WO1993018442A1 - Systeme de vissage - Google Patents

Description

明 細 書 ねじ込み方法 技 術 分 野

本発明は数値制御装置によるねじ込み方法に関し、 特に外側 と内側とで異なる リ一ドのねじが切られている管を対象物にね じ込んで組付けるねじ込み方法に関する。 背 景 技 術

装置組立時に、 外側と内側とで異なるピッチのねじが切られ ている管を対象物に組付けることが必要な場合がある。 そのよ うな場合、 C N C工作機械を用いて、 リジッ トタ ッ ピングサイ クル及びリ ジッ ト逆タ ッ ピングサイ クルを利用する方法が考え られる。 例えば、 C N C工作機械の主軸のおねじに管の内側を ねじ込み、 その主軸及び送り軸の動作をリ ジッ トタ ッ ピングサ ィ クルで制御して先ず管の外側を対象物にねじ込む。 そのねじ 込み完了後に、 リ ジッ ト逆タ ッ ビングサイ クルで制御して主軸 を管の内側から取り外す。 なお、 リ ジッ トタ ツ ピングサイ クル 及びリ ジッ ト逆タ ッ ビングサイ クルとは、 主軸と送り軸とを補 間して主軸の回転と送り軸の送りを常に同期させるようなタ ッ プ加工制御をいう。

この C N Cのリ ジッ ト タ ッ ビングサイ クル及びリ ジッ ト逆タ ッ ビングサイ クルでは、 主軸一回転当たりの送り軸の送り量が. タ ップのねじのピッチ （リー ド） と等しくなるように設定され る。 このため、 リ ジッ トタ ッ ピングサイ クル時 （ねじ込み時） の送り速度と リ ジッ ト逆タ ッ ビングサイ クル時 （逃がし時） の 送り速度とは同一となる。 したがって、 管を対象物にねじ込ん で組付ける場合、 管の外側と内側のねじが同一ピッチならば、

C N Cのリ ジッ トタ ッ ピングサイ クル及びリ ジッ ト逆タ ッ ピン グサイクルの利用が有効となる。

しかし、 管の外側と内側のねじのピッチが異なる.場合は、 ね じ込み時と逃がし時とで、 そのピッチに合わせて送り速度も変 更させる必要があるため、 上述したような送り速度同一のリ ジ ッ トタ ッ ピングサイ クル及びリ ジッ ト逆タ ッ ビングサイ クルを 利用することはできなかった。 このため、 外側と内側とで異な るピッチのねじが切られている管を対象物にねじ込んで組付け る場合は、 C N C工作機械を用いることができず、 専用機を用 いる必要があった.。 したがって、 作業工程の自動化を図ること ができず、 作業効率を悪化させていた。 発 明 の 開 示

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、 外側と 内側とで異なるピッチのねじが切られている管を対象物にねじ 込み組付ける作業を、 C N C工作機械を用いて行うことができ るねじ込み方法を提供することを目的とする。

本発明では上記課題を解決するために、

外側と内側とで異なるピッチのねじが切られている管を対象 物にねじ込んで組付けるねじ込み方法において、 前記管を主軸 に取り付け、 前記管の外側のねじのピツチに合わせてねじ込み を行い、 前記管の内側のねじのピッチに合わせて前記主軸の前 記管からの取り外しを行うことを特徵とするねじ込み方法が、 提供される。

先ず、 管の内側を主軸のおねじにねじ込んで管を主軸に取り 付ける。 次に、 主軸を回転させ、 また送り軸でその主軸を送り つつ、 管の外側を対象物のめねじにねじ込む。 このねじ込みは、 管の外側のねじのピツチに合わせて行う。 管のねじ込みが完了 した時点で、 主軸を管から取り外す。 この取り外しは、 管の内 側のねじのピッチに合わせて行う。 その結果、 管は対象物のめ ねじに嵌合され組付けられる。 このように、 C N C工作機械の 主軸及び送り軸を用いて、 外側と内側とで異なるピッチのねじ が切られている管を対象物に組付けることができる。 したがつ て、 作業工程の自動化を図ることができ、 作業劲率を改善する ことができる。 図 面 の 簡 単 な 説 明 図 1 は本発明のねじ込み方法の説明図、

図 2は管のねじ込み組付け作業の説明図、

図 3は本発明のねじ込み方法を実行するための第 1のフロー チャー ト、

図 4は本発明のねじ込み方法を実行するための第 2のフロー チヤ一卜、

図 5は本発明を実施するための数値制御装置 （C N C ) のハ 一ドウヱァのブ口 ック図である。 発明を実施するための最良の形態 以下、 本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

図 2は管のねじ込み組付け作業の説明図である。 図において 管 2は外側と内側とで異なるピッチ （リード） のねじが切られ ている。 また、 C N C工作機械の主軸 7 0先端には、 管 2の内 側のねじと同じピッチのおねじ 7 0 0が設けられている。 一方、 対象物 3には、 管 2の外側のねじと同じピッチのめねじ 4が設 けられている。 管 2は、 主軸 7 0のおねじ 7 0 0に取り付けら れ固定された後、 主軸 7 0の回転、 及びここでは図示されてな い送り軸 （Z軸） の送りにより、 対象物 3のめねじ 4にねじ込 み組付けられる。

図 1 は本発明のねじ込み方法の説明図である。 図において、 主軸 Ί 0に設けられたおねじ 7 0 0は、 Gコードに従って動作 する。 この Gコードは、 リ ジッ トタ ツプ指令の Gコードに Z軸 の逃げ時の送り速度指令が付加されたものである。

おねじ？ 0 0は先ずィ二シャル点 I に早送りされた後、 その イニシャル点 Iから R点まで早送りで下がる。 この R点は、 対 象物 2の少し上方にク リァランスを考慮して設定された点であ る。 R点からは一定の送り速度及び回転数で下がる。 すなわち， 管 2の外側のねじのピッチに合わせてねじ込みが行われ、 管 2 は対象物 3のめねじ 4に組付けられる。 このときのおねじ 7 0 0を送る送り軸である Z軸と主軸 7 0 とは C N C 1 0 (図 5 ) によって補間されて正確に同斯がとられており、 ねじ込みは次 式 （ 1 ) の関係が満足するようにして行われる。

F 1 = P 1 · S · · · ♦ · ( 1 ) し し 、

F 1 ： Z軸のねじ込み時の送り速度 （m m Zm i τι ) Ρ 1 ：管 2の外側のねじのピッチ （m m )

S ： 主軸 Ί 0の回転数 （ r p m ) おねじ 7 0 0が Z点に到達し、 管 2が対象物 3のめねじ 4に 組付けられると、 おねじ 7 0 0 は一定の送り速度及び回転数で R点まで上がる。 すなわち、 管 2の内側のねじのピッチに合わ せておねじ 7 0 0の管 2からの取り外しが行われる。 この取り 外し （逃げ） は、 上述したねじ込みと同様に、 次式 （ 2 ) の関 係が満足するようにして行われる。

F 2 = P 2 · S ( 2 )

F 2 ： Z軸の逃げ時の送り速度 （mmZm i n )

P 2 ： 管 2の内側のねじのピッチ （mm)

S ： 主軸 7 0の回転数 （ r p m) 。 なお、 このときの回 転方向はねじ込み時とは逆方向である。

このおねじ 7 0 0の動作により、 おねじ 7 0 0のみが上方に 引き上げられ、 管 2はめねじ 4に嵌合したままとなり、 管 2の 対象物 3への組付けが完了する。 .

図 3は本発明のねじ込み方法を実行するための第 1のフロー チャー トである。 図中 Sに続く数字はステ ッ プ審号を表す。 〔 S 1〕 1 ブロ ッ クのデータを読み取る。

〔 S 2〕 そのブロ ックがリ ジッ トタ ップ指令用の Gコ一ドであ るか否かを判別する。 リ ジッ トタ ツプ指令用の Gコ一ドであれ ばステップ S 3に進み、 そうでなければそのまま本プログラム を終了する。

〔 S 3〕 Gコードに Z軸の逃げ時の送り速度指令 （E指令） が 付加されているか否かを判別する。 付加されていればステップ S 4に進み、 そうでなければステップ S 5 にスキップする。 こ のように、 従来のリ ジッ トタ ップ指令用の Gコー ドに Z軸の逃 げ時の送り速度指令を付加することにより、 Z軸の逃げ時の送 り速度指令の変更が可能となる。

C S 4 Z軸の逃げ時の送り速度指令 （E指令） を記憶する。

〔S 5〕 図 4の移動データ作成ループを実行する。

〔 S 6 〕 1 ブロ ッ ク終了か否かを判別する。 1 ブロック終了で あればそのまま本プログラムを終了し、 そうでなければステッ フ &) 5 ί _民る。

図 4は本発明のねじ込み方法を実行するための第 2のフロー チャートである。 このフローチャートは、 移動データ作成ルー プ （図 3のステップ S 5 ) のフローチャー トである。

C S 1 1〕 ねじ込み動作であるか否かを判別する。 ねじ込み動 作であればステップ S 1 2 に、 そうでなければステップ S 1 3 にそれぞれ進む。

〔S 1 2〕 ねじ込み時の送り速度 F 1及び移動量 （送り量） を お ¾1する■ o

〔S 1 3〕 取り外し動作であるか否かを判別する。 取り外し動 作であればステップ S 1 4に、 そうでなければステップ S 1 8 にそれぞれ進む。

〔 S 1 4〕 Z軸の逃げ時の送り速度指令 （E指令） があるか否 かを判別する。 Z軸の逃げ時の送り速度指令 （E指令） があれ ばステップ S 1 6に、 そうでなければステップ S 1 5にそれぞ れ迤む。

C S 1 5〕 ねじ込み時と同じ送り速度指令を取り外し時の送り 速度措令として設定する。

〔S 1 6〕 Z軸の逃げ時の送り速度指令 （E指令） に従い、 取 り外し動作時の送り速度 F 2を設定する。 〔 S 1 7〕 移動量を設定する。

〔 S 1 8〕 例えばィ二シャル点 I から R点までの早送り動作 (位置決め動作） の送り速度及び移動量を設定する。

このように、 本実施例では、 外側と内側とで異なるピッチの ねじが切られている管 2を対象物 3のめねじ 4にねじ込み組付 ける際に、 ねじ込み時には、 主軸 7 0を管 2の外側のねじのピ ツチに合わせて動作させてねじ込み、 取り外し時には、 管 2の 内側のねじのピッチに合わせて動作させて主軸 7 0を上方に引 き上げる。 この主軸 7 0の送り動作及び逃げ動作により、 管 2 は対象物 3のめねじ 4に嵌合され組付けられる。 すなわち、 C N C工作機械を用いて、 外側と内側とで異なるピッチのねじが 切られている管 2を対象物 3に組付けることができるようにな る。 このため、 従来専用機を用いて行っていたねじ み組付け 作業を C N C工作機械を用いて行うことができ、 作業工程の自 動化が可能となり、 また作業効率も改善される。 . .

上記の説明では、 対象物 3のめねじ 4に管 2をねじ込む場合 の構成について説明したが、 対象物 3におねじが設けられ、 そ のおねじに管 2をねじ込む場合は、 次のように構成すればよい _t すなわち、 先ず、 主軸 7 0先端に管 2の外側のねじと同じピッ チのめねじを設け、 そのめねじに管 2の外側のねじで管 2を取 り付け固定する。 次に、 管 2の内側のねじのピッチに合わせて- 管 2を対象物 3のおねじにねじ込む。 管 2が対象物 3のおねじ に組付けられると、 主軸 7 0のめねじを管 2の外側のピッチで 引上げる。 その結果、 管 2は対象物 3のおねじに嵌合したまま となり、 管 2の対象物 3への組付けが完了する。 このように、 対象物 3のおねじに管 2を組付ける場合も、 C N C工作機械を 用いて行う ことができる。

図 5は本発明を実施するための数値制御装置 （CNC) のハ —ドゥエァのブ口 ック図である。 図において、 1 0は数値制御 装置 （CNC) である。 プロセッサ 1 1は CNC 1 0全体の制 御の中心となるプロセッサであり、 バス 2 1を介して、 ROM 1 2に格納されたシステムプログラ ムを読み出し、 このシステ ムプログラムに従って、 CNC 1 0全体の制御を実行する。 R AM I 3には一時的な計算データ、 表示データ等が格納される c RAM 1 3には S R A Mが使用される。 C M 0 S 1 4にはリ ジ ッ ドタ ップ指令データ、 Z軸の逃げ時の送り速度指令データ等 が格納される。 また、 本発明のねじ込み方法のプログラムやそ の他の加工プログラム、 各種パラメ ータ等が格納される。 CM 0 S 1 4は、 図示されていないバッテリでバックアップされ、 CNC 1 0の電源がォフされても不揮発性メモリ となっている ので、 それらのデータはそのまま保持される。

イ ンタフ ェース 1 5 外部機器用のィ ンタ フ エースであり、 紙テープリーダ、 紙テープパンチヤ一、 紙テープリーダ *パン チヤ一等の外部機器 3 1が接続される。 紙テープリ一ダからは 加工プログラムが読み込まれ、 また、 C N C 1 0内で編集され た加工プログラ厶を紙テープパンチヤ一に出力することができ 。

P M C (プロ グラマブル · マシン ♦ コ ン ト ローラ） 1 6は C N C 1 0に内蔵され、 ラダ一形式で作成されたシーケ ンスプロ グラ ムで機械を制御する。 すなわち、 加工プロ グラ ムで指令さ れた、 M機能、 S機能及び T機能に従って、 これらをシーケ ン スプログラ ムで機械側で必要な信号に変換し、 I ZOュニッ ト 1 7から機械側に出力する。 この出力信号は機械側のマグネッ ト等を駆動し、 油圧バルブ、 空圧バルブ及び電気ァクチユエィ タ等を作動させる。 また、 機械側のリ ミ ッ トスィ ツチ及び機械 操作盤のスィ ツチ等の信号を受けて、 必要な処理をして、 プロ セ ッ サ 1 1 に渡す。

グラフィ ック制御回路 1 8は各軸の現在位置、 ァ.ラーム、 ハ。 ラメ 一タ、 画像データ等のディ ジタルデータを画像信号に変換 して出力する。 この画像信号は C尺丁 1^ 0 1ュニッ ト 2 5の 表示装置 2 6に送られ、 表示装置 2 6に表示される。 イ ンタ フ エース 1 9は C R T Z M D Iュニッ ト 2 5内のキーボー ド 2 7 からのデータを受けて、 プロセッサ 1 1 に渡す。

イ ンタフニース 2 0は手動パルス発生器 3 2に接続され、 手 動パルス発生器 3 2からのパルスを受ける。 手動パルス発生器 3 2は機械操作盤に実装され、 手動で機械稼働部を精密に位置 決めするのに使用される。

軸制御回路 4 1 〜 4 4はプロセッサ 1 1からの各軸の移動指 令を受けて、 各軸の指令をサーボアンプ 5 1 〜 5 4に出力する, サーボアンプ 5 1 〜 5 4はこの移動指令を受けて、 各軸のサー ボモータ 6 1〜 6 4を駆動する。 サーボモータ 6 1 は X軸を、 サーボモータ 6 2は Y軸を、 サーボモータ .6 3は Z軸を、 サー ボモータ 6 4は U軸をそれぞれ制御する。 サーボモータ 6 1 〜 6 4には位置検出用のパルスコーダが内蔵されており、 このパ ルスコ一ダから位置信号がパルス列としてフ ィー ドバックされ る。 場合によっては、 位置検出器として、 リニアスケールが使 用される。 また、 このパルス列を F Z V (周波数 Z速度） 変換 することにより、 速度信号を生成することができる。 図ではこ れらの位置信号のフイードバックライ ン及ぴ速度フィ一ドバッ クは省略してある。

ス ピン ドル制御回路 7 1 はス ピン ドル回転指令及びス ピン ド ルのォリエンテーシ ョ ン等の指令を受けて、 ス ピンドルァンプ

7 2 にス ピン ドル速度信号を出力する。 ス ピン ドルアンプ 7 2 はこのス ピン ドル速度信号を受けて、 ス ピン ドルモータ 7 3を 指令された回転速度で回転させる。 また、 オ リ エンテーショ ン 指令によって、 所定の位置にス ピン ドルを位置決めする。 この ス ピン ドルモータ Ί 3の主軸 7 0には、 上述したように、 おね じ 7 0 0が設けられている。

ス ピンドルモ—タ Ί 3には歯車あるいはベル トでポジシヨ ン コーダ 8 2が結合されている。 したがって、 ポジショ ンコーダ

8 2 はス ピン ドルモータ 7 3に同期して回転し、 帰還パルスを 出力し、 その帰還パルスはイ ンタ フェース 8 1 を経由して、 プ 口セッサ 1 1 によって、 読み取られる。 この帰還パルスは他の 軸をスピン ドルモータ Ί 3に同期して移動させてネジ切り等の 加工を行うために使用される。 なお、 ねじ込み加工時にはこの ポジショ ンコーダは位置帰還用に使用される。

以上説明したように本発明では、 外側と内側とで異なるピッ チのねじが切られている管を対象物にねじ込み組付ける際に、 ねじ込み時には、 主軸を管の外側のねじのピツチに合わせて動 作させてねじ込み、 取り外し時には、 管の内側のねじのピッチ に合わせて動作させて主軸を取り外すように構成した。 この主 軸の送り動作及び逃げ動作により、 管は対象物に嵌合され組付 けられる。 すなわち、 C N C工作機械を用いて、 外側と内側と で異なるピッチのねじが切られている管を対象物に組付けるこ とができるようになる。 このため、 従来専用機を用いて行なつ ていたねじ込み組付け作業を C N C工作機械を用いて行うこと ができ、 作業工程の自動化が可能となる。 また作業効率も改善 することができる。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 外側と内側とで異なるビッチのねじが切られている管を 対象物にねじ込んで組付けるねじ込み方法において、

前記管を主軸に取り付け、

前記管の外側のねじのピッチに合わせてねじ込みを行い、 前記管の内側のねじのピッチに合わせて前記主軸の前記管か らの取り外しを行うことを特徵とするねじ込み方法。

2 . 外側と内側とで異なるピッチのねじが切られている管を 対象物にねじ込んで組付けるねじ込み方法において、

前記管を主軸に取り付け、

前記管の内側のねじのピッチに合わせてねじ込みを行い、 前記管の外側のねじのピッチに合わせて前記主軸の前記管か らの取り外しを行うことを特徴とするねじ込み方法。