JPS6044104B2 - 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（特開
昭４９−１２５９８４号、特開昭５０−８２６７９号）
ものでは、スタイ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
昇傾斜面に当たるとスピンドルが或る値だけ傾斜し、こ
の傾斜量が零となるようにスピンドルが上昇され、この
ような作動が繰返されてならい作用が行なわれていた。

従つて、モデル傾斜面に沿つてならい速度（切削速度）
はどうしても変化することを避けることができなかつた
。本発明は上記問題を解決し、ならい速度（切削速度）
が一定となる表面ならい方法および装置を提供すること
を目的とする。

以下本発明の一実施例を図面に基つき説明す．る。

第１図はならいフライス盤の全体図を示し、１はテーブ
ル、２は主軸頭、３はトレーサーアーム、４はＺ軸モー
タ、Ｔはトレーサー、Ｓはスタイラス、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、前記スピンドル６を鉛直状態
に保つたまま、一定半径ｅのもとに円運動を可能に保持
するものであつて、上クランク機構１１、下クランク機
構１２および同期ベルクト１３とからなる。上クランク
機構１１において、上クランク軸１１ａがトレーサー本
体５に、その軸線を水平Ｙ軸方向に向けて、回転自在に
支持され、その一端に上クランクアーム１１ｂが固定さ
れている。該アームは後記下クランクアーム１２ｂと同
期回転させるためのプーリ一を構成している。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
偏心して上クランクピン１１ｃが固定されている。また
下クランク機構１２において、前記と同様にして、下ク
ランク軸１１ａ１下クランクアーム１２ｂ及び下クラン
クピン１２ｃが設けられている。前記土下クランクアー
ムプーリ１１ｂ，１２ｂ間には同期ベルト１３が張設さ
れる。そして、これらの上下クランクピン１１ｃ，１２
ｃにスピンドル６が鉛直状態で円運動可能に取付けられ
ている。前記トレーサー本体５と上クランクアーム１１
ｂとの間には円運動制限手段２０が設けられていテる。

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、上クランクアーム
１１ｂ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２
１ｂを持つ。これらのｊ当たり段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。また前記上クランク軸１１ａの他端にはスピンド
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、スタイラス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つたと
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ホ
モータ３１が筒状継手３２を介して上クランク軸１１ａ
に直結されている。また、スタイラスＳがモデルＭに接
触したことを感知して、Ｘ軸（又はＹ軸）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、スタイラス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が逆転するように公知の電気
回路（図示せす）がモデル水平下降面検出手段として設
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Ｘ軸方向およびＹ軸方向
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５２、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、前記第１クランク軸１
１ａに同心的で、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ノ本の円周上等間
隔放射状配置の溝５１ａを設け、該溝には取付片５１ｂ
が緊締子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、
４個の長方形薄板片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１１ａの軸心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、素子５
２ｃ，５２ｄはテーブルの左右，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５
２ａ，５２ｂおよび５２ｃ，５２ｄの素子より起る電圧
は増巾されて各々操作部のＺおよびＸ軸各駆動用モータ
（図示せす）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との間でクランク軸１１ａと同心
状態で継手３２に固着されている。

そして第１０図の如く、該指令板５０ａの回転中心０二
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Ｒ１回転中心０２を通る直線
ｎに対し対称で、Ｈ（１−ＣＯｇＢ）（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に対する動径Ｋのなす角
）の曲線に従つて漸増し、前記以外の角度範囲て一定、
即ち外周を円弧となるように定め、かつ、該指令板５０
ａの回転に従つて前記光電素子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、今テーブル１を右方向に送る場合を
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，１０ａ図の如くスタイラ
スＳがモデルＭの水平面Ｍ１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、その抵抗値が設定値になるとモータ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
５０ａ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（またはテーブルを上げる）信
号が発せられる。第９ｂ，１０ｂ図の如くスタイラスＳ
がモデルの水平面Ｍ１に当接すると、モデル水平降面検
出手段によつて、スタイラスＳのモデルＭに対する接触
による抵抗によつて、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、モータ３１が逆
回転させられる。これによつて上下クランクを介してス
ピンドル６が上昇し、スタイラスＳがモデルＭから分離
すると、抵抗がなくなるので再びモータ３１が正転する
。このようにスタイラスＳとモデルＭの接触分離により
モータ３１は矢印Ｇ，Ｈの如く正逆回転してアーム１１
ｂ，１２ｂは理論的には細かくＧ，Ｈ方向に回転振動し
つつ光遮断板５０ａと共に徐々に右回転する。なお、実
際の動きとしては振動状態が目視できない。ノ すると
、第９ｂ，１０ｂ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、これによつて、主
軸頭２の下降速度が減少し、テーブルのＸ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、モータ３１の抵
抗夕は依然として設定値より大なる値の範囲で減少する
。従つて、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Ｏが最大となつた
とき、主軸頭２の下降運動が停止し、テーブルは右方向
のみ全速力で送られる。

次に第９ｄ，１０ｄ図の如くスタイラス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に感知され、それよりの逆転信号がモ
ータ３１に与えられる。これによりモータ３１は細かく
正逆回転をしつつ右へ回動し、近点Ｒは素子５２ａ，５
２ｄ間に位置し、素子５２ａ，５２ｄは受光し、素子５
２ｂは遮光され、主軸頭を上方向ＺおよびモデルＭは右
方向Ｘに送るべき信号が発せられる。さらに第９ｅ，１
０ｅ図示の如く、スタイラスＳがモデルＭの下降面Ｍ３
に至ると、スタイラス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，５２ｄは受光し、素子５２ａは遮光さ
れ、主軸頭２が下へ、テーブルが右へ送られる。

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、スタイラスはモデルに押
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３１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
、スタイラスＳがモデル傾斜面Ｍ３を離れて水平面Ｍ１
に接してから一定距離だけテーブルが右に進んだとき、
図示外のリミットスイッチとドツ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（左方向）とな
り、それと同時に上ストッパ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、その結果スクイラスＳはカッターＣに対し右側
へ偏る姿勢を保つ。

以下同様にしてならい作業を行なつた後、テーブルが設
定距離だけ左へ進んだときもう一つのリミットスイッチ
（図示せず）が作動してテーブルは再び右進行を始める
。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
Ｂ１そのときの光電素子５２ａ，５２ｄの受光長さをｈ
１・Ｈ２とすれば、光電素子の最大受光高さはＨと等し
いので、ｈ１＝Ｈ−Ｈ●（１−ＣＯｓＢ）＝Ｈ●ＣＯｓ
Ｂｈ２＝Ｈ−Ｈ・（１−ＣＯｓ（９０−Ｂ））＝Ｈ−Ｓ
ｉｎＢここで、各軸方向のなならい速度は各々ｈ−Ｈ２
に比例するので、各軸方向の合速度はＪｈ？十回に比例
し、従つて、Ｖｈ？十回＝Ｈ−ＪｃＯｓ２Ｂ＋Ｓｉｒｌ
２Ｂ＝Ｈ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
た棒片２２１ａ，２２２ａと、これを出状態に付勢する
ばね２２１ｂ，２２２ｂと、没状態に付勢する電磁コイ
ル２２１Ｃ，２２２ｃとを含む。

なお、上下クランク機構１１，１２の同期手段として、
前記ベルト１３に代替して、歯車列やスプロケットとチ
エンや、その他による伝動装置が用いられる。

ならい方向がＹ軸方向の場合には、前記上下クランク軸
１１，１２はＸ軸方向に向く。

なお、前記ではスピンドル６を円運動可能に保持して刃
物Ｃに対しならい進行方向に先行させたが、スピンドル
６を僅かに上下動可能に保持し、トレーサＴ自体を刃物
Ｃに対し先行させてもよい。

また逆にスピンドル６を僅かに上下動可能に保持し、モ
デルＭをそれ専用のテーブルに載せて刃物Ｃに対し後行
させてもよい。更に、刃物Ｃを主軸頭２と共にスピンド
ル６よりも後行させてもよい。以上要するに、工作物Ｗ
に対する刃物Ｃの相対位置よりも、モデルＭに対するス
ピンドル６（スタイラスＳ）の相対位置をモデル面に平
行に一定量ｅだけ先行させればよい。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、Ｘ（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
いられる。

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
貼付けられたばね針金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（ＲｅｓＯＩｖｅｒ）が直結される。即
ち、リゾルバはその軸の回転角に従？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軸モータに接続される。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
イ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
可能となつたのである。

【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３図は第２図の
■−■断面図、第４図は第３図の■−■断面拡大図、第
５図は第４図の■−Ｖ断面，図、第６図は第５図の要部
拡大斜視図、第７図はＩ光電素子の配置平面図、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・・・・・・テーブル、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・
・・・・・上クランク機構、１２・・・・・・下クラン
ク機構、１３・・・・・・ベルト、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。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 工作物に対する刃物の相対位置よりもモデルに対す
   るスタイラスの相対位置を、ならい表面に平行でならい
   進行方向に一定量ｅだけ先行させるステップと、前記ｅ
   に相当するベクトルをＸ軸（又はＹ軸）およびＺ軸分に
   分解するステップと、これらＸ軸分、Ｚ軸分に比例して
   各々Ｘ軸（又はＹ軸）方向およびＺ軸方向の送り速度を
   変化させるステップとを含むことを特徴とする表面なら
   い方法。 ２ 下端にスタイラスを固定したスピンドルを鉛直方向
   に保つたまま、半径ｅなる円運動可能に保持するステッ
   プと、刃物よりもならい方向に前記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ップと、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
   ップと、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ップとを含むことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の表面ならい方法。 ３ スタイラスを下端に固定したスピンドルと、該スピ
   ンドルを鉛直状態に保つたまま、一定半径ｅのもとに円
   運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、鉛直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
   ルに接触してその抵抗が設定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
   徴とする表面ならい装置。 ４ 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
   ンドルの軸心と同心の同一円周上に４組のならい速度検
   出手段を等間隔配置し、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３項記載の表
   面ならい装置。 ５ 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４項記載の表面ならい装置。 ６ 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
   ４個の光電素子を放射状に等間隔配置し、これら光電素
   子のうち前記円運動軸の軸心を挾んで対向する２個宛を
   、各々加工物テーブルおよび主軸頭の運動方向に対向せ
   しめ、該４個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５項記載の表面ならい装置。