JP3349724B2 - チャック用回転流体圧力シリンダ装置及びその圧力制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、旋盤等に於て工作物を
把握して回転するチャックを流体圧力によって把握駆動
する回転流体圧力シリンダ装置に関し、詳しくは、チャ
ックによる締付力を可変とするものに関する。又、その
圧力制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】工作機械による切削加工では、加工時間
を短縮して能率を向上させる為、まず大きな切削代で荒
加工を行ない、次いで小さな切削代で仕上加工を行なう
という加工工程が採られる。工作物を回転駆動されるチ
ャックに把握して切削加工を行なう旋盤では、チャック
による工作物の把握は、荒加工等重切削の際には大きい
把握力を必要とする一方、仕上加工の際にも重切削の際
と同じ把握力のままでは該把握力に起因する工作物の変
形で加工精度に狂いを生じる虞がある為、仕上加工時に
は荒加工時より把握力を小さく変更する必要がある。

【０００３】この荒加工から仕上加工に移行する際の把
握力変更は、作業効率上工作物をチャックに把握したま
まの状態でしかも回転中に行なえることが望ましく、こ
のようなチャックの把握力変更を可能とするものとし
て、本出願人は先に特開昭６２−２２８３０７号に示す
構成を提案した。

【０００４】これは、ポンプからの高圧の作動油が、高
圧と低圧の異なる出口油圧に設定された高圧減圧弁及び
低圧減圧弁と、該減圧弁からの油圧を択一的に出力する
よう切換える高低圧切換弁と、を備えた変圧機構に供給
され、該変圧機構からの圧油がチャックを把握乃至開放
駆動するシリンダに供給されると共に、変圧機構からシ
リンダに至る油路に、油圧供給側を一次側として介設さ
れた逆止弁と、該逆止弁のポペット弁を押圧して開放操
作可能に対向配置されたプランジャと、を備えた圧力保
持機構を設け、更に、該圧力保持機構の逆止弁を挟む油
路の上流側と下流側（油圧供給側とシリンダ側）とを連
通させるバイパス通路に、油圧供給側を一次側として介
設された逆止弁と、該逆止弁のポペット弁を押圧して開
放操作可能に対向配置されたプランジャと、を備えた圧
力開放機構を設けたものである。

【０００５】上記構成では、変圧機構を低圧側に切換え
ると共に、圧力開放機構のプランジャによってその逆止
弁を開放させることで、把握力を小さく変更できる。し
かし、この構成では、把握力変更時に、例えば停電等に
よって圧油の供給が停止した場合、油圧供給停止から圧
力開放機構の逆止弁が閉塞される迄の間にシリンダの圧
油が圧力開放機構の逆止弁を介して供給側に逃げる状態
となり、チャックによる工作物の把握力が低下してしま
うという問題がある。

【０００６】このため、チャックを把握駆動するシリン
ダへ流体圧力発生源から圧力流体を供給する流体通路
に、流体圧供給側に復帰スプリングによってシール付勢
される逆止弁と、該逆止弁を開放側に移動操作可能な操
作部材を介設し、逆止弁と操作部材の受圧面積比と復帰
スプリングによる復帰力とを流体圧供給側の圧力がシリ
ンダ側より所定量低圧の時バランスするよう設定すると
共に、逆止弁の開放時に流体圧供給側とシリンダ側とが
所定の流通抵抗を有する抵抗通路を介して連通状態とな
るよう構成することが考えられた。

【０００７】これによれば、流体圧供給側の圧力を所定
の範囲で低下させることによりシリンダ側の圧力を低下
させてチャックによる工作物把握力を小さく変化させる
ことができる一方、停電等によって流体圧供給側の圧力
が急激に低下（＝０）した場合には、シリンダ側の圧力
低下は抵抗通路を介して遅い為に流体圧供給側とシリン
ダ側の圧力にアンバランスが生じ、更に、シリンダ側の
流体圧力は逆止弁を閉止側に駆動する方向に作用するこ
ととなり、逆止弁が迅速に閉塞作動してシリンダ内の圧
力低下を僅かに抑えてチャックの把握力を維持すること
ができる。

【０００８】

【従来技術の課題】しかし乍ら、上記従来構成では、把
握力の設定範囲によっては、大きい把握力から小さい把
握力に変更する際の流体圧力の差が、高圧側から低圧側
に一気に圧力を低下させるとシリンダ側の圧力が流体圧
供給側に追従し得ない状態となることが生じ得る。この
場合、高圧側から低圧側に一気に圧力を低下させると、
停電等による圧力低下と区別ができず、逆止弁が閉塞作
動してしまう。

【０００９】この為、把握力の変更範囲（即ち高圧側と
低圧側の圧力差）が、一気に圧力を低下させると逆止弁
が閉塞作用してしまう場合には、逆止弁が閉塞作用しな
い圧力差とした複数の油圧回路を設けると共に、該油圧
回路を順次切替て低圧とすることが必要であった。これ
により、油圧回路が複雑となってコストアップを招来す
ると共に、油圧回路を切替る際に極端な圧力差のサージ
的圧力変動が生じ、圧力開放機構の作動に不具合を生じ
させたり、把握力が過剰となったり不安定となったりす
るといった問題がある。

【００１０】

【発明の目的】本発明は、上記の如き事情に鑑み、抵抗
通路を介して連通状態にあるシリンダ側の圧力が追従し
得る速さで流体圧供給側の圧力を低下させることを可能
とし、把握力の変更範囲が広く高圧側と低圧側の圧力差
が一気に圧力を低下させると逆止弁が閉塞作用してしま
うような場合でも、円滑な把握力の変更を可能とするチ
ャック用回転流体圧力シリンダ装置及びその圧力制御方
法の提供、を目的とする。

【００１１】

【発明の構成】この為、本発明に係るチャック用回転流
体圧力シリンダ装置は、チャックを把握駆動するシリン
ダへ流体圧力発生源から圧力流体を供給する流体通路
に、前記流体圧供給側に復帰スプリングによってシール
付勢される逆止弁と、該逆止弁を開放側に移動操作可能
な操作部材が介設され、前記逆止弁と前記操作部材の受
圧面積比と前記復帰スプリングによる復帰力とを前記流
体圧供給側の圧力が前記シリンダ側より所定量低圧の時
バランスするよう設定すると共に、前記逆止弁の開放時
に前記流体圧供給側と前記シリンダ側とが所定の流通抵
抗を有する抵抗通路を介して連通状態となるよう構成さ
れた圧力開放機構を備えたチャック用回転流体圧力シリ
ンダ装置に於て、前記流体圧力発生源から供給される圧
力流体の圧力を変更し得る圧力可変手段と、前記圧力可
変手段を制御駆動する圧力制御手段と、を備え、前記圧
力制御手段は、チャック把握駆動時に於てチャック把握
力を小さくすべく前記シリンダに作用する圧力流体の圧
力を減圧する際には、前記流体圧力発生源から供給され
る圧力流体の圧力を、前記シリンダ側が上記抵抗通路を
介して前記流体圧供給側に追従可能な減圧比で減圧する
よう制御するよう構成されている。

【００１２】又、本発明に係るチャック用回転流体圧力
シリンダ装置の制御方法は、チャックを把握駆動するシ
リンダへ流体圧力発生源から圧力流体を供給する流体通
路に、流体圧供給側に復帰スプリングによってシール付
勢される逆止弁と、該逆止弁を開放側に移動操作可能な
操作部材が介設され、前記逆止弁と前記操作部材の受圧
面積比と前記復帰スプリングによる復帰力とを前記流体
圧供給側の圧力が前記シリンダ側より所定量低圧の時バ
ランスするよう設定すると共に、前記逆止弁の開放時に
前記流体圧供給側と前記シリンダ側とが所定の流通抵抗
を有する抵抗通路を介して連通状態となるよう構成され
た圧力開放機構を備えたチャック用回転流体圧力シリン
ダ装置に於て、チャック把握駆動時に於てチャック把握
力を小さくすべく供給される圧力流体の圧力を減圧する
際には、前記シリンダ側が上記抵抗通路を介して前記流
体圧供給側に追従可能な減圧比で減圧するものである。

【００１３】

【発明の実施例】以下、本発明の実施例を図面に基いて
説明する。図１は、本発明に係るチャック用回転流体圧
力シリンダ装置の一実施例の外形斜視図であり、図２は
そのＡ−Ａ断面図、図３はＢ−Ｂ断面図、又、図５は油
圧回路構成の概念図である。尚、本実施例は圧力流体と
して油を用いるものである。図示チャック用回転流体圧
力シリンダ装置１は、大径の胴部４１の一方側面（図中
左側面）に小径の軸部４２を同中心で延設形成した回転
軸４０を、その軸部４２にベアリング９１，９１を介し
て外挿されたスリーブボディ５０によって回転自在に保
持し、該回転軸４０の胴部４１の側面に該胴部４１と同
径のシリンダボディ３１をボルト９２で結合して構成さ
れている。

【００１４】シリンダボディ３１には、回転軸４０と対
向する側に円板状のシリンダ室３０が形成されており、
このシリンダ室３０内にピストン７０がその外周とシリ
ンダ室３０内壁との間にシール部材であるＯリング９３
を介して摺動可能に嵌挿されて、該ピストン７０がシリ
ンダ室３０内を把握側シリンダ室３０Ａと解放側シリン
ダ室３０Ｂとの二室に気密的に隔成している。

【００１５】ピストン７０は、その中心から左右に延設
形成された小径のピストンロッド７１，７２の一方（ピ
ストンロッド７２）が回転軸４０の中心を長手方向に貫
通すると共に他方（ピストンロッド７１）はシリンダボ
ディ３１を貫通し、更に、シリンダボディ３１側の側面
に植設されたガイドピン９４がシリンダボディ３１に形
成されたガイド孔３２に嵌合してその軸方向に摺動可能
として配設されており、シリンダボディ３１との間に形
成された両シリンダ室３０Ａ，３０Ｂへの詳しくは後述
する油路６３（６３Ａ，６３Ｂ）を介する作動油（油
圧）の供給乃至排出により、シリンダ室３０Ａ，３０Ｂ
間の圧力バランスに応じて移動駆動されるようになって
いるものである。本実施例では、把握側シリンダ室３０
Ａに油圧が把握側油路６３Ａを介して供給されてピスト
ン７０が図中左方向に移動駆動されると図示しないチャ
ックを外径把握駆動し、解放側シリンダ室３０Ｂに油圧
が解放側油路６３Ｂを介して供給されてピストン７０が
図中右方向に移動駆動されるとチャックを外径把握解放
駆動するようになっている。

【００１６】回転軸４０のスリーブボディ５０側の端面
には、ストッパ８０がボルト９５によって固定されてお
り、このストッパ８０は軸端側のベアリング９１の内輪
に当接して軸部４２がスリーブボディ５０から抜け落ち
ることを防いでいる。又、これと対応するスリーブボデ
ィ５０の側面にはスリーブカバー８１がストッパ８０に
外挿されてボルト９６によって固定され、両者の対向す
る面にはオイルの流出を防ぐラビリンス溝が形成されて
いる。

【００１７】回転軸４０の軸部４２は、前述の如くベア
リング９１，９１を介してスリーブボディ５０に支持さ
れているが、両者（４２，５０）の嵌合部は例えば数１
０ミクロンメータ程度の極めて微小な間隔に設定されて
おり、ここに、スリーブボディ５０側から回転軸４０側
に作動油を供給する回転継手５が構成されている。即
ち、スリーブボディ５０には、その外面所定位置から中
心に向けて供給路６１（把握側供給路６１Ａ，解放側供
給路６１Ｂ）が貫通形成されると共に、該供給路６１
Ａ，６１Ｂが開口する内周部位に円周方向に連続する環
状溝６２（把握側環状溝６２Ａ，解放側環状溝６２Ｂ）
が形成され、この環状溝６２Ａ，６２Ｂと対応する軸部
４２外周に、後述する圧力保持機構１０（把握側圧力保
持機構１０Ａ，解放側圧力保持機構１０Ｂ）及び圧力開
放機構２０（把握側圧力開放機構２０Ａ，解放側圧力開
放機構２０Ｂ）を介してシリンダ室３０（３０Ａ，３０
Ｂ）に連通する油路６３（把握側油路６３Ａ，解放側油
路６３Ｂ）及びバイパス油路６５（把握側バイパス油路
６５Ａ，解放側バイパス油路６５Ｂ）が開口形成されて
いるものである。ここで供給路６１から供給される圧油
は環状溝６２を介して油路６３及びバイパス油路６５内
に供給されるが、スリーブボディ５０と軸部４２の微小
な隙間を介する微量の油はベアリング９１，９１の潤滑
に供された後スリーブボディ５０の下側に設けられたド
レン溜り８２に至り、回収されるようになっている。

【００１８】回転軸４０の胴部４１内には、図２に示す
如く把握ロック機構としての二つの圧力保持機構１０
（１０Ａ，１０Ｂ）が中心を挟む対称位置に設けられる
と共に、図３に示す如く二つの圧力開放機構２０（２０
Ａ，２０Ｂ）が中心を挟む対称位置に設けられている。
これら圧力保持機構１０Ａ，１０Ｂと圧力開放機構２０
Ａ，２０Ｂは、図１の左側面図相当の概略図である図４
に示す如く、同一円周上に等角度（９０度）間隔で交互
に配置されているものである。回転継手５からシリンダ
室３０に至る油路６３及びバイパス油路６５と夫々に介
設された圧力保持機構１０及び圧力開放機構２０は、把
握側と解放側とが全く同じ構成となっており、以下特に
区別せずに説明するが、図中符号の末尾にＡを付したも
のが把握側、Ｂを付したものが解放側として示してあ
る。

【００１９】圧力保持機構１０は、回転継手からシリン
ダ室３０に至る油路６３にその油圧供給側（回転継手５
側）を一次側としてチェック弁１１を介設すると共に、
該チェック弁１１と対向させて該チェック弁１１を押圧
して開放操作可能なプランジャ１２を設けて構成されて
おり、該プランジャ１２をチェック弁１１開放操作側に
駆動する油圧室１３は、パイロット油路６４によって他
方側の圧力保持機構１０のチェック弁１１より油圧供給
側の油路６３に接続されている。この圧力保持機構１０
のチェック弁１１を挟む油路６３の上流側と下流側（油
圧供給側である回転継手５側とシリンダ室３０側）とが
バイパス通路としてのバイパス油路６５で結ばれ、この
バイパス油路６５に、圧力開放機構２０が介設されてい
る。

【００２０】圧力開放機構２０は、上述の圧力保持機構
１０と基本的には同様の構成であって、バイパス油路６
５に、油圧供給側を一次側として逆止弁２１を介設する
と共に、該逆止弁２１と対向させてそのポペット２２を
押圧して開放操作可能な操作部材としてのプランジャ２
３を設けて構成され、該プランジャ２３を逆止弁２１開
放操作側に駆動するチャンバ２５には、油圧供給側のバ
イパス油路６５が接続されているものである。

【００２１】以下、この圧力開放機構２０をその拡大図
である図６に基いてより詳細に説明する。圧力開放機構
２０は、回転軸４０の胴部４１のシリンダ室３０側に所
定深さで穿設された配設穴４１Ａに円筒状のハウジング
２４を嵌挿すると共に、このハウジング２４の左右端部
にプランジャ２３とポペット２２を内設して構成されて
いる。ハウジング２４の内周には、その軸方向中央に内
周を小径とした隔壁２４Ａが形成されており、該隔壁２
４Ａのポペット２２と対向する側の壁面には、後述する
ポペット２２先端のシール面２２Ａと合致するテーパ状
の弁座２４Ｂが形成されている。配設穴４１Ａの開口部
は、回転軸４０のシリンダ室３０側の側面４１Ｂにボル
ト９７によって固定された押えカバー８３によって支持
された封塞リング８４によって閉塞され、該封塞リング
８４の内端部がハウジング２４の端部に当接して該ハウ
ジング２４は移動不能となっている。

【００２２】プランジャ２３は、ハウジング２４の端部
内周に摺動可能に嵌合する大径部２３Ａから隔壁２４Ａ
内周に摺動可能に嵌合する小径部２３Ｂが突設されると
共に、その中央軸方向に連通油路２３Ｃが貫通穿設され
て形成されており、ハウジング２４の配設穴４１Ａ底面
側に摺動移動可能に嵌挿されている。小径部２３Ｂの先
端は更に一段小径化されており、連通油路２３Ｃは先端
部近傍で屈曲されてこの段部に開口されている。又、こ
のプランジャ２３の背面（図中左側面）と配設穴４１Ａ
の底面との間にチャンバ２５が形成され、該チャンバ２
５には前述の如く同じ側の圧力保持機構１０より油圧供
給側のバイパス油路６５が接続されている。尚、プラン
ジャ２３を貫通してチャンバ２５と先端側を連通する連
通油路２３Ｃは後述するポペット２２の先端側に圧油を
供給する為のものであり、同機能であれば構成は適宜変
更可能である。図５はプランジャ２３を貫通させること
なくハウジング２４の側部から直接ポペット２２側に供
給する図になっている。又、プランジャ２３の大径部２
３Ａ側面と小径部２３Ｂの外周及び隔壁２４Ａのプラン
ジャ２３側の壁面に囲まれた空間部２８は、油排出通路
であるドレン通路６６に接続されて大気圧となってい
る。

【００２３】ポペット２２は、先端に先細りのテーパ状
のシール面２２Ａが形成された略円柱状であって、先端
テーパ部２２Ａを隔壁２４Ａに向けてハウジング２４の
シリンダ室３０側の端部に摺動可能に嵌挿されている。
又、先端シール面２２Ａの所定部位にシールリング溝２
２Ｂが形成されてここにシールリング２２Ｃが装着さ
れ、更に、このシールリング溝２２Ｂより背面側（図中
右側）で且つハウジング２４内周面によって閉塞されな
い部位と背面側とを連通する抵抗通路としての小径通路
２２Ｄが穿設されている。ポペット２２の背面側には、
封塞リング８４との間に油室２６が形成されてこの油室
２６には圧力保持機構１０よりシリンダ室３０側に連通
するバイパス油路６５が接続されると共に、該油室２６
内に復帰スプリング２７が介設されており、ポペット２
２はこの復帰スプリング２７によってその先端シール面
２２Ａがハウジング２４の弁座２４Ｂと密着する側に押
圧付勢されている。

【００２４】つまり、ポペット２２，ハウジング２４，
復帰スプリング２７によって逆止弁２１が構成され、該
逆止弁２１はプランジャ２３内の連通油路２３Ｃによっ
て連通するチャンバ２５を一次側とし油室２６を二次側
として配置されていることとなる。ここで、ポペット２
２の背面側外周は該ポペット２２が復帰スプリング２７
の付勢力に抗して移動された場合でもハウジング２４の
内周と気密的な嵌合状態にあり、チャンバ２５と油室２
６とは小径通路２２Ｄを介してのみ連通状態となるよう
に設定されている。油室２６にはシリンダ室３０Ａ側と
連通するバイパス油路６５が接続されると共にチャンバ
２５は油圧供給側のバイパス油路６５に接続されている
ことから、結局、上記逆止弁２１は圧力保持機構１０を
迂回するバイパス油路６５内に油圧供給側を一次側とし
て介設されていることとなる。

【００２５】上記の如く構成された把握側圧力開放機構
２０では、チャンバ２５に油圧が作用していない状態で
は、図６に示す如くプランジャ２３は図中左側に位置す
ると共に、ポペット２２は復帰スプリング２７の押圧付
勢力でシール面２２Ａがハウジング２４の弁座２４Ｂに
押圧されてシール状態にあり、従って、バイパス油路６
５を閉塞した状態にある。この状態から、チャンバ２５
に油圧が作用すると、プランジャ２３はポペット２２側
（図中右側）に移動駆動され、その先端がポペット２２
に当接してこれを押圧し、該ポペット２２をそのシール
面２２Ａがハウジング２４の弁座２４Ｂから離れる側に
移動させる。その結果、シール面２２Ａと弁座２４Ｂと
のシール状態は解除されることとなり、この時、チャン
バ２５と油室２６とは小径通路２２Ｄを介して連通状態
となる。つまり、バイパス油路６５が小径通路２２Ｄを
介して連通状態となる。

【００２６】ここで、圧力開放機構２０は、夫々の構成
要素の油圧受圧面積を、プランジャの大径部をＳ１，プ
ランジャの小径部をＳ２，ポペット２２のシール面２２
Ａより先端側をＳ３，ポペット２２の背面側をＳ５，こ
のポペット２２の背面側（Ｓ５）からポペット２２のシ
ール面２２Ａより先端側（Ｓ３）を差し引いた残りをＳ
４（即ちＳ４＝Ｓ５−Ｓ３），とすると共に復帰スプリ
ング２７の付勢力をＦとし、バイパス油路６５の上流
（油圧供給側：即ちチャンバ２５）の圧力をＰＰ，バイ
パス油路６５の下流（シリンダ室３０側：即ち油室２
６）の圧力をＰＣとした場合、ＰＰ＝ＰＣとなる通常使
用時に於て、 ＰＰ（Ｓ１＋Ｓ３＋Ｓ４−Ｓ２）＞ＰＣ・Ｓ５＋Ｆ …式１ Ｓ４＝Ｓ５−Ｓ３ であるから、 ＰＰ（Ｓ１＋Ｓ５−Ｓ２）＞ＰＣ・Ｓ５＋Ｆ …式２ となって逆止弁２１は開放状態となるように設定されて
いる。

【００２７】上記の如く設定された圧力開放機構２０
は、その逆止弁２１が油圧供給側圧力：ＰＰの変化（低
下）状況に応じて作用が異なり、次にこの作用を図８の
グラフによって説明する。まず、油圧供給側圧力：ＰＰ
とシリンダ室３０側圧力：ＰＣがＰＰ＝ＰＣであって圧
力開放機構２０の逆止弁２１が開放している状態から、
油室２６の油がポペット２２の小径通路２２Ｄを介して
チャンバ２５に流れて両者の圧力が等しい状態を維持し
得るように徐々に油圧供給側圧力：ＰＰを低下させた場
合には、シリンダ室３０側圧力：ＰＣは油圧供給側圧
力：ＰＰに追従して（ＰＣ＝ＰＰを維持して）低下し、
従って、前述の式２から、 ＰＰ（Ｓ１＋Ｓ５−Ｓ２）−ＰＰ・Ｓ５＞Ｆ ＰＰ（Ｓ１−Ｓ２）＞Ｆ 従って、 ＰＰ＞Ｆ／（Ｓ１−Ｓ２） であって、図８中破線で ＰＰ＝Ｆ／（Ｓ１−Ｓ２） …式３ を示した低速降圧臨界圧力線より下側の領域で逆止弁２
１が作動してバイパス油路６５を閉塞する。

【００２８】次に、上記の場合とは異り、圧力開放機構
２０の逆止弁２１が開放してＰＰ＝ＰＣの状態から油圧
供給側圧力：ＰＰが急激に低下した場合には、シリンダ
室３０側の油圧は該シリンダ室３０側の油がポペット２
２の小径通路２２Ｄを通って油圧供給側に至ることによ
って低下するが、シリンダ室３０側の油圧は油圧供給側
の低下に追従することができずに油圧供給側圧力：ＰＰ
とシリンダ室３０側圧力：ＰＣとに差が生ずる。つま
り、シリンダ室３０側の油はポペット２２の小径通路２
２Ｄを通らなければ油圧供給側に移動できないことから
シリンダ室３０側の油圧（ＰＣ）が油圧供給側の油圧
（ＰＰ）低下に追従できずに両者の間に圧力差を生ずる
ものである。

【００２９】この場合には、ＰＰ＝ＰＣがＰＰ≠ＰＣと
なる為、前述の式２から、 ＰＰ＞（ＰＣ・Ｓ５＋Ｆ）／（Ｓ１＋Ｓ５−Ｓ２） であって、図８中二点鎖線で ＰＰ＝（ＰＣ・Ｓ５＋Ｆ）／（Ｓ１＋Ｓ５−Ｓ２） …式４ を示した高速降圧臨界圧力線より下側の領域で逆止弁２
１が作動してバイパス油路６５を閉塞する。

【００３０】更に、この油圧供給停止によって上流側
（チャンバ２５）の圧力が無くなった（ＰＰ＝０）際の
逆止弁２１の作動時には、前述の式１乃至式２から、ポ
ペット２２は（ＰＣ・Ｓ５＋Ｆ）の力で弁座２４Ｂ側に
移動付勢されることとなる。つまり、ポペット２２は復
帰スプリング２７の付勢力：Ｆとポペット２２の背面側
の受圧面積：Ｓ５にシリンダ室３０側（即ち油室２６）
の圧力：ＰＣを乗じた力：ＰＣ・Ｓ５を合算した力で弁
座２４Ｂ側に移動付勢されるものであり、これにより、
ポペット２２が移動してそのシール面２２Ａが弁座２４
Ｂに当接してシール状態となる（即ち逆止弁２１が閉塞
する）迄の時間（タイムラグ）が短縮されるものであ
る。ポペット２２の移動付勢力はシリンダ室３０側の圧
力：ＰＣが高い程大きくなり、従って、ＰＣが高い程タ
イムラグを短縮化できる。

【００３１】即ち、上記の如き圧力開放機構２０では、
例えば、図８に示すＰＰ＝ＰＣ＝Ｐ１の状態からＰＰ＝
ＰＣを維持し得るよう徐々に油圧供給側圧力：ＰＰを低
下させれば、シリンダ室３０側圧力：ＰＣも低下して前
述の式３が成り立つ圧力（低速臨界圧力）となった時点
で逆止弁２１が閉塞状態となる。一方、ＰＰ＝ＰＣ＝Ｐ
１の状態からＰＰを前述の式４が成り立つ圧力：ＰＸ
（高速降圧臨界圧力）以下に急激に低下させた場合に
は、逆止弁２１は即座に閉塞状態となってシリンダ室３
０側圧力：ＰＣを略Ｐ１に保持するするように作用す
る。尚、ＰＰ＝ＰＣを維持し得る油圧供給側圧力：ＰＰ
の圧力低下速度は、ポペット２２の小径通路２２Ｄの流
路面積に依存し、適宜設定することが可能である。

【００３２】次に、上記の如く構成された圧力保持機構
１０と圧力開放機構２０を含む全体の油圧回路構成を概
念図である図５に基いて説明する。流体圧力発生源であ
るポンプＰからの高圧の作動油は、圧力可変手段として
のサーボ弁２を介して把握側供給路６１Ａ又は解放側供
給路６１Ｂに択一的に供給される。サーボ弁２は、流通
方向を切替可能、且つ供給圧力の制御が可能であって、
ポンプＰからの作動油を、把握側供給路６１Ａ又は解放
側供給路６１Ｂに切替し得るようになっている。該サー
ボ弁２は、圧力制御手段としての圧力制御装置３からの
制御信号によって制御駆動される。圧力制御装置３は、
当該チャック用回転流体圧力シリンダ装置１が装着され
た旋盤等のＮＣ制御装置４からの指令に基いてサーボ弁
２を制御駆動するようになっている。

【００３３】圧力制御装置３は、ＮＣ制御装置４からの
指令に基いて、サーボ弁２を切替制御してポンプＰから
の作動油を把握側供給路６１Ａ又は解放側供給路６１Ｂ
に切替えると共に、把握側供給路６１Ａへの供給圧力
を、チャックが荒加工の際に適用される大きな把握力で
工作物を把握し得る高い油圧（高圧：Ｐ１）と、チャッ
クが仕上加工の際に適用される小さい把握力で工作物を
把握する低い油圧（低圧：Ｐ２）、の範囲内で変更制御
する。ここで、圧力制御装置３は、サーボ弁２の設定圧
力を高圧：Ｐ１から低圧：Ｐ２に圧力を変更する際に
は、前述の圧力開放機構２０の特性に基いて予め定めら
れた減圧率で高圧：Ｐ１から低圧：Ｐ２に変更するよう
プログラムされている。尚、停電等によって電源がOFF
になった場合には、圧力制御装置３からの制御信号も瞬
時にOFF となる。

【００３４】把握側供給路６１Ａは回転継手５及び把握
側油路６３Ａを介してシリンダ室３０Ａに接続され、
又、解放側供給路６１Ｂは回転継手５及び解放側油路６
３Ｂを介してシリンダ室３０Ｂに接続され、これら油路
６３Ａ，６３Ｂには、既に詳説した圧力保持機構１０
（１０Ａ，１０Ｂ）が介設されると共に、該圧力保持機
構１０を迂回するバイパス油路６５（６５Ａ，６５Ｂ）
に圧力開放機構２０（２０Ａ，２０Ｂ）が介設されてい
る。

【００３５】而して、上記の如く構成されたチャック用
回転流体圧力シリンダ装置１は、下記の如く作用する。
図示しないチャックで工作物を把握する場合には、圧力
制御装置３はサーボ弁２を把握側供給路６１Ａ側に切換
えると共に、該把握側供給路６１Ａ側に供給される圧力
をチャックが荒加工の際に適用される大きな把握力で工
作物を把握し得る高圧：Ｐ１とすべく制御駆動する。こ
れは通常初期工程は重切削を行なう荒加工工程であるこ
とによる。

【００３６】サーボ弁２からの圧油は回転継手５を経て
把握側圧力保持機構１０Ａのチェック弁１１を介して把
握側シリンダ室３０Ａに流入し、同時に把握側油路６３
Ａ内の油圧がパイロット油路６４Ａを介して解放側圧力
保持機構１０Ｂのプランジャ１２に作用してそのチェッ
ク弁１１を開放させる。その結果、把握側シリンダ室３
０Ａ内に圧油が流入すると共に解放側シリンダ室３０Ｂ
内の油は解放側油路６３Ｂを介して排出され、ピストン
７０は図中左側に移動駆動されることとなってチャック
を把握駆動する。把握側圧力保持機構１０Ａのプランジ
ャ１２は、該プランジャ１２を移動駆動する油圧室１３
にパイロット油路６４Ｂを介して作用する解放側油路６
３Ｂの圧力が低下することによってチェック弁１１を開
放操作しない位置に退避するが、チェック弁１１は把握
側シリンダ室３０Ａに圧油が流入している間はその圧力
差によって開放状態にあり、その上流と下流側（油圧供
給側とシリンダ室３０Ａ側）の圧力がサーボ弁２による
高圧側の出力油圧：Ｐ１で一定となって把握側シリンダ
室３０Ａへの圧油の流入が停止した段階で閉塞状態とな
る。この時、チャックは高い油圧（高圧：Ｐ１）に応じ
た把握力即ち荒加工の際に適用される大きな把握力で工
作物を把握する。

【００３７】この状態では、把握側圧力保持機構１０Ａ
を迂回するバイパス油路６５Ａに介設された把握側圧力
開放機構２０Ａは、チャンバ２５と油室２６に同一の油
圧：Ｐ１が作用することとなり、前述の各構成要素受圧
面積の関係からポペット２２のシール面２２Ａがハウジ
ング２４の弁座２４Ｂから離れ、バイパス油路６５が連
通した状態にある。この状態でサーボ弁２を介しての把
握側供給路６１Ａへの油圧供給は高圧：Ｐ１を維持して
継続される。

【００３８】このチャックがサーボ弁２からの油圧（高
圧：Ｐ１）に応じた把握力で工作物を把握している状態
で、停電等によって把握側供給路６１Ａへの油圧供給が
停止し、把握側供給路６１Ａ内の油圧が急激に低下して
圧力が無くなる（ＰＰ＝０）と、把握側圧力開放機構２
０Ａのチャンバ２５内の油圧は無くなり（＝０）、その
結果、把握側圧力開放機構２０Ａの油室２６内の油圧
（把握側シリンダ室３０Ａ内の油圧）はＰ１のままで供
給側圧力：ＰＰが図８に於る逆止弁閉塞臨界圧力：ＰＸ
１より低下することとなって逆止弁２１が閉塞状態とな
る。

【００３９】この時、把握側圧力開放機構２０Ａ内に於
て、小径通路２２Ｄを通過する際の流通抵抗によって流
量が規制される為に把握側シリンダ室３０Ａ内の油圧は
急速に低下することはなく、更に、前述の如くポペット
２２の背面（油室２６側の面）には把握側シリンダ室３
０Ａ内の圧力が作用してポペット２２は復帰スプリング
２７による復帰付勢力に加えてその背面に作用する油圧
によって迅速に移動駆動されることとなり、僅少のタイ
ムラグで作動して（ポペット２２のシール面２２Ａがハ
ウジング２４の弁座２４Ｂに密着してシール状態となっ
て）把握側シリンダ室３０Ａからの油の流出を防いで当
該把握側シリンダ室３０Ａ内圧力を油圧供給停止前の高
圧：Ｐ１から僅かに少ない圧力に維持し、チャックによ
る工作物把握力が低下することを防ぐことができる。

【００４０】荒加工工程が終了し、工作物を把握する把
握力を小さくして仕上加工工程に移行する際には、ＮＣ
制御装置４からの指令により、圧力制御装置３は、サー
ボ弁２の設定圧力を低い油圧である低圧：Ｐ２に変更
し、把握側供給路６１Ａに供給される油圧を低圧：Ｐ２
に対応した低いものとする。ここで、前述の圧力開放機
構２０に於る高圧：Ｐ１及び低圧：Ｐ２の関係が、 Ｐ２（Ｓ１＋Ｓ３＋Ｓ４−Ｓ２）−Δα＝Ｐ１・Ｓ５＋Ｆ …式５ が成立するよう設定されていれば（図８に於てＰ２＝Ｐ
Ｘ１＋Δα）、圧力制御装置３は、油圧供給側圧力：Ｐ
Ｐ（チャンバ２５内の油圧）を一気に低圧：Ｐ２迄低下
させるべくサーボ弁２を制御する。この場合、油圧供給
側圧力：ＰＰ（チャンバ２５内の油圧）を一気に低圧：
Ｐ２迄低下させても把握側圧力開放機構２０Ａの逆止弁
２１は作動せず、バイパス油路６５Ａを連通した状態が
維持され、シリンダ室３０Ａ内の油圧は該把握側圧力開
放機構２０Ａを介して把握側供給路６１Ａにより供給さ
れる圧力即ち低圧：Ｐ２となり、その結果、チャックに
よる工作物把握力は仕上加工の際に適用される小さな把
握力となる。

【００４１】一方、式５が成立せず、 Ｐ２（Ｓ１＋Ｓ３＋Ｓ４−Ｓ２）＜Ｐ１・Ｓ５＋Ｆ の設定となっている場合には、油圧供給側圧力：ＰＰ
（チャンバ２５内の油圧）を一気に低圧：Ｐ２に低下さ
せると把握側圧力開放機構２０Ａの逆止弁２１は作動し
てバイパス油路６５Ａを閉塞してシリンダ室３０Ａ内の
油圧を維持するように作用してしまう為、圧力制御装置
３は、油圧供給側圧力：ＰＰを、 ＰＰ＞（Ｐ１・Ｓ５＋Ｆ）／（Ｓ１＋Ｓ３＋Ｓ４−Ｓ２） の範囲を維持しつつ連続的に低下させ、シリンダ室３０
Ａ内の油圧を所望する低圧：Ｐ２迄低下させる。つま
り、圧力開放機構２０の逆止弁２１が開放している状態
から、前述の如く、油室２６の油がポペット２２の小径
通路２２Ｄを介してチャンバ２５に流れて両者の圧力が
等しい状態を維持し得るように徐々に油圧供給側圧力：
ＰＰを低下させて、低圧：Ｐ２に至らせることが可能と
なるものである。

【００４２】この仕上加工の際に適用される小さな把握
力でチャックが工作物を把握している状態の時、停電等
によって把握側供給路６１Ａへの油圧供給が停止し、把
握側供給路６１Ａ内の油圧が急激に低下して圧力が無く
なった（ＰＰ＝０）場合には、前述のチャックがＰ１に
応じた荒加工の際に適用される大きな把握力で工作物を
把握している状態の時と同様に、把握側圧力開放機構２
０Ａの油室２６内の油圧（把握側シリンダ室３０Ａ内の
油圧）はＰ２のままで供給側圧力：ＰＰが図８に於る逆
止弁閉塞臨界圧力：ＰＸ２より低下することとなって逆
止弁２１が直ちに閉塞状態となり、把握側シリンダ室３
０Ａ内圧力を油圧供給停止前の圧力：Ｐ２から僅かに少
ない圧力に維持し、チャックによる工作物把握力が低下
することを防ぐことができるものである。

【００４３】尚、上記実施例は、把握側供給路６１Ａ又
は解放側供給路６１Ｂに供給される油圧を変更する圧力
可変手段をサーボ弁２によって構成したものであるが、
これに限るものではなく、適宜変更可能なものである。
即ち、図９に示す如く、流体圧力発生源であるポンプＰ
からの高圧の作動油が、そのパイロット圧が電磁比例弁
６によって制御される減圧弁５を介した後、切換弁７に
よって把握側供給路６１Ａ又は解放側供給路６１Ｂに択
一的に供給されるように構成しても良い。電磁比例弁６
は、圧力制御装置３によって制御駆動され、把握側供給
路６１Ａに供給される油圧を前述のサーボ弁２の場合と
同様に制御するものである。又、制御装置３によるサー
ボ弁２又は電磁比例弁６の制御は、電気抵抗を徐々に変
化させたり、ＬＣ回路又はＲＣ回路等で時定数を変化さ
せることによって行なう得ることができるが、その制御
構成は圧力可変手段（サーボ弁２，電磁比例弁６）を徐
々に減圧制御可能であれば、どのような構成であっても
良いものである。

【００４４】

【発明の効果】上記の如き本発明に係るチャック用回転
流体圧力シリンダ装置及びその制御方法によれば、抵抗
通路を介して連通状態にあるシリンダ側の圧力が追従し
得る速さで流体圧供給側の圧力を低下させることで、把
握力の変更範囲が広く高圧側と低圧側の圧力が一気に圧
力を低下させると逆止弁が閉塞してしまうような場合で
も、円滑な把握力の変更が可能となる。これにより、チ
ャックの把握力変更時に圧力が変動し、圧力開放機構に
不具合が生じたり、把握力が異常変動したりすることが
防がれ、又、低コストに構成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るチャック用回転流体圧力シリンダ
装置の一実施例の外形を示す斜視図。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図。

【図３】図１のＢ−Ｂ断面図。

【図４】図１の左側面図相当の概略図。

【図５】油圧回路構成の概念図。

【図６】圧力開放機構の拡大断面図。

【図７】図６から作動した状態を示す図。

【図８】圧力開放機構の逆止弁の作用を説明するグラフ

【図９】油圧制御回路の他の実施例を示す回路図。

【符号の説明】

１…チャック用回転流体圧力シリンダ装置 ２…サーボ弁（圧力可変手段） ３…圧力制御装置（圧力制御手段） ４…ＮＣ制御装置（圧力制御手段） ５…減圧弁（圧力制御手段） ６…電磁比例弁（圧力制御手段） １０…圧力保持機構（把握ロック機構） １１…チェック弁 １２…プランジャ ２０…圧力開放機構 ２１…逆止弁 ２２…ポペット（逆止弁） ２２Ｄ…小径通路（抵抗通路） ２３…プランジャ（操作部材） ６３…油路（流体通路） ６５…バイパス油路（バイパス通路） Ｐ…ポンプ（流体圧力発生源）

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 チャックを把握駆動するシリンダへ流体
   圧力発生源から圧力流体を供給する流体通路に、前記流
   体圧供給側に復帰スプリングによってシール付勢される
   逆止弁と、前記流体圧供給側の前記圧力流体の圧力を受
   けて該逆止弁を開放側に移動操作可能な操作部材が介設
   され、前記操作部材が前記逆止弁を付勢する力と前記逆
   止弁が前記シリンダ側の前記圧力流体の圧力を受けて前
   記操作部材を付勢する力と前記復帰スプリングによる復
   帰力とは前記流体圧供給側の圧力が前記シリンダ側より
   所定量低圧の時バランスするよう設定されるとともに、
   前記逆止弁の開放時に前記流体圧供給側と前記シリンダ
   側とが所定の流通抵抗をを有する抵抗通路を介して連通
   状態となるよう構成された圧力解放機構を備えたチャッ
   ク用回転流体圧力シリンダ装置に於て、 前記流体圧力発生源から供給される圧力流体の圧力を変
   更し得る圧力可変手段と、 前記圧力可変手段を制御駆動する圧力制御手段と、を備
   え、 前記圧力制御手段は、チャック把握駆動時に於てチャッ
   ク把握力を小さくすべく前記シリンダに作用する圧力流
   体の圧力を減圧する際には、前記流体圧力発生源から供
   給される圧力流体の圧力を、前記圧力流体の前記流体圧
   供給側と前記シリンダ側との圧力差が前記所定量以内と
   なるように制御するよう構成されていること、を特徴と
   するチャック用回転流体圧力シリンダ装置。
2. 【請求項２】上記チャックを把握駆動するシリンダへ流
   体圧力発生源から圧力流体を供給する流体通路に、流体
   圧供給側の圧力によって開放作動するチェック弁と、該
   チェック弁を強制的に開放操作可能なプランジャとによ
   り構成される把握ロック機構が介設されると共に、前記
   把握ロック機構のチェック弁を迂回するバイパス通路が
   形成され、該バイパス通路に、上記圧力開放機構が介設
   されていること、を特徴とする請求項１に記載のチャッ
   ク用回転流体圧力シリンダ装置。
3. 【請求項３】 チャックを把握駆動するシリンダへ流体
   圧力発生源から圧力流体を供給する流体通路に、前記流
   体圧供給側に復帰スプリングによってシール付勢される
   逆止弁と、前記流体圧供給側の前記圧力流体の圧力を受
   けて該逆止弁を開放側に移動操作可能な操作部材が介設
   され、前記操作部材が前記逆止弁を付勢する力と前記逆
   止弁が前記シリンダ側の前記圧力流体の圧力を受けて前
   記操作部材を付勢する力と前記復帰スプリングによる復
   帰力とは前記流体圧供給側の圧力が前記シリンダ側より
   所定量低圧の時バランスするよう設定されると共に、前
   記逆止弁の開放時に前記流体圧供給側と前記シリンダ側
   とが所定の流通抵抗を有する抵抗通路を介して連通状態
   となるよう構成された圧力開放機構を備えたチャック用
   回転流体圧力シリンダ装置に於て、 チャック把握駆動時に於てチャック把握力を小さくすべ
   く供給される圧力流体の圧力を減圧する際には、前記圧
   力流体の前記流体圧供給側と前記シリンダ側との圧力差
   が前記所定量以内となるようにすること、を特徴とする
   チャック用回転流体圧力シリンダ装置の圧力制御方法。