KR20080108453A - 공작기계용 주축 밸런서 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 주축유닛을 상방으로 안정적으로 인장(引張)가압하여, 주축유닛을 승강구동하는 승강구동수단의 부하를 확실하고도 효과적으로 경감시키고, 기존의 공작기계에 용이하게 적용할 수 있으며, 내구성이 뛰어나고, 소형화가 가능하며, 구조가 간단하여 제작비용면에서 유리한 공작기계용 주축 밸런서를 제공한다.

주축 밸런서(30)는, 실린더 본체(32)와 로드(33)와 압축가스를 갖는 가스 스프링(31)을 구비하고, 상기 가스 스프링(31)이 주축유닛(10)의 상방위치에 설치되며, 가스 스프링(31)의 로드(33)에 작용하는 가압력에 의해 주축유닛(10)을 상방으로 인장가압할 수 있도록, 로드(33)의 하단부가 주축유닛(10)에 연결되어, 상기 가스 스프링(31)의 가압력에 의해 승강구동기구(20)의 부하가 경감된다.

Description

공작기계용 주축 밸런서{MACHINE TOOL MAIN SPINDLE BALANCER}

본 발명은, 가스 스프링에 의해 주축유닛을 상방으로 인장(引張)가압하여, 주축유닛을 승강구동하는 승강구동수단의 부하를 경감시킬 수 있는 공작기계용 주축 밸런서에 관한 것이다.

종래, 머시닝 센터 등의 공작기계에는, 공구를 장착하기 위한 주축과 상기 주축을 회전구동시키는 전동모터를 갖는 주축유닛이 설치되고, 상기 주축유닛이 승강구동기구에 의해 지지되어 승강구동된다. 이러한 종류의 승강구동기구는, 통상적으로 연직(鉛直)의 볼나사 샤프트와, 상기 볼나사 샤프트에 나사결합되어 주축유닛에 연결된 볼나사 너트와, 전동모터를 가지며, 전동모터로 볼나사 샤프트를 회전구동함으로써, 볼나사 너트와 함께 주축유닛을 승강구동하도록 구성되어 있다.

그러나, 이러한 종류의 공작기계에서는, 중량이 무거운 주축유닛을 승강구동기구에 의해 지지하여 승강구동해야만 하기 때문에, 승강구동기구의 부하가 커진다. 따라서, 주축유닛의 상하방향의 위치 정밀도가 저하될 우려가 있고, 주축유닛의 승강속도를 한층 고속화하기가 어려우며, 승강구동기구가 대형화되어 제작비가 고가화된다는 등의 문제가 발생한다. 이에, 공작기계의 승강구동기구의 부하를 경감시키도록 한 각종 주축 밸런서가 실용을 위해 제공되고 있다(예컨대, 특허문헌 1 ∼4 참조).

특허문헌 1의 주축 밸런서는, 주축유닛의 상측에 설치된 유압 실린더와, 유압 실린더의 피스톤에 의해 구획된 양 오일챔버에 접속된 방향전환밸브와, 방향전환밸브를 통해 유압 실린더에 유압을 공급하는 유압공급기구와, 방향전환밸브를 전환제어하는 제어장치를 구비하고, 유압 실린더의 피스톤로드가 하방으로 연장되어 주축유닛에 연결되어 있다. 승강구동기구에 의해 주축유닛을 승강구동할 때, 주축유닛의 승강에 동기하여 유압 실린더의 피스톤로드를 신축구동하는 동시에, 그 유압 실린더에 의해 주축유닛의 중량과 거의 동등한 상방을 향하는 힘을 발생시킨다.

특허문헌 2의 주축 밸런서는, 인장 스프링과 체인과 스프로킷을 구비하고, 인장 스프링이 칼럼의 내부에 연직(鉛直)으로 설치되며, 체인이 주축유닛의 상측에서 스프로킷에 U턴 형상으로 걸림장착되어 있다. 인장 스프링의 하단부가 베드에 연결되고, 체인의 양단부가 인장 스프링의 상단부와 주축유닛에 연결되며, 상기 인장 스프링에 의해 체인과 스프로킷을 통해 주축유닛이 상방으로 인장가압된다. 이러한 주축 밸런서에는, 인장 스프링의 진동을 제진(制振)하는 제진장치가 필요하게 된다.

한편, 본원 출원인은 특허문헌 3, 4와 같이, 가스 스프링을 구비한 주축 밸런서를 제안하여 실용화하고 있다. 이 주축 밸런서에서는 가스 스프링에, 압축가스가 충전된 실린더 본체와, 실린더 본체에 진퇴이동가능하게 삽입관통된 로드가 구비된다. 가스 스프링은 주축유닛과 그 하측의 베드와의 사이에 위치하며 하방을 향하도록 설치되고, 실린더 본체가 주축유닛에 내부에 끼워지는 형상으로 장착되 며, 상기 압축가스에 의해 실린더 본체에 대하여 로드가 하방으로 가압되고, 로드의 하단부가 베드에서 받아들여지며, 상기 가스 스프링에 의해 주축유닛이 밀어올려져 가압된다.

[특허문헌 1] 일본 특허공개공보 H6(1994)-297217호

[특허문헌 2] 일본 특허공개공보 제2003-191145호

[특허문헌 3] 일본 특허공개공보 제2002-96229호

[특허문헌 4] 일본 특허공개공보 제2002-254265호

특허문헌 1의 주축 밸런서에서는, 승강구동기구에 의해 주축유닛을 승강구동할 때, 유압 실린더에 의해 주축유닛의 중량과 거의 동등한 상방을 향하는 힘을 발생시키도록, 제어장치에 의해 방향전환밸브를 제어하기가 어렵다. 이 때문에, 주축유닛이 유압 실린더에 의한 제약을 받아 고속으로 승강하기가 어려우며, 유압 실린더 이외에 방향전환밸브와 유압공급기구와 제어장치 등을 설치해야만 하기 때문에, 구조가 복잡해지고 제작비용이 고가화된다.

특허문헌 2의 주축 밸런서에서는, 인장 스프링에 의해 주축유닛을 상방으로 인장가압하는데, 상기 인장 스프링은 주축유닛의 승강과 함께 탄성변형하여 신축하기 때문에, 인장 스프링의 소기의 기능을 유지하며 주축유닛의 승강 스트로크를 크게 하기가 어렵고, 게다가, 인장 스프링에서는 초기 장력이 필요하고, 단부에는 응력의 집중도 일어나기 때문에, 열화(劣化)나 파손의 우려가 높아 주축유닛을 상방으로 안정적으로 인장가압할 수가 없다. 또한, 인장 스프링용 제진장치가 필요해지기 때문에, 구조를 간단히 하여 제작비용을 저감시키는 데 있어서도 불리하다.

특허문헌 3,4의 주축 밸런서에서는, 가스 스프링에 의해 주축유닛이 상방으로 가압되므로 특허문헌 1,2의 문제점은 개선된다. 그러나, 상기 가스 스프링은, 주축유닛을 하측으로부터 밀어올려 가압하는 것으로서, 주축유닛과 그 하측의 베드와의 사이에 위치하도록 배치되기 때문에, 상기 가스 스프링이 기계가공작업 등의 방해가 될 우려가 있으며, 더욱이 주축유닛에 실린더 본체를 장착할 필요가 있기 때문에, 기존의 공작기계에 용이하게 적용시키기가 어렵다.

또한, 주축유닛의 대형화에 따라 그 중량이 무거워지고, 더욱이, 승강구동기구에서는 주축유닛과 함께 실린더 본체를 승강구동하게 되어, 즉, 가스 스프링이 중량이 매우 무거운 주축유닛과 실린더 본체를 밀어올려 가압하게 되기 때문에, 가스 스프링이 대형화된다. 또, 가스 스프링을 상하 반대방향으로 배치하여 실린더 본체를 베드에 장착했을 경우에도 동등한 과제가 발생한다.

본 발명의 목적은, 주축유닛을 상방으로 안정적으로 인장가압하여, 주축유닛을 승강구동하는 승강구동수단의 부하를 확실하고도 효과적으로 경감시키며, 기존의 공작기계에 용이하게 적용할 수 있고, 내구성이 우수하며, 소형화가 가능하고, 간단한 구조로 제작비용면에서도 유리한, 공작기계용 주축 밸런서를 제공하는 것이다.

청구항 1의 공작기계용 주축 밸런서는, 공구를 장착하기 위한 주축과 상기 주축을 회전구동하는 전동모터를 갖는 주축유닛과, 상기 주축유닛을 승강구동하는 승강구동수단을 구비한 공작기계에 있어서, 실린더 본체와, 실린더 본체에 대하여 적어도 상기 주축유닛의 승강 스트로크와 거의 동일한 소정의 스트로크로 진퇴이동이 가능하며 적어도 일단측부분이 실린더 본체의 일단부로부터 외부로 돌출된 로드와, 실린더 본체 내부의 적어도 일부에 수용되며 또한 상기 로드를 그 일단측부분의 실린더 본체로부터의 돌출량이 감소되는 퇴입(退入)방향으로 가압하는 압축가스를 갖는 가스 스프링을 구비하고, 로드에 작용하는 상기 가스 스프링의 가압력에 의해 상기 주축유닛을 상방으로 인장가압할 수 있도록 상기 로드의 일단부가 주축유닛에 연결되어, 상기 가스 스프링의 가압력에 의해 상기 승강구동수단의 부하를 경감시키도록 구성된 것을 특징으로 한다.

청구항 1의 발명에 있어서, 상기 로드의 기단(基端)부에, 실린더 본체에 기밀하게 슬라이딩할 수 있도록 내부에 끼워진 피스톤부가 형성되고, 상기 실린더 본체의 내부 중에서 상기 피스톤부보다도 로드측에 상기 압축가스가 수용된 압축가스 작동실이 형성되며, 상기 압축가스 작동실과는 독립적으로 형성되어 압축가스가 충전되고 또한 가스 연통로에 의해 압축가스 작동실에 연통된 압축가스 충전실이 설치될 수도 있다(청구항 2).

상기 압축가스 충전실은, 가스 스프링과 별개로 설치될 수도 있고, 가스 스프링에 일체로 설치될 수도 있다. 상기 후자의 경우, 상기 실린더 본체는, 상기 피스톤부가 내부에 끼워지는 내측 실린더와, 이 내측 실린더의 지름방향 외측에 위치하는 외측 실린더를 가지며, 상기 내측 실린더와 외측 실린더의 사이에 상기 압축가스 작동실이 형성될 수도 있다(청구항 3).

청구항 1의 발명에 있어서, 상기 로드는, 상기 일단측부분을 형성하는 일단측 로드부와, 상기 일단측 로드부보다 지름이 크고 그 기단부에 동축형상으로 연결되어 실린더 본체의 타단부로부터 외부로 돌출되는 타단측 로드부를 가지며, 상기 실린더 본체 내부의 거의 전역(全域)에 상기 압축가스가 수용된 압축가스 작동실이 형성되고, 상기 일단측 로드부와 타단측 로드부의 연결부가 실린더 본체의 내부에 수용되며, 그 연결부에 상기 압축가스 작동실의 압축가스의 가스압을 받는 링형상의 수압부(受壓部)가 형성될 수도 있다(청구항 4).

청구항 1∼4의 발명에 있어서, 상기 가스 스프링의 실린더 본체가, 주축유닛의 상방위치에 연직자세로 설치되고, 상기 로드의 일단부가 주축유닛의 상단부에 연결될 수도 있다(청구항 5). 또한, 상기 로드의 일단부가 체인부재와 스프로킷을 통해 주축유닛의 상단부에 연결될 수도 있다(청구항 6).

또한, 청구항 1의 가스 스프링을 구비하고, 실린더 본체에 작용하는 상기 가스 스프링의 가압력에 의해 상기 주축유닛을 상방으로 인장가압할 수 있도록 상기 실린더 본체의 타단부가 주축유닛에 연결되며, 상기 가스 스프링의 가압력에 의해 상기 승강구동수단의 부하를 경감시키도록 구성될 수도 있다. 이 경우, 청구항 2∼4의 발명을 적용할 수 있으며, 청구항 5, 6의 발명에 있어서, 로드의 일단부 대신에 실린더 본체의 타단부로 한 것을 적용할 수 있다.

청구항 1의 공작기계용 주축 밸런서에 따르면, 신축가능한 가스 스프링에 의해, 주축유닛의 승강의 자유도를 확보하면서, 주축유닛을 상방으로 확실하게 인장가압하고, 주축유닛이 승강하고 있는 상태에서도, 주축유닛에 대하여 그 중량과 거의 동등한 상방을 향하는 힘을 발생시켜 주축유닛을 효과적으로 지지할 수 있다. 즉, 주축유닛의 중량에 따라, 가스 스프링의 사이즈 및 형상과 압축가스의 압력을 적당히 설정하며, 그 압축가스의 압력을 이용하여, 가스 스프링에 의해 주축유닛을 상방으로 안정적으로 인장가압함으로써, 승강구동수단의 부하를 확실하고도 효과적으로 경감시킬 수 있고, 그 결과, 승강구동수단을 소형화할 수 있으며, 승강구동수단에 의한 주축유닛의 상하방향의 위치정밀도, 즉, 기계가공 정밀도를 확실하게 높여 주축유닛의 승강속도를 한층 고속화할 수 있게 된다.

더욱이, 가스 스프링을 주축유닛과 그 하측의 베드와의 사이에 위치시키지 않아, 공작기계작업 등의 방해가 되지 않도록 배치할 수 있고, 게다가, 주축유닛에 가스 스프링을 장착할 필요가 없게 되기 때문에, 주축유닛에 특별한 가스 스프링의 부착구조를 마련할 필요도 없으며, 로드와 주축유닛도 간단히 연결할 수 있기 때문에, 기존의 공작기계에 용이하게 적용할 수 있게 된다. 가스 스프링은, 인장 스프링과는 달리 내구성이 우수하며, 실린더 본체에 수용된 압축가스가 감소하여도 용이하게 보충하여 재기동할 수 있게 된다. 주축유닛에 가스 스프링을 장착할 필요가 없게 되기 때문에, 주축유닛을 필요이상으로 대형화할 필요가 없고, 그 주축유닛만 가스 스프링으로 가압하면 되므로, 가스 스프링의 소형화가 가능하고, 구조도 간단해져 제작비용면에서 유리하게 된다.

청구항 2의 공작기계용 주축 밸런서에 따르면, 로드의 기단부에, 실린더 본체에 기밀하게 슬라이딩할 수 있도록 내부에 끼워진 피스톤부가 형성되어 있기 때문에, 로드를 실린더 본체에 진퇴이동이 가능하게 확실히 가이드할 수 있고, 실린더 본체의 내부 중에서 피스톤부보다도 로드측에 압축가스가 수용된 압축가스 작동실이 형성되어 있기 때문에, 상기 압축가스 작동실의 압축가스에 의해 로드를 퇴입방향으로 확실히 가압할 수 있으며, 상기 압축가스 작동실과는 독립적으로 형성되어 압축가스가 충전되고 또한 가스 연통로에 의해 압축가스 작동실에 연통된 압축가스 충전실이 설치되어 있기 때문에, 로드의 진퇴이동에 따른 압축가스 작동실의 체적변화는 크지만, 그 때의 압축가스 가스압의 변화량을 억제하여, 주축유닛을 거의 일정한 가압력으로 인장가압할 수가 있다.

청구항 3의 공작기계용 주축 밸런서에 따르면, 실린더 본체는, 피스톤부가 내부에 끼워지는 내측 실린더와, 이 내측 실린더의 지름방향 외측에 위치하는 외측 실린더를 가지며, 상기 내측 실린더와 외측 실린더의 사이에 압축가스 작동실이 형성되어 있기 때문에, 가스 스프링에 압축가스 작동실을 일체로 컴팩트하게 설치할 수 있고, 주축 밸런서의 전체적인 구조를 컴팩트하게 하여 기존의 공작기계에 대한 부착 등이 유리해진다.

청구항 4의 공작기계용 주축 밸런서에 따르면, 로드는, 일단측부분을 형성하는 일단측 로드부와, 이 일단측 로드부보다도 지름이 크며 그 기단부에 동축형상으로 연결되어 실린더 본체의 타단부로부터 외부로 돌출하는 타단측 로드부를 가지기 때문에, 로드를 실린더 본체에 진퇴이동가능하게 확실히 가이드할 수 있으며, 실린더 본체 내부의 거의 전역에 압축가스가 수용된 압축가스 작동실이 형성되고, 일단측 로드부와 타단측 로드부의 연결부가 실린더 본체의 내부에 수용되며, 그 연결부에 압축가스 작동실의 압축가스의 가스압을 받는 링형상의 수압부가 형성되어 있기 때문에, 로드의 이탈을 방지한 상태에서 압축가스에 의해 퇴입방향으로 확실히 가압할 수 있어, 로드의 진퇴이동에 따른 압축가스 작동실의 체적변화, 즉, 압축가스의 가스압의 변화량을 억제하여, 주축유닛을 대략 일정한 가압력으로 인장가압할 수 있다. 또한, 실린더 본체의 내면에는 로드가 직접 슬라이딩하지 않기 때문에, 실린더 본체의 내면에 정밀한 경면(鏡面)가공이 불필요해져 실린더 본체의 제조면에서 유리해진다.

청구항 5의 공작기계용 주축 밸런서에 따르면, 가스 스프링의 실린더 본체가 주축유닛의 상방위치에 연직자세로 설치되며, 로드의 일단부가 주축유닛의 상단부에 연결되어 있기 때문에, 구조를 극력히 간단히 하여 주축유닛을 상방으로 확실하게 인장가압할 수가 있다.

청구항 6의 공작기계용 주축 밸런서에 따르면, 로드의 일단부가 체인부재와 스프로킷을 통해 주축유닛의 상단부에 연결되어 있기 때문에, 가스 스프링의 배치 자유도를 높여 주축유닛을 상방으로 확실하게 인장가압할 수가 있다.

도 1은 실시예 1의 주축 밸런서를 포함하는 공작기계의 측면도이다.

도 2는 실시예 1의 가스 스프링의 종단면도이다.

도 3은 실시예 2의 가스 스프링의 종단면도이다.

도 4는 실시예 3의 가스 스프링의 종단면도이다.

도 5는 실시예 4의 가스 스프링의 종단면도이다.

도 6은 실시예 5의 주축 밸런서를 포함하는 공작기계의 측면도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

M : 공작기계

10 : 주축유닛

13 : 주축

14 : 공구

15 : 전동모터

20 : 승강구동기구

30,30A,30B,30C,30D : 공작기계용 주축 밸런서

31,31A,31B,31C,31D : 가스 스프링

32,32A,32B,32C,32D : 실린더 본체

33,33B,33C,33D : 로드

34 : 압축가스

40 : 내측 실린더

40a : 가스 연통로

40b : 가스 연통포트

41 : 외측 실린더

50,50B,50C : 압축가스 작동실

51,51A : 압축가스 충전실

51a : 가스 호스

55 : 피스톤부

80,80C : 일단측 로드부

81,81C : 타단측 로드부

82,82C : 연결부

85,85C : 수압부(受壓部)

95 : 체인부재

96 : 스프로킷

본 발명의 공작기계용 주축 밸런서는, 실린더 본체와, 실린더 본체에 대하여 적어도 주축유닛의 승강 스트로크와 거의 동일한 소정의 스트로크로 진퇴이동이 가능하며 적어도 일단측부분이 실린더 본체의 일단부로부터 외부로 돌출된 로드와, 실린더 본체 내부의 적어도 일부에 수용되며 또한 로드를 그 일단측부분의 실린더 본체로부터의 돌출량이 감소되는 퇴입방향으로 가압하는 압축가스를 갖는 가스 스프링을 구비하고, 가스 스프링의 로드에 작용하는 가압력에 의해 주축유닛을 상방으로 인장가압할 수 있도록 로드의 일단부가 주축유닛에 연결되어 있다.

(실시예 1)

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 공작기계용 주축 밸런서(30 ; 이하, 주축 밸런서(30)라 함)는, 수직형 머시닝 센터 등의 공작기계(M)에 적용되어 있다. 한편, 도 1의 화살표 A의 방향을 전방으로 하여 설명하도록 한다.

공작기계(M)는, 칼럼(1)과, 칼럼(1)에 승강가능하게 가이드된 주축유닛(10)과, 주축유닛(10)을 승강구동하는 승강구동기구(20) 등을 구비하며, 상기 공작기계(M)에, 주축유닛(10)을 지지하여 승강구동기구(20)의 부하를 경감시키는 가스 스 프링(31)을 구비한 공작기계용 주축 밸런서(30 ; 이하, 주축 밸런서(30)라 함)가 부설되어 있다.

칼럼(1)의 전단부에는, 연직의 가이드 레일(2)이 설치되고, 주축유닛(10)의 프레임부재(11)의 후단부에 슬라이더(12)가 고정부착되며, 가이드 레일(2)에 슬라이더(12)가 걸림결합되어 주축유닛(10)이 승강가능하게 가이드된다.

주축유닛(10)은, 프레임부재(11)와, 프레임부재(11)의 앞부분에 연직축심둘레로 회전가능하게 지지되며 공구(14)를 하단부에 착탈가능하게 장착하기 위한 주축(13)과, 주축(13)을 회전구동하는 전동모터(15)를 갖는다. 전동모터(15)는, 프레임부재(11)의 앞부분의 상부측에 부착되어 주축(13)에 직결되어 있다. 전동모터(15)는, 제어장치(16)에 전기적으로 접속되며, 상기 제어장치(16)에 의해 구동제어되어 주축(13)과 함께 공구(14)가 회전구동된다.

승강구동기구(20)는, 칼럼(1)의 상단부측에 부착된 전동모터(21)와, 전동모터(21)에 직결되어 하방으로 연장되는 연직의 볼나사 샤프트(22)와, 볼나사 샤프트(22)에 나사결합되며 주축유닛(10)에 연결부(24)를 통해 연결된 볼나사 너트(23)를 갖는다. 전동모터(21)는, 제어장치(16)에 전기적으로 접속되어 상기 제어장치(16)에 의해 구동제어되고, 볼나사 샤프트(22)가 회전구동하면, 볼나사 너트(23)와 함께 주축유닛(10)이 승강구동된다.

다음으로, 주축 밸런서(30)에 대하여 상세히 설명한다.

도 1, 도 2에 나타낸 바와 같이 주축 밸런서(30)는, 가스 스프링(31)에 의해 주축유닛(10)을 상방으로 인장가압하여, 상기 가스 스프링(31)의 가압력에 의해 승 강구동기구(20)의 부하를 경감시키도록 구성되어 있다.

가스 스프링(31)은 주축유닛(10)의 상방위치에 연직자세로 설치되어 있다. 가스 스프링(31)은, 실린더 본체(32)와 로드(33)와 압축가스(34, 예컨대 압축질소가스)를 가지며, 실린더 본체(32)가, 예컨대, 브래킷(35)에 의해 칼럼(1)의 전방벽부에 고정되고, 상기 실린더 본체(32)로부터 로드(33)가 하방으로 연장되어 있다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 실린더 본체(32)는, 내측 실린더(40)와, 내측 실린더(40)의 지름방향 외측에 위치하는 외측 실린더(41)와, 내측 실린더(40) 및 외측 실린더(41)의 상하 양단부에 고정부착된 상측단 벽부재(42) 및 하측단 벽부재(43)와, 하측단 벽부재(43)에 고정된 로드 가이드부재(44)를 갖는다. 외측 실린더(41)와 상하 양단 벽부재(42,43)의 사이는 시일부재(45,46)로 시일되어 있다.

내측 실린더(40)에는 로드(33)의 피스톤부(55)가 기밀하게 슬라이딩할 수 있도록 내부에 끼워지며, 이를 위해 내측 실린더(40)의 내면에 경면가공이 실시되어 있다. 내측 실린더(40)의 하단측부분에 복수의 관통구멍으로 이루어지는 가스 연통로(40a)가 형성되어 있다. 상측단 벽부재(42)에는 공기배기구멍(42a)이 형성되어 있고, 하측단 벽부재(43)에는 로드 가이드 부착구멍(43a)이 형성되어 있다.

로드 가이드부재(44)는, 실린더형상부(44a)와 실린더형상부(44a)의 하단부로부터 돌출되는 플랜지형상의 맞닿음부(44b)를 가지며, 실린더형상부(44a)가 로드 가이드 부착구멍(43a) 내부에 끼워지고, 실린더형상부(44a)와 하측단 벽부재(43)의 사이가 시일부재(47)에 의해 시일되어 있다. 또한, 맞닿음부(44b)가 하측단 벽부재(43)에 하측으로부터 맞닿아 고정되며, 이 상태에서, 실린더형상부(44a)가 하측 단 벽부재(43)보다도 상측으로 돌출하여, 실린더형상부(44a)의 상단부가 가스 연통로(40a)보다 약간 상방에 위치하고 있다. 피스톤부(55)가 실린더형상부(44a)의 상단부에 걸림고정되면 하방으로 이동할 수 없게 되어, 가스 연통로(40a)가 피스톤부(55)에 의해 막히는 경우는 없다.

실린더 본체(32)의 내부에는, 피스톤부(55)의 하측에 있어서, 로드(55)와 실린더형상부(44a)와 하측단 벽부재(43)와 내측 실린더(40)로 둘러싸인 부분에, 압축가스(34)가 수용된 압축가스 작동실(50)이 형성되어 있고, 내측 실린더(40)와 외측 실린더(41)의 사이에 있어서, 내측 실린더(40)와 외측 실린더(41)와 상하 양단 벽부재(42,43)로 둘러싸인 부분에, 압축가스(34)가 충전된 압축가스 충전실(51)이 형성되어 있다. 이와 같이 가스 스프링(31)에는, 압축가스 작동실(50)과, 압축가스 작동실(50)과는 독립적으로 형성된 압축가스 충전실(51)이 일체로 설치되며, 압축가스 충전실(51)은 가스 연통로(40a)에 의해 압축가스 작동실(50)에 연통되어 있다.

로드(33)는, 실린더 본체(32)에 대하여 적어도 주축유닛(10)의 승강 스트로크와 거의 동일한 소정의 스트로크로 진퇴이동할 수 있도록, 로드(33) 및 실린더 본체(32)의 길이 등이 설정되어 있다. 로드(33)는, 그 상단부에 형성된 피스톤부(55)와, 피스톤부(55)로부터 하방으로 연장되는 로드부(56)를 가지며, 피스톤부(55)가 내측 실린더(40)에 시일부재(57)를 통해 기밀하게 슬라이딩할 수 있도록 내부에 끼워지며, 로드부(56)가, 로드 가이드부재(44)에 시일부재(58)를 통해 기밀하게 슬라이딩할 수 있도록 삽입통과되어 하방 외부로 돌출되어 있다.

피스톤부(55) 하면의 로드부(56)의 둘레에 링형상의 수압부(受壓部;55a)가 형성되고, 상기 수압부(55a)가 압축가스 작동실(50)의 압축가스(34)의 가스압을 받아, 로드(33)가 상방으로 가압되어 있다. 여기서, W(가스 스프링(31)의 가압력）≒ P(압축가스(34)의 가스압) × S(수압부(55a)의 면적)이 되고, W가 주축유닛(10)의 중량과 동등해지도록, 압축가스(34)의 가스압(P)과 수압부(55a)의 면적(S)이 설정되어 있다.

로드부(56)의 하단부에는 나사 축부(56a)가 설치되고, 상기 나사 축부(56a)에 로크 너트(59)가 나사결합되어 있다. 한편, 주축유닛(10)의 프레임부재(11)의 상단부에 나사 구멍(11a)이 형성되어, 상기 나사 구멍(11a)에 나사 축부(56a)가 나사결합되고, 로크 너트(59)가 프레임부재(11)의 상면에 압착되어, 로드(33)의 하단부가 주축유닛(10)의 상단부에 연결되어 있다. 한편, 나사 축부(56a)에 대한 로크 너트(59)의 나사결합위치를 조절함으로써, 로드(33)와 주축유닛(10)의 연결위치를 미세조절할 수가 있다.

상기 주축 밸런서(30)의 작용·효과에 대하여 설명하도록 한다.

상기와 같이, 가스 스프링(31)이 실린더 본체(32)와 로드(33)와 압축가스(34)를 가지며, 상기 가스 스프링(31)을 주축유닛(10)의 상방위치에 연직자세로 설치하고, 로드(33)의 하단부를 주축유닛(10)의 상단부에 연결하여, 가스 스프링(31)에 의해 주축유닛(10)을 상방으로 인장가압할 수가 있다.

그리고, 가스 스프링(31)에 의해 주축유닛(10)이 상방으로 인장가압된 상태를 유지하며, 승강구동기구(20)에 의해 주축유닛(10)이 하강구동되면, 가스 스프 링(31)의 실린더 본체(32)에 대하여 로드(33)가 진출하여 가스 스프링(31)이 신장하고, 승강구동기구(20)에 의해 주축유닛(10)이 상승구동되면, 가스 스프링(31)의 실린더 본체(32)에 대하여 로드(33)가 퇴입되어 가스 스프링(31)이 수축한다.

이와 같이, 신축가능한 가스 스프링(31)에 의해 구조를 극력히 간단히 하여, 주축유닛(10)의 승강의 자유도를 확보하면서, 주축유닛(10)을 확실하게 상방으로 인장가압하여, 주축유닛(10)이 정지하고 있는 상태는 물론, 승강하고 있는 상태에서도, 주축유닛(10)에 대하여 그 중량과 거의 동등한 상방을 향하는 힘을 발생시켜, 주축유닛(10)을 효과적으로 지지할 수가 있다.

즉, 주축유닛(10)의 중량에 따라, 가스 스프링(31)의 사이즈 및 형상과 압축가스(34)의 압력을 적당히 설정하고, 그 압축가스(34)의 압력을 이용하여, 가스 스프링(31)에 의해 주축유닛(10)을 상방으로 안정적으로 인장(引張)가압함으로써, 승강구동기구(20)의 부하를 확실하고도 효과적으로 경감시킬 수 있으며, 그 결과, 승강구동기구(20)를 소형화할 수 있고, 승강구동기구(20)에 의한 주축유닛(10)의 상하방향의 위치 정밀도, 즉, 기계가공 정밀도를 확실히 높여 주축유닛(10)의 승강 속도를 한층 고속화시킬 수 있게 된다.

더욱이, 가스 스프링(31)을 주축유닛(10)과 그 하측의 베드와의 사이에 위치시키지 않아, 공작기계작업 등의 방해가 되지 않도록 배치할 수 있으며, 게다가, 주축유닛(10)에 가스 스프링(31)을 장착할 필요가 없게 되기 때문에, 주축유닛(10)에 특별한 가스 스프링(31)의 부착구조를 마련할 필요도 없고, 로드(33)와 주축유닛(10)간의 연결도 간단히 수행할 수 있으므로, 기존의 공작기계(M)에 용이하게 적 용시킬 수 있게 된다.

가스 스프링(31)은, 인장 스프링과는 달리 내구성이 우수하며, 실린더 본체(32)에 수용된 압축가스(34)가 감소하여도 용이하게 보충하여 재기동할 수 있게 된다. 주축유닛(10)에 가스 스프링(31)을 장착할 필요가 없게 되기 때문에, 주축유닛(10)을 필요이상으로 대형화할 필요없이, 그 주축유닛(10)만 가스 스프링(31)으로 가압하면 되므로, 가스 스프링(31)을 소형화할 수 있고 구조도 간단해져 제작비용면에서 유리하게 된다.

로드(33)의 상단부에, 실린더 본체(32)에 기밀하게 슬라이딩할 수 있도록 내부에 끼워진 피스톤부(55)를 형성하였기 때문에, 로드(33)를 실린더 본체(32)에 진퇴이동이 가능하도록 확실히 가이드할 수 있으며, 실린더 본체(32)의 내부 중에서 피스톤부(55)보다도 로드측(하측)에 압축가스(34)가 수용된 압축가스 작동실(50)을 형성하였기 때문에, 상기 압축가스 작동실(50)의 압축가스(34)에 의해 로드(33)를 상방으로 확실히 가압할 수 있고, 상기 압축가스 작동실(50)과는 독립적으로 형성되어 압축가스(34)가 충전되며 또한 가스 연통로(40a)에 의해 압축가스 작동실(50)에 연통된 압축가스 충전실(51)을 설치하였기 때문에, 로드(33)의 진퇴이동에 따른 압축가스 작동실(50)의 체적변화는 크지만, 그 때의 압축가스(34)의 가스압의 변화량을 억제하여, 주축유닛(10)을 대략 일정한 가압력으로 인장가압할 수가 있다.

실린더 본체(32)는, 피스톤부(55)가 내부에 끼워지는 내측 실린더(40)와, 상기 내측 실린더(40)의 지름방향 외측에 위치하는 외측 실린더(41)를 가지며, 상기 내측 실린더(40)와 외측 실린더(41)의 사이에 압축가스 충전실(51)을 형성하였기 때문에, 가스 스프링(31)에 압축가스 작동실(51)을 일체로 컴팩트하게 설치할 수 있고, 주축 밸런서(30)의 전체적인 구조를 컴팩트하게 하여 기존의 공작기계(M)에 대한 부착 등에 유리해진다.

(실시예 2)

도 3에 나타낸 바와 같이, 주축 밸런서(30A)는, 가스 스프링(31A)과, 가스 스프링(31A)과 별개로 설치된 압축가스 충전실(51A)을 구비하고, 상기 가스 스프링(31A)을, 실시예 1의 가스 스프링(31) 대신에 공작기계(M)에 적용한 것이다. 한편, 실시예 1과 동일한 것에 대해서는 동일한 부호를 사용하고 설명을 생략하기로 한다.

가스 스프링(31A)은, 실린더 본체(32A)와 로드(33)와 압축가스(34)를 가지며, 실린더 본체(32A)는, 실시예 1의 실린더 본체(32)에 있어서 외측 실린더(41)를 생략하고, 내측 실린더(40)와 상측단 벽부재(42)와 하측단 벽부재(43)를 부분적으로 변경한 형태로 형성되어 있으며, 실린더 본체(32A)의 내부에 압축가스 작동실(50)이 형성되어 있다.

실린더 본체(32A)는, 실린더부재(40A)와, 실린더부재(40A)의 상하 양단부에 고정부착된 상측단 벽부재(42A) 및 하측단 벽부재(43A)와, 하측단 벽부재(43A)에 고정된 로드 가이드부재(44)를 갖는다. 실린더부재(40A)가 실시예 1의 내측 실린더(40)에 상당하는 것이며, 상기 실린더부재(40A)에는, 실시예 1의 복수의 연통로(40a) 대신에, 압축가스 작동실(50)에 면하는 연통포트(40b)가 형성되어 있다. 실린더부재(40A)와 상하 양단 벽부재(42A,43A)의 사이는 시일부재(45A,46A)로 시일 되어 있다. 상측단 벽부재(42A)에 공기배기구멍(42a)이 형성되어 있고, 하측단 벽부재(43A)에 로드 가이드 부착구멍(43a)이 형성되어 있다.

압축가스 충전유닛(51Aa)에, 압축가스(34)가 충전된 압축가스 충전실(51A)이 설치되고, 상기 압축가스 충전유닛(51Aa)으로부터 연장되는 가스 호스(51Ab)가 연통포트(40b)와 접속되어, 가스 연통로에 상당하는 가스 호스(51Ab)와 연통포트(40b)에 의해, 압축가스 작동실(50)과 압축가스 충전실(51A)이 연통되어 있다. 본 주축 밸런서(30A)에 따르면, 가스 스프링(31A)을 실시예 1의 가스 스프링(31)보다 소형화할 수 있어, 가스 스프링(31A)의 설치공간을 작게 할 수 있다는 점에서 유리하게 된다. 그 밖에는 실시예 1과 같은 작용·효과를 거둔다.

(실시예 3)

도 4에 나타낸 바와 같이 주축 밸런서(30B)는, 가스 스프링(31B)을 구비하며 상기 가스 스프링(31B)을, 실시예 1의 가스 스프링(31) 대신에 공작기계(M)에 적용한 것이다. 가스 스프링(31B)은, 실린더 본체(32B)와 로드(33B)와 압축가스(34)를 가지며, 실린더 본체(32B)로부터 로드(33)가 상하 양쪽으로 연장되고, 실린더 본체(32B) 내부의 거의 전역에 압축가스(34)가 수용된 압축가스 작동실(50B)이 형성되어 있다.

실린더 본체(32B)는, 실린더부재(60)와, 실린더부재(60)의 상하 양단부에 고정부착된 상측단 벽부재(61) 및 하측단 벽부재(62)와, 상측단 벽부재(61)에 고정된 상측 로드 가이드부재(63)와, 하측단 벽부재(62)에 고정된 하측 로드 가이드부재(64)를 갖는다. 실린더부재(60)와 상하 양단 벽부재(61,62)의 사이는 시일부 재(65,66)로 시일되며, 상하 양단 벽부재(61,62)에는 로드 가이드 부착구멍(61a,62a)이 형성되어 있다.

상측 로드 가이드부재(63)는, 실린더형상부(63a)와 실린더형상부(63a)의 상단부로부터 돌출되는 플랜지형상의 맞닿음부(63b)를 가지며, 실린더형상부(63a)가 로드 가이드 부착구멍(61a) 내부에 끼워져, 실린더형상부(63a)와 상측단 벽부재(61)의 사이가 시일부재(67)에 의해 시일되어 있다. 실린더형상부(63a)의 내면부에 있어서, 상단부에 더스트 시일(70)이 장착되고, 그 하측에 시일부재(71)가 장착되며, 그 하측에 오목부(63c)가 형성되고, 상기 오목부(63c)에 윤활용의 그리스(72)가 충전되며, 그 하측에 슬라이딩성이 양호한 로드 가이드(73)가 장착되어 있다. 한편, 오목부(63c)에는 윤활용 오일을 충전하여도 되고, 아무것도 충전하지 않아도 무방하다.

하측 로드 가이드부재(64)는, 실린더형상부(64a)와 실린더형상부(64a)의 하단부로부터 돌출되는 플랜지형상의 맞닿음부(64b)를 가지며, 실린더형상부(64a)가 로드 가이드 부착구멍(62a) 내부에 끼워져, 실린더형상부(64a)와 하측단 벽부재(62)의 사이가 시일부재(68)에 의해 시일되어 있다. 실린더형상부(64a)의 내면부에 있어서, 하단부에 더스트 시일(75)이 장착되고, 그 상측에 시일부재(76)가 장착되며, 그 상측에 오목부(64c)가 형성되고, 상기 오목부(64c)에 윤활용의 그리스(77)가 충전되며, 그 상측에 슬라이딩성이 양호한 로드 가이드(78)가 장착되어 있다. 한편, 오목부(64c)에는 윤활용 오일을 충전하여도 되고, 아무것도 충전하지 않아도 무방하다.

로드(33B)는, 실린더 본체(32B)에 대하여 적어도 주축유닛(10)의 승강 스트로크와 거의 같은 소정의 스트로크로 진퇴이동이 가능하도록, 로드(33B) 및 실린더 본체(32B)의 길이 등이 설정되어 있다. 로드(33B)는, 실린더 본체(32B)의 하측 로드 가이드부재(64)로부터 하방 외부로 돌출되는 하단측 부분을 형성하는 일단측 로드부(80)와, 일단측 로드부(80)보다 지름이 크고 그 상단부에 동축형상으로 연결되어 실린더 본체(32B)의 상측 로드 가이드부재(63)로부터 상방 외부로 돌출되는 타단측 로드부(81)를 갖는다.

일단측 로드부(80)가 하측 로드 가이드부재(64)에 로드 가이드(78)를 통해 슬라이딩 가능하게 삽입통과되고, 상기 일단측 로드부(80)와 하측 로드 가이드부재(64)의 사이가 더스트 시일(75), 시일부재(76), 그리스(77)에 의해 시일되며, 타단측 로드부(81)가 상측 로드 가이드부재(63)에 로드 가이드(73)를 통해 슬라이딩 가능하게 삽입통과되고, 상기 타단측 로드부(81)와 상측 로드 가이드부재(63)의 사이가 더스트 시일(70), 시일부재(71), 그리스(72)에 의해 시일되어 있다.

일단측 로드부(80)와 타단측 로드부(81)의 연결부(82)가 실린더 본체(32B)의 내부에 수용되고, 그 연결부(82)에서는, 일단측 로드부(80)의 상단부에 설치된 나사축부(83)가, 타단측 로드부(81)보다 지름이 큰 원판형상의 걸림고정부재(84)를 통해 타단측 로드부(81)에 나사결합되어 일단측 로드부(80)와 타단측 로드부(81)가 연결되고, 이들 로드부(80,81)에 걸림고정부재(84)가 고정되어 있다.

걸림고정부재(84)가 상측 로드 가이드부재(63)의 실린더형상부(63a)에 맞닿으면 로드(32B)가 상한위치가 되고, 걸림고정부재(84)가 하측 로드 가이드부재(64) 의 실린더형상부(64a)에 맞닿으면 로드(32B)가 하한위치가 되며, 로드(32B)는, 로드부(80,81)가 로드 가이드부재(64,63)에 삽입통과된 상태를 유지하고, 이 상한위치와 하한위치의 사이에서 이탈이 방지된 상태로 진퇴이동할 수 있게 된다.

걸림고정부재(84) 하면의 일단측 로드부(80)의 둘레에 링형상의 수압부(85)가 형성되고, 상기 수압부(85)가 압축가스 작동실(50B)의 압축가스(34)의 가스압을 받아 로드(33B)가 상측으로 가압되어 있다. 여기서, W(가스 스프링(31B)의 가압력）≒ P(압축가스(34)의 가스압) × S(수압부(85)의 면적)가 되며, W가 주축유닛(10)의 중량과 동등해지도록, 압축가스(34)의 가스압(P)과 수압부(85)의 면적(S ; 즉, 일단측 로드부(80)와 타단측 로드부(81)의 직경)이 설정되어 있다.

일단측 로드부(80)의 하단부에는 나사 축부(87)가 설치되고, 상기 나사 축부(87)에 로크 너트(88)가 나사결합되며, 실시예 1과 마찬가지로, 주축유닛(10)의 프레임부재(11)의 나사 구멍(11a)에 나사 축부(87)가 나사결합되고, 로크 너트(88)가 프레임부재(11)의 상면에 압착되어, 로드(33B)의 하단부가 주축유닛(10)의 상단부에 연결되어 있다.

상기 주축 밸런서(30B)에 따르면, 로드(33B)는, 실린더 본체(32B)의 하측 로드 가이드부재(64)로부터 하방 외부로 돌출되는 하단측 부분을 형성하는 일단측 로드부(80)와, 상기 일단측 로드부(80)보다 지름이 크고 그 기단부에 동축형상으로 연결되어 실린더 본체(32B)의 하측 로드 가이드부재(63)로부터 상방 외부로 돌출되는 타단측 로드부(81)를 가지므로, 로드(33B)를 실린더 본체(32B)에 진퇴이동이 가능하도록 확실히 가이드할 수 있다.

그리고, 실린더 본체(32B) 내부의 거의 전역에 압축가스(34)가 수용된 압축가스 작동실(50B)을 형성하고, 일단측 로드부(80)와 타단측 로드부(81)의 연결부(82)를 실린더 본체(32B)의 내부에 수용하며, 그 연결부(82)에 압축가스 작동실(50B)의 압축가스(34)의 가스압을 받아들이는 링형상의 수압부(85)를 형성하였기 때문에, 로드(33B)를 이탈을 방지한 상태에서 압축가스(34)에 의해 상방으로 확실히 가압할 수 있어, 로드(33B)의 진퇴이동에 따른 압축가스 작동실(50B)의 체적변화, 즉, 압축가스(34)의 가스압의 변화량을 억제하여, 주축유닛(10)을 거의 일정한 가압력으로 인장가압할 수가 있다.

또한, 실린더 본체(32B)의 내면에는 로드(33B)가 직접 슬라이딩하지 않기 때문에, 실린더 본체(32B ; 실린더부재(60))의 내면에 정밀한 경면가공이 불필요해져, 실린더 본체(32B)의 제조면에서 유리해진다. 상기 가스 스프링(31B)에서는, 실린더 본체(32B)의 직경을 비교적 크게 형성하여, 일단측 로드부(80)의 지름을 지나치게 작게 하지 않으면서 수압부(85)의 면적을 크게 하여, 가압력을 크게 할 수 있어, 대중량의 주축유닛(10)을 상방으로 확실하게 가압할 수가 있다. 그 밖에는 기본적으로 실시예 1과 같은 작용·효과를 거둔다.

(실시예 4)

도 5에 나타낸 바와 같이 주축 밸런서(30C)는, 가스 스프링(31C)을 구비하며, 상기 가스 스프링(31C)을, 실시예 1의 가스 스프링(31) 대신에 공작기계(M)에 적용한 것이다. 상기 가스 스프링(31C)은, 실린더 본체(32C), 로드(33C), 압축가스(34)를 가지고, 실린더 본체(32C)는, 압축가스 작동실(50C), 실린더부재(60C), 상측단 벽부재(61C), 하측단 벽부재(62C), 상측 로드 가이드부재(63C), 하측 로드 가이드부재(64C)를 가지며, 로드(33C)는, 일단측 로드부(80C), 타단측 로드부(81C), 걸림고정부(84C)와 수압부(85C)를 갖는 연결부(82C)를 구비한다.

상기 가스 스프링(31C)은, 실시예 3의 가스 스프링(31B)과 사이즈·형상이 다르지만 기본적으로 같은 구성이므로, 상세한 설명을 생략한다. 단, 상기 가스 스프링(31C)에는, 압축가스 작동실(50C)에 압축가스(34)를 보충하고, 또한, 그 압축가스(34)의 가스압을 조절하기 위한 수단으로서, 일단측 로드부(80C)와 상측 로드 가이드부재(63C)에, 압축가스 작동실(50C)과 외부를 연결하는 가스 통로(90,91)가 형성되고, 가스 통로(90)에 체크밸브(92)가 설치되어 있다.

그리고, 가스 통로(90)에 소정의 가스공급장치(도시생략)를 접속하여, 압축가스(34)의 보충과 가스압의 조절을 수행할 수 있게 된다. 상기 주축 밸런서(30C)에 따르면, 가스 스프링(31C)을 소형화하여, 소(小)중량의 주축유닛(10)을 상방으로 가압하는데 최적의 것이 된다. 그 밖에는 실시예 3과 같은 작용·효과를 거둔다. 한편, 압축가스 작동실에 압축가스를 보충하고, 또한, 그 압축가스의 가스압을 조절하기 위한 수단은, 실시예 1∼3의 가스 스프링(31,31A,31B)에 구비될 수도 있다.

(실시예 5)

도 6에 나타낸 바와 같이 주축 밸런서(30D)는, 가스 스프링(31D)을 구비하며, 가스 스프링(31D)의 로드(33D)의 일단부가 체인부재(95)와 스프로킷(96,97)을 통해 주축유닛(10)의 상단부에 연결되어 있다. 상기 주축 밸런서(30D)가 적용된 공작기계(M)는 실시예 1의 것과 마찬가지이며, 주축 밸런서(30D)의 실린더 본체(32D)는, 예컨대, 브래킷(35D)에 의해 칼럼(1)의 후벽부에 고정되고, 상기 실린더 본체(32D)로부터 로드(33D)가 상방으로 연장되어 있다.

스프로킷(96)은, 가스 스프링(31D)의 상방위치에 배치되어, 칼럼(1)에 고정된 브래킷(96a)에 회전가능하게 지지되고, 스프로킷(97)은, 주축유닛(10)의 상방위치에 배치되어, 칼럼(1)에 고정된 브래킷(97a)에 회전가능하게 지지되며, 체인부재(95)의 양단부가 로드(33D)의 상단부와 주축유닛(10)의 상단부에 연결된 상태에서, 체인부재(95)가, 스프로킷(96,97)에 걸림장착되어 있다. 가스 스프링(31D)으로서는, 실시예 1∼4의 가스 스프링(31,31A,31B,31C)을 적용할 수 있다.

상기 주축 밸런서(30D)에 따르면, 로드(33D)의 일단부를 체인부재(95)와 스프로킷(96,97)을 통해 주축유닛(10)의 상단부에 연결하였기 때문에, 가스 스프링(31D)의 배치자유도를 높여, 주축유닛(10)을 상방으로 확실하게 인장가압할 수 있다. 따라서, 예컨대, 가스 스프링(31D)을 칼럼(1)의 상벽에 횡방향의 자세로 부착하거나, 혹은, 그 밖의 여러 위치에 각종 자세로 가스 스프링(31D)을 부착하고, 그 로드(33D)와 주축유닛(10)을 체인부재와 스프로킷을 통해 연결하여, 주축유닛(10)을 상방으로 인장가압할 수 있게 된다.

(실시예 6)

도시를 생략하였지만, 가스 스프링의 실린더 본체에 작용하는 가압력에 의해 주축유닛을 상방으로 인장가압할 수 있도록 실린더 본체의 타단부가 주축유닛에 연결되어, 가스 스프링의 가압력에 의해 승강구동기구의 부하를 경감하도록 구성할 수도 있다. 이 경우, 가스 스프링으로서, 실시예 1∼5의 가스 스프링(31,31A,31B,31C,31D)을 적용할 수 있다.

그 밖에, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서, 상기 개시사항 이외의 각종 변경을 부가하여 실시할 수 있으며, 또한, 주축유닛과 주축유닛을 승강구동하는 승강구동기구를 구비한 각종 공작기계에 본 발명을 적용할 수 있다.

Claims (6)

1. 공구를 장착하기 위한 주축과 상기 주축을 회전구동하는 전동모터를 갖는 주축유닛과, 상기 주축유닛을 승강구동하는 승강구동수단을 구비한 공작기계로서,

   실린더 본체와, 실린더 본체에 대하여 적어도 상기 주축유닛의 승강 스트로크와 거의 동일한 소정의 스트로크로 진퇴이동가능하며 적어도 일단측 부분이 실린더 본체의 일단부로부터 외부로 돌출된 로드와, 실린더 본체 내부의 적어도 일부에 수용되며 또한 상기 로드를 그 일단측 부분의 실린더 본체로부터의 돌출량이 감소되는 퇴입방향으로 가압하는 압축가스를 갖는 가스 스프링을 구비하고,

   상기 가스 스프링의 로드에 작용하는 가압력에 의해 상기 주축유닛을 상방으로 인장(引張)가압할 수 있도록 상기 로드의 일단부가 주축유닛에 연결되어,

   상기 가스 스프링의 가압력에 의해 상기 승강구동수단의 부하를 경감시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 공작기계용 주축 밸런서.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 로드의 기단부에, 실린더 본체에 기밀하게 슬라이딩할 수 있도록 내부에 끼워진 피스톤부가 형성되고, 상기 실린더 본체의 내부 중에서 상기 피스톤부보다도 로드측에 상기 압축가스가 수용된 압축가스 작동실이 형성되며, 상기 압축가스 작동실과는 독립적으로 형성되어 압축가스가 충전되고 또한 가스 연통로에 의해 압축가스 작동실에 연통된 압축가스 충전실이 설치된 것을 특징으로 하는 공작기계 용 주축 밸런서.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 실린더 본체는, 상기 피스톤부가 내부에 끼워지는 내측 실린더와, 상기 내측 실린더의 지름방향 외측에 위치하는 외측 실린더를 가지며, 상기 내측 실린더와 외측 실린더의 사이에 상기 압축가스 작동실이 형성된 것을 특징으로 하는 공작기계용 주축 밸런서.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 로드는, 상기 일단측 부분을 형성하는 일단측 로드부와, 상기 일단측 로드부보다 지름이 크며 그 기단부에 동축형상으로 연결되어 실린더 본체의 타단부로부터 외부로 돌출하는 타단측 로드부를 가지고, 상기 실린더 본체 내부의 거의 전역에 상기 압축가스가 수용된 압축가스 작동실이 형성되며,

   상기 일단측 로드부와 타단측 로드부의 연결부가 실린더 본체의 내부에 수용되고, 그 연결부에 상기 압축가스 작동실의 압축가스의 가스압을 받는 링형상의 수압부(受壓部)가 형성된 것을 특징으로 하는 공작기계용 주축 밸런서.
5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 가스 스프링의 실린더 본체가, 주축유닛의 상방위치에 연직자세로 설치되며, 상기 로드의 일단부가 주축유닛의 상단부에 연결된 것을 특징으로 하는 공작 기계용 주축 밸런서.
6. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 로드의 일단부가 체인부재와 스프로킷을 통해 주축유닛의 상단부에 연결된 것을 특징으로 하는 공작기계용 주축 밸런서.

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