(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータに設けられた駆動プーリと送りねじ機構の送りねじ軸に設けられた従動プーリ間に巻掛部材を巻き掛けて巻掛伝動装置を構成し、モータにより巻掛伝動装置を介して送りねじ機構によりスピンドルヘッドをコラムに対して昇降可能に案内支持した工作機械において、巻掛部材の切断を検知する切断検知手段を備えると共に、スピンドルヘッドを上方へ付勢するバランスシリンダと、圧流体を供給する圧流体供給源と、バランスシリンダの給排ポートと圧流体供給源とを接続する給排回路とから成るバランサーを備え、給排回路にバランスシリンダの給排ポートを開閉可能なバルブを介在させ、前記切断検知手段が巻掛部材の切断を検知すると前記バルブを遮断状態とする制御手段を備え、バランスシリンダの給排ポートを閉じることでスピンドルヘッドの落下を防止することを特徴とする工作機械のスピンドルヘッド落下防止装置。
【請求項２】
バランスシリンダの給排ポートと圧流体供給源としての工場エア源とを給排回路によって接続し、その給排回路にバランスシリンダの給排ポートを開閉可能なバルブとしてのソレノイドバルブを介在させ、切断検知手段が巻掛部材の切断を検知するとソレノイドバルブを連通状態から遮断状態に切換えるようにしたことを特徴とする請求項１記載の工作機械のスピンドル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、モータの駆動力を巻掛伝動装置を介して送りねじ機構に伝達し、送りねじ機構によってスピンドルヘッドをコラムに昇降可能に案内支持した工作機械のスピンドルヘッド落下防止装置に関し、特にバランスシリンダによりスピンドルヘッドの重量バランスをとるバランサーを備えた工作機械のスピンドルヘッド落下防止装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
工作機械のスピンドルヘッドには、送りねじ機構のナットが設けられており、モータにより送りねじ機構の送りねじ軸を回転し、送りねじ軸に螺合されたナットの移動に伴ってスピンドルヘッドがコラムに対して昇降可能に案内支持されている。送りねじ機構は、一般に摩擦が小さく効率の高いボールネジが用いられており、その送りねじ軸にモータの駆動力を伝達する動力伝達手段として、モータ側に設けられた駆動プーリと送りねじ軸側に設けられた従動プーリ間にタイミングベルト（巻掛部材）を巻き掛けた巻掛伝動装置を用いたものがある。そして、これら送りねじ機構や動力伝達手段やモータに加わる負荷を小さくするため、スピンドルヘッドには、そのスピンドルヘッドの重量を軽減するために、圧流体の給排によってスピンドルヘッドを上方へ付勢する力を付与するバランスシリンダを備えたバランサーが設けられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来のものでは、モータや送りねじ機構への負荷を低減するためにバランサーによりスピンドルヘッドの重量の一部を支えているが、スピンドルヘッドの全重量はこのバランサーとモータに接続された送りねじ機構で支持しているので、タイミングベルトが切断すると、モータと送りねじ機構との連繋がなくなり、送りねじ軸はフリー回転可能となり、バランサーではスピンドルヘッドの重量の一部を支えているにすぎないから、ねじのリードが大きく摩擦が極めて小さい送りねじ軸は、バランサーで支えられた分だけ軽減されたスピンドルヘッドの重量によりフリー回転し、その結果、スピンドルヘッドが落下する問題があった。このスピンドルヘッドの落下により、スピンドルと治具とが干渉し、スピンドル及び治具が破損する恐れがあった。
本願の課題は、巻掛伝動装置の巻掛部材の切断時に、スピンドルヘッドの落下を防止する工作機械のスピンドルヘッド落下防止装置を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記課題解決のため本願発明では、モータに設けられた駆動プーリと送りねじ機構の送りねじ軸に設けられた従動プーリ間に巻掛部材を巻き掛けて巻掛伝動装置を構成し、モータにより巻掛伝動装置を介して送りねじ機構によりスピンドルヘッドをコラムに対して昇降可能に案内支持した工作機械において、巻掛部材の切断を検知する切断検知手段を備えると共に、スピンドルヘッドを上方へ付勢するバランスシリンダと、圧流体を供給する圧流体供給源と、バランスシリンダの給排ポートと圧流体供給源とを接続する給排回路とから成るバランサーを備え、給排回路にバランスシリンダの給排ポートを開閉可能なバルブを介在させ、前記切断検知手段が巻掛部材の切断を検知すると前記バルブを遮断状態とする制御手段を備え、バランスシリンダの給排ポートを閉じることでスピンドルヘッドの落下を防止することを特徴とする（請求項１）。
【０００５】
また、スピンドルヘッドの落下を防止するように構成したことにより、落下によるスピンドルと治具との干渉が防止され、スピンドル及び治具の破損の恐れが無くなる。また、工作機械に設けられたバランサーを利用して、スピンドルヘッドの落下を防止するので、専用の落下防止手段を設ける必要が無く好ましい。また、バルブを給排回路に介在さて、巻掛部材切断時にバランスシリンダからの圧流体の排出を防止し、バランスシリンダのシリンダロッドの移動を阻止するようにしたので、構造が簡単で安価であり、設置スペースが小さくて好適である。
【０００６】
また、本願発明は、バランスシリンダの給排ポートと圧流体供給源としての工場エア源とを給排回路によって接続し、その給排回路にバランスシリンダの給排ポートを開閉可能なバルブとしてのソレノイドバルブを介在させ、切断検知手段が巻掛部材の切断を検知するとソレノイドバルブを連通状態から遮断状態に切換えるようにしたことを特徴とする（請求項２）。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本願発明の実施の形態について図１に基づいて説明する。１は工作機械のベッド上に移動可能に設けられたコラムであり、コラム１にはスピンドルヘッド２が図示しないリニアガイドを介して昇降（Ｙ軸移動）可能に案内支持されている。コラム１には送りねじ機構であるボールネジ３の送りネジ軸４が垂設されている。その送りネジ軸４は、軸受５によりコラム１に回転可能に支持されると共に、巻掛伝動装置６を介してコラム１に設けたサーボモータ７に連結されている。巻掛伝動装置６は、モータ７の主軸に設けられた駆動プーリ８と、送りネジ軸４の一端に設けられた従動プーリ９間に巻掛部材としてのタイミングベルト１０を巻き掛けて構成されている。また、ボールネジ３の送りネジ軸４に螺合するナット１１は、スピンドルヘッド２に結合されており、モータ７により巻掛伝動装置６を介して送りネジ軸４が回転されることでスピンドルヘッド２を昇降するようになっている。
【０００８】
また、工作機械には、スピンドルヘッド２をその重量に略相当する力（スピンドルヘッドの重量よりは小さい力）で上方へ付勢してスピンドルヘッド２の重量を軽減し、ボールネジ３やモータ７に加わる負荷を軽減するためのバランサー１２が装備されている。バランサー１２は、スピンドルヘッド２を上方へ付勢するバランスシリンダ１３と、バランスシリンダ１３を制御する圧空制御装置１４とから構成されている。バランスシリンダ１３は、コラム１に立設されている。そのバランスシリンダ１３のシリンダロッド１５の先端には、支持チェーン１６の一端が連結され、その支持チェーン１６の他端にはスピンドルヘッド２が連結されており、バランスシリンダ１３は、支持チェーン１６を介してスピンドルヘッド２を上方へ付勢している。
【０００９】
空圧制御装置１４は、圧流体供給源１７と給排回路１８とから構成されている。給排回路１８は、給気回路１９及び排気回路２０とを備えている。給気回路１９は、圧流体供給源１７としての工場エア源とバランスシリンダ１３の給排ポートとを接続しており、フィルタ２１と減圧弁２２と逆止弁２３とソレノイドバルブ２４を介して、バランスシリンダ１３の先端側のシリンダ室２５に工場エア源１７からの圧縮空気を供給するようになっている。減圧弁２２ではバランスシリンダ１３への圧縮空気の給気圧が設定される。ソレノイドバルブ２４は、バランスシリンダ１３の給排ポートを開閉可能となっている。また、排気回路２０は、ソレノイドバルブ２４と逆止弁２３間から分岐されて工場エア源１７に接続され、バランスシリンダ１３のシリンダ室２５からの排気をソレノイドバルブ２４と逆止弁２６を介して工場エア源１７に戻すように構成されている。
【００１０】
前記巻掛伝動装置６のタイミングベルト１０の近傍には、タイミングベルト１０の切断を検知する切断検知手段２７が設けられている。切断検知手段２７は、近接スイッチであり、工作機械の制御手段２８に接続されている。その制御手段２８と前記ソレノイドバルブ２４とで、バランスシリンダ１３のシリンダロッド１５の移動を阻止する移動阻止手段２９を構成しており、制御手段２８は、通常状態ではソレノイドを励磁してソレノイドバルブ２４を連通状態とし、切断検知手段２７がタイミングベルト１０の切断を検知するとソレノイドバルブ２４のソレノイドを消磁し、ソレノイドバルブ２４を連通状態から遮断状態に切換え、バランスシリンダ１３からの排気を不能としてシリンダロッド１５の移動を阻止する。
【００１１】
上記バランサー１２と移動阻止手段２９は、スピンドルヘッド落下防止装置を構成している。タイミングベルト１０が切断していない通常状態においては、制御手段２８はソレノイドバルブ２４のソレノイドを励磁状態としている。このとき、バランサー１２は、スピンドルヘッド２の上昇時には、バランスシリンダ１３のシリンダ室２５の圧力が減圧弁２２の設定圧よりも低くなるため、圧縮空気が工場エア源１７から給気回路１９を介してバランスシリンダ１３に流れ、一方、スピンドルヘッド２の下降時には、バランスシリンダ１３のシリンダ室２５の圧力が減圧弁２２の設定圧よりも高くなるため、バランスシリンダ１３からの排気が排気回路２０を介して工場エア源１７に流れ、スピンドルヘッド２の重量バランスを保持している。
【００１２】
切断検知手段２７によってタイミングベルト１０の切断が検知されると、制御手段２８により、ソレノイドバルブ２４のソレノイドが消磁されてソレノイドバルブ２４は遮断状態となり、バランスシリンダ１３の給排ポートが閉鎖される。このタイミングベルト１０の切断時には、スピンドルヘッド２が自由落下しようとするが、バランスシリンダ１３の給排ポートが閉鎖されているためにバランスシリンダ１３のシリンダ室２５から排気が不能となる。これによって、シリンダロッド１５の上方への移動が阻止されることとなって、スピンドルヘッド２の落下が妨げられる。よって、スピンドルヘッド２の落下によるスピンドルと治具との干渉が防止され、スピンドル及び治具の破損が防止される。
【００１３】
尚、前記実施の形態のものでは、スピンドルヘッド２とバランスシリンダ１３のシリンダロッド１５とを支持チェーン１６を介して連結し、先端側（上側）のシリンダ室２５に給排回路１８を接続して、シリンダロッド１５を引き込むようにしてスピンドルヘッド２を上方へ付勢するようにしたが、図２に示すように、バランスシリンダ１３のシリンダロッド１５を下方から支持するようにスピンドルヘッド２に結合し、バランスシリンダ１３の後端側（下側）のシリンダ室３０に給排回路１８を接続し、シリンダロッド１５を突出するようにしてスピンドルヘッド２を上方へ付勢するようにしても良い。
【００１４】
【発明の効果】
以上のように本願発明によれば、巻掛部材の切断を検知する切断検知手段を備えると共に、スピンドルヘッドを上方へ付勢するバランスシリンダと、圧流体を供給する圧流体供給源と、バランスシリンダの給排ポートと圧流体供給源とを接続する給排回路とから成るバランサーを備え、給排回路にバランスシリンダの給排ポートを開閉可能なバルブを介在させ、前記切断検知手段が巻掛部材の切断を検知すると前記バルブを遮断状態とする制御手段を備え、切断検知手段が巻掛部材の切断を検知するとバランスシリンダの給排ポートを遮断するようにしたので、スピンドルヘッドの落下が防止されて、スピンドルと治具とが干渉せず、スピンドル及び治具の破損を防止できる。また、バランサーを利用して、スピンドルヘッドの落下を防止するので、専用の落下防止手段を設ける必要が無い。更に、圧流体供給源とバランサーのバランスシリンダ間を接続する給排回路に介在したバランスシリンダの給排ポートを開閉可能なバルブと、バルブを制御する制御手段とを備え、バランスシリンダのシリンダロッドの移動を阻止することでスピンドルヘッドの落下を防止するように構成したので、構造が簡単で安価であり、広い設置スペースを必要としない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明に係るスピンドルヘッド落下防止装置の構成説明図である。
【図２】他の実施の形態である。
【符号の説明】
１  コラム
２  スピンドルヘッド
３  送りねじ機構
４  送りねじ軸
６  巻掛伝動装置
７  モータ
８  駆動プーリ
９  従動プーリ
１０  巻掛部材
１２  バランサー
１３  バランスシリンダ
１５  シリンダロッド
１７  圧流体供給源
１８  給排回路
２４  バルブ
２７  切断検知手段
２８  制御手段
２９  移動阻止手段
【図１】
0003812731.tif 000002
【図２】
0003812731.tif 000003