JP3125876U - 空圧進退駆動型電動加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】長期間使用しても工具を取付けるスピンドルがその軸心精度を保持できる空圧進退駆動型電動加工装置を提供する。
【解決手段】先部の進退金物１１に連結するピストン１３を備えるエアシリンダーブロック１５と、エアシリンダーブロック１５の外側に取付けられた２本のリニアガイドレール１６と、それぞれのリニアガイドレール１６の前後２か所に設けられたリニアガイドブッシュ１８〜２１を介して取付けられた摺動テーブル２２と、摺動テーブル２２に取付けられ、先側がベアリングによって支持されピストンロッド１２の軸心と平行に配置されたスピンドル２３を有するスピンドルモータ２４と、エアシリンダーブロック１５と摺動テーブル２２とに設けられた速度制御機構２５とを有する。
【選択図】図１

Description

本考案は、精度を要する穴明け、タップ、中ぐり、ブラッシング、又はホーニング等の各主加工に用いるエアシリンダーを用いた進退駆動型電動加工装置に関する。

例えば、特許文献１、２に記載されているように、モータによって回転駆動される主軸（スピンドル）に工具ホルダーを介してドリルやタップ等の工具を取付け、主軸又主軸の取付けられているモータごとエアシリンダーによって進退する電動加工装置が知られている。
工具ホルダーを介して取付ける主軸（スピンドル）をモータによって回転駆動すると共に、エアシリンダーによってその工具を進退する加工装置が提案されている。

特開２００３−１３６３１４号公報 特開２０００−３２６１２１号公報

しかしながら、特許文献１、２に記載の電動加工装置においては、進退するスピンドル又は電動シリンダー自体を滑り軸受（ブッシュ）によって支持しているので、長期間の使用によって滑り軸受が磨耗し、スピンドルに微小のガタが発生するという問題があった。
本考案はかかる事情に鑑みてなされたもので、長期間使用しても工具を取付ける主軸（スピンドル）がその軸心精度を保持できる空圧進退駆動型電動加工装置を提供することを目的とする。

前記目的に沿う第１の考案に係る空圧進退駆動型電動加工装置は、先部に設けられた進退金物にピストンロッドを介して連結するピストン、及び該ピストンが進退する筒部を備えるエアシリンダーブロックと、
前記エアシリンダーブロックの外側に取付けられ、前記ピストンロッドの軸心と平行に配置された２本のリニアガイドレールと、
それぞれの前記リニアガイドレールの前後２か所に設けられたリニアガイドブッシュを介して取付けられた摺動テーブルと、
前記摺動テーブルに取付けられ、先側がベアリングによって支持され前記ピストンロッドの軸心と平行に配置されたスピンドルを有するスピンドルモータと、
前記エアシリンダーブロックと前記摺動テーブルとに設けられて、前記摺動テーブルの前進側の速度制御を行う速度制御機構とを有する。
なお、ここで、リニアガイドブッシュとはリニアガイドレールに転がり軸受を介して連結され、長期間使用してもリニアガイドブッシュにガタが生じないものをいい、一般的にはＬＭガイド（リニアモーションガイド）として市販されているものをいう。

また、第２の考案に係る空圧進退駆動型電動加工装置は、第１の考案に係る空圧進退駆動型電動加工装置において、前記エアシリンダーブロック内には、前記ピストンの前進限及び前記ピストンの後退限にそれぞれ第１、第２の衝撃吸収材が設けられている。
第３の考案に係る空圧進退駆動型電動加工装置は、第２の考案（第１の考案においても同様）に係る空圧進退駆動型電動加工装置において、前記エアシリンダーブロックと前記摺動テーブルとに、プリセット可能な前記摺動テーブルの前進限及び後退限を検知する位置検知機構が設けられている。

第４の考案に係る空圧進退駆動型電動加工装置は、第３の考案（第１、第２の考案にも適用可能）に係る空圧進退駆動型電動加工装置において、前記速度制御機構にはハイドロチェッカーとこれと対となる当接金具を有し、しかも、該ハイドロチェッカーは前記エアシリンダーブロックに取付けられている。

請求項１〜４記載の空圧進退駆動型電動加工装置においては、スピンドルモータを支持する摺動テーブルが２本のリニアガイドレールとそれぞれのリニアガイドレールと対となるリニアガイドブッシュを介して取付けられているので、長期間の使用によってもリニアガイドレール及びリニアガイドブッシュに摩耗が実質的になくその精度を確保できる。

特に、請求項２記載の空圧進退駆動型電動加工装置においては、エアシリンダーブロック内には、ピストンの前進限及びピストンの後退限にそれぞれ第１、第２の衝撃吸収材が設けられているので、ピストンの前進限及び後退限での衝撃を緩和し、各部品の異常摩耗を防止してその精度を保つことができる。

また、請求項３記載の空圧進退駆動型電動加工装置においては、エアシリンダーブロックと摺動テーブルとには、プリセット可能な摺動テーブル（即ち、スピンドルモータ）の前進限及び後退限を検知する位置検知機構が設けられているので、摺動テーブルの前進限を検知して、スピンドルの先端に取付けられる工具（例えば、ドリル、タップ）等の位置を一定位置に制御できるし、後退限を検知して工具待機位置とすることができる。

そして、請求項４記載の空圧進退駆動型電動加工装置において、速度制御機構にはハイドロチェッカーを有し、しかも、ハイドロチェッカーはエアシリンダーブロックに取付けられているので、摺動テーブル（即ち、スピンドルモータ）に取付けられた当接金具（例えば、ボルトの頭部）と対になって、スピンドルに取付けられた工具の前進側の速度制御を行うことができる。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本考案を具体化した実施の形態につき説明し、本考案の理解に供する。
ここに、図１は本考案の一実施の形態に係る空圧進退駆動型電動加工装置の一部切欠き正面図、図２は同平面図、図３は同一部切欠き側面図、図４は同部分詳細図である。なお、図１においてｍ１はピストンロッドの中心線を示しその上部の一部について断面表示している。

図１〜図３に示すように、本考案の一実施の形態に係る空圧進退駆動型電動加工装置１０は、先部に設けられた進退金物１１にピストンロッド１２を介して連結するピストン１３、及びピストン１３が進退する筒部（シタンダー部）１４を備えるエアシリンダーブロック１５と、エアシリンダーブロック１５の外側（即ち、上部）に取付けられ、ピストンロッド１２の軸心と平行に配置された２本のリニアガイドレール１６、１７と、それぞれのリニアガイドレール１６、１７の前後２か所に設けられたリニアガイドブッシュ１８〜２１を介して取付けられた摺動テーブル２２と、摺動テーブル２２に取付けられ、先側が図示しないラジアルベアリングによって支持され、ピストンロッド１２の軸心と平行に配置されたスピンドル２３を有するスピンドルモータ２４と、エアシリンダーブロック１５と摺動テーブル２２とに設けられて、摺動テーブル２２の前進側の速度制御を行う速度制御機構２５とを有する。以下、これらについて詳しく説明する。

エアシリンダーブロック１５は十分強度を有する材料（例えば、鋼鉄、ステンレス、アルミ合金等）からなって、内部に筒部１４が形成されている。この筒部１４はこの実施の形態ではエアシリンダーブロック１５に形成された円筒部２６内に更にステンレス材（又は砲金）からなる円筒パイプ２７を挿入して形成されている。筒部１４の後部は密閉された空気室２８と連通し、空気室２８の側面には第１の空気出入口２９が設けられている。そして、この円筒パイプ２７の前側には前側盲ブロック３０が配置されている。この前側盲ブロック３０はストップリング３１、３２によって所定位置に固定され、更にその内外には円形溝が形成され、内部にそれぞれシールリング（例えば、Ｏリング、パッキン）３３、３４が設けられ、円筒パイプ２７及びピストンロッド１２とのシールを確保している。前側盲ブロック３０の内側には摺動メタル（ブッシュ）３５が設けられ、ピストンロッド１２の円滑な移動を確保している。

ピストン１３とピストンロッド１２はこの実施の形態では一体となって、ピストン１３の円周部には溝が形成されてシールリング３６、３７が配置されている。円筒パイプ２７の内部にピストン１３が進退可能に配置されている。
円筒部２６の後部は縮径部３８が形成されて、その部分（即ち、ピストン１３の後退限）には、第２の衝撃吸収材３９が設けられている。また、ピストン１３の前進限にも環状の第１の衝撃吸収材４０が配置されている。これらの衝撃吸収材３９、４０は例えば、耐油性のプラスチック等からなる。

前記円筒パイプ２７は円筒部２６に対して位置決めされて固定され、側部から第２の空気出入口４１が貫通形成され、円筒パイプ２７、ピストン１３及び前側盲ブロック３０で形成される気室内の空気の出入口となっている。
ピストンロッド１２の先端には進退金物１１が、ねじ４２、４３を介して連結されている。なお、ねじ４３は六角穴付き止めねじでピストンロッド１２の回り止めとして作用する。

このエアシリンダーブロック１５の上部に、図示しない複数のねじ（埋め込み型の六角穴付きボルト）によってリニアガイドレール１６、１７が固定され、このリニアガイドレール１６、１７には、その上端に摺動テーブル２２が、それぞれ４本のねじ（埋め込み型の六角穴付きボルト）４４〜４７によって固定されている。この摺動テーブル２２の前端には進退金物１１の上部が２本のねじ４８、４９によって連結され、ピストンロッド１２と一体として前後進するようになっている。
また、摺動テーブル２２の上には前記したスピンドルモータ２４がねじ５０〜５３を介して固定されている。このスピンドルモータ２４のスピンドル２３とピストンロッド１２とは平行に配置されているので、ピストンロッド１２の進退に正確に同期してスピンドル２３も移動する。

前記した速度調整機構２５は、エアシリンダーブロック１５の側部にその本体が取付けられたハイドロチェッカー５４と、ハイドルチェッカー５４のピストンロッド５８に当接するボルト５５及びこのボルト５５を摺動テーブル２２に固定する取付け金具５６を有してなる。この速度制御機構２５においては、摺動テーブル２２が前進すると、ボルト５５の頭部（当接金具の一例）５７がハイドロチェッカー５４のピストンロッド５８の後端（先端）に当接して速度制御が行われる。このハイドロチェッカー５４はシリンダー内のピストンによって仕切られる２つの部屋が流量調整弁によって連結され、この流量調整弁を調整することによってピストンロッド５８の移動速度、即ち、摺動テーブル２２上に搭載されたスピンドルモータ２４のスピンドル２３の先部に図示しない工具取付け治具を介して取付けられたドリル又はタップの前進速度が制御される。なお、５９はハイドロチェッカー５４の取付け金具を示す。

この空圧進退駆動型電動加工装置１０には、図２〜図４に示すように、摺動テーブル２２の前進限及び後退限を検知する位置検知機構６０を備えている。位置検知機構６０は、摺動テーブル２２に取付け金具６１と、取付け金具６１に前後調整可能に取付けられているねじ軸６２と、ねじ軸６２にねじ取付けされているドッグ（リミット当接金具）６３と、板材を折り曲げて形成されエアシリンダーブロック１５に固着されている取付け金具６４と、取付け金具６４の前後に取付けられているリミットスイッチ６６、６５とを有してなる。ねじ軸６２は摺動テーブル２２の進退方向を向いて取付けられ、リミットスイッチ６５はスピンドルモータ２４の後退限を、リミットスイッチ６６はスピンドルモータ２４の前進限を決める。６７、６８はそれぞれ締め付けナットを示す。なお、図４においては、リミットスイッチ６５、６６の取付け金具６４は省略されている。

続いて、本考案の一実施の形態に係る空圧進退駆動型電動加工装置１０の動作及びその使用方法について説明する。
エアシリンダーブロック１５の底部に設けられている４本の取付け孔６９を用いて、この空圧進退駆動型電動加工装置１０を図示しない所定の支持部材（例えば、ロボットハンド）に固定し、スピンドル２３の先端に取付け治具を介してタップ（又はドリル）を取付けておく。第１、第２の空気出入口２９、４１には所定の電磁弁を介してエア源が接続されている。リミットスイッチ６５、６６が所定の位置で作動するようにドッグ６３及びリッミットスイッチ６５、６６の位置が決定（即ち、プリセット）されている。そして、ボルト５５の突出長も適正位置（例えば、ワークにタップが当接する直前）に調整されて、適正位置からの前進に対して工具が速度制御されるようにしている。

この状態で第１の空気出入口２９から圧縮空気をいれて、第２の空気出入口４１を開放すると、ピントン１３が空気圧によって押されて前進する。この場合、ピストンロッド１２に進退金物１１を介して連結されている摺動テーブル２２も前進するが、摺動テーブル２２はリニアガイドレール１６、１７とリニアガイドブッシュ１８〜２１によってガイドされているので、スピンドルモータ２４のスピンドル２３に取付けられている工具がその軸心に沿って正確に前進する。

そして、速度制御機構２５を構成するボルト５５の頭部５７がピントンロッド５８の後端に当接した位置で、工具の速度制御が行われ、一方、スピンドルモータ２４も回転しているので、工具が所定の切削加工（例えば、ねじ切り）を行う。この後、リミットスイッチ６６にドッグ６３が当接してリミットスイッチ６６が作動すると、第１、第２の空気出入口２９、４１に圧縮空気の供給及び排出を行う電磁弁が切り替わって、ピストン１３が後退し、これによって、工具も後退する。そして、リミットスイッチ６５が作動すると、一応の動作が完了する。

前記実施の形態においては、第１、第２の空気出入口２９、４１の場所を特定して説明したが、他の場所であってもよく、例えば、第１の空気出入口２９をエアシリンダーブロック１５の後部、第２の空気出入口４１を前側盲ブロック３０の位置にすることもできる。
また、速度制御機構２５の取付け位置、位置検知機構６０の位置も他の位置に変更でき、本考案はこの実施の形態に限定されるものではない。

本考案の一実施の形態に係る空圧進退駆動型電動加工装置の一部切欠き正面図である。 同平面図である。 同一部切欠き側面図である。 同部分詳細図である。

符号の説明

１０：空圧進退駆動型電動加工装置、１１：進退金物、１２：ピストンロッド、１３：ピストン、１４：筒部、１５：エアシリンダーブロック、１６、１７：リニアガイドレール、１８〜２１：リニアガイドブッシュ、２２：摺動テーブル、２３：スピンドル、２４：スピンドルモータ、２５：速度制御機構、２６：円筒部、２７：円筒パイプ、２８：空気室、２９：第１の空気出入口、３０：前側盲ブロック、３１、３２：ストップリング（スナップリング）、３３、３４：シールリング、３５：摺動メタル、３６、３７：シールリング、３８：縮径部、３９、４０：衝撃吸収材、４１：第２の空気出入口、４２〜５３：ねじ、５４：ハイドロチェッカー、５５：ボルト、５６：取付け金具、５７：頭部、５８：ピストンロッド、５９：取付け金具、６０：位置検知機構、６１：取付け金具、６２：ねじ軸、６３：ドッグ、６４：取付け金具、６５、６６：リミットスイッチ、６７、６８：締め付けナット、６９：取付け孔

Claims (4)

1. 先部に設けられた進退金物にピストンロッドを介して連結するピストン、及び該ピストンが進退する筒部を備えるエアシリンダーブロックと、
   前記エアシリンダーブロックの外側に取付けられ、前記ピストンロッドの軸心と平行に配置された２本のリニアガイドレールと、
   それぞれの前記リニアガイドレールの前後２か所に設けられたリニアガイドブッシュを介して取付けられた摺動テーブルと、
   前記摺動テーブルに取付けられ、先側がベアリングによって支持され前記ピストンロッドの軸心と平行に配置されたスピンドルを有するスピンドルモータと、
   前記エアシリンダーブロックと前記摺動テーブルとに設けられて、前記摺動テーブルの前進側の速度制御を行う速度制御機構とを有する空圧進退駆動型電動加工装置。
2. 請求項１記載の空圧進退駆動型電動加工装置において、前記エアシリンダーブロック内には、前記ピストンの前進限及び前記ピストンの後退限にそれぞれ第１、第２の衝撃吸収材が設けられていることを特徴とする空圧進退駆動型電動加工装置。
3. 請求項２記載の空圧進退駆動型電動加工装置において、前記エアシリンダーブロックと前記摺動テーブルとに、プリセット可能な前記摺動テーブルの前進限及び後退限を検知する位置検知機構が設けられていることを特徴とする空圧進退駆動型電動加工装置。
4. 請求項３記載の空圧進退駆動型電動加工装置において、前記速度制御機構にはハイドロチェッカーとこれと対となる当接金具を有し、しかも、該ハイドロチェッカーは前記エアシリンダーブロックに取付けられていることを特徴とする空圧進退駆動型電動加工装置。

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