JP3009509B2 - バランス装置 - Google Patents
バランス装置Info
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- JP3009509B2 JP3009509B2 JP3181282A JP18128291A JP3009509B2 JP 3009509 B2 JP3009509 B2 JP 3009509B2 JP 3181282 A JP3181282 A JP 3181282A JP 18128291 A JP18128291 A JP 18128291A JP 3009509 B2 JP3009509 B2 JP 3009509B2
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- Japan
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- balance
- compressed air
- cylinder
- pressure
- spindle head
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q11/00—Accessories fitted to machine tools for keeping tools or parts of the machine in good working condition or for cooling work; Safety devices specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools
- B23Q11/001—Arrangements compensating weight or flexion on parts of the machine
- B23Q11/0017—Arrangements compensating weight or flexion on parts of the machine compensating the weight of vertically moving elements, e.g. by balancing liftable machine parts
- B23Q11/0025—Arrangements compensating weight or flexion on parts of the machine compensating the weight of vertically moving elements, e.g. by balancing liftable machine parts using resilient means, e.g. springs, hydraulic dampers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Drilling And Boring (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は立設したコラムの案内面
に沿って、送りネジ機構を介して昇降自在とした主軸頭
のバランス装置に関する。
に沿って、送りネジ機構を介して昇降自在とした主軸頭
のバランス装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】工作機械においては、立設したコラムの
案内面に沿って、送りネジ機構を介して昇降自在とした
主軸頭に対し、その主軸頭の重量にみあうバランス力を
付与し、主軸頭の円滑な移動を図ることが一般に行われ
ている。
案内面に沿って、送りネジ機構を介して昇降自在とした
主軸頭に対し、その主軸頭の重量にみあうバランス力を
付与し、主軸頭の円滑な移動を図ることが一般に行われ
ている。
【０００３】このバランス力を付与するため、比較的バ
ランス重量の小さな機械では、圧縮空気を用いたエアシ
リンダによりバランス重量をとるように構成したバラン
ス装置が用いられている。この種のバランス装置は、バ
ランスウエイトを使用することもなく、またメンテナン
スの面倒な油圧シリンダを使用することもないという利
点がある。
ランス重量の小さな機械では、圧縮空気を用いたエアシ
リンダによりバランス重量をとるように構成したバラン
ス装置が用いられている。この種のバランス装置は、バ
ランスウエイトを使用することもなく、またメンテナン
スの面倒な油圧シリンダを使用することもないという利
点がある。
【０００４】図２は、従来の一般的な上記バランス装置
の一例を示すもので、同図に示すように、このバランス
装置は、圧縮空気供給源１から供給される圧縮空気をフ
ィルタ２、３を経て減圧弁４で所定の圧力に減圧して２
つのエアシリンダ５、６に供給し、主軸頭７とバランス
をとるように構成している。
の一例を示すもので、同図に示すように、このバランス
装置は、圧縮空気供給源１から供給される圧縮空気をフ
ィルタ２、３を経て減圧弁４で所定の圧力に減圧して２
つのエアシリンダ５、６に供給し、主軸頭７とバランス
をとるように構成している。
【０００５】そして、制御回路内の圧力が高なろうとす
ると、リリーフ弁９が作動し、所定の圧力に保たれる。
ると、リリーフ弁９が作動し、所定の圧力に保たれる。
【０００６】さらに、エアシリンダ５、６のエア漏れな
どでバランス圧力が崩れると、直ぐさま圧縮空気供給源
１から圧縮空気が供給される。
どでバランス圧力が崩れると、直ぐさま圧縮空気供給源
１から圧縮空気が供給される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
バランス装置は常に理論的に正しいバランス重量になる
ように制御する制御回路から構成されていたため、大き
な供給エア流量を必要とし、バランス装置及び制御回路
のコストの上昇を招いていた。
バランス装置は常に理論的に正しいバランス重量になる
ように制御する制御回路から構成されていたため、大き
な供給エア流量を必要とし、バランス装置及び制御回路
のコストの上昇を招いていた。
【０００８】しかし、バランス装置は、多少のアンバラ
ンスがあっても、また、主軸頭上下に伴ってバランス力
の変動が多少あっても、実用上、切削力および送りの摩
擦力等は送りネジに分担することにより、バランス装置
が機能しなくなるということはない。
ンスがあっても、また、主軸頭上下に伴ってバランス力
の変動が多少あっても、実用上、切削力および送りの摩
擦力等は送りネジに分担することにより、バランス装置
が機能しなくなるということはない。
【０００９】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、メンテナンスも楽で、低
いコストのバランス装置を提供することにある。
で、その目的とするところは、メンテナンスも楽で、低
いコストのバランス装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題を解
決するため下記の手段を有する。
決するため下記の手段を有する。
【００１１】本発明によるバランス装置は、立設したコ
ラムの案内面に沿って、送りネジ機構を介して昇降自在
とした主軸頭に対し、圧縮空気を用いたシリンダにより
重量バランスをとるように構成したバランス装置におい
て、前記シリンダに接続され、前記シリンダの圧力変動
に対し、圧縮空気を補給するリザーバと、同リザーバに
圧縮空気を補給する圧縮空気供給装置からバランス回路
を構成し、回路の圧力変動に伴って圧縮空気が放出され
ることなく膨張、圧縮を繰り返すように、前記リザーバ
の容量を前記バランス回路の圧力変動許容量に基づいて
設定したことを特徴としている。
ラムの案内面に沿って、送りネジ機構を介して昇降自在
とした主軸頭に対し、圧縮空気を用いたシリンダにより
重量バランスをとるように構成したバランス装置におい
て、前記シリンダに接続され、前記シリンダの圧力変動
に対し、圧縮空気を補給するリザーバと、同リザーバに
圧縮空気を補給する圧縮空気供給装置からバランス回路
を構成し、回路の圧力変動に伴って圧縮空気が放出され
ることなく膨張、圧縮を繰り返すように、前記リザーバ
の容量を前記バランス回路の圧力変動許容量に基づいて
設定したことを特徴としている。
【００１２】
【作用】上記のように構成した本発明は次のように作用
する。
する。
【００１３】主軸頭は立設したコラムの案内面に沿っ
て、送りネジ機構を介して昇降し、この主軸頭は圧縮空
気を用いたシリンダにより重量バランスをとっている。
て、送りネジ機構を介して昇降し、この主軸頭は圧縮空
気を用いたシリンダにより重量バランスをとっている。
【００１４】そして、主軸頭の位置によりバランスシリ
ンダ内のピストン位置が変化し、これによりシリンダ内
圧縮空気体積が変化する割合を緩和するためのリザーバ
をこのバランスシリンダに接続し、さらに空気の漏れに
より一定圧力以下にバランス圧が下がると圧縮空気供給
装置よりリザーバに圧縮空気を補給する。
ンダ内のピストン位置が変化し、これによりシリンダ内
圧縮空気体積が変化する割合を緩和するためのリザーバ
をこのバランスシリンダに接続し、さらに空気の漏れに
より一定圧力以下にバランス圧が下がると圧縮空気供給
装置よりリザーバに圧縮空気を補給する。
【００１５】切削力および送りの摩擦力等は送りネジに
分担することにより、バランス装置は厳格に正しいバラ
ンス重量になるように制御する必要はないので、主軸頭
重量にみあう大体のバランス力を付与する。
分担することにより、バランス装置は厳格に正しいバラ
ンス重量になるように制御する必要はないので、主軸頭
重量にみあう大体のバランス力を付与する。
【００１６】
【実施例】以下、図面を参照して本発明のバランス装置
の実施例を説明する。
の実施例を説明する。
【００１７】図１は本発明の一実施例を示すもので、同
図において、主軸頭２０は立設したコラム２１の案内面
２１ａに沿って、送りネジ機構２２を介して昇降する。
図において、主軸頭２０は立設したコラム２１の案内面
２１ａに沿って、送りネジ機構２２を介して昇降する。
【００１８】主軸頭２０はワイア２０ａを介して２つの
エアシリンダ２３、２４と接続し、重量バランスをとっ
ている。
エアシリンダ２３、２４と接続し、重量バランスをとっ
ている。
【００１９】圧縮空気を供給する圧縮空気供給装置１０
はポンプ１１を回転駆動するモータ１２、圧力スイッチ
１４、圧縮空気を貯蔵する小形のリザーバ１６から構成
されている。そして、圧力スイッチ１４により、この圧
縮空気の圧力を検知して、一定下限圧以下になると、ポ
ンプ駆動モータに１２を駆動１２昇圧させ、一定上限圧
に達すれば該モータ１２を止めるよう制御している。さ
らに、圧縮空気供給装置１０はバランスシリンダ容積に
比べて一定比以上容量の大きいリザーバ１７を介して、
エアシリンダ２３、２４に接続されてる。
はポンプ１１を回転駆動するモータ１２、圧力スイッチ
１４、圧縮空気を貯蔵する小形のリザーバ１６から構成
されている。そして、圧力スイッチ１４により、この圧
縮空気の圧力を検知して、一定下限圧以下になると、ポ
ンプ駆動モータに１２を駆動１２昇圧させ、一定上限圧
に達すれば該モータ１２を止めるよう制御している。さ
らに、圧縮空気供給装置１０はバランスシリンダ容積に
比べて一定比以上容量の大きいリザーバ１７を介して、
エアシリンダ２３、２４に接続されてる。
【００２０】上記のように構成したバランス装置は次の
ように作用する。
ように作用する。
【００２１】すなわち、図１に示すように、このバラン
ス装置は容量の大きなリザーバ１７からの圧縮空気を２
つのエアシリンダ２３、２４に供給し、主軸頭２０とバ
ランスをとるように構成している。
ス装置は容量の大きなリザーバ１７からの圧縮空気を２
つのエアシリンダ２３、２４に供給し、主軸頭２０とバ
ランスをとるように構成している。
【００２２】そして、エアシリンダ２３、２４のエア漏
れなどでバランス圧力が崩れると、直ぐさま圧縮空気供
給装置１０からリザーバ１７へ圧縮空気が供給され、バ
ランスを保持することができる。主軸頭２０の昇降によ
り、バランスシリンダ内の圧縮空気体積が変化し、圧力
変動を発生させるが、これはリザーバ１７の容積をバラ
ンスシリンダ容積に対し、一定比以上大きくとれば、バ
ランス回路としての性能を損わないようにすることがで
きる。
れなどでバランス圧力が崩れると、直ぐさま圧縮空気供
給装置１０からリザーバ１７へ圧縮空気が供給され、バ
ランスを保持することができる。主軸頭２０の昇降によ
り、バランスシリンダ内の圧縮空気体積が変化し、圧力
変動を発生させるが、これはリザーバ１７の容積をバラ
ンスシリンダ容積に対し、一定比以上大きくとれば、バ
ランス回路としての性能を損わないようにすることがで
きる。
【００２３】ここで、図２に示す従来のバランス装置と
図１に示す本発明のバランス装置を具体的に比較、検討
する。
図１に示す本発明のバランス装置を具体的に比較、検討
する。
【００２４】［従来のバランス装置］図２において、エ
アシリンダ５、６の内径を１００mmとし、エアシリンダ
５、６がそれぞれ受けるバランス力Ｗ (kgf ) を６６８
kgf とする。この主軸頭７の移動速度ｖ(m/min) を２０
m/minとする。また、主軸頭の上下ストロークは８００
mmとする。
アシリンダ５、６の内径を１００mmとし、エアシリンダ
５、６がそれぞれ受けるバランス力Ｗ (kgf ) を６６８
kgf とする。この主軸頭７の移動速度ｖ(m/min) を２０
m/minとする。また、主軸頭の上下ストロークは８００
mmとする。
【００２５】上記条件から、エアシリンダ５、６の必要
圧力Ｐ(kgf/cm2 ) は Ｐ＝Ｗ／Ａ＝６６８／（１０(cm)2 ・π／４） ＝８．５（kgf ／cm2 ） ここに、Ａ：エアシリンダの断面積（cm2 ） Ｗ：主軸頭の荷重 (kgf ） となる。
圧力Ｐ(kgf/cm2 ) は Ｐ＝Ｗ／Ａ＝６６８／（１０(cm)2 ・π／４） ＝８．５（kgf ／cm2 ） ここに、Ａ：エアシリンダの断面積（cm2 ） Ｗ：主軸頭の荷重 (kgf ） となる。
【００２６】また、必要エアの大気圧換算流量Ｑ(nl/mi
n)は
n)は
【００２７】
【数１】 となる。
【００２８】また、このエアシリンダのなす仕事率Ｊ(k
w)は Ｊ＝２・Ｗ・ｖ＝２×６６８(kgf) ×２０(m/min） ＝４４５（kgf ・m/sec ） ＝４．４（kw） となる。
w)は Ｊ＝２・Ｗ・ｖ＝２×６６８(kgf) ×２０(m/min） ＝４４５（kgf ・m/sec ） ＝４．４（kw） となる。
【００２９】シリンダのピストンが上昇するとすれば、
これだけのエネルギを取込むことになり、一方ピストン
が下降するとすれば、これだけのエネルギーがリリーフ
弁４を通して大気に放出されることになる。
これだけのエネルギを取込むことになり、一方ピストン
が下降するとすれば、これだけのエネルギーがリリーフ
弁４を通して大気に放出されることになる。
【００３０】すなわち、ピストンの上昇、下降の度にエ
ネルギーの取入れ、放出が行われ、エネルギーの消費率
が大きい。これはある市販のコンプレッサに換算する
と、電動機定格出力１５kwに相当する。
ネルギーの取入れ、放出が行われ、エネルギーの消費率
が大きい。これはある市販のコンプレッサに換算する
と、電動機定格出力１５kwに相当する。
【００３１】［本発明のバランス装置］図１の装置は図
２と同一機器、同一形格で、運転条件は同一とする。
２と同一機器、同一形格で、運転条件は同一とする。
【００３２】エアシリンダ２３、２４の内径を１００mm
とし、エアシリンダ２３、２４がそれぞれ受けるバラン
ス力Ｗ (kgf ) を６６８kgf とする。この主軸頭の移動
速度ｖ(m/min) を２０ m/minとする。
とし、エアシリンダ２３、２４がそれぞれ受けるバラン
ス力Ｗ (kgf ) を６６８kgf とする。この主軸頭の移動
速度ｖ(m/min) を２０ m/minとする。
【００３３】いま、図１において、リザーバ１７より上
の回路を考える。
の回路を考える。
【００３４】シリンダのピストンが下降限にあり、回路
内のエア圧が８．５(kgf／cm2 ) とする。一方ピストン
が上昇限まで下降するとすれば、シリンダ内の圧縮空気
体積が減少するため、回路内のエア圧は減少、エアシリ
ンダ２３、２４のエア圧は上昇することになる。
内のエア圧が８．５(kgf／cm2 ) とする。一方ピストン
が上昇限まで下降するとすれば、シリンダ内の圧縮空気
体積が減少するため、回路内のエア圧は減少、エアシリ
ンダ２３、２４のエア圧は上昇することになる。
【００３５】その圧力変動許容量ΔＰはシリンダのピス
トンが押退ける体積をＶ1 (cc)、リザーバ体積をＱ(c
c)、回路内のその他容積Ｂ(cc)、設定圧力Ｐ (kgf ／cm
2 ) とすれば、ＰＶ＝ＲＴだから、等温変化だと考える
と、ＰＶ＝一定で、 となり、Ｖ1 ／（Ｑ＋Ｂ）の大きさにより、圧力変動許
容量ΔＰがきまる。
トンが押退ける体積をＶ1 (cc)、リザーバ体積をＱ(c
c)、回路内のその他容積Ｂ(cc)、設定圧力Ｐ (kgf ／cm
2 ) とすれば、ＰＶ＝ＲＴだから、等温変化だと考える
と、ＰＶ＝一定で、 となり、Ｖ1 ／（Ｑ＋Ｂ）の大きさにより、圧力変動許
容量ΔＰがきまる。
【００３６】ここでＢはＱに対し、小さいので無視する
と、 ΔＰ＝Ｖ1 ・Ｐ／Ｑ となる。
と、 ΔＰ＝Ｖ1 ・Ｐ／Ｑ となる。
【００３７】したがって、設定圧力Ｐ (kgf ／cm2 ) 、
ピストンが押退ける体積をＶ1 (cc)、回路容積Ｂ(cc)、
は機械的に決るので、圧力変動許容量ΔＰの大きさか
ら、リザーバの容量Ｑ(cc)を求めることができる。
ピストンが押退ける体積をＶ1 (cc)、回路容積Ｂ(cc)、
は機械的に決るので、圧力変動許容量ΔＰの大きさか
ら、リザーバの容量Ｑ(cc)を求めることができる。
【００３８】先の例では圧力変動許容量ΔＰを１kgf ／
cm2 、即ち
cm2 、即ち
【００３９】
【数２】 とすると、これを解いて、Ｑ＝１０７０００ccとなり、
リザーバの容量は１０７リットルとなる（なお、この計
算において、Ｂは無視している）。
リザーバの容量は１０７リットルとなる（なお、この計
算において、Ｂは無視している）。
【００４０】この時の圧力変動量ΔＦは、 ΔＦ＝２・Ａ・ΔＰ＝２×（π／４）×１０(cm)2 ×１ ＝１５７（kgf ） となる。
【００４１】すなわち、このリザーバ１０７(l) によっ
て、エアシリンダの位置によりバランス力が１３３６kg
f から１４９３kgf の間をカバーするバランス回路が得
られる。バランス回路内の圧縮空気は膨脹、圧縮を繰返
すのみで、回路からエア漏れがなければ外部に放出され
ることはない。
て、エアシリンダの位置によりバランス力が１３３６kg
f から１４９３kgf の間をカバーするバランス回路が得
られる。バランス回路内の圧縮空気は膨脹、圧縮を繰返
すのみで、回路からエア漏れがなければ外部に放出され
ることはない。
【００４２】なお、圧縮空気の供給装置１０は、回路か
らエア漏れがなければ不必要な装置であるが、ここでは
現実的に漏れを考慮してエア漏れをカバするだけの容
量、本例では０．４kwのコンプレッサを採用した。
らエア漏れがなければ不必要な装置であるが、ここでは
現実的に漏れを考慮してエア漏れをカバするだけの容
量、本例では０．４kwのコンプレッサを採用した。
【００４３】したがって、先の従来例と本発明のバラン
ス装置を比べて分るように省エネルギーで、設備コスト
も安くできる。
ス装置を比べて分るように省エネルギーで、設備コスト
も安くできる。
【００４４】
【発明の効果】以上述べたように、本発明のバランス装
置はバランス回路内の圧縮空気は膨脹、圧縮を繰返すの
みで、外部に放出されることはない。また、バランス圧
力がシリンダ内圧縮空気体積の変化で崩れても送りネジ
が分担する能力を有しており、バランス装置は厳格に理
論的に正しいバランス重量になるように制御する必要が
ない。
置はバランス回路内の圧縮空気は膨脹、圧縮を繰返すの
みで、外部に放出されることはない。また、バランス圧
力がシリンダ内圧縮空気体積の変化で崩れても送りネジ
が分担する能力を有しており、バランス装置は厳格に理
論的に正しいバランス重量になるように制御する必要が
ない。
【００４５】したがって、工作機械の主軸頭にバランス
装置を適用すればメンテナンスも楽で、低コストとする
ことができる。
装置を適用すればメンテナンスも楽で、低コストとする
ことができる。
【図１】本発明の一実施例を示すバランス装置の制御回
路図。
路図。
【図２】従来のバランス装置の制御回路図。
１０ 圧縮空気供給装置 １７ リザーバ ２０ 主軸頭 ２２ 送りネジ機構 ２３ エアシリンダ ２４ エアシリンダ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23B 47/26
Claims (1)
- 【請求項１】立設したコラムの案内面に沿って、送りネ
ジ機構を介して昇降自在とした主軸頭に対し、圧縮空気
を用いたシリンダにより重量バランスをとるように構成
したバランス装置において、 前記シリンダに接続され、前記シリンダの圧力変動に対
し、圧縮空気を補給するリザーバと、同リザーバに圧縮
空気を補給する圧縮空気供給装置からバランス回路を構
成し、回路の圧力変動に伴って圧縮空気が放出されるこ
となく膨張、圧縮を繰り返すように、前記リザーバの容
量を前記バランス回路の圧力変動許容量に基づいて設定
したことを特徴とするバランス装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3181282A JP3009509B2 (ja) | 1991-07-22 | 1991-07-22 | バランス装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3181282A JP3009509B2 (ja) | 1991-07-22 | 1991-07-22 | バランス装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05138419A JPH05138419A (ja) | 1993-06-01 |
| JP3009509B2 true JP3009509B2 (ja) | 2000-02-14 |
Family
ID=16097969
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3181282A Expired - Lifetime JP3009509B2 (ja) | 1991-07-22 | 1991-07-22 | バランス装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3009509B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101743213B1 (ko) * | 2017-01-18 | 2017-06-02 | 홍대성 | 지주캡 결합구조 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4693578B2 (ja) * | 2005-10-03 | 2011-06-01 | 株式会社堀内機械 | 移動体駆動装置 |
| WO2007099632A1 (ja) * | 2006-03-02 | 2007-09-07 | Pascal Engineering Corporation | 工作機械用主軸バランサ |
| JP6638915B2 (ja) * | 2015-08-05 | 2020-02-05 | 東芝機械株式会社 | 主軸ヘッド昇降装置および工作機械 |
-
1991
- 1991-07-22 JP JP3181282A patent/JP3009509B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101743213B1 (ko) * | 2017-01-18 | 2017-06-02 | 홍대성 | 지주캡 결합구조 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05138419A (ja) | 1993-06-01 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081203 Year of fee payment: 9 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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