(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下動する主軸頭と、前記主軸頭を上下方向に駆動する駆動装置とを有する工作機械において、
前記主軸頭に張力伝達部材を介して連結され、前記駆動装置の負荷を軽減するバランス装置と、
前記バランス装置または前記張力伝達部材に取付けられ前記主軸頭の上下動に伴って動作する連結部材と、機械の基台に設けられ前記連結部材に接触する摺動面と、前記連結部材から前記摺動面に伝達される前記バランス装置の振動を減衰させる減衰部材とから成り、前記主軸頭の上下動に起因する前記バランス装置の振動を低減する制振装置と、
を具備することを特徴とした工作機械。
【請求項２】
前記バランス装置は、前記張力伝達部材と機械の基台の固定部との間に張設されたばねで成り、前記連結部材は、前記ばねと前記張力伝達部材との接合部付近に取付けられている請求項１に記載の工作機械。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、上下動する主軸頭の重量バランス装置に起因する振動を低減する制振装置を備えた工作機械に関する。
【０００２】
【従来の技術】
主軸先端に装着した工具とテーブルに載置したワークとをＸ、Ｙ、Ｚの３軸方向に相対移動させて、前記ワークを所望形状に加工する工作機械では、重量物である主軸頭を鉛直方向（例えばＺ軸）に上下動させるための上下送りモータが大型化してしまう。そこで、従来からバランスウェイトやばねや油空圧シリンダを用いて主軸頭重量をバランスさせ、上下送りモータの負荷を低減し小型化することが行われている。例えば、特開平７−２６６１１５号公報には、ばね式のバランス機構を備えた工作機械が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ばね式のバランス機構は、慣性重量が小さく、また、比較的コンパクトに構成できるとの利点を有しているが、主軸頭が移動する際にばねが振動してこれが主軸頭に伝達され、加工面に前記振動に基づく縞模様が生じる問題がある。特に主軸頭を早送りして停止させ、すぐに加工を開始する時の主軸頭に伝達される振動が問題になる。
また、バランスウェイトや油空圧シリンダを用いたバランス装置においても、主軸頭へ振動が伝達されることがあり問題となる。近年の送り軸の高速化、高加速度化に伴い、振動問題が顕在化して来た。
【０００４】
本発明は、こうした従来技術の問題点を解決することを技術課題としており、上下動する主軸頭の重量バランス装置を備えた工作機械において、上下動に起因する主軸頭の振動を抑制した工作機械を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の本発明は、上下動する主軸頭と、前記主軸頭を上下方向に駆動する駆動装置とを有する工作機械において、前記主軸頭に張力伝達部材を介して連結され、前記駆動装置の負荷を軽減するバランス装置と、前記バランス装置または前記張力伝達部材に取付けられ前記主軸頭の上下動に伴って動作する連結部材と、機械の基台に設けられ前記連結部材に接触する摺動面と、前記連結部材から前記摺動面に伝達される前記バランス装置の振動を減衰させる減衰部材とから成り、前記主軸頭の上下動に起因する前記バランス装置の振動を低減する制振装置と、を具備した工作機械を要旨とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明する。
図１に示す工作機械１１は一例として立形フライス盤を示しており、ベッド１３の上面に立設されたコラム１５、コラム１５の前面に鉛直方向（Ｚ軸方向）に往復移動可能に取り付けられた主軸頭１７、ベッド１３の上面においてコラム１５の前方部分に、工作機械１１の水平２軸方向（図１においてＸ軸方向及びＹ軸方向）に往復移動可能に取り付けられたテーブル１９を具備している。主軸頭１７をＺ軸方向へ往復移動させるために、コラム１５の内部にＺ軸方向に延設されたＺ軸送りねじ２３、主軸頭１７の背面に固定されＺ軸送りねじ２３に係合するナット２７、Ｚ軸送りねじ２３を回転駆動するＺ軸送りモータ２５が設けられている。
【０００７】
主軸頭１７にはＺ軸方向に延設された主軸２１が回転自在に支持されており、該主軸２１の先端には従来周知となっている方法で工具Ｔが装着されている。工具Ｔに対面するテーブル１９の上面には加工すべきワークＷが固定される。一方、コラム１５の上端部近傍には、コラム１５の前面に突き出した腕３７がＺ軸を含む平面内でピン３７ａを中心として回動可能に取り付けられている。腕３７の先端には、ピン３７ｂを中心としてロッド３９が、やはりＺ軸を含む平面内で回動可能に連結されている。ロッド３９において腕３７とは反対側の端部は、ピン１７ａにより主軸頭１７の頂部に回動可能に連結されている。
【０００８】
更に、工作機械１１は、Ｚ軸送りモータ２５の負荷を軽減するために、コラム１５内においてＺ軸方向に延設されたばね２９を有している。該ばね２９は、その下端部がコラム１５またはベッド１３に固定され、上端部が連結部材としての取付板４１を介して張力伝達部材としてのチェーン３１の一端に連結されている。チェーン３１は、コラム１５の内部からコラム１５の頂部に回転可能に取り付けられているスプロケット３３、３５を介してコラム１５の前方側に引き出され、腕３７の先端部に取着されている。前記張力伝達部材はチェーンではなくワイヤを用いても良い。図１においてばね２９は単一のばねにて図示されているが、平行に延設した複数のコイルばねにて形成してもよい。
【０００９】
このように、チェーン３１およびロッド３９を介して主軸頭１７の重量をばね２９により支持することにより、Ｚ軸送りモータ２５の負荷を低減すると共に、腕３７を介在させることにより主軸頭１７のＺ軸に沿った上下位置によるＺ軸モータ２５の負荷変動を小さくすることが可能となる。図１に示したようなばねを用いたバランス装置を備えた工作機械の作用に関しては、前出の特開平７−２６６１１５号公報に詳細に記載されている。
【００１０】
工作機械１１は、更に、ばね２９の振動を抑制する制振装置４３を具備している。図２を参照すると、制振装置４３は、該制振装置４３をコラム１５の内部に固定するための概ね角柱状のフレーム４５、該フレーム４５の前面にねじ５５により固定される支持板５１、該支持板５１の前面にねじ５７により固定される摺動板５３を有し、フレーム４５の前面と支持板５１の裏面の間には振動減衰部材４９が挟持されている。摺動板５３は耐磨耗性が高く摩擦抵抗の小さい材料、例えばＭＣナイロンから形成することができ、摺動面を形成する外側表面に取付板４１の１つの端部が押圧されている。押圧されているため、取付板４１が振動しても摺動板５３との間に隙間ができることはない。振動減衰部材４９は、振動吸収性が高く経年変化の小さい材料、例えばシリコーンをベースとしたゲル材料、例えば株式会社シーゲルから市販されているαGEL（登録商標）を用いることができる。
【００１１】
制振装置４３は、図２に示すように、ばね２９とチェーン３１とを連結する取付板４１が、取付板４１のＺ軸方向の移動範囲の全体にわたって摺動板５３に押圧されるように配置されており、主軸頭１７がＺ軸方向に上下動する間、その１つの端面において摺動板５３の表面に常に接触しながらＺ軸方向に上下動するようになっている。
【００１２】
以下、本実施形態の作用を説明する。
工作機械１１において、主軸頭１７が上下動するとばね２９が伸縮しばね２９が振動する。発明者は、該ばね２９の振動は特にＹ軸方向に著しく大きくなることを実験により確認している。従来技術では、このばね２９の振動がチェーン３１に伝達され主軸頭１７のＺ軸方向の振動となり、連続する縞模様が加工面に発生していたのである。本実施形態では、ばね２９とチェーン３１とを連結する取付板４１を摺動板５３の摺動面に押圧し、該摺動面から伝達されるばね２９の振動、特にＹ軸方向の振動を振動減衰部材４９により減衰させて、ばね２９の振動がチェーン３１に伝達されることを防止している。
本実施形態では、ばね２９と腕３７を用いたバランス装置について述べたが、腕３７がなく、主軸頭重量をばねだけでバランスしたり、ばねに代えて油空圧シリンダを用いたり、チェーンの下にバランスウェイトを自由支持したりする他のバランス装置を用いても、取付板４１、摺動板５３、振動減衰部材４９等の部材を用いれば、主軸頭に伝達される振動を低減させることができる。
【００１３】
【発明の効果】
請求項１に記載の本発明によれば、主軸頭の上下動に起因するバランス装置の振動を低減する制振装置を設けたことにより、前記振動による主軸頭の振動が低減され、加工面に縞模様が形成されることが防止できる。
【００１４】
更に、請求項２に記載の本発明によれば、ばねをその一端において連結部材を介して前記張力伝達部材の一端に連結し、連結部材を制振装置の摺動面に接触させるように構成し、減衰部材により連結部材から摺動面に伝達されるばねの振動を減衰させるようにしたために、前記ばねから前記張力伝達部材へ伝達される振動を確実に低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい実施形態による制振装置を備えた工作機械の略示断面図である。
【図２】制振装置の断面図である。
【符号の説明】
１１…工作機械
１３…ベッド
１５…コラム
１７…主軸頭
１９…テーブル
２１…主軸
２３…Ｚ軸送りねじ
２５…Ｚ軸送りモータ
２７…ナット
２９…ばね
３１…チェーン
３３…スプロケット
３５…スプロケット
３７…腕
３９…ロッド
４１…取付板
４３…制振装置
４５…フレーム
４９…振動減衰部材
５１…支持板
５３…摺動板
Ｔ…工具
Ｗ…ワーク
【図１】
0003847161.tif 000002
【図２】
0003847161.tif 000003