JPH0335112A - ねじの有効径誤差測定法並びにｎｃ旋盤のねじ加工法 - 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ＮＣ旋盤で切削したねじを本機に取付けたまま
でピッチ、有効径を測定し、また測定して誤差を補正し
つつねじ加工する方法に関する。

従来の技術 従来一般にＮＣ付に限らず旋盤で切削したねじの精度測
定はねじゲージ、３点ねじマイクロメータ等の計測器具
によって行われていた。

発明が解決しようとする課題 これらの計測器具では作業者により測定値にばらつきが
あって測定精度が安定し難い上、測定時間を要する。ま
たねじによっては本機に取付状態ではねじゲージが使用
できず取外して行わなければならない、またねじゲージ
ではねじに誤差の数値化ができず、３点ねじマイクロメ
ータでも数値化が難しく自動化の障害となっている。

本発明は従来の技術の有するこのような問題点に鑑みな
されたもので、その目的とするところはＮＣ旋盤の機上
で行えるねじ測定法、ねじ誤差を計測して次切削で補正
しつつ加工するねじ加工方法を提供しようとするもので
ある。

課題を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明は、主軸定位置割出
し、ねじ切り起点（δ号発生可能でＸ軸方向にインダク
トシンのような高精度位置検出器を設はタレット刃物台
には２以上の自由度を有するセンサを備えるＮＣ旋盤の
加工ねじの定位置停止した谷にセンサを位置決めしてこ
の位置でのねじ同側の各斜面の２軸方向位置を検出して
単一ピッチ及びピッチ誤差を求める。また同じ谷位置の
任意の両斜面間距離及びその位置の理論上の両斜面間距
離を算出し、両距離の差からＸ軸方向の値を換算して補
正値とし、この補正値を含んでセンサを有効径位置に位
置決めして、この位置での２斜面間距離より有効径との
差を求める。さらに算出したピッチからピッチ誤差を補
正しつつねじ加工をまた有効径誤差を補正しつつねじ加
工するものである。

作用 請求項１では主軸定位置停止のねじの谷にセンサをＸ＠
ｚ軸位軸位置上、センサのタッチ信号でインダクトシン
の値を読み取り、減算してピッチを測定し、請求項２で
は指定ピッチとの差で誤差を特徴する 請求項３では主軸定位置停止したねじの谷位置にＸ軸２
軸位置決めしたセンサの両斜面でのタッチ信号でインダ
クトシンの値を読み取りリード角。

フイーラ径を勘案して２斜面間Ｚ軸方向距離を算出し、
この位置での理論値との差からＸ軸方向のセンサ補正値
を求めセンサを有効径位置に位置決めするときセンサ補
正値で補正し、この位置での面斜面２点間Ｚ軸距離をイ
ンダクトシンの読み取り値からリード角、フイーラ直径
を勘案して求め、１／２ピッチとの差より有効径誤差を
特徴する請求項４では取代を残してねじ加工し請求項２
により求めたピッチ誤差を補正しつつねじ加工をする。

請求項５では請求項３で求めた有効径誤差を補正しつつ
ねじ加工を行う。

実施例 以下第１図〜第３図において説明する６周知のＮＣ旋盤
の主軸台に回転可能に軸承された主軸ｌの先端にはチャ
ック２が固着され、又主軸１にパルス及び起点パルス発
生円板３が固着され、主軸台に設けたパルスジェネレー
タ４よりねじ切り起点信号がＮＣに入力される。さらに
主軸ｌに起点信号の発生する位置の主軸定位置停止用の
定角度検出器５が設けられているが、パルスジェネレー
タ４で代用することもできる０図示しないベンド上を主
軸（Ｚ）方向に移動可能に＊置されたサドル６はモータ
７で回転される送りねじ８により移動されエンコーダ９
からの入力によりＮＣ装置１ｊｌＯで位置決めされる。

サドル６にＸ軸方向に移動可能に載置されたタレット刃
物台１）はモータ１２で回転される送りねじにより移動
されエンコーダ１３からの入力によりＮＣ装置ｌｌで位
置決めされる。

タレット刃物台１）は切削工具Ｔの他に外径ねじ、内径
ねじ用のフイーラを有し少なくとも二次元以上の動作可
能なタッチセンサ１４が取付けられ、その出力はＮＣ装
置ｌｌに入力される。さらに図示しないヘッドの後側に
はＸ軸方向絶対位置検出用のインダクトシンスケール１
５が設けられており、インダクトシンスケール１５から
２軸位置を検出するスライダ１６がサドル６に設けられ
ており、位置検出出力はＮＣ装置１０に入力される。

ＮＣ装置ｌｌには以下の回路が含まれる。

２０は起点信号があるときタッチセンサ１４の信号で出
力されるスライダの読み取り値Ｚｎまたはｚ（＋）、Ｚ
（−）を通過するアンド回路、２１はアンド回路２０か
らのインダクトシンのスライダ１６の読み取り値Ｚｎを
記憶する光値記憶回路、２２は記憶回路に記憶された先
の読み取り値Ｚｎと次に出力された読み取り値Ｚｎ−１
より単一ピッチＰｎまたは見掛けの有効径位置Ｄ’ｏに
おけるねじリード角をθ、タッチセンサのフイーラの直
径をＲとしタッチセンサのフイーラの接触点のＺ位ｊ！
ｆ　Ｚ　ｏ　＋　＋　　Ｚ　ｏ　ｔよりｊｏ　＝　（Ｚ
ｏ＋−２０り　Ｘ　ｆ　　（θ、Ｒ）若しくはＤＸ位置
における接触点Ｚ１．Ｚｔより １＝　（Ｚ＋　−Ｚ！　）　Ｘ　ｒ　（θ、Ｒ）を演算
する演算回路、２３は切削ねじの指定ピッチＰＯと単一
ピッチＰｎとを比較して単一ピッチ誤差すなわち補正僅
ΔＰｎを演算する比較演算回路、２４は主軸１回転毎の
起点信号と補正加工指令または次加工指令があるとき出
力するアンド回路、２５は単一ピッチ補正値ΔＰｎを記
憶し、アンド回路２４の出力のあるとき順次出力する記
憶回路、２６は単一ピッチ補正値ΔＰｎを５段階に評価
し士許容値以内補正なし、士許容値を越える異常値以下
のとき工具補正、異常値を越え±ＮＧのときアラームを
出力する判定回路、２７は補正値±Ｐｎを入力して工具
補正指令を出力するピッチ及び有効径の補正回路である
。さらに有効径補正に必要となる回路として、２８は任
意のＸ軸位置ＤｘにおけるＸ軸方向の２斜面間の理論的
路＠Ｌを演算する理論値演算回路、２９はねじ山の半角
をβとし演算値ｌ及び理論的距離りを入力してＸ軸方向
のセンサ補正値 ΔＸｆ＝　（（Ｌ−ｊり／２）　Ｘ　（（１／ｌａｎ　
β〉Ｘ２＝（Ｌ−１）／ｌａｎ　β、または見掛けの有
効径位置Ｄ’ｏにおけるＸ軸方向の距離ＩＩＯと有効径
位置のＸ軸方向の距離すなわち１／２ピッチＬ。

を入力してＸ軸方向の工具補正値 ΔＸ＝　（（Ｌｏ　−１ｔｏ　）　／２）　Ｘ　（（１
／ｌａｎ　β）Ｘ　２）　＝　（Ｌｏ　−１）ｏ　）　
／ｌａｎ　βを演算するＸ軸方向補正値演算回路、３０
は有効指令値Ｄ’ｏに対するセンサ補正値ΔＸｆを補正
して見掛けの有効径位置Ｄ″Ｏを指令する補正回路であ
る。

第４図のフローチャートにもとづきピッチ計測ねじ加工
を説明する。

ステップＳ１において最終取代を残してねじ切り加工を
中断する。ステップＳ２において主軸を定角度検出器５
の出力により起点信号発生位置に停止させる。ステップ
Ｓ３においてタレント刃物台のタレットに取付けたタッ
チセンサ１４を計測位置（割出す、ステップＳ４におい
て、刃物台１）をＸＨｚ軸制御して起点信号よりｎ回転
の各位ＷＺにタッチセンサのフイーラを位置決めする。

ステップＳ５においてフイーラをねじ左斜面に接触させ
ＯＮ信号を出力させる。ステップＳ６において起点信号
が出力されているのでＯＮ信号の出力時点におけるイン
ダクトシンのスライダ１６よりの読み取り値Ｚｎがアン
ド回路２０を通して光値記憶回路２１に記憶させる。ス
テップＳ７において起点信号よりｎ−ｌ　回転の谷位置
即ち１ピッチ分刃物台１）とともにタッチセンサをｘｍ
ｚ軸制御して移動させる。ステップＳ８においてフイー
ラをねじ左斜面に接触させＯＮ信号を出力させる。

ステップＳ９において起点信号が出力されているのでＯ
Ｎ信号の出力時点におけるインダクトシンのスライダ１
６よりの読み取り値Ｚｎ−，がアンド回路２０を通して
演算回路２２に入力するとともに光値記憶回路２１に新
しく記憶する。ステップ３）０において、演算回路２２
において先の読み取り（ｉＺｎと次の読み取り値Ｚｎ−
１より単一ピッチＰｎ　−Ｚｎ−Ｚｎ−、を算出する。

ステップＳ１）において比較演算回路２３より指定ピッ
チＰ。

と単一ピッチＰｎより単一ピッチ補正値±ΔＰｎ　＝Ｐ
ｎ−Ｐｏを算出する。ステップＳ１２において単一ピッ
チ補正値±ΔＰｎを記憶回路２５に記憶する。ステップ
Ｓ１３において判定回路２６で単一ピッチ補正値±Ｐｎ
が±ＮＧかを判断しＹＥＳであればアラームを出力して
バイト或いは機械の調子を点検する。ＮＯであればステ
ップ３）４において切削ねじ部の全単一ピッチ計測終了
かを判断しＮＣであればステップＳ７に移行する。ＹＥ
Ｓであればステップ３）５において取代を残した分の加
工を指令する。ステップ３）６において判定回路２６に
より単一ピッチの補正必要かを判断し、ＹＥＳであれば
、ステップＳ１）において補正回路２７によりピッチ指
令値に対し単一ピッチ補正値を加減する。ステップ３）
８においてｌピッチ分加工する。ステップＳ１６におい
てＮｏであればステップ３）８に移行し１ピッチ分加工
する。　ステップＳ１９において全ピッチの加工が完了
したかを判断しＮｏであればステップ３）０に移行し、
ＹＥＳであれば、ステップＳ２０においてねじ加工完了
かを判断し、Ｎｏであればステップ３）６に移行する。

ＹＥＳであればねじ切削を終わる。

なお、新しい素材にねじ切り加工をするにはステップＳ
１５より始まる。

またねじピッチ測定はステップＳ２よりステップ３）０
にて実行される。

さらにねじピッチ誤差測定はステップＳ２からステップ
３）１にて実行される。

第５図のフローチャートにもとづいて有効径計測ねじ加
工を説明する。ステップ３３）において数回の取代を残
して加工を中断する。ステップＳ３２においてピッチ補
正加工済かを判断する。

ＮｏであればステップＳ３３においてピッチ補正加工を
行う、すなわち第４図のステップ３）６より始まる加工
を行い、ステップ３３）に移行する。ＹＥＳであればス
テップ３３４において、主軸を起点信号発生位置に停止
させる。ステップＳ３５において、タッチセンサ１４を
割出し計測位置とする。ステップ３３６において刃物台
１）をＸ軸Ｚ軸−制御してタッチセンサ１４のフィーラ
をねじの任意の谷の計測位ＷＺ、Ｄｘに位置決めする。

ステップ３３７において、フイーラをねじの左斜面に接
触させＯＮ信号を出力する。ステップ３３Ｂにおいて起
点信号が出力されているのでＯＮ信号の出力時点におけ
るインダクトシンのスライダ１６よりの読み取り値２．
がアンド回路２゜を通して光値記憶回路２１に記憶され
る。ステップ３３９においてフィーラをねじ右斜面に接
触させＯＮ信号を出力する。ステップ３４０において起
点信号が出力されているのでＯＮ信号の出力時点におけ
るインダクトシンのスライダ１６の読み取り値ｚ嵩がア
ンド回路２０を通して演算回路２２に入力されるととも
に光値記憶回路２１に新しく記憶される。ステップＳ４
１において演算回路２２で記憶されていた光値Ｚ、と入
力されたＺ８にもとづきＤｘ位置におけるねじ山斜面間
の距離ｌを求める。この場合球形のフィーラがねじ斜面
に接触するための換算が必要であり、リード角θ。

フイーラ径Ｒとして ４ｍ　（Ｚ＋　−ｉ　）ｘｆ　　（θ、Ｒ）の関数式に
よる演算が行われる。ステップＳ４２においてフィーラ
のＤｘ位置における２斜面間Ｚ軸方向距離の理論値りが
演算回路２８において算出される。ステップ３４３にお
いて、ねじ山の半角をβとしく　（Ｌ−７）　／２）　
Ｘ　（（１／ｌａｎ　β〉×２−（Ｌ−ｊ）／ｌａｎ　
βよりＸ軸方向のセンサ補正値ΔＸｆが演算回路２９に
おいて算出される。ステップＳ４４において指令される
有効径Ｄｏに対してタッチセンサのフィーラ先端の球中
心Ｘ軸方向位置の補正値すなわちセンサ補正値Ｄｘｆを
有効径指令値補正回路３０で加減算して見掛けの有効径
Ｄ’ｏとする。ステップＳ４５において見掛けの有効径
Ｄ’ｏにタッチセンサ１４を位置決めする。

ステップＳ４６においてフィシをねじ左斜面に接触させ
ＯＮ信号を出力する。ステップ３４７において起点信号
が出力されているので、ＯＮ信号の出力時点におけるイ
ンダクトシンのスライダ１６より読み取り値Ｚｏ＋かア
ンド回路２０を通して光値記憶回路２１に記憶させる。

ステップ３４８フイーラをねじの右斜面に接触させＯＮ
信号を出力する。ステップ３４９において起点信号が出
力されているので、ＯＮ信号の出力時点におけるインダ
クトシンのスライダ１６より読み取り値Ｚｏｚがアンド
回路２０を通して演算回路２２に入力するとともに光値
記憶回路２１に新しく記憶される。

ステップＳ５０において演算回路２２で光値ｚＯ１と入
力されたＺｏｔにもとづきねじのリード角θ。

フイーラの先端の球の直径Ｒを考慮したＸ軸方向路ｉ１
ｆ　１　ｏが算出される。ステップＳ５１においてＸ軸
方向補正値演算回路２９で有効径Ｄｏ位置の理論上の２
軸方向距離すなわち１／２ピフチＬ。

とｌｏとの差のＸ軸方向換算値すなわち工具補正値ΔＸ
−（Ｌｏ　−１）ｏ　）　／ｌａｎ　βを算出する。ス
テップ３５２において工具補正値ΔＸを記憶回路２５に
記憶する。ステップ３５３において判定回路２６で工具
補正値ΔＸが±ＮＧかを判断しＹＥＳであればアラーム
を出力してバイト或いは８Ｉ械の調子を点検する。ＮＯ
であればステップ３５４において同じく判定回路２６で
補正必要かを判断しＹＥＳであればステップＳ５５にお
いてねじ切りバイトのＸ軸指令値に工具補正値ΔＸを加
減算する。ステップＳ５６においてねじ切り加工する。

またステップＳ５４でＮｏであればステップ８５６に移
行してねじ切り加工する。ステップ３５７において所定
深さまで加工完かを判断しＮｏであればステップ３５４
に移行しＹＥＳであればねじ切り完了となる。

ねじの有効径の測定はステップ３３４からステップ３５
１にて実行される。

なおピッチ測定、有効径の測定は切削熱の影響がなくな
ったあとで行うことは勿論である。

効果 上述のように構成したので、本発明は以下の効果を奏す
る。

請求項１．２においては本機でのねじの高精度ピッチ測
定並びに測定が効率的にまた自動で行うことができる。

特に長物、大物ねじの場合に取外し移動などの操作労力
時間がなくなる。

請求項３においては同様に有効径の高精度且つ効率的な
測定、及び自動化ができる。

請求項４．５においては加工時に補正されるのでピッチ
誤差を最小とする高精度の製品を得ることができ且自動
化ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の機械構成の概要を示す図、第２図はね
じのピッチ測定、加工の制御＆ｌｉ図、第３図は有効径
測定、加工の制御線図、第４図はピッチ測定、ねじ加工
流れ図、第５図は有効径測定。 ねじ加工流れ図、第６図はねじピッチ測定説明図、第７
図は有効径測定説明図である。 ！　・ ４　・ ０ ４ １ ３ ６ ８ ９ ０ ・主軸　　３・・起点信号円板 ・パルスジェネレータ　５・・角度検出器・・ＮＣ装置
　１）・・刃物台 ・・タッチセンサ　Ｔ・・ねじ切りバイト・・光値記憶
回路　２２・・演算回路 ・・比較演算回路　２５・・記憶回路 ・・判定回路　　　２７・・補正回路 ・・Ｄｘ位置におけるＺ軸方向１５ｍＩＩの理論値演算
回路 ・・Ｘ軸方向補正値演算回路 ・・有効径指令値補正回路 特許出′願人

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）取付状態にある加工後のねじを定角度停止してね
   じの谷位置にＮＣ制御刃物台に設けられたねじ山位置検
   出器を位置決めし、該検出器の信号にもとづきほぼ有効
   径位置の同側のねじ斜面のＺ軸方向位置を順次検出して
   単一ピッチ或いは累積ピッチを測定することを特徴とす
   るねじピッチ測定法。
2. （２）請求項１で求めた単一ピッチ或いは累積ピッチを
   指定ピッチ或いは指定累積ピッチと比較してピッチ誤差
   を求めることを特徴とするねじピッチ誤差測定法。
3. （３）取付状態にある加工後のねじを定角度停止してね
   じの谷位置にＮＣ制御の刃物台に設けられたねじ山位置
   検出器を位置決めし、ねじの両斜面のＺ軸方向間距離を
   該検出器の信号にもとづき検出演算し、この位置での理
   論的斜面間距離との差をＸ軸方向の値に換算して補正値
   とし、前記検出器を有効径位置に該補正値を含んで位置
   決めし、この位置での両斜面間距離を前記検出器の信号
   にもとづき検出演算し、この値から有効径との差を換算
   することを特徴とするねじの有効径誤差測定法。
4. （４）ＮＣで駆動位置決めされるフイーラを加工された
   ねじの主軸定位置における第１ねじ斜面のほぼ有効径位
   置に当接してそのＺ軸方向位置（Ｚ＿ｎ）を求め、次い
   で１ピッチ隣の第２ねじ斜面の有効径位置に当接してそ
   のＺ軸方向位置（Ｚ＿ｎ＿−＿１）を求め、順次第３，
   第４のねじ山斜面のほぼ有効径位置のＺ軸方向位置を求
   め、前記各位置にもとづきそれぞれの単一ピッチ誤差を
   算出記憶させ、次のねじ切削には対応する位置の前記単
   一ピッチ誤差の補正を行いつつねじ切り加工することを
   特徴とするねじ加工方法。
5. （５）請求項４でねじピッチ誤差を補正したねじを主軸
   定位置においてねじの右斜面左斜面に前記フイーラを当
   接して接触２点間距離（ｌ）を求め、このフイーラの位
   置における理論上の２点間距離Ｌを求め、Ｌとｌの差か
   らフイーラのＸ軸補正値（ΔＸｆ）を求め、さらに理論
   上の有効径（Ｄ＿ｏ）に前記補正値（ΔＸｆ）分補正し
   てフイーラを位置決めし、前記右斜面、左斜面の接触２
   点間の距離（ｌ＿ｏ）を求め、１／２ピッチＬ＿ｏとｌ
   ＿ｏとの差から工具のＸ軸補正値（ΔＸ）を求め、ΔＸ
   の工具補正を行ってねじ切り加工を行うことを特徴とす
   るＮＣ旋盤のねじ加工法。