JP5350934B2

JP5350934B2 - ブレーキ装置及び主軸

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Publication number: JP5350934B2
Application number: JP2009181844A
Authority: JP
Inventors: 吉祝松本
Original assignee: Okuma Corp
Current assignee: Okuma Corp
Priority date: 2009-08-04
Filing date: 2009-08-04
Publication date: 2013-11-27
Anticipated expiration: 2029-08-04
Also published as: JP2011031358A

Description

本発明は、旋盤主軸等の軸の回転を停止又は低速回転等させるためのブレーキ装置、及びこのブレーキ装置を備えた主軸に関する。

旋盤主軸には、高精度な位置決めや高いクランプトルク、更には創成加工時の安定した摺動抵抗を得るために、Ｃ軸ブレーキ装置（ブレーキ装置）が設けられている。例えば特許文献１では、円盤状に形成された一対のピストンで主軸に取り付けられたディスクを挟み込み、ピストンとディスク間の摩擦力でクランプするよう構成され、ピストン動作で主軸の角度が変化しないようにピストンとディスクの間に、主軸台に一端を固定した当接円盤が配置されている。

また、特許文献２では、主軸に取り付けられたディスクを挟む一対の油圧ピストンを備え、油圧ピストンに取り付けたブレーキシューとディスク間の摩擦力でクランプトルク、及び摺動抵抗を発生させている。そして、主軸の回転に脈動が生じる所謂スティックスリップ現象により摺動抵抗が不安定にならないように、上方からディスクに潤滑油を供給するよう構成されている。

特開２０００−１２６９５５号公報特開２０００−２１８４０４号公報

しかしながら、上記当接円盤をピストンとディスクの間に設けた構成は、摺動抵抗が均一に発生しない場合があり、回転が不安定になることがあった。また、潤滑油を上部から滴下する構成は、ディスクの摺動部全体に十分に潤滑油を行き渡らせるのが難しく、やはり摺動抵抗にばらつきが発生し、一様な回転が得られない場合があった。
そこで、本発明はこのような問題点に鑑み、摺動抵抗にばらつきが発生しないようディスクに効果的に潤滑油を供給できるブレーキ装置及びこのブレーキ装置を搭載した主軸を提供することを目的としている。

上記課題を解決する為に、請求項１の発明は、回転軸に取り付けたディスクを一対のピストンが挟持するよう加圧し、発生する摩擦力により前記回転軸の回転に制動或いは抵抗を加えるブレーキ装置であって、前記ディスクの摺動部に潤滑油を供給するための潤滑油供給路を前記ピストン内に形成し、前記ディスクに当接するピストンの加圧面に前記潤滑油供給路に連通する潤滑油吐出孔を設けたことを特徴とする。
この構成によれば、潤滑油の吐出孔をピストンの加圧面に設けることで、ピストンに挟持されるディスクの摺動面に直接潤滑油を塗布でき、効果的に潤滑油を供給することができる。よって、潤滑油が行き渡らずに摺動抵抗がばらつくような事態を防ぐことができ、低速でも回転軸の回転を安定させることができる。

請求項２の発明は、請求項１に記載の構成において、前記ピストンの加圧面及び前記ディスクの摺動部のうち少なくとも一方に、ディスク全周に亘り延設された溝を備え、前記溝は、前記潤滑油吐出孔形成部位を含むよう、或いはディスク回転時に前記潤滑油吐出孔と交差するよう形成されたことを特徴とする。
この構成によれば、ピストンがディスクに圧着しても、溝を伝って潤滑油が吐出されるので圧着時でも潤滑油が供給され、ディスク摺動部へ十分な潤滑油の供給が可能となる。

請求項３の発明は、請求項１に記載の構成において、前記ディスクの摺動部に低摺動材が貼着されたことを特徴とする。
この構成によれば、安定した摩擦力を得ることができるし、低摺動材をディスク面に配置することで低摺動材の加工を容易に行うことができる。

請求項４の発明は、請求項３に記載の構成において、前記低摺動材の表面及び低摺動材が当接する前記ピストン加圧面のうち少なくとも一方に、ディスク全周に亘り延設された溝を有し、前記溝は、前記潤滑油吐出孔形成部位を含むよう、或いはディスク回転時に前記潤滑油吐出孔と交差するよう形成されたことを特徴とする。
この構成によれば、ピストンがディスクを圧着しても、溝を伝って潤滑油が吐出されるので圧着時でも潤滑油が供給され、ディスク摺動部へ十分な潤滑油の供給が可能となる。

請求項５の発明は、請求項１に記載の構成において、前記ピストンと前記ディスクの間に前記ピストンの加圧面を覆う板バネを配置し、前記ピストンの加圧動作により前記板バネが弾性変形して前記ディスクを挟持動作し、前記板バネと前記ディスクとの間の摩擦力により前記回転軸の回転に制動或いは抵抗を加えると共に、前記板バネの前記潤滑油吐出孔に合致する部位に穴を設け、前記穴を介して前記ディスクに潤滑油が供給されることを特徴とする。
この構成によれば、ピストンとディスクの間にピストンを覆う板バネを配置しても、ディスクに効果的に潤滑油を供給できる。そして、板バネを介在させることで、ピストンの押圧力をディスクの両面に均等に加えることができ、ディスク及び回転軸に対するストレスを軽減でき、回転軸の安定した回転を維持できる。

請求項６の発明は、請求項５に記載の構成において、前記板バネのディスク当接面及び前記ディスクの摺動部のうち少なくとも一方に、ディスク全周に亘り延設された溝を有し、前記溝は、前記穴形成部位を含むよう、或いはディスク回転時に前記穴と交差するよう形成されたことを特徴とする。
この構成によれば、板バネがディスクに密着しても、溝を伝って潤滑油が吐出されるので圧着時でも潤滑油が供給され、ディスク摺動部へ十分な潤滑油の供給が可能となる。

請求項７の発明は、請求項５に記載の構成において、前記ディスクの摺動部に低摺動材が貼着されたことを特徴とする。
この構成によれば、安定した摩擦力を得ることができるし、低摺動材をディスク面に配置することで低摺動材の加工を容易に行うことができる。

請求項８の発明は、請求項７に記載の構成において、前記低摺動材の表面及び低摺動材が当接する前記板バネのうち少なくとも一方に、ディスク全周に亘り延設した溝を有し、前記溝は、前記穴形成部位を含むよう、或いはディスク回転時に前記穴と交差するよう形成されたことを特徴とする。
この構成によれば、板バネがディスクに密着しても、溝を伝って潤滑油が吐出されるので圧着時でも潤滑油が供給され、ディスク摺動部へ十分な潤滑油の供給が可能となる。

請求項９の発明は主軸であって、請求項１乃至８の何れかに記載のブレーキ装置を搭載し、主軸の回転に制動或いは抵抗を加えることが可能なことを特徴とする。
この構成によれば、ディスクの摺動面に直接潤滑油を塗布でき、効果的に潤滑油を供給することができ、潤滑油が行き渡らずに摺動抵抗がばらつくような事態を防ぐことができる。よって、低速回転でも主軸の回転が安定し、創成加工等を高精度で行うことが可能となる。

本発明によれば、潤滑油の吐出孔をピストンの加圧面に設けたことにより、ピストンに挟持されるディスクの摺動面に直接潤滑油を塗布でき、効果的に潤滑油を供給することができる。よって、潤滑油が行き渡らずに摺動抵抗がばらつくような事態を防ぐことができ、制動時の回転を安定させることができる。

本発明に係るブレーキ装置を搭載した旋盤主軸の一例を示す断面説明図である。Ａ部拡大図である。ブレーキ装置の他の例を示す旋盤主軸の要部断面説明図である。

以下、本発明を具体化した実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係る旋盤主軸の一例を示す断面説明図であり、１は主軸、２は主軸１を回転可能に支持する主軸台、３は主軸１の回転に制動或いは抵抗を加えるブレーキ装置である。主軸１は、図示右側がワークを固定するためのチャックが取り付けられる先端であり、ブレーキ装置３は主軸１の後端に搭載されている。

ブレーキ装置３は、主軸１に取り付けたディスク５を、その前後両側に設けられた２枚の板バネ６，６を介して、同様に前後両側に対向するように配置したピストン７，７で挟持させてクランプするよう構成されている。板バネ６及びピストン７は、ディスク５を全周に亘り挟持するようリング状に形成され、板バネ６は主軸台２に固定され、ピストン７は主軸１内に主軸１の回転軸方向に動作可能に取り付けられている。
板バネ６は外周部が主軸台２に固定され、ピストン７は板バネ６の自由端側である内周側を油圧操作により押圧するよう配置されている。

Ａ部を拡大した図２に示すように、ディスク５の板バネ６が当接する摺動部には、全周に亘り低摺動材８が貼り付けられている。この低摺動材８は、摩擦力を一定値に減衰させ、安定した摩擦力を発生するために設けられ、例えばカーボン含有焼結金属板が使用される。
また、ピストン７には、等間隔で全６箇所に背部から加圧面７ａに向けて潤滑油供給路１０が形成され、板バネ６に当接する加圧面７ａに、潤滑油を吐出する吐出孔１０ａが形成されている。そして、板バネ６のピストン７の吐出孔１０ａに合致する６箇所にも穴６ａが穿設されている。

一方、低摺動材８には、板バネ６に設けた穴６ａと重なる位置に、即ちピストン７の吐出孔１０ａに合致する位置に、溝１２が設けられている。溝１２は、主軸１の中心軸に一致する中心を有する真円として形成されている。

尚、溝１２は真円状に設けているが、蛇行しながら円を描くように形成しても良いし、ジグザグに円を描くように設けても良い。また、溝１２をディスク５側に設けているが、板バネ６側又は板バネ６が無い場合はピストン７側に設けても良いし、双方に設けても良い。

このように構成された旋盤主軸のブレーキ装置３は次のように動作する。ピストン７を前進させて押圧動作させると、即ち対向配置した一対のピストン７，７を接近動作させると、一対の板バネ６，６はこのピストン５の作用により弾性変形してディスク５を挟持動作し、ディスク５の両面（ディスク５に設けた低摺動材８）に接触する。こうして、主軸１が回転している状態では、板バネ６とディスク５の間で摺動抵抗が発生する。このとき、ピストン７の押圧力に強弱を持たせることでディスク５の摺動抵抗が変化し、制動力が加わって主軸１の回転が停止したり、抵抗が加えられた状態で回転を維持したりする。

フライス加工等でワークを保持する主軸１を低速で回転させたい場合は、比較的小さい押圧力をピストン７に発生させ、ディスク５を低圧力で板バネ６に挟持させる。このとき、ピストン７に設けた潤滑油供給路１０から潤滑油が供給され、低摺動材８に設けた溝１２を介して摺動部全体に潤滑油が供給される。その結果、主軸１は一定の抵抗が加えられた状態で低速度で安定した回転を維持する。

一方、ワークの交換等、主軸１を停止させてロックしたい場合は、ピストン７に高い圧力でディスク５を挟持させる。この場合、ディスク５が完全にロックされ、主軸１の回転が阻止される。

このように、潤滑油の吐出孔１０ａをピストン７の加圧面に設けることで、ピストン７に挟持されるディスク５の摺動面に直接潤滑油を塗布でき、効果的に潤滑油を供給することができる。そして、ピストン７とディスク５の間にピストン７を覆う板バネ６を配置しても、板バネ６の穴６ａを介してディスク５に効果的に潤滑油を供給でき、溝１２を伝って潤滑油が吐出されるので、板バネ６がディスク５に密着しても潤滑油が供給され、ディスク摺動部へ十分な潤滑油の供給が可能となる。よって、潤滑油が行き渡らないことにより摺動抵抗がばらつくような事態を防ぐことができ、制動時の回転においてスティップスリップ現象が発生することが無く、低速回転でも主軸１の回転が安定し、加工を高精度で行うことが可能となる。
そして、板バネ６を介在させることで、ピストン７の押圧力をディスク５の両面に均等に加えることができ、ディスク５及び主軸１に対するストレスを軽減できる。
更に、低摺動材８を設けることで安定した摩擦力を得ることができるし、低摺動材８をディスク面に配置することで低摺動材８の加工を容易に行うことができる。

図３は、本発明のブレーキ装置の他の形態を示し、上記図２に対応する旋盤主軸の要部断面説明図を示している。低摺動材８をピストン７に貼着し、溝１２をディスク５自体に形成し、ピストン７が直接ディスク５を挟持し、板バネを設けない構成が上記実施形態と相違している。そして、低摺動材８の潤滑油供給路１０に合致する部位には吐出孔１０ａが形成され、潤滑油の吐出を可能としている。尚、上記実施形態と同一構成要素には同一の符号を付与している。

このように、低摺動材８をピストン７側に設けても良いし、板バネも無くても良い。この構成であっても、潤滑油吐出孔１０ａをピストンに設けたことで、摺動抵抗を安定させ、抵抗を加えた状態でも主軸の回転を安定させることが可能となる。

尚、更に溝１２や低摺動材８を無くしても摺動抵抗の安定化は可能であるし、上記実施形態では、低摺動材８をディスク５或いはピストン７に設けたが、板バネ８を備えている場合は板バネ６に取り付けても良い。この場合、板バネ６の穴６ａに対応する部位に貫通孔を設ければ良い。

上記実施形態では、ブレーキ装置３を旋盤主軸１に搭載した構成を説明したが、本発明のブレーキ装置３は、他の工作機械の回転制動手段として、更には各種産業機械の回転部の制動手段として使用することができる。

１・・主軸（回転軸）、２・・主軸台、３・・ブレーキ装置、５・・ディスク、６・・板バネ、６ａ・・穴、７・・ピストン、７ａ・・加圧面、８・・低摺動材、１０・・潤滑油供給路、１０ａ・・吐出孔、１２・・溝。

Claims

回転軸に取り付けたディスクを一対のピストンが挟持するよう加圧し、発生する摩擦力により前記回転軸の回転に制動或いは抵抗を加えるブレーキ装置であって、
前記ディスクの摺動部に潤滑油を供給するための潤滑油供給路を前記ピストン内に形成し、前記ディスクに当接するピストンの加圧面に前記潤滑油供給路に連通する潤滑油吐出孔を設けたことを特徴とするブレーキ装置。
前記ピストンの加圧面及び前記ディスクの摺動部のうち少なくとも一方に、ディスク全周に亘り延設された溝を備え、
前記溝は、前記潤滑油吐出孔形成部位を含むよう、或いはディスク回転時に前記潤滑油吐出孔と交差するよう形成されたことを特徴とする請求項１記載のブレーキ装置。
前記ディスクの摺動部に低摺動材が貼着されたことを特徴とする請求項１記載のブレーキ装置。
前記低摺動材の表面及び低摺動材が当接する前記ピストン加圧面のうち少なくとも一方に、ディスク全周に亘り延設された溝を有し、
前記溝は、前記潤滑油吐出孔形成部位を含むよう、或いはディスク回転時に前記潤滑油吐出孔と交差するよう形成されたことを特徴とする請求項３記載のブレーキ装置。
前記ピストンと前記ディスクの間に前記ピストンの加圧面を覆う板バネを配置し、前記ピストンの加圧動作により前記板バネが弾性変形して前記ディスクを挟持動作し、前記板バネと前記ディスクとの間の摩擦力により前記回転軸の回転に制動或いは抵抗を加えると共に、前記板バネの前記潤滑油吐出孔に合致する部位に穴を設け、前記穴を介して前記ディスクに潤滑油が供給されることを特徴とする請求項１記載のブレーキ装置。
前記板バネのディスク当接面及び前記ディスクの摺動部のうち少なくとも一方に、ディスク全周に亘り延設された溝を有し、
前記溝は、前記穴形成部位を含むよう、或いはディスク回転時に前記穴と交差するよう形成されたことを特徴とする請求項５記載のブレーキ装置。
前記ディスクの摺動部に低摺動材が貼着されたことを特徴とする請求項５記載のブレーキ装置。
前記低摺動材の表面及び低摺動材が当接する前記板バネのうち少なくとも一方に、ディスク全周に亘り延設した溝を有し、
前記溝は、前記穴形成部位を含むよう、或いはディスク回転時に前記穴と交差するよう形成されたことを特徴とする請求項７記載のブレーキ装置。
請求項１乃至８の何れかに記載のブレーキ装置を搭載し、主軸の回転に制動或いは抵抗を加えることが可能なことを特徴とする主軸。