(57)【要約】【課題】往復動可能なピストンを内蔵した回転体と、該回転体内のピストンに作用油を供給する固定部とからなる工作機械に用いられる回転油圧シリンダにおいて回転油圧シリンダの回転時に発生する回転体と固定部との摺動熱による発熱を発生源へ直接冷却することにより、回転油圧シリンダの発熱を抑えること。【解決手段】前記回転体へ回転体と共に回転する複数のファンが取り付けられ、該ファンが固定部の下方を形成する中空の油溜め部の内方へ収納されており、前記油溜め部と回転体との間に外気を油溜め部内へ取り入れる吸気隙間が設けられ、前記油溜め部が吸気口と対向する側へ排気口を設け、ファンの回転によって取り入れた外気を油溜め部内で通気させて排出し、油溜め部の内側を冷却する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
往復動可能なピストンを内蔵した回転体と、該回転体内のピストンに作用油を供給する固定部とからなる回転油圧シリンダにおいて、前記回転体へ回転体と共に回転する複数のファンが取り付けられ、該ファンが固定部の下方を形成する中空の油溜め部の内方へ収納されており、前記油溜め部と回転体との間に外気を油溜め部内へ取り入れる吸気隙間が設けられ、前記油溜め部が吸気口と対向する側へ排気口を設け、ファンの回転によって取り入れた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ことを特徴とする回転油圧シリンダ。
【請求項２】
前記固定部の上方を形成するスリーブボディが、ファンの上方に対向する面を傾斜面で形成することを特徴とする請求項１に記載の回転油圧シリンダ。
【請求項３】
前記ファンがプレートを介して回転体へ設けられており、該プレートがシール溝を形成し、前記固定部とプレートによりラビリンスシールを構成することを特徴とする請求項１又は２に記載の回転油圧シリンダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械に設置される回転油圧シリンダに関する。
【背景技術】
【０００２】
金属材料を切削加工する工作機械業界において、生産性の向上を目的として切削加工時間の短縮が要求されている。そのため工作機械の高速回転化が進んでいる。この工作機械の高速回転化に伴い、回転油圧シリンダの発熱エネルギが増大しており、シリンダの熱による問題が発生している。
本出願人は、このような回転油圧シリンダの冷却構造について、以下のような提案を行なっている。
【０００３】
特許文献１（特開昭５５−１４４９４９号公報）に記載のシリンダの冷却構造は、シリンダの回転部分である回転体へファンを形成し、回転体を保持する本体（固定部）側へ外気を送風するファンカバーを設けるものである。
回転体と共に回転するファンによって取り入れられた外気が固定部の外周へ設けられたフィンへ向けて送風されることで、回転しない固定部を外方から冷却するようになされている。
【０００４】
また、特許文献２（特開昭５８−０５１０５１号公報）に記載のシリンダ冷却構造は、固定部に備えられている作動油を回転体のピストンへ送る油路において多数の放射状油路を環状に形成するものである。
これにより、作動油がスリーブボディやスリーブ内を循環しながら供給されており、作動油の流路が分散されて作動油自体を冷却するようになされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５５−１４４９４９号公報
【特許文献２】特開昭５８−０５１０５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前述の従来技術には、回転油圧シリンダの発熱源である固定部を直接冷却することについては言及されていない。
回転油圧シリンダの発熱作用においては、（１）外部の油圧ポンプから供給される作動油自身の熱、（２）回転油圧シリンダの回転体と、固定部との接触部分のすり合わせによる摺動熱によるものが大きな要因である。特に回転体と固定部との摺動熱による発熱は、回転数の高速化に伴い高温となる。
【０００７】
ところが、特許文献１に記載のフィンへの冷却は、固定部の外周を冷却するのみであり、発熱の原因である固定部の内部を直接冷却することができない。
また、特許文献２に記載の作動油の冷却においても直接に作動油を冷却するものではない。
このように前述の従来技術は、回転油圧シリンダの発熱原因に対して、直接冷却するものではないので、冷却効果が十分ではなく、回転油圧シリンダの高速回転による高温化への対応が困難である。
【０００８】
したがって、本発明は、工作機械に設置される回転油圧シリンダにおいて、回転油圧シリンダの回転時に発生する回転体と固定部との摺動熱による発熱を発生源へ直接冷却することにより、回転油圧シリンダの発熱を抑えることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するため、本発明は、往復動可能なピストンを内蔵した回転体と、該回転体内のピストンに作用油を供給する固定部とからなる回転油圧シリンダにおいて、前記回転体へ回転体と共に回転する複数のファンが取り付けられ、該ファンが固定部の下方を形成する中空の油溜め部の内方へ収納されており、前記油溜め部と回転体との間に外気を油溜め部内へ取り入れる吸気隙間が設けられ、前記油溜め部が吸気口と対向する側へ排気口を設け、ファンの回転によって取り入れた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ことを特徴とする。
【００１０】
また、前記固定部の上方を形成するスリーブボディが、ファンの上方に対向する面を傾斜面で形成することを特徴とする。
さらには、前記ファンがプレートを介して回転体へ設けられており、該プレートがシール溝を形成し、前記固定部とプレートによりラビリンスシールを構成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、回転油圧シリンダの発熱の発生源を直接冷却し、回転油圧シリンダの発熱を抑えることにより、効率的に回転油圧シリンダの冷却を行なうことで、回転油圧シリンダの熱がスピンドルに伝わって発生するスピンドルの熱膨張を抑制することができる。これによりスピンドルの熱膨張によるワーク位置の変位が発生せず、高精度なワークの加工が可能となる。
また、回転油圧シリンダの固定部を内方から直接冷却するので作動油の冷却も効果的に行なわれて高温にならず、作動油の粘性が低下するのを抑えることができる。これにより、作動油がラビリンスシールを越えてシリンダの外部へ流出することが軽減される。
さらには、従来の多数の溝を有するラビリンスシールに替わり、少数の溝を有するラビリンスシールによる軸封構造であっても、十分なシール性を奏することができるので、軸封構造が簡単な構造で形成でき作業工数の削減に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例の断面図。
【図２】ファンとプレートの斜視図。
【図３】ボディ下部を構成する油溜り部における作用説明図。
【図４】スリーブボディ上部の部分断面図。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に本発明の実施の形態について図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の実施例に係る断面図である。
図１に示すように、本発明装置である回転油圧シリンダは、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する回転体２２と、工作機械へ固着されて非回転状態で固定される固定部１７から構成されている。
【００１４】
回転体２２は、工作機械のスピンドルに固定されているため、機械加工時に回転する。回転体２２は、図示しないスピンドルへ固定される回転バルブ４と、回転バルブ４へボルト１５によって連結されているシリンダ５と、回転バルブ４及びシリンダ５の内方へ収められ回転軸芯方向へ摺動自在に設けられ往復動可能なピストン３とを備えている。ピストン３とシリンダ５及び回転バルブ４はピン１６によって連結されているため同時に回転する。
【００１５】
固定部１７は、回転体２２の回転バルブ４に対してベアリング１２を介して一定の微少隙間を確保しながら回転バルブ４と繋がっており、図示しない工作機械の壁等の非回転部分からの回り止めと接合することによって固定されている。固定部１７は、外周部位を形成するボディ１と内周部位を形成するスリーブ２を備え、両者はプラグ１４によって連結されている。
【００１６】
スリーブボディ１ａとスリーブ２には、外部からピストン３を駆動させる作動油２０ａを導入する油路１９が形成されており、作動油２０ａの供給により回転体２２のピストン３を軸芯方向へ往復動可能になしている。
ボディ１は、ボディ上部を形成するスリーブボディ１ａとボディ下部を形成する油溜め部１ｂから構成されている。
油溜め部１ｂは、中空に形成され、スリーブボディ１ａとスリーブ２の微小隙間から漏れた作動油２０ａをボディ１の下方へ蓄えるように構成され、一定量蓄えた作動油２０ａをドレン油２０ｂとして外方へ流出できるようになされている。
【００１７】
回転油圧シリンダは、固定部１７から作動油２０ａを供給し、回転体２２を通じて作動油２０ａの油圧をピストン3へ負荷させてピストン３を軸芯方向へ推引することで、ワークを把握するための治具に推力を与えるものである。尚、回転油圧シリンダでの圧力媒体は油圧作動油２０ａとしている。
固定部１７と回転体２２の接合部端面では外部への作動油２０ａの漏れ防止のために、シール溝６ａを備えたプレート６と、スリーブボディ１ａの間でラビリンスシール７が構成されている。このラビリンスシール７を備えたプレート６は、翼形状のファン８を設けている。
【００１８】
図２には、ファン８とプレート６の取り付け状態を示す全体斜視図が示されている。
ファン８は、軸芯部分に中空部を有するドーナツ盤状のプレート６の一方側（固定部側）へ垂直に略台形の複数の翼を放射状に形成してプレート６と一体となすように設けられている。
ボルト９は、プレート６とファン８と回転バルブ４を固定している。
機械加工時に回転油圧シリンダが回転した場合、回転バルブ４の回転と共にプレート６とファン８も同時に回転するようになされている。
このファン８とプレート６は、油溜め部１ｂの中空部分の内方へ収納されるように回転バルブ４へ取り付けられている。
【００１９】
ファン８は、回転軸芯に対して垂直に複数の翼を形成しているので、正回転・逆回転のどちらに於いても送風方向に変化を生じさせないように設けられている。
プレート６には、ボディ１に対向する側へ凹形状を形成する１つのシール溝６ａが設けられている。
シール溝６ａを設けたプレート６と、ボディ１との間には微小な間を有する吸気隙間１８が設けられており、ボディ１とプレート６によりラビリンスシール７が構成されている。
この吸気隙間１８の隙間寸法は０．１〜１ｍｍ程度に形成され、特に望ましくは０．４〜０．５ｍｍに形成されている。
【００２０】
また、ボディ１の下部を形成する油溜め部１ｂには、前記吸気隙間１８と対向する側面へ空気の排気用通り穴として排気口１１が備えられ、油溜め部１ｂの内方の空気を回転油圧シリンダのボディ１の外方へ流出できるようになされている。
本実施例では前述のように、プレート６が１つのシール溝６ａを設けているが、シール溝６ａの数はこれに限定するものではない。回転油圧シリンダの回転数や使用する作動油２０ａの性状などの使用条件に応じて複数個のシール溝６ａを設けても良い。
【００２１】
次に、本実施例の作用について、回転油圧シリンダの動作に合わせて説明する。
図３は、ボディ１の下部を構成する油溜り部１ｂ部分を示した作用説明図である。
本発明の回転油圧シリンダが取り付けられた工作機械において、冶具へワークを取り付ける際には、外部に設けられた油圧ポンプによって作動油２０ａが供給される。
【００２２】
回転油圧シリンダのスリーブボディ１ａへ設けられた油路１９へ供給される作動油２０ａは、スリーブボディ１ａ及びスリーブ２の油路１９を経由し、回転体２２の回転バルブ４を介して、ピストン３の油室３ａへ送られる。
油室３ａへ作動油２０ａが送られると、作動油２０ａの油圧によりピストン３が軸芯方向へ押圧され、ワークを把握する冶具側（図１の右方）へ移動し、図示しない冶具がワークを把握する駆動力となる。
冶具がワークを把握すると、工作機械のスピンドルが回転し、ワークの加工が行なわれる。
【００２３】
この時、回転油圧シリンダの回転体２２もスピンドルの回転に伴い回転する。回転体２２の回転により、回転体２２の回転バルブ４へボルト９で固着されるプレート６も回転され、プレート６に設けられたファン８も同時に回転する。
ファン８は、固定部１７を構成するボディ１の内方へ設けられており、ファン８の回転によってボディ１の内方にある空気層に流れを生じさせ、ファン８近傍の空域の圧力が低下される。
この時、図３に示すように外気からの空気取り入れ口としてラビリンスシール７を構成する吸気隙間１８がボディ１とプレート６との間に設けられているので、回転油圧シリンダの外方の空気が吸気隙間１８を通してボディ１の内方へ取り入れられる。
【００２４】
図３に記載の空気の流れ１３ａ、１３ｂ、１３ｃに示すように、ファン８の回転により吸気隙間１８を介して内方へ取り入れられた空気１３ａは、油溜め部１ｂの内方の空洞部を通って、油溜め部１ｂの吸気隙間１８に対向する側面に設けられた排気口１１へ向けて通気される。
これにより、吸気隙間１８から取り入れられた空気１３ａは、排気口１１へ向けて空気の流れ１３ｂを形成し、外部の空気をボディ１の内方へ連続的に取り入れ続けることができる。
【００２５】
この空気の流れ１３ｂは、回転油圧シリンダの発熱源であるボディ１の内側のスリーブボディ下部１ｃへ直接送風される外気からの空気の流れを形成し、回転により高温に熱せられたスリーブボディ下部１ｃを直接に冷却する。
スリーブボディ下部１ｃの熱を取り込んで熱せられた空気１３ｃは、油溜め部１ｂに設けられた排気口１１からボディ１の外方へ排出される。
これにより、スリーブボディ下部１ｃの熱を奪って高温になった空気がボディ１内部へ留まることなく、ボディ１の外部へ排気され、回転油圧シリンダの回転により発生する熱をボディ１の外方へ逃がすことで、回転油圧シリンダを内部から冷却することができる。
【００２６】
本発明によれば、ボディ１の内方へファン８が収納され、ボディ１とプレート６との間に吸気隙間１８が設けられ、この吸気隙間１８と対向する油溜め部１ｂの側面へ排気口１１が設けられることにより、ボディ１内部の空気が、ボディ１外方の外気が吸気隙間１８から取り入れられる。
その後、スリーブボディ下部１ｃの外周を通過し、排気口１１から排出される一連の空気の流れを形成し、連続的に吸気隙間１８からの外気の取り入れと排気口１１からの熱せられた空気の排出を継続して行なわれる。
【００２７】
したがって、回転油圧シリンダの回転に伴って発熱するスリーブボディ下部１ｃの熱量を直接的に空気を当てることで冷却し、スリーブボディ下部１ｃの熱により熱せられた空気をボディ１の外方へ排出することで可能となり、効率良く回転油圧シリンダの熱を奪うことができる。
【００２８】
図４に、スリーブボディ上部１ａの部分断面図を示している。
図４には、作動油２０ａの流れを模式的に表しており、矢印２１ａ、２１ｂ、２１ｃで表示している。
図４に示すように、油路１９から漏れた作動油２１ａは、回転バルブ４とスリーブ２との間、及びスリーブ２とベアリング１２との間の微小隙間を伝わって作動油２０ａの流れ２１ａ、２１ｂ、２１ｃが形成される。
この作動油の流れ２１ａによってファン８近傍へ漏れた作動油２０ａはファン８の回転により、スリーブボディ１ａの上方側（図４の上方）へ流される。
【００２９】
ファン８によって流された作動油２１ｂがスリーブボディ１ａの上方へ滞留せず、スリーブボディ１ａの上部から作動油２０ａを下方へ流し易いように、スリーブボディ１ａの上部であってファン８の上方と対向する面が、上方から下方へ斜面を有する傾斜面１ｄで構成されている。
これにより、スリーブボディ１ａに滞留しようとする作動油２０ａがスリーブボディ１ａの下方へ流下する作動油の流れ２１ｃを起こし、作動油２０ａがスリーブボディ１ａの上方へ滞留することなく、速やかにボディ１の下方へ流れ、油溜め部１ｂへ流れるようになされている。
【符号の説明】
【００３０】
１    ボディ
１ａ  スリーブボディ
１ｂ  油溜め部
１ｃ  スリーブボディ下部
２    スリーブ
３    ピストン
４    回転バルブ
５    シリンダ
６    プレート
６ａ  シール溝
７    ラビリンスシール
８    ファン
１１  排気口
１８  吸気隙間
２０  作動油
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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