JPH1177460A - 工作機械のオートバランサー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 応答性が速く、油圧又はエアー切れによる落
下防止ブレーキも不要で、モータ軸換算慣性モーメント
が小さく、加減速時のモータへの負担が小さく、油圧を
使用することによる摩擦力の増大に起因するモータへの
負担を小さくする工作機械のオートバランサーを提供す
る。 【解決手段】 主軸ヘツドを含む移動体にカムを設け、
コラムにばねを介して設けたカム押圧体を前記カムに弾
発的に係合せしめて前記移動体に働く重量を負荷させる
工作機械のオートバランサー。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、工作機械のオート
バランサーに関し、更に詳しくは主軸ヘッドを含む移動
体に働く重量を弾発的に負荷する工作機械のオートバラ
ンサーに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、工作機械のオートバランサーの技
術に関しては、種々の装置が提案されている。第１のも
のは、主軸ヘッド等の重量に見合うバランスウエートで
該主軸ヘッド等の重量を負担させるものである。

【０００３】第２のものは、被加工物を搭載し移動可能
に形成された移動物体に油圧シリンダーを設け、この油
圧シリンダー内に油圧源からの圧油を減圧弁およびリリ
ーフ弁を介して供給して移動物体をバランスさせる油圧
バランス装置において、上記減圧弁の調整軸に駆動モー
タを設け、且つ上記駆動モータに接続して電力増幅器を
設け、上記電力増幅器に接続して移動物体上の被加工物
の荷重に応じて電気信号を発する荷重検出器を設けた自
動調整油圧バランス装置であり、具体的には、予じめ移
動物体上の被加工物の荷重を締着前に電気信号として検
出し、この検出された電気信号を電力増幅器を介して減
圧弁に具備されたサーボモータに供給し、このサーボモ
ータを電圧の極性に対応して回転させることにより、こ
れに連結する調整軸の針弁と弁座との圧着力をばねによ
り変化させ、被加工物の重量変化による負荷変動に合わ
せて油圧シリンダのバランス力を調整するものである
（実開昭５２ー２１０８４号公報）。

【０００４】第３のものは、ボールねじを介してサーボ
モータにより変位する治具を含む対象物品を支持するた
めの油圧シリンダと、前記サーボモータの回転トルクを
検出するコントローラと、前記対象物品の標準重量を保
持し、電気信号として出力する標準重量設定器と、前記
コントローラから前記対象物品の重量に係るトルク信号
と標準重量設定器からの信号とを比較し、その偏差信号
を出力する比較器と、前記比較器からの偏差信号を増幅
器を介して受けて弁開度の調整を行い、所定量の圧油を
前記油圧シリンダに送給する比例電磁式減圧弁と、前記
比例電磁式減圧弁に所定の圧油を送給する油圧ポンプと
を含む重量バランス制御装置で、具体的にはボールねじ
を回転駆動するサーボモータに着目し、重量変化分前記
サーボモータを回転させてそのトルク信号により弁開度
の調整を図るものである（特公平５ー７３５２３号公
報）。

【０００５】第４のものは、上下に移動可能に支持され
工具が取り付けられる主軸ヘッドと、この主軸ヘッドを
上下に駆動する送りモータを有した工作機械のバランサ
装置において、上記主軸ヘッドに連結され、該主軸ヘッ
ドに上又は下方向に力を付勢するする負荷手段と、常時
は上記主軸ヘッドに働く重力に抗して上方向に力を付勢
し、上記工具による被加工物への加工時には下方向に付
勢し、あるいは力を加えないように上記負荷手段を制御
する制御手段を備えた工作機械のバランサ装置である
（特開平６ー２９７２１７）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、第１のもの
は、重量の大きいバランスウエートを採用するので広い
場所を取るとともに、主軸ヘッド等の重量変化に対し操
作上の手間がかかり、また、モータ軸換算慣性モーメン
トも大きく、加減速時のモータへの負担が大きいと云う
欠点を有する。

【０００７】また、第２のものは、油圧源を必要とし、
又油圧が切れた場合に備えての落下防止ブレーキを必要
とし、さらに油圧を使用するので摩擦力も大きくモータ
への負担が大きく、応答性が遅く追従性が悪いと云う欠
点を有する。

【０００８】さらに、第３のものは、第２のものと同じ
く油圧を利用するもので同様の欠点を有する。

【０００９】またさらに、第４のものも、第２及び第３
のものと同じく油圧を利用するもので、同様の欠点を有
する。なお、第４のものは、油圧に代えてエアーを用い
ることもできるものであるが、落下防止ブレーキが必要
なことは云うまでもなく、またエアーを遮断しても残圧
がありアクチュエータが動くなどの危険性があり安全性
の面で問題がある。

【００１０】そこで、本発明は、従来の技術を改良し、
応答性が速く、油圧又はエアー切れによる落下防止ブレ
ーキも不要で、モータ軸換算慣性モーメントが小さく、
加減速時のモータへの負担が小さく、油圧を使用するこ
とによる摩擦力の増大に起因するモータへの負担を小さ
くした工作機械のオートバランサーを提供することを課
題とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するために、次の手段を採るものである。すなわち、
請求項１の発明は、コラムに対し上下に移動可能に支持
される主軸ヘッドと、この主軸ヘッドを上下に駆動する
送りモータとを含んでなる工作機械に於いて、該主軸ヘ
ッドを含む移動体にカムを設け、他方前記カムに係合す
るカム押圧体を該コラムに弾性的に設け、前記カム押圧
体を前記カムに弾発的に係合せしめて前記移動体の重量
を負荷することを特徴とする工作機械のオートバランサ
ーである。

【００１２】また、請求項２の発明は、請求項１の発明
に於いて、前記カムは、カム押圧体に弾発的に係合する
カムの係合位置如何に係わらず、該カムに働く垂直分力
が等しい形状を成している工作機械のオートバランサー
である。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に本発明を図をまじえて詳細
に説明する。なお、図はあくまでも説明のためのもので
あり、本発明の精神を損なわない限り多少の変更は許容
される。

【００１４】（第１実施形態）図１は、本発明の工作機
械のオートバランサーを工作機械に適用した例を示すも
ので、ー部破断略側面図である。同図において、送りモ
ータ３は駆動軸２０を経てボールねじ５を回転せしめ
る。ボールねじ５にはナツト６が螺合されており、ボー
ルねじ５の回転によつてナツト６が上下動し、ナツト６
とともに主軸ヘツド１、主軸モータ４も上下動する。２
はスピンドルで、その先には工具Ｔが保持されている。
主軸ヘツド１の上部にブラケツト９がボルト２１により
取り付けられ、ブラケツト９の上部にはカム１０が設け
られている。１１はカム１０の曲面である。

【００１５】他方、カム押圧体は、コラム７に弾性的に
好ましくはばねにより取り付けられ、前記カム１０に弾
発的に係合している。図１ではカム押圧体の好ましい例
としてボール１２が示されているが、ボール１２は、ベ
ース８の上に立設されたコラム７の上部にブラケツト１
７を介してボルト１８により取り付けられている。勿
論、ブラケット１７を介さずに直接コラム７に取り付る
構造にしても良い。なお、ボール１２は、ロツド１５の
ー方の先端に設けられ、ロツド１５はその途中の部分が
シリンダー１９の中に収容され、鍔１４、ばね１３を備
えている。ボール１２はカム１０の下降により左方に押
しつけられ、ロツド１５の左方への移動とともにばね１
３も圧縮されつつ、ボール１２はばね１３の復原力によ
り主軸ヘッドを含む移動体に働く重量を負荷することに
なる。１６はガイド溝である。

【００１６】図３〜５は、カム１０とボール１２との接
触位置関係を示す説明図であるが、同図においてボール
１２からカム１０に伝えられる垂直分力Ｆ1V、Ｆ2V，Ｆ
3Vの間に略Ｆ1V＝Ｆ2V＝Ｆ3Vの関係が示される曲面がカ
ム１０の曲面１１として好ましい。これは、急激な衝撃
力の発生を防止して正確、迅速な位置調整を図るためで
ある。

【００１７】図１、３、４、５にもとづいて本発明の作
用を説明する。送りモータ３の回転によりボールねじ５
は回転せしめられ、このボールねじ５に螺合しているナ
ット６も回転する。図３は、ナット６の回転によりカム
１０が下降したときの状態を示し、ボールねじ５に掛か
る主軸ヘッド１を含む移動体は、カム１０に係合するボ
ール１２からの力Ｆ1の垂直分力Ｆ1Vによって負荷され
る。なお、Ｆ1Hは水平分力である。図４は、ボール１２
がカム１０の上下中間位置でカム１０と係合していると
きの状態を示すもので、このときには力Ｆ2のうち垂直
分力Ｆ2Vが前記移動体を負荷する。また、Ｆ2Hは水平分
力である。図５は主軸ヘッド１を含む移動体が上方に移
動したときの説明図であるが、このときにはばね１３の
復原力によってロッド１５は右方に前進し、カム１０に
は力Ｆ3が働き、そのうち垂直分力Ｆ3Vが前記移動体を
負荷する。なお、Ｆ3Hは水平分力である。

【００１８】（第２実施形態）図２は、他の実施例を示
すもので本発明のオートバランサーを適用した機械の略
正面図である。図２のものは、図１のものと異なり、主
軸ヘツド１の両側にカム１０がボルト２３で取り付けら
れ、この両側のカム１０にそれぞれ対応してボール１２
が、前記カム１０に斜め方向から係合するようにブラケ
ツト２２を介してコラム７に弾性的に取り付けられてい
る。弾性的に取り付ける例として、図２ではロツド１５
のー端の先端にボール１２が設けられるとともに、ロツ
ド１５の途中に鍔１４、ばね１３を備え、さらにそれら
の周りをシリンダ１９で覆い、ロツド１５の他端がガイ
ド溝１６の中を摺動するようになっているものが示され
る。なお、２４はボルトである。

【００１９】ここで、作用について説明する。送りモー
タ３の回転によりボールねじ５が回転し、螺合している
ナツト６も回転し、それに応じてカム１０が上昇し、ま
た下降することになる。カム１０に係合するボール１２
は、ボール１２につながるロツド１５がばね１３の復原
力の影響を受けつつガイド溝１６内を摺動することによ
り、主軸ヘツド１を含む移動体の重量を負荷することに
なる。

【００２０】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、応答性が速
く、油圧又はエアー切れによる落下防止ブレーキも不要
で、モータ軸換算慣性モーメントが小さく、加減速時の
モータへの負担が小さく、油圧を使用することによる摩
擦力の増大に起因するモータへの負担を小さくした工作
機械のオートバランサーが提供されるという顕著な効果
が奏される。

【００２１】請求項２の発明によれば、叙上の性能に加
え、さらに急激な衝撃力の発生の防止を図ることができ
る工作機械のオートバランサーが提供されるという顕著
な効果が奏される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を工作機械に適用した装置の第１実施形
態を示すー部破断略側面図である。

【図２】本発明を工作機械に適用した装置の第２実施形
態を示す略正面図である。

【図３】本発明に係るカムとボールとの接触位置関係を
示す説明図である。

【図４】本発明に係るカムとボールとの接触位置関係を
示す説明図である。

【図５】本発明に係るカムとボールとの接触位置関係を
示す説明図である。

【符号の説明】

１ 主軸ヘツド ２ スピンドル ３ 送りモータ ４ 主軸モータ ５ ボールねじ ６ ナット ７ コラム ９ ブラケツト １０ カム １２ ボール １３ ばね １４ 鍔 １５ ロツド １７ ブラケツト ２２ ブラケツト Ｔ 工具

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コラムに対し上下に移動可能に支持され
   る主軸ヘッドと、この主軸ヘッドを上下に駆動する送り
   モータとを含んでなる工作機械に於いて、該主軸ヘッド
   を含む移動体にカムを設け、他方前記カムに係合するカ
   ム押圧体を該コラムに弾性的に設け、前記カム押圧体を
   前記カムに弾発的に係合せしめて前記移動体の重量を負
   荷することを特徴とする工作機械のオートバランサー。
2. 【請求項２】 前記カムは、カム押圧体に弾発的に係合
   するカムの係合位置如何に係わらず、該カムに働く垂直
   分力が等しい形状を成していることを特徴とする請求項
   １に記載の工作機械のオートバランサー。