[發明專利]工具機用主軸平衡裝置

無效

• 申請號: 200680053593.1
• 申請日: 2006-03-02
• 公開（公告）號: CN101394970A
• 公開（公告）日: 2009-03-25
• 發明（設計）人: 北浦一郎;木村清二
• 申請（專利權）人: 帕斯卡工程株式會社
• 主分類號: B23Q1/72
• 分類號: B23Q1/72;B23B47/26
• 代理公司: 北京華夏博通專利事務所
• 代理人: 劉 俊

技術領域

本發明關于一種工具機用主軸平衡裝置，其利用氣體彈簧向上方對主軸單元施加拉力，可減輕用于升降驅動主軸單元的升降驅動裝置的負荷。

背景技術

現有技術中，在加工中心機等的工具機上，設置有主軸單元，其包含：用于固定工具的主軸、與旋轉驅動該主軸的電動馬達，該主軸單元由升降驅動機構支持而升降驅動。該種升降驅動機構以如下方式構成：通常，其包含鉛直的滾珠螺桿軸、螺合于該滾珠螺桿軸且連接于主軸單元的滾珠螺桿螺帽、以及電動馬達，且利用電動馬達旋轉驅動滾珠螺桿軸，從而，與滾珠螺桿螺帽共同升降驅動主軸單元。

然而，該種工具機，因必須支持并升降驅動重量大于升降驅動機構的主軸單元，故升降驅動機構的負荷變大。從而，產生如下等問題：可能會導致主軸單元上下方向的位置精度降低、難以進一步提高主軸單元的升降速度、以及升降驅動機構趨于大型化而造成制造成本高價化。因此，實務中提供有各種可減輕工具機的升降驅動機構的負荷的主軸平衡裝置(例如，參照專利文獻1～4)。

專利文獻1中的主軸平衡裝置包括如下裝置：油壓缸，其設置于主軸單元的上側；方向切換閥，其連接由活塞分割油壓缸而成的兩個油室；油壓供給機構，其經由方向切換閥將油壓供給至油壓缸；及控制裝置，其切換控制方向切換閥；且油壓缸的活塞連桿向下方延伸并連接于主軸單元上。利用升降驅動機構升降驅動主軸單元時，與主軸單元的升降同步伸縮驅動油壓缸的活塞連桿，由該油壓缸產生與主軸單元的重量大致相等的向上的力。

專利文獻2中的主軸平衡裝置包括：拉力彈簧、鏈條、及鏈輪，拉力彈簧鉛直地配設于柱體內部，鏈條呈U形回轉狀掛裝于主軸單元上側的鏈輪上。拉力彈簧的下端部連接于底座，鏈條的兩端部連接于拉力彈簧的上端部與主軸單元上，利用該拉力彈簧且經由鏈條與鏈輪賦予主軸單元向上方的拉力。在該主軸平衡裝置上，必須具有用于抑制拉力彈簧的振動的制振裝置。

另一方面，如專利文獻3、4中所述，本發明提出具有氣體彈簧的主軸平衡裝置。該主軸平衡裝置中，氣體彈簧包含：氣壓缸本體，其填充有壓縮氣體；及連桿，其可進退移動地插通于氣壓缸本體。氣體彈簧配設于主軸單元與其下側的底座之間而朝向下方，氣壓缸本體以內嵌的方式固定于主軸單元，且利用上述壓縮氣體使連桿受到朝向汽缸本體下方的力，連桿的下端部由底座支承而抵擋，主軸單元由該氣體彈簧賦予上推的施力。

專利文獻1：日本專利特開平6—297217號公報

專利文獻2：日本專利特開2003—191145號公報

專利文獻3：日本專利特開2002—96229號公報

專利文獻4：日本專利特開2002—254265號公報

發明內容

專利文獻1的主軸平衡裝置中，利用升降驅動機構升降驅動主軸單元時，難以利用控制裝置控制方向切換閥，以通過油壓缸而產生與主軸單元的重量大致相等的向上的力。因此，主軸單元難以受油壓缸的限制而高速地升降，除了油壓缸以外也必須設置方向切換閥、油壓供給機構、及控制裝置等，故結構復雜化且會造成制造成本較高。

專利文獻2的主軸平衡裝置中，利用拉力彈簧對主軸單元施加向上的拉力，然而因該拉力彈簧伴隨主軸單元的升降而會產生彈性變形且伸縮，故難以在維持拉力彈簧的預期功能下，擴大主軸單元的升降行程，并且，拉力彈簧需要初始拉力，易于端部產生應力集中，因此極可能會導致劣化及破損，而無法穩定地向上方對主軸單元施加拉力。而且，因必須具備拉力彈簧用的制振裝置，故不利于使結構簡單化而降低制造成本。

專利文獻3、4的主軸平衡裝置中，因利用氣體彈簧使主軸單元受到向上方的施力，故專利文獻1、2中的問題點得到改善。然而，該氣體彈簧，自下側對主軸單元進行上推施力者，且配置于主軸單元與其下側底座之間，故該氣體彈簧可能會對機械加工作業等造成麻煩，并且，因需要將氣壓缸本體安裝于主軸單元，故難以容易地適用于現有的工具機中。

而且，因主軸單元的大型化而使得其重量增大，進而，升降驅動機構與主軸單元同步升降驅動氣壓缸本體，即，氣體彈簧為對重量非常重的主軸單元與氣壓缸本體施加上推的力，故造成氣體彈簧大型化。另外，即使將氣體彈簧上下逆向配置、將氣壓缸本體安裝于底座時，也會產生相同的問題。

本發明的目的在于提供一種工具機用主軸平衡裝置，其可穩定地向上方對主軸單元施加拉力，確實且有效地減輕用于升降驅動主軸單元的升降驅動裝置的負荷，且可容易地適用于現有的工具機，耐久性優良、可實現小型化，結構簡單且對制造成本有利。