(57)【要約】【課題】工作機械において、リニアモータ駆動の主軸ヘッドの落下を防止する。【解決手段】停電時等の非常時や、工作機械への通電を切って工作機械１が非通電状態となると昇降用リニアモータ１２が制御できなくなり、主軸ヘッド６が自重により落下しようとするが、非通電状態となると主軸ヘッド６に取り付けたブレーキ装置２１が、主軸ヘッド６の左右外側でコラム３に取り付けたブレーキロッド２０を、その軸線両側から内蔵のブレーキばねのばね力で掴み、主軸ヘッド６の落下を防止する。【選択図】　図１
2004122285.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コラムに主軸ヘッドを昇降自在に案内し、コラムと主軸ヘッドとの間にリニアモータを設けて、そのリニアモータにより主軸ヘッドを昇降するようにした工作機械において、コラムには、主軸ヘッドの左右両外側となる位置に上下方向のブレーキロッドを取り付け、そのブレーキロッドが貫通するブレーキ装置を主軸ヘッドの左右両側に取り付け、そのブレーキ装置には、ブレーキロッドが貫通してブレーキロッドに対して軸線方向に移動する動作部材と、動作部材がブレーキ位置に移動することでブレーキロッドを半径方向外方から掴むブレーキシューと、通常は前記動作部材をブレーキ解除位置に保持し、非通電時にはばね力で動作部材をブレーキ位置に移動させる動作機構とを備えたことを特徴とするリニアモータ駆動式工作機械の主軸ヘッド落下防止装置。
【請求項２】
ブレーキ装置の本体に、ブレーキロッドを挟んで両側となる位置にブレーキレバーを、そのブレーキレバーの長手中間を軸支して揺動するように設け、ブレーキレバー先端にはブレーキロッド外周に向いたブレーキシューを設け、ブレーキロッドが貫通するピストン体の先端部分を先細りのテーパ面として、そのテーパ面をブレーキレバーの他端とブレーキロッドとの間に配置し、ピストン体を前記先細り方向に付勢して非通電時にはピストン体をブレーキ位置に移動させるブレーキばねを設けると共に、通電時ではピストン体を前記ブレーキばね力に抗してブレーキ解除位置に保持するシリンダ構造を備えて動作機構としたことを特徴とする請求項１記載のリニアモータ駆動式工作機械の主軸ヘッド落下防止装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、Ｙ軸（上下方向）にリニアモータで昇降する主軸ヘッドをもつ工作機械において、停電等、工作機械への非通電時の主軸ヘッド落下防止技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
工作機械において、リニアモータにより駆動され、昇降する主軸ヘッドでは、停電、断線等の非常時や、工作機械の電源を落としたときにはリニアモータに対する通電が停止されてしまうので、電気的制御が不能となり主軸ヘッドが重力落下する不都合がある。こうした問題を解決するものとして、特許文献１には、昇降する主軸ヘッドの下部左右に電磁ブレーキを設け、停電時等にはその電磁ブレーキがばね力で電磁ブレーキの左右外側に配置した摩擦係合部材に押し付けられて主軸ヘッドの落下を防止している。また特許文献２では、昇降する主軸ヘッドの背面側にブレーキとブレーキ板とを備えている。さらに、特許文献３では、主軸ヘッドの昇降と共に周回するベルトなどのループ部材を設けて、非常時にはそのループ部材をブレーキ装置で挟持して主軸ヘッドの落下を防止している。
類似した技術にリニアモータによる位置決めを堅固とするためのブレーキ装置として特許文献４のものがある。これは、長いブレーキ板をその厚み方向両側から一対の直動シリンダで挟むようにしている。さらに、技術分野を異にするが、関連するブレーキ構造としては、特許文献５のものがあり、これは、ロッドを周囲から把持するブレーキ装置である。
【０００３】
【特許文献１】特開平２００１−１３６７２６号公報
【特許文献２】特開平６−２９７２８６号公報
【特許文献３】特開平８−１９２３３０号公報
【特許文献４】特開平１０−２４９６６６号公報
【特許文献５】実開平１−１３５２０７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１では、電磁ブレーキで左右に突っ張って摩擦係合部材に押し付けて主軸ヘッドの落下を防止している。そのように左右に突っ張るので、摩擦係合部材が取り付けてあるコラムの剛性を高くしないとコラムに歪が生じて不都合である。特許文献２では上下方向の板を挟持しているようであるが、詳細が不明であり、また、主軸ヘッドの裏側にブレーキ装置が配置されており、ブレーキ装置の故障などの事態に対しては、主軸ヘッドを取り外すなど大掛かりな作業を要求されるため好ましくない。特許文献３では、ループ部材を掛け回すためのプーリが多数必要で構成が複雑となる問題がある。特許文献４のものを主軸ヘッドの落下防止に採用した場合、長い板を両側から夫々直動シリンダで挟んでおり、スペースを取る問題がある。
分野が異なる特許文献５のものでは、常時はばね力でブレーキが解除されていて、ブレーキが必要な時に圧空で動作するものであり、本願のように電源ＯＦＦ時にブレーキをかけるものとは異なる動作である。その上、特許文献５には本願のようなリニアモータ駆動の主軸ヘッドの落下防止に特許文献５の技術を適用する旨の示唆はない。
本願は上記従来の特許文献記載の主軸ヘッドの落下防止構造に鑑み、コンパクトでしかも、メンテナンスが容易であり、ブレーキ作用時にコラム側に無理な力が作用しない、リニアモータ駆動の工作機械における上下方向移動の主軸ヘッドの落下防止装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題解決のため、コラムに主軸ヘッドを昇降自在に案内し、コラムと主軸ヘッドとの間にリニアモータを設けて、そのリニアモータにより主軸ヘッドを昇降するようにした工作機械において、コラムには、主軸ヘッドの左右両外側となる位置に上下方向のブレーキロッドを取り付け、そのブレーキロッドが貫通するブレーキ装置を主軸ヘッドの左右両側に取り付け、そのブレーキ装置には、ブレーキロッドが貫通してブレーキロッドに対して軸線方向に移動する動作部材と、動作部材がブレーキ位置に移動することでブレーキロッドを半径方向外方から掴むブレーキシューと、通常は前記動作部材をブレーキ解除位置に保持し、非通電時にはブレーキばね力で動作部材をブレーキ位置に移動させる動作機構とを備えたことを特徴とする。
具体的には、ブレーキ装置の本体に、ブレーキロッドを挟んで両側となる位置にブレーキレバーを、そのブレーキレバーの長手中間を軸支して揺動するように設け、ブレーキレバー先端にはブレーキロッド外周に向いたブレーキシューを設け、ブレーキロッドが貫通するピストン体の先端部分を先細りのテーパ面として、そのテーパ面をブレーキレバーの他端とブレーキロッドとの間に配置し、ピストン体を前記先細り方向に付勢して非通電時にはピストン体をブレーキ位置に移動させるブレーキばねを設けると共に、通電時ではピストン体を前記ブレーキばね力に抗してブレーキ解除位置に保持するシリンダ構造を備えて動作機構とした。
【０００６】
【発明の実施の形態】
工作機械１のベース２上に、コラム３が左右方向のガイドレール４に移動自在に案内されている。ベース２上面には、リニアモータの固定子（固定マグネット）５ａが取り付けられ、この固定子５ａと対向するコラム３の下面には、可動子（コイル）５ｂが取り付けてあり、固定子５ａと可動子５ｂとによりコラム３の左右移動用リニアモータ５が構成されている。移動コラム３は矩形の断面を成し、主軸ヘッド（昇降スライダ）６は、その前面部７の両側が後方に延びた側面部８，９となっていて、移動コラム３の前面３ａと側面３ｂとに対向するように断面がコの字に形成されている。主軸ヘッド６は、移動コラム３の前面３ａに取り付けた一対の昇降ガイドレール１０，１０と、左右側面３ｂに取り付けた昇降ガイドレール１１，１１との４本のガイドレールで上下方向に昇降自在に案内されている。移動コラム３の側面３ｂには、リニアモータの固定子（固定マグネット）１２ａが、主軸ヘッド６の側面部８，９の内側面（移動コラム３の側面３ｂとの対向面）には可動子（コイル）１２ｂが取り付けてあり、これらの固定子１２ａと可動子１２ｂとの間で主軸ヘッド６の昇降用リニアモータ１２が構成され、可動子１２ｂに励磁電流を流すことで、対向している前記固定子１２ａとの間で垂直方向のリニアモータ推力を生じさせて主軸ヘッド６を昇降するようになっている。
【０００７】
主軸ヘッド６には前後方向に主軸支持部１５が突出されている。主軸支持部１５には主軸１６が回転自在に設けてあり主軸モータＭで回転される。主軸支持部１５の、主軸ヘッド６から機台後方に突出した部分は、主軸ヘッド６が昇降移動するとき、移動コラム３に対して前後方向に貫通形成した長孔１７内を昇降移動する。
移動コラム３の左右側面３ｂ，３ｂの下端部と上面左右には、夫々移動コラム３から左右外方に突出するように夫々ブレーキロッド取り付け用のブラケット１８，１９が固着してある。移動コラム３の右（若しくは左）側で、上下に対向するブラケット１８，１９の間には、上下方向（主軸ヘッド６の移動方向と平行）のブレーキロッド２０が取り付けてあり、こうして主軸ヘッド６の左右両外側に一対のブレーキロッド２０が配置されている。
【０００８】
一方、このブレーキロッド２０が貫通して、昇降用リニアモータ１２への通電が断たれたときにブレーキロッド２０を半径方向外側から掴んで主軸ヘッド６の落下を防止するブレーキ装置２１が、主軸ヘッド６の左右側面部８，９の上面に夫々取り付けブラケット２２を介して一体に取り付けてある。図４に示すように、ブレーキ装置２１において、本体２３はシリンダチューブ２４の上端に固着されている。本体２３の中心にはブレーキロッド貫通孔２５が形成されており、ブレーキロッド２０が貫通している。本体２３の外面には１８０°対称な位置に上下方向の２つの溝２６が設けてあり（図５）、各溝２６内にはブレーキレバー２７がピン２８により中間部を軸支されてロッド半径方向に揺動可能に取り付けてある。ブレーキレバー２７の上端に螺合したねじ２７ａと対向して本体２３には前記溝２６とブレーキロッド貫通孔２５とに開口するブレーキシュー案内孔２９が形成され、この案内孔２９にブレーキシュー３０がブレーキロッド２０の半径方向に近接離反移動するように案内されている。ブレーキレバー２７の下端にはローラ３１が回動自在に取り付けてあり、本体２３後端の中心に形成した収容孔３２内にその一部が臨んでいる。
【０００９】
筒状のシリンダチューブ２４の下端はシリンダカバー３５で塞がれてシリンダ室が形成され、シリンダ室には動作部材としてのピストン体３６が軸線方向移動可能に嵌装され、ピストン体３６によりシリンダ室は上側シリンダ室３７と下側シリンダ室３８とに区画されている。シリンダカバー３５には貫通孔３９が形成してあり、この貫通孔３９により下側シリンダ室３８は常時外気と連通している。ピストン体３６からは上方に向けてピストンロッド４０が一体に突出され、ピストンロッド４０の中心には前記ブレーキロッド２０が挿通される挿通孔４１が形成されている。ピストンロッド４０の外周面は上方に向けて先細りとしたテーパ面４２になっていて前記収容孔３２内に突出しており、ブレーキロッド２０と前記ローラ３１との間に介在している。ピストンロッド４０とシリンダカバー３５との間には、ピストンロッド４０を軸線上方に向けて絶えず付勢するブレーキばね４３が介在してある。上側シリンダ室３７に連通する給気ポート４４がシリンダチューブ２４に形成されている。給気ポート４４は、通電状態で流路を開き非通電状態で流路を閉じる電磁開閉弁４５を介して圧空源４６に接続されている。電磁開閉弁４５は工作機械１が通電スイッチ４７を閉じて通電状態であるときには通電状態となるように電気的に連繋されている。ピストン体３６の動作機構は、ピストン体３６が収容されているシリンダチューブ２４、ブレーキばね４３等からなる単動シリンダ構造と、そのピストン体３６の位置を制御する上記空圧配管構造とから構成されている。なお、工作機械１の主軸前方には、主軸軸線方向（前後方向）にボールネジ送り機構で進退するワークテーブル（図示せず）が配置されている。
【００１０】
この構成では、工作機械１が通電状態においてリニアモータ５，１２が電気制御されて移動コラム３が左右し、また、主軸ヘッド６が昇降し、ワークテーブルが前後移動されて、ワークテーブル上のワークＷの所望の位置に対する加工が実行される。その通電状態では電磁開閉弁４５が開いて上側シリンダ室３７への圧空供給が行なわれているため前記ブレーキばね４３力に抗してピストン体３６が下後端まで押し下げられたブレーキ解除位置Ｓ１（図４の二点鎖線）に保持されている。これにより、テーパ面４２がローラ３１を半径方向外方に押さないので、ブレーキレバー２７の先端がブレーキシュー３０から離れてブレーキシュー３０がブレーキロッド２０を掴まない非ブレーキ状態にあり、主軸ヘッド６の昇降移動をブレーキ装置２１が制限していない。
【００１１】
一方、停電時等の非常時や、工作機械への通電を切って工作機械１が非通電状態となると昇降用リニアモータ１２が制御できなくなり、主軸ヘッド６が自重により落下しようとする。しかし、非通電状態となると電磁開閉弁４５が閉じ、これにより上側シリンダ室２７への圧空供給が断たれてピストン体３６がフリーとなり、前記ブレーキばね４３のバネ力でピストン体３６がブレーキ解除位置Ｓ１からブレーキ位置Ｓ２に上昇してピストンロッド４０のテーパ面４２がローラ３１と係合してローラ３１を外方に押し出し、これによって、ブレーキレバー２７先端がブレーキロッド２０に対して半径方向内側に閉じてブレーキシュー３０によりブレーキロッド２０をその軸線を挟んだ両側から把持する。こうして主軸ヘッド６の落下が防止される。このとき、ブレーキロッド２０を軸線両側から掴むのでブレーキ動作により発生する力はブレーキロッド２０のみに作用してコラム３にはなんら作用しないから、従来のようにコラム３側にブレーキによる力が発生せず、コラム３側に無理な荷重が生じない。
【００１２】
ブレーキ装置２１のメンテナンスを行なう場合、主軸ヘッド６の左右両外側にブレーキロッド２０やブレーキ装置２１が配置されているので主軸ヘッド６の背部側にあるものに比較して機台前方側からの接近性がよく、メンテナンスが容易である。
【００１３】
【発明の効果】
以上のように本願では、主軸ヘッドの左右両外側にブレーキロッドを取り付け、そのブレーキロッドが貫通するようにブレーキ装置を取り付けたので、機台の前面側からの接近性が高く、ブレーキ装置のメンテナンスが容易になる。また、動作部材がブレーキロッドを取り巻くように配置されているため、両側から直動シリンダで把持するものに対してコンパクトである。さらに、ブレーキロッドを、その軸線両側からブレーキシューで挟持するので、ブレーキロッドに挟持力が作用するのみで、ブレーキロッドを取り付けたコラム側には何らブレーキによる力が発生せず、コラム側に無理な荷重が生じないという利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】工作機械の正面図である。
【図２】図１の平面図である。
【図３】ブレーキ装置の正面拡大図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線断面図である。
【符号の説明】
１　工作機械
３　コラム
６　主軸ヘッド
１２　リニアモータ
２０　ブレーキロッド
２１　ブレーキ装置
２３　ブレーキ装置の本体
２７　ブレーキレバー
３０　ブレーキシュー
３６　ピストン体（動作部材）
４２　テーパ面
４３　ブレーキばね
Ｓ１　ブレーキ解除位置
Ｓ２　ブレーキ位置
【図１】
2004122285.tif 000003
【図２】
2004122285.tif 000004
【図３】
2004122285.tif 000005
【図４】
2004122285.tif 000006
【図５】
2004122285.tif 000007