專利名稱：傾斜并旋轉(zhuǎn)的工作臺設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種傾斜并旋轉(zhuǎn)的工作臺設(shè)備，此裝置通過轉(zhuǎn)動一旋轉(zhuǎn)工作臺裝置使旋轉(zhuǎn)工作臺的工作臺臺面傾斜，其中旋轉(zhuǎn)工作臺由一支座旋轉(zhuǎn)地支承，相關(guān)技術(shù)描述眾所周知，通過轉(zhuǎn)動一旋轉(zhuǎn)工作臺裝置使工作臺臺面傾斜的傾斜并旋轉(zhuǎn)的工作臺設(shè)備例如是連接于機(jī)床(例如加工中心)的工件工作臺的斜置的分度工作臺(可參考公開號為2001-269829的日本專利申請的第4頁和圖1)，在這種斜置的分度工作臺中，水平地突出于旋轉(zhuǎn)工作臺支座的兩擺動軸分別支承于主體邊上相對的兩根支柱，通過這種方式，擺動軸可以擺動。一蝸輪裝入每一擺動軸中，蝸桿與蝸輪相嚙合，通過控制與蝸桿相連接的伺服電機(jī)，每個擺動軸旋轉(zhuǎn)而使旋轉(zhuǎn)工作臺傾斜，從而分度該旋轉(zhuǎn)工作臺的一傾斜位置。
近來，隨著高性能電子裝置的發(fā)展，其中的各種部件已變得尺寸越來越小，密度越來越大，加工這些不同部件的機(jī)床也隨之需要具有高精度，因此，用傳統(tǒng)的工具已很難滿足這種精度的需要。特別是用傾斜并旋轉(zhuǎn)的工作臺設(shè)備連續(xù)處理極端復(fù)雜的曲線表面，例如使旋轉(zhuǎn)工作臺傾斜的機(jī)構(gòu)中，夾持工件的旋轉(zhuǎn)工作臺即使是輕微的偏心或松動也會一定程度上引起加工誤差。因此對于需要特別高的加工精度的斜置和旋轉(zhuǎn)工作臺設(shè)備來說，問題在于除了旋轉(zhuǎn)工作臺的分度精度，使旋轉(zhuǎn)工作臺傾斜的機(jī)構(gòu)也必須保證高的分度精度。
軸承的結(jié)構(gòu)是令旋轉(zhuǎn)工作臺以及使旋轉(zhuǎn)工作臺傾斜的機(jī)構(gòu)不能保證足夠精度的主要因素。裝配后的軸承引起精度降低的一些原因在下文將作詳細(xì)解釋，現(xiàn)以傳統(tǒng)的滾柱軸承作為例子。
1、某些情況下，一個間隙(d)存在于輸出軸(a)的外表面和與輸出軸(a)的外圓周面相接觸的、軸承(b)的內(nèi)圈(c)的內(nèi)表面之間。如圖12所示，雖然輸出軸(a)的外表面和軸承(b)的內(nèi)圈(c)的內(nèi)表面都被制成完美的圓形，但如果軸承(b)的加工尺寸太大，那么在裝配軸承后就會形成間隙(d)。由于這個間隙(d)的存在，在凸輪裝置帶動下旋轉(zhuǎn)的輸出軸(a)的旋轉(zhuǎn)中心線(e)就會同軸承(b)的旋轉(zhuǎn)中心線(f)不重合，因此不但不能獲得高的運(yùn)行精度，而且間隙(d)的位置會隨著重量分配的變化而變化，從而引起輸出軸(a)和內(nèi)圈(c)之間的磨損而使設(shè)備的壽命縮短。
2、某些情況下，輸出軸(a)的外表面不是一個完美的圓形。為避免上述第1條的問題，通常采用干涉配合。如圖13所示，如果輸出軸(a)的外表面不是圓形而是有輕微的凹陷或突起，即使軸承(b)的內(nèi)圈(c)具有高精度的外形，當(dāng)內(nèi)圈(c)裝配到輸出軸(a)上時，同輸出軸(a)的凹陷或突起相似的凹陷或突起就會在內(nèi)圈(c)的表面出現(xiàn)，使?jié)L柱(g)旋轉(zhuǎn)時所在的軸承圈表面(h)變形。當(dāng)滾柱(g)在軸承圈表面(h)上旋轉(zhuǎn)時，由于軸承圈表面(h)的凹陷或突起，過高的壓力就會加到軸承圈表面(h)的一些部分，而另一些滾柱卻不能同軸承圈表面相接觸，因而引起滾柱的旋轉(zhuǎn)精度不穩(wěn)定，致使旋轉(zhuǎn)中心也不穩(wěn)定。這樣的結(jié)果是造成該設(shè)備高精度分度的困難。而且，過高的壓力施加于滾柱(g)和軸承圈表面(h)之間引起了過多的磨損，從而縮短了設(shè)備的壽命。
3、某些情況下，軸承(b)的內(nèi)圈(c)的內(nèi)表面有凹陷或突起，裝入輸出軸(a)之前如圖14A所示，裝入輸出軸(a)之后如圖14B所示。與上面第2條所述的形式不同，如果內(nèi)圈(c)的內(nèi)表面有凹陷或突起，即使輸出軸(a)的外表面有完美的圓形，內(nèi)圈(c)的內(nèi)表面的突起部分將被輸出軸(a)推出，在軸承圈的另一側(cè)，突起也將會在內(nèi)圈(c)的軸承圈表面(h)上形成。結(jié)果，凹陷或突起將會出現(xiàn)在內(nèi)圈(c)的圈表面(h)上，因此引起上面第2條所述的同樣問題。
4、某些情況下，軸承(b)的端面(i)沒有以正確的角度同輸出軸(a)相配合。如圖15所示，為了裝配軸承，通常制造一鄰接部(比如一凸緣)(j)，以緊靠于軸承(b)的端面(i)。當(dāng)軸承(b)緊靠于此鄰接部(j)時，如果有加工殘留物、灰塵或碎屑被夾在此鄰接部(j)，軸承(b)將以相對于輸出軸(a)傾斜的狀態(tài)被裝配結(jié)果同上面第1條所述的那樣也降低了運(yùn)行精度，導(dǎo)致軸承(b)的旋轉(zhuǎn)中心(f)相對輸出軸(a)的旋轉(zhuǎn)中心(e)傾斜，因此不能保證穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)。同類問題也輸出軸(a)和軸承(b)的內(nèi)圈(c)之間的裝配中發(fā)生。
即使采用商業(yè)上的高精度類型的軸承時，由于各種因素也難以保證旋轉(zhuǎn)工作臺的高分度精度。因此，迫切需要一種能夠?qū)A持在旋轉(zhuǎn)工作臺上的工件進(jìn)行高精度加工的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明考慮了上述問題，并旨在提供一種傾斜并旋轉(zhuǎn)的工作臺設(shè)備，此設(shè)備能夠保證旋轉(zhuǎn)工作臺的工作臺表面的傾斜角的高的分度精度。
按照本發(fā)明的主要方面，該傾斜并旋轉(zhuǎn)的工作臺設(shè)備包括一旋轉(zhuǎn)工作臺裝置，具有一旋轉(zhuǎn)工作臺，一旋轉(zhuǎn)地支承旋轉(zhuǎn)工作臺的支座，此支座有至少一個軸體，該軸體垂直于旋轉(zhuǎn)工作臺的旋轉(zhuǎn)軸線；一基座，它使用該軸體作為旋轉(zhuǎn)軸而旋轉(zhuǎn)地支承所述旋轉(zhuǎn)工作臺裝置，其中，通過令旋轉(zhuǎn)工作臺裝置旋轉(zhuǎn)就可以使旋轉(zhuǎn)工作臺的工作臺臺面傾斜；一個第一V形槽沿著所述軸體的轉(zhuǎn)動方向直接形成在所述軸體上；基座還具有對著第一V形槽的一個第二V形槽；以及通過在所述軸體和基座之間設(shè)置多個滾動體而構(gòu)成一個斜置滾柱軸承；滾動體與第一V形槽和第二V形槽相接觸，并能夠在軸體和基座之間滾動，在這些滾動體中，一個滾動體的滾動軸線與一個相鄰滾動體的滾動軸線垂直。
除了以上敘述的特征，本發(fā)明的其余特征通過閱讀下文參照附圖的解釋將會更加清楚。


為了更深刻地理解本發(fā)明及其所具備的優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在參照附圖作出描述，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的傾斜并旋轉(zhuǎn)的工作臺設(shè)備的立體圖；圖2是圖1中傾斜并旋轉(zhuǎn)的工作臺設(shè)備的俯視圖；圖3是圖1中傾斜并旋轉(zhuǎn)的工作臺設(shè)備的前視圖；圖4是沿圖2中X-X線的剖視圖；圖5是沿圖4中Y-Y線的剖視圖；圖6是沿圖4中Z-Z線的剖視圖；
圖7是圖6所示的軸承部分的斜置滾柱軸承的局部剖視圖；圖8是圖6所示軸承部分的斜置滾柱軸承的局部剖視圖，示出不同于圖7的狀態(tài)；圖9A和圖9B是用于解釋滾柱及其保持器裝配狀態(tài)時存在的問題的視圖；圖10A和圖10B示出了圖6所示軸承部分的滾柱及其保持器裝配的狀態(tài)；圖11A和圖11B示出了圖6所示軸承部分的滾柱及其保持器裝配時的兩個不同位置的剖視圖；圖12是示出傳統(tǒng)軸承結(jié)構(gòu)的一個問題的視圖；圖13是示出傳統(tǒng)軸承結(jié)構(gòu)的另外一個問題的視圖；圖14A和圖14B是示出傳統(tǒng)軸承結(jié)構(gòu)的又一個問題的視圖；圖15是示出傳統(tǒng)軸承結(jié)構(gòu)的另外一個的問題的視圖；圖16是根據(jù)本發(fā)明第二個實(shí)施例的傾斜并旋轉(zhuǎn)的工作臺設(shè)備的俯視圖；圖17是根據(jù)第二個實(shí)施例的傾斜并旋轉(zhuǎn)的工作臺設(shè)備的前視圖；圖18是沿圖16中X-X線的剖視圖；圖19是沿圖18中Y-Y線的剖視圖；圖20是沿圖18中Z-Z線的剖視圖。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)本說明書結(jié)合附圖的解釋，至少以下的內(nèi)容可以變得很清楚按照本發(fā)明的主要方面，該傾斜并旋轉(zhuǎn)的工作臺設(shè)備包括一旋轉(zhuǎn)工作臺裝置，具有一旋轉(zhuǎn)工作臺，一旋轉(zhuǎn)地支承旋轉(zhuǎn)工作臺的支座，此支座有至少一個軸體，該軸體垂直于旋轉(zhuǎn)工作臺的旋轉(zhuǎn)軸線；一基座，它使用該軸體作為旋轉(zhuǎn)軸而旋轉(zhuǎn)地支承所述旋轉(zhuǎn)工作臺裝置，其中，通過令旋轉(zhuǎn)工作臺裝置旋轉(zhuǎn)就可以使旋轉(zhuǎn)工作臺的工作臺臺面傾斜；一個第一V形槽沿著所述軸體的轉(zhuǎn)動方向直接形成在所述軸體上；基座還具有對著第一V形槽的一個第二V形槽；以及通過在所述軸體和基座之間設(shè)置多個滾動體而構(gòu)成一個斜置滾柱軸承；滾動體與第一V形槽和第二V形槽相接觸，并能夠在軸體和基座之間滾動，在這些滾動體中，一個滾動體的滾動軸線與一個相鄰滾動體的滾動軸線相互垂直。
通過這種傾斜并旋轉(zhuǎn)的工作臺設(shè)備，就能夠有效地抑制使旋轉(zhuǎn)工作臺裝置傾斜的機(jī)構(gòu)中的偏心、松動以及其它的類似問題，因此在使旋轉(zhuǎn)工作臺裝置傾斜的機(jī)構(gòu)中就能保證高的分度精度，因此高精度地加工工件成為可能。
另外，最好是該傾斜并旋轉(zhuǎn)的工作臺設(shè)備進(jìn)一步包括一個向軸體提供動力的輸入軸，輸入軸有一凸輪表面，該凸輪表面的相位隨著輸入軸的旋轉(zhuǎn)而沿輸入軸的軸線方向移動。軸體有多個凸輪隨動件，凸輪隨動件在軸體的外圓周面上沿圓周方向以規(guī)則的間隔布置，并與輸入軸的凸輪表面相接觸并隨之滾動，輸入軸的旋轉(zhuǎn)引起多個凸輪隨動件相繼嚙合于凸輪表面，從而使旋轉(zhuǎn)工作臺旋轉(zhuǎn)。
通過這種傾斜并旋轉(zhuǎn)的工作臺設(shè)備，軸體可被高精度地驅(qū)動，因此，對工件進(jìn)行高精度的加工成為可能。
另外，最好是該旋轉(zhuǎn)工作臺有一軸部件作為旋轉(zhuǎn)工作臺的旋轉(zhuǎn)中心；一個第三V形槽在軸部件上沿其轉(zhuǎn)動方向直接形成；支座有一對著第三V形槽的第四V形槽；通過在軸部件和支座之間設(shè)置多個滾動體而構(gòu)成斜置滾柱軸承，滾動體與第三V形槽和第四V形槽相接觸，并能夠在軸部件和支座之間滾動，在這些滾動體中，一個滾動體的滾動軸線與一個相鄰滾動體的滾動軸線相互垂直。
通過這種傾斜并旋轉(zhuǎn)的工作臺設(shè)備，就能夠有效地抑制使旋轉(zhuǎn)工作臺裝置旋轉(zhuǎn)的機(jī)構(gòu)中的偏心、游動以及其它的類似問題，因此在使旋轉(zhuǎn)工作臺裝置旋轉(zhuǎn)的機(jī)構(gòu)中就能保證高精度分度。因此高精度地加工工件成為可能。
另外，最好是至少一個軸體中的一軸體設(shè)置在支座上，在旋轉(zhuǎn)工作臺的一側(cè)，至少一個軸體中的另一軸體設(shè)置在支座上，在旋轉(zhuǎn)工作臺的另一側(cè)；第一V形槽在一側(cè)的軸體上直接形成；第五V形槽在另一側(cè)的軸體上直接形成；基座還具有對著第五V形槽的一第六V形槽。
通過這種傾斜并旋轉(zhuǎn)的工作臺設(shè)備，旋轉(zhuǎn)工作臺的兩側(cè)被高精度地支承，因此提高了旋轉(zhuǎn)工作臺的旋轉(zhuǎn)精度。
另外，最好是旋轉(zhuǎn)工作臺有一夾持工件的夾持機(jī)構(gòu)；被夾持結(jié)構(gòu)夾持的工件通過旋轉(zhuǎn)工作臺的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，并且旋轉(zhuǎn)工作臺的工作臺臺面通過旋轉(zhuǎn)工作臺裝置的旋轉(zhuǎn)而傾斜。
通過這種傾斜并旋轉(zhuǎn)的工作臺設(shè)備，就提高了由夾持機(jī)構(gòu)夾持的工件的加工精度。
另外，輸入軸最好是由電機(jī)驅(qū)動。
另外，最好是將電機(jī)設(shè)置成從基座外面不會被看到。
通過這種傾斜并旋轉(zhuǎn)的工作臺設(shè)備，由于將電機(jī)設(shè)置成從基座外面不會被看到，就可以避免由于灰塵或電機(jī)上類似的粘結(jié)物所引起的旋轉(zhuǎn)精度的降低。
另外，最好是，通過齒輪將電機(jī)的動力傳輸給輸入軸，齒輪可設(shè)置成從基座外面不會被看到。
通過這種傾斜并旋轉(zhuǎn)的工作臺設(shè)備，由于將齒輪設(shè)置成從基座外面不會被看到，就可以避免由于灰塵或齒輪上類似的粘結(jié)物所引起的旋轉(zhuǎn)精度的降低。另外，電機(jī)的驅(qū)動力通過齒輪傳遞給輸入軸，通過改變齒輪的傳動比，就很容易提高電機(jī)的旋轉(zhuǎn)扭矩，或者很容易將旋轉(zhuǎn)速度提高到適當(dāng)?shù)闹?。而且通過使用齒輪，降低了對電機(jī)設(shè)置方面的限制。
另外，電機(jī)驅(qū)動力也可以不借助齒輪而傳遞給輸入軸。
通過這種傾斜并旋轉(zhuǎn)的工作臺設(shè)備，設(shè)備可以小型化。此外，由于齒輪變得不再需要，就可以減少設(shè)備中的元件數(shù)量。此外，由于齒輪而存在的問題，例如因齒隙所引起的精度的降低，或因齒輪自身變形而引起的精度的降低，都將不再發(fā)生，因此定位精度將提高。
另外，最好是該傾斜并旋轉(zhuǎn)的工作臺設(shè)備還包括一個向軸部件輸入驅(qū)動力的驅(qū)動軸，該驅(qū)動軸有一凸輪表面，該凸輪面的相位隨著驅(qū)動軸的旋轉(zhuǎn)而沿驅(qū)動軸的軸線方向移動；軸部件有多個凸輪隨動件，凸輪隨動件在軸部件的外圓周面上沿圓周方向以規(guī)則的間隔布置，并與驅(qū)動軸的凸輪表面相接觸而隨之滾動，驅(qū)動軸的旋轉(zhuǎn)引起多個凸輪隨動件相繼嚙合于凸輪表面，從而使旋轉(zhuǎn)工作臺旋轉(zhuǎn)。
通過這種傾斜并旋轉(zhuǎn)的工作臺設(shè)備，可以高精度地驅(qū)動所述的軸部件，因此，對工件進(jìn)行高精度的加工成為可能。
另外，該驅(qū)動軸最好由第二電機(jī)驅(qū)動。
另外，最好是將第二電機(jī)設(shè)置成從支座外面不會被看到。
通過這種傾斜并旋轉(zhuǎn)的工作臺設(shè)備，由于將第二電機(jī)設(shè)置成從支座外面不會被看到，因此可以避免由于灰塵或第二電機(jī)上類似的粘結(jié)物所引起的旋轉(zhuǎn)精度的降低。
另外，最好是，通過齒輪將第二電機(jī)的動力傳輸給驅(qū)動軸，齒輪可設(shè)置成從基座外面不會被看到。
通過這種傾斜并旋轉(zhuǎn)的工作臺設(shè)備，由于將齒輪設(shè)置成從支座外面不會被看到，就可以避免由于灰塵或齒輪上類似的粘結(jié)物所引起的旋轉(zhuǎn)精度的降低。而且，第二電機(jī)的驅(qū)動力通過齒輪傳遞給驅(qū)動軸，通過改變齒輪的傳動比，就很容易提高電機(jī)的旋轉(zhuǎn)扭矩，或者很容易將旋轉(zhuǎn)速度提高到適當(dāng)?shù)闹?。而且通過使用齒輪，降低了對電機(jī)設(shè)置方面的限制。
另外，第二電機(jī)的驅(qū)動力也可以不借助齒輪而傳遞給驅(qū)動軸。
通過這種傾斜并旋轉(zhuǎn)的工作臺設(shè)備，設(shè)備可以小型化。另外，由于齒輪變得不再需要，就可以減少設(shè)備中的元件數(shù)量。此外，由于齒輪而存在的問題，例如因齒隙所引起的精度的降低?；蛞螨X輪自身變形而引起的精度的降低。都將不再發(fā)生，因此定位精度將提高。
通過本發(fā)明的這種傾斜并旋轉(zhuǎn)的工作臺設(shè)備，就可以有效地抑制使旋轉(zhuǎn)工作臺裝置傾斜的機(jī)構(gòu)中的偏心、游動以及其它的類似問題，因此在被旋轉(zhuǎn)工作臺裝置傾斜的機(jī)構(gòu)中就能保證高精度分度。因此高精度地加工工件變?yōu)榭赡堋?br> 另外，斜置滾柱軸承的第一V形槽在軸體上直接形成，該斜置滾柱軸承設(shè)置在基座和軸體之間，軸體作為旋轉(zhuǎn)軸使得旋轉(zhuǎn)工作臺裝置傾斜，而滾柱則與第一V形槽接觸并在其內(nèi)滾動。因此，當(dāng)加工軸體時，第一V形槽同時形成。也就是當(dāng)加工第一V形槽時，槽可以在不取下軸體的情況下被加工完成。因此，軸體的旋轉(zhuǎn)軸線和第一V形槽的中心軸線是相重合的，幾乎可以完全消除位置的不重合。因此，當(dāng)裝配一個傳統(tǒng)的、商業(yè)上可用的軸承時，消除由于裝配軸承(如設(shè)置在兩元件中的軸承附件部分的偏心)所引起的精度降低、以及由于滾柱路徑的變形(例如內(nèi)圈中的凹陷或突起)所引起的運(yùn)動精度降低等類似問題是可能的。
如上所述，在本發(fā)明的傾斜并旋轉(zhuǎn)的工作臺設(shè)備中采用了斜置滾柱軸承，以達(dá)到所需的高加工精度。另外，組成斜置滾柱軸承的V形槽在軸體上直接形成。通過這種方式，消除了所有在傳統(tǒng)軸承結(jié)構(gòu)中降低精度的因素，因此，就可以提供一種在設(shè)定傾斜角時具備很高精度的傾斜并旋轉(zhuǎn)的工作臺設(shè)備。
此外，傾斜并旋轉(zhuǎn)的工作臺設(shè)備這樣構(gòu)成帶有凸輪面的輸入軸的旋轉(zhuǎn)引起多個凸輪隨動件相繼嚙合于凸輪表面并隨之而旋轉(zhuǎn)，上述凸輪面的相位面隨著輸入軸的旋轉(zhuǎn)而沿著輸入軸的軸向移動。通過這種方式，高精度地定位旋轉(zhuǎn)工作臺的傾斜角度成為可能。
特別是，在本發(fā)明的傾斜并旋轉(zhuǎn)的工作臺設(shè)備中，在旋轉(zhuǎn)工作臺裝置的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中也采用斜置滾柱軸承。相應(yīng)地，提供一種傾斜并旋轉(zhuǎn)的工作臺設(shè)備，該設(shè)備包含有在運(yùn)動中保持高精度的旋轉(zhuǎn)工作臺裝置。也就是說，通過借助于擺動裝置而使具有高運(yùn)動精度的旋轉(zhuǎn)工作臺裝置發(fā)生擺動，就能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的角度定位，這樣就可以很容易地對平滑、連續(xù)的曲面進(jìn)行加工，并可以使該設(shè)備獲得超高性能。
第一個實(shí)施例下面將參考附圖對本發(fā)明的第一個實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)解釋。圖1到圖6示出了本發(fā)明的傾斜并旋轉(zhuǎn)的工作臺設(shè)備的一個實(shí)施例。圖1為根據(jù)本發(fā)明第一個實(shí)施例的、傾斜并旋轉(zhuǎn)的工作臺設(shè)備的立體圖；圖2為圖1中傾斜并旋轉(zhuǎn)的工作臺設(shè)備的俯視圖；圖3為圖1中傾斜并旋轉(zhuǎn)的工作臺設(shè)備的前視圖；圖4為沿圖2中X-X線的剖視圖，圖5為沿圖4中Y-Y線的剖視圖，圖6為沿圖4中Z-Z線的剖視圖。
舉例來說，本發(fā)明的傾斜并旋轉(zhuǎn)的工作臺設(shè)備包括包含一旋轉(zhuǎn)工作臺12的旋轉(zhuǎn)工作臺裝置10，在夾持著一個例如由三維加工中心進(jìn)行加工的工件的同時，該旋轉(zhuǎn)工作臺12可以旋轉(zhuǎn)；一個旋轉(zhuǎn)地支承著旋轉(zhuǎn)工作臺12的支座14；以及一個旋轉(zhuǎn)地支承著支座14的基座18，以使旋轉(zhuǎn)工作臺裝置10能夠擺動。
如上所述，旋轉(zhuǎn)工作臺裝置10包括夾持工件的旋轉(zhuǎn)工作臺12，以及一個旋轉(zhuǎn)地支承著旋轉(zhuǎn)工作臺12的支座14。如圖2所示，旋轉(zhuǎn)工作臺12的上表面，即工作臺臺面12b設(shè)置了一些滑槽12a，滑槽12a用于滑動構(gòu)成夾持工件的卡盤的卡塊。這些滑槽12a從旋轉(zhuǎn)工作臺12的中心呈徑向分布。斜置滾柱軸承30可以用作旋轉(zhuǎn)工作臺12和支座14的軸承。有關(guān)斜置滾柱軸承的詳細(xì)情況將在以后作詳細(xì)解釋。注意，在這個實(shí)施例中，滑槽12a(和卡盤)構(gòu)成了夾持工件的夾持機(jī)構(gòu)。
回轉(zhuǎn)架9構(gòu)成了作為旋轉(zhuǎn)軸的軸部分，回轉(zhuǎn)架9設(shè)置在旋轉(zhuǎn)工作臺12的下表面上，回轉(zhuǎn)架9的外圓周面的較低部分處設(shè)置有多個凸輪隨動件8，這些凸輪隨動件沿回轉(zhuǎn)架9的圓周方向呈一定間隔規(guī)則排列。
將驅(qū)動力輸入給旋轉(zhuǎn)工作臺12的驅(qū)動軸44通過一對軸承元件46由支座14旋轉(zhuǎn)地支承著。驅(qū)動軸44設(shè)有一滾齒凸輪48，作為一凸輪。滾齒凸輪48有一凸輪面48a，其相位面隨著驅(qū)動軸44的旋轉(zhuǎn)而軸向移動，凸輪面48a與回轉(zhuǎn)架9的凸輪隨動件8相互嚙合。在此，滾齒凸輪結(jié)構(gòu)采用了球面凸輪，這樣，不論是在停止時還是在分度時都不會出現(xiàn)游隙空程現(xiàn)象。支座14的孔40中有潤滑油，以潤滑滾齒凸輪48和凸輪隨動件8。
當(dāng)電機(jī)19的驅(qū)動力經(jīng)由齒輪15、17傳遞至該驅(qū)動軸44時，驅(qū)動軸44相對于支座14旋轉(zhuǎn)。當(dāng)驅(qū)動軸44旋轉(zhuǎn)時，滾齒凸輪48也旋轉(zhuǎn)，同滾齒凸輪48相嚙合的凸輪隨動件8相繼嚙合于凸輪面48a并隨之旋轉(zhuǎn)。從而將旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力傳遞到旋轉(zhuǎn)工作臺12，使旋轉(zhuǎn)工作臺12繞回轉(zhuǎn)架9的旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。注意，電機(jī)19和齒輪15、17可以設(shè)置成從支座14的外面不被看到。
從俯視圖上看，支座14呈矩形。構(gòu)成了旋轉(zhuǎn)軸軸體的圓柱形擺動回轉(zhuǎn)架20從支座14的兩相反表面伸出。這兩個擺動回轉(zhuǎn)架20這樣設(shè)置兩回轉(zhuǎn)架的軸線在同一條直線上，并被設(shè)置在旋轉(zhuǎn)工作臺12的旋轉(zhuǎn)軸線的垂直方向；兩個擺動回轉(zhuǎn)架20由基座18支承，旋轉(zhuǎn)工作臺裝置10擺動時，用擺動回轉(zhuǎn)架20作為擺動軸。
基座18包括位于旋轉(zhuǎn)工作臺裝置10下方的基座部分18b，旋轉(zhuǎn)裝置的兩個支承部分18a設(shè)在基座部分18b之上。裝置的這兩個支承部分18a分別在擺動回轉(zhuǎn)架20的一側(cè)以夾住旋轉(zhuǎn)工作臺裝置10。在裝置的兩個支承部分18a之間所設(shè)置的旋轉(zhuǎn)工作臺裝置10中，擺動回轉(zhuǎn)架20被旋轉(zhuǎn)地支承在裝置的兩個支承部分18a中間并實(shí)施擺動，以使工作臺臺面12b傾斜。另外，在裝置的兩個支承部分18a之間的基座部分18b的上表面上，有一凹陷部分18c，這樣，當(dāng)旋轉(zhuǎn)工作臺10擺動時，支座14的較低部分不會接觸到基座部分18b。
輸入驅(qū)動力以使旋轉(zhuǎn)工作臺裝置10發(fā)生擺動的輸入軸45由一對軸承元件49旋轉(zhuǎn)地支承在基座18上。輸入軸45設(shè)有一作為凸輪的滾齒凸輪50，滾齒凸輪50具有凸輪面50a，其相位面隨著輸入軸45的旋轉(zhuǎn)而軸向移動，凸輪面50a與擺動回轉(zhuǎn)架20的凸輪隨動件24相互嚙合。在此，滾齒凸輪結(jié)構(gòu)采用了球面凸輪這樣，不論是在停止時還是在分度時都不會出現(xiàn)游隙空程現(xiàn)象。
基座18上的每一個裝置支承部分18a的孔51中有潤滑油，以潤滑滾齒凸輪50和凸輪隨動件24，并且例如用一密封元件47來阻止?jié)櫥蛷幕?8中向外泄漏。
當(dāng)電機(jī)16的驅(qū)動力經(jīng)由齒輪3、4、5傳遞給輸入軸45時，輸入軸45相對于基座18旋轉(zhuǎn)。當(dāng)輸入軸45旋轉(zhuǎn)時，滾齒凸輪50旋轉(zhuǎn)，同滾齒凸輪50相嚙合的凸輪隨動件24相繼嚙合于凸輪面50a并隨之旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力因此傳遞到旋轉(zhuǎn)工作臺裝置10，使旋轉(zhuǎn)工作臺裝置10繞擺動回轉(zhuǎn)架20的旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。注意，電機(jī)19和齒輪3、4、5可以設(shè)置成從基座18的外面不被看到。
通常，上述的斜置滾柱軸承主要運(yùn)用了多個滾動體，或者稱之為“滾柱”(下文簡稱作“滾柱”)。這些滾柱呈圓柱形。這些滾柱各自的軸線(也稱“旋轉(zhuǎn)軸線”)沿某一特定方向定向。滾柱在一環(huán)形空間內(nèi)沿圓周方向呈一定間隔均勻排列，該環(huán)形空間是在旋轉(zhuǎn)軸和支承該旋轉(zhuǎn)軸的支承部件之間形成的。例如，滾柱在安裝于內(nèi)旋轉(zhuǎn)軸的內(nèi)環(huán)的內(nèi)圈和安裝于外支承部件的外環(huán)的外圈之間滾動。如果旋轉(zhuǎn)軸安裝在外部，支承部件安裝在內(nèi)部，那么內(nèi)環(huán)將安裝在支承部件上，而外環(huán)則安裝在旋轉(zhuǎn)軸上。特別的是在斜置滾柱軸承中，不但每一滾柱的旋轉(zhuǎn)軸線設(shè)置成相對于旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)軸線傾斜一定角度，而且相鄰滾柱的旋轉(zhuǎn)軸線設(shè)置成使之朝著相反的方向傾斜。為保持、定位滾柱，在旋轉(zhuǎn)軸與支承部分之間設(shè)置一保持器。這種斜置滾柱軸承的基本結(jié)構(gòu)是眾所周知的。
本實(shí)施例的傾斜并旋轉(zhuǎn)的工作臺設(shè)備1在旋轉(zhuǎn)工作臺12的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)工作臺裝置10的擺動機(jī)構(gòu)中都運(yùn)用了斜置滾柱軸承，因軸承的基本結(jié)構(gòu)基本相同，現(xiàn)僅以旋轉(zhuǎn)工作臺裝置10的擺動機(jī)構(gòu)中的斜置滾柱軸承31為例并參考圖5、以及圖7到圖11A和11B加以說明。
圖7是旋轉(zhuǎn)工作臺裝置的擺動機(jī)構(gòu)的軸承部分的斜置滾柱軸承的局部剖視圖，圖8是同一軸承部分的斜置滾柱軸承的局部剖視圖，表示了不同于圖7的另一位置；圖9A和圖9B是解釋滾柱及其保持器裝配時存在的問題的視圖；圖10A和圖10B示出軸承部分的滾柱及其保持器裝配的狀態(tài)；圖11A和圖11B示出裝配后的軸承部分中的滾柱及其保持器的兩個不同位置的剖視圖。
每一擺動回轉(zhuǎn)架20由基座18支承，基座18具有裝置的支承部分18a，其有一用于插入擺動回轉(zhuǎn)架20的孔51，以及一固定到裝置的支承部分18a上并與擺動回轉(zhuǎn)架20的外圓周面20a有輕微間隙的環(huán)細(xì)件7。環(huán)細(xì)件7包括在外側(cè)的外環(huán)組件7a和在內(nèi)部的內(nèi)環(huán)組件7b，他們都位于裝置支承部分18a的內(nèi)部。在擺動回轉(zhuǎn)架20側(cè)面的外環(huán)組件7a和內(nèi)環(huán)組件7b各自的邊緣，也就是組件7a，7b相互面對的側(cè)面的邊緣，沿每一邊緣的整個圓周呈45°的錐角。外環(huán)組件7a和內(nèi)環(huán)組件7b由螺栓固定，兩者之間有一小間隙，兩元件的傾斜部分形成朝著擺動回轉(zhuǎn)架20敞開的第二V形槽32。
另外，在與固定到裝置支承部分18a上的環(huán)組件7的第二V形槽32的相對位置處，擺動回轉(zhuǎn)架20有一第一V形槽34，它朝著環(huán)組件7敞開，沿回轉(zhuǎn)架20的整個圓周形成。
注意，作為軸體的回轉(zhuǎn)架20設(shè)置在旋轉(zhuǎn)工作臺裝置10的兩邊，第一V形槽34在裝置10的一側(cè)的擺動回轉(zhuǎn)架20上直接形成。第五V形槽在裝置10的另一側(cè)的擺動回轉(zhuǎn)架20上直接形成，基座18有一第六V形槽與第五V形槽相對。
在擺動回轉(zhuǎn)架20的第一V形槽34和環(huán)組件7的第二V形槽32之間有多個圓柱滾柱26。每一滾柱26有一圓柱軸承面21和一對在軸承面21兩端的平端面22。滾柱沿著擺動回轉(zhuǎn)架20的圓周方向呈一定間隔排列。滾柱26同內(nèi)圈25和外圈27接觸，以包圍擺動回轉(zhuǎn)架20的圓周，該內(nèi)圈25成形在擺動回轉(zhuǎn)架20的內(nèi)部并形成第一V形槽34，而外圈27則成形在安裝于裝置支承部分18a上的環(huán)組件7內(nèi)，并形成第二V形槽32。滾柱26在內(nèi)圈25和外圈27之間滾動。另外，滾柱26的旋轉(zhuǎn)軸線x1設(shè)置成相對于擺動回轉(zhuǎn)架20的旋轉(zhuǎn)軸x2傾斜。此外，如圖7和圖8所示，某些滾柱26的旋轉(zhuǎn)軸線x1與相鄰滾柱26的旋轉(zhuǎn)軸線x1方向垂直地傾斜。而且，裝置支承部分18a上的環(huán)組件7與擺動回轉(zhuǎn)架20之間設(shè)置一環(huán)形間隙。用于固定滾柱26的薄圓柱形保持器28沿圓周方向安裝在此間隙中。在保持器28的圓周面上有多個小孔29，小孔29為了各自固定一滾柱26，并根據(jù)滾柱26的排列而設(shè)置。
更詳細(xì)的是，擺動回轉(zhuǎn)架20(作為一軸體)具有凸輪隨動件24，它們在與滾齒凸輪50嚙合時構(gòu)成一個凸輪機(jī)構(gòu)。這些凸輪隨動件24沿?cái)[動回轉(zhuǎn)架20的圓周方向(也即旋轉(zhuǎn)方向)呈一定間隔規(guī)則排列，并且在軸向上大致設(shè)置在擺動回轉(zhuǎn)架20的中部。環(huán)組件7有一外環(huán)組件7a和一與外環(huán)組件有小間隙的內(nèi)環(huán)組件7b。外環(huán)組件7a通過凸緣部件6由標(biāo)準(zhǔn)固定螺栓35固定到裝置的支承部分18a上，凸緣部件6位于外環(huán)組件7a的外圓周面上。內(nèi)環(huán)組件7b由裝配螺栓36固定到外環(huán)組件7a上。
軸承外圈27在圓周方向成形于外環(huán)組件7a和內(nèi)環(huán)組件7b的彼此相對的面的內(nèi)圓周上，外圈27有一V形槽橫截面，該V形槽的槽面或者以滾動狀態(tài)方式接觸每一個滾柱26的軸承面2 1(該滾柱設(shè)置成相對于擺動回轉(zhuǎn)架20的旋轉(zhuǎn)軸線x2而傾斜)，或者以一個小間隙面對著每一滾柱26的端面22。外圈27因此可以從外部引導(dǎo)滾柱26的滾動。
另一方面，與環(huán)組件7的外圈27相對的環(huán)形內(nèi)圈25在圓周方向成形于擺動回轉(zhuǎn)架20的外圓周面上。內(nèi)圈25有一V形槽橫截面，該V形槽的槽面或者以滾動狀態(tài)方式接觸每一個滾柱26的軸承面21(該滾柱設(shè)置成傾斜的)，或者以一個小間隙面對著每一滾柱26的端面22。內(nèi)圈25因此可以從內(nèi)部引導(dǎo)滾柱26的滾動。特別的是，通過直接加工擺動回轉(zhuǎn)架20而形成內(nèi)圈25，并沿?cái)[動回轉(zhuǎn)架20的外圓周面產(chǎn)生第一V形槽34。
此外，在環(huán)組件7的外圈27和有第一V形槽34的擺動回轉(zhuǎn)架20的內(nèi)圈25的底部各自沿外圈27和內(nèi)圈25的圓周方向設(shè)置有窄通道37，這些窄通道37可以保證潤滑油對滾柱26的供應(yīng)和流出。
另外，對于保持器28中的、每一個為了固定其旋轉(zhuǎn)軸線x1沿相反方向傾斜的滾柱26的小孔29，在小孔29的邊上有一錐形端38，該錐形端38正對著安裝在小孔29中的滾柱26的軸承面21，錐形端38延伸并沿軸承面21逐漸減小小孔29的內(nèi)徑。該錐形端38構(gòu)成軸承面21的支承面的一部分。因此，當(dāng)滾柱26插入保持器28中時，其端面22正對小孔29，軸承面21緊鄰錐形端38。錐形端38為小孔29的狀態(tài)確定方向。因此，滾柱26可以從保持器28的一側(cè)插入，但是錐形端38阻止?jié)L柱26從另一側(cè)插入。也就是說，從不同的方向插入保持器28中的、相對于外圈27和內(nèi)圈25滾動的滾柱26被保持固定，以至于滾柱26的軸承面21面對不同的方向。為此，支承這些軸承面21的錐形端38沿著這些滾柱26的插入方向而設(shè)置在保持器28中。
在這種設(shè)有上述斜置滾柱軸承31的傾斜并旋轉(zhuǎn)的工作臺設(shè)備中，通過直接加工具有高剛性的擺動回轉(zhuǎn)架20而形成內(nèi)圈25。因此，制成接近完美圓形而沒有加工變形的內(nèi)圈25是可能的，于是解決內(nèi)圈由于凹陷或突起而造成的形狀問題是可能的(如商業(yè)上裝配軸承等的內(nèi)圈)。特別是，在對擺動回轉(zhuǎn)架20進(jìn)行加工時，在其外圓周上直接形成構(gòu)造為第一V形槽34的內(nèi)圈25，而且是在加工擺動回轉(zhuǎn)架20的同時形成內(nèi)圈25，于是加工出的內(nèi)圈25的中心將同擺動回轉(zhuǎn)架20的中心完全重合。因此，使擺動回轉(zhuǎn)架20的旋轉(zhuǎn)中心x2與斜置滾柱軸承31的內(nèi)圈25的中心相重合是可能的，因此消除了在回轉(zhuǎn)架20和軸承31之間的任何位置偏差。
根據(jù)本發(fā)明，內(nèi)圈25在擺動回轉(zhuǎn)架20上直接形成。因此，消除了所有影響傳統(tǒng)軸承結(jié)構(gòu)的精度的因素，以及使傾斜并旋轉(zhuǎn)的工作臺設(shè)備1獲得高的運(yùn)動精度也是可能的，因此這樣就能夠在處理復(fù)雜曲面時獲得很高的加工精度。
另外，旋轉(zhuǎn)中心x1相對于擺動回轉(zhuǎn)架20的旋轉(zhuǎn)中心x2傾斜，相鄰滾柱26的旋轉(zhuǎn)中心x1也因保持器28的小孔29限制了滾柱26的插入方向而朝不同方向傾斜，借助于這種結(jié)構(gòu)，使單個的斜置滾柱軸承31能承受施加于擺動回轉(zhuǎn)架20的徑向或軸向推力載荷。因此本發(fā)明提供了一種幾乎不存在裝配誤差的、結(jié)構(gòu)簡單的傾斜并旋轉(zhuǎn)的工作臺設(shè)備1。
而且，對于小孔29，如圖9A所示，如果其尺寸設(shè)計(jì)得能夠使?jié)L柱26從保持器28的任何一側(cè)裝入，那么小孔29的直徑尺寸就太大了，使?jié)L柱26傾向于松動。另外，從保持器28方面考慮，如果滾柱26不能在各個方向上限制住保持器28，松動也會在保持器28上發(fā)生。而且，滾柱26只在一點(diǎn)上接觸小孔29，如圖9B所示(這是從滾柱26插入的方向看到的小孔29)，其結(jié)果，因?yàn)檠剌S承面21的狹窄接觸線，油膜可能很容易破壞。
相反，根據(jù)本發(fā)明，如圖10A所示，由于錐形端38能夠消除在滾柱26和保持器28之間的不必要的間隙，松動可被減小。另外，保持器28由從不同方向插入的滾柱26來支持，如圖11A和圖11B所示，因此阻止保持器28的松動是可能的，從而防止保持器28干涉擺動轉(zhuǎn)動件20和環(huán)組件7也是可能的。另外，如圖10B所示的從滾柱26插入方向(參考圖10A)看到的小孔29，通過在保持器28的厚度方向、沿滾柱26的軸承面21形成小孔29的曲面，就使?jié)L柱26與小孔29形成表面接觸，以及在小孔29和滾柱26之間保持一個大致均勻的間隙是可能的。這樣的結(jié)果是，使得能夠保證形成令人滿意的油膜。由于形成了令人滿意的油膜，就阻止了保持器28以及滾柱26的松動，使得可以進(jìn)一步改善該傾斜-旋轉(zhuǎn)工作臺設(shè)備1的運(yùn)動精度。
在此實(shí)施例中，內(nèi)圈25通過加工擺動回轉(zhuǎn)架20直接形成，外圈27成形在連接于圍繞擺動回轉(zhuǎn)架20的裝置支承部分18a的環(huán)組件7上。然而，當(dāng)裝置的支承部分18a有軸狀部分，擺動回轉(zhuǎn)架20圍繞此軸狀部分被連接時，很明顯，內(nèi)圈25可以在裝置的支承部分18a上形成，而外圈27可以在加工擺動回轉(zhuǎn)架20時直接形成。
另外，該實(shí)施例的傾斜并旋轉(zhuǎn)的工作臺設(shè)備1在旋轉(zhuǎn)工作臺12和支座14之間也采用了一斜置滾柱軸承30作為支承結(jié)構(gòu)。相應(yīng)的擺動回轉(zhuǎn)架20、環(huán)組件7、滾齒凸輪50、齒輪隨動件24、第一V形槽34、第二V形槽32、斜置滾柱軸承31的滾柱26分別對應(yīng)于回轉(zhuǎn)架9、工作臺的環(huán)組件11、滾齒凸輪48、凸輪隨動件8、第三V形槽54、第四V形槽52、斜置滾柱軸承30的滾柱23。
也就是說，旋轉(zhuǎn)工作臺裝置10所包含的斜置滾柱軸承30在回轉(zhuǎn)架9上直接加工形成，因此，形成一個接近完美圓形、沒有加工變形的內(nèi)圈是可能的。因此，使得可以使回轉(zhuǎn)架9的旋轉(zhuǎn)中心與斜置滾柱軸承30的內(nèi)圈中心相重合、消除任何回轉(zhuǎn)架9和軸承30之間的位置偏差。而且，傳統(tǒng)軸承結(jié)構(gòu)中存在的引起精度問題的各種因素可以完全避免，使具有高運(yùn)動精度的旋轉(zhuǎn)工作臺裝置成為可能。而且也能使用單個的斜置滾柱軸承30來承受施加于回轉(zhuǎn)架9的徑向或軸向推力載荷，因此提供了一種幾乎沒有裝配誤差的、結(jié)構(gòu)簡單的旋轉(zhuǎn)工作臺裝置。與上述的旋轉(zhuǎn)工作臺的擺動機(jī)構(gòu)一起，就實(shí)現(xiàn)了一種具有很高的運(yùn)動精度的傾斜并旋轉(zhuǎn)的工作臺設(shè)備，從而能夠獲得很高的加工精度。
如上所述，考慮到它們的結(jié)構(gòu)，在需要高定位精度的傾斜并旋轉(zhuǎn)的工作臺設(shè)備中采用斜置滾柱軸承30、31是有利的。特別是，如上面實(shí)施例所描述的那樣，斜置滾柱軸承30、31分別用于旋轉(zhuǎn)工作臺裝置10的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)部分和使旋轉(zhuǎn)工作臺裝置10擺動的擺動機(jī)構(gòu)部分。通過這種方式，以高精度加工一個復(fù)雜、連續(xù)的三維曲面成為可能。而且，在傾斜并旋轉(zhuǎn)的工作臺設(shè)備中采用球面凸輪后，甚至在連續(xù)的加工過程中、或僅僅用齒輪結(jié)構(gòu)的情況下，也不會再發(fā)生游隙空程現(xiàn)象。因此，采用上述傾斜并旋轉(zhuǎn)的工作臺設(shè)備，可以很容易地加工平滑連續(xù)的曲面，并可以使該設(shè)備獲得超高性能。
第二個實(shí)施例下面將參考附圖對本發(fā)明的第二個實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)解釋。圖16到圖20示出了本發(fā)明的傾斜并旋轉(zhuǎn)的工作臺設(shè)備的第二個實(shí)施例。圖16是根據(jù)本發(fā)明第二個實(shí)施例的、傾斜并旋轉(zhuǎn)的工作臺設(shè)備的俯視圖；圖17是根據(jù)第二個實(shí)施例的、傾斜并旋轉(zhuǎn)的工作臺設(shè)備的前視圖；圖18是沿圖16中X-X線的剖視圖；圖19是沿圖18中Y-Y線的剖視圖；圖20是沿圖18中Z-Z線的剖視圖。
舉例來說，第二個實(shí)施例的傾斜并旋轉(zhuǎn)的工作臺設(shè)備也包括包含一旋轉(zhuǎn)工作臺112的旋轉(zhuǎn)工作臺裝置110，在夾持著一個例如由三維加工中心進(jìn)行加工的工件的同時，該工作臺裝置可以旋轉(zhuǎn)；一個旋轉(zhuǎn)地支承著旋轉(zhuǎn)工作臺112的支座114；以及一個旋轉(zhuǎn)地支承著支座114的基座118，以使旋轉(zhuǎn)工作臺裝置110能夠擺動。
如上所述，旋轉(zhuǎn)工作臺裝置110包括夾持工件的旋轉(zhuǎn)工作臺112，以及旋轉(zhuǎn)地支承著旋轉(zhuǎn)工作臺112的支座114。如圖16所示，旋轉(zhuǎn)工作臺112的上表面，即工作臺臺面112b，設(shè)置了一些滑槽112a，滑槽112a用于滑動構(gòu)成夾持工件的卡盤的卡塊。這些滑槽112a從旋轉(zhuǎn)工作臺112的中心呈徑向分布。斜置滾柱軸承130可以用作旋轉(zhuǎn)工作臺112和支座114的軸承，斜置滾柱軸承130的結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)相同。注意，在這個實(shí)施例中，滑槽112a(和卡盤)也構(gòu)成了夾持工件的夾持機(jī)構(gòu)。
回轉(zhuǎn)架109構(gòu)成了作為旋轉(zhuǎn)軸的軸部分，回轉(zhuǎn)架109設(shè)置在旋轉(zhuǎn)工作臺112的下表面上，回轉(zhuǎn)架109的外圓周面的較低部分處設(shè)置有多個凸輪隨動件108，這些凸輪隨動件沿回轉(zhuǎn)架109的圓周方向呈一定間隔規(guī)則排列。
將驅(qū)動力輸入給旋轉(zhuǎn)工作臺112的驅(qū)動軸144通過一對軸承元件146由支座114旋轉(zhuǎn)地支承著。驅(qū)動軸144設(shè)有一滾齒凸輪148，作為一凸輪。滾齒凸輪148有一凸輪面148a，其相位面隨著驅(qū)動軸144的旋轉(zhuǎn)而軸向移動，凸輪面148a與回轉(zhuǎn)架109的凸輪隨動件108相互嚙合。在此，滾齒凸輪的結(jié)構(gòu)采用了球面凸輪這樣，不論是在停止時還是在分度時都不會出現(xiàn)游隙空程現(xiàn)象。支座114的孔140中有潤滑油，以潤滑滾齒凸輪148和凸輪隨動件108。
第二個實(shí)施例中，電機(jī)119設(shè)置得使其輸出軸的軸線同驅(qū)動軸144的軸線相重合。電機(jī)119通過一耦合件180與驅(qū)動軸144連接。因此，電機(jī)119的驅(qū)動力不經(jīng)過齒輪而傳遞至該驅(qū)動軸144。注意，電機(jī)119可以設(shè)置成從支座114的外面不被看到。
通過采用這種結(jié)構(gòu)，使減小該旋轉(zhuǎn)工作臺裝置110的尺寸成為可能。另外，因?yàn)椴辉傩枰X輪，元件的數(shù)量就會減少，而且設(shè)備的重量也會減少，因此驅(qū)動該旋轉(zhuǎn)工作臺裝置110的動力源輸出功率也就減小。而且，涉及齒輪的問題，例如由于齒隙或齒輪本身變形所引起的精度降低等問題都將不會再發(fā)生，因此將提高定位精度。
當(dāng)電機(jī)119的驅(qū)動力輸送至該驅(qū)動軸144時，驅(qū)動軸144就會相對于支座144旋轉(zhuǎn)。當(dāng)驅(qū)動軸144旋轉(zhuǎn)時，滾齒凸輪148也旋轉(zhuǎn)，與滾齒凸輪148相嚙合的凸輪隨動件108相繼嚙合于凸輪表面148a并隨之旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力因此被傳遞給旋轉(zhuǎn)工作臺112，旋轉(zhuǎn)工作臺112就圍繞著回轉(zhuǎn)架109的旋轉(zhuǎn)軸線轉(zhuǎn)動。
從俯視圖上看，支座114呈矩形。構(gòu)成了旋轉(zhuǎn)軸軸體的圓柱形擺動回轉(zhuǎn)架120從支座114的兩相反表面伸出。這兩個擺動回轉(zhuǎn)架120這樣設(shè)置兩回轉(zhuǎn)架的軸線在同一條直線上，并被設(shè)置在旋轉(zhuǎn)工作臺112的旋轉(zhuǎn)軸線的垂直方向；這兩個擺動回轉(zhuǎn)架120由基座118支承，旋轉(zhuǎn)工作臺裝置110擺動時，用擺動回轉(zhuǎn)架120作為擺動軸。
基座118包括位于旋轉(zhuǎn)工作臺裝置110下方的基座部分118b，旋轉(zhuǎn)裝置的兩個支承部分118a設(shè)在基座部分118b上。裝置的這兩個支承部分118a各在擺動回轉(zhuǎn)架120的一邊以夾住旋轉(zhuǎn)工作臺裝置110。在裝置的兩個支承部分118a之間所設(shè)置的旋轉(zhuǎn)工作臺裝置110中，擺動回轉(zhuǎn)架120被旋轉(zhuǎn)地支承在裝置的兩個支承部分118a之間并實(shí)施擺動，以使工作臺臺面112b傾斜。另外，在裝置的兩個支承部分118a之間的基座部分118b的上表面上，有一凹陷部分118c，這樣，當(dāng)旋轉(zhuǎn)工作臺110擺動時，支座114的較低部分不會接觸到基座部分118b。
輸入驅(qū)動力以使旋轉(zhuǎn)工作臺裝置110發(fā)生擺動的輸入軸145由一對軸承元件149旋轉(zhuǎn)地支承在基座118上。輸入軸145設(shè)有一作為凸輪的滾齒凸輪150，滾齒凸輪150具有凸輪面150a，其相位面隨著輸入軸145的旋轉(zhuǎn)而軸向移動，凸輪面150a與擺動回轉(zhuǎn)架120的凸輪隨動件124相互嚙合。在此，滾齒凸輪的結(jié)構(gòu)采用了球面凸輪，這樣，不論是在停止時還是在分度時都不會出現(xiàn)游隙空程現(xiàn)象。
基座118上的每一個裝置支承部分118a的孔151中有潤滑油，以潤滑滾齒凸輪150和凸輪隨動件124，并且例如用一密封元件147來阻止?jié)櫥蛷幕?18中向外泄漏。
在第二個實(shí)施例中，電機(jī)116設(shè)置得使其輸出軸的軸線與輸入軸145的軸線相重合。電機(jī)116通過一耦合件181與驅(qū)動軸145連接。因此，電機(jī)116的驅(qū)動力不經(jīng)過齒輪而傳遞至該驅(qū)動軸145。注意，電機(jī)116設(shè)置成從基座118的外面不被看到。
通過采用這種結(jié)構(gòu)，使傾斜并旋轉(zhuǎn)的工作臺裝置101的尺寸減小成為可能。另外，由于不再需要齒輪，元件的數(shù)量就會減少。而且，涉及齒輪的問題，例如由于齒隙或齒輪本身的變形所引起的精度降低等問題都將不會再發(fā)生，因此將提高定位精度。
當(dāng)電機(jī)116的驅(qū)動力傳遞給輸入軸145時，輸入軸145相對基座118旋轉(zhuǎn)。當(dāng)輸入軸145旋轉(zhuǎn)時，滾齒凸輪150也旋轉(zhuǎn)，與滾齒凸輪150相嚙合的凸輪隨動件124相繼嚙合于凸輪面150a并隨之旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力因此傳遞到旋轉(zhuǎn)工作臺裝置110，使旋轉(zhuǎn)工作臺裝置110繞擺動回轉(zhuǎn)架120的旋轉(zhuǎn)軸線而旋轉(zhuǎn)。
通常，上述的斜置滾柱軸承主要運(yùn)用了多個滾動體或稱“滾柱”。這些滾柱呈圓柱形。這些滾柱各自的轉(zhuǎn)動軸線沿某一特定方向定向。滾柱在一環(huán)形空間內(nèi)沿圓周方向呈一定間隔均勻排列，該環(huán)形空間是在旋轉(zhuǎn)軸和支承該旋轉(zhuǎn)軸的支承部件之間形成的。例如，滾柱在安裝于內(nèi)旋轉(zhuǎn)軸的內(nèi)環(huán)的內(nèi)圈和安裝于外支承部件的外環(huán)的外圈之間滾動。如果旋轉(zhuǎn)軸安裝在外部，支承部件安裝在內(nèi)部，那么內(nèi)環(huán)將安裝在支承部件上，而外環(huán)則安裝在旋轉(zhuǎn)軸上。特別是在斜置滾柱軸承中，不但每一滾柱的旋轉(zhuǎn)軸線設(shè)置成相對于旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)軸線傾斜一定角度，而且相鄰滾柱的旋轉(zhuǎn)軸線方向設(shè)置成使之朝著相反方向傾斜。為了保持和定位滾柱，在旋轉(zhuǎn)軸與支承部分之間設(shè)置一保持器。這種斜置滾柱軸承的基本結(jié)構(gòu)是眾所周知的。
在第二個實(shí)施例的傾斜并旋轉(zhuǎn)的工作臺設(shè)備101中，旋轉(zhuǎn)工作臺112的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)以及旋轉(zhuǎn)工作臺裝置110的擺動機(jī)構(gòu)都采用了斜置滾柱軸承，軸承結(jié)構(gòu)都與第一個實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)相同。
雖然本發(fā)明僅選擇了實(shí)施例作為詳細(xì)解釋，但可以理解，不脫離本發(fā)明宗旨的任何改變都在本發(fā)明權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種傾斜并旋轉(zhuǎn)的工作臺設(shè)備，它包括一旋轉(zhuǎn)工作臺裝置，具有一旋轉(zhuǎn)工作臺和一旋轉(zhuǎn)地支承所述旋轉(zhuǎn)工作臺的支座，該支座包括至少一個軸體，該軸體垂直于所述旋轉(zhuǎn)工作臺的旋轉(zhuǎn)軸線；以及一基座，它使用所述軸體作為旋轉(zhuǎn)軸而旋轉(zhuǎn)地支承所述旋轉(zhuǎn)工作臺裝置；其中所述旋轉(zhuǎn)工作臺的一工作臺臺面可以通過使所述旋轉(zhuǎn)工作臺裝置旋轉(zhuǎn)而傾斜；一個第一V形槽沿著所述軸體的轉(zhuǎn)動方向直接形成在所述軸體上；所述基座還具有對著第一V形槽的一個第二V形槽；一個斜置滾柱軸承，它通過在所述軸體和所述基座之間設(shè)置多個滾動體而構(gòu)成，所述滾動體與第一V形槽和第二V形槽相接觸，并能夠在所述軸體和所述基座之間滾動，在這些滾動體中，一個滾動體的滾動軸線與一個相鄰滾動體的滾動軸線相互垂直。
2.如權(quán)利要求1所述的傾斜并旋轉(zhuǎn)的工作臺設(shè)備，其特征在于，它還包括為所述軸體輸入動力的輸入軸，所述輸入軸有一凸輪面，當(dāng)所述輸入軸轉(zhuǎn)動時，該凸輪面的相位沿所述輸入軸的軸向移動；所述軸體有多個凸輪隨動件，這些凸輪隨動件以規(guī)則的間隔沿圓周方向設(shè)置在所述軸體的外圓周上，并且與輸入軸的所述凸輪面相接觸并隨之滾動；所述輸入軸的轉(zhuǎn)動引起多個凸輪隨動件相繼嚙合于所述凸輪面，以使所述旋轉(zhuǎn)工作臺裝置旋轉(zhuǎn)。
3.如權(quán)利要求1所述的傾斜并旋轉(zhuǎn)的工作臺設(shè)備，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)工作臺有一軸部分作為所述旋轉(zhuǎn)工作臺的旋轉(zhuǎn)中心；一個第三V形槽沿旋轉(zhuǎn)方向直接形成在所述軸部分上；所述支座具有與所述第三V形槽相對的一個第四V形槽；一個斜置滾柱軸承，它通過在所述軸部分和所述支座之間設(shè)置多個滾動體而構(gòu)成，所述滾動體與第三V形槽和第四V形槽相接觸，并能夠在所述軸部分和所述支座之間滾動；在這些滾動體中，一個滾動體的滾動軸線與一個相鄰滾動體的滾動軸線相互垂直。
4.如權(quán)利要求1所述的傾斜并旋轉(zhuǎn)的工作臺設(shè)備，其特征在于所述至少一個軸體中的一軸體設(shè)置在支座上，在所述旋轉(zhuǎn)工作臺裝置的一側(cè)，所述至少一個軸體中的另外一軸體設(shè)置在支座上，在所述旋轉(zhuǎn)工作臺裝置的另一側(cè)；所述第一V形槽在一側(cè)的軸體上直接形成；一個第五V形槽在另一側(cè)的軸體上直接形成；所述基座具有與所述第五V形槽相對的一個第六V形槽。
5.如權(quán)利要求1所述的傾斜并旋轉(zhuǎn)的工作臺設(shè)備，其特征在于所述旋轉(zhuǎn)工作臺有一夾持工件的夾持機(jī)構(gòu)；被夾持機(jī)構(gòu)夾持的工件通過下述方式傾斜和旋轉(zhuǎn)使所述旋轉(zhuǎn)工作臺旋轉(zhuǎn)，及通過使所述旋轉(zhuǎn)工作臺裝置旋轉(zhuǎn)而使所述旋轉(zhuǎn)工作臺的所述工作臺臺面傾斜。
6.如權(quán)利要求2所述的傾斜并旋轉(zhuǎn)的工作臺設(shè)備，其特征在于所述輸入軸由電機(jī)驅(qū)動。
7.如權(quán)利要求6所述的傾斜并旋轉(zhuǎn)的工作臺設(shè)備，其特征在于所述電機(jī)設(shè)置成從所述基座的外面不能被看到。
8.如權(quán)利要求7所述的傾斜并旋轉(zhuǎn)的工作臺設(shè)備，其特征在于所述電機(jī)的驅(qū)動力通過齒輪傳遞給所述輸入軸；所述齒輪設(shè)置成從所述基座的外面不能被看到。
9.如權(quán)利要求7所述的傾斜并旋轉(zhuǎn)的工作臺設(shè)備，其特征在于所述電機(jī)的驅(qū)動力不借助齒輪而傳遞給所述輸入軸。
10.如權(quán)利要求3所述的傾斜并旋轉(zhuǎn)的工作臺設(shè)備，其特征在于，它還包括為所述軸部分輸入動力的驅(qū)動軸，所述驅(qū)動軸有一凸輪面，當(dāng)所述驅(qū)動軸轉(zhuǎn)動時，該凸輪面的相位沿所述驅(qū)動軸的軸向移動；所述軸部分有多個凸輪隨動件，這些凸輪隨動件以規(guī)則的間隔沿圓周方向設(shè)置在所述軸部分的外圓周上，并且與驅(qū)動軸的所述凸輪面相接觸并隨之滾動；所述驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)動引起多個凸輪隨動件相繼嚙合于所述凸輪面，以使所述旋轉(zhuǎn)工作臺旋轉(zhuǎn)。
11.如權(quán)利要求10所述的傾斜并旋轉(zhuǎn)的工作臺設(shè)備，其特征在于所述驅(qū)動軸由一第二電機(jī)驅(qū)動。
12.如權(quán)利要求11所述的傾斜并旋轉(zhuǎn)的工作臺設(shè)備，其特征在于所述第二電機(jī)設(shè)置成從所述支座的外面不能被看到。
13.如權(quán)利要求12所述的傾斜并旋轉(zhuǎn)的工作臺設(shè)備，其特征在于所述第二電機(jī)的驅(qū)動力通過齒輪傳遞給所述驅(qū)動軸；所述齒輪設(shè)置成從所述支座的外面不能被看到。
14.如權(quán)利要求12所述的傾斜并旋轉(zhuǎn)的工作臺設(shè)備，其特征在于所述第二電機(jī)的驅(qū)動力不借助齒輪而傳遞給所述驅(qū)動軸。
全文摘要
一種傾斜并旋轉(zhuǎn)的工作臺設(shè)備包括一旋轉(zhuǎn)工作臺裝置，具有一旋轉(zhuǎn)工作臺，一旋轉(zhuǎn)地支承旋轉(zhuǎn)工作臺的支座，支座有一軸體，該軸體垂直于旋轉(zhuǎn)工作臺的旋轉(zhuǎn)軸線；一基座，使用該軸體旋轉(zhuǎn)地支承旋轉(zhuǎn)工作臺裝置。通過令旋轉(zhuǎn)工作臺裝置旋轉(zhuǎn)就可以使旋轉(zhuǎn)工作臺的工作臺臺面傾斜。第一V形槽沿著軸體的轉(zhuǎn)動方向直接形成在軸體上；基座具有面對第一V形槽的第二V形槽。通過在軸體和基座之間設(shè)置多個滾動體而構(gòu)成斜置滾柱軸承，滾動體與第一V形槽和第二V形槽相接觸，并能夠在其間滾動，一個滾動體的滾動軸線與一個相鄰滾動體的滾動軸線相互垂直。
文檔編號F16C19/38GK1500589SQ200310120358
公開日2004年6月2日 申請日期2003年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月22日
發(fā)明者加藤平三郎 申請人:株式會社三共制作所