JP2023504706A - 多軸ターンテーブル - Google Patents

Abstract

本発明は、ベースと、ロッカーアームと、前記ロッカーアームを駆動して前記ベースにおいて第1回転軸線を中心に揺動させることができる第1駆動装置と、を含む多軸ターンテーブルであって、前記ロッカーアームに、スイングアーム及びロッカーアームにおいてスイングアームを駆動して第2回転軸線を中心に揺動させることができる第2駆動装置が設置され、前記スイングアームに、テーブル及びテーブルを駆動して第3回転軸線を中心に回転させるための第3駆動装置が設けられ、前記第2回転軸線と第3回転軸線は互いに平行であるか又は互いに異なる面である、多軸ターンテーブルを提供する。本発明の多軸ターンテーブルは、従来の2軸回転軸ターンテーブルと比べて、工具システムは良好で安定した剛性を有し、よってワークは一貫して安定した表面品質を得ることができ、より高い制御特性及び加工精度を有し、干渉領域が小さくなり、近接性に優れ、機械全体の高い剛性を得ることに役立ち、古い設備の改造において、本発明を応用することで3軸ストロークを変更する必要がなく、工作機械の加工範囲を拡張することができ、複数の産業において幅広い応用の将来性を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は工作機械技術分野に関し、具体的には、多軸ターンテーブルに関する。

図１に示すように、現在、一般的な２軸回転軸ターンテーブルは、通常１つの揺動回転軸と１つの回転軸で構成され、その２つの回転軸は一般的に交差又は一定の距離でオフセットして配置され、設計と製造が完了すると変更することができない。従来のターンテーブルはテーブルのテーブル面の寸法に相当するワークの加工に適しており、小さいワークを加工する場合、加工領域に近づけるために、長さがより大きい工具を使用する必要があり、又は主軸がオーバーハングをより長く突き出すことにより、工具システムの剛性低下が生じ、ワークの表面品質の低下さらには寸法のバラツキを引き起こし、従来のターンテーブルは加工部品の寸法に限界が存在し、汎用性及び融通性が不足している。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、多軸ターンテーブルを提供する。

本発明が提供する技術的解決手段は以下のとおりである。

ベースと、ロッカーアームと、前記ロッカーアームを駆動して前記ベースにおいて第１回転軸線を中心に揺動させることができる第１駆動装置と、を含む多軸ターンテーブルであって、前記ロッカーアームに、スイングアーム及びロッカーアームにおいてスイングアームを駆動して第２回転軸線を中心に揺動させることができる第２駆動装置が設置され、前記スイングアームに、テーブル及びテーブルを駆動して第３回転軸線を中心に回転させるための第３駆動装置が設けられ、前記第２回転軸線と第３回転軸線は互いに平行であるか又は互いに異なる面である多軸ターンテーブルである。

さらに、前記第１回転軸線と第２回転軸線は交差するか又は互いに異なる面である。

さらに、前記スイングアームの揺動角の範囲は０°から１８０°である。前記スイングアームの揺動角は、前記第3回転軸線と第2回転軸線のテーブルの平面内における接続線と第1回転軸線との間の挟角である。

さらに、スイングアームの揺動角が０°から１８０°まで変化するのに伴って、第３回転軸線から第１回転軸線までの法線距離はまず単調増加してから単調減少し、又はまず単調減少してから単調増加する。

さらに、スイングアームの揺動角が０°から９０°まで変化するのに伴って、第３回転軸線から第１回転軸線までの法線距離は単調増加し、スイングアームの揺動角が９０°から１８０°まで変化するのに伴って、第３回転軸線から第１回転軸線までの法線距離は単調減少する。

さらに、前記第１駆動装置及び第２駆動装置はいずれもモータ及び減速機を含み、前記第３駆動装置はトルクモータダイレクトドライブ動力機構である。

従来技術に比べて、本発明に記載の多軸ターンテーブルは以下の利点を有する。

（１）本発明の多軸ターンテーブルは、従来の２軸回転軸ターンテーブルと比較して、揺動可能なスイングアームを導入しており、第３回転軸線から第１回転軸線までの法線距離を連続的に調整することができ、ワークの大きさに関わらず、揺動角を調整することにより、ワーク加工領域を第１回転軸線の近くにできるだけ集中させ、工具のオーバーハング又は主軸のオーバーハングは基本的に非常に狭い範囲で安定し、工具システムは良好で安定した剛性を有し、よってワークは一貫して安定した表面品質を得ることができる。

（２）ワーク加工領域を第１回転軸線の近くにできるだけ集中させるため、加工領域が集中し、各軸の補償に追従する運動距離が大幅に減少し、より高い制御特性及び加工精度を有する。

（３）ワークは基本的に第１回転軸線の一方の側にオフセットされ、もう一方の側は直線軸等の基礎部材の空間を節約することができ、干渉領域が小さくなり、近接性に優れ、機械全体の高い剛性を得ることに役立つ。

（４）古い設備の改造において、本発明を応用することで３軸ストロークを変更する必要がなく、工作機械の加工範囲を拡張し、加工精度を向上させることができる。

（５）本発明の多軸ターンテーブルは、航空分野のインペラ、ブリスクの加工に適するがそれに限定されず、さらに歯車、プロペラに応用することができ、ガスタービン、船舶用プロペラ、水用ポンプ、ファン等の産業において幅広い応用の将来性を有する。

図１は従来技術における２軸回転軸ターンテーブルの構造概略図である。 図２は本発明の実施例１の構造概略図である。 図３は本発明の実施例１のテーブル面の投影概略図である。 図４は本発明の実施例１のワーク加工状態の概略図である。 図５は図４のＡ－Ａ断面の概略図である。 図６は本発明の実施例２の構造概略図である。 図７は本発明の実施例３の構造概略図である。

（実施例１）
図２から図５に示すように、多軸ターンテーブルは、ベース１と、ロッカーアーム２と、前記ロッカーアーム２を駆動して前記ベース１において第１回転軸線１ａを中心に揺動させることができる第１駆動装置７と、を含み、前記ロッカーアーム２は第１支持軸受３及び第２支持軸受５を介してベース１に設置され、前記ロッカーアーム２に、スイングアーム４及びロッカーアーム２においてスイングアーム４を駆動して第２回転軸線２ａを中心に揺動させることができる第２駆動装置８が設置され、前記スイングアーム４に、テーブル６及びテーブル６を駆動して第３回転軸線３ａを中心に回転させるための第３駆動装置９が設けられ、前記第２回転軸線２ａと第３回転軸線３ａは互いに平行であるか又は互いに異なる面であり、両者の間は一定の距離でオフセットし、好ましくは両者は互いに平行である。

前記第１回転軸線１ａと第２回転軸線２ａは交差するか又は互いに異なる面であり、即ち、第１回転軸線１ａと第２回転軸線２ａは交差するか又は両者の間に一定の距離が存在し、好ましくは両者は交差して設置される。

前記スイングアーム４の揺動角αの範囲は０°から１８０°である。前記スイングアーム４の揺動角αは、前記第３回転軸線３ａと第２回転軸線２ａのテーブル６の平面内における接続線Ｌ２３と第１回転軸線との間の挟角である。

スイングアーム４の揺動角αが０°から１８０°まで変化するのに伴って、スイングアーム４が第２回転軸線２ａを中心に回転する時、テーブル６の第３回転軸線３ａから第１回転軸線１ａまでの法線距離Ｌは、揺動角αに伴って関数規則に従って線形曲線変化する。第３回転軸線３ａから第１回転軸線１ａまでの法線距離Ｌを連続的に調整することができ、ワーク１０の大きさに関わらず、揺動角を調整することにより、ワーク加工領域を第１回転軸線の近くにできるだけ集中させ、工具１１のオーバーハング又は主軸のオーバーハングは基本的に非常に狭い範囲で安定し、工具システムは良好で安定した剛性を有し、よってワークは一貫して安定した表面品質を得ることができる。好ましい実施例として、第３回転軸線３ａから第１回転軸線１ａまでの法線距離Ｌはまず単調増加してから単調減少し、又はまず単調減少してから単調増加する。より好ましい実施例として、スイングアームの揺動角が０°から９０°まで変化するのに伴って、第３回転軸線３ａから第１回転軸線１ａまでの法線距離Ｌは単調増加し、スイングアームの揺動角が９０°から１８０°まで変化するのに伴って、第３回転軸線から第１回転軸線までの法線距離は単調減少する。つまり、第３回転軸線３ａと第２回転軸線２ａのテーブル６の平面内における接続線Ｌ２３が第３象限にある場合、第３回転軸線３ａから第１回転軸線１ａまでの法線距離Ｌは単調増加又は減少し、対応して、第４象限にある場合、第３回転軸線３ａから第１回転軸線１ａまでの法線距離Ｌは単調減少又は増加する。

前記第１駆動装置７及び第２駆動装置８はいずれもモータ及び減速機を含み、前記第３駆動装置９はトルクモータダイレクトドライブ動力機構である。本実施例のロッカーアーム２は両端支持構造のスイングアームであり、ロッカーアーム２の両端はいずれも第１支持軸受３を介してベース１に設置され、そのうちの一端に第１駆動装置７が設けられ、ロッカーアーム２を駆動して揺動させる。

本実施例は加工領域を集中させることにより、各軸の補償に追従する運動距離が大幅に減少し、より高い制御特性を有する。ワークは基本的に第１回転軸線の一方の側にオフセットされ、もう一方の側は直線軸等の基礎部材の空間を節約することができ、干渉領域が小さくなり、近接性に優れ、機械全体の高い剛性を得ることに役立つ。同時に、古い設備の改造において、本発明を応用することで３軸ストロークを変更する必要がなく、工作機械の加工範囲を拡張することができる。本実施例は航空分野のインペラ、ブリスクの加工に適するがそれに限定されず、さらに歯車、プロペラに応用することができ、ガスタービン、船舶用プロペラ、水用ポンプ、ファン等の産業において幅広い応用の将来性を有する。

（実施例２）
図６に示すように、本実施例と実施例１との相違点は、前記ロッカーアーム２の両端にいずれも対応する第１駆動装置７が設けられ、両側からロッカーアームを駆動して運動させることである。本実施例のその他の構成は実施例１と同様である。

（実施例３）
図７に示すように、本実施例と実施例１との相違点は、前記ロッカーアーム２の一端が第１支持軸受３を介してベース１に設置され、ロッカーアーム２の該端部に第１駆動装置７が設けられることである。本実施例のその他の構成は実施例１と同様である。

前述した実施例は、本発明の好ましい実施態様を説明するものに過ぎず、本発明の保護範囲を限定するものではなく、本発明の主旨から逸脱しない前提で、当業者が本発明の技術案に対してなされた変形及び改良は、いずれも本発明の特許請求の範囲に収まる。

１ ベース
２ ロッカーアーム
３ 第１支持軸受
４ スイングアーム
５ 第１支持軸受
６ テーブル
７ 第１駆動装置
８ 第２駆動装置
９ 第３駆動装置
１０ ワーク
１１ 主軸及び工具
１ａ 第１回転軸線
２ａ 第２回転軸線
３ａ 第３回転軸線
α 揺動角
Ｌ 法線距離
Ｌ２３ 第３回転軸線と第２回転軸線の接続線のテーブル６の平面内に投影する距離

Claims (6)

1. ベースと、ロッカーアームと、前記ロッカーアームを駆動して前記ベースにおいて第１回転軸線を中心に揺動させることができる第１駆動装置と、を含む多軸ターンテーブルであって、
   前記ロッカーアームに、スイングアーム及びロッカーアームにおいてスイングアームを駆動して第２回転軸線を中心に揺動させることができる第２駆動装置が設置され、前記スイングアームに、テーブル及びテーブルを駆動して第３回転軸線を中心に回転させるための第３駆動装置が設けられ、前記第２回転軸線と第３回転軸線は互いに平行であるか又は互いに異なる面であることを特徴とする、多軸ターンテーブル。
2. 前記第１回転軸線と第２回転軸線は交差するか又は互いに異なる面であることを特徴とする、請求項１に記載の多軸ターンテーブル。
3. 前記スイングアームの揺動角の範囲は０°から１８０°であることを特徴とする、請求項２に記載の多軸ターンテーブル。
4. スイングアームの揺動角が０°から１８０°まで変化するのに伴って、第３回転軸線から第１回転軸線までの法線距離はまず単調増加してから単調減少し、又はまず単調減少してから単調増加することを特徴とする、請求項３に記載の多軸ターンテーブル。
5. スイングアームの揺動角が０°から９０°まで変化するのに伴って、第３回転軸線から第１回転軸線までの法線距離は単調増加し、スイングアームの揺動角が９０°から１８０°まで変化するのに伴って、第３回転軸線から第１回転軸線までの法線距離は単調減少することを特徴とする、請求項４に記載の多軸ターンテーブル。
6. 前記第１駆動装置及び第２駆動装置はいずれもモータ及び減速機を含み、前記第３駆動装置はトルクモータダイレクトドライブ動力機構であることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の多軸ターンテーブル。

Images