JPS62124848A - 往復動可能なカツタスピンドルを有する工作機械の制御システム - 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】 本発明は流体−機械的に往復動されるカッタスピンドル
を有する工作機械に係シ、更に詳細にはかかる機械のた
めの制御システムに係る。

本発明の制御システムはある点で或は全ての点で、カッ
タ或は他の工具が加圧された液圧流体によシ繰返して往
復動されるスピンドルにょシ担持されている程々の異な
った機械に適用されてよい。

かかる機械の一例は、Ｔｌａｍａｒ及びＨａｇａｌｔｌ
ｎｅ　　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シ盤である。以下の記述の
目的で本発明の制御システムが関連する工作機械はかか
る歯車形削シ盤と見カされておフ、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
使用するととＫよシ、リンク、ラック及びビニオンなど
によシ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
生かした制御システム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シ盤であるとすれば、
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。かかる因子のうちの重要
なものの中には、り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ッタスピンドルのストローク
速度（ストロークサイクル７分）を制御することと、ｂ
）被加工物に対し適轟な位置にカッタスピンドルのスト
ロ−り位置を配置すること、リ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シを与えるべく、被加工物及
びカッタスピンドルが互いに他に対して回転される速度
、ｄ）カッタ軸線が被加工物の軸線へ向けて或はこれよ
シ離れる方向へ移動されてカッ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ッタが移動し
なければならない距離、表どがある。従って本発明のよ
シ詳細な目的は、かかる因子によシ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。

歯車形削シ盤に於ては、流体−機械的ストローク機構は
カッタスピンドルに選択的に異なったストローク長や選
択的に異なった復帰速度比を与えるようｖ！４整可能で
ある。従って本発明の更に他の一つの目的は、かかるス
トローク長や復帰速度比の変化を受入れ得るよう調整し
得る制御システムを提供することである。

本発明の更に他の目的は、カッタスピンドルによシ及ぼ
される切削力を制御して該切削力を成る選択された最大
限界内に維持するか或は切削作業中成る低切削力を維持
する制御システムを、実際の切削力及びスピンドルのス
トローク速度に応答して液圧供給圧及び流れを制御して
エネルギを保存し又過速度や液圧故障の状態よシ保護す
る制御システムを、スピンドルの作業をしない復帰スト
ロークに必要な時間を最小限にする制御システムを、あ
る高い値にて始まフ工具が切削位置の所要の深さに接近
すると低い値に減小する可変深さ送シ率を与えることに
よシ深さ送シ中カッタが所要の深さ切削に到達するに必
要な時間を最小限にする制御システムを、カッタスピン
ドルが遠隔の電気人力に応答して配置されるのを許すカ
ッタスピンドル位置決め装置を提供することである。

本発明は、流体−機械的に往復動されるカッタスピンド
ルを有する工作様絨用の制御システムにあシ、又加工ス
トローク中スピンドルを駆動するピストン面に与えられ
る液圧流体圧力が検出され、前記制御システムへの切削
力或は負荷圧力の入力信号として使用されることにある
。本発明の制御装置はこの負荷圧力信号に応答して供給
される液圧流体圧力を行なわなければならない仕事に必
要であるよシもかなシ高くはないある値に維持する装置
を含んでいる。又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
された限界に或はそれ以下に維持する装置を含んでいる
。

又本発明は、スピンドルのストローク速度が直接ストロ
ークモータの速度に関連していることにあシ、又スピン
ドルの復帰速度を最大設計復帰速度にまで或はこれへ向
けて増大しこれＫよりストロークサイクル時間を低減し
且つ機械の製造性を増大する速度増大信号を、スピンド
ルの復帰ストローク中にのみ、ストロークモータの速度
を制御する信号に加える装置にある。

又本発明は、制御システムが可変深さ送り率を与える装
置を含みこれにより深さ送ｐ率が切削条件が普通容易で
ある深さ送りの初めの段階に於ては高く、又切削条件が
通常よシ困難である切削位置の深さに切削が接近すると
深さ送υ率が最初の或は基礎送り率へ向けて減小する装
置を含んでいるととＫある。

又本発明は被加工物に対するスピンドルの作動位置を手
動的に調整し又被加工物との作動関係よ〕スピンドルを
解放して上昇せしめる電気システムを含む制御システム
にある。この電気システムはスピンドルのストローク長
が増大されるとスピンドルの作動位ｔｔ調整のための余
裕が低減されるという事実を受入れ、又スピンドルの作
動位置が上昇されるとスピンドルを更に上昇して被加工
物との作動関係よシカツタを解放するための余裕が低減
されるという事実を受入れる。

又本発明はカッタスピンドルの往復運動の率に応答して
液圧を制御する制御システムにある。

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図に本発明の制御システムがその下端部にカ
ッタ６を担持する垂直方向に往復動可能なカッタスピン
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。カッタスピンドル５の運動はサーボ弁９を含む液
圧−機械システムによシ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１及び大きなピ
ストン面積の室８とドレ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テある。サー
ボ弁９はストロークモータ１ｏＫよシ回転毎にサーボ弁
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って
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
を変化するより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長ク切削ストローク１゜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の比である。

カッタスピンドル、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シ
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シ盤の部材とし
て見なされてお夛、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。

カッタ６及び被加工物は、回転送シモータ１１６によシ
駆動される回転送）駆動機構１１７と深さ送〕モータ１
１６により駆動される深さ送〕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
送シ機構１１７の作動によシカツタ６及び被加工物は中
心軸線の周フに同時に回転される。深さ送シ機構１６７
の作動によシ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シ、第１図の残〕の部分は制御シ
ステムそれ自身を示している。全制御システムは人、Ｂ
、Ｃ，ＤＸＥにて全体的に図示された多数のよシ小さな
相互に関連するシステム或はサブシステムよシ成ってい
る。システム人はストロークモータ１０の速度を制御し
て種々の異なったスピンドルストローク速度（スト０−
クサイクル７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勺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
シ、このシステムは突際の切削力を含む多数の異なった
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、過度の供給圧力等よシ保饅する働き
をなす。

システムＣは回転送り機ｖｔ１１γ及びこれに関連する
モータ１１８を介して回転送ｐを制御し、システムＤは
深さ送シ機構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シ一定の送シ量を与えるよう
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
深さ送ルのみであろうと或は回転及び深さ送〕の組合せ
であろうとも、全送シ量を限界選択装置によシ設定され
た限界内に実際の切削力を維持するような値ＶＣｍ持す
るような要領にて切削力限界セレクタ６Ｇ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
工物に対するカッタの垂直位置を制御し又例えば皺加工
物という障害を越えてカッタ通過せしめるべくカッタを
上昇せしめるシステムである。

メトローフ速度制御 カッタスピンドル及びカッタ６のストローク速度は、手
動的ＩＣ調整可能なストローク長にて又いくっかの異な
った手動的に選択可能な復帰速度比にてサーボ弁９を機
械的に往復運動すぺ〈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シ１インチ（２，
５４ａＭ）の最小ストローク長と８インチ（２０，３２
国〕との間に選択的に変化可能であシ、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の選択さ
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気第１図に於て符
号λ忙で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を調整するととＫＪニジ制御システム
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ッチ１４．１７．３９を
含んでおシ、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２：１の復帰速度比を与えるよ５調整されると、三つ
のスイッチ１４．１γ、３９は同様にその２：１の比の
位置に手動によシ設定される。

同様に異なったストローク長を与えるべくストロークリ
ンク機構１１を調整するととは、三つのストローク長ポ
テンシオメータ１２．１３．１５（これらのワイパは一
体として運動するよう連結されている）Ｋより制御シス
テム内に於て補償されてよい。かくしてもしストローク
リンク機構１１が６インチ（１５，２４ｏｎ　）のスト
ローク長を与えるよう設定されると、ポテンシオメータ
１２．１３．１５のワイパは対応する６インチ（ＩＬ２
４画〕のストローク位ｆｆ１Ｈｃ設定される。

スイッチ１Ｔは特定の選択された復帰速度比のための許
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、従ってスイッチ１Ｔ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
シ選択された復帰速度比の設定が増大されると信号ＭＰ
Ｓが低減するよう選択されている。

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がスイッチ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
に於るよシも大きい。従ってポテンシオメータ１２の配
列は、スイッチ１４の任意の所与の復帰速度比設定につ
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Ｉｃ力っている。

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ＭＰＢよりも小さいか或はこれに等しい場合に
はＳＭＨに等しく、もしＳＭＲがＭＰ１３よシも大きい
とＭＰＳＩＩＣ尋しい出力信号ＳＭが増幅器２５よシ発
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アル、以上の説明よシこの信号ＳＭ
は信号ＳＭＲよシ大きいことはあシ得ず、従って復帰速
度の最大設計値を越えるある復帰速度にてスピンドルが
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
異なっ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ッチとを含むセレクタネッ
トワーク１６によシ最大速度信号ＳＭより引出される。

これらの装置によシ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尚に調整することＫよ
シ又三つの関連するスイッチの一つを選択的に閉じるこ
とによシＳＭに等しいか或はこれよシ小さな任意の値に
設定される。

もし復帰速度が増大するとスイッチ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（その機能にっ”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）ｏ−り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Ｓ
ＳがＳＭＨに等しい場合を除けば、信号ＳＳによシ示さ
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ッタはある
よシ早い復帰速度比にて駆動されてよい。復帰ストロー
ク速度をとのよ？＋［増大するために復帰速度が増大す
るとスイッチ１３は閉じられる。このことが行なわれる
と信号ＳＭＲは減算器２６１Ｃよシ信号ＳＳと比較され
、減算器２６ＩＣ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そ一
夕１０と一体としてカム２９によシ駆動されるワイパを
有するポテンシオメータ２Ｂへ供給される。カム２９の
輪郭はスピンドル及びカッタの切削ストローク中にポテ
ンシオメータ２Ｂのワイパが接地側に配置されこれにょ
シ如何なる信号も加算回路２０へ供給されず、従ってス
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８８であるようにされている。しかしカッタの復帰
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を経て基礎スト四−り速
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２８のワイパを配置する。更にカム２９
の輪郭はカッタの復帰スト日−り運動中に速度増大信号
を好ましく加速したシ或は減速した夛するようにされて
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シ制御される。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によシ制御されるその変位を有しておシ、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）必要とされる流量にて又その電気入力信号によシ表
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への入力信号従って供給導管３３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った変数に応答して制御され
る。

負荷圧力即ちよシ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、対応する出力電圧を発
生する圧カドランスデユーｆ３２によ）検出される。こ
の対応電圧はストロークモータ１０１Ｃよフ駆動される
スイッチ３５によシ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によシ検出され、カッタ６によシ被加工物上に及
ぼされる切削力に直接関連した出力信号ＰＬ　　が発生
される。回路３６がＰＬ電圧信号を増大してＰＬよルも
僅かに高い出力信号（ＰＬ　＋　ＣＰＬ　）を発生する
。

圧カドランスデューサ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Ｐｇを発生する。

手動的にｖ！４整可能外信号発生回路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シ又関連するタコメータ４
４の出力よシ引出された電圧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ッチ３９を通される。スイッチの
抵抗はモータの任意の与えられた速度に於てスイッチが
よ〕高い値の復帰速度比に設定されると信号Ｖが増大さ
れ又スイッチがよシ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の与えられた復帰速度比だ於ては、
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）信号Ｈに加えられる。との最小圧
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によシ信号（ＰＬ＋ＣＰ、　）と組合される。減
算器４６の出力ｔｉ（Ｈ＋ｖ）　　（Ｐｈ＋ｃＲＬ）ｆ
あル。　　もしくＨ＋Ｖ　）　カ（ＰＬ　＋ＣＰＩ、　
）　ヨ、り　モ大きイト、減算器４６の出力は正であフ
、ダイオード４８により信号（ＰＬ＋　ＣＰｂ　）を加
算する加算回路５０へ通されルｏ　モＬ　（Ｈ＋　ｖ）
　カ（ＰＬ　＋　ＣＰＬ）　ヨり　４　小”Ｇ　イと、
如何なる信号も加算器５０へ通されない。従って符号変
換６５１の出力は信号ｐ／、である。もしく　Ｐｘ、　
＋ＣＰＬ）　カ（Ｈ＋Ｖ　）　ヨ？）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（ｕ＋ｖ
　）に対応する最小値に維持するよう信号Ｐ−は（）ｉ
＋Ｖ　）に等しくなる。−万もしく　ｐＬ＋　ＣＰ　Ｌ
　）　カ（Ｈ＋　ｖ）　”　’）　４　犬＊　Ｖｊ　ｔ
Ｌ　ハ、（Ｉ　号”ｓはＣＰ！、　＋　ＣＰＩ、）に等
しくなシ、とれによりポンプはその供給圧力を（ＰＬ　
＋　ＣＰＬ）　Ｋ対応するある値に維持するよう制御さ
れる。即ち供給圧力は負荷圧力よルも僅かに大きなある
値に維持される。

安全圧力スイッチ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、通常の作動の下ではその
ような過度の圧力は発生しない。

以上の説明よフ、液圧供給システムは通常供給圧力を負
荷圧力よシも僅かに高く維持するより作動し、かかる二
つの圧力の間の最小の差圧は信号（ｃｐＬ）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
給装置の故障によシ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。こり保
護回路は信号（ＰＬ＋　ＣＰｂ）を信号ｐ、　　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、とこでその信号は線
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れ九ストロー
ク速度１打１ノ御信号が発生され、これＫよシストロー
フ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ＣＨ十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シ保護するために、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ＰＩＩと比較し、信
号ＰＩ！が信号（Ｈ＋Ｖ）よシも小さい時に加算回路２
２へ伝達される出力信号を発生する。ヒの信号はストロ
ークモータの速度を低減する。従っ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
充分な液圧よ少保護する。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ちる加
速率にストローク速度を増大せしめることによシ最大加
速率を制御する。

切削力限界制御 工具によシ被加工物上に及ぼ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Ｋｔまれている
。この装置は最大力限界信号ＦＭを発生する手動的に調
整可能な回路６６を含んでいる。この最大力限界信号Ｆ
Ｍは減算器６８にょシ、実際の切削力に直接関連づけら
れた信号（ＰＬ＋　ＣＰＬンと比較される。もしく　Ｐ
Ｌ　＋　ＣＰＵ、）がＰＭよシも大きいと信号Ｅが線１
０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
て回転送シ制御システムよル或は接点２１２を経て深さ
送フ制御システムよシ引出された送シ信号Ｓ？とスケー
リング回路γ１に於て組合わされ、過負荷出力信号ＥＬ
が発生される。スケ−Ｂｖ リング回路７１は関数”−＝ｆ　（ここＫＣは１０或は
同様の大きさの他の数である）Ｋ応じて入力ＥとＳ、と
を組合わせる乗算器である。信号ＥＬは回転送り駆動シ
ステムと深さ送シ駆動システムとに通されてこれらの送
）の何れか或はその両方を低減し、これによフ実際の切
削力を回路６６Ｖｃよシ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によシ設定された最大
限界値を越えるならば、回転送シ或は深さ送シの何れか
戒はこれらの両方（その時それらの何れかが使用されて
いる）が送シ率を低下するよう修正され、これにより工
具がよシ小さ女チッ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
人っている。。

回転送り制御 符号Ｃにて全体的に図示された回転速力制御システムの
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より引出され校正ポテンシオメータＴ４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
レクタスイッチＴ３を経て荒削シボテンジオメータ９０
及び固定抵抗９１をＰて仕上げ削シボテンジオメータ９
２へ通される。速度範囲セレクタスイッチＴ３の５個の
抵抗は異なった値の抵抗値を有している。従ってポテン
シオメータ９０及び速度範囲セレクタスイッチＴ３によ
り荒削シ作動のための異なった５つの出力信号が与えら
れ、又ポテンシオメータ９２及び抵抗９１によル仕上げ
削シ作動のための一つの出力信号が与えられる。荒削シ
作動中にはスイッチ９６が閉じられスイッチ９８が開か
れることＫよ力選択された荒削シ回転送り信号が点９４
へ通され、仕上げ削シ作動中にはスイッチ９８が閉じら
れスイッチ９６が開かれることによシボテンジオメータ
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はいない状態で作動さ
れているならば、点９４に於る信号はスイッチ１００が
閉じられスイッチ１０２が開かれるととくよシ点１０４
へ通される。他方もし機械が同時に深さ送〕されて作動
されているならば、スイッチ１００は開かれスイッチ１
０２は閉じられ、これにより低減された値の回転速多信
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１ｃ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ッチ１０６が閉じられマニュアル
スイッチ１０Ｂが開かれ、この時の切削力が回路６６に
よシブリセットされた値を越えている場合には減算器７
６１Ｃ於てスケーリング回路Ｔ１の出力信号ＥＬＫよ多
信号は低減される。

減算器７６の出力は逆送ル方向或は前進速シ方向を検出
するスイッチ１１２を経て回転送夛そ一夕制御回路１１
０へ通される。この場合増幅器Ｔ７は符号変換器である
。もし手動の回転速多制御が必要な場合には、制御回路
１１０へ制御信号を与えるべくスイッチ１０６が開かれ
スイッチ１０８が閉じられポテンシオメータ１１４のワ
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を有する回転送シモータ１１６を制御
して速度フィードバック信号を与える。回転速シはスイ
ッチ１１７′及び１１９により開始された〕或は停止さ
れたシし、スイッチ１１９が閉じられスイッチ１１１′
が開かれて送υは開始し、スイッチ１１９が開かれスイ
ッチ１１７′が閉じられて送シは停止する。又以上の説
明よシ自動モードの回転速シ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γ６へ供給され
る選択された信号は究極的にタコメータ４４よシ引出さ
れたものであるので、ストロークモータの速度次第であ
〕、従ってストローク速度にかかわらずある与えられた
量の回転速シが各切削ストロークごとく得られることが
理解されよう。

深さ送シ（時に半径方向送シと呼ばれる）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
カッタを導くべく、それらの中心を結ぶ線に沿ってカッ
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
転速シとがプリセットされた送り率にて同時に行なわれ
、往復動するカッタ６はそれぞれの送ｐ′＄によル決定
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っては、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
率とを使用するととくよって到達されてよく、或は被加
工物の回転中に非常に遅い深さ送シ率と非常に高い回転
送）率とを使用することによっ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、その周縁全体に亘っ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シするこ
となく切削は継続される。

第１図に於て符号ＤｌＣて全体的に図示された深さ送シ
システムのための生制御信号は、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ってもよく或はマニュアル人力
１２２よシ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ってもよい。マニュアル人力１
２２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生制御
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１３０．１３２
によυ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υ率プリセットポテンシオメータ１２６及
び接点１３０は荒削シ中基礎深さ送シ信号を線１３１上
に与えるために使用され、プリセットポテンシオメータ
１２８及び接点１３２は仕上げ削ｐ中基礎深さ送〕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９率信号は、深さ送力モータを制
御するために（この場合送シはカッタの位置にかかわ夛
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ッ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ッタが
前記終端位置へ向けて移動するにつれてその値が減少す
る。基礎深さ送シ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ッチ１３４により作動され或は作動
を解除されてよい。スイッチ１３４が開かれると基礎深
さ送フ信号は加算回路１３６を通過し、スイッチ１３４
が閉じられると前記サブシステムによシ与えられる増分
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ＥＬ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、
　Ｋよシ低減される。信号Ｅ、は切削力限界セレクタ６
Ｇ及びスケーリング回路γ１によシ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、従って減
算器１３８に於ては信号ＥＬは加算回路１３６よシ供給
された深さ送り信号より減算されて深さ送シ率が低減さ
れ、これによシ工具によシ切削されるチップの大きさが
低減され、従っ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の出力は深さ送タボテンジオメータ作動制
御装置１４０へ伝達される。この制御装置１４０は該制
御装置１４０へ速度をフィードバックする関連するタコ
メータ１４４を有するそ一タ１４２を制御する。

モータ１４２は位［フィードバックポテンシオメータ１
６８．１６９のワイパを駆動する。ポテンシオメータ１
６日の出力は深さ送夛制御装置２１４へ通される。この
深さ送９制御装置２１４は速度フィードバック及び位置
フィードバック装置２２０のためのタコメータ２１８を
有する深さ送フモータ２１６を駆動する。

モータ１４２の作動によシボテンジオメータ１６９のワ
イパ位置が変化する。これによル深さ送り制御装Ｒ２１
４へ供給される従って深さ送り運動を発生するモータ２
１６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、無効捜査位置サーボの周知の
要領にてポテンシオメータ１６９からの誤差信号を無効
にするに充分なレベルにまで位置フィードバック装置２
２Ｇ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１４６．１４Ｂ、１５０．１５２を含ん
でおυ、それらのうちの何れかの出力は多数のセレクタ
スイッチ１５６〜１６１Ｍ当に組合わせて開いたシ閉じ
たシ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
にカッ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は第一の切削が終った時のカッタの
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は第二の切削が終った時のカッタの位置を郭定
するために設定され、ポテンシオメータ１４６は最終切
削が終った時のカッタの位置を郭定するために設定され
てよい。位ｔフィードバックポテンシオメータ１６Ｂは
位置入カポテンジオメータ１６９のワイパと同時に深さ
送υポテンシオメータ駆動モータ１４２によυ駆動され
るワイパを有してお夛、これＫよシボテンジオメータ１
６８のワイパにより取出される電圧信号が実際の或は瞬
間的なカッタ位置を郭定するようになっている。ポテン
シオメータ１４６〜１５２．１６Ｂは全てｌ５１３１か
らの基礎深さ送シ信号により作動され、従って増分サブ
システムによシ与えられる増分信号は基礎深さ送ル信号
の値に応じてスケールされる。即ちもし基礎深さ送り信
号が荒削シ率のポテンシオメータ１２６から仕上ケ削シ
率のポテンシオメータ１２Ｂへ転換されることくよ〕或
はストローク速度の増大によシ変化されると、増分信号
はと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１ｌｌ１７２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ッタ位置と所要の
終端位装置との間の差及ヒポテンジオメータ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
増分信号はカッ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、カッタが
かかる終端位置に接近するにつれてその値が減少しカッ
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
は零になるというととである。

ある選択さ□れた終端位置からのカッタの変位の関数と
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。

従って切削の開始時には、カッタは比較的高い深さ送ル
率にて送られ、深さ送シ率はカッタがその終端位置に接
近するにつれて減少し、終端位置に於る送ル率は線１３
１上の基礎送り車信号により示される如き基礎（非増分
）送ル率である。

線１７２からの実際のカッタ位置信号及び点１５４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
てくると深さ送シを終局する信号を発生するより作動す
る＝ンパレータ１７６へも供給される。コンパレータ１
７６の出力はかかる目的で接点１７９を作動する深さ送
少終局リレー１７８へ供給される。かくしてカッタの深
さ送〕はカッタが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、リセット入力２
２２よシボテンジオメータ制御装置１４０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１
５２の出力により郭定された始動位置へ復帰される。

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Ｉ・クランプ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、Ｉ〜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、第一に切
削作業中工具のストローク運動を被加工物に対する適轟
な位置にもたらすために、第二に一つの切削ステーショ
ンより他の切削ステーショ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
上昇する丸めに行表われてよい。

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１８０によル行なわれる。同期駆動装
ｆｔｔ、１８０はソレノイド１８２によシ作動される関
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
うになっている。位置フィードバックポテンシオメータ
１８４は同期駆動装置１８０によル駆動され、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。

又と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１！！（上昇
スイッチ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１９０．１９２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ａｔ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ｌ！ｌ整のためのストローク長はほとんど或は全然
得られず、従ってほとんど或紘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
が可能でアシ従ってより大き外信号がポテンシオメータ
１９０、ｆ９２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５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
っていない）、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な戒は零の信号を与えるよう調整
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ッタ位置に於て発
生するよう設定されると、カッタが上昇する可能性はよ
シ大きく又上昇位置ポテンシオメータ１９２のワイパは
よシ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１
９４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
を与えるぺ〈手動的に調整可能である。

上昇スイッチ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に於て位置フィードバックポテンシ
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
いずれかであシ、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。上昇スイッチ１８８が閉じられると、ポテ
ンシオメータ１９２．１９４の設定によシ指示された追
加の信号が加算回路１９６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。上昇スイッチ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シ必要とさ
れる位置へ戻される。

以上に於ては本発明を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って明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１ｍ１　ｌｂ、ｌａ、１４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
シ、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１畠、ｌｂ、ｌ　ａ、ｌａ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〜ストロ一クリンク
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〜モ一メ制御回路、２５〜増幅器、２６〜減算器、
２７〜符号変換器、２８〜ポテンシオメータ、２９．３
０〜容積形ポンプ、３２〜圧カドランスデユーサ、３３
〜供給導管、３５〜スイツチ、３６〜回路、３８〜圧カ
ドランスデユーサ、３９〜スイツチ、４２〜信号発生回
路、４３〜加算増幅器、４４〜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、５１〜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〜スケ一リング回路、１３
〜速度範囲セレクタスイッチ、７４〜校正ポテンシオメ
ータ、γ６〜減算器、１７〜増幅器、９０〜荒削シボテ
ンジオメータ、９１〜抵抗、９２〜仕上げ切削ポテンシ
オメータ、９Ｇ、９８、１００．１０２〜スイツチ、１
０５〜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〜回転送シ機
構、１１７′〜スイツチ、　１１８〜タコメータ、１１
９〜スイツチ、１２０〜校正ポテンシオメータ、１２２
〜マニユアル入力、１２４．１２５〜セレクタスイツチ
、１２６．１２８〜ポテンシオメータ、１３０．１３２
〜接点、１３４〜スイツチ、１３６〜加算回路、１３８
〜減算器、１４０〜制御装置、１４２〜モータ、１４４
〜タコメータ、１４８．１５０，１５２〜ポテンシオメ
ータ、１５６．１５８．１６０．１６２．１６４．１６
６〜セレクタスイツチ、１６Ｂ、１６９〜ポテンシオメ
ータ、１ＴＯ〜減算器、１７３〜ポテンシオメータ、１
７６〜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、１９０．１
９２．１９４〜ポテンシオメータ、１９８〜加算回路、
２０１〜符号変換器、２０２．２０４．２０６〜リレー
、２１４〜制御装置、２１６〜モータ、２１８〜タコメ
ータ、２２０〜位置フィードバック装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）切削ストロークと復帰ストロークとを含むストロ
   ークサイクルを有する往復動可能なカッタスピンドルを
   有する工作機械の制御システムにして、ある選択的に変
   化可能なストローク速度（ストロークサイクル／分）に
   て前記スピンドルを往復動させる装置と、前記スピンド
   ルの被加工物に対する送り速度を定める送り速度信号に
   直接関連したある速度にて前記スピンドルを被加工物に
   対し送る送り機構と、前記スピンドルの前記ストローク
   速度に直接関連した信号を発生しこの信号を前記送り速
   度信号として前記送り機構ヘ供給しこれにより前記スピ
   ンドルを前記ストローク速度に直接関連したある送り速
   度にて移動せしめる装置と、を含んでいることを特徴と
   する制御システム。
2. （２）特許請求の範囲第１項の制御システムにして、前
   記スピンドルを選択的に変化可能なストローク速度にて
   往復動させる装置はストロークモータと前記ストローク
   モータにより駆動されて前記スピンドルを前記ストロー
   クモータの速度に直接関連したストローク速度にて往復
   動させる装置とを含んでおり、前記スピンドルのストロ
   ーク速度に直接関連した信号を発生する装置は前記スト
   ロークモータの速度に直接関連した信号を発生する装置
   と前記ストロークモータの送り信号の選択された分数を
   前記送り機構へ与えこれによって前記スピンドルを前記
   ストローク速度に直接関連した送り速度にて移動せしめ
   る装置とを含んでいることを特徴とする制御システム。