(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024101883
(43)【公開日】2024-07-30
(54)【発明の名称】回転シリンダ
(51)【国際特許分類】
B23Q 11/12 20060101AFI20240723BHJP
【ＦＩ】
B23Q11/12 C
【審査請求】有
【請求項の数】3
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023006069
(22)【出願日】2023-01-18
(11)【特許番号】
(45)【特許公報発行日】2023-08-15
(71)【出願人】
【識別番号】000154901
【氏名又は名称】株式会社北川鉄工所
(74)【代理人】
【識別番号】110001139
【氏名又は名称】ＳＫ弁理士法人
(74)【代理人】
【識別番号】100130328
【弁理士】
【氏名又は名称】奥野 彰彦
(74)【代理人】
【識別番号】100130672
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 寛之
(72)【発明者】
【氏名】西宮 民和
【テーマコード（参考）】
3C011
3C032
【Ｆターム（参考）】
3C011FF01
3C032KK12
(57)【要約】
【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１
【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１
【特許請求の範囲】
【請求項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。
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。
【請求項2】
請求項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。
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。
【請求項3】
請求項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。
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。
【請求項4】
請求項１～請求項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。
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。
【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シリンダに関する。
【背景技術】
【0002】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１１－５１０４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
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。
【0005】
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。
【課題を解決するための手段】
【0006】
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。
［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。
【発明の効果】
【0007】
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。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【発明を実施するための形態】
【0009】
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。
【0010】
【0011】
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。
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。
【0012】
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。
【0013】
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。
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。
【0014】
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。
【0015】
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。
【0016】
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。
【0017】
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。
１－３－１．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。
【0018】
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。
【0019】
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。
Ｔ：抵抗トルク ω：回転速度 τ：せん断応力 μ：作動流体の粘度
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
【数1】
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
【0020】
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。
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。
【0021】
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。
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
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。
【0027】
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。
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。
【0028】
（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。
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。
【0029】
（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。
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。
【0030】
（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。
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。
【0031】
（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。
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。
【0032】
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。
【0033】
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。
【0034】
（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。
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。
【0035】
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。
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。
【符号の説明】
【0036】
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
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
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【手続補正書】
【提出日】2023-04-26
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項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。
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。
【請求項2】
請求項１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。
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。
【請求項3】
請求項１又は請求項２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。
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。