JPH03251313A - タッピングコントローラ - 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】 〔産業上の利用分野コ 本発明は、機械加工において行われる各種のネジ加工を
安価な設備により容易に且つ高能率に行うことができる
タッピングコントローラに関する。

［従来の技術］ 従来、機械加工におけるネジ加工は、タッピングヘッド
やタッピングマシンによる方法、マシニングセンターや
数値制御（ＮＣ）による方法、手動による方法、旋盤を
用いたインチングによる方法等種々の方法により行われ
ている。

これらの方法のうち、旋盤を用いたインチングによる方
法や手動による方法は生産性が低いが、タッピングヘッ
ドやタッピングマシンによる方法、あるいはマシニング
センターやＮＣ旋盤による方法は生産性が高く、能率の
よい方法として知られ、前者の５〜２０倍程度の生産性
を有しているので、広く採用されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、ネジ加工の全てが上述した能率の高い方
法で行われているわけではない。なぜなら、タッピング
ヘッドあるいはタッピングマシンにおいては限定された
サイズのタップしかできず、全てのタップに対応するた
めには、何種類かの機種を設備しなければならず、また
膨大な種類のタップコレットが必要となり、設備費用が
莫大なものとなるという問題があり、また、左ネジ加工
も困難であった。

また、マシニングセンターやＮＣ旋盤を用いたネジ加工
においても、何種類かのタッピングヘッドを設備しなけ
ればならず、やはり膨大な量のタップコレットが必要で
あった。更にこれらの機械の能力以上のタップ加工は不
可能である。

従って、上述したような高能率なネジ加工設備を備えて
いたとしても、例えばＭ２Ｏのタップ等のネジ加工能力
範囲を越えたタップについてはインチングによって加工
したり、手動による加工に頼らざるを得ないものであっ
た。また、左ネジについても手動による加工に依存する
ことが多かった。

更に、汎用旋盤によりタップ加工をする場合には、ボー
ル盤やマシニングセンター用のタッピングヘッドは適合
しないので、インチングを利用して加工しなければなら
ないという問題も生じていた。

以上のように、多くの機械加工工場においては、比較的
加工頬度の多いネジ加工に対応して上記の能率的な機械
設備を設備するが、比較的加工頬度の少ないネジ加工に
おいては能率の悪いインチングや手動で行われているの
が現状である。

本発明は、安い設備費用でこれらの能率の悪いインチン
グや手動によるネジ加工を能率的に行えるタッピングコ
ントローラを提供することを目的とするものである。

即ち、タップ下穴加工に使用される汎用のボール盤やフ
ライス盤、旋盤等の汎用加工機械と接続可能で、これら
の汎用加工機械にタッピングを行わせることができるタ
ッピングコントローラを提供することを目的とするもの
である。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するために、本発明のタッピングコン
トローラは、加工機械に供給する３相交流の相を正回転
／逆回転に応じて制御することにより前記加工機械を制
御することを特徴とする。

［作用および発明の効果］ 本発明に係るタッピングコントローラによれば、今まで
他機能ををしていない加工機械にタッピング機能を持た
せることができるので、従来設備を有効に活用すること
ができ、しかも新たな設備を設置する必要もない。即ち
、従来の方法によりタッピングの自動化を行おうとする
と莫大な設備費用が必要であるが、本発明に係るタッピ
ングコントローラを従来の加工機械に接続することで、
容易に当該加工機械をタップ加工に用いることができる
ので、コストを大幅に低減することができる。

また、本発明のタッピングコントローラは、容易に持ち
運び可能に構成できるので、必要に応じてどの場所の汎
用機械にも容易に接続することができる。

以上のタッピングコントローラによって、従来の諸問題
を解決することができるものである。

［実施例コ 以下、図面を参照しつつ実施例を説明する。

第１図は本発明に係るタッピングコントローラを直立ボ
ール盤に接続することにより、該直立ボール盤をタッピ
ングボール盤として機能させる場合の構成を示す図であ
り、図中、１はタッピングコントローラ、２は直立ボー
ル盤、３はプラグ、４はプラグソケット、５は逆回転用
電磁接触器、６は正回転用電磁接触器、７は制御装置、
８はフットスイッチ、９はプラグ、　１０はモータ、１
１はスピンドル、１２はタップ、１３はワーク、１４は
セレクトスイッチ、１５は入力装置を示す。

第１図において、本発明に係るタッピングコントローラ
１は、３相交流電源に接続するためのプラグ３と、加工
機械である直立ボール盤２に対する電源供給用のプラグ
ソケット４を備えており、直立ボール盤２のプラグ９が
プラグソケット４に接続されることによって、直立ボー
ル盤２の正回転／逆回転およびその時間は制御装置７に
より制御されることになる。

直立ボール盤２は、３相誘導電動機からなるモータ１０
を備え、スピンドル１１の先端には所定のサイズのタッ
プ１２がチャッキングされている。

そして、スピンドル１１はモータ１０により回転され、
それに応じてタップ１２が回転しながら図の下方に移動
するので、被加工部材であるワーク１３に対してネジ加
工を行うことができる。

また、タッピングコントローラ１の逆回転用電磁接触器
５はモータ１０を逆回転させるための３相交流を生成す
るものであり、そのオン／オフは制御装置７により制御
され、また正回転用電磁接触器６はモータ１０を正回転
させるための３相交流を生成するものであり、そのオン
／オフは制御装置７により制御される。

フットスイッチ８は制御装置７に対して動作開始あるい
は終了のタイミングを指示するためのものであり、作業
者によって適宜踏まれるものである。

セレクトスイッチ１４は、右ネジ、左ネジ、ドリルとい
うネジ加工の種類を選択するためのスイッチであり、ネ
ジ加工に先立って作業者により選択される。

入力装置１５は、テンキーその他の数値入力を行うに必
要なキーを具備し、加工するネジ深さ、スピンドル１１
の回転数、ネジピッチ等の当該ネジ加工に必要なパラメ
ータを設定するために設けられているものである。

制御装置７は、マイクロコンピュータ、ＲＡＭ。

ＲＯＭ等を備え、所定の演算機能を有するものであり、
セレクトスイッチ１４で選択されたネジ加工の種類およ
び入力装置１５から入力されたパラメータに応じてスピ
ンドル１１の回転方向および回転時間を求める。そして
、フットスイッチ８が踏まれたことを条件として、逆回
転用電磁接触器５および正回転用電磁接触器６の一方を
オンとし、他方をオフとする。更に、制御装置７は、ス
ピンドル１１をある方向に回転させている途中でフット
スイッチ８が踏まれた場合には、正回転用電磁接触器６
と逆回転用電磁接触器５のオン／オフを切り換えてスピ
ンドル１１をそれまでとは逆方向に回転させる機能をも
存している。

次に動作について説明する。いま、セレクトスイッチ１
４により右ネジ加工が選択され、制御装置７においては
入力装置１５から入力されたパラメータによりスピンド
ル１１の回転時間が求められているとする。この状態に
おいて、フットスイッチ８が踏まれると、制御装置７は
正回転用電磁接触器６をオン、逆回転電磁接触器５をオ
フとする。これによりモータ１０を介してスピンドルｊ
１は正回転するので、ワーク１３に対して右ネジ加工が
行われる。

そして、制御装置７は、動作開始から先に求めた回転時
間だけ時間が経過したとき、正回転用電磁接触器６をオ
フ、逆回転用電磁接触器５をオンとしてスピンドル１１
を逆回転させ、タップ１２をワーク１３から引き抜く。

スピンドル１１を逆回転させる時間は先に求めた回転時
間と同じ時間であることは明らかである。従って、逆回
転開始から当該回転時間が経過すると、制御装置７は逆
回転用電磁接触器５をオフとして初期状態に戻る。

以上のタッピングサイクルが繰り返され、自動タッピン
グが可能となる。

また、制御装置７は、上述したように、スピンドル１１
を回転させている途中でフットスイッチ８が踏まれた場
合には、正回転用電磁接触器６と逆回転用電磁接触器５
のオン／オフを切り換えてスピンドル１１をそれまでと
は逆方向に回転させる機能を有しているので、いわゆる
通りネジ等のネジ深さ精度がそれ程要求されない場合に
は、スピンドル１１の正回転中にフットスイッチ８を踏
むことによってタップ１２をワーク１３から抜き出すこ
とができる。このときにも、制御装置７は逆回転の時間
が先に求めた回転時間だけ経過したときに逆回転用電磁
接触器５をオフとしてスピンドル１１の回転を停止させ
、初期状態に戻る。

以上のようにして任意にタップ１２を逆転させることが
できる。

以上は右ネジ加工の場合であるが、左ネジ加工およびド
リル加工についても同様である。

次に、制御装置７が行う回転時間の演算について説明す
る。回転時間を求める方法には次の２通りがある。

まず、第１の方法は、入力装置１５から直接、有効ネジ
部深さＬｓ（ｍｕ）をたてるための回転時間Ｔ（ｓｅｃ
）を入力する方法であり、回転時間Ｔは、不完全ネジ部
の長さをり、（ｍｍ）、回転数をＮ（ｒｐｍ）、ネジピ
ッチをＰ（−ｍ）としたとき下記の（１）式で与えられ
る。

Ｔ＝６０（ＬＬｌ＋Ｌ１）／Ｎ１１Ｐ　　　　・・・（
１）即ち、有効ネジ長さＬｇのネジを加工したい場合に
は、予め」−記の（１）式によって回転時間Ｔを求め、
求められた回転時間Ｔを入力装置１５により入力するの
である。当該回転時間Ｔの設定範囲は適宜窓めることが
できるが、通常のネジ加工においては、０，１〜９９．
９　ｓｅｃの範囲内で設定できれば十分である。

第２図は、上記の方法により回転時間を設定したタッピ
ングコントローラの性能評価のために行われた実験結果
を示す図であり、横軸は正回転時間（ｓｅｃ）、縦軸は
完全ネジ部長さ（ｍｍ）である。

第２図において、直線２１は、スピンドル回転速度２５
０　ｐｐｍ　、　Ｍ４ピッチ０．７　ｍｍ　、　＜いつ
き部２．５山のタップの場合の回帰直線を示し、直線２
２は、スピンドル回転速度２５０　ｐｐｍ　、　Ｍ８ピ
ッチ１．２５　ｍｍ　、　＜いつき部２．５山のタップ
の場合の回帰直線を示し、直線２３は、スピンドル回転
速度５００　ｒｐｍ　、　Ｍ４ピッチ０．７　ｍｍ　、
　＜いつき部２．５山のタップの場合の回帰直線を示す
が、各場合とも直線性はかなり良好であることが分かる
。

タップ加工を同一条件で繰り返し行った場合における完
全ネジ部長さのばらつきをテストした結１１ 果を第１表、第２表に示す。

第１表 第２表 なお、第１表は、 スピンドル回転速度２５０　ｐｐｍ 、Ｍ８ピッチ１．２５　ｍｍ　、　＜いつき部２．５山
。

＋２− 正回転時間３　ｓｅｃの場合のテスト結果であり、第２
表は、スピンドル回転速度５００　ｒｐｍ　、　Ｍ　４
　ヒツチ０．７　ａｍ　、　＜いつき部２．５山、正回
転時間１．５　ｓｅｃの場合のテスト結果である。

上記の表から明らかなように、第１表においては不完全
ネジ部長さのばらつきは±０．１２ｍｍ、　　第２表に
おいては±０．０５　ｍ１１であり、ばらつきは十分小
さいく、上述した正回転時間のコントロールによって十
分精度の高いネジ加工が可能であることが確認された。

以上が第１の回転時間設定方法であるが、これによれば
、同じ回転速度、同じタップで同じネジ長さを加工する
場合には、例えば第２図から決められる回転時間を入力
装置１５により設定すればよく、直立ボール盤２のテー
ブル（図示せず）の位置、ワーク１３の厚さ、タップ加
工表面の段差には一切無関係に回転時間を設定すること
ができる。しかも、第２図またはその他の実績から求め
られる回転時間は、木質的にはネジ有効長さの設定とな
り得るので、従来行われていたようなネジの深さを予備
加工して調整するという手間を解消することができる。

実際、回転時間の設定のみで所望のを効深さを有するネ
ジが第１回目の加工から得られた。これは従来のネジ加
工技術に全く見られなかったことであり、このように、
本発明によってはじめて、タッピング機能を具備しない
ボール盤、汎用フライス盤、あるいは汎用旋盤等にタッ
ピング機能を持たせることができ、しかも従来のタッピ
ング盤以上の使い勝手のよい機能を付加させることがで
きる汎用的なタッピングコントローラを提供することが
できるものである。

以上、第１の回転時間設定方法について説明したが、次
に第２の回転時間設定方法について説明する。

上記第１の方法においては、作業者が第２図に示すよう
な図表または（１）式に基づいて回転時間を求め、得ら
れた回転時間を入力するが、第２の方法においては、入
力装置１５により、直接、有効ネジ部深さＬＱ（−）、
不完全ネジ部の長さＬ　＋　（＋ｎｍ）、スピンドル回
転数Ｎ（ｒｐｍ）、およびネジピッチＰ（龍）を入力し
、回転時間Ｔを制御装置７に演算させる方法である。こ
のとき、制御装置７には、上記の（＋）式の演算手段が
設けられることは当然である。

なお、有効ネジ部深さＬｓ（−ｍ）と不完全ネジ部の長
さＬ　＋　（ｍｌ）の入力に代えて、全ネジ長さＬ（＝
Ｌｌｌ＋Ｌ＋）（ｍｍ）を入力するようにしてもよいも
のである。

これらパラメータの入力は、例えば、有効ネジ部深さＬ
θ、不完全ネジ部の長さＬ＋あるいは全ネジ長さしにつ
いては０．１〜９９．９ｍｍの範囲を０、Ｉｍｍ　ステ
ップで、スピンドル回転数Ｎについては１〜９９９　ｐ
ｐｍの範囲をＩ　ｐｐｍステップで、ピッチＰについて
は０．１〜９．９９ｍｍの範囲をｏ、。

！市ステップで、それぞれ設定可能とすれば十分実用に
供することができる。

この第２の回転時間設定方法は、基本的には第１の方法
と同じであるので、上述した第１の方法の特徴をそのま
ま受は継いでいるが、入力するパラメータの量は増加す
る。しかし、回転時間を手１５− 計算または実績データにより行う第１の方法に比較して
、パラメータ値をそのまま入力すればよいので、非常に
分かりやすいものであり、非常に使い勝手のよいもので
あることが現場で確認されている。

以上が第２の方法であり、次に第３の方法について説明
する。

第３の方法は、回転時間を設定する方法ではなく、タッ
プ深さを設定する方法であって、従来のタッピングマシ
ンと同様にリミットスイッチとｌ！ッグを用いる方法で
あり、マグネット付のリミットスイッチをフットスイッ
チと並列に接続し、これとマグネット付のドッグを直立
ボール盤のリングスケール十にセットし、ある一定の深
さのときドッグを踏んでリミットスイッチが動作するよ
うにするものである。その構成例を第３図に示す。

第３図において、ボール盤本体３１の側面の所定の位置
には、永久磁石が内蔵されたマグネット３３と一体にな
されたリミットスイッチ３２がマグネット３３により固
定されている。また、リン１６− グスケール３６の所定の位置にはドッグ３４が永久磁石
により固定されている。従って、スピンドル４０の昇降
レバー３５を矢印３８の方向に回転させ、スピンドル４
０を所定の深さだけ下降させると、当該昇降レバー３５
と一体になったリングスケール３６が矢印３９の方向に
回転し、その上に吸着しているドッグ３４も回転し、ボ
ール盤本体３１の側面に固定されているリミットスイッ
チ３２のヒンジレバー３７を押してリミットスイッチ３
２が動作する。リミットスイッチ３２の信号は図示しな
いが第１図の制御装置７に入力されており、制御装置７
はリミットスイッチ３２が１１１作したことを検知する
と、正回転用電磁接触器６、逆回転用電磁接触器５のオ
ン／オフを切り換えて、スピンドルをそれまでとは逆方
向に回転させてタップを抜き出すようにする。即ち、フ
ットスイッチ８が踏まれた場合には制御装置７によって
例えば正回転用電磁接触器６がオンになされてタップ加
工が開始され、タップが所定の深さたけ下げられ、リミ
ットスイッチ３２が動作した場合には、スピンドルは逆
方向に回転し、タップはワークから抜き出される。

このような構成によれば、ドッグ３４およびリミットス
イッチ３２は永久磁石により固定されるので、リングス
ケール３６上の任意の位置にセットでき、これによって
タップの深さを任意に調整することができる。

この第３の方法は、リミットスイッチ３２あるいはドッ
グ３４の取り付番プ位置を設定することによってタップ
深さを設定するので、その設定は容易ではあるが、従来
のタッピングマシンと同様な方法であるので、同じ回転
速度、同じタップで同じネジ長さを加工する場合におい
ても、テーブルの位置、テーブルからワーク表面までの
距離に３Ｊ−ってドッグ位置の設定をその都度変更しな
ければならないという煩わしさを有している。また、有
効ネジ長さの設定ができないので、ネジ深さ精度に厳格
な寸法公差が要求される場合には、−旦加工して深さを
測定し、更にドッグの位置を修止するという操作を何回
か繰り返し行わなければならないため、非常に時間がか
かるものとなる。

しかしながら、当該第３の方法によりタップ深さを設定
したタッピングコントローラにおいても、上述したと同
様に、タッピング機能を具備しないボール盤、汎用フラ
イス盤、あるいは汎用旋盤等にタッピング機能を持たせ
ることができ、しかも従来のタッピング盤以上の使い勝
手のよい機能を付加させることができる汎用的なタッピ
ングコントローラを提供することができるものである。

以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は上
記実施例に限定されるものではなく、種々の変形が可能
である。例えば、第１図に示す実施例においてはフット
スイッチを用いているが、これは通常の加工機械と同様
に操作できるようにするものであって、制御装置に対し
て動作開始あるいは終了のタイミングを指示できるもの
であればよく、周知の手動スイッチ等を使用することも
可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るタッピングコントローラの一実施
例の構成を示す図、第２図は本発明にかかるタッピング
コントローラの性能を評価するために行われた実験結果
を示す図、第３図は第３のタップ深さ設定方法を説明す
るための図である。 ■・・・タッピングコントローラ、２・・・直立ボール
盤、３・・・プラグ、４・・・プラグソケット、５・・
・逆回転用電磁接触器、６・・・正回転用電磁接触器、
７・・・制御装置、８・・・フットスイッチ、９・・・
プラグ、１０・・・モータ、１１・・・スピンドル、１
２・・・タップ、１３・・・ワーク、１４・・・セレク
トスイッチ、１５・・・入力装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）加工機械に供給する３相交流の相を正回転／逆回
   転に応じて制御することにより前記加工機械を制御する
   ことを特徴とするタッピングコントローラ。