(57)【要約】【課題】  位置決めされたテーブルのクランプ機構を備えた精密傾斜テーブル装置を提案すること。【解決手段】  精密傾斜テーブル装置１のテーブル６は、クランプアクチュエータ２０のばね力によってクランプ状態に保持されている。位置決め時には、クランプアクチュエータ２０を駆動して圧電素子などからなるクランプ力解除機構を駆動して、テーブル６のクランプを解除し、この状態で、偏心カム１２を備えた位置決めアクチュエータ１０によって、主軸４を中心としてテーブル６を上下方向に揺動して、所定の傾斜位置にテーブル６を位置決めする。位置決め後には、クランプアクチュエータ２０のクランプ力解除機構の駆動を解除する。この結果、位置決めされたテーブル６がその位置にクランプされた状態が形成される。【選択図】  図１
2005313304.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主軸と、
テーブルと、
前記テーブルを位置決めするための位置決め機構と、
位置決めされた前記テーブルをクランプするクランプ機構と、
前記位置決め機構は、回転出力軸と、当該回転出力軸に偏心状態で取り付けた偏心カムと、偏心回転する前記偏心カムによって押されて前記主軸を中心として揺動可能なテーブル支持部材とを備え、当該テーブル支持部材によって前記テーブルが支持されており、
前記クランプ機構は、所定の揺動位置に前記テーブル支持部材を固定するためのクランプ力を発生するばね部材と、駆動されると前記クランプ力を解除するためのクランプ解除力を発生する油圧機構、圧電素子などからなるクランプ解除機構とを備えている傾斜テーブル装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記テーブル支持部材は上下方向に揺動可能であり、
当該テーブル支持部材と前記偏心カムの当接状態が、前記テーブルおよびテーブル支持部材の重力によって形成されていることを特徴とする傾斜テーブル装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記テーブル支持部材と前記偏心カムを当接させるための油圧機構、ばね部材などの機構を有していることを特徴とする傾斜テーブル装置。
【請求項４】
第１および第２の傾斜テーブル装置を有し、
前記第１傾斜テーブル装置は、請求項１、２または３に記載の傾斜テーブル装置から前記テーブルを省略した構成であり、
前記第２傾斜テーブル装置は、請求項１、２または３に記載の傾斜テーブル装置であり、
前記第１の傾斜テーブル装置の前記テーブル支持部材によって、前記第２の傾斜テーブル装置が支持されている傾斜テーブル装置。
【請求項５】
第１および第２の傾斜テーブル装置を有し、
これら第１および第２の傾斜テーブル装置は請求項１、２または３に記載の傾斜テーブル装置であり、
前記第１傾斜テーブル装置の前記テーブルによって、前記第２傾斜テーブル装置が支持されている傾斜テーブル装置。
【請求項６】
請求項４または５において、
前記第１および第２の傾斜テーブル装置のそれぞれの主軸は直交していることを特徴とする傾斜テーブル装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のうちのいずれかの項に記載の傾斜テーブル装置と、
前記傾斜テーブル装置のテーブルの傾きを検出するためのセンサと、
前記センサ出力に基づき、前記テーブルの傾きをフィードバック制御するコントローラとを有している傾斜テーブルシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械の切削加工時などにおいてワークを所定の傾斜角度に保持するために用いるのに適した傾斜テーブル装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
所定の傾斜角度にワークなどを保持するための傾斜テーブル装置は、一般に計測用途を前提として設計されている。計測用途の場合には位置決めされたテーブルに負荷が作用することがないので、位置決めされたテーブルが移動しないようにクランプするための機能が備わっていない。このため、従来の傾斜テーブル装置は負荷の掛かる切削加工などの用途には適していなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の課題は、切削加工などの用途に適したクランプ機構を備えた傾斜テーブル装置を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の課題を解決するために、本発明の傾斜テーブル装置は：主軸と；テーブルと；前記テーブルを位置決めするための位置決め機構と；位置決めされた前記テーブルをクランプするクランプ機構とを有し；前記位置決め機構は、回転出力軸と、当該回転出力軸に偏心状態で取り付けた偏心カムと、偏心回転する前記偏心カムによって押されて前記主軸を中心として揺動可能なテーブル支持部材とを備え、当該テーブル支持部材によって前記テーブルが支持されており；前記クランプ機構は、所定の揺動位置に前記テーブル支持部材を固定するためのクランプ力を発生するばね部材と、駆動されると前記クランプ力を解除するためのクランプ解除力を発生する油圧機構、圧電素子などからなるクランプ解除機構とを備えていることを特徴としている。
【０００５】
ここで、前記テーブル支持部材が上下方向に揺動可能の場合には、当該テーブル支持部材と前記偏心カムの当接状態を、前記テーブルおよびテーブル支持部材の重力によって形成することができる。重力を利用できない場合には、前記テーブル支持部材と前記偏心カムを当接させるための油圧機構、ばね部材などの機構を配置すればよい。
【０００６】
次に、テーブルを異なる主軸回りに異なる方向に傾斜させるためには、換言すると、２自由度テーブルを実現するためには、上記構成の傾斜テーブル装置を多段に組付ければよい。
【０００７】
この場合、一つの傾斜テーブル装置のテーブルによって、別の傾斜テーブル装置を支持するように多段化することができる。この代わりに、一方の傾斜テーブル装置のテーブル支持部材を、他方の傾斜テーブル装置によって直接に支持するように多段化してもよい。いずれの場合においても、一般には、双方の傾斜テーブル装置の主軸が直交するように多段化して、２自由度の傾斜テーブルを構築すればよい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の傾斜テーブル装置は、所定の傾斜状態に位置決めされたテーブルをクランプ機構によってクランプ可能となっている。したがって、切削加工などのようにテーブルに負荷が作用する用途に適している。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に、図面を参照して、本発明を適用した精密傾斜テーブル装置の例を説明する。
【００１０】
（実施の形態１）
図１（ａ）は実施の形態１に係る精密傾斜テーブル装置を斜め前方から見た場合の斜視図であり、図１（ｂ）はその正面図である。図２（ａ）は精密傾斜テーブル装置を斜め前方から水平方向に見た場合の立面図であり、図２（ｂ）はそれを斜め後方から見た場合の斜視図である。
【００１１】
精密傾斜テーブル装置１は、矩形のベース板２を備え、この上面に支持ブロック３が搭載されている。支持ブロック３には、前後方向に向けて主軸４が水平に取り付けられており、この主軸４の前端部分には、幅方向に延びているテーブル支持板５が当該主軸４を中心として上下方向に揺動可能な状態で取り付けられている。テーブル支持板５は支持ブロック３の前端に対峙している垂直板部分５ａと、この上端から前方に直角に折れ曲がって延びている水平板部分５ｂとを備えており、垂直板部分５ａにおける一方の端に寄った部位が、主軸４による揺動中心４ａとされている。この形状のテーブル支持板５の水平板部分５ｂの上面に矩形のテーブル６が固定されている。テーブル６の上面には前後方向に向けて平行に延びる５本の溝が形成されている。
【００１２】
支持ブロック３には、主軸４と共に、テーブル６を所定の傾斜位置に位置決めするための位置決めアクチュエータ１０と、位置決めされたテーブル６をクランプするためのクランプアクチュエータ２０が取り付けられている。位置決めアクチュエータ１０は、支持ブロック３の幅方向のほぼ中央において前後方向に向けて水平に取り付けられ、その回転出力軸１１の先端には偏心状態に円盤状の偏心カム１２が固定されている。テーブル支持板５の垂直板部分５ｂの幅方向の中央部分には、下端から矩形に切り取った状態の矩形溝５ｃが形成されており、ここに、偏心カム１２が位置している。
【００１３】
偏心カム１２が偏心回転すると、その外周面によって矩形溝５ｃの水平な上端面部分５ｄが押し上げられる。この結果、テーブル支持板５は主軸４を中心として上方に回転し、この上に取り付けられているテーブル６が所定角度だけ傾斜する。偏心カム１２の偏心量、主軸４から偏心カム１２までの距離などを適切に設定しておくことにより、テーブル６を所定の角度範囲内の傾斜位置に位置決めすることができる。
【００１４】
次に、支持ブロック３に取り付けられているクランプアクチュエータ２０は、主軸４とは反対側の位置において前後方向に水平に配置されており、そのクランプ軸２１は前後方向に往復移動可能となっている。クランプ軸２１の先端部分は、支持ブロック３の前方に位置しているテーブル支持板５の垂直板部分５ａに形成した上下に長い軸孔５ｅをスライド自在の状態で貫通して前方に突出している。突出している先端部にはワッシャ２２が同軸状態に取り付けられ、その前端側には抜け止め２３が固定されている。ワッシャ２２は軸孔５ｅの幅よりも十分に大きな直径のものである。位置決めアクチュエータ１０によってテーブル６が所定の傾斜位置に位置決めされた後に、当該クランプ機構２０のクランプ軸２１を引き込むと、クランプ軸２１の先端のワッシャ２２によって、テーブル支持板５の垂直板部分５ａが支持ブロック３の前端面に押し付けられ、テーブルクランプ状態が形成される。
【００１５】
図３には位置決めアクチュエータ１０を取り出して示してあり、（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａで切断した部分の縦断面図、および（ｃ）は斜め前方から見た場合の斜視図である。位置決めアクチュエータ１０は、モータ１３と、この前端に同軸状態に取り付けられている減速機１４を備えており、この減速機１４の回転出力軸１１の先端部分に偏心カム１２が取り付けられ、当該偏心カム１２の外周にカムフォロワリング１５が回転自在の状態で取り付けられている。減速機１４は例えば波動歯車減速機であり、モータ出力軸１３ａに固定された楕円形の波動発生器１４ａと、この波動発生器１４ａによって、外歯形成部分が楕円状に撓められているカップ状の可撓性外歯歯車１４ｂと、この外歯歯車１４ｂの外歯形成部分を取り囲んでいるリング状の剛性内歯歯車１４ｃとを備えている。両歯車は楕円形の長軸方向の両端部分で相互に噛み合っており、剛性内歯歯車１４ｃがアクチュエータハウジング１６に固定されている。モータ１３の回転によって両歯車の噛み合い位置が方向に移動すると、両歯車の歯数差（通常は２枚）に応じてモータ回転が減速され、減速回転が回転出力軸１１から出力される。
【００１６】
図４にはクランプアクチュエータ２０を取り出して示してあり、（ａ）は平面図、（ｂ）はＢ−Ｂ線で切断した部分の縦断面図、および（ｃ）は斜め前方から見た場合の斜視図である。クランプアクチュエータ２０は、円筒状のハウジング２４に同軸状態でクランプ軸２１が通っており、クランプ軸２１の後端部分２１ａは大径となっており、複数枚重ね合わせた皿ばね２５によってクランプ軸２１は常に引き込み方向に引張られている。したがって、ばね力がテーブルクランプ力として作用する。
【００１７】
クランプ軸２１の後端２１ａと、ハウジング２４の後端側に取り付けた支持板２６との間には、圧電素子２７が挿入されている。圧電素子２７に電圧を印加すると、当該圧電素子２７がクランプ軸２１の軸線方向に伸長して、クランプ力とは逆方向の力がクランプ軸２１に作用し、クランプ力を解除できるようになっている。
【００１８】
図５は精密傾斜テーブル装置１の制御システムを示す概略ブロック図である。制御システム３０は、精密傾斜テーブル装置１のテーブル６の傾斜角度を検出するためのセンサ３１とコントローラ３２を備えている。コントローラ３２では、センサ３１から得られる傾き情報と、上位装置（図示せず）から供給される目標値とを比較して、実際の傾斜角が目標値に一致するように位置決めアクチュエータ１０をフィードバック制御する。また、テーブル６の位置決め動作中においては、クランプアクチュエータ２０の圧電素子２７を駆動して皿ばね２５によるクランプ力を解除した状態に保持し、位置決め終了後には、圧電素子２７への電圧印加を解除して、皿ばね２５のばね力によるクランプ状態に戻す。
【００１９】
このように構成した本例の精密傾斜テーブル装置１は、クランプアクチュエータ２０を備え、位置決めアクチュエータ１０によって所定の傾斜位置に位置決めされたテーブル６をその位置にクランプ可能である。したがって、切削加工などにおいてテーブル６に負荷の掛かる場合において用いるのに適している。
【００２０】
また、クランプアクチュエータ２０では、皿ばね２５のばね力によりクランプ力を発生させ、このクランプ力を解除する場合にのみ圧電素子２７を駆動している。テーブル位置決め期間は短く、短い期間のみクランプアクチュエータ２０を駆動すればよいので、省電力化に極めて有利である。
【００２１】
さらに、本例では、偏心カム１２とテーブル支持板５との当接状態が、テーブル支持板５およびテーブル６の自重によって保持される。よって、これらを当接状態に保持するための機構が不要である。勿論、図６に示すように、これらを当接状態に保持するために、テーブル支持板５を偏心カム１２に対してコイルばね４１などによって押し付けてもよい。特に、精密傾斜テーブル装置１を縦置きで使用する場合には、コイルばねなどの付勢手段を取り付けることが必要である。
【００２２】
なお、本例のクランプアクチュエータ２０は圧電素子２７を用いてクランプ力を解除しているが、油圧機構などの別の機構を用いることも可能である。また、クランプアクチュエータ２０を複数台設置して、テーブル６を複数箇所でクランプすれば、クランプ時の剛性を向上させることができる。
【００２３】
（実施の形態２）
図７は２自由度の精密傾斜テーブル装置を示す斜視図である。この図に示す精密傾斜テーブル装置５０は、実施の形態１の精密傾斜テーブル装置１を二段に重ねた構造となっている。すなわち、第１の精密傾斜テーブル装置５１と、このテーブル６（１）の上に直交する状態に積み重ねた第２の精密傾斜テーブル装置５２とを備えている。双方の装置５１、５２のテーブル６が直交する水平な主軸中心線４ａ（１）、４ａ（２）を中心としてそれぞれ傾斜するので、上側のテーブル６（２）は、直交する中心線４ａ（１）、４ａ（２）を中心とした傾斜位置に位置決めできる。
【００２４】
（実施の形態３）
図８は２自由度の精密傾斜テーブル装置の別の例を示す図であり、（ａ）は斜め前方から水平に見た場合の立面図であり、（ｂ）は斜め後方から見た場合の斜視図である。本例の精密傾斜テーブル装置６０も、基本的には、実施の形態１のテーブル装置１を二段に積み上げた構成となっているが、下側の第１の精密傾斜テーブル装置６１にはテーブルが備わっていない。また、上側の第２の精密傾斜テーブル装置６２にはベース板が備わっておらず、その支持ブロック３（２）が直接に、第１の精密傾斜テーブル装置６１のテーブル支持板５（１）によって支持されている。本例においても、第１の精密傾斜テーブル装置６１の主軸中心線４ａ（１）と第２の精密傾斜テーブル装置６２の主軸中心線４ａ（２）とが直交している。したがって、上側のテーブル６（２）を２自由度の傾斜位置に位置決め可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】（ａ）は本発明を適用した実施の形態１に係る精密傾斜テーブル装置を斜め前方から見た場合の斜視図であり、（ｂ）はその正面図である。
【図２】（ａ）は精密傾斜テーブル装置を斜め前方から水平方向に見た場合の立面図であり、（ｂ）はそれを斜め後方から見た場合の斜視図である。
【図３】（ａ）は位置決めアクチュエータの平面図であり、（ｂ）はＡ−Ａで切断した部分の縦断面図であり、（ｃ）は斜め前方から見た場合の斜視図である。
【図４】（ａ）はクランプアクチュエータの平面図であり、（ｂ）はＢ−Ｂ線で切断した部分の縦断面図であり、（ｃ）は斜め前方から見た場合の斜視図である。
【図５】精密傾斜テーブル装置の制御システムを示す概略ブロック図である。
【図６】精密傾斜テーブルの別の例を示す立面図である。
【図７】２自由度の精密傾斜テーブル装置を示す斜視図である。
【図８】（ａ）は２自由度の精密傾斜テーブル装置の別の例を示す斜め前方から水平に見た場合の立面図であり、（ｂ）はその斜視図である。
【符号の説明】
【００２６】
１、５０、６０  精密傾斜テーブル装置
２  ベース板
３  支持ブロック
４  主軸
５  テーブル支持板
５ａ  垂直板部分
５ｂ  水平板部分
５ｄ  上端面部分
５ｅ  軸孔
６    テーブル
１０  位置決めアクチュエータ
１１  出力回転軸
１２  偏心カム
２０  クランプアクチュエータ
２１  クランプ軸
２２  ワッシャ
３０  制御システム
３１  センサ
３２  コントローラ
５１、５２、６１、６２  精密傾斜テーブル装置
【図１】
2005313304.tif 000003
【図２】
2005313304.tif 000004
【図３】
2005313304.tif 000005
【図４】
2005313304.tif 000006
【図５】
2005313304.tif 000007
【図６】
2005313304.tif 000008
【図７】
2005313304.tif 000009
【図８】
2005313304.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成16年5月18日(2004.5.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
精密傾斜テーブル装置１は、矩形のベース板２を備え、この上面に支持ブロック３が搭載されている。支持ブロック３には、前後方向に向けて主軸４が水平に取り付けられており、この主軸４の前端部分には、幅方向に延びているテーブル支持板５が当該主軸４を中心として上下方向に揺動可能な状態で取り付けられている。テーブル支持板５は支持ブロック３の前端に対峙している垂直板部分５ａと、この上端から前方に直角に折れ曲がって延びている水平板部分５ｂとを備えており、垂直板部分５ａにおける一方の端に寄った部位が、主軸４による揺動中心４ａとされている。この形状のテーブル支持板５の水平板部分５ｂの上面に矩形のテーブル６が固定されている。テーブル６の上面には前後方向に向けて平行に延びる４本の溝が形成されている。