JP2512403B2

JP2512403B2 - 歯車角面取盤

Info

Publication number: JP2512403B2
Application number: JP63231018A
Authority: JP
Inventors: 一明芹沢
Original assignee: Howa Machinery Ltd
Current assignee: Howa Machinery Ltd
Priority date: 1988-09-14
Filing date: 1988-09-14
Publication date: 1996-07-03
Anticipated expiration: 2011-07-03
Also published as: JPH0283113A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野この発明は、歯車の内、外歯などの端面の斜面取加工
を行う歯車角面取盤に関する。

従来の技術従来の歯車角面取盤は、例えば特開昭62−130122号に
開示してある。これによれば、歯車材を所定ピッチで間
欠割出する割出装置と、この割出に同期するように面取
カッタを前後させる前後動機構を備えている。この前後
動機構は、一般的な交流電源で動作する駆動モータから
ベルト駆動と歯車機構を介して連続回転する回転カムを
用いたメカニカルなものである。このような装置では従
来、前記割出装置への割出開始の指令は、面取カッタが
歯車材（ワーク）から完全に離れた位置（割出装置が歯
車材を割出しても、面取カッタと干渉しない位置、例え
ば面取カッタの後退端）にあることを、回転カムに設け
た検出ドッグを近接スイッチなどの検出スイッチで確認
すると出力されるようになっていた。

発明が解決しようとする課題前記によれば、回転カムは駆動モータから歯車機構
や、ベルト駆動を介して駆動されるので、それ自体に回
転むらがあり、検出ドッグが検出スイッチと対向するタ
イミングが大きくばらつく。、また、検出スイッチ自体
も、温度等により検出タイミングがばらつくので、結
局、これらの要因により、検出信号の出力タイミングが
大きくばらつき、割出動作の開始がばらつくことにな
る。従って、面取が正確に行われないことがあった。

また、このようなメカニカルな前後動機構では、面取
カッタの前後動を微細にかつ正確に制御することが困難
なため、１歯の角面取を行う場合の動作時間は、歯車材停止状態で面取カッタがその加工完了位置で
面取完了し、ついで、歯車材停止状態のまま面取カッタ
が後退して、歯車材が割出動作を独立して行っても干渉
しない位置まで歯車材から逃げるまでの時間t1 面取カッタが逃げてから歯車材の次の歯が割出し停
止される時間t2 歯車割出停止後、干渉しない位置にあった面取カッ
タが所定の加工開始位置まで早送りされる時間t3 加工開始位置から加工完了位置までの切削時間t4 の総和であり、切削時間と割出時間以外の時間が長
く、１歯の加工時間が長くかかっていた。

この発明の課題は、これらの問題を解決することにあ
る。

課題を解決するための手段この発明では、ベッド上に、先端にワークとしての歯
車材を取り付けるようにした割出軸を割出回転可能に支
持した割出装置を配置すると共に、この割出軸の軸線に
対して水平に所定角度傾斜して、前後動装置によりカッ
タ軸頭を前後動するようにしたカッタ軸頭装置を配置
し、前後動するカッタ軸頭に設けた面取カッタによっ
て、歯車材の歯端面を斜面取りする歯車角面取盤におい
て、前記割出装置を数値制御される第１モータで動作さ
せ、前記前後動装置を、数値制御される第２モータに連
結されたねじ軸によるねじ送り装置とし、これらの割出
装置とねじ送り装置には、それぞれに対応して割出位置
検出手段と前後位置検出手段を接続し、これらの検出手
段からの位置検出信号に基いて、１つの歯端面に対する
面取完了後に、面取カッタが歯車材に歯端面を含む平面
の内側にある時期に歯車材を面取カッタの後退と連動さ
せて割出開始して、面取カッタを前記平面の外側の逃げ
位置まで後退させた後、その歯車材の次の歯端面の割出
完了までに、逃げ位置に後退した面取カッタを前記平面
内側の切削開始位置まで送り込むように、前記第1,第２
モータを制御する制御装置を備えたことを特徴とする。

作用前記によれば、数値制御によるモータで歯車材の割
出、面取カッタの前後動を極めて微細にかつ、正確に行
わせ、それにより正確な面取加工を行う。また、１つの
歯端面に対する面取完了後に、面取カッタが歯車材の歯
端面を含む平面の内側にある時期に歯車材を面取カッタ
の後退と連動させて割出開始して、面取カッタを前記平
面の外側の逃げ位置まで後退させた後、その歯車材の次
の歯端面の割出完了までに、逃げ位置に後退した面取カ
ッタを前記平面内の切削加工開始位置まで送り込むよう
にしたので、割出動作と、面取カッタの進退動作を並行
して行わせることができ、加工時間が短縮される。

実施例第１図において、ベッド１上に割出装置10とカッタ軸
頭装置50が配置してある。割出装置10において、ベッド
１上に固定のベース11上に固着した割出軸頭12には、割
出軸13が回動自在に支持してある。割出軸13の段付中空
孔14には、ドローバー15が軸方向摺動自在に挿通される
と共に、ばね16で後方に付勢してある。ドローバー15に
はコレットチャック17のアーバ18が接続され、コレット
チャック17は割出軸13先端に取外し可能に固着してあ
る。このコレットチャック17は、割出軸頭12の上面に配
置したアンクランプシリンダ20のピストンロッド21が第
１レバー22を押し、この第１レバー22が揺動して割出軸
13内の第２レバー23を前方へ倒し、ドローバー15をばね
16に抗して前方へ移動させてアンクランプされる。一
方、アンクランプ状態からアンクランプシリンダ20に供
給されたいた圧流体を抜くと、ピストンロッド21が引き
込まれ（第１図の状態）、アンクランプシリンダ20内の
ばね24力で第１レバー22は第２レバー23から離れ、ばね
16力により第２レバー23はドローバー15と共に、透孔25
の後縁に当接し、アーバ18が引き込まれて、歯車材（ワ
ーク）Ｇをクランプするようにしてある。割出軸13の後
端には、減速比の大きな減速装置26、例えば、ハーモニ
ックドライブ（商標）が接続される。この装置は周知の
ように、楕円状のカムとその外周にはめたボールベアリ
ングから成るウエーブジェネレータ、外周に多数の歯を
有するカップ状の金属弾性体から成るフレクスプライ
ン、内周にフレクスプラインの歯と噛み合い、それより
１〜２枚多い歯を有するサーキュラスプラインとから構
成され、サーキュラスプラインを割出軸頭12に、フレク
スプラインを割出軸13に、ウエーブジェネレータを第１
サーボモータM1に夫々接続してある。

次にこの割出装置10の前方には、割出軸13の軸線Ｌと
水平に所定角度傾斜してカッタ軸頭装置50が配置してあ
る。このカッタ軸頭装置50において、ベース51上には軌
道52が一対並設してある。カッタ軸頭53下面の直線転動
案内54が前記軌道52に案内される。この直線転動案内54
は、公知のベアリング内蔵のもので、予圧がかけられて
軌道52に対し左右のガタなく案内されるようにしてあ
る。カッタ軸頭53下面に挿着したボールネジのナット55
には、ねじ軸56がねじ込まれている。ねじ軸56はベース
51後端で回動自在に支持してあると共に、更にその後方
でカップリング57を介して第２サーボモータM2に連結し
てある。ボールネジは、軸方向のガタを抑えるため、予
圧がかけてある。こうして第２サーボモータM2の回転で
カッタ軸頭53を前後させるねじ送り装置60が構成され
る。

カッタ軸頭53には駆動軸61が回動自在に支持され、こ
の駆動軸61は、例えば特開昭48−9387号や特公昭45−75
7号に開示のような適宜のギヤ列62を介して、カッタ軸
頭53先端に回動自在に支持された２本の面取カッタ（以
下、カッタ）63を互いに逆方向に回転させるようにして
ある。この２本のカッタ63は歯車材Ｇの歯端面を、歯車
材の上下で同時に加工するものである。この２本のカッ
タ軸線Ｋと前記割出軸線Ｌは第４図（ii）のように所定
角度で交差している。駆動軸61はベルト伝動により駆動
モータＭ（サーボモータでない）に接続してある。前記
第１、第２サーボモータM1、M2にはそれぞれその回転量
を検出するエンコーダE1、E2が割出位置及び前後位置検
出手段として接続してある。

次に、第１、第２サーボモータM1、M2の制御装置は、
パルス信号発生部71とサーボモータ制御部72とを備えて
いる。パルス信号発生部71は、主にCPU、ROM、RAM、I/O
インターフェースから成る公知のマイクロコンピュータ
73と、このI/Oインターフェースに接続したキーボード7
4とから成る。ROM内には第３図のフローチャートに従う
プログラムが予め記憶してあり、このフローチャートの
各ステップにより機能手段が構成されている。即ち、ス
テップ１はカッタ切削送り指令手段、ステップ２は切削
完了判別手段、ステップ３は全歯加工完了判別手段、ス
テップ４はカッタ早戻し指令手段、ステップ５は後述の
安全距離判別手段、ステップ６は割出軸の割出移動指令
手段、ステップ７はカッタ逃げ位置判別手段、ステップ
８はカッタ停止、及び、割出軸早送り指令出力手段、ス
テップ９は割出軸の不干渉位置判別手段、ステップ10は
カッタ早送り指令出力手段、ステップ11は割出完了判別
手段、ステップ12はカッタ逃し指令出力手段である。ま
た、キーボード74からは、プログラムの実行に必要なデ
ータが予め入力され、RAM内に記憶してある。このプロ
グラムに必要なデータは、おおよそ次の通りである。

安全距離（Y1）：パルス信号出力のバラツキ（この
バラツキは極めて小さいが）の補償のために、カッタ63
を加工完了位置から僅かに後退させた時の後退量、0.1m
m程度以下。

移動割合：安全距離Y1だけカッタ63が面取面G3から
後退した後のカッタ63の後退動作と連動して割出軸13を
作動させる時に、カッタ63と割り出される歯とが干渉し
ないように回転できる割出軸13の、カッタの後退量に対
する回転移動量逃げ位置（Y2）：カッタ63が歯車材Ｇの歯端面G1,G
2…を含む面の外に完全に逃げた位置、題４図（ｖ）参
照。

不干渉位置（X2）：歯車材Ｇの加工済みの歯T₁が回
転され、次の未加工の歯T₂が割り出される途中の位置
で、カッタ63が後述の切削開始位置Y3まで前進しても、
加工済みの歯T₁と干渉しない歯T₁に対する割出位置、第
４図（vi）参照。

切削開始位置（Y3）：カッタ63を早送りから切削送
りにする位置。この位置では、通常カッタ63の先端が歯
車材Ｇの歯端面G1、G2…を含む平面の内側に入り込んで
いる。第４図（ｉ）参照。

切削完了位置（Y4）：カッタ63の加工完了位置、第
４図（ii）参照。

歯数（Ｚ）：これにより割出角度が決定される。

カッタ送り速度、割出速度：上記動作に関連させ
る。

I/Oインターフェースには第1,第２サーボモータのサ
ーボモータ制御部72が、双方向にデータ、指令をやり取
りできるようにしてあり、サーボモータ制御部72から前
記エンコーダE1,E2からの位置検出信号が入力される。
各サーボモータ制御部72は、公知の位置ループサーボ系
と、速度ループサーボ系から構成され、パルス信号発生
装置71からのパルス信号と、エンコーダE1、E2からのフ
イードバック信号（位置検出信号）により第１、第２サ
ーボモータM1,M2を駆動制御するようになっている。ま
た、I/Oインターフェースは、アンクランプシリンダ20
や駆動モータＭの動作をつかさどるシーケンス制御装置
80と信号のやり取りをするように接続してある。

カッタ軸頭50が割出装置10から大きく離れた待機位置
（歯車材の交換位置）Ａにあって、シーケンス制御装置
80の指令で、アンクランプシリンダ20を作動させ、ワー
ク（歯車材）Ｇをコレットチャック17によりクランプす
る。次いで、駆動モータＭが回転してカッタ63を回転さ
せ、同時に制御装置70からの指令でカッタ軸頭53がねじ
軸56により前進され、カッタ軸頭53に回動自在に支持し
たカッタ63により歯端面G1の角面取加工が行われる。こ
のとき、第1,第２サーボモータM1,M2によるねじ送り装
置60と割出装置10を用いて数値制御しているので、その
位置制御を高精度に行うことができる。

この面取加工について、第３、４図に基いて説明す
る。歯車材Ｇの歯の１つT₁がカッタ63と対向する所定の
加工位置に割出停止されており、カッタ63はすでに前記
待機位置Ａから切削開始位置Y3まで前進している状態か
ら説明する。尚、第４図中、Ｌは割出軸13の中心軸線を
示す。第３図のフローチャートにおいて、ステップ１で
第２サーボモータM2にのみ指令パルスを出力し、カッタ
63を切削送りにする。（第４図（ｉ））。ステップ２で
カッタ63が切削完了位置Y4まで到ったことをエンコーダ
E2からの位置検出信号で判別し、切削送りを停止する
（第４図（ii））。ステップ３ですべての歯を加工完了
したかを確認し、加工完了ならステップ12でカッタ63を
待機位置Ａまで逃して、終了とする。加工続行なら、ス
テップ４で、割出軸13を停止したまま、第２サーボモー
タM2にのみパルス指令を出し、カッタ63を早戻しする。
エンコーダE2からの位置検出信号によりカッタ63が前記
安全距離Y1だけ後退したかをステップ５で判別する（第
４図（iii））。安全距離Y1動くと、ステップ６で予め
定めた移動割出で割出動作が行われるように、第１サー
ボモータM1へのパルス指令が出力される。その結果、面
取面G3とカッタ63とは干渉することなく連動して割出、
後退を行う（第４図（iv））。そして、ステップ７でエ
ンコーダE2からの位置検出信号によりカッタ63が逃げ位
置Y2に到ったことを判別する（第４図（ｖ））。すると
ステップ８で第２サーボモータM2は停止され、第１サー
ボモータM1のみ高速で回転される（この「高速」とは、
前記移動割合に規制されず、それより速いという意味で
ある）。次にステップ９で、割出のエンコーダE1の位置
検出信号により加工された歯T₁が不干渉位置X2となった
かを判別する。不干渉位置X2となると、ステップ10で再
び第２サーボモータM2に指令が出され、カタ63が逃げ位
置Y2から切削開始位置Y3まで早送りされ、この間、割出
動作も続けられる（第４図（vi））。そして、ステップ
11で割出完了を確認すると、ステップ１へ戻り、歯T₂の
歯端面G2を角面取する。以下、これらの一連の動作を繰
り返して、歯車材Ｇの全歯端面の角面取を行う。

このような数値制御により割出軸13とカッタ63の移
動、位置制御を高精度化し、割出動作の開始を、カッタ
63がまだ歯端面G1、G2…を含む平面の内側にある時期か
ら始めるようにしたので、従来のようにカッタ63が完全
な逃げ位置Y2に後退するまで待って割出を行っていた場
合に比べ、１歯の面取に費やす時間が短縮される。ま
た、。割出完了までにカッタを切削開始位置まで送って
おくようにしたので、割出完了と同時に切削加工に入る
ことができ、この点でも面取に費やす時間が短縮され
る。

尚、この実施例では、数値制御されるモータとしてサ
ーボモータで説明したが、これに替えて、パルス信号で
直接作動するステップモータとしてもよい。また、前後
動位置検出手段としては、エンコーダに代えて、基準ス
ケールとしてカッタ軸頭位置を直接検出してもよい。

発明の効果以上のようにこの発明の歯車角面取盤では、数値制御
によるモータで、歯車の割り出し、面取カッタの前後動
を、夫々に設けた位置検出手段の信号に基いて数値制御
するようにしたので、信号のやりとりのばらつきが従来
のような近接スイッチなどと比べ極めて小さく、前後動
と割出動作が、極めて精度よく同期できる。そのため、
正確な面取を行うことができる。また、面取カッタが歯
車材の歯端面を含む平面の内側にある時期から、面取カ
ッタが歯端面を含む平面の外に位置するまで、面取カッ
タと歯車材の歯とが干渉しないように割出と後退移動を
同時に行うようにしたので、割出動作の開始を切削完了
直後にすることができ、従来より割出開始のタイミング
を早めることができる。加えて本願では、割出が完了す
るまでに面取カッタを、歯端面を含む平面の外の逃げ位
置から、歯車材の歯端面を含む平面の内側の切削開始位
置まで送り込んでおくようにしたので、割出完了と同時
に切削開始となり、従来の、割出後に切削開始位置に送
り込む時間も省略できる。従って、前記割出開始のタイ
ミングを早めることと、送り込み時間の省略により、１
歯当りの加工時間が短縮され、歯車材１つの加工時間が
大幅に短くなり、生産能率を上げることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の全体構成図、第２図はカッタ軸頭装
置正面図、第３図は面取加工のフローチャート、第４図
は歯車材と面取カッタの関係を示す動作説明図で、第１
図のIV視拡大展開図である。 10…割出装置、13…割出軸、50…カッタ軸頭装置、53…
カッタ軸頭、56…ねじ軸、60…ねじ送り装置（前後動装
置）、63…面取カッタ、70…制御装置、71…パルス信号
発生装置、72…サーボモータ制御装置、M1・M2…第１、
第２サーボモータ、E1・E2…エンコーダ（割出位置検出
手段、前後位置検出手段）、Ｇ…歯車材（ワーク）、G1
・G2…歯端面

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ベッド上に、先端にワークとしての歯車材
を取り付けるようした割出軸を割出回転可能に支持した
割出装置を配置すると共に、この割出軸の軸線に対して
水平に所定角度傾斜して、前後動装置によりカッタ軸頭
を前後動するようにしたカッタ軸頭装置を配置し、前後
動するカッタ軸頭に設けた面取カッタによって、歯車材
の歯端面を斜面取りする歯車角面取盤において、前記割
出装置を数値制御される第１モータで動作させ、前記前
後動装置を、数値制御される第２モータに連結されたね
じ軸によるねじ送り装置とし、これらの割出装置とねじ
送り装置には、それぞれに対応して割出位置検出手段と
前後位置検出手段を接続し、これらの検出手段からの位
置検出信号に基いて、１つの歯端面に対する面取完了後
に、面取カッタが歯車材の歯端面を含む平面の内側にあ
る時期に歯車材を面取カッタの後退と連動させて割出開
始して、面取カッタを前記平面の外側の逃げ位置まで後
退させた後、その歯車材の次の歯端面の割出完了まで
に、逃げ位置に後退した面取カッタを前記平面内側の切
削開始位置まで送り込むように、前記第1,第２モータを
制御する制御装置を備えたことを特徴とする歯車角面取
盤。