JPH02250718A

JPH02250718A - 歯車加工装置

Info

Publication number: JPH02250718A
Application number: JP1067077A
Authority: JP
Inventors: Mikio Hasegawa; 幹夫長谷川; Takeshi Shiraishi; 白石　健; Toshitoki Inoue; 井上　利勅
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1989-03-17
Filing date: 1989-03-17
Publication date: 1990-10-08

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】産業上の利用分野本発明は、ギアシェービング装置等の歯車加工装置に関
するものである。

従来の技術従来のギアシェービング装置は、第７図に示すように、
カッター歯車３１と被加工歯車３２の歯数比に一致する
歯数比の一対のマスター歯車３３３４を噛み合わせ、こ
れら一対のマスター歯車３３．３４をそれぞれ固定した
軸３５．３６に前記カッター歯車３１と被加工歯車３２
を装着し、カッター歯車３１を取付けた軸３５をモータ
３７にて駆動するように構成し、カッター歯車３１と被
加工歯車３２をその周速が一致するように同期回転させ
ていた。そして、被加工歯車３２の軸３６への装着は、
手作業によりカッター歯車３１に噛み合わせながら行っ
ていた。

又、ＮＣ装置を用いたギアシェービング装置も知られて
いる。このギアシェービング装置は、第８図に示すよう
に、カッター歯車と被加工歯車を各々装着する軸を駆動
する一対のモータ４１．４２を設けるとともに、各モー
タ４１．４２にエンコーダ４３．４４を取付け、ＮＣ装
置４５によってフィードバック制御を行うことによって
各モータ４１４２をそれぞれ設定された速度で正確に同
期回転させて加工するように構成されている。

そして、被加工歯車をカッター歯車に噛み合わせながら
軸に装着することにより加工の原点位置を検出し、それ
に基づいて所定の削り込み量となるようにＮＣ！ＩＩ？
１１シて加工を行っていた。

発明が解決しようとする課題ところが、上記マスター歯車を用いた機械的な同期方式
の歯車加工装置では、マスター歯車の組み合わせが限定
されるため、任意の歯数の被加工歯車をシェービング加
工することができないという問題があるばかりでなく、
被加工歯車の装着を自動化することができず、加工工程
の自動化が不可能であるという問題があった。

また、上記ＮＣ装置を用いた歯車加工装置においても、
被加工歯車の装着は手作業で行っているように、被加工
歯車をカッター歯車に噛み合わせながら装着しなければ
ならないために被加工歯車の装着を自動化するのが極め
て困難であり、加工工程の自動化ができないという問題
があった。

本発明は上記従来の問題点に鑑み、被加工歯車の装着の
自動化が可能となり、歯車加工の全自動化を図ることが
できる歯車加工装置の提供を目的とする。

課題を解決するための手段本発明の歯車加工装置は、上記目的を達成するため、カ
ッター歯車を装着されかつこれを駆動するモータと、被
加工歯車を着脱自在に装着可能でかつこれを駆動するモ
ータとを設け、前記力・ンター歯車と被加工歯車が互い
に噛み合った位置と離間した位置との間で相対移動する
ように少なくとも一方が移動可能な一対の台に前記モー
タをそれぞれ設置し、互いに離間したカッター歯車と被
加工歯車の歯の相対位置を認識する認識手段を設けたこ
とを特徴とする。

作　　　用本発明によると、一対の台が互いに離間した位置にある
状態で被加工歯車駆動用のモータに被加工歯車を装着し
、その位置で認識手段にてカッター歯車と被加工歯車の
歯の位置を認識し、両歯車の歯の位相ずれを検出してい
ずれかのモータを少し回転させることによってその位相
ずれを解消するとともにその位置を加工原点位置とし、
その後各モータを起動し、位相を合わせた同期回転状態
とした後一対の台を相対移動させてカッター歯車と被加
工歯車を噛み合わせ、加工を開始する。加工が終了する
と、一対の台を互いに離間するように相対移動させ、被
加工歯車を交換する。このように、カッター歯車との噛
み合わせを考慮することなくモータに対して被加工歯車
を着脱できるので、ロボット等により容易に自動着脱す
ることができる。

実施例以下、本発明をギアシェービング装置に適用した一実施
例を第１図〜第６図を参照しながら説明する。

第１図〜第３図において、１はカッター歯車Ｃを駆動す
るモータ、２は被加工歯車Ｗを駆動するモータである。

モータｌは固定台２１に設置され、モータ２は固定台２
１に対して遠近移動可能な可動台２２に設置されている
。また、固定台２１と可動台２２が離間した状態で、そ
れぞれに装着されたカッター歯車Ｃと被加工歯車Ｗの歯
の位置を検出するように認識カメラ２３．２４が配設さ
れている。

モータ１．２にはそれぞれ回転を検出するエンコーダ３
．４が取付けられている。各モータｌ、２はそれぞれＰ
ＬＬ制御手段７．８にて駆動制御されるドライバ回路５
．６にて駆動される。ＰＬＬ　＠ｌｌ　１Ｂ　手段７．
８にはエンコーダ３．４から出力された検出信号が入力
されている。

ＰＬＬ制御手段７．８は、所定の基準パルス信号の周波
数及び位相と、エンコーダ３．４からの検出信号の周波
数及び位相が常に一致するようにそれらの位相差を検出
してフィードバック制御するように構成されている。そ
の構成は概ね回転指令パルスとエンコーダ３．４から出
力されたフィードバックパルスを信号処理回路を介して
ＰＬＬ制御回路に入力し、その出力信号をＤ／Ａ変換器
にてアナログ信号に変換し、それをＰＩＤアンプにて増
幅し、さらにＦ／Ｖ変換器からの信号を加算して制御の
安定性を図った後、アンプで増幅してモータｌ、２に対
する電流指令信号として出力するように構成されている
が、周知の手段であるので詳細な構成の説明は省略する
。

また、ｐｔ、ＬＩＩＪＩ手段７．８には、被加工歯車Ｗ
を加工する際のカッター歯車Ｃの送り量（カッター歯車
による削り込み量）に応じて、制御部１３からの指令に
基づいて速度指令パルス信号から所望数のパルスを抜き
取るパルス抜き回路１ａｓ８ａが付設されている。さら
に、これらパルス抜き回路７ａ、８ａでは、制御部１３
からの指令により、単位時間当たりに抜き取るパルス数
が、加工時のカッター歯車Ｃの回転速度の基準回転速度
に対する比に比例するように構成されている。即ち、単
位時間当たりの抜き取りパルス数をＮ、総削り込み量を
Ａ、その削り込み量の加工に必要な標準的な加工時間を
ｔ、単位削り込み量当たりのパルス数をｎ、カッター歯
車Ｃの標準的な加工時の回転速度である基準回転速度を
Ｓ、加工時のカッター歯車Ｃの回転速度をＸとすると、
Ｎ＝　（Ａ　−ｎ／ｌ）Ｘ　（Ｘ／Ｓ）で与えられるパ
ルス抜き速度Ｎでパルス抜きを行うように構成されてい
る。

９、ｌＯは、各ＰＬＬ制御手段７．８に対してスイッチ
ング手段１１を介してそれぞれの基準パルス信号を出力
する逓倍回路であり、これら逓倍回路９．１０には基準
パルス発振器１２からの出力パルスが入力されている。

逓倍回路９．１０の倍率Ｘ、Ｙはそれぞれ任意に設定可
能に構成されている。また、基準パルス発振器１２は、
制御部１３からの指令信号により指令されたある一定の
周波数の基準パルスを出力するように構成されている。

１４は電圧−周波数変換器であり、その２つの出力信号
はそれぞれスイッチング手段１１を介してＰＬＬｗ制御
手段７．８に入力されている。

１５．１６はモータ１．２のそれぞれの回転位相を検出
するカウンタであり、インターフェイス１７を介して制
御部１３に入力されている。

認識カメラ２３．２４からの信号は認識手段２５に入力
され、その出力信号が前記制御部２５に入力されている
。又、ＰＬＬ制御手段７．８において指令パルスに対す
るエンコーダ３．４からの入力パルスの位相振れ状態を
検出するジッタ量検出手段２６が設けられ、その出力信
号が制御部１３に入力されている。

次に、動作を説明する。

被加工歯車Ｗを加工する際には、第１図に示すように、
可動台２２を固定台２１から離間移動させた状態でモー
タ２にて駆動されるスピンドルに図示しないロボット等
にて被加工歯車Ｗを装着する。

次に、認識カメラ２３．２４にてカッター歯車Ｃ及び被
加工歯車Ｗの歯の位置を認識し、認識手段２５にて両歯
車の歯の位相ずれを検出し、制御部１３にその検出信号
を出力する。被加工歯車Ｗの歯の位置認識には、例えば
第４図に示すように歯先面のいずれかの端縁ａ位置を認
識するようにすればよい、又、カッター歯車Ｃの歯の位
置認識も同様に行えばよい、尚、カッター歯車Ｃの停止
位置をその原点位置に正確に合致させるようにすれば、
カッター歯車Ｃ側の認識カメラ２３は省略できる０次い
で、制御部１３からの指令によりモータ２を少し回転さ
せてカッター歯車Ｃと被加工歯車Ｗの歯の位相を合わせ
、その状態でカウンタ１５．１６をリセットして原点位
置を決める。

次に、モータ１２を後述の如く起動し、それぞれの回転
数を所定の回転数まで上昇させた後、ＰＬＬ制御手段７
．８による定速同期駆動状態に移行する。モータｌ、２
が定速同期駆動状態になると、第２図に示すように、可
動台２２を固定台２１側に移動させ、カッター歯車Ｃと
被加工歯車Ｗの軸心間距離を所定値に設定する。このと
き、両歯車Ｃ，Ｗはその位相が合わされているので、第
４図に示すように、互いに干渉することなく適正な噛み
合い状態となり、加工が開始される。

上記定速同期駆動状態においては、基準パルス発振器１
２から出力された例えば数１００ＫＨｚの周波数の基準
パルスが逓倍回路９．１ｏにて、カッター歯車Ｃと被加
工歯車Ｗの周速が一致するように、それぞれの歯数に逆
比例した倍率Ｘ、　Ｙで逓倍される。さらに、加工時間
を最短化するために、カッター歯車Ｃを駆動するモータ
１と被加工歯車Ｗを駆動するモータ２のいずれかが最大
回転速度となるように、基準パルスの周波数または逓倍
率が設定される。

逓倍回路９、ｌＯで逓倍された速度指令パルス信号は、
ＰＬＬ制御手段７．８に基準パルスとして入力され、こ
の基準パルス信号に対してエンコーダ３．４の検出信号
が同期するようにモータ１２が駆動制御され、カッター
歯車Ｃ及び被加工歯車Ｗは所定の回転速度で同期回転す
る。

一方、モータ１．２０回転位相はカウンタ１５１６にて
検出されて制御部１３に入力されており、これらモータ
１と２の回転位相を所定量づつ漸次ずらせてカッター歯
車Ｃにて被加工歯車Ｗを削り込む、そのため、制御部１
３からパルス抜き回路７ａ、８ａに信号が出力され、Ｐ
ＬＬ制御手段７．８に入力されるパルス信号が抜き取ら
れる。かくして、モータ１，２の回転位相をシフトさせ
た基準パルスがＰＬＬ制御手段７．８に入力されるので
、カッター歯車Ｃと被加工歯車Ｗが所定回転角度シフト
した状態で同期して回転するように駆動され、第５図に
示すようにカッター歯車Ｃが被加工歯車Ｗの歯面に所定
の圧力で当接した状態で同一の周速で回転し、これによ
ってシェービング加工が行われ、さらにその回転位相の
シフト量（削り込み量）が所定量となるまで漸次シフト
量が増加される。

又、このパルス抜きの速度、即ち単位時間当たりの抜き
取りパルス数を上記の如くカッター歯車Ｃの回転速度に
対応して自動的に設定されるようにすることによって、
上記の如くモータ１．２のいずれかが最大速度となるよ
うに回転速度を設定するだけで、その時に最適の削り込
み速度が自動的に設定され、加工時間の最短化を容易に
実現できる。即ち、モータ１．２の許す範囲で加工部の
周速度を大きくすればする程、相乗的に速く加工でき、
それだけ削り込み速度を速くすることができ、短時間で
加工を完了することができるのである。又、周速度が大
きいと、カッター歯車Ｃの摩損も少なくて済むという利
点もある。

カッター歯車Ｃによる加工中は、回転抵抗の不規則な変
化等によってＰ　Ｌ　Ｌ　＠御手段７．８において基準
パルスとエンコーダ３．４からの検出パルスの間でジッ
タを発生し、加工が完了するとジッタ量が小さくなるた
め、そのジッタ量を検出手段２６にて検出することによ
って加工終了を検出できる。従って、所定量の削り込み
が終わり、被加工歯車Ｗの加工が終了すると、ジッタ量
検出手段２６からの検出信号に基づいてこれを検出し、
再び第１図に示すように可動台２２を離間移動させ、加
工済の被加工歯車Ｗを取り出して未加工の被加工歯車Ｗ
を装着する０以上の動作を繰り返すことにより、順次歯
車を加工することができる。

次に上記起動、停止等の変速時の駆動制御を説明する。

起動時には、スイッチング手段１１を逓倍回路９．１０
側から電圧−周波数変換器１４側に切換え、制御部１３
から所望の速度ダイヤグラムに基づく各時点での指令速
度に応じた電圧信号を電圧−周波数変換器１４に入力す
る。電圧−周波数変換器１４からは、第６図に示すよう
に、刻々変化する指令速度に対応した周波数のパルス信
号が出力され、基準パルス信号としてＰＬＬ制ｊＢ手段
７．８に入力され、各モータ１．２が指令速度に対応し
た速度で回転するように駆動制御される。所定の回転数
の極く近傍に達して安定すると、スイッチング手段１１
を逓倍回路９．１０側に切り換えて上記定速同期駆動制
御に入る。

逆に停止時には、電圧−周波数変換器１４の出力パルス
信号を逓倍回路９．１０からの出力パルス数に対応させ
た後、スイッチング手段１１を切換え、その後電圧−周
波数変換器１４の出力パルスの周波数を速度ダイヤグラ
ムに応じて徐々に低下させてゆくことによって停止させ
る。その他の変速についても同様である。

本発明は以上に説明した実施例に限定されるものではな
い。例えば上記実施例では基準パルスを逓倍して定速同
期回転させるものについて示したが、通常のＮＧ装置を
用いて同期駆動するものにも適用可能である。また、認
識手段として認識カメラを用いた例を示したが、任意の
歯の特定箇所を検出するように配置したギャップセンサ
や光変位センサ等を用いることもできる。

発明の効果本発明の歯車加工装置によれば、以上の説明から明らか
なように、一対の台が互いに離間した位置にある状態で
被加工歯車駆動用のモータに被加工歯車を装着し、その
位置で認識手段にてカッター歯車と被加工歯車の歯の相
対位置を認識し、両歯車の歯の位相ずれを解消し、その
後各モータを起動し、位相を合わせた同期回転状態とし
た後−対の台を相対移動させてカッター歯車と被加工歯
車を噛み合わせて加工を開始することができ、こうする
ことにより、カッター歯車との噛み合わせを考慮するこ
となくモータに対して被加工歯車を着脱することができ
、ロボット等により容易に自動着脱することができ、歯
車加工の自動化を図ることができるという大なる効果を
発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第６図は本発明の一実施例を示し、第１図、第
２図は歯車加工装置の概略構成と加工時の動作を示す説
明図、第３図は制御回路のブロック図、第４図、第５図
は位置決め状態と加工時の歯の位置を示す説明図、第６
図は起動、定速同期駆動、停止動作においてＰＬＬ制御
手段に入力するパルス信号の周波数のダイヤグラム、第
７図、第８図は従来例の説明図である。１．２・・・・・・モータ、２１・・・・・・固定台、
２２・・・・・・可動台、２３．２４・・・・・・認識
カメラ、Ｃ・・・・・・カッター歯車、Ｗ・・・・・・
被加工歯車。代理人躯弁理士　粟野重孝　はか１名第２図

Claims

【特許請求の範囲】

カッター歯車を装着されかつこれを駆動するモータと、
被加工歯車を着脱自在に装着可能でかつこれを駆動する
モータとを設け、前記カッター歯車と被加工歯車が互い
に噛み合った位置と離間した位置との間で相対移動する
ように少なくとも一方が移動可能な一対の台に前記モー
タをそれぞれ設置し、互いに離間したカッター歯車と被
加工歯車の歯の相対位置を認識する認識手段を設けたこ
とを特徴とする歯車加工装置。