JPS593763Y2 - 旋盤心押台の心押軸作動装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、高速回転し、軸方向への進退が自在で、か
つ、半径方向に微少変位可能な旋盤の心神軸を、その軸
方向に移動させる装置に関する。

従来、旋盤の心神台に取りつけられた高速回転の心神軸
を、その軸方向に進退させる場合、心神軸の後端部にピ
ストンを取りつけ、このピストンの摺動するシリンダを
心神台の後端部に取りつけて、シリンダに供給される圧
縮空気によりピストン及び心神軸をその軸方向に移動さ
せる装置がある。

そして、従来の装置はピストンの外周とシリンダとの間
の気密を保持するために、ピストンにピストンリングと
してのバッキングを使用すると、心神軸に取付けたピス
トンが高速回転する時のバッキングがシリンダ内壁面と
摺動することによる熱発生及びバッキングの摩耗劣化の
点で問題があるため、ピストンはシリンダ内壁面に対し
て接触しない構造とし、シリンダに供給された圧縮空気
はピストンの外周とシリンダの内壁面との隙間から通過
できるようになっている。

そして、心神軸の半径方向の微少変位を可能とし、ある
いは構成部品の加工精度の点から、上記の隙間はあまり
小さくすることができなかったので、圧縮空気はこの隙
間から洩れ、その消費量が大きくなるという欠点があっ
た。

また、心神軸が高速回転し、且つ、軸方向に進退自在で
あるため、心押し機構を自動化する際に必要な、心神軸
ストローク端の検出をするためには、非接触型の複雑高
価な検出装置が必要であり、又ストローク検出位置の調
節も困難であるという欠点があった。

この考案は上記にかんがみ、高速回転し、且つ軸方向の
進退自在で、半径方向に微小変位が予想される旋盤心押
軸に対し、圧縮空気の供給にまり心神力を生じさせる時
、従来の装置と比較して圧縮空気消費量を節減でき、又
心神し機能を自動化する際に必要とされる心神軸ストロ
ーク端の検出を簡単な構造で容易に行なうことのできる
心神軸駆動装置の提供を目的とするものである。

つぎに、この考案を図面に示す実施例にもとづいて説明
する。

旋盤の心神台１の本体２はベッド（図示しない）上を摺
動し、かつ、任意の位置でベッドに固定されるベースＤ
の上部に取り付けられている。

心神台本体１には軸穴２ａがあり、心神軸３はこの軸穴
２ａに設けた前部静圧ジャーナル軸受４及び後部静圧ジ
ャーナル軸受５により、回動自在に支承されている。

心神軸３は旋盤の主軸（図示しない）側端部の軸心部に
、固定センタ６が嵌着されており、他端部には軸穴２ａ
に摺動する円盤状の回転ピストン７が適数個のボルト８
により取り付けられている。

この回転ピストン７はその後部端面（心神軸３と反対側
）にリング状の縁部７ａを残して皿状の凹部７ｂが形成
されている。

シリンダ９は軸心部に後述するアイドルピストン１０の
ロッド部１０ａを気密に摺動する軸穴９ａがある。

シリンダ９はその軸穴９ａの軸心を心神台本体２の軸穴
２ａの軸心に一致させて、その前端部を軸穴２ａに気密
に嵌着して心神台本体２の後端部にボルト（図示しない
）により取り付けられている。

シリンダ９は前端面に凹部９ｂが形成されている。

シリンダ９には外部からの圧縮空気を供給するための供
給路１１があり、この供給路１１は凹部９ｂに連通して
いる。

アイドルピストン１０はその前端部にピストン部１０
ｂがあり、このピストン部１０ｂはシリンダ９の前端部
とピストン７の後端部との間に位置している。

そして、このピストン部１０ｂは心神台本体２の軸穴２
ａに、バッキング１２を介して気密に摺動可能になって
いる。

アイドルピストン１０には軸方向に２本の通路１３及び
通路１４があり、第１通路１３は前部が凹部９ｂと連通
しており、後部が第２通路１４の後端部に設けた絞り弁
１５に連通している。

第２通路１４はその前端部がアイドルピストン１０のピ
ストン部１０ ｂの前部端面に開口１４ａしている。

ここで、絞り弁１５は、第２図に示すように、筒体１６
と弁棒１７がある。

筒体１６は前部にテーパ穴１６ ａがあり、このテーパ
穴１６ａより後方に第１通路１３と連通する通路１６ｂ
があり、筒体１６のテーパ穴１６ ａは第２通路１４に
連通している。

弁棒１７は前部テーパ部１７ ａがあり、後部に設けた
ねじ部１７ｂにより筒体１６にねじ込まれている。

そして、絞り弁１５は弁棒１７をねじで前後進させるこ
とにより、筒体１６のテーパ穴１６ａと弁棒１７のテー
パ部１７ ａとの隙間を増減して、第１通路１３から第
２通路１４へ流れる圧縮空気の流路抵抗を増減するよう
になっている。

アイドルピストン１０にはピストン部１０ ｂを前・後
方向に貫通する孔１０ Ｃにバイパス弁１８が取りつけ
られている（第３図参照）。

このバイパス弁１８はピストン部１０ ｂの前部に設け
た弁座１０ｄを開閉する弁１９とこの弁１９を弁座１０
ｄに圧接させて弁座１０ ｄを閉じるばね２０とがある
。

バイパス弁１８は弁１９が閉じたときには、弁１９の後
端がピストン部１０ｂより後方に突出している。

心神以本体２の軸穴２ａには、後部静圧ジャーナル軸受
５の後部に、心神軸３の摺動するリング部材２１が嵌着
されており、心神軸３が後退端にあるとき、リング部材
２１の後端と回転ピストン７の前端との間には、所定の
距離ｌが設けられており、この距離ｌは心神軸３の移動
可能な距離となる。

リング部材２１には、心神軸３の外周面と軸穴２ａと内
周面及びリング部材２１の後端面と回転ピストン７の前
端面とにより形成される前部空気室Ａを外部の空気通路
２２と連通させる通路２１ ａが設けられている。

ここで、心神軸３が後退端に位置して、心神軸３に取り
つけられた回転ピストン７がアイドルピストン１０をシ
リンダ９に圧接させた時には、回転ピストン７とアイド
ルピストン１０のピストン部１０ｂとの間に形成される
中間空気室Ｂの有効面積ＥＢ１は、ピストン７の凹部７
ｂのピストン７の軸線に垂直な面積ｂ１となり、又シリ
ンダ９とアイドルピストン１０のピストン部１０ ｂと
の間に形成される後部空気室Ｃの有効面積ＥＣ１は、シ
リンダ９の凹部９ｂの軸穴９ａの軸線に垂直な面積から
アイドルピストン１０のロッド部１０ａの断面積を差引
いた値Ｃ１となる。

そして、アイドルピストン１０のピストン部１０ｂがシ
リンダ９から離れ、又ピストン７がアイドルピストン１
０のピストン部１０ｂから離れた時には、中間空気室Ｂ
の有効面積ＥＢ２は凹部７ｂの面積ｂ□に縁部７ａの表
面積ｂ２を加えた面積、すなわち、ｂ、＋ｂ２となり、
又後部空気室Ｃの有効面積ＥＣ２はアイドルピストン１
０のピストン部１０ ｂの断面積からロッド部１０ ａ
の断面積を引いた値Ｃ２となる。

そして、ｂ１＋ｂ２〉ｂ工、Ｃ２＞ＣＩである。

なお、前部空気室Ａの有効面積ＥＡは回転ピストン７の
有効面積ｂ１＋ｂ２から心神軸３の軸線に垂直な断面積
を引いた値ａ１である。

シリンダ９には外部からの圧力油を供給するための、給
油口２３が設けられており、この給油口２３から供給さ
れた圧油は、絞り弁１５と同じ形をし適正な流路抵抗に
設定された適数個の絞り弁２４を通過した後、これらの
絞り弁２４に連通ずるシリンダ９の油路９Ｃ及びこの油
路９Ｃに連通する心神台本体２の油路２ｂにより、前部
静圧ジャーナル軸受４及び後部静圧ジャーナル軸受５に
供給される。

なお、前・後部静圧ジャーナル軸受４及び５に供給され
た圧油はこれらの軸受４及び５から流出した後、心神台
本体２に設けた油路２Ｃ・・・・・・２Ｃを経て油タン
ク２ｄ内にたまり、この油タンク２ｄから外部に排出さ
れる。

心神台本体２の前端部には、心神軸３を囲繞する無接触
式の密封装置２５が設けられている。

この密封装置２５には心神台本体２の軸穴２ａの前端部
に嵌着された内側空気静圧スラスト軸受２６と、心神台
本体２の前端部に取り付けられた外側空気静圧スラスト
軸受２７及び外側静圧スラスト軸受２７と内側静圧スラ
スト軸受２６との間において、心神軸３の外側に嵌挿さ
れたリング２８とから形成されている。

そして、内側静圧スラスト軸受２６と外側静圧スラスト
軸受２７との内径は、心神軸３の外径より僅かに大きく
なっている。

リング２８は心神軸３に対してその軸方向に気密に摺動
可能であり、又リング２８の両側面と外周部とには、内
側静圧スラスト軸受２６及び外側静圧スラスト軸受２７
との間で隙間が形成されている。

そして、導管２９から圧縮空気が供給されると、この圧
縮空気は外側静圧スラスト軸受２７及び内側静圧スラス
ト軸受２６にそれぞれ設けた適数個の自戒絞りを形成す
る小孔（図示しない）からリング２８の前・後の側面に
噴出して、心神軸３が心神台本体２に対して前後方向に
移動する時、リング２８と両静圧スラスト軸受２６．２
７との間に、圧縮空気による空間を維持し、かつ、前部
流体静圧軸受４側からの圧油が外部に流出するのを防止
する。

アイドルピストン１０はロッド部１０ ａの後端部に、
ロッド部１０ ａより下方に突出するブラケット３０が
取り付けられている。

そして、このブラケット３０には、ロッド部１０ ａに
平行で、かつ、その下方に、丸棒からなるバー３１が取
りつけられている。

バー３１は前端部がシリンダ９に設けた穴９ｄ内に位置
し、穴９ｄの後端部に嵌着した軸受３２により、前後方
向に移動可能に支承されている。

そして、バー３１には２個のドッグ３３．３４が嵌挿さ
れており、ドッグ３３．３４はバー３１に対して任意の
位置で固定可能になっている。

バー３１の下方には、バー３１に平行なマイクロスイッ
チ支持板３５がシリンダ９の後端部にボルト３６により
取りつけられている。

マイクロスイッチ支持板３５は、この支持板３５の任意
の位置に固定可能で、かつ、ドッグ３３及び３４により
作動される２個のマイクロスイッチ３７及び３８が取り
つけられている。

つぎに、この実施例の作用について説明する。

心神軸３及びアイドルピストン１０がともに後退端附近
にあり、かつ、バイパス弁１８が閉じている時に、供給
路１１から圧縮空気を供給すると、圧縮空気はアイドル
ピストン１０のピストン部１０ ｂとシリンダ９の前端
部とで形成される後部空気室Ｃに流入しく第４図参照）
、アイドルピストン１０の第１通路１３を経て絞り弁１
５の流路抵抗により圧力降下された後、第２通路１４を
経て中間空気室Ｂ内に流入し、回転ピストン７の外周部
と心神台本体２の軸穴２ａとの隙間を通り、前部空気室
Ａ内に流入する。

このようにして、前部空気室Ａ内に流入した圧縮空気は
、リング部材２１の通路２１ ａ及び空気通路２２を経
て大気中に流出する。

上記の圧縮空気の流れにおいて、圧縮空気が第２通路１
４から中間空気室Ｂに流入すると、回転ピストン７は中
間空気室Ｂ内の圧縮空気の圧力により押されて前進する
。

この時、後部空気室Ｃの有効面積Ｃ２と、この後部空気
室Ｃに作用する圧縮空気圧Ｐ３との積Ｃ２ＸＰ３を中間
空気室Ｂの有効面積ｂ１＋ｂ２と中間空気室Ｂに作用す
る圧縮空気圧Ｐ２との積（ｂ１＋ｂ ２） Ｘ Ｐ ２
より大になるように絞り弁１５を調整しておけば、後部
空気室Ｃ内の圧縮空気のピストン部１０ｂに作用する押
圧力が、中間空気室Ｂ内の圧縮空気の回転ピストン７に
作用する押圧力より大になり、アイドルピストン１０も
前進する。

従って、給油口２３から圧油を前・後部の静圧ジャーナ
ル軸受５及び６に供給して、心神軸３を両軸受５及び６
によりその軸心部に、これらの軸受５．６と無接触の状
態で支承するとともに、導管２９から密封装置２５に圧
縮空気を供給して、心神台本体２から外部への圧油の流
出を防止した後、供給路１１から圧縮空気を後部空気室
Ｃに供給すると、心神軸３とアイドルピストン１０がと
もに前進する。

そして、心神軸３に嵌着された固定センタ６が旋盤主軸
にとりつけられた被加工材（図示しない）に突当ると、
心神軸３は停止する。

心神軸３が停止すると、固定センタ５には中間空気室Ｂ
内の圧縮空気の圧力により心神力が生じて、心神軸３は
被加工材とともに回転する。

一方、心神軸３が停止しても、後部空気室Ｃには圧縮空
気が作用しているので、アイドルピストン１０は前進を
続けて回転ピストン７に接近し、回転ピストン７の縁部
７ａとアイドルピストン１０のピストン部１０ ａとの
隙間ｔ（第４図参照）が減少する。

このため、回転ピストン７の外周部から前部空気室Ａに
漏洩する圧縮空気の量が減少して中間空気室Ｂ内の圧力
Ｐ２が上昇する。

そして、ピストン部１０ ｂに作用する中間空気室Ｂの
圧縮空気の全押圧力と、後部空気室Ｃの圧縮栃気の全押
圧力とが同じになると、アイドルピストン１０はピスト
ン部１０ｂの前・後面に作用する空気圧がバランスして
停止する。

そして、アイドルピストン１０が停止した時の隙間ｔが
微小になるように絞り弁１５の流路抵抗が調節されてい
れば、隙間ｔは微小隙間に保たれる。

従って、旋盤加工中に隙間ｔを通り、回転ピストン７の
外周部から前部空気室Ａに逃げる圧縮空気量が制限され
て、その消費量が節約される。

さらに、心神軸３が心押し状態でその軸方向に変位する
ような場合には、前記隙間ｔが一定隙間になるようにア
イドルピストン１０が追従して移動する。

つぎに、心神軸３を心押し状態から後退させるためには
、空気通路２２から圧縮空気を前部空気室Ａに供給する
とともに、供給路１１を大気に開放する。

供給路１１が大気に開放されると、中間空気室Ｂ及び後
部空気室Ｃ内の圧縮空気は供給路１１から大気中に流出
して中間空気室Ｂ及び後部空気室Ｃは大気圧になる。

なお、この時バイパス弁１８は閉じた状態になっている
。

そして、回転ピストン７とアイドルピストン１０のピス
トン部１０ ｂとの隙間ｔが小さく回転ピストン７とア
イドルピストン１０とが密着状態であれば、前部空気室
Ａに供給された圧縮空気は中間空気室Ｂ内に流入できな
いので、前部空気室Ａの圧縮空気に押されて回転ピスト
ン７が後方に移動し、心神軸３及びアイドルピストン１
０はともに後退する。

前述の隙間ｔが密着状態でない場合には、前部空気室Ａ
に供給された圧縮空気は前部空気室Ａより回転ピストン
７の外周部の隙間を通って中間空気室Ｂに入り、第２通
路１４、絞り弁１５、第１通路１３及び後部空気室Ｃを
経て供給路１１から大気中に流出する。

この場合、絞り弁１５があるため、中間空気室Ｂ内の圧
縮空気圧Ｐ２′は後部空気室Ｃ内の圧縮空気圧Ｐ’ａよ
り高く、面圧縮空気の圧力差Ｐ２’Ｐ３′が大きく、前
部空気室Ａの圧縮空気圧ＰＩ’と中間空気室Ｂの圧縮空
気圧Ｐ’２の差Ｐ’ｔ−Ｐ’２が小さい場合は、回転ピ
ストン７の前面に作用する圧縮空気の全押圧力（Ｐ’−
Ｐ２つ×ａ、が回転ピストン７の後面に作用する圧縮空
気の全押圧力Ｐ２′×（ｂ １ ＋ｂ ２）より小さく
なって、心神軸３は後退せず、アイドルピストン１０の
みが後退することにある。

そして、アイドルピストン１０が後退端に達すると、バ
イパス弁１８の弁１９の後端がシリンダ９の凹部９ｂ面
に当接し、圧縮ばね２０の押圧力に抗して前方に移動し
て開く。

このため、中間空気室Ｂと後部空気室Ｃとが絞り弁１５
を介することなく連通して中間空気室Ｂ内の圧力と後部
空気室Ｃ内の圧力とはともに大気圧となり心神軸３は後
退する。

上記の説明から明らかなように、アイドルピストン１０
は心神軸３の心押し中においても回転せず、単に軸方向
に移動するだけであるから、アイドルピストン１０に取
り付けられたバー３１上でドッグ３３及び３４をスライ
ドさせて、適宜位置に固定することにより、ドッグ３４
がリミットスイッチ３８に当接したとき、心神軸３の後
退端を検出し、又ドッグ３３がリミットスイッチ３７に
当接したとき、心神軸３の前進端を検出することができ
る。

この考案は上記のように、心神軸を心神台本体の軸穴内
において回転、かつ、軸心方向に移動自在に支承する旋
盤心押台であって、前記軸穴内において外部の空気路に
連通ずる前部空気室を前方に形成して心神軸の後端と固
着された回転ピストンと、ピストン部とロッド部とを有
しピストン部が回転ピストンより後方において心神軸の
軸穴に対して気密に嵌挿されたアイドルピストンと、軸
心部に設けた軸穴にアイドルピストンのロッド部を挿通
し、かつ、心神台の後部に取り付けられて心神台の軸穴
後端部を気密に蓋するシリンダとを設けて、回転ピスト
ンとアイドルピストンとの間に中間空気室を、又アイド
ルピストンとシリンダとの間に外部の圧縮空気路に連通
ずる後部空気室を形成して、この後部空気室を絞りを介
して中間空気室に連通させる通路を設け、回転ピストン
には回転ピストンとアイドルピストンとが近接した時中
間空気室から前部空気室への空気の流出を微少にする手
段を設け、アイドルピストンには心神軸のストローク端
検出手段を設けたことにより、後部空気室に圧縮空気を
供給して心神軸に心神力を生じさせて、回転ピストンと
アイドルピストンとが接近したとき、中間空気室から流
出する圧縮空気の量が非常に少なくなるので圧縮空気の
消費量を節減することができ、又心神軸の心神中に回転
しないアイドルピストンに心神軸ストローク端の検出手
段を設けたことにより心神軸ストローク端の検出を容易
にして、心押し機能の自動化を容易にすることができる
。

【図面の簡単な説明】

図はこの考案の一実施例を示し、第１図は心神台の縦断
面図□、第２図は第１図の絞り弁部の拡大図、第３図は
第１図のバイパス弁部の拡大図、第４図は第１図の回転
ピストン、アイドルピストン及びシリンダが互いに離れ
た状態を示す図である。 １・・・・・・心神台、２・・・・・・心神台本体、２
ａ・・・・・・軸穴、３・・・・・・心神軸、７・・・
・・・回転ピストン、９・・・・・・シリンダ、９ａ・
・・・・・軸穴、１０・・・・・・アイドルピストン、
１０ａ・・・・・・ロッド部、１０ｂ・・・・・・ピス
トン部、１３・・・・・・第１通路、１４・・・・・・
第２通路、１５・・・・・・紋り弁、１８・・・・・・
バイパス弁、３３．３４・・・・・・ドッグ、３７．３
８・・・・・・マイクロスイッチ、Ａ・・・・・・前部
空気室、Ｂ・・・・・・中間空気室、Ｃ・・・・・・後
部空気室。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 心神軸を心神台本体の軸穴内において回転かつ軸穴の軸
   線方向に移動自在に支承する旋盤心神台において、前記
   軸穴内において外部の空気路に連通ずる前部空気室を前
   方に形成しかつ外周部と軸穴との間に隙間を設けて前記
   心神軸の後端部に固着された回転ピストンと、ピストン
   部とこのピストン部より小径のロッド部とを有し、前記
   回転ピストンより後方においてピストン部が前記軸穴に
   対して気密に嵌挿されたアイドルピストンと、軸心部に
   設けた軸穴にアイドルピストンのロッド部を気密に挿通
   し、かつ心神台の後部に取りつけられて心神台の軸穴後
   端部を気密に蓋するシリンダとを設け、前記回転ピスト
   ンとアイドルピストンとの間に中間空気室を又アイドル
   ピストンとシリンダとの間に外部の空気路に連通ずる後
   部空気室を形成しかつこの後部空気室を絞りを介して中
   間空気室に連通させる通路を設け、前記回転ピストンに
   はアイドルピストン側外周面に回転ピストンとアイドル
   ピストンとが近接した時中間空気室から前部空気室への
   空気流出を微少にする縁部を設け、前記アイドルピスト
   ンにはこのピストンが後退端にあるとき中間空気室と後
   部空気室とを連通させるバイパス弁と心神軸のストロー
   ク端を検出する装置とを設けたことを特徴とする心神軸
   作動装置。