JPS6040346B2 - 表面ならい方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は表面（鉛直面内）（Ｘ−Ｚ，Ｙ−Ｚ軸）ならい
方法と装置に関し、特にトレーサの改良に関する。

従来この種装置として、本発明者は先に開発した（特関
階４９‐１２５９８４号、特閥略５０一０８２６７ｙ号
）ものでは、スタィラスが鉛直スピンドルに対しならい
進行方向前方に一定量だけ偏心して固定され、モデルの
上昇傾斜面に当るとスピンドルが或る値だけ傾斜してい
た。

この綾斜層はスタィラスとモデルの摩擦係数や轍圧の調
整倣い速度との関係で一定せず「 スタィラスと工具の
外径の差と共に誤差の原因としてさげることができなか
った。本発明は上記問題を解決し、先行検出させること
と誤差のない表面ならい方法および装置を堤供すること
を目的とする。以下本発明の一実施例を図面に基づき説
明する。

第１図はならいフライス盤の全体図を示し、ｉはテーフ
ル、２は主藤頭、３はトレーサーアーム、４はＺ軸モ−
夕、Ｔはトレーサー、Ｓはスタィラス、Ｃは刃物、５は
トレーサー本体、６はトレーサースピンドルである。第
２，３図において、１０はスピンドル保持手段を示す。

該スピンドル保持手段は、スピンドル６をその上端にお
いて、一定半径ｅのもとに鉛直面内円運動可能に保持し
、その上下中途において、鉛直面内揺動可能、かつ、上
下動可能に保持するものであって、クランク機構１１、
支点部１２および該支点部の高さ調整機構１３とからな
る。クランク機構１１において、クランク軸１１ａがト
レーサー本体５に、その鞠線を水平Ｙ藤方向に向けて、
回転自在に支持され、その一端にクランクアーム１１ｂ
が固定されている。クランクアーム１１ｂの側面にはク
ランク軸１１ａに対しｅだけ腿○してクランクピン１１
ｃが固定されている。支点部１２は、スピンドル６の中
途部を支点状に支持するようにトレーサー本体５の一側
面に設けられる。

即ち、クランク軸１１ａの回転中心を通る鉛直線上で、
該クランク軸１１ａよりも下方位置に設けられる。しか
してその案内孔１２ａは、スピンドル６の鉛直面内の揺
動を許し、かつ、上下動をも許すように、第２，２ａ図
の如く、平面視で横長孔、その中心を含む鉛直断面にお
いて鼓形を呈する。また、前記支点部１２は高さ調整機
構１３によって上下位贋調整可能とされる。

即ち、支点部１２から水平に腕】３ａが突設され、上下
端を軸受亀３ｃにより回転自在に支持された送りねじ樺
量３ｂが前記腕１３ａを上下に貫通螺合する。１３ｄは
ねじ棒１３ｂの一端に設けた調整ハンドル、１３ｅは支
点部量２を上下摺敷自在に装着したベッド、１３ｆはベ
ッド１３ｅに設けた高さ目盛１３ｇはそれに対応して支
点部１２に設けられた指針である。

支点部１２の高さを調節することにより、スピンドル６
のモデルＭとの接触による変位量が一定にできる。前記
トレーサー本体５とクランクアーム１１ｂとの間には円
運動制限手段２０が設けられている。

該手段はスピンドル６を上下方向１８０度の範囲で円運
動可能に制限するものである。即ち、クランクアーム１
１ｂの背面にはストップ板２１が固定され、該ストップ
板は１８０度の範囲の円周面２１ａの両端に当り段２１
ｂを持つ。これらの当り段２１ｂに当たるようにストッ
パー２２がトレーサー本体５の前面に突設されている。
また前記クランク軸１１ａの池端にはスピンドル昇降部
３０が設けられている。

該部は前記スピンドル６を常に下方に円運動するように
付勢し、スタィラスＳがモデルＭに接触してその抵抗が
設定値となればスピンドル６の下方付勢を停止し、設定
値よりも大となったとき、該スピンドルを逆方向に円運
動させるような働きをもつ。このため、常に一定方向に
回転付勢されたサーボモ−夕３翼が筒状継手３２を介し
てクランク軸１ 亀ａに直結されている。また、スタィ
ラスＳがモデルＭに接触したことを感知して、Ｘ軸（又
はＹ鍬）方向とＺ軸方向の操作信号を発生させるような
モデル面検出手段４０が設けられる。

即ち、サーボモ−夕３１の電気回路に公知の電流検出回
路と公知の回転方向制御回路とが直列接続され、該電流
検出回路からの電流信号が回転方向制御回路に送られる
。そして、スタィラスＳがモデルＭの水平面および下降
面に当接したとき、その抵抗が設定値と等しくなれば前
記電流検出回路から電流信号が前記回転方向制御回路へ
送られ、前記サーボモータ３１の回転付勢が停止し、前
記抵抗が設定値より大となればモータ３１が逆転するよ
うにされたモデル水平下降面検出手段が設けられる。次
に、スタイラスＳがモデルＭの上昇面に当接したとき、
その抵抗によりスピンドルＳが僅かに歪み、その歪量を
検出して前記モータ３１を逆転させるように、スピンド
ルＳの軸線を通る×鼠方向およびＹ鞠方向のスピンドル
側面に各々歪計４１がモデル上昇面検出手段として設け
られる。ならい指令部５０はケースに収容され第３，４
，５，６図の如くならい速度指令光遮断板５０ａと絶縁
円板５１、光電素子６２、光源５３からなるならい速度
比検出部５０ｂとからなる。

即ち、トレーサ本体５の背面で、前記クランク軸１１ａ
に同Ｄ的で、かつ、ケース７内に固定された光電素子取
付絶縁円板５１にはその表面に４本の円周上等間隔放射
状配置の溝５１ａを設け、該溝には取付片５１ｂが繁綾
子５１ｃにより円板半径方向進退自在に取付けられてい
る。光電変換素子５２は、第７，８図示の如く、２紙４
個の長方形簿板片５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄを各
々前記４個の取付片５１ｂに固着して前記クランク軸１
１ ａの鞄心０２と同心の同一円周上に等間隔配置せ
しめ、かつ、そのうち１組素子５２ａ，５２ｂはテーブ
ル（又は主軸頭）の上下運動方向（Ｚ軸）に対向し、他
の１組素子５２ｃ，５２ｄは前記組に対し９０度間隔を
存してテーブルの左右運動方向（Ｘ軸）に対向せしめた
ものである。そしてこれらの対向する２個５２ａ，５２
ｂおよび５２ｃ，５２ｄの素子より起る電圧は増中され
て各々操作部のＺおよびＸ軸各駆動用モータ（図示せず
）を回転し、各々主軸頭２を上下方向に、加工物テーブ
ルを左右２方向に移動させるように結線されている。光
源５３は光電素子５２に対向してケース７に装着されて
いる。ならい速度指令光遮断板５０ａは、光電素子５２
と光源５３との間でクランク職１ １ａと同心状態で継
手３２に固着されている。

そして第８ａ図の如く、該指令板５０ａの回転中心０２
から外周までの距離Ｌを、零度における近点Ｒから正負
９０度まで、各々前記近点Ｒ、回転中心０２を通る直線
ｎに対し対称で、日（１一ｃｏｓＢ）（但しＨ：指令板
５０ａの回転中心０２から外周までの距離の最大増加量
Ｂ：指令板５０ａの対称線ｎに対する勤径Ｋのなす角）
の曲線に従って漸増し、前記以外の角度範囲で一定、即
ち外周を円弧となるように定め、かつ、該指令板５０ａ
の回転に従って前記光電素子５２のいずれか１個例えば
５２ｃの該近点Ｒが対応したとき該素子５２ｃの受光面
積が最大となり、該距離一定の角度範囲が対応したとき
受光面積が零となるように定める。次に本発明の作動状
態を説明するに、今テーフル１を左方向に送る場合を例
にとる。モータ３１を１８０度の範囲内で第２図におい
て左回転させると、第９ａ，ＩＱａ図の如くスタィラス
ＳがモデルＭの水平面Ｍ，に接触するまでは、ストップ
板２１の一方当り段２１ｂが上ストッパ２２１に押付け
られ、その抵抗層が設定直になるとモータ３１が停止し
、スピンドル６は最下位にある。このとき、光遮断板５
０ａの近点Ｒが素子５２ｂに対応し、素子５２ｂの受光
面積は最大となり、他の素子はすべて遮光され、全速で
主軸頭を下げるための（またはテーブルをあげる）信号
が発せられる。第９ｂ，ｌｏｂ図の如くスタィラスＳが
モデルの水平面Ｍ，に当接すると、モデル水平下降面検
出手段によって、スタィラスＳのモデルＭに対する接触
による抵抗につて、モータ３１にはその回転付勢方向と
は逆方向のトルクが加わり、モータ３１に流れる電流が
増加する。

そしてこの電流値が一定値を越えると、モー夕３１が逆
回転させられる信号が加わる。これによって上クランク
を介してスピンドル６が上昇しようとし、スタィラスＳ
がモデルＭから分離しようとすると、抵抗が少なくなる
ので再びモー夕３１に正転させようとする信号が入る。
このようにスタイラスＳとモデルＭの触圧の増加減少が
繰返され、モデルとスタィラスは接触した状態で静止す
る。これによってモータ３１は矢印日の如く逆回転して
アーム１１ｂは日万向に光遮断板５０ａと共に徐々に右
回転する。そしてスタィラスＳは支点部１２に関して反
対方向（左回り）に円運動し、スタィラスＳは刃物に対
して右側に偏る。すると、第９ｂ，１ｏｂ図示の如く、
素子５２ｂの受光面積は減少し、素子５２ｄのそれは増
加し、これによって、主軸頭２の下降速度が減少し、テ
ーブルの×方向速度が増加する。

しかし、まだ主軸頭２が下降するので、モ−夕３１の抵
抗は依然として設定値より大なる値の範囲で減少する。
従って、モータ３１の逆転速度は徐々に減少する。そし
て、第９ｃ，１０ｃ図示の如く、遂に素子５２ｂの受光
面積が零となり、素子５２ｄのそれが最大となったとき
、主軸頭２の下降位置が停止し、テーブルは左方向のみ
全速力で送られる。

次に第９ｄ，１０ｄ図の如くスタィラスＳがモデルＭの
上昇面Ｍ２に当接すると、それによる僅かなスピンドル
６の歪が歪計４１に感知これ、それよりの逆転信号がモ
ータ３１に与えられる。これによりモー夕３１は右へ回
動し、近点Ｒは素子５２ａ，５２ｄ間に位置し、素子５
２ａ，５２ｄは受光し、素子５２ｂは遮光され、主軸頭
を上方向ＺおよびモデルＭを左方向−Ｘに送るべき信号
が発せられる。さらに第９ｅ，１０ｅ図示の如く、スタ
ィラスＳがモデルＭの下降面Ｍ３に至ると、スタィラス
Ｓの抵抗がなくなるので、モータ３１は正転し、近点Ｒ
は素子５２ｂ，５２ｄ間に位置して、素子５２ｂ，５２
ｄは受光し、素子５２ａは遮光され、主軸頭２が下へ、
テーブルが左へ送られる。

また、第９ｆ，１０ｆ図の如く、スタイラスＳがモデル
Ｍの鉛直上昇面に接した時は、スタィラスはモデルに押
付けられてスピンドル６は歪み、歪計４１からの電流に
よりモータ３亀が右方向へ追加回転し、スピンドル６は
最上位に達するから近点Ｒは素子５２ａに対応して、素
子５２ａの受光面積は最大となり、他の素子はすべて遮
光され、テーブルのＸまたはＹ軸送りは停止し主軸頭２
は全速力で上昇する。そして、第９ｇ，１０ｇ図の如く
、スタィラスＳがモデル傾斜面Ｍ３を離れて水平面Ｍ，
に接してから一定距離だけテーブルが右に進んだとき、
図示外のりミットスイッチとドッグ等からなる公知の位
置検出手段によりテーブル進行方向が逆（右方向）とな
り、それと同時に上ストツパ２２１が没入し、次いでモ
ータ３１が１８０度回転し、その後下ストッパ２２２が
突出し、その結果スタイラスＳはカッタ−Ｃに対し左側
へ偏る姿勢を保つ。

以下同様にしてならい作業を行なった後ｔテーフルが設
定距離だけ左へ進んだときもう一つのりミットスイッチ
（図示せず）が作動してテーブルは再び左進行を始める
。ここでならい速度は一定となることに注意しなければ
ならない。即ち、第８ｂ図において、光電素子５２ａ，
５２ｂ上の直径に対する板５０ａの直線ｎの回転角をＢ
、そのときの光電素子５２ａ，５２ｄの受光長さをｈ，
，ｈ２とすれば、光電素子の最大受光高さは日と等しい
ので、ｈ，＝Ｈ−日．（１一ｃｏｓＢ）＝日・ｃｏｓＢ
ｈ２：日一日，｛１−ｃｏｓ（９０‐Ｂ）｝＝日・ｓｉ
船ここで、各軸方向のならい速度は各々ｈ，，ｈ２に比
例するので、各軸方向の合速度はノｈ亭＋ｈ勢こ比例し
、従って・ゾ宵汗蘭＝日・ノｃｏｓ２Ｂ＋ｓｉ〆Ｂ；日
となる。

即ち、ならい速度は常に一定となるのである。前記スト
ッパ２２は上下２組２２１，２２２からなり、各々トレ
ーサ本体側面に設けられた凹所内に出没自在に収容され
た榛片２２１ａ，２２２３と、これを出状態に付勢する
１まね２２１ｂ，２２２ｂと、没状態に付勢する電磁コ
イル２２１ｃ，２２２ｃとを含む。

ならい方向がＹ軸方向の場合には、前記上クランク樹１
１は×轍方向に向く。

なお、前記モデル上昇面検出手段として歪計４１の代り
に、圧電素子が支点部の案内孔１２ａ内のスピンドル６
との接触部に設けてもよい。

また、その他の距離検出手段が用いられる。またトテー
ブル１が鉛直方向に、主軸頭２が水平方向に移動するよ
うに構成されてもよい。

スピンドル６のその円運動軸１１ａに対する相対位置に
対応して、Ｖ（又はＹ）軸およびＺ軸のならい速度指令
信号を出力するならい指令部の他の実施例として、次の
ものが代替して用いれる。即ち、第１１図において、前
記光遮断板と同様なるカム板５０ａの外周面に差動トラ
ンス５４の鉄心５４ａまたは油圧パイロット弁５４の弁
スプール５４ａが接触作動される。又は第１２図示の如
く、歪計または圧電素子が貼付けられた‘まね針金５５
がカム５０ａの外周面に接触作動される。また、前記サ
ーボモータ３１のモータ軸に公知のリゾルバ（ｒｅｓｏ
ｌｖｅｒ）が直結される。即ち、リゾルバはその角の回
転角によって、正弦波電流を出力し、位相が９０度ずれ
た２種の電流が出力されるように２組の電磁コイルが設
けられて２種の出力端が設けられる。そしてこれらの端
子の一方がＸ（又はＹ）軸モータ、他方がＺ軸モー外こ
接続される。本発明は以上の如く、工具に対し相対的に
常に一定量だけ先行してスタィラスがならい接触を行な
うので、モデルの凹凸を前記先行量だけ早く感知して刃
物にならい作動を行わせることが出来る。

この為、全く刃物の喰込みの生じない表面ならい工作が
可能となったのである。また、スピンドルは、その上端
において一定半径ｅのもとに鉛直面内で円運動可能に保
持され、その上下中途において鉛直面内揺動可能、かつ
、上下動可能に保持されている。

従って、スピンドル保持手段の工作が容易となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るならいフライス盤の概略正面図、
第２図はトレーサの一実施例正面図、第２ａ図は第２図
ＯＡ−ＯＡ要部断面図、第３図は第２図のｍ−ｍ断面図
、第４図は第３図のＮ−Ｗ断面拡大図、第５図は第４図
のＶ−Ｖ断面図、第６図は第５図の要部拡大斜視図、第
７図は光亀素子の配置平面図、第８ａ図、第８ｂ図は夫
々ならい指令板の正面図、第９ａ乃至９ｇ図は表面なら
い作用説明図、第１０ａ乃至１０ｇ図はそのときのなら
い指令板作用説明図、第１１，１２図は各々他の実施例
図である。 Ｗ・・・工作物、Ｍ・・・モデル、Ｃ・・・刃物、Ｔ・
・・トレーサ、Ｓ・・・スタイラス、１・・・テーフル
、２・・・主軸頭、４…Ｚ軸モータ、６…スピンドル、
１０…スピンドル保持手段、１１…クランク機構「 １
２・・・支点部、１３・・・支点部高さ調整機構、２０
・・・円運動制限手段、２１・・・ストップ板、２２・
・・ストッパ、３０・・・スピンドル昇降モータ、４１
・・・歪計、５０ａ…光遮断板、５１…絶縁板、５２・
・・光電素子、５３・・・光源。 針７図 グ２図 外２４図 グ３図 タイ図 グＪ図 才６図 外７図 才８ｏ図 が８ｂ図 ネタＡ図 が沙図 矛牝図 ナタ４図 才？ｅ頚 グ？Ｊ図 グタ８図 ケー０４図 汐ｉｏｂ図 料ｏｃ図 れｏｄ函 ゲ他舷 洲の図 汐０８図 グｌｉ図 汐ｒ２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 下端にスタイラスを固定したスピンドルをその上端
   において一定半径ｅのもとに鉛直面内で円運動可能に保
   持し、その上下中途において鉛直面内揺動可能、かつ、
   上下動可能に保持するステツプと、刃物よりもならい方
   向にに前記ｅだけ先行させて前記スタイラスをモデルに
   接触させるステツプと、前記スピンドルの円運動軸に対
   する相対位置に対応して水平方向および鉛直方向のなら
   い速度指令信号を出力するステツプと、これらの信号を
   水平方向および鉛直方向のならい操作部に送るステツプ
   とを含むことを特徴とする表面ならい方法。 ２ スタイラスを下端に固定したスピンドルと、該スピ
   ンドルを、その上端において一定半径ｅのもとに鉛直面
   内で円運動可能に保持し、その上下中途において鉛直面
   内揺動可能、かつ、上下動可能に保持するスピンドル保
   持手段と、該スピンドルの円運動を上下方向１８０度範
   囲に制限する円運動制限手段と、前記スピンドルを常に
   下方に円運動するように付勢するスピンドル昇降手段と
   、前記スタイラスがモデルに接触してその変位が設置値
   よりも大となつたとき該スピンドルを上方に円運動させ
   るモデル面検出手段と、前記スピンドルの円運動アーム
   の回転位置に対応して水平方向および鉛直方向のならい
   指令信号を出力するならい指令部と、該信号をうけて水
   平方向および鉛直方向のならい速度を変化させるならい
   操作部とを含むことを特徴とする表面らい装置。 ３ 前記ならい指令部において、ならい速度指令板を前
   記スピンドルの円運動軸に同心にそれと同速度で回転可
   能に支持し、該指令板の外周は、前記スタイラスのモデ
   ルに対する姿勢を表わすように回転中心を通つて直交す
   る直線に対し対称なる滑らかな曲線からなり、前記指令
   板の外周に対応して前記スピンドルの円運動軸と同心の
   同一円周上に２組のならい速度検出手段を９０度間隔配
   置し、該速度検出手段は、前記指令板の回動に伴う外周
   の該速度検出手段に対する相対変位に応じて信号を発生
   し、それによつて加工物テーブルおよび主軸頭を各々直
   交２方向に移動させるように結線されていることを特徴
   とする特許請求の範囲第２項記載の表面ならい装置。 ４ ならい速度指令板は、その回転中心から外周までの
   距離を、零度における近点から正負９０度まで各々対称
   的にＨ・（１−ｃｏｓＢ）（但しＨ：指令板の回転中心
   から外周までの距離の最大増加量、Ｂ：指令板の対称線
   に対する動径のなす角）の曲線に従つて漸増し前記以外
   の角度範囲で一定となるよう定められたことを特徴とす
   る特許請求の範囲第３項記載の表面ならい装置。 ５ ならい速度検出手段は、トレーサ本体に固定した絶
   縁板上で前記スピンドル円運動軸と同心の同一円周上に
   ２組の光電素子を９０度間隔配置し、該２組の素子より
   起る電圧によつて加工物テーブルおよび主軸頭を各々直
   交２方向に移動させるように結線し、前記光電素子に対
   向する光源を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第
   ４項記載の表面ならい装置。