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Patent Searching and Data


Title:
HYDRAULIC PRESSURE GENERATION DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2010/046952
Kind Code:
A1
Abstract:
A hydraulic pressure generation device (30) has a body case (31), a pair of plunger pumps (50A, 50B) vertically mounted in the body case and respectively having discharge openings at the lower ends of the plunger pumps, a common drive shaft (71) for driving the pair of plunger pumps, an electric motor (90) provided with a reduction gear and rotationally driving the drive shaft, and a pair of cam mechanisms (60A, 60B) connected to the drive shaft and driving the pair of plunger pumps. The pair of cam mechanisms has follower rollers (61A, 61B) rotatably mounted on the upper ends of plunger members (51A, 51B) of the plunger pumps by means of horizontal support pins, and also has cam members (63A, 63B) mounted on the drive shaft and having outer peripheral cam surfaces making contact with the upper ends of the outer peripheral surfaces of the follower rollers. The pair of cam mechanisms is adapted such that the timings of the top dead centers of the two plunger members are different by 90 degrees or more in terms of the angle of rotation of the drive shaft.

Inventors:
KITAURA ICHIRO (JP)
MUNECHIKA TAKAYUKI (JP)
Application Number:
PCT/JP2008/003014
Publication Date:
April 29, 2010
Filing Date:
October 24, 2008
Export Citation:
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Assignee:
PASCAL ENG CORP (JP)
KITAURA ICHIRO (JP)
MUNECHIKA TAKAYUKI (JP)
International Classes:
F04B23/06; F04B1/02; F04B7/04; F04B9/04; F04B23/00; B23Q3/155
Foreign References:
JPS59163182U1984-11-01
JPH0512669U1993-02-19
JP2003001539A2003-01-08
JP2002506172A2002-02-26
JPH02105581U1990-08-22
JPS5759980U1982-04-09
JP2005054721A2005-03-03
JP2003148720A2003-05-21
JP2002081370A2002-03-22
Attorney, Agent or Firm:
OKAMURA, TOSHIO (JP)
Toshio Okamura (JP)
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Claims:
 2系統の油圧供給系に油圧を供給するための油圧発生装置において、
 本体ケースと、
 この本体ケースに夫々立向きに組み込まれ下端に吐出口を夫々有する1対のプランジャポンプと、
 これらプランジャポンプを駆動する共通の駆動軸及びこの駆動軸を回転駆動する為の減速機付き電動モータと、
 前記駆動軸に連結されて1対のプランジャポンプを駆動する1対のカム機構とを備え、
 前記各カム機構は、プランジャポンプのプランジャ部材の上端に水平な支持ピンにて回転自在に装着された従動ローラと、前記駆動軸に装着されて従動ローラの外周面の上端に当接する外周カム面を有するカム部材とを有し、
 1対のカム機構は、2つのプランジャ部材の上死点のタイミングを駆動軸の回転角度にて90°以上異ならせるように構成されたことを特徴とする油圧発生装置。
 前記各カム機構のカム部材の外周カム面に、プランジャ部材が上死点に達した時に前記従動ローラに係合する第1凹部と、プランジャ部材が下死点に達した時に前記従動ローラに係合する第2凹部とを形成したことを特徴とする請求項1に記載の油圧発生装置。
 前記電動モータは、同容量の連続定格モータに比較して高トルクを発揮する短時間定格高トルクモータであり、工作機械の主軸の工具の交換毎に電動モータを起動すると共に自動工具交換装置の自動工具交換アームの動作と前記各カム機構のカム部材の回転動作が同期するように電動モータを制御する制御手段を設けたことを特徴とする請求項2に記載の油圧発生装置。
 前記各プランジャ部材がその鉛直軸心回りに回転しないように規制する回転規制機構を設けたことを特徴とする請求項1~3の何れかに記載の油圧発生装置。
 前記各カム部材の外周カム面のうちの、前記カム部材の回転方向と反対向きに第1凹部から第2凹部に至る油圧生成用カム面部分は、前記カム部材の回転方向と反対向きに第2凹部から第1凹部に至る復帰用カム面部分よりも長く形成されたことを特徴とする請求項4に記載の油圧発生装置。
 前記各プランジャ部材が上死点から下死点に移動する下降時間は、下死点から上死点に移動する上昇時間よりも長くなるように前記カム部材が形成されていること特徴とする請求項4に記載の油圧発生装置。
 前記各プランジャ部材の下端部分にはプランジャが形成されると共に、前記各プランジャポンプの下端部分には、前記プランジャが挿入されるプランジャ孔が形成され、
 前記本体ケースのうち、前記各プランジャポンプの下部の外周側部分に対応する部分には、前記各プランジャポンプに供給する為の油を収容する油収容室が形成されたことを特徴とする請求項4に記載の油圧発生装置。
 前記各プランジャ部材のプランジャの下端部の外周には下方程小径化するテーパ部が形成され、
 前記各プランジャ部材が上死点のとき、前記テーパ部の外周側に前記プランジャ孔と油収容室を連通する連通隙間が形成されたことを特徴とする請求項7に記載の油圧発生装置。
 前記各プランジャ部材のプランジャには下端開放状の凹入穴が形成され、この凹入穴とプランジャ孔にプランジャ部材を上方へ弾性付勢する圧縮コイルスプリングが装着されたことを特徴とする請求項7に記載の油圧発生装置。
 前記本体ケースの上端部分に、平面視にて所定の大きさの油補給用凹部が形成され、
 前記本体ケースに、油補給用凹部と油収容室の上端を連通する流体通路が形成されたことを特徴とする請求項7に記載の油圧発生装置。
 前記各プランジャ孔から油圧を吐出する吐出口に接続されたアキュムレータを設けたことを特徴とする請求項7に記載の油圧発生装置。
Description:
油圧発生装置

 本発明は、油圧発生装置に関し、特に工 機械や建設機械等の種々の油圧アクチュエ タに接続される2系統の油圧供給系に油圧を 間欠的に供給するのに好適の油圧発生装置に 関する。

 従来、1台の電動モータとこの電動モータ で駆動されるプランジャポンプからなる油圧 発生装置が実用化されている。このポンプか ら吐出される油圧は、油路を介して油圧シリ ンダなどの油圧アクチュエータに供給される 。油路への油圧の供給をオン、オフする場合 は、油路の途中部に開閉弁や方向切換弁が設 けられる。通常、起動後は電動モータを連続 運転するのが普通である。また、圧力の異な る2種類の油圧が必要である場合には、油路 分岐し、その一方の油路に減圧弁等を介装 て、低圧の油圧にする。

 複数のプランジャを備えた斜板式油圧ポン からなる油圧発生装置も実用に供されてい 。このポンプは、ポンプケーシングに固定 れた斜板と、電動モータの駆動軸に固定さ 複数のプランジャ孔が形成されたシリンダ ロックと、これらプランジャ孔に装着され 端部が斜板に当接された複数の小型プラン ャとを有している。
 特許文献1のタンデム型斜板式油圧ポンプで は、1台の電動モータと、この電動モータで 動される2台の同構造の斜板式油圧ポンプと 有する。油圧の吐出量は約2倍になるが、吐 出圧は共通である。

特開平8- 121328号公報

 従来の上記の油圧発生装置では、通常、 続運転により油圧を供給するものである。 かし、ポンプから油圧を短時間だけ間欠吐 させるような場合、電動モータをオン・オ 制御してもポンプが追従できないため、油 に設けた開閉弁や方向切換弁を制御するこ により間欠吐出を行わせる。このため、油 回路が複雑化し、電力消費量が多くなる。

 異なる圧力の油圧を発生させる為には、 圧弁を設ける必要があるから、油圧回路が 雑化する。吐出圧や吐出量(油圧発生特性) 変更するには、ポンプ数を変更したり、減 弁を設けたりする必要があるので、容易に 応できない。

 本発明の目的は、油圧の間欠吐出に好適 電力消費量を節減できる油圧発生装置を提 すること、2種類の吐出圧・吐出量を容易に 設定でき且つ簡単な構成の油圧発生装置を提 供すること、吐出圧・吐出量の特性を容易に 変更できる油圧発生装置を提供すること、な どである。

 本発明の油圧発生装置は、2系統の油圧供 給系に油圧を供給するための油圧発生装置に おいて、本体ケースと、この本体ケースに夫 々立向きに組み込まれ下端に吐出口を夫々有 する1対のプランジャポンプと、これらプラ ジャポンプを駆動する共通の駆動軸及びこ 駆動軸を回転駆動する為の減速機付き電動 ータと、前記駆動軸に連結されて1対のプラ ジャポンプを駆動する1対のカム機構とを備 え、前記各カム機構は、プランジャポンプの プランジャ部材の上端に水平な支持ピンにて 回転自在に装着された従動ローラと、前記駆 動軸に装着されて従動ローラの外周面の上端 に当接する外周カム面を有するカム部材とを 有し、1対のカム機構は、2つのプランジャ部 の上死点のタイミングを駆動軸の回転角度 て90°以上異ならせるように構成されたこと を特徴としている。

 本発明によれば、この油圧発生装置は、 動モータにより1対のカム機構を介して1対 プランジャポンプを夫々駆動するので、1台 電動モータで2系統の油圧供給系への油圧の 供給が可能になる。1対のカム機構のカム部 の形状を異ならせることにより、異なる吐 圧・吐出量の2系統の油圧を発生できるため 種々の油圧アクチュエータへ供給する油圧 発生させることができるから、汎用性に優 る。しかも、油路に方向切換弁や減圧弁を 用する必要がないので、製作コストを節減 ることができる。カム機構のカム部材を交 することで、吐出圧・吐出量を容易に変更 ることができるから、油圧発生装置を製作 る際の汎用性に優れる。

 1対のカム機構を介してプランジャポンプを 駆動させるため、電動モータのオン・オフ制 御に対する追従性が高くなり、電動モータの オン・オフ制御により容易に間欠吐出が可能 となる。従って、間欠吐出させる場合に、電 動モータの電力消費量を節減できる。
 1対のカム機構は、2つのプランジャ部材の 死点のタイミングを駆動軸の回転角度にて90 °以上異ならせるように構成したので、駆動 に作用する負荷の平準化を図ることができ から、電動モータの小型化を図ることがで る。

 本発明は、前記構成に加えて次のような構 を採用してもよい。
(1)前記各カム機構のカム部材の外周カム面に 、プランジャ部材が上死点に達した時に前記 従動ローラに係合する第1凹部と、プランジ 部材が下死点に達した時に前記従動ローラ 係合する第2凹部とを形成した。このため、 ム部材の外周カム面に形成した第2凹部を従 動ローラに係合させることで、プランジャ部 材が下死点に達した時にカム部材を精度よく 停止させることができる。従って、ブレーキ 機構やサーボ機構のない電動モータを採用す ることが可能となるため、製作コストを節減 できる。しかも、自動工具交換の高速化を図 ることも可能になる。

(2)前記電動モータは、同容量の連続定格モー タに比較して高トルクを発揮する短時間定格 高トルクモータであり、工作機械の主軸の工 具の交換毎に電動モータを起動すると共に自 動工具交換装置の自動工具交換アームの動作 と前記各カム機構のカム部材の回転動作が同 期するように電動モータを制御する制御手段 を設けた。
(3)前記各プランジャ部材がその鉛直軸心回り に回転しないように規制する回転規制機構を 設けた。

(4)前記各カム部材の外周カム面のうちの、前 記カム部材の回転方向と反対向きに第1凹部 ら第2凹部に至る油圧生成用カム面部分は、 記カム部材の回転方向と反対向きに第2凹部 から第1凹部に至る復帰用カム面部分よりも く形成された。
(5)前記各プランジャ部材が上死点から下死点 に移動する下降時間は、下死点から上死点に 移動する上昇時間よりも長くなるように前記 カム部材が形成されている。

(6)前記各プランジャ部材の下端部分にはプラ ンジャが形成されると共に、前記各プランジ ャポンプの下端部分には、前記プランジャが 挿入されるプランジャ孔が形成され、前記本 体ケースのうち、前記各プランジャポンプの 下部の外周側部分に対応する部分には、前記 各プランジャポンプに供給する為の油を収容 する油収容室が形成された。
(7)前記各プランジャ部材のプランジャの下端 部の外周には下方程小径化するテーパ部が形 成され、前記各プランジャ部材が上死点のと き、前記テーパ部の外周側に前記プランジャ 孔と油収容室を連通する連通隙間が形成され た。

(8)前記各プランジャ部材のプランジャには下 端開放状の凹入穴が形成され、この凹入穴と プランジャ孔にプランジャ部材を上方へ弾性 付勢する圧縮コイルスプリングが装着された 。
(9)前記本体ケースの上端部分に、平面視にて 所定の大きさの油補給用凹部が形成され、前 記本体ケースに、油補給用凹部と油収容室の 上端を連通する流体通路が形成された。
(10)前記各プランジャ孔から油圧を吐出する 出口に接続されたアキュムレータを設けた

本発明の実施例に係る油圧発生装置が 続されたマシニングセンタの主軸ユニット 断面図である。 油圧発生装置の縦断面図である。 図2のIII -III 線断面図である。 図2のIV-IV線断面図である。 図2のV-V線断面図である。 図2のVI-VI線断面図である。 油圧発生装置の平面図である。 カム部材の説明図である。 マシニングセンタと油圧発生装置の制 系のブロック図である。 プランジャ部材ストロークのタイムチ ャートである。 油圧発生装置のピストンストロークの タイムチャートである。 ACTアーム旋回角のタイムチャートであ る。 ACTアームストロークのタイムチャート である。

符号の説明

1            主軸ユニット
2            主軸
15          クランプ機構
20          油圧シリンダ
30          油圧発生装置
31          本体ケース
33A,33B       吐出口
35          プランジャケース
37A,37B       プランジャ孔
40          油収容室
50A,50B       プランジャポンプ
51A,51B       プランジャ部材
52          プランジャ
52a        テーパ部
52b        凹入穴
57          圧縮コイルスプリング
59A,59B       アキュムレータ
60A,60B       カム機構
61A,61B       従動ローラ
62          支持ピン
63A,63B       カム部材
64          外周カム面
65          第1凹部
66          第2凹部
67          油圧生成用カム面部分
68          復帰用カム面部分
71          支持軸
86          回転規制機構
90          減速機付き電動モータ
95          油補給用凹部
99a,99b       2本の流体通路圧
100        制御ユニット

 以下、本発明を実施するための最良の形 について実施例に基づいて説明する。

 図1~図8に示すように、本願特有の油圧発 装置30は、マシニングセンタ(工作機械)の主 軸ユニット1の主軸2に工具をクランプするク ンプ機構15をクランプ解除するアンクラン 用油圧シリンダ20に油圧を供給・排出する為 にマシニングセンタに適用したものである。

 最初に、縦型マシニングセンタの主軸ユニ ト1、クランプ機構15、アンクランプ用油圧 リンダ20等について説明する。
 図1に示すように、主軸ユニット1の主軸2の 端側部分は複数の軸受4aを介して主軸ユニ ト1の主軸ケース5に回転自在に支持されてい る。主軸2の上部は軸受4bを介して主軸ケース 5に回転自在に支持されている。主軸2の中心 にはほぼ全長に亙る貫通孔6が形成され、こ の貫通孔6にはドローバー7が軸心方向へ可動 装着されている。ドローバー7の中心部には 、工具ホルダ8へクーラントを供給するクー ント供給路9が形成されている。

 主軸2の中心部分の貫通孔6の内部におい 、ドローバー7の外側に環状のバネ装着穴11 形成され、複数の皿バネを積層した皿バネ 層体12がバネ装着穴11に弾性圧縮状態に装着 れ、この皿バネ積層体12によりドローバー7 上方へ強力に弾性付勢されている。

 主軸2の先端部の内部においてドローバー 7の先端部に、主軸本体3のテーパ穴3aに装着 れた工具ホルダ8を主軸2に固定するクランプ 機構15の主要部が設けられている。このクラ プ機構15は、皿バネ積層体12の弾性力と複数 のコレット16により工具ホルダ8の先端のプル スタッド8aをクランプする形式のものである 、このクランプ機構15に限定されるもので なく、ボールロック式のクランプ機構やそ 他のクランプ機構でもよい。

 前記クランプ機構15において、皿バネ積 体12の弾性力によりドローバー7を上方へ引 付けると、複数のコレット16の先端部分が閉 じた状態になってプルスタッド8aに係合し、 ルスタッド8aを上方へ引き付けて工具ホル 8をクランプする。アンクランプの際に、ド ーバー7を下方へ押動すると、複数のコレッ ト16の先端部分が開いた状態になってアンク ンプ状態となり、工具ホルダ8を取り外し可 能になる。

 ドローバー7の上端部には、小径筒部7aが 体的に形成されている。主軸2の中段部にお いて、環状の押圧部材14が小径筒部7aに外嵌 定され、主軸本体3に対して相対的に押圧部 14とドローバー7とが一体的に昇降するよう なっている。

 主軸2の上方に立設された電動モータ17の 力軸17aの先端部に下方へ延びる筒状部材18 外嵌固定されている。この筒状部材18の下端 部分に、ドローバー7の上端部が挿入されて る。この筒状部材18は、押圧部材14を介して 軸本体3の上端部分と連結され、電動モータ 17の回転駆動力を主軸2に伝達するようになっ ている。電動モータ17の出力軸17aに形成され クーラント供給路19がドローバー7の内部の ーラント供給路9に接続されている。

 次に、アンクランプ用油圧シリンダ20につ て説明する。
 アンクランプ用油圧シリンダ20は、主軸ケ ス5に固定されたシリンダ本体21と、環状の ストン部材22と、ピストン部材22の上側に形 されたクランプ解除の為に油圧が供給され 油圧作動室24と、ピストン部材22の下側に形 成された復帰移動する為に油圧が供給される 油圧作動室25と、油圧供給ポート26a,26bと、こ の油圧供給ポート26a,26bを後述する油圧発生 置30の吐出口33A,33Bに接続する油圧ホース28a,2 8b(2系統の油圧供給系に相当する)とを備えて る。

 環状のピストン部材22が上限位置にある き、ピストン部材22の下端と押圧部材14の上 との間に僅かな隙間が形成されている。ク ンプ機構15により工具ホルダ8をクランプし いる状態では、油圧作動室24の油圧が排出 れ、油圧作動室25に油圧が供給されることで 、ピストン部材22が上方に付勢され上限位置 移動する。工具付きの工具ホルダ8の交換の 為に、クランプ機構15をアンクランプする際 は、油圧ホース28aを介して油圧作動室24に 圧を供給し、油圧ホース28bを介して油圧作 室25の油圧を排出すると、ピストン部材22が 圧部材14に当接し、押圧部材14を下方へ変位 させ、ドローバー7を下方へ変位させてアン ランプ状態にする。

 次に、油圧発生装置30について説明する。
 図1~図7に示すように、油圧発生装置30は、 体ケース31と、この本体ケース31に立向き姿 に組み込まれたプランジャポンプ50A,50Bと、 アキュムレータ59A,59Bと、従動ローラ61A,61Bと ム部材63A,63Bとを夫々含むカム機構60A,60Bと プランジャポンプ50A,50Bのプランジャ部材51A, 51Bの為の1対の回転規制機構86と、カム機構60A ,60Bを介してプランジャポンプ50A、50Bを駆動 る減速機付き電動モータ90と、この電動モー タ90を駆動制御する制御ユニット100と、本体 ース31に形成された油収容室40及び油補給用 凹部95及び2本の流体通路99a,99bなどを有する

 次に、前記本体ケース31について説明する
 図2~図5に示すように、前記本体ケース31は 下端ケース32と、プランジャケース35と、円 ケース38と、中段ケース42と、上部ケース45 どで構成されている。下端ケース32は複数 ボルトによりプランジャケース35に固定され 、プランジャケース35と1対の中段ケース42と 部ケース45は複数の位置決めピンや複数の ルトにより固定されている。尚、図2の上下 右を上下左右として説明する。

 図2に示すように、下端ケース32の右側部 には、プランジャポンプ50Aの吐出口33Aと油 34Aが形成され、油路34Aには余分の油圧を貯 するアキュムレータ59Aが接続されている。 端ケース32の左側部分には、プランジャポ プ50Bの吐出口33Bと油路34Bが形成され、油路34 Bには余分の油圧を貯留するアキュムレータ59 Bが接続されている。

 プランジャケース35の右側部分には、鉛 向きのロッド孔36Aと、このロッド孔36Aの下 に連なるプランジャ孔37Aとが同心状に且つ 通状に形成されている。プランジャ孔37Aの 端が吐出口33Aに連通している。プランジャ ース35の左側部分には、鉛直向きのロッド孔 36Bと、このロッド孔36Bの下端に連なるプラン ジャ孔37Bとが同心状に且つ連通状に形成され ている。プランジャ孔37Bの下端が吐出口33Bに 連通している。

 図2~図4に示すように、プランジャケース3 5の下部には円筒ケース38が外嵌され、プラン ジャケース35と円筒ケース38とで、プランジ ポンプ50A,50Bの外周側に位置する油収容室40 形成されている。この油収容室40にはプラン ジャポンプ50A,50Bに供給する油が収容されて る。環状の油収容室40は、複数のシール部材 によりシールされている。1対の中段ケース42 は環状板部42aと筒部42bとを夫々有し、中段ケ ース42はプランジャケース35と上部ケース45の 間に夫々挟み込んだ状態に装着されている。 筒部42bの外周部にはシール部材42cが装着され ている。

 次に、プランジャポンプ50A,50Bについて説明 するが、プランジャポンプ50A,50Bは同じ構成 有するので、プランジャポンプ50Aについて み説明する。
 図2と図3に示すように、プランジャポンプ50 Aは、ロッド孔36A及びプランジャ孔37Aと、ロ ド孔36A及びプランジャ孔37Aに可動に装着さ たプランジャ部材51Aと、このプランジャ部 51Aの下端部分に形成されたプランジャ孔37A 挿入されるプランジャ52と、プランジャ部材 51Aの上部にプランジャ52と一体形成されたロ ド部53を備えている。

 プランジャ部材51Aは、減速機付き電動モ タ90によりカム機構60Aを介して昇降駆動さ 、プランジャ52Aがプランジャ孔37Aに進退駆 されて油圧が発生し、その油圧を吐出口33A ら吐出する。ロッド孔36Aの下端部は環状凹 55aと穴55bを介して油収容室40に連通されてい る。

 プランジャ52の下端部の外周には下方程 径化するテーパ部52aが形成されている。プ ンジャ孔37Aの上端部にも上方に向かって大 化するテーパ面37aが形成されている。プラ ジャ部材51Aが上死点のとき、テーパ部52aの 周側にプランジャ孔37Aと油収容室40を連通す る連通隙間が形成される。連通隙間を通って 油に発生した気泡が油収容室40へ浮上し、油 容室40からプランジャ孔37Aへ油が補充され 。

 プランジャ52には下端開放状の凹入穴52b 形成され、この凹入穴52bとプランジャ孔37A プランジャ部材51を上方へ弾性付勢する圧縮 コイルスプリング57が装着されている。テー 面37aより下側においてプランジャ孔37Aには ール部材37bが装着されている。ロッド孔36A 壁部にはウェアリング36aと、2段のシール部 材36b,36cが装着されている。

 次に、カム機構60A,60Bについて説明するが、 カム機構60A,60Bは同じ構成を有するので、カ 機構60Aについてのみ説明する。
 図2,図3,図6に示すように、カム機構60Aは、 ランジャ部材51Aの上端部に水平な支持ピン62 にて回転自在に装着された従動ローラ61Aと、 この従動ローラ61Aの外周面の上端に当接する 外周カム面64を有するカム部材63Aと、カム部 63Aに貫通固定された支持軸71とを備えてい 。カム部材63Aは、減速機付き電動モータ90に よって支持軸71を回転駆動することにより回 駆動される。

 従動ローラ61Aは、プランジャ部材51Aのロ ド部53の上端の規制穴53aから上方へ突出し 規制穴53aにより位置規制されている。カム 材63Aを支持する支持軸71は減速機付き電動モ ータ90の出力軸である。減速機付き電動モー 90は、減速機ケースの嵌合部91aを上部ケー 45の嵌合穴45aにリング91bを介して嵌合するこ とで、上部ケース45に固定されている。

 支持軸71の先端部は、ベアリング72により 上部ケース45に支持されている。カム部材63A, 63Bはキーにより支持軸71に対して回転拘束さ 、環状のスペーサ74a,74bにより軸方向の位置 が規制されている。スペーサ74aはベアリング 72により位置規制され、ベアリング72は封鎖 材76により位置規制されている。封鎖部材76 嵌合筒部76aが上部ケース45の穴45bに嵌合さ 、シール部材76bでシールされている。支持 71と嵌合筒部76aの間にはオイルシール77が装 されている。

 封鎖部材76よりも外側において、支持軸71 の外側の先端部には電動モータ90を制御する のディスク部材79が装着され、このディス 部材79を検出する為の複数の近接スイッチ81 上部ケース45に設けられている。図8に示す ム部材63A,63Bにおいて、点Aに従動ローラ61A,6 1Bが夫々当接するときプランジャ部材51A,51Bが 上死点(上限位置)になり、点Bに従動ローラ61A ,61Bが夫々当接するときプランジャ部材51A,51B 下死点(下限位置)になる。

 前記ディスク部材79と複数の近接スイッ 81により、プランジャ部材51A,51Bの上死点に 応する点Aと、下死点に対応する点Bと、上死 点の手前の第1点C(点Aからカム部材63A,63Bの回 方向へ例えば10°の位置)と、下死点の手前 第2点D(点Bからカム部材63A,63Bの回転方向へ例 えば10°の位置)とを検出するように構成され いる。後述するように、カム部材63A,63Bを上 死点に停止させる際には、カム部材63A,63Bの 1点Cが従動ローラ61A,61Bに夫々当接した時に 電動モータ90をオフにする。また、カム部材 63A,63Bを下死点に停止させる際には、カム部 63A,63Bの第2点Dが従動ローラ61A,61Bに夫々当接 た時に、電動モータ90をオフする。

 ディスク部材79の外側を塞ぐカバー部材83 が設けられ、カバー部材83は複数のボルトで 部ケース45に固定されている。上部ケース45 内のカム機構60A,60Bが収容されたカム収容室85 は、減速機付き電動モータ90の減速機ケース9 1内のギヤ収容室と連通しており、カム収容 85とギヤ収容室は潤滑油で満たされている。 プランジャ部材51A,51Bのロッド部53A,53Bの外周 も、上記の潤滑油で潤滑される。尚、プラ ジャケース35には上記の潤滑油の一部を排 する潤滑油逃し路35aが形成されている。

 ここで、カム部材63A,63Bについて説明する が、これらカム部材63A,63Bは同じ構成を有す ので、カム部材63Aについてのみ説明する。 、カム部材63A,63Bは、プランジャ部材51A,51Bの 上死点のタイミングを駆動軸71の回転角度に 180°異ならせるように構成されている。

 図8に示すように、カム部材63Aの外周カム 面64のうちプランジャ部材51Aが上死点に達し 時に従動ローラ61Aに係合する部分には、従 ローラ61Aの上端部が係合する第1凹部65が形 されている。また、カム部材63Aの外周カム 64のうちプランジャ部材51Aが下死点に達し 時に従動ローラ61Aに係合する部分には従動 ーラ61Aの上端部が係合する第2凹部66が形成 れている。

 第1凹部65は、カム部材63Aの中心点に向け 部分円弧状に凹設され、第2凹部66は、カム 材63Aの中心点に向けて部分円弧状に凹設さ ている。カム部材63Aの外周カム面64のうち 点Aの両側部分は全体として平坦な形状であ が、第1凹部65における点Aの位置でカム部材 63Aの軸心Pからの半径が最小になる。カム部 63Aの外周カム面64のうち、点Bの両側部分は 体として湾曲形状であるが、第2凹部66にお る点Bの位置でカム部材63Aの軸心Pからの半径 が最小になる。

 プランジャ部材51Aを上方へ付勢するスプ ング57は強い弾性力を発揮するスプリング57 であるので、点Cが従動ローラ61Aに接する時 電動モータ90をオフにすると、プランジャ部 材51Aが上死点になる点Aの位置でカム部材63A 回転が停止する。同様、点Dが従動ローラ61A 接する時に電動モータ90をオフにすると、 ランジャ部材51Aが下死点になる点Bの位置で ム部材63Aの回転が停止する。

 カム部材63Aの外周カム面64のうちの、カ 部材63Aの回転方向(図8の矢印方向)と反対向 に第1凹部65から第2凹部66に至る油圧生成用 ム面部分67は、カム部材63の回転方向と反対 きに第2凹部66から第1凹部65に至る復帰用カ 面部分68よりも長く形成されている。つま 、プランジャ部材51Aが上死点から下死点に 動する下降時間は、下死点から上死点に移 する上昇時間よりも長くなるようにカム部 63Aが形成されている。

 本実施例の場合、油圧生成用カム面部分6 7は軸心Pに対して約210度の周方向範囲に形成 れ、復帰用カム面部分68は軸心Pに対して約1 50度の周方向範囲に形成されている。この油 生成用カム面部分67を周方向へ長く形成す ため、油圧生成用カム面部分67の半径増加勾 配を小さくして電動モータ90の小型化を図る とができる。

 次に、プランジャ部材51A,51Bがその鉛直軸心 回りに回転しないように規制する1対の回転 制機構86について説明する。
 図2と図6に示すように、従動ローラ61A,61Bの 周面61aは円筒面であり、カム部材63A,63Bの外 周カム面64は従動ローラ61A,61Bの各外周面61aに 接触するように形成される関係上、支持ピン 62の軸心62aと支持軸71の軸心71aとが常時平行 なっていることが望ましい。そこで、プラ ジャ部材51A,51Bの上端部には、支持ピン62の 端部を支持するピン支持部53bが形成され、 のピン支持部53bの幅(支持ピン62と直交方向 幅)がプランジャ部材51A,51Bの上端部の直径の 約半分の幅に形成されている。

 中段ケース42の筒部42bには平面視にて十 字形状の十文字穴87が形成され、この十文字 穴87の鉛直な4つの壁面には、ピン支持部53bに 面接触してプランジャ部材51A,51Bが回転しな ように規制する1対の回転規制面88が形成さ ている。プランジャ部材51A,51Bが下限位置に った状態でも、回転規制面88により回転規 される。この十文字穴87と回転規制面88が回 規制機構86に相当する。

 次に、減速機付き電動モータ90について説 する。
 図1,図2,図7に示すように、減速機付き電動 ータ90は、上部ケース45に固定的に設けられ 減速機92と、この減速機の入力軸に回転駆 力を入力する電動モータ93とを有する。電動 モータ93は、同容量の連続定格モータに比較 て高トルクを発揮する短時間定格高トルク ータである。例えば、電動モータ93は、0.4kW 、200V、50/60Hz、1500/1800rpm、定格20秒、4極の三 誘導電動機である。

 上部ケース45の上端部分に、平面視にて 定の大きさの油補給用凹部95が形成されてい る。油補給用凹部95を蓋する蓋部材96には、 補給口97と、この油補給口97を開閉可能なキ ップ98が設けられている。上部ケース45と中 段ケース42とプランジャケース35に、油補給 凹部95と油収容室40の上端を連通する2つの流 体通路99a,99bが形成されている。油収容室40に 油を補給する際、キャップ98を開けて油を補 すると、一方の流体通路99aを通って油が油 容室40へ流れ落ち、他方の流体通路99bを通 て油収容室40内の気相部の空気が油補給用凹 部95へ流れる。そのため、迅速に油を補給す ことができる。

 次に、油圧発生装置30の制御系について簡 に説明する。
 図9に示すように、マシニングセンタを制御 する制御ユニット100には、操作パネル101、主 軸駆動制御系102、X軸駆動制御系103、Y軸駆動 御系104、Z軸駆動制御系105、ATC106、油圧発生 装置30などが接続されている。この制御ユニ ト100は、ATC(自動工具交換装置)(図示略)を制 御するATC制御部108と、油圧発生装置30の減速 付き電動モータ90を制御する減速機付き電 モータ制御部109とを有する。ATC制御部108と 動モータ制御部109との間で信号が授受され ATC106と減速機付き電動モータ90とが連係動作 するように制御される。つまり、工具の交換 毎に電動モータ90を起動すると共に自動工具 換アームの動作とカム部材63A,63Bの回転動作 が同期するように電動モータ90が制御される 尚、ここでは、カム部材63Aの回転動作がク ンプ解除の為の動作となり、カム部材63Bの 転動作がクランプの為の動作となる。

 次に、マシニングセンタに装備されたATC(自 動工具交換装置)の工具交換アームの動作と 油圧発生装置30の動作についてのタイムチャ ート等について簡単に説明する。
 図10は、カム部材63Aの回転角度とプランジ ポンプ50Aのプランジャ部材51Aのストローク 関係を示す線図であり、図11は、カム部材63A の回転角度とアンクランプ用油圧シリンダ20 ピストンストロークの関係を示す線図であ 。尚、このときのカム部材63Bの回転角度は ム部材63Aとは180°異なる為に、カム部材63B プランジャ部材51Bのストロークとの関係は 図10ではカム部材63Aのものと比較して180°ず たものになる。

 図12は、ATCのATCアームを鉛直軸回りに旋 させ且つ昇降させるカム機構のカム軸の回 角度(横軸)と、ATCアームの旋回角度(縦軸)の 係を示す線図であり、図13は、上記カム軸 回転角度(横軸)と、ATCアームの昇降ストロー クの関係を示す線図である。尚、ATCアームの 昇降ストロークの「正」の値は下方へのスト ロークを示す。ATCアームの動作と、アンクラ ンプ用油圧シリンダ20の動作とを連動させて るため、図10,図11の横軸の0~360°のサイクル 間と、図12,図13の横軸の0~360°のサイクル時 とは同時間に設定される。

 これは、電動モータ90の回転速度を、減 機92の減速比と、ATCアームの旋回用モータの 回転速度及びその減速機の減速比とを加味し て適切に設定しておくことで達成できる。ATC 制御部108からの同期信号と、支持軸71に付設 たディスク部材79に連係する複数の近接ス ッチ81からの検出信号に基づいて、電動モー タ90のオンとオフを制御する。

 次に、油圧発生装置30の作用、効果につい 説明する。
 マシニングセンタで切削加工中には、主軸2 内のクランプ機構15はクランプ状態に保持さ 、電動モータ90は停止して、プランジャ部 51Bが下死点にあり、カム部材63Bの第2凹部66 従動ローラ61Bが係合し、プランジャ部材51A 上死点から少し下降した位置にあり、カム 材63Aの第1凹部65から回転方向に少し移動し 点に従動ローラ61Aが当接し、プランジャ部 51A,51Bが初期位置を保持している。

 工具ホルダ8を交換する際には、制御ユニ ット100は、ATC制御部108と減速機付き電動モー タ制御部109を介してATC106と電動モータ90を前 のようなタイムチャートとなるように駆動 御する。その結果、油圧発生装置30におい 発生させた油圧をアンクランプ用油圧シリ ダ20の油圧作動室24へ所定のタイミングで供 し、油圧作動室25の油圧を排出し、クラン 機構15をアンクランプ状態に切換えた状態で 、電動モータ90を所定時間停止させる。この 、カム部材63Aの第2凹部66を従動ローラ61Aに 合させた状態にしてプランジャ部材51Aを下 点に短時間保持する。

 この工具ホルダ8交換の為にカム部材63Aが 回転し油圧作動室24に油圧を供給している時 、カム部材63Bも回転するのでプランジャ部 51Bは第1凹部65を経由する。そのため、油圧 動室25の油圧を連通隙間より排出すること できる。排出されるまでの余分の油圧はア ュムレータ59Bに貯留される。その後、カム 材63Bの第1凹部65から回転方向に少し移動し 点に従動ローラ61Bが当接した状態になり、 死点から少し下降した位置に保持される。

 その後、工具ホルダ8をクランプする為に 、電動モータ90の停止を解除してプランジャ 材51Aを上昇させ、アンクランプ用油圧シリ ダ20の油圧作動室24から油圧を抜き、プラン ジャ部材51Bを下降させ、油圧作動室25に油圧 供給して、カム部材63Bの第2凹部66を従動ロ ラ61Bに係合させた状態(初期位置)にしてプ ンジャ部材51Bを下死点に保持する。

 この工具ホルダ8のクランプ動作中では、 カム部材63Aの回転に伴いプランジャ部材51Aは 第1凹部65を経由するので、油圧作動室24の油 を連通隙間より排出することができる。排 されるまでの余分の油圧はアキュムレータ5 9Aに貯留される。その後、プランジャ部材51A 、カム部材63Aの第1凹部65を少し超えたとこ に従動ローラ61Aが当接した状態になり、上 点から少し下降した位置に保持される。

 このように、この油圧発生装置30は、電 モータ90により1対のカム機構60A,60Bを介して1 対のプランジャポンプ50A,50Bを夫々駆動する で、1台の電動モータ90で2系統の油圧供給系 の油圧の供給が可能になる。さらに、アン ランプ動作とクランプ動作を交互にする際 、追従性が高いカム機構60A,60Bを介すること で、電動モータ90のオン・オフ制御により容 に間欠吐出が可能となる。従って、間欠吐 させる場合に、電動モータ90の電力消費量 節減できる。

 カム部材63A,63Bの外周カム面64に形成した 2凹部66を従動ローラ61A,61Bに係合させること で、プランジャポンプ50A,50Bのプランジャ部 51A,51Bが下死点に達した時にカム部材63A,63Bを 精度よく停止させることができる。従って、 ブレーキ機構やサーボ機構のない電動モータ を採用することが可能となるため、製作コス トを節減できる。しかも、自動工具交換の高 速化を図ることも可能になる。

 本実施例の場合では、プランジャ部材51A, 51Bが上死点に達したときには停止させていな いが、電動モータ90を停止させ上死点で停止 せても良い。この場合、カム部材63A,63Bの外 周カム面64に形成した各第1凹部65を従動ロー 61A,61Bに係合させることで、プランジャポン プ50A,50Bの各プランジャ部材51A,51Bが上死点に した時にカム部材63A,63Bを精度よく停止させ ることができる。

 電動モータ90は、短時間定格高トルクモ タであるため、連続定格モータに比較して 型のモータで済み、製作コストも安価にな 。しかも、カム部材63A,63Bの回転方向と反対 きに第1凹部65から第2凹部66に至る油圧生成 カム面部分67は、第2凹部66から第1凹部65に る復帰用カム面部分68よりも長く形成された ため、油圧生成用カム面部分67の半径増加勾 を小さくして電動モータ93の小型化を図る とができる。

 プランジャ部材51A,51Bがその鉛直軸心回り に回転しないように規制する1対の回転規制 構86を設けたため、各従動ローラ61とカム部 63との軸心を平行に保ち、線接触状態を維 できるため、耐久性を確保することができ 。

 プランジャポンプ50A,50Bの下部の外周側部 分に対応する部分には、プランジャポンプ50A ,50Bに供給する為の油を収容する油収容室40が 形成されたため、プランジャポンプ50A,50Bへ を供給する構造が簡単化する。各プランジ 52の下端部の外周には下方程小径化するテー パ部52aが形成され、プランジャ部材51A,51Bが 死点のとき、テーパ部52aの外周側にプラン ャ孔37と油収容室40を連通する連通隙間が形 されたため、簡単な構造により、油収容室4 0からプランジャ孔37A,37Bへ油を確実に供給す ことができ、チェックバルブ等を省略する とができ、しかも、クランプ機構15をクラ プ作動させる際には、アンクランプ用油圧 リンダ20から油収容室40へ油を戻すことがで る。

 プランジャ部材51A,51Bの各プランジャ52に 下端開放状の凹入穴52bが形成され、この凹 穴52bとプランジャ孔37A,37Bにプランジャ部材 51A,51Bを上方へ弾性付勢する圧縮コイルスプ ング57が装着されたため、プランジャ部材51A ,51Bの構造が複雑化することがない。

 本体ケース31の上端部分に、平面視にて 定の大きさの油補給用凹部95が形成され、本 体ケース31に、油補給用凹部95と油収容室40の 上端を連通する少なくとも2つの流体通路99a,9 9bが形成されたため、油収容室40に油を補充 る際に、油の流れ込みと、油収容室40内の空 気の排気が円滑になる。

 プランジャ孔37A,37Bから油圧を吐出する吐 出口33A,33Bに接続されたアキュムレータ59A,59B 設けたため、アンクランプの際に、アンク ンプ用油圧シリンダ20に充填されずに余る 分の油圧をアキュムレータ59A,59Bに吸収させ ことができ、また、クランプ機構15をクラ プ作動させる際にプランジャ部材51が上昇す る際に、アキュムレータ59A,59Bに吸収させた 圧をプランジャ孔37A,33Bに回収することがで る。

 図10~図13に示すように、油圧発生装置30を、 ATCと同期して作動させることにより、小型の 電動モータ90で駆動される上記の油圧発生装 30を用いて、工具交換を最短時間で迅速に 行することができる。
 この油圧発生装置30は、吐出口33A,33Bに接続 れたアキュムレータ59A,59Bを備えているため 、油圧発生装置30の容量は、アンクランプ用 圧シリンダ20の油圧作動室24,25の容量よりも 大きく設定することができるため、この油圧 発生装置30は種々のサイズのアンクランプ用 圧シリンダ22に接続して使用することがで るから、汎用性に優れる。

 この油圧発生装置30は、電動モータ90によ り1対のカム機構60A,60Bを介して1対のプランジ ャポンプ50A,50Bを夫々駆動するので、1台の電 モータ90で2系統への油圧供給が可能になる 1対のカム機構60A,60Bのカム部材63A,63Bの形状 異ならせることにより、異なる吐出圧・吐 量の2系統の油圧を発生できるため、種々の 油圧アクチュエータへ供給する油圧を発生さ せることができるから、汎用性に優れる。し かも、油路に方向切換弁や減圧弁を採用する 必要がないので、製作コストを節減すること ができる。カム機構60A,60Bのカム部材63A,63Bを 換することで、吐出圧・吐出量を容易に変 することができるから、油圧発生装置を製 する際の汎用性に優れる。

 カム機構60A,60Bは、各プランジャ部材51A,51 Bの上死点のタイミングを駆動軸の回転角度 て180°異ならせるように構成されたので、駆 動軸に作用する負荷の平準化を図ることがで きるから、電動モータの小型化を図ることが できる。

 次に、前記実施例を部分的に変更する例に いて説明する。
1]前記減速機付き電動モータ90の代わりに、 速機付き且つブレーキ付きの電動モータを 用してもよく、電動モータとしては連続定 の電動モータを採用してもよい。
2]前記第1,第2凹部65,66の形状は、図示のもの 限定されず、従動ローラ61A,61Bの頂部と係合 能な種々の形状の凹部であってもよい。

3]前記カム機構60A,60Bは、2つのプランジャ部 51A,51Bの上死点のタイミングを駆動軸の回転 度にて90°以上異ならせるように構成されて も良い。
4]主軸2を回転駆動する電動モータ17は、主軸 ース5の内部に組み込んだ内蔵型の電動モー タであってもよい。

5]前記実施例は、縦向き姿勢の主軸を有する 型マシニングセンタを例にして説明したが 水平姿勢の主軸を有する横型マシニングセ タにも同様に適用することができるし、パ チングマシンにも同様に適用することがで るし、種々の工作機械にも同様に適用する とができる。
6]その他、当業者ならば本発明の趣旨を逸脱 ない範囲で前記実施例に種々の変更を付加 た形態で実施可能である。

 この油圧発生装置は、工作機械や建設機 等の種々の油圧アクチュエータに接続され 2系統の油圧供給系に油圧を間欠的に供給す るのに好適で電力消費量を節減できるもので ある。2種類の吐出圧・吐出量を容易に設定 き且つ簡単な構成のものである。吐出圧・ 出量の特性を容易に変更できるものである