JPS62124853A - 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よシ担持されている種々の異な
った機械に適用されてよい。

かかる機械の一例は、Ｔｌ　ａｋｏ　ｒ及びＨａｇｅｌ
ｔｉｎｅ　　ｉｃ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〕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
はかかる歯車形削り盤と見なされておシ、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Ｋよ勺、リンク、ラック及びビニオン々ど
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
生が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
）被加工物に対し適当外位置にカッタスピンドルのスト
ロ一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シ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、などがある。従って本発明のよ
シ詳細か目的は、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調整可能である
。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）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
る高い値にて始まシ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９率を与えることに
よシ深さ送υ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
ドルが遠隔の電気入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
ルを有する工作機械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１ｎｆ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カ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忙あシ、又スピン
ドルの復帰速度を最大設計復帰速度Ｋまで或はこれへ向
けて増大しこれＫよυ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μｍり中にのみ、ストロークモータの連間
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り率が切削条件が普通容易で
ある深さ送ｐの初めの段階に於ては高く、又切削条件が
通常よυ困難である切削位置の深さに切削が接近すると
深さ送り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にある。

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りスピンドルを
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。と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ｔ！ｌＡｌ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りカッ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り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Ｔ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アル。サー
ボ弁９はストロークモータ１０に！り回転毎Ｋｆ−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５０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丈−ホ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シ盤の部材とし
て見なされておシ、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、回転速シモータ１１６によシ
駆動される回転送り駆動機構１１７と深さ送シモータ１
１６により駆動される深さ送り機構１６７との何れか或
はその両方によシ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
の作動によりカッタの中心軸線は被加工物の中心軸線へ
向けて或はこれよシ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図の残シの部分は制御シ
ステムそれ自身を示している。全制御システムはＡＸＢ
ＸＣ，ＤＸＥにて全体的に図示された多数のよシ小さ々
相互に関連するシステム或はサブシステムより成ってい
る。システム入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（ストロー
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シ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ＢＫて図示されたシステムは液圧制御システムであ
シ、このシステムは実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
要な値を越えま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護する働き
をなす。

システムＣは回転送り機構１１７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１、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υ一定の送υ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、回転送シのみであろうと
深さ送りのみであろうと或は回転及び深さ送シの組合せ
であろうとも、全速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に維持する
よう表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
物に対するカッ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。

ストローク速度制御 カッタスピンドル及びカッタ６のストローク速度は、手
動的に調整可能なストローク長にて又いくりかの異なっ
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９１インチ（２，５
４０）の最小ストローク長と８インチ（２０，３２ｍ）
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の選択され
た一つを与えるよう手動的に調整可能でちゃ、その速度
比とは２：１，３：１．４；ｌ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炊第１図に於て符
号人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υ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：ｌの復帰速度比を与えるよう調整されると、三つの
スイッチ１４．１γ、３９は同様にその２：１の比の位
置に手動により設定される。

同様Ｋ１４々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１２．１３．１５（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）によシ制御シ
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（ＩＬ２４α）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（１５，２４
ｅｓ）のストローク位置に設定される。

スイッチ１７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ＭＰ８
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
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
によシ与えられる。任意の特定のストは−り速度につい
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く
ついてはその速度が小さい。かくして長いスト冒−り長
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
いてストロ一り長設定が増大されると信号ＳＭＲが増大
するよう釦なっている。

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ＭＰＳ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ＳＭＨがＭＰＳよりも大きいと
ＭＰＳに等しい出力信号ＳＭが増幅器２５よシ発生され
る。との信号ＳＭは真に可能な最大ストローク速度を郭
定する信号であ夛、以上の説明よシこの信号ＳＭは信号
ＢＭＲより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８Ｍよシ引出される。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当に調整することによ〕スミ
つの関連するスイッチの一つを選択的に閉じることＫよ
〕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ッチ１Ｂは開かれ、選択
され九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２
４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Ｓ
ＳがＳＭＨに等しい場合を除けば、信号５ＳｉＣ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
度以下でアシ、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
ーク速度をこのように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２６によシ信号ＳＳと比較され、
減算器２６により８ＭＢ　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よフ
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ＳＳであるよう圧されている。しかじカッタの復帰ス
トローク中にはカム２日は、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８Ｓ１（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２Ｂ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ローク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）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によシ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訃り、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ｌ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ューサ３２Ｋｘ夛検出される。こ
の対応電圧はストロークモータ１０によシ駆動されるス
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）ｏ−り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ＰＬ　　が発生さ
れる。回路３６がＰＬ電圧信号を増大してＰＬよ）も僅
かに高い出力信号（ｐ、　＋　ｃｐ、　）を発生する。

圧カドランスデューサ３Ｂ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Ｐ６を発生する。

手動的にｖ４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４
４の出力よシ引出された電圧Ｖであシ、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
れ又スイッチがよ）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々最
小圧力を示す信号＜３＋’ｌ）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。乙の最小圧
力決定信号（ｕ−４−ｖ）は、減算器４６、ダイオード
４Ｂ、加算器５０、符号変換器５１よシ成る加算及び増
＠回路４５によ多信号（ＰＬ　＋　ＣＰＬ　）と組合さ
れる。減算器４６の出力ｔｉ（Ｈ＋Ｖ　）　　（Ｐｃ＋
ＣＰｔ、　）　テア；ｂ。　モジ（Ｈ＋Ｖ　）　カ（Ｐ
ｃ、　＋ＣＰｔ、　）　ヨ’）　４大！　イト、減算器
４６の出力は正であシ、ダイオード４８により信号（Ｐ
ｘ、　＋　ＣＰｓ、　）を加算する加算回路５０へ通さ
れル、　モジ（Ｈ＋Ｖ）カ（Ｐｔ、＋ＣＰｔ、）よりも
小チイと、如何なる信号も加算器５０へ通されない。従
って符号変換器５１の出力は信号ｐ／、である。もＬ　
（ＰＬ　＋ＣＰｘ、）　カ（Ｈ＋Ｖ　）　Ｊ：　ｔ）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）Ｋ等しくなる。−万もしく　
ＰＬ＋ＣＰＬ　）　２＞Ｅ　（Ｈ＋Ｖ　）　ヨ’）　４
大ｔｋ　ケレＩｄ、Ｍ号Ｐ’＋ｓは（ＰＬ　＋　ＣＰＬ
）に等しくなυ、これＫよシボンプはその供給圧力を（
ＰＬ　＋　ＣＰＬ）に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シも僅かに大きな
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模様を
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。

以上の説明より、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う作動し、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。この保
護回路は信号（ＰＬ　＋　ＣＰＬ）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５Ｂを経て加算回路２２へ送られ、ここでその信号は
ａ！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たスト
ローク速度制御信号が発生され、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（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シ保護するためくい減算器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Ｐｆｆと比較
し、信号Ｐ１１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
故障或は不充分々液圧よル保護する。又この回路は、供
給圧力がポンプ３０によシ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Ｋ
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に含まれている
。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によフ、実際の切削力に直接関連づけら
れた信号（ＰＬ＋ＣＰＬ）と比較される。もしく　ＰＬ
　＋　ＣＰＬ）がＦＭよシも大きいと信号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
て回転送）制御システムよｐ或は接点２１２を経て深さ
送９制御システムよシ引出された送シ信号Ｓｙとスケー
リング回路Ｔ１に於て組合わされ、過負荷出力信号ＥＬ
が発生される。スケ−Ｓｒ リング回路７１は関数”Ｌ＝ｒ　（ここにＣ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デと
を組合わせる乗算器である。信号Ｅ、は回転送シ駆動シ
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
〕の何れか或はその両方を低減し、これによＩＪ際の切
削力を回路６６によ）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６６１Ｃよシ設定された最大
限界値を越える力らば、回転送シ或は深さ送りの何れか
或はこれらの両方（その時それらの何れかが使用されて
いる〕が送り率を低下するよう修正され、これにより工
具がよシ小さなチップを発生するようＫＬ、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
なっている。

回転送シ制御 符号Ｃにて全体的に図示された回転速〕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よシ引出され校正ボテンシオメータ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
レクタスイッチ７３を経て荒削夛ポテンシオメータ９０
及び固定抵抗８１を餞て仕上げ削９ポテンシオメータ９
２へ通される。速度範囲セレクタスイッチ７３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７３によ
）荒削〕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、よシ仕上
げ削ル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
かれるととくより選択された荒削シ回転送力信号が点９
４へ通され、仕上げ削夛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〕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が開かれることくより点１０４
へ通される。他方もし機械が同時に深さ送シされて作動
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、これによシ低減された値の回転送シ信
号が低減された送夛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υそ一ドにて作動されてい
る表らば、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が閉り、うれマニュアル
スイッチ１０Ｂが開かれ、この時の切削力が回路６６に
よりプリセットされた値を越えている場合には減算器Ｔ
６に於てスケーリング回路７１の出力信号Ｅｘ、　Ｋよ
シ信号は低減される。

減算器７６の出力は逆送り方向或は前進速υ方向を検出
するスイッチ１１２を餞て回転速９モータ制御回路１１
０へ通される。この場合増幅器ＴＩは符号変換器である
。もし手動の回転送り制御が必要力場合には、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１０Ｂが閉じられポテンシオメータ１１４のワ
イパが手動的Ｖｃｖｒ４整される。制御回路１１０は関
連するタコメータ１１Ｂ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。回転送夛
はスイッチ１１１′及び１１９によル開始されたり或は
停止されたシし、スイッチ１１９が閉じられスイッチ１
１１′が開かれて送シは開始し、スイッチ１１９が開か
れスイッチ１１７′が閉じられて送夛は停止する。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ＥＬが発生されていない場合には、増幅器１６へ供
給される選択された信号は究極的にタコメータ４４よフ
引出されたものであるので、ストロークモータの速度次
第であシ、従ってストａ−り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Ｑ−りごとく得られる
仁とが理解されよう。

深さ送シ制御 深さ送や（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
転送りとがプリセットされた送夛率にて同時に行なわれ
、往復動するカッタ６はそれぞれの送シ率によシ決定さ
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シ率と遅い回転送り
率とを使用するこ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ｐ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ぺ〈被加
工物が更Ｋ　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図に於て符号りにて全体的に図示された深さ送シシ
ステムのための主制御信号は、校正ポテンシオメータ１
２０を経てタコメータ４４よシ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１
２２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ってもよい。マニュアル人力１２
２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半制御信
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
より随意に選択可能な二つのポテンシオメータ１２６．
１２８によシボテンジオメータ１２０のワイパより引出
される。送り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り信号を線１３１上に
与える丸めに使用され、プリセットポテンシオメータ１
２８及び接点１３２は仕上げ削シ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夛率信号は、深さ送シモータを制
御するために（この場合送シはカッタの位置Ｋかかわ９
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Ｋつれてその値が減少す
る。基礎深さ送夛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
さ送シ信号は加算回路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によシ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ＥＬ
Ｋよシ低減される。信号ｇ、は切削力限界セレクタ６６
及びスケーリング回路７１１Ｃ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シ、従って減
算器１３８に於ては信号ＫＬは加算回路１３６よシ供給
された深さ送シ信号よシ減算されて深さ送シ率が低減さ
れ、これＫより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の出力は深さ送シ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を有するモータ１４２を制御する。

モータ１４２は位置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
６９の出力は深さ送シ制御装Ｒ２１４へ通される。この
深さ送シ制御装ｆｔ１２１４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２１
８を有する深さ送シモータ２１６を駆動する。

モータ１４２の作動によ〕ポテンシオメータ１６９のワ
イパ位置が変化する。これにより深さ送シ制御装置２１
４へ供給される従って深さ送＃）運動を発生するモータ
２１６の回転に対応する誤差（指令）Ｍ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ｆ
ｉ１２２０の出力が変化される。

可変深さ送シ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１４６．１４８．１５０．１５２を含ん
でおシ、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１５６〜１６６をＪ当に組合わせて開いたシ閉
じたシすることによシ選択され且つ点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。位置フィードバックポテンシオメータ１６８
は位置入カポテンジオメータ１６９のワイパと同時に深
さ送りポテンシオメータ駆動モータ１４２により躯動さ
れるワイパを有しており、これによシボテンジオメータ
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は全て線１３１か
らの基礎深さ送り信号により作動され、従って増分サブ
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夛信
号が荒削り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１２８へ転換されることによシ或
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
信号でちゃ、この信号は実際のカッ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
号はカッタがある選択された終端位置よｐ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瀘少しカツタが前
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縁の傾斜はポテンシ
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力
率にて送られ、深さ送υ率はカッタがその終端位置に接
近するにつれて減少し、終端位置に於る送力率は線１３
１上の基礎送シ率信号により示される如き基礎（非増分
）送力率である。

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１
７６の出力はかかる目的で接点１７９を作動する深さ送
シ終局リレー１７８へ供給される。かくしてカッタの深
さ送り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、リセット人力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
可前々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当
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
上昇するた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によシ行なわれる。同期駆動装
置１８０はソレノイド１８２によル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。位置フイードバツクボテンシオメータ１８４
は同期駆動装置１８０によ）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Ｏ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１９
２と連結された切削ストローク位置ポテンシオメータ１
９０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く応じて変化す
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
ってほとんど或は全熱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、よシ広い範囲の調整が可能であり
従ってよシ大きな信号がポテンシオメータ１９０．１９
２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
方のワイパが下刃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
っティ々い）、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或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−っ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
、上昇可能か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！／！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の出力よシ減算される。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
いずれかでおり、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。上昇スイッチ１８８が閉じられると、ボテ
ンシオメー７１９２．１９４の設定により指示された追
加の信号が加算回路１９６内に於て切削ストローク位ｔ
ａ号に加えられ、スピンドルの位置が上昇信号によシ必
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１１、Ｉｂ、Ｉｅ、ｌａ図はそれぞれ完全な図面の一
部分であシ、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１ｍ、ｌｂ、ｌａ、ｌａ図が互イ［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〜モ一タ制御回路、２５〜増幅器、２６〜減算器、
２１〜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、７３
〜速度範囲セレクタスイッチ、７４〜校正ポテンシオメ
ータ、７６〜減算器、７７〜増幅器、９０〜荒削夛ポテ
ンシオメータ、９１〜抵抗、９２〜仕上げ切削ポテンシ
オメータ、９６．９Ｂ、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−スイッチ、１２０〜校正ポテンシオメータ、１２２
〜マニニアル入力、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、１５６．１５Ｂ、１６０．１６２．１６４．１６
６〜セレクタスイツチ、１６Ｂ、１６９〜ボテンシオメ
−／、１７０〜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〜タブメ
ータ、２２０〜位置フィードバック装置

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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工作機械の制
   御システムにして、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
   ストン室を与える装置を含み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前記ピ
   ストン室内の圧力に直接関連した電気的負荷圧力信号を
   与える装置と、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
   る場合に前記機械の作動を修正して前記スピンドルの加
   工ストローク中前記工具により被加工物上に及ぼされる
   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ある値に復帰せしめるよう作動
   する装置と、を含んでいることを特徴とする制御システ
   ム。 （２）特許請求の範囲第１項の制御システムにして、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装置は前記工具を被加工物へ送
   るべく被加工物に対し相対的に前記スピンドルを送る手
   段と前記負荷圧力信号が前記加工力限界信号を越える場
   合に前記被加工物に対する前記スピンドルの送りを低減
   する制御手段とを含んでいることを特徴とする制御シス
   テム。 （３）特許請求の範囲第２項の制御システムにして、前
   記スピンドルを前記被加工物に対し相対的に送る手段は
   前記スピンドルと被加工物とをそれぞれの軸線の周りに
   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
   制御システム。 （４）特許請求の範囲第２項の制御システムにして、前
   記スピンドルを前記被加工物に対し相対的に送る手段は
   前記スピンドルの軸線を被加工物の軸線へ向けて或いは
   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
   特徴とする制御システム。