JPH0367818B2 - - 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装置に係る。

本発明の制御システムはある点で或は全ての点
で、カツタ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り担持
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Bazeltine
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装置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
れた機械を得るべくかかる制御の融通性を生かし
た制御装置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をストロー
ク位置を配置すること、(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システムを提供することで
ある。

本発明の目的はカツタスピンドルにより及ぼさ
れる切削力を制御して該切削力を或選択された最
大限界内に維持する制御システムを提供すること
である。

本発明の制御装置は負荷圧力信号をある選択さ
れた切削力限界信号と比較し又かかる比較の結果
必要であれば機械の作動を修正して切削力を前記
選択された限界以下に維持する装置を含んでい
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図に本発明の制御装置がその下端部
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−機械的システムによ
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とドレイ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。ここで、室７，８、サーボ弁９、ス
トロークモータ１０及びストロークリンク機構１
１はスピンドル５を往復動させる装置を構成して
いる。ストロークリンク機構１１はモータ１０の
Ｎ回転する毎にサーボ弁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
とはその降下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
願を参照されたい。

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な相互に関連するシス
テム或はサブシステムにより成つている。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、過度の供給圧力等により保護
する働きをなす。

システムＣは回転送り機構１１７の及びこれに
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
みであろうと深さの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
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２：４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（これらのワイパー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
えるように設定されると、ポテンシオメータ１
２，１３，１５のワイパは対応する６インチ
（15.24cm）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設定された復
帰速度比の設定が増大されると信号MPSが低減
するように選択されている。

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りも大き
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測定について
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よりも小さいか或はこ
れに等しい場合にはSMRに等しく、もしSMRが
MPSよりも大きいとMPSに等しい出力信号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により引出される。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を選択的に閉
じることによりSMに等しいか或はこれより小さ
な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が閉じられる。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。この圧力トランスデユーサ３
２は室８に生じる液体圧力に比例す電気的負荷圧
力信号を与えるセンサとして動作する。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、
それ以下に於ては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
の任意の与えられた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）に対応して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ばされてよい最大切
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、即ち加
工力限界信号を与える装置を含んでいる。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。即ち、スケーリング回路７１
は、負荷出力信号E_Lが最大力限界信号F_Mを越え
る場合に動作可能な切削制御回路の一部を構成し
ており、該スケーリング回路７１は工具と被加工
物の間の相対的動作を修正するための過負荷信号
としての信号E_Lを発生し、この信号E_Lは、回転
送り制御システムに減算器７６を介し、及び／又
は深さ送り制御システムに減算器１３８を介して
送られ、信号E_Lに従つて被加工物に対して相対
的に送る速度を低減する制御が行なわれる。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６
６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
れか或はこれらの両方（その時これらの何れかが
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の一
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
タ制御回路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
転送りはスイツチ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（時に半径方向送りと呼ばれる）は、
許容の被加工物外形を形成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互いに接
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深さ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１
３０，１３２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１３０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１
２８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、深さ送りモ
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増分を前
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この値が減少す
る。基礎深さ送り信号の可変増分を与える前記サ
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は位置の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
２１４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、零位を捜査する位置サーボの周知の要領に
てポテンシオメータ１６９からの誤差信号を零位
にするに充分なレベルにまで位置フイードバツク
装置２２０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の変位
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
れた割出し点がハウジングの参照点と見なされ、
スピンドルに固定された他の一つの割出し点がス
ピンドルの参照点と見なされてよい。スピンドル
は往復運動するので、スピンドルの割出し点はハ
ウジングの割出し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
グの割出し点に対するスピンドルの割出し点の平
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システムが第１図に
於て符号Ｅにて全体的に図示されている。特にハ
ウジングの割出し点からのスピンドルの割出し点
の平均位置の変位の調整はストロークリンク機構
１１の関連する一部分を調整する同期駆動装置１
８０により行なわれる。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の可調整部分をその新しい位置
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１８４は同期駆動装置１８０に
より駆動され、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割出
し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が閉じられると割出し点
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１９２と連結され
た切削ストローク位置ポテンシオメータ１９０を
含んでいる。これら二つのポテンシオメータ１９
０，１９２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１９０，１９２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１
９０，１９２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へ移動されると
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１９２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
の設定により指示された追加の信号が加算回路１
９６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１８
８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が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。

本発明は負荷圧力信号を加工力限界信号と比較
し、負荷圧力信号が加工力限界信号を越える場合
は機械の作動を修正して前記スピンドルの加工ス
トローク中、工具より被加工物上に及ぼされる力
を低減して負荷圧力信号を加工力限界信号よりも
大きくしない値に戻すように作用する。したがつ
て、本制御装置は常に加工力限界値以下で動作で
きるので安全性が保証される。さらに、切削力が
限界値を越えない限り、切削力及び切削速度を該
限界値から分離して通常の回転送り制御及び深さ
送り制御ができるので装置の動作条件における幅
広い柔軟性が得られる。

【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)

1. 【特許請求の範囲】 １ 各往復動サイクル毎に一つの加工ストローク
   と一つの復帰ストロークとを有する繰り返して往
   復動可能な作動スピンドルを有する流体−機械的
   に作動される歯車成形機械の制御装置にして、関
   連する被加工物を加工すべく前記スピンドルによ
   り担持された工具と、各加工ストローク中前記ス
   ピンドルを駆動すべく液圧流体が供給されるピス
   トン室を含む前記スピンドルを往復動させる装置
   と、前記スピンドルの加工ストローク中に前記ピ
   ストン室に生じる液体圧力に比例する電気的負荷
   圧力信号を与えるセンサと、前記工具により被加
   工物上に及ぼされる力の所望の最大限界を表示す
   る加工力限界信号F_Mを与える装置と、前記負荷
   圧力信号が前記加工力限界信号を越える場合に動
   作可能な切削力制御回路とを含み、前記切削力制
   御回路は、前記工具と被加工物の間の相対的動作
   を修正するために過負荷信号E_Lを発生して前記
   スピンドルの加工ストローク中に前記被加工物に
   前記工具により及ぼされる力を低減しこれにより
   前記負荷圧力信号を前記加工力限界信号よりも大
   きくない値に復帰させることを特徴とする制御装
   置。 ２ 前記負荷圧力信号が前記加工力限界信号を越
   える場合に前記機械の作動を修正するために動作
   可能である前記切削力制御回路は前記工具を被加
   工物へ送るべく被加工物に対して相対的に前記ス
   ピンドを送るための送り機構と、前記負荷圧力信
   号が前記加工力限界信号を越えた場合に前記送り
   機構が前記スピンドルを前記被加工物に対して相
   対的に送る速度を低減するための制御とを含んで
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
   載の制御装置。 ３ 前記送り機構は前記スピンドルと被加工物を
   相対的に夫々の軸線の周りに相互に回転させる回
   転送り機構であることを特徴とする特許請求の範
   囲第２項に記載の制限装置。 ４ 前記送り機構は前記スピンドルの軸線を被加
   工物の軸線に向けて或いはこれより遠ざかる方向
   へ送る深さ送り機構であることを特徴とする特許
   請求の範囲第２項に記載の制御装置。