JP2003211337A - 工作機械のスピンドルヘッド落下防止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 巻掛伝動装置の巻掛部材の切断時に、スピン
ドルヘッドの落下を防止できる工作機械のスピンドルヘ
ッド落下防止装置を提供する。 【解決手段】 コラム１にスピンドルヘッド２を送りね
じ機構３により昇降可能に案内する。送りねじ機構３に
は、巻掛伝動装置６を介してモータ７の駆動力が伝達さ
れる。また、スピンドルヘッド２は、バランサー１２の
バランスシリンダ１３のシリンダロッド１５と支持チェ
ーン１６を介して連結されて、バランサー１２よって上
方に付勢されている。巻掛伝動装置６のタイミングベル
ト１０の切断を切断検知手段２７が検知すると、制御手
段２８がバランサー１３のソレノイドバルブ２４を消磁
し、バランスシリンダ１３の給排ポートを閉鎖して排気
不能として、シリンダロッド１５の移動を阻止し、スピ
ンドルヘッド２の落下を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、モータの駆動力
を巻掛伝動装置を介して送りねじ機構に伝達し、送りね
じ機構によってスピンドルヘッドをコラムに昇降可能に
案内支持した工作機械のスピンドルヘッド落下防止装置
に関し、特にバランスシリンダによりスピンドルヘッド
の重量バランスをとるバランサーを備えた工作機械のス
ピンドルヘッド落下防止装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】工作機械のスピンドルヘッドには、送り
ねじ機構のナットが設けられており、モータにより送り
ねじ機構の送りねじ軸を回転し、送りねじ軸に螺合され
たナットの移動に伴ってスピンドルヘッドがコラムに対
して昇降可能に案内支持されている。送りねじ機構は、
一般に摩擦が小さく効率の高いボールネジが用いられて
おり、その送りねじ軸にモータの駆動力を伝達する動力
伝達手段として、モータ側に設けられた駆動プーリと送
りねじ軸側に設けられた従動プーリ間にタイミングベル
ト（巻掛部材）を巻き掛けた巻掛伝動装置を用いたもの
がある。そして、これら送りねじ機構や動力伝達手段や
モータに加わる負荷を小さくするため、スピンドルヘッ
ドには、そのスピンドルヘッドの重量を軽減するため
に、圧流体の給排によってスピンドルヘッドを上方へ付
勢する力を付与するバランスシリンダを備えたバランサ
ーが設けられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記従来のものでは、
モータや送りねじ機構への負荷を低減するためにバラン
サーによりスピンドルヘッドの重量の一部を支えている
が、スピンドルヘッドの全重量はこのバランサーとモー
タに接続された送りねじ機構で支持しているので、タイ
ミングベルトが切断すると、モータと送りねじ機構との
連繋がなくなり、送りねじ軸はフリー回転可能となり、
バランサーではスピンドルヘッドの重量の一部を支えて
いるにすぎないから、ねじのリードが大きく摩擦が極め
て小さい送りねじ軸は、バランサーで支えられた分だけ
軽減されたスピンドルヘッドの重量によりフリー回転
し、その結果、スピンドルヘッドが落下する問題があっ
た。このスピンドルヘッドの落下により、スピンドルと
治具とが干渉し、スピンドル及び治具が破損する恐れが
あった。本願の課題は、巻掛伝動装置の巻掛部材の切断
時に、スピンドルヘッドの落下を防止する工作機械のス
ピンドルヘッド落下防止装置を提供することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記課題解決のため本願
発明では、モータに設けられた駆動プーリと送りねじ機
構の送りねじ軸に設けられた従動プーリ間に巻掛部材を
巻き掛けて巻掛伝動装置を構成し、モータにより巻掛伝
動装置を介して送りねじ機構によりスピンドルヘッドを
コラムに対して昇降可能に案内支持した工作機械におい
て、巻掛部材の切断を検知する切断検知手段を備え、切
断検知手段による巻掛部材の切断の検知によりスピンド
ルヘッドの落下を防止するように構成したことを特徴と
する（請求項１）。このようにスピンドルヘッドの落下
を防止するように構成したことにより、落下によるスピ
ンドルと治具との干渉が防止され、スピンドル及び治具
の破損の恐れが無くなる。

【０００５】また、スピンドルヘッドを上方へ付勢する
バランスシリンダと、圧流体を供給する圧流体供給源
と、バランスシリンダの給排ポートと圧流体供給源とを
接続する給排回路とから成るバランサーを備え、前記切
断検知手段が巻掛部材の切断を検知すると、バランスシ
リンダのシリンダロッドの移動を阻止する移動阻止手段
を備えたことを特徴とする（請求項２）。工作機械に設
けられたバランサーを利用して、スピンドルヘッドの落
下を防止するので、専用の落下防止手段を設ける必要が
無く好ましい。

【０００６】前記給排回路にバランスシリンダの給排ポ
ートを開閉可能なバルブを介在させ、前記切断検知手段
が巻掛部材の切断を検知すると前記バルブを遮断状態と
する制御手段を備えて移動阻止手段としたことを特徴と
する（請求項３）。これによれば、バルブを給排回路に
介在さて、巻掛部材切断時にバランスシリンダからの圧
流体の排出を防止し、バランスシリンダのシリンダロッ
ドの移動を阻止するようにしたので、構造が簡単で安価
であり、設置スペースが小さくて好適である。

【０００７】

【発明の実施の形態】本願発明の実施の形態について図
１に基づいて説明する。１は工作機械のベッド上に移動
可能に設けられたコラムであり、コラム１にはスピンド
ルヘッド２が図示しないリニアガイドを介して昇降（Ｙ
軸移動）可能に案内支持されている。コラム１には送り
ねじ機構であるボールネジ３の送りネジ軸４が垂設され
ている。その送りネジ軸４は、軸受５によりコラム１に
回転可能に支持されると共に、巻掛伝動装置６を介して
コラム１に設けたサーボモータ７に連結されている。巻
掛伝動装置６は、モータ７の主軸に設けられた駆動プー
リ８と、送りネジ軸４の一端に設けられた従動プーリ９
間に巻掛部材としてのタイミングベルト１０を巻き掛け
て構成されている。また、ボールネジ３の送りネジ軸４
に螺合するナット１１は、スピンドルヘッド２に結合さ
れており、モータ７により巻掛伝動装置６を介して送り
ネジ軸４が回転されることでスピンドルヘッド２を昇降
するようになっている。

【０００８】また、工作機械には、スピンドルヘッド２
をその重量に略相当する力（スピンドルヘッドの重量よ
りは小さい力）で上方へ付勢してスピンドルヘッド２の
重量を軽減し、ボールネジ３やモータ７に加わる負荷を
軽減するためのバランサー１２が装備されている。バラ
ンサー１２は、スピンドルヘッド２を上方へ付勢するバ
ランスシリンダ１３と、バランスシリンダ１３を制御す
る圧空制御装置１４とから構成されている。バランスシ
リンダ１３は、コラム１に立設されている。そのバラン
スシリンダ１３のシリンダロッド１５の先端には、支持
チェーン１６の一端が連結され、その支持チェーン１６
の他端にはスピンドルヘッド２が連結されており、バラ
ンスシリンダ１３は、支持チェーン１６を介してスピン
ドルヘッド２を上方へ付勢している。

【０００９】空圧制御装置１４は、圧流体供給源１７と
給排回路１８とから構成されている。給排回路１８は、
給気回路１９及び排気回路２０とを備えている。給気回
路１９は、圧流体供給源１７としての工場エア源とバラ
ンスシリンダ１３の給排ポートとを接続しており、フィ
ルタ２１と減圧弁２２と逆止弁２３とソレノイドバルブ
２４を介して、バランスシリンダ１３の先端側のシリン
ダ室２５に工場エア源１７からの圧縮空気を供給するよ
うになっている。減圧弁２２ではバランスシリンダ１３
への圧縮空気の給気圧が設定される。ソレノイドバルブ
２４は、バランスシリンダ１３の給排ポートを開閉可能
となっている。また、排気回路２０は、ソレノイドバル
ブ２４と逆止弁２３間から分岐されて工場エア源１７に
接続され、バランスシリンダ１３のシリンダ室２５から
の排気をソレノイドバルブ２４と逆止弁２６を介して工
場エア源１７に戻すように構成されている。

【００１０】前記巻掛伝動装置６のタイミングベルト１
０の近傍には、タイミングベルト１０の切断を検知する
切断検知手段２７が設けられている。切断検知手段２７
は、近接スイッチであり、工作機械の制御手段２８に接
続されている。その制御手段２８と前記ソレノイドバル
ブ２４とで、バランスシリンダ１３のシリンダロッド１
５の移動を阻止する移動阻止手段２９を構成しており、
制御手段２８は、通常状態ではソレノイドを励磁してソ
レノイドバルブ２４を連通状態とし、切断検知手段２７
がタイミングベルト１０の切断を検知するとソレノイド
バルブ２４のソレノイドを消磁し、ソレノイドバルブ２
４を連通状態から遮断状態に切換え、バランスシリンダ
１３からの排気を不能としてシリンダロッド１５の移動
を阻止する。

【００１１】上記バランサー１２と移動阻止手段２９
は、スピンドルヘッド落下防止装置を構成している。タ
イミングベルト１０が切断していない通常状態において
は、制御手段２８はソレノイドバルブ２４のソレノイド
を励磁状態としている。このとき、バランサー１２は、
スピンドルヘッド２の上昇時には、バランスシリンダ１
３のシリンダ室２５の圧力が減圧弁２２の設定圧よりも
低くなるため、圧縮空気が工場エア源１７から給気回路
１９を介してバランスシリンダ１３に流れ、一方、スピ
ンドルヘッド２の下降時には、バランスシリンダ１３の
シリンダ室２５の圧力が減圧弁２２の設定圧よりも高く
なるため、バランスシリンダ１３からの排気が排気回路
２０を介して工場エア源１７に流れ、スピンドルヘッド
２の重量バランスを保持している。

【００１２】切断検知手段２７によってタイミングベル
ト１０の切断が検知されると、制御手段２８により、ソ
レノイドバルブ２４のソレノイドが消磁されてソレノイ
ドバルブ２４は遮断状態となり、バランスシリンダ１３
の給排ポートが閉鎖される。このタイミングベルト１０
の切断時には、スピンドルヘッド２が自由落下しようと
するが、バランスシリンダ１３の給排ポートが閉鎖され
ているためにバランスシリンダ１３のシリンダ室２５か
ら排気が不能となる。これによって、シリンダロッド１
５の上方への移動が阻止されることとなって、スピンド
ルヘッド２の落下が妨げられる。よって、スピンドルヘ
ッド２の落下によるスピンドルと治具との干渉が防止さ
れ、スピンドル及び治具の破損が防止される。

【００１３】尚、前記実施の形態のものでは、スピンド
ルヘッド２とバランスシリンダ１３のシリンダロッド１
５とを支持チェーン１６を介して連結し、先端側（上
側）のシリンダ室２５に給排回路１８を接続して、シリ
ンダロッド１５を引き込むようにしてスピンドルヘッド
２を上方へ付勢するようにしたが、図２に示すように、
バランスシリンダ１３のシリンダロッド１５を下方から
支持するようにスピンドルヘッド２に結合し、バランス
シリンダ１３の後端側（下側）のシリンダ室３０に給排
回路１８を接続し、シリンダロッド１５を突出するよう
にしてスピンドルヘッド２を上方へ付勢するようにして
も良い。

【００１４】

【発明の効果】以上のように本願発明によれば、工作機
械に巻掛伝動装置の巻掛部材の切断を検知する切断検知
手段と、バランサーを構成するバランスシリンダのシリ
ンダロッドの移動を阻止する移動阻止手段とを備え、切
断検知手段が巻掛部材の切断を検知すると、移動阻止手
段によりシリンダロッドの移動を阻止することでスピン
ドルヘッドの落下が防止されて、スピンドルと治具とが
干渉せず、スピンドル及び治具の破損を防止できる。ま
た、バランサーを利用して、スピンドルヘッドの落下を
防止するので、専用の落下防止手段を設ける必要が無
い。更に、移動阻止手段を、圧流体供給源とバランサー
のバランスシリンダ間を接続する給排回路に介在したバ
ランスシリンダの給排ポートを開閉可能なバルブと、バ
ルブを制御する制御手段とから構成したので、構造が簡
単で安価であり、広い設置スペースを必要としない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明に係るスピンドルヘッド落下防止装置
の構成説明図である。

【図２】他の実施の形態である。

【符号の説明】

１ コラム ２ スピンドルヘッド ３ 送りねじ機構 ４ 送りねじ軸 ６ 巻掛伝動装置 ７ モータ ８ 駆動プーリ ９ 従動プーリ １０ 巻掛部材 １２ バランサー １３ バランスシリンダ １５ シリンダロッド １７ 圧流体供給源 １８ 給排回路 ２４ バルブ ２７ 切断検知手段 ２８ 制御手段 ２９ 移動阻止手段

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータに設けられた駆動プーリと送りね
   じ機構の送りねじ軸に設けられた従動プーリ間に巻掛部
   材を巻き掛けて巻掛伝動装置を構成し、モータにより巻
   掛伝動装置を介して送りねじ機構によりスピンドルヘッ
   ドをコラムに対して昇降可能に案内支持した工作機械に
   おいて、巻掛部材の切断を検知する切断検知手段を備
   え、切断検知手段による巻掛部材の切断の検知によりス
   ピンドルヘッドの落下を防止するように構成したことを
   特徴とする工作機械のスピンドルヘッド落下防止装置。
2. 【請求項２】 スピンドルヘッドを上方へ付勢するバラ
   ンスシリンダと、圧流体を供給する圧流体供給源と、バ
   ランスシリンダの給排ポートと圧流体供給源とを接続す
   る給排回路とから成るバランサーを備え、前記切断検知
   手段が巻掛部材の切断を検知すると、バランスシリンダ
   のシリンダロッドの移動を阻止する移動阻止手段を備え
   たことを特徴とする請求項１記載の工作機械のスピンド
   ルヘッド落下防止装置。
3. 【請求項３】 給排回路にバランスシリンダの給排ポー
   トを開閉可能なバルブを介在させ、前記切断検知手段が
   巻掛部材の切断を検知すると前記バルブを遮断状態とす
   る制御手段を備えて移動阻止手段としたことを特徴とす
   る請求項２記載の工作機械のスピンドルヘッド落下防止
   装置。