JPS63245325A - ねじ加工装置 - 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】 「産業上の利用分葺」 本発明はタップ盤に代表されるねし加工装置に関する。

「従来の技術」 従来、ＮＣ装置２４用したねじ加工装置におけるタッピ
ング動作の制御は、ｆｔｕ工しよっとするねじのピッチ
に合わせて送り↑指令と回転指令とをＮＣ装置内で生成
するのみで行い、送り七〜りと主軸回転モータとはそれ
ぞれ独立のサーボ系として制御されていた。そして、回
転モータの反転時などに生ずる送り量と回転社とのずれ
は、タップ工具と主軸との間にタッパ−を介在させ、そ
のタッパーの機械的な伸縮により吸収していた。このた
め、ねじ加工の速度がタッパ−の性能により制限された
り、タッパ−の伸縮による力のためねじの精度が低下し
たりするという問題点があった。

そこで、主軸の実際の回転基を検出し、その検出された
回転基に従って送りモータを駆動するもの（特１ｍ昭５
６　３３２４９号）とか、実際ノ送す量を検出し、その
送り足に従って回転モータを駆動するもの（特開昭６０
−１５５３１９号）など、送りモータと回転モータとを
同期させて制御する装置が提案されているにれらの装置
は送りと回転との同期精度が高いため、はとんどの場合
タッパ−を用いることなくねじ加工を行うことができる
。

「発明が解決しようとする問題点」 しかしながら、近年、加工時間の短縮化がさらに要請さ
れ、ねじ加工においてもタップ工具の限界に近い高速加
工が行なわれる場合がある。このような場合、たとえば
送り量に従って回転モータを駆動する従来の装置では、
送り軸が実際に移動しなことを検出した後に回転モータ
への指令が出るため、追従遅れを生じ、ねじ加工精度の
向上に限界を生ずるという問題点があった。特に、ねじ
加工深さの浅い加工、又は工具を小さなステップ幅でス
テップさせながら行う加工では、送り及び回転の速度が
一定になる以前の過渡状態における加工が多くなるため
、追従遅れによる誤差が大きな問題点になる。

本発明は上記の問題点を解決するためなされたものであ
り、送り軸に対する主軸回転の追従性を向上させ、タッ
プ工具の限界に近いような高速タップ加工時においても
、精度の高いねじ加工を行うことができるねし加工装置
を提供することを目的とする。

ｒ問題点を解決するための手段」 このための本発明では、対応する実施例図面を参照して
示せば、主軸１１の回転位置を検出する回転位置検出手
段１４と、機械の送り位置を検出する送り位置検出手段
９とを備え、主軸１１を回転する回転モータ１２と送り
を駆動する送りモータ７とを同期運転してタッピング加
工動作を行うねじ加工装置において、送り指令値と検出
された機械の送り位置との送り偏差を演算する送り偏差
演算手段２３と、その送り偏差に従って、送りモータ７
を駆動する送り駆動手段２４と、前記送り偏差からねじ
ピッチに基づいて相当する回転指令値を演算する回転指
令値演算手段２５と、検出された機械の送り量からねじ
ピッチに基づいて相当する回転補正値を演算する回転補
正値演算手段２つと、その回転補正値と検出された主軸
１１の回転位置との回転（１差を演算する回転偏差演算
手段２８と、その回転偏差により首記回転指令値を補正
する補正手段２６と、その補正手段２６により補正され
た回転指令値に従って回転モータ１２を駆動する回転駆
動手段２７とを備えることを特徴とするねし加工装置が
提供される。

「作用」 上記の構成によれば、送りは通常の位置フィードバック
がかけられ、送り指令値により独立して制御される。

一方、主軸の回転は送りに追従して同期するように制御
され、その回転指令値は送り偏差に従って演算される。

送り偏差は送り駆動手段に送り速度を指令する値と考え
られるから、送りの実際の移動量ではなく送り指令速度
に従って回転指令値が出力されることになる。それ故、
回転指令値は送りのこれからの移動量を予測した値とな
るため、回転の送りへの過渡的な追従性が向上する。ま
た、回転補正値演算手段、回転偏差演算手段、及び補正
手段により、首記回転指令値が実際の送り量に従って補
正されるから、回転位置と送り位置との定常的な誤差が
開くことがなく、精度を向上させることができる。

「実施例Ｊ 本発明の実施例について図面に従って具体的に説明する
。

第１図は本発明に係るねじ加工装置を示すブロック図で
ある。

ねじ加工装置の機械本体１はたて型のタップ盤をなすも
のであり、基台２に直立配置したコラム３にスライダ４
を介して主軸ヘッド５が上下に摺動自在に支持され、主
軸ヘッド５はボールねじ６に係合されている６ボールね
じ６はＡＣサーボモータからなる送りモータ７に連結さ
れて回転駆動され、主軸ヘッド５を昇降する。送りモー
タ７には、回転速度を検出するタコゼネレータ８と、回
転位置を検出するパルスゼネレータ９とが設けられてい
る。パルスゼネレータ９は主軸ヘッド５の送り位置を検
出する送り位置検出手段をなす。

主軸ヘッド５には主軸１１が回転自在に軸支され、回転
モータ１２により回転駆動される。回転モータ１２はＡ
Ｃサーボモータからなり、回転速度を検出するタコゼネ
レータ１３と、回転位置を検出するパルスゼネレータ１
４が設けられている。

パルスゼネレータ１４は主軸１１の回転位置を検出する
回転位置検出手段をなす。

主ｌｌ１ｌ１１１の下端にはタップ工具１５がタッパ−
を介することなく直接取付けられ、下孔１６の明けられ
た被加工物１７にねじ加工を施す。

主軸ヘッド５を上下する送り系（Ｚ軸と称する）の制御
回路について説明する。

入力装置２］から入力されたデータに基づき、演算器２
２において送り指令値２が演算され、送り速度に応じた
パルス列として送り偏差カウンタ２３に出力される６送
り偏差カウンタ２３には位置フィードバックパルスとし
て、送りモータ７の回転角に応じたパルスがパルスゼネ
レータ９から入力される。送り偏差カウンタ２３では送
り指令値Ｚとパルスゼネレータっで検出された機械の送
り位置２との偏差Ｅ（Ｚ）＝Ｚ−ｚを演算し、その送り
偏差Ｅ（Ｚンを速度指令として送りサーボアンプ２４に
出力する。送りサーボアンプ２４には速度フィードバッ
ク信号としてタコゼネレータ８からの実際の速度に応じ
た信号ｖ（ｚ）が入力され、速度ループ系を構成して送
りモータ７を駆動する。

上記の送り系（Ｚ軸）の制御回路は通常の送り制御に用
いられる回路構成と同じである。

次に、主軸１１を回転制御する回転系（Ｒ軸と称する）
の制御回路について説明する０回転系では、回転指令値
Ｒが入力装置２１からのデータではなく、送り偏差カウ
ンタ２３からの送り偏差Ｅ（Ｚ）に基づいて演算され制
御される。

送り偏差カウンタ２３からの送り偏差Ｅ（Ｚ）は回転指
令値演算器２５に入力される１回転指令値演算器２５で
は予かしめ入力装置２１から入力され演算器２２を経由
して与えられるねじ加工のねじピッチＰとボールねじ６
のリードＬとから、送り偏差Ｅ（Ｚ）をＬ／Ｐ倍し、送
り偏差Ｅ（２月ご相当する回転指令値Ｒ＝　Ｅ　（Ｚ　
）・Ｌ／Ｐを演算する。

そして、この回転指令値Ｒを加算器２６を経由して回転
サーボアンプ２７に出力する。回転指令値Ｒは送り偏差
Ｅ（Ｚ）、即ち、送りサーボアンプ２４への速度指令値
に相当するものとされるから、この回転指令値Ｒは主軸
ヘッド５の移動を予測したものとなる。

加′！Ｘ、器２６では回転指令値Ｒの補正が行なわれる
６すなわち、主軸１１の回転位置、ｒを検出するパルス
ゼネレータ１４からのパルスは回転偏差カウンタ２８に
入力される。一方、送りＭｚを検出するパルスゼネレー
タ９からのパルスは回転補正値演算器２つに入力され、
ねじ加工のねじピッチＰとボールねしのり−ドＬとから
送りＭｚをＬ／Ｐ倍し、送りｉｚに相当する回転補正値
ｒ（ｚ）を演算して回転偏差カウンタ２８に出力する６
回転偏差カウンタ２８では、上記回転補正値ｒ（ｚ）と
主軸１１の回転位置ｒとの回転偏差Ｅ（ｒ）を演算し、
加算器２６に出力する。加算器２６では、回転指令値演
算器２５からの回転指令値Ｒを回転偏差Ｅ（ｒ）により
補正し、補正された回転指令値Ｒ（Ｅ）＝Ｒ＋Ｅ（ｒ）
を回転サーボアンプ２７に出力する。

回転サーボアンプ２７には速度フィードバック信号とし
て、タコゼネレータ１３からの速度に応じた信号ｖ（ｒ
）が入力され、速度ループ系を構成して回転モータ１２
含補正された回転指令値Ｒ（Ｅ）に従って駆動する。

上記の制御回路は、サーボアンプ２４．２７を除き、デ
ィジタル演算を行う回路であり、？ｌ１ｉｎ器２２、偏
差カウンタ２３，２８、回転指令値演算器２５１回転回
転指令値演算器、加算器２６等は、マイクロコンピュー
タを用いた内部演算処理として実現される。

入力装置２１からねじのピッチ、送りのストローク（タ
ップ深さ）、送り速度などのデータを入力することによ
り、送りモータ７が駆動され、送りモータ７に従動して
回転モータ１２が同期して回転駆動され、ねじ加工が行
なわれる。

本実施例は、送り偏差Ｅ（Ｚ）を基礎にして、回転モー
タ】２を同期運転するものであるから、送り景Ｚを基礎
にして同期運転を行う従来の装置に比べて、過渡的な追
従遅れを大幅に減少させることができた。

たとえば、径６ＩＩＩＩ１１、ピッチ１．０（Ｍ６．Ｐ
Ｌ。

０）、タ’７プン朶さ１２ｎｕｏのねじ力■工を３００
０　ｒｐｍという高速回転で行った場合の実験結果によ
れば、ねじの回転位置を基礎としたねじの送り方向（Ｚ
軸）の進み遅れの誤差を、従来の装置に対して本実施例
装置では、約２５％減少させることができた。

「発明の効果」 以上説明したように、本発明は上記の構成を有し、送り
偏差からねじピッチに基づいて相当する回転指令値を演
算する手段を備え、その回転指令値に基づいて回転モー
タを同期運転するものであるから、送り位置に対する主
軸の回転位置の追従性がよく、精度の高い高速ねし加工
を行うことができるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るねじ加工装置の制御回路を示すブ
ロック図である。 ３１１．コラム、　５１０．主軸ヘッド、　７１０．送
りモータ、　　９１９．パルスゼネレータ（送り位置検
出手段）、　１１　、、、主軸、　１２．、、回転モー
タ、１４、、、パルスゼネレータ（回転位置検出手段）
、２４１．、送りサーボアンプ、　２５．、、回転指令
値演算器、　２６　、、、加算器く補正手段）、　２７
　、、。 回転サーボアンプ、　２　つ、、、回転補正値演算器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 主軸の回転位置を検出する回転位置検出手段と、機械の
   送り位置を検出する送り位置検出手段とを備え、主軸を
   回転する回転モータと送りを駆動する送りモータとを同
   期運転してタッピング加工動作を行うねじ加工装置にお
   いて、 送り指令値と検出された機械の送り位置との送り偏差を
   演算する送り偏差演算手段と、 その送り偏差に従って、送りモータを駆動する送り駆動
   手段と、 前記送り偏差からねじピッチに基づいて相当する回転指
   令値を演算する回転指令値演算手段と、検出された機械
   の送り量からねじピッチに基づいて相当する回転補正値
   を演算する回転補正値演算手段と、 その回転補正値と検出された主軸の回転位置との回転偏
   差を演算する回転偏差演算手段と、その回転偏差により
   首記回転指令値を補正する補正手段と、 その補正手段により補正された回転指令値に従つて回転
   モータを駆動する回転駆動手段と を備えることを特徴とするねじ加工装置。