(57)【要約】【課題】  加工室を設けた特殊環境下で被加工物の加工・処理を行う電子ビーム照射装置や工作機械などの加工テーブル上に配置される複数の付属装置の軸駆動を好適に切り替えて行なえるようにする軸駆動機構を提供する。【解決手段】  真空などの加工室に設けた駆動モータの軸１２をＹ軸に平行なスプライン軸５に伝え、第一のブラケットのベベルギアセット８ａ，８ｂを介してＸ軸に平行なスプライン軸８に伝える。さらにテーブル２上にX軸方向に移動位置決め設置可能な第二のブラケット９に設けたべべルギアセット８ｃ，８ｄにスプライン軸８を介して駆動力を伝達する。前記ギア８ｄと一体のドライブギアは、付属装置の各軸（Ｚ、Ａ、Ｂ、Ｃ及びθ）に取り替え自在に動力を伝える。【選択図】  図１
2007160407.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工室１の中で一軸または二軸平面を運動するテーブル２上の軸駆動機構を駆動する装置において、
テーブル２の端縁に設けられ一軸に平行なＸ軸ガイド３と、Ｘ軸ガイド３に案内される直動子７ａと、二軸に平行を保つように加工室ベース１Ａ上に支持体６ａ、６ｂにより固定されたＹ軸ガイド４に案内される直動子７ｂとが一体に形成された第一のブラケット７と、
ブラケット７を挿通し、前記支持体６ａ，６ｂにより前記Ｙ軸ガイド４と平行を保ちながら加工室１の外部の回転駆動源により駆動される加工室の側壁貫通スプライン軸５と、
前記ブラケット７に設けられ、前記スプライン軸５の回転を入力とし、テーブル２に固定された支持体１０ａ，１０ｂにより滑動自由に支持され一軸と平行を保つスプライン軸８を出力とする第一の直交軸回転機構８ａ，８ｂと、
前記スプライン軸８の回転を入力としドライブギヤ１１に回転駆動力を出力する、第二の直交軸回転機構８ｃ，８ｄを内蔵しテーブル２上にスプライン軸８に沿って移動可能に設けられた第二のブラケット９とを備えた加工装置。
【請求項２】
前記ドライブギヤ１１に替えて軸継ぎ手、クラッチ、などのトルク伝達手段を設けた請求項１に記載の加工装置。
【請求項３】
前記出力を前記テーブル２に設置したＺ軸駆動機構、Ａ軸駆動機構、Ｂ軸駆動機構、Ｃ軸駆動機構、またはθ軸駆動機構の入力と連結する請求項１に記載の加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は加工室を設けて特殊環境での加工・処理を行なう装置において、加工室内のＸＹテーブル上に載せられる各種の付属装置の駆動源として直結電動機を用いることを避け、加工室外の電動機からスプライン軸を経由して駆動する機構に関するものである。ここでいう特殊環境とは真空、低圧気体、プラズマ、高温、水中、油中、飛散する切削屑、飛散する切削油などの環境である。また各種の付属装置とは、加工・処理のプロセスに必要な移動・運動機能を果たすＸＹテーブル以外の運動装置であって、常設されるかあるいは必要に応じ適宜にＸＹテーブル上に載置されるものである。したがってこの技術の対象分野となる装置設備は荷電粒子ビーム、レーザー加工装置、ＰＶＤ、ＣＶＤ装置、各種工作機械などである。
【０００２】
表面改質などを行う低濃度気体中や真空中などの、所謂真空ハウジング内において、電子ビームなどの粒子ビームを照射する被照射体を設置するテーブルをＸＹなどの２軸に駆動して制御移動させることは比較的容易であって広く行なわれている。
【０００３】
しかし、前記表面改質などの処理に供される被照射体には、多種多様の寸法及び形状のものが多くなり、前記被照射体は照射ビームと直交するＸＹ平面上の位置変更移動だけでなく、Ｚ軸、Ａ軸、Ｂ軸、Ｃ軸、又はθ軸等の制御軸駆動が必要とされるようになって来ている。しかし、この他の軸駆動装置を上記ＸＹテーブルにセットして駆動制御するには工夫を要するものであって工夫された先行技術例は少ないようである（特許文献１乃至２参照。）。
【０００４】
上述の説明では、ＸＹ軸以外の他の軸駆動装置を「付属装置」と称呼したが、例えばＣ軸駆動装置はマニシングセンタとか形彫り放電加工機等の工作機械に不可欠の機能であり、また上述した電子ビームを使用する表面改質装置において、例えばＡ、Ｂ軸は複数の棒状の被照射体の表面を回転させながら同時に処理する場合に必須であり、またθ軸旋回テーブルは、金型のキャビティ側面を処理する場合に必須であるように、上述の他の軸駆動装置の多くを装備することが必須の要件となって来ている。
【特許文献１】実公昭３８−３３００号公報
【特許文献２】特公昭４２−１４０５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のような各種の要請に応えるのに、上述他の軸駆動装置を各個に独立の電動機を取り付けた軸駆動装置として製作、設置することは容易であるが、極めて大型かつ高価となる可能性があり現実的でないのが実情である。即ち、前記の他の各種の軸駆動装置を構成する部品や機構、構成体、例えば軸や軸受け、ギアボックス、及びカップリング等の全てが、普通に購入などして来てそのまま使用することが出来ず、その大部分の物が、真空ハウジング内での使用に合致した真空仕様のものの如く、耐環境仕様のものでなければならず、之が寸法問題等と共に著しく高価となる価格問題を生起する可能性が高いからである。
【０００６】
そしてこの問題は、回転や軸移動の駆動源となるモータ等を真空ハウジング外に配設する構成、機構としても、前記他の各駆動軸が複雑であるところから容易に解決できず、斯種表面改質装置の普及の妨げになっていた。
【０００７】
そこで、本発明は、加工室内のＸＹ２軸の移動位置決め可能なまたは数値制御等により位置決め可能なテーブル上において、前記各軸（Ｚ、Ａ、Ｂ、Ｃ、θ）駆動機構を自由に交換して使用できる各軸駆動を実現することである。
【０００８】
従って、その主たる要旨とするところは、
加工室などのハウジング外に設けた駆動モータの軸１２を、ＸＹテーブル２のＹ軸と平行にブラケット７に挿通して設けたスプライン軸５に伝え、テーブル２にＸ軸３に平行に移動するように設けたブラケット７のベベルギアセット８ａ、８ｂを介してＸ軸と平行なスプライン軸８に伝える。
そして、さらにテーブル２上に設けた第２のブラケット９のベベルギアセット８ｃ、８ｄの出力軸に設けたドライブギア１１を介して、前記テーブル上の各軸（Ｚ、Ａ、Ｂ、Ｃ、θ）に取替え自在に動力を伝えるものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前述の本発明の目的は、（１）加工室１の中で一軸または二軸平面を運動するテーブル２上の軸駆動機構を駆動する装置において、
テーブル２の端縁に設けられ一軸に平行なＸ軸ガイド３と、ガイド３に案内される直動子７ａと、二軸に平行を保つように加工室ベース１Ａ上に支持体６ａ、６ｂにより固定されたＹ軸ガイド４に案内される直動子７ｂとが一体に形成された第一のブラケット７と、
ブラケット７を挿通し、前記支持体６ａ、６ｂにより前記Ｙ軸ガイド４と平行を保ちながら加工室１の外部の回転駆動源により駆動される加工室の側壁貫通スプライン軸５と、
前記ブラケット７に設けられ、前記スプライン軸５の回転を入力とし、テーブル２に固定された支持体１０ａ、１０ｂにより滑動自由に支持され一軸と平行を保つスプライン軸８を出力とする第一の直交軸回転機構８ａ、８ｂと、
前記スプライン軸８の回転を入力としドライブギア１１に回転駆動力を出力する、第二の直交軸回転機構８ｃ、８ｄを内蔵しテーブル２上にスプライン軸８に沿って移動可能に設けられた第二のブラケット９とを備えた加工装置とすることにより達成される。
【００１０】
また、前述の本発明の目的は、（２）前記出力ドライブギア１１に替えて軸継ぎ手、クラッチ、などのトルク伝達手段を設けた前記（１）に記載の加工装置とすることにより達成される。
【００１１】
また、前述の本発明の目的は、（３）前記出力を前記テーブル２に設置したZ軸駆動機構、Ａ軸駆動機構、Ｂ軸駆動機構、Ｃ軸駆動機構、またはθ軸駆動機構の入力と連結する前記（１）に記載の加工装置とすることにより達成される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、真空ハウジング内のＸＹ２軸に数値制御等の位置決め設置可能なテーブル上で、交換自在に各種軸（Ｚ、Ａ、Ｂ、Ｃ、又はθ）運動を、直交軸回転機構としての２組のベベルギアセットとテーブルのＸＹ軸と平行な２本のスプライン軸との組合せによる二軸直動子と一体のブラケットの移動により、外部に設けたモータ軸の回転出力を使用する簡単な構成で実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は、本発明軸駆動装置の全体構成を説明するための平面部分図、図２は、テーブルの一方の軸（Ｘ軸）と平行なスプライン軸部分を、図１において下から上へ向けて視て水平化したＹ方向視部分断面図、図３は、Ｘ軸ガイドとＹ軸ガイドによる各軸直動子と一体のブラケット部分の図１Ａ−Ａ’線に沿うＸ方向視断面図、及び図４はテーブル上に配置されたθ軸駆動機構の一実施例の側面図である。
【００１４】
図において、１は真空加工室、１Ａは真空加工室のベース、１Ｂは真空加工室の側壁であって、該真空加工室１内には、そのベース１Ａ上に、図示するＸＹ水平２軸に、図示では省略されているが、手動または数値制御により位置決め移動するＸＹテーブルセットの上面テーブル２が設置されている。
【００１５】
前記テーブル２の周縁は、前記ＸＹ水平２軸に平行に形成されていて、一方の軸（Ｘ軸）側の端縁にはＸ軸ガイド３が形成して設けられ、該Ｘ軸ガイド３には、ベアリング７１ａ、７１ｂを介して該一方の軸に相対的に平行に移動自在に案内する直動子７ａが係合して設けられている。そして、この直動子７ａの案内後端部には、該直動子７ａと一体に形成された第一のブラケット７から成るクロスガイド体と、他方の軸（Ｙ軸）側の直動子７ｂとが一体に設けられている。そして、このクロスガイド体をなす第一のブラケット７は、この他方の軸側の直動子７ｂに、真空加工室１のベース１Ａ上にスタンド６ａ、６ｂによって取り付けられた直線棒状のＹ軸ガイドバー４が摺接挿通することにより他方の軸に平行に移動自在に案内されている。
【００１６】
表面改質等の被照射体を、後述するように載置または取り付けてテーブル２上に設置するＸＹ２軸以外の他の軸（通常、Ｚ、Ａ、Ｂ、Ｃ、又はθ軸）駆動機構の駆動軸に回転動力を与えるモータ等の回転駆動源は、真空加工室１の外部に設けられており、その回転動力は、出力軸１２からカップリング１３及び真空加工室側壁１Ｂに設けた挿通回転軸１４の真空シール機構１５を介して加工室１内に導入され、前記クロスガイド体を形成する第一のブラケット７に前記Ｙ軸ガイドバー４と平行に、かつ回転可能に挿通して、加工室ベース１Ａ上に前記スタンド６ａ、６ｂにより軸支されたスプライン軸５へと繋がっている。
【００１７】
前記スプライン軸５は、第一のブラケット７部にベベルギアセット８ａ、８ｂとして回転自在に設けた直交軸回転機構の一方のギア８ａの軸部とスプライン結合しており、回転軸１４の回転をスプライン結合により前記一方のギア８ａからセット結合によりブラケット７に回転自在に嵌めこまれている他方のギア８ｂに回転力を伝えて所望に回転させる。前記回転出力側の他方のギア８ｂの軸部は、前記一方の軸（Ｘ軸）と平行な長尺のスプライン軸８の端部とスプライン結合しており、該スプライン軸８の他端は、前記一方の軸方向に平行に延伸させた位置で、テーブル２上に支持体１０ａ、１０ｂにより軸支されている。そして、前記スプライン軸８の前記ギア８ｂに軸部と前記支持体１０ａ、１０ｂによる支持部との適宜の中間位置のテーブル２上に、第２のベベルギアセット８ｃ、８ｄの直交軸回転機構が第二のブラケット９により取り付けられ、前記スプライン軸８は一方のギア８ｃの軸部にスプライン結合し、他方のギア８ｄの軸他端に取り付けられたドライブギア１１より、各種軸運動のための回転駆動力を出力する。しかして、９１及び９２は前記第二のブラケット９をテーブル２上の前記一方の軸方向の所望の位置に移動設置させることを可能とする案内Ｔ溝で、第二のブラケット９は予め位置決め設置されるものである。
【００１８】
図示する図１の実施例では、前記ドライブギア１１は、テーブル２上に所定に位置させて設けたＡ軸及び／又はＢ軸駆動機構２０の回転入力ギア２１、２２に噛合い結合し、棒状乃至柱状の被照射体２０ｂを、Ａ軸及び／又はＢ軸の回転軸保持具２０ａに取り付け、テーブル２表面上方から垂直に照射される電子ビーム等の照射ビームが、棒状乃至は柱状の被照射体２０ｂの外周表面に所望に死角無く照射されるように、前記Ａ軸及び／又はＢ軸を回転させるのである。
【００１９】
３０はテーブル２に設けた上下乃至はＺ軸方向移動台で、３１はその揚動力入力ギアであり、テーブル２を第一のブラケット７と共にＹ軸方向に所定に移動させ、又はテーブル２を第一のブラケット７に対してＸ軸ガイド３に案内されて移動させることにより、前記ドライブギア１１をＡ軸及び／又はＢ軸の入力ギア２１、２２からの歯み合いを解除又は切り離すと共に前記揚動力入力ギア３１と噛み合い結合させ、図示しない移動台３０の下面側に設けている回転カムやリフト等揚動機構を駆動して所望のＺ軸高さ位置に、被照射体を設置する移動台３０上面を位置させるものである。
【００２０】
また、図４はテーブル２上に設置したθ軸駆動機構４０の一実施例の外観側面図で、キャビティ４２ｂ、４３ｂを有する被照射体４２ａ、４３ａの場合、垂直軸に沿って照射される電子ビーム４１では、キャビティ４２ｂ、４３ｂの内側面の一部にエネルギ密度が他部と等密度で照射が行なわれない等の問題を生ずる場合などに設置使用されるもので、基台４０ａ上に角度θ傾斜させたθ軸を中心として回転する回転テーブル４０ｂを設け、該回転テーブル４０ｂの軸の周りに被照射体４２ａ、４３ａを設置して、電子ビーム照射４１により改質処理に供すると、キャビティ４２ｂ、４３ｂ内面の陰げになる部分は改質されないが、所定回数照射の後、回転テーブル４０ｂを例えば、１８０°回転させてビーム照射を行なうことにより、前記陰の部分の改質を行なうことができる。
【００２１】
勿論、必要ならば、回転テーブル４０ｂを連続的に回転させながら電子ビーム照射を行なうようにしても良く、そして本発明によれば、前述Ｚ軸上下移動台３０の場合と同様に、テーブル２をＸＹに沿って移動させて、ドライブギア１１を、θ軸駆動機構４０の入力軸４０ｄに設けたギア４０Ｃと噛合い結合させて回転テーブル４０ｂを回転させれば良い。
【００２２】
以上は、図示した一実施例により説明を加えたもので、該実施例に制約されることなく、本発明の精神を逸脱変更しない範囲で各部に変更を加えて実施が可能なこと当然である。
例えば、ベベルギアセットは、ウォーム系、スキューギアー系などの直交軸回転機構などと表言することができ、またドライブギア１１と他の入力ギアと噛み合い結合および解離をクラッチ契合及び開放と表現し得るものであり、また、ＸとＹとは当然ながら入れ替えて読むことができるものである。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
この発明は、加工室を設けた特殊環境下で被加工物の加工・処理を行なう電子ビーム照射装置や工作機械などの加工テーブル上に配置される複数の付属装置の軸駆動機構などとして好適に使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明軸駆動装置の一実施例全体構成を説明するための平面部分図。
【図２】図１を下から上に向けて視て水平化したＹ方向視部分断面図。
【図３】第一ブラケット部分を図１のＡ−Ａ’線に沿うＸ方向視部分断面図。
【図４】θ軸駆動機構の一実施例の側面図。
【符号の説明】
【００２５】
１  真空加工室
１Ａ  真空加工室ベース
１Ｂ  真空加工室側壁
２  上面テーブル
３  Ｘ軸ガイド
４  Ｙ軸ガイドバー
５  スプライン軸
６ａ、６ｂ  スタンド
７  第一のブラケット
７ａ  直動子
７ｂ  直動子
７１ａ、７１ｂ  ベアリング
８ａ、８ｂ；８ｃ、８ｄ  ベベルギアセット
８  スプライン軸
９  第二のブラケット
９１、９２  T溝
１１  ドライブギア
１０ａ、１０ｂ  支持体
１２  出力軸
１３  カップリング
１４  挿通回転軸
１５  真空シール機構
２０  Ａ、Ｂ軸駆動機構
２０ａ  保持具
２０ｂ  被照射体
２１、２２  ギア
３０  上下移動台
３１  上下移動用（ギア１１と噛み合い）ギア
【図１】
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【図２】
2007160407.tif 000004
【図３】
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【図４】
2007160407.tif 000006