JP2002172501A - タッピング機構付き工作機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 リジットタイプのタッピング工具を用いなが
ら、斜めねじの生成が簡単な加工プログラムで行えるよ
うにする。 【解決手段】 ワーク支持手段３と、Ｘ，Ｚ軸方向に移
動可能な工具支持体６と、工具支持体６の移動を制御す
る制御手段２とを備える。工具支持体６に、Ｘ，Ｚ軸の
両方に対して傾斜するリジットタイプのタッピング工具
４を設ける。上記制御手段２に同期演算手段２７を設け
る。この同期演算手段２７は、Ｘ，Ｚの２軸のうちのい
ずれか１軸の始点，終点の座標、および工具傾斜方向等
から、Ｘ軸およびＺ軸の同期速度および移動距離を割り
出す。加工プログラム２２に、上記座標や角度を記述し
ておく。同期演算手段２７は、さらに、タッピング工具
４のリードに応じた移動速度となるように、上記同期速
度を演算するものとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、タレット旋盤等
の直交する２軸方向に移動可能な工具支持体を備えた工
作機械において、斜めねじを生成するタッピング工具を
設けたタッピング機構付き工作機械に関する。

【０００２】

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】従来、タ
レット旋盤のタレット等のように、直交する２軸方向に
移動可能な工具支持体に、回転工具であるタッピング工
具を取付けたものがある。このような工作機械におい
て、工具支持体の移動方向に対して斜めとなる斜めねじ
を生成するには、フローティングタップ等の専用工具を
用いる必要がある。フローティングタップは、位置や角
度の誤差を機構的に吸収できるようにしたものである。
そのため、フローティングタップは構成が複雑で高価で
あり、工作機械が高価なものとなる。

【０００３】そのため、上記のような吸収機能を持たな
いリジットタイプのタッピング工具を用いることが望ま
れるが、斜めねじを形成するには、工具支持体のＸ軸方
向の送りとＺ軸方向の送りの同期を取ることが必要であ
る。そのためには加工プログラムの作成時に同期速度を
演算しておき、速度指令を記述しておく必要がある。そ
のため、加工プログラムが煩雑なものとなる。特に、角
度の互いに異なる複数のリジットタイプのタッピング工
具を工具支持体に設置した場合には、各タッピング工具
毎に、同期速度を演算して加工プログラムに記述してお
くことが必要となり、非常に煩雑な加工プログラムとな
る。

【０００４】この発明の目的は、リジットタイプのタッ
ピング工具を用いながら、斜めねじの生成が簡単な構成
で行えるタッピング機構付き工作機械を提供することで
ある。この発明の他の目的は、簡単な指令を与えるだけ
で斜めねじの生成が行えるようにすることである。この
発明のさらに他の目的は、多種にわたる斜めねじの加工
が簡単な加工プログラムで行えるようにすることであ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明の構成を実施形
態に対応する図１と共に説明する。このタッピング機構
付き工作機械は、ワーク（Ｗ）を支持するワーク支持手
段（３）と、支持されたワーク（Ｗ）に対し加工する工
具（４，５）を支持し、ワーク支持手段（３）に対して
Ｘ軸およびこのＸ軸に直交するＺ軸方向に移動可能な工
具支持体（６）と、この工具支持体（６）の移動を制御
する制御手段（２）とを備える。前記工具支持体（６）
に前記Ｘ軸およびＺ軸の両方に傾斜する傾斜方向に加工
方向が向くリジットタイプのタッピング工具（４）を設
ける。前記制御手段（２）は、前記傾斜方向にタッピン
グ工具（４）が移動し、かつタッピング工具（４）のリ
ードに応じた移動速度となるように、前記工具支持体
（６）をＸ軸およびＺ軸方向に移動させるものとする。
この構成によると、制御手段（２）の制御による工具支
持体（６）のＸ軸およびＺ軸方向の合成移動によって、
タッピング工具（４）がその傾斜方向に、つまりタップ
軸方向に移動させられる。このとき、工具支持体（６）
の移動は、タッピング工具（４）のリードに応じた移動
速度で行われる。そのため、リジットタイプのタッピン
グ工具（４）を用いながら、斜めねじの生成が簡単な構
成で行える。

【０００６】この発明において、前記制御手段（２）
は、Ｘ軸およびＺ軸の２軸のうちのいずれか１軸の始点
（Ｓ），終点（Ｅ）の座標、およびタッピング工具
（４）の傾斜方向等から、Ｘ軸およびＺ軸の同期速度お
よび移動距離を割り出す同期演算手段（２７）を有し、
この同期演算手段（２７）で演算されたＸ軸およびＺ軸
の同期速度および移動距離で工具支持体（６）の移動を
制御するものとしても良い。この構成の場合、２軸のう
ちのいずれか１軸の始点（Ｓ），終点（Ｅ）の座標、お
よびタッピング工具（４）の傾斜方向を与えることで、
同期演算手段（２７）がＸ軸およびＺ軸の同期速度およ
び移動距離を割り出し、その割り出されたＸ軸およびＺ
軸の同期速度および移動距離で工具支持体（６）の移動
が行われる。このため、簡単な指令を与えるだけで斜め
ねじの生成が行える。

【０００７】このように同期演算手段（２７）を設ける
場合に、前記制御手段（２）は、加工プログラム（２
１）に記述された上記いずれか１軸の始点（Ｓ），終点
（Ｅ）の座標、およびタッピング工具（４）の傾斜方向
等から、上記同期演算手段（２７）によって、上記Ｘ軸
およびＺ軸の同期速度および移動距離を割出す演算を行
うものとしても良い。この構成の場合、加工プログラム
（２１）に記述するＸ，Ｚいずれか１軸の始点（Ｓ），
終点（Ｅ）の座標、およびタッピング工具（４）の傾斜
方向を変更するだけで、工具支持体（６）に取付けられ
るタッピング工具（４）の角度の違いや加工の違い等に
対処できる。そのため、多種にわたる斜めねじの加工が
簡単な加工プログラム（２１）で行える。

【０００８】

【発明の実施の形態】この発明の一実施形態を図面と共
に説明する。このタッピング機構付き工作機械は、工作
機械本体１と、この工作機械本体１を制御する制御手段
２とで構成される。工作機械本体１は、ワークＷを支持
するワーク支持手段３と、支持されたワークＷに対し加
工する工具４，５を支持し、ワーク支持手段３に対して
Ｘ軸およびこのＸ軸に直交するＺ軸方向に移動可能な工
具支持体６を備える。

【０００９】工作機械本体１は、図示の例ではタレット
式の旋盤であり、ワーク支持手段３は、主軸７の先端に
設けられた主軸チャックからなる。主軸７は、ベッド８
上の主軸台９に設置され、主軸モータ（図示せず）によ
り回転駆動される。主軸モータは、任意の回転位相に回
転割出が可能なものとされている。

【００１０】工具支持体６は、タレットキャリッジ１０
に搭載されたタレットからなり、タレットキャリッジ１
０を介して、Ｘ軸駆動用のサーボモータ１３およびＺ軸
駆動用のサーボモータ１４により、Ｘ軸およびＺ軸方向
の進退駆動が行われる。Ｚ軸方向は、ワーク支持手段３
の軸方向、つまり主軸７の軸方向である。タレットキャ
リッジ１０は、ベッド８上にＸ軸案内１５を介して進退
自在に設置されたキャリッジベース１１と、このキャリ
ッジベース１１上にその進退方向と直交する方向（Ｚ軸
方向）に進退自在に搭載された上キャリッジ１２とでな
る。上キャリッジ１２は、その下面に設けられたＺ軸案
内１６を介してキャリッジベース１１に進退自在に設置
されている。タレットからなる工具支持体６は、上キャ
リッジ１２にタレット軸１７を介して割出回転可能に設
置されている。工具支持体６の回転中心であるタレット
軸１７の軸心は、主軸７と平行に設けられている。Ｘ軸
サーボモータ１３の回転駆動およびＺ軸サーボモータ１
４の回転駆動は、それぞれボールねじ１８，１９を介
し、キャリッジベース１１および上キャリッジ１２の進
退駆動力として伝えられる。

【００１１】工具支持体６は多角形のドラム状のもので
あり、複数の工具４，５が外周面の各部に取付けられて
いる。これらの工具４，５のうち、一部の工具４はリジ
ットタイプのタッピング工具であり、残りの工具５はバ
イト等の固定工具またはミリングヘッド等の回転工具で
ある。

【００１２】タッピング工具４は、Ｘ軸およびＺ軸の両
方に対して傾斜する傾斜方向に、加工方向（すなわち、
タップ軸方向）が向くように工具支持体６に取付けられ
ている。タッピング工具４は、回転工具の一つであり、
モータ２０で回転駆動されるチャック４ｂにタップ切り
４ａを着脱可能に取付けたものとされている。

【００１３】制御手段２は、加工プログラム２１の指令
によって工作機械本体１を制御するコンピュータ式の数
値制御装置であり、数値制御機能部と、プログラマブル
コントローラ等のシーケンス制御機能部とを有する。加
工プログラム２１は、加工プログラムメモリ２２に記憶
される。制御手段２は、加工プログラム２１を解読して
実行する解読実行手段２３を有する。解読実行手段２３
は、具体的には、加工プログラム２２の各軸の送り指令
を実行してＸ軸およびＺ軸のサーボコントローラ２４，
２５、並びに主軸用のサーボコントローラ（図示せず）
に軸送り指令を与えると共に、タップ回転制御手段２６
等のシーケンス制御手段（図示せず）に指令を転送する
処理を行う。タップ回転制御手段２６は、タッピング工
具４のモータ２０の回転のオンオフおよび正逆の回転方
向切換を制御する手段である。

【００１４】Ｘ軸およびＺ軸のサーボコントローラ２
４，２５は、それぞれＸ軸のサーボモータ１３およびＺ
軸のサーボモータ１４を制御する手段であり、位置制御
および速度制御機能を有するものとしてある。これらの
サーボコントローラ２４，２５は、各軸のサーボモータ
１３，１４に設けられたパルスコーダ等の回転検出手段
の検出信号により、フィードバック制御を行うものとし
てある。

【００１５】この制御手段２は、上記の基本構成に加え
て、同期演算手段２７を有し、同期演算手段２７の演算
結果によって、サーボコントローラ２４，２５を制御す
るものとしてある。同期演算手段２７は、加工プログラ
ム２１のタップ指令ＴにおけるＸ軸およびＺ軸のうちの
いずれか１軸の始点Ｓおよび終点Ｅの座標、並びにタッ
ピング工具４の傾斜方向から、工具支持体６を移動させ
るＸ軸およびＺ軸の同期速度、並びに移動距離を割り出
すものである。図示の例では、タップ指令Ｔには、Ｘ軸
についての始点Ｓ，終点Ｅの座標が記述されている。上
記の同期速度は、工具支持体６が上記傾斜方向に移動す
るように、工具支持体６をＸ軸方向およびＺ軸方向に移
動させる各軸の移動速度である。割出す移動距離は、Ｘ
軸およびＺ軸の残り１軸についての移動距離である。始
点Ｓは、例えばワークＷに形成された下孔Ｈにおけるタ
ップ加工の開始位置またはこの開始位置よりも所定距離
だけ下孔Ｈの軸方向の手前の位置であり、終点Ｅはタッ
プ加工の終了位置である。

【００１６】同期演算手段２７は、さらに、タッピング
工具４のリードに応じた移動速度となるように、タッピ
ング工具４の回転速度とリードの値に応じて、上記の同
期速度を演算するものとしてある。すなわち、工具支持
体６をタッピング工具４の傾斜方向に移動させるだけで
あれば、Ｘ軸とＺ軸の速度の割合が所定の割合となって
いれば良いが、このように所定の割合とした上で、タッ
ピング工具４の回転速度とリードとから得られるタップ
軸方向移動速度が、工具支持体６の移動速度に略合致す
るように、各軸Ｘ，Ｚの同期速度を演算する。この演算
に用いる回転速度とリードの値は、例えばパラメータ設
定部等に設定された値であっても、加工プログラム２１
に記述された値であっても良い。パラメータ設定部に複
数のリードが設定される場合、加工プログラム２１には
いずれのリードを用いるかの指令またはデータを与えて
おく。

【００１７】同期演算手段２７は、このように演算した
同期速度と移動距離とを、タップ加工時において、Ｘ軸
サーボコントローラ２４およびＺ軸サーボコントローラ
２５に与える。同期演算手段２７は、同期速度演算部２
８および移動距離演算部２９を有していて、これらの演
算部２８，２９は、それぞれ上記の同期速度および移動
距離を演算する。

【００１８】上記構成によるタップ加工動作を説明す
る。加工プログラム２１には、タップ加工指令Ｔとし
て、タップ加工の始点ＳのＸ座標、終点ＥのＸ座標、お
よびタッピング工具４の傾斜角度θが記述されている。
なお、タレットからなる工具支持体６のタッピング工具
４の回転割出、およびタッピング工具４をタップ加工の
始点Ｓまで移動させる制御については、説明を省略す
る。

【００１９】タップ加工指令Ｔが解読実行手段２３で読
み出されると、その指令Ｔは同期演算手段２７に転送さ
れ、またタップ回転制御手段２６がタップ加工指令Ｔを
受けて回転指令をモータ２０に出力する。同期演算手段
２７は、各軸の同期速度および移動距離を演算し、その
演算結果をＸ軸サーボコントローラ２４およびＹ軸サー
ボコントローラ２５に与える。これらのサーボコントロ
ーラ２４，２５の制御により、各軸のサーボモータ１
３，１４が駆動され、タッピング工具４がその工具軸方
向に直進するように、工具支持体６がＸ軸方向とＺ軸方
向の合成運動で移動させられる。この移動は、タッピン
グ工具４のリードに応じた移動速度で行われる。タッピ
ング工具４が図２のように終点Ｅまで移動し、下孔Ｈの
タップ加工が終了すると、タッピング工具４がモータ２
０の駆動により逆方向に回転しながら、工具支持体６が
加工時とは逆の方向に移動する。この移動も、同期速度
演算手段２７で演算された同期速度で行われる。

【００２０】このようにして、リジッドタイプのタッピ
ング工具４を用いながら、斜めねじの生成が行われる。
この場合に、加工プログラム２１には、２軸のうちの１
軸の始点Ｓ，終点Ｅの座標、および傾斜角度θを記述し
ておくだけで、同期演算手段２７の演算により、タッピ
ング工具４の傾斜角度θに応じた工具支持体６の各軸方
向の合成移動が行われるため、加工プログラム２１が簡
素なもので済む。工具支持体６に角度等の互いに異なる
複数のタッピング工具４を取付ける場合においても、上
記のように同期演算等が行われるため、多種にわたる斜
めねじの加工が簡単な加工プログラム２１で行える。

【００２１】

【発明の効果】この発明のタッピング機構付き工作機械
は、ワークを支持するワーク支持手段と、支持されたワ
ークに対し加工する工具を支持し、ワーク支持手段に対
してＸ軸およびＸ軸に直交するＺ軸方向に移動可能な工
具支持体と、この工具支持体の移動を制御する制御手段
とを備え、前記工具支持体に前記Ｘ軸およびＺ軸の両方
に傾斜する傾斜方向に加工方向が向くリジットタイプの
タッピング工具を設け、前記制御手段は、前記傾斜方向
にタッピング工具が移動し、かつタッピング工具のリー
ドに応じた移動速度となるように、前記工具支持体をＸ
軸およびＺ軸方向に移動させるものとしたため、リジッ
トタイプのタッピング工具を用いながら、斜めねじの生
成が簡単な構成で行える。また、斜め専用の軸が不要で
あり、これによっても構成が簡単である。前記制御手段
が、Ｘ軸およびＺ軸の２軸のうちのいずれか１軸の始
点，終点の座標、およびタッピング工具の傾斜方向等か
ら、Ｘ軸およびＺ軸の同期速度および移動距離を割り出
す同期演算手段を有し、この同期演算手段で演算された
Ｘ軸およびＺ軸の同期速度および移動距離で工具支持体
の移動を制御するものとした場合は、簡単な指令を与え
るだけで斜めねじの生成が行える。前記制御手段が、加
工プログラムに記述された上記いずれか１軸の始点，終
点の座標、およびタッピング工具の傾斜方向等から、上
記同期演算手段によって、上記Ｘ軸およびＺ軸の同期速
度および移動距離を割出す演算を行うものである場合
は、多種にわたる斜めねじの加工が簡単な加工プログラ
ムで行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態にかかるタッピング機構
付き工作機械の概念構成を示すブロック図である。

【図２】その加工過程の説明図である。

【符号の説明】

１…工作機械本体 ２…制御手段 ３…ワーク支持手段 ４…タッピング工具 ４ａ…タップ切り ６…工具支持体 ７…主軸 １０…タレットキャリッジ １３…Ｘ軸駆動用のサーボモータ １４…Ｚ軸駆動用のサーボモータ ２０…モータ ２１…加工プログラム ２４，２５…サーボコントローラ ２６…タップ回転制御手段 ２７…同期演算手段 Ｈ…下孔 Ｅ…終点 Ｓ…始点 Ｔ…タップ指令 Ｗ…ワーク

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワークを支持するワーク支持手段と、支
   持されたワークに対し加工する工具を支持し、ワーク支
   持手段に対してＸ軸およびこのＸ軸に直交するＺ軸方向
   に移動可能な工具支持体と、この工具支持体の移動を制
   御する制御手段とを備え、前記工具支持体に前記Ｘ軸お
   よびＺ軸の両方に傾斜する傾斜方向に加工方向が向くリ
   ジットタイプのタッピング工具を設け、前記制御手段
   は、前記傾斜方向にタッピング工具が移動し、かつタッ
   ピング工具のリードに応じた移動速度となるように、前
   記工具支持体をＸ軸およびＺ軸方向に移動させるものと
   したタッピング機構付き工作機械。
2. 【請求項２】 前記制御手段は、Ｘ軸およびＺ軸の２軸
   のうちのいずれか１軸の始点，終点の座標、およびタッ
   ピング工具の傾斜方向等から、Ｘ軸およびＺ軸の同期速
   度および移動距離を割り出す同期演算手段を有し、この
   同期演算手段で演算されたＸ軸およびＺ軸の同期速度お
   よび移動距離に従って工具支持体の移動を制御するもの
   とした請求項１記載のタッピング機構付き工作機械。
3. 【請求項３】 前記制御手段は、加工プログラムに記述
   された上記いずれか１軸の始点，終点の座標、およびタ
   ッピング工具の傾斜方向等から、上記同期演算手段によ
   って、上記Ｘ軸およびＺ軸の同期速度および移動距離を
   割出す演算を行うものとした請求項２記載のタッピング
   機構付き工作機械。