JPS6238089B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、歯車研削機における自動噛合装置に
関し、一層詳細には、歯車研削機において、螺旋
条が刻設された砥石にワークを噛合させる際、正
確な自動噛合せを行うと共に異種ワークの誤投入
を防止し且つ異常ワークを検出することが可能な
自動噛合装置に関する。

ワーク、例えば、歯車に対し周面に螺旋条を設
けた砥石を噛合させ、歯車の多数の歯を研削する
装置が採用されている。この場合、砥石と歯車と
の間に同期運転が達成されないと砥石の研削作用
が歯車の夫々の歯に均一に旋されなくなり、所望
の歯車が得られない。このため、砥石と歯車との
同期運転は、 砥石の回転数×砥石の歯数 ＝ワークの回転数×ワークの歯数 という関係式が成立する。

そこで、前記のような関係において、従来技術
では、新たな歯車を着装して加工々程を営もうと
する時、砥石並びに歯車を停止させた状態で人間
の手で初期の噛合せをしなければならない。この
ため、多数の同一の歯車を加工する場合、その都
度砥石を停止させる必要があり、特に高速で回転
する慣性能率の大きい砥石の時は、停止のための
時間が無駄になり、また、自動連続運転を行うこ
とができない不都合があつた。さらにまた、多数
の被加工用歯車を研削工程に待機させる時、誤つ
て異種の歯車が混在する時がある。例えば、モジ
ユールが同じであつても歯数が異なる場合等であ
る。このように一見して判別できない異種の歯車
が研削工程に付されると、正常な研削が行われな
いことは勿論、研削工程そのものを大幅に狂わす
ことにもなる。

本発明は、前記の種々の問題点を克服すべくな
されたものであつて、切削工具を回転するための
第１の回転駆動源と、前記切削工具の回転に応じ
て夫々０点パルスとＡ相パルスからなるパルス列
を発生させるパルス発生器と、前記切削工具に噛
合する被研削用歯車を回転するための第２の回転
駆動源と、前記歯車の回転に伴い通過する歯先数
に応じてパルスを発生させる検出器とを含み、前
記パルス発生器をカウンタに接続すると共にこの
カウンタをカウントメモリ回路に接続し、一方、
前記検出器の出力側を前記カウンタとカウントメ
モリ回路とに夫々接続し、前記カウンタは前記パ
ルス発生器により発生する０点パルス列のパルス
によつてＡ相パルス列のパルスを計数開始し第２
回転駆動源に装着された基準となる歯車の回転に
より検出されるパルスにより前記Ａ相パルス列の
パルスの計数を終了して当該計数値情報を前記カ
ウントメモリ回路に記憶させておき、次いで、後
続して第２回転駆動源に装着される歯車を回転さ
せてパルス発生器の０点パルスと前記検出器から
発生するパルスの時間間隔におけるパルス発生器
のＡ相パルス数に係る計数値情報を前記カウント
メモリ回路に導入して前記記憶済みの基準歯車に
係るパルス計数値情報と比較し、その比較結果に
基づき前記後続する歯車を研削するための位相同
期制御を行うよう構成することを特徴とする。

次に、本発明装置について好適な実施例を挙げ
添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。

第１図は、本発明を実施するための歯車研削機
の外観構成を示すものであつて、その中、参照符
号１０は、ベツドを示し、このベツド１０の上面
に切込テーブル１２が配設される。切欠テーブル
１２は、切込モータ１４の回転作用下に矢印Ａ方
向に進退動作する。前記切込テーブル１２の上面
には、さらにトラバーステーブル１６が配設さ
れ、この切込テーブル１６はトラバースモータ１
８により、矢印Ａ方向に直角に、すなわち、矢印
Ｂ方向に進退動作する。また、トラバーステーブ
ル１６上には、歯車、すなわち、ワーク２０およ
びこのワーク２０に近接してワークセンサ２１が
配設される。このワーク２０は、ワークスピンド
ルモータ２２により回転する。ワークセンサ２１
は、モータ２２により回転するその歯数を、例え
ば、光学的に検出して、所定のパルスを発生させ
る。一方、切込テーブル１６の進行方向で且つベ
ツド１０上にコラム２４が配設され、このコラム
２４に旋回テーブル２６が保持される。旋回テー
ブル２６は、コラム２４内に配置された図示しな
いモータにより矢印Ｃ方向に旋回するものである
が、さらに旋回テーブル２６上には、シフトテー
ブル２８が設けられ、このシフトテーブル２８
は、シフト用モータ３０により、矢印Ｄ方向に移
動する。シフトテーブル２８には、砥石スピンド
ルユニツト３２が係着される。第２図に示すよう
に、砥石スピンドルユニツト３２は、砥石回転駆
動用モータ３４と、このモータ３４により、回転
する第１ギヤ３６、前記第１ギヤ３６と噛合しそ
の回転軸の一方の端部に砥石３８が着装される第
２ギヤ４０および前記第２ギヤ４０の回転軸の他
端部に係合する第１パルス発生器４２とから基本
的に構成される。円形状の砥石３８は、その周縁
に数条の溝が刻設されてなるものである。

一方、ワーク側では、ワーク２０は、回転軸４
４の一端部に一対のクランプ治具４６を介して着
脱自在に軸支されると共に前記回転軸４４の他端
部側にはクラツチ４８を介して比較的大径のギヤ
５０を軸支する。前記ギヤ５０は、それよりも小
径のギヤ５２と噛合する。ギヤ５２は、軸５６に
軸支され、前記軸５６の一端は、カツプリング５
８を介してワーク用モータ２２に接続し、その他
端部は、第２パルス発生器６０に接続するもので
ある（第３図参照）。

次に、以上のように構成される歯車研削機にお
いて、その自動噛合装置を作動する電気回路につ
き、第４図を参照して説明する。

砥石ユニツト３２側の第１パルス発生器４２に
関し、そのＡ相パルスの出力側は、分岐して、一
方は、割出演算器６２の入力側に接続されると共
に他方はカウンタ６４の一方の入力側に接続され
る。割出演算器６２の一方の出力側は、アンドゲ
ート６６に接続し、その他方の出力側は、アンド
ゲート６８に接続しておく。両アンドゲート６
６，６８の出力側は、オアゲート７０に接続し、
オアゲート７０の出力は、これに接続する増幅器
７２により増幅されてワークスピンドルモータ２
２に導入される。次に、カウンタ６４の他方の入
力側には、パルス発生器４２の０点からのパルス
が導入される。カウンタ６４の出力側は、カウン
トメモリ７４に接続される。なお、カウントメモ
リ７４には、前記カウンタ６４の出力、パルス発
生器４２の分岐した０点からのパルスおよびワー
ク２０に対峙するセンサ２１の出力を波形整形す
る整形回路７６の出力も導入される。この場合、
前記整形回路７６の出力は、前記カウンタ６４に
も導入される。カウントメモリ７４の一方の出力
側は、カウンタ７８の入力側と接続し、前記カウ
ンタ７８の出力は、アンドゲート８０の一方の入
力側に導入される。アンドゲート８０の他方の入
力側には、ワーク２０の切込指令信号が導入され
る。アンドゲート８０の出力信号は、増幅器８２
で増幅されて切込モータ１４に入る。カウントメ
モリ７４の前記出力は、分岐してアンドゲート６
６に導入され、また、前記メモリ７４の他方の出
力は、アンドゲート６８に入るように構成してお
く。なお、図中、参照符号８４は、ワーク２０と
砥石３８との自動噛合せを行わせる信号を増幅す
る増幅器を示し、当該増幅された信号は、電磁ク
ラツチ４８に導入されるものである。

そこで、以上のように構成される歯車研削機の
自動噛合せ装置の作用について、次に説明する。

先ず、砥石３８とワーク２０との初期の位相合
わせは、その後、多数の同一のワークを研削加工
する場合、当該ワークについての情報、例え
ば、、モジユール、歯数等を装置自体に教え込む
ために活用される。

そこで、最初に電磁クラツチ４８をオフにして
おく。この結果、ワークスピンドル４４は、手で
軽く回転するようになる（第５図、ステツプ
１）。次いで、切込モータ１４を付勢して切込テ
ーブル１２を前進させる（同、ステツプ２）。こ
の時、砥石スピンドルモータ３４は、付勢させて
おらず、砥石３８は、停止状態にある。従つて、
砥石３８とワーク２０とを噛合させ、手を介して
容易に位相合わせを行うことができる。次に、前
記砥石スピンドルモータ３４を低速にて回転させ
る（同、ステツプ３）。従つて、砥石３８もまた
ゆつくりと回転し、また、これに同期してワーク
スピンドルモータ２２も回転駆動させておく。ワ
ーク２０は、前記砥石３８と噛合しているためそ
の回転により、反対方向に回転するに至る。

このような状態において、パルス発生器４２の
零点を起点として、このパルス発生器のＡ相のパ
ルス数（Ｎ）をワークセンサ２１からのパルスの
出力があるまで数える（同、ステツプ４）（第６
図参照）。すなわち、前記パルス発生器４２のＡ
相のパルスは、カウンタ６４に導入されると共
に、その０点を起点とする信号もまたカウンタ６
４に導入される。一方、センサ２１からの波形信
号は、一旦、波形整形回路７６でパルス状に波形
整形された上で、カウンタ６４に導入され、この
信号の導入まで、Ａ相パルスはカウントされるこ
とになる。このカウントされたパルス値Ｎは、カ
ウントメモリ７４に記憶される。同時に、前記ワ
ークセンサ２１から得られた最初のパルス出力時
点から第２パルス発生器６０のＡ相パルスが計数
され、この計数は、次のワークセンサ２１のパル
ス出力まで続行される。この場合、カウント数を
Ｍとしておく（第６図参照）。

そこで、このカウント数Ｍについて、次式が成
立する。

Ｍ＝１／Z2×P2×T1／T2 ……（式１） 但し： Z2……ワークの歯数 T1……ギヤ５０の歯数 T2……ギヤ５２の歯数 P2……第２パルス発生器６０の１回転あたりの
Ａ相パルス数 従つて、ワークスピンドル４４に着装されるべ
きワーク２０の歯数Z2が予め把握されていれ
ば、カウント数Ｍは確定値となる。このため、予
め、カウンタ６４にデイジタル表示機能を備えて
おけば、前記理論値Ｍと異なる測定値ｍがカウン
タ６４に表示された時、ワークの誤投入、ワーク
センサの出力不良、あるいは、不良ワークの投入
が推認されることになる（同、ステツプ５）。

理論値（Ｍ）と測定値（ｍ）とが一致した時、
砥石スピンドルモータ３４の駆動は、停止され
（同、ステツプ６）、同時にワークスピンドルモー
タ２２もまたその回転を停止する。そして、再び
切込モータ１４を付勢して切込テーブル１２を退
動させ初期位相合わせが終了する（同、ステツプ
７）。この時、前記の通り、計数値（Ｎ）は、カ
ウントメモリ７４にそのまま保持されていること
に注目すべきである。勿論、理論値（Ｍ）と測定
値（ｍ）とが異なる時、ワーク２０は、誤投入等
を推知させるので、これを脱装する必要があるこ
とは云うまでもない。

次に、砥石３８とワーク２０とを、前記初期位
相合わせの際カウントメモリ７４に記憶された値
Ｎを用いて自動的に噛合させる工程について説明
する。

ワーク２０が取着された状態で砥石スピンドル
モータ３４を付勢すれば、これと電気的に接続す
るワークスピンドルモータ２２も駆動され、両者
は、同期運転に入る。そこで、電磁クラツチ４８
を付勢すれば（第７図、ステツプ１）、ワーク２
０は、ワークスピンドルモータ２２によつて回転
することになる（同、ステツプ２）。この状態
で、切込モータ１４を付勢すれば、切込テーブル
１２は、徐々に前進するが（同、ステツプ３）、
ワーク２０と砥石３８とが噛合する手前で、一
旦、切込モータ１４は減勢される。蓋し、通常状
態において、ワーク２０は、砥石３８に対して位
相ずれをもつており、それを修正する必要がある
からである。

そこで、パルス発生器４２の０点を起点として
ワークセンサ２１の出力があるまでそのＡ相パル
スの数（N′）がカウンタ６４により計数され、
カウントメモリ７４に導出される。この結果、カ
ウントメモリ７４では、既に記憶されている値
（Ｎ）と今回の計数値N′とが比較されることにな
る（同、ステツプ４）。（Ｎ）と（N′）が等値で
ある時、これは位相ずれのないことを示し、念の
ため前記N′のカウントをカウンタ７８を介して
所定回（Ｋ回）続行し、（同、ステツプ６）いず
れの回も等値を示せば、その信号は、アンドゲー
ト８０に導入される（第８図参照）。アンドゲー
ト８０の他方の入力端に切込指令信号が入れば、
アンドゲート８０は開かれ、当該信号は増幅器８
２により十分に増幅されて切込モータ１４を付勢
し、切込テーブル１２を前進させることになる
（同、ステツプ７）。一方、この等値に係る信号
は、アンドゲート６６に導入され、このアンドゲ
ート６６には、割出演算器６２からの正常な周期
の回転信号ｎ／αが導入されるためそのゲートが
開かれる。この信号は、オアゲート７０に導入さ
れ増幅器７２を介してワークモータ２２を同期運
転し、通常の研削工程に移行することになる。

さて、N′と記憶値Ｎとが等値でない時、これ
は、砥石３８とワーク２０との間に位相ずれのあ
ることを意味する。そこで、その信号は、アンド
ゲート６８の一方の入力端に導入されるが、その
他方の入力端には、割出演算器６２からの位相ず
れに係る信号ｎ／α′が導入されているので、そ
のゲートが開かれる。そこで、その信号は、オア
ゲート７０を介して増幅器７２に至りワークモー
タ２２の回転数を値（N′）に合わせて増減する
（同、ステツプ５）。これを繰り返せば最終的に
は、値Ｎに対し略等値の値N′が得られ、位相ず
れが解消するに至る。すなわち、割出演算器６２
からはｎ／α信号が、またカウントメモリ７４か
らは、Ｎ≒N′の信号がアンドゲート６６に入
り、その出力信号がオアゲート７０を開き、砥石
３８とワーク２０の同期運転が正常にもどされ、
以後、砥石３８に対し、ワーク２０が同位相を保
つことになる。この場合、カウントメモリ７４で
は、Ｎ≒N′となつたため、その信号は、カウン
タ７８に導入され、そのＫ回の確認チエツクの
後、切込モータ１４の付勢がなされることは、前
記と同様である。

一方、値Ｎに対し、N′が極めて大きい差を有
するとき、安全のために、自動運転は停止され
る。

例えば、歯数（Z2）を有するワークに対して
（Z2＋１）の歯数を有するワークが誤投入された
場合を考えよう。その時、次式が成立する。

正常ワークの場合 N′＝Ｎ 正常ワークに対し歯数が１個多い場合 N′＝Ｎ−P1（Ｋ−１）・１／Z2＋１
……（第２式） 但し、 P1……第１パルス発生器４２の１回転あたりの
パルス数 すなわち、正常ワークとの差は △＝P1・（Ｋ−１）・１／Z2＋１……（第３式） ここでP1を500、歯数Z2を50、カウント値の差
△を10と設定すれば、第３式から Ｋ＝2.02 すなわち、連続３回、カウンタ７８による測定
で、N′≒Ｎであることが確認できることにな
る。

本発明によれば、以上のように回転する砥石に
係るパルスと、被加工用のワークに近接して配置
されたセンサにより検出される前記ワークの歯に
関するパルスとを検出し、このワークに関連する
パルスの立ち上がりに至るまでの前記砥石に係る
パルスの数を記憶させておき、これを次段で加工
されるワークの回転情報として提供できるように
構成したので、砥石とこれによつて研削されるワ
ークの同期運転のための初期位相合せが容易に達
成されるばかりか、連続して加工されるワークの
種別の確認並びにワーク自体の良・不良のチエツ
クが極めて容易に行われるようになつた。従つ
て、加工能率の向上はもとより、短時間に良品質
の研削済ワークが得られる等の効果も得られた。

【図面の簡単な説明】

図は、本発明に係る歯車研削機における自動噛
合装置に関するものであつて、第１図は、その外
観構成を示す斜視図、第２図は、砥石とワークの
相関々係を示す説明図、第３図は、ワークとパル
ス発生器とこれらを駆動するワークモータの相
関々係を示す説明図、第４図は、砥石とワークの
初期位相合せ並びに自動噛合せのための回路図、
第５図は、初期位相合せのフローチヤート、第６
図は、初期位相合せのタイムチヤート、第７図
は、自動噛合せのフローチヤート、第８図は、自
動噛合せのためのタイムチヤートである。 １０……ベツド、１２……切込テーブル、１４
……切込モータ、１６……トラバーステーブル、
１８……トラバースモータ、２０……ワーク、２
１……ワークセンサ、２２……ワークスピンドル
モータ、２４……コラム、２６……旋回テーブ
ル、２８……シフトテーブル、３０……シフト用
モータ、３２……砥石スピンドルユニツト、３４
……砥石用モータ、３６……第１ギヤ、３８……
砥石、４０……第２ギヤ、４２……第１パルス発
生器、４４……回転軸、４６……クランプ治具、
４８……クラツチ、５０，５２……ギヤ、５６…
…軸、５８……カツプリング、６０……第２パル
ス発生器、６２……割出演算器、６４……カウン
タ、６６，６８……アンドゲート、７０……オア
ゲート、７２……増幅器、７４……カウントメモ
リ、７６……整形回路、７８……カウンタ、８０
……アンドゲート、８２，８４……増幅器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 切削工具を回転するための第１の回転駆動源
   と、前記切削工具の回転に応じて夫々０点パルス
   とＡ相パルスからなるパルス列を発生させるパル
   ス発生器と、前記切削工具に噛合する被研削用歯
   車を回転するための第２の回転駆動源と、前記歯
   車の回転に伴い通過する歯先数に応じてパルスを
   発生させる検出器とを含み、前記パルス発生器を
   カウンタに接続すると共にこのカウンタをカウン
   トメモリ回路に接続し、一方、前記検出器の出力
   側を前記カウンタとカウントメモリ回路とに夫々
   接続し、前記カウンタは前記パルス発生器により
   発生する０点パルス列のパルスによつてＡ相パル
   ス列のパルスを計数開始し第２回転駆動源に装着
   された基準となる歯車の回転により検出されるパ
   ルスにより前記Ａ相パルス列のパルスの計数を終
   了して当該計数値情報を前記カウントメモリ回路
   に記憶させておき、次いで、後続して第２回転駆
   動源に装着される歯車を回転させてパルス発生器
   の０点パルスと前記検出器から発生するパルスの
   時間間隔におけるパルス発生器のＡ相パルス数に
   係る計数値情報を前記カウントメモリ回路に導入
   して前記記憶済みの基準歯車に係るパルス計数値
   情報と比較し、その比較結果に基づき前記後続す
   る歯車を研削するための位相同期制御を行うよう
   構成することを特徴とする歯車研削機における自
   動噛合装置。