(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体の回転位置を決定する回転位置決め機構であって、回転体の回転中心線と直角をなす方向に直線移動しうる移動体を有する複数の回転体駆動装置と、各回転体駆動装置の移動体と回転体の外周寄りの部分との間に設けられた複数のリンクとを備えており、各回転体駆動装置が、回転体の回転時に回転体に対して移動しないようになされ、各リンクの両端部が、回転体の回転中心線と平行な軸線の周りに揺動しうるように回転体および移動体にそれぞれ枢着され、１つのリンクが回転体に対して死点となる位置にある場合に、他のリンクが回転体を回転させうる位置にあるように回転体駆動装置が配置されている回転位置決め機構。
【請求項２】
各回転体駆動装置が、回転体の回転中心線と直角をなす方向に伸びる直線状ガイドレールと、ガイドレール内に設けられかつ転がり案内によりガイドレールに沿って直線的に移動する移動体と、ガイドレール内にこれと平行に配置されかつ転がり軸受を介してガイドレールに回転自在に支持されたボールねじ軸と、移動体に設けられかつボールねじ軸の周りに複数の循環ボールを介してはめられたボールナットと、ボールねじ軸を回転させるサーボモータと、移動体に回転体の回転中心線と平行な軸線の周りに回転自在に設けられかつ転がり軸受を介して移動体に支持されたリンク支持部材とを備えており、各リンクの一端がリンク支持部材に固定されている請求項１の回転位置決め機構。
【請求項３】
サーボモータを制御する制御装置と、制御装置に接続されかつ回転体の回転位置および回転速度を検出する位置検出手段とを備えており、位置検出手段により検出された回転体の回転位置および回転速度が制御装置にフィードバックされるようになされている請求項１または２の回転位置決め機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、たとえばＮＣ工作機械の回転テーブルなどの回転体の回転位置を決定する回転位置決め機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＮＣ工作機械の回転テーブルの回転位置決め機構としては、ウォームとウォームホイールとからなるウォーム歯車装置が用いられていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ウォーム歯車装置においては、減速比が大きくなるので、回転テーブルを高速回転させるには不向きであるという問題がある。また、ウォームとウォームホイールとがすべり接触するので、これらの歯が摩耗しやすく、耐久性に劣るという問題がある。さらに、ウォーム歯車装置においては、ウォームとウォームホイールとがすべり接触するので、両者間のがたつきの発生を防止することができず、剛性および位置決め精度が十分ではない。
【０００４】
この発明の目的は、上記問題を解決し、回転体の高速回転が可能な回転位置決め機構を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段と発明の効果】
請求項１の発明による回転位置決め機構は、回転体の回転位置を決定する回転位置決め機構であって、回転体の回転中心線と直角をなす方向に直線移動しうる移動体を有する複数の回転体駆動装置と、各回転体駆動装置の移動体と回転体の外周寄りの部分との間に設けられた複数のリンクとを備えており、各回転体駆動装置が、回転体の回転時に回転体に対して移動しないようになされ、各リンクの両端部が、回転体の回転中心線と平行な軸線の周りに揺動しうるように回転体および移動体にそれぞれ枢着され、１つのリンクが回転体に対して死点となる位置にある場合に、他のリンクが回転体を回転させうる位置にあるように回転体駆動装置が配置されているものである。
【０００６】
請求項１の発明の回転位置決め機構は、上述のように構成されているので、従来のウォーム歯車装置を用いた場合に比べて、回転体の高速回転が可能になり、しかも回転体の回転をスムーズに行うことができる。
【０００７】
請求項２の発明による回転位置決め機構は、請求項１の発明において、各回転体駆動装置が、回転体の回転中心線と直角をなす方向に伸びる直線状ガイドレールと、ガイドレール内に設けられかつ転がり案内によりガイドレールに沿って直線的に移動する移動体と、ガイドレール内にこれと平行に配置されかつ転がり軸受を介してガイドレールに回転自在に支持されたボールねじ軸と、移動体に設けられかつボールねじ軸の周りに複数の循環ボールを介してはめられたボールナットと、ボールねじ軸を回転させるサーボモータと、移動体に回転体の回転中心線と平行な軸線の周りに回転自在に設けられかつ転がり軸受を介して移動体に支持されたリンク支持部材とを備えており、各リンクの一端がリンク支持部材に固定されているものである。この場合、転がり接触部だけを有していて、摩耗が発生しやすいすべり接触部はないので、従来のウォーム歯車装置を用いた場合に比べて耐久性が向上する。しかも、すべり接触部がないのでがたつきの発生が防止され、従来のウォーム歯車装置を用いた場合に比べて剛性および位置決め精度が向上する。
【０００８】
請求項３の発明による回転位置決め機構は、請求項１または２の発明において、サーボモータを制御する制御装置と、制御装置に接続されかつ回転体の回転位置および回転速度を検出する位置検出手段とを備えており、位置検出手段により検出された回転体の回転位置および回転速度が制御装置にフィードバックされるようになされているものである。この場合、回転体の回転位置および回転速度が、一層高精度に制御される。
【０００９】
【発明の実施形態】
以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
【００１０】
図１はこの発明による回転位置決め機構の全体構成を概略的に示し、図２は回転体駆動装置を示し、図３は回転位置決め機構の電気的構成を示す。
【００１１】
図１において、ＮＣ工作機械の回転位置決め機構は、回転中心線(O)が鉛直方向を向いた円形回転テーブル(1)の回転位置を決定するものであって、回転テーブル(1)の回転中心線(O)と直角をなす水平方向に直線移動しうる移動体(3)を有する２つのテーブル駆動装置(2)と、各テーブル駆動装置(2)の移動体(3)と回転テーブル(1)の外周寄りの部分との間に設けられかつ両端部がそれぞれ回転テーブル(1)の回転中心線(O)と平行な軸線の周りに揺動しうるように回転テーブル(1)および移動体(3)に枢着されたリンク(4)とを備えている。
【００１２】
一方のテーブル駆動装置(2)は回転テーブル(1)の１直径の延長線上に配され、他方のテーブル駆動装置(2)は一方のテーブル駆動装置(2)と平行な直線上における回転中心線(O)を挟んで反対側の位置に、リンク(4)枢着部が回転テーブル(1)側を向くように配置されている。そして、リンク(4)の回転テーブル(1)への枢着部は互いに周方向に９０度離隔している。これにより、１つのリンク(4)が回転テーブル(1)に対して死点となる位置にある場合に、他のリンク(4)が回転テーブル(1)を回転させうる位置にあるようになっている（図１(b)および(c)参照）。
【００１３】
図２に示すように、各テーブル駆動装置(2)は、内部に移動体(3)が配置された横断面略Ｕ字形の直線状ガイドレール(5)と、ガイドレール(5)内にこれと平行にかつ回転自在に配置されたボールねじ軸(6)と、移動体(3)に一体に設けられかつボールねじ軸(6)の周りに予圧が付与された複数の循環ボール（図示略）を介してはめられたボールナット部(7)と、ボールねじ軸(6)を回転させるサーボモータ(8)と、移動体(3)に回転テーブル(1)の回転中心線(O)と平行な鉛直軸線の周りに回転自在に設けられたリンク支持部材(9)とを備えている。なお、以下の説明において、図２の上下、左右をそれぞれ上下左右というものとする。
【００１４】
ガイドレール(5)の左右両側の立ち上がり部分(5a)の内側面に、それぞれ上下２列のボールガイド溝(11)が形成されている。移動体(3)の左右両側面に、それぞれガイドレール(5)のボールガイド溝(11)と対応する上下２列のボールガイド溝(12)が形成されている。ガイドレール(5)のボールガイド溝(11)とこれに対応する移動体(3)のボールガイド溝(12)とによりボール往路(13)が形成されている。移動体(3)における左右のボールガイド溝(12)よりも左右方向内側に上下２列の穴状ボール復路(14)が形成されている。そして、各ボール往路(13)の端部と各ボール復路(14)の端部とが、移動体(3)の移動方向の両端部に形成された上下２つの反転路（図示略）により連結されて無端状ボール循環路(15)が形成されており、ボール循環路(15)に複数のボール(16)が封入されている。ボール往路(13)においてはボール(16)に予圧が付与されている。ボールねじ軸(6)の両端部は、それぞれ転動体に予圧が付与された転がり軸受(17)を介してガイドレール(5)に回転自在に支持されている。リンク支持部材(9)は、玉(18a)に予圧が付与された玉軸受(18)を介して移動体(3)に回転自在に支持されており、リンク(4)の一端はリンク支持部材(9)に固定されている。なお、リンク(4)の他端は、転動体に予圧が付与された転がり軸受（図示略）を介して回転テーブル(1)に回転自在に支持されている。
【００１５】
図３に示すように、ＮＣ工作機械の回転位置決め機構は、コンピュータ数値制御部（ＣＮＣ部）(20)に接続され、かつサーボモータ(8)を制御する制御装置(21)と、制御装置(21)の出力電力を増幅してサーボモータ(8)に出力する電力増幅器(22)と、制御装置(21)に接続されかつ回転テーブル(1)の回転位置および回転速度を共に検出する位置検出器(23)とを備えている。制御装置(21)は回転テーブル(1)の回転位置を制御する位置制御部(24)と、回転速度を制御する速度制御部(25)とを含んでいる。
【００１６】
上記構成のＮＣ工作機械の回転位置決め機構において、入力された目標値に対してＣＮＣ部(20)が関数発生を行い、発生された関数に基づいて制御装置(21)がこれに合わせた電力を電力増幅器(22)を介して両テーブル駆動装置(2)のサーボモータ(8)に出力する。すると、両テーブル駆動装置(2)のボールねじ軸(6)が回転させられて移動体(3)が直線移動し、リンク(4)の働きにより回転テーブル(1)が所定角度回転させられる。このとき、回転テーブル(1)の回転位置および回転速度が位置検出器(23)により検出され、制御装置(21)の位置制御部(24)および速度制御部(25)にフィードバックされる。すると、制御装置(21)は、この位置データおよび速度データに基づいて回転テーブル(1)の必要な回転位置および回転速度が得られるように、電力増幅器(22)を介してサーボモータ(8)に出力する電力を調節する。
【００１７】
そして、移動体(3)のボールナット部(7)とボールねじ軸(6)との間に介在させられる循環ボール、ガイドレール(5)と移動体(3)との間のボール往路(13)のボール、ボールねじ軸(6)を支持する転がり軸受(7)の転動体、リンク支持部材(9)を支持する玉軸受(18)の玉(18a)、およびリンク(4)の回転テーブル(1)側の端部を支持する転がり軸受の転動体に、それぞれ予圧が付与されているので、がたつきの発生が防止され、剛性および位置決め精度が向上する。
【００１８】
さらに、図１(b)に示されるように、一方のテーブル駆動装置(2)のリンク(4)が回転中心線(O)を向いた法線方向にあって回転テーブル(1)に対して死点となるとき、他方のテーブル駆動装置(2)のリンク(4)が接線方向を向くように配置されており、このとき、死点となるリンク(4)側では移動体(3)の移動量に対して回転テーブル(1)の回転量は大きくなって保持剛性は小さくなるが、他方のリンク(4)側では移動体(3)の移動量と回転テーブル(1)の回転量とがほぼ同等となるので、保持剛性が大きくなる。このように、一方のリンク(4)が法線方向（死点）にあるときに他方のリンク(4)が接線方向を向くように配置することにより、位置決め精度や保持剛性を均等化することができる。
【００１９】
上記実施形態においては、２つのテーブル駆動装置(2)は、一方が回転テーブル(1)の１直径の延長線上に配され、他方が一方のテーブル駆動装置(2)と平行な直線上に配置されているが、これに限定されるものではなく、たとえば２つのテーブル駆動装置(2)が、回転テーブル(1)の回転中心線(O)の周りに互いに９０度の角度をなすように配置されていてもよい。また、上記実施形態においては、２つのテーブル駆動装置(2)のリンク(4)の回転テーブル(1)への枢着部は、回転テーブル(1)の回転中心線(O)の周りに９０度離隔しているが、これに限定されるものではなく、両リンク(4)の回転テーブル(1)への枢着部は、回転テーブル(1)の回転中心線(O)の周りに適当な角度離隔していればよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による回転位置決め機構の概略全体構成を、回転テーブルの回転位置を変化させて示す平面図である。
【図２】テーブル駆動装置を示し、(a)は平面図、(b)は(a)のb−b線断面図である。
【図３】回転位置決め機構の電気的構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
(1)：回転テーブル
(2)：テーブル駆動装置
(3)：移動体
(4)：リンク
(5)：ガイドレール
(6)：ボールねじ軸
(7)：ボールナット部
(8)：サーボモータ
(9)：リンク支持部材
(13)：ボール往路
(14)：ボール復路
(15)：ボール循環路
(16)：ボール
(17)：転がり軸受
(18)：玉
(21)：制御装置
(23)：位置検出器
(O)：回転テーブルの回転中心線
【図１】
0004025970.tif 000002
【図２】
0004025970.tif 000003
【図３】
0004025970.tif 000004