JPS5933491B2 - 数値制御ホブ盤 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は数値制御工作機械特にホブ盤に関するもので、
その目的とするところは、１台のホブ盤にて平歯車、ハ
スバ歯車、歯スジが円弧状の歯車及び同一軸上に種類の
異なる歯車を取付けての加工等、多量生産はもちろん多
種少量生産においても充分稼動率のよいホブ盤を提供す
ることである。

従来、数値制御ホブ盤としてはノ・スバ歯車加工用のも
のがあった。

このようなものとして、例えばホブ取付軸に設けたパル
ス発生器、パルス分割器、パルス倍率器等を設けて、パ
ルス発生器よりのパルスをパルス分割器、パルス倍率器
を通じて被加工歯車取付テーブルを制御するディジタル
・アナログサーボ機構に送り、ホブ取付軸と被加工歯車
取付テーブルとを歯車列で機械的に連結させないで加工
を行なう実公昭４３−３２０７３号公報に記載のものが
知られている。

本発明はこれらのものより更に加工範囲を広くして多様
化された機能を有し多種少量生産に適するように改良さ
れたものである。

即ち本発明は、ホブ取付軸又はこれと関連する回転部に
パルス発生器を連結し、被加工物を取付けるデープルの
回転軸（Ｃ軸）、ホブの切削送りを行なわせる駆動軸（
Ｚ軸）を数値で制御されるようにし、又与えられた数値
情報にもとづいて各軸の単位移動量を計算し、記憶する
部材より、前記パルス発生器のパルス毎に前記各軸の単
位移動量を読み出して関数発生回路によって各移動量を
求めて各軸を駆動してなり、ホブの回転により前記パル
ス発生器のパルス列に応じて前記各軸を連続して同期制
御する数値制御ホブ盤において、ホブの切込み深さを制
御する駆動軸（Ｘ軸）を数値で制御されるようにし、又
別の関数発生回路を設け、ホブの切込み深さを制御する
駆動軸（Ｘ軸）とホブの切削送りを行なわせる駆動軸（
２軸）は与えられた数値情報にもとづいて前記側の関数
発生回路で計算した値から求められた単位移動量を前記
パルス発生器のパルス毎に読み出して駆動するようにな
したもので、特に歯スジが円弧状にカーブした歯車の切
削もできるようにしたことを特徴とするものである。

以下本発明を実施例について説明する。

第１図において１はホブ盤のベッド、２はベッド１に回
転可能に軸支されたテーブルで、その上面は被加工歯車
を取付は得るようになっており、回転軸下端にはウオー
ムホイール３が固着されている。

このウオームホイール３に噛合うウオーム４はベッド１
に固定のブラケット５に取付けた電動機６により歯車列
を介して駆動される。

更にブラケット５にはテーブル２の現在位置を検出して
制御部にフィードバックする位置検出装置７が取付けて
あり、前記歯車列より回転駆動されてテーブル２０回転
位置を検出する。

又ベッド１には上下に移動可能なラム８が備えられてお
り、ベッド下部に固定したブラケット９に取付けである
電動機１０で歯車列を介して駆動ねじ軸１１を回すこと
により、この駆動ねじ軸１１と噛合っているラム８を上
下動させる。

又ブラケット９には、ラムの上下位置即ち後述のホブの
上下位置の現在位置を検出しフィードバックする検出装
置１２が取付けてあり、駆動ねじ軸１１０回転に連動し
て回転し、ホブの上下位置を検出する。

ラム８の上端には固定台１３が設げてあり、ホブの前後
送りを行なわせる水平送り台１４が載置されている。

又固定台１３には電動機１５が取付いており、この回転
が歯車列を介して駆動ねじ軸１６に伝えられ水平送り台
１４を移動させ切込み深さを制御する。

この水平送り台１４の移動量は歯車列を介して連結され
る固定台１３に設けた現在位置を検出する検出装置２７
によって検出される。

水平送り台１４には上部固定台１８を有する固定の中心
軸部１７があり、こあ中心軸部１７を軸として旋回可能
のタレット刃物台１９が載置されていて、上部固定台１
８に取付けたタレット刃物台割出用電動機２０により歯
車を介して旋回割出しされる。

タレット刃物台１９の複数個のホブ取付台２２にはそれ
ぞれ異種のホブ２１が取付けてあり、必要に応じて所要
のホブを旋回割出しして各種の歯車を切削することがで
きる。

ホブ２１はホブ取付台２２、タレット刃物台１９、水平
送り台１４、上部固定台１８内の各歯車列を介して上部
固定台１８に取付けた電動機２３により回転駆動される
。

又上部固定台１８上にはパルス発生器２４を取付けて上
部固定台内の歯車列より回転されるようになっている。

これによりホブ２１の回転に応じてパルス発生器２４よ
り制御用のパルスが発生される。

ホブ取付台２２はホブ軸と平行な垂直面内で旋回できる
ように設けられており、第２図に示すように電動機２５
で旋回させられる。

又歯車列な介して位置検出装置２６が取付けてあり、ホ
ブ２１の現在の取付角度を検出するようになっている。

従ってホブ２１の取付角度は現在の角度を検出して指令
により切削加工中任意に連続して変更することが出来る
。

更にホブ盤による歯車加工に於いては、ホブを連続回転
させるばかりでなく、被加工歯車をも連続的に回転させ
ている為に被加工歯車取付用テーブルの回転軸又はその
関連１駆動部にパルス発生器を取付けて同様の制御を行
なわせることも不可能ではない。

次に上記構造及び作動のホブ盤にて各種歯車を切削する
場合にホブの回転に応じて発生するパルス列によって制
御される各部の動きについての制御関係を説明する。

以下テーブルの回転をＣ軸、ホブの上下動をＺ軸、ホブ
の水平動をＸ軸、ホブ取付台の回転をＨ軸と云う。

先づ第１に平歯車切削の場合について説明する３今、モ
ジュールｍ、歯数ｎの平歯車を加工するものとする。

又ホブ１回転にてテーブルは平歯車の■山分だけ回転し
、ホブ１回転にてパルス発生器２４よりＮパルス発生す
るものとする（尚異種の歯車に対する制御関係を説明す
る場合にもこの条件は適用される。

）パルス発生器２４よりの１パルスに応じて回転するＣ
軸の被加工歯車でのピッチ円上の単位移動量を△Ｃ’＝
ｍπ／Ｎ、テーブル回転基準点よりの切削開始時のテー
ブル回転位置をＣｏとすると、１パルス毎にテーブル回
転位置は△Ｃの長さづつ移動し、切削点に於げるチープ
ル回転位置はＣ＝Ｃｏ ＋−Σえｃｌとなる。

。ｎ こで演算を簡単にする為に２△σ／ｍｎ＝２π ２ｍｙｒ／ｍｎＮ＝−を１パルス毎のＣ軸単位移Ｎ 動量△Ｃとして使用すると前記式はＣ＝Ｃｏ十Σ△Ｃと
なる。

更にテーブル１回転当りｆの移動量でホブをＺ軸方向に
移動させて切削送りをするものとすると２軸の単位移動
量△Ｚ＝ｆ／Ｎｎ、ホブのＺ軸基準点からの切削開始時
に於けるＺ軸上の位置をＺｏとすると１パルス毎にホブ
のＺ軸上の位置は△Ｚづつ移動し、切削点に於けるＺ軸
上の位置はＺ＝Ｚｏ±Σ△２で、この値Ｚが被加工歯車
の歯巾指令値に相当する値に一致した時加工が完了する
。

第６図は平歯車を切削する場合の制御系のブロック線図
である。

ＮＣテープの情報は指令値レジスタ２８に記憶され、こ
こより各部に情報が送られる。

先づＸ細目標値、Ｚ軸回標値、Ｈ軸目標値が夫々指示さ
れる。

比較器５１，５３，５５では夫々Ｘ軸関数発生回路２９
、Ｚ軸間数発生回路３０、Ｈ軸間数発生回路３２の出力
である各軸の指令値と前記目標値とを比較する。

これら比較器５１．５３，５５０うち少くとも一つが不
一致信号をサイクルコントロール回路３４に送っている
間はサイクルコントロール回路３４の信号によってゲー
ト４１は開けられている。

又指令値レジスタ２８からは各軸の単位移動量を決定す
る為の情報が単位移動量及び変更回路３３に送られ、こ
こでパルス発生器２４から発生するパルス列の１パルス
に対する各軸の単位移動量が演算される。

即Ｘ軸とＨ軸については設定速度に対応する一定値、Ｚ
軸についてはテーブル１回転に対してホブがＺ軸方向へ
移動する量ｆと、テーブル１回転に対して発生する総パ
ルス数Ｎｎとにより演算される△Ｚ ＝ ｆＩＮ ｎ
、 Ｃ軸については円周率πとテーブル１回転に対し
て発生する総パルス数Ｎｎとにより演算される△Ｃ＝２
π／Ｎｎである。

これら各軸の単位移動量は夫々のレジスタ３７，３８゜
３９．４０に記憶される。

Ｘ軸とＨ軸は最初の位置設定が終るまでは、即前記指令
値と目標値とが一致するまでは指令値の指令に従ってホ
ブが移動する。

このときの制御方法を切込み深さを制御するＸ軸につい
て説明すると、サイクルコントロール回路３４からの信
号によりＸ軸のレジスタ３７の出力側に設げられたゲー
ト４２を開げる。

このときレジスタ３７より△Ｘが演算器４６へ送られ、
演算器４６にてＸ±△Ｘを計算する。

このＸ±△Ｘが新しい指令値ＸとなりＸ軸のサーボ機構
を駆動すると同時に比較器５１に送られる。

こ〜で目標値と比較されて指令値とが一致すると、一致
信号が比較器５１からサイクルコントロール回路３４に
送られて、こ〜かもの信号によりゲート４２が閉じられ
る。

この為にＸ軸に対しては演算が中止され、Ｘ軸は目標位
置に停止した状態を保持する。

Ｈ軸に関しても同様で同時に行なわれる。

その後ホブの回転によって発生するパルスで開けられた
ゲー）４３，４４を通ってレジスタ３８．３９からＺ軸
、Ｃ軸の単位移動量△Ｚ、△Ｃが演算器４７，４８に送
られＺｏ±Σ△Ｚ、Ｃ−ｏ＋Σ△Ｃが演算されて夫々新
しい指令値Ｚ、Ｃとして各サーボ機即ちＺ軸サーボとＣ
軸サーボとをそれぞれ駆動する。

切削送りを行な５Ｚ軸に関しては、指令値は比較器５３
にも送られてこＮで目標値と比較されて一致するまでホ
ブはＺ軸方向に移動して一致信号が比較器５３からサイ
クルコントロール回路３４に送られるとサイクルコント
ロール回路３４からの信号によりゲート４１が閉じられ
て切削サイクルは完了する。

尚Ｃ軸に関しては目標値がなく、ホブのＺ軸方向移動の
完了即ち切削完了までテーブルの回転駆動を続ける。

切削が完了するとサイクルコントロール回路３４からの
信号によりテープコントロール回路３５が作動しテープ
リーダ３６にてＮＣテープの次の情報を読み出す。

第２にハスパ歯車の切削の場合について説明する。

第３図に示す如く被加工歯車のハスパ角度をθとし、テ
ーブル１回転につきホブがＺ軸方向にｆの量だけ移動す
るものとすると、テーブルは１回転毎に被加工歯車のピ
ッチ円上にて１回転よりもｆ ｔａｎθ＝Ｙだけ多く回
転移動する必要がある。

パルス発生器２４よりの１パルスに応じて回転移動する
Ｙの単位移動量は△Ｙ−（ｆ ｔａｎθ）／Ｎｎで、Ｃ
軸の制御はＣ＝Ｃｏ±一Σ（△Ｃ′＋△Ｙ）の式によっ
て行なわれる。

ｎ こｚで−（△σ＋△Ｙ）をハスパ歯車の場合のｎ △Ｃとして使用すると上記式ばＣ＝Ｃｏ＋Σ△Ｃとなり
、Ｚ軸の制御は平歯車の場合と同一である。

制御系のブロック線図は省略するが、平歯車の場合の第
６図と同一となり△Ｃの演算は単位移動量決定及び変更
回路３３により行なわれる。

即ちノ・スバ歯車の場合には、Ｃ軸の単位移動量が平歯
車の場合と異なりテーブル１回転に対してホブがＺ軸方
向へ移動する量ｆとハスパ角度θとテーブル１回転に対
して発生する総パルス数Ｎｎとにより演算されるテーブ
ル回転移動の単位補正量△Ｙ−ｆ ｔａｎθ／Ｎｎと平
歯車の場合のＣ軸単位移動量△Ｃ′との和により演算さ
れる−（△Ｃ′＋△Ｙ）ｎ をハスバ歯車の場合のＣ軸単位移動量△Ｃとする。

他の制御は平歯車の場合と同一である。

第３に歯スジが円弧状にカーブした歯車の切削の場合に
ついて説明する。

先ずテーブル回転の補正を第４図により説明する。

被加工歯車の歯スジ曲線を示す歯スジ円の中心を０、そ
の半径をＲ１被加工歯車の切削開始点をＰｏ、テーブル
１回転後の切削点をＰ、 Ｐ点Ｐｏ点に於ける中心０よ
りの被加工歯車の切削点迄の歯巾直角方向の距離をＩ、
Ｉｏ、中心０よりの被加工歯車の歯巾方向の距離をに、
Ｋｏとすると、Ｃ軸制御はＣ＝Ｃｏ±一Σ（△Ｃ′＋へ
■′）の式によって行なわれる。

ｎ この△■′は、テーブルが１パルス毎に平歯車切削時の
Ｃ軸単位移動量△Ｃ′よりも多く回転する必要があり、
その量を示すものである。

△■′はホブが２方向に移動するに伴ってＨ軸も旋回し
て前記歯スジ円の円弧に沿って切刃が移動することによ
り△Ｉ’＝ （Ｉｏ −Ｉ ） ／Ｎｎ にて表わされ
る。

又−（△Ｃ＋△Ｉ’）をこの場合の△ＣとするとＨ 上記式はＣ＝Ｃｏ±Σ△Ｃとなる。

尚こ〜に使用する■は円弧関数によって求められる■の
値であり、この円弧関数は に＝Ｋｏ±Σ△■ Ｉ−Ｉｏ〒Σ△に の関係式で示される。

但し△■、Δにはその太きい方が最小設定単位に近い値
になるように１、Ｋを定数Ａで除した値である。

更に歯スジが曲率半径Ｒの円弧状にカーブした歯車を加
工する場合には使用するホブがＺ軸方向に移動するにつ
れてホブの切削点に於ける歯直角線が被加工歯車の歯ス
ジ円の中心Ｏの方向を向くように連続してホブ軸の取付
角を変化させる必要がある。

切削開始点Ｐｏに於けるホブ軸の取付角をＨｏとし、１
パルスに対するＨ軸の変位量を△Ｈとすると切削点での
Ｈ軸の角度はＨ＝Ｈｏ±Σ△Ｈの式となる。

但し １ Ｋ △Ｈ＝−ｔａｎ’− Ｎｎ Ｉ Ｋ。

Ｈｏ −＝ ｔａｎ ’ − ■０ である。

歯形の内と外で曲率半径の異る歯車を切削する場合には
一つの歯形が加工終了後テーブルをテーブル回転方向に
オフセットして加工位置をづらしてから、曲率半径Ｒを
変えて再度加工を開始することによって可能となる。

なおこの場合に使用するホブは曲率半径を考慮して選択
しなげればならない。

歯スジが円弧状にカーブした歯車を切削する場合の制御
系のブロック線図は第７図のようになる。

Ｘ軸、Ｚ軸に関しては平歯車の場合と同様であるが、Ｃ
軸、Ｈ軸に関しては異なり、先づＣ軸に対しては情報が
円弧関数発生回路５６に送られて、こ又で円弧関数に＝
Ｋｏ±Σ△Ｉ Ｉ＝Ｉ。

＋Σ△Ｋが演算されてに、Ｉの値が単位移動量決定及び
変更回路３３に送られる。

単位移動量決定及び変更回路３３では■の値が送られて
くる毎に切削開始点に於げる歯スジ円中心０より距離Ｉ
。

とテーブル１回転に対して発生する総パルス数Ｎｎとに
より△Ｉ’−（Ｉ ｏ −Ｉ ） ／Ｎｎが演算され、
平歯車の場合に於けるＣ軸単位移動量△Ｃと△■′との
和により演算される−（△Ｃ′＋△Ｉ’）Ｈ をこの場合の△Ｃとしてレジスタ３９に送り込む。

又Ｈ軸に関しては、円弧関数発生回路５６からの■とＫ
の値及びテーブル１回転に対して発生する Ｋ 総パルス数Ｎｎとにより△Ｈ−−ｔａｎ”−をＮｎ
Ｉ 演算し、この△Ｈをレジスタ４０に送り込む。

レジスタ３９，４０からはゲート４１が開いているとき
パルス発生器２４のパルスによりゲート４４゜４５が開
けられる毎に単位移動量△Ｃ２△Ｈが各演算器４８，４
９に送られて各軸の指令値と演算され各軸の新しい指令
値Ｃ，ＨとしてＣ軸及び傾斜角を制御するＨ軸のサーボ
機構を駆動する。

尚第１図では切削開始点までＨ軸を早移動制御する関係
については除外している。

以上詳記した如く、この数値制御ホブ盤は各１駆動部の
換え歯車を交換することなく、各種の歯車加工、特に歯
スジが円弧状にカーブしている歯車の切削をも可能なら
しめることができる。

更にホブ取付刃物台をタレット式にして各種ホブの取付
けを可能としたので、少種多量生産はもちろん多種少量
生産に於いても歯車加工の能率をあげることができ、自
動化、省力化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はホブ盤全体を説明するための１部縦断側面図、
第２図はホブ取付角変更部の説明図、第３図はハスバ歯
車を切削する場合の説明図、第４図は歯スジが円弧状に
カーブした歯車を切削する場合の説明図、第５図はクラ
ウニング歯車を切削する場合の説明図である。 第６図は平歯車を切削する場合の制御系ブロック線図、
第７図は歯スジが円弧状にカーブした歯車を切削する場
合の制御系ブロック線図である。 １・・・・・・ベッド、２・・・・・・テーブル、ＩＣ
ｌ３・・・・・・駆動ねじ軸、１９・・・・・・タレッ
ト刃物台、２１・・・・・・ホブ、２４・・・・・・パ
ルス発生器、２９・・・・・・Ｘ軸間数発生回路、３０
・・・・・・Ｚ軸間数発生回路、３１・・・・・・Ｃ軸
間数発生回路、３２・・・・・・Ｈ軸間数発生回路、３
３・・・・・・単位移動量決定及び変更回路、３７〜４
０・・・・・・レジスタ、４１〜４５・・・・・・ゲー
ト、５６・・・・・・円弧関数発生器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ホブ取付軸又はこれと関連する回転部にパルス発生
   器を連結し、被加工物を取付けるテーブルの回転軸（Ｃ
   軸）、ホブの切削送りを行なわせる駆動軸（２軸）を数
   値で制御されるようにし、又与えられた数値情報にもと
   づいて各軸の単位移動量を計算し、記憶する部材より、
   前記パルス発生器のパルス毎に前記各軸の単位移動量を
   読み出して関数発生回路によって各移動量を求めて各軸
   を駆動してなり、ホブの回転により前記パルス発生器の
   パルス列に応じて前記各軸を連続して同期制御する数値
   制御ホブ盤において、更にホブ軸の傾斜角を制御する旋
   回軸（Ｈ軸）を数値で制御されるようにし、又別の関数
   発生回路を設けて、ホブ軸の傾斜角を制御する旋回軸（
   Ｈ軸）とテーブルの回転軸（Ｃ軸）は与えられた数値情
   報にもとづいて前記側の関数発生回路で計算した値から
   求められる単位移動量を前記パルス発生器のパルス毎に
   読み出し、て駆動するようになしたことを特徴とする数
   値制御ホブ盤。