JPS6014659B2 - 工作機械におけるステツプフイ−ド装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、工作機械において所要長さの切削鍵孔など
の工作を一挙に施さず、工具の複数回の往復動により工
作を複数回に分けて漸次に施す自動性能をもつステップ
フィード装置の改良に関する。

従前のステップフィード装置においてタイマーにより工
具の一回の送り距離を設定し、工具の往復動とともに前
記の送り距離を順次に増大する等を目的とするステップ
フィード作動を生じさせるものは公知であるが、本発明
は後記実施例に説明するように、工具を介して主軸に加
わる切削トルクの増大などをステップフィード制御手段
とし、エアー駆動手段で比較的高速に往復動する工具の
往復時における切削送りを、流量調整弁を備えるシリン
ダ室に鉄装さる往方向に移動速度を前記流量調整弁を排
油能力で制動されるピストンロッドにより制限して施す
ようにすると共に、工具の数回の往復動に基いて往復時
の切削送りが行なわれる間はピストンロッドの復動を全
く生じさせないようにして余分の距離での切削送りを行
なわず、切削加工が終了する最前進位置の検出によりス
テップフィード制御手段を無効化し、続いてピストンロ
ッドを発条により復動してーサィクルの切削加工を終了
させる構成を与えたものであって、合理化した構成をも
つステップフィード装置を提供することを目的とするも
のである。

本発明の好適な一実施例を添付図面について説明する。

１は主軸１２とピストンロッド２２を平行に配置して納
めた細長いケースであって、横断方向の隔壁２と前端の
端面板３との間を密閉できるようにしてあり、外周に翼
状の取付座胸４を一体に設ける。主軸１２はケース１の
後端部に装着されたモータ２７により駆動されるもので
、前端外周にスプラィン１３を設ける。１４は主軸１２
を摺動自由に包囲する主軸筒でＬ前記した隔壁２と端面
板３に両端を絞めた円筒８により構成されるェアシリン
ダ９の中心に隔壁２から緊密に通し、前端部に円筒８の
内面に接するピストン１５を形成し、そのピストン１５
より前側には前端部を端面板３から緊密に突出する延長
主軸筒１６を外隊めにより固定する。

主軸１２のスプラィン１３の外周には主軸筒１４及び延
長主軸筒１６の中心に位置する回転体１８を設けて、こ
れにスプライン１３に係合する内歯形の係合体１９を固
定し、前端には延長主軸筒１６の前端部内周のベアリン
グ１７を貫いて支持したテーパー軸２０を設ける。

回転体１８は後端部外周を適当な回転絶縁体２１を介し
て主軸筒１４の前端に係合する。この回転体１８は主軸
筒１４及び延長主軸筒１６とともに往復移動すると同時
に回転を主軸１２から伝達されてテーパー軸２ｏを回転
する。ピストンロッド２２は前後の両端を端面板３と隔
壁２とに油密に貫かせて回転可能に固定した円筒体１０
により構成したシリンダ室１１に前側を挿入する。

そのピストンロッド２２はケース１に設けた一方向クラ
ッチ７１に後方部を通して後端をケース１の外周に突出
してあり「ケース１には隔壁２の後側と一方向クラッチ
７１間の側部を開放して取外し可能なカバー９５を敬付
ける。ピストンロッド２２はパイプからなり、円筒体１
０の前端口から回転可能に密隊した油通路構成体５４の
内端面に設けた暁結金属板からなる櫨過板６８に前端を
係合した発条２３を中心に通し、後端に施したねじ栓２
４によりその発条２３の後端を係止する。ケ−ス１には
主軸１２の後端部に対応させて歯車室５を設けて側部に
交換窓６を閉口しその歯車室の後側に摺敷穴７を閉口す
る。

主軸１２の後端には歯車室５内において被動歯車２５を
鉄着する。ケース１の後端面には摺動穴７の周りから突
出した数本のピン軸２６によってモ−夕２７と、その後
方に配置した鯛支円板３５を固定し、麹支円板３５にキ
ャップ３８を固着する。

前記モータ２７は通常型式のものであって、その回転子
２８から突出した出力軸２９の前端を、摺敷穴７内に摺
動可能に設けたベアリングケース３１内のベアリングに
より軸支するとともに、その主動軸２９の前端に歯車室
５内に臨ませた主軸歯車３０を固定し、ベアリングケー
ス３ｉにはケース１の後端面に添って側方に突出する突
片３２を設ける。又、回転子２８の後端から聡子３３を
突出してこれを軸支円板３５の中心に摺動可能に欧めた
ベアリングケース３６内のベアリング３７により支持し
、その軸子３３には滋支円板３５より後側においてベア
リングにより回転を絶縁した円板３４を鉄める。キャッ
プ３８には中心部後側に第３，４図に示した摺動筒３９
を取付け、これに鱗方向に長い検知孔４０を設けて目盛
４１を施し、内部には基線４４を施した突部４３を検知
孔４０を鉄めて廻止めを施した指示板４２を嫉め、その
指示板４２と前記の円板３４とにベアリングケース３１
の突片３２がケース１の後端面に接するまで回転子２８
を押す加圧ばね４５の両端を掛ける。

摺動筒３９の後端にはハンドル付送りねじ４６を回転だ
け自由にして装着し、その送りねじ４６を前記した指示
板４２の中心に螺合して通す。４７は交換窓６の外側に
固定して鞠支部４８を歯車室５内に突出した歯車支持片
であって、鞠支部４８の一側に主動歯車３川こ噛合う第
１伝動歯車４９を鼠支し、その軸支部４８に通して軸支
した伝動軸５０の一端に第１伝動歯車４９に噛合う第２
伝動歯車５１を固着し、他側には主軸１２の被動歯車２
５に噛合う第３伝動歯車５２を固定する。

主動歯車３０、第１〜第３伝動歯車４９，５１，５２及
び被動歯車２５はすべて斜歯歯車とする。

また歯車支持片４７は第１〜第３伝動歯車の歯車比をか
えたものを数種用意しておいて任意のものと交換し、そ
れによって主軸１２の回転数を変える。円筒８と円筒体
１０の外周はケース１と隔壁２と端面板３とにより囲ま
れた油タンク油溜室５３とする。

円筒体１０の前端から内擁した前記の油通路構成体５４
にはシリンダ室１１の前側を構成する内端面に第５図に
詳示する吸油口５５と榎Ｅ油口６０とを開□し、吸油口
５５の内部に発条によってボールを弁座に押付けた逆止
弁５６を設け、その給油口５５は前記構成体５４の径万
向に穿った通油孔５７に蓮適する。通油孔５７の外端は
前記構成体５４の外周の環溝５８及び円筒体１０に穿た
れた開□１０ａ並びにケースーに設けられた蓮通□５９
を介して油タンク５３に通ずる（第６図）。排油口６０
は前記構成体５４の外周に形成して周方向で切込みの深
さを順次にかえた半弦形の絞り弁６１に蓮適する（第７
図）。その絞り弁６１は本発明の流量調節弁をなすもの
であって、円筒体１０に形成した紐孔６２に運通する。
紐孔６２の外側は周溝６３に通じており、その周溝６３
はボール６５と押ばね６６とを内部に設けた連絡孔６４
を介して油タンク５３に通ずる。押ばね６６に対しては
ケース１の外側から操作される調整ねじ６７を接触し、
その調整ねじ６７により押ばね６６の圧縮を加減して連
絡口６４を通る擬油のポール６５による抵抗値を変える
。前記構成体５４は前端のノプ５４ａの操作により回転
して絞り弁６１の細孔６２に接する位置を変えることに
より排出油の絞りを調整する。一方向クラッチ７１は第
８図に詳示するようにケース１に固定してピストンロッ
ド２２を挿通したスリーブ７２の内端部に保持した数個
のボール７３と、ばね７４によりシリング室１１の方向
に押される套体７５とにより構成する。

套体７５の内面にはシリンダ室１１の方向に拡がってボ
ール７３に接するテーパ７６が形成される。この一方向
クラッチ７１はピストンロッド２２をシリンダ室１１の
方向艮０ち往方向への自由移動を許容するが、復方向に
は移動不能とする。しかし套体７５をばね７４の弾力に
抗して押すときはシリンダロツド２２の復方向への移動
が自由になる。７７は主軸筒１４の後端に固鉄して叉状
部７８をピストンロッド２２の両側に懐め、かつ一方向
クラッチ７１の套体７５の先端面に対応させた制御腕で
あって、第１図の原位置では図示のとおりに套体７５を
ばね７４１こ抗して押して前記クラッチ７１を無効化す
る手段を提供する。

この制御腕７７には押圧突部７９を設ける（第１，１０
図）８川まピストンロッド２２に鉄着して叉状部８１を
主軸筒１４の両側に鮫めた係合片であって、前記した制
御腕７７が主軸筒１４とともに往方向に前進するとき、
その係合片８０もこ接触してピストンロッド２２を同方
向に連行するようにしてある。係合片８０１こは突腕８
２を設ける。（第１，１０図）ケース１の歯車室５の側
部には第１０図に示すように第１スイッチ室８３を設け
てリミットスイッチＬＳ‐２，ＬＳ‐３を取付ける。

リミットスイッチは‐２は前記したベアリングケース３
１の突片３２から第１スイッチ室８３に突出した作動ピ
ン８４により押されてオンに動作している。また第１ス
イッチ室８３には一端を制御腕７７の押圧突部７９に対
応させた摺動村８５を突出し、第９図のとおりにＬＳ‐
３の開閉御片×に対応させたもので、前記の押圧突部７
９により沼勤村８５が押されていないときはばね８６の
弾力で図の左方に移動し、リミットスイッチＢ‐３をオ
フに動作する。ケース１には係合片８０の突腕８２の作
動範囲にわたってその突腕８２を突出したドグ操作室８
７と第２スイッチ室８８とを第１０，１１図のとおりに
設け、その両室にわたって動作する摺動棒８９を設け、
摺動捧８９にはドグ操作室８７内で前記突腕８２の前後
両側にその突腕８２と衛合する第１ドグ９０と第２ドグ
９１とを固着する。

第１ドグ９０は発条２３により復方向に押辺えされるピ
ストンロッド２２の係合片８０‘こ設けた突腕８２が衛
合して前記ロッド２２の後退位置を決定する要素をなし
、第２ドグ９１はテーパー軸２０にチャック２０ａを介
して取付けた工具（ドリル）９６の最前進位置を決定す
るものであるから、これらを摺動棒８９上で移動調整が
できるようにする。摺動棒８９には第２スイッチ室８８
内でリミットスィッチは−，に対応する力ム９２を固定
する。ＬＳ‐，は第１２図に示すように常開接点ａと常
開接点ｂとをもち、カム９２により開閉制御片×を押さ
れたときは接点ａを開き接点ｂを閉じる。ドグ操作室８
７にはカバー９３を設け、それに長孔９４を形成してそ
の孔縁に目盛を施す。第１、第２ドク１９０，９１は長
孔９４から移動調整を施すことができる。前記実施例の
作用を第１２図の結線図を参照して説明する。

第１図のとおりに主軸筒１４が原点に停止し、かつピス
トンロッド２２が最後退位層にあるとき第１２図のスタ
ートスイッチＳＴを押すとＩＪレーＣＲ，が作動してＢ
‐，の常閉接点ａを介挿した保持回路と、モータ回路に
接点を挿入したりレーＣＲ３の回路を開路し、同時には
３，比２を並列に介挿したりレーＣＲ２と加圧空気送給
切換弁の駆動ソレノィドＳＯＬを駆動する。

このためモータ２７が起動し、同時にェアシリンダ９に
対しピストン１５と主軸筒１４を前進方向に往動するよ
うに加圧空気を送給するから、主軸筒１４は制御腕７７
がピストンロッド２２の係合片８０に衝き当るまでピス
トン１５の速度で急速往動し、その衝合のあとはシリン
ダ室１１に吸込まれた油が磯油口６０及び絞り弁６１を
通って油タンク５３に排出される量により制動されて切
削送切こ変化する。そのころには工具９６が加工物に接
触して鍵孔をはじめるので主軸１２の切削トルクは次第
に増大し、加圧ばね４５に設定した圧力を超えると、斜
歯の第１伝動歯車４９と主動歯車３０との間に軸方向の
滑合いを生ずる。しかし第１伝動歯車４９は軸方向に移
動不能されているので主軸歯車３０が出力麹２９及び回
転子２８を伴って加圧ばね４５の弾力に抗する方向に移
動する。このためベアリングケース３１も同じ方向に移
動し、突片３２の作動ピン８４によるＬＳ‐２の押圧を
解除してオフに動作させる。他方、主軸筒１４及び制御
腕７７が前記のように往方向に前進すると押圧突部７９
による摺動杵８５の押圧が解除され、ばね８６により押
し出されて、駆動敷ソレノィドＳＯＬの駆動のすぐあと
でＬＳ−３をオフに作動しているから、前記のようには
‐２がオフに作動すると同時にリレーＣＲ２及び駆動ソ
レノィドＳＯＬが非駆動となり、加圧空気切換弁に切操
作動を生じてェアシリンダ９にピストン１５を復方向に
押戻す加圧空気の送給をする。モータ２７はそのときに
も回転したままであるので主軸１２及び回転体１８によ
り工具９６が回転しながら鏡孔から抜ける方向に移動す
る。このため主軸１４のトルクは直ちに低下し、回転子
２８等の僅かな前進でＬＳ‐２がオンの動作に戻る。し
かしそのときにはリレーＣＲ２が前記のとおりに非駆動
になっているから、同リレ−の接点と直列に結線したＬ
Ｓ‐２は駆動ソレノィドＳＯＬを駆動しない。上記のよ
うに加圧ばね４５、作動ピン８４、リミットスイッチＬ
Ｓ‐２，ＬＳ‐３等は、主軸１２に加わる切削トルクが
所定値に達する毎に主軸筒１４を復動させ且つその復動
途中で再び主軸筒１４を往動させるステップフィード制
御手段の一例をなすものである。

他方一方向クラッチ７１は制御腕７７が原点から前記の
とお物こ前進すると同時に套体７５の押圧を解除されて
第８図のとおりにテーパ７６によりボール７３を押圧す
るからピストンロッド２２の前進（往動）は許すが後退
（復動）を阻止する態勢になり、前記のように工具９６
とともに主軸筒１４と制御腕７７とが後退（復動）して
もピストンロッド２２は発条２３の作用で後退すること
なく停止して係合片８０を少し前進位置に停止させる。

主軸筒１４は原位置に戻るすぐ前側で揺動杵８５を押し
、偽‐３をオンに動作させてリレーＣＲ２、駆動ソレノ
ィドＳＯＬを駆動し、再びピストンロッド、主軸筒１４
等を往方向に前進させて制御腕７７が前記の前進位置の
係合片８０に衝き当るまでピストン１５の速度で前進し
、係合片８０に衝き当ってから再び前記のようにシリン
ダ室１１の油の排出速度に従う制動を受けて切削送りと
なる。その位置は工具９６が加圧ばね４５に設定したト
ルクを超えて後退した鏡孔の奥端に該工具９６が再び衝
当った位置であり、こ）で再び鎖孔をはじめ、切削トル
クが設定値以上になると再び復方向に後退し、その後は
前記の前進と後退とを繰返して順次に鎖孔を深くし、鏡
孔を所要深さまで形成して主軸筒１４が往動最前進位置
にきたときにピストンロッド２２の係合片８０‘こ設け
た突腕８２を第２ドグ９１に衝き当てて摺動棒８９を前
進方向に移動し、ＬＳ−，の常開接点ａを開いて最前進
位置を探知し、リレーＣＲ，，ＣＲ２、駆動ソレノィド
ＳＯＬの何れをも非駆動にする。それと同時に常閉接点
ｂが閉じられ、リレーＣＲ３の駆動リレーＣＲ，の接点
に代って維持してモータ２７の駆動を継続する。前記の
駆動ソレノィドＳＯＬの非駆動と共にェアシリンダ９に
よりピストン１５が最終的に後退方向に復動するが、こ
のときにはＬＳ‐２，山‐３が前記に準じてオンになっ
ても、駆動ソレノィドＳＯＬは駆動されず、主軸筒１４
が原位置まで戻り制御腕７７により一方向クラッチ７１
の套体７５を押してクラッチ作用を無効にする。

このためピストンロッド２２がはじめて発条２３の弾力
で後退復動し、突腕８２により第１ドグ９０を突いて摺
動榛８９をカム９２が第２スイッチ室８８の内壁に係合
するまで後退させ、カム９２をＬＳ‐，から外す。この
ため常閉接点ａがオンに戻り、常開接点ｂはオフになり
、リレーＣＲ３を非駆動にしてモータ２７を停止し〜サ
イクルの工程を完了する。ピストンロッド２２は第１ド
グ９０‘こより原点を規定される。第１３図は前記のス
テップフィード作動を図解した線図であって、細い線は
ェアシリンダのピストン１５の速度による早送りと早戻
し、太い線はピストンロッド２２により送りの速度を制
限した切削送りを示す。

ＬＳ‐２は各段の切削りを早戻しに転換する信号部材、
ＬＳ‐３は早戻しを早送りに転換する信号部材、瓜−，
は最後の切削送のとき最終前進位置から原位置までの早
戻いこ転換する信号部材であり、それらの作動は既に説
明したとおりである。本発明は前記実施例の説明によっ
ても明らかであるように、主軸筒の早送り、早戻しの滋
線方向への往復動をェアシリンダの如きェァ駆動手段で
行なわせ、早送りから切削送りへの変換をシリング室に
一部を蕨袋されて流量調節弁の排油能力に従う速度で往
方向に移動するピストンロッドへの主軸筒の直接的係合
で制御するものであって、そのピストンロッドには復動
を急速に生じさせる発条を作用させているが、主軸節の
最前進位置が検出されるまでは一方向クラッチにより後
退復動を拘束するから、切削送りを主軸筒の往方向で第
１３図に示すように段状に制御して重複を避けることが
でき、これによって切削送りの時間的浪費損失を防止で
きる。

また、主軸筒の切削加工最前進位置の検出はステップフ
ィード制御手段による往動から復動への方向転換と無関
係であるため、例えば旨鏡孔の深さを一定にする等の制
御も自由になり、その最前進位置からの主軸筒の復動の
ときはステップフィード制御手段を無効にして原位置に
戻らせかつその復帰とともに一方向クラッチを無効にす
るものであるため、このときはじめてピストンロッドが
発条の作用で源位置に復動してステップフィード装置の
サイクル動作を完全にする。以上の如く、一方向クラッ
チと、発条とでピストンロッドの往動と復動が制御され
るので電磁バルブ等の制御装置は必要でなく、その他装
置全体を、主軸筒の長さ方向だけに所要の長さをもつよ
う小型に、かつ簡潔に構成できる等の諸効果をもつ。

【図面の簡単な説明】

添付図面は本発明の一実施例を示し、第１図は主軸筒１
４を原位置にした状態の縦断側面図、第２図は主軸筒１
４が早送りから切削送りに変わる状態を示した縦断側面
図、第３図は摺敷筒３９の拡大側面図、第４図は摺動筒
３９等の拡大切断平面図、第５図はシリンダ室１１の先
端部分の拡大縦断側面図、第６図は第５図Ａ−Ａ線断面
図、第７図は同Ｂ−Ｂ線断面図、第８図は一方向クラッ
チ７１の拡大縦断側面図、第９図は第１スイッチ室８３
の部分の側面図、第１０図は第１スイッチ室８３とドグ
操作室８７及び第２スイッチ室８８の部分を切断した平
面図、第１１図はドグ操作室８７と第２スイッチ室８８
の一部の一部切欠側面図、第１２図は結線図、第１３図
はステップフィード作動線図である。 １→ケース、２→隔壁、３→端面板、９→ェアシリンダ
、１１→シリング室、１２→主軸、１４→主軸筒、１５
→ピストン、１８→回転体、２２→ピストンロッド、２
→発条、２７→モータ、５３→油タンク、ｒ５４→油通
路構成体、５５→吸油口、５６→逆止弁、６０→鱗油口
、６１→絞り弁、７１→一方向クラッチ、７３→ボール
、７４→ばね、７５→套体、７６→テーパ、７７→制御
腕、８０→係合片、８２→突腕、９６→工具。 第１図第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図 第８図 第９図 第１０図 第１２図 第１３図 第１１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一端に工具を有する主軸を回転可能に支持し、機枠
   に往復動可能に支持された主軸筒と、その主軸筒をその
   軸線方向に往復動させるためのエアー駆動手段と、前記
   主軸筒の軸線と平行に配置されたシリンダ室と、そのシ
   リンダ室に往復動可能に装着されたピストンロツドと、
   そのピストンロツドを常に復動方向に復動させるための
   復動手段と、前記ピストンロツドに一端が固定され他端
   が前記主軸筒近傍に延び前記主軸筒の往動時にその一部
   と係合可能な係合片と、前記シリンダ室とそのシリンダ
   室に供給される油を貯える油溜室との間に配置された流
   量調節弁及び逆止弁を含み前記主軸筒の一部と係合片と
   の係合に基づく前記ピストンロツドの往動時にその移動
   速度を制限して前記主軸筒に切削送り運動を付与し、前
   記ピストンロツドを復動手段の作用により急速に復動さ
   せ得るようにしてなる送り制御手段と、前記ピストンロ
   ツドの往動方向への移動を許容し復動方向への移動を阻
   止する一方向クラツチと一つの切削加工を複数回にわけ
   て行うように前記主軸筒を往復動させるためのステツプ
   フイード制御手段と、前記主軸筒の切削加工最前進位置
   の検出信号に基づいて前記ステツプフイード制御手段を
   無効化すると共に前記主軸筒を復動させるための手段と
   前記主軸筒への最前進位置検出信号若しくは前記主軸筒
   の原位置への復帰に基づいて前記一方向クラツチの作用
   を無効化するための手段とを設けてなる工作機構におけ
   るステツプフイード装置。 ２ 前記ステツプフイード制御手段は主軸に加わる切削
   トルクが所定値に達する毎に前記主軸筒を復動させ且つ
   その復動途中において発せられる信号に基づいて再び前
   記主軸筒を往動させるように構成されていることを特徴
   とする前記特許請求の範囲第１項に記載の工作機械にお
   けるステツプフイード装置。 ３ 前記一方向クラツチは前記主軸筒が原位置に復帰し
   た時前記主軸筒に設けられたクラツチ解除部材によって
   その作用を無効化されるようにされていることを特徴と
   する前記特許請求の範囲第２項に記載の工作機械におけ
   るステツプフイード装置。