JP2004230510A - Pressure fluid supply device on machine tool - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば工作機械において静圧軸受機構を備えた主軸装置、ビルトインモータのジャケット冷却機構を内蔵した主軸装置等の流体圧機器に対し吐出脈動を生じる油圧ポンプ等の圧力流体供給手段から供給される圧力流体を脈動を除去して供給することができる工作機械における圧力流体供給装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に、精密工作機械においては加工精度を向上するために砥石等の工具を支持するための主軸装置に静圧軸受機構を用いている。この静圧軸受機構には油圧ポンプによって油タンクから汲み上げられた圧油が油通路を通して供給されるようになっている。
【0003】
前記油圧ポンプは圧油の吐出の際に脈動を発生させるので、油圧管路の他に、基端部が前記油圧ポンプの吐出側に接続されるとともに先端側が閉塞され、前記油圧ポンプから吐出された圧油の一部が導入されることにより前記油圧ポンプの脈動を低減する脈動低減ホースを備えている。(例えば、特許文献1参照)
【0004】
【特許文献1】
特開2002−161851
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記従来の油圧ポンプの脈動低減装置は脈動低減ホースが圧油の脈動を低減させる機能を有しているが、脈動を無くすことができないので、僅かな脈動によって主軸装置の静圧軸受機構に支持された主軸が微妙に振動する。このため、ワークの加工精度が低下し、その寸法精度として例えば0.1ミクロンオーダーが要求されるような超精密加工機に用いることには問題があった。
【0006】
この発明は上記従来の技術に存する問題を解消して、圧力流体供給手段から工作機械の流体圧機器に供給される圧力流体の脈動を無くすことができ、ワークの加工精度を向上する工作機械における圧力流体供給装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、請求項1に記載の発明は、吐出脈動を生じる圧力流体供給手段によって流体圧機器に圧力流体を供給するようにした工作機械における圧力流体供給装置において、前記圧力流体の通路に対し圧力流体を貯留するための圧力流体貯留手段を設け、前記圧力流体供給手段が無効化された状態において、前記圧力流体貯留手段により貯留された圧力流体を前記流体圧機器に脈動を生じることなく圧送するための圧送手段を設けたことを要旨とする。
【0008】
従って、請求項1に記載の発明は、圧力流体供給手段が無効化された状態で、圧力流体貯留手段に貯留された圧力流体が流体圧機器に脈動の無い状態で供給されるので、流体圧機器の動作が安定化される。このため、流体圧機器が静圧軸受機構を備えた主軸装置の場合にあって、特に仕上げ加工時に用いることで回転される主軸の支持を安定化して工具によるワークの仕上げ加工精度を向上することができる。
【0009】
請求項2に記載の発明は、請求項1において、前記圧力流体貯留手段は、前記圧力流体供給手段によって前記通路に供給された圧力流体を取り込んで貯留する流体貯留容器であって、前記圧送手段は前記流体貯留容器内に収容され、かつ流体貯留室を形成するピストンと、前記圧力流体供給手段が無効化された状態において前記ピストンを押動して前記流体貯留室内から脈動のない圧力流体を流体圧機器に供給するための加圧手段とにより構成されていることを要旨とする。
【0010】
従って、請求項2に記載の発明は、圧力流体供給手段から供給された圧力流体が流体貯留室に貯留され、圧力流体供給手段が無効化された状態で、加圧手段によってピストンが押動されると、流体貯留室内の圧力流体が流体圧機器に脈動のない状態で供給される。
【0011】
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2において、前記圧力流体の通路には前記圧力流体貯留手段に貯留された圧力流体を前記流体圧機器に供給する際に圧力流体供給手段側へ逆流するのを阻止するための逆止弁が設けられていることを要旨とする。
【0012】
従って、請求項3に記載の発明は、圧力流体貯留手段に貯留された圧力流体が流体圧機器に供給される際に圧力流体供給手段側へ逆流するのが阻止され、貯留された圧力流体を有効に利用することができる。
【0013】
請求項4に記載の発明は、請求項2において、前記加圧手段はエアシリンダであることを要旨とする。
従って、請求項4に記載の発明は、エアシリンダのエア圧によって、前記ピストンが安定して作動され、流体貯留室内の圧力流体が流体圧機器に供給される。
【0014】
請求項5に記載の発明は、請求項2において、前記加圧手段は前記ピストンの自重を利用したものであることを要旨とする。
従って、請求項5に記載の発明は、圧力流体貯留手段及び圧送手段の構成を簡素化して部品点数を低減し、製造及び組付作業を容易に行いコストの低減を図ることができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を工作機械の静圧軸受機構を有する主軸装置への圧力流体供給装置に具体化した一実施形態を図1に従って説明する。
【0016】
主軸装置10は図示しない工作機械に装着され、その横円筒状をなすシリンダ11の内部には同じく横円筒状をなす軸受メタル12が嵌入固定されている。この軸受メタル12の内部には主軸13が回転可能に支持されている。前記主軸13の先端部にはワークを加工するための砥石等の工具14が装着されている。前記主軸13の先端部寄りにはフランジ15が一体に形成され、このフランジ15は前記シリンダ11の先端部にシールカバー16を介して取り付けられたスラスト軸受体17に回転可能に支持されている。前記シリンダ11の後端面にもシールカバー18が取り付けられている。
【0017】
前記軸受メタル12の内周面と主軸13の外周面との間には前後2カ所に微細な隙間gが設けられ、両隙間gの間にはチャンバCが設けられている。前記シリンダ11及び軸受メタル12には前記隙間gに圧油を付与するための前後一対の供給ポート19,19が設けられている。この供給ポート19は円周方向に等間隔をおいて複数カ所に設けられている。又、前記シリンダ11及び軸受メタル12には油の排出ポート20,20が設けられている。
【0018】
圧力流体供給手段を構成する油圧ポンプ21は、貯留タンクとしての油タンク22から油通路23及び分岐油通路23a,23bを介して前記供給ポート19,19に圧力流体としての圧油を供給するようになっている。前記油通路23の途中には前記供給ポート19,19に対し圧油の圧力が設定値以上になると圧油を前記油タンク22に還元するためのリリーフバルブ24が設けられている。さらに、このリリーフバルブ24の下流側の油通路23には前記分岐油通路23a,23bからリリーフバルブ24側への逆流を阻止するための逆止弁25が設けられている。前記排出ポート20は油通路23cによって前記油タンク22に接続され、油を戻すようになっている。
【0019】
前記油通路23の途中には別の油通路31を介して圧力流体貯留手段としての圧油貯留容器32が接続されている。この圧油貯留容器32は有底円筒状をなす容器本体33と、この容器本体33の内部に上下方向の往復動可能に収容されたピストン34とにより構成されている。前記容器本体33の底部及び周壁とピストン34の下面との間には流体貯留室としての圧油貯留室35が形成されている。この圧油貯留室35の底部には前記油通路31を接続する開口33aが形成されている。前記容器本体33の上端部は開口33bによって大気に開放されている。
【0020】
前記ピストン34は圧送手段を構成する加圧手段としてのエアシリンダ36によって作動されるようになっている。このエアシリンダ36は円筒状をなすシリンダ本体37と、このシリンダ本体37の内部に上下方向の往復動可能に嵌入されたピストン38と、このピストン38の下面に連結されたピストンロッド39とにより構成されている。このピストンロッド39の下端部には前記開口33bを貫通して前記ピストン34に連結されている。前記シリンダ本体37の上部にはピストン38によって加圧室40が区画形成され、ピストン38の下部の室はシリンダ本体37の底板に形成された貫通孔37aによって外部と連通されている。
【0021】
前記加圧室40には圧縮空気供給手段としてのエアコンプレッサ41から空気通路42を介して圧縮空気が供給されるようになっている。
次に、前記のように構成された圧力流体供給装置について、その動作を説明する。
【0022】
工作機械の前記主軸装置10の砥石等の工具14によって図示しないワークの研削加工を行う場合には、主軸13を図示しないモータによって回転し、工具14を回転させて例えばワークの表面に接触させ研削を行う。前記油圧ポンプ21から油通路23、分岐油通路23a,23b及び供給ポート19を通して静圧軸受機構に圧油が供給され、前記主軸13が前記隙間gに供給された静圧油によって支持される。なお、前記隙間g内の圧油は主軸13とシールカバー16の隙間を通って前記スラスト軸受体17の内部に供給され、前記フランジ15がスラスト方向に支持される。又、静圧機能を終えた圧油は排出ポート20及び油通路23cから油タンク22に戻される。
【0023】
まず、前記油圧ポンプ21からの圧油の供給によってワークの荒加工が行われる。ワークの荒加工時、荒加工の進行に従って前記油圧ポンプ21からの圧油は前記油通路31を通って圧油貯留容器32の圧油貯留室35内へも圧送される。このためピストン34が上方に持ち上げられてピストンロッド39及びピストン38が上方に同期して移動され、前記圧油貯留室35の容積が増大し加圧室40の容積が減少され、圧油貯留容器32の上端限までピストン34が移動して止まる。
【0024】
ワークの荒加工が終了し、仕上げ加工に移行するとき、前記油圧ポンプ21の作動を停止すると、エアシリンダ36内の圧縮空気の圧力によってピストン38がピストンロッド39とともに下方に押し下げられる。このため、圧油貯留容器32のピストン34が下方に押し下げられ、圧油貯留室35内に貯留されていた圧油が脈動のない状態で油通路31から分岐油通路23a,23bに供給され、供給ポート19,19から隙間gに供給される。
【0025】
上記実施形態の圧力流体供給装置によれば、以下のような特徴を得ることができる。
(1)上記実施形態では、前記油通路23の途中に油通路31を接続し、この油通路31に圧油貯留容器32を接続し、油圧ポンプ21からの圧油をワークの加工中に圧油貯留室35内に貯留するようにした。又、容器本体33内に収容したピストン34をエアシリンダ36によって加圧するようにした。このため、油圧ポンプ21の作動を停止した状態で、エアシリンダ36によってピストン34を作動させて圧油貯留室35に貯留された脈動の無い圧油を油通路31から分岐油通路23a,23b及び供給ポート19,19を介して隙間gに供給することができる。この結果、ワークの荒加工時に圧油貯留室35内に圧油を貯留しておいて、高い加工精度を要求されるワークの仕上げ加工の際に圧油貯留室35から脈動のない圧油を供給できて、前記主軸13を振動することなく安定して所定位置に保持することができ、ワークの加工精度を向上することができる。
【0026】
(2)上記実施形態では、前記圧油貯留容器32のピストン34を駆動するための加圧手段としてエアシリンダ36を用い、エア圧により圧油を送り込むようにしたので、脈動のない安定した圧油の供給が行える。
【0027】
なお、本実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 図2に示すように、前記容器本体33に設けた圧油を押し出すためのピストン自体を加圧手段としての機能を備えた加圧ウェート45として構成し、ストッパー46によって前記加圧ウェート45の上限位置を規制する。又、この別例では前記リリーフバルブ24を省略している。なお、主軸装置の構成は前記実施形態と同様である。
【0028】
この別例においては、例えば、ワークの荒加工中に、前記油圧ポンプ21からの圧油が油通路23、分岐油通路23a,23bを介して、前記主軸装置10に供給されると同時に、油通路31を通って前記圧油貯留室35内にも供給される。前記油圧ポンプ21から供給された圧油を前記圧油貯留室35内に供給することによって、前記加圧ウェート45をその自重に抗して上方に持ち上げる。ワークの荒加工が終了し、仕上げ加工に移行するとき前記油圧ポンプ21を停止する。すると、加圧ウェート45がその自重によって下方に移動されるので、前記圧油貯留室35内に貯留されていた圧油が油通路31及び分岐油通路23a,23bを介して前記主軸装置10に供給される。
【0029】
この別例においては、前記加圧ウェート45がその自重によって下方に移動されるので、前記主軸装置10に供給される圧油に脈動が生じることはなく、従って、ワークの仕上げ加工精度を向上することができる。又、前記エアシリンダ36及びエアコンプレッサ41等を省略することができるので、部品点数を低減し、製造及び組付作業を容易に行いコストの低減を図ることができる。
【0030】
○ 図1に示す実施形態又は図2に示す別例において、加圧手段として図示しないが前記ピストン34又は加圧ウェート45をモータによって往復動作される可動部材によって作動するようにしたり、電磁式のアクチュエータによって作動するようにしたりしてもよい。
【0031】
○ 前記容器本体33の圧油貯留室35に油通路23を接続し、圧油を圧油貯留室35を経由して油通路31から主軸装置10に供給するようにしてもよい。○ 前記油圧ポンプに代えて、例えば油圧モータ等の圧力流体供給手段を用いてもよい。
【0032】
○ 油以外にクーラントや他の液体等の流体を用いる圧力流体機器に適用してもよい。
○ 他にビルトインモータのジャケット冷却機構を内蔵した主軸装置等の流体圧機器に対し吐出脈動を生じる油圧ポンプ等の圧力流体供給手段から供給される圧力流体を脈動を除去して供給することができる工作機械における圧力流体供給装置に具体化してもよい。
【0033】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項1〜5のいずれか1項に記載の発明は、圧力流体供給手段から工作機械の流体圧機器に供給される圧力流体の脈動を無くすことができ、ワークの加工精度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明を研削盤の砥石を支持する主軸装置の静圧軸受機構への圧力流体供給装置に具体化した一実施形態を示す回路図。
【図2】この発明の別例を示す部分断面図。
【符号の説明】25…逆止弁、34,38…ピストン、36…エアシリンダ。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention is applied to a fluid pressure device such as a hydraulic pump that generates discharge pulsation to a fluid pressure device such as a spindle device having a hydrostatic bearing mechanism in a machine tool, or a spindle device having a built-in jacket cooling mechanism of a built-in motor. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a pressure fluid supply device in a machine tool capable of supplying a pressure fluid to be removed while removing pulsation.
[0002]
[Prior art]
Generally, in a precision machine tool, a hydrostatic bearing mechanism is used as a spindle device for supporting a tool such as a grindstone in order to improve machining accuracy. Pressure oil pumped from an oil tank by a hydraulic pump is supplied to the static pressure bearing mechanism through an oil passage.
[0003]
Since the hydraulic pump generates a pulsation at the time of discharging the hydraulic oil, in addition to the hydraulic pipeline, the base end is connected to the discharge side of the hydraulic pump and the distal end is closed, and the hydraulic pump is discharged from the hydraulic pump. A pulsation reducing hose for reducing pulsation of the hydraulic pump by introducing a part of the pressurized oil. (For example, see Patent Document 1)
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-161851
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional pulsation reducing device of the hydraulic pump, although the pulsation reducing hose has a function of reducing the pulsation of the pressure oil, the pulsation cannot be eliminated. The main shaft supported by the subtle vibrates slightly. For this reason, the processing accuracy of the work is reduced, and there is a problem in using it for an ultra-precision processing machine that requires a dimensional accuracy of, for example, 0.1 micron order.
[0006]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-mentioned problems in the prior art, and eliminates the pulsation of the pressure fluid supplied from the pressure fluid supply means to the fluid pressure device of the machine tool, thereby improving the machining accuracy of the workpiece. It is to provide a pressure fluid supply device.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 is a pressure fluid supply device for a machine tool, wherein a pressure fluid is supplied to a fluid pressure device by a pressure fluid supply unit that generates discharge pulsation. Pressure fluid storage means for storing pressure fluid in a fluid passage is provided, and in a state where the pressure fluid supply means is invalidated, the pressure fluid stored by the pressure fluid storage means pulsates the fluid pressure device. The gist of the present invention is that a pumping means is provided for pumping without generating the pressure.
[0008]
Therefore, according to the first aspect of the present invention, the pressure fluid stored in the pressure fluid storage means is supplied to the fluid pressure device without pulsation in a state where the pressure fluid supply means is invalidated. The operation of the device is stabilized. For this reason, when the fluid pressure device is a spindle device having a hydrostatic bearing mechanism, it is particularly used during finishing to stabilize the support of a rotating spindle and improve the finishing accuracy of a workpiece by a tool. Can be.
[0009]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the pressure fluid storage means is a fluid storage container that takes in and stores the pressure fluid supplied to the passage by the pressure fluid supply means, wherein the pressure feeding means A piston that is housed in the fluid storage container and forms a fluid storage chamber, and presses the piston in a state in which the pressure fluid supply unit is disabled to pulsate the pressure fluid without pulsation from the fluid storage chamber. The gist of the present invention is that it is constituted by pressurizing means for supplying to the fluid pressure device.
[0010]
Therefore, according to the second aspect of the present invention, the pressure fluid supplied from the pressure fluid supply means is stored in the fluid storage chamber, and the piston is pushed by the pressurization means in a state where the pressure fluid supply means is disabled. Then, the pressure fluid in the fluid storage chamber is supplied to the fluid pressure device without pulsation.
[0011]
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, when the pressure fluid stored in the pressure fluid storage means is supplied to the fluid pressure device in the pressure fluid passage to the pressure fluid supply means side. The gist is that a check valve for preventing backflow is provided.
[0012]
Therefore, the invention according to claim 3 prevents the pressure fluid stored in the pressure fluid storage means from flowing back to the pressure fluid supply means side when the pressure fluid is supplied to the fluid pressure device, and the stored pressure fluid is It can be used effectively.
[0013]
According to a fourth aspect of the present invention, in the second aspect, the pressurizing means is an air cylinder.
Therefore, in the invention described in claim 4, the piston is stably operated by the air pressure of the air cylinder, and the pressure fluid in the fluid storage chamber is supplied to the fluid pressure device.
[0014]
According to a fifth aspect of the present invention, in the second aspect, the pressurizing means utilizes the own weight of the piston.
Therefore, the invention according to claim 5 simplifies the structure of the pressure fluid storing means and the pressure feeding means, reduces the number of parts, facilitates the manufacturing and assembling work, and can reduce the cost.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment in which the present invention is embodied in a pressure fluid supply device for a spindle device having a hydrostatic bearing mechanism of a machine tool will be described with reference to FIG.
[0016]
The
[0017]
Between the inner peripheral surface of the bearing metal 12 and the outer peripheral surface of the
[0018]
A
[0019]
In the middle of the
[0020]
The
[0021]
Compressed air is supplied to the pressurized chamber 40 from an
Next, the operation of the pressure fluid supply device configured as described above will be described.
[0022]
When grinding a work (not shown) by a
[0023]
First, rough work of a workpiece is performed by supplying pressure oil from the
[0024]
When the operation of the
[0025]
According to the pressure fluid supply device of the above embodiment, the following features can be obtained.
(1) In the above-described embodiment, an
[0026]
(2) In the above-described embodiment, the air cylinder 36 is used as a pressurizing means for driving the
[0027]
In addition, this embodiment may be changed as follows.
As shown in FIG. 2, the piston itself for pushing out the pressurized oil provided in the container
[0028]
In this alternative example, for example, during roughing of a workpiece, pressure oil from the
[0029]
In this alternative example, since the pressurizing
[0030]
In the embodiment shown in FIG. 1 or another example shown in FIG. 2, the
[0031]
The
[0032]
The present invention may be applied to a pressure fluid device using a fluid such as a coolant or another liquid other than the oil.
○ In addition, it is possible to remove pulsation and supply pressure fluid supplied from pressure fluid supply means such as a hydraulic pump that generates discharge pulsation to a hydraulic device such as a spindle device with a built-in jacket cooling mechanism of a built-in motor. It may be embodied as a pressure fluid supply device in a machine tool.
[0033]
【The invention's effect】
As described in detail above, the invention according to any one of claims 1 to 5 can eliminate the pulsation of the pressure fluid supplied from the pressure fluid supply unit to the fluid pressure device of the machine tool, and can reduce Processing accuracy can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment in which the present invention is embodied in a pressure fluid supply device to a hydrostatic bearing mechanism of a spindle device that supports a grindstone of a grinding machine.
FIG. 2 is a partial sectional view showing another example of the present invention.
[Description of Symbols] 25: check valve, 34, 38: piston, 36: air cylinder.
Claims (5)
前記圧力流体の通路に対し圧力流体を貯留するための圧力流体貯留手段を設け、前記圧力流体供給手段が無効化された状態において、前記圧力流体貯留手段により貯留された圧力流体を前記流体圧機器に脈動を生じることなく圧送するための圧送手段を設けた工作機械における圧力流体供給装置。In a pressure fluid supply device in a machine tool configured to supply a pressure fluid to a fluid pressure device by a pressure fluid supply unit that generates discharge pulsation,
A pressure fluid storing means for storing the pressure fluid in the passage of the pressure fluid is provided, and the pressure fluid stored by the pressure fluid storing means is supplied to the fluid pressure device in a state where the pressure fluid supply means is invalidated. A pressure fluid supply device for a machine tool provided with a pumping means for pumping without causing pulsation in the machine.
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