专利名称：工具机的平衡装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及工具机的平衡装置，特别是涉及构成用以降低从密封构件作用的摩擦力，且降低对主轴头进行升降驱动的升降驱动装置的负载，其中该密封构件气密地密封于支撑主轴头的重量的气体弹簧的杆构件。
背景技术：
为了减轻对工具机的主轴头进行升降驱动的升降驱动装置的负载，在实用上有提供一种平衡装置，其使装设于工具机的支柱的主轴头为可升降，而主轴头的部分重量或全部重量支撑于气体弹簧。例如，专利文献I所记载的工具机用主轴平衡器中，将纵向推式(pull type)气体弹簧以倒立姿势安装于立式工具机的支柱的上端部，且将杆构件的下端 固定于主轴头。气体弹簧具有气缸本体、杆构件和充填于气缸本体内部的压缩气体。此种气体弹簧在工具机的作动时，稳定维持将主轴头朝上方拉引推押的状态，且当主轴头藉由工具机的升降驱动机构被驱动而向下时，杆构件相对于气体弹簧的气缸本体伸长，而当主轴头被驱动而上升时，杆构件相对于气缸本体退入。另一方面，于工具机用主轴平衡器中采用推式气体弹簧时，是将气体弹簧以倒立姿势安装于主轴头，且以基台支撑气体弹簧的杆构件的下端。专利文献I :W02007/099632号公报
发明内容
发明所欲解决的课题在专利文献I的主轴平衡器中，杆引导构件被固定于气缸本体的杆侧端壁，于此杆引导构件形成有杆穿通孔，杆构件经由密封构件以气密状态且可滑动自如的方式穿通于杆穿通孔。一般而言，充填于气体弹簧的压缩气体的气压非常地高，达7 IOMPa左右，由于压缩气体容易从微小间隙泄漏，所以前述密封构件以与杆构件成为气密的方式紧密地外嵌。因此，在杆构件与密封构件间会作用大的静止摩擦力或动摩擦力。在杆构件伴随主轴头的升降动作而对气缸本体相对地进行进退移动时，当杆构件沿轴心方向从静止状态开始进行进退移动的移动开始时，大的静止摩擦力会作用于杆构件与密封构件间，而在杆构件的移动开始后，动摩擦力会作用于杆构件与密封构件间。因此，在前述移动开始时作用静止摩擦力的情况下，杆构件、密封构件容易磨损且耐久性也降低，又，将主轴头进行升降驱动的升降驱动装置的负载也会变大。此外，即便是在开始加工，于前述移动开始后作用动摩擦力的情况，由于杆构件对密封构件的相对移动速度较小，所以前述动摩擦力也成为无法忽视的值。再者，加工时，在主轴头藉由升降驱动装置频繁地反复进行上升或下降的移动与停止的情况，在主轴头的移动中会作用动摩擦力，当主轴头从停止状态开始移动时会作用大的静止摩擦力。如此般，由于作用于主轴头的摩擦力的大小没有固定，所以主轴头的位置控制的误差变大，而使机械加工精度降低。例如，在将工件加工成圆弧形状的情况，因前述主轴头的位置控制的误差，使得装设于主轴头的工具的移动轨迹从既定的圆弧轨迹偏移，而发生被称为所谓的象限突波的误差。本发明的目的在于提供一种工具机的平衡装置，其在杆构件对主轴头支撑用气体弹簧的气缸本体进行进退移动时，可大幅降低作用于杆构件与密封构件间的摩擦力，而可提高机械加工精度。用以解决课题的手段本发明的工具机的平衡装置，具有支撑主轴头重量的至少一部分的气体弹簧，该主轴头以可升降的方式装设于工具机的柱，该工具机的平衡装置的特征为前述气体弹簧具有气缸本体、形成于该气缸本体内且充填有压缩气体的气体收容室、延伸至前述气缸本体外且承受气体收容室的气压而可相对于气缸本体进退的杆构件；还设置有套筒安装孔，形成于前述气缸本体的杆侧端壁；套筒构件，以可旋转的方式气密地内嵌于前述套筒安装孔，且以可旋转且可沿杆构件的长度方向相对滑动的方式经由密封构件气密地外嵌于前 述杆构件；旋转限制机构，用于限制前述杆构件，以使其不会绕着杆构件的轴心旋转；以及旋转驱动装置，用于驱动前述套筒构件，以使其绕着前述轴心旋转。发明的效果根据本发明的工具机的平衡装置，由于其设置有套筒构件，以可旋转的方式气密地内嵌于气体弹簧的气缸本体的杆侧端壁所形成的筒安装孔，且以可旋转且可沿杆构件的长度方向相对滑动的方式经由密封构件气密地外嵌于杆构件；旋转限制机构，用于限制前述杆构件，以使其不会绕着杆构件的轴心旋转；以及旋转驱动装置，用于驱动前述套筒构件，以使其绕着前述轴心旋转；所以藉由利用旋转驱动装置使套筒构件恒常旋转驱动，即便杆构件沿轴心方向呈静止状态，也不会在杆构件与密封构件间绕着轴心产生相对移动。因此，由于在杆构件与密封构件间不会发生静止状态，所以在杆构件对气缸本体相对地开始进行进退移动时，在杆构件和密封构件间会作用静止摩擦力的约1/10的动摩擦力而非静止摩擦力，可使杆构件在进退移动开始时的起动摩擦力变小。而且，在开始进行利用工具机的加工且在杆构件的进退移动开始后，由于套筒构件不仅对杆构件沿轴方向相对移动，也会绕着杆构件的轴心相对地旋转移动，所以可使作用于进退移动开始后的杆构件与密封构件的滑动部分的动摩擦力的大小稳定。因此，可降低杆构件或密封构件的摩损，降低将主轴头升降驱动的升降驱动装置的负载，可提高杆构件、密封构件的耐久性。再者，在套筒构件绕着轴心旋转的状态下杆构件相对于气缸本体进行进退移动时，由于在杆构件与密封构件间会作用静止摩擦力的约1/10的动摩擦力，所以在加工时，即便在主轴头频繁地反复进行上升或下降的移动与停止的情况，也可使使主轴头相对于轴心方向在移动中的摩擦力与从停止状态至移动开始时的摩擦力的大小大致固定，可缩小主轴头的位置控制的误差，而能确实地提高机械加工精度。除了上述构成外，亦可适当地采用以下的构成。(I)前述气体弹簧以前述杆构件从固定于前述主轴头的气缸本体朝下方延伸的方式设置成倒立姿势；且设置有将前述杆构件与套筒构件间予以气密地密封的密封构件；设置于前述套筒构件与杆侧端壁间的多个径向轴承及气密地密封的密封构件；以及承接作用于前述套筒构件的止推力的止推轴承。因此，可一边确保主轴头的升降的自由度，一边支撑主轴头的重量，可减轻作用于套筒构件的旋转阻力以降低旋转驱动装置的负载，可防止气缸本体内的压缩气体泄漏至外部。(2)前述旋转驱动装置具有一体形成于前述套筒构件的下端部的从动齿轮；与该从动齿轮啮合的中间齿轮；与该中间齿轮啮合的驱动齿轮；以及用于将该驱动齿轮旋转驱动的附设减速机的电动马达。因此，可以简单的构造容易地使套筒构件旋转。(3)前述旋转驱动装置具有一体形成于前述套筒构件的下端部的蜗轮；与该蜗轮啮合的蜗杆；以及将该蜗杆旋转驱动的电动马达。因此，可以简单的构造容易地使套筒构件旋转。(4) 一种工具机的平衡装置，具有支撑主轴头重量的至少一部分的气体弹簧，该主轴头以可升降的方式装设于工具机的柱，该工具机的平衡装置的特征为前述气体弹簧 具有气缸本体、形成于该气缸本体内且充填有压缩气体的气体收容室、以及朝下方延伸至前述气缸本体外且承受气体收容室的气压而可相对于气缸本体进退的杆构件；还设置有旋转支撑机构，用于支撑前述气缸本体，以使其可对主轴头旋转；旋转限制机构，用于限制前述杆构件，以使其不会绕着杆构件的轴心旋转；以及旋转驱动装置，用于驱动前述气缸本体，以使其绕着前述轴心旋转。(5)设有用以承受作用于前述气缸本体的止推力的止推轴承。因此，可降低旋转驱动装置的负载。(6)前述旋转驱动装置具有设于前述气缸本体的上端部的从动齿轮；与该从动齿轮啮合的驱动齿轮；以及用于将该驱动齿轮旋转驱动的附设减速机的电动马达。因此，可以简单的构造容易地使气缸本体旋转。
图I为具有实施例I的平衡装置的卧式工具机的侧视图；图2为气体弹簧的纵剖视图；图3为气体弹簧的主要部位放大剖视图；图4为旋转驱动装置的横剖视图；图5为实施例2的平衡装置的侧视图；图6为气体弹簧的纵剖视图；图7为气体弹簧的主要部位放大剖视图；图8为图5沿VIII-VIII线的剖视图；图9为实施例3的平衡装置的侧视图；图10为气体弹簧的纵剖视图；图11为旋转驱动装置的俯视图。符号说明G压缩氮气I工具机3 柱5主轴头
10、10A、10B 平衡装置11 >46气体弹簧12、47气缸本体
12a气缸侧端壁12c套筒安装孔13、41套筒构件14、53 杆构件15、49旋转限制机构16、40、50旋转驱动装置17,51气体收容室31从动齿轮32中间齿轮33驱动齿轮34电动马达42 蜗轮43 蜗杆44电动马达48旋转支撑机构65从动齿轮66驱动齿轮67电动马达
具体实施例方式以下，依据实施例，说明用以实施本发明的形态。实施例I如图I所示，卧式工具机I具有基台2、柱3、工作台4、主轴头5、装设于该主轴头5的通心轴(quill)6 ;及可旋转自如地装设于通心轴6的主轴7。基台2具有前部基台2a和高度比前部基台2a还高的的后部基台2b，且于后部基台2b上竖设有柱3。柱3具有四根柱构件3a和顶部连结构件3b。工作台4以可沿左右方向(X轴方向、与图I的纸面正交的方向)移动自如的方式设置于前部基台2a上，且藉由X轴引导机构(省略图示)沿X轴方向被引导。于前部基台2a，设有用以将工作台4沿X轴方向驱动的X轴滚珠螺杆机构(省略图示)。该X轴滚珠螺杆机构具有滚珠螺杆轴，其以可旋转的方式设于前部基台2a ;滚珠螺杆螺帽，其固定于工作台4而与滚珠螺杆轴螺合；及X轴伺服马达(省略图示)，其用以驱动滚珠螺杆轴。此外，用于引导上述工作台4以将其朝X轴方向移动驱动的机构，与周知的卧式工具机相同。主轴头5以可升降的方式沿上下方向(Y轴方向)设置于柱3。主轴头5配设于左侧的两根柱构件3a与右侧的两根柱构件3a间，且藉由Y轴引导机构(省略图示)引导成可朝上下方向移动自如。Y轴引导机构具有分别设置于4根柱构件3a的内侧的四条导轨8 ;以及固定于主轴头5而分别卡合于四条导轨8的8个引导块。
于后部基台2b，设置有用以将主轴头5朝上下方向驱动的Y轴滚珠螺杆机构(省略图示)。该Y轴滚珠螺杆机构具有滚珠螺杆轴(省略图示)，其以可旋转的方式安装于柱3的顶部连结构件3b和后部基台2b ;滚珠螺杆螺帽，其连结于主轴头5而与上述滚珠螺杆轴螺合；以及Y轴伺服马达(省略图示)，其用于驱动滚珠螺杆轴。此外，用于引导上述主轴头5以将其朝Y轴方向移动驱动的机构,与周知的卧式工具机相同。
通心轴6朝前后方向以水平姿势设置于主轴头5，且以可朝前后方向移动自如的方式设置。通心轴6具有大径的第I通心轴6a、和以比该第I通心轴6a还小的直径可退入第I通心轴6a内的第2通心轴6b，于第2通心轴6b装设有主轴7和用以旋转驱动该主轴7的主轴马达(省略图示)。设置有第IZ轴引导机构(省略图示)，其引导第I通心轴6a，使其相对于主轴头5可朝前后方向(Z轴方向)水平移动自如；第IZ轴滚珠螺杆机构(省略图示)，其相对于主轴头5将第I通心轴6a朝前后方向驱动；第TL轴引导机构(省略图示)，其引导第2通心轴6b，使其相对于第I通心轴6a可朝前后方向(Z轴方向)水平移动自如；和第TL轴滚珠螺杆机构(省略图示)，其相对于主轴头5将第2通心轴6b朝前后方向驱动。第IZ轴滚珠螺杆机构的滚珠螺杆轴藉第IZ轴伺服马达(省略图示)驱动，又，第2Z轴滚珠螺杆机构的滚珠螺杆轴藉第2Z轴伺服马达(省略图示)驱动。主轴7以相对旋转自如的方式支撑于第2通心轴6b，支撑主轴马达的马达支撑构件藉由第I、第2Z轴引导机构朝前后方向被弓I导且连结于第2Z轴滚珠螺杆机构的滚珠螺杆螺帽。主轴马达的输出轴经由联结器(coupling)与第2通心轴6b连结。此外，将上述第
I、第2通心轴6a、6b沿Z轴方向引导且沿Z轴方向驱动的机构，与周知的搪孔用卧式工具机相同。其次，依据图I 图4，说明平衡装置10。平衡装置10是用以产生推压力的装置，该推压力用于支撑主轴头5的大部分重量。平衡装置10具有左右I对气体弹簧11，用以支撑主轴头5 ；1对旋转限制机构15，用以限制可对气缸本体12进退的杆构件14，使其不会绕着杆构件14的轴心旋转；以及I对旋转驱动装置16，用以将后述的套筒构件13以绕着杆构件14的轴心的方式予以旋转驱动。I对气体弹簧11推式(push type)的气体弹簧,其以垂直的倒立姿势配设于主轴头5的前后方向中间位置的左右两侧，且藉由I对气体弹簧11支撑主轴头5的大部分的重量以减轻将主轴头5升降驱动的Y轴伺服马达的负载。气体弹簧11具有气缸本体12 ;气体收容室17，形成于该气缸本体12内且充填有压缩气体(例如7 IOMPa的压缩氮气G)；以及杆构件14，穿通气缸本体12的杆侧端壁12a而向下延伸至气缸本体12外。主轴头5上升越多，杆构件14突入气体收容室17的长度越少，而气体收容室17的容积会増大，压缩气体的气压会降低。例如，当主轴头5的高度位置位于中间位置时，由左右两侧的I对气体弹簧11产生的推压力设定成与主轴头5的全部重量相等。但是，未必限定于此，只要可藉由I对气体弹簧11来支撑主轴头5的全部重量的大部分即可。前述杆构件14穿通气缸本体12的杆侧端壁12a与分割支撑构件19而朝下方延伸，其下端抵接于旋转限制机构15的垫子15a的上面。杆构件14承受气体收容室17的压缩氮气G的气压而朝下方推压，并藉其反作用力而将主轴头5朝上方推压。在杆构件14的上端部固定有挡止构件14a，该挡止构件14a在承受压缩氮气G的气压且用来防止杆构件14朝下方脱落。此挡止构件14a的直径大于气缸本体12的杆穿通孔12b的直径，且小于气体收容室17的内径。在气缸本体12的上端部具有头侧端壁构件18，于头侧端壁构件18的轴心部分形成纵向的贯通孔18a，具有止回阀的气体充填座18b气密地组装于此贯通孔18a，可将压缩氮气G由此气体充填座18b充填于气体收容室17。头侧端壁构件18以多个螺栓固定于气缸本体12的本体筒部。前述气缸本体12经由支撑构件20和分割支撑构件19固定于主轴头5。支撑构件20由I对凸缘部一体形成于厚立方体块而成，且藉由4根螺栓21固定于主轴头5的左右侧面。分割支撑 构件19是例如压入固定于支撑构件20的纵向的安装孔20a。于分割支撑构件19形成有供杆构件14穿通的杆穿通孔19a。在杆构件14穿通杆穿通孔19a的状态下，气缸本体12的下端抵接于分割支撑构件19的上面，分割支撑构件19以多个螺栓22固定于气缸本体12。此外，于杆穿通孔19a的下端部，装设有防尘密封23。前述气缸本体12的杆侧端壁12a的中心部分分割形成为套筒构件13。套筒构件13以可旋转且气密的方式内嵌于杆侧端壁12a所形成的纵向圆筒状的套筒安装孔12c，并且以可旋转且可在杆构件14的长度方向相对滑动的方式气密地外嵌于杆构件14。在套筒构件13与杆侧端壁12a间(套筒构件13的外周面与套筒安装孔12c的内周面间)，装设有上下I对径向轴承24a、24b ;和环状密封构件25，在径向轴承24a、24b的上下方向中段部将密封套筒构件13与杆侧端壁12a间加以密封。在套筒构件13的轴心侧中心部分形成有杆穿通孔13a，该杆穿通孔13a可供杆构件14在气密状态下可滑动自如地穿通。在杆构件14和套筒构件13间，装设有环状密封构件27和位于比密封构件27更靠下方位置处的轴衬28。在套筒构件13的下端和分割支撑构件19间，设有用以承接作用于套筒构件13止推力的环状止推轴承30。其次，针对用于旋转驱动套筒构件13的旋转驱动装置16作说明。旋转驱动装置16具有一体形成于套筒构件13的下端部的外周的从动齿轮31 ；与该从动齿轮31啮合的中间齿轮32 ;与该中间齿轮32啮合的驱动齿轮33 ;及用以使驱动齿轮33旋转驱动的附设减速机的电动马达34。电动马达34的输出轴34a的旋转力从驱动齿轮33经由中间齿轮32和从动齿轮31传送至套筒构件13。此外，前述电动马达34可由伺服马达构成，亦可为该伺服马达以外的其他马达。固定前述中间齿轮32的旋转轴35以可旋转自如的方式以上下两端部枢支于分割支撑构件19的枢支孔和气缸本体12的枢支孔。附设减速机的电动马达34以倒立姿势配设于气体弹簧11的侧边附近，且经由收容驱动齿轮33的齿轮收容构件36固定于支撑构件20。其次，说明旋转限制机构15。该旋转限制机构15用以限制杆构件14使其不会绕着杆构件14的轴心旋转，并且用以容许杆构件14的下端部朝水平方向移动。旋转限制机构15具有供杆构件14的下端抵接的垫子15a ;固定于后部基台2b上的底板37 ;垫子15a与底板37间的多个钢球38 ;以及将垫子15a连结于底板37的四根螺栓39等。形成于垫子15a的螺栓孔的直径形成比螺栓39的直径大数mm，垫子15a可朝水平方向移动数mm，但几乎不会绕着垂直轴旋转移动来限制旋转。
由于前述杆构件14承受压缩氮气G而强力地朝下方推压，故杆构件14在被强力推抵至垫子15a上面的状态下抵接。因此，形成藉由作动于杆构件14与垫子15a的接触面的摩擦力，使得杆构件14的下端部可与垫子15a —体地朝水平方向移动，且经由垫子15a来限制旋转。此外，容许杆构件14的下端部沿水平方向移动的理由如次。在杆构件14的轴心因气体弹簧11的制作误差而相对于气缸本体12的轴心以微小的角度倾斜、或因气体弹簧11对主轴头5的组装误差而使得杆构件14的轴心相对于垂直方向以微小角度倾斜时，容许伴随主轴头5的升降动作而产生的杆构件14的下端部朝水平方向的微小移动。在不容许上述微小移动的情况，会有作用于气缸本体12与杆构件14间的滑动阻力増大的情况。 其次，针对卧式工具机I的平衡装置10的作用/效果作说明。藉由气体弹簧11，可一面确保主轴头5的升降的自由度，一面大幅减轻用以对主轴头5进行升降驱动的Y轴伺服马达的负载。当主轴头5藉由Y轴伺服马达而进行下降驱动时，气体弹簧11的气缸本体12也会一体地下降，所以杆构件14对于气缸本体12沿轴心方向退入，又当主轴头5藉由Y轴伺服马达而进行上升驱动时，气体弹簧11的气缸本体12也会一体地上升，故杆构件14会对气缸本体12沿轴心方向伸长。在平衡装置10中，于工具机I的作动中，将电动马达34恒常驱动，将套筒构件13维持在绕着杆构件14的轴心旋转的状态。藉由套筒构件13的旋转，密封构件27亦与套筒构件13 —体地旋转。藉此，即便杆构件14沿轴心方向呈静止状态，也不会在杆构件14与密封构件27间发生静止状态。因此，在套筒构件13恒常旋转的状态下静止状态的杆构件14对气缸本体12朝轴心方向进退移动时，在杆构件14与密封构件27的滑动部分会作用静止摩擦力的约1/10的大小的动摩擦力而非静止摩擦力，所以可使作用于上述滑动部分的起动摩擦力缩小。因此，可减轻Y轴伺服马达的负载，可将气体弹簧11小型化，减少杆构件14或密封构件27的摩损，提高此等构件的耐久性。而且，由于是使套筒构件13绕着杆构件14的轴心旋转，所以杆构件14与密封构件27的相对移动的方向不仅为与杆构件14平行的方向，亦成为平行方向及绕着轴心的旋转方向的两方向，可使作用于杆构件14与密封构件27的滑动部分的动摩擦力的大小稳定。又，由于在杆构件14与密封构件27的滑动部分会作用静止摩擦力约1/10的大小的动摩擦力而非静止摩擦力，所以在加工时，即便频繁地反复进行主轴头5沿轴心方向上升或下降的移动与停止，亦可使主轴头5沿轴心方向的移动中的摩擦力与从停止状态至移动开始时的摩擦力的大小大致固定，可缩小主轴头5的位置控制的误差，而确实地提高机械加工精度。此外，实施例中，亦可在工具机I的作动中，使电动马达34恒常驱动，以使套筒构件13绕着轴心维持旋转状态，但亦可仅在必须进行精密的机械加工时驱动电动马达34以使套筒构件13旋转。杆构件14的下端在推抵旋转限制机构15的垫子15a的状态下抵接，经由作用于该接触面的强力的摩擦力与旋转受到限制的垫子15a来限制杆构件14的旋转，并且容许杆构件14的下端部朝水平方向移动，所以可解除因气体弹簧11的制作误差、组装误差所致的不良影响。
由于设有气密地密封杆构件14与套筒构件13的密封构件27;设置于套筒构件13与杆侧端壁12a间的多个径向轴承24a、24b及气密地密封的密封构件25 ；以及用以承受作用于套筒构件13的止推力的止推轴承30，所以可减轻旋转驱动装置16的负载，可确实地防止压缩氮气G泄漏至外部。实施例2其次，参照图5 图8，说明实施例2的平衡装置IOA0其中，与实施例I相同的构成标注相同的符号来图示并省略说明，仅针对不同的构成作说明。本实施例与实施例I同様地将本发明适用于卧式工具机I的情况为例，惟旋转驱动装置40的构成与实施例I不同。旋转驱动装置40构成具有一体形成于套筒构件41下端部的外周的蜗轮42、与蜗轮42啮合的蜗杆43、以及将该蜗杆43旋转驱动的附设减速机的电动马达44，且电动马达44的输出轴的旋转力经由蜗杆43传送至套筒构件41。 电动马达44以倒立姿势配设于气体弹簧11的左右方向侧边附近位置而固定于支撑构件20。蜗杆43以其一端部连结于电动马达44的输出轴，且以可旋转的方式穿通于气缸本体12的杆侧端壁12a所形成的齿轮穿通孔45。在此平衡装置IOA中，电动马达44的输出轴的旋转力从蜗杆43经由蜗孔42传送至套筒构件41，所以藉由套筒构件41的旋转，密封构件27也会与套筒构件41 一体地旋转。因此，在工具机I的作动中，藉由事先使电动马达44恒常旋转，可获致与前述实施例I相同的作用/效果。此外，仅在必须进行精密的机械加工时，将电动马达44旋转驱动以使套筒构件41旋转。实施例3接着，参照图9 图11，说明实施例3的平衡装置IOB。但是，与实施例I相同的构成标注相同的符号来图示并省略说明，仅针对不同的构成作说明。本实施例与实施例1、2同样将本发明适用于卧式工具机I的情况为例，但以省略实施例1、2的套筒构件13、41，并使气体弹簧46的气缸本体47旋转的方式构成。如图9 图11所示，平衡装置IOB具有I对气体弹簧46，支撑主轴头5 ;1对旋转支撑机构48，将I对气体弹簧46的气缸本体47支撑成可相对于主轴头5旋转；I对旋转限制机构49，以使杆构件53不会绕着杆构件53的轴心旋转的方式加以限制；以及I对旋转驱动装置50，以使气缸本体47绕着前述轴心的方式进行旋转驱动。气体弹簧46具有气缸本体47 ;气体收容室51，形成于该气缸本体47内且充填有压缩气体(压缩氮气G);以及杆构件53，穿通气缸本体47的杆侧端壁构件52而延伸。气缸本体47具有头侧端壁54和杆侧端壁52。头侧端壁54以6根螺栓68固定于气缸本体47的本体筒部55。于杆侧端壁52形成有杆穿通孔，该杆穿通孔供杆构件53在气密状态下以可滑动自如的方式穿通，杆构件53穿通杆穿通孔而朝下方延伸，杆构件53的下端部抵接于旋转限制机构49的上面。于气缸本体47形成有对应于本体筒部55的上端部而延伸于水平方向的马达安装板56，该马达安装板56以四根螺栓69固定于后述的支撑构件57的上面。于此马达安装板56，形成有朝本体筒部55的外侧部突出的凸缘部56a。于气缸本体47的本体筒部55的下端部，形成有朝本体筒部55的外侧部突出的凸缘部55a。
旋转支撑机构48具有支撑构件57，以可旋转的方式支撑气缸本体47的本体筒部55的上端侧部；支撑构件58，以可旋转的方式支撑气缸本体47的本体筒部55的下端侧部；以及落下防止构件64。支撑构件57以四根螺栓59固定于主轴头5的左右侧面，支撑构件58以4根螺栓60固定于主轴头5的左右侧面。气缸本体47以贯通状配置于支撑构件57,58的支撑孔57a、58a。气缸本体47经由I对径向轴承61a、61b以可旋转自如的方式枢支于支撑构件57，且经由I对径向轴承62a、62b以可旋转自如的方式枢支于支撑构件58。在凸缘部55a与支撑构件58间装设止推轴承63，从气体收容室51的压缩气体(压缩氮气G)作用于气缸本体47的朝上方向的止推力藉止推轴承63支撑。于支撑构件58的下侧配设有落下防止构件64，该落下防止构件64以多个螺栓固定于主轴头5的左右侧面。气缸本体47的本体筒部55的凸缘部55a可藉落下构件64承接。旋转驱动装置50具有一体形成于头侧端壁构件54的上端部的从动齿轮65、与该从动齿轮65啮合的驱动齿轮66、以及用以旋转驱动该驱动齿轮66的附设减速机的电动马达67，且气缸本体47可藉电动马达67的输出轴67a的旋转力而旋转驱动。杆构件53下端部所抵接的旋转限制机构49与前述实施例I相同，杆构件53以不会绕着杆构件53的轴心旋转的方式受到限制。在此平衡装置IOB中，由于在工具机I的作动中，恒常将电动马达67旋转驱动，将气缸本体47保持在旋转状态，而事先限制杆构件53的旋转，所以可获得与实施例I相同的作用、效果。此外，精密的机械加工亦可仅在必要的情况将电动马达67旋转驱动以使气缸本体47旋转。前述实施例以将本发明适用于搪孔用卧式工具机I的情况为例来说明，但本发明当然可适用于具有被升降驱动的主轴头的各种工具机(亦包含一般的卧式工具机、立式工具机)。此外，只要是该行业者，在不逸离本发明的情况下，皆可以对前述实施例施加各种变更的形态来实施。
产业上利用的可能性本发明可减轻工具机中对主轴头进行升降驱动的升降驱动装置的负载，该工具机具有以可升降驱动的方式装设于柱的主轴头。
权利要求
1.一种工具机的平衡装置，具有支撑主轴头重量的至少一部分的气体弹簧，该主轴头以可升降的方式装设于工具机的柱，该工具机的平衡装置的特征在于 前述气体弹簧具有气缸本体、形成于该气缸本体内且充填有压缩气体的气体收容室、以及延伸至前述气缸本体外且承受气体收容室的气压而可相对于气缸本体进退的杆构件； 且设置有 套筒安装孔，形成于前述气缸本体的杆侧端壁； 套筒构件，以可旋转的方式气密地内嵌于前述套筒安装孔，并且以可旋转且可沿杆构件的长度方向相对滑动的方式经由密封构件气密地外嵌于前述杆构件； 旋转限制机构，用于限制前述杆构件，以使其不会绕着杆构件的轴心旋转；以及 旋转驱动装置，用于驱动前述套筒构件，以使其绕着前述轴心旋转。
2.根据权利要求I所述的工具机的平衡装置，其特征在于，前述气体弹簧以前述杆构件从固定于前述主轴头的气缸本体朝下方延伸的方式设置成倒立姿势； 且设置有将前述杆构件与套筒构件间予以气密地密封的密封构件；设置于前述套筒构件与杆侧端壁间的多个径向轴承及气密地密封的密封构件；以及承接作用于前述套筒构件的止推力的止推轴承。
3.根据权利要求2所述的工具机的平衡装置，其特征在于，前述旋转驱动装置具有一体形成于前述套筒构件的下端部的从动齿轮；与该从动齿轮啮合的中间齿轮；与该中间齿轮啮合的驱动齿轮；以及用于将该驱动齿轮旋转驱动的附设减速机的电动马达。
4.根据权利要求2所述的工具机的平衡装置，其特征在于，前述旋转驱动装置具有一体形成于前述套筒构件的下端部的蜗轮；与该蜗轮啮合的蜗杆；以及将该蜗杆旋转驱动的电动马达。
5.一种工具机的平衡装置，具有支撑主轴头重量的至少一部分的气体弹簧，该主轴头以可升降的方式装设于工具机的柱，该工具机的平衡装置的特征在于 前述气体弹簧具有气缸本体、形成于该气缸本体内且充填有压缩气体的气体收容室、以及朝下方延伸至前述气缸本体外且承受气体收容室的气压而可相对于气缸本体进退的杆构件； 且设置有 旋转支撑机构，用于支撑前述气缸本体，以使其可对主轴头旋转； 旋转限制机构，用于限制前述杆构件，以使其不会绕着杆构件的轴心旋转；以及 旋转驱动装置，用于驱动前述气缸本体，以使其绕着前述轴心旋转。
6.根据权利要求5所述的工具机的平衡装置，其特征在于，设有用以承受作用于前述气缸本体的止推力的止推轴承。
7.根据权利要求5或6所述的工具机的平衡装置，其特征在于，前述旋转驱动装置具有设于前述气缸本体的上端部的从动齿轮；与该从动齿轮啮合的驱动齿轮；以及用于将该驱动齿轮旋转驱动的附设减速机的电动马达。
全文摘要
气体弹簧(1)具有气缸本体(12)、形成于该气缸本体(12)内且充填有压缩气体的气体收容室(17)、以及承受该气体收容室(17)的气压而延伸至气缸本体(12)外且可对气缸本体(12)进退的杆构件(14)。还设置有套筒构件(13)，以可旋转的方式气密地内嵌于气缸本体(12)的杆侧端壁(12a)所形成的套筒安装孔(12c)，并且以可旋转且可沿杆构件(14)的长度方向相对滑动的方式气密地外嵌于前述杆构件(14)。进一步提供旋转限制机构(15)，用于限制杆构件(14)，以使其不会旋转；以及旋转驱动装置(16)，其用于将前述套筒构件(13)旋转驱动。
文档编号B23Q1/72GK102639290SQ20108005275
公开日2012年8月15日 申请日期2010年10月4日 优先权日2009年11月26日
发明者北浦一郎 申请人:帕斯卡工程株式会社