JPS60215109A - 安全機構を有する回転流体圧シリンダ - Google Patents

安全機構を有する回転流体圧シリンダ

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JPS60215109A
JPS60215109A JP60034969A JP3496985A JPS60215109A JP S60215109 A JPS60215109 A JP S60215109A JP 60034969 A JP60034969 A JP 60034969A JP 3496985 A JP3496985 A JP 3496985A JP S60215109 A JPS60215109 A JP S60215109A
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JP
Japan
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piston
oil
working fluid
rotary
valve
Prior art date
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Pending
Application number
JP60034969A
Other languages
English (en)
Inventor
Akira Nobukawa
信川 明
Tatsue Sawaguchi
沢口 達栄
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kitagawa Iron Works Co Ltd
Original Assignee
Kitagawa Iron Works Co Ltd
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Publication date
Application filed by Kitagawa Iron Works Co Ltd filed Critical Kitagawa Iron Works Co Ltd
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Publication of JPS60215109A publication Critical patent/JPS60215109A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B31/00Chucks; Expansion mandrels; Adaptations thereof for remote control
    • B23B31/02Chucks
    • B23B31/24Chucks characterised by features relating primarily to remote control of the gripping means
    • B23B31/30Chucks characterised by features relating primarily to remote control of the gripping means using fluid-pressure means in the chuck
    • B23B31/302Hydraulic equipment, e.g. pistons, valves, rotary joints
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B2231/00Details of chucks, toolholder shanks or tool shanks
    • B23B2231/24Cooling or lubrication means

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Gripping On Spindles (AREA)
  • Actuator (AREA)
  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は工作機械の主軸に装置される安全機構を有する
回転流体圧シリンダに係る。
近年、工作機械主軸の高速回転化が進み、切削時間の短
縮化が図られるようになってはきているが、反面では該
高速回転に伴い回転シリンダの発熱エネルギも増大し、
所望高速回転に達するまで速度アップすることによる作
動流体温度の増加と、これが冷却した時点の温度との温
度差の増大を考慮した安全機構の要求が出てきた。
一般にワークをチャックの爪が把握した状態での加工作
業は、毎日相当回転・反復されるのが通例であるけれど
も、ワークによっては加工時間を要し、−日の作業では
終了しえないことがある。この場合は、ワークを把握せ
しめた状態のままでの途中停止を翌朝まで継続させてお
いてその段取り作業を省き、前日の取付状態のままにて
当日の作業を開始する。ロック機構を内蔵する回転流体
圧シリンダは、係る作業のできる稼動効率のよい装置で
あるけれども、寒冷地に代表される雰囲気温度の低い所
での作業では、該温度差に伴う作動流体の温度差も大と
なることから次のような欠陥が生ずるのである。前日の
作業終了時点に比べ、著しく温度が降下することによる
流体の体積減少分は、作業開始時点に充分補足され、且
つ作業の進行につれて上昇する作動流体温度によっても
作業流体は体積膨張を起こし、ロック機構により密封さ
れている密封容器周囲部の弱い箇所をこの膨張力にて破
壊する。このような傾向は回転流体圧シリンダを軽量小
型化するための薄肉化、或いは組立精度向上による作動
流体漏洩防止策によっても、さらに一層増加してきた。
係る作動流体の前記体積膨張を漸減させ、部品の破壊を
この膨張力から守る目的にリリーフ機構がある。
本発明は、ロック機構にさらにリリーフ機構を加えた安
全機構となすことによって簡単な構造で、しかも前述要
求を解決することのできる優れた装置である。
以下実施の一例を図面にもとづいて説明する。
第1図から“第3図に示す実施例は旋盤用チャックに用
いる安全機構付の中空回転油圧シリンダである。係る回
転シリンダを高速度回転(7,000〜g、0(!OR
,P、M、)させると回転軸承部の発熱により装置温度
が上昇する。かかる温度上昇を防止するための従来技術
は、(1)油清容量を増大せしめ作動油の全体量を増し
て冷却する(2)発熱部及びその他の放熱性を良くする
ために、適宜部品へフィン(F’in)を多数設けて放
熱冷却する等の手段が用いられていた。或いは作動油回
路途中にクーラーを配置することも考えられるが高価で
あり、装置を複雑化することに問題がある。本発明は強
制冷却用ファンを回転体に固設し、該回転体の回転力を
利用して冷却する装置であるから特別に動力源を必要と
せす、従来部品の一部改造で済む単純構造ではあるが、
その冷却効果は後述する如き非常に優秀なものである。
第1図は、本実施例装置の縦断面図を、第2図は第1図
のロック機構A、A’の詳述拡大図を示す。■はピスト
ンであり、回転バルブ2のインロウ部に嵌込んでボルト
3にて接合されたシリンダ4内部空洞に往復移動自在と
なし、且つ回転バルー/2の案内部とシリンダ4の案内
部に案内されるようなして組込まれている。5と6及び
7は両者間の気密性を保つシール要素であり本例はOリ
ングを用いる。8はピストンに固設されたガイドピンで
該ガイドピン8両端のいずれか片端は常に回転バルブ2
又はシリンダ4に設けたガイドピン用穴に案内されてい
て、ピストン]の回動を制止せしめている。ピストン1
の片端(図の下側)は図示しないドロバアを介在させて
チャックの爪を移動せしめる。9はスリーブボディで内
部にスリーブ10を以下のようになして固設する。即ち
スリーブ10の両端に嵌込んだベアリング11の一方は
直接にスリーブ10の内側壁へ当接せしめ、他方のベア
リング11はスリーブ10にその一部を嵌合させボルト
12にて接合されたスリーブカバア13の内偵j壁へ当
接せしめてスリーブカバア→ベアリング→スリーブ→ベ
アリング→スリーブボディの配置となしボルト12の締
付力で固設する。しかして回転バルブ2を回動自在に構
成させている。
回転バルブ2に案内されてボルト接合されているストッ
パ14の外周部とスリーブカバア13の内側は共に凹凸
に形成せしめたラビリンスシール構造となし、外部から
浸入する切削油等は排油溝イから排出し、内部から漏洩
してくる作動油は排油溝口を経てスリーブボディ9内の
ドレン溜め20に回収される。さらに、空気抜き15に
よって外部大気と連通している夫々のラビリンスシール
構造は、ストッパ14の回転に伴う空気流れの起生によ
り、その回転中であっても外部から浸入する切削油等と
内部から漏洩してくる作動油を確実に分離、区別するの
であり、ストッパ14の回転停止時においても、各排油
穴イ、口を介して確実に分離、区別する機能を備えてい
る。該排出及び回収の分離、区別を容易確実とするため
に空気抜き15を設け、前述両者間空室と大気を連通構
造になさしめである。
次にシリンダ4内でのピストン]の作動を説明すれば以
下のように行われる。図示しない外部供給装置からの作
動油は注油口16を介し油路j7を通り後述するロック
機構Aを経て油路18、油室19へと導かれピストン1
を第1図の下から上方向へ抑圧移動させる。該ピストン
1の移動に伴って押出される油室19′の排油は後述す
るロック機構A′を経て油路17′を通り、排油口16
′から前述の外部供給装置へ回収される。ピストン1の
往工程が完了して復工程に移るときは、前述の排辿口1
6′が注油口に他方の注油口16が排油口となるよう切
換弁を切換えることにより変更され、同様の逆経路回路
にて復工程が行われる。
尚作動油の微量は回転バルブ2とスリーブ10の隙間ハ
、ハ′を通って両側ベアリング11へ供給され、該ベア
リング11を潤滑せしめた後にドレン溜め20を経て前
述の外部供給装置へ回収される。
前述したロック機構Aの構造詳細は次の通りである。回
転バルブ2の孔に挿入される略同外径寸法のハウジング
31と同様外径寸法のパット32の両者は開孔外方に位
置する溝へ設けたトメワ33にて挿入指向方向の移動が
制限されると共にシール要素である0リング34.35
で摺動面の気密性を保ち各Oリングの2組間に油路36
と油路37が穿設されている。パット32に着座するコ
イルバネ38を圧縮せしめて内包するチェックバルブ3
9は先端を円錐になすと共に前記コイルバネ38の挿入
孔と放射状に連通する複数の油水40をもち前述ハウジ
ング31に設けた孔に挿入され摺動自在の構成になされ
ており、ハウジング31の円穴41とチェックバルブ3
9の円錐部はコイルバネ38の押圧作用によって弁構造
に形成されている。該チェックバルブ39の円錐部先端
に接触する突起を有したパイロットスプール42はチェ
ックバルブ39と対向する位置に設けたハウジング31
の孔に挿入され、該孔の深さに対し間隙二の移動代をも
って往復動自在になすと共にハ密性を保っている。本実
施例では回転バルブ2の中空部を挾むようになして、2
組に構成されたロック機構となさしめたが、先に出願人
の提案した同様目的の装置は2組を対向せしめ、パイロ
ットスプールを個別にせず一体化して連動するようなし
た点を相違するのみでその作用は同一である。
以下にロック機構A、A’の作用を説明する。
前述したピストン1の作用同様に外部より供給された作
動油は油路17、油路36を経て円穴41に集められパ
イロットスプール42を押圧し先行工程で貯められてい
る隙間二内油室の作動油を油路43を介して外部の作動
油供給装置へ回収すると共にコイルバネ38の押圧力に
抗して弁構造をなすチェックバルブ39を開放する。該
開放により作動油は油路37を経て前述した油路18、
油室19に導かれピストン1を押圧する。他方油室19
′の排油はパット32′に穿設された油水44、油水4
0′を通って弁構造内油室に集められるが、前述油路1
7の作動油の一部は油路4−6に分流導入されており、
該作動油の押圧力によってパイロットスプール42′の
突起を介しチェックバルブ39′を開放する。該開放に
より排油は円穴41′を経て油路36′、油路17′を
通り外部の作動油供給装置へ回収される。省略した説明
箇所は前述ピストン1の作用説明と同様である。
以上に詳述した作動油回路によって図示しないワークを
チャックの爪にて把握し該ワークの機械加工を継続する
とき回転バルブ2の高速回転に伴って高速回動するベア
リング11の発生摩擦熱エネルギは前記作動油を加熱し
、該油温を上昇させる。
上昇した油温の冷却装置の好適例を第1図で説明する。
回転バルブ2へ直接ボルト51で接合されるファン52
は、スリーブボディ9の周囲に設けた多数のフィン53
のシリンダ4側に向う端縁に対して内心方向に折曲げら
れた鍔縁を有し、筒状部はフィン53の外径寸法と略同
内径寸法になさしめてボルトXで取付けられたファンカ
バア54にておおわれている。而Cて該ファンカバア5
4の内部断面形状は前記ファン52の外形に一部を沿わ
せたファンカバア54の折曲げら九た鍔縁と回転バルブ
2との間には一定距離間隙となした空気導入部に形成さ
せであるから回転バルブ2の回転に伴つて外部より導入
される冷空気は略層流になして空気導入部を経て後続す
るフィンとフィン間を通過し、スリーブボディ9の放熱
を助は作動油油温の低下を助長する。図示しない噴霧手
段からの水滴又はミストを前記多数のフィン53及びフ
ィン周辺に噴射せしめ該水滴の気化熱と前述ファン52
の人工風の合成作用にて有効な冷却をなすこともできる
。更にファンカバア54を中空構造になし該中空空洞部
へ吸熱剤を封入、或いは吸熱剤として液体を用い循環可
能に充填するときは一層効果的な冷却ができる。吸熱液
体が水の時にはファンカバア54の外壁に水滴をよぶ温
度の差で用いるのが好ましい。いずれの冷却手段を用い
るとしても回転バルブ2の回転力を利用したファン52
の強制風の助けを借りることにはかわりなく、説明を省
いたがファン52の形状並びにファンカバア54の形状
、特に外部冷空気の取入口の形状及び両者間の隙間量等
は騒音とも関係するので適宜に決めるべき事項であり、
図示に限定されないのは勿論のこと、ファン52を可変
ピッチ構造にするとか空気流れを層流とするための整風
手段を設けることも自由である。また、ファン52を第
1図に示す如く複数のブレードになして、これをピスト
ン1の軸芯方向と同一方向で、且つ互いに並列に取付け
ることによって、正転と逆転いずれの回転方向でも送風
方向に変化がなく、効率よく同量の風量を送ることがで
きる。
かへる強制冷却用ファンの効果を実測してみたところ、
ファンなしで80℃〜70℃を示したフィン温度が最高
50℃に保たれた。従って従来はベアリングの発熱によ
る作動油油温上限により係る工作機械の最高回転性能が
左右され決定されていたのが実状であったけれども、こ
れによって前述ベアリングの発熱エネルギの大半を吸収
するから飛躍的に回転性能を向上させることができ、冒
頭に述べた高速回転をする工作機械の回転流体圧シリン
ダには最も有効経済的な冷却手段である。
次にリリーフ機構Bについて第3図を用いて説明する。
ピストン1の貫通穴に挿入した頭付ハウジング6Jの片
端溝にトメワ62を嵌入せしめてピストン1へ固設した
ハウジング61とピストン1の両者はシール要素である
○リング63で気密性を保つ構成になしてあり、ハウジ
ング61の油水64に円錐部を密着させると共に該ハウ
ジング61の孔に挿入せしめた略同外径寸法のニードル
バルブ65は内部にバネ66を圧縮した状態で内包する
ほか間隙へを設けて前記バネ66の着座するスペーサ6
7を同ハウジング61の孔外方に位置する溝へ設けたl
−メワ68にて固定しニードルバルブ65の挿入指向方
向への移動を自在に構成せしめ、油水64とニードルバ
ルブ65の円錐部はバネ66の押圧力によって弁構造に
形成されている。
以上の構造になされたリリーフ機構Bの作用を説明する
。油水64に作用する作動油の押圧力は、バネ66に抗
してニードルバルブ65を開放する。
該開放により作動油はニードルバルブ65のテーパ部に
設はバネ66の挿入孔に連通する油水69を経てスペー
サ67の油水70を通って外方へ放出される。係るリリ
ーフ機構を前記ピストン1に挿入方向を異らしめて2組
以上(第1図は2組)設けるのである。
以上のリリーフ機構は、その説明からも明らかなように
逆止弁構造であればよく、ニードルバルブ65とバネ6
6にかえ皮製の平板弁等であってもよく、またピストン
1の自由な回動を制限するガイドピン8内に第4図の如
くなして形成したものであってもよい。
以上に詳述したチャック用回転油圧シリンダの安全機構
は、作動油を他の流体にかえて、チャック以外の用途に
用いることもできる。要するに回転流体圧シリンダの安
全機構として部品の破損を保護する点に特徴があり、シ
リンダの軽量化をはかるための薄肉化に著効を奏する有
効な発明である。
【図面の簡単な説明】
添付図面は本発明実施の一例を示す旋盤用チャックに用
いる安全機構を有する中空回転油圧シリンダであり、第
1図は縦断面図、第2図はロック機構A、A’の詳細拡
大図、第3図及び第4図はすリーフ機構Bの詳細拡大図
を示す。 A、A’ ・・・・・・ロック機構 B、B’ ・・・・・・ リリーフ機構1 ・・・・・
・・・・・・・ ピストン2 ・・・・・・・・・・・
・回転バルブ4 ・・・・・・・・・・・・シリンダ9
 ・・・・・・・・・・・・スリーブボディ10・・・
・・・・・・・・・スリーブ11 ・・・・・・・・・
・・・ベアリング15 ・・・・・・・・・・・・空気
抜き16.16′ ・・・・注油口(排油口)19.1
9′・・・・油室 31 ・・・・・・・・・・・・ハウジング32・・・
・・・・・・・・・バット 33・・・・・・・・・・・・ トメワ38 ・・・・
・・・・・・・・コイルバネ39 ・・・・・・・・・
・・・チェックバルブ42・・・・・・・・・・・・パ
イロットスプール52・・・・・・・・・・・・ファン 53 ・・・・・・・・・・・・ フィン54 ・・・
・・・−・・・・・ ファンカバアロ1 ・・・・・・
・・・・・・ハウジング62.68 ・・・・・・ ト
メワ 65 ・・・・・・・・・・・・ニードルバルブ66 
・・・・・・・・・・・・バネ 67・・・・・・・・・・・・スペーサ出願人 株式会
社北川鉄工所

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) 往復動可能なピストン及び作動流体の流れ方向
    を制御するロック機構を内蔵した回転体と、該回転体内
    でロック機構を介して前記ピストンにより2分割される
    各作動流体室の夫々に作動流体を供給する作動流体供給
    路を備えた作動流体供給”体とからなる回転流体圧シリ
    ンダにおいて、弾性体の押圧力によって弁を閉鎖し、作
    動流体圧力によって弁を開放する弁構造になされたリリ
    ーフ機構によって、ピストンで2分割された作動流体室
    の夫々が結ばれていることを特徴とした安全機構を有す
    る回転流体圧シリンダ。
  2. (2) リリーフ機構の2組がピストンの移動方向に沿
    って互いに逆向きの方向に対向させて設けられているこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1図記載の安全機構を
    有する回転流体圧シリンダ。
JP60034969A 1985-02-22 1985-02-22 安全機構を有する回転流体圧シリンダ Pending JPS60215109A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0967039A2 (en) * 1998-06-24 1999-12-29 Sandvik Aktiebolag Cutting tool holder
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