驱动器以及包括驱动器的夹紧解除装置及加工装置 【技术领域】
本发明涉及一种驱动器以及包括该驱动器的夹紧解除装置及加工装置。
背景技术
以往，在冲孔机等加工装置等中搭载有能够在极短时间的期间内输出较大驱动力的驱动器。
这样的驱动器例如具有油压电路，该油压电路包括连接于油箱且利用电动机驱动的油压泵、连接于油压泵的排出侧管路的伺服阀、单向阀、安全阀和气液分离器等。而且，在具有打击而进行冲孔加工的活塞杆的油压缸上，连接有上述伺服阀，由油压泵排出的油压被传送到油压缸的上室，使活塞杆下降。然后，利用活塞杆实施冲孔加工。
专利文献1：日本特开2000-312929号公报
但是，在如上所述地构成的驱动器中，需要始终驱动油压泵，并且，需要从安全阀放出无用的压力，浪费的能量较多，驱动效率较差。
【发明内容】
本发明即是鉴于上述课题而做成的，其目的在于提供能够在短时间的期间内输出较大的驱动力、并且能够谋求提高能量效率的驱动器以及包括该驱动器的夹紧解除装置及加工装置。
本发明的驱动器包括驱动源、利用来自驱动源的动力驱动的凸轮、与凸轮的运动相联动的追随构件、收容工作介质的收容室、和输出由追随构件传递到工作介质的动力的输出部。优选还包括与上述收容室和输出部连接的连接部。优选为上述工作介质为液体状的工作介质，还包括连接于输出机构的、可将工作介质中的气体分离的分离机构。优选还包括能够对上述凸轮构件施加辅助动力的辅助动力源。优选还包括向上述收容室内供给外部空气、或者排出收容室内的气体的阀。
本发明的夹紧解除装置包括上述驱动器。本发明的加工装置包括上述驱动器。
采用本发明的驱动器、夹紧解除装置及加工装置，能够在短时间的期间内输出较大的驱动力，并且，能够谋求提高驱动效率。
【附图说明】
图1是表示包括本实施方式1中所述驱动器的冲孔机的概略构造的剖视图。
图2是凸轮构件的俯视图。
图3表示本实施方式的驱动器的第1变形例，是将其一部分剖视的侧视图。
图4是表示本实施方式的驱动器的第2变形例的示意图。
图5是表示将本实施方式的驱动器应用于夹紧解除装置的例子的剖视图。
图6是表示向图5所示的夹紧解除装置供给夹紧解除动作时的驱动力的驱动器的剖视图。
附图标记说明
10、动力源；11、辅助动力机构；12、旋转轴；13、油压泵；14、冲孔缸体；15、凸轮构件；16、17、凸轮部；18、辊构件；19、活塞杆；20、缸体部；20a、收容室；21、加压室；24、阀；26、积存室；27、连接管；30、冲孔杆；40、气液分离箱；50、动力传递机构；100、驱动器；200、冲孔机；300、夹紧解除装置。
【具体实施方式】
使用图1～图6说明本实施方式的驱动器及加工装置。另外，有时对相同的构造及等同的构造标注相同的附图标记而省略其说明。
图1是表示包括本实施方式1中所述驱动器100的冲孔机200地概略构造的剖视图。
如该图1所示，冲孔机(加工装置)200包括驱动器100和例如保持工件的工件保持机构等。驱动器100包括具有电动机、离合器机构或减速机构的动力源10、作为输出机构的冲孔缸体14、和借助油(工作介质)将来自动力源10的动力传递到冲孔缸体14的动力传递机构50。
冲孔缸体14利用自动力传递机构50供给的油的压力来驱动，包括：冲孔杆(驱动部)30，该冲孔杆(驱动部)30对工件实施冲孔加工等；缸体部31，该缸体部31限定出油收容室32，该油收容室32将冲孔杆30收容为可滑动状态，并收容来自动力传递机构50的油。
并且，该冲孔缸体1 4还包括对冲孔杆30施力的弹性构件33，通过向油收容室32内供给油，冲孔杆30克服来自弹性构件33的作用力而被朝向工件推出。
动力传递机构50包括可利用动力源10旋转驱动的旋转轴(驱动轴)12、设置于该旋转轴12上的凸轮构件15、和追随凸轮构件15的运动而将油加压、排出的油压泵13。而且，油压泵13包括追随凸轮构件15的运动的活塞杆(追随构件)19、和将该活塞杆19支承为可滑动状态的缸体部20。
缸体部20限定出内部收容油的收容室20a，通过活塞杆19滑动，其容积发生变动。在此，收容室20a包括做成比活塞杆19的直径更大直径的积存室26、和连接在积存室26的下端部、嵌入有活塞杆19而可利用活塞杆19对油加压的加压室21。
在此，在活塞杆19嵌入到加压室21内之前的状态下，在加压室21的内壁面、积存室26的内壁面和活塞杆19之间形成有间隙，积存室26与加压室21成为连通的状态。于是，由于积存室26位于加压室21的上方，因此，进入到加压室21内的空气等气体向上方移位，进入到积存室26内。即，加压室21内的气体被排出到积存室26内，排出到积存室26中的空气等气体积蓄在积存室26的上端部侧。这样，加压室21内的空气被分离出去，加压室21内被油填满。在此，在加压室21的内周面设有环状的密封构件23。然后，活塞杆19的下端部如图1所示地从远离加压室21的状态朝向加压室21移位，并且在其到达密封构件23时，加压室21与积存室26分离。然后，活塞杆19进一步向下方移位，在其进入到加压室21内时，开始对加压室21内的油加压。在此，如上所述，由于能抑制空气等气体进入到加压室21内，因此，活塞杆19能够良好地对油加压。
另外，在缸体部20设有阀24、25，在缸体部20内的内压达到规定压力以上时，向外部排出缸体部20内的气体，在缸体部20内低于规定压力时，向内部供给外部空气，保持缸体部20内为规定压力。另外，阀24、25位于油的液面的更上方。
在活塞杆19的凸轮构件15侧的端部设有辊构件18。支承该辊构件18而使其可旋转的轴部18a插入到形成于活塞杆19上端部侧的孔部中。而且，辊构件18与凸轮构件15的外周面接触。因此，通过凸轮构件15旋转，与凸轮构件15的运动相配合地借助辊构件18使活塞杆19滑动。
通过活塞杆19在缸体部20内滑动而减小收容油的收容容积，对缸体部20内的油加压。而且，设有与缸体部20和缸体部31连接的连接管27，被活塞杆19加压后的油经由连接管27被供给到缸体部31的油收容室32内。这样，利用由活塞杆19传递给油的动力来驱动冲孔杆30。这样，在该驱动器100中，能够基于凸轮构件15的形状来控制向冲孔缸体14供给的油的供给量。
图2是凸轮构件15的俯视图。如图1及图2所示，凸轮构件15包括凸轮部16及凸轮部17。而且，在该图2所示的状态下，如图1所示，冲孔杆30成为退离工件的状态，活塞杆19移位到上方。
于是，在图2中，旋转轴12以旋转中心线O为中心旋转而凸轮构件15旋转时，辊构件18渐渐向下方移位。即，在旋转轴12开始旋转时，辊构件18在凸轮部16的周面中的、距旋转轴12的旋转中心线O最近的位置P1接触。
然后，随着凸轮构件15旋转，辊构件18接触于凸轮部16的接触点与旋转中心线O的距离变大。
因此，在图1中，活塞杆19也渐渐向下方移位。于是，在图1中，通过活塞杆19移位到下方，活塞杆19的下端部进入加压室21，开始对加压室21内的油加压。
然后，经由连接管27向冲孔缸体14中供给油，冲孔杆30开始运动。
并且，在图2中，旋转轴12旋转时，辊构件18与凸轮部16的外周面的接触点接近凸轮部16的外周面中的、距旋转中心线O最远的位置P2。
在此，凸轮部16的周面的曲率半径形成为从位置P1朝向位置P2而变大。而且，位置P2附近的曲率半径的变化率小于位置P1附近的曲率半径的变化率。即，凸轮部16的周面与旋转中心线O的距离形成为从位置P1朝向位置P2而变大，位置P2附近的变化率形成为小于位置P1附近的变化率。
因此，在辊构件18与凸轮部16的接触位置从位置P1朝向位置P2转移的过程中，辊构件18的移位速度变大，随着辊构件18与凸轮部16的接触位置接近位置P2，辊构件18的移位速度变小。
这样，随着辊构件18与凸轮部16的接触位置接近位置P2，辊构件18的移位量降低，因此，即使在由辊构件18施加较大的按压力的状态下，也能够使凸轮构件15可靠地旋转。因此，像冲孔杆30对工件实施冲孔加工时那样，对辊构件18施加很大的按压力时，凸轮构件15也能够旋转，从而能够使辊构件18移位。由此，冲孔杆30能够可靠地加工工件。
这样，基于凸轮构件15的凸轮部16的形状，在冲孔杆30向工件接近时，能够提高移位速度，并且，在冲孔杆30加工工件时，能够可靠地产生较大的驱动力。
另外，该驱动器100驱动的期间仅限于驱动冲孔缸体14时。因此，能抑制动力源10、动力传递机构50始终被驱动，并且，也不需要将油放出到油箱等中，能够抑制产生浪费的能量，也能够谋求提高工作效率。
并且，通过对凸轮构件15的形状进行各种变更，能够对冲孔杆30的驱动进行各种变更，从而也能够容易地应对产品的设计变更。
而且，由于液体状的油将来自动力源10的动力传递到冲孔缸体14，因此，通过适当改变连接管27的配设位置，能够自由地改变冲孔缸体14、动力源10及动力传递机构50的布局。因此，也能够容易地应对随着加工零件的设计变更而产生的模具变更。
在此，在本实施方式的驱动器100中，如图1所示地设有能够对凸轮构件15施加辅助动力的辅助动力机构(辅助动力源)11。作为该辅助动力机构11也可以是例如图1所示的螺旋弹簧(弹性构件)38、气体弹簧等。
该辅助动力机构11包括螺旋弹簧38、收容该螺旋弹簧38的收容壳体39、与凸轮构件15的凸轮部17的周面抵接的辊构件35、和可旋转地支承该辊构件35并利用螺旋弹簧38朝向凸轮构件15施力的支承构件37。
辊构件35的轴部35a插入到形成于支承构件37上的贯穿孔中。该辊构件35通过支承构件37被来自螺旋弹簧38的作用力按压于凸轮部17的周面上。
于是，在图2中，凸轮构件15朝向旋转方向P转动而辊构件18与凸轮部16的周面的接触位置接近位置P2时，辊构件35对凸轮部17的周面施加的按压力的分力朝向旋转方向P按压凸轮部17的周面。
即，在辊构件18接近凸轮部16的位置P2时，辊构件35按压凸轮部17周面的按压力辅助凸轮构件15朝向旋转方向P旋转。
因此，对辊构件18施加来自动力源10及辅助动力机构11的动力。因此，例如像冲孔杆30加工工件时那样，在需要对冲孔杆30施加较大的驱动力时，能够抑制来自动力源10的输出过大。
由此，能够降低动力源10所需的最大输出，从而能够谋求动力源10的小型化及廉价化。
另外，在冲孔杆30加工工件之后退离工件时，辊构件18与凸轮部16的周面的接触位置经过凸轮部16的位置P2，朝向位置P1移位。
此时，也存在由辊构件35对凸轮部17的周面施加的按压力的作用使得凸轮构件15朝向与旋转方向P相反方向旋转的情况，但由于来自动力源10的输出大于来自辅助动力机构11的输出，因此，凸轮构件15朝向旋转方向P旋转。
而且，通过辊构件18与凸轮部16周面的接触位置位于位置P1，冲孔杆30返回到退离工件的初始位置。
图3表示本实施方式的驱动器100的第1变形例，是将其一部分剖视的侧视图。如该图3所示，在该驱动器100A中，缸体部20的收容室20a内填充有油，在该收容室20a的上端通过连接管41连接有将油内的气体分离出去的气液分离箱(分离机构)40。
该气液分离箱40配置在缸体部20的上方，在该气液分离箱40中存在油的液面，填充有油和空气(气体)。
在此，在活塞杆19如图3所示地自加压室21分离开的状态下，加压室21与积存室26成为连通状态。并且，积存室26与气液分离箱40通过连接于积存室26的连接管41成为连通状态。加压室21、积存室26与气液分离箱40互相连通。
因此，进入到加压室21内的空气等气体经由积存室26、连接管41被排出到气液分离箱40。
然后，活塞杆19的下端部进入到加压室21内，在其到达密封构件23时，加压室21的开口部被活塞杆19堵塞，加压室21与积存室26分离。然后，通过活塞杆19进一步进入到加压室21内，对加压室21内的油加压。此时，由于加压室21内的空气已经被排出到气液分离箱40中，因此，活塞杆19能够良好地对油加压，从而能够良好地向冲孔杆30传递动力。
图4是表示本实施方式的驱动器的第2变形例的示意图。像该图4所示的例子那样，也可以经由端面凸轮(end cam、bellcam)115将来自动力源10的动力供给到油压泵13。
图5是表示将本实施方式的驱动器应用于夹紧解除装置300的例子的剖视图，图6是表示向图5所示的夹紧解除装置300供给夹紧解除动作时的驱动力的驱动器500的剖视图。
在图5中，夹紧解除装置300包括外壳151、可旋转地支承于外壳151上的主轴152、设置在该主轴152的下端部且安装有工具170的安装部154、和使主轴152旋转的电动机等驱动源400。于是，通过在安装部154安装有工具170的状态下主轴152旋转来加工未图示的工件。另外，主轴152以可旋转的方式被多个轴承156、157支承。
夹紧解除装置300还包括形成于主轴152的、可插入到沿轴线方向延伸的贯穿孔152a内的牵引杆153、收容在贯穿孔152a内的、对牵引杆153向远离安装部154的方向施力的碟形弹簧等弹性构件155、能够朝向安装部154按压牵引杆153的夹紧解除机构114、和筒夹(把持部)161。
筒夹161收容在贯穿孔152a内，同时与安装于安装部154的工具170的上端部和牵引杆153的下端部卡合。于是，在工具170安装于安装部154时，牵引杆153被弹性构件155向上方施力，筒夹161也被向上方施力。
因此，利用筒夹161朝向主轴152拉近工具170，向安装部154中嵌入工具170。
而且，如图5及图6所示，该夹紧解除装置300包括驱动器500，驱动器500用于将安装(夹紧)于安装部154的工具170置于夹紧解除状态。
该驱动器500与上述图1所示的驱动器100同样地构成。该驱动器500包括动力源10、作为图5所示的输出部的夹紧解除机构114、和将来自动力源10的动力传递到夹紧解除机构114的动力传递机构50。
在此，动力传递机构50与夹紧解除机构114之间连接有供油流通的连接管27。因此，通过改变连接管27的拉绕方式，能够将动力源10及动力传递机构50等配置在自夹紧解除装置主体分开的位置。并且，能够与夹紧解除装置300的设置条件相配合地适当改变驱动器500的位置。
在图5中，夹紧解除机构114包括利用自动力传递机构50供给的油压驱动的夹紧解除缸体160、利用夹紧解除缸体160的活塞杆130按压的按压构件150、和与该按压构件150及牵引杆153卡合的销133。在夹紧解除状态下，销133固定于按压构件150，插入到形成于主轴152周面的贯穿孔中，位于牵引杆153的上方。
夹紧解除缸体160包括利用自动力传递机构50供给的油压滑动的活塞杆130、支承活塞杆130而使其可滑动的缸体部131、和被限定在缸体部131内且接受油供给的油收容室132。
于是，在使工具170成为夹紧解除状态时，首先，在图5中，动力源10起动而凸轮构件15旋转。
在此，凸轮构件15做成上述图2所示的形状，在工具170被夹紧的状态下，辊构件18在凸轮部16的位置P1与凸轮部16的周面接触。
于是，随着凸轮构件15旋转而辊构件18与凸轮部16周面的接触位置接近位置P2，旋转中心线O与辊构件18同凸轮部16的接触位置之间的距离变大。
因此，活塞杆19移位，活塞杆19缩小收容室20a的容积。
然后，通过活塞杆19进入到加压室21内，对油加压，向图6所示的油收容室132内供给油。由此，活塞杆130朝向工具170移位，按压构件150及销133也朝向工具170移位。通过销133朝向工具170移位而抵接于牵引杆153的上端部，朝向工具170按压牵引杆153。
因此，牵引杆153克服来自弹性构件155的作用力，开始朝向工具170移位。于是，在牵引杆153向下方移位至规定位置时，筒夹161变形而解除筒夹161与工具170的卡合状态。
然后，在图2中，辊构件18与凸轮部16的接触位置到达位置P2附近及位置P2时，自动力传递机构50向夹紧解除缸体160供给较大的动力。
然后，来自动力传递机构50的较大的驱动力借助活塞杆130、按压构件150及销133被传递到牵引杆153。由此，能从安装部154可靠地拆下工具170。这样，工具的夹紧解除动作结束。另外，在该图6所示的例子中，也设有辅助动力机构11，能谋求降低动力源10的最高输出。
另外，在夹紧解除动作结束的时刻，图6所示的动力源10停止驱动，或者利用动力源10内的离合器机构切断向旋转轴12的动力传递。由此，能维持工具170的夹紧解除状态。这样，在解除对工具的夹紧之后安装其他工具时，将新的工具170插入到安装部154内。
之后，在将插入的工具170夹紧时，图6所示的动力源10再次起动，或者利用动力源10内的离合器机构继续向旋转轴12传递动力。
由此，凸轮构件15开始旋转。此时，在图2中，辊构件18与凸轮部16的接触位置从位置P2朝向位置P1移位。
因此，辊构件18和凸轮部16的接触位置与旋转中心线O之间的距离变小。由此，在图6中，活塞杆19向上方移位而降低油压，并且，油开始向缸体部20的收容室20a内返回。
然后，在图5中，活塞杆130也移位而使得油收容室132的容积变小，开始向远离安装部154的方向移位。
这样，在由夹紧解除机构114对牵引杆153施加的驱动力降低时，牵引杆153利用来自弹性构件155的作用力开始向上方移位。
通过牵引杆153向上方移位，设置在牵引杆153下端部的筒夹161也移位，从而远离安装部154。
通过筒夹161这样地移位，变形为打开状态的筒夹161的端部变形为关闭状态，从而与工具170的上端部卡合。
然后，通过牵引杆153进一步向上方移位，与该牵引杆153的下端部卡合的筒夹161和与该筒夹161卡合的工具170也向上方移位。
这样，新的工具170安装于安装部154。
如上所述，对本发明的实施方式进行了说明，但应理解为本次公开的实施方式所有的方面都是例示，并没有限制。本发明的范围由权利要求书表示，意指包含与权利要求书等同的意思以及范围内的所有变更。
工业实用性
本发明适合驱动器以及包括驱动器的夹紧解除装置及加工装置。