(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主軸モータを制御して旋削によるねじ切り加工を行うねじ切り加工装置において、
主軸速度指令を補間周期当たりの主軸位置の変化量に変換しこの主軸位置の変化量を順次出力する位置変換処理部と、
この位置変換処理部の出力を順次加算することにより現在の主軸の位置を求めてモータ位置指令として出力する主軸位置演算部と、
前記主軸位置演算手段からのモータ位置指令にしたがって前記主軸モータを駆動する駆動部と、
前記モータ位置指令が予め設定されたねじ切り加工の開始角度をまたぐ周期のときには、当該モータ位置指令が前記ねじ切り加工の開始角度に一致するように、前記位置変換処理部の出力を強制的に補正する補正部と、
を備え、主軸角度が設定されたねじ切り加工の開始角度に一致したときねじ切り加工を開始させることを特徴とするねじ切り加工装置。
【請求項２】
前記補正部は、モータ正転時は、前回周期でのモータ位置指令が予め設定されたねじ切り加工の開始角度よりも小さく、今回周期でのモータ位置指令が予め設定されたねじ切り加工の開始角度よりも大きいまたはイコールである周期を前記開始角度をまたぐ周期として判定し、モータ逆転時は、前回周期でのモータ位置指令が予め設定されたねじ切り加工の開始角度よりも大きく、今回周期でのモータ位置指令が予め設定されたねじ切り加工の開始角度よりも小さいまたはイコールである周期を前記開始角度をまたぐ周期として判定することを特徴とする請求項１に記載のねじ切り加工装置。
【請求項３】
前記主軸位置演算部は、前記位置変換処理部の出力がねじ切り加工の前半部および後半部において段階的に滑らかに変化するように前記位置変換処理部の出力をスムージング加工し、該スムージング加工後の出力を順次加算することにより現在の主軸の位置を求めて出力することを特徴とする請求項１または２に記載のねじ切り加工装置。
【請求項４】
主軸の周速度を示す速度指令を主軸の回転数を示す主軸速度指令に変換し、変換後の主軸速度指令を前記位置変換処理部に出力する指令変換部をさらに備えることを特徴とする請求項１〜３の何れか一つに記載のねじ切り加工装置。
【請求項５】
前記予め設定されたねじ切り加工の開始角度は、主軸の角度が０度のときである請求項１〜４の何れか一つに記載のねじ切り加工装置。
【請求項６】
前記予め設定されたねじ切り加工の開始角度は、プログラムにより与えられることを特徴とする請求項１〜５の何れか一つに記載のねじ切り加工装置。
【請求項７】
ねじ切り加工中の主軸の動作軌跡をリアルタイムでグラフィック表示する表示部と、
上記グラフィック表示の横軸と縦軸に表示されるデータの組み合わせを選択する選択部と、
を有することを特徴とする請求項１〜６の何れか一つに記載のねじ切り加工装置。
【請求項８】
主軸モータを制御して旋削によるねじ切り加工を行うねじ切り加工装置において、
主軸速度指令を補間周期当たりの主軸位置の変化量に変換しこの主軸位置の変化量を順次出力する位置変換処理部と、
この位置変換処理部の出力を順次加算することにより現在の主軸の位置を求めてモータ位置指令として出力する主軸位置演算部と、
前記主軸位置演算手段からのモータ位置指令にしたがって前記主軸モータを駆動する駆動部と、
設定されたねじ切り加工の終了角度とねじピッチとネジの長さに基づきねじ切り加工の開始角度を演算する開始角度演算手段と、
前記モータ位置指令が前記開始角度演算手段で演算されたねじ切り加工の開始角度をまたぐ周期のときには、当該モータ位置指令が前記ねじ切り加工の開始角度に一致するように、前記位置変換処理部の出力を強制的に補正する補正部と、
を備え、主軸角度が設定されたねじ切り加工の開始角度に一致したときねじ切り加工を開始させることにより、ねじ切り終了の主軸角度を設定されたねじ切り加工の終了角度に一致させることを特徴とするねじ切り加工装置。
【請求項９】
前記補正部は、モータ正転時は、前回周期でのモータ位置指令が予め設定されたねじ切り加工の開始角度よりも小さく、今回周期でのモータ位置指令が予め設定されたねじ切り加工の開始角度よりも大きいまたはイコールである周期を前記開始角度をまたぐ周期として判定し、モータ逆転時は、前回周期でのモータ位置指令が予め設定されたねじ切り加工の開始角度よりも大きく、今回周期でのモータ位置指令が予め設定されたねじ切り加工の開始角度よりも小さいまたはイコールである周期を前記開始角度をまたぐ周期として判定することを特徴とする請求項８に記載のねじ切り加工装置。
【請求項１０】
前記主軸位置演算部は、前記位置変換処理部の出力がねじ切り加工の前半部および後半部において段階的に滑らかに変化するように前記位置変換処理部の出力をスムージング加工し、該スムージング加工後の出力を順次加算することにより現在の主軸の位置を求めて出力することを特徴とする請求項８または９に記載のねじ切り加工装置。
【請求項１１】
主軸の周速度を示す速度指令を主軸の回転数を示す主軸速度指令に変換し、変換後の主軸速度指令を前記位置変換処理部に出力する指令変換部をさらに備えることを特徴とする請求項８〜１０の何れか一つに記載のねじ切り加工装置。
【請求項１２】
前期ねじ切り加工の終了角度は、プログラムにより与えられることを特徴とする請求項８〜１１の何れか一つに記載のねじ切り加工装置。
【請求項１３】
ねじ切り加工中の主軸の動作軌跡をリアルタイムでグラフィック表示する表示部と、
上記グラフィック表示の横軸と縦軸に表示されるデータの組み合わせを選択する選択部と、
を有することを特徴とする請求項８〜１２の何れか一つに記載のねじ切り加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主軸機構を有する工作機械を制御するねじ切り加工装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のねじ切り加工装置は、主軸の回転角度に同期した送り軸の移動手段と、パルスエンコーダが発生する一回転信号に同期させてねじ切り加工を開始するねじ切り加工開始手段とによって実現されていた。なお、パルスエンコーダは、ねじ切り開始位置を均一に保つために主軸に取り付けられる。
【０００３】
しかし、ねじ切り加工装置は単位時間当たりの移動量を算出しながら主軸の移動経路を決定していくが、ねじ切り加工装置の処理タイミングと主軸の位相とは同期していなかった。このため、前述のパルスエンコーダから出力される一回転信号に同期させて、ねじ切り加工を実施するには、擬似的に主軸の位相と処理タイミングとを合わせるような特別な回路を必要としていた。
これらは特開昭６１−７９５２０号公報等により詳細に説明されており、該公報に示されたような特別な回路がねじ切り加工の開始位置を均一に、且つ正確に保つ役割を果たしていた。
【０００４】
また、従来のねじ切り加工装置によるねじ切り加工では、主軸の開始角度及び終了角度を制御することができなかった。このため、ねじを終端まで締めた時のねじの位相を目的位置に合わせることが困難であった。例えば、水道の蛇口のような形状を持った製品に対してねじ切り加工を行う場合、ねじを終端まで締め付けた時に、所望の位置に製品がこないなどの不都合があった。この場合、蛇口は下向きに位置し、蛇口の詮は上向きに位置していないと非常に都合が悪い。このような場合は、プログラムを修正して、ねじ切り工具が付いた刃物台を制御するサーボ軸のねじ切り加工のスタート位置を調整していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来のねじ切り加工装置での主軸の制御方法は、与えられた主軸速度指令に基づき、所定の指令速度で回転していれば良いとされていた。このため、例えば、ねじ切り加工を行う場合、ねじ切り加工のための特別な回路を用いても、ねじ切り加工の開始位置を合わせたり、ねじ切り加工の開始時又は終了時の主軸の角度を調整することが簡単にはできなかった。このため、目的毎に異なる特別回路を複数準備したり、プログラムをその都度変更しなければならなかった。これはねじ切り加工装置が主軸の位置を制御しておらず、ねじ切り加工装置と主軸とが互いに無関係に動作していたためである。
【０００６】
本発明は、これらの問題点を解消するためになされたものであり、主軸の位置ループ制御機能を利用し、ねじ切り加工装置の主軸の角度及び速度を制御することにより、特別の回路を設けることなく、精度の高いねじ切り加工を実現することができるねじ切り加工装置を得ることを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明では、主軸モータを制御して旋削によるねじ切り加工を行うねじ切り加工装置において、主軸速度指令を補間周期当たりの主軸位置の変化量に変換しこの主軸位置の変化量を順次出力する位置変換処理部と、この位置変換処理部の出力を順次加算することにより現在の主軸の位置を求めてモータ位置指令として出力する主軸位置演算部と、前記主軸位置演算手段からのモータ位置指令にしたがって前記主軸モータを駆動する駆動部と、前記モータ位置指令が予め設定されたねじ切り加工の開始角度をまたぐ周期のときには、当該モータ位置指令が前記ねじ切り加工の開始角度に一致するように、前記位置変換処理部の出力を強制的に補正する補正部とを備え、主軸角度が設定されたねじ切り加工の開始角度に一致したときねじ切り加工を開始させることを特徴とする。
【０００８】
また、この発明では、主軸モータを制御して旋削によるねじ切り加工を行うねじ切り加工装置において、主軸速度指令を補間周期当たりの主軸位置の変化量に変換しこの主軸位置の変化量を順次出力する位置変換処理部と、この位置変換処理部の出力を順次加算することにより現在の主軸の位置を求めてモータ位置指令として出力する主軸位置演算部と、前記主軸位置演算手段からのモータ位置指令にしたがって前記主軸モータを駆動する駆動部と、設定されたねじ切り加工の終了角度とねじピッチとネジの長さに基づきねじ切り加工の開始角度を演算する開始角度演算手段と、前記モータ位置指令が前記開始角度演算手段で演算されたねじ切り加工の開始角度をまたぐ周期のときには、当該モータ位置指令が前記ねじ切り加工の開始角度に一致するように、前記位置変換処理部の出力を強制的に補正する補正部と、を備え、主軸角度が設定されたねじ切り加工の開始角度に一致したときねじ切り加工を開始させることにより、ねじ切り終了の主軸角度を設定されたねじ切り加工の終了角度に一致させることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
本発明によるねじ切り加工装置の一実施形態を図１を用いて説明する。
図１は本発明の実施形態１の数値制御装置（以下、ＮＣとする）の全体構成図である。
図１において、１００はＮＣである。２００は表示装置であり、ＮＣ１００に設けられる。３００は操作盤であり、ＮＣ１００に設けられる。この操作盤３００は、操作スイッチやランプが設けられる。４００は駆動部であり、ＮＣ１００から出力される各種指令が入力される。
【００１８】
５００はモータであり、機械駆動用のサーボモータや主軸モータである。このモータ５００は、ＮＣ１００から出力される各種指令に基づく駆動部４００の制御により制御される。６００はエンコーダ（ＥＮＣ）であり、モータ５００に接続され、モータ５００の制御により制御される。なお、エンコーダ６００は、その出力を駆動部４００に出力する。７００は機械であり、モータ５００に接続され、モータ５００の制御により制御される。なお、機械７００は、加工部に相当する。
【００１９】
次に、図１に示すＮＣ１００の内部構成について、図２を用いて説明する。
図２は本発明の実施形態１のねじ切り加工装置が有するＮＣ１００の内部構成を示す機能ブロック図である。
図２において、１１０は入力処理部であり、操作盤３００から出力された出力信号に応じて、各種データを作成・編集する。１３０はデータ部であり、入力処理部１１０で作成・編集された各種データが格納される。１４０は中央処理部であり、データ部１３０に格納された各種データを演算処理して、１ブロック分の実行データを生成する。１５０は補間処理部であり、中央処理部１４０で生成された１ブロック分の実行データを受け、単位時間当たりの各軸の移動量を演算する。なお、補間処理部１５０は補正部を有する。
【００２０】
駆動部４００は、補間処理部１５０で演算された単位時間当たりの各軸の移動量に基づき、モータ５００を駆動させる。１２０は表示処理部であり、プログラムを作成・表示したり、入力処理部１１０やデータ部１３０の各種データを見やすいように加工して、ＣＲＴなどの表示装置２００に表示する。なお、ＮＣ１００は、これら入力処理部１１０、データ部１３０、中央処理部１４０、補間処理部１５０、及び表示処理部１２０を有する。
また、図２において、図１と同一又は相当の部分には、同一符号を付してその説明を省略し、図１と相違する部分について説明した。
【００２１】
次に、図２に示す中央処理部１４０、補間処理部１５０、及び駆動部４００での処理動作について、図３を用いて説明する。
図３は従来のねじ切り加工装置が有する中央処理部１４０、補間処理部１５０、及び駆動部４００での処理動作を示す機能ブロック図である。
図３において、１４１は主軸運転モードであり、主軸制御に関する情報である。なお、主軸運転モード１４１は主軸の動作モードを与える信号であり、この主軸の動作モードには、主軸オリエントモード、主軸割り出しモード、主軸位置ループモード、主軸速度ループモードなどがある。１４２は主軸速度指令であり、主軸制御に関する情報である。この主軸速度指令１４２は、主軸の毎分の回転数を示す場合と、主軸の周速度を示す場合とがある。１４３は主軸制御信号であり、主軸制御に関する情報である。なお、主軸制御信号１４３は重要な制御用の信号であり、主軸を正／逆転起動させたり、停止させたりするものである。
【００２２】
なお、これら主軸運転モード１４１、主軸速度指令１４２、及び主軸制御信号１４３は、中央処理部１４０で演算処理され解析された１ブロック分の実行データである指令ブロックに含まれる。また、これら主軸運転モード１４１、主軸速度指令１４２、及び主軸制御信号１４３は、中央処理部１４０から補間処理部１５０へ出力される。
１５１は周速一定制御部であり、主軸速度指令１４２が入力される。この周速一定制御部１５１は、補間処理部１５０に設けられる。また、この周速一定制御部１５１は、主軸の周速度を示す主軸速度指令１４２を主軸の毎分の回転数を示す主軸速度指令１４２に変換する周速一定処理を行い、主軸アンプ４０１に出力する。なお、周速一定制御部１５１は制御部に相当する。
【００２３】
４０１は主軸アンプであり、主軸運転モード１４１が入力される。この主軸アンプ４０１は、入力された主軸運転モード１４１に基づく所定の動作を行う。また、主軸アンプ４０１は、主軸制御信号１４３が入力され、この主軸制御信号１４３に基づく所定の動作を行う。さらに、主軸アンプ４０１は、主軸の毎分の回転数を示す主軸速度指令１４２が入力され、この主軸速度指令１４２に基づく所定の動作を行う。
なお、図３において、図２と同一又は相当の部分には、同一符号を付してその説明を省略し、図２と相違する部分について説明した。
このように、従来のねじ切り加工装置では主軸の毎分の回転数が指令されているに過ぎず、主軸が現在どの角度にあるのかわからない。また、主軸をどの位置で止めるか、制御することもできなかった。
【００２４】
次に、図２に示す中央処理部１４０、補間処理部１５０、及び駆動部４００での処理動作について、図４を用いて説明する。
図４は本発明の実施形態１のねじ切り加工装置が有する中央処理部１４０、補間処理部１５０、及び駆動部４００での処理動作を示す機能ブロック図である。
図４において、１５２は位置変換処理部であり、中央処理部１４０から出力された主軸制御信号１４３と、周速一定制御部１５１から出力された主軸の毎分の回転数を示す主軸速度指令１４２とが入力される。なお、中央処理部１４０から出力された主軸制御信号１４３は、位置変換処理部１５２と共に主軸アンプ４０１に出力される。
また、周速一定制御部１５１から出力された主軸速度指令１４２は、位置変換処理部１５２と共に主軸アンプ４０１に出力される。なお、位置変換処理部１５２は変換部に相当する。
【００２５】
１５４はスムージング回路であり、位置変換処理部１５２から出力された単位時間当たりの主軸位置の変化量１５３（ΔＰｉ）が入力される。なお、単位時間は、補間処理周期Δｔである。また、単位時間当たりの主軸位置の変化量は、単位時間当たりの主軸角度の変化量に相当する。また、スムージング回路１５４は、入力された単位時間当たりの主軸位置の変化量１５３（ΔＰｉ）を、スムージング回路１５４の特性に基づく段階的に滑らかな変化量１５５（ΔＰｏ）に加工し出力する。
【００２６】
１５６は位置レジスタであり、スムージング回路１５４から出力された段階的に滑らかな変化量１５５（ΔＰｏ）が加算される。なお、位置レジスタ１５６に記録された内容は補間処理周期Δｔ（ｓｅｃ）毎に更新される。また、位置レジスタ１５６に記録された内容は、位置指令として主軸アンプ４０１に出力される。さらに、この位置レジスタ１５６の値を参照すると、現在の主軸の位置や角度を知ることができる。なお、周速一定制御部１５１から出力された指令回転数は、駆動部４００が有する主軸アンプ４０１を介し、モータ５００に与えられる。そして、そのモータ５００は、該指令回転数に基づき回転する。
なお、図４において、図３と同一又は相当の部分には、同一符号を付してその説明を省略し、図３と相違する部分について説明した。
また、これら一連の処理を、主軸の位置ループ制御方法と称する。
【００２７】
次に、位置変換処理部１５２での、単位時間当たりの主軸位置の変化量１５３（ΔＰｉ）の算出方法について説明する。
まず、位置変換処理部１５２には、毎分の指令回転数である主軸速度指令１４２と主軸制御信号１４３とが入力される。
そして、位置変換処理部１５２は、以下の変換式より、単位時間当たりの主軸位置の変化量１５３（ΔＰｉ）を算出する。
【００２８】
ΔＰｉ＝（Ｓ／６０）＊Δｔ＊３６０  （度）
Ｓ：指令回転数（ｒｐｍ）
Δｔ：補間処理周期（ｓｅｃ）
【００２９】
また、位置変換処理部１５２は、主軸制御信号１４３に基づき、上述のように算出したΔＰｉを以下のように補正する。
【００３０】
主軸制御信号１４３が正転起動状態を示す場合は  ΔＰｉ＝ΔＰｉ
主軸制御信号１４３が逆転起動状態を示す場合は  ΔＰｉ＝−ΔＰｉ
主軸制御信号１４３が主軸停止状態を示す場合は  ΔＰｉ＝０
【００３１】
このようにして、補正され得られた単位時間当たりの主軸位置の変化量１５３（ΔＰｉ）は、スムージング回路１５４に出力される。
【００３２】
次に、スムージング回路１５４では、単位時間当たりの主軸位置の変化量１５３（ΔＰｉ）を、段階的に滑らかな変化量１５５（ΔＰｏ）に加工する。なお、スムージング回路１５４による段階的に滑らかな変化量１５５（ΔＰｏ）への加工は、スムージング回路１５４の特性によるものであり、周知の技術である。ゆえに、ここではその説明を省略する。
【００３３】
なお、スムージング回路１５４による、単位時間当たりの主軸位置の変化量１５３（ΔＰｉ）から、段階的に滑らかな変化量１５５（ΔＰｏ）への変化の様子を、図５に示す。図中、各ΔＰｉ及びΔＰｏの単位時間は補間処理周期Δｔである。図５は本発明の実施形態１のねじ切り加工装置が有するスムージング回路１５４での処理動作を示す概念図である。図５において、上段はスムージング回路１５４に入力される単位時間当たりの主軸位置の変化量１５３（ΔＰｉ）であり、下段はスムージング回路１５４から出力されるスムージング回路１５４によって加工され得られた段階的に滑らかな変化量１５５（ΔＰｏ）である。
【００３４】
このように、本実施形態におけるねじ切り加工装置は、ＮＣのプログラムで与えられた主軸の速度指令を主軸の位置指令に変換し、主軸駆動部４００への刻々の指令は速度指令と位置指令とで与えるため、ねじ切り加工の切り込み位置を均一に保つことができる。
例えば、ねじ切り加工の開始位置を主軸の角度が０度の時とした場合、駆動部４００への主軸に対する位置指令が０度をまたぐタイミングまで、ねじ切り加工の開始を遅らせる。そして、主軸に対する位置指令が０度をまたぐタイミングの時に、０度の位置を確認し、ねじ切り加工を開始することにより、ねじ切り加工の切り込み位置を０度に均一に保つことができる。
【００３５】
また、本実施形態のねじ切り加工装置は、主軸の位置指令を目的に応じて補正する補正手段を設けて、該位置指令を補正することにより、ねじ切り加工のスタートタイミングが決定され、このスタートタイミングを目的に応じて自動的に変更することができる。
さらに、主軸の位置指令を補正することにより、ねじ切り開始位置を均一に、主軸をコントロールすることができる。
【００３６】
また、プログラムで指令された主軸速度指令１４２を、主軸の位置指令に変換する手段を備えたことにより、主軸を位置ループ制御状態のまま位置指令により起動停止させることができる。
さらに、本実施形態のねじ切り加工装置は、テストカットを繰り返しながらプログラムを修正する必要がなくなったため、高価な機械の生産性を高めることできる。
【００３７】
次に、図４に示す補間処理部１５０での処理動作である周速一定制御について、図６を用いて説明する。
図６は本発明の実施形態１のねじ切り加工装置が有する補間処理部１５０での周速一定制御を示すフローチャートである。なお、このフローチャートは、メインプログラムから呼ばれるサブルーチン（ＳＵＢ１）である。
図６において、ステップ（以下、Ｘとする）１では、中央処理部１４０で処理されたプログラムのある１ブロックデータに含まれる主軸速度指令１４２が読み込まれる。Ｘ１が終了するとＸ２へ進む。
【００３８】
Ｘ２では、主軸速度指令１４２の属性、即ち回転数が与えられた主軸速度指令１４２か、周速度が与えられた主軸速度指令１４２かを判断する。周速度が与えられていた場合はＸ３へ進む。そうでなければ処理を終了する。
Ｘ３では、毎分の周速度を円周の長さで割ることにより、主軸の毎分の回転数を算出する。なお、図中のＤは該円の直径である。
このように、周速一定制御部１５１からは、主軸の毎分の回転数が出力される。
【００３９】
次に、図４に示す補間処理部１５０での処理動作である回転数指令−位置指令変換処理について、図７を用いて説明する。
図７は本発明の実施形態１のねじ切り加工装置が有する補間処理部１５０での回転数指令−位置指令変換処理を示すフローチャートである。なお、このフローチャートは、メインプログラムから呼ばれるサブルーチン（ＳＵＢ２）である。
図７において、Ｘ４では、周速一定制御のＳＵＢ１が呼び出される。この時、主軸の毎分の指令回転数が取得される。Ｘ４が終了するとＸ５へ進む。
【００４０】
Ｘ５では、単位時間当たりの主軸位置の変化量１５３（ΔＰｉ）が算出される。なお、単位時間当たりの主軸位置の変化量１５３（ΔＰｉ）は、単位時間当たりの主軸の移動量でもある。Ｘ５が終了するとＸ６へ進む。
Ｘ６では、中央処理部１４０から出力された主軸制御信号１４３が主軸停止状態を示す指令であるかどうか判断する。主軸制御信号１４３が主軸停止状態を示す場合はＸ７へ進み、そうでなければＸ１０へ進む。なお、主軸制御信号１４３が主軸停止状態を示す指令でない場合は、正転または逆転の起動状態を示す指令である。なお、主軸制御信号１４３が正転起動状態を示す場合は「Ｍ３」、逆転起動状態を示す場合は「Ｍ４」、主軸停止状態を示す場合は「Ｍ５」を示すものとする。
【００４１】
Ｘ７では、主軸停止状態を示す主軸制御信号１４３に、定位置で停止する命令が含まれているかどうか確認する。定位置で停止する命令が含まれている場合はＸ８へ進み、そうでなければＸ９へ進む。なお、定位置停止命令が含まれていない場合は、主軸を任意の位置で停止させても良いことを示す。
Ｘ８では、定位置到達フラグがオンしたかどうか確認する。定位置到達フラグがオンした場合はＸ９へ進み、そうでなければ処理を終了する。
Ｘ９では、単位時間当たりの主軸の移動量（ΔＰｉ）をクリアして、主軸の移動を停止させる。
【００４２】
Ｘ１０では、停止位置到達フラグを初期化する。Ｘ１０が終了するとＸ１１へ進む。
Ｘ１１では、主軸制御信号１４３が逆転起動状態を示す指令であるかどうか確認する。主軸制御信号１４３が逆転起動状態を示す指令である場合はＸ１２へ進み、そうでなければ処理を終了する。
Ｘ１２では、主軸を逆転方向に進めるため、単位時間当たりの主軸の移動量（ΔＰｉ）のデータ符号を逆にする。
【００４３】
次に、図４に示す補間処理部１５０での処理動作である目的位置到達確認処理について、図８を用いて説明する。
図８は本発明の実施形態１のねじ切り加工装置が有する補間処理部１５０での目的位置到達確認処理を示すフローチャートである。なお、このフローチャートは、メインプログラムから呼ばれるサブルーチン（ＳＵＢ３）である。
図８において、Ｘ１３では、位置レジスタ１５６の値と、スムージング回路１５４にたまっている実行されていない指令の合計値と、今回出力する予定の移動量（ΔＰｉ）との総和を求めて、今回指令値（Ｐｎ）を算出する。Ｘ１３が終了するとＸ１４へ進む。
Ｘ１４では、本処理の処理結果（Ｒｓｔｓ）を初期化する。Ｘ１４が終了するとＸ１５へ進む。
【００４４】
Ｘ１５では、移動量（ΔＰｉ）の指令の符号を確認する。この符号がマイナスの時は逆転時の到達判別ステップＸ１６へ進み、プラスの時は正転時の到達判別ステップＸ１７へ進む。
Ｘ１６は逆転時の到達判別ステップであり、「前回指令値（Ｐｓ）が到達位置（Ｃ）より大きく、かつ今回位置値（Ｐｎ）が到達位置（Ｃ）より小さいまたはイコールである」かどうか判断し、該当する場合は到達位置（Ｃ）を乗り越えたと判断する。到達位置（Ｃ）を乗り越えた場合にはＸ１８進み、そうでなければ処理を終了する。
なお、逆転指令の指令値は０、３５９、３５８３５７・・と変化する。
また、到達位置（Ｃ）は本ＳＵＢ３が呼び出された際に、メインプログラムから受け取る値である。
【００４５】
Ｘ１７は正転時の到達判別ステップであり、「前回指令値（Ｐｓ）が到達位置（Ｃ）より小さく、かつ今回位置値（Ｐｎ）が到達位置（Ｃ）より大きいまたはイコールである」かどうか判断し、該当する場合は到達位置（Ｃ）を乗り越えたと判断する。到達位置（Ｃ）を乗り越えた場合にはＸ１８進み、そうでなければ処理を終了する。
なお、正転指令の指令値は０、１、２，・・と変化する。
Ｘ１８では、今回出力する予定の移動量（ΔＰｉ）と今回指令値（Ｐｎ）とを補正して、今回指令値（Ｐｎ）が到達位置（Ｃ）とイコールになるようにする。Ｘ１８が終了するとＸ１９へ進む。
Ｘ１９では、今回出力する予定の移動量（ΔＰｉ）で到達位置（Ｃ）に来たことを示すために処理結果（Ｒｓｔｓ）を０にする。
【００４６】
次に、図４に示す補間処理部１５０での処理動作であるねじ切り加工制御について、図９を用いて説明する。
図９は本発明の実施形態１のねじ切り加工装置が有する補間処理部１５０でのねじ切り加工制御を示すフローチャートである。なお、このフローチャートがメインプログラムである。
図９において、Ｘ２０では、ＳＵＢ２を呼び出し、今回出力する予定の移動量（ΔＰｉ）を取得する。Ｘ２０が終了するとＸ２１へ進む。
Ｘ２１では、ねじ切り加工が指令されたかどうか確認する。ねじ切り加工が指令された場合にはＸ２２へ進み、そうでなければＸ２３へ進む。
【００４７】
Ｘ２２では、ねじ切り加工のスタートタイミング（ねじ切り開始ＦＧのオン）を確認する。ねじ切りのスタートタイミングに達したらＸ２７に進み、そうでなければ終了する。
Ｘ２７では、ねじ切り加工の補間処理を実行する。Ｘ２７が終了するとＸ２８へ進む。
Ｘ２８では、ねじ切り加工の補間処理が終了したか確認する。ねじ切りの補間処理が終了したらＸ２９に進み、そうでなければ終了する。
Ｘ２９では、ねじ切りコントロール用のデータを初期化して次のねじ切り指令に備える。Ｘ２９が終了するとＸ３０へ進む。
Ｘ２３では、ねじ切り加工のスタートタイミングを検出する。また、このＸ２３では、ねじ切り加工をスタートする際の主軸の角度を設定する。なお、本実施形態では固定値の０度を使用したとする。Ｘ２３が終了するとＸ２４へ進む。
【００４８】
Ｘ２４では、Ｘ２３で設定されたねじ切り加工のスタート時の主軸の角度をもとに、ＳＵＢ３を呼び出す。本実施形態では、０度を到達位置（Ｃ）としてＳＵＢ３を呼び出したとする。なお、本実施形態では主軸の位置が到達位置（Ｃ）をまたいだ時に、処理結果（Ｒｓｔｓ）の０値を返すものとする。Ｘ２４が終了するとＸ２５へ進む。
Ｘ２５では、Ｒｓｔｓ＝０かどうか確認する。Ｒｓｔｓ＝０の場合はＸ２６に進み、そうでなければ終了する。
Ｘ２６では、ねじ切り開始ＦＧをオンにする。Ｘ２６が終了するとＸ２２へ進む。
Ｘ３０では、到達位置（Ｃ）を検出するための前回指令値（Ｐｓ）を作成する。つまり、全部の処理が終了した時点で、今回指令値（Ｐｎ）を前回指令値（Ｐｓ）に代入して、次回処理の時の前回指令値（Ｐｓ）にする。
【００４９】
このように、補間処理部１５０では、主軸の速度指令を位置指令に変換し、主軸をコントロールすることにより、ねじ切り加工のスタート位置を均一に保つことができる。
また、主軸を位置制御して、ねじ切り加工を開始する目標角度を与えることにより、エンコーダ６００からの１回転パルスを使用しなくても、ねじ切り加工を精度良く実施することができる。
さらに、主軸を位置ループ運転でねじ切り加工することにより、途中の主軸の速度変動によるネジピッチ精度の低下が無くなり、精度の高いねじ切り加工が実現できる。
また、ねじ切り加工の開始位置均一にすることができるため、主軸エンコーダ６００の１回転パルスを使用する必要が無く、そのための特別な回路や制御が不要となり、コスト低減を図ることができる。
【００５０】
実施の形態２．
実施の形態１では、従来のねじ切り加工と同様に、固定の角度からしか、ねじ切り加工を開始することができなかった。
しかし、実施の形態１におけるＸ２３であるねじ切り開始角度を与えるステップで、以下のような事項を設定することにより任意の角度からねじ切り加工を開始することができる。
まず、予め、ねじ切り加工を開始する角度についてプログラムしておく。
例えば以下に示すようにプログラムする。
【００５１】
Ｇ３２Ｚ−３００．Ｆ１０．Ｐ６０；
【００５２】
つまり、ねじ切り加工における主軸の開始角度を６０度（Ｐ６０）にする。
その後、中央処理部１４０は、プログラムの該ブロックを処理した際に、ねじ切り加工の開始角度が６０度であることを解釈する。そこで、所定の場所（Ａｓ）に６０がセットされる。
そして、Ｘ２３では、ねじ切り加工の開始角度が  Ｃ＝Ａｓ  であると設定することにより、上述のようにプログラムされた角度（６０度）から、ねじ切り加工が開始される。
その後、ねじ切り加工における主軸の開始位置を新たな角度に設定し直したい場合には、ねじ切り加工の開始角度を設定し直したい値（例えば３０度）に設定した後、ねじ切り加工をスタートさせればよい。
【００５３】
そして、ねじ切り加工を指令して実行させると、駆動部４００への刻々の位置指令が３０度をまたぐタイミングまでねじ切り加工はその開始を遅らせて、位置指令が３０度をまたぐタイミングの時には、１回だけ強制的に３０度の位置を指令し、次のタイミングからねじ切り加工の補間処理を開始する。これらのことより、ねじ切り加工の切り込み位置を３０度の位置に均一に保つことができる。
このように、本実施形態のねじ切り加工装置は、主軸の位置ループ制御機能を利用することにより、ねじ切り加工の開始角度を任意に変更することができ、主軸をコントロールすることができる。
【００５４】
また、本実施形態のねじ切り加工装置は、主軸の速度指令を位置指令に変換する手段を設け、主軸に対する速度指令を位置指令に変換し、駆動部４００へ位置指令で指令し、主軸に対する位置指令を目的に応じて補正する補正手段を設けたことにより、ねじ切り加工の開始時の主軸角度を正確にコントロールすることができる。
さらに、本実施形態のねじ切り加工装置は、便宜上ねじが順方向に切られていくことを想定しているが、実際の処理においては主軸の回転方向を考慮して始点角度を計算する必要がある。
また、ねじ切り加工における主軸の開始位置を指定することができるため、ねじを締め付けたときの停止位置を自由に変更することができる。
なお、本実施形態のねじ切り加工装置は、その構成及び動作において、実施形態１のねじ切り加工装置とほぼ同様であり、相違する部分についてのみ説明した。
【００５５】
実施の形態３．
実施の形態２では、ねじ切り加工の開始角度を任意の角度に変更する方法を示したが、同様の方法でねじ切り加工の終了角度を変更することができる。
まずは、予め、ねじ切り加工を終了する角度をプログラムする。
例えば以下のような例がある。
【００５６】
Ｇ３２Ｚ−３１８．Ｆ１０．Ｑ６０；
【００５７】
つまり、ねじ切り加工における主軸の終了角度を６０度（Ｑ６０）とする。
なお、「Ｚ−３１８」はねじの長さが３１８（mm）であること、「Ｆ１０」はネジピッチが１０（mm）であることを示す。つまり、ねじ切り加工のプログラムにおける「Ｆ」はネジピッチを指令するコマンドである。
その後、中央処理部１４０は、プログラム中の該ブロックを処理すると、ねじ切り加工における主軸の終了角度が６０度であることを解釈する。そして、この主軸の終了角度は開始角度に変換されて所定の場所（Ａｓ）にセットされる。
その変換方法は以下のとおりである。
【００５８】
Ａｓ＝終点角度＋（（ネジピッチ−ｄ）／ネジピッチ）＊３６０
＝６０＋（（１０−８）／１０）＊３６０
＝６０＋７２＝１３２
【００５９】
なお、「ｄ」は、ねじの長さをネジピッチで割った余りの長さであり、「ｄ」＝「８」は、３１８（ねじ長さ）／１０（ネジピッチ）を計算し、余り得られた数値である。
そして、Ｘ２３では、ねじ切り加工の開始角度を  Ｃ＝Ａｓ  とするだけで、プ上述のようにプログラムされた角度でねじ切り加工を終了させることができる。
【００６０】
なお、ねじ切り加工における主軸の終了位置を任意の角度としたい場合には、ねじ切り加工を指令した時に、ねじの始点と終点間の距離、及びねじの加工指令に含まれているネジピッチデータから始点の角度を算出する。
終点位置を０度としたい場合の始点角度（Ａｓ）は次式で求められる。
Ａｓ＝３６０＊（（ネジピッチ−ｄ）／ネジピッチ）
但し、ｄはねじ長さをネジピッチで割った余りの距離値である。
【００６１】
その後は、ねじ切り加工をスタートさせればよい。
その場合、ねじ切り加工を指令し実行させた時、駆動部４００への刻々の位置指令がＡｓ度をまたぐタイミングまでねじ切り加工の開始が遅れる。そして、位置指令がＡｓ度をまたいだタイミングの時に１回だけ強制的にＡｓ度の位置が指令され、次のタイミングからねじ切り加工の補間処理が開始され、ねじ切り加工の終了位置を均一に、この場合０度の位置に、保つことができる。
【００６２】
また、主軸の終了角度を例えば６０度としたい場合には、ねじ切り加工の開始位置算出方法で算出した開始位置角度（Ａｓ）を６０度分補正すればよく、その後はねじ切り加工をスタートさせればよい。
この場合、ねじ切り加工が指令され実行されると、駆動部４００への刻々の位置指令がＡｓ＋６０度をまたぐタイミングまでねじ切り加工はその開始を遅らせ、位置指令がＡｓ＋６０度をまたぐタイミングになると１回だけ強制的にＡｓ＋６０度の位置を指令し、次のタイミングからねじ切りの補間処理が開始され、ねじ切り加工の終了位置を均一に、この場合は６０度の位置に、保つことができる。
【００６３】
このように、本実施形態のねじ切り加工装置は、主軸の位置ループ制御機能を利用することにより、ねじ切り加工の終了時の主軸角度を任意に変更することができるようにしたものであり、雄ねじと雌ねじのはめ合いである締め付け角度をコントロールすることができる。
また、主軸の位置指令を補正することにより、ねじ切り加工において、所望の主軸角度でねじ切りを終了させ、主軸をコントロールすることができる。
さらに、ねじ切り加工の切り終わりの主軸角度を指定することができるため、雄ねじ及び雌ねじによる締め付け時のはまり具合を精度良く決めることができる。
なお、本実施形態のねじ切り加工装置は、その構成及び動作において、実施形態１又は実施形態２のねじ切り加工装置とほぼ同様であり、相違する部分についてのみ説明した。
【００６４】
実施の形態４．
本発明のねじ切り加工装置には、補間された各軸・主軸の移動軌跡を表示するための表示用データテーブルを持たせてもよい。
この表示用データテーブルは、メニュー表示部とデータ設定エリア部と軌跡データが表示されるグラフィック表示エリア部とを有する。
なお、グラフィック表示エリア部は表示部に相当し、メニュー表示部は選択部に相当する。
【００６５】
そして、この表示用データテーブルは、ＣＲＴなどの表示装置２００に表示される。
そして、ねじ切り加工の補間処理が開始されると、最初のデータエリアから順に各軸と主軸の指令位置データが格納される。そして、ねじ切り補間が繰り返されると、指令位置データは次第に蓄積されていく。
メニュー表示部に対応したキーを操作することにより、入力処理部１１０は処理の内容を特定し、表示処理部１２０に所定の処理内容やデータが出力される。
表示処理部１２０は入力処理部１１０からの情報に基づき表示のスケーリングを行ったり各種表示データのコントロールを行う。
【００６６】
例えば、メニュー表示部に表示された表示開始のメニューに対応するキーが操作されると、入力処理部１１０はその内容を解釈して表示処理部１２０に軌跡表示を行うように情報を出力する。
表示処理部１２０は表示用データテーブルを参照しながら、格納されている各軸・主軸の軌跡データをグラフィックで表示する。
また、種々の目的に対応できるように、グラフィックの表示方法を変更できるように、メニュー表示部のメニューには「横軸データ切り換え」コマンドと「縦軸データ切り換え」コマンド等を設けてもよい。
【００６７】
「横軸データ切り換え」コマンド又は「縦軸データ切り換え」コマンドを示すメニューに対応したキーを操作することにより、表示処理部１２０にはキーの操作内容が出力され、横軸に表示されているデータを別のデータに変更して表示することができる。
なお、横軸データや縦軸データとして、主軸位置、Ｘ軸、Ｚ軸のデータがある。
このように、ねじの不完全部の長さなどが正確に表示されるので、従来高価な専用の測定器で測定していたものが不要となる。
また、ねじの不完全部の長さなどが正確に表示されるので、ねじ切り加工の状態が分析しやすく、ねじの加工条件の決定に大いに役立つ。
なお、本実施形態のねじ切り加工装置は、その構成及び動作において、実施形態１のねじ切り加工装置とほぼ同様であり、相違する部分についてのみ説明した。
【００６８】
【発明の効果】
この発明によれば、モータ位置指令が予め設定されたねじ切り加工の開始角度をまたぐ周期のときには、当該モータ位置指令がねじ切り加工の開始角度に一致するように、位置変換処理部の出力を強制的に補正し、主軸角度が設定されたねじ切り加工の開始角度に一致したときねじ切り加工を開始させるようにしたので、ねじ切り開始の主軸角度を設定されたねじ切り加工の開始角度に一致させることができ、ねじ切り加工の切り込み開始位置を均一に保つことができる。
【００６９】
また、この発明によれば、設定されたねじ切り加工の終了角度とねじピッチとネジの長さに基づきねじ切り加工の開始角度を演算し、モータ位置指令が前記演算されたねじ切り加工の開始角度をまたぐ周期のときには、当該モータ位置指令が前記演算されたねじ切り加工の開始角度に一致するように、位置変換処理部の出力を強制的に補正し、主軸角度が設定されたねじ切り加工の開始角度に一致したときねじ切り加工を開始させるようにしたので、ねじ切り終了の主軸角度を設定されたねじ切り加工の終了角度に一致させることができ、ねじ切り加工の切り込み終了位置を均一に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態１の数値制御装置（以下、ＮＣとする）の全体構成図である。
【図２】  本発明の実施形態１のねじ切り加工装置が有するＮＣ１００の内部構成を示す機能ブロック図である。
【図３】  従来のねじ切り加工装置が有する中央処理部１４０、補間処理部１５０、及び駆動部４００での処理動作を示す機能ブロック図である。
【図４】  本発明の実施形態１のねじ切り加工装置が有する中央処理部１４０、補間処理部１５０、及び駆動部４００での処理動作を示す機能ブロック図である。
【図５】  本発明の実施形態１のねじ切り加工装置が有するスムージング回路１５４での処理動作を示す概念図である。
【図６】  本発明の実施形態１のねじ切り加工装置が有する補間処理部１５０での周速一定制御を示すフローチャートである。
【図７】  本発明の実施形態１のねじ切り加工装置が有する補間処理部１５０での回転数指令−位置指令変換処理を示すフローチャートである。
【図８】  本発明の実施形態１のねじ切り加工装置が有する補間処理部１５０での目的位置到達確認処理を示すフローチャートである。
【図９】  本発明の実施形態１のねじ切り加工装置が有する補間処理部１５０でのねじ切り加工制御を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１００  ＮＣ、２００  表示装置、３００  操作盤、４００  駆動部、５００  モータ、６００  エンコーダ、７００  機械、１１０  入力処理部、１２０  表示処理部、１３０  データ部、１４０  中央処理部、１５０  補間処理部、１４１  主軸運転モード、１４２  主軸速度指令、１４３  主軸制御信号、１５１  周速一定制御部、４０１  主軸アンプ、１５２  位置変換処理部、１５３  単位時間当たりの主軸位置の変化量、１５４  スムージング回路、１５５  段階的に滑らかな変化量、１５６  位置レジスタ。
【図１】
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【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】
0004014777.tif 000008
【図８】
0004014777.tif 000009
【図９】
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