WO2023084685A1 - 油圧機構付き回転装置 - Google Patents

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hydraulic cylinder
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合津秀雄
鈴木康之
加藤百香
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株式会社Fuji
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
    • B23Q1/70—Stationary or movable members for carrying working-spindles for attachment of tools or work
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B31/00—Chucks; Expansion mandrels; Adaptations thereof for remote control
    • B23B31/02—Chucks
    • B23B31/10—Chucks characterised by the retaining or gripping devices or their immediate operating means
    • B23B31/117—Retention by friction only, e.g. using springs, resilient sleeves, tapers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q3/00—Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine
    • B23Q3/12—Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine for securing to a spindle in general

Definitions

  • the present invention relates to a rotating device with a hydraulic mechanism that includes a hydraulic circuit that reduces surge pressure.
  • Patent Document 1 also discloses a conventional example of a machine tool for this purpose.
  • a spindle head is connected to a hydraulic cylinder attached to the top of a column of the machine tool, and the spindle head can be moved up and down by supplying and discharging hydraulic oil to and from the hydraulic cylinder.
  • An accumulator is connected between the pressure reducing valve and the hydraulic cylinder in the flow path connecting the hydraulic pump and the hydraulic cylinder.
  • the conventional example which has the same problem, has an accumulator in the hydraulic circuit, which mitigates the impact caused by the change in the hydraulic pressure.
  • the accumulator effect may not be sufficient for some devices. That is, in the conventional example, the hydraulic cylinder is directly attached to the column. there is therefore, in a rotating device with a hydraulic mechanism, the surge pressure generated in the hydraulic cylinder may adversely affect components of the rotating portion.
  • an object of the present invention is to provide a rotating device with a hydraulic mechanism that reduces the surge pressure in the hydraulic cylinder.
  • a rotating device with a hydraulic mechanism includes a rotating mechanism that rotates a cylindrical rotating body by a drive motor, and a hydraulic cylinder that rotates axially with respect to an operation means via a draw bar that passes through the center of the rotating body.
  • a hydraulic mechanism that provides an output, a hydraulic oil sent from a pump is lowered to a set pressure by a pressure reducing valve and supplied to the hydraulic cylinder, and the hydraulic oil discharged from the hydraulic cylinder is returned to the tank, and a hydraulic circuit in which an accumulator and a side branch hose are provided in order in a flow path of hydraulic oil in a flow path connected to the hydraulic cylinder.
  • hydraulic oil sent from the pump is lowered to a set pressure by the pressure reducing valve and supplied to the hydraulic cylinder, and the draw bar passing through the center of the rotating body is driven.
  • surge pressure of hydraulic oil supplied to the hydraulic cylinder is reduced by the accumulator and the side branch hose.
  • FIG. 2 It is a sectional view showing a main part of a tool spindle device which is one embodiment of a rotating device with a hydraulic mechanism.
  • 2 is an enlarged cross-sectional view of a portion A (hydraulic mechanism portion) surrounded by a two-dot chain line in FIG. 1;
  • FIG. It is a diagram showing a hydraulic circuit of the tool spindle device. It is a graph showing a pressure change during unclamping when no depressurizing means is provided. It is the graph which showed the pressure change at the time of unclamping when only an accumulator is provided. It is the graph which showed the pressure change at the time of unclamping at the time of adding a side branch hose to an accumulator.
  • a rotary device with a hydraulic mechanism described in the present embodiment is a tool spindle device that forms a part of a machine tool, and performs machining on a workpiece with a rotary tool mounted thereon.
  • the machine tool is equipped with an ATC (automatic tool changer), and the tool spindle device of this embodiment automatically performs tool changing work.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing the main body of a tool spindle device, which is one embodiment of such a rotating device with a hydraulic mechanism.
  • the tool main shaft body 2 has a cylindrical spindle 3 as a main shaft which is rotatably incorporated in a housing 4 by means of bearings 11 and 12 at two upper and lower locations.
  • a rotation mechanism is configured.
  • the tip of the spindle 3 is provided with a chuck mechanism 6, which is an operating means, to allow attachment and detachment of a tool 80 indicated by a dashed line.
  • a chuck mechanism 6 comprising a collet chuck is axially operated via a draw bar 7 passing through the interior of the spindle 3, thereby enabling clamping and unclamping of a tool 80. As shown in FIG.
  • FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the A portion (hydraulic mechanism portion) surrounded by the two-dot chain line in FIG.
  • Hydraulic cylinder 8 for operating drawbar 7 is shown, and in particular, the state of unclamping when piston 16 is lowered is shown.
  • the hydraulic cylinder 8 is formed integrally with the housing 4 with a cylinder portion 15 configured on the rear end side (upper side in FIG. 1) of the spindle 3 , and a piston 16 is incorporated in the cylinder portion 15 .
  • a shaft coupling 17 is fixed to the center of the piston 16 , and the draw bar 7 is rotatably connected via the shaft coupling 17 .
  • the tool spindle body 2 is automatically replaced with the tool 80 by the ATC of the machine tool.
  • the tool 80 is inserted into the mounting portion 301 formed at the tip of the spindle 3, and the tool holder 801 is clamped by the chuck mechanism 6 which is drawn upward in the drawing.
  • Rotation is imparted to the spindle 3 by drive control of the spindle motor 5, the clamped tool holder 801 and the tool 80 are rotated, and drilling or the like is performed on the work.
  • a stop pin 18 prevents the piston 16 from rotating, and a shaft coupling 17 blocks rotation of the piston 16 with the spindle 3 .
  • the tool 80 is removed from the tool spindle main body 2 by an automatic exchange operation.
  • hydraulic oil is supplied to the cylinder portion 15 of the hydraulic cylinder 8 to pressurize the piston 16 from above and displace the tool 80 in the chuck mechanism 6 in the downward direction via the draw bar 17 .
  • Unclamping is performed.
  • the tool 80 with the chuck mechanism 6 in the unclamped state is removed from the tool spindle main body 2 by ATC.
  • the hydraulic cylinder 8 is integrally formed in the housing 4 with a spindle 3 and a spindle motor 5 which are rotatably supported, a chuck mechanism 6 connected to the piston 16, and the like. Therefore, the surge pressure generated by the stop of the piston 16 in the hydraulic cylinder 8 inside the tool spindle main body 2 becomes a shock wave, also called an oil hammer, and adversely affects parts such as the rotating mechanism. For example, it is conceivable that the shock wave causes deformation or misalignment of the parts, which slows down the rotation of the spindle 3 . Therefore, the tool spindle device of this embodiment is provided with a structure for reducing the surge pressure.
  • FIG. 3 is a diagram showing a hydraulic circuit of the tool spindle device that supplies hydraulic oil to the tool spindle body 2.
  • the tool spindle device 1 is configured as a laminated valve 20 in which a pressure reducing valve 21, a directional switching valve 22 and a double pilot check valve 23 are laminated.
  • a channel 41 provided with a pump 31 for supplying hydraulic oil from a tank 37 to a supply channel 32 is connected to the P port of the laminated valve 20 , and the R port of the discharge channel 35 is connected to the tank via a filter 36 .
  • a flow path 42 is connected for returning hydraulic fluid to 37 .
  • a pressure reducing valve 21 is provided in the supply flow path 32 so that hydraulic oil whose pressure has been reduced to a set value is supplied to the hydraulic cylinder 8 .
  • a direction switching valve 22 is connected to the supply flow path 32 and the discharge flow path 35 so as to switch the connection between the clamp flow path 33 and the unclamp flow path 34 .
  • a double pilot check valve 23 is connected to the clamping flow path 33 and the unclamping flow path 34 to allow the flow of hydraulic oil supplied to the hydraulic cylinder 8 and to the discharge side except when pilot pressure is applied. configured to regulate flow.
  • the A port of the unclamping flow path 34 of the stack valve 20 is connected to the head side of the hydraulic cylinder 8, that is, the unclamping side pressure chamber 46 of the piston 16 via the flow path 43.
  • the B port of the clamp flow path 33 is connected via a flow path 44 to the rod side of the hydraulic cylinder 8, ie, the clamp side pressure chamber 45 of the piston 16 to which the drawbar 7 is connected.
  • an accumulator 25 is connected to the flow path 43 as pressure reducing means, and a side branch hose 26 is provided.
  • the pressure reducing means is provided only in the passage 43 because the surge pressure generated in the tool spindle main body 2 during unclamping has a large effect.
  • the chuck mechanism 6 is pulled up via the draw bar 7 as described above, and hydraulic oil is supplied to the clamp side pressure chamber 45 of the hydraulic cylinder 8 .
  • the hydraulic oil in the tank 37 is sent to the flow path 41 by the pump 31 and then flows to the supply flow path 32 provided with the pressure reducing valve 21 .
  • the direction switching valve 22 is switched to the crank position 221 , the supply flow path 32 is connected to the clamp flow path 33 , and the unclamp flow path 34 is connected to the discharge flow path 35 .
  • the double pilot check valve 23 allows hydraulic fluid to flow on the clamping flow path 33 side, and receives pilot pressure on the unclamping flow path 34 side to allow flow on the discharge side. Therefore, in the hydraulic cylinder 8, hydraulic fluid flowing out from the B port of the laminated valve 20 is supplied to the clamping side pressure chamber 45, and hydraulic fluid flowing out from the opposite unclamping side pressure chamber 46 is supplied from the A port to the unclamping chamber. It flows into flow path 34 . Hydraulic oil in the unclamping flow path 34 passes through the direction switching valve 22 , flows from the discharge flow path 35 through the flow path 42 , and is returned to the tank 37 .
  • the double pilot check valve 23 allows hydraulic fluid to flow on the unclamping flow path 34 side, and receives pilot pressure on the clamping flow path 33 side to allow flow on the discharge side. Therefore, in the hydraulic cylinder 8, hydraulic fluid flowing out from the A port of the laminated valve 20 is supplied to the unclamping side pressurizing chamber 46, and hydraulic fluid flowing out from the opposite clamping side pressurizing chamber 45 is supplied from the B port to the clamping flow. It flows into road 33. Hydraulic fluid in the clamp flow path 33 passes through the direction switching valve 22 , flows from the discharge flow path 35 through the flow path 42 , and is returned to the tank 37 .
  • FIGS. 4, 5 and 6 are graphs showing pressure changes during unclamping.
  • FIG. 6 is a case where the side branch hose 26 is used together with the accumulator 25.
  • FIG. This pressure change was measured by a pressure measuring instrument connected to the flow path 43 immediately before the unclamping side pressure chamber 46 of the hydraulic cylinder 8 .
  • the pressure reducing valve 21 provided in the supply flow path 32 is set to 2.2 Mpa.
  • the accumulator 25 was connected to the flow path 43 as in the conventional example. As shown in FIG. 4, the pressure change at that time rapidly increased to about 2.0 MPa at the beginning of the movement of the piston 16, and then stabilized at 1.7 MPa. After that, when the piston 16 reached the stroke end, a surge pressure S2 was generated and the value rapidly increased to 3.5 Mpa. By attaching the accumulator 25, the peak value of the surge pressure S2 was lowered, and the time during which the surge pressure S2 was generated was also shortened. However, it was desirable to further reduce the surge pressure in order to suppress the adverse effects of the shock wave on the tool spindle body 2 .
  • the tool spindle device 1 of the present embodiment is provided with the side branch hose 26 for absorbing such pulsation of the working oil. That is, a side branch hose with a closed end is connected to the flow path 43 as a pulsation reducing member so as to branch between the accumulator 25 and the hydraulic cylinder 8 .
  • the length and thickness of the side branch hose 26 are set so as to absorb the pulsation of the specific frequency component generated in the hydraulic circuit of the tool spindle device.
  • the pressure change is as shown in FIG. That is, the peak pressure at the start of movement of the piston 16 decreased to about 0.8 Mpa. Then, the pressure that once decreased gradually increased, and a surge pressure S3 was generated when the piston 16 reached the stroke end. The peak value at that time was 3.1 Mpa, and the time during which the surge pressure S3 was generated was also shortened.
  • the surge pressure can be effectively reduced. It is possible to avoid or suppress adverse effects on parts such as In particular, the effect is great in a tool spindle device 1 in which a rotating mechanism including a spindle 3 and a spindle motor 5 and a hydraulic mechanism including a hydraulic cylinder 8 and a drawbar 7 are integrated in a housing 4.

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Abstract

油圧シリンダにおけるサージ圧を低減させる油圧機構付き回転装置であって、筒形状の回転体を駆動モータによって回転させる回転機構と、前記回転体の中心を通るドローバを介して操作手段に対して油圧シリンダによる軸方向の出力を与える油圧機構と、ポンプから送られる作動油を減圧弁によって設定圧にまで下げて前記油圧シリンダへと供給し、前記油圧シリンダから排出された作動油をタンクへと戻すものであって、前記油圧シリンダに接続された流路にアキュムレータとサイドブランチホースとが作動油の流れる方向に順に設けられた油圧回路と、を有する。

Description

油圧機構付き回転装置
　本発明は、サージ圧を低減させる油圧回路を備えた油圧機構付き回転装置に関する。
　油圧シリンダを使用した装置にはサージ圧による影響を防止する必要があり、下記特許文献１にもそうしたことを目的とした工作機械の従来例が開示されている。その工作機械にはコラム上部に取り付けられた油圧シリンダに主軸ヘッドが連結され、油圧シリンダに作動油を供給および排出することによって主軸ヘッドの上下移動が可能になっている。そして、油圧ポンプと油圧シリンダとを接続する流路には途中の減圧弁と油圧シリンダとの間にアキュムレータが接続されている。主軸ヘッドに対する下降移動が切り換えられると、油圧シリンダ内の作動油がピストンによって加圧されて一時的に急激に上昇する。その際、作動油がアキュムレータに流入し、油圧シリンダ内の急激な上昇を緩和した衝撃吸収が行われる。
特開２０１０－１３７３１８号公報
　油圧シリンダを使用した油圧機構付き装置は様々なものがあり、その圧力変化に伴う衝撃を緩和させることが課題となっている。この点、同様な課題を有する前記従来例は、油圧回路にアキュムレータが設けられたことにより、油圧の変化に伴う衝撃が緩和される。しかし、アキュムレータによる効果は装置によって十分でない場合がある。すなわち、前記従来例は油圧シリンダがそのままコラムに取り付けられたものであるが、工具主軸装置のような油圧機構付き回転装置は、油圧シリンダが他の構成部品と近い位置で一体的に構成されている。そのため、油圧機構付き回転装置では、油圧シリンダに生じるサージ圧が回転部の構成部品などに悪影響を及ぼしてしまうことがある。
　そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、油圧シリンダにおけるサージ圧を低減させる油圧機構付き回転装置を提供することを目的とする。
　本発明の一態様における油圧機構付き回転装置は、筒形状の回転体を駆動モータによって回転させる回転機構と、前記回転体の中心を通るドローバを介して操作手段に対して油圧シリンダによる軸方向の出力を与える油圧機構と、ポンプから送られる作動油を減圧弁によって設定圧にまで下げて前記油圧シリンダへと供給し、前記油圧シリンダから排出された作動油をタンクへと戻すものであって、前記油圧シリンダに接続された流路にアキュムレータとサイドブランチホースとが作動油の流れる方向に順に設けられた油圧回路と、を有する。
　前記構成によれば、回転機構における回転体の駆動モータによる回転のほか、ポンプから送られる作動油が減圧弁によって設定圧にまで下げられ油圧シリンダへと供給され、回転体の中心を通るドローバを介して操作手段に対する操作が行われるが、その際、油圧シリンダに供給される作動油はアキュムレータとサイドブランチホースとによってサージ圧の低減が図られる。
油圧機構付き回転装置の一実施形態である工具主軸装置の本体部を示した断面図である。 図１の二点鎖線で囲んだＡ部（油圧機構部分）の拡大断面図である。 工具主軸装置の油圧回路を示した図である。 減圧手段を設けない場合のアンクランプ時の圧力変化を示したグラフである。 アキュムレータだけを設けた場合のアンクランプ時の圧力変化を示したグラフである。 アキュムレータにサイドブランチホースを加えた場合のアンクランプ時の圧力変化を示したグラフである。
　本発明に係る油圧機構付き回転装置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。本実施形態で説明する油圧機構付き回転装置は、工作機械の一部をなす工具主軸装置であり、装着された回転工具によってワークに対する加工を行うものである。工作機械にはＡＴＣ（工具自動交換装置）が備えられ、本実施形態の工具主軸装置に対して工具の交換作業が自動で行われる。図１は、そうした油圧機構付き回転装置の一実施形態である工具主軸装置の本体部を示した断面図である。
　工具主軸本体２は、主軸である筒形状のスピンドル３がハウジング４内に上下２箇所の軸受１１，１２によって回転自在に組み込まれ、ハウジング４内に構成されたスピンドルモータ５によって回転制御が可能な回転機構が構成されている。スピンドル３の先端部には、一点鎖線で示す工具８０の着脱を可能にするため、操作手段であるチャック機構６が設けられている。コレットチャックからなるチャック機構６は、スピンドル３の内部を通ったドローバ７を介して軸方向の操作が行われ、それにより工具８０に対するクランプおよびアンクランプが可能になっている。
　ここで、図２は、図１の二点鎖線で囲んだＡ部（油圧機構部分）の拡大断面図である。ドローバ７を操作するための油圧シリンダ８を示したものであり、特にピストン１６が下降したアンクランプ時の状態が示されている。油圧シリンダ８は、スピンドル３の後端側（図１の上方側）に構成されたシリンダ部１５がハウジング４と一体になって形成され、そのシリンダ部１５内にピストン１６が組み込まれている。ピストン１６には中心部に軸継手１７が固定され、その軸継手１７を介してドローバ７が回転可能な状態で連結されている。
　工具主軸本体２は、工作機械のＡＴＣによって工具主軸本体２に対する工具８０の自動交換作業が行われる。その際、スピンドル３の先端部に構成された取付け部３０１に工具８０が差し込まれ、図面上方へ引き込むようにしたチャック機構６によって工具ホルダ８０１がクランプされる。そして、スピンドルモータ５の駆動制御によってスピンドル３に回転が与えられ、クランプされた工具ホルダ８０１および工具８０が回転し、ワークに対する穴あけ加工などが行われる。ピストン１６は止めピン１８によって回転止めされており、軸継手１７によりスピンドル３との間の回転は遮断されている。
　工具８０によるワーク加工が終了した後は、自動交換作業によって工具８０が工具主軸本体２から取り外される。工具８０の取り外しは、油圧シリンダ８のシリンダ部１５へ作動油が供給されることによってピストン１６が上方から加圧され、ドローバ１７を介して下降方向に変位させることによりチャック機構６における工具８０のアンクランプが行われる。そして、チャック機構６がアンクランプ状態になった工具８０は、ＡＴＣによって工具主軸本体２から取り外される。
　ところで、工具主軸本体２は、油圧シリンダ８の作動に応じて発生するサージ圧を考慮する必要がある。油圧シリンダ８は、回転支持されたスピンドル３やスピンドルモータ５、ピストン１６に連結されたチャック機構６などと、ハウジング４内に一体になって構成されている。そのため、工具主軸本体２内部の油圧シリンダ８でピストン１６の停止に伴い発生するサージ圧が、オイルハンマーとも呼ばれる衝撃波となって回転機構などの部品に悪影響を及ぼしてしまうからである。例えば、衝撃波によって部品に変形やズレなどが生じ、スピンドル３の回転が鈍くなってしまうことが考えられる。そこで、本実施形態の工具主軸装置にはサージ圧の低減を図るための構成が設けられている。
　図３は、工具主軸本体２へ作動油を供給する工具主軸装置の油圧回路を示した図である。工具主軸装置１では、減圧弁２１、方向切換弁２２およびダブルパイロットチェックバルブ２３が積層された積層弁２０として構成されている。積層弁２０のＰポートには供給流路３２へとタンク３７からの作動油を供給するポンプ３１を設けた流路４１が接続され、排出流路３５のＲポートにはフィルタ３６を介してタンク３７へと作動油を戻すための流路４２が接続されている。
　供給流路３２には減圧弁２１が設けられ、圧力が設定値にまで下げられた作動油が油圧シリンダ８へと供給されるようになっている。供給流路３２と排出流路３５には方向切換弁２２が接続され、クランプ流路３３とアンクランプ流路３４との接続が切り換えられるようになっている。そして、クランプ流路３３とアンクランプ流路３４にはダブルパイロットチェックバルブ２３が接続され、油圧シリンダ８へ供給する作動油の流れを許容するとともに、パイロット圧を受けた場合を除く排出側への流れを規制するよう構成されている。
　積層弁２０は、アンクランプ流路３４のＡポートが、油圧シリンダ８のヘッド側すなわちピストン１６のアンクランプ側加圧室４６に流路４３を介して接続されている。また、クランプ流路３３のＢポートは、油圧シリンダ８のロッド側すなわちドローバ７が連結されたピストン１６のクランプ側加圧室４５に流路４４を介して接続されている。そして、工具主軸装置１には、減圧手段として流路４３にアキュムレータ２５が接続されるとともに、サイドブランチホース２６が設けられている。なお、減圧手段を流路４３にだけ設けているのは、工具主軸本体２においてアンクランプ時に発生するサージ圧の影響が大きいからである。
　先ず、工具主軸装置１におけるクランプ時は、前述したようにドローバ７を介してチャック機構６が引き上げられ、油圧シリンダ８のクランプ側加圧室４５に作動油が供給される。そのためにはポンプ３１によってタンク３７内の作動油が流路４１へと送り出され、更に減圧弁２１の設けられた供給流路３２へと流れる。このとき方向切換弁２２は、クランクポジション２２１に切り換えられ、供給流路３２がクランプ流路３３に接続し、アンクランプ流路３４が排出流路３５と接続される。
　ダブルパイロットチェックバルブ２３は、クランプ流路３３側では作動油の流れが許容され、アンクランプ流路３４側ではパイロット圧を受けることで排出側の流れが許容される。そのため、油圧シリンダ８は、積層弁２０のＢポートから流れ出た作動油がクランプ側加圧室４５へと供給され、反対のアンクランプ側加圧室４６から流れ出た作動油がＡポートからアンクランプ流路３４へと流れる。アンクランプ流路３４の作動油は方向切換弁２２を通り、排出流路３５から流路４２を流れてタンク３７へと戻される。
　次に、工具主軸装置１におけるアンクランプ時は、前述したようにドローバ７を介してチャック機構６が押し下げるため油圧シリンダ８のアンクランプ側加圧室４６に作動油が供給される。このとき方向切換弁２２は、アンクランクポジション２２３に切り換えられ、ポンプ３１によってタンク３７から流路４１および供給流路３２へと送られた作動油はアンクランプ流路３４へと流れる。
　ダブルパイロットチェックバルブ２３は、アンクランプ流路３４側では作動油の流れが許容され、クランプ流路３３側ではパイロット圧を受けることで排出側の流れが許容される。そのため、油圧シリンダ８は、積層弁２０のＡポートから流れ出た作動油がアンクランプ側加圧室４６へと供給され、反対のクランプ側加圧室４５から流れ出た作動油がＢポートからクランプ流路３３へと流れ込む。クランプ流路３３の作動油は方向切換弁２２を通り、排出流路３５から流路４２を流れてタンク３７へと戻される。
　ここで、図４、図５および図６はアンクランプ時の圧力変化を示したグラフであり、特に、図４は減圧手段を設けない場合、図５はアキュムレータ２５だけを設けた場合、そして図６はアキュムレータ２５にサイドブランチホース２６を併用した場合である。この圧力変化は、油圧シリンダ８のアンクランプ側加圧室４６直前の流路４３に接続した圧力測定器によって測定されたものである。なお、供給流路３２に設けた減圧弁２１は２．２Ｍｐａに設定されている。
　先ず、図３に示すアキュムレータ２５とサイドブランチホース２６が無い場合の圧力変化は、ピストン１６の動きはじめに２．０Ｍｐａ程度にまで急上昇した後に１．７Ｍｐａで安定した。その後、ピストン１６がストローク端に達したところでサージ圧Ｓ１が発生し３．８Ｍｐａにまで値が急上昇した。そして、サージ圧Ｓ１の高い値が一定時間継続した後に１．８Ｍｐａ程度にまでゆっくりと下降して安定するようになった。このようにサージ圧Ｓ１が３．８Ｍｐａにまで上昇してしまうと、大きな衝撃波が工具主軸本体２を構成する回転機構に悪影響が及んでしまう。
　そこで次に、前記従来例のように流路４３にアキュムレータ２５が接続された。その時の圧力変化は、図４に示すように、ピストン１６の動きはじめに２．０Ｍｐａ程度にまで急上昇した後に１．７Ｍｐａで安定した。その後、ピストン１６がストローク端に達したところでサージ圧Ｓ２が発生し３．５Ｍｐａにまで値が急上昇した。アキュムレータ２５を取り付けたことによりサージ圧Ｓ２のピーク値は下がり、サージ圧Ｓ２の発生する時間も短くなった。しかし、衝撃波から工具主軸本体２における悪影響を抑えるには更にサージ圧を低減させることが望ましかった。
　流路４３にアキュムレータ２５を設けた場合、図４に示すようにサージ圧Ｓ２は脈動を生じることが分かった。そこで、本実施形態の工具主軸装置１では、こうした作動油の脈動を吸収するためのサイドブランチホース２６が設けられた。すなわち、流路４３には、アキュムレータ２５と油圧シリンダ８との間において分岐するように、脈動緩和部材として先端の塞がれたサイドブランチホースが接続されている。サイドブランチホース２６は、工具主軸装置の油圧回路において発生する特定周波数成分の脈動を吸収することができるように、その長さや太さなどが設定されている。
　流路４３にアキュムレータ２５に加えてサイドブランチホース２６が併用された工具主軸装置１では、その圧力変化が図５に示すようになった。すなわち、ピストン１６の動きはじめのピーク圧が０．８Ｍｐａ程度にまで下がった。そして、一旦下がった圧力は徐々に上昇していき、ピストン１６がストローク端に達したところでサージ圧Ｓ３が発生した。その時のピーク値は３．１Ｍｐａとなり、サージ圧Ｓ３が発生する時間も短くなった。
　本実施形態の工具主軸装置１によれば、油圧回路にアキュムレータ２５とサイドブランチホース２６とを併用したため、サージ圧を効果的に低減させることができ、それにより工具主軸本体２を構成する回転構造などの部品に対する悪影響を回避あるいは抑えることができる。特に、工具主軸装置１のようにハウジング４内にスピンドル３やスピンドルモータ５などからなる回転機構と、油圧シリンダ８やドローバ７などからなる油圧機構とが一体に構成されたものにおいて効果が大きい。
　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。
１…工具主軸装置　２…工具主軸本体　３…スピンドル　４…ハウジング　５…スピンドルモータ　６…チャック機構　７…ドローバ　８…油圧シリンダ　１１，１２…軸受　１６…ピストン　２１…減圧弁　２２…方向切換弁　２３…ダブルパイロットチェックバルブ　２５…アキュムレータ　２６…サイドブランチホース　３１…ポンプ　３２…供給流路　３３…クランプ流路　３４…アンクランプ流路　３５…排出流路　Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３…サージ圧
 

Claims (3)

  1. 　筒形状の回転体を駆動モータによって回転させる回転機構と、
    　前記回転体の中心を通るドローバを介して操作手段に対して油圧シリンダによる軸方向の出力を与える油圧機構と、
    　ポンプから送られる作動油を減圧弁によって設定圧にまで下げて前記油圧シリンダへと供給し、前記油圧シリンダから排出された作動油をタンクへと戻すものであって、前記油圧シリンダに接続された流路にアキュムレータとサイドブランチホースとが作動油の流れる方向に順に設けられた油圧回路と、
    　を有する油圧機構付き回転装置。
  2. 　前記回転機構および前記油圧機構がハウジング内に一体になって構成された請求項１に記載の油圧機構付き回転装置。
  3. 　前記回転機構は、回転工具を先端部に装着する前記回転体をその周りに構成された前記駆動モータによって回転制御するようにしたものであり、前記油圧機構は、前記回転体の後端側に前記油圧シリンダが配置され、前記ドローバを介して前記回転体の先端部において前記回転工具をクランプおよびアンクランプするチャック機構を操作するようにしたものであって、当該回転機構および油圧機構により回転主軸本体が構成された請求項１または請求項２に記載の油圧機構付き回転装置。
     
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US4398326A (en) * 1981-07-01 1983-08-16 Kearney & Trecker Corporation Collet unclamping mechanism
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