル部材２１と、テーブル部材２１の裏面から軸線Ｏに沿って延びる中心軸２２を有する。テーブル部材２１は軸線Ｏと直交する表面２１ｆを有し、表面２１ｆ側でワークを間接的または直接的にチャッキングする。
【００２１】
ハウジング１２はロータリテーブル装置１０の外郭を形成し、軸受１３を介して回転テーブル１１を回転可能に支持する。軸受１３は軸線Ｏを中心とするクロスローラベアリングであり、軸線方向および径方向の荷重を支持する。
【００２２】
直接駆動モータ１４は、回転テーブル１１に設けられたロータ２４、およびロータ２４と径方向隙間を介して対面配置されるステータ２５を有する。具体的には直接駆動モータ１４はインナロータ型のモータであり、ロータ２４は内径側に配置され、ステータ２５は外径側に配置され、これらロータ２４およびステータ２５間の電磁気的作用によりロータ２４を回転駆動する。ロータ２４はリング形状であり、ねじによって中心軸２２の外周に取付固定される。ステータ２５はハウジング１２の内側に取付固定されるコイルであり、通電されてロータ２４に磁力を及ぼす。これにより回転テーブル１１はロータ２４とともに回転する。直接駆動モータ１４は、図示しない制御部に制御され、回転テーブル１１を直接駆動して指定された割り出し角度にする。
【００２３】
ブレーキ機構１５は回転テーブル１１の回転を許容ないし規制し、回転テーブル１１を回転不能にクランプする。具体的な構成としてブレーキ機構１５は、回転テーブル１１と結合する被制動部材としてのブレーキディスク３０、このブレーキディスク３０に摺接する制動部材としての第１クランプ部材３１および第２クランプ部材３２を有する。またブレーキ機構１５は、詳しくは後述するが、第１クランプ部材３１をブレーキディスク３０に向かって進退動させる動作部を有する。
【００２４】
図２は、ロータリテーブル装置１０のブレーキ機構１５を拡大して示す断面図である。図３はブレーキディスク３０の平面図である。被制動部材であるブレーキディスク３０は中央孔３０ｈを有する円盤形状であり、中央孔３０ｈには中心軸２２の先端部が挿通される。そしてブレーキディスク３０はねじによって中心軸２２に固定される。これによりブレーキディスク３０の中心は軸線Ｏと一致し、ブレーキディスク３０は回転テーブル１１とともに回転する。またブレーキディスク３０は軸線Ｏ方向に厚みを有する。
【００２５】
制動部材である第１クランプ部材３１および第２クランプ部材３２は、１対をなし、ブレーキディスク３０からみて軸線Ｏ方向一方および他方に配置される。そして第１クランプ部材３１はブレーキディスク３０の一方面と対向する。また第２クランプ部材３２は、ハウジング側部材１６を介してハウジング１２に取付固定され、ブレーキディスク３０の他方面と対向する。
【００２６】
ブレーキ機構１５の動作部が第１クランプ部材３１をブレーキディスク３０に向かって進動させると、第１クランプ部材３１はブレーキディスクの一方面に押し付けられる。この結果、第１および第２クランプ部材３１，３２はブレーキディスク３０をその厚み方向に挟圧する。反対にブレーキ機構１５の動作部が第１クランプ部材３１をブレーキディスク３０から退動させると、第１クランプ部材３１はブレーキディスク３０の一方面から離隔する。この結果、第１および第２クランプ部材３１，３２はブレーキディスク３０を解放する。
【００２７】
第１クランプ部材３１は、内周面３１ｉおよび外周面３１ｏを有するリング形状の部材であり、ブレーキディスク３０と同軸に配置される。また第１クランプ部材３１は、軸線Ｏに関して一方側と他方側にそれぞれ端面を有する。そしてブレーキディスク３０に近い方の端面がブレーキディスク３０の一方面と対向する。
【００２８】
図４はブレーキディスクの外径部の断面図である。図４に示すように、ブレーキディスク３０は、基材３０ａと、基材３０ａの表面を覆う硬質表面処理層３０ｂとを有する。硬質表面処理層３０ｂで覆われたブレーキディスク３０の表面には、凹部３０ｃおよび凸部３０ｄが多数連続した摩擦係数を高めるための凹凸形状３０ｅが形成される。凹凸形状３０ｅはブレーキディスクの外径部に形成される。また凹凸形状はブレーキディスクの一方面および他方面にそれぞれ形成される。
【００２９】
凹凸形状３０ｅは、ブレーキディスク３０の両面に形成される。これにより、片面のみ形成される場合よりもクランプ力を一層増大させることができる。なお図には示さなかったが、変形例として凹凸形状３０ｅをいずれか一方の面に形成してもよい。
【００３０】
凹凸形状の形成方法につき付言すると、一例として、まず基材３０ａにショットピーニングを行って基材３０ａに多数の凹部および凸部を設ける。ショットピーニングは、多数の粒子を被加工表面に投射する冷間加工法であり、被加工表面に多数の凹凸を形成する際に圧縮応力が残存するので、被加工表面の疲れ寿命が向上する。
【００３１】
ブレーキディスク３０の外径部の表面に凹凸形状を形成することにより、クランプ部材３１，３２に対するブレーキディスク３０の摩擦係数が高まり、ブレーキ機構１５のクランプ力が大きくなるが、第１クランプ部材３１および第２クランプ部材３２による外径部の挟圧動作を繰り返して行なうと、外径部の表面、より具体的には凹凸形状の凸部分が摩耗し、摩擦係数が低下してしまう。そこで、本実施例では、ブレーキディスク３０の外径部の一方面および他方面の凹凸形状を長期に亘って維持するために、ブレーキディスク３０の外径部の一方面および他方面に硬質表面処理層３０ｂを形成している。硬質表面処理層３０ｂは基材３０ａに設けられた凹部および凸部に沿って形成されており、基材３０ａに設けられた凹部および凸部が硬質表面処理層３０ｂの表面に表れる。
【００３２】
硬質表面処理としては、種々の方法が考えられる。一つの実施形態では、クロムなどの硬質金属をメッキすることである。硬質表面処理層３０ｂを硬質クロムメッキ層とすれば優れた耐摩耗性を発揮するので、ブレーキディスク３０の外径部の表面凹凸形状を長期間に亘って維持することができる。
【００３３】
ブレーキディスクの外径部の表面に凹凸形状を付与する加工法としては、ショットピーニングに限定されるものではなく、一般的な機械加工法等も採用し得る。例えばブレーキディスク３０の外径部の表面には、機械加工によって放射状に延びる多数の溝を形成してもよい。これらの溝は、ブレーキディスク３０を厚み方向に貫通するのではなく、溝底を持つ形状であるので、ブレーキディスク３０の剛性は良好に維持される。
【００３４】
第１および第２クランプ部材３１，３２は、ブレーキディスク３０の表面に表れた凹凸形状により摩擦係数が高められたブレーキディスク３０の外径部をその厚み方向に挟圧することから、ブレーキディスク３０の回転を速やかに停止させることができ、クランプ力を大きくすることができる。しかも凹凸形状の表面は硬質表面処理層３０ｂで形成されることから、耐摩耗性が向上し、凹凸形状は長期に亘って維持される。
【００３５】
第１クランプ部材３１は、その内周面３１ｉで、円盤形状の仕切り壁部３３の外周縁と一体結合する。仕切り壁部３３の軸線Ｏ方向厚みは第１クランプ部材３１の軸線Ｏ方向厚みよりもはるかに小さな薄肉にされる。そして仕切り壁部３３は、第１クランプ部材３１の両端面のうちブレーキディスク３０から遠い方の端面と段差なく滑らかに接続する。これにより、第１クランプ部材３１の内周面３１ｉと仕切り壁３３とで囲まれる凹部空間が形成される。この凹部空間は内径側ガイドリング３５を収容する。
【００３６】
仕切り壁部３３は中央孔３３ｈを有する。中央孔３３ｈには中心軸２２が挿通される。中央孔３３ｈを取り囲む仕切り壁部３３の内径部は、外径側よりもやや厚みが大きく、ねじによってハウジング側部材１６に取り付けられる。ハウジング側部材１６は、中心軸２２が貫通する中央孔１７を有する壁部材であり、一方の面がハウジング１２と結合し、他方の面が仕切り壁部３３と対向する固定部材である。
【００３７】
このように仕切り壁部３３は、その内径部がハウジング側部材１６に固定されるとともにその外径部が薄肉に形成される。そして、仕切り壁部３３の外周縁が第１クランプ部材３１と結合する。仕切り壁部３３のうち固定された内径部を除いた残りの外径側部分は、軸線Ｏ方向に弾性変形可能である。また、仕切り壁部３３は、第１クランプ部材３１をブレーキディスク３０に向かって付勢する。第１クランプ部材３１は、仕切り壁部３３を介して、ハウジング側部材１６に取り付けられる。
【００３８】
図２を参照して、第１クランプ部材３１をブレーキディスク３０に向かって進退動させる動作部につき詳細に説明する。
【００３９】
仕切り壁部３３とブレーキディスク３０との間には内径側ガイドリング３５が配置される。内径側ガイドリング３５の外周面３５ｏは、第１クランプ部材３１の内周面３１ｉと摺接する。これにより内径側ガイドリング３５は第１クランプ部材３１を軸線Ｏ方向に進退動可能に案内する。内径側ガイドリング３５の中央孔３５ｈには中心軸２２が挿通される。中央孔３５ｈを取り囲む内径側ガイドリング３５の内径部はボルトによって仕切り壁部３３の内径部およびハウジング側部材１６に固定される。
【００４０】
仕切り壁部３３は、ハウジング側部材１６と内径側ガイドリング３５との間の空間を仕切り、ハウジング側部材１６側の空間であるクランプ室３６と、内径側ガイドリング３５側の空間であるアンクランプ室３７に２分割する。
【００４１】
平坦な壁状部材であるハウジング側部材１６の平坦面には、円周方向に延びる突条である外径側ガイド部３８が形成される。外径側ガイド部３８はシリンダであり、第１クランプ部材３１はシリンダ内を軸線Ｏ方向に進退動するピストンであり、第１クランプ部材３１の外周面３１ｏは外径側ガイド部３８の内周面３８ｉと摺接する。クランプ室３６およびアンクランプ室３７は、それぞれ通路５２，４９および図示しない切換弁等を介してエア供給源とエア排出部に切り換え自在に連通している。
【００４２】
仕切り壁部３３からみて内径側ガイドリング３５とは反対側にあるクランプ室３６は、互いに軸線Ｏ方向に離れた仕切り壁部３３とハウジング側部材１６との軸線方向隙間である。そして環状に形成されたクランプ室３６の外周は外径側ガイド部３８の内周面３８ｉによって区画される。クランプ室３６の外周は、第１クランプ部材の外周面３１ｏに設けられて内周面３８ｉと摺接するパッキンによって気密にされる。またクランプ室３６の内周は、ハウジング側部材１６と仕切り壁部３３の内径部との間に介在するリング形状のシール部材４２によって気密にされる。クランプ室３６は、ハウジング側部材１６の内部に設けられた通路５２の一端と接続する。図示はしなかったが、通路５２の他端はエアを供給するエア供給源と接続する。
【００４３】
アンクランプ室３７は、互いに軸線Ｏ方向に離れた仕切り壁部３３と内径側ガイドリング３５との軸線方向隙間である。そして環状に形成されたアンクランプ室３７の外周は第１クランプ部材３１の内周面３１ｉによって区画される。アンクランプ室３７の外周は、内径側ガイドリング３５の外周面３５ｏに設けられて内周面３１ｉと摺接するパッキンによって気密にされる。またアンクランプ室３７の内周は、仕切り壁部３３の内径部と内径側ガイドリング３５の内径部の間に介在するリング形状のシール部材４３によって気密にされる。シール部材４２，４３はＯリングで構成される。
【００４４】
図５は内径側ガイドリングを取り出して示す平面図である。図２および図５に示すように、内径側ガイドリング３５の軸線方向一方側の端面は、外径側領域４４よりも内径側領域４５の方が高くなるよう形成される。さらに内径側ガイドリングの軸線方向一方側の端面には、外径側領域４４と内径側領域４５の境界になる環状段差４６と、環状段差４６から内径方向に延びる通路溝４７とが形成される。外径側領域４４および環状段差４６はアンクランプ室３７を区画する。また、端面の内径側領域４５は仕切り壁部３３の内径部に固定される。通路溝４７は内径側領域４５に形成され、仕切り壁部３３の内径部が通路溝４７に被さることによって通路溝４７は通路を構成する。
【００４５】
通路溝４７の外径側端はアンクランプ室３７と接続する。通路溝４７の内径側端は、仕切り壁部３３の内径部に形成された孔４８を介して、ハウジング側部材１６の内部に形成された通路４９の一端と接続する。図示はしなかったが、通路４９の他端はエアを供給するエア供給源と接続する。
【００４６】
ブレーキ機構１５の動作について説明する。
【００４７】
通常の運転状態において、ブレーキ機構１５は、動作部の作動により第１クランプ部材３１を進動させてブレーキディスク３０に押し付ける第１ブレーキ状態、あるいは動作部の作動により第１クランプ部材３１を退動させてブレーキディスク３０から離隔するブレーキ解放状態にされる。
【００４８】
すなわち第１ブレーキ状態では、通路５２からクランプ室３６にエアを圧入するとともに、アンクランプ室３７からエアを排出することにより、クランプ室３６を膨張させ、仕切り壁部３３を弾性変形させて内径側ガイドリング３５に近づける。これにより、第１クランプ部材３１をブレーキディスク３０の表面に押し付け、回転テーブル１１の回転を速やかに停止させ、停止中の回転テーブル１１を回転不能にクランプすることができる。
【００４９】
かかる第１ブレーキ状態において、テーブル部材２１の表面２１ｆにチャッキングされたワークは、フライス盤、マシニングセンター等の各種工作機械による切削または研削作業における工具からの加圧または振動等に対して、確実に所定の回転角度位置に保たれる。
【００５０】
またブレーキ解放状態では、通路４９からアンクランプ室３７にエアを圧入するとともに、クランプ室３６からエアを排出することにより、アンクランプ室３７を膨張させ、仕切り壁部３３を弾性変形させて内径側ガイドリング３５から遠ざける。これにより、第１クランプ部材３１がブレーキディスク３０の表面から離れ、回転テーブル１１は回転を許容される。そして直接駆動モータ１４で回転テーブル１１を指定の割り出し角度に回転させる。
【００５１】
突然の停電や落雷などにより、ロータリテーブル装置１０に電力が供給されない非常時は、エアコンプレッサからエアが供給されず動作部が作動しないため、ブレーキ機構１５は上述した第１ブレーキ状態やブレーキ解放状態にはされない。かかる動作部の非作動中に、ブレーキ機構１５は第２ブレーキ状態にされる。
【００５２】
すなわち第２ブレーキ状態では、付勢手段である仕切り壁部３３が軽い力で第１クランプ部材３１をブレーキディスク３０の表面に当接させる。これにより本実施例によれば、ロータリテーブル装置１０の運転中に停電した場合であっても、回転テーブル１１の惰性回転を速やかに停止させ、停止中の回転テーブル１１を回転不能に保つことができる。したがって直接駆動モータで駆動される形式において従来のクランプ機構を備えたロータリテーブル装置よりも安全性および信頼性が高い。
【００５３】
なお仕切り壁部３３の付勢力はアンクランプ室３７が膨張して仕切り壁部３３に加える力よりも軽いため、仕切り壁部３３の付勢力がアンクランプ室３７の膨張の障害になることはない。
【００５４】
本実施例では、図５に示すように、シール部材４３が単純な真円形状となるように配置されるのではなく、その一部４３ｇが残りの部分４３ｒよりも内径寄りに配置される。
【００５５】
内径側ガイドリング３５の内径側領域４５と仕切り壁部３３の内径部との間に介在するリング形状のシール部材４３は円周方向に延び、内径側ガイドリング３５の中央孔３５ｈを取り囲む。シール部材４３はＯリングが用いられ、シール部材４３のうち通路溝４７の近傍部分４３ｇは、通路溝４７よりも内径寄りに位置し、シール部材の残りの部分４３ｒが相対的に外径寄りに位置する。
【００５６】
本実施例によれば、リング形状のシール部材４３が、一部４３ｇにおいて内径寄りに配置され、他の部分４３ｒにおいて外径寄りに配置されることから、円環形状の仕切り壁部３３の半径方向寸法を大きくすることが可能となり、第１クランプ部材３１を効率良く進退動させることができる。この点につき図６を参照しつつ詳細に説明する。
【００５７】
図６は縦断面図であって、本実施例のブレーキ機構および比較例のブレーキ機構を対比して示す説明図である。比較例の基本構成は本実施例と同じであるが、各部材の径方向位置が一部異なっている。本実施例と比較例との関係で対応する部材には、３６と１３６、３７と１３７、４３と１４３、４７と１４７等というように、対応する符号を付している。
【００５８】
本実施例では、シール部材４３が真円形状に配置されるのではなく、シール部材４３のうち通路溝４７近傍の一部４３ｇが他の部分４３ｒよりも内径寄りに配置される。これに対し、比較例のシール部材１４３は真円形状に配置される。このため、本実施例の通路溝４７は、比較例の通路溝１４７よりも内径側に配置される。
【００５９】
これにより、本実施例の可動部分の半径方向寸法Ｄ１を、比較例の可動部分の半径方向寸法Ｄ２よりも長くすることができる。ここで可動部分とは、仕切り壁部３３のうち薄肉にされた部分から第１クランプ部材３１の外周面３１ｏまでをいい、軸線Ｏ方向に動くことができる。
【００６０】
本実施例の仕切り壁部３３は可動部分の半径方向寸法Ｄ１が長いため、軸線Ｏ方向の進退動ストロークを長くすることができる。また半径方向寸法Ｄ１が長く、クランプ室３６を区画する環状の仕切り壁部３３の面積が大きくなることから、矢印で示すようにクランプ室３６に供給されるエアによって仕切り壁部３３に大きな力を与えることができる。したがって本実施例によればクランプ力を大きくすることができる。
【００６１】
これに対し比較例の仕切り壁部１３３は可動部分の半径方向寸法Ｄ２が短いため、軸線Ｏ方向の進退動ストロークが短くなってしまう。また仕切り壁部１３３の面積が小さくなってしまうため、クランプ室１３６に供給されるエアによって環状の仕切り壁部１３３に与える力は小さなものとなってしまい、本実施例のように大きなクランプ力を得ることができない。
【００６２】
以上、図面を参照してこの発明の実施の形態を説明したが、この発明は、図示した実施の形態のものに限定されない。図示した実施の形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
この発明になるロータリテーブル装置のブレーキ構造は、工作機械の分野において有利に利用される。
【符号の説明】
【００６４】
１０ ロータリテーブル装置、１１ 回転テーブル、１２ ハウジング、１３ 軸受、１４ 直接駆動モータ、１５ ブレーキ機構、１６ ハウジング側部材、１７ 中央孔、２１ テーブル部材、２２ 中心軸、２４ ロータ、２５ ステータ、３０ ブレーキディスク、３０ａ 基材、３０ｂ 硬質表面層、３０ｅ 凹凸形状、３１ 第１クランプ部材、３２ 第２クランプ部材、３３ 仕切り壁部、３５ 内径側ガイドリング、３６ クランプ室、３７ アンクランプ室、３８ 外径側ガイド部、４２，４３ シール部材、４４ 外径側領域、４５ 内径側領域、４６ 環状段差、４７ 通路溝、４９，５２ 通路。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転テーブルと、
前記回転テーブルに設けられたロータ、および前記ロータと対面配置されるステータとを有し、これらロータおよびステータ間の電磁気的作用により前記ロータを回転駆動する直接駆動モータと、
前記回転テーブルと結合する被制動部材、前記被制動部材に摺接する制動部材、前記制動部材を前記被制動部材に向けて付勢する付勢手段、および前記制動部材を被制動部材に対して進退動させる動作部を有し、前記回転テーブルの回転を許容ないし規制するブレーキ機構とを備えるロータリテーブル装置において、
前記ブレーキ機構は、前記動作部の作動により前記制動部材を進動させて前記被制動部材に押し付ける第１ブレーキ状態と、前記動作部の作動により前記制動部材を退動させて前記被制動部材から離隔するブレーキ解放状態と、前記動作部の非作動中に前記付勢手段により前記制動部材を前記被制動部材に当接させる第２ブレーキ状態との３状態のうち、いずれか１状態を選択できることを特徴とする、ロータリテーブル装置のブレーキ構造。
【請求項２】
前記回転テーブルは、テーブル部材および前記テーブル部材から回転軸線に沿って延びる中心軸を有し、
前記ブレーキ機構の被制動部材は前記回転テーブルの中心軸に固定されて前記テーブル部材とともに回転するブレーキディスクであり、
前記ブレーキ機構の制動部材は、前記ブレーキディスクの表面と対向する、請求項１に記載のロータリテーブル装置のブレーキ構造。
【請求項３】
前記制動部材は中央孔を有するリング形状であり、前記中央孔に前記回転テーブルの中心軸が通され、
前記ブレーキ機構の動作部は、
前記リング形状の制動部材の内周面と結合する仕切り壁部と、
前記仕切り壁部と前記ブレーキディスクとの間に配置され、前記制動部材の内周面を軸線方向移動可能に案内する内径側ガイドリングと、
前記仕切り壁部と前記内径側ガイドリングとの軸線方向隙間であるアンクランプ室と、
前記仕切り壁部からみて前記内径側ガイドリングとは反対側にあるクランプ室と、
前記クランプ室および前記アンクランプ室に流体を選択的に供給する流体供給手段とを有する、請求項２に記載のロータリテーブル装置のブレーキ構造。
【請求項４】
前記仕切り壁部は、その内径部で、前記回転テーブルを回転可能に支持するロータリテーブル装置のハウジング側部材に固定され、その外径部が前記制動部材とともに軸線方向に移動可能であり、
前記内径側ガイドリングの軸線方向一方側の端面のうち、外径側領域は前記アンクランプ室を区画し、内径側領域は前記仕切り壁部の内径部に固定され、当該内径側領域には前記外径側領域と接続し前記流体が通過する通路溝が形成され、
前記内径側ガイドリング端面の内径側領域と仕切り壁部の内径部との間にはリング形状のシール部材が介在するよう設けられ、
前記シール部材のうち前記通路溝の近傍部分が該通路溝よりも内径寄りに位置し、前記シール部材の残りの部分が相対的に外径寄りに位置する、請求項３に記載のロータリテーブル装置のブレーキ構造。
【請求項５】
前記ブレーキディスクは、基材と、基材の表面を覆う硬質表面処理層とを有し、前記硬質表面処理層で覆われたブレーキディスクの表面に前記制動部材に対する摩擦係数を高めるための凹凸形状が形成される、請求項２〜４のいずれかに記載のロータリテーブル装置のブレーキ構造。
【請求項１】
回転テーブルと、
前記回転テーブルに設けられたロータ、および前記ロータと対面配置されるステータとを有し、これらロータおよびステータ間の電磁気的作用により前記ロータを回転駆動する直接駆動モータと、
前記回転テーブルと結合する被制動部材、前記被制動部材に摺接する制動部材、前記制動部材を前記被制動部材に向けて付勢する付勢手段、および前記制動部材を被制動部材に対して進退動させる動作部を有し、前記回転テーブルの回転を許容ないし規制するブレーキ機構とを備えるロータリテーブル装置において、
前記ブレーキ機構は、前記動作部の作動により前記制動部材を進動させて前記被制動部材に押し付ける第１ブレーキ状態と、前記動作部の作動により前記制動部材を退動させて前記被制動部材から離隔するブレーキ解放状態と、前記動作部の非作動中に前記付勢手段により前記制動部材を前記被制動部材に当接させる第２ブレーキ状態との３状態のうち、いずれか１状態を選択できることを特徴とする、ロータリテーブル装置のブレーキ構造。
【請求項２】
前記回転テーブルは、テーブル部材および前記テーブル部材から回転軸線に沿って延びる中心軸を有し、
前記ブレーキ機構の被制動部材は前記回転テーブルの中心軸に固定されて前記テーブル部材とともに回転するブレーキディスクであり、
前記ブレーキ機構の制動部材は、前記ブレーキディスクの表面と対向する、請求項１に記載のロータリテーブル装置のブレーキ構造。
【請求項３】
前記制動部材は中央孔を有するリング形状であり、前記中央孔に前記回転テーブルの中心軸が通され、
前記ブレーキ機構の動作部は、
前記リング形状の制動部材の内周面と結合する仕切り壁部と、
前記仕切り壁部と前記ブレーキディスクとの間に配置され、前記制動部材の内周面を軸線方向移動可能に案内する内径側ガイドリングと、
前記仕切り壁部と前記内径側ガイドリングとの軸線方向隙間であるアンクランプ室と、
前記仕切り壁部からみて前記内径側ガイドリングとは反対側にあるクランプ室と、
前記クランプ室および前記アンクランプ室に流体を選択的に供給する流体供給手段とを有する、請求項２に記載のロータリテーブル装置のブレーキ構造。
【請求項４】
前記仕切り壁部は、その内径部で、前記回転テーブルを回転可能に支持するロータリテーブル装置のハウジング側部材に固定され、その外径部が前記制動部材とともに軸線方向に移動可能であり、
前記内径側ガイドリングの軸線方向一方側の端面のうち、外径側領域は前記アンクランプ室を区画し、内径側領域は前記仕切り壁部の内径部に固定され、当該内径側領域には前記外径側領域と接続し前記流体が通過する通路溝が形成され、
前記内径側ガイドリング端面の内径側領域と仕切り壁部の内径部との間にはリング形状のシール部材が介在するよう設けられ、
前記シール部材のうち前記通路溝の近傍部分が該通路溝よりも内径寄りに位置し、前記シール部材の残りの部分が相対的に外径寄りに位置する、請求項３に記載のロータリテーブル装置のブレーキ構造。
【請求項５】
前記ブレーキディスクは、基材と、基材の表面を覆う硬質表面処理層とを有し、前記硬質表面処理層で覆われたブレーキディスクの表面に前記制動部材に対する摩擦係数を高めるための凹凸形状が形成される、請求項２〜４のいずれかに記載のロータリテーブル装置のブレーキ構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−２９１８６（Ｐ２０１３−２９１８６Ａ）
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６７３９１（Ｐ２０１１−１６７３９１）
【出願日】平成２３年７月２９日（２０１１．７．２９）
【出願人】（５９１０２８０７２）株式会社日研工作所 (43)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２９日（２０１１．７．２９）
【出願人】（５９１０２８０７２）株式会社日研工作所 (43)
【Ｆターム（参考）】
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