JPH0722849B2 - 非円形歯車の創成法による加工装置 - Google Patents
非円形歯車の創成法による加工装置Info
- Publication number
- JPH0722849B2 JPH0722849B2 JP61145091A JP14509186A JPH0722849B2 JP H0722849 B2 JPH0722849 B2 JP H0722849B2 JP 61145091 A JP61145091 A JP 61145091A JP 14509186 A JP14509186 A JP 14509186A JP H0722849 B2 JPH0722849 B2 JP H0722849B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tool
- work
- rack
- pitch
- circular gear
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
- Gear Processing (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は歯車の加工の技術分野で利用され、特に非円
形歯車（ピッチ線の形状が円でない歯車）の加工に関す
るものである。
形歯車（ピッチ線の形状が円でない歯車）の加工に関す
るものである。
（従来の技術） 非円形歯車は、近時コンピュータの発達に伴なって、そ
の設計や加工が実用化されるに至った（例えば精機学会
昭和59年度関西地方定期学術講演会講演論文集109頁以
後、および第２回設計自動化工学講演会講演論文集38頁
以降参照）。しかしながら、非円形歯車の加工では、総
形工具を使用しようとしても、歯毎にその形状が異なる
ため、実用できない。
の設計や加工が実用化されるに至った（例えば精機学会
昭和59年度関西地方定期学術講演会講演論文集109頁以
後、および第２回設計自動化工学講演会講演論文集38頁
以降参照）。しかしながら、非円形歯車の加工では、総
形工具を使用しようとしても、歯毎にその形状が異なる
ため、実用できない。
さらに、特開昭49−132694号公報には数値制御される非
円形歯車の加工装置が記載されている。しかし、この装
置では、だ円歯車加工専用であり、また、加工装置自体
もこれ専用の形式を必要とし、凡用性を有しないもので
ある。
円形歯車の加工装置が記載されている。しかし、この装
置では、だ円歯車加工専用であり、また、加工装置自体
もこれ専用の形式を必要とし、凡用性を有しないもので
ある。
一方、創成法によるときは、任意のバックラッシや転位
を有する歯車歯形を、工具形状を変更せずに加工可能で
あるのみならず、加工対象の歯車の歯数が変ってもモジ
ュールや圧力角が同一ならば同一の工具形状でよいとい
う利点がある。
を有する歯車歯形を、工具形状を変更せずに加工可能で
あるのみならず、加工対象の歯車の歯数が変ってもモジ
ュールや圧力角が同一ならば同一の工具形状でよいとい
う利点がある。
しかし工具としてピニオンカッタを使用すれば、形削り
加工となり、切削方向が一方向のみに限られる。そのた
めに逃げ動作（リリービング）が必要となり、歯車のピ
ッチ線とピニオンカッタのピッチ線の接点における歯車
のピッチ線の法線方向に対して、一定の直線動作量を与
えなければならない。従って逃げ動作のためにも直線軸
動作および逃げ方向角制御の回転軸動作が必要となり、
動作制御が複雑となる。従ってこの場合工作機械として
は構造ないしは動作制御が複雑なものとなるのをまぬか
れない。またピニオンカッタ自身も複雑な形状となり、
高価となるうらみがある。
加工となり、切削方向が一方向のみに限られる。そのた
めに逃げ動作（リリービング）が必要となり、歯車のピ
ッチ線とピニオンカッタのピッチ線の接点における歯車
のピッチ線の法線方向に対して、一定の直線動作量を与
えなければならない。従って逃げ動作のためにも直線軸
動作および逃げ方向角制御の回転軸動作が必要となり、
動作制御が複雑となる。従ってこの場合工作機械として
は構造ないしは動作制御が複雑なものとなるのをまぬか
れない。またピニオンカッタ自身も複雑な形状となり、
高価となるうらみがある。
（発明が解決しようとする問題点） この発明は、非円形歯車の加工において、創成法を適用
しようとしても、それに対応した特有の制御機能を有す
る工作機械を必要とするという問題点を解決しようとす
るものである。
しようとしても、それに対応した特有の制御機能を有す
る工作機械を必要とするという問題点を解決しようとす
るものである。
（問題点を解決するための手段） 以下、各図を参照しつつ、前記の問題点を解決するため
の手段を述べる。
の手段を述べる。
この発明の加工装置は、工作機械１と演算手段２とを主
要構成とする。工作機械１は、回転角度Ａ（ワークWOの
回転角量）を可変とした軸３にワークWOを保持するワー
ク保持手段４と、ワークWOに対するラック形工具Ｔを回
転可能に保持する工具保持手段５とを備える。さらに、
ワークWOとラック形工具Ｔとの間は、軸３に対して直角
な平面内での相互位置（例えば相互に直角なＸおよびＹ
方向の位置）が可変に構成されている。そして角度Ａお
よび相互位置は装置制御される。演算手段２は、創成さ
れるべき非円形歯車のピッチ曲線P1とラック形工具のピ
ッチ線P2とが転がり接触を行なうように、角度Ａおよび
相互位置の指令値を演算し、工作機械１に対して出力す
るものである。
要構成とする。工作機械１は、回転角度Ａ（ワークWOの
回転角量）を可変とした軸３にワークWOを保持するワー
ク保持手段４と、ワークWOに対するラック形工具Ｔを回
転可能に保持する工具保持手段５とを備える。さらに、
ワークWOとラック形工具Ｔとの間は、軸３に対して直角
な平面内での相互位置（例えば相互に直角なＸおよびＹ
方向の位置）が可変に構成されている。そして角度Ａお
よび相互位置は装置制御される。演算手段２は、創成さ
れるべき非円形歯車のピッチ曲線P1とラック形工具のピ
ッチ線P2とが転がり接触を行なうように、角度Ａおよび
相互位置の指令値を演算し、工作機械１に対して出力す
るものである。
（作用） 次に前記の手段につきその作用を述べる。
ワークWOが軸３のまわりに角度Ａだけ回ったときに、対
応するラック形工具ＴとワークWOとの間の相互位置が制
御され、それによってワークWOに創成されるべき歯車の
ピッチ曲線P1とラック工具Ｔのピッチ線P2とが転がり接
触を行なうように相互運動が与えられ、これによって非
円形のピッチ曲線P1に沿って歯形が創成される。
応するラック形工具ＴとワークWOとの間の相互位置が制
御され、それによってワークWOに創成されるべき歯車の
ピッチ曲線P1とラック工具Ｔのピッチ線P2とが転がり接
触を行なうように相互運動が与えられ、これによって非
円形のピッチ曲線P1に沿って歯形が創成される。
（実施例） 以下、この発明の実施例を詳述する。
工作機械１において、ワーク保持手段４の軸３は、水平
方向に支持されており、サーボモータ4aによって回転角
度Ａが制御される。
方向に支持されており、サーボモータ4aによって回転角
度Ａが制御される。
工具保持手段５は、ラック形工具Ｔ（この実施例におい
てはラックの１歯のみを形成した研削用の回転工具）を
取り付ける水平方向の軸5a、この軸5aを回転作動させる
動力手段5b、この動力手段5bには軸5aの方向すなわちラ
ック形工具Ｔのピッチ線P2と同一の方向（Ｘ方向）に工
具Ｔを出没可能として工具ＴのＸ方向の位置を可変に構
成されたサーボモータ5Cが附属されている。また動力手
段5bは保持枠5dに昇降可能に保持されており、この保持
枠5dにはサーボモータ5cが設けられ、サーボモータ5eの
作動により動力手段5bすなわち工具Ｔの上下位置（Ｙ方
向位置）が可変に構成されている。
てはラックの１歯のみを形成した研削用の回転工具）を
取り付ける水平方向の軸5a、この軸5aを回転作動させる
動力手段5b、この動力手段5bには軸5aの方向すなわちラ
ック形工具Ｔのピッチ線P2と同一の方向（Ｘ方向）に工
具Ｔを出没可能として工具ＴのＸ方向の位置を可変に構
成されたサーボモータ5Cが附属されている。また動力手
段5bは保持枠5dに昇降可能に保持されており、この保持
枠5dにはサーボモータ5cが設けられ、サーボモータ5eの
作動により動力手段5bすなわち工具Ｔの上下位置（Ｙ方
向位置）が可変に構成されている。
工作機械１としては、例えば一般に市販されているCNC
（Computerised Numerical Control）超精密平面研削
盤などを用いることができる。
（Computerised Numerical Control）超精密平面研削
盤などを用いることができる。
なお、工作機械１には、詳細は図示を省略したがラック
形工具Ｔの創成運動、すなわちワークWOの回転角ＡやX,
Y方向の位置制御とは非同期の（軸３と同一方向の）直
線往復運動機構が設けられている。この往復運動のスト
ロークは加工するワークWOの厚さに両端の余裕分を少な
くともカバーしうるように構成されている。
形工具Ｔの創成運動、すなわちワークWOの回転角ＡやX,
Y方向の位置制御とは非同期の（軸３と同一方向の）直
線往復運動機構が設けられている。この往復運動のスト
ロークは加工するワークWOの厚さに両端の余裕分を少な
くともカバーしうるように構成されている。
演算手段２は、コンピュータによって構成される。その
制御プログラムを第３図以下も参照しつつ説明する。な
お第２図および第５図において、Ｏは方程式ｒ＝ｆ
（θ）の原点である。
制御プログラムを第３図以下も参照しつつ説明する。な
お第２図および第５図において、Ｏは方程式ｒ＝ｆ
（θ）の原点である。
（１） まず加工しようとする非円形歯車のピッチ曲線
の方程式ｒ＝ｆ（θ）、その他必要な情報（例えばモジ
ュールｍ、工具先端係数Ｃ、クリアランスｘ、工具圧力
角αなど）を入力する（ステップS1）。
の方程式ｒ＝ｆ（θ）、その他必要な情報（例えばモジ
ュールｍ、工具先端係数Ｃ、クリアランスｘ、工具圧力
角αなど）を入力する（ステップS1）。
（２） ワーク保持手段４のワークWOおよび工具保持手
段５の工具Ｔの間の相互位置を位置制御し（この実施例
では工具Ｔ側を位置制御）、歯車加工の１サイクルの始
点（第３図のＴ′の位置）に位置するように位置指令出
力（ステップS2）。
段５の工具Ｔの間の相互位置を位置制御し（この実施例
では工具Ｔ側を位置制御）、歯車加工の１サイクルの始
点（第３図のＴ′の位置）に位置するように位置指令出
力（ステップS2）。
（３） を演算する（ステップS3）。
（ここでρはピッチ曲線P1の曲率半径） （４） 方程式ｒ＝ｆ（θ）より（以下の演算も同
様）、 を演算する。（ステップS4）。
様）、 を演算する。（ステップS4）。
ここでLn＝ピッチ線P2において始めからｎ番目の歯
（ｎ）迄の距離（即ち第５図において、歯車のピッチ曲
線P1の始点P10に対応する、工具Ｔのピッチ線P2の始点
が、ピッチ曲線P1の始点P10に一致した状態から、両ピ
ッチ線P1,P2が転がり接触をした時の、ｎ番目の歯に至
るまでの、ピッチ線P2の長さ、をLnとする。）。
（ｎ）迄の距離（即ち第５図において、歯車のピッチ曲
線P1の始点P10に対応する、工具Ｔのピッチ線P2の始点
が、ピッチ曲線P1の始点P10に一致した状態から、両ピ
ッチ線P1,P2が転がり接触をした時の、ｎ番目の歯に至
るまでの、ピッチ線P2の長さ、をLnとする。）。
（５） 次に を演算する（ステップS5）。
ここでＬθ＝ピッチ曲線P1の角θに至る迄の周長（第２
図及び第５図参照、第５図に於いてピッチ曲線P1の始め
の歯に対応する始点P10からｎ番目の歯に対応するP1n迄
の周長、ピッチ曲線P1とピッチ線P2とは転がり接触する
事に留意。）。（６） を演算する（ステップS6）。
図及び第５図参照、第５図に於いてピッチ曲線P1の始め
の歯に対応する始点P10からｎ番目の歯に対応するP1n迄
の周長、ピッチ曲線P1とピッチ線P2とは転がり接触する
事に留意。）。（６） を演算する（ステップS6）。
ここでψは角θでのピッチ曲線の法線方向を示す傾き
角、即ち角θでのピッチ曲線P1上のＢ点における法線方
向と、方程式ｒ＝ｆ（θ）の原点０と、前記Ｂ点とを結
ぶ直線とのなす角である。
角、即ち角θでのピッチ曲線P1上のＢ点における法線方
向と、方程式ｒ＝ｆ（θ）の原点０と、前記Ｂ点とを結
ぶ直線とのなす角である。
（７） 前記のLn,Lθおよびψの結果から、Ｘ＝Ln−Ｌ
θ＋r.sinψを演算する。（ステップS7）。
θ＋r.sinψを演算する。（ステップS7）。
（８） さらにＹ＝r.cosθを演算する（ステップ
S8）。
S8）。
（９） さらにまたＡ＝θ−ψを演算する（ステップ
S9）。
S9）。
（10） 前記演算したX,YおよびＡを出力する（ステッ
プS10）。
プS10）。
（11） Ｘ変化量が2Wになったか否か（１サイクル終了
したか否か）を判断する（ステップS11）。
したか否か）を判断する（ステップS11）。
（12） ステップS11でNOであれば１サイクルの加工が
未完であり、ステップS4に戻りさらに制御して加工を進
める。ステップS11でYESであればワークWOの全加工が終
了か否か判断する（ステップS12）。
未完であり、ステップS4に戻りさらに制御して加工を進
める。ステップS11でYESであればワークWOの全加工が終
了か否か判断する（ステップS12）。
（13） ステップS12でNOであればさらに次のサイクル
の加工を行なうべくステップS2に戻る。ステップS12でY
ESであれば、プログラムを終了する。
の加工を行なうべくステップS2に戻る。ステップS12でY
ESであれば、プログラムを終了する。
この発明の実施例は前記の他、下記する変形も可能であ
る。
る。
（１） 工作機械１において、ワーク保持手段４のワー
クWOは移動せず、工具保持手段５の工具ＴをＸおよびＹ
方向に移動させるようにする他、ワーク保持手段４側ワ
ークWOを移動可能としてもよい。また両者共移動可能と
してもよい。
クWOは移動せず、工具保持手段５の工具ＴをＸおよびＹ
方向に移動させるようにする他、ワーク保持手段４側ワ
ークWOを移動可能としてもよい。また両者共移動可能と
してもよい。
（２） 工作機械１は平面研削盤の他、回転角度Ａ、位
置ＸおよびＹを制御しうるものであれば実施しうる。
置ＸおよびＹを制御しうるものであれば実施しうる。
（３） ラック形工具Ｔは、ラックの一歯のみでなく複
数歯を並列させたものであってもよい。また工具Ｔは、
研削工具であっても、切削工具であってもよい。これら
の工具で加工するときに、一度に仕上げるのでなく、仕
上代を複数回に分けて加工してもよい。
数歯を並列させたものであってもよい。また工具Ｔは、
研削工具であっても、切削工具であってもよい。これら
の工具で加工するときに、一度に仕上げるのでなく、仕
上代を複数回に分けて加工してもよい。
（４） Ｘ方向を軸5aの方向、すなわちラック形工具Ｔ
のピッチ線P2の方向と同一とする他、これと交差する方
向であってもよい。この場合は、この交差する直角座標
係の数値を、ピッチ線P2と平行な直線を含む直角座標係
の数値に座標変換する手段を演算手段２に設ければよ
い。
のピッチ線P2の方向と同一とする他、これと交差する方
向であってもよい。この場合は、この交差する直角座標
係の数値を、ピッチ線P2と平行な直線を含む直角座標係
の数値に座標変換する手段を演算手段２に設ければよ
い。
（５） さらにまた、ワーク保持手段４のワークWOと工
具保持手段５の工具Ｔとの相互位置は、工作機械１にお
いて軸３に直角な平面上必らずしも直角座標係によって
位置制御されるのでなく、他の座標系（例えば極座標
系）によって制御されるものであってもよい。この場合
は、演算手段２において座標変換の手段を必要とする。
具保持手段５の工具Ｔとの相互位置は、工作機械１にお
いて軸３に直角な平面上必らずしも直角座標係によって
位置制御されるのでなく、他の座標系（例えば極座標
系）によって制御されるものであってもよい。この場合
は、演算手段２において座標変換の手段を必要とする。
（発明の効果） この発明加工装置は前記のように、ラック形工具を使用
した創成法によるものであるから、工具形状が単純で精
度を出しやすく任意のバックラッシや転位に対しても工
具形状を変更せずに可能であるのみならず、ラック形工
具は断面形状が直線で形成される回転工具に形成しうる
から、時に研削と石が適用でき、歯車の創成法による加
工としては、切削のみならず研削も容易に実施しうると
いう利点を有するほか、創成法としてピニオンカッタを
使用するときのような複雑な動作制御の可能な特殊な工
作機械は必要でなく、簡単な動作の工作機械ですむとい
う効果がある。更にピッチ線ｒ＝ｆ（θ）で定義される
任意の形状の非円形歯車を対象にすることが出来る。
した創成法によるものであるから、工具形状が単純で精
度を出しやすく任意のバックラッシや転位に対しても工
具形状を変更せずに可能であるのみならず、ラック形工
具は断面形状が直線で形成される回転工具に形成しうる
から、時に研削と石が適用でき、歯車の創成法による加
工としては、切削のみならず研削も容易に実施しうると
いう利点を有するほか、創成法としてピニオンカッタを
使用するときのような複雑な動作制御の可能な特殊な工
作機械は必要でなく、簡単な動作の工作機械ですむとい
う効果がある。更にピッチ線ｒ＝ｆ（θ）で定義される
任意の形状の非円形歯車を対象にすることが出来る。
【図面の簡単な説明】 図面はいずれもこの発明の実施例を示し、第１図は全体
斜視図、第２図、第３図および第５図は作用説明線図で
あり特に第２図はワーク固定の座標系を示す、第４図は
プログラムのフローチャートである。 １……工作機械、２……演算手段、３……軸、４……ワ
ーク保持手段、５……工具保持手段、Ａ……回転角度、
Ｔ……ラック形工具、WO……ワーク、ＸおよびＹ……制
御方向。
斜視図、第２図、第３図および第５図は作用説明線図で
あり特に第２図はワーク固定の座標系を示す、第４図は
プログラムのフローチャートである。 １……工作機械、２……演算手段、３……軸、４……ワ
ーク保持手段、５……工具保持手段、Ａ……回転角度、
Ｔ……ラック形工具、WO……ワーク、ＸおよびＹ……制
御方向。
Claims (1)
- 【請求項１】非円形歯車の創成法による加工装置であっ
て、回転角量Ａを可変とした軸にワークを保持するワー
ク保持手段と、このワークに対するラック形工具を回転
可能に保持する工具保持手段とを少なくとも備え、さら
に前記ワークとラック形工具との間は、前記軸に対して
直角な平面内での前記ラック形工具のピッチ線と同一方
向のＸ軸と、これと直角のＹ軸の方向に相互位置が可変
に構成され、前記回転角量Ａ及びXY方向の相互位置を数
値制御可能とした工作機械が備えられ、この工作機械に
対する前記回転角量Ａ及び相互位置XYの指令置を演算
し、かつ出力する演算手段が設けられてなり、この演算
手段は、前記非円形歯車のピッチ曲線の極座標方程式ｒ
＝ｆ（θ）から、前記工具のピッチ線において始めの歯
からｎ番目の歯迄の距離 非円形ピッチ曲線の角θに至る迄のピッチ曲線周長 及び角θでのピッチ曲線の法線方向を示す傾き角 を演算する手段並びにＸ＝Ln−Ｌθ十ｒ・sinψ、Ｙ＝
ｒ・cosψおよびＡ＝θ−ψを演算する手段を備え、前
記非円形歯車のピッチ曲線とラック形工具のピッチ線と
が転がり接触を行うように相対運動が与えられるべくし
たことを特徴とする、非円形歯車の創成法による加工装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61145091A JPH0722849B2 (ja) | 1986-06-20 | 1986-06-20 | 非円形歯車の創成法による加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61145091A JPH0722849B2 (ja) | 1986-06-20 | 1986-06-20 | 非円形歯車の創成法による加工装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS632609A JPS632609A (ja) | 1988-01-07 |
| JPH0722849B2 true JPH0722849B2 (ja) | 1995-03-15 |
Family
ID=15377170
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61145091A Expired - Lifetime JPH0722849B2 (ja) | 1986-06-20 | 1986-06-20 | 非円形歯車の創成法による加工装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0722849B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015115562A1 (ja) | 2014-02-03 | 2015-08-06 | シチズンホールディングス株式会社 | 加工装置および加工方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2223507A1 (de) * | 1972-05-13 | 1973-11-22 | Dieter Schwenke | Verfahren und verzahnungsmaschine zum exakten verzahnen von elliptischen raedern |
-
1986
- 1986-06-20 JP JP61145091A patent/JPH0722849B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS632609A (ja) | 1988-01-07 |
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