(57)【要約】【課題】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できる工作機械における圧力流体供給装置を提供する。【解決手段】主軸装置１０に対し油圧ポンプ２１から油通路２３を介して圧油を供給する。油通路２３の途中に逆止弁２５を設け、油通路２３には油通路３１を介して圧油貯留容器３２を接続する。圧油貯留容器３２のピストン３４にエアシリンダ３６のピストンロッド３９を連結する。ワークの荒加工中において、油圧ポンプ２１から供給される圧油を主軸装置１０へ供給するとともに圧油貯留容器３２の圧油貯留室３５に貯留する。ワークの仕上げ加工時には油圧ポンプ２１を停止すると、エアシリンダ３６が作動してエア圧によってピストン３４を下方に押圧して圧油貯留室３５内の圧油を脈動のない状態で油通路３１及び分岐油通路２３ａ，２３ｂから主軸装置１０の静圧軸受機構に供給する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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工作機械における圧力流体供給装置。
【請求項２】
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工作機械における圧力流体供給装置。
【請求項３】
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工作機械における圧力流体供給装置。
【請求項４】
請求項２において、前記加圧手段はエアシリンダである工作機械における圧力流体供給装置。
【請求項５】
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ている工作機械における圧力流体供給装置。
【発明の詳細な説明】
【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。
【図１】
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【図２】
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