(57)【要約】【課題】歯車による位置決め誤差が生じることがなく、しかも、高い剛性で回転部材の位置の保持が可能なテーブル装置をとする。【解決手段】ワークを保持するワークテーブル６に遊星ローラ１３を円周方向に複数配置し、複数の遊星ローラ１３を外輪１６と内輪１５との間に嵌合し、内輪１５を固定すると共に、外輪１６を駆動回転する駆動モータ１８を設け、外輪１６の駆動回転によって複数の遊星ローラ１３を公転させてワークテーブル６を回動させ、歯車による位置決め誤差が生じることがなく、しかも、高い剛性で回転部材の位置の保持が可能なテーブル装置２とする【選択図】        図２
2004338007.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工のためにワークを工具に対して相対的に連続して回動させる回転駆動機構において、
ワークもしくは工具を保持する回転部材に遊星ローラを接続し、
遊星ローラを公転させる回転駆動手段を備え、
遊星ローラを公転させることで回転部材を回動させること
を特徴とする回転駆動機構。
【請求項２】
ワークを保持するワークテーブルに遊星ローラを円周方向に複数配置し、
複数の遊星ローラを外輪と内輪との間に嵌合し、
外輪もしくは内輪の一方を固定すると共に、
外輪もしくは内輪の他方を駆動回転する回転駆動手段を設け、
外輪もしくは内輪の駆動回転によって複数の遊星ローラを公転させてワークテーブルを回動させる
ことを特徴とするテーブル装置。
【請求項３】
工具を保持してワークテーブルに対して位置決めされる工具ヘッドを備え、
工具ヘッドに遊星ローラを円周方向に複数配置し、
複数の遊星ローラを外輪と内輪との間に嵌合し、
外輪もしくは内輪の一方を固定すると共に、
外輪もしくは内輪の他方を駆動回転する回転駆動手段を設け、
外輪もしくは内輪の駆動回転によって複数の遊星ローラを公転させて工具ヘッドを傾動させる
ことを特徴とする工具主軸装置。
【請求項４】
請求項２に記載されたテーブル装置を工具主軸に対して任意の平面内の任意の位置に相対的に移動自在に備え、
工具主軸を前記任意の平面に直交する方向に移動自在に備えた
ことを特徴とする工作機械。
【請求項５】
請求項４に記載の工作機械において、
遊星ローラの公転によるワークテーブルの回動中心軸に交差する軸回りで回転自在なテーブルをワークテーブルに備えた
ことを特徴とする工作機械。
【請求項６】
テーブル装置を請求項３に記載された工具主軸に対して任意の面内の任意の位置に相対的に移動自在に備え、
工具主軸を前記任意の位置に直交する方向に移動自在に備えた
ことを特徴とする工作機械。
【請求項７】
請求項６に記載の工作機械において、
工具主軸の移動方向に沿って平行に延びる中心軸回りで回転自在なテーブルをテーブル装置に備えた
ことを特徴とする工作機械。
【請求項８】
請求項２に記載されたテーブル装置を、請求項３に記載された工具主軸に対して任意の平面内の任意の位置に相対的に移動自在に備え、
工具主軸を前記任意の平面に直交する方向に移動自在に備えた
ことを特徴とする工作機械。
【請求項９】
請求項８に記載の工作機械において、
遊星ローラの公転によるワークテーブルの回動中心軸に交差する軸回りで回転自在なテーブルをワークテーブルに備えた
ことを特徴とする工作機械。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転駆動機構及びテーブル装置及び工具主軸装置及び工作機械に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、互いに直交する３軸の直線送りと２本の回転軸の自由度を有する多軸（５軸）工作機械（例えば、マシニングセンタ）が知られている。５軸のうち回転軸の駆動機構は、一般に歯車を介在させるか、回転軸に電動モータ軸を直接接続させるダイレクトドライブ方式の構造となっている。また、割り出し等を行う回転軸の駆動機構としても、同様に歯車を介在させるか、回転軸に電動モータ軸を直接接続させるダイレクトドライブ方式の構造となっている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
【非特許文献１】
パレットチェンジ対応傾斜ＮＣ円テーブルのカタログ（松本機械工業株式会社、ＭＡＴＳＵＭＯＴＯ  ＭＡＣＨＩＮＥ  ＣＯ．，ＬＴＤ  ＣＡＴＡＬＯＧＵＥ，Ｎｏ．５０１０４，３３ページ）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
歯車を介する場合は、バックラッシや歯のピッチに対応した位置決め誤差の問題がある。対策としてヘリカルギヤ、やま歯ギヤ、ハイポイドギヤ等が使われる場合があり、これらによりある程度の誤差を抑えることができる。しかし、ヘリカルギヤ、やま歯ギヤ、ハイポイドギヤ等も歯車である以上必ずバックラッシや歯のピッチに対応した位置決め誤差が生じる。
【０００５】
モータ軸と回転軸を接続させるダイレクトドライブ方式では、バックラッシや歯のピッチに対応した位置決め誤差の問題はないが、電動モータの特性としてトルクに限界があるのが現状である。このため、大型のワークを高速に位置決めし、かつ、加工反力に対して位置を保持できる実用的な電動モータは存在しないのが現状であった。
【０００６】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、歯車による位置決め誤差が生じることがなく、しかも、高い剛性で回転部材の位置の保持が可能な回転駆動機構を提供することを目的とする。
【０００７】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、歯車による位置決め誤差が生じることがなく、しかも、高い剛性で回転部材の位置の保持が可能なテーブル装置を提供することを目的とする。
【０００８】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、歯車による位置決め誤差が生じることがなく、しかも、高い剛性で回転部材の位置の保持が可能な工具主軸装置を提供することを目的とする。
【０００９】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、歯車による位置決め誤差が生じることがなく、しかも、高い剛性で回転部材の位置の保持が可能なテーブル装置及び／または工具主軸装置を備えた工作機械を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の回転駆動機構は、
加工のためにワークを工具に対して相対的に連続して回動させる回転駆動機構において、
ワークもしくは工具を保持する回転部材に遊星ローラを接続し、
遊星ローラを公転させる回転駆動手段を備え、
遊星ローラを公転させることで回転部材を回動させる
ことを特徴とする。
【００１１】
上記目的を達成するための本発明のテーブル装置は、
ワークを保持するワークテーブルに遊星ローラを円周方向に複数配置し、
複数の遊星ローラを外輪と内輪との間に嵌合し、
外輪もしくは内輪の一方を固定すると共に、
外輪もしくは内輪の他方を駆動回転する回転駆動手段を設け、
外輪もしくは内輪の駆動回転によって複数の遊星ローラを公転させてワークテーブルを回動させる
ことを特徴とする。
【００１２】
上記目的を達成するための本発明の工具主軸装置は、
工具を保持してワークテーブルに対して位置決めされる工具ヘッドを備え、
工具ヘッドに遊星ローラを円周方向に複数配置し、
複数の遊星ローラを外輪と内輪との間に嵌合し、
外輪もしくは内輪の一方を固定すると共に、
外輪もしくは内輪の他方を駆動回転する回転駆動手段を設け、
外輪もしくは内輪の駆動回転によって複数の遊星ローラを公転させて工具ヘッドを傾動させる
ことを特徴とする。
【００１３】
上記目的を達成するための本発明の工作機械は、
請求項２に記載されたテーブル装置を工具主軸に対して任意の平面内の任意の位置に相対的に移動自在に備え、
工具主軸を前記任意の平面に直交する方向に移動自在に備えた
ことを特徴とする。
【００１４】
そして、請求項４に記載の工作機械において、
遊星ローラの公転によるワークテーブルの回動中心軸に交差する軸回りで回転自在なテーブルをワークテーブルに備えた
ことを特徴とする。
【００１５】
上記目的を達成するための本発明の工作機械は、
テーブル装置を請求項３に記載された工具主軸に対して任意の面内の任意の位置に相対的に移動自在に備え、
工具主軸を前記任意の位置に直交する方向に移動自在に備えた
ことを特徴とする。
【００１６】
また、請求項６に記載の工作機械において、
工具主軸の移動方向に沿って平行に延びる中心軸回りで回転自在なテーブルをテーブル装置に備えた
ことを特徴とする。
【００１７】
上記目的を達成するための本発明の工作機械は、
請求項２に記載されたテーブル装置を、請求項３に記載された工具主軸に対して任意の平面内の任意の位置に相対的に移動自在に備え、
工具主軸を前記任意の平面に直交する方向に移動自在に備えた
ことを特徴とする。
【００１８】
また、請求項８に記載の工作機械において、
遊星ローラの公転によるワークテーブルの回動中心軸に交差する軸回りで回転自在なテーブルをワークテーブルに備えた
ことを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１には本発明の一実施形態例に係るテーブル装置を備えた工作機械の全体構成を表す斜視、図２にはテーブル装置の断面、図３には図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視を示してある。
【００２０】
図示の工作機械は、互いに直交する３軸の直線送り（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）と２本の回転軸（Ａ軸、Ｃ軸）の自由度を有する５軸のマシニングセンタを例に挙げて説明してある。そして、ワークテーブルがＸ軸方向に沿った軸であるＡ軸回りに往復回動（連続的に回転）するものであり、Ａ軸回りの駆動機構が本願発明の回転駆動機構となっている。
【００２１】
図１に基づいてマシニングセンタの全体構成を説明する。
【００２２】
図１に示すように、ベッド１にはテーブル装置２が平面内の一方向であるＹ軸方向に往復移動自在に支持されている。コラム３にはサドル４が平面内でＹ軸に直交する一方向であるＸ軸方向に往復移動自在に支持されている。サドル４のテーブル装置２側の面には主軸ヘッド５が鉛直方向であるＺ軸方向に往復移動自在に支持され、主軸ヘッド５には図示しない工具が駆動回転自在に設けられている。
【００２３】
テーブル装置２のＹ軸方向への移動、サドル４のＸ軸方向への移動、及び、主軸ヘッド５のＺ軸方向への移動が複合されて、テーブル装置２に支持されたワークと主軸ヘッド５の工具とが所望の位置関係となるように位置決めされる。
【００２４】
テーブル装置２にはワークテーブル６が備えられ、ワークテーブル６はＸ軸方向に沿った軸であるＡ軸回りに往復回動（チルト動）自在に支持されている。ワークテーブル６にはワークを載置支持するテーブル７が備えられ、テーブル７はＡ軸に直交するＣ軸回り（ワークテーブル６の回動中心に交差する軸回り）に回転自在となっている。
【００２５】
図２、図３に基づいてワークテーブル６の回動機構について説明する。
【００２６】
図２、図３に示すようにワークテーブル６の両側部にはテーブルフレーム（フレーム）１１が一体に設けられ、フレーム１１にはローラ軸１２が円周方向に複数（図示例では８本）固定されている。それぞれのローラ軸１２には遊星ローラ１３が回転自在に支持されている。
【００２７】
テーブル装置２の固定側の固定フレーム１４には内輪１５が設けられ、遊星ローラ１３は内輪１５と外輪１６との間に所定のしめ代によって嵌合している。外輪１６は遊星ローラ１３を介在させて内輪１５に対して回転可能となっている。固定フレーム１４の外周部位には外輪１６の外周側に配される外フレーム１７が設けられ、外フレーム１７と外輪１６との間には回転駆動手段としての駆動モータ１８が設けられている。
【００２８】
駆動モータ１８は、外輪１６の外周に固定されるロータ２１と、外フレーム１７の内周に固定されるステータ２２とで構成されている。駆動モータ１８が駆動すると、ステータ２２に対してロータ２１が回転し、内輪１５に対して外輪１６が回転する。
【００２９】
外輪１６の回転により遊星ローラ１３は自転しながら外輪１６との面圧によって生じる摩擦力により回転トルクが伝達されて公転する。遊星ローラ１３が公転することにより、ローラ軸１２を介してフレーム１１が回動してワークテーブル６が回動する。
【００３０】
つまり、外輪１６が駆動モータ１８で駆動されると、内輪１５の外径と外輪１６の内径との比、及び、駆動輪である外輪１６に依存する一定の減速比で遊星ローラ１３群が公転し、ワークテーブル６がチルト動作される。
【００３１】
このとき、回転トルクは、滑らかな遊星ローラ１３と内輪１５、外輪１６のトラクションで伝達されるため、バックラッシュも歯車のピッチ誤差も生じない。また、ワークテーブル６の回転軸のトルクは、減速比に応じて駆動モータ１８のトルクを拡大して伝達されるため、重いワークであっても高い加速度で駆動できる。
【００３２】
従って、歯車による位置決め誤差が生じることがなく、しかも、高い剛性で回転部材であるワークテーブル６の位置の保持が可能なテーブル装置２を備えたマシニングセンタとすることが可能になる。
【００３３】
尚、図２では、ワークテーブル６の一方側の回動機構だけを示してあるが、両側に同じ構成の駆動機構を設けることも可能であり、一方側にだけ設けることも可能である。
【００３４】
上記実施形態例では、Ａ軸に直交するＣ軸回りに回転自在なテーブル７を備えたマシニングセンタを例に挙げて説明したが、ワークテーブル６に対しテーブル７が固定された構成とすることも可能である。
【００３５】
図４、図５に基づいてワークテーブル６の回動機構の他の実施形態例を説明する。
【００３６】
図４には他の実施形態例に係るテーブル装置の断面、図５には図４中のＶ−Ｖ線矢視を示してある。尚、図２、図３に示した部材と同一部材には同一符号を付してある。
【００３７】
図４、図５に示すようにワークテーブル６の両側部にはテーブルフレーム（フレーム）１１が一体に設けられ、フレーム１１にはローラ軸１２が円周方向に複数（図示例では８本）固定されている。それぞれのローラ軸１２には遊星ローラ１３が回転自在に支持されている。
【００３８】
テーブル装置２の固定側の固定フレーム２５には駆動モータ２６が設けられ、駆動モータ２６の出力軸２７には内輪２８が固定されている。固定フレーム２５の外周部位は内輪２８に対向する外輪２９が形成されている。遊星ローラ１３は内輪２８と外輪２９との間に所定のしめ代によって嵌合しており、内輪２８は遊星ローラ１３を介在させて外輪２９に対して回転可能となっている。
【００３９】
駆動モータ２６の駆動により、出力軸２７を介して内輪２８が回転し、内輪２８の回転により遊星ローラ１３は自転しながら内輪２８との面圧によって生じる摩擦力により回転トルクが伝達されて公転する。遊星ローラ１３が公転することにより、ローラ軸１２を介して固定フレーム２５が回動してワークテーブル６が回動する。
【００４０】
つまり、内輪２８が駆動モータ２６で駆動されると、内輪２８の外径と外輪２９の内径との比、及び、駆動輪である内輪２８に依存する一定の減速比で遊星ローラ１３群が公転し、ワークテーブル６がチルト動作される。
【００４１】
このとき、回転トルクは、滑らかな遊星ローラ１３と内輪２８、外輪２９のトラクションで伝達されるため、バックラッシュも歯車のピッチ誤差も生じない。また、ワークテーブル６の回転軸のトルクは、減速比に応じて駆動モータ２６のトルクを拡大して伝達されるため、重いワークであっても高い加速度で駆動できる。
【００４２】
従って、歯車による位置決め誤差が生じることがなく、しかも、高い剛性で回転部材であるワークテーブル６の位置の保持が可能なテーブル装置２を備えたマシニングセンタとすることが可能になる。
【００４３】
尚、図４では、ワークテーブル６の一方側の回動機構だけを示してあるが、両側に同じ構成の駆動機構を設けることも可能であり、一方側にだけ設けることも可能である。
【００４４】
図６、図７に基づいて工作機械であるマシニングセンタの他の実施形態例を説明する。図６、図７には他の実施形態例に係るマシニングセンタの概略斜視を示してある。
【００４５】
図６に示すように、ベッド３１にはワークテーブル３２が平面内の一方向であるＹ軸方向に往復移動自在に支持されている。コラム３３にはサドル３４が平面内でＹ軸に直交する一方向であるＸ軸方向に往復移動自在に支持されている。サドル３４のワークテーブル３２側の面には工具主軸装置である主軸ヘッド装置３５が鉛直方向であるＺ軸方向に往復移動自在に支持されている。
【００４６】
主軸ヘッド装置３５にはＸ軸方向に沿った軸であるＡ軸回りに往復回動（チルト動）自在な主軸ヘッド３６が備えられ、主軸ヘッド３６には図示しない工具が駆動回転自在に設けられている。主軸ヘッド３６は回動駆動機構３７を介して主軸ヘッド装置３５に支持されている。回動駆動機構３７は、図２乃至図５に示した遊星ローラ１３を備えた機構となっている。
【００４７】
ワークテーブル３２のＹ軸方向への移動、サドル３４のＸ軸方向への移動、主軸ヘッド装置３５のＺ軸方向への移動及び、主軸ヘッド装置３５のチルト動作が複合されて、ワークテーブル３２に支持されたワークと主軸ヘッド３６の工具とが所望の位置関係で所望の姿勢となるように位置決めされる。
【００４８】
従って、歯車による位置決め誤差が生じることがなく、しかも、高い剛性で回転部材である主軸ヘッド３６の位置の保持が可能な主軸ヘッド装置３５を備えたマシニングセンタとすることが可能になる。
【００４９】
図７に示したマシニングセンタは、ワークテーブル３２にワークを載置支持するテーブル３８が備えられ、テーブル３８はＡ軸に直交するＣ軸回り（ワークテーブル３２の回動中心に交差する軸回り）に回転自在となっている。
【００５０】
図７に示したマシニングセンタも図６に示したものと同様に、歯車による位置決め誤差が生じることがなく、しかも、高い剛性で回転部材である主軸ヘッド３６の位置の保持が可能な主軸ヘッド装置３５を備えたマシニングセンタとすることが可能になる。
【００５１】
【発明の効果】
本発明の回転駆動機構は、
加工のためにワークを工具に対して相対的に連続して回動させる回転駆動機構において、
ワークもしくは工具を保持する回転部材に遊星ローラを接続し、
遊星ローラを公転させる回転駆動手段を備え、
遊星ローラを公転させることで回転部材を回動させるようにしたので、
歯車による位置決め誤差が生じることがなく、しかも、高い剛性で回転部材の位置の保持が可能な回転駆動機構とすることが可能になる。
【００５２】
本発明のテーブル装置は、
ワークを保持するワークテーブルに遊星ローラを円周方向に複数配置し、
複数の遊星ローラを外輪と内輪との間に嵌合し、
外輪もしくは内輪の一方を固定すると共に、
外輪もしくは内輪の他方を駆動回転する回転駆動手段を設け、
外輪もしくは内輪の駆動回転によって複数の遊星ローラを公転させてワークテーブルを回動させるようにしたので、
歯車による位置決め誤差が生じることがなく、しかも、高い剛性で回転部材の位置の保持が可能なテーブル装置をとすることが可能になる。
【００５３】
本発明の工具主軸装置は、
工具を保持してワークテーブルに対して位置決めされる工具ヘッドを備え、
工具ヘッドに遊星ローラを円周方向に複数配置し、
複数の遊星ローラを外輪と内輪との間に嵌合し、
外輪もしくは内輪の一方を固定すると共に、
外輪もしくは内輪の他方を駆動回転する回転駆動手段を設け、
外輪もしくは内輪の駆動回転によって複数の遊星ローラを公転させて工具ヘッドを傾動させるようにしたので、
歯車による位置決め誤差が生じることがなく、しかも、高い剛性で回転部材の位置の保持が可能な工具主軸装置とすることが可能になる。
【００５４】
本発明の工作機械は、
請求項２に記載されたテーブル装置を工具主軸に対して任意の平面内の任意の位置に相対的に移動自在に備え、
工具主軸を前記任意の平面に直交する方向に移動自在に備えたので、
歯車による位置決め誤差が生じることがなく、しかも、高い剛性で回転部材の位置の保持が可能なテーブル装置を備えた工作機械とすることが可能になる。
【００５５】
本発明の工作機械は、
テーブル装置を請求項３に記載されたに対して任意の面内の任意の位置に相対的に移動自在に備え、
工具主軸を前記任意の位置に直交する方向に移動自在に備えたので、
歯車による位置決め誤差が生じることがなく、しかも、高い剛性で回転部材の位置の保持が可能な工具主軸装置を備えた工作機械とすることが可能になる。
【００５６】
また、請求項２に記載されたテーブル装置を、請求項３に記載された工具主軸に対して任意の平面内の任意の位置に相対的に移動自在に備え、
工具主軸を前記任意の平面に直交する方向に移動自在に備えたので、
歯車による位置決め誤差が生じることがなく、しかも、高い剛性で回転部材の位置の保持が可能なテーブル装置及び工具主軸装置を備えた工作機械とすることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態例に係るテーブル装置を備えた工作機械の全体構成を表す斜視図。
【図２】テーブル装置の断面図。
【図３】図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視図。
【図４】他の実施形態例に係るテーブル装置の断面図。
【図５】図４中のＶ−Ｖ線矢視図。
【図６】他の実施形態例に係るマシニングセンタの概略斜視図。
【図７】他の実施形態例に係るマシニングセンタの概略斜視図。
【符号の説明】
１  ベッド
２  テーブル装置
３  コラム
４  サドル
５  主軸ヘッド
６  ワークテーブル
７  テーブル
１１  テーブルフレーム（フレーム）
１２  ローラ軸
１３  遊星ローラ
１４  固定フレーム
１５  内輪
１６  外輪
１７  外フレーム
１８  駆動モータ
２１  ロータ
２２  ステータ
２５  固定フレーム
２６  駆動モータ
２７  出力軸
２８  内輪
２９  外輪
３１  ベッド
３２  ワークテーブル
３３  コラム
３４  サドル
３５  主軸ヘッド装置
３６  主軸ヘッド
３７  回転駆動機構
【図１】
2004338007.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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