JP2002263978A - ワーク加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 保守点検期間を長くできると共に、リニアモ
ータの推力損失を小さくすることができるワーク加工装
置を提供すること。 【解決手段】 主軸１を保持するハウジング３にロッド
３０を介してアーム３１を固定する。アーム３１と対向
する位置にシリンダ装置３２を配置する。リニアモータ
８が動作しているときは、ピストンロッド３２ｂを下側
の移動端に位置決めしておき、リニアモータ８の電源が
切断された場合は、シリンダ装置３２を動作させ、ピス
トンロッド３２ｂを上昇させてハウジング３すなわち主
軸１を落下しないように保持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、工具を回転自在に
保持する主軸を上下方向に移動させてワークを加工する
ワーク加工装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】工具を回転自在に保持する主軸を上下方
向に移動させる手段としては、主軸に螺合させたボール
ねじを回転させるものや、リニアモータで移動させるも
の等がある。

【０００３】ボールねじにより主軸を移動させる場合、
ねじが回転しない限り主軸は移動しない。したがって、
ボールねじを駆動する手段の電源を切断すると、主軸は
その時の位置に停止する。一方、リニアモータにより主
軸を移動させる場合、リニアモータ自体の保持力により
主軸を保持する。このため、リニアモータの電源が切断
されると、主軸は重力により落下する。そこで、リニア
モータを用いる場合には、落下防止機構を設けている。

【０００４】図２は、従来のワーク加工装置（以下、第
１の従来技術と称す）の主軸部の側面図である。同図に
おいて、主軸１は工具２を回転自在に支持している。ハ
ウジング３は主軸１を保持し、主軸保持体４に固定され
た直線案内装置５により、図の上下方向に移動自在であ
る。リニアモータ８は、コイル６とマグネット７とから
構成されている。そして、コイル６はハウジング３の背
面に固定され、電圧Ｍの電源（以下、電源Ｍという。）
に接続されている。マグネット７はコイル６に対向する
ようにして主軸保持体４に固定されている。

【０００５】主軸保持体４の上部にはシリンダ装置１０
が固定されている。シリンダ装置１０のピストンロッド
１０ａは主軸保持体４に形成された穴４ｂおよび穴４ｂ
の下面に配置された管状のクッション１１を貫通してハ
ウジング３の上面に連結されている。

【０００６】常時閉の２方向の電磁弁１２の一方の接続
口は配管１３によりシリンダ装置１０内のチャンバＡ
に、他方向の接続口は配管１４によりシリンダ装置１０
内のチャンバＢにそれぞれ接続されている。電磁弁１２
のコイル１２ａは電圧Ｓの電源（以下、電源Ｓとい
う。）に接続されている。チャンバＡ、Ｂと配管１３、
１４および電磁弁１２には油１５が充填されている。ワ
ーク１６はテーブル１７に固定されている。

【０００７】図３は、電源Ｍ、Ｓに対する各電気部品の
配線図である。図３（ａ）において、電源Ｍには、コイ
ル６と電源Ｍ用のスイッチ２０が直列に接続され、リレ
ー２１のコイルがコイル６と並列に接続されている。図
３（ｂ）において、電源Ｓには、コイル１２ａとリレー
２１の接点２１ａが直列に接続されている。電源Ｓは常
時オンである。

【０００８】以上の構成において、スイッチ２０を閉じ
ると、接点２１ａが閉じて電磁弁１２内の流路が開く。
この結果、油１５がチャンバＡ、配管１３、配管１４及
びチャンバＢを自由に循環し、実質的にシリンダ装置１
２が無い場合と同じになる。したがって、コイル６を制
御することによりハウジング３すなわち主軸１を上昇、
下降あるいは所望の位置に停止させることができる。

【０００９】スイッチ２０を開くと、接点２１ａが開
き、ばね１２ｂにより電磁弁１２内の流路が遮断され
る。このため、油２１が移動できなくなり、ピストンロ
ッド１０ａが停止する結果、ハウジング３はスイッチ２
０が開かれた位置で停止する。したがって、停電時等に
より電源Ｍあるいは電源Ｓへの電力供給が絶たれた場合
にも、ハウジング３の落下によるハウジング３や工具２
の破損を防止できる。

【００１０】図４は従来のワーク加工装置の主軸部側面
図である。図４に示すように、上記第１の従来技術にお
けるシリンダ装置１０を設ける代わりに、ハウジング３
の下方にばね２２を配置したもの（以下、第２の従来技
術と称す）もある。第２の従来技術の場合、コイル６へ
の電力供給を絶つと、ハウジング３は重力により落下す
るが、ばね２２のばね定数を適切に選択することによ
り、ハウジング３あるいは工具２の破損を防止できる。
この第２の従来技術の場合、シリンダ装置を必要としな
いから、上記第１の従来技術に比べて装置構成を簡単に
することができる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記第１の従
来技術の場合、ピストンロッド１０ａはハウジング３の
移動に伴って移動する。例えば、ワーク加工装置がプリ
ント基板穴明機である場合、ハウジング３の移動回数は
３００〜５００回／分であり、かつ１６〜２４時間／日
稼働する。このため、シリンダ装置１０内のシール類
（ピストン１０ｂの図示を省略するＯリング等）が短時
間で摩耗し、保守点検期間を短くする必要があった。

【００１２】また、上記第２の従来技術の場合、加工
時、ばね２２の力に抗してハウジング３を下降させなけ
ればならず、リニアモータ８の推力損失が大きかった。
また、装置の小型、軽量化、低価格化が困難であった。

【００１３】本発明の目的は、上記各従来技術における
課題を解決し、保守点検期間を長くできると共に、リニ
アモータの推力損失を小さくすることができるワーク加
工装置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明のうち請求項１は、例えば図１に示すように、
主軸保持体（４）と、前記主軸保持体（４）に昇降可能
に支持された主軸ユニット（７０）と、前記主軸保持体
（４）と前記主軸ユニット（７０）との間に介在して該
主軸ユニット（７０）を前記主軸保持体（４）に対して
昇降駆動・停止保持自在なリニアモータ（８）と、を備
えたワーク加工装置において、前記主軸ユニット（７
０）に固設した被保持部材（７１）と、前記被保持部材
（７１）を下方より付勢支え可能に配置された付勢支え
部（３２ｂ）を有し、該付勢支え部（３２ｂ）を上方に
付勢駆動・付勢解除自在な付勢支え手段（７５）と、前
記リニアモータ（８）の通電時に前記付勢支え部（３２
ｂ）を付勢解除させ、前記リニアモータ（８）の非通電
時に前記付勢支え部（３２ｂ）を上方に付勢駆動させる
ように前記付勢支え手段（７５）を制御する制御手段
と、を備える、ことを特徴とするワーク加工装置にあ
る。

【００１５】また本発明のうち請求項２は、前記付勢支
え手段（７５）は、シリンダ（３２ａ）及び該シリンダ
（３２ａ）内を上下のチャンバ（Ａ，Ｂ）に仕切るピス
トン（３２ｃ）を有するエアシリンダ装置（３２）と、
エア供給手段（３５）及びエア解放手段（３８）と、前
記上下のチャンバ（Ａ，Ｂ）と前記エア供給手段（３
５）及びエア解放手段（３８）とを接続する接続管（３
４，３６，３７）と、前記接続管（３４，３６，３７）
の途中に配設された電磁弁装置（３３）と、を有し、前
記付勢支え部（３２ｂ）は前記ピストン（３２ｃ）に設
け、前記電磁弁装置（３３）は、前記下のチャンバ
（Ｂ）とエア供給手段（３５）及び前記上のチャンバ
（Ａ）とエア解放手段（３８）をそれぞれ連通させるピ
ストン上昇位置に付勢駆動する付勢駆動手段（１２ｂ）
と、前記下のチャンバ（Ｂ）とエア解放手段（３８）及
び前記上のチャンバ（Ａ）とエア供給手段（３５）をそ
れぞれ連通させるピストン下降位置に電磁駆動する電磁
駆動手段（１２ａ）とを有し、前記制御手段は、前記リ
ニアモータ（８）の通電時に前記電磁駆動手段（１２
ａ）を作動させ、前記リニアモータ（８）の非通電時に
前記電磁駆動手段（１２ａ）の作動を解除させる、こと
を特徴とする請求項１記載のワーク加工装置にある。

【００１６】［作用］リニアモータ（８）に供給される
電源が切断されると、付勢支え部（３２ｂ）を上方に付
勢させて主軸ユニット（７０）を下方より付勢して支
え、主軸（１）を予め定める位置に保持して落下を防止
する。

【００１７】なお、括弧内の番号等は、図面における対
応する要素を示す便宜的なものであり、従って、本記述
は図面上の記載に限定拘束されるものではない。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施の形態
に基づいて説明する。図１は本発明の実施の形態に係る
ワーク加工装置の主軸部側面図である。本実施形態で説
明するワーク加工装置は「従来の技術」で説明したワー
ク加工装置（図２参照）の一部を改良したものであるの
で、同じものまたは同一機能のものは同一符号を付して
重複する説明を省略する。

【００１９】主軸保持体４に昇降可能に支持されたハウ
ジング３及び主軸１からなる主軸ユニット７０には、図
１に示すように、ロッド３０及びアーム３１からなる被
保持部材７１が固設されている。即ち、被保持部材７１
のハウジング３の上面においてロッド３０が連結されて
おり、ロッド３０の他方（上側）は主軸保持体４の上方
に突出し、その端部には略水平なアーム３１が連結され
ている。そして、この被保持部材７１を下方より付勢支
えすることのできる付勢支え手段７５が設けられてい
る。

【００２０】付勢支え手段７５は、主軸保持体４の上部
でアーム３１の下方にエアシリンダ装置３２を有してい
る。エアシリンダ装置３２は、主軸保持体４に固定され
たシリンダ３２ａと、シリンダ３２ａ内を上下のチャン
バＡ，Ｂに仕切るピストン３２ｃと、ピストン３２ｃに
設けられたピストンロッド３２ｂ等から構成されてい
る。ピストンロッド３２ｂはアーム３１に対向してお
り、ピストン３２ｃがシリンダ下端のピストン下降位置
にある場合におけるピストンロッド３２ｂの上端と、主
軸ユニット７０の下降により最も下降した状態のアーム
３１の下端との間には僅かな隙間が形成される。

【００２１】４ポートの電磁弁３３（電磁弁装置）の供
給側接続口ｉは、配管３４（接続管）により圧縮空気供
給源３５（エア供給手段）に接続されている。また、電
磁弁３３の出口側の一方の接続口ｓ１は、配管３６（接
続管）によりシリンダ装置３２内のチャンバＢに、他方
の接続口ｓ２は配管３７（接続管）によりシリンダ装置
３２内のチャンバＡにそれぞれ接続されている。また、
排出口ｏには消音器３８（エア解放手段）が接続されて
いる。

【００２２】図示しない制御手段は、電源Ｓがオンの時
に、コイル１２ａ（電磁駆動手段）を電磁駆動して配管
３４と配管３７を連通させる。また、電源Ｓがオフの時
に前記制御手段はコイル１２ａを駆動させないので、ば
ね１２ｂにより配管３４と配管３６を連通する。なお、
電源Ｍ、Ｓに対する各電気部品の配線図は、上記従来の
場合と同じ（図３参照）である。

【００２３】次に、本実施形態の動作を説明する。スイ
ッチ２０（図３参照）が閉の場合、コイル１２ａに電力
が供給され、圧縮空気はチャンバＡに供給される。この
結果、ピストン３２ｃがピストン下降位置に位置決めさ
れ、ピストンロッド３２ｂが下降するので、リニアモー
タ８が稼動している時にアーム７とピストンロッド３２
ｂが接触することはない。

【００２４】スイッチ２０（図３参照）が開になると、
リニアモータ８の保持力が無くなり、ハウジング３は重
力により落下する。一方、コイル１２ａの電源が切断さ
れるため、ばね１２ｂにより電磁弁３３は配管３４と配
管３６を連通させる。この結果、圧縮空気がチャンバＢ
に流入してピストン３２ｃがピストン上昇位置に付勢駆
動されピストンロッド３２ｂが上昇するので、アーム７
はピストンロッド３２ｂにより上方に付勢して支えられ
る。

【００２５】以上説明したように、スイッチ２０が閉の
場合、ピストンロッド３２ｂは下側の移動端にあり、ハ
ウジング３の移動（下降）を妨げないから、リニアモー
タ８の推力損失は発生しない。

【００２６】また、シリンダ装置３２はスイッチ２０あ
るいは停電により電源Ｍ、Ｓが遮断された時のみピスト
ンロッド３２ｂを上昇させ、その他の場合は移動させな
いから、ピストンロッド３２ｂの移動回数は従来の１／
１，０００ないし１／１００，０００に減少する。

【００２７】なお、シリンダ装置３２の動作流体として
は、圧縮空気に代えて他の気体、または、液体にしても
よい。また当該ワーク加工装置は、マシニングセンタ、
フライス盤、ボール盤等のほか、レーザ加工機等にも適
用可能である。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のうち請求
項１によれば、リニアモータを用いて主軸を上下させる
ワーク加工装置において、リニアモータの電源が切断さ
れた時だけ付勢支え部を上方に付勢駆動させ、通常は付
勢解除させる。従って、付勢支え手段の可動部分におけ
る動作回数は極力少なくなっているので、摩耗等が軽減
され耐久性や信頼性及び保守性が向上する。つまり保守
点検期間を長くできる。更に、リニアモータの通電時に
は被保持部材は動作抵抗を受けないので、リニアモータ
の推力損失を小さくすることができる。その結果、リニ
アモータの小型・軽量化および低価格化が可能となる。

【００２９】また本発明のうち請求項２によれば、付勢
支え手段は、エアシリンダ装置及び電磁弁装置等により
簡単に構成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係るワーク加工装置の主
軸部側面図である。

【図２】従来のワーク加工装置の主軸部側面図である。

【図３】従来のワーク加工装置の電源Ｍ、Ｓに対する各
電気部品の配線図である。

【図４】従来のワーク加工装置の主軸部側面図である。

【符号の説明】

１ 主軸 ３ ハウジング ８ リニアモータ ３０ ロッド ３１ アーム ３２ エアシリンダ装置 ３２ｂ ピストンロッド

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主軸保持体と、前記主軸保持体に昇降可
   能に支持された主軸ユニットと、前記主軸保持体と前記
   主軸ユニットとの間に介在して該主軸ユニットを前記主
   軸保持体に対して昇降駆動・停止保持自在なリニアモー
   タと、を備えたワーク加工装置において、 前記主軸ユニットに固設した被保持部材と、 前記被保持部材を下方より付勢支え可能に配置された付
   勢支え部を有し、該付勢支え部を上方に付勢駆動・付勢
   解除自在な付勢支え手段と、 前記リニアモータの通電時に前記付勢支え部を付勢解除
   させ、前記リニアモータの非通電時に前記付勢支え部を
   上方に付勢駆動させるように前記付勢支え手段を制御す
   る制御手段と、を備える、 ことを特徴とするワーク加工装置。
2. 【請求項２】 前記付勢支え手段は、シリンダ及び該シ
   リンダ内を上下のチャンバに仕切るピストンを有するエ
   アシリンダ装置と、エア供給手段及びエア解放手段と、
   前記上下のチャンバと前記エア供給手段及びエア解放手
   段とを接続する接続管と、前記接続管の途中に配設され
   た電磁弁装置と、を有し、 前記付勢支え部は前記ピストンに設け、 前記電磁弁装置は、前記下のチャンバとエア供給手段及
   び前記上のチャンバとエア解放手段をそれぞれ連通させ
   るピストン上昇位置に付勢駆動する付勢駆動手段と、前
   記下のチャンバとエア解放手段及び前記上のチャンバと
   エア供給手段をそれぞれ連通させるピストン下降位置に
   電磁駆動する電磁駆動手段とを有し、 前記制御手段は、前記リニアモータの通電時に前記電磁
   駆動手段を作動させ、前記リニアモータの非通電時に前
   記電磁駆動手段の作動を解除させる、 ことを特徴とする請求項１記載のワーク加工装置。