JPH0310718A - 数値制御装置のネジ切り方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は数値制御装置のネジ切り方式に係り、特にネジ
の切り始めに起こる主軸の回転数変動を除去した数値制
御装置のネジ切り方式に関する。

〔従来の技術〕

従来、数値制御装置を用いたＮＣ旋盤でネジ切り加工を
行う場合には主軸の一回転信号を主軸に設けたポジショ
ンコーダによって生成し、これを数値制御装置に入力し
、送り軸を主軸と同期させることによって実現している
。

以下、この従来技術を図面を用いて説明する。

第３図は従来のネジ切り加工を行う場合の数値制御装置
のネジ切り方式を示す図である。

主軸モータ１はアンプ２の出力に応じて回転する。アン
プ２は数値制御装置内の一定回転指令手段３から出力さ
れる一定回転指令信号を入力し、これに応じた電流を主
軸モータ１に出力し、主軸モータ１を一定の回転数で回
転させる。主軸モータ１には図示していないが、主軸モ
ータ１の回転速度に応じた電圧信号を発生するタコジェ
ネレータが取り付けられており、このタコジェネレータ
の電圧信号が速度期間信号としてアンプ２にフィードバ
ックされている。

主軸４は変速器（ギア）５を介して主軸モータ１の出力
軸に連結される。従って、主軸４は変速器５のギア比に
応じた回転数で回転する。主軸４にはその位置検出用の
ポジションコーダ６が設けられている。主軸４にはネジ
切り加工の施される加工物７が取り付けられている。ポ
ジションコーダ６からは一回転信号パルス及び速度検出
用パルスが数値制御装置内の回転角度（回転数）検出手
段２２へ取り込まれる。

数値制御装置内の送り速度制御手段２３は主軸４の回転
位置、即ち回転角度（回転数）検出手段２２の出力に応
じた移動指令信号を差分検出器１日に出力する。この移
動指令信号によってサーボモータ１９の送り速度は制御
される。

送り軸用サーボモータ１９はアンプ回路１８の出力によ
って駆動され、ボールネジ２０を回転させる。刃物２１
はボールネジ２０の回転に応じてＺ軸方向に移動する。

送り軸用サーボモータ１９にはその位置検出信号を出力
するパルスコーダが内蔵されている。このパルスコーダ
の代わりにリニアスケールが用いられる場合もある。バ
ルスコーダから出力された位置検出信号は差分検出器１
６に人力される。差分検出器１６は位置検出信号と送り
速度制御手段２３の移動指令信号との差分を取り、その
差分値をゲイン調整回路１７に出力する。ゲイン調整回
路１７はその差分値を増幅してアンプ回路１８に出力す
る。

以上のように従来のネジ切り方式は主軸４の回転と、送
り軸用サーボモータ１９の回転とを同期させることによ
って、ネジ切り加工を行っていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のネジ切り方式では、ネジ切り作業時の切削負荷に
より主軸４の回転数が変動することがある。これはネジ
の切り始めに特に顕著に現れ、ネジ切り加工の精度を劣
化させる原因となっていた。

以下、このことについて図面を用いて説明する。

第４図は主軸４の回転数と送り速度との変化の様子を示
す図である。時刻Ｔ１がネジの切り始め時刻である。時
刻Ｔ１で切削負荷に変動が生じ、主軸４０回転数は第４
図のように回転数が減少するような変動を始める。主軸
４の回転数の変動はポジションコーダ６、回転角度（回
転数）検出手段２２及び送り速度制御手段２３を介して
差分検出器１６に取り込まれる。そして、送り速度と移
動指令信号との差分値はゲイン調整回路１７及びアンプ
回路１８を経て送り軸用サーボモータ１９に取り込まれ
る。送り軸用サーボモータ１９は時刻Ｔ２の時点でその
差分値に応じて送り速度を変化させる。従って、主軸４
の回転数が変動してから送り軸用サーボモータ１９の送
り速度が変化するまでにｄＴという遅れ時間が生じる。

この遅れ時間ｄＴによって主軸の回転と送り速度との間
に同期ずれが生じ、ネジの精度を劣化させていた。

本発明はこのような点に謹みてなされたものであり、ネ
ジ切り加工時の負荷変動によって生じる主軸の回転と送
り速度との間の同期ずれを防止し、高精度のネジ切りを
行える数値制御装置のネジ切り方式を提供することを目
的とする。

〔課題を解決するだめの手段〕

本発明では上記課題を解決するために、主軸の回転と送
り軸用サーボモータの回転とを同期させてネジ切りを行
う数値制御装置のネジ切り方式において、前記送り軸用
サーボモータを一定の送り速度で移動させるための一定
送り指令信号を出力する一定送り指令手段と、前記送り
軸用サーボモータの位置検出信号からネジ切り開始時を
検出し、ネジ切り開始時の前記主軸の回転数の変動に応
じた送り速度の変化パターン信号を前記一定指令信号に
重畳させる送り速度変化手段とを設けたことを特徴とす
る数値制御装置のネジ切り方式が、提供される。

〔作用〕

数値制御装置によってネジ切り加工を行う場合、加工物
と刃物との相対的位置関係からネジの切り始め位置は定
まる。そこで、送り軸用サーボモータを一定送り指令信
号によって一定の送り速度で移動するように制御し、ネ
ジ切り開始時に主軸の回転数の変動に応じた送り速度の
変化パターン信号をその一定送り指令信号に重畳する。

これによって、送り軸用サーボモータはネジ切り開始時
点で、負荷変動に応じた送り速度で制御されるので、制
御系による遅れが生じることはなく、主軸の回転と送り
速度との間の同期ずれを防止することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の一実施例である数値制御装置のネジ切
り方式の概略構成を示す図である。第３図と同一の構成
要素には同一の符合が付しであるので、その説明は省略
する。

本実施例では送り軸用サーボモータ１９に内蔵されてい
るパルスコーダの位置検出信号を位置検出手段１０に取
り込む。位置検出手段１０は位置検出信号から刃物２１
の送り軸上の位置信号を出力する。ネジ切り開始位置記
憶手段１１は加工物７と刃物２１との相対的位置関係か
ら定まるネジの切り始め位置を予め記憶しておく。

比較手段１２は位置検出手段１０の位置信号とネジ切り
開始位置記憶手段１１のネジ切り始め位置とを比較し、
両者の値が同じになった時点で一致信号を送り速度変化
パターン記憶手段１３に出力する。

送り速度変化パターン記憶手段１３には第４図のような
送り速度の変化パターン信号が予め記憶されており、比
較回路１２の一致信号によって、その変化パターン信号
を加算器１５に出力する。

数値制御装置内には送り軸用サーボモータ１９の送り速
度を主軸４の回転速度とネジのピッチによって決まる送
り速度に保つための移動指令信号を出力する一定送り指
令手段１４が設けられている。一定送り指令手段１４の
移動指令信号は加算器１５に出力される。

加算器１５は送り速度変化パターン記憶手段１３の変化
パターン信号と一定送り指令手段１４の移動指令信号と
を加算し、その加算信号を差分検出器１６に出力する。

送り速度変化パターン記憶手段１３には送り速度や加工
物７及び刃物２１の材質・形状等から定まる変化パター
ンを記憶しておくが、その変換パターンと実際の加工時
の変化パターンとが一致しない場合があり得る。そこで
、本実施例では予め記憶されている送り速度の変化パタ
ーンと、実際の変化パターンとの誤差を補正するために
回転数変動検出手段８及び送り速度変化パターン発生手
段９を設けた。

回転数変動検出手段８はポジションコーダ６の速度検出
用パルスを入力し、主軸４の負荷変動による回転変動を
検出する。送り速度変化パターン発生手段９は回転数変
動検出手段８の出力を基に送り軸用サーボモータ１９の
送り速度の変化パターンを生成し、その変化パターンを
送り速度変化パターン記憶手段１３に出力する。従って
、送り速度変化パターン言己憶手段１３には常に実際の
加工時における変化パターンが記憶されるので、より精
度の高いネジ切りを行うことができる。

次に、本実施例の動作を第２図を用いて説明する。第２
図は主軸４０回転数と、送り速度変化パターン記憶手段
１３の送り速度変化パターン信号と、送り速度との変化
の様子を示す図であり、第４図と対応する。

時刻Ｔ１がネジの切り始め時刻である。時刻Ｔ１で切削
負荷に変動が生じ、主軸４の主軸回転数は第２図のよう
に回転数が減少するような変動を始める。

時刻Ｔ１の時点では刃物２１は既に送り軸上のネジ切り
始め位置に到達しているので、比較手段１２から出力さ
れた一致信号によって送り速度変化パターン記憶手段１
３は第２図のような送り速度変化パターン信号を加算器
１５に８カする。

従って、加算器１５からは一定の送り速度指令に第２図
の送り速度変化パターン信号の重畳された送り速度指令
が送り軸用サーボモータ１９に指令され、送り軸用サー
ボモータ１９は第２図のように時刻Ｔ１の時点で主軸回
転数の変動に応じて送り速度を変化させることができる
。

以上のように本実施例によれば、ネジ切り加工時のネジ
切り開始時の負荷変動によって生じる主軸の回転数の変
動に対して、送り速度の変化を制御系の遅れを生じるこ
となく迅速に行えるので、精度の高いネジ切り加工を実
現することができる。

また、実際の加工時に時々刻々と変化する主軸の負荷変
動に応じた変化パターンを常に更新し、最適な送り速度
でサーボモータを制御できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、ネジ切り加工時の
負荷変動によって生じる主軸の回転と送り速度との間の
同期ずれを防止し、高精度のネジ切りを行える数値制御
装置のネジ切り方式を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である数値制御装置のネジ切
り方式の概略構成を示す図、 第２図は主軸の回転数と、送り速度変化パターン記憶手
段の送り速度変化パターン信号と、送り速度との変化の
様子を示す図、 第３図は従来のネジ切り加工を行う場合の数値制御装置
のネジ切り方式を示す図、 第４図は主軸４の回転数と送り速度との変化の様子を示
す図である。 加工物 回転数変動検出手段 送り速度変化パターン発生手段 位置検出手段 ネジ切り開始位置記憶手段 比較手段 ゛送り速度変化パターン記憶手段 一定送り速度指令手段 加算器 差分検出器 送り軸用サーボモータ 刃物

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）主軸の回転と送り軸用サーボモータの回転とを同
   期させてネジ切りを行う数値制御装置のネジ切り方式に
   おいて、 前記送り軸用サーボモータを一定の送り速度で移動させ
   るための一定送り指令信号を出力する一定送り指令手段
   と、 前記送り軸用サーボモータの位置検出信号からネジ切り
   開始時を検出し、ネジ切り開始時の前記主軸の回転数の
   変動に応じた送り速度の変化パターン信号を前記一定指
   令信号に重畳させる送り速度変化手段とを設けたことを
   特徴とする数値制御装置のネジ切り方式。
2. （２）前記主軸の回転数を入力し、前記ネジ切り開始時
   における主軸の回転数の変動を検出し、前記送り速度の
   変化パターン信号を生成する手段を有することを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の数値制御装置のネジ切
   り方式。
3. （３）前記送り速度変化手段は、 前記送り軸用サーボモータの位置検出信号から刃物の送
   り軸上における位置信号を出力する位置検出手段と、 加工物と刃物との相対的位置関係から定まるネジの切り
   開始位置を予め記憶しておくネジ切り開始位置記憶手段
   と、 前記位置信号と前記ネジ切り開始位置とを比較し、両者
   の値が同じになった時点で一致信号を出力する比較手段
   と、 前記ネジ切り開始時の前記主軸の回転数の変動に応じた
   送り速度の変化パターン信号を記憶し、前記一致信号に
   よって前記変化パターン信号を出力する送り速度変化パ
   ターン記憶手段と、 前記送り速度変化パターンと前記一定送り指令信号とを
   加算し、その加算信号を前記送り軸用サーボモータの移
   動指令信号として出力する加算器とで構成されることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載の数値
   制御装置のネジ切り方式。