JP2006297506A

JP2006297506A - パンチプレス用タッピング装置及びパンチプレス用タッピング加工制御方法

Info

Publication number: JP2006297506A
Application number: JP2005119399A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Yokoyama; 匡横山
Original assignee: Amada Co Ltd
Current assignee: Amada Co Ltd
Priority date: 2005-04-18
Filing date: 2005-04-18
Publication date: 2006-11-02

Abstract

【課題】サーボモータの温度を検出し、その検出温度によりサーボモータの回転数を制御してタップ温度の上昇を抑制し、タップの寿命の延長を図ることができるパンチプレス用タッピング装置とその制御方法の提供。
【解決手段】サーボモータ39により回転駆動伝達機構を介して回転駆動されるタッピング装置を設けたパンチプレス用タッピング装置において、前記サーボモータの温度を検出し、該サーボモータの温度が所定の値に達した場合、あるいは前記所定の値を超えた場合、前記サーボモータの回転速度が予め設定された回転速度になるように、該サーボモータを制御することを特徴とするパンチプレス用タッピング加工制御方法。
【選択図】図５

Description

本発明はパンチプレス用タッピング装置及びその制御方法に関する。

通常のタッピング装置では、タップを取り付ける主軸を正逆回転方向に回転駆動自在に設けると共に、この主軸を軸方向へ送る主軸送り機構を備えている。また、タッピング中に何らかの理由により、主軸に過負荷（トルク）が加わったとき、この過負荷（トルク）によりタップが破損するのを防止すべく、主軸回転駆動モータのトルク伝達機構に、摩擦式クラッチを設けて主軸に一定以上のトルクが加わらないようにしている（例えば、特許文献１）。

また、タップを取り付ける主軸を正逆回転方向に回転自在に軸支した中空円筒状のクイルを設けると共に、前記主軸の回転に連動して回転駆動される送りねじを主軸と平行に設け、この送りねじの回転駆動により、前記主軸を昇降作動させる方式のタッピング装置もあり、この例では、タッピング中に何らかの理由により、送りねじに過剰なトルクが加わったとき、送りねじの途中に設けたトルクラッチにより主軸への送り動力の伝達が遮断されるようにしたものもある（例えば、特許文献２）。
特開平９−１６８９０９号公報特開平２００１−６２６３１号公報

上述の特許文献１におけるタッピング装置では、主軸に過剰な過負荷（トルク）が加わったとき、摩擦式クラッチにより主軸への過大なトルクの伝達は防止できるが、タップのサイズによって主軸にかかるトルクの大きさを変更するものではなく、また、タッピング加工中の温度を監視して、タップ温度が過熱しないように適宜な主軸の回転速度に制御するものではないので、タップの過熱を抑制してタップ寿命を延長させる機能を有していない。

また、特許文献２におけるタッピング装置では、タッピング中に何らかの理由により、送りねじに過剰なトルクが加わったとき、送りねじの途中に設けたトルクラッチにより主軸への送り動力の伝達が遮断されるので、主軸に装着されたタップが過剰に送られることはないが、特許文献１の場合と同様に、タッピング加工中の温度を監視して、タップ温度が過熱しないように適宜な主軸の回転速度に制御していないので、タップの過熱を抑制してタップ寿命を延長させる機能を有するものでもない。

本発明は上述の如き問題を解決するために成されたものであり、本発明の課題は、タッピング加工中のタップ駆動用のサーボモータの温度を検出し、検出したサーボモータの温度によりサーボモータの回転数を制御してタップ温度の上昇を抑制し、タップの寿命の延長を図ることができるパンチプレス用タッピング装置及びパンチプレス用タッピング加工制御方法を提供することである。

上述の課題を解決する手段として請求項１に記載のパンチプレス用タッピング装置は、サーボモータにより回転駆動伝達機構を介して回転駆動されるタッピング装置を設けたパンチプレス用タッピング装置において、前記サーボモータに該サーボモータの温度を検出する温度センサと、該温度センサが検知した温度に対して予め設定した回転速度により前記サーボモータを回転駆動する制御手段を設けたことを要旨とするものである。

請求項２に記載のパンチプレス用タッピング加工制御方法は、サーボモータにより回転駆動伝達機構を介して回転駆動されるタッピング装置を設けたパンチプレス用タッピング装置において、前記サーボモータの温度を検出し、該サーボモータの温度が所定の値に達した場合、あるいは前記所定の値を超えた場合、前記サーボモータの回転速度が予め設定された回転速度になるように、該サーボモータを制御することを要旨とするものである。

本発明によれば、サーボモータの温度を検出し、検出したサーボモータの温度によりサーボモータの回転数を制御することにより、間接的にタップの温度を監視することが可能となる。また、これによりタップの発熱を抑制できるので、発熱によるタップへの切り粉の溶着や、タップ表面に施したコーティングの剥離等を抑制できるのでタップの寿命が延長する。また、サーボモータへの過負荷も抑制することができるのでサーボモータの寿命も延びるなどの効果がある。

以下本発明の実施の形態を図面によって説明する。

図１は、本願発明に係るタッピング装置を備えた公知のタレットパンチプレスの全体の概要を説明する図であり、タレットパンチプレス１はふところ部３を有した備えたフレーム５を備えている。

このタレットパンチプレス１には、板状のワークを支持する固定テーブル７と、ワークＷの位置決めを行うワーク位置決め装置９およびタッピング装置１１と複数のパンチ（図示省略）とを装着した円板状の上部タレット１３と、前記タッピング装置１１やパンチに対応する下方位置にタッピング用の穴付きダイ１５と複数の通常ダイ（図示省略）とを装着した円板状の下部タレット１７とで構成したタレット装置１９が設けてある。

また、上部フレーム２１には、上部タレット１３のタッピング装置１１を押圧する油圧あるいはサーボモータなどの適宜な駆動手段で駆動されるラム２３が昇降位置決め可能に設けてある。

上述のタッピング装置１１の構成の一例が図２〜図４に示してある。図２は、このタッピング装置１１の回転駆動系を示したものであり、上部タレット１３にプーリ２９を回転自在に支持すると共に、このプーリ２９と同軸にかつ一体的に回転する平歯車３１が設けてある。

前記平歯車３１は、後に詳述するタッピング装置１１において、タップ６３を回転駆動する従動歯車５９に噛合してある。前記プーリ２９はクラッチ機構３３の固定クラッチ板３４に設けた従動側プーリ３５と歯付きベルト３６により連結してある。

前記クラッチ機構３３の駆動側には、可動クラッチ板３７が設けてあり、このクラッチ板３７は従動プーリ３８を介してサーボモータ３９の出力軸に設けた駆動プーリ４０に歯付きベルト４２を介して連結してある。

なお、サーボモータ３９は前記上部フレーム２１に適宜に固定してある。また、前記クラッチ機構３３には、前記可動クラッチ板３７を固定クラッチ板３４に対して押圧接触自在の流体圧作動手段（図示省略）が設けてある。

上記構成において、流体圧作動手段（図示省略）を作動させて可動クラッチ板３７と固定クラッチ板３４を押圧接触させ、サーボモータ３９を回転駆動させると、可動クラッチ板３７と固定クラッチ板３４が一体的に回転することにより従動側プーリ３５が回転すると共に、プーリ２９と平歯車３１が回転し、この平歯車３１の回転により、タッピング装置１１が回転することになる。

次ぎに、図３、図４を参照しながら前記タッピング装置１１の構成の一例を説明する。

上述のタッピング装置１１は、前記上部タレット１３に設けた金型装着穴４１に上下方向に摺動可能に装着してある。

パンチガイド４３は、前記金型装着穴４１に上下方向に摺動可能に挿入されており、このパンチガイド４３の上部フランジ部４５と金型装着穴４１の段部４７との間に設置したリフトスプリング４９により、常時上方に付勢されている。

なお、前記上部フランジ部４５には、スリット５１が切ってあり、金型装着穴４１の段部の底に立てた複数のボルト５３に摺動するようにして、前記パンチガイド４３が金型装着穴４１に対して回転できないようにしてある。

また、上下方向のストロークの上限は、前記ボルト５３の頭部で押さえられ、下限は前記ラムの下限位置か、或いは前記パンチガイド４３の外周に設けた段差部５５と前記金型装着穴４１の段部の底との係合位置となる。

前記パンチガイド４３の上部内側には軸受け５７が設けてあり、このラジアル軸受け５７の内径部に、上方外周に平歯５９ａを有し、かつ内周にスプライン穴５９ｂを備えた従動歯車５９の下端部が嵌合してある。

また、上部外周に前記従動歯車５９のスプライン穴５９ｂに係合するスプライン６１ａを有し、下端部にタップ６３を装着する装着部を備えたタップ保持体６１が、前記従動歯車５９にスプライン係合により上下動自在に設けてある。

上述のタップ保持体６１の下部は、前記パンチガイド４３の内周に上下に摺動自在に設けた軸受け６５に支持してあり、タップ保持体６１は上下動自在にかつ回転自在になっている。

なお、タップ保持体６１の上端部軸芯には、タップ６３をねじ送りするためのリードねじ穴６１ｂが設けてあり、このリードねじ穴６１ｂに螺合するリードねじ部６７ａを備えたキャップ部材６７が、前記パンチガイド４３の上面にボルト（図示省略）で締結してある。

また、キャップ部材６７の内側上部には、軸受け６９が設けてあり、この軸受け６９に前記従動歯車５９の上部を内側から回転自在に支持してある。そして、この従動歯車５９の平歯５９ａ部に前記平歯車３１が係合している。

なお、図４に示すように、前記キャップ部材６７の上部から下部にかけて、一部に三日月状の切欠き部６７ｂが設けてあり、前記平歯車３１およびプーリ２９を上方から装着し易くしてある。

次いで、上記構成のタッピング装置１１の動作について説明する。

始めに、タレットパンチプレス１における油圧駆動のラム２３の直下にタッピング装置１１を位置決めする。次いで、ラム２３を適宜に下降させ、キャップ部材６７の上部を押圧しながら下死点まで下降させると、リフトスプリング４９の力に抗してパンチガイド４３とタップ６３が一定距離ｈだけ下降するから、タップ６３がワークＷに急速接近する。

このとき、タッピング装置１１の従動歯車５９は、平歯車３１に係合した状態で軸方向に摺動下降する。次ぎに、クラッチ機構３３を接続させ、サーボモータ３９を正転させると、従動歯車５９は平歯車３１を介して正転方向に回転駆動されることになる。

すると、従動歯車５９とスプライン係合したタップ保持体６１が正転する。ところが、パンチガイド４３はボルト５３とスリット５１の作用により上部タレット１３に対して回転しない。従って、それに取り付けたキャップ部材６７も回転しない。

よって、リードねじ穴６１ｂに螺合するタップ保持体６１が１回転につき、１リード（リードねじの１ピッチ）の割合で、タップ高さｔだけ下降するとになる。

上述の動作において、タップ６３が既にラム２３に押圧されてワーク表面までアプローチしているので、そのままワークＷに設けた下穴に進入してタッピング加工を行うことができる。

次いで、公知の手段（図示省略）によりタッピング加工の完了を検出したら、サーボモータ３９を逆転させると、従動歯車５９が逆転して、タップ６３も同様に逆転しながら１回転につき、１リードだけ上昇する。

従って、タップ６３は加工したねじ穴を損なうことなくワークＷから抜けてワーク表面のアプローチ位置に戻ることができる。その後ラム２３を上昇させ、タッピング加工が終了する。続いて、タッピング加工を行う場合は、ワーク位置決め装置９により、ワークＷを所定のタッピング加工位置に位置決めして、上記記載の動作を行うことでタッピング加工を行うことにより、ワークＷに連続的なタッピング加工を施すことができる。

次ぎに、上述のタッピング加工の制御方法について説明する。

図５に示すように、前記サーボモータ３９には、サーボモータ３９の温度を検出する例えば、熱電流を利用した公知の温度センサ８１と、回転速度を検出する例えば、パルスエンコーダの如き公知の回転速度検出センサ８３とが設けてある。

温度センサ８１が検出した温度は、タッピング加工制御装置８５のＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換器８７を介して温度データ８９として中央処理演算装置（ＣＰＵ）９１に入力されるようになっている。

また、回転速度検出センサ８３からデータはデジタルの回転速度データ９３として、そのまま中央処理演算装置（ＣＰＵ）９１に入力されるようになっている。

タッピング加工制御装置８５には、サーボモータ３９の温度の閾値と、その閾値に達した場合のサーボモータ３９の回転数（rpm）を設定した値がデータベース９５として記憶されている。

上述のデータベース９５は、次ぎのような、理論に基づいた多数のタッピング加工の実験を行うことにより得られたものである。

すなわち、連続的なタッピング加工によるタップ６３の発熱に伴い、サーボモータ３９も連続的に駆動されることになり、その温度が上昇することになる。

このことから、多数のタッピング加工を連続的に実施して、タッピング加工時におけるタップ６３の温度とサーボモータ３９の温度との関係を実験的に習得して、タップ６３の発熱によりタップ６３に切粉が溶着して、タップ表面に施したコーティングが剥離してタップ６３の寿命が短くなるような不具合がないようなタップの許容温度上限に対応するサーボモータ３９の温度上限（例えば１００℃）を得る。

この温度上限あるいは上限より低いモータ温度をサーボモータの温度の閾値Ａ（例えば８０℃）として予め設定する。また、サーボモータ３９の温度が閾値Ａに達した場合、通常のタッピング加工のサーボモータ３９の回転数（rpm）を減速させる回転数（rpm）低速を予め設定しておく。

よって、タッピング加工によりサーボモータ３９の温度が、予め設定されたサーボモータ３９の温度の閾値Ａに達したら、サーボモータ３９の回転数（rpm）が予め設定された回転数（rpm）（低速）に切換られることとなり、タップの過熱が抑制されるものである。

また、サーボモータ３９の回転数（rpm）の低減の割合（例えば１０％減速）を設定しておき、閾値Ａを超えたら１０％減速し、それでも閾値Ａを超えるようであれば、さらに１０％減速するという設定にしてもよい。

上記構成の動作としては、まず、タップサイズ等により、選択される所定のサーボモータの回転数（rpm）でサーボモータ３９を正回転および逆回転させることで、タップ６３を回転させてひとつのタップ加工を行う。

さらに続けて、タップ加工を行う場合には、ワーク位置決め装置により、タップ加工を行う所定の位置にワークＷを位置決めし、サーボモータ３９の所定の回転数（rpm）でのサーボモータ３９を正回転、逆回転を行い、次の位置にタップ加工を行う。

連続的にタップ加工を行う場合には、この位置決めとサーボモータ３９の回転を繰り返すことになる。このとき、温度センサ８１による検出温度が常に前記タッピング加工制御装置８５の中央処理演算装置（ＣＰＵ）９１にフィードバックされ、設定温度の閾値Ａと比較される。

その比較の結果、温度センサ８１の検出温度が設定した閾値Ａに達した場合、あるいは閾値Ａを超えた場合には、中央処理演算装置（ＣＰＵ）９１からの信号により、モータ制御手段１０１およびサーボアンプ１０３を介して、例えばサーボモータ３９の回転数を予め設定された減速された回転数にするような指令信号を出力する。

また、低速でのサーボモータ３９の回転を続けると、タップ６３の加熱が抑制されるが、タップ加工のタクトタイムは長くなり生産性が下がることになる。そこで、サーボモータ３９の回転数を低速で回転させることによりサーボモータ３９の温度が下がった場合に、サーボモータ３９を低速から通常のタッピング加工の速度に増速するためのサーボモータ３９の温度の閾値Ｂ（例えば７０℃）を予め設定しておくことにより、減速された回転数（rpm）（低速）によりタップ加工を継続し、サーボモータ３９の温度が下がり、サーボモータ３９の検出温度が予め設定された閾値Ｂに達したあるいは閾値Ｂより低い温度になった場合は、減速されたサーボモータ３９の低速回転数から、通常のタップ加工のサーボモータ３９の回転数に切換えられるため、高速回転数でモータを回転させ高速のタップ加工を行うことができる。

よって、タップの加熱を抑制し、タップの寿命を延長させると共に、高速タップ加工のタクトタイムを短くし生産性を上げることができる。

なお、サーボモータ３９の回転数（rpm）は、回転速度検出センサ８３で検出されて中央処理演算装置（ＣＰＵ）９１にフィードバックされ、比較手段９９により比較判断されて、サーボモータ３９の回転数が指令値一致するようにサーボモータ３９が制御される。また、前記データベース９５はキーボードなどの入力手段９７から適宜に更新または変更することが可能である。

また、上述の温度センサ８１が検出した温度、回転速度検出センサ８３が検出した回転数（rpm）および、出力するサーボモータ３９の回転数（rpm）等は、液晶表示装置やＣＲＴなどの出力手段１０５に表示することができる。なお、前記タッピング加工制御装置８５には加工プログラム１０７が記憶してある。

上述のようなタッピング加工の制御方法により、サーボモータ３９温度を検出することにより、間接的にタップの温度を監視することが可能となる。

また、タップ６３の発熱を抑制することにより、発熱によるタップへの切り粉の溶着やタップ表面に施したコーティングの剥離等を抑制できるのでタップの寿命が延びると共に、サーボモータ３９への過負荷も抑制されるのでのでサーボモータ３９の寿命も延びる。

また、従来はタップの温度変化を監視することができず、潤滑性能が高く、かつ冷却効率の良い潤滑油を切削油として使用することで、タップ寿命の延長を図ることが行われていた。このような潤滑性能が高く、かつ冷却効率の良い潤滑油は高価であるが、本願発明のタッピング加工制御方法によれば、タッピング加工中のタップの発熱を監視することができるので、安価な潤滑油を使用しても連続的なタッピング加工を行うことが可能となる。

なお、この実施の形態の説明では、タレットパンチプレスを例に説明したが、タレットパンチプレスに限定されるものではなく、パンチプレスまたは汎用プレスでもよいことは容易に理解できるものである。

本発明に係るタッピング装置を備えたを公知のタレットパンチプレス概略説明図。本発明に係るタレットパンチプレス用タッピング装置の駆動機構の概略説明図。タレットパンチプレス用タッピング装置の構成の一例の説明図。図３の平面図（部分図）。本発明に係るタッピング装置の制御方法を説明するブロック図。

符号の説明

１タレットパンチプレス
５フレーム
７固定テーブル
９ワーク位置決め装置
１１タッピング装置
１５タッピング用穴付きダイ
１７下部タレット
１９タレット装置
２１上部フレーム
２３ラム
２９プーリ
３１平歯車
３３クラッチ機構
３４固定クラッチ板
３５、３８従動側プーリ
３６、４２歯付きベルト
３７可動クラッチ板
３９サーボモータ
４０駆動プーリ
４１金型装着穴
４３パンチガイド
４５上部フランジ部
４７段部
４９リフトスプリング
５１スリット
５３ボルト
５５段差部
５７軸受け
５９従動歯車
５９ａ平歯
５９ｂスプライン穴
６１タップ保持体
６１ａスプライン
６１ｂリードねじ穴
６３タップ
６５、６９軸受け
６７キャップ部材
６７ａリードねじ部
６７ｂ切欠き部
８１温度センサ
８３回転速度検出センサ
８５タッピング加工制御装置
８７Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換器
８９温度データ
９１中央処理演算装置（ＣＰＵ）
９３回転速度データ
９５データベース
９７入力手段
９９比較手段
１０１モータ制御手段
１０３サーボアンプ
１０５出力手段
１０７プログラム
Ｗワーク

Claims

サーボモータにより回転駆動伝達機構を介して回転駆動されるタッピング装置を設けたパンチプレス用タッピング装置において、前記サーボモータに該サーボモータの温度を検出する温度センサと、該温度センサが検知した温度に対して予め設定した回転速度により前記サーボモータを回転駆動する制御手段を設けたことを特徴とするパンチプレス用タッピング装置。
サーボモータにより回転駆動伝達機構を介して回転駆動されるタッピング装置を設けたパンチプレス用タッピング装置において、前記サーボモータの温度を検出し、該サーボモータの温度が所定の値に達した場合、あるいは前記所定の値を超えた場合、前記サーボモータの回転速度が予め設定された回転速度になるように、該サーボモータを制御することを特徴とするパンチプレス用タッピング加工制御方法。