JP2010179391A

JP2010179391A - ワーク支持装置

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Publication number: JP2010179391A
Application number: JP2009023880A
Authority: JP
Inventors: Masato Ishii; 政人石井; Yoshitomo Ishii; 祥友石井
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-02-04
Filing date: 2009-02-04
Publication date: 2010-08-19
Anticipated expiration: 2029-02-04
Also published as: JP5417582B2

Abstract

【課題】クーラント液とセンサーエアをメカニカルシール部で供給できるようにして、リーク量を微量化する。
【解決手段】ワーク支持装置のメカニカルシールＡが、カバー３１内で前記方向にスラ
イドし、かつ拘束手段により不回転状態に設けた不回転管軸３５と、この不回転管軸を前方に押圧するバネ３８と、上記不回転管軸の前端面に後端面を圧接すると共に、上記回転パイプに連結した回転管軸３７とで構成され、上記不回転管軸の末端に上記パイプからクーラント液の供給を受けるようにし、また上記不回転管軸と回転管軸との突き合わせ面に合致する環状溝４５，４６を設けると共に、この一方環状溝の底と上記不回転管軸の末端面とが連通する通孔４７を、他方環状溝の底と上記回転管軸の先端面とが連通する通孔５０を設け、上記不回転管軸の通孔にセンサーエア供給パイプから上記カバー内の通路をへてセンサーエアの供給を受け、さらに回転管軸の通孔と上記センサーノズルを上記回転パイプに設けた通路で接続する。
【選択図】図１

Description

この発明は、機械加工するワークの支持装置に関する。

機械加工するワークの支持装置としては、特開平５−１０４３１２号公報に示すように、スピンドルの軸芯に挿通してあるエアチューブから供給する流体を、スピンドルと共に回転する枝状の通路をへて、基体内の中空室のピストンの前側或いは後側に切り替えにより送り込んでピストンを移動させ、ピストンの移動にともないダイヤフラムの前面に配置してある複数の把持爪を拡開或いは縮閉させるようになっている。

しかも、スピンドルの軸芯には、クーラント用チューブが組み込まれており、クーラント用チューブから供給されたクーラント液やエアは、把持爪により把持したワークに供給（吹き付けられるように）されるようになっている。

上記チューブ端末へのクーラントの供給は、同上公報の図５に示すようにロータリージョイントの軸芯にフリー回転するように組み込んである管軸の先端には、クーラント用チューブが接続されて、管軸の末端には、ロータリージョイント内の末端壁から突出する筒状体が上記管軸の回転を許容する状態に嵌入している。
なお、上記の筒状体には、クーラント液やエアの圧送パイプが接続されている。

上記のような構成によると、管軸と筒状体との嵌合方式（嵌合部分において回転を許容するために）により接続してあるので、クーラント液やエアを高圧圧送すると、もれが発生し、もれたクーラント液やエアは、静止部材の末端内に設けてある環状の中空室に流入し、中空室に接続してあるパイプをへて回収するようになっている。

このようなクーラント供給通路を利用して、クーラント供給通路に圧送するエアを、把持爪により把持するワークの正確な着座のセンサー（エア噴射孔にワークを密着させてエアの流出を阻止することで、ワークの正確な着座を確認しようとする）として使用すると、上述の嵌合形式の接続部分からエアがもれてエア圧が変動し、その結果センサーとしての役目を発揮することができない。

そこで、ロータリージョイントの後方にチューブ或いは管軸を突出させて、その突出端にエアパイプをロータリージョイントを介し接続することにより上述の問題を解消することができる。

しかしながら、切削加工時の刃先や加工にともなう切粉の刃先に対する離脱の（飛ばす）ために高圧なクーラント液を噴出させようとしても漏れのために目的を達成することができない。

この改善策として、高圧なクーラント液を供給して刃先迄の噴射や粉の離脱（飛ばすため）の噴射を可能にしたワーク支持装置（特許文献１）がある。

特許第３４６２３９６号公報

ところで、特許文献１のワーク支持装置によると、メカニカルシール部は、１回路しかなかった。

すると、クーラント使用は、供給路に接続したパイプ（特許文献１の符号１６）からセンサーエアを供給することになるので、軸とブッシュとに（非接触にともない）スキマがあるためエアがリークして正確な測定ができなかった。
すなわち、測定に不安定などの問題が発生する。

そこで、この発明は、クーラントとセンサーエアをメカニカルシール部で供給できるようにして、リーク量を微量化することで測定精度の向上化をはかることを課題とする。

上述のような課題を解決するために、この発明は、工作機械のスピンドルと共に回転する基体内に設けてある中空室にピストンを内蔵し、このピストンの前後上記中空室にそれぞれ連通する通路を設け、上記スピンドルの軸芯に挿通して上記それぞれの通路に流体供給チューブのそれぞれの先端を接続し、上記基体の前面周縁に外周縁を固定し、かつ中央に上記ピストンの動きを伝達するダイヤフラムを設けると共に、このダイヤフラムの前面に複数の把持爪を設け、上記スピンドルの末端に設けると共に、パイプから供給する流体の供給路にロータリージョイントを介し上記流体供給チューブの末端を接続し、上記基体にワークの着座によって噴射口を閉鎖するセンサーノズルを設けると共に、このセンサーノズルに流体を供給するように先端を接続して上記スピンドルの軸芯に挿入してあるセンサー用流体チューブの端末と上記ロータリージョイント内に上記スピンドルと共に回転するように組み込んである回転パイプの先端とを接続し、上記ロータリージョイントの末端に設けてある中空のカバー内にパイプから供給を受けたクーラント液を上記回転パイプに流入させるように接続したメカニカルシールを設けたワーク支持装置において、上記のメカニカルシールが、上記カバー内で前記方向にスライドし、かつ拘束手段により不回転状態に設けた不回転管軸と、この不回転管軸を前方に押圧するバネと、上記不回転管軸の前端面に後端面を圧接すると共に、上記回転パイプに連結した回転管軸とで構成され、上記不回転管軸の末端に上記パイプからクーラント液の供給を受けるようにし、また上記不回転管軸と回転管軸との突き合わせ面に合致する環状溝を設けると共に、この一方環状溝の底と上記不回転管軸の末端面とが連通する通孔を、他方環状溝の底と上記回転管軸の先端面とが連通する通孔を設け、上記不回転管軸の通孔にセンサーエア供給パイプから上記カバー内の通路をへてセンサーエアの供給を受け、さらに回転管軸の通孔と上記センサーノズルを上記回転パイプに設けた通路で接続した構成を採用したものである。

以上のように、この発明のワークの支持装置によれば、メカニカルシールにクーラント液の供給とセンサーエアの供給とを行う二回路が存在する。すなわち供給パイプから供給されたクーラント液は、メカニカルシールを構成する不回転管軸の軸芯をへて回転管軸の軸芯に向かい、そして回転パイプ、チューブ、噴射ノズルに、供給パイプから供給されたセンサーエアは、カバーの通路からメカニカルシールを構成する不回転管軸の通孔をへて不回転管軸と回転管軸との対向端突き合わせ面の環状溝、通孔から通路よりセンサーノズルにそれぞれ供給される。

このため、クーラント液とセンサーエアをメカニカルシールからそれぞれ供給でき、以前よりリーク量が微量のため、測定精度が向上するすぐれた効果がある。

図１はこの発明のワーク支持装置の縦断側面図である。図２はワーク支持部分の要部を示す縦断拡大側面図である。図３は同上の正面図である。図４はメカニカルシールの要部を示す縦断拡大正面図である。図５は同拘束手段の縦断拡大側面図である。図６はメカニカルシールの分解斜視図である。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
この発明の実施形態では、図１から図６に示すように、工作機械のスピンドル１と共に回転する基体２内に中空室３を設けると共に、この中空室３内には、ピストン４が組み込まれている。

また、上記の基体２には、ピストン４の前側中空室３に連通する第１通路５と、ピストン４の後側中空室３に連通する第２通路６とが設けられており、第２通路６から流体（エア）を圧送すると、ピストン４が前進し、第１通路５から流体（エア）を圧送すると、ピストン４が後退する。

さらに、基体２の前面には、その前面に所定の間隔を存して対向させると共に、基体２の周縁部に外周縁をボルトなどの固着具を介し固定し、かつピストン４の進退によって外周部を押し出し、引き戻すダイヤフラム７が設けてある。

上記ピストン４の進退によってダイヤフラム７の外周を押し出し、引き戻す連動手段としては、図２に示すようにピストン４の前面周縁から突出するフック状の突部８と、ダイヤフラム７の後端から突出するフック状の突部９とが噛み合い状に係合させて連続することで、ピストン４のスライドを直接ダイヤフラム７に伝えるようにしたが、限定されず、例えば平成８年特許願第１７８５２７号特許出願のピストンの進退運動をボールを介しスライドするスライダを介し作用させる方式を採用してもよい。

また、ダイヤフラム７の前面には、適宜配列したワークＸの把持爪１０が設けられている。上記の把持爪１０は、放射状（図示省略）に多数個配置され、ダイヤフラム７のネジ穴１１にボルト１２をねじ込んで取り付けてある。

なお、ダイヤフラム７は、例えば析出硬化合金を素材として固溶化処理状態で機械加工し、かつ熱処理して時効硬化させ、適度な硬度とした切欠引っ張り強さの大きいものが使用される。

さらに、スピンドル１の端末には、流体第１供給路１４と、流体第２供給路１５とを有するロータリージョイント１６が接続され、第１供給路１４と第２供給路１５には、流体供給パイプ２０が接続されている。

また、第１供給路１４の出口と第１通路５の入口とに、第２供給路１５の出口と第２通路６の入口とには、スピンドル１の軸芯の貫通孔１７に挿入してあるフレキシブルなチューブ１８の両端が接続される。

上記フレキシブルなチューブ１８には、例えばナイロン系やその他軟らかい、かつ軽い材質のものが用いられ、その切断や屈曲が容易なものであればよい。

なお、図１、図２、図３に示すように、ダイヤフラム７の前面中央にクーラント液の噴射ノズル２１が設けてあり、ノズル２１の流入口２２と、ロータリージョイント１６のクーラント液供給路２３の流出口２４とには、貫通孔１７に挿通してある上記チューブ１８と同様のチューブ２５の両端が接続してある。

さらに、基体２の前面中央部には、把持爪１０によりワークＸを正確に把持して着座させたとき、ワークＸによりエアの噴射口を閉鎖する複数のセンサーノズル２７が設けてある。

また、ロータリージョイント１６から後方に突出する中空のカバー３１内にクーラント供給パイプ３２からクーラント液を供給すると共に、カバー３１のクーラント液流入口３３と上記クーラント液供給路２３とをメカニカルシールＡを介し接続する。

上記のメカニカルシールＡは、図１，４，５，６に示すように、クーラント液流入口３３に連通する前後方向の孔３４に前後方向にスライドするように嵌挿すると共に、前後方向にスライドを許容して拘束手段Ｂにより不回転状態に保持した不回転管軸３５と、上記クーラント液供給路２３を構成する回転パイプ３６にねじ込み方式などの結合手段Ｃで共に回転するように結合した回転管軸３７と、この回転管軸３７の末端面に不回転管軸３５の先端面を圧接するように不回転管軸３５に前方への押圧力を付与するバネ３８とで構成されている。

すると、クーラント液供給パイプ３２から流入口３３をへてカバー３１内に向け供給（流入）したクーラント液は、不回転管軸３５から回転管軸３７をへて供給路２３に向かう。

なお、不回転管軸３５と回転管軸３７との突き合わせ鍔状の面（圧接状態の）からもれる微量なクーラント液は、カバー３１内に連通するように設けた排出パイプ３９から排出するようになっている。

上記の拘束手段Ｂは、図示の場合不回転管軸３５の前端の鍔４１に周縁から内方に向け切欠き４２を設けて、この切欠き４２に嵌入したビス４３をカバー３１にねじ込んで構成したが、限定されず、その他の方式により回転しないよう拘束することもある。

さらに、不回転管軸３５と回転管軸３７との突き合わせ面となる鍔４１，４１の突き合わせ板面に合致する環状溝４５，４６が形成してあり、不回転管軸３５の環状溝４５の底面と不回転管軸３５の後端面とに連通する通孔４７を設けて、この通孔４７には、センサーエアの供給パイプ４８からカバー３１の壁に設けてある通路４９をへてセンサーエアが供給されるようになっている。

そして、環状溝４５から環状溝４６に向かうセンサーエアは、環状溝４５の底面と回転管軸３７の前端面とが連通する通孔５０をへて回転パイプ３６の周壁内に設けてある通路５１に向かうようにしてあり、通路５１に向かうセンサーエアは、基体２内の通路５２をへてセンサーノズル２７に供給される。

なお、不回転管軸３５の前端面と周面とが連通する通孔５５を設けて、通孔５５からカバー３１内にもれたクーラント液が流入して排出パイプ３９から排出されるようにしてある。

図中２９はロータリージョイント１６に流体供給パイプ２０に並列させて設けた予備流体供給パイプで、この予備流体供給パイプ２９を並設した要因は、図２のダイヤフラム７により開閉する把持爪１０にかわる例えばコレット式チャックの開閉作用に用いるもので、予備流体供給パイプ２９の数も図示の１本に限定されず増設することもある。
図中６１はＯリングである。

上記のように構成すると、供給パイプ４８から供給したセンサーエアは、通路４９から通孔４７、環状溝４５，４６、通孔５０、通路５１をへてセンサーノズル２７に向かう。
勿論、メカニカルシールＡからは、クーラント液の供給が行われる。すなわち、メカニカルシールＡには、クーラント液の供給と、センサーエアの供給との二回路が存在する。

１スピンドル
２基体
３中空室
４ピストン
５第１通路
６第２通路
７ダイヤフラム
８，９突部
１０把持爪
１３固着具
１４第１供給路
１５第２供給路
１６ロータリージョイント
１７貫通孔
１８チューブ
２０流体供給パイプ
２１噴射ノズル
２２流入口
２３供給路
２４流出口
２５チューブ
２７センサーノズル
３１カバー
３２供給パイプ
３３流入口
３４孔
３５不回転管軸
３６回転パイプ
３７回転管軸
３８バネ
３９排出パイプ
４１鍔
４２切欠き
４３ビス
４５，４６環状溝
４７通孔
４８供給パイプ
４９通路
５０通孔
５１，５２通路
Ａメカニカルシール
Ｂ拘束手段
Ｃ結合手段
Ｘワーク

Claims

工作機械のスピンドルと共に回転する基体内に設けてある中空室にピストンを内蔵し、このピストンの前後上記中空室にそれぞれ連通する通路を設け、上記スピンドルの軸芯に挿通して上記それぞれの通路に流体供給チューブのそれぞれの先端を接続し、上記基体の前面周縁に外周縁を固定し、かつ中央に上記ピストンの動きを伝達するダイヤフラムを設けると共に、このダイヤフラムの前面に複数の把持爪を設け、上記スピンドルの末端に設けると共に、パイプから供給する流体の供給路にロータリージョイントを介し上記流体供給チューブの末端を接続し、上記基体にワークの着座によって噴射口を閉鎖するセンサーノズルを設けると共に、このセンサーノズルに流体を供給するように先端を接続して上記スピンドルの軸芯に挿入してあるセンサー用流体チューブの端末と上記ロータリージョイント内に上記スピンドルと共に回転するように組み込んである回転パイプの先端とを接続し、上記ロータリージョイントの末端に設けてある中空のカバー内にパイプから供給を受けたクーラント液を上記回転パイプに流入させるように接続したメカニカルシールを設けたワーク支持装置において、上記のメカニカルシールが、上記カバー内で前記方向にスライドし、かつ拘束手段により不回転状態に設けた不回転管軸と、この不回転管軸を前方に押圧するバネと、上記不回転管軸の前端面に後端面を圧接すると共に、上記回転パイプに連結した回転管軸とで構成され、上記不回転管軸の末端に上記パイプからクーラント液の供給を受けるようにし、また上記不回転管軸と回転管軸との突き合わせ面に合致する環状溝を設けると共に、この一方環状溝の底と上記不回転管軸の末端面とが連通する通孔を、他方環状溝の底と上記回転管軸の先端面とが連通する通孔を設け、上記不回転管軸の通孔にセンサーエア供給パイプから上記カバー内の通路をへてセンサーエアの供給を受け、さらに回転管軸の通孔と上記センサーノズルを上記回転パイプに設けた通路で接続したことを特徴とするワークの支持装置。