JPH0343019B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は工具を回転させ且つ加工物に相対し
て往復運動させることにより、同加工物を加工す
る工作機械に関するものである。

［従来技術］ 従来、この種の工作機械においては、工具を回
転させるためのモータ等の回転駆動装置若しくは
その装置と工具との間の回転伝達部材に加わる駆
動トルクを検出し、この駆動トルクに基いて、工
具の往動中におけるその時々の工具に加わる切削
抵抗を求め、この切削抵抗の大きさが所定の値よ
りも大きくなつた時、工具の切損事故を未然に防
止するために、工具を直ちに復動させる負荷検出
装置を備えたものがあつた。

そして、一般にこの負荷検出装置による前記切
削抵抗の求め方は、工具が１回転若しくは数回転
する毎に前記回転駆動装置若しくは回転伝達部材
の駆動トルク値を検出できるようになつていて、
先ず工具の無負荷時における駆動トルク値を求
め、次に加工中における駆動トルク値を求める。
続いて、加工中の駆動トルク値を無負荷時の駆動
トルク値で差引いた値を工具に加わる切削抵抗と
していた。そして、この方法で求めた加工中の工
具に加わる切削抵抗が予め設定された所定の値以
上になつた時、加工を中止し工具を直ちに復動さ
せるようにしていた。

しかし、前記回転駆動装置の回転初期において
は、工具が無負荷状態であるにもかかわらず、そ
の駆動トルクは第１図に示すように回転初期にお
いて大きく立上がり、次に漸減し、やがて低い値
の安定領域に移る。このため、第２図に示すよう
に駆動トルクが漸減して安定状態に達するまでの
間の不安定状態における時点で、無負荷時の駆動
トルク値Toを検出し、これに基いて切削加工が
行われた場合その時点を基準として、駆動トルク
値Toに工具の折損防止のために予め設定した所
定の値（以下設定値という）Tsを加えた値Tmo
以上に加工中の駆動トルク値がなつた時、即ち、
工具に加わる切削抵抗Tx（＝Tmo−To）が設定
値Ts以上になつた時、工具は直ちに復動される
ことになる。

しかし、駆動トルクの不安定領域での切削加工
にあつては、前記トルク値Tmoまで達する駆動
トルク曲線Ｔは、駆動トルクが時間経過に伴つて
全体として漸減して安定領域に移行している状態
であるため第２図に一点鎖線で示すようになる。
従つて、無負荷時の駆動トルクをそのままにして
前記トルク値Toで切削抵抗Txを求めると、実際
には工具に加わる切削抵抗が設定値Ts以上にな
つているにもかかわらず、駆動トルクがトルク値
Tmoに達していないことから、更に切削加工を
続行させることになる。そして、工具は切損す
る。

そこで、本出願人は先に出願した特願昭55−
15000号の発明によつて、駆動トルクが安定した
状態になるまで工具を往動させないで切削加工を
行わないようにし、工具の切損事故を防止するよ
うにした工作機械を提案した。そして、この先願
発明においては、加工作業の開始時に駆動トルク
が一定値以下まで下がつたこと、即ち、駆動トル
クが前記安定領域に達したことをリミツトスイツ
チにより検出し、その検出に伴つて工具を往動さ
せるようになつている。しかし、リミツトスイツ
チを使用しているため、そのスイツチの耐久性に
問題があつた。また第１３図のトルク曲線図が示
すように、冬もしくは高速回転の場合はTaに示
すようなトルク曲線となり、夏もしくは低速回転
の場合はTbに示すようなトルク曲線となる。従
つて前記一定値の値が温度差によりバラツキを生
じ駆動トルクが安定領域に達したかどうかを正確
に決定することはむずかしかつた。

さらに特公昭53−40745号公報にはドリルに加
わるトルクをモータの負荷電流値で検出し、その
最低値を記憶して、切削時に加わるトルクと最低
値との差が設定値（ΔIs）になつた時に工具を復
動させる旨が記載されている。しかしながら、最
低値の記憶は経験による適当な時間の後に行われ
ているので、同じく第１３図に示すようにある時
間ｔに対するトルクはTaとTbで違つてくる。す
なわち、この場合も基準となる最低値が温度差や
回転数によりバラツキを生じ、駆動トルクが安定
領域に達したかどうかを正確に決定することがで
きなかつた。

［発明の目的］ この発明の目的は前記問題点を解消し、駆動ト
ルクが安定領域に達したかどうかを検出すること
ができ、駆動トルクが安定領域に達した後、工具
の往動を開始若しくは許容するようにすることに
より切削加工時における工具の切損事故を未然に
防止することができる工作機械を提供するにあ
る。

［実施例］ 以下、この発明をボール盤に具体化した一実施
例を図面に基いて説明する。

第３図において、回転駆動装置としての三相誘
導モータ（以下モータという）１の駆動軸１ａに
は回転伝達部材としての伝達スプリング２の基端
部が連結固定されている。そして、その伝達スプ
リング２の先端部には前記モータ１の駆動軸１ａ
と同一軸線上に配設されたスプライン軸３の基端
部が連結固定されていて、モータ１の回転力をス
プライン軸３に伝達する。主軸４にはその先端部
にチヤツク５を介して工具としてのドリル６が取
着され、基端部には前記スプライン軸３を軸線方
向へのみ移動可能に嵌合する筒部７が設けられて
いる。

主軸筒８は前記主軸４を回転可能に且つ軸線方
向に移動不能に支持し、その外周にはピストン９
が取着されている。エアシリンダ１０は前記ピス
トン９を内挿し往復運動装置を構成しており、そ
のピストン９を境に第１エアシリンダ室１１と第
２エアシリンダ室１２が設けられている。電磁バ
ルブ１３は後記制御回路によつて切換操作され、
エアポンプ１４からのエアを第１エアシリンダ室
１１に供給し、第２エアシリンダ室１２のエアを
サイレンサー１６により排出する時、ピストン
９、即ち主軸筒８は往動され、逆にエアポンプ１
４からのエアを第２エアシリンダ室１２に供給
し、第１エアシリンダ室１１のエアをサイレンサ
ー１６より排出する時主軸筒８は復動される。

従つて、前記ドリル６は前記モータ１により回
転力が付与され、前記電磁バルブ１３の切換操作
により往復運動が行われる。尚、エアシリンダ１
０上方には本出願人が先に出願した特願昭55−
153288号に示されるような送り制御装置（図示せ
ず）が設けられており、それによつて主軸筒８の
往復時にその一部が係合されて送り速度が制御さ
れるようになつている。

そして、このボール盤による穿孔動作は次のよ
うに行われる。即ち、第４図に示すように、先ず
原点位置P0にあるドリル６が回転しながら加工
物１７に向つて速い速度で往動し、加工物１７に
達する直前における第１の切換点P1において、
前記往動速度が前記送り制御装置（図示せず）に
よつて穿孔切削に最適な速度に切換ダウンされ、
その速度で穿孔切削が開始される。そして、その
穿孔切削によつてドリル６を有する主軸４に一定
以上の負荷（切削抵抗）が加えられると、ドリル
６は前記原点位置P0近傍の復動位置Ｑまで速い
速度で復動し、次にその位置Ｑから１度目にあけ
られた孔の底面に達する直前の第２の切換点P2
まで速い速度で往動した後に、前記と同様に穿孔
切削に最適な速度までダウンされて再び穿孔切削
が行われ、前記ドリル６に一定以上の切削抵抗が
加えられると前記復動位置Ｑまで速い速度で復動
する。

このようにして、予め定められた深さＤに達す
るまで前記のような動作が繰り返され、所要の深
さＤまで穿孔切削が行われると、ドリル６が原点
位置P0に速い速度で復動して穿孔動作が終了す
るようになつている。

次に、前記伝達スプリング２に加わる駆動トル
クを検出するための駆動トルク検出装置について
説明する。

第３図において回転円板１８は前記スプライン
軸３の基端部に固定され、同スプライン軸３と共
に回転する。そして本実施例において、回転円板
１８には第５図に示すように同円板１８の回転方
向に初め71個まで1.5°の等角度間隔で、以後指数
関数的に増加する間隔位置となるように、被検出
部としての89個のスリツト１９がスプライン軸３
の軸線を中心として同一円周上に透設されている
と共に、前記スリツト１９に対して同円板１８の
回転方向に略131°角変位した位置から扇角形状の
14個の透孔２０がスプライン軸３の軸線を中心と
して同一円周上に連続的に透設されている。

遮蔽板２１は前記回転円板１８と相対向するよ
うに前記モータ１の駆動軸１ａに固定され、同駆
動軸１ａと共に回転する。そして、本実施例にお
いて、遮蔽板２１には第６図に示すように前記回
転円板１８と相対向したとき、前記スリツト１９
を遮蔽するスリツト遮蔽部２２と、前記透孔２０
を遮蔽する透孔遮蔽部２３と、透孔２０の透設位
置に相対向する基準孔２４とが形成されている。
又、前記回転円板１８に対して遮蔽板２１は駆動
軸１ａの停止状態において、第５図一点鎖線で示
す相対位置（本実施例では32個目以降のスリツト
１９がスリツト遮蔽部２２により遮蔽される位
置）となるように配設されている。

角変位検出用ホトカプラ２５とタイミング用ホ
トカプラ２６は第７図に示すように機枠（図示せ
ず）内の支持部材（図示せず）上にそれぞれ配設
され、角変位検出用ホトカプラ２５は前記回転円
板１８のスリツト１９の通過を検出し、タイミン
グ用ホトカプラ２６は前記遮蔽板２１の基準孔２
４の通過を検出する。尚、前記基準孔２４が前記
透孔２０に対して第５図一点鎖線で示す状態でタ
イミング用ホトカプラ２６を通過しても、同ホト
カプラ２６の発光ダイオードからの光をホトトラ
ンジスタは十分に検出することができるようにな
つている。

そして、今モータ１を十分安定した領域まで回
転駆動させて前記主軸４即ち、ドリル６を無負荷
の状態で回転させた時、伝達スプリング２の弾性
力により遮蔽板２１は回転円板１８に対して回転
方向へ若干相対角変位（本実施例ではスリツト８
個分）した状態で平衡がとれて、相対的な角変位
を生ずることなく同円板１８と同じ回転速度で回
転される。従つて、この状態では角変位検出用ホ
トカプラ２５は回転円板１８が１回転するたび毎
に40（＝32＋８）個のスリツト１９の通過を検出
し、通過した数に等しい40個のパルス検出信号
SG1を出力する。

次に、伝達スプリング２に負荷トルク（例えば
ドリル６に加わる切削抵抗Tx、又はモータ１の
回転駆動開始時に生ずる駆動トルク等）が加わつ
た時、その負荷トルクにより遮蔽板２１は回転円
板１８に対し、そのトルクの大きさに比例して回
転方向に角変位するため、その角変位した分
［ｋ］だけスリツト１９が遮蔽板２１のスリツト
遮蔽部２２から新たに表われる。従つて、角変位
検出用ホトカプラ２５は回転円板１８が１回転す
るたび毎に、前記増分した分［ｋ］を加えた数
（＝40＋ｋ）のスリツト１９の通過を検出し、そ
の通過した数に等しい数（＝40＋ｋ）のパルス検
出信号SG1を出力する。

一方、タイミング用ホトカプラ２６は前記遮蔽
板２１の変位と共に基準孔２４も変位するため、
前記角変位検出用ホトカプラ２５が前記スリツト
１９の通過開始前に同基準孔２４の通過を検出し
てタイミングパルス信号SG2を出力する。従つ
て、タイミング用ホトカプラ２６は前記角変位検
出用ホトカプラ２５による１回転毎のスリツト１
９の通過検出前に常にタイミングパルス信号SG2
を出力する。

次に、上記のように構成したボール盤を駆動制
御するための制御回路を第８図に従つて説明す
る。

第８図において、制御手段としての中央処理装
置（以下CPUという）３１は前記ボール盤を制
御するためのプログラムデータ及びその他の種々
のデータが記憶された読出し専用のプログラムメ
モリ（Read Only Memory；以下ROMという）
３２と、前記角変位検出用ホトカプラ２５のパル
ス検出信号SG1に基くトルクデータを記憶するた
めの記憶手段としての読出し及び書込み可能なメ
モリ（Random Acces Memory；以下RAMと
いう）３３と共に演算制御装置を構成している。
起動スイツチ３４はボール盤の所定の個所に設け
られ、同スイツチ３４を押すことにより起動信号
SG3をＩ／Ｏポート３５ａを介して前記CPU３
１に出力する。そして、CPU３１はこの起動信
号SG3に応答してＩ／Ｏポート３５ｂを介してモ
ータドライブ回路３６に駆動制御信号を出力し
て、前記モータ１を回転駆動させる。

原点位置検出装置３７はホトカプラ若しくはマ
イクロスイツチ等で構成され、前記ドリル６が第
４図に示す原点位置P0にある時、原点位置信号
SG4をＩ／Ｏポート３５ａを介して前記CPU３
１に出力するようになつている。加工終了端検出
装置３８はホトカプラ若しくはマイクロスイツチ
等で構成され、ドリル６が加工物１７に対して予
め設定した所要の深さＤまで往動した時（穿孔切
削加工終了位置まで達した時）、終了位置信号
SG5をＩ／Ｏポート３５ａを介して前記CPU３
１に出力するようになつている。切削抵抗設定器
３９はボール盤の所定の個所に設けられ、作業者
の操作によりボール盤に使用されるドリル６の径
の大きさに応じて設定される最大切削抵抗値
［X1］のデータを設定することができ、その設定
されたデータを前記CPU３１に出力する。第二
の設定手段としてのトルク減少量制定器４４は不
安定領域における駆動トルクの減少量の基準とな
るトルク減少基準値［X2］のデータが設定され
ており、そのデータは前記CPU３１に出力され
る。復動位置検出装置４５はホトカプラ若しくは
マイクロスイツチ等で構成され、前記ドリル６が
第４図に示す復動位置Ｑにある時復動位置信号
SG6をＩ／Ｏポート３５ａを介してCPU３１に
出力するようになつている。

カウンタ４０は前記角変位検出用ホトカプラ２
５から出力されるパルス検出信号SG1を加算カウ
ントし、そのカウント値が前記CPU３１により
読出されてトルクデータとして前記RAM３３の
所定の番地に記憶されるようになつている。前記
タイミング用ホトカプラ２６から出力されるタイ
ミングパルス信号SG2は前記カウンタ４０のカウ
ント値の読出し及びクリアのための信号であつ
て、CPU３１は同パルス信号SG2の立上がり信
号に応答して、前記カウンタ４０のカウント値を
読出しRAM３３に記憶させ、続いて同カウント
値をクリアさせるようになつている。

バルブドライブ回路４１は前記CPU３１から
の駆動制御信号に基いて前記電磁バルブ１３を切
換動作させるようになつていて、前記ドリル６を
往動及び復動させる。表示装置４２はボール盤の
所定の個所に配列された10個の表示器４２ａ〜４
２ｊからなり、それらの表示器４２ａ〜４２ｊは
前記CPU３１から表示ドライブ回路４３に出力
される駆動制御信号に基いて点灯及び点滅表示制
御されるようになつている。

次に、上記のように構成したボール盤の作用を
第９図〜第１１図に示す前記CPU３１の演算処
理動作のフローチヤート図に従つて説明する。

今、ドリル６が原点位置P0にある状態から、
作業者が起動スイツチ３４を押すと、起動信号
SG3がCPU３１に出力される。CPU３１はこの
起動信号SG3に応答して、モータドライブ回路３
６に正転駆動制御信号を出力してモータ１を正転
起動させる。続いて、CPU３１はトルク検出サ
ブルーチン（第１１図参照）に従つた演算処理動
作に移り、伝達スプリング２に加わる駆動トルク
の検出を開始する。

モータ１の起動に伴い回転円板１８及び遮蔽板
２１が回転を開始することにより、先ずCPU３
１はタイミング用ホトカプラ２６からのタイミン
グパルス信号SG2の立上がりに応答してカウンタ
４０の内容をクリアして、同カウンタ４０に角変
位検出用ホトカプラ２５から出力されるパルス検
出信号SG1をカウントさせる。そして、カウンタ
４０はその１回転時における伝達スプリング２に
加わる駆動トルクを前記パルス検出信号SG1の数
によつてカウントする。カウンタ４０のカウント
が終了して、伝達スプリング２が１回転すると、
再びタイミング用ホトカプラ２６が遮蔽板２１の
基準孔２４の通過を検出し、同ホトカプラ２６か
らタイミングパルス信号SG2が出力される。

CPU３１はこのタイミングパルス信号SG2の
立上がりに応答して、前記カウンタ４０のカウン
ト内容を読出し、伝達スプリング２のその１回転
時におけるトルクデータとして、前記RAM３３
の番地１に記憶させる。続いて、CPU３１はカ
ウンタ４０をクリアして、直ちに角変位検出用ホ
トカプラ２５から出力されるパルス検出信号SG1
のカウントを開始させ、伝達スプリング２の次の
回転における駆動トルク検出を開始させる。そし
て、前記と同様にカウンタ４０が伝達スプリング
２の第２回転目の駆動トルクをカウントした後、
タイミング用ホトカプラ２６からタイミングパル
ス信号SG2が前記と同様に出力され、この信号
SG2の立上がりに基いて、CPU３１はカウンタ
４０の内容を読出し、伝達スプリング２の第２回
転目におけるトルクデータとしてRAM３３の番
地２に記憶させる。

RAM３３の番地２へのトルクデータの記憶を
完了すると、CPU３１は先にRAM３３の番地１
に記憶させたトルクデータ値［T1］をRAM３３
の番地２に記憶させたトルクデータ値［T2］で
引く演算を行ない、その演算値［Y1（＝T1−
T2）］が正かどうかを判断する。この演算値
［Y1］が正かどうかの判断はモータ１の起動開始
時に伴つて、第１図に示すように伝達スプリング
２に加わる駆動トルクＴが最大駆動トルク値
Tmaxまで大きく立上がり、次に漸減してやがて
安定領域に移る過程において、その駆動トルクＴ
が前記最大駆動トルク値Tmaxまで達したかどう
かを判断するものであつて、この時点ではモータ
１の起動開始直後であるため、伝達スプリング２
が回転して行くに従つて駆動トルクは最大駆動ト
ルク値Tmaxに向つて増大して行く。従つて、こ
の時点は前記演算値［Y1］は負である。

CPU３１は演算値［Y1］が負、即ち伝達スプ
リング２に加わる駆動トルクＴがいまだ最大駆動
トルク値Tmaxに達していないことを判断する
と、直ちにRAM３３の番地２に記憶したトルク
データ値［T2］をRAM３３の番地１に記憶させ
ると共に、前記カウンタ４０をクリアして角変位
検出用ホトカプラ２５からのパルス検出信号SG1
のカウントを開始させ、伝達スプリング２の次の
回転（第３回転目）における駆動トルク検出を開
始させる。そして、前記と全く同様に伝達スプリ
ング２に加わる第３回転目の駆動トルクを求め
RAM３３の番地２にトルクデータとして記憶
し、前記第２回転目のトルクデータ値［T2］と
第３回転目のトルクデータ値［T3］とに基いて
演算値［Y1（＝T2−T3）］を算出して、伝達スプ
リング２に加わる駆動トルクが最大駆動トルク値
Tmaxに達したかどうかを判断する。そして、伝
達スプリング２に加わる駆動トルクが最大駆動ト
ルク値Tmaxに達するまで前記と同様な演算処理
動作がCPU３１によつて繰り返される。

伝達スプリング２に加わる駆動トルクが最大駆
動トルク値Tmaxとなると（この時点から以後伝
達スプリング２に加わる駆動トルクが漸減する不
安定領域に移る）、CPU３１は前記切削抵抗設定
器３９により予め設定された最大切削抵抗値
［X1］を読出しRAM３３の番地３に記憶させる
と共に、この抵抗値［X1］がCPU３１内で予め
設定された基準値より小さいかどうかを判断す
る。この判断はドリル６の径が小径（即ち小さな
切削抵抗Txが加わつても切損しやすいもの）か、
又は大径（即ち、大きな切削抵抗Txが加わつて
も切損しないもの）かどうかを判断するためであ
つて、本実施例では説明の便宜上前記基準値を
「30」として最大切削抵抗値［X1］が「30」より
大きいときは大径と判断し、「30」より小さいと
きは小径と判断するようになつている。

そして、ドリル６が大径の場合、伝達スプリン
グ２の駆動トルクが最大駆動トルク値Tmaxから
漸減する不安定領域に移つた時点で、ドリル６を
往動させて切削加工させても切損するおそれはな
いので、本実施例の場合、CPU３１は0.4秒待機
した後、バルブドライブ回路４１に往動制御信号
を出力して電磁バルブ１３を切換制御させ、ドリ
ル６を原点位置P0から加工位置へ往動させる。

一方、ドリル６が小径の場合、CPU３１は前
記RAM３３の番地２に記憶したトルクデータ値
を番地１に記憶させた後、本実施例では0.2秒待
機する。0.2秒経過後CPU３１はトルク検出サブ
ルーチンに従つた演算処理動作を実行して、その
0.2秒後の伝達スプリング２に加わる駆動トルク
を前記と同様に前記カウンタ４０にカウントさせ
る。そして、カウンタ４０のカウント動作が終了
し、前記タイミング用ホトカプラ２６からタイミ
ングパルス信号SG2の立上がりに応答して、
CPU３１はカウンタ４０の内容を読出し、伝達
スプリング２のその0.2秒後の回転時におけるト
ルクデータとして前記RAM３３の番地２に記憶
させる。

RAM３３の番地２へのトルクデータの記憶を
完了すると、CPU３１は先にRAM３３の番地１
に記憶させたトルクデータ値をRAM３３の番地
２に記憶させたトルクデータ値で引く演算を行
い、前記駆動トルクの漸減する不安定領域におけ
るその0.2秒後の駆動トルクの減少値［Y2］を算
出する。続いて、CPU３１はこの減少値［Y2］
をトルク減少量設定器４４に設定されたトルク減
少基準値［X2］で引く演算を行い。その演算値
［Z2（＝Y2−X2）］が負かどうかを判断する。但
し、このトルク減少基準値［X2］は前記切削抵
抗設定器３９の最大切削抵抗値［X1］から演算
により求められる。この演算値［Z2］が負かど
うかの判断は、伝達スプリング２に加わる駆動ト
ルクが漸減する不安定領域から安定領域に移る間
において、その駆動トルクが安定領域に達したか
どうかを判断するものであつて、この時点では駆
動トルクは最大駆動トルク値Tmaxを経て漸減す
る不安定領域にあるため、減少値［Y2］の方が
トルク減少基準値［X2］よりはるかに大きい。
従つてこの時点では演算値［Z2］は正である。
尚、前記トルク減少基準値［X2］の値は第１図
に示すように推移する駆動トルクにおいて、その
減少途中で切削加工を行なつたならば、ドリル６
に加わる切削抵抗Txがその減少する駆動トルク
によつて相殺されない程度の値（即ち駆動トルク
が安定領域にあるときの減少値）に設定されてい
て、本実施例では前記切削抵抗設定器３９の最大
切削抵抗値［X1］と同じ値にしている。

CPU３１は演算値が正、即ち伝達スプリング
２に加わる駆動トルクがいまだ安定領域に達して
いないことを判断すると、次に駆動トルクの減少
率［α％］を求めるべく前記演算値［Z2］をト
ルク減少基準値［X2］で割る演算を実行する。
そして、CPU３１は算出したこの減少率［α％］
に基いて、前記表示ドライブ回路４３に表示制御
信号を出力して、10個の表示器４２ａ〜４２ｊの
内減少率［α％］に相当する数だけ表示器４２ａ
側から順に点灯させる。従つて、減少率［α％］
が30％であつた場合にはCPU３１は表示器４２
ａ，４２ｂ，４２ｃの３個を点灯させ、60％であ
つた場合には表示器４２ａから表示器４２ｆまで
の６個を点灯させる。尚、本実施例では減少率
［α％］が例えば41％といつた一桁目に「１」〜
「９」の値がある場合すべて一桁目を切捨てして
40％とし、表示器４２ａから表示器４２ｄまでの
４個を点灯させるようにしている。従つて、表示
器４２ａ〜４２ｊの内点灯している表示器の数を
観察するだけで、作業者は今駆動トルクがどの程
度減少しているかがわかる。

次に、CPU３１は前記RAM３３の番地２に記
憶したトルクデータ値をRAM３３の番地１に記
憶させた後、前記と同様に0.2秒待機する。0.2秒
経過後、CPU３１は前記と同様にその0.2秒後の
伝達スプリング２に加わる駆動トルクを求め、
RAM３３の番地２にトルクデータとして記憶す
ると共に、減少値［Y2］を算出する。続いて
CPU３１は演算値［Z2］を求め、この演算値
［Z2］が負かどうかを判断する。そして、以後伝
達スプリング２に加わる0.2秒毎に算出される駆
動トルクの減少値［Y2］がトルク減少基準値
［X2］よりも小さくなるまで、即ち駆動トルクが
安定領域に達するまで前記と同様な演算処理動作
が繰り返され、そのたび毎の駆動トルクの減少率
［α％］が表示器４２ａ〜４２ｊにより点灯表示
される。

伝達スプリング２に加わる駆動トルクの減少値
［Y2］がトルク減少基準値［X2］より小さくな
ると（駆動トルクが安定領域に移ると）、CPU３
１はバルブドライブ回路４１に往動制御信号を出
力して、電磁バルブ１３を切換制御させて、ドリ
ル６を原点位置P0から加工位置へ往動させる。
従つてボール盤のドリル６はモータ１の起動を開
始して前記伝達スプリング２に加わる駆動トルク
が安定領域に達するまで往動されず、切削加工は
行われない。

ドリル６が往動を開始し、ドリル６が第４図の
復動位置Ｑを通過した時にはCPU３１は前記ト
ルク検出サブルーチンに従つて演算処理動作を実
行して、伝達スプリング２に加わる駆動トルクを
前記と同様に前記カウンタ４０にカウントさせ、
そのカウント内容を読出して前記RAM３３の番
地１に記憶させ、その後伝達スプリング２の次の
１回転時における駆動トルクの検出を行うべくカ
ウンタ４０をカウント動作させる。従つて、この
時点でRAM３３の番地１に記憶されたトルクデ
ータは略安定領域にあり、且つドリル６に切削抵
抗［Tx］が加わつていない状態における駆動ト
ルクデータ値（以下損失トルクデータ値という）
［Tloss］である。

続いて、CPU３１は前記と同様にカウンタ４
０の内容を、即ち、次の１回転によつて伝達スプ
リング２に加わつた駆動トルクをトルクデータと
してRAM３３の番地２に記憶させた後、再び次
の回転におけるトルク検出のためカウンタ４０を
クリアさせ且つカウント動作させる。次にCPU
３１は前記RAM３３の番地２に記憶させたトル
クデータ値を前記RAM３３の番地１に記憶させ
た損失トルクデータ値［Tloss］で引く演算を行
い、ドリル６に加わる切削抵抗値［Tx］を算出
すると共に、前記RAM３３の番地３に記憶した
最大切削抵抗値［X1］を読出し、切削抵抗
［Tx］が最大切削抵抗値［X1］より大きいかど
うかを判断する。即ちこの判断はドリル６に切削
加工によつて加わる切削抵抗が同ドリル６の最大
許容の切削抵抗に達したかどうかを判断する。

この時点ではドリル６は往動開始直後であつて
切削加工を行なつていないので、前記切削抵抗
［Tx］は０であり最大切削抵抗値［X1］より小
さい。従つて、CPU３１は次に最大切削抵抗値
［X1］に対するその時点でのドリル６に加わる切
削抵抗値［Tx］の割合（以下抵抗増加率［θ％］
という）を算出し、その抵抗増加率［θ％］に基
いて前記と同様に同増加率［θ％］に相当する数
だけ表示器４２ａ〜４２ｊを点灯表示させる。し
かし、この時点では前記したように切削抵抗
［Tx］は０であるため、CPU３１は全ての表示
器４２ａ〜４２ｊを点灯させることはない。更に
CPU３１はドリル６が加工終了端まで往動して
おらず加工終了端検出装置３８から終了位置信号
SG5が出力されないため、再び次の１回転におけ
る伝達スプリング２に加わる駆動トルクの検出を
行い切削抵抗［Tx］の算出等を行い、以後前記
と全く同様な演算処理動作をドリル６が切削加工
終了位置に往動するまで繰り返す。従つて前記表
示器４２ａ〜４２ｊは切削抵抗［Tx］がこの間
では０であるので点灯表示されない。

ドリル６が切削加工を開始すると伝達スプリン
グ２に加わる駆動トルクも増加し、前記RAM３
３の番地２に書き換え記憶されるトルクデータ値
も増加するため、前記切削抵抗値［Tx］も増加
する。そして、前記抵抗増加率［θ％］も０でな
くなり、前記表示器４２ａ〜４２ｊの内同増加率
［θ％］に相当する数だけCPU３１により点灯表
示される。従つて、表示器４２ａ〜４２ｊの内点
灯している数を観察するだけで、作業者は今切削
加工中におけるドリル６の切削抵抗［Tx］が最
大切削抵抗値［X1］に対してどの程度増加した
かが容易にわかる。尚、増加率［θ％］が例えば
41％といつた一桁目に「１」〜「９」があるとき
には前記減少率［α％］と同様に一桁目を切捨て
表示器４２ａ〜４２ｄに表示させるようになつて
いる。

ドリル６に加わる切削抵抗［Tx］が最大切削
抵抗値［X1］と同一若しくはそれより大きくな
り、それをCPU３１が判別すると、同CPU３１
はバルブドライブ回路４１に復動制御信号を出力
して、電磁バルブ１３を切換え、切損しないよう
にドリル６を未然に復動位置Ｑまで復動させる。
そして、ドリル６が復動位置に復帰すると、
CPU３１は復動位置検出装置４５からの復動位
置信号SG6に基いてバルブドライブ回路４１に往
動信号を出力してドリル６を再び往動させる。そ
して再び切削加工を開始し、前記と全く同様な方
法で先ずRAM３３の番地１に新たな損失トルク
データ値［Tloss］を記憶させ、この損失トルク
データ値［Tloss］に基いた切削抵抗値［Tx］
の演算を行い、且つその時々の抵抗増加率［θ
％］を求め表示器４２ａ〜４２ｊを点灯制御す
る。

以後CPU３１はドリル６が加工物１７の加工
を終了する加工終了端に達するまで前記と同様な
演算処理動作を繰り返し、その時々の抵抗増加率
［θ％］に基く表示器４２ａ〜４２ｊの点灯制御
及びドリル６の往復動制御を行う。

加工物１７の切削加工が終了し、ドリル６が加
工終了端位置まで往動すると（加工物１７に深さ
Ｄの穴が穿孔されると）、前記加工終了端検出装
置３８から終了位置信号SG5が出力される。
CPU３１はこの終了位置信号SG5に応答して、
前記バルブドライブ回路４１に復動制御信号を出
力し、ドリル６を原点位置P0に復帰させるべく
直ちに復動させる。CPU３１はドリル６が原点
位置P0まで復動されることにより、前記原点位
置検出装置３７から出力される原点位置信号SG4
に応答し、モータドライブ回路３６に停止制御信
号を出力してモータ１の回転を停止させる。そし
て、次の加工物１７の切削加工に備えて加工を終
了する。

このように本実施例においては、切削加工時の
ドリル６の切削抵抗値［Tx］を求めるために必
要な伝達スプリング２に加わる駆動トルクが安定
領域に達するまで、ドリル６を往動させないよう
にしたので、同ドリル６の切削抵抗値［Tx］を
正確且つ確実に検出することができ、この切削抵
抗値［Tx］に基いてドリル６を折損させること
なく往復動制御し、安全に切削作業を行うことが
できる。

又、前記駆動トルクが最大トルク値［Tmax］
を通り漸減する不安定領域に移つたことを検出
し、その時点で切削抵抗設定器３９によつて予め
設定された最大切削抵抗値［X1］とCPU３１内
に予め設定された基準値とを比較し、即ち、大き
な切削抵抗が加わつても十分に耐えうる大径のド
リル６か、又逆に大きな切削抵抗が加わつた場合
に耐えられない小径のドリル６かを判別し、大径
のドリル６の場合には0.4秒後に前記駆動トルク
の状態に関係なく切削加工（ドリル６を往動）を
開始させ、小径のドリル６の場合には前記駆動ト
ルクが安定領域まで達し切削抵抗［Tx］が正確
に算出されるまでドリル６を往動させないよう
に、CPU３１により制御したので、切削加工の
種類に応じて能率よく作業を進めることができ
る。

更に、本実施例においては前記駆動トルクが漸
減する不安定領域から安定領域に推移する際の減
少率［α％］を算出し、10個の表示器４２ａ〜４
２ｊの内その減少率［α％］に相当する数だけ表
示器を点灯制御するようにしたので、作業者は駆
動トルクが減少して行く程度を容易に観察するこ
とができ、ドリル６の往動開始時期を予測するこ
とができる。

尚、本実施例では前記トルク減少基準値［X2］
は切削抵抗設定器３９の最大切削抵抗値［X1］
と同一値であつたが、トルク減少量設定器４４に
作業者が適宜にトルク減少基準値［X2］を設定
し、CPU３１に出力させるようにしてもよい。

そして、これに基いてCPU３１は第９図破線
で示すようなフローチヤートに従つて演算処理動
作を実行する。即ち、CPU３１が減少値［Y2］
を算出した後、前記トルク減少量設定器４４のト
ルク減少基準値［X2］を読出し、この値［X2］
に基いて演算値［Z2］の演算を行うようにすれ
ばよい。これによつてドリル６の径の相違に応じ
て更にきめの細かい加工作業を行うことができ
る。

前述の実施例における前記トルク減少基準値
［X2］は最大切削抵抗値［X1］に対して第１２
図に示すように予め設定してそれらの値をROM
３２内に記憶させておき切削抵抗設定器３９の値
［X1］に応じて読出すようにしてもよい。

尚、この発明は前記実施例に限定されるもので
はなく、例えば減少値［Y2］を算出する場合0.2
秒毎に伝達スプリング２のねじれを利用して駆動
トルクを検出するようにしたが、これを適宜の時
間に又は所定数回転毎に同駆動トルクを検出する
うようにしたり、又その他の工作機械に応用した
りする等、この発明の趣旨を逸脱しない範囲で適
宜に変更することも可能である。

［発明の効果］ 以上詳述したようにこの発明によれば、回転伝
達部材に印加される駆動トルクが第二の設定器に
設定された値よりも小さくなるまで工具の往動を
開始させないようにしたので、工具の切削抵抗を
正確且つ確実に検出することができ、工具を切損
させることなく安全に加工作業を行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は伝達スプリングの回転初期における同
トルクの変化を示すトルク曲線図、第２図は工具
の切削加工時における伝達スプリングの駆動トル
クの時間的変化を示す曲線図、第３図はこの発明
を具体化したボール盤の構成を示す説明図、第４
図は同じくこのボール盤の動作を説明するための
ドリル作動線図、第５図は回転円板の正面図、第
６図は遮蔽板の正面図、第７図は回転円板と遮蔽
板との相対配置関係を示す側面図、第８図はボー
ル盤の電気ブロツク回路図、第９図〜第１１図は
中央処理装置の演算処理動作を説明するためのフ
ローチヤート図、第１２図は別の実施例における
最大切削抵抗値［X1］とトルク減少基準値
［X2］との関係を示す表図、第１３図は伝達スプ
リングのトルク曲線が環境によつて変化すること
を示す図である。 図中、１は回転駆動装置としての三相誘導モー
タ、２は回転伝達部材としての伝達スプリング、
６は工具としてのドリル、８は主軸筒、９はピス
トン、１０はシリンダ、１３は電磁バルブ、１８
は回転円板、１９はスリツト、２０は透孔、２１
は遮蔽板、２５はトルク検出装置としての各変位
検出用ホトカプラ、２６はタイミング用ホトカプ
ラ、３１は切削抵抗検出装置及び制御手段等とし
ての中央処理装置、３２はプログラムメモリ、３
３は記憶手段としての読出し及び書込み可能なメ
モリ、３９は第１の設定器としての切削抵抗設定
器、４０はカウンタ、４２ａ〜４２ｊは表示器、
４４は第二の設定器としてのトルク減少量設定器
である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 工具６に対し回転力を付与するための回転駆
   動装置１と、 工具６を加工物１７に向かつて相対的に往復運
   動させるための往復駆動装置９，１０と、 前記回転駆動装置１若しくはその装置１と工具
   ６との間の回転伝達部材２に加わる駆動トルクの
   大きさを検出し、その駆動トルクの大きさに応じ
   た検出信号（SG1）を発生するためのトルク検出
   装置２５と、 そのトルク検出装置２５の検出信号（SG1）に
   基づいて工具６に加わる切削抵抗を検出するため
   の切削抵抗検出装置３１と、 その切削抵抗の大きさを設定するための第一の
   設定器３９と を備え、 前記切削抵抗検出装置３１により検出される切
   削抵抗の大きさが前記設定器３９により設定され
   た値に達した時、工具６を往動から復動に切換え
   るようにした工作機械において、 前記回転伝達部材２に印加される駆動トルクの
   経時的な減少量を可変的に設定可能な第二の設定
   器４４と、 前記回転駆動装置１の回転初期において前記駆
   動トルクの減少量が前記第二の設定器４４により
   設定された値よりも小さくなつた時、前記工具６
   を往動するように前記往復駆動装置９，１０を制
   御する制御手段（３１等）と を設けたことを特徴とする工作機械。 ２ 前記第二の設定器４４には、第一の設定器３
   ９に設定される切削抵抗値の値を演算した結果に
   基づいて定められる駆動トルクの値が設定される
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
   工作機械。 ３ 前記第二の設定器４４の値は外部からの入力
   により任意に設定可能なことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載の工作機械。 ４ 前記制御手段（３１等）は、回転駆動装置１
   の回転初期において、その回転駆動装置１の１回
   転毎に前の回転時における駆動トルクの大きさと
   次の回転時における駆動トルクの大きさとを比較
   し、次の回転時における駆動トルクが小さくなつ
   た後に所定時間間隔若しくは所定数回転に対する
   前記駆動トルクの減少量を求めるようにされてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   の工作機械。