JPH077082Y2 - 往復移動体のストローク制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本考案は往復移動体のストローク制御装置に関し、たと
えば、ねじ立て工作機械の往復動作の制御に適用され
る。

「従来の技術」 この種の制御装置は、往復移動体の位置を簡易なエンコ
ーダにより検出し制御するものが多い。たとえば、ねじ
立て工作機械では主軸の正転及び逆転に機械的に同期し
て主軸クイル送りの前進及び後退を行う機構になってい
る。ストロークの制御は、主軸を正転起動した後エンコ
ーダから発生するパルス数をカウンタ等で数え、パルス
数が所定設定値になったときに主軸を正転から逆転に切
換え原点まで戻す制御が行われる。

従来のこの種の装置は、制御のために最も重要な検出器
であるエンコーダは主軸ヘッド内に組み込まれ、カバー
体で覆われているものであった。そして、エンコーダの
パルス信号の発生状態を表示するLED（発光ダイオー
ド）はエンコーダと一体となったエンコーダ基板上に設
けられていた。このため、エンコーダの動作確認及び調
整の際はカバー体を取外して行っていた。

「考案が解決しようとする課題」 しかしながら、カバー体を取外しエンコーダ基板上のLE
Dを目視しながら調整確認を行うのは大変面倒であると
いう問題点があった。特に、長年使用している間に、エ
ンコーダのフォトセンサ部に油や塵芥が付着し作動不良
になることがある。機械が動作不良を生じたときに、エ
ンコーダが原因か否かを確認する必要があるが、カバー
体を取外し調べるのは大変面倒であった。

本考案は上記の問題点に鑑みなされたものであり、その
目的とするところは、通常の機械の制御に用いる操作パ
ネルを利用してエンコーダからの信号の確認が容易にで
きる装置を提供することにある。

「課題を解決するための手段」 上記の目的を達成するため、本考案では、モータの正逆
転によって一定範囲内の任意のストロークの往復動が行
われるようにされた往復移動体と、その往復移動体に連
動する部分に設けられた往復移動体の所定移動距離毎に
パルス信号を出力するエンコーダと、指令移動量等の指
令を入力する複数の入力キーと前記往復移動体のストロ
ーク量等を表示可能なデータ表示器とを有する操作パネ
ルと、前記入力キーによって入力された指令に従い前記
エンコーダからのパルス信号を検出して前記モータを制
御するモータ制御手段と、を備える往復移動体のストロ
ーク制御装置において、前記複数の入力キーからの所定
の指令入力を判別する判別手段と、その判別結果に従い
前記データ表示器の表示を切替え、データ表示器に前記
エンコーダのパルス信号の現在の発生状態を表示させる
エンコーダ信号表示制御手段と、を備えることを特徴と
する往復移動体のストローク制御装置が提供される。

「作用」 上記のように構成されたストローク制御装置では、入力
キーによって所定の指令入力を入力することにより、表
示モードが切換えられ、データ表示器にエンコーダから
のパルス信号がそのまま表示される。従って、操作パネ
ル上のデータ表示器の表示によりエンコーダの信号の発
生状態が正常か否かを容易に目視し確認することができ
る。

「実施例」 本考案の実施例について図面を参照し説明する。

第１図は本考案が適用されるタップ盤の外観を示す斜視
図である。

基台１に直立する支柱２に、本体ユニット３がハンドル
４により昇降自在に取付けられている。本体ユニット３
は主軸ヘッド５と主軸モータ６からなり、Ｖベルト７に
より連結駆動される。主軸モータ６には誘導モータが用
いられ、４極/8極の極数変換により回転数の変更が可能
であり、正逆転可能である。また、駆動プーリ８及び主
軸プーリ９へのＶベルト７の掛け変えにより主軸10の回
転数を３段階に選択できる。主軸10の先端にはタップチ
ャック30が取付けられる。

主軸ヘッド５には、主軸プーリ９の回転に従動する機械
的連動機構が組み込まれ、主軸モータ６の正転に従って
主軸10をタップ送りし、逆転に従ってタップ戻しをす
る。タップ送りのピッチは替歯車の交換により行う。

主軸プーリ９内には主軸駆動クラッチ11が組み込まれ、
ねじ立て時に過度のトルクが発生した時に空転して機械
を保護する。さらに主軸ヘッド５には送り安全クラッチ
12も組み込まれ、主軸10の軸方向（送り方向）に過度の
推力が発生した時に空転し機械を保護する。また、送り
安全クラッチ12の近傍には回転エンコーダ60が組み込ま
れ、主軸10のストローク位置を検出するようにしてい
る。

主軸ヘッド５の正面には操作パネル15が設けられ、加工
データの入力、動作の選択等が指令される。また本体ユ
ニット３の左側方には制御パネル16が設けられ、操作パ
ネル15からの指令及び回転エンコーダ60からの信号に従
って主軸モータ６の正，逆回転，停止，極数切換等の制
御を行う。この制御にはマイクロコンピュータが用いら
れる。

第２図は主軸ヘッド５内の機械的連動機構を示す斜視図
である。第３図に示す縦断面図及び第４図に示す横断面
図を併せ参照し説明する。

主軸ヘッド５の機枠21に、駆動軸22が軸受23により垂直
方向に回転自在に支承されている。駆動軸22の上軸端に
は主軸プーリ９が主軸駆動クラッチ11を介して取付けら
れている。主軸駆動クラッチ11の作動トルクは調整ナッ
ト24により調整可能である。駆動軸22の中程には主軸駆
動広幅歯車25が固着され、下軸端にはウォーム26が固着
されている。

機枠21には、主軸クイル筒27が昇降自在に支承され、そ
の主軸クイル筒27内に、主軸10が軸受28により回転自在
に支承されている。主軸クイル筒27は回転せず、主軸10
のみが回転可能であり、主軸10は主軸クイル筒27に従っ
て昇降する。主軸10の上軸端には主軸歯車29が固着さ
れ、前期主軸駆動広幅歯車25に噛合して回転駆動され
る。主軸10の下軸端にはタップチャック30が取付けられ
る。

主軸クイル筒27の外側面にはクラッチ31が形成され、機
枠21に水平方向に支承されたピニオン筒32のピニオン33
と噛合する。主軸クイル筒27の内部には、ピニオン33と
ラック31とのバックラッシュを除去するスプリング34が
介挿されている。

前期駆動軸22下端のウォーム26と噛合するウォームホイ
ール35は第１の回転軸36に固定されている。第１の回転
軸36は軸受37により回転自在に水平方向に機枠21に支承
され、その軸端が機枠21の左側方に突出して、第１の替
歯車41が取付可能である。第１の替歯車41と噛合する第
２の替歯車42は第２の回転軸43に固定される。第２の回
転軸43はピニオン筒32を貫通し機枠21の右側方に突出
し、送り安全クラッチ12を介して、その回転をピニオン
32に伝える。送り安全クラッチ12とピニオン筒32とはピ
ニオンピン44により連結されている。第２の回転軸43は
２つの軸受45,46により機枠21及びピニオン筒32に支承
され、ピニオン筒32は軸受47,48により機枠21に支承さ
れている。ピニオン筒32の中程外周にはピニオン33が形
成され、前記主軸クイル筒27のラック31と噛合する。

従って、前記２つの替歯車41,42を選択交換することに
よりタップ送りのピッチが決定される。また、送り安全
クラッチ12の作動トルクは、クラッチ調整ねじ49により
加圧スプリング50の付勢力を変えることにより調整され
る。替歯車41,42及び送り安全クラッチ12はそれぞれカ
バー体51,52,53により覆われている。

エンコーダ60について説明する。主軸クイル筒27を昇降
させるピニオン筒32の右筒端には、エンコーダ円板61が
固定され一体に回転する。エンコーダ円板61は主軸10の
クイル送り位置を検出するための部材であり、第５図に
も示す様に、円周上に多数の検出透孔62が設けられてい
る。そして、エンコーダ円板61を挟むように、発光ダイ
オードとフォトトランジスタからなるエンコーダ検出器
65が機枠21に固定され、検出透孔62の通過を検出する。
エンコーダ円板の多数の検出透孔62は、その円周上の角
度ピッチが主軸10の0.5mmの移動に相当するように形成
されている。また、主軸10の上昇端である原点位置を検
出するための一つだけの原点検出透孔63が設けられてい
る。エンコーダ検出器はＡ相検出,B相検出及び原点検出
の３組のフォトセンサを内蔵している。Ａ相検出フォト
センサとＢ相検出フォトセンサとは互いに検出透孔62を
相対的に1/4ピッチずれた位置で検出し、エンコーダ円
板61の回転方向（主軸クイル送りの方向）を判別できる
ようにしている。また、原点検出フォトセンサは原点用
の検出透孔63のみを検出する。これら、エンコーダ円板
61及びエンコーダ検出器65により主軸10のストローク位
置を検出するエンコーダ13を構成している。

第６図は操作パネル15を示す正面図である。操作パネル
上部に配設された電源入切キー71,72は電源の投入，遮
断を行うランプ付のキーである。非常戻しスイッチ73
は、このスイッチ73を押すことによって加工中であって
も直ちに加工を中止し、主軸10を逆転しながら原点位置
に復帰させるスイッチである。その下方には、アラーム
表示ランプ74とデータ表示器75が配設されている。デー
タ表示器75は４桁の７セグメントからなるドット付の表
示器であり、ストローク量等を表示するのに用いられ
る。

モード設定のためのキーとして、データ設定モードキー
76,外部起動モードキー77,寸動モードキー78,単動モー
ドキー79及び連続モードキー80の５つがあり、これら76
〜80はいずれもランプ付のキーである。また、データ設
定用のキーとして、表示データを選択する移動量表示キ
ー81,加工数表示キー82,外部出力表示キー83,データを
加減するデータ増加キー84及びデータ減少キー85を備え
る。各表示キー81〜83はランプ付である。さらに、設定
されたモード及びデータにて運転を開始させる起動キー
86が下方に配設されている。

第７図は制御回路を示すブロック図である。主軸モータ
６には４極/8極の極数切換多速度誘導モータが用いら
れ、その極数切換，正転駆動，逆転駆動の切換はトライ
アック91〜95が用いられている。91,92は４極切換用の
トライアック、93は８極切換用のトライアック、94は正
転駆動用の、95は逆転駆動用のトライアックである。

各トライアック91〜95は駆動回路96〜99を介してマイク
ロコンピュータ100に接続され制御される。マイクロコ
ンピュータ100はバックアップメモリ101を備え、電源遮
断時も各種データを保存する。

マイクロコンピュータ100には操作パネル15の各機器71
〜86が接続され、各種操作キー71,72,76〜86及びスイッ
チ73からの信号が入力されると共に、アラームランプ7
4,各種キーに付属する表示ランプ76〜83及びデータ表示
器75を駆動する。また、エンコーダ検出器65からのＡ相
信号65A,B相信号65B,原点信号65Cが入力される。Ａ相信
号65A及びＢ相信号65Bは位相差検出回路102に入力さ
れ、移動方向が判別されて方向信号がマイクロコンピュ
ータ100に入力される。また、Ａ相信号65Aの立上がり毎
に移動方向に応じてパルスカウンタ103の値を加減し、
そのパルスカウンタ103の値がマイクロコンピュータ100
に入力される。

また、マイクロコンピュータ100には、外部からの接点
信号として、外部起動信号105,外部非常戻し信号106,外
部原点信号107等が入力可能であり、また、外部への接
点信号として、各信号出力回路108〜111を介して、外部
モード信号112,原点信号113,外部出力信号114,アラーム
信号115等を出力可能である。これらの外部信号はフッ
トスイッチによる起動を行わせたり、インデックステー
ブルあるいは多数台のタップ盤を連動させる際に用いら
れる。

さらに、カバースイッチ120からの信号がマイクロコン
ピュータ100に入力される。カバースイッチ120は替歯車
41,42の箱カバー体51が取付けられたことを検出するス
イッチであり、安全のためカバースイッチ120が作動し
ないと主軸モータ６を動作しないように制御している。

この他に、主軸モータ６に取付けられたサーモスイッチ
121がマイクロコンピュータ100に接続され、また、駆動
回路等に電圧を供給するDC電源回路122,123,124設けら
れている。

マイクロコンピュータ100では、エンコーダ検出器65,パ
ルスカウンタ103等からの信号に基づいて主軸10のクイ
ル送り位置を判別し、操作パネル15の各キーによって予
め設定された動作モードに従って各駆動回路96〜99に信
号を出力し主軸モータ６を制御する。

最も基本的な動作は単動運転モードである。この運転モ
ードのとき、起動キー86が押されるとマイクロコンピュ
ータ100は主軸モータ６の正転駆動を開始し、予め設定
された移動量だけ主軸クイルが送られると、主軸モータ
６を逆転に切換え、主軸10を原点位置まで戻す動作が行
われる。

次に、エンコーダ60を調整確認する際の操作について説
明する。

まず、操作パネル15上の非常戻しスイッチ73を押し、主
軸クイルを原点位置に戻す。次いで、モード設定キーの
うち、データ設定モードキー76と外部起動モードキー77
の２つのキーを同時に押す。この操作によりマイクロコ
ンピュータ100はエンコード信号表示モードに入る。こ
の結果、第８図に示す様に、データ設定モードキー76の
表示ランプ76Aと外部モードキー77の表示ランプ77Aが点
灯し、エンコーダ信号表示モードに入ったことを作業者
に知らせる。同時に、データ表示器75はブランク状態
（数字を示す表示が消灯した状態）になり、小数点を示
すドット表示75A〜75Cのみが点灯する。４桁の表示のう
ち最上位の第４桁のドット表示75Aはエンコーダ60から
のＡ相信号65Aが出力しているときに点灯される。同様
に第３桁のドット表示75BはＢ相信号が、第２桁のドッ
ト表示75Cは原点信号65Cがそれぞれ出力しているときに
点灯される。また、最下位の第１桁のドット表示75Dは
消灯したままである。従って、原点位置では、エンコー
ダ60が正常であればＡ相信号65Aと原点信号65Cとを示す
２つのドット表示75A,75Cが点灯しているはずである。

さらに詳細にエンコーダ60からの信号を確認するには、
プーリカバーを外し、プーリ９を手で回しながら３つの
ドット表示75A,75B,75Cに表示されるエンコーダ60から
の信号65A,65B,65Cを調べる。原点位置を外れると原点
信号65Cを示すドット表示75Cは消灯し、以後、プーリ９
の回転に従ってＡ相信号65Aを示すドット表示75AとＢ相
信号65Bを示すドット表示75Bが点滅するはずである。正
転時には、第９図に示す様に、Ａ相信号65Aに遅れてＢ
相信号65Bが点滅し、逆転時には、第10図に示す様に、
Ａ相信号65Aより進んでＢ相信号65Bが点滅する。

プーリ９を回転しながら、操作パネル15上のデータ表示
器75のドット表示75A,75B,75Cの点滅を調べることによ
り、エンコーダ60からの信号が正常か否かを目視確認す
ることができる。

操作パネル15上の表示により、エンコーダ60からの信号
に異常があると確認された後に、初めてエンコーダ60を
覆うカバー体52,53を取外し、エンコーダ60の調整等の
処理を行えばよい。たとえば、Ｂ相信号65Bが出力され
ないときは、エンコーダ検出器65のフォトセンサ部に付
着した油等を清掃する処置をする。また、原点位置でＡ
相信号65Aと原点信号65Cの両者が出力されていないとき
は、エンコーダ検出器65の取付ねじをゆるめ、Ａ点，原
点のドット表示75A,75Cが点灯する位置まで取付位置を
ずらす装置をする。エンコーダ検出器65の取付位置を調
整する際も、データ表示器75のドット表示75A〜75Cを見
ながら行えばよいから、調整が極めて容易になる。ま
た、工場での機械の組立調整時にこの表示機能を利用す
ることもできる。

上記の操作を可能とするマイクロコンピュータ100の処
理についてフローチャートを参照し説明する。

第11図はメインルーチンを示すフローチャートである。
電源が投入されると処理が開始され（S1）、最初に、イ
ニシャルチェックが行われる（S2）。イニシャルチェッ
クS2ではカバースイッチ120等のセンサの読取り、メモ
リデータの点検、表示ランプの点滅等が行われる。運転
準備が完了すると各種モード設定キーの読取り処理に入
る。すなわち、データ設定モードキー76,外部起動モー
ドキー77,寸動モードキー78,単動モードキー79,連続モ
ードキー80のいずれかのキーが押されたかが調べられ
（S3〜S7）、その押されたキーに従って、データ入力サ
ブルーチン（S11），外部運転サブルーチン（S12），寸
動運転サブルーチン（S13），単動運転サブルーチン（S
14），連続運転サブルーチン（S15）にそれぞれ進む。

エンコーダ60の調整確認を行う場合は、データ設定モー
ドキー76が押されるから、ステップS3からS11に進み、
データ入力サブルーチンに入る。

第12図はデータ入力サブルーチン（S11）を示すフロー
チャートである。このサブルーチンに入る動作がデータ
設定モードとなり、データ設定モードキー76のランプが
点灯される。そして、データ設定用の３つのキー、すな
わち、移動量表示キー81,加工数表示キー82,外部出力表
示キー83のいずれかが押されたかが調べられ（S21,S22,
S23）、それぞれ、移動量設定サブルーチン（S31），加
工数設定サブルーチン（S32），外部出力設定サブルー
チン（S33）に進む。また、特殊なキー操作がされたか
否かがステップS24及びS25で調べられる。データ設定モ
ードキー76,データ加算キー84,データ減算キー85の３つ
のキーが同時に３秒間以上押されるとステップS24から
特殊機能データサブルーチン（S34）に進む。また、デ
ータ設定モードキー76と外部起動モードキー77が同時に
押されているとステップS25からエンコーダ信号表示サ
ブルーチン（S35）に進む。

一方、いずれのキー操作も行われないと何も実行せずス
テップS26に進む。そして、データ設定モードキー76以
外の他のモード設定キー77〜80が押されるとステップS2
6から前記メインルーチンに戻り、動作モードの変更が
行われる。

エンコーダ60の調整確認の際は、データ設定モードキー
76と外部起動モードキー77の両者が同時に押されるか
ら、ステップS25からエンコーダ信号表示サブルーチン
（S35）に進む。

エンコーダ信号表示サブルーチン（S35）では、第13図
に示す様に、エンコーダ検出器65からのＡ相信号65A,B
相信号65B及び原点信号65Cが読み込まれ（S351）、各信
号がハイレベルかロウレベルかがそのままデータ表示器
75のドット表示駆動回路に出力される（S352）。そし
て、いずれかのキー76〜86が押されるまで上記の処理が
繰り返され、いずれかのキー76〜86が押されるとステッ
プS353からデータ入力サブルーチン（S11）のステップS
26に戻る。

以上述べた実施例ではタップ盤のストローク制御を例に
説明したが、本考案はタップ盤に限定されるものではな
く、穴明け加工機のストローク制御、あるいは事務機器
等に用いられるキャリッジのストローク制御にも適用で
きることは明らかである。

「考案の効果」 本考案は、上記の構成を有し、操作パネル上のデータ表
示器にエンコーダのパルス信号の発生状態を表示させる
手段を備えるものであるから、エンコーダが正常に作動
しているか否かの確認を操作パネル上で行うことがで
き、エンコーダの調整確認が極めて容易になるという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の実施例を示し、第１図は本考案が適用さ
れるタップ盤を示す斜視図、第２図は連動機構の概要を
示す斜視図、第３図は主軸ヘッドの縦断面図、第４図は
水平横断面図、第５図はエンコーダを示す斜視図、第６
図は操作パネルを示す正面図、第７図は制御回路を示す
ブロック図、第８図は操作パネルの要部を示す正面図、
第９図及び第10図はエンコーダからの信号を示す波形
図、第11図，第12図及び第13図はマイクロコンピュータ
での処理を示すフローチャートである。 ５……主軸ヘッド、６……主軸モータ、10……主軸、15
……操作パネル、16……制御パネル、27……主軸クイル
筒、32……ピニオン筒、41,42……替歯車、43……第２
の回転軸、60……エンコーダ、61……エンコーダ円板、
62……検出透孔、63……原点検出透孔、65……エンコー
ダ検出器、75……データ表示器、76〜86……入力キー、
91〜95……トライアック、100……マイクロコンピュー
タ、103……パルスカウンタ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】モータの正逆転によって一定範囲内の任意
   のストロークの往復動が行われるようにされた往復移動
   体と、その往復移動体に連動する部分に設けられ往復移
   動体の所定移動距離毎にパルス信号を出力するエンコー
   ダと、指令移動量等の指令を入力する複数の入力キーと
   前記往復移動体のストローク量等を表示可能なデータ表
   示器とを有する操作パネルと、前記入力キーによって入
   力された指令に従い前記エンコーダからのパルス信号を
   検出して前記モータを制御するモータ制御手段と、を備
   える往復移動体のストローク制御装置において、 前記複数の入力キーからの所定の指令入力を判別する判
   別手段と、 その判別結果に従い前記データ表示器の表示を切替え、
   データ表示器に前記エンコーダのパルス信号の現在の発
   生状態を表示させるエンコーダ信号表示制御手段と、 を備えることを特徴とする往復移動体のストローク制御
   装置。