JP3215485B2 - ネジ加工装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被加工物と加工工具と
を相対的に移動させてネジ加工を行うネジ加工装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のネジ加工装置は、例えば
特開昭６３−１６２１１５号や特開昭６３−２００９１
４号公報のものが知られ、図１２のように、機台１０に
コラム１２が立設され、機台１０に設けられたワークテ
ーブル１１上のワーク１４へ加工する加工具８０が主軸
１６に着脱可能に支持されている。また、その主軸１６
を支持する主軸ヘッド１８が、コラム１２に設けられた
ボールネジ２０に嵌合されている。従って、ボールネジ
２０を回転させる送りモータ２２の回転の方向により、
主軸ヘッド１８はワーク１４に対し往復移動させられ
る。この主軸ヘッド１８には、加工具８０を回転させる
加工モータ２４が設けられている。また、加工具８０の
回転と主軸ヘッド１８の移動を制御する加工制御装置８
２は、加工具８０の加工するネジのピッチ，径やワーク
の材質などに応じた加工条件と前記両モータに取り付け
られた位置検出手段ＰＧ（パルスゼネレータ等）からの
情報に基づいて、前記両モータの一方のモータ（基準モ
ータ）に他方のモータを加工に適するように制御する。
また、加工制御装置８２には、図示しないが、加工条件
等を入力するキーボードや加工の状態やその他の情報を
表示するＣＲＴなどが設けられている。

【０００３】そして、加工では、ワーク１４への加工具
８０によるネジ穴切削時よりも、加工具８０のネジ穴か
らの抜取り時の方が、基準モータの回転速度が僅かに速
くなるように加工制御装置８２が制御し、加工具８０の
抜取り時間の短縮を図っている。基準モータの回転速度
を著しく速くすると、その時の加工具８０とワーク１４
との摩擦が大きくなり、異音を発生し、その結果として
加工不良ワークを発生させたり、加工具の寿命を著しく
短縮させるということから、加工具の抜取り時の基準モ
ータの回転速度は僅かにしか速くせず、テーパネジ加工
にも同様に行っていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術によるネジ加工装置では、ネジ穴切削した後に、僅か
にしか基準モータの回転速度を速くせずに、テーパネジ
加工の場合も同様に行っていた。このため、最大の加工
時間短縮効果が得られなかった。

【０００５】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、テーパネジ加工時において、テ
ーパネジ穴切削した後のテーパネジ工具の抜取り時の抜
取り条件を格段に速くしても前述の問題点を発生するこ
とがなく、抜取り時間をより大幅に短縮することのでき
るネジ加工装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明のネジ加工装置は、図１のように、被加工物に
テーパネジ加工を行うテーパネジ工具と、テーパネジ工
具を回転駆動させる回転手段と、被加工物とテーパネジ
工具とを相対的に往復移動させる移動手段と、テーパネ
ジ工具による被加工物への加工条件を記憶する加工時の
加工条件記憶手段と、加工条件記憶手段に記憶された加
工条件に基づき、回転手段及び移動手段をそれぞれ制御
し、被加工物とテーパネジ工具とを相対的に移動させ、
加工開始位置とネジ穴加工先端位置との間でテーパネジ
加工を行う加工制御手段と、移動手段により被加工物と
テーパネジ工具とを所定の速度で相対的に往動させてテ
ーパネジ加工を行った後、ネジ穴内で被加工物とテーパ
ネジ工具とが隙間を生じる距離又は隙間が生じるまでの
時間、前記加工条件記憶手段に記憶された加工条件に基
き、前記回転手段及び移動手段を往動した経路と同じ経
路逆戻りさせる逆戻り制御手段と、前記逆戻り制御手段
によって逆戻りした後、ネジ穴内で被加工物とテーパネ
ジ工具とをこの往動時の速度に対してより高速に相対的
に復動させると共に前記テーパネジ工具の回転を禁止す
るテーパネジ工具の抜取り速度を制御する抜取り制御手
段とを備えている。

【０００７】

【作用】上記の構成を有する本発明のネジ加工装置にお
いて、テーパネジ工具は、被加工物にテーパネジ加工を
行う。回転手段は、テーパネジ工具を回転駆動させる。
移動手段は、被加工物とテーパネジ工具とを相対的に往
復移動させる。加工条件記憶手段は、テーパネジ工具に
よる被加工物への加工条件を記憶する。加工制御手段
は、加工条件記憶手段に記憶された加工条件に基づき、
回転手段及び移動手段をそれぞれ制御し、被加工物とテ
ーパネジ工具とを相対的に移動させ、前記加工開始位置
と前記ネジ穴加工先端位置との間でテーパネジ加工を行
う。その後、前記逆戻り制御手段によって ネジ穴内で
被加工物とテーパネジ工具とが隙間を生じる距離又は隙
間が生じるまでの時間、前記加工条件記憶手段に記憶さ
れた加工条件に基き、前記回転手段及び移動手段を往動
した経路と同じ経路逆戻りさせてテーパネジ工具と被加
工物との係合を解き、抜取り制御手段により被加工物と
テーパネジ工具とをネジ穴内でこの往動時の速度に対し
てより高速に相対的に復動させると共に前記テーパネジ
工具の回転を禁止させてテーパネジ工具の抜取りを行
う。

【０００８】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面を
参照して説明し、従来例と同じ構成のものは、同番号を
付し、その説明は省略する。

【０００９】本発明を実施したネジ加工装置において、
図２のように、ワーク１４へ加工するテーパネジ加工具
４２を着脱可能に取り付けられた主軸１６が、加工制御
装置３０に制御された送りモータ２２及び、加工モータ
２４によってワーク１４に対して相対移動させられ、ワ
ーク１４へ対して加工が行われる。

【００１０】このネジ加工装置の加工制御装置３０をブ
ロックを図３に沿って説明する。

【００１１】加工制御装置３０は制御全体を統括するマ
スターＣＰＵ３１と、ワーク１４への加工を主として司
るスレーブＣＰＵ３２とで基本的に構成されている。

【００１２】マスターＣＰＵ３１には、加工制御装置３
０自体を動作させるプログラムや定数等を格納するメモ
リとしてマスター部ＲＯＭ３３と、制御実行中の変数や
フラグ等を一時記憶する第１マスター部ＲＡＭ３４と、
加工に使用するネジ形状及び位置等を指示する加工プロ
グラム等を格納した第２マスター部ＲＡＭ３５とが接続
されている。この第２マスター部ＲＡＭ３５は、電源オ
フ時にもその内容はバックアップされている。更に、マ
スターＣＰＵ３１には、加工プログラム等を作成する入
力手段としてのキーボード３６と、この加工プログラム
等を表示するためのＣＲＴ３７とが接続されている。ま
た、マスターＣＰＵ３１とスレーブＣＰＵ３２との間に
は、両者間で指令やその他の情報を相互に交換するため
のＭＳ間共通ＲＡＭ３８が接続されている。このＭＳ間
共通ＲＡＭ３８には、マスターＣＰＵ３１及びスレーブ
ＣＰＵ３２の双方から、各種情報の書き込みや読みだし
がなされる。

【００１３】スレーブＣＰＵ３２には、主軸ヘッド１８
をボールネジ２０の回転により昇降させる送りモータ２
２及び、テーパネジ加工具４２を支持する主軸１６を回
転させる加工モータ２４と、それぞれの位置検出手段Ｐ
Ｇとが接続されている。スレーブＣＰＵ３２はこれらを
制御駆動し、テーブル１１上に載置したワーク１４の下
穴への加工を実行させる。スレーブＣＰＵ３２には、加
工のためのモータ駆動プログラムや定数等を格納するス
レーブ部ＲＯＭ３９と、加工制御実行中の変数やフラグ
等を一時記憶するスレーブ部ＲＡＭ４０とが接続されて
いる。

【００１４】図４には、マスターＣＰＵ３１とスレーブ
ＣＰＵ３２との間で情報交換を行うＭＳ間共通ＲＡＭ３
８の主なメモリ構成を示してある。そこには、各種のフ
ラグと領域とがあり、マスターＣＰＵ３１がスレーブＣ
ＰＵ３２に与える指令値データや、スレーブＣＰＵ３２
からマスターＣＰＵ３１に伝えるデータが格納されてい
る。以下、各フラグ及び領域に付いて説明する。

【００１５】ＳＴＡＲＴフラグ４３は動作の開始を指令
するを示すフラグであり、マスターＣＰＵ３１がここに
「１」を書き込むことにより、スレーブＣＰＵ３２はそ
の他の情報を参照しながら動作の実行を開始する。ＥＮ
Ｄフラグ４４は、動作の終了を示すフラグであり、所要
の動作が終了すると、スレーブＣＰＵ３２がここに
「１」を書き込み、動作の終了をマスターＣＰＵ３１に
知らせる。尚、前記ＳＴＡＲＴフラグ４３に「１」が書
き込まれると、このＥＮＤフラグ４４には、「０」が書
き込まれるようになっている。ＣＵＴフラグ４５は動作
の種類を表すモードを示すフラグであり、マスターＣＰ
Ｕ３１が「１」を書き込むことにより主軸１６の送り及
びテーパネジ加工具の４２の回転に伴い、ワーク１４へ
切削を行う切削モードとなり、また「０」を書き込むこ
とにより、スレーブＣＰＵ３２は主軸１６の送り及びテ
ーパネジ工具４２の回転を完全に減速させ、停止させる
イグザクト・ストップモードとなる。ＴＡＰフラグ４６
はネジ加工動作時の主軸１６の回転方向を示すフラグで
あり、マスターＣＰＵ３１が「１」（正転）または
「２」（逆転）を書き込む。

【００１６】次に、ＺＣＭＤ領域４８には、主軸１６の
送り量指令値が書き込まれ、マスターＣＰＵ３１が主軸
１６の送り量指令の際に、主軸１６の送り量をインクレ
メンタル（相対）量で書き込む。ＳＰＣＭＤ領域４９に
は、主軸１６の回転速度が書き込まれる。ＰＩＴＣＨ領
域５０には、テーパネジ加工具４２のピッチの値が書き
込まれる。ＺＰＯＳ領域５１には、主軸の現在の鉛直方
向位置が書き込まれ、この値は主軸１６の送り動作の実
行に伴いスレーブＣＰＵ３２により逐次更新される。Ｚ
ＭＥＭＯ領域５２には、加工開始時の主軸位置が書き込
まれ記憶される。尚、ＭＳ間共通ＲＡＭ３８への設定
は、前記フラグ及び領域などから構成されており、可能
な限り複合動作を許すようにされている。

【００１７】図５は、第２マスター部ＲＡＭ３５の構成
図である。

【００１８】この第２マスター部ＲＡＭ３５には、ネジ
加工等の加工プログラムが格納されており、その加工プ
ログラムは工作機械の一般言語であるＮＣ言語で作成さ
れている。また、アドレスには、加工に係る種々の定数
が、納められる。

【００１９】以上の構成の制御装置３０のテーパネジ加
工においての制御に付いて、図６から図８に沿って説明
する。

【００２０】テーパネジ工具４２の工具交換，テーパネ
ジ加工のためのプログラム呼出し、ネジ加工位置へのア
プローチ動作が行われネジ穴切削動作に入る。まず、図
６のネジ穴切削動作では、Ｓ１０でＺＭＥＭＯ領域５２
にネジ穴加工開始時の主軸の現在位置が記憶される。次
に、Ｓ１１で、ＴＡＰフラグ４６に「１」が書き込ま
れ、正回転に主軸の回転方向が設定される。次に、Ｓ１
２で、ネジ穴加工深さＺがＺＣＭＤ領域４８に書き込ま
れ、主軸１６の送り量が設定される。次に、Ｓ１３で、
ネジ穴加工時の主軸回転速度ＳがＳＰＣＭＤ領域４９に
書き込まれ、主軸１６の回転速度が設定される。次に、
Ｓ１４で、ネジピッチＩがＰＩＴＣＨ領域５０に書き込
まれ、主軸１６に装着されているテーパネジ工具４２の
ピッチが設定される。次に、Ｓ１５で、ＣＵＴフラグ４
５に「１」が書き込まれ、切削モードに動作のモードが
設定される。次に、Ｓ１６で、ＳＴＡＲＴフラグに
「１」が書き込まれて、スレーブＣＰＵ３２にネジ加工
動作の開始を指示する。スレーブＣＰＵ３２は、Ｓ１３
及びＳ１４で設定された主軸回転速度Ｓ及びピッチＩか
ら主軸１６の送り速度を計算し、主軸１６を正転させな
がら、主軸１６の送り速度を正回転に同期させてネジ穴
の切削を行う。そして、Ｓ１７でネジ穴の切削の終了が
判断されると、Ｓ１８に進み、ＣＵＴフラグ４５に
「１」が書き込まれ、動作のモードがイグザクト・スト
ップモードに変更され、主軸１６の回転が停止させら
れ、次の図７のテーパネジ加工具４２の抜取り動作１に
進む。

【００２１】まず、Ｓ２０で、ＴＡＰフラグ４６に
「２」が書き込まれ、逆回転に主軸１６の回転方向が再
設定される。次に、Ｓ２１で、テーパネジ加工具４２の
ネジピッチに基づく抜取り距離ＫがＺＣＭＤ領域４８に
書き込まれ、主軸１６の送り量が再設定される。次に、
Ｓ２２で、ネジ穴加工時の主軸回転速度ＳがＳＰＣＭＤ
領域４９に書き込まれ、主軸１６の回転速度が再設定さ
れる。次に、Ｓ２３で、ＣＵＴフラグ４５に「１」が書
き込まれ、切削モードに動作のモードが再設定される。
次に、Ｓ２４で、ＳＴＡＲＴフラグに「１」が書き込ま
れて、スレーブＣＰＵ３２に動作の開始が指示される。
スレーブＣＰＵ３２は、Ｓ２０及びＳ１４で設定された
主軸回転速度Ｓ及びピッチＩから主軸１６の送り速度を
再び計算し、主軸１６を逆回転させながら、主軸１６の
送り速度を逆回転に同期させ、テーパネジ加工具４２の
係合を解く。このとき、主軸１６の逆送り量は、ワーク
１４とテーパネジ加工具４２とが僅かな隙間を生じる距
離Ｋである。そして、Ｓ２５で、動作終了が判断させる
と、次の図８の抜取り動作２に進む。ここで、抜取り動
作１が逆戻り制御手段として機能する。

【００２２】まず、Ｓ３０で、Ｓ１０にて記憶された主
軸のネジ加工開始位置と現在位置より抜取り動作２の移
動距離（＝Ｚ−Ｋ）が演算される。次に、Ｓ３１で、抜
取り動作２の移動距離（＝Ｚ−Ｋ）がＺＣＭＤ領域４８
に書き込まれ、主軸１６の送り量が再設定される。つぎ
に、Ｓ３２で、ネジ穴の切削時の主軸１６の回転速度よ
りも高速な回転速度ＪがＳＰＣＭＤ領域４９に書き込ま
れ、主軸１６の回転速度が再設定される。次に、Ｓ３３
で、ＳＴＡＲＴフラグに「１」が書き込まれて、変更さ
れた動作が開始される。先の抜き取り動作１にて、既に
ワーク１４とテーパネジ工具４２との係合が解かれてお
り、わずかの隙間をも生じているので主軸回転速度は許
容される最高回転速度であっても差しつかえはない。次
に、Ｓ３４で、スレーブＣＰＵ３２がＥＮＤフラグ４４
に「１」を書き込んで、抜き取り動作２の終了が判断さ
れると、Ｓ３５に進み、ＣＵＴフラグ４５に「１」が書
き込まれ、動作のモードがイグザクト・ストップモード
に変更され、主軸１６の回転が停止させられ、そして、
全加工動作が終了する。

【００２３】また、図９はテーパネジ加工時の全動作に
わたっての主軸１７の送り速度と主軸１７の回転速度と
時間の関係を表したものである。

【００２４】よって、図１０に示すように、まず、ワ−
ク１４の加工開始位置からのネジ穴加工の距離Ｚまで、
主軸１６が正回転の主軸回転速度Ｓで送られ、ワーク１
４へテーパネジ加工具４２がネジ穴加工を行う。そし
て、ネジ高速抜取り動作の動作開始される抜取り距離Ｋ
まで、主軸１６が逆回転の主軸回転速度Ｓで逆送りさ
れ、テーパネジ加工具４２がワーク１４からの係合を解
かれると共に、図１１のように、ワーク１４とテーパネ
ジ加工具４２との間に僅かに隙間が生じる。その後、ワ
−ク１４の加工開始位置まで、主軸１６が主軸回転速度
Ｊで逆回転での逆方向に送られ、ワーク１４からテーパ
ネジ加工具４２の高速抜取りを行うと、主軸１６の逆送
りは、格段に高速にでき、テーパネジ加工具４２の抜取
り時間を大幅に短縮することが可能である。

【００２５】尚、ネジ穴切削後の主軸１６の逆回転速度
及び逆送り速度は、テーパネジ加工具４２やその他の加
工条件に応じて種々に設定可能で、ネジ穴切削時と同等
の速度としなくてもよい。そして、抜取り動作２の開始
の目安を、主軸１６の送り量としていたが、送りモータ
２２及び加工モータ２４の回転数や回転抵抗や時間など
を目安として、抜取り動作２の開始してもよい。

【００２６】また、上述の実施例のネジ加工装置おいて
は、ネジ穴切削後の主軸１６の回転は、回転されたまま
であったが、主軸１６の回転を停止した状態で、抜取り
動作２が行われるようにしても良い。この場合、主軸１
６の回転を停止した状態で、上方にテーパネジ加工具４
２が、引き上げられるので、加工屑が辺りに飛散するこ
とがなく、掃除などのメンテナンスが容易になる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明のネジ加工装置は、被加工物にテーパネジ加工を
行う。回転手段は、テーパネジ工具を回転駆動させる。
移動手段は、被加工物とテーパネジ工具とを相対的に往
復移動させる。加工条件記憶手段は、テーパネジ工具に
よる被加工物への加工条件を記憶する。加工制御手段
は、加工条件記憶手段に記憶された加工条件に基づき、
回転手段及び移動手段をそれぞれ制御し、被加工物とテ
ーパネジ工具とを相対的に移動させ、前記加工開始位置
と前記ネジ穴加工先端位置との間でテーパネジ加工を行
う。その後、前記逆戻り制御手段によって ネジ穴内で
被加工物とテーパネジ工具とが隙間を生じる距離又は隙
間が生じるまでの時間、前記加工条件記憶手段に記憶さ
れた加工条件に基き、前記回転手段及び移動手段を往動
した経路と同じ経路逆戻りさせてテーパネジ工具と被加
工物との係合を解き、抜取り制御手段によりネジ穴内で
被加工物とテーパネジ工具とをこの往動時の速度に対し
てより高速に相対的に復動させると共にテーパネジ工具
の回転を禁止させてテーパネジ工具の抜取りを行うた
め、ワークと工具との摩擦が一切なく、工具の寿命を短
縮させることがないし、ネジの損傷を防ぐことができ、
かつ加工時間を短縮することができるという効果を得る
ことができます。

【００２８】

【図面の簡単な説明】

【図１】クレーム対応図である。

【図２】本発明のネジ加工装置の図である。

【図３】本発明の加工制御装置のブロック図である。

【図４】本発明のＭＳ間共通ＲＡＭのメモリ構成図であ
る。

【図５】本発明の第２マスター部ＲＡＭのメモリ構成図
である。

【図６】本発明のマスターＣＰＵのネジ穴切削動作時の
フローチャート図である。

【図７】本発明のマスターＣＰＵの抜取り動作１時のフ
ローチャート図である。

【図８】本発明のマスターＣＰＵの抜取り動作２時のフ
ローチャート図である。

【図９】本発明の加工の間の主軸の送り速度及び回転速
度を表す図である。

【図１０】本発明の加工動作の様子を表す図である。

【図１１】本発明のネジ穴切削後のテーパネジ加工具と
ワークとの間隙を表す図である。

【図１２】従来のネジ加工装置図である。

【符号の説明】

２２ 送りモータ ２４ 加工モータ ３０ 加工制御装置 ３１ マスターＣＰＵ ３３ マスターＲＯＭ ３４ 第１マスターＲＡＭ ３５ 第２マスターＲＡＭ ４２ テーパネジ加工具

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被加工物にテーパネジ加工を行うテーパ
   ネジ工具と、 前記テーパネジ工具を回転駆動させる回転手段と、 前記被加工物とテーパネジ工具とを相対的に往復移動さ
   せる移動手段と、 前記テーパネジ工具による前記被加工物への加工時の加
   工条件を記憶する加工条件記憶手段と、 前記加工条件記憶手段に記憶された加工条件に基づき、
   前記回転手段及び移動手段をそれぞれ制御し、被加工物
   とテーパネジ工具とを相対的に移動させ、加工開始位置
   とネジ穴加工先端位置との間でテーパネジ加工を行う加
   工制御手段と、 前記移動手段により前記被加工物とテーパネジ工具とを
   所定の速度で相対的に往動させてテーパネジ加工を行っ
   た後、ネジ穴内で被加工物とテーパネジ工具とが隙間を
   生じる距離又は隙間が生じるまでの時間、前記加工条件
   記憶手段に記憶された加工条件に基き、前記回転手段及
   び前記移動手段を往動した経路と同じ経路逆戻りさせる
   逆戻り制御手段と、 前記逆戻り制御手段によって逆戻りした後、ネジ穴内で
   前記被加工物とテーパネジ工具とをこの往動時の速度に
   対してより高速に相対的に復動させると共に前記テーパ
   ネジ工具の回転を禁止する抜取り制御手段とを備えたこ
   とを特徴とするネジ加工装置。