JPH08141840A

JPH08141840A - ねじ加工装置及びねじ加工方法

Info

Publication number: JPH08141840A
Application number: JP28510794A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Iwai; 雅行岩井; Katsunori Tsutsui; 克典筒井
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 1994-11-18
Filing date: 1994-11-18
Publication date: 1996-06-04
Anticipated expiration: 2016-10-15
Also published as: JP3218159B2

Abstract

(57)【要約】【目的】主軸と送り軸を同期させてねじ加工を行う場
合、被加工物１７にタップ１５が食い込むときや、ねじ
加工中に、発生する負荷を低減させ、被加工物１７の変
形や、タップ１５の摩耗を防ぎ、高速加工を可能とす
る。【構成】入力装置２１より入力されたデータを基に、
関数発生器４０より任意の関数Ｐ（ｚ）を発生させる。
そして、この関数Ｐ（ｚ）と回転速度との積が、送り速
度と一致するように制御する。それ故、主軸一回転あた
りのねじ溝に導かれるタップ１５の移動量と、送り移動
量に差が発生する。この差により発生する負荷を、タッ
プ１５のひずみによる負荷と逆方向に発生させることに
より加工中、被加工物１７やタップ１５にかかる全体の
負荷を低減させ、被加工物の損傷や、タップの摩耗を防
ぐ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、タップ盤に代表される
ねじ加工装置の制御方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】被加工物にねじ加工工具（以下、タップ
と称する）を用いてねじ山を加工する場合、タップの食
いつき部で創成されたねじ溝に完全ねじ部が導かれるこ
とで、一定のねじ山のピッチを持ったねじが創成され
る。

【０００３】従来、数値制御装置（以下、ＮＣ装置と称
する）を適用したねじ加工装置におけるタッピング動作
の制御は、タップのピッチＰと主軸の回転速度との積が
送り軸（以下、Ｚ軸と称する）の送り速度と一致するよ
うに制御していた。

【０００４】つまり、ピッチＰと主軸の回転位置の積が
Ｚ軸の位置と一致するように制御していた。ここでは、
送り軸に対する主軸回転の追従性（または主軸回転に対
する送り軸の追従性）をいかに向上させるかが一つの課
題であった。

【０００５】そこで、実際の送りの移動量を検出し、そ
の移動量に従って回転モータを駆動するもの（特開昭６
０−１５５３１９号公報）とか、送り速度及び送り加速
度から回転指令値を演算するもの（特開昭６３−２５１
１２１号公報）などの装置が提案されている。

【０００６】これらの装置は送りと回転との同期精度が
高いため、精度よいねじ加工ができる。

【０００７】以下、図１１を参照して従来のねじ加工装
置の構成及び動作を説明する。

【０００８】ねじ加工装置の機械本体１は立て型のタッ
プ盤をなすものであり、基台２に直立配置したコラム３
にスライダ４を介して主軸ヘッド５が上下に摺動自在に
支持され、主軸ヘッド５はボールねじ６に係合されてい
る。ボールねじ６はＡＣサーボモータからなる送りモー
タ７に連結されて回転駆動され、主軸ヘッド５を昇降す
る。送りモータ７には、回転速度を検出するタコゼネレ
ータ８と、回転位置を検出するパルスゼネレータ９とが
設けられている。パルスゼネレータ９は主軸ヘッド５の
送り位置を検出する送り位置検出手段をなす。

【０００９】主軸ヘッド５には主軸１１が回転自在に軸
支えされ、回転モータ１２により回転駆動される。回転
モータ１２はＡＣサーボモータからなり、回転速度を検
出するタコゼネレータ１３と、回転位置を検出するパル
スゼネレータ１４が設けられている。

【００１０】主軸１１の下端にはタップ工具１５がタッ
パーを介することなく直接取り付けられ、下穴１６のあ
けられた被加工物１７にねじ加工を施す。

【００１１】主軸ヘッド５を上下する送り系の制御回路
について説明する。

【００１２】入力装置２１から入力されたデータに基づ
き、演算器２２において送り指令値Ｚが演算され、送り
速度に応じたパルス列として送り偏差カウンタ２３に出
力される。送り偏差カウンタ２３には位置フィードバッ
クとして、送りモータ７の回転角に応じたパルスがパル
スゼネレータ９から入力される。送り偏差カウンタ２３
では送り指令値Ｚとパルスゼネレータ９で検出された機
械の送り位置ｚとの偏差Ｅ（Ｚ）＝Ｚ−ｚを演算し、そ
の送り偏差Ｅ（Ｚ）を速度指令として送りサーボアンプ
２４に出力する。送りサーボアンプ２４には速度フィー
ドバック信号としてタコゼネレータ８からの実際の速度
に応じた信号ｖ（ｚ）が入力され、速度ループ系を構成
して送りモータ７を駆動する。

【００１３】次に、主軸１１を回転制御する回転系（以
下、Ｒ軸と称する）の制御回路について説明する。回転
系では、回転指令値Ｒが入力装置２１から直接与えられ
るのではなく、送り指令値Ｚから算出され制御される。

【００１４】演算器２２からの送り指令値Ｚは加速度演
算器２５に入力される。加速度演算器２５では単位時間
当たりのの送り指令値ΔＺから送りの加速度Ａ（Ｚ）＝
ｄ／ｄｔ＊ΔＺを演算し、その加速度Ａ（Ｚ）を加算器
２６に出力する。加算器２６のもう一方の入力には、パ
ルスゼネレータ９からの送りフィードバックパルスが入
力される。加算器２６では、単位時間当たりの実際の送
り量Δｚと送り指令値Ｚの加速度Ａ（Ｚ）を加算し、回
転指令演算器２７に出力する。単位時間当たりの送り量
Δｚは実際の送り速度ｖ（ｚ）に対応した値になるか
ら、加算器２６の出力は送りの速度と加速度を加え合わ
せたもの（Δｚ＋ｄ／ｄｔ＊ΔＺ）になる。回転指令値
演算器２７では、あらかじめ入力装置２１から入力され
演算器２２を経由して与えられるねじ加工のピッチＰと
ボールねじ６のリードＬから、加算器２６の出力をＬ／
Ｐ倍し回転指令値Ｒ１＝Ｌ／Ｐ＊（Δｚ＋ｄ／ｄｔ＊Δ
Ｚ）を算出する。

【００１５】回転指令値演算器２７から出力される回転
指令値Ｒ１は、送り速度と加速度を加え合わせたものに
相当する値となるから、主軸ヘッド５のこれからの移動
を予測した回転指令値になる。そして、この回転指令値
Ｒ１は加算器２８を経由して回転サーボアンプ２９に出
力される。

【００１６】加算器２８では回転指令値Ｒ１の補正が行
われる。すなわち、主軸１１の回転位置ｒを検出するパ
ルスゼネレータ１４からのパルスは回転偏差カウンタ３
０に入力される。一方、送り量ｚを検出するパルスゼネ
レータ９からのパルスは回転補正演算器３１に入力さ
れ、ねじ加工のねじピッチＰとボールねじのリードＬと
から送り量ｚをＬ／Ｐ倍し、送り量ｚに相当する回転補
正値ｒ（ｚ）＝Ｌ／Ｐ＊ｚを演算して回転偏差カウンタ
３０に出力する。回転偏差カウンタ３０では、上記回転
補正値ｒ（ｚ）と主軸１１の回転位置ｒとの回転偏差Ｅ
（ｒ）を演算し、加算器２８に出力する。加算器２８で
は、回転指令値演算器２７からの回転指令値Ｒ１を回転
偏差Ｅ（ｒ）により補正し、補正された回転指令値Ｒ
（Ｅ）＝Ｒ１＋Ｅ（ｒ）を回転サーボアンプに２９に出
力する。

【００１７】回転サーボアンプ２９には速度フィードバ
ック信号として、タコゼネレータ１３からの速度に応じ
た信号ｖ（ｒ）が入力され、速度ループ系を構成して回
転モータ１２を補正された回転指令値Ｒ（Ｅ）に従って
駆動する。

【００１８】そして、上述した主軸ヘッド５を上下する
送り系の制御回路と主軸１１を回転制御する回転系の制
御回路とが制御手段を構成し、入力装置２１からねじの
ピッチ、送りのストローク（タップ深さ）、送り速度な
どのデータを入力することにより、送りモータ７が駆動
され、送りモータ７に従動して回転モータ１２が同期し
て回転駆動され、ねじ加工が行われる。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ねじ加工装置においては、ねじ加工の開始時点つまり被
加工物にタップが食い込む時及びねじ加工中などに、被
加工物とタップの間にＺ軸方向の負荷（以下、Ｚ軸方向
の負荷を負荷と称する）が発生する。この負荷を負荷Ｆ
ａとすると、負荷Ｆａはタップの種類により異なるが、
例えば転造タップを使用する場合、２００ｋｇｆもの値
になる場合がある。この負荷Ｆａにより、被加工物や主
軸などにはＺ軸方向に「たわみ」が生じる。負荷Ｆａと
「たわみ」には比例関係があり、負荷が発生すると「た
わみ」を生じる。また逆に「たわみ」を生じている場合
は、負荷が発生している。

【００２０】そして、従来のように、ピッチＰと主軸の
回転速度との積を送り軸の送り速度と一致するように制
御してねじ加工する場合は、タップがねじ溝に導かれる
場合と同じように主軸と送り軸は移動する。言い替える
ならば、ねじ溝に完全ねじ部が導かれない場合でも、一
定のねじ山のピッチを持ったねじが創成されるように主
軸と送り軸は移動する。そのため、ねじの加工中（以
下、往路とする）や、ねじの加工後主軸を反転させてタ
ップを加工前の位置に戻すとき（以下、復路とする）に
負荷Ｆａは除去されない。

【００２１】なぜならば、往路では、被加工物にタップ
が食い込むときに発生した負荷Ｆａにより生じた「たわ
み」を含む状態で始めのねじ溝が創成される。タップは
このねじ溝に導かれて移動しようとする。主軸と送り軸
もタップがこのねじ溝に導かれたように移動するため、
両者の間に移動量の差はない。そのため往路では始めに
発生した「たわみ」を常に含んだ状態でねじが創成され
る。言い替えるならば、始めに負荷Ｆａが発生すると、
往路の間、負荷Ｆａは常に維持されていることになる。
復路では、往路で創成された「たわみ」を含んだねじ溝
に沿ってタップが戻る。そのため「たわみ」が生じ、負
荷Ｆａが発生する。

【００２２】以上のような負荷Ｆａにより次のような問
題点を生じる。一つは被加工物の厚さが薄い場合、負荷
Ｆａにより被加工物が変形する恐れがあることである。
もう一つはこの負荷Ｆａにより、被加工物とタップの刃
の前面または後面が強く押しつけられた状態でねじ加工
するため、タップの刃の前面または後面の摩耗を引き起
こし、タップの寿命が短くなることである。それ故、タ
ップの限界に近いような高速加工ができないという問題
点がある。

【００２３】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、負荷Ｆａを低減させることによ
り、被加工物の損傷を防ぎ、また工具寿命を長くするこ
とができ、更に、タップの限界に近いような高速加工を
可能にするねじ加工装置及びねじ加工方法を提供するこ
とを目的とする。

【００２４】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の請求項１記載のねじ加工装置は、被加工物と
ねじ加工工具とを相対的に一軸線の回りに回転させる回
転駆動手段と、一軸線と同方向に被加工物とねじ加工工
具とを相対的に移動させる送り駆動手段とを備えたねじ
加工装置において、ねじ加工工具のピッチを入力するた
めの入力手段と、任意の関数を発生するための関数発生
手段と、この関数発生手段より出力された値と回転駆動
手段の回転速度の積を送り駆動手段の送り速度とを一致
させるための制御手段とを備えている。

【００２５】また、請求項２記載のねじ加工装置は、関
数発生手段が入力されたねじ加工工具のピッチの値をそ
の関数に応じて訂正して出力する。

【００２６】そして、請求項３記載のねじ加工装置は、
関数発生手段が複数の関数を発生可能であり、入力され
たねじ加工工具のピッチの値に応じて１つの関数を選択
する。

【００２７】更に、請求項４記載のねじ加工装置は、関
数発生手段が送り駆動手段による被加工物とねじ加工工
具との相対的位置に応じてピッチの値を訂正する関数を
発生可能である。

【００２８】また、請求項５記載のねじ加工装置は、送
り駆動手段の送り方向の負荷を検出するための負荷検出
手段と、その負荷検出手段からの値により関数発生手段
から発生された値を補正するための補正手段とを更に備
えている。

【００２９】そして、請求項６記載のねじ加工装置は、
被加工物とねじ加工工具とを相対的に一軸線の回りに回
転させる回転駆動手段と、一軸線と同方向に被加工物と
ねじ加工工具とを相対的に移動させる送り駆動手段とを
備え、ねじ加工工具のピッチと回転駆動手段の回転速度
の積を送り駆動手段の送り速度とを一致させるようにし
て被加工物にねじ溝を形成するねじ加工装置において、
ねじ加工工具のピッチを入力するための入力手段と、そ
の入力されたピッチに応じて、そのピッチと回転速度と
送り速度との少なくとも１つの値を予め定められた関数
に従って訂正する関数発生手段とを備えている。

【００３０】更に、請求項７記載のねじ加工装置は、関
数発生手段が被加工物とねじ加工工具との間に発生する
負荷が低減するような関数を発生する。

【００３１】また、請求項８記載のねじ加工方法は、被
加工物とねじ加工工具とを相対的に一軸線の回りに回転
させると共に、一軸線と同方向に被加工物とねじ加工工
具とを相対的に移動させることにより被加工物にねじ溝
を形成するねじ加工方法において、ねじ加工工具のピッ
チを入力するステップと、任意の関数を発生するための
ステップと、関数に従う値と回転速度の積を送り速度と
を一致させるためのステップとを備えている。

【００３２】

【作用】上記の構成を有する本発明の請求項１記載のね
じ加工装置においては、回転駆動手段が被加工物とねじ
加工工具とを相対的に一軸線の回りに回転させ、送り駆
動手段が一軸線と同方向に被加工物とねじ加工工具とを
相対的に移動させ、入力手段がねじ加工工具のピッチを
入力し、関数発生手段が任意の関数を発生し、制御手段
が関数発生手段より出力された値と回転駆動手段の回転
速度の積を送り駆動手段の送り速度とを一致させる。

【００３３】また、請求項２記載のねじ加工装置におい
ては、関数発生手段が入力されたねじ加工工具のピッチ
の値をその関数に応じて訂正して出力する。

【００３４】そして、請求項３記載のねじ加工装置にお
いては、関数発生手段が複数の関数を発生可能であり、
入力されたねじ加工工具のピッチの値に応じて１つの関
数を選択する。

【００３５】更に、請求項４記載のねじ加工装置におい
ては、関数発生手段が送り駆動手段による被加工物とね
じ加工工具との相対的位置に応じてピッチの値を訂正す
る関数を発生である。

【００３６】また、請求項５記載のねじ加工装置におい
ては、負荷検出手段が送り駆動手段の送り方向の負荷を
検出し、補正手段がその負荷検出手段からの値により関
数発生手段から発生された値を補正する。

【００３７】そして、請求項６記載のねじ加工装置にお
いては、回転駆動手段が被加工物とねじ加工工具とを相
対的に一軸線の回りに回転させると共に送り駆動手段が
一軸線と同方向に被加工物とねじ加工工具とを相対的に
移動させて、ねじ加工工具のピッチと回転駆動手段の回
転速度の積を送り駆動手段の送り速度とを一致させ、入
力手段がねじ加工工具のピッチを入力し、関数発生手段
がその入力されたピッチに応じて、そのピッチと回転速
度と送り速度との少なくとも１つの値を予め定められた
関数に従って訂正する。

【００３８】更に、請求項７記載のねじ加工装置におい
ては、関数発生手段が被加工物とねじ加工工具との間に
発生する負荷が低減するような関数を発生する。

【００３９】また、請求項８記載のねじ加工方法におい
ては、被加工物とねじ加工工具とが相対的に一軸線の回
りに回転させられ、一軸線と同方向に被加工物とねじ加
工工具とが相対的に移動させられ、ねじ加工工具のピッ
チが入力され、任意の関数が発生され、関数に従う値と
回転速度との積が送り速度と一致させられる。

【００４０】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面を
参照して説明する。

【００４１】図１は、本実施例の構成を示すブロック図
であり、従来技術の構成と同一の構成については同一の
符号を付し、その詳細な説明は省略する。

【００４２】入力装置２１は、後述する各種データを演
算器２２に供給するように構成されている。

【００４３】入力装置２１から入力されるデータには次
のようなものがある。

【００４４】（ａ）タップ自身の特性（ａ−１）タップの種類１（ポイントタップ、スパイラ
ルタップ、ハンドタップ、転造タップ）（ａ−２）タップの種類２（メートル並目ねじ、メート
ル細目ねじ、ユニファイ並目ねじ、ユニファイ細目ね
じ、ミシン用ねじ、管用平行ねじ、管用テーパねじ）（ａ−３）タップの形状１（工具径、ピッチ）（ａ−４）タップの形状２（すくい角、食いつき角、ね
じれ角、食いつき部の山数）（ａ−５）ねじの方向（右ねじ、左ねじ）（ａ−６）タップの材質、表面処理（ハイス鋼、超硬、
ＴｉＮコーティング、ホモ処理、窒化処理、ＴｉＣコー
ティング）（ｂ）被加工物の特性（ｂ−１）被加工物の材質（炭素鋼、クロムモリブデン
鋼、黄銅、アルミ合金、ステンレス鋼、等）（ｂ−２）被加工物の板厚（ｂ−３）下穴径（ｂ−４）下穴の種類（通し穴、止まり穴）（ｂ−５）ねじ立て長さ（ｃ）加工条件（ｃ−１）周速（ｃ−２）切削油剤、給油方法演算器２２は、送り指令値Ｚを偏差カウンタ２３及び加
速度演算器２５に供給すると共に送り指令値Ｚを関数発
生器４０に供給するように構成されている。また、演算
器２２は、これら入力データに対し後述する関数選択番
号を決定し、この関数選択番号と共にピッチＰ及びタッ
プ深さを関数発生器４０に供給するように構成されてい
る。

【００４５】関数発生器４０は、演算器２２が出力する
送り指令値Ｚに関する任意の関数Ｐ（ｚ）に従って発生
するピッチＰの値を回転指令値演算器２７、回転補正演
算器３１に供給するように構成されている。

【００４６】次に、関数発生器４０で発生する任意の関
数Ｐ（ｚ）について図２を用いて説明する。

【００４７】関数発生器４０に演算器２２より関数選択
番号、ピッチＰ、タップ深さが入力されると、関数発生
器４０の内部には複数のパターン化された関数が組み込
まれており、関数選択番号により１つの関数が指定され
る。例えば、図２（ａ）に示す関数が選択された場合、
この関数の縦軸に関してはピッチＰを乗算し、横軸に関
してはタップ深さを乗算することにより図２（ｂ）に示
される関数Ｐ（ｚ）になる。また、関数発生器は送り指
令値Ｚが入力され、関数Ｐ（ｚ）と送り指令値Ｚよりあ
る値が決定され、回転指令値演算器２７、回転補正演算
器３１に出力される。

【００４８】複数のパターン化された関数の指定方法
は、次の通りになる。

【００４９】あらかじめ実験により、入力データと負荷
Ｆａの発生状況の関係を測定し確認しておく。その関係
を送り位置の関数にし、関数発生器４０に記憶させてお
く。これで、入力データに対し関数が決定できることに
なる。

【００５０】こうして、演算器２２は入力されたデータ
を基に関数発生器４０に記憶された関数を指定する関数
選択番号を関数発生器４０に出力できる。

【００５１】関数Ｐ（ｚ）は例えば次のようになる。

【００５２】負荷ＦａがＺ軸の下方向に働く場合は、Ｚ
軸の位置と共にピッチを小さくする。また、負荷Ｆａが
Ｚ軸の上方向に働く場合、Ｚ軸の位置と共にピッチより
大きくする。

【００５３】図３に複数のパターン化された関数Ｐ
（ｚ）の例を示す。図３（ａ）はＺ軸位置に関係なく一
定値をとる関数、図３（ｂ）はＺ軸位置に比例する関
数、図３（ｃ）はある値に収束する関数、図３（ｄ）は
パルス波形を取る関数、図３（ｅ）はピッチＰより小さ
くなる関数である。このように往路と復路で波形を対称
にしてもよいし対称にしなくてもよい。また、関数Ｐ
（ｚ）はこれらに限定したものでなく、実験の結果によ
る任意の関数でよい。

【００５４】また、図４に送り速度と回転速度の例を示
す。実施例では送りの実際の位置ｚより回転モータを駆
動しているため、図４（ａ）に示した関数を選択した場
合、図４（ｃ）に示すように送り速度が一定になる速度
波形となる。

【００５５】図４（ｂ）に示すように回転速度が一定に
なる速度波形も可能である。例えば、回転速度及び回転
加速度から送り指令値を演算し送りモータを駆動する制
御方式（特開昭６４−５８４２５号公報）に関数発生器
を備えれば、回転速度が一定になる。

【００５６】次に、以上の構成によるねじ加工制御方式
でねじ加工を行う場合の効果について述べる。

【００５７】図５は本装置を用いてねじ加工を行う場合
の負荷の発生について、模式的に表した図であり、Ｚ軸
の上方をプラス、下方をマイナスで表している。この図
では、負荷ＦａがＺ軸のマイナス方向に働く場合を考え
ている。

【００５８】尚、説明をわかりやすくするため、回転速
度が一定状態の場合について説明する。

【００５９】関数発生器４０より発生した値と回転速度
との積が送り速度と一致するように制御する。それ故、
関数が発生する値ピッチＰ１が実際の加工するピッチＰ
より小さい値が出力する場合、主軸一回転当たりのねじ
溝５１に導かれるタップの移動量と、送り移動量の差Δ
Ｐが生ずる。この差ΔＰにより、被加工物１７にはＺ軸
のプラス方向に新たな、負荷Ｆｂが働く。こうして、実
際に発生する負荷Ｆｃは負荷Ｆａと負荷Ｆｂを加算した
値になる。

【００６０】図６はこれらの場合の負荷Ｆａ、負荷Ｆ
ｂ、実際に被加工物１７やタップ１５にかかる負荷Ｆｃ
（＝Ｆａ＋Ｆｂ）、および関数Ｐ（ｚ）の変化を模式的
に示した図である。図６（ａ）のように負荷Ｆａが発生
し図６（ｂ）のように関数Ｐ（ｚ）を発生する場合、タ
ップの回転と共にＦｂは増加する（図６（ｃ））。こう
して、タップ１５及び主軸１１に対する実際の負荷Ｆｃ
は図６（ｄ）のように低減される。

【００６１】以上のように負荷Ｆａと負荷Ｆｂは逆方向
に発生し互いに打ち消し合い、その結果、被加工物１７
やタップ１５にかかる実際の負荷Ｆｃは低減する。この
結果、被加工物の損傷を防ぎ、また工具寿命を長くで
き、タップの限界に近いような高速加工も可能になる。

【００６２】この例以外に、負荷ＦａがＺ軸のプラス方
向に働く場合、前述のように入力装置２１から入力され
たデータに基づき、任意の関数Ｐ（ｚ）の値はピッチＰ
より大きい値が指令される。そのため負荷Ｆａと負荷Ｆ
ｂは逆方向に発生し互いに打ち消し合い、同様の結果が
得られる。

【００６３】そして、具体的に、上記実施例に基づき、
径２０ｍｍ、ピッチ１．５ｍｍ（Ｍ２０、Ｐ１．５）の
転造タップで、タップ深さ２０ｍｍ（貫通）のねじ加工
を主軸回転数６０００ｒｐｍで行った場合の実験結果に
ついて述べる。

【００６４】従来と同じ方式である関数Ｐ（ｚ）を１．
５ｍｍで一定の関数で加工した場合と、関数Ｐ（ｚ）を
１．４９５ｍｍで一定の関数として加工した場合の負荷
の差は最大３０％であった。つまり、本発明のねじ加工
制御方式を用いることにより、負荷は最大３０％低減で
きた。

【００６５】以上述べた実施例では、入力装置２１より
入力されたデータに基づき任意の関数Ｐ（ｚ）を発生さ
せたが、負荷Ｆｃを読み取りその値により任意の関数を
補正することも可能である。

【００６６】図７は第二の実施例を示すブロック図であ
る。

【００６７】図中において、図１と同一の構成について
は同一の符号をつけて説明を省略する。異なるのは、回
転指令値演算器２７、回転補正演算器３１に入力される
ピッチは関数発生器４０から出力される値でなく、次の
値になる。

【００６８】送りサーボアンプ２４から送りモータ７を
駆動するために出力する電流、電圧を負荷検出器４１に
出力する。負荷検出器４１は、例えば、空切削（被加工
物がない場合の運転）時の電流、電圧値を０とした場合
に現在入力されている値はいくつなのか、というように
負荷を検出し、補正器４２に検出した負荷を出力する。

【００６９】補正器４２では、関数発生器４０より入力
した値を補正器４２の値が例えばプラス方向であれば小
さくし、マイナス方向であれば大きくするように補正し
出力する。

【００７０】第一の実施例では、入力装置２１からのデ
ータに基づき関数発生器４０より任意の関数Ｐ（ｚ）を
発生させたが、工具の摩耗などにより、負荷Ｆａは変動
する。そこで第二の実施例では、負荷Ｆｃを読み取るこ
とにより、任意の関数Ｐ（ｚ）を補正する。それ故、よ
り安定して負荷Ｆａを低減することができる。

【００７１】図８は第二の実施例で、負荷Ｆａ、負荷Ｆ
ｂ、負荷Ｆｃと任意の関数Ｐ（ｚ）の変化を模式的に表
したものである。

【００７２】図８（ａ）は負荷Ｆａであり、破線は本来
発生するはずである負荷、実線は工具の摩耗等により破
線より大きい値の負荷が発生したことを示す。

【００７３】図８（ｂ）は関数Ｐ（ｚ）であり、破線は
関数発生器４０が出力する値、実線は関数発生器４０の
値を負荷検出器４１の値により補正した補正器４２が出
力する値を示す。

【００７４】図８（ｃ）は負荷Ｆｂであり、破線は関数
発生器４０の出力を回転指令値演算器２７、回転補正演
算器３１に入力した場合の負荷であり、実線は補正器４
２の出力を回転指令値演算器２７、回転補正演算器３１
に入力した場合の負荷を示す。

【００７５】図８（ｄ）は負荷Ｆａが実線の場合の負荷
Ｆｃであり、破線は第一の実施例での負荷、実線は第二
の実施例での負荷を示す。

【００７６】工具の摩耗等により本来発生する負荷が変
化すると、第一の実施例では負荷の軽減があまりされな
い場合がある。

【００７７】図８（ａ）の実線のように本来発生する負
荷より大きい値の負荷が発生しても、図８（ｂ）の破線
のような関数Ｐ（ｚ）が回転指令値演算器２７、回転補
正演算器３１に入力されるため、負荷Ｆｂは図８（ｃ）
の破線のように発生し、実際の負荷Ｆｃは図８（ｄ）の
破線となるからである。

【００７８】第二の実施例は発生する負荷の変動を安定
化することが可能である。

【００７９】図８（ａ）の実線のように本来発生する負
荷より大きい値の負荷が発生しても、補正器４２は関数
発生器４０の値を負荷検出器４１の値により補正した値
を回転指令値演算器２７、回転補正演算器３１に出力す
るため、負荷Ｆｂは図８（ｃ）の発生し、実際の負荷Ｆ
ｃは図８（ｄ）の実線となり安定する。

【００８０】このように、負荷Ｆａが変動した場合も、
被加工物１７やタップ１５にかかる負荷を第一の実施例
より更に安定することができる。

【００８１】以上説明したこれらの制御回路は、マイク
ロコンピュータを用いた内部演算処理として実現され
る。

【００８２】尚、上記第一及び第二の本実施例において
は、ピッチＰをピッチＰ１に補正するように構成されて
いるが、次に示すように送り速度または回転速度を補正
するように構成してもよい。

【００８３】まず、図９を参照して送り速度を補正する
場合を説明する。

【００８４】パルス補正器５０、５１、５２は、入力パ
ルスを補正して出力するものである。

【００８５】そして、送りモータ７の送り速度を上げる
ように補正する場合、パルス補正器５２にはパルスが挿
入され、実際の送り速度が上がる。この時、回転速度は
変えてはいけないため、パルス補正器５０、５１では、
パルス補正器５２に挿入したパルス数と同じ数だけパル
ス数を減じる。

【００８６】即ち、パルス補正器５０、５１とパルス補
正器５２の補正する符号は常に反転する。この理由は、
主軸１１の回転速度は、Ｚ軸の送り速度により発生して
いるため、送り速度に補正を加えると同時に主軸の回転
速度も変化するためである。よって、パルス補正器５２
により送り速度が補正され、更に回転速度は、パルス補
正器５０、５１により一定に保たれる。よって、負荷Ｆ
ａを打ち消す負荷Ｆｂを発生し、実際の負荷Ｆｃは低減
する。

【００８７】次に、図１０を参照して主軸１１の回転速
度を補正する場合を説明する。

【００８８】パルス補正器５３、５４は入力パルスを補
正し出力するものである。

【００８９】そして、主軸１１の回転速度を上げるよう
に補正する場合、パルス補正器５４にはパルスが挿入さ
れ、実際の回転速度が上がる。この時、回転偏差カウン
タ３０の値が補正した分だけ大きくなってしまうのを防
ぐため、パルス補正器５３では、パルス補正器５４に挿
入したパルス数と同じ数だけパルス数を減じる。即ち、
パルス補正器５３とパルス補正器５４の補正する符号は
常に反転する。この理由は、回転偏差カウンタ３０は、
回転補正値ｒ（ｚ）と主軸１１の回転位置ｒとの回転偏
差Ｅ（ｒ）を演算するため、送り速度を変化させず回転
速度のみに補正を加え、主軸１１の回転速度が変化する
と回転偏差Ｅ（ｒ）の値が補正した分大きくなるためで
ある。よって、パルス補正器５４により回転速度が補正
され、更に回転偏差Ｅ（ｒ）がパルス補正器５３により
一定に保たれると、負荷Ｆａを打ち消す負荷Ｆｂを発生
し、実際の負荷Ｆｃは低減する。

【００９０】そして、これらのピッチ、送り速度、回転
速度の補正を組み合わせてもよいし、１つのみを単独で
補正するようにしてもよい。

【００９１】また、本発明は上記各実施例に限定される
ものでなく、負荷検出器４１の入力を送りサーボアンプ
２４からとるのでなく、基台２と被加工物１７の間に検
出器を設け負荷検出してもよい。また、関数発生器の関
数発生方法ははパターンを記憶するのでなく、一次、二
次等高次の計算式記憶し演算してもよい。また、関数選
択番号により関数Ｐ（ｚ）を決定するのではなく、加工
工具の種類によって自動決定してもよい。また、関数発
生器４０の関数は送り位置によるものでなく、時間、回
転位置等によるものでもよい。

【００９２】また、送り速度を図４（ｃ）のように一定
速にするのではなく、送り速度もある任意の関数の形に
してもよい。なぜなら、被加工物１７にタップ１５が食
い込む時が最も負荷がかかるためであり、加工の初めは
速度を遅くし送り位置の変化また時間の経過と共に速く
していけば負荷も更に軽減される。

【００９３】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明のねじ加工装置及びねじ加工方法においては、関数
発生手段より任意の関数を発生させ、この関数発生手段
から発生する値と回転駆動手段の回転速度の積を送り駆
動手段の送り速度と一致させるよう制御する。それ故、
被加工物にねじが食いついた時や、加工中に発生する負
荷を打ち消す負荷を発生し、被加工物やタップにかかる
実際の負荷は低減する。この結果、被加工物の損傷を防
ぐことができ、また工具寿命が長くなるという効果があ
る。また、タップの限界に近いような高速加工が可能に
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施例の構成を示すブロック図
である。

【図２】上記第一の実施例における関数Ｐ（ｚ）の発生
方法を示す図である。

【図３】上記第一の実施例における関数Ｐ（ｚ）の例を
示す図である。

【図４】上記第一の実施例における送り速度、回転速度
を示す図である。

【図５】上記第一の実施例においてねじ加工を行う場合
の負荷の発生について模式的に示した図である。

【図６】上記第一の実施例における負荷の発生について
模式的に示した図である。

【図７】本発明の第二の実施例の構成を示すブロック図
である。

【図８】上記第二の実施例における負荷の発生について
模式的に示した図である。

【図９】変形例の構成を示すブロック図である。

【図１０】別の変形例の構成を示すブロック図である。

【図１１】従来技術の実施例を示したブロック図であ
る。

【符号の説明】

６ボールネジ７送りモータ１１主軸１２回転モータ１５タップ１７被加工物２１入力装置２２演算器２４送りサーボアンプ２７回転指令値演算器２９回転サーボアンプ３１回転補正演算器４０関数発生装置４１負荷検出器４２補正器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被加工物とねじ加工工具とを相対的に一
軸線の回りに回転させる回転駆動手段と、前記一軸線と
同方向に被加工物とねじ加工工具とを相対的に移動させ
る送り駆動手段とを備えたねじ加工装置において、前記ねじ加工工具のピッチを入力するための入力手段
と、任意の関数を発生するための関数発生手段と、この関数発生手段より出力された値と前記回転駆動手段
の回転速度の積を前記送り駆動手段の送り速度とを一致
させるための制御手段とを備えたことを特徴とするねじ
加工装置。
【請求項２】前記関数発生手段は、前記入力されたね
じ加工工具のピッチの値をその関数に応じて訂正して出
力することを特徴とする請求項１記載のねじ加工装置。
【請求項３】前記関数発生手段は、複数の関数を発生
可能であり、前記入力されたねじ加工工具のピッチの値
に応じて１つの関数を選択することを特徴とする請求項
１または２記載のねじ加工装置。
【請求項４】前記関数発生手段は、前記送り駆動手段
による被加工物とねじ加工工具との相対的位置に応じて
前記ピッチの値を訂正する関数を発生可能であることを
特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のねじ加工
装置。
【請求項５】前記送り駆動手段の送り方向の負荷を検
出するための負荷検出手段と、その負荷検出手段からの値により前記関数発生手段から
発生された値を補正するための補正手段とを更に備えた
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のね
じ加工装置。
【請求項６】被加工物とねじ加工工具とを相対的に一
軸線の回りに回転させる回転駆動手段と、前記一軸線と
同方向に被加工物とねじ加工工具とを相対的に移動させ
る送り駆動手段とを備え、ねじ加工工具のピッチと回転
駆動手段の回転速度の積を送り駆動手段の送り速度とを
一致させるようにして被加工物にねじ溝を形成するねじ
加工装置において、前記ねじ加工工具のピッチを入力するための入力手段
と、その入力されたピッチに応じて、そのピッチと前記回転
速度と前記送り速度との少なくとも１つの値を予め定め
られた関数に従って訂正する関数発生手段とを備えたこ
とを特徴とするねじ加工装置。
【請求項７】前記関数発生手段は、前記被加工物とね
じ加工工具との間に発生する負荷が低減するような関数
を発生することを特徴とする請求項６記載のねじ加工装
置。
【請求項８】被加工物とねじ加工工具とを相対的に一
軸線の回りに回転させると共に、前記一軸線と同方向に
被加工物とねじ加工工具とを相対的に移動させることに
より前記被加工物にねじ溝を形成するねじ加工方法にお
いて、前記ねじ加工工具のピッチを入力するステップと、任意の関数を発生するためのステップと、前記関数に従う値と前記回転速度の積を前記送り速度と
を一致させるためのステップとを備えたことを特徴とす
るねじ加工方法。