(57)【要約】【課題】強制的にピストンを軸方向に移動させることで、任意にワークの把握力が下がり、かつ把握力の微調整が可能な回転シリンダ装置を提供する。【解決手段】一方の回転中心にスライド孔を有するボディと、ボディ内でスライド孔に回転中心に沿って移動可能に嵌挿されたピストンと、を備え、ボディは、回転中心周りに環状に延び、且つ、スライド孔に開口するシリンダ室と、シリンダ室に作動流体を流通させる流体路と、ピストンを回転中心に沿って移動させる圧電素子と、を有し、ピストンは、シリンダ室を第１及び第２室に区画する隔壁部と、スライド孔に嵌挿されたロッド部と、を有し、外部の圧力源から第１又は第２室に作動流体を供給し続けた状態で、隔壁部を圧電素子が押圧することでピストンを強制的に回転中心に沿って移動可能にしている。【選択図】図１
2019027312.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の回転中心にスライド孔を有するボディと、
前記ボディ内で前記スライド孔に回転中心に沿って移動可能に嵌挿されたピストンと、
を備え、
前記ボディは、回転中心周りに環状に延び、且つ、前記スライド孔に開口するシリンダ室と、
前記シリンダ室に作動流体を流通させる流体路と、
前記ピストンを強制的に回転中心に沿って移動させる強制押出機構と、
を有し、
前記ピストンは、前記シリンダ室を第１及び第２室に区画する隔壁部と、
前記スライド孔に嵌挿されたロッド部と、
を有し、
外部の圧力源から前記第１又は第２室に作動流体を供給し続けた状態で、前記隔壁部を前記強制押出機構が押圧することで前記ピストンを強制的に回転中心に沿って移動可能にする回転シリンダ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の回転シリンダ装置において、
前記強制押出機構が、圧電素子と回転中心に沿って該圧電素子と並設される押当て部材とを備える回転シリンダ装置。
【請求項３】
請求項１に記載の回転シリンダ装置において、
前記ボディは、他方に一体に固定されたロータリジョイントを有し、前記流体路及び前記強制押出機構が該ロータリジョイントに夫々接続されている回転シリンダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば工作機械の主軸に内蔵され、軸方向の推力を発生させることで、主軸に取り付けられたチャックのジョーを開閉動作させる回転シリンダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば特許文献１に開示されている回転シリンダ装置は、回転体としてのチャックシリンダにピストン軸を有するピストンを軸方向へ移動自在に収装し、回転体内にピストンの軸方向両側へ流体圧室を区画形成し、外部の圧力源から一方の流体圧室に作動流体を供給すると共に、他方の流体圧室から作動流体を低圧側に排出してピストンを軸方向に移動させるようになっている。
一般的に、特許文献１に開示されるような回転シリンダ装置は、ワークを把握するチャックの爪の開閉動作に使用される。具体的には、回転シリンダ装置内のピストンが流体圧によって軸方向へ移動するピストン推力をチャックの半径方向に移動する力に変換することで、チャックの爪が開閉動作するようになっている。このようにして、チャックによって把握されたワークは旋盤などで荒加工や仕上げ加工、または荒加工後、把握した状態のままで仕上げ加工などが行われる。一方で特に薄肉ワークの場合は、チャックでワークを荒加工した後に、把握した状態のままで仕上げ加工する場合、どうしてもワークの仕上げ面にひずみの影響が出てしまう。それ故、ひずみを小さくするためにワークの把握力を下げる必要がある。ワークの把握力を下げるためには、特許文献１に開示されるような回転シリンダ装置のピストン推力を下げなければならないが、一般的には、流体圧を下げることでピストン推力を下げている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２８４７３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示された回転シリンダ装置では、シリンダの圧力を下げることで、ピストン推力を下げたとしても、実際にはチャックの把握力は、把握力によるワークの食い込みやヒステリシスなどの影響で任意の把握力に下がらず、把握力の微調整が出来ない問題がある。
【０００５】
そこで本発明は、上記課題に鑑みなされたもので、その主な目的は、強制的にピストンを軸方向に移動させることで、任意にワークの把握力を微調整することが可能な回転シリンダ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る回転シリンダ装置は、一方の回転中心にスライド孔を有するボディと、ボディ内でスライド孔に回転中心に沿って移動可能に嵌挿されたピストンと、を備え、ボディは、回転中心周りに環状に延び、且つ、スライド孔に開口するシリンダ室と、シリンダ室に作動流体を流通させる流体路と、ピストンを強制的に回転中心に沿って移動させる強制押出機構と、を有し、ピストンは、シリンダ室を第１及び第２室に区画する隔壁部と、スライド孔に嵌挿されたロッド部と、を有し、外部の圧力源から第１又は第２室に作動流体を供給し続けた状態で、隔壁部を強制押出機構が押圧することでピストンを強制的に回転中心に沿って移動可能にしている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、強制的にピストンを軸方向に移動させることで、即座にワークの把握力を下げることが可能なる回転シリンダ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に係る回転シリンダ装置の実施形態の要部を示す断面図である。
【図２】図１の回転シリンダ装置のピストンが動作した状態を示す断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。ただし、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。また、本発明の効果を奏する範囲を逸脱しない範囲で、適宜変更は可能である。なお、説明で方向を表す際、特に言及しない限り、ピストンの突出側を正面側、その反対側を背面側とする。
【００１０】
図１及び図２は、本発明の実施形態に係る回転シリンダ装置１００を示し、図１はピストンが背面側にある状態、図２はピストンが正面側にある状態を示している。また、図３は、図２のＡ−Ａ断面図を示している。回転シリンダ装置１００は、主に旋盤等に内蔵されており、軸方向の推力を発生させ、その推力で、旋盤等の主軸に取り付けられているチャック（図示せず）のジョーを開閉動作させるものである。
【００１１】
〈シリンダ装置１００〉
図１または図２に示すように、シリンダ装置１００は、厚みが大きい円盤状の外観を有しており、ボディ１０、ピストン２０、強制押出機構３０及びロータリジョイント１などで構成されている。
ボディ１０は、フロントボディ１１とリアボディ１２とでシリンダ状に構成されており、ボディ１０の背面側はロータリジョイント１が一体に取り付けられている。
【００１２】
フロントボディ１１は、有底円筒状の部材からなり、正面側に底面を構成する円板状の底壁部１１ａと、底壁部１１ａの周縁に連なる円筒状の周壁部１１ｂと、を有している。また、フロントボディ１１の正面側には、中心部分に円形の貫通された開口部（スライド孔）１１ｃが形成されている。
【００１３】
リアボディ１２は、略円板状の部材からなり、正面側には厚みｄ１を有するリング状の第１開口部１２ａが回転軸J１周りに形成されている。一方、背面側には厚みｄ１のサイズより小さい径ｄ２のサイズを有する円形の第２開口部１２ｂが回転軸Ｊ１周りに等角度間隔で６つ形成されており、各第２開口部１２ｂは、厚みｄ１の中心線Ｊ２と径ｄ２の中心線Ｊ３が一致した状態で、第１開口部１２ａ側まで連なって貫通されている。
【００１４】
そして、リアボディ１２は、フロントボディ１１の背面側の開口を塞ぐように、ボルトＢで周壁部１１ｂの突端に締結することにより、フロントボディ１１に組み付けられている。リアボディ１２とフロントボディ１１の接合部には、弾性を有するリング状のシール材ｓ１が設けられていて、ボディ１０の内部には、ピストン２０を組み付けることで密閉されるシリンダ室１３が形成されている。
【００１５】
ピストン２０は、周壁部１１ｂの内径と略同一の外径を有する円板状の隔壁部２１、隔壁部２１の中心に立設されたロッド部２２などで構成されている。ロッド部２２は、開口部１１ｃと略同一の外径を有しており、開口部１１ｃに挿通された状態で、隔壁部２１がシリンダ室１３に収容されることにより、ピストン２０は、その回転軸Ｊ１に沿ってボディ１０に摺動自在に組み付けられている。隔壁部２１の周囲の端部には、シール材ｓ２が取り付けられており、隔壁部２１と周壁部１１ｂとの間が密封されている。また、開口部１１ｃの内周面にもシール材ｓ３が取り付けられており、ロッド部２２と開口部１１ｃとの間も密封されている。それにより、シリンダ室１３は、密閉された状態で、隔壁部２１によって背面側の第１室１３ａと正面側の第２室１３ｂとに区画されている。
【００１６】
また、フロントボディ１１及びリアボディ１２内には、一端が第１室１３ａに開口する一方、他端がリアボディ１２の背面側に開口する第１流体路１４と一端が第２室１３ｂに開口する一方、他端がリアボディ１２の背面側に開口する第２流体路１５とが形成されている。
【００１７】
そして、これら第１流体路１４及び第２流体路１５は、夫々ロータリジョイント１に接続されており、図示しない外部の圧力源からロータリジョイント１を経由して作動流体が出入り可能となっている。
【００１８】
すなわち、外部の圧力源からロータリジョイント１、第１流体路１４を介して第１室１３ａに作動流体を供給すると共に、第２室１３ｂから第２流体路１５、ロータリジョイント１を介して作動流体を低圧側に排出することで、ピストン２０は回転軸Ｊ１に沿って移動するようになっている。
【００１９】
〈強制押出機構３０〉
図３に示すように、強制押出機構３０は、リアボディ１２内に備えられたリング状の押当て部材３１と略円柱の圧電素子３２などで構成されている。
【００２０】
図１または図２に示すように、押当て部材３１は、第１開口部１２ａの厚みｄ１と略同一の厚みを有し、且つ、第１開口部１２ａの深さ（高さ）ｈ１と略同一の高さを有しており、回転軸Ｊ１に沿って移動可能なように第１開口部に嵌合されている。また、押当て部材３１の外周面および内周面には、夫々シール材ｓ４、ｓ５が取り付けられている。
【００２１】
圧電素子３２は、一方が電圧を印加することで突出可能となっており、電圧の印加量によって突出量を任意に制御できるものである。圧電素子３２は、第２開口部１２ｂの径ｄ２と略同一の外径を有しており、突出可能な正面側が押当て部材３１に当接するように６つの第２開口部に夫々嵌挿されるとともに固定されている。
【００２２】
圧電素子３２のリード線は、ロータリジョイント１内で回転シリンダ装置１００が回転可能なように接続されている。
【００２３】
以下に、チャックでワークを把握して荒加工した後に仕上げ加工に移行する前の回転シリンダ装置１００の動作を説明する。尚、ここでは、チャックの爪が回転軸に向かって移動することでワークの外径を把握する例を用いる。
【００２４】
まず、荒加工時では０．５ＭＰａの規定エア圧を外部の圧力源からロータリジョイント１、第１流体路１４を介して第１室１３ａにエアを供給すると共に、第２室１３ｂから第２流体路１５、ロータリジョイント１を介してエアを低圧側に排出することで、ピストン２０を回転軸Ｊ１に沿って移動させている（ピストン推力を発生させている）。そして、このピストン推力をチャックの爪を半径方向内方に（回転軸に向かって）移動する力（把握力）に変換することで、ワークを把握している。
【００２５】
次に、荒加工が終わると、仕上げ加工に入る前に０．５ＭＰａの規定エア圧は維持したまま、外部から圧電素子３２に電圧を印加させる。その印加によって、圧電素子３２の正面側が突出し、その突出量分だけ押当て部材３１が回転軸Ｊ１に沿って移動する。
【００２６】
押当て部材３１に当接しているピストンは、押当て部材３１の移動量分、回転軸Ｊ１に沿って強制的に移動することとなる。このピストンの強制的な移動によって、チャックの爪を半径方向外方（回転軸から離れる方向に向かって）に移動させている。このようにして、チャックの把握力を仕上げ加工用の把握力に下げることが可能になっている。
【００２７】
本実施形態における回転シリンダ装置によれば、荒加工時の規定圧を維持したまま、強制的にピストンを軸方向に移動させることで、即座にワークの把握力を下げることが可能となる。
また、電圧の印加量によって任意にピストンを軸方向に移動することができるので、チャックの把握力を微調整しやすくなり、把握力が下がりすぎてワークが飛散するリスクの低減が可能となる。
また、シリンダ側で最終的なチャック側の把握力の調整をできるため、チャック側の方で把握力調整する必要がなく、従来のチャックをそのまま使うことができる。
【００２８】
以上、本発明を好適な実施形態により説明してきたが、こうした記述は限定事項ではなく、もちろん、種々の改変が可能である。上記実施形態では、圧電素子３２の個数を６つ用いたが、これに限定されず、規定圧によるピストン推力より、強い力が出るものであれば良く、好ましくは３の倍数であれば良い。
また、圧電素子３２の個数は６つ用いたが、１つのリング状の外観を有し、中心を押当て部材３１の中心と一致させるように配置させ、且つ、押当て部材３１を軸方向に押し出し可能な幅を有する形状であれば良い。
また、圧電素子３２は、略円柱状の外観を有しているが、これに限定されず、略四角柱であっても良いし、リング状の外観を有していても構わない。
また、圧電素子３２と押当て部材３１はリアボディ１２側に設けたが、これに限らず、フロントボディ１１側にシリンダ室１３に対して対称に設けても良いし、フロントボディ１１またはリアボディ１２の両方に設けても良い。
【符号の説明】
【００２９】
１    ロータリジョイント
１０    ボディ
１１ｃ    開口部（スライド孔）
１３    シリンダ室
１３ａ    第１室
１３ｂ    第２室
１４    第１流体路
１５    第２流体路
２０    ピストン
２１    隔壁部
２２    ロッド部
３０    強制押出機構
３１    押当て部材
３２    圧電素子
１００    回転シリンダ装置
Ｊ１    回転軸（回転中心）
【図１】
2019027312.tif 000003
【図２】
2019027312.tif 000004
【図３】
2019027312.tif 000005