JPH0729241B2

JPH0729241B2 - 油圧ロータリアクチュエータ

Info

Publication number: JPH0729241B2
Application number: JP61251571A
Authority: JP
Inventors: マーチャンドエリック
Original assignee: エースドエスエー
Priority date: 1985-10-23
Filing date: 1986-10-22
Publication date: 1995-04-05
Anticipated expiration: 2010-04-05
Also published as: JPS62102903A; US4762050A; ATE57117T1; DE3674712D1; EP0220134A1; EP0220134B1

Description

【発明の詳細な説明】【産業上の利用分野】

本発明は、油圧ロータリアクチャエータに関する。

【従来技術】

現代の工作機械の自動制御においては、例えば工作物も
しくは工作物を形作る棒状未加工材を回転させるコレッ
トを確実に開閉する操作手段が必要であり、この操作手
段は従来技術で公知のものよりも適応性があり信頼性が
なければならない。更に、この締め付け手段は高速回転
時大きなトルクを発生できるものでなければならない。この技術においては油圧制御装置を使用することが知ら
れている。しかしその設計にあっては、油圧回路の固定
部分から回転部分に制御流体の圧力を伝達するときに生
じる種々の問題を適切に解決しなければならないことも
周知の事実である。従来より使用されている回転シール
では高速で作動し高圧力を伝達すると許容範囲以上の熱
を発生しやすく、この傾向は工作機械の信頼性及び耐久
性にとって好ましいものではない。このため、例えばフランス特許第2180425号の明細書で
は圧力を入口接続部より伝達するために固定部分の穴の
中に環状溝と、回転部分にこの溝と対向する穴とを設
け、この対向穴を通して通常は玉弁により閉鎖されてい
る管路を通りアクチュエータのシリンダーに連通する室
に油圧を伝達することが提案されている。圧力伝達にお
いては、回転部分と固定部分との間にラビリンスパッキ
ングとして機能し、かつ大きな圧力低下を引き起こす間
隙を設けることが必要である。この構成及び同種の他の
構成、例えば米国特許第3933061号に記載されかつ圧力
を継続的に伝達する圧力分配装置を回転シール中に設け
るものでは上述した不利な情況が発生される。

【発明が解決しようとする課題】

本発明はこの問題に対して新しい解決法を提案すること
を目的とするものである。

【課題を解決するための手段】

かかる目的を達成するため、締め付けチャックと一体の
ピストンと、主軸体と一体の制御用シリンダーと、フレ
ームによって支持された静止部分と主軸体によって支持
された回転部分とを有する油圧制御回路とから構成され
る工作機械のコレットもしくは心棒の締め付けもしくは
解放の制御用油圧回転アクチュエータを設けることによ
り上記目的を達成する。この油圧回転アクチュエータにおいては、制御回路の回
転部分が制御用流体を保持する手段とこの流体を加圧維
持する手段とを有し、この油圧回路の前記静止部分と前
記回転部分を制御操作のみ一時的に接続する伝達手段が
前記静止部分と前記回転部分の間に位置して設けられる
ことを特徴とする。

【実施例】

図面に示される装置には油圧制御回路の回転部分に関連
し、かつ命令が一度与えられるとシリンダーの圧力を一
定に維持する手段が設けられ、その結果、従来技術の装
置のように水シールで圧力を継続的に伝達させることは
もはや必要ではない。この性能は以下に述べるように、
伝達ブロックにかかる圧力によってもたらされるもので
ある。第１図は本装置の原理を概略的に表わしている。図中において、フレーム１は、例えば旋盤の主軸台であ
る。この主軸台において、図示しない装置により回転さ
れる主軸体３がベアリング２によって支持されている。主軸体３の正面部分には室４が設けられ、室４の壁は制
御用シリンダー５を形成し、その中では締め付けチャッ
クと一体になったピストン６が摺動される。この締め付けチャック７は公知の手段によりコレット
（図示せず）に接続され、締め付けチャック７が軸方向
に前進位置と退避位置との間を変位すると、工作物もし
くはロッドを開放し又は保持し、もしくは本装置が工具
の制御のために使用されるのであれば回転状態に於いて
も、工具を保持した状態でコレットを開き及び／もしく
は閉じる。制御用シリンダー５にはその左側面に環状かつ平らな伝
達面８が設けられ、制御用シリンダー５の内部に形成さ
れかつピストン６の２つの側のそれぞれに延びて終る管
路９と10とに連通するオリフィスが伝達面８に開口して
いる。制御用シリンダー５の内部の管路９と10との途中には制
御流体保持手段である保持手段11と12とが配置されてい
る。これらの保持手段11と12は第１図については簡単な玉弁
で表わされるが、以下の記載でわかるように、これらの
装置は命令が与えられたら直ぐに移動し、脱圧用管路を
開けかつそれらを開け続ける一方、加圧用管路を圧力を
損失させることなく油を通す分だけ開けるように設けら
れている。更にこれら２つの保持手段11と12はピストン６の制御の
対象になる運動の方向により加圧用もしくは脱圧用のど
ちらか反対の機能をもつ。フレーム１と主軸体３との間に位置されて主軸体３に同
軸の環状片よりなる伝達ブロック13が設けられる。この環状片にはピストンとして作用するフランジ14が設
けられ、このフランジ14はバネ15で付勢され、かつ加圧
下の油がフレーム１を横切って管路17により供給される
ことができる凹部16に収容されている。この伝達ブロック13には伝達面８に対向する平らな環状
の面18が設けられ、この環状の面18には２つの環状溝19
と20が形成される。これらの環状溝19と20のそれぞれの半径は本装置の回転
軸と伝達面８上での管路９と10の開口との間の距離に対
応する。伝達面８は回転面であるが、環状の面18は静止面であ
る。通常は、バネ15により伝達ブロック13は伝達面８から離
れている。しかし締め付けチャック７の移動の命令が出されると、
フランジ14の裏側に与えられた油圧により環状の面18が
伝達面８に押し付けられる。従って、２つの制御用の管路21と22に連通する環状溝19
と20のどちらか一方には圧縮されたオイルが供給され、
他方は脱圧用管路に連通する。これらの操作はバルブ23により制御される。バルブ23により制御用管路21と22は互に反対に加圧用及
び脱圧用管路として使用されるが、バルブ24により本装
置に接続される管路17は移動の度に圧縮オイルを運搬す
る。従って、環状の面18と伝達面８との間には制御操作の間
のみ摩擦が生じる。しかし制御用シリンダー５の内部に
は室４を加圧状態に保つための圧力維持手段が設けられ
る。第１図において、これらの装置は、バネ27の力が加わる
自由ピストン26が摺動する円筒状室25によって表わされ
る。バネ27に対向する円筒状室25の端部は管路28と玉弁29に
よって圧縮されたオイルが入れられる室４の端部と連通
される。このため、室４に入ってきたオイルは一方では
ピストン６を移動させ、他方では円筒状室25の中で自由
ピストン26をバネ27の作用に抗して押し返す。反対に、室４の左側室内を加圧した場合には、自由ピス
トン26が移動すると共に円筒状室25が、油圧状態となり
同じく自由ピストン26をバネ27の作用に抗して押し返
す。従って、伝達ブロック13の環状の面18と制御用シリンダ
ー５が離れたいわゆる制御時以外は、本圧力維持手段に
より室４を加圧状態に保つ。尚、この方法で送られるオイルの体積はバネ27に加わる
力に一致するので、本装置の操作中オイル漏れが生じた
としてもバネ27はこれ以後ピストン６を加圧状態に維持
する。この点については、室４及び円筒状室25に入ってくるオ
イルの量はバネ27に必ず必要な値の圧力をかけるので、
制御移動の度にオイルの漏れた分が自動的に補われる。以上のように圧力の維持が図れる事から蓄圧器としても
用いられる。第２図及び第３図には第１図に原理を示した本発明の一
実施例が詳細に示される。第２図にはフレーム１と、ベアリング２と、複数の部材
で構成される主軸体３と、室４を画成し締め付けチャッ
ク７と一体のピストン６が摺動する制御用シリンダー５
を構成する主軸体の部分とが示される。この締め付けチャック７の正面にはネジ切り部分30が見
られる。このネジ切り部分30によりチャックの締め付け円錐部分
を作動することのできる引き棒をこのチャックに装着す
ることができる。第２図において、伝達ブロック13の静止伝達面である環
状の面18が制御用シリンダー５の伝達面８の方に移動し
ている。伝達ブロック13のフランジ14は圧縮オイルが入
口接続部31を通り供給されることのできるケース中に係
合され、入口接続部31には第１図において17で示された
管路が接続される。第１図に示されたバネ15の作用はこの場合ブッシュ33の
中を移動し、かつバネ34に付勢されたスクリュー32によ
って代行され、スクリュー32により伝達ブロック13は制
御用シリンダー５から通常隔置されている。伝達ブロック13の円筒状の外表面には溝35と36が設けら
れている。この溝35と36は伝達ブロック13が動作位置にくると、フ
レーム１に形成されかつフレーム１の外周で加圧又は脱
圧用パイプである制御用管路21と22に接続し（図示して
いない）連通される。この加圧又は脱圧用パイプである制御用管路21と22への
接続部は第２図中で37と38で示されている。環状の面18に形成された環状溝19と20に関しては、これ
らの溝はそれぞれの穴39を通して溝35と36につながるも
のであり、接続部37と38により制御用管路21と22に連通
される。圧力を加圧維持する手段である圧力維持手段に関して
は、第２図に示される実施例では円筒状室25、ハウジン
グ42等により示されている。また、この圧力維持手段には保持リング40が配設されて
いる。この保持リング40は、制御用シリンダー５のいくつかの
ハウジング42に係合する一連のロッドが固定されてお
り、これらのハウジング42にはバネ43が挿入されてい
る。従って保持リング40はバネ43により常に制御用シリンダ
ー５の環状正面側表面に押されている。この制御用シリンダー５の他の環状正面側表面には第１
図に示された実施例の円筒状室25に相当する円筒状室25
がいくつか開口されている。従って、第２図の円筒状室25とハウジング42は制御用シ
リンダー５の外周に配置されている。円筒状室25のそれぞれには第１図における玉弁装置29の
作用をする２つの自由ピストン44と45が挿入されてい
る。具体的には、２つの自由ピストン44と45との間の空間が
穴46を通して室４の後端部に連通し、自由ピストン45と
円筒状室25の底部との間の空間が穴47を通して室４の他
端部と連通されている。従って、油圧が室４の後端部に加わると、この油圧は２
つの自由ピストン44と45との間の円筒状室25に伝えら
れ、このため自由ピストン44だけがバネ43に抵抗して左
方に押し返される。又、ピストン６が室４の後端部に加わった油圧により、
右側即ち締め付けチャック７のねじ切り部分30が制御用
シリンダー５より突出する方向であってかかる方向に位
置する制御用シリンダー５の室４の内壁方向に移動する
と共に、自由ピストン44と自由ピストン45の間の円筒状
室25が広がることとなる。このとき自由ピストン45は管路47に対して閉塞弁体とし
て作用する。従って、ピストン６の前述の移動に伴い室４の他端部即
ち右端部内の圧縮オイルは、第２図には図示していない
が後記する室４の他端部即ち右端部内に接続されている
保持手段11と12のそれぞれ一の管路56を通して脱圧用管
路により、脱圧状態となる。この場合、保持リング40は後方にかなり長い距離を移動
することができるので、２つの自由ピストン44と45の間
に入ることのできるオイルの体積によって本装置の動作
中オイル漏れがあったとしても室４の圧力を下げること
なく漏れ分を補うことができる。ピストン６を右から左に移動する命令があると、今度は
逆に前述の保持手段11、12のそれぞれ一の管路56を通し
て油圧は室４の右端部に加わるので、穴47により自由ピ
ストン45の正面端部に油圧がかかる。このため２つの自由ピストン44と45がバネ43の作用に抗
して左方に押される。この間は室４の左側部分は保持手
段11、12のそれぞれ他の一の管路56を通して脱圧用管路
に連通され、所望の作動が得られる。制御用シリンダー５の内部に形成された２つの平行な穴
には制御流体保持手段である２つの流体の保持手段11と
12が取付けられる。これらの装置のそれぞれは一方の側で管路48と49により
伝達ブロック13の環状溝19と20とに、他方の側で管路56
により室４の両端部に連通している。第３図には保持手
段11が示されている。すなわち本保持手段の中央のシリンダー50には２つのロ
ッド52を有するバルブピストン51が摺動される。シリンダー50はバルブピストン51の一方の側で管路48
に、他方の側で管路49に接続されている。シリンダー50はその両端をそれぞれのシート53により制
限され、このシート53にはバネ55により付勢されたボー
ル54がそれぞれ押されている。これらのシート53はこの保持手段を収容する横穴の中の
広くなった部分に収容されている。図示される通り、シート53のそれぞれにより、２つの管
路48と49のうち１つと、ボール54が配置されたシリンダ
ー50の両端部方向の２つの管路56のうちの１つとがシリ
ンダー50により連通される。また、図示されてはいないが、これらのシリンダー50の
両端部方向の２つの管路56はそれぞれ制御用シリンダー
５の室４の２つの端部のうちのそれぞれ一方に接続、連
通している。本保持手段の動作は下記の通りである。例えば油圧がバルブ23から接続部38にかけられると、伝
達ブロック13の溝36を通して制御用シリンダー５の管路
48が加圧される。この場合、保持手段11のバルブピストン51は右方に変位
する。これに伴って、管路48が穿設されているシリンダー50内
に配設されているボール54は、バルブピストン51が右方
に変位したことに伴いロッド52がボール54から離れバネ
55によりシート53方向に押される。しかし、シリンダー50内の油圧が高まると油圧はボール
54にかかり、ボール54はバネ55の作用に抗して左方に押
されることとなる。従ってシート53とボール54の間に間隙ができ、その結果
かかるシリンダー50により管路48と管路56が連通し管路
56に油圧がかかる。一方シリンダー50の他端方向に位置するもう１つのボー
ル54もそのシート53から離れるが、これはロッド52の作
用によるものである。このような作動状態により、保持手段11の左側の管路56
には管路48から油圧がかかり圧力が継続する間中、圧縮
オイルが供給される。尚、この管路56は、制御用シリンダー５の室４の一端部
に連通する。他方、保持手段11の他方端に配置された管路56は、制御
用シリンダー５の室４の他端部に連通することから、そ
のボール54がシート53からバルブピストン51のロッド52
によって離されている間はずっと室４の脱圧用の管路と
して連通され、管路49により脱圧用管路に連接される。もし油圧が管路49に通りシリンダー50の内部に着いたと
きは、管路48,49,56,56はそれぞれ反対の機能をもち、
ピストンは反対の方向に移動される。又、管路48,49に油圧がかからない場合には、シリンダ
ー50の両端のボール54、54は、それぞれバネ55、55によ
りシート53に付勢され、管路48、49との連通が遮断され
る。従ってボール54、54は、閉塞弁体として作用する。以上の様に制御用シリンダー５の室４は、円筒状室25及
びハウジング42の作用とも相俟って加圧状態に保たれ
る。２つの保持手段11と保持手段12はそれぞれ同様の構成を
有し、かつ並行して作動され、本装置を２つ設けること
により動作の信頼性と安全性を高めることができる。上記に記載した機械要素の移動の命令は工作機械で通常
採用される制御システムに接続される電気回路により与
えられる。従って油圧を制御用管路21もしくは22のどちらか一方に
振り分け、他方を脱圧状態にするバルブ23は、予め設定
されたプログラムによって作動される。更に、位置検知器57と58は保持リング40と締め付けチャ
ック７の一端に配設された保持リングをそれぞれ検知す
る。問題の機械要素が最終位置に来るとこれらの検知器によ
り圧縮オイルの供給がストップされる。信頼性があり、コンパクトで、油圧操作効率の非常に良
い装置がこのようにして達成される。この装置においては、固定部分（フレーム１、伝達ブロ
ック13）と回転部分（主軸体３、制御用シリンダー５）
とで圧力が伝達されるのは制御動作中のみなので、高速
を回転している主軸体の締め付けチャック７を制御する
ことが可能である。従って回転部分（主軸体３、制御用
シリンダー５）が回転していても油圧の伝達が可能であ
り、自動機等に用いる場合にコレットを停止することな
く被削材を送る事が可能となる。また、制御動作中は、固定部分（フレーム１、伝達ブロ
ック13）の伝達ブロック13と回転部分（主軸体３、制御
用シリンダー５）の制御用シリンダー５と密着すること
から、油圧が加わっても漏れる虞れが極めて少くなる。次ぎに、圧縮オイルが入っている主軸体３の内部空間は
バネ43の影響下に作動される圧力維持手段に連通されて
いる。従って主軸体３の内部空間は、常に圧力状態で維持でき
るものであって、オイル漏れの影響が無くなる。このようにして従来は避けることのできなかった漏れや
すい回転シールによるオイル損失とシールがきつい場合
の発熱との両方を防止することができる。この制御装置はこれのみで完結した１個の装置であり、
旋盤の主軸台、例えばその後部に補助手段として取付け
ることができる。もしくは主軸台に一体化されて取り付けられてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１図は本発明の装置の動作原理とその主要構
成要素を示す概略図。

【図２】第２図は装置の実施例を詳細に示した断面図。

【図３】第３図は主軸に取り付けられた流体保持手段の
１つを示す第２図のIII−III線から見た拡大一部断面
図。

【符号の説明】

１……フレーム、３……主軸体、４……室、５……制御
用シリンダー、６……ピストン、７……締め付けチャッ
ク、８……伝達面、9,10……管路、11,12……保持手
段、13……伝達ブロック、18……環状の面、19,20……
環状溝、21,22……制御用管路、23,24……バルブ、25…
…円筒状室、26,44,45……自由ピストン、27,34,43……
バネ、32……スクリュー、35,36……溝、37,38……接続
部、39……穴、40……保持リング、42……ハウジング、
48,49,56……管路、51……バルブピストン、54……ボー
ル、57,58……位置検知器。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】工作機械のコレットもしくは心棒の締め付
けの制御をする油圧ロータリアクチュエータにおいて、前記油圧ロータリアクチュエータは、締め付けチャックと一体化されたピストンと、主軸体と
一体化された制御用シリンダーと、フレームに支持され
る静止部分と主軸体に支持される回転部分と伝達手段と
で構成される油圧制御回路とを有し、前記制御回路の前
記回転部分は制御流体保持手段と前記制御流体を加圧維
持する圧力維持手段とを有し、前記油圧制御回路の前記静止部分と前記回転部分の間
に、前記主軸体に支持される回転部分が回転しながら制御動
作する間前記静止部分と前記回転部分を一時的に接続す
る前記伝達手段が配置されることを特徴とする油圧ロー
タリアクチュエータ。
【請求項２】特許請求の範囲第１項に記載のアクチュエ
ータにおいて、前記伝達手段は、主軸体と伝達ブロック
のそれぞれの対向する伝達面と環状の面が互いに押付け
られる動作位置と、前記２つの面が離れる非動作位置と
の間をどちらかに移動することができる伝達ブロックで
構成され、前記伝達ブロックには該伝達ブロックの環状
の面に配置される外部開口に接続する内部管路が設けら
れることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項３】特許請求の範囲第２項に記載のアクチュエ
ータにおいて、前記外部開口が前記伝達ブロックの前記
環状の面全体に配置される環状溝で形成され、前記油圧
制御回路の前記主軸体に支持される回転部分の伝達面に
開口し且つ前記溝に対向する制御用の管路を有し、前記
管路が制御用シリンダーの室のそれぞれの端部に接続さ
れ、前記管路のそれぞれに制御流体保持手段が設けられ
ることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項４】特許請求の範囲第３項に記載のアクチュエ
ータにおいて、前記制御流体保持手段のそれぞれが、各
々保持手段のシリンダー内で対向して配置されたバネ付
勢の２つの閉塞弁体と、２つの対向するロッドを有する
バルブピストンが摺動する前記保持手段内に設けられる
シリンダーとを有して制御流体保持手段を構成し、一方
の閉塞弁体が開口位置にある時は他方の閉塞弁体が必ず
開口位置にくるように前記バルブピストンと前記閉塞弁
体が維持されることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項５】特許請求の範囲第１項に記載のアクチュエ
ータにおいて、制御流体を加圧状態に維持する前記圧力
維持手段のそれぞれが、蓄圧器として作用するものであ
って、円筒状室と、前記円筒状室内を摺動する自由ピストン
と、ハウジングと、前記ハウジングの軸心に平行に作用
するハウジング内に配置された一連のバネと、前記バネ
と前記自由ピストンに付勢された保持リングとを有し、
円筒状室が加圧されるとこの流体圧が前記自由ピストン
に作用し、前記バネに応力を加えるように前記保持リン
グが移動し、よってオイル漏れがあると円筒状室とハウ
ジングで、発生する圧力低下を防止することを特徴とす
るアクチュエータ。
【請求項６】保持リングの行程がアクチュエータの制御
流体の供給の開始を自動的に制御する位置検知器によっ
て検出されることを特徴とする特許請求の範囲第５項に
記載のアクチュエータ。
【請求項７】特許請求の範囲第２項に記載のアクチュエ
ータにおいて、前記伝達ブロックが制御回路の回転部分
の伝達面から伝達ブロックを離れさせる弾性要素により
付勢され、油圧制御手段が回転部分の前記伝達表面に前
記伝達ブロックを作動時押し付けるように作用すること
を特徴とする特許請求の範囲第２項に記載のアクチュエ
ータ。
【請求項８】特許請求の範囲第７項に記載のアクチュエ
ータにおいて、前記伝達ブロックが前記主軸体の軸線と
同軸の環状部材よりなり、前記伝達ブロックの環状の面
は平らであり、前記伝達ブロックの変位が前記主軸体の
軸線に平行であることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項９】制御流体を加圧状態に維持する前記圧力維
持手段が前記制御用シリンダーの中に取付けられている
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のアクチ
ュエータ。