专利名称：旋转工作台设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种旋转工作台设备。
背景技术：
加工中心，例如透视
图13所示的加工中心90，通常用于加工机械零件。图示的加工中心90装备有，例如可以在Z方向水平移动的工作台91和保持工具91从而使其可以在于X和Y方向上形成的垂直面上移动的柱体92。这样就实现了互相垂直的三个方向上的加工自由度。
近几年来，为了进一步提高加工的自由度，工作台91上进一步配备有具有可以关于两个轴旋转的放置表面的旋转工作台设备95。这样，加工中心就具有了5个加工自由度，从而可以进行更复杂的加工处理。
透视图14示出了旋转工作台设备95的一个例子。该旋转工作台设备95具有旋转工作台96、支座97和基座98，旋转工作台96具有圆形的放置表面96a，工件W放在该放置表面上，支座97旋转地支承旋转工作台96，基座98转动地支承支座97的两侧。旋转工作台96和支座97都配备有各自的驱动机构(未示出)，这些驱动机构使支座97转动，从而使放置表面96a倾斜，和/或使旋转工作台96转动从而使放置表面96a关于其中心旋转，这样就使柱体92上的工具T作用于放置在放置表面96a上的工件W。(例如，参见JP2004-160642A的第8-9页和图1。)如图所示，这种旋转工作台设备95采取对支座97的两侧进行支承的双侧支承结构。因此很难减小基座98的尺寸，由于这个事实，这种旋转工作台设备95仅可以安装在大型加工中心90上。因此很难提高对主要由小型加工中心进行加工的小型零件加工的自由度。
发明概述本发明考虑到前述问题，其目的是获得一种小型且轻便的旋转工作台设备，该设备具有旋转地支承旋转工作台的支座和转动支承支座的基座。
为了获得上述目的，本发明的一个方面是一种旋转工作台设备，包括用于可旋转地支承旋转工作台的支座；和用于通过轴元件以悬臂方式可旋转地支承支座的基座，该轴元件插进基座上的孔中，突出地形成在支座上。该轴元件在其内形成有用于容纳至少一部分驱动机构的中空部分，该驱动机构用于转动旋转工作台。
本发明除上述以外的特征将通过参考附图对本说明书进行的描述而变得更加清楚。
附图简述为了更全面地理解本发明及其优点，现在将参考附图进行以下说明，其中图1是用于说明根据本发明第一实施例的旋转工作台设备10的透视图；图2是旋转工作台设备10的平面图；图3是旋转工作台设备10的正视图；图4是沿图2中IV-IV线获得的垂直截面图；图5是沿图2中V-V线获得的垂直截面图；图6是沿图3中VI-VI线获得的水平截面图；图7是十字滚柱轴承80的说明图，放大地示出了图6的VII部分；图8示出了图7中所示的滚柱81附近的滚柱81的环境；图9是示出根据第二实施例的旋转工作台设备110的水平截面图；图10是用于比较及说明第二实施例的旋转工作台设备110的优点的图；
图11是示出根据第三实施例的旋转工作台设备210的水平截面图；图12是示出根据第四实施例的旋转工作台设备310的水平截面图；图13是示出加工中心90的一个例子的透视图；及图14是示出传统旋转工作台设备95的透视图。
具体实施例方式
通过本说明书结合附图的说明，至少以下的内容将变得很清楚。
本发明的一个方面是一种旋转工作台设备，包括用于可旋转地支承旋转工作台的支座；和用于以悬臂方式通过轴元件可旋转地支承支座的基座，该轴元件插进基座上的孔中，突出地形成在支座上，该轴元件在其内形成有用于容纳至少一部分驱动机构的中空部分，该驱动机构用于转动旋转工作台。
采用这种旋转工作台设备，由于基座悬臂式地支承用于旋转工作台的支座，所以与双侧支承型基座相比，可以减小基座的尺寸，该旋转工作台设备整体可以做得很小并且很轻便。
进一步，往往会变成死区的轴元件的内部可以有效地用于容纳旋转工作台的驱动机构的至少一部分。结果，通常装在支座内部的容纳空间可以做得很小，因此可以整体上减小旋转工作台设备的尺寸。
在上述旋转工作台设备中，轴元件可以从支座向侧面突出形成。
由于这种旋转工作台设备，支座可以通过将其设置在基座的侧面而受到悬臂式支承。然而在悬臂式支承构造中，由于侧面切削轴元件插进基座上形成的孔内，所以就会对该孔施加过大的支承力矩以便支承支座的整个重量，支座因此容易向下弯曲。这会损害旋转工作台设备整体的定位精度。然而根据本发明，由于驱动机构容纳在轴元件的内部，所以包括驱动机构的整个支座的重心位于该孔的附近，因此可以将支承力矩限制到一个比较小的值上。结果，将支座的向下弯曲限制在一个较小的量上就成为可能，并且因此可以整体提高旋转工作台设备的定位精度。进一步，在在该孔中提供用于支承轴元件的轴承的情况下，因为支承力矩受到限制所以可以采用相对小的轴承。这进一步实现了旋转工作台设备的小型化和重量的减轻。
在上述旋转工作台设备中，轴元件可以被安装在该孔中的轴承绕该轴元件的轴可旋转地支承；同时驱动机构可以被布置成延伸穿过轴承在轴元件的轴向上的安装位置。
采用这种旋转工作台设备，驱动机构被布置成延伸穿过轴承在轴元件的轴向上的安装位置(或者在其任一侧)。因此，将支座的重心靠近支承支座的轴承安装位置设置成为可能，该支座包括旋转工作台和驱动机构，并且因此可以将施加到轴承的支承力矩限制在一个较小的值上。结果提高旋转工作台设备整体的定位精度变为可能。进一步，由于可以利用相对小型的轴承，所以可以进一步减小旋转工作台设备的尺寸和重量。
在上述旋转工作台设备中，轴承可以是十字滚柱轴承；同时十字滚柱轴承的滚柱元件可以在多个槽中滚动，其中，在该多个槽中，在轴元件侧面上的槽可以直接形成在轴元件上。
在这种旋转工作台设备中，十字滚柱轴承作为轴承。通过提供一个单独的十字滚柱轴承，可以承受轴元件的径向载荷和轴向载荷。因此，仅需要单独一个轴承而不是象通常情况下那样需要两个轴承来承受两种载荷。因此可以缩小轴元件的轴向尺寸从而可以进一步实现旋转工作台设备的小型化。
进一步，十字滚柱轴承可以有效地抵抗支承力矩，并且因此可以在容易产生大支承力矩的悬臂式支承结构中获得巨大效果，同时还由于悬臂式支承构造可以有效地限制支座的弯曲。
此外，十字滚柱轴承的槽直接形成在轴元件上。因此可以省去十字滚柱轴承的内座圈。这使十字滚柱轴承的径向尺寸得到缩减，结果使进一步减小旋转工作台设备的尺寸和重量变为可能。
此外，由于槽是直接在轴元件上形成的，所以通过同时加工轴元件和槽(即，匹配它们的加工时间)，相对于轴元件的转动中心对槽进行高精度加工成为可能。结果可以改善支座相对于基座的转动精度。
在上述旋转工作台设备中，旋转工作台可以具有与旋转工作台的中心同心突出地形成的旋转轴；该旋转轴可以容纳于在支座中提供的内部空间中，该内部空间与中空部分相通；利用已经提供的动力转动其驱动旋转轴的电机和用于根据所述驱动旋转轴的转动而转动所述旋转轴的凸轮机构作为所述驱动机构容纳在所述内部空间和所述中空部分中。
采用这种旋转工作台设备，由于中空部分与容纳旋转工作台旋转轴的内部空间相通，所以利用驱动机构转动工作台成为可能，该驱动机构的至少一部分容纳在中空部分中。
进一步，由于驱动机构是由电机和凸轮机构组成，所以可以以高精度驱动旋转工作台旋转。
在上述旋转工作台设备中，可以在内部空间和中空部分内部容纳电机和凸轮机构，它们没有任何部分从内部空间和中空部分向外突出。
采用这种旋转工作台设备，可以通过容纳在内部空间和中空部分中而有效地保护所有部分，例如属于通常容易损坏的驱动机构的电机和凸轮机构。因此旋转工作台设备不易发生故障。
在上述旋转工作台设备中，容纳在中空部分中的电机可以由支座支承；容纳在内部空间的凸轮机构可以具有沿旋转轴的周向等间距设置在该旋转轴的外圆周面上的凸轮随动件，和可旋转地支承在支座上且其轴与旋转轴垂直的凸轮；所述旋转工作台由于所述电机转动所述凸轮，以及所述凸轮随动件相继与形成在所述凸轮的外圆周面上的凸轮表面相啮合而转动。
采用这种旋转工作台设备，由于电机容纳在中空部分中所以可以将支座的重心靠近孔设置。因此将施加到孔上的支承力矩限制在一个比较小的值上就成为可能。
在上述旋转工作台设备中，电机的驱动旋转轴可以平行于凸轮的轴设置；用于将驱动旋转轴的转动传递给凸轮的转动传递元件可以设置在驱动旋转轴和凸轮之间。
采用这种旋转工作台设备，由于转动传递元件将电机驱动旋转轴的转动传递给凸轮，所以可以提高设置驱动旋转轴和凸轮的自由度。
进一步，由于驱动旋转轴和凸轮设置成它们的轴互相平行，所以可以利用具有相对简单结构的转动传递元件。
在上述旋转工作台设备中，电机的驱动旋转轴可以设置成与轴元件的轴对齐排列。
采用这种旋转工作台设备，当将电机放置在轴元件的中空部分中时，可以以最小的死区容纳电机。结果，与其小尺寸相比，安装大型电机以及构造高输出的旋转工作台设备就成为可能。
在上述旋转工作台设备中，转动传递元件可以是多个齿轮。
采用这种旋转工作台设备，当通过设置齿轮的齿数比而改变电机驱动旋转轴的转数时(例如，当降低旋转速度时)，将力传递给凸轮就成为可能。因此可以提高选择电机的旋转额定数的自由度，可以获得期望的旋转工作台的转数。
在上述旋转工作台设备中，转动传递元件可以是联轴节；所述驱动旋转轴和所述凸轮可以通过所述联轴节并排相连，它们的旋转中心相互一致。
采用这种旋转工作台设备，不仅可以消除齿间隙，当采用多个齿轮作为转动传递元件时该齿间隙就成为问题，还可以消除关于摩擦损失的问题，当作为转动传递元件、由滑轮和环带组成的环绕型传递装置时就会发生这种摩擦损失。结果从电机到旋转工作台的驱动旋转力的传递精度变得非常高。
在上述旋转工作台设备中，旋转工作台的旋转轴和支座轴元件的轴互相垂直。
采用这种旋转工作台设备，支座可以绕垂直于旋转工作台旋转轴的方向转动。
在上述旋转工作台设备中，旋转工作台的旋转轴可以通过十字滚柱轴承支承在支座上；十字滚柱轴承的滚柱元件在多个槽中滚动，其中在该多个槽中，在旋转轴侧面上的槽可以直接形成在旋转轴上。
在这种旋转工作台设备中，十字滚柱轴承作为轴承。通过提供一个单独的十字滚柱轴承，同时承受施加到旋转轴上的径向载荷和轴向载荷成为可能。因此仅需要一个单独的轴承而不需要如通常情况的两个轴承来承受两种载荷。因此可以减小旋转工作台旋转轴方向的尺寸，从而可以实现旋转工作台设备的小型化。
进一步，十字滚柱轴承可以有效地抵抗支承力矩，并且因此可以在悬臂式支承结构中获得巨大效果，在该悬臂式支承结构中，容易产生巨大的支承力矩并且由于悬臂式支承结构，该支承力矩可以有效地限制支座弯曲。
此外，十字滚柱轴承的槽可以直接在旋转轴上形成。因此可以省去十字滚柱轴承的内座圈。这可以缩小十字滚柱轴承径向上的尺寸，结果使进一步减小旋转工作台设备的尺寸和重量成为可能。
此外，由于槽直接形成在旋转工作台的旋转轴上，所以通过同时加工旋转轴和槽(即，匹配它们的加工时间)，相对于旋转轴的转动中心对槽进行高精度地加工就成为可能。因此可以提高相对于支座的旋转工作台的旋转精度。
在上述旋转工作台设备中，所述旋转工作台设备可以进一步包括用于使所述支座绕所述轴元件的轴转动的驱动机构；其中，所述驱动机构具有沿所述轴元件的圆周方向等间距设置在所述轴元件的外圆周面上的凸轮随动件；可旋转地支承在所述基座上并且其轴与垂直于所述轴元件的方向对齐的凸轮；以及用于转动所述凸轮的电机；所述支座由于所述电机转动所述凸轮，以及所述凸轮随动件相继与形成在所述凸轮的外圆周面上的凸轮表面相啮合而相对于所述基座转动。
由于这种旋转工作台设备具有多个设置在轴元件上的凸轮随动件和与这些凸轮随动件啮合的一个凸轮，所以可以高精度地转动轴元件，因此高精度地将支座转换角度(或倾斜)到预定倾角成为可能。
----第一实施例----图1到图6是说明根据本发明第一实施例的旋转工作台设备的图。图1是透视图，图2是平面图，图3是正视图，图4是沿图2中IV-IV线获得的垂直截面图，图5是沿图2中V-V线获得的垂直截面图，图6是沿图3中VI-VI线获得的水平截面图。应该注意的是图4到图6中所示的旋转工作台设备10的某些部分被描述成平面图或侧视图。
本第一实施例的旋转工作台设备10可以用于，例如图13所示的加工中心90，该加工中心具有3个加工自由度，并且可以将加工自由度提高到5个自由度。如上所述，加工中心90配备有可以在Z向水平移动的工作台91、保持工具T从而使其可以在形成于X和Y方向上的垂直面内移动的柱体92。通过将具有放置表面21a的旋转工作台设备90放在工作台91上，该放置表面如图1所示可以关于两个轴旋转，加工中心90的自由度可以提高到5个自由度。
如图1到图3所示，旋转工作台设备10具有其上放置并保持工件(未示出)的旋转工作台20、用于关于预定旋转轴20a旋转地支承旋转工作台20的基本为长方体的支座30、和用于以悬臂方式关于预定水平转动轴30a转动地支承支座30的基本为长方体的基座40。该设备10构造成使支座30在一个例如从水平状态±30°的倾角范围内转动(或象杠杆一样倾斜)作为驱动源，即主要在基座40内部容纳的第一驱动机构50，旋转工作台20在例如360°的范围内连续或者间歇转动作为驱动源，即主要在支座30内部容纳的第二驱动机构60。应该注意的是为了实现用于支承支座30的基座40的小型化而以悬臂方式支承支座30。
如图5所示，旋转工作台20具有其上表面配置用于工件的放置表面21a的盘式工作台部分21，以及从关于旋转轴20a与放置表面21a同心的工作台部分21的下表面垂下的圆柱形转台部分22(例如“旋转轴”)。该转台部分22通过形成在支座30上表面上的圆形槽31容纳在支座30的内部空间S30中，仅仅工作台部分21的放置表面21a向上从圆形槽31暴露出来。十字滚柱轴承70插在圆形槽31和转台部分22之间，这样，旋转工作台20就关于旋转轴20a被旋转支承，该旋转轴是放置表面21a的中心。注意十字滚柱轴承70将在下面详细描述。
另一方面，如图6所示，用作转动轴30a的水平圆柱形轴元件32从支座30的一个侧面从旁边突出形成。该圆柱形轴元件32水平插入圆形孔41中，该孔穿过基座40的一个侧面形成。这样，支座30由基座40以悬臂的方式支承。应该注意的是，十字滚柱轴承80插入孔41和圆柱形轴元件32之间，这样支座30就由圆柱形轴元件32转动地支承。
第一驱动机构50除了用于使支座30转动的电机51(下面称为“第一电机”)之外的机构都容纳在如图4所示的与孔41相通形成的基座40的内部空间S40中。也就是说，内部空间S40容纳了作为凸轮机构(下面称为“第一凸轮机构”)的多个设置在圆柱形轴元件32的外圆周面上的凸轮随动件52和通过一对设置在凸轮54顶部和底部的轴承53支承在基座40上的球面凸轮54。另一方面，用于转动球面凸轮54的第一电机51设置在外部，靠近内部空间S40。
尤其是，多个凸轮随动件52沿着圆柱形轴元件32的周向等间距设置，球面凸轮54设置成使其轴C54与垂直于圆柱形轴元件32的轴C32的垂直方向对齐。进一步，在球面凸轮54的外圆周面上沿周向形成凸轮表面54a，其位置设置在垂直方向上，该方向为其轴向。凸轮随动件52与凸轮表面54a相啮合。因此当球面凸轮54被第一电机51转动时，凸轮随动件52依次在垂直方向上被凸轮表面54a移动，该方向为其轴向，结果支座30就与圆柱形轴元件32一起转动。
应该注意的是，从第一电机51到球面凸轮54驱动旋转力的传递是通过适当的转动传递元件实现的，在本第一实施例中采用图4所示的一种环绕型运动传递装置55。更准确地说，第一电机51的驱动旋转轴51a和球面凸轮54的端部54b分别配备有滑轮55a和55b，环带55c围绕这些滑轮55a和55b环绕。然而，转动传递元件并不局限于此，例如可以采用由多个彼此啮合的正齿轮组成的正齿轮型运动传递装置。
另一方面，用于转动旋转工作台20的第二驱动机构60如图6所示容纳在支座30的内部空间S30和圆柱形轴元件32的内圆周空间S32(下面称为“中空部分”)内部。也就是说，内部空间S30和中空部分S32彼此相通，第二驱动机构60容纳在其内，延伸穿过这两个空间S30和S32。通常容纳在支座30的内部空间S30内的第二驱动机构60的一部分(即，稍后描述的第二电机61)不是容纳在中空部分S32的内部。因此实现支座30的外部尺寸的小型化就成为可能。
然而如图6所示，由于支座30通过圆柱形轴元件32的十字滚柱轴承80被以悬臂式支承，所以大的支承力矩施加到十字滚柱轴承80上以支承支座30的重量。结果支座30容易向下弯曲(图6中穿过纸面的方向)，因此就可能整体损坏旋转工作台设备10的定位精度。
鉴于上述情况，在本第一实施例中，第二驱动机构60的重心尽可能靠近十字滚柱轴承80设置，从而将支承力矩限制到一个小的值上。更准确地说，第二驱动机构60的凸轮机构(下面称为“第二凸轮机构”)在内部空间S30内部被容纳，而第二驱动机构60的电机61(下面称为“第二电机61”)在中空部分S32内部被容纳，该电机的大部分都穿过十字滚柱轴承80设置在内部空间S30的另一侧，从而平衡十字滚柱轴承80两侧的重量。这样可以将支承力矩限制到一个小值上，同时解决定位精度损坏的问题，在某些情况下，可以利用具有较小额定载荷的小型十字滚柱轴承80。
参照图6更详细地描述第二驱动机构60的布置。容纳在支座30的内部空间S30内部的第二凸轮机构配备有多个设置在旋转工作台20的转台部分22的外圆周面上的凸轮随动件62、和两端都由设置在支座30上的轴承63支承的球面凸轮64。球面凸轮64设置成使其外圆周面垂直面对转台部分22的外圆周面，从而使球面凸轮64的轴C64位于平行于圆柱形轴元件32的轴C32的水平方向。进一步，在球面凸轮64的外圆周面上沿其圆周方向形成凸轮表面64a，其位置设置在轴向上。转台部分22的凸轮随动件62与凸轮表面64a相啮合。
另一方面，在第二电机61的驱动旋转轴61a面向支座30并与圆柱形轴元件32的轴C32对齐的情况下，容纳在圆柱形轴元件32的中空部分S32内部的第二电机61用螺栓固定在支座30面对中空部分S32的侧面30b上。球面凸轮64的一端64b设置在驱动旋转轴61a的侧面，该端64b和驱动旋转轴61a彼此平行设置。因此这两个元件通过三个正齿轮65a、65b和65c相连，这三个正齿轮作为转动传递元件。更准确地说，正齿轮65b和正齿轮65a分别固定在驱动旋转轴61a的端部64b上，中间支承在支座30上的正齿轮65c设置在这两个齿轮之间。驱动旋转力通过中间正齿轮65c从第二电机61传递到球面凸轮64。
当第二电机61的驱动旋转力通过正齿轮65a、65b和65c传递到球面凸轮64并且球面凸轮64转动时，凸轮随动件62相继被球面凸轮64轴C64向上的凸轮表面64a移动，结果转台部分22转动，从而使旋转工作台20也转动。
应该注意的是，通过采用多个齿轮65a、65b和65c作为转动传递元件，当通过设定这些齿轮65a、65b和65c的齿数比而改变第二电机61的驱动旋转轴61a的转数时(例如，当减小转速时)，将力传递给球面凸轮64成为可能。因此，可以提高选择第二电机61额定转数的自由度，可以获得旋转工作台20的期望转数。
进一步，当如上所述(参见图4)将第二电机61放入圆柱形轴元件32的中空部分S32中时，通过将第二电机61的驱动旋转轴61a与圆柱形轴元件32的轴C32对齐，可以容纳第二电机61，同时有效地限制死区出现。结果，与其小的总体尺寸相比，安装相对大的电机并实现高输出的旋转工作台设备10成为可能。
接下来描述十字滚柱轴承70和80。图5和图6所示的十字滚柱轴承70和80是一种轴承，用于将轴元件，例如圆柱形轴元件32(或转台部分22)旋转地支承在支承元件，例如基座40(或支座30)上。这些十字滚柱轴承70和80具有同时支承施加到轴元件的轴向载荷和径向载荷的功能。利用十字滚柱轴承，可以不提供对于各个载荷的单独的轴承。因此，这达到了轴元件轴向尺寸小型化的效果。于是可以进一步实现旋转工作台设备10的小型化。
下面，举例描述图6所示设置在基座40和圆柱形轴元件32之间的十字滚柱轴承80。不用说，设置在支座30和转台部分22之间的十字滚柱轴承70的结构是相同的。
图7放大地示出了图6中的VII部分。图8以同样形式示出了图7所示的滚柱81附近的滚柱81的环境。如图6所示，例如，十字滚柱轴承80采用每个都为圆柱形的多个滚柱81作为滚动元件。这些滚柱81设置在形成于圆柱形轴元件32和基座40之间的环形间隙中，沿环形间隙的周向等间距地设置，上述圆柱形轴元件为轴元件，基座为支座。滚柱81在V形槽R32和V形槽R82之间滚动，该V形槽R32设置在附连于圆柱形轴元件32内侧的内座圈元件上(图7的例子示出省去了内座圈元件的构造)，上述V形槽R82设置在附连于基座40外侧的一对外座圈元件82a和82b上。应该注意的是，滚柱81设置成其滚动轴C81向圆柱形轴元件32的转动中心(轴C32)倾斜，并布置成使相邻滚柱81的滚动轴C81的倾斜方向如图7和图8所示彼此相反。这样，同时支承施加到圆柱形轴元件32的轴向载荷和径向载荷成为可能。应该注意的是，在内座圈元件和外座圈元件82a和82b之间提供有保持装置83用于保持在此之间滚动的滚柱81。
在第一实施例中，为了省去内座圈元件，V形槽R32直接形成在圆柱形轴元件32中。由于这种构造，通过同时加工圆柱形轴元件32和V形槽R32(即，匹配它们的加工时间)，关于圆柱形轴元件32的转动中心(轴C32)对V形槽R32进行高精度加工成为可能。结果可以提高支座30相对于基座40的转动精度。
进一步，由于省去了内座圈元件，所以十字滚柱轴承80径向的尺寸可以缩小，因此可以进一步实现旋转工作台设备10的小型化。
此外，由于十字滚柱轴承80也可以有效地抵抗支承力矩，所以其在悬臂式支承结构中实现了重大效果，在上述悬臂式支承结构中容易产生大支承力矩，因此可以有效地限制由于悬臂式支承构造产生的支座30的向下弯曲。
----第二实施例----图9是示出根据第二实施例的旋转工作台设备110的水平截面图，其采用与图6相同的形式进行显示。
在第一实施例中，与第二驱动机构60相关的第二电机61的驱动旋转轴61a和球面凸轮64如图6所示通过由多个正齿轮65a、65b和65c组成的转动传递元件相连。相反，根据本第二实施例的转动传递元件是如图9所示的联轴节165。也就是说，驱动旋转轴61a和球面凸轮64的端部64b通过联轴节165并排相连，它们的旋转中心相互一致。
由于具有这种结构，不仅可以消除当采用正齿轮作为转动传递元件时会成为问题的齿间隙，还可以消除关于当利用由滑轮和环带组成的环绕型传递装置作为转动传递元件时发生的摩擦损失的问题。结果，从第二电机61到旋转工作台20的驱动旋转力的传递精度变得非常高。
然而在利用联轴节165实现连接的情况中，配置方面具有局限性，必须让球面凸轮64的外圆周面垂直面对转台部分22的外圆周面。由于对于第二电机61来说必须在这种限制下容纳于中空部分32的近似中心，所以第二电机61的驱动旋转轴61a和球面凸轮64的轴C64如图9所示以从圆柱形轴元件32的轴C32倾斜的预定角度θ1而设置。
应该注意的是，通过采用图10唆使的配置，中空部分S32可以容纳第二电机61，同时保持第二电机61的驱动旋转轴61a和球面凸轮64的轴C64平行于圆柱形轴元件32的轴C32向。然而在这种情况下，设置第二电机61的位置向着侧面大大地偏离中空部分S32的中心。这需要大型的圆柱形轴元件32来容纳如此设置的第二电机61。出于这个原因，这种配置从旋转工作台设备110′小型化的角度考虑不是优选的。
联轴节165的例子包括图9切面所示的套筒联轴节(其中驱动旋转轴61a和球面凸轮64的端部64b并排设置在套筒元件165的内部并装有楔子(未示出))和凸缘联轴节(其中的一对凸缘元件装有楔子，每个凸缘元件都分别安装在驱动旋转轴61a和球面凸轮64的端部64b上，这些凸缘元件的凸缘表面固定螺栓和螺母)，但也可以使用其它类型的联轴节。
----第三实施例----图11是示出根据第三实施例的旋转工作台设备210的水平截面图，其采用与图6相同的方式显示。
在第一和第二实施例中，球面凸轮64的轴C64和第二电机61的驱动旋转轴61a与第二驱动机构60相关，例如，它们如图6所示互相平行。然而在本第三实施例中，其方向如图11所示并不平行。由于配置不受平行配置的限制，所以设置球面凸轮64和第二电机61的自由度极高。
尤其是，第二电机61设置在中空部分S32的中心，其驱动旋转轴61a匹配圆柱形轴元件32的轴C32，如第一实施例一样。相反，如第二实施例一样，球面凸轮64设置成使其轴C64从圆柱形轴元件32的轴C32倾斜预定角度θ1。通过采用正齿轮265a和伞齿轮265b结合起来作为转动传递元件可以获得这个倾斜配置。更准确地说，正齿轮265a设置在第三实施例的第二电机61的驱动旋转轴61a上，伞齿轮265b设置在球面凸轮64的端部64b。因此，驱动旋转轴61a关于圆柱形轴元件32的轴C32转动，其旋转运动的方向变为将从圆柱形轴元件32的轴C32倾斜预定角度θ1的方向作为其中心的旋转运动，然后将该旋转运动传递到球面凸轮64。
由于具有这种配置，球面凸轮64的轴C64和第二电机61的驱动旋转轴61a不必互相平行排列，因此放宽一个对配置的限制成为可能。
----第四实施例----图12是示出根据第四实施例的旋转工作台设备310的水平截面图，其采用与图6相同的方式显示。
在第一到第三实施例中，与第二驱动机构60相关的球面凸轮64容纳在支座30的内部空间S30的内部，例如如图6所示。然而在本第四实施例中，如图12所示球面凸轮64与第二电机61一起容纳在圆柱形轴元件32的中空部分S32的内部。结果，仅仅转台部分22的凸轮随动件62容纳在支座30的内部空间S30的内部，因此可以进一步减小支座30的支承力矩。进一步，由于不必在支座30内部容纳球面凸轮64，所以可以缉拿感支座30的外部形状(在平面图中)从矩形变为半圆形，这个形状与转台部分22的外部形状相匹配(在平面图中)。这样，旋转工作台设备310可以制做得甚至更小。
在中空部分S32内部容纳球面凸轮64，由于必须将球面凸轮64设置成使其外圆周面垂直面对转台部分22的外圆周面，所以球面凸轮64容纳在中空部分S32接近支座30的部分内，球面凸轮64的轴C64从圆柱形轴元件32的轴C32向倾斜90°。应该注意的是，托架366从支座30突出进入中空部分S32而形成，球面凸轮64的两端由一对设置在托架366上的轴承63、63支承。
进一步，第二电机61设置在中空部分S32比球面凸轮64更远离支座30的部分内部设置，并用螺栓固定在托架366上。在这种配置的情况下，第二电机61的驱动旋转轴61a设置在球面凸轮64的端部64b的侧面，并且平行于球面凸轮64的轴C64设置。因此由滑轮和环带组成的环绕型运动传递装置55用作转动传递元件，其用于将驱动旋转力从第二电机61传递给球面凸轮64。不用说，也可以利用由多个正齿轮组成的齿轮型运动传递装置。
----其它实施例----上面描述了本发明的多个实施例，但本发明并不局限于这些实施例，例如可以作如下修改(a)在上述实施例中，第二驱动机构60的所有部分都容纳在支座30的内部空间S30和圆柱形轴元件32的中空部分S32内部，但并不局限于此。例如，第二驱动机构60的一部分可以向内部空间S30或中空部分S32外部突出。然而在这种情况下，设备的外围物品会意外碰到突出部分并受到损坏。因此，优选第二驱动机构60容纳在内部空间S30和中空部分S32内部，而其没有任何部分向外突出，如上述
(b)在上述实施例中，第一和第二电机51和61的类型虽然没有特别描述，但只要电机配备有受到已经提供的动力驱动而转动的驱动旋转轴51a、61a那么任何类型的电机都可以使用。例如，可以是其驱动旋转轴51a、61a受电气驱动旋转的电动机，或者可以是其驱动旋转轴51a、61a受到作为工作流体的空气或油驱动旋转的风动马达或液压马达。
(c)在上述实施例中，球面凸轮54和64用作第一和第二凸轮机构的凸轮，但不局限于此。例如，还可以使用外圆周面上具有与凸轮随动件52、62相啮合的螺旋槽的圆柱形凸轮。
(d)在上述实施例中，圆柱形轴元件32在水平方向上突出形成，是一个“侧面”的例子，这个水平圆柱形轴元件32是支座30的转动轴30a，但不局限于此。例如，圆柱形轴元件32可以在从水平方向倾斜预定角度的方向上突出形成，这个倾斜的圆柱形轴元件32可以起转动支承支座30的旋转轴的作用。取而代之，圆柱形轴元件32可以在垂直方向上而不是从侧面突出形成，这个垂直的圆柱形轴元件32可以起转动地支承支座30的旋转轴的作用。
权利要求
1.一种旋转工作台设备，包括用于可旋转地支承旋转工作台的支座；及用于通过轴元件以悬臂方式可旋转地支承所述支座的基座，该轴元件突出地形成在所述支座上，所述支座插在设置于所述基座中的孔内，所述轴元件在其内形成有用于容纳至少一部分驱动机构的中空部分，该驱动机构用于转动所述旋转工作台。
2.根据权利要求1的旋转工作台设备，其中，所述轴元件从所述支座的侧面突出形成。
3.根据权利要求2的旋转工作台设备，其中，所述轴元件被安装在所述孔上的轴承绕该轴元件的轴可旋转地支承；及所述驱动机构在所述轴元件的所述轴的方向上穿过所述轴承的安装位置延伸设置。
4.根据权利要求3的旋转工作台设备，其中，所述轴承是十字滚柱轴承；及所述十字滚柱轴承的滚动元件在多个槽中滚动，在该多个槽中，在所述轴元件侧面上的槽直接形成在所述轴元件上。
5.根据权利要求2的旋转工作台设备，其中，所述旋转工作台具有与所述旋转工作台的旋转中心同心突出地形成的旋转轴；所述旋转轴容纳在形成于所述支座中的内部空间中；所述内部空间与所述中空部分相通；及利用已经提供的动力转动其驱动旋转轴的电机和用于根据所述驱动旋转轴的转动而转动所述旋转轴的凸轮机构作为所述驱动机构容纳在所述内部空间和所述中空部分中。
6.根据权利要求5的旋转工作台设备，其中，所述电机和所述凸轮机构容纳在所述内部空间和所述中空部分内，它们没有任何部分从所述内部空间和所述中空部分突出到外部。
7.根据权利要求5的旋转工作台设备，其中，容纳在所述中空部分中的所述电机由所述支座支承；容纳在所述内部空间中的所述凸轮机构具有沿所述旋转轴的圆周方向等间距设置在所述旋转轴的外圆周面上的凸轮随动件，及可旋转地支承在所述支座上并且其轴与垂直于所述旋转轴的方向对齐的凸轮；所述旋转工作台由于所述电机转动所述凸轮，以及所述凸轮随动件相继与形成在所述凸轮的外圆周面上的凸轮表面相啮合而转动。
8.根据权利要求7的旋转工作台设备，其中，所述电机的所述驱动旋转轴平行于所述凸轮的轴设置；及用于将所述驱动旋转轴的转动传递给所述凸轮的转动传递元件设置在所述驱动旋转轴和所述凸轮之间。
9.根据权利要求8的旋转工作台设备，其中，所述电机的所述驱动旋转轴与所述轴元件的轴对齐设置。
10.根据权利要求8的旋转工作台设备，其中，所述转动传递元件是多个齿轮。
11.根据权利要求8的旋转工作台设备，其中，所述转动传递元件是联轴节；及所述驱动旋转轴和所述凸轮通过所述联轴节并排相连，它们的旋转中心相互一致。
12.根据权利要求5的旋转工作台设备，其中，所述旋转工作台的所述旋转轴和所述支座的所述轴元件的轴互相垂直。
13.根据权利要求1的旋转工作台设备，其中，所述旋转工作台的所述旋转轴通过十字滚柱轴承支承在所述支座上；及所述十字滚柱轴承的滚动元件在多个槽中滚动，在该多个槽中，在所述旋转轴侧面上的槽直接形成在所述旋转轴上。
14.根据权利要求1的旋转工作台设备，其中，所述旋转工作台设备进一步包括用于使所述支座绕所述轴元件的轴转动的驱动机构；其中，所述驱动机构具有沿所述轴元件的圆周方向等间距设置在所述轴元件的外圆周面上的凸轮随动件，可旋转地支承在所述基座上并且其轴与垂直于所述轴元件的方向对齐的凸轮，及用于转动所述凸轮的电机；所述支座由于所述电机转动所述凸轮，以及所述凸轮随动件相继与形成在所述凸轮的外圆周面上的凸轮表面相啮合而相对于所述基座转动。
全文摘要
本发明提供一种小型、轻便的旋转工作台设备。该旋转工作台设备具有用于旋转地支承旋转工作台的支座；和用于以悬臂方式通过轴元件转动地支承支座的基座，该轴元件从支座上突出形成，插进基座上的孔中。该轴元件在其内形成有用于容纳至少一部分驱动机构的中空部分，该驱动机构用于转动旋转工作台。
文档编号B23Q1/54GK1759983SQ200510113669
公开日2006年4月19日 申请日期2005年10月14日 优先权日2004年10月15日
发明者加藤平三郎, 堀正明, 饭田胜之 申请人:株式会社三共制作所