JP2969643B2

JP2969643B2 - 歯車加工装置

Info

Publication number: JP2969643B2
Application number: JP6707689A
Authority: JP
Inventors: 幹夫長谷川; 健白石; 利勅井上
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1989-03-17
Filing date: 1989-03-17
Publication date: 1999-11-02
Anticipated expiration: 2014-11-02
Also published as: JPH02250717A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、ギアシェービング装置等の歯車加工装置に
関するものである。

従来の技術従来のギアシェービング装置は、第７図に示すよう
に、カッター歯車31と被加工歯車32の歯数比に一致する
歯数比の一対のマスター歯車33,34を噛み合わせ、これ
ら一対のマスター歯車33,34をそれぞれ固定した軸35、3
6に前記カッター歯車31と被加工歯車32を装着し、カッ
ター歯車31を取付けた軸35をモータ37にて駆動するよう
に構成し、カッター歯車31と被加工歯車32をその周速が
一致するように同期回転させていた。そして、被加工歯
車32の加工は、マスター歯車33と34の噛み合わせによっ
て前記軸35と36に弾性ねじり変形を生じるように、その
弾性復元力にしてカッター歯車31を所定の削り込み量と
なる位置まで付勢することによって行い、加工が完了す
るまでに要するであろうと経験的に想定される適当な時
間を設定してその時間が経過した後加工を終了してい
た。

また、NC装置を用いたギアシェービング装置も知られ
ている。このギアシェービング装置は、第８図に示すよ
うに、カッター歯車と被加工歯車を各々装着する軸を駆
動する一対のモータ41、42を設けると共に、各モータ4
1,42にエンコーダ43、44を取付け、NC装置45によってフ
ィードバック制御を行うことによって各モータ41,42を
それぞれ設定された速度で正確に同期回転させて加工す
るように構成されている。そして、被加工歯車をカッタ
ー歯車に噛み合わせながら軸に装着することにより加工
の原点位置を検出し、それに基づいて所定の削り込み量
となるようにNC制御して加工を行い、かつその削り込み
速度を経験的に設定することにより、所望の削り込み量
になる時間が経過した後、加工を終了していた。

発明が解決しようとする課題ところが、上記マスター歯車を用いた機械的な同期方
式の歯車加工装置では、マスター歯車の組み合わせが限
定されるため、任意の歯数の被加工歯車をシェービング
加工することが出来ないという問題があるばかりでな
く、被加工歯車の加工が完了した時点を的確に把握でき
ないために、加工終了までの時間を長く設定しておく必
要があり、加工能率が悪いという問題があった。

また、上記NC装置を用いた歯車加工装置においても、
所定の削り込み量の指令を終了した後、適当な時間が経
過した後加工を終了しているが、加工完了までの時間に
ばらつきがあるためにその時間は通常長めに設定されて
おり、それだけ加工能率が悪くなるという問題があっ
た。

本発明は上記従来の問題点に鑑み、被加工歯車の加工
完了時点を的確に検出して加工を終了することにより、
加工能率を高めた歯車加工装置の提供を目的とする。

課題を解決するための手段本発明の歯車加工装置は、上記目的を達成するため、
カッター歯車と被加工歯車をそれぞれ駆動するモータ
と、前記それぞれのモータの回転を検出するエンコーダ
と、これらモータをそれぞれ同期して回転するように制
御するPLL制御手段と、カッター歯車による被加工歯車
に対する加工量に応じて前記両モータの回転位相を逐次
シフトさせるシフト手段と、加工部における振動を検出
する手段とを備え、前記振動を検出する手段は、前記PL
L制御手段において前記それぞれのモータに与える指令
基準パルスに対する前記エンコーダからの入力パルスの
位相振れ状態を検出するジッタ量検出手段であることを
特徴とする。

作用カッター歯車による所定量の削り込みが終了して加工
が完了すると、加工時に発生していた振動が無くなる。
本発明では、この加工部における振動を検出する手段を
設けたことにより、加工時に発生する振動が無くなった
時点を検出することによって加工完了時点を検出するも
のであり、加工時に回転抵抗が絶えず変化するためにPL
L制御手段に発生しているジッタ成分が、加工が完了す
ると極めて小さくなることによって加工完了を検出する
ことができ、加工完了と同時に加工動作を停止すること
ができることとなる。

このように本発明によると、加工が完了すると同時に
これを検出できるので、直ちに加工動作を停止して次の
動作に移行することにより加工能率を高めることができ
ると共に、別途センサーを設けることなくモータの駆動
回路内のジッタ量検出手段により加工完了を検出するこ
とが可能となる。

実施例以下、本発明をギアシェービング装置に適用した一実
施例を第１図〜第６図を参照しながら説明する。

第１図〜第３図において、１はカッター歯車Ｃを駆動
するモータ、２は被加工歯車Ｗを駆動するモータであ
る。モータ１は固定台21に設置され、モータ２は固定台
21に対して遠近移動可能な可動台22に設置されている。
また、固定台21と可動台22が離間した状態で、それぞれ
に装着されたカッター歯車Ｃと被加工歯車Ｗの歯の位置
を検出するように認識カメラ23、24が配設されている。

モータ１、２にはそれぞれ回転を検出するエンコーダ
３、４が取付けられている。各モータ１、２はそれぞれ
PLL制御手段７、８にて駆動制御されるドライバ回路
５、６にて駆動される。PLL制御手段７、８にはエンコ
ーダ３、４から出力された検出信号が入力されている。

PLL制御手段７、８は、所定の基準パルス信号の周披
数及び位相と、エンコーダ３、４からの検出信号の周披
数及び位相が常に一致するようにそれらの位相差を検出
してフィードバック制御するように構成されている。そ
の構成は概ね回転指令パルスとエンコーダ３、４から出
力されたフィードバックパルスを信号処理回路を介して
PLL制御回路に入力し、その出力信号をD/A変換器にてア
ナログ信号に変換し、それをPIDアンプにて増幅し、さ
らにF/V変換器からの信号を加算して制御の安定性を図
った後、アンプで増幅してモータ１、２に対する電流指
令信号として出力するように構成されているが、周知の
手段であるので詳細な構成の説明は省略する。

また、PLL制御手段７、８には、被加工歯車Ｗを加工
する際のカッター歯車Ｃの送り量（カッター歯車による
削り込み量）に応じて、制御部13からの指令に基づいて
速度指令パルス信号から所望数のパルスを抜き取るパル
ス抜き回路7a、8aが付設されている。さらに、これらパ
ルス抜き回路7a、8a、では、制御部13からの指令によ
り、単位時間当たりに抜き取るパルス数が、加工時のカ
ッター歯車Ｃの回転速度の基準回転速度に対する比に比
例するように構成されている。即ち、単位時間当たりの
抜き取りパルス数をＮ、総削り込み量をＡ、その削り込
み量の加工に必要な標準的な加工時間をｔ、単位削り込
み量当たりのパルス数をｎ、カッター歯車Ｃの標準的な
加工時の回転速度である基準回転速度をＳ、加工時のカ
ッター歯車Ｃの回転速度をＸとすると、Ｎ＝（Ａ・n/t）×（X/S）で与えられるパルス抜き速度Ｎでパルス抜きを行うよう
に構成されている。

９、10は、各PLL制御手段７、８に対してスイッチン
グ手段11を介してそれぞれの基準パルス信号を出力する
逓倍回路であり、これら逓倍回路９、10には基準パルス
発振器12からの出力パルスが入力されている。逓倍回路
９、10の倍率Ｘ、Ｙはそれぞれ任意に設定可能に構成さ
れている。また、基準パルス発振器12は、制御部13から
の指令信号により指令されたある一定の周波数の基準パ
ルスを出力するように構成されている。

14は電圧一周波数変換器であり、その２つの出力信号
はそれぞれスイッチング手段11を介してPLL制御手段
７、８に入力されている。

15、16はモータ１、２のそれぞれの回転位相を検出す
るカウンタであり、インターフェイス17を介して制御部
13に入力されている。

認識カメラ23、24からの信号は認識手段25に入力さ
れ、その出力信号が前記制御部25に入力されている。
又、PLL制御手段７、８において指令基準パルスに対す
るエンコーダ３、４からの入力パルスの位相振れ状態を
検出するジッタ量検出手段26が設けられ、その出力信号
が制御部13に入力されている。

次に、動作を説明する。

被加工歯車Ｗを加工する際には、第２図に示すよう
に、可動台22を固定台21から離間移動させた状態でモー
タ２にて駆動されるスピンドルに図示しないロボット等
にて被加工歯車Ｗを装着する。

次に、認識カメラ23、24にてカッター歯車Ｃ及び被加
工歯車Ｗの歯の位置を認識し、認識手段25にて両歯車の
歯の位相ずれを検出し、制御部13にその検出信号を出力
する。被加工歯車Ｗの歯の位置認識には、例えば第４図
に示すように歯先面のいずれかの端縁ａ位置を認識する
ようにすればよい。又、カッター歯車Ｃの歯の位置認識
も同様に行えばよい。尚、カッター歯車Ｃの停止位置を
その原点位置に正確に合致させるようにすれば、カッタ
ー歯車Ｃ側の認識カメラ23は省略できる。次いで、制御
部13からの指令によりモータ２を少し回転させてカッタ
ー歯車Ｃと被加工歯車Ｗの歯の位相を合わせ、その状態
でカウンタ15、16をリセットして原点位置を決める。

次に、モータ１、２を後述の如く起動し、それぞれの
回転数を所定の回転数まで上昇させた後、PLL制御手段
７、８による定速同期駆動状態に移行する。モータ１、
２が定速同期駆動状態になると、第３図に示すように、
可動台22を固定台21側に移動させ、カッター歯車Ｃと被
加工歯車Ｗの紬心間距離を所定値に設定する。このと
き、両歯車Ｃ、Ｗはその位相が合わされているので、第
４図に示すように、互いに干渉することなく適正な噛み
合い状態となり、加工が開始される。

上記定速同期駆動状態においては、基準パルス発振器
12から出力された例えば数100KHzの周汲数の基準パルス
が逓倍回路９、10にて、カッター歯車Ｃと被加工歯車Ｗ
の周速が一致するように、それぞれの歯数に逆比例した
倍率Ｘ、Ｙで逓倍される。さらに、加工時間を最短化す
るために、カッター歯車Ｃを駆動するモータ１と被加工
歯車Ｗを駆動するモータ２のいずれかが最大回転速度と
なるように、基準パルスの周汲数または逓倍率が設定さ
れる。

逓倍回路９、10で逓倍された速度指令パルスは、PLL
制御手段７、８に基準パルスとして入力させ、この基準
パルス信号に対してエンコーダ３、４の検出信号が同期
するようにモー１、２が駆動制御され、カッター歯車Ｃ
及び被加工歯車Ｗは所定の回転速度で同期回転する。

一方、モータ１、２の回転位相はカウンタ15、16にて
検出されて制御部13に入力されており、これらモータ１
と２の回転位相を所定量づつ漸次ずらせてカッター歯車
Ｃにて被加工歯車Ｗを削り込む。そのため、制御部13か
らパルス抜き回路7a、8aに信号が出力され、PLL制御手
段７、８に入力されるパルス信号が抜き取られる。かく
して、モータ１、２の回転位相をシフトさせた基準パル
スがPLL制御手段７、８に入力されるので、カッター歯
車Ｃと被加工歯車Ｗが所定回転角度シフトした状態で同
期して回転するように駆動され、第５図に示すようにカ
ッター歯車Ｃが被加工歯車Ｗの歯面に所定の圧力で当接
した状態で同一の周速で回転し、これによってシェービ
ング加工が行われ、さらにその回転位相のシフト量（削
み込み量）が所定量となるまで漸次シフト量が増加され
る。

又、このパルス抜きの速度、即ち単位時間当たりの抜
き取りパルス数を上記の如くカッター歯車Ｃの回転速度
に対応して自動的に設定されるようにすることによっ
て、上記の如くモータ１、２のいずれかが最大速度とな
るように回転速度を設定するだけで、その時に最適の削
り込み速度が自動的に設定され、加工時間の最短化を容
易に実現できる。即ち、モータ１、２の許す範囲で加工
部の周速度を大きくすればする程、相乗的に速く加工で
き、それだけ削り込み速度を速くすることができ、短時
間で加工を完了することができるのである。又、周速度
が大きいと、カッター歯車Ｃの摩損も少なくて済むとい
う利点もある。

カッター歯車Ｃによる加工中は、回転抵抗の不規則な
変化等によってPLL制御手段７、８において基準パルス
とエンコーダ３、４からの検出パルスの間でジッタを発
生し、加工が完了するとジッタ量が小さくなるため、そ
のジッタ量を検出手段26にて検出することによって加工
終了を検出できる。従って、所定量の削り込みが終わ
り、被加工歯車Ｗの加工が終了すると、ジッタ量検出手
段26からの検出信号に基づいてこれを検出し、再び第２
図に示すように可動台22を離間移動させ、加工済の被加
工歯車Ｗを取り出して未加工の被加工歯車Ｗを装着す
る。以上の動作を繰り返すことにより、順次歯車を加工
することができる。

次に上記起動、停止等の変速時の駆動制御を説明す
る。起動時には、スイッチング手段11を逓倍回路９、10
側から電圧一周波数変換器14側に切換え、制御部13から
所望の速度ダイヤグラムに基づく各時点での指令速度に
応じた電圧信号を電圧−周波数変換器14に入力する。電
圧−周波数変換器14からは、第６図に示すように、刻々
変化する指令速度に対応した周汲数のパルス信号が出力
され、基準パルス信号としてPLL制御手段７、８に入力
され、各モータ１、２が指令速度に対応した速度で回転
するように駆動制御される。所定の回転数の極く近傍に
達して安定すると、スイッチング手段11を逓倍回路９、
10側に切り換えて上記定速同期駆動制御に入る。

逆に停止時には、電圧−周波数変換器14の出力パルス
信号を逓倍回路９、10からの出力パルス数に対応させた
後、スイッチング手段11を切換え、その後電圧−周波数
変換器14の出力パルスの周波数を速度ダイヤグラムに応
じて徐々に低下させてゆくことによって停止させる。そ
の他の変速についても同様である。

発明の効果本発明の歯車加工装置によれば、以上の説明から明か
なように、カッター歯車によるの所定量の削り込みが終
了して加工が完了し、加工時に発生していた振動が無く
なると、加工時に発生していたPLL制御手段のジッタ成
分が極めて小さくなり、これをジッタ量検出手段にて検
出することによって加工完了を検出することができ、加
工が完了すると直ちに加工動作を停止して次の動作に移
行することにより加工能率を高めることができるととも
に、別途センサーを設けることなく、駆動回路内でこの
検出を行うことが可能になるという大きな効果を発揮す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第６図は本発明の一実施例を示し、第１図は制
御回路のブロック図、第２図、第３図は歯車加工装置の
概略構成と加工時の動作を示す説明図、第４図、第５図
は位置決め状態と加工時の歯の位置を示す説明図、第６
図は起動、定速同期駆動、停止動作においてPLL制御手
段に入力するパルス信号の周波数のダイヤグラム、第７
図、第８図は従来例の説明図である。 1,2……モータ、7,8……PLL制御手段、7a,8a……パルス
抜き回路、9,10……逓倍回路、12……基準パルス発振
器、13……制御部、26……ジッタ量検出手段、Ｃ……カ
ッター歯車、Ｗ……被加工歯車

フロントページの続き (56)参考文献特開昭62−15010（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−282814（ＪＰ，Ａ) 実開昭63−83220（ＪＰ，Ｕ) 特公昭62−2925（ＪＰ，Ｂ２) 特公平１−13989（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B23F 1/00 - 23/12 B23Q 17/09,17/12

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】カッター歯車と被加工歯車をそれぞれ駆動
するモータと、前記それぞれのモータの回転を検出する
エンコーダと、これらモータをそれぞれ同期して回転す
るように制御するPLL制御手段と、カッター歯車による
被加工歯車に対する加工量に応じて前記両モータの回転
位相を逐次シフトさせるシフト手段と、加工部における
振動を検出する手段とを備え、前記振動を検出する手段
は、前記PLL制御手段において前記それぞれのモータに
与える指令基準パルスに対する前記エンコーダからの入
力パルスの位相振れ状態を検出するジッタ量検出手段で
あることを特徴とする歯車加工装置。