JPH07112646B2 - ねじ加工装置 - Google Patents

ねじ加工装置

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JPH07112646B2
JPH07112646B2 JP62080524A JP8052487A JPH07112646B2 JP H07112646 B2 JPH07112646 B2 JP H07112646B2 JP 62080524 A JP62080524 A JP 62080524A JP 8052487 A JP8052487 A JP 8052487A JP H07112646 B2 JPH07112646 B2 JP H07112646B2
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Description

【発明の詳細な説明】 「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に関する。
「従来の技術」 従来、NC装置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、加工しようとするねじのピッチに合わ
せて送り指令と回転指令とをNC装置内で生成するのみで
行い、送りモータと主軸回転モータとはそれぞれ独立の
サーボ系として制御されていた。そして、回転モータの
反転時などに生ずる送り量と回転量とのずれは、タップ
工具と主軸との間にタッパーを介在させ、そのタッパー
の機械的な伸縮により吸収していた。このため、ねじ加
工の速度がタッパーの性能により制限されたり、タッパ
ーの伸縮による力のためねじの精度が低下したりすると
いう問題点があった。
そこで、主軸の実際の回転量を検出し、その検出された
回転量に従って送りモータを駆動するもの(特開昭56−
33249号)とか、実際の送り量を検出し、その送り量に
従って回転モータを駆動するもの(特開昭60−155319
号)など、送りモータと回転モータとを同期させて制御
する装置が提案されている。これらの装置は送りと回転
との同期精度が高いため、ほとんどの場合タッパーを用
いることなくねじ加工を行うことができる。
「発明が解決しようとする問題点」 しかしながら、近年、加工時間の短縮化がさらに要請さ
れ、ねじ加工においてもタップ工具の限界に近い高速加
工が行なわれる場合がある。このような場合、たとえば
送り量に従って回転モータを駆動する従来の装置では、
送り軸が実際に移動したことを検出した後に回転モータ
への指令が出るため、追従遅れを生じ、ねじ加工精度の
向上に限界を生ずるという問題点があった。特に、ねじ
加工深さの浅い加工、又は工具を小さなステップ幅でス
テップさせながら行う加工では、送り及び回転の速度が
一定になる以前の過渡状態における加工が多くなるた
め、追従遅れによる誤差が大きな問題点になる。
本発明は上記の問題点を解決するためなされたものであ
り、送り軸に対する主軸回転の追従性を向上させ、タッ
プ工具の限界に近いような高速タップ加工時において
も、精度の高いねじ加工を行うことができるねじ加工装
置を提供することを目的とする。
「問題点を解決するための手段」 前記目的を達するためになされた本発明のねじ加工装置
は、 主軸の回転位置を検出する回転位置検出手段と、機械の
送り位置を検出する送り位置検出手段とを備え、主軸を
回転する回転モータと送りを駆動する送りモータとを同
期運転してタッピング加工動作を行うねじ加工装置にお
いて、 送り指令値と検出された機械の送り位置との送り偏差を
演算する送り偏差演算手段と、その送り偏差に従って、
送りモータを駆動する送り駆動手段と、前記送り偏差と
ねじピッチとに基づいて、前記回転モータの速度を指令
するための回転指令値を演算する回転指令値演算手段
と、検出された機械の送り位置とねじピッチとに基づい
て、前記主軸の回転位置と比較するための回転補正値を
演算する回転補正値演算手段と、その回転補正値と検出
された主軸の回転位置との回転偏差を演算する回転偏差
演算手段と、その回転偏差により前記回転指令値を補正
する補正手段と、その補正手段により補正された回転指
令値に従って回転モータを駆動する回転駆動手段とを備
えることを特徴としている。
「作用」 このように構成された本発明では、送り偏差演算手段
は、送り指令値と、送り位置検出手段にて検出された機
械の送り位置との送り偏差を演算する。すると、送り駆
動手段は、その送り偏差に従って、送りモータを駆動す
る。すなわち、送りモータは、前記送り位置によるフィ
ードバック制御をかけられ、前記送り指令値により独立
して制御される。
一方、回転モータは、次のように、送りモータに同期す
るよう制御される。すなわち、回転指令値演算手段は、
前記送り偏差とねじピッチとに基づいて、前記回転モー
タの速度を指令するための回転指令値を演算する。回転
補正値演算手段は、前記送り位置検出手段にて検出され
た機械の送り位置とねじピッチとに基づいて、前記主軸
の回転位置と比較するための回転補正値を演算し、回転
偏差演算手段は、その回転補正値と検出された主軸の回
転位置との回転偏差を演算する。すると、補正手段は、
その回転偏差により前記回転指令値を補正し、回転駆動
手段は、その補正手段により補正された回転指令値に従
って回転モータを駆動する。
このように、本発明では、送り偏差に基づいて回転モー
タの速度を指令するための回転指令値を演算している。
この送り偏差は、送りモータの制御量を決定する値であ
るから、この値に基づいて、これからの送り位置の変化
を予測することができる。本発明では、回転モータをこ
の送り偏差に基づいて制御しているので、回転位置の送
り位置に対する追従性がきわめて向上する。
また、前記回転指令値は、実際に検出された送り位置お
よび回転位置によって補正されるので、回転位置と送り
位置との間に定常的な誤差が生じるのが防止され、回転
位置の制御精度が向上する。
「実施例」 本発明の実施例について図面に従って具体的に説明す
る。
第1図は本発明に係るねじ加工装置を示すブロック図で
ある。
ねじ加工装置の機械本体1はた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。
主軸ヘッド5には主軸11が回転自在に軸支され、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。パルスゼネレータ14は主軸11の回転位置を検出
する回転位置検出手段をなす。
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
なく直接取付けられ、下孔16の明けられた被加工物17に
ねじ加工を施す。
主軸ヘッド5を上下する送り系(Z軸と称する)の制御
回路について説明する。
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パルスとして、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。上記の送り系(Z軸)の制御回路は通常
の送り制御に用いられる回路構成と同じである。
次に、主軸11を回転制御する回転系(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からのデータではなく、送り偏差カウンタ
23からの送り偏差E(Z)に基づいて演算され制御され
る。
送り偏差カウンタ23からの送り偏差E(Z)は回転指令
値演算器25に入力される。回転指令値演算器25では予か
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
れるねじ加工のねじピッチPとボールねじ6のリードL
とから、送り偏差E(Z)をL/P倍し、送り偏差E
(Z)に相当する回転指令値R=E(Z)・L/Pを演算
する。そして、この回転指令値Rを加算器26を経由して
回転サーボアンプ27に出力する。回転指令値Rは送り偏
差E(Z)、即ち、送りサーボアンプ24への速度指令値
に相当するものとされるから、この回転指令値Rは主軸
ヘッド5の移動を予測したものとなる。
加算器26では回転指令値Rの補正が行なわれる。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28に入力される。一
方、送り位置zを検出するパルスゼネレータ9からのパ
ルスは回転補正値演算器29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、送り位置zに相当する回転補正値r(z)を演算
して(すなわち、回転補正値r(z)=z・L/P)回転
偏差カウンタ28に出力する。回転偏差カウンタ28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26に出力する。加算器26
では、回転指令値演算器25からの回転指令値R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)=R+E(r)を回転サーボアンプ27に出力す
る。
回転サーボアンプ27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。
上記の制御回路は、サーボアンプ24,27を除き、ディジ
タル演算を行う回路であり、演算器22、偏差カウンタ2
3,28、回転指令値演算器25,回転補正値演算器29、加算
器26等は、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。
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、ねじ加工が行な
われる。
本実施例は、送り偏差E(Z)を基礎にして、回転モー
タ12を同期運転するものであるから、送り量zを基礎に
して同期運転を行う従来の装置に比べて、過渡的な追従
遅れを大幅に減少させることができた。
たとえば、径6mm、ピッチ1.0(M6,P1.0)、タップ深さ1
2mmのねじ加工を3000rpmという高速回転で行った場合の
実験結果によれば、ねじの回転位置を基礎としたねじの
送り方向(Z軸)の進み遅れの誤差を、従来の装置に対
して本実施例装置では、約25%減少させることができ
た。
なお、前記実施例において、偏差カウンタ23が送り偏差
演算手段に、送りサーボアンプ24が送り駆動手段に、回
転指令値演算器25が回転指令値演算手段に、回転補正値
演算器29が回転補正値演算手段に、偏差カウンタ28が回
転偏差演算手段に、加算器26が補正手段に、それぞれ相
当する。
「発明の効果」 以上詳述したように、本発明のねじ加工装置では、送り
偏差に基づいて回転指令値を演算し、その回転指令値に
基づき回転モータを制御しているので、回転位置の送り
位置に対する追従性をきわめて良好に向上させることが
できる。また、前記回転指令値は、実際に検出された送
り位置および回転位置によって補正されるので、回転位
置と送り位置との間に定常的な誤差が生じるのを防止し
て、回転位置の制御精度を向上させることができる。
従って、本発明では、高速の加工時においても回転位置
の送り位置に対する追従性がよく、精度の高いねじ加工
を行うことができるといった効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係るねじ加工装置の制御回路を示すブ
ロック図である。 3……コラム、5……主軸ヘッド、7……送りモータ、
9……パルスゼネレータ(送り位置検出手段)、11……
主軸、12……回転モータ、14……パルスゼネレータ(回
転位置検出手段)、24……送りサーボアンプ、25……回
転指令値演算器、26……加算器(補正手段)、27……回
転サーボアンプ、29……回転補正値演算器。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】主軸の回転位置を検出する回転位置検出手
    段と、機械の送り位置を検出する送り位置検出手段とを
    備え、主軸を回転する回転モータと送りを駆動する送り
    モータとを同期運転してタッピング加工動作を行うねじ
    加工装置において、 送り指令値と検出された機械の送り位置との送り偏差を
    演算する送り偏差演算手段と、 その送り偏差に従って、送りモータを駆動する送り駆動
    手段と、 前記送り偏差とねじピッチとに基づいて、前記回転モー
    タの速度を指令するための回転指令値を演算する回転指
    令値演算手段と、 検出された機械の送り位置とねじピッチとに基づいて、
    前記主軸の回転位置と比較するための回転補正値を演算
    する回転補正値演算手段と、 その回転補正値と検出された主軸の回転位置との回転偏
    差を演算する回転偏差演算手段と、 その回転偏差により前記回転指令値を補正する補正手段
    と、 その補正手段により補正された回転指令値に従って回転
    モータを駆動する回転駆動手段と を備えることを特徴とするねじ加工装置。
JP62080524A 1987-03-31 1987-03-31 ねじ加工装置 Expired - Fee Related JPH07112646B2 (ja)

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US07/174,508 US4879660A (en) 1987-03-31 1988-03-28 Thread cutting machine with synchronized feed and rotation motors
DE3811183A DE3811183C2 (de) 1987-03-31 1988-03-31 Gewindeschneidmaschine

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