JP2010221319A - リニア駆動式工作機械のバランサ装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】リニア駆動式工作機械のバランサ装置5は、主軸ヘッドの自重の一部をキャンセルするように主軸ヘッドに固定されたシリンダ部材を有するガススプリングを有し、このバランサ装置に、電源遮断時に主軸ヘッド2の落下を防止するブレーキ装置25を設け、ブレーキ装置は、コラム3に固定されてシリンダ部材21に外嵌されたケース部材と、このケース部材に支持され且つシリンダ部材に外嵌されたコレット部材と、ケース部材に装備され、電源遮断時にコレット部材を径縮小状態に圧縮してシリンダ部材を制動するブレーキ状態に切換えると共に電源非遮断時にコレット部材を径拡大状態に開放してブレーキ状態を解除する駆動手段とを備えた。
【選択図】図1
Description
図1〜図3に示すように、リニア駆動式工作機械1(以下、工作機械1という)は、主軸ヘッド2と、この主軸ヘッド2を昇降自在に案内するコラム3と、主軸ヘッド2を駆動するリニアモータ4などを有している。この工作機械1には、主軸ヘッド2の自重の一部をキャンセルしてリニアモータ4の負荷を軽減するバランサ装置5が主軸ヘッド2に設けられている。尚、図1の上下を上下とし、左右を前後として説明する。
図1〜図8に示すように、バランサ装置5は、ガススプリング20とブレーキ装置25などから構成されている。バランサ装置5は、このガススプリング20により主軸ヘッド2を上方へ付勢し、ガススプリング20に充填された圧縮窒素ガスの付勢力によりリニアモータ4の負荷を軽減するように構成されている。
図4〜図8に示すように、ブレーキ装置25は、ガススプリング20のシリンダ部材21に外嵌されている。ブレーキ装置25は、ケース部材26と、ケース部材26に支持され、シリンダ部材21に外嵌されたコレット部材27と、ケース部材26に装備された駆動手段29などを備えている。このブレーキ装置25は、電源遮断時にガススプリング20のシリンダ部材21を制動するブレーキ状態にすることで、主軸ヘッド2の落下を防止するように構成されている。
図6,図7に示すように、ケース部材26は、金属製の筒状本体部31と、金属製の環状板部32とから構成されている。ケース部材26は、シリンダ部材21に僅かの隙間をもって遊嵌状に外嵌されている。ケース部材26は、コラム3の前部に突出状に設けられた連結部28に8本のボルト28aにより固定され、この連結部28を介してケース部材26はコラム3に支持されている。
筒状本体部31の挿通孔36と環状板部32の挿通孔38には、シリンダ部材21に付着した塵や埃などが外部からケース部材26の内部に侵入するのを防止するための1対のダストシール39a,39bが設けられている。
図6,図7に示すように、コレット部材27は、環状に形成された金属製のものであって、上端側程小径化するテーパ外周面41と、上下方向へ延びる1つの分断スリット42と、シリンダ部材21が挿通されるシリンダ挿通孔43とを有し、シリンダ部材21の外周面に密着する径縮小状態に弾性変形可能に構成されている。コレット部材27は、ケース部材26に支持され且つシリンダ部材21に僅かな隙間をもって外嵌されている。
図6,図7に示すように、駆動手段29は、金属製の筒状部材45と、複数のボール46と、複数の圧縮バネ47と、流体圧シリンダ48などを備えている。駆動手段29は、ケース部材26に装備され、電源遮断時にコレット部材27を径縮小状態に圧縮してシリンダ部材21を制動するブレーキ状態に切換えると共に電源非遮断時にコレット部材27を径拡大状態に開放して前記ブレーキ状態を解除するように構成されている。
図6、図7に示すように、流体圧シリンダ48は、筒状部材45からなるピストン部材と、ケース部材26の大径孔部34からなるシリンダ孔と、このピストン部材45に上方向きの加圧エア(流体圧に相当する)を作用させる環状流体作動室58とを有している。流体圧シリンダ48は、ブレーキ状態を解除する場合に、ピストン部材45(筒状部材45)をコレット部材27に対して相対的に上方へ駆動可能に構成されている。
先ず、工作機械1の電源が投入される前は、制御ユニット11は停止しているので、電磁方向切換弁62が排出位置を維持し、ブレーキ装置5の環状流体作動室58が大気開放状態となり、複数の圧縮バネ47の付勢力により、筒状部材45が下方へ弾性付勢され、テーパ外周面41が複数のボール46を介してテーパ内周面53と係合してコレット部材27が径縮小状態に圧縮されている。このコレット部材27により、ガススプリング20のシリンダ部材21を制動し、主軸ヘッド2がコラム3に対して固定されている。
[1]前記実施例1,2の電磁方向切換弁62の構成は一例に過ぎず、電源非遮断時に環状流体作動室58に加圧エア供給源60から加圧エアが供給し、電源遮断時に環状流体作動室58の加圧エアを排出する構成のものであればよく、種々の構成の電磁方向切換弁を適用可能である。
[4]その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施例に種々の変更を付加した形態で実施可能で、本発明はそのような変更形態も包含するものである。
2 主軸ヘッド
3 コラム
4 リニアモータ
5 バランサ装置
20 ガススプリング
21 シリンダ部材
25,25A ブレーキ装置
26 ケース部材
27 コレット部材
29,29A 駆動手段
32 環状板部
41 テーパ外周面
42 分断スリット
45 筒状部材
45 ピストン部材
46 ボール
47 圧縮バネ
48 流体圧シリンダ
53 テーパ内周面
54 テーパ筒状隙間
55 環状ボール受部材
58 環状流体作動室
60 加圧エア供給源
61 エア通路
62 電磁方向切換弁
70 油圧シリンダ
Claims (7)
- リニアモータで駆動される主軸ヘッドとこの主軸ヘッドを昇降自在に案内するコラムとを有するリニア駆動式工作機械に、主軸ヘッドの自重の一部をキャンセルするように主軸ヘッドに固定された鉛直姿勢のシリンダ部材を有するガススプリングを設けたリニア駆動式工作機械のバランサ装置において、
電源遮断時に主軸ヘッドの落下を防止するブレーキ装置を設け、
前記ブレーキ装置は、
前記コラムに固定されてシリンダ部材に外嵌されたケース部材と、
このケース部材に支持され且つ前記シリンダ部材に外嵌されたコレット部材と、
前記ケース部材に装備され、電源遮断時にコレット部材を径縮小状態に圧縮してシリンダ部材を制動するブレーキ状態に切換えると共に電源非遮断時にコレット部材を径拡大状態に開放して前記ブレーキ状態を解除する駆動手段とを備えたことを特徴とするリニア駆動式工作機械のバランサ装置。 - 前記コレット部材は、上端側程小径化するテーパ外周面と、上下方向へ延びる少なくとも1つの分断スリットとを有し、径縮小状態に弾性変形可能に構成されたことを特徴とする請求項1に記載のリニア駆動式工作機械のバランサ装置。
- 前記駆動手段は、
前記ケース部材内においてコレット部材に外嵌され且つ上端側程小径化して前記テーパ外周面との間に所定の隙間を形成するテーパ内周面を有する筒状部材と、
前記テーパ外周面とテーパ内周面の間のテーパ筒状隙間に装着された複数のボールと、
前記筒状部材をコレット部材に対して相対的に下方へ弾性付勢する複数の圧縮バネと、
前記筒状部材をコレット部材に対して相対的に上方へ駆動可能な流体圧シリンダとを有することを特徴とする請求項2に記載のリニア駆動式工作機械のバランサ装置。 - 前記流体圧シリンダは、前記筒状部材からなるピストン部材と、このピストン部材に上方向きの流体圧を作用させる環状流体作動室とを有することを特徴とする請求項3に記載のリニア駆動式工作機械のバランサ装置。
- 前記流体圧シリンダの環状流体作動室に加圧エア供給源から加圧エアを導入するエア通路と、エア通路に介装され電源遮断時に環状流体作動室内の流体圧を外部へ放出可能な電磁方向切換弁とを設けたことを特徴とする請求項4に記載のリニア駆動式工作機械のバランサ装置。
- 前記筒状部材の下端近傍部の内周部に、前記複数のボールを下方から受け止める環状ボール受部材を設けたことを特徴とする請求項2に記載のリニア駆動式工作機械のバランサ装置。
- 前記複数の圧縮バネの代わりに、制動用流体圧シリンダを設けたことを特徴とする請求項3に記載のリニア駆動式工作機械のバランサ装置。
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