JP7456191B2 - 歯車加工装置及び歯車加工方法 - Google Patents
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Description
歯車加工装置は、加工用工具と工作物とを同期回転させながら相対的に送り、工作物の周面を切削加工することにより歯を創成する歯車加工装置であって、加工用工具を回転可能に保持する工具保持装置と、工作物を回転可能に保持する工作物保持装置と、工具保持装置に設けられて、工作物保持装置が保持する工作物の歯の回転位置を検出する工作物検出センサと、工作物保持装置に設けられ、工具保持装置が保持する加工用工具に形成された工具刃の回転位置を検出する工具検出センサと、工具保持装置と工作物保持装置とを相対移動可能に位置制御する位置制御部、及び、加工用工具の工具位相、工作物の歯位相、または加工用工具の工具位相と工作物の歯位相との双方を検知する位相検知部を含む制御装置と、を備え、位相検知部は、位置制御部が工具検出センサの検出方向に対して加工用工具を含む回転主軸体が横切る方向に工具保持装置を相対移動させることにより、工具検出センサによって検出された検出結果に基づいて回転主軸体の中心位置を割出し、中心位置を用いて工具検出センサを配置する第一検出位置を決定すると共に、位置制御部による位置制御によって第一検出位置に配置された工具検出センサの検出結果に基づいて加工用工具の工具位相を検知する、又は、位相検知部は、位置制御部が工具検出センサの検出方向に対して加工用工具を含む回転主軸体が横切る方向に工具保持装置を相対移動させることにより、工具検出センサによって検出された検出結果に基づいて回転主軸体の中心位置を割出し、中心位置及び回転主軸体と工作物検出センサとの位置関係を用いて工作物検出センサを配置する第二検出位置を決定すると共に、位置制御部による位置制御によって第二検出位置に配置された工作物検出センサの検出結果に基づいて工作物の歯位相を検知する、若しくは、位相検知部は、位置制御部が工具検出センサの検出方向に対して加工用工具を含む回転主軸体が横切る方向に工具保持装置を相対移動させることにより、工具検出センサによって検出された検出結果に基づいて回転主軸体の中心位置を割出し、中心位置を用いて工具検出センサを配置する第一検出位置を決定すると共に、位置制御部による位置制御によって第一検出位置に配置された工具検出センサの検出結果に基づいて加工用工具の工具位相を検知し、さらに、中心位置及び回転主軸体と工作物検出センサとの位置関係を用いて工作物検出センサを配置する第二検出位置を決定すると共に、位置制御部による位置制御によって第二検出位置に配置された工作物検出センサの検出結果に基づいて工作物の歯位相を検知する。
歯車加工方法は、加工用工具を工作物と同期回転させながら相対的に送り操作することにより工作物の周面を切削加工し、周面に歯を創成する歯車加工方法であって、加工用工具を回転可能に保持する工具保持装置と、工作物を回転可能に保持する工作物保持装置と、工具保持装置に設けられて、工作物保持装置が保持する工作物の歯の回転位置を検出する工作物検出センサと、工作物保持装置に設けられ、工具保持装置が保持する加工用工具に形成された工具刃の回転位置を検出する工具検出センサと、工具保持装置と工作物保持装置とを相対移動可能に位置制御する位置制御部、及び、工具検出センサの検出結果と工作物検出センサの検出結果とに基づいて加工用工具の工具位相及び工作物の歯位相を検知する位相検知部を含む制御装置とを備える歯車加工装置に適用され、位置制御部が、工具検出センサの検出方向に対して加工用工具を含む回転主軸体が横切る方向に工具保持装置を移動させる第一工程と、位相検知部が、回転主軸体の移動に伴い、工具検出センサによって検出された回転主軸体の外周面までの距離に基づいて回転主軸体の中心位置を割出す第二工程と、位相検知部が、中心位置を用いて工具検出センサを配置する第一検出位置を決定すると共に、位置制御部による位置制御によって第一検出位置に配置された工具検出センサの検出結果に基づいて加工用工具の工具位相を検知する第三工程と、位相検知部が、中心位置及び回転主軸体と工作物検出センサとの位置関係を用いて工作物検出センサを配置する第二検出位置を決定すると共に、位置制御部による位置制御によって第二検出位置に配置された工作物検出センサの検出結果に基づいて工作物の歯位相を検知する第四工程と、を含む。
歯車加工装置は、加工用工具及び工作物の回転速度を変動させ、且つ、加工用工具と工作物とを同期回転させながら、工作物の回転軸線方向に沿って刃切り工具を工作物に対して相対移動させる(送り操作する)ことにより、工作物に歯車を切削加工する。本例では、歯車加工装置は、加工用工具としてスカイビングカッタを備え、スカイビング加工によって工作物に歯車を加工する場合を例示する。この場合、歯車加工装置は、相互に直交する3つの直進軸(X軸、Y軸及びZ軸)と2つの回転軸(A軸(旋回テーブル軸)及びC軸(ワーク軸))を駆動軸として有するマシニングセンタを例示することができる。尚、本例において、X軸線及びZ軸線に平行な方向は水平方向であり、Y軸線に平行な方向は鉛直方向であるとする。
図1に示すように、歯車加工装置1は、ベッド10と、コラム20と、サドル30と、回転主軸40と、テーブル50と、チルトテーブル60と、ターンテーブル70と、保持器80と、工具交換装置90と、制御装置100とを主に備える。ここで、本例においては、コラム20、サドル30及び回転主軸40が「工具保持装置」を構成する。又、本例においては、テーブル50、チルトテーブル60、ターンテーブル70及び保持器80が「工作物保持装置」を構成する。
次に、図4に示すフローチャートを用いて、制御装置100により実行される歯車加工処理について説明する。歯車加工処理は、歯車加工により円筒状のブランクである工作物Wに歯車を形成する際に実行される。
次に、図5に示すフローチャートを参照しながら、歯車加工処理(歯車加工方法)の中で前記ステップS3にて実行される位相合わせ処理を具体的に説明する。前記ステップS3にて実行される位置検知処理においては、制御装置100(具体的には、CPU。以下同じ)は、先ずステップS11にて、工具交換装置90による加工用工具42の装着又は交換が行われたか否かを判定する。この場合、制御装置100は、工具交換装置90の交換制御部(図示省略)と通信することにより、加工用工具42の装着又は交換が行われたか否かを把握することができる。
ステップS13及びステップS14においては、制御装置100の位相検知部105は、加工用工具42の位相、換言すれば、加工用工具42の刃先42b(又は、刃溝42c)の回転位置を検出するための第一検出位置を決定する。本例においては、第一検出位置を決定するにあたり、工具ホルダ43の中心位置を割出す。以下、この中心位置の割出しを具体的に説明する。
上述した本例においては、歯車加工装置1の回転主軸40(加工用工具42及び工具ホルダ43を含む回転主軸体)を、Z軸線に平行な方向に延びる回転軸線Jに直角なX軸線に平行な方向、即ち、水平方向であって「回転主軸体が横切る方向」に移動させるようにした。しかし、「回転主軸体が横切る方向」であれば、回転主軸40(加工用工具42及び工具ホルダ43を含む)を移動させる方向としてはX軸線に平行な方向に限られない。例えばY軸線に平行な方向即ち鉛直方向や、Z軸線に平行な方向、或いは、回転軸線Jに対して斜めとなる方向にて回転主軸40(加工用工具42及び工具ホルダ43を含む)を移動させることも可能である。
Claims (10)
- 加工用工具と工作物とを同期回転させながら相対的に送り、前記工作物の周面を切削加工することにより歯を創成する歯車加工装置であって、
前記加工用工具を回転可能に保持する工具保持装置と、
前記工作物を回転可能に保持する工作物保持装置と、
前記工具保持装置に設けられて、前記工作物保持装置が保持する前記工作物の歯の回転位置を検出する工作物検出センサと、
前記工作物保持装置に設けられ、前記工具保持装置が保持する前記加工用工具に形成された工具刃の回転位置を検出する工具検出センサと、
前記工具保持装置と前記工作物保持装置とを相対移動可能に位置制御する位置制御部、及び、前記加工用工具の工具位相、前記工作物の歯位相、または前記加工用工具の工具位相と前記工作物の歯位相との双方を検知する位相検知部を含む制御装置と、
を備え、
前記位相検知部は、
前記位置制御部が前記工具検出センサの検出方向に対して前記加工用工具を含む回転主軸体が横切る方向に前記工具保持装置を相対移動させることにより、前記工具検出センサによって検出された検出結果に基づいて前記回転主軸体の中心位置を割出し、
前記中心位置を用いて前記工具検出センサを配置する第一検出位置を決定すると共に、前記位置制御部による前記位置制御によって前記第一検出位置に配置された前記工具検出センサの検出結果に基づいて前記加工用工具の工具位相を検知する、又は、
前記位相検知部は、
前記位置制御部が前記工具検出センサの検出方向に対して前記加工用工具を含む回転主軸体が横切る方向に前記工具保持装置を相対移動させることにより、前記工具検出センサによって検出された検出結果に基づいて前記回転主軸体の中心位置を割出し、
前記中心位置及び前記回転主軸体と前記工作物検出センサとの位置関係を用いて前記工作物検出センサを配置する第二検出位置を決定すると共に、前記位置制御部による前記位置制御によって前記第二検出位置に配置された前記工作物検出センサの検出結果に基づいて前記工作物の歯位相を検知する、若しくは、
前記位相検知部は、
前記位置制御部が前記工具検出センサの検出方向に対して前記加工用工具を含む回転主軸体が横切る方向に前記工具保持装置を相対移動させることにより、前記工具検出センサによって検出された検出結果に基づいて前記回転主軸体の中心位置を割出し、
前記中心位置を用いて前記工具検出センサを配置する第一検出位置を決定すると共に、前記位置制御部による前記位置制御によって前記第一検出位置に配置された前記工具検出センサの検出結果に基づいて前記加工用工具の工具位相を検知し、さらに、
前記中心位置及び前記回転主軸体と前記工作物検出センサとの位置関係を用いて前記工作物検出センサを配置する第二検出位置を決定すると共に、前記位置制御部による前記位置制御によって前記第二検出位置に配置された前記工作物検出センサの検出結果に基づいて前記工作物の歯位相を検知する、
歯車加工装置。 - 前記工具検出センサが前記工具刃の回転位置を検出する検出方向と、前記工作物検出センサが前記歯の回転位置を検出する検出方向とは、同一方向である、請求項1に記載の歯車加工装置。
- 前記工具検出センサが前記工具刃の回転位置を検出する検出方向と、前記工作物検出センサが前記歯の回転位置を検出する検出方向とは、前記工具検出センサの検出方向に対して前記回転主軸体が横切る方向に対して直交する方向である、請求項2に記載の歯車加工装置。
- 前記位相検知部は、前記工具保持装置及び前記工作物保持装置の間で生じる熱変位の影響を受けた前記中心位置を割出す、請求項1-3のうちの何れか一項に記載の歯車加工装置。
- 前記位相検知部は、前記工具検出センサの検出方向に対して前記回転主軸体が横切る方向に生じた前記熱変位の影響を受けた前記中心位置を割出す、請求項4に記載の歯車加工装置。
- 前記工具保持装置及び前記工作物保持装置を支持するベッドが水平方向に配置されると共に、前記工具検出センサの検出方向が鉛直方向となるように前記工具検出センサが前記工作物保持装置に支持される場合において、
前記位相検知部は、前記水平方向に生じた前記熱変位に基づいて前記中心位置を割出す、請求項5に記載の歯車加工装置。 - 前記工具検出センサは、前記工作物に対して相対移動不能に支持され、
前記工作物検出センサは、前記回転主軸体に対して相対移動不能に支持される、請求項1-6のうちの何れか一項に記載の歯車加工装置。 - 前記工具検出センサは、前記工具刃の回転位置を前記回転主軸体までの距離に基づいて検出するものであり、
前記工作物検出センサは、前記歯の回転位置を前記工作物までの距離に基づいて検出するものである、請求項1-7のうちの何れか一項に記載の歯車加工装置。 - 前記工作物検出センサは、前記工具保持装置に一体に移動可能に設けられると共に、前記回転主軸体の軸線に平行な方向にて前記工作物保持装置が保持する前記工作物に向けて変位可能に設けられる、請求項1-8のうちの何れか一項に記載の歯車加工装置。
- 加工用工具を工作物と同期回転させながら相対的に送り操作することにより前記工作物の周面を切削加工し、前記周面に歯を創成する歯車加工方法であって、
前記加工用工具を回転可能に保持する工具保持装置と、
前記工作物を回転可能に保持する工作物保持装置と、
前記工具保持装置に設けられて、前記工作物保持装置が保持する前記工作物の歯の回転位置を検出する工作物検出センサと、
前記工作物保持装置に設けられ、前記工具保持装置が保持する前記加工用工具に形成された工具刃の回転位置を検出する工具検出センサと、
前記工具保持装置と前記工作物保持装置とを相対移動可能に位置制御する位置制御部、及び、前記工具検出センサの検出結果と前記工作物検出センサの検出結果とに基づいて前記加工用工具の工具位相及び前記工作物の歯位相を検知する位相検知部を含む制御装置とを備える歯車加工装置に適用され、
前記位置制御部が、前記工具検出センサの検出方向に対して前記加工用工具を含む回転主軸体が横切る方向に前記工具保持装置を移動させる第一工程と、
前記位相検知部が、前記回転主軸体の移動に伴い、前記工具検出センサによって検出された前記回転主軸体の外周面までの距離に基づいて前記回転主軸体の中心位置を割出す第二工程と、
前記位相検知部が、前記中心位置を用いて前記工具検出センサを配置する第一検出位置を決定すると共に、前記位置制御部による前記位置制御によって前記第一検出位置に配置された前記工具検出センサの検出結果に基づいて前記加工用工具の工具位相を検知する第三工程と、
前記位相検知部が、前記中心位置及び前記回転主軸体と前記工作物検出センサとの位置関係を用いて前記工作物検出センサを配置する第二検出位置を決定すると共に、前記位置制御部による前記位置制御によって前記第二検出位置に配置された前記工作物検出センサの検出結果に基づいて前記工作物の歯位相を検知する第四工程と、
を含む、歯車加工方法。
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