JP2504756Y2 - タッピング盤における負荷トルク検出装置 - Google Patents

タッピング盤における負荷トルク検出装置

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JP2504756Y2
JP2504756Y2 JP1989070906U JP7090689U JP2504756Y2 JP 2504756 Y2 JP2504756 Y2 JP 2504756Y2 JP 1989070906 U JP1989070906 U JP 1989070906U JP 7090689 U JP7090689 U JP 7090689U JP 2504756 Y2 JP2504756 Y2 JP 2504756Y2
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孝夫 大瀬
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株式会社日立工機原町
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Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の利用分野〕 本考案は、タッピング盤に装着して使用するタップに
過大な負荷が加わった場合、その過大負荷を直ちに検出
し、ねじタップの折損を未然に防止するタッピング盤に
おける負荷トルク検出装置に関するものである。
〔考案の背景〕
従来のタッピング盤では、タップの折損を防止する方
法としては、スピンドルスリーブの下端外周に一体的に
取付けた弾性体を介して、タップを回転駆動させ、ねじ
立て加工中にタップに加わる過大なトルクによって弾性
体に生じる捩れ角度を測定して負荷トルクを算出してい
た。しかし弾性体の捩れを直接測定するのではなく、第
6図(イ)に示す第1のエンコーダ27の中心角度(X1
−O−X2)と第6図(ロ)に示す第2のエンコーダ28
の中心角度(Y1−O−Y2)とが重合するよう相対的位
置関係を保って、第6図(ハ)に示すように弾性体13の
上方と下方に取り付け、両エンコーダ27、28に形成した
スリットと同一の半径位置に光検出器29を配設し、両エ
ンコーダ27、28に形成した小スリットχ0と長穴スリッ
トyの重合を光軸l1で感知して、計数タイミングをと
り、小スリットχと長穴スリットyとの重合を光軸l2
で感知して、その個数を計数し、弾性体13に生じている
捩り角度Pを求めていた。
この方式では、第1のエンコーダ27に形成する小スリ
ットχの間隔αにより測定の精度が決まる。また右タッ
プ、左タップのどちらのときも使用可能にすると2倍の
個数の小スリットχが必要になる。更にタップが1回転
する間にN回の負荷トルク検出を可能にするには、小ス
リットχの個数は2N個必要になり、負荷トルク検出の回
数および精度を向上するには、おのずと限界があった。
そのために簡便な方法によりタップが1回転する間の
負荷トルク検出の回数および検出精度を向上させる手段
が望まれていたものである。
〔考案の目的〕
本考案は、上記した従来技術の欠点を改善し、簡便な
方法によりタップに加わる過大な負荷トルクを速やか
に、且つ精度良く検出し、多種にわたるタップ毎の許容
最大トルクに対応する信頼性の高い、安価なトルク検出
装置付きのタッピング盤を供給することである。
〔考案の概要〕
本考案のタッピング盤のスピンドルスリーブと主軸と
を弾性体を介して一体的に取付け、弾性体の外周に直接
識別部分を設け、中心角度θの値がθ=360/(2・n)
〔nは整数〕なる関係を有して、弾性体の外周軸方向
に、n本の識別部分を施し、且つ識別部分を検出可能に
弾性体の両側端付近に距離Lだけ隔てて、2個の検出器
を設け、ねじ立て加工中に検出器からの出力信号のパル
ス周期と位相差を求め、タップが一回転する間に2n回の
精度で弾性体の捩れ角度Pを算出して、タップに加わる
負荷トルクを測定できるように識別部分、検出器、演算
部分の関係を工夫したものである。
〔考案の実施例〕 本考案の一実施例を第1図〜第5図を用いて説明す
る。
第1図において、1はタッピング盤のヘッド、2は上
方をスプライン軸部とした主軸、3は主軸2を支承して
いるクウイルで、クウイル3の外周にはラック4が設け
られている。5はラック4と係合しているピニオン、6
はピニオン軸で、ピニオン軸6をハンドル(図示せず)
で回転させると、クウイル3を介して主軸2が上下方向
に摺動する。7はスピンドルスリーブ、8はスピンドル
スリーブ7のベアリングで、スピンドルスリーブ7はベ
アリング8を介してヘッド1に支承されている。9はベ
ルト車で、ベルト車9はキー10、及びナット11を介して
スピンドルスリーブ7に一体的に取付けられており、ベ
ルト車9にはベルト12を介して電動機(図示せず)から
の回転動力が伝達される。スピンドルスリーブ7の下端
には、主軸2に回転方向の負荷トルクが発生すると、そ
のトルク量に応じて捩れ角度が変化する弾性体13が、ね
じ14を介して取付けられている。15は主軸嵌挿部材で、
その内径部にスプライン穴を有し、前述の主軸2のスプ
ライン軸部に係合しており、主軸嵌挿部材15はねじ16に
より弾性体13に一体的に取付けられている。即ち、電動
機からの回転動力は、ベルト12、ベルト車9、スピンド
ルスリーブ7、弾性体13、主軸嵌挿部材15を介して主軸
2に伝えられる。
弾性体13は第2図に示すように、中心角度θの外周
(A−B−C−D)の範囲に識別部分20が設けられてい
る。第2図(イ)においては識別部分20を1本しか示し
ていないが、この中心角度θはθ=360/2n〔nは整数〕
なる関係を有し、n本の識別部分20を中心角度θずつ交
互に設けるものである。一例として第2図(ロ)はn=
2のときでθ=90°の場合を示すもので、外周(A−B
−C−D)なる部分と外周(A′−B′−C′−D′)
なる部分の2本が識別部分20となる。
このように識別部分20を施した弾性体13の上側と下側
の近傍に距離Lだけ隔てて、検出器17と検出器18とが保
持部材19に保持されて配設されている。この距離Lは弾
性体の軸方向の有効寸法に合わせれば良いものである。
この検出器17、18により弾性体13の外周に施した識別部
分20の有無を感知して、それぞれ論理「H」「L」の電
気信号に変換するものである。
次に、第3図を用いてねじ立て加工中に弾性体13に発
生する捩れ角度Pを検出する方法について説明する。
(1) 右回転(右タップ使用)中の場合 ねじ立て作業中の負荷トルクが主軸2に生じると第3
図(イ)に示すように弾性体13に捩れ角度P=θRが生
じ、識別部分20の(A−B−C−D)が(E−F−C−
D)と変化する。この識別部分20の(E−F−C−D)
を検出器17、18で感知すると、検出器17の出力信号(第
4図(イ)のaに示す)に対して、検出器18の出力信号
(第4図(イ)のbに示す)の方が遅れる。
この両信号の排他的ORなる論理処理を行い、第4図
(イ)のcに示すように弾性体13に生じている捩れ角度
θRに相当する位相差としての時間遅れtχ=tRが抽出
できる。
尚、検出器17から出力されるパルス信号の周期toを随
時測定しておくことにより弾性体13の捩れ角度Pは下式
により求まる。
P=θR=360×tR/(to×n) 〔nは識別部分の本数〕 (2) 左回転(左タップ使用)中の場合ねじ立て作業
中の負荷トルクが主軸2に生じると第3図(ロ)に示す
ように弾性体13に捩れ角度P=θLが生じ、識別部分20
の(A−B−C−D)が(G−H−C−D)と変化す
る。
この識別部分20の(G−H−C−D)を検出器17、18
で感知すると、検出器17の出力信号(第4図(ロ)のa
に示す)に対して、検出器18の出力信号(第4図(ロ)
のbに示す)の方が進む。
前述(1)項と同様に論理処理すると、第4図(ロ)
のcに示すように弾性体13に生じている捩れ角度θLに
相当するる位相差としての時間進みtχ=tLが抽出で
き、このときの弾性体13の捩れ角度Pは下式により求め
る。
P=θL=360×tL/(to×n) 〔nは識別部分の本数〕 従って、以上の方法により、右タップ、左タップどち
らのタップ使用の場合においても弾性体13に生じている
捩れ角度Pが求まり、この弾性体13の捩りばね定数をK
とすれば、ねじ立て加工中にタップに発生する負荷トル
クTはT=K・Pとして算出することができる。
尚、前記検出器17、18の出力信号から同期toと位相差
としての時間遅れtχ=tR、時間進みtχ=tLの時間測
定においては第5図に示すように、検出器17の出力信号
をタイマカウンタ22に入力し、その出力信号の論理
「L」から「H」の立上り時点から次の論理「L」から
「H」の立上り時点までの時間toを計数し、随時その値
を更新し続ける。一方検出器17と検出器18の出力信号は
ともに排他的OR回路21に入力され、第4図(イ)のC、
または(ロ)のCに示すように弾性体13の捩れ角度θ
R、またはθLに相当する位相差としてのパルス信号と
なる。このパルス信号の論理「H」となっている時間を
タイマカウンタ23で計数し、時間tχ=tR、または時間
tχ=tLを得る。これら時間to、tχの計算値は演算部
24に送られ、前述の如く負荷トルクT=KP=360×tχ
/(to×n)〔nは識別部分の本数〕の演算を行い、タ
ップに加わっているトルク値を計算する。このようにし
て計算されたトルク値Tと外部入力装置25から予め入力
された使用タップのサイズ、種数、被加工材に応じた最
大許容トルク値TMとを比較判断回路26により大小比較を
行い、タップに過大な負荷トルクが加わっているか否か
を判断し、T≧TMの場合は、タップに過大な負荷トルク
が加わったものと判断し、主軸2を駆動する電動機の電
源を遮断し、その後、反転させて、タップを被加工材か
ら離脱させたり、または一度反転させて、タップに加わ
っている過大な負荷を軽減して再度反転してねじ立て加
工を続けるようにすれば良いものである。
尚前記弾性体13に施す識別部分20を色調の変化、反射
率の変化、凹凸の変化なる部分とすれば、検出器17、18
に反射形の光検出器を用いれば十分であり、識別部分20
の状態により任意の検出器の使用が可能である。
本考案によれば、弾性体13の外周面に識別部分20を中
心角度θの範囲で交互にn本設け、弾性体13の軸方向に
距離Lだけ隔てて検出器17、18を配設するようにした
が、弾性体として軸方向の寸法よりも、その半径方向の
寸法が大きい場合は、弾性体の端面に識別部分を中心角
度θの範囲で交互に扇状をなしてn本設け、弾性体の半
径方向に一定の距離だけ隔てて、2個の検出器を配設し
ても、同様の効果を得られるものである。
〔考案の効果〕
本考案によれば、弾性体の外周に直接識別部分を設
け、中心角度θの値がθ=360/(2n)〔nは整数〕なる
関係を有して、軸方向にn本の識別部分を施こし、弾性
体の捩れを感知できるよう適当なLなる距離を離して2
個所に検出器を設け、この検出器からの信号の周期toと
両信号の排他的ORなる論理処理後のパルス時間幅tχと
を測定して、弾性体に生じる捩れ角度を算出し、タップ
に加わる負荷トルクを算出する方式としたので、n本の
識別部分で主軸が一回転する間に2n回の負荷トルクを検
出でき、タップに加わる負荷トルクが急激に変化した場
合でも、簡単な構成でありながら、トルク検出の追従
性、精度を大幅に改善することができるようになった。
従って、タップに加わる過大な負荷トルクの発生を速や
かに検出でき、タップの折損を未然に防止できる負荷ト
ルク検出装置付のタッピング盤を供給できるようになっ
た。
【図面の簡単な説明】
第1図は本考案になるトルク検出装置を組み込んだタッ
ピング盤の要部縦断面、第2図、第3図は本考案の原理
図、第4図はタイミングチャート図、第5図はブロック
回路図、第6図は従来技術を示す説明図である。 図において、2は主軸、7はスピンドルスリーブ、13は
弾性体、15は主軸嵌挿部材、17および18は検出器、20は
識別部分、21は排他的OR、22および23はタイマカウン
タ、24は演算部、25は外部入力装置、26は比較判断回路
である。

Claims (2)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】ヘッドに軸承されるとともに回転駆動され
    るスピンドルスリーブの下端外周に弾性体を備え、この
    弾性体を介して、ねじタップを回転駆動させるようにし
    たタッピング盤において、前記弾性体の外周面に360度
    を2・n(nは整数値)で除算した値となる関係を有す
    る中心角度θの範囲に識別部分を設け、弾性体の外周に
    n本の識別部分を中心角度θなる間隔を有して配置さ
    せ、ねじタップが一回転する間に2n回の負荷トルク検出
    を可能とし、この識別部分の有無を検出する検出器を前
    記弾性体の軸方向に距離Lだけ隔てて2個配設し、これ
    らの2個の検出器の出力信号の周期to、および位相差tx
    から前記弾性体に生じる捩り角度Pを感知し、ねじタッ
    プに加わっている負荷トルクTを算出するとともに、操
    作スイッチ等から入力指示されるタップのサイズ、種
    類、被加工材等に応じて、予めタップの許容最大トルク
    値TMを定めて、前記負荷トルクTと許容最大トルク値TM
    との大小を比較する演算処理装置を有し、ねじ立て加工
    中にタップに加わる過大な負荷トルクの発生を検出可能
    としたことを特徴としたタッピング盤における負荷トル
    ク検出装置。
  2. 【請求項2】前記中心角度θなる値は、タッピング盤に
    装着して使用可能なタップの許容最大トルク値TMに相対
    応する弾性体の捩れ角度PがPmaxとなる場合、該Pmaxと
    中心角度θとの間にはPmax<θなる関係を有している請
    求項1記載のタッピング盤における負荷トルク検出装
    置。
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