JP3722852B2

JP3722852B2 - リンク制御バネ動力供給装置

Info

Publication number: JP3722852B2
Application number: JP10070294A
Authority: JP
Inventors: アールクルチエダニエル; イーマイケルマーク; エイメーンデヴイツド
Original assignee: Sunnen Products Co
Current assignee: Sunnen Products Co
Priority date: 1993-04-14
Filing date: 1994-04-14
Publication date: 2005-11-30
Anticipated expiration: 2020-11-30
Also published as: JPH0752029A; GB2277972A; GB2277972B; DE4412698B4; KR0137110B1; CN1056109C; CN1103826A; GB9407298D0; FR2703937A1; US5433656A; IT1274670B; ITMI940692A1; CH688406A5; FR2703937B1; ITMI940692A0; DE4412698A1

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、加工品の供給部材の移動範囲にわたってほぼ一定であるがその値が選択可能な力をホーニングマンドレルにおける砥石等の加工品に加える装置に関する。この装置は、基本的に機械的なものであり、機械のフレームの供給ロッドに対して作動する位置に旋回軸で取り付けられている主レバーを有するリンク制御バネ動力供給装置を含む。主レバーの一方の端の近くには、供給部材の一方の端と対向しているローラー部材があり、その反対側にはホーニングマンドレルの場合にはホーニング部材を半径方向に前進させるために使用される供給機構またはくさびアセンブリがある。装置の一つの実施態様においては、リンクローラーアセンブリの一部である圧縮バネが主レバーの反対の端に近い場所に設けられる。バネは軸で軸方向に伸張するリンクアセンブリに取り付けられており、主レバーを旋回し供給部材を前進させる力を提供する圧縮バネを含む。主レバーから反対のバネリンクローラーアセンブリの端は機械フレームに旋回できるように取り付けられている。主レバーに対してバネリンクローラーアセンブリによって加えられる力の量は選択可能であり、可変であり、バネの圧縮力の量、バネリンクローラーアセンブリと主レバーの間の相対的角度、バネの定数等のパラメータによって決定される。
【０００２】
供給部材またはその他の直線的に移動する部材に力を加えるために使用される従来の装置に対するこのような装置の利点は、所定の移動範囲にわたって供給部材にほぼ一定の力を加えられることである。力の量は選択可能であり、制御可能であり、広範囲に選択可能な加えられた力が同じ装置から比較的簡単に得られる。いったん望ましい力が選択されると、それを供給部材の移動範囲にわたってほぼ一定に保つことができる。
【０００３】
また、ローラーおよび旋回軸はボールまたはローラーベアリングで製作でき、ほぼ摩擦なしで移動可能である。これは特に移動が比較的遅いアプリケーションにおいて空圧または油圧シリンダ等の一定の力を有する装置に対し重要である。
【０００４】
本装置はホーニング盤での使用、特にそれに関連する供給機構またはくさび部材のために開発されたものであるが、多くのその他の装置、特に一定の力を供給運動の範囲にわたって必要とする装置に適用でき、従って多くの機械に適用することができる。
【０００５】
【従来の技術】
工作機械の供給ロッド等の部材に対し必要な力を生み出すため、過去において多くの装置が使用されてきたが、大部分の既知の装置は力を生み出すためにバネ手段を使用する装置であり、該装置においてはバネの力が運動に伴い減少する、即ち使用し尽くされるために変化し、操作の開始時の比較的高い力から操作が完了に近付くにつれて低い力に減少する。これに対し、供給する力を一定に保つことで、サイクル時間および／または砥石の摩耗を減少させ生産性を改善できる。
【０００６】
以下に説明するように、均一なサイズおよび表面特性を改善するのは、供給力をラフ仕上げから最終仕上げに切り換える能力である。加工表面に対してホーニングマンドレルにおける砥石を駆動するために必要な供給力を生み出すための既知の装置の典型的なものは、例えば米国特許第３１５２４２４号および米国特許第４３９７６５８号明細書に開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の第一の目的は、部材の移動範囲にわたってほぼ一定の駆動力を維持する手段を提供することにある。
【０００８】
もう一つの目的は、バネが伸長し、その力を使用するにつれて減少する、圧縮バネによって加えられる力の変化を補正することにある。
【０００９】
もう一つの目的は、部材の移動範囲にわたって直線的に移動する供給部材にバネによって加えられる力を一定に維持することにある。
【００１０】
別の目的は、移動範囲にわたって一定の駆動力を生み出すための比較的単純で容易に調節できる手段を提供することにあり、そのような手段を必要に応じて異なる駆動力の間で変化するか、選択するように調節可能とすることにある。
【００１１】
もう一つの目的は、ホーニングマンドレルのような工作機械に供給力を生み出すための比較的単純かつ安価な方法を提供することにある。
【００１２】
もう一つの目的は、直線的に移動する供給部材上の一定の駆動力を維持することを可能にすることにある。
【００１３】
もう一つの目的は、直線的に移動する供給部材に加えられている種々の力を比較的迅速にかつ容易に変化させ、それに加えられる力を変化させることができるようにすることにあり、選択された力を全ての選択可能な力に対して供給部材の移動の範囲にわたって一定にさせることにある。
【００１４】
もう一つの目的は、ホーニング盤等の工作機械によってさらに均一な部品の生産を可能にすることにある。
【００１５】
もう一つの目的は、供給部材や同様の装置に対する供給動作を生み出すために利用できるオプションを追加することである。
【００１６】
もう一つの目的はホーニングサイクルを通じて最適な供給力を維持することによってホーニングアプリケーションのコストを削減することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明のこれらの目的は特許請求の範囲の請求項１、９〜１１に記載された構成により達成される。
【００１８】
【実施例】
図１の符号２０は本発明に基づいて製作されたリンク制御バネ動力供給装置を示す。供給装置２０は静止部材またはフレームに接続されている主レバー旋回軸２４を中心に旋回する主レバー２２を含む。ローラー２６はレバー２２の一方の端に隣接して取り付けられており、ローラー２６は出力シャフトまたは供給部材２８の自由端に係合している。供給部材２８に対してローラー２６によって加えられる力は供給部材２８の軸方向に整合している。供給部材２８はホーニング盤における供給ロッド、くさび部または同様な装置等の工作機械の供給ロッドである。
【００１９】
制御リンク３２の一方の端に隣接し、かつ間隔を置いて相対移動可能な端部３８および４０の間に取り付けられた、圧縮バネを持ち、かつ拡大可能か伸長可能なリンクであるバネバイアスリンク部材３４の一方の端に隣接して取り付けられているもう一つのバネリンクローラー３０を含むアセンブリによって、レバー２２の反対側の端の近くに力が加えられる。バネバイアスリンク部材３４の一方の端はピン４２によって固定支持材４４に旋回軸で接続されている。バネリンクローラー３０が主レバー２２に加える力は、バネ３６の圧縮、バネ定数およびバネバイアスリンク部材３４、主レバー２２と制御リンク３２の間の相対的角度によって決定される。供給部材２８に加わる力（以下「出力」という）は、ローラー２６が旋回軸２４に関連して主レバー２２にある個所とバネリンクローラー３０が同じ旋回軸２４に関連して同じレバー２２に係合している位置との間の距離の比率によって決定される。
【００２０】
制御リンク３２は、バネリンクローラー３０の旋回軸から、ピン４６によって入力リンク４８に旋回軸で接続されている反対側の端まで延びている。本装置のこの形態においては、入力リンク４８は供給部材２８に供給される所望の出力を選択するために使用される機構によって移動または旋回を抑制されている。種々の出力を選択する必要が無い場合には、入力リンク４８は省くことができ、制御リンク３２は図１１に示すように装置が取り付けられている機械の固定フレーム上のピンの周囲を自由に旋回するようになっている。
【００２１】
多くの用途において、供給部材２８に加えられる出力はその移動範囲にわたって供給部材の位置に関係なく一定である。換言すれば供給部材２８は一定の出力を供給する一方で、所定の範囲にわたって移動できる。供給部材２８が移動するにつれて、供給部材との接触を維持するために上記のバネリンク機構が加えられる力の下で旋回する。主レバー２２が旋回するにつれて、主レバー２２は圧縮バネ３６において起こる拡張のためにバネバイアスリンク部材３４をさらに伸長させる方向に移動する。バネ３６が伸長するに伴い、圧縮を失い、それ故に、ある程度弛緩し、結果としてより少ない力を提供する。これは、制御リンク３２および関連機構の補正動作のためではない場合には、出力の減少を意味する。制御リンク３２は、入力リンク４８に対するそのピン接続を中心に旋回する時に、バネリンクローラー３０が円弧中を移動するように制御する。このように、主レバー２２が旋回する時にバネ３６はバネバイアスリンク部材３４を伸ばし、同時に旋回軸４６を中心とする制御リンク３２の運動の弧は、バネリンクローラー３０を、主レバー旋回軸２４から漸進的に大きな距離において主レバー２２と接触させる。この移動はバネ３６の弛緩または伸長を補正する。この補正量は特定の設計、即ち、主レバー２２および制御リンク３２のそれぞれの部分の旋回軸位置の相対的位置に左右される。本構成の設計は特定の用途で必要な場合には、部分的補正（多少出力を縮小する）のみをまたは過剰補正（出力を増大する）さえも提供するようにできる。ここに説明する特定の設計は、バネ３６によって形成される可変力のためのほとんど完璧な補正を提供するために選択されるリンクを持つホーニング盤供給装置用である。
【００２２】
同じ機構から異なる出力のレベルを選択するために、入力リンク４８を新しいまたは異なる位置に移動することが必要である。これを可能にするために、入力リンク４８はフレームに取り付けられているピン５０によって旋回軸を中心に取り付けられている。入力リンク４８が旋回するにつれて、主レバー２２上の旋回軸２４からの異なる距離の主レバー２２に接触する制御リンク３２の移動のために、バネリンクローラー３０を移動する。入力リンク４８の角位置とバネリンクローラー３０と主レバー２２の間の接触点との間に直接的で独自の関係があることが発見されている。これは選択された出力のレベルが入力リンク４８の角度位置にのみ依存していることを意味する。この位置と選択された出力との関係は特定の設計、バネ定数、相対的リンク長および旋回軸位置の関数である。
【００２３】
多くの用途において、特に選択された力が比較的低い場合に、調整のより大きな「分解能」、即ち「感度」を持つことが望ましい。これは、選択された力が低い時には、小さな移動または入力リンク４８の設定におけるエラーが出力のレベルに大きなエラーを生じさせないようにせねばならないことを意味する。入力リンク４８が限定的な有効移動範囲を持つので、このエラーを最小限にする最も有効な手段は、力が増大するにつれて増大するスロープを持つ、入力リンク角位置に応じて出力の曲線を生み出すリンクを選択することである。理想的には、力は角度と共に指数関数的に変化する。完全に指数関数的ではないが、ホーニング供給装置への使用のために選択される特定の設計は、その理想に近く、小さな力レベルで調節のより大きな「感度」を提供する。選択できる力の範囲は特定のリンク設計および使用されているバネの硬さに左右される。通常望ましくないが、バネリンクローラー３０を主レバー旋回軸２４の上に直接置き、「ゼロ」の出力を達成することが可能である。実際的な問題として、バネリンクローラー３０が旋回軸に非常に近い時に、力の不変性は減少するが、１００対１の比率がこの範囲の中のどの点においても優れた力の不変性をもって達成できる。
【００２４】
力を選択又は変化させるために入力リンク４８の位置を決めることは、様々な方法でかつ様々な精度で達成できる。最も単純な方法は、力を手動で選択することである。これは止めネジ、ギヤ付き手動輪、入力リンク４８のスロットに対して締め付けられたボルト等の幾つかの異なる機構を使用して実行できる。選択は各選択可能な位置において、加えられる力量を示すために段階的にもできる。
【００２５】
図１は、ホーニング盤等の工作機械に特に適切な２つの力の選択装置を示す。この構成で、段階的な手動輪等に取り付けられる二つのリミットスクリュー５２および５４の設定によって手動で力を選択できる。空気または油圧シリンダ５６は二つの選択可能な数値の間の出力の迅速な切り換え用に役立っている。シリンダ５６は一方の端でピン５８によって支持構造または機械フレームに旋回軸で接続されており、シリンダ５６の反対側の端はもう一つのピン６２によって入力リンク４８に旋回軸で接続されたピストン部６０を含んでいる。入力リンク４８は、低い力を制限するリミットスクリューであって相対的に低い出力に対応するリミットスクリュー５４の端に係合している位置で示されている。位置決め装置またはシリンダ５６が伸長するにつれて、入力リンク４８が高出力に対応する位置（示されていない）に右回り方向に旋回する。この動きは入力リンク４８が高い力を制限するリミットスクリュー５２の端に係合して停止するまで続く。このようにして供給ロッド２８上に比較的高い力が設定される。シリンダまたは位置決め装置５６が図１に示すように流体シリンダである時に、二段階で力を選択する装置が作られる。この装置で、出力はホーニングまたはその他の工作機械上の制御手段によって二つの選択可能な力の間で迅速に切り換えることができる。しかし、シリンダ５６が事前に設定された選択可能な力の間で迅速に移動する手段を提供するにも関わらず、リミットスクリュー５２および５４を調整することで望ましい出力を手動で調節することが可能である。図１に示すように空気または油圧シリンダ５６を使用して選択可能な力を変化させるのに対し、エンコーダまたは一部のその他の位置フィードバック装置付きのモータまたはスクリュー装置を使用することもできる。かかる装置は電子的に制御可能であり、かつ選択された変数としてホーニング盤の場合に、力「プロフィール」または連続的可変力変更モードを時間又は供給ロッドの位置で、またはインプロセスゲージングに敏感にプログラムされた形で形成するために使用できる。かかる配置により、力の選択のために、スクリュー５２および５４等のリミットスクリューを持つ必要が無く、力のプログラミングはキーパッド等の電子データ入力装置によって達成できる。
【００２６】
力「プロフィール」を形成し、電子的または同様な手段で力の作用を制御するためにある種の手段が必要であるが、本発明の装置はホーニングマンドレルを操作するために必要な比較的小さな運動の範囲にわたってほぼ一定の力を維持するためにそのようなものを必要としない。
【００２７】
図１で、入力リンク４８は低出力リミット設定で示されており、低出力リミットスクリュー５４が一つの位置に設定されているのに対し、図２では、入力リンク４８が低出力リミット設定で示されているが、低出力リミットスクリュー５４が異なる位置に設定されている。図２は、また、二点鎖線で、止めネジ５２と係合している高出力リミット設定への角移動によって支持フレーム４４の周囲に右回りに旋回する入力リンク４８を示している。
【００２８】
図３は、シリンダ５６および関連する機構を省略して示すリンク制御バネ動力供給装置２０の概略図である。特定の実施例のために規定されるパラメータおよび寸法は、（１）適切な固定リンク寸法（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｍ、Ｒ、α）、（２）機械のフレーム上の旋回軸の相対的位置（Ｄ、Ｅ、Ｇ、Ｈ）、（３）バネ定数（Ｋ）、および（４）バネリンク３４の自由長（Ｘ０、図３に示されていない）である。図３に示されている構成の変数は、様々なリンク（θ１、θ２、θ３、θ４）の角位置、バネリンク３４の長さ（Ｘ１）、バネリンクローラー３０が主レバー２２（Ｘ２）に係合する点の相対位置とローラー２６が供給ロッド２８（ｙ）の端に係合する対応位置であり、両位置はともに固定旋回軸位置２４に相対的である
【００２９】
図４は、バネリンクローラー旋回軸端３８の断片図であり、図５はリンク結合の静的分析のための主レバー２２の断片図である。静的分析は主レバー２２に対するローラー３０のいずれかのリンク位置において供給ロッド２８に加えられる力Ｆを決定するために必要である。
【００３０】
運動学的図表（図３）から、五つの独立した静的バランス式が得られる。
-(C)cos(θ2) - (M)cos(θ4) + (X1)cos (θ1) - E + D = 0
(c)sin(θ2) - (M)sin(θ4) + (X1)sin (θ1) - H + G = 0
(B+R)cos(α- θ3) + (X2)sin (α- θ3) + (X1)cos (θ1) - E = 0
-(B+R)sin(α- θ3) + (X2)cos (α- θ3) + (X1)sin (θ1) - H = 0
(A)sin(θ3) - y = 0
【００３１】
静的分析は以下のような力およびモーメント式を提供する。
ΣFx' = 0 （図３）：(F1)sin(θ4-θ1) = (F3)sin (θ4+θ3)
ΣMo = 0（図４）：(X2)(F3) = (F)(A)cos (θ3)
バネリンク力（図示されていない）：F1 = k(X0-X1)
【００３２】
式はＦ１およびＦ３を除去し、一つの式に容易に組み合わせることができる。
[k(X0-X1)(X2)sin (θ4-θ1)÷[A(A)cos (θ3)sin(θ4+α- θ3)] - F = 0
【００３３】
これらの式により特定の定義されたリンクについて、出力は入力リンク４８の角度および供給ロッド２８の位置の関数である。図３に関してはこれは以下の通り表現できる。
F = f(θ2,y)
【００３４】
本発明装置の実際の設計パラメータは、望ましい出力特性を達成すべく、試行錯誤または何らかの最適化によって選択できる。ホーニング用については、力は供給ロッド２８の移動範囲にわたってできるだけ一定にとどまるべきであり、パラメータは供給ロッドの移動範囲で力をほとんど一定に維持するために選択されるべきである。この場合に、供給ロッド移送（ｙ）の有効範囲の出力は入力リンク角度の関数のみである。
F ≒f(θ2)
【００３５】
主レバー２２を図示の如くローラー２６および３０が係合している平面を持つように製作できること、または一つまたは二つのローラーが噛み合っている表面を入力リンク４８の移動範囲にわたって力特性を変化させるべく、曲げ得ることを考慮する必要がある。
【００３６】
ホーニング盤等の装置において、研磨材によって加工品に加えられる圧力が一定に維持される時に性能が最適である。しかし、最適圧力は、研磨材および加工品の寸法および材料によって一つのホーニング用途から次のものへと幅広く変化する。それ故に、全ホーニング用途について最適性能が達成できるように供給する力が連続的に選択できなければならない。
【００３７】
特定のホーニング盤のために特定のリンクおよびバネを設計できる。計測によって出力を選択でき、最大利用可能な力が最低利用可能な力の百倍である所定の距離にわたってほとんど一定の力を提供できるようにその他のリンクおよびバネの組合せを容易に作ることができる。リンクが如何なるサイズでも可能なように、以下で与えられている詳細な特性値は、一定の力の機構の「グループ」について説明できるように無次元単位（即ち比率）として表している。ほぼ一定の力を発生する機構は、図３に示されているリンクが以下の関係を持っている時に作られる。
B/A = 0.100
C/A = 0.575
F/A = 1.075
E/A = 1.175
G/A = 0.900
H/A = 0.650
M/A = 0.678
R/A = 0.0474
Xo/A =1.397
α = 0.43 °
【００３８】
角度αが計測値ではないことに留意すべきである。しかし、静的分析が主レバー旋回軸２４の周りのモーメントのバランスにのみ依存しているため、同等な機構が旋回軸２４の主レバー２２を「曲げて」、制御リンク（フレームを含む）を主レバー旋回軸２４の周りの同じ角度を通じてそれを回転させることによって作ることができる。
【００３９】
単一の出力レベルのみを発生する本発明装置の最も単純な実施例では、入力リンクが無く、制御リンク３２はフレームに旋回軸で取り付けられる（図１１）。他の旋回軸に相対しているこの取付点は、出力の一貫性にとって重要である。この個所を決定するために、入力リンク４８が存在するが、望ましい単一出力に対応する特定の角度θ２に固定されていると仮定することで、一般的な装置に関する上記の結果を使用できる。次に、制御リンク旋回軸位置を上記の結果から数学的に得ることができる。
【００４０】
図６は出力「位置」の関数としての無次元単位（即ち比率）として表した出力「力」のグラフである。力はそれをバネ定数と長さ「Ａ」との比率にすることで単位なしにできる。一定の力を寸法「Ａ」の最低±１０％である範囲にわたり提供できることが分かる。このほぼ一定の力は、０．００２×バネ定数×寸法「Ａ」の最低力と、０．２×バネ定数×寸法「Ａ」の最大力との間の如何なる数値をも持つように選択できる。
【００４１】
機構のこのような特定の群のもう一つの重要な特徴は、出力を選択するための手段に対する出力のほぼ最適な感度である。多くの用途（ホーニング盤供給装置等）にとって最適な入力装置の「感度」とは、入力にある変化が生じた際、利用可能な力の範囲内のいかなる点おいても、出力に同等のパーセンテージの変化が生ずることである。これは、範囲の中の如何なる点も、その他の点よりも入力エラーに敏感ではないことを意味する。多くの用途において、絶対値で表したエラーはパーセンテージで表したエラーよりも重要ではない。
【００４２】
入力数量は入力リンクθ２の角位置である。その時の理想的な関係は以下の通りである。
d[log(F)]/d θ2 = 定数（即ちセミロググラフの直線）
【００４３】
図７は入力リンク角度に対してプロットした、選択された出力「力」のグラフである。ここに説明されている機構の特定の群は、入力感度に対する出力の理想的な特徴に非常に接近する。
【００４４】
その有用性を高め、または特定の用途にそれを合わせるため、基本的な供給機構に幾つかの特徴を追加することができる。上記の通り、本装置は入力リンク４８の位置を変更する手段であるアクチュエータ手段によって一つの力のレベルからもう一つの力のレベルへと切り換えることができる。入力リンクを移動するための位置決め手段は、モータおよびスクリュー機構等の連続的可変装置であることを含む幾つかの形態を持つか、流体動力シリンダまたは同様な手段を使用して不連続の位置の間を移動することによって操作できる。ホーニング作業が進むにつれてホーニングマンドレルのホーニング圧力を変更するための時間に関して、または工程中の測定に関して、入力リンク４８の位置を変更することが可能であり、または供給ロッド２８の位置に関して入力リンク４８の位置を変更することが望ましいことがある。この後者が実行された場合には、供給ロッド位置センサまたはスイッチが必要となる。そのようなフィードバック装置が図８に示されており、同図の中で供給ロッド位置センサ８０が主レバー２２の後ろ側に係合する移動アーム８２を持つことが示されている。
【００４５】
センサ８０の代りにスイッチを使用できるが、その場合には、スイッチが起動され出力が変化する「トリガー点」をオペレータが設定できるようにすべく、スイッチはスクリュー機構またはその他の装置に取り付けられる。
【００４６】
ホーニング盤用の供給装置等の特定の装置において、望ましい力でのラフなホーニング段階と、これに続く比較的低い力での仕上げホーニング段階を作るべく、二段階の制御を使用することができる。各段階中に除去される加工品材料の量はアプリケーションによって異なる。また、力がラフなホーニング段階から仕上げホーニング段階に変化する点は供給ロッド２８の所定の位置に対応するようにでき、この位置はまだ除去せばならない材料の特定の量を表し、または時間等のその他の測定された数量に対応するようにできる。力がラフなホーニング段階から仕上げホーニング段階に変化する点は、仕上げ段階中にまだ除去せねばならない材料の既知のまたは一定の量を有し、既知または一定の穴サイズに対応する位置である供給ロッド２８の特定の位置に転送されるスイッチ等の単純な装置となし得る。
【００４７】
特定のその他の機械機能を、供給部材の位置に応じて調整するために、スイッチまたは供給部材の位置センサを使用できる。例えば、センサを事前に決定された加工品のサイズを示す状態に対応させ、このサイズに到達した時に供給ロッドのそれ以上の動きが起こらないようになし得る。この点はゼロ遮断点と呼ばれる。リンクに対してゼロ遮断点が決定された時に、ゼロ遮断点が望ましい仕上げ加工品サイズに対応するようにホーニング工具と接続する供給ロッドの端を位置決めるために何らかの機構が必要となる。
【００４８】
ホーニング工具およびその研磨材が摩耗するにつれて、供給ロッド位置決め手段でこれを補正する必要がある。図８はこの作業を達成するための一つの機構を例示する。供給ロッドは２個の部品から成る供給スクリューアセンブリである。アセンブリの１個を他の１個に対して回すことでアセンブリの長さを変えることができる。これは、例えば、ギヤおよび／またはプーリー／ベルト装置で達成できる。これは手動か、モータまたは機械的アクチュエータ等の機械制御装置によって駆動できる。手動入力は供給ロッド位置の正確な制御を行う段階的手動輪であり得る。これらの手段によって、供給ロッド２８を長くしたり、短くしたりして、ゼロ遮断点が望ましい仕上げ穴サイズに対応し、その後研磨材／工具の摩耗の補正を提供するようにホーニング工具のくさびを位置決めすることができる。
【００４９】
供給ロッド位置をアナログまたはデジタルで表示するために、供給ロッド位置センサを使用できる。ホーニング盤の場合には、加工品から除去される材料の量の表示がさらに有用であり、信号を電子的に計測し、その位置を表示する。またこの供給装置がそれぞれ異なるくさび角度を有する様々なホーニング工具を収容できるため、各ホーニング工具に関し表示された位置を正確に測定すべく、電子選択手段を装備できる。
【００５０】
図１２は電子的に制御されるように製作された本発明装置のもう一つの実施例を示す。上記の入力リンク位置決め機能は、マイクロプロセッサ９４およびキーボード／表示装置９６との相互作用を通じて自動力選択または力プロフィーリング用のエンコーダ９２付きのモータ９０で達成できる。マイクロプロセッサ９４はモータ９０を制御する入力としてセンサ８０またはインプロセスゲージングデータからの時間または供給ロッド位置データを使用できる。また、マイクロプロセッサ９４で、上記の供給ロッド位置決めおよび砥石摩耗補正機能は、キーボード９６からの入力でマイクロプロセッサ９４によって制御される供給位置決めモータで達成できる。
【００５１】
制御リンクに加わる力は、バネリンクによって形成される力のかなりのパーセンテージになることがある。ここに詳述する特定のリンクにおいて、その力は相対的に高くなることがある。これは、入力リンク４８がフレームに接続されている旋回軸５０の周りに大きなモーメントを作り出す。入力リンク４８は、手動力リミットスクリュー５２または５４（図示せず）または位置決め装置５６によって位置を決められる。入力リンク４８を移動させるかさらにそれを静止させるには、入力リンク４８上で作用している制御リンクによって造られるモーメントに対抗する位置決め機構が必要となる。ここに詳述する特定の供給装置において、このモーメントは力リミットスクリュー５２または５４に対して大きな力を生み出すために、それらは取り付けられている手動輪（図示せず）等の手段を使用して手動で調節できない。このような状況は、位置決め装置が、入力リンク４８を移動したり、それをリミットスクリュー５２または５４の一つに対して保持するための大きな力を提供したりせねばならないという事実により更に悪くなる。
【００５２】
この問題に対する解決策は、入力リンク４８上のモーメントを相殺する手段を追加することである。図８の均衡バネ８４がその装置である。均衡バネ８４は、もう一つの伸長可能な第３のリンク部材８６に取り付けられており、該部材８６の一端は旋回軸８８により固定されたフレームに、他端は入力リンク４８に取り付けられている。バネ定数および取付個所は、均衡バネ８４が、入力リンク４８の各位置に制御リンク３２の力によって生み出されるモーメントに対し反対の方向に作用するモーメントを入力リンク４８上に作り出すように設計されている。この対抗バランス維持は完全ではないかもしれないが、相殺モーメントの大きさは全位置における制御リンク３２によって生み出されるモーメントの重要なパーセンテージである。その結果力リミットスクリュー５２および５４上の力が減少し、それらが比較的容易に回転でき、さらに小さな位置決め装置（必要な負荷能力が少ない）を使用できる。図８に示されている装置におけるように、均衡バネ８４はバネリンクに使用するバネ３６と同じ特性を持っていてもよい。
【００５３】
（１）ゼロ遮断位置の設定またはチェック、（２）ホーニング工具の取付、（３）加工品の取付または取り外しおよび（４）供給ロッド位置の初期化等の機能のためのホーニング盤供給装置におけるように全ての選択された供給ロッドの力を供給ロッド２８に加えることが望ましくない時には、主レバー２２の位置を制御する何らかの手段が必要である。これは様々なレベルで高性能化した主レバー２２上で作用するアクチュエータによって達成できる。一つの例は、その位置が回転または直線的アクチュエータによって決定され、主レバー２２の前進を位置決めおよび抑制するためにそれに接触させられる回転制御カム１００(図９)の使用である。
【００５４】
また、主レバー２２の手動制御が望まれることがある。これは手動輪および止めネジの使用により実現できる。主レバー２２の位置を手動で制御するもう一つの方法は、図９に示されているように上記の制御カム１００に取付けられたケーブル１０２および足踏みペダル１０４を使用することである。足踏みペダル１０４を押すと、接続されているケーブル１０２がペダル１０４と共に移動し、制御カム１００を引っ張り、それを主レバー２２に対して回転する。これにより主レバー２２が移動し、その前進運動が抑制される。
【００５５】
リンク制御バネ動力供給装置のある構成では、主レバー２２の制御運動手段が大きな主レバーモーメントを拒否し、手動制御およびさらに小さな位置決め装置（必要な負荷能力が小な）の使用を可能にするための助成手段が必要である。主レバー２２を最低位置に再配置するために必要な力を維持する方法は、助成手段を入力リンク４８の位置および主レバーのモーメントに依存させることである。手動制御を可能にし、主レバー位置アクチュエータの動力必要量を最低限にするために必要な助成量を調節するアクチュエータをコントロールするため、入力リンク４８上の回転変換器からのフィードバックを使用できる。
【００５６】
入力リンク位置への助成量を適合させる機械的手段は、図９に示すように最適なバネ定数、長さおよび位置のバネ１０６と、最適な長さおよび位置の二つのリンク１０８、１１０を使用することであろう。バネ１０６はフレームと二つのリンク１０８および１１０のリンク部の間に固定され、リンク１０８の端は入力リンク１１２に固定され、もう一つのリンク１１０の端は制御カム１００のレバー部１１４に固定される。入力リンク１１２が回転し、主レバー２２にさらに多くの力を提供するにつれて、制御カム１００が主レバー２２に対して回転するためにさらに多くのモーメントを必要とする。カム１００に作用している助成モーメントはバネ１０６および関連するリンク装置によって提供される。
【００５７】
機械の一部の用途にとって、米国特許第４３９７６５８号明細書に説明されているように、供給ロッド２８の前進率を制御し、限定する手段が望ましいことがある。この場合には、供給ロッド２８の前進運動の速度を所定の一定率に制御すべく、オイルダンパ１２０等の位置制御器を使用できる（図１０）。オイルダンパ１２０は供給ロッド２８または主レバー２２の前進運動を直接的に阻止し、制御するか、主レバー２２を支持している制御カム１２２の回転を制御する。
【００５８】
図１０の実施例の別の特徴は、ゼロ遮断が使用されている場合、またはゼロ遮断の代わりに何らかの外部的なプロセス稼動中のサイズ制御装置が使用されている場合には、電気的、機械的および／またはその他の機構１２４を使用し、供給部材２８の長さを自動的に指示し、オペレータの入力に基づいて、砥石の摩耗および工具の摩耗を補正することである。
【００５９】
選択可能な、事前に決定された力で直線的運動を移動可能な部材に伝え、可能な力の広範な範囲の中で選択された様々な力を伝えるために装置を調節することも可能である。力の調節に対して手動およびモータ駆動制御を可能にする機能を含む多くのオプション機能をカバーしており、足踏みペダル操作の可能性を示し、工作機械の制御がコンピュータ制御を含めて手動または自動的なホーニング盤等の工作機械において一つ以上の値の制御された力の使用を可能にし、また装置の比較的単純な具現化およびさらに高度な具現化を提供することも、また力選択およびその他のオプションに対する大きな範囲の調節可能性も提供できる。
【００６０】
以上求められている目的および利点の全てを満たす新規のリンク制御バネ動力供給装置の幾つかの実施例について説明した。しかし、様々な機械の操作におけるアプリケーションを含む前記装置のための多くの変更、改造、変化およびその他の用途およびアプリケーションが可能であることは当業者にとって明らかである。発明の精神および範囲から逸脱していない用途におけるそのような変更、改造、変化およびその他の用途の全てが特許請求の範囲によってのみ制限される本発明によってカバーされるものと見なされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】直線的に移動する供給ロッドに力を加える装置の概略図であり、供給ロッドに二つの異なる選択可能な力の一つを加える位置を示す。
【図２】図１と同様な概略図で、二点鎖線で供給ロッドにより大きな一定の力を加える位置を示す。
【図３】図１、２に示す装置に関連する様々なパラメータを示す概略図。
【図４】図１〜３に示す装置のバネリンクローラーの断片図。
【図５】図１〜３に示す装置において力を加えるために使用される主レバーの断片図。
【図６】供給ロッドの相対的出力「位置」と直線的に移動する供給ロッドに加えられる出力「力」との関係を示すグラフ。
【図７】図３に示されている装置の入力リンク角度θ２の関数として供給ロッドに加えられる出力「力」のグラフ。
【図８】均衡バネ、供給ダイヤル調節手段およびそれに関連する供給ロッドセンサ手段を含む本発明装置のもう一つの実施例を示概略図。
【図９】足踏みペダル操作機構付きのもう一つの実施例を示す概略図。
【図１０】更にもう一つの実施例を示す概略図。
【図１１】本発明装置の最も単純な実施例を示す概略図。
【図１２】更に別の実施例を示す概略図。
【符号の説明】
２０リンク制御バネ動力供給装置
２２主レバー
２４旋回ピン
２６ローラー
２８供給ロッド
３２制御リンク
３４バネリンク部材
３６圧縮バネ
４８入力リンク
５２、５４リミットスクリュー
５６流体シリンダ

Claims

直線的に移動する供給部材（２８）を有し、運動の限定された範囲にわたって前記供給部材上にほぼ一定の力を加えるための手段から成るリンク制御バネ動力供給装置（２０）において、
直線的運動のため前記供給部材を支持する手段を含む移動可能供給部を有し、前記供給部材は、その一端が供給される加工品に係合するようにされており、その他端には前記供給部材の直線的移動を生み出す方向にそれに力を加える手段（２６）が係合しており、供給部材の他端と係合するようにそれに隣接している手段が付いている第一の端とその反対側の第二の端とを有する主レバー（２２）、旋回運動のためこの主レバーを支持し、前記両端間に位置している主レバー旋回軸（２４）、および、
供給部材に力を加える方向に制御された力を加えるべく、前記主レバー旋回軸と前記第二の端との間に位置し、前記主レバーと係合する手段、前記主レバーに対して力を発揮する位置に取り付けられ、圧縮バネ付きの伸長可能な第一のリンク部材（３４）を有するリンクアセンブリ、および主レバーが前記主レバー旋回軸の周りを旋回するにつれてこのリンクアセンブリが主レバーに係合する位置を調節するためのリンクアセンブリの第二のリンク部材（３２）を備えることを特徴とするリンク制御バネ動力供給装置。
伸長可能な第一のリンク部材（３４）が、主レバー（２２）と係合する端の近くに、ローラー（３０）と、リンクアセンブリが主レバーと係合する二つの異なる位置の間の位置を選択するための手段とを含み、更に主レバーに係合する前記ローラーの位置を調整するための手段を有することを特徴とする請求項１記載の装置。
伸長可能な第一のリンク部材（３４）と第二のリンク部材（３２）とが成す角度に応じ、主レバー（２２）に作用するモーメントおよびそれにより直線的に移動する供給部材（２８）に対して主レバーによって加えられる力が定まることを特徴とする請求項１記載の装置。
バネ特性、第一の伸張可能なリンク部材（３４）と第二のリンク部材（３２）の相対的リンク長および第一と第二のリンク部材の各々の旋回軸（４２、４６）の位置が、直線的に移動する供給部材（２８）の予め決定された移動範囲にわたって直線的に移動する供給部材（２８）上に一定の力を伝えるべく選択されることを特徴とする請求項１の装置。
バネ特性、前記第一のリンク部材（３４）と第２のリンク部材（３２）の相対的リンク長および第一と第二のリンク部材の各々の旋回軸（４２、４６）の位置が、直線的に移動する供給部材（２８）が移動するにつれて該部材に減少する力を伝えるべく選択されることを特徴とする請求項１記載の装置。
バネ特性、前記第一のリンク部材（３４）と第二のリンク部材（３２）の相対的リンク長および第一と第二のリンク部材の各々の旋回軸（４２、４６）の位置が、直線的に移動する供給部材（２８）が移動するにつれて該供給部材に伝えられた力が増加するように選択されることを特徴とする請求項１記載の装置。
バネ特性、前記第一のリンク部材（３４）と第二のリンク部材（３２）の相対的リンク長および第一と第二のリンク部材の各々の旋回軸（４２、４６）の位置が、直線的に移動する供給部材（２８）に加えられる最大選択可能力が最低選択可能力の約１００倍であるように選択されていることを特徴とする請求項４記載の装置。
直線的に移動する供給部材（２８）がホーニングマンドレルのくさび部材に係合することを特徴とする請求項１記載の装置。
第一と第二の端を有し、直線的に移動する供給部材（２８）、
この供給部材を支持する手段および一方の端の近くに供給部材の一方の端とほぼ摩擦のない接触を形成する手段を有する主レバー（２２）、
主レバーに沿った中間的な位置において固定支持材に主レバーを旋回軸（２４）で取り付けるための、主レバーの一方の端から間隔を置いた手段、
主レバー旋回軸を挟んで、前記ほぼ摩擦のない接触箇所（２６）と反対側で主レバーと係合し、主レバー並びに主レバーを通じて供給部材に力を加える手段および
主レバーとほぼ摩擦のない接触を形成する手段（３０）によって一方の端に隣接してそれぞれ旋回軸（４２、４６）で接続されている一対のリンク部材（３４、３２）を備え、
前記リンク部材のそれぞれの反対の端が固定支持材上の間隔を置いた個所に旋回軸（４２、４６）で接続されており、前記リンク部材の一つが固定長を持つ第２のリンク部材（３２）であり、もう一つが間隔を置いた反対側の端の部分および端部分の間に置かれている圧縮バネ部材（３６）付きの相対的に移動可能なスライド部分によって形成される伸長可能な第一のリンク部材（３４）であり、しかも供給部材（２８）に力を加える方向に制御された力を加えるべく、主レバー旋回軸（２４）と前記第二の端との間に位置し、前記主レバーと係合する手段、前記主レバーに対して力を発揮する位置に取り付けられ、圧縮バネ付きの伸長可能な第一のリンク部材（３４）を有するリンクアセンブリ、および主レバーが前記主レバー旋回軸を中心に旋回するにつれてこのリンクアセンブリが主レバーに係合する位置を調節するための、リンクアセンブリの第二のリンク部材（３２）を有することを特徴とする直線的に移動する供給部材上に一定の力を維持する装置。
直線的運動のために取り付けられた供給部材（２８）は２つの端部を持っており、主レバー（２２）が、固定された主レバー旋回軸（２４）に中間場所で旋回できるように接続されており、前記主レバーが、一方の端近くで直線的に移動する供給部材の両端部の一つとほぼ摩擦のない係合を形成する手段（２６）と、主レバー旋回軸を中心に旋回する主レバーに力を加える直線的に移動する供給部材（２８）から旋回軸の反対側の主レバーおよび直線的に移動する供給部材に力を加えるための手段とを有し、この力を加えるための手段はその隣接する一方の端に旋回できるように一緒に接続されている一対のリンクを含み、前記リンク部材の反対の端が固定支持構造のそれぞれの間隔を置いた場所にそれぞれ旋回軸（４２、４６）で接続されており、前記リンク部材の一つ（３４）が主レバーに力を加える方向にその長さを拡大すべくその上に取り付けられた圧縮バネ（３６）を有し、リンク部材のもう一方の端の旋回軸接続が圧縮バネの伸長によってそれに加えられる力により直線的に移動する供給部材の移動が一対のリンク部材とレバー部材との間でほぼ摩擦のない接続を引き起こし、圧縮バネの伸長により主レバーに加えられる力が減少するにつれてそれによりリンク部材が主レバーの旋回軸に相対して主レバーにほぼ摩擦なしに係合する場所と前記主レバー旋回軸との間の距離が増大するようにしたことを特徴とする直線的に移動する供給部材に一定の力を加える装置。
直線的に移動する供給部材（２８）と、該供給部材に一方の端近くで隣接している手段を有する主レバー（２２）と、主レバーの中間場所で主レバーを支持している主レバー旋回軸（２４）と、主レバー旋回軸の、主レバーが直線的に移動する供給部材に係合する箇所と反対側で主レバーと係合する手段（３０）とを備え、該主レバーと係合する手段は移動可能な部材を伸長した状態にさせるバネ手段（３６）付きのバネバイアスリンク部材（３４）によって形成される第一のリンク部材（３４）を含み、この第一のリンク部材の一方の端が固定支持構造（４４）に旋回可能に取り付けられており、第一のリンク部材の反対側の端が第二のリンク部材（３２）および主レバーに係合するための接続手段（３０）に旋回可能に接続されており、第二のリンク部材が固定された長さを有し、旋回軸（４２）に接続されている第一のリンク部材を含み、第二のリンク部材の反対側の端の位置を調節するための手段（４８）を有し、第二のリンク部材が第一のリンク部材に旋回可能に接続されている位置を変更すべく、第一のリンク部材の角位置を調整するための手段を有することを特徴とする直線的に移動する供給部材に一定の力を加える装置。
第一のリンク部材（３４）の位置を変更するための手段が液体動力手段を含むことを特徴とする請求項１１記載の装置。
第一のリンク部材（３４）の位置を変更するための手段がモータ（９０）を含むことを特徴とする請求項１１記載の装置。
第一のリンク部材（３４）が主レバー（２２）と係合する二つの固定位置を形成するための手段（４８、５６）を有し、この固定位置の一つにおいて直線的に移動する供給部材（２８）に対し主レバー（２２）により第一の力が加わり、もう一つの固定位置において直線的に移動する供給部材（２８）に対し主レバーにより前記第一の力と異なる力が加わり、二つの固定位置の間で第一のリンク部材（３４）を移動するための手段を有することを特徴とする請求項１１記載の装置。
二つの固定位置を形成する手段（４８、５６）が固定位置の場所を調節するための手段を含むことを特徴とする請求項１４記載の装置。
旋回軸（８８）で回転可能に支持されている第一の端と、第一のリンク部材（３６）に旋回軸で接続されている反対側の端とを有する第三のリンク部材（８６）を備え、この第三のリンク部材は角度の変更を可能にする方向に第一のリンク部材に力を加える位置にバネ手段（８４）を有することを特徴とする請求項１１記載の装置。
主レバー（２２）に係合する移動アーム（８２）を備えると共にスクリュー機構またはその他の装置にとりつけられたセンサ装置（８０）を有し、前記移動アームの位置は直線的に移動する供給部材（２８）のそのときの位置を示すことを特徴とする請求項１１記載の装置。
主レバー（２２）に係合する移動アーム（８２）を有し、かつスクリュー機構またはその他の装置にとりつけられて前記アームの動きに伴い起動するスイッチと、スイッチの起動に伴い主レバーによって直線的に移動する供給部材（２８）に加えられる力を一つの力のレベルからもう一つの力のレベルへ切り換える手段とを有することを特徴とする請求項１１記載の装置。
主レバー（２２）と係合するカム手段（１００）と、
主レバーが直線的に移動する供給部材に力を加えることを妨げる位置と力が主レバーによって直線的に移動する供給部材に加えられるのを可能にする位置との間でカムを移動する手段と
を有すること特徴とする請求項１１記載の装置。
主レバー（２２）と係合するカム手段（１２２）と、選択可能な一定率で主レバーの前進を制御する方向にカム部材に力を加える手段（１２０）とを有することを特徴とする請求項１１記載の装置。
直線的に移動する供給部材に対して異なる力を形成するための第一のリンク部材を移動すべく第一のリンク部材に接続されているモータ（９０）と、このモータに接続されているマイクロプロセッサ（９４）を含むモータを制御するための手段と、直線的に移動する供給部材の位置を検出する手段（８０）とを有し、検出手段は主レバーおよびマイクロプロセッサに接続されていることを特徴とする請求項１１記載の装置。
主レバー（２２）と係合する手段と、直線的に移動する供給部材（２８）に対して主レバーによって加えられる力に対抗する方向にカム手段に力を加える手段と、主レバーからこのカム手段を外すためのアクチュエータ手段とを有することを特徴とする請求項１１記載の装置。
カム手段（１００）に力を加えるための手段によって必要とされる力を軽減するためにカム手段に追加の対抗力を加えるための手段を有し、この追加の対抗力を加えるための手段はバネ手段（１０６）、カムリンク手段および力調節リンク部材（１０８）を含み、このバネ手段は固定支持構造とカムリンク手段の一方の端の間に接続されており、カムリンク手段の反対側の端がカム手段（１００）に旋回軸で接続されており、前記バネ手段が直線的に移動する供給部材に対してレバーによって加えられる力に対抗すべくカム手段にカムリンク手段を通じて力を加え、前記力調節リンク部材がその一方の端に隣接するカムリンク手段に旋回軸で接続されている一方の端および第一のリンク部材の角度が調節された時にカム手段に力を加えるように前記バネ手段の作用を変更すべく前記第一のリンク部材（１１２）に旋回軸で接続されていることを特徴とする請求項２２記載の装置。
前記第一のリンク部材（３４）と第二のリンク部材（３２）の相対的長さ、バネ手段のバネ定数、第一のリンク部材と主レバー（２２）の各旋回軸（４２、２４）への相対的な接続位置に伴い、出力としての力が大きい時にくらべて小さい時に、直線的に移動する供給部材（２８）に加えられる出力のレベルが、第一のリンク部材の角度の変化および第一のリンク部材のより大きな角度の変化を必要とする出力の漸増変化と共に指数関数的に変化することを特徴とする請求項１１記載の装置。