JP5149306B2 - 作りつけの表示ランプを有する手動式および押ボタン式両用の手動パルス発生器 - Google Patents

Description

本発明は、数値制御分野における工作機械のバイト、加工部品あるいは同様の部品の移動と位置決めを行うパルス発生器に関し、特に作りつけの表示ランプおよび機能ボタンを有し、ならびに起動時のセルフチェック機能を備えた手動パルス発生器に関する。

手動パルス発生器は、工作機械においてバイト、加工部品あるいは同様の部品の移動と正確な位置決めを行う装置であり、現在、数値制御分野において広く使用されている。一般的に手動パルス発生器は、手動でハンドルを回転させることによりパルスを出力する。すなわちハンドルで目盛りを回すことに対応してパルスが出力され、バイトまたは加工部品の移動距離は出力したパルスに正比例する。回転したときに、手動パルス発生器はパルスを出力できる（手動パルス発生器は正転したときに正パルスを出力し、逆転したときに負パルスを出力する）。

従来の手動パルス発生器は、微調整状態において、回転軸は減衰なく自由に回転できる状態にあり、使用者は入力の角度を感知できない。従って、操作者が主導でパルス発生器を回転させるときは、入力の角度を制御するのは容易でない。それで、図１の示すような使用者に入力角度の微調整を感知させる中間装置は、今現在の比較的先進のやり方である。

中間装置は、回転軸に結合され、かつ回転軸と同期して回転する、歯が設けられた回転盤101と、回転する小軸102を回転盤101の歯に押し付けるばね103を有している。回転盤101の回転プロセス中に、小軸102は歯の谷から歯の峰まで、また歯の峰から歯の谷まで回転してばねの収縮量を変化させ、回転を阻むように弾性減衰を生じさせることにより、使用者がハンドルを回したときに歩進式な感触を得させる。

このようにしてばね103の弾性減衰の作用により、パルス発生器を回したときに、使用者は回した目盛りを感知でき、さらに出力したパルスの数がわかる。ただし、このような全接触式の機械構造は摩損しやすいので、装置の使用寿命に悪影響を及ぼす。

加えて、従来の手動パルス発生器は表示機能がないので、操作者は、通常、手動パルス発生器を回したときに、パルスが出力されたかどうか、出力したパルス数は回した目盛りと一致するかどうかがわからない。これによって誤操作が発生しやすく、ひどくなるとバイトが損傷し、重大な損失を被る。また、工作機械の使用に影響を及ぼして、作業効率を下げてしまう。バイトおよび加工部品の移動距離は出力パルスの数に正比例するので、バイトまたは加工部品の移動距離が長くなると、手動パルス発生器を回す回数が多くなり、かかる時間も長くなるので、作業効率が低下する。

従来の手動パルス発生器は、何か問題があったときに工作機械システムに接続して検査する必要がある。工作機械が故障して、手動パルスの状態で問題が起こった場合、修理要員は他の関係がない部品をチェックし、また故障している手動パルス発生器を繰り返しシステムに取り付け、最終的に問題点を確定する。結果として、作業効率のチェックと点検操作に影響を及ぼす。このような課題を解決するために新しい手動パルス発生器を開発することが必要である。

本発明は従来技術の課題を解決するために、自己チェック、表示および微調整状態の感知の各機能を備えた手動パルス発生器を提供する。

本発明の手動パルス発生器は、回転パルス入力ユニットと中央処理ユニットとを備え、前記回転パルス入力ユニットは出力信号を前記中央処理ユニットに送信し、ここで前記出力信号が処理された後、制御信号が差分チップを介して出力され、一方で、前記中央処理ユニットに接続されているフィードバック回路が前記制御信号を収集することにより起動時のセルフチェックを行い、また前記中央処理ユニットに正転表示ランプおよび逆転表示ランプが接続されている手動パルス発生器において、
前記回転パルス入力ユニットは、手動回転機構と、信号発生機構と、磁力制御機構とを備え、
前記手動回転機構は、回転軸に接続されたダイヤルを有し、
前記信号発生機構は、前記回転軸に固定されかつ前記回転軸と同期して回転するコード盤と、前記コード盤を監視する光電スイッチとを有し、前記光電スイッチで生成された電気信号を前記中央処理ユニットに送信し、
前記磁力制御機構は、前記ダイヤルに接続され、前記ダイヤルと同期して回転する鉄碗および外環歯減衰片と、前記外環歯減衰片と同心状に配置されている内環歯減衰片とを有し、
前記内外歯減衰片および外環歯減衰片は、外周と内周に間隙を隔ててそれぞれ歯が設けられ、それらの歯の形は互いに対応し、かつ歯の数は同一であり、
前記内環歯減衰片は環状磁石の一方の側面に当接し、前記磁石の他方の側面は鉄碗を介して前記外環歯減衰片に結合され、
前記内環歯減衰片および外環歯減衰片は透磁材料で構成され、前記内環歯減衰片および外環歯減衰片の歯にそれぞれ磁極Nと磁極Sが形成され、かつ前記歯の隣接する位置に形成された磁極の極性は反対である。

また、前記正転表示ランプおよび逆転表示ランプは固定台上に設置されている。
また、前記内環歯減衰片および外環歯減衰片は、共に複数の減衰片を積み重ねて形成されている。

本発明の手動パルス発生器は、回転パルス入力ユニットと、中央処理ユニットと、押ボタン信号入力ユニットとを備え、前記回転パルス入力ユニットと前記押ボタン信号入力ユニットは出力信号を前記中央処理ユニットに送信し、ここで前記出力信号が処理された後、制御信号が差分チップを介して出力され、一方で、前記中央処理ユニットに接続されているフィードバック回路が前記制御信号を収集することにより起動時のセルフチェックを行い、また前記中央処理ユニットは正転表示ランプおよび逆転表示ランプが接続されている手動パルス発生器において、
前記回転パルス入力ユニットは、手動回転機構と、信号発生機構と、磁力制御機構とを備え、
前記手動回転機構は、回転軸に接続されたダイヤルを有し、
前記信号発生機構は、前記回転軸に固定されかつ前記回転軸と同期して回転するコード盤と、前記コード盤を監視する光電スイッチとを有し、前記光電スイッチで生成された電気信号を前記中央処理ユニットに送信し、
前記磁力制御機構は、前記ダイヤルに接続され、前記ダイヤルと同期して回転する鉄碗および外環歯減衰片と、前記外環歯減衰片と同心状に配置されている内環歯減衰片とを有し、
前記内外歯減衰片と外環歯減衰片は、外周と内周に間隙を隔ててそれぞれ歯が設けられ、それらの歯の形は互いに対応し、かつ歯の数は同一であり、
前記内環歯減衰片は環状の磁石の一方の側面に当接し、前記磁石の他方の側面は鉄碗を介して前記外環歯減衰片と結合され、
前記内環歯減衰片および外環歯減衰片は導磁材料で構成され、前記内環歯減衰片および外環歯減衰片の歯にそれぞれ磁極Nと磁極Sが形成され、かつ歯の隣接する位置に形成された磁極の極性は反対である。

また、前記内環歯減衰片および外環歯減衰片は、共に複数の減衰片を積み重ねせて形成されている。

前述の技術案により、内環歯減衰片の外辺縁と外環歯減衰片の内辺縁にジグザグの磁場が形成され、さらに両磁場を介して減衰作用が形成される。内環歯減衰片および外環歯減衰片の数を調整することにより減衰の効果の強さを変えることができる。減衰片の数が多ければ減衰効果は強くなり、減衰片の数が少なければ減衰効果は弱くなる。

結果として、歯が設けられた磁気減衰型の手動回転入力盤は、良好な減衰効果を有し、感知しやすく、回転の感触が良いという特徴がある。さらに非接触式の構成を採用することにより、従来技術より使用寿命が大幅に延長され、長持ちする。

また、手動パルス発生器に制御器と作りつけの表示ランプを取り付けることにより、従来の手動パルス発生器の欠点を克服し、また手動パルス発生器はセルフチェック機能を有する。作りつけの表示ランプの補助により、数値制御工作機械が起動したときに、操作者は手動パルス発生器が正常であるかどうかがわかり、これによりシステムの故障を排除しやすくなる。また、作りつけの表示ランプの表示機能を利用することにより、操作者は、手動パルス発生器がパルスを出力しているかどうか、出力したパルス数が回転した手動パルス発生器の目盛りと一致するかどうかを知ることができる。それにより手動パルス発生器の信頼性が高まる。

本発明は、回転式と押ボタン式の両方式を採用してパルスを入力し、バイトまたは加工部品を長い距離、移動させる必要がある場合、押ボタンを利用して制御信号を出力するだけで済み、伝統的な方式のようにハンドルを何百回も回す必要がないため、ハンドルを回す時間を大幅に減少でき、誤操作を防止でき、故障率を低減でき、作業効率を大幅に向上できる。また構成が簡単なため生産が容易であり、低いコストで広く普及させることに適している。

図１は、ばね減衰原理を用いた従来技術の回転入力盤の構成を示す図である。 図2は、磁気減衰原理を用いた本発明の回転入力盤の構成を示す図である。 図3は、図2の断面図である。 図4は、本発明の機械構成を示す図である。 図5は、作りつけの表示ランプを備えた本発明の手動パルス発生器の回路図である。 図6は、本発明の回転式と押ボタン式の両用の手動パルス発生器の回路図である。 図7は、作りつけの表示ランプを備えた本発明の手動パルス発生器のパネル構成を示す図である。 図8は、本発明の回転式と押ボタン式の両用の手動パルス発生器のパネル構成を示す図である。

実施例１：
図2〜図5、および図7に示すように、本発明の手動パルス発生器は、作りつけの表示ランプとセルフチェック回路とを備え、主に回転パルス入力ユニットと中央処理ユニットＣＰＵ18から構成されている。そのうち中央処理ユニットＣＰＵの機能は、主にパルス信号を工作機械の制御用信号に転換する機能と、作りつけの表示ランプを制御する機能と、起動時のセルフチェック機能とを含む。図7に正転表示ランプ801と逆転表示ランプ802とを示す。

工作機械が起動したときに、チェック回路は、手動パルス発生器の回路が正常であるかどうかをチェックする。運転中、作りつけの表示ランプは、手動パルス発生器がパルスを出力しているかどうか、また出力したパルスは正パルスであるか負パルスであるかをチェックするのに用いられる。正転表示ランプは手動パルス発生器から正パルスを出力することを表示し、逆転表示ランプは手動パルス発生器から負パルスを出力することを表示する。

図7に示すように本発明の手動パルス発生器は、パネル上に正転表示ランプ801および逆転表示ランプ802を配置している。正転表示ランプ801と逆転表示ランプ802は導線により中央処理ユニットＣＰＵと接続されている（図5に示すように）。

回転パルス入力ユニットの出力信号は中央処理ユニット18に転送される。中央処理ユニット18は差分チップを介して工作機械にバイトまたは加工部品の移動または位置決めを行う制御信号を出力する。起動時の状態において、制御信号は回路により中央処理ユニット18にフィードバックされ、起動時のセルフチェックを行う。

具体的には、手動パルス発生器は起動時にセルフチェック段階に入る。図5に示すように、差分チップから出力されたA＋とB＋の信号はサンプリングされＣＰＵにフィードバックされてから、全体の回路がチェックされる。回路が正常であれば、正転表示ランプと逆転表示ランプは同時に1秒間点灯し、回路が正常でなければ、正転表示ランプと逆転表示ランプは共に消える。

セルフチェックの後、動作段階に入り、手動パルス発生器が正パルスを出力したときに正転表示ランプが点滅して、逆転表示ランプが消える。手動パルス発生器が負パルスを出力したときに逆転表示ランプが点滅し、正転表示ランプが消える。手動パルス発生器がパルスを出力しないときに、正転表示ランプと逆転表示ランプが共に消える。

手動パルス発生器が比較的高い周波数のパルスを出力した場合、作りつけの表示ランプの点滅の頻度も高くなり、肉眼で作りつけの表示ランプの点滅が見えなくなる。このように、手動パルス発生器が比較的高い周波数のパルスを出力した場合、作りつけの表示ランプは手動パルス発生器の出力パルスの周波数のn倍（nは自然数）の頻度で点滅する。

図4に示すように、回転ユニットの構成は図2と図3の原理が組み合わされたものである。回転ユニットは、透磁材料が積み重ねられた内外環歯減衰片11および外環歯減衰片12と、環状の磁石10によって構成されている。内環歯減衰片11は外環歯減衰片12と同心状に配置され、内環歯減衰片11および外環歯減衰片12は、外周と内周に間隙を隔ててそれぞれ歯111および112が設けられ、これらの歯の形は互いに対応し、また歯の数は同一である。

駆動ダイヤル8と駆動される回転軸5は結合され、ダイヤル8の内部に外環歯減衰片12と1つの鉄碗9が固定されている。鉄碗9は磁石10の磁力を外環歯減衰片12に伝達する。図４の中の鉄碗9と磁石10の間に隙間16が存在するが、この隙間は狭いので磁力は伝達される。さらに、内環歯減衰片11と環状磁石10は固定台14に固定されているので、内環歯減衰片11および外環歯減衰片12の歯のそれぞれに磁極N/磁極Sと磁極S/磁極Nが形成される。

ダイヤル8を回したときに外環歯減衰片12はダイヤル8と同心で回転して、外環歯減衰片12と内環歯減衰片11は相対的に回転し、人々はカチッという音を聞くように感じ、さらに回した目盛りを感知できる。

一方、図4に示すように、回転軸5と同心で回転するコード盤3と、回転状態を検査する光電スイッチ4も含まれる。コード盤3には均等に分配されたスリットが彫られており、コード盤3が回転したときに光電スイッチ4は所望のパルスを出力することができる。出力したパルスの数はコード盤3の回転角度に正比例する。光電スイッチ4により生成された電気信号は回路基板7の中央処理ユニットに転送される。

磁力の減衰の大きさを簡単に変えられるように、内歯減衰片11および外歯減衰片12はともに複数の減衰片を重ね合わせて形成されている。減衰片の数が多ければ減衰の効果が強く、減衰片の数が少なければ減衰の効果が弱い。内歯減衰片11と外歯減衰片12との間に相応の磁極Nと磁極Sを形成できることを保証できれば、前記磁石を内歯減衰片11と外歯減衰片12の両側に設置してもよい。

実施例2：
図2〜図4、図6および図8に示すように、本発明は回転式と押ボタン式の両用の手動パルス発生器に関する。本発明の手動パルス発生器は、主として回転信号入力ユニット、押ボタン信号入力ユニットおよび中央処理ユニットＣＰＵ18を備えている。中央処理ユニットＣＰＵ18は主に、押ボタンの入力信号をパルス信号に転換する機能と、パルス信号を工作機械を制御する信号に転換する機能と、回路を選択する機能と、その他の補助操作の機能を実現する。

回転信号発生ユニットからパルスが出力されたが、押ボタンユニットからパルスが出力されない場合、選択回路は回転ユニットで生成されたパルスを出力する。押ボタンユニットからパルスが出力されたが、回転信号発生ユニットからパルスが出力されない場合、選択回路は押ボタンユニットで生成されたパルスを出力する。回転ユニットがパルスを出力したときに押ボタンを押すと、押す動作は無効である。押ボタンユニットからパルスが出力されたときに回転パルスユニットを回すと、この動作は無効である。回転ユニットと押ボタンユニットが同時にパルスを出力し、または出力しない場合、選択回路は手動パルス発生器を制御してパルスを出力しない。

図6に示すように、回転信号入力ユニットと押ボタン信号入力ユニットからの出力信号が中央処理ユニットに転送され、中央処理ユニット18は差分チップを介して工作機械にバイトまたは加工部品の移動または位置決めを行う制御信号を出力する。

図8に示すように本発明のパルス発生器は、回転ユニットと押ボタンユニットの2つの機械構造を含んでいる。押ボタンユニットは正転ボタン803と逆転ボタン804とで構成されており、中央処理ユニットＣＰＵ18は正転表示ランプ801および逆転表示ランプ802と接続されている（図6に表示）。

押ボタンの操作はさらに下記の機能を実現する。正転ボタン803が押されると、パルス発生器は正パルスを出力し、逆転ボタン804が押されると、パルス発生器は負パルスを出力する。正転ボタンと逆転ボタンが同時に押されると、パルス発生器はパルスを出力しない。押ボタンの押圧時間が短い場合（0.5秒未満）、押ボタンを押すと一つのパルスしか出力されない。その時間が0.5秒以上2秒未満であれば、10Hzの周波数でパルス信号が出力され、その時間が2秒以上5秒未満であれば、100Hzの周波数でパルス信号が出力され、その時間が5秒以上であれば、1000Hzの周波数でパルス信号が出力される。

本発明の手動パルス発生器は下記の2つの方式で操作できる。すなわち、回転信号入力ユニットによって中央処理ユニットに信号が入力され、最後に中央処理ユニットから制御信号が出力される方式と、押ボタンによって中央処理ユニットに信号が入力され、最後に中央処理ユニットから制御信号が出力される方式である。回転信号入力ユニットが中央処理ユニットに信号を入力し、機械構造は実施例1に示した通りである。

以上、本発明に係わる実施例を説明したが、本発明の保護範囲はこの実施例で説明した範囲に限らず、請求項に記載した技術範囲の技術案及び構想により置き換え/または変更を行ったもの全てが含まれる。

3 コード盤、 4 光電スイッチ、 5 回転軸、 7 回路基板、 8 ダイヤル、 9 鉄碗、 10 環状磁石、 11 内環歯減衰片、 12 外環歯減衰片、 14 固定台、 16 隙間、 18 中央処理ユニット、 111，112 歯、 801 正転表示ランプ、 802 逆転表示ランプ、 803 正転ボタン、 804 逆転ボタン

Claims (5)

1. 回転パルス入力ユニットと中央処理ユニット(18)とを備え、前記回転パルス入力ユニットは出力信号を前記中央処理ユニット(18)に送信し、ここで前記出力信号が処理された後、制御信号が差分チップを介して出力され、一方で、前記中央処理ユニット(18)に接続されているフィードバック回路が前記制御信号を収集することにより起動時のセルフチェックを行い、また前記中央処理ユニット(18)に正転表示ランプ（801）および逆転表示ランプ（802）が接続されている手動パルス発生器において、
   前記回転パルス入力ユニットは、手動回転機構と、信号発生機構と、磁力制御機構とを備え、
   前記手動回転機構は、回転軸（5）に接続されたダイヤル（8）を有し、
   前記信号発生機構は、前記回転軸（5）に固定されかつ前記回転軸（5）と同期して回転するコード盤（3）と、前記コード盤（3）を監視する光電スイッチ（4）とを有し、前記光電スイッチ（4）で生成された電気信号を前記中央処理ユニット（18）に送信し、
   前記磁力制御機構は、前記ダイヤル（8）に接続され、前記ダイヤル（8）と同期して回転する鉄碗（9）および外環歯減衰片（12）と、前記外環歯減衰片（12）と同心状に配置されている内環歯減衰片（11）とを有し、
   前記内外歯減衰片（11）および外環歯減衰片（12）は、外周と内周に間隙を隔ててそれぞれ歯（111,112）が設けられ、それらの歯の形は互いに対応し、かつ歯の数は同一であり、
   前記内環歯減衰片（11）は環状磁石（10）の一方の側面に当接し、前記磁石（10）の他方の側面は鉄碗（9）を介して前記外環歯減衰片（12）に結合され、
   前記内環歯減衰片（11）および外環歯減衰片（12）は透磁材料で構成され、前記内環歯減衰片（11）および外環歯減衰片（12）の歯にそれぞれ磁極Nと磁極Sが形成され、かつ前記歯（111,112）の隣接する位置に形成された磁極の極性は反対である手動パルス発生器。
2. 前記正転表示ランプ（801）および逆転表示ランプ（802）は固定台（14）上に設置されている請求項1に記載の手動パルス発生器。
3. 前記内環歯減衰片（11）および外環歯減衰片（12）は、共に複数の減衰片を積み重ねて形成されている請求項１に記載の手動パルス発生器。
4. 回転パルス入力ユニットと、中央処理ユニット(18)と、押ボタン信号入力ユニットとを備え、前記回転パルス入力ユニットと前記押ボタン信号入力ユニットは出力信号を前記中央処理ユニット（18）に送信し、ここで前記出力信号が処理された後、制御信号が差分チップを介して出力され、一方で、前記中央処理ユニット（18）に接続されているフィードバック回路が前記制御信号を収集することにより起動時のセルフチェックを行い、また前記中央処理ユニット（18）は正転表示ランプ（801）および逆転表示ランプ（802）が接続されている手動パルス発生器において、
   前記回転パルス入力ユニットは、手動回転機構と、信号発生機構と、磁力制御機構とを備え、
   前記手動回転機構は、回転軸（5）に接続されたダイヤル（8）を有し、
   前記信号発生機構は、前記回転軸（5）に固定されかつ前記回転軸（5）と同期して回転するコード盤（3）と、前記コード盤（3）を監視する光電スイッチ（4）とを有し、前記光電スイッチ（4）で生成された電気信号を前記中央処理ユニット（18）に送信し、
   前記磁力制御機構は、前記ダイヤル（8）に接続され、前記ダイヤル（8）と同期して回転する鉄碗（9）および外環歯減衰片（12）と、前記外環歯減衰片（12）と同心状に配置されている内環歯減衰片（11）とを有し、
   前記内外歯減衰片（11）と外環歯減衰片（12）は、外周と内周に間隙を隔ててそれぞれ歯（111,112）が設けられ、それらの歯の形は互いに対応し、かつ歯の数は同一であり、
   前記内環歯減衰片（11）は環状の磁石（10）の一方の側面に当接し、前記磁石（10）の他方の側面は鉄碗（9）を介して前記外環歯減衰片（12）と結合され、
   前記内環歯減衰片（11）および外環歯減衰片（12）は導磁材料で構成され、前記内環歯減衰片（11）および外環歯減衰片（12）の歯にそれぞれ磁極Nと磁極Sが形成され、かつ歯（111,112）の隣接する位置に形成された磁極の極性は反対である手動パルス発生器。
5. 前記内環歯減衰片（11）および外環歯減衰片（12）は、共に複数の減衰片を積み重ねて形成されている請求項4に記載の手動パルス発生器。

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