JPWO2018078791A1 - 同軸パイプの組付け用ブシュ - Google Patents

Abstract

複数のパイプを同軸状に一体的に組付けるための同軸パイプの組付け用ブシュであり、同軸状に配置された外パイプの内側面と内パイプの外側面とに接して、両面の間隔を周状で一定にするための筒状部に、軸方向両端をつなぐ一または二以上の流路が形成されたものである。

Description

本発明は、複数のパイプを同軸状に一体的に組付けるために使用される同軸パイプの組付け用ブシュに関する。

径の異なる複数のパイプを同軸状に重ねて配置し、中心の円形断面の流路や各パイプ間に形成された環状断面の流路を、エアなどの流体が流されるようにした構成がある。このような構成は、例えば工作機械に使用されるチャック装置に見られる。そうしたチャック装置は、回転を伝達するスピンドル内にクーラントやエアを供給するパイプが組付けられている。下記特許文献１は、スピンドル内にクーラント供給路が設けられたものであり、筒形状のスピンドル内にクーラントパイプが挿入された構成が開示されている。具体的には、回転体であるスピンドルが軸受を介して組み付けられ、その中のクーラントパイプは、ブシュを介して軸方向に中間ロッドなどと連結され、中心軸がスピンドルの中心軸に合わせられるようにして組付けられている。

特開昭６２−０３９１５４号公報

前記従来例のチャック装置は、スピンドル内にクーラントを通すためのクーラントパイプが同軸配置されているが、例えば掴んだワークの着座検出を行なうチャック装置の場合には、更にエアを通すためのエアパイプがクーラントパイプと同軸状に組付けられる構成となる。そうした複数のパイプからなる組付け構造では、径の大きな外パイプの中に径の小さな内パイプが挿入され、片持ち支持によって同軸状に配置された後、自由端側が受部材の嵌め込みによって一体的に固定される。しかし、片持ち支持されたパイプには撓みが生じ、自由端側つまり嵌め込み側のパイプ同士の中心位置がずれてしまうことがある。そうした場合、同軸状態を保っていない複数のパイプに対し隙間を設けないで受部材を嵌め込む組付け作業は非常に難しくなる。

そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、複数のパイプを同軸状に一体的に組付けるための同軸パイプの組付け用ブシュを提供することを目的とする。

本発明の一態様における同軸パイプの組付け用ブシュは、同軸状に配置された外パイプの内側面と内パイプの外側面とに接して、両面の間隔を周状で一定にするための筒状部に、軸方向両端をつなぐ一または二以上の流路が形成されたものである。

前記構成の組付け用ブシュによれば、同軸状に配置された外パイプと内パイプとの間に筒状部が挿入され、複数パイプが同軸状に配置されるため、その複数パイプに対する受部材などによる組付けが行い易くなる。そして、同軸状に配置されたパイプ間に位置する組付け用ブシュの筒状部には流路が形成されているため、パイプ内を流れる流体を通すこともできる。

チャック装置の主要部分を示した一部断面図である。 複数の同軸パイプにワーク受部を組付ける状態を示した図である。 同軸状に配置されたクーラントパイプと第１及び第２エアパイプとを示した拡大断面図である。 組付け用ブシュの軸方向端面を示した図である。 組付け用ブシュの第１変形例の軸方向端面を示した図である。 組付け用ブシュの第２変形例を示した断面図である。

次に、本発明に係る同軸パイプの組付け用ブシュの一実施形態について、図面を参照しながら以下に説明する。本実施形態では、工作機械のチャック装置に使用される組付け用ブシュについて説明する。図１は、チャック装置の主要部分を示した一部断面図である。このチャック装置１は、工作機械の主軸チャックを構成するものである。工作機械では、その主軸チャックによって把持されたワークに回転運動が与えられ、工具によって切削加工などが行われる。

チャック装置１は、チャック爪によって把持したワークの着座面にエアが送られ、そのエア圧の検出によって着座確認が行われる。また、加工時には、工具が当てられたワークの加工点にクーラントが吹きかけられ、ワークに対する冷却や加工によって生じた切屑の洗い流しなどが行われる。そのため、チャック装置１には、エアやクーラントを通すための複数のパイプが同軸状に組付けられている。なお、本実施形態で説明する同軸パイプの構成は一例にすぎず、同軸パイプの組付け用ブシュは、本実施形態で説明するチャック装置以外の構造などにも適応可能である。

図１に示すチャック装置１は、円筒形状の主軸台内部にスピンドル１１が軸受を介して回転自在に設けられ、その端部にはチャック開閉機構１２が組付けられている。スピンドル１１は、タイミングベルトを介してスピンドルモータの回転が伝達されるようになっている。そのスピンドル１１には、軸方向端部にチャック開閉機構１２が組付けられ、加工対象であるワークを把持することができるよう構成されている。従って、回転制御されたスピンドル１１を介してチャック開閉機構１２に回転が伝達され、把持されたワークに対して加工時の回転が与えられることとなる。

チャック装置１には、チャック開閉機構１２を駆動させるためのチャックシリンダが設けられている。そのチャックシリンダは、例えば両ロッド形のエアシリンダであり、連結されたドローバ１３がスピンドル１１内に挿入され、チャック開閉機構１２の駆動伝達ロッド１４に連結されている。本実施形態のチャック開閉機構１２は、ピンアーバチャックであり、駆動伝達ロッド１４に形成された環状張出部１４１にピンアーバ１５が係合している。そのため、駆動伝達ロッド１４の軸方向の移動がピンアーバ１５の斜め方向の摺動に変換され、３つあるピンアーバ１５のチャック爪１６に対して径方向の開閉が行われる。

チャック装置１は、ドローバ１３やシリンダのピストンロッドが円筒形状のロッドであり、その中にクーラントやエアを流す複数のパイプが同軸状に挿入されている。本実施形態では、中心側に最小径のクーラントパイプ２１が配置され、その外側には径の異なる２本の第１及び第２エアパイプ２２，２３が配置されている。ここで、図３は、クーラントパイプ２１と第１及び第２エアパイプ２２，２３との端部を示した拡大断面図である。このクーラントパイプ２１内にクーラントが流れ、クーラントパイプ２１と第１エアパイプ２２の間と、第１及び第２エアパイプ２２，２３の間にはエアが流れるようになっている。

クーラントパイプ２１と第１及び第２エアパイプ２２，２３とは、同軸状に配置され、チャック開閉機構１２側（図面右側）に向けてクーラントパイプ２１の端部が最も突き出し、外側に配置された第１及び第２エアパイプ２２，２３の端部が順に後退した位置になるような長さで形成されている。これは、クーラントパイプ２１と第１及び第２エアパイプ２２，２３とが、図２に示すように受ブロック２５に対して嵌め込まれる際、その嵌め込み作業が行い易いようにした構成である。なお、図２は、図１に対応した図であり、チャック開閉機構１２のワーク受部１２１を組付ける状態が示されている。

クーラントパイプ２１と第１及び第２エアパイプ２２，２３とは、その端部が駆動伝達ロッド１４の端部に位置している。一方、受ブロック２５は、クーラントパイプ２１と第１及び第２エアパイプ２２，２３の各外径に合わせて、その貫通孔２５０の内径が階段状に変化して形成されている。そこで、ワーク受部１２１が矢印で示す方向に移動して組付けられる場合には、受ブロック２５の貫通孔２５０内にクーラントパイプ２１と第１及び第２エアパイプ２２，２３とがほぼ隙間なく差し込まれる。

図３には、そうした組付け時の受ブロック２５の貫通孔２５０の形状が一点鎖線で示されている。受ブロック２５へのインロー時には、図示すように、貫通孔２５０内の第１〜第３内周部２５１，２５２，２５３に対し、対応するクーラントパイプ２１と第１及び第２エアパイプ２２，２３とがほぼ同時に挿入される。従って、クーラントパイプ２１と第１及び第２エアパイプ２２，２３が全て同軸に配置されていないと、いずれかのパイプが貫通孔２５０内の段差部分に引っ掛かってしまい挿入できなくなってしまう。

チャック装置１は、片持ち支持されたクーラントパイプ２１と第１及び第２エアパイプ２２，２３との自由端側に受ブロック２５が組付けられるため、その自由端側が各パイプの撓みによって同軸ではない状態が生じ得る。そうした状態で受ブロック２５に対して複数のパイプ先端を同時にインローさせようとしても、寸法に余裕がないため、組付け作業が非常に困難なものになってしまう。そこで、本実施形態では、クーラントパイプ２１と第１及び第２エアパイプ２２，２３との同軸状態が維持され、組付けが容易に行えるようにした構成が採られている。

クーラントパイプ２１と第１及び第２エアパイプ２２，２３には、互いの同軸状態を維持させるための組付け用ブシュ２７，２８が嵌め込まれている。すなわち、図３に示すように、クーラントパイプ２１と第１エアパイプ２２との間には組付け用ブシュ２７が、第１及び第２エアパイプ２２，２３の間には組付け用ブシュ２８がそれぞれ嵌め込まれている。ここで、図４は、組付け用ブシュ２７の軸方向端面（図３で示す左側端面）を示した図である。

組付け用ブシュ２７は、クーラントパイプ２１の外径寸法に合わせた内径寸法と、第１エアパイプ２２の内径寸法に合わせた外径寸法により、径方向に一定の肉厚の円筒部３１を有し、その円筒部３１に対して軸方向に貫通した複数の流路３２が形成されている。流路３２は、断面円形の貫通孔であり、円筒部３１の円周方向に等間隔に形成されている。クーラントパイプ２１と第１エアパイプ２２との間はエアが流されるため、組付け用ブシュ２７の流路３２は、そのエアを通すためのエ流路である。

一方、組付け用ブシュ２８は、組付け用ブシュ２７とサイズが異なるのみで同じ構成である。すなわち、第１及び第２エアパイプ２２，２３の間はエアが流れるため、組付け用ブシュ２８を構成する円筒部３５の流路３６もエア流路である。そして、組付け用ブシュ２７，２８の円筒部３１，３５には、その端部に拡径した引掛け部３３，３７が形成され、第１エアパイプ２２や第２エアパイプ２３の端部に位置決めのために当てられるようになっている。

よって、重ねて挿入されたクーラントパイプ２１と第１及び第２エアパイプ２２，２３には、その自由端部分に組付け用ブシュ２７，２８が差し込まれる。特に、組付け用ブシュ２７，２８は、外側のパイプの内側面と内側のパイプの外側面とに接するようにして、パイプ同士の隙間を一定にするスペーサとして機能している。そのため、クーラントパイプ２１と第１エアパイプ２２とは、組付け用ブシュ２７によって同軸状に配置され、第１エアパイプ２２と第２エアパイプ２３とは、組付け用ブシュ２８によって同軸状に配置されることにより、３本全てのパイプ２１，２２，２３が同軸状に配置される。

そこで、図２に示すように、クーラントパイプ２１と第１及び第２エアパイプ２２，２３に対して受ブロック２５の貫通孔２５０を嵌め込む場合、図３に示すように、貫通孔２５０内の第１〜第３内周部２５１，２５２，２５３に対し、対応するクーラントパイプ２１と第１及び第２エアパイプ２２，２３の各端部がほぼ同時に該当箇所に挿入されることとなる。つまり、３本のパイプ２１，２２，２３が撓んでいたとしても、それらは同軸の状態が維持されているため、作業者は、受ブロック２５の貫通孔２５０を３本のパイプ２１，２２，２３に対して一度に位置合わせすることができ、よって、容易に嵌め込むことができる。そして、組付け後の組付け用ブシュ２７，２８は、チャック装置１内にそのまま残ることになるが、流路３２，３６を通してエアが流れるため、ワークの着座検出などに影響を及ぼすことはない。

次に、組付け用ブシュの変形例を説明する。図５は、組付け用ブシュの第１変形例について軸方向端面を示した図である。この組付け用ブシュ４１は、外側のパイプの内側面と内側のパイプの外側面とに接する円筒部４２に、軸方向の両端を通すようにした複数の溝形流路４３が形成されている。溝形流路４３は、円筒部４２の内周面側に形成された断面矩形の溝であり、円周方向に等間隔に形成されている。そして、円筒部４２の一端部に拡径した引掛け部４４が形成されている。

また、図６は、組付け用ブシュの第２変形例を示した断面図である。この組付け用ブシュ５１は、組付け用ブシュ２７などと同様に、外側のパイプの内側面と内側のパイプの外側面とに接する肉厚の円筒部５２によって形成されている。そして、円筒部５２の一端部には拡径した引掛け部５３が形成され、内周面にはネジ溝流路５４が形成されている。特に、ネジ溝流路５４は二条ネジの構成であり、円筒部５２の一端から他端にかけて螺旋状に連続した１本のネジ溝である。

こうした組付け用ブジュ４１，５１は、同じく外パイプと内パイプの間に挿入され、スペーサとなって両パイプを同軸状に配置させることができる。そして、組付け後にはパイプ内に組付け用ブジュ４１，５１が残るものの、溝形流路４３やネジ溝流路５４を通してパイプ内を流れる流体を通すことができる。また、本実施形態の組付け用ブシュ２７，２８，４１，５１は、鋼材や樹脂或いはゴム材などによって形成される。そして、その寸法は、例えば肉厚が２ｍｍ、内径が１３ｍｍや２０ｍｍ程度といったものである。従って、こうした小型部品に流路を形成する場合、溝形流路４３やネジ溝流路５４は加工が容易であり、特にネジ溝流路５４は、タップなどを使用して容易に加工することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、組付け用ブジュ４１，５１には流路が円筒部の内周面側に形成されたが、外周面側に形成したものであってもよい。
また、円筒のパイプを示して組付け用ブシュを説明したが、角型パイプに対するものであってもよい。

１…チャック装置 １２…チャック開閉機構 １３…ドローバ ２１…クーラントパイプ ２２…第１エアパイプ ２３…第２エアパイプ ２５…受ブロック ２７，２８…組付け用ブシュ ３１…円筒部 ３２…流路 ３３…引掛け部

Claims (4)

1. 同軸状に配置された外パイプの内側面と内パイプの外側面とに接して、両面の間隔を周状で一定にするための筒状部に、軸方向両端をつなぐ一または二以上の流路が形成された同軸パイプの組付け用ブシュ。
2. 前記流路は、前記筒状部を軸方向に貫いた孔または溝である請求項１に記載の同軸パイプの組付け用ブシュ。
3. 前記流路は、前記筒状部に形成されたネジ溝である請求項１に記載の同軸パイプの組付け用ブシュ。
4. 前記筒状部は、軸方向の一端部に径方向の内側又は外側に広がった引掛け部が形成された同軸パイプの組付け用ブシュ。
   
   
   
   

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