JPS6080508A - 工作機械のバランス装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 いない；ラム背面側を有効活用できると共に各種のアタ
ッチメントをヘッドストックに装着した場合でもヘッド
ストックの移動精度ヲ品〈保持し得る簡単な構造の工作
機械用バランス装置垂直に上下動するサドルに対して水
平に前後動するヘッドストックを具えた工作機械におい
ては、サドル及びヘッドストックの重量バランスを取っ
て工作精度の保持及び均−化金図る必要がある。

最も簡単な構造のバランス装置の概念を表す第１図に示
すように１コラム１の上端部にチェノ２を掛ｆｆｉし、
とのチェノ２の一端をコラム１１ＣＧって昇降するサド
ル３に連結すると共にサドル３に対して水平に前後動自
在に支持されたヘッドストック４とこのサドルとの重量
和に等しいカウンタウェイト５をチェ７２の他端に連結
したものでは、ヘッドストック４の重量によルサドル３
にコラム１から剥離するような転倒モーメントが発生し
、サドル３の円滑な上下動を阻害する欠点がある。しか
も、ヘッドストック４の前後動に伴ってこのヘッドスト
ック４が前下シとなったシ或いは後ろ１夛となったシす
るため、加工精度の低下と相俟ってサドル３０円、清な
上下動を一層困難なものとしている。

この欠点をなくすために改良さオしたバランス装置の概
略構造を表す第２図に示すように、コラム１０１の上端
に突設さｔ’した垂直な旋回軸１０２に旋回アーム１０
３ｔ−回動自在Ｉｌｃ取シ付け、コラム１０１の上端部
に掛は渡さｎたサドル懸吊チェノ１０４の両端をコラム
１０１に清って垂直に昇降するサドル１０５とこのサド
ル１０５０重量に対応したサドル用カウンタウェイ）　
１０６とに連結する一方、旋回アームエｏ３に掛は渡さ
れたヘッドストック懸吊チェノ１０７の両端をサドル１
０５に対して水平に前後動自在に支持されたヘッドスト
ックｌｏ８とこのヘッドストック１０８の重量と対応し
たヘッドストック用カウンタウェイト１０９とに連結し
たものが知られている。ヘッドストック１０８に対する
ヘッドストック懸吊チェノ１０７の連結位置をヘッドス
トック１０８の図示しない重心点の真上に設定すると共
にヘッドストック１０８の前後動に追従して旋回アーム
１０３ｔ−旋回軸１０２を中心に回動させることによル
、ヘッドストック１０８がどの位置にあってもヘッドス
トック１０８に前下シや後ろ下シ等のモーメントが発生
せず、高精度な加工を達成できる。

ところが、このバランス装置ではへラドストック１０８
が取シ付けられていない側のコラム１０１の背面にヘッ
ドストック用カウンタウェイト１０９！配置する必要が
あル、このヘッドストック用カウンタウェイト１０９＃
′ｉサドル１０５の昇降に伴って上下動すると共にヘッ
ドストック１０８の前後動に伴って前後に振らなければ
ならないことから、コラム１０１の背面側のスペースを
他の目的に使うことができない。又、旋回アーム１０３
の回動に追従してヘッドストック用カウンタウェイト１
０９を前後に安全に振るための特別な工夫が必要であシ
、機構の複雑化及びコスト高を招来する。更に、ヘッド
ストック１０８に各種の加工アタッチメントを装着した
場合、ヘッドストック懸吊チェノ１０７の連結箇所を新
たなヘッドストック１０８の重心点の真上Ｋ　＄　ｍｂ
することでこのヘッドストック１０８の前倒れを防止す
ることができるものの、加工アタッチメントの重量分が
サドル１０５に対するヘッドストック１０８の摺動案内
面に負荷し、案内面の精度が低下すると同時にコラム１
０１Ｖｃわずかながら転倒モーメントが作用するため、
結果として加工精度のばらつきや低下等を招来すること
となる。

本発明はかかる従来のバランス装置における上述した種
々の不具合に艦み、ヘッドストックが取ル付けられてい
ないコラム背面ｆ！ＩＩを有効利用できると共に各種の
加工アタッチメント’２ヘッドストックに装着した場合
でもコラムに転倒モーメントが負荷せず、加工精度を高
く保持し得る簡単な構造のバランス装置を提供すること
を目的とする。

この目的を達成する本発明の工作機械のバランス装置に
かかる構成は、コラムに泊って上下動自在に支持さ７’
したサドルと、このサドルの上下動方向と直角に前後動
自在に轟該サドルに支持されたヘッドストックとｔ有す
る工作機械において、前記コラム上に前記上下動方向と
平行な軸回シに回動可能に取シ付けらｎ且つ前記ヘッド
ストックの記彼動に伴ってＭ動する旋回アームと、この
旋回アームに取シ付けら７’Ｌ且つ前記コラムに負荷す
る転倒モーメントを打ち消す転倒モーメント除去ウェイ
トと、前記コラム内に上下動自在に収納さｎ且つ前記サ
ドル及び前記ヘッドストックの重量和に等しいカウンタ
ウェイトと、前記コラムの上端部に掛は渡さｎ且つ両端
が前記サドルと前記カウンタウェイトとに連結されたサ
ドル懸吊テエンと、前記旋回アームに掛は渡さ九且つ一
端が前記ヘッドストックの重心点の鉛直上方に連結され
ると共に他端が前記カウンタウェイト忙連結さ′ｔ′し
たヘッドストック懸吊テエンと、このヘッドストック懸
吊チェン或いは前記サドル懸吊チェンの連結部のうち少
なくとも一箇所に分肢さ九且つこれらヘッドストック懸
吊チェン或いはサドル懸吊チェンに一定の張力を負荷す
る油圧シリンダとを具えたことを特徴とするものである
。

従って本発明によると、ヘッドストック用カウンタウェ
イトをコラム内を上下するサドル用カウンタクエイトと
共用させたことによ）、コラムの背面のスペースが空い
てここを他の目的トツクノ前後動に追従してヘッドスト
ック用カウンタウェイトを前後方向に振るための特別な
機構が全く不要となった。又、ヘッドストックに各種の
加工アタッチメントラ装着した場合には、ヘッドストッ
ク懸吊チェン或いはサドル懸吊チェンの張力を油圧シリ
ンダにょシ増加させて実質的に加工アタッチメントの重
量増加分だけ圧油で支えるようにしたので、ヘッドスト
ックに対するサドルの摺動案内面及びサドルに対するコ
ラムの摺動案内面が変形せず、正確な移動を案内するこ
とができる。と牡と相俟ってコラムに作用する軽倒モー
メント金旋回アームに取ル付けた転倒モーメント除去ウ
ェイトにょシ打ち消し、加工アタッチメントを付加した
場合にはこの転倒モーメント除去ウェイトラ旋回アーム
Ｋ　Ｇつて移動させてバランスを取るよつにしたので、
ヘッドストックを常に高精度に前後動させることができ
、加工９１１度を高い領域で均一に保持することが可能
である。

以下、本発明忙よる工作機械のバランス装置の一実施例
について第３図〜第５口金参照しながら詳細に説明する
。

本実施例の外観を表す第３図に示すように、コラム１１
に鉛直方向に昇降自在に取シ伺けらｎたサドル１２には
、水平方向に前後動自在にヘッドストック１３が取シイ
リけらｎておシ、サドル１２の昇降方向と平行な旋回軸
１４を中心に水平に回動する旋回アーム１５は、コラム
１１の上端に支持さｎている。コラム１１内にはサドル
１２の重量とヘッドストック１３の重量との和に等しい
重量のカウンタウェイト１６が昇降自在に収納さｎてお
シ、コラム１１の上端に本実施例では前後一対ずつ回転
自在に取勺伺けられた遊動スプロケット１７にそ扛ぞｎ
掛は渡さｎろ一対のサドル懸吊チェン１８の両端は、こ
のカウンタウェイト１６とサドル１２とに連結式れてい
る。同様にヘッドストック１３の上方に位置する前記旋
回アーム１５の先端部及び旋回軸１４の直上の旋回アー
ム１５の中央部に回転自在に取ル付けら扛た一対の遊動
スプロケット１９に掛は渡されるヘッドストック懸吊チ
ェン２０の両端は、カウンタウェイト１６及びヘッドス
トック１３に連結さｎている。このヘッドストック懸吊
チェン２０とヘッドストック１３との連結部分の断面桁
端を表す第４図に示すように、ヘッドストック１３の上
端面には前後両端部がこのヘッドストック１３に固着さ
れた枠形のブラケット２１には、ヘッドストック懸吊チ
ェン２０の一端に連結さ扛た棒状のチェンハンガ２２が
摺動自在に貫通する長孔２３が前後方向に形成さ几てｉ
−シ、スライド軸受２４を介してブラケット２１の底面
に活って前後方向に摺動し得るシリンダブロック２５に
は、テエンハンガ２２の下端に一対的に取シ付けら扛た
ピストン２６が上下に摺動自在に嵌着さ扛ている。この
シリンダブロック２５には図示しない圧油供給源からの
圧油を給排する油路２７が形成さｎておル、この油路２
７からシリンダブロック２５内に圧油が供給さ几ると、
ピストン２６の上端面とシリンダブロック２５との開に
圧油が介在した状態とな夛、ヘッドストック懇吊チェン
２０にこの圧油の圧力と対応した張力が負荷するように
なっている。又、ヘッドストック懸吊チェノ２０とカウ
ンタウェイト１６との連結部分の断面構造を表す第５図
に示すように、ヘッドストック懸吊チェノ２０の他端に
連結さｎた棒状のチェノハンガ２８とカウンタウェイト
１６との間にはスラスト軸受２９が介装さｉｔておル、
旋回アーム１５の回動に伴ってヘッドストック懸吊チェ
ノ２０に無理なねじれが作用しないようＫなっている。

このような観点からチェノハンガ２８と旋回軸１４とが
同軸状をなすようにヘッドストック懸吊テエン２０の懸
吊位置を適宜設定することが望ましい。サドル１２の昇
降方向と平行にこのサドル１２を貫通するスプライン軸
・３０は回転自在にコラム１１に取シ付けられておシ、
このスプライン軸３０の上端には旋回アーム１５に一体
的に固設した円弧状をなすセグメントギヤ３１と噛み合
うピニオン３２が一体的に取ル付けら牡、スプラインａ
３０の回転によシ旋回アーム１５が旋回軸１４を中心と
して回動するようになっている。

サドル１２にはこのスプライン軸３０にスプライン嵌合
する駆動スプロケット３３が回転自在に装着されておシ
、この駆動スズロケット３３にはヘッドストック１３０
前後方向に両端が張シ渡された同期チェノ３４がサドル
１２に回転自在に取シ付けらｎた一対のテンションスプ
ロケット３５を介して巻き掛けら北ている。つまル、チ
ェノハンガ２２の直下にヘッドストック１３の重心点が
あるようにヘッドストック懸吊チェノ２０に連結された
ヘッドストック１３が前後動した場合、同期チェノ３４
によシ駆動スプロケット３３が駆動さ九、旋回アーム１
５の先端部が常にヘッドストック１３の重心点の直上近
傍に自動的に回動するように旋回アーム１５を自動的に
同期旋回させるようになっている。

この旋回アーム１５の同期旋回ｍ構は本実施例以外に従
来から用いらｎでいるものヲ刷用することができる。な
お、ヘッドストック１３には加工アタッチメントラ装着
した場合の重心点の移動に対処するため、シリンダブロ
ック２５をヘッドストック１３に対して前後動させ、ヘ
ッドストック懸吊チェノ２０による懸吊位置が常にヘッ
ドストック１３０重心点の真上に位置するように設定す
る油圧シリンダ３６がチェンノーンガ２２に連結さ九た
状態で取シ付けられている。一方、旋回アーム１５の後
端部にはサドル１２及びヘッドストック１３等によるコ
ラム１１の転倒モーメントを打ち消す転倒モーメント除
去ウェイト３７が旋回アーム１５に沿って摺動自在に支
持さｎており、更に加工アタッチメントをヘッドストッ
ク１３に装着した場合の転倒モーメントの発生を防止す
るため、転倒モーメント除去ウェイト３７’を移動させ
る油圧シリンダ３８が旋回アーム１５に設けられている
。なお、この転倒モーメント除去ウェイト３７や前記長
孔２３に溢ったテエンノ・ンガ２２の駆動手段として本
実施例の油圧シリンダ３６．３８以外に電気的或いは機
械的手段を用いることも可能であル、転倒モーメント除
去ウェイト３７を旋回アームエ５に固定して補助ウェイ
トを着脱するようにしても良い。又、ピストン２６及び
油路２７を具えた油圧シリンダの構造をヘッドストック
懸吊テエン２０とカウンタウェイト１６との連結部か或
いはサドル懸吊ナエン１８とカウンタウェイト１６との
連結部か或いはサドル懸吊チェン１８とサドル１２との
連結部に採用しても良い。

従って、加工アタッチメントラヘッドストック１３に装
着しない場合、油路２７からシリンダブ日ツク２５内に
ヘッドストック１３の重量と等しい張力がヘッドストッ
ク懸吊ナエン２０に作用するような圧力の圧油全供給す
る。この結果、カウンタウェイト１６はサドル１２とヘ
ッドストック１３との重量オロと等しく設定さ扛ている
ので、サドル懸吊チェノ１８にはサドル１２の重量と等
しい張力が作用すると共にヘッドストック懸吊テエン２
０にはヘッドストック１３０重景重量しい張力が作用し
、ヘッドストック１３はその重心点の鉛直上方をヘッド
ストック懸吊チェノ２ｏで吊シ下げられていることと相
俟って重量的にもモーメント的にもバランスが保たｉし
ている。一方、サドル１２及びヘッドストック１３の位
置にょシ発生するコラム１１の転倒モーメントは、旋回
アーム１５の後端部に取シ付けられた転倒モーメント除
去ウェイト３７によシ打ち消されておシ、コラム１１４
．バランスが保た１１．ておル、ヘッドストック１３の
位置精度を高く保持することができる。

ヘッドストック１３が前後動すると旋回アーム１５も同
期回動するため、旋回アーム１５の先端からヘッドスト
ック懸吊チェノ２ｏとヘッドストック１３との連結点ま
での距離が変化してヘッドストック懸吊チェノ２ｏの張
力が変化するように作用するが、シリンダブロック２５
内の圧油によシピストン２６とシリンダブロック２５と
の相対位置が変わってヘッドストック懸吊テエン２０の
張力が常に一定に保持される。

このため、ヘッドストック１３やコラム１１のバランス
は何ら変化せず、ヘッドストック１３が前倒ｎや後ろ倒
れとなるような虞はない。

一方、ヘッドストック１３に加工アタッチメントを装着
した場合、シリンダブロック２５内への圧油の供給圧力
を加工アタッチメントの重量に相当する分だけ高め、ヘ
ッドストック懸吊チェノ２０にはヘッドストック１３と
加工アタッチメントとの重量和に等しい張力を負荷させ
る。又、油圧シリンダ３６を作動して加工アタッチメン
トを付加したことによるヘッドストック１３の新たな重
心点の鉛直上方にチェノハンガ２２が位置するよう、ヘ
ッドストック１３に対するヘッドストック懸吊テエン２
ｏの連結位置をずらす。更に、転倒モーメント除去ウェ
イト３７を油圧シリンダ３８により押し出して加工アタ
ッチメントの増加によるコラム１１の転倒モーメントの
発生分だけこｎ’ｌ打ち消すようにする。この結果、サ
ドル１２には加工アタッチメントの重量分の荷重が作用
せず、コラム１１及ヒヘツドストツク１３のバランス（
３：前述した場合と全く同様に保たれ、ヘッドストック
１３の前後動に関係なく高精度な加工が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は工作機械のバランス装置の基本的な構造全表す
原理図、第２図はこれを改良した従来の工作機械のバラ
ンス装置の構造を表す概念図、第３図は本発明による工
作機械のバランス装置の一実施例の外観を表す斜視図、
第４図はそのヘッドストックとヘッドストック懸吊チェ
ノとの連結部分の構造を表す断面図、第５図はカウンタ
ウェイトとヘッドストック懸吊チェノとの連結部分の構
造を表す断面図であシ、図中の符号で １１けコラム、 １２けサドル、 １３けヘッドストック、 １４は旋回軸、 １５は旋回アーム、 １６Ｆｉカウンタウエイト、 １８＃′ｉサドル懸吊テエン、 ２０はヘッドストック懸吊テエン。 ２１ｉｌｔブラケツト、 ２５Ｆｉシリンダブロツク、 ２６＃ｉピストン、 ２７は油路、 ３０はスプライン軸、 ３１はセグメントギヤ、 ３２はピニオン、 ３３は駆動スプロケット、 ３４は同期チェノ、 ３６．３８は油圧シリンダ、 ３７は転倒モーメント除去ウェイトである。 特許出願人 三菱重工業株式会社 彷代理人 弁理士光石士部 （他１名）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. コラムに沿って上下動自在に支持されたサドルと、この
   サドルの上下動方向と直角に前後動自在に当該サドル忙
   支持されたヘッドストックとを有する工作機械において
   、前記コラム上に前記上下動方向と平行な軸回、９に回
   動可能に取シ付けられ且つ前記ヘッドストックの前後動
   に伴って回動する旋回アームと、この旋回アームに取シ
   付けら九且つ前記コラムに負荷する転倒モーメントを打
   ち消す転倒モーメント除去ウェイトと、前記コラム内に
   上下動自在に収納され且つ前記サドル及び前記ヘッドス
   トックの重量和に等しいカランタウエイトと、前記コラ
   ムの上端部に掛は渡され且つ両端が前記サドルと前記カ
   ウンタウェイトとに連結されたサドル懸吊チエンと、前
   記旋回アームに掛は渡さｎ且つ一端が前記ヘッドストッ
   クの重心点の鉛直上方に連結されると共に他端が前記カ
   ランタウエイトに連結されたヘッドストック懸吊チェン
   と１このヘッドストック懸吊チェン或いは前記サドル懸
   吊チェンの連結部のうちの少なくとも一箇所に介装され
   且つと九らヘッドストック懸吊チェン或いはサドル懸吊
   チェンに一定の張力を負荷する油圧シリンダと金具えた
   ことを特徴とする