專利名稱：機床用主軸平衡裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機床用主軸平衡裝置，具體涉及一種通過設(shè)成直立姿勢的氣體彈簧對主軸組件加以支承、并可減輕對主軸組件進行升降驅(qū)動的升降驅(qū)動裝置的負(fù)荷的機床用主軸平衡裝置。
背景技術(shù)：
以往，在加工中心等的機床中設(shè)有用于裝設(shè)工具的主軸和具有對該主軸進行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的電動馬達的主軸組件，并通過升降驅(qū)動機構(gòu)對該主軸組件進行支承并加以升降驅(qū)動。這種升降驅(qū)動機構(gòu)通常具有鉛垂的滾珠絲桿、與該滾珠絲桿螺合并與主軸組件連接的滾珠螺母和電動馬達，并通過由電動馬達對滾珠絲桿進行回轉(zhuǎn)驅(qū)動使主軸組件與滾珠螺母一起升降驅(qū)動。
但是，在這種機床中，必須由升降驅(qū)動機構(gòu)對重量很大的主軸組件加以支承并加以升降驅(qū)動。這樣，升降驅(qū)動機構(gòu)的負(fù)荷很大，可能會降低主軸組件上下方向的位置精度，難以實現(xiàn)主軸組件升降速度的進一步高速化。并且，還存在對很重的主軸組件進行支承的升降驅(qū)動機構(gòu)大型化、制作成本高的問題。
因此，提供使機床的升降驅(qū)動機構(gòu)的負(fù)荷減輕的主軸平衡裝置即是根據(jù)這種實際需要。例如，在日本專利特開平6-297217號公報中揭示了一種主軸平衡裝置，該裝置包括作為固定地設(shè)于主軸組件上側(cè)的油壓缸的、活塞桿向下方延伸而其前端部與主軸組件連接的油壓缸，連接至用油壓缸的活塞分隔成的兩個油室的方向切換閥，經(jīng)方向切換閥將油壓供給油壓缸的油壓供給機構(gòu)，對方向切換閥進行切換控制的控制裝置。
該主軸平衡裝置在通過升降驅(qū)動機構(gòu)對主軸組件進行升降驅(qū)動時與主軸組件的升降同步對油壓缸的活塞桿進行伸縮驅(qū)動的同時，能通過其油壓缸產(chǎn)生與主軸組件的重量大致相等的向上的力而減輕升降驅(qū)動機構(gòu)的負(fù)荷。另外，工件加工時，在必須有朝向主軸組件的下方推力的場合則通過油壓缸使主軸組件下降驅(qū)動，并能通過其驅(qū)動力產(chǎn)生下方推力。
另一方面，本申請人提出采用氣體彈簧作為主軸平衡裝置并逐步加以實用化。一般地說，氣體彈簧包括加注有壓縮氣體的氣缸本體和插通該氣缸本體的活塞桿側(cè)端壁件并延伸的活塞桿。但是，由于氣缸本體內(nèi)的壓縮氣體慢慢泄漏而使氣壓降低，必須定期地向氣缸本體內(nèi)補充壓縮氣體。
為抑制氣缸本體內(nèi)的壓縮氣體的泄漏，在氣缸本體的活塞桿側(cè)端壁件與插通該氣缸本體的活塞桿之間進行密封的密封結(jié)構(gòu)極為重要。但是，以往的氣體彈簧的上述密封結(jié)構(gòu)僅在活塞桿側(cè)端壁件與活塞桿之間設(shè)置一個或多個環(huán)狀密封件，很難做到這一點。
以往的機床中并不設(shè)置主軸平衡裝置，如上所述，必須通過升降驅(qū)動機構(gòu)對很重的主軸組件進行支承和升降驅(qū)動。因此，升降驅(qū)動機構(gòu)的負(fù)荷大，會降低升降驅(qū)動機構(gòu)所驅(qū)動的主軸組件的上下方向的位置精度即機械加工精度，難以實現(xiàn)主軸組件的升降速度的進一步高速化，存在對很重的主軸組件進行支承的升降驅(qū)動機構(gòu)大型化、制作成本高的問題。
日本專利特開平6-297217號公報的主軸平衡裝置中，在通過升降驅(qū)動機構(gòu)對主軸組件進行升降驅(qū)動時是通過油壓缸產(chǎn)生與主軸組件的重量大致相等的向上的力，難以通過控制裝置對方向切換閥進行控制。由于油壓裝置受到油壓缸的制約而難以高速升降而必須除油壓缸以外還要設(shè)置方向切換閥、油壓供給機構(gòu)和控制裝置等，導(dǎo)致機構(gòu)復(fù)雜化、制作成本昂貴。
另一方面，本申請人提出并逐漸實用化的主軸平衡裝置是采用氣體彈簧，尤其是有時將支承很重的主軸組件的氣缸本體內(nèi)的壓縮氣體的氣體壓力設(shè)定在高壓。如上所述，在這種場合，作為在氣缸本體的活塞桿側(cè)端壁件與活塞桿之間進行密封的密封結(jié)構(gòu)僅設(shè)置環(huán)狀密封件，難以可靠地防止氣缸本體內(nèi)的壓縮氣體的泄漏。
例如，在氣體彈簧的活塞桿的表面會產(chǎn)生因進行研磨加工時的研磨損傷及因異物形成損傷之類的異物咬入。在這種情況下，上述損傷或異物與環(huán)狀密封件的位置一旦在使主軸組件停止升降的狀態(tài)即活塞桿伸縮停止?fàn)顟B(tài)下一致，則氣缸本體內(nèi)的壓縮氣體可能會通過因其損傷或異物形成的間隙向外部泄漏。因此，在以往的采用氣體彈簧的主軸平衡裝置中難以保證對氣缸本體的活塞桿側(cè)端壁件與活塞桿之間進行密封的高密封性。
而且，在以往的應(yīng)用氣體彈簧的主軸平衡裝置中，由于難以將潤滑油供給到氣缸本體的活塞桿側(cè)端壁件與活塞桿之間及環(huán)狀密封件中，存在難以良好地進行活塞桿側(cè)端壁件及環(huán)狀密封件與活塞桿之間的滑動部分的潤滑、這些構(gòu)件易于磨耗的問題。而且產(chǎn)生一旦這些構(gòu)件磨耗則氣缸本體內(nèi)的壓縮氣體易于從活塞桿側(cè)端壁件與活塞桿之間泄漏的問題。
本發(fā)明的目的在于，在機床用主軸平衡裝置中采用氣體彈簧能可靠而有效地減輕對主軸組件進行升降驅(qū)動的升降驅(qū)動裝置的負(fù)荷，提高在氣體彈簧的氣缸本體的活塞桿側(cè)端壁件與活塞桿之間進行密封的密封性，使活塞桿側(cè)端壁件及環(huán)狀密封件與活塞桿之間的滑動部分的潤滑良好地進行并提高這些構(gòu)件的耐久性等。
本

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種機床用主軸平衡裝置，所述機床具有用于裝設(shè)工具的主軸和對該主軸進行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的電動馬達并具有由升降驅(qū)動裝置升降驅(qū)動的主軸組件，其特征在于，具有加注有壓縮空氣的氣缸本體和插通該氣缸本體的活塞桿側(cè)端壁件并延伸的的活塞桿的氣體彈簧，該空氣彈簧以直立姿勢設(shè)置支承上述主軸組件并減輕升降驅(qū)動裝置負(fù)荷，在上述活塞桿側(cè)端壁件的內(nèi)部設(shè)有活塞桿側(cè)端壁件與活塞桿之間進行密封的上下一對環(huán)狀密封件，在這些環(huán)狀密封件中并在活塞桿側(cè)端壁件與活塞桿之間形成環(huán)狀的油填充室；在上述油填充室中設(shè)有加注潤滑油的油加注裝置。
在這種機床用主軸平衡裝置中，能通過伸縮自如的氣體彈簧在確保主軸組件的升降自由度的同時支承主軸組件。即使在主軸組件升降狀態(tài)也能通過氣體彈簧產(chǎn)生與主軸組件重量大致相同的向上的力并有效地支承主軸組件。即能可靠而有效地減輕升降驅(qū)動裝置的負(fù)荷，并能提高由升降驅(qū)動裝置決定的主軸組件的上下方向的位置精度即可靠地提高機械加工精度。而且，由于升降驅(qū)動裝置的負(fù)荷減輕，能實現(xiàn)主軸組件的升降速度的進一步高速化。
在活塞桿側(cè)端壁件的內(nèi)部設(shè)有活塞桿側(cè)端壁件與活塞桿之間進行密封的上下一對環(huán)狀密封件，在這些環(huán)狀密封件中并在活塞桿側(cè)端壁件與活塞桿之間形成環(huán)狀的油加注室；并通過油填充裝置在上述油填充室填充潤滑油。通過一對環(huán)狀密封件和加注到油加注室的潤滑油，可提高在氣缸本體的活塞桿側(cè)端壁件與活塞桿之間進行密封的密封性。
例如，活塞桿的表面會產(chǎn)生因進行研磨加工時的研磨損傷及因異物形成損傷之類的異物咬入。即使在這種情況下，由于能通過上下一對環(huán)狀密封件在活塞桿側(cè)端壁件與活塞桿之間沿軸心方向進行雙重密封，并通過進一步在一對環(huán)狀密封件之間的油填充室填充的潤滑油的密封效果，即使上述損傷或異物與環(huán)狀密封件的位置一致，也能可靠地防止氣缸本體內(nèi)的壓縮空氣經(jīng)由損傷或異物形成的間隙向外部泄漏。
通過填充到油填充室的潤滑油可對活塞桿側(cè)端壁件和環(huán)狀密封件與活塞桿的滑動部分進行良好的潤滑，故能提高這些構(gòu)件的耐久性，能盡可能防止因磨耗引起壓縮空氣的泄漏。這樣，可提高活塞桿側(cè)端壁件、活塞桿和環(huán)狀密封件的耐久性，能更可靠地防止氣缸本體內(nèi)的壓縮空氣的泄漏。
這里，在上述油填充裝置中設(shè)有儲存潤滑油的油槽和將該油槽與油填充室連接的油路的場合，通過該油填充裝置的油槽和油路，能可靠地將潤滑油填充到油填充室中。能使主軸組件在經(jīng)油路將油槽與油填充室連接的狀態(tài)下升降，從而簡化繁雜的潤滑油填充作業(yè)，并可使?jié)櫥统r地填充油填充室。從而能可靠地實現(xiàn)油填充室的密封和潤滑功能。
在上述油填充裝置中設(shè)有將油槽內(nèi)的潤滑油經(jīng)壓縮空氣加壓的加壓裝置的場合，通過加壓裝置將油槽內(nèi)的潤滑油經(jīng)壓縮空氣加壓，并經(jīng)油路將加壓的潤滑油供給到油填充室。
在設(shè)有用于與上述油填充室連接并使油填充室內(nèi)的空氣排出的排出通路、并使通過該排出通路將從油填充室內(nèi)排出的潤滑油回流到油槽的場合，可將油填充室內(nèi)的空氣從排出通路排出，并能可靠地將潤滑油填充到油填充室。通過排出通路使從油填充室內(nèi)排出的潤滑油回流到油槽，能對該潤滑油進行再利用，并可將從油填充室內(nèi)排出的潤滑油從油槽經(jīng)油路自動地供給到油填充室。
在設(shè)有與上述油填充室連接并將油填充室內(nèi)的空氣排出的排出通路和通過該排出通路收容從油填充室內(nèi)排出的潤滑油的排出側(cè)油槽的場合，油填充室內(nèi)的空氣從排出通路排出，并事先將潤滑油可靠地填充到油填充室。能通過排出通路將從油填充室內(nèi)排出的潤滑油收容到排出側(cè)油槽中，并自動地將排出的潤滑油從油槽經(jīng)油路供給到油填充室。對收容于排出側(cè)油槽中的潤滑油也能進行再利用。
在上述油填充裝置中設(shè)有儲存潤滑油的油槽和將該油槽與油填充室連接的油路的場合，上述油填充裝置具有對油槽內(nèi)的潤滑油加壓并供給油填充室的油壓泵，也可設(shè)置用于與上述油填充室連接并使油填充室內(nèi)的潤滑油和空氣排向前述油槽內(nèi)的排出通路。在這種場合，能通過油壓泵對油槽內(nèi)的潤滑油加壓并供給油填充室，供給油填充室的潤滑油從油填充室經(jīng)排出通路排出到油槽。即，由于可通過油壓泵使?jié)櫥蛷娭蒲h(huán)，能提高通過該潤滑油冷卻空氣彈簧的冷卻性能。能將油填充室的空氣從排出通路排出，可靠地將潤滑油填充到油填充室。
另外，也可將上述氣缸本體與主軸組件固定，并將活塞桿配設(shè)成從該氣缸本體向下方延伸。
在上述氣缸本體的下部填充用于對壓縮空氣進行密封的潤滑油的場合，通過在上述氣缸本體的下部填充潤滑油，能在進一步抑制壓縮空氣從氣缸本體的活塞桿側(cè)端壁件與活塞桿之間泄漏，同時對活塞桿側(cè)端壁件與活塞桿的滑動部分進行潤滑，可靠地防止因其磨耗引起的空氣泄漏。由于氣缸本體配設(shè)成在主軸組件上倒立狀，無需附加特別的構(gòu)造即可將潤滑油填充到氣缸本體的內(nèi)部空間的至少下端部。
附圖簡單說明圖1為包含本發(fā)明實施形態(tài)的這種主軸平衡裝置的機床的側(cè)面圖。
圖2為主軸平衡裝置的主要部分縱剖面圖。
圖3為第1變更形態(tài)的主軸平衡裝置的主要部分縱剖面圖。
圖4為第2變更形態(tài)的主軸平衡裝置的主要部分縱剖面圖。
圖5為第3變更形態(tài)的主軸平衡裝置的主要部分縱剖面圖。
圖6為包含第4變更形態(tài)的主軸平衡裝置的機床的側(cè)面圖。
實施發(fā)明的最佳形態(tài)以下參照


本發(fā)明的實施形態(tài)。
本實施形態(tài)為將本發(fā)明適用于立式加工中心等機床場合的一例。另外，以圖1的箭頭A的方向為前方進行說明。
先對機床M作一簡單說明。
如圖1所示，機床M包括立柱1，在立柱1上可升降地導(dǎo)向的主軸組件10，對主軸組件10升降驅(qū)動的升降驅(qū)動機構(gòu)20等。在該機床M上附設(shè)有包含支承主軸組件10并減輕升降驅(qū)動機構(gòu)20的負(fù)荷的空氣彈簧31的機床用主軸平衡裝置30(以下稱為主軸平衡裝置30)。
上述立柱1的前端部設(shè)有至少左右1對鉛垂導(dǎo)軌2。固定于主軸組件10的框架件11的后端部的多個導(dǎo)軌滑動件12滑動自如地卡合在這些導(dǎo)軌2上。在立柱1中，導(dǎo)軌2的下端部側(cè)設(shè)有與空氣彈簧31的活塞桿50的下端部抵接的擋止部3。
上述主軸組件10包括框架件11，用于在該框架件11的前部圍繞鉛垂軸心轉(zhuǎn)動自如地支承并將工具14可裝卸地裝設(shè)在下端部的主軸13，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動該主軸13的電動馬達15。電動馬達15安裝在框架件11的前部的上部側(cè)并與主軸13直接連接。電動馬達15與控制裝置16電氣連接，并通過該控制裝置16對電動馬達15加以驅(qū)動控制，在對主軸13旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的同時對工具14旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。
上述升降驅(qū)動機構(gòu)20包括安裝在立柱1的上端部側(cè)的電動馬達21，與該電動馬達21直接連接并向下方延伸的鉛垂?jié)L珠絲桿22，與該滾珠絲桿22螺合并經(jīng)連接部24與主軸組件10連接的滾珠螺母23。電動馬達21與控制裝置16電氣連接，并通過該控制裝置16對電動馬達21加以驅(qū)動控制，一旦滾珠絲桿22旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，主軸組件10即與滾珠螺母23一起被升降驅(qū)動。
以下具體說明上述主軸平衡裝置30。
如圖1、圖2所示，主軸平衡裝置30為將空氣彈簧31設(shè)置成直立姿勢，通過該空氣彈簧31支承主軸組件10，并減輕對主軸組件10升降驅(qū)動的升降驅(qū)動機構(gòu)20的負(fù)荷。
空氣彈簧31包括填充有氣壓P1(例如P1＝7MPa)的壓縮空氣G(例如壓縮氮氣)的氣缸本體32，插通該氣缸本體32的活塞桿側(cè)端壁件40并延伸的活塞桿50。氣缸本體32以鉛垂姿勢插通狀固定在主軸組件10上，并從該氣缸本體32向下方延伸地倒立狀配設(shè)有活塞桿50。W(空氣彈簧的附加力)＝P1×A(活塞桿50的截面積)，將氣缸本體32內(nèi)的壓縮空氣G的氣壓P1和活塞桿50的截面積A設(shè)定成空氣彈簧的附加力W與主軸組件10的重量相等。
如圖2所示，氣缸本體32包括內(nèi)嵌在主軸組件10的框架件11中的套筒件33，將套筒件33的上端和下端氣密地塞住的頭側(cè)端壁件34和活塞桿側(cè)端壁件40。頭側(cè)端壁件34經(jīng)0形圈35內(nèi)嵌在套筒件33的上端部并螺合連接?；钊麠U側(cè)端壁件40的上端部分經(jīng)O形圈41內(nèi)嵌在套筒件33的下端部內(nèi)并螺合連接。
頭側(cè)端壁件34的軸心部分形成直立向的貫通孔34a，該貫通孔34a中氣密地裝入具有檢查閥36的空氣填充蓋。能通過該檢查閥36將壓縮空氣G填充到氣缸本體32的內(nèi)部。活塞桿側(cè)端壁件40中從上端起約1/4部分內(nèi)嵌合在氣缸件33中。位于氣缸件33下側(cè)的剩下的約3/4部分向氣缸件33更外周側(cè)伸出，該伸出部分從下側(cè)與主軸組件10的框架件11抵接，并通過多個螺拴(圖示略)固定。
活塞桿側(cè)端壁件40中形成有活塞桿50氣密滑動自如地插通的活塞桿插通孔40a。該活塞桿側(cè)端壁件40的內(nèi)部設(shè)有在活塞桿側(cè)端壁件40與活塞桿50之間進行密封的上下1對環(huán)狀密封件42、43。這些環(huán)狀密封件42、43之間，在活塞桿側(cè)端壁件40與活塞桿50之間形成有環(huán)狀的第1和第2油填充室44、45。
在與活塞桿側(cè)端壁件40的活塞桿插通孔40a面對部分形成有多個環(huán)狀凹部40b-40f。在活塞桿側(cè)端壁件40的上端附近和下端附近的環(huán)狀凹部40b、40e裝有上述環(huán)狀密封件42、43，在環(huán)狀凹部40e的下側(cè)的環(huán)狀凹部40f中也裝有擋塵圈46。環(huán)狀凹部40b、40e之間的環(huán)狀凹部40d、40c分別構(gòu)成第1、第2油填充室44、45的一部分。這里，第1、第2油填充室44、45構(gòu)成為沿軸心方向具有一定長度，并構(gòu)成為能通過填充在該油填充室44、45中的潤滑油L提高密封性和潤滑性。
另外，在活塞桿側(cè)端壁件40的內(nèi)部形成有從第1油填充室44延伸到其外周側(cè)的供給口63a的油路63和從第2油填充室45延伸到其外周側(cè)的排出口70a的排出通路70。油路63經(jīng)供給口63a與具有可撓性的軟管件構(gòu)成的油路62連接。排出通路70經(jīng)排出口70a與具有可撓性的軟管件構(gòu)成的排出通路71連接。
并且，在活塞桿50的上端部外嵌狀螺合有螺母件51。該螺母件51的直徑大于活塞桿插通孔40a，并作為活塞桿50的防脫落的作用。螺母件51的直徑小于氣缸件33的內(nèi)徑，該空氣彈簧31是所謂活塞桿型的空氣彈簧。即，相對于主軸組件10的升降行程(活塞桿50的伸縮行程)，可使氣缸本體32內(nèi)的壓縮空氣G的體積變化量減小并使氣壓變化量減小。因此主軸組件10能常時地通過空氣彈簧31相對于主軸組件10產(chǎn)生與其重量大致相等的向上的力并有效地支承主軸組件10。
氣缸本體32內(nèi)的下部，在活塞桿側(cè)端壁件40的上端部從上方形成油填充凹部40g，并在該油填充凹部40g中填充有用于密封壓縮空氣G的潤滑油La。油填充凹部40g形成研缽狀，并形成其底面直徑大于螺母件51。一旦螺母件51與油填充凹部40g的底面抵接，活塞桿50即呈最大限度突出狀態(tài)。
在該主軸平衡裝置30中設(shè)有第1油填充室44和將潤滑油L經(jīng)第1油填充室44填充到第2油填充室45的油填充機構(gòu)60。該油填充機構(gòu)60包括儲存潤滑油L的密閉狀的油槽61，將油槽61與第1油填充室44連接的油路62、63，通過壓縮空氣對油槽61內(nèi)的潤滑油L進行加壓的加壓機構(gòu)67，并構(gòu)成為能在油槽61經(jīng)油路62、63與第1油填充室44連接的狀態(tài)下升降主軸組件10。油路62中設(shè)有單向閥64，防止?jié)櫥蚅從第1油填充室44經(jīng)油路62、63向油槽61倒流。
加壓機構(gòu)67包括供給壓縮空氣的壓縮空氣供給源(圖示略)，將油槽61與壓縮空氣供給源連接的空氣通路68，對從設(shè)于空氣通路68的加壓空氣供給源來的氣壓減壓的調(diào)節(jié)器69。在比油槽61的潤滑油L上側(cè)的上層部經(jīng)調(diào)節(jié)器69填充減壓至氣壓P2(例如P2＝0.5MPa)加壓空氣，并通過該加壓空氣對油槽61內(nèi)的潤滑油L加壓。
另外，在主軸平衡裝置30中設(shè)有用于與第2油填充室45連接并將第2油填充室45內(nèi)的空氣排出的排出通路70、71，并構(gòu)成使從第2油填充室45排出的潤滑油L通過該排出通路70、71還流至油槽61。從排出口70a延伸的排出通路71與比油槽61的潤滑油L上側(cè)的上層部連接。在該排出通路71中設(shè)有單向閥72，防止?jié)櫥蚅和壓縮空氣從油槽61經(jīng)排出通路70、71流入第2油填充室45。
另外，排出通路71中連接有開閉閥73。在通過油填充機構(gòu)60從油填充室44、45中未填充潤滑油L的狀態(tài)至將潤滑油L填充到油填充室44、45時，打開開閉閥73，即可將油填充室44、45和油路62、63以及排出通路70、71內(nèi)的空氣向外部排出。
以下說明上述主軸平衡裝置30的作用和效果。
通過填充有壓縮空氣G的直立姿勢的空氣彈簧31，可確保主軸組件10的升降的自由度，并可支承主軸組件10。并設(shè)定為通過空氣彈簧31產(chǎn)生與主軸組件10的重量大致限度的向上的力以減輕升降驅(qū)動機構(gòu)20的負(fù)荷。
由于一旦通過升降驅(qū)動機構(gòu)20使主軸組件10下降驅(qū)動，空氣彈簧31的氣缸本體32也一體下降，活塞桿50相對于氣缸本體32退入(收縮)。另外，由于一旦通過升降驅(qū)動機構(gòu)20使主軸組件10上升驅(qū)動，空氣彈簧31的氣缸本體32也一體上升，活塞桿50相對于氣缸本體32伸長。
這樣，通過升降驅(qū)動機構(gòu)20使空氣彈簧31的氣缸本體32隨主軸組件升降驅(qū)動，活塞桿50相對于氣缸本體32伸縮。由于該空氣彈簧31為活塞桿50直徑小于氣缸本體32的內(nèi)徑的活塞桿型空氣彈簧，相對于主軸組件10的升降行程(活塞桿50的伸縮行程)能減小氣缸本體32內(nèi)的壓縮空氣G的體積變化量并減小氣壓變化量。因此，即使主軸組件10在靜止?fàn)顟B(tài)或升降狀態(tài)，均可通過空氣彈簧31相對于主軸組件10產(chǎn)生與其重量大致相等的向上的力并有效地支承主軸組件10，并能可靠而有效地減輕升降驅(qū)動機構(gòu)20的負(fù)荷。
通過減輕升降驅(qū)動機構(gòu)20的負(fù)荷，能實現(xiàn)主軸組件10的升降速度的進一步高速化，并由于能可靠地減輕升降驅(qū)動機構(gòu)20的負(fù)荷，還可使升降驅(qū)動機構(gòu)20小型化，由于僅將空氣彈簧31設(shè)置成直立姿勢的簡單結(jié)構(gòu)，在制作成本方面十分有利。
而且，該主軸平衡裝置30中，在活塞桿側(cè)端壁件40的內(nèi)部設(shè)有在活塞桿側(cè)端壁件40與活塞桿50之間進行密封的上下1對環(huán)狀密封件42、43。這些環(huán)狀密封件42、43之間，在活塞桿側(cè)端壁件40與活塞桿50之間形成有環(huán)狀的油填充室44、45，可通過油填充機構(gòu)60將潤滑油L填充到油填充室44、45中。即，由于設(shè)有填充于1對環(huán)狀密封件42、43和油填充室44、45的潤滑油L，構(gòu)成將第1、第2油填充室44、45構(gòu)成為沿軸心方向具有一定長度，并能進一步提高氣缸本體32的活塞桿側(cè)端壁件40與活塞桿50之間進行密封的密封性。
在活塞桿50的表面會產(chǎn)生因進行研磨加工時的研磨損傷及因異物形成損傷之類的異物咬入。即使在這種情況下，也能通過上下1對環(huán)狀密封件42、43沿軸心方向在活塞桿側(cè)端壁件40與活塞桿50之間進行雙重密封，進而通過填充于1對環(huán)狀密封件42、43之間的油填充室44、45的潤滑油L的密封效果，即使上述損傷或異物和環(huán)狀密封件42、43的位置一致，也能可靠地防止氣缸本體32內(nèi)的壓縮空氣G經(jīng)由其損傷或異物形成的間隙向外部泄漏。
進一步，由于能通過填充于油填充室44、45的潤滑油L對活塞桿側(cè)端壁件40和環(huán)狀密封件42、43以及活塞桿50的滑動部分進行良好的潤滑，能提高這些構(gòu)件42、43的耐久性，并能防止壓縮空氣G的泄漏。因此也提高了活塞桿50和環(huán)狀密封件42、43的耐久性，能更有效地抑制氣缸本體32內(nèi)的壓縮空氣G的泄漏。
由于油填充機構(gòu)60包括儲存潤滑油L的油槽61，將油槽61與第1油填充室44連接的油路62、63，能將潤滑油L可靠地填充到油填充室44、45中。能構(gòu)成在經(jīng)油路62、63將油槽61與第1油填充室44連接的狀態(tài)下使主軸組件10升降。從而簡化繁雜的潤滑油填充作業(yè)，并由于能常時地將潤滑油L填充到油填充室44、45中，能可靠地實現(xiàn)油填充室44、45的潤滑油L的密封和潤滑功能。
由于油填充機構(gòu)60包括通過壓縮空氣對油槽61內(nèi)的潤滑油L進行加壓的加壓機構(gòu)67，能通過加壓機構(gòu)67經(jīng)壓縮空氣對油槽61內(nèi)的潤滑油L進行加壓，并經(jīng)油路62、63供給到油填充室44、45中。由于設(shè)置用于與第2油填充室45連接并將第2油填充室45內(nèi)的空氣排出的排出通路70、71，能將從氣缸本體32內(nèi)泄漏到第2油填充室45內(nèi)的空氣從排出通路70、71向油槽61內(nèi)排出。因此能可靠地將潤滑油L填充到油填充室44、45中。
由于構(gòu)成為通過排出通路70、71使從第2油填充室45排出的潤滑油L還流到油槽61中，能對還流到油槽61中的潤滑油L進行再利用。另外，可將從油填充室44、45排出的潤滑油L從油槽61經(jīng)油路62、63自動地供給到油填充室44、45中。但由于排出通路71與容置由上述加壓機構(gòu)67壓縮的空氣的密閉狀油槽61連接，可防止油填充室44、45內(nèi)的潤滑油L不經(jīng)油槽61還流。
由于將氣缸本體32與主軸組件10固定，活塞桿50從氣缸本體32倒立狀配設(shè)成從氣缸本體32向下方延伸，能在氣缸本體32內(nèi)的下部填充用于密封壓縮空氣G的潤滑油La。即，通過該潤滑油La，能進一步可靠地抑制壓縮空氣G從氣缸本體32的活塞桿側(cè)端壁件40與活塞桿50之間泄漏，同時對活塞桿側(cè)端壁件40與活塞桿50的滑動部分進行潤滑并可靠地防止因其磨耗引起的泄漏。
以下說明上述實施形態(tài)的變更形態(tài)。
另外，凡與上述實施形態(tài)基本相同的構(gòu)件均采用同一標(biāo)號，變更部位以外的說明從略。
(1)在圖3的主軸平衡裝置30A中，設(shè)有用于與空氣彈簧31的第2油填充室45連接并將第2油填充室45內(nèi)的空氣排出的排出通路80、81，容置從第2油填充室45通過排出通路80、81排出的潤滑油L的排出側(cè)油槽82。另外，在排出通路80中設(shè)有單向閥83，并連接有開閉閥84。排出側(cè)油槽82構(gòu)成為密閉狀，并將空氣通路85與比其排出側(cè)油槽82的潤滑油L更上側(cè)的上層部連接，并在其空氣通路85上設(shè)有以氣壓P3(例如P3＝0.8MPa)動作的溢流閥86。
在該主軸平衡裝置30A中可從排出通路80、81將第2油填充室45內(nèi)的空氣排出，并能可靠地將潤滑油L填充在油填充室44、45中。通過排出通路80、81將從油填充室44、45排出的潤滑油L容置在排出側(cè)油槽82中，并將其排出的潤滑油L從油槽61經(jīng)油路62、63自動地供給到油填充室44、45中。容置在排出側(cè)油槽82中的潤滑油L可予以再利用。
通過排出至排出側(cè)油槽82的潤滑油L，將排出側(cè)油槽82內(nèi)的氣壓加壓至溢流閥86動作的最大P3。而且可防止油填充室44、45內(nèi)的潤滑油L在排出側(cè)油槽82內(nèi)的氣壓為大致最大壓力的狀態(tài)下不需要地排出至排出側(cè)油槽82。
(2)圖4的主軸平衡裝置30B是在圖3的主軸平衡裝置30A中省略空氣通路85及溢流閥86的同時，設(shè)置具有空氣排出口87a的大氣開放狀的排出側(cè)油槽87來代替排出側(cè)油槽82。但由于即使排出側(cè)油槽87中的潤滑油L不經(jīng)壓縮空氣加壓，油填充室44、45內(nèi)的潤滑油L也不會不需要地排出至排出側(cè)油槽82，也可構(gòu)成為大于在活塞桿側(cè)端壁件40中分隔成第1、第2油填充室44、45的分隔部40h引起的節(jié)流阻力。另外，雖然未圖示，但也可在排出通路80或81中另外設(shè)置節(jié)流閥。
(3)在圖5的主軸平衡裝置30C中，將潤滑油L填充到油填充室44、45內(nèi)的油填充機構(gòu)90具有油槽91、油路92、93、對油槽91內(nèi)的潤滑油L加壓并經(jīng)油路92、93供給至油填充室44、45的油泵94。油路92中設(shè)有單向閥92a。并設(shè)有用于與第2油填充室45連接并將油填充室44、45的潤滑油L和空氣排出到油槽91的排出通路95、96。
油槽91為大氣開放狀油槽，潤滑油L從該油槽91經(jīng)過濾器95a、油通路95b、單向閥95c導(dǎo)入油泵94。另外，驅(qū)動油泵94的壓縮空氣通過設(shè)于從壓縮空氣供給源(圖示略)延伸的空氣通路96的調(diào)節(jié)器97減壓并供至油泵94。還有，分隔第1、第2油填充室44、45的分隔部40引起的節(jié)流阻力很小。
采用這種主軸平衡裝置30C，可通過油泵94對油槽91內(nèi)的潤滑油L加壓并供給到油填充室44、45，供給到油填充室44、45的潤滑油L從油填充室44、45經(jīng)排出通路95、96排出至油槽91而還流。即，由于能通過油泵94使?jié)櫥蚅強制循環(huán)，可提高通過潤滑油L冷卻空氣彈簧31的冷卻性能。能將油填充室45內(nèi)的空氣從排出通路95、96排出，并可靠地將潤滑油填充到油填充室44、45中。
(4)在圖6的主軸平衡裝置30D中，在主軸組件10的后部的下方位置將空氣彈簧31的氣缸本體32插通狀固定地配設(shè)在立柱1上，并將活塞桿50配設(shè)成從該氣缸本體32向上方延伸狀?；钊麠U50的上端部與主軸組件10的后部下端面抵接并擋止。另外，在活塞桿50的前端部分具有長度調(diào)節(jié)機構(gòu)98。
在該主軸平衡裝置30D中，當(dāng)通過升降驅(qū)動機構(gòu)20使主軸組件10下降驅(qū)動時，空氣彈簧31的活塞桿50一體下降并退入。另外，當(dāng)通過升降驅(qū)動機構(gòu)20使主軸組件10上升驅(qū)動時，空氣彈簧31的氣缸本體32也一體上升并伸長?；旧夏塬@得與上述主軸平衡裝置30大致相同的作用和效果。
(5)關(guān)于主軸平衡裝置的氣缸數(shù)量和安裝位置并不限定于上述實施形態(tài)。例如，也可將2組以上的氣缸配設(shè)成直立姿勢且并列狀。例如，如能將氣缸本體32與主軸組件10或立柱1固定，則不必插通其中并固定。另外，也可構(gòu)成將1個或多個氣缸沿滾珠絲桿22配設(shè)并支承主軸組件10。
(6)也可應(yīng)用使與活塞桿50連接的活塞氣密滑動自如地內(nèi)嵌于氣缸本體32中的活塞型空氣彈簧，以替代活塞桿型空氣彈簧31。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能性上述主軸平衡裝置30、30A-30D不過表示一例，在不脫離本發(fā)明要旨的范圍內(nèi)能以附加各種變形的形態(tài)實施；另外，也不限于實施機床M，而可適用于具有主軸組件和對該主軸組件升降驅(qū)動的升降驅(qū)動機構(gòu)的各種機床。
權(quán)利要求
1.一種機床用主軸平衡裝置，所述機床具有用于裝設(shè)工具的主軸和對該主軸進行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的電動馬達并具有由升降驅(qū)動裝置升降驅(qū)動的主軸組件，其特征在于，具有填充有壓縮空氣的氣缸本體和插通該氣缸本體的活塞桿側(cè)端壁件并延伸的的活塞桿的氣體彈簧，所述氣體彈簧以直立姿勢設(shè)置支承上述主軸組件并減輕升降驅(qū)動裝置負(fù)荷；在所述活塞桿側(cè)端壁件的內(nèi)部設(shè)有活塞桿側(cè)端壁件與活塞桿之間進行密封的上下一對環(huán)狀密封件，在這些環(huán)狀密封件中并在活塞桿側(cè)端壁件與活塞桿之間形成環(huán)狀的油填充室；在所述油填充室中設(shè)有填充潤滑油的油填充裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的機床用主軸平衡裝置，其特征在于，所述油填充裝置包括儲存潤滑油的油槽和將該油槽與油填充室連接的油路。
3.如權(quán)利要求2所述的機床用主軸平衡裝置，其特征在于，所述油填充裝置包括將油槽內(nèi)的潤滑油經(jīng)壓縮空氣加壓的加壓裝置。
4.如權(quán)利要求3所述的機床用主軸平衡裝置，其特征在于，還設(shè)有用于與所述油填充室連接并使油填充室內(nèi)的空氣排出的排出通路，并構(gòu)成使通過該排出通路使從油填充室內(nèi)排出的潤滑油還流到油槽。
5.如權(quán)利要求3所述的機床用主軸平衡裝置，其特征在于，還設(shè)有用于將與所述油填充室連接并將油填充室內(nèi)的空氣排出的排出通路和通過該排出通路容置從油填充室內(nèi)排出的潤滑油的排出側(cè)油槽。
6.如權(quán)利要求2所述的機床用主軸平衡裝置，其特征在于，所述油填充裝置具有對油槽內(nèi)的潤滑油加壓并供給油填充室的油壓泵，并設(shè)有用于與上述油填充室連接并使油填充室內(nèi)的潤滑油和空氣排出的排出通路。
7.如權(quán)利要求1-6中任一項所述的機床用主軸平衡裝置，其特征在于，所述氣缸本體與主軸組件固定，并將活塞桿配設(shè)成從該氣缸本體向下方延伸。
8.如權(quán)利要求7所述的機床用主軸平衡裝置，其特征在于，在所述氣缸本體的下部填充用于對壓縮空氣進行密封的潤滑油。
全文摘要
提供一種采用空氣彈簧、能可靠而有效地減輕對主軸組件進行升降驅(qū)動的升降驅(qū)動裝置的負(fù)荷、提高空氣彈簧的密封性的同時進行良好潤滑的機床用主軸平衡裝置。將具有填充有壓縮空氣G的氣缸本體(32)和插通該氣缸本體(32)的活塞桿側(cè)端壁件(40)并延伸的活塞桿(50)的空氣彈簧(31)設(shè)置成直立姿勢，并通過該空氣彈簧(31)支承主軸組件(10)并減輕升降驅(qū)動裝置的負(fù)荷。活塞桿側(cè)端壁件(40)的內(nèi)部設(shè)置在活塞桿側(cè)端壁件(40)與活塞桿(50)之間密封的上下1對環(huán)狀密封件(42，43)，這些環(huán)狀密封件(42，43)之間，在活塞桿側(cè)端壁件(40)與活塞桿(50)之間形成環(huán)狀的油填充室(44，45)，并通過油填充機構(gòu)(60)將潤滑油L填充到油填充室(44，45)中。
文檔編號B23Q1/00GK1392818SQ01802750
公開日2003年1月22日 申請日期2001年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2000年9月18日
發(fā)明者木村清二 申請人:帕斯卡株式會社