特許 7195834 横架バランス装置及びそれを備えた工作機械

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-12-16

(45)【発行日】2022-12-26

(54)【発明の名称】横架バランス装置及びそれを備えた工作機械

(51)【国際特許分類】

   B23Q 1/72 20060101AFI20221219BHJP

   B24B 47/12 20060101ALI20221219BHJP

【ＦＩ】

B23Q1/72 A

B24B47/12

【請求項の数】 1

(21)【出願番号】P 2018174494

(22)【出願日】2018-09-19

(65)【公開番号】P2020044606

(43)【公開日】2020-03-26

【審査請求日】2021-09-10

(73)【特許権者】

【識別番号】000174987

【氏名又は名称】三井精機工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100098279

【弁理士】

【氏名又は名称】栗原 聖

(72)【発明者】

【氏名】川田 英顕

【審査官】山本 忠博

(56)【参考文献】

【文献】実開昭６２－０２５１２５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１１－０３１３３８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｑ １／００－１／７６；

Ｂ２４Ｂ ４７／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ＸＹＺの３軸方向でのＮＣ制御によりテーブル上に搭載されるワークへの３次元加工が可能であり、前記テーブル上に載置されたワークを滑台により前後（Ｘ軸方向）に移動させつつ、一対のコラム間に架設される横架に沿ってボールねじにより左右（Ｙ軸方向）に主軸本体を移動させ、また、前記横架をボールねじにより左右のコラムに沿って上下動（Ｚ軸方向）させることにより前記主軸の３次元移動を可能とする工作機械であって、前記主軸の下端には砥石とそれを回転させるための高周波モータが取り付けられたクイルが装着され、前記クイルを上下動（Ｚ軸方向）させることによりワークへのチョッピング加工も可能な工作機械において、前記主軸を含む主軸頭が前記横架に沿って左右（Ｙ軸方向）中心から両端側に移動する場合、前記主軸頭の重量の偏在により前記横架が傾き、水平に保持できなくなるのを防止するために、前記主軸頭を摺動可能に支持する横架の両端側に横架を支持する左右一対のエアシリンダを配設し、各エアシリンダに送る空気圧を調整することにより前記横架を水平に保持する横架バランス装置を備える工作機械において、圧力源と前記主軸位置が前記横架の左右（Ｙ軸方向）中心から左右両端側のうちいずれの側に位置しているかを前記ＮＣ制御部により検出して該位置に比例した電圧として出力し、該電圧に比例して前記各エアシリンダに送る空気圧を調整する電空レギュレータを用いることで、前記ＮＣ制御部から受信する前記主軸のＹ軸位置に応じて各エアシリンダに対する圧力の増減方向が反対になり、前記主軸位置が中心より右側に移動すると、移動量に応じて前記横架が右に傾くのを防止するため、右用のエアシリンダに送る圧力が増加され、左用のエアシリンダに送る圧力は減少され、反対に、前記主軸位置が中心より左側に移動すると、移動量に応じて前記横架が左に傾くのを防止するため、右用のエアシリンダに送る圧力が減少され、左用のエアシリンダに送る圧力は増加されることを特徴とする工作機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、横架バランス装置及びそれを備えた工作機械に関し、特に、いわゆるダブルコラム方式（門形機）のジグ研削盤における横架バランス装置に関する。

【背景技術】

【0002】

いわゆるダブルコラム方式（門形機）のジグ研削盤等においては、従来、主軸頭を摺動可能に支持する横架を水平バランスを保持して上下方向に移動するための装置（機構等）が用いられている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１記載の横架バランス装置（機構等）では、横架の両端側に該横架を支持するエアシリンダを配設し、上記主軸頭の摺動方向に沿って適宜傾斜して上記横架側に固定される板カムと、該板カムに当接して上記主軸側に固定されると共に圧力源と上記エアシリンダ間に介設されてその移動量に対応する空気供給量を上記エアシリンダに供給する位置・空気圧変換器とを備えている。そして、上記板カムは、互いに交差して配設される一対の板カムから成り、位置・空気圧変換器が内蔵する一対のプランジャの先端が一対の板カムそれぞれの傾斜面に当接し、主軸頭が横架上を摺動するのに伴って各プランジャが滑動し、各プランジャの移動量の変化により横架の両端の各エアシリンダに送る空気供給量を変化させるようにしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】実開昭６２－２５１２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

近年、ジグ研削盤等の工作機械においても加工の精密化と加工サイクルの短縮化が求められ、主軸頭の移動もＮＣ（Numerical Control）制御による精密化と高速化が要求されている。そこで、主軸位置の検出及び横架のバランスを電気的に制御する方式の開発が切望されていた。また、機構的に横架バランスを制御する場合には、可動部の摺動（滑動）抵抗や摩耗を考慮する必要が大きくなるので、可動部を減らして機構を簡略化することも求められる。

【0005】

本発明は上述のような事情から為されたものであり、本発明の目的は、横架バランスを制御する機構を簡略化すると共に、主軸位置の検出及び横架のバランスをＮＣ（Numerical Control）制御により電気的に行うことでジグ研削盤等の工作機械による精密・高速加工の促進に寄与することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するため、本発明の工作機械は、ＸＹＺの３軸方向でのＮＣ制御によりテーブル上に搭載されるワークへの３次元加工が可能であり、前記テーブル上に載置されたワークを滑台により前後（Ｘ軸方向）に移動させつつ、一対のコラム間に架設される横架に沿ってボールねじにより左右（Ｙ軸方向）に主軸本体を移動させ、また、前記横架をボールねじにより左右のコラムに沿って上下動（Ｚ軸方向）させることにより前記主軸の３次元移動を可能とする工作機械であって、前記主軸の下端には砥石とそれを回転させるための高周波モータが取り付けられたクイルが装着され、前記クイルを上下動（Ｚ軸方向）させることによりワークへのチョッピング加工も可能な工作機械において、前記主軸を含む主軸頭が前記横架に沿って左右（Ｙ軸方向）中心から両端側に移動する場合、前記主軸頭の重量の偏在により前記横架が傾き、水平に保持できなくなるのを防止するために、前記主軸頭を摺動可能に支持する横架の両端側に横架を支持する左右一対のエアシリンダを配設し、各エアシリンダに送る空気圧を調整することにより前記横架を水平に保持する横架バランス装置を備える工作機械において、圧力源と前記主軸位置が前記横架の左右（Ｙ軸方向）中心から左右両端側のうちいずれの側に位置しているかを前記ＮＣ制御部により検出して該位置に比例した電圧として出力し、該電圧に比例して前記各エアシリンダに送る空気圧を調整する電空レギュレータを用いることで、前記ＮＣ制御部から受信する前記主軸のＹ軸位置に応じて各エアシリンダに対する圧力の増減方向が反対になり、前記主軸位置が中心より右側に移動すると、移動量に応じて前記横架が右に傾くのを防止するため、右用のエアシリンダに送る圧力が増加され、左用のエアシリンダに送る圧力は減少され、反対に、前記主軸位置が中心より左側に移動すると、移動量に応じて前記横架が左に傾くのを防止するため、右用のエアシリンダに送る圧力が減少され、左用のエアシリンダに送る圧力は増加されることを特徴としている。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、横架バランスを制御する機構を簡略化すると共に、主軸位置の検出及び横架のバランスをＮＣ（Numerical Control）制御により電気的に行うことでジグ研削盤等の工作機械による精密・高速加工の促進に寄与することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の一実施形態に係るジグ研削盤の全体構成を示す図であり、そのジグ研削盤の正面図である。

【図2】本発明の一実施形態に係るジグ研削盤における横架バランス装置の電気・空気（電圧から空気圧への変換）システム構成を示す図である。

【図3】本発明の一実施形態に係るジグ研削盤において、横架バランス装置の電空レギュレータによる主軸のＹ軸位置に比例した各エアシリンダへの圧力設定値を示す図であり、（a）は、エアシリンダ（右用）への圧力設定値、（b）は、エアシリンダ（左用）への圧力設定値、をそれぞれ示す。

【図4】本発明の一実施形態に係るジグ研削盤の空気圧機器・電線・端子台収納箱の構成図であり、空気圧機器等の配置構成を示す。

【発明を実施するための形態】

【0010】

まず、図１及び図２を参照して、本発明の一実施形態に係るジグ研削盤の概要について説明する。図１は、そのジグ研削盤の全体構成を示す正面図であり、図２は、そのジグ研削盤における横架バランス装置の電圧から空気圧への変換システム構成を示す図である。図１及び図２に示すように、本実施形態に係るジグ研削盤１０は、いわゆるダブルコラム方式（門型機）のジグ研削盤であり、図示ＸＹＺの３軸方向でのＮＣ制御によりテーブル１７上に搭載される図示しないワークへの３次元加工（研削）が可能であり、そのテーブル１７上に載置された図示しないワークを滑台１７Ａにより前後（Ｘ軸方向）に移動させつつ、一対のコラム１６Ａ、１６Ｂ間に架設される横架２０に沿ってボールねじにより左右（Ｙ軸方向）に主軸本体（主軸頭１８）側を移動させ、また、横架２０そのものをボールねじにより左右のコラム１６Ａ、１６Ｂに沿って上下動（Ｚ軸方向）させることにより主軸１８Ａの３次元移動を可能としている。尚、主軸１８Ａの下端には、図示しない砥石とそれを回転させるための高周波モータが取り付けられた、いわゆるクイルが装着され、このクイルを上下動（Ｚ軸方向）させることによりワークへのチョッピング加工等も可能である。このような主軸１８Ａを含む主軸頭１８が横架２０に沿って左右（Ｙ軸方向）中心から両端側に移動する場合、主として主軸頭１８の重量の偏在により、ほんのわずか数ミクロンの単位で横架２０が傾き、水平に保持できなくなる虞がある。そこで、ジグ研削盤１０は、その主軸頭１８Ａを摺動可能に支持する横架２０の両端側に横架２０を支持する一対のエア（バランス）シリンダ２２Ａ、２２Ｂを配設し、各エアシリンダ２２Ａ、２２Ｂに送る空気圧を調整することにより横架２０を水平に保持する横架バランス装置３０を備えている。即ち、ジグ研削盤１０は、ＮＣ（Numerical Control）制御部１２と、ベッド１４と、ベッド１４上の両側にそれぞれ立設される一対のコラム１６Ａ、１６Ｂと、一対のコラム１６Ａ、１６Ｂ間に架設される横架２０と、主軸１８Ａの先端に工具（図示せず）が取付けられ横架２０に摺動可能に支持される主軸頭１８と、横架２０の両端側に配設され横架２０を支持する一対のエア（バランス）シリンダ２２Ａ、２２Ｂと、各エアシリンダ２２Ａ、２２Ｂに送る空気圧を調整することにより横架２０を水平に保持する横架バランス装置３０を有している。

【0011】

ここで、図２を参照して、ジグ研削盤１０における横架バランス装置３０の電気・空気（電圧から空気圧への変換）システムについて説明する。図２に示すように、本実施形態のジグ研削盤１０における横架バランス装置３０は、圧力源（空気圧発生源）３２と上記一対のエアシリンダ２２Ａ、２２Ｂ間に介設されて主軸１８の位置に対応する空気圧を上記エアシリンダ２２Ａ、２２Ｂにそれぞれ供給する主軸位置・空気圧変換部３４（図２に一点鎖線で囲んで示す）を備え、当該主軸位置・空気圧変換部３４は、ＮＣ制御部１２から主軸１８のＹ軸位置に対応する信号を受信してそれに応じた電圧を出力する主軸位置・電圧変換部３６（図２に破線で囲んで示す）と、その電圧に比例して各エアシリンダ２２Ａ、２２Ｂに送る空気圧を調整する電空レギュレータ３８Ａ、３８Ｂを有している。図３は、横架バランス装置３０の電空レギュレータ３８Ａ、３８Ｂによる主軸１８のＹ軸位置に比例した各エアシリンダ２２Ａ、２２Ｂへの圧力設定値を示す図であり、（a）は、エアシリンダ（右用）２２Ａへの圧力設定値、（b）は、エアシリンダ（左用）２２Ｂへの圧力設定値、をそれぞれ示す。即ち、図３（a）は、主軸１８ＡのＹ軸ストロークを横軸、エア（バランス）シリンダ２２Ａ（右用）に対する圧力設定値を縦軸としたグラフであり、同図（b）は、主軸１８ＡのＹ軸ストロークを横軸、エア（バランス）シリンダ２２Ｂ（左用）に対する圧力設定値を縦軸としたグラフである。図３（a）と（b）を対比して参照すれば分かるように、ＮＣ制御部１２から受信する主軸１８ＡのＹ軸位置に応じてエア（バランス）シリンダ２２Ａ、２２Ｂに対する圧力の増減方向が反対になり、主軸位置が中心より右側に移動すると、移動量に応じて主軸頭１８の重量等により横架２０が右に傾くのを防止するため、右用のエアシリンダ２２Ａに送る圧力が増加され、左用のエアシリンダ２２Ｂに送る圧力は減少される。反対に、主軸位置が中心より左側に移動すると、移動量に応じて主軸頭１８の重量等により横架２０が左に傾くのを防止するため、右用のエアシリンダ２２Ａに送る圧力が減少され、左用のエアシリンダ２２Ｂに送る圧力は増加される。このように、ジグ研削盤１０は、電気・空気（電圧から空気圧への変換）システム機能を有する横架バランス装置３０を備えているので、各エアシリンダ２２Ａ、２２Ｂに送る空気圧を調整することにより、主軸頭１８がＹ軸方向に中心から移動しても、横架２０を水平に保持することが可能である。

【0012】

図４は、ジグ研削盤１０の空気圧機器・電線・端子台収納箱１９の構成図であり、その空気圧機器等の配置構成を示す。図４に示すように、空気圧機器・電線・端子台収納箱１９には、右エア（バランス）シリンダ２２Ａ用の電空レギュレータ３８Ａと、左エア（バランス）シリンダ２２Ｂ用の電空レギュレータ３８Ｂが配置されている。これら電空レギュレータ３８Ａ、３８Ｂは、エア発生源、バルブ、その他所要の空気圧機器乃至付属装置４０に接続され、ＮＣ制御部１２からの電気信号に比例して空気圧を無段階に調整（制御）可能になっている。

【産業上の利用可能性】

【0013】

以上に述べた実施形態では、本発明の横架バランス装置をジグ研削盤に適用したが、本発明は、ＮＣ制御部を有する門型工作機械であって、その主軸頭を摺動可能に支持する横架の両端側に該横架を支持する一対のエアシリンダを配設し、該各エアシリンダに送る空気圧を調整することにより横架を水平に保持する構成の工作機械であれば、ジグ研削盤以外にも適用され得るのは、勿論である。

【符号の説明】

【0014】

１０ ジグ研削盤、１２ ＮＣ（Numerical Control）制御部、１４ ベッド、１６Ａ、１６Ｂ コラム、１７ テーブル、１７Ａ 滑台、１８ 主軸頭、１８Ａ 主軸、 １９ 空気圧機器・電線・端子台収納箱、 ２０ 横架、２２Ａ、２２Ｂ エア（バランス）シリンダ、３０ 横架バランス装置、 ３２ 圧力源（空気圧発生源）、３４ 主軸位置・空気圧変換部、３６ 主軸位置・電圧変換部、３８Ａ、３８Ｂ 電空レギュレータ、 ４０ 空気圧機器乃至付属装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】