JP2005138189A - Feed mechanism for mechanical structure having counter balance device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a feed mechanism for a mechanical structure cooling a counter air balancer of the mechanical structure which frequently, severely, highly responsively, and vertically moves up and down at high speed by a linear motor without adding a special device or the like. <P>SOLUTION: The feed mechanism has the following constitution. An air pressure chamber of an air balancer 15, to which air pressure for supporting the self-weight of the mechanical structure is introduced, is connected to an air pressure source via an air regulator 21 with a relief valve, which is regulated to the support air pressure, and intake throttle valves 22, 23 which limit the inflow of pressure air and exhaust by opening. An air chamber on the side opposite to the air pressure chamber is sealed. Conduits 24, 25 for flowing in and discharging air are provided. The intake throttle valve, which limits the inflow of outside air and exhausts by opening, is provided to the conduits. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は形彫り放電加工機やマニシングセンタ等の工作機械の鉛直方向に往復軸移動する主軸や水平主軸を支持して鉛直方向に往復軸移動する軸スライダのような被駆動機械構造体の自重を支持するカウンタバランス装置を有する機械構造体の送り機構に関するもので、上述各種工作機械の外、半導体製造装置のXYステージ装置及び精密測定装置などへも適用できるもので、特に前記被駆動機械構造体が、リニアモータによる駆動走行の如く、高加速度で、高速度での走行軸移動を高応答で行なうものに適用して有用なものである。   The present invention relates to a driven machine structure such as a main shaft that reciprocates in the vertical direction of a machine tool such as a die-sinking electric discharge machine or a machining center, or an axis slider that supports a horizontal main shaft and moves in a reciprocating direction in the vertical direction. The present invention relates to a feed mechanism for a machine structure having a counter balance device for supporting its own weight, and can be applied to an XY stage device and a precision measuring device of a semiconductor manufacturing apparatus in addition to the above-mentioned various machine tools. The structure is useful when applied to a structure that performs high-speed and high-speed travel axis movement with high response, such as driving with a linear motor.

工作機械の可動部中の鉛直成分を含む方向に往復軸移動するクイルや主軸、又は水平主軸等を支持して鉛直又は鉛直成分を含む方向に往復軸移動する軸スライダのような被駆動の機械構造体を所謂リニアモータを使用して軸移動させる装置の場合、リニアモータは高応答での高速度駆動を実現するため、加減速の加速度が重力の加速度1.0G以上の大きな値に設定されるから、前記機械構造体を重力に抗して持ち上げ平衡させるカウンタバランス装置としては錘等を使用することが出来ず、ピストンとシリンダが相対的に往復移動する空気圧を使用するエアバランサが、釣りワイヤなどを介設させず、剛体による直結の高応答状態で用いられて来ている(例えば、特許文献1−4参照。)。   A driven machine such as a shaft slider that reciprocates in a direction including a vertical or vertical component while supporting a quill, a main shaft, or a horizontal main shaft that reciprocally moves in a direction including a vertical component in a movable part of a machine tool. In the case of a device that moves the structure using a so-called linear motor, the acceleration / deceleration acceleration is set to a large value of gravitational acceleration of 1.0 G or more in order to realize high-speed driving with high response. Therefore, a weight or the like cannot be used as a counter balance device that lifts and balances the mechanical structure against gravity, and an air balancer that uses air pressure in which the piston and the cylinder reciprocate relatively moves. It has been used in a highly responsive state directly connected by a rigid body without using a wire or the like (see, for example, Patent Documents 1-4).

具体例として形彫り放電加工機の場合を図4−8を参照して説明すると、図4は、そのようなリニアモータが駆動する送り装置を搭載した形彫り放電加工機の全体構成を示す斜視図で、101はベッド、102はベッド101の後側部または上面に立設されたコラム、103はコラム102前面のベッド101上に水平一軸(Y軸)方向に移動可能に設けたサドル、104はサドル103上に他の水平一軸(X軸)方向に移動可能に設けたテーブル、105はテーブル104上に設けられたコラム102前面側に位置する加工槽で、図示しない被加工体を取り付け、加工液中浸漬状態で加工電極106と相対向配置させる加工テーブルを備えている。   As a specific example, the case of a die-sinking electric discharge machine will be described with reference to FIGS. 4-8. FIG. 4 is a perspective view showing the overall configuration of the die-sinking electric discharge machine equipped with a feeding device driven by such a linear motor. In the figure, 101 is a bed, 102 is a column erected on the rear side or upper surface of the bed 101, 103 is a saddle provided on the bed 101 on the front surface of the column 102 so as to be movable in a horizontal uniaxial (Y-axis) direction, 104 Is a table provided on the saddle 103 so as to be movable in another horizontal uniaxial (X-axis) direction, 105 is a processing tank located on the front side of the column 102 provided on the table 104, and a workpiece not shown is attached, A processing table is provided that is disposed opposite to the processing electrode 106 in a state immersed in the processing liquid.

107は、コラム102上部の加工槽105側に延出したコラム前面102Aに取付けられた加工主軸枠体で、全体として中空柱状体で、下方先端に加工電極106の取付装置108Aを有するほぼ四角柱状のZ軸クイル108を、クイル後面とコラム前面または加工主軸枠体内面間等に設けた直線案内装置109により、鉛直方向への駆動により直線移動自在に内包保持して成る。110A及び110Bは、前記Z軸クイル108の鉛直方向と直角な方向の対向側面夫々に移動方向に沿って所定個数列設される図示しない永久磁石片の磁石板と微小間隙を介して相対向するように加工主軸枠体107の両側面に設けられるヨークと巻回励磁コイルとから成る一対の電磁石装置、即ち、所謂リニアモータの励磁固定子で、永久磁石を取付けたZ軸クイル108をリニアモータの磁石板の可動子として移動させるものである。 Reference numeral 107 denotes a processing spindle frame attached to a column front surface 102A extending to the processing tank 105 side at the top of the column 102, and is a hollow columnar body as a whole, and has a substantially square pillar shape having a mounting device 108A for the processing electrode 106 at the lower end. The Z-axis quill 108 is enclosed and held by a linear guide device 109 provided between the rear surface of the quill and the front surface of the column or the inner surface of the machining spindle frame so as to be linearly movable by driving in the vertical direction. 110A and 110B oppose each other through a minute gap with a magnet plate of a permanent magnet piece (not shown) arranged in a predetermined number along the moving direction on each of the opposing side surfaces perpendicular to the vertical direction of the Z-axis quill 108. In this way, a pair of electromagnet devices comprising yokes and wound exciting coils provided on both side surfaces of the machining spindle frame 107, that is, a so-called linear motor excitation stator, a Z-axis quill 108 with a permanent magnet attached thereto is a linear motor. It is moved as a mover of the magnet plate.

図5は、図4のA―A線に沿う加工主軸枠体107部切断平面図、図6は同じくB―B線に沿う切断左側面図、また図7は同じくC―C線に沿う切断正面図で、前述加工主軸枠体107は、前記図5の平面図で示すように、この例の場合は断面コの字状であるから、図示では、例えば直線案内装置109のレール109Aのように前記コラム前面102Aに取付けられているが、例えば断面口の字状の場合には、前記レール109AやZ軸クイル108の位置を検出するリニアスケール等は加工主軸枠体107の内壁面等の別の位置に設けられていることになる。また図示例の場合加工主軸枠体107は前面の一部以上が開閉可能で、内装や組立、調整を可能としている。 5 is a sectional plan view of the processing spindle frame 107 along the line AA in FIG. 4, FIG. 6 is a left side view taken along the line BB, and FIG. 7 is a sectional view along the line CC. In the front view, as shown in the plan view of FIG. 5, the machining spindle frame 107 has a U-shaped cross section in this example. Therefore, in the drawing, for example, the rail 109A of the linear guide device 109 is shown. For example, in the case of a cross-sectional mouth shape, a linear scale or the like for detecting the position of the rail 109A or the Z-axis quill 108 is provided on the inner wall surface of the machining spindle frame 107 or the like. It is provided at another position. Further, in the case of the illustrated example, a part of the front surface of the machining spindle frame 107 can be opened and closed, and interior, assembly, and adjustment are possible.

Z軸クイル108は後述する構成のリニアモータの可動子として駆動により、高応答でかつ高速で、特に電極ジャンプ作動の場合には、好ましくは往復とも、そして少なくとも長いストロークのジャンプ後の近接復帰時には加速度が1G以上にも及ぶ高加速度で加速されて移動し得るよう、より軽量に構成することが望ましく、図示の場合四角柱状のZ軸クイル108は、両側面に、永久磁石片111A、111Bを移動方向に接着等により列設して設ける必要が有るところから、前記四角柱状体の軸中心に所望内径の貫通孔108Bを穿った構成となっているが、例えば、断面平面図がローマ数字の3又はロの字の如き枠組み構成とすることもできる。 The Z-axis quill 108 is driven as a mover of a linear motor having a configuration described later, and has a high response and a high speed, particularly in the case of an electrode jump operation, preferably in both reciprocations, and at the time of proximity return after at least a long stroke jump. It is desirable to make it lighter so that the acceleration can be accelerated and move at a high acceleration of 1G or more. In the illustrated case, the rectangular Z-shaped quill 108 has permanent magnet pieces 111A and 111B on both sides. Since it is necessary to provide a line by bonding or the like in the moving direction, a through hole 108B having a desired inner diameter is formed at the axial center of the rectangular columnar body. It is also possible to adopt a framework configuration such as 3 or B.

しかし、更に好ましくは、前記貫通孔108Bを有する柱状Z軸クイル108の全体を一体のセラミックス焼結成形体(密度、鉄の約3分の1前後)、例えば酸化物系のセラミックス、または非酸化物系のセラミックス、特に好ましくは、Si3N4を主成分とするセラミックス製とするものである。そして、Z軸クイル108に上述のようにセラミックスを採用した場合には、リニアモータの可動子として張り付けられた永久磁石片111A、111Bの相互間等において、良好な磁気回路が形成されないから、かかる場合には、前記セラミックス製Z軸クイル108の両側面に鉄板等の軟磁性材の磁石板8Cを張りつけた上に永久磁石片111A、111Bを張りつけ固定するようにするものである。Z軸クイル108をこのように、特にセラミックス製で、一体の中空柱状体にすると、軽量であるから、慣性が小で制御の応答性が高く、熱による膨張や変形も少ないから精度の高い加工を可能とする送り機構が得られる。なお、Z軸クイル108が鋼製で、一体の中空柱状体であると、断面寸法が最小にすることができるから、加工主軸が嵩張らない、コンパクトな送り機構が得られる。 However, more preferably, the entire columnar Z-axis quill 108 having the through-hole 108B is made of an integrated ceramic sintered compact (density, about one-third of iron), for example, an oxide-based ceramic, or a non-oxide. Of these, ceramics having Si3N4 as a main component are particularly preferable. If ceramics is used for the Z-axis quill 108 as described above, a good magnetic circuit is not formed between the permanent magnet pieces 111A and 111B attached as the mover of the linear motor. In this case, permanent magnet pieces 111A and 111B are fixedly attached to both sides of the ceramic Z-axis quill 108 after attaching magnetic plates 8C made of a soft magnetic material such as an iron plate. If the Z-axis quill 108 is made of ceramics and is made of an integrated hollow columnar body, it is lightweight, so it has low inertia, high control responsiveness, and little expansion and deformation due to heat. A feed mechanism that enables If the Z-axis quill 108 is made of steel and is an integral hollow columnar body, the cross-sectional dimension can be minimized, so that a compact feeding mechanism in which the processing spindle is not bulky can be obtained.

而して、Z軸クイル108の鉛直方向の移動を案内する前記直線案内装置109は、図示例の場合、リニアモーションボール(又はローラ)ベアリングのレール109Aが、2本、所定の間隔を置いて鉛直平行にコラム前面102Aに取付けられ、これに対しベアリングブロック9B、9Bが、各レール109A毎に2個、鉛直方向に所定の間隔を置いてZ軸クイル108に取付けられていて、両者を嵌合組み付け構成されている。 Thus, in the illustrated example, the linear guide device 109 that guides the vertical movement of the Z-axis quill 108 includes two linear motion ball (or roller) bearing rails 109A at predetermined intervals. Two parallel bearing blocks 9B and 9B are attached to the Z-axis quill 108 at a predetermined interval in the vertical direction, and are attached to the column front surface 102A in parallel with each other. It is assembled and assembled.

110A、110Bは、前記永久磁石片111A、111Bを夫々鉛直移動方向に取付けたZ軸クイル108の両側面に微小間隙を介して相対向するように配置され、加工主軸枠体107の側板の窓部107B、107Cに夫々取付板112A、112Bにより取付けられたリニアモータ用の励磁固定子である。この励磁固定子110A、110Bは、夫々ヨーク110AY、110BYとヨークの櫛歯部に巻回した励磁コイル110AC、110BCとから成り、硅素鋼板等の積層体から成るヨーク110AY、110BYの櫛歯部後方の基部側の積層部には、冷却流体が流通する冷却パイプ114A、114Bを挿通する千鳥状の穴が設けられている。 110A and 110B are arranged so as to face each other with a small gap on both side surfaces of the Z-axis quill 108 to which the permanent magnet pieces 111A and 111B are attached in the vertical movement direction, respectively. Excitation stators for linear motors attached to the portions 107B and 107C by mounting plates 112A and 112B, respectively. The excitation stators 110A and 110B are composed of yokes 110AY and 110BY and excitation coils 110AC and 110BC wound around the comb teeth of the yoke, respectively. A staggered hole through which the cooling pipes 114 </ b> A and 114 </ b> B through which the cooling fluid flows is provided in the laminated portion on the base side.

図示構成の場合のリニアモータは、コギングを減少させるために、永久磁石片111A、111Bを列状に片側2列張り付けたZ軸クイル108から成る可動子と、ヨーク110AY、110BYと励磁コイル110AC、110BCとから成る固定子とから成り、リニアモータの型式としては永久磁石可動型のリニア交流同期モータ(LSM)で、磁石片列に応じ、励磁コイル110AC、110BCも、片側夫々2列設けているが、磁石片列を各1列として励磁コイルを各1個としても良い。また、当該リニア交流同期モータ(LSM)は、リニア直流モータ(LDM)のコイル電流を3相としたものであるから、リニアモータとしては、このリニア直流モータ(LDM)を使用することが出来る。また、上述の永久磁石片列と励磁コイルとの固定と可動の関係を図示説明のものと逆にした励磁コイル可動型のリニアモータを目的等に応じ構成使用することができる。 In order to reduce cogging, the linear motor in the case of the illustrated configuration includes a mover including a Z-axis quill 108 in which permanent magnet pieces 111A and 111B are attached in two rows on one side, a yoke 110AY and 110BY, and an exciting coil 110AC. The linear motor type is a permanent magnet movable linear AC synchronous motor (LSM), and two excitation coils 110AC and 110BC are provided on each side according to the magnet single row. However, it is good also considering the magnet piece row as one row and the exciting coil as one piece. Further, since the linear AC synchronous motor (LSM) has a three-phase coil current of the linear DC motor (LDM), the linear DC motor (LDM) can be used as the linear motor. In addition, an exciting coil movable linear motor in which the relationship between fixing and moving the permanent magnet piece array and the exciting coil described above is reversed from that shown in the figure can be configured and used according to the purpose.

上述のように、Z軸クイル108等の構造体の移動方向と直角水平な左右の両側面にリニアモータを形成して設けることにより、クイル108の左右両側におけるリニアモータの可動子と固定子間の磁気吸引力をバランスさせて打ち消させ、この水平左右方向の力の打消し合いによりZ軸クイル108の軸運動の真直性を向上させる。そして、このクイル108の左右両側面に於ける磁気吸引力を平衡させて打消させ得るように、ヨーク110AY、110BYの各取付板112A、112Bの背向板面に分布して設けた押しねじと引きねじによる、ヨーク110AY、110BYの傾き調整及び/または前後進位置決めにより、可動子側永久磁石片111A、111Bの板面と各ヨーク110AY、110BY間の間隙を全体的に、かつ左右両側で等しく、図示の場合左右の各リニアモータの磁気吸引力が等しくなるように間隙調整を行うものである。勿論、調整設定後は、前記押しねじと引きねじを、固定剤で固定するようにしてもよい。 As described above, the linear motor is formed on both the left and right side surfaces perpendicular to the moving direction of the structure such as the Z-axis quill 108, so that the linear motor between the mover and the stator on both the left and right sides of the quill 108 is provided. The magnetic attraction force of the Z-axis quill 108 is improved by balancing the magnetic attractive forces of the Z-axis quill 108 and canceling the horizontal and horizontal forces. Further, push screws distributed and provided on the back plate surfaces of the mounting plates 112A and 112B of the yokes 110AY and 110BY so that the magnetic attractive forces on the left and right side surfaces of the quill 108 can be balanced and canceled. By adjusting the inclination of the yokes 110AY and 110BY and / or forward / backward positioning with a pull screw, the gap between the plate surface of the mover-side permanent magnet pieces 111A and 111B and the yokes 110AY and 110BY is entirely the same on both the left and right sides. In the illustrated case, the gap is adjusted so that the magnetic attractive forces of the left and right linear motors are equal. Of course, after the adjustment setting, the push screw and the pull screw may be fixed with a fixing agent.

113は、Z軸クイル108のコラム102Aまたは主軸枠体107に対する直線移動位置を検出するリニアスケールで、図示の場合スケール113AがZ軸クイル108前面に、これに対向する加工主軸枠体107前方内面にセンサ113Bが取付けられる。このリニアスケールが、検出位置信号を、NC制御装置から移動位置指令信号が与えられる駆動装置にフィードバックして、駆動装置が励磁コイル110AC、110BCに制御のための作動信号を出力する。 Reference numeral 113 denotes a linear scale that detects a linear movement position of the Z-axis quill 108 with respect to the column 102A or the spindle frame 107. In the illustrated case, the scale 113A is on the front surface of the Z-axis quill 108 and the front inner surface of the machining spindle frame 107 facing this. The sensor 113B is attached to. The linear scale feeds back the detected position signal to a drive device to which a movement position command signal is given from the NC control device, and the drive device outputs an operation signal for control to the excitation coils 110AC and 110BC.

以上の構成では、下方先端に電極取付装置108Aを有するZ軸クイル108の重量をその重力に抗して持ち上げておく構成がなく、装置駆動時には、リニアモータにより上向きの制御された推力を作用させて持ち上げる必要があるが、これではこの推力に見合う電力消費が大きく、ヨークと励磁コイルから成る電磁石固定子の冷却問題が生ずる。かかる場合の対応として、Z軸クイル108をコラム102または加工主軸枠体107側からZ軸クイルを吊り下げる手段として、シリンダ115A、ピストン115B、ロッド115C及び図示しないバルブ、配管等から成るエアバランサ115を設けるのがよい。該エアバランサ115は、シリンダ115Aまたはロッド115Cの一方をコラム102(枠体107)またはZ軸クイル108の一方に固定し、かつ夫々他方同志を連結乃至固定することによりクイル108をコラム102(又は主軸枠体107)に懸垂させることができる。しかも、図示例の場合はバランス良く、かつ省スペース状態とするためにエアバランサ115のシリンダ115Aをクイル108の貫通孔108Bに同軸状に挿入し、上縁部のフランジ部115Dでクイル108と連結し、ロッド115Cの上端を連結部材116を介してコラム102等の固定部に連結固定したものである。このような構成により、Z軸の上下方向の長さが短くなって加工主軸装置がコンパクトになる。 In the above configuration, there is no configuration in which the weight of the Z-axis quill 108 having the electrode mounting device 108A at the lower end is lifted against the gravity, and when the device is driven, an upward controlled thrust is applied by the linear motor. However, in this case, power consumption corresponding to this thrust is large, and there arises a cooling problem of the electromagnetic stator composed of the yoke and the exciting coil. In order to cope with such a case, an air balancer 115 including a cylinder 115A, a piston 115B, a rod 115C, a valve (not shown), a pipe, and the like is used as means for suspending the Z-axis quill from the column 102 or the processing spindle frame 107 side. It is good to provide. The air balancer 115 fixes one of the cylinder 115A or the rod 115C to one of the column 102 (frame body 107) or the Z-axis quill 108, and connects or fixes the other to each other to fix the quill 108 to the column 102 (or It can be suspended from the spindle frame 107). In addition, in the case of the illustrated example, the cylinder 115A of the air balancer 115 is coaxially inserted into the through hole 108B of the quill 108 in order to achieve a well-balanced and space-saving state, and is connected to the quill 108 at the upper flange portion 115D. The upper end of the rod 115C is connected and fixed to a fixing portion such as the column 102 via the connecting member 116. With such a configuration, the vertical length of the Z-axis is shortened, and the machining spindle device becomes compact.

そして、図8に示すように、このエアバランサ115にはコンプレッサ等の空気圧源118から、約6kgf/cmの圧縮空気が供給され、公知のフィルタおよびエアドライア等から成る補助機器19、例えば設定約5kgf/cmのエアレギュレータ120、及び設定約2.5kgf/cm〜4.5kgf/cmのハイリリーフレギュレータ121を介して、シリンダ115Aの上室115RUに圧縮空気が導入される。下室115RDは実質上大気圧に開放された状態とする。ハイリリーフレギュレータ121の設定圧力はクイル108および電極106の総重量に応じて設定される。このように圧縮空気が供給されることにより、左右の両リニアモータが作動して可動子としてのZ軸クイル108を送り制御及び位置決め制御するときに、エアバランサ115がZ軸クイル108とシリンダ115Aとを一体に懸垂する。ここでクイル108が下降送りされるとシリンダ115Aの上室115RUの空気圧力が増圧しようとするが、ハイリリーフレギュレータ121のリリーフバルブで一定圧に制御されるので、上室115RUのエアは排出、すなわちリリーフされて一定圧に戻る。逆にクイル108が上昇すると、減圧する上室115RUにエアが急速に送り込まれて一定圧となるようにハイリリーフレギュレータ121が作動する。こうしてZ軸クイル108の重量に釣り合うバランス推力を加えることによって、Z軸クイル108の移動制御時に低イナーシャ(低慣性モーメント)でかつ高速応答な軸移動制御を可能とするとともに、Z軸クイル108の静止制御時に無負荷状態に近い軸静止制御を可能とする。 As shown in FIG. 8, the air balancer 115 is supplied with compressed air of about 6 kgf / cm 2 from an air pressure source 118 such as a compressor. Compressed air is introduced into the upper chamber 115RU of the cylinder 115A through the air regulator 120 of 5 kgf / cm 2 and the high relief regulator 121 of the setting of about 2.5 kgf / cm 2 to 4.5 kgf / cm 2 . The lower chamber 115RD is substantially opened to the atmospheric pressure. The set pressure of the high relief regulator 121 is set according to the total weight of the quill 108 and the electrode 106. When compressed air is supplied in this way, both the left and right linear motors operate to control the Z axis quill 108 as a mover to feed and position the air balancer 115, the Z axis quill 108 and the cylinder 115A. And hang them together. Here, when the quill 108 is lowered, the air pressure in the upper chamber 115RU of the cylinder 115A tends to increase, but since the pressure is controlled by the relief valve of the high relief regulator 121, the air in the upper chamber 115RU is discharged. That is, it is relieved and returns to a constant pressure. On the other hand, when the quill 108 rises, the high relief regulator 121 operates so that air is rapidly sent to the upper chamber 115RU to be depressurized to become a constant pressure. In this way, by applying a balance thrust that balances the weight of the Z-axis quill 108, it is possible to control the movement of the Z-axis quill 108 with low inertia (low moment of inertia) and high-speed response. It enables shaft static control that is close to no load during static control.

以上をまとめると、リニアモータをZ軸加工主軸の位置決め制御送り手段として設けた好ましい形彫り放電加工機の主軸装置の大略の構成は、コラムまたはX軸移動体に取付け保持されるZ軸加工主軸を、下端に電極取付装置が設けられるZ軸クイルを直線案内装置とエアバランサとにより、前記Z軸クイルを同軸状に囲繞するZ軸加工主軸枠体に前記Z軸方向の直線往復移動自在に保持させて構成し、永久磁石片を移動方向に列設した軟磁性材から成る磁石板と、ヨーク鉄芯と巻回励磁コイルから成る電磁石とを間隙を置いて相対向配置して構成されるリニアモータを、前記Z軸クイルの相背向する両側面と該両側面と相対向する前記Z軸加工主軸枠体の両側壁間に設け、前記Z軸加工主軸枠体に対する前記Z軸クイルの相対的移動位置を検出するように両者間に取付けられた直線位置検出装置からの検出フィードバック信号によって前記リニアモータの励磁コイル電流を制御するようにしたものと言うことになる。 In summary, the general configuration of the spindle device of the preferred EDM machine provided with the linear motor as the positioning control feed means for the Z-axis machining spindle is the Z-axis machining spindle that is mounted and held on the column or the X-axis moving body. A Z-axis quill provided with an electrode mounting device at the lower end is linearly reciprocated in the Z-axis direction to a Z-axis machining spindle frame that coaxially surrounds the Z-axis quill by a linear guide device and an air balancer. A magnet plate made of a soft magnetic material in which permanent magnet pieces are arranged in a moving direction and an electromagnet made of a yoke iron core and a wound exciting coil are arranged opposite to each other with a gap therebetween. A linear motor is provided between opposite sides of the Z-axis quill and both side walls of the Z-axis machining spindle frame facing the opposite sides, and the Z-axis quill of the Z-axis quill with respect to the Z-axis machining spindle frame is provided. Relative movement position The detection feedback signal from the linear position detecting device mounted therebetween so as to output would say that so as to control the exciting coil current of the linear motor.

このような、Z軸主軸をリニアモータによって駆動制御するようにした形彫り放電加工機によれば、微小加工間隙に対して高応答で正確に制御できるところから、従来型の回転形のサーボモータとボールねじとの組合せによるサーボ送り制御方式のものより、常時より適切に加工間隙距離が維持され、高精度で加工時間も大凡1/2乃至1/6に短縮できるだけでなく、高加速度による高速ジャンプが可能となり、特にリブ加工と称される、加工方向に長尺で断面積の小さい電極による深穴加工を、電極等から加工間隙に加工液を噴出させなくても、従来不可能であった深さまで加工が可能になると共に、その要する加工時間も大幅に短縮されるという画期的な効果が確認されて来つつある。 According to such a die-sinking electric discharge machine in which the Z-axis spindle is driven and controlled by a linear motor, a conventional rotary servo motor can be accurately controlled with high response to a minute machining gap. Compared to the servo feed control system that uses a combination of a screw and a ball screw, the machining gap distance can be maintained more properly than usual, and the machining time can be shortened to about 1/2 to 1/6 with high accuracy. Jumping is possible, and deep hole machining with an electrode that is long in the machining direction and has a small cross-sectional area, which is called rib machining, is not possible in the past without ejecting the machining fluid from the electrode to the machining gap. As a result, it is possible to process to a certain depth, and the revolutionary effect that the required processing time is greatly reduced is being confirmed.

図9、及び図10は、前述図6と同様な構成例の説明図で、図4乃至図8に図示のものと同一または同等機能物には、同一の10の位の数に、前者200、後者100を加算して表示してある。前述図4乃至図8に図示説明のものが、Z軸クイル108の重量をその重力に抗して持ち上げるエアバランサ115を、クイル108の中空部に同芯に収納させて一体に結合し、Z軸加工主軸として全長が短く、コンパクトに構成していたのに対し、前述図9及び図10のものは、何れも、Z軸クイル208の中空部に収設したエアバランサ215のピストンロッド215Cを上方へ引き出して、その上端を固定側に固定するための連結部材216または該連結部材216に支持された天板材216Aに固設してクイル208を懸垂する構成で、かかる構成に依れば、Z軸加工主軸として全長が長くなるが、移動側のクイルの慣性質量が小さくなるので、実用可能な構成と思惟される。その他図中に於いて、266は、シリンダ筒215Aの上端に固定して設けられ、所要時にピストンロッド215CをクランプするZ軸クイル208の落下防止ブレーキ装置、245はZ軸クイル208の加工主軸枠体207に対する降下限度を規制する上側ストッパ、246は同様に上昇限度を規制する下側ストッパである。 9 and 10 are explanatory diagrams of the same configuration example as in FIG. 6 described above, and the same or equivalent functions as those shown in FIGS. The latter 100 is added and displayed. 4 to 8, the air balancer 115 for lifting the weight of the Z-axis quill 108 against its gravity is housed concentrically in the hollow portion of the quill 108, and is integrally coupled. While the shaft machining main shaft has a short overall length and is compact, the above-described ones in FIGS. 9 and 10 both have the piston rod 215C of the air balancer 215 housed in the hollow portion of the Z-axis quill 208. In a configuration in which the quill 208 is suspended by being fixedly attached to the connecting member 216 for fixing the upper end of the upper end to the fixed side or the top plate material 216A supported by the connecting member 216, according to such a configuration, Although the overall length of the Z-axis machining spindle is increased, the inertial mass of the moving quill is reduced, which is considered to be a practical configuration. In the other figures, 266 is fixed to the upper end of the cylinder cylinder 215A, and the fall prevention brake device for the Z-axis quill 208 clamps the piston rod 215C when necessary, 245 is the machining spindle frame of the Z-axis quill 208 Upper stoppers 246 for restricting the lowering limit with respect to the body 207 are similarly lower stoppers for restricting the upper limit.

次に、金属切削用工作機械の従来例を図11を参照して説明すると、以上のような、形彫り放電加工機のリニアモータにより鉛直方向に軸送り移動されるクイル等の加工主軸における問題は、機械切削用のマニシングセンタ等のZ軸加工主軸に於いても同様であること勿論であり、また、前述のような加工主軸を水平に支持して鉛直方向に往復軸移動するスライダのような被駆動機械構造体の自重をエアバランサで支持する場合の例えば、図11の場合も同様である。   Next, a conventional example of a metal cutting machine tool will be described with reference to FIG. 11. Problems such as the above in a machining spindle such as a quill that is axially moved by a linear motor of a die-sinking electric discharge machine. Of course, the same applies to a Z-axis machining spindle such as a machining center for machining, etc. Also, a slider that reciprocally moves in the vertical direction while supporting the machining spindle as described above horizontally. The same applies to, for example, the case of FIG. 11 in which the weight of the driven machine structure is supported by the air balancer.

図11において、301は工作機械本体であり、垂直ベッド302の前方に図示しない加工テーブルを配設し、該加工テーブルに載置固定した被加工物に対して主軸303を直交する3軸(Z軸、Y軸、Z軸)方向に移動位置決めして加工を施すようになっている。   In FIG. 11, reference numeral 301 denotes a machine tool main body, which is provided with a machining table (not shown) in front of a vertical bed 302, and three axes (Z) orthogonal to a workpiece 303 placed and fixed on the machining table (Z (Axis, Y-axis, Z-axis) are moved and positioned to perform processing.

前記垂直ベッド302の前面にはコラム状のXスライド304がX軸方向に移動可能に支持されており、該Xスライド304にはYスライド305がY軸方向(垂直方向)に移動可能に支持されている。またこのYスライド305は図示しない工具が装着される前記主軸303を回転自在に軸承するラムを構成するスライド306が、Z軸方向に移動可能に支持されており、上記各スライド304、305、306は、例えばアルミ合金等の軽金属材により形成されている。また前記Xスライド304の左右側部には夫々カウンタバランス用シリンダ340が配設されており、これによりYスライド305に作用する偶力の低減を図っている。   A column-shaped X slide 304 is supported on the front surface of the vertical bed 302 so as to be movable in the X axis direction, and a Y slide 305 is supported on the X slide 304 so as to be movable in the Y axis direction (vertical direction). ing. The Y slide 305 is supported by a slide 306 that constitutes a ram that rotatably supports the main shaft 303 on which a tool (not shown) is mounted, and is movably supported in the Z-axis direction. Is formed of a light metal material such as an aluminum alloy. Counter balance cylinders 340 are disposed on the left and right sides of the X slide 304, respectively, to reduce the couple acting on the Y slide 305.

上記垂直ベッド302は、左側面から視て略L字状をなし、かつ正面視で矩形枠状をなしている。該垂直ベッド302の上枠部302aの前面下部にはX軸方向に延びるレール310が配設されており、前方に突出した下枠部302bの上面にはX軸方向に延びる2本のレール310、310が互に平行に配置されている。   The vertical bed 302 is substantially L-shaped when viewed from the left side, and has a rectangular frame shape when viewed from the front. A rail 310 extending in the X-axis direction is disposed at the front lower portion of the upper frame portion 302a of the vertical bed 302, and two rails 310 extending in the X-axis direction are provided on the upper surface of the lower frame portion 302b protruding forward. , 310 are arranged in parallel to each other.

前記、Xスライドは、左右垂直枠304a、304bの上端部同士を上枠部304cで結合するとともに下端部同士を枠部304dで結合してなる正面視で縦長の矩形枠形状をなし、上枠部304cの前部には逃げ凹部330が形成されている。また、上枠部304の背面には、上枠部302aのレール310と摺動係合する2つのガイド311が間隔をあけて配設され、下枠部304dの底面の四隅には、下枠部302b上面のレール310、310と摺動係合するガイド311が配設されている。   The X slide has a vertically long rectangular frame shape in a front view in which upper end portions of the left and right vertical frames 304a and 304b are joined by an upper frame portion 304c and lower end portions are joined by a frame portion 304d. A relief recess 330 is formed in the front portion of the portion 304c. In addition, two guides 311 that are slidably engaged with the rail 310 of the upper frame portion 302a are arranged on the back surface of the upper frame portion 304 with a space therebetween, and the lower frame is provided at the four corners on the bottom surface of the lower frame portion 304d. A guide 311 is provided in sliding contact with the rails 310 and 310 on the upper surface of the portion 302b.

垂直ベッド302の上枠部302aの上部、および下枠部302bの下レール310間にはリニアモータ320の固定子321、321がそれぞれレール310に平行に配設され、これに対し、Xスライド304の上枠部304cの背面、及び下枠部304bの底面にはリニアモータ320の移動子322、322が夫々配置固定されている。又各垂直枠部304a、304bの前面には、Yスライド305に設けたガイド334と摺動係合してYスライド305を軸に案内するレール331が設けられ、該Yスライド305は前記Zスライド306が挿通された矩形状の貫通孔315aを有する横断面口の字形の後方に延びる筒状の箱枠部315を有し、該箱枠部315の前面にこれと直角をなすように固定されたスライド枠部333を備えている。   Between the upper frame portion 302a of the vertical bed 302 and the lower rail 310 of the lower frame portion 302b, the stators 321 and 321 of the linear motor 320 are arranged in parallel to the rail 310, respectively. Movers 322 and 322 of the linear motor 320 are arranged and fixed on the back surface of the upper frame portion 304c and the bottom surface of the lower frame portion 304b, respectively. In addition, rails 331 are provided on the front surfaces of the vertical frame portions 304a and 304b so as to slide and engage with guides 334 provided on the Y slide 305 to guide the Y slide 305 about the shaft. 306 has a cylindrical box frame portion 315 extending rearward in the shape of a cross-sectional mouth having a rectangular through hole 315a inserted therethrough, and is fixed to the front surface of the box frame portion 315 so as to make a right angle thereto. The slide frame portion 333 is provided.

前記スライド枠部333は、背面に左右のモータ保持壁を形成するコの字状の突部を有し、この左右のモータ保持壁は、垂直枠部304a、304bのX軸方向対向側面のモータ保持面と相対向し、介設される保持壁の移動子321と保持面の固定子322とから成るリニアモータ320により、Xスライド304に対しYスライド305をY軸方向に上下移動位置決めさせる。   The slide frame portion 333 has U-shaped protrusions forming left and right motor holding walls on the back surface, and the left and right motor holding walls are motors on the side surfaces of the vertical frame portions 304a and 304b facing each other in the X-axis direction. The Y slide 305 is moved up and down in the Y-axis direction with respect to the X slide 304 by a linear motor 320 which is opposed to the holding surface and includes a moving wall 321 of the holding wall and a stator 322 of the holding surface.

また、前記Zスライド306は、前記箱枠部315の貫通孔315a内に前進後退可能に挿通された直方体のスライド本体の軸心に前記主軸303を挿通保持して構成され、そして不図示ながら、前記Zスライド306のスライド本体の左右外側面にはそれぞれ上述移動子322と固定子321と同じ構造の移動子と固定子が所定の間隔を開けて対向するように配置され、リニアモータによるZスライド306の前進後退位置決め移動を可能とする。
特開2000−225526号公報 特開2002−346843号公報 特開平09−262727号公報 特開平10−263960号公報
The Z slide 306 is configured by inserting and holding the main shaft 303 in the axial center of a rectangular parallelepiped slide main body that is inserted into the through hole 315a of the box frame portion 315 so as to be able to advance and retreat. On the left and right outer surfaces of the slide body of the Z slide 306, a mover and a stator having the same structure as that of the mover 322 and the stator 321 are arranged so as to face each other with a predetermined gap therebetween. 306 forward and backward positioning movement is enabled.
JP 2000-225526 A JP 2002-346843 A JP 09-262727 A Japanese Patent Laid-Open No. 10-263960

前述のような形彫り放電加工機では、加工の目的や加工の形状等にもよるが、各種の位置決め送りの外、電極・被加工体間の微小加工間隙の良好な間隙状態の維持のため微小ストロークのサーボ制御送り作動と、及び上記加工間隙からの生成加工屑の排出のための周期的又は間隙状態検出判別による、電極ジャンプ作動のための対向方向の離隔近接の、できるだけ高速での移動を行なう、大きなストロークの送り作動とが頻繁に行なわれるものである。   In the case of the above-mentioned Die-sinker EDM, depending on the purpose of machining and the shape of machining, in addition to various positioning feeds, to maintain a good gap state of the micro machining gap between the electrode and workpiece Servo-controlled feed operation with a minute stroke and periodic or gap state detection and discrimination for discharge of generated machining waste from the above machining gap, moving as fast as possible in the opposite direction for electrode jump operation A large stroke feed operation is frequently performed.

図12及び図13は、上述のようなリニアモータを送り駆動源とする形彫り放電加工機の加工電極ジャンプ動作時におけるクイル108の上昇送り時(図12)と、クイル108の下降送り時(図13)のエアバランサ115の内部の空気圧等の作動状態を説明するもので、電極ジャンプ作動に入りクイル108がリニアモータにより上昇送りされると、シリンダ115Aの上室115RUは減圧されようとするが、ハイリリーフレギュレータ121が直ちに作動して圧力空気を送り込み、上室115RU内の空気圧は、レギュレータ121のリリーフ弁に調整設定した空気圧を保つように高速の制御が行なわれるので、上昇時には、ピストン115Bとシリンダ115Aとの摩擦による発熱を生ずるに止まるが、下降送り時には、上昇時と同様な摩擦発熱に加えて、上室115RU内の上昇で減圧気味であった空気圧が、レギュレータ121のリリーフ弁の設定圧を僅かに超える迄短時間ながら圧縮される所謂断熱圧縮状態を生成して発熱することになる。   FIGS. 12 and 13 show the quill 108 ascending feed (FIG. 12) and the quill 108 descending feed (FIG. 12) during the machining electrode jumping operation of the die-sinking electric discharge machine using the linear motor as the feed drive source as described above. FIG. 13) illustrates the operation state of the air balancer 115 inside the air balancer 115. When the electrode jump operation is started and the quill 108 is lifted and fed by the linear motor, the upper chamber 115RU of the cylinder 115A tends to be depressurized. However, since the high relief regulator 121 is immediately actuated to send pressurized air, and the air pressure in the upper chamber 115RU is controlled at high speed so as to maintain the air pressure adjusted and set in the relief valve of the regulator 121. Heat generation due to friction between 115B and the cylinder 115A is limited. In addition to such frictional heat generation, a so-called adiabatic compression state is generated in which the air pressure that has seemed to be reduced due to the rise in the upper chamber 115RU is compressed in a short time until it slightly exceeds the set pressure of the relief valve of the regulator 121. It will generate heat.

そして、このようなエアバランサ115の摩擦や上述のようなその他の原因による発熱は、稼動時間の経過に応じて蓄積されて行ったりしてシリンダ115周辺の温度が上昇し、また精度を要する部分の加温につながったりして、加工精度が低下すると言う問題があった。特に前述形彫り放電加工機による形彫り放電加工のジャンプ設定条件は、例えば、加工時間の経過により加工穴の深さが深くなる程ジャンプ間の放電時間を短くして行って、ジャンプの周期を短くして頻繁に行なわせるようにしたり、ジャンプ引き上げストロークを大きくして行なうとか、昇降移動速度を早くする等、ジャンプ条件を高負荷状態となる設定のものが多く、発熱、加温が激しくなり精度を損なうものであった。   The heat generated by the friction of the air balancer 115 and other causes as described above is accumulated as the operating time elapses, and the temperature around the cylinder 115 rises, and the portion requiring accuracy is required. There was a problem that the processing accuracy was lowered due to heating of the steel. In particular, the jump setting conditions for die-sinking electric discharge machining by the above-mentioned die-sinking electric discharge machine are, for example, shortening the discharge time between jumps as the depth of the machining hole becomes deeper as the machining time elapses, and setting the jump cycle. Many of the jump conditions are set to a high load state, such as shortening and making frequent jumps, increasing the jump lifting stroke, and increasing the moving speed, and heat generation and heating become intense. The accuracy was impaired.

図14は、前述形彫り放電加工機を恒温室に設置して使用し、被加工体に対して開離近接の往復運動であるジャンプ運動を行なわせながら放電加工したときの、レギュレータ21リリーフ弁排出気体温度、エアバランサ115のピストンロッド115Bの温度、及びクイル108の上端部と下端部の各温度の変化状態を予測する実験例の測定温度特性図で、ジャンプが大凡1回/1s行なわれるように、リニアモータによる加工主軸の開離上昇時間(UP)を約250ms、下降近接して加工している時間(DN)を約400msに設定し、前記リニアモータによるジャンプ中の送り速度(JS:m/min)を、1、5、10、25、及び36に夫々設定して各20minの間作動を行なわせた場合のもので、ジャンプ速度(JS)が、25m/min程度以上と高速度になるとエアバランサ115周りの各部の温度が短時間のうちに上昇して行き、かつ各部の上昇温度が互いに相違するところから、クイル108及びエアバランサ115等が機械構造体として設定された軌跡と位置を維持して精密に移動できないことが明らかである。   FIG. 14 shows a regulator 21 relief valve when electric discharge machining is performed while performing the jump movement which is a reciprocating movement close to the workpiece, using the above-described die-sinking electric discharge machine installed in a temperature-controlled room. In the measured temperature characteristic diagram of the experimental example for predicting the change state of the exhaust gas temperature, the temperature of the piston rod 115B of the air balancer 115, and the temperature at the upper end and the lower end of the quill 108, the jump is performed approximately once per second. As described above, the separation rising time (UP) of the machining spindle by the linear motor is set to about 250 ms, and the time (DN) of machining close to the lowering is set to about 400 ms, and the feed speed (JS) during the jump by the linear motor is set. : M / min) is set to 1, 5, 10, 25, and 36, respectively, and the operation is performed for 20 minutes each, and the jump speed (JS) is 2 Since the temperature of each part around the air balancer 115 rises in a short time when the speed is as high as about m / min or more, and the temperature rise of each part is different from each other, the quill 108, the air balancer 115, etc. It is clear that the trajectory and position set as a structure cannot be maintained and cannot be moved precisely.

勿論、このようなエアバランサ115等の発熱や加温に対しては、何等かの手段による冷却手段を講ずることが考えられるが、前述の如き構成例の場合、シリンダ115Aはクイル108と共に高速度で激しく上下移動のジャンプを繰り返し、またシリンダ115A固定の場合にも固定のシリンダ115Aに対してクイル108が移動するから、冷却は一般に難しく、冷却ファン等による空冷が試みられるものの、このような外気の導入による冷却は、外気が温度変化する場合もあると、クイル108等主軸部分の外気温度への依存性を高める結果、別の形態の熱変形を引き起こすなどの問題があった。   Of course, it is conceivable to take cooling means by any means for the heat generation and heating of the air balancer 115 and the like, but in the case of the above-described configuration example, the cylinder 115A and the quill 108 have a high speed. However, since the quill 108 moves with respect to the fixed cylinder 115A even when the cylinder 115A is fixed, cooling is generally difficult and air cooling by a cooling fan or the like is attempted. When the temperature of the outside air is changed in some cases, the cooling due to the introduction of the air has a problem that, as a result of increasing the dependency of the main shaft portion such as the quill 108 on the outside air temperature, another form of thermal deformation is caused.

また、前述図11のマニシングセンタ等の工作機械の場合は、加工主軸スライド306を水平1軸に平行に保持するYスライド305が、Xスライド(基体)304に対して鉛直方向にリニアモータによって往復移動及び位置決め作動するのに対し、前記Yスライド305、及びその一体物(機械構造体)の自重をXスライド304に対して保持するカウンタバランサとしてエアバランサ340一対が設けられ、この場合そのシリンダ側が固定(基体)側であるから、レギュレータからの圧力気体はエアバランサ340の下室に導入して保持されるが、切削熱もさることながら、前述図12及び図13で説明したと実質上同一のエアバランサの発熱問題は、前述形彫り放電加工機の場合と同様に解決されなければならない問題であった。   In the case of the machine tool such as the machining center of FIG. 11 described above, the Y slide 305 that holds the machining spindle slide 306 parallel to one horizontal axis is moved vertically with respect to the X slide (base body) 304 by a linear motor. A pair of air balancers 340 are provided as counter balancers for holding the own weight of the Y slide 305 and its integrated body (mechanical structure) with respect to the X slide 304, and in this case, the cylinder is provided in the cylinder. Since the side is the fixed (base) side, the pressure gas from the regulator is introduced and held in the lower chamber of the air balancer 340, but substantially the same as described with reference to FIGS. The heat generation problem of the same air balancer was a problem that had to be solved in the same manner as in the case of the above-described die-sinking electric discharge machine.

そこで、本発明は上述のようにリニアモータによって頻繁に激しく、高応答で高速度で、鉛直方向に上下移動する機械構造体のカウンタエアバランサを、特別な装置等を付加することなく、ちょっとした工夫を講ずることにより冷却できることが判明したことにより提案されるものである。   Therefore, the present invention is a devised device that does not require a special device or the like for the counter air balancer of the mechanical structure that moves frequently in the vertical direction with high response, high speed, and intensely by the linear motor as described above. It is proposed that it can be cooled by taking

前述の本発明の目的は、(1)鉛直方向に往復軸移動自在に基体に対して保持された機械構造体の送り機構であって、
前記機械構造体を基体に対して気体圧にて支持するピストンとシリンダとが相対的に往復移動する気体圧バランサと、前記基体に対して機械構造体を駆動して軸移動させるリニアモータとを備え、
前記機械構造体の自重を支持する圧力気体が導入される気体圧バランサの気体圧室が、気体圧力源に、リリーフ弁付気体圧レギュレータと、該レギュレータを介する気体圧力源の圧力気体の流入を制限し排気は開放の吸気絞り弁とを介して連結されているカウンタバランス装置を有する機械構造体の送り機構とすることにより達成される。
The object of the present invention described above is (1) a mechanical structure feeding mechanism held on a base body so as to be reciprocally movable in a vertical direction,
A gas pressure balancer in which a piston and a cylinder that support the mechanical structure with a gas pressure relative to the base move relatively reciprocally; and a linear motor that drives the mechanical structure with respect to the base to move the shaft. Prepared,
The gas pressure chamber of the gas pressure balancer into which the pressure gas that supports the weight of the mechanical structure is introduced includes the gas pressure source, the gas pressure regulator with a relief valve, and the inflow of the pressure gas from the gas pressure source through the regulator. Restricted exhaust is achieved by providing a mechanical structure feed mechanism having a counter balance device connected via an open intake throttle valve.

また前述の本発明の目的は、(2)鉛直方向に往復軸移動自在に基体に対して設けられた機械構造体の送り機構であって、
前記機械構造体の自重を基体に対して空気圧にて支持するピストンとシリンダとが相対的に往復移動するエアバランサと、前記基体に対して機械構造体を駆動して軸移動させるリニアモータと、前記機械構造体の基体に対する直線移動位置を検出する位置検出装置と、制御装置からの位置指令により位置検出装置からの検出位置信号のフィードバックを受けつつ前記リニアモータに駆動電流を出力する駆動制御装置とを備え、
前記機械構造体の自重を支持する空気圧が導入されるエアバランサの空気圧室が、空気圧源に、支持空気圧に調整されたリリーフ弁付のエアレギュレータと、圧力空気の流入を制限し排気は開放の吸気絞り弁を介して連結されているカウンタバランス装置を有する機械構造体の送り機構とすることにより達成される。
The object of the present invention described above is (2) a mechanical structure feeding mechanism provided to the base body so as to be reciprocally movable in the vertical direction.
An air balancer in which a piston and a cylinder that support the weight of the mechanical structure with respect to the base by air pressure are reciprocally moved; a linear motor that drives the mechanical structure relative to the base and moves the shaft; A position detection device that detects a linear movement position of the mechanical structure with respect to the base, and a drive control device that outputs a drive current to the linear motor while receiving feedback of a detection position signal from the position detection device in response to a position command from the control device And
The air chamber of the air balancer into which the air pressure that supports the weight of the mechanical structure is introduced is an air pressure source, an air regulator with a relief valve that is adjusted to the support air pressure, the inflow of pressure air is restricted, and the exhaust is open. This is achieved by providing a feed mechanism of a mechanical structure having a counter balance device connected via an intake throttle valve.

また、前述の本発明の目的は、(3)前記エアバランサ支持空気圧室と反対側の空気室を密閉すると共に空気を流入、排出する導管を設け、該導管に外気の流入を制限し排気は開放の吸気絞り弁を設けてなる前記(1)または(2)に記載のカウンタバランス装置を有する機械構造体の送り機構とすることにより達成される。   The object of the present invention is as follows. (3) The air chamber on the side opposite to the air balancer supporting air pressure chamber is sealed, and a conduit for inflowing and exhausting air is provided. This is achieved by providing a feed mechanism for a mechanical structure having the counter balance device according to the above (1) or (2), which is provided with an open intake throttle valve.

また、前述の本発明の目的は、(4)前記吸気絞り弁が逆止弁と絞り弁との並列接続体から成る前記(1)、(2)または(3)に記載のカウンタバランス装置を有する機械構造体の送り機構とすることにより達成される。   The object of the present invention is as follows. (4) The counter balance device according to (1), (2) or (3), wherein the intake throttle valve is a parallel connection body of a check valve and a throttle valve. This is achieved by providing a feed mechanism for a mechanical structure having the same.

また、前述の本発明の目的は、(5)前記機械構造体が工作機械の鉛直方向に往復軸移動するZ軸主軸である前記(1)、(2)、(3)または(4)に記載のカウンタバランス装置を有する機械構造体の送り機構とすることにより達成される。   Further, the object of the present invention is as follows: (5) The machine structure is a Z-axis main shaft that reciprocally moves in the vertical direction of the machine tool (1), (2), (3) or (4). This is achieved by providing a feed mechanism for a mechanical structure having the counter balance device described.

また、前述の本発明の目的は、(6)前記機械構造体が工作機械の水平主軸を保持して鉛直方向に往復軸移動させるZ軸スライダである前記(1)、(2)、(3)または(4)に記載のカウンタバランス装置を有する機械構造体の送り機構とすることにより達成されるものである。   The object of the present invention is as follows. (6) The machine structure is a Z-axis slider that holds the horizontal main shaft of the machine tool and reciprocates in the vertical direction. (1), (2), (3 ) Or (4) to achieve the feed mechanism of the mechanical structure having the counter balance device.

請求項1に記載の発明は、気体圧カウンタバランサに本発明の冷却原理の手段を最小限度付加したもので、カウンタバランス用の圧力気体が流入するシリンダの気体圧力室への流入と排気を、流入を妨げ排気は開放とする吸気絞り弁を設け、断熱膨張を生じさせて、シリンダの主として摩擦による発熱とリリーフ弁の遅れによって生じる断熱圧縮からの発熱を内部から冷却することが出来るものである。   The invention according to claim 1 is a gas pressure counter balancer to which the means of the cooling principle of the present invention is added to the minimum, and the inflow and the exhaust to the gas pressure chamber of the cylinder into which the pressure gas for counterbalance flows, An intake throttle valve that prevents the inflow and opens the exhaust is provided, and adiabatic expansion is generated, so that heat generated mainly by friction of the cylinder and heat generated by adiabatic compression caused by delay of the relief valve can be cooled from the inside. .

請求項2に記載の発明は、前記請求項1の発明にエアバランサにより支承されている機械構造体を、リニアモータによって駆動制御する態様を付加したもので、発明として請求項1の発明と実質同一のものである。   The invention according to claim 2 is obtained by adding a mode in which the mechanical structure supported by the air balancer is driven and controlled by a linear motor to the invention of claim 1. Are the same.

請求項1及び2の各発明に対し引用形式で記載した請求項3に記載の発明は、本発明で採用の冷却原理を、カウンタエアバランサに満遍なく適用したもので、圧力気体ではなく通常周りの外気が流入、排出するシリンダの気体圧力室と反対側の気体室も外気流入を妨げ排気は開放とする吸気絞り弁を設けることにより、上下のシリンダ室で断熱膨張を生じさせ、ピストンとシリンダ間の摩擦による発熱を両側からバランス良く冷却するし得るようにしたもので極めて有用なものである。   The invention according to claim 3 described in the cited form with respect to each of the inventions of claims 1 and 2 applies the cooling principle adopted in the present invention evenly to the counter air balancer. A gas chamber on the opposite side of the cylinder's gas pressure chamber from which outside air flows in and out also prevents the outside air from flowing in and provides an intake throttle valve that opens the exhaust, thereby causing adiabatic expansion in the upper and lower cylinder chambers. This is extremely useful because it can cool the heat generated by friction from both sides in a well-balanced manner.

請求項4に記載の発明は、前記請求項1、2または3に記載の各発明を引用して記載した発明であって、請求項1−3の各発明中における気体圧力室への圧力気体、空気室への周り空気の各流入を制限する物を「絞り弁」と、また気体圧力室または空気室からの気体の排出を開放状態とする物を「逆止弁」と具体的に特定したことにより発明の目的、効果が確実に達成されるようにしたものである。   The invention described in claim 4 is the invention described with reference to each of the inventions described in claim 1, 2 or 3, wherein the pressure gas to the gas pressure chamber in each of the inventions of claim 1-3 Specifically, the thing that restricts each inflow of ambient air into the air chamber is specified as “throttle valve”, and the thing that opens the gas discharge from the gas pressure chamber or air chamber is specifically specified as “check valve” As a result, the object and effect of the invention can be reliably achieved.

請求項5に記載の発明は、前記請求項1、2、3または4に記載の各発明を引用して記載した発明であって、本発明の送り機構を適用するものとして最も適合するものと思われる工作機械の鉛直方向に往復軸移動するZ軸主軸に機械構造体を特定したもので、目的、作用効果を達し得るものである。   The invention described in claim 5 is the invention described with reference to each of the inventions described in claim 1, 2, 3 or 4, and is most suitable as an application of the feeding mechanism of the present invention. The machine structure is specified on the Z-axis main shaft that reciprocally moves in the vertical direction of the machine tool, and it can achieve its purpose and effect.

請求項6に記載の発明は、前記請求項1、2、3、または4に記載の各発明を引用して記載した発明であって、加工主軸を水平に保持して鉛直方向にリニアモータによって、往復軸移動するスライダなどのカウンタバランサ装置などにも適用可能で、かつ、有効なことを示している。   The invention described in claim 6 is the invention described with reference to each of the inventions described in claim 1, 2, 3, or 4, wherein the machining spindle is held horizontally and is vertically driven by a linear motor. It can be applied to a counter balancer device such as a slider that moves in a reciprocating axis and is effective.

図1及び図2は、カウンタ気体圧バランサに本発明を適用した実施例の場合の、前述図12及び図13と同じ気体圧バランサ15の内部の空気圧などの作動状態を説明する図で、この場合前記バランサ15のシリンダ15Aが鉛直なZ軸方向に往復軸移動するクイル8と一体で、ピストン15B及びピストンロッド15Cがコラム等の固定部に連結杆16により一体に固定してあり、図1は、図示しないリニアモータによりクイルが上向きに駆動されて移動開始したとき、また図2は図1とは逆にクイルが下向きに移動を開始したときとする。なお、先に図12及び図13に於いて説明済みの同一物には、図12及び図13で付した符号より100番を引いた符号を付して示してあり、説明が省略してある。   FIG. 1 and FIG. 2 are diagrams for explaining the operating state such as the air pressure inside the gas pressure balancer 15 same as that in FIG. 12 and FIG. 13 in the case of applying the present invention to the counter gas pressure balancer. In this case, the cylinder 15A of the balancer 15 is integrated with a quill 8 that reciprocally moves in the vertical Z-axis direction, and a piston 15B and a piston rod 15C are integrally fixed to a fixed portion such as a column by a connecting rod 16. Is when the quill is driven upward by a linear motor (not shown) and starts moving, and FIG. 2 is when the quill starts moving downward as opposed to FIG. In addition, the same thing which was demonstrated previously in FIG.12 and FIG.13 is attached | subjected and shown with the code | symbol which subtracted 100 from the code | symbol attached | subjected in FIG.12 and FIG.13, and description is abbreviate | omitted. .

図1及び図2において、22及び23は、夫々可変絞り弁22A、23Aと逆止弁22B、23Bとを並列に接続したスピードコントローラ(速度制御弁)等と称されている吸気絞り弁で、シリンダ15A内でピストン15Bによって二分された各密閉状の上室15RUと下室15RDに夫々導管24、25を介して接続され、さらに上室15RUに接続された吸気絞り弁22は前述リリーフ弁付レギュレータ21から必要に応じバルブ26を介し所要の空気圧源に接続されるのに対し、他方の下室15RDに接続された吸気絞り弁23の他端23Cはそのまま外気に開放されている。   1 and 2, reference numerals 22 and 23 denote intake throttle valves called speed controllers (speed control valves) or the like in which variable throttle valves 22A and 23A and check valves 22B and 23B are connected in parallel. The intake throttle valve 22 connected to each sealed upper chamber 15RU and lower chamber 15RD divided by the piston 15B in the cylinder 15A via conduits 24 and 25 and further connected to the upper chamber 15RU is provided with the relief valve. The regulator 21 is connected to a required air pressure source via a valve 26 as necessary, while the other end 23C of the intake throttle valve 23 connected to the other lower chamber 15RD is opened to the outside as it is.

図1において、クイル8と一体の機械構造体が、主として気体圧バランサ15の上室15RUに対するリリーフ弁設定圧の空気圧が、圧力空気圧源からレギュレータ21及び吸気絞り弁22を介する供給により、自重と平衡して静止している状態において、クイル8を駆動するリニアモータに何等かの位置決めのための移動指令、または加工中には間隙長や間隙の加工状態正常維持のための微小の上昇サーボ制御送り指令、又は所定の設定時間の経過若しくは加工状態の検出判別による電極上昇のジャンプ作動指令が入力し、リニアモータが応答して、1.0G以上の加速度でクイル8を駆動上昇させると、エアバランサ15の上室15RUと下室15RDの内容積は前者が増大しようとするのに対し後者が減少しようとする。   In FIG. 1, the mechanical structure integrated with the quill 8 is configured such that the air pressure of the relief valve set pressure with respect to the upper chamber 15 RU of the gas pressure balancer 15 is mainly reduced by supplying the self-weight through the regulator 21 and the intake throttle valve 22 from the pressure air pressure source. In a state where the balance is stationary, the linear motor that drives the quill 8 has any movement command for positioning, or a minute lift servo control for maintaining a normal gap length and gap machining state during machining. When a feed command, or a jump operation command for raising the electrode based on the elapse of a predetermined set time or machining state detection is input, the linear motor responds and the quill 8 is driven and raised at an acceleration of 1.0 G or more. The inner volume of the upper chamber 15RU and the lower chamber 15RD of the balancer 15 tends to increase while the latter tends to decrease.

然るに、これが図示した図1のエアバランサ15の構成によれば、上室15RUに対する圧力気体のレギュレータ21を介しての供給が、流入阻止の逆止弁22Bと調整設定されている絞り状態の絞り弁22Aとから成る吸気絞り弁22により流入が、少なくとも一時、即ち、上室15RUの内容積が増大乃至は増大しようとする速度に、絞り弁22Aから流入する圧力気体の流入が追いつかず、流入制限が生ずる現象が生ずるのに対し、下室15RDは内容積の減少に対し、逆止弁23Bが流出開放であるから、絞り弁23Aによる流出制限の影響はなく、下室15RD内の空気が殆ど圧縮されることなく排出されるのである。即ち、そうしてみると、クイル8の静止状態からの上昇時、又は下降状態からの反転上昇時には、シリンダ15の上室15RUで断熱膨張の現象が生じ、内部の気体がその断熱膨張の仕事量にほぼ見合った温度の低下をし、エアバランサ15のシリンダ15A及びピストン15B間の摩擦による発熱に対して冷却作用をし、前記摩擦等によるシリンダ15A、ピストン15B、ピストンロッド15Cおよびクイル8等周りにある機械部材の温度上昇を防止乃至は抑制することになる。   However, according to the configuration of the air balancer 15 of FIG. 1 illustrated in FIG. 1, the supply of the pressure gas to the upper chamber 15RU via the regulator 21 is restricted with the check valve 22B for preventing the inflow. The inflow by the intake throttle valve 22 comprising the valve 22A is at least temporarily, that is, the inflow of the pressure gas from the throttle valve 22A cannot catch up to the speed at which the internal volume of the upper chamber 15RU increases or increases. In contrast to the phenomenon in which the restriction occurs, the lower chamber 15RD has a check valve 23B that is open and open while the internal volume is reduced. Therefore, there is no influence of the flow restriction by the throttle valve 23A, and the air in the lower chamber 15RD It is discharged almost without being compressed. That is, when doing so, when the quill 8 is lifted from the stationary state or when it is reversed and lifted from the lowered state, a phenomenon of adiabatic expansion occurs in the upper chamber 15RU of the cylinder 15, and the gas inside the work expands. The temperature is substantially commensurate with the amount, and cooling action is performed against heat generated by friction between the cylinder 15A and the piston 15B of the air balancer 15, and the cylinder 15A, piston 15B, piston rod 15C, quill 8 and the like due to the friction, etc. The temperature rise of the surrounding mechanical members will be prevented or suppressed.

前述のクイル8のリニアモータ駆動による上昇時に対して、主として何等かの位置決めのための下降時やジャンプによる上昇頂点に達した後の降下移動時につき図2より説明するに、上室15RUは、その内容積を急速に減少させ、内部の圧力気体を圧縮しようとするが、その圧力気体は前記吸気絞り弁22の逆止弁22Bを殆ど抵抗なしに通過してレギュレータ21に達し、上室15RUの圧力とほぼ同圧力の設定であるリリーフ弁から外部に放出されるので、わずかな断熱圧縮状態を生じるだけで外部へ放出することができる。しかるに、この時、他方の下室15RDは、急速に内容積を増大させようとして、シリンダ15Aを下方へ降下変位させたとしても、吸気絞り弁23を介する外気の流入は、逆止弁23Bによる完全阻止と、絞り弁23Aによる流入制限とにより、該下室15RD内では一時的にせよ断熱膨張作用が生じ、内部の気体は前述と同様に温度が下がることになり、温度を上げる熱を周りから奪うことになるから、エアバランサ15の主たる発熱原因、個所は上下の両側から冷却され、温度上昇が防止乃至は抑制されることになる。   The upper chamber 15RU is described below with reference to FIG. 2 when the quill 8 is lifted by the linear motor drive, and when the quill 8 is lowered for any positioning or when the quill 8 is moved downward after reaching the rising vertex by jump. The internal volume is rapidly reduced to compress the internal pressure gas, but the pressure gas passes through the check valve 22B of the intake throttle valve 22 with almost no resistance and reaches the regulator 21, and the upper chamber 15RU. Since the pressure is released to the outside from the relief valve, which is set to substantially the same pressure, the pressure can be released to the outside only by generating a slight adiabatic compression state. However, at this time, even if the other lower chamber 15RD attempts to increase the internal volume rapidly and the cylinder 15A is moved downward and displaced downward, the inflow of outside air through the intake throttle valve 23 is caused by the check valve 23B. Due to the complete prevention and the inflow restriction by the throttle valve 23A, an adiabatic expansion action occurs in the lower chamber 15RD temporarily, if any, and the temperature of the internal gas decreases as described above, and the heat that raises the temperature around Therefore, the main cause of heat generation of the air balancer 15 is cooled from both the upper and lower sides, and the temperature rise is prevented or suppressed.

之を前述の図14の温度特性図と同一の条件で実験をして測定した温度特性図を示すと図3の通りであり、上述本発明によれば、ジャンプスピードJS:36m/min、加速度:約1.5Gにおいてなお温度上昇は大幅に押さえられ、周囲の部材間の温度差も大きく違わないので、機械構造体の設定された移動の軌跡や位置の精度を保ち得るものである。   FIG. 3 shows a temperature characteristic diagram measured by experimenting under the same conditions as the temperature characteristic diagram of FIG. 14 described above. According to the present invention, the jump speed JS: 36 m / min, acceleration : At about 1.5 G, the temperature rise is still greatly suppressed, and the temperature difference between the surrounding members is not significantly different. Therefore, the set movement trajectory and position accuracy of the mechanical structure can be maintained.

なお、吸気絞り弁22、23が上室15RUまたは下室15RDの内容積増大が、断熱膨張となるように吸気絞りとして作用するとき、クイル8の動きを制限するが、これを空気ばねとして検討すると、高応答のリニアモータによる動き初めの微小変位量に対する必要エネルギは、変位量が小さいうちの影響は少なく、クイル等の機械構造体をリニアモータで1.0G以上で動かす力に比べて微小であるから、リニアモータによる駆動の作動を実質上阻害するものでない。   When the intake throttle valves 22 and 23 act as an intake throttle so that the increase in the internal volume of the upper chamber 15RU or the lower chamber 15RD results in adiabatic expansion, the movement of the quill 8 is limited, but this is considered as an air spring. As a result, the energy required for the minute displacement amount at the beginning of movement by the high-response linear motor is less affected while the displacement amount is small, and is smaller than the force that moves a mechanical structure such as a quill with a linear motor at 1.0 G or more. Therefore, the operation of the drive by the linear motor is not substantially inhibited.

なお、既に前述に図1、図2等についての説明から明らかなように、カウンタバランサ15の上室15RUと下室15RDに対する吸気絞り弁22、23は、上下の往復軸移動が必ずしもさほど頻繁でない機械構造体の場合には、上室15RUまたは下室15RDの何れか一方の吸気導管に吸気絞り弁を設ければ足りることがあることが明らかである。勿論、一方に設けることによる上昇時と下降時の負荷のアンバランスや冷却の上下間のアンバランス等を避けるためには、前述実施例のように両方に設けるようにするものである。   As is clear from the description of FIGS. 1 and 2 and the like, the intake throttle valves 22 and 23 with respect to the upper chamber 15RU and the lower chamber 15RD of the counter balancer 15 do not always move up and down. In the case of a mechanical structure, it is obvious that it may be sufficient to provide an intake throttle valve in one of the intake conduits of the upper chamber 15RU or the lower chamber 15RD. Of course, in order to avoid unbalance of the load at the time of ascent and descent due to being provided on one side, and unbalance between the upper and lower sides of cooling, it is provided on both as in the above-described embodiment.

本発明は、工作機械の加工主軸などのリニアモータによる鉛直方向の軸移動体に気体圧のカウンタバランス装置を設けた送り機構に適用して有用なものである。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is useful when applied to a feed mechanism in which a counterbalance device for gas pressure is provided on a vertical axis moving body by a linear motor such as a machining spindle of a machine tool.

本発明実施例装置の要部、カウンタ気体圧バランサ部分の作動説明図。Operation | movement explanatory drawing of the principal part of this invention Example apparatus and a counter gas pressure balancer part. 図1と同じカウンタ気体圧バランサ部分の作動説明図。Operation | movement explanatory drawing of the counter gas pressure balancer part same as FIG. 形彫り放電加工機による実験例の測定温度特性図。The measured temperature characteristic figure of the experiment example by a Die-sinker electric discharge machine. 従来例の気体圧バランサを有するリニアモータ駆動の送り機構を搭載した形彫り放電加工機の全体構成を示す斜視図。The perspective view which shows the whole structure of the die-sinking electric discharge machine equipped with the feed mechanism of the linear motor drive which has a gas pressure balancer of a prior art example. 図4のA−A線に沿う加工主軸枠体部の切断平面図。The cutting top view of the process spindle frame body part which follows the AA line of FIG. 図4のB−B線に沿う加工主軸枠体部の切断左側面図。The cut | disconnection left side view of the process spindle frame body part which follows the BB line of FIG. 図4のC−C線に沿う加工主軸枠体部の切断正面図。The cutting | disconnection front view of the process spindle frame body part which follows the CC line of FIG. 図6の切断左側面図にエアバランスサ用エア供給源を付加して示した図。The figure which added the air supply source for air balancers to the cutting | disconnection left side view of FIG. リニアモータ駆動の送り機構の加工主軸部分の従来例における変形例の説明用側断面図。The sectional side view for explanation of the modification in the conventional example of the processing spindle part of the feed mechanism of a linear motor drive. 図9の一部を変更したものの説明用側断面図。FIG. 10 is a side sectional view for explanation of a part of FIG. 9 changed. 異なる従来例の気体圧バランサを有するリニアモータ駆動の送り機構を搭載した金属切削用工作機械の全体構成を示す斜視図。The perspective view which shows the whole structure of the machine tool for metal cutting carrying the linear motor drive feed mechanism which has a gas pressure balancer of a different conventional example. 従来例の気体圧バランサ部分の作動説明図。Operation | movement explanatory drawing of the gas pressure balancer part of a prior art example. 図12と同じく、気体圧バランサ部分の作動説明図。The operation | movement explanatory drawing of a gas pressure balancer part similarly to FIG. 従来例の装置における実験例の測定温度特性図。The measured temperature characteristic figure of the experiment example in the apparatus of a prior art example.

符号の説明Explanation of symbols

8 クイル
8B 中空孔
15 エアバランサ
15A シリンダ
15B ピストン
15C ピストンロッド
15D フランジ
15RU 上室
15RD 下室
16 連結杆
21 リリーフ弁付レギュレータ
22、23 吸気絞り弁
22A、23A 絞り弁
22B、23B 逆止弁
24、25 導管
26 開閉弁
8 Quill 8B Hollow hole 15 Air balancer 15A Cylinder 15B Piston 15C Piston rod 15D Flange 15RU Upper chamber 15RD Lower chamber 16 Connecting rod 21 Regulator with relief valve 22, 23 Inlet throttle valve 22A, 23A Throttle valve 22B, 23B Check valve 24, 25 Conduit 26 On-off valve

Claims (6)

鉛直方向に往復軸移動自在に基体に対して保持された機械構造体の送り機構であって、
前記機械構造体を基体に対して気体圧にて支持するピストンとシリンダとが相対的に往復移動する気体圧バランサと、前記基体に対して機械構造体を駆動して軸移動させるリニアモータとを備え、
前記機械構造体の自重を支持する圧力気体が導入される気体圧バランサの気体圧室が、気体圧力源に、リリーフ弁付気体圧レギュレータと、該レギュレータを介する気体圧力源の圧力気体の流入を制限し排気は開放の吸気絞り弁とを介して連結されていることを特徴とするカウンタバランス装置を有する機械構造体の送り機構。
A feed mechanism for a mechanical structure that is held relative to a base body so as to be reciprocally movable in a vertical direction;
A gas pressure balancer in which a piston and a cylinder that support the mechanical structure with a gas pressure relative to the base move relatively reciprocally; and a linear motor that drives the mechanical structure with respect to the base to move the shaft. Prepared,
The gas pressure chamber of the gas pressure balancer into which the pressure gas that supports the weight of the mechanical structure is introduced includes the gas pressure source, the gas pressure regulator with a relief valve, and the inflow of the pressure gas from the gas pressure source through the regulator. A feed mechanism for a mechanical structure having a counter balance device, characterized in that the restricted exhaust is connected via an open intake throttle valve.
鉛直方向に往復軸移動自在に基体に対して設けられた機械構造体の送り機構であって、
前記機械構造体の自重を基体に対して空気圧にて支持するピストンとシリンダとが相対的に往復移動するエアバランサと、前記基体に対して機械構造体を駆動して軸移動させるリニアモータと、前記機械構造体の基体に対する直線移動位置を検出する位置検出装置と、制御装置からの位置指令により位置検出装置からの検出位置信号のフィードバックを受けつつ前記リニアモータに駆動電流を出力する駆動制御装置とを備え、
前記機械構造体の自重を支持する空気圧が導入されるエアバランサの空気圧室が、空気圧源に、支持空気圧に調整されたリリーフ弁付のエアレギュレータと、圧力空気の流入を制限し排気は開放の吸気絞り弁を介して連結されていることを特徴とするカウンタバランス装置を有する機械構造体の送り機構。
A mechanical structure feeding mechanism provided to the base body so as to be reciprocally movable in the vertical direction,
An air balancer in which a piston and a cylinder that support the weight of the mechanical structure with respect to the base by air pressure are reciprocally moved; a linear motor that drives the mechanical structure relative to the base and moves the shaft; A position detection device that detects a linear movement position of the mechanical structure with respect to the base, and a drive control device that outputs a drive current to the linear motor while receiving feedback of a detection position signal from the position detection device in response to a position command from the control device And
The air chamber of the air balancer into which the air pressure that supports the weight of the mechanical structure is introduced is an air pressure source, an air regulator with a relief valve that is adjusted to the support air pressure, the inflow of pressure air is restricted, and the exhaust is open. A mechanical structure feed mechanism having a counter balance device, wherein the counter balance device is connected via an intake throttle valve.
前記エアバランサ支持空気圧室と反対側の空気室を密閉すると共に空気を流入、排出する導管を設け、該導管に外気の流入を制限し排気は開放の吸気絞り弁を設けてなることを特徴とする請求項1または2に記載のカウンタバランス装置を有する機械構造体の送り機構。   The air chamber on the opposite side of the air balancer support air pressure chamber is sealed, and a conduit for inflowing and exhausting air is provided, and the exhaust is provided with an open intake throttle valve for restricting inflow of outside air to the conduit. A feed mechanism for a mechanical structure having the counterbalance device according to claim 1. 前記吸気絞り弁が逆止弁と絞り弁との並列接続体から成ることを特徴とする請求項1、2または3に記載のカウンタバランス装置を有する機械構造体の送り機構。   4. The feed mechanism for a mechanical structure having a counter balance device according to claim 1, wherein the intake throttle valve is a parallel connection body of a check valve and a throttle valve. 前記機械構造体が工作機械の鉛直方向に往復軸移動するZ軸主軸であることを特徴とする請求項1、2、3または4に記載のカウンタバランス装置を有する機械構造体の送り機構。   5. The feed mechanism for a machine structure having a counter balance device according to claim 1, wherein the machine structure is a Z-axis main shaft that reciprocally moves in a vertical direction of the machine tool. 前記機械構造体が工作機械の水平主軸を保持して鉛直方向に往復軸移動させるZ軸スライダであることを特徴とする請求項1、2、3または4に記載のカウンタバランス装置を有する機械構造体の送り機構。

5. The mechanical structure having a counter balance device according to claim 1, wherein the mechanical structure is a Z-axis slider that holds a horizontal main shaft of a machine tool and moves the reciprocating shaft in a vertical direction. Body feeding mechanism.

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