JPH04141318A - ねじ切り装置 - 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］ 本発明はねじ切り装置に関し、特にタップを使用したね
じ切りを簡単な構成で自動化できるねじ切り装置に関す
る。

［従来の技術］ タップによるねじ切りを自動化する場合、タップはこれ
が形成するねしに螺合して自身の回転に応じた推進力を
有しているため、通常のドリル加工と異なって、タップ
の送りを一方的に行う訳にはいかない。

そこで、例えば特公昭５９−５０４５４号公報には、タ
ップの回転駆動モータと送り駆動モータを同期制御して
、形成されたねし山を潰すことがないようにした制御方
式が提案されている（第１゜従来例）。

′：Ｊ、た、特公昭６０−２０１−３４号公報には、回
転主軸の先端に軸方向へ移動可能なホルダを設けてこれ
にタップを保持せしめ、タップかかり以後は主軸の送り
駆動を停止して、主軸回転に伴い推進するタップに追従
してホルダが駆動するようにした制御方式が提案されて
いる（第２従来例）。

［発明が解決しようとする課Ｍ］ しかしながら、」−記第１従来例においては同期制御の
ための電気回路が複雑となり、一方、第２従来例におい
ては、主軸先端の機械楢遣が複雑化するため、いずれも
大幅なコストアップが避けられない。

そこで、本発明は、同期制御等の複雑な制御や機械構造
の複雑化を招くことなく、簡易かつ低コス１−にねじ切
りの自動化を実現したねじ切り装置を提供することを目
的とする。

「課題を解決するための手段］ 本発明の詳細な説明すると、ねじ切り装置は、被加工物
に設けた下穴内に進退してねじ切りをするタップ１と、
該タップ丁をチャックして回転駆動する回転駆動モータ
２と、該回転駆動モータ２をタップ軸方向に移動自在に
支持する支持手段３と、支持手段３を送り駆動する送り
駆動モータ４と、送り駆動モータによる送り位置を検出
する送り位置検出手段５と、送り位置に応じて予め設定
したトルクおよび回転数で上記回転駆動モータ２および
送り駆動モータ４をそれぞれ回転制御するとともに、上
記タップ１−がねじ切りを行う送り位置にある間、上記
送りＩＳｖＳ上動タ４の発生ｌ・ルクを上記支持手段３
の重量を打消す大きさに設定して実質的に送り駆動力を
解消する制御手段６とを具備している。

また、ねじ切り装置は更に、−に記凹転駆動モータ２の
回転量を検出する回転量検出手段７を具備し、上記制御
手段６は、タップ１がねじ切りを行う送り位置にある間
、一定時間内での上記回転量が所定値よりも小さい場合
には」−記凹転駆動モータ２を一時的により大きいトル
クで所定回転量逆転せしめるように設定されている。

［作用］ 」二記楊成の装置において、タップ１−が下穴内に進入
してねじ切りが開始されたことを送り位置より知った制
御手段６は、送り駆動モータ４の発生Ｉ・ルクを支持手
段３の重量を打消す大きさに設定して実質的に送り駆動
力を解消する。しかして、この状態でねじ切りが進行す
ると、タップ］−はり削形成されるねじに螺合して自身
の回転に応じた推進力を発生１．、支持手段３は、送り
駆動力を受けていないことによりタップ１の軸方同動に
応じて自由に追従移動する。かくして、複雑な同期制御
や１？殊楢造のホルダを使用することなく、良好なねじ
切り作業が可能である。

ところで、ねじ切り作業時に切り粉が詰まってタップ］
の回転が妨げられることがあるが、本発明の他の構成に
おいては、一定時間内の回転駆動モータ２の回転量低下
により切り粉の詰まりを検知し、−時的に回転駆動モー
タ２を逆転ぜしめて切り粉を排除することにより、ねじ
切り作業は中断することなく続行される。

［実施例］ 第１図にはねじ切り装置の全体構成を示す。図において
、支持板３は同格のレールにより垂直動自在にガイドさ
れており、該支持板３」―に回転駆動モータ２が下向き
に固定しである。該！９に動モータ２の出力軸にはチャ
ック２１−が取付けられ、このチャック２１にドリル付
きタップ］が保持ぜしめである。

すなわち、上記タップ１は第２図に示す如く、上半部の
柄］−２を除いた下半部外周にスパイラル講１，１が形
成されて先端部がドリル部１．　ａとなり、残る部分に
ねじ切り刃が形成されてタップ部１−ｂとなっている。

これにより、ドリルの穴開は加圧に連続してタップによ
るねじ切り加工を行うことができ、ねじ切り時に生じる
切り粉は、タップ部１ｂＩこまで形成されたスパイラル
講１１により下方へ落下することなく、上方へ搬送排出
される。

」二記凹転駆動モータ２はパルスジェネレータ７を付設
した三相誘導交流モータであり、詳細を後述する制御装
）な６内のインバータ６１により回転数とトルクが制御
されている。

上記支持板３には上下方向へラック３１−が設けてあり
、該ラック３１に噛合するピニオン４１がギヤ４２を介
して送り駆動モータ４に連結されている。送り駆動モー
タ４もパルスジェネレータ５を付設した三相誘導交流モ
ータであり、上記インバータ６１と同一構成のインバー
タ６２により回転数とトルクが制御されている。

」二記各インバータ６］、６２による駆動モータ２．４
の回転数とトルクの制御は、後述する如く、タップ］、
の送り位置によりシーケンサ６３からの指令で変更され
る。各インバータ６］１．６２は、第３図に示す如く同
一構成で、それぞれ出力回路６１１．６２１、補償回路
６１２．６２２、関数発生回路６１３．６２３、指令回
路６１４．６２４、演算回路６１５．６２５、入出力回
路６１６．６２６およびカウント回路６１７．６２７よ
りなる。出力回路６１１．６２１からは」二記各駆動モ
ータ２．４へ三相の電源線が延び、各パルスジェネレー
タ７．５のパルス出力はそれぞれカウント回路６１７．
６２７へ入力している。入出力回路６１６．６２６はブ
スバー６４によりシロ３に接続されて、信号の送受を行
う。

ねじ切りは第４図に示す工程で行われ、各工程について
回転駆動モータ２および送り駆動モータ４の設定回転数
およびトルクのデータが予め演算回路６１５．６２５内
に記憶されている。現在いずれの工程にあるかは、パル
スジェネレータ５の出力をカウント回路６２７でカウン
トして得られるタップ１の送り位置により知られる。各
工程において、シーケンサ６３からの信号に基づき、演
算回路６１５．６２５より周波数指令信号が発せられる
と、指令回＃ｌ６１４．６２４を経て関数発生回路６１
３．６２３に入力し、出力回路６１１．６２１の各相に
設けたトランジスタの作動タイミングを変更して駆動モ
ータ２．４の回転数を調整する。

同時に上記演算回路６１５．６２５からはシケンサ６３
の信号に基づいてバイアス電圧指令信号が発せられ、こ
れは指令回路６１４を経て補償回路６１２に入力して上
記トランジスタのバイアケンサ スミ流を変更する。これにより駆動モータ２．４の界磁
電流が変更されてその発生トルクが調整される。

かかる構成のねじ切り装置でねじ切り作業を行う場合、
早送り加工時には、回転駆動モータ２をドリル加工に適
した回転数と１〜ルクで回転せしめ、送り駆動モータ４
によりタップ１を被加工物Ｐに向けて高速下降せしめる
（第５図（１）。なお、図中矢印は各駆動モータ２．４
の回転方向と送り方向を示す）。ドリル加工が開始され
ると（第５図（２））送り駆動モータ４は適当な送りを
実現ずべく所定の回転数とトルクに変更される。

タップ１がかかり位置に至ると（第５図（３））各駆動
モータ２．４の回転数およびトルクがかかり工程に適し
た値に変更され、続いてねじ切り工程に移行する（第５
図（４））。ねじ切り工程では、回転駆動モータ２が予
め定められた適当な回転数とトルクで回転せしめられる
とともに、送り駆動モータ４については以下の制御が行
われる。

すなわち、第６図に示す如く、支持板３とこれに支持さ
れた回転駆動モータ２の総重量をＭｇとし、ピニオンギ
ヤ４１の半径をｒとすると、これによる回転トルクＭｇ
−ｒに等しい逆向きの回転トルクＴ１を送り駆動モータ
４が発生すれば、送り駆動力は実質的に解消され、回転
駆動モータ２は抵抗なく上下動可能な平衡状態となる。

ねじ切り工程において、タップ１は形成したねじに螺合
し自身の回転に応じた軸方向推進力を生じる。しかして
、上記支持板３および回転駆動モータ２はこの推進力に
応じて自由に追従して上下動する。

これにより、ねじ山の潰れのない良好なねじ切り作業が
なされる。

ここで、送り駆動モータ４の回転数−トルク特性は第７
図に示す如きものであり、低回転域での回転数変化ΔＮ
に対する出力トルク変化へＴ１は、高回転域での出力ト
ルク変化Δ１゛２に比して小さい。したがって、上記タ
ップ１−の推進力に追従して送り駆動モータ４が回転ぜ
しめられる場合に、低回転域で使用した方がトルク変動
が小さく、タップ１に不要な作用力が加わることがない
。一方、第８図に示す如く、モータ回転数が小さくなる
と（Ｎｌ、Ｎ２、Ｎ３の順に小さくなる）必要なＩヘル
ツＴ１を発生するなめにはバイアス電圧を高くして（Ｖ
Ｉ３２＜ＶＢ３）界磁電流を増す必要がある。

ねじ切り加工が終了すると回転駆動モータ２は逆転しく
第５図（５））、タップ１の推進カカ月二方へ転向して
被加工物Ｐよりタップ１−が抜ける（第５図（６））。

タップ１が抜けると送り駆動モータ４の平衡制御は解消
され、早送りに適した回転数とトルクに変更されてタッ
プ１が急速に原位置まで上昇復帰せしめられる（第５図
（７））。

１−記ねじ切り工程において、切り粉が詰まってタップ
１の進行が妨げられることがあり、これを検出して切り
粉を排除する必要がある。これを行うフローチャー１・
を第９図に示す。ステップ１０１にて、カウン１〜回路
６　］−７（第３図）内のカウンタをリセッＩ〜し、続
いてシーケンサ６３内部のインタバルタイマをスターＩ
・するくステップ１０２）。回転駆動モータ２の回転に
伴いパルスジエキ１／−夕７より出力されるパルス信号
をカランＩ・１］ しくステップ］−０３＞　、インターバルタイマのタイ
ムアツプでカウンＩ〜値を設定値と比較する（ステップ
］０４．１−０５　）。カウント値上設定値であれば回
転駆動モータ２の回転は妨げられていないから、ステッ
プ１０６でインタバルタイマをリセッＩ〜してリターン
する。

一方、上記ステップ１−０５にてカウント値く設定値の
場合には、切り粉の詰まりが生じて回転駆動モータ２の
回転が妨げられていると判断し、トルクを大きくして上
記駆動モータ２を一定量逆転せしめて（ステップ１０７
）切り粉を排除し、しかる後に通常ｌ〜ホルダ正転に戻
ず（ステップ１０８）。

なお、上記実施例では、ドリル付きタップを使用して、
下穴加工とねじ切り加工を連続して行っているが、通常
のタップを使用してねじ切り加工のみを行っても良いこ
とはもちろんである。

「発明の効果」 以」二の如く、本発明のねじ切り装置によれば、タップ
加工時において、回転駆動モータと送り駆］−２ 動モータの複雑な同期制御を行う必要はなく、また、楢
造複雑な特殊ホルダを使用する必要もなく、簡弔かつ安
価な梧成でねじ切り加工を自動化することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の概略構成図、第２図はタップの側
面図、第３図はインバータのブロック構成図、第４図は
ねじ切り工程図、第５図はねじ切りｒ−程を説明するタ
ップ先端部の側面図、第６図はタップ送り部の概略正面
図、第７図は駆動モータの回転数−トルク線図、第８図
は駆動モータのバ・イアスミ圧−１−ルク線図、第９図
は切り粉詰まり時の制御フローチャー　１・である。 ■・・・タップ ２・・・回転駆動モータ ３・・・支持板（支持手段） ４・・・送り駆動モータ ５・・・パルスジェネレータ（送り位置検出手段）６・
・・制御装置（制御手段） ７・・・パルスジェネレータ（回転量検出手段）第４図 第５図 第５図 第５図 第６図 土 土

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）被加工物に設けた下穴内に進退してねじ切りをす
   るタップと、該タップをチャックして回転駆動する回転
   駆動モータと、該回転駆動モータをタップ軸方向に移動
   自在に支持する支持手段と、支持手段を送り駆動する送
   り駆動モータと、送り駆動モータによる送り位置を検出
   する送り位置検出手段と、送り位置に応じて予め設定し
   たトルクおよび回転数で上記回転駆動モータおよび送り
   駆動モータをそれぞれ回転制御するとともに、上記タッ
   プがねじ切りを行う送り位置にある間、上記送り駆動モ
   ータの発生トルクを上記支持手段の重量を打消す大きさ
   に設定して実質的に送り駆動力を解消する制御手段とを
   具備するねじ切り装置。
2. （２）上記ねじ切り装置は更に、上記回転駆動モータの
   回転量を検出する回転量検出手段を具備し、上記制御手
   段は、タップがねじ切りを行う送り位置にある間、一定
   時間内での上記回転量が所定値よりも小さい場合には、
   回転駆動モータを一時的により大きいトルクで所定回転
   量逆転せしめるように設定されている請求項１記載のね
   じ切り装置。