(57)【要約】【課題】ラビリンス構造を有しつつ、低慣性モーメント化を可能にした工作機械における高加速度回転テーブル装置を提供する。【解決手段】支持部材２１と回転テーブル１７との間の外周部に、回転テーブル１７の接触面２７ｂに摺接可能に接触するリップ部３５ａを有するシールリング３５を配設し、回転テーブル１７の周縁部に半径方向外方に突出する鍔部２７ａを設け、支持部材２１にシールリング３５を取り囲むとともに回転テーブル１７の鍔部２７ａに微小な隙間を有して対向するラビリンス部３７ｂを半径方向内方に延在させたラビリンスリング３７を取付けた。【選択図】図１
2008272853.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作機械の支持部材に回転可能に支持される回転テーブルを備えた高加速度回転テーブル装置にして、
前記支持部材と前記回転テーブルとの間の外周部に、前記回転テーブルの接触面に摺接可能に接触するリップ部を有するシールリングを配設し、前記回転テーブルの周縁部に半径方向外方に突出する鍔部を設け、前記支持部材に前記シールリングを取り囲むとともに前記回転テーブルの前記鍔部に微小な隙間を有して対向するラビリンス部を半径方向内方に延在させたラビリンスリングを取付けたことを特徴とする工作機械における高加速度回転テーブル装置。
【請求項２】
請求項１において、前記ラビリンス部は、前記ラビリンスリングの一端を前記鍔部に沿って半径方向内方に屈曲させて一体形成され、前記回転テーブルの外周および前記鍔部の端面に微小な隙間を有して対向されていることを特徴とする工作機械における高加速度回転テーブル装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記支持部材の内周に、ダイレクトドライブモータのステータが固定され、前記回転テーブルに、前記ダイレクトドライブモータのロータが前記ステータと一体的に連結されていることを特徴とする工作機械における高加速度回転テーブル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クーラント浸入対策のラビリンス構造を有しつつ、低慣性モーメント化を可能にした工作機械における高加速度回転テーブル装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、マシニングセンタのような工作機械においては、工作物を支持する回転テーブルが回転可能に設けられている。このような回転テーブルにおいては、回転テーブル内に設けられたモータ等へのクーラントの浸入や切粉の侵入を防止するために、回転テーブルとこれを支持する支持部材との間にラビリンス構造を有するシール装置が備えられる。例えば、特許文献１には、切粉の侵入を防止するシール装置が記載されている。
【０００３】
この種のマシニングセンタにおける回転テーブルにおいては、従来、クーラントの浸入を防止するために、例えば、図４に示すようなラビリンス構造が採用されている。すなわち、同図に示すように、円形の回転テーブル１の外周に、回転テーブル１と同心的なラビリンスリング２を、回転テーブル１の回転軸線方向に沿って支持部材３側に延在させ、このラビリンスリング２の内周部２ａを、支持部材３に形成した外周部３ａに微小な隙間を有して対向させるとともに、ラビリンスリング２によって取り囲まれた支持部材３の先端部外周にシールリング４を装着し、このシールリング４のリップ部４ａを回転テーブル１の接触面１ａに摺接可能に接触させ、回転テーブル１と支持部材３の間にクーラントが浸入するのを防止するようになっている。
【特許文献１】実開平６−７５６３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、マシニングセンタ等においては、サイクルタイムの短縮のために高加速化が進められているが、例えば、Ｚ軸方向に移動可能なＺ軸テーブル上に１つあるいは２つの回転テーブルを回転可能に設けて、同時４軸制御あるいは同時５軸制御によって回転テーブル上に取付けた工作物（金型等）を高速かつ高精度に加工しようとする場合、直線３軸に比べて回転テーブルの高加速化は、回転テーブルの慣性モーメントによる影響によって実現が難しく、このために、回転テーブルを直線３軸に追従させることができなくなり、高加速化に制約を生ずる問題があった。
【０００５】
特に、図４に示すラビリンス構造のように、回転テーブルの外周を覆うようにラビリンスリングを設けた構成にあっては、回転テーブルの慣性モーメントが増加し、回転テーブルの高加速化を阻害する要因となっていた。
【０００６】
本発明は、上記した従来の問題点を解消するためになされたもので、ラビリンス構造を有しつつ、低慣性モーメント化を可能にした工作機械における高加速度回転テーブル装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明の特徴は、工作機械の支持部材に回転可能に支持される回転テーブルを備えた高加速度回転テーブル装置にして、前記支持部材と前記回転テーブルとの間の外周部に、前記回転テーブルの接触面に摺接可能に接触するリップ部を有するシールリングを配設し、前記回転テーブルの周縁部に半径方向外方に突出する鍔部を設け、前記支持部材に前記シールリングを取り囲むとともに前記回転テーブルの前記鍔部に微小な隙間を有して対向するラビリンス部を半径方向内方に延在させたラビリンスリングを取付けたことである。
【０００８】
請求項２に係る発明の特徴は、請求項１において、前記ラビリンス部は、前記ラビリンスリングの一端を前記鍔部に沿って半径方向内方に屈曲させて一体形成され、前記回転テーブルの外周および前記鍔部の端面に微小な隙間を有して対向されていることである。
【０００９】
請求項３に係る発明の特徴は、請求項１または請求項２において、前記支持部材の内周に、ダイレクトドライブモータのステータが固定され、前記回転テーブルに、前記ダイレクトドライブモータのロータが前記ステータと一体的に連結されていることである。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に係る発明によれば、支持部材と回転テーブルとの間の外周部に、回転テーブルの接触面に摺接可能に接触するリップ部を有するシールリングを配設し、回転テーブルの周縁部に半径方向外方に突出する鍔部を設け、支持部材にシールリングを取り囲むとともに回転テーブルの鍔部に微小な隙間を有して対向するラビリンス部を半径方向内方に延在させたラビリンスリングを取付けたので、回転テーブルの外周部の重量を削減することができ、これによって、回転テーブルの低慣性モーメント化を実現でき、併せてクーラント浸入対策としてのラビリンス構造を維持することができる。
【００１１】
請求項２に係る発明によれば、ラビリンス部は、ラビリンスリングの一端を鍔部に沿って半径方向内方に屈曲させて一体形成され、回転テーブルの外周および鍔部の端面に微小な隙間を有して対向されているので、ラビリンス構造を簡単に構成することができる。
【００１２】
請求項３に係る発明によれば、支持部材の内周に、ダイレクトドライブモータのステータが固定され、回転テーブルに、ダイレクトドライブモータのロータがステータと同軸に一体連結されているので、回転テーブルを高精度に回転制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図２は、一例として５軸同時制御型のマシニングセンタ１０を示すもので、当該マシニングセンタ１０は、ベッド１１と、ベッド１１上に設けられたガイドレール１２ａに沿ってＺ軸方向（前後方向）に移動可能に装架された図略のＺ軸移動台と、ベッド１１上に立設されたコラム１３と、コラム１３のＺ軸移動台に対向する側面に設けられたガイドレール１４ａに沿ってＸ軸方向（左右方向）に移動可能に装架されたＸ軸移動台１４と、Ｘ軸移動台１４に設けられたガイドレール１５ａに沿ってＹ軸方向（上下方向）に移動可能に装架されたＹ軸移動台１５と、前記Ｚ軸移動台上にＢ軸（鉛直軸線）の回りに回転可能に支持されたＢ軸回転テーブル１６と、Ｂ軸回転テーブル１６上にＢ軸と直交するＡ軸の回りに回転可能に支持されたＡ軸回転テーブル１７とを備えている。
【００１４】
Ｙ軸移動台１５には、Ｚ軸と平行な軸線の回りに回転可能な工具主軸を備えた主軸ヘッド１８が設けられている。工具主軸に装着された工具によって、Ａ軸回転テーブル１７上に取付けられた工作物が加工される。
【００１５】
Ａ軸回転テーブル１７は、一例として、図２に示すように、両頭の回転テーブル１７ａ、１７ｂからなり、これら回転テーブル１７ａ、１７ｂが、Ｂ軸回転テーブル１６上に固定された支持部材２１の両端支持部２１ａ、２１ｂにそれぞれＡ軸軸線の回りに回転可能に支持されている。両頭の回転テーブル１７ａ、１７ｂは同一の構成からなり、これら回転テーブル１７ａ、１７ｂの間には、工作物を取付ける工作物取付台２２が設けられている。回転テーブル１７ａ、１７ｂは、後述するモータによって同期して回転される。
【００１６】
図１は、Ｂ軸回転テーブル１６上に支持されたＡ軸回転テーブル１７（１７ａ、１７ｂ）の具体的構成を示すもので、Ｂ軸回転テーブル１６上に固定された前記支持部材２１は、円筒中空状をなし、支持部材２１の内周には、ダイレクトドライブモータ２３（以下、単にモータ２３という）のステータ２４が固定されている。支持部材２１の先端部（図１の左端）の内周には、クロスローラベアリング２５の外輪２５ａが固定されている。クロスローラベアリング２５の内輪２５ｂには、Ａ軸回転テーブル１７が固定され、Ａ軸回転テーブル１７はクロスローラベアリング２５により、水平なＡ軸の軸線の回りに回転可能に支持されている。
【００１７】
Ａ軸回転テーブル１７は、先端部に円形の大径部２７を有し、大径部２７の一端にはクロスローラベアリング２５の内輪２５ｂを貫通する小径部２８が一体的に形成されている。小径部２８には連結ブロック２９が固定され、連結ブロック２９にモータ２３のロータ３０が、ステータ２４内にそれと同軸に配設されている。これにより、Ａ軸回転テーブル１７は、モータ２３によってＡ軸の軸線の回りに回転される。
【００１８】
なお、連結ブロック２９には、Ａ軸回転テーブル１７と同軸に連結軸３１が結合され、この連結軸３１は、支持部材２１に設置されたエンコーダ３２に挿通され、エンコーダ３２の検出軸として機能する。エンコーダ３２によって、連結軸３１、すなわちＡ軸回転テーブル１７の回転角が検出される。また、エンコーダ３２を挿通した連結軸３１は、支持部材２１に設置されたブレーキ３３に連結されている。ブレーキ３３は、モータ２３の電源が遮断されたとき、ばね力によってメカロックされ、Ａ軸回転テーブル１７に結合された連結軸３１を停止するものである。
【００１９】
Ａ軸回転テーブル１７の大径部２７の周縁部には、半径方向外方に突出する薄肉の鍔部２７ａが形成されている。一方、支持部材２１の先端部には、シールリング３５が装着され、シールリング３５は、Ａ軸回転テーブル１７の鍔部２７ａの裏面に形成された接触面２７ｂに摺接可能に接触するリップ部３５ａを有している。すなわち、大径部２７の外周は、大径部２７の周縁部に形成される鍔部２７ａを除いて、図３の網目状部分だけ肉を削ぎ落とした形状をなし、慣性モーメントの低減を図っている。
【００２０】
また、支持部材２１の先端部外周には、シールリング３５を取り囲むようにして薄肉のラビリンスリング３７が、Ａ軸回転テーブル１７と同軸に固定されている。ラビリンスリング３７の先端部は、半径方向内方に直角に屈曲されてラビリンス部３７ａが形成され、ラビリンス部３７ａの内周および一端は、Ａ軸回転テーブル１７の大径部２７の外周および鍔部２７ａの端面に、微小な隙間を有して対向されている。
【００２１】
上記した実施の形態においては、Ａ軸回転テーブル１７（１７ａ、１７ｂ）がモータ２３によって回転されると、工作物を取付けた工作物取付台２２がＡ軸回りに回転される。これとともに、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の直線３軸と、Ｂ軸を同時制御することにより、主軸ヘッド１８に装着した工具によって工作物取付台２２に取付けた工作物（金型等）が高速かつ高精度に加工される。
【００２２】
かかる工作物の加工時には、加工個所にクーラントが供給され、クーラントがＡ軸回転テーブル１７と支持部材２１との間に浸入せんとするが、クーラントは、Ａ軸回転テーブル１７の大径部２７の外周および鍔部２７ａと、ラビリンスリング３７のラビリンス部３７ａとからなるラビリンス構造によって、Ａ軸回転テーブル１７と支持部材２１との間への浸入を阻止される。また、仮に、Ａ軸回転テーブル１７の大径部２７の外周および鍔部２７ａと、ラビリンスリング３７のラビリンス部３７ａとの微小な隙間より、ラビリンスリング３７の内周部にクーラントが浸入しても、シールリング３５のリップ部３５ａと鍔部２７ａに形成した接触面２７ｂとの接触により、シールリング３５の内周側への浸入を防止される。これにより、モータ２３やエンコーダ３２等にクーラントが浸入することがなく、回転テーブル装置の信頼性を向上することができる。なお、ラビリンスリング３７の内周部に浸入したクーラントは、図略のドレーンポートを介してドレーンされる。
【００２３】
本発明の実施の形態によれば、上記したラビリンス構造を有しつつ、Ａ軸回転テーブル１７の大径部２７の外周の肉を削除したので、Ａ軸回転テーブル１７の慣性モーメントを低減でき、Ａ軸回転テーブル１７の高加速度化を可能にできる。特に、Ａ軸回転テーブル１７の大径部２７の外周部分の肉を削除したことにより、Ａ軸回転テーブル１７の重量を有効に減少させることができ、Ａ軸回転テーブル１７の慣性モーメントを効果的に低減できるようになる。
【００２４】
しかも、Ａ軸回転テーブル１７の周縁部に薄肉の鍔部２７ａを設け、この鍔部２７ａに微小な隙間を有して対向するラビリンス部３７ａを半径方向内方に屈曲させたラビリンスリング３７を、Ａ軸回転テーブル１７を回転可能に支持する支持部材２１に取付けたので、クーラント浸入対策としてのラビリンス構造と低慣性モーメント化を容易に両立できるようになる。
【００２５】
なお、Ａ軸回転テーブル１７の大径部２７の外周および鍔部２７ａの端面に微小な隙間を有して対向するラビリンス部３７ａを、ラビリンスリング３７の一端を鍔部２７ａに沿って半径方向内方に屈曲させることにより、ラビリンス部３７ａを有するラビリンスリング３７を一部材で構成でき、ラビリンス構造を簡素化できるが、ラビリンス部３７ａをラビリンスリング３７とは別体に設け、ビス等によって一体結合するようにしてもよい。
【００２６】
また、上記した実施の形態によれば、支持部材２１の内周に、ダイレクトドライブモータ２３のステータ２４が固定され、Ａ軸回転テーブル１７に、ダイレクトドライブモータ２３のロータ３０がステータ２４と同軸に一体連結されているので、Ａ軸回転テーブル１７を高精度に回転制御することができる。
【００２７】
上記した実施の形態においては、２つの回転テーブル（１６、１７）を備えた５軸同時制御型のマシニングセンタ１０のＡ軸回転テーブル１７に適用した例について述べたが、本発明は、１つの回転テーブル（１６）を備えた４軸同時制御型のマシニングセンタ１０に適用することもできる。また、回転テーブルも、実施の形態で述べたように、Ｚ軸移動台（図示せず）上に支持するものに限定されるものではなく、工具と工作物とが相対的に移動および回転されるものであれば、どのような構成であってもよい。
【００２８】
以上、本発明を実施の形態に即して説明したが、本発明はこれらに制限されるものではなく、本発明の技術的思想に反しない限り、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態に係る工作機械における高加速度化回転テーブル装置を示す断面図である。
【図２】２つの回転テーブルを備えた５軸同時制御型のマシニングセンタを示す斜視図である。
【図３】ラビリンス構造部分の詳細を示す図である。
【図４】従来の回転テーブル装置を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０…マシニングセンタ、１６、１７…回転テーブル、２１…支持部材、２２…工作物取付台、２３…ダイレクトドライブモータ、２４…ステータ、２５…クロスローラベアリング、２７…大径部、２７ａ…鍔部、２７ｂ…接触面、３０…ロータ、３５…シールリング、３５ａ…リップ部、３７…ラビリンスリング、３７ａ…ラビリンス部。  
【図１】
2008272853.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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