JPH02279246A - 多軸同期駆動装置及び歯車加工装置 - Google Patents

多軸同期駆動装置及び歯車加工装置

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JPH02279246A
JPH02279246A JP1067075A JP6707589A JPH02279246A JP H02279246 A JPH02279246 A JP H02279246A JP 1067075 A JP1067075 A JP 1067075A JP 6707589 A JP6707589 A JP 6707589A JP H02279246 A JPH02279246 A JP H02279246A
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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、複数の軸をそれぞれ任意の速度で同期して駆
動する多軸同期駆動装置とそれを用いたギアシェービン
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 例えば、従来のギアシェービング装置においては、第５
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３３．３
４を噛み合わせ、これら−対のマスター歯車３３．３４
をそれぞれ固定した軸３５．３６に前記カンタ−歯車３
１と被加工歯車３２を取付け、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。
又、カッター歯車３１による被加工歯車３２の削り込み
は、マスター歯車３３と３４の噛み合わせによって、加
工時に前記軸３５と３６に弾性ねじり変形を与えるよう
にし、その弾性復元力にてカッター歯車３１を所定の削
り込み量となる位置まで付勢することによって行ってい
た。
また、上記ギアシェービング装置を含めて一般に、複数
の軸を一定の速比で同期させて回転駆動する装置として
、第６図に示すように、各々の軸を駆動するモータ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によって各モー
タ４１．４２がそれぞれ設定された速度で正確に回転す
るようにフィードバック制御するようにした同期駆動装
置も知られている。又、この同期駆動装置を用いたギア
シェービング装置も提案されている。
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
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
きず、また削り込み量が固定的でありかつ加工時間を最
短化できるように削り込み速度を制御することもできな
いという問題があった。
また、ＮＣ装置により各軸の回転速度を制御するものに
おいては、軸の速比は任意に設定することができるが、
速比をデジタル演算して制御値を設定するので、速比が
例えば３：１のように割り切れない場合には、制御値に
端数が発生するため、位置ずれが生ずるのを避けられな
いという問題があり、ギアシェービングの場合、歯車の
歯数は素数や奇数であることが多いため、カッター歯車
に対して速比が割り切れない場合が多く、高精度のシェ
ービング加工が困難であるという問題があった。また、
加工時間を最短にするには削り込み速度を被加工歯車の
径に応じて設定する必要があるが、被加工歯車の径が変
化した時にはＮＣ装置シこ対して経験に基づ（゛）て手
動にて削り込み速度を設定し直しているため、手間が掛
がり、加工能率が低下する等の問題もあった。
本発明は上記従来の問題点に濯み、複数の軸を任意の速
比で正確に同期して駆動できる多軸同期駆動装置、及び
それを用いた高精度の加工が可能で、また加工時間の最
短化を簡単に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 上記目的を達成するため、本発明の多軸同期駆動装置は
、同期して駆動すべき？ｊＩ数の軸をそれぞれ駆動する
モータと、各モータに取付けられその回転位置を検出す
るエンコーダと、各モータをそれぞれ駆動制御するとと
もにエンコーダの検出信号がフィードバンク信号として
入力された複数のＰ　Ｌ　Ｌ　（Ｐｈａｓｅ　　Ｌｏｃ
ｋｅｄ　Ｌｏｏｐ　）制御手段と、共通の基準パルス発
振器と、この基準パルス発振器から出力されたパルス信
号を駆動制御すべき各軸の回転速度比に対応した倍率比
で逓倍して速度指令パルス信号として各ＰＬＬ制御手段
に入力する複数の逓倍回路とを備えたことを特徴とする
。
尚、基準パルス発生手段を内蔵したＰＬＬ制御手段は定
速安定性を要求される場合の制御方式として周知のもの
である。
また、好適には、定速同期駆動状態からの変速時の制御
手段として、変化する指令速度に対応する周波数のパル
ス信号を出力する電圧−周波数変換器が設けられ、この
電圧−周波数変換器の出力信号をスインチング手段を介
して各ＰＬＬｔ！ＩＩ御手段に入力するように構成され
る。
又、本発明の歯車加工装置は、カンタ−歯車駆動用と被
加工歯車駆動用の一対のモータを設け、これらモータを
それぞれ駆動制御するＰ　Ｌ　Ｌ　Ｉ！５御手段の少な
くとも一方に、加工時の削り込み量に応じて、入力され
る速度指令パルス信号からパルスを抜き取るパルス抜き
手段を設けたことを特徴とする。
又、前記パルス抜き手段は、好適には単位時間当たりに
抜き取るパルス数を、加工時の力・ンター歯車の回転速
度の基準回転速度に対する比に比例して設定するように
構成される。
作　　　用 本発明によると、共通の基準パルス発振器からのパルス
信号を各軸の回転速度に比例した倍率で逓倍することに
よって得た速度指令パルス信号をｐｔ、Ｌ！１１６手段
に入力し、このＰＬＬ制御手段にて各軸を駆動するモー
タをフィードバック制御するので、各軸を任意の速比で
同期して駆動することができ、またＮＣ装置の場合のよ
うに制御値に端数を生じないため位置ずれを生ずる恐れ
はなく、かつ高精度の回転制御が可能なＰＬＬ制御を行
っているので、高精度の同期駆動が可能となる。
また、基準パルス発振器からのパルス信号を逓倍して所
定の周波数領域の速度指令パルス信号を得ているので、
基準パルス発振器は例えば数１００ＫＨｚ程度の出力周
波数の低いもので良く、分周する場合のように例えば数
ＧＨｚというような高い周波数の出力パルスを必要とし
ないので、低コストで構成することができる。
また、基準パルス発振器はリニアに出力パルスを変化さ
せることができないため、起動、停止等の変速時には別
の駆動制御が必要であり、その間の制御の切換が困難で
あるが、電圧−周波数変換器を用いてスイッチング手段
を介してＰＬＬ！１ｌＮｉ１手段に速度指令信号を入力
するようにすることによって定速同期駆動と変速時の駆
動との切換を簡単な構成で円滑に行うことができる。
又、上記多軸同期駆動装置を歯車加工装置のカッター歯
車と被加工歯車の同期駆動に適用することによって高精
度の歯車加工ができるとともに、パルス抜き手段にて加
工時の削り込み量を任意に設定できるので、最適の削り
込み量を任意に設定することができる。
さらに、単位時間当たりに抜き取るパルス数が加工時の
回転速度の所定の基準回転速度に対する比に比例して設
定されるようにすることにより、加工時間を最短化する
ために両モータの回転速度を何れかのモータが最大回転
速度となるように設定すると、その時の加工部の周速度
に応じた削り込み速度が自動設定され、加工時間を最短
にする削り込み速度に自動設定でき、歯車加工の加工時
間の最短化を簡単に図ることができる。
実施例 以下、本発明をギアシェービング装置に通用した一実施
例を第１図〜第４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１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
。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１．２はそれぞれ
ＰＬＬ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制御手段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
。
ＰＬＬ１！１１４１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
１．２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、Ｐ　Ｌ　Ｌ　Ｉ１１１手段７．８には、被加工歯
車Ｗを加工する際のカッタｉ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７ａ、８ａ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
間をむ、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。
９．１０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、ｌＯ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ＰＬＬ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。
次に、動作を説明する。
被加工歯車Ｗを加工する際には、第２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被加工歯車Ｗを装着し
、次いでモータ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た後、カウンタ１５．１
６をリセットして原点位置を決める０次に、モータ１．
２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３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、両歯車の位相
が合わされているので、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９．１０にて、カッター歯車Ｃと被加
工歯車Ｗの周速が一敗するように、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９．１０で逓倍された速度指令パルス信号は、
ＰＬＬｔ！ｌ１１ｍ１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１．２の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を削り込むため、制御Ｂ部１３か
らパルス抜き回路７ａ、８ａに信号が出力され、ＰＬＬ
＠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、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Ｍ）
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、
上記のようにモータ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。
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、再び第２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。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４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制御手段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。
本発明の多軸同期駆動装置は上記実施例のギアシェービ
ング装置に限らず、２軸以上の任意の軸を同期して駆動
する装置に適用できる。
発明の効果 本発明の多軸同期駆動装置によれば、以上の説明から明
らかなように、共通の基準パルス発振器からのパルス信
号を各軸の回転速度に比例した倍率で逓倍することによ
って得た速度指令パルス信号をＰＬＬ制御手段に入力し
、二のＰＬＬＩＩＩ？１１手段にて各軸を駆動するモー
タをフィードバック制御するようにしているので、各軸
を任意の速比で同期して駆動することができ、またＮＣ
装置の場合のように制御値に端数を生じないため位置ず
れを生ずる恐れはなく、かつ高精度の回転制御が可能な
Ｐ　Ｌ　Ｌ　ｍ御を行っているので、高精度の同期駆動
が可能となり、また、基準パルス発振器からのパルス信
号を逓倍して所定の周波数領域の速度指令パルス信号を
得ているので、基準パルス発振器は出力周波数の低いも
のでよく、低コストで構成することができるという効果
が得られる。
さらに、変速時に電圧−周波数変換器を用いてスイッチ
ング手段を介してＰＬＬｌｉｌｌｉ手段に速度指令信号
を入力するようにすると、定速同期駆動と変速時の駆動
との切準を簡単な構成で円滑に行うことができる。
又、本発明の歯車加工装置によると、上記多軸同期駆動
装置を歯車加工装置のカッター歯車と被加工歯車の同期
駆動に適用したことによって高精度の歯車加工ができる
とともに、パルス抜き手段にて加工時の削り込み量を任
意に設定できるので、最適の削り込み量を任意に設定す
ることができる。
さらに、単位時間当たりに抜き取るパルス数を加工時の
回転速度の所定の基準回転速度に対する比に比例して設
定したことにより、加工時間を最短化するために何れか
のモータが最大回転速度となるように両モータの回転速
度を設定すると、その時の加工部の周速度に応じた削り
込み速度が自動設定され、加工時間を最短にする削り込
み速度に自動設定でき、歯車加工の加工時間の最短化を
簡単に図ることができる等、大なる効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
第１図〜第４図は本発明の一実施例を示し、第１図は同
期駆動装置のブロック図、第２図、第３図は被加工歯車
の加工時の動作説明図、第４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５図、第６図は従来例の説
明図である。 １．２・・・・・・−［：一タ、３，４・・・・・・エ
ンコーダ、７８・・・・・・Ｐ　Ｌ　Ｌ　ＷＩｉＢ手段
、７　ａ、８ａ・・・・・・パルス抜き回路、９．１０
・・・・・・逓倍回路、１１・・・・・・スイッチング
手段、１２・・・・・・基準パルス発振器、１３・・・
・・・制御部、１４・・・・・・電圧−周波数変換器。 代理人　弁理士　粟野重孝　ばか１名 菓 図 第 閏

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）同期して駆動すべき複数の軸をそれぞれ駆動する
    モータと、各モータに取付けられその回転位置を検出す
    るエンコーダと、各モータをそれぞれ駆動制御するとと
    もに前記エンコーダの検出信号がフィードバック信号と
    して入力された複数のＰＬＬ制御手段と、共通の基準パ
    ルス発振器と、この基準パルス発振器から出力されたパ
    ルス信号を駆動制御すべき各軸の回転速度比に対応した
    倍率比で逓倍して速度指令パルス信号として各ＰＬＬ制
    御手段に入力する複数の逓倍回路とを備えたことを特徴
    とする多軸同期駆動装置。
  2. （２）変化する指令速度に対応する周波数のパルス信号
    を出力する電圧−周波数変換器を設け、この電圧−周波
    数変換器の出力信号をスイッチング手段を介して各ＰＬ
    Ｌ制御手段に入力したことを特徴する請求項１記載の多
    軸同期駆動装置。
  3. （３）請求項１又は２記載の多軸同期駆動装置を用いた
    歯車加工装置であって、カッター歯車駆動用と被加工歯
    車駆動用の一対のモータを設け、これらモータをそれぞ
    れ駆動制御するＰＬＬ制御手段の少なくとも一方に、加
    工時の削り込み量に応じて、入力される速度指令パルス
    信号からパルスを抜き取るパルス抜き手段を設けたこと
    を特徴とする歯車加工装置。
  4. （４）パルス抜き手段は、単位時間当たりに抜き取るパ
    ルス数を、加工時のカッター歯車の回転速度の基準回転
    速度に対する比に比例して設定するように構成されてい
    ることを特徴とする請求項３記載の歯車加工装置。
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