JP3941914B2 - ワーク加工装置 - Google Patents

Description

【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１２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２０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（７０）に固設した被保持部材（７１）と、前記被保持部材（７１）を下方より接離可能に当接して支え可能な支え部（３２ｂ）を有し、前記支え部（３２ｂ）を上方に突出する支え位置と下方に退避する退避位置とに切換え自在な移動手段（３２）と、前記リニアモータ（８）の通電時に前記支え部（３２ｂ）を退避位置とし、前記リニアモータ（８）の非通電時に前記支え部（３２ｂ）を支え位置に移動させるように前記移動手段（３２）を制御する制御部（３３）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、前記移動手段は、シリンダ（３２ａ）と、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）とを有するエアシリンダ装置（３２）であり、前記支え部（３２ｂ）は前記ピストン（３２ｃ）に設けられ、前記制御部は、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）とを有する電磁弁装置（３３）である、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、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３１とピストンロッド３２ｂ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３１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、移動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、移動手段はエアシリンダ装置により、制御部は電磁弁装置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)

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接離可能に当接して支え可能な支え部を有し、前記支え部を上方に突出する支え位置と下方に退避する退避位置とに切換え自在な移動手段と、
   前記リニアモータの通電時に前記支え部を退避位置とし、前記リニアモータの非通電時に前記支え部を支え位置に移動させるように前記移動手段を制御する制御部と、を備える、
   ことを特徴とするワーク加工装置。
2. 前記移動手段は、シリンダと、該シリンダ内を上下のチャンバに仕切るピストンとを有するエアシリンダ装置であり、
   前記支え部は前記ピストンに設けられ、
   前記制御部は、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する電磁弁装置である、
   ことを特徴とする請求項１記載のワーク加工装置。

Images