CN111195828A - 直动机构、平衡装置以及机床 - Google Patents

直动机构、平衡装置以及机床 Download PDF

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Abstract

本发明提供直动机构、平衡装置以及机床。直动机构(30)具备：轴(32)；基座部件(34)，其具有轴(32)能够插通的贯通孔(34O)；静压轴承(36)，其设置在配置于贯通孔(34O)的轴(32)与基座部件(34)之间，通过向轴(32)引导加压流体来相对于基座部件(34)能够滑动地支撑轴(32)；以及环状部件(38)，其设置在静压轴承(36)与基座部件(34)之间，并利用弹性来支撑静压轴承(36)。

Description

直动机构、平衡装置以及机床
技术领域
本发明涉及减少作用于能够沿导向轴滑动的滑块的重力的平衡装置、具有该平衡装置的机床、以及用于平衡装置等的直动机构。
背景技术
机床中，在能够沿在上下方向上进行导向的垂直轴移动的滑块安装有主轴头等，作用于该滑块的重力趋于变大。因此，有时在机床设置平衡装置。
例如在日本特开2006-297504号公报的机床中公开一种空气静压平衡器，该空气静压平衡器具有供上下移动自如的主轴头安装的气压缸、插入在该气压缸内的活塞、以及支撑活塞的空气静压轴承。在该空气静压平衡器中，通过向气压缸内供给高压空气，来减少因主轴头的自重而产生的重力负荷。
发明内容
但是，当组装日本特开2006-297504号公报的空气静压平衡器时，即使在活塞的轴芯相对于主轴头的轴芯仅稍微倾斜的情况下，也会从空气静压轴承吹出气压缸内的高压空气，从而有空气静压平衡器成为振动源的担忧。因此，需求高精度地调整轴芯，但其调整趋于困难。
因此，本发明的目的在于提供能够减少轴心调整的难度的直动机构、平衡装置以及机床。
本发明的第一方案是一种直动机构，具备：轴；基座部件，其具有上述轴能够插通的贯通孔；静压轴承，其设置在配置于上述贯通孔的上述轴与上述基座部件之间，通过向上述轴引导加压流体来相对于上述基座部件能够滑动地支撑上述轴；以及环状部件，其设置在上述静压轴承与上述基座部件之间，并利用弹性来支撑上述静压轴承。
本发明的第二方案是一种平衡装置，该平衡装置具有上述直动机构，减少对能够沿导向轴移动的滑块作用的重力，并具备：缸筒，其以覆盖上述贯通孔的一方开口侧的方式固定于上述基座部件，并具有从上述开口突出的上述轴插入的内部空间；以及调节器，其设于与上述缸筒的上述内部空间连通的配管，将上述缸筒的上述内部空间内的压缩气体的气压调整为预定压力，上述轴沿上述导向轴设置，上述基座部件固定于上述滑块，并与上述滑块连动地移动。
本发明的第三方案是一种具有上述平衡装置的机床，其具备上述导向轴、上述滑块、以及使上述滑块沿上述导向轴移动的驱动部。
根据本发明，即使轴的轴芯从预先决定的规定位置倾斜，环状部件也会因从静压轴承引导至轴的加压流体而变形，从而静压轴承能够沿轴的轴芯移动，并且维持静压轴承能够沿轴的轴向移动的状态。因此，能够减少轴心调整的难度。
通过以下参照附图说明的实施方式的说明，上述的目的、特征以及优点会变得容易了解。
附图说明
图1是示出机床的示意图。
图2是图1的II-II线的向视剖视图。
图3是将图2所示的直动机构放大的图。
图4是在与图2相同的视角下示出变形例1的方式的剖视图。
图5是在与图3相同的视角下示出变形例2的方式的图。
具体实施方式
以下，举出优选的实施方式，并参照附图对本发明进行详细说明。
〔实施方式〕
图1是示出机床10的示意图，图2是图1的II-II线的向视剖视图。图1及图2中示出上下方向。下方向是重力作用的方向，上方向是与重力作用的方向相反的方向。此外，与上下方向(铅垂方向)正交的方向是水平方向。
如图1及图2所示，机床10具有基台12、导向轴14、滑块16、驱动部18(参照图2)、压缩机20(参照图1)以及平衡装置22。
基台12是用于设置导向轴14及平衡装置22的台。在基台12形成有用于流动从压缩机20输出的压缩气体的流路12A(参照图2)。
导向轴14是对滑块16进行导向的轴，固定于基台12。在本实施方式中，一对导向轴14沿铅垂方向(上下方向)大致平行地延伸。此外，导向轴14可以为一个，也可以为三个以上。并且，导向轴14也可以沿相对于地平面(水平方向的面)倾斜的方向延伸。
滑块16能够沿导向轴14移动。在该滑块16安装主轴台等。
驱动部18(参照图2)使滑块16沿导向轴14移动。在本实施方式中，驱动部18是具有一对线圈18A及一对磁铁18B的线性马达。
一对线圈18A安装在固定于滑块16的安装部件CM，并配置为隔着该安装部件CM而相互对置。一对磁铁18B分别各一个地安装于一对导向轴14的每一个，并配置为沿该导向轴14相互对置。此外，驱动部18也可以具有马达和将该马达的旋转力传递至滑块16的滚珠丝杠及螺母等动力传递机构。
压缩机20压缩气体，并输出压缩后的压缩气体。该压缩机20的配管20A的一端与形成于基台12的流路12A的输入端连接。此外，作为气体的具体例，可以举出空气或者氮气。
平衡装置22减少作用于滑块16的重力，并具备一对直动机构30。一对直动机构30对称配置。由于一对直动机构30的构造彼此相同，所以此处仅说明一个直动机构30的构造。图3是将图2的直动机构30放大的图。如图2及图3所示，直动机构30具有轴32、基座部件34、静压轴承36以及环状部件38。
轴32固定于基台12，并沿导向轴14设置。轴32处于不与导向轴14接触的状态，配置于导向轴14的与磁铁18B的配置侧相反的一侧。在本实施方式中，在轴32形成有用于流动从压缩机20输出的压缩气体的流路32A。该流路32A的输入端与形成于基台12的流路12A的输出端连接。
基座部件34固定于滑块16，并与该滑块16连动地移动。基座部件34例如形成为板状，从固定于滑块16的一端侧朝向轴32大致沿水平方向延伸。在基座部件34形成有能够使轴32插通的贯通孔34O。
静压轴承36通过向轴32引导加压流体，来相对于基座部件34能够滑动地支撑轴32。即，静压轴承36通过向轴32引导加压流体而能够沿轴32的轴向移动。加压流体是被加压后的流体，从静压轴承36的外部向静压轴承36供给。作为流体的具体例，可以举出空气、氮气等气体、或者润滑油。此外，向静压轴承36供给的加压流体也可以是从压缩机20输出的压缩气体。
静压轴承36设置在配置于基座部件34的贯通孔34O的轴32与基座部件34之间。在静压轴承36的外周面形成有两个环状的槽36G(参照图3)。两个槽36G沿轴32延伸的方向(铅垂方向)相互空开间隔地形成。
环状部件38利用弹性来支撑静压轴承36，设置在基座部件34与静压轴承36之间。作为环状部件38的具体例，可以举出橡胶制的O型圈。在本实施方式中，如图3所示，在形成于静压轴承36的外周面的两个槽36G分别各配置有一个环状部件38，所配置的各个环状部件38利用弹性来支撑静压轴承36。
由于环状部件38利用弹性来支撑静压轴承36，所以因从静压轴承36引导至轴32的流体而变形。因此，即使环状部件38的轴32的轴芯相对于导向轴14倾斜，也能够使静压轴承36沿其轴芯移动。也就是说，静压轴承36能够与轴32的方向一致地移动与环状部件38的变形量相应的量，从而维持能够沿轴32的轴向移动的状态。此外，通过将环状部件38配置在形成于静压轴承36的外周面的槽36G内，能够容易抑制环状部件38在由静压轴承36支撑的轴32延伸的方向上偏移。
如图1及图2所示，除上述的直动机构30之外，平衡装置22还具备缸筒40及调节器42(参照图1)。
缸筒40分别各一个地固定于一对基座部件34的每一个。具体而言，缸筒40以覆盖设于基座部件34的贯通孔34O的一个开口侧的方式固定于基座部件34，并具有从该一个开口突出的轴32插入的内部空间。
若滑块16因驱动部18而沿导向轴14移动，则固定于滑块16的基座部件34和固定于该基座部件34的缸筒40与滑块16连动地移动。具体而言，缸筒40与滑块16连动地沿插入在缸筒40的内部空间内的轴32往复运动。
压缩机20的配管20A经由形成于基台12的流路12A以及形成于轴32的流路32A而与缸筒40的内部空间连通。因此，从压缩机20输出的压缩气体经由流路12A、32A向缸筒40的内部空间流入。流入至缸筒40的内部空间的压缩气体由静压轴承36及环状部件38密封。
具体而言，静压轴承36利用引导至轴32的加压流体来密封静压轴承36与轴32之间的缝隙，并利用环状部件38来密封环状部件38与基座部件34之间的缝隙。也就是说，静压轴承36除如上所述地支撑轴32的功能之外，还兼具密封缸筒40的内部空间的功能。并且，环状部件38除如上所述地一边允许静压轴承36的移动一边支撑静压轴承36的功能之外，还兼具密封缸筒40的内部空间的功能。
调节器42设于压缩机20的配管20A，将缸筒40的内部空间内的压缩气体的气压调整为预定压力。预定压力根据滑块16的重量以及安装于滑块16的部件的重量来设定。也就是说，设定与作用于滑块16的重力相当的压力。因此，调节器42利用缸筒40的内部空间内的压缩气体，能够消除或者减少作用于滑块16的重力。其结果，能够减少驱动部18的负荷，并且利用该驱动部18能够使滑块16顺利地移动。
〔变形例〕
以上，作为本发明的一例，对作为上述实施方式进行了说明，但本发明的技术范围不限定于上述实施方式所记载的范围。当然能够对上述实施方式施加多种变更或者改进。施加这样的变更或者改进后的方式也能够包括在本发明的技术范围内，这从权利要求书的记载可明确。
(变形例1)
图4是在与图2相同的视角下示出变形例1的方式的剖视图。在变形例1的平衡装置22中，没有基台12的流路12A及轴32的流路32A，配管20A的一端与缸筒40连接。也就是说，在上述实施方式中，配管20A经由基台12的流路12A及轴32的流路32A而与缸筒40的内部空间连通，相对于此，在变形例1中，直接与缸筒40的内部空间连通。
这样，即使配管20A直接与缸筒40的内部空间连通，也与上述实施方式相同，能够利用调节器42将缸筒40的内部的压缩气体的气压调整为预定压力。
(变形例2)
图5是在与图3相同的视角下示出变形例2的方式的图。在变形例2的直动机构30中，在基座部件34的与静压轴承36对置的面侧形成有两个环状的槽34G。两个槽34G沿轴32延伸的方向(铅垂方向)相互空开间隔地形成。在各个槽34G配置环状部件38。
这样，即使在基座部件34形成有用于配置环状部件38的槽34G，也与上述实施方式相同，能够容易抑制环状部件38在由静压轴承36支撑的轴32延伸的方向上偏移。此外，在图5所示的例子中，没有形成于静压轴承36的槽36G，但也可以具有该槽36G。也就是说，若在静压轴承36及基座部件34的至少一方形成槽36G、34G，则能够容易抑制环状部件38的偏移。
(变形例3)
在上述实施方式及变形例2中，槽36G、34G的个数为两个，但可以为一个，也可以为三个以上。此外，也可以没有槽36G、34G。并且，在上述实施方式及变形例2中，槽36G、34G的形状呈环状，但也可以并非呈环状。并且，在上述实施方式及变形例2中，槽36G、34G是能够配置一个环状部件38的部件，但也可以是能够配置多个环状部件38的部件。
(变形例4)
在上述实施方式及变形例2中，环状部件38的个数为两个，但可以为一个，也可以为三个以上。此外，在环状部件38为多个的情况下，可以相互空开间隔地配置环状部件38，也可以以接触的状态配置环状部件38。
(变形例5)
在上述实施方式中，直动机构30用于平衡装置22，但也可以用于平衡装置22以外的装置。
(变形例6)
上述实施方式及变形例1～5也可以在不产生矛盾的范围内任意组合。
〔从实施方式获得的发明〕
以下记载能够从以上的实施方式及变形例理解的发明。
(第一发明)
第一发明是一种直动机构30，具备：轴32；基座部件34，其具有轴32能够插通的贯通孔34O；静压轴承36，其设置在配置于贯通孔34O的轴32与基座部件34之间，通过向轴32引导流体来相对于基座部件34能够滑动地支撑轴32；以及环状部件38，其设置在静压轴承36与基座部件34之间，并利用弹性来支撑静压轴承36。
在该直动机构30中，即使轴32的轴芯从预先决定的规定位置倾斜，环状部件38也会因从静压轴承36引导至轴32的加压流体而变形。由此，静压轴承36能够移动至能沿轴32的轴芯移动的位置。因此，根据直动机构30，能够减少轴心调整的难度。
也可以在静压轴承36及基座部件34的至少一方形成有槽34G、36G，并在槽34G、36G的内部配置环状部件38。由此，能够容易抑制环状部件38在由静压轴承36支撑的轴32所延伸的方向上偏移。
(第二发明)
第二发明是一种平衡装置22，该平衡装置22具有上述的直动机构30，减少对能够沿导向轴14移动的滑块16作用的重力。平衡装置22具备：缸筒40，其以覆盖贯通孔34O的一方开口侧的方式固定于基座部件34，并具有从开口突出的轴32插入的内部空间；以及调节器42，其设于与缸筒40的内部空间连通的配管20A，将缸筒40的内部空间内的压缩气体的气压调整为预定压力。轴32沿导向轴14设置，基座部件34固定于滑块16，并与滑块16连动地移动。
在该平衡装置22中，即使轴32的轴芯相对于导向轴14倾斜，环状部件38也会因从静压轴承36引导至轴32的加压流体而变形。由此，静压轴承36能够移动至能沿轴32的轴芯移动的位置。因此，根据平衡装置22，能够减少轴心调整的难度。
(第三发明)
第三发明是一种具有上述的平衡装置22的机床10，其具备导向轴14、滑块16、以及使滑块16沿导向轴14移动的驱动部18。
在该机床10中，由于具有上述的平衡装置22，所以即使轴32的轴芯相对于导向轴14倾斜，静压轴承36也能够移动至能沿轴32的轴芯移动的位置。因此，根据机床10，能够减少轴心调整的难度。
驱动部18也可以是线性马达。由于利用平衡装置22来减少作用于滑块16的重力，所以利用线性马达能够使滑块16顺利地移动。

Claims (5)

1.一种直动机构，其特征在于，具备：
轴；
基座部件，其具有上述轴能够插通的贯通孔；
静压轴承，其设置在配置于上述贯通孔的上述轴与上述基座部件之间，通过向上述轴引导加压流体来相对于上述基座部件能够滑动地支撑上述轴；以及
环状部件，其设置在上述静压轴承与上述基座部件之间，并利用弹性来支撑上述静压轴承。
2.根据权利要求1所述的直动机构，其特征在于，
在上述静压轴承及上述基座部件的至少一方形成有槽，并在上述槽的内部配置上述环状部件。
3.一种平衡装置，具有权利要求1或2所述的直动机构，减少对能够沿导向轴移动的滑块作用的重力，其特征在于，具备：
缸筒，其以覆盖上述贯通孔的一方开口侧的方式固定于上述基座部件，并具有从上述开口突出的上述轴插入的内部空间；以及
调节器，其设于与上述缸筒的上述内部空间连通的配管，将上述缸筒的上述内部空间内的压缩气体的气压调整为预定压力，
上述轴沿上述导向轴设置，
上述基座部件固定于上述滑块，并与上述滑块连动地移动。
4.一种机床，具有权利要求3所述的平衡装置，其特征在于，
具备上述导向轴、上述滑块、以及使上述滑块沿上述导向轴移动的驱动部。
5.根据权利要求4所述的机床，其特征在于，
上述驱动部是线性马达。
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