JPH02109630A - 移相装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分針〉 本発明は、歯車形状の砥石を用いた歯車の仕上げ加工に
用いられる移相装置に関する。

〈従来の技術〉 近年、熱処理した後の歯車を効率良く仕上げる焼入歯車
仕上機（ハードギヤフィニッシャ−）の開発が進められ
ている。ハードギヤフィニッシャ−は、歯車形状のＣＢ
Ｎ　（立方晶窒化硼素）砥石（以下単に砥石と記す）を
用い、この砥石を被加工歯車と軸交差角を持たせて噛み
合わせ、砥石と被加工歯車とを同期駆動させて歯筋方向
にすべりを生じさせろと共に砥石を被加工歯車側に押し
付けて被加工歯車の研削仕上げを行なうものである。

砥石と被加工歯車とを同期させる機構を第６図に基づい
て説明する。

駆動モータ１の出力軸２には歯車形状の砥石３が設けら
れると共に、出力軸２には砥石３と同じ歯数のマスター
駆動歯車４が設けられているＯ砥石３とマスター駆動歯
車４の間における出力軸２にはバックラッシ除去用のカ
ップリング５が設けられている。一方、従動軸６には砥
石３に噛み合う被加工歯車７と、マスター駆動歯車４に
噛み合う被加工歯車７と同じ歯数のマスター従動歯車８
とが設けられている。出力軸２と従動軸６とには所定の
軸交差角が設けられている。

駆動モータｌの駆動により出力軸２が回転すると、砥石
３が回転すると共にカップリング５を介してマスター駆
動歯車４が回転する。

マスター駆動歯車４の回転によりこれに噛み合うマスタ
ー従動歯車８が回転して従動軸６を介して被加工歯車７
が回転し、被加工歯車７はマスター駆動歯車４及びマス
ター従動歯車８を介して砥石３の回転に同期して駆動さ
れろことになる。

ところが、第６図で示した同期ａ＃ｌＩによると、マス
ター駆動歯車４及びマスター従動歯＄８を介して砥石３
と被加工歯車７の同期をとるようにしているので、砥石
３や被加工歯車７の種類に応じてマスター駆動歯車４及
びマスター従動歯車８を用意する必要があった。

また、被加工歯車７が変更になる都度にマスター駆動歯
車４とマスター従動歯車８を交換しなければならず、段
取替えが大がかりになっていた。また、出力軸２と従動
軸６は軸交差角を持っているため、砥石３と被加工歯車
７との噛み合い状態と、マスター駆動歯車４とマスター
従動歯ｌ１１８との噛み合い状態が異なり、正確な同期
をとることが困難であった。

そこで、第７図に示すように、砥石３と被加工歯車７を
それぞれ独立した砥石駆動モータ９とワーク駆動モータ
１０とで駆動回転し、砥石駆動モータ９とワーク駆動モ
ータ１０の駆動を数値制御によって行なって、砥石３と
被加工ｔ１１車７の回転を同期させろようにしたハード
ギヤフィニッシャ−が考えられている。

第８図にはこの八−ドギヤフイニツシヤ−の正面視状態
を示しである。

ペッド１１上にはテーブル１２が水平な一方向（Ｘ方向
）に往復動自在に支持され、テーブル１２上には主軸台
１３及びテールストック１４が支持されている。主軸台
１３とテールストック１４の間には被加工歯車７が保持
され、主軸台１３には主軸の駆動回転を行なって被加工
歯車７を回転させるワーク駆動モータ１０が設けられて
いる。

一方、ベツド１１の後方に立設されたコラム１５に１よ
ヘッドキャリア１６が鉛直方向（Ｚ方向）に往復駆動可
能に支持され、ヘッドキャリア１６にはカッタへラド１
７が鉛直軸回り（Ａ軸回り）で回動自在に支持されてい
る。カッタヘッド１７には歯車形状の砥石３が回転中心
が水平となるように取付けられ、カッタヘッド１７の旋
回中心軸（Ａ軸）１よ砥石３の中心と一致している。カ
ッタヘッド１７にはカッタ主軸の駆動回転を行なって砥
石３を回転させる砥石駆動モータ９が設けられている。

砥石駆動モータ９とワーク駆動モータ１０の駆動は数値
＃御によって行ない、砥石３と被加工歯車７の回転を同
期させるようにしている。

上述したハードギヤフィニッシャ−による研削方法を説
明する。

テーブル１２を移動させて砥石３と被加工歯車７の位置
を合わせ、ヘッドキャリア１６を下方に移動させて砥石
３と被加工歯車７の歯合わせを行なう。歯合わせを行な
った後、砥石駆動モータ９とワーク駆動モータ１０の駆
動を行なって砥石３と被加工歯車７を同期回転させる。

ヘッドキャリア１６を切削送り速度で下方に移動させ、
砥石３を被加工歯車７に押し付けてプランジカットによ
って被加工歯車７の歯面の研削を行なう。定寸までヘッ
ドキャリア１６を下降させて研削が完了した後、早送り
によりヘッドキャリア１６を上昇させて砥石３と被加工
歯車７の噛み合いを外す。

以上により被加工歯車７の歯ｍｌｌ力紙砥石（こＪ：′
て研削され、所定の寸法及び面粗度に仕上げられる。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、上記ハードギアフィニッシャ−では、被
加工歯車と歯車状砥石とを噛み合せた後、そのまま回転
を立ち上げるので、回転数が急激に変化する非定常状態
における同期精度の維持が非常に困難であり、工具にか
かる負荷が過大となって工具の＠離や欠損を引き起す原
因となっていた。

例えば、モジュール２，５の被加工歯車の場合、噛合時
の歯車すきまは大きくても１鴎以下であり、静止状態か
らこれらの機械の加工常用回転数である数千ｒｐｍまで
短時間のうちに、しかもこのすきまを確保しながら両軸
を同期しつつ増速することは現状の制御技術では不可能
である。

そこで、被加工歯車と歯車状砥石とを噛み合せずに独立
して起動し、同期回転した状態で噛み合せろことが考え
られるが、そうすると一般には被加工歯車と歯車状砥石
とは位相が一致していないから、これらの位相を一致さ
せるようにいずれかの位相をずらすこと、つまり移相す
る装置が必要となる。また噛み合せた後にこれらの位相
をわずかに異ならしめて仕上げ加工を行うこともある。

本発明は、上記要請に応えるべくなされたものであり、
被加工歯車と歯車状砥石とを同期回転させた状態で、位
相を一致させ、又は一定の位相差とすることのできろ移
相装置を提供することを目的とする。

く課題を解決するための手段〉 斯かる目的を達成する本発明の構成は予め荒加工された
被加工歯車と歯車状砥石とを一定の回転角比で別々のモ
ータにより同期回転させると共に前記被加工歯車と前記
歯車状砥石を噛合させて仕上げ加工を行う焼入歯車仕上
機において、前記被加工歯車と前記歯車状砥石との噛合
い状態からの位相差を検出する位相差検出装置と、該位
相差検出装置により検出される位相差を零又は所定の位
相差にする前記被加工歯車又は前記歯車状砥石の周方向
の移相量を演算する回路と、該回路により求められた移
相量に対応した補正パルスを出力する移相パルス発生回
路と、該移相パルス発生回路から出力された補正パルス
を前記被加工歯車又は前記歯車状砥石の［６用モータに
加算して出力する加算器とを設けたこと特徴とする。

く実　施　例〉 以下、本発明の実施例について図面を参照して詳細に説
明する。

第１図〜第３図に本発明の一実施例を示す。

本実施例はデジタル処理により検出精度を高めたもので
ある。即ち、第１図に示すようにハードギアフィニッシ
ャ−内には被加工歯車７と歯車状砥石３とが０でない軸
交差角をもって配賃され、それぞれ駆動モータ９，１０
により駆動回転させられる。駆動モータ９゜１０にはそ
れぞれエンコーダ１８．１９が取り付けられ、このエン
コーダ１８．１９は回転軸の１回転当り一定のパルス、
例えば１万パルスを発生するものであり、このパルス数
は被加工歯車７．歯車状砥石３の歯数とは何んら関係の
ない数である。エンコーダ１８゜１９から出力されたパ
ルスはそれぞれ分周回路２０．２１を経て位相差量検出
回路２２に入力される。分周回路２０．２１及び位相差
量検出回路２２は第２図に詳細に示されている。即ち、
分周回路２０．２１は入力されたパルス列を各歯車によ
り分周することにより、被加工歯車７．歯車状砥石３の
それぞれ１回転当り、歯車に等しいパルス列２０ａ、２
１ａに変換する。このように変換されたパルス列を以下
−歯パルスという。これら−歯パルス２０ａ、２１ｍは
第４図に示すように、歯車が異なる場合であっても、被
加工歯車７．歯車状砥石３が一定の回転角比で同期回転
するよう、それらの回転数が変化するので、周期ＴＡ＃
Ｔ１１は等しい。また、−歯ノｆルス２０ａ。

２１ａは一般に位相差を生じる。−歯パルス２０ａ、２
１ａはそれぞれ制御回路２３に入力され、制御回路２３
は、−歯パルス２０ａ。

２ｉａの差を取って位相差パルス２３ａを出力する一方
、ラッチパルス２３ｂ、クリアパルス２３ｃを１周期毎
に前後して出力する。

位相差パルス２３ａはアンド回路２４に入力され、エン
コーダ１８又は１９のパルスが計測パルス選択回路２５
を介してアンド回路２４に入力され、これらのパルスの
和が求められ、検ｌｆｔパルス２４ａとしてカウンタ２
６に入力される。計測パルス選択回路２５は歯数の少な
い方のエンコーダ１８又は１９のパルスを選択するため
、歯数の多い方を選択した場合に比較し、検出パルス２
４ａ内に含まれるパルスの数が多くなり、それｔごけ高
精度な検出となる。カウンタ２６は検出パルス２４ａ内
の含まれるパルス数を計測し、−周期ごとにクリアパル
ス２３ｃにより消去する。保持回路２７はラッチパルス
２３ｂにより１．ＲＭごとの計測結果を保持し、ｃｐｕ
　（中央処理回路）２８に入力ずろ。ＣＰＵ２８はパル
ス数として入力された位相差を零とするのには、被加工
歯車７．歯車状砥石３を円周方向に何度位相をずらせば
良いか演算する。このようにして演算して求められた角
度が移相量であル。；ｉ　タＣＰ　Ｕ　２　Ｂ　ハ分周
回！＄　２０　、２１１！歯数データを出力し、また計
測パルス選択回ｒ８２５に選択指令を出力する。このＣ
ＰＵ２８は位相差補正回路２９と兼用されるものである
。

即ち、第３図に示すようにＣＰＵ２８は指令波発振回路
３０に周波数設定信号を出力し、乙の指令波発振回路３
０は駆動モータ３１に設定される波形信号を位相差検出
回路３２に出力する。位相差検出回路３２には駆動モー
タ３１の位置検出器３３からの波形信号が入力され、同
回路３２はこれらの位相差に対応したパルスを位相差カ
ウンタ３４に出力する。

一方、ＣＰＬＪ２８は、前述したように移相量を演算し
て求めており、乙の移相量信号が移相パルス発生回路３
５に入力されろ。移相、パルス発生回路３５は移相量に
対応したパルスを発生し、このパルスは移相量カウンタ
３６に入力されて計数されろ。移相量カウンタ３６及び
位相差カウンタ３４により計数されｔニパルスは加算器
３７（こて合計された後、Ｄ／Ａ変換回路３８にてアナ
ログ量に変換され、モータ駆動換型３９に入力されろ。

モータ駆動換型３９は位相差カウンタ３４．移相ｌカウ
ンク３６により計数されたパルス数の合計によりモータ
３１を制御する。モータ３１としては被加工歯車又は歯
車状砥石用モータ９又は１０のいずれかが用いられる。

ＣＰＵ２８により求められた移相量が位相差を零にすべ
きものであるときは、モータ３１の制御により被加工歯
］１ＩＬ７と歯車状砥石３の噛み合い状態からの位相差
が零となる。尚、第３図中におけろ位相差パルスｇ８３
２は、モータ３１に設定される波形信号と位置検出器３
３により求めたＡＦＩＡの波形信号の位相差を取ってフ
ィードバックｆ１ｉ１Ｊ＃するものである。

上記構成を有する本実施例の移相装置は第５図に示すフ
ローチャートに従い使用する。

即ち、静止状態において被加工歯車７と歯車状砥石３と
を噛み合せる。そして、この時、制陣回８ｓ２３から出
力される位相差パルスが零となるよう分周回路２０，２
１を調整する。

つまり、分局回路２０．２１の原点を決定しておく。そ
の後、被加工歯車７と歯車状砥石３を離す。また、実際
に、被加工歯車７と歯車状砥石３とを噛み合せなくても
、治具又は原点復帰機能により、あたかもこれらを噛り
合せたかのような状態とすることができるならば、その
ようにしても良い。

引き続き、駆動モータ９，１０を駆動させて、同期回転
させることにより一歯パルス２０ａ、２１ａの周期ＴＡ
、Ｔ８を一致させる。

そして、この時の−歯パルス２０ａ、２１ａから位相差
パルス２３ａを作り・０の位相差パルス２３ａから検出
パルス２４ａを作す、更にこの中にどれｔ！けのパルス
があるか計数する。ＣＰＵ２８は位相差として入力され
たパルス数によ＾、その位相差を零にすべき移相量を演
算し、移相パルス発生回路３５に出力する。移相パルス
発生回路３５は、移相量に対応したパルスを発生し、こ
のパルスにより、加算器３７．Ｄ／Ａ変換器３８を経て
モータ駆動装＠３９が制御され、位相が零となる。

このように被加工歯車７と歯車状砥石３とが実際に噛み
合っていなくても、それらの位相を一致させると、あた
かも両者が噛み合ったと同じような状態が実現できろ。

このため、被加工ｔＭ１ｓＬ７と歯車状砥石３との距離
を加工定寸法位置まで進めても、歯と歯が同突すること
もなく、欠損を生じろこともない。

また、両者を加工定寸法位置まで進めた後、仕上加工の
ために、両者の位相をわずかにずらし”Ｃゆくときには
、ＣＰＵ２８から出力される移相量として、両者の位相
を一致させるべき量ではなく、一定の位相差とすべき量
を演算させ、移相パルス発生回路３５に出力させてやれ
ば良い。

〈発明の効果〉 以上、実施例に基づいて具体的に説明したように本発明
は、被加工歯車と歯車状砥石とを同期回転させながら、
それらの位相を一致又は所定の位相差とすることができ
るので、両者を正確かつ迅速に噛合させることができる
。また、デジタル処理で行うため、温度ドリフト等の影
響がなく安定し、しかも精度が高いという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
位相差量検出回路を示すブロック図、第３図は位相差補
正回路を示すブロック図、第４図は一歯パルス等を示す
波形図、第５図は本発明の一実施例にかかるフローチャ
ート、第６図、第７図は砥石と被加工歯車の同期機構図
・第８図はハードギアフィニッシャ−の正面図である。 図　　面　　中、 ３は歯車状砥石、 ７は被加工歯車、 ９．１０は駆動モータ、 １８．１９はエンコーダ、 ２０．２１は分周回路、 ２２は位相差量検出回路、 ２３は制御回路、 ２８はｃｐｕ。 ２９は位相差補正回路、 ３５は移相パルス発生回路、 ３６は移相量カウンタである。 特　　許　　出　　願 三菱重工業 代　　　　　理

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 予め荒加工された被加工歯車と歯車状砥石とを一定の回
   転角比で別々のモータにより同期回転させると共に前記
   被加工歯車と前記歯車状砥石を噛合させて仕上げ加工を
   行う焼入歯車仕上機において、前記被加工歯車と前記歯
   車状砥石との噛合い状態からの位相差を検出する位相差
   検出装置と、該位相差検出装置により検出される位相差
   を零又は所定の位相差にする前記被加工歯車又は前記歯
   車状砥石の周方向の移相量を演算する回路と、該回路に
   より求められた移相量に対応した補正パルスを出力する
   移相パルス発生回路と、該移相パルス発生回路から出力
   された補正パルスを前記被加工歯車又は前記歯車状砥石
   の駆動用モータに加算して出力する加算器とを設けたこ
   と特徴とする移相装置。