JP5242525B2 - Cylinder device and machine tool provided with the cylinder device - Google Patents

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Description

本発明は、始動時の摺動抵抗を軽減することが可能なシリンダ装置及びそのシリンダ装置を備えた工作機械に関する。   The present invention relates to a cylinder device capable of reducing sliding resistance at the time of starting and a machine tool including the cylinder device.

通常、アクチュエータとしてのシリンダ装置は、シリンダ本体にピストンが組み込まれており、このピストンで仕切られた両シリンダ室の圧力を切り替えることにより、ピストンが直線運動する。シリンダ装置には、シリンダ室内の圧力媒体(例えば空気や油)の漏れを防ぐために、シリンダ本体とピストンの間、及び、シリンダ本体とピストンロッドの間に接触式のシールリングを設けている(例えば、特許文献1参照)。   Normally, a cylinder device as an actuator has a piston incorporated in a cylinder body, and the piston linearly moves by switching the pressures of both cylinder chambers partitioned by the piston. The cylinder device is provided with a contact type seal ring between the cylinder body and the piston and between the cylinder body and the piston rod in order to prevent leakage of a pressure medium (for example, air or oil) in the cylinder chamber (for example, , See Patent Document 1).

特許文献1に示されるように、マシニングセンタなどの工作機械の上下軸には、移動体の重量バランスを取るために、バランスシリンダを使用する場合が多い。特許文献1に記載のシリンダ装置は、シリンダ装置の一方のシリンダ室に一定の圧力をかけて重量バランスをとっている。上下移動体の駆動には、ボールスクリューやリニアモータ等が使用されている。   As shown in Patent Document 1, a balance cylinder is often used on the vertical axis of a machine tool such as a machining center in order to balance the weight of a moving body. The cylinder device described in Patent Document 1 balances weight by applying a certain pressure to one cylinder chamber of the cylinder device. A ball screw, a linear motor, or the like is used to drive the vertically moving body.

また、工作機械のバランスシリンダとしては、シリンダ本体内に、シリンダ内径よりも小径の受圧部を有するシリンダロッドを設け、内部に高圧気体が封入されたシリンダ装置も知られている(例えば、特許文献2参照)。特許文献2に記載のシリンダ装置は、シリンダ本体とシリンダロッドの間に接触式のシールリングを設けて、高圧気体の漏れを防いでいる。   Further, as a balance cylinder of a machine tool, a cylinder device in which a cylinder rod having a pressure receiving portion smaller in diameter than a cylinder inner diameter is provided in a cylinder body and high-pressure gas is sealed inside is also known (for example, Patent Documents). 2). In the cylinder device described in Patent Document 2, a contact-type seal ring is provided between the cylinder body and the cylinder rod to prevent high-pressure gas from leaking.

特開平9−192957号公報JP-A-9-192957 特開2000−153418号公報JP 2000-153418 A

従来のシリンダ装置は、ピストンが停止した状態から移動し始めるとき(始動時)と、ピストンの移動中とでは、シールリングの摺動抵抗が大きく異なっていた。この摺動抵抗の変動が大きな問題となる場合があり、例えば、従来のシリンダ装置では、シリンダを駆動に使用する位置決め装置の場合に、微小なステップ位置決めが困難となっていた。   In the conventional cylinder device, the sliding resistance of the seal ring is greatly different between when the piston starts to move from a stopped state (when starting) and when the piston is moving. For example, in a conventional cylinder device, minute step positioning is difficult in the case of a positioning device that uses a cylinder for driving.

また、上記特許文献に示されるように、シリンダ装置が工作機械等の上下軸にバランスシリンダとして使用される場合には、シールリングの摺動抵抗がスティックスリップの原因となり、工作機械の動作精度に影響を及ぼすという問題があった。   Further, as shown in the above-mentioned patent document, when the cylinder device is used as a balance cylinder on the vertical axis of a machine tool or the like, the sliding resistance of the seal ring causes stick-slip, which increases the operation accuracy of the machine tool. There was a problem of affecting.

特許文献1に記載のシリンダ装置は、長期間の稼働においても潤滑切れが発生しないように、潤滑油を補給するようにしている。しかし、特許文献1に記載のシリンダ装置でも、ピストンが停止した状態から移動し始めるときの摺動抵抗を小さくすることができず、ピストンの始動時や反転時にスティックスリップが発生していた。   The cylinder device described in Patent Document 1 is replenished with lubricating oil so as not to lose lubrication even during long-term operation. However, even the cylinder device described in Patent Document 1 cannot reduce the sliding resistance when the piston starts to move from the stopped state, and stick-slip occurs at the time of starting or reversing the piston.

そこで、本発明は、シール部の摺動抵抗を軽減し、特にロッドやピストンが停止状態から移動を開始する始動時の摺動抵抗を軽減することができるシリンダ装置及びそのシリンダ装置を備えた工作機械を提供するものである。   Therefore, the present invention reduces the sliding resistance of the seal portion, and in particular, a cylinder device that can reduce the sliding resistance at the start of the movement of the rod and the piston from a stopped state, and a machine equipped with the cylinder device. Provide machines.

本願の発明者は、スティックスリップの発生原因が、ロッドやピストンの移動中は潤滑油が潤滑に寄与する一方、ロッドやピストンの停止中は潤滑油の潤滑が行なわれないために、始動時の摺動抵抗が増大することにあると考えた。そして、本願の発明者は、ロッド及びピストンを常時回転させることにより、潤滑油の潤滑が行なわれ、始動時の摺動抵抗を軽減することができ、スティックスリップの発生を抑制することができることを見出した。   The inventor of the present application explains that the cause of stick slip is that the lubricating oil contributes to lubrication while the rod or piston is moving, while the lubricating oil is not lubricated while the rod or piston is stopped. It was thought that the sliding resistance was increased. The inventor of the present application can lubricate the lubricating oil by constantly rotating the rod and the piston, can reduce the sliding resistance at the start, and can suppress the occurrence of stick-slip. I found it.

本発明は、上記課題を解決するために、工作機械の上下駆動軸のバランサーとして使用され、高圧気体が封入され、両端が閉塞された円筒形状のシリンダ本体と、一端が前記シリンダ本体内に位置し、他端が前記シリンダ本体の端面から外部に突出するロッド部材と、前記ロッド部材の一端に設けられ、前記シリンダ本体内を軸方向に沿って往復動可能な受圧部材と、前記シリンダ本体と前記受圧部材又は/及び前記ロッド部材との接触部に供給された潤滑油と、を有し、工作機械に用いられるシリンダ装置であって、前記シリンダ本体に対する前記ロッド部材及び前記受圧部材の軸方向に沿った往復動とは独立して、前記シリンダ本体に対して前記ロッド部材及び前記受圧部材を相対的に回転させる回転駆動機構を備えた工作機械に用いられるシリンダ装置を提供するものである。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is used as a balancer for a vertical drive shaft of a machine tool, is filled with a high-pressure gas, is closed at both ends, and one end is positioned in the cylinder body. A rod member having the other end protruding outward from the end surface of the cylinder body, a pressure receiving member provided at one end of the rod member, and capable of reciprocating along the axial direction in the cylinder body, and the cylinder body. A cylinder device for use in a machine tool, the axial direction of the rod member and the pressure receiving member with respect to the cylinder main body, the lubricating oil supplied to a contact portion with the pressure receiving member or / and the rod member independently of the reciprocating along, et al used a machine tool having a rotation drive mechanism that relatively rotates the rod member and the pressure receiving member to the cylinder body There is provided a that cylinder device.

また、本発明のシリンダ装置は、前記シリンダ本体と前記ロッド部材の側面の間、及び、前記シリンダ本体と前記受圧部材の側面の間にシールリングを設けてあり、一方のシリンダ室に高圧気体が封入されている

Further, the cylinder device of the present invention, between the sides of the rod member and the cylinder body, and said cylinder body and Ri Oh provided a seal ring between the side surface of the pressure receiving member, a high pressure gas at one of the cylinder chambers Is enclosed .

また、本発明のシリンダ装置は、前記シリンダ本体と前記ロッド部材の側面の間にシールリングを設け、前記シリンダ本体と前記受圧部材の側面の間に間隙を設けてある。   In the cylinder device of the present invention, a seal ring is provided between the cylinder body and the side surface of the rod member, and a gap is provided between the cylinder body and the side surface of the pressure receiving member.

また、本発明のシリンダ装置は、前記回転駆動機構が、軸方向への移動を規制するスラスト軸受を備えてある。   In the cylinder device of the present invention, the rotational drive mechanism includes a thrust bearing that restricts movement in the axial direction.

また、本発明は、駆動手段により上下方向に移動する移動体を備えた工作機械であって、上記何れかのシリンダ装置を備えた工作機械を提供するものである。   In addition, the present invention provides a machine tool including a moving body that moves in the vertical direction by a driving means, and includes any one of the cylinder devices described above.

本発明のシリンダ装置は、両端が閉塞された円筒形状のシリンダ本体と、一端が前記シリンダ本体内に位置し、他端が前記シリンダ本体の端面から外部に突出するロッド部材と、前記ロッド部材の一端に設けられ、前記シリンダ本体内を軸方向に沿って往復動可能な受圧部材とからなるシリンダ装置であって、前記シリンダ本体に対して前記ロッド部材及び前記受圧部材を相対的に回転させる回転駆動機構を備えた構成を有することにより、シリンダ本体に対してロッド部材及び受圧部材が軸方向に移動しないときでも、ロッド部材及び受圧部材が回転することによってシールリングなどの接触部の潤滑を維持することができる。この結果、ロッド部材及び受圧部材の移動開始時の摺動抵抗を軽減することができ、始動時や反転時の摺動抵抗と連続移動中の摺動抵抗がほぼ等しくなり、スティックスリップの発生を大幅に抑制することができる。また、本発明のシリンダ装置は、微小な位置決めが可能になり、良好な位置制御や高精度の動作が可能になる効果がある。   A cylinder device according to the present invention includes a cylindrical cylinder body having both ends closed, a rod member having one end positioned in the cylinder body and the other end projecting outward from an end surface of the cylinder body, and the rod member A cylinder device comprising a pressure receiving member provided at one end and capable of reciprocating along the axial direction in the cylinder body, wherein the rod member and the pressure receiving member rotate relative to the cylinder body. By having a structure with a drive mechanism, even when the rod member and the pressure receiving member do not move in the axial direction with respect to the cylinder body, the lubrication of the contact portion such as the seal ring is maintained by the rotation of the rod member and the pressure receiving member. can do. As a result, the sliding resistance at the start of the movement of the rod member and the pressure receiving member can be reduced, and the sliding resistance at the time of starting or reversing is almost equal to the sliding resistance during continuous movement, and the occurrence of stick-slip occurs. It can be greatly suppressed. In addition, the cylinder device of the present invention is capable of minute positioning, and has an effect of enabling good position control and high-precision operation.

また、本発明のシリンダ装置は、前記シリンダ本体と前記ロッド部材の側面の間、及び、前記シリンダ本体と前記受圧部材の側面の間にシールリングを設けてあることにより、シリンダ本体とロッド部材の間の摺動抵抗と、シリンダ本体と受圧部材の間の摺動抵抗を軽減することができる効果がある。   In the cylinder device of the present invention, the seal ring is provided between the cylinder body and the side surface of the rod member, and between the cylinder body and the side surface of the pressure receiving member. The sliding resistance between the cylinder body and the pressure receiving member can be reduced.

また、本発明のシリンダ装置は、前記シリンダ本体と前記ロッド部材の側面の間にシールリングを設け、前記シリンダ本体と前記受圧部材の側面の間に間隙を設けてあることにより、シリンダ本体とシールリングを介して接するロッド部材との間の摺動抵抗を軽減することができる効果がある。   In the cylinder device of the present invention, a seal ring is provided between the cylinder body and the side surface of the rod member, and a gap is provided between the cylinder body and the side surface of the pressure receiving member. There is an effect that it is possible to reduce the sliding resistance between the rod member that is in contact with the ring.

また、本発明のシリンダ装置は、前記回転駆動機構が、軸方向への移動を規制するスラスト軸受を備えてあることにより、ロッド部材及び受圧部材を滑らかに回転させることができるから、摺動抵抗をより軽減することができると共に、軸方向への移動を規制して良好な位置制御や高精度の動作が可能になる効果がある。   In the cylinder device according to the present invention, since the rotation drive mechanism includes a thrust bearing that restricts movement in the axial direction, the rod member and the pressure receiving member can be smoothly rotated. In addition, the movement in the axial direction can be restricted and good position control and high-precision operation can be achieved.

また、本発明の工作機械は、駆動手段により上下方向に移動する移動体を備えた工作機械であって、上記何れかのシリンダ装置を備えた構成を有することにより、シリンダ装置のスティックスリップの発生を大幅に抑制することができるから、微小な位置決めが可能になり、良好な位置制御や高精度の加工が可能になる効果がある。   Further, the machine tool of the present invention is a machine tool provided with a moving body that moves up and down by a driving means, and has a configuration including any one of the cylinder devices described above, thereby generating stick slip of the cylinder device. Therefore, the positioning can be performed minutely, and there is an effect that good position control and high-precision machining can be performed.

本発明に係るシリンダ装置の一実施例を示す構成図。The block diagram which shows one Example of the cylinder apparatus which concerns on this invention. その一実施例の要部を示す構成図。The block diagram which shows the principal part of the one Example. 本発明に係るシリンダ装置の他の実施例を示す構成図。The block diagram which shows the other Example of the cylinder apparatus which concerns on this invention. 本発明に係るシリンダ装置を備えた工作機械の一実施例を示す構成図。The block diagram which shows one Example of the machine tool provided with the cylinder apparatus which concerns on this invention.

本発明の実施の形態を図示する実施例に基づいて説明する。
本発明に係るシリンダ装置は、両端が閉塞された円筒形状のシリンダ本体11と、一端が前記シリンダ本体11内に位置し、他端が前記シリンダ本体11の端面から外部に突出するロッド部材12と、前記ロッド部材12の一端に設けられ、前記シリンダ本体11内を軸方向に沿って往復動可能な受圧部材13とからなり、前記シリンダ本体11に対して前記ロッド部材12及び前記受圧部材13を相対的に回転させる回転駆動機構20を備えてある。
Embodiments of the present invention will be described based on examples shown in the drawings.
The cylinder device according to the present invention includes a cylindrical cylinder body 11 having both ends closed, a rod member 12 having one end positioned in the cylinder body 11 and the other end protruding outward from an end surface of the cylinder body 11. And a pressure receiving member 13 provided at one end of the rod member 12 and capable of reciprocating along the axial direction in the cylinder body 11. The rod member 12 and the pressure receiving member 13 are connected to the cylinder body 11. A rotation drive mechanism 20 that rotates relatively is provided.

図1は、本発明に係るシリンダ装置10の一実施例を示す構成図である。
シリンダ本体11は、両端が閉塞された円筒形状からなり、移動体30に固定して設けてある。ロッド部材12は、シリンダ本体11と同軸に設けた棒状体からなり、シリンダ本体11の一方の端面に挿通してある。ロッド部材12は、一端がシリンダ本体11内に位置し、他端がシリンダ本体11の端面から外部に突出している。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a cylinder device 10 according to the present invention.
The cylinder body 11 has a cylindrical shape with both ends closed, and is fixed to the moving body 30. The rod member 12 is formed of a rod-like body provided coaxially with the cylinder body 11 and is inserted through one end face of the cylinder body 11. One end of the rod member 12 is located in the cylinder body 11, and the other end protrudes from the end surface of the cylinder body 11 to the outside.

受圧部材13は、シリンダ本体11内に、該シリンダ本体11と同軸に設けた円柱状のピストンからなり、ロッド部材12の一端に固定してある。受圧部材13の側面には、外周に沿って溝部を形成してある。この溝部にはシリンダ本体11の内周面に接触するシールリング14を設けてあり、シリンダ室内の圧力媒体の漏れを防止している。   The pressure receiving member 13 is a cylindrical piston provided coaxially with the cylinder body 11 in the cylinder body 11, and is fixed to one end of the rod member 12. A groove is formed on the side surface of the pressure receiving member 13 along the outer periphery. The groove portion is provided with a seal ring 14 that contacts the inner peripheral surface of the cylinder body 11 to prevent leakage of the pressure medium in the cylinder chamber.

また、シリンダ本体11は、ロッド部材12との摺動面に、内周に沿って溝部を形成してある。この溝部にはロッド部材12の外周面に接触するシールリング15を設けてあり、シリンダ室内の圧力媒体の漏れを防止している。ロッド部材12は、シリンダ本体11の端面から外部に突出した側の端部を、回転駆動機構20を介して回転可能にベース40に固定してある。   Further, the cylinder body 11 has a groove portion formed on the sliding surface with the rod member 12 along the inner periphery. A seal ring 15 that contacts the outer peripheral surface of the rod member 12 is provided in the groove portion to prevent leakage of the pressure medium in the cylinder chamber. The rod member 12 is fixed to the base 40 so as to be rotatable via the rotation drive mechanism 20 at the end portion protruding from the end surface of the cylinder body 11 to the outside.

シリンダ本体11は、受圧部材13とシールリング14によって、ヘッド側シリンダ室16とロッド側シリンダ室17に仕切られている。シリンダ装置10には、図示しない圧力制御機構を設けてあり、両シリンダ室16,17の圧力を切り替えることによって、受圧部材(ピストン)13がシリンダ本体11に対して直線運動し、移動体30を駆動することができる。   The cylinder body 11 is partitioned into a head side cylinder chamber 16 and a rod side cylinder chamber 17 by a pressure receiving member 13 and a seal ring 14. The cylinder device 10 is provided with a pressure control mechanism (not shown). By switching the pressures of the cylinder chambers 16 and 17, the pressure receiving member (piston) 13 moves linearly with respect to the cylinder body 11, and the moving body 30 is moved. Can be driven.

図2は、回転駆動機構20の細部を示す拡大構成図である。
図示の実施例において、回転駆動機構20は、モータ23と、減速機24と、駆動ギア25と、従動ギア26とから構成してある。モータ23は、減速機24を介して駆動ギア25に接続してあり、駆動ギア25はロッド部材12の端部に固定された従動ギア26に螺合するように設けてある。モータ23の回転は、減速機24で適度に減速され、さらに駆動ギア25と従動ギア26のギア比で減速されて、従動ギア26が所定の回転数で回転するようになっている。
FIG. 2 is an enlarged configuration diagram showing details of the rotation drive mechanism 20.
In the illustrated embodiment, the rotary drive mechanism 20 includes a motor 23, a speed reducer 24, a drive gear 25, and a driven gear 26. The motor 23 is connected to a drive gear 25 via a speed reducer 24, and the drive gear 25 is provided so as to be screwed to a driven gear 26 fixed to the end of the rod member 12. The rotation of the motor 23 is moderately decelerated by the speed reducer 24 and further decelerated by the gear ratio of the drive gear 25 and the driven gear 26 so that the driven gear 26 rotates at a predetermined rotational speed.

また、回転駆動機構20は、ロッド部材12の軸方向への移動を規制するスラスト軸受22を備えている。   The rotation drive mechanism 20 includes a thrust bearing 22 that restricts the movement of the rod member 12 in the axial direction.

ロッド部材12の端部は、段差部12aを設けて小径に形成してあり、周囲にスラスト軸受22と従動ギア26を設けて、固定具12bで固定してある。また、ロッド部材12と従動ギア26の間には、回り止め部材26aを設けている。   The end of the rod member 12 is formed with a stepped portion 12a to have a small diameter, and a thrust bearing 22 and a driven gear 26 are provided around the end and fixed by a fixture 12b. Further, a detent member 26 a is provided between the rod member 12 and the driven gear 26.

21は支持部材であり、ロッド12を回転可能に支持してベース40に固定してある。支持部材21には、スラスト軸受22を収容する軸受収容部21aと、駆動ギア25及び従動ギア26を収容するギア収容部21eを設けてある。軸受収容部21aの下端には、フランジ部21bを設けてあり、固定部材21dとでスラスト軸受22の外周ブロックを固定してある。また、支持部材21には、挿通孔21cを設けてあり、支持部材21の上面に設置した減速機24とギア収容部21e内に収容された駆動ギアを接続することができるようにしてある。   Reference numeral 21 denotes a support member that supports the rod 12 rotatably and is fixed to the base 40. The support member 21 is provided with a bearing accommodating portion 21 a that accommodates the thrust bearing 22 and a gear accommodating portion 21 e that accommodates the drive gear 25 and the driven gear 26. A flange portion 21b is provided at the lower end of the bearing housing portion 21a, and an outer peripheral block of the thrust bearing 22 is fixed by a fixing member 21d. Further, the support member 21 is provided with an insertion hole 21c so that the reduction gear 24 installed on the upper surface of the support member 21 and the drive gear accommodated in the gear accommodating portion 21e can be connected.

回転駆動機構20は、上記構成によってロッド部材12及び受圧部材13を所定の回転数で軸を中心として回転させることができる。また、回転駆動機構20は、スラスト軸受22によってロッド部材12の回転を吸収してベース40に固定することができると共に、ロッド部材12の軸方向への移動を規制することができる。   The rotational drive mechanism 20 can rotate the rod member 12 and the pressure receiving member 13 around a shaft at a predetermined rotational speed by the above configuration. Further, the rotation drive mechanism 20 can absorb the rotation of the rod member 12 by the thrust bearing 22 and fix the rod member 12 to the base 40, and can restrict the movement of the rod member 12 in the axial direction.

シールリング14,15は、軸方向の直線運動だけでなく、軸を中心とした回転運動にも耐えられるものであることが好ましい。また、シリンダ本体11の両端部には、圧力媒体を供給するポートを設けてあることから、図示の実施例のように、ロッド部材12側に回転駆動機構20を設けてあることが好ましい。
なお、シリンダ装置10は、シリンダ本体11をベース40に固定し、ロッド部材12の端部を移動体30に固定して設けることも可能である。
The seal rings 14 and 15 are preferably capable of withstanding not only linear motion in the axial direction but also rotational motion about the shaft. Further, since ports for supplying the pressure medium are provided at both ends of the cylinder body 11, it is preferable that the rotation drive mechanism 20 is provided on the rod member 12 side as in the illustrated embodiment.
The cylinder device 10 may be provided with the cylinder body 11 fixed to the base 40 and the end of the rod member 12 fixed to the moving body 30.

図4は、本発明に係るシリンダ装置を備えた工作機械の一実施例を示す構成図である。
シリンダ装置10が工作機械の上下駆動軸のバランサーとして使用される場合には、シリンダ装置10は、一方のシリンダ室に常に一定圧力の流体を供給して、上下移動体30の自重をキャンセルするように機能することができる。また、スラスト軸受22は、一方向(圧縮方向のみ)の力しか受けないことから、簡単な構造のもので機能を満足することができる。
FIG. 4 is a block diagram showing an embodiment of a machine tool provided with the cylinder device according to the present invention.
When the cylinder device 10 is used as a balancer for a vertical drive shaft of a machine tool, the cylinder device 10 always supplies a fluid having a constant pressure to one cylinder chamber so as to cancel the weight of the vertical moving body 30. Can function. Further, since the thrust bearing 22 receives only a force in one direction (only in the compression direction), the function can be satisfied with a simple structure.

図示の実施例において、工作機械は、ベース40側にXYテーブル41を設けてあり、ベース40の上方の固定部50に上下移動体30を設けてある。   In the illustrated embodiment, the machine tool is provided with an XY table 41 on the base 40 side, and a vertical moving body 30 is provided on a fixed portion 50 above the base 40.

固定部50は、一対のリニアガイド35,35と、軸受32a,32aによって回転自在に軸支されたボールスクリュー32と、モータ34を備えている。上下移動体30は、リニアガイド35,35に沿ってスライドするスライドブロック36,36と、ボールスクリュー32の回転によって上下動するナット33と、主軸31を備えている。上下移動体30は、モータ34でボールスクリュー32を回転駆動することにより、リニアガイド35,35に沿って上下方向に移動する。   The fixed portion 50 includes a pair of linear guides 35, 35, a ball screw 32 rotatably supported by bearings 32a, 32a, and a motor 34. The vertical moving body 30 includes slide blocks 36 and 36 that slide along the linear guides 35 and 35, a nut 33 that moves up and down by the rotation of the ball screw 32, and a main shaft 31. The vertical moving body 30 moves in the vertical direction along the linear guides 35 and 35 by rotating the ball screw 32 by the motor 34.

図示の実施例において、シリンダ装置10は、シリンダ本体11を上下移動体30に固定してあり、ロッド部材12の端部を回転駆動機構20を介してベース40に固定してある。シリンダ装置10は、ヘッド側シリンダ室16に一定圧力の流体を供給し、上下移動体30の自重をキャンセルするように機能して、ボールスクリュー34にかかる負荷を軽減することができるようにしてある。   In the illustrated embodiment, in the cylinder device 10, the cylinder body 11 is fixed to the up-and-down moving body 30, and the end of the rod member 12 is fixed to the base 40 via the rotation drive mechanism 20. The cylinder device 10 functions to supply a constant pressure fluid to the head side cylinder chamber 16 and cancel the weight of the vertically moving body 30 so as to reduce the load applied to the ball screw 34. .

回転駆動機構20は、実施例1において説明した通り、ロッド部材12を所定の回転数で常時回転させて、シールリング14,15の摺動抵抗を軽減することができるように構成してある。なお、回転駆動機構20は、実施例の構成に限らず、ロッド部材12を所定の回転数で回転可能な他の構成を用いることもできる。   As described in the first embodiment, the rotational drive mechanism 20 is configured to constantly reduce the sliding resistance of the seal rings 14 and 15 by rotating the rod member 12 at a predetermined rotational speed. The rotation drive mechanism 20 is not limited to the configuration of the embodiment, and other configurations that can rotate the rod member 12 at a predetermined number of rotations can also be used.

工作機械は、上下移動体30やXYテーブル41の移動方向が反転するときに、応答が遅れて、スティックスリップが発生する。特に、上下移動体30は、シリンダ装置10に設けたシールリング14,15の摺動抵抗により、XYテーブル41と比較して数倍のスティックスリップが発生していた。表1は、ロッド部材12の回転数を変えて、上下移動体30のスティックスリップ量を測定したものである。   In the machine tool, when the moving direction of the vertical moving body 30 and the XY table 41 is reversed, the response is delayed and stick-slip occurs. In particular, the vertical moving body 30 caused stick slip several times that of the XY table 41 due to the sliding resistance of the seal rings 14 and 15 provided in the cylinder device 10. Table 1 shows the stick-slip amount of the vertically moving body 30 measured by changing the rotation speed of the rod member 12.

スティックスリップ量の測定は、工作機械をYZ平面(Z軸が上下方向)において円弧を描くように動作させ、制御目標値と実際の動きとのズレ量を測定して行なった。表1には、上下の移動方向が反転するときのスティックスリップ量を、送り速度別に表している。   The stick-slip amount was measured by operating the machine tool so as to draw an arc on the YZ plane (Z axis is the vertical direction) and measuring the amount of deviation between the control target value and the actual movement. Table 1 shows the amount of stick-slip when the vertical movement direction is reversed for each feed speed.

Figure 0005242525
Figure 0005242525

上下方向のスティックスリップ量は、ロッド部材12の回転を停止したときが最も大きく、回転数を上げるに従って減少し、20rpm以上で変化が殆どなくなっている。20rpm以上でロッド部材12を回転させたときのスティックスリップ量は、Y軸方向のスティックスリップ量と略同程度であることから、20rpm以上で回転させることによりシリンダ装置10に起因するスティックスリップの大部分を削減することができた。   The amount of stick-slip in the vertical direction is greatest when the rotation of the rod member 12 is stopped, decreases as the rotational speed is increased, and hardly changes at 20 rpm or higher. Since the stick slip amount when the rod member 12 is rotated at 20 rpm or more is substantially the same as the stick slip amount in the Y-axis direction, a large amount of stick slip caused by the cylinder device 10 is caused by rotating at 20 rpm or more. I was able to reduce the part.

図3は、本発明に係るシリンダ装置の他の実施例を示す構成図である。
シリンダ本体11は、ロッド部材12との摺動面に、内周に沿って溝部を形成してある。この溝部にはロッド部材12の外周面に接触するシールリング15を設けてあり、シリンダ室内の圧力媒体の漏れを防止している。受圧部材13は、ロッド部材12より大径でシリンダ本体11の内径より小径の円柱状体からなり、シリンダ本体11と受圧部材12の側面の間に間隙を設けてある。
FIG. 3 is a block diagram showing another embodiment of the cylinder device according to the present invention.
The cylinder body 11 has a groove formed on the sliding surface with the rod member 12 along the inner periphery. A seal ring 15 that contacts the outer peripheral surface of the rod member 12 is provided in the groove portion to prevent leakage of the pressure medium in the cylinder chamber. The pressure receiving member 13 is a cylindrical body having a diameter larger than that of the rod member 12 and smaller than the inner diameter of the cylinder body 11, and a gap is provided between the cylinder body 11 and the side surface of the pressure receiving member 12.

シリンダ本体11には、高圧ガスを封入してあり、受圧部材12により上下移動体30の自重をキャンセルするように機能することができる。その他の構成は、実施例1の構成と同様である。   The cylinder body 11 is filled with high-pressure gas, and can function to cancel the weight of the vertically moving body 30 by the pressure receiving member 12. Other configurations are the same as those of the first embodiment.

このシリンダ本体11には、圧力媒体を供給するポートが不要であるから、回転駆動機構20をシリンダ本体11側に設けることも可能である。   Since the cylinder body 11 does not require a port for supplying a pressure medium, the rotation drive mechanism 20 can be provided on the cylinder body 11 side.

10 シリンダ装置
11 シリンダ本体
12 ロッド部材
13 受圧部材
14,15 シールリング
16 ヘッド側シリンダ室
17 ロッド側シリンダ室
20 回転駆動機構
21 支持部材
22 スラスト軸受
23 モータ
24 減速機
25 駆動ギア
26 従動ギア
30 移動体
31 主軸
32 ボールスクリュー
33 ナット
34 モータ
35 リニアガイド
36 スライドブロック
40 ベース
41 XYテーブル
50 固定部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Cylinder apparatus 11 Cylinder main body 12 Rod member 13 Pressure receiving member 14, 15 Seal ring 16 Head side cylinder chamber 17 Rod side cylinder chamber 20 Rotation drive mechanism 21 Support member 22 Thrust bearing 23 Motor 24 Reduction gear 25 Drive gear 26 Drive gear 30 Movement Body 31 Main shaft 32 Ball screw 33 Nut 34 Motor 35 Linear guide 36 Slide block 40 Base 41 XY table 50 Fixed part

Claims (5)

工作機械の上下駆動軸のバランサーとして使用され、
高圧気体が封入され、両端が閉塞された円筒形状のシリンダ本体と、
一端が前記シリンダ本体内に位置し、他端が前記シリンダ本体の端面から外部に突出するロッド部材と、
前記ロッド部材の一端に設けられ、前記シリンダ本体内を軸方向に沿って往復動可能な受圧部材と
前記シリンダ本体と前記受圧部材又は/及び前記ロッド部材との接触部に供給された潤滑油と、を有し、工作機械に用いられるシリンダ装置であって、
前記シリンダ本体に対する前記ロッド部材及び前記受圧部材の軸方向に沿った往復動とは独立して、前記シリンダ本体に対して前記ロッド部材及び前記受圧部材を相対的に回転させる回転駆動機構を備えた工作機械に用いられるシリンダ装置。
Used as a balancer for vertical drive shafts of machine tools,
A cylindrical cylinder body filled with high-pressure gas and closed at both ends;
A rod member having one end positioned in the cylinder body and the other end protruding outward from an end surface of the cylinder body;
A pressure receiving member provided at one end of the rod member and capable of reciprocating along the axial direction in the cylinder body ;
A lubricating oil supplied to a contact portion between the cylinder body and the pressure receiving member or / and the rod member, and a cylinder device used for a machine tool ,
Independent of reciprocation along the axial direction of the rod member and the pressure receiving member with respect to the cylinder body, a rotation drive mechanism is provided for rotating the rod member and the pressure receiving member relative to the cylinder body. Cylinder device used for machine tools .
前記シリンダ本体と前記ロッド部材の側面の間、及び、前記シリンダ本体と前記受圧部材の側面の間にシールリングを設けてあり、一方のシリンダ室に高圧気体が封入された請求項1に記載のシリンダ装置。 Between the sides of the rod member and the cylinder body, and said cylinder body and Ri Oh provided a seal ring between the side surface of the pressure receiving member, according to claim 1, high-pressure gas is sealed in one of the cylinder chamber Cylinder device. 前記シリンダ本体と前記ロッド部材の側面の間にシールリングを設け、前記シリンダ本体と前記受圧部材の側面の間に間隙を設けてある請求項1に記載のシリンダ装置。   The cylinder device according to claim 1, wherein a seal ring is provided between the cylinder body and the side surface of the rod member, and a gap is provided between the cylinder body and the side surface of the pressure receiving member. 前記回転駆動機構が、軸方向への移動を規制するスラスト軸受を備えた請求項1乃至3の何れか一項に記載のシリンダ装置。   The cylinder device according to any one of claims 1 to 3, wherein the rotational drive mechanism includes a thrust bearing that restricts movement in an axial direction. 駆動手段により上下方向に移動する移動体を備えた工作機械であって、請求項1乃至4の何れか一項に記載のシリンダ装置を備えた工作機械。   A machine tool including a moving body that moves in a vertical direction by a driving unit, the machine tool including the cylinder device according to any one of claims 1 to 4.
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