JPS63162114A - タッピング加工制御装置 - 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〕 本発明は数値制御工作機械におけるタッピング加工制御
装置に関し、特に、主軸の主軸回転速度及び加減速時定
数を加工時間が最小になるように決定するように構成し
たタッピング加工制御装置に関する。

〔従来の技術〕

加工の高速化の要請により、タッピング加工においても
、その高速化が強く要求されており、特に、アルミニュ
ウム等の金属をタッピング加工する場合は主軸の回転速
度とＺ軸の送り速度が精度よく同期している必要がある
。このために、従来のフローティングタッパを使用した
タッピング加工にかえ、リジントタッパを使用し、かつ
主軸の回転とＺ軸の送りをパルス分配により、同期させ
てタッピング加工を行うリジットタッピング加工方式が
採用されている。

このようなタッピング加工制御装置の例として、出願人
は昭和６１年１１月１２日付で発明の名称を「タッピン
グ加工制御装置」とする特許出願を出願している。この
出願において、指令された主軸速度に応じてその加減速
時定数を自動的に選択、決定して高速で安定してタッピ
ング加工を行うようにしたタッピング加工制御装置を提
案している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、このタッピング加工制御装置においては、主軸
の加減速時定数は選択されるが、タッピングの穴の深さ
が浅いと、加工距離が短いので、主軸の回転速度が充分
に指令された回転速度まで到達せず、主軸速度を高速に
し、それに最適な時定数を選択しても、かえって加工時
間を要する場合がある。

この例を第３図（ａ）及び（ｂ）に示す。図において、
横軸は時間（１）縦軸は主軸の回転速度である。第３図
（ａ）において、線Ａは主軸の加減速の状態を示し、タ
ッピングの穴が充分深く、主軸の回転速度が指令した回
転速度Ｓａに達しており、適性な回転速度と加減速時定
数が選択されていることを示している。なお、Ｔは加減
速時定数であり、ｔａは加工時間を表している。

第３図（ｂ）において、線Ｂはタッピングの穴が浅く、
主軸の回転速度が指令値Ｓａに達せず、途中で減速状態
となり、実際の回転速度はｓｂにしか到達できない状態
を表している。Ｔｂは加減速時定数であり、加工時間は
ｔｂである。

この場合加減速時定数をもっと短く設定することができ
るはずである。すなわち、線Ｃに示すように回転速度及
び加減速時定数を１ランク下のＳＣ及びＴｃに選べば加
工時間はｔｃとなり、加工時間ｔｂより短くなる。

従って、単に指令した主軸の回転速度だけで、時定数を
決定した場合には、タッピングの穴が浅い場合には、加
工条件をさらに改善できる余地があるという問題点があ
る。

本発明の目的は上記問題点を解決し、主軸の主軸回転速
度及び加減速時定数を加工時間が最小になるように決定
するように構成したタッピング加工制御装置を提供する
ことにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明では上記の問題点を解決するために、第１図に示
すように、 主軸の回転とＺ軸の移動とをパルス分配により同期させ
て、タッピング加工を行うタッピング加工制御装置にお
いて、 主軸速度に対応して時定数を選択する時定数選択手段（
２）と、 該時定数設定手段によって定められた時定数から加工時
間を算出する加工時間算出手段（４）と、該加工時間が
最小になるような、主軸の加減速時定数及び回転速度を
決定する条件決定手段（５）を有し、 主軸の回転速度及び加減速時定数を決定するように構成
したことを特徴とするタッピング加工制御装置が、 提供される。

〔作用〕

時定数選択手段によって、指令された主軸の回転速度に
応じた加減速時定数が選択され、次にこの条件で加工時
間算定手段によって第１の加工時間が算出される。

次にこれより小の主軸回転数Ｓ及び加減速時定数Ｔを選
び、この条件で第２の加工時間を算出する。

条件決定手段はこの加工時間を比較し、加工時間が短縮
されないときは、最初の条件を採用する。

加工時間が短縮されるときはされらにこれより、小の回
転速度及び加減速時定数を選択して、加工時間を算出し
て比較を繰り返す。

これを繰り返すことにより、加工時間を最小にするよう
な条件を決定することができる。

〔実施例〕

以下本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図に本発明の一実施例のブロック図を示す。

図において、１はパルス分配回路であり、指令値Ｐ（タ
ッピング加工すべきネジのピンチ）、Ｓ（主軸の回転速
度）によって、主軸の回転を行うための出力パルスＰｓ
とＺ軸の送りを制御する出力パルスＰｚを出力する。勿
論ここでは、主軸の回転とＺ軸の移動がネジのリードに
沿って加工を行うように同期すべく、ＰｓとＰｚが計算
される。

即ち、Ｐｓの速度をＶ　５　％　Ｐ　ｚの速度をＶｚと
すると、 Ｖ　５−−−−−−一主軸回転速度Ｓに相当する速度Ｖ
　ｚ　　（ｍｅ／ｗｉｎ　）　　＝　Ｓ　　（ｒｐｍ）
　・Ｐ　　（ｍ）を満足するようにパルス分配される。

２は時定数選択手段であり、本実施例では主軸回転速度
Ｓに対応する時定数Ｔの対応テーブルである時定数テー
ブル３を有し、主軸回転数Ｓが指令されるとこれに対応
して、まず時定数Ｔが選択される。

４は加工時間算出手段であり、与えられた主軸の回転速
度、ピッチ、選択された時定数、タッピングの深さから
加工時間を算出する。次に、時定数テーブル３の１ラン
ク下の条件で加工時間を算出し、回転速度と加減速時定
数が決定されるまで加工時間の算出を行う。

５は時定数決定手段であり、加工算出手段４で算出され
た加工時間を比較し、加工時間がより小さくなるように
、加工時間の算出を続行させるか打ち切るかの判断をお
こない、加工時間が最小になるような回転速度及び加減
速時定数を決定する。

この算出及び決定の詳細については後述する。

決定された回転速度はパルス分配回路１のパルス分配速
度を決定する。加減速時定数はそれぞれ加減速制御回路
に送られる。

１０は主軸モータの加減速制御回路であり、分配パルス
Ｐｓを加減速制御する。このときの時定数は図に示すよ
うにＴである。２０はＺ軸の加減速制御回路であり、Ｚ
軸の分配パルスＰｚを加減速制御し、そのときの加減速
時定数はＴである。

このように、タッピング加工を行うためには主軸及びＺ
軸の加減速時定数は均しくとる必要がある。

加減速制御回路１０で加減速制御された、主軸の出力パ
ルスはエラーカウンタ１１へ送られ、エラーカウンタ１
１をカウントアツプする。エラーカウンタ１１は出力パ
ルスによって、カウントアツプされ後述の帰還パルスに
よってカウントダウンされる。従って、エラーカウンタ
１１の内部には出力パルスと帰還パルスの差分があり、
これを図示されていないＤＡコンバータでアナログ指令
信号に変換し、出力する。アナログ指令信号は主軸ドラ
イブ回路１２に送られ、主軸ドライブ回路１２は主軸モ
ータ１３を回転制御する。主軸モータ１３は主軸１４に
図示されていないギア等で結合されており、これによっ
て、主軸が回転する。

主軸には直結またはギア結合等によって位置検出器１５
が結合されており、主軸の回転に応じて帰還パルスを発
生する。尚、図においては速度帰還ループは省略しであ
る。これらは公知の方法で速度帰還ループを構成してい
る。

一方、加減速制御回路２０で加減速制御された、Ｚ軸の
出力パルスはエラーカウンタ２１へ送られ、エラーカウ
ンタ２１をカウントアツプする。エラーカウンタ２１は
出力パルスによって、カウントアツプされ後述の帰還パ
ルスによってカウントダウンされる。従って、エラーカ
ウンタ２１の内部には出力パルスと帰還パルスの差分が
あり、これを図示されていないＤＡコンバータでアナロ
グ指令信号に変換し、出力する。アナログ指令信号はＺ
軸ドライブ回路２２に送られ、Ｚ軸ドライブ回路２２は
Ｚ軸モータ２３を回転制御する。Ｚ軸モータ２３は図示
されていないＺ軸にギア等で結合されており、これによ
って、Ｚ軸が移動する。Ｚ軸モータには位置検Ｚ器１５
が結合されており、Ｚ軸モータの回転に応じて帰還パル
スを発生する。

尚、図においては速度帰還ループは省略しである。

これらは公知の方法で速度帰還ループを構成している。

次に、加減速時定数の決定の詳細について述べる。第２
図に加減速時定数の決定のフローチャートを示す。図に
おいて、各ステップはＳｌ、Ｓ２、Ｓ３のように表す。

〔Ｓ１〕 時定数選択手段２はまず与えられた主軸の回転速度Ｓか
ら、時定数テーブル３によって該当する時定数Ｔｆｉを
選択する。

〔Ｓ２〕 加工時間算出手段４は、与えられた主軸回転速度Ｓ、時
定数Ｔ１％、ピッチＰ、タッピングの深さから加工時間
ｔ７を算出する。

〔Ｓ３〕 主軸回転数Ｓｎより１ランク下の条件である主軸回転数
５１１−１及び加減速時定数Ｔ、−，を用いて、この場
合の加工時間ｔｎ−１を算出する。

〔Ｓ４〕 時定数決定手段５はこの２つの加工時間を比較し、 １ｎ＞１．、ならば、まだ加工時間は短縮できるので、
Ｓ３へもどり、さらに時定数テーブル３の１ランク下の
主軸回転数８１−２及びＴ７−２を選択し、加工時間Ｌ
ｎ−２を算出して、Ｌｎ−１と比較する。この動作を順
次繰り返して最小加工時間を求める。

ｔ１％＞ｔ、−、でないならＳ５へ行（。

〔Ｓ５〕 これ以上時間を短縮することはできないので、主軸回転
数Ｓ−（Ｓ−＋　、Ｓ−ｇ　）及び加減速時定数Ｔ−（
Ｔｏ−＋　、Ｔ−ｚ　）を決定する。

このようにして、最初選択された加減速時定数において
、最短の加工時間を与える加工条件を決定することがで
きる。

上記の実施例では時定数選択手段２に時定数テーブル３
を使用したが、これにかえて、主軸の回転数をＳとし、
Ｋを定数とし、加減速時定数をＴとしたとき、 Ｔ＝ＫＳ として、加減速時定数を決定する手段を使用することも
できる。

また、比較の対象として、テーブルの１ランク下の回転
速度及び加減速時定数を選択したが、先の条件から一定
数を減算したり、一定の少数を乗算する等の手段で次の
条件を選択することもできる。勿論これらの一定数は回
転速度と加減速時定数にたいして別個の数値を使用する
ことができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明では、回転速度に応じて加減
速時定数を選択し、この状態から加工時間が最小になる
ように、回転速度及び加減速時定数を順次決定するよう
にしたので、最適で最小の加工時間を自動的に選択でき
るタッピング加工制御装置を得ることができる。

第１図は本発明の一実施例のブロック図、第２図は本発
明の一実施例のフローチャート図、第３図（ａ）及び（
ｂ）はタッピングの穴の深さに応じた主軸の加減速の状
態を示す図である。

１・−一−−−−−−−−−−・−パルス分配回路２−
・−−−−−・−・−・時定数選択手段４−・−−−−
一・−・−・−加工時間算出手段５・・・−・−ｍ−−
−・・−・主軸速度決定手段１０−−−−−−−−・−
−−一−・加減速制御回路２０−−−−〜−−・−−−
−−−一加減速制御回路１３・−−−〜−−−−−−・
−主軸モータ２３−・・・−−−−−−・・−２軸モー
タ第２図 （ｂ） 第３図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）主軸の回転とＺ軸の移動とをパルス分配により同
   期させて、タッピング加工を行うタッピング加工制御装
   置において、 主軸速度に対応して時定数を選択する時定数選択手段と
   、 該時定数設定手段によって定められた時定数から加工時
   間を算出する加工時間算出手段と、該加工時間が最小に
   なるような、主軸の加減速時定数及び回転速度を決定す
   る条件決定手段とを有し、 主軸の回転速度及び加減速時定数を決定するように構成
   したことを特徴とするタッピング加工制御装置。
2. （２）前記時定数選択手段は主軸回転速度とこれに対応
   する時定数からなるテーブルを有することを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載のタッピング加工制御装置。
3. （３）前記時定数選択手段は、主軸回転速度をＳ、時定
   数をＴ、Ｋを定数とするときに、 Ｔ＝ＫＳ であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のタ
   ッピング加工制御装置。