JP5320139B2 - 工作機械 - Google Patents

Description

本発明は、工作機械に関する。

流量絞り装置は、例えば、工作機械における工具やコラムの送り機構の駆動源として利用される油圧シリンダなどのアクチュエータを作動させるための圧油などの流体に対して、その流量を調整するために広く利用されている。

上述した流量絞り装置として、例えば、特許文献１には、弁孔に挿入可能な弁部を先端に有し、この弁部が弁孔に挿入される閉位置と弁部が弁孔から所定量離間する開位置との間で直進移動可能なシャフトと、このシャフトに取り付けられるとともに、弁部が閉位置にあるとき弁孔の周囲を閉塞するバルブシートとを備え、弁部が、この側壁と挿入側の先端とを連通する孔部を有し、弁部が閉位置の近傍での所定の範囲にあるとき、孔部を介して一定流量の流体を通過させる流量制御弁が開示されている。

特開２００２−３４９７２２号公報（例えば、段落［００１０］〜［００１５］、［図１］，［図２］など参照）

しかしながら、上述した特許文献１記載の流量制御弁では、流体の流量を調整することができるものの、シャフトにバルブシートを取り付けるとともに、このバルブシートを弁孔に向けて付勢するコイルバネを取り付けており、流量制御弁自体が大型化する上に、複雑化してしまう。

そこで、本発明は、前述した問題に鑑み提案されたもので、比較的簡易な構成にて、絞り量を調整し易く、小型化を図ることができる流量絞り装置を備える工作機械を提供することを目的とする。

上述した課題を解決する第１の発明に係る工作機械は、テーブルと、前記テーブルの両側に設けられた左右一対のベッドと、前記左右一対のベッド上に設けられた門形コラムとを備え、前記門形コラムが、左右のコラム本体と、前記左右のコラム本体の下部のそれぞれに設けられたコラムベースと、前記左右のコラム本体の上部に掛け渡されたクロスレールと、前記クロスレールに支持されるサドルと、前記サドルに支持されるラムとを備え、前記ベッドの上部に設けられ、上方へ突出すると共に外側へ突出し、前記ベッドの延在方向と同じ方向へ延在する案内レールと、前記コラム本体の下部に設けられ、下方へ突出する突出部とにより、前記コラム本体が前記案内レールに沿って移動する工作機械であって、前記突出部に固定されたハウジングと、前記ハウジングに設けられたシリンダと、前記シリンダに収装されたピストンロッドと、前記ピストンロッドの先端部に設けられた摺動体と、前記ハウジングに形成された挿通穴に挿通する軸体とを具備し、前記挿通穴の内壁部と前記軸体の周壁部の一部に隙間を設けるとともに、前記隙間に連通し、前記挿通穴の延在方向へ延在する形状をなし、流体を当該隙間へ導入する導入経路と、前記挿通穴の延在方向へ延在する形状をなし、前記隙間内に導入された流体を系外へ排出する排出経路と、前記導入経路および前記シリンダと連通する分配経路とを前記ハウジングに設けて、前記流体の流量を調整した流量絞り装置を備えることを特徴とする。

本発明に係る工作機械が備える流量絞り装置によれば、上述した構成にすることで、比較的簡易な構成にて、絞り量を調整し易く、小型化を図ることができる。

ガントリ形マシニングセンタを示す概略図である。 図１における囲み線ＩＩの拡大図である。 本発明の第一番目の実施形態に係る流量絞り装置を具備する工作機械の直動案内装置の平面図である。 図３におけるＩＶ−ＩＶ線断面図である。 本発明の第一番目の実施形態に係る流量絞り装置を具備する工作機械の直動案内装置の正面図である。 図５におけるＶＩ−ＶＩ線断面図である。 本発明の第一番目の実施形態に係る流量絞り装置が具備する軸体の斜視図である。 本発明の第二番目の実施形態に係る流量絞り装置の説明図である。 本発明の第三番目の実施形態に係る流量絞り装置の説明図である。

本発明に係る工作機械が備える流量絞り装置の各実施形態について、詳細に説明する。

［第一番目の実施形態］
本発明に係る工作機械が備える流量絞り装置の第一番目の実施形態について、図１〜図７を参照して説明する。
図１は、ガントリ形マシニングセンタを示す概略図である。図２は、図１における囲み線ＩＩの拡大図である。図３は、本発明の第一番目の実施形態に係る流量絞り装置を具備する工作機械の直動案内装置の平面図であり、図４は、図３におけるＩＶ−ＩＶ線断面図である。図５は、本発明の第一番目の実施形態に係る流量絞り装置を具備する工作機械の直動案内装置の正面図であり、図６は、図５におけるＶＩ−ＶＩ線断面図である。図７は、本発明の第一番目の実施形態に係る流量絞り装置が具備する軸体の斜視図である。

本実施形態では、ガントリ形マシニングセンタに設けられた工作機械の直動案内装置に適用した場合について説明する。

本実施形態に係る工作機械は、図１に示すように、移動不能に設けられたテーブル２と、テーブル２の両側に設けられた左右一対のベッド３，４とを有する。これら左右のベッド３，４の上には、門形コラム５が設けられている。門形コラム５の左右のコラム本体６，７の上部にはクロスレール８が掛け渡され、このクロスレール８にはサドル９が水平方向（図中左右方向：Ｘ軸方向）に往復移動自在に支持されている。このサドル９にはラム１０が鉛直方向（図中上下方向：Ｚ軸方向）に往復移動自在に支持されている。

上述した工作機械では、門形コラム５がベッド３，４上にてＸ軸方向に直交する水平方向（図中紙面に垂直な方向：Ｙ軸方向）に直線運動可能に設けられている。

左ベッド３の上部には、上方へ突出すると共に、左ベッド３の外側へ突出し、Ｙ軸方向（図面紙面に垂直な方向）へ延在する形状である案内レール２１，２２が２条設けられている。これら案内レール２１，２２は、Ｘ軸方向にて並列に配置されている。ここで、上述した左コラム本体６の下部にはコラムベース１２が設けられている。このコラムベース１２の下部には下方へ突出する突出部２３，２４，２５が３条設けられている。左側突出部２３および中央突出部２４が左案内レール２１に摺接可能に形成される一方、右側突出部２５が右案内レール２２と隙間Ｄ３をもって形成されている。なお、左側突出部２３の下端には、左案内レール２１の突出部２１ｃを下側から支持する支持部材２６が設けられている。右側突出部２５の下端には、右案内レール２２の突出部２２ｃを下側から支持する支持部材２７が設けられている。よって、左コラム本体６は案内レール２１，２２上を当該案内レール２１，２２に沿ってＹ軸方向へ移動できるが、Ｘ軸方向へは移動不能になっている。

右ベッド４の上部には、図１および図２に示すように、上方へ突出すると共に、右ベッド４の外側へ突出し、Ｙ軸方向（図面紙面に垂直な方向）へ延在する形状である案内レール３１，３２が２条設けられている。これら案内レール３１，３２は、Ｘ軸方向にて並列に配置されている。ここで、上述した右コラム本体７の下部にはコラムベース１１が設けられている。そして、このコラムベース１１の下部には下方へ突出する突出部３３，３４，３５が３条設けられており、コラムベース１１が案内レール３１，３２に沿って相対的に移動可能になっている。左案内レール３１の上面３１ｄが、コラムベース１１の左凹部１１ａに摺接可能に形成されている。右案内レール３２の上面３２ｄがコラムベース１１の右凹部１１ｂに摺接可能に形成されている。右案内レール３２の右側部３２ａと右側突出部３５の左側部３５ｂとの間には隙間Ｄ１が設けられている。なお、左側突出部３３の下端には、左案内レール３１の突出部３１ｃを下側から支持する支持部材３６が設けられている。右側突出部３５の下端には、右案内レール３２の突出部３２ｃを下側から支持する支持部材３７が設けられている。

左側突出部３３の右側部３３ａと左案内レール３１の左側部３１ｂとの間に、摺動体４１を備えたハウジング４２が設けられ、ハウジング４２が左側突出部３３の右側部３３ａおよび左凹部１１ａに固定されている。また、中央突出部３４の左側部３４ｂと左案内レール３１の右側部３１ａとの間に、摺動体４１を備えたハウジング４２が同様に設けられ、ハウジング４２が中央突出部３４の左側部３４ｂおよび左凹部１１ａに固定されている。

ハウジング４２には、図１〜図６に示すように、摺動体４１を左案内レール３１の左側部（摺動面）３１ｂまたは右側部（摺動面）３１ａに対して進退させる進退装置が設けられている。この進退装置は、ハウジング４２内に設けられた油圧シリンダ４４と、油圧シリンダ４４に収装されその先端部に摺動体４１が設けられたピストンロッド４５とを備えている。進退装置は、油圧シリンダ４４への流体である油圧５１が流通する油圧通路７０をさらに備えている。なお、ピストンロッド４５の凹部４５ａ内にＯリング４７が配置されており、このＯリング４７によりシリンダ４４内の油圧５１の漏れを防いでいる。

進退装置は、ハウジング４２の移動方向の複数箇所、図示例では３箇所に設けられている。このように進退装置を複数箇所に設けることで、摺動体４１の左案内レール３１に対する進退移動を円滑に行うことができる。

油圧通路７０は、導入部７１と分配部７２と連絡部７３と排出部８１〜８３とを有する。導入部７１は系外の油圧供給源（図示せず）と連通し、図４および図５に示すように、左右方向へ直線状に延在して設けられており、この導入部７１によりハウジング４２の内部へ油圧５１を導入している。分配部７２は導入部７１と油圧シリンダ４４とに連通して設けられている。連絡部７３は、上下方向へ延在する形状であり、導入部７１と具体的には後述する第一排出部８１とに連通して設けられている。排出部は、左右方向へ直線状に延在する第一排出部８１と、この第一排出部８１に連通し上下方向に直線状に延在する第二排出部８２と、この第二排出部８２の下端部近傍と系外とに連通し、左右方向へ直線状に延在する第三排出部８３とを有する。第一排出部８１の直径が、左端部近傍ではそれ以外の箇所と比べて径小に形成されている。よって、油圧通路７０の導入部７１に導入された油圧５１は、導入部７１、分配部７２を通って各油圧シリンダ４４へ供給されるとともに、連絡部７３、排出部８１〜８３を通って系外へ排出される。なお、連絡部７３の上端部、第二排出部８２の上端部には閉塞部材６１がそれぞれ配置されている。また、第一排出部８１の右端部に閉塞部材６２が配置されている。

よって、油圧通路７０を介して油圧シリンダ４４へ油圧５１を給排することにより、左側突出部３３と左案内レール３１の間に配置される摺動体４１にあっては摺動体４１を左案内レール３１の左側部（摺動面）３１ｂに対して進退移動させることができ、中央突出部３４と左案内レール３１の間に配置される摺動体４１にあっては摺動体４１を左案内レール３１の右側部（摺動面）３１ａに対して進退移動させることができる。

上述した油圧通路７０における第一排出部８１には、油圧５１の流量を絞る油圧絞り装置（流量絞り装置）９０が設けられる。油圧絞り装置９０としては、図６および図７に示すように、油圧通路７０の第一排出部８１（挿通穴）の内壁部８１ａとの間に隙間Ｄ２をもって配置される軸体９１が挙げられる。この軸体９１は、一方の端部に閉塞部材６２に係止する係止部９１ａが形成され、この一方の端部近傍および他方の端部近傍における周面に溝９１ｂ，９１ｃがそれぞれ形成されている。そして、この軸体９１における両方の端部近傍以外にあっては、第一排出部８１の直径よりも径小に形成されている。よって、第一排出部８１内に軸体９１を配置することで、油圧５１が、油圧通路７０の第一排出部８１、第二排出部８２、および第三排出部８３を通って系外へ排出する際に、軸体９１によりその流量が制限されており、じわじわと流れるようになっている。

なお、摺動体４１には、潤滑油を供給する潤滑油供給通路（図示せず）が設けられており、当該摺動体４１の摺動面４１ａに潤滑油が供給されている。

よって、上述した工作機械の直動案内装置により、機械の固定側である案内レール（第１部材）３１に沿って、コラムベース１１が摺動体４１を介して移動可能になっている。

コラムベース１１を右ベッド４の所定位置に配置した後に、油圧５１を油圧通路７０の導入部７１および分配部７２を介して油圧シリンダ４４内へ供給することで、ピストンロッド４５が前進する。これにより、摺動体４１が右ベッド４の左案内レール３１に対し押圧してコラムベース１１が右ベッド４の左案内レール３１に固定される。

ここで、上述した構成の直動案内装置によりコラムベース１１を右ベッド４に固定したときに、ラム１０に取り付けられた工具などの振動がコラムベース１１を介して直動案内装置に作用した場合と、左右のコラム本体６，７の熱膨張による力がコラムベース１１を介して直動案内装置に作用した場合について説明する。

ラム１０に取り付けられた工具などの振動がコラムベース１１を介して直動案内装置に作用した場合には、ピストンロッド４５を後進させる力が当該ピストンロッド４５に作用して油圧シリンダ４４内の油圧５１を油圧回路７０へ排出しようとするものの、油圧絞り装置９０により油圧回路７０から系外への油圧５１の排出量を制限しており、油圧５１がじわじわとしか流れない。そのため、油圧絞り装置９０がピストンロッド４５を後進させる力に対して抗力を発現している。言い換えると、直動案内装置は、上述した振動に対して抗力を発現しつつ、コラムベース１１を右ベッド４の左案内レール３１に固定している。

左右のコラム本体６，７の熱膨張による力がコラムベース１１を介して直動案内装置に作用した場合には、ピストンロッド４５を後進させる力が当該ピストンロッド４５に作用し、この力が熱膨張の大きさに応じて徐々に大きくなる。このとき、油圧５１が、油圧シリンダ４４内から、油圧回路７０の分配部７２および連絡部７３、第一排出部８１、油圧絞り装置９０、第二排出部８２、第三排出部８３を通って系外へ徐々に排出される。これにより、直動案内装置が、コラムベース１１を右ベッド３の左案内レール３１に対して固定しつつ、上述した熱膨張による力を吸収することができる。

したがって、本実施形態に係る流量絞り装置によれば、上述した構成にすることで、比較的簡易な構成にて、絞り量を調整し易く、小型化を図ることができる。

［第二番目の実施形態］
本発明に係る工作機械が備える流量絞り装置の第二番目の実施形態について、図８を参照して説明する。
図８は、本発明の第二番目の実施形態に係る流量絞り装置の説明図である。

本実施形態に係る流量絞り装置は、図８に示すように、軸体１０１と、この軸体１０１が挿通する挿通穴１１１が形成されたハウジング１０２とを具備する。挿通穴１１１の内壁部１１１ａと軸体１０１の先端部１０１ａ近傍の周壁部１０１ｂの一部に隙間１２０が設けられる。この隙間１２０は、軸体１０１の先端部１０１ａ近傍の周壁部１０１ｂの一部の直径Ｄ１１を挿通穴１１１の直径Ｄ１２よりも径小に形成したものである。

ハウジング１０２には、隙間１２０に連通し、系外からこの隙間１２０へ流体である圧油５１を導入する導入経路１１２と、隙間１２０内に導入された圧油５１を系外へ排出する排出経路１１３とが形成されている。導入経路１１２と排出経路１１３は、挿通穴１１１の径方向へ延在して形成されている。

挿通穴１１１の内壁部１１１ａに設けられた凹部１１４，１１５内にＯリング１０３，１０４がそれぞれ配置される。これらＯリング１０３，１０４により、圧油５１の漏れを防止している。

ハウジング１０２の凹部１１４，１１５にＯリング１０３，１０４をそれぞれ配置し、軸体１０１をハウジング１０２の挿通穴１１１の所定位置に配置し、圧油５１を導入経路１１２、隙間１２０、排出経路１１３を通じて系外へ排出することで、当該圧油５１の流量を調整することができる。ここで、軸体１０１の一部の直径Ｄ１１を変更することで隙間１２０の大きさを調整でき、圧油５１の流量の調整が容易である。

したがって、本実施形態に係る流量絞り装置によれば、上述し構成にしたことで、第一番目の実施形態に係る流量絞り装置と同様、比較的簡易な構成にて、絞り量を調整し易く、小型化を図ることができる。

［第三番目の実施形態］
本発明に係る工作機械が備える流量絞り装置の第三番目の実施形態について、図９を参照して説明する。
図９は、本発明の第三番目の実施形態に係る流量絞り装置の説明図である。

本実施形態に係る流量絞り装置は、図９に示すように、軸体２０１と、この軸体２０１が挿通する挿通穴２１１が形成されたハウジング２０２とを具備する。挿通穴２１１の内壁部２１１ａの一部の直径Ｄ２２が軸体２０１の直径Ｄ２１よりも径大に形成されて当該挿通穴２１１の内壁部２１１ａと軸体２０１の周壁部２０１ｂとの間に隙間２２０が設けられる。

ハウジング２０２には、隙間２２０に連通し、挿通穴２１１の径方向へ延在する形状の第一経路である導入経路２１２が設けられると共に、挿通穴２１１の延在方向へ延在する形状の第二経路である排出経路２１３が設けられる。この排出経路２１３の直径は、挿通穴２１１の径大部２１１ｂの直径Ｄ２２と同じに形成されている。

上述した軸体２０１の先端部２０１ａには、挿通穴２１１の径大部２１１ｂの内壁部に摺接する径大部２０１ｃが設けられる。軸体２０１の先端部２０１ａ近傍には、軸体２０１の先端部２０１ａ近傍の周壁部２０１ｂと当該先端部２０１ａを連通する孔部２１４が設けられている。この孔部２１４は、軸体２０１の先端部２０１から当該軸体２０１の軸方向に延在する第一通路２１５と、この第一通路２１５に連通すると共に軸体２０１の先端部２０１ａ近傍の周壁部２０１ｂに連通する第二通路２１６とを有する。

軸体２０１の先端部２０１ａの周壁部２０１ｂに設けられた凹部２１７内、および挿通穴２１１の内壁部２１１ａに設けられた凹部２１８内にＯリング２０４，２０５がそれぞれ配置される。これらＯリング２０４，２０５により、流体である圧油５１の漏れを防止している。

凹部２１７，２１８にＯリング２０４，２０５をそれぞれ配置し、軸体２０１をハウジング２０２の挿通穴２１１の所定位置に配置し、圧油５１を導入経路２１２、隙間２２０、第二通路２１６、第一通路２１５、排出経路２１３を通じて系外へ排出することで、当該圧油５１の流量を調整することができる。

また、軸体２０１は、ハウジング２０２の一方の側部２０２ａに固定具（固定手段）２０３により固定可能になっている。これにより、軸体２０１を図中Ａで示す方向の所定位置で固定することで、隙間２２０の大きさを調整することができる。これにより、圧油５１の流量を容易に調整できる。

したがって、本実施形態に係る流量絞り装置によれば、上述し構成にしたことで、第一番目および第二番目の実施形態に係る流量絞り装置と同様、比較的簡易な構成にて、絞り量を調整し易く、小型化を図ることができる。

本発明に係る工作機械が備える流量絞り装置によれば、比較的簡易な構成にて、絞り量を調整し易く、小型化を図ることができ、流体の流量を調整する機器に適用することができるため、流量調整機器産業などで有益に利用することができる。

４１ 摺動体
４２ ハウジング
４４ 油圧シリンダ
４５ ピストンロッド
４７ Ｏリング
５１ 油圧
７０ 油圧通路
７１ 導入部
７２ 分配部
７３ 連絡部
８１ 第一排出部
８２ 第二排出部
８３ 第三排出部
９０ 油圧絞り装置
９１ 軸体
１０１ 軸体
１０２ ハウジング
１０３，１０４ Ｏリング
１１１ 挿通穴
１１２ 導入経路
１１３ 排出経路
１１４，１１５ 凹部
１２０ 隙間
２０１ 軸体
２０２ ハウジング
２０４，２０５ Ｏリング
２１１ 挿通穴
２１２ 導入経路
２１３ 排出経路
２１４ 孔部
２１５ 第一通路
２１６ 第二通路
２１７，２１８ 凹部

Claims (1)

1. テーブルと、前記テーブルの両側に設けられた左右一対のベッドと、前記左右一対のベッド上に設けられた門形コラムとを備え、前記門形コラムが、左右のコラム本体と、前記左右のコラム本体の下部のそれぞれに設けられたコラムベースと、前記左右のコラム本体の上部に掛け渡されたクロスレールと、前記クロスレールに支持されるサドルと、前記サドルに支持されるラムとを備え、前記ベッドの上部に設けられ、上方へ突出すると共に外側へ突出し、前記ベッドの延在方向と同じ方向へ延在する案内レールと、前記コラム本体の下部に設けられ、下方へ突出する突出部とにより、前記コラム本体が前記案内レールに沿って移動する工作機械であって、
   前記突出部に固定されたハウジングと、前記ハウジングに設けられたシリンダと、前記シリンダに収装されたピストンロッドと、前記ピストンロッドの先端部に設けられた摺動体と、前記ハウジングに形成された挿通穴に挿通する軸体とを具備し、
   前記挿通穴の内壁部と前記軸体の周壁部の一部に隙間を設けるとともに、
   前記隙間に連通し、前記挿通穴の延在方向へ延在する形状をなし、流体を当該隙間へ導入する導入経路と、前記挿通穴の延在方向へ延在する形状をなし、前記隙間内に導入された流体を系外へ排出する排出経路と、前記導入経路および前記シリンダと連通する分配経路とを前記ハウジングに設けて、前記流体の流量を調整した流量絞り装置を備える
   ことを特徴とする工作機械。

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