JP2001105256A - Main spindle balancer for machine tool - Google Patents
Main spindle balancer for machine toolInfo
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- JP2001105256A JP2001105256A JP28133899A JP28133899A JP2001105256A JP 2001105256 A JP2001105256 A JP 2001105256A JP 28133899 A JP28133899 A JP 28133899A JP 28133899 A JP28133899 A JP 28133899A JP 2001105256 A JP2001105256 A JP 2001105256A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】 本発明は工作機械用主軸バ
ランサに関し、特に、立て向き姿勢に設けたガススプリ
ングにより主軸ユニットを支持して、主軸ユニットを昇
降駆動する昇降駆動手段の負荷を軽減可能にしたものに
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a spindle balancer for a machine tool, and more particularly to a spindle spring supported in a vertical position to support a spindle unit and reduce the load on an elevation drive means for driving the elevation of the spindle unit. About what you did.
【０００２】[0002]
【従来の技術】 従来、マシニングセンタ等の工作機械
には、工具を装着する為の主軸とこの主軸を回転駆動す
る電動モータを有する主軸ユニットが設けられ、この主
軸ユニットが昇降駆動機構により支持されて昇降駆動さ
れる。この種の昇降駆動機構の多くは、鉛直のボールネ
ジシャフトと、このボールネジシャフトに螺合されて主
軸ユニットに連結されたボールネジナットと、電動モー
タとを有し、電動モータでボールネジシャフトを回転駆
動することにより、ボールネジナットとともに主軸ユニ
ットを昇降駆動するように構成されている。2. Description of the Related Art Conventionally, a machine tool such as a machining center is provided with a spindle unit having a spindle for mounting a tool and an electric motor for rotating the spindle, and the spindle unit is supported by an elevation drive mechanism. It is driven up and down. Many types of lifting drive mechanisms of this type include a vertical ball screw shaft, a ball screw nut screwed to the ball screw shaft and connected to the spindle unit, and an electric motor, and the electric motor drives the ball screw shaft to rotate. Thus, the spindle unit is driven to move up and down together with the ball screw nut.
【０００３】しかし、この種の工作機械では、昇降駆動
機構により重い主軸ユニットを支持して昇降駆動しなけ
ればならないため、昇降駆動機構の負荷が大きくなり、
主軸ユニットの上下方向の位置精度が低下する虞がある
し、主軸ユニットの昇降速度の一層の高速化を実現する
のが難しい。しかも、重い主軸ユニットを支持する昇降
駆動機構が大型化し製作コストが高価になるという問題
もある。However, in this type of machine tool, a heavy spindle unit must be supported and driven up and down by a lifting drive mechanism, so that the load on the lift drive mechanism increases.
There is a possibility that the vertical position accuracy of the spindle unit may be reduced, and it is difficult to further increase the vertical speed of the spindle unit. In addition, there is also a problem that the elevating drive mechanism for supporting the heavy spindle unit becomes large and the manufacturing cost becomes high.
【０００４】そこで、工作機械の昇降駆動機構の負荷を
軽減するようにした主軸バランサが実用に供されてい
る。例えば、特開平６−２９７２１７号公報には、主軸
ユニットの上側に固定的に設けた油圧シリンダであっ
て、ピストンロッドが下方へ延びその先端部が主軸ユニ
ットに連結された油圧シリンダと、油圧シリンダのピス
トンで仕切られた両油室に接続された方向切換弁と、方
向切換弁を介して油圧シリンダに油圧を供給する油圧供
給機構と、方向切換弁を切換え制御する制御装置を備え
た主軸バランサが開示されている。Therefore, a spindle balancer that reduces the load on a lifting drive mechanism of a machine tool has been put to practical use. For example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 6-297217 discloses a hydraulic cylinder fixedly provided above a main spindle unit, wherein a hydraulic cylinder having a piston rod extending downward and having a distal end connected to the main spindle unit; A main shaft balancer including a direction switching valve connected to both oil chambers partitioned by the piston, a hydraulic supply mechanism for supplying hydraulic pressure to the hydraulic cylinder via the direction switching valve, and a control device for switching and controlling the direction switching valve Is disclosed.
【０００５】この主軸バランサでは、昇降駆動機構によ
り主軸ユニットを昇降駆動する際、主軸ユニットの昇降
に同期して油圧シリンダのピストンロッドを伸縮駆動す
るとともに、その油圧シリンダにより、主軸ユニットの
重量と略同等の上向きの力を発生させて、昇降駆動機構
の負荷を軽減することが可能になる。尚、ワーク加工時
に主軸ユニットに下方推力が必要な場合は、油圧シリン
ダにより主軸ユニットを下降駆動し、その駆動力で下方
推力を発生させることはできる。In this spindle balancer, when the spindle unit is driven up and down by an elevation drive mechanism, the piston rod of the hydraulic cylinder is driven to expand and contract in synchronization with the elevation of the spindle unit, and the weight of the spindle unit is substantially reduced by the hydraulic cylinder. By generating an equivalent upward force, it is possible to reduce the load on the lifting drive mechanism. If a downward thrust is required for the spindle unit during work processing, the spindle unit can be driven downward by a hydraulic cylinder, and the downward thrust can be generated by the driving force.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】 従来の工作機械にお
いて、主軸バランサを設けていないものでは、前述のよ
うに、重い主軸ユニットを昇降駆動機構により支持して
昇降駆動しなければならないため、昇降駆動機構の負荷
が大きくなり、昇降駆動機構による主軸ユニットの上下
方向の位置精度が低下する虞があること、主軸ユニット
の昇降速度の一層の高速化を実現するのが難しいこと、
重い主軸ユニットを支持する昇降駆動機構が大型化し製
作コストが高価になること、等の問題がある。In a conventional machine tool without a spindle balancer, as described above, a heavy spindle unit must be supported by an elevation drive mechanism and driven up and down. That the load on the mechanism is increased, and that the vertical position accuracy of the spindle unit by the elevation drive mechanism may be reduced, and that it is difficult to further increase the elevation speed of the spindle unit,
There is a problem that the elevating drive mechanism for supporting the heavy spindle unit becomes large and the manufacturing cost becomes expensive.
【０００７】特開平６−２９７２１７号公報の主軸バラ
ンサでは、昇降駆動機構により主軸ユニットを昇降駆動
する際、油圧シリンダにより主軸ユニットの重量と略同
等の上向きの力を発生させるように、制御装置で方向切
換弁を制御するのが難しい。つまり、昇降駆動機構の負
荷を軽減し上記課題を解決することが容易ではない。し
かも、主軸ユニットが油圧シリンダによる制約を受けて
高速で昇降できないこと、油圧シリンダの他に、方向切
換弁と油圧供給機構と制御装置等を設けなければならな
いため、構造が複雑化し製作コストが高価になること等
の問題もある。In the spindle balancer disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-297217, a control device is used to generate an upward force approximately equal to the weight of the spindle unit by a hydraulic cylinder when the spindle unit is driven up and down by an elevation drive mechanism. It is difficult to control the directional control valve. That is, it is not easy to reduce the load on the lifting drive mechanism to solve the above-mentioned problem. In addition, the main shaft unit cannot be moved up and down at high speed due to the restriction of the hydraulic cylinder, and in addition to the hydraulic cylinder, a directional control valve, a hydraulic supply mechanism, and a control device must be provided. There is also a problem such as becoming.
【０００８】本発明の目的は、主軸ユニットを昇降駆動
する昇降駆動手段の負荷を確実に且つ効果的に軽減し、
昇降駆動手段による主軸ユニットの上下方向の位置精度
を確実に高めるとともに、主軸ユニットの昇降速度の一
層の高速化を実現可能にし、更に、昇降駆動手段を含め
て構造を簡単化（小型化）し製作コスト的に非常に有利
な工作機械用主軸バランサを提供することである。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to reliably and effectively reduce the load on a lifting drive means for driving a spindle unit up and down.
In addition to reliably increasing the vertical position accuracy of the spindle unit by the elevation drive means, it is possible to further increase the elevation speed of the spindle unit, and to simplify the structure (downsizing) including the elevation drive means. An object of the present invention is to provide a spindle balancer for a machine tool which is very advantageous in terms of manufacturing cost.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】 請求項１の工作機械用
主軸バランサは、工具を装着する為の主軸とこの主軸を
回転駆動する電動モータを有し昇降駆動手段により昇降
駆動される主軸ユニットを有する工作機械において、圧
縮ガスが充填されたガススプリングを立て向き姿勢に設
け、このガススプリングにより主軸ユニットを支持して
昇降駆動手段の負荷を軽減するように構成したことを特
徴とするものである。According to a first aspect of the present invention, there is provided a spindle balancer for a machine tool, comprising: a spindle unit on which a tool is mounted; and an electric motor having an electric motor for rotating the spindle, and being driven up and down by an elevation drive unit. In a machine tool having a gas turbine, a gas spring filled with a compressed gas is provided in an upright position, and the main spring unit is supported by the gas spring to reduce the load on a vertical drive unit. .
【００１０】ここで、前記ガススプリングとしては、シ
リンダ本体と、このシリンダ本体に挿入されて圧縮ガス
のガス圧を受圧するロッド部材とを有するロッド型のガ
ススプリングでもよいし、シリンダ本体と、このシリン
ダ本体にピストンが気密摺動自在に内嵌されて圧縮ガス
のガス圧を受圧するピストンロッドを有するピストン型
のガススプリングでもよい。Here, the gas spring may be a rod type gas spring having a cylinder body and a rod member inserted into the cylinder body to receive the gas pressure of the compressed gas. A piston-type gas spring having a piston rod that receives a gas pressure of a compressed gas by fitting a piston inside the cylinder body slidably and airtightly may be used.
【００１１】この工作機械用主軸バランサでは、伸縮可
能のガススプリングにより、主軸ユニットの昇降自由度
を確保して、主軸ユニットを支持することができる。そ
して、主軸ユニットの昇降ストローク（ガススプリング
の伸縮ストローク）に対して、ガススプリング内の圧縮
ガスのガス圧変化量を小さくして体積変化量を小さくす
ることができ、これにより、主軸ユニットが昇降しいる
状態でも、ガススプリングにより、主軸ユニットに対し
てその重量と略同等の上向きの力を発生させて主軸ユニ
ットを効果的に支持できる。つまり、昇降駆動手段の負
荷を確実且つ効果的に軽減でき、昇降駆動手段による主
軸ユニットの上下方向の位置精度を確実に高めることが
可能になる。In this machine tool spindle balancer, the spindle unit can be supported by the expandable and contractible gas spring while securing the freedom of elevation of the spindle unit. Then, the amount of change in the gas pressure of the compressed gas in the gas spring can be reduced to reduce the volume change with respect to the elevating stroke (stretching stroke of the gas spring) of the spindle unit. Even in this state, the gas spring can generate an upward force substantially equal to the weight of the main spindle unit, thereby effectively supporting the main spindle unit. In other words, the load on the lifting / lowering driving means can be reduced reliably and effectively, and the vertical positioning accuracy of the spindle unit by the lifting / lowering driving means can be reliably increased.
【００１２】しかも、昇降駆動手段の負荷軽減により、
主軸ユニットの昇降速度の一層の高速化を実現可能にな
り、更に、昇降駆動手段の負荷を確実に軽減できること
から、昇降駆動手段も小型化できるし、ガススプリング
を立て向き姿勢に設けるだけの簡単な構造であるので、
製作コスト的に非常に有利になる。In addition, by reducing the load on the lifting drive means,
It is possible to further increase the speed of raising and lowering the spindle unit, and furthermore, it is possible to reduce the load on the raising and lowering driving means, so that the raising and lowering driving means can be reduced in size and the gas spring can be simply installed in a vertical position. Because it is a simple structure,
This is very advantageous in terms of manufacturing cost.
【００１３】請求項２の工作機械用主軸バランサは、請
求項１の発明において、前記ガススプリングは、シリン
ダ本体とこのシリンダ本体に挿入されて圧縮ガスのガス
圧を受圧するロッド部材とを備え、前記シリンダ本体が
主軸ユニットに固定され、このシリンダ本体からロッド
部材が下方へ延びるように配設されたことを特徴とすも
のである。According to a second aspect of the present invention, in the spindle balancer for a machine tool according to the first aspect, the gas spring includes a cylinder body and a rod member inserted into the cylinder body to receive a gas pressure of the compressed gas. The cylinder body is fixed to a main shaft unit, and a rod member is disposed so as to extend downward from the cylinder body.
【００１４】この工作機械用主軸バランサでは、昇降駆
動手段により主軸ユニットとともにガススプリングのシ
リンダ本体が昇降駆動されて、シリンダ本体に対してロ
ッド部材が伸縮する。このガススプリングでは、主軸ユ
ニットの昇降ストロークに対するシリンダ本体内の圧縮
ガスのガス圧変化量を格段に小さくすることができるた
め、昇降駆動手段の負荷を確実に且つ効果的に軽減する
ことが可能になる。In this machine tool spindle balancer, the cylinder body of the gas spring is driven up and down together with the spindle unit by the elevation drive means, so that the rod member expands and contracts with respect to the cylinder body. With this gas spring, the amount of change in the gas pressure of the compressed gas in the cylinder body with respect to the vertical stroke of the main shaft unit can be significantly reduced, so that the load on the vertical drive unit can be reliably and effectively reduced. Become.
【００１５】請求項３の工作機械用主軸バランサは、請
求項１の発明において、前記ガススプリングは、シリン
ダ本体とこのシリンダ本体に挿入されて圧縮ガスのガス
圧を受圧するロッド部材とを備え、前記シリンダ本体が
主軸ユニットより下方位置に固定的に配設され、このシ
リンダ本体からロッド部材が上方へ延びるように配設さ
れたことを特徴とするものである。According to a third aspect of the present invention, in the spindle balancer for a machine tool according to the first aspect of the present invention, the gas spring includes a cylinder body and a rod member inserted into the cylinder body to receive the gas pressure of the compressed gas. The cylinder body is fixedly disposed below the main spindle unit, and a rod member is disposed to extend upward from the cylinder body.
【００１６】この工作機械用主軸バランサでは、昇降駆
動手段により主軸ユニットが昇降駆動されると、それと
ともにガススプリングのロッド部材が移動しシリンダ本
体に対して伸縮する。このガススプリングでは、主軸ユ
ニットの昇降ストロークに対するシリンダ本体内の圧縮
ガスのガス圧変化量を格段に小さくすることができるた
め、主軸ユニットを確実に且つ効果的に支持することが
可能になる。In this machine tool spindle balancer, when the spindle unit is driven up and down by the lifting drive means, the rod member of the gas spring moves and expands and contracts with respect to the cylinder body. In this gas spring, the amount of change in the gas pressure of the compressed gas in the cylinder body with respect to the elevating stroke of the spindle unit can be significantly reduced, so that the spindle unit can be reliably and effectively supported.
【００１７】請求項４の工作機械用主軸バランサは、請
求項２の発明において、前記シリンダ本体の内部空間の
少なくとも下端部に、潤滑とガスシールの為の潤滑オイ
ルを充填したことを特徴とするものである。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a spindle balancer for a machine tool according to the second aspect, wherein at least a lower end portion of the internal space of the cylinder body is filled with lubricating oil for lubrication and gas sealing. Things.
【００１８】潤滑オイルでシリンダ本体とロッド部材の
摺動部分を潤滑してその磨耗によるガス漏れを防止し、
更に、潤滑オイル自体でシリンダ本体とロッド部材の摺
動部分の間をシール可能であるためガス漏れを確実に防
止できる。そして、主軸ユニットにシリンダ本体が倒立
状に配設されるため、特別な構造を付加することなく、
シリンダ本体の内部空間の少なくとも下端部に潤滑オイ
ルを充填できる。[0018] Lubricating oil lubricates the sliding portion between the cylinder body and the rod member to prevent gas leakage due to wear thereof.
Furthermore, since the lubricating oil itself can seal between the sliding portion of the cylinder body and the rod member, gas leakage can be reliably prevented. And, since the cylinder main body is arranged in the spindle unit in an inverted shape, without adding a special structure,
At least the lower end of the internal space of the cylinder body can be filled with lubricating oil.
【００１９】請求項５の工作機械用主軸バランサは、請
求項２〜４の何れかの発明において、前記シリンダ本体
のロッド側端壁部にロッド部材が気密摺動自在に挿通す
るロッド挿通孔を形成し、このロッド挿通孔に臨む環状
オイル室を形成し、この環状オイル室に潤滑とガスシー
ルの為の潤滑オイルを充填したことを特徴とするもので
ある。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a spindle balancer for a machine tool according to any one of the second to fourth aspects, wherein a rod insertion hole through which a rod member is slidably and slidably inserted into a rod-side end wall of the cylinder body. The annular oil chamber facing the rod insertion hole is formed, and the annular oil chamber is filled with lubricating oil for lubrication and gas sealing.
【００２０】シリンダ本体とその挿通孔を挿通するロッ
ド部材との摺動部分を、ロッド挿通孔に臨む環状オイル
室に充填された潤滑オイルで潤滑しその磨耗によるガス
漏れを防止し、更に、潤滑オイル自体でシリンダ本体と
ロッド部材の摺動部分の間をシール可能であるためガス
漏れを確実に防止できる。そして、シリンダ本体内に充
填された圧縮ガスのガス圧を受けない部位に環状オイル
室を設けることができるため、環状オイル室に潤滑オイ
ルを充填（補給）する際、シリンダ本体内のガス圧を低
下させることなく容易に行える構成にできるため有効に
なる。The sliding portion between the cylinder body and the rod member inserted through the insertion hole is lubricated with lubricating oil filled in an annular oil chamber facing the rod insertion hole to prevent gas leakage due to wear thereof, and to further lubricate. Since the oil itself can seal between the sliding portion of the cylinder body and the rod member, gas leakage can be reliably prevented. Since the annular oil chamber can be provided in a portion that does not receive the gas pressure of the compressed gas filled in the cylinder body, when filling (replenishing) the annular oil chamber with the lubricating oil, the gas pressure in the cylinder body is reduced. This is effective because the configuration can be easily performed without lowering.
【００２１】請求項６の工作機械用主軸バランサは、請
求項２〜５の何れかの発明において、前記圧縮ガスと同
種の圧縮ガスを充填して収容する１または複数のガス容
器と、このガス容器をシリンダ本体内空間に連通する連
通路を設けたことを特徴とするものである。つまり、圧
縮ガスを充填可能な容積を増大できるため、主軸ユニッ
トの昇降ストロークに対するシリンダ本体とガス容器内
の圧縮ガスのガス圧変化量を一層に小さくすることがで
き、主軸ユニットをより効果的に支持することが可能に
なる。According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a spindle balancer for a machine tool according to any one of the second to fifth aspects, wherein one or a plurality of gas containers for accommodating a compressed gas of the same kind as the compressed gas and containing the compressed gas. A communication path is provided for communicating the container with the internal space of the cylinder body. That is, since the volume that can be filled with the compressed gas can be increased, the amount of change in the gas pressure of the compressed gas in the cylinder body and the gas container with respect to the elevating stroke of the spindle unit can be further reduced, and the spindle unit can be made more effective. It becomes possible to support.
【００２２】請求項７の工作機械用主軸バランサは、請
求項５の発明において、前記シリンダ本体に圧縮ガスを
充填する為のガス充填手段を設けたことを特徴とするも
のである。それ故、シリンダ本体内の圧縮ガスのガス圧
が低下しても、シリンダ本体に圧縮ガスを簡単／確実に
充填し増圧することができる。According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a spindle balancer for a machine tool according to the fifth aspect of the present invention, further comprising a gas filling means for filling the cylinder body with a compressed gas. Therefore, even if the gas pressure of the compressed gas in the cylinder body decreases, the cylinder body can be easily and reliably filled with the compressed gas to increase the pressure.
【００２３】請求項８の工作機械用主軸バランサは、請
求項７の発明において、前記ガス充填手段がロッド部材
内に形成されたガス通路を含み、このガス通路を介して
シリンダ本体内に圧縮ガスを充填可能に構成したことを
特徴とするものである。それ故、ガス充填手段により、
ロッド部材内に形成されたガス通路を介して、シリンダ
本体内に圧縮ガスを確実に充填することができる。According to an eighth aspect of the present invention, in the spindle balancer for a machine tool according to the seventh aspect of the present invention, the gas filling means includes a gas passage formed in a rod member, and the compressed gas flows into the cylinder body through the gas passage. Is configured to be able to be filled. Therefore, by the gas filling means,
The compressed gas can be reliably filled in the cylinder body through the gas passage formed in the rod member.
【００２４】請求項９の工作機械用主軸バランサは、請
求項８の発明において、前記ガス通路を介してシリンダ
本体内のガス圧を検出するガス圧検出手段を設けたこと
を特徴とするものである。つまり、シリンダ本体内のガ
ス圧が予め設定された適当なガス圧か否かを容易に検出
して知ることが可能になる。According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a machine tool spindle balancer according to the eighth aspect of the present invention, further comprising a gas pressure detecting means for detecting a gas pressure in the cylinder body through the gas passage. is there. That is, it is possible to easily detect and know whether or not the gas pressure in the cylinder body is a predetermined appropriate gas pressure.
【００２５】[0025]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。本実施形態は、立型のマシ
ニングセンタ等の工作機械に本発明を適用した場合の一
例である。尚、図１の前方を基準として説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. This embodiment is an example in which the present invention is applied to a machine tool such as a vertical machining center. The description will be made with reference to the front of FIG.
【００２６】最初に、工作機械Ｍについて簡単に説明す
る。図１に示すように、工作機械Ｍは、コラム１と、コ
ラム１に昇降可能にガイドされた主軸ユニット１０と、
主軸ユニット１０を昇降駆動する昇降駆動機構２０等が
備えられ、この工作機械Ｍに、主軸ユニット１０を支持
して昇降駆動機構２０の負荷を軽減するガススプリング
３５を含む工作機械用主軸バランサ３０（以下、主軸バ
ランサ３０という）が付設されている。First, the machine tool M will be briefly described. As shown in FIG. 1, the machine tool M includes a column 1, a spindle unit 10 guided up and down by the column 1,
The machine tool M is provided with an elevation drive mechanism 20 for driving the spindle unit 10 up and down. The machine tool M includes a machine tool spindle balancer 30 (including a gas spring 35 that supports the spindle unit 10 and reduces the load on the elevation drive mechanism 20). Hereinafter, the spindle balancer 30) is provided.
【００２７】前記コラム１の前端部には、少なくとも左
右１対の鉛直ガイドレール２が設けられ、これらガイド
レール２に、主軸ユニット１０のフレーム部材１１の後
端部に固着された複数のスライダ１２が摺動自在に係合
している。コラム１のうちガイドレール２の下端部側に
は、ガススプリング３５のロッド部材５０の下端部が当
接する受止め部３が設けられている。At the front end of the column 1, at least a pair of right and left vertical guide rails 2 are provided, and a plurality of sliders 12 fixed to these guide rails 2 at the rear end of a frame member 11 of the spindle unit 10. Are slidably engaged. On the lower end side of the guide rail 2 in the column 1, a receiving portion 3 with which the lower end of the rod member 50 of the gas spring 35 abuts is provided.
【００２８】前記主軸ユニット１０は、前記フレーム部
材１１と、このフレーム部材１０の前部に回転自在に支
持され工具１４を下端部に着脱可能に装着する為の鉛直
の主軸１３と、この主軸１３を回転駆動する電動モータ
１５を有する。電動モータ１５は、フレーム部材１１の
前部の上部側に取付られて主軸１３に直結されている。
そして、電動モータ１５は、制御装置３８に電気的に接
続され、この制御装置３８により駆動制御されて、主軸
１３とともに工具１４が回転駆動される。The spindle unit 10 comprises a frame member 11, a vertical spindle 13 rotatably supported at the front of the frame member 10, and for detachably mounting a tool 14 at a lower end thereof. And an electric motor 15 for rotating the motor. The electric motor 15 is attached to the upper front side of the frame member 11 and is directly connected to the main shaft 13.
The electric motor 15 is electrically connected to a control device 38, and is driven and controlled by the control device 38 so that the tool 14 is driven to rotate together with the main shaft 13.
【００２９】前記昇降駆動機構２０は、コラム１の上端
部側に取付られた電動モータ２１と、この電動モータ２
１に直結されて下方へ延びる鉛直のボールネジシャフト
２２と、このボールネジシャフト２２に螺合されて主軸
ユニット１０に連結部１６を介して連結されたボールネ
ジナット２３を有する。電動モータ２１は、前記制御装
置３８に電気的に接続され、この制御装置３８により駆
動制御されて、ボールネジシャフト２２が回転駆動され
ると、ボールネジナット２３とともに主軸ユニット１０
が昇降駆動される。The elevating drive mechanism 20 includes an electric motor 21 mounted on the upper end of the column 1 and the electric motor 2.
1 has a vertical ball screw shaft 22 that extends directly downward and a ball screw nut 23 that is screwed to the ball screw shaft 22 and connected to the main shaft unit 10 via the connecting portion 16. The electric motor 21 is electrically connected to the control device 38, and is driven and controlled by the control device 38. When the ball screw shaft 22 is driven to rotate, the spindle unit 10 and the ball screw nut 23 are rotated.
Is driven up and down.
【００３０】次に，前記主軸バランサ３０について詳細
に説明する。図１、図２に示すように、主軸バランサ３
０は、圧縮ガス（例えば、圧縮窒素ガス）が充填された
ガススプリング３５を立て向き姿勢に設け、このガスス
プリング３５により主軸ユニット１０を支持して、主軸
ユニット１０を昇降駆動する昇降駆動機構２０の負荷を
軽減するように構成してある。Next, the spindle balancer 30 will be described in detail. As shown in FIGS. 1 and 2, the spindle balancer 3
Numeral 0 denotes an elevation drive mechanism 20 that provides a gas spring 35 filled with a compressed gas (for example, compressed nitrogen gas) in an upright position, supports the spindle unit 10 with the gas spring 35, and drives the spindle unit 10 up and down. It is configured to reduce the load of.
【００３１】ガススプリング３５は、シリンダ本体４０
とこのシリンダ本体４０に挿入されて圧縮ガスのガス圧
を受圧するロッド部材５０とを備え、シリンダ本体４０
が主軸ユニット１０に例えば挿通状に固定され、このシ
リンダ本体４０からロッド部材５０が下方へ延びるよう
に倒立状に配設されている。The gas spring 35 includes a cylinder body 40
And a rod member 50 inserted into the cylinder body 40 to receive the gas pressure of the compressed gas.
Are fixed to the main shaft unit 10 in, for example, a penetrating manner, and are disposed in an inverted manner so that the rod member 50 extends downward from the cylinder body 40.
【００３２】図２に示すように、シリンダ本体４０は、
１又は複数の部材からなるシリンダヘッド４１と、この
シリンダヘッド４１の下端部分にシール部材４３を介し
て気密に内嵌され連結されたヘッドカバー４２とを有す
る。ヘッドカバー４２は鍔部４２ａを有し、少なくとも
その鍔部４２ａが、主軸ユニット１０のユニットフレー
ム１１に下側から当接し複数のボルトで固定されてい
る。As shown in FIG. 2, the cylinder body 40 is
The cylinder head 41 includes one or a plurality of members, and a head cover 42 airtightly fitted and connected to a lower end portion of the cylinder head 41 via a seal member 43. The head cover 42 has a flange 42a, and at least the flange 42a abuts on the unit frame 11 of the spindle unit 10 from below and is fixed with a plurality of bolts.
【００３３】シリンダ本体４０のロッド（伸長方向）側
端壁部に相当するヘッドカバー４２には、ロッド部材５
０のロッド部５１が気密摺動自在に挿通するロッド挿通
孔４２ｂが形成されている。また、ヘッドカバー４２に
は、ロッド挿通孔４２ｂに臨む環状凹部４２ｃが形成さ
れ、この環状凹部４２ｃにリングシール４４が装着さ
れ、このリングシール４４によりヘッドカバー４２とロ
ッド部５１の間がシールされている。A rod member 5 is provided on the head cover 42 corresponding to the rod (extending direction) side end wall of the cylinder body 40.
A rod insertion hole 42b through which the zero rod portion 51 is slidably and airtightly inserted is formed. Further, an annular concave portion 42c facing the rod insertion hole 42b is formed in the head cover 42, and a ring seal 44 is attached to the annular concave portion 42c. The ring seal 44 seals between the head cover 42 and the rod portion 51. .
【００３４】シリンダ本体４０の内部空間の少なくとも
下端部には、潤滑とガスシールの為の潤滑オイル４５
が、シリンダ本体４０の下端から数cmのレベルまで充填
されている。そして、この潤滑オイル４５がロッド部５
１に付着して、ヘッドカバー４２とロッド部５１との摺
動部分が潤滑され、また、潤滑オイル４５自体により、
ロッド挿通孔４２ｂの上端部分とロッド部５１の間がシ
ールされ、その間からシリンダ本体４０の外部へ圧縮ガ
スが漏れるのを防止する。At least a lower end of the inner space of the cylinder body 40 is provided with a lubricating oil 45 for lubrication and gas sealing.
Is filled to a level of several cm from the lower end of the cylinder body 40. The lubricating oil 45 is applied to the rod 5
1 and the sliding portion between the head cover 42 and the rod portion 51 is lubricated.
A seal is provided between the upper end portion of the rod insertion hole 42b and the rod portion 51 to prevent the compressed gas from leaking out of the space to the outside of the cylinder body 40.
【００３５】シリンダヘッド４１の上壁部４１ａ（ロッ
ド退入方向側端壁部）には、例えば逆止弁（図示略）が
組込まれたガス充填（補給）ポート４８が設けられ、シ
リンダ本体４０内のガス圧が低下した場合に、このガス
充填ポート４８に、例えば、ガスボンベ（図示略）から
延びるガスホース（図示略）を接続して、シリンダ本体
４０に圧縮ガスを充填し増圧可能に構成してある。尚、
前記ガス充填ポート４８、ガスボンベ、ガスホース等が
ガス充填手段に相当する。A gas filling (supply) port 48 in which, for example, a check valve (not shown) is incorporated is provided in the upper wall portion 41a (the end wall portion in the rod retreating direction) of the cylinder head 41. When the gas pressure inside the cylinder decreases, for example, a gas hose (not shown) extending from a gas cylinder (not shown) is connected to the gas filling port 48 so that the cylinder body 40 can be filled with a compressed gas to increase the pressure. I have. still,
The gas filling port 48, gas cylinder, gas hose and the like correspond to gas filling means.
【００３６】ロッド部材５０は、ロッド挿通孔４２ｂを
気密摺動自在に挿通する表面鏡面状のロッド部５１と、
シリンダ本体４０内においてロッド部５１の上端部に一
体的に設けられた抜止め部５２とを有する。抜止め部５
２は、ロッド部５１よりも大径で、シリンダ４０の内径
よりも小径であり、この抜止め部５２により、ロッド部
材５０がロッド挿通孔４２ｂから抜け止めされている。
ロッド部材５０のうちシリンダ本体４０に挿入されてい
る部分がシリンダ本体４０内の圧縮ガスのガス圧を受圧
し、そのガス圧によりロッド部材５０が常時下方へ付勢
され、その下端部がコラム１の受止め部３の上面に当接
し受け止められている。The rod member 50 includes a rod portion 51 having a mirror-like surface, which is slidably and slidably inserted through the rod insertion hole 42b.
A retaining portion 52 is provided integrally with the upper end of the rod portion 51 in the cylinder body 40. Retaining part 5
2 has a larger diameter than the rod portion 51 and a smaller diameter than the inner diameter of the cylinder 40, and the retaining member 52 prevents the rod member 50 from falling out of the rod insertion hole 42b.
The part of the rod member 50 inserted into the cylinder body 40 receives the gas pressure of the compressed gas in the cylinder body 40, and the gas pressure constantly urges the rod member 50 downward, and the lower end of the column member Abuts on the upper surface of the receiving portion 3 and is received.
【００３７】ここで、ロッド部５１の断面積ｓ[cm2] 、
シリンダ本体４０内のガス圧ｐ[Kg/cm2]（但し、ｐはロ
ッド部材５０の伸縮に応じて僅かに変化する）とする
と、ガス圧ｐ[Kg/cm2]によるロッド部材５０の付勢力
は、理論上、ｐ×ｓ[Kgf] となる。そして、主軸ユニッ
ト１０全体の重量がＭ[Kgf] である場合、ガススプリン
グ３５により主軸ユニット１０の重量Ｍ[Kgf] と略同等
の上向きの力ｐ×ｓ[Kgf]を発生させるように、断面積
ｓ[cm2] とガス圧ｐ[Kg/cm2]が設定される。Here, the cross-sectional area s [cm 2 ] of the rod portion 51,
Assuming that the gas pressure p [Kg / cm 2 ] in the cylinder body 40 (p changes slightly according to the expansion and contraction of the rod member 50), the rod member 50 is attached by the gas pressure p [Kg / cm 2 ]. The power is theoretically p × s [Kgf]. When the weight of the entire spindle unit 10 is M [Kgf], the gas spring 35 cuts off such that an upward force p × s [Kgf] substantially equal to the weight M [Kgf] of the spindle unit 10 is generated. The area s [cm 2 ] and the gas pressure p [Kg / cm 2 ] are set.
【００３８】尚、ロッド部材５０の下端部には、ロッド
部材５０の長さを調節可能な長さ調節機構５５が設けら
れている。この長さ調節機構５５は、ロッド部５１の下
端部に下側から内嵌螺合されたボルト部材５６と、この
ボルト部材５６に螺合されたナット部材５７とを有す
る。ナット部材５７はロッド部５１の下面に圧着可能
で、ナット部材５７のロッド部５１への圧着を解除して
ボルト部材５６を回動させてロッド部材５０の長さを調
節でき、その後、ナット部材５７をロッド部５１に圧着
させてロッド部材５０を調節した長さに固定することが
できる。At the lower end of the rod member 50, a length adjusting mechanism 55 capable of adjusting the length of the rod member 50 is provided. The length adjusting mechanism 55 includes a bolt member 56 which is internally screwed into the lower end of the rod portion 51 from below and a nut member 57 which is screwed to the bolt member 56. The nut member 57 can be pressure-bonded to the lower surface of the rod portion 51, and the pressure of the nut member 57 to the rod portion 51 can be released and the bolt member 56 can be rotated to adjust the length of the rod member 50. 57 can be pressed against the rod portion 51 to fix the rod member 50 to the adjusted length.
【００３９】上記主軸バランサ３０の作用・効果につい
て説明する。圧縮ガスが充填された立て向き姿勢のガス
スプリング３５により、主軸ユニット１０の昇降自由度
を確保して、主軸ユニット１０を支持することができ
る。前述のように、ガススプリング３５により主軸ユニ
ット１０の重量と略同等の上向きの力を発生させるよう
に設定されているため、昇降駆動機構２０の負荷を軽減
することができる。The operation and effect of the spindle balancer 30 will be described. With the gas spring 35 in the vertical position filled with the compressed gas, the freedom of elevation of the spindle unit 10 can be secured, and the spindle unit 10 can be supported. As described above, since the gas spring 35 is set to generate an upward force substantially equal to the weight of the spindle unit 10, the load on the lifting drive mechanism 20 can be reduced.
【００４０】昇降駆動機構２０により主軸ユニット１０
が下降駆動されると、ガススプリング３５のシリンダ本
体４０も一体的に下降するため、シリンダ本体４０に対
してロッド部材５０が退入（収縮）し、また、昇降駆動
機構２０により主軸ユニット１０が上昇駆動されると、
ガススプリング３５のシリンダ本体４０も一体的に上昇
するため、シリンダ本体４０に対してロッド部材５０が
伸長していく。The spindle unit 10 is driven by the lifting drive mechanism 20.
Is driven downward, the cylinder body 40 of the gas spring 35 also descends integrally, so that the rod member 50 retreats (shrinks) with respect to the cylinder body 40, and the spindle unit 10 is moved by the elevation drive mechanism 20. When driven up,
Since the cylinder body 40 of the gas spring 35 also rises integrally, the rod member 50 extends with respect to the cylinder body 40.
【００４１】このように、昇降駆動機構２０により主軸
ユニット１０とともにガススプリング３５のシリンダ本
体４０が昇降駆動されて、シリンダ本体４０に対してロ
ッド部材５０が伸縮するが、このとき、このガススプリ
ング３５では、主軸ユニット１０の昇降ストローク（ロ
ッド部材５０の伸縮ストローク）に対して、シリンダ本
体４０内の圧縮ガスの体積変化量を小さくしガス圧変化
量を小さくすることができる。これにより、主軸ユニッ
ト１０が静止している状態では勿論昇降している状態で
も、ガススプリング３５により、主軸ユニット１０に対
してその重量と略同等の上向きの力を発生させ主軸ユニ
ット１０を効果的に支持することができ、昇降駆動機構
２０の負荷を確実に且つ効果的に軽減することができ
る。As described above, the cylinder body 40 of the gas spring 35 is driven up and down by the elevating drive mechanism 20 together with the main shaft unit 10, and the rod member 50 expands and contracts with respect to the cylinder body 40. Thus, the amount of change in the volume of the compressed gas in the cylinder body 40 can be reduced and the amount of change in the gas pressure can be reduced with respect to the elevating stroke of the spindle unit 10 (stretching stroke of the rod member 50). Thus, the gas spring 35 generates an upward force substantially equal to the weight of the main shaft unit 10 by the gas spring 35 even when the main shaft unit 10 is at rest and when the main shaft unit 10 is moved up and down. , And the load on the lifting drive mechanism 20 can be reliably and effectively reduced.
【００４２】昇降駆動機構２０の負荷軽減により、主軸
ユニット１０の昇降速度の一層の高速化を実現可能にな
り、更に、昇降駆動機構２０の負荷を確実に軽減できる
ことから、昇降駆動機構２０も小型化できるし、ガスス
プリング３５を立て向き姿勢に設けるだけの簡単な構造
であるので、製作コスト的に非常に有利になる。By reducing the load on the lifting drive mechanism 20, it is possible to further increase the lifting speed of the spindle unit 10. Further, since the load on the lifting drive mechanism 20 can be surely reduced, the lifting drive mechanism 20 is also compact. Since the gas spring 35 has a simple structure in which the gas spring 35 is provided in a vertical position, it is very advantageous in terms of manufacturing cost.
【００４３】シリンダ本体４０の内部空間の少なくとも
下端部に、潤滑とガスシールの為の潤滑オイル４５を充
填したので、潤滑オイル４５でシリンダ本体４０とロッ
ド部材５０の摺動部分を潤滑してその磨耗によるガス漏
れを防止し、更に、潤滑オイル４５自体でシリンダ本体
４０とロッド部材５０の摺動部分の間をシール可能であ
るためガス漏れを確実に防止できる。そして、主軸ユニ
ット１０にシリンダ本体４０が倒立状に配設されるた
め、特別な構造を付加することなく、シリンダ本体４０
の内部空間の少なくとも下端部に潤滑オイル４５を充填
できる。Since at least the lower end of the internal space of the cylinder body 40 is filled with a lubricating oil 45 for lubrication and gas sealing, the sliding portion between the cylinder body 40 and the rod member 50 is lubricated with the lubricating oil 45 and Gas leakage due to wear can be prevented, and further, since the lubricating oil 45 itself can seal between the sliding portions of the cylinder body 40 and the rod member 50, gas leakage can be reliably prevented. Further, since the cylinder body 40 is disposed on the spindle unit 10 in an inverted manner, the cylinder body 40 can be provided without adding a special structure.
The lubricating oil 45 can be filled in at least the lower end portion of the internal space of the first embodiment.
【００４４】シリンダ本体４０の上端部にガスポート４
８を設けたので、このガスポート４８と、こガスポート
４８に接続されるガスチューブやガスボンベ等を有する
ガス充填手段により、シリンダ本体４０内の圧縮ガスの
ガス圧が低下しても、シリンダ本体４０に圧縮ガスを簡
単／確実に充填し増圧できる。A gas port 4 is provided at the upper end of the cylinder body 40.
Since the gas port 48 is provided, the gas port 48 and the gas filling means having a gas tube and a gas cylinder connected to the gas port 48 can reduce the pressure of the compressed gas in the cylinder body 40 even if the gas pressure of the compressed gas in the cylinder body 40 decreases. 40 can be filled with compressed gas easily / reliably and pressure can be increased.
【００４５】前記実施形態の変更形態について説明す
る。尚、前記実施形態と基本的に同じものには同一符号
を付し、特に変更箇所以外の説明は省略する。A modification of the above embodiment will be described. It is to be noted that the same components as those of the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and a description other than a changed portion is omitted.
【００４６】１〕図３の主軸バランサ３０Ａでは、ロッ
ド部材５０内に、シリンダ本体４０の内部に連通するガ
ス通路６０が形成されている。また、前記長さ調節機構
５５が省略され、ロッド部５１の下端部には、脚部材６
１がシール部材６２を介して内嵌螺合され、この脚部材
６１内には、前記ガス通路６０に連通するガス通路６４
が形成されている。1) In the spindle balancer 30A of FIG. 3, a gas passage 60 communicating with the inside of the cylinder body 40 is formed in the rod member 50. Further, the length adjusting mechanism 55 is omitted, and the lower end of the rod portion 51 is provided with a leg member 6.
1 is screwed internally through a seal member 62, and a gas passage 64 communicating with the gas passage 60 is provided in the leg member 61.
Are formed.
【００４７】脚部材６１にガスチューブ６５の一端部の
接続プラグ６３が接続されてガス通路６４に連通し、そ
のガスチューブ６５の端部に圧力スイッチ６６（ガス圧
検出手段に相当する）が接続されている。また、ガスチ
ューブ６５には、ガスボンベやガスバルブや制御装置等
を有するガス供給ユニット６７が、圧力スイッチ６６と
並列に接続されている。主軸ユニット１０が昇降しても
ロッド部材５０は静止しているため、上記接続を常時容
易に維持することができる。The connection plug 63 at one end of the gas tube 65 is connected to the leg member 61 and communicates with the gas passage 64, and a pressure switch 66 (corresponding to gas pressure detecting means) is connected to the end of the gas tube 65. Have been. A gas supply unit 67 having a gas cylinder, a gas valve, a control device, and the like is connected to the gas tube 65 in parallel with the pressure switch 66. Since the rod member 50 is stationary even when the main shaft unit 10 moves up and down, the connection can always be easily maintained.
【００４８】そして、圧力スイッチ６６により、ガス通
路６０，６４とガスチューブ６５を介して作用するシリ
ンダ本体４０内のガス圧を検出することができ、そのガ
ス圧が前記設定ガス圧よりも低下している場合には、圧
力スイッチ６６からの信号を受けて、ガス供給ユニット
６７が作動し、ガスチューブ６５とガス通路６４，６０
を介してシリンダ本体４０内に圧縮ガスを充填し増圧す
ることができる。但し、ガス供給ユニット６７は、ガス
チューブ６５を介してロッド部材６０の下端部の脚部材
６１に常時接続しておく必要はない。尚、前記ガス通路
６０，６４、ガスチューブ６５、ガス供給ユニット６７
等がガス充填手段に相当する。Then, the gas pressure in the cylinder body 40 acting through the gas passages 60 and 64 and the gas tube 65 can be detected by the pressure switch 66, and the gas pressure becomes lower than the set gas pressure. In this case, the gas supply unit 67 is operated in response to a signal from the pressure switch 66 and the gas tube 65 and the gas passages 64 and 60 are received.
The compressed gas can be charged into the cylinder body 40 through the through hole to increase the pressure. However, the gas supply unit 67 need not always be connected to the leg member 61 at the lower end of the rod member 60 via the gas tube 65. The gas passages 60 and 64, the gas tube 65, the gas supply unit 67
And the like correspond to gas filling means.
【００４９】２〕図４の主軸バランサ３０Ｂでは、シリ
ンダ本体４０の下部にオイル通路６８が形成され、シリ
ンダ本体４０下端付近に、オイル通路６８に連通する充
填用バルブユニット６９が組込まれている。そして、オ
イル供給機構（図示略）により、この充填用バルブユニ
ット６９からオイル通路６８を介して、シリンダ本体４
０の内部空間の下端部に潤滑オイル４５を充填すること
が可能になる。2] In the spindle balancer 30B of FIG. 4, an oil passage 68 is formed at the lower portion of the cylinder body 40, and a filling valve unit 69 communicating with the oil passage 68 is incorporated near the lower end of the cylinder body 40. Then, by an oil supply mechanism (not shown), the cylinder body 4 is supplied from the filling valve unit 69 through an oil passage 68.
0 can be filled with the lubricating oil 45 at the lower end of the internal space.
【００５０】３〕図５の主軸バランサ３０Ｃでは、ガス
スプリング３５のシリンダ本体４０が、主軸ユニット１
０の後部の下方位置においてコラム１に例えば挿通状に
固定的に配設され、このシリンダ本体４０からロッド部
材５０が上方へ延びるように配設され、ロッド部材５０
の上端部が主軸ユニット１０の後部下端面に当接して受
け止められている。尚、ロッド部材５０の先端部分に長
さ調節機構５５が設けられている。3] In the spindle balancer 30C of FIG. 5, the cylinder body 40 of the gas spring 35 is
0 is fixedly disposed in the column 1 at a position below the rear of the cylinder member 40, and a rod member 50 is disposed so as to extend upward from the cylinder body 40.
Of the spindle unit 10 is received in contact with the rear lower end surface of the spindle unit 10. In addition, a length adjusting mechanism 55 is provided at a distal end portion of the rod member 50.
【００５１】この主軸バランサ３０Ｃでは、昇降駆動機
構２０により主軸ユニット１０が下降駆動されると、ガ
ススプリング３５のロッド部材５０が一体的に下降して
退入し、また、昇降駆動機構２０により主軸ユニット１
０が上昇駆動されると、ガススプリング３５のシリンダ
本体４０も一体的に上昇して伸長していくが、基本的
に、前記主軸バランサ３０と略同様の作用・効果が得ら
れる。In the main shaft balancer 30C, when the main shaft unit 10 is driven downward by the vertical drive mechanism 20, the rod member 50 of the gas spring 35 is integrally lowered and retreated, and the vertical drive mechanism 20 causes the main shaft unit 10 to move back. Unit 1
When 0 is driven to rise, the cylinder body 40 of the gas spring 35 also rises and extends integrally, but basically the same operation and effects as those of the main shaft balancer 30 are obtained.
【００５２】４〕図６の主軸バランサ３０Ｄでは、前記
主軸バランサ３０Ｃにおいて、シリンダ本体４０の下端
部に、ガスチューブ７１一端部の接続プラグ７０が接続
されてシリンダ本体４０内に連通し、そのガスチューブ
７１の端部に圧力スイッチ７２（ガス圧検出手段に相当
する）が接続されている。また、ガスチューブ７１に
は、ガスボンベやガスバルブや制御装置等を有するガス
供給ユニット７３が、圧力スイッチ７２と並列に接続さ
れている。主軸ユニット１０が昇降してもシリンダ本体
４０は静止しているため、上記接続を常時容易に維持す
ることができ、その他、前記主軸バランサ３０Ｄと略同
様の作用・効果を奏する。尚、前記ガスチューブ７１、
ガス供給ユニット７３等がガス充填手段に相当する。4] In the spindle balancer 30D of FIG. 6, a connection plug 70 at one end of a gas tube 71 is connected to the lower end of the cylinder body 40 in the spindle balancer 30C, and communicates with the inside of the cylinder body 40. A pressure switch 72 (corresponding to gas pressure detecting means) is connected to an end of the tube 71. Further, a gas supply unit 73 having a gas cylinder, a gas valve, a control device, and the like is connected to the gas tube 71 in parallel with the pressure switch 72. Even when the spindle unit 10 moves up and down, the cylinder body 40 is stationary, so that the above connection can always be easily maintained, and in addition, substantially the same operation and effects as those of the spindle balancer 30D can be obtained. The gas tube 71,
The gas supply unit 73 and the like correspond to gas filling means.
【００５３】５〕図７の主軸バランサ３０Ｅでは、シリ
ンダ本体４０のシリンダヘッド４２に、ロッド挿通孔４
２ｂに臨む環状オイル室７５が形成され、この環状オイ
ル室７５に潤滑とガスシールの為の潤滑オイル４５が充
填されている。シリンダヘッド４２には環状オイル室７
５に連通するオイル通路７６が形成され、シリンダヘッ
ド４２の上端付近に、オイル通路７６に連通する充填用
バルブユニット７７が組込まれている。5] In the spindle balancer 30E of FIG. 7, the cylinder head 42 of the cylinder body 40 has the rod insertion hole 4
An annular oil chamber 75 facing 2b is formed, and the annular oil chamber 75 is filled with lubricating oil 45 for lubrication and gas sealing. The annular oil chamber 7 is provided in the cylinder head 42.
An oil passage 76 communicating with the oil passage 76 is formed, and a filling valve unit 77 communicating with the oil passage 76 is incorporated near the upper end of the cylinder head 42.
【００５４】この主軸バランサ３０Ｅによれば、シリン
ダ本体４０とその挿通孔４２ｂを挿通するロッド部材５
０との摺動部分を、ロッド挿通孔４２ｂに臨む環状オイ
ル室７５に充填された潤滑オイル４５で潤滑しその磨耗
によるガス漏れを防止し、更に、潤滑オイル４５自体で
シリンダ本体４０とロッド部材５０の摺動部分の間をシ
ール可能であるためガス漏れを確実に防止できる。According to the spindle balancer 30E, the rod member 5 inserted through the cylinder main body 40 and the insertion hole 42b is formed.
0 is lubricated with lubricating oil 45 filled in an annular oil chamber 75 facing the rod insertion hole 42b to prevent gas leakage due to abrasion thereof. Since the seal can be made between the sliding portions 50, gas leakage can be reliably prevented.
【００５５】そして、シリンダ本体４０内に充填された
圧縮ガスのガス圧を受けない部位に環状オイル室７５を
設けることができるため、環状オイル室７５に、オイル
充填機構（図示略）により潤滑オイル４５を充填（補
給）する際、シリンダ本体４０内のガス圧を低下させる
ことなく、充填用バルブユニット７７からオイル通路７
６を介して容易に行えるため有効になる。また、ガスス
プリング３５の姿勢に関係なく、潤滑オイル４５を潤滑
とガスシールの為に環状オイル室７５に確実に収容可能
にすることができる。Since the annular oil chamber 75 can be provided in a portion that does not receive the gas pressure of the compressed gas filled in the cylinder body 40, the annular oil chamber 75 is provided with a lubricating oil by an oil filling mechanism (not shown). When filling (replenishing) the oil passage 45, the gas pressure in the cylinder body 40 is not reduced and the oil passage 7 is supplied from the filling valve unit 77.
6 is effective because it can be easily performed. Further, the lubricating oil 45 can be reliably contained in the annular oil chamber 75 for lubrication and gas sealing regardless of the attitude of the gas spring 35.
【００５６】６〕図８の主軸バランサ３０Ｆでは、ガス
スプリング８０が、シリンダ本体８１とその挿通孔８１
ａを挿通するロッド部材８２の他、シリンダ本体８１内
に充填されている圧縮ガスと同種の圧縮ガスを充填して
収容する２組のガス容器８３と、これらガス容器８３を
シリンダ本体８１内の空間に連通する連通路８４等を備
えている。この主軸バランサ３０Ｆによれば、ガススプ
リング８０の圧縮ガスを充填可能な容積を増大できるた
め、主軸ユニット１０の昇降ストロークに対するシリン
ダ本体８１とガス容器８３内の圧縮ガスのガス圧変化量
を一層に小さくすることができ、主軸ユニット１０をよ
り効果的に支持することが可能になる。6] In the spindle balancer 30F shown in FIG. 8, the gas spring 80 has a cylinder main body 81 and an insertion hole 81 thereof.
a, two sets of gas containers 83 for filling and containing the same kind of compressed gas as the compressed gas filled in the cylinder body 81, in addition to the rod member 82 through which the gas container 83 is inserted. A communication passage 84 communicating with the space is provided. According to the spindle balancer 30F, the volume of the gas spring 80 which can be filled with the compressed gas can be increased, so that the gas pressure change amount of the compressed gas in the cylinder body 81 and the gas container 83 with respect to the vertical stroke of the spindle unit 10 is further increased. The size can be reduced, and the spindle unit 10 can be supported more effectively.
【００５７】７〕図示していないが、図７の主軸バラン
サ３０Ｆの変形例として、１又は３組以上のガス容器８
３を設けてもよい。尚、ガス容器８３を設けなくても、
ガススプリングのシリンダ本体の容量を大きくすること
により、主軸ユニット１０の昇降ストロークに対するシ
リンダ本体とガス容器の総合的な圧縮ガスのガス圧変化
量を小さくすることができ前記主軸バランサ３０Ｆの効
果を達成できる。7] Although not shown, as a modification of the spindle balancer 30F of FIG.
3 may be provided. Incidentally, even if the gas container 83 is not provided,
By increasing the capacity of the cylinder body of the gas spring, the total pressure change of the compressed gas between the cylinder body and the gas container with respect to the elevating stroke of the spindle unit 10 can be reduced, thereby achieving the effect of the spindle balancer 30F. it can.
【００５８】８〕主軸バランサのガスシリンダの数や取
付位置については、前記実施形態の態様に限定されな
い。例えば、２組以上のガスシリンダを立て向き姿勢に
して並列状に配設してもよいし、シリンダ本体を主軸ユ
ニット１０やコラム１に固定可能であればそれらに挿通
させて固定する必要もない。また、例えば、１又は複数
のガスシリンダを、ボールネジシャフト２２に沿って配
設して主軸ユニット１０を支持するように構成してもよ
い。8) The number and mounting positions of the gas cylinders of the spindle balancer are not limited to those in the above embodiment. For example, two or more sets of gas cylinders may be arranged side by side in a vertical position, and if the cylinder body can be fixed to the main shaft unit 10 or the column 1, there is no need to insert and fix them. . Further, for example, one or a plurality of gas cylinders may be arranged along the ball screw shaft 22 to support the spindle unit 10.
【００５９】尚、前記主軸バランサ３０，３０Ａ〜３０
Ｆは一例を示すものに過ぎず、本発明の趣旨を逸脱しな
い範囲において種々の変形を付加した形態で実施可能で
あり、また、上記工作機械Ｍに限らず、主軸ユニットと
その主軸ユニットを昇降駆動する昇降駆動機構を有する
種々の工作機械に適用可能である。The spindle balancers 30, 30A to 30
F is merely an example, and can be embodied with various modifications without departing from the spirit of the present invention. In addition to the machine tool M, the spindle unit and the spindle unit can be moved up and down. The present invention can be applied to various machine tools having a drive mechanism for driving up and down.
【００６０】[0060]
【発明の効果】 請求項１の工作機械用主軸バランサに
よれば、伸縮可能のガススプリングにより、主軸ユニッ
トの昇降自由度を確保して、主軸ユニットを支持するこ
とができる。主軸ユニットの昇降ストローク（ガススプ
リングの伸縮ストローク）に対して、ガススプリング内
の圧縮ガスのガス圧変化量を小さくし体積変化量を小さ
くすることができ、これにより、主軸ユニットが昇降し
いる状態でも、ガススプリングにより、主軸ユニットに
対してその重量と略同等の上向きの力を発生させて主軸
ユニットを効果的に支持できる。つまり、昇降駆動手段
の負荷を確実且つ効果的に軽減でき、昇降駆動手段によ
る主軸ユニットの上下方向の位置精度を確実に高めるこ
とが可能になる。しかも、昇降駆動手段の負荷軽減によ
り、主軸ユニットの昇降速度の一層の高速化を実現可能
になり、更に、昇降駆動手段の負荷を確実に軽減できる
ことから、昇降駆動手段も小型化できるし、ガススプリ
ングを立て向き姿勢に設けるだけの簡単な構造であるの
で、製作コスト的に非常に有利になる。According to the spindle balancer for machine tools of the first aspect, the spindle unit can be supported by the expandable and contractible gas spring while ensuring the freedom of elevation of the spindle unit. The amount of change in the gas pressure of the compressed gas in the gas spring and the amount of change in volume can be made smaller than the vertical stroke of the main spindle unit (stretching stroke of the gas spring). However, the gas spring can generate an upward force substantially equal to the weight of the main spindle unit, thereby effectively supporting the main spindle unit. In other words, the load on the lifting / lowering driving means can be reduced reliably and effectively, and the vertical positioning accuracy of the spindle unit by the lifting / lowering driving means can be reliably increased. Moreover, by reducing the load on the vertical drive unit, it is possible to further increase the vertical speed of the spindle unit. Further, since the load on the vertical drive unit can be reliably reduced, the vertical drive unit can be downsized, Since it is a simple structure in which the spring is simply provided in the upright position, it is very advantageous in terms of manufacturing cost.
【００６１】請求項２の工作機械用主軸バランサによれ
ば、主軸ユニットとともにガススプリングのシリンダ本
体が昇降駆動されて、シリンダ本体に対してロッド部材
が伸縮するが、このとき、このガススプリングでは、主
軸ユニットの昇降ストロークに対するシリンダ本体内の
圧縮ガスのガス圧変化量を格段に小さくすることができ
るため、昇降駆動手段の負荷を確実に且つ効果的に軽減
することができる。According to the spindle balancer for a machine tool of the present invention, the cylinder body of the gas spring is driven up and down together with the spindle unit to extend and contract the rod member with respect to the cylinder body. Since the amount of change in the gas pressure of the compressed gas in the cylinder body with respect to the vertical stroke of the main shaft unit can be significantly reduced, the load on the vertical drive unit can be reliably and effectively reduced.
【００６２】請求項３の工作機械用主軸バランサによれ
ば、主軸ユニットが昇降駆動されると、それとともにガ
ススプリングのロッド部材が移動しシリンダ本体に対し
て伸縮するが、このとき、このガススプリングでは、主
軸ユニットの昇降ストロークに対する圧縮ガスのガス圧
変化量を格段に小さくすることができるため、昇降駆動
手段の負荷を確実に且つ効果的に軽減することができ
る。According to the spindle balancer for a machine tool of the present invention, when the spindle unit is driven up and down, the rod member of the gas spring moves and expands and contracts with respect to the cylinder body. Thus, the amount of change in the gas pressure of the compressed gas with respect to the vertical stroke of the main shaft unit can be significantly reduced, so that the load on the vertical drive unit can be reliably and effectively reduced.
【００６３】請求項４の工作機械用主軸バランサによれ
ば、シリンダ本体の内部空間の少なくとも下端部に、潤
滑とガスシールの為の潤滑オイルを充填したので、潤滑
オイルでシリンダ本体とロッド部材の摺動部分を潤滑し
てその磨耗によるガス漏れを防止し、更に、潤滑オイル
自体でシリンダ本体とロッド部材の摺動部分の間をシー
ル可能であるためガス漏れを確実に防止できる。そし
て、主軸ユニットにシリンダ本体が倒立状に固定される
ため、特別な構造を付加することなく、シリンダ本体の
内部空間の少なくとも下端部に潤滑オイルを充填でき
る。According to the spindle balancer for a machine tool of the fourth aspect, at least the lower end of the internal space of the cylinder body is filled with lubricating oil for lubrication and gas sealing. The sliding portion is lubricated to prevent gas leakage due to its wear. Further, since the lubricating oil itself can seal between the sliding portion of the cylinder body and the rod member, gas leakage can be reliably prevented. Since the cylinder main body is fixed to the spindle unit in an inverted manner, at least the lower end of the internal space of the cylinder main body can be filled with lubricating oil without adding a special structure.
【００６４】請求項５の工作機械用主軸バランサによれ
ば、シリンダ本体とその挿通孔を挿通するロッド部材と
の摺動部分を、ロッド挿通孔に臨む環状オイル室に充填
された潤滑オイルで潤滑しその磨耗によるガス漏れを防
止し、更に、潤滑オイル自体でシリンダ本体とロッド部
材の摺動部分の間をシール可能であるためガス漏れを確
実に防止できる。そして、シリンダ本体内に充填された
圧縮ガスのガス圧を受けない部位に環状オイル室を設け
ることができるため、環状オイル室に潤滑オイルを充填
（補給）際、シリンダ本体内のガス圧を低下させること
なく容易に行える構成にできるため有効になる。According to the spindle balancer for machine tools of the fifth aspect, the sliding portion between the cylinder body and the rod member inserted through the insertion hole is lubricated with the lubricating oil filled in the annular oil chamber facing the rod insertion hole. Gas leakage due to the wear is prevented, and furthermore, since the lubricating oil itself can seal between the sliding portion of the cylinder body and the rod member, gas leakage can be reliably prevented. Since the annular oil chamber can be provided in a portion not receiving the gas pressure of the compressed gas filled in the cylinder body, the gas pressure in the cylinder body is reduced when the annular oil chamber is filled with lubricating oil (supplied). This is effective because the configuration can be easily performed without causing the above-described operation.
【００６５】請求項６の工作機械用主軸バランサによれ
ば、圧縮ガスと同種の圧縮ガスを充填して収容する１ま
たは複数のガス容器と、このガス容器をシリンダ本体内
空間に連通する連通路を設けたので、圧縮ガスを充填可
能な容積を増大できる。それ故、主軸ユニットの昇降ス
トロークに対するシリンダ本体とガス容器内の圧縮ガス
のガス圧変化量を一層に小さくすることができ、主軸ユ
ニットをより効果的に支持することが可能になる。According to the spindle balancer for a machine tool of the present invention, one or a plurality of gas containers for filling and containing the same kind of compressed gas as the compressed gas, and a communication passage for communicating the gas container with the internal space of the cylinder body. Is provided, the volume that can be filled with the compressed gas can be increased. Therefore, the amount of change in gas pressure of the compressed gas in the cylinder body and the gas container with respect to the vertical stroke of the spindle unit can be further reduced, and the spindle unit can be more effectively supported.
【００６６】請求項７の工作機械用主軸バランサによれ
ば、シリンダ本体に圧縮ガスを充填する為のガス充填手
段を設けたので、シリンダ本体内の圧縮ガスのガス圧が
低下しても、シリンダ本体に圧縮ガスを簡単／確実に充
填し増圧することができる。According to the spindle balancer for a machine tool of the present invention, since the cylinder body is provided with the gas filling means for filling the cylinder body with the compressed gas, even if the gas pressure of the compressed gas in the cylinder body is reduced, the cylinder body can be maintained. The main body can be filled with compressed gas easily / reliably to increase the pressure.
【００６７】請求項８の工作機械用主軸バランサによれ
ば、ガス充填手段がロッド部材内に形成されたガス通路
を含み、このガス通路を介してシリンダ本体内に圧縮ガ
スを充填可能に構成したので、ガス充填手段により、ロ
ッド部材内に形成されたガス通路を介して、シリンダ本
体内に圧縮ガスを確実に充填することができる。According to the spindle balancer for a machine tool of claim 8, the gas filling means includes a gas passage formed in the rod member, and the cylinder body can be filled with the compressed gas through the gas passage. Therefore, the gas filling means can reliably fill the cylinder body with the compressed gas through the gas passage formed in the rod member.
【００６８】請求項９の工作機械用主軸バランサによれ
ば、ガス通路を介してシリンダ本体内のガス圧を検出す
るガス圧検出手段を設けたので、シリンダ本体内のガス
圧が予め設定された適当なガス圧か否かを容易に検出し
て知ることが可能になる。According to the spindle balancer for a machine tool of the ninth aspect, since the gas pressure detecting means for detecting the gas pressure in the cylinder main body through the gas passage is provided, the gas pressure in the cylinder main body is preset. It is possible to easily detect and know whether or not the gas pressure is appropriate.
【図１】本発明の実施形態に係る主軸バランサの側面図
である。FIG. 1 is a side view of a spindle balancer according to an embodiment of the present invention.
【図２】図１のII−II線断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II of FIG.
【図３】第１の変更形態に係る主軸バランサの要部縦断
面図である。FIG. 3 is a vertical sectional view of a main part of a spindle balancer according to a first modification.
【図４】第２の変更形態に係る主軸バランサの要部縦断
面図である。FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a main part of a spindle balancer according to a second modification.
【図５】第３の変更形態に係る主軸バランサの側面図で
ある。FIG. 5 is a side view of a spindle balancer according to a third modification.
【図６】第４の変更形態に係る主軸バランサの要部側面
図である。FIG. 6 is a side view of a main part of a spindle balancer according to a fourth modification.
【図７】第５の変更形態に係る主軸バランサの要部縦断
面図である。FIG. 7 is a longitudinal sectional view of a main part of a spindle balancer according to a fifth modification.
【図８】第６の変更形態に係る主軸バランサの要部縦断
面図である。FIG. 8 is a longitudinal sectional view of a main part of a spindle balancer according to a sixth modification.
Ｍ 工作機械 １０ 主軸ユニット １３ 主軸 １４ 工具 １５ 電動モータ ２０ 昇降駆動機構 ３０，３０Ａ〜３０Ｆ 主軸バランサ ３５，８０ ガススプリング ４０，８１ シリンダ本体 ４２ ヘッドカバー ４２ｂ ロッド挿通孔 ４５ 潤滑オイル ５０，８２ ロッド部材 ６０ ガス通路 ７５ 環状オイル室 ８３ ガス容器 ８４ 連通路 M Machine tool 10 Spindle unit 13 Spindle 14 Tool 15 Electric motor 20 Elevating drive mechanism 30, 30A to 30F Spindle balancer 35, 80 Gas spring 40, 81 Cylinder main body 42 Head cover 42b Rod insertion hole 45 Lubricating oil 50, 82 Rod member 60 Gas Passage 75 Annular oil chamber 83 Gas container 84 Communication passage
Claims (9)
転駆動する電動モータを有し昇降駆動手段により昇降駆
動される主軸ユニットを有する工作機械において、 圧縮ガスが充填されたガススプリングを立て向き姿勢に
設け、 このガススプリングにより主軸ユニットを支持して昇降
駆動手段の負荷を軽減するように構成したことを特徴と
する工作機械用主軸バランサ。1. A machine tool having a main spindle for mounting a tool, an electric motor for rotating and driving the main spindle, and a main spindle unit driven up and down by a lifting drive means, wherein a gas spring filled with compressed gas is set up. A main shaft balancer for a machine tool, wherein the main shaft unit is supported by the gas spring so as to reduce a load on a vertical drive unit.
このシリンダ本体に挿入されて圧縮ガスのガス圧を受圧
するロッド部材とを備え、前記シリンダ本体が主軸ユニ
ットに固定され、このシリンダ本体からロッド部材が下
方へ延びるように配設されたことを特徴とする請求項１
に記載の工作機械用主軸バランサ。2. The gas spring includes a cylinder body and a rod member inserted into the cylinder body to receive a gas pressure of a compressed gas. The cylinder body is fixed to a main shaft unit, and the rod member is separated from the cylinder body. 2. The device according to claim 1, wherein the first member extends downward.
A spindle balancer for machine tools according to item 1.
このシリンダ本体に挿入されて圧縮ガスのガス圧を受圧
するロッド部材とを備え、前記シリンダ本体が主軸ユニ
ットより下方位置に固定的に配設され、このシリンダ本
体からロッド部材が上方へ延びるように配設されたこと
を特徴とする請求項１に記載の工作機械用主軸バラン
サ。3. The gas spring includes a cylinder main body and a rod member inserted into the cylinder main body to receive a gas pressure of a compressed gas, and the cylinder main body is fixedly disposed at a position lower than a main shaft unit. 2. The spindle balancer for a machine tool according to claim 1, wherein a rod member is disposed to extend upward from the cylinder body.
も下端部に、潤滑とガスシールの為の潤滑オイルを充填
したことを特徴とする請求項２に記載の工作機械用主軸
バランサ。4. The spindle balancer for a machine tool according to claim 2, wherein at least a lower end portion of the internal space of the cylinder body is filled with lubricating oil for lubrication and gas sealing.
ッド部材が気密摺動自在に挿通するロッド挿通孔を形成
し、このロッド挿通孔に臨む環状オイル室を形成し、こ
の環状オイル室に潤滑とガスシールの為の潤滑オイルを
充填したことを特徴とする請求項２〜４の何れかに記載
の工作機械用主軸バランサ。5. A rod insertion hole through which a rod member is slidably and slidably inserted in a rod-side end wall of the cylinder body, and an annular oil chamber facing the rod insertion hole is formed. 5. The spindle balancer for a machine tool according to claim 2, wherein a lubricating oil for lubrication and gas sealing is filled.
て収容する１または複数のガス容器と、このガス容器を
シリンダ本体内空間に連通する連通路を設けたことを特
徴とする請求項２〜５の何れかに記載の工作機械用主軸
バランサ。6. The apparatus according to claim 1, wherein one or more gas containers for filling and containing the same kind of compressed gas as the compressed gas are provided, and a communication passage communicating the gas container with the internal space of the cylinder body is provided. The spindle balancer for a machine tool according to any one of claims 2 to 5.
為のガス充填手段を設けたことを特徴とする請求項５に
記載の工作機械用主軸バランサ。7. The spindle balancer for a machine tool according to claim 5, wherein gas filling means for filling the cylinder body with a compressed gas is provided.
されたガス通路を含み、このガス通路を介してシリンダ
本体内に圧縮ガスを充填可能に構成したことを特徴とす
る請求項７に記載の工作機械用主軸バランサ。8. The gas filling device according to claim 7, wherein the gas filling means includes a gas passage formed in the rod member, and the cylinder body can be filled with a compressed gas through the gas passage. Spindle balancer for machine tools.
ガス圧を検出するガス圧検出手段を設けたことを特徴と
する請求項８に記載の工作機械用主軸バランサ。9. The spindle balancer for a machine tool according to claim 8, further comprising gas pressure detecting means for detecting a gas pressure in the cylinder body via the gas passage.
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