JP6211358B2 - 回転軸駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、ワークが装着された回転テーブルを支持する回転軸を回転駆動する工作機械の回転軸駆動装置に関し、詳細には、例えば前記回転テーブルを所定角度位置に割り出し固定するために前記回転軸の回転を阻止するブレーキ機構の改善に関する。

例えば工作機械において、回転テーブルを支持する回転軸を駆動するモータと、該回転軸を所定角度位置に割り出し固定するためのブレーキ機構とを備えた回転軸駆動装置として、従来例えば特許文献１に開示されたものがある。この従来装置では、回転軸を駆動する前記モータを、回転軸を径方向外側から囲むように配置し、該回転軸の回転を阻止する前記ブレーキ機構を前記モータに対して軸方向後側に位置するように並列配置している。

特開２０１０−２１４４９２号公報

ところで前記従来の回転軸駆動装置は、既存の工作機械のテーブル上に搭載され、この状態で使用されるものであるため、該駆動装置はできるだけ小型であることが望ましい。特に前記回転軸方向の長さが短いほど加工可能範囲を広く確保できるので、軸方向長さを短縮することが要請される。しかし前記特許文献１に記載の従来装置では、回転軸駆動モータとブレーキ機構が軸方向に並べて配置されているので、前記軸方向寸法の小型化の要請に応えるには限界がある。

本発明は、前記従来状況に鑑みてなされたもので、回転軸方向寸法の小型化を図ることができる回転軸駆動装置を提供することを課題としている。

請求項１の発明は、ワークを支持する回転軸と、該回転軸を径方向外側から囲むように配置され、該回転軸を回転駆動するモータと、前記回転軸の回転を阻止するブレーキ機構とを備えた回転軸駆動装置において、
前記モータは、ケーシングに固定されたステータと、該ステータの内側に同軸配置され、前記回転軸に固定されたロータとを有し、前記ブレーキ機構は、前記回転軸を囲む環状に形成された圧力室を有し、該圧力室に圧力を供給することにより該圧力室の内周壁を弾性変形させてその内周面を前記回転軸に圧接させるように構成され、前記モータのロータと前記回転軸との間に、かつ径方向視でその少なくとも一部が前記モータと重なるように配置されており、前記ブレーキ機構は、外側部材と内側部材とをそれぞれの軸方向両端部で溶接により結合してなる筒状のブレーキ本体を有し、前記外側部材と前記内側部材との間に環状の前記圧力室が形成され、前記外側部材と前記内側部材との結合部の内壁は連続面をなす湾曲形状に形成されていることを特徴としている。

請求項２の発明は、請求項１に記載の回転軸駆動装置おいて、
前記外側部材と内側部材との結合部は、電子ビーム溶接により結合され、かつ溶接痕が外面から前記圧力室内面に達していることを特徴としている。

請求項１の発明によれば、前記モータを、回転軸を囲むように配置されたステータとロータとを有するいわゆるビルトインモータとし、前記ブレーキ機構を、前記回転軸を囲む環状の圧力室に圧力を供給することにより内周面を前記回転軸に圧接させるいわゆるダイヤフラムブレーキとし、該ダイヤフラムブレーキを、前記モータのロータと前記回転軸との間に、かつ径方向視でその少なくとも一部が前記モータと重なるように配置したので、ブレーキ機構をモータの後側に並列配置した従来の装置に比較して前記重なりの分だけ回転軸方向寸法を小型化できる。

また、前記ブレーキ機構のブレーキ本体を、外側部材と内側部材とを溶接により結合し、内部に環状の圧力室を有するものとし、前記外側部材と前記内側部材との結合部の内壁を連続面をなす湾曲形状に形成したので、該結合部に段差が生じることがなく、つまり溶接部の肉厚とその縁部における肉厚とが大きく変化することがなく、圧力室に高い圧力を供給しても引っ張り応力の集中を回避でき、破損までのブレーキ作動回数を大幅に増大でき、ブレーキ寿命を延長できる。

また、請求項２の発明によれば、前記外側部材と内側部材とを、電子ビーム溶接により溶接痕が外面から前記圧力室内面に達するように結合したので、溶接痕が圧力室内面に達していない場合に比較して結合部に応力集中がし難くなり、この点からもブレーキ寿命を延長できる。

本発明の実施例１に係る回転テーブルの工作機械への搭載状態を示す斜視図である。 前記回転テーブルの一部断面平面図である。 前記回転テーブルのブレーキ機構の模式図である。 前記回転テーブルのブレーキ機構の圧力室部分の断面拡大図である。 前記圧力室部分の変形例の断面拡大図である。 前記圧力室部分の他の変形例の断面拡大図である。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。

図において、１は工作機械のワークテーブル、２は主軸頭であり、該主軸頭２には主軸３が回転自在に支持されており、該主軸３の下端には工具Ｔが装着されている。

前記ワークテーブル１には、通常加工時にはワークが配置固定されているが、本実施例では、本発明における回転軸駆動装置の一例としての回転テーブル４が前記ワークテーブル１上に位置決め固定されている。

前記回転テーブル４は、ケーシング５と、該ケーシング５内に回転自在に配設された回転軸６と、該回転軸６を径方向外側から囲むように配置され、該回転軸６を回転駆動するモータ７と、前記回転軸６の回転を阻止するブレーキ機構８とを備えている。

前記ケーシング５は直線Ａを軸線とする筒状のケーシング本体５ａと、左，右の脚部５ｂ，５ｂとを有し、前記ケーシング本体５ａの前，後開口部には前蓋板５ｃ，後蓋板５ｄが装着されている。

また、前記ケーシング本体５ａ内には直線Ａを軸線とする回転軸６が挿入配置されており、該回転軸６は軸受９を介して前記ケーシング本体５ａにより回転自在に支持されている。なお、９ａ，９ｂはシール部材である。

前記脚部５ｂの下端には固定フランジ部５ｅが形成されており、該固定フランジ部５ｅが前記ワークテーブル１上にボルト締め固定されている。

また、前記回転軸６の前端部には円盤状のテーブル本体１０が固定されている。このテーブル本体１０上にワークWが配置固定され、該ワークWに前記主軸3の工具Ｔにより所要の機械加工が施される。

前記モータ７は、前記ケーシング本体５ａの内面に固定されたステータ１１と、該ステータ１１の内側にて同軸をなすように配置されたロータ１２とを有する。該ロータ１２の本体部１２ａは前記ステータ１１に対向しており、該本体部１２ａの前端部に形成された結合部１２ｂは前記回転軸６に固定されている。従って、前記モータ７の起動により前記回転軸６が回転駆動され、これに伴って前記テーブル本体１０が回転駆動されることとなる。

前記ブレーキ機構８は、前記回転軸６に制動力を作用させるブレーキ本体１３と、該ブレーキ本体１３の外方に配設され、該ブレーキ本体１３に油圧を供給する油圧供給機構１４とを有する。該油圧供給機構１４は、両端開口が閉塞された筒状のシリンダ１５ａ内にピストン１５ｂを軸方向に摺動可能に挿入配置し、加圧室１５ｄに空気圧あるいは油圧を供給するように構成されたシリンダ機構１５と、前記ピストン１５ｂに接続形成されたピストンロッド１５ｃが油圧室１６ａ内に進入することで油圧を発生する油圧発生部１６とを有する。前記油圧室１６ａには圧力供給通路１６ｂの一端が接続されており、該圧力供給通路１６ｂの他端は前記ブレーキ本体１３に形成された圧力室１３ａの接続口１３ｃに接続されている。

前記ブレーキ本体１３は、図２における直線Ａを軸線とする円筒状をなしており、内周部に前記圧力室１３ａの外周部分を構成する外側凹部１７ａを有する環状の外側部材１７と、外周部に前記圧力室１３ａの内周部分を構成する内側凹部１８ａを有する環状の内側部材１８とを、前記外側凹部１７ａと内側凹部１８ａとで前記圧力室１３ａが形成されるように溶接により結合してなるものである。

前記内側部材１８の内周壁１８ｂは、前記圧力室１３ａ内に油圧が供給されると径方向内側に弾性変形するよう薄肉に形成され、該弾性変形により前記回転軸６の外周面に圧接し、該回転軸６に制動力を作用させるようになっている。

なお、前記外側部材１７は前記内側部材１８の内周壁１８ｂと比べて十分に厚肉に形成されており、更にボルト等の締結部材を介してケーシング５に固定されているので、前記外側部材１７が前記圧力室１３ａ内に供給された油圧により径方向外側に弾性変形することはなく、該外側部材１７の外周面が前記ロータ１２の本体部１２ａに圧接することはない。従って前記ロータ１２の本体部１２ａと前記ステータ１１との間隙が変化しないため、前記モータ７の性能低下を抑制できる。

そして前記外側凹部１７ａと前記内側凹部１８ａとの結合部１３ｂの圧力室内面１３ｂ′は連続面をなす円弧状に、換言すれば半円状をなすように形成されている。これにより前記結合部１３ｂにおける溶接部の肉厚とその縁部における肉厚とが大きく変化することがなく、つまり前記結合部１３ｂは段差のない応力集中の発生し難い構造となっている。ここで、前記外側部材１７と内側部材１８との前記結合部１３ｂは、電子ビーム溶接により結合されており、該溶接時の溶け込み痕である溶接痕wは前記結合部１３ｂの外面１３ｂ′′から前記圧力室内面１３ｂ′に達している。

本実施例装置では、前記油圧供給機構１４の加圧室１５ｄに空気圧あるいは油圧を供給することにより、油圧室１６ａにて発生した油圧が圧力供給通路１６ｂを介してブレーキ本体１３の圧力室１３ａに供給され、該油圧により圧力室１３ａの内周壁１８ｂが径方向内側に弾性変形してその内周面１８ｂ′が前記回転軸６の外周面に圧接し、これにより回転軸６は回転不能にロックされる。

このように本実施例によれば、モータ７を、回転軸６を囲むように配置されたステータ１１とロータ１２とを有するいわゆるビルトインモータとし、前記ブレーキ機構８を、前記回転軸６を囲む環状の圧力室１３ａに圧力を供給することにより内周面１８ｂ′を前記回転軸６に圧接させるいわゆるダイヤフラムブレーキとした。そしてこのダイヤフラムブレーキを、前記モータ７のロータ１２と前記回転軸６との間に、かつ径方向視でその少なくとも一部が前記モータ７と重なるように配置した。そのためモータ７及びブレーキ機構８の回転軸方向寸法を、従来のブレーキ機構をモータの後側に並列配置した装置に比較して前記重なりの分だけ短縮でき、それだけ回転テーブル４全体の回転軸方向寸法を小型化できる。

また、前記ブレーキ機構８のブレーキ本体１３を、外側凹部１７ａを有する環状の外側部材１７と内側凹部１８ａを有する環状の内側部材１８とを前記圧力室１３ａが形成されるように溶接により結合する構造のものとするとともに、前記外側凹部１７ａと前記内側凹部１８ａとの結合部１３ｂの圧力室内面１３ｂ′を連続する半円状に形成したので、該結合部１３ｂには段差、つまり溶接部の肉厚とその縁部における肉厚との間の大きな変化がなく、圧力室１３ａに高い圧力を供給しても引っ張り応力の集中を回避でき、破損までのブレーキ作動回数を大幅に増大でき、ブレーキ寿命を延長できる。

さらにまた、前記外側部材１７と内側部材１８とを、電子ビーム溶接により溶接痕ｗが外面１３ｂ′′から前記圧力室内面１３ｂ′に達するように結合したので、溶接痕が圧力室内面に達していない場合に比較して、結合部１３ｂにおける応力集中の要素を小さくでき、この点からもブレーキ寿命を延長できる。

なお、前記実施例１では、圧力室１３ａを構成する外側凹部１７ａ及び内側凹部１８ａが軸方向全長に渡って同じ断面形状で、かつ外側部材１７と内側部材１８との結合部１３ｂが半円状をなしている場合を説明したが、本発明の圧力室１３ａ，結合部１３ｂは、図５，図６に示すようなものであっても良い。図５，図６において図４と同一符号は同一又は相当部分を示す。

図５に示す前記実施例１の変形例では、外側部材１７の内周面１７ａ′には凹部は形成されていない。一方、この内周面１７ａ′の前記結合部１３ｂ側部分１７ａ′′は前記結合部１３ｂの内面１３ｂ′を含めて３／４円形状に形成されている。

図５に示す変形例では、前記圧力室１３ａの特に結合部１３ｂの内面は、円弧状の連続面をなしており、応力集中のし難い構造となっており、ブレーキ寿命を延長できる。

図６に示す前記実施例１の変形例では外側部材７の外側凹部１７ａの結合部１３ｂ側部分１７ａ′′には比較的大きい面取り加工Ｒが施されている。また、前記結合部１３ｂの内面１３ｂ′は外側部材１７，内側部材１８に渡る連続面をなしている。即ち、本発明における「外側部材と内側部材との結合部の内壁は連続面をなす湾曲形状に形成されている」とは、図６に示されている程度の前記比較的大きい面取り加工Ｒが施されている場合も含むのである。

図６に示す変形例において、結合部１３ｂの内面は応力集中の発生し難い形状となっており、この例でもブレーキ寿命を延長できる。

４ 回転テーブル（回転軸駆動装置）
５ ケーシング
６ 回転軸
７ モータ
８ ブレーキ機構
１１ ステータ
１２ ロータ
１３ａ 圧力室
１３ ブレーキ本体
１３ｂ 結合部
１３ｂ′ 圧力室内面
１３ｂ′′ 外面
１７ 外側部材
１７ａ 外側凹部
１８ 内側部材
１８ａ 内側凹部
１８ｂ 内周壁
１８ｂ′ 内周面
Ｗ ワーク
ｗ 溶接痕

Claims (2)

1. 回転体を支持する回転軸と、該回転軸を径方向外側から囲むように配置され、該回転軸を回転駆動するモータと、前記回転軸の回転を阻止するブレーキ機構とを備えた回転軸駆動装置において、
   前記モータは、ケーシングに固定されたステータと、該ステータの内側に同軸配置され、前記回転軸に固定されたロータとを有し、
   前記ブレーキ機構は、前記回転軸を囲む環状に形成された圧力室を有し、該圧力室に圧力を供給することにより該圧力室の内周壁を弾性変形させてその内周面を前記回転軸に圧接させるように構成され、前記モータのロータと前記回転軸との間に、かつ径方向視でその少なくとも一部が前記モータと重なるように配置されており、
   前記ブレーキ機構は、外側部材と内側部材とをそれぞれの軸方向両端部で溶接により結合してなる筒状のブレーキ本体を有し、
   前記外側部材と前記内側部材との間に環状の前記圧力室が形成され、前記外側部材と前記内側部材との結合部の内壁は連続面をなす湾曲形状に形成されている
   ことを特徴とする回転軸駆動装置。
2. 請求項１に記載の回転軸駆動装置おいて、
   前記外側部材と内側部材との結合部は、電子ビーム溶接により結合され、かつ溶接痕が外面から前記圧力室の内面に達している
   ことを特徴とする回転軸駆動装置。

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