JP2009045710A - ホブ盤及びその位相判別方法 - Google Patents

Abstract

【課題】検出構成が簡単であるとともに、ホブの位相判別を正確に行うことができるホブ盤及びその位相判別方法を提供する。
【解決手段】ワーク軸上に外周を円筒面としたダミーワーク２６をセットする。その状態で、ホブ１７の切刃１７ａにおいて仕上げ加工に用いない先端の領域１７ａ−２を使用して、ダミーワーク２６に対して創成歯切りを行う。これにより、ダミーワーク２６に微小切り込み部２６ａを形成する。その後、センサにより微小切り込み部２６ａの位置を検出して、その検出結果に応じて微小切り込み部２６ａの位相を判別する。そして、この微小切り込み部２６ａの位相に基づいて、ホブ１７の切刃１７ａの位相を換算する。
【選択図】図５

Description

この発明は、荒切り加工済みの被加工歯車からなるワークをホブにより仕上げ加工することができるホブ盤、及びそのホブ盤における位相判別方法に関するものである。

一般に、この種のホブ盤においては、ワークの仕上げ加工に際して、ホブを交換した場合、その交換された新たなホブの切刃とワークの歯溝とを噛合させることに先立って、ホブとワークとの間に歯厚の仕上げ代分以上のずれが生じないように、ホブとワークとの回転位相を一致させる必要があった。

このような要望に対処するために、例えば特許文献１に開示されるような構成のホブ盤が従来から提案されている。この従来構成においては、ホブの切刃及びワークの歯溝を検出するためのセンサが、ホブとワークとの間の検出位置と、そこから離間した退避位置とに移動可能に配設されている。また、このセンサは前記検出位置において、ホブの切刃に対応する第１検出位置と、ワークの歯溝に対応する第２検出位置とに姿勢変更されるように構成されている。

そして、ワークの仕上げ加工に先立って、センサが第１検出位置に配置された状態で、そのセンサによりホブの切刃の位置が検出されて、その検出データに基づいてホブの切刃の位相が判別される。次いで、センサが第２検出位置に配置された状態で、そのセンサによりワークの歯溝の位置が検出されて、その検出データに基づいてワークの歯溝の位相が判別される。その後、これらの判別結果に基づいて、ホブの切刃とワークの歯溝との間の位相ずれが算出され、その位相ずれがなくなるようにホブとワークとの回転位相が補正される。
特開平８−１１８１４４号公報

ところが、この従来のホブ盤においては、前述のように、センサがホブとワークとの間の検出位置において、ホブの切刃に対応する第１検出位置と、ワークの歯溝に対応する第２検出位置とに姿勢変更されるようになっている。このため、センサを支持したり、移動させたりする構成が複雑になるという問題があった。また、センサが姿勢変更されるため、ホブの切刃またはワークの歯溝に対するセンサの各検出位置に誤差が生じやすくて、ホブの切刃及びワークの歯溝を高精度に検出することができず、それらの位相判別を正確に行うことができないという問題があった。

この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的は、検出構成が簡単であるとともに、ホブの位相判別を正確に行うことができるホブ盤及びその位相判別方法を提供することにある。

上記の目的を達成するために、ホブ盤に係る発明では、ワークを支持するためのワーク軸と、ホブを支持するためのホブ軸とを備えたホブ盤であって、前記ワーク軸に支持されたワークの創成歯切りに際して、前記ホブによるワークの切り込み加工が、ホブの切刃において仕上げ加工に用いない先端の領域に制限されるように、ホブの切り込み量を規定するための規定手段と、切り込み加工されたワークの切り込み部のワーク回転方向における位置を検出するための検出手段と、その検出手段の検出結果に応じて切り込み部の位相を判別する判別手段とを備えたことを特徴としている。

また、前記のホブ盤において、前記切り込み部の位相に基づいてホブの切刃の位相を換算する換算手段を設けるとよい。
従って、このホブ盤により、荒切り加工済みのワークに仕上げ加工を施す場合には、ワーク軸にダミーワークをセットした状態で、ホブの切刃の先端領域を用いて、ダミーワークに微小の切り込み部を形成する。そして、この切り込み部の位置を検出手段により検出すれば、その検出結果に応じて切り込み部の位相が判別され、その判別結果に基づいてホブの切刃の位相を換算することができる。その後、ワーク軸に荒切り加工済みのワークをセットした状態で、検出手段によりワークの歯溝の位置を検出すれば、その検出結果に応じてワークの歯溝の位相が判別される。よって、検出手段をホブ側とワーク側とに姿勢変更させる必要がなく、検出構成が簡単であるとともに、ダミーワーク上の切り込み部の位相判別に基づいて、ホブの位相判別を正確に行うことができる。

また、ホブ盤の位相判別方法に係る発明では、ワーク軸上にダミーワークをセットした状態で、ホブの切刃の先端であって仕上げ加工に用いない先端の領域により、前記ダミーワークに対して創成歯切りを行って、ダミーワークに微小切り込み部を形成し、その後に前記微小切り込み部の位置を検出して、その検出結果に応じて微小切り込み部の位相を判別することを特徴としている。これは、ホブ切りの場合、工具が交換されても、工具とワークとの間の位相が一致していれば、加工された歯溝の中心は変化しない性質を利用したものである。

さらに、前記の位相判別方法において、前記ダミーワークの微小切り込み部の位相に基づいて、ホブの切刃の位相を換算するとよい。
従って、この位相判別方法の発明においても、前記ホブ盤の発明の場合と同様の作用を得ることができる。

以上のように、この発明によれば、検出構成が簡単であるとともに、ホブの位相判別を正確に行うことができる。

以下に、この発明の一実施形態を、図面に基づいて説明する。
図１及び図２に示すように、この実施形態のホブ盤においては、ベッド１１の一側上部にコラム１２がＸ軸方向へ移動可能に支持され、Ｘ軸移動用モータ１３により移動される。コラム１２の側面にはサドル１４がＺ軸方向へ移動可能に支持され、Ｚ軸移動用モータ１５により移動される。サドル１４にはホブヘッド１６が角度変更可能に配設され、図示しない角度変更機構により角度変更される。ホブヘッド１６上にはホブ１７を装着するためのホブ軸１８が回転可能に支持され、ホブ回転用モータ１９により回転される。なお、ホブ１７は、その切刃１７ａの鋭利な部分が切削に関与するように、図示しない手段により、Ｙ軸方向にシフトされる。

前記ベッド１１の他側上部にはワークテーブル２０が回転可能に配設され、ワーク回転用モータ２１により回転される。ワークテーブル２０上にはワーク軸としてのワーク保持治具２２が配設され、その上端にはコレットチャック等のワークチャック部２２ａが設けられている。ベッド１１の他側上部には支柱２３が立設され、その側面にはサポートセンタ２４ａを備えたサポートアーム２４がＺ軸方向へ移動可能に配設されている。そして、荒切り加工済みの被加工歯車からなるワーク２５が下端においてワーク保持治具２２のワークチャック部２２ａに着脱可能に装着されるとともに、上端においてサポートセンタ２４ａに支持されるようになっている。

この状態で、ワーク２５の歯を仕上げ加工する場合には、コラム１２がＸ軸移動用モータ１３によりワーク２５側に接近移動されて、ホブ１７の切刃１７ａとワーク２５の歯溝２５ａとが噛合される。そして、ワーク２５がワーク回転用モータ２１により回転されるとともに、ホブ１７がホブ回転用モータ１９により回転されながら、Ｚ軸移動用モータ１５によりワーク２５の軸線方向または軸線に対する所定角度方向に送り移動される。これにより、歯車創成法にてワーク２５の歯に仕上げ加工が施される。この場合、図９に示すように、ホブ１７の切刃１７ａにおいて、その両側面の領域１７ａ−１を用いることにより、ワーク２５の歯溝２５ａに仕上げ加工が施される。

次に、前記ワーク２５の仕上げ加工の際に、ホブ１７の切刃１７ａとワーク２５の歯溝２５ａとの噛合に先立って、ホブ１７とワーク２５との回転位相を補正する構成について説明する。

図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、このホブ１７とワーク２５との回転位相の補正時には、前記ワーク保持治具２２のワークチャック部２２ａとサポートセンタ２４ａとの間に、ワーク２５をセットするのに先立って、ダミーワーク２６がセットされる。このダミーワーク２６はワーク２５の荒切り加工前の加工材料と同一の外形寸法を有し、その外周が円筒面となるように形成されている。

そして、このダミーワーク２６のセット状態で、ホブ１７の切刃１７ａにおいて仕上げ加工に用いない先端の領域１７ａ−２を使用することにより、ダミーワーク２６に対して創成歯切りが行われて、その外周面に微小切り込み部２６ａが形成される。すなわち、このダミーワーク２６の創成歯切りに際しては、Ｘ軸移動用モータ１３によるホブ１７の切り込み量が、ワーク２５の仕上げ加工時の創成歯切りの場合よりも小さくなるように規定され、ホブ１７によるダミーワーク２６の切り込み加工が、ホブ１７の切刃１７ａの先端領域１７ａ−２のみを使用して行われるようになっている。なお、この微小切り込み部２６ａの深さは、０．１〜０．５ｍｍ程度である。

図２及び図３に示すように、前記ホブヘッド１６にはシリンダ２７がほぼＹ軸方向へ延びるように配設されている。シリンダ２７のピストンロッド２７ａには非接触型のセンサ２８が取り付けられている。そして、シリンダ２７の切り換え動作により、センサ２８が図示しないガイド構成を介してほぼＹ軸方向に移動されて、図２及び図３に鎖線及び実線で示すように、ホブ１７とワーク２５またはダミーワーク２６との間の創成中心Ｌ１上の検出位置Ｐ１と、そこから離間した退避位置Ｐ２とに切り換え配置される。また、センサ２８が検出位置Ｐ１に配置された状態で、そのセンサ２８によりワーク２５の歯溝２５ａの位置またはダミーワーク２６の微小切り込み部２６ａの位置が検出される。

次に、前記センサ２８からの検出データに基づいて、ワーク２５とホブ１７との回転位相合わせを行うための回路構成について説明する。図４に示すように、制御装置３１には回転位相合わせを含むホブ盤全体の動作を制御するためのプログラムのデータが格納されている。制御装置３１にはメモリ３２が接続され、このメモリ３９にはダミーワーク２６の微小切り込み部２６ａの位置検出データや、ワーク２５の歯溝２５ａの位置検出データ等の各種データを記憶するための領域が設けられている。

前記制御装置３１には、前記位相検出用のセンサ２８、及び諸データを入力するための入力キー３３が接続されている。そして、制御装置３１は判別手段及び換算手段を構成し、センサ２８からダミーワーク２６の微小切り込み部２６ａまたはワーク２５の歯溝２５ａの位置検出データを入力したとき、その検出データに応じて微小切り込み部２６ａまたは歯溝２５ａの位相、すなわちピッチ及び位置を判別する。これとともに、微小切り込み部２６ａの位相を判別した場合には、その判別結果に基づいてホブ１７の切刃１７ａの位相、すなわちピッチ及び位置を換算する。

前記制御装置３１には、前記シリンダ２７のための切換バルブ３４、前記ホブ回転用モータ１９、ワーク回転用モータ２１、Ｘ軸移動用モータ１３、及びＺ軸移動用モータ１５が接続されている。そして、制御装置３１は、前記センサ２８の検出時及びワーク２５とホブ１７との回転位相合わせ時等において、切換バルブ３４及び各モータ１９，２１，１３，１５に対して駆動信号を出力する。この場合、制御装置３１は規定手段を構成し、前記ダミーワーク２６に微小切り込み部２６ａを形成する際に、Ｘ軸移動用モータ１３の作動を制御して、ダミーワーク２６に対するホブ１７の切り込み量を規定する。

なお、図４に示すＹ軸移動用モータ２９はホブ１７をＹ軸の延長方向に沿ってシフトさせるためのものである。また、ホブヘッド旋回用モータ３０は、前記ホブヘッド１６をＸ軸方向の軸線を中心に旋回させて、ホブ１７の角度を調整するためのものである。

次に、前記のように構成されたホブ盤の作用を説明する。
さて、このホブ盤において、荒切り加工済みのワーク２５に仕上げ加工を施すのに先立って、ワーク２５とホブ１７との位相合わせを行う場合には、図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、ワーク保持治具２２のワークチャック部２２ａとサポートセンタ２４ａとの間に、ダミーワーク２６がセットされる。この状態で、ホブ１７によりダミーワーク２６に対して創成歯切りが行われる。この場合、制御装置３１によりＸ軸移動用モータ１３が作動制御されて、ダミーワーク２６に対するホブ１７の切り込み量が規定され、ホブ１７の切刃１７ａにおいて仕上げ加工に用いない先端の領域１７ａ−２を使用して、創成歯切りが行われる。これにより、ダミーワーク２６の外周面には微小切り込み部２６ａが形成される。

次に、図６（ａ）に示すように、シリンダ２７の切り換え動作により、センサ２８がホブ１７とダミーワーク２６との間の検出位置Ｐ１に移動配置される。この状態で、ダミーワーク２６が一方向に回転されながら、センサ２８によりダミーワーク２６の微小切り込み部２６ａの位置が検出されて、その検出データが制御装置３１に出力される。そして、このセンサ２８による微小切り込み部２６ａの位置検出が終了すると、ダミーワーク２６の回転が停止されるとともに、センサ２８が検出位置Ｐ１から退避位置Ｐ２に復帰移動される。

ここで、図６（ｂ）から理解されるように、ホブ１７とダミーワーク２６及び仕上げ加工される歯車との位相が一致していれば、微小切り込み部２６ａのダミーワーク２６の円周方向中心と、ホブ１７により仕上げ加工される歯車の歯溝中心は一致する。

一方、前記制御装置３１においては、センサ２８からの検出データに応じて、微小切り込み部２６ａの位相、すなわちピッチ及び位置が判別される。これとともに、その微小切り込み部２６ａの位相の判別結果に基づいて、ホブ１７の切刃１７ａの位相、すなわちピッチ及び位置が換算判別される。また、前記センサ２８からの検出データや制御装置３１における判別結果は、メモリ３２の所定領域に一時的に記憶される。

続いて、図７（ａ）に示すように、前記ダミーワーク２６に代えて、ワーク保持治具２２のワークチャック部２２ａとサポートセンタ２４ａとの間に、荒切り加工済みのワーク２５がセットされる。なお、このとき、図７（ｂ）に示すように、仕上げ加工される歯車は、そのセット直後においては、ダミーワーク２６のセット状態に対して角度θ（一定ではない）分だけずれていることが多い。このようにずれている場合は、ホブ盤のＮＣ機能を用いて、ずれが解消される。その後、シリンダ２７の切り換え動作により、センサ２８がホブ１７とワーク２５との間の検出位置Ｐ１に再び移動配置される。この状態で、ワーク２５が一方向に回転されながら、センサ２８によりワーク２５の歯溝２５ａの位置が検出されて、その検出データが制御装置３１に出力される。そして、このセンサ２８による歯溝２５ａの位置検出が終了すると、ワーク２５の回転が停止されるとともに、センサ２８が検出位置Ｐ１から退避位置Ｐ２に復帰移動される。

また、このセンサ２８による歯溝２５ａの位置検出時においても、前記ダミーワーク２６の微小切り込み部２６ａの位置検出時と同様に、制御装置３１においてセンサ２８からの検出データに応じて、歯溝２５ａの位相、すなわちピッチ及び位置が判別される。さらに、この場合も前記の場合と同様に、センサ２８からの検出データ及び制御装置３１における判別結果が、メモリ３２の所定領域に一時的に記憶される。

そして、制御装置３１においては、ダミーワーク２６の微小切り込み部２６ａの位置検出に基づいて判別されたホブ１７の切刃１７ａの位相と、ワーク２５の歯溝２５ａの位置検出に基づいて判別されたワーク２５の歯溝２５ａの位相とが比較されて、それらの間の回転位相ずれが求められる。その後、この回転位相ずれがなくなるように、ホブ１７とワーク２５との少なくともいずれか一方の回転位相が補正される。

この状態で、図８（ａ）及び図９に示すように、ホブ１７の切刃１７ａにおける両側面の領域１７ａ−１を用いて、歯車創成法によりワーク２５の歯溝２５ａに対して仕上げ加工が施される。すなわち、図８（ｂ）に示すように、ワーク２５の各歯の歯面に対して厚さＬ分削り代が除去される。その後、荒切り加工済みのワーク２５がセットされるごとに、前述したセンサ２８によるワーク２５の歯溝２５ａの位置検出、その歯溝２５ａの位相判別、ホブ１７の切刃１７ａとワーク２５の歯溝２５ａとの位相比較、及びそれらの間の回転位相合わせが行われ、その位相合わせ状態で仕上げ加工が行われる。

以上のように、この実施形態のホブ盤においては、荒切り加工済みのワーク２５に仕上げ加工を施す場合に、ホブ１７の切刃１７ａの先端領域１７ａ−２を用いて、ダミーワーク２６に微小切り込み部２６ａを形成し、その切り込み部２６ａの位置をセンサ２８により検出している。そして、このセンサ２８の検出結果に応じて切り込み部２６ａの位相を判別するとともに、その判別結果に基づいてホブ１７の切刃１７ａの位相を換算判別している。さらに、荒切り加工済みのワーク２５のセット状態で、センサ２８によりワーク２５の歯溝２５ａの位置を検出し、その検出結果に応じてワーク２５の歯溝２５ａの位相を判別している。

このため、センサ２８をホブ１７側とワーク２５側とに姿勢変更させる必要がなく、検出構成を簡略化することができる。また、センサ２８の姿勢変更に伴う検出誤差が生じないため、ダミーワーク２６上の切り込み部２６ａの位相判別に基づいて、ホブ１７の切刃１７ａの位相判別を正確に行うことができる。

さらに、この実施形態のホブ盤では、ホブ１７の切刃１７ａにおいて、仕上げ加工に用いる両側面の領域１７ａ−１を避けて、その先端の領域１７ａ−２を使用することにより、ダミーワーク２６に微小切り込み部２６ａを形成している。よって、ダミーワーク２６の切り込み加工時に、ホブ１７の切刃１７ａにおいて仕上げ加工に用いる両側面の領域１７ａ−１に欠損等が生じるのを抑制することができる。その結果、ワーク２５の仕上げ加工を高精度に行うことができる。

（変更例）
なお、この実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・ 前記実施形態において、センサ２８を支柱２３側に配設し、ワーク２５またはダミーワーク２６に対して所定間隔をおいて近接する検出位置と、そこから離間した退避位置とに移動配置できるように構成すること。

一実施形態のホブ盤を示す正面図。 図１のホブ盤の駆動構成を示す概略平面図。 同ホブ盤の位相検出構成を拡大して示す要部平面図。 同ホブ盤の位相合わせ関係の回路構成を示すブロック図。 （ａ）は同ホブ盤の位相合わせ動作を示す部分平面図。（ｂ）は（ａ）の部分正面図。 （ａ）は図５に続くホブ盤の位相合わせ動作を示す部分平面図、（ｂ）は同じく一部拡大平面図。 （ａ）は図６に続くホブ盤の位相合わせ動作を示す部分平面図、（ｂ）はダミーワークと仕上げ加工される歯車歯のずれを示す一部拡大平面図。 （ａ）は図７に続くワークの仕上げ加工動作を示す部分平面図、（ｂ）は削り代を示す一部拡大平面図。 ホブの切刃の役割分担部位を示す簡略図。

符号の説明

１３…Ｘ軸移動用モータ、１５…Ｚ軸移動用モータ、１７…ホブ、１７ａ…切刃、１７ａ−１…両側面の領域、１７ａ−２…先端の領域、１８…ホブ軸、１９…ホブ回転用モータ、２１…ワーク回転用モータ、２２…ワーク軸としてのワーク保持治具、２５…ワーク、２５ａ…歯溝、２６…ダミーワーク、２６ａ…微小切り込み部、２８…検出手段としての非接触型のセンサ、３１…規定手段、判別手段及び換算手段を構成する制御装置、３２…メモリ。

Claims (4)

1. ワークを支持するためのワーク軸と、ホブを支持するためのホブ軸とを備えたホブ盤であって、
   前記ワーク軸に支持されたワークの創成歯切りに際して、前記ホブによるワークの切り込み加工が、ホブの切刃において仕上げ加工に用いない先端の領域に制限されるように、ホブの切り込み量を規定するための規定手段と、
   切り込み加工されたワークの切り込み部のワーク回転方向における位置を検出するための検出手段と、
   その検出手段の検出結果に応じて切り込み部の位相を判別する判別手段と
   を備えたことを特徴とするホブ盤。
2. 前記切り込み部の位相に基づいてホブの切刃の位相を換算する換算手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載のホブ盤。
3. ワーク軸上にダミーワークをセットした状態で、ホブの切刃の先端であって仕上げ加工に用いない領域により、前記ダミーワークに対して創成歯切りを行って、ダミーワークに微小切り込み部を形成し、その後に前記微小切り込み部のワーク回転方向における位置を検出して、その検出結果に応じて微小切り込み部の位相を判別することを特徴とするホブ盤における位相判別方法。
4. 前記ダミーワークの微小切り込み部の位相に基づいて、ホブの切刃の位相を換算することを特徴とする請求項３に記載の位相判別方法。

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