JP2010167508A - 工作機械のチルト機構およびチルト機構のバランス制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】チルト機構1のチルトテーブル3には、ワークWが取り付けられる。チルトテーブル3は、基台2に対し回動軸Cを中心に傾斜可能に取り付けられ、電動モーター5により所定角度に傾斜される。基台2に取り付けられた油圧シリンダ6には、ピストン64が内蔵されている。油圧シリンダ6には油圧装置7による圧力が供給されることにより、ピストン64がアンバランスモーメントに抗してチルトテーブル3を上方に付勢する。チルトテーブル3がバランス状態からわずかに傾斜した時点において、油圧シリンダ6の基台2への取付点、油圧シリンダ6のチルトテーブル3への取付点、およびチルトテーブル3の回動中心が、一直線上に並ぶように設定されている。
【選択図】図1
Description
ところで、傾斜されたチルトテーブルには、重力によりチルトテーブルをバランス位置に戻そうとするモーメント(以下、アンバランスモーメントという)が発生する。このアンバランスモーメントは、傾斜した状態にあるチルトテーブルのロック機構に対する負荷となり、ロック機構の大型化を招く。
これに対して、チルトテーブルに付勢力を与えるシリンダ装置を設け、チルトテーブルの傾斜角度に基づいてチルトテーブルのアンバランスモーメントを演算し、算出されたアンバランスモーメントに応じてシリンダ装置に印加する圧力を制御する工作機械に関する従来技術があった(例えば、特許文献1参照)。
チルトテーブルに発生するアンバランスモーメントは、チルトテーブルの傾斜角が増大することにより増大し、また、チルトテーブルの重量が増大することにより増大する。したがって、上述した従来技術によれば、チルトテーブルに発生するアンバランスモーメントに応じて、チルトテーブルに対して付勢力を与えることが可能で、工作機械の加工条件に応じてアンバランスモーメントを相殺することができる。
また、油圧制御のための構成が複雑となるため、故障発生時に故障箇所を見つけることが困難で、保守点検作業が煩雑となるという問題もあった。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、構成の簡単な工作機械のチルト機構およびチルト機構のバランス制御方法を提供することにある。
固定体と、
ワークまたは工具が設けられ、前記固定体に対し回動軸を中心に傾斜可能に取り付けられたチルト体と、
前記チルト体を前記固定体に対し所定角度に傾斜させる駆動装置と、
傾斜した前記チルト体において発生するアンバランスモーメントに抗し、前記チルト体を付勢する付勢装置と、
を備えた工作機械のチルト機構において、
前記付勢装置は、
一側が前記固定体に枢支されるとともに、他側が前記チルト体に枢支され、前記固定体に対して前記チルト体を押圧する弾発部材を有し、
前記チルト体がバランス状態から所定量だけ傾斜した時点において、
前記弾発部材の前記固定体への取付点、前記弾発部材の前記チルト体への取付点および前記チルト体の回動中心が一直線上に並ぶことである。
ここで、上述したように、チルト体が所定量だけ傾斜した時点において、弾発部材の固定体への取付点、弾発部材のチルト体への取付点およびチルト体の回動中心が一直線上に並ぶとは、チルト体が傾斜している場合には、アンバランスモーメントを実質的に相殺することができるように、付勢装置からの付勢力によるモーメントをアンバランスモーメントと反対方向に加える一方、チルト体がバランス位置にある場合にも、駆動装置のバックラッシュ等に起因するチルト体のガタを解消する程度の付勢力を、チルト体に対して傾斜方向と反対方向に与えることができるように、各点の位置を設定することを意味している。
すなわち、上述した弾発部材の各点は、チルト体がバランス位置からわずかに傾斜した時点において、一直線上に並ぶように設定することになる。
前記アンバランスモーメントが最大となる状態において、
前記弾発部材の前記固定体への取付点および前記弾発部材の前記チルト体への取付点を結ぶ直線と、前記チルト体の回動中心および前記弾発部材の前記チルト体への取付点を結ぶ直線とが形成する角度が、直角を中心として所定角度範囲内にあることである。
ここで、上述したように、弾発部材の固定体への取付点および弾発部材のチルト体への取付点を結ぶ直線と、チルト体の回動中心および弾発部材のチルト体への取付点を結ぶ直線とが形成する角度が、直角を中心として所定角度範囲内にあるとは、チルト体のアンバランスモーメントが最大量となった場合に、付勢装置からの付勢力によるモーメントもほぼ最大値となるように各点の位置を設定することを意味している。
すなわち、アンバランスモーメントが最大となる状態において、上述した双方の直線が形成する角度は、ほぼ直角となる。
このようにしたうえで、付勢装置からの付勢力によるモーメントを、最大量となったアンバランスモーメントに近似させることにより、チルト体の傾斜範囲内において、付勢力によるモーメントによって、アンバランスモーメントを実質的に相殺することができる。
前記弾発部材は、
直進移動可能なピストンを内蔵した圧力シリンダであり、
前記圧力シリンダは前記固定体に回動可能に取り付けられ、
前記ピストンは前記チルト体に回動可能に連結され、
前記圧力シリンダ内に所定圧を導入して、前記ピストンを前記圧力シリンダに対して移動させ前記チルト体を押圧することである。
固定体と、
ワークまたは工具が設けられ、前記固定体に対し回動軸を中心に傾斜可能に取り付けられたチルト体と、
前記チルト体を前記固定体に対し所定角度に傾斜させる駆動手段と、
前記チルト体を付勢する付勢手段と、
を備え、
前記付勢手段は、
前記チルト体を付勢することにより、傾斜した前記チルト体において発生するアンバランスモーメントを相殺するチルト機構のバランス制御方法において、
前記付勢手段は、
一側が前記固定体に取り付けられるとともに、他側が前記チルト体に枢支され、前記固定体に対して前記チルト体を押圧する弾発部材を有し、
前記チルト体がバランス状態から所定量だけ傾斜した時点において、
前記弾発部材の前記固定体への取付点、前記弾発部材の前記チルト体への取付点および前記チルト体の回動中心が一直線上に並ぶことである。
したがって、付勢装置は制御装置、各種センサ等を必要としないため工作機械全体を小型化、低コスト化することができ、保守点検も簡素化される。
したがって、チルト体のアンバランスモーメントが最大量となった場合に、付勢装置からの付勢力によるモーメントもほぼ最大にすることができ、付勢装置からの付勢力を然程大きくすることなしに、アンバランスモーメントを相殺することができる。
したがって、付勢手段は制御装置、各種センサ等を必要としないため工作機械全体を小型化、低コスト化することができ、保守点検も簡素化される。
左方の基板部22の内径側には、保持部23が取り付けられ、右方の基板部22の内径側には、軸スリーブ24が取り付けられている。保持部23および軸スリーブ24中には、ディストリビューター等で構成される油気圧回路231、241が形成されている。
左方の軸受支持部331の内周面側には、上述した保持部23の封止部232がスリーブ状に延在している。一方、右方の軸受支持部331の内周面側には、軸スリーブ24の封止部242がスリーブ状に延在している。尚、保持部23と封止部232、および軸スリーブ24と封止部242は、それぞれ一体に形成されている。
冷却ジャケット51の外周面には、リング状のスリット511が形成されており、スリット511内にはクーラントが供給される。スリット511内にクーラントが供給されるこれにより、ステーター52が冷却される。
上述したレバー取付部34の軸方向端部には、平板状の回動レバー37が取り付けられている。図2に示すように、回動レバー37からは当接部371が突出しており、当接部371の先端部には、付勢ピン372が圧入されている。
一方、ベース21の右面には、固定ピン26が取り付けられている。プラグ63をベアリング67を介して固定ピン26に取り付けることにより、油圧シリンダ6の下端はベース21に対して回動可能に取り付けられている。
上方へと付勢されたピストン64は、連結体65を介して付勢ピン372に対して、シリンダ部61に沿うように上方への付勢力を与える。付勢ピン372を介して付勢力を受けた回動レバー37は、チルトテーブル3に対しアンバランスモーメントを相殺するモーメントを印加する。
一方、このときの付勢ピン372の位置Sは、重心線Jからわずかだけ、チルトテーブル3の傾斜方向(回動方向)に対し後方に位置している。すなわち、回動軸Cと直交するとともに、付勢ピン372を通る直線kは、鉛直軸(重心線Jと同一位置)と角度θ0を成している。したがって、油圧シンリンダ6からの斜め上方への付勢力により、チルトテーブル3に対し所定のモーメントTfが働く。このTfは、チルトテーブル3を図3において反時計回りに回動させる向きに働き、チルトテーブル3のガタを解消する機能を有する。
一方、このとき、油圧シリンダ6をベース21に取り付ける固定ピン26(図4における位置L)、油圧シリンダ6のピストン64を回動レバー37に接続する付勢ピン372(図4における位置S)、およびチルトテーブル3の回動軸Cは、回動軸Cに垂直な二次元平面上において一直線上に位置している。したがって、チルトテーブル3において、油圧シリンダ6からの付勢力によるモーメントは発生しない。尚、このときのθmは−90°<θm<0°であればよいが、発明者による試行結果により、−30°<θm<0°とすることが望ましいことが分かっている。
このとき、固定ピン26と付勢ピン372とを結ぶ直線(L−S間直線)と、回動軸Cと直交するとともに付勢ピン372を通る直線k(C−S間直線)とが形成する角度をδとすると、δ≒90°となる。したがって、油圧シリンダ6からの付勢力により、チルトテーブル3に働くモーメントTfもほぼ最大となる。
したがって、アンバランスモーメントTmと付勢力によるモーメントTfとの総和は、チルトテーブル3に対して、常時、図3乃至図5における反時計回りに働く。これにより、常に、チルトテーブル3のガタを解消することができる。
したがって、油圧シリンダ6は制御装置、各種センサ等を必要としないため工作機械全体を小型化、低コスト化することができ、保守点検も簡素化される。
したがって、チルトテーブル3のアンバランスモーメントが最大量となった場合に、油圧シリンダ6からの付勢力によるモーメントもほぼ最大にすることができ、油圧シリンダ6からの付勢力を然程大きくすることなしに、アンバランスモーメントを相殺することができる。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、次のように変形または拡張することができる。
本発明はワークWを取り付けるチルトテーブル3に適用するのみではなく、工具を取り付けた主軸を傾斜させるチルト機構に適用してもよい。
上述した実施形態においては、付勢装置をチルトテーブル3の回動軸Cの一端側のみに設けたが、チルトテーブル3の両端部に形成してもよい。
Claims (4)
- 固定体と、
ワークまたは工具が設けられ、前記固定体に対し回動軸を中心に傾斜可能に取り付けられたチルト体と、
前記チルト体を前記固定体に対し所定角度に傾斜させる駆動装置と、
傾斜した前記チルト体において発生するアンバランスモーメントに抗し、前記チルト体を付勢する付勢装置と、
を備えた工作機械のチルト機構において、
前記付勢装置は、
一側が前記固定体に枢支されるとともに、他側が前記チルト体に枢支され、前記固定体に対して前記チルト体を押圧する弾発部材を有し、
前記チルト体がバランス状態から所定量だけ傾斜した時点において、
前記弾発部材の前記固定体への取付点、前記弾発部材の前記チルト体への取付点および前記チルト体の回動中心が一直線上に並ぶことを特徴とする工作機械のチルト機構。 - 前記アンバランスモーメントが最大となる状態において、
前記弾発部材の前記固定体への取付点および前記弾発部材の前記チルト体への取付点を結ぶ直線と、前記チルト体の回動中心および前記弾発部材の前記チルト体への取付点を結ぶ直線とが形成する角度が、直角を中心として所定角度範囲内にあることを特徴とする請求項1記載の工作機械のチルト機構。 - 前記弾発部材は、
直進移動可能なピストンを内蔵した圧力シリンダであり、
前記圧力シリンダは前記固定体に回動可能に取り付けられ、
前記ピストンは前記チルト体に回動可能に連結され、
前記圧力シリンダ内に所定圧を導入して、前記ピストンを前記圧力シリンダに対して移動させ前記チルト体を押圧することを特徴とする請求項1または2に記載の工作機械のチルト機構。 - 固定体と、
ワークまたは工具が設けられ、前記固定体に対し回動軸を中心に傾斜可能に取り付けられたチルト体と、
前記チルト体を前記固定体に対し所定角度に傾斜させる駆動手段と、
前記チルト体を付勢する付勢手段と、
を備え、
前記付勢手段は、
前記チルト体を付勢することにより、傾斜した前記チルト体において発生するアンバランスモーメントを相殺するチルト機構のバランス制御方法において、
前記付勢手段は、
一側が前記固定体に取り付けられるとともに、他側が前記チルト体に枢支され、前記固定体に対して前記チルト体を押圧する弾発部材を有し、
前記チルト体がバランス状態から所定量だけ傾斜した時点において、
前記弾発部材の前記固定体への取付点、前記弾発部材の前記チルト体への取付点および前記チルト体の回動中心が一直線上に並ぶことを特徴とするチルト機構のバランス制御方法。
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