JPH018267Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、門型工作機械におけるクロスレール
のバランス装置に関する。

門型工作機械のコラムに支持されるクロスレー
ルにはサドルやヘツドストツク、ラムヘツド等の
重量物が搭載される。従つて、これらの重量物が
クロスレール上を移動するとクロスレールに作用
する荷重が片寄り、それによつてクロスレールが
変形し、それと共にサドル等も傾きあるいは上下
方向変位を来たし、工作精度を損ねることとな
る。

そこで、従来より、クロスレールにバランス装
置を装備し、クロスレールのアンバランスを補償
することが図られている。

第１図には、門型工作機械に備え付けられた従
来のカウンタウエイト方式のバランス装置を示
す。工作機械は、中央下部のワーク取付用テーブ
ル１０１、その両側に直立して設けられた門型の
コラム１０２、コラム１０２の垂直方向摺動面に
沿つて上下動可能なクロスレール１０３、クロス
レール１０３の水平方向摺動面に沿つて左右方向
移動可能なサドル１０４、サドル１０４の垂直方
向摺動面に案内されて上下動可能なラムヘツド１
０５、クロスレール１０３を上下動させる送り装
置１０６，１０６′等を主要構成としてなつてお
り、クロスレール１０３を左右のコラム摺動面上
に沿つてバランス良く円滑に移動させるためのバ
ランス装置は、クロスレール１０３の両端部にチ
エーン１０７，１０７′を介してカウンタウエイ
ト１０８，１０８′を懸吊した構造となつている。

しかし、このバランス装置では、第２図に示す
ように、サドル１０４等の重量物の重心G₀がク
ロスレール１０３の中心から距離ｌだけ片側に移
動すると、カウンタウエイト１０８を懸吊してい
るチエーン１０７には重心の移動による張力G₀₂
が加わつてチエーン１０７は矢印t₀₁方向に緊張
され、もう一方のチエーン１０７′は逆に張力
G₀₂′の減少により矢印t₀₂方向に弛緩され、結局カ
ウンタウエイト１０８′の重量でクロスレール１
０３の一端が引き上げられる如くなり、クロスレ
ール１０３の平衡はかえつて取れなくなつてしま
う。クロスレール１０３にかかる荷重にバランス
が取れていないと、クロスレール１０３には変
位、変形が生じ、場合によつては、隣接する他の
摺動体にも変位、変形が生じ、それが加工精度低
下の原因となる。又、当然クロスレール１０３の
上下移動時には、左右それぞれの送り装置１０
６，１０６′に片寄つた荷重がかかるという不具
合が生じる。よつて、特に、各摺動部上を移動さ
せながら切削送りする際には加工精度が著しく低
下し、バラツキも生じやすくなる。

従来のカウンタウエイト式のバランス装置には
上記のような欠点があつたことにかんがみ、上記
欠点を補えるバランス装置として第３図、第４図
に示すような油圧方式のものが開発され実用に供
されている。このバランス装置は、クロスレール
１０３の両端部をそれぞれ油圧シリンダ１０９，
１０９′で保持する一方、サドル１０４及びラム
ヘツド１０５の左右移動によつて生ずる重量アン
バランスに対応した傾斜面を有するカムプレート
１１０，１１０′をクロスレール１０３に設ける
と共に、カムプレート１１０，１１０′と係合し
て前記油圧シリンダ１０９，１０９′の圧力調整
をする圧力調整弁１１１，１１１′をサドル１０
４側に設けてなり、サドル１０４等の移動に伴な
つて圧力調整弁１１１，１１１′がカムプレート
１１０，１１０′に沿つて作用し、おのおの油圧
シリンダ１０９，１０９′を制御するようにした
ものである。例えば、第４図において、サドル１
０４及びラムヘツド１０５が矢印イ方向に移動す
ると、各カムプレート１１０，１１０′の傾斜面
に沿つてそれぞれの圧力調整弁１１１，１１１′
が作動し、油圧シリンダ１０９の圧力は増加し、
又油圧シリンダ１０９′の圧力は低下して、重心
移動に伴う重量アンバランスは調整されるのであ
る。尚、図中１１２は油圧ユニツトである。

このバランス装置によれば、前述のカウンタウ
エイト式のものの欠点は解消できるが、重心移動
によつて生じる変動荷重を無理なく円滑に制御す
るためには強力な油圧及び油圧容量が必要であ
り、大容量の駆動電動機や油圧装置を具備しなけ
ればならず、省エネルギ時代の流れに逆行するも
のであり、又油圧作動による強制的な荷重（油圧
シリンダの摩擦抵抗）がクロスレール１０３の送
り装置１０６，１０６′に加わるため、摩擦抵抗
が大きくなる等の不具合がある。

本考案は、今まで提供されているバランス装置
における上述のような欠点を解消し得るバランス
装置つまり、クロスレール上のサドル等の移動位
置のいかんにかかわらず常にクロスレールを平衡
状態に維持することができると共にコラム摺動面
に対しこじれ等を防止することができ、又省エネ
ルギの面からも有利なバランス装置の開発を目的
としてなされたもので、その要旨は、門型のコラ
ムに沿つて鉛直方向に移動可能なクロスレール
と、このクロスレール上に水平方向に移動可能に
設けられた移動体とを備える門型の工作機械にお
いて、前記クロスレールの両端部に流体圧シリン
ダを設け、前記門型のコラム上の両端部にそれぞ
れ鎖車を設けると共に鎖車同士をトーシヨンロツ
ドで同期回転するように連結し、前記各流体圧シ
リンダの一端から前記各鎖車にそれぞれかけられ
たチエーンの他端にそれぞれカウンタウエイトを
懸吊する一方、クロスレール上を移動する移動体
の移動重量とクロスレール自体のバランス重量の
荷重変動に対応して予め変位量により計算設定さ
れた形状の勾配カムプレートをクロスレールに設
け、当該カムプレートに倣いその形状に応じて前
記流体圧シリンダの圧力を調整する圧力調整弁を
前記移動体に設けたことを特徴とする。

以下、本考案に係るクロスレールのバランス装
置を図面に示す一実施例に基づき詳細に説明す
る。

第５図には一実施例に係るバランス装置を備え
た門型工作機械の正面を示し、第６図、第７図、
第８図にはそのＡ−Ａ矢視、Ｂ−Ｂ矢視、Ｃ部拡
大断面を示し、第９図にはその油圧系統を示し、
第１０図には荷重のかかり具合を示してある。

工作機械の構造は、第１，３図に示したものと
同じものであり、ワークを載置するワーク取付用
のテーブル１、その両側に直立して設けられ上部
がブリツジ２ａで連結された門型のコラム２、コ
ラム２の垂直方向摺動面に沿つて上下動可能に設
けられたクロスレール３、クロスレール３に搭載
されクロスレール３の水平方向摺動面に沿つて左
右方向移動可能なサドル４、サドル４の垂直方向
摺動面に案内されて上下動可能となつており、前
記サドル４と共に移動体をなすラムヘツド５、ク
ロスレール３を門型コラム２の垂直方向摺動面に
沿つて上下動させる送り装置６（送りモータ６
ａ、回転伝達軸６ｂ、送り軸６ｃ，６c′等からな
る）等を主要構成としてなついてる。

クロスレール３の両端部には流体圧シリンダ
７，７′が組み込まれている。流体圧シリンダ７，
７′は第８図に示すように共に同様の構成をなし
ており、クロスレール３に形成されたシリンダ孔
８に上下に摺動可能にピストン９を挿入してな
る。１０はシリンダ孔８の上部を蔽うシリンダカ
バーで、ここに前記ピストン９が摺動自在に貫通
している。１１は圧力室に圧力流体（例えば圧
油）を供給する流体路である。流体圧シリンダ
７，７′は、サドル４等がクロスレール３の中央
位置にあるとき、ラムヘツド５、サドル４、クロ
スレール３の重量を均等に支持している。この場
合、ピストン９とシリンダカバー１０で構成され
る圧力室の圧力流体は、左右のシリンダ７，７′
とも均等となつている。一方、門型コラム２のブ
リツジ２ａの上面両端部にはブラケツト１２，１
２′を介して鎖車１３，１３′が支持されており、
これらの鎖車１３，１３′はブリツジ２ａ上の軸
受１４によつて回転自在に支持されたトーシヨン
ロツド１５及び自在接手１６により互いに連結さ
れ、同期回転し得るようになつている。前記流体
圧シリンダ７，７′のピストン９にはそれぞれ接
手９ａを介してチエーン１７，１７′がその一端
で接続されている。チエーン１７，１７′は前記
鎖車１３，１３′を経て下側に延び、その他端部
にはそれぞれカウンタウエイト１８，１８′が懸
吊されている。クロスレール３の前面上部には勾
配カムプレート１９，１９′が取付けられている。
これらの勾配カムプレート１９，１９′の勾配角
度は予め、クロスレール３の摺動面上を移動する
サドル４等の移動体による重量変化に対応して求
められた変位補正量に基づいて決められており、
それぞれ左右の移動方向に対応している。サドル
４側には、各カムプレート１９，１９′のカム面
に弁作動軸２０，２０′の先端を接触させて、前
記流体圧シリンダ７，７′の流体圧を制御する流
体圧制御弁２１，２１′が設けられている。クロ
スレール３に沿つてサドル４が移動することによ
つて、弁作動軸２０，２０′が出入し、流体圧制
御弁２１，２１′が操作されるのである。尚、図
中、２２は油圧ユニツトである。

クロスレール３の摺動面上をサドル４及びラム
ヘツド５が左右方向に移動するとき、クロスレー
ル３の両端部にかかる荷重はその移動量によつて
変化し、平衡バランスが失われると共にそれぞれ
の送り装置６の送り軸６ｃ，６c′にかかる荷重も
アンバランスとなり、摩擦抵抗の増大や加工精度
の低下をきたすことは周知のことで、従来のカウ
ンタウエイト方式のバランス装置では、第２図を
参照して説明した如く、平衡バランスがかえつて
とれなくなる欠点を有する。

これに対し、本考案に係る上記構成のバランス
装置では、第１０図に示す如く、サドル４等の重
量物の重心G₀がクロスレール３中心より片側に
距離ｌだけ移動すると、流体圧シリンダ７の流体
圧力が上昇してチエーン１７には張力G₀₂が加わ
り、他方のチエーン１７′のクロスレール３側の
張力はG₀₂分軽減される。この作用力G₀₂は、鎖
車１３、トーシヨンロツド１５、鎖車１３′を介
して他方のチエーン１７′に作用し、チエーン１
７′がカウンタウエイト１８′の重量を巻き上げ
る。これにより、チエーン１７，１７′の緊張又
は弛緩の作用が相反して発生する。つまり、クロ
スレール３上における重心位置の移動時において
も、カウンタウエイト１８，１８′には常時Ｗ＝
Ｆ／２＋Ｐ／２の作用力が働き、クロスレール３の平衡 状態は維持されるのである。ただし、Ｗはカウン
タウエイト１８，１８′一個分の重量、Ｆはクロ
スレール３の重量、Ｐはサドル４等の移動体の重
量である。

又、各チエーン１７，１７′とクロスレール３
との連結部に配設されている流体圧シリンダ７，
７′が、サドル４の移動に伴う流体圧制御弁２１，
２１′の作動によつて制御された油圧力で作動し、
それによつて、各チエーン１７，１７′の緊張力
が変化して、それぞれのカウンタウエイト１８，
１８′とクロスレール３両端部とのバランス支持
力がコントロールされる。流体圧シリンダ７，
７′の油圧制御は、サドル４の移動方向に対応し
た２個の勾配カムプレート１９，１９′の傾斜面
に流体圧制御弁２１，２１′の弁作動軸２０，２
０′が倣うことによりなされる。なお、チエーン
１７，１７′に作用する張力の変化は、トーシヨ
ンロツド１５を介してカウンタウエイト１８，１
８′の自重で受けられる。

本考案は、プラノミラー、プラノボーラ、立形
型彫機、立形マシニングセンタなど各種門型工作
機械に適用可能である。

以上、一実施例に基づき詳細に説明したよう
に、本考案に係るクロスレールのバランス装置に
よれば、クロスレール両端部を懸吊しているそれ
ぞれのチエーンをトーシヨンロツドで同期させ、
同時に緊張又は弛緩するようにしたので、クロス
レールにかかる荷重変動方向が同一化され、直立
コラムの摺動面に対するこじれが防止でき、クロ
スレールの安定した上下移動が達成できる。又、
最も安価で簡潔なカウンタウエイト方式とわずか
な油量で作動するシリンダ機構との連動によりク
ロスレールの平衡を図るようにしたので省エネル
ギ対策上非常に有利であり、コストダウンも図れ
る一方、重量変動による変位量補正が容易且つ正
確に行なえるようになる。更に又、クロスレール
上における重心変位に対応して随時補正でき、静
止加工時は勿論、切削送り時の加工精度が高ま
り、精度のバラツキも解消される。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のカウンタウエイト方式のバラン
ス装置を備えた門型工作機械の正面図、第２図は
その力のかかり具合を示す説明図、第３図は従来
の油圧方式のバランス装置を備えた門型工作機械
の正面図、第４図はその油圧系統図であり、第５
図は本考案に係るバランス装置の一実施例を備え
た門型工作機械の正面図、第６図、第７図、第８
図はそれぞれのＡ−Ａ矢視図、Ｂ−Ｂ矢視図、Ｃ
部拡大図、第９図はその油圧系統図、第１０図は
一実施例に係るバランス装置による力のかかり具
合の説明図である。 図面中、２は門型コラム、３はクロスレール、
４はサドル、５はラムヘツド、６は送り装置、
７，７′は流体圧シリンダ、９はピストン、１３，
１３′は鎖車、１５はトーシヨンロツド、１７，
１７′はチエーン、１８，１８′はカウンタウエイ
ト、１９，１９′は勾配カムプレート、２０，２
０′は弁作動軸、２１，２１′は流体圧制御弁、２
２は油圧ユニツトである。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 門型のコラムに沿つて鉛直方向に移動可能なク
   ロスレールと、このクロスレール上に水平方向に
   移動可能に設けられた移動体とを備える門型の工
   作機械において、前記クロスレールの両端部に流
   体圧シリンダを設け、前記門型のコラム上の両端
   部にそれぞれ鎖車を設けると共に鎖車同士をトー
   シヨンロツドで連結し、各流体圧シリンダに一端
   が連結され且つ前記鎖車にそれぞれかけられたチ
   エーンの他端にそれぞれカウンタウエイトを懸吊
   する一方、前記クロスレールに一対の勾配カムプ
   レートを設け、前記各流体圧シリンダの圧力を調
   整する一対の圧力調整弁をその作動杆を各勾配カ
   ムプレートに係合させて前記移動体に設け、前記
   移動体が前記クロスレールの中央より一方側に移
   動するにつれて、前記勾配カムプレートと前記作
   動杆との係合により前記流体圧調整弁が操作され
   て、前記移動体が移動する側の流体圧シリンダの
   圧力が高くなるように前記勾配カムプレートの形
   状を定めてあることを特徴とするクロスレールの
   バランス装置。