JP2002066878A - 加工具の欠損検出方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】加工具に欠損が生じた際にその欠損を速やかに
検出する加工具の欠損検出方法およびその装置を提供す
る。 【解決手段】加工具欠損検出装置２０は、ＣＣＤカメラ
２２と、該ＣＣＤカメラ２２により撮影された画像を映
し出すモニタ２４と、第１、第２ＲＯＭ２６ａ、２６
ｂ、第１〜第３ＲＡＭ２８ａ〜２８ｃおよびＣＰＵ３０
が組み込まれた比較部３２とを備える。第１〜第３ＲＡ
Ｍ２８ａ〜２８ｃには、ホブカッタ３で切削加工される
ワーク５の加工箇所に発生する火花Ｆにより占有される
モニタ２４の画面３８のドットの割合（占有率）に関す
る情報が入力され、該情報は、ＣＰＵ３０により第１、
第２ＲＯＭ２６ａ、２６ｂに予め記憶された下限占有率
または上限占有率と比較される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加工具の欠損検出
方法およびその装置に関し、一層詳細には、加工具に所
定の規模の欠損が生じた際にその欠損を速やかに検出
し、これにより製品歩留まりを向上させることが可能な
加工具の欠損検出方法およびその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】歯車やねじ等の機械構成部品は、ワーク
に対して旋削加工や切削加工等の様々な加工が施される
ことにより製造されている。このような加工を行うため
の加工装置の一例としては、図７に示すホブ盤１が挙げ
られる。

【０００３】このホブ盤１は、ホブヘッド２に矢印Ｘ方
向に沿って回転可能に支持されるとともにその外周部に
ホブカッタ３が取り付けられたホブ軸４と、ワーク５に
形成された貫通孔５ａを通った支持ロッド６とを備え
る。なお、ホブヘッド２は、基台７に取り付けられて垂
直方向（矢印Ｙ方向）および水平方向（矢印Ｚ方向）に
変位自在な支持盤８に支持されている。また、可動盤９
は、図示しない可動盤移動機構の作用下に、矢印Ａ方向
に沿って支持盤８に対して接近または離間させることが
可能である。

【０００４】支持ロッド６は、図５における上方に指向
してテーパ状に縮径した縮径部６ａと、その直径がワー
ク５の貫通孔５ａの直径に比して大きい大径部６ｂと、
その直径が貫通孔５ａの直径に略等しい小径部６ｃとを
下部からこの順序で有する。このうち、縮径部６ａは可
動盤９に回転可能に装着されたテーブル１０に支持され
ており、一方、小径部６ｃは図示しない軸受に回転可能
に支持されている。

【０００５】貫通孔５ａに支持ロッド６の小径部６ｃが
通されたワーク５は、大径部６ｂの上端面に当接してそ
の位置に留まり、これにより支持ロッド６に支持され
る。勿論、この際のワーク５の位置は、ホブカッタ３に
より加工が施されることが可能な位置である。

【０００６】支持ロッド６および該支持ロッド６に支持
されたワーク５は、テーブル１０が矢印Ｂ方向に回転付
勢されることに伴って回転動作する。その一方でホブ軸
４が回転付勢されることによりホブカッタ３も回転動作
され、この状態で、前記可動盤移動機構の作用下に可動
盤９が支持盤８側に指向して移動される。これによりワ
ーク５がホブカッタ３により切削加工され、ワーク５の
外周壁部に歯１１が形成される。最終的に、ワーク５
は、完成品としての歯車となるまで切削加工されるに至
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】近年では、ホブカッタ
３の構成材料をＷＣ−Ｃｏ系等の超硬合金とすることが
主流になりつつある。この理由は、超硬合金からなるホ
ブカッタ３は加工速度が著しく速く、かつ耐摩耗性に優
れているからである。

【０００８】しかしながら、超硬合金からなるホブカッ
タ３は靱性が低く、このために欠損し易いという不具合
がある。欠損が生じたホブカッタ３を使用してワーク５
の切削加工を続行した場合には、該ホブカッタ３の他の
刃部における負荷が増大する。このような状態でさらに
ワーク５の切削加工を続行すると、他の刃部の欠損を誘
発してしまう。この場合、所定の形状の歯１１を製造す
ることができなくなるので、歯車の製造歩留まりが低下
してしまう。

【０００９】本発明は上記した問題を解決するためにな
されたもので、ホブカッタ等の加工具に所定の規模の欠
損が生じた場合に加工を速やかに停止させ、これにより
製品歩留まりを向上させることが可能な加工具の欠損検
出方法およびその装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、欠損した第１の加工具を使用してワー
クの加工を行った際に前記ワークの加工箇所で発生した
第１の火花の状態と、第２の加工具によりワークを加工
する際に前記ワークの加工箇所で発生する第２の火花の
状態とを比較することにより前記第２の加工具に欠損が
生じているか否かを判別することを特徴とする。

【００１１】すなわち、この加工具の欠損検出方法にお
いては、前記第１および第２の火花の状態が互いに相等
しい場合、前記第２の加工具が欠損しているとの判定が
なされる。

【００１２】そして、このようにして前記第２の加工具
が欠損していると判定された場合に加工を停止すること
により、後処理において修復が困難な製品を製造するこ
とを回避することができるとともに加工具の他の加工部
位の欠損を誘発することを回避することができる。この
ため、製品の製造歩留まりを向上することができる。

【００１３】また、本発明は、加工装置に付設されて加
工具の欠損を検出する加工具欠損検出装置であって、欠
損した第１の加工具を使用してワークを加工する際に前
記ワークの加工箇所で発生する第１の火花の状態を記憶
する第１の記憶手段と、第２の加工具によりワークを加
工する際に前記ワークの加工箇所で発生する第２の火花
の状態を記憶する第２の記憶手段と、前記第１の記憶手
段に記憶された第１の火花の状態と前記第２の記憶手段
に記憶された第２の火花の状態とを比較する演算回路と
備え、前記第１の火花の状態と前記第２の火花の状態と
が同一であると前記演算回路が判定した際に該演算回路
が加工を停止する制御信号を発することを特徴とする。

【００１４】この加工具欠損検出装置は、前記第１およ
び第２の火花の状態の観測、および両火花の形状や発生
量が互いに略等しいとの判定がなされた際における加工
の停止を自動的に行う。すなわち、加工具の欠損が速や
かにかつ容易に検出され、該欠損が所定の規模となった
際には速やかに加工が停止される。このため、後処理に
おいて修復が困難な製品を製造することが回避されると
ともに他の刃部の欠損を誘発することが確実に回避され
るので、製品の製造歩留まりを確実に向上させることが
できる。

【００１５】前記第１の火花の状態と前記第２の火花の
状態との比較は、例えば、該第１または第２の火花を表
示装置に映し出し、この表示装置の画面面積を占める割
合を比較することにより行うことができる。すなわち、
前記第１および第２の火花における表示装置の画面面積
を占める割合が互いに略等しくなった場合、第２の加工
具に欠損が生じていると判定することができる。

【００１６】なお、加工具の好適な例としては、ホブカ
ッタやフライスカッタ等の切削加工用刃具を挙げること
ができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る加工具の欠損
検出方法につきこれを実施する装置との関係で好適な実
施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明す
る。なお、図７に示される構成要素に対応する構成要素
については同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省
略する。

【００１８】本実施の形態に係る加工具欠損検出装置を
図１に示す。この加工具欠損検出装置２０は、ＣＣＤカ
メラ２２と、該ＣＣＤカメラ２２により撮影された画像
を映し出すモニタ２４と、第１、第２ＲＯＭ２６ａ、２
６ｂ、第１〜第３ＲＡＭ２８ａ〜２８ｃおよびＣＰＵ３
０が組み込まれた比較部３２とを備える。なお、本実施
の形態において、加工具欠損検出装置２０はワーク５を
切削加工するホブ盤１のホブカッタ３の欠損を検出する
ものであり、比較部３２のＣＰＵ３０は、ケーブル３４
を介してホブ軸４の回転付勢または停止を制御するホブ
盤制御部３６に電気的に接続されている。

【００１９】ＣＣＤカメラ２２は、ワーク５の切削加工
箇所に向けられた状態で支持されている。このため、ワ
ーク５の切削加工箇所において発生した火花Ｆは、ＣＣ
Ｄカメラ２２により撮影されてモニタ２４に映し出され
る。この際、モニタ２４の画面３８においては、該画面
３８を構成するドット（図示せず）が火花Ｆの形状や量
に対応するように点灯する。全ドット数に対する点灯し
たドットの割合（以下、占有率という）についての情報
は、信号として比較部３２に送られて第１〜第３ＲＡＭ
２８ａ〜２８ｃに入力される。

【００２０】比較部３２の第１ＲＯＭ２６ａには、損傷
してはいるものの該損傷を修復することが比較的容易
な、欠損が０．２ｍｍ以下程度である刃部を有するホブ
カッタが発生する火花の占有率（以下、下限占有率とい
う）が予め記憶されている。一方、第２ＲＯＭ２６ｂに
は、損傷を修復することが困難な刃部、すなわち、０．
２ｍｍより大きく欠損した刃部を有するホブカッタが発
生する火花の占有率（以下、上限占有率という）が予め
記憶されている。なお、下限占有率および上限占有率
は、後述するように、欠損したホブカッタを使用してワ
ーク５を切削加工することにより求められる。

【００２１】比較部３２のＣＰＵ３０は、第１、第２Ｒ
ＯＭ２６ａ、２６ｂに予め記憶された下限占有率および
上限占有率と、第１〜第３ＲＡＭ２８ａ〜２８ｃに入力
された火花Ｆの占有率とを比較する。後述するように、
第１〜第３ＲＡＭ２８ａ〜２８ｃのいずれかに入力され
た占有率が下限占有率または上限占有率と等しくなった
場合、ＣＰＵ３０は、図示しない可動盤移動機構に図示
しないケーブルを介して電気的に接続されたホブ盤制御
部３６に「１サイクル停止」または「切削加工停止」の
制御信号を発する。

【００２２】次に、上記のように構成された加工具欠損
検出装置２０によりホブカッタ３の欠損を検出する方法
について説明する。

【００２３】まず、欠損が存在しないホブカッタにより
ワーク５の切削加工を行い、ワーク５の加工箇所に生じ
た火花Ｆの占有率を測定する。

【００２４】そして、欠損の規模が比較的小さいホブカ
ッタによりワーク５の切削加工を行い、上記と同様に、
ワーク５の加工箇所に生じた火花Ｆの占有率を測定す
る。

【００２５】以下、ホブカッタの欠損の規模を順次大き
くして、不良品が製造される際の欠損の規模と、ワーク
５の加工箇所に生じた火花Ｆの占有率とを調べる。

【００２６】図２に、ホブカッタの欠損の規模と火花Ｆ
の占有率との関係を表すグラフの一例を示す。図２にお
いて、曲線ａ、ｂおよびｃは、それぞれ、欠損の存在し
ないホブカッタ、欠損の規模が比較的小さくかつ再研磨
することにより修復することが可能なホブカッタ、欠損
の規模が大きく修復することが容易ではないホブカッタ
により得られたものである。なお、グラフの横軸は切削
加工を開始してからの経過時間である。

【００２７】この図２から、ホブカッタ３を用いてワー
ク５の切削加工を行う際、発生する火花Ｆの占有率が曲
線ｂの平坦域で示される占有率（７．５％）以上となっ
た場合にホブカッタ３に比較的小さい規模で欠損が発生
していると判定して切削加工を１サイクルで停止するこ
とにより欠損の誘発を回避することができること、ま
た、曲線ｃの平坦域で示される占有率（１５％）以上と
なった場合にホブカッタ３に欠損が生じていると判定し
て切削加工を停止することにより、歯１１の損傷を修復
することが困難な歯車が製造されることを回避すること
ができることが諒解される。

【００２８】そこで、比較部３２の第１、第２ＲＯＭ２
６ａ、２６ｂには、７．５％を下限占有率として、かつ
１５％を上限占有率として記憶させるとともに、ＣＰＵ
３０には、ホブ盤制御部３６に対して、ワーク５の切削
加工を行っている最中に発生した火花Ｆの占有率が７．
５％以上１５％未満の場合に「１サイクル停止」の制御
信号を発し、１５％に到達した場合に「切削加工停止」
の制御信号を発するように設定する。

【００２９】この設定を終了した後、ホブ軸４およびテ
ーブル１０をそれぞれ回転付勢してホブカッタ３および
ワーク５を回転動作させる。この状態で図示しない前記
可動盤移動機構を付勢して可動盤９を支持盤８に対して
接近させ、ホブカッタ３によるワーク５の切削加工を開
始する。これにより、ワーク５の外周壁部に歯１１が形
成される。

【００３０】この切削加工の際には、図３に示すよう
に、ワーク５の切削加工箇所に火花Ｆが発生する。この
火花Ｆの形状や量は、ホブカッタ３の欠損の規模に依存
して変化する。なお、図３における参照符号４０は、ワ
ーク５が切削加工される際に発生した切り屑である。

【００３１】火花Ｆは、ＣＣＤカメラ２２により撮影さ
れてモニタ２４の画面３８に映し出される（図１参
照）。

【００３２】切削加工を開始した直後から１０秒以内に
おける火花Ｆの占有率に関する情報は、信号として比較
部３２の第１ＲＡＭ２８ａに送られ、該第１ＲＡＭ２８
ａに入力される。ＣＰＵ３０は、第１ＲＡＭ２８ａに入
力された占有率と第１、第２ＲＯＭ２６ａ、２６ｂに予
め記憶された下限占有率（７．５％）または上限占有率
（１５％）とを比較する。

【００３３】同様に、第２および第３ＲＡＭ２８ｂ、２
８ｃには、それぞれ、切削加工を開始して１０秒超〜２
０秒、２０秒超〜３０秒における火花Ｆの占有率に関す
る情報が入力される。第２および第３ＲＡＭ２８ｂ、２
８ｃに入力されたこれらの占有率も、ＣＰＵ３０によっ
て第１、第２ＲＯＭ２６ａ、２６ｂに予め記憶された下
限占有率または上限占有率と比較される。

【００３４】具体的には、以下のようである。

【００３５】切削加工途中でホブカッタ３に欠損が生じ
ないときには、火花Ｆの占有率は図２における曲線ａに
準じて変化する。すなわち、占有率が７．５％に到達す
ることはないので、ＣＰＵ３０が「切削加工停止」の制
御信号を発することはなく、ワーク５に対する切削加工
が続行される。

【００３６】図４に示すように、切削加工途中でホブカ
ッタ３に欠損４２が生じた場合、その欠損４２の規模に
応じて火花Ｆの占有率が上昇する。そして、図５の曲線
ｄで示されるように、例えば切削加工を開始して１５秒
で火花Ｆの占有率が下限占有率（７．５％）に到達した
場合、第１ＲＯＭ２６ａがホブ盤制御部３６に対して
「１サイクル停止」の制御信号を発し、これにより切削
加工の１サイクルが停止される。

【００３７】この場合、作業者はホブカッタ３の状態を
目視で確認し、必要に応じて支持盤８を変位させ、欠損
のない刃部がワーク５に当接するようにホブカッタ３の
位置を変更する。その後、ホブ盤１を再付勢することに
よりワーク５の切削加工が再開され、最終的に歯１１が
形成されて完成品としての歯車が得られるに至る。

【００３８】また、ホブカッタ３の位置が変更されずに
ワーク５の切削加工が再開された場合、その後の火花Ｆ
の占有率は、第２ＲＯＭ２６ｂに記憶された上限占有率
と比較される。そして、火花Ｆの占有率が７．５％以上
であっても、第２ＲＯＭ２６ｂに記憶された上限占有率
である１５％に到達しない場合には切削加工が続行さ
れ、完成品としての歯車が製造される。

【００３９】これに対し、欠損４２の規模が大きくなっ
てしまい、図６の曲線ｅで示されるように、火花Ｆの占
有率が上昇して最終的に１５％に到達した場合、ＣＰＵ
３０は、ケーブル３４を介してホブ盤制御部３６に「切
削加工停止」の制御信号を発する。

【００４０】この制御信号を受けたホブ盤制御部３６
は、図示しない前記ケーブルを介して図示しない前記可
動盤移動機構に制御信号を送る。その結果、該可動盤移
動機構の作用下に可動盤９が支持盤８から離間すること
に伴ってホブカッタ３とワーク５とが互いに離間し、こ
れによりワーク５に対する切削加工が停止される。

【００４１】すなわち、欠損４２が生じたホブカッタ３
による切削加工を続行し、結局、欠損４２の規模が大き
くなった場合であっても、切削加工が自動的に停止され
るので、不良品が製造されることはない。

【００４２】このように、本実施の形態に係る加工具の
欠損検出方法においては、ホブカッタ３に所定の規模の
欠損４２が生じた際にワーク５の切削加工を停止するよ
うにしているので、後処理を行っても歯１１の傷を修復
することが困難な歯車が製造されることを回避すること
ができる。

【００４３】また、ホブカッタ３における他の刃部の負
荷が増大する前に切削加工が停止されるので、他の刃部
の欠損が誘発されることがない。このため、所定の形状
の歯車を確実に製造することができる。

【００４４】以上のようなことから、歯車の製品歩留ま
りを向上させることができる。

【００４５】なお、上記した実施の形態においては、加
工具としてホブカッタ３を使用し、かつ該ホブカッタ３
によりワーク５を切削加工することにより歯車を製造す
る場合を例として説明したが、特にこれに限定されるも
のではない。例えば、加工具としてフライスカッタを用
い、該フライスカッタによりワークに対して面削加工で
あってもよい。この場合、製造歩留まりが低下する規模
の欠損を有するフライスカッタを使用して面削加工を予
め行い、その際における火花の占有率を測定してこれを
比較部３２の第１、第２ＲＯＭ２６ａ、２６ｂに記憶さ
せるようにすればよい。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る加工
具の欠損検出方法によれば、欠損した加工具により加工
を行う際にワークの加工箇所に生じる火花の状態を観測
し、該火花の状態と、使用中の加工具でワークの加工箇
所に発生する火花の状態とを比較することにより、使用
中の加工具に欠損が生じているか否かを判別するように
している。そして、使用中の加工具が欠損していると判
定された場合には、加工が停止される。このため、加工
具の他の部位の欠損が誘発されることを回避することが
できるという効果が達成される。

【００４７】また、本発明に係る加工具欠損検出装置に
よれば、上記した両火花の状態の観測、およびこの観測
から加工具に許容限度を超える欠損が生じたとの判定が
なされた際における加工の停止が自動的に行われる。す
なわち、加工具に生じた欠損が所定の規模となった際に
は速やかに加工が停止されるので、上記の効果を常に確
実に達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態に係る加工具欠損検出装置の概略
全体構成説明図である。

【図２】ホブカッタの欠損の規模と該ホブカッタを使用
した際に発生した火花の状態との相関関係を表すグラフ
である。

【図３】ワークの加工箇所に火花が生じた状態を示す平
面図である。

【図４】欠損したホブカッタによりワークを切削加工し
ている際に加工箇所に火花が生じた状態を示す平面図で
ある。

【図５】切削加工途中にホブカッタに欠損が生じた状態
を示すグラフである。

【図６】欠損が生じたホブカッタを使用してワークの切
削加工を続行し、欠損の規模が大きくなった状態を示す
グラフである。

【図７】ホブ盤の要部概略構成説明図である。

【符号の説明】

１…ホブ盤 ３…ホブカッタ ５…ワーク ６…支持ロッド ８…支持盤 ９…可動盤 １０…テーブル １１…歯 ２０…加工具欠損検出装置 ２２…ＣＣＤカメ
ラ（撮像手段） ２４…モニタ ２６ａ、２６ｂ…
ＲＯＭ ２８ａ〜２８ｃ…ＲＡＭ ３０…ＣＰＵ ３２…比較部 ３６…ホブ盤制御
部 ３８…画面 ４２…欠損 Ｆ…火花

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 取違 典嗣 京都府京都市南区上鳥羽鴨田28番地 株式 会社カシフジ内 (72)発明者 袴田 直司 栃木県真岡市松山町19 本田技研工業株式 会社栃木製作所内 Ｆターム(参考） 3C029 DD06 DD08 DD20

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】欠損した第１の加工具を使用してワークを
   加工する際に前記ワークの加工箇所で発生する第１の火
   花の状態と、第２の加工具によりワークを加工する際に
   前記ワークの加工箇所で発生する第２の火花の状態とを
   比較することにより前記第２の加工具に欠損が生じてい
   るか否かを判別することを特徴とする加工具の欠損検出
   方法。
2. 【請求項２】加工装置に付設されて加工具の欠損を検出
   する加工具欠損検出装置であって、 欠損した第１の加工具を使用してワークを加工する際に
   前記ワークの加工箇所で発生する第１の火花の状態を記
   憶する第１の記憶手段と、 第２の加工具によりワークを加工する際に前記ワークの
   加工箇所で発生する第２の火花の状態を記憶する第２の
   記憶手段と、 前記第１の記憶手段に記憶された第１の火花の状態と前
   記第２の記憶手段に記憶された第２の火花の状態とを比
   較する演算回路と、 備え、 前記第１の火花の状態と前記第２の火花の状態とが同一
   であると前記演算回路が判定した際に該演算回路が加工
   を停止する制御信号を発することを特徴とする加工具欠
   損検出装置。
3. 【請求項３】請求項２記載の加工具欠損検出装置におい
   て、前記演算回路は、表示装置の画面にそれぞれ映し出
   された前記第１または第２の火花の前記画面面積を占め
   る割合を比較することにより前記第１の火花の状態と前
   記第２の火花の状態とを比較することを特徴とする加工
   具欠損検出装置。
4. 【請求項４】請求項２または３記載の加工具欠損検出装
   置において、前記加工具が切削加工用刃具であることを
   特徴とする加工具欠損検出装置。