JP2631454B2

JP2631454B2 - 孔加工方法及びその装置

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Publication number: JP2631454B2
Application number: JP6252860A
Authority: JP
Inventors: 廣佐々木
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-09-21
Filing date: 1994-09-21
Publication date: 1997-07-16
Anticipated expiration: 2012-07-16
Also published as: JPH0890340A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被加工物にねじ切り、
孔明け等の加工をする方法とその装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、ボール盤に特殊な治具を介してタ
ップを装着し、簡易なねじ切り加工が行われている。こ
の場合、ねじ切り動作時にタップ軸線方向の外力が加え
られるので、高精度のねじを切ることが困難であるし、
タップを切損する事故が頻繁に生じるという問題点があ
る。自動ねじ切り装置は、数値制御の大規模な工作機械
として存在するが、高価である。ボール盤の主軸の送り
を自動制御するようにすれば、理論的には簡易な自動タ
ッピング装置が構成できるが、送り制御が難しくて、簡
易に構成できない。

【０００３】また、従来、卓上ボール盤を用いてステッ
ピングドリル加工を行う場合には、手動により行われて
いるが、作業に手数がかかる。自動装置は構造が複雑
で、大型であり、また高価であるという問題点がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は、ボ
ール盤のような簡易な構成の装置を用いて、タップに外
力をかけずに、高精度のねじ切り加工を行い、あるいは
ステッピングドリル加工を行う方法、またそのようなね
じ切り加工やステッピングドリル加工を自動的に行うこ
とができる構造簡易で、比較的安価な孔加工装置を提供
することを課題としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明においては、上記
課題を解決するため、タップ９、ドリル４９のような工
具を装着したモータ駆動の主軸７をガイド柱２に沿って
垂直に昇降自在に支持し、この主軸７をバランスワイヤ
１０の一端側に吊り、バランスワイヤ１０の中間をプー
リ１１，１２にかけ、他端側にバランスウエイト１３，
４２，４３を吊り、このバランスウエイト１３，４２，
４３を主軸７側の自重と釣り合わせ、このバランスウエ
イト１３，４２，４３の上方に、巻き上げ機２３につな
がる吊りワイヤ２０で戻りウエイト１６，４４を昇降自
在に吊り、戻りウエイト１６，４４をバランスウエイト
１３，４２，４３上に載せたり離したりすることによ
り、主軸７側の自重との重量バランスを調整して、主軸
７を昇降制御し、工具９，４９を被加工物Ｗに切り込ま
せたり抜いたりする孔加工方法を採用した。

【０００６】また、タップ９を装着したモータ駆動の主
軸７をガイド柱２に沿って垂直に昇降自在に支持し、こ
の主軸７をバランスワイヤ１０の一端側に吊り、バラン
スワイヤ１０の中間をプーリ１１，１２にかけ、他端側
にバランスウエイト１３を吊り、このバランスウエイト
１３を主軸７側の自重と釣り合わせ、このバランスウエ
イト１３の上方に、巻き上げ機２３につながる吊りワイ
ヤ２０で戻りウエイト１６を昇降自在に吊り、バランス
ウエイト１３上に載せたり離したりできるようにし、タ
ップ９が被加工物Ｗに切り込む初期の短時間だけ主軸７
に軸線方向の外力を加え、タップ９が被加工物Ｗに対す
るねじ切り動作を行う間、戻りウエイト１６をバランス
ウエイト１３上に離し、タップ９に対する軸線方向の外
力を断ち、ねじ切り動作完了後、タップ９を逆転させて
被加工物Ｗから抜いたら、戻りウエイト１６をバランス
ウエイト１３上に吊り降ろし、主軸７側との釣り合いを
崩してタップ９を引き上げるタッピング方法を採用し
た。

【０００７】また、上記タッピング方法を実施するた
め、タップ９を装着したモータ駆動の主軸７を昇降アー
ム４に垂直に支持し、この昇降アーム４をガイド柱２に
沿って垂直に昇降自在に支持すると共に、昇降アーム４
にバランスワイヤ１０の一端を係止し、バランスワイヤ
１０の中間部をガイド柱２上のプーリ１１，１２に掛け
て、他端にバランスウエイト１３を吊り、これを昇降ア
ーム７側の自重に釣り合わせ、バランスウエイト１３の
上方には、戻りウエイト１６を配置し、この戻りウエイ
ト１６を、巻き上げ機２３につながる吊りワイヤ２０で
昇降自在に吊り、バランスウエイト１０上に載せたり離
したりできるようにし、タップ９が被加工物Ｗに対する
ねじ切り動作を行う間、タップ９に軸線方向の外力をか
けないように、戻りウエイト１６をバランスウエイト１
３の上方に間隔をおいて配置し、ねじ切り動作完了後、
タップを逆転させてねじ孔から抜けたら、戻りウエイト
１６をバランスウエイト１３上に載せてバランスを崩
し、タップ９を引き上げるように巻き上げ機２３を制御
してタッピング装置を構成した。

【０００８】また、本発明においては、タップ９を装着
したモータ駆動の主軸７をガイド柱２に沿って垂直に昇
降自在に支持し、この主軸７をバランスワイヤ１０の一
端側に吊り、バランスワイヤ１０の中間をプーリ１１，
１２にかけ、他端側にバランスウエイト１３を吊り、こ
のバランスウエイト１３を主軸７側の自重と釣り合わ
せ、このバランスウエイト１３の上方に、巻き上げ機２
３につながる吊りワイヤ２０で戻りウエイト１６を昇降
自在に吊り、戻りウエイト１６をバランスウエイト１３
上に載せたり離したり、また上昇過程でバランスウエイ
ト１３に係合させて一体に引き上げできるようにし、タ
ップ９が被加工物Ｗに切り込む初期の短時間だけバラン
スウエイト１３を戻りウエイト１６で引き上げた状態
で、タップ９に主軸７側の自重をかけた後、タップ９が
被加工物Ｗに対するねじ切り動作を行う間、戻りウエイ
ト１６をバランスウエイト１３上に浮かして、タップ９
に対する軸線方向の外力を断ち、ねじ切り動作完了後、
タップ９を逆転させてねじ孔から抜けたら、戻りウエイ
ト１６をバランスウエイト１３上に吊り降ろし、主軸７
側との釣り合いを崩してタップ９を引き上げるタッピン
グ方法を採用することができる。

【０００９】本発明においては、上記方法を実施するた
め、タップ９を装着したモータ駆動の主軸７を昇降アー
ム４に垂直に支持し、この昇降アーム４をガイド柱２に
沿って垂直に昇降自在に支持すると共に、昇降アーム４
にバランスワイヤ１０の一端を係止し、バランスワイヤ
１０の中間部をガイド柱２上のプーリ１１，１２に掛け
て、他端にバランスウエイト１３を吊り、これを昇降ア
ーム４側の自重に釣り合わせ、バランスウエイト１３の
上方に、戻りウエイト１６を配置し、これを巻き上げ機
２３につながる吊りワイヤ２０で昇降自在に吊り、バラ
ンスウエイト１３上に載せたり離したり、また上昇過程
でバランスウエイト１３に係合させて一体に引き上げで
きるようにし、巻き上げ機２３は、モータ２７で駆動
し、クラッチ２５の入り、切りにより吊りワイヤ２０を
巻き上げ又はこれを解放するよう構成し、さらにタップ
９の上下位置を検知するエンコーダ１４等を用いた位置
検知手段を設けると共に、戻りウエイト１６とバランス
ウエイト１３との相対位置を検知するリミットスイッチ
１９を設け、装置の始動後、適宜時期に主軸７の駆動モ
ータ６を始動させると共に、巻き上げ機２３に吊りワイ
ヤ２０の巻き上げ動作を行わせて戻りウエイト１６と共
にバランスウエイト１３を吊り上げ、タップ９を下降さ
せ、タップ９の先端が被加工物Ｗに当接する加工開始位
置に到達したことを位置検知手段１４が検知したら、予
め設定された所定の短い食い付き時間だけ巻き上げ機２
３の巻き上げ動作を継続させることにより、タップ９に
軸線方向の自重をかけた状態で巻き上げ機２３を停止さ
せ、タップ９を被加工物Ｗに食い付かせた後、昇降アー
ム４側とバランスウエイト１３とを釣り合わせ、ねじ切
り動作中、タップ９への軸線方向の外力を断ち、タップ
９が所定のねじ切り深さに達したことを位置検知手段１
４が検知すると、主軸７の駆動モータ６を逆転させてタ
ップ９をねじ孔から抜き、タップ９が抜けたことを位置
検知手段１４が検知すると、巻き上げ機２３のクラッチ
２５を切って吊りワイヤ２０を解放し、戻りウエイト１
６をバランスウエイト１３上に落して下降させることに
より、タップ９を上昇させるように各部を制御する制御
装置２９を設けてタッピング装置を構成した。

【００１０】本発明においては、ドリル４９を装着した
モータ駆動の主軸７を昇降アーム４に垂直に支持し、こ
の昇降アーム４をガイド柱２に沿って垂直に昇降自在に
支持すると共に、昇降アーム４にバランスワイヤ１０の
一端を係止し、バランスワイヤ１０の中間部をガイド柱
２上のプーリ１１，１２に掛け、他端に、合計重量で昇
降アーム４側の自重に釣り合う主ウエイト４２と加圧ウ
エイト４３を吊り、加圧ウエイト４３の上方に、戻りウ
エイト４４を配置し、これを巻き上げ手段につながる吊
りワイヤ２０で昇降自在に吊り、加圧ウエイト４３上に
載せたり、加圧ウエイト４３と共に主ウエイト４２上に
吊り上げたりできるようにし、巻き上げ手段は、モータ
２７駆動で、クラッチ２５の入り、切りにより吊りワイ
ヤ２０を巻き上げ又はこれを解放するよう構成し、さら
にドリル４９の上下位置を検知する位置検知手段を設け
ると共に、戻りウエイト４４と主ウエイト４２、加圧ウ
エイト４３との相対位置を検知するリミットスイッチ４
５，４６を設け、装置の始動後、適宜時期に主軸７の駆
動モータ６を始動させると共に、巻き上げ手段に吊りワ
イヤ２０の巻き上げ動作を行わせて戻りウエイト４４を
加圧ウエイト４３と共に吊り上げてドリル４９を下降さ
せ、ドリル４９に加圧ウエイト４３の重量差分の軸線方
向の自重をかけて被加工物Ｗに圧接させた状態で被加工
物Ｗに孔明け加工させ、孔が予め設定された所定深さを
同じく予め設定されたステッピング回数で除した深さに
達したことを位置検知手段が検知すると、巻き上げ手段
のクラッチを切って吊りワイヤを解放し、戻りウエイト
を主ウエイト４２、加圧ウエイト４３上に落して下降さ
せることにより、ドリル４９を抜き上げ、この孔明け、
ドリル４９の抜き上げの動作を所定のステッピング回数
繰り返させて、所定深さの孔を形成するように各部を制
御する制御装置２９を設けてドリル装置を構成した。

【００１１】

【作用】本発明の孔加工装置においては、巻き上げ機２
３につながる吊りワイヤ２０で戻りウエイト１６，４４
を昇降させ、主軸７側の自重と釣り合うウエイト１３，
４２，４３の上に戻りウエイト１６，４４を載せたり離
したりすることにより、主軸７を昇降制御し、工具９，
４９を被加工物Ｗに切り込ませたり抜いたりして、タッ
ピング加工、ステッピングドリル加工のような孔加工を
行う。

【００１２】本発明のタッピング装置においては、これ
を手動操作する場合、手で主軸７を押し下げ、タップ９
が被加工物Ｗに当接する前に主軸駆動モータ６を始動さ
せ、さらにタップ９を押し下げて、被加工物Ｗに食い付
いたら、押し下げをやめる。この間、バランスウエイト
１６が上昇して、戻りウェイト１６が、リミットスイッ
チ１９から離れると、巻き上げ手段２３が動作して、戻
りウェイト１６を引き上げ、リミットスイッチ１９に接
すると巻き上げ機２３の動作が停止する。従って、戻り
ウェイト１６は、常時バランスウエイト１３から浮いた
位置にあるように、バランスウエイト１３に追従して上
昇し、バランスウエイト１３とタップ９側との釣り合い
を維持する。このため、タップ９の手動押し下げをやめ
ると、タップ９には軸線方向に何ら外力が加わらない状
態になる。この状態で、タップ９は、それ自体のリード
で被加工物Ｗにねじを切りながら下降する。所定深さの
ねじが形成されたら、主軸駆動モータ６を逆転させると
タップ９は、自らのリードでねじ孔から抜ける。その
後、巻き上げ機２３に吊りワイヤ２０を解放させて、戻
りウェイト１６をバランスウエイト１３上に落し、タッ
プ９側との釣り合いを崩してタップ９を被加工物Ｗから
引き上げる。エンコーダ１４等を具備した位置検知手段
でタップ９の所定のねじ切り深さを検知し、吊りワイヤ
２０の解放、主軸駆動モータ６の逆転等、以後の動作を
自動制御することができる。

【００１３】本発明のタッピング装置を自動操作する場
合、戻りウェイト１６がバランスウェイト１３上に載っ
てタップ９が上位にある状態で、装置を始動させると、
制御装置２９がクラッチ２５をつなげて巻上げ機２３を
作動させ、戻りウェイト１６を引き上げる。戻りウェイ
ト１６は、上昇途上でバランスウェイト１３に係合し、
これと共に上昇して、タップ９が下降する。この時点で
は、リミットスイッチ１９の動作を無視して巻上げ機２
３は動作を継続する。タップ９を保持する主軸７の駆動
モータ６は、タップ９の下降途上で回転を開始する。タ
ップ９が被加工物Ｗに接触する位置をエンコーダ１４等
を具備した位置検知手段が検知すると、所定の短時間経
過後、制御装置２９が巻上げ機２３を停止させ、戻りウ
ェイト１６とバランスウェイト１３の上昇を止める。こ
の時点から、リミットスイッチＯＦＦで巻上げ機２３動
作、リミットスイッチＯＮで巻上げ機２３停止、の制御
状態になり、戻りウェイト１６は、常時バランスウェイ
ト１３から浮いた状態にあるようにバランスウェイト１
３に追従する。タップ９が被加工物Ｗに接触した後、な
おバランスウェイト１３が上昇する短時間に主軸７側の
自重がタップ９にかかり、タップ９は被加工物Ｗに圧接
される。この間にタップ９がねじの一山程度、被加工物
Ｗに食い付き、その後、主軸７側がバランスウェイト１
３と釣り合って、タップ９への外力が消失する。この状
態でタップ９は回転を継続し、それ自体のリードで被加
工物Ｗにねじを切りながら下降する。タップ９が所定の
ねじ切り深さに達したことを位置検知手段が検知する
と、制御装置２９が主軸駆動モータ６を逆転させ、タッ
プ９がそれ自体のリードで被加工物Ｗのねじ孔から抜け
る。タップ９がねじ孔から抜けたことを位置検知手段が
検知すると、制御装置２９が巻き上げ機２３のクラッチ
２５を切ってバランスウェイト１３上に戻りウェイト１
６を落とし、釣り合いを崩してタップ９を上昇させ、ね
じ切り加工を完了する。

【００１４】本発明のドリル装置においては、装置の始
動後、主軸７の駆動モータ６を始動させると、巻き上げ
機２３が吊りワイヤ２０の巻き上げて戻りウエイト４４
と加圧ウエイト４３とを吊り上げ、ウエイト４２との重
量バランスを崩してドリル４９を下降させ、ドリル４９
に重量差分の軸線方向の自重をかけて被加工物Ｗに圧接
させつつ孔明け加工させる。孔の深さが、制御装置２９
に予め設定された所定深さを、同じく予め設定されたス
テッピング回数で除した深さに達したことを位置検知手
段が検知すると、巻き上げ機２３のクラッチ２５を切っ
て吊りワイヤ２０を解放し、戻りウエイト４４と加圧ウ
エイト４３とをウエイト４２上に落して下降させること
により、ドリル４９を孔から抜き上げ、給油、切り屑除
去等の操作を行い、この孔明け、ドリル４９の抜き上
げ、の動作を所定のステッピング回数繰り返させて、所
定深さの孔を形成する。

【００１５】

【実施例】本発明の実施例を図面を参照して説明する。
図１ないし図３において、ベース１上には、二本のガイ
ド柱２，２が立設されている。ガイド柱２，２の上端部
には、上部フレーム３が水平に固着されている。ガイド
柱２，２には、昇降アーム４が上下に摺動自在に係合し
ている。この昇降アーム４は、ガイド柱２の上部に設け
られたストッパ５で上限位置が規制される。

【００１６】昇降アーム４には、モータ６で正逆転する
主軸７が垂直に支持されている。主軸７の下端にタップ
ホルダ８が固定されている。タップホルダ８にはタップ
９が装着されている。昇降アーム４には、これを吊るた
めのバランスワイヤ１０の一端が係止されている。ワイ
ヤ１０は、上部フレーム３上へ引き上げられ、プーリ１
１，１２を介して主軸７の反対側へ垂下し、他端がバラ
ンスウェイト１３に係止されている。昇降アーム４とバ
ランスウェイト１３は重量が釣り合っている。プーリ１
１には、タップ９の位置を検出するために、その回転数
をカウントするロータリエンコーダ１４が付設されてい
る。

【００１７】バランスウェイト１３は、垂直に突出した
ガイドピン１５を有し、その上端にワイヤ１０が係止さ
れている。このガイドピン１５は、戻りウェイト１６の
支持板１７を摺動自在に貫通している。ガイドピン１５
の上部には、支持板１７の相対的上昇を止める当接板１
８が固着され、その下面にはリミットスイッチ１９が固
着されている。リミットスイッチ１９は、戻りウエイト
１６が、常時バランスウェイト１３の上に浮いている状
態を維持するように監視するためのもので、戻りウエイ
ト１６が当接するとＯＮし、離れるとＯＦＦする。

【００１８】戻りウェイト１６には、吊りワイヤ２０の
一端が係止されている。ワイヤ２０は上部フレーム３上
へ引き上げられ、プーリ２１を介して上部フレーム３上
に固定された巻上げ機２３の巻上げプーリ２４に他端が
係止されている。巻上げプーリ２４は、クラッチ２５を
介して軸２６に接続されている（図３）。軸２６はモー
タ２７により回転する。従って、巻上げプーリ２４でワ
イヤ２０を巻上げた後、クラッチ２５を切って戻りウェ
イト１６を自重で下降させることができるようになって
いる。モータ２７は、リミットスイッチ１９のＯＮで停
止し、ＯＦＦで始動するよう制御される。

【００１９】戻りウェイト１６は、バランスウェイト１
３上に載ったり、これから離れたりするように配置され
ている。戻りウェイト１６がバランスウェイト１３上に
載置された状態では、昇降アーム４側との重量バランス
が崩れ、バランスウェイト１３が下降し、昇降アーム４
が上昇する。また、戻りウェイト１６が引き上げられ、
支持板１７が当接板１８に当接した後は、バランスウェ
イト１３もろとも引き上げられ、昇降アーム４側が自重
で下降する。

【００２０】ベース１上には、加工テーブル２８が設け
られている。加工テーブル２８は、被加工物Ｗを治具で
固定して水平面上で自由に位置決めできる。

【００２１】このタッピング装置は、図３に示すよう
に、制御装置２９によって制御される。制御装置２９に
は、ねじ孔の深さを設定する入力部３０と、被加工物Ｗ
に対するタップ９の食いつき時間を設定するタイマー３
１とが接続されている。

【００２２】このタッピング装置においては、加工テー
ブル２８に被加工物Ｗを固定し、タップ９の先端を被加
工物Ｗの下孔に当てて加工開始点セット押釦３２を押
し、加工開始点を制御装置２９に記憶させる。また、入
力部３０にねじ孔の深さを数値入力すると共に、タイマ
ー３１に被加工物Ｗに対するタップ９の食いつき時間、
即ち、ほぼねじの一山を切り込むのに要する時間を設定
する。

【００２３】いま、戻りウェイト１６がバランスウェイ
ト１３上に載り、昇降アーム４が上昇位置にあるものと
する。スタート押釦３３が押されると、制御装置２９
が、モータコンタクタ３４を介して巻上げ機２３のモー
タ２７を作動させる共に、クラッチコンタクタ３５を介
してクラッチクラッチ２５をつなげ、戻りウェイト１６
を引き上げる。戻りウェイト１６が上昇して当接板１８
に当接した後は、バランスウェイト１３もろとも引き上
げ、昇降アーム４が下降する。このとき、リミットスイ
ッチ１９の動作は無視される。昇降アーム４の位置はエ
ンコーダ１４と制御装置２９で検出される。タップ９が
加工開始点付近の所定位置に達したことをエンコーダ１
４で検知すると、制御装置２９が巻上げ機２３のモータ
２７を制御して昇降アーム４を減速させて間歇的に送
り、タップ９が被加工物Ｗに衝突しないようにする。こ
れと同時に制御装置２９はインバータ３６を介してモー
タ６を正転させる。

【００２４】タップ９が加工開始点、即ち被加工物Ｗと
の接触位置に至ったことをエンコーダ１４で検知する
と、タイマー３１が作動して設定時間経過後、制御装置
２９が巻上げ機２３のモータ２７を停止させる。この時
点以降リミットスイッチ１９がＯＦＦでモータ２７動
作、ＯＮでモータ２７停止の制御モードとなる。この設
定時間中、タップ９は被加工物Ｗに当接して下降が止ま
るのにたいし、バランスウエイト１３が上昇するので、
タップ９は、昇降アーム４、主軸７等の自重で被加工物
Ｗに圧接されながら、被加工物Ｗに食い付き、ほぼねじ
の一山分程度を切り込む。この食い付きによりタップ９
がわずかに下降することで、再びタップ９側とバランス
ウエイト１３側とがバランスして、タップ９には軸線方
向の何らの外力もかからない状態になる。この後、タッ
プ９はその回転によりねじを切りながら、それ自体のリ
ードで自ら下降していくが、その間、戻りウエイト１６
は、リミットスイッチのＯＮ、ＯＦＦにより上昇、停止
を繰返し、常時バランスウエイト１３から浮いた状態を
維持するから、タップ９に余計な力がかからない。

【００２５】タップ９が設定した深さだけねじを切った
ことをエンコーダ１４で検知したら、制御装置２９は、
モータ６を逆転させ、タップ９はその逆転によって自ら
のリードでねじ孔から抜ける。タップ９が加工開始点に
戻ったことをエンコーダ１４で検知したら、制御装置２
９は、巻き上げ機２３のクラッチ２５を切り、戻りウェ
イト１６をバランスウェイト１３上に下ろしてバランス
を崩し、昇降アーム４を上昇させる。タップ９が所定位
置に達したことをエンコーダ１４で検知したら、制御装
置２９がモータ６を停止させる。昇降アーム４は、上昇
してストッパ５に当接して停止する。

【００２６】このタッピング装置を手動操作する場合に
は、制御装置２９を手動モードに切り替え、手でハンド
ルを操作してタップ９を押し下げ、被加工物Ｗに当接す
る前に主軸駆動モータ６を始動させる。さらにタップ９
を押し下げて、被加工物Ｗに食い付いたら、押し下げを
やめる。この間、バランスウエイト１３が上昇する。バ
ランスウエイト１３が上昇して、戻りウェイト１６が、
リミットスイッチ１９から離れてＯＦＦすると、制御装
置２９が巻き上げ機２３のモータ２７を始動させて、戻
りウェイト１６を引き上げ、リミットスイッチ１９がＯ
Ｎすると、モータ２７を停止させるよう制御する。従っ
て、戻りウェイト１６は、バランスウエイト１３から浮
いた状態にあるよう、バランスウエイト１３に追従して
上昇し、バランスウエイト１３とタップ９側との釣り合
いを維持する。このため、タップ９の手動押し下げをや
めると、タップ９には軸線方向に何ら外力が加わらない
状態になる。この状態で、タップ９は、被加工物Ｗにね
じを切りながら自ら下降する。所定深さのねじが形成さ
れたら、主軸駆動モータ６を逆転させてタップ９をねじ
孔から抜いた後、巻き上げ機２３のクラッチ２５を切っ
て、吊りワイヤを解放させ、戻りウェイト１６をバラン
スウエイト１３上に落し、タップ９側との釣り合いを崩
してタップ９を被加工物Ｗから引き上げる。エンコーダ
１４等を具備する位置検知手段でタップ９の所定のねじ
切り深さを検知し、以後のモータ６の逆転、吊りワイヤ
の解放動作を自動制御することもできる。

【００２７】なお、図示の実施例では、加工テーブル２
８を制御装置２９から独立させたが、これを制御装置２
９に接続し、被加工物Ｗの固定、位置決めも制御装置２
９で制御すれば、一連の作業を完全に自動化することも
できる。また、主軸を回転させると共に、高速で正逆回
転方向に微振動させつつ、ねじのピッチに従って上下微
振動させる振動切削型の装置（例えば特公平２−７７６
９号公報参照）にすれば、より一層精密なねじを迅速に
形成することができる。タップ９が摩耗している場合、
タイマー３１で設定した時間内にタップ９が所定の深さ
だけ被加工物に切り込むことができない。そこで、この
切り込み深さをエンコーダ１４で検知し、設定時間内に
設定深さ切り込まないことを制御装置２９で検知した
ら、タップ９の摩耗警報装置を動作させ、タップ９の交
換を促すようにすることができる。

【００２８】図４には、ステッピングドリル加工を行う
ドリル装置を示した。このドリル装置は、先に説明した
タッピング装置におけるタップ９に代えてドリル４９を
装着し、タイマー３１に代えて、ステッピング回数を設
定するステッピング入力部４１を設けると共に、バラン
スウエイト１３を主ウエイト４２と加圧ウエイト４３と
に分割し、その上に戻りウエイト４４を設け、かつウエ
イト４３，４４の位置を管理するためのリミットスイッ
チ４５，４６を設けた点を除き先のタッピング装置と同
等の構造であるから、同等の構成部分に同一の符号を付
して説明を省略する。図５には、ウエイト４２，４３，
４４の詳細を示した。

【００２９】図４、図５において、主ウェイト４２は、
ワイヤ１０に吊られ、戻りウェイト４４は、吊りワイヤ
２０に吊られている。主ウェイト４２は、垂直に突出し
たガイドピン４７を有し、その上端にワイヤ１０が係止
されている。このガイドピン４７は、主ウェイト４２の
上に位置する加圧ウエイト４３及びその上に位置する戻
りウェイト４４を摺動自在に貫通している。ガイドピン
４７の上部には、戻りウェイト４４の相対的上昇を止め
る当接板１８が固着され、その下面にリミットスイッチ
４６が固着されている。リミットスイッチ４６は、戻り
ウエイト４４と加圧ウェイト４３が主ウエイト４２の上
に浮いている状態を維持するように監視するためのもの
で、戻りウエイト４４が当接するとＯＮし、離れるとＯ
ＦＦする。昇降アーム４側（主軸７側）の重量と主ウェ
イト４２と加圧ウエイト４３との合計重量とは釣り合っ
ている。

【００３０】戻りウエイト４４は、巻上げプーリ２４で
ワイヤ２０を巻上げることにより上昇し、またクラッチ
２５を切って自重で下降することができるようになって
いる。モータ２７は、リミットスイッチ４６のＯＮで停
止し、ＯＦＦで始動するよう制御される。

【００３１】加圧ウエイト４３は、垂直に突出する吊り
ピン４８を備え、これを介して戻りウェイト４４に、所
定範囲で相対昇降自在に連結されている。即ち、吊りピ
ン４８は、戻りウェイト４４を摺動自在に貫通し、上端
の鍔５０で下方へ抜け止めされている。従って、戻りウ
エイト４４が上昇して、加圧ウエイト４３の上方に所定
距離離れると、ピン４８の鍔５０で相互係合し、戻りウ
エイト４４と共に上昇することができる。

【００３２】戻りウェイト４４は、加圧ウエイト４３の
上に載ったり、これから上方へ離れたりするように配置
されている。戻りウェイト４４が加圧ウェイト４３と共
に主ウエイト４２上に載置された状態では、昇降アーム
４側（主軸７側）との重量バランスが崩れ、ウェイト４
２，４３，４４が下降し、昇降アーム４（主軸７）が上
昇する。また、戻りウェイト４４が引き上げられ、当接
板１８に当接した後は、主ウエイト４２もろとも引き上
げられ、昇降アーム４側が自重で下降する。

【００３３】このドリル装置においては、ドリル４９の
先端を加工テーブル２８上の被加工物Ｗに当てて加工開
始点セット押釦３２を押し、加工開始点を制御装置２９
に記憶させる。また、入力部３０に切削する孔の深さを
数値入力すると共に、ステッピング入力部４１に、所望
のステッピング回数を入力して設定する。

【００３４】いま、図６（Ａ）に示すように、戻りウェ
イト４４、加圧ウエイト４３が、主ウェイト４２上に載
り、昇降アーム４が上昇位置にあるものとする。スター
ト押釦３３が押されると、制御装置２９が、モータコン
タクタ３４を介して巻上げ機２３のモータ２７を作動さ
せる共に、クラッチコンタクタ３５を介してクラッチク
ラッチ２５をつなげ、戻りウェイト４４を引き上げる。
戻りウェイト４４が上昇して吊りピン４８を介して加圧
ウエイト４３を吊り上げ、当接板１８に当接する。加圧
ウエイト４３の吊り上げにより、重量バランスが崩れ
て、昇降アーム４が自重で下降する。このとき、リミッ
トスイッチ４６の動作は無視される。昇降アーム４の位
置はエンコーダ１４と制御装置２９で検出される。ドリ
ル４９が加工開始点付近の所定位置に達したことをエン
コーダ１４で検知すると、制御装置２９が巻上げ機２３
のモータ２７を制御して昇降アーム４を減速させて間歇
的に送り、ドリル４９が被加工物Ｗに衝突しないように
する。これと同時に制御装置２９はインバータ３６を介
してモータ６を回転させる。

【００３５】ドリル４９が加工開始点、即ち被加工物Ｗ
との接触位置に至ったことをエンコーダ１４で検知する
と、制御装置２９が巻上げ機２３のモータ２７を停止さ
せる。この時点以降リミットスイッチ４６がＯＦＦで巻
き上げモータ２７動作、ＯＮで停止の制御モードとな
る。従って、図６（Ｃ）に示すように、加圧ウエイト４
３が、戻りウエイト４４と共に、主ウエイト４２から離
れるので、ドリル４９は、昇降アーム４、主軸７等の自
重と主ウエイト４２との重量差で被加工物Ｗに圧接され
ながら、被加工物Ｗに孔を切削していく。孔の深さが、
設定深さをステッピング回数で除した深さに達したこと
をエンコーダ１４で検知すると、制御装置２９がクラッ
チ２５を切り、ワイヤ２０を解放して、図６（Ａ）に示
すように、戻りウエイト４４及び加圧ウエイト４３を主
ウエイト４２上に落し、アーム４と共にドリル４９を上
昇させて孔から抜き上げ、給油、切削屑の除去を行う。
ドリル４９がステッピング開始位置に戻ったことをエン
コーダ１４で検知すると、制御装置２９がクラッチ２５
をつなげて再びワイヤ２０を巻き上げ、設定したステッ
ピング回数だけ先と同様の、ドリルの抜き上げと孔明け
加工の動作を繰り返して、設定深さの孔を形成する。最
後のステッピング動作を完了すると、戻りウェイト４４
及び加圧ウエイト４３を主ウエイト４２上に下ろし、ド
リル４９を上昇させる。ドリル４９が所定位置に達した
ことをエンコーダ１４で検知したら、制御装置２９がモ
ータ６を停止させる。昇降アーム４は、上昇してストッ
パ５に当接して停止する。

【００３６】なお、リミットスイッチ４５の動作は、自
動運転時には無視される。自動運転のみ行う場合には、
戻りウェイト４４と加圧ウエイト４３とを一体に構成
し、このウェイトの昇降のみでドリル４９の昇降動作を
制御することができる。

【００３７】このドリル装置を半自動操作する場合に
は、制御装置２９を半自動モードに切り替えると、当初
リミットスイッチ４６の動作は無視され、リミットスイ
ッチ４５がＯＮで巻き上げモータ２７動作、ＯＦＦで停
止の制御モードとなる。従って、手動でドリル４９を押
し下げると、加圧ウエイト４３と主ウエイト４２とが一
体にワイヤ１０で引き上げられるが、戻りウエイ４４も
モータ２７に巻き上げられて上昇し、図６（Ｂ）のバラ
ンス状態を保つ。ドリル４９が被加工物Ｗに当接して位
置合わせしたら、主軸駆動モータ６を始動させると、巻
き上げモータ２７が始動して戻りウエイト４４と共に加
圧ウエイト４３が引き上げられ、重量バランスが崩れて
ドリル４９に下降圧力がかかり、被加工物Ｗを孔明けす
る。モータ６の始動後、戻りウエイトの引き上げ状態は
リミットスイッチ４６で監視される。即ち、リミットス
イッチ４６がＯＮで巻き上げモータ２７停止、ＯＦＦで
始動となり、ドリル４９への加圧状態が維持される。以
後のスッテッピング動作は自動運転に同じである。

【００３８】

【発明の効果】以上のように、本発明は、ボール盤のよ
うな簡易な構成の装置を用いて容易にねじ切り加工やス
テッピングドリル加工を行うことができる孔加工方法を
提供することができ、また、そのようなねじ切り加工や
ステッピングドリル加工を自動的に行うことができる構
造簡易で、比較的安価な孔加工装置を提供することがで
きるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るタッピング装置の正面図である。

【図２】タッピング装置の側面図である。

【図３】タッピング装置の制御の説明図である。

【図４】ドリル装置の制御の説明図である。

【図５】ドリル装置のウエイトの詳細図である。

【図６】ドリル装置のウエイトの動作説明図である。

【符号の説明】

１ベース２ガイド柱４昇降アーム６モータ７主軸９タップ１０バランスワイヤ１１プーリ１２プーリ１３バランスウエイト１４エンコーダ（位置検知手段）１６戻りウエイト２３巻き上げ機（巻き上げ手段）２０吊りワイヤ２７モータ２５クラッチ１９リミットスイッチ２９制御装置Ｗ被加工物

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】工具を装着したモータ駆動の主軸をガイ
ド柱に沿って垂直に昇降自在に支持し、この主軸をバラ
ンスワイヤの一端側に吊り、バランスワイヤの中間をプ
ーリにかけ、他端側にバランスウエイトを吊り、このバ
ランスウエイトを主軸側の自重と釣り合わせ、このバラ
ンスウエイトの上方に、巻き上げ手段につながる吊りワ
イヤで戻りウエイトを昇降自在に吊り、戻りウエイトを
ウエイト上に載せたり浮かせたりすることにより、また
上昇過程でバランスウエイトに係合させて一体に引き上
げたりすることにより、バランスウエイトと主軸側自重
とのバランスを調整して、主軸を昇降制御すると共に切
込みに必要な外力を付与し、工具を被加工物に切り込ま
せたり抜いたりすることを特徴とする孔加工方法。
【請求項２】タップを装着したモータ駆動の主軸をガ
イド柱に沿って垂直に昇降自在に支持し、この主軸をバ
ランスワイヤの一端側に吊り、バランスワイヤの中間を
プーリにかけ、他端側にバランスウエイトを吊り、この
バランスウエイトを主軸側の自重と釣り合わせ、このバ
ランスウエイトの上方に、巻き上げ手段につながる吊り
ワイヤで戻りウエイトを昇降自在に吊り、バランスウエ
イト上に載せたり離したりできるようにし、タップが被
加工物に切り込む初期の短時間だけ主軸に軸線方向の外
力を加え、タップが被加工物に対するねじ切り動作を行
ってねじ孔を戻る間、戻りウエイトをバランスウエイト
上に離し、タップに対する軸線方向の外力を断ち、ねじ
切り動作完了後、タップを逆転させてねじ孔から抜いた
後、戻りウエイトをバランスウエイト上に吊り降ろし、
主軸側との釣り合いを崩してタップを引き上げることを
特徴とするタッピング方法。
【請求項３】タップを装着したモータ駆動の主軸を昇
降アームに垂直に支持し、この昇降アームをガイド柱に
沿って垂直に昇降自在に支持すると共に、昇降アームに
バランスワイヤの一端を係止し、バランスワイヤの中間
部をガイド柱上のプーリに掛けて、他端にバランスウエ
イトを吊り、これを昇降アーム側の自重に釣り合わせ、
バランスウエイトの上方には戻りウエイトを配置し、こ
の戻りウエイトを、巻き上げ手段につながる吊りワイヤ
で昇降自在に吊り、バランスウエイト上に載せたり離し
たりできるようにし、タップが被加工物に対するねじ切
り動作を行ってねじ孔を戻る間、タップに軸線方向の外
力をかけないように、戻りウエイトをバランスウエイト
の上方に間隔をおいて配置し、ねじ切り動作完了後、タ
ップを逆転させてねじ孔から抜いた後、戻りウエイトを
バランスウエイト上に載せてバランスを崩し、タップを
引き上げるように巻き上げ手段を制御することを特徴と
するタッピング装置。
【請求項４】タップを装着したモータ駆動の主軸をガ
イド柱に沿って垂直に昇降自在に支持し、この主軸をバ
ランスワイヤの一端側に吊り、バランスワイヤの中間を
プーリにかけ、他端側にバランスウエイトを吊り、この
バランスウエイトを主軸側の自重と釣り合わせ、このバ
ランスウエイトの上方に、巻き上げ手段につながる吊り
ワイヤで戻りウエイトを昇降自在に吊り、戻りウエイト
をバランスウエイト上に載せたり離したり、また上昇過
程でバランスウエイトに係合させて一体に引き上げでき
るようにし、タップが被加工物に切り込む初期の短時間
だけバランスウエイトを戻りウエイトで引き上げた状態
で、タップに主軸側の自重をかけた後、戻りウエイトを
バランスウエイト上に浮かして、タップに対する軸線方
向の外力を断った状態で、ねじ切り動作を行い、ねじ切
り動作完了後、タップを逆転させてねじ孔から抜き、次
いで戻りウエイトをバランスウエイト上に吊り降ろし、
主軸側との釣り合いを崩してタップを引き上げることを
特徴とするタッピング方法。
【請求項５】タップを装着したモータ駆動の主軸を昇
降アームに垂直に支持し、この昇降アームをガイド柱に
沿って垂直に昇降自在に支持すると共に、昇降アームに
バランスワイヤの一端を係止し、バランスワイヤの中間
部をガイド柱上のプーリに掛けて、他端にバランスウエ
イトを吊り、これを昇降アーム側の自重に釣り合わせ、
バランスウエイトの上方に、戻りウエイトを配置し、こ
れを巻き上げ手段につながる吊りワイヤで昇降自在に吊
り、バランスウエイト上に載せたり離したり、また上昇
過程でバランスウエイトに係合させて一体に引き上げで
きるようにし、巻き上げ手段は、モータ駆動で、クラッ
チの入り、切りにより吊りワイヤを巻き上げ又はこれを
解放するよう構成し、さらにタップの上下位置を検知す
る位置検知手段を設けると共に、戻りウエイトとバラン
スウエイトとの相対位置を検知するリミットスイッチを
設け、装置の始動後、適宜時期に主軸の駆動モータを始
動させると共に、巻き上げ手段に吊りワイヤの巻き上げ
動作を行わせて戻りウエイトと共にバランスウエイトを
吊り上げ、タップを下降させ、タップの先端が被加工物
に当接する加工開始位置に到達したことを位置検知手段
が検知したら、予め設定された所定の短い食い付き時間
だけ巻き上げ手段の巻き上げ動作を継続させることによ
り、タップに軸線方向の自重をかけて被加工物に圧接さ
せた状態で巻き上げ手段の巻き上げ動作を停止させるこ
とにより、タップを被加工物に食い付かせた後、昇降ア
ーム側とバランスウエイトとを釣り合わせ、ねじ切り動
作中、タップへの軸線方向の外力を断ち、タップが所定
のねじ切り深さに達したことを位置検知手段が検知する
と、主軸の駆動モータを逆転させてタップを上昇させ、
タップが所定位置に戻ったことを位置検知手段が検知す
ると、巻き上げ手段のクラッチを切って吊りワイヤを解
放し、戻りウエイトをバランスウエイト上に落して下降
させることにより、タップを上昇させるように各部を制
御する制御装置を設けたことを特徴とするタッピング装
置。
【請求項６】前記位置検知手段が、前記吊りワイヤを
掛けたプーリの軸に接続されたロータリエンコーダを具
備することを特徴とする請求項４に記載のタッピング装
置。
【請求項７】前記バランスウェイトは、前記戻りウェ
イトの支持板を摺動自在に貫通して垂直に突出したガイ
ドピンを有し、ガイドピンの上端に前記バランスワイヤ
が係止されると共に、ガイドピンの上部に、前記リミッ
トスイッチが固着され、戻りウエイトが当接するとＯＮ
し、離れるとＯＦＦして、戻りウェイトが常時バランス
ウェイトの上に浮いている状態を維持するように前記巻
き上げ手段と連動することを特徴とする請求項４に記載
のタッピング装置。
【請求項８】ドリルを装着したモータ駆動の主軸を昇
降アームに垂直に支持し、この昇降アームをガイド柱に
沿って垂直に昇降自在に支持すると共に、昇降アームに
バランスワイヤの一端を係止し、バランスワイヤの中間
部をガイド柱上のプーリに掛け、他端に、合計重量で昇
降アーム側の自重に釣り合う主ウエイトと加圧ウエイト
を吊り、加圧ウエイトの上方に、戻りウエイトを配置
し、これを巻き上げ手段につながる吊りワイヤで昇降自
在に吊り、加圧ウエイト上に載せたり、加圧ウエイトと
共に主ウエイト上に吊り上げたりできるようにし、巻き
上げ手段は、モータ駆動で、クラッチの入り、切りによ
り吊りワイヤを巻き上げ又はこれを解放するよう構成
し、さらにドリルの上下位置を検知する位置検知手段を
設けると共に、戻りウエイトと主ウエイト、加圧ウエイ
トとの相対位置を検知するリミットスイッチを設け、装
置の始動後、適宜時期に主軸の駆動モータを始動させる
と共に、巻き上げ手段に吊りワイヤの巻き上げ動作を行
わせて戻りウエイトを加圧ウエイトと共に吊り上げてド
リルを下降させ、ドリルに加圧ウエイトの重量差分の軸
線方向の自重をかけて被加工物Ｗに圧接させた状態で被
加工物に孔明け加工させ、孔が予め設定された所定深さ
を同じく予め設定されたステッピング回数で除した深さ
に達したことを位置検知手段が検知すると、巻き上げ手
段のクラッチを切って吊りワイヤを解放し、戻りウエイ
トを主ウエイト、加圧ウエイト上に落して下降させるこ
とにより、ドリルを抜き上げ、この孔明け、ドリルの抜
き上げの動作を所定のステッピング回数繰り返させて、
所定深さの孔を形成するように各部を制御する制御装置
を設けたことを特徴とするドリル装置。