JPH08150535A - 主軸頭落下防止装置を備えた工作機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電気的な作用を経ずに機械的に作動する主軸
頭の落下防止装置を備えた工作機械を提供すること。 【構成】 鉛直に設けられたボールネジと、該ボールネ
ジと係合するナットを有し、該ボールネジにより鉛直に
上下方向に動作可能に支持された主軸頭と、該主軸頭の
周囲を囲繞するフレームワークと、フレームワークの側
部に設けられたドアとを具備する工作機械が、更に、主
軸頭に固着された係止部材と、前記ドアの開閉と連動し
て動作するように前記フレームワークに取着され、ドア
が開いたときに係止部材に係合する係合部材とを具備す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は工作機械の主軸頭落下防
止装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】直立ボール盤や立形フライス盤等の工作
機械は、鉛直に設けられたボールネジと、該ボールネジ
と係合するナットを有する主軸頭とを具備しており、ボ
ールネジに連結されたサーボモータ等の駆動手段により
ボールネジを正転と逆転のいずれかの方向に回転させる
ことにより、主軸頭が鉛直方向に上下動する。

【０００３】近時の工作機械は、更に、この主軸頭に自
動工具交換装置を備えてマシニングセンターを構成して
いる。マシニングセンターでは、主軸頭の動作は、自動
工具交換装置の工具交換動作と連動しており、主軸頭は
予め設定されたプログラムに従って自動的に上下動す
る。また、マシニングセンターが加工プロセスを実行す
る間や、自動工具交換動作を行う間に、マシニングセン
ター近傍にいる作業員がマシニングセンターの動作に巻
き込まれないように、近時のマシニングセンターは主軸
頭およびワークを載置するテーブル周辺をフレームワー
クにより囲繞して、この領域への作業員の接近を防止し
ている。

【０００４】こうしたマシニングセンターにおいて主軸
頭は、ボールネジの回転動作を停止することにより所定
高さに保持される。すなわち、サーボモータがボールネ
ジを回転さる力と、主軸頭に作用する重力によりボール
ネジを回転させる力とを釣り合うように、前記サーボモ
ータに電力を供給して、主軸頭が所定の高さに保持され
る。反対に、ボールネジに連結されたサーボモータへの
電力供給が遮断されると、ボールネジは主軸頭の荷重に
より回転して、主軸頭がボールネジから抜け落ちる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】これを防止するため
に、ボールネジにはソレノイドとブレーキパッドとを組
み合わせたブレーキ装置が設けられており、ブレーキが
作動する間はボールネジの回転が防止されるように構成
されている。然しながら、こうした構成のブレーキ装置
では、ブレーキパッドに切削油が付着すると、ブレーキ
パッドが滑りボールネジが回転して主軸頭が落下する可
能性がある。また、従来のブレーキ装置は、ソレノイド
を使用して電気的に制御されているので、強力な電波等
の電子的なノイズが発生した場合や、マシニングセンタ
ーを制御するプログラムの瑕疵によりブレーキ装置が誤
動作して、ブレーキ装置が解除される危惧がある。

【０００６】他方、マシニングセンターの主軸頭の周辺
を囲繞するフレームワークが設けられている場合には、
フレームワークのドアを開いたときに主軸頭が落下する
ことが防止できれば、少なくとも作業員が負傷すること
が防止できる。

【０００７】よって本発明は、こうした従来技術の問題
点を解決することを技術課題としており、電気的な作用
を経ずに機械的に作動する主軸頭の落下防止装置を備え
た工作機械を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、鉛直に設けら
れたボールネジと、該ボールネジと係合するナットを有
し、該ボールネジにより鉛直に上下方向に動作可能に支
持された主軸頭と、該主軸頭の周囲を囲繞するフレーム
ワークと、フレームワークの側部に設けられたドアとを
具備する工作機械において、主軸頭に固着された係止部
材と、前記ドアの開閉と連動して動作するように前記フ
レームワークに取着され、ドアが開いたときに係止部材
に係合する係合部材とを具備する工作機械を要旨とす
る。

【０００９】

【作用】ドアを開いたときに、係合部材が係止部材と係
合して、主軸頭が落下することを防止する。

【００１０】

【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の好ましい
実施例を説明する。先ず、図１、２において、自動工具
交換装置１８を備えたマシニングセンター１０は、主軸
頭１６と、ベッド１２と、コラム１４とを具備してい
る。ベッド１２にはＸ−Ｙテーブル２０が設けられてお
り、該Ｘ−Ｙテーブル２０の上面にワーク（図示せず）
が固定され、主軸頭１６の主軸（図示せず）に取り付け
られた工具（図示せず）により所定の切削加工がなされ
る。図示するマシニングセンター１０では、主軸頭１６
と、自動工具交換装置１８と、Ｘ−Ｙテーブル２０は、
フレームワーク２８により周囲を囲繞されている。

【００１１】主軸頭１６は、コラム１４の側部に概ね鉛
直に支持されたボールネジ２２と係合するナット１６ａ
を有している。ボールネジ２２は、継手４０（図５参
照）を介してサーボモータ２４の回転軸と連結されてい
る。サーボモータ２４によりボールネジ２２が回転する
と、その回転方向に従って鉛直方向に上下動する。ボー
ルネジ２２の上端部には、従来技術と同様のソレノイド
駆動式のブレーキ装置２６が設けられている。

【００１２】ブレーキ装置２６は、ボールネジ２２に取
着された軸側ブレーキディスク２６ｂと、コラム１４に
固定されたコラム側ブレーキディスク２６ｃと、ソレノ
イド２６ａとを具備している。軸側ブレーキディスク２
６ｂは、スプライン等の結合手段により、ボールネジ２
２に対して軸方向に移動可能に、かつ、周方向には相対
動作できないようにボールネジに連結されている。上記
２つのブレーキディスク２６ｂ、２６ｃの各々の内面に
はブレーキパッドが取着されている。ブレーキ装置２６
は、ソレノイド２６ａが消磁されている間、図示しない
付勢手段により軸側ブレーキディスク２６ｂがコラム側
ブレーキディスク２６ｃに押接されるように構成されて
いる。

【００１３】フレームワーク２８は、コラム１４と対向
する側部に引き戸よりなるドア２８ａを有している。添
付図においてドア２８ａは閉じた状態で示されている
が、ドア２８ａは、フレームワーク２８の上記側部の上
部に概ね水平に延設されたレール２８ｂに手操作により
矢印Ｘで示す（図２）水平方向にスライドできるように
垂設されている。ドア２８ａにはアーム３０が、該ドア
２８ａと共に水平方向にスライドするように取り付けら
れている。アーム３０は、ドア２８ａの平面に対して概
ね垂直に、フレームワーク２８の内部に延びるように設
けられている。

【００１４】マシニングセンター１０は、更に、主軸頭
１６の上部に機械式の主軸頭落下防止装置を具備してい
る。この機械式主軸頭落下防止装置は、係止部材として
主軸頭１６の上端面に固着され、該上端面から上方に概
ね鉛直に立設された歯付バー３４と、該歯付バー３４に
係合可能に設けられた係合部材としての回動腕３２とを
具備している。歯付バー３４は概ね円柱状の棒部材より
成り、上部に複数の歯を有する歯部３４ａが形成されて
いる。複数の歯の各々は、図１から理解されるように、
下方に広がった円錐形の一部より成り、各々の中心軸線
が棒部材の中心軸線と合致するように形成されている。

【００１５】図２において円ＩＩＩで示す部分の拡大図
である図３、４を参照すると、回動腕３２は、フレーム
ワーク２８の上部において、ピン３２ａを中心として概
ね水平な平面内で回動自在に設けられており、一端に歯
付バー３４の歯部３４ａと係合するように切り欠かれた
係合部３２ｃと、反対側の端部に、ドア２８ａが閉じら
れているときにアーム３０と係合する係合端３２ｂとを
有している。係合端３２ｂは、ドア２８ａが閉じられ、
アーム３０と係合したときに、回動腕３２がピン３２ａ
を中心として矢印Ａの方向に回動できるように適切な形
状に形成されている。

【００１６】また、主軸頭落下防止装置は、回動腕３２
を歯付バー３４に向けて矢印Ｂの方向に付勢する付勢手
段としてコイルバネ３６を有している。コイルバネ３６
は、その一端において、フレームワーク２８に取り付け
られた取付部材３８に取着され、他端において回動腕３
２に取り付けられている。ドア２８ａが開かれアーム３
０が係合端３２ｂから離反したときに、回動腕３２は、
図４に示すように、コイルバネ３６により歯付バー３４
に向けて矢印Ｂの方向に回動して、その係合部３２ｃに
おいて歯付バー３４の歯部３４ａの歯の１つと係合す
る。

【００１７】回動腕３２は、フレームワーク２８にピン
３２ａを介して取着されているので、歯付バー３４と係
合することにより、ブレーキ装置２６が作用せずに、主
軸頭１６の重量によりボールネジ２２が回転するような
事態となっても、主軸頭１６は、歯付バー３４および回
動腕３２を介してフレームワーク２８に上方より支持さ
れ、その落下が防止される。回動腕３２は、ドア２８ａ
が開いている間のみ歯付バー３４と係合して、主軸頭１
６の落下を防止するが、ドア２８ａが閉じている間は、
マシニングセンター１０を操作する作業員は、フレーム
ワーク２８により主軸頭周辺に接近できないので、主軸
頭１６が落下しても、この事故により傷害を受けること
はない。

【００１８】添付図面に基づいて本発明の好ましい実施
例を説明したが、これは単に一例であって、本発明は、
その範囲を逸脱することなく変形と改良が可能であるこ
とは当業者の当然とするところである。

【００１９】例えば、主軸頭落下防止装置の係合部材と
して、回動腕３２を一例に説明したが、図６に示すよう
に、アーム３０の先端３０ａと係合するカム面５０ｂを
有するスライド片５０によっても構成することができ
る。図６においてスライド片５０は、フレームワーク２
８（図６には図示されていない）の取付部材５２とスラ
イド片５０との間に配設された付勢手段としての圧縮コ
イルバネ５４により歯付バー３４に向けて付勢されてい
る。ドア２８が矢印Ｘ１の方向に移動して閉じたとき、
ドア２８に取り付けられたアーム３０も矢印Ｘ１で示す
方向に移動し、スライド片５０は、そのカム面５０ｂと
アーム３０の先端の係合端３０ａとの係合により矢印Ｙ
１の方向に移動して、歯付バー３４の歯との係合が解除
される。ドア２８が閉じた状態から矢印Ｘ２の方向に移
動して開くと、アーム３０もまた矢印Ｘ２の方向に移動
して図６に示す状態となり、このときスライド片５０は
圧縮コイルバネ５４により付勢されて矢印Ｙ２の方向に
移動して、その係合部５０ａにおいて歯付バー３４の歯
と係合する。

【００２０】更に、主軸頭落下防止装置の係合部材は、
図７に示すようなスライド片６０により構成することが
できる。スライド片６０は、フレームワーク２８（図７
には図示されていない）の取付部材６２とスライド片６
０との間に配設された付勢手段としての圧縮コイルバネ
６４により歯付バー３４に向けて付勢されている。ドア
２８が矢印Ｘ１の方向に移動して閉じたとき、ドア２８
に取り付けられたアーム３０も矢印Ｘ１で示す方向に移
動し、アーム３０の先端に設けられた当接部３０ａがス
ライド部材６０の当接面６０ｂに当接して、圧縮コイル
バネ６４の付勢力に対抗してスライド片６０を矢印Ｘ１
の方向に押接し、歯付バー３４の歯との係合が解除され
る。ドア２８が閉じた状態から矢印Ｘ２の方向に移動し
て開くと、アーム３０もまた矢印Ｘ２の方向に移動して
図７に示す状態となり、このときスライド片６０は圧縮
コイルバネ６４により付勢されて矢印Ｘ２の方向に移動
して、その係合部６０ａにおいて歯付バー３４の歯と係
合する。

【００２１】なお、係合部材として図３に示した回動腕
３２、および、図６、７の各々に示したスライド部材５
０、６０が、主軸頭の重量を上方より支持できるよう
に、フレームワーク２８に取着されていることは言うま
でもない。

【００２２】図６、７を参照して説明したように、付勢
手段は、図３、４に示す引張りコイルバネのみではなく
圧縮コイルバネによっても構成することができる。更に
は、コイルバネのみではなく、板バネや捩じりコイルバ
ネ等によっても構成することができる。要は、弾性変形
して係合部材を係止部材に向けて付勢できる手段であれ
ばよい。従って、材料も金属、プラスチック、ゴム等の
種々の弾性材料により構成することができる。更に、図
３、４に示す実施例の回動腕３２の係合端３２ｂ、およ
び、図６に示すアーム３０の係合端３０ａにローラー
（図示せず）を設けて、動作が円滑となるように構成す
ることもできる。

【００２３】既述の実施例では、係止部材は、棒状の部
材に円錐形の一部より成る複数の歯を設けた歯付バーに
より構成されているが、本発明はこれに限定されない。
例えばラックギアまたはこれに類似する形状の歯を有す
る係止部材（図示せず）としてもよい。この場合に主軸
頭落下防止装置は、係合部材にピニオンギア（図示せ
ず）と組み合わせて、ドア２８が開いたときにピニオン
ギアの回転を停止させるように構成される。

【００２４】また、好ましい実施例では、自動工具交換
装置を備えたマシニングセンターを一例として説明した
が、本発明は、自動工具交換装置を備えていなくとも、
鉛直に設けられたボールネジを有し、主軸頭が、ボール
ネジにより鉛直方向に移動可能に支持されている構成の
工作機械の全てに適用することができる。

【００２５】

【発明の効果】既述の説明から明らかなように、本発明
による工作機械は、主軸頭の周辺を囲繞するフレームワ
ークのドアが開いている間に、主軸頭の落下を防止する
主軸頭落下防止装置を備えており、主軸頭落下により作
業員が負傷することが防止される。この主軸頭落下防止
装置は、電気的に制御されないので、電子的なノイズに
より故障したり、プログラムの瑕疵により誤作動するこ
とがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好ましい実施例による工作機械の略示
図であり、図２の矢視線Ｉ−Ｉに沿う断面図である。

【図２】図１の矢視線ＩＩ−ＩＩによる平面図である。

【図３】図２において円ＩＩＩ−ＩＩＩで示す部分の拡
大図であり、主軸頭落下防止装置が解除された状態を示
す図である。

【図４】図２において円ＩＩＩ−ＩＩＩで示す部分の拡
大図であり、主軸頭落下防止装置が係合している状態を
示す図である。

【図５】従来技術によるブレーキ装置の断面図である。

【図６】主軸落下防止装置の第２の実施例を示す、図３
と同様の図である。

【図７】主軸落下防止装置の第３の実施例を示す、図３
と同様の図である。

【符号の説明】

１０…マシニングセンター １６…主軸頭 １８…自動工具交換装置 ２２…ボールネジ ２６…ブレーキ装置 ２８…フレームワーク ２８ａ…ドア ３０…アーム ３２…係合部材としての回動部材 ３４…係止部材としての歯付バー

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鉛直に設けられたボールネジと、該ボー
   ルネジと係合するナットを有し、該ボールネジにより鉛
   直に上下方向に動作可能に支持された主軸頭と、該主軸
   頭の周囲を囲繞するフレームワークと、フレームワーク
   の側部に設けられたドアとを具備する工作機械におい
   て、 主軸頭に固着された係止部材と、 前記ドアの開閉と連動して動作するように前記フレーム
   ワークに取着され、ドアが開いたときに係止部材に係合
   する係合部材とを具備する工作機械。