JP2009131924A

JP2009131924A - 工作機械

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Publication number: JP2009131924A
Application number: JP2007309057A
Authority: JP
Inventors: Junji Inoue; 淳司井上; Satoru Kodate; 哲古立; Tomoharu Hasegawa; 智治長谷川; Hiroyuki Domaru; 宏之堂丸
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2007-11-29
Filing date: 2007-11-29
Publication date: 2009-06-18
Anticipated expiration: 2027-11-29
Also published as: US8668414B2; EP2228169A8; CN101878091B; US20100310331A1; WO2009069325A1; CN101878091A; EP2228169A1; JP5357419B2; KR101180566B1; EP2228169A4; TW200922718A; TWI418428B; KR20100080620A

Abstract

【課題】工作機械において、装置の小型化及び省スペース化を可能とする。
【解決手段】ベッド１１上にコラムベース１２を水平方向に移動自在に支持し、コラムベース１２上にコラム１３を立設し、コラム１３の側面にサドル１４を鉛直方向に移動自在に支持し、サドル１４にラムストック１５を水平方向に移動自在に支持し、ラムストック１５に主軸１６を駆動回転可能に支持して構成し、コラム１３内にラムストック１５と平行をなす方向に沿ってウエイト２２を移動自在に支持し、このウエイト２２をサーボモータ２３により水平方向に沿って移動可能とし、ＮＣ装置２５が、ラムストック１５の移動に同期してサーボモータ２３によりウエイト２２を移動することでコラム１３のバランスを調整する。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、横中ぐりフライスなどの工作機械に関し、特に、主軸を有する移動体が水平に移動するときのバランスを調整するバランス調整機構を有する工作機械に関するものである。

例えば、横中ぐりフライスにおいて、ベッドにはコラムベースがこのベッドの長手方向に沿って移動自在に支持されており、このコラムベースにはコラムが鉛直方向に沿って設置されている。そして、このコラムにはサドルが鉛直方向に沿って移動自在に支持されており、このサドルにはラムストックがコラムベースの移動方向と直交する水平方向に沿って移動自在に支持されている。また、ラムストックには、主軸が駆動回転可能に支持されており、この主軸の先端部に工具が装着可能となっている。

従って、主軸の先端部に所定の工具を装着する一方、テーブルの側方に被加工物を保持し、この状態で主軸を駆動回転し、コラムベースを水平移動すると共にサドルを鉛直移動し、且つ、ラムストックを水平移動することで、工具により被加工物に対して所定の加工が行われる。

ところで、鉛直方向に設置されたコラムに対して、工具が装着された主軸を有するラムストックが水平移動するとき、コラム全体の総合重心を一定に保持する必要がある。そのため、コラムにモーメントバランス用ウエイトが設けられており、ラムストックの移動方向と逆方向にウエイトを移動することで、コラム全体の総合重心を一定に保持している。

このようなバランス装置としては、下記特許文献１に記載されたものがある。この特許文献１に記載されたヘッドストックのバランス装置は、コラムの上端部に吊り金具を回動自在に設け、この吊り金具に支持された索条部材の一端部をヘッドストックに連結し、索条部材の他端部をウエイトに連結することで、ヘッドストックが前方へ移動するとき、ウエイトが後方に移動してコラム全体の総合重心を一定に保持するものである。

特公昭６２−０４７１２５号公報

上述した従来のヘッドストックのバランス装置では、コラムの上方に突出して吊り金具を回動自在に設け、この吊り金具から垂下された索条部材の端部をヘッドストックとウエイトに連結している。そのため、吊り金具や索条部材がコラムの外方に突出することとなり、装置が大型化してしまうという問題がある。また、ヘッドストックの移動に応じて吊り金具や索条部材が移動することから、他の設備との干渉を考慮して作業スペースを大きく確保する必要があり、工作機械の設備に制約を受けたり、工作機械全体の収容スペースが大きくなってしまう。更に、安全面から見ても、周囲に防護柵などを配置する必要があり、装置が大掛かりなものになると共に、無駄なスペースが必要となる。

本発明は上述した課題を解決するものであり、装置の小型化及び省スペース化を可能とする工作機械を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための請求項１の発明の工作機械は、工作機械本体と、該工作機械本体に対して水平方向に沿って移動自在に支持される水平移動体と、該水平移動体に駆動回転可能に支持されると共に先端部に工具を装着可能な主軸とを有する工作機械であって、前記工作機械本体内に前記水平移動体と平行をなす方向に沿って移動自在に支持されるウエイトと、該ウエイトを水平方向に沿って移動するウエイト移動手段と、前記水平移動体の移動に同期して前記ウエイト移動手段により前記ウエイトを移動することで前記水平移動体のバランスを調整する制御手段と、を備えることを特徴とするものである。

請求項２の発明の工作機械では、前記工作機械本体に対して鉛直方向に沿って鉛直移動体が移動自在に支持され、該鉛直移動体に前記水平移動体が水平方向に沿って移動自在に支持され、前記ウエイトは、前記工作機械本体の内部に鉛直方向に沿って配設される重量物であることを特徴としている。

請求項３の発明の工作機械では、前記ウエイトは、回転自在に支持されて径方向に複数の環状室が並設されると共に該複数の環状室に所定量の流体が封入される回転体と、該回転体を所定速度で回転する回転体駆動手段とを有することを特徴としている。

請求項４の発明の工作機械では、前記ウエイトは、前記工作機械の内部に鉛直方向に沿って配設される重量物である第１ウエイトと、径方向に複数の環状室が並設されると共に該複数の環状室に所定量の流体が封入されて回転可能な回転体である第２ウエイトとを有することを特徴としている。

請求項５の発明の工作機械では、前記水平移動体の先端部にアタッチメントを介して工具が装着可能であり、前記ウエイトは、前記アタッチメント及び前記工具の重量に応じて重量が調整可能であることを特徴としている。

請求項１の発明の工作機械によれば、工作機械本体内に水平移動体と平行をなす方向に沿ってウエイトを移動自在に支持し、このウエイトをウエイト移動手段により水平方向に沿って移動可能とし、制御手段が、水平移動体の移動に同期してウエイト移動手段によりウエイトを移動することで水平移動体のバランスを調整するようにしている。従って、ウエイトを工作機械本体内に移動自在に収容することで、工作機械本体の外方への突出物がなくなり、装置を小型化することができ、また、水平移動体の移動に同期してウエイトを水平移動させることで、ウエイトが他の設備と干渉することはなく、作業スペースが減少して省スペース化を可能とすることができる。

請求項２の発明の工作機械によれば、工作機械本体に対して鉛直方向に沿って鉛直移動体を移動自在に支持し、この鉛直移動体に水平移動体を水平方向に沿って移動自在に支持し、ウエイトを工作機械本体の内部に鉛直方向に沿って配設する重量物とするので、ウエイトを工作機械本体の内部に効率良く配置することで、工作機械本体の総合重心を一定に保持することができる。

請求項３の発明の工作機械によれば、ウエイトとして、回転自在に支持されて径方向に複数の環状室が並設されると共に複数の環状室に所定量の流体が封入される回転体と、回転体を所定速度で回転する回転体駆動手段とを設けるので、回転体駆動手段により回転体を回転すると、各環状室内の流体が外周側に移動して回転体全体の質量が増加することとなり、低重量のウエイトにより大重量の水平移動体との重量バランスを調整することができ、更なる装置の小型化を可能とすることができる。

請求項４の発明の工作機械によれば、ウエイトを、工作機械の内部に鉛直方向に沿って配設される重量物である第１ウエイトと、径方向に複数の環状室が並設されると共に複数の環状室に所定量の流体が封入されて回転可能な回転体である第２ウエイトにより構成するので、ウエイトを、規定重量の第１ウエイトと、重量を可変な第２ウエイトにより構成することで、工作機械本体の重量バランスを適正な重量範囲で調整することができる一方で、装置の小型化を可能とすることができる。

請求項５の発明の工作機械によれば、水平移動体の先端部にアタッチメントを介して工具を装着可能とし、ウエイトの重量をアタッチメント及び工具の重量に応じて調整可能とするので、アタッチメントや工具の重量に応じてウエイトの重量が調整されることで、アタッチメントや工具を装着した水平移動体の重量に対して、適正な重量のウエイトに調整することができ、装置の小型化を可能とすることができると共に、汎用性を向上することができる。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る工作機械の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではない。

図１は、本発明の実施例１に係る工作機械としての横中ぐりフライスの平面図、図２は、実施例１の横中ぐりフライス正面図、図３は、実施例１の横中ぐりフライスを表す概略図である。

実施例１の横中ぐりフライスにおいて、図３に示すように、所定の位置に設置されるベッド１１は、その上面に一対のガイドレール１１ａが形成されており、コラムベース１２がこのガイドレール１１ａによりベッド１１の長手方向に沿って移動自在に支持されている。コラムベース１２は、上面に箱型形状をなすコラム（工作機械本体）１３が鉛直方向に沿って配置されている。そして、このコラム１３は、その側面に一対のガイドレール１３ａが形成されており、サドル（鉛直移動体）１４がこのガイドレール１３ａにより鉛直方向に沿って移動自在に支持されている。サドル１４は、その側面に一対のガイドレール１４ａが形成されており、ラムストック（水平移動体）１５がこのガイドレール１４ａによりコラムベース１２の移動方向と直交する水平方向に沿って移動自在に支持されている。そして、このラムストック１５には、ラムストック１５の移動方向と平行をなす方向に沿って主軸１６が貫通し、図示しない軸受により回転自在に支持されると共に、このラムストック１５に内蔵された駆動モータにより駆動回転可能となっている。この主軸１６は、端部がラムストック１５から外方に突出しており、工具が装着可能となっている。なお、ラムストック１５の先端部には、図示しないアタッチメントを介して工具が装着可能となっている。

従って、主軸１６の先端部に所定の工具を装着する一方、テーブル１１の側方に被加工物を保持し、この状態で、主軸１６を駆動回転し、コラムベース１２を水平移動すると共にサドル１４を鉛直移動し、且つ、ラムストック１５を水平移動することで、工具により被加工物に対して所定の加工を行うことができる。

この場合、コラムベース１２及びサドル１４は、図示しない駆動装置により移動可能であり、ラムストック１５は、駆動モータ１７（図１参照）により移動可能となっている。

また、図１及び図２に示すように、コラム１３は、中空形状をなし、内部に水平な支持面２１が形成され、この支持面２１にラムストック１５の移動方向と平行をなすガイドレール２１ａが付設され、このガイドレール２１ａに沿ってウエイト２２が水平移動自在に支持されている。このウエイト２２は、支持面２１から鉛直方向における上方に立設され、ラムストック１５の重量に対応した重量を有する鉄製の重量物であり、コラム１３内に収容されている。

また、図１及び図２に示すように、コラム１３の支持面２１には、サーボモータ（ウエイト移動手段）２３が固定されており、このサーボモータ２３の出力軸に固結されたボールねじ２４がウエイト２２に螺合している。従って、このサーボモータ２４を駆動することで、ボールねじ２４を回転駆動し、このボールねじ２４が螺合するウエイト２２をガイドレール２１ａに沿って水平往復移動することができる。なお、このサーボモータ２３は、出力軸の回転速度や回転位置等を目標値としたフィードバック（クローズド・ループ）制御が可能な電動機であり、例えば、永久磁石式交流同期モータ（ブラシレスＤＣモータ）である。

本発明の制御手段としてのＮＣ（Numerical Control machining）装置２５は、予め設定されたＮＣプログラムデータに基づいて、コラムベース１２、サドル１４、ラムストック１５、主軸１６などを数値制御可能である。即ち、ＮＣ装置２５は、ＮＣプログラムデータに基づいて駆動モータ１７を駆動制御することで、ラムストック１５の移動を制御可能となっている。また、ＮＣ装置２５は、このラムストック１５の移動に同期してサーボモータ２３を駆動制御することで、ウエイト２２を移動してラムストック１５のバランスを調整、つまり、コラム１３のバランスを調整し、このコラム１３全体の総合重心が一定となるように調整する。

この場合、コラム１３の重心をＧ、ラムストック１５の重心をＧｒ、ウエイトの重心をＧｗ、ラムストック１５の質量をｍｒ、ウエイトの質量をｍｗ、コラム１３の重心Ｇからラムストック１５の重心Ｇｒまでの距離をＬｒ、コラム１３の重心Ｇからウエイトの重心Ｇｗまでの距離をＬｗとすると、ＮＣ装置２５は、下記数式が成り立つように、駆動モータ１７の駆動制御に対して、サーボモータ２３を駆動制御する。

Ｌｗ＝（ｍｒ／ｍｗ）・Ｌｒ

従って、ＮＣ装置２５は、ＮＣプログラムデータに基づいて、駆動モータ１７を駆動制御してラムストック１５を移動し、所定の加工を行う一方、このラムストック１５の移動に応じて、サーボモータ２３を駆動制御してウエイト２２をラムストック１５と逆方向に移動し、コラム１３全体の総合重心が一定となるようにする。

なお、本実施例の横中ぐりフライスでは、ラムストック１５の主軸１６に対して工具が装着可能であるが、ラムストック１５の先端部にアタッチメントを介して工具が装着可能であり、このアタッチメントは、加工方法や工具の種類によりその形状や重量が異なる。そのため、例えば、図２に二点鎖線で示すように、ウエイト２２を、分割ウエイト２２ａ，２２ｂ，２２ｃ・・・から構成することで、コラム１３に搭載するウエイト２２の総重量を、アタッチメントや工具の重量に応じて調整可能としてもよい。

このように実施例１の横中ぐりフライスにあっては、ベッド１１上にコラムベース１２を水平方向に移動自在に支持し、コラムベース１２上にコラム１３を立設し、コラム１３の側面にサドル１４を鉛直方向に移動自在に支持し、サドル１４にラムストック１５を水平方向に移動自在に支持し、ラムストック１５に主軸１６を駆動回転可能に支持して構成し、コラム１３内にラムストック１５と平行をなす方向に沿ってウエイト２２を移動自在に支持し、このウエイト２２をサーボモータ２３により水平方向に沿って移動可能とし、ＮＣ装置２５が、ラムストック１５の移動に同期してサーボモータ２３によりウエイト２２を移動することでコラム１３のバランスを調整するようにしている。

従って、ウエイト２２をコラム１３内に移動自在に収容することで、このコラム１３から外方への突出物がなくなり、装置を小型化することができ、また、ラムストック１５の移動に同期してコラム１３内でウエイト２２を水平移動させてコラム１３の重量バランスを調整することで、このウエイト２２が他の設備と干渉することはなく、作業スペースが減少して省スペース化を可能とすることができる。

また、実施例１の横中ぐりフライスでは、コラム１３に対してサドル１４を鉛直方向に沿って移動自在に支持し、このサドル１４にラムストック１５を水平方向に沿って移動自在に支持し、ウエイト２２をコラム１３の内部に鉛直方向に沿って配設する重量物としている。従って、ウエイト２２をコラム１３の内部に効率良く配置することで、コラム１３のバランスを調整するのに必要な十分な重量を確保することができ、ラムストック１５を含んだコラム１３全体の総合重心を一定に保持することができ、また、コラム１３が水平方向へ大型化することはなく、省スペース化を可能とすることができる。

また、実施例１の横中ぐりフライスでは、主軸１６の先端部に工具を装着可能としたり、ラムストック１５の先端部にアタッチメントを介して工具を装着可能とし、ウエイト２２を分割ウエイト２２ａ，２２ｂ，２２ｃ・・・から構成し、アタッチメントや工具の重量に応じてウエイト２２の重量を調整可能としている。従って、アタッチメントや工具を装着したラムストック１５の重量変化に対して、分割ウエイト２２ａ，２２ｂ，２２ｃ・・・を着脱してウエイト２２の重量を調整することができ、装置の小型化を可能とすることができると共に、汎用性を向上することができる。

図４は、本発明の実施例２に係る工作機械としての横中ぐりフライスの平面図、図５は、実施例２の横中ぐりフライスに装着されたウエイトの概略図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

実施例２の横中ぐりフライスにおいて、図４に示すように、図示しないコラムベース１２に立設されたコラム１３には、サドル１４がガイドレール１２ａに沿って鉛直方向に移動自在に支持され、このサドル１４には、ラムストック１５がガイドレール１４ａに沿って水平方向に移動自在に支持されている。そして、ラムストック１５には、主軸１６が駆動回転可能に支持され、この主軸１６の先端部には、工具が装着可能となっている。なお、ラムストック１５の先端部には、図示しないアタッチメントを介して工具が装着可能となっている。この場合、ラムストック１５は、駆動モータ１７により移動可能となっている。

コラム１３は、中空形状をなし、支持面２１にラムストック１５の移動方向と平行をなすガイドレール２１ａが付設され、このガイドレール２１ａに沿ってウエイト３１が水平移動自在に支持されている。また、コラム１３の支持面２１には、サーボモータ２３が固定されており、このサーボモータ２３の出力軸に固結されたボールねじ２４がウエイト３１に螺合している。従って、このサーボモータ２４を駆動することで、ボールねじ２４を介してウエイト３１をガイドレール２１ａに沿って水平往復移動することができる。

上述したウエイト３１は、回転自在に支持されて径方向に複数の環状室が並設されると共に各環状室に所定量の流体が封入される回転体３２と、この回転体３２を所定速度で回転する駆動モータ（回転体駆動手段）３３とから構成されており、回転体３２の回転軸心が水平方向に沿うように配置されている。即ち、図４及び図５に示すように、コラム１３の支持面２１に付設されたガイドレール２１ａには、ウエイト３１のハウジング３４が移動自在に支持されている。このハウジング３４は、箱型中空形状をなし、内部に駆動モータ３３が固定されており、この駆動モータ３３の出力軸３３ａに回転体３２が固結されている。この回転体３２は、上方が開口する円筒形状をなすケース３５内に、径の異なる複数（本実施例では、３つ）のリング形状をなす仕切板３６ａ，３６ｂ，３６ｃが固定され、上部に円板形状をなす蓋３７が固定されることで構成されている。なお、ケース３５と仕切板３６ａ，３６ｂ，３６ｃと蓋３７との接触部には、シール部材としてのＯリング３８が装着されている。

そのため、ケース３５と仕切板３６ａ，３６ｂ，３６ｃと蓋３７により複数の環状室３９ａ，３９ｂ，３９ｃが径方向に区画されることとなり、この各環状室３９ａ，３９ｂ，３９ｃに所定量の流体としての水が封入されている。

従って、駆動モータ３３により回転体３２を回転すると、各環状室３９ａ，３９ｂ，３９ｃに封入されている水がその遠心力により外周側の壁面に張り付くこととなり、回転体３２の体積に水の密度を乗算した質量が発生し、回転体３２全体の質量が増加する。即ち、水の密度をρ、回転体３２（環状室３９ａ，３９ｂ，３９ｃ）の各半径をＲａ，Ｒｂ，Ｒｃ、回転体３２（環状室３９ａ，３９ｂ，３９ｃ）の深さをＬとすると、回転体３２が回転するとき、この回転体３２に封入された水による付加質量ｍｆは、下記数式により算出されたものとなる。
ｍｆ＝π×ρ×（Ｒａ^２＋Ｒｂ^２＋Ｒｃ^２）×Ｌ

この数式で算出される付加質量ｍｆは、回転体３２の各環状室３９ａ，３９ｂ，３９ｃを満水にしたときの質量と同等であり、複数の環状室３９ａ，３９ｂ，３９ｃを形成することで、水のない複数の空洞部を設け、回転体３２の停止時の質量を低減できる。

この場合、例えば、回転体の半径＝０．２５ｍ、高さ＝０．２ｍとし、５層の環状室を形成して水を封入し、このときの回転体の質量が約５ｋｇであるとき、この回転体を所定速度以上で回転すると、質量は約１２０ｋｇとなり、水の質量を１／２４に減少することができる。

なお、回転体３２に形成された各環状室３９ａ，３９ｂ，３９ｃに、所定量の流体として水を封入したが、これに限定されるものではない。例えば、流体として、ガリンカタン（ガリウム、インジウム、スズの共晶合金）、水銀などを使用することで、更なる軽量化を可能とすることができる。

また、ＮＣ装置２５は、予め設定されたＮＣプログラムデータに基づいて、コラム１３に対してサドル１４、ラムストック１５、主軸１６などを数値制御可能である。即ち、ＮＣ装置２５は、ＮＣプログラムデータに基づいて駆動モータ１７を駆動制御することで、ラムストック１５の移動を数値制御可能となっている。また、ＮＣ装置２５は、ウエイト３１の駆動モータ３３を駆動することで、回転体３２を回転し、付加質量を発生することが可能となっている。そして、ＮＣ装置２５は、このラムストック１５の移動に同期してサーボモータ２３を駆動制御することで、付加質量が発生したウエイト３１を移動してラムストック１５のバランスを調整、つまり、コラム１３のバランスを調整し、このコラム１３全体の総合重心が一定となるように調整する。

従って、ＮＣ装置２５は、まず、駆動モータ３３により回転体３２を所定の速度以上で回転することで、回転体３２に封入された水に付加質量を発生させることで、ウエイト３１全体の質量を増加させる。次に、ＮＣ装置２５は、この状態で、ＮＣプログラムデータに基づいて、駆動モータ１７を駆動制御してラムストック１５を移動し、所定の加工を行う一方、このラムストック１５の移動に応じて、サーボモータ２３を駆動制御してウエイト３１をラムストック１５と逆方向に移動し、コラム１３全体の総合重心が一定となるようにする。

このように実施例２の横中ぐりフライスにあっては、コラム１３の側面にサドル１４を鉛直方向に移動自在に支持し、サドル１４にラムストック１５を水平方向に移動自在に支持し、ラムストック１５に主軸１６を駆動回転可能に支持して構成し、コラム１３内にウエイト３１を移動自在に支持し、このウエイト３１を、回転自在に支持されて径方向に複数の環状室３９ａ，３９ｂ，３９ｃが並設されると共に各環状室３９ａ，３９ｂ，３９ｃに水が封入された回転体３２と、この回転体３２を所定速度で回転する駆動モータ３３とから構成し、ウエイト３１をサーボモータ２３により水平方向に沿って移動可能とし、ＮＣ装置２５が、ラムストック１５の移動に同期してサーボモータ２３によりウエイト３１を移動することでコラム１３のバランスを調整するようにしている。

従って、ウエイト３１をコラム１３内に移動自在に収容することで、このコラム１３から外方への突出物がなくなり、装置を小型化することができ、また、ラムストック１５の移動に同期してコラム１３内でウエイト３１を水平移動させてコラム１３の重量バランスを調整することで、このウエイト３１が他の設備と干渉することはなく、作業スペースが減少して省スペース化を可能とすることができる。

また、実施例２の横中ぐりフライスでは、複数の環状室３９ａ，３９ｂ，３９ｃに水が封入されて回転自在な回転体３２と、この回転体３２を所定速度で回転する駆動モータ３３とによりウエイト３１を構成し、ている。従って、駆動モータ３３により回転体３２を回転すると、各環状室３９ａ，３９ｂ，３９ｃ内の水が外周側に移動して回転体３２全体の質量が増加することとなり、回転体３２の停止時の質量を減少することで、低重量のウエイト３１により大重量のラムストック１５との重量バランスを調整することができ、更なる装置の小型化を可能とすることができる。

なお、上述した実施例２では、ウエイト３１を構成する回転体３２の内部に３つの環状室３９ａ，３９ｂ，３９ｃを形成し、ここで水を封入したが、環状室の個数は回転体の大きさ、または、ラムストック１５の重量などに応じて適宜設定すればよい。

また、本実施例の横中ぐりフライスでは、ラムストック１５の主軸１６に対して工具が装着可能であるが、ラムストック１５の先端部にアタッチメントを介して工具が装着可能であり、このアタッチメントは、加工方法や工具の種類によりその形状や重量が異なる。そのため、例えば、ウエイト３１を構成する回転体３２の内部に複数の環状室を形成しておき、各環状室へ流体を供給または排出することで、回転により質量が増減する環状室の個数を調整し、コラム１３に搭載するウエイト３１の総重量を、アタッチメントや工具の重量に応じて調整可能としてもよい。

図６は、本発明の実施例３に係る工作機械としての横中ぐりフライスの平面図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

実施例３の横中ぐりフライスにおいて、図６に示すように、図示しないコラムベースに立設されたコラム１３には、サドル１４がガイドレール１２ａに沿って鉛直方向に移動自在に支持され、このサドル１４には、ラムストック１５がガイドレール１４ａに沿って水平方向に移動自在に支持されている。そして、ラムストック１５には、主軸１６が駆動回転可能に支持され、この主軸１６の先端部には、工具が装着可能となっている。この場合、ラムストック１５は、駆動モータ１７により移動可能となっている。

コラム１３は、中空形状をなし、支持面２１にラムストック１５の移動方向と平行をなすガイドレール２１ａが付設され、このガイドレール２１ａに沿ってウエイト４１が水平移動自在に支持されている。また、コラム１３の支持面２１には、サーボモータ２３が固定されており、このサーボモータ２３の出力軸に固結されたボールねじ２４がウエイト４１に螺合している。従って、このサーボモータ２４を駆動することで、ボールねじ２４を介してウエイト４１をガイドレール２１ａに沿って水平往復移動することができる。

上述したウエイト４１は、コラム１３内に収容されており、鉄製の重量物である第１ウエイト４２と、径方向に複数の環状室が並設されると共に各環状室に所定量の流体が封入されて回転可能な回転体である第２ウエイト４３とから構成されている。この場合、第１ウエイト４２は、実施例１で説明したウエイト２２と同様の構成をなし、第２ウエイト４３は、回転体４３と駆動モータ４４とを有し、実施例２で説明したウエイト３１と同様の構成をなしており、ハウジング４５内に収容されて一体に構成されている。ここでは、第１ウエイト４２及び第２ウエイト４３における詳細な説明は省略する。

従って、駆動モータ４４により回転体４３を回転すると、各環状室に封入されている流体がその遠心力により外周側の壁面に張り付くこととなり、回転体４３の体積に流体の密度を乗算した質量が発生し、回転体４３全体の質量が増加する。

また、ＮＣ装置２５は、予め設定されたＮＣプログラムデータに基づいて、コラム１３に対してサドル１４、ラムストック１５、主軸１６などを数値制御可能である。即ち、ＮＣ装置２５は、ＮＣプログラムデータに基づいて駆動モータ１７を駆動制御することで、ラムストック１５の移動を数値制御可能となっている。また、ＮＣ装置２５は、ウエイト４１の駆動モータ４４を駆動することで、回転体４３を回転し、付加質量を発生することが可能となっている。そして、ＮＣ装置２５は、このラムストック１５の移動に同期してサーボモータ２３を駆動制御することで、付加質量が発生したウエイト４１を移動してラムストック１５のバランスを調整、つまり、コラム１３のバランスを調整し、このコラム１３全体の総合重心が一定となるように調整する。

従って、ＮＣ装置２５は、まず、駆動モータ４４により回転体４３を所定の速度以上で回転することで、回転体４３に封入された水に付加質量を発生させることで、ウエイト４１全体の質量を増加させる。次に、ＮＣ装置２５は、この状態で、ＮＣプログラムデータに基づいて、駆動モータ１７を駆動制御してラムストック１５を移動し、所定の加工を行う一方、このラムストック１５の移動に応じて、サーボモータ２３を駆動制御してウエイト４１をラムストック１５と逆方向に移動し、コラム１３全体の総合重心が一定となるようにする。

このように実施例３の横中ぐりフライスにあっては、コラム１３の側面にサドル１４を鉛直方向に移動自在に支持し、サドル１４にラムストック１５を水平方向に移動自在に支持し、ラムストック１５に主軸１６を駆動回転可能に支持して構成し、コラム１３内にウエイト４１を移動自在に支持し、このウエイト４１を、鉄製の重量物である第１ウエイト４２と、径方向に複数の環状室が並設されると共に各環状室に所定量の流体が封入されて回転可能な回転体である第２ウエイト４３とから構成し、ウエイト４１をサーボモータ２３により水平方向に沿って移動可能とし、ＮＣ装置２５が、ラムストック１５の移動に同期してサーボモータ２３によりウエイト４１を移動することでコラム１３のバランスを調整するようにしている。

従って、ウエイト４１をコラム１３内に移動自在に収容することで、このコラム１３から外方への突出物がなくなり、装置を小型化することができ、また、ラムストック１５の移動に同期してコラム１３内でウエイト３１を水平移動させてコラム１３の重量バランスを調整することで、このウエイト４１が他の設備と干渉することはなく、作業スペースが減少して省スペース化を可能とすることができる。

また、実施例３の横中ぐりフライスでは、ウエイト４１を、コラム１３の内部に鉛直方向に沿って配設される重量物である第１ウエイト４２と、径方向に複数の環状室が並設されると共に複数の環状室に所定量の流体が封入されて回転可能な回転体である第２ウエイト４３により構成している。従って、ウエイト４１を、規定重量の第１ウエイト４２と、重量を可変な第２ウエイト４３により構成することで、コラム１３の重量バランスを適正な重量範囲の中で調整することができる一方で、装置の小型化を可能とすることができる。

即ち、本実施例の横中ぐりフライスでは、ラムストック１５の主軸１６に対して工具が装着可能であるが、ラムストック１５の先端部にアタッチメントを介して工具が装着可能であり、このアタッチメントは、加工方法や工具の種類によりその形状や重量が異なる。そのため、第２ウエイト４２の回転体４３を回転または停止することで、ウエイト４１の重量を変更することができ、コラム１３に搭載するウエイト３１の総重量を、アタッチメントや工具の重量に応じて調整可能とすることができる。

この場合、回転体４３内の複数の環状室をそれぞれ単独で回転可能とすることで、回転する環状室を選択することで、コラム１３に搭載するウエイト３１の総重量を、アタッチメントや工具の重量に応じて調整可能としてもよい。

なお、上述した各実施例では、本発明のウエイト移動手段をサーボモータ２３として構成し、サーボモータ２３とウエイト２２，３１，４１とをボールねじにより連結したが、この構成に限定されるものではない。例えば、リニアモータとリニアガイド、またはシャフトモータなどを適用してもよい。

また、本発明の工作機械を横中ぐりフライスに適用して説明したが、工作機械本体に主軸を有する水平移動体が水平移動自在な構成を有するものであれば、他の工作機械に適用しても同様の作用効果を有することができる。

本発明に係る工作機械は、装置の小型化及び省スペース化を可能とするものであり、いずれの工作機械にも適用することができる。

本発明の実施例１に係る工作機械としての横中ぐりフライスの平面図である。実施例１の横中ぐりフライス正面図である。実施例１の横中ぐりフライスを表す概略図である。本発明の実施例２に係る工作機械としての横中ぐりフライスの平面図である。実施例２の横中ぐりフライスに装着されたウエイトの概略図である。本発明の実施例３に係る工作機械としての横中ぐりフライスの平面図である。

符号の説明

１１ベッド
１２コラムベース
１３コラム
１４サドル（鉛直移動体）
１５ラムストック（水平移動体）
１６主軸
１７駆動モータ
２２，３１，４１ウエイト
２３サーボモータ（ウエイト移動手段）
２５ＮＣ装置（制御手段）
３２回転体
３３駆動モータ（回転体駆動手段）
３９ａ，３９ｂ，３９ｃ環状室

Claims

工作機械本体と、該工作機械本体に対して水平方向に沿って移動自在に支持される水平移動体と、該水平移動体に駆動回転可能に支持されると共に先端部に工具を装着可能な主軸とを有する工作機械であって、
前記工作機械本体内に前記水平移動体と平行をなす方向に沿って移動自在に支持されるウエイトと、
該ウエイトを水平方向に沿って移動するウエイト移動手段と、
前記水平移動体の移動に同期して前記ウエイト移動手段により前記ウエイトを移動することで前記水平移動体のバランスを調整する制御手段と、
を備えることを特徴とする工作機械。
前記工作機械本体に対して鉛直方向に沿って鉛直移動体が移動自在に支持され、該鉛直移動体に前記水平移動体が水平方向に沿って移動自在に支持され、前記ウエイトは、前記工作機械本体の内部に鉛直方向に沿って配設される重量物であることを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
前記ウエイトは、回転自在に支持されて径方向に複数の環状室が並設されると共に該複数の環状室に所定量の流体が封入される回転体と、該回転体を所定速度で回転する回転体駆動手段とを有することを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
前記ウエイトは、前記工作機械の内部に鉛直方向に沿って配設される重量物である第１ウエイトと、径方向に複数の環状室が並設されると共に該複数の環状室に所定量の流体が封入されて回転可能な回転体である第２ウエイトとを有することを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
前記水平移動体の先端部にアタッチメントを介して工具が装着可能であり、前記ウエイトは、前記アタッチメント及び前記工具の重量に応じて重量が調整可能であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の工作機械。