(57)【要約】主軸速度を可変にしても、ネジ山を傷めたり、ネジの寸法精度を低下させたりすることがないよう、主軸の回転に同期して刃物またはワークを送り軸方向に移動させてネジ切り加工を行うネジ切り制御装置において、ネジ切り演算部３と主軸角度演算部４とを設け、送り軸のサーボ軸加速時定数に基づいてネジ切り開始タイミングを変更するようにした。
2004087359.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主軸の回転に同期して刃物またはワークを送り軸方向に移動させてネジ切り加工を行うネジ切り制御方法において、少なくとも送り軸のサーボ軸加速時定数に基づいてネジ切り開始タイミングを変更することを特徴とするネジ切り制御方法。
【請求項２】
主軸の回転に同期して刃物またはワークを送り軸方向に移動させてネジ切り加工を行うネジ切り制御方法において、少なくとも送り軸のサーボ軸加速時定数及び機械的誤差に基づいてネジ切り開始タイミングを変更することを特徴とするネジ切り制御方法。
【請求項３】
主軸の回転に同期して刃物またはワークを送り軸方向に移動させてネジ切り加工を行うネジ切り制御装置において、送り軸のサーボ軸加速時定数に基づいてネジ切り開始タイミングを変更する手段を備えてなるネジ切り制御装置。
【請求項４】
主軸の回転に同期して刃物またはワークを送り軸方向に移動させてネジ切り加工を行うネジ切り制御装置において、送り軸のサーボ軸加速時定数及び機械的誤差に基づいてネジ切り開始タイミングを変更する手段を備えてなるネジ切り制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明はネジ切り制御方法及びその装置に係り、特に数値制御（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  Ｃｏｎｔｒｏｌ；以下ＮＣという）装置等により制御される工作機械のネジ切り制御に関するものである。
【背景技術】  ＮＣ装置を用いたネジ切り加工は、周知のとおり、ネジワークを主軸に設けられたチャックにて保持するとともに、主軸を回転させてネジワークを回転させ、且つ送りサーボモータで駆動されるサーボ軸にて移動させられる刃物（バイト）を、主軸の回転と同期するように軸線方向（Ｚ軸方向）に移動させることにより行うが、主軸の回転と刃物のＺ軸方向移動との間に同期がとれていないと、ネジの寸法精度が低下したり、或いは仕上げ加工により二重ネジが形成されたり、ネジ山が傷められたりする。
このため、ネジ切り加工は、例えば主軸の１回転毎に発生する１回転信号に基づいて刃物をＺ軸方向に移動開始するとともに、主軸の回転と刃物の送りを同期させる必要がある。
また、例えば荒加工から仕上げ加工に移行する際、主軸の回転速度が所定倍された場合、主軸の回転と刃物の送りを同期させるため刃物の送り速度も所定倍されるが、この時、荒加工時における刃物の送り速度（低速）のサーボ遅れと、仕上げ加工時における刃物の送り速度（高速）のサーボ遅れに差が生じ、ネジ位相ズレが生じる。
このため、特開昭５８−１７７２５２号公報には、仕上げ加工時の送りモータの実速度がｆＬ（仕上げ時の送り速度）に到達するまでのサーボ遅れ量がｄＬ（＝ｆＬ／ｋ、ｋ：サーボ系のゲイン）、主軸回転速度がθＬとなるとき、仕上げ加工前の刃物停止位置を、ワークより前記ｄＬだけ離すことにより、１回転信号発生後回転角θＬにおいて一定速度ｆＬに到達し、回転角度θＬから一定速度ｆＬでネジ切りが開始され、また荒加工の送りモータの実速度がｆｓ（荒加工時の送り速度、ｆｓ＜ｆＬ）に到達するまでのサーボ遅れ量がｄｓ（＝ｆｓ／ｋ、ｋ：サーボ系のゲイン）、主軸回転速度がθｓとなるとき、荒加工前の刃物停止位置を、ワークより前記ｄｓだけ離すことにより、１回転信号発生後回転角θＬにおいて一定速度ｆｓに到達し、回転角度θＬから一定速度ｆｓでネジ切りが開始されるものが開示されている。
また、前記の考え方を用いて、ネジ切り開始前の刃物停止位置を、仕上げ加工時及び荒加工時とも同一位置としても、主軸の１回転信号の発生位置を制御することにより、仕上げ加工の時、回転角度θＬから一定速度ｆＬでネジ切りが開始され、また荒仕上げ加工の時、回転角度θＬから一定速度ｆｓでネジ切りが開始されるものが開示されている。
即ち、特開昭５８−１７７２５２号公報には、サーボ遅れ量を考慮することにより、送りモータの回転速度を可変にしても、ネジ位相ズレを防止する技術が開示されている。
また、ネジの再加工に関する先行技術として、特開昭６２−９９０２０号公報に開示されている技術がある。
この技術は、ネジを再加工する際に、ネジ取り付け時に発生するネジ部のネジ溝の位相ズレ量を測定するとともに、数値制御工作機械のサーボ系の遅れ量と、数値制御装置の演算遅れ時間（主軸回転数のパルスデータの検出から演算完了までの遅れ量）とを演算して求め、前記位相ズレ、上記演算されたサーボ系の遅れ及び上記演算された演算遅れ時間に基づいて位相ズレ量を求め、この位相ズレ量に基づいて上記ネジ部の位相を合わせて上記ネジ部を再加工するものである。
なお、前記位相ズレ量は、ワークの再取り付けで発生するネジ部の位相ズレ量δｉ（ｍｍ）、サーボ系の遅れ量ＳＤ（ｍｍ）、及び主軸回転数のパルスデータの検出から演算完了までの遅れ量Ｓｌ、サーボの送り速度Ｆから、以下のように真の位相ズレ量δｔを求める。
δｔ＝（δｉ＋Ｓｌ＋ＳＤ）／Ｆの剰余
ここで、Ｆは以下のようにもとまる。
Ｆ＝ネジピッチ指令×主軸回転数
特開昭６２−９９０２０号公報には以上のような技術が開示されている。
ところで、従来のもの（特開昭５８−１７７２５２号公報に開示の技術）では、前述したように、ネジ位相ズレを防止するためサーボ系の遅れしか考慮されておらず、今なおネジ位相ズレが発生すると言う問題点があった。
因みに前記従来のもの（特開昭５８−１７７２５２号公報に開示の技術）は、サーボ系の遅れしか考慮されていないので、サーボ送り速度Ａの時（ネジ仕上げ加工時）とサーボ送り速度Ｂの時（ネジ荒加工時）とで加速時定数が同じである場合、第６図に示すように、サーボ送り速度Ａの時（ネジ仕上げ加工時）とサーボ送り速度Ｂの時（ネジ荒加工時）とで、加減速時定数によるネジ位相ズレが生じた。
また、特開昭６２−９９０２０号公報に開示されているネジの再加工の技術においても、ワークの再取り付けで発生するネジ部の位相ズレ量、サーボ系の遅れ量、及び主軸回転数のパルスデータの検出から演算完了までの遅れ量しか考慮されていないので、第７図に示すように、加減速時定数によるネジ位相ズレ４４が生じた。
なお、第７図は、直線型の加減速パターンの例で、４１はプログラムによって指令されたステップ上の指令送り速度パターン、４２は指令に対して、時定数Ｔｃで加減速させたサーボへの出力速度パターン、４３はサーボの応答遅れ後におけるサーボの動作速度パターン、４５はサーボ応答遅れによる位相ズレ量、４４は加減速時定数によるネジ位相ズレ量である。
【発明の開示】
本発明は上記のような問題点を解決するためのもので、（荒加工と仕上げ加工等の場合において）送り軸の送り速度が変化しても、また一度機械より取り外したネジワークを再度機械にセットしてネジ加工したり、他の機械でネジの再仕上げを行ったりする場合においても、ネジ切り加工精度を向上できるネジ切り制御方法及びその装置を得ることを目的とする。
このため本発明のねじ切り制御方法は、少なくとも送り軸のサーボ軸加速時定数に基づいてネジ切り開始タイミングを変更するものである。
また、本発明のねじ切り制御装置は、送り軸のサーボ軸加速時定数に基づいてネジ切り開始タイミングを変更する手段を備える構成としたものである。
このため、送り軸の送り速度が変化しても、また一度機械より取り外したネジワークを再度機械にセットしてネジ加工したり、他の機械でネジの再仕上げを行ったりする場合（前回加工した機械とは違うゲイン・時定数等の機械特性の場合）においても、サーボ軸加速時定数に基づく誤差を補正できるので、ネジ切り加工精度を向上できる。
また、本発明のねじ切り制御方法は、少なくとも送り軸のサーボ軸加速時定数及び機械的誤差に基づいてネジ切り開始タイミングを変更するものである。
また、本発明のねじ切り制御装置は、送り軸のサーボ軸加速時定数及び機械的誤差に基づいてネジ切り開始タイミングを変更する手段を備える構成としたものである。
このため、送り軸の送り速度が変化しても、また一度機械より取り外したネジワークを再度機械にセットしてネジ加工したり、他の機械でネジの再仕上げを行ったりする場合においても、サーボ軸加速時定数に基づく誤差を補正できるので、ネジ切り加工精度を向上できる。また、刃物の移動し始めに静的摩擦力・慣性力等により刃物が動作するまでに発生する指令位置と実際の刃物の先端位置との差である機械誤差を補正することが出来、よって、更にネジ切り加工精度を向上できる。
【図面の簡単な説明】  第１図は本発明の実施の形態１、２に係る構成例を示すブロック図である。
第２図は本発明の実施の形態１、２に係る動作を説明するためのフローチャートである。
第３図は本発明の実施の形態２を説明するための、ネジ位相ズレ量−主軸速度の特性図である。
第４図は本発明の実施の形態４に係る構成例を示すブロック図である。
第５図は本発明の実施の形態４に係る、ネジ切りの位相を補正する場合のネジ切り開始タイミングを説明する図である。
第６図はネジ切り速度を変化させた場合のネジ切り位相ズレの説明図である。
第７図はサーボ軸加速時定数による遅れとサーボ応答遅れを示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１を、第１図及び第２図を用いて説明する。
本発明の実施の形態１では、ネジ切り機能と主軸オーバライド機能を有するＮＣ装置の制御において、複数回加工するネジ切りプログラムに指令されている主軸回転数指令値と、主軸オーバライドにより変更された実際に加工する主軸回転数値との差分から発生するサーボ軸の送り速度の変化量に対して、サーボ追従遅れ量の差分及びサーボ加速時定数による移動量の差分を主軸角度に換算し、ネジ切り開始タイミングをずらすことにより、主軸回転数をネジ切り開始前に主軸オーバライドにより変更してもネジ部と刃物の先端との間の位置関係をずらさないようにしている。
即ち、第１図に示す加工プログラムメモリ１には、予め加工プログラム（複数回加工するネジ切り指令を含む加工プログラム）が格納されており、この加工プログラム１が実行されると、加工プログラム解析部２により加工プログラムメモリ１より順次読み出されて解析される。ネジ切り指令の場合、ネジ切り演算部３で主軸指令回転数に対するネジ切りサーボ軸の送り速度が演算される。
操作ボード７より入力された主軸オーバライドは、主軸オーバライド演算部８により主軸回転数の回転比率へと変換され、ネジ切り演算部３で演算された結果と合わせて、主軸角度演算部４で主軸回転数が変化したことによるネジ部と刃物の先端との間における位置関係のズレ量を計算して、ネジ切り開始タイミングを変更し、サーボ軸（刃物をＺ軸方向に移動させる送り軸）の移動開始指令を制御軸駆動部６に出力しサーボモータ１０を駆動してサーボ軸を移動さる。また、主軸速度指令は主軸モータ１１に出力され、主軸（ワークを回転させる軸）を駆動する。なお、主軸の回転数は主軸エンコーダ９にて検出され、主軸角度演算部４にフィードバックされる。
また、第２図は、ネジ切り演算部３及び主軸角度演算部４で実施される制御動作をフローチャートにて説明したものである。
なお、第２図において、ステップ１は、ネジ切り演算部３にて実施されるサーボの送り速度を求める動作、ステップ２〜ステップ１０は、主軸角度演算部４にて実施されるオーバライド変化に対するネジ切り開始タイミングを変化させる動作を説明してある。
この様に構成されたＮＣ装置で、まず、操作ボード７より主軸オーバライド１００％、つまりプログラム主軸回転数どおりの時の動作について説明する。
加工プログラム解析部２より主軸回転数指令値とネジピッチ指令値が出力されてくる。ネジ切り演算部３にてサーボ軸の送り速度を決める。まずプログラム指令値での送り速度は、下記演算式を用いてステップ１で計算する。
サーボ送り速度Ａ（ｍｍ／ｓｅｃ）＝ネジピッチ指令値（ｍｍ／ｒｅｖ）×プログラム主軸回転数（ｒｐｓ）
次に、主軸角度演算部４にてネジ切り開始タイミングを遅らせる量を計算する。まず、主軸オーバライド演算部８より送られてくる主軸オーバライドｎ％時のサーボ送り速度をステップ２にて求める。主軸回転数の回転比率より下記、演算式になる。
サーボ送り速度Ｂ（ｍｍ／ｓｅｃ）＝ネジピッチ指令値（ｍｍ／ｒｅｖ）×プログラム主軸回転数（ｒｐｓ）×ｎ／１００
今回は、主軸オーバライドｎ＝１００％について説明するので、サーボ送り速度Ａ＝サーボ送り速度Ｂであると、ステップ３にて判定する。その結果、主軸角度演算部４ではネジ切り開始タイミングを調整するための主軸回転角度は０となり、タイミングを変化させずにサーボ軸の移動開始指令を制御軸駆動部６に出力する。
次に、操作ボード７より主軸オーバライドｎ％、つまりプログラム主軸回転数のｎ／１００指令の時の動作について説明する。
加工プログラム解析部２より、主軸回転数指令値とネジピッチ指令値がネジ切り演算部３に出力されてくる。ネジ切り演算部３にてサーボ軸の送り速度を決める。まずプログラム指令値での送り速度は、下記演算式をステップ１で計算する。
サーボ送り速度Ａ（ｍｍ／ｓｅｃ）＝ネジピッチ指令値（ｍｍ／ｒｅｖ）×プログラム主軸回転数（ｒｐｓ）
次に、主軸角度演算部４にてネジ切り開始タイミングを遅らせる量を計算する。まず、主軸オーバライド演算部８より送られてくる主軸オーバライドｎ％時のサーボ送り速度をステップ２にて求める。主軸回転数の回転比率より下記、演算式になる。
サーボ送り速度Ｂ（ｍｍ／ｓｅｃ）＝ネジピッチ指令値（ｍｍ／ｒｅｖ）×プログラム主軸回転数（ｒｐｓ）×ｎ／１００
今回は、主軸回転数の回転比率ｎ％なので、
サーボ送り速度Ａ＝サーボ送り速度Ｂ×１００／ｎ
の関係が成り立ち、
サーボ送り速度Ａ≠サーボ送り速度Ｂ
であると、ステップ３にて判定し、ステップ４〜ステップ９の処理を行う。まず、サーボの追従遅れ量があり、以下の演算式をステップ４で計算する。
サーボの追従遅れ量Ａ（ｍｍ）＝サーボ送り速度Ａ／サーボ位置ループゲイン
サーボの追従遅れ量Ｂ（ｍｍ）＝サーボ送り速度Ｂ／サーボ位置ループゲイン
その結果、サーボの追従遅れ量の差は、以下の演算式になる。
サーボの追従遅れ量の差（ｍｍ）＝サーボの追従遅れ量Ａ−サーボの追従遅れ量Ｂ
＝（１−ｎ／１００）×サーボ送り速度Ａ／サーボ位置ループゲイン
なおこの演算結果は、後述するステップ６にて使用する。また、このサーボの追従遅れの差を演算するとき用いられるサーボ位置ループゲインは、図示しないメモリに記憶されているサーボ位置ループゲインを読み出して使用する。
更に、主軸角度演算部４でサーボ軸加速時定数による遅れを計算する。一般にサーボ軸加速時定数は、第６図に示すとおり指令速度であるサーボ送り速度Ａに到達するまでの時間を設定する。なお、このサーボ軸加速時定数は、図示しないメモリに記憶されているサーボ軸加速時定数を読み出して使用する。また、このサーボ軸加速時定数は、機械特性によって決まる機械固有のデータであって、加工毎に変化する数値ではないため、サーボの送り速度により時間に対し移動する量が変化する。変化する量は以下の計算式にてステップ５にて計算する。サーボ送り速度Ａに達するまでの移動距離は、下式になる。
移動する距離Ａ（ｍｍ）＝サーボ送り速度Ａ×加速時定数／２
また、操作ボード７より主軸オーバライドｎ％の指示が来た場合のサーボ送り速度Ｂに達するまでの移動距離Ｂは、以下の式になる。
移動する距離Ｂ（ｍｍ）＝サーボ送り速度Ｂ×加速時定数／２
つまり、サーボ送り速度が変化すると、
サーボ加速時定数による移動距離の差＝移動する距離Ａ−移動する距離Ｂ（第６図の斜線部分のネジ位相ズレ量）、
この距離だけネジ部と刃物の先端の位置関係がズレることになる。その為、ネジワークと刃先位置を同じタイミングで加工する必要がある場合は、この量を補正しないと時間当たりの移動量が違うため同じ軌跡を通過することが出来ない。この演算結果は、後述するステップ６にて使用する。
主軸角度演算部４で演算した、サーボ追従遅れの差（ステップ４）とサーボ加速時定数による移動距離の差（ステップ５）から、ネジ切り開始タイミングを演算する。
まず、ネジ部と刃物の先端との間における位置関係のズレ量は、下式でステップ６にて計算する。
ズレ量（ｍｍ）＝サーボ追従遅れの差＋サーボ加速時定数による移動距離の差
このズレ量だけ、ネジ切り開始点を移動させれば、ネジ部と刃物との間における位置関係のズレの無い加工が出来るが、本発明の実施の形態１では、加工開始点を移動させずにネジ切り開始タイミングを変化させることで、ネジ部と刃物との間における位置関係のズレの無い加工を行う。その為の方法について次に説明する。
まず、このズレ量をステップ７で主軸角度に変換する。
主軸角度（ｒｅｖ）＝ズレ量／ネジピッチ指令値（ｍｍ／ｒｅｖ）
次に、この主軸角度をネジ切り開始タイミング時間に下記計算式にてステップ８で変換する。ネジを加工する時の主軸回転数は、プログラム主軸回転数（ｒｐｓ）×１００／ｎなので以下の式になる。
ネジ切り開始タイミング時間（ｓ）＝主軸角度／（プログラム主軸回転数（ｒｐｓ）×１００／ｎ）
主軸角度演算部４はステップ９にて、このネジ切り開始タイミング時間（ｓ）分だけ時間を遅らせてサーボ軸の移動開始指令を制御軸駆動部６に出力する。
なお、ネジ切り開始タイミング時間（ｓ）分だけ時間を遅らせるには、例えば主軸の１回転毎に発生する１回転信号（Ｚ相信号）に同期してサーボ軸をＺ軸方向に移動開始するように設定されている場合、主軸の回転をエンコーダ９より主軸角度演算部４にフィードバックし、１回転信号（Ｚ相信号）が来てからネジ切り開始タイミング時間（ｓ）分だけ時間を遅らせてサーボ軸の移動開始指令を制御軸駆動部６に出力するようにすればよい。
この様に、ネジ切り開始タイミングを変化させることによりネジ部と刃物との間における位置関係のズレの無い加工を行う。
実施の形態２．
次に本発明の実施の形態２を、第１図〜第３図を用いて説明する。
実施の形態１に関して機械的な誤差を持つ場合は、更に機械的な誤差の補正を行う必要があるが、この実施の形態２はその機械的な誤差の補正を行う実施の形態を示すものである。なお、機械的誤差とは、刃物の移動し始めに静的摩擦力・慣性力等により刃物が動作するまでに発生する指令位置と実際の刃物の先端位置との差の量である。
この機械的誤差は、第３図に示す主軸回転数変化によるサーボの送り速度の差、
サーボ送り速度の差＝サーボ送り速度Ａ−サーボ送り速度Ｂ
に比例して増減するネジ切り位相ズレ量が発生する。
この位相ズレを補正する方法について説明する。
まず、実施の形態１によって説明した方法でネジ切り加工を行い、この時、操作ボート７から主軸オーバライドを、例えば５０％〜１５０％まで変化させて加工する。その場合、加工機械の個体差によっては、主軸オーバライドを例えば５０％〜１５０％まで変化させることにより、第３図に示すように変化する、サーボ軸の送り速度に比例したネジ部と刃物の先端との間における位置関係のズレ量（ネジ位相ズレ量）が発生する場合がある。その量を別途計測器等で測定する。測定時の速度毎に、ネジ部と刃物の先端との間における位置関係のズレ量をプロットしていく。そのプロットした点を直線で結ぶと、第３図に示すようなサーボの送り速度に比例したズレ量が得られる。その時の直線関数の傾きを操作ボード７からパラメータとして入力する。入力した傾きパラメータ値をパラメータメモリ５に記憶させる。その傾きパラメータ値をネジ切り演算部３に送る。
また、加工機械の個体差によっては、主軸オーバライドを、例えば５０％〜１５０％まで変化させることにより、第３図に示すように変化する、サーボ軸の送り速度に依らず一定したネジ部と刃物の先端との間における位置関係のズレ量が発生する場合がある。その時のオフセット量を操作ボード７からパラメータとして入力する。入力した傾きパラメータ値をパラメータメモリ５に記憶させる。その傾きパラメータ値を主軸角度演算部４に送る。主軸角度演算部４では、実施の形態１で演算したズレ量（ステップ６）に、更に以下の式の演算結果を加え、ネジ切り開始位置を補正する。
速度に比例したズレ量＝サーボ送り速度の差×傾きパラメータ＋オフセットパラメータ
この速度に比例したズレ量だけ、ネジ切り開始点を移動させれば、ネジ部と刃物との間における位置関係のズレの無い加工が出来るが、本発明の実施の形態２では、加工開始点を移動させずにネジ切り開始タイミングを変化させることで、ネジ部と刃物の先端との間における位置関係のズレの無い加工を行う。その為の方法について説明する。
まず、このズレ量を主軸角度演算部４のステップ７で主軸角度に変換する。
主軸角度（ｒｅｖ）＝ズレ量／ネジピッチ指令値（ｍｍ／ｒｅｖ）
次に、この主軸角度をネジ切り開始タイミング時間に変換する。ネジを加工する時の主軸回転数は、プログラム主軸回転数（ｒｐｓ）×１００／ｎなので以下の式になる。
ネジ切り開始タイミング時間（ｓ）＝主軸角度／（プログラム主軸回転数（ｒｐｓ）×１００／ｎ）
主軸角度演算部４は、このネジ切り開始タイミング時間（ｓ）分だけ時間を送らせてサーボ軸の移動開始指令を制御軸駆動部６に出力する。
この様に、ネジ切り開始タイミングを変化させることによりネジ部と刃物の先端との間における位置関係のズレの無い加工を行うことができ、更に加工精度を高めることが出来る。
実施の形態３．
前記実施の形態１，２においては、ネジ部と刃物の先端との間における位置関係のズレを無くするための演算要素として、サーボ追従遅れ、サーボ加速時定数、及び機械的誤差を用いるものについて説明したが、ネジ部と刃物の先端との間における位置関係のズレを発生させる要素として、ＮＣ装置の内部演算遅れ誤差もあるので、この要素もネジ部と刃物の先端との間における位置関係のズレを無くするための演算要素として考慮すれば、更に精度がよくなることは言うまでもない。
実施の形態４．
最後に本発明の実施の形態４を、第４図及び第５図を用いて説明する。
なお、この実施の形態４は、一度機械より取り外したネジワークを再度機械にセットしてネジ加工する場合、あるいは、他の機械で再仕上げを行うことにより生じる主軸と工具とワークの位相ズレ量を補正するための実施の形態である。
即ち、第４図に示す加工プログラムメモリ１には、予め加工プログラム（複数回加工するネジ切り指令を含む加工プログラム）が格納されており、この加工プログラム１が実行されると、加工プログラム解析部２により加工プログラムメモリ１より順次読み出されて解析される。ネジ切り指令の場合、ネジ切り演算部３で主軸指令回転数に対するネジ切りサーボ軸の送り速度が演算される。
このサーボ送り速度Ｆ（ｍｍ／ｓｅｃ）は、主軸エンコーダ９より送られてくる主軸回転数に同期して動作させるため、ネジピッチ指令値をＰＩＴ（ｍｍ／ｒｅｖ）、主軸回転数をＳ（ｒｐｓ）とすると、下記の演算式になる。
Ｆ＝ＰＩＴ×Ｓ
ねじ切りの開始タイミングは、主軸角度演算部４により制御される。主軸角度演算部４は、主軸エンコーダ９から得られる主軸の位置を監視し、主軸の位置が特定の位置に来たら、サーボ軸の移動開始指令を制御軸駆動部６に出力し、サーボモータ１０を移動させる。
この実施の形態４では、ネジの再仕上げのため、一度はずしたワークを再度取り付けることにより生じた下記の誤差量から、開始タイミングをずらす。開始タイミングのズレ量は、主軸角度演算部４により、上記ワークの再取り付けで発生するネジ部の位相ズレ量δｉ（ｍｍ）、サーボ系の遅れ量ＳＤ（ｍｍ）及び主軸回転数のパルスデータの検出から演算完了までの遅れ量Ｓｌに、その機械の加減速による遅れＳａｃｃを加えた値に、サーボ送り速度Ｆで除した余りにより、真の位相ズレ量δｔを求める。即ち、（δｉ＋Ｓｌ＋ＳＤ＋Ｓａｃｃ）／Ｆの剰余が真の位相ズレ量の距離δｔ（ｍｍ）として求まる。ここで、Ｓａｃｃは、直線加減速の場合、以下のようになる。
Ｓａｃｃ＝Ｆ×Ｔｃ／２
ここで、Ｔｃは加減速時定数（加速時定数）である。
なお、上記ワークの再取り付けで発生するネジ部の位相ズレ量δｉ（ｍｍ）は、実測して図示しないメモリに格納しておき、前記演算時に前記メモリより読み込む。またサーボ系の遅れ量ＳＤ（ｍｍ）及び主軸回転数のパルスデータの検出から演算完了までの遅れ量Ｓｌは、例えば特開昭６２−９９０２０号公報の開示のように演算する。また、加減速時定数Ｔｃは、図示しないメモリに格納しておき、前記演算時に前記メモリより読み込む。
そして前記求めた真の位相ズレ量δｔに基づいて主軸角度演算部４で、位相のズレ量から開始のタイミングを演算し、開始タイミングを調整する。
なお、開始タイミングｔｓの調整時間は、以下のようにして求まる。
ｔｓ＝δｔ／Ｆ
そしてこのｔｓを用いて第５図に示すようにネジ切り開始タイミングを調整する。
即ち、第５図はネジ切りの位相を補正する場合のネジ切り開始タイミングを説明する図である。エンコーダ９のカウンタ１回転のカウンタ値をＥＮＣｍａｘとすると、主軸１回転する時間は５３で示される時間である。ネジ切りでは、位相を合わせる必要があるので、ここでは、例として、ネジ切りの開始タイミングをエンコーダ９のフィードバックカウンタにおける値０の時、即ち、５０，５１，５２といったタイミングでネジ切りを開始すれば（サーボモータを起動すれば）、位相合わせが可能である。
再加工のためには、このネジ切り開始タイミングを、前記位相ズレ量を考慮した量だけずらす必要がある。時間ｔｓでのエンコーダのフィードバックカウンタの増分量ＥＮＣｔｓは、以下のようになる。
ＥＮＣｔｓ＝Ｓ×ｔｓ／ＥＮＣｍａｘの余り
従って、ネジ切り開始タイミングをＥＮＣｔｓだけ早い位置、即ち、カウンタ値がＥＮＣｍａｘ−ＥＮＣｔｓで開始すれば、ワークの再取り付けによる位相ズレをなくすことができる。
このため、第５図のように時間ｔｓだけ早いタイミング２０、２１、２２の時間、即ち、カウンタ値がＥＮＣｍａｘ−ＥＮＣｔｓの位置でネジ切りを開始（制御軸駆動部６に移動指令を出力し、サーボモータ１０を駆動して刃物の移動を開始）することにより、ネジ切り開始位置をずらすことなく、ネジの再加工による位相のズレを補正することができる。
なお、この実施の形態４においても、実施の形態２で説明した機械的誤差を考慮すれば、更にネジ加工精度が向上する。
【産業上の利用可能性】  以上のように本発明に係るネジ切り制御方法及びその装置は、ネジを荒加工と仕上げ加工する場合、一度機械より取り外したネジワークを再度機械にセットしてネジ加工する場合、他の機械でネジの再仕上げ加工を行う場合等において使用されるネジ切り制御方法及びその装置として用いられるのに適している。
【図１】
2004087359.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【手続補正書】
【提出日】平成16年4月21日(2004.4.21)
【手続補正００１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主軸の回転に同期して刃物またはワークを送り軸方向に移動させてネジ切り加工を行うネジ切り制御方法において、前回の送り速度とは異なる送り速度、または前回の機械とは異なる機械で同一ワークをネジ切りするとき、少なくとも送り軸のサーボ軸加速時定数に基づいてネジ切り開始タイミングを変更することを特徴とするネジ切り制御方法。
【請求項２】
ネジ位相ズレ量をネジ切り開始タイミング時間に変換し、このネジ切り開始タイミング時間と主軸１回転信号とに基づいてネジ切り開始タイミングを変更することを特徴とする請求の範囲１に記載のネジ切り制御方法。
【請求項３】
加工機械の個体差による機械的誤差に基づいてネジ切り開始タイミングを変更することを特徴とする請求の範囲１または２に記載のネジ切り制御方法。
【請求項４】
加工機械の個体差による機械的誤差は、送り軸の送り速度に応じたネジ位相ズレ量であることを特徴とする請求の範囲３に記載のネジ切り制御方法。
【請求項５】
加工機械の個体差による機械的誤差は、送り軸の送り速度によらない一定したネジ位相ズレ量であることを特徴とする請求の範囲３または４に記載のネジ切り制御方法。
【請求項６】
送り軸の送り速度に応じたネジ位相ズレ量、及び送り軸の送り速度によらない一定したネジ位相ズレ量をパラメータ入力し、このパラメータ入力されたデータに基づいてネジ切り開始タイミングを変更することを特徴とする請求の範囲３に記載のネジ切り制御方法。
【請求項７】
主軸の回転に同期して刃物またはワークを送り軸方向に移動させてネジ切り加工を行うネジ切り制御装置において、前回の送り速度とは異なる送り速度、または前回の機械とは異なる機械で同一ワークをネジ切りするとき、送り軸のサーボ軸加速時定数に基づいてネジ切り開始タイミングを変更する手段を備えてなるネジ切り制御装置。
【請求項８】
ネジ切り開始タイミングを変更する手段は、ネジ位相ズレ量をネジ切り開始タイミング時間に変換し、このネジ切り開始タイミング時間と主軸１回転信号とに基づいてネジ切り開始タイミングを変更するものであることを特徴とする請求の範囲７に記載のネジ切り制御装置。
【請求項９】
ネジ切り開始タイミングを変更する手段は、加工機械の個体差による機械的誤差に基づいてネジ切り開始タイミングを変更するものであることを特徴とする請求の範囲７または８に記載のネジ切り制御装置。
【請求項１０】
加工機械の個体差による機械的誤差は、送り軸の送り速度に応じたネジ位相ズレ量であることを特徴とする請求の範囲９に記載のネジ切り制御装置。
【請求項１１】
加工機械の個体差による機械的誤差は、送り軸の送り速度によらない一定したネジ位相ズレ量であることを特徴とする請求の範囲９または１０に記載のネジ切り制御装置。
【請求項１２】
ネジ切り開始タイミングを変更する手段は、パラメータ入力された、送り軸の送り速度に応じたネジ位相ズレ量、及び送り軸の送り速度によらない一定したネジ位相ズレ量に基づいてネジ切り開始タイミングを変更するものであることを特徴とする請求の範囲９に記載のネジ切り制御装置。
【手続補正００２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
におけるサーボの動作速度パターン、４５はサーボ応答遅れによる位相ズレ量、４４は加減速時定数によるネジ位相ズレ量である。
発明の開示
本発明は上記のような問題点を解決するためのもので、（荒加工と仕上げ加工等の場合において）送り軸の送り速度が変化しても、また一度機械より取り外したネジワークを再度機械にセットしてネジ加工したり、他の機械でネジの再仕上げを行ったりする場合においても、ネジ切り加工精度を向上できるネジ切り制御方法及びその装置を得ることを目的とする。
このため本発明のネジ切り制御方法は、前回の送り速度とは異なる送り速度、または前回の機械とは異なる機械で同一ワークをネジ切りするとき、少なくとも送り軸のサーボ軸加速時定数に基づいてネジ切り開始タイミングを変更するものである。
また、本発明のネジ切り制御方法は、ネジ位相ズレ量をネジ切り開始タイミング時間に変換し、このネジ切り開始タイミング時間と主軸１回転信号とに基づいてネジ切り開始タイミングを変更するものである。
また、本発明のネジ切り制御装置は、前回の送り速度とは異なる送り速度、または前回の機械とは異なる機械で同一ワークをネジ切りするとき、送り軸のサーボ軸加速時定数に基づいてネジ切り開始タイミングを変更する手段を備えてなるものである。
また、本発明のネジ切り制御装置は、ネジ切り開始タイミングを変更する手段が、ネジ位相ズレ量をネジ切り開始タイミング時間に変換し、このネジ切り開始タイミング時間と主軸１回転信号とに基づいてネジ切り開始タイミングを変更するものである。
このため、送り軸の送り速度が変化しても、また一度機械より取り外したネジワークを再度機械にセットしてネジ加工したり、他の機械でネジの再仕上げを行ったりする場合（前回加工した機械とは違うゲイン・時定数等の機械特性の場合）においても、サーボ軸加速時定数に基づく誤差を補正できるので、ネジ切り加工精度を向上できる。
また、本発明のネジ切り制御方法は、ネジ切り開始タイミングを、前記加サーボ軸加速時定数ばかりでなく、工機械の個体差による機械的誤差をも用いて変更するものである。
また、本発明のネジ切り制御方法は、加工機械の個体差による機械的誤差として、送り軸の送り速度に応じたネジ位相ズレ量を用いるものである。
また、本発明のネジ切り制御方法は、加工機械の個体差による機械的誤差として、送り軸の送り速度によらない一定したネジ位相ズレ量を用いるものである。
また、本発明のネジ切り制御方法は、送り軸の送り速度に応じたネジ位相ズレ量、及び送り軸の送り速度によらない一定したネジ位相ズレ量をパラメータ入力し、このパラメータ入力されたデータに基づいてネジ切り開始タイミングを変更するものである。
また、本発明のネジ切り制御装置は、前記ネジ切り開始タイミングを変更する手段を、前記加サーボ軸加速時定数ばかりでなく、加工機械の個体差による機械的誤差をも用いてネジ切り開始タイミングを変更するものとしたものである。
また、本発明のネジ切り制御装置は、加工機械の個体差による機械的誤差として、送り軸の送り速度に応じたネジ位相ズレ量を用いるものである。
また、本発明のネジ切り制御装置は、加工機械の個体差による機械的誤差は、送り軸の送り速度によらない一定したネジ位相ズレ量を用いるものである。
また、本発明のネジ切り制御装置は、ネジ切り開始タイミングを変更する手段として、パラメータ入力された、送り軸の送り速度に応じたネジ位相ズレ量、及び送り軸の送り速度によらない一定したネジ位相ズレ量に基づいてネジ切り開始タイミングを変更するものとしたものである。
このため、送り軸の送り速度が変化しても、また一度機械より取り外したネジワークを再度機械にセットしてネジ加工したり、他の機械でネジの再仕上げを行ったりする場合においても、サーボ軸加速時定数に基づく誤差を補正でき




【国際調査報告】
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