专利名称：机床用主轴平衡装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及机床用主轴平衡装置，具体涉及一种通过设成直立姿势的气体弹簧对主轴组件加以支承、并可减轻对主轴组件进行升降驱动的升降驱动装置的负荷的机床用主轴平衡装置。
背景技术：
以往，在加工中心等的机床中设有用于装设工具的主轴和具有对该主轴进行旋转驱动的电动马达的主轴组件，并通过升降驱动机构对该主轴组件进行支承并加以升降驱动。这种升降驱动机构通常具有铅垂的滚珠丝杆、与该滚珠丝杆螺合并与主轴组件连接的滚珠螺母和电动马达，并通过由电动马达对滚珠丝杆进行回转驱动使主轴组件与滚珠螺母一起升降驱动。
但是，在这种机床中，必须由升降驱动机构对重量很大的主轴组件加以支承并加以升降驱动。这样，升降驱动机构的负荷很大，可能会降低主轴组件上下方向的位置精度，难以实现主轴组件升降速度的进一步高速化。并且，还存在对很重的主轴组件进行支承的升降驱动机构大型化、制作成本高的问题。
因此，提供使机床的升降驱动机构的负荷减轻的主轴平衡装置即是根据这种实际需要。例如，在日本专利特开平6-297217号公报中揭示了一种主轴平衡装置，该装置包括作为固定地设于主轴组件上侧的油压缸的、活塞杆向下方延伸而其前端部与主轴组件连接的油压缸，连接至用油压缸的活塞分隔成的两个油室的方向切换阀，经方向切换阀将油压供给油压缸的油压供给机构，对方向切换阀进行切换控制的控制装置。
该主轴平衡装置在通过升降驱动机构对主轴组件进行升降驱动时与主轴组件的升降同步对油压缸的活塞杆进行伸缩驱动的同时，能通过其油压缸产生与主轴组件的重量大致相等的向上的力而减轻升降驱动机构的负荷。另外，工件加工时，在必须有朝向主轴组件的下方推力的场合则通过油压缸使主轴组件下降驱动，并能通过其驱动力产生下方推力。
另一方面，本申请人提出采用气体弹簧作为主轴平衡装置并逐步加以实用化。一般地说，气体弹簧包括加注有压缩气体的气缸本体和插通该气缸本体的活塞杆侧端壁件并延伸的活塞杆。但是，由于气缸本体内的压缩气体慢慢泄漏而使气压降低，必须定期地向气缸本体内补充压缩气体。
为抑制气缸本体内的压缩气体的泄漏，在气缸本体的活塞杆侧端壁件与插通该气缸本体的活塞杆之间进行密封的密封结构极为重要。但是，以往的气体弹簧的上述密封结构仅在活塞杆侧端壁件与活塞杆之间设置一个或多个环状密封件，很难做到这一点。
以往的机床中并不设置主轴平衡装置，如上所述，必须通过升降驱动机构对很重的主轴组件进行支承和升降驱动。因此，升降驱动机构的负荷大，会降低升降驱动机构所驱动的主轴组件的上下方向的位置精度即机械加工精度，难以实现主轴组件的升降速度的进一步高速化，存在对很重的主轴组件进行支承的升降驱动机构大型化、制作成本高的问题。
日本专利特开平6-297217号公报的主轴平衡装置中，在通过升降驱动机构对主轴组件进行升降驱动时是通过油压缸产生与主轴组件的重量大致相等的向上的力，难以通过控制装置对方向切换阀进行控制。由于油压装置受到油压缸的制约而难以高速升降而必须除油压缸以外还要设置方向切换阀、油压供给机构和控制装置等，导致机构复杂化、制作成本昂贵。
另一方面，本申请人提出并逐渐实用化的主轴平衡装置是采用气体弹簧，尤其是有时将支承很重的主轴组件的气缸本体内的压缩气体的气体压力设定在高压。如上所述，在这种场合，作为在气缸本体的活塞杆侧端壁件与活塞杆之间进行密封的密封结构仅设置环状密封件，难以可靠地防止气缸本体内的压缩气体的泄漏。
例如，在气体弹簧的活塞杆的表面会产生因进行研磨加工时的研磨损伤及因异物形成损伤之类的异物咬入。在这种情况下，上述损伤或异物与环状密封件的位置一旦在使主轴组件停止升降的状态即活塞杆伸缩停止状态下一致，则气缸本体内的压缩气体可能会通过因其损伤或异物形成的间隙向外部泄漏。因此，在以往的采用气体弹簧的主轴平衡装置中难以保证对气缸本体的活塞杆侧端壁件与活塞杆之间进行密封的高密封性。
而且，在以往的应用气体弹簧的主轴平衡装置中，由于难以将润滑油供给到气缸本体的活塞杆侧端壁件与活塞杆之间及环状密封件中，存在难以良好地进行活塞杆侧端壁件及环状密封件与活塞杆之间的滑动部分的润滑、这些构件易于磨耗的问题。而且产生一旦这些构件磨耗则气缸本体内的压缩气体易于从活塞杆侧端壁件与活塞杆之间泄漏的问题。
本发明的目的在于，在机床用主轴平衡装置中采用气体弹簧能可靠而有效地减轻对主轴组件进行升降驱动的升降驱动装置的负荷，提高在气体弹簧的气缸本体的活塞杆侧端壁件与活塞杆之间进行密封的密封性，使活塞杆侧端壁件及环状密封件与活塞杆之间的滑动部分的润滑良好地进行并提高这些构件的耐久性等。
本
发明内容
本发明提供一种机床用主轴平衡装置，所述机床具有用于装设工具的主轴和对该主轴进行旋转驱动的电动马达并具有由升降驱动装置升降驱动的主轴组件，其特征在于，具有加注有压缩空气的气缸本体和插通该气缸本体的活塞杆侧端壁件并延伸的的活塞杆的气体弹簧，该空气弹簧以直立姿势设置支承上述主轴组件并减轻升降驱动装置负荷，在上述活塞杆侧端壁件的内部设有活塞杆侧端壁件与活塞杆之间进行密封的上下一对环状密封件，在这些环状密封件中并在活塞杆侧端壁件与活塞杆之间形成环状的油填充室；在上述油填充室中设有加注润滑油的油加注装置。
在这种机床用主轴平衡装置中，能通过伸缩自如的气体弹簧在确保主轴组件的升降自由度的同时支承主轴组件。即使在主轴组件升降状态也能通过气体弹簧产生与主轴组件重量大致相同的向上的力并有效地支承主轴组件。即能可靠而有效地减轻升降驱动装置的负荷，并能提高由升降驱动装置决定的主轴组件的上下方向的位置精度即可靠地提高机械加工精度。而且，由于升降驱动装置的负荷减轻，能实现主轴组件的升降速度的进一步高速化。
在活塞杆侧端壁件的内部设有活塞杆侧端壁件与活塞杆之间进行密封的上下一对环状密封件，在这些环状密封件中并在活塞杆侧端壁件与活塞杆之间形成环状的油加注室；并通过油填充装置在上述油填充室填充润滑油。通过一对环状密封件和加注到油加注室的润滑油，可提高在气缸本体的活塞杆侧端壁件与活塞杆之间进行密封的密封性。
例如，活塞杆的表面会产生因进行研磨加工时的研磨损伤及因异物形成损伤之类的异物咬入。即使在这种情况下，由于能通过上下一对环状密封件在活塞杆侧端壁件与活塞杆之间沿轴心方向进行双重密封，并通过进一步在一对环状密封件之间的油填充室填充的润滑油的密封效果，即使上述损伤或异物与环状密封件的位置一致，也能可靠地防止气缸本体内的压缩空气经由损伤或异物形成的间隙向外部泄漏。
通过填充到油填充室的润滑油可对活塞杆侧端壁件和环状密封件与活塞杆的滑动部分进行良好的润滑，故能提高这些构件的耐久性，能尽可能防止因磨耗引起压缩空气的泄漏。这样，可提高活塞杆侧端壁件、活塞杆和环状密封件的耐久性，能更可靠地防止气缸本体内的压缩空气的泄漏。
这里，在上述油填充装置中设有储存润滑油的油槽和将该油槽与油填充室连接的油路的场合，通过该油填充装置的油槽和油路，能可靠地将润滑油填充到油填充室中。能使主轴组件在经油路将油槽与油填充室连接的状态下升降，从而简化繁杂的润滑油填充作业，并可使润滑油常时地填充油填充室。从而能可靠地实现油填充室的密封和润滑功能。
在上述油填充装置中设有将油槽内的润滑油经压缩空气加压的加压装置的场合，通过加压装置将油槽内的润滑油经压缩空气加压，并经油路将加压的润滑油供给到油填充室。
在设有用于与上述油填充室连接并使油填充室内的空气排出的排出通路、并使通过该排出通路将从油填充室内排出的润滑油回流到油槽的场合，可将油填充室内的空气从排出通路排出，并能可靠地将润滑油填充到油填充室。通过排出通路使从油填充室内排出的润滑油回流到油槽，能对该润滑油进行再利用，并可将从油填充室内排出的润滑油从油槽经油路自动地供给到油填充室。
在设有与上述油填充室连接并将油填充室内的空气排出的排出通路和通过该排出通路收容从油填充室内排出的润滑油的排出侧油槽的场合，油填充室内的空气从排出通路排出，并事先将润滑油可靠地填充到油填充室。能通过排出通路将从油填充室内排出的润滑油收容到排出侧油槽中，并自动地将排出的润滑油从油槽经油路供给到油填充室。对收容于排出侧油槽中的润滑油也能进行再利用。
在上述油填充装置中设有储存润滑油的油槽和将该油槽与油填充室连接的油路的场合，上述油填充装置具有对油槽内的润滑油加压并供给油填充室的油压泵，也可设置用于与上述油填充室连接并使油填充室内的润滑油和空气排向前述油槽内的排出通路。在这种场合，能通过油压泵对油槽内的润滑油加压并供给油填充室，供给油填充室的润滑油从油填充室经排出通路排出到油槽。即，由于可通过油压泵使润滑油强制循环，能提高通过该润滑油冷却空气弹簧的冷却性能。能将油填充室的空气从排出通路排出，可靠地将润滑油填充到油填充室。
另外，也可将上述气缸本体与主轴组件固定，并将活塞杆配设成从该气缸本体向下方延伸。
在上述气缸本体的下部填充用于对压缩空气进行密封的润滑油的场合，通过在上述气缸本体的下部填充润滑油，能在进一步抑制压缩空气从气缸本体的活塞杆侧端壁件与活塞杆之间泄漏，同时对活塞杆侧端壁件与活塞杆的滑动部分进行润滑，可靠地防止因其磨耗引起的空气泄漏。由于气缸本体配设成在主轴组件上倒立状，无需附加特别的构造即可将润滑油填充到气缸本体的内部空间的至少下端部。
附图简单说明图1为包含本发明实施形态的这种主轴平衡装置的机床的侧面图。
图2为主轴平衡装置的主要部分纵剖面图。
图3为第1变更形态的主轴平衡装置的主要部分纵剖面图。
图4为第2变更形态的主轴平衡装置的主要部分纵剖面图。
图5为第3变更形态的主轴平衡装置的主要部分纵剖面图。
图6为包含第4变更形态的主轴平衡装置的机床的侧面图。
实施发明的最佳形态以下参照
本发明的实施形态。
本实施形态为将本发明适用于立式加工中心等机床场合的一例。另外，以图1的箭头A的方向为前方进行说明。
先对机床M作一简单说明。
如图1所示，机床M包括立柱1，在立柱1上可升降地导向的主轴组件10，对主轴组件10升降驱动的升降驱动机构20等。在该机床M上附设有包含支承主轴组件10并减轻升降驱动机构20的负荷的空气弹簧31的机床用主轴平衡装置30(以下称为主轴平衡装置30)。
上述立柱1的前端部设有至少左右1对铅垂导轨2。固定于主轴组件10的框架件11的后端部的多个导轨滑动件12滑动自如地卡合在这些导轨2上。在立柱1中，导轨2的下端部侧设有与空气弹簧31的活塞杆50的下端部抵接的挡止部3。
上述主轴组件10包括框架件11，用于在该框架件11的前部围绕铅垂轴心转动自如地支承并将工具14可装卸地装设在下端部的主轴13，旋转驱动该主轴13的电动马达15。电动马达15安装在框架件11的前部的上部侧并与主轴13直接连接。电动马达15与控制装置16电气连接，并通过该控制装置16对电动马达15加以驱动控制，在对主轴13旋转驱动的同时对工具14旋转驱动。
上述升降驱动机构20包括安装在立柱1的上端部侧的电动马达21，与该电动马达21直接连接并向下方延伸的铅垂滚珠丝杆22，与该滚珠丝杆22螺合并经连接部24与主轴组件10连接的滚珠螺母23。电动马达21与控制装置16电气连接，并通过该控制装置16对电动马达21加以驱动控制，一旦滚珠丝杆22旋转驱动，主轴组件10即与滚珠螺母23一起被升降驱动。
以下具体说明上述主轴平衡装置30。
如图1、图2所示，主轴平衡装置30为将空气弹簧31设置成直立姿势，通过该空气弹簧31支承主轴组件10，并减轻对主轴组件10升降驱动的升降驱动机构20的负荷。
空气弹簧31包括填充有气压P1(例如P1＝7MPa)的压缩空气G(例如压缩氮气)的气缸本体32，插通该气缸本体32的活塞杆侧端壁件40并延伸的活塞杆50。气缸本体32以铅垂姿势插通状固定在主轴组件10上，并从该气缸本体32向下方延伸地倒立状配设有活塞杆50。W(空气弹簧的附加力)＝P1×A(活塞杆50的截面积)，将气缸本体32内的压缩空气G的气压P1和活塞杆50的截面积A设定成空气弹簧的附加力W与主轴组件10的重量相等。
如图2所示，气缸本体32包括内嵌在主轴组件10的框架件11中的套筒件33，将套筒件33的上端和下端气密地塞住的头侧端壁件34和活塞杆侧端壁件40。头侧端壁件34经0形圈35内嵌在套筒件33的上端部并螺合连接。活塞杆侧端壁件40的上端部分经O形圈41内嵌在套筒件33的下端部内并螺合连接。
头侧端壁件34的轴心部分形成直立向的贯通孔34a，该贯通孔34a中气密地装入具有检查阀36的空气填充盖。能通过该检查阀36将压缩空气G填充到气缸本体32的内部。活塞杆侧端壁件40中从上端起约1/4部分内嵌合在气缸件33中。位于气缸件33下侧的剩下的约3/4部分向气缸件33更外周侧伸出，该伸出部分从下侧与主轴组件10的框架件11抵接，并通过多个螺拴(图示略)固定。
活塞杆侧端壁件40中形成有活塞杆50气密滑动自如地插通的活塞杆插通孔40a。该活塞杆侧端壁件40的内部设有在活塞杆侧端壁件40与活塞杆50之间进行密封的上下1对环状密封件42、43。这些环状密封件42、43之间，在活塞杆侧端壁件40与活塞杆50之间形成有环状的第1和第2油填充室44、45。
在与活塞杆侧端壁件40的活塞杆插通孔40a面对部分形成有多个环状凹部40b-40f。在活塞杆侧端壁件40的上端附近和下端附近的环状凹部40b、40e装有上述环状密封件42、43，在环状凹部40e的下侧的环状凹部40f中也装有挡尘圈46。环状凹部40b、40e之间的环状凹部40d、40c分别构成第1、第2油填充室44、45的一部分。这里，第1、第2油填充室44、45构成为沿轴心方向具有一定长度，并构成为能通过填充在该油填充室44、45中的润滑油L提高密封性和润滑性。
另外，在活塞杆侧端壁件40的内部形成有从第1油填充室44延伸到其外周侧的供给口63a的油路63和从第2油填充室45延伸到其外周侧的排出口70a的排出通路70。油路63经供给口63a与具有可挠性的软管件构成的油路62连接。排出通路70经排出口70a与具有可挠性的软管件构成的排出通路71连接。
并且，在活塞杆50的上端部外嵌状螺合有螺母件51。该螺母件51的直径大于活塞杆插通孔40a，并作为活塞杆50的防脱落的作用。螺母件51的直径小于气缸件33的内径，该空气弹簧31是所谓活塞杆型的空气弹簧。即，相对于主轴组件10的升降行程(活塞杆50的伸缩行程)，可使气缸本体32内的压缩空气G的体积变化量减小并使气压变化量减小。因此主轴组件10能常时地通过空气弹簧31相对于主轴组件10产生与其重量大致相等的向上的力并有效地支承主轴组件10。
气缸本体32内的下部，在活塞杆侧端壁件40的上端部从上方形成油填充凹部40g，并在该油填充凹部40g中填充有用于密封压缩空气G的润滑油La。油填充凹部40g形成研钵状，并形成其底面直径大于螺母件51。一旦螺母件51与油填充凹部40g的底面抵接，活塞杆50即呈最大限度突出状态。
在该主轴平衡装置30中设有第1油填充室44和将润滑油L经第1油填充室44填充到第2油填充室45的油填充机构60。该油填充机构60包括储存润滑油L的密闭状的油槽61，将油槽61与第1油填充室44连接的油路62、63，通过压缩空气对油槽61内的润滑油L进行加压的加压机构67，并构成为能在油槽61经油路62、63与第1油填充室44连接的状态下升降主轴组件10。油路62中设有单向阀64，防止润滑油L从第1油填充室44经油路62、63向油槽61倒流。
加压机构67包括供给压缩空气的压缩空气供给源(图示略)，将油槽61与压缩空气供给源连接的空气通路68，对从设于空气通路68的加压空气供给源来的气压减压的调节器69。在比油槽61的润滑油L上侧的上层部经调节器69填充减压至气压P2(例如P2＝0.5MPa)加压空气，并通过该加压空气对油槽61内的润滑油L加压。
另外，在主轴平衡装置30中设有用于与第2油填充室45连接并将第2油填充室45内的空气排出的排出通路70、71，并构成使从第2油填充室45排出的润滑油L通过该排出通路70、71还流至油槽61。从排出口70a延伸的排出通路71与比油槽61的润滑油L上侧的上层部连接。在该排出通路71中设有单向阀72，防止润滑油L和压缩空气从油槽61经排出通路70、71流入第2油填充室45。
另外，排出通路71中连接有开闭阀73。在通过油填充机构60从油填充室44、45中未填充润滑油L的状态至将润滑油L填充到油填充室44、45时，打开开闭阀73，即可将油填充室44、45和油路62、63以及排出通路70、71内的空气向外部排出。
以下说明上述主轴平衡装置30的作用和效果。
通过填充有压缩空气G的直立姿势的空气弹簧31，可确保主轴组件10的升降的自由度，并可支承主轴组件10。并设定为通过空气弹簧31产生与主轴组件10的重量大致限度的向上的力以减轻升降驱动机构20的负荷。
由于一旦通过升降驱动机构20使主轴组件10下降驱动，空气弹簧31的气缸本体32也一体下降，活塞杆50相对于气缸本体32退入(收缩)。另外，由于一旦通过升降驱动机构20使主轴组件10上升驱动，空气弹簧31的气缸本体32也一体上升，活塞杆50相对于气缸本体32伸长。
这样，通过升降驱动机构20使空气弹簧31的气缸本体32随主轴组件升降驱动，活塞杆50相对于气缸本体32伸缩。由于该空气弹簧31为活塞杆50直径小于气缸本体32的内径的活塞杆型空气弹簧，相对于主轴组件10的升降行程(活塞杆50的伸缩行程)能减小气缸本体32内的压缩空气G的体积变化量并减小气压变化量。因此，即使主轴组件10在静止状态或升降状态，均可通过空气弹簧31相对于主轴组件10产生与其重量大致相等的向上的力并有效地支承主轴组件10，并能可靠而有效地减轻升降驱动机构20的负荷。
通过减轻升降驱动机构20的负荷，能实现主轴组件10的升降速度的进一步高速化，并由于能可靠地减轻升降驱动机构20的负荷，还可使升降驱动机构20小型化，由于仅将空气弹簧31设置成直立姿势的简单结构，在制作成本方面十分有利。
而且，该主轴平衡装置30中，在活塞杆侧端壁件40的内部设有在活塞杆侧端壁件40与活塞杆50之间进行密封的上下1对环状密封件42、43。这些环状密封件42、43之间，在活塞杆侧端壁件40与活塞杆50之间形成有环状的油填充室44、45，可通过油填充机构60将润滑油L填充到油填充室44、45中。即，由于设有填充于1对环状密封件42、43和油填充室44、45的润滑油L，构成将第1、第2油填充室44、45构成为沿轴心方向具有一定长度，并能进一步提高气缸本体32的活塞杆侧端壁件40与活塞杆50之间进行密封的密封性。
在活塞杆50的表面会产生因进行研磨加工时的研磨损伤及因异物形成损伤之类的异物咬入。即使在这种情况下，也能通过上下1对环状密封件42、43沿轴心方向在活塞杆侧端壁件40与活塞杆50之间进行双重密封，进而通过填充于1对环状密封件42、43之间的油填充室44、45的润滑油L的密封效果，即使上述损伤或异物和环状密封件42、43的位置一致，也能可靠地防止气缸本体32内的压缩空气G经由其损伤或异物形成的间隙向外部泄漏。
进一步，由于能通过填充于油填充室44、45的润滑油L对活塞杆侧端壁件40和环状密封件42、43以及活塞杆50的滑动部分进行良好的润滑，能提高这些构件42、43的耐久性，并能防止压缩空气G的泄漏。因此也提高了活塞杆50和环状密封件42、43的耐久性，能更有效地抑制气缸本体32内的压缩空气G的泄漏。
由于油填充机构60包括储存润滑油L的油槽61，将油槽61与第1油填充室44连接的油路62、63，能将润滑油L可靠地填充到油填充室44、45中。能构成在经油路62、63将油槽61与第1油填充室44连接的状态下使主轴组件10升降。从而简化繁杂的润滑油填充作业，并由于能常时地将润滑油L填充到油填充室44、45中，能可靠地实现油填充室44、45的润滑油L的密封和润滑功能。
由于油填充机构60包括通过压缩空气对油槽61内的润滑油L进行加压的加压机构67，能通过加压机构67经压缩空气对油槽61内的润滑油L进行加压，并经油路62、63供给到油填充室44、45中。由于设置用于与第2油填充室45连接并将第2油填充室45内的空气排出的排出通路70、71，能将从气缸本体32内泄漏到第2油填充室45内的空气从排出通路70、71向油槽61内排出。因此能可靠地将润滑油L填充到油填充室44、45中。
由于构成为通过排出通路70、71使从第2油填充室45排出的润滑油L还流到油槽61中，能对还流到油槽61中的润滑油L进行再利用。另外，可将从油填充室44、45排出的润滑油L从油槽61经油路62、63自动地供给到油填充室44、45中。但由于排出通路71与容置由上述加压机构67压缩的空气的密闭状油槽61连接，可防止油填充室44、45内的润滑油L不经油槽61还流。
由于将气缸本体32与主轴组件10固定，活塞杆50从气缸本体32倒立状配设成从气缸本体32向下方延伸，能在气缸本体32内的下部填充用于密封压缩空气G的润滑油La。即，通过该润滑油La，能进一步可靠地抑制压缩空气G从气缸本体32的活塞杆侧端壁件40与活塞杆50之间泄漏，同时对活塞杆侧端壁件40与活塞杆50的滑动部分进行润滑并可靠地防止因其磨耗引起的泄漏。
以下说明上述实施形态的变更形态。
另外，凡与上述实施形态基本相同的构件均采用同一标号，变更部位以外的说明从略。
(1)在图3的主轴平衡装置30A中，设有用于与空气弹簧31的第2油填充室45连接并将第2油填充室45内的空气排出的排出通路80、81，容置从第2油填充室45通过排出通路80、81排出的润滑油L的排出侧油槽82。另外，在排出通路80中设有单向阀83，并连接有开闭阀84。排出侧油槽82构成为密闭状，并将空气通路85与比其排出侧油槽82的润滑油L更上侧的上层部连接，并在其空气通路85上设有以气压P3(例如P3＝0.8MPa)动作的溢流阀86。
在该主轴平衡装置30A中可从排出通路80、81将第2油填充室45内的空气排出，并能可靠地将润滑油L填充在油填充室44、45中。通过排出通路80、81将从油填充室44、45排出的润滑油L容置在排出侧油槽82中，并将其排出的润滑油L从油槽61经油路62、63自动地供给到油填充室44、45中。容置在排出侧油槽82中的润滑油L可予以再利用。
通过排出至排出侧油槽82的润滑油L，将排出侧油槽82内的气压加压至溢流阀86动作的最大P3。而且可防止油填充室44、45内的润滑油L在排出侧油槽82内的气压为大致最大压力的状态下不需要地排出至排出侧油槽82。
(2)图4的主轴平衡装置30B是在图3的主轴平衡装置30A中省略空气通路85及溢流阀86的同时，设置具有空气排出口87a的大气开放状的排出侧油槽87来代替排出侧油槽82。但由于即使排出侧油槽87中的润滑油L不经压缩空气加压，油填充室44、45内的润滑油L也不会不需要地排出至排出侧油槽82，也可构成为大于在活塞杆侧端壁件40中分隔成第1、第2油填充室44、45的分隔部40h引起的节流阻力。另外，虽然未图示，但也可在排出通路80或81中另外设置节流阀。
(3)在图5的主轴平衡装置30C中，将润滑油L填充到油填充室44、45内的油填充机构90具有油槽91、油路92、93、对油槽91内的润滑油L加压并经油路92、93供给至油填充室44、45的油泵94。油路92中设有单向阀92a。并设有用于与第2油填充室45连接并将油填充室44、45的润滑油L和空气排出到油槽91的排出通路95、96。
油槽91为大气开放状油槽，润滑油L从该油槽91经过滤器95a、油通路95b、单向阀95c导入油泵94。另外，驱动油泵94的压缩空气通过设于从压缩空气供给源(图示略)延伸的空气通路96的调节器97减压并供至油泵94。还有，分隔第1、第2油填充室44、45的分隔部40引起的节流阻力很小。
采用这种主轴平衡装置30C，可通过油泵94对油槽91内的润滑油L加压并供给到油填充室44、45，供给到油填充室44、45的润滑油L从油填充室44、45经排出通路95、96排出至油槽91而还流。即，由于能通过油泵94使润滑油L强制循环，可提高通过润滑油L冷却空气弹簧31的冷却性能。能将油填充室45内的空气从排出通路95、96排出，并可靠地将润滑油填充到油填充室44、45中。
(4)在图6的主轴平衡装置30D中，在主轴组件10的后部的下方位置将空气弹簧31的气缸本体32插通状固定地配设在立柱1上，并将活塞杆50配设成从该气缸本体32向上方延伸状。活塞杆50的上端部与主轴组件10的后部下端面抵接并挡止。另外，在活塞杆50的前端部分具有长度调节机构98。
在该主轴平衡装置30D中，当通过升降驱动机构20使主轴组件10下降驱动时，空气弹簧31的活塞杆50一体下降并退入。另外，当通过升降驱动机构20使主轴组件10上升驱动时，空气弹簧31的气缸本体32也一体上升并伸长。基本上能获得与上述主轴平衡装置30大致相同的作用和效果。
(5)关于主轴平衡装置的气缸数量和安装位置并不限定于上述实施形态。例如，也可将2组以上的气缸配设成直立姿势且并列状。例如，如能将气缸本体32与主轴组件10或立柱1固定，则不必插通其中并固定。另外，也可构成将1个或多个气缸沿滚珠丝杆22配设并支承主轴组件10。
(6)也可应用使与活塞杆50连接的活塞气密滑动自如地内嵌于气缸本体32中的活塞型空气弹簧，以替代活塞杆型空气弹簧31。
产业上利用的可能性上述主轴平衡装置30、30A-30D不过表示一例，在不脱离本发明要旨的范围内能以附加各种变形的形态实施；另外，也不限于实施机床M，而可适用于具有主轴组件和对该主轴组件升降驱动的升降驱动机构的各种机床。
权利要求
1.一种机床用主轴平衡装置，所述机床具有用于装设工具的主轴和对该主轴进行旋转驱动的电动马达并具有由升降驱动装置升降驱动的主轴组件，其特征在于，具有填充有压缩空气的气缸本体和插通该气缸本体的活塞杆侧端壁件并延伸的的活塞杆的气体弹簧，所述气体弹簧以直立姿势设置支承上述主轴组件并减轻升降驱动装置负荷；在所述活塞杆侧端壁件的内部设有活塞杆侧端壁件与活塞杆之间进行密封的上下一对环状密封件，在这些环状密封件中并在活塞杆侧端壁件与活塞杆之间形成环状的油填充室；在所述油填充室中设有填充润滑油的油填充装置。
2.如权利要求1所述的机床用主轴平衡装置，其特征在于，所述油填充装置包括储存润滑油的油槽和将该油槽与油填充室连接的油路。
3.如权利要求2所述的机床用主轴平衡装置，其特征在于，所述油填充装置包括将油槽内的润滑油经压缩空气加压的加压装置。
4.如权利要求3所述的机床用主轴平衡装置，其特征在于，还设有用于与所述油填充室连接并使油填充室内的空气排出的排出通路，并构成使通过该排出通路使从油填充室内排出的润滑油还流到油槽。
5.如权利要求3所述的机床用主轴平衡装置，其特征在于，还设有用于将与所述油填充室连接并将油填充室内的空气排出的排出通路和通过该排出通路容置从油填充室内排出的润滑油的排出侧油槽。
6.如权利要求2所述的机床用主轴平衡装置，其特征在于，所述油填充装置具有对油槽内的润滑油加压并供给油填充室的油压泵，并设有用于与上述油填充室连接并使油填充室内的润滑油和空气排出的排出通路。
7.如权利要求1-6中任一项所述的机床用主轴平衡装置，其特征在于，所述气缸本体与主轴组件固定，并将活塞杆配设成从该气缸本体向下方延伸。
8.如权利要求7所述的机床用主轴平衡装置，其特征在于，在所述气缸本体的下部填充用于对压缩空气进行密封的润滑油。
全文摘要
提供一种采用空气弹簧、能可靠而有效地减轻对主轴组件进行升降驱动的升降驱动装置的负荷、提高空气弹簧的密封性的同时进行良好润滑的机床用主轴平衡装置。将具有填充有压缩空气G的气缸本体(32)和插通该气缸本体(32)的活塞杆侧端壁件(40)并延伸的活塞杆(50)的空气弹簧(31)设置成直立姿势，并通过该空气弹簧(31)支承主轴组件(10)并减轻升降驱动装置的负荷。活塞杆侧端壁件(40)的内部设置在活塞杆侧端壁件(40)与活塞杆(50)之间密封的上下1对环状密封件(42，43)，这些环状密封件(42，43)之间，在活塞杆侧端壁件(40)与活塞杆(50)之间形成环状的油填充室(44，45)，并通过油填充机构(60)将润滑油L填充到油填充室(44，45)中。
文档编号B23Q1/00GK1392818SQ01802750
公开日2003年1月22日 申请日期2001年9月17日 优先权日2000年9月18日
发明者木村清二 申请人:帕斯卡株式会社