JP2014159060A - 心押台 - Google Patents

Abstract

【課題】心押軸を静圧軸受で保持した心押台において、油圧供給が遮断された場合に、心押軸が後退せず工作物を保持できる心押台を提供する。
【解決手段】
静圧軸受６１ａ、６１ｂで支持され、片ロッド型の油圧シリンダで進退する心押軸６２を備える心押台において、油圧シリンダが、シリンダ本体６５と、心押軸６２と同軸で回転可能であり自らのヘッド側の受圧面に開口するガイド穴６３ａを備えるピストン６３と、ガイド穴６３ａに挿入されるプランジャ６４と、プランジャ６４をガイド穴６３ａから抜ける方向に押付けるコイルスプリング６６で構成される。
油圧シリンダに圧油が供給されない状態で、ピストン６３がロッド側の移動端近傍に位置するときプランジャ６４をシリンダ本体６５に押付ける押付力は、ヘッド側に圧油が供給されたときにプランジャ６４の軸方向に作用する圧力より小さい。
【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、工作物の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。センタ穴とセンタ間での回転摩擦抵抗を低減するため、工作物とセンタを一体で回転させることがある。この場合、センタを保持する心押軸を摩擦抵抗の少ない静圧軸受で回転可能に保持し、心押軸の前後進を摩擦抵抗の少ない構造の油圧シリンダで駆動することが行われている（例えば、特許文献１）。

特開昭６１−２４１０５０号公報

特許文献１の心押台は心押軸の前後進を油圧シリンダで駆動するため、工作機械の停止時などの油圧供給が遮断された場合に、センタ穴部に作用する軸方向力により心押軸が後退し、工作物を保持できなくなる。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、心押軸を静圧軸受で保持した心押台において、油圧供給が遮断された場合に、心押軸が後退せず工作物を保持できる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、
円筒軸の一端にセンタを保持し、他端部に備えた片ロッドの油圧シリンダにより進退される心押軸と、
前記心押台本体に保持され、前記心押軸を前記心押軸の軸線に対して回転と軸方向の移動が可能に支持する静圧軸受と、
前記油圧シリンダに圧油を供給する油圧装置を備える心押台において、
前記油圧シリンダが、
複数の円筒部で構成され、前記心押軸と同軸で回転可能なピストンと、
前記ピストンに内接する円筒穴を備えるシリンダ本体を備え、
前記ピストンのロッド側の前記圧油が流入する液室を前部液室とし、ヘッド側を後部液室とするとき、
前記ピストンのヘッド側の受圧面に開口するガイド穴を備え、
前記軸方向に摺動可能に前記ガイド穴に挿入されるプランジャと、
前記ピストンと前記プランジャの間に前記プランジャが前記ガイド穴から抜ける方向の力を発生し、前記後部液室に前記圧油が供給されないで前記ピストンが前記ロッド側の移動端近傍に位置するとき、前記プランジャを前記シリンダ本体の前記後部液室の端面に所定の押付力で押付ける弾性部材と、
前記ガイド穴と前記プランジャにより囲まれて構成されるプランジャ室と、
前記プランジャ室と前記前部液室を連通する流路もしくは前記プランジャ室と外気を連通する流路の一方を備え、
前記所定の押付力が、前記後部液室に前記圧油が供給されたときに前記プランジャの軸方向に作用する圧力より小さいことである。

請求項1に係る発明によれば、心押軸が前進してセンタで工作物を保持したとき（後部液室に圧油が供給され、ピストンがロッド側の移動端近傍に位置するとき）には、弾性部材の押付力がプランンジャに作用する圧力より小さいので、プランジャはシリンダ本体から離れる。このため、ピストンとシリンダ本体の間に作用する運動抵抗力は小さい。心押軸も静圧軸受で保持されているので運動抵抗が小さい。
一方、工作物を保持中に圧油供給が遮断された場合、後部液室の圧力が低下し弾性部材の押付力によりプランジャがシリンダ本体に所定の押付力で押付けられる。この力は心押軸に伝えられるので、工作物の重量によりセンタ穴部に作用する軸方向力より所定の押付力を大きく設定することで心押軸が後退しない。
以上より、工作物支持中の回転抵抗が小さく、圧油遮断時にも工作物を保持できる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圧油遮断時の状態を示す概略図である。 本実施形態の心押台の工作物支持時の状態を示す概略図である。 本実施形態の心押台の心押軸後退時の状態を示す概略図である。 本実施形態の心押台の圧油遮断時の工作物保持の状態を示す概略図である。 本実施形態の変形態様の心押台を示す概略図である。

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９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。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の先端（一端）は軸心にセンタ９を保持し、後端（他端）はピストン６３のロッド６３ｃとねじ結合等で連結している。
ピストン６３は、心押台本体６１の後端部に固定されたシリンダ本体６５と組合わされて、片ロッド型の油圧シリンダを構成しており、双方の摺動部は心押軸６２と同軸の円筒形状である。このため、ピストン６３と心押軸６２は、心押軸６２の軸線に対する回転と軸方向への摺動が自在である。
ここで、ピストン６３とシリンダ本体６５で囲まれて構成され圧油の供給される２つの空間を液室と称し、ロッド側を前部液室６０ａ、その反対のヘッド側を後部液室６０ｂと称する。
前部液室６０ａは管路２５と電磁切換弁２１を経由して油圧ユニット１０と連通し、後部液室６０ｂは管路２４と電磁切換弁２１を経由して油圧ユニット１０と連通している。
ピストン６３のヘッド側の受圧面に心押軸と平行な軸線を備えるガイド穴６３ａが設けられている。ガイド穴６３ａにはプランジャ６４の一端が、心押軸６２の軸線方向へ摺動自在に挿入されている。プランジャ６４の他端部は径が大きくなってフランジ６４ａを形成している。フランジ６４ａとピストン６３のヘッド側の受圧面との間にコイルスプリング６６が圧縮された状態で挿入されている。このため、前部液室６０ａと後部液室６０ｂに圧油が供給されていない状態では、図２に示すように、ピストン６３は前部液室６０ａのシリンダ本体６５の端面に押付けられ、プランジャ６４は後部液室６０ｂのシリンダ本体６５の端面６５ａに押付けられる。
ガイド穴６３ａとプランジャ６４で囲まれて構成されるプランジャ室６０ｃは流路６３ｂ、貯留室６０ｄ、流路６１ｃ、管路２６を経由して油圧ユニット１０内の大気と連通している。

以下に、心押台６の作動について説明する。
図３に工作物Ｗをセンタ９で保持した状態を示す。後部液室６０ｂにポンプ１０１から管路２２、電磁切換弁２１、管路２４を経由して圧油が供給され、ピストン６３はロッド側に前進し、心押軸６２とセンタ９も前進する。このとき、工作物Ｗのセンタ穴とセンタ９が接触する位置は、ピストン６３が前部液室６０ａのシリンダ本体６５の端面６５ｂに当る位置より手前なので、工作物Ｗのセンタ穴にセンタ９が押付けられて、工作物Ｗを保持する。
ここで、プランジャ６４に作用する圧油の圧力は、コイルスプリング６６の伸びる力より大きいので、プランジャ６４はコイルスプリング６６を押し縮めながらシリンダ本体６５の端面６５ａから離れる方向へ移動する。この時、プランジャ室６０ｃの体積は減少するので、内部の流体は流路６３ｂ、貯留室６０ｄ、流路６１ｃ、管路２６を経由して油圧ユニット１０内へ流出する。
心押軸６２は静圧軸受で支持され、ピストン６３とシリンダ本体６５の間にも隙間があるため、センタ９に作用する回転抵抗は小さい。このため、工作物Ｗの回転に伴いセンタ９、心押軸６２、ピストン６３、プランジャ６４も容易に回転し、工作物Ｗの回転を妨げることはない。

工作物の着脱時には、図４に示すように、前部液室６０ａにポンプ１０１から管路２２、電磁切換弁２１、管路２５を経由して圧油が供給され、ピストン６３はコイルスプリング６６を圧縮しながら後退し、心押軸６２とセンタ９も後退する。

次に、工作物保持中に停電等により油圧ユニット１０が停止し、圧油が遮断された場合について、図３、図５に基づき説明する。
工作物を保持した図３の状態で、ポンプ１０１が停止すると、後部液室６０ｂの圧力は徐々に低下し、それに伴い、プランジャ６４に作用する圧油による圧力も低下する。そうすると、コイルスプリング６６の反発力が圧油による圧力より大きくなり、プランジャ６４はガイド穴６３ａから徐々に抜けて後方に移動する。そして、図５に示すように、プランジャ６４が後部液室６０ｂ側のシリンダ本体６５の端面６５ａに接触する。この時のコイルスプリング６６の反発力を、工作物Ｗの重量によりセンタ９の軸方向に作用する力より大きく設定しておくと、センタ９は後退しない。
これにより、停電等により油圧ユニット１０が停止し、圧油が遮断された場合にも、工作物Ｗを保持し続けることができる心押台を実現できる

なお、本実施例では心押軸６２とピストン６３を別体として連結する構造としたが、図６に示すように心押軸７２の後部にピストン部を一体に成形してもよい。
また、大気に連通する流路に代えて、プランジャ室７０ｃと前部液室７０ａを連通する流路７２ａを設けてもよい。この場合、前部液室７０ａ側のピストンの受圧面積はプランジャ室７０ｃの受圧面積より大きくし、前部液室７０ａに圧油を供給したときに心押軸７２がコイルスプリング７６の反発力に打ち勝ち後退できるようにしておく。
弾性部材としてコイルスプリング６６、７６を用いたが、皿ばね、ゴムチューブなどを用いてもよい。

５：主軸 ６：心押台 ９：センタ １０：油圧ユニット ６０ａ：前部液室 ６０ｂ：後部液室 ６０ｃ：プランジャ室 ６１：心押台本体 ６１ａ、６１ｂ：静圧軸受 ６２：心押軸 ６３：ピストン ６３ａ：流路 ６４：プランジャ ６５：シリンダ本体 ６６：コイルスプリング Ｗ：工作物

Claims (1)

1. 心押台本体と、
   円筒軸の一端にセンタを保持し、他端部に備えた片ロッドの油圧シリンダにより進退される心押軸と、
   前記心押台本体に保持され、前記心押軸を前記心押軸の軸線に対して回転と軸方向の移動が可能に支持する静圧軸受と、
   前記油圧シリンダに圧油を供給する油圧装置を備える心押台において、
   前記油圧シリンダが、
   複数の円筒部で構成され、前記心押軸と同軸で回転可能なピストンと、
   前記ピストンに内接する円筒穴を備えるシリンダ本体を備え、
   前記ピストンのロッド側の前記圧油が流入する液室を前部液室とし、ヘッド側を後部液室とするとき、
   前記ピストンのヘッド側の受圧面に開口するガイド穴を備え、
   前記軸方向に摺動可能に前記ガイド穴に挿入されるプランジャと、
   前記ピストンと前記プランジャの間に前記プランジャが前記ガイド穴から抜ける方向の力を発生し、前記後部液室に前記圧油が供給されないで前記ピストンが前記ロッド側の移動端近傍に位置するとき、前記プランジャを前記シリンダ本体の前記後部液室の端面に所定の押付力で押付ける弾性部材と、
   前記ガイド穴と前記プランジャにより囲まれて構成されるプランジャ室と、
   前記プランジャ室と前記前部液室を連通する流路もしくは前記プランジャ室と外気を連通する流路の一方を備え、
   前記所定の押付力が、前記後部液室に前記圧油が供給されたときに前記プランジャの軸方向に作用する圧力より小さい
   心押台。

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