JP7326636B1 - rotating cylinder - Google Patents
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Abstract
【課題】エネルギーロスを低減可能な回転シリンダを提供する。【解決手段】本発明によれば、ベースと、前記ベースに対して相対回転可能に構成された回転体を備える回転シリンダであって、前記ベースと前記回転体が径方向に対向する径方向対向部での前記ベースと前記回転体の間の隙間を第１状態と第２状態の間で切替可能な状態切替部が設けられており、第２状態は、第１状態よりも前記隙間が大きい状態である、回転シリンダが提供される。【選択図】図１A rotary cylinder capable of reducing energy loss is provided. According to the present invention, there is provided a rotary cylinder including a base and a rotating body configured to be relatively rotatable with respect to the base, wherein the base and the rotating body are diametrically opposed to each other. A state switching unit is provided that can switch the gap between the base and the rotating body at the part between a first state and a second state, and the gap is larger in the second state than in the first state. A rotating cylinder is provided that is in a state. [Selection drawing] Fig. 1
Description
本発明は、工作機械に設置される回転シリンダに関する。 The present invention relates to a rotating cylinder installed in a machine tool.
特許文献１には、工作機械に用いる回転シリンダにおいて、回転体と共に回転する複数のファンを回転させることによって、外気を油溜め部内で通気させて油溜め部の内側を冷却する技術が開示されている。 Patent Literature 1 discloses a technique for cooling the inside of an oil sump by allowing outside air to pass through an oil sump by rotating a plurality of fans that rotate together with a rotating body in a rotary cylinder used in a machine tool. there is
特許文献１の技術では、発生した熱を効率的に排出して回転シリンダの温度上昇が抑制されているものの、発熱自体が抑制されているのではないので、発熱に伴うエネルギーロスが発生している。 In the technique of Patent Document 1, although the temperature rise of the rotating cylinder is suppressed by efficiently discharging the generated heat, the heat generation itself is not suppressed, so energy loss due to heat generation occurs. there is
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、エネルギーロスを低減可能な回転シリンダを提供するものである。 The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a rotary cylinder capable of reducing energy loss.
本発明によれば、以下の発明が提供される。
［１］ベースと、前記ベースに対して相対回転可能に構成された回転体を備える回転シリンダであって、前記ベースと前記回転体が径方向に対向する径方向対向部での前記ベースと前記回転体の間の隙間を第１状態と第２状態の間で切替可能な状態切替部が設けられており、第２状態は、第１状態よりも前記隙間が大きい状態である、回転シリンダ。
［２］［１］に記載の回転シリンダであって、前記状態切替部は、前記径方向対向部において前記ベースに設けられた切替用ピストンを備え、前記回転体の軸方向への前記切替用ピストンの移動に伴って、第１状態と第２状態が切り替えられる、回転シリンダ。
［３］［２］に記載の回転シリンダであって、前記切替用ピストンは、筒状であり、前記切替用ピストンの内周面と、前記回転体の外周面には、それぞれ、凸部と凹部が設けられており、第１状態では、前記切替用ピストンの凸部と前記回転体の凸部が対向し、第２状態では、前記切替用ピストンの凸部と前記回転体の凹部が対向し、前記切替用ピストンの凹部と前記回転体の凸部が対向するする、回転シリンダ。
［４］［１］～［３］の何れか１つに記載の回転シリンダであって、前記回転体は、回転体本体と、主ピストンと、第１及び第２シリンダ室と、第１及び第２圧力保持弁を備え、前記ベースは、作動流体の供給及び排出が可能に構成された第１及び第２ポートを備え、第１及び第２ポートは、それぞれ、前記径方向対向部に配置されており、第１ポートと第１シリンダ室は、第１流路を通じて接続されており、第２ポートと第２シリンダ室は、第２流路を通じて接続されており、前記主ピストンは、第１及び第２シリンダ室への前記作動流体の供給及び排出によって移動可能に構成され、第１及び第２圧力保持弁は、それぞれ、第１及び第２シリンダ室内に供給された前記作動流体の圧力を保持可能に構成される、回転シリンダ。
According to the present invention, the following inventions are provided.
[1] A rotating cylinder comprising a base and a rotating body configured to be relatively rotatable with respect to the base, wherein the base and the rotating body are located at radially facing portions where the base and the rotating body face each other in the radial direction. A rotating cylinder, further comprising a state switching unit capable of switching a gap between rotating bodies between a first state and a second state, wherein the second state is a state in which the gap is larger than that in the first state.
[2] In the rotary cylinder according to [1], the state switching portion includes a switching piston provided on the base at the radially facing portion, and the switching piston in the axial direction of the rotor is provided. A rotating cylinder that switches between a first state and a second state as the piston moves.
[3] In the rotary cylinder described in [2], the switching piston is cylindrical, and the inner peripheral surface of the switching piston and the outer peripheral surface of the rotating body are provided with protrusions and A concave portion is provided, and in a first state, the convex portion of the switching piston and the convex portion of the rotating body face each other, and in a second state, the convex portion of the switching piston and the concave portion of the rotating body face each other. and a rotary cylinder in which the concave portion of the switching piston and the convex portion of the rotating body face each other.
[4] The rotating cylinder according to any one of [1] to [3], wherein the rotating body includes a rotating body main body, a main piston, first and second cylinder chambers, first and a second pressure retention valve, the base including first and second ports configured to supply and discharge a working fluid, the first and second ports being respectively located on the diametrically opposed portions; The first port and the first cylinder chamber are connected through a first flow path, the second port and the second cylinder chamber are connected through a second flow path, and the main piston is connected to the second The first and second pressure holding valves are configured to be movable by the supply and discharge of the working fluid to and from the first and second cylinder chambers, and the first and second pressure holding valves respectively control the pressure of the working fluid supplied to the first and second cylinder chambers. A rotating cylinder configured to hold a
本発明の回転シリンダでは、ベースと回転体の間の隙間が第１及び第２状態の間で切替可能になっている。このため、ベースと回転体の間の隙間を小さくする必要がある場合にのみ、この隙間を小さくし、それ以外の場合は、ベースと回転体の間の隙間を大きくすることによって、回転体の回転に伴う発熱が抑制できるので、エネルギーロスが低減される。 In the rotary cylinder of the present invention, the gap between the base and the rotor is switchable between first and second states. For this reason, the gap between the base and the rotor should be reduced only when it is necessary to reduce the gap; otherwise, by increasing the gap between the base and the rotor, Energy loss is reduced because heat generation due to rotation can be suppressed.
以下、本発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態中で示した各種特徴事項は、互いに組み合わせ可能である。また、各特徴について独立して発明が成立する。 Embodiments of the present invention will be described below. Various features shown in the embodiments shown below can be combined with each other. In addition, the invention is established independently for each feature.
１．回転シリンダ１の構成
図１～図６を用いて、本発明の一実施形態の回転シリンダ１について説明する。
1. Configuration of Rotating Cylinder 1 A rotating cylinder 1 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6. FIG.
１－１．基本構成
図１～図２に示すように、本発明の一実施形態の回転シリンダ１は、ベース２と、ベース２に対して相対回転可能に構成された回転体３を備える。ベース２は、通常、ほぼ非回転状態となるように工作機械に連結される。回転体３は、工作機械のスピンドルへ固着されスピンドルの回転に伴って回転軸Ｃを中心に回転する。
1-1. Basic Configuration As shown in FIGS. 1 and 2, a rotating cylinder 1 according to one embodiment of the present invention includes a base 2 and a rotating body 3 configured to be relatively rotatable with respect to the base 2 . The base 2 is normally connected to the machine tool so as to be substantially non-rotating. The rotor 3 is fixed to the spindle of the machine tool and rotates around the rotation axis C as the spindle rotates.
図２～図３に示すように、回転体３は、往復動可能な主ピストン３２を内蔵する。また、回転シリンダ１は、ベース２を通じて主ピストン３２を往復動させるための作動流体（例：作動油）を回転体３内に供給するように構成されている。図１に示すように、ベース２には、作動流体の供給及び排出が可能に構成された第１及び第２ポート２ａ，２ｂが設けられている。図２に示すように、ポート２ａ，２ｂは、ベース２と回転体３が径方向に対向する径方向対向部１ａに設けられている。径方向対向部１ａにおいて、ベース２と回転体３の間で作動流体が授受される。各種部材間には作動流体の漏れを防ぐためのシール部材（例：Ｏリング）が設けられている。 As shown in FIGS. 2 and 3, the rotating body 3 incorporates a main piston 32 capable of reciprocating movement. The rotary cylinder 1 is also configured to supply a working fluid (eg, hydraulic oil) to the rotating body 3 for reciprocating the main piston 32 through the base 2 . As shown in FIG. 1, the base 2 is provided with first and second ports 2a and 2b configured to allow supply and discharge of working fluid. As shown in FIG. 2, the ports 2a and 2b are provided in the radially facing portion 1a where the base 2 and the rotor 3 face each other in the radial direction. A working fluid is exchanged between the base 2 and the rotating body 3 at the radially facing portion 1a. Sealing members (eg, O-rings) are provided between various members to prevent leakage of working fluid.
１－２．回転体３
図３に示すように、回転体３は、回転体本体３１と、主ピストン３２と、第１及び第２シリンダ室３３ａ，３３ｂと、第１及び第２圧力保持弁３４ａ，３４ｂを備える。回転体本体３１は、フロントボディ３１ａと、リアボディ３１ｂと、リアキャップ３１ｃを備える。リアボディ３１ｂは、ボルト３１ｄ（図１Ａに図示）によってフロントボディ３１ａに連結されている。リアキャップ３１ｃは、ボルト３１ｅによってリアボディ３１ｂに連結されている。回転体本体３１は、フロントボディ３１ａとリアボディ３１ｂを貫通するボルト３１ｆによってスピンドルに固定される。
1-2. rotating body 3
As shown in FIG. 3, the rotating body 3 includes a rotating body main body 31, a main piston 32, first and second cylinder chambers 33a and 33b, and first and second pressure holding valves 34a and 34b. The rotating body main body 31 includes a front body 31a, a rear body 31b, and a rear cap 31c. The rear body 31b is connected to the front body 31a by bolts 31d (shown in FIG. 1A). The rear cap 31c is connected to the rear body 31b by bolts 31e. The rotating body main body 31 is fixed to the spindle by bolts 31f passing through the front body 31a and the rear body 31b.
主ピストン３２は、回転体本体３１の収容空間３１ｇ内に配置され、回転軸芯方向へ摺動自在になっている。主ピストン３２は、筒部３２ａと、フランジ部３２ｂと、連結部３２ｃを備える。収容空間３１ｇは、筒空間３１ｇ１とフランジ空間３１ｇ２を備える。筒部３２ａは、筒空間３１ｇ１内に収容され、フランジ部３２ｂは、フランジ空間３１ｇ２内に収容される。フランジ空間３１ｇ２は、フランジ部３２ｂによってシリンダ室３３ａ，３３ｂに分割される。主ピストン３２は、第１及び第２シリンダ室３３ａ，３３ｂへの作動流体の供給及び排出によって移動可能に構成されている。 The main piston 32 is arranged in the housing space 31g of the rotor main body 31 and is slidable in the direction of the rotation axis. The main piston 32 includes a tubular portion 32a, a flange portion 32b, and a connecting portion 32c. The accommodation space 31g includes a cylinder space 31g1 and a flange space 31g2. The tubular portion 32a is accommodated in the tubular space 31g1, and the flange portion 32b is accommodated in the flange space 31g2. The flange space 31g2 is divided into cylinder chambers 33a and 33b by the flange portion 32b. The main piston 32 is configured to be movable by supplying and discharging working fluid to the first and second cylinder chambers 33a and 33b.
フランジ部３２ｂは、ピン３２ｄによって回転体本体３１に連結されており、主ピストン３２が、回転体本体３１と一体回転可能になっている。連結部３２ｃは、一例では、筒部３２ａの内面に設けられた雌ネジ部であり、連結バーの一端を連結部３２ｃに固定し、他端をチャック装置に連結することによって、主ピストン３２の往復動をチャック装置に伝達し、チャックによるワークの保持及び解放を行うことができるようになっている。 The flange portion 32b is connected to the rotating body main body 31 by a pin 32d, so that the main piston 32 can rotate together with the rotating body main body 31. As shown in FIG. The connecting portion 32c is, for example, a female screw portion provided on the inner surface of the cylindrical portion 32a. The reciprocating motion is transmitted to the chuck device so that the workpiece can be held and released by the chuck.
回転体本体３１には、第１ポート２ａと第１シリンダ室３３ａを接続する第１流路３１ｈ１と、第２ポート２ｂと第２シリンダ室３３ｂを接続する第２流路３１ｈ２が設けられており、第１及び第２流路３１ｈ１，３１ｈ２を通じてシリンダ室３３ａ，３３ｂへの作動流体の供給及び排出が可能になっている。圧力保持弁３４ａ，３４ｂは、それぞれ、流路３１ｈ１，３１ｈ２中に配置されており、シリンダ室３３ａ，３３ｂ内の作動流体の圧力を保持可能に構成されている。圧力保持弁３４ａ，３４ｂは、それぞれ、パイロット操作チェック弁で構成されており、パイロット圧力によって作動流体の通過と阻止を制御可能になっている。 The rotary body main body 31 is provided with a first flow path 31h1 connecting the first port 2a and the first cylinder chamber 33a, and a second flow path 31h2 connecting the second port 2b and the second cylinder chamber 33b. , the first and second passages 31h1 and 31h2, the working fluid can be supplied to and discharged from the cylinder chambers 33a and 33b. The pressure holding valves 34a and 34b are arranged in the flow paths 31h1 and 31h2, respectively, and are configured to be able to hold the pressure of the working fluid in the cylinder chambers 33a and 33b. Each of the pressure holding valves 34a and 34b is a pilot-operated check valve, and can control the passage and blocking of working fluid by pilot pressure.
１－３．ベース２
１－３－１．ベース２の基本構成
図３～図４に示すように、ベース２は、ベース本体２１と、状態切替部２２と、ベアリング２３と、油溜め部２４を備える。ベース本体２１は、フロントボディ２１ａと、リアボディ２１ｂを備える。リアボディ２１ｂは、ボルト２ｃ（図１Ａに図示）によってフロントボディ２１ａに連結されている。ベース本体２１は、筒状であり、ベース本体２１の内部に状態切替部２２とベアリング２３が設けられている。回転体３は、一対のベアリング２３によって軸受されて、ベース２に対して相対回転可能になっている。一対のベアリング２３の間の部位が径方向対向部１ａとなる。径方向対向部１ａにおいて、ベース２と回転体３は、微小な隙間１ｂ（図６に図示）を介して、非接触で対向している。
1-3. base 2
1-3-1. Basic Configuration of Base 2 As shown in FIGS. 3 and 4, the base 2 includes a base body 21, a state switching portion 22, a bearing 23, and an oil reservoir portion . The base body 21 includes a front body 21a and a rear body 21b. The rear body 21b is connected to the front body 21a by bolts 2c (shown in FIG. 1A). The base body 21 has a tubular shape, and a state switching portion 22 and a bearing 23 are provided inside the base body 21 . The rotor 3 is supported by a pair of bearings 23 and is rotatable relative to the base 2 . A portion between the pair of bearings 23 is the radially facing portion 1a. In the radially facing portion 1a, the base 2 and the rotor 3 face each other in a non-contact manner with a minute gap 1b (shown in FIG. 6) interposed therebetween.
油溜め部２４は、ボルト（不図示）によってベース本体２１に連結されている。ベース本体２１には、油溜め部２４に連通するドレンポート２１ｃが設けられており、ポート２ａ，２ｂを通じて供給された作動流体の一部は、隙間１ｂを通ってドレンポート２１ｃから排出されるようになっている。このため、隙間１ｂには作動流体が充満している。 The oil reservoir 24 is connected to the base body 21 by bolts (not shown). The base body 21 is provided with a drain port 21c communicating with the oil reservoir 24, and part of the working fluid supplied through the ports 2a and 2b is discharged from the drain port 21c through the gap 1b. It has become. Therefore, the gap 1b is filled with working fluid.
回転体３が回転すると、隙間１ｂにある作動流体がせん断されるが、作動流体の粘度により抵抗トルクＴが発生する。この抵抗トルクによる負荷はほぼ１００％熱に変換される。時間当たりの発熱量Ｑは次の式で表され、発熱量Ｑは、せん断部半径隙間ｈに反比例する。ｈを大きくすると発熱は小さくなるが、ドレンポート２１ｃを通じて排出される作動流体の量（ドレン量）が大きくなる。
ｈ：せん断部半径隙間 Ｓ：せん断部面積 Ｒ：せん断部半径 Ｌ：せん断部幅合計
When the rotating body 3 rotates, the working fluid in the gap 1b is sheared, and resistance torque T is generated due to the viscosity of the working fluid. Almost 100% of the load due to this resistive torque is converted to heat. The calorific value Q per hour is expressed by the following formula, and the calorific value Q is inversely proportional to the sheared portion radius clearance h. When h is increased, heat generation is decreased, but the amount of working fluid discharged through the drain port 21c (drain amount) is increased.
１－３－２．状態切替部２２の構成
状態切替部２２は、径方向対向部１ａでのベース２と回転体３の間の隙間１ｂを、図６Ａに示す第１状態と、図６Ｂに示す第２状態の間で切替可能に構成されている。第２状態は、第１状態よりも隙間１ｂが大きい状態である。状態切替部２２は、一対のベアリング２３の間に配置されることが好ましい。
1-3-2. Configuration of State Switching Portion 22 The state switching portion 22 changes the gap 1b between the base 2 and the rotor 3 at the radially facing portion 1a between the first state shown in FIG. 6A and the second state shown in FIG. 6B. It is configured to be switchable with The second state is a state in which the gap 1b is larger than that in the first state. The state switching part 22 is preferably arranged between the pair of bearings 23 .
本実施形態では、状態切替部２２は、径方向対向部１ａにおいてベース２に設けられた切替用ピストン２５を備える。切替用ピストン２５は、筒状の部材であり、切替用ピストン２５の内面が回転体３に対向し、切替用ピストン２５の外面がベース本体２１に対向する。切替用ピストン２５の軸方向移動（回転軸Ｃが延びる方向への移動。図２の左右方向）に伴って、第１状態と第２状態が切り替えられる。切替用ピストン２５を移動させるための駆動機構は、特に限定されないが、本実施形態では、切替用ピストン２５は、バネなどの付勢部材２６によって一方向に付勢されており、作動流体圧（例：油圧）機構によって他方向（一方向と逆の方向）に移動可能になっている。 In this embodiment, the state switching portion 22 includes a switching piston 25 provided on the base 2 at the radially facing portion 1a. The switching piston 25 is a cylindrical member. The first state and the second state are switched along with the axial movement of the switching piston 25 (the movement in the direction in which the rotation axis C extends; the horizontal direction in FIG. 2). Although the drive mechanism for moving the switching piston 25 is not particularly limited, in the present embodiment, the switching piston 25 is biased in one direction by a biasing member 26 such as a spring, and the working fluid pressure ( For example, it is possible to move in the other direction (one direction and the opposite direction) by a hydraulic mechanism.
作動流体は、ベース本体２１に設けられた状態切替ポート２１ｄを通じて、切替用ピストン２５の軸方向の端面に加わる作動流体圧を変化させるように、作動流体の供給及び排出を行う。本実施形態では、状態切替ポート２１ｄに作動流体を供給していない状態では、切替用ピストン２５が付勢部材２６によって押されることによって隙間１ｂが第２状態となり、状態切替ポート２１ｄに作動流体を供給することによって付勢部材２６による付勢力に逆らって切替用ピストン２５を移動させると隙間１ｂが第１状態となるように構成されている。切替用ピストン２５は、付勢部材２６によってベース本体２１に連結されており、ベース本体２１に対して相対回転不能になっている。 The working fluid is supplied and discharged through the state switching port 21 d provided in the base body 21 so as to change the working fluid pressure applied to the axial end surface of the switching piston 25 . In the present embodiment, when the working fluid is not supplied to the state switching port 21d, the switching piston 25 is pushed by the biasing member 26 to put the gap 1b in the second state, and the working fluid is supplied to the state switching port 21d. When the switching piston 25 is moved against the urging force of the urging member 26 by supplying, the gap 1b is configured to be in the first state. The switching piston 25 is connected to the base body 21 by an urging member 26 and cannot rotate relative to the base body 21 .
図４～図５に示すように、ポート２ａ，２ｂは、ベース本体２１に設けられた貫通孔２ａ１，２ｂ１と、切替用ピストン２５に設けられた貫通孔２ａ２，２ｂ２で構成される。第１状態では、貫通孔２ａ１と貫通孔２ａ２が互いに連通してポート２ａとなり、貫通孔２ｂ１と貫通孔２ｂ２が互いに連通してポート２ｂとなる。このため、切替用ピストン２５の内周面への作動流体の供給及び排出が可能になる。一方、第２状態では、貫通孔２ａ１と貫通孔２ａ２の位置が互いにずれるとともに、貫通孔２ｂ１と貫通孔２ｂ２の位置が互いにずれる。このため、第２状態では、ポート２ａ，２ｂを通じて作動流体を流入させたり、排出させたりすることができない。このように、切替用ピストン２５は、ポート２ａ，２ｂの開閉を制御する切替弁としても機能する。なお、第２状態でも、ベース本体２１と切替用ピストン２５の間の僅かな隙間分は作動流体が流れるので、ベアリング２３に給油を行なったり、隙間１ｂに留まる作動流体を排出して冷却を促進したりすることが可能になっている。 As shown in FIGS. 4 and 5, the ports 2a and 2b are composed of through holes 2a1 and 2b1 provided in the base body 21 and through holes 2a2 and 2b2 provided in the switching piston 25. FIG. In the first state, the through holes 2a1 and 2a2 communicate with each other to form the port 2a, and the through holes 2b1 and 2b2 communicate with each other to form the port 2b. Therefore, the working fluid can be supplied to and discharged from the inner peripheral surface of the switching piston 25 . On the other hand, in the second state, through holes 2a1 and 2a2 are displaced from each other, and through holes 2b1 and 2b2 are also displaced from each other. Therefore, in the second state, the working fluid cannot flow in or out through the ports 2a and 2b. Thus, the switching piston 25 also functions as a switching valve that controls opening and closing of the ports 2a and 2b. Even in the second state, since the working fluid flows through a small gap between the base body 21 and the switching piston 25, the bearing 23 is supplied with oil and the working fluid remaining in the gap 1b is discharged to promote cooling. It is possible to do
図７に示すように、切替用ピストン２５の内周面には凸部２５ａと凹部２５ｂが設けられており、回転体３の外周面には、凸部３ａと凹部３ｂが設けられている。凸部２５ａ，３ａ及び凹部２５ｂ，３ｂは環状に設けられている。凹部２５ｂは、一対の凸部２５ａで挟まれ、凹部３ｂは、一対の凸部３ａで挟まれている。第１状態では、切替用ピストン２５の凸部２５ａと回転体３の凸部３ａが対向し、隙間１ｂが狭くなる。一方、第２状態では、切替用ピストン２５の凸部２５ａと回転体３の凹部３ｂが対向し、切替用ピストン２５の凹部２５ｂと回転体３の凸部３ａが対向し、第１状態よりも隙間１ｂが広くなる。 As shown in FIG. 7, the inner peripheral surface of the switching piston 25 is provided with a convex portion 25a and a concave portion 25b, and the outer peripheral surface of the rotor 3 is provided with a convex portion 3a and a concave portion 3b. The convex portions 25a, 3a and the concave portions 25b, 3b are provided annularly. The concave portion 25b is sandwiched between the pair of convex portions 25a, and the concave portion 3b is sandwiched between the pair of convex portions 3a. In the first state, the convex portion 25a of the switching piston 25 faces the convex portion 3a of the rotating body 3, and the gap 1b is narrowed. On the other hand, in the second state, the convex portion 25a of the switching piston 25 and the concave portion 3b of the rotating body 3 face each other, and the concave portion 25b of the switching piston 25 and the convex portion 3a of the rotating body 3 face each other. The gap 1b becomes wider.
凹部２５ｂ及び凹部３ｂは、それぞれ複数（本実施形態では２つずつ）設けられている。ポート２ａ，２ｂは、それぞれ、別々の凹部２５ｂ内に設けられている。流路３１ｈ１，３１ｈ２は、別々の凹部３ｂ内に開口している。 A plurality of recesses 25b and recesses 3b (two each in this embodiment) are provided. Ports 2a and 2b are provided in separate recesses 25b, respectively. The channels 31h1 and 31h2 are opened in separate recesses 3b.
第１及び第２状態で隙間１ｂが最も狭い部位の隙間の大きさをそれぞれｈ１，ｈ２とすると、ｈ２／ｈ１は、例えば、２以上であり、５以上が好ましく、１０以上がさらに好ましい。この値は、例えば２～１０００であり、具体的には例えば、２、５、１０、２０、３０、４０、５０、１００、１０００であり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲又は何れか以上であってもよい。ｈ１［ｍｍ］は、例えば、０．０１～０．１であり、好ましくは、０．０２～０．０３であり、具体的には例えば、０．０１、０．０２、０．０２５、０．０３、０．０４、０．０５、０．１０であり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲であってもよい。ｈ２［ｍｍ］は、例えば、０．２～１０であり、好ましくは、０．５～１．５であり、具体的には例えば、０．２、０．５、１、１．５、２、３、４、５、１０であり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲であってもよい。 If h1 and h2 are the sizes of the gaps at the narrowest part of the gap 1b in the first and second states, h2/h1 is, for example, 2 or more, preferably 5 or more, and more preferably 10 or more. This value is, for example, 2 to 1000, specifically, for example, 2, 5, 10, 20, 30, 40, 50, 100, 1000, a range between any two of the numerical values exemplified here Or it may be more than one. h1 [mm] is, for example, 0.01 to 0.1, preferably 0.02 to 0.03, specifically, for example, 0.01, 0.02, 0.025, 0 0.03, 0.04, 0.05, 0.10, and may range between any two of the numbers exemplified herein. h2 [mm] is, for example, 0.2 to 10, preferably 0.5 to 1.5, specifically, for example, 0.2, 0.5, 1, 1.5, 2 , 3, 4, 5, 10, and may range between any two of the numbers exemplified herein.
２．回転シリンダ１の動作
図１～図７を用いて、回転シリンダ１の動作について説明する。以下、主ピストン３２を後退させることによってチャックがワークを保持する場合を例に挙げて説明する。主ピストン３２を前進させることによってチャックがワークを保持する場合は、作動流体の供給及び排出を行うポート２ａ，２ｂが逆になるが、その他の作用効果は同様である。なお、主ピストン３２の「後退」とは、主ピストン３２が図２の左方向に移動することを意味する。
2. Operation of Rotating Cylinder 1 The operation of the rotating cylinder 1 will be described with reference to FIGS. 1 to 7. FIG. A case where the chuck holds the workpiece by retracting the main piston 32 will be described below as an example. When the chuck holds the workpiece by advancing the main piston 32, the ports 2a and 2b for supplying and discharging the working fluid are reversed, but other effects are the same. It should be noted that the "backward movement" of the main piston 32 means that the main piston 32 moves leftward in FIG.
（１）初期状態
まず、チャックがワークを保持しておらず、状態切替部２２が図６Ｂに示す第２状態になっている状態を初期状態とする。
(1) Initial State First, a state in which the chuck does not hold a workpiece and the state switching section 22 is in the second state shown in FIG. 6B is defined as an initial state.
（２）ワークの保持
ワーク保持の方向にチャックを移動させる際には、状態切替部２２によって隙間１ｂを図６Ａに示す第１状態にすると共にポート２ａからシリンダ室３３ａに作動流体を供給する。シリンダ室３３ａとシリンダ室３３ｂの合計容量は一定なので、シリンダ室３３ａに供給した作動流体の体積分だけ、シリンダ室３３ｂ内の作動流体をポート２ｂとドレンポート２１ｃを通じて排出する。これによって、主ピストン３２が後退する。この動作は、チャックがワークを保持するまで継続させる。この動作中は、隙間１ｂが第１状態となっているので、隙間１ｂが小さく、ドレン量が多くなることがない。
(2) Workpiece Holding When moving the chuck in the direction of workholding, the state switching unit 22 sets the gap 1b to the first state shown in FIG. 6A and supplies working fluid from the port 2a to the cylinder chamber 33a. Since the total capacity of the cylinder chamber 33a and the cylinder chamber 33b is constant, the working fluid in the cylinder chamber 33b is discharged through the port 2b and the drain port 21c by the volume of the working fluid supplied to the cylinder chamber 33a. This causes the main piston 32 to retract. This operation continues until the chuck holds the workpiece. Since the gap 1b is in the first state during this operation, the gap 1b is small and the amount of drainage does not increase.
（３）第１状態から第２状態への切替
チャックによるワークの保持が完了すると、状態切替部２２によって隙間１ｂを第２状態に切り替える。シリンダ室３３ａに連通する流路３１ｈ１には圧力保持弁３４ａが設けられているので、シリンダ室３３ａ内の作動流体の圧力は維持され、チャックによるワークの保持が解除されることはない。この状態でスピンドルを回転させると、スピンドルと一緒に回転体３が回転する。この際に発生する熱は、隙間１ｂの大きさに反比例するが、第２状態では隙間１ｂが大きいので、発熱量が少なく、発熱に伴うエネルギーロスが少ない。また、発熱量が少ないので、回転体３の温度上昇が少なく、回転体３からの熱がスピンドルに伝わることによる加工精度の低下が抑制される。状態切替部２２による状態の切替は、回転体３を停止させた状態で行ってもよく、回転体３を回転させながら行ってもよい。
(3) Switching from the First State to the Second State When the workpiece is completely held by the chuck, the state switching unit 22 switches the gap 1b to the second state. Since the flow path 31h1 communicating with the cylinder chamber 33a is provided with the pressure retention valve 34a, the pressure of the working fluid in the cylinder chamber 33a is maintained, and the workpiece is not released from the chuck. When the spindle is rotated in this state, the rotor 3 rotates together with the spindle. The heat generated at this time is inversely proportional to the size of the gap 1b, but since the gap 1b is large in the second state, the amount of heat generated is small and the energy loss associated with the heat generation is small. In addition, since the amount of heat generated is small, the temperature rise of the rotating body 3 is small, and the reduction in machining accuracy due to heat transfer from the rotating body 3 to the spindle is suppressed. The switching of the state by the state switching unit 22 may be performed while the rotating body 3 is stopped, or may be performed while rotating the rotating body 3 .
（４）リフレッシュ動作
理想的には、圧力保持弁３４ａによってシリンダ室３３ａ内の作動流体の圧力が維持されるので、工作機械による加工の終了まで第２状態のままにしておくことが可能であるが、実際は、シリンダ室３３ａからの作動流体のリークによって、シリンダ室３３ａ内の作動流体の圧力が低下してしまう場合がある。作動流体の圧力が低下するとチャックによるワークの保持力が低下してしまうので、作動流体の圧力が所定の閾値を下回る前に、リフレッシュ動作を行ってシリンダ室３３ａからの作動流体を高めることが好ましい。リフレッシュ動作は、定期的に行ってもよく、作動流体の圧力が所定の閾値を下回ったことを検出したときに行ってもよい。リフレッシュ動作を定期的に行う場合、リフレッシュ動作の周期は、０．１～１０分であり、０．５～２分が好ましく、具体的には例えば、０．１、０．５、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０分であり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲であってもよい。作動流体の圧力を検出してリフレッシュ動作を行う場合、隙間１ｂを第２状態に切り替えた直後の圧力をＰ０とすると、リフレッシュ動作を行う圧力の閾値は、α×Ｐ０であり、αは、例えば０．５０～０．９９であり、０．８～０．９５が好ましい。αは、具体的には例えば、０．５０、０．５５、０．６０、０．６５、０．７０、０．７５、０．８０、０．８５、０．９０、０．９５、０．９９であり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲であってもよい。
(4) Refreshing operation Ideally, the pressure of the working fluid in the cylinder chamber 33a is maintained by the pressure holding valve 34a, so it is possible to maintain the second state until the end of machining by the machine tool. Actually, however, the pressure of the working fluid in the cylinder chamber 33a may drop due to the leakage of the working fluid from the cylinder chamber 33a. If the pressure of the working fluid drops, the force of the chuck to hold the work decreases, so it is preferable to perform a refresh operation to increase the working fluid from the cylinder chamber 33a before the pressure of the working fluid falls below a predetermined threshold value. . A refresh operation may occur periodically or upon detecting that the pressure of the working fluid has fallen below a predetermined threshold. When the refresh operation is performed periodically, the period of the refresh operation is 0.1 to 10 minutes, preferably 0.5 to 2 minutes, specifically for example 0.1, 0.5, 1, 2 minutes. , 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 minutes, and may range between any two of the values exemplified herein. When the pressure of the working fluid is detected and the refresh operation is performed, if the pressure immediately after switching the gap 1b to the second state is P0 , the pressure threshold for performing the refresh operation is α× P0 , where α is , for example, 0.50 to 0.99, preferably 0.8 to 0.95. α is specifically, for example, 0.50, 0.55, 0.60, 0.65, 0.70, 0.75, 0.80, 0.85, 0.90, 0.95, 0 .99 and may range between any two of the numbers exemplified herein.
リフレッシュ動作は、「（２）ワークの保持」と同様に、状態切替部２２によって隙間１ｂを第１状態にすることによって行うことができる。リフレッシュ動作では、わずかな量の作動流体がシリンダ室３３ａに流入して、シリンダ室３３ａ内の作動流体の圧力が高められる。シリンダ室３３ａ内の作動流体の圧力が高められた後は、「（３）第１状態から第２状態への切替」と同様に第２状態に切り替えることができる。 The refresh operation can be performed by setting the gap 1b to the first state by the state switching unit 22, as in "(2) holding a workpiece". In the refresh operation, a small amount of working fluid flows into the cylinder chamber 33a to increase the pressure of the working fluid in the cylinder chamber 33a. After the pressure of the working fluid in the cylinder chamber 33a is increased, it is possible to switch to the second state in the same manner as "(3) Switching from the first state to the second state".
リフレッシュ動作は、シリンダ室３３ａ内の作動流体の圧力を高めるのに十分な時間行えばよく、リフレッシュ動作を行う時間は、例えば１秒以上である。この時間は、例えば、１～６０秒であり、具体的には例えば、１、５、１０、２０、３０、４０、５０、６０秒であり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲又は何れか以上であってもよい。 The refresh operation may be performed for a time sufficient to increase the pressure of the working fluid in the cylinder chamber 33a, and the refresh operation is performed for, for example, 1 second or more. This time is, for example, 1 to 60 seconds, specifically, for example, 1, 5, 10, 20, 30, 40, 50, 60 seconds. It may be a range or more.
（５）ワークの解放
ワークの加工が終わると、チャックによるワークの保持を解除してワークを解放する。ワークを解放する方向にチャックを移動させる際には、状態切替部２２によって隙間１ｂを第１状態にしてポート２ｂからシリンダ室３３ｂに作動流体を供給し、シリンダ室３３ｂに供給した作動流体の体積分だけ、シリンダ室３３ａ内の作動流体をポート２ａとドレンポート２１ｃを通じて排出する。これによって、主ピストン３２が前進する。この動作中は、隙間１ｂが第１状態となっているので、隙間１ｂが小さく、ドレン量が多くなることがない。
(5) Releasing the Work After finishing the machining of the work, the work held by the chuck is released to release the work. When moving the chuck in the direction of releasing the workpiece, the state switching unit 22 sets the gap 1b to the first state and supplies working fluid from the port 2b to the cylinder chamber 33b. The amount of working fluid in the cylinder chamber 33a is discharged through the port 2a and the drain port 21c. This causes the main piston 32 to move forward. Since the gap 1b is in the first state during this operation, the gap 1b is small and the amount of drainage does not increase.
３．その他実施形態
上記実施形態では、第２状態においても、作動流体を供給するためのポンプを作動させることを想定しているが、ベアリングへの給油や冷却効率を向上させる必要がない場合には、ポンプを停止させてもよい。この場合、ポンプの動作に必要なエネルギーを低減できるので、さらなる省エネが可能となる。
3. Other Embodiments In the above embodiment, it is assumed that the pump for supplying the working fluid is operated even in the second state. The pump may be stopped. In this case, the energy required for operating the pump can be reduced, so further energy saving is possible.
１ ：回転シリンダ
１ａ ：径方向対向部
１ｂ ：隙間
２ ：ベース
２ａ ：第１ポート
２ｂ ：第２ポート
２２ ：状態切替部
２５ ：切替用ピストン
２５ａ ：凸部
２５ｂ ：凹部
３ ：回転体
３ａ ：凸部
３ｂ ：凹部
３１ｈ１ ：第１流路
３１ｈ２ ：第２流路
３２ ：主ピストン
３３ａ ：第１シリンダ室
３３ｂ ：第２シリンダ室
３４ａ ：第１圧力保持弁
３４ｂ ：第２圧力保持弁
Reference Signs List 1: Rotating cylinder 1a: Radial facing portion 1b: Gap 2: Base 2a: First port 2b: Second port 22: State switching portion 25: Switching piston 25a: Convex portion 25b: Concave portion 3: Rotating body 3a: Convex Part 3b: recess 31h1: first flow path 31h2: second flow path 32: main piston 33a: first cylinder chamber 33b: second cylinder chamber 34a: first pressure holding valve 34b: second pressure holding valve
Claims (3)
前記ベースと前記回転体が径方向に対向する径方向対向部での前記ベースと前記回転体の間の隙間を第１状態と第２状態の間で切替可能な状態切替部が設けられており、
第２状態は、第１状態よりも前記隙間が大きい状態であり、
前記状態切替部は、前記径方向対向部において前記ベースに設けられた切替用ピストンを備え、
前記回転体の軸方向への前記切替用ピストンの移動に伴って、第１状態と第２状態が切り替えられる、回転シリンダ。 A rotating cylinder comprising a base and a rotating body configured to be relatively rotatable with respect to the base,
A state switching unit is provided for switching a gap between the base and the rotor at a radially facing portion where the base and the rotor face each other in a radial direction between a first state and a second state. ,
The second state is a state in which the gap is larger than that in the first state ,
The state switching unit includes a switching piston provided on the base at the radially facing portion,
A rotary cylinder that switches between a first state and a second state as the switching piston moves in the axial direction of the rotating body.
前記切替用ピストンは、筒状であり、
前記切替用ピストンの内周面と、前記回転体の外周面には、それぞれ、凸部と凹部が設けられており、
第１状態では、前記切替用ピストンの凸部と前記回転体の凸部が対向し、
第２状態では、前記切替用ピストンの凸部と前記回転体の凹部が対向し、前記切替用ピストンの凹部と前記回転体の凸部が対向するする、回転シリンダ。 A rotary cylinder according to claim 1 , wherein
The switching piston is cylindrical,
An inner peripheral surface of the switching piston and an outer peripheral surface of the rotating body are provided with a convex portion and a concave portion, respectively,
In the first state, the convex portion of the switching piston and the convex portion of the rotating body face each other,
In the second state, the rotary cylinder in which the convex portion of the switching piston and the concave portion of the rotating body face each other, and the concave portion of the switching piston and the convex portion of the rotating body face each other.
前記回転体は、回転体本体と、主ピストンと、第１及び第２シリンダ室と、第１及び第２圧力保持弁を備え、
前記ベースは、作動流体の供給及び排出が可能に構成された第１及び第２ポートを備え、
第１及び第２ポートは、それぞれ、前記径方向対向部に配置されており、
第１ポートと第１シリンダ室は、第１流路を通じて接続されており、
第２ポートと第２シリンダ室は、第２流路を通じて接続されており、
前記主ピストンは、第１及び第２シリンダ室への前記作動流体の供給及び排出によって移動可能に構成され、
第１及び第２圧力保持弁は、それぞれ、第１及び第２シリンダ室内に供給された前記作動流体の圧力を保持可能に構成される、回転シリンダ。 A rotary cylinder according to claim 1 or claim 2 ,
the rotating body includes a rotating body main body, a main piston, first and second cylinder chambers, and first and second pressure holding valves;
the base includes first and second ports configured to supply and discharge a working fluid;
the first and second ports are respectively disposed at the radially facing portions;
The first port and the first cylinder chamber are connected through a first flow path,
The second port and the second cylinder chamber are connected through a second flow path,
The main piston is configured to be movable by supplying and discharging the working fluid to and from the first and second cylinder chambers,
The rotary cylinder, wherein the first and second pressure holding valves are configured to hold the pressure of the working fluid supplied into the first and second cylinder chambers, respectively.
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