JP2001310216A - 歯車製造装置の工具または加工物の設置方法 - Google Patents

歯車製造装置の工具または加工物の設置方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 機械上において加工物の歯の軸位置を判定す
るとともに加工物の設置を行う装置および方法を提供す
る。 【解決手段】 歯車製造装置の加工プログラムの加工物
（１１，１８）の軸方向位置に対する開始および終了位
置を加工物軸に垂直に照射されたレーザ光線（１４）を
用いて判定するものであり、工具（５，１７）の基準点
に対するこの光線の位置は既知である。加工物軸に平行
な相互移動によって、光線（１４）と１つまたは両方の
端面（１６）を一致させる。このようにして得られた軸
方向の位置は機械制御システムに伝送される。同様に、
工具の軸方向位置の決定は、工具（５，１７）の周囲面
上にレーザ光線を工具軸に対して垂直に照射することに
よって実行される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、工作機器上において
加工するために用意される工具と加工物の相対的位置を
決定するための装置ならびに方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】加工物の機械加工において、正確な工具
の加工接触点は多くの場合工具自体が加工点を覆い隠し
ているために目視することができない。このことは、例
えば歯車の連続創成歯切りにも該当し、とりわけ、はす
ば歯車の場合がそうである。この方法に使用される工具
すなわち研削ウォームの特殊な形状と、この工具と加工
される歯車の歯の間の接触状態のため、作業点は数学的
な理論（交点法）によってのみ導出され、正確な加工接
触点すなわち加工物上の噛合い点を目視して検出するこ
とは不可能である。従って、加工工程の開始点および終
了点を固定するために機械が工具と加工物の相対位置を
設定する必要があるが、これは視覚的手段で直接決定す
ることはできない。
【０００３】このような加工物を加工するために機械を
設定する際、設定後における加工物のワークスピンドル
に対する軸位置は通常不明であり、これは加工ドライ
バ、加工アーバ、スペーサカラー、および加工物自体の
多様な個々の寸法に依存するためである。同様に、加工
される歯車の歯の研削ウォームの加工接触点に対する軸
位置を得ることも不可能であり、機械座標に対する加工
物の相対位置は知られているように工具の加工接触点す
なわち工具基準点であるが、これはワークスピンドルの
位置の方式で数値機械制御システムによって計算され
る。特に、テーパ型の加工アーバを使用して作業する場
合、加工物の軸位置は各設置ごとに異なったものとな
り、これは口径許容差に依存するためである。
【０００４】実用において、このようなケースでは測定
表示装置等の機器を使用する傾向があり、これは工具基
準点の高さを表示しこれによって加工物またはその歯の
軸位置を視覚的に決定する。この方法は、精度が限られ
ている以外にも、異なった加工物が異なった測定表示器
を必要とする点において、好適なものでない。さらに、
測定表示器は加工物の正確な軸位置が判定された後作業
部分から離す必要がある。
【０００５】機械加工される加工物の歯のワークスピン
ドルまたは機械座標システムへの軸位置を長さゲージを
使用して測定し、続いて判定された寸法を工具基準点の
実際位置の計算に組み入れることが提案されている。し
かしながら、この方法は、測定表示器と同様に、加工部
分内に基準面を必要とし、これは実際に得ることが困難
であるとともに、一般的にオイルが散布されている加工
部分内で不快な作業を行う必要がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、加工
部分において手作業を行う必要がなく、また必要に応じ
て全ての加工物に対して同様に適用することができる、
機械上において加工物の歯の軸位置を判定するとともに
加工物の設置を行う装置および方法を提供することであ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記の課題は、請求項に
記載されている種々の特徴を組合わせることによって解
決される。
【０００８】ビーム面が加工物の軸に対して垂直である
とともに工具基準点を含むか、または加工物から一定の
距離を有するように機械の加工部分に配置され形成する
レーザラインプロジェクタを使用して、測定する加工物
の周囲面に光線が照射される。このビーム面が加工物軸
方向内において加工物に対して移動すると照射される光
線も歯車の歯幅を横切って移動する。加工物を基準とし
て加工プログラムの開始点を例えば加工物の歯の上端面
と定義すると、開始点はレーザ光が歯の上端面と一致す
るものとして得られる。レーザビーム面が工具基準点を
含まないようにレーザラインプロジェクタが配置される
と、一致点が得られた後工具基準点とレーザビーム面と
の間の距離は加工物をこの距離に応じて軸方向に追加的
に移動させることによって補償しなければならない。
【０００９】次に、添付図面を参照しながら本発明の実
施例について説明する。
【００１０】
【実施例】図１の歯面研削装置は、機械台座１を備え、
その上に横送り台２と砥石ヘッド送り台３が移動可能に
取り付けられている。砥石ヘッド送り台３内には、研削
ウォーム５を備えた研削盤主軸４が配置され、水平軸３
３の周りで回転可能である。加工物軸３１の方向に移動
可能な供給スライド７を支持するターンテーブル（スイ
ベルヘッド）６が横送り台２内に配置されるとともに、
これも水平軸の周りで回転可能である。供給スライド７
の回転のために設けられたワークスピンドル８と滑り心
受９との間に、加工物１１が取り付けられたワークアー
バ１０が配置されている。加工物１１上に指向するレー
ザビームを有するレーザラインプロジェクタ１２は、ホ
ルダ１３を介してターンテーブル（スイベルヘッド）６
に固定的に取り付けられている。レーザラインプロジェ
クタから放射されるビーム面が加工物軸３１に対して垂
直になると同時に研削ウォーム５の工具基準点３４（図
４参照）を含むか、あるいはこれから既知の距離を保持
しいわゆるマシンコンスタントとなるように調整され
る。工具基準点３４は、工具軸３３と中央距離線３５
（図４参照）との間の交点であり、この中央距離線は工
具軸３３と加工物軸３１に対して垂直に交差する。
【００１１】図１には、研削盤主軸４とワークスピンド
ル８がそれぞれ接続されている、モータ４３，４４、な
らびに角度エンコーダ４５，４６が示されており、同様
にフィードモータ４７，４８およびスライダ２，７の適
正位置エンコーダ４９，５０が示されている。全てのモ
ータ４３，４４，４７，４８、角度センサ４５，４６、
ならびに位置センサ４９，５０は、ＮＣ制御ユニット５
１に接続されており、またスライダ３の図示されていな
いフィードモータおよび主要な位置センサも制御ユニッ
ト５１に接続されている。
【００１２】図２にはレーザ光線１４が示されており、
ここにはレーザラインプロジェクタ１２によって加工物
１１の周囲に形成される扇形のビーム１５が示されてい
る。加工プログラムの開始点を決定するために、供給ス
ライダ７は設置中に手動で移動させられ、光線１４は基
準位置として定義される加工物１１の上部または下部端
面１６に当接する。この位置は、例えば操作者がボタン
を付勢することに応答して、“ティーチイン”方法を使
用して制御ユニット５１によって受容される。
【００１３】図３に示されているように、機械の構成に
おいて工具１７は固定された加工物１８に対して移動
し、レーザラインプロジェクタはフィードスライダ２３
（図示されていない）に取り付けることが最適であり、
さらに形成されたレーザビーム面は再度工具１７の基準
点を含んでいる。この場合も、工具１７による加工の開
始位置は照射された光線と歯車の歯の端面との交点によ
って得られる。
【００１４】さらに、図３に示されているように、レー
ザラインプロジェクタ１２をＮＣ制御ユニットによって
加工物軸に平行に移動させることができる分離スライダ
２１に取り付けることも可能である。他の全ての機械動
作から独立してこのスライダを移動させることができる
場合、この他の全ての機械動作を使用して例えば研削ウ
ォームの形成等の機械上の他の操作が同時に進行してい
る間に、加工物１８の軸位置を測定することが依然とし
て可能である。従って、この追加的な可動スライダユニ
ット２１は、同時作業シーケンスによって大幅に時間を
節約することが可能となり、従って機械全体をより効率
的に使用することができる。
【００１５】加工物の軸位置を判定する場合と同じ方式
で、本発明は工具の軸位置の判定にも使用することがで
き、この際レーザラインプロジェクタからのビーム面と
ともにレーザ光線が工具軸に対して垂直に生成され、こ
のように形成されたレーザ光線を軸方向に相対移動させ
ることによって任意に定義することができる工具上の基
準点に一致させ、この点から数学的解析によって工具の
実際の開始位置および終了位置が決定される。
【００１６】図４には、本発明の両方の適用例に対する
レーザラインプロジェクタのビーム面の幾何学的な位置
が示されている。ここで、矢印３６は加工物軸方向の移
動を示しており、矢印３７は工具軸方向の移動を示して
おり、さらに矢印３８は工具と加工物との間の中央距離
を示している。中央距離線３５は工具基準点３４と加工
物基準点３９の両方を通過しており、この中で加工物軸
３１と垂直に交差する。加工物の軸位置の判定は（加工
物軸に対して垂直である）ビーム面３０の加工物軸３１
の方向における相対移動によって実施され；工具の軸位
置の判定は（工具軸に対して垂直である）ビーム面３２
の工具軸３３の方向における相対移動によって実施され
る。
【００１７】ビーム面３０，３２は、それぞれ加工物軸
３１と工具軸３３に対して垂直であり、また設置後に横
切っている（斜め）２つの軸間の最短中央距離の経路３
５を含んでいることを特徴とする。
【００１８】連続創成歯切りと同じ方式において、本発
明は、例えば割り出し創成および成形研削、ホブ切り、
シェービング、微細切削、および歯車ホーニング等の同
様な歯車加工にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】連続創成歯切り装置に取り付けられた本発明に
係る装置を示す概略構成図である。
【図２】レーザラインプロジェクタからのビーム面を加
えた図１の装置の拡大詳細図である。
【図３】図１のものと異なった軸配置を有する連続創成
歯切り装置を示す概略構成図である。
【図４】加工物と工具の位置が決定した際のレーザビー
ム面の位置を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 機械台座 ２ 横送り台 ３ 砥石ヘッド送り台 ４ 研削盤主軸 ５ 研削ウォーム ６ ターンテーブル ７ 供給スライダ ８ ワークスピンドル ９ 滑り心受 １０ ワークアーバ １１ 加工物 １２ レーザラインプロジェクタ １３ ホルダ １４ 光線 １７ 工具 １８ 加工物 ２１ 分離スライダ ３１ 加工物軸 ３３ 水平軸 ３４ 工具基準点 ３５ 中央距離線 ３６ 矢印 ３９ 加工物基準点 ４３，４４ モータ ４５，４６ 角度エンコーダ ４７，４８ フィードモータ ４９，５０ 位置エンコーダ ５１ ＮＣ制御ユニット

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 歯車形状またはウォーム形状の工具によ
    って歯車を微細加工するための機械上における加工作業
    の開始点および終了点を決定するために工具に対する加
    工物の位置設定を行う方法であり、レーザラインプロジ
    ェクタ（１２）からのビーム面（１５）によって加工物
    の歯上に加工物軸に対して垂直にレーザ光線（１４）を
    照射し、前記光線を相対的に軸方向移動させることによ
    って加工物の１つまたは両方の端面（１６）に一致さ
    せ、その結果得られた位置を制御ユニット（５１）に入
    力し、加工物上におけるレーザ光線（１４）の軸方向の
    相対移動は加工物（１１）の軸方向移動かまたはレーザ
    ラインプロジェクタ（１２）のビーム面（１５）の軸方
    向移動のいずれかによって達成する方法。
  2. 【請求項２】 歯車形状またはウォーム形状の工具によ
    って歯車を微細加工するための機械上における加工作業
    の開始点および終了点を決定するために加工物に対する
    工具の位置設定を行う方法であり、レーザラインプロジ
    ェクタ（１２）からのビーム面（３２）によって工具
    （５）の周囲面上に工具軸（３３）に対して垂直にレー
    ザ光線を照射し、前記光線を相対的に軸方向移動させる
    ことによって工具（５）上の代表点に一致させ、この点
    から工具の実際の開始および終了点を数学的解析によっ
    て決定し、その結果得られた位置を制御ユニット（５
    １）に入力し、工具（５）の周囲面上におけるレーザ光
    線の軸方向の相対移動は工具（５）またはレーザライン
    プロジェクタのビーム面（３２）のいずれかを工具軸
    （３３）方向において移動させることよって達成する方
    法。
  3. 【請求項３】 歯車形状またはウォーム形状の工具によ
    って歯車を微細加工するための機械上における加工作業
    の開始点および終了点を決定するために工具に対する加
    工物の位置設定を行う装置であり、機械基台（１，２
    ２）と、工具軸（３３）周りで回転するよう設置された
    工具スピンドル（４）とを備え、この工具スピンドルは
    第１のモータ（４３）と第１の角度エンコーダ（４５）
    とに接続され、さらに加工物軸（３１）周りで回転する
    よう設置されたワークスピンドル（８，２６）を備え、
    このワークスピンドルは第２のモータ（４４）と第２の
    角度エンコーダ（４６）とに接続され、さらに工具スピ
    ンドル（４）をワークスピンドル（８，２６）に対して
    工具軸（３３）に平行に移動させるための第１のスライ
    ダ（２，１９）と、ワークスピンドル（８，２６）を工
    具スピンドル（４）に対して加工物軸（３１）に平行に
    移動させるための第２のスライダ（７，２３）とを備
    え、両方のスライダはそれぞれ１つの送り駆動要素（４
    ７，４８）によって駆動し得るとともにスライド行程が
    それぞれ１つの位置センサ（４９，５０）によって測定
    され、全てのモータ、送り駆動要素、位置センサ、およ
    び角度エンコーダはＮＣ制御ユニット（５１）に接続さ
    れ、装置はさらにレーザラインプロジェクタ（１２）を
    備え、そのビーム面（３０）は加工物軸（３１）と垂直
    に交差するとともに、ワークスピンドル（８）に対して
    加工物軸（３１）に平行に移動させることができ、移動
    行程を制御ユニット（５１）に接続された別の位置セン
    サ（５０）によって測定する装置。
  4. 【請求項４】 ワークスピンドル（２６）は機械基台
    （２２）上で回転するよう設置され、工具スピンドル
    （４）は第１および第２のスライダ（１９，２３）によ
    って機械基台（２２）に対して移動可能であり、レーザ
    ラインプロジェクタ（１２）は第２のスライダ（２３）
    に取り付けられている請求項３記載の装置。
  5. 【請求項５】 第１のスライダ（２）上にスイベルヘッ
    ド（６）が加工物軸（３１）に垂直な軸周りで回転する
    よう設置され、第２のスライダ（７）はスイベルヘッド
    （６）上のガイド内で移動可能であり、レーザラインプ
    ロジェクタ（１２）はスイベルヘッド（６）に取り付け
    られる請求項３記載の装置。
  6. 【請求項６】 レーザラインプロジェクタ（１２）第３
    のスライダ（２１）に取り付けられ、このスライダは装
    置の他のＮＣ軸から独立して加工物軸（３１）に平行に
    ガイド内を移動することができる請求項３記載の装置。
  7. 【請求項７】 レーザラインプロジェクタ（１２）のビ
    ーム面（３０）は工具基準点（３４）に交差するか、ま
    たは前記点から予め設定された距離を保持する請求項３
    記載の装置。
  8. 【請求項８】 歯車形状またはウォーム形状の工具によ
    って歯車を微細加工するための機械上における加工作業
    の開始点および終了点を決定するために工具に対する加
    工物の位置設定を行う装置であり、機械基台（１，２
    ２）と、工具軸（３３）周りで回転するよう設置された
    工具スピンドル（４）とを備え、この工具スピンドルは
    第１のモータ（４３）と第１の角度エンコーダ（４５）
    とに接続され、さらに加工物軸（３１）周りで回転する
    よう設置されたワークスピンドル（８，２６）を備え、
    このワークスピンドルは第２のモータ（４４）と第２の
    角度エンコーダ（４６）とに接続され、さらに工具スピ
    ンドル（４）をワークスピンドル（８，２６）に対して
    工具軸（３３）に平行に移動させるための第１のスライ
    ダ（２，１９）と、ワークスピンドル（８，２６）を工
    具スピンドル（４）に対して加工物軸（３１）に平行に
    移動させるための第２のスライダ（７，２３）とを備
    え、両方のスライダはそれぞれ１つの送り駆動要素（４
    ７，４８）によって駆動し得るとともにスライド行程が
    それぞれ１つの位置センサ（４９，５０）によって測定
    され、全てのモータ、送り駆動要素、位置センサ、およ
    び角度エンコーダはＮＣ制御ユニット（５１）に接続さ
    れ、装置はさらにレーザラインプロジェクタ（１２）を
    備え、そのビーム面（３０）は工具スピンドル（３３）
    と垂直に交差するとともに、工具スピンドル（４）に対
    して工具軸（３３）に平行に移動させることができ、移
    動行程を制御ユニット（５１）に接続された別の位置セ
    ンサ（４９）によって測定する装置。
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