(57)【要約】【課題】  倣いローラによってワークの表面をトレースしながら所定の加工を実行する倣い加工機において、倣いローラの追従圧力を一定値に維持しながら、ワークの表面状態不良に起因する倣いローラの短周期の変位を吸収することによって、倣いローラの駆動系に対する過負荷を防止するとともに、安定な加工を実現する。【解決手段】  倣いローラＲ１をＸＹ方向について位置決め駆動する倣いローラＲ１の駆動系に、原点位置復帰機能を有する水平方向緩衝装置３０と上下方向緩衝装置５０を介装し、倣いローラＲ１からのＸＹ方向のリアクションを必要な追従圧力を大幅に変化させることなく吸収する。【選択図】  図１
2008126351.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定設置する機台フレームと、水平方向送り機構を介して前記機台フレームに水平動自在に組み付ける直立姿勢の可動コラムと、上下方向送り機構を介して前記可動コラムに上下動自在に組み付けるＸＹヘッドと、該ＸＹヘッドによって支持する倣いローラとを備え、
前記水平方向送り機構は、水平方向に向けて前記機台フレームに取り付ける主水平滑り機構と、該主水平滑り機構に沿って設置されて制御モータによって回転駆動する送りねじ軸と、該送りねじ軸に螺合するナットブラケットと、該ナットブラケットと前記可動コラムとの間に介装する副水平滑り機構と、前記可動コラムを足場として前記ナットブラケットの動きを所定の設定圧力を維持して制動する水平方向緩衝装置とから構成され、前記制御モータから、順次に、前記送りねじ軸とナットブラケットと水平方向緩衝装置とを経由して前記可動コラムに至る水平方向の動力伝達系を形成するとともに、
上下方向送り機構は、上下方向に向けて前記可動コラムに取り付ける主上下滑り機構と、該主上下滑り機構に沿って設置されて制御モータによって回転駆動する送りねじ軸と、該送りねじ軸に螺合するナットブラケットと、該ナットブラケットと前記可動コラムとの間に介装する副上下滑り機構と、前記ＸＹヘッドを足場として前記ナットブラケットの動きを所定の設定圧力を維持して制動する上下方向緩衝装置とから構成され、前記制御モータから、順次に、前記送りねじ軸とナットブラケットと上下方向緩衝装置とを経由して前記ＸＹヘッドに至る上下方向の動力伝達系を形成することを特徴とする倣い加工機における倣いローラの駆動機構。
【請求項２】
前記水平方向緩衝装置は、前記ナットブラケットを水平双方向から挟むように対向姿勢で設置する一対の油圧シリンダによって構成され、該一対の油圧シリンダの作動ロッドの前進限において前記可動コラムに対するナットブラケットの原点位置を維持するとともに、前記上下方向緩衝装置は、前記ナットブラケットを上下双方向から挟むように対向姿勢で設置する一対の油圧シリンダによって構成され、該一対の油圧シリンダの作動ロッドの前進限において前記ＸＹヘッドに対するナットブラケットの原点位置を維持することを特徴とする請求項１に記載の倣い加工機における倣いローラの駆動機構。
【請求項３】
前記水平方向緩衝装置と上下方向緩衝装置とは、それぞれ、前記可動コラムまたはＸＹヘッドを足場として前記ナットブラケットの動きを制動する流体抵抗式の減衰機を含んで構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の倣い加工機における倣いローラの駆動機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークの表面に接触しながら転動する倣いローラによってワークの外形情報を継続的に取得しながら、取得したワークの外形情報に基づいてカッタやフライス等の工具の位置決めを実行するようにしてなる倣い加工機、詳細には、固定されたワークに対して工具を移動させて加工を実行する方式の倣い加工機における倣いローラの駆動機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
倣い加工の方法は、製造しようとする製品の模型ないしテンプレートを用いる方法と、これを用いない方法とに大きく分類することができる。テンプレート等を用いる方法を実行するための汎用の工作機械としては、例えば、公知の倣い旋盤あるいは倣いフライスがある。これらの工作機械は、それぞれ、製造しようとする製品の模型やテンプレートの外形を接触子でトレースし、その外形情報に基づいて油圧等で駆動する工具を移動させながらワークに対して旋盤加工あるいはフライス加工を実行し、模型やテンプレートの外形をコピーした製品を削り出すものである。この種の倣い加工機は、高精度のフィードバック位置決め制御系を必要とし、主に、小型製品の精密加工用途に適する。
【０００３】
一方、模型やテンプレートを用いない倣い加工は、例えば、棒材の外周に一定深さの溝切り加工をする場合や、パイプ材の切断や端面加工をする場合において、これらのワークの外周面に所定の追従圧力で直接に倣いローラを押し付けてトレースし、倣いローラと特定の位置関係を維持しながら倣いローラに伴って移動する工具によって、目的とする所定の加工を実行するようにしたものである。この種の倣い加工機は、倣いローラによって工具を位置決めするので、工具を位置決めするための複雑な制御系を必要としないという利点を有し、主に、比較的要求精度が低い加工用途に適する。
【０００４】
なお、この種の倣い加工機は、倣いローラによるトレースを実行するために、ワークを回転させるものと、ワークを回転させることが困難であることにより、固定したワークに対して倣いローラを移動させるものとに分類される。ワークを回転させることが困難である場合とは、例えば、ワークが回転自在にクランプすることが難しい極端な異形物である場合や、ワークのサイズが長大である場合等である。本発明は、後者、すなわち固定されたワークを加工することを目的とする倣い加工機における倣いローラの駆動機構に関する。本発明のこの倣い加工機における倣いローラの駆動機構は、固定されたワークの外周のそれぞれ半周部分のトレースを分担する２基を１組として使用するものである。ただし、本発明の倣いローラの駆動機構は、ワークを回転させることができる場合には、1基独立で利用することもできる。
【０００５】
倣いローラによってワークの外形をトレースする際の倣いローラの追従圧力は、カッタやフライス等の工具が受ける加工反力に基づいて決定される。具体的には、工具が受ける加工反力に、倣いローラがワークの表面に密着状態を維持するための倣い圧力を加算した程度に設定される。倣いローラが工具の加工反力によって押し戻される状態では、正常な加工が期待できないからである。従来、倣いローラの追従圧力は、倣いローラをＸＹ直線送り機構によって支持し、ＸＹ直線送り機構の駆動モータによって送りねじ軸を介して追従圧力が一定値を維持するように制御しながら付与されている。そして、加工の種類によって異なる工具を使用する際には、倣いローラの追従圧力を算定する基準値が変化することとなるため、追従圧力の設定変更が行われる。
【０００６】
なお、倣いローラの位置決めにＸＹ直線送り機構が利用される理由は、この機構が平面上における位置決め機構のスタンダードとして市場に潤沢に提供され、これを利用することによって複雑な制御系を要することなく低コストで安定した精度の位置決めを簡単に実現することができるからである。
【０００７】
ここで問題となるのは、加工対象となるワークの表面の状態が良くない場合に発生するところの倣いローラの追従圧力の変動である。表面の状態が良くない場合とは、ワークの表面に曲げ加工による歪が存在したり、表面研磨を経ない黒皮仕上げであったり、鋳放し仕上げであったり、溶接痕が存在したりする場合である。このようなワークに対して倣いローラは、ワークの表面の凹凸等に追従しようとするが、ＸＹ直線送り機構によって位置決めされているため、追従することができない。この追従不良によって倣いローラには、所定の追従圧力を上回る圧力が加わったり、追従圧力が消失したりする事態が発生するのである。そして、このような倣いローラの追従圧力の変動に起因するリアクションは、ＸＹ直線送り機構に対する過負荷となって、その耐用期間を著しく短縮するとともに、加工不良や高価な工具の折損事故等の主要な原因となっている。
【０００８】
上記倣いローラの追従圧力の変動の問題に対して、従来、ＸＹ直線送り機構から倣いローラに至る部材間のいずれかの部分に、圧縮ばねやゴムブロック、つまり、長さ変化による蓄力部材や体積変化による蓄力部材を介装し、これらの部材にいわばサスペンションの機能を発揮させることによって、倣いローラの運動性を確保する対策を講じていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記圧縮ばねやゴムブロックによって倣いローラの運動を確保するという従来技術においては、ＸＹ直線送り機構に対する機械的な過負荷の問題をある程度解消することができるものの、倣いローラの追従運動による圧縮ばねやゴムブロックに発生する反力は、その変形量に比例して増大するために倣いローラの追従圧力が変動するという問題を解決することが困難であった。すなわち、倣いローラの追従圧力の変動を解消するためには、倣いローラに対する反力を一定値に維持しながら倣いローラの変位を吸収するような動作が必要となるのである。また、別に、倣い加工機における工具を交換するたびに、必要とされる倣いローラの追従圧力が異なるため、圧縮ばねやゴムブロックを異なる変形定数を有するものに交換することを余儀なくされるという煩雑な問題があった。
【００１０】
本発明は、倣いローラの追従圧力を一定値に維持しながら、ワークの表面状態に起因する倣いローラの短周期の変位を吸収することによって、倣いローラの駆動系に対する過負荷を防止することができるとともに、倣いローラの追従圧力を工具の種類に対応して簡単に設定変更することができる倣い加工機における倣いローラの駆動機構を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記課題を解決するために次のような手段を採用する。
【００１２】
本発明の請求項１に記載の倣い加工機における倣いローラの駆動機構は、固定設置する機台フレームと、水平方向送り機構を介して機台フレームに水平動自在に組み付ける直立姿勢の可動コラムと、上下方向送り機構を介して可動コラムに上下動自在に組み付けるＸＹヘッドと、このＸＹヘッドによって支持する倣いローラとを備え、水平方向送り機構は、水平方向に向けて機台フレームに取り付ける主水平滑り機構と、主水平滑り機構に沿って設置されて制御モータによって回転駆動する送りねじ軸と、送りねじ軸に螺合するナットブラケットと、ナットブラケットと可動コラムとの間に介装する副水平滑り機構と、可動コラムを足場としてナットブラケットの動きを所定の設定圧力を維持して制動する水平方向緩衝装置とから構成され、制御モータから、順次に、前記送りねじ軸とナットブラケットと水平方向緩衝装置とを経由して可動コラムに至る水平方向の動力伝達系を形成するとともに、上下方向送り機構は、上下方向に向けて可動コラムに取り付ける主上下滑り機構と、主水平滑り機構に沿って設置されて制御モータによって回転駆動する送りねじ軸と、送りねじ軸に螺合するナットブラケットと、ナットブラケットと可動コラムとの間に介装する副上下滑り機構と、ＸＹヘッドを足場としてナットブラケットの動きを所定の設定圧力を維持して制動する上下方向緩衝装置とから構成され、制御モータから、順次に、送りねじ軸とナットブラケットと上下方向緩衝装置とを経由してＸＹヘッドに至る上下方向の動力伝達系を形成することを特徴とする。
【００１３】
上記構成における各構成要素は、相互に次のように機能する。
【００１４】
固定設置される機台フレームは、他の構成要素の取り付け部材として倣い加工機を一装置として一体化する固定部材であり、取り付けられる他の構成要素が作動する際の足場となるものである。ここで「足場」とは、作動する部材の反力を受け止める部材を意味する。
【００１５】
可動コラムは、機台フレームに水平方向送り機構を介して直立姿勢で組み付けられている。したがって、可動コラムは、水平方向送り機構を駆動することによって水平方向に自在に移動する。
【００１６】
ＸＹヘッドは、可動コラムに上下方向送り機構を介して上下動自在に組み付けられている。したがって、ＸＹヘッドは、水平方向送り機構と上下方向送り機構とを駆動することによって、仮想ＸＹ平面上の任意の位置に位置決めすることができる。また、倣いローラは、ＸＹヘッドによって支持されていることにより、ＸＹヘッドと挙動を同じくすることができる。
【００１７】
機台フレームと可動コラムとの間に介装される水平方向送り機構は、水平方向に向けて機台フレームに取り付ける主水平滑り機構と、主水平滑り機構に沿って設置されて制御モータによって回転駆動する送りねじ軸と、送りねじ軸に螺合するナットブラケットとを備える。この部分は、一般に、直線送り機構またはリニアガイドと言われるものであり、制御モータによって送りねじ軸を回転駆動することによって送りねじ軸に沿ってナットブラケットを直線的に駆動し、ナットブラケットによって可動コラムを一定範囲で往復駆動することができる。
【００１８】
ただし、本発明に係る水平方向送り機構は、さらに、ナットブラケットと可動コラムとの間に介装する副水平滑り機構と、可動コラムを足場としてナットブラケットの動きを所定の設定圧力を維持して制動する水平方向緩衝装置とを備える。この結果、制御モータから、順次に、送りねじ軸とナットブラケットと水平方向緩衝装置とを経由して可動コラムに至る水平方向の動力伝達系が形成される。この動力伝達系においては、ナットブラケットの運動によって直接可動コラムが駆動されるのではなく、ナットブラケットの運動は、先ず、ナットブラケットを所定の設定圧力で制動している水平方向緩衝装置に加わり、水平方向緩衝装置に負荷された力が、水平方向緩衝装置の足場となっている可動コラムに加わるという順序となる。ここで、送りねじ軸はナットブラケットを駆動することができるのであるが、逆に、ナットブラケットが送りねじ軸を駆動することはできない。ところが、倣いローラからのリアクションによって、水平方向緩衝装置について設定された所定の設定圧力を超える水平方向の力が可動コラムに作用した場合には、ナットブラケットが停止しているにも拘らず、可動コラムが副水平滑り機構を介して逃げ動作をし、リアクションを吸収すること下できる。すなわち、水平方向緩衝装置は、水平方向送り機構に加わる過負荷を防止するとともに、倣いローラの追従圧力の水平方向の変化成分を吸収し、均等化することができる。
【００１９】
一方、可動コラムとＸＹヘッドとの間に介装されている上下方向送り機構は、上下方向に向けて可動コラムに取り付ける主上下滑り機構と、主水平滑り機構に沿って設置されて制御モータによって回転駆動する送りねじ軸と、送りねじ軸に螺合するナットブラケットと、ナットブラケットと可動コラムとの間に介装する副上下滑り機構と、ＸＹヘッドを足場としてナットブラケットの動きを所定の設定圧力を維持して制動する上下方向緩衝装置とから構成され、制御モータから、順次に、送りねじ軸とナットブラケットと上下方向緩衝装置とを経由してＸＹヘッドに至る上下方向の動力伝達系を形成している。
【００２０】
このような上下方向送り機構の構成は、上記した水平方向送り機構と実質的に同一構成であり、したがって、倣いローラからのリアクションによって、上下方向緩衝装置について設定された所定の設定圧力を超える上下方向の力がＸＹヘッドに作用した場合、ナットブラケットが停止しているにも拘らず、ＸＹヘッドが副上下滑り機構を介して逃げ動作をしてリアクションを吸収し、上下方向送り機構に加わる過負荷を防止するとともに、倣いローラの追従圧力の上下方向の変化成分を吸収し、均等化することができる。
【００２１】
本発明の請求項２に記載の倣い加工機における倣いローラの駆動機構は、請求項１に記載の倣いローラの駆動機構における水平方向緩衝装置が、ナットブラケットを水平双方向から挟むように対向姿勢で設置する一対の油圧シリンダによって構成され、一対の油圧シリンダの作動ロッドの前進限において可動コラムに対するナットブラケットの原点位置を維持するとともに、上下方向緩衝装置は、ナットブラケットを上下双方向から挟むように対向姿勢で設置する一対の油圧シリンダによって構成され、一対の油圧シリンダの作動ロッドの前進限においてＸＹヘッドに対するナットブラケットの原点位置を維持することを特徴とする。
【００２２】
上記の構成においては、倣いローラの追従圧力の変動を最少限に抑えながら、可動コラムまたはＸＹヘッドの逃げ動作を可能とするとともに、可動コラムまたはＸＹヘッドが逃げ動作をすることによって、それぞれのナットブラケットとの相対的な原点位置が変位した場合においても、何らの制御系等を要することなく、自動的に原点位置に復帰させることができる。すなわち、油圧シリンダにおいては、ばね等と異なって蓄力作用がないことにより、その作動ロッドに足場となっている可動コラムまたはＸＹヘッドからの力が作用する場合においても、油圧シリンダ内の作動油を排出することによって、その設定圧力を一定に維持しながら作動することができるからである。また、ナットブラケットを自動的に原点位置に復帰させることができるのは、一対の油圧シリンダ作動ロッドが前進限にあることにより、可動コラムまたはＸＹヘッドが逃げ動作をする際には、一対の油圧シリンダのうちのいずれか一基のみしか作動しないため、ナットブラケットを拘束する力に偏頗が発生し、作動した側の油圧シリンダは、この偏頗状態を解消するように作用するからである。
【００２３】
本発明の請求項３に記載の倣い加工機における倣いローラの駆動機構は、請求項１または請求項２に記載の倣いローラの駆動機構における水平方向緩衝装置と上下方向緩衝装置とが、それぞれ、可動コラムまたはＸＹヘッドを足場として各ナットブラケットの動きを制動する流体抵抗式の減衰機を含んで構成されていることを特徴とする。
【００２４】
例えば、倣い加工機による加工開始時や加工終了時には、倣いローラとワークとの離接動作が必要となるが、倣いローラの離接動作においては、倣いローラに一時的に大きな力が負荷されたり、逆に負荷されていた力が瞬時に消失するというような状態が発生する。このような場合には、倣いローラを支持している可動コラムやＸＹヘッドが大きく変位し、水平方向緩衝装置または上下方向緩衝装置、その他の部材に衝撃を加え、これらを損傷するおそれがある。このような場合に、上記構成における流体抵抗式の減衰機は、足場となっている可動コラムおよびＸＹヘッドの運動エネルギーを吸収し、水平方向緩衝装置等に衝撃力が加わるのを防止することができるのである。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の倣い加工機における倣いローラの駆動機構は、所定の追従圧力でワークの表面をトレースする倣いローラの水平方向の駆動を担当する水平方向送り機構と倣いローラとの間に、所定の設定圧力を維持して作動する水平方向緩衝装置を介装するとともに、倣いローラの上下方向の駆動を担当する上下方向送り機構と倣いローラとの間に、所定の設定圧力を維持して作動する上下方向緩衝装置を介装することによって、倣いローラの倣い運動における水平動成分と上下動成分とを必要な追従圧力を変動させることなく吸収することができるので、表面に歪や溶接痕等が存在する表面状態不良のワークに対しても、水平方向送り機構や上下方向送り機構、あるいは工具に過負荷を与えることがない安定な加工を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、図１ないし図６を引用しながら本発明の倣い加工機における倣いローラの駆動機構１００，１００を開先取り装置ＫＭに適用した場合の実施の形態例を説明する。
【００２７】
なお、ワークＷとして例示するのは、高層建築や橋梁に用いる鉄骨用の長尺の角パイプ材であり、一辺が６００ミリ程度の巨大さである。このような巨大なワークＷは、回転させることが困難であるため固定しての加工となる。また、「開先」とは、突合せ状態とした母材間に形成されることとなる所定断面形状の溶接作業用の溝（groobe）のことである。溝の形状には各種のタイプがあるが、パイプ状の部材においては、外側のみからの溶接作業となるため、通常、断面Ｖ字状の開先形状が採用される。すなわち、ここに示す開先取り装置ＫＭは、ワークＷの端面をＶ字形の開先を形成する目的で全周に及んで斜めに切削する装置である。
【００２８】
ただし、倣いローラの駆動機構１００を組み込んだ開先取り装置ＫＭは、工具ＣＴを交換することにより、開先取り加工以外の倣い方式による加工、例えば、切断加工や研磨等に適応することができる汎用性を有する。
【００２９】
開先取り装置ＫＭは、1組の倣いローラの駆動機構１００，１００を共通の機台フレーム１０によって一体化した態様で構成されている。これは、前述したように固定されたワークＷを1組の倣いローラの駆動機構１００に分担させるための構成であり、ワークＷを回転させることができる場合には、倣いローラの駆動機構１００は、単独で用いることができる。1組の倣いローラの駆動機構１００，１００は、対称配置された同一構造である。したがって、以下、主に一方について説明し、必要がある場合にのみ双方について説明するものとする。ただし、符号は、対照のために双方に付する。
【００３０】
機台フレーム１０は、床面に据え付ける水平方向のベーステーブル１１と、ベーステーブル１１の上方にベーステーブル１１に平行に配置される上部フレーム１２と、上部フレーム１２を支持する左右一対の支柱１３，１３とを主要部材としてなる（図１，図２）。ここで、図1は、開先取り装置ＫＭの全体構成を示す正面図であり、図２は、上部フレーム１２を省いて示す開先取り装置ＫＭの平面図である。機台フレーム１０には、ベーステーブル１１に直交する方向からワークＷを供給するためのローダ１０Ａと、加工済みのワークＷを送り出すアンローダ１０Ｂが接続されている。また、ローダ１０Ａとアンローダ１０Ｂとの間のベーステーブル１１上には、ワークＷを把持するバイス装置１０Ｃが配置されている。
【００３１】
本発明の対象である各倣いローラの駆動機構１００は、共用の機台フレーム１０と、機台フレーム１０に対して水平動自在の可動コラム２５と、可動コラム２５に対して上下動自在のＸＹヘッド４５と、ＸＹヘッド４５によって支持する倣いローラＲ１および工具ＣＴとを備えるとともに、これらの各部材を駆動するための水平方向送り機構２０および上下方向送り機構４０、さらに、倣いローラＲ１からのリアクションを受け止める水平方向緩衝装置３０と上下方向緩衝装置５０とを伴ってなる。
【００３２】
可動コラム２５は、水平方向送り機構２０によって直立姿勢を維持した状態で水平方向に往復駆動される。
【００３３】
水平方向送り機構２０は、水平方向に向けて機台フレーム１０に取り付ける主水平滑り機構２１，２１と、主水平滑り機構に沿って設置されて制御モータＭ１によって回転駆動する送りねじ２２軸と、この送りねじ軸２２に螺合するナットブラケット２３と、ナットブラケット２３と可動コラム２５との間に介装する副水平滑り機構２４，２４と、ナットブラケット２３の動きを所定の設定圧力を維持して制動する水平方向緩衝装置３０とから構成される（図１ないし図３）。
【００３４】
主水平滑り機構２１，２１は、ガイドレールとガイドレールに案内されてスライド動作するスライダとの組合せからなり、それぞれ、ベーステーブル１１の側面部と上部フレーム１２の側面部とに平行姿勢で配置されている。可動コラム２５は、この主水平滑り機構２１，２１を介してベーステーブル１１と上部フレーム１２間に跨る態様で直立姿勢で機台フレーム１０に組み付けられている。
【００３５】
可動コラム２５の前面側のベーステーブル１１上には、制御モータＭ１によって回転駆動する送りねじ軸２２が、主水平滑り機構２１に沿って横設され、送りねじ軸２２には、ナットブラケット２３が螺合している。ナットブラケット２３は、平板状のナットベース２３Ｂに固定されており、ナットベース２３Ｂは、主水平滑り機構２１に平行な副水平滑り機構２４を介して可動コラム２５に組み付けられている。なお、副水平滑り機構２４の滑り動作範囲は、極く狭く設定されている。本実施の形態においては、１５ミリないし２０ミリ程度である。
【００３６】
この構成部分における動作は、送りねじ軸２２が回転駆動されて、ナットブラケット２３が送りねじ軸２２に沿って直線運動をし、ナットベース２３Ｂが副水平滑り機構２４の滑り動作範囲を超えて移動しようとすることによって、主水平滑り機構２１，２１に沿って可動コラム２５が駆動されるという動作である。すなわち、可動コラム２５と送りねじ軸２２との間に副水平滑り機構２４によって一定範囲の遊びが与えられていると言える構造である。ただし、ナットブラケット２３は、次段に説明する水平方向緩衝装置３０によって可動コラム２５に対して拘束されているため、可動コラム２５に所定の外力が負荷されない限りは、副水平滑り機構２４の滑り動作は制約される。
【００３７】
水平方向緩衝装置３０は、ナットブラケット２３を水平双方向から挟むように対向姿勢で設置する一対の油圧シリンダ３１，３１と、必要に応じて追加的に設ける流体抵抗式の減衰機３２によって構成される（図３）。一対の油圧シリンダ３１，３１は、作動ロッドの前進限においてナットブラケット２３を拘束しており、左右の油圧シリンダ３１，３１のシリンダ側は、可動コラム２５からナットブラケット２３方向に突設する専用のシリンダブラケット２５Ａ，２５Ａに固定されている。したがって、一対の油圧シリンダ３１，３１は、いずれも可動コラム２５を足場として作動することとなる。このような取付け方法による油圧シリンダ３１，３１は、作動ロッドが前進限に位置することにより、設定する油圧を変更しても、左右の油圧シリンダ３１，３１の設定油圧を異なるものとした場合においても、可動コラム２５に対するナットブラケット２３の原点位置が維持されるという特徴を有する。
【００３８】
このような水平方向緩衝装置３０は、制御モータＭ１から可動コラム２５に至る水平方向の動力の伝達経路中に直列に介在しているというこことができる。すなわち、ナットブラケット２３に加えられ駆動は、ナットブラケット２３が固定されているナットベース２３Ｂと可動コラム２５との間に副水平滑り機構２４，２４が介装されていることにより、可動コラム２５には、伝達されない。一方、ナットブラケット２３から油圧シリンダ３１，３１に加えられた駆動は、その足場とされている可動コラム２５に伝達され、可動コラム２５は、油圧シリンダ３１，３１を介して駆動されることとなる。
【００３９】
また、流体抵抗式の減衰機３２は、可動コラム２５を足場として、いずれか一方の油圧シリンダ３１に並設され、水平方向緩衝装置３０の内容をなす。ここで採用する減衰機３２は、シリンダ内部のピストンの両側に作動油を供給する、いわゆる複動方式の油圧シリンダであり、ピストンを挟む油圧経路中に流量調整弁３２Ｖを備える。減衰機３２は、ピストンの一方側から他方側に循環する作動油の流体抵抗によってナットブラケット２３の動きを制動するものであり、積極的に油圧を加える必要がない。この減衰機３２は、油圧シリンダ３１，３１の設定油圧を小さく設定した場合においても、油圧シリンダ３１，３１の動作速度を適正な範囲に維持することができる。ただし、減衰器２は、ナットブラケット２３に油圧バイアスを加えるのに利用することができ、この場合には、積極駆動することができる。
【００４０】
次に、ＸＹヘッド４５の上下方向の動きについて説明する（図１，図２，図４）。なお、ＸＹヘッド４５を駆動する上下方向送り機構４０および組み込まれている上下方向緩衝装置５０は、上記の可動コラム２５を駆動する水平方向送り機構２０および水平方向緩衝装置３０の設置方向を上下方向に変更したものと実質的に同一の機構である。したがって、これらについては、各部材の取付け箇所の違い等の特に注記すべき説明を加えるに止める。
【００４１】
ＸＹヘッド４５は、直立姿勢の可動コラム２５に対し、上下方向送り機構４０を構成する主上下滑り機構４１，４１を介して上下動自在に組み付けられている。ＸＹヘッド４５には、側方に向けてローラアーム４５Ａが突設され、ローラアーム４５Ａの先端部には、中間に工具ＣＴを挟むように組み合わされた一対の倣いローラＲ１，Ｒ１が取り付けられている。工具ＣＴは、駆動モータＭ３によって駆動されるが、倣いローラＲ１，Ｒ１は、工具ＣＴから独立しており、従動的に自由回転することができるようになっている（図４）。
【００４２】
ＸＹヘッド４５には、主上下滑り機構４１，４１と平行の位置関係にある副上下滑り機構４４を介してナットブラケット４３を備えるナットベース４３Ｂが組み付けられている。ナットブラケット４３には、制御モータＭ２によって回転駆動する送りねじ軸４２が螺合しており、制御モータＭ２および送りねじ軸４２の先端を支持する軸受４２Ｂは、可動コラム２５に固定される。
【００４３】
ナットブラケット４３には、上下方向緩衝装置５０が組み付けられている。ナットブラケット４３の一方の側面には、ブロック状の受け部材４３Ａが突設され、受け部材４３Ａは、上下方向に対向する姿勢で配置する一対の油圧シリンダ５１，５１の作動ロッドによって拘束されている。一対の油圧シリンダ５１，５１は、それぞれ、シリンダブラケット４５Ｂ，４５Ｂを介してＸＹヘッド４５に固定されている。また、ナットブラケット４３の反対側の側面には、必要に応じて追加的に上下方向緩衝装置５０を形成することとなる減衰機５２としての複動式の油圧シリンダの作動ロッドが連結され、そのシリンダは、シリンダブラケット４５Ｂを介してＸＹヘッド４５に固定されている。すなわち、この構成部分においては、順次に、送りねじ軸４２とナットブラケット４３と上下方向緩衝装置５０とを経由してＸＹヘッド４５に至る上下方向の動力伝達系が形成されている。なお、一対の油圧シリンダ５１，５１は、作動ロッドの前進限においてナットブラケット４３を拘束していることや、減衰機５２の構成等は、水平方向の駆動についての対応する部材と同様である。
【００４４】
上記構成に係る本発明の倣いローラの駆動機構１００は、以下のように作動する（図５，図６）。ここでは、倣いローラＲ１が固定されたワークＷの下側から側面へと移動して上面に至る順序でワークＷの表面をトレースするものとする。ただし、倣いローラＲ１のトレース順序は、加工の種類によって異なる。例えば、切断作業におけるトレース順序によっては、工具ＣＴが切断部に挟み込まれて破損するような事故が発生するからである。
【００４５】
加工対象となるワークＷの形状は、予めプログラムされて、水平方向送り機構２０の制御モータＭ１と上下方向送り機構４０の制御モータＭ２に回転数として指令され、倣いローラＲ１は、ＸＹヘッド４５を介してワークＷに対して所定位置に移動し、工具ＣＴが受ける加工反力を考慮した所定の追従圧力を実現する。水平方向緩衝装置３０の油圧シリンダ３１，３１および上下方向緩衝装置５０の油圧シリンダ５１，５１の油圧は、倣いローラＲ１が必要とする追従圧力をわずかに上回る程度に設定される。また、上下方向送り機構４０の減衰機５２には、ＸＹヘッド４５の重量をキャンセルするための油圧バイアスが付与される。ただし、ＸＹヘッド４５の重量のキャンセルは、上下方向緩衝装置５０を構成する一対の油圧シリンダ５１，５１の油圧を異なるように設定する手段によっても可能である。
【００４６】
倣いローラＲ１がワークＷの下面または上面をトレースする際におけるプログラム不能な倣いローラＲ１の運動によるリアクションは、上下方向であるＹ方向成分であり、これは、上下方向緩衝装置５０によって受け止められる。同様に、倣いローラＲ１がワークＷの側面をトレースする際のリアクション成分は、水平方向であるＸ方向成分であり、これは、水平方向緩衝装置３０によって受け止められる。また、倣いローラＲ１がワークＷのコーナ部分をトレースする際のリアクション成分は、Ｙ方向とＸ方向との合成成分であり、これは、上下方向緩衝装置５０と水平方向緩衝装置３０との双方によって受け止められる。この際の上下方向緩衝装置５０と水平方向緩衝装置３０の作動機序は、方向が異なるのみであるので、ここでは、水平方向送り機構２０と水平方向緩衝装置３０の作動について説明する。
【００４７】
水平方向送り機構２０の駆動モータＭ１は、機台フレーム１０を足場として送りねじ軸２２を介してナットブラケット２３をＸ方向に駆動し（図５）、ナットブラケット２３は、進行方向側の油圧シリンダ３１を介して可動コラム２５をＸ方向に駆動する。このときＸＹヘッド４５は、可動コラム２５に対してＸ方向には移動できないため、ナットブラケット２３の変位は、そのまま倣いローラＲ１のＸ方向の変位として実現される。したがって、倣いローラＲ１は、上下方向送り機構４０によるＹ方向の駆動によって、ワークＷに対して所定の位置をとることができる。
【００４８】
一方、倣いローラＲ１からのＸ方向のリアクションが、可動コラム２５を押し戻す向きに働く場合、ナットブラケット２３は、送りねじ軸２２に螺合して移動し得ないために、可動コラム２５は、水平方向緩衝装置３０を構成する一方の油圧シリンダ３１を押しながら副水平滑り機構２４を介して逃げ動作をする。これによって、所定位置に位置決めされたナットブラケット２３の原点位置Ｐ１と可動コラム２５との間には、例えば変位量−ｄが生じる。この際、可動コラム２５によって押された側の油圧シリンダ５１の作動ロッドは後退するのであるが（図６（Ａ））、油圧シリンダ５１の設定油圧は設定値を維持することができる。油圧シリンダ５１には、ばね部材のような蓄力作用がないからである。そして、このことにより、倣いローラＲ１の追従圧力が一定に維持され、ワークＷの表面状態が不良である場合においても安定な加工が実現されるのである。
【００４９】
なお、ナットブラケット２３に対して変位した可動コラム２５は、倣いローラＲ１からのＸ方向のリアクションが消失することにより、ナットブラケット２３の原点位置Ｐ１に自動的に復帰する。これは、一対の油圧シリンダ３１，３１の作動ロッドが前進限にあるため、可動コラム２５の変位によって一方の油圧シリンダ３１が作動する場合には、他方の油圧シリンダ３１の作動ロッドは、ナットブラケット２３から浮いた状態となって機能せず、したがって、可動コラム２５は、作動した油圧シリンダ３１によって原点位置Ｐ１に押し戻されるからである。なお、減衰機３２は、流量調節弁３２Ｖによってナットブラケット２３と可動コラム２５との相対運動の速度を調節することができる。
【００５０】
また、倣いローラＲ１がワークＷの窪み等をトレースすることによって、水平方向送り機構２０によって負荷されていたＸ方向の追従圧力が低下する場合には、可動コラム２５は、追従圧力を補充する向きに、例えば変位量＋ｄ変位する（図６（Ｂ））。可動コラム２５に加わる力と可動コラム２５を原点位置Ｐ１に位置決めしている一対の油圧シリンダ３１，３１のバランスの均衡が失われるからである。そして、この場合においても、倣いローラＲ１からのリアクションの消失によって可動コラム２５は、自動的に原点位置Ｐ１に復帰することができる。
【００５１】
上記実施の形態の説明において、水平方向緩衝装置３０は、ナットブラケット２３と可動コラム５との間に介装されているが、ナットブラケット２３の取付け部材であるナットベース２３Ｂと可動コラム２５との間に介装するようにしてもよい。さらには、副水平滑り機構２４とともにＸＹヘッド４５に組み込むことも可能である。同様に、上下方向緩衝装置５０は、例えば、副上下滑り機構４４とともにローラアーム４５ＡとＸＹヘッド４５との間に介装することもできる。これらの変形例は、いずれも、上記実施の形態と同様に機能することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の倣いローラの駆動機構を開先取り装置に適用した実施の形態を示す正面図である。
【図２】上記実施の形態における開先取り装置の平面図である。
【図３】上記実施の形態における倣いローラの駆動機構の要部の斜視図である。
【図４】上記実施の形態における倣いローラの駆動機構の要部の斜視図である。
【図５】上記実施の形態における倣いローラの駆動機構の動作説明図である。
【図６】上記実施の形態における倣いローラの駆動機構の動作説明図である。
【符号の説明】
【００５３】
１００    倣いローラの駆動機構
Ｐ１      原点位置
Ｍ１      制御モータ
Ｍ２      制御モータ
Ｒ１      倣いローラ
１０      機台フレーム
２０      水平方向送り機構
２１      主水平滑り機構
２２      送りねじ軸
２３      ナットブラケット
２４      副水平滑り機構
２５      可動コラム
３０      水平方向緩衝装置
３１      油圧シリンダ
３２      減衰機
４０      上下方向送り機構
４１      主上下滑り機構
４２      送りねじ軸
４３      ナットブラケット
４４      副上下滑り機構
４５      ＸＹヘッド
５０      上下方向緩衝装置
５１      油圧シリンダ
５２      減衰機
【図１】
2008126351.tif 000003
【図２】
2008126351.tif 000004
【図３】
2008126351.tif 000005
【図４】
2008126351.tif 000006
【図５】
2008126351.tif 000007
【図６】
2008126351.tif 000008