(57)【要約】【課題】移動体と共に昇降する重量を軽減し、移動体のまわりの有効スペースを拡大できるガスバランサを提供する。【解決手段】ガス室４１に生じるガス圧力によって移動体（主軸ユニット２）の重量を支えるガスバランサ１０であって、シリンダ１１の上端からピストンロッド３１が突出するように配置され、シリンダ１１が架台（本体３）に連結される一方、ピストンロッド３１の上端部が移動体（主軸ユニット２）に連結され、ピストンロッド３１が移動体（主軸ユニット２）と共に昇降する構成とした。【選択図】図１
2010091035.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状をしたシリンダと、
このシリンダに摺動可能に挿入されるピストンロッドと、
シリンダと前記ピストンロッドとの間に画成されるガス室とを備え、
前記ガス室に生じるガス圧力によって移動体の重量を支えるガスバランサであって、
前記シリンダの上端から前記ピストンロッドが突出するように配置され、
前記シリンダが架台に連結される一方、
前記ピストンロッドの上端部が前記移動体に連結され、
前記ピストンロッドが前記移動体と共に昇降する構成としたことを特徴とするガスバランサ。
【請求項２】
前記シリンダは、
前記ピストンロッドを摺動可能に突出させるシリンダヘッドと、
前記ピストンロッドと前記シリンダヘッドとの間に介装されてガス室を密封するメインシールと、
前記ピストンロッドと前記シリンダヘッドとの間に画成されるオイルチャンバとを備え、
このオイルチャンバを前記メインシールと前記ガス室の間に設ける構成としたことを特徴とする請求項１に記載のガスバランサ。
【請求項３】
前記シリンダは、
前記ピストンロッドと前記シリンダヘッドとの間に介装されるＯリングを備え、
このＯリングと前記メインシールの間に前記オイルチャンバを画成する構成としたことを特徴とする請求項１または２に記載のガスバランサ。
【請求項４】
前記オイルチャンバを画成する環状の溝が、前記メインシールが介装される環状の溝に連接して形成される構成としたことを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載のガスバランサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば工作機械のヘッド等の移動体を支えるガスバランサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、工作機械等にあっては、ガスバランサの反発力によってヘッド、モータ等の重量が支えられることにより、モータの駆動負荷が軽減され、省力化がはかられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ガスバランサは、筒状をしたシリンダと、このシリンダに摺動可能に挿入されるピストンロッドと、シリンダとピストンロッドとの間に画成されるガス室とを備え、このガス室に生じるガス圧力によって移動体の重量を支える。
【０００４】
従来のガスバランサは、シリンダの下端からピストンロッドが突出するように配置され、シリンダが移動体に連結される一方、ピストンロッドの下端部（先端部）が架台に支持されるように倒立して配置されている。
【０００５】
シリンダヘッドとピストンロッドの間にはメインシールが介装され、このメインシールによってガス室が密封される。メインシールの上方にはオイル溜めが設けられ、メインシールの摺接部を潤滑するようになっている。
【特許文献１】特開２００６−１１４５５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような従来のガスバランサにあっては、ピストンロッドより大きいシリンダが移動体と共に昇降するように配置されるため、移動体のまわりの有効スペースが削減されるとともに、シリンダの自重が移動体にかかるため、ピストンロッドの反発力を効率的に使用できないという問題点があった。
【０００７】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、移動体と共に昇降する重量を軽減し、移動体のまわりの有効スペースを拡大できるガスバランサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、筒状をしたシリンダと、このシリンダに摺動可能に挿入されるピストンロッドと、シリンダとピストンロッドとの間に画成されるガス室とを備え、ガス室に生じるガス圧力によって移動体の重量を支えるガスバランサであって、シリンダの上端からピストンロッドが突出するように配置され、シリンダが架台に連結される一方、ピストンロッドの上端部が移動体に連結され、ピストンロッドが移動体と共に昇降する構成としたことを特徴とするものとした。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、ガスバランサの姿勢が従来のものと逆になり、ガスバランサのピストンロッドが移動体のまわりに配置されるため、ガスバランサが移動体まわりに占めるスペースが削減され、移動体まわりの有効スペースを拡大することができる。
【００１０】
また、ガスバランサは、重量の大きいシリンダが架台に連結され、重量の小さいピストンロッドが移動体と共に昇降するため、可動部が軽量化され、ピストンロッドの反発力を効率的に使用して駆動装置の省力化がはかられる。
【００１１】
さらに、シリンダが昇降しないため、シリンダに接続される図示しないエア配管等が動かされることがなく、エア配管のジョイント等にガス漏れが生じることを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１に示すように、マシニングセンタ１は、ワークを削る主軸ユニット２と、本体（架台）３に対してこの主軸ユニット２を垂直方向に移動する駆動装置５と、主軸ユニット（移動体）２の重量を支えるガスバランサ１０とを備える。
【００１４】
主軸ユニット２は、ワークを削る回転工具を駆動し、多種類の加工を行うものであり、図示しないモータ等の重量物を有する。
【００１５】
駆動装置５は、主軸ユニット２のヘッドに螺合するボールねじ６と、このボールねじ６を駆動するサーボモータ７とを備える。ボールねじ６の回転によって主軸ユニット２が図中矢印で示すように昇降する。
【００１６】
ガスバランサ１０は、筒状をしたシリンダ１１と、このシリンダ１１に摺動可能に挿入されるピストンロッド３１と、シリンダ１１とピストンロッド３１との間に画成されるガス室４１とを備え、図示しないエア源からガス室４１に導かれるガス圧力によってシリンダ１１からピストンロッド３１を押し出す反発力を発生する。
【００１７】
ガスバランサ１０は、シリンダ１１の上端からピストンロッド３１が突出するように配置され、シリンダ１１が本体（架台）３に連結される一方、ピストンロッド３１の上端部が主軸ユニット（移動体）２に連結される。
【００１８】
シリンダヘッド１２と本体３の間にはキー９が介装され、シリンダヘッド１２が本体３に連結される。
【００１９】
なお、これに限らず、シリンダチューブ２５またはシリンダボトム２６を本体３に連結してもよい。
【００２０】
ピストンロッド３１の上端部（先端部）３１ａは、ベアリング８が取り付けられ、このベアリング８を介して主軸ユニット２のヘッドに連結される。
【００２１】
図２はガスバランサ１０が収縮した状態を示している。以下、図２に基づいてガスバランサ１０の説明をする。
【００２２】
ガスバランサ１０のシリンダ１１は、ピストンロッド３１を摺動可能に支持するシリンダヘッド１２と、このシリンダヘッド１２に結合される円筒状のシリンダチューブ２５と、このシリンダチューブ２５の開口端を塞ぐシリンダボトム２６とを備える。シリンダチューブ２５の上端部２５ａは、シリンダヘッド１２のアウタヘッド１４に嵌合し、溶接部２４によってアウタヘッド１４に固着される。シリンダチューブ２５の下端部２５ｂには、シリンダボトム２６が螺合して結合される。
【００２３】
ピストンロッド３１の下端部には円盤状のピストン３５が結合される。このピストン３５の外周部には軸受ブッシュ３７が取り付けられる。この軸受ブッシュ３７がシリンダチューブ２５の内壁面に摺接することによって、ピストンロッド３１の下端部（基端部）がピストン３５を介してシリンダ１１に対して摺動可能に支持される。
【００２４】
ピストン３５には複数の通孔３６が形成される。ガスバランサ１０の伸張作動時にピストン３５がシリンダ１１内を移動するのに伴ってガス室４１のガスが通孔３６を通るようになっている。
【００２５】
シリンダボトム２６には給排通孔２７が開口している。シリンダボトム２６に図示しないエア配管のジョイント２８が締結される。ガス室４１には給排通孔２７とエア配管を介してエア圧源から所定圧力に高められた窒素ガスが導入される。
【００２６】
シリンダヘッド１２は、アウタヘッド１４とインナヘッド１３とを有し、アウタヘッド１４の内側に円筒状のインナヘッド１３が螺合して取り付けられる。
【００２７】
図３は、図２の一部を拡大した断面図である。この図３に示すように、インナヘッド１３の円筒面状の内壁には、複数の環状溝が形成され、これらの各環状溝に上から順にダストシール１５、軸受ブッシュ１６、サブシール１７、メインシール１８、Ｏリング１９、軸受ブッシュ２０がそれぞれ取付けられる。
【００２８】
ダストシール１５がピストンロッド３１の外周面に摺接することによって、ピストンロッド３１とインナヘッド１３との隙間にダスト等が侵入することが防止される。
【００２９】
軸受ブッシュ１６、２０がそれぞれピストンロッド３１の外周面に摺接することによって、ピストンロッド３１がシリンダ１１に対して摺動可能に支持される。
【００３０】
サブシール１７とメインシール１８がそれぞれピストンロッド３１の外周面に摺接することによって、ガス室４１が密封され、ガス室４１に導入される加圧ガスがピストンロッド３１とインナヘッド１３との隙間を通って外部に洩れ出すことが防止される。
【００３１】
ピストンロッド３１とインナヘッド１３との間には、グリス室２１が円筒状の間隙として画成される。
【００３２】
インナヘッド１３にはグリス室２１に開口する通孔２２、２３が形成され、アウタヘッド１４には通孔３２、３３が形成され、通孔２２、２３と通孔３２、３３が環状の溝５２、５３を介してそれぞれ連通している。グリス室２１には、通孔３２、３３の一方からグリスが充填される。こうしてグリス室２１にグリスが充填された後、通孔３２、３３には栓体４２、４３が螺合して取り付けられ、グリス室２１が封止される。
【００３３】
グリス室２１は、サブシール１７とメインシール１８との間に設けられる。グリス室２１に充填されたグリスが、サブシール１７とメインシール１８の間に溜められ、サブシール１７とメインシール１８のピストンロッド３１の外周面に対する摺接部をそれぞれ潤滑する。
【００３４】
ピストンロッド３１とインナヘッド１３との間には、メインシール１８の下方に、オイルチャンバ２３が円筒状の間隙として画成される。オイルチャンバ２３は、メインシール１８とガス室４１の間に設けられる。
【００３５】
インナヘッド１３にはオイルチャンバ２３を画成する環状の溝４４が形成される。この溝４４は、メインシール１８が介装される環状の溝４５に連接して形成される。
【００３６】
インナヘッド１３にはオイルチャンバ２３に開口する通孔２９が形成され、アウタヘッド１４には通孔３９が形成され、通孔２９と通孔３９が環状の溝５９を介して連通している。オイルチャンバ２３には、通孔３９、２９からオイルが充填される。こうしてオイルチャンバ２３にオイルが充填された後、通孔３９には栓体４９が螺合して取り付けられ、オイルチャンバ２３が封止される。
【００３７】
オイルチャンバ２３は、メインシール１８とＯリング１９との間に画成される。これにより、オイルチャンバ２３に充填されたオイルは、メインシール１８とＯリング１９の間に溜められる。
【００３８】
メインシール１８はオイルチャンバ２３に溜められるオイルに晒され、メインシール１８のピストンロッド３１の外周面に対する摺接部がこのオイルによって潤滑され、メインシール１８がガス室４１を密封する機能が維持される。
【００３９】
以上のように本実施形態において、筒状をしたシリンダ１１と、このシリンダ１１に摺動可能に挿入されるピストンロッド３１と、シリンダ１１とピストンロッド３１との間に画成されるガス室４１とを備え、ガス室４１に生じるガス圧力によって移動体（主軸ユニット２）の重量を支えるガスバランサ１０であって、シリンダ１１の上端からピストンロッド３１が突出するように配置され、シリンダ１１が架台（本体３）に連結される一方、ピストンロッド３１の上端部が移動体（主軸ユニット２）に連結され、ピストンロッド３１が移動体（主軸ユニット２）と共に昇降する構成とした。
【００４０】
上記構成に基づき、ガスバランサ１０の姿勢が従来のものと逆になり、ガスバランサ１０のピストンロッド３１が移動体（主軸ユニット２）のまわりに配置されるため、ガスバランサ１０が移動体（主軸ユニット２）まわりに占めるスペースが削減され、移動体（主軸ユニット２）まわりの有効スペースを拡大することができる。
【００４１】
また、ガスバランサ１０は、重量の大きいシリンダ１１が架台（本体３）に連結され、重量の小さいピストンロッド３１が移動体（主軸ユニット２）と共に昇降するため、マシニングセンタ１の可動部が軽量化され、ピストンロッド３１の反発力を効率的に使用してサーボモータ７の省力化がはかられる。
【００４２】
さらに、シリンダ１１が昇降しないため、シリンダ１１に接続される図示しないエア配管等が動かされることがなく、エア配管のジョイント２８等にガス漏れが生じることを防止できる。
【００４３】
本実施形態において、シリンダ１１は、ピストンロッド３１を摺動可能に突出させるシリンダヘッド１２と、ピストンロッド３１とシリンダヘッド１２との間に介装されてガス室４１を密封するメインシール１８と、ピストンロッド３１とシリンダヘッド１２との間に画成されるオイルチャンバ２３とを備え、このオイルチャンバ２３をメインシール１８とガス室４１の間に設ける構成とした。
【００４４】
上記構成に基づき、メインシール１８はオイルチャンバ２３に溜められるオイルが導かれ、メインシール１８のピストンロッド３１の外周面に対する摺接部がこのオイルによって潤滑され、メインシール１８がガス室４１を密封する機能が維持される。
【００４５】
本実施形態において、シリンダ１１は、ピストンロッド３１とシリンダヘッド１２との間に介装されるＯリング１９を備え、このＯリング１９をメインシール１８の下方に配置し、Ｏリング１９とメインシール１８の間にオイルチャンバ２３を画成する構成とした。
【００４６】
上記構成に基づき、Ｏリング１９によってオイルがオイルチャンバ２３に溜められ、このオイルによってメインシール１８のピストンロッド３１の外周面に対する摺接部が潤滑される。
【００４７】
本実施形態において、オイルチャンバ２３を画成する環状の溝４４が、メインシール１８が介装される環状の溝４５に連接して形成される構成とした。
【００４８】
上記構成に基づき、メインシール１８はオイルチャンバ２３に溜められるオイルに晒され、メインシール１８のピストンロッド３１の外周面に対する摺接部がこのオイルによって潤滑され、メインシール１８がガス室４１を密封する機能が維持される。
【００４９】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施の形態を示すマシニングセンタの構成図。
【図２】同じくガスバランサの断面図。
【図３】同じくガスバランサの一部を拡大した断面図。
【符号の説明】
【００５１】
１    マシニングセンタ
２    主軸ユニット
３    本体（架台）
５    駆動装置
６    ボールねじ
７    サーボモータ
１０    ガスバランサ
１１    シリンダ
１２    シリンダヘッド
１３    インナヘッド
１４    アウタヘッド
１５    ダストシール
１６    軸受ブッシュ
１７    サブシール
１８    メインシール
１９    Ｏリング
２０    軸受ブッシュ
２１    グリス室
２３    オイルチャンバ
３１    ピストンロッド
３５    ピストン
４１    ガス室
【図１】
2010091035.tif 000003
【図２】
2010091035.tif 000004
【図３】
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