JP2010125544A - ロータリテーブル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ウォームギヤ機構の剛性と回転伝達効率を向上することができるロータリテーブル装置を提供する。
【解決手段】ロータリテーブル装置１１は、本体部２９と、本体部２９に回転可能に支持されたロータリテーブル１２と、ロータリテーブル１２に固定されたウォームホイール１４と、ウォームホイール１４と噛合するウォームねじ１５が外周に形成されたウォーム軸１６と、ウォーム軸１６の両端部を本体部２９上で回転自在に支持する１対の転がり軸受１７，１８と、ウォーム軸１６からみてウォームホイール１４とは反対側に配置されてウォーム軸１６におけるウォームねじ１５と１対の転がり軸受１７，１８との間の部分をウォームホイール１４側に向けて支持するサポート部材２３とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ウォームギヤ機構による回転伝達機能を備えたロータリテーブル装置に関する。

ウォームねじがウォームホイールと直交して噛合するウォームギヤ機構を備えたロータリテーブル装置として、例えば、実開昭６０−９７２４４号公報（特許文献１）に記載のごときインデックス機構が知られている。このインデックス機構は、ウォームギヤ機構を介して、駆動モータの回転をロータリテーブルに伝達する。ウォームギヤ機構は、ウォームねじの回転をウォームホイールに減速下に伝達するため、ロータリテーブルにおける割り出し２点間の移動速度を制御でき、割り出し数に関わらず任意の位置決めが可能である。ところで、ウォームねじの歯は螺旋状に形成されることから、ウォームねじには軸方向の力が作用する。ウォームねじのウォーム軸を回転自在に支持する軸受として、ラジアル軸受とスラスト軸受が採用される。ラジアル軸受がウォームねじと一体結合されたウォーム軸の両端を回転自在に支持するとともに、スラスト軸受が軸方向に作用する力を受け止める。
実開昭６０−９７２４４号公報

しかし、上記従来のようなインデックス機構にあっては、以下に説明するような問題が生じる。つまり、ウォームねじとウォームホイールとの噛合部分には、軸方向の力のみならずウォームホイールからウォームねじへ向かって軸方向と直角な力が加わる。この力がウォーム軸中央部のウォームねじに加わると、ウォーム軸に曲げモーメントが生じてたわみが発生する。このため、ウォーム軸とウォームホイールとの間の剛性や回転伝達効率が低下する。

本発明は、上述の実情に鑑み、ウォーム軸とウォームホイールとの間の剛性や回転の伝達効率を向上することができるロータリテーブル装置を提供することを目的とする。

この目的のため本発明によるロータリテーブル装置は、本体部と、本体部に回転可能に支持されたロータリテーブルと、ロータリテーブルに固定されたウォームホイールと、ウォームホイールと噛合するウォームねじが外周に形成されたウォーム軸と、ウォーム軸の両端部を本体部上で回転自在に支持する両端のウォーム軸用軸受と、ウォーム軸からみてウォームホイールとは反対側に配置されてウォーム軸におけるウォームねじと両端のウォーム軸用軸受との間の部分をウォームホイール側に向けて支持するサポート部材とを備える。

かかる本発明によれば、ウォーム軸におけるウォームねじと１対のウォーム軸用軸受との間の部分をウォームホイール側に向けて支持するサポート部材を備えることから、サポート部材がウォームホイールから加わる軸直角方向の力を受け止めることが可能になり、ウォーム軸がたわむことを防止することができる。したがって、ウォーム軸とウォームホイールとの間の剛性と回転伝達効率が向上する。

サポート部材としては、種々の構造のものを使用できる。例えば、潤滑性能の良い材料からなり、ウォーム軸の外周面と低摩擦係数ですべり接触する部材を用いてもよい。好ましいサポート部材は、本体部に固定される固定部材と、固定部材に回転自在に支持されその外周面がウォーム軸に接触するローラとを含む。かかる実施形態によれば、サポート部材に対してウォーム軸を転がり接触させることが可能になり、フリクションロスを著しく低減することができる。ローラの一形態として、ローラベアリングを用いてもよい。

軸方向における同一箇所でウォーム軸に接触するローラの数に特に制約はない。ローラの数が１個であれば、ウォームホイールと正反対の位置（１８０°の位置）でウォーム軸の外周部に接触するようにする。

好ましい実施形態では、ローラがウォームねじの両端に離隔して２個配置される。かかる実施形態によれば、２個のローラの間で軸直角方向に加わる力を好適に受け止めることができる。

本発明は一実施形態に限定されるものではないが、ロータリテーブルを所定の割り出し角度で回転させる割り出し機構をさらに備える。かかる実施形態によれば、ウォーム軸がたわむことを防止することから、精度が要求されるロータリテーブルの割り出しにおいて、割り出し精度が向上する。

本発明は一実施形態に限定されるものではないが、サポート部材は本体部上に支持固定され、サポート部材と本体部との間に介挿されてサポート部材とウォーム軸との位置関係を調節する第１シムをさらに備えてもよい。かかる実施形態によれば、サポート部材とウォーム軸との位置関係を調節することから、ウォーム軸１６のたわみを好適に防止して回転の伝達効率を高めることができる。また、ロータリテーブル装置が割り出し機構を備える場合には、割り出し精度の向上を容易に実現することができる。

好ましくは、本体部は１対のウォーム用軸受を支持する軸受ブロックを含み、軸受ブロックと本体部との間に介挿されてウォーム軸とウォームホイールとの位置関係を調節する第２シムをさらに備える。かかる実施形態によれば、ウォーム軸とウォームホイールとの位置関係を調節することから、ウォームねじとウォームホイールとの好適な噛合を実現することができる。

このように本発明は、ウォーム軸の両端部を前記本体部上で回転自在に支持する１対のウォーム軸用軸受と、ウォームねじとの間に、ウォーム軸をウォームホイール側に向けて支持するサポート部材を備えることから、サポート部材がウォームホイールから加わる軸直角方向の力を受け止めることによりウォーム軸がたわむことを防止することが可能になる。したがって、ウォームギヤ機構の剛性と回転伝達効率を高めることができる。また、ロータリテーブル装置が割り出し機構を備える場合には、ロータリテーブルの割り出し精度を向上することができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面に示す実施例に基づき詳細に説明する。

図１は、本実施例になるロータリテーブル装置の要部を示す正面図である。図２は、同実施例の断面図である。このロータリテーブル装置は、本体部と、ロータリテーブルと、このロータリテーブルに固定されてロータリテーブルと一体回転するウォームホイールと、このウォームホイールに噛合してウォームホイールを回転駆動するウォーム軸とを備える。割り出し機構を備えたロータリテーブル装置の場合には、ロータリテーブル１２を所定の角度だけ割り出し回転させる作業が可能である。以下に具体的に説明する。

本体部２９に回転自在に取り付けられたロータリテーブル１２は、ロータリテーブル装置１１の内部に設けられたテーブル主軸１３の一端と一体に結合する。テーブル主軸１３の他端には円盤形状のウォームホイール１４が固定されている。ロータリテーブル１２は、本体部２９に回転可能に支持されてウォームホイール１４と一体回転する。

ウォームホイール１４の外周縁は、このウォームホイール１４を駆動するウォームねじ１５と噛合する。ウォームねじ１５はウォーム軸１６の外周に形成され、ウォーム軸１６の軸線方向中央部に位置する。ウォーム軸１６はウォームホイール１４の接線方向に延在し、その両端部は、ウォーム軸用軸受になる１対の転がり軸受１７，１８で回転自在に支持される。転がり軸受１７の内輪および転がり軸受１８の内輪は、ウォーム軸１６の外周に嵌合固定される。また転がり軸受１７の外輪および転がり軸受１８の外輪は、ロータリテーブル装置１１の内部に取り付けられた軸受ブロック２７に固定される。

ウォーム軸１６の一端に固定された歯車１９は、駆動モータ２２のモータシャフト２１と結合する歯車２０と噛合する。駆動モータ２２は、ロータリテーブル１２を回転駆動し、図示しない割り出し制御装置によって駆動制御される。

ウォーム軸１６の転がり軸受１７，１８は、複列であり、ウォームホイール１４からウォーム軸１６に加わる軸方向の力を好適に受け止めることができる。転がり軸受１７および転がり軸受１８を支持する軸受ブロック２７と、ロータリテーブル１２およびテーブル主軸１３を回転自在に支持する本体部２９との間には第２シム２８が介挿される。第２シム２８の厚みを適宜選定することにより、ウォームねじ１５とウォームホイール１４との好適な噛合を実現するよう、ウォーム軸１６とウォームホイール１４との位置関係を調節する。

ロータリテーブル装置１１内部には２個のサポート部材２３がウォーム軸１６からみてウォームホイール１４とは反対側に配設されている。１個のサポート部材２３は、図１に示すウォームねじ１５よりも右側のウォーム軸１６をウォームホイール側に向けて支持する。他の１個のサポート部材２３は、図１に示すウォームねじ１５よりも左側のウォーム軸１６をウォームホイール側に向けて支持する。これら左右２個で１対をなすサポート部材２３の双方ともウォームねじ１５の両端側と隣り合って配置される。

１対のサポート部材２３はロータリテーブル装置本体に含まれる軸受ブロック２７に固定され、各サポート部材は図２に示すように２個のローラ２５をそれぞれ備える。サポート部材２３に取り付けられた２個１対のローラ２５は、ウォーム軸１６と平行な回転軸線を有し、ウォームねじ１５の軸方向端に隣接するウォーム軸１６の隣接外周部２４と接触する。具体的には、これら２個１対のローラ２５，２５がウォーム軸１６の周方向に離隔して配置される。ウォーム軸１６の軸方向からみて、２個のローラ２５はウォーム軸１６とウォームホイール１４とを結ぶ仮想直線Ａに関し対称に配置される。

ローラ２５は転がり軸受によってサポート部材２３の固定部材３０に回転自在に支持され、ウォーム軸１６に連れ回される。ローラ２５の転がり軸受として例えば、ローラ２５はローラベアリングの形態を有する。あるいは、ローラ２５の軸方向両端が固定部材３０に回転自在に支持される。

サポート部材２３は第１シム２６をさらに有する。第１シム２６はサポート部材２３とかかるサポート部材２３を支持する軸受ブロック２７との間に介挿されてローラ２５の高さ位置を調整する。軸受ブロック２７はウォーム軸１６の両端部を転がり軸受１７，１８を介して支持することから、第１シム２６の厚みを適宜選定することにより、ローラ２５と隣接外周部２４との位置関係を調節することができる。これよりサポート部材２３は、転がり接触によりウォーム軸１６を支持し、フリクションロスを伴うことなくウォームホイール１４からウォーム軸１６に軸直角方向に加わる力を好適に受け止めることができる。

ロータリテーブル装置１１が所定の割り出し角度でロータリテーブル１２を回転させるときは、制御装置によって制御される駆動モータ２２がウォーム軸１６を所定角度で回転させ、この回転がウォームねじ１５からウォームホイール１４へ伝達する際に大きな減速比で減速されて、ロータリテーブル１２が所定の割り出し角度で回転する。ウォームねじ１５とウォームホイール１４との噛合によって、ウォームねじ１５を有するウォーム軸１６にはウォームホイール１４から軸方向の力および軸直角方向の力が加わる。このため、ウォーム軸１６のうちウォームねじ１５が形成された軸方向中央部がウォームホイール１４から離れる方向に変位しようとする。

本実施例のロータリテーブル装置１１によれば、サポート部材２３がウォームねじ１５の軸方向両端に隣接する隣接外周部２４をウォームホイール側に向けて支持することから、ウォーム軸１６が軸直角方向の力によってたわむことがなく、ウォームギヤ機構の剛性と回転伝達効率が向上する。しかもウォームホイール１４とウォームねじ１５との良好な噛合を実現して、割り出しの作業において、高い精度でロータリテーブル１２を回転させることができる。

また、本実施例のロータリテーブル装置１１によれば、各サポート部材２３が、ウォーム軸１６の周方向に離隔して配置されてその外周面がウォーム軸１６の隣接外周部２４に接触する２個１対のローラ２５を有することから、ウォーム軸の軸方向における同一位置でウォーム軸の周方向に離隔して配置された２個１対のローラ２５、２５がウォーム軸の外周面に接触する。これにより、ウォーム軸の軸方向からみてウォームホイール１４とウォーム軸１６とを結ぶ仮想直線Ａ（図２）に関し２個のローラを対称に設けることが可能になり、ウォームホイール１４から加わる軸直角方向の力を好適に受け止めることができる。したがって、かかる２個１対のローラ２５間でウォーム軸１６に加わる軸直角方向の力を好適に受け止めることができる。

なお図示はしなかったが、各サポート部材２３が１個のローラ２５を回転自在に支持し、これにより、ローラ２５をウォームねじ１５の両端側に離隔して２個配置してもよい。

またサポート部材２３は、サポート部材２３を支持する軸受ブロック２７と、サポート部材２３との間に介挿されてサポート部材２３のローラ２５とウォーム軸１６の隣接外周部２４との位置関係を調節する第１シム２６を有することから、ウォーム軸１６のたわみを好適に防止して回転伝達効率を容易に向上させることができる。そして、割り出しの精度向上を容易に実現することができる。

また、本実施例のロータリテーブル装置１１によれば、軸受ブロック２７は転がり軸受１７，１８を支持し、軸受ブロック２７と本体部２９との間に介挿される第２シム２８をさらに備え、第２シム２８はウォーム軸１６とウォームホイール１４との位置関係を調節することから、ウォームねじ１６とウォームホイール１４との好適な噛合を実現することができる。そして、割り出しを精度よく実行することができる。

以上、図面を参照してこの発明の実施の形態を説明したが、この発明は、図示した実施の形態のものに限定されない。図示した実施の形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。

本実施例になるロータリテーブル装置の要部を示す正面図である。 同実施例の断面図である。

符号の説明

１１ ロータリテーブル装置、１２ ロータリテーブル、１３ テーブル主軸、１４ ウォームホイール、１５ ウォームねじ、１６ ウォーム軸、１７，１８ 転がり軸受（ウォーム軸用軸受）、２３ サポート部材、２４ 隣接外周部、２５ ローラ、２６ 第１シム、２７ 軸受ブロック、２８ 第２シム、２９ 本体部、３０ 固定部材。

Claims (6)

1. 本体部と、前記本体部に回転可能に支持されたロータリテーブルと、前記ロータリテーブルに固定されたウォームホイールと、前記ウォームホイールと噛合するウォームねじが外周に形成されたウォーム軸と、前記ウォーム軸の両端部を前記本体部上で回転自在に支持する両端のウォーム軸用軸受と、前記ウォーム軸からみて前記ウォームホイールとは反対側に配置されてウォーム軸におけるウォームねじと前記両端のウォーム軸用軸受との間の部分を前記ウォームホイール側に向けて支持するサポート部材とを備える、ロータリテーブル装置。
2. 前記サポート部材は、前記本体部に固定される固定部材と、前記固定部材に回転自在に支持されその外周面が前記ウォーム軸に接触するローラとを含む、請求項１に記載のロータリテーブル装置。
3. 前記ローラは、前記ウォームねじの両端に離隔して２個配置される、請求項２に記載のロータリテーブル装置。
4. 前記ロータリテーブルを所定の割り出し角度で回転させる割り出し機構をさらに備える、請求項１〜３のいずれかに記載のロータリテーブル装置。
5. 前記サポート部材は前記本体部上に支持固定され、
   前記サポート部材と前記本体部との間に介挿されてサポート部材と前記ウォーム軸との位置関係を調節する第１シムをさらに備える、請求項１〜４のいずれかに記載のロータリテーブル装置。
6. 前記本体部は前記１対のウォーム用軸受を支持する軸受ブロックを含み、
   前記軸受ブロックと本体部との間に介挿されて前記ウォーム軸と前記ウォームホイールとの位置関係を調節する第２シムをさらに備える、請求項１〜５のいずれかに記載のロータリテーブル装置。

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