JP2021070066A

JP2021070066A - スカイビングカッタの寸法測定装置

Info

Publication number: JP2021070066A
Application number: JP2019196119A
Authority: JP
Inventors: 健史児島; Kenji Kojima
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2019-10-29
Filing date: 2019-10-29
Publication date: 2021-05-06

Abstract

【課題】効率的にスカイビングカッタの寸法を測定することが可能なスカイビングカッタの寸法測定装置を提供すること。【解決手段】内歯車を備えたマスタを回転可能な状態で保持するマスタ保持部と、前記内歯車に噛み合う外歯車を備えたスカイビングカッタを回転可能な状態で保持するカッタ保持部と、前記外歯車が前記内歯車に噛み合っている噛み合い点と前記スカイビングカッタの回転軸との距離を、前記スカイビングカッタが前記回転軸の周りを一回転するときの相異なる複数の回転角度ごとに測定する測定部とを有することを特徴とするスカイビングカッタの寸法測定装置。【選択図】図１

Description

本発明は、スカイビングカッタの寸法測定装置に関する。

切削により内歯車を加工する技術としてスカイビング加工が知られている（例えば特許文献１）。スカイビング加工は、スカイビングカッタと呼ばれる工具の外歯車でワークの内面を切削加工することにより内歯車を形成する技術である。そのスカイビングカッタは、同一仕様の新品や再生品であっても寸法に固体差がある。その固体差によって内歯車の寸法が変化するのを防止するために、ワークを切削加工する前に予めスカイビングカッタの寸法を測定しておくのが好ましい。

寸法等を測定する技術として、例えば測定対象の工具にドレッサを点接触させて、工具とドレッサとの距離に基づいて工具の幾何形状を測定する方法がある（例えば特許文献２）。

特開２０１８−５１６９４号公報特開２０１９−６６４６３号公報

しかしながら、上記のように工具にドレッサを点接触させる方法では、工具の表面の多数の点にドレッサを点接触させる必要があるため測定値に誤差が生じ易くなり、更に測定のために長時間を要してしまう。そこで、効率的にスカイビングカッタの寸法を測定することが可能なスカイビングカッタの寸法測定装置を提供することを目的とする。

上記目的は、内歯車を備えたマスタを回転可能な状態で保持するマスタ保持部と、前記内歯車に噛み合う外歯車を備えたスカイビングカッタを回転可能な状態で保持するカッタ保持部と、前記外歯車が前記内歯車に噛み合っている噛み合い点と前記スカイビングカッタの回転軸との距離を、前記スカイビングカッタが前記回転軸の周りを一回転するときの相異なる複数の回転角度ごとに測定する測定部とを有するスカイビングカッタの寸法測定装置によって達成できる。

効率的にスカイビングカッタの寸法を測定することが可能となる。

図１は、本実施形態に係るスカイビングカッタの寸法測定装置の上面図である。図２は、本実施形態に係るスカイビングカッタの寸法測定装置の断面図である。図３は、本実施形態において、角度情報と距離信号に基づいて制御部が作成したグラフの一例を示す図である。図４は、本実施形態に係る寸法測定方法について説明するためのフローチャートである。

以下、図面を参照して本実施形態に係るスカイビングカッタの寸法測定装置について説明する。図１は、本実施形態に係るスカイビングカッタの寸法測定装置１の上面図である。

図１に示すように、この寸法測定装置１は、マスタ保持部２、カッタ保持部３、及び位置センサ４を備える。このうち、マスタ保持部２は、マスタ１０を回転可能な状態で保持する回転自在なローラである。この例では、マスタ１０の外周に均等な間隔で三つのマスタ保持部２を設け、マスタ１０が回転軸Ｃ１を中心にして回転できるようにする。

マスタ１０は、上面視で円形の外周側面１０ａを有しており、その外周側面１０ａがマスタ保持部２の表面を滑らずに移動する。更に、マスタ１０は、外周側面１０ａと同心円を成す内周側面を有しており、その内周側面に内歯車１０ｃが設けられる。

一方、カッタ保持部３は、スカイビングカッタ１１を回転可能な状態で保持すると共に、上面視で側方に突出したシャフト３ａを有する。スカイビングカッタ１１は、不図示のワークを切削する外歯車１１ｃを備えた工具である。この例では、外歯車１１ｃを内歯車１０ｃに噛み合わせることにより、回転軸Ｃ２を中心にしてスカイビングカッタ１１を回転させたときに、マスタ１０が回転軸Ｃ１を中心にして回転するようにする。

また、カッタ保持部３は、各回転軸Ｃ１、Ｃ２を結ぶ直線Ｌに沿って移動可能であると共に、回転軸Ｃ１から回転軸Ｃ２に向かう方向Ａに付勢される。これにより、マスタ１０にスカイビングカッタ１１に常に押し当てられた状態となるため、スカイビングカッタ１１の外形がいびつとなっている場合には、スカイビングカッタ１１の回転に伴ってカッタ保持部３が直線Ｌに沿って変位することになる。

位置センサ４は、測定部の一例であって、マスタ１０とスカイビングカッタ１１の各々を回転させたときのシャフト３ａの変位Δを測定するセンサである。この例では、変位Δの基準位置を予め校正しておくことにより、外歯車１１ｃが内歯車１０ｃに噛み合っている噛み合い点Ｐと回転軸Ｃ２との距離ｒを位置センサ４が測定する。そして、位置センサ４は、測定した距離ｒを距離信号Ｓｒとして出力する。

図２は、直線Lに沿った寸法測定装置１の断面図である。図２に示すように、回転軸Ｃ１と回転軸Ｃ２とは並行ではなく、相互にθの角度を成して交差する。その角度θは軸交差角とも呼ばれる。

また、マスタ保持部２は、回転軸Ｃ３を中心にして回転可能な状態で基準プレート５に設けられる。基準プレート５の下面５ａは傾斜面となっており、その下面５ａにブロック６が固定される。また、カッタ保持部３は、下面５ａの上を摺接するように移動可能であり、バネ７を介してブロック６と連結される。バネ７は、自然長よりも短縮された状態でカッタ保持部３とブロック６との間に設けられる。これにより、マスタ１０にスカイビングカッタ１１を押し付ける方向の付勢力がバネ７からカッタ保持部３に作用することになる。

また、カッタ保持部３にはボールブッシュ８が設けられる。そのボールブッシュ８には、回転軸Ｃ２を中心にして回転可能となるようにシャフト９が挿通されており、そのシャフト９の一端９ａがスカイビングカッタ１１に固定される。

そして、シャフト９の他端９ｂにはエンコーダ１２が固定される。エンコーダ１２は、回転軸Ｃ２を中心にしたスカイビングカッタ１１の回転角度を測定し、その回転角度を角度情報Ｓａとして出力する。

シャフト９の回転方法は特に限定されないが、この例ではカッタ保持部３に固定されたモータ１５でシャフト９を回転させる。これにより、手動でシャフト９を回転させる場合と比較して、回転時にスカイビングカッタ１１からマスタ１０に作用する力を均一にでき、距離rの測定値に誤差が生じ難くなる。なお、これが問題とならない場合には、モータ１５を省いて手動でシャフト９を回転させてもよい。

エンコーダ１２から出力された角度情報Ｓａは、前述の距離信号Ｓｒと共に制御部２０に入力される。制御部２０は、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）等のプロセッサとメモリとを備えたコンピュータであり、距離信号Ｓｒと角度情報Ｓａとに基づいてスカイビングカッタ１１の寸法を測定する。なお、制御部２０は、モータ１５の単位時間あたりの回転数を制御するための回転制御信号Ｓｍをモータ１５に出力することにより、モータ１５を制御する機能も有する。

図３は、角度情報Ｓａと距離信号Ｓｒに基づいて制御部２０が作成したグラフの一例を示す図である。このグラフの横軸は、回転軸Ｃ２を中心にしたスカイビングカッタ１１の回転角度である。その回転角度は、角度情報Ｓａに基づいて制御部２０が特定する。また、このグラフの縦軸は、噛み合い点Ｐと回転軸Ｃ２との距離ｒである。その距離ｒは、距離信号Ｓｒに基づいて制御部２０が特定する。また、この例では、相異なる複数の回転角度θ_k、θ_k+1、θ_k+2、…ごとに距離rが特定される。図３に示すように、距離rは、スカイビングカッタ１１の固体差によって回転角度と共に変動する。

次に、この寸法測定装置１を用いた寸法測定方法について説明する。
図４は、本実施形態に係る寸法測定方法について説明するためのフローチャートである。まず、オペレータが寸法測定装置１にスカイビングカッタ１１をセットし、スカイビングカッタ１１の外歯車１１ｃとマスタ１０の内歯車１０ｃとを噛み合わせる（ステップＳ１）。

次に、スカイビングカッタ１１を回転させることによりマスタ１０も回転させる（ステップＳ２）。例えば、モータ１５や手動でシャフト９を回転させることにより、マスタ１０を回転させることができる。

そして、位置センサ４が、スカイビングカッタ１１が回転軸Ｃ２の周りを一周するときの相異なる複数の回転角度θ_k、θ_k+1、θ_k+2、…ごとに距離ｒを測定する（ステップＳ３）。このとき、距離rは回転角度に対して一定とはならず、図３のように回転角度と共に変化する。

次いで、制御部２０が、距離信号Ｓｒと角度情報Ｓａとに基づいて、スカイビングカッタ１１が回転軸Ｃ２の周りを一回転するときの距離ｒの平均値を算出し、その平均値をスカイビングカッタ１１の寸法であると特定する（ステップＳ４）。なお、平均値に代えて、スカイビングカッタ１１が一回転するときの距離ｒの最大値をスカイビングカッタ１１の寸法であると特定してもよい。

以上により、本実施形態に係る寸法測定方法の基本ステップを終了する。
上記した本実施形態によれば、図１に示したように、マスタ１０の内歯車１０ｃにスカイビングカッタ１１の外歯車１１ｃを噛み合わせる。この状態では、噛み合い点Ｐの近傍でスカイビングカッタ１１がマスタ１０に面接触をするようになるため、外歯車１１ｃの微細な凹凸に伴う距離ｒの変化を位置センサ４が拾い難くなり、距離ｒに測定誤差が生じ難くなる。しかも、スカイビングカッタ１１を一周させるだけで距離ｒの変化を捉えることができるため、スカイビングカッタ１１の寸法の測定を効率的に行うことができる。

１寸法測定装置
２マスタ保持部
３カッタ保持部
３ａシャフト
４位置センサ
５基準プレート
６ブロック
７バネ
８ボールブッシュ
９シャフト
１０マスタ
１０ａ外周側面
１０ｃ内歯車
１１スカイビングカッタ
１１ｃ外歯車
１２エンコーダ
１５モータ
２０制御部

Claims

内歯車を備えたマスタを回転可能な状態で保持するマスタ保持部と、
前記内歯車に噛み合う外歯車を備えたスカイビングカッタを回転可能な状態で保持するカッタ保持部と、
前記外歯車が前記内歯車に噛み合っている噛み合い点と前記スカイビングカッタの回転軸との距離を、前記スカイビングカッタが前記回転軸の周りを一回転するときの相異なる複数の回転角度ごとに測定する測定部と、
を有することを特徴とするスカイビングカッタの寸法測定装置。