JP2912501B2 - 歯車研削機の位相修正方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、同期回転制御される研
削工具と被研削用歯車との位相を修正する歯車研削機の
位相修正方法および装置に関し、一層詳細には、入力さ
れた研削量の修正値によって、次に加工される被研削用
歯車の回転位相を修正することができる歯車研削機の位
相修正方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、研削工具、例えば、砥石と、被研
削用歯車とを噛合させ、前記研削工具によって被研削用
歯車を研削する歯車研削機が用いられている。この場
合、研削工具を回転するスピンドルモータと被研削用歯
車を回転するワークスピンドルモータとは同期回転制御
がなされている。

【０００３】このような歯車研削機において、歯車の偏
心等を検出して、自動的に位相を補正し、精度の良い研
削を行うとともに、研削効率を向上させる技術的思想
が、特公昭６２−３４４８９号の発明「噛合装置」に開
示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来技術に
おける噛合装置では、ワークスピンドルモータの回転作
用が複数のギヤによって構成されるギヤトレインを介し
て被研削用歯車に伝達されるが、このギヤトレインでは
ギヤの精度誤差およびギヤの組付け精度誤差によりバッ
クラッシュが発生する（以下、フリクション誤差とい
う）。

【０００５】このフリクション誤差によって、制御回路
から出力される被研削用歯車の位相データと実際の位相
とが異なり、研削精度が低下して研削不足の箇所が発生
し、被研削用歯車に黒皮が残る等の研削残しが発生する
という問題がある。

【０００６】本発明は、このような従来の問題を解決す
るためになされたものであって、研削された被研削用歯
車に研削残しが発生したとき、オペレータによって入力
された研削量の修正値に基づき、次に研削される被研削
用歯車の回転位相を修正することにより、研削精度を向
上させるとともに、研削残しを防止することができる歯
車研削機の位相修正方法および装置を提供することを目
的とする。

【０００７】さらに、被研削用歯車の回転位相を迅速に
修正することにより、被研削用歯車の加工のサイクルタ
イムを短縮し、生産性を向上させることができる歯車研
削機の位相修正方法および装置を提供することを目的と
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、第１の発明は、同期回転制御される研削工具の回
転数に応じたパルス数を発生するパルス発生器を具備し
た歯車研削機に対し、前記研削工具と被研削用歯車との
回転位相を、入力された研削量の修正値によって修正す
る歯車研削機の位相修正方法であって、前記入力された
研削量の修正値を読み取る第１のステップと、予め設定
された前記被研削用歯車のモジュール値を読み出す第２
のステップと、前記被研削用歯車のモジュール値に基づ
いて研削工具の回転軸が１回転するときの前記被研削用
歯車の変位量を求め、この変位量と前記研削工具の回転
数に応じたパルス数に基づいて１パルス当たりの前記被
研削用歯車の単位変位量を求め、前記入力された研削量
の修正値と前記単位変位量に基づいて被研削用歯車の回
転位相の修正値を求める第３のステップと、前記回転位
相の修正値に基づいて、次に加工される被研削用歯車の
回転位相を修正する第４のステップと、からなることを
特徴とする。

【０００９】さらに、第２の発明は、同期回転制御され
る研削工具の回転数に応じたパルス数を発生するパルス
発生器を具備した歯車研削機に対し、前記研削工具と被
研削用歯車との回転位相を、入力された研削量の修正値
によって修正する歯車研削機の位相修正装置であって、
被研削用歯車の研削量の修正値を入力する入力手段と、
予め設定された前記被研削用歯車のモジュール値を記憶
する被研削用歯車形状記憶手段と、前記被研削用歯車の
モジュール値に基づいて研削工具の回転軸が１回転する
ときの被研削用歯車の変位量を求め、この変位量と前記
研削工具の回転数に応じたパルス数に基づいて１パルス
当たりの被研削用歯車の単位変位量を求め、前記入力さ
れた研削量の修正値と前記単位変位量に基づいて被研削
用歯車の回転位相の修正値を求める位相修正値演算手段
と、前記被研削用歯車の回転位相の修正値に基づいて前
記被研削用歯車の回転位相を修正する位相修正手段と、
を備えることを特徴とする。

【００１０】

【作用】本発明に係る歯車研削機の位相修正方法および
装置では、被研削用歯車のモジュール値に基づいて研削
工具の回転軸が１回転するときの前記被研削用歯車の変
位量を求め、この変位量と検出された研削工具の回転数
に基づいて被研削用歯車の単位変位量を求める。そし
て、研削結果に基づいて入力手段から入力された研削量
の修正値と前記単位変位量に基づいて被研削用歯車の回
転位相の修正値を求める。次いで、前記回転位相の修正
値に基づいて位相修正手段が次に研削される被研削用歯
車の回転位相を修正する。

【００１１】

【実施例】次に、本発明に係る歯車研削機の位相修正方
法について、それを実施する装置との関係において好適
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。

【００１２】図１は本発明を実施する歯車研削機１０の
外観構造を示す図である。歯車研削機１０はベッド１２
の上面に切込テーブル１４が配設され、切込テーブル１
４は切込モータ１６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１４の上面に配設されるトラ
バーステーブル１８はトラバースモータ２０の回転作用
下に矢印Ａ方向と直角の方向、すなわち、矢印Ｂ方向に
進退動作する。

【００１３】また、トラバーステーブル１８上には歯車
等からなる被研削用歯車２２、および回転する被研削用
歯車２２の歯数を検出して、所定のパルスを発生させる
近接スイッチからなるワークセンサ２４が配設される。
被研削用歯車２２はワークスピンドルモータ２６の回転
作用下に回転する。

【００１４】一方、切込テーブル１４の進行方向であっ
て、且つ、ベッド１２上にコラム２８が配設され、コラ
ム２８に旋回テーブル３０が保持される。旋回テーブル
３０はコラム２８内に配設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り、さらに旋回テーブ
ル３０にはシフトテーブル３２が設けられ、このシフト
テーブル３２はシフトモータ３４の作用下に、矢印Ｄ方
向に移動する。

【００１５】シフトモータ３４にはシフト軸エンコーダ
３５が取着され、シフト軸エンコーダ３５はシフトモー
タ３４の回転数を検出する。

【００１６】図２に示すように、砥石スピンドルユニッ
ト３６は砥石スピンドルモータ３８と、この砥石スピン
ドルモータ３８によって回転する工具軸であるマスタ軸
３９に係合するマスタ軸エンコーダ４６とから基本的に
構成される。砥石スピンドルモータ３８の作用下に回転
する砥石４２は円筒形状であり、その周縁に螺旋条の溝
が刻設されている。

【００１７】また、砥石スピンドルユニット３６は前記
シフトテーブル３２に係着されるため、シフトモータ３
４の回転作用下にシフトテーブル３２とともに矢印Ｄ方
向に変位する。

【００１８】一方、図３に示すように、被研削用歯車２
２は、回転軸４８の一端部に一対のクランプ治具５０を
介して着脱自在に軸支され、前記回転軸４８の他端部側
には電磁クラッチ５２を介して比較的大径のギヤ５４が
軸支される。このギヤ５４はそれよりも小径のギヤ５６
と噛合し、ギヤ５６は軸５８に軸支される。この軸５８
にはギヤ５７が軸支され、さらに前記ギヤ５７はそれよ
りも小径のギヤ５９と噛合し、前記ギヤ５９はスレーブ
軸６１に軸支される。スレーブ軸６１の一端はカップリ
ング６０を介してワークスピンドルモータ２６に接続さ
れ、このワークスピンドルモータ２６にスレーブ軸エン
コーダ６２が取着される。また、スレーブ軸６１の他端
部にはイナーシャダンパ６３が接続される。

【００１９】次いで、前記歯車研削機１０に配設され
て、砥石４２と被研削用歯車２２との位相を同期させる
同期制御回路６４について、図４を参照しながら説明す
る。

【００２０】砥石スピンドルモータ３８の作用下に回転
するマスタ軸３９の回転数Ｎ_M はマスタ軸エンコーダ４
６によって検出される。このマスタ軸エンコーダ４６の
出力信号ＰＧ₁ はフィードフォワード制御ユニット６５
を構成する４逓倍カウンタ６６に入力されて４逓倍され
た後に、加減算回路６７を介してフィードフォワード演
算器６８に入力される。

【００２１】フィードフォワード演算器６８の演算結果
は、Ｄ／Ａコンバータ７０を介してフィードフォワード
指令信号Ｓ_ffとして加算器７２の第１の入力端子に導入
される。

【００２２】一方、フィードフォワード演算器６８の他
の演算結果であるマスタ軸速度データＳ_M はセミクロー
ズドループ制御ユニット７４を構成するセミクローズド
ループ演算器７６に導入される。この場合、セミクロー
ズドループ演算器７６の他の入力端子にはワークスピン
ドルモータ２６に軸着されたスレーブ軸エンコーダ６２
から出力されるフィードバック信号ＰＧ₂ が４逓倍カウ
ンタ７８を介して導入されている。

【００２３】このフィードバック信号ＰＧ₂ を基にセミ
クローズドループ演算器７６はＤ／Ａコンバータ８０を
介してセミクローズドループ指令信号Ｓ_f2を加算器７２
の第２の入力端子に導入する。加算器７２の出力信号で
あるスレーブ軸速度データＳ _S はモータ駆動回路８１を
介して被研削用歯車駆動用のワークスピンドルモータ２
６の回転数を制御する。

【００２４】トラバースモータ２０にはトラバース軸エ
ンコーダ８２が軸着され、このトラバース軸エンコーダ
８２の出力信号ＰＧ₃ は、前記セミクローズドループ制
御ユニット７４内の４逓倍カウンタ８４を介してセミク
ローズドループ演算器７６に導入される。

【００２５】従って、トラバースモータ２０の回転によ
るトラバーステーブル１８のトラバース移動量はセミク
ローズドループ演算器７６によって後述するような所定
の差動演算が行われ、演算結果はＤ／Ａコンバータ８０
を介し前記セミクローズドループ指令信号Ｓ_f2に加算さ
れるべく加算器７２に導入される。

【００２６】一方、キーボード８６から入力された研削
量の修正値Ｓに基づいて位相修正値演算回路８８は位相
の修正値Ｐ_F を演算し、該演算された修正値Ｐ_F は修正
値出力回路９０を介して前記加減算回路６７に出力され
る。

【００２７】なお、前記フィードフォワード制御ユニッ
ト６５とセミクローズドループ制御ユニット７４のクロ
ック入力端子ＣＫ、および修正値出力回路９０には図示
しない水晶発振器の発振周波数を分周して得られるサン
プリングクロックＴ_S が導入される。

【００２８】以上のように構成される歯車研削機１０に
よって、砥石４２で被研削用歯車２２を研削する作用に
ついて、図５に示すメイン処理のフローチャートを参照
しながら説明する。

【００２９】先ず、被研削用歯車２２と砥石４２との位
相を合わせ（ステップＳ１）、砥石４２と被研削用歯車
２２との回転を同期制御し（ステップＳ２）、砥石４２
で被研削用歯車２２を研削する（ステップＳ３）。

【００３０】オペレータは前記研削された被研削用歯車
２２のリード測定を行うことにより研削の仕上がり結果
を確認し（ステップＳ４）、必要であれば研削量の修正
値Ｓをキーボード８６から入力する（ステップＳ５）。

【００３１】次いで、前記ステップＳ１と同様に、歯車
研削機１０に装着された次なる被研削用歯車２２と、砥
石４２との位相を合わせ（ステップＳ６）、被研削用歯
車２２と砥石４２との回転を同期制御する（ステップＳ
７）。この同期制御における砥石４２の回転データと、
前記ステップＳ５で入力された研削量の修正値Ｓと、記
憶手段に予め記憶された被研削用歯車２２の形状データ
とに基づいて、スレーブ軸６１の位相の修正値Ｐ_F を演
算する（ステップＳ８）。

【００３２】前記演算された修正値Ｐ_F に基づいてワー
クスピンドルモータ２６の回転位相が修正され（ステッ
プＳ９）、この修正された位相によって回転する被研削
用歯車２２は砥石４２によって研削される（ステップＳ
１０）。

【００３３】次いで、前記ステップＳ７〜ステップＳ１
０における同期回転制御の作用並びに効果について、図
１〜図８を参照しながら説明する。

【００３４】表１に本実施例に係る被研削用歯車２２の
諸元、並びに歯車研削機１０に配設されるエンコーダの
分解能等を示す。これらの諸元は図示しない記憶手段に
記憶されフィードフォワード演算器６８およびセミクロ
ーズドループ演算器７６に読み取られる。

【００３５】

【表１】

【００３６】前記表１におけるマスタ軸エンコーダ４６
の分解能Ｒ_M は４逓倍カウンタ６６によって４逓倍され
た後の値であり、Ｒ_M ＝７２０００p/r (pulses/revolu
tion）である。

【００３７】先ず、フィードフォワード制御ユニット６
５の演算内容について説明する。

【００３８】砥石スピンドルモータ３８を付勢して砥石
４２を回転数Ｎ_M ＝３０００rpm で回転させると、マス
タ軸エンコーダ４６から出力信号ＰＧ₁ が出力され、こ
の出力信号ＰＧ₁ はフィードフォワード制御ユニット６
５を構成する４逓倍カウンタ６６を介してフィードフォ
ワード演算器６８に導入される。

【００３９】砥石４２が３０００rpm で回転したときに
サンプリング時間ｔ_S ＝３００μｓ毎にマスタ軸エンコ
ーダ４６から発生するパルス列、すなわち、マスタ軸速
度データＳ_M は次の（１）式に示すように１０８０p/sa
mpleとなる。

【００４０】 Ｓ_M ＝（Ｎ_M ／６０）×Ｒ_M ×ｔ_S （p/sample) …（１） ＝（３０００／６０）×７２０００×３００×１０^-6 ＝１０８０ （p/sample) 一方、表１に示すように被研削用歯車２２の歯数Ｚが６
０であるから、３０００rpm で回転する砥石４２に対す
る被研削用歯車２２の回転数Ｎ_W は次の（２）式で導か
れ、その値は５０rpm となる。なお、（２）式において
参照符号Ｐは工具の条数であり、この場合、砥石４２の
条数に対応して、「１」である。

【００４１】 Ｎ_W ＝（Ｐ／Ｚ）×Ｎ_M （rpm) …（２） ＝（１／６０）×３０００ ＝５０ （rpm) 次に、ワークスピンドルモータ２６と被研削用歯車２２
との間に介装される回転伝達手段であるギヤトレインの
減速比Ｑが２４：１（Ｑ＝２４）であることを考慮する
と、ワークスピンドルモータ２６の回転数Ｎ_S は、次の
（３）式に示すように、１２００rpm で回転させればよ
い。

【００４２】 Ｎ_S ＝Ｎ_W ×Ｑ （rpm) …（３） ＝５０×２４＝１２００ （rpm) そこで、ワークスピンドルモータ２６に与えるべき電圧
値はワークスピンドルモータ２６およびモータ駆動回路
８１の定格仕様値から、例えば、定格回転数Ｎ _SRが３０
００rpm であって、ワークスピンドルモータ２６の定格
入力電圧Ｖ_R が６Ｖであるとすれば、１Ｖ当たりの回転
数は５００rpm ／Ｖであることが諒解され、結局、１２
００rpm で回転させるためにはワークスピンドルモータ
２６に２．４Ｖを供給すればよいことになる。この関係
を（４）式に示す。

【００４３】 Ｎ_SR／Ｖ_R ＝（定格回転数）／（定格入力電圧） (rpm／Ｖ） …（４） ＝３０００／６＝５００ (rpm／Ｖ） この場合、Ｄ／Ａコンバータ７０のビット数を１２ビッ
トとし、１２ビットに対応する出力電圧を±１０Ｖとす
ると、ワークスピンドルモータ２６を１２００rpm で回
転させるためのアナログ電圧２．４Ｖを得るためには、
（５）式に示すように、Ｄ／Ａコンバータ７０にデジタ
ル値Ｖ_(D/A24) ＝２５３９を供給すればよい。

【００４４】 Ｖ_(D/A24) ＝｛（２¹²×２．４）／２０｝＋２¹¹＝２５３９ …（５） なお、本実施例においてモータ駆動回路８１はボルテー
ジフォロアとして動作している。

【００４５】このように、砥石４２が３０００rpm で回
転している限り、被研削用歯車２２は５０rpm で同期回
転する。

【００４６】しかしながら、これらの制御系には外乱が
混入する。この外乱を補正するために、位置ループ制御
系が必要になる。そこで、次に、位置ループ制御系を構
成するセミクローズドループ制御ユニット７４について
説明する。

【００４７】高精度な同期回転制御を行うためには正確
な位置制御を行う必要がある。この同期演算は、マスタ
軸エンコーダ４６から発生する位置に係る出力信号ＰＧ
₁ をフィードフォワード制御ユニット６５でマスタ軸速
度データＳ_M に換算し、次に、スレーブ軸エンコーダ６
２から発生する位置に係るフィードバック信号ＰＧ₂を
セミクローズドループ制御ユニット７４でスレーブ軸速
度データＳ_S に換算する。

【００４８】次いで、前記マスタ軸速度データＳ_M とス
レーブ軸エンコーダ６２の分解能Ｒ _S との乗算値（Ｓ_M
×Ｒ_S ) と 、スレーブ軸エンコーダ６２のスレーブ軸
速度データＳ_S 、マスタ軸エンコーダ４６の分解能
Ｒ_M 、被研削用歯車２２の歯数Ｚ、およびギヤトレイン
の減速比Ｑの逆数の乗算値（Ｓ_S ×Ｒ_M ×Ｚ×（１／
Ｑ））とが同一の値となるように制御すればよい。

【００４９】この場合、外乱等による位置エラーＥ_P は
（６）式に示すように算出され、マスタ軸速度データＳ
_M とスレーブ軸エンコーダ分解能比Ｒ₀ ＝Ｒ_S ／Ｒ_M と
の乗算値（Ｓ_M ×（Ｒ_S ／Ｒ_M ））と、スレーブ軸速度
データＳ_S とマスタ軸エンコーダ分解能比（Ｒ_M ／
Ｒ_M ）＝１と被研削用歯車２２の歯数Ｚとギヤトレイン
の減速比（１／Ｑ）とを乗算した値（Ｓ_S ×Ｒ_M ×Ｚ×
（１／Ｑ））とが等しい場合にはマスタ軸３９と回転軸
４８とは完全に同期していると判断される。

【００５０】一方、互いの乗算値に差が生じた場合に
は、その差である位置エラーＥ_P に位置ループゲインＫ
_P （図示せず）を乗じた値がＤ／Ａコンバータ８０に出
力されるので、ワークスピンドルモータ２６が当該位置
エラーＥ_P を補正するように回転する。 Ｅ_P ＝（マスタ軸速度データ×スレーブ軸エンコーダ分解能比） −（スレーブ軸速度データ×マスタ軸エンコーダ分解能比 ×被研削用歯車の歯数×１／ギヤトレイン減速比） …（６） ＝｛Ｓ_M ×（Ｒ_S ／Ｒ_M ）｝−｛Ｓ_S ×（Ｒ_M ／Ｒ_M ）×Ｚ×（１／Ｑ）｝ ＝（１０８０×１）−｛４３２×１×６０×（１／２４）｝＝０ ここで、スレーブ軸速度データＳ_S は次の（７）式によ
って与えられる。 Ｓ_S ＝（Ｎ_S ／６０）×Ｒ_S ×ｔ_S (p/sample) …（７） ＝（１２００／６０）×７２０００×３００×１０^-6 ＝４３２ (p/sample) 前記（６）式による計算の結果はマスタ軸３９とスレー
ブ軸６１とが完全に同期回転している状態を示してい
る。

【００５１】次に、以上のように動作する同期制御回路
６４におけるフィードフォワード制御ユニット６５およ
びセミクローズドループ制御ユニット７４の相互関係に
ついて、図６〜図８のフローチャートを参照しながらさ
らに詳細に説明する。なお、当該フローチャートにおい
て、ステップＳの後に付した参照符号であるアルファベ
ットａはフィードフォワード制御ユニット６５、アルフ
ァベットｂはセミクローズドループ制御ユニット７４に
よる制御に夫々対応させてある。

【００５２】前記表１に示した夫々の初期データがフィ
ードフォワード演算器６８、およびセミクローズドルー
プ演算器７６に読み取られ、所定の演算が行われる（ス
テップＳ１１ａ、ステップＳ１１ｂ）。前記所定の演算
とは、予め演算することが可能な項目、例えば、ワーク
スピンドルモータ２６の１Ｖ当たりの回転数、およびス
レーブ軸エンコーダの分解能比Ｒ_O を求めるための演算
である。

【００５３】次に、マスタ軸エンコーダ４６から出力さ
れる位置に係る出力信号ＰＧ₁ が、フィードフォワード
制御ユニット６５内の４逓倍カウンタ６６に導入され
（ステップＳ１２ａ、ステップＳ１３ａ）、この４逓倍
カウンタ６６で４逓倍された出力信号Ｐ_H は加減算回路
６７に対して出力される。

【００５４】一方、位相修正値演算回路８８はオペレー
タによってキーボード８６から入力された研削量の修正
値Ｓに基づいて位相の修正値Ｐ_F を演算し、この演算結
果が「０」ではないとき、修正値Ｐ_F を修正値出力回路
９０に対して出力する。修正値出力回路９０はサンプリ
ングクロックＴ_S に同期して、前記修正値Ｐ_F を１パル
スずつ加減算回路６７に対して出力する。

【００５５】加減算回路６７は、前記４逓倍カウンタ６
６の出力信号Ｐ_H から位相の修正値Ｐ_F を加減算し、こ
の演算結果をフィードフォワード演算器６８に対して出
力する（ステップＳ１４ａ）。

【００５６】この場合、加減算回路６７は前記修正値Ｐ
_F の値によって演算処理を分岐する。すなわち、修正値
Ｐ_F がＰ_F ＞０であるとき前記４逓倍カウンタ６６の出
力信号Ｐ_H と修正値Ｐ_F とを加算して、この加算結果を
フィードフォワード演算器６８に対して出力する。ま
た、修正値Ｐ_F の値がＰ_F ＜０であるとき前記４逓倍カ
ウンタ６６の出力信号Ｐ_H から修正値Ｐ_F を減算して、
この減算結果をフィードフォワード演算器６８に出力す
る。前記修正値Ｐ_F がＰ_F ＞０であるとき修正される位
相は進みとなり、Ｐ_F ＜０であるとき修正される位相は
遅れとなる。

【００５７】前記加減算回路６７の出力はフィードフォ
ワード演算器６８によって時間微分されて、砥石４２の
回転に対応するマスタ軸速度データＳ_M が算出され
（（１）式参照）（ステップＳ１５ａ）、セミクローズ
ドループ演算器７６にパラレルデータとして転送される
（ステップＳ１６ａ）。次いで、同期演算が行われ、ス
レーブ軸同期速度データＳ_W が算出される（ステップＳ
１７ａ）。

【００５８】前記スレーブ軸同期速度データＳ_W にフィ
ードフォワードループゲインＫ_f が乗算されて、ワーク
スピンドルモータ２６を回転数Ｎ_S ＝１２００で回転さ
せるためのフィードフォワード指令信号Ｓ_ffが求めら
れ、Ｄ／Ａコンバータ７０に導入される（ステップＳ１
８ａ、ステップＳ１９ａ）。Ｄ／Ａコンバータ７０の出
力信号であるフィードフォワード指令信号Ｓ_ffは加算器
７２の第１の入力端子に導入される（ステップＳ２９
ｂ）。

【００５９】一方、スレーブ軸６１に軸着されたスレー
ブ軸エンコーダ６２から出力されるフィードバック信号
ＰＧ₂ が、セミクローズドループ制御ユニット７４の４
逓倍カウンタ７８で４逓倍され（ステップＳ１２ｂ、ス
テップＳ１３ｂ）、この４逓倍された信号は微分され
て、前記（７）式と同様に、セミクローズドループ系に
対応するスレーブ軸速度データＳ_S に変換される（ステ
ップＳ１４ｂ）。

【００６０】また、トラバース軸８３に軸着されたトラ
バース軸エンコーダ８２から、位置を示す出力信号ＰＧ
₃ が４逓倍カウンタ８４を介してセミクローズドループ
演算器７６に入力され（ステップＳ１５ｂ）、セミクロ
ーズドループ演算器７６で微分されて、セミクローズド
ループに対応するトラバース軸８３の速度データＳ_tが
求められ（ステップＳ１６ｂ）、差動演算が行われる
（ステップＳ１７ｂ）。

【００６１】次いで、フィードフォワード演算器６８か
らマスタ軸速度データＳ_M を入力し（ステップＳ１８
ｂ）、セミクローズドループ系に対応する位置エラーＥ
_P を算出する（ステップＳ１９ｂ〜ステップＳ２１
ｂ）。すなわち、マスタ軸速度データＳ_M が積分され、
この積分値とトラバース軸８３の速度データＳ_t の積分
値とが加算され、当該加算値からスレーブ軸速度データ
Ｓ_S の積分値が減算される。

【００６２】前記算出された位置エラーＥ_P が時間微分
されて、速度エラーＥ_V が算出され（ステップＳ２２
ｂ）、位置エラーＥ_P が積分されて、積分位置エラーＥ
_P1が算出される（ステップＳ２３ｂ）。次に、ステップ
Ｓ２０ａ〜ステップＳ２２ｂで算出された位置エラーＥ
_P に位置ループゲインＫ_P が乗算される（ステップＳ２
４ｂ）。

【００６３】次いで、ステップＳ２２ｂで算出された速
度エラーＥ_V に速度ゲインＫ_V が乗算され（ステップＳ
２５ｂ）、ステップＳ２３ｂで算出された積分位置エラ
ーＥ_P1に積分ゲインＫ_i が乗算される（ステップＳ２６
ｂ）。前記のように、ステップＳ２４ｂ〜ステップＳ２
６ｂで算出された演算結果は各項毎に加算され（ステッ
プＳ２７ｂ）、この出力信号がＤ／Ａコンバータ８０に
よってアナログのセミクローズドループ指令信号Ｓ_f2と
され（ステップ２８ｂ）、該指令信号Ｓ _f2 は加算器７２
の第２の入力端子に導入される（ステップ２９ｂ）。

【００６４】前記セミクローズドループ指令信号Ｓ_f2は
前記フィードフォワード指令信号Ｓ _ffと加算器７２で加
算され、当該加算データはモータ駆動回路８１を介して
ワークスピンドルモータ２６に導入され、ワークスピン
ドルモータ２６はスレーブ軸６１を回転させる（ステッ
プＳ２９〜ステップＳ３１）。

【００６５】以上説明したように、フィードフォワード
制御ユニット６５、およびセミクローズドループ制御ユ
ニット７４が夫々有機的に結合されて同期演算が遂行さ
れるが、このとき、位相修正値演算回路８８はキーボー
ド８６から入力された研削量の修正値Ｓに基づいて位相
の修正値Ｐ_F を演算し、この修正値Ｐ_F が「０」でない
とき、修正値Ｐ_F を修正値出力回路９０に出力する。

【００６６】修正値出力回路９０はサンプリングクロッ
クＴ_S に同期して、前記修正値Ｐ_Fを１パルスずつ加減
算回路６７に対して出力し、加減算回路６７は前記１パ
ルスと４逓倍カウンタ６６の出力信号Ｐ_H とを演算し
て、この演算結果をフィードフォワード演算器６８に入
力する。

【００６７】この動作における位相修正値演算回路８８
の作用について、以下に詳述する。

【００６８】位相修正値演算回路８８は、図示しない記
憶手段から読みとった被研削用歯車２２のモジュールＭ
_n から、マスタ軸３９が１回転するときの被研削用歯車
２２の変位量Ｗを下式によって求める。

【００６９】 Ｗ＝Ｍ_n ×π （mm） …（８） 前記（８）式によって求めたマスタ軸３９が１回転する
ときの被研削用歯車２２の変位量Ｗと、４逓倍カウンタ
６６の出力信号Ｐ_H とから位相修正値演算回路８８は、
４逓倍カウンタ６６の出力信号Ｐ_H の１パルスによって
被研削用歯車２２が回転する変位量Ｗ₁ を下式によって
求める。

【００７０】 Ｗ₁ ＝Ｗ／Ｐ_H ＝（Ｍ_n ×π）／Ｐ_H （mm/p) …（９） ここで、前記変位量Ｗ₁ と、キーボード８６から入力さ
れた被研削用歯車２２の研削量の修正値Ｓとから、マス
タ軸エンコーダ４６の分解能Ｒ_M に換算された位相の修
正量Ｐ_F を下式によって求める。

【００７１】 Ｐ_F ＝Ｓ／Ｗ₁ ＝Ｓ／（Ｗ／Ｐ_H ）＝（Ｓ×Ｐ_H ）／（Ｍ_n ×π） （p) …（１０） 従って、ステップＳ５によるリード測定の結果、被研削
用歯車２２の歯面で研削量を２０μｍ修正する必要があ
ると判定された場合は、この研削量の修正値Ｓ＝２０μ
ｍと、図示しない記憶回路から読み出した被研削用歯車
２２のモジュールＭ_n ＝２．７５、および４逓倍カウン
タ６６の出力信号Ｐ_H ＝７２０００（p)とから、マスタ
軸エンコーダ４６の分解能Ｒ_M に換算された位相の修正
値Ｐ_F を（１０）式によって求める。

【００７２】 Ｐ_F ＝２０×１０^-3×７２０００／（２．７５×π）≒１６７ （p) この結果、研削量を２０μｍ修正するためには、計数さ
れたマスタ軸エンコーダ４６の出力を１６７パルス修正
すればよいこととなる。

【００７３】このとき、演算された位相の修正値Ｐ_F が
Ｐ_F ＞０であるなら、４逓倍されたマスタ軸エンコーダ
４６のパルス数に前記修正値Ｐ_F が加算され、演算され
た位相の修正値Ｐ_F がＰ_F ＜０であるなら減算されるこ
とにより、マスタ軸とスレーブ軸との位相が修正され
る。

【００７４】以上説明したように、本実施例によれば、
キーボード８６から入力された研削量の修正値Ｓに基づ
いて、マスタ軸エンコーダ４６の分解能Ｒ_M のパルス数
に換算された位相の修正値Ｐ_F を求め、この修正値Ｐ_F
によって４逓倍されたマスタ軸エンコーダ４６のパルス
数を修正することによってワークスピンドルモータ２６
の位相を修正する。

【００７５】なお、本実施例においては、ステップＳ４
において研削後のリード測定を行い、この測定結果に基
づいて入力された研削量の修正値Ｓから、スレーブ軸６
１の位相の修正値Ｐ_F を演算していたが、研削不足によ
り被研削用歯車２２の表面部に残った黒皮のパターンと
研削量との関係を示す図表等を予め作成しておき、該図
表等によって位相の修正値Ｐ_F を迅速に判定することも
可能である。

【００７６】

【発明の効果】本発明に係る歯車研削機の位相修正方法
および装置では、同期回転させる研削工具と被研削用歯
車との位相を容易に修正することができるため、同期回
転制御データと実際の回転とがフリクション誤差等によ
って異なる場合であっても、容易に位相を修正し、該修
正された位相によって次なる被研削用歯車を回転させ、
研削することができる。

【００７７】さらに、位相を修正することにより、被研
削用歯車の研削精度を向上させることが可能になるとと
もに、製品の歩留りが向上し、良質で安価な製品を供給
することができ、また、被研削用歯車の回転位相を迅速
に修正することにより、被研削用歯車の加工のサイクル
タイムを短縮し、生産性を向上させることができるとい
う効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施する歯車研削機の外観構成を示す
斜視図である。

【図２】図１に示す実施例の砥石と被研削用歯車との相
関関係を示す説明図である。

【図３】図１に示す実施例の被研削用歯車とパルス発生
器とこれらを駆動するワークスピンドルモータとの相関
関係を示す説明図である。

【図４】図１に示す実施例の同期制御回路のブロック構
成図である。

【図５】図１に示す実施例の研削動作を示すメインフロ
ーチャートである。

【図６】図４に示す同期制御回路において、同期運転制
御を行う動作を示すフローチャートである。

【図７】図４に示す同期制御回路において、同期運転制
御を行う動作を示すフローチャートである。

【図８】図４に示す同期制御回路において、同期運転制
御を行う動作を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１０…歯車研削機 １４…切込テーブル １６…切込モータ １８…トラバーステーブル ２０…トラバースモータ ２２…被研削用歯車 ２４…ワークセンサ ２６…ワークスピンドルモータ ３２…シフトテーブル ３４…シフトモータ ３５…シフト軸エンコーダ ３８…砥石スピンドルモータ ４２…砥石 ４６…マスタ軸エンコーダ ６１…スレーブ軸 ６２…スレーブ軸エンコーダ ６４…同期制御回路 ６５…フィードフォワード制御ユニット ６６、７８、８４…４逓倍カウンタ ６７…加減算回路 ６８…フィードフォワード演算器 ７２…加算器 ７４…セミクローズドループ制御ユニット ７６…セミクローズドループ演算器 ８１…モータ駆動回路 ８６…キーボード ８８…位相修正値演算回路 ９０…修正値出力回路

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】同期回転制御される研削工具の回転数に応
   じたパルス数を発生するパルス発生器を具備した歯車研
   削機に対し、前記研削工具と被研削用歯車との回転位相
   を、入力された研削量の修正値によって修正する歯車研
   削機の位相修正方法であって、 前記入力された研削量の修正値を読み取る第１のステッ
   プと、 予め設定された前記被研削用歯車のモジュール値を読み
   出す第２のステップと、 前記被研削用歯車のモジュール値に基づいて研削工具の
   回転軸が１回転するときの前記被研削用歯車の変位量を
   求め、この変位量と前記研削工具の回転数に応じたパル
   ス数に基づいて１パルス当たりの前記被研削用歯車の単
   位変位量を求め、前記入力された研削量の修正値と前記
   単位変位量に基づいて被研削用歯車の回転位相の修正値
   を求める第３のステップと、 前記回転位相の修正値に基づいて、次に加工される被研
   削用歯車の回転位相を修正する第４のステップと、 からなることを特徴とする歯車研削機の位相修正方法。
2. 【請求項２】同期回転制御される研削工具の回転数に応
   じたパルス数を発生するパルス発生器を具備した歯車研
   削機に対し、前記研削工具と被研削用歯車との回転位相
   を、入力された研削量の修正値によって修正する歯車研
   削機の位相修正装置であって、 被研削用歯車の研削量の修正値を入力する入力手段と、 予め設定された前記被研削用歯車のモジュール値を記憶
   する被研削用歯車形状記憶手段と、 前 記被研削用歯車のモジュール値に基づいて研削工具の
   回転軸が１回転するときの被研削用歯車の変位量を求
   め、この変位量と前記研削工具の回転数に応じたパルス
   数に基づいて１パルス当たりの被研削用歯車の単位変位
   量を求め、前記入力された研削量の修正値と前記単位変
   位量に基づいて被研削用歯車の回転位相の修正値を求め
   る位相修正値演算手段と、 前記被研削用歯車の回転位相の修正値に基づいて前記被
   研削用歯車の回転位相を修正する位相修正手段と、 を備えることを特徴とする歯車研削機の位相修正装置。