JPH0640359Y2 - Rack and pinion drive safety device - Google Patents

Rack and pinion drive safety device

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JPH0640359Y2
JPH0640359Y2 JP1989111961U JP11196189U JPH0640359Y2 JP H0640359 Y2 JPH0640359 Y2 JP H0640359Y2 JP 1989111961 U JP1989111961 U JP 1989111961U JP 11196189 U JP11196189 U JP 11196189U JP H0640359 Y2 JPH0640359 Y2 JP H0640359Y2
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pinion
rack
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movable frame
frame
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Description

【考案の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本考案は、ラックアンドピニオン駆動機構に関し、より
詳しくはラックアンドピニオン駆動機構が駆動する可動
フレームに過大な負荷が加わったことを検出するラック
アンドピニオン駆動機構の安全装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] "Industrial application field" The present invention relates to a rack and pinion drive mechanism, and more specifically, to a rack for detecting that an excessive load is applied to a movable frame driven by the rack and pinion drive mechanism. The present invention relates to a safety device of an and pinion drive mechanism.

「従来の技術」 従来、例えばレーザ加工機に用いられているラックアン
ドピニオン駆動機構として、フレームに設けたガイドレ
ールと、このガイドレールと平行に配設してフレームに
固定したラックと、上記ガイドレールに進退動自在に設
けた可動フレームと、この可動フレームに設けられ、上
記ラックに噛合させたピニオンを正逆転させて可動フレ
ームを進退動させるモータとを備えたものが知られてい
る。
“Prior Art” Conventionally, for example, as a rack and pinion drive mechanism used in a laser beam machine, a guide rail provided on a frame, a rack arranged in parallel with the guide rail and fixed to the frame, and the guide described above. There is known a motor provided with a movable frame provided on a rail so as to be movable back and forth, and a motor provided on the movable frame to move the movable frame forward and backward by rotating the pinion meshed with the rack forward and backward.

そして可動フレームに上記ガイドレールと直交する方向
に進退動自在にフォーカスヘッドを設け、上記可動フレ
ームの移動とフォーカスヘッドの移動とによって被加工
物に必要なレーザ加工を施せるようにしている。
A focus head is provided on the movable frame so as to be movable back and forth in a direction orthogonal to the guide rail, and the necessary laser processing can be performed on the workpiece by the movement of the movable frame and the movement of the focus head.

「考案が解決しようとする課題」 ところで、上記可動フレームの移動中に、該可動フレー
ム又はフォーカスヘッドが被加工物や何等かの障害物に
当接した場合には、該可動フレームに過大な負荷が加わ
るようになり、従来一般には、可動フレームのあるべき
位置と実際の位置とのずれ量を検出することによってそ
のことを検出し、あるいはモータの過電流によってその
ことを検出するようにしていた。
[Problems to be solved by the invention] By the way, when the movable frame or the focus head comes into contact with an object to be processed or some obstacle during the movement of the movable frame, an excessive load is applied to the movable frame. In the past, in general, it was detected by detecting the amount of deviation between the desired position of the movable frame and the actual position, or by detecting the overcurrent of the motor. .

しかしながら、従来の検出手段では、過負荷状態を検出
してからモータを停止するまでに相対的に長い時間を必
要とするので、可動フレームやフォーカスヘッド等を破
損し、あるいはラックアンドピニオンを含む駆動系を破
損する危険性があった。
However, in the conventional detecting means, it takes a relatively long time from detecting the overload state to stopping the motor, so that the movable frame, the focus head, or the like is damaged, or the drive including the rack and pinion is performed. There was a risk of damaging the system.

「課題を解決するための手段」 本考案は、そのような事情に鑑み、フレームに設けたガ
イドレールと、このガイドレールと平行に配設してフレ
ームに固定したラックと、上記ガイドレールに進退動自
在に設けた可動フレームと、この可動フレームに、上記
ラックに対して接離可能に設けた支持ブロックと、この
支持ブロックに回転自在に設けたピニオンと、上記支持
ブロックをラックに向けて所定の弾撥力で付勢し、通常
は上記ピニオンがラックに正規の位置で噛合する非作動
位置に保持するばねと、上記支持ブロックが非作動位置
から変位されたことを検出するセンサと、さらに上記ピ
ニオンに連動され、該ピニオンを正逆転させて上記可動
フレームを進退動させるモータとを備え、上記ピニオン
を正逆転させた際の該ピニオンに作用するラックからの
反力が上記ばねの弾撥力を越えた際に、該ピニオンを上
記支持ブロックとともにラックから離隔する方向に移動
させることを特徴とするラックアンドピニオン駆動機構
の安全装置を提供するものである。
[Means for Solving the Problems] In view of such a situation, the present invention is directed to a guide rail provided on the frame, a rack arranged in parallel with the guide rail and fixed to the frame, and retractable to and from the guide rail. A movable frame that is movably provided, a support block that is provided on the movable frame so that it can be brought into contact with and separated from the rack, a pinion that is rotatably provided on the support block, and the support block is oriented toward the rack. And a sensor for detecting that the support block is displaced from the non-operating position, and a spring for holding the pinion in the non-operating position where the pinion meshes with the rack at a regular position. A motor that is interlocked with the pinion and moves the movable frame forward and backward by rotating the pinion forward and backward, and acts on the pinion when the pinion is rotated forward and backward. A safety device for a rack and pinion drive mechanism, characterized in that when the reaction force from the rack exceeds the elastic force of the spring, the pinion is moved together with the support block in a direction away from the rack. Is.

「作用」 上記構成によれば、可動フレームが障害物に当接して停
止した際には、上記ピニオンがラックに対して正転して
いた場合であっても逆転していた場合であっても、該ピ
ニオンは両者の歯面の傾斜によってラックから浮き上が
るようになる。すると、それによって支持ブロックがば
ねの弾撥力に抗して上記非作動位置から変位するので、
センサによってその状態を検出して上記モータを停止さ
せることができる。
[Operation] According to the above configuration, when the movable frame comes into contact with the obstacle and stops, whether the pinion is rotating normally or reversely with respect to the rack. The pinion is lifted from the rack due to the inclination of the tooth surfaces of the two. Then, the supporting block is displaced from the non-actuated position against the elastic force of the spring.
The sensor can detect the state and stop the motor.

上記センサによって通常を検出してからモータを停止さ
せるまでの応答時間は実質的に従来装置と同一となる
が、その間、上記ピニオンはラックから浮き上がってラ
ックからの反力を逃がすので、駆動系や可動フレームに
加わる衝撃的な負荷を緩和することができ、それらの損
傷を可及的に防止することができる。
The response time from the detection of normal by the sensor to the stop of the motor is substantially the same as that of the conventional device, but during that time, the pinion floats up from the rack and releases the reaction force from the rack, so that the drive system and It is possible to relieve a shocking load applied to the movable frame and prevent them from being damaged as much as possible.

「実施例」 以下図示実施例について本考案を説明すると、第1図に
おいて、フレーム1に水平方向(X方向)にガイドレー
ル2を配設固定してあり、このガイドレール2に可動フ
レーム3を進退動自在に設けている。上記可動フレーム
3には図示しないフォーカスヘッドを上記ガイドレール
2と直交する水平方向(Y方向)に進退動自在に設けて
あり、可動フレーム3のX方向の移動とフォーカスヘッ
ドのY方向の移動とにより、フォーカスヘッドからその
下部に配置した被加工物にレーザ光線を照射して所要の
レーザ加工を施せるようになっている。
[Embodiment] The present invention will be described below with reference to an illustrated embodiment. In FIG. 1, a guide rail 2 is fixed to a frame 1 in a horizontal direction (X direction), and a movable frame 3 is attached to the guide rail 2. It is provided to move back and forth. A focus head (not shown) is provided on the movable frame 3 so as to be movable back and forth in a horizontal direction (Y direction) orthogonal to the guide rail 2, and the movable frame 3 is moved in the X direction and the focus head is moved in the Y direction. Thus, the laser beam is emitted from the focus head to the work piece arranged below the focus head to perform the required laser processing.

上記フレーム1にはガイドレール2と平行にラック4を
配設固定してあり、他方、上記可動フレーム3にモータ
5を設けるとともに、該モータ5に連動されて正逆に回
転されるピニオン6を上記ラック4に噛合させている。
したがって上記モータ5によりピニオン6を正逆に回転
させることにより、可動フレーム3をガイドレール2に
沿って進退動させることができる。
A rack 4 is arranged and fixed on the frame 1 in parallel with the guide rails 2. On the other hand, a motor 5 is provided on the movable frame 3 and a pinion 6 which is rotated in a forward and reverse direction in association with the motor 5 is provided. It is meshed with the rack 4.
Therefore, by rotating the pinion 6 in the forward and reverse directions by the motor 5, the movable frame 3 can be moved back and forth along the guide rail 2.

上記モータ5は支持ブロック11に取付けてあり、第3図
に示すように、この支持ブロック11の両側に突出させて
形成した一方の軸承部11aを連結軸12を介して上記可動
フレーム3に軸支することにより、該支持ブロック11の
第3図における反時計方向の揺動によって上記モータ5
に連結したピニオン6をラック4から浮き上がらせるこ
とができるようにしている。
The motor 5 is attached to a support block 11, and as shown in FIG. 3, one bearing portion 11a formed by projecting to both sides of the support block 11 is attached to the movable frame 3 via a connecting shaft 12. By supporting the motor, the support block 11 is swung counterclockwise in FIG.
The pinion 6 connected to the rack can be lifted from the rack 4.

また、支持ブロック11の両側に突出させて形成した他方
の位置決め部11bには貫通孔11cを穿設してあり、この貫
通孔11c内に位置決め軸13を遊嵌して可動フレーム3に
軸支することにより、位置決め軸13の外周面と上記貫通
孔11cの内周面との間隙分だけ支持ブロック11が揺動で
きるようにしている。
A through hole 11c is formed in the other positioning portion 11b formed by projecting to both sides of the support block 11, and a positioning shaft 13 is loosely fitted in the through hole 11c to support the movable frame 3 axially. By doing so, the support block 11 can be swung by the gap between the outer peripheral surface of the positioning shaft 13 and the inner peripheral surface of the through hole 11c.

上記位置決め軸13にはその半径方向にガイドロッド14を
立設してあり、このガイドロッド14は位置決め部11bの
上方に形成した孔15を摺動自在に貫通して上方に突出さ
せている。そして該ガイドロッド14の上部に設けたリテ
ーナ16を該ガイドロッド14に固定するとともに、下部に
設けたリテーナ17はガイドロッド14に摺動自在に設けて
上記位置決め部11bに当接させ、かつ両リテーナ16、17
間に所定の弾撥力を有するばね18を弾装している。
A guide rod 14 is provided upright in the radial direction of the positioning shaft 13, and the guide rod 14 slidably penetrates through a hole 15 formed above the positioning portion 11b and projects upward. The retainer 16 provided on the upper portion of the guide rod 14 is fixed to the guide rod 14, and the retainer 17 provided on the lower portion is slidably provided on the guide rod 14 so as to abut the positioning portion 11b. Retainers 16, 17
A spring 18 having a predetermined resilience is mounted between them.

したがって、上記位置決め部11bはばね18によって下方
に付勢されて通常は位置決め軸13の外周面と上記貫通孔
11cの内周面とが当接した非作動位置に保持されてお
り、この状態ではピニオン8はラック4に正規の噛合位
置で噛合するようになっている。
Therefore, the positioning portion 11b is normally urged downward by the spring 18 to normally move the outer peripheral surface of the positioning shaft 13 and the through hole.
The pinion 8 is held in a non-actuated position where it is in contact with the inner peripheral surface of 11c, and in this state, the pinion 8 meshes with the rack 4 at a regular meshing position.

さらに、上記支持ブロック11には位置決め部11bの側方
に押圧プレート21を取付けてあり、支持ブロック11が上
述した非作動位置に位置している状態では、該押圧プレ
ート21によって可動フレーム3に設けたリミットスイッ
チ等のセンサ22の接触子22aを押圧させるようにしてい
る。
Further, a pressure plate 21 is attached to the side of the positioning portion 11b on the support block 11, and is provided on the movable frame 3 by the pressure plate 21 when the support block 11 is in the non-operating position. The contact 22a of the sensor 22 such as a limit switch is pressed.

したがって、上記センサ22の接触子22aは、上記支持ブ
ロック11が非作動位置に位置している通常の状態では常
に押圧されており、該センサ22は、支持ブロック11が上
記非作動位置から変位して押圧プレート21による接触子
22aの押圧がなくなった際に、それを検出することがで
きるようになっている。
Therefore, the contact 22a of the sensor 22 is constantly pressed in the normal state where the support block 11 is located in the non-operating position, and the sensor 22 detects that the support block 11 is displaced from the non-operating position. Contact by pressing plate 21
When the pressure of 22a disappears, it can be detected.

以上の構成において、上記モータ5によりピニオン6を
正逆に回転駆動すれば、該ピニオン6はフレーム1に固
定したラック4上を転動するので、該ピニオン6を軸支
した可動フレーム3をX方向に進退動させることができ
る。そして正常な可動フレーム3の移動の際には、上記
支持ブロック11はばね18により非作動位置に継続して保
持されており、したがってピニオン6も常にラック4に
正規の位置で噛合している。
In the above structure, when the pinion 6 is rotationally driven by the motor 5 in the forward and reverse directions, the pinion 6 rolls on the rack 4 fixed to the frame 1, so that the movable frame 3 which axially supports the pinion 6 is moved. Can be moved back and forth in the direction. When the movable frame 3 moves normally, the support block 11 is continuously held in the non-actuated position by the spring 18, and therefore the pinion 6 is always meshed with the rack 4 at the regular position.

これに対し、例えば可動フレーム3が障害物に当接して
移動不能となった状態においてさらにピニオン6が回転
駆動されると、第4図、第5図に示すように、ピニオン
6にこれとラック4との噛合面における反力が作用する
ため、該ピニオン6はラック4から浮き上がる方向に付
勢される。
On the other hand, when the pinion 6 is further driven to rotate in a state where the movable frame 3 comes into contact with an obstacle and becomes immovable, for example, as shown in FIGS. Since the reaction force on the meshing surface with 4 acts, the pinion 6 is biased in the direction of floating from the rack 4.

そしてその付勢力が上記ばね18のセット荷重を越える
と、支持ブロック11が軸承部11aを中心として第3図の
反時計方向に揺動するので、位置決め部11bに設けた押
圧プレート21がセンサ22の接触子22aから離隔し、それ
によって支持ブロック11が非作動位置から変位したこと
が検出されてモータ5の運転が停止される。
When the urging force exceeds the set load of the spring 18, the support block 11 swings counterclockwise in FIG. 3 around the bearing portion 11a, so that the pressing plate 21 provided on the positioning portion 11b causes the sensor 22 to move. The support 22 is separated from the contact 22a, so that it is detected that the support block 11 is displaced from the inoperative position, and the operation of the motor 5 is stopped.

上記センサ22によって異常が検出されてモータ5が停止
されるまでの応答時間は実質的に従来装置と同一となる
が、その間、上記ピニオン6はラック4から浮き上がっ
てラック4からの反力を逃がすようになるので、それら
ラック4やピニオン6を含む駆動系に加わる衝撃的な負
荷や、可動フレーム1又はこれに設けたフォーカスヘッ
ド等に加わる衝撃的な負荷を緩和することができ、した
がって従来に比較してそれらの損傷を可及的に防止する
ことができる。
The response time until an abnormality is detected by the sensor 22 and the motor 5 is stopped is substantially the same as that of the conventional device, but during that time, the pinion 6 floats up from the rack 4 and escapes the reaction force from the rack 4. As a result, the shocking load applied to the drive system including the rack 4 and the pinion 6 and the shocking load applied to the movable frame 1 or the focus head and the like provided on the movable frame 1 can be mitigated. In comparison, those damages can be prevented as much as possible.

なお、上記実施例では支持ブロック11を可動フレーム1
に揺動可能に取付けているが、直線変位可能に設けても
よいことは勿論である。また、上記実施例ではモータ5
を介してピニオン6を支持ブロック11に回転自在に軸支
しているが、ピニオン6を支持ブロック11に直接回転自
在に軸支するとともに、モータ5を可動フレーム3に取
付け、上記ピニオン6とモータ5とを伸縮自在継手を介
して連動させるようにしてもよい。
In the above embodiment, the support block 11 is attached to the movable frame 1.
Although it is swingably attached, it may be provided so as to be linearly displaceable. In the above embodiment, the motor 5
Although the pinion 6 is rotatably supported by the support block 11 via the pinion 6, the pinion 6 is directly rotatably supported by the support block 11, and the motor 5 is attached to the movable frame 3. 5 and 5 may be interlocked via an expansion joint.

「考案の効果」 以上のように、本考案によれば、例えば可動フレームが
障害物等に当接して停止した際には、ピニオンがラック
に対して正転していた場合であっても逆転していた場合
であっても、該ピニオンをラックから浮き上がらせてラ
ックからの反力を逃がすことができるので、駆動系や可
動フレームに加わる衝撃的な負荷を緩和してそれらの損
傷を可及的に防止することができるという効果が得られ
る。
[Advantage of Invention] As described above, according to the present invention, for example, when the movable frame comes into contact with an obstacle or the like and stops, even if the pinion rotates forward with respect to the rack, the reverse rotation is performed. Even if it is, the pinion can be lifted from the rack and the reaction force from the rack can be released, so the shocking load applied to the drive system and movable frame can be alleviated and damage to them can be prevented. The effect of being able to prevent it is obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本考案の一実施例を示す斜視図、第2図は第1
図の要部の側面図、第3図は第2図のIII−III線に沿う
断面図、第4図および第5図はそれぞれピニオン6に加
わるラック4からの反力の状態を説明する説明図であ
る。 1…フレーム、2…ガイドレール 3…可動フレーム、4…ラック 5…モータ、6…ピニオン 11…支持ブロック、12…連結軸 13…位置決め軸、18…ばね 22…センサ
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 3 is a side view of an essential part of the drawing, FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III of FIG. 2, and FIGS. 4 and 5 are explanatory views for explaining states of reaction forces from the rack 4 applied to the pinion 6, respectively. It is a figure. 1 ... Frame, 2 ... Guide rail 3 ... Movable frame, 4 ... Rack 5 ... Motor, 6 ... Pinion 11 ... Support block, 12 ... Connecting shaft 13 ... Positioning shaft, 18 ... Spring 22 ... Sensor

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項1】フレームに設けたガイドレールと、このガ
イドレールと平行に配設してフレームに固定したラック
と、上記ガイドレールに進退動自在に設けた可動フレー
ムと、この可動フレームに、上記ラックに対して接離可
能に設けた支持ブロックと、この支持ブロックに回転自
在に設けたピニオンと、上記支持ブロックをラックに向
けて所定の弾撥力で付勢し、通常は上記ピニオンがラッ
クに正規の位置で噛合する非作動位置に保持するばね
と、上記支持ブロックが非作動位置から変位されたこと
を検出するセンサと、さらに上記ピニオンに連動され、
該ピニオンを正逆転させて上記可動フレームを進退動さ
せるモータとを備え、上記ピニオンを正逆転させた際の
該ピニオンに作用するラックからの反力が上記ばねの弾
撥力を越えた際に、該ピニオンを上記支持ブロックとと
もにラックから離隔する方向に移動させることを特徴と
するラックアンドピニオン駆動機構の安全装置。
1. A guide rail provided on a frame, a rack fixed parallel to the guide rail and fixed to the frame, a movable frame provided on the guide rail so as to be movable back and forth, and the movable frame, A support block that can be brought into contact with and separated from the rack, a pinion that is rotatably provided on the support block, and a biasing force of the support block toward the rack with a predetermined elastic force. A spring that holds the non-operating position that meshes with the regular position, a sensor that detects that the support block is displaced from the non-operating position, and a pinion that is interlocked,
A motor for moving the movable frame forward and backward by rotating the pinion forward and backward, and when the reaction force from the rack acting on the pinion when the pinion is rotated forward and backward exceeds the elastic force of the spring. A safety device for a rack and pinion drive mechanism, wherein the pinion is moved together with the support block in a direction away from the rack.
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