JP5081937B2 - 多段階送り制御装置、および多段階送り制御装置を備えたエア駆動ドリル装置 - Google Patents

Description

本発明は多段階送り制御装置、および多段階送り制御装置を備えたエア駆動ドリル装置に係り、特にエアで制御する多段階送り制御装置、および多段階送り制御装置を備えたエア駆動ドリル装置に関する。

航空機や自動車部品などに用いられる板厚の厚い材料に所望の口径の穿孔を加工する場合、穿孔手段として、エア駆動ドリル装置（例えば、特許文献１，２）や電気駆動ドリル装置などが用いられている。

そうした加工に際して、穿孔時間の短縮、適切なトルク調整、位置ずれの防止など、解決しなければならない課題は多く、板厚の厚い材料を効率的に加工できる穿孔装置、例えば、２層構造を有する複層材料を加工する場合には、第１層と第２層のそれぞれの加工条件に対応した多段階送り制御を行いながら穿孔する装置が考えられていた。

特開２００５−１６１４５２号公報 特開２００８−１１０４７３号公報

しかしながら、従来の装置においては、方向制御弁や方向を切り換えるための電磁部や油圧管路などが必要となり、全体として大型化してしまい操作性が悪化するといった課題があった。また、電気駆動ドリルや電気制御を用いる場合には、電気配線や制御盤の設置が必須となるため、付帯する種々の設備の設置費用が増加し、作業スペースが広域化してしまうといった課題があった。

本発明は、このような背景に鑑みてなされたものであり、エアで制御する多段階送り制御装置、および多段階送り制御装置を備えたエア駆動ドリル装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明の請求項１に係る発明は、加工具が装着されるラムと、このラムを前進および後退させる送りエアシリンダと、この送りエアシリンダの前進および後退を切り換える前進後退用バルブと、前記送りエアシリンダに圧縮エアを供給するエア供給部と、を有する加工装置における前記ラムが前進と後退とを繰り返すように制御する多段階送り制御装置であって、往復移動体を摺動自在に内装するステップシリンダと、このステップシリンダの一端部に前記往復移動体に当接するように配設され、前記前進後退用バルブを駆動して前進する前記ラムを後退させる後退ボタンと、前記ステップシリンダの他端部に前記往復移動体に当接するように配設され、前記前進後退用バルブを駆動して後退する前記ラムを前進させる前進ボタンと、前記往復移動体を前記一端部に移動させる圧縮エアを前記ステップシリンダに供給または停止するステップ切換バルブ（ステップシリンダスプール）と、前記往復移動体を前記他端部の方向に付勢する付勢手段と、前記エア供給部から前記前進ボタンを介して前記前進後退用バルブに導通され、当該前進ボタンの押圧により前記ラムを前進させるように当該前進後退用バルブを駆動する前進ステップ流路と、前記エア供給部から前記後退ボタンを介して前記前進後退用バルブに導通され、当該後退ボタンの押圧により前記ラムを後退させるように当該前進後退用バルブを駆動する後退ステップ流路と、前記エア供給部から前記ステップ切換バルブを介して前記ステップシリンダに導通され、前記往復移動体を前記一端部に移動させる圧縮エアを前記ステップシリンダに供給する第１の流路と、前記後退ステップ流路から分岐して前記ステップ切換バルブに導通され、前記往復移動体を前記一端部に移動させる圧縮エアを停止するように当該ステップ切換バルブを駆動する第２の流路と、を備えたことを特徴とする。

本発明は、かかる構成により、エア供給部から送りエアシリンダに圧縮エアを供給して前記ラムを前進させ加工具を送りながら加工が開始されると、前記エア供給部から第１の流路を介して圧縮エアを前記ステップ切換バルブから前記ステップシリンダに供給し前記往復移動体を一端部に移動させる。

そして、往復移動体が後退ボタンに当接すると、後退ステップ流路および第２の流路を介して、前記往復移動体を一端部に移動させる圧縮エアを停止するとともに、前記ラムを後退させるように前記前進後退用バルブを駆動して当該ラムを後退させる（ステップ戻り）。一方、前記付勢手段により前記往復移動体が他端部まで移動して前進ボタンに当接すると、前進ステップ流路を介して前記前進後退用バルブを駆動して、前記ラムを前進させる（ステップ送り）。

本発明に係る多段階送り制御装置は、送りエアシリンダの前進および後退を切り換える前進後退用バルブを前進ステップ流路と後退ステップ流路を流通する圧縮エアで駆動して、前記ラムが前進と後退とを繰り返すように制御することができる。

このため、本発明によれば、電気配線や制御盤等の複雑な電気制御装置を排除して、駆動源をエアに統一することが可能となるため、装置を小型簡素化してハンドツール型の操作性のよい加工装置を実現することができ、作業効率を向上させ工数削減に寄与することができる。

このようにして、本発明に係る多段階送り制御装置は、電気配線や電気制御装置を排除することで、付帯設備の設置費用を削減し、作業スペースの広域化を回避することができ、狭いスペースでも作業性がよいので、板厚の厚い材料を効率的に加工できる加工装置を実現することができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の多段階送り制御装置であって、前記エア供給部から前記ステップ切換バルブに導通され、前記第１の流路を介して前記往復移動体を一端部に移動させる圧縮エアを前記ステップシリンダに供給するように当該ステップ切換バルブを駆動する第３の流路を備えたこと、を特徴とする。

かかる構成によれば、ステップ切換バルブを駆動する第３の流路を流通する圧縮エアを制御することで、加工装置を起動してスタートボタンを押すとステップ切換バルブを開放してステップシリンダに圧縮エアを供給することができる。

請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載の多段階送り制御装置であって、前記エア供給部と前記前進ボタンとの間の前記前進ステップ流路に設けられ、当該前進ボタンに導通する圧縮エアを供給または停止するステップ制御バルブと、前記エア供給部から前記ステップ制御バルブに導通され、前記前進ステップ流路に圧縮エアを供給するように当該ステップ制御バルブを駆動する第４の流路と、を備えたことを特徴とする。

かかる構成によれば、ステップ制御バルブを駆動する第４の流路を流通する圧縮エアを制御することで、加工装置を起動してスタートボタンを押すとステップ制御バルブを開放して前進ステップ流路に圧縮エアを供給することができる。

請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の多段階送り制御装置であって、前記前進ボタンと前記前進後退用バルブとの間から分岐して前記ステップ制御バルブまで導通され、前記往復移動体を前記一端部に移動させる圧縮エアを前記ステップシリンダに供給するように当該ステップ切換バルブを駆動する第５の流路を備えたことを特徴とする。

かかる構成によれば、第５の流路を流通する圧縮エアを制御して当該ステップ切換バルブを駆動することで、前記往復移動体を前記一端部に移動させる圧縮エアを前記ステップシリンダに供給して前記往復移動体を前記一端部に移動させて、後退ボタンを押圧することができる。

請求項５に係る発明は、請求項３に記載の多段階送り制御装置であって、前記第１の流路は、前記エア供給部から前記ステップ制御バルブを通って前記ステップ切換バルブまで導通され、前記第４の流路を介して前記ステップ制御バルブを駆動することで、前記往復移動体を一端部に移動させる圧縮エアを前記ステップシリンダに供給することを特徴とする。

かかる構成によれば、前記第１の流路を前記エア供給部から前記ステップ制御バルブを通って前記ステップ切換バルブまで導通することで、ステップ制御バルブを駆動して前記第１の流路に流通する圧縮エアを制御することができる。
このため、前記第４の流路を流通する圧縮エアを制御して前記ステップ制御バルブを駆動することで、前記往復移動体を一端部に移動させる圧縮エアを前記第１の流路を通って前記ステップシリンダに供給することができる。

請求項６に係る発明は請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の多段階送り制御装置であって、前記第２の流路から前記ステップ切換バルブに導入される圧縮エアの流量を制御してステップ戻り時間を調整する流量調整手段を備えたこと、を特徴とする。

かかる構成によれば、前記ステップ切換バルブに導入される圧縮エアの流量を調整する流量調整手段を備えたことで、ステップ戻り時間を調整でき、確実にステップ動作を繰り返すことができる。

請求項７に係る発明は、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の多段階送り制御装置を備えたエア駆動ドリル装置であって、前記加工装置はエア駆動ドリル装置であり、加工具はドリルであることを特徴とする。

かかる構成によれば、エアで駆動する多段階送り制御装置でエア駆動ドリル装置を制御することで、エアのみでエア駆動ドリル装置を制御して駆動することができるため、駆動源を統一化して、装置全体を小型簡素化してハンドツール型の操作性のよい加工装置を実現することができ、作業効率を向上させ工数削減に寄与することができる。

このようにして、本発明に係るエア駆動ドリル装置は、電気配線や電気制御装置を排除することで、付帯設備の設置費用を削減し、作業スペースの広域化を回避することができ、狭いスペースでも作業性がよいので、板厚の厚い材料を効率的に加工できる。

本発明によれば、エアで制御する多段階送り制御装置、および多段階送り制御装置を備えたエア駆動ドリル装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係るエア駆動ドリル装置の外観を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る多段階送り制御装置の構成を示す断面図である。 本発明の実施形態に係るエア駆動ドリル装置のエア流路を示す回路図である。 エア駆動ドリル装置の動作を説明するための回路図であり、停止中のエアの状態を示す。 マニュアルスタートボタンを押した状態を示す回路図である。 前進ボタンがオンになりラムが前進し始めた状態を示す回路図である。 前進中の状態を示す回路図である。 後退ボタンがオンになりラムが後退し始める状態を示す回路図である。 後退中の状態を示す回路図である。 再び前進ボタンがオンになりラムが前進し始めた状態を示す回路図である。 オートリターンボタンを押した状態を示す回路図である。 ドリルが前進と後退とを繰り返すように制御する様子を示す説明図であり、（ａ）はインチング動作、（ｂ）はステップ動作を示す。

本発明の実施形態に係る多段階送り制御装置１を備えたエア駆動ドリル装置１００について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
エア駆動ドリル装置１００は、図１に示すように、図示しない作業者がグリップ１０１を持って穿孔作業を行なうハンドツールであって、外部のエア源からエア供給部１０５に供給された圧縮エアを使用して多段階送り制御装置１によりラムが前進と後退とを繰り返すように制御しながら穿孔する。
なお、エア駆動ドリル装置１００の構成は、本発明の構成において特に限定されるものではないので、詳細な説明は省略する。

エア駆動ドリル装置１００は、図１に示すように、ボディ１０３に進退自在に内装されたラム１０２と、ラム１０２に内設されドリルＴを回転させる図示しない主軸エアモータと、ラム１０２を前進および後退させる送りエアシリンダ１０４（図３参照）と、この送りエアシリンダ１０４の前進および後退を切り換える前進後退用バルブ２と、送りエアシリンダ１０４および主軸エアモータに圧縮エアを供給するエア供給部１０５と、多段階送り制御装置１と、ラム１０２の送り速度を調整する第１レギュレータ１０６Ａ，第２レギュレータ１０６Ｂと、作業者が操作するマニュアルスタートボタンＳＴと、マニュアルリターンボタンＲＴと、オートリターンボタンＲＲ（図３）と、を備えている。

［エア流路の構成］
そして、エア駆動ドリル装置１００は、図３に示すように、エア供給部１０５から主軸エアモータに連通する流路Ｌ１０と、エア供給部１０５からマニュアルリターンボタンＲＴを通過して、マニュアルスタートボタンＳＴまで連通する流路Ｌ１１と、エア供給部１０５からマニュアルスタートボタンＳＴを通って前進後退用バルブ２を前進位置に切り換える流路Ｌ１２と、エア供給部１０５から前進後退用バルブ２を通って送りエアシリンダの前進用シリンダ室１０４Ａまで連通する流路Ｌ１３と、エア供給部１０５から前進後退用バルブ２を通って送りエアシリンダ１０４の後退用シリンダ室１０４Ｒまで連通する流路Ｌ１４と、エア供給部１０５からオートリターンボタンＲＲを通って、前進後退用バルブ２を後退位置に切り換える流路Ｌ１５と、エア供給部１０５からオートリターンボタンを通って、ステップ制御バルブ５まで連通する流路Ｌ１６と、を備えている。

多段階送り制御装置１は、図２に示すように、往復移動体３１を摺動自在に内装するステップシリンダ３と、このステップシリンダ３の一端部に配設された後退ボタン３２と、ステップシリンダ３の他端部に配設された前進ボタン３３と、往復移動体３１を移動させる圧縮エアをステップシリンダ３に供給または停止するステップ切換バルブ４と、往復移動体３１を前進ボタン３３の方向に付勢する付勢手段３４と、エア供給部１０５と前進ボタン３３との間の前進ステップ流路ＬＡに設けられたステップ制御バルブ５と、を備えている。

そして、多段階送り制御装置１は、図２に示すように、エア供給部１０５から第１の流路Ｌ１と分岐して前進ボタン３３を通過し流路Ｌ１２を通って前進後退用バルブ２に導通され、前進ボタン３３の押圧によりラム１０２を前進させるように前進後退用バルブ２を駆動する前進ステップ流路ＬＡと、エア供給部１０５から後退ボタン３２を介して前進後退用バルブ２に導通され、後退ボタン３２の押圧によりラム１０２（図１）を後退させるように前進後退用バルブ２を駆動する後退ステップ流路ＬＲと、エア駆動ドリル装置１００を制御する圧縮エアを供給する第１の流路Ｌ１から第５の流路Ｌ５までの主要な５つの流路と、を備えている。

この主要な５つの流路である第１の流路Ｌ１は、図２および図３に示すように、エア供給部１０５からステップ制御バルブ５のポートＰ５１に連通し、ポートＰ５１からポートＰ５２を通り、ステップ切換バルブ４のポートＰ４１を通ってステップシリンダ３のシリンダ室３ａまで導通されている。
かかる構成により、第１の流路Ｌ１は、往復移動体３１を一端部である後退ボタン３２の方向に移動させる圧縮エアをステップシリンダ３のシリンダ室３ａに供給する。

第２の流路Ｌ２は、図２に示すように、後退ステップ流路ＬＲから分岐してステップ切換バルブ４のポートＰ４２に導通され、第１の流路Ｌ１をポートＰ４１で遮蔽することで、往復移動体３１を一端部である後退ボタン３２の方向に移動させる圧縮エアを停止するようにステップ切換バルブ４を駆動する流路である。

第３の流路Ｌ３は、図２および図３に示すように、エア供給部１０５からステップ制御バルブ５のポートＰ３４に導通され、ステップ切換バルブ４を駆動する流路である。
第４の流路Ｌ４は、第３の流路Ｌ３と共通して同じ流路で構成され、図２および図３に示すように、エア供給部１０５からポートＰ３４に導通され、ステップ制御バルブ５を駆動する流路である。このように、第３の流路Ｌ３と第４の流路Ｌ４を共通して同じ流路とすることで、ステップ切換バルブ４とステップ制御バルブ５を同時に駆動することが可能となる。

なお、本実施形態においては第３の流路Ｌ３と第４の流路Ｌ４は、共通の流路として構成されているが、これに限定されるものではなく、ステップ切換バルブ４とステップ制御バルブ５を別体として構成し、第３の流路Ｌ３と第４の流路Ｌ４もそれぞれ別個の流路としてもよい。以降の説明において、適宜上、第３の流路Ｌ３および第４の流路Ｌ４を「第３・第４の流路」という。

第５の流路Ｌ５は、図３に示すように、前進ステップ流路ＬＡにおける前進ボタン３３と前進後退用バルブ２との間から分岐してステップ制御バルブ５のポートＰ３４まで導通され、往復移動体３１を一端部に移動させる圧縮エアをステップシリンダ３に供給するようにステップ切換バルブ４を駆動する流路である。

ステップシリンダ３は、図２に示すように、往復移動体３１を内装するシリンダ室３ａを備え、ステップ切換バルブ４およびステップ制御バルブ５がまとめて収容されたハウジング１１内に配設されている。
そして、往復移動体３１は、第１の流路Ｌ１を介してのシリンダ室３ａに圧縮エアが導入されると付勢手段３４の付勢力に抗して図示右方向に移動し、ステップ切換バルブ４により第１の流路Ｌ１からシリンダ室３ａに導入される圧縮エアが遮蔽されると付勢手段としてのスプリングにより図示左方向に移動する。

付勢手段３４は、本実施形態では、コイルばねを使用しているが、これに限定されるものではなく、切換バルブ等で制御して往復移動体３１を前進ボタン３３の方向へ移動させるようにしてもよい。

図３に示すように、ステップシリンダ３のシリンダ室３ａにおける一端部（図示左側）には前進ボタン３３が配設され、他端部（図示右側）には後退ボタン３２が配設されている。
前進ボタン３３は、往復移動体３１が当接して図示左方向に押圧されるとオンになり、前進ステップ流路ＬＡが導通されように構成されている。このため、エア供給部１０５に供給された圧縮エアは、前進ステップ流路ＬＡを通り、前進ボタン３３から前進後退用バルブ２まで圧縮エアが供給される（図６）。また、前進ボタン３３には、往復移動体３１が図示右方向に移動して離れるとオフになるように戻し用の付勢手段としてのコイルばね３３ａ（図２参照）が装着されている。

後退ボタン３２は、往復移動体３１が当接して図示右方向に押圧されるとオンになり、前進後退用バルブ２を駆動して前進するラム１０２（図１）を後退させるように後退ステップ流路ＬＲを流通する圧縮エアを前進後退用バルブ２まで供給する。また、後退ボタン３２には、往復移動体３１が図示左方向に移動して離れるとオフになるように戻し用の付勢手段としてのコイルばねが３２ａ装着されている。

ステップ切換バルブ４は、図２に示すように、ハウジング１１内に形成されたシリンダ室４ａと、このシリンダ室４ａに往復移動自在に支持された切換スプール４１と、第２の流路Ｌ２からポートＰ４２を通ってシリンダ室４ａに導入される圧縮エアの流量を制御してステップ戻り時間を調整する流量調整手段４２と、を備えている。

そして、図３に示すように、ステップ切換バルブ４は、圧縮エアで切換スプール４１を図示左右方向に移動させることで、往復移動体３１の移動方向を制御する。
すなわち、第３および第４の流路Ｌ３，４からポートＰ３４を通ってシリンダ室４ａの図示左側に圧縮エアが導入されると、切換スプール４１が図示右側に移動し（図５）、第１の流路Ｌ１がステップ切換バルブ４のポートＰ４２からステップシリンダ３のシリンダ室３ａまで供給されて、往復移動体３１を図示右方向に移動させる。

一方、第２の流路Ｌ２からポートＰ４２を通ってシリンダ室４ａに圧縮エアが導入されると、切換スプール４１が図示左側に移動し（図９）、第１の流路Ｌ１がポートＰ４１で閉塞されて、ステップシリンダ３のシリンダ室３ａに供給される圧縮エアが遮蔽される。

ステップ制御バルブ５は、ハウジング１１内に形成されたシリンダ室５ａと、このシリンダ室５ａに往復移動自在に支持された制御スプール５１と、を備えている。
そして、ステップ切換バルブ４は、圧縮エアで制御スプール５１を図示左右方向に移動させることで、第１の流路Ｌ１を介してステップ制御バルブ５のポートＰ５２からステップ切換バルブ４のポートＰ４１に流通する圧縮エアを導通または遮蔽する。

すなわち、第３・第４の流路Ｌ３，Ｌ４からポートＰ３４を通ってシリンダ室５ａの図示右側に圧縮エアが導入されると、制御スプール５１が図示左側に移動し（図５）、第１の流路Ｌ１がステップ制御バルブ５内で連通され、ポートＰ５１からポートＰ５２を通ってステップ切換バルブ４のポートＰ４１まで連通される。そして、このとき同時にポートＰ５２から第１の流路Ｌ１に流通する圧縮エアは、第１の流路Ｌ１から分岐する前進ステップ流路ＬＡまで供給される。

一方、オートリターンボタンＲＲを通ってステップ制御バルブ５まで連通する流路Ｌ１６（図３）からポートＰ５３に圧縮エアが導入されると、制御スプール５１が図示右側に移動し（図１１）、第１の流路Ｌ１がポートＰ５１で閉塞されて、ステップシリンダ３のシリンダ室３ａに供給される圧縮エアが停止される。

第１レギュレータ１０６Ａ（図１）は、いわゆるエアリターン方式のレギュレータであり、図３に示すように、３本の流路Ｌ２１，Ｌ２２，Ｌ２３で内蔵された油圧シリンダを移動させて、通常切削時の送りエアシリンダ１０４の推力を制御する（図１２の符号Ｆ１参照）。
第２レギュレータ１０６Ｂは、いわゆるスプリングリターン方式のレギュレータであり、内蔵されたスプリングの付勢力を利用して、微速抜け時の送りエアシリンダ１０４の推力を制御する（図１２の符号Ｆ２参照）。

なお、本実施形態においては、エアリターン方式のレギュレータとスプリングリターン方式のレギュレータとを採用したが、採択ないし組み合わせはワークの材質等、用途に応じて適宜設定されるものでありエアリターン方式のレギュレータを２本組み合わせることもできる。

以上のように構成された本実施形態に係るエア駆動ドリル装置１００の動作について、主として図４〜図１２を参照しながら説明する。

［停止中］
図４に示すように、図示しない外部のエア源からエア供給部１０５に圧縮エアを供給すると、エア供給部１０５に供給された圧縮エアは、流路Ｌ１０を通って、主軸エアモータまで流通し主軸エアモータを回転させる。

エア供給部１０５から流路Ｌ１１を流通する圧縮エアは、マニュアルリターンボタンＲＴ内を通過してマニュアルスタートボタンＳＴの手前まで流通し、流路Ｌ１２を流通する圧縮エアは、前進後退用バルブ２を後退位置（送りエアシリンダ１０４を後退させるようにエア供給部１０５から送りエアシリンダ１０４に圧縮エアを供給する前進後退用バルブ２の位置、図４に示す図示右側に移動した位置）に移動する。

エア供給部１０５から流路Ｌ１３を流通する圧縮エアは、前進後退用バルブ２で遮蔽され、流路Ｌ１４を流通する圧縮エアは、前進後退用バルブ２を通過して送りエアシリンダ１０４の後退用シリンダ室１０４Ｒまで流通する。

エア供給部１０５からオートリターンボタンＲＲを介して流路Ｌ１５および流路Ｌ１６に連通される圧縮エアは、オートリターンボタンＲＲまで流通する。
また、エア供給部１０５から第１の流路Ｌ１を流通する圧縮エアは、制御スプール５１が図示右側に移動して停止しているため、ステップ制御バルブ５のポートＰ５１まで流通する。

［マニュアルスタートボタンを押す］
図５に示すように、マニュアルスタートボタンＳＴを押すと、流路Ｌ３，Ｌ４からポートＰ３４を通って、圧縮エアがステップ切換バルブ４のシリンダ室４ａ、およびステップ制御バルブ５のシリンダ室５ａに供給されるため、切換スプール４１を図示右方向に移動し、制御スプール５１を図示左方向に移動する。

これにより、図６に示すように、第１の流路Ｌ１を流通する圧縮エアは、第１の流路Ｌ１から分岐する前進ステップ流路ＬＡを通って、前進ボタン３３を通過し流路Ｌ１２を通って前進後退用バルブ２に導通され、ラム１０２（図１）を前進させるように前進後退用バルブ２を前進位置である図示左方向に移動する。
また、前進ステップ流路ＬＡから分岐する後退ステップ流路ＬＲを流通する圧縮エアは、ステップシリンダ３の外側（図示右端部）から後退ボタン３２まで流通する。

また、前進ステップ流路ＬＡから分岐する第５の流路Ｌ５を流通する圧縮エアは、ステップ制御バルブ５のポートＰ３４まで導通されるため、切換スプール４１を図示右方向に押し付け、制御スプール５１を図示左方向に押し付けるように作用する。
このとき、第１の流路Ｌ１を流通する圧縮エアは、図７に示すように、ポートＰ５１からポートＰ５２を通り、ステップ切換バルブ４のポートＰ４１を通ってステップシリンダ３のシリンダ室３ａまで導通され、往復移動体３１が図示右方向へ移動する。

このようにして、往復移動体３１が図示右方向へ移動すると、図８に示すように、往復移動体３１が、後退ボタン３２を押圧するため、ステップシリンダ３の外側（図示右端部）から後退ボタン３２まで流通する圧縮エアは、後退ボタン３２から後退ステップ流路ＬＲを通って前進後退用バルブ２を後退位置まで図示左方向に移動する。
そして、前進後退用バルブ２が後退位置まで移動すると、流路Ｌ１４を流通する圧縮エアは、前進後退用バルブ２を通過して送りエアシリンダ１０４の後退用シリンダ室１０４Ｒまで流通し、ラム１０２（図１）を後退させる（図９）。

このとき、第１の流路Ｌ１を流通する圧縮エアは、図１０に示すように、ポートＰ５１からポートＰ５２を通り、ステップ切換バルブ４のポートＰ４１を通ってステップシリンダ３のシリンダ室３ａまで導通され、往復移動体３１が図示右方向へ移動するため、往復移動体３１が、再び後退ボタン３２を押圧して戻しステップが実行される。

［オートリターンボタンを押下］
オートリターンボタンＲＲを押下すると、図１１に示すように、オートリターンボタンＲＲまで供給されていた圧縮エアは、流路Ｌ１５および流路Ｌ１６に流通する。流路Ｌ１５に流通する圧縮エアは、前進後退用バルブ２を後退位置まで移動し、流路Ｌ１４を流通する圧縮エアは、前進後退用バルブ２を通過して送りエアシリンダ１０４の後退用シリンダ室１０４Ｒまで流通する。このようにして、ラム１０２（図１）を後退させる。また、流路Ｌ１６が流通することにより制御スプール５１が図示右方向へ移動し、１サイクルを終了する。

［マニュアルリターンボタンを押下］
マニュアルリターンボタンＲＴを押下すると、ラム１０２（図１）を後退させると同時に、制御スプール５１が図示右方向へ移動し、１サイクルを終了する（非常戻し）。

続いて、図１２を参照しながらエア駆動ドリル装置１００を使用して板厚の厚いワークＷに深穴Ｗｄを穿孔する場合の加工方法について説明する。参照する図１２において、Ｌは切削開始点（第１レギュレータ１０６Ａの作動開始位置）、Ｅは切削終了点（オートリターンボタン押し位置）、ｄ１は１回の切削距離、Ｓ１は第１レギュレータ１０６Ａの送り距離、Ｓ２は第２レギュレータ１０６Ｂの送り距離、Ｆ１は第１レギュレータ１０６Ａの送り速度（通常切削）、Ｆ２は第２レギュレータ１０６Ｂの送り速度（微速抜け）、ＦＦ早送り、ＦＲは早戻りを示す。

インチング動作では、図１２（ａ）に示すように、原点からワークＷの表面近くまで早送りをかけ（符号ＦＦ参照）、第１レギュレータ１０６Ａで送り速度を制御しながら深さｄ１だけ切削し（符号Ｆ１参照）、少し戻して（符号ＦＲ参照）、ドリルＴの刃先部で加工した部分を残して早送りをかけた後、また第１レギュレータ１０６Ａで送り速度を制御しながら深さｄ１だけ切削し、これを繰り返しながらワークＷから刃先が抜ける際の微速抜けを第２レギュレータ１０６Ｂで制御して加工する（符号Ｆ２参照）。このように制御することで、切粉を小さく分断することによる切粉の排出性向上および切粉の巻き付きによるワークＷの損傷を防止することができる。

ステップ動作では、図１２（ｂ）に示すように、第１レギュレータ１０６Ａで送り速度を制御しながら深さｄ１だけ切削し（符号Ｆ１参照）、その都度原点まで戻して（符号ＦＲ参照）加工する。このように制御することで、切粉の排出性向上とともに、切削油の供給によるワークＷおよびドリルＴの冷却効果により円滑な深穴加工が可能となる。

以上のように、本発明の実施形態に係るエア駆動ドリル装置１００は、エアで駆動する多段階送り制御装置１で制御することで、エアのみで制御して駆動することができるため、駆動源を統一化して、装置全体を小型簡素化してハンドツール型の操作性のよい加工装置を実現することができ、作業効率を向上させ工数削減に寄与することができる。

このようにして、本発明に係るエア駆動ドリル装置１００は、電気配線や電気制御装置を排除することで、付帯設備の設置費用を削減し、作業スペースの広域化を回避することができ、狭いスペースでも作業性がよいので、板厚の厚い材料を効率的に加工できる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記した実施形態に限定されず、適宜変更して実施することが可能である。
例えば、本実施形態においては、エア駆動ドリル装置１００に多段階送り制御装置１を適用して穿孔加工を行なうように構成したが、これに限定されるものではなく、ボーリング加工機等の多段階送り制御装置としても適用することができる。

１ 多段階送り制御装置
２ 前進後退用バルブ
３ ステップシリンダ
４ ステップ切換バルブ
５ ステップ制御バルブ
３１ 往復移動体
３２ 後退ボタン
３３ 前進ボタン
３４ 付勢手段
４１ 切換スプール
４２ 流量調整手段
５１ 制御スプール
１００ エア駆動ドリル装置（加工装置）
１０４ 送りエアシリンダ
１０５ エア供給部
１０６Ａ 第１レギュレータ
１０６Ｂ 第２レギュレータ
Ｌ１ 第１の流路
Ｌ２ 第２の流路
Ｌ３ 第３の流路
Ｌ４ 第４の流路
Ｌ５ 第５の流路
ＬＡ 前進ステップ流路
ＬＲ 後退ステップ流路
ＲＲ オートリターンボタン
ＲＴ マニュアルリターンボタン
ＳＴ マニュアルスタートボタン
Ｔ ドリル（工具）
Ｗ ワーク

Claims (7)

1. 加工具が装着されるラムと、
   このラムを前進および後退させる送りエアシリンダと、
   この送りエアシリンダの前進および後退を切り換える前進後退用バルブと、
   前記送りエアシリンダに圧縮エアを供給するエア供給部と、を有する加工装置における前記ラムが前進と後退とを繰り返すように制御する多段階送り制御装置であって、
   往復移動体を摺動自在に内装するステップシリンダと、
   このステップシリンダの一端部に前記往復移動体に当接するように配設され、前記前進後退用バルブを駆動して前進する前記ラムを後退させる後退ボタンと、
   前記ステップシリンダの他端部に前記往復移動体に当接するように配設され、前記前進後退用バルブを駆動して後退する前記ラムを前進させる前進ボタンと、
   前記往復移動体を前記一端部に移動させる圧縮エアを前記ステップシリンダに供給または停止するステップ切換バルブと、
   前記往復移動体を前記他端部の方向に付勢する付勢手段と、
   前記エア供給部から前記前進ボタンを介して前記前進後退用バルブに導通され、当該前進ボタンの押圧により前記ラムを前進させるように当該前進後退用バルブを駆動する前進ステップ流路と、
   前記エア供給部から前記後退ボタンを介して前記前進後退用バルブに導通され、当該後退ボタンの押圧により前記ラムを後退させるように当該前進後退用バルブを駆動する後退ステップ流路と、
   前記エア供給部から前記ステップ切換バルブを介して前記ステップシリンダに導通され、前記往復移動体を前記一端部に移動させる圧縮エアを前記ステップシリンダに供給する第１の流路と、
   前記後退ステップ流路から分岐して前記ステップ切換バルブに導通され、前記往復移動体を前記一端部に移動させる圧縮エアを停止するように当該ステップ切換バルブを駆動する第２の流路と、
   を備えたことを特徴とする多段階送り制御装置。
2. 前記エア供給部から前記ステップ切換バルブに導通され、前記第１の流路を介して前記往復移動体を一端部に移動させる圧縮エアを前記ステップシリンダに供給するように当該ステップ切換バルブを駆動する第３の流路を備えたこと、を特徴とする請求項１に記載の多段階送り制御装置。
3. 前記エア供給部と前記前進ボタンとの間の前記前進ステップ流路に設けられ、当該前進ボタンに導通する圧縮エアを供給または停止するステップ制御バルブ（ステップ制御スプール）と、
   前記エア供給部から前記ステップ制御バルブに導通され、前記前進ステップ流路に圧縮エアを供給するように当該ステップ制御バルブを駆動する第４の流路と、
   を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の多段階送り制御装置。
4. 前記前進ボタンと前記前進後退用バルブとの間から分岐して前記ステップ制御バルブまで導通され、前記往復移動体を前記一端部に移動させる圧縮エアを前記ステップシリンダに供給するように当該ステップ切換バルブを駆動する第５の流路を備えたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の多段階送り制御装置。
5. 前記第１の流路は、前記エア供給部から前記ステップ制御バルブを通って前記ステップ切換バルブまで導通され、
   前記第４の流路を介して前記ステップ制御バルブを駆動することで、前記往復移動体を一端部に移動させる圧縮エアを前記ステップシリンダに供給することを特徴とする請求項３に記載の多段階送り制御装置。
6. 前記第２の流路から前記ステップ切換バルブに導入される圧縮エアの流量を制御してステップ戻り時間を調整する流量調整手段を備えたこと、
   を特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の多段階送り制御装置。
7. 前記加工装置はエア駆動ドリル装置であり、加工具はドリルであることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の多段階送り制御装置を備えたエア駆動ドリル装置。

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