JPS6399114A - ポリゴン加工制御装置 - 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 本発明は旋盤等の切削加工によって多角形の成形品を成
形するポリゴン加工制御装置に関する。

従来の技術 ボルトやネジ等の頭部の六角形の四角形など多角形の成
形品を製造する揚台は従来、１２加工やフライス盤によ
って切削していた。

フライス盤で例えば六角形の形状を切削する場合、フラ
イス盤でワークを６０度毎回転させて一面毎に切削した
り、又は一定間隔をあけたフライス盤間にワークを通し
２面を切削し、次に６０ｒ！ｊ回転させて次の２而を切
削する等の作業によって六角形の形状を切削していた。

発明が解決しようとする問題点 しかし、フライス盤で多角形の形状の製品を製造する場
合、上述のように、３人の時間と駆動を必要とし、さら
に高価なフライス盤を使用せねばならないという欠点が
あった。

一方、ボルトの頭等、必ずしも正確な六角形の形状を必
要とせず、略多角形の形状でよい製品の場合がある。そ
こで、本発明の目的は、正確４１多角形ではないが略多
角形の形状のより品を切削加工できるポリゴン加工制御
装置を促供することにある。

問題点を解決するための手段 第１図は本発明が上記問題点を解決するために採用した
手段のブロック図であって、本発明は、ワーク１が取付
けられた主＠２を回転させる主軸回転駆動手段３と、１
以上の刃物が所定間隔で取付けられた工具４の工具＠５
を回転させる工具軸回転駆動手段６と、上記工具＠５を
主軸方向に移動させる工具軸送り手段７と、上記主＠２
の回転速度に対し設定された比率の回転速度で上記工具
軸回転駆動手段６を駆動制御する回転速度制御手段８ど
、上記工具軸送り手段６を制御し設定送り速度で設定車
工具軸５を送る送り制御手段９とを設けることによって
ワーク１と工具４を同期して回転させることによって略
多角形形状の製品を製造するようにしたものである。

作　　用 第２図〜第４図は、本発明の詳細な説明する説明図で、
１はワークでその回転中心、即ち主軸２の中心があると
する。そして、該中心ＱＯよりａ離れた位置に回転中心
から刃物Ｐの先端までの距離がｂの工具４の回転中心、
即ち工具軸５の回転中心があるとする。そして、ワーク
１は角速度αで回転し工具４は角速度βで、第２図に示
すように互いに逆方向に回転するものとする。そして、
工具４の刃物Ｐの先端がワーク１の回転中心ＱＯと刃物
４の回転中心Ｑ１の線上にある位置から各々回転を開始
したと考える。

今、ワーク１の回転が停止していると考え、工具のみが
回転しているとすると刃物Ｐの先端の軌跡は回転中心Ｑ
１を中心に円運動を行い縦軸をＹ、横軸をＸとすると先
端Ｐ（ｘ’　、ｙ’　）はｘ’＝ｂｃｏｓβｔ　　　　
　　　　・・・・・・（１）ｙ’　−ｂｓｉｎ　ｆ３　
ｔ　　　　　　　　　−−−−−・（２）なる円運動を
行うこととなる。

一方、ワーク１も角速度αで回転していることから工具
４の回転中心Ｑ１に対し、ワーク１の周面位置が変わる
ことを意味するが、このことは相対的に、ワーク１を固
定し、工具４の回転中心Ｑ１がワーク１の回転中心ＱＯ
と工具４の回転中心０１間の距１１１［ａを半径としワ
ーク１の回転中心を中心として、角速度αで回転してい
ることと害しい。

そこで、この工具４の回転中心Ｑ１はワーク１の中心回
転ＱＯを原点として次式で示す円運動を行うこととなる
。

ｘｏ　＝ａｃｏｓ　ａｔ　　　　　　　　　−（３）ｙ
Ｏ＝ａｓｉｎ　ａｔ　　　　　　　　　・＝−（４）そ
の結果、ワーク１が回転しているときのワーク１上にお
ける刃物Ｐの先端の位置は上記第１式。

第２式と第３式、第４式を合成したものとなるが、今、
回転を開始してｔ秒経過した時点での刃物Ｐの先端のワ
ーク１の中心回転ＱＯを原点とした座標位置（ｘ、ｙ）
を求めると次の第５式、第６式のようになる。

ｘ＝ａｃｏｓ　ａｔ−ｂｃｏｓ　　（β−α）ｔ−（５
）ｙ＝ａｓｉｎ　αｔ＋ｂｓｉｎ　　（β−ａ＞ｔ−＜
６＞ワーク１と工具４の回転比を１＝２、叩らβ＝２α
とすると上記第５．６式は ｘ＝ａｃｏｓ　αｔ−ｂｃｏｓ　ａｔ ＝　（ａ−ｂ）ｃｏｓ　ａｔ　　　　　　・−・−・（
７）ｙ＝ａｓｉｎ　αｔ＋ｂｓｉｎ　αｔ ＝　　（ａ＋　　ｂ　　）　　ｓｉｎ　　ａ　　ｔ　　
　　　　　　　　　　　　・−・・・・　Ｃ８）となる
。この第７，８式は楕円の式であり、刃物Ｐの先端Ｐは
長径（ａ＋ｂ）、短径（ａ−ｂ）の楕円を描くことを意
味する。その結果、第３図に示すように刃物Ｐ１の先端
は符号２０で示す楕円の軌跡を描きワーク１に略長方形
の形状を切削することとなる。又、第３図に示すように
工具４に１８０度位相のずれた刃物Ｐ２を取付けられた
とすると、ワーク１と工具４が回転し、工具が１８０度
回転して刃物Ｐ２が第３図の刃物Ｐ１の位置に来たとき
、ワーク１は９０度回転することを意味するから、刃物
Ｐ２は刃物Ｐ１の軌跡２０と９０度位相のずれた軌跡２
１を通ることとなり、第３図に示すように略四角形の形
状にワーク１を切削することとなる。

なお、刃物Ｐ２の軌跡は刃物Ｐ１に対し１８０反位相が
ずれていることから、第５，６式を求める際第２図のβ
ｔの代りに（βを一π）を導入すればよいことを意味し
、その結果、第５．６式はｘ＝ａｃｏｓ　αｔ−ｂｃｏ
ｓ　　（βｔ−ｙｒ−ｃｒｔ）・・・・・・（９） ｙ＝　ａｓｉｎ　ａ　ｔ　十ｂｓｉｎ　（βｔ−π−α
ｔ）・・・・・・（１０） となり、その結果 ｘ＝ａｃｏｓ　αｔ＋ｂｃｏｓ　　（β−α）　ｔ　・
−−−−・（１１）ｙ＝ａｓｉｎ　αｔ−ｂｓｉｎ　　
（β−ａ　）　ｔ−・−（１２）β−２αとすると ｘ＝ａｃｏｓ　αｔ＋ｂｃｏｓ　αｔ ＝　（ａ　−１−ｂ　）　ｃｏｓ　ａ　ｔ　　　　　　
　−−−・−（１３）ｙ＝　ａｓｉｎ　ａ　ｔ　−ｂｓ
ｉｎαｔ＝　（ａ−ｂ）　ｓｉｎ　ｃＸｔ　　　　　　
　・−・−（１４）この第１３．１４式はＸ軸方向に長
軸径（ａ＋ｂ）、ｙ軸方向に短軸径（ａ−ｂ）の第３図
に示す楕円軌跡２１となる。

同様に１２０度位反位相らして刃物Ｐ１．Ｐ２゜Ｐ３が
取付けられた工具４を用い、ワーク１と工具４の回転比
を１：２（β−２α）とすると、第４図に示したような
略六角形の形状を切削できることとなる。このＪ：うに
、工具４の刃物の数を増加づることにより多角形の形状
を切削でき、又、ワーク１と工具４の回転比を１＝２か
ら異なる比に変えれば種々な形状の加工が可能となる。

そこで、本発明は、主軸回転駆動手段３でワーク１が取
付けられる回転される主軸２の回転速度に対し、工具４
が取イ」けられる工具軸５を回転制御手段８によって設
定比率で回転するよう工具軸回転駆動手段６を駆動制御
し、ワーク１と工具４を同期して設定比率で回転させな
がら工具軸送り手段９で工具４をワーク１に設定送り速
度で設定通送ることによって、ワーク１を多角形の形状
に切削するものである。

実施例 第５図は、本発明の一実施例のブロック図で、３０はコ
ンピユークー内蔵の数値制御２Ｉｌ装置（以下ＣＮＣと
いう）で、マイクロコンピュータ（以下ＣＰＵという）
３１にバス３２で以下の要素３３〜４１がバス接続され
ている。３３は管理プログラム等を記憶するＲＯＭ、３
４はデータの一時記憶等に利用されるＲＡＭ、３５は各
種設定値やＮＯ加ニブログラム等を記憶する不揮発性メ
モリ、３６はＮＣテープ４９よりＮＧ加ニブログラムを
読取るテープリーダ、３７は手動データ入力装置である
。

３８は主軸インターフェイスで、該主軸インターフェイ
ス３８には主軸制御回路４２が接続され、該主軸制御回
路４２は主軸モータ４５を駆動し、該主軸モータ４５に
連結された主軸２を回転させ、主４４１２に取付けられ
たワーク１を回転させる。又、４６はエンコーダで主軸
モータ４５の回転を検出し主軸制御回路４２にフィード
バックし、主軸制御回路４２は主軸２を設定速度で回転
するよう制御する。さらに、エンコーダ４６の検出信号
はカウンタ３９に入力され、ＣＰＵ３１によって該カウ
ンタ３９の値が一定周期毎に読まれ、主軸の回転速度を
検出するようになっている。４’０．４１はサーボイン
ターフェイスで、サーボインターフェイス４０には工具
＠５を回転させるための４ノーボモータ４７を駆動制御
する工具軸回転サーボ回路４３が接続され、又、サーボ
インターフェイス４１には工具軸をＸ軸、即ち、主軸方
向に軸送りするためのサーボモータ４８を駆動する軸送
りサーボ回路４４が接続されている。なお、図示してい
ないがサーボモータ４７．４８にはエンコーダが設けら
れ、各々のサーボモ〜り４７．４８の回転位置を検出し
て各サーボ回路４３．４４にフィードバックし、工具軸
を指令速度で回転及び送りを行うようになっている。又
、４は工具＠５に取付けられた工具で、前述したように
１以上の刃物が所定間隔で取付けられている。

以上のような構成においで、ポリゴン加工を行う場合に
は、製作しようとする形状に合わせて工具４を選択し工
具軸５に取付ける。例えば、第４図に示ずような六角形
状に加工を行う場合には１２０度毎位相のずれた位置に
刃物が取付けられた工具４を工具軸に取付ける。一方、
ＮＣテープ４つ又は不揮発性メモリ３５には例えば次の
ようなポリゴンＮＣ加ニブログラムを記憶させておく。

Ｓ・・・・・・・・・・・・；　　　　　　　　　　・
・・・・・（イ）Ｇ５１．２Ｐ・・・Ｑ・・・；　　　
　　・・・・・・（ロ）Ｘ・・・・・・・・・・・・　
Ｆ・・・：　　　　　　　・・・・・・（ハ）Ｘ・・・
・・・・・・・・・；　　　　　　　　　　・・・・・
・（ニ）Ｇ５０．２：　　　　　　　　　　・・・・・
・（ホ）上記プログラムにおいて、ブロック（イ）は主
軸速度の指令であり例えば主軸の回転速度を例えば２０
００等を記憶させておく。ブロック（ロ）のＧ５１．２
はポリゴン加工指令コードであり、Ｐ、Ｑは主軸２と工
具軸５の回転比を入力するもので、第４図のようにワー
ク１を六角形状に加工する場合はＧ５１．２　　Ｐ２Ｏ
３：とプログラムされる。

上記ブロック（ハ）は工具軸の送り岱と送り速度であり
、Ｘの次に送り１を１、Ｆの次に送り速度を入れるもの
である。又、ブロック（ニ）は加工終了後工具軸５の復
旧する位置であり、（ホ）は該ポリゴン加工終了コード
である。

ぞこで、ＣＰ　ｔＪ　３１が以上のような加ニブログラ
ムを読込むと、まず、主軸インターフェイス３８、主軸
制御回路４２を介して主軸モータ４５を上記（イ）の式
のＳで設定された速度で主軸を回転させる。次に、Ｇ５
１．２のコードとＰ、Ｑの値を読み、このＰ、Ｑで設定
された回転比になるように、ザーポインターフエイス４
０、工具軸回転サーボ回路４３を介してサーボモータ４
７を駆動する。今、Ｐｌ、Ｇ２と設定されているとする
と、主軸の回転に対し工具軸は２倍の速度で回転するこ
ととなる。即ち前）ホしたβ−２αとなる。

次にＣＰＵ３１は（ハ）のブ［」ツクを読みＸ＠、即ら
工具＠５をＸで設定された得だけＦで設定された送り速
度で移動させワーク１を工具４によって切削加工を開始
する。そして、設定移動量だけ移動し、（ハ）のブロッ
クが終了すると（ニ）のブロックにより工具軸を加工開
始位置へ復帰させ、次の（ホ）のブロックでポリゴン加
工終了コードＧ５０．２を読むと、ポリゴン加工を終了
し、次の処理へ移行する。

以上の動作を行うことによって、主軸と工具軸の回転比
（Ｐ、Ｑ）が１：２に設定され、工具に第３図に示すよ
うに１８０度位相がずれて刃物が配置されていれば略四
角形の形状の加工物が得られ、又第４図に示すように１
２０毎位相がずれて刃物が配量されていれば、略六角形
の形状の加工物を得ることができる。又、９０度毎位相
がずれて刃物が配置されていれば、略へ角形の加工物を
得ることができる。

発明の効果 以上）ホべたように、本発明は、任意の多角形を簡単に
製作することができ、ボルトやネジの頭部はもちろんワ
ークの軸方向における任意の位置に多角形形状を加工製
造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明が従来技術の問題点を解決するために
採用した手段のブロック図、第２図に本発明の原理説明
図、第３図は本発明により四角形状にワークを切削加工
する場合の原理説明図、第４図は本発明により六角形状
にワークを切削加工する原理説明図、第５図は本発明の
一実施例のブロック図である。 １・・・ワーク、２・・・主軸、４・・・工具、ｐ、ｐ
ｉ。 Ｐ２．Ｐ３・・・刃物、２０．２１．２２・・・刃物の
先端軌跡、３０・・・ＣＮＣ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ワークが取付けられた主軸を回転させる主軸回転
   駆動手段と、１以上の刃物が所定間隔で取付けられた工
   具の工具軸を回転させる工具軸回転駆動手段と、上記工
   具軸を主軸方向に移動させる工具軸送り手段と、上記主
   軸の回転速度に対し設定された比率の回転速度で上記工
   具軸回転駆動手段を駆動制御する回転速度制御手段と、
   上記工具軸送り手段を制御し設定送り速度で設定量工具
   軸を送る送り制御手段とを有することを特徴とするポリ
   ゴン加工制御装置。
2. （２）上記工具軸は主軸の回転速度に対し２倍の回転速
   度に上記比率が設定されている特許請求の範囲第１項記
   載のポリゴン制御加工装置。