(57)【要約】【課題】ラムタイプの横中繰り盤に適用可能な工作機械のバランス装置及びバランス制御方法を提供する。【解決手段】サドル１４の内部に配置されたガイドブロック２２ａとガイドレール２３とを有し、ガイドブロック２２ａがラム１５の重心位置上方の上面に固定された第１リニアガイドと、サドル１４の外部に配置されたガイドブロック２６とガイドレール２５とを有し、ガイドレール２３とガイドレール２５とが接続されると共に、第１カウンタウェイト及び第２カウンタウェイトとガイドブロック２６とが連結された第２リニアガイドとからなる吊り構造１６を有し、ラム１５の繰り出しと共に移動するガイドブロック２２ａの位置に同期して、ガイドブロック２２ａの真上の位置にガイドブロック２６を移動させると共に、ガイドブロック２６の位置と点対称に第２カウンタウェイトを移動させる。【選択図】図２
2011110679.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラムの４つの側面を水平移動可能に拘束するサドルと、
前記ラム及び前記サドルと同等の重量を有し、前記ラム及び前記サドルと連結されて、前記ラム及び前記サドルを吊り上げる第１カウンタウェイトと、
前記ラムの繰り出し量に対応して移動させて、工作機械の重心位置を移動させないようにする第２カウンタウェイトと、
前記サドルの内部に配置された第１ガイドブロックと第１ガイドレールとを有し、前記第１ガイドブロックが前記ラムの重心位置上方の上面に固定された第１リニアガイドと、前記サドルの外部に配置された第２ガイドブロックと第２ガイドレールとを有し、前記第１ガイドレールと前記第２ガイドレールとが接続されると共に前記第２ガイドブロックに前記第１カウンタウェイト及び前記第２カウンタウェイトが連結された第２リニアガイドとからなる吊り構造と、
前記ラムの繰り出しと共に移動する前記第１ガイドブロックの位置に同期して、前記第１ガイドブロックの真上の位置に前記第２ガイドブロックを移動させる吊り位置移動装置と、
前記第２ガイドブロックの位置と点対称に前記第２カウンタウェイトを移動させるカウンタウェイト移動装置とを有することを特徴とする工作機械のバランス装置。
【請求項２】
請求項１に記載の工作機械のバランス装置において、
前記ラムに最大重量のアタッチメントが装着される場合の前記ラムの重心位置に対応して、当該重心位置上方の前記ラムの上面に、前記第１ガイドレールに移動可能に支持された第３ガイドブロックを設け、
前記ラムにアタッチメントが装着された場合、前記吊り位置移動装置は、装着されるアタッチメントの重量に応じた、前記第１ガイドブロックと前記第３ガイドブロックとの間にある前記ラムの重心位置に基づいて、前記ラムの繰り出しと共に移動する当該重心位置に同期して、当該重心位置の真上の位置に前記第２ガイドブロックを移動させることを特徴とする工作機械のバランス装置。
【請求項３】
請求項２に記載の工作機械のバランス装置において、
前記ラムに最大重量のアタッチメントが装着された場合、前記吊り位置移動装置は、前記ラムの繰り出しと共に移動する前記第３ガイドブロックの位置に同期して、前記第３ガイドブロックの真上の位置に前記第２ガイドブロックを移動させることを特徴とする工作機械のバランス装置。
【請求項４】
ラムの４つの側面を水平移動可能に拘束するサドルと、
前記ラム及び前記サドルと同等の重量を有し、前記ラム及び前記サドルと連結されて、前記ラム及び前記サドルを吊り上げる第１カウンタウェイトと、
前記ラムの繰り出し量に対応して移動させて、工作機械の重心位置を移動させないようにする第２カウンタウェイトと、
前記サドルの内部に配置された第１ガイドブロックと第１ガイドレールとを有し、前記第１ガイドブロックが前記ラムの重心位置上方の上面に固定された第１リニアガイドと、前記サドルの外部に配置された第２ガイドブロックと第２ガイドレールとを有し、前記第１ガイドレールと前記第２ガイドレールとが接続されると共に前記第２ガイドブロックに前記第１カウンタウェイト及び前記第２カウンタウェイトが連結された第２リニアガイドとからなる吊り構造と、
前記サドル及び前記吊り構造と干渉することなく、前記ラムと前記第２ガイドブロックとを連結するブラケットを有し、当該ブラケットにより、前記ラムの繰り出しと共に移動する前記第１ガイドブロックの位置に同期して、前記第１ガイドブロックの真上の位置に前記第２ガイドブロックを移動させる連結構造と、
前記第２ガイドブロックの位置と点対称に前記第２カウンタウェイトを移動させるカウンタウェイト移動装置とを有することを特徴とする工作機械のバランス装置。
【請求項５】
請求項４に記載の工作機械のバランス装置において、
前記ラムに最大重量のアタッチメントが装着される場合の前記ラムの重心位置に対応して、当該重心位置上方の前記ラムの上面に、前記第１ガイドレールに移動可能に支持された第３ガイドブロックを設け、
前記第２ガイドブロックと前記ブラケットとの間に油圧シリンダを設け、
前記ラムにアタッチメントが装着された場合、前記油圧シリンダは、装着されるアタッチメントの重量に応じた、前記第１ガイドブロックと前記第３ガイドブロックとの間にある前記ラムの重心位置に基づいて、当該重心位置の真上の位置に前記第２ガイドブロックを移動させることを特徴とする工作機械のバランス装置。
【請求項６】
請求項５に記載の工作機械のバランス装置において、
前記ラムに最大重量のアタッチメントが装着された場合、前記油圧シリンダは、前記第３ガイドブロックの真上の位置に前記第２ガイドブロックを移動させることを特徴とする工作機械のバランス装置。
【請求項７】
ラムの４つの側面を水平移動可能に拘束するサドルと、
前記ラム及び前記サドルと同等の重量を有し、前記ラム及び前記サドルと連結されて、前記ラム及び前記サドルを吊り上げる第１カウンタウェイトと、
前記ラムの繰り出し量に対応して移動させて、工作機械の重心位置を移動させないようにする第２カウンタウェイトと、
前記サドルの内部に配置された第１ガイドブロックと第１ガイドレールとを有し、前記第１ガイドブロックが前記ラムの重心位置上方の上面に固定された第１リニアガイドと、前記サドルの外部に配置された第２ガイドブロックと第２ガイドレールとを有し、前記第１ガイドレールと前記第２ガイドレールとが接続されると共に前記第２ガイドブロックに前記第１カウンタウェイト及び前記第２カウンタウェイトが連結された第２リニアガイドとからなる吊り構造とを有する工作機械のバランス制御方法であって、
前記ラムの繰り出しと共に移動する前記第１ガイドブロックの位置に同期して、前記第１ガイドブロックの真上の位置に前記第２ガイドブロックを移動させ、
前記第２ガイドブロックの位置と点対称に前記第２カウンタウェイトを移動させることを特徴とする工作機械のバランス制御方法。
【請求項８】
請求項７に記載の工作機械のバランス制御方法において、
更に、前記ラムに最大重量のアタッチメントが装着される場合の前記ラムの重心位置に対応して、当該重心位置上方の前記ラムの上面に、前記第１ガイドレールに移動可能に支持された第３ガイドブロックを有し、
前記ラムにアタッチメントが装着された場合、装着されるアタッチメントの重量に応じた、前記第１ガイドブロックと前記第３ガイドブロックとの間にある前記ラムの重心位置に基づき、前記ラムの繰り出しと共に移動する当該重心位置に同期して、当該重心位置の真上の位置に前記第２ガイドブロックを移動させることを特徴とする工作機械のバランス制御方法。
【請求項９】
請求項８に記載の工作機械のバランス制御方法において、
前記ラムに最大重量のアタッチメントが装着された場合、前記ラムの繰り出しと共に移動する前記第３ガイドブロックの位置に同期して、前記第３ガイドブロックの真上の位置に前記第２ガイドブロックを移動させることを特徴とする工作機械のバランス制御方法。
【請求項１０】
ラムの４つの側面を水平移動可能に拘束するサドルと、
前記ラム及び前記サドルと同等の重量を有し、前記ラム及び前記サドルと連結されて、前記ラム及び前記サドルを吊り上げる第１カウンタウェイトと、
前記ラムの繰り出し量に対応して移動させて、工作機械の重心位置を移動させないようにする第２カウンタウェイトと、
前記サドルの内部に配置された第１ガイドブロックと第１ガイドレールとを有し、前記第１ガイドブロックが前記ラムの重心位置上方の上面に固定された第１リニアガイドと、前記サドルの外部に配置された第２ガイドブロックと第２ガイドレールとを有し、前記第１ガイドレールと前記第２ガイドレールとが接続されると共に前記第２ガイドブロックに前記第１カウンタウェイト及び前記第２カウンタウェイトが連結された第２リニアガイドとからなる吊り構造と、
前記サドル及び前記吊り構造と干渉することなく、前記ラムと前記第２ガイドブロックとを連結するブラケットを有し、当該ブラケットにより、前記ラムの繰り出しと共に移動する前記第１ガイドブロックの位置に同期して、前記第１ガイドブロックの真上の位置に前記第２ガイドブロックを移動させる連結構造とを有する工作機械のバランス制御方法であって、
前記第２ガイドブロックの位置と点対称に前記第２カウンタウェイトを移動させることを特徴とする工作機械のバランス制御方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の工作機械のバランス制御方法において、
更に、前記ラムに最大重量のアタッチメントが装着される場合の前記ラムの重心位置に対応して、当該重心位置上方の前記ラムの上面に、前記第１ガイドレールに移動可能に支持された第３ガイドブロックと、
前記第２ガイドブロックと前記ブラケットとの間に設けた油圧シリンダとを有し、
前記ラムにアタッチメントが装着された場合、装着されるアタッチメントの重量に応じた、前記第１ガイドブロックと前記第３ガイドブロックとの間にある前記ラムの重心位置に基づき、前記油圧シリンダにより、当該重心位置の真上の位置に前記第２ガイドブロックを移動させることを特徴とする工作機械のバランス制御方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の工作機械のバランス制御方法において、
前記ラムに最大重量のアタッチメントが装着された場合、前記油圧シリンダにより、前記第３ガイドブロックの真上の位置に前記第２ガイドブロックを移動させることを特徴とする工作機械のバランス制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、横中繰り盤等の工作機械のバランス装置及びバランス制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１６に従来の工作機械のバランス装置を示す。
図１６に示す工作機械は、ラムストックタイプの横中繰り盤５０である。横中繰り盤５０においては、ラムストック５１のベッセルポイントとなる２箇所をアーム５３で支持し、その重心位置をチェーン５５で吊り上げており、このチェーン５５は、旋回アーム５６を経由して、カウンタウェイト５４の重心位置に連結されている。ラムストック５１が繰り出し方向に移動する際には、モーメントバランス用カウンタウェイト５７を設けた旋回アーム５６が同期して旋回し、カウンタウェイト５７を繰り出し方向と逆に移動させることにより、機械全体の重心位置が移動しないようにしている。又、ラムストック５１の前面にアタッチメントを装着した場合には、アーム５３に設けた吊り位置移動装置（図示省略）により、アタッチメント毎のラムストック５１の重心位置に対応して、吊り位置を補正するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１３１９２４号公報
【特許文献２】特公平０３−０６４２６４号公報
【特許文献３】特公昭５８−０４１９６５号公報
【特許文献４】特公昭６２−０４７１２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図１６に示すように、ラムストック５１の一部の側面がサドル５２に拘束されて、ラムストック５１の上面が開口しているラムストックタイプの横中繰り盤５０には、上記バランス装置を適用することができる。しかしながら、図１７に示すように、ラム６１の４つの側面をサドル６２が拘束しているラムタイプの横中繰り盤６０には、そのままでは、上記バランス装置を適用することはできない。
【０００５】
図１６に示したバランス装置は、コラム回りの重心が一定となるので、コラムが倒れない、ラムの重心位置を吊るので、ラムの変形がラム出しの影響を受けない、アタッチメント毎にラムの重心位置を補正することができるので、ラムの変形が小さくなり、繰り出し精度が向上する、ラムの摺動面の支持力が一定となるので、摺動部分が偏摩耗せず、長期間安定した精度を維持する等、様々な利点がある。一方、図１７に示すラムタイプの横中繰り盤６０は、ラム６１の４つの側面をサドル６２が拘束しているため、ラム６１において、高い剛性を確保することができるという利点がある。そのため、図１７に示すラムタイプの横中繰り盤６０に、上記バランス装置を適用できれば、更に、主軸の真直性を大きく向上させることが期待でき、上記バランス装置を適用することが望まれている。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みなされたもので、ラムタイプの横中繰り盤に適用可能な工作機械のバランス装置及びバランス制御方法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】
【０００７】
上記課題を解決する第１の発明に係る工作機械のバランス装置は、
ラムの４つの側面を水平移動可能に拘束するサドルと、
前記ラム及び前記サドルと同等の重量を有し、前記ラム及び前記サドルと連結されて、前記ラム及び前記サドルを吊り上げる第１カウンタウェイトと、
前記ラムの繰り出し量に対応して移動させて、工作機械の重心位置を移動させないようにする第２カウンタウェイトと、
前記サドルの内部に配置された第１ガイドブロックと第１ガイドレールとを有し、前記第１ガイドブロックが前記ラムの重心位置上方の上面に固定された第１リニアガイドと、前記サドルの外部に配置された第２ガイドブロックと第２ガイドレールとを有し、前記第１ガイドレールと前記第２ガイドレールとが接続されると共に前記第２ガイドブロックに前記第１カウンタウェイト及び前記第２カウンタウェイトが連結された第２リニアガイドとからなる吊り構造と、
前記ラムの繰り出しと共に移動する前記第１ガイドブロックの位置に同期して、前記第１ガイドブロックの真上の位置に前記第２ガイドブロックを移動させる（つまり、第１ガイドブロック＝ラムの重心位置であり、ラムの繰り出しと共に移動する重心位置に同期して、重心位置の真上の位置に第２ガイドブロックを移動させている）吊り位置移動装置と、
前記第２ガイドブロックの位置と点対称に前記第２カウンタウェイトを移動させるカウンタウェイト移動装置とを有することを特徴とする。
【０００８】
上記課題を解決する第２の発明に係る工作機械のバランス装置は、
上記第１の発明に記載の工作機械のバランス装置において、
前記ラムに最大重量のアタッチメントが装着される場合の前記ラムの重心位置に対応して、当該重心位置上方の前記ラムの上面に、前記第１ガイドレールに移動可能に支持された第３ガイドブロックを設け、
前記ラムにアタッチメントが装着された場合、前記吊り位置移動装置は、装着されるアタッチメントの重量に応じた、前記第１ガイドブロックと前記第３ガイドブロックとの間にある前記ラムの重心位置に基づいて、前記ラムの繰り出しと共に移動する当該重心位置に同期して、当該重心位置の真上の位置に前記第２ガイドブロックを移動させることを特徴とする。
【０００９】
上記課題を解決する第３の発明に係る工作機械のバランス装置は、
上記第２の発明に記載の工作機械のバランス装置において、
前記ラムに最大重量のアタッチメントが装着された場合、前記吊り位置移動装置は、前記ラムの繰り出しと共に移動する前記第３ガイドブロックの位置に同期して、前記第３ガイドブロックの真上の位置に前記第２ガイドブロックを移動させる（つまり、第３ガイドブロック＝アタッチメントを含めたラムの重心位置であり、ラムの繰り出しと共に移動する重心位置に同期して、重心位置の真上の位置に第２ガイドブロックを移動させている）ことを特徴とする。
【００１０】
上記課題を解決する第４の発明に係る工作機械のバランス装置は、
ラムの４つの側面を水平移動可能に拘束するサドルと、
前記ラム及び前記サドルと同等の重量を有し、前記ラム及び前記サドルと連結されて、前記ラム及び前記サドルを吊り上げる第１カウンタウェイトと、
前記ラムの繰り出し量に対応して移動させて、工作機械の重心位置を移動させないようにする第２カウンタウェイトと、
前記サドルの内部に配置された第１ガイドブロックと第１ガイドレールとを有し、前記第１ガイドブロックが前記ラムの重心位置上方の上面に固定された第１リニアガイドと、前記サドルの外部に配置された第２ガイドブロックと第２ガイドレールとを有し、前記第１ガイドレールと前記第２ガイドレールとが接続されると共に前記第２ガイドブロックに前記第１カウンタウェイト及び前記第２カウンタウェイトが連結された第２リニアガイドとからなる吊り構造と、
前記サドル及び前記吊り構造と干渉することなく、前記ラムと前記第２ガイドブロックとを連結するブラケットを有し、当該ブラケットにより、前記ラムの繰り出しと共に移動する前記第１ガイドブロックの位置に同期して、前記第１ガイドブロックの真上の位置に前記第２ガイドブロックを移動させる連結構造と、
前記第２ガイドブロックの位置と点対称に前記第２カウンタウェイトを移動させるカウンタウェイト移動装置とを有することを特徴とする。
【００１１】
上記課題を解決する第５の発明に係る工作機械のバランス装置は、
上記第４の発明に記載の工作機械のバランス装置において、
前記ラムに最大重量のアタッチメントが装着される場合の前記ラムの重心位置に対応して、当該重心位置上方の前記ラムの上面に、前記第１ガイドレールに移動可能に支持された第３ガイドブロックを設け、
前記第２ガイドブロックと前記ブラケットとの間に油圧シリンダを設け、
前記ラムにアタッチメントが装着された場合、前記油圧シリンダは、装着されるアタッチメントの重量に応じた、前記第１ガイドブロックと前記第３ガイドブロックとの間にある前記ラムの重心位置に基づいて、当該重心位置の真上の位置に前記第２ガイドブロックを移動させることを特徴とする。
【００１２】
上記課題を解決する第６の発明に係る工作機械のバランス装置は、
上記第５の発明に記載の工作機械のバランス装置において、
前記ラムに最大重量のアタッチメントが装着された場合、前記油圧シリンダは、前記第３ガイドブロックの真上の位置に前記第２ガイドブロックを移動させることを特徴とする。
【００１３】
上記課題を解決する第７の発明に係る工作機械のバランス制御方法は、
ラムの４つの側面を水平移動可能に拘束するサドルと、
前記ラム及び前記サドルと同等の重量を有し、前記ラム及び前記サドルと連結されて、前記ラム及び前記サドルを吊り上げる第１カウンタウェイトと、
前記ラムの繰り出し量に対応して移動させて、工作機械の重心位置を移動させないようにする第２カウンタウェイトと、
前記サドルの内部に配置された第１ガイドブロックと第１ガイドレールとを有し、前記第１ガイドブロックが前記ラムの重心位置上方の上面に固定された第１リニアガイドと、前記サドルの外部に配置された第２ガイドブロックと第２ガイドレールとを有し、前記第１ガイドレールと前記第２ガイドレールとが接続されると共に前記第２ガイドブロックに前記第１カウンタウェイト及び前記第２カウンタウェイトが連結された第２リニアガイドとからなる吊り構造とを有する工作機械のバランス制御方法であって、
前記ラムの繰り出しと共に移動する前記第１ガイドブロックの位置に同期して、前記第１ガイドブロックの真上の位置に前記第２ガイドブロックを移動させ、
前記第２ガイドブロックの位置と点対称に前記第２カウンタウェイトを移動させることを特徴とする。
【００１４】
上記課題を解決する第８の発明に係る工作機械のバランス制御方法は、
上記第７の発明に記載の工作機械のバランス制御方法において、
更に、前記ラムに最大重量のアタッチメントが装着される場合の前記ラムの重心位置に対応して、当該重心位置上方の前記ラムの上面に、前記第１ガイドレールに移動可能に支持された第３ガイドブロックを有し、
前記ラムにアタッチメントが装着された場合、装着されるアタッチメントの重量に応じた、前記第１ガイドブロックと前記第３ガイドブロックとの間にある前記ラムの重心位置に基づき、前記ラムの繰り出しと共に移動する当該重心位置に同期して、当該重心位置の真上の位置に前記第２ガイドブロックを移動させることを特徴とする。
【００１５】
上記課題を解決する第９の発明に係る工作機械のバランス制御方法は、
上記第８の発明に記載の工作機械のバランス制御方法において、
前記ラムに最大重量のアタッチメントが装着された場合、前記ラムの繰り出しと共に移動する前記第３ガイドブロックの位置に同期して、前記第３ガイドブロックの真上の位置に前記第２ガイドブロックを移動させることを特徴とする。
【００１６】
上記課題を解決する第１０の発明に係る工作機械のバランス制御方法は、
ラムの４つの側面を水平移動可能に拘束するサドルと、
前記ラム及び前記サドルと同等の重量を有し、前記ラム及び前記サドルと連結されて、前記ラム及び前記サドルを吊り上げる第１カウンタウェイトと、
前記ラムの繰り出し量に対応して移動させて、工作機械の重心位置を移動させないようにする第２カウンタウェイトと、
前記サドルの内部に配置された第１ガイドブロックと第１ガイドレールとを有し、前記第１ガイドブロックが前記ラムの重心位置上方の上面に固定された第１リニアガイドと、前記サドルの外部に配置された第２ガイドブロックと第２ガイドレールとを有し、前記第１ガイドレールと前記第２ガイドレールとが接続されると共に前記第２ガイドブロックに前記第１カウンタウェイト及び前記第２カウンタウェイトが連結された第２リニアガイドとからなる吊り構造と、
前記サドル及び前記吊り構造と干渉することなく、前記ラムと前記第２ガイドブロックとを連結するブラケットを有し、当該ブラケットにより、前記ラムの繰り出しと共に移動する前記第１ガイドブロックの位置に同期して、前記第１ガイドブロックの真上の位置に前記第２ガイドブロックを移動させる連結構造とを有する工作機械のバランス制御方法であって、
前記第２ガイドブロックの位置と点対称に前記第２カウンタウェイトを移動させることを特徴とする。
【００１７】
上記課題を解決する第１１の発明に係る工作機械のバランス制御方法は、
上記第１０の発明に記載の工作機械のバランス制御方法において、
更に、前記ラムに最大重量のアタッチメントが装着される場合の前記ラムの重心位置に対応して、当該重心位置上方の前記ラムの上面に、前記第１ガイドレールに移動可能に支持された第３ガイドブロックと、
前記第２ガイドブロックと前記ブラケットとの間に設けた油圧シリンダとを有し、
前記ラムにアタッチメントが装着された場合、装着されるアタッチメントの重量に応じた、前記第１ガイドブロックと前記第３ガイドブロックとの間にある前記ラムの重心位置に基づき、前記油圧シリンダにより、当該重心位置の真上の位置に前記第２ガイドブロックを移動させることを特徴とする。
【００１８】
上記課題を解決する第１２の発明に係る工作機械のバランス制御方法は、
上記第１１の発明に記載の工作機械のバランス制御方法において、
前記ラムに最大重量のアタッチメントが装着された場合、前記油圧シリンダにより、前記第３ガイドブロックの真上の位置に前記第２ガイドブロックを移動させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、サドルに四面拘束されたラムを吊り上げる吊り構造を設けたので、ラムタイプの横中繰り盤にバランス装置を設けることが可能となる。従って、ラムタイプの横中繰り盤に設けたバランス装置により、機械全体の重心位置を移動しないようにすることができ、その結果、ラムの水平方向移動に伴う重量バランスの変化、そして、ラム先端に各種アタッチメントを取り付けた際に生じる重量バランスの変化に対応して、重量バランスの変化に起因する変位、変形を抑制して、高い剛性を有するラムの真直性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係るバランス装置を備えた工作機械の斜視図である。
【図２】本発明に係る吊り構造及びラム、サドルの断面図であり、ラムの繰り出し前の状態である。
【図３】本発明に係る吊り構造及びラム、サドルの断面図であり、ラムの繰り出し時の状態である。
【図４】本発明に係る吊り構造を示す斜視図である。
【図５】本発明に係る吊り構造及びラム、サドルを工作機械正面から見た図である。
【図６】本発明に係る吊り構造及びラム、サドルを工作機械側面から見た図である。
【図７】本発明に係るバランス装置及びラム、サドルを工作機械上面から見た図である。
【図８】本発明に係るラム−吊り位置移動の制御を説明するフローチャートである。
【図９】本発明に係るラム−カウンタウェイトの制御を説明するフローチャートである。
【図１０】本発明の他の実施例に係るバランス装置を備えた工作機械の斜視図である。
【図１１】本発明の他の実施例に係る吊り構造及びラム、サドルの断面図であり、ラムの繰り出し前の状態である。
【図１２】本発明の他の実施例に係る吊り構造及びラム、サドルの断面図であり、ラムの繰り出し時の状態である。
【図１３】本発明の他の実施例に係る吊り構造及びラム、サドルを工作機械側面から見た図である。
【図１４】本発明の他の実施例に係るバランス装置及びラム、サドルを工作機械上面から見た図である。
【図１５】本発明の他の実施例に係るラム−吊り位置移動の制御、ラム−カウンタウェイトの制御を説明するフローチャートである。
【図１６】ラムストックタイプの横中繰り盤のバランス装置を示す斜視図である。
【図１７】ラムタイプの横中繰り盤を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図１〜図１５を参照して、本発明に係る工作機械のバランス装置及びバランス制御方法を説明する。
【００２２】
（実施例１）
図１に示すラムタイプの横中繰り盤１０は、ベッド１１上に水平方向（便宜的に前後方向と呼ぶ。）に移動可能にコラムベース１２が設けられ、コラムベース１２上にコラム１３が立設されている。コラム１３の１つの側面には、鉛直方向（便宜的に上下方向と呼ぶ。）に移動可能にサドル１４が支持されており、このサドル１４には、水平方向（便宜的に左右方向と呼ぶ。）に移動可能にラム１５が支持されている。ラム１５は、主軸を有しており、主軸先端に取り付けた工具を用いて、加工対象のワークに加工を行うことになる。加工を行う際には、コラムベース１２、サドル１４、ラム１５を、各々、前後方向、上下方向、左右方向に移動させながら、所望の加工を行うことになる。
【００２３】
図１ではカウンタウェイト３３（第１カウンタウェイト）、チェーン３４の図示を省略しているが、図７も参照して説明すると、サドル１４は、２つの滑車１９、２つのチェーン３４を介して、カウンタウェイト３３と連結されている。又、図１ではチェーン３２の図示を省略しているが、図７も参照して説明すると、ラム１５は、吊り構造１６、チェーン３２、旋回アーム１７を介して、カウンタウェイト３３の重心位置と連結されると共に、旋回アーム１７に設けたモーメントバランス用カウンタウェイト１８（第２カウンタウェイト）により、機械全体の重心位置が移動しないようにしている。カウンタウェイト３３は、サドル１４及びラム１５と等しい重量であり、コラム１３の内部に設けられており、このカウンタウェイト３３により、サドル１４及びラム１５を吊り上げている。
【００２４】
ここで、図２〜図６を参照して、吊り構造１６を説明する。なお、図２〜図３において、サドル１４、ラム１５の内部には、様々な構造物が設けられているが、ここでは、図及び説明を簡潔にするため、それらの図示は省略している。
【００２５】
本実施例において、ラム１５は、その４つの側面がサドル１４により拘束されており（四面拘束）、ラム１５の剛性がより高くなる構造である。そして、ラム１５の上面には、ラムバランスビーム２１が設けてあり、ラム１５の２箇所のベッセルポイント１５ａでラムバランスビーム２１を支持している。ラムバランスビーム２１は、ラム１５における重心位置の移動に対応して（より具体的には、アタッチメント装着の有無による重心位置の移動及びアタッチメント毎の重心位置の移動に対応して）、ラムバランスビーム２１の厚さを厚くしており、厚さを厚くした台形断面部分の上面にガイドブロック２２ａ（第１ガイドブロック）、ガイドブロック２２ｂ（第３ガイドブロック）を固定している。
【００２６】
ガイドブロック２２ａ、２２ｂは、ガイドレール２３（第１ガイドレール）に移動可能に支持されたものであり、ラム１５の繰り出しに伴って、ガイドブロック２２ａ、２２ｂは、ガイドレール２３を移動することになる（図３を参照）。一方、ガイドレール２３は、複数のビーム２４を介して、サドル１４の上面に配置した他のガイドレール２５（第２ガイドレール）と接続されている。このガイドレール２５に移動可能に支持されたガイドブロック２６（第２ガイドブロック）には、支持アーム３１を介して、チェーン３２が連結されており、このチェーン３２を介して、カウンタウェイト３３と連結されている。なお、サドル１４には、ガイドレール２３とガイドレール２５とをつなぐビーム２４の箇所のみ貫通孔が設けられており、上記吊り構造１６は、サドル１４内に浮いた状態で配置されている。
【００２７】
このように、上記吊り構造１６は、ガイドブロック２２ａ、２２ｂ、ガイドレール２３、ビーム２４、ガイドレール２５及びガイドブロック２６からなり、サドル１４内部にある第１リニアガイド（ガイドブロック２２ａ、２２ｂ及びガイドレール２３）と、サドル１４外部にある第２リニアガイド（ガイドブロック２６及びガイドレール２５）とを、複数のビーム２４で接続した構造である。
【００２８】
本実施例では、ラム１５の４つの側面がサドル１４で拘束されており、ラム１５の上部に開口部を設けることができないが、上記吊り構造１６を設けることにより、吊り点となるガイドブロック２６を吊るチェーン３２と、ラム１５を直接支持するラムバランスビーム２１とを接続し、サドル１４内部のラム１５をチェーン３２により吊り上げ可能としている。又、上記吊り構造１６を設けることにより、後述する吊り位置移動装置２０を、サドル１４の外部に設置できるようにもしている。
【００２９】
前述したガイドブロック２２ａは、ラム１５の先端にアタッチメントが無い場合に対応するものである。ラム１５の先端にアタッチメントが無い場合、ガイドブロック２２ａを用いて、ラム１５を支持するように、ガイドブロック２６の位置は、ガイドブロック２２ａの真上となるように配置される。ラム１５の繰り出しが無いときには、ガイドブロック２２ａの真上にガイドブロック２６が配置されて、図２中の吊り位置Ｇの位置で、吊り構造１６を介して、ラム１５がチェーン３２に吊り上げられる。そして、ラム１５が繰り出されたときにも、ガイドブロック２２ａの移動位置に同期して、ガイドブロック２２ａの真上にガイドブロック２６が配置されて、図３中の吊り位置Ｇａの位置で、吊り構造１６を介して、ラム１５がチェーン３２に吊り上げられる。つまり、ガイドブロック２２ａ＝ラム１５単体の重心位置であり、ラム１５の繰り出しと共に移動する重心位置に同期して、重心位置の真上の位置にガイドブロック２６を移動させている。
【００３０】
一方、前述したガイドブロック２２ｂは、ラム１５の先端に最大重量のアタッチメントが有る場合に対応するものである。ラム１５の先端に最大重量のアタッチメントが有る場合、ガイドブロック２２ｂを用いて、ラム１５を支持するように、ガイドブロック２６の位置は、ガイドブロック２２ｂの真上となるよう配置される。図示は省略するが、ラム１５の繰り出しが無いときには、図２において、ガイドブロック２２ｂの真上にガイドブロック２６が配置されて、吊り構造１６を介して、ラム１５がチェーン３２に吊り上げられる。そして、ラム１５が繰り出されたときにも、ガイドブロック２２ｂの移動位置に同期して、ガイドブロック２２ｂの真上にガイドブロック２６が配置されて、図３中の吊り位置Ｇｂの位置で、吊り構造１６を介して、ラム１５がチェーン３２に吊り上げられる。つまり、ガイドブロック２２ｂ＝アタッチメントを含むラム１５の重心位置であり、ラム１５の繰り出しと共に移動する重心位置に同期して、重心位置の真上の位置にガイドブロック２６を移動させている。
【００３１】
又、最大重量ではない他の各種アタッチメントを装着する場合、ガイドブロック２６の位置は、装着したアタッチメントの重量に応じて、ガイドブロック２２ａ〜ガイドブロック２２ｂ間に存在する重心位置の真上となるよう配置される。この場合も、ラム１５の繰り出しが無いときも、ラム１５が繰り出されたときも、ラム１５の繰り出し量に同期して、重心位置の真上にガイドブロック２６が配置されて、吊り構造１６を介して、ラム１５がチェーン３２に吊り上げられる。この場合、ラム１５は、謂わば、ガイドブロック２２ａとガイドブロック２２ｂとに重量が分配されて、吊り上げられることになる。
【００３２】
そして、ラム１５の繰り出しに同期して、ガイドブロック２６を移動させる吊り位置移動装置２０が、ガイドレール２５に沿って設けられている。この吊り位置移動装置２０は、サーボモータＭａと、サーボモータＭａにより回転駆動されるボールネジ２８と、ボールネジ２８に回転に伴い、ボールネジ２８上を移動可能に設けられた移動部材２７とを有している。この移動部材２７とガイドブロック２６とが接続されており、サーボモータＭａを駆動制御することにより、移動部材２７と共にガイドブロック２６が移動することになる。このような制御により、ラム１５の繰り出しに同期して、ガイドブロック２６を移動させて、吊り位置を移動させることになる。
【００３３】
この吊り位置移動装置２０は、アタッチメントの装着によるガイドブロック２６の位置移動の制御、即ち、アタッチメントの装着によるラム１５側の重心位置移動に対応する制御も行っており、前述したように、アタッチメントが無い場合には、ガイドブロック２６の位置がガイドブロック２２ａの真上となるようにし、最大重量のアタッチメントが有る場合、ガイドブロック２６の位置がガイドブロック２２ｂの真上となるようにし、最大重量ではない他の各種アタッチメントを装着する場合、ガイドブロック２６の位置が各種アタッチメント装着時の重心位置の真上となるようにしている。従って、各種の複数のアタッチメントに対応可能であり、その種類などに応じて、吊り位置を任意の位置に制御している。
【００３４】
なお、上記吊り位置移動装置２０に代えて、後述の実施例２（図１０〜図１５等参照）で説明するように、油圧シリンダ４２を有する連結構造４０を用いて、ラム１５側の重心位置移動を行って、アタッチメント毎に吊り位置を変更するようにしてもよい。
【００３５】
加えて、ラム１５の繰り出しに同期して、旋回アーム１７を旋回させて、カウンタウェイト１８を移動させるカウンタウェイト移動装置３０も、コラム１３の上部に設けられている。このカウンタウェイト移動装置３０は、サーボモータＭｂと、サーボモータＭｂにより回転駆動されるボールネジ３７と、ボールネジ３７の回転に伴い、ボールネジ３７上を移動可能に設けられたガイドブロック３６と、ガイドブロック３６を移動可能に支持するガイドレール３５とを有している。このガイドブロック３６と旋回アーム１７とが連結されており、サーボモータＭｂを駆動制御することにより、ガイドブロック３６と共に旋回アーム１７が旋回することになる。このような制御により、ラム１５の繰り出しに同期して、旋回アーム１７を旋回させ、カウンタウェイト１８をラム１５の繰り出し方向と逆方向に移動させて、機械全体の重心位置が移動しないようにしている。
【００３６】
ここで、図７を参照して、図８に示すラム−吊り位置移動制御、図９に示すラム−カウンタウェイト制御について説明する。
【００３７】
図８に示すラム−吊り位置移動制御においては、まず、ラム１５先端のアタッチメントの有無を検知する（ステップＳ１）。そして、アタッチメントが有る場合には、ステップＳ２へ進み、アタッチメントが無い場合には、ステップＳ５へ進む。
【００３８】
アタッチメントが有る場合には、アタッチメントの種類を確認し（ステップＳ２）、アタッチメントによる重心移動量の補正値を算出し（ステップＳ３）、当該補正値に基づいて、サーボモータＭａを駆動して、新たな重心位置に対応した吊り位置に移動する（ステップＳ４）。
【００３９】
そして、ラム１５の繰り出し量の指令に基づいて、吊り位置移動量ａを指令し（ステップＳ５；図７中の符号ａも参照）、ラム１５の繰り出し位置に同期して、サーボモータＭａを駆動し、吊り位置を移動する（ステップＳ６）。
【００４０】
一方、図９に示すラム−カウンタウェイト制御においては、上記ステップＳ５で指令された吊り位置移動量ａを確認し（ステップＳ１１）、吊り位置移動量ａに伴うカウンタウェイト移動装置３０での移動量ｂを算出する（ステップＳ１２；図７中の符号ｂも参照）。
【００４１】
そして、算出した移動量ｂに基づき、ラム１５の繰り出し位置に同期して、サーボモータＭｂを駆動し、旋回アーム１７を旋回させており、ガイドブロック２６の位置と点対称となる位置に、ガイドブロック３６、つまり、カウンタウェイト１８を移動させている。このようにカウンタウェイト１８を移動させることにより、横中繰り盤１０の重心位置を移動させないようにしている。
【００４２】
以上の構成により、ラム１５をサドル１４で四面拘束した横中繰り盤１０において、ラム１５の高い剛性を確保すると共に、機械全体の重心位置を移動させない完全バランス装置を実現することができた。その結果、ラム１５の水平方向移動に伴う重量バランスの変化、そして、ラム１５先端にアタッチメントを取り付けた際に生じる重量バランスの変化に対応して、重量バランスの変化に起因する変位、変形を抑制し、機械全体の重心位置が移動しないようにして、高い剛性を有するラム１５の真直性を向上させることができた。
【００４３】
（実施例２）
図１０に示すラムタイプの横中繰り盤１０’は、図１に示した横中繰り盤１０とは、吊り構造１６周囲の構造に相違がある。しかしながら、横中繰り盤１０’では、吊り構造１６自体の構造を含め、他の構造は同じであるので、同じ符号を付して、重複する説明は省略する。
【００４４】
具体的には、図１０に示すように、横中繰り盤１０’は、図１に示した横中繰り盤１０から吊り位置移動装置２０を取り外し、その代わりに、ガイドブロック２６とラム１５とを連結する連結構造４０を設けるようにしている。
【００４５】
この連結構造４０について、図１１〜図１４も参照して、その構造、動作を説明する。連結構造４０は、上述したように、ガイドブロック２６とラム１５とを連結するものであり、ガイドブロック２６に固定され、ガイドブロック２６と共にガイドレール２５上を移動可能な接続部材４１と、接続部材４１に取り付けられ、ガイドブロック２６の移動方向と同じ方向に伸縮する油圧シリンダ４２と、油圧シリンダ４２に取り付けられ、ガイドブロック２６の移動方向と同じ方向に延設されたブラケット４３と、ラム１５の上面に取り付けられ、ラム１５の移動方向と同じ方向に延設されたブラケット４４と、ブラケット４３とブラケット４４とを連結する連結ブラケット４５とを有している。
【００４６】
つまり、連結構造４０は、実質的には、ガイドブロック２６とガイドブロック２２ａ、２２ｂとを連結しており、ラム１５の繰り出しに同期して、ガイドブロック２６を移動させる構造となっている。実施例１においては、吊り位置移動装置２０を用いて、ラム１５の繰り出しに同期して、ガイドブロック２６移動させていたが、本実施例では、連結構造４０を設けることにより、より簡単な構成で、ラム１５の繰り出しに同期して、ガイドブロック２６を移動させることになる。
【００４７】
なお、ブラケット４４は、ラム１５の繰り出し時に、ガイドレール２３の下方まで移動するため、ガイドレール２３とは干渉しない厚さとなっており、又、接続部材４１、油圧シリンダ４２及びブラケット４３は、ガイドブロック２６と共に、ガイドレール２５上を移動するため、それらの下面は、ガイドレール２５とは干渉しない位置となっている。加えて、ラム１５の繰り出し量が最大のときでも、連結ブラケット４５が吊り構造１６やサドル１４と干渉しないように、ラム１５の後端より更に後方に連結ブラケット４５が配置されており、このような配置位置となるように、ブラケット４３及びブラケット４４の長さは設定されている。本実施例では、ブラケット４３−連結ブラケット４５−ブラケット４４が、謂わば、コの字状に構成されており、油圧シリンダ４２を介して、ガイドブロック２６と連結されている。
【００４８】
そして、ラム１５先端にアタッチメントが装着されてない場合、油圧シリンダ４２を一番縮んだ状態とし、この状態のまま、ラム１５の繰り出しに同期して、ガイドブロック２６を移動させる（例えば、図１１中のＧ、図１２中のＧａ参照）。この場合、ラム１５単体の重心位置に対応するように、ガイドブロック２２ａ（＝ラム１５の重心位置）の真上にガイドブロック２６が配置されることになる。
【００４９】
一方、ラム１５先端にアタッチメントが装着された場合、装着されたアタッチメントに応じて、油圧シリンダ４２の伸び量が制御されて、この状態のまま、ラム１５の繰り出しに同期して、ガイドブロック２６を移動させることになる。この場合、アタッチメントを含むラム１５全体の重心位置は、ガイドブロック２２ａ〜ガイドブロック２２ｂ間に存在し、この重心位置の真上にガイドブロック２６が配置されることになる。そして、最大重量のアタッチメントを装着した場合には、油圧シリンダ４２の伸び量が制御されて、ガイドブロック２２ｂ（＝最大重量のアタッチメントを含むラム１５の重心位置）の真上にガイドブロック２６が配置され、この状態のまま、ラム１５の繰り出しに同期して、ガイドブロック２６を移動させることになる（例えば、図１２中のＧｂ参照）。
【００５０】
油圧シリンダ４２の外周には、アタッチメント毎の重心位置に応じて、複数の近接センサ（図示省略）を設ており、油圧シリンダ４２の伸び量を制御する際には、これらの近接センサを用いて、アタッチメントに応じた油圧シリンダ４２の伸び量を制御し、ラム１５側の重心位置移動に対応して、アタッチメント毎に吊り位置を変更するようにしている。従って、各種の複数のアタッチメントに対応可能であり、その種類などに応じて、吊り位置を任意の位置に変更可能である。
【００５１】
そして、カウンタウェイト移動装置３０では、実施例１と同様に、サーボモータＭｂを駆動制御することにより、ラム１５の繰り出しに同期して、旋回アーム１７を旋回させ、カウンタウェイト１８をラム１５の繰り出し方向と逆方向に移動させて、機械全体の重心位置が移動しないようにしている。
【００５２】
ここで、図１４を参照して、図１５に示すラム−吊り位置移動制御、カウンタウェイト制御について説明する。
【００５３】
まず、ラム１５先端のアタッチメントの有無を検知する（ステップＳ２１）。そして、アタッチメントが有る場合には、ステップＳ２２へ進み、アタッチメントが無い場合には、ステップＳ２５へ進む。
【００５４】
アタッチメントが有る場合には、アタッチメントの種類を確認し（ステップＳ２２）、アタッチメントによる重心移動量の補正値を算出し（ステップＳ２３）、当該補正値に対応する近接センサを用いて、油圧シリンダ４２を駆動して、新たな重心位置に対応した吊り位置に移動する（ステップＳ２４）。
【００５５】
そして、ラム１５の繰り出し量の指令に基づいて、吊り位置移動量ａを指令し（ステップＳ２５；図１４中の符号ａも参照）、ラム１５を繰り出す。このとき、ラム１５とガイドブロック２６は連結構造４０で連結されているので、ラム１５の繰り出し量に同期して、ガイドブロック２６の位置、つまり、吊り位置が自然と移動することになる。
【００５６】
一方、カウンタウェイト移動装置３０では、上記ステップＳ２５で指令された吊り位置移動量ａを確認し、吊り位置移動量ａに伴うカウンタウェイト移動装置３０での移動量ｂを算出する（ステップＳ２６；図１４中の符号ｂも参照）。
【００５７】
そして、算出した移動量ｂに基づき、ラム１５の繰り出し位置に同期して、サーボモータＭｂを駆動し（ステップＳ２７）、旋回アーム１７を旋回させており、ガイドブロック２６の位置と点対称となる位置に、ガイドブロック３６、つまり、カウンタウェイト１８を移動させている。このようにカウンタウェイト１８を移動させることにより、横中繰り盤１０’の重心位置を移動させないようにしている。
【００５８】
以上の構成により、ラム１５をサドル１４で四面拘束した横中繰り盤１０’において、ラム１５の高い剛性を確保すると共に、より簡単な構成で、機械全体の重心位置を移動させない完全バランス装置を実現することができた。その結果、ラム１５の水平方向移動に伴う重量バランスの変化、そして、ラム１５先端にアタッチメントを取り付けた際に生じる重量バランスの変化に対応して、重量バランスの変化に起因する変位、変形を抑制し、機械全体の重心位置が移動しないようにして、高い剛性を有するラム１５の真直性を向上させることができた。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明は、ラムタイプの横中繰り盤等に好適なものである。
【符号の説明】
【００６０】
１０、１０’  横中繰り盤
１４  サドル
１５  ラム
１６  吊り構造
１７  旋回アーム
１８  カウンタウェイト（モーメントバランス用）
２０  吊り位置移動装置
２１  ラムバランスビーム
２２ａ、２２ｂ  ガイドブロック
２３  ガイドレール
２４  ビーム
２５  ガイドレール
２６  ガイドブロック
３０  カウンタウェイト移動装置
３３  カウンタウェイト（ラム及びサドル重量バランス用）
４０  連結構造
４２  油圧シリンダ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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