JPH05131310A - ハイドロバランサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は主軸頭上昇時にハイドロバランサの
推力の作用を切削開始時迄遅らせることにより油圧ユニ
ットを小形化する。 【構成】 ハイドロバランサ７のピストン９のピストン
ロッド１０を軸方向に相対移動可能とし、ピストンロッ
ド上端にピストン１０の上端面に当接しうるフランジ１
０ａを設けピストンロッド１０下端を主軸頭１に固設す
る。ハイドロバランサ７の下室には油圧ポンプ１４の圧
油をリリーフ減圧弁１５を介して供給される。主軸頭１
がサーボモータ４で早送り状態上昇即ち早送り行程，減
速行程のあと切込行程のエアカット終了（切込開始時に
推力が働くように）迄に遅れて上昇したピストンが追い
つくような小さな油圧ユニットとしてコストダウン及び
発熱防止，オイルクーラを不要とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はマシニングセンタ，門形
中ぐり盤，門形ボール盤等の主軸頭の重量を受けるハイ
ドロバランサに関する。

【０００２】

【従来の技術】主軸頭の上下位置決め機構に加わる負荷
を小さくするために主軸頭の重量は図４に示すようにハ
イドロバランサで受けられている。即ち図示しない公知
の横形マシニングセンタにおいて、コラム３の間で上下
方向に案内され水平主軸２を軸承する主軸頭１は、コラ
ム３に垂直に設けられたサーボモータ４によって回転可
能に軸承された送りねじ５を介して上下移動位置決めさ
れる。コラム３の上部にはハイドロバランサ７が垂直に
固設されており、シリンダ８に嵌装されたピストン９の
ピストンロッド１０が主軸頭１と連結されている。そし
てシリンダ８の下室に圧油が送られていて主軸頭の重量
を受けている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】主軸頭がサーボモータ
の回転で送りねじにより位置決め移動されるとき常にバ
ランサは追従する必要がある。そのためバランサに必要
な量の圧油を供給する油圧供給ユニット１１が付属され
ている。位置決め送りの高速化の要求を満たすためには
大量の圧油供給が当然必要となる。例えば主軸頭１の重
量６００ｋｇ、ハイドロバランサ７のシリンダ面積Ａ＝
８．６ｃｍ² 、早送り速度２５ｍ／ｍｉｎとすると推力
は６００／８．６＝２７０ｋｇ／ｃｍ² 必要であり、こ
れに必要なポンプの圧油供給量Ｑは８．６×２５００＝
２１５００ｃｃ即ちＱ＝２１．５リットル／ｍｉｎであ
る。このため油圧ユニットは大形となって高価なものと
なる。また大量の圧油を流すために油圧ユニットの発熱
も大きくなり油温の上昇によって機械の熱変形が生じ
る。このため防止対策として大きな冷却能力を有するオ
イルクーラが必要となって更にコスト高となるなどの問
題がある。

【０００４】本発明は従来の技術の有するこのような問
題点に鑑みなされたものであって、一般に工具を工作物
に早送りで接近させ切削に入る位置は工作物表面に対し
て少し手前の一定位置に設定されている。そして早送り
完了時には０．２ｓｅｃ程度の減速送りに切換えられる
ものである。したがってハイドロバランサの推力の有効
作用時期をこの時期に合わせれば良いことに着目して、
本発明は油圧源の流量の小さい小形のもので対応できる
ハイドロバランサを提供しようとするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに本発明は、バランサのシリンダに嵌装したピストン
と前記重量物の関係を重量物が上昇且先行状態の時は相
対移動可能で、上昇且同行または後行状態のとき及び下
降状態のときは係合可能に設け、前記シリンダ下室への
圧油供給手段を前記重量物の上昇早送り状態のときは前
記ピストンの推力が重量物に作用しない小容量となし
て、早送り状態終了時または終了直前にピストンの推力
が重量物に作用するようになしたものである。

【０００６】またバランサのシリンダに嵌装したピスト
ンを前記重量物と一体に連結し、該ピストンにピストン
の下降方向で開く逆止弁を設け、前記シリンダの下室に
は圧油供給手段を上室には油補給手段を設けてなり、重
量物が早送り上昇時には逆止弁を開いて上室の油を呼び
込み油圧駆動を先行して移動するものである。そして早
送り状態とは早送り行程，減速行程，工具などで切削す
るものにあってはエアカット行程を含むものである。

【０００７】

【作用】請求項１のものは主軸頭がモータで早送り上昇
されるに対しピストンは圧油供給手段の供給油量が少な
いのでその上昇は遅れて推力が主軸頭には作用せず早送
り状態の終わり減速域でピストンがおいつき上昇推力が
作用する。下降時はピストンの推力を受けつつ主軸頭が
下降する。

【０００８】請求項２のものはモータの早送りで主軸
頭，ピストンがともに上昇する。この状態ではピストン
の逆止弁が開き上室の油が下室に流入して油を満たし、
下室への僅かな圧油供給量でピストンの推力が主軸頭に
作用する。下降時は逆止弁が作用してピストンは主軸頭
の重量を受けつつ下降する。

【０００９】

【実施例第１】図１にもとづき説明する。図４と同じも
のは同符号を付して説明を省略する。主軸頭１と連結し
たピストンロッド１０はピストン９の中心を貫通してそ
の上端にフランジ１０ａが形成されピストンとピストン
ロッドとの間に油漏れのないようにＯリング１２が介装
されている。そしてシリンダ８の上室には空気抜き８ｂ
が開口されており、また下室の圧油供給口８ａが設けら
れていて、タンク１３と油圧ホンプ１４，リリーフ減圧
弁１５を介して管路１６で接続されている。そしてリリ
ーフ弁１５のばね圧力調整はハイドロバランサ７の持ち
上げ力が主軸頭１の自重より少し小さい力が得られる油
圧力となるように調整されている。

【０００９】例えば早送りストロークを２００ｍｍ，切
込み送り速度６００ｍ／ｍｉｎ即ち１０ｍｍ／ｓｅｃ，
切込速度でエアカットストローク５ｍｍとするとき、切
込切削開始時に追いつくための必要な油量は８．６ｃｍ
² ×２０．５ｃｍ＝１７６．３ｃｃ、そしてその送油に
許される時間は主軸頭の早送り速度ｖ＝２５ｍ／ｍｉｎ
とすれば早送りストロークを送る時間は２００／（２５
０００／６０）＝０．４８ｓｅｃ，エアカット時間は５
ｍｍ／１０＝０．５ｓｅｃ，早送り減速時間を０．２ｓ
ｅｃとであるから総時間は０．４８＋０．２＋０．５＝
１．１８ｓｅｃ、故にポンプの必要吐出量ＱはＱ＝１７
６．３／１．１８＝１４９．４ｃｃ／ｓｅｃ≒９リット
ル／ｍｉｎでよい。

【００１０】この構成になる動作を説明する。先ず主軸
頭上昇位置決め時、ＮＣ装置の指令によりサーボモータ
４で送りねじ５が回転され主軸頭１が早送りで指令位置
手前に向けて上昇する。主軸頭１の上昇とともにピスト
ンロッド１０が一体に上昇し、上室の空気は空気抜き８
ｂより大気に排出される。サーボモータ４の駆動ととも
に油圧ポンプ１４も駆動されタンク１３内の油はリリー
フ減圧弁１５を介して管路１６，圧油供給口８ａよりシ
リンダ８の下室に送り込まれる。

【００１１】この場合油圧ポンプ１４の送油流量は上述
のような容量であるので、下室に供給される油量は小さ
くピストンロッド１０の上昇に対してピストン９の上昇
は遅れることになり、早送り行程，減速行程，切込みの
エアカット行程ではピストン９の推力が主軸頭１に作用
しない。しかし主軸頭１は早送り状態即ち早送り行程，
減速行程のあとの切込行程のエアカットの終わり迄に遅
れて上昇したピストン９が追いつき、ピストン９の上端
面がピストンロッド１０のフランジ１０ａに密着され、
ハイドロバランサ７の推力が有効に働き自重を支えられ
て軽くなった主軸頭は正確に切込開始位置に位置決めさ
れる。

【００１２】次に主軸頭下降位置決め時、サーボモータ
４が逆転され送りねじ５を介して主軸頭１が下降される
が主軸頭１と一体のピストンロッド１０のフランジ１０
ａがピストン９に当接しており、シリンダ８の下室の油
は押されて圧油供給口８ａより排出される。しかしリリ
ーフ減圧弁１５のばね圧が主軸頭１の自重を受けるに最
適な圧力を得るように調整されているので主軸頭１はハ
イドロバランサ７の働きにより自重が受けられ正確に位
置決めされる。

【００１３】

【実施例第２】図２にもとづき説明する。実施例第１で
はピストンロッド１０と主軸頭１とを連結したが、ピス
トンロッド１０はピストン９と連結し、ピストンロッド
１０の下端にフランジ１０ｂを設ける。一方主軸頭１に
はフランジ１０ｂを遊装する深い穴を穿設しその口部を
縮径とした係合段部１ａが設けられたものである。

【００１４】この構成は主軸頭１のサーボモータ４によ
る早送り上昇時には主軸頭がピストンロッド１０より先
行することにより、ピストン９がおくれて切込行程のエ
アカット終了時に追いつきピストンの推力が主軸頭に作
用することは実施例第１と同じである。

【００１５】

【実施例第３】図３にもとづき説明する。図４，図１と
同じものは同符号を付して同様に説明を省略する。ピス
トン９にシリンダ８の上室から下室へのみ通じる逆止弁
１８を設ける。逆止弁１８のばね２０は鋼球１９の自重
を支える程度の弱いものである。上室の空気穴８ｂを油
圧タンク１３に管路２１で連結し、シリンダ８の上室に
も油を供給するようになしたものである。そして油圧ポ
ンプ１５の送油量は管路の油漏れの補充に対処できる程
度の小容量のものを用いる。

【００１６】この構成になる動作を説明する。主軸頭上
昇時サーボモータ４によって主軸頭１が上昇されると一
体のピストンロッド１０，ピストン９が上昇し、シリン
ダ８の下室は負圧となる。このため逆止弁１８の鋼球１
９は引かれ上室の油が下室に流入し油を補給する。

【００１７】油圧ポンプ１４は運転されているので途中
の油漏れがある場合は補充し、下室への油圧は作用させ
るが管路１６よりの油の供給は殆ど行われない。主軸頭
下降時逆止弁１８は閉止し下室の油はリリーフ減圧弁１
５で規制された状態で排出されピストン９が主軸頭１の
自重を受けつつ下降する。上室は負圧となり管路２１よ
り油タンク１３から油が補給される。

【００１７】

【発明の効果】上述のように構成したので本発明は以下
の効果を奏する。請求項１，２のハイドロバランサは、
ホンプの吐出量によって早送り状態上昇中にも自重をバ
ランスさせるようなことを行わないので、ポンプ吐出量
の小さなもので目的を達成することができ油圧ユニット
を小さくできてコストダウンが可能となる。実施例のよ
うに吐出量が従来の油圧ユニットでは２１．５リットル
／ｍｉｎ必要であったものが９リットル／ｍｉｎで十分
であり約１／２．４となる。油圧ユニットの小形化によ
り発熱量が少なくなるため油の温度上昇が低くなり機械
の熱変形が低くおさえられる。さらに温度上昇が低いの
で専用のオイルクーラが不要となって一層のコストダウ
ンが図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のハイドロバランサの実施例第１の説明
図である。

【図２】同実施例第２の説明図である。

【図３】同実施例第３の説明図である。

【図４】従来のハイドロバランサの説明図である。

【符号の説明】

１ 主軸頭 ４ サーボモータ ７ ハイドロバランサ ８ シリンダ ９ ピストン １０ ピストンロッド １０ａ，１０ｂ フランジ １４ 油圧ポンプ １５ リリーフ減圧弁 １８ 逆止弁

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上下動する重量物のハイドロバランサに
   おいて、該バランサのシリンダに嵌装したピストンと前
   記重量物の関係を重量物が上昇且先行状態の時は相対移
   動可能で、上昇且同行または後行状態のとき及び下降状
   態のときは係合可能に設け、前記シリンダ下室への圧油
   供給手段を前記重量物の上昇早送り状態のときは前記ピ
   ストンの推力が重量物に作用しない小容量となして、早
   送り状態終了時または終了直前にピストンの推力が重量
   物に作用するようになしたことを特徴とするハイドロバ
   ランサ。
2. 【請求項２】 上下動する重量物のハイドロバランサに
   おいて、該バランサのシリンダに嵌装したピストンを前
   記重量物と一体に連結し、該ピストンにピストンの下降
   方向で開く逆止弁を設け、前記シリンダの下室には圧油
   供給手段を上室には油補給手段を設けてなり、重量物が
   早送り状態上昇時には逆止弁を開いて上室の油を下室に
   呼び込み油圧駆動に先行して移動することを特徴とする
   ハイドロバランサ。