特開 2020-78855 工作機械

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2020-78855(P2020-78855A)

(43)【公開日】2020年5月28日

(54)【発明の名称】工作機械

(51)【国際特許分類】

   B23Q 1/72 20060101AFI20200501BHJP

   B23H 1/00 20060101ALI20200501BHJP

【ＦＩ】

   B23Q1/72 A

   B23Q1/72 B

   B23H1/00 B

【審査請求】有

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2018-213739(P2018-213739)

(22)【出願日】2018年11月14日

(71)【出願人】

【識別番号】000132725

【氏名又は名称】株式会社ソディック

(74)【代理人】

【識別番号】100073184

【弁理士】

【氏名又は名称】柳田 征史

(74)【代理人】

【識別番号】100123652

【弁理士】

【氏名又は名称】坂野 博行

(74)【代理人】

【識別番号】100175042

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 秀明

(72)【発明者】

【氏名】保坂 昭夫

【テーマコード（参考）】

3C048

3C059

【Ｆターム（参考）】

3C048BC04

3C048EE07

3C048EE08

3C059AA01

3C059JA08

(57)【要約】

【課題】前後方向に移動するラムの前端側の変形を防止可能で、小型、軽量に構成できる工作機械を得る。
【解決手段】前端部に工具を保持して前後方向に移動するラム３０を有する工作機械１において、ラム３０の長さ方向に沿って延びる回動部材５０を設ける。この回動部材５０は、その中間位置およびラム３０の中間位置に設定された略水平な軸５１の周りを回動自在にしてラム３０に支持し、上記軸５１よりも前側においてラム３０の一部に、上記回動による上向きの力を伝達可能に軸５２を介して連結させる。回動部材５０には前後方向に移動自在にバランスウェイト６５を搭載した上で、このバランスウェイト６５を、ラム３０がベッド１２に対してより前方に移動するほどより後方に移動させるバランスウェイト駆動手段、すなわち軸受部６０、プーリ６１、エンドレスベルト６２、および連結部６３、６４を設ける。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

長さ方向の一端部である前端部に工具を支持するラムと、
前記ラムを、その長さ方向が略水平に延びる状態にして、前後方向に移動可能に支持するコラムと、
前記ラムを前後方向に移動させるラム駆動手段と、
を有する工作機械において、
前記ラムの長さ方向に沿って延びる状態に配置された部材からなり、該部材およびラムの所定位置に設定された略水平な軸の周りを回動自在にしてラムに支持され、前記軸よりも前側において前記ラムの一部に、前記回動による上向きの力を伝達可能に連結する回動部材と、
前記回動部材に、前後方向に移動自在に搭載されたバランスウェイトと、
前記バランスウェイトを、前記ラムが前記コラムに対してより前方に移動するほどより後方に移動させるバランスウェイト駆動手段と、
を有する工作機械。

【請求項2】

前記回動部材を回動自在にして前記ラムに支持する構造が、該ラムおよび回動部材の一方に形成された孔に、他方に保持された軸体が挿通した構造である、
請求項１に記載の工作機械。

【請求項3】

前記ラムの一部に前記回動による上向きの力を伝達可能に連結する構造が、該ラムおよび回動部材の一方に形成された孔に、他方に保持された軸体が挿通した構造である、
請求項１または２に記載の工作機械。

【請求項4】

前記ラムの長さ方向の中間位置において、上方に起立した状態に固定されたアーム吊下げ部材と、
一端部が前記アーム吊下げ部材に連結され、この連結の位置よりも前側下方において他端部が前記ラムの前端近傍部分に連結された前側アームと、
前記前側アームに対して、連結している前記ラムの部分を引き上げるように作用する張力を付与する第１の張力付与手段と、
一端部が前記アーム吊下げ部材に連結され、この連結の位置よりも後側下方において他端部が前記ラムの後端近傍部分に連結された後側アームと、
前記後側アームに対して、連結している前記ラムの部分を引き上げるように作用する張力を付与する第２の張力付与手段と、
を有する請求項１から３いずれか１項に記載の工作機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は工作機械、特に詳細には、ラムの長さ方向の一端部である前端部に工具を保持し、このラムをベッドに対して前後方向に移動させるように構成した工作機械に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、例えば特許文献１や２に示されているように、長さ方向の一端部である前端部に工具を保持する加工ヘッドを取り付けたラムを有し、このラムを前後方向に移動させて工具による加工位置を変えるようにした、放電加工機等の工作機械が知られている。なお本明細書においては、ラムの長さ方向を前後方向と称し、工具を保持する方の端部を前端部と称することとする。この種の工作機械においては、ラムを前後方向に移動自在に支持するコラムに対して、ラムが前方に出る、いわゆるオーバーハングの構造になっている。

【0003】

オーバーハングの構造では、加工ヘッドの質量とラムの自重、とりわけ形彫放電加工機の場合は、保持している工具電極の質量も加わって、ラムの前端近くの部分が下方に撓むように変形し易くなる。工作機械の加工領域を広く設定するために、ラムの前後方向の移動ストロークを大きくするほどオーバーハングは大きくなり、ラムの変形も顕著になる。このようにラムが変形すると、工具を含む加工ヘッドが変位するので、この変位の量に相応する加工精度の低下を招く。なお、ラムの前後方向の移動ストロークが小さければ、ラムのオーバーハングが小さくなって変位の量は小さくなるが、加工精度の低下を完全に防止できるとは限らない。また、ラムが前後方向に移動しない構成となっている場合でも、ラムのオーバーハング量が比較的大きく、あるいは加工ヘッドの質量が大きい場合は、上記と同様の問題が生じ得る。

【0004】

上述のようなラムの変形を防止するためには、物理的に高い剛性を備えるようにラムを形成することも考えられる。しかし、機械の構造物であるラムは基本的に鋳鉄で形成されるので、高剛性のものに形成しようとするとラムの重量が増大し、却って、増大する重量に対応してラムの剛性をより高くすることが求められるという矛盾に陥る。また、ラムが移動体である場合は、ラムの重量が大きくなると、ラムを移動させるサーボモータ等からなる駆動装置に対して、所定の制御応答性を確保するためにより大きい出力が要求されることにもなる。

【0005】

以上述べたラムの変形による加工精度の低下を防止するために、加工ヘッドにおける加工位置の誤差を、ソフトウェアによる補正によって解消することも考えられる。しかしそのような手法は、加工ヘッドが比較的軽量であってそのためラムが比較的小さい場合はある程度有効であるが、大型の工作機械に対しては有効でないことが多い。また、加工ヘッドが移動するので、相対的な誤差の変動に補正が追従できず、高い加工精度を得ることは困難である。

【0006】

従来、以上述べたラムの変形、およびそれによる加工精度の低下を防止しようとするその他の技術も提案されている。例えば特許文献１には、ラムにいくつかのリブを設けることにより、その重量の増大を抑えつつ、高剛性を確保する技術が示されている。また特許文献２には、ラムの後端側をスプリング等によって積極的に変形させて、ラムの前端側の変形を後端側の変形で相殺しようとする技術が示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特許第３８３７９１０号公報

【特許文献2】特許第３５７０００６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかし特許文献１に示された技術は、ラムの重量の増大を抑えることはできるものの、依然として上記従来の課題を根本的に解消できるものではない。また特許文献２に示された技術は、ラムの前端側および後端側双方の変形を防止できるものではない。

【0009】

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、特にラムの前端側がオーバーハング状態となった際にこの前端側のラムの変形を防止可能で、小型、軽量に構成できる工作機械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】

【0010】

本発明による工作機械は、
長さ方向の一端部である前端部に工具を支持するラムと、
ラムを、その長さ方向が略水平に延びる状態にして、前後方向に移動可能に支持するコラムと、
ラムを前後方向に移動させるラム駆動手段と、
を有する工作機械において、
ラムの長さ方向に沿って延びる状態に配置された部材からなり、該部材およびラムの所定位置に設定された略水平な軸の周りを回動自在にしてラムに支持され、前記軸よりも前側においてラムの一部に、上記回動による上向きの力を伝達可能に連結する回動部材と、
この回動部材に、前後方向に移動自在に搭載されたバランスウェイトと、
このバランスウェイトを、ラムがコラムに対してより前方に移動するほどより後方に移動させるバランスウェイト駆動手段と、
を有することを特徴とするものである。

【0011】

なお、「コラム」は、その呼称に拘らず、構成上、コラムと同等の構造物と見做すことができる構造物は、本発明に含まれる。上記の「前後方向」とはラムの長さ方向であって、工具を保持する側を「前」、それと反対側を「後」と定義する。また、回動部材を構成する部材およびラムの「所定位置」とは、回動部材およびラム各々の前端と後端との間に有る位置を指すものであって、回動部材をてこと見做して所定位置における水平な軸をてこの支点としたときに、所定位置は、バランスウェイトの中心位置が常にこの軸の中心よりもラムの後側に位置するように設けられる。

【0012】

また上述のように、回動部材を回動自在にしてラムに支持する構造としては、例えばラムおよび回動部材の一方に形成された円孔や長孔等の孔に、他方に保持された軸体が挿通した構造等が適用可能である。さらに、この回動部材を回動自在にしてラムに支持する構造としては、その他に、ラムおよび回動部材の一方に形成されたゴムブッシュの内部孔に、他方に保持された軸体が挿通した構造や、ラムに設けられた支点の上でラムをシーソー状に支持する構造等も適用可能である。

【0013】

他方、ラムの一部に上記回動部材の回動による上向きの力を伝達可能に連結する構造としては、例えばラムおよび回動部材の一方に形成された円孔や長孔等の孔に、他方に保持された軸体が挿通した構造等が適用可能である。また、このようにラムの一部に上記回動部材の回動による上向きの力を伝達可能に連結する構造としては、その他に、回動した回動部材の上昇動する部分に、ラムの一部を上側から当接させる構造等も適用可能である。

【0014】

本発明による工作機械においては、さらに、
ラムの長さ方向の中間位置において、上方に起立した状態に固定されたアーム吊下げ部材と、
一端部が上記アーム吊下げ部材に連結され、この連結の位置よりも前側下方において他端部がラムの前端近傍部分に連結された前側アームと、
前側アームに対して、連結しているラムの部分を引き上げるように作用する張力を付与する第１の張力付与手段と、
一端部がアーム吊下げ部材に連結され、この連結の位置よりも後側下方において他端部がラムの後端近傍部分に連結された後側アームと、
後側アームに対して、連結しているラムの部分を引き上げるように作用する張力を付与する第２の張力付与手段と、
が設けられることが望ましい。

【0015】

ここで、ラムの「前端近傍部分」とは、本発明におけるラムを十分に引き上げる作用効果を得ることができる範囲で前端から中央までの間の部位である。具体的に、材質が鋳鉄の一般的な構造のラムの場合で、前端から中央側にラム全長の２０％までの範囲の部分を指すものとする。「後端近傍部分」についても同様とする。

【発明の効果】

【0016】

本発明の工作機械においては、上述した通りの回動部材、バランスウェイトおよびバランスウェイト駆動手段とが設けられたことにより、ラムが前方に移動してオーバーハング量が大きくなった際、回動部材の上記軸よりも後方に位置したバランスウェイトにより、回動部材をその軸の周りに回転させようとするモーメントが作用する。このモーメントは、バランスウェイトが載っている部分の回動部材を押し下げる方向に作用するので、回動部材は上記軸よりも前側においてラムの一部に上向きの力を加えるようになる。それによりラムの前端部が引き上げられて、この前端部が下方に撓むように変形することが防止され、ひいては工具の位置がずれて加工精度が劣化することが防止される。そして本発明の工作機械は、ラム自身を必要以上に高剛性にしなくてよいので、小型、軽量に構成できるものとなる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の第１実施形態による工作機械を示す平面図

【図2】図１の工作機械を示す側面図

【図3】図１の工作機械のＡ−Ａ線に沿った部分を示す部分正面図

【図4】図１の工作機械の一部を示す部分側面図

【図5】図１の工作機械の図２とは異なる状態を示す側面図

【図6】図１の工作機械の図２とはさらに異なる状態を示す側面図

【図7】図１の工作機械の要部を示す平面図

【図8】図１の工作機械の要部を示す側面図

【図9】本発明の第２実施形態による工作機械を示す平面図

【図10】図９の工作機械を示す側面図

【図11】図９の工作機械のＡ−Ａ線に沿った部分を示す部分正面図

【図12】図９の工作機械の一部を示す部分側面図

【図13】図９の工作機械の図１０とは異なる状態を示す側面図

【図14】図９の工作機械の図１０とはさらに異なる状態を示す側面図

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１、図２および図３はそれぞれ、本発明の第１実施形態による工作機械１の平面形状、側面形状および部分正面形状を示している。本実施形態の工作機械１は一例として放電加工機であり、構造物１０と、この構造物１０の上に搭載されたラム３０と、このラム３０に組み合わされた回動部材５０とを有している。なお図１〜図３に示すように、水平に配置される長尺部材からなるラム３０の前後方向をＹ軸方向、このＹ軸方向に直角な水平方向をＸ軸方向、垂直方向つまり上下方向をＺ軸方向と規定する。Ｙ軸方向については、ラム３０の前端（後述する放電加工ヘッド３１を保持する方の端）側を＋Ｙ軸方向とし、ラム３０の後端側を−Ｙ軸方向とする。

【0019】

構造物１０は、例えば工場の床等である固定面１１に水平に固定されたベースである後部のベッド１２と、このベッド１２の上に配されたスライダ１３と、このスライダ１３の上に固定されたサドル１４とからなりＸ軸方向に往復移動するコラムとを含んでなる。ベッド１２の上面には、Ｘ軸方向に延びる一例として２本のレール１５が固定されている。これらのレール１５の各々には、スライダ１３の下面に固定された複数のリニアガイド１６が係合しており、それによりコラムはベッド１２の上でＸ軸方向に往復移動可能となっている。

【0020】

ラム３０の下面にはＹ軸方向に延びる一例として２本のレール１７が固定されている。これらのレール１７の各々は、サドル１４の上面に固定された複数のリニアガイド１８に係合しており、それによりラム３０はサドル１４の上でＹ軸方向に往復移動可能となっている。またラム３０の前端に保持された放電加工ヘッド３１は、下部に工具電極３１ａを保持し、内部に収めた不図示の駆動手段により、この工具電極３１ａをＺ軸方向に往復移動させ得るように構成されている。

【0021】

後部のベッド１２の前側において固定面１１には前部のベッド２０が固定され、このベッド２０の上には加工槽２１が支持されている。加工槽２１の中には加工液２２が貯えられると共に、ベッド２０上に設けられているテーブルの上に被加工物２３が載置される。こうして加工液２２の中に配置された被加工物２３に対して、水平２軸方向と鉛直１軸方向に相対移動する工具電極３１ａによって放電加工がなされる。被加工物２３における放電加工の位置は、Ｘ軸方向についてはスライダ１３が不図示の駆動手段により移動され、Ｙ軸方向についてはラム３０が不図示の駆動手段により移動され、Ｚ軸方向については放電加工ヘッド３１が不図示の駆動手段により移動して、適宜変えられる。

【0022】

なお図２の側面図では、ラム３０がスライダ１３とサドル１４とでなるコラムに対して最も大きく前方（＋Ｙ方向）に突出した位置、つまりオーバーハング量が最大の位置を示している。このコラムに対するラム３０の相対位置は、被加工物２３における放電加工の位置を変更するのに対応して、上記オーバーハング量が中程度となる位置、オーバーハング量が最小となる位置等を取り得る。図５および図６には、ラム３０がそれらの位置を取った際の側面形状をそれぞれ示してある。

【0023】

次にラム３０と、その周辺の構造について詳しく説明する。ここで図７および図８には、ラム３０および該ラム３０と一体化した構造を抽出して、それらの平面形状および側面形状を示している。以下ではこれらの図も参照して説明する。ラム３０は、例えば鋳鉄からなる長尺状の部材であり、＋Ｙ軸方向の端部である前端部に放電加工ヘッド３１を保持する。このラム３０の長さ方向の中間位置には、上方に起立したアーム吊下げ部材３２が固定されている。この「中間位置」とは、ラム３０の前端と後端との間の位置を意味するものであり、それら両端からの距離が等しい中央位置であることが望ましいが、それに限るものではない。なお図３は、工作機械１の一部を図２に示すＡ−Ａ線に沿った部分から見て示す部分正面図であり、この図３では一部のボルト等は省略している。

【0024】

アーム吊下げ部材３２は例えば鋼製で、ラム３０に固定された基部３３と、この基部３３の上側において上下方向に移動可能に該基部３３に支持されたアーム連結部３４とから構成されている。アーム連結部３４には、ラム３０と各々連結する、例えば鋼製の前側アーム３５および後側アーム３６が連結されている。すなわち、前側アーム３５の一端部はアーム連結部３４に連結され、この連結の位置よりも前側下方において、前側アーム３５の他端部はラム３０の前端近傍部分に連結されている。また、後側アーム３６の一端部はアーム連結部３４に連結され、この連結の位置よりも後側下方において、後側アーム３６の他端部はラム３０の後端近傍部分に連結されている。ここで、上記ラム３０の「前端近傍部分」、「後端近傍部分」とは、例えば、それぞれラム３０の前端、後端からラム全長の２０％以下の長さだけラム中央側に入った範囲を指すものとする。

【0025】

より詳しく説明すると、基部３３は、複数のボルト４３によってラム３０の上面に固定されている。またアーム連結部３４は、水平方向に延びるように配置されるブラケット（横板）３４ａと、このブラケット３４ａから立ち上がった２枚の縦板３４ｂとから構成されている。縦板３４ｂには、Ｘ軸方向に延びるアーム上部支持軸４４が固定されると共に、このアーム上部支持軸４４から後方つまり−Ｙ軸方向に離して、Ｘ軸方向に延びるアーム上部支持軸４５が固定されている。上述した前側アーム３５の一端部は、円孔３５ａにアーム上部支持軸４４を挿通させることにより、該アーム上部支持軸４４の周りを回動可能にしてアーム連結部３４に連結されている。上述した後側アーム３６の一端部は、円孔３６ａにアーム上部支持軸４５を挿通させることにより、該アーム上部支持軸４５の周りを回動可能にしてアーム連結部３４に連結されている。

【0026】

一方、ラム３０の前端近傍部分および後端近傍部分の上面には、それぞれ前端側ブラケット３８および後端側ブラケット３９が、複数のボルト４０によってラム３０に固定されている。前端側ブラケット３８には、Ｘ軸方向に延びるアーム下部支持軸４１が固定されている。上述した前側アーム３５の他端部は円孔３５ｂにこのアーム下部支持軸４１を挿通させることにより、該アーム下部支持軸４１の周りを回動可能にして前端側ブラケット３８に連結されている。後端側ブラケット３９には、Ｘ軸方向に延びるアーム下部支持軸４２が固定されている。上述した後側アーム３６の他端部は円孔３６ｂにこのアーム下部支持軸４２を挿通させることにより、該アーム下部支持軸４２の周りを回動可能にして後端側ブラケット３９に連結されている。前端側ブラケット３８および後端側ブラケット３９のそれぞれの内側、つまりラム３０の中央側においてラム３０の上面には、ストッパー３８ａおよび後端側ブラケット３９ａが溶接等によって固定されている。

【0027】

次に、基部３３とアーム連結部３４とを組み付ける構造について説明する。アーム連結部３４を構成するブラケット３４ａの下面と基部３３の上面との間には、水平方向に延びるスペーサー４６が配置されている。このスペーサー４６とブラケット３４ａには、ブラケット固定ボルト４７を挿通させる図示外の複数の円孔が設けられている。複数のブラケット固定ボルト４７はブラケット３４ａの上側から上記円孔に通され、先端部に形成されたボルト部が基部３３のネジ孔３３ａに螺合、締結されている。それによりアーム連結部３４は、スペーサー４６を介して基部３３の上に、水平方向に動かず、垂直方向には動き得る状態で支持されている。また基部３３には、上記ネジ孔３３ａの外方（ラム３０の端部側）において複数のネジ孔３３ｂが設けられている。それらのネジ孔３３ｂには、頭部がブラケット３４ａの下面に接する状態に配置されたジャッキアップボルト４８が螺合されている。

【0028】

上記ジャッキアップボルト４８は、その頭部がスペーサー４６よりも薄く形成されたものである。複数のジャッキアップボルト４８は、当初は、ネジ孔３３ｂに最大限深く、つまり頭部下面が基部３３の上面に接する状態に螺合されている。この状態で、複数のジャッキアップボルト４８を緩める方向に回動して均等に上方に螺進させる。その結果、複数のジャッキアップボルト４８は、ブラケット３４ａを上方に押し上げてブラケット３４ａの下面と基部３３の上面との間に空間を形成する。

【0029】

ここで、アーム連結部３４が所定の高さ位置にあるとき、所要の適する張力が前側アーム３５と後側アーム３６にそれぞれ与えられるものとする。そこで、アーム連結部３４が上記所定の高さ位置よりも高い位置まで押し上げられたとき、予め上記所定の高さに合わせた所定の厚さで製作されているスペーサ４６を、ブラケット３４ａの下面と基部３３の上面との間に形成された空間に挿入する。そして、複数のジャッキアップボルト４８を頭部下面が基部３３の上面に接する初期の状態まで再び締め付けてブラケット３４ａの下面が基部３３の上面と接触してから、複数のブラケット固定ボルト４７を締結してアーム連結部３４を完全に固定する。以上の説明から明らかなように、複数のジャッキアップボルト４８および基部３３は、前側アーム３５に上記張力を付与する第１の張力付与手段、および後側アーム３６に上記張力を付与する第２の張力付与手段を構成している。

【0030】

なお、前側アーム３５に張力を付与する第１の張力付与手段と、後側アーム３６に張力を付与する第２の張力付与手段とは、上述の構成に限るものではなく、互いに別個に構成されても構わない。

【0031】

以上説明したように鋳鉄からなるラム３０を、鋼製のアーム吊下げ部材３２、前側アーム３５および後側アーム３６によって吊下げ支持し、それらのアーム３５、３６に、連結しているラム３０の部分を引き上げるように作用する張力を付与しておくことにより、ラム３０の前端や後端の近くの部分が下方に撓むように変形することを防止可能となる。特に本実施形態では図２に示した通り、ラム３０がサドル１４に対して大きくオーバーハングした位置を取り得るようになっている。この状態下ではラム３０の前端近くの部分が上記変形を起こし易いので、この変形を防止可能であることは、放電加工の精度を高める上で大いに効果的である。また本実施形態の工作機械１は、ラム３０自身が特に高い剛性を備えるように構成したものではないので、小型、軽量に構成できるものとなる。特に、ラム３０の前端近傍部分に設けられるアーム下部支持軸４１の位置を可能な限り高い位置に配置することによって、単にラム３０の変形量を小さくするというだけではなく、ラム３０の前端側がより水平に近い状態になるようにラム３０を引き上げることができ、放電加工ヘッド３１の傾きを軽減して、加工精度をより向上させることができる。

【0032】

なお、ラム３０の上記変形を防止する上では、このラム３０自身を高い剛性を備えるように構成することも考えられる。しかしそのようにすると、ラム３０は自身の重量増加によってさらに変形し易くなるので、さらなる変形防止策を講じる必要が生じる。その結果、ラム３０の、ひいては工作機械１の一層の大型化、重量化を招くことになる。特に本実施形態の工作機械１は、Ｘ、ＹおよびＺの３軸方向に放電加工ヘッド３１を移動させるものであるので、ラム３０が重量化すると、その移動の位置決め精度つまりは放電加工の精度を高く保つ上で不利になる。

【0033】

また本実施形態では、前側アーム３５および後側アーム３６が、ラム３０を構成する鋳鉄よりもヤング率が大きい材料である鋼材から構成されている。ちなみに、例えばねずみ鋳鉄、圧延鋼材（ＳＳ４００）のヤング率はそれぞれ１００、２０６（ＧＰａ）である。そのような材料から両アーム３５および３６を構成すれば、これらのアーム３５および３６をより軽量でより高剛性のものにして、ラム３０の変形を防止する上で有利となる。

【0034】

次に回動部材５０と、その周辺の構造について詳しく説明する。板状に形成された回動部材５０は、ラム３０に対して左右両側外方に、つまり＋Ｘ側と−Ｘ側とに各々１枚配置されている。各回動部材５０は図４にも示してあるように、円形の軸孔５０ａおよび５０ｂを有している。一方ラム３０には、Ｘ軸方向に延びる円柱状の軸５１および５２が固定されている。そして回動部材５０は、その軸孔５０ａおよび５０ｂに各々軸５１および５２を遊嵌状態で挿通させて、ラム３０と組み合わされている。

【0035】

各回動部材５０の左右側外方に当たる位置においてサドル１４の上には、後述するバランスウェイト６５を駆動するための軸受部６０および、その上に搭載されたプーリ６１の組が、Ｙ軸方向に互いに間隔を置いて配設されている。そして２つのプーリ６１には、エンドレスベルト６２が巻き懸けされている。こうして２つのプーリ６１の間では、１本のエンドレスベルト６２の２つの部分が、互いにＸ軸方向に離れて延びる状態となっている。それら２つの部分のうち回動部材５０に近い方の部分は第１の連結部６３を介して回動部材５０に、回動部材５０から遠い方の部分は第２の連結部６４を介してバランスウェイト６５に連結されている。

【0036】

バランスウェイト６５は、各回動部材５０の側外方にそれぞれ配置されている。なお図１においてこのバランスウェイト６５は水平面（Ｘ−Ｙ面）内で切断して示しているが、図の煩雑化を避けるためにハッチングは付していない。２つのバランスウェイト６５は、各々の上部に橋渡しされた連結部材６６により連結して、一体化されている。各回動部材５０の上面にはそれぞれレール５５が固定されており、各バランスウェイト６５はこのレール５５の上につまり回動部材５０の上に搭載されて、レール５５に沿って走行可能とされている。すなわち、各バランスウェイト６５の上部はやや回動部材５０側に向かうように折れ曲がった形状とされ、その上部の下面に取り付けられたリニアガイド６７が、上方からレール５５に係合している。また各バランスウェイト６５には、回動部材５０に側外方から接するゴム等からなる車輪６８が、垂直な回転軸を中心に回転可能に保持されている。これらの車輪６８は、バランスウェイト６５のＸ軸方向位置を規定する。

【0037】

前述したように、被加工物２３における放電加工の位置を変更するのに対応して、サドル１４に対する（つまりコラムに対する）ラム３０のＹ軸方向位置が図２、図５および図６に示すように変わると、ラム３０の動きが回動部材５０および第１の連結部６３を介してエンドレスベルト６２に伝えられ、エンドレスベルト６２が回転する。そしてこのエンドレスベルト６２の回転は、第２連結部６４を介してバランスウェイト６５に伝えられ、該バランスウェイト６５がＹ軸方向に移動する。エンドレスベルト６２において第１の連結部６３が連結している部分と、第２の連結部６４が連結している部分とは、Ｙ軸方向に関して互いに反対方向に移動する。そこで、ラム３０のＹ軸方向位置が図２、図５および図６に順次示すように−Ｙ方向に移動するのに伴って、バランスウェイト６５は順次＋Ｙ方向に移動する。

【0038】

つまりバランスウェイト６５は、ラム３０がコラムに対してより前方（＋Ｙ方向）に移動するほど、より後方に移動する。なお軸受部６０、プーリ６１、エンドレスベルト６２、第１の連結部６３および第２の連結部６４は、バランスウェイト６５を上述のように移動させるバランスウェイト駆動手段を構成している。ラム３０がコラムよりも前方に突出したオーバーハングの量が大きくなるほど、前端部に重い放電加工ヘッド３１を保持しているラム３０は、この前端部が下方に撓むように変形し易い。

【0039】

しかしここで、レール５５の上に載っているバランスウェイト６５が、ラム３０の位置に応じて上述のように移動するようになっていると、バランスウェイト６５が軸５１よりもラム３０の後端側に（−Ｙ側に）位置した際に、回動部材５０を軸５１周りに図２中で時計方向に回転させようとするモーメントが作用する。そしてこのモーメントは、ラム３０の上記オーバーハングの量が大きいほど、より大となる。回動部材５０にこのモーメントが作用すると、該回動部材５０の前端部は軸孔５０ｂおよび軸５２を介してラム３０に、上向きの力を加えるようになる。それによりラム３０の前端部が引き上げられて、この前端部が下方に撓むように変形することが防止され、ひいては放電加工ヘッド３１がＺ軸から傾いて加工精度が劣化することが防止される。

【0040】

また上記モーメント以外の点からも、ラム３０のオーバーハングが生じても、ラム３０の変形がより小さく抑えられるようになっている。以下、この点について詳しく説明する。図２、図５および図６にはそれぞれ、レール１５に荷重を掛けているＸ軸方向移動体（つまりリニアガイド１６から上の構造）からバランスウェイト６５およびそれに付随するリニアガイド６７と車輪６８、並びに連結部材６６を除いた構造のＹ軸方向重心位置を１点鎖線Ｃ１で、また上記Ｘ軸方向移動体のＹ軸方向重心位置を１点鎖線Ｃ２でそれぞれ示している。

【0041】

上記２つの重心位置の比較から分かる通り、移動するバランスウェイト６５および連結部材６６が設けられていることにより、それらが無い場合と比べてＸ軸方向移動体の重心位置は、Ｙ軸方向に離れた２つの移動体支持位置（２本のレール１７の間）のより中央側に位置するようになっている。そうなっていれば、ラム３０のオーバーハングが生じた際、上記２つの移動体支持位置の外側に有る部分に掛かる荷重が低減するので、ラム３０の変形がより確実に防止される。

【0042】

ラム３０のオーバーハングが生じた際、上記２つの移動体支持位置の外側に有る部分に掛かる荷重を低減する上では、ベッド１２の幅つまりＹ軸方向寸法を大きくして、２つの移動体支持位置の間隔をより大きく設定することが望ましい。しかし、上述のようにしてＸ軸方向移動体の重心位置を、Ｙ軸方向に離れた２つの移動体支持位置のより中央側に位置するようにしておけば、ベッド１２の幅をより小さく設定できるので、工作機械１の小型軽量化を図る上で有利となる。

【0043】

ここで、バランスウェイト６５の好ましい重量について考える。バランスウェイト６５を除いたＹ軸方向移動体の重量をＷ１、バランスウェイト６５の重量をＷ２とする。なお、ここでは、バランスウェイト６５に付随するリニアガイド６７と車輪６８、並びに連結部材６６については考慮外とする。前進するラム３０に対してカウンタバランスを与えることによって重心が前方に移動してラム３０が傾斜するということが生じないようにするためには、少なくとも、重量Ｗ１と重量Ｗ２との和で計算されるバランスウェイト６５とＹ軸方向移動体を含む全体の重心の位置が前側に配置されているリニアガイド１８の位置よりも後方に位置していないとならないことが明らかである。このとき、付与されるバランスウェイトの重量Ｗ２は、移動体全体の重量を不必要に増大させないために可能な限り小さいほうが望ましく、一方でバランスを付与することができる程度に十分な大きさも必要である。このことから、重量Ｗ２は、仮に重量Ｗ１を重量Ｗ２との相対比で“１”としたときに、重量Ｗ１の４分の１から２分の１程度にしておけば十分であると言える。

【0044】

次に、本発明の第２実施形態について説明する。図９、図１０および図１１はそれぞれ、本発明の第２実施形態による工作機械２の平面形状、側面形状および部分正面形状を示している。なおこれらの図９〜図１１において、先に説明した図１〜図３中のものと同等の要素には同番号を付してあり、それらについての説明は、特に必要の無い限り省略する（以下、同様）。なお図１１は、工作機械２の一部を図１０に示すＡ−Ａ線に沿った部分から見て示すものである。

【0045】

本実施形態の工作機械２も一例として放電加工機であるが、第１実施形態の工作機械１と対比すると、アーム吊下げ部材３２、前側アーム３５および後側アーム３６等からなるラム吊下げ機構がない点、２枚の回動部材５０に代えて１枚の回動部材２５０が用いられている点、および、バランスウェイトを移動させる機構が縦形のものとされている点で基本的に相違している。

【0046】

上記１枚の回動部材２５０はＹ軸方向に延びる部材であり、ラム３０に対して、その幅方向つまりＸ軸方向の中央位置に配置されている。図１２は、これらのラム３０および回動部材２５０を分解して示すものであり、以下、この図１２も参照して説明する。回動部材２５０は、円形の軸孔２５０ａおよび２５０ｂを有している。一方ラム３０には、Ｘ軸方向に延びる円柱状の軸５１および５２が固定される。すなわち、回動部材２５０の軸孔２５０ａおよび２５０ｂに各々軸５１および５２が遊嵌状態で挿通された後、軸５１および５２がラム３０に固定されて、回動部材２５０がラム３０と組み合わされる。

【0047】

回動部材２５０の上面には、その長さ方向つまりＹ軸方向に延びる１本のレール５５が固定されている。バランスウェイト２６５は上部が屋根形の形状とされたものであり、最上部下面に固定されたリニアガイド６７を介してレール５５に係合している。こうしてバランスウェイト２６５はレール５５の上に、つまり回動部材２５０の上に搭載されて、レール５５に沿って移動可能とされている。またバランスウェイト２６５には、ラム３０に左側外方および右側外方からそれぞれラム３０に接するゴム等からなる車輪６８が、垂直な回転軸を中心に回転可能に保持されている。これらの車輪６８は、バランスウェイト２６５のＸ軸方向位置を規定する。

【0048】

ラム３０の左側外方、右側外方に当たる位置においてサドル１４の上には、それぞれ２つの軸受部６０が配設されている。ラム３０の左側外方においても、また右側外方においても、２つの軸受部６０は互いにＹ軸方向に間隔を置いて配設されている。そして各軸受部６０には、Ｘ軸と平行な方向に延びる回転軸の周りに回転可能にして、プーリ６１が支持されている。

【0049】

このように支持された２つのプーリ６１には、エンドレスベルト６２が巻き懸けされている。こうして２つのプーリ６１の間では、１本のエンドレスベルト６２の２つの部分が、互いに上下方向、つまりＺ軸方向に離れて延びる状態となっている。それら２つのベルト部分のうち下側の部分は第１の連結部６３を介してラム３０に、上側の部分は第２の連結部６４を介してバランスウェイト２６５に連結されている。

【0050】

以上の構成を有する本実施形態の工作機械２においても、被加工物２３における放電加工の位置を変更するのに対応して、サドル１４に対する（つまりコラムに対する）ラム３０のＹ軸方向位置が図１０、図１３および図１４に順次示すように−Ｙ方向に移動すると、それに伴ってバランスウェイト２６５が順次＋Ｙ方向に移動する。つまり本実施形態でもバランスウェイト２６５は、ラム３０がコラムに対してより前方（＋Ｙ方向）に移動するほど、より後方に移動するようになっている。

【0051】

なお図１０の側面図では、ラム３０がサドル１４に対して最も大きく前方（＋Ｙ方向）に突出した位置、つまりオーバーハング量が最大の位置を示している。このサドル１４に対するラム３０の相対位置は、被加工物２３における放電加工の位置を変更するのに対応して、上記オーバーハング量が中程度となる位置、オーバーハング量が最小となる位置等を取り得る。図１３および図１４には、ラム３０がそれらの位置を取った際の側面形状をそれぞれ示してある。なお図１０、図１３および図１４には、レール１５に荷重を掛けているＸ軸方向移動体からバランスウェイト２６５およびそれに付随するリニアガイド６７および車輪６８を除いた構造のＹ軸方向重心位置を１点鎖線Ｃ１で、また上記Ｘ軸方向移動体のＹ軸方向重心位置を１点鎖線Ｃ２でそれぞれ示している。

【0052】

バランスウェイト２６５を上述のように移動させることにより本実施形態でも、バランスウェイト２６５が軸５１よりもラム３０の後端側に（−Ｙ側に）位置した際に、回動部材２５０を軸５１周りに図１０中で時計方向に回転させようとするモーメントが作用する。そしてこのモーメントは、ラム３０の上記オーバーハングの量が大きいほど、より大となる。回動部材２５０にこのモーメントが作用すると、該回動部材２５０の前端部は軸孔２５０ｂおよび軸５２を介してラム３０に、上向きの力を加えるようになる。それによりラム３０の前端部が引き上げられて、この前端部が下方に撓むように変形することが防止され、ひいては放電加工ヘッド３１がＺ軸から傾いて加工精度が劣化することが防止される。

【0053】

第２実施形態におけるラム３０の前端側を持ち上げる作用をてこの原理に例えると、回動部材２５０が回動する中心の水平な軸５１は、てこの支点に相当する。そのため、軸５１から軸５２までの距離をαとし、軸５１からバランスウェイト２６５の中心までの距離をβとし、バランスウェイトの質量をＷ３とするときに、ラム３０の前端側を持ち上げる力は、（β／α）×Ｗ３であり、バランスウェイト２６５の中心が常に軸５１よりもラム３０の後側に位置していないと力が与えられないことが明らかである。したがって、第２実施形態において、より効果的にラム３０の前端を持ち上げるためには、ラム３０が最も前進したときにα＜βであることが望ましく、αとβの比が１対１から１対２程度の関係であることが望ましい。また、軸５１の位置は、ラム３０の中央により近く、ラム３０が最も前進したときにリニアガイド１８の前側の軸受の近くにあることが望ましい。

【0054】

さらに、バランスウェイト２６５を上述のように移動させることにより本実施形態でも第１実施形態におけるのと同様に、バランスウェイト２６５が無い場合と比べてＸ軸方向移動体の重心位置（上記１点鎖線Ｃ２参照）は、Ｙ軸方向に離れた２つの移動体支持位置、つまり２本のレール１７の間のより中央側に位置するようになる。そうなっていれば、ラム３０のオーバーハングが生じた際、上記２つの移動体支持位置の外側に有る部分に掛かる荷重が低減するので、ラム３０の変形がより確実に防止される。

【0055】

以上、アーム吊下げ部材３２、前側アーム３５および後側アーム３６等からなるラム吊下げ機構を持たない工作機械において、１枚の回動部材２５０が用いられ、そしてバランスウェイトを移動させる縦形の機構が用いられた第２の実施形態について説明したが、１枚の回動部材２５０を用い、そしてバランスウェイトを移動させる縦形の機構を用いる構成は、ラム吊下げ機構を有する工作機械においても同様に適用可能である。

【0056】

第１実施形態における回動部材５０は、ラム３０を構成する材料よりもヤング率が大きい材料から構成されることが望ましい。そのような材料の組合せとしては、第１実施形態において、両アーム３５および３６とラム３０の材料として例示した圧延鋼材（ＳＳ４００）とねずみ鋳鉄との組合せ等が挙げられる。そのような材料から回動部材５０とラム３０とを構成すれば、回動部材５０をより軽量でより高剛性のものにして、ラム３０の変形を防止する上で有利となる。また、第２実施形態の場合は、バランスウェイトを移動させることによって、カウンタバランスを与えながら、てこの原理でラム３０を引き上げる構造であるから、回動部材２５０が高剛性であることが要求されず、例えば、回動部材２５０の材質として炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）のような軽量の素材を用いることができる利点がある。

【0057】

また、以上説明した２つの実施形態の工作機械はいずれも放電加工機であるが、本発明は放電加工機に限らず、ラムの長さ方向の一端部である前端部に工具を保持し、このラムをベッドに対して前後方向に移動させるように構成したあらゆる工作機械に対して適用可能である。

【符号の説明】

【0058】

１、２ 工作機械
１０ ベース
１２ ベッド
１３ スライダ
１４ コラム
１５、１７ レール
１６、１８ リニアガイド
２１ 加工槽
２２ 加工液
２３ 被加工物
３０ ラム
３１ 放電加工ヘッド
３２ アーム吊下げ部材
３３ アーム吊下げ部材の基部
３４ アーム吊下げ部材のアーム連結部
３５ 前側アーム
３６ 後側アーム
３８ 前端側ブラケット
３９ 後端側ブラケット
４１、４２ アーム下部支持軸
４４、４５ アーム上部支持軸
４６ スペーサー
４７ ブラケット固定ボルト
４８ ジャッキアップボルト
５１、５２ 軸
５０、２５０ 回動部材
６０ 軸受部
６１ プーリ
６２ エンドレスベルト
６３ 第１の連結部
６４ 第２の連結部
６５、２６５ バランスウェイト
６６ 連結部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】