JPH04115849A - 工作機械のフエイルセーフ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、工作機械のフェイルセーフ装置に関し、とく
に数値制御のホブ盤等に用いられるフェイルセーフ装置
である。

（従来の技術） 従来の工作機械におけるフェイルセーフ装Ｗとしては、
各種の異常検出センサを工作機械のツールの把持部や、
ワークの保持部、動力伝達系等のいずれか、あるいは複
数箇所に設置しておき、それらのセンサが加工状態の異
常を検出した時、および停電等の電断時に、主軸の駆動
モータや送り機構の駆動モータを緊急停止させるものが
知られている。またさらには、緊急停止後に送り機構の
駆動モータを逆転してワークとツールを分離する等の回
避処置がおこなわれるものもある。例えば、歯切り加工
機械にフェイルセーフ装置を設けたものとして、特開昭
６３−８９２．．１９号公報に記載されたものがある。

この歯切り加工機械は、電断時にワークのクランプを解
除し、さらにカンタとの噛み合い部よりワークを排出す
る手段が設けられている。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上述した歯切り加工機械では、電断時にワー
クのクランプを解除して排出してしまうため、復電時に
は再度ワークをセットしカッタとワークの同期を合わせ
なければならない煩わしさがある。また、他の従来の工
作機械のフェイルセーフ装置でも、ツールやワークの種
類、加工方法がさまざまであるため、異常検出の悪魔設
定および調整が面倒であった。また、異常を検出し、非
常停止した後の復帰処理も煩わしい等の問題があった。

本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、
その目的とするところは、工作機械の加工中に過大な負
荷を検出した時、および電断時に、ワークを排出するこ
となく、速やかにワークまたはツールを後退させて、ワ
ークおよびツールの破損を防ぐことができ、しかも異常
を検出して回避処理をした後の復帰処理についても容易
にした工作機械のフェイルセーフ装置を提供することに
ある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明は、ワークまたはツ
ールを把持し、加工時に所定の位置まで直線駆動機構部
により送り出される移動体と、この移動体と直線駆動機
構部との間に形成され、駆動方向に摺動可能な円筒状の
嵌合部と、この嵌合部の一部に形成され、直線駆動機構
部に対し移動体が後退したときに容積が減少する油溜ま
り部と、前記移動体と直線駆動機構部との間に装着され
、直線駆動機構部に対し移動体を相対的に後方へ押圧付
勢するバネと、油圧ポンプからの油圧を前記油溜まり部
へ供給するとともに、その供給油圧が油溜まり部を膨張
させ前記バネの弾発力に打ち勝ち移動体を前進方向終端
まで摺動させる油圧以上であってかつ異常負荷が移動体
に加えられた場合に油溜まり部に発生する圧力以下の圧
力値に設定されたリリーフ付き減圧弁と、前記移動体が
、直線駆動機構部に対する前進方向終端位置から後退し
たことを検出するセンサと、前記油溜まり部に接続され
、正常作動時にソレノイドが通電されて閉鎖状態を保持
するノーマルオープンタイプの電磁弁と、前記移動体が
直線駆動機構部の前進方向終端位置から後退したことを
前記センサに検出されると前記電磁弁のソレノイドへの
供給電流を遮断する制御回路部とを備えたことを特徴と
する。

（作　用） 本発明においては、加工時にワークまたはツールを把持
した移動体が、所定の位置まで直線駆動機構部により送
り出されて加工を開始する。このとき、油溜まりに減圧
弁を介して所定圧の油圧が供給されてその容積が最大と
なり、移動体はハフを圧縮して前進方向終端に位置する
。同時に油溜まりに接続されている電磁弁は、ソレノイ
ドに励磁電流が供給されて閉状態を保持し、油溜まり内
の油圧を閉じ込めている。つまり、通常の加工時に発生
するワークまたはツールの加工反力がら得られる移動方
向の送り分力と、移動体と直線駆動機構部との間に装着
されたバネの弾発力との合方以上であってしかも方向反
対の推力が、嵌合面の一部に形成した油溜まりに発生し
て、移動体が前進方向の終端位置に保持される。

ここでワークまたはツールに過負荷が加えられて、その
加工反力により増大した移動方向の送り分力とバネの弾
発力との合力が油溜まりの推力よりも大きくなると、油
溜まり内の圧力が設定圧を越える。設定圧を越えた油圧
は減圧弁のリリーフ弁より排出され、移動体は油溜まり
の容積を縮小しながら、直線駆動機構部に対して相対的
な後退を開始する。移動体が前進方向終端値１から後退
すると、それをセンサが検出して、検出信号を制御回路
部へ送る。制御回路部は後退検出信号の入力により、油
溜まりに接続された電磁弁のソレノイドへの供給電流を
遮断し、電磁弁を開に復帰させて、油溜まりの油圧を開
放して推力を消滅させる。油溜まりの推力が消滅すると
、バネの弾発力により、移動体が瞬時に後退して、過負
荷が発生したワークまたはツールも加工位置から後退し
、ワークおよびツールの破損が防止される。

また、通常の加工中であっても、停電等により電源が遮
断された場合は、電断と同時に電磁弁のソレノイドへの
供給電流が遮断されるため、同様に電磁弁が開に復帰し
て油溜まりの油圧が開放されて移動体が瞬時に後退し、
ワークおよびツールの破損が防止される。

さらに、加工位置から後退したワークまたはツールを、
加工再開のため原位１に復帰させる場合は、電磁弁に励
磁電流を通電するだけで油圧が油溜まりに供給されて原
位Ｉに復帰する。

（実施例） 以下、図に沿って本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明をＮＣホブ盤に通用した場合の概略構成
を示す説明図である。

図において、移動体であるホブサドル１の左端に支持さ
れたホブヘッド２の上部に主モータ３が設置されている
。主モータ３はＮＣにより回転が制御され、その回転は
図示しない内部の変速機構によりホブ軸４に伝えられて
、ツールであるホブ５を回転駆動する。一方、ワークで
ある被削材（歯車のブランク）６は、図示しないＮＣモ
ータによりホブ５と同期して回転駆動されて所望の歯切
りをおこなう。また、ホブ送りモータ７は、ホブサドル
１の下方に配設されたボールネジ８のシャフト９を歯切
りの進行とともに回転させて、ホブサドル１の下部突設
部１１に固定されているすント１０を左方向に送り出す
ことにより、ホブ５の送りをおこなう。これら、ホブ送
りモータ７、ポールネジ８等が直線駆動機構部となる。

ここまでのホブ盤の構成は周知のものであり、以後、本
発明の特徴であるフェイルセーフ装置の構成について説
明する。図示するように、ナツト１０が取付けられるホ
ブサドル１の下部突設部１１゛を２重軸構造とし、ナツ
ト１０と突設部１１との間に円筒状の中軸１２を設け、
中軸１２をナツト１０と一体的に固定する。中軸１２の
外径を大径部と小径部の２段に形成し、同様に中軸１２
が嵌合する突設部１１の孔部も、中軸１２に対応した大
径部と小径部との２段に形成し、両者が嵌合した状態で
軸方向について摺動自在な摺動部とする。なお、中軸１
２と突設部１１とのまわり止めは図示しないが別に設け
ておく、これら、中軸１２と突設部１１とが摺動自在に
嵌合した状態で、それらの大径部と小径部の段差部に形
成される空間を油溜まり１３とする。この油溜まり１３
に面する突設部１１の大径部に透孔１４を形成し、油溜
まり１３を外部の油圧回路と接続する。なお、油溜まり
１３の軸方向に前後して形成される大径部と小径部の摺
動面に、必要であればＯリング等のシール部材を装着し
て、油溜まり１３を封止する。一方、中軸１２の左端に
はフランジ部１２ａを形成して、突設部１１の左側面と
の当接面とするとともに、フランジ部１２ａの厚さ方向
に近接センサ１５を埋設し、その検出先端が突設部１１
の左側面に当接するようにしておく。この近接センサエ
５により、中軸１２のフランジ部１２ａと突設部１１の
左側面とが接触しているか否かが検出される。

また、中軸１２のフランジ部１２ａが当接する突設部１
１の左側面には、同心円上に等分割した位置にバネ設置
穴１６を形成して、コイル状のバネ１７をそれぞれ装着
し、フランジ部１２ａを左方向に押圧付勢させる。

一方、中軸１２と突設部１１との間に形成された油溜ま
り１３は、透孔１４に接続された配管２０により、外部
の油圧ポンプ１８からリリーフ弁付の減圧弁１９を介し
て一定圧力の油圧が供給される。同時に、油溜まり１３
に減圧弁１９を介して油圧を供給する油圧配管２０の中
途を分岐して、ノーマルオープンタイプのｔ［弁２１が
接続されている。なお、図中の２２は、シャフト９の左
端部を支持する軸受である。

次に、このよう構成されたフェイルセーフ装置の動作に
ついて説明する。

通常、ホブ盤が歯切りをしている間は、ホブサドル１が
ホブ送りモータ７により順次左方向に送られて、ホブ５
に対して所定のホブ送りをする。

このとき第２図ａに示すように、突設部１１は、バネ１
７の弾発力に打ち勝ち中軸１２のフランジ部１２ａに当
接した状態を保ち、歯切り加工が正常におこなわれる。

ここではフランジ部１２ａを突設部１１の左側面に当接
した状態を保つために、油溜まり１３に油圧ポンプ１８
から減圧弁１９を介して所定圧力の油圧を供給しておく
。

ここで減圧弁１９に設定される油圧は、ホブ５が被削材
６から歯切りにともない受ける送り分力と、バネ１７の
弾発力に打ち勝ち突設部１１の左側面がフランジ部１２
ａに当接した状態を保つに必要な押圧力との合力に等し
い推力を、油溜まり１３において発生することのできる
値以上である。

この設定油圧には、安定した歯切り加工ができるように
若干の余裕を加えた値が設定されるが、設定値が不必要
に高いと、歯切り加工の異常の検出感度かにふくなるの
で、それぞれの加工条件に応じて最適な値が設定される
。

なお、油溜まり１３において発生する突設部１１を左方
向に押圧する推力は、油溜まり１３を構成する中軸１２
の外径および突設部１１の孔部にそれぞれ形成された大
径部と小径部からなるリング状の断面積に油圧値を乗じ
た値である。

また、油溜まり１３および減圧弁１９と接続している電
磁弁２１も、通常はソレノイドに通電されて閉じられ、
油圧の流出を阻止している。すなわち、通常の歯切りに
おいては、ｉｔ電磁弁１に通電して閉止しておくととも
に、油圧ポンプ１８から減圧弁１９を介して所定の油圧
を油溜まり１３に供給してお（ことにより、ホブサドル
１がホブ送りモータ７の送りに正規に対応して左方へ送
られ、ホブ盤が正常な歯切りを連続しておこなうことが
できる。

この状態において、歯切り中のホブ５と被削材６との間
に何らかの異常が発生し、ホブ５に通常よりも大きい送
り分力が発生すると、油溜まり１３の推力よりも送り分
力とハネ１７の弾発力との合力が太き（なり、油溜まり
１３の油圧が上昇する。この油圧の上昇した分は、減圧
弁１９のリリーフ弁より外部へ排出されて油溜まり１３
が縮小する。油溜まり１３が縮小すると、第２図すに示
すようにホブサドル１の突設部１１が、中軸１２に対し
て後方へ移動を開始する。このとき、中軸１２のフラン
ジ部１２ａと突設部１１の左側面とが離間すると、近接
センサ１５がそれを検出して、図示しない制御回路部へ
離間検出信号を送る。制御回路部は離間検出信号が入力
されると、ただちに、電磁弁２１への通電を停止し、電
磁弁２１は復帰スプリングにより開放の状態に復帰し、
油溜まり１３の油圧を排出する。油圧が排出されると、
さらにホブサドル１のハネ１７の弾発力による後方への
移動が加速される。これらの一連の処理により、ホブ５
は被削材６から瞬時に後退して歯切り加工を中断し、異
常負荷によるホブ５または被削材６の破損を未然に防止
できる。第２図すにおける距離Ｓは、油溜まり１３の油
圧が開放されてバネ１７の弾発力によりホブサドル１の
突設部１１が後退した距離、つまり、ホブ５が被削材６
がら後退する距離となる。

なお、制御回路部は離間検出信号が入力された際、電磁
弁２１への通電を停止するのと同時に、異常発生をブザ
ーやランプ点灯により発報し、主モータ３およびホブ送
りモータ７を停止する。さらには、ホブ送りモータ７を
停止した後に若干逆転させて、中軸１２そのものを後退
させることもできる。

また、通常の歯切り加工の最中に、ホブ盤の電源が停電
等により遮断された場合、電磁弁２１への通電も停止さ
れるため、ホブ５に異常な送り分力が発生した場合と同
様に、を磁弁２１はスプリングにより開放の状態に復帰
して油溜まり１３の油圧を排出し、ホブサドル１がバネ
１７の弾発力により後方へ瞬時に移動する。その結果、
ＮＣ制御されていたホブ５を駆動する主モータ３と被削
材６の駆動モータとの同期が電断のためくずれることに
よるホブ５および被削材６の破損を防くことができる。

このように、実施例では、ホブ盤における歯切り異常が
送り分力の異常として検出された時、および電断発生時
に、ただちにホブ５が後退して、ホブ５および被削材６
の破損を防止することができる。

以上のようにして、異常発生、または電断発生により、
ホブ５が後退した後に、異常原因を除去し、または復電
された場合の歯切り加工の再開に際しては、油圧ポンプ
１８が起動してもただちにｉｉｔ磁弁２１に通電して閉
じることなく、油溜まり１３を縮小させた状態でホブ５
を後退させたまま、ホブ５および被削材６の位相を整合
させる処理をおこなう。次いで、電磁弁２１に通電して
油溜まり１３を密封し、膨張させてホブ５を前進させる
。

近接センサ１５によりホブサドルｌの定位置への前進を
確認してから歯切り加工を再開する。

なお、実施例では説明上、中軸１２を一体構成にしてい
るが、実際の製作においては、フランジ部１２ａと中軸
１２とを分割して組立てる構造とする。

また、フランジ部１２ａに設置した近接センサ１５の位
置も、中軸１２と、ホブサドル１の突設部１１またはホ
ブサドル１自体との相対移動が検出できれば他の位置に
設置することもできる。

実施例は、ＮＣホブ盤におけるホブの送り機構部に適用
したものを説明したが、他の工作機械のツールおよびワ
ークの送りについても同様に適用することができる。な
お、ワークとツールのいずれかを後退させるかは、工作
機械の種類や加工条件等に応じてより有効な方を選択す
る。

（発明の効果） 以上述べたように本発明によれば、正常な加工４゜ 状態では油圧によりワークまたはツールを所定位置に保
持しておき、異常が検出された場合および電断時に油圧
を開放するとともにバネの弾発力によりワークまたはツ
ールを後退させるのみで、ワークを排出することなく、
ワークおよびツールの破損を確実に防止することができ
る。また、ワークまたはツールが後退して退避処理を実
行した後ば、再び電磁弁を閉じて油圧を供給するのみで
ワークまたはツールが原位置に復帰できるため復帰処理
が容易になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の概略構成を示す説明図、第２
図は動作状態を表す要部断面図である。 １６・・・ハネ設置穴　１７・・・ハネ　１８・・・油
圧ポンプ　１９・・・リリーフ弁付き減圧弁　２１・・
・電磁弁

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ワークまたはツールを把持し、加工時に所定の位置まで
   直線駆動機構部により送り出される移動体と、 この移動体と直線駆動機構部との間に形成され、駆動方
   向に摺動可能な円筒状の嵌合部と、 この嵌合部の一部に形成され、直線駆動機構部に対し移
   動体が後退したときに容積が減少する油溜まり部と、 前記移動体と直線駆動機構部との間に装着され、直線駆
   動機構部に対し移動体を相対的に後方へ押圧付勢するバ
   ネと、 油圧ポンプからの油圧を前記油溜まり部へ供給するとと
   もに、その供給油圧が油溜まり部を膨張させ前記バネの
   弾発力に打ち勝ち移動体を前進方向終端まで摺動させる
   油圧以上であってかつ異常負荷が移動体に加えられた場
   合に油溜まり部に発生する圧力以下の圧力値に設定され
   たリリーフ付き減圧弁と、 前記移動体が、直線駆動機構部に対する前進方向終端位
   置から後退したことを検出するセンサと、前記油溜まり
   部に接続され、正常作動時にソレノイドが通電されて閉
   鎖状態を保持するノーマルオープンタイプの電磁弁と、 前記移動体が直線駆動機構部の前進方向終端位置から後
   退したことを前記センサに検出されると前記電磁弁のソ
   レノイドへの供給電流を遮断する制御回路部と、 を備えたことを特徴とする工作機械のフェイルセーフ装
   置。