JPH0367820B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は流体−機械的に往復動されるカツタス
ピンドルを有する工作機械に係り、更に詳細には
かかる機械のための制御システムに係る。

本発明の制御システムはある点で或は全ての点
で、カツ或は他の工具が加圧された液圧流体によ
り繰返して往復動されるスピンドルによる担持さ
れている種々の異なつた機械に適用されてよい。
かかる機械の一例は、Tlaker及びHazeltineによ
り本願と同時に出願された米国特許出願に開示さ
れている如き歯車形削り盤である。以下の記述の
目的で本発明の制御システムが関連する工作機械
はかかる歯車形削り盤と見なされており、スピン
ドルを往復動する流体−機械的機構の詳細につい
ては前述の米国特許出願を参照されたい。

工作機械のスピンドルを往復動する流体−機械
的装置を使用することにより、リンク、ラツク及
びピニオンなどにより機械的に駆動されるスピン
ドルを有する従来の機械では得られない制御の融
通性が得られる。本発明の一般的な目的は、従来
技術の機械に優る性能及び製造性が大きく改善さ
れた機械を得るべきかかる制御の融通性を生かし
た制御システムを提供することである。

今問題にしている機械が歯車形削り盤であると
すれば、かかる機械にはある距離内に制御された
速度のある運動を組込むことが必要とされる。か
かる因子のうちの重要なものの中には、(a)種々の
材料及び大きさの被加工物を切削し得るようにす
べくカツタスピンドルのストローク速度（ストロ
ークサイクル／分）を制御することと、(b)被加工
物に対し適当な位置にカツタスピンドルのストロ
ーク位置に配置すること、(c)スピンドルの各切削
ストローク中に被加工物より除去される材料の量
を決定し又ある切削力を生ずる回転送りを与える
べく、被加工物及びカツタスピンドルが互いに他
に対して回転される速度、(d)カツタ軸線が被加工
物の軸線へ向けて或はこれより離れる方向へ移動
されてカツタを切削深さまで送る率、及びかかる
切削深さに到達するためにカツタが移動しなけれ
ばならない距離、などがある。従つて本発明のよ
り詳細な目的は、かかる因子により要求される要
件を適宜に充足する制御装置を提供することであ
る。

歯車形削り盤に於ては、流体−機械的ストロー
ク機構はカツタスピンドルに選択的に異なつたス
トローク長や選択的に異なつたストローク長や選
択的に異なつた復帰速度比を与えるよう調整可能
である。従つて本発明の更に他の一つの目的は、
かかるストローク長や復帰速度比の変化に受入れ
得るよう調整し得る制御システムを提供すること
である。

又本発明は被加工物に対するスピンドルの作動
位置を手動的に調整し又被加工物との作動関係よ
りスピンドルを解放して上昇せしめる電気装置を
含む制御装置にある。この電気装置はスピンドル
のストローク長が増大されるとスピンドルの作動
位置調整のための余裕が低減されるという事実を
受入れ、又スピンドルの作動位置が上昇させると
スピンドルを更に上昇して被加工物との作動関係
よりカツタを解放するための余裕が低減されると
いう事実を受入れる。

又本発明はカツタスピンドルの往復運動の率に
応答して液圧を制御する制御システムにある。

以下に添付の図を参照しつつ、本発明をその好
ましい実施例について詳細に説明する。

添付の第１図に本発明の制御システムがその下
端部にカツタ６を担持する垂直方向に往復動可能
なカツタスピンドル５を有する工作機械に関連し
て解図的に図示されている。カツタスピンドル５
の運動はサーボ弁９を含む液圧−機械システムに
より行なわれ又制御される。サーボ弁９は、スピ
ンドル５がサーボ弁９の上下運動に追従するよ
う、図示の小さなピストン面積の室７及び大きな
ピストン面積の室８とドレンとの間に液圧流体を
弁を開閉して導入出し得るサーボシステムの一部
分である。サーボ弁９はストロークモータ１０に
より駆動されるストロークリンク機構１１により
往復動される。ストロークリンク機構１１はモー
タ１０のＮ回転毎にサーボ弁９の１サイクルの往
復運動を生ずるようにされており、サーボ弁９の
ストローク長及び復帰速度比の両方従つてスピン
ドル５のストローク長及びその復帰速度比の両方
を変化するよう手動的に調整可能である。復帰速
度比とはその下降ストローク或は切削ストローク
１０の速度と比較した場合のその復帰ストローク
或はその上昇ストローク中のスピンドル或はサー
ボ弁の速度の比である。

カツタスピンドル、その液圧サーボシステム及
び関連するストロークリンク機構１１の特定の形
態は本発明より逸脱することなく広範囲に変化さ
れてよい。しかし本発明に於てはかかる部材は本
願と同時に出願された前述の特許出願に開示され
ている如き歯車形削り盤の部材として見なされて
おり、かかる部材の詳細については前述の特許出
願に参照されたい。

カツタ６及び被加工物は、回転送りモータ１１
６により駆動される回転送り駆動機構１１７と深
さ送りモータ１１６により駆動される深さ送り機
構１６７との何れか或いはその両方により互いに
他に対して送られてよい。回転送り機構１１７の
作動によりカツタ６及び被加工物は中心軸線の周
りに同時に回転される。深さ送り機構１６７の作
動によりカツタの中心軸線は被加工物の中心軸線
へ向けて或はこれより離れる方向へ移動される。

上述の部材には本発明の制御システムが適用さ
れる基本的な機械が含まれており、第１図の残り
の部分は制御システムそれ自身を示している。全
制御システムはＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅにて全体的に
図示された多数のより小さい相互に関連するシス
テム或はサブシステムより成つている。システム
Ａはストロークモータ１０の速度を制御して種々
の異なつたスピンドルストローク速度（ストロー
クサイクル／分）を与え又好ましい環境の下では
復帰ストローク時間を低減することにより機械の
効率を増大すべくスピンドルの復帰ストローク中
ストロークモータの速度を増大せしめることがで
きるストローク制御システムである。

符号Ｂにて図示されたシステムは液圧制御シス
テムであり、このシステムは実際の切削力を含む
多数の異なつた変数に応答して、ストローク速度
と共に変化する所与の最小値以上に液圧供給圧力
を維持するが、さもなければエネルギを保存すべ
く行なわれなければならない仕事に必要な値を越
えないレベルに維持し又機械の能力を越える過度
の力を回避する。又このシステムは液圧故障、過
度のストローク速度、過度の供給圧力等より保護
する働きをなす。

システムＣは回転送り機構１１７及びこれに関
連するモータ１１８を介して回転送りを制御し、
システムＤは深さ送り機構１６７及びこれに関連
するモータ２１６を介して深さ送りを制御する。
これらのシステムは作動の一モードに於てそれぞ
れスピンドルの切削ストローク当り一定の送り量
を与えるようストロークモータと連結されてい
る。

又これらの二つのシステムは、回転送りのみで
あろうと深さ送りのみであろうと或は回転及び深
さ送りの組合せであろうとも、全送り量を限界選
択装置により設定された限界内に実際の切削力を
維持するような値に維持するような要領にて切削
力限界セレクタ６６及び液圧制御システムＢと連
結されている。最後にシステムＢは被加工物に対
するカツタの垂直位置を制御して又例えば被加工
物という障害を越えてカツタ通過せしめるべくカ
ツタを上昇せしめるシステムである。

ストローク速度制御 カツタスピンドル及びカツタ６のストローク速
度は、手動的に調整可能なストローク長にて又い
くつかの異なつた手動的に選択可能な復帰速度比
にてサーボ弁９を機械的に往復運動すべくストロ
ークリンク機構１１を駆動するストロークモータ
１０の速度に直接関連づけられている。例えば図
示の場合には、ストローク長はストロークリンク
機構１１を調整することにより１インチ（2.54
cm）の最小ストローク長と８インチ（20.32cm）
との間に選択的に変化可能であり、又ストローク
リンク機構１１は三つの可能な復帰速度比のうち
の選択された一つを与えるよう手動的に調整可能
であり、その速度比とは２：１、３：１、４：１
である。

ストローク速度制御システムはストロークモー
タ１０の速度を制御するよう作動するものであ
り、第１図に於て符号Ａにて全体的に図示された
システムである。ストロークリンク機構１１を調
整することにより制御システムを調整して設定さ
れた復帰速度比を変化するために、このシステム
には三つの三位スイツチ１４，１７，３９を含ん
でおり、その可動接点は一体として作動するよう
結合されている。かくしてもしストロークリンク
機構１１が２：１の復帰速度比を与えるよう調整
されると、三つのスイツチ１４，１７，３９は同
様にその２：１の比の位置に手動により設定され
る。同様に異なつたストローク長を与えるべくス
トロークリンク機構１１を調整することは、三つ
のストローク長ポテンシオメータ１２，１３，１
５（これらのワイパは一体として運動するよう連
結されている）により制御システム内に於て補償
されてよい。かくしてもしストロークリンク機構
１１が６インチ（15.24cm）のストローク長を与
えるよう設定されると、ポテンシオメータ１２，
１３，１５のワイパは対応する６インチ（15.24
cm）のストローク位置に設定される。

スイツチ１７は特定の選択された復帰速度比の
ための許容し得る最大ストローク速度を郭定する
出力信号MPSを与える。一般に復帰速度比が増
大すると機械の最大ストローク速度は低減されて
よく、従つてスイツチ１７の三つの固定接点に接
続された三つの抵抗は可動接点により選択された
復帰速度比の設定が増大されると信号MPSが低
減するよう選択されている。

上昇ストローク或は復帰ストローク中のスピン
ドル５をには越えてはならない最大設計速度があ
る。かかる最大スピンドル復帰速度に対応するス
トローク速度は復帰速度比とストローク長との関
数である。ピストンの復帰ストローク中のかかる
最大ストローク速度を示す信号SMRがスイツチ
１４及びポテンシオメータ１２により与えられ
る。任意の特定のストローク速度については、ス
ピンドルの切削ストローク速度及び復帰ストロー
ク速度はストローク長と共に変化し、大きなスト
ローク長についてはその速度は高く、小さなスト
ローク長についてはその速度が小さい。かくして
長いストローク長については、最大設計復帰スト
ローク速度内に維持するために許容し得るストロ
ーク速度は短かいストローク長に於るよるも大き
い。従つてポテンシオメータ１２の配列は、スイ
ツチ１４の任意の所与の復帰速度比設定について
ストローク長設定が増大されると信号SMRが増
大するようになつている。

信号MPSと信号SMRとは加算増幅器１９及び
２５、符号変換器２７、ダイオード２３により結
合され、もしSMRがMPSよるも小さいか或はこ
れに等しい場合にもSMRに等しく、もしSMRが
MPSよりも大きいとMPSに通しい出力信号SM
が増幅器２５より発生される。この信号SMは真
に可能な最大ストローク速度を郭定する信号であ
り、以上の説明よりこの信号SMは信号SMRより
大きいことはあり得ず、従つて復帰速度の最大設
計値を越えるある復帰速度にてスピンドルが駆動
されるストローク速度を要求することはないこと
が理解されよう。基礎ストローク速度信号SSが、
三つの異なつた手動的に選択可能なストローク速
度が得られるようにするために設けられた三つの
ポテンシオメータと三つの手動的に作動するスイ
ツチとを含むセレクタネツトワーク１６により最
大速度信号SMより引出される。これらの装置に
より基礎ストローク速度信号SSは三つのポテン
シオメータのワイパを適当に調整することにより
又三つの関連するスイツチの一つの選択的に閉じ
ることによりSMに等しいか或はこれより小さい
任意の値に設定される。

もし復帰速度が増大するとスイツチ１８は開か
れ、選択されたストローク速度信号SSは加算回
路２０及び関連する加算回路２２（その機能につ
いては後で説明する）を経て、加算増幅器２３か
らの出力に直接関連した速度にてストロークモー
タ１０を駆動するモータ制御回路２４へ供給され
る。

信号SSは切削ストローク中所要の切削速度を
生ずるよう選択されたストローク速度に対応して
いる。しかしSSがSMRに等しい場合を除けば、
信号SSにより示される復帰ストローク速度は最
大設計復帰ストローク速度以下であり、機械の効
率を改善するためにカツタはあるより早い復帰速
度比にて駆動されてよい。復帰ストローク速度を
このように増大するために復帰速度が増大すると
スイツチ１３は閉じられる。このことが行なわれ
ると信号SMRは減算器２６により信号SSと比較
され、減算器２６によりSMRとSSとの間の差に
等しい偏差出力が発生される。この偏差信号はス
トロークモータ１０と一体としてカム２９により
駆動されるワイパを有するポテンシオメータ２８
へ供給される。カム２９の輪郭はスピンドル及び
カツタの切削ストローク中にポテンシオメータ２
８のワイパが接地側に配置されこれにより如何な
る信号も加算回路２０へ供給されず、従つてスト
ロークモータへ供給される信号は基礎ストローク
速度信号SSであるようにされている。しかしカ
ツタの復帰ストローク中にはカム２９は、ストロ
ークモータ１０の速度を増大すべく加算回路２５
を経て基礎ストローク速度信号SSに加えられる
ある電圧信号を取出す位置にポテンシオメータ２
８のワイパを配置する。更にカム２９の輪郭はカ
ツタの復帰ストローク運動中に速度増大信号を好
ましく加速したり或は減速したりするようにされ
ている。

液圧供給圧力の制御 スピンドル５へ供給される液圧流体の圧力は符
号Ｂにて全体的に図示されたシステムにより制御
される。可変容積形ポンプ３０がモータ３１によ
りある一定速度にて駆動され、又ポンプ３０は電
気入力信号に応答する制御回路５２により制御さ
れるその変位を有しており、制御回路５２はポン
プを駆動してスピンドルストローク機構により必
要とされる流量にて又その電気入力信号により表
示されるある圧力にて流体を供給するよう作動す
る。制御回路５２への入力信号従つて供給導管３
３内の流体の供給圧力は、以下に説明する如くあ
る所要の値に供給圧力を維持すべく多数の異なつ
た変数に応答して制御される。

負荷圧力即ちより大きな面積のピストン面を有
する室８へ供給される液圧流体の圧力は、対応す
る出力面積を発生する圧力トランスデユーサ３２
により検出される。この対応電圧はストロークモ
ータ１０により駆動されるスイツチ３５により切
削ストローク中に与えられるサンプル信号として
各切削ストローク中サンプル及び保持回路３４に
より検出され、カツタ６により被加工物上に及ぼ
される切削力に直接関連した出力信号P_Lが発生
される。回路３６がP_L電圧信号を増大してP_Lよ
りも僅かに高い出力信号（P_L＋CP_L）を発生す
る。

圧力トランスデユーサ３８が供給圧力を検出
し、この供給圧力に直接関連した電気出力信号P_S
を発生する。

手動的に調整可能な信号発生回路４２が、選択
された最小値（液圧供給圧力がこれ以下の値に降
下しないのが望ましい値）を示す出力信号Ｈを発
生する。一般にこの信号に対応する最小圧力は、
それ以下に於て機械が適当に作動しないと思われ
る圧力である。

供給圧力に影響を及ぼす他の一つの信号はスト
ロークモータの速度に直接関連しており又関連す
るタコメータ４４の出力により引出された電圧Ｖ
であり、タコメータ４４の出力はこの出力を選択
された復帰速度比に応じて修正すべく復帰速度比
スイツチ３９を通される。スイツチの抵抗はモー
タの任意の与えられつ速度に於てスイツチがより
高い値の復帰速度比に設定されると信号Ｖが増大
され又スイツチがより低い値の復帰速度比に設定
されると信号Ｖが低下されるよう選択されてい
る。何れの場合にも任意に与えられた復帰速度比
に於ては、信号Ｖはスピンドルの復帰速度の増大
と共に増大し、又ストローク速度の増大と共に最
小供給圧力を増大するよう作用する。

問題の特定のストローク速度及び復帰速度比に
必要な最小圧力を示す信号（Ｈ＋Ｖ）を与えるべ
く、信号Ｖは加算増幅器４３により信号Ｈに加え
られる。この最小圧力決定信号（Ｈ＋Ｖ）は、減
算器４６、ダイオード４８、加算器５０、符号変
換器５１より成る加算及び増幅回路４５により信
号（P_L＋CP_L）と組合される。減算器４６の出力
は（Ｈ＋Ｖ）−（P_L＋CP_L）である。もし（Ｈ＋
Ｖ）が（P_L＋CP_L）よりも大きいと、減算器４６
の出力は正であり、ダイオード４８により信号
（P_L＋CP_L）を加算する加算回路５０へ通される。
もし（Ｈ＋Ｖ）が（P_L＋CP_L）より小さいと、如
何なる信号も加算器５０へ通されない。従つて符
号変換器５１の出力は信号P′_Sである。もし（P_L
＋CP_L）が（Ｈ＋Ｖ）よりも低ければ、制御回路
５２を経てポンプ３０を制御し供給圧力を（Ｈ＋
Ｖ）に対応する最小値に維持するよう信号P′_Sは
（Ｈ＋Ｖ）に等しくなる。一方もし（P_L＋CP_L）
が（Ｈ＋Ｖ）よりも大きければ、信号P′_Sは（P_L
＋CP_L）に等しくなり、これによりポンプはその
供給圧力を（P_L＋CP_L）に対応するある値に維持
するように制御される。即ち供給圧力は負荷圧力
よりも僅かに大きなある値に維持される。

安全圧力スイツチ５４が過度の供給圧力の場合
に機械を遮断すべく設けられているが、通常は作
動の下ではそのような過度の圧力は発生しない。

以上の説明より、液圧供給システムは通常供給
圧力を負荷圧力よりも僅かに高く維持するよう作
動し、かかる二つの圧力の間の最小の差圧は信号
（CP_L）により表わされる差である。もし過度の
ストローク速度或は液圧供給装置の故障によりこ
の最小の差圧が維持されなくなると、ストローク
モータの速度を低減して最小の差圧を回復すべく
過速度保護回路が作動するようになる。この保護
回路は信号（P_L＋CP_L）を信号P_Sと比較する減算
器５６を含んでいる。もしかかる二つの信号の間
の差が所要の差以下であるならば、信号がダイオ
ード５８を経て加算回路２２へ送られ、ここでそ
の信号は線６０に現われるストローク速度制御信
号と組合わされてストロークモータの速度を低下
する修正させたストローク速度制御信号が発生さ
れ、これによりストローク速度が安全な値に戻さ
れる。

上述のシステムは通常少なくとも供給圧力の最
小値を、速度に関連した成分Ｖを含む信号（Ｈ＋
Ｖ）に対応した維持するよう作動する。供給圧力
がこの最小値に到達しないという可能性より保護
するために、減算器６２とダイオード６４とを含
む保護回路が設けられている。この減算器６２は
信号（Ｈ＋Ｖ）を信号P_Sと比較し、信号P_Sが信号
（Ｈ＋Ｖ）よりも小さい時に加算回路２２へ伝達
される出力信号を発生する。この信号はストロー
クモータの速度を低減する。従つてかかる保護回
路はアイドル状態或は低切削力の状態に於る液圧
故障或は不充分な液圧より保護する。又この回路
は、供給圧力がポンプ３０により上昇され得る加
速率と両立し得るある加速率にストローク速度を
増大せしめることにより最大加速率を制御する。

切削力限界制御 工具により被加工物上に及ぼされてよい最大切
削力を制御する装置が第１図の全制御システム内
に含まれている。この装置は最大力限界信号F_M
を発生する手動的に調整可能な回路６６を含んで
いる。この最大力限界信号F_Mは減算器６８によ
り、実際の切削力に直接関連づけられた信号
（P_L＋CP_L）と比較される。もし（P_L＋CP_L）が
F_Mよりも大きいと信号Ｅが線７０上に発生され
る。信号Ｅが存在する時には、この信号Ｅは接点
２１１を経て回路送り制御システムより或は接点
２１２を経て深さ送り制御システムより引出され
た送り信号S_Fとスケーリング回路７１に於て組合
わされ、過負荷出力信号E_Lが発生される。スケ
ーリング回路７１は関数E_L＝ES_F／Ｃ（ここにＣは 10或は同様の大きさの他の数である）に応じて入
力ＥとS_Fとを組合わせる乗算器である。信号E_L
は回転送り駆動システムと深さ送り駆動システム
とに通されてこれらの送りの何れか或はその両方
を低減し、これにより実際の切削力を回路６６に
より決定された限界内に引き戻す。即ちもし実際
の切削力が回路６６により設定された最大限界値
を越えるならば、回転送り或は深さ送りの何れか
或いはこれらの両方（その時それらの何れかが使
用されている）が送り率を低下するよう修正さ
れ、これにより工具がより小さなチツプを発生す
るようにし、かくして切削力を低減し又その切削
力を許容し得る値に戻すようになつている。

回転送り制御 符号Ｃにて全体的に図示された回転送り制御シ
ステムのための基礎入力信号は、ストロークモー
タのタコメータ４４より引出され校正なポテンシ
オメータ７４を通される。校正ポテンシオメータ
７４からの出力は、速度範囲セレクタスイツチ７
３を経て荒削りポテンシオメータ９０及び固定抵
抗９１を経て仕上げ削りポテンシオメータ９２へ
通される。速度範囲セレクタスイツチ７３の５個
の抵抗は異なつた値の抵抗値を有している。従つ
てポテンシオメータ９０及び速度範囲セレクタス
イツチ７３により荒削り作動のための異なつた５
つの出力信号が与えられ、又ポテンシオメータ９
２及び抵抗９１により仕上げ削り作動のため一つ
の出力信号が与えられる。荒削り作動中にはスイ
ツチ９６が閉じられスイツチ９８が開かれること
により選択された荒削り回転送り信号が点９４へ
通され、仕上げ削り作動中にはスイツチ９８が閉
じられスイツチ９６が開かれるこによりポテンシ
オメータ９２からの信号が点９４へ通される。

もし機械が同時に深さ送りされてはいない状態
で作動されているならば、点９４に於る信号はス
イツチ１００が閉じられスイツチ１０２が開かれ
ることにより点１０４へ通される。他方もし機械
が同時に深さ送りされて作動されているならば、
スイツチ１００は開かれスイツチ１０２に閉じら
れ、これにより低減された値の回転送り信号が低
減された送りのポテンシオメータ１０５を経て点
１０４へ伝達される。

最後にもし機械が自動回転送りモードにて作動
されているならば、点１０４に於る信号を減算器
７６の入力側へ伝達すべく自動スイツチ１０６が
閉じられマニユアルスイツチ１０８が開かれ、こ
の時の切削力が回路６６によりプリセツトされた
値を越えている場合には減算器７６に於てスケー
リング回路７１の出力信号E_Lにより信号は低減
される。

減算器７６の出力は逆送り方向或は前進送り方
向を検出するスイツチ１１２を経て回転送りモー
ド制御回路１１０へ通される。この場合増幅器７
７は符号変換器である。もし手動の回転送り制御
が必要な場合には、制御回路１１０へ制御回路を
与えるべくスイツチ１０６が開かれスイツチ１０
８が閉じられポテンシオメータ１１４がワイパが
手動的に調整される。制御回路１１０は関連する
タコメータ１１８を有する回転送りモータ１１６
を制御して速度フイードパツク信号を与える。回
転送りスイツチ１１７′及び１１９により開始さ
れたり或は停止されたりし、スイツチ１１９が閉
じられスイツチ１１７′が開かれて送りは開始し、
スイツチ１１９が開かれスイツチ１１７′が閉じ
られて送りは停止する。又以上の説明より自動モ
ード回転送り中には過度の切削力信号E_Lが発生
されていない場合には、増幅器７６へ供給される
選択された信号は究極的にタコメータ４４より引
出されたものであるので、ストロークモータの速
度次第であり、従つてストローク速度にかかわら
ずある与えらた量の回転送りが各切削ストローク
ごとに得られることが理解されよう。

深さ送り制御 深さ送り（時の半径方向送りと呼ばれる）は、
許容の被加工物外形を軽々するに適した中心距離
へ被加工物及びカツタを導くべく、それらの中心
を結ぶ線に沿つてカツタ及び被加工物を高いに接
近する方向へ移動することである。

被加工物がギヤ状の物体である場合には、深さ
送りと回転送りとがプリセツトされた送り率にて
同時に行なわれ、往復動するカツタ６はそれぞれ
の送り率により決定された量の材料を各切削スト
ロークに於て除去する。所要の切込み深さは場合
によつては、被加工物の回転の非常に短い円弧内
に非常に高い深さ送り率と遅い回転送り率とを使
用することによつて到達されてよく、或は被加工
物の回転中に非常に遅い送り率と非常に高い回転
送り率とを使用することによつて到達されてもよ
い。それぞれの場合に於て所要の切込み深さが達
成された後には、その周縁全体に亘つて所要の外
径を形成すべく被加工物が更に360°回転されるま
で更に深さ送りすることなく切削は継続される。

第１図に於て符号Ｄにて全体的に図示された深
さ送りシステムのための生制御信号は、校正ポテ
ンシオメータ１２０を経てタコメータ４４より引
出されたストローク速度に関連した信号であつて
もよく或はマニユアル入力１２２より引出された
手動的に選択された速度に関連していない信号の
何れであつてもよい。マニユアル入力１２２は主
に目的を設定するために使用される。セレクタ接
点１２４及び１２５が二つの随意に使用可能な生
制御信号を選択するために使用される。切削サイ
クル中にはストローク速度に関連した信号が、接
点１３０，１３２により随意に選択可能な二つの
ポテンシオメータ１２６，１２８によりポテンシ
オメータ１２０のワイパより引出される。送り率
プリセツトポテンシオメータ１２６及び接点１３
０は荒削り中基礎深さ送り信号を線１３１上に与
えるために使用され、プリセツトポテンシオメー
タ１２８及び接点１３２は仕上げ削り中基礎深さ
送り信号を線１３１上に与えるために使用され
る。

選択された基礎深さ送り率信号は、深し送りモ
ータを制御するために（この場合送りはカツタの
位置にかかわりなく一定の率にて増大する）使用
されてよく、或はある予め定められた終端位置か
らのカツタの変位に応じて値が変化する憎分を前
記信号に追加するサブシステムと組合されて使用
されてよく、この場合前記増分はカツタが前記終
端位置へ向けて移動するにつれてその値が減少す
る。基礎深さ送り信号の可変像分を与える前記サ
ブシステムはセレクタスイツチ１３４により作動
され或は作動を解除されてよい。スイツチ１３４
が開かれると基礎深さ送り信号は加算回路１３６
を通過し、スイツチ１３４が閉じられると前記サ
ブシステムにより与えられる増分信号は加算回路
１３６により基礎信号に加えられる。何れの場合
にも加算回路１３６の出力は減算器１３８へ供給
され、ここで信号E_Lが存在する場合には前記出
力は切削力制限回路のスケーリング回路７１から
の信号E_Lにより低減される。信号E_Lは切削力限
界セレクタ６６及びスケーリング回路７１により
設定された最大限界値を越える負荷圧力により生
ずるものであり、従つて減算器１３８に於ては信
号E_Lは加算回路１３６より供給された深さ送り
信号により減算されて深さ送り率が低減され、こ
れにより工具により切削されるチツプの大きさが
低減され、従つて予め選択された限界内に負荷圧
力を復帰せしめるべく負荷圧力が低減される。

減算器１３８の出力は深さ送りポテンシオメー
タ作動制御装置１４０へ伝達される。この制御装
置１４０は該制御装置１４０へ速度をフイードバ
ツクする関連するタコメータ１４４を有するモー
タ１４２を制御する。

モータ１４２は位置フイードバツクポテンシオ
メータ１６８，１６９のワイパを駆動する。ポテ
ンシオメータ１６９の出力は深さ送り制御装置２
１４へ通される。この深さ送り制御装置２１４は
速度フイードバツク及び位置フイードバツク装置
２２０のためのタコメータ２１８を有する深さ送
りモータ２１６を駆動する。

モータ１４２の作動によりポテンシオメータ１
６９のワイパ位置が変化する。これにより深さ送
り制御装置２１４へ供給される従つて深さ送り運
動を発生するモータ２１６の回転に対応する誤差
（指令）信号が発生する。かかる深さ送り運動に
より、零効捜査位置サーボの周知の要領にてポテ
ンシオメータ１６９からの誤差信号を無効にする
充分なレベルにまで位置フイードバツク装置２２
０の出力が変化される。

可変深さ送り増分サブシステムは多数の終端位
置郭定ポテンシオメータ１４６，１４８，１５
０，１５２を含んでおり、それらのうちの何れか
の出力は多数のセレクタスイツチ１５６〜１６６
を適当に組合わせて開いたり閉じたりすることに
より選択され且つ点１５４へ供給されてよい。特
にポテンシオメータ１５２は切削作業の開始時に
カツタの位置を郭定するために設定されてよい。
ポテンシオメータ１５０は第一の切削が終つた時
のカツタの位置を郭定するために設定されてよ
い。ポテンシオメータ１４８は第二の切削が終つ
た時のカツタの位置を郭定するために設定され、
ポテンシオメータ１４６は最終切削が終つた時の
カツタの位置を郭定するために設定されてよい。
位置フイードバツクポテンシオメータ１６８は位
置入力ポテンシオメータ１６９のワイパと同時に
深さ送りポテンシオメータ駆動モータ１４２によ
り駆動されるワイパを有しており、これによりポ
テンシオメータ１６８のワイパにより取出される
電圧信号が実際の或は瞬間的なカツタ位置を郭定
するようになつている。ポテンシオメータ１４６
〜１５２，１６８は全て線１３１からの基礎深さ
送り信号により作動され、従つて増分サブシステ
ムにより与えられる増分信号は基礎深さ送り信号
の値に応じてスケールされる。即ちもし基礎深さ
送り信号が荒削り率のポテンシオメータ１２６か
ら仕上げ削り率のポテンシオメータ１２８へ転換
されることにより或はストローク速度の増大によ
り変化されると、増分信号はこれに対応して増大
される。

点１５４に現われる選択された終端位置信号
は、その信号を線１７２上に現われる実際の切削
位置信号と比較するポテンシオメータ１７３を経
て減算器１７０へ供給される。減算器１７０の出
力は線１７４上に現われる増分信号であり、この
信号は実際のカツタ位置と所要の終端位置との間
の差及びポテンシオメータ１７３の設定に応じて
その値が変化する。この正味の効果は、前記増分
信号はカツタがある選択された終端位置よりある
距離をおいて配置されている時には比較的高く、
カツタがかかる終端位置に接近するにつれてその
値が減少しカツタが前記選択された終端位置に到
達すると前記増分信号は零になるということであ
る。ある選択された終端位置からのカツタ変位の
関数としての増分信号の値を郭定する特性曲線の
傾斜はポテンシオメータ１７３により変化され
る。従つて切削の開始時には、カツタは比較的高
い深さ送り率にて送られ、深し送り率はカツタが
その終端位置に接近するにつれて減少し、終端位
置に於る送り率は１３１上の基礎送り率信号によ
り示される如き基礎（非増分）送り率である。

線１７２からの実際のカツタ位置信号及び点１
５４からの選択された終端位置信号は、この二つ
の信号が類似してくると深さ送りを終局する信号
を発生するよう作動するコンパレータ１７６へも
供給される。コンパレータ１７６の出力はかかる
目的で接点１７９を作動する深さ送り終局リレー
１７８へ供給される。かくしてカツタの深さ送り
はカツタ前記選択された終端位置に到達すると自
動的に停止される。切削サイクルが完了した後ポ
テンシオメータ１６８，１６９のワイパは、リセ
ツト入力２２２よりポテンシオメータ制御装置１
４０へ供給される入力電圧により支配された率に
て、ポテンシオメータ１５２の出力により郭定さ
れた始動位置へ復帰される。

スピンドルのストローク位置及び上昇制御 今問題にしている機械はスピンドル５を担持す
るハウジングを有している。ハウジングに固定さ
れたインデツクス点がハウジングの基準点と見な
され、スピンドルに固定された他の一つのインデ
ツクス点がスピンドルの基準点と見なされてよ
い。スピンドルは往復運動するので、スピンドル
のインデツクス点はハウジングのインデツクス点
よりある与えられた距離だけ変位された平均位置
或は中間位置を有する。使用可能な最大ストロー
ク距離以下のストローク距離に於ては、スピンド
ルのストロークは、ハウジングのインデツクス点
に対するスピンドルのインデツクス点の平均位置
が変化するよう変化されてよい。

ハウジングの割出し点に対するスピンドルの割
出し点の平均位置の調整は、以下の二つの理由、
即ち、第一の切削作業中工具のストローク運動を
被加工物に対する適当に位置にもたらすために、
第二に一つの切削ステーシヨンより他の切削ステ
ーシヨンへ移動する時被加工物の障害物を越えて
切削工具を通過せしめるべく該切削工具を上昇す
るために行なわれてよい。

かかる調整を行なうための装置が第１図に於て
符号Ｅにて全体的に図示されている。特にハウジ
ングのインデツクス点からのスピンドルのインデ
ツクス平均位置の変位の調整はストロークリンク
機構１１の関連する調整部材を調整する同期駆動
装置１８０により行われる。前述の本出願と同時
に米国出願されそして特公昭57−30619号として
特許された明細書に開示されているように、スト
ロークリンク機構１１はサーボ弁９のステムの頂
部を受けるブラケツトに一端が取り付けられたリ
ンクを含み、該リンクはその中央及び他端にブツ
シングが設けられ、該他端のブツシングはスライ
ダに取り付けられて調整部材としてピストンによ
り上下に移動可能になつており、この垂直方向の
移動はリンクを介してサーボ弁９に伝達されてそ
の上昇位置が調整され、このためスピンドル５の
上昇位置が調整される。本発明は上記他端のブツ
シングを含む垂直移動可能な調整部材がピストン
に代わり同期駆動装置１８０を使用して垂直方向
に調整される。なお、中央のブツシングを含む上
下動可能な部材はストロークモータ１０により駆
動され、リンクを経てスピンドルを往復駆動す
る。同期駆動装置１８０はソレノイド１８２によ
り作動される関連するクランプと組合されて作動
し、前記クランプは前記同期駆動装置が作動され
ると開放され前記駆動装置が停止されるとクラン
プ状態に戻されて、ストロークリンク機構１１の
調整部材をその新しい位置に維持するようなつて
いる。位置フイードバツクポテンシオメータ１８
４は同期駆動装置１８０により駆動され、ハウジ
ングのインデイクス点に対するスピンドルのイン
デイクス点の平均位置の実際の位置を表わす電圧
信号を線１８６上に与える。

又このシステムは切削作業中スピンドルのイン
デイクス点の平均位置を調整する第一の装置と、
上昇位置（上昇スイツチ１８８が閉じられるとイ
ンデイクス点の平均位置はこの上昇位置へ移動さ
れる）を調整する他の一つの装置とを含んでい
る。これらの装置は上昇位置ポテンシオメータ１
９２に連結された加工ストローク位置信号を与え
る装置としての切削ストローク位置ポテンシオメ
ータ（加工ストローク位置ポテンシオメータ）１
９０を含んでいる。これら二つのポテンシオメー
タ１９０，１９２は一体に連結されたポテンシオ
メータ１３，１５からの出力信号により作動され
る。これらの出力信号は切削工具の選択されたス
トローク長に応じて変化する。即ちある長いスト
ロークが選択された場合には調整のためのストロ
ーク長はほとんど或は全然得られず、従つてほと
んど或は全然信号がポテンシオメータ１９０，１
９２へは送られないが、他方ある短いストローク
長が選択された場合には、より広い範囲の調整が
可能であり従つてより大きな信号がポテンシオメ
ータ１９０，１９２へ送られる。

二つのポテンシオメータ１９０，１９２のワイ
パは、一体として作動するよう又第１図に図示さ
れている如く一方のワイパが下方に移動されると
他方のワイパが上方へ移動されるよう一体的に連
結されている。かくしてもし切削ストローク位置
ポテンシオメータ１９０が切削ストロークがある
高い位置に於て発生するよう調整されると（この
場合それ以上上昇する範囲はほとんど或は全然残
つてない）、上昇位置ポテンシオメータ１９２は
そのワイパ上に非常に小さい或は零の信号を与え
るように調整される。他方もし切削ストローク位
置ポテンシオメータ１９０が切削ストローク、即
ち加工ストロークがある低いカツタ位置に於て発
生するよう設定されると、カツタが上昇する可能
性はより大きく又上昇位置ポテンシオメータ１９
２のワイパはより高い電圧信号を受けるよう移動
される。ポテンシオメータ１９２のワイパは他の
一つのポテンシオメータ１９４へその出力を供給
する。ポテンシオメータ１９４は、上昇可能な量
から見て望ましい上昇の程度を示す信号を与える
べく手動的に調整可能である。

上昇スイツチ１８８が開かれると、切削ストロ
ーク位置ポテンシオメータ１９０の出力は加算回
路１９６を通され、加算回路１９８に於て位置フ
イードバツクポテンシオメータ１８４の出力より
減算される。この二つの信号が一致しない場合に
は回路１９８からの出力は負か正のいずれかであ
り、その正負に応じて符号変換器２０１を経てリ
レー２０２を励動し、実際の位置が検出された位
置に到達するまでスピンドルを上昇すべくリレー
２０４を励動するか或はスピンドルを降下すべく
リレー２０６を励動する。上述のように、加工ス
トローク位置信号を与える装置としての切削スト
ローク位置ポテンシオメータ１９０から出力され
た加工ストローク位置信号、即ち切削ストローク
位置信号は加算回路１９６，１９８を経て符号変
換器２０１に与えられ、リレー２０４又は２０６
を作動する。このリレー２０４又は２０６の作動
により前記同期駆動装置１８０は前記調整部材を
垂直方向に駆動する。しかして、加算回路１９
６，１９８、符号変換器２０１、リレー２０４，
２０６及び同期駆動装置１８０は調整部材を制御
しハウジングからのスピンドルのインデツクスの
平均位置の実際の変位が前記加工ストローク位置
信号（切削ストローク位置信号）により表わされ
た変位に対応するようにする装置を構成してい
る。上昇スイツチ１８８が閉じられると、ポテン
シオメータ１９２，１９４の設定により支持され
た追加の信号が加算回路１９６内に於て切削スト
ローク位置信号に加えられ、スピンドルの位置が
上昇信号により必要とされる量だけ上方へ調整さ
れる。上昇スイツチ１８８が開かれると上昇信号
は除去され、スピンドルの位置は切削ストローク
位置ポテンシオメータにより必要とされる位置へ
戻される。

以上に於ては本発明をその特定の実施例につい
て詳細に説明したが、本発明はかかる実施例に限
定されるものではなく、本発明の範囲内にて種々
の修正並びに省略が可能であることは当業者にと
つて明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ図はそれぞれ完全な
図面の一部分であり、第２図に図示された如く配
列されるとこれ以降第１図と呼ばれる完全な図面
を構成するものであり、前記第１図は工作機械と
本発明を具現化する関連する制御システムとを示
す解図である。第２図は第１ａ，１ｂ，１ｃ，１
ｄ図が互いに他に対して配列されて第１図が構成
される要領を示す解図である。 ５〜スピンドル、６〜カツタ、７，８〜室、９
〜サーボ弁、１０〜ストロークモータ、１１〜ス
トロークリンク機構、１２，１３〜ポテンシオメ
ータ、１４〜スイツチ、１５〜ポテンシオメー
タ、１７〜スイツチ、１９〜加算増幅器、２０，
２２〜加算回路、２３〜ダイオード、２４〜モー
タ制御回路、２５〜増幅器、２６〜減算器、２７
〜符号変換器、２８〜ポテンシオメータ、２９，
３０〜容積形ポンプ、３２〜圧力トランスデユー
サ、３３〜供給導管、３５〜スイツチ、３６〜回
路、３８〜圧力トランスデユーサ、３９〜スイツ
チ、４２〜信号発生回路、４３〜加算増幅器、４
４〜タコメータ、４５〜加算及び増幅回路、４６
〜減算器、４８〜ダイオード、５０〜加算器、５
１〜符号変換器、５２〜制御回路、５４〜安全圧
力スイツチ、５６〜減算器、５８〜ダイオード、
６２〜減算器、６４〜ダイオード、６６〜切削力
限界セレクタ、６８〜減算器、７１〜スケーリン
グ回路、７３〜速度範囲セレクタスイツチ、７４
〜校正ポテンシオメータ、７６〜減算器、７７〜
増幅器、９０〜荒削りポテンシオメータ、９１〜
抵抗、９２〜仕上げ切削ポテンシオメータ、９
６，９８，１００，１０２〜スイツチ、１０５〜
ポテンシオメータ、１０６〜自動スイツチ、１０
８〜マニユアルスイツチ、１１０〜回転送りモー
タ制御回路、１１４〜ポテンシオメータ、１１７
〜回転送り機構、１１７′〜スイツチ、１１８〜
タコメータ、１１９〜スイツチ、１２０〜校正ポ
テンシオメータ、１２２〜マニユアル入力、１２
４，１２５〜セレクタスイツチ、１２６，１２８
〜ポテンシオメータ、１３０，１３２〜接点、１
３４〜スイツチ、１３６〜加算回路、１３８〜減
算器、１４０〜制御装置、１４２〜モータ、１４
４〜タコメータ、１４８，１５０，１５２〜ポテ
ンシオメータ、１５６，１５８，１６０，１６
２，１６４，１６６〜セレクタスイツチ、１６
８，１６９〜ポテンシオメータ、１７０〜減算
器、１７３〜ポテンシオメータ、１７６〜コンパ
レータ、１７８〜リレー、１７９〜接点、１８０
〜同期駆動装置、１８２〜ソレノイド、１８４〜
ポテンシオメータ、１８８〜上昇スイツチ、１９
０，１９２，１９４〜ポテンシオメータ、１９８
〜加算回路、２０１〜符号変換器、２０２，２０
４，２０６〜リレー、２１４〜制御装置、２１６
〜モータ、２１８〜タコメータ、２２０〜位置フ
イードバツク装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 切削ストロークと復帰ストロークとを含むス
   トロークサイクルを有する往復可能な作動スピン
   ドルを有する工作機械の制御システムにして、前
   記スピンドルを担持しそれ自身に対し前記スピン
   ドルを往復動せしめるハウジングを含み、前記ス
   ピンドルはスピンドルの変位を測定するための基
   準として使用されるスピンドル・インデツクス点
   が設けられ、該スピンドル・インデツクス点は前
   記スピンドルの往復運動中、インデツクス点の平
   均位置変位を測定するため前記ハウジングに設け
   られた対応するハウジング・インデツクス点から
   一定の距離だけ変位した平均位置にあり、そし
   て、前記スピンドルのストローク長さを変える装
   置と、前記ハウジング・インデツクス点から前記
   スピンドル・インデツクス点へ平均位置の変位を
   変えるべく異なつた位置に移動可能な調整部材
   と、被加工物を加工している間前記ハウジング・
   インデツクス点から前記スピンドル・インデツク
   ス点への平均位置の変位を変えるための加工スト
   ローク位置信号を与える装置と、前記加工ストロ
   ーク位置信号に応答して前記調整部材を制御し前
   記ハウジングからの前記スピンドルのインデツク
   スの平均位置の実際の変位が前記加工ストローク
   位置信号により表わされた変位に対応するように
   する装置と、を含んでいることを特徴とする制御
   装置。