本發(fā)明涉及一種裝載在機(jī)床等上的旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)裝置。

背景技術(shù)：

旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)裝置的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)主要采用渦輪傳動(dòng)方式和直接傳動(dòng)方式這兩種，其具備夾緊機(jī)構(gòu)，以在加工時(shí)保持旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的分度位置。在渦輪傳動(dòng)方式的情況下，即使處于靜止?fàn)顟B(tài)，也會(huì)發(fā)生相當(dāng)于蝸桿和渦輪之間的間隙量的微小晃動(dòng)。為了使旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)保持靜止?fàn)顟B(tài)而不發(fā)生晃動(dòng)，使用夾緊機(jī)構(gòu)。

另一方面，在直接傳動(dòng)方式的情況下，作為使馬達(dá)的動(dòng)力以外的旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)保持靜止?fàn)顟B(tài)的機(jī)構(gòu)，使用夾緊機(jī)構(gòu)。

夾緊機(jī)構(gòu)有多個(gè)夾緊方式。其中，圓盤夾緊方式的夾緊機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)是，在由氣壓或液壓驅(qū)動(dòng)的活塞和固定部件之間夾有制動(dòng)盤，該制動(dòng)盤與主軸成為一體而進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，該主軸用于將來(lái)自旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置的旋轉(zhuǎn)力傳遞給旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)。通過(guò)在活塞和固定部件之間夾有制動(dòng)盤，利用在制動(dòng)盤和固定部件之間產(chǎn)生的摩擦力，使主軸和與其連接的旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)保持靜止?fàn)顟B(tài)(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。

夾緊機(jī)構(gòu)一般通過(guò)氣壓、液壓等的壓力作用而進(jìn)行動(dòng)作，因此如果由于停電等而停止向壓力產(chǎn)生裝置供電，則不能使其工作。

渦輪傳動(dòng)方式的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)具有從輸出側(cè)向輸入側(cè)不傳遞旋轉(zhuǎn)力的不可逆旋轉(zhuǎn)性，因此供電停止時(shí)，旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)不旋轉(zhuǎn)。

但是直接傳動(dòng)的方式的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，如果對(duì)馬達(dá)的供電被斷開(kāi)，則馬達(dá)的保持力消失，旋轉(zhuǎn)的慣性力、由工件和夾具造成的不平衡轉(zhuǎn)矩導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)到穩(wěn)定點(diǎn)。該旋轉(zhuǎn)可能會(huì)造成工件與刀具相撞，進(jìn)而工件、刀具破損。

為了防止這些問(wèn)題，在直接傳動(dòng)方式的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)所使用的夾緊機(jī)構(gòu)上，通常設(shè)置有施力機(jī)構(gòu)，在未施加氣壓、液壓時(shí)，該施力機(jī)構(gòu)向夾緊方向施力(例如，參照專利文獻(xiàn)2)。此外，還采用如下方式，除了保持分度位置的夾緊機(jī)構(gòu)之外，還具備僅在供電停止時(shí)產(chǎn)生保持力的其他的夾緊裝置(例如，參照專利文獻(xiàn)3)。

作為設(shè)置于保持旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的分度位置的夾緊機(jī)構(gòu)上的施力機(jī)構(gòu)，有時(shí)使用圓盤狀的板簧。板簧除了具有通過(guò)彈性變形的恢復(fù)力來(lái)保持夾緊狀態(tài)的功能以外，還具有通過(guò)防止活塞的旋轉(zhuǎn)，利用固定部件和制動(dòng)盤之間的摩擦力、以及活塞和制動(dòng)盤之間的摩擦力來(lái)保持制動(dòng)盤，使夾緊轉(zhuǎn)矩增加的功能。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開(kāi)2012-202484號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本特開(kāi)2012-20378號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)3：日本特開(kāi)2007-125640號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的問(wèn)題

但是，圓盤狀的板簧上容易發(fā)生應(yīng)力集中，如果撓曲量變大，則直至破壞為止的重復(fù)動(dòng)作次數(shù)變少，存在難以確保充分壽命的問(wèn)題。

尤其是在氣壓、液壓斷開(kāi)時(shí)進(jìn)行夾緊的情況下，需要在能夠確保充分的夾緊轉(zhuǎn)矩的撓曲量的基礎(chǔ)上，加上從松開(kāi)狀態(tài)到夾緊狀態(tài)的活塞的移動(dòng)量來(lái)設(shè)定撓曲量，從而撓曲量有變大的傾向。

此外，通過(guò)增加板簧的固定螺栓個(gè)數(shù)，能夠提高夾緊機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)方向的剛性。但是從板簧的特性來(lái)看，如果增加螺栓的個(gè)數(shù)，則存在難以得到大的撓曲量的不良情況。

本發(fā)明是鑒于以上情況而做出的，目的在于提供一種旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)裝置，其能夠確保板簧的充分壽命的同時(shí)，能夠產(chǎn)生足夠的夾緊轉(zhuǎn)矩，使旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)保持靜止?fàn)顟B(tài)。

解決問(wèn)題的方案

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供以下方案。

本發(fā)明的一個(gè)方案提供一種旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)裝置，該旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)裝置具備：基礎(chǔ)部件；旋轉(zhuǎn)部件，被支撐為能夠相對(duì)于該基礎(chǔ)部件繞預(yù)定的軸線旋轉(zhuǎn)；制動(dòng)盤，固定于該旋轉(zhuǎn)部件上；以及夾緊機(jī)構(gòu)，夾緊該制動(dòng)盤，從而使所述旋轉(zhuǎn)部件相對(duì)于所述基礎(chǔ)部件維持靜止?fàn)顟B(tài)，該夾緊機(jī)構(gòu)具備：活塞，該活塞安裝成，能夠通過(guò)工作流體在將所述制動(dòng)盤沿板厚方向推壓的夾緊位置和從所述制動(dòng)盤分離的松開(kāi)位置之間，相對(duì)于所述基礎(chǔ)部件在沿著所述軸線的方向上移動(dòng)；板簧，該板簧固定在該活塞和所述基礎(chǔ)部件上，并通過(guò)彈性變形的復(fù)原力將所述活塞向所述夾緊位置的方向施力；以及螺旋彈簧，該螺旋彈簧配置在所述活塞和所述基礎(chǔ)部件之間，并通過(guò)彈性變形的復(fù)原力將所述活塞始終向所述夾緊位置的方向施力。

根據(jù)本方案，如果為了將夾緊機(jī)構(gòu)變?yōu)樗砷_(kāi)狀態(tài)而提供工作流體，則工作流體的壓力抵抗板簧和螺旋彈簧的施力而作用于活塞上，從而使活塞移動(dòng)到松開(kāi)位置上。由此，活塞從制動(dòng)盤分離，所以該活塞與制動(dòng)盤之間不產(chǎn)生摩擦，通過(guò)馬達(dá)的工作，能夠使旋轉(zhuǎn)部件相對(duì)于基礎(chǔ)部件自由旋轉(zhuǎn)。

另一方面，如果為了將夾緊機(jī)構(gòu)變?yōu)閵A緊狀態(tài)而提供工作流體，則工作流體的壓力與板簧和螺旋彈簧的彈性變形的復(fù)原力共同協(xié)作而作用于活塞上，從而使活塞移動(dòng)到夾緊位置。由此，活塞沿板厚方向推壓制動(dòng)盤，通過(guò)活塞和制動(dòng)盤之間以及基礎(chǔ)部件和制動(dòng)盤之間產(chǎn)生的摩擦力，旋轉(zhuǎn)部件相對(duì)于基礎(chǔ)部件的旋轉(zhuǎn)被制止。

進(jìn)而，如果停止提供工作流體，則活塞通過(guò)板簧和螺旋彈簧的彈性變形的復(fù)原力而移動(dòng)到夾緊位置。在此情況下，活塞也沿板厚方向推壓制動(dòng)盤，通過(guò)活塞和制動(dòng)盤之間以及基礎(chǔ)部件和制動(dòng)盤之間產(chǎn)生的摩擦力，旋轉(zhuǎn)部件相對(duì)于基礎(chǔ)部件的旋轉(zhuǎn)被制止。

在此情況下，假設(shè)沒(méi)有螺旋彈簧時(shí)，必須只通過(guò)板簧的彈性變形的復(fù)原力而將活塞向制動(dòng)盤推壓，即使在活塞配置在夾緊位置的狀態(tài)下，板簧也需要?dú)埩舯容^大的彈性變形。因此，在松開(kāi)位置上，必須事先使板簧產(chǎn)生更大的彈性變形。

根據(jù)本方案，因?yàn)橥瑫r(shí)使用螺旋彈簧，所以能夠?qū)⒒钊渲迷趭A緊位置時(shí)的板簧的彈性變形抑制得較低，并能夠減少松開(kāi)時(shí)產(chǎn)生于板簧上的應(yīng)力。即，在能夠確保板簧的充分壽命的同時(shí)，能夠使螺旋彈簧產(chǎn)生足夠的夾緊轉(zhuǎn)矩，使旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)維持靜止?fàn)顟B(tài)。

在上述方案中，還可以具備用于使驅(qū)動(dòng)所述活塞的所述工作流體流入的工作流體室，所述螺旋彈簧配置在相對(duì)于所述工作流體室以氣密狀態(tài)被劃分的設(shè)置空間內(nèi)。

通過(guò)如此設(shè)置，能夠?qū)⒐ぷ髁黧w室的容積控制在所需的最小限度，并能夠提高使活塞移動(dòng)到夾緊位置或松開(kāi)位置時(shí)的應(yīng)答性。

此外，在上述方案中，還可以具備用于使驅(qū)動(dòng)所述活塞的所述工作流體流入的工作流體室，所述螺旋彈簧配置在與所述工作流體室相連的設(shè)置空間內(nèi)。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明，能夠取得以下效果：確保板簧的充分壽命的同時(shí)，能夠產(chǎn)生足夠的夾緊轉(zhuǎn)矩，使旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)維持靜止?fàn)顟B(tài)。

附圖說(shuō)明

圖1是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)裝置的縱剖視圖。

圖2是表示圖1的旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)裝置所具備的松開(kāi)狀態(tài)的夾緊機(jī)構(gòu)的放大縱剖視圖。

圖3是表示圖1的旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)裝置所具備的夾緊狀態(tài)的夾緊機(jī)構(gòu)的放大縱剖視圖。

圖4是表示不具有螺旋彈簧時(shí)的松開(kāi)狀態(tài)的夾緊機(jī)構(gòu)的放大縱剖視圖。

圖5是表示不具有螺旋彈簧時(shí)的夾緊狀態(tài)的夾緊機(jī)構(gòu)的放大縱剖視圖。

圖6是表示圖1的旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)裝置的變形例的夾緊機(jī)構(gòu)的局部放大縱剖視圖。

附圖標(biāo)記說(shuō)明

1：旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)裝置

2：支架(基礎(chǔ)部件)

3：殼體(基礎(chǔ)部件)

5：軸(旋轉(zhuǎn)部件)

7：制動(dòng)盤

8：夾緊機(jī)構(gòu)

11：后板(基礎(chǔ)部件)

12：活塞

13：夾緊部件(基礎(chǔ)部件)

14：彈簧盤(板簧)

15：螺旋彈簧

17a、17b：空氣室(工作流體室)

18、19：設(shè)置空間

o：中心軸線(軸線)

具體實(shí)施方式

下面參照附圖對(duì)發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)裝置1進(jìn)行說(shuō)明。

本實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)裝置1，如圖1所示，例如是直接傳動(dòng)方式的分度旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)，具備：設(shè)置于機(jī)床等的外部構(gòu)造物上的殼體(基礎(chǔ)部件)3；固定于該殼體3上的支架(基礎(chǔ)部件)2；經(jīng)由軸承部4以能夠繞中心軸線(軸線)o旋轉(zhuǎn)的方式支撐于該支架2上的圓筒狀的軸(旋轉(zhuǎn)部件)5；驅(qū)動(dòng)該軸5旋轉(zhuǎn)的馬達(dá)6；固定在軸5上的制動(dòng)盤7；以及使軸5相對(duì)于支架2維持靜止?fàn)顟B(tài)的夾緊機(jī)構(gòu)8。

馬達(dá)6具備：固定在支架2的定子6a；以及相對(duì)于該定子6a旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子6b。轉(zhuǎn)子6b被固定在軸5上。

制動(dòng)盤7夾在軸5的端面和安裝部件9之間，并固定在軸5上。

本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的夾緊機(jī)構(gòu)8具備：固定在殼體3上的汽缸10和后板(基礎(chǔ)部件)11；活塞12，該活塞12被支撐為，相對(duì)于所述汽缸10，能夠在沿制動(dòng)盤7的板厚方向與制動(dòng)盤7接觸的夾緊位置和從制動(dòng)盤7分離的松開(kāi)位置之間在沿著中心軸線o的方向上移動(dòng)；夾緊部件(基礎(chǔ)部件)13，該夾緊部件13在板厚方向上隔著制動(dòng)盤7配置在與活塞12相反的一側(cè)；由圓盤狀的板簧構(gòu)成的彈簧盤14；以及螺旋彈簧15。

彈簧盤14由沿周向隔開(kāi)間隔配置的多個(gè)螺栓16a固定在活塞12上，并由多個(gè)螺栓16b固定在后板11上。由此，活塞12能夠相對(duì)于汽缸10沿著軸向移動(dòng)，另一方面由彈簧盤14約束而不能沿著周向旋轉(zhuǎn)。

從后板11和活塞12中的彈簧盤14的安裝面的位置關(guān)系來(lái)看，彈簧盤14始終發(fā)生了彈性變形。由此，活塞12通過(guò)彈簧盤14的彈性變形的復(fù)原力，始終向?qū)⒅苿?dòng)盤7向夾緊部件13推壓的方向被施力。即，保持制動(dòng)盤7被夾持在活塞12和夾緊部件13之間的夾緊狀態(tài)。

圖1中的附圖標(biāo)記20a、20b、20c是密封以下所述的空氣室17a、17b的密封部。

在對(duì)旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)裝置1供電時(shí)，如圖2所示，通過(guò)未圖示的電磁閥的工作來(lái)控制向空氣室(工作流體室)17a、17b的壓縮空氣的提供，并通過(guò)壓縮空氣的壓力來(lái)切換基于夾緊機(jī)構(gòu)8的夾緊狀態(tài)和松開(kāi)狀態(tài)。

在未對(duì)旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)裝置1供電時(shí)，如圖3所示，空氣室17a、17b中都沒(méi)有提供壓縮空氣，所以活塞12通過(guò)彈簧盤14的彈性變形的復(fù)原力，將制動(dòng)盤7夾在其與夾緊部件13之間。

螺旋彈簧15在活塞12和后板11之間沿著周向隔開(kāi)間隔配置有多個(gè)。螺旋彈簧15是壓縮螺旋彈簧，以壓縮的狀態(tài)配置在活塞12和后板11之間，通過(guò)彈性變形的復(fù)原力，始終對(duì)活塞12向制動(dòng)盤7側(cè)施力。

此外，在圖1至圖3所示的示例中，螺旋彈簧15配置在與空氣室17b相連的設(shè)置空間18內(nèi)。

如圖1至圖3所示，密封部20a、20b、20c通過(guò)在汽缸10或活塞12上設(shè)置的周槽內(nèi)收容o形圈或墊片等密封部件，將后板11和活塞12之間以及汽缸10和活塞12之間密封為氣密狀態(tài)。由此，空氣室17a、17b被劃定為密封狀態(tài)。

以下對(duì)如此構(gòu)成的本實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)裝置1的作用進(jìn)行說(shuō)明。

在本實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)裝置1中，在供電狀態(tài)下，如果對(duì)電磁閥輸入松開(kāi)指令，則壓縮空氣流入空氣室17a中，空氣室17b內(nèi)的空氣被排到外部。如果流入空氣室17a的壓縮空氣的壓力超過(guò)彈簧盤14和螺旋彈簧15的彈性變形的復(fù)原力，則活塞12向后板11側(cè)移動(dòng)，如圖2所示，制動(dòng)盤7從被夾持在活塞12和夾緊部件13之間的狀態(tài)變?yōu)楸唤夥诺乃砷_(kāi)狀態(tài)，從而能夠使軸5旋轉(zhuǎn)。

另一方面，如果對(duì)電磁閥輸入夾緊指令，則壓縮空氣流入空氣室17b中，空氣室17a內(nèi)的空氣被排到外部。通過(guò)流入空氣室17b的壓縮空氣的壓力，活塞12向制動(dòng)盤7側(cè)被推壓，如圖3所示，制動(dòng)盤7變?yōu)楸粖A持在活塞12和夾緊部件13之間的夾緊狀態(tài)，軸5相對(duì)于殼體3維持靜止的狀態(tài)。

此外，在向旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)裝置1的供電被斷開(kāi)時(shí)，停止向兩個(gè)空氣室17a、17b提供壓縮空氣，所以成為活塞12僅通過(guò)彈簧盤14和螺旋彈簧15的彈性變形的復(fù)原力而在其與夾緊部件13之間夾住制動(dòng)盤7的夾緊狀態(tài)。

彈簧盤14在圖2的松開(kāi)狀態(tài)下其彈性變形最大，在圖3的夾緊狀態(tài)下，彈性變形復(fù)原，撓曲量減少。

沒(méi)有螺旋彈簧15時(shí)的參考例在圖4和圖5中示出。

在沒(méi)有螺旋彈簧15時(shí)，如圖5所示，在夾緊狀態(tài)下，即使是減少的撓曲量也需要由彈簧盤14產(chǎn)生使軸5維持靜止?fàn)顟B(tài)的摩擦力。因此，在如圖4所示的松開(kāi)狀態(tài)下，彈簧盤14必須以比夾緊狀態(tài)更大的撓曲量來(lái)進(jìn)行彈性變形。

對(duì)此，根據(jù)本實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)裝置1，還利用螺旋彈簧15將活塞12向制動(dòng)盤7側(cè)施力，所以能夠減少夾緊狀態(tài)下的彈簧盤14的撓曲量。因此，還能夠使松開(kāi)狀態(tài)下的撓曲量比沒(méi)有螺旋彈簧5的圖4的情況小。

其結(jié)果是，能夠降低松開(kāi)狀態(tài)下為最大的彈簧盤14的應(yīng)力，且能夠延長(zhǎng)彈簧盤14的壽命。

而且，在如此同時(shí)使用螺旋彈簧15和彈簧盤14的情況下，主要由螺旋彈簧15承擔(dān)將活塞12向夾緊位置方向施力的作用，所以彈簧盤14只要承擔(dān)防止活塞12旋轉(zhuǎn)的作用即可。

因此，作為彈簧盤14，也可以采用厚度薄的彈簧盤。板簧其厚度越薄，最大應(yīng)力越低，疲勞強(qiáng)度越高，所以通過(guò)采用薄的彈簧盤14，能夠進(jìn)一步延長(zhǎng)彈簧盤14的壽命。

此外，如果增加將彈簧盤14固定在活塞12、后板11上的螺栓16a、16b的個(gè)數(shù)，則容易發(fā)生應(yīng)力集中等，從而最大應(yīng)力容易增大。通過(guò)同時(shí)使用螺旋彈簧15，降低彈簧盤14上產(chǎn)生的撓曲所引起的應(yīng)力，即使增加螺栓16a、16b，也能夠?qū)⒆畲髴?yīng)力抑制得較低。由此，在夾緊狀態(tài)下，能夠增大針對(duì)施加于活塞12上的旋轉(zhuǎn)方向的負(fù)載的扭轉(zhuǎn)剛性，且能夠抑制活塞12和彈簧盤14之間或后板11和彈簧盤14之間的滑動(dòng)。

此外，在本實(shí)施方式中，將螺旋彈簧15的設(shè)置空間18配置在與空氣室17b相連的位置上，但取而代之，如圖6所示，也可以配置在相對(duì)于空氣室17b利用密封部20a、20b隔離成氣密狀態(tài)的設(shè)置空間19內(nèi)。

如圖1至圖3所示，螺旋彈簧15的設(shè)置空間18與空氣室17b相連時(shí)，空氣室17b的容積增加相當(dāng)于螺旋彈簧15的個(gè)數(shù)的量的設(shè)置空間18的容積。如果空氣室17b的容積增加，則夾緊機(jī)構(gòu)8的工作流體為空氣等具有壓縮性的工作流體的情況下，松開(kāi)時(shí)從空氣室17b放完壓縮空氣為止的時(shí)間、夾緊時(shí)在空氣室17b中充滿壓縮空氣為止的時(shí)間可能會(huì)稍微增加。

因此，軸5的夾緊結(jié)束或松開(kāi)結(jié)束為止的時(shí)間增加，固定在軸5上的旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)(省略圖示)的分度結(jié)束為止的時(shí)間可能會(huì)變長(zhǎng)。

因此，如圖6所示，通過(guò)將螺旋彈簧15配置在相對(duì)于空氣室17b隔離成氣密狀態(tài)的設(shè)置空間19內(nèi)，具有能夠?qū)⒖諝馐?7b的容積控制在最小限度，且能夠縮短旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的分度結(jié)束為止的時(shí)間的優(yōu)點(diǎn)。

此外，在圖6所示的示例中，將螺旋彈簧15配置在比空氣室17b更靠徑向內(nèi)側(cè)的位置上，但只要是能夠從空氣室17b以氣密狀態(tài)隔離的位置，則不限于此，也可以配置在其他任意位置。

此外，在本實(shí)施方式中，列舉了直接傳動(dòng)方式的旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)裝置1，但是驅(qū)動(dòng)方式并不限于此，也可以采用渦輪傳動(dòng)方式等其他的驅(qū)動(dòng)方式的旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)裝置、不具有驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)裝置。

此外，將夾緊機(jī)構(gòu)8的驅(qū)動(dòng)方式設(shè)定為氣壓驅(qū)動(dòng)方式，但取而代之，也可以采用液壓驅(qū)動(dòng)方式等使用空氣以外的工作流體的夾緊機(jī)構(gòu)8。