JP2014117753A - 心押台 - Google Patents

Abstract

【課題】心押軸６２が心押台本体６１から突き出し出入りする部分での接触抵抗を低減すると共に、この部分から加工屑や加工液などが浸入する恐れが無く、かつ、静圧軸受ポケット６１ａからの油が漏れない心押台６を提供する。
【解決手段】
被支持物のセンタ穴を支持するセンタ６３を保持する心押軸６２を備えた心押台６において、
回転と軸方向の移動が可能に支持する静圧軸受６１ａ、６１ｂと、心押軸６２を軸方向に往復させる油圧シリンダ６００と、圧油を供給する圧油供給装置１０を備える。心押軸６２の心押台本体６１から突き出す部分の先端部に空気軸受６６と、一端が空気軸受６６に固定され他端が心押台本体６１に固定され、心押軸６２の軸方向に伸縮可能な気密カバー６７と、空気軸受６６に空気を供給する空圧源２５を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、工作機械の心押台に関するものである。

長尺の工作物を回転支持して加工を行う工作機械においては、工作物の一端を主軸台で回転駆動保持し、他端の端面に設けたセンタ穴にセンタを挿入して心押台で支持する構成が用いられる。センタ穴にセンタを挿入するため、センタを保持する心押軸を前後進するので、主軸台から心押軸が突き出し出入りする部分にシールを備えている。このシール部での接触抵抗を低減するために、シール部材のリップ部に空気を供給し、リップと心押軸の接触を防止することが行われている（例えば、特許文献１）。
近年、各種の工作物を同一の駆動冶具で駆動するため、摩擦駆動が用いられる。この場合、心押台側の支持部で摩擦があると、工作物に十分な駆動力を与えることができない。このため、心押軸を油圧を用いた静圧軸受で保持することにより、作動油の粘性抵抗以外に抵抗力が作用しない構造（例えば、特許文献２）を用いることが考えられる。

実開平６−４６８０４号公報 特開昭６１−２４１０５０号公報

特許文献１の心押台は心押軸の後退時に、心押軸の外周に付着した加工屑や加工液などがリップ部から摺動面に浸入し、摺動面で噛付く恐れがある。
特許文献２の心押台においては、静圧軸受の油が、心押軸が突き出し出入りする部分から漏れる恐れがあった。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、心押軸が突き出し出入りする部分での接触抵抗を低減すると共に、この部分から加工屑や加工液などが浸入する恐れが無く、かつ、静圧軸受からの油が漏れない心押台を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明の特徴は、心押台本体と、
心押軸と、
前記心押台本体に保持され、前記心押軸を回転と軸方向の移動が可能に支持する静圧軸受と、
前記心押軸の前記心押台本体から突き出る部分の外周に配置される空気軸受軸と、
前記空気軸受軸に対して、前記心押軸の軸方向には拘束され回転方向には回転自在に、空気の圧力で保持される空気軸受リングと、
一端が前記空気軸受リングに固定され他端が前記心押台本体に固定され、前記心押軸を囲繞し、前記心押軸の軸方向に伸縮可能で気密性のある気密カバーと
前記空気軸受リングに前記空気を供給する空圧供給装置を備えることである。

請求項２に係る発明の特徴は、請求項１に係る発明において、前記空気軸受軸は、前記心押軸の軸方向の所定位置で最大径となり前記所定位置から前記心押軸の互いに逆方向に縮径する1組の円錐面１を備え、
前記空気軸受リングは、前記円錐面１と所定の隙間を有して対抗配置される1組の円錐面２を備え、
前記円錐面２に軸受ポケットを備えることである。

請求項1に係る発明によれば、空気軸受から流出する空気で気密カバー内の気圧が上昇することにより、心押軸が心押台本体から突き出る部分から、加工液などが心押台本体内に浸入することと、心押台本体外に静圧軸受の油が漏れることを防止し、さらに、気密カバーから心押軸の回転を妨げる力を受けない心押台を実現できる。

請求項２に係る発明によれば、1組の円錐面１と1組の円錐面２の間に作用する力により、心押軸の半径方向と軸方向の両方向の力を保持できるので、空気軸受を小型化できる。このため、心押軸の心押台本体からの突出し量を小さくでき、支持剛性の大きな心押台を実現できる。

本実施形態の研削盤の平面図である。 本実施形態の心押台の概略図である。 本実施形態の気密カバー取付け部の詳細断面図である。

以下、本発明の実施の形態を、心押台を研削盤に搭載した事例で説明する。
図１において、円筒研削盤１は、ベッド２を備え、ベッド２上にＸ軸方向に往復可能な砥石台３と、Ｘ軸に直交するＺ軸方向に往復可能なテーブル４を備えている。砥石台３は砥石車７を回転自在に支持し、砥石車７を回転させる回転モータ（図示省略する）を備えている。テーブル４上には、工作物（被支持物）Ｗの一端を把持して回転自在に支持し主軸モータ（図示省略する）により回転駆動される主軸５と、工作物Ｗの他端のセンタ穴をセンタで保持して回転自在に支持する心押台６を備えており、工作物Ｗは主軸５と心押台６により支持されて、研削加工時に回転駆動される。ドレッシング装置９が、主軸５上に固定され、さらに、心押台６などに圧油を供給する油圧ユニット（圧油供給装置）１０を備えている。

この円筒研削盤１は、所定のプログラムを実行することで自動化された研削加工やドレッシングを実行する制御装置３０を備えている。制御装置３０の機能的構成として、砥石台３の送りを制御するＸ軸制御部３１、テーブル４の送りを制御するＺ軸制御部３２、主軸５を制御する主軸制御部３３、心押台６を制御する心押台制御部３４などを具備している。

図２に基づき、心押台６について説明する。
心押台本体６１は２個の静圧ジャーナル軸受６１ａ、６１ｂを備え、この静圧ジャーナル軸受により心押軸６２を回転と軸方向に移動可能に支持している。心押軸６２は先端にはセンタ６３を保持し、先端部の外周には空気軸受６６を備えている。空気軸受６６と心押台本体６１の間は、気密カバー６７が心押軸６２を囲繞するように取り付けられている。
心押軸６２の後端部にはピストン６４を備え、シリンダ本体６５がピストン６４の外周に装着されることでシリンダ６００を構成している。
静圧ジャーナル軸受６１ａ、６１ｂには絞り弁と管路２３を経由し、シリンダ６００には管路２２と切換弁２１を経由して油圧ユニット１０のポンプ１０１から圧油が供給される。空気軸受６６には切換弁２６と管路２７を経由して空気圧源２５から圧縮空気が供給される。

図３に基づき、空気軸受６６と気密カバー６７の取付け部について詳細に説明する。
大径側で接する２つの円錐面６６１ａ、６６１ｂ（１組の円錐面１）を備えた円環状の空気軸受軸６６１が、心押軸６２の先端部にねじ結合されている。円錐面６６１ａと所定の隙間を備えて対向する円錐面６６２ｃに気圧ポケット６６２ｂを備えた空気軸受リング６６２が、空気軸受軸６６１の外周に配置されている。同じく、円錐面６６１ｂと所定の隙間を備えて対向する円錐面６６３ｃに気圧ポケット６６３ｂを備えた空気軸受リング６６３が、空気軸受軸６６１の外周に配置されている。空気軸受リング６６２と空気軸受リング６６３は一体に結合され、気圧ポケット６６２ｂ、６６３ｂは絞り６６２ａ、６６３ａを経由して管路２７に連結している。
円筒状の蛇腹を備えたゴム製の気密カバー６７の一端が、空気軸受リング６６３の外周に固定され、他端が心押台本体６１に固定されている。これにより、心押台本体６１、心押軸６２、空気軸受リング６６３と気密カバー６７で囲われた気密室６８が、心押軸６２を囲繞して構成される。

以下に、心押台６の作動について説明する。
はじめに、図３において、切換弁２６を切換ると、空気軸受６６には管路２７を経由して空気圧源２５から圧縮空気が供給され、気圧ポケット６６２ｂ、６６３ｂに発生する空気圧により空気軸受リング６６２と空気軸受リング６６３は空気軸受軸６６１から浮き上がる。この状態では、空気軸受軸６６１と空気軸受リング６６２、６６３の間には空気の粘性抵抗のみが作用し、心押軸６２には摩擦力がほとんど作用しない。ここで、気圧ポケット６６２ｂに流入した空気は円錐面６６１ａと６６２ｃの隙間から心押台の外部に流出し、気圧ポケット６６３ｂに流入した空気は円錐面６６１ｂと６６３ｃの隙間から気密室６８に流出する。
次に、油圧ユニット１０が起動され、静圧軸受６１ａ、６１ｂに圧油が供給されると、心押軸６２が浮上し油の粘性抵抗のみが抵抗となる状態で保持される。ここで、静圧軸受６１ａに流入した油は静圧軸受６１ａの両端部から流出し、内側端部から流出した油は直接貯留室６１ｅに流出し、外部側端部から流出した油は回収溝６１ｃと管路６１ｄを経由して貯留室６１ｅに流出する。貯留室６１ｅに貯留した油は配管２８により油圧ユニット１０のタンク１０２に回収される。
切換弁２１をピストン６４が後退する方向に切換えると、心押軸６２が後退した位置に位置決めされる。
工作物が搬入されると、切換弁２１を切換え、心押軸６２がシリンダ６００により前進し、工作物Ｗの一端のセンタ穴にセンタ６３が挿入されると共に、主軸により工作物Ｗの他端を把持することで工作物Ｗを回転可能に保持する。
主軸５が工作物Ｗを回転させると、心押軸６２はほとんど摩擦抵抗が無いので、センタ穴に作用する摩擦力により、工作物Ｗと一体に回転する。
工作物Ｗの研削が終了すると、切換弁２１をピストン６４が後退する方向に切換え、心押軸６２が後退した位置に位置決めされ、工作物Ｗを搬出する。

この心押台には以下のような特長がある。
研削中には心押台にも研削液や切屑が飛散するが、心押軸６２が心押台本体６１から突き出る部分は気密カバー６７で覆われているため、ここに研削液や切屑が浸入して心押軸６２が摺動不良を起こすことが無い。
通常、静圧軸受６１ａから流出する油の一部は、心押軸６２が前後進するため、少量であるが心押軸６２に付着し気密室６８側に流出しようとする。しかしながら、本主軸においては、空気軸受６６に供給される空気が気密室６８に流出し、気密室６８の内圧が高くなり、心押軸６２に付着した油を回収溝６１ｃに押し戻すことにより、気密室６８側に油が流出しない。
また、空気軸受６６を２つの円錐面６６１ａ、６６１ｂで構成することで、コンパクトでありながら半径方向と軸方向の負荷を支えることができる。特に、心押軸の軸方向の寸法が小さいので、心押台本体６１からのセンタ取付け部の突出し量を小さくすることができ、センタの支持剛性を大きくできる。
以上のように、本実施例によれば、心押軸６２が心押台本体６１から突き出し出入りする部分での接触抵抗を低減すると共に、この部分から加工屑や加工液などが浸入する恐れが無く、かつ、静圧軸受ポケット６１ａからの油が漏れない心押台６を実現できる。

なお、本実施例ではゴム製の気密カバー６７を用いたが、金属製のベローズを用いてもよい。

５：主軸 ６：心押台 １０：油圧ユニット ６１：心押台本体 ６１ａ、６１ｂ：静圧軸受 ６２：心押軸 ６３：センタ ６６：空気軸受 ６７：気密カバー ６８：気密室 ６００：油圧シリンダ ６６１：空気軸受軸 ６６２、６６３：空気軸受リング ６６１ａ、６６１ｂ、６６２ｃ、６６３ｃ：円錐面 Ｗ：工作物

Claims (2)

1. 心押台本体と、
   心押軸と、
   前記心押台本体に保持され、前記心押軸を回転と軸方向の移動が可能に支持する静圧軸受と、
   前記心押軸の前記心押台本体から突き出る部分の外周に配置される空気軸受軸と、
   前記空気軸受軸に対して、前記心押軸の軸方向には拘束され回転方向には回転自在に、空気の圧力で保持される空気軸受リングと、
   一端が前記空気軸受リングに固定され他端が前記心押台本体に固定され、前記心押軸を囲繞し、前記心押軸の軸方向に伸縮可能で気密性のある気密カバーと
   前記空気軸受リングに前記空気を供給する空圧供給装置を備える心押台。
2. 前記空気軸受軸は、前記心押軸の軸方向の所定位置で最大径となり前記所定位置から前記心押軸の互いに逆方向に縮径する1組の円錐面１を備え、
   前記空気軸受リングは、前記円錐面１と所定の隙間を有して対抗配置される1組の円錐面２を備え、
   前記円錐面２に軸受ポケットを備える請求項１に記載の心押台。

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