JPH0741511B2 - 工作機械のフエイルセーフ装置 - Google Patents

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置としては、
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
63−89219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
にカッ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、異常検出の感度設
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
ールを把持した移動体を加工位置へ送り出す直線駆動機
構部と、この直線駆動機構部と移動体との間に形成さ
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、前記直線駆
動機構部と移動体との間に装着され、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より
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、移動体はバネ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から得られる移動
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力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位置から後退
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、電弾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置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
位置に復帰する。

（実施例） 以下、図に沿って本発明の実施例を説明する。第１図は
本発明をNCホブ盤に適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に固定されているナット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、ボールネジ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、ナット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、ナット10と
突設部11との間に円筒状の中軸12を設け、中軸12をナッ
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脱に形成し、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12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の
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15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11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電磁弁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17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12a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、圧呈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がにぶく
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、電磁弁21に通電して閉閉しておくとともに、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
供給しておくことにより、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
にな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
とバネ17の弾発力との合力が大きくなり、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ｂ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1
1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のバネ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ｂ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か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、電磁弁21なスプリングにより開放の状態に復帰して
油溜まりの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の被削材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の破損を防ぐことができる。

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か起動してもただちに電磁弁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１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、正常な加工状態では
油圧によりワークまたはツールを所定位置保持してお
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、ワークまたはシールが後退して退避処理を実行した
後は、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。 １……ホブサドル、２……ホブヘッド、３……主モー
タ、４……ホブ軸、５……ホブ、６……被削材、７……
ホブ送りモータ、８……ボールネジ、９……シャフト、
10……ナット、11……ホブサドル下部の突設部、12……
中軸、12a……フランジ部、13……油溜まり、14……透
孔、15……近接センサ、16……バネ設置穴、17……バ
ネ、18……油圧ポンプ、19……リリーフ弁付き減圧弁、
21……電磁弁

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ワークまたはツールを把持した移動体を加
   工位置へ送り出す直線駆動機構部と、 この直線駆動機構部と移動体との間に形成され、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、 前記直線駆動機構部と移動体との間に装着され、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より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。