JP7028757B2 - ダブルシリンダ式ブースタ - Google Patents

Description

本発明は、エア圧を液圧に変換するブースタに関する。

工作機械の分野において、パレットをテーブルにクランプおよびアンクランプする装置として、従来、特開２０００－０４２８５０号公報（特許文献１）に記載の構造が知られている。特許文献１の構造は、パレットをクランプするクランプ部材に、ピストンから延びるロッドを連結する。ピストンはシリンダ室に配置される。シリンダ室は、ピストンによって、クランプ用シリンダ室およびアンクランプ用シリンダ室に仕切られ、いずれかのシリンダ室に作動油を供給されて、ピストンを動作させる。

特許文献１の構造はさらに、クランプ用シリンダ室に作動油を供給するため、圧縮空気の圧力を作動油の所定の圧力に増圧変換するクランプ用空気圧―油圧ブースタと、アンクランプ用シリンダ室に作動油を供給するため、圧縮空気の圧力を作動油の所定の圧力に増圧変換するアンクランプ用空気圧―油圧ブースタとを備える。

特開２０００－０４２８５０号公報

上記従来のクランプ用空気圧―油圧ブースタおよびアンクランプ用空気圧―油圧ブースタは、別々に独立して設けられており、互いに離隔して配置される。そうすると２本のブースタのための配置スペースを準備しなければならず、工作機械を小型化することができない。

本発明は、上述の実情に鑑み、従来よりも小型化されたエア圧―液圧変換ブースタを提供することを目的とする。

この目的のため本発明によるダブルシリンダ式ブースタは、クランプ機構にクランプ用液圧およびアンクランプ用液圧を供給するブースタであって、筒状のエアシリンダ部と、エアシリンダ部の一端に設けられる第１液圧シリンダ部と、エアシリンダ部の他端に設け
られる第２液圧シリンダ部と、エアシリンダ部の軸方向途中部分に固設されてエアシリン
ダ部の内部空間を一端側の第１エアシリンダ室と他端側の第２エアシリンダ室に区画する
隔壁と、第１エアシリンダ室に摺動可能に配置される第１エアピストンと、第２エアシリ
ンダ室に摺動可能に配置される第２エアピストンと、一端が第１エアピストンと結合し他
端が第１液圧シリンダ部内を進退動する第１液圧ピストンと、一端が第２エアピストンと
結合し他端が前記第２液圧シリンダ部内を進退動する第２液圧ピストンと、第１エアシリ
ンダ室のうち隔壁および第１エアピストン間の空間と接続する第１送りポートと、第１エ
アシリンダ室のうちエアシリンダ部の一端および第１エアピストン間の空間と接続する第
１戻りポートと、第２エアシリンダ室のうち隔壁および第２エアピストン間の空間と接続
する第２送りポートと、第２エアシリンダ室のうちエアシリンダ部の他端および第２エア
ピストン間の空間と接続する第２戻りポートと、第１液圧シリンダ部内の第１液圧室と接
続しクランプ用液圧を供給する第１液圧ポートと、第２液圧シリンダ部内の第２液圧室と接続しアンクランプ用液圧を供給する第２液圧ポートとを備える。そして第１エアシリンダ室は第２エアシリンダ室よりも大容量である。

かかる本発明によれば、１個のエアシリンダ部に２個の液圧シリンダ部が設けられることから、従来のよりも小型化されたブースタが実現される。

本発明の一局面としてエアシリンダ部の内径は、第１および第２液圧シリンダ部の内径よりも大きい。外径についても同様である。また本発明の一局面として第１エアシリンダ室は第２エアシリンダ室よりも大容量である。具体的には例えば、第１エアシリンダ室と第２エアシリンダ室は同じ断面積であり、第１エアシリンダ室の軸方向寸法が第２エアシリンダ室の軸方向寸法よりも長い。本発明は、全てのクランプ構造に液圧を供給可能である。

本発明によれば、従来よりも小型化されたブースタを提供することができる。これにより工作機械のクランプ・アンクランプに関する構造を小型化することができる。

本発明の一実施形態になるダブルシリンダ式ブースタを具備する工作機械を示す回路図である。 同実施形態のダブルシリンダ式ブースタを示す縦断面図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態になるダブルシリンダ式ブースタを具備する工作機械を示す回路図である。図２は、同実施形態からダブルシリンダ式ブースタを取り出して示す縦断面図である。図１を参照して、ダブルシリンダ式ブースタ２０は、クランプ用液圧路８１およびアンクランプ用液圧路８２を介して、ロータリテーブル装置９０に接続され、エア圧路１９を介して、エア圧供給装置１０に接続される。

ロータリテーブル装置９０は、ロータリテーブル９１と、ロータリテーブル９１と結合する主軸９２と、ロータリテーブル９１の裏面に配置されてロータリテーブル９１をクランプする第１クランプ機構９３と、主軸９２に設けられて主軸９２をクランプする第２クランプ機構９４と、ロータリテーブル９１および主軸９２を回転自在に支持するベアリングおよび筐体（図略）とを備える。

第１クランプ機構９３はクランプ用液圧路８１およびアンクランプ用液圧路８２と接続し、クランプ用液圧路８１からクランプ用の液圧を供給され、アンクランプ用液圧路８２からアンクランプ用の液圧を供給される。クランプ用の液圧を供給される間、第１クランプ機構９３はロータリテーブル９１を回転不能にクランプする。これに対しアンクランプ用の液圧を供給される間、第１クランプ機構９３はロータリテーブル９１の自由な回転を許容する。また第１クランプ機構９３に供給される液圧がクランプ用液圧路８１からアンクランプ用液圧路８２に切り替わる際、第１クランプ機構９３はロータリテーブル９１のクランプ状態を積極的に解放する。このため本実施形態によれば、ロータリテーブル９１のクランプ状態からアンクランプ状態への迅速な切り替えが実現する。逆も同様である。

ダブルシリンダ式ブースタ２０は、真っ直ぐに延びる筒状のエアシリンダ部２１と、クランプ用の第１液圧シリンダ部３１と、アンクランプ用の第２液圧シリンダ部４１とを備える。第１液圧シリンダ部３１は、エアシリンダ部２１よりも小断面であり、エアシリンダ部２１の一端に附設される。第２液圧シリンダ部４１は、エアシリンダ部２１よりも小断面であり、エアシリンダ部２１の他端に附設される。

図２を参照して、ダブルシリンダ式ブースタ２０の構造を詳細に説明する。

筒状のエアシリンダ部２１の両端はエンド部材２１ｂ，２１ｃで封止される。エアシリンダ部２１の両端間の途中部分には、隔壁２２が設けられる。隔壁２２は、エアシリンダ部２１の内部空間を一端側の第１エアシリンダ室２３と他端側の第２エアシリンダ室２４に区画する。

本実施形態のエアシリンダ部２１は、長い円筒ケースと、隔壁２２と、短い円筒ケースがこの順序で直列に結合したものである。長い円筒ケースの両端にはエンド部材２１ｂおよび隔壁２２がそれぞれ嵌合する。短い円筒ケースの両端には隔壁２２およびエンド部材２１ｃがそれぞれ嵌合する。

第１エアシリンダ室２３の断面積と第２エアシリンダ室２４の断面積は一致する。第１エアシリンダ室２３の軸方向寸法は、第２エアシリンダ室２４の軸方向寸法よりも長い。第１エアシリンダ室２３には第１エアピストン２５が配置される。第２エアシリンダ室２４には第２エアピストン２６が配置される。第１エアピストン２５および第２エアピストン２６はエアシリンダ部２１の内周面に沿って軸方向に摺動する。

エンド部材２１ｂの中心孔には、ロッド状の第１液圧ピストン２７が通される。第１液圧ピストン２７の先端は、第１液圧シリンダ部３１内に差し込まれ、第１液圧シリンダ部３１内を進退動する。第１液圧ピストン２７の根元は、第１液圧ピストン２７よりも大径に形成された円板状の第１エアピストン２５と一体に結合する。第１液圧ピストン２７の断面積は、第１エアピストン２５の断面積よりも小さい。

エンド部材２１ｂの中心孔の内周面にはシール押さえ２１ｄが設けられる。シール押さえ２１ｄは円筒部と、当該円筒部の一端に形成されるフランジ部とを含む。シール押さえ２１ｄの円筒部の外周面には円周溝が形成され、当該円周溝にシール材２１ｊが嵌合する。シール材２１ｊは例えばＯリングであり、シール押さえ２１ｄとエンド部材２１ｂの環状隙間を封止する。

シール押さえ２１ｄの円筒部の内周面にも円周溝が形成され、該円周溝にシール材２１ｋ，２１ｍがそれぞれ嵌合する。シール材２１ｋ，２１ｍは軸方向に間隔をあけて配置され、第１液圧ピストン２７の外周面と摺接する。シール材２１ｊ，２１ｋ，２１ｍにより第１液圧シリンダ部３１内は作動液で液密に封止される。また第１エアシリンダ室２３は気密性を保持される。

同様に、エンド部材２１ｃの中心孔には、ロッド状の第２液圧ピストン２８が通される。第２液圧ピストン２８の根元は、第２液圧ピストン２８よりも大径にされた円板状の第２エアピストン２６と一体に結合する。第２液圧ピストン２８の先端は、第２液圧シリンダ部４１内に差し込まれ、第２液圧シリンダ部４１内を進退動する。第２液圧ピストン２８の断面積は、第２エアピストン２６の断面積よりも小さい。

エンド部材２１ｃの中心孔の内周面にはシール押さえ２１ｆが設けられる。シール押さえ２１ｆは上述したシール押さえ２１ｄと同じ形状であり、円筒部と、当該円筒部の一端に形成されるフランジ部とを含む。シール押さえ２１ｆの外周面にはシール材２１ｎが取り付けられ、シール押さえ２１ｆの内周面にはシール材２１ｒ，２１ｓが取り付けられる。シール材２１ｎ，２１ｒ，２１ｓは例えばＯリングであり、これらのうちシール材２１ｎはシール押さえ２１ｆとエンド部材２１ｃの環状隙間を封止する。またシール材２１ｒ，２１ｓは、軸方向に間隔をあけて配置され、第２液圧ピストン２８の外周面と摺接する。シール材２１ｎ，２１ｒ，２１ｓにより第２液圧シリンダ部４１内は作動液で液密に封止される。また第２エアシリンダ室２４は気密性を保持される。

エアシリンダ部２１の内周面と摺接する第１エアピストン２５の外周面にはシール材２５ｂが設けられる。シール材２５ｂは、第１エアシリンダ室２３のうち、エンド部材２１ｂおよび第１エアピストン２５間の空間の気密性を保持するとともに、第１エアピストン２５および隔壁２２間の空間の気密性を保持する。なお図２は、第１エアピストン２５がエンド部材２１ｂから最も遠ざかり、隔壁２２に最も接近する状態を表す。

同様に、エアシリンダ部２１の内周面と摺接する第２エアピストン２６の外周面にはシール材２６ｂが設けられる。シール材２６ｂは、第２エアシリンダ室２４のうち、エンド部材２１ｃおよび第２エアピストン２６間の空間の気密性を保持するとともに、第２エアピストン２６および隔壁２２間の空間の気密性を保持する。なお図２は、第２エアピストン２６がエンド部材２１ｃから最も遠ざかり、隔壁２２に最も接近する状態を表す。

隔壁２２は、通路を内設するために充分な厚みを有する円板である。隔壁２２の外縁には、第１エアシリンダ室２３のうち、第１エアピストン２５および隔壁２２間の空間と接続する送りポート２２ｐが形成される。さらに隔壁２２の外縁には、第２エアシリンダ室２４のうち、第２エアピストン２６および隔壁２２間の空間と接続する送りポート２２ｑが形成される。

エンド部材２１ｂには、第１エアシリンダ室２３のうち、エンド部材２１ｂおよび第１エアピストン２５間の空間と接続する戻りポート２１ｇが設けられる。エンド部材２１ｃには、第２エアシリンダ室２４のうち、エンド部材２１ｃおよび第２エアピストン２６間の空間と接続する戻りポート２１ｈが設けられる。

第１液圧シリンダ部３１の先端部分には第１液圧ポート３２が形成される。第１液圧ポート３２は、第１液圧シリンダ部３１内のうち第１液圧ピストン２７よりも先端側で作動液に満たされた第１液圧室３３と接続する。

第２液圧シリンダ部４１の先端部分には第２液圧ポート４２が形成される。第２液圧ポート４２は、第２液圧シリンダ部４１内のうち第２液圧ピストン２８よりも先端側で作動液に満たされた第２液圧室４３と接続する。

図１を参照して、第１液圧ポート３２は、クランプ用液圧路８１と接続する。第１液圧室３３はリザーバータンク３４と接続する。このため第１液圧室３３は、第１液圧ピストン２７が何れの進退動位置にあっても、作動液で常時満たされている。クランプ用液圧路８１には圧力計８３が設けられる。

第２液圧ポート４２は、アンクランプ用液圧路８２と接続する。第２液圧室４３はリザーバータンク４４と接続する。このため第２液圧室４３は、第２液圧ピストン２８が何れの進退動位置にあっても、作動液で常時満たされている。アンクランプ用液圧路８２には圧力計８４が設けられる。

送りポート２２ｐはエア供給路５１ｂの一端と接続する。戻りポート２１ｈはエア供給路５１ｃの一端と接続する。エア供給路５１ｂの他端およびエア供給路５１ｃの他端は、エア供給路５１ｄの一端と接続する。エア供給路５１ｄの他端は切換弁５３と接続する。

送りポート２２ｑはエア供給路５２ｅの一端と接続する。戻りポート２１ｇはエア供給路５２ｆの一端と接続する。エア供給路５２ｅの他端およびエア供給路５２ｆの他端は、エア供給路５２ｇの一端と接続する。エア供給路５２ｇの他端は切換弁５３と接続する。

切換弁５３は、エア圧路１９と接続する。切換弁５３は電磁弁であって、エア圧供給装置１０から供給されるエア圧をエア供給路５１ｄおよびエア供給路５２ｇの一方へ選択的に供給する。また切換弁５３は、かかる一方にエア圧を供給する間、他方を解放するので、他方は大気圧に等しくなる。

次に本実施形態の作用を説明する。

ロータリテーブル９１をクランプする場合、図１に示すように切換弁５３がエア圧路１９とエア供給路５１ｄを連通する。エア圧供給装置１０からエア供給路５１ｂ，５１ｃ，５１ｄへエア圧が供給され、第１エアピストン２５が第１液圧シリンダ部３１へ近づくよう摺動するとともに、第２エアピストン２６が第２液圧シリンダ部４１から遠ざかるよう摺動する。

そうすると第１液圧ピストン２７が第１液圧室３３内へ進動し第１液圧室３３からクランプ用液圧路８１を経て第１および第２クランプ機構９３，９４へクランプ用の作動液が供給され、第１クランプ機構９３がロータリテーブル９１をクランプするとともに第２クランプ機構９４が主軸９２をクランプする。かくしてロータリテーブル９１は強固にクランプされる。

また第２液圧ピストン２８が第２液圧室４３から退動し、第１クランプ機構９３からアンクランプ用液圧路８２を経て第２液圧室４３に作動液が戻される。かくしてアンクランプは実行されず、上述したロータリテーブル９１のクランプは阻害されない。

反対にロータリテーブル９１をアンクランプする場合、切換弁５３がエア圧路１９とエア供給路５２ｇを連通する。エア圧供給装置１０からエア供給路５２ｅ，５２ｆ，５２ｇへエア圧が供給され、第１エアピストン２５が第１液圧シリンダ部３１から遠ざかるよう摺動するとともに、第２エアピストン２６が第２液圧シリンダ部４１へ近づくよう摺動する。

そうすると第２液圧ピストン２８が第２液圧室４３内へ進動し第２液圧室４３からアンクランプ用液圧路８２を経て第１クランプ機構９３へアンクランプ用の作動液が供給され、第１クランプ機構９３がロータリテーブル９１をアンクランプする。なお第２クランプ機構９４は何ら液圧を供給されず、主軸９２をクランプしない。

本実施形態によれば、１個のエアシリンダ部が２個のエアシリンダ室を備えるダブルシリンダ式であることから、従来の２本のブースタよりも小型化される。したがって工作機械のクランプ・アンクランプ液圧供給構造において、ブースタの配置スペースの小型化と、コンパクト化が実現する。

以上、図面を参照して本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、図示した実施の形態のものに限定されない。図示した実施の形態に対して、本発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。例えば上述した１の実施形態から一部の構成を抜き出し、上述した他の実施形態から他の一部の構成を抜き出し、これら抜き出された構成を組み合わせてもよい。

本発明は、工作機械において有利に利用される。

２０ ダブルシリンダ式ブースタ、 ２１ エアシリンダ部、
２１ｂ エンド部材（エアシリンダ部の一端）、
２１ｃ エンド部材（エアシリンダ部の他端）、
２１ｇ，２１ｈ 戻りポート、 ２２ 隔壁、
２２ｐ，２２ｑ 送りポート、 ２３ 第１エアシリンダ室、
２４ 第２エアシリンダ室、 ２５ 第１エアピストン、
２６ 第２エアピストン、 ２７ 第１液圧ピストン、
２８ 第２液圧ピストン、 ３１ 第１液圧シリンダ部、
３２ 第１液圧ポート、 ３３ 第１液圧室、
４１ 第２液圧シリンダ部、 ４２ 第２液圧ポート、
４３ 第２液圧室、 ５１ｂ～５２ｇ エア供給路、
５３ 切換弁、 ８１ クランプ用液圧路、
８２ アンクランプ用液圧路、 ９０ ロータリテーブル装置、
９１ ロータリテーブル、 ９３ 第１クランプ機構、
９４ 第２クランプ機構。

Claims (1)

1. クランプ機構にクランプ用液圧およびアンクランプ用液圧を供給するブースタであって、
   筒状のエアシリンダ部と、
   前記エアシリンダ部の一端に設けられる第１液圧シリンダ部と、
   前記エアシリンダ部の他端に設けられる第２液圧シリンダ部と、
   前記エアシリンダ部の軸方向途中部分に固設されて前記エアシリンダ部の内部空間を一
   端側の第１エアシリンダ室と他端側の第２エアシリンダ室に区画する隔壁と、
   前記第１エアシリンダ室に摺動可能に配置される第１エアピストンと、
   前記第２エアシリンダ室に摺動可能に配置される第２エアピストンと、
   一端が前記第１エアピストンと結合し他端が前記第１液圧シリンダ部内を進退動する第
   １液圧ピストンと、
   一端が前記第２エアピストンと結合し他端が前記第２液圧シリンダ部内を進退動する第
   ２液圧ピストンと、
   前記第１エアシリンダ室のうち前記隔壁および前記第１エアピストン間の空間と接続す
   る第１送りポートと、
   前記第１エアシリンダ室のうち前記エアシリンダ部の一端および前記第１エアピストン
   間の空間と接続する第１戻りポートと、
   前記第２エアシリンダ室のうち前記隔壁および前記第２エアピストン間の空間と接続す
   る第２送りポートと、
   前記第２エアシリンダ室のうち前記エアシリンダ部の他端および前記第２エアピストン
   間の空間と接続する第２戻りポートと、
   前記第１液圧シリンダ部内の第１液圧室と接続し前記クランプ用液圧を供給する第１液圧ポートと、
   前記第２液圧シリンダ部内の第２液圧室と接続し前記アンクランプ用液圧を供給する第２液圧ポートとを備え、
   前記第１エアシリンダ室は前記第２エアシリンダ室よりも大容量である、ダブルシリンダ式ブースタ。
   

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