JP2016173788A - ねじ穴の検査を行う数値制御装置 - Google Patents
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Abstract
Description
また、ねじ山を潰さずに雄ねじを雌ねじに挿入する方法として、フローティング機構を有したモータに取り付けられた雄ねじを逆回転させ、ねじ山の位相を合わせる方法がねじ締め技術として考案されている(特許文献5など)。
まず、特許文献1,2などに開示されるような、ねじ用限界ゲージを用いた自動検査機器は高い精度が求められる精密機器であるため、その価格は高価となりコスト面での問題がある。
更に、ねじ穴にねじ用限界ゲージを挿入する動作制御に、タップ加工の制御に用いたNCプログラムを流用し、検査用プログラムとしてそのまま利用する構成を設ける。
以下、本発明の実施の形態を図面と共に説明する。
SRAM14は図示しないバッテリーでバックアップされ不揮発性メモリとして機能し、図示しない外部装置から読み込まれた加工プログラムや図示しないLCD/MDIユニットを介して入力された加工プログラム等が記憶されるようになっている。また、SRAM14には、後述する加工用工具と検査用工具の関連付け設定や、検査用モードにおいて用いられる最大許容トルクなどの各種設定値が格納される。
上記構成を備えた本実施形態の数値制御装置1、および工作機械2において、ねじ穴の検査を行う手法について以下に説明する。
本発明では、ねじ穴を加工できる工作機械の主軸にねじ用限界ゲージをとりつけ、ねじ穴に挿入した際のモータのトルクを監視して不良の判定を行う。主軸に対するねじ用限界ゲージの取付けは、オペレータにより手動で行うようにしてもよいし、自動工具交換装置などを用いて自動的に行うようにしてもよい。
以下では、通り側、止り側の他に、主軸トルク累積の3種類の合格・不良の判定方法を説明する。
本発明の一実施形態における数値制御装置1は、通り側のねじ用限界ゲージを取り付けた工作機械2を制御して、ねじ穴の通り側合格・不良判定を行う。本実施形態の数値制御装置1には、ねじ穴の通り側合格・不良判定を行うに先立って、あらかじめ主軸モータ62とスラスト方向の送り軸モータ52に対し、それぞれ最大許容トルクTmax−spとTmax−svをしきい値として設定されている。
本発明の一実施形態における数値制御装置1は、止り側のねじ用限界ゲージを取り付けた工作機械2を制御して、ねじ穴の止り側合格・不良判定を行う。本実施形態の数値制御装置1には、ねじ穴の止り側合格・不良判定を行うに先立って、あらかじめ主軸モータ62に対し、通り側判定と同様に最大許容トルクTmax−spが設定され、更に主軸モータ62の最大回転数Rmaxが設定されている。
本発明の一実施形態における数値制御装置1は、主軸トルク累積値による合格・不良判定を行う機能を有する。本実施形態の数値制御装置1には、本判定を行うに先立って、図4(a)に示すように、事前に合格であることが確認されているねじ穴に通り側ゲージを挿入したときの主軸モータ62のトルクの累積値(積分値)を記録し、その累積値を基準とした許容範囲として上限値と下限値を設定してある。
本発明の一実施形態における数値制御装置1は、ねじ穴の合格・不良の判定を行った結果、合格として判定されたねじ穴について、不良ではないが判定の結果ぎりぎりで合格となった場合に、該ねじ穴に対する警告を出力する機能を有する。本実施形態の数値制御装置1には、通り側判定を行うに先立って、主軸トルクに対して警告トルクの下限値Tlowと上限値Thighが設定されている。また、主軸トルク累積値にも同様に下限値Slowと上限値Shighが設定されている。なお、下限値と上限値は、どちらか一方のみ設定することも可能とする。
ねじ穴の検査を行うために上記判定方法を実行する際に、ゲージとねじ穴が咬みこむ誤締め付けによりねじ穴がつぶれないようにする必要がある。従来技術においては、図6(a)に示すように、ハードウェアによるフローティング機構を設けてこの問題を解決してきた。ハードウェアによるフローティング機構では、ゲージの根元にばねなどによる押圧手段を設け(図6(a)<1>)、ゲージをねじ穴に押圧した状態で逆転駆動させながらゲージとねじ穴の螺合位置を検出し(図6(a)<2>)、螺合位置が検出された位置で正転駆動させることによりゲージとねじ穴の咬みこみを回避している。
本発明の一実施形態における数値制御装置1では、ねじ穴の検査の際に、タップ加工に用いた加工プログラムをそのまま検査用プログラムとして利用することを可能とする。
本実施形態の数値制御装置1には、予めメモリ上の設定領域にタップ工具の番号とその工具で加工した穴を検査するためのゲージがついた工具番号が関連付けて登録されている。検査用工具は、主軸トルク累積判定用、通り側判定用、止り側判定用の3種類存在し、これら工具がそれぞれの検査用モードにおいて使用される。
検査用モードに変更された本実施形態の数値制御装置1は、実行を指示された加工プログラムを順に読み込み、タップ用工具に交換する指令の箇所までブロックをスキップしていく。加工プログラムからタップ用工具に交換する指令を読み込むと、メモリ上の設定領域を参照し、タップ用工具に対して検査用工具が関連付けられて登録されているかを確認する。そして、検査用食御具が関連付けられて登録されている場合、タップ用工具への交換指令が実行されると検査用工具への工具交換がなされて位置決めが行われ、位置決め後のタップサイクルは検査動作として実行される。
これに対して、本実施形態の数値制御装置1では、図8(b)に示すように、直接検査用プログラムを作成して明示的にねじ穴検査を行わせるようにすることもできる。この様にすることで、加工に用いた加工プログラムが用意できない状況に対応することができるようになる。
2 工作機械
11 CPU
12 ROM
13 RAM
14 SRAM
30,31,32 軸制御回路
40,41,42 サーボアンプ
50,51,52 サーボモータ
60 主軸制御回路
61 スピンドルアンプ
62 主軸モータ
Claims (9)
- 加工プログラムに基づいてワークに対してねじ穴加工を行う工作機械が備えた主軸を駆動する送り軸モータおよび主軸モータを制御する数値制御装置において、
前記工作機械の主軸にはねじ穴検査用ゲージが取り付け可能であり、
前記加工プログラムに基づいて前記ねじ穴検査用ゲージが取り付けられた前記主軸を駆動する前記送り軸モータおよび前記主軸モータがねじ穴検査用の動作をするように制御する制御部と、
前記制御部による制御時における前記送り軸モータの状態または前記主軸モータの状態に基づいて、前記ワークに加工されたねじ穴に係る検査の合格/不良を判定する判定部と、
を備えたことを特徴とする数値制御装置。 - 前記ねじ穴検査用ゲージは通り側判定用工具であり、前記ワークに加工されたねじ穴に係る検査は通り側判定検査である、
ことを特徴とする請求項1に記載の数値制御装置。 - 前記ねじ穴検査用ゲージは止り側判定用工具であり、前記ワークに加工されたねじ穴に係る検査は止り側判定検査である、
ことを特徴とする請求項1に記載の数値制御装置。 - 前記ねじ穴検査用ゲージは主軸トルク累積判定用工具であり、前記ワークに加工されたねじ穴に係る検査は主軸トルク累積判定検査である、
ことを特徴とする請求項1に記載の数値制御装置。 - 前記主軸モータの警告用のトルク下限値およびトルク上限値の少なくともいずれか1つが予め設定されており、
前記判定部は、主軸モータのトルク値が前記警告用のトルク下限値およびトルク上限値の少なくともいずれか一方を満足しない場合に警告表示をする、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の数値制御装置。 - 前記主軸モータの警告用の主軸トルク累積下限値および主軸トルク累積上限値の少なくともいずれか1つが予め設定されており、
前記判定部は、主軸モータの主軸トルク累積値が前記警告用の主軸トルク累積下限値および主軸トルク累積上限値の少なくともいずれか一方を満足しない場合に警告表示をする、
ことを特徴とする請求項1または4に記載の数値制御装置。 - 前記ワークに加工されたねじ穴に前記ねじ穴検査用ゲージを挿入する前に、前記送り軸モータと前記主軸モータのトルクリミットを下げると共に、前記送り軸モータの位置偏差量の限界値を一時的に変更可能とするソフトフローティング設定部を更に備え、
前記制御部は、
前記ワークに加工されたねじ穴に前記ねじ穴検査用ゲージを挿入する際に、前記送り軸モータを前記ねじ穴検査用ゲージが前記ねじ穴に挿入する方向へと駆動し、前記送り軸モータの位置偏差量が前記送り軸モータの位置偏差量の限界値を超えた場合に前記送り軸モータを一旦停止し、前記主軸モータをねじ込み方向に回転させ、前記送り軸モータの位置偏差が解消された時点で、前記送り軸モータを再駆動する、
ことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1つに記載の数値制御装置。 - 前記数値制御装置は、加工プログラムに基づいてワークに対して加工制御を行う通常モードと、加工プログラムに基づいてねじ穴検査用の動作制御を行うねじ穴検査用モードの少なくとも2つのモードで動作し、
前記制御部は、前記数値制御装置が前記ねじ穴検査用モードで動作している場合に、前記加工プログラムに基づいて前記送り軸モータおよび前記主軸モータがねじ穴検査用の動作をするように制御する、
ことを特徴とする請求項1〜7のいずれか1つに記載の数値制御装置。 - 前記数値制御装置は、信号またはGコードによりねじ穴検査用モードに切り換わる、
ことを特徴とする請求項8に記載の数値制御装置。
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