JP2001287118A - タッピング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 タッパを駆動する主軸の加減速中にもタッパ
に加わる実切削負荷の増大量を検出する。 【解決手段】 空運転でタッピング動作を行なったとき
に検出する総負荷トルクを空運転時基準負荷のデータと
してコンピュータが保存する。コンピュータは、タッピ
ング加工時に検出する総負荷トルクから空運転時基準負
荷トルクを差し引いて実切削負荷トルクを求める。実切
削負荷トルクが過負荷判定値Ｔ０を超えたときに、タッ
パの磨耗程度が寿命となったかまたは切削屑が詰まった
と判断し、切込み時の減速制御を通常の第１の減速度−
α１よりも小さい第２の減速度−α２で行う。そして、
通常の第１の加速度α１よりも小さい第２の加速度α２
及び第２の減速度−α２で加減速制御して主軸を開始位
置まで引抜き制御した後、加工中のタップ穴に対するタ
ッピング加工を繰り返し行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、タッパの回転位相
と送り速度とを同期させてタッピング加工を行う数値制
御工作機械等のタッピング装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、マシニングセンタ、ＮＣタッピン
グマシン等の数値制御工作機械でタッピングを行う場合
には、タッパを回転駆動する主軸の回転位相と、主軸の
軸線方向（以下、「Ｚ軸」という。）との送り位置が同
期するように、主軸回転用モータと主軸送り用モータと
が制御される。

【０００３】１回のタッピング加工は、タッパがタッピ
ング開始位置から終了位置まで送られる切込み工程と、
終了位置から開始位置まで戻される引抜き工程とからな
る。そして、切込み工程は、図３に示すように、主軸の
回転数が「０」から所定の最大回転数まで加速制御され
る加速過程、回転数が最大回転数に維持される定速過程
及び、回転数が最大回転数から「０」まで減速制御され
る減速過程とからなる。引抜き工程は、切込み工程と同
様に、加速過程、定速過程及び減速過程とからなる。そ
して、各過程において、回転位相に送り位置が同期する
ように主軸が制御される。

【０００４】ところで、タッピング加工では、タッパの
磨耗程度が寿命となったこと、または、切削屑が詰まっ
たこと等の要因により、切削中のタッパにワークから加
わる実切削負荷トルクが過大となることがある。この場
合、タッパが折損したりさらに、加工中のタップ穴が損
傷することがある。そこで、切込み中に実切削負荷トル
クが過大となってもタッパを折損させることなくタッピ
ングを中止するようにした数値制御工作機械が、特開平
４−３０９１０号公報に開示されている。

【０００５】この制御工作機械では、検出手段が、タッ
ピング中の主軸回転用モータに加わる実切削負荷トルク
を検出する。また、監視手段が、検出された実切削負荷
トルクが、記憶手段に記憶されているトルク負荷許容値
を超えて過負荷となったか否かを監視する。そして、監
視手段によって実切削負荷トルクが過負荷であると判断
されると、制御手段が、主軸回転用モータ及び主軸送り
用モータを制御して、主軸の回転位相と送り位置とを同
期させた状態で、主軸の回転動作及び送り動作を停止さ
せた後、タッピング開始位置まで主軸を復帰動作させ
る。従って、回転位相の指令値と実際の回転位相との差
が過大になる前に、実切削負荷トルクが過大になった状
態が検出され、主軸の回転位相と送り位置とが同期する
状態で主軸の回転動作及び送り動作が中止されるので、
タッパさらにワークが破損することなくタッピングが中
止される。

【０００６】この検出手段は、負荷に応じて変化する主
軸回転用モータへの供給電流値から、主軸回転用モータ
に加わる実切削負荷トルクを検出する。詳述すると、図
３に示すように、切込み工程における加速過程及び減速
過程では、主軸やモータのロータ等の回転部等の慣性が
負荷トルクとなって主軸回転用モータに加わる。この慣
性による負荷トルクは、実切削負荷トルクよりも顕著に
大きな負荷トルクである。一方、主軸の回転数が最大回
転数で維持される定速過程で加わる負荷トルクは、殆ど
タッパに加わる切削負荷トルクだけとなる。そこで、検
出手段は、主軸の回転数の指令値が上昇して９０％を超
えた時点から、指令値が減速となる時点までの、主に定
速工程における供給電流値を検出し、検出した供給電流
値から実切削負荷トルクの大きさを判断している。尚、
引抜き工程における加速過程及び減速過程においても、
主軸の慣性による負荷トルクが加わった状態となる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、加工中
のタッパに加わる実切削負荷トルクは、キスラー動力計
等を使用したトルク測定で、切込み工程時の減速過程で
増大し、減速過程の終了時、即ち、タップ穴の孔底付近
で最大となることが分かっている。そして、タッパの折
損は、実切削負荷トルクの最大値が過大になったときに
発生する。

【０００８】ところが、上記の数値制御工作機械では、
加減速中に実切削負荷トルクを検出することができない
ので、タッパに加わる実切削負荷トルクの最大値を検出
することができず、タッパの磨耗程度が寿命となったこ
とを正確に判断することができない。

【０００９】また、アルミニウム等の硬度が低い金属か
らなるワークに対してタッピング加工を行う場合には、
切削抵抗が小さく切削加工が容易であることから、主軸
回転数及び送り速度を高速にして加工時間を短縮してい
る。この場合、図１０に示すように、主軸が最大回転数
で制御される定速過程の継続時間が極端に短くなり、主
軸が殆ど加速過程及び減速過程だけで制御される状態と
なることがある。

【００１０】従って、このような状態でのタッピング加
工では、主軸用回転モータに切削負荷トルクだけが加わ
っている時間が殆どないので、実切削負荷トルクを検出
することが困難となる。

【００１１】そして、このようなタッピング加工を行う
数値制御工作機械では、検出した実切削負荷トルクに基
づいて、タッパの磨耗程度が寿命であることを正確に判
断したり、または、切削屑が詰まってタッパに過負荷が
加わっている状態であることを判断して適切な処置を行
うことができなかった。

【００１２】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたものであって、その第１の目的は、タッパを駆動
する主軸の加減速時にもタッパに過負荷が加わっている
状態を検出することができるタッピング装置を提供する
ことにある。

【００１３】また、第２の目的は、第１の目的に加え
て、主軸の加減速時にタッパに過負荷が加わっている状
態を検出し、タッパの折損またはワークの損傷等を防止
することができるタッピング装置を提供することにあ
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、請求項１に記載の発明は、タッパが固定された主軸
の送り位置と回転位相とを同期させて制御するととも
に、主軸回転用モータに加わる負荷を検出するタッピン
グ装置において、タッピング加工時に検出される総負荷
と、予め設定された基準負荷とから、前記タッパに加わ
っている実切削負荷または、該実切削負荷の負荷増大量
を検出する実切削負荷検出手段を備えたことを要旨とす
る。

【００１５】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、前記基準負荷は、空運転でタッピング
加工を行なったときに検出される空運転時基準負荷であ
って、前記実切削負荷検出手段は、前記総負荷と前記空
運転時基準負荷との差分を前記実切削負荷とすることを
要旨とする。

【００１６】請求項３に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、前記基準負荷は、少なくとも前記主軸
を含む回転部の総慣性質量と、該主軸の回転数とから求
めた計算基準負荷であって、前記実切削負荷検出手段
は、前記総負荷と前記計算基準負荷との差分を前記実切
削負荷とすることを要旨とする。

【００１７】請求項４に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、前記基準負荷は、前記タッパで実際に
タッピング加工を行なったときに検出される基準総負荷
であって、前記実切削負荷検出手段は、前記総負荷と前
記基準総負荷との差分を前記負荷増大量とすることを要
旨とする。

【００１８】請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請
求項４のいずれか一項に記載の発明において、前記実切
削負荷または、前記負荷増大量のいずれか一方から、予
め設定された過負荷判定値を用いて、前記タッパの磨耗
程度が寿命であるか否か、または、切削屑が詰まってい
る状態であるか否かを判断する過負荷判定手段と、前記
主軸を加減速制御して、前記タッパの切込み及び引抜き
を行うとともに、前記タッパの磨耗程度が寿命である
か、または、切削屑が詰まっている状態であると判断さ
れたときに、前記主軸を減速制御し該主軸の回転位相と
送り位置とを同期させたままの状態で前記タッパの切込
みを中止する主軸制御手段とを備えていることを要旨と
する。

【００１９】請求項６に記載の発明は、請求項５に記載
の発明において、前記主軸制御手段は、切削屑が詰まっ
ている状態であると判断された場合、前記主軸をより小
さな減速度で減速制御して前記タッパの切込みを中止す
ることを要旨とする。

【００２０】請求項７に記載の発明は、請求項５に記載
の発明において、前記主軸制御手段は、切削屑が詰まっ
ている状態であると判断された場合、前記主軸を減速制
御して前記タッパの切込みを中止し、該主軸を加減速制
御して該タッパを加工中のタップ穴から一旦引き抜いた
後、そのタップ穴に対するタッピング加工を繰り返して
行うことを要旨とする。

【００２１】請求項８に記載の発明は、請求項５に記載
の発明において、前記主軸制御手段は、前記タッパの磨
耗程度が寿命であると判断されたときには、前記主軸を
より大きな減速度で減速制御して前記タッパの切込みを
中止することを要旨とする。

【００２２】請求項９に記載の発明は、請求項５乃至請
求項８のいずれか一項に記載の発明において、前記主軸
制御手段は、前記主軸を減速制御して前記切込みを中止
した後、前記主軸をより小さな加減速度で加減速制御し
て前記タッパを引き抜くことを要旨とする。

【００２３】（作用）請求項１に記載の発明によれば、
タッピング加工時に主軸回転用モータに加わる負荷が総
負荷として検出される。総負荷は、タッパがワークから
受ける実切削負荷、主軸と共に回転する回転部の慣性に
基づく負荷、軸受等の摩擦部における摩擦抵抗、軸受等
の潤滑部における粘性抵抗等からなる。また、タッパに
加わる実切削負荷または実切削負荷の増大量を求めるた
めに設定された基準負荷は、実切削負荷を除く各負荷の
総和が、総負荷における実切削負荷を除く各負荷の総和
と同じとなる。さらに、基準負荷が、実切削負荷を含む
ものである場合には、総負荷との差分が実切削負荷の増
大量となる。そして、主軸の送り位置と回転位相に対応
する実切削負荷または実切削負荷の増大量が、同じ切削
位置での総負荷と空運転時基準負荷との差分として求め
られる。従って、主軸等の慣性が負荷として加わる加減
速時にも実切削負荷の増大量が検出される。

【００２４】請求項２に記載の発明によれば、請求項１
に記載の発明の作用に加えて、空運転でタッピング加工
を行うときには、総負荷から実切削負荷だけが除かれた
空運転時基準負荷が基準負荷として検出される。そし
て、主軸の送り位置と回転位相に対応する実切削負荷
が、同じ切削位置での総負荷と空運転時基準負荷との差
分として求められる。従って、実切削負荷が直接検出さ
れる。

【００２５】請求項３に記載の発明によれば、請求項１
に記載の発明の作用に加えて、少なくとも、主軸と共に
回転する回転部の総慣性質量と、主軸の回転数とから、
総負荷から実切削負荷だけが除かれた計算基準負荷が基
準負荷として計算される。そして、主軸の送り位置と回
転位相に対応する実切削負荷が、同じ切削位置での総負
荷と計算基準負荷との差分として求められる。従って、
実切削負荷が直接検出される。

【００２６】請求項４に記載の発明によれば、請求項１
に記載の発明の作用に加えて、タッパでタッピング加工
を行うときには、タッパの磨耗程度に応じた実切削負荷
を含む基準総負荷が基準負荷として検出される。そし
て、主軸の送り位置と回転位相に対応する実切削負荷の
負荷増大量が、同じ切削位置での総負荷と基準総負荷と
の差分として求められる。従って、主軸等の慣性が負荷
として加わる加減速時にも実切削負荷の負荷増大量が検
出される。

【００２７】請求項５に記載の発明によれば、請求項１
乃至請求項４のいずれか一項に記載の発明の作用に加え
て、切込み中に、タッパの磨耗程度が寿命となったり、
または、切削屑が詰まると、タッパに加わる実切削負
荷、または、以前の実切削負荷からの負荷増大量が過大
な値となる。過大になった実切削負荷または負荷増大量
と、予め設定された基準切削負荷とから、タッパの磨耗
程度が寿命となったこと、または、切削屑が詰まったこ
とが判断される。そして、タッパが切込み中のタップ穴
に沿ったままで切込みが停止される。従って、タッパの
切込み中にタッパの磨耗程度が寿命となったり、また
は、切削屑が詰まった状態となったことによってタッパ
に加わる実切削負荷あいは負荷増大量が過大になると、
切込み中のタップ穴が損傷しない状態でタッパの切込み
が中止される。

【００２８】請求項６に記載の発明によれば、請求項５
に記載の発明の作用に加えて、切込み中に、切削屑が詰
まった状態となったことによってタッパに加わる切削負
荷が過大になった場合、タッパの回転速度をより緩やか
に低下させることにより、減速過程中における切削屑の
排出が促進される。従って、タッパの切込み中に切削屑
が詰まった状態となっても、タッパに加わる実切削負荷
が抑制された状態で切込みが中止される。

【００２９】請求項７に記載の発明によれば、請求項５
に記載の発明の作用に加えて、実切削負荷に基づいて切
削屑が詰まった状態であることが判断されると、タッパ
が一旦引き抜かれた後、タッピング加工が繰り返し行な
われる。従って、切削屑が詰まっただけではタッピング
加工が中止されず、切削屑を排出しながらタッピング加
工が繰り返し行われる。

【００３０】請求項８に記載の発明によれば、請求項５
に記載の発明の作用に加えて、切込み時に磨耗程度が寿
命であると判断されたタッパがより大きな減速度で減速
制御されて停止するので、減速中にタッパに加わる実切
削負荷が軽減される。

【００３１】請求項９に記載の発明によれば、請求項５
乃至請求項８のいずれか一項に記載の発明の作用に加え
て、タッパの磨耗程度が寿命であると判断されるか、ま
たは、切削屑が詰まった状態であると判断されて切込み
が中止された後、より小さな加減速度で主軸が加減速制
御されて引き抜かれるので、引抜き時にタッパに加わる
実切削負荷が軽減される。

【００３２】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）以下、本発
明をＣＮＣタッピングマシンに具体化した第１の実施の
形態を図１〜図９に従って説明する。

【００３３】図２に示すように、タッピング装置として
のＣＮＣタッピングマシン１０は、加工装置１１及び制
御装置１２とからなる。加工装置１１は、Ｘ軸及びＹ軸
方向に移動可能なワークテーブル１３、Ｘ軸及びＹ軸方
向の所定位置に固定配置されタッパＴが装着される主軸
１４、主軸回転用モータ１５、主軸送り用モータ１６、
Ｘ軸駆動用モータ１７、Ｙ軸駆動用モータ１８等を備え
る。そして、加工装置１１は、Ｘ軸駆動用モータ１７及
びＹ軸駆動用モータ１８によってワークテーブル１３を
Ｘ軸及びＹ軸方向に移動させて、Ｘ軸及びＹ軸座標上の
位置で設定されるワークＷの所定位置を主軸１４に対し
て位置決めする。また、加工装置１１は、タッパＴを装
着した主軸１４をＺ軸方向に移動させることで、位置決
めされたワークＷの所定位置にタッピング加工を行うよ
うになっている。

【００３４】また、加工装置１１は、主軸１４に対して
位置決めするＸ軸座標上でのワークテーブル１３の位置
を検出するＸ軸座標検出器１９、同じくＹ軸座標上での
ワークテーブル１３の位置を検出するＹ軸座標検出器２
０を備えている。また、Ｚ軸周りでの主軸１４の回転位
相を検出する回転位相検出器２１、及び、Ｚ軸座標上で
の主軸１４の送り位置を検出するＺ軸座標検出器２２を
備えている。そして、加工装置１１は、主軸１４に対し
て位置決めするワークテーブル１３のＸ，Ｙ座標軸上の
位置を逐次検出するとともに、主軸１４のＺ軸座標上で
の送り位置、及び、Ｚ軸周りでの回転位相を逐次検出す
る。

【００３５】制御装置１２は、コンピュータ２３、駆動
装置２４、負荷検出装置２５等を備える。本実施の形態
では、コンピュータ２３が過負荷判定手段及び主軸制御
手段であり、コンピュータ２３及び負荷検出装置２５が
実切削負荷検出手段を構成する。

【００３６】駆動装置２４は、主軸駆動装置２６、主軸
送り駆動装置２７、Ｘ軸駆動装置２８及びＹ軸駆動装置
２９を備える。主軸駆動装置２６は、主軸回転用モータ
１５を駆動制御する。主軸送り駆動装置２７は、主軸送
り用モータ１６を駆動制御する。また、Ｘ軸駆動装置２
８はＸ軸駆動用モータ１７を、Ｙ軸駆動装置２９はＹ軸
駆動用モータ１８をそれぞれ駆動制御する。

【００３７】コンピュータ２３は、中央処理装置３０、
記憶装置３１、入力装置３２、表示装置３３及び入出力
装置３４等を備える。記憶装置３１は、主軸回転用モー
タ１５、主軸送り用モータ１６、Ｘ軸駆動用モータ１７
及びＹ軸駆動用モータ１８を各駆動装置２６〜２９を介
して駆動制御するための制御プログラムを記憶してい
る。また、記憶装置３１は、ワークＷ毎に設定された複
数のタッピング加工位置の加工順序、及び、各タッピン
グ加工のタッピング加工条件が設定された作業プログラ
ムを記憶している。タッピング加工条件としては、Ｘ，
Ｙ軸座標上でのタッピング位置、Ｚ軸座標上のタップ終
了位置及びタッピング開始位置、タッピング開始位置で
の主軸１４の回転位相、タッパＴのねじピッチ量、最大
主軸回転数、タップサイズ等が設定されている。

【００３８】中央処理装置３０は、記憶装置３１に記憶
されている制御プログラムに従い、Ｘ，Ｙ軸駆動装置２
８，２９を介してＸ軸駆動用モータ１７及びＹ軸駆動用
モータ１８を駆動制御し、ワークＷのＸ，Ｙ軸座標上の
所定のタッピング位置を主軸１４に対して位置決めする
制御を行う。このとき、中央処理装置３０は、制御プロ
グラムに従い、Ｘ軸座標検出器１９及びＹ軸座標検出器
２０の各検出結果に基づいてソフトウェアサーボによる
フィードバック制御を行う。

【００３９】また、中央処理装置３０は、制御プログラ
ムに従い、Ｘ軸及びＹ軸座標上の所定位置において主軸
駆動装置２６及び主軸送り駆動装置２７を介して主軸回
転用モータ１５及び主軸送り用モータ１６を駆動制御
し、作業プログラムに設定されているタッピング加工条
件で、切込み工程及び引抜き工程からなるタッピング加
工を行うように回転位相・回転数制御、及び、送り位置
・送り速度制御を行う。即ち、中央処理装置３０は、作
業プログラムのタッピング加工条件で指定されたタッピ
ング開始位置での回転位相、タッパＴのねじピッチ量及
び最大主軸回転数に基づき、回転位相と送り量とを同期
させた回転位相・回転数制御、及び、送り位置・送り速
度制御を行う。

【００４０】また、中央処理装置３０は、制御プログラ
ムに従い、タッピング開始位置からタッピング終了位置
までタッパＴを送る切込み制御の間に、主軸回転数及び
送り速度を、主軸回転数が「０」からタッピング加工条
件で指定される最大主軸回転数となるまで予め設定され
ている回転加速度で増大させた後、最大主軸回転数から
「０」まで同じ大きさの回転加速度で減少させる。尚、
切込み時の加速過程は、タッパＴが切込み状態に入る前
に終了するか、または、加速中にタッパＴが切込み状態
に入るように、タッピング開始位置または回転加速度が
設定されている。同様に、中央処理装置３０は、制御プ
ログラムに従い、タッピング終了位置からタッピング開
始位置までタッパＴを戻す引抜き制御の間に、主軸回転
数を「０」から最大主軸回転数まで予め設定されている
回転加速度で増大させた後、最大主軸回転数から「０」
まで同じ大きさの回転加速度で減少させる。このとき、
中央処理装置３０は、切込み制御及び引抜き制御におい
て、制御プログラムに従い、回転位相検出器２１及びＺ
軸座標検出器２２の各検出結果に基づいてソフトウェア
サーボによるフィードバック制御を行う。

【００４１】中央処理装置３０は、主軸１４の切込み時
の加速制御を、予め設定されている第１の回転加速度
（以下、第１の加速度という。）α１及び第２の回転加
速度（以下、第２の加速度という。）α２のいずれかで
行ない、同じく減速制御を、予め設定されている第１の
回転減速度（以下、第１の減速度という。）−α１、第
２の回転減速度（以下、第２の減速度という。）−α２
及び第３の回転減速度（以下、第３の減速度という。）
−α３のいずれかで行う。第１の加速度α１及び第１の
減速度−α１は通常使用するために設定されたものであ
って同じ大きさであり、第２の加速度α２及び第２の減
速度−α２は、タッパＴに加わる実切削負荷が過大にな
ったときに使用されるものであって同じ大きさであると
ともに第１の加速度α１及び第１の減速度−α１よりも
（絶対値が）小さい値に設定されている。また、第３の
減速度−α３は、第１の減速度−α１よりも（絶対値
が）大きい値に設定されている。

【００４２】負荷検出装置２５は、主軸１４が回転駆動
されているときに、主軸回転用モータ１５が受ける回転
負荷トルクに応じて大きさが変化する主軸回転用モータ
１５の駆動電流値を検出してコンピュータ２３に出力す
る。尚、タッピング加工時に主軸回転用モータ１５が受
ける回転負荷トルクは、タッパＴがワークＷから受ける
切削負荷による実切削負荷トルク、主軸１４の加速時及
び減速時に主軸１４と共に回転する回転部（タッパＴ、
チャック、回転軸、主軸回転用モータの回転子等）の慣
性に基づく負荷トルク、軸受等の摩擦部における摩擦抵
抗、軸受等の潤滑部における粘性抵抗等を主とする総負
荷トルクである。

【００４３】（実切削負荷の検出）中央処理装置３０
は、制御プログラムに従い、負荷検出装置２５が検出す
る駆動電流値から、主軸回転用モータ１５に加わる総負
荷トルクを逐次検出する。図３は、１回のタッピング加
工工程における総負荷トルク及び主軸回転数の時間特性
を示すグラフである。尚、このグラフに示す特性は、切
込み時に、主軸１４の加速過程の終了後に、タッパＴが
切込み状態に入るように設定されている場合のものであ
る。

【００４４】図３のグラフに示すように、切込み時の加
速過程で検出される総負荷トルクは、実切削負荷トルク
を含まないものとなり、定速時に検出される総負荷トル
クは、主軸１４を含む回転部の慣性に基づく負荷トルク
を含まないものとなる。さらに、切込み時の減速過程で
検出される総負荷トルクは、実切削負荷トルクと、回転
部の慣性に基づく負荷トルクとが合成されたものとな
る。また、引抜き時の加速過程で検出される総負荷トル
クは、回転部の慣性に基づく負荷トルクと、切削屑の詰
まり等による抵抗負荷トルクとが合成されたものとな
り、定速時に検出される総負荷トルクは、主軸１４を含
む回転部の慣性に基づく負荷トルクを含まないものとな
る。さらに、引抜き時の減速過程で検出される総負荷ト
ルクは、回転部の慣性に基づく負荷トルクを含むものと
なる。

【００４５】また、中央処理装置３０は、制御プログラ
ムに従い、入力装置３２での入力操作によって指定され
たタッピング加工時に、回転位相及び送り位置に対応し
て検出する総負荷トルクを、回転位相及び送り位置に対
応させた基準負荷トルクのデータとして保存する。さら
に、中央処理装置３０は、制御プログラムに従い、各タ
ッピング加工時に、回転位相及び送り位置に対応して検
出する総負荷トルクの値から、保存している総負荷トル
クのデータの同じ回転位置及び送り位置における基準負
荷トルクの値を差し引いた値を、切削時にタッパＴに加
わる同回転位相及び送り位置における実切削負荷トルク
の増大量として求める。

【００４６】即ち、回転位相及び送り位置に対応する基
準負荷トルクのデータは、そのときのタッパＴの摩耗程
度に応じてワークＷから受ける切削負荷による実切削負
荷トルク、主軸１４の加速時及び減速時に主軸１４と共
に回転する回転部の慣性に基づく負荷トルク、軸受等の
摩擦部における摩擦抵抗、軸受等の循環部における粘性
抵抗等からなる。また、その後の各タッピング加工時に
検出する総負荷トルクは、タッパＴの磨耗程度が進行し
たことによる実切削負荷トルクの増大分だけ増大したも
のである。従って、中央処理装置３０は、各タッピング
加工時に検出する総負荷トルクから基準負荷トルクを差
し引くことにより、そのときのタッパＴの磨耗程度の進
行分に応じた実切削負荷トルクの負荷トルク増大分を検
出する。

【００４７】また、基準負荷トルクが、実際にタッピン
グ加工を行なっていない空運転時に検出した空運転時基
準負荷トルクである場合には、空運転時基準負荷トルク
は、図４に示すように、主軸１４の加速時及び減速時に
主軸１４と共に回転する回転部の慣性に基づく負荷トル
ク、軸受等の摩擦部における摩擦抵抗、及び、軸受等の
循環部における粘性抵抗等からなり、実切削負荷トルク
が含まれていないものとなる。従って、中央処理装置３
０は、総負荷トルクから空運転時基準負荷トルクを差し
引くことにより、図５に示すように、そのときのタッパ
Ｔの磨耗程度に応じた実切削負荷トルク自体を検出す
る。尚、総負荷トルクから基準負荷トルクを差し引いて
求められる実切削負荷トルクは、タッピング加工時に実
際にタッパＴに加わる切削負荷トルクをキスラー動力計
等で測定した測定値と良く一致する。

【００４８】タッピング加工時において検出する実切削
負荷トルクは、主軸１４が定速制御されている状態での
切込み中には、ほぼ一定の大きさとなり、減速制御され
ている状態での切込み中には、主軸回転数が小さくなる
ほど次第に大きくなる特性を示す。従って、通常、実切
削負荷トルクは、タッピング終了位置の手前で最大値と
なる。さらに、実切削負荷トルクは、切削屑が詰まった
状態となったときには、急激に増大する特性を示す。

【００４９】（タッピング加工）次に、中央処理装置３
０が行うタッピング加工の手順を、図１のフローチャー
トに従って説明する。即ち、このタッピング加工を行う
前に、タッピング加工条件で指定されているＸ軸及びＹ
軸座標上のワークＷの所定位置が主軸１４に対して位置
決めされており、また、タッピング開始位置に主軸１４
が所定の回転位相で配置されている。また、基準負荷ト
ルクとして、空運転時基準負荷トルクが保存されている
ものとする。

【００５０】中央処理装置３０は、タッピング加工制御
として、先ず、ステップ１０で、主軸回転用モータ１５
及び主軸送り用モータ１６を駆動制御して回転位相及び
送り位置を同期させた状態で主軸１４を切込み制御す
る。このとき、中央処理装置３０は、第１の第１の加速
度α１及び第１の減速度−α１で主軸１４の回転速度を
加減速するように制御を行う。この第１の加速度α１及
び第１の減速度−α１は、タッピングを行うワークＷ及
びタッパＴに対し最大主軸回転数と共に設定される値で
あって、例えば、磨耗程度が寿命でないタッパＴが受け
る実切削負荷トルクがタッパＴの許容範囲内となる値で
あって、かつ、できるだけ大きな値である。

【００５１】詳述すると、タッパＴの切込み時には、回
転加速度及び回転減速度が大きい程、また、タッパＴの
磨耗程度が大きい程、切削屑が排出され難くなって加工
中のタップ穴内に停滞する。その結果、停滞している切
削屑の詰まりによって、タッパＴに加わる実切削負荷ト
ルクが過度に増大する。そこで、切削屑が詰まっておら
ず、また、タッパＴの磨耗程度が寿命でない状態では、
第１の加速度α１及び第１の減速度−α１で加減速制御
を行うことにより、切込み及び引抜きが短い時間で終了
するようにする。

【００５２】中央処理装置３０は、主軸１４を切込み制
御している間に、ステップ１１で、逐次検出する総切削
負荷トルクから空運転時基準負荷トルクを差し引いた実
切削負荷トルクを逐次演算する。そして、中央処理装置
３０は、ステップ１２で、演算した実切削負荷トルク
が、予め設定されている過負荷判定値Ｔ０を超える大き
さであるか否かを判断する。過負荷判定値Ｔ０は、第１
の加速度α１で主軸１４を加減速制御したときに、タッ
パＴが受ける実切削負荷トルクが許容範囲の上限領域の
大きさであることを判断するために予め設定されている
値である。

【００５３】中央処理装置３０は、ステップ１２で実切
削負荷トルクが過負荷判定値Ｔ０以下であったときに
は、タッパＴの磨耗程度が寿命ではなく、また、切削屑
が詰まってタッパＴに許容範囲の上限領域の切削負荷が
加わっていないとして、ステップ１３で、切込み制御を
タッピング終了位置まで行う。

【００５４】中央処理装置３０は、実切削負荷が過負荷
判定値Ｔ０以下のままでタッピング終了位置まで切込み
制御を行なった後は、ステップ１４及び１５で、第１の
加速度α１及び第１の減速度−α１で主軸１４を加減速
制御して、タッピング終了位置からタッピング開始位置
まで引抜き制御する。

【００５５】一方、中央処理装置３０は、ステップ１２
で、実切削負荷トルクが過負荷判定値Ｔ０を超える大き
さであったときには、タッパＴの磨耗程度が寿命となっ
たか、または、切削屑が詰まってタッパＴに許容範囲の
上限領域の切削負荷トルクが加わったかのいずれかであ
ると判断する。この場合、中央処理装置３０は、ステッ
プ１６で、前回行なったタッピング加工において、実切
削負荷トルクが過負荷判定値Ｔ０を超えたか否かを判断
する。

【００５６】中央処理装置３０は、ステップ１６で前回
行なったタッピング加工において実切削負荷が過負荷判
定値Ｔ０を超えていなかったときには、ステップ１７で
カウント値Ｃをカウントアップした後、ステップ１８
で、第２の減速度−α２で主軸１４を減速制御して、回
転位相と送り位置とを同期させたままで停止させる。第
２の減速度−α２は、第１の減速度−α１で減速したと
きにはタッパＴが受ける実切削負荷トルクがタッパＴの
許容範囲を超える大きさとなる場合であっても、第２の
減速度−α２で減速したときには実切削負荷トルクが許
容範囲となるように設定されている。

【００５７】ステップ１８において、中央処理装置３０
は、主軸１４が最大主軸回転数で制御されているときに
は、図６に示すように、その回転数及び送り速度から第
２の減速度−α２で減速制御を行ない、また、主軸１４
の制御状態が第１の減速度−α１による減速状態である
ときには、図７に示すように、第１の減速度−α１を第
２の減速度−α２に切り換えて減速制御を行う。このこ
とにより、中央処理装置３０は、実切削負荷が過負荷判
定値Ｔ０を超えた原因が、切削屑が詰まったことによる
ものと判断した場合には、第２の減速度−α２で減速制
御して停止させることにより、切込み中のタッパＴに加
わる実切削負荷トルクがそれ以上増大しないようにす
る。

【００５８】その後、中央処理装置３０は、ステップ１
９及び２０で、図６，７に示すように、第２の加速度α
２及び第２の減速度−α２で主軸１４を加減速制御し、
停止したＺ軸座標上の位置からタッピング開始位置まで
主軸１４を引抜き制御する。そして、中央処理装置３０
は、Ｘ軸及びＹ軸座標上での同じ位置でタッピング加工
を再び行う。中央処理装置３０は、切込み中に停止させ
たタッパＴを第２の加速度α２及び第２の減速度−α２
で加減速制御することにより、引抜き中のタッパＴに加
わる実切削負荷トルクがそれ以上増大しないようにす
る。

【００５９】従って、中央処理装置３０は、検出した実
切削負荷トルクに基づき、タッパＴに切削屑の詰まりに
よる過負荷が加わったと判断したときには、タッピング
加工を途中で中断し、主軸１４を一旦タッピング開始位
置まで戻してから再びタッピング加工を行う。

【００６０】一方、中央処理装置３０は、ステップ１６
で前回行なったタッピング加工において実切削負荷トル
クが過負荷判定値Ｔ０を超えていたときには、ステップ
２１で、カウント値Ｃが予め設定されている寿命判定値
ＣＬを超えているか否かを判断する。寿命判定値ＣＬ
は、今回のタッピング加工時に実切削負荷トルクが過負
荷判定値Ｔ０を超えた原因が、切削屑の詰まりによる切
削負荷の上昇でなく、タッパＴの磨耗程度が寿命となっ
たことによるものであると判断するために設定されてい
る。

【００６１】中央処理装置３０は、ステップ２１でカウ
ント値Ｃが寿命判定値ＣＬ以下であったときには、タッ
パＴの磨耗程度が寿命でないと判定し、ステップ１７に
進む。そして、前述の場合と同様にして、切り込み工程
を中断するとともに、ワークＷの同一箇所に再度タッピ
ング加工を行う。

【００６２】従って、中央処理装置３０は、タッパＴに
加わった過負荷が、確実にタッパＴの磨耗程度が寿命と
なったことによるものであると判断しない内は、切削屑
の詰まりによるものであるとみなしてタッピング加工を
中断し、主軸１４をタッピング開始位置まで戻してから
再びタッピング加工を行う。

【００６３】また、中央処理装置３０は、ステップ２１
でカウント値Ｃが寿命判定値ＣＬを超えた場合には、タ
ッパＴの磨耗程度が寿命であると判断して、ステップ２
２で、第３の減速度−α３で主軸１４を減速制御して、
回転位相と送り位置とを同期させたままで停止させる。
ステップ２２において、中央処理装置３０は、主軸１４
の制御状態が定速制御状態であるときには、図８に示す
ように、その回転数及び送り速度から第３の減速度−α
３で減速制御を行ない、また、主軸１４の制御状態が第
１の減速度−α１による減速状態であるときには、図９
に示すように、第１の減速度−α１を第３の減速度−α
３に切り換えて減速制御を行う。

【００６４】切込み中にタッパＴの磨耗程度が寿命とな
った場合、そのまま切込みを継続すると、実切削負荷ト
ルクがさらに増大してタッパＴの折損に至る可能性があ
る。中央処理装置３０は、第１の減速度−α１よりも大
きな第３の減速度−α３で主軸１４を減速制御して停止
させることによって切込みを早く終了させ、タッパＴに
できるだけ大きな実切削負荷トルクが加わらないように
する。

【００６５】その後、中央処理装置３０は、ステップ２
３及び２４で、図８，９に示すように、第２の加速度α
２及び第２の減速度−α２で主軸１４を加減速制御し、
停止したＺ軸上の位置からタッピング位置まで主軸１４
を引抜き制御する。そして、中央処理装置３０は、ステ
ップ２５で表示装置３３を制御してタッパＴの磨耗状態
が寿命となったことの表示を行う。

【００６６】従って、中央処理装置３０は、検出した実
切削負荷トルクに基づき、タッパＴの磨耗程度が寿命で
あることによる過負荷が加わったと判断したときには、
タッピング加工を途中で中止し、主軸１４を引抜き制御
した後、そのままタッピング加工を終了する。

【００６７】次に、以上のように構成されたＣＮＣタッ
ピングマシンの作用について説明する。基準負荷値のデ
ータを作成して保存するときには、空運転でタッピング
加工を行い、そのときに検出される総負荷のデータを、
入力装置３２での入力操作によってコンピュータ２３に
基準負荷として保存させる。

【００６８】タッピング加工においては、中央処理装置
３０は、タッパＴの切込み制御時に、回転位置及び送り
位置に対応して逐次検出される総負荷トルクから同位置
における空運転時基準負荷トルクを差し引いた実切削負
荷トルクを逐次演算する。従って、主軸１４等の慣性が
負荷として加わる加減速時にも実切削負荷トルクが検出
される。また、切込み時における主軸１４の減速過程で
最大となる実切削負荷トルクの最大値が検出される。

【００６９】切込み制御時に検出された実切削負荷トル
クが、予め設定されている過負荷判定値Ｔ０を超えたと
きには、中央処理装置３０は、切削屑が詰まって実切削
負荷トルクが一時的に増大した状態であるか、または、
タッパＴの磨耗程度が寿命となったと判断する。そし
て、主軸１４を回転位相と送り位置とを同期させたまま
の状態で減速制御して停止させ、切込み制御を中止す
る。従って、切込み制御時に、切削屑が詰まって実切削
負荷トルクが一時的に増大したとき、または、タッパＴ
の磨耗程度が寿命となったときには、切込み中のタップ
穴が損傷しない状態でタッパＴの切込みが中止される。

【００７０】切込み制御時に検出された実切削負荷トル
クが、予め設定されている過負荷判定値Ｔ０を超えたと
き、中央処理装置３０は、タッピング加工毎の切込み時
に、実切削負荷トルクが過負荷判定値Ｔ０を超えた回数
が所定の寿命判定値ＣＬ以下である場合には、各タッピ
ング加工時に切削屑が詰まって実切削負荷トルクが一時
的に増大したと一旦判断する。そして、タッピング終了
位置の手前で停止させた主軸１４を、第２の加速度α２
及び第２の減速度−α２で加減速制御してその停止位置
からタッピング開始位置まで引抜き制御する。従って、
切込み制御時に、切削屑が詰まって実切削負荷トルクが
一時的に増大したときには、引抜き時にタッパＴに加わ
る実切削負荷トルクが抑制される。

【００７１】さらに、切込み時に実切削負荷トルクが過
負荷判定値Ｔ０を超えた回数が寿命判定値ＣＬ以下であ
る場合、中央処理装置３０は、タッピング終了位置の手
前で主軸１４を停止させた後、タッピング開始位置まで
引抜き制御した主軸１４を、再び第１の加速度α１及び
第１の減速度−α１で加減速制御してタッピング開始位
置からタッピング終了位置に向かって切込み制御する。
従って、切込み制御時に、切削屑が詰まっただけではタ
ッピング加工が中止されず、同じ位置におけるタッピン
グ加工が自動で繰り返し行われる。

【００７２】また、切込み制御時に検出された実切削負
荷トルクが、予め設定されている過負荷判定値Ｔ０を超
えたとき、タッピング加工毎の切込み時に、実切削負荷
トルクが過負荷判定値Ｔ０を超えた回数が寿命判定値Ｃ
Ｌを超えた場合、中央処理装置３０は、タッパＴの磨耗
状態が寿命であると判断する。そして、主軸１４を第１
の減速度−α１よりも大きな第３の減速度−α３で減速
制御して停止させる。従って、切込み時にタッパＴの磨
耗程度が寿命であると判断された場合、減速中にタッパ
Ｔに加わる実切削負荷トルクが軽減される。

【００７３】さらに、タッピング加工毎の切込み時に、
実切削負荷トルクが過負荷判定値Ｔ０を超えた回数が寿
命判定値ＣＬを超えた場合、減速制御して停止させた主
軸１４を、第２の加速度α２及び第２の減速度−α２で
加減速制御してタッピング開始位置まで引抜き制御した
後、タッピング加工を中止する。従って、切込み制御時
に、タッパＴの磨耗程度が寿命となったときには、引抜
き時にタッパＴが折損しないように加わる実切削負荷ト
ルクが抑制される。

【００７４】以上詳述した本実施の形態によれば、以下
に記載の各効果を得ることができる。 （１） タッピング加工時に検出される総負荷トルク
と、タッパＴに加わる実切削負荷トルクの総負荷トルク
における負荷トルク増大量を求めるために設定された基
準負荷トルクとから、タッパＴに加わる実切削負荷トル
クを求めるようにした。

【００７５】従って、主軸１４等の慣性が負荷トルクと
して加わる加減速中にも実切削負荷トルクを検出するこ
とができ、加減速中のタッパＴに過負荷が加わっている
状態を検出することができる。

【００７６】（２） 主軸１４に加わる実切削負荷トル
クが最大となる切込み時の減速中の実切削負荷トルクを
検出することができるので、実切削負荷トルクの最大値
を検出することができる。従って、タッパＴの磨耗程度
が寿命であること、または、切削屑が詰まった状態であ
ることを正確に判断できる。

【００７７】また、主軸１４が一定回転数及び送り速度
で駆動制御される時間が極少ないような高速タッピング
加工においても、タッパＴに加わる実切削負荷トルクを
検出することができる。

【００７８】（３） 空運転でタッピング加工を行なっ
たときに検出される空運転時基準負荷トルクと総負荷ト
ルクとから、負荷トルク増大量でなく実切削負荷トルク
を直接求めるようにした。従って、実切削負荷トルクを
判定するので、タッパＴの磨耗程度が寿命であること、
または、切削屑の詰まった状態を容易に判断することが
できる。

【００７９】（４） 検出する実切削負荷トルクに対し
て予め設定された過負荷判定値Ｔ０から、コンピュータ
２３が、切削屑が詰まった状態、及び、タッパＴの磨耗
程度が寿命であることを判断する。そして、主軸１４を
減速制御して、主軸１４の回転位相と送り位置とを同期
させたままで切込み制御を中止するようにした。

【００８０】従って、切込み中のタッパＴの磨耗程度が
寿命となったり、または、切削屑が詰まった状態となっ
たことによってタッパＴに加わる実切削負荷トルクが過
大になると、タッパＴに加わる実切削負荷トルクが抑制
された状態で切込みが中止される。その結果、切込み中
に、タッパＴの磨耗程度が寿命となったり、または、切
削屑が詰まった状態となったときに、タッパＴが折損し
たりタップ穴が損傷しないようにすることができる。

【００８１】（５） 切込み時に切削屑が詰まった状態
であることをコンピュータ２３が実切削負荷トルクに基
づいて判断し、第１の減速度−α１よりも小さい第２の
減速度−α２で減速制御を行なって停止させ、切込みを
中止するようにした。

【００８２】従って、切込み中に切削屑が詰まった状態
となったときに、切削屑の詰まりが緩和される状態で切
込みが中止されるので、切込み時に切削屑が詰まっても
タッパＴの折損さらにタップ穴の損傷を防止することが
できる。

【００８３】（６） 切込み時の減速制御の途中であっ
ても、検出した実切削負荷トルクが過負荷判定値Ｔ０を
超えたときには、コンピュータ２３は、通常の第１の減
速度−α１よりも小さい第２の減速度−α２で主軸１４
を減速制御するようにした。

【００８４】従って、実切削負荷トルクが最大となる切
込み時の減速過程において切削屑が詰まり難いように切
込みが中止されるので、切込み時における切削屑の詰ま
りによるタッパＴの折損さらにタップ穴の損傷をより一
層確実に防止することができる。

【００８５】（７） 切削屑が詰まって実切削負荷トル
クが過大になった状態であることを、コンピュータ２３
が実切削負荷トルクに基づいて判断し、タッピング加工
を中止したタップ穴に対するタッピング加工を繰り返し
行うようにした。

【００８６】従って、切削屑が詰まっただけではタッピ
ング加工が中止されず繰り返しタッピング加工が行われ
るので、切込み時に切削屑が一旦詰まってもタッパＴを
折損することなくタップ穴を自動等で確実に加工形成す
ることができる。

【００８７】（８） 切込み時にタッパＴの磨耗程度が
寿命であると判断されたときには、通常より大きな第３
の減速度−α３で主軸１４を減速制御して停止させるよ
うにした。従って、切込み中にタッパＴの磨耗程度が寿
命となっても、タッパＴに加わる実切削負荷トルクが軽
減される状態で切込みが中止されるので、切込み時にタ
ッパＴが寿命となってもタッパＴの折損さらにタップ穴
の損傷を防止することができる。

【００８８】（９） 実切削負荷トルクに基づいて切込
みを中止した後、コンピュータ２３は、通常より小さい
第２の加速度α２及び第２の減速度−α２で主軸１４を
加減速制御してタッパＴを引き抜くようにした。

【００８９】従って、タッパＴの磨耗程度が寿命となる
か、切削屑が詰まった状態となって切込みが中止された
後、引抜き時にタッパＴに加わる実切削負荷が軽減され
るので、タッパＴの折損及びタップ穴の損傷を招くこと
なくタッパＴを引き抜くことができる。

【００９０】（１０） 実切削負荷トルクが過負荷判定
値Ｔ０を超えたとき、切削屑が詰まった状態であると判
断して切込み制御を中止し、タッパＴがタップ穴の外側
に配置されるまで主軸１４を引抜き制御した後、タッピ
ング加工中のタップ穴に対するタッピング加工を繰り返
し行う。そして、同じタップ穴に対するタッピング加工
毎に実切削負荷トルクが過負荷判定値Ｔ０を連続して超
える回数が予め設定した寿命判定値ＣＬを超えたときに
は、タッパＴの磨耗程度が寿命であると改めて判断し、
主軸１４の切込み制御を中止し、主軸１４を引き抜いた
後にタッピング加工を停止するようにした。

【００９１】従って、切削屑が詰まったときには、タッ
パＴの折損さらにタップ穴の損傷を招くことなく加工中
のタップ穴に対するタッピング加工を自動で継続するこ
とができ、また、切込み中にタッパＴの磨耗程度が寿命
となったときには、加工中のタップ穴からタッパＴを引
き抜いてタッピング加工を終了することができる。

【００９２】（第２の実施の形態）次に、本発明を具体
化した第２の実施の形態を図１１に従って説明する。
尚、本実施の形態は、前記第１の実施の形態におけるタ
ッピング加工の制御内容を変更したことのみが第１の実
施の形態と異なる。従って、第１の実施の形態と同じ構
成については、符号を同じにしてその説明を省略し、タ
ッピング加工の制御内容のみについて詳述する。

【００９３】中央処理装置３０が行うタッピング加工の
手順を、図１１のフローチャートに従って説明する。
尚、本実施の形態では、基準負荷トルクとして、主軸１
４と共に回転する回転部全体の慣性質量と、主軸１４の
回転数とから求めた計算基準負荷トルク値が予め保存さ
れている。

【００９４】中央処理装置３０は、タッピング加工制御
として、先ずステップ３０で、主軸回転用モータ１５及
び主軸送り用モータ１６を駆動制御して回転位相及び送
り位置を同期させた状態で主軸１４を切込み制御する。
このとき、中央処理装置３０は、第１の加速度α１及び
第１の減速度−α１で主軸１４を加減速制御する。

【００９５】中央処理装置３０は、主軸１４を切込み制
御している間に、ステップ３１で、逐次検出する総切削
負荷トルクから計算基準負荷トルクを差し引いた実切削
負荷トルクを逐次演算する。そして、中央処理装置３０
は、ステップ３２で、演算した実切削負荷トルクが、予
め設定されている過負荷判定値Ｔ０を超える大きさであ
るか否かを判断する。本実施の形態では、過負荷判定値
Ｔ０は、切込み時にタッパＴに加わる実切削負荷トルク
からタッパＴの磨耗程度が寿命であるか否かを判定する
ことができる値に設定されている。

【００９６】中央処理装置３０は、ステップ３２で実切
削負荷トルクが過負荷判定値Ｔ０以下であったときに
は、タッパＴの磨耗程度が寿命ではないと判断し、ステ
ップ３３で切込み制御をタッピング終了位置まで行う。

【００９７】中央処理装置３０は、実切削負荷トルクが
過負荷判定値Ｔ０以下のままでタッピング終了位置まで
切込み制御を行なった後は、ステップ３４及び３５で、
第１の加速度α１及び第１の減速度−α１で主軸１４を
加減速制御して、タッピング終了位置からタッピング開
始位置まで引抜き制御する。

【００９８】一方、中央処理装置３０は、ステップ３２
で実切削負荷トルクが過負荷判定値Ｔ０を超えたときに
は、タッパＴの磨耗程度が寿命まで進行したと判断し、
ステップ３６で第３の加速度−α３で減速制御して、回
転位相と送り位置とを同期させたままで主軸１４を停止
させる。

【００９９】そして、中央処理装置３０は、ステップ３
７及び３８で、第２の加速度α２及び第２の減速度−α
２で主軸１４を加減速制御し、停止したＺ軸座標上の位
置からタッピング開始位置まで主軸１４を引抜き制御す
る。そして、中央処理装置３０は、ステップ３９で表示
装置３３を制御して、タッパＴの磨耗程度が寿命となっ
たことの表示を行う。

【０１００】従って、中央処理装置３０は、検出した実
切削負荷トルクに基づき、タッパＴの磨耗程度が寿命で
あることによる負荷トルクが加わったと判断したときに
は、タッピング加工を中止して主軸１４を引抜き制御し
た後、そのままタッピング加工を終了する。

【０１０１】以上のように構成されたＣＮＣタッピング
マシンの作用について説明する。計算基準負荷トルクの
データは、予めコンピュータに記憶させる。中央処理装
置３０は、切込み制御時に、検出された総負荷トルクと
計算基準負荷トルクとから実切削負荷トルクを求める。
中央処理装置３０は、逐次演算する実切削負荷トルクが
過負荷判定値Ｔ０を超えたときには、タッパＴの磨耗程
度が寿命となったと判断する。そして、主軸１４をより
大きな第３の加速度−α３で減速制御して停止させ、切
込み制御を中止する。従って、切込み時に、タッパＴの
磨耗程度が寿命となったときには、タッパＴに加わる負
荷トルクが抑制された状態で切込みが中止される。

【０１０２】以上詳述した本実施の形態のＣＮＣタッピ
ングマシンによれば、前記第１の実施の形態における
（１），（２），（８），（９）に記載の各効果と、以
下に記載する効果を得ることができる。

【０１０３】（１１） 少なくとも主軸１４を含む回転
部の慣性質量と、主軸１４の回転数とから実切削負荷ト
ルクを含まない計算基準負荷トルクを計算する。そし
て、この計算基準負荷トルクと、逐次検出する総負荷ト
ルクとから実切削負荷トルクを直接求めるようにした。
従って、実切削負荷トルクを直接判定するので、タッパ
Ｔの磨耗程度が寿命であること、または、切削屑が詰ま
った状態であることを容易に判断することができる。

【０１０４】（１２） 検出する実切削負荷トルクに対
して予め設定された過負荷判定値Ｔ０から、コンピュー
タ２３が、タッパＴの磨耗程度が寿命であるか否か判断
する。そして、寿命であったときには、主軸１４をより
大きな第３の減速度−α３で減速制御して、回転位相と
送り位置とを同期させたままで切込み制御を中止するよ
うにした。従って、タッパＴの切込み中にタッパＴの磨
耗程度が寿命となると、タッパＴに加わる実切削負荷ト
ルクが抑制された状態で切込みが中止される。その結
果、切込み中のタッパＴの磨耗程度が寿命となっても、
タッパＴの折損またはタップ穴の損傷を招くことなくタ
ッピング加工を中止することができる。

【０１０５】以下、本発明を具体化した上記実施の形態
以外の実施の形態を別例として列挙する。 ・ 第１の実施の形態で、空運転時基準負荷トルクを、
切込み工程における減速過程を含む加工過程にのみ設定
し、コンピュータ２３が、この加工工程での実切削負荷
トルクを検出するようにしてもよい。この場合でも、タ
ッパに加わる実切削負荷トルクが極大となる切込み工程
の減速過程における実切削負荷トルクを検出することが
できるので、タッパＴの磨耗程度が寿命であるか否かを
正確に判断することができる。

【０１０６】同様に、第２の実施の形態で、計算基準負
荷トルクを、切込み工程における減速過程を含む加工過
程にのみ設定し、この加工工程での実切削負荷トルクを
検出するようにしてもよい。この場合でも同じ効果があ
る。

【０１０７】・ 基準負荷として、空運転時基準負荷ト
ルクまたは計算基準負荷トルクを用いる代わりに、実切
削負荷トルクを検出するときに使用するタッパＴと同じ
仕様（タップサイズ、ねじピッチ量等）のタッパＴを用
いてタッピング加工を実際に行なったときに検出する総
負荷トルクを基準負荷（基準総負荷）トルクとしてもよ
い。そして、実切削負荷トルクを検出するときに検出す
る総負荷トルクから基準総負荷トルクを差し引いて、実
切削負荷トルクの負荷トルク増大量を求める。即ち、負
荷トルク増大量は、タッパＴの磨耗程度の差に対応した
実切削負荷トルクの増大量である。この負荷トルク増大
量から、予め設定した過負荷判定値を用いて、タッパＴ
の磨耗程度が寿命であるか否か、または、切削屑が詰ま
っている状態であるか否かを判断するようにしてもよ
い。

【０１０８】・ 第１及び第２の実施の形態では、主軸
１４の加速及び減速が一定の加速度（α１）及び減速度
（−α１）で行われるようにしたが、このような加速ま
たは減速に限らず、その他例えば、一次関数的または二
次関数的に増大または減少する加速度及び減速度で加速
及び減速が行なわれるようにしてもよい。この場合に
は、加速過程または減速過程における平均加速度または
平均減速度を、より小さく、または、より大きくすれば
よい。即ち、切込み中に、タッパＴの磨耗程度が寿命で
あるか、または、切削屑が詰まった状態であると判断さ
れたときには、減速過程をより小さな平均減速度で行な
い、停止後の反転引抜き時には、加速過程及び減速過程
をより大きな平均加速度及び平均減速度で行う。その結
果、切込み中のタッパＴに加わる実切削負荷トルクが過
大になったときには、タッパＴに加わる実切削負荷トル
クの増大を軽減して停止させ、停止後の反転引抜き時に
も、タッパＴに加わる実切削負荷トルクを軽減すること
ができる。

【０１０９】・ ワークテーブルがＸ軸及びＹ軸方向に
移動しないように固定され、主軸１４がＸ軸、Ｙ軸及び
Ｚ軸方向に位置決め制御されるタッピングマシンや、ワ
ークテーブルがＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向に位置決め制御
されるタッピングマシンに実施してもよい。

【０１１０】・ ソフトワイヤードＮＣであるＣＮＣタ
ッピングマシンに限らず、ハードワイヤードＮＣマシン
に実施してもよい。 ・ 単能ＮＣマシンであるるタッピングマシンに限ら
ず、同期タッピング機能を備えたＮＣマシニングセンタ
ー（複合ＮＣマシン）等のタッピングマシンに実施して
もよい。

【０１１１】以下、特許請求の範囲に記載した各発明の
外に前述した実施の形態または各別例から把握される技
術的思想をその効果とともに記載する。 （１） 請求項１に記載の発明において、前記基準負荷
は、切込み工程における減速過程を含む加工過程にのみ
設定され、前記実切削負荷検出手段は、該加工過程にお
ける実切削負荷または負荷増大量を検出する。このよう
な構成によっても、実切削負荷が最大となる切込み工程
の減速過程においてタッパに加わる実切削負荷を検出す
ることができる。

【０１１２】（２） 請求項６に記載の発明において、
前記主軸制御手段は、切削屑が詰まっている状態である
と判断されたときには、前記主軸を減速制御している途
中であっても、予め設定されている減速度よりも小さい
減速度で前記主軸を減速制御する。このような構成によ
れば、実切削負荷が最大となる切込み時の減速過程にお
いても、切削屑が詰まったときにタッパに加わる切削負
荷を抑制した状態で切込みを中止することができ、切込
み時のタッパの折損さらにタップ穴の損傷をより一層確
実に防止することができる。

【０１１３】（３） 請求項５に記載の発明において、
前記過負荷検出手段は、前記実切削負荷が前記過負荷判
定値を超えたときに、切削屑が詰まった状態であると判
断し、前記主軸制御手段は、切削屑が詰まった状態であ
ると判断されると、前記主軸の切込み制御を中止し、前
記タッパがタップ穴の外側に配置されるまで該主軸を引
抜き制御した後、タッピング加工中のタップ穴に対する
タッピング加工を繰り返し行うとともに、タッピング加
工毎に切削屑が詰まった状態であると連続して判断され
た回数が、予め設定された回数（寿命判定値ＣＬ）を超
えたときには、前記主軸の切込み制御を中止し、前記主
軸を引抜き制御した後に、タッピング加工を中止する。
このような構成によれば、切削屑が詰まったときには、
タッパの折損またはタップ穴の損傷を招くことなく加工
中のタップ穴に対するタッピング加工を自動で継続する
ことができ、また、切込み中にタッパの磨耗程度が寿命
となったときには、加工中のタップ穴からタッパを引き
抜いてタッピング加工を終了することができる。

【０１１４】（４） 請求項８に記載の発明において、
前記主軸制御手段は、前記タッパの磨耗程度が寿命であ
ると判断されたときには、前記主軸を減速制御している
途中であっても、予め設定されている減速度よりも大き
い減速度で前記主軸を減速制御する。このような構成に
よれば、実切削負荷が最大となる切込み時の減速過程に
おいても、タッパの磨耗程度が寿命となったときにタッ
パに加わる実切削負荷を軽減した状態で切込みを中止す
ることができ、切込み時のタッパの折損さらにタップ穴
の損傷を一層確実に防止することができる。

【０１１５】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１〜請求項
９に記載の発明によれば、タッパを駆動する主軸の加減
速中にもタッパに加わる実切削負荷の増大量を検出する
ことができる。

【０１１６】加えて請求項２及び請求項３に記載の発明
によれば、実切削負荷が直接求められるので、タッパの
磨耗程度及び切削屑の詰まり状態を容易に判断すること
ができる。

【０１１７】加えて請求項４に記載の発明によれば、空
運転または負荷の計算を行うことなく実切削負荷の増大
量を検出することができる。加えて請求項５に記載の発
明によれば、切込み中のタッパに加わる実切削負荷が過
大になったときに、タッパの折損またはタップ穴の損傷
を招くことなくタッピング加工を中止することができ
る。

【０１１８】加えて請求項６に記載の発明によれば、切
込み中に切削屑が詰まっても、タッパの折損またはタッ
プ穴の損傷を確実に防止することができる。加えて請求
項７に記載の発明によれば、切込み中に切削屑が詰まっ
たときには、タッパの折損またはタップ穴の損傷を招く
ことなく、加工中のタップ穴に対するタッピングを自動
で継続することができる。

【０１１９】加えて請求項８に記載の発明によれば、切
込み中にタッパの磨耗程度が寿命となったときには、タ
ッパの折損またはタップ穴の損傷を招くことなく、加工
中のタップ穴からタッパを引き抜くことができる。

【０１２０】加えて請求項９に記載の発明によれば、切
込み中にタッパの磨耗程度が寿命となったり、切削屑が
詰まったときに、タッパの折損及びタップ穴の損傷を招
くことなくタッパを引き抜いてタッピング加工を中止す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１の実施の形態におけるタッピング加工の
制御手順を示すフローチャート。

【図２】 ＣＮＣタッピングマシンの概略構成図。

【図３】 タッピング加工時における総負荷トルク及び
主軸回転数の時間特性を示すグラフ。

【図４】 空運転時における基準負荷トルク及び主軸回
転数の時間特性を示すグラフ。

【図５】 実切削負荷トルク及び主軸回転数の時間特性
を示すグラフ。

【図６】 切込み中止時における主軸回転数の制御状態
と実切削負荷トルクの時間特性を示すグラフ。

【図７】 切込み中止時における主軸回転数の制御状態
と実切削負荷トルクの時間特性を示すグラフ。

【図８】 切込み中止時における主軸回転数の制御状態
と実切削負荷トルクの時間特性を示すグラフ。

【図９】 切込み中止時における主軸回転数の制御状態
と実切削負荷トルクの時間特性を示すグラフ。

【図１０】 従来のタッピング加工時における実切削負
荷トルク及び主軸回転数の時間特性を示すグラフ。

【図１１】 第２の実施の形態におけるタッピング加工
時の制御手順を示すフローチャート。

【符号の説明】

１０…タッピング装置としてのＣＮＣタッピングマシ
ン、１４…主軸、１５…主軸回転用モータ、２３…実切
削負荷検出手段を構成する過負荷判定手段及び主軸制御
手段としてのコンピュータ、２５…実切削負荷検出手段
を構成する負荷検出装置、Ｔ…タッパ、Ｔ０…過負荷判
定値、α１…第１の回転加速度、−α１…第１の回転減
速度、α２…第２の回転加速度、−α２…第２の回転減
速度、−α３…第３の回転減速度。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 000205454 大阪機工株式会社 大阪府大阪市北区豊崎３丁目21番９号 (71)出願人 000006013 三菱電機株式会社 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 (71)出願人 000114787 ヤマザキマザック株式会社 愛知県丹羽郡大口町大字小口字乗船１番地 (72)発明者 垣野 義昭 京都府京都市左京区岩倉花園町256−５ (72)発明者 藤嶋 誠 奈良県大和郡山市北郡山町106番地 株式 会社森精機製作所内 (72)発明者 大坪 寿 岡山県浅口郡里庄町大字浜中1160番地 安 田工業 株式会社内 (72)発明者 中川 秀夫 兵庫県伊丹市北伊丹８丁目10番地 大阪機 工 株式会社内 (72)発明者 竹下 虎男 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機 株式会社内 (72)発明者 山岡 義典 愛知県丹羽郡大口町大字小口字乗船１番地 ヤマザキマザック 株式会社内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 タッパが固定された主軸の送り位置と回
   転位相とを同期させて制御するとともに、主軸回転用モ
   ータに加わる負荷を検出するタッピング装置において、 タッピング加工時に検出される総負荷と、予め設定され
   た基準負荷とから、前記タッパに加わっている実切削負
   荷または、該実切削負荷の負荷増大量を検出する実切削
   負荷検出手段を備えたタッピング装置。
2. 【請求項２】 前記基準負荷は、空運転でタッピング加
   工を行なったときに検出される空運転時基準負荷であっ
   て、前記実切削負荷検出手段は、前記総負荷と前記空運
   転時基準負荷との差分を前記実切削負荷とする請求項１
   に記載のタッピング装置。
3. 【請求項３】 前記基準負荷は、少なくとも前記主軸を
   含む回転部の総慣性質量と、該主軸の回転数とから求め
   た計算基準負荷であって、前記実切削負荷検出手段は、
   前記総負荷と前記計算基準負荷との差分を前記実切削負
   荷とする請求項１に記載のタッピング装置。
4. 【請求項４】 前記基準負荷は、前記タッパで実際にタ
   ッピング加工を行なったときに検出される基準総負荷で
   あって、前記実切削負荷検出手段は、前記総負荷と前記
   基準総負荷との差分を前記負荷増大量とする請求項１に
   記載のタッピング装置。
5. 【請求項５】 前記実切削負荷または、前記負荷増大量
   のいずれか一方から、予め設定された過負荷判定値を用
   いて、前記タッパの磨耗程度が寿命であるか否か、また
   は、切削屑が詰まっている状態であるか否かを判断する
   過負荷判定手段と、 前記主軸を加減速制御して、前記タッパの切込み及び引
   抜きを行うとともに、前記タッパの磨耗程度が寿命であ
   るか、または、切削屑が詰まっている状態であると判断
   されたときに、前記主軸を減速制御し該主軸の回転位相
   と送り位置とを同期させたままの状態で前記タッパの切
   込みを中止する主軸制御手段とを備えている請求項１乃
   至請求項４のいずれか一項に記載のタッピング装置。
6. 【請求項６】 前記主軸制御手段は、切削屑が詰まって
   いる状態であると判断された場合、前記主軸をより小さ
   な減速度で減速制御して前記タッパの切込みを中止する
   請求項５に記載のタッピング装置。
7. 【請求項７】 前記主軸制御手段は、切削屑が詰まって
   いる状態であると判断された場合、前記主軸を減速制御
   して前記タッパの切込みを中止し、該主軸を加減速制御
   して該タッパを加工中のタップ穴から一旦引き抜いた
   後、そのタップ穴に対するタッピング加工を繰り返して
   行う請求項５に記載のタッピング装置。
8. 【請求項８】 前記主軸制御手段は、前記タッパの磨耗
   程度が寿命であると判断されたときには、前記主軸をよ
   り大きな減速度で減速制御して前記タッパの切込みを中
   止する請求項５に記載のタッピング装置。
9. 【請求項９】 前記主軸制御手段は、前記主軸を減速制
   御して前記切込みを中止した後、前記主軸をより小さな
   加減速度で加減速制御して前記タッパを引き抜く請求項
   ５乃至請求項８のいずれか一項に記載のタッピング装
   置。