JPH08192329A - ヘッド落下防止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 機械の総重量が従来のものより軽くなるヘッ
ド落下防止装置を提供することにある。 【構成】 本発明のヘッド落下防止装置は、枠体２０若
しくはプーリ取付片２８に取り付けられた第１から第４
のプーリ４０，４２，４６，４４と、これらのプーリに
懸架される帯状体３２と、これの両端を支持する第１の
支軸３４および第２の支軸３６と、上記帯状体３２に固
着されたヘッドの重さの略半分の重り４８とから構成さ
れている。そして、上記プーリ取付片２８にはヘッド部
２４が取り付けられ、上記第２のプーリ４２には駆動モ
ータ２６が連結されている。また、上記帯状体３２は、
第１の支軸３４に固定されたのち、第１のプーリ４０、
第２のプーリ４２、第４のプーリ４４、第３のプーリ４
６に順次懸架され、第２の支軸３６に固定されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ヘッドを駆動モータで
上下動させて被加工物または被測定物を加工または測定
する、工作機械、測定装置、彫刻機、カッティングマシ
ン、三次元プロッタ、三次元造形装置等において、上記
駆動モータが励磁されていない際に、上記ヘッドの落下
を防止するヘッド落下防止装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、ヘッド部にツールを保持さ
せ、被加工物または被測定物を加工または測定する装置
が知られている。例えば、三次元加工を行う数値制御の
工作機械において、ヘッド部が上下に延びたガイドにス
ライド自在に配され、駆動モータに連結された送りねじ
に螺合されてなるものがある。この工作機械は、駆動モ
ータの駆動によって送りねじを回動させ、ヘッド部を上
下動させて被加工物を加工するようになっている。上記
送りねじとして摩擦係数の極めて小さいボールねじが使
用されることが多く、この場合、上記駆動モータが励磁
されていない際に、ヘッド部などの自重によってボール
ねじが回転し、ヘッド部が落下してしまうことがある。

【０００３】そこで、ヘッド部などが自重によって落下
することを防止するために、図３に示すように、ワイヤ
５０の一端にヘッド部５２を繋ぎ、他端にヘッド部５２
と略等しい重さの重り５４を繋ぎ、上記ヘッド部５２の
最上移動位置より上方に位置した部位に取り付けられた
滑車５６に上記ワイヤ５０を懸架し、ワイヤ５０にヘッ
ド部５２と重り５４を吊るした状態にしているものがあ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この場
合にはボールねじによって移動させられるヘッド部５２
と重り５４の質量がヘッド部のみの質量の約２倍にな
り、機械の総重量が重くなるという問題がある。

【０００５】この発明はこのような事情に鑑みなされた
もので、その目的とするところは、機械の総重量が従来
のものより軽くなるヘッド落下防止装置を提供すること
にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明のヘッド落下防止装置は、基台にガイド部を
介して上下移動自在にツール取付け用のヘッド部を設け
てこのヘッド部に第１のプーリを取り付け、上記基台に
おける上記第１のプーリの一方側上方に第１の支軸を設
けるとともに、他方側上方に第２のプーリを設け、帯状
体の一端を上記支軸に固定したのち他端側を上記第１の
プーリの下側および上記第２のプーリの上側に順次懸架
してその他端に上記ヘッド部に係る重さの略半分の重さ
の重りを固定し、上記基台に上記ヘッド部を上下移動さ
せるための移動装置を設けている。

【０００７】また、上記ヘッド部に第３のプーリを取り
付け、上記基台における上記第３のプーリの一方側下方
に第２の支軸を設けるとともに、他方側下方に第４のプ
ーリを設け、上記帯状体の他端側をさらに上記第４のプ
ーリの下側および上記第３のプーリの上側に順次懸架し
てその他端を上記第２の支軸に固定し、上記重りを第２
のプーリと第４のプーリの間に固定することが好まし
い。

【０００８】さらに、上記移動装置が上記基台に設けら
れたいずれかのプーリに連結されたモータで構成されて
いることが好ましい。

【０００９】また、上記ヘッド部に上下に貫通するネジ
穴が穿設され、上記移動装置が、このネジ穴に螺合する
ネジ棒とこのネジ棒を回転させるモータで構成されてい
てもよい。

【００１０】

【作用】この発明のヘッド落下防止装置は、従来のよう
にヘッド部と略等しい重さの重りを用いてヘッド部の落
下を防止するものではなく、ヘッド部に第１のプーリを
取り付け、基台における上記第１のプーリの一方側上方
に第１の支軸を設けるとともに、他方側上方に第２のプ
ーリを設け、帯状体の一端を上記支軸に固定したのち他
端側を上記第１のプーリの下側および上記第２のプーリ
の上側に順次懸架してその他端に上記ヘッド部に係る重
さの略半分の重さの重りを固定した構成、すなわち、第
１のプーリが動滑車となる構成のため、この動滑車に付
随するヘッド部などの重さは、帯状体を介してその半分
の重さが第１の支軸側に係り、残りの半分の重さが第２
のプーリ側に係るようになる。したがってこの動滑車す
なわち第１のプーリに付随するヘッド部などの重さの半
分の重量の重りでヘッドの落下を防止できるようにな
る。

【００１１】また、上述したように上記ヘッド部に第３
のプーリを取り付け、上記基台における上記第３のプー
リの一方側下方に第２の支軸を設けるとともに、他方側
下方に第４のプーリを設け、上記帯状体の他端側をさら
に上記第４のプーリの下側および上記第３のプーリの上
側に順次懸架してその他端を上記第２の支軸に固定し、
上記重りを第２のプーリと第４のプーリの間に固定する
構成とすることによって、重りの上下および左右の振れ
が制限されることになる。その結果、ヘッド部を急停止
させた際に、ヘッド部に係る衝撃や振動が従来の落下防
止装置のそれより小さくなる。

【００１２】さらに、上記移動装置が上記基台に設けら
れたいずれかのプーリに連結されたモータで構成されて
いれば、ヘッド部を送る送りねじ等を必要としないた
め、本発明のヘッド落下防止装置を具備した機械として
の部品点数が少なくてすむとともに、総重量もさらに軽
くなる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明に係るヘッド落下防止装置の一
実施例を図面を参照して説明する。図１は本発明に係る
ヘッド落下防止装置を具備した機械内部の要部斜視図で
ある。図において、機械１０は、被加工物または被測定
物を載置してＹ方向に移動自在なＹテーブル１２と、Ｘ
レールガイド１６が設けられた基体１４と、Ｘレールガ
イド１６に沿ってＸ方向に移動自在な移動体１８とを備
えている。

【００１４】上記移動体１８は、Ｚガイドレール２２が
内側Ａに設けられた基台としての鈎状の枠体２０と、上
記Ｚガイドレール２２に沿って上下に移動自在なアルミ
製のヘッド部２４と、上記ヘッド部２４を上下に移動さ
せるべく駆動モータ２６などによる移動装置と、上記駆
動モータが励磁されていない際にヘッド部２４の落下を
防止する落下防止装置とを備えている。

【００１５】さらに詳しくは、上記枠体２０の内側Ｂの
上側部には駆動モータ２６が取り付けられ、枠体２０に
形成された穴２０ａを通してモータ軸２６ａが突出され
ている。また、ヘッド部２４の左上部にはプーリ取付片
２８が枠体２０に形成されたスリット２０ｂを通して一
部を突出させて取り付けられている。さらに、プーリ取
付片２８にはプーリ軸３０ａ，３０ｂが突設されてい
る。ここで上記スリット２０ｂの上下端にはヘッド部２
４の移動にともないプーリ取付片２８が当接し、ヘッド
部２４の移動量が制限されるようになっている。

【００１６】また、枠体２０の外側Ｂ’には、左上部に
歯付きの帯状体３２の一端を係止する第１の支軸３４が
突設され、左下部に歯付き帯状体３２の他端を係止する
第２の支軸３６が突設され、さらに、中央下部に形成さ
れた台座３８にはプーリ軸３０ｃが突設されている。

【００１７】さらに、上記プーリ軸３０ａ，３０ｂ，３
０ｃには第１のプーリ４０，第３のプーリ４６，第４の
プーリ４４がそれぞれ回動自在に挿設され、上記モータ
駆動軸２６ａには歯（図示せず）付きの第２のプーリ４
２に挿着されている。ここで、第２のプーリ４２は、ヘ
ッド部２４とともに上下動する第１のプーリ４０の最上
移動位置より上方に位置され、第４のプーリ４４は、ヘ
ッド部２４とともに上下動する第３のプーリ４６の最下
移動位置より下方であってスリット２０ｂの長さの２倍
の距離より長く第２のプーリ４２から離されて位置され
ている。

【００１８】そして上記帯状体３２には片面にのみ歯３
２ａが形成されており、上記帯状体３２は歯３２ａが第
２のプーリ４２の図示しない歯と噛み合う条件のもと、
第１のプーリ４０，第２のプーリ４２，第４のプーリ４
４，第３のプーリ４６に弛みのないように順次懸架され
ている。

【００１９】さらにまた、上記帯状体３２において、第
２のプーリ４２と第４のプーリ４４の間には、ヘッド部
２４，プーリ取付片２８，第１のプーリ４０，第３のプ
ーリ４６およびヘッド部２４に取り付けられる図示しな
い加工・測定用ツール等（これらヘッド部２４に係るも
のを総称して以下「ヘッド」という）の総重量に対して
略半分の重量をもつ鉛製の重り４８が固着されている。
ただし、実際はプーリや帯状体等に係る摩擦があるた
め、ヘッドの重量の半分より軽い重りで良い。そして、
この重り４８は、ヘッド部２４が移動範囲の略中間に位
置しているとき、第２のプーリ４２と第４のプーリ４４
との略中間に位置している。図２にはヘッド部２４に加
工用ツール２４ａを取り付けたスピンドルモータ２４ｂ
を装着した例が示されているが、この場合、ヘッドの重
量に釣り合う上記重り４８の重さは、ヘッド部２４，プ
ーリ取付片２８，第１のプーリ４０，第３のプーリ４
６，加工用ツール２４ａおよびスピンドルモータ２４ｂ
の総重量の略半分になる。

【００２０】このように構成された機械１０において、
ヘッド落下防止装置は、枠体２０若しくはプーリ取付片
２８に取り付けられた第１から第４のプーリ４０，４
２，４６，４４と、これらのプーリに懸架される帯状体
３２と、これの両端を支持する第１の支軸３４および第
２の支軸３６と、上記帯状体３２に固着された重り４８
とから構成されている。そして、上記プーリ取付片２８
にはヘッド部２４が取り付けられ、上記第２のプーリ４
２には駆動モータ２６が連結されている。また、上記帯
状体３２は、第１のプーリ４０の奥側上方に設けられた
第１の支軸３４に固定されたのち、第１のプーリ４０の
下側に懸架されて第１のプーリ４０の手前側上方に設け
られた第２のプーリ４２の上側に懸架され、第３のプー
リ４６の手前側下方に設けられた第４のプーリ４４の下
側に懸架されて第３のプーリ４６の上側に懸架され、第
１のプーリ４０の奥側下方に設けられた第２の支軸３６
に固定されている。

【００２１】つぎに、機械１０の動作について説明す
る。上記Ｙテーブル１２及び上記移動体１８はそれぞれ
に連結された図示しない駆動モータによってＹ方向及び
Ｘ方向に自在に移動される。ヘッド部２４は、駆動モー
タ２６によって第２のプーリ４２が矢印Ｃの方向に回転
されると、重り４８を上方へ引き上げる方向に帯状体３
２が移動することにより、第３のプーリ４６の下方への
移動にともなって下方へ移動される。そして、ヘッド部
２４に取り付けられたプーリ取付片２８がスリット２０
ｂの下端に当接する位置にあるとき、重り４８は第２の
プーリ４２の近傍に位置するようになる。また、第２の
プーリ４２が矢印Ｃと反対の方向に回転されると、上記
ヘッド部２４は、第１プーリ４０の上方への移動にとも
なって上方へ移動される。そして、上記プーリ取付片２
８がスリット２０ｂの上端に当接する位置にあるとき、
重り４８は第４のプーリ４４の近傍に位置するようにな
る。すなわち、重り４８の移動に際しては、ヘッド部２
４と逆方向に倍の速度で倍の距離だけ移動することにな
る。

【００２２】上記駆動モータ２６が励磁されていない
際、上記第２プーリ４２はわずかな外力で回動するよう
になる。したがって、ヘッドの重さが第２のプーリ４２
を矢印Ｃ方向に回動させようとするが、それに逆らって
重り４８が第２のプーリ４２を反矢印Ｃ方向に回動させ
ようとする。このとき、第１のプーリ４２が動滑車の役
目をするため、第１のプーリ４２等を含むヘッドの重さ
とその重さの半分である重り４８とが釣り合ってヘッド
が静止した状態になる。

【００２３】このように、本実施例のヘッド落下防止装
置は、動滑車（第１のプーリ４０）を利用して重り４８
の重量を従来の重りの半分にしているため、機械の総重
量を軽減することができた。

【００２４】また、上記重り４８は、第２のプーリ４２
と第４のプーリ４４との間に弛みなく張られた帯状体３
２に取り付けられているため、重り４８が暴れ難くなっ
て、ヘッド部２４を急停止させた際に、ヘッド部２４に
係る衝撃や振動を図３に示す従来の落下防止装置のそれ
より小さくすることができた。

【００２５】さらに、上記機械１０は、第２のプーリ４
２や帯状体３２などのヘッド落下防止に係る部品の一部
がヘッド部２４を上下動させるための部品と兼用されて
いるため、部品点数が少なくなるとともに、機械の総重
量も図３に示したような送りねじを用いた従来の機械に
比して軽くなった。

【００２６】なお、上記実施例では駆動モータ２６を第
２のプーリ４２に連結しているが、他のプーリ４０，４
４，４６のいずれかに連結することも可能である。ただ
し、駆動モータを第１のプーリ４０または第３のプーリ
４６に連結すると、ヘッド部に係る重量が増えるため、
重りを重くしなければならなず好ましくない。

【００２７】上記実施例では上記駆動モータ２６などを
ヘッドの移動装置としていたが、従来のように、ヘッド
部に上下に貫通するネジ穴が穿設され、移動装置が、こ
のネジ穴に螺合するネジ棒とこのネジ棒を回転させるモ
ータで構成されてもよい。

【００２８】また、上記第４のプーリ４４、第３のプー
リ４６および第２の支軸３６を省略し、重り４８までの
長さの帯状体としてもよい。しかし、上述したように重
り４８による衝撃や振動の低減化するためには、上記部
品の省略は好ましくない。

【００２９】上記実施例では機械１０がＹテーブル１２
を有しているが、テーブルを固定して移動体１８をＹ方
向に移動させたりするものであってもよく、また、移動
体１８を固定してテーブルをＸ−Ｙ方向に移動させたり
するものであってもよい。

【００３０】本発明における帯状体３２は、断面形状が
円形の一般的なスチールワイヤなどを含んでいる。

【００３１】

【発明の効果】以上のように、この発明のヘッド落下防
止装置は、上記のように動滑車を利用してヘッドの半分
の重量の重りでヘッドの落下を防止する構成になってい
るため、これを用いた機械の総重量が従来のヘッド落下
防止装置を用いた機械より軽く、持ち運びできる卓上用
機械に採用すると特に実用的である。

【００３２】そして、上記のように第１乃至第４のプー
リに帯状体を順次懸架し、その帯状体に重りを取り付け
た構成になっているものは、ヘッド部を上下動させた際
に、重りが暴れ難くなり、ヘッド部に係る衝撃や振動を
小さくすることができるため、機械の加工または測定に
係る精度が向上する。

【００３３】また、移動装置が基台に設けられたいずれ
かのプーリに連結されたモータで構成されているもの
は、機械を構成する部品点数が少なくなるとともに、機
械の総重量もさらに軽くなるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るヘッド落下防止装置の一実施例お
ける機械内部の要部斜視図である。

【図２】図１の機械のヘッド部に加工用ツール等を取り
付けた状態を示す要部斜視図である。

【図３】従来のヘッド落下防止装置の一例を説明する概
略説明図である。

【符号の説明】 １０ 機械 ２０ 枠体 ２２ Ｚレールガイド ２４ ヘッド部 ２６ 駆動モータ ３２ 帯状体 ３４ 第１の支軸 ３６ 第２の支軸 ４０ 第１のプーリ ４２ 第２のプーリ ４４ 第４のプーリ ４６ 第３のプーリ ４８ 重り

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基台にガイド部を介して上下移動自在にツ
   ール取付け用のヘッド部を設けてこのヘッド部に第１の
   プーリを取り付け、上記基台における上記第１のプーリ
   の一方側上方に第１の支軸を設けるとともに、他方側上
   方に第２のプーリを設け、帯状体の一端を上記支軸に固
   定したのち他端側を上記第１のプーリの下側および上記
   第２のプーリの上側に順次懸架してその他端に上記ヘッ
   ド部に係る重さの略半分の重さの重りを固定し、上記基
   台に上記ヘッド部を上下移動させるための移動装置を設
   けたことを特徴とするヘッド落下防止装置。
2. 【請求項２】上記ヘッド部に第３のプーリを取り付け、
   上記基台における上記第３のプーリの一方側下方に第２
   の支軸を設けるとともに、他方側下方に第４のプーリを
   設け、上記帯状体の他端側をさらに上記第４のプーリの
   下側および上記第３のプーリの上側に順次懸架してその
   他端を上記第２の支軸に固定し、上記重りを第２のプー
   リと第４のプーリの間に固定した請求項１に記載のヘッ
   ド落下防止装置。
3. 【請求項３】上記移動装置が上記基台に設けられたいず
   れかのプーリに連結されたモータで構成された請求項１
   または２記載のヘッド落下防止装置。
4. 【請求項４】上記ヘッド部に上下に貫通するネジ穴が穿
   設され、上記移動装置が、このネジ穴に螺合するネジ棒
   とこのネジ棒を回転させるモータで構成された請求項１
   または２記載のヘッド落下防止装置。