CN101394970A - 工具机用主轴平衡装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种工具机用主轴平衡装置，其稳定地对主轴单元向上方赋予拉力，可确实且有效地减轻用于升降驱动主轴单元的升降驱动装置的负荷，且可容易地适用于现有的工具机，耐久性优良，可实现小型化，结构简单而对制作成本有利。主轴平衡装置包括：气体弹簧，其包含气压缸本体、连杆、及压缩气体，该气体弹簧配设于主轴单元的上方位置，以通过作用于气体弹簧的连杆的施力而对主轴单元施加向上方拉力的方式，使连杆的下端部连接于主轴单元，利用该气体弹簧的施力而减少升降驱动机构的负荷。

Description

工具机用主轴平衡装置

技术领域

本发明关于一种工具机用主轴平衡装置，其利用气体弹簧向上方对主轴单元施加拉力，可减轻用于升降驱动主轴单元的升降驱动装置的负荷。

背景技术

现有技术中，在加工中心机等的工具机上，设置有主轴单元，其包含：用于固定工具的主轴、与旋转驱动该主轴的电动马达，该主轴单元由升降驱动机构支持而升降驱动。该种升降驱动机构以如下方式构成：通常，其包含铅直的滚珠螺杆轴、螺合于该滚珠螺杆轴且连接于主轴单元的滚珠螺杆螺帽、以及电动马达，且利用电动马达旋转驱动滚珠螺杆轴，从而，与滚珠螺杆螺帽共同升降驱动主轴单元。

然而，该种工具机，因必须支持并升降驱动重量大于升降驱动机构的主轴单元，故升降驱动机构的负荷变大。从而，产生如下等问题：可能会导致主轴单元上下方向的位置精度降低、难以进一步提高主轴单元的升降速度、以及升降驱动机构趋于大型化而造成制造成本高价化。因此，实务中提供有各种可减轻工具机的升降驱动机构的负荷的主轴平衡装置(例如，参照专利文献1～4)。

专利文献1中的主轴平衡装置包括如下装置：油压缸，其设置于主轴单元的上侧；方向切换阀，其连接由活塞分割油压缸而成的两个油室；油压供给机构，其经由方向切换阀将油压供给至油压缸；及控制装置，其切换控制方向切换阀；且油压缸的活塞连杆向下方延伸并连接于主轴单元上。利用升降驱动机构升降驱动主轴单元时，与主轴单元的升降同步伸缩驱动油压缸的活塞连杆，由该油压缸产生与主轴单元的重量大致相等的向上的力。

专利文献2中的主轴平衡装置包括：拉力弹簧、链条、及链轮，拉力弹簧铅直地配设于柱体内部，链条呈U形回转状挂装于主轴单元上侧的链轮上。拉力弹簧的下端部连接于底座，链条的两端部连接于拉力弹簧的上端部与主轴单元上，利用该拉力弹簧且经由链条与链轮赋予主轴单元向上方的拉力。在该主轴平衡装置上，必须具有用于抑制拉力弹簧的振动的制振装置。

另一方面，如专利文献3、4中所述，本发明提出具有气体弹簧的主轴平衡装置。该主轴平衡装置中，气体弹簧包含：气压缸本体，其填充有压缩气体；及连杆，其可进退移动地插通于气压缸本体。气体弹簧配设于主轴单元与其下侧的底座之间而朝向下方，气压缸本体以内嵌的方式固定于主轴单元，且利用上述压缩气体使连杆受到朝向汽缸本体下方的力，连杆的下端部由底座支承而抵挡，主轴单元由该气体弹簧赋予上推的施力。

专利文献1：日本专利特开平6—297217号公报

专利文献2：日本专利特开2003—191145号公报

专利文献3：日本专利特开2002—96229号公报

专利文献4：日本专利特开2002—254265号公报

发明内容

专利文献1的主轴平衡装置中，利用升降驱动机构升降驱动主轴单元时，难以利用控制装置控制方向切换阀，以通过油压缸而产生与主轴单元的重量大致相等的向上的力。因此，主轴单元难以受油压缸的限制而高速地升降，除了油压缸以外也必须设置方向切换阀、油压供给机构、及控制装置等，故结构复杂化且会造成制造成本较高。

专利文献2的主轴平衡装置中，利用拉力弹簧对主轴单元施加向上的拉力，然而因该拉力弹簧伴随主轴单元的升降而会产生弹性变形且伸缩，故难以在维持拉力弹簧的预期功能下，扩大主轴单元的升降行程，并且，拉力弹簧需要初始拉力，易于端部产生应力集中，因此极可能会导致劣化及破损，而无法稳定地向上方对主轴单元施加拉力。而且，因必须具备拉力弹簧用的制振装置，故不利于使结构简单化而降低制造成本。

专利文献3、4的主轴平衡装置中，因利用气体弹簧使主轴单元受到向上方的施力，故专利文献1、2中的问题点得到改善。然而，该气体弹簧，自下侧对主轴单元进行上推施力者，且配置于主轴单元与其下侧底座之间，故该气体弹簧可能会对机械加工作业等造成麻烦，并且，因需要将气压缸本体安装于主轴单元，故难以容易地适用于现有的工具机中。

而且，因主轴单元的大型化而使得其重量增大，进而，升降驱动机构与主轴单元同步升降驱动气压缸本体，即，气体弹簧为对重量非常重的主轴单元与气压缸本体施加上推的力，故造成气体弹簧大型化。另外，即使将气体弹簧上下逆向配置、将气压缸本体安装于底座时，也会产生相同的问题。

本发明的目的在于提供一种工具机用主轴平衡装置，其可稳定地向上方对主轴单元施加拉力，确实且有效地减轻用于升降驱动主轴单元的升降驱动装置的负荷，且可容易地适用于现有的工具机，耐久性优良、可实现小型化，结构简单且对制造成本有利。

本发明提供的工具机用主轴平衡装置，使用于包括主轴单元与升降驱动装置的工具机中，该主轴单元中包含用于安装工具的主轴与旋转驱动该主轴的电动马达，该升降驱动装置用于升降驱动该主轴；该工具机用主轴平衡装置具备有气体弹簧，其具有气压缸本体、连杆、及压缩气体；该连杆相对于气压缸本体，至少可在与上述主轴单元的升降行程大致相等的既定行程中进退移动，且至少一端侧部分自气压缸本体的一端部向外部突出；该压缩气体收容于气压缸本体的内部的至少一部分内，且对上述连杆向自该一端侧部分的气压缸本体的突出量减少的缩入方向施力；且利用作用于上述气体弹簧的连杆的施力，以可对上述主轴单元向上方施加拉力的方式，将上述连杆的一端部连接于主轴单元，并利用上述气体弹簧的施力减轻上述升降驱动装置的负荷。

在本发明中，于上述连杆的基端部，形成可气密性滑动自如地内嵌于气压缸本体内的活塞部；上述气压缸本体的内部中，于较上述活塞部更偏于连杆侧，形成收容有上述压缩气体的压缩气体作动室；也可设置压缩气体填充室，其与该压缩气体作动室相互独立而形成，并填充有压缩气体，且利用气体连通路而连通于压缩气体作动室。

上述压缩气体填充室，既可与气体弹簧分开设置，也可与气体弹簧一体设置。当为上述后者的情形时，上述气压缸本体包含：内嵌有上述活塞部的内筒，及位于沿该内筒的直径方向外侧的外筒；可于该内筒与外筒之间形成上述压缩气体填充室。

在本发明中，上述连杆包含：一端侧连杆部，其形成上述一端侧部分；及他端侧连杆部，其直径大于该一端侧连杆部，且同轴状连接于该基端部，并自气压缸本体的他端部向外部突出；并且，于上述气压缸本体的大致整个内部，形成收容有上述压缩气体的压缩气体作动室；上述一端侧连杆部与他端侧连杆部的连接部收容于气压缸本体的内部，可于该连接部形成环状的受压部，其受到上述压缩气体作动室的压缩气体的气压的压力。

在本发明中，上述气体弹簧的气压缸本体，以铅直姿势配设于主轴单元的上方位置，上述连杆的一端部也可连接于主轴单元的上端部。而且，上述连杆的一端部可利用链条构件与链轮而连接于主轴单元的上端部。

而且，其构成也可为：包括气体弹簧，利用作用于上述气体弹簧的气压缸本体的施力，以可向上方对上述主轴单元施加拉力的方式，将上述气压缸本体的他端部连接于主轴单元上，并利用上述气体弹簧的施力减轻上述升降驱动装置的负荷。此情形，可适用于本发明中的任意一种情况，在本发明的其他情况中，则可使用以气压缸本体的他端部代替连杆的一端部。

对于本发明的工具机用主轴平衡装置，利用可伸缩自如的气体弹簧，确保主轴单元的升降的自由度，并且可确实地向上方对主轴单元施加拉力，即使于主轴单元升降的状态下，仍可对于主轴单元产生与其重量大致相等的向上的力，而可有效地支持主轴单元。即，对应于主轴单元之重量，适当地设定气体弹簧之尺寸、形状以及压缩气体的压力，利用该压缩气体的压力，由气体弹簧稳定地对主轴单元施加向上方的拉力，从而可确实且有效地减轻升降驱动装置的负荷，其结果，可使升降驱动装置小型化，可确实提高升降驱动装置使主轴单元于上下方向升降时的位置精度，即机械加工精度，且可进一步提高主轴单元的升降速度。

并且，不必将气体弹簧设置于主轴单元与其下侧的底座之间，而能够以不妨碍工具机作业等的方式配置，并且，因无需于主轴单元上安装气体弹簧，故于主轴单元上也不必特别设置气体弹簧的安装结构，连杆与主轴单元也可进行简单的连接，因此，可容易地适用于现有的工具机。气体弹簧与拉力弹簧不同，其耐久性优良，即使收容于气压缸本体的压缩气体有所减少，也可容易地对其进行补充而使其复原。因无需于主轴单元上安装气体弹簧，不必使主轴单元超过所需的程度地大型化，而利用气体弹簧仅向该主轴单元施力即可，故可实现气体弹簧的小型化，结构也简单且对制造成本有利。

再者，对于本发明中的工具机用主轴平衡装置，因于连杆的基端部，形成可气密性滑动自如地内嵌于气压缸本体的活塞部，可确实于气压缸本体中以可进退移动自如的方式引导连杆；于气压缸本体的内部中，较活塞部更偏于连杆的一侧，形成收容有压缩气体的压缩气体作动室，故利用该压缩气体作动室的压缩气体，可确实地对连杆向其缩入方向施力；且设置有压缩气体填充室，其与该压缩气体作动室相互独立形成并填充有压缩气体，且利用气体连通路而连通于压缩气体作动室，故虽连杆的进退移动而产生的压缩气体作动室的体积变化较大，但可抑制此时压缩气体的气压的变化量，能够以大致固定的施力对主轴单元施加拉力。

另外，对于本发明中的工具机用主轴平衡装置，气压缸本体包含：内嵌有活塞部的内筒，及位于该内筒直径方向外侧的外筒；因于该内筒与外筒之间形成压缩气体填充室，故可于气体弹簧一体紧密地形成压缩气体作动室，使主轴平衡装置的整体结构紧密，有利于对现有的工具机的安装等。

另外，对于本发明中的工具机用主轴平衡装置，其连杆包含：一端侧连杆部，其形成一端侧部分；及他端侧连杆部，其直径大于该一端侧连杆部并同轴状连接于该基端部，且自气压缸本体的他端部向外部突出；因此，可确实于气压缸本体中进退移动自如地引导连杆；于气压缸本体的大致整个内部形成收容有压缩气体的压缩气体作动室，一端侧连杆部与他端侧连杆部的连接部收容于气压缸本体的内部，且于该连接部形成受到压缩气体作动室的压缩气体的气压的压力的环状受压部，因此，于维持连杆不拔脱的状态下，利用压缩气体可确实地对其向缩入方向施力，可抑制因连杆的进退移动而产生的压缩气体作动室的体积变化，即，压缩气体的气压的变化量，可利用大致固定的施力对主轴单元施加拉力。又，因连杆不直接于气压缸本体之内面滑动，从而气压缸本体的内面不需要实施精密的镜面加工，故较有利于气压缸本体的制造。

另外，对于本发明中的工具机用主轴平衡装置，气体弹簧的气压缸本体以铅直姿势配设于主轴单元的上方位置，因连杆的一端部连接于主轴单元的上端部，故可极力简化结构，且可确实地向上方对主轴单元施加拉力。

另外，对于本发明中的工具机用主轴平衡装置，因连杆的一端部利用链条构件与链轮连接于主轴单元的上端部，故可提高配置气体弹簧的自由度，且可确实地向上方对主轴单元施加拉力。

附图说明

图1为包括本发明实施例1的主轴平衡装置的工具机的侧面图；

图2为本发明实施例1中气体弹簧的纵剖面图；

图3为本发明实施例2中气体弹簧的纵剖面图；

图4为本发明实施例3中气体弹簧的纵剖面图；

图5为本发明实施例4中气体弹簧的纵剖面图；以及

图6为包括本发明实施例5的主轴平衡装置的工具机的侧面图。

具体实施方式

本发明提供的工具机用主轴平衡装置具备有气体弹簧，其中包括：气压缸本体、连杆、及压缩气体，该连杆相对于气压缸本体，至少可在与主轴单元的升降行程大致相等的既定行程中进退移动，且至少一端侧部分自气压缸本体的一端部向外部突出；该压缩气体收容于气压缸本体的内部的至少一部，且向自该一端侧部分的气压缸本体的突出量减少的缩入方向对连杆施力；并且，利用作用于气体弹簧的连杆的施力，以可向上方对主轴单元施加拉力的方式，将连杆的一端部连接于主轴单元。

(实施例1)

如图1所示，本发明提供的工具机用主轴平衡装置30(以下，称为主轴平衡装置30)，适用于立型加工中心机等工具机M。另外，说明中将图1中箭头A的方向作为前方。

工具机M包含：柱体1、可升降地被引导于柱体1中的主轴单元10、及用于升降驱动主轴单元10的升降驱动机构20等；于该工具机M上附设有工具机用主轴平衡装置30(以下，称为主轴平衡装置30)，其具有支持主轴单元10，并可减轻升降驱动机构20的负荷的气体弹簧31。

柱体1的前端部设置有铅直的导轨2，于主轴单元10的框架构件11的后端部固定安装有滑块12，于导轨2上扣合有滑块12，且主轴单元10可升降自如地被引导。

主轴单元10包含：框架构件11；主轴13，其沿铅直轴心可旋转自如地支持于框架构件11的前部，且以可装卸的方式将工具14安装于下端部；及电动马达15，其旋转驱动主轴13。电动马达15安装于框架构件11的前部的上部侧且直接连接于主轴13。电动马达15电性连接于控制装置16，且由该控制装置16驱动控制，工具14与主轴13共同旋转驱动。

升降驱动机构20包含：电动马达21，其安装于柱体1的上端部侧；铅直的滚珠螺杆轴22，其直接连接于电动马达21且向下方延伸；滚珠螺杆螺帽23，其螺合于滚珠螺杆轴22且经由连接部24连接于主轴单元10。电动马达21电性连接于控制装置16，且由该控制装置16而驱动控制，滚珠螺杆轴22受到旋转驱动时，主轴单元10与滚珠螺杆螺帽23共同升降驱动。

以下，对主轴平衡装置30加以详细说明。

如图1、图2所示，主轴平衡装置30构成为：由气体弹簧31向上方对主轴单元10施加拉力，并利用该气体弹簧31的施力而减轻升降驱动机构20的负荷。

气体弹簧31，以铅直姿势配设于主轴单元10的上方位置。气体弹簧31包含：气压缸本体32、连杆33、及压缩气体34(例如，压缩氮气)，气压缸本体32例如利用托架35而固定于柱体1的前壁部，且连杆33自该气压缸本体32向下方延伸。

如图2所示，气压缸本体32包含：内筒40；外筒41，其位于内筒40直径方向的外侧；上侧端壁构件42及下侧端壁构件43，其固定安装于内筒40以及外筒41的上下两端部；及连杆引导构件44，其固定于下侧端壁构件43。且于外筒41与上下两端壁构件42、43之间由密封构件45、46密封。

于内筒40上可气密性滑动自如地内嵌连杆33的活塞部55，因此，于内筒40的内面上实施镜面加工。于内筒40的下端侧部分形成由多数个贯通孔组成的气体连通路40a。于上侧端壁构件42上形成排气孔42a，于下侧端壁构件43上形成连杆引导安装孔43a。

连杆引导构件44包含筒状部44a、及自筒状部44a的下端部伸出的凸缘状的抵接部44b，筒状部44a内嵌于连杆引导安装孔43a，于筒状部44a与下侧端壁构件43之间由密封构件47密封。又，抵接部44b自下侧抵接并固定于下侧端壁构件43，该状态下，筒状部44a较下侧端壁构件43更向上侧突出，筒状部44a的上端部位于气体连通路40a稍上方的位置。活塞部55扣止于筒状部44a的上端部时不能向下方移动，气体连通路40a不会由活塞部55塞住。

于气压缸本体32的内部，活塞部55的下侧，由连杆部56、筒状部44a、下侧端壁构件43、及内筒40围成的部分，形成收容有压缩气体34的压缩气体作动室50，于内筒40与外筒41之间，由内筒40、外筒41、及上下两端壁构件42、43围成的部分，形成填充有压缩气体34的压缩气体填充室51。如此，于气体弹簧31上，设置有压缩气体作动室50及独立于压缩气体作动室50而形成的压缩气体填充室51，压缩气体填充室51利用气体连通路40a连通于压缩气体作动室50。

设定连杆33以及气压缸本体32的长度等，使连杆33对于气压缸本体32至少可在与主轴单元10的升降行程大致相等的既定行程中进退移动。连杆33包含形成于其上端部的活塞部55、及自活塞部55向下方延伸的连杆部56，活塞部55经由密封构件57可气密性滑动自如地内嵌于内筒40，连杆部56经由密封构件58可气密性滑动自如地插通于连杆引导构件44、且向下方外部突出。

于活塞部55的下面的连杆部56周围形成环状的受压部55a，该受压部55a受到压缩气体作动室50的压缩气体34的气压的压力，而对连杆33施以向上方的施力。此处，W(气体弹簧31的施力)≒P(压缩气体34的气压)×S(受压部55a的面积)，以使W与主轴单元10的重量相等的方式，设定压缩气体34的气压P与受压部55a的面积S。

于连杆部56的下端部设置有螺杆部56a，于该螺杆部56a上螺合有自锁螺帽59。另一方面，于主轴单元10的框架构件11的上端部形成螺孔11a，于该螺孔11a上螺合有螺杆部56a，自锁螺帽59压着于框架构件11的上面，连杆33的下端部连接于主轴单元10的上端部。另外，相对于螺杆部56a调节自锁螺帽59的螺合位置，可微调连杆33与主轴单元10的连接位置。

以下，对上述主轴平衡装置30的作用/效果加以说明。

如上所述，气体弹簧31包含：气压缸本体32、连杆33、及压缩气体34，以铅直姿势将该气体弹簧31配设于主轴单元10的上方位置，连杆33的下端部连接于主轴单元10的上端部，利用气体弹簧31可对主轴单元10向上方施加拉力。

而且，利用气体弹簧31维持使主轴单元10受到向上方的拉力的状态，利用升降驱动机构20使主轴单元10下降驱动时，连杆33相对于气体弹簧31的气压缸本体32而伸出，气体弹簧31伸长，利用升降驱动机构20使得主轴单元10上升驱动时，连杆33相对于气体弹簧31的气压缸本体32而缩入，气体弹簧31收缩。

如此，利用可伸缩自如的气体弹簧31，极力简化结构，确保主轴单元10的升降的自由度，并且确实地对主轴单元10施加向上方的拉力，除于主轴单元10静止时的状态外，即使于升降时的状态下，也可对于主轴单元10产生与其重量大致相等的向上的力，而可有效地支持主轴单元10。

即，相应于主轴单元10的重量，适当地设定气体弹簧31的尺寸、形状以及压缩气体34的压力，利用该压缩气体34的压力，由气体弹簧31稳定地对主轴单元10施加向上方的拉力，从而可确实且有效地减轻升降驱动机构20的负荷，其结果，可使升降驱动机构20小型化，可确实地提高因升降驱动机构20而产生的主轴单元10上下方向升降驱动位置的精度，即机械加工精度，且可进一步提高主轴单元10的升降速度。

并且，因不必将气体弹簧31配置于主轴单元10与其下侧的底座之间，可使其不妨碍工具机作业等而配置，并且，因无需于主轴单元10上安装气体弹簧31，主轴单元10上也不必设置特别的气体弹簧31的安装结构，连杆33与主轴单元10仍可进行简单的连接，故可容易地适用于现有的工具机M中。

气体弹簧31与拉力弹簧不同，其耐久性优良，即便收容于气压缸本体32的压缩气体34有所减少，也可容易地进行补充而使其复原。因于主轴单元10上不需要安装气体弹簧31，不需要使主轴单元10超过需要的程度而进行大型化，只需利用气体弹簧31仅向该主轴单元10施压即可，故可使气体弹簧31小型化，结构也变得简单，且有利于制造成本。

于连杆33的上端部，因形成可气密性滑动自如地内嵌于气压缸本体32的活塞部55，可确实于气压缸本体32中进退移动自如地引导连杆33，且于气压缸本体32的内部较活塞部55更偏于连杆侧(下侧)，形成收容有压缩气体34的压缩气体作动室50，因此，利用该压缩气体作动室50的压缩气体34，可确实地对连杆33向上方施压，因设置有压缩气体填充室51，且其与该压缩气体作动室50是相独立而形成并填充有压缩气体34，且利用气体连通路40a而连通于压缩气体作动室50，故虽由连杆33的进退移动引起的压缩气体作动室50的体积变化较大，但可抑制此时压缩气体34的气压的变化量，且可利用大致固定的施力对主轴单元10施加拉力。

气压缸本体32包含内嵌有活塞部55的内筒40，及位于该内筒40直径方向的外侧的外筒41，因于该内筒40与外筒41之间形成有压缩气体填充室51，故于气体弹簧31上可一体紧密地设置压缩气体填充室51，可使主轴平衡装置30的整体结构紧密，有利于对现有的工具机M的安装等。

(实施例2)

如图3所示，主轴平衡装置30A包括气体弹簧31A，及独立于气体弹簧31A而设的压缩气体填充室51A，以该气体弹簧31A代替实施例1的气体弹簧31，而适合使用于工具机M中。另外，对于与实施例1相同的部分使用同一符号，而省略说明。

气体弹簧31A包含：气压缸本体32A、连杆33、及压缩气体34，气压缸本体32A，于实施例1的气压缸本体32中，省略外筒41，形成为对于内筒40、上侧端壁构件42、及下侧端壁构件43加以部分变更后的形状，于气压缸本体32A的内部形成压缩气体作动室50。

气压缸本体32A包含：筒构件40A、固定安装于筒构件40A的上下两端部的上侧端壁构件42A与下侧端壁构件43A、及固定于下侧端壁构件43A上的连杆引导构件44。筒构件40A相当于实施例1中的内筒40，于该筒构件40A，形成面对压缩气体作动室50的连通路40b，用以代替实施例1中的多数个连通路40a。筒构件40A与上下两端壁构件42A、43A的间由密封构件45A、46A而密封。于上侧端壁构件42A上形成排气孔42a，于下侧端壁构件43A上形成连杆引导安装孔43a。

于压缩气体填充单元51Aa上，设置填充有压缩气体34的压缩气体填充室51A，自该压缩气体填充单元51Aa延伸的气体管51Ab连接于连通路40b，利用相当于气体连通路的气体管51Ab与连通路40b，连通压缩气体作动室50与压缩气体填充室51A。根据该主轴平衡装置30A，气体弹簧31A可较实施例1的气体弹簧31进一步小型化，从气体弹簧31A的安装空间变小的方面而言较为有利。其它皆与实施例1具有同样的作用/效果。

(实施例3)

如图4所示，主轴平衡装置30B使用包括气体弹簧31B、且用该气体弹簧31B代替实施例1中的气体弹簧31而适用于工具机M中者。气体弹簧31B包含：气压缸本体32B、连杆33B、及压缩气体34，连杆33B自气压缸本体32B向上下两方延伸，于气压缸本体32B的大致整个内部形成收容有压缩气体34的压缩气体作动室50B。

气压缸本体32B包含：筒构件60、固定安装于筒构件60的上下两端部的上侧端壁构件61及下侧端壁构件62、固定于上侧端壁构件61上的上侧连杆引导构件63、以及固定于下侧端壁构件62上的下侧连杆引导构件64。筒构件60与上下两端壁构件61、62之间由密封构件65、66密封，于上下两端壁构件61、62上形成连杆引导安装孔61a、62a。

上侧连杆引导构件63包含：筒状部63a、及自筒状部63a的上端部伸出且呈凸缘状的抵接部63b，筒状部63a内嵌于连杆引导安装孔61a，于筒状部63a与上侧端壁构件61之间由密封构件67密封。筒状部63a的内面部，于上端部安装有防尘密封70，于其下侧安装有密封构件71，于其下侧形成凹部63c，于该凹部63c内填充有润滑用的油脂72，于其下侧安装有滑动性优良的连杆引导73。另外，可于凹部63c填充润滑用的油，亦可不进行任何填充。

下侧连杆引导构件64包含筒状部64a及自筒状部64a的下端部伸出且呈凸缘状的抵接部64b，筒状部64a内嵌于连杆引导安装孔62a，于筒状部64a与下侧端壁构件62之间由密封构件68密封。筒状部64a的内面部中，于下端部安装有防尘密封75，于其上侧安装有密封构件76，于其上侧形成有凹部64c，于其凹部64c填充有润滑用油脂77，于其上侧安装有滑动性优良的连杆引导78。另，可于凹部64c填充润滑用油，亦可不进行任何填充。

设定连杆33B及气压缸本体32B的长度等，使连杆33B对于气压缸本体32B，至少在与主轴单元10的升降行程大致相等的既定行程中可进退移动。连杆33B包含：一端侧连杆部80，其自气压缸本体32B下侧的连杆引导构件64向下方外部突出，且形成下端侧部分；及他端侧连杆部81，其直径大于一端侧连杆部80并以同轴状连接于其上端部，且自气压缸本体32B上侧的连杆引导构件63向上方外部突出。

一端侧连杆部80经由连杆引导78可滑动自如地插通于下侧连杆引导构件64，于该一端侧连杆部80与下侧连杆引导构件64之间，由防尘密封75、密封构件76、及油脂77密封；他端侧连杆部81经由连杆引导73可滑动自如地插通于上侧连杆引导构件63，于该他端侧连杆部81与上侧连杆引导构件63之间，由防尘密封70、密封构件71、及油脂72密封。

一端侧连杆部80与他端侧连杆部81的连接部82收容于气压缸本体32B的内部，于该连接部82，设置于一端侧连杆部80上端部的螺杆部83，经由直径大于他端侧连杆部81的圆板状的扣止构件84而螺合于他端侧连杆部81，一端侧连杆部80与他端侧连杆部81相连接，于该等连杆部80、81上固定有扣止构件84。

扣止构件84抵接于上侧连杆引导构件63的筒状部63a时，连杆32B位于上限位置，而扣止构件84抵接于下侧连杆引导构件64的筒状部64a时，连杆32B位于下限位置，连杆32B维持连杆部80、81插通于连杆引导构件64、63的状态，而在不脱离于该上限位置与下限位置之间的状态下可进退移动。

于扣止构件84下面的一端侧连杆部80的周围形成环状的受压部85，该受压部85受到压缩气体作动室50B的压缩气体34的气压的压力，而对连杆33B施以向上方的施力。因此，W(气体弹簧31B的施力)≒P(压缩气体34的气压)×S(受压部85的面积)，使W与主轴单元10的重量相等，以此方式设定压缩气体34的气压P与受压部85的面积S(即，一端侧连杆部80与他端侧连杆部81的直径)。

于一端侧连杆部80的下端部设置螺杆部87，于该螺杆部87上螺合有自锁螺帽88，与实施例1同样，于主轴单元10的框架构件11的螺孔11a上螺合有螺杆部87，自锁螺帽88压着于框架构件11的上面，连杆33B的下端部连接于主轴单元10的上端部。

根据该主轴平衡装置30B，连杆33B包含一端侧连杆部80与他端侧连杆部81，该一端侧连杆部80由气压缸本体32B的下侧连杆引导构件64向下方外部突出且形成下端侧部分，该他端侧连杆部81的直径大于该一端侧连杆部80并以同轴状连接于该基端部，且自气压缸本体32B的连杆引导构件63向上方外部突出，故可确实进退移动自如地在气压缸本体32B中引导连杆33B。

并且，于气压缸本体32B的大致整个内部形成收容有压缩气体34的压缩气体作动室50B，将一端侧连杆部80与他端侧连杆部81的连接部82收容于气压缸本体32B的内部，且于该连接部82形成受到压缩气体作动室50B的压缩气体34的气压的压力的环状的受压部85，因此，于维持连杆33B不拔脱的状态下，由压缩气体34可确实地对其向上方施力，而可抑制由连杆33B的进退移动引起的压缩气体作动室50B的体积变化，即，可抑制压缩气体34的气压的变化量，且可利用大致固定的施力对主轴单元10施加拉力。

又，因连杆33B不直接于气压缸本体32B的内面滑动，于气压缸本体32B(筒构件60)的内面不需要实施精密的镜面加工，因此于气压缸本体32B的制造方面较有利。该气体弹簧31B，形成较气压缸本体32B的直径较大的直径，不过度使一端侧连杆部80的直径缩小之下，扩大受压部85的面积，从而可扩大施力，且可对大重量的主轴单元10确实地向上方施力。其它方面，基本与实施例1具有同样的作用/效果。

(实施例4)

如图5所示，主轴平衡装置30C包括气体弹簧31C，且以该气体弹簧31C代替实施例1的气体弹簧31而适合使用于工具机M中者。该气体弹簧31C包含气压缸本体32C、连杆33C、以及压缩气体34，气压缸本体32C具有：压缩气体作动室50C、筒构件60C、上侧端壁构件61C、下侧端壁构件62C、上侧连杆引导构件63C、以及下侧连杆引导构件64C，连杆33C具有：一端侧连杆部80C、他端侧连杆部81C、包括扣止部84C与受压部85C的连接部82C。

该气体弹簧31C与实施例3中的气体弹簧31B的尺寸/形状不同，然而结构基本相同，故省略其详细说明。但，该气体弹簧31C，向压缩气体作动室50C内补充压缩气体34，又，作为用于调节该压缩气体34的气压的装置，而于一端侧连杆部80C与上侧连杆引导构件63C上，形成连接压缩气体作动室50C与外部的气体通路90、91，于气体通路90上设有单向阀92。

并且，于气体通路90上连接既定的气体供给装置(省略图标)，可进行压缩气体34的补充与气压的调节。根据该主轴平衡装置30C，使该气体弹簧31C小型化，而成为适合对小重量的主轴单元10向上方施力。其它方面皆与实施例3具有同样的作用/效果。另外，于实施例1～3的气体弹簧31、31A、31B中，也可向压缩气体作动室内补充压缩气体，又，也可具备用于调节该压缩气体的气压的装置。

(实施例5)

如图6所示，主轴平衡装置30D包括气体弹簧31D，气体弹簧31D的连杆33D的一端部经由链条构件95与链轮96、97而连接于主轴单元10的上端部。适合使用该主轴平衡装置30D的工具机M与实施例1中相同，主轴平衡装置30D的气压缸本体32D，例如利用托架35D而固定于柱体1的后壁部，且连杆33D自该气压缸本体32D向上方延伸。

链轮96配置于气体弹簧31D的上方位置，可旋转自如地由固定于柱体1的托架96a支持，链轮97配置于主轴单元10的上方位置，可旋转自如地由固定于柱体1的托架97a支持，在链条构件95的两端部连接于连杆33D的上端部与主轴单元10的上端部的状态下，链条构件95挂装于链轮96、97。关于气体弹簧31D，可适用实施例1～4中的气体弹簧31、31A、31B、31C。

根据该主轴平衡装置30D，将连杆33D的一端部经由链条构件95、与链轮96、97而连接于主轴单元10的上端部，故可提高气体弹簧31D的配置自由度，且可确实地对主轴单元10施加向上方的拉力。所以，可例如以横向姿势将气体弹簧31D安装于柱体1的上壁，或以各种姿势将气体弹簧31D安装于其它各种位置，且将该连杆33D与主轴单元10经由链条构件与链轮而连接，可对主轴单元10施加向上方的拉力。

(实施例6)

虽然图示省略，然而也可构成为，利用作用于气体弹簧的气压缸本体的施力，以可对主轴单元施加向上方的拉力的方式，使气压缸本体的他端部连接于主轴单元，利用气体弹簧的施力而减轻升降驱动机构的负荷。于此情形时，作为气体弹簧，可使用实施例1～5中的气体弹簧31、31A、31B、31C、3iD。

此外，可于不脱离本发明的主旨范围内，进行上述揭示事项以外的各种变更而实施，又，本发明可适用于具有主轴单元与用于升降驱动主轴单元的升降驱动机构的各种工具机中。

Claims (6)

1.一种工具机用主轴平衡装置，其特征为：在具有用于固定工具的主轴及旋转驱动该主轴的电动马达的主轴单元与升降驱动该主轴单元的升降驱动装置的工具机中，

具备有气体弹簧，其具有气压缸本体、连杆及压缩气体；该连杆相对于气压缸本体，至少可进退移动与上述主轴单元的升降行程大致相等的既定行程，且至少一端侧部分自气压缸本体的一端部向外部突出；该压缩气体收容于气压缸本体内部的至少一部分内，且对于上述连杆向自其一端侧部分的气压缸本体突出量减少的缩入方向施力；

利用作用于上述气体弹簧的连杆的施力，以可对于上述主轴单元施加向上拉力的方式，使上述连杆的一端部连接于主轴单元；

利用上述气体弹簧的施力减轻上述升降驱动装置的负荷。

2.如权利要求1所述的工具机用主轴平衡装置，其特征为，于上述连杆的基端部，形成有可气密性滑动自如地内嵌于气压缸本体内的活塞部；上述气压缸本体的内部中，于较上述活塞部更偏于连杆侧，形成收容有上述压缩气体的压缩气体作动室；设置有压缩气体填充室，其与该压缩气体作动室相互独立形成，并填充有压缩气体，且利用气体连通路连通于压缩气体作动室。

3.如权利要求2所述的工具机用主轴平衡装置，其特征为，上述气压缸本体包含内嵌有上述活塞部的内筒，及位于该内筒直径方向外侧的外筒；于该内筒与外筒之间形成有上述压缩气体填充室。

4.如权利要求1所述的工具机用主轴平衡装置，其特征为，上述连杆包含：一端侧连杆部，其形成上述一端侧部分；以及

他端侧连杆部，其直径大于该一端侧连杆部，且同轴状连接于该基端部，并自气压缸本体的他端部向外部突出；于上述气压缸本体的大致整个内部，形成收容有上述压缩气体的压缩气体作动室；

上述一端侧连杆部与他端侧连杆部的连接部收容于气压缸本体内部，于该连接部形成有环状受压部，其受到上述压缩气体作动室的压缩气体的气压的压力。

5.如权利要求1至4中任一项所述的工具机用主轴平衡装置，其特征为，上述气体弹簧的气压缸本体以铅直姿势配设于主轴单元的上方位置，上述连杆的一端部连接于主轴单元的上端部。

6.如权利要求1至4中任一项所述的工具机用主轴平衡装置，其特征为，上述连杆的一端部经由链条构件与链轮而连接于主轴单元的上端部。

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