JP3626805B2

JP3626805B2 - 歯車研削装置における自動歯合せ装置

Info

Publication number: JP3626805B2
Application number: JP34121395A
Authority: JP
Inventors: 超江村; 磊王; 康勅使瓦; 裕治加藤; 久中村; 将山中
Original assignee: 超江村
Priority date: 1995-12-27
Filing date: 1995-12-27
Publication date: 2005-03-09
Anticipated expiration: 2015-12-27
Also published as: JPH09174330A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ねじ状砥石を用いた歯車研削装置において、研削に先立つねじ状砥石と歯車の間の歯合せを自動的に行う自動歯合せ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の歯車研削装置では、研削に先立ちねじ状砥石と歯車の間の歯合せを高精度で行う必要があり、この精度が不充分であると、一部の歯面が未研削あるいは不完全研削となる研削むらを生じ、また砥石の負荷が過大となって砥石の寿命が短くなるという問題がある。このような問題を解決するための自動歯合せ装置としては、例えば特公昭６２−３８０８９号公報に開示された技術がある。これはクランプ治具を介して歯車を把持した主軸を回転する回転駆動経路に設けた電磁クラッチを解除した状態で手動により歯車とねじ状砥石を噛合させ、次いでねじ状砥石を低速回転させて歯車の歯部を検出するワークセンサからの出力と砥石軸に設けたパルス発生器からのパルスに基づいて初期位相合わせを行ってから砥石台を一旦後退させ、前記電磁クラッチを係合させて歯車とねじ状砥石を回転駆動し、初期位相合わせで得られたデータに基づき歯車とねじ状砥石の間の位相ずれを修正し、砥石台を前進させて研削を行うようにしたものである。
【０００３】
また、主軸と共に回転する歯車の各歯部の位置をラジアル方向またはアキシャル方向に配置した近接センサにより検出して、主軸の回転状態において歯車とねじ状砥石の間の歯合せを行う技術もある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特公昭６２−３８０８９号公報の技術では初期位相合わせの状態でねじ状砥石のねじ山部が歯車の歯部の両側の歯面に同じように確実に接触することが保証されないので、研削に先立つねじ状砥石と歯車の間の歯合せを常に充分な精度で行うことはできない。また各歯部の位置を近接センサにより検出する技術でも、その検出誤差は歯面において例えば数十ミクロン程度であり、やはり充分な歯合せ精度は得られない。
本発明はこのような各問題を解決して、研削に先立つねじ状砥石と歯車の間の歯合せを高精度で自動的に行うことができるようにすることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、歯車を連結してこれと一体的に回転する主軸を回転駆動する歯車側サーボ駆動装置と、ねじ状砥石を設けた砥石軸を回転駆動する砥石側サーボ駆動装置と、この両サーボ駆動装置に指令を与えてねじ状砥石のねじ山部の傾斜した研削面が歯車の歯部の歯面を研削するように主軸と砥石軸の回転方向における位置を制御する制御装置を備えた歯車研削装置に関するものであり、両サーボ駆動装置の少なくとも何れか一方のサーボ系の位置ループゲインを研削に適した高い値とそれよりも大幅に低い値に選択的に切り換えるゲイン調整手段を備えている。この位置ループゲイン調整装置により位置ループゲインが低い値に切り換えられかつ切込み手段によってねじ山部が歯部の間に入るがこの両者が互いに接触しない程度の切込みが与えられた状態において位置オフセット指令手段は両サーボ駆動装置の少なくとも何れか一方にねじ山部の研削面と歯部の歯面の間の距離が次第に減少するような正逆両回転方向における位置オフセット指令を与える。位置ループゲインが低い値に切り換えられているので、ねじ山部の研削面と歯部の歯面が接触しても前者による後者の研削は行われず、サーボ誤差検出手段は位置ループゲインが低い値に切り換えられたサーボ駆動装置に対応する主軸または砥石軸の位置の前記位置オフセット指令手段により与えられた位置オフセットの指令値と実際の位置である検出値との差であるサーボ誤差を正逆両回転方向において検出する。このようにして検出された正逆両方向の各サーボ誤差はねじ山部の研削面と歯部の歯面が接触すれば設定値より大となり、噛合位置算出手段はこのサーボ誤差が設定値より大きいと判別されたときの各サーボ誤差に基づいて最適な噛合い位置を算出し、この最適な噛合い位置に基づいて噛合位置補正手段は噛合い位置の補正を行う。
【０００６】
本発明のゲイン調整手段は、歯車側サーボ駆動装置のサーボ系の位置ループゲインを、研削に適した高い値とそれよりも大幅に低い値に選択的に切り換えるものとするのがよい。
【０００７】
本発明は、ねじ状砥石と歯車が後者の軸線方向とほゞ平行なトラバース方向で食い違って互いに噛合しない状態において、位置オフセット指令手段により位置オフセット指令を与えてから、ねじ状砥石を歯車に対しトラバース方向に移動してサーボ誤差検出手段によりサーボ誤差を検出するようにするのがよい。
【０００８】
また本発明は、歯車の歯部を近接センサにより検出してねじ状砥石のねじ山部が歯車の歯部の中間位置とほゞ一致する初期歯合せ位置を演算する初期歯合せ手段を更に備え、切込み手段はこの初期歯合せ位置において切込みを与えるようにするのがよい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に図１〜図８に示す実施の形態により本発明の説明をする。
図１に示すように、歯車研削装置のベッド１０上に水平なＸ方向（紙面と直角方向）に移動可能に案内支持されたＸ軸スライドテーブル１１は第１駆動用モータ１３によりＸ方向送りが与えられ、このＸ軸スライドテーブル１１上にＸ方向と直交する水平なＺ方向に移動可能に案内支持されたＺ軸スライドテーブル１２は第２駆動用モータ１４によりＺ方向送りが与えられている。Ｚ軸スライドテーブル１２上には、主軸１６を軸承する主軸台１５と心押台１７がＺ方向に対向して同軸的に設けられ、両側に軸部を形成した歯車Ｗは、一端が図略のチャックを介して主軸１６に同軸的に把持され、他端は心押台１７により回転自在に支持されている。主軸１６は主軸台１５に設けた主軸回転駆動用モータ１８により回転駆動され、歯車Ｗは主軸１６と共に一体的に回転駆動される。各モータ１３，１４，１８はそれぞれ駆動するテーブルまたは軸の位置を検出するためのエンコーダ１３ａ，１４ａ，１８ａを備えている。
【００１０】
またベッド１０から一体的に立ち上がるコラム２０に主軸１６の回転軸線と直交するＸ方向軸線Ａを中心として回動可能に支持された旋回台２１には、軸線Ａと直交するＹ方向に移動可能にＹ軸スライドテーブル２２が案内支持されて第３駆動用モータ２３により送りが与えられている。Ｙ軸スライドテーブル２２上に固定した砥石台２５には、Ｙ方向と平行な回転軸線を有し先端にねじ状砥石Ｇを同軸的に固定した砥石軸２６が軸承されて、砥石台２５に設けた砥石軸回転駆動用モータ２８により回転駆動される。ねじ状砥石Ｇに形成したラック状断面形状のねじ山部Ｇａは、歯車Ｗの歯部Ｗａの歯面Ｗｂ，Ｗｃを研削する傾斜した研削面Ｇｂ，Ｇｃ（図５及び図８参照）を有している。旋回台２１は図略の駆動用モータにより軸線Ａ回りに回転駆動され、これによりらせん状のねじ山部Ｇａの歯部Ｗａと接する部分の接線方向が歯車Ｗの歯すじ方向と一致するような向きにして停止されロックされている。各モータ２３，２８はそれぞれ駆動するテーブルまたは軸の位置を検出するためのエンコーダ２３ａ，２８ａを備えている。
【００１１】
数値制御装置３０は、図１に示すように、歯車研削装置全体を制御し管理する中央処理装置（ＣＰＵ）３１、メモリ３２及び外部とのデータの授受を行うインターフェイスＩ／Ｆを備えている。ＣＰＵ３１は、インターフェイスＩ／Ｆを介して第１及び第２駆動回路３５，３６に送り位置指令を与えて第１及び第２駆動用モータ１３，１４を駆動し、これによりＸ軸及びＺ軸スライドテーブル１１，１２に送りを与え、エンコーダ１３ａ及び１４ａは各駆動用モータ１３，１４の回転角度を介して各スライドテーブル１１，１２の送り位置を検出し、各検出値はインターフェイスを介してＣＰＵ３１に入力される。
【００１２】
またＣＰＵ３１は、インターフェイスＩ／Ｆを介して主軸及び砥石軸駆動回路３７，３８に回転角度位置指令を与えて主軸及び砥石軸回転駆動用モータ１８，２８を駆動し、これにより主軸１６及び砥石軸２６を回転駆動し、エンコーダ１８ａ及び２８ａは各駆動用モータ１８，２８の回転角度を介して各主軸１６及び砥石軸２６の回転角度位置を検出し、各検出値はインターフェイスを介してＣＰＵ３１に入力される。図示は省略したが、第３駆動用モータ２３は同様に駆動回路を介してＣＰＵ３１により駆動されてＹ軸スライドテーブル２２に送りを与え、エンコーダ２３ａにより検出された送り位置の検出値はＣＰＵ３１に入力される。
【００１３】
ＣＰＵ３１には、インターフェイスＩ／Ｆを介して入出力装置３３が接続され、また図示は省略したが、回転する歯車Ｗの歯部Ｗａに対しラジアル方向に配置した例えば渦電流タイプ等のリニア近接センサＳ（図５参照）がインターフェイスを介して接続されている。ＣＰＵ３１は、入出力装置３３及び近接センサＳや各エンコーダのような検出器からの入力に基づいて各構成部材を制御して後述する一連の作動を行うもので、メモリ３２にはこのような制御を行うための制御プログラム、歯車Ｗの研削加工プログラム、及び各種のデータ等が格納されている。
【００１４】
主軸駆動回路３７は、図２に示すように、パルス発生回路４０、演算回路４１、サーボコントローラ４２、ゲインコントローラ４３及びサーボアンプ４４より構成されている。パルス発生回路４０は数値制御装置３０から時々刻々入力される回転角度位置指令値に応じたパルスを発生する。演算回路４１は２相型ＰＬＬ（ＰｈａｓｅＬｏｃｋｅｄＬｏｏｐ）を用いたもので、パルス発生回路４０からのパルスに応じたアナログ電圧を、サーボ誤差（主軸１６の回転角度位置に関し数値制御装置３０から入力される指令値とエンコーダ１８ａから入力される検出値の差を演算することにより検出）が零になるように補正し、また数値制御装置３０から入力される主軸１６の回転角度位置のオフセット指令に応じて補正して出力するものである。この位置オフセット指令は、歯車Ｗを正または逆回転方向に所定の微小量（位置オフセット量）ずつオフセットさせるものである。なお演算回路４１は上記では２相型ＰＰＬを用いたが、パルスカウンタ等の一般的なサーボ誤差演算回路を用いてもよい。
【００１５】
演算回路４１からの出力電圧はサーボコントローラ４２、ゲインコントローラ４３を介してサーボアンプ４４により電流に変換され、この電流が主軸回転駆動用モータ１８に与えられて主軸１６を回転駆動する。サーボントローラ４２は演算回路４１からの出力電圧に対して例えば、比例、微分、積分演算を行う演算回路であり、また、ゲインコントローラ４３はサーボコントローラ４２からの出力電圧を増減させる増幅回路で、そのゲインは数値制御装置３０からのゲイン指令により、歯車Ｗの歯面Ｗｂ，Ｗｃの研削に適した高い値（サーボ剛性大に対応）とそれよりも大幅に低い値（サーボ剛性小に対応）の２段に選択的に切り換えられる。また、上記ゲインは任意の値に設定できるようになっている。なお演算回路４１で検出されたサーボ誤差は数値制御装置３０にも入力される。
【００１６】
砥石軸駆動回路３８の構成は、主軸駆動回路３７と類似しているが、ゲインコントローラ４３がなく、数値制御装置３０からの位置オフセット指令及びゲイン指令がない点が相違している。第１及び第２駆動回路３５，３６は、実質的に砥石軸駆動回路３８と同様の構成である。
【００１７】
本実施例と各請求項との関係において、主軸駆動回路３７、主軸回転駆動用モータ１８及びエンコーダ１８ａが歯車側サーボ駆動装置を、砥石軸駆動回路３８、砥石軸回転駆動用モータ２８及びエンコーダ２８ａが砥石側サーボ駆動装置を、ゲインコントローラ４３及び数値制御装置３０の一部がゲイン調整手段を、第１駆動回路３５、第１駆動用モータ１３及び数値制御装置３０の一部が切込み手段を、数値制御装置３０の一部が位置オフセット指令手段を、エンコーダ１８ａ及び演算回路４１の一部がサーボ誤差検出手段を、数値制御装置３０の一部が噛合位置算出手段を、主軸駆動回路３７、主軸回転駆動用モータ１８、エンコーダ１８ａ及び数値制御装置３０の一部が噛合位置補正手段を、近接センサＳ、主軸駆動回路３７、主軸回転駆動用モータ１８、エンコーダ１８ａ及び数値制御装置３０の一部が初期歯合せ手段をそれぞれ構成する。
【００１８】
次に、上記のように構成されたこの実施の形態の動作を、図３及び図７に示すフローチャート並びに図４〜図６及び図８に示す説明図により説明する。なお数値例は、モジュール５ｍｍ、歯数１８の平歯車の場合の値である。
【００１９】
先ず図３のステップ１０１に示すように歯車Ｗを主軸１６に取り付けて、入出力装置３３の運転ボタンを押せば、ＣＰＵ３１は主軸回転駆動用モータ１８及び砥石軸回転駆動用モータ２８を同期して作動させて、主軸１６及び砥石軸２６を、ねじ状砥石Ｇの研削面Ｇｂが歯車Ｗの歯面Ｗｂ，Ｗｃを研削できるような所定の回転数比で回転駆動し、先ずステップ１０２の初期歯合せを行い、次いで本発明の主要部であるステップ１０３の最終歯合せを行った後、ステップ１０４でねじ状砥石Ｇにより歯車Ｗの研削を行う。ステップ１０２〜ステップ１０４の動作は、主軸１６及び砥石軸２６が前述のように連動して回転駆動された状態で連続して自動的に行われる。第２駆動用モータ１４により往復駆動されるＺ軸スライドテーブル１２上に支持された歯車Ｗは、図４に示すように、その回転軸線と平行なトラバース方向（Ｚ方向）に移動可能であり、このトラバース方向でねじ状砥石Ｇと食い違った実線で示す位置において、ステップ１０２の初期歯合せは行われる。
【００２０】
この初期歯合せは、図５に示すように、歯車Ｗの歯部Ｗａに対しラジアル方向に配置した例えば渦電流タイプ等のリニア近接センサＳを用いて行う。主軸回転駆動用モータ１８により回転駆動される歯車Ｗの歯部Ｗａは近接センサＳの前を交互に通過し、近接センサＳは歯底を中心とする約１歯の範囲内において、主軸回転角度位置に対し図６に示すような中央部が山形に盛り上がった出力信号電圧を発生する。ＣＰＵ３１はこの出力信号電圧が、左右の傾斜部の中央付近となる所定のしきい値電圧Ｖａと交差する２点ａ１，ａ２の主軸回転角度位置を検出し、その中点を歯底中心位置θｂとして検出する。ＣＰＵ３１はこのようにして検出した歯車Ｗの歯底中心位置θｂと、予め知られている砥石軸回転角度位置とねじ状砥石Ｇのねじ山部Ｇａの位置関係に基づいて、ねじ状砥石Ｇのねじ山部Ｇａが検出された歯車Ｗの歯底中心位置θｂと一致する（ねじ山部Ｇａが歯部Ｗａの中間位置とほゞ一致する）ような、ねじ状砥石Ｇに対する歯車Ｗの初期歯合せ位置を演算し、砥石軸２６と連動して回転駆動される主軸１６を、その回転角度位置がこの初期歯合せ位置となるように所定の回転方向にオフセットして初期歯合せを行う。これは従来技術で述べた、主軸と共に回転する歯車の各歯部の位置を近接センサにより検出して歯車とねじ状砥石の間の歯合せを行う技術と同じであり、このようにして行われた初期歯合せ位置の誤差は、歯面において数十ミクロン程度である。なお近接センサＳは歯車Ｗの歯部Ｗａに対しアキシャル方向に配置してもよい。
【００２１】
この初期歯合せを行ってから、図７のフローチャートに示す最終歯合せが行われる。歯車Ｗが図４に示すようにトラバース方向でねじ状砥石Ｇと食い違った実線で示す位置に位置し、主軸１６及び砥石軸２６が連動して駆動された状態で、先ず数値制御装置３０のＣＰＵ３１は、ステップ２０１でゲインコントローラ４３に指令して、歯車側サーボ駆動装置のサーボ系の位置ループゲインを歯車Ｗの歯面Ｗｂ，Ｗｃの研削に適した通常の高い値（例えば８０００ｓ^−１）からそれよりも大幅に低い値（例えば通常の１／１２８の値）に下げる。次いでＣＰＵ３１はステップ２０２で第１駆動用モータ１３を作動させて主軸１６を、その回転軸線が砥石軸２６の回転軸線と接近する切込み方向に前進させる。この時、ねじ状砥石Ｇのねじ山部Ｇａが歯車Ｗの歯部Ｗａの間に入るが、初期歯合せ位置の誤差の範囲ではねじ山部Ｇａの両側の傾斜した研削面Ｇｂ，Ｇｃが歯部Ｗａの何れの歯面Ｗｂ，Ｗｃとも接触することがないような所定の位置とする。この状態をトラバース方向から見た図が図８の（ａ）及び（ｂ）の実線で示されている。図８の（ａ）は、ステップ２０３〜ステップ２０６に示す正方向の位置オフセット指令を与えて正方向のサーボ誤差を検出する場合の説明図であり、ステップ２０２終了直後の状態では、ねじ山部Ｇａの一方の研削面Ｇｂとこれに対向する歯部Ｗａの歯面Ｗｂとの間の歯車Ｗのピッチ線ＷＬに沿った隙間角はΔθ_ｐ１である。なおＧＬはねじ状砥石Ｇのピッチ線を示す。
【００２２】
ＣＰＵ３１はステップ２０３で正方向の位置オフセット指令を与え、これにより歯車Ｗは正回転方向（図８において時計回転方向）に所定の微小量（位置オフセット量）オフセットされ、ピッチ線ＷＬに沿った隙間角Δθ_ｐ１は所定の位置オフセット量（例えば１０ミクロン程度）減少する。引き続きＣＰＵ３１は、ステップ２０４で第２駆動用モータ１４を作動させて、歯車Ｗを図４の実線に示す位置から二点鎖線ＷＢの位置まで（または二点鎖線ＷＢの位置から実線の位置までまで）トラバースさせ、その途中の一点鎖線ＷＡの位置でステップ２０５のサーボ誤差（主軸１６の回転角度位置に関し数値制御装置３０から主軸駆動回路３７に入力される指令値とエンコーダ１８ａから入力される検出値の差）を検出し、ステップ２０６でこのサーボ誤差と予め定められた設定値と比較する。サーボ誤差が設定値より小さいと判断された場合、ＣＰＵ３１は制御動作をステップ２０３に戻し、ステップ２０３〜ステップ２０６を繰り返す。すなわちサーボ誤差が設定値より大きいと判別されるまで、トラバース端である位置Ｗ，ＷＢで順次所定の位置オフセット指令が与えられ、位置Ｗと位置ＷＢとの間でサーボ誤差検出のためのトラバース動作を繰り返す。
【００２３】
この繰り返しにより位置オフセット量の累積値が増大してその値Δθ_ｃ１が当初の隙間角Δθ_ｐ１より大となれば、歯面Ｗｂの指令位置は図８（ａ）の二点鎖線Ｗｂ２で示す位置となるが、歯車側サーボ駆動装置のサーボ系の位置ループゲインは低い値に下げられているので、一点鎖線ＷＡの位置においては、研削面Ｇｂと接触する一点鎖線Ｗｂ１の位置より二点鎖線Ｗｂ２側に進んで歯面Ｗｂが研削されることはなく、歯車Ｗはこの接触状態でねじ状砥石Ｇに連れ回りされる。この状態でステップ２０５において検出されるサーボ誤差は、図８（ａ）の二点鎖線Ｗｂ２で示す指令位置と一点鎖線Ｗｂ１で示す実際の位置との間のピッチ線ＷＬに沿った距離の角度換算値Δθ_ｅ１であり、このサーボ誤差Δθ_ｅ１が設定値より大きいとステップ２０６で判別されれば、ＣＰＵ３１は制御動作をステップ２０７に進めて正方向におけるこのサーボ誤差Δθ_ｅ１をメモリ３２内の所定領域に記憶する。ステップ２０５のサーボ誤差の検出は、歯車Ｗ及びねじ状砥石Ｇが研削の場合と同様に回転している状態で行われるので、偏心誤差、ピッチ誤差、歯形誤差等があれば各歯部Ｗａ毎に異なった値となる。従ってステップ２０５のサーボ誤差は、それらの平均値を使用する。
【００２４】
続いてＣＰＵ３１は歯車Ｗとねじ状砥石Ｇの位置関係をステップ２０２終了直後の状態に一旦戻してから、ステップ２０８〜ステップ２１２により負方向のサーボ誤差Δθ_ｅ２を検出してメモリ３２内の所定領域に記憶する。その詳細はステップ２０７において負方向の位置オフセット指令を与える点を除きステップ２０３〜ステップ２０７と同じであるので、詳細な説明は省略する。なお、図８は模式的な説明図であり、ステップ２０２終了直後の状態、すなわち最終歯合せが実質的に開始されていない状態における歯面Ｗｂ，Ｗｃと研削面Ｇｂ，Ｇｃの隙間角Δθ_ｐ１，Δθ_ｐ２は、検出されるサーボ誤差Δθ_ｅ１，Δθ_ｅ２よりも相当大きい値である。
【００２５】
続くステップ２１３で、ＣＰＵ３１はステップ２０２終了直後における歯面Ｗｂ，Ｗｃと研削面Ｇｂ，Ｇｃの間の隙間角Δθ_ｐ１，Δθ_ｐ２を、次の数１により演算する。
【００２６】
【数１】
Δθ_ｐ１＝Δθ_ｃ１−Δθ_ｅ１
Δθ_ｐ２＝Δθ_ｃ２−Δθ_ｅ２
次いでＣＰＵ３１はステップ２１４で、ステップ２０２終了直後の初期歯合せ位置から、ねじ山部Ｇａの両側における研削面Ｇｂ，Ｇｃと歯面Ｗｂ，Ｗｃの隙間が同一となる最適な噛み合い位置までの位置オフセット量Δθｍを、次の数２により演算する。
【００２７】
【数２】
Δθｍ＝（Δθ_ｐ１−Δθ_ｐ２）／２
但し、Δθｍの符号は前述した位置オフセット指令の向きと同じである。
【００２８】
次いでＣＰＵ３１はステップ２１５で、この位置オフセット量Δθｍに相当する位置オフセット指令を歯車側サーボ駆動装置に与え、歯車Ｗを回転方向にオフセットして、図８（ｃ）の破線Ｗｂｍに示すように、歯車Ｗの両歯面Ｗｂ，Ｗｃとねじ状砥石Ｇ両側の研削面Ｇｂ，Ｇｃの隙間が同一となるようにする。そしてステップ２１６で歯車側サーボ駆動装置のサーボ系の位置ループゲインを歯車Ｗの歯面Ｗｂ，Ｗｃの研削に適した通常の高い値に上げて、図７のフローチャートに示す最終歯合せを終了する。この最終歯合せの場合の歯車Ｗの回転方向位置検出の分解能は、各歯面Ｗｂ，Ｗｃにおいてそれぞれ０．２５ミクロン程度であるので、最終歯合せにおける歯合わせの誤差は初期歯合せの場合よりもはるかに小さくなる。
【００２９】
ステップ４のフローチャートに示す最終歯合せが終了した後、ＣＰＵ３１は図３のフローチャートのステップ１０４で、第１及び第２駆動用モータ１３，１４を作動させて歯車Ｗを図３の実線に示す位置から二点鎖線ＷＢの位置まで繰り返して往復トラバースさせ、また歯車Ｗを所定のシーケンスで所定の位置まで切込んでねじ状砥石Ｇによる歯車Ｗの研削を行うことにより、両歯面Ｗｂ，Ｗｃは常に均等に研削される。
【００３０】
【発明の効果】
上述した本発明によれば、位置ループゲインが低い値に切り換えた状態において正逆両方向の位置オフセット指令を与えてサーボ誤差を検出しているので、ねじ山部の研削面と歯部の歯面が接触された状態では歯部の両歯面を研削することなくその位置をそれぞれ正確に検出することができる。そしてこのように正確に検出された両歯面の位置に基づいて最適な噛合い位置を算出し、噛合い位置の補正を行っているので、ねじ状砥石と歯車の最適な噛み合い状態を高精度で実現できる。
【００３１】
研削に適した位置ループゲインは、歯車側サーボ駆動装置のサーボ系のほうが高いので、これを低い値に切り換える方が本発明の実施は容易になる。また、ねじ状砥石と歯車がトラバース方向で食い違って互いに噛合しない状態において、位置ループゲインを低い値に切り換えて位置オフセット指令を与えてトラバースによりサーボ誤差を検出するようにすれば、切込みを与える際の誤操作によって噛合時に歯車及び／またはねじ状砥石に損傷を与えるおそれは減少する。
【００３２】
また、回転する歯車の歯部を近接センサにより検出してねじ状砥石と歯車の間の初期歯合せ位置を決定し、この初期歯合せ位置において切込みを与えてサーボ誤差を検出するようにすれば、初期歯合せとその後のサーボ誤差による噛み合い位置の補正を連続して行うことができるので、全体として加工時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による歯車研削装置における自動歯合せ装置の一実施形態の全体構成を示す図である。
【図２】図１に示す実施形態の歯車側サーボ駆動装置の構成を示す図である。
【図３】図１に示す実施形態の全体的作動のフローチャートである。
【図４】図１に示す実施形態のトラバース状態を示す図である。
【図５】図１に示す実施形態の初期歯合せに使用する近接センサと歯車の関係を示す図である。
【図６】図５の近接センサの出力信号の一例を示す図である。
【図７】図１に示す実施形態の最終歯合せのフローチャートである。
【図８】図１に示す実施形態の最終歯合せの説明図である。
【符号の説明】
１６…主軸、２６…砥石軸、３０…制御装置（数値制御装置）、Ｇ…ねじ状砥石、Ｇａ…ねじ山部、Ｇａ，Ｇｂ…研削面、Ｓ…近接センサ、Ｗ…歯車、Ｗａ…歯部、Ｗｂ，Ｗｃ…歯面。

Claims

歯車を連結してこれと一体的に回転する主軸を回転駆動する歯車側サーボ駆動装置と、ねじ状砥石を設けた砥石軸を回転駆動する砥石側サーボ駆動装置と、前記両サーボ駆動装置に指令を与えて前記ねじ状砥石のねじ山部の傾斜した研削面が前記歯車の歯部の歯面を研削するように前記主軸と砥石軸の回転方向における位置を制御する制御装置を備えてなる歯車研削装置において、前記両サーボ駆動装置の少なくとも何れか一方のサーボ系の位置ループゲインを研削に適した高い値とそれよりも大幅に低い値に選択的に切り換えるゲイン調整手段と、前記ねじ山部が前記歯部の間に入るがこの両者が互いに接触しない程度の切込みを与える切込み手段と、前記位置ループゲインが前記低い値に切り換えられかつ前記切込みが与えられた状態において前記両サーボ駆動装置の少なくとも何れか一方に前記ねじ山部の研削面と前記歯部の歯面の間の距離が次第に減少するような正逆両回転方向における位置オフセット指令を与える位置オフセット指令手段と、位置ループゲインが前記低い値に切り換えられた前記サーボ駆動装置に対応する前記主軸または砥石軸の位置の前記位置オフセット指令手段により与えられる位置オフセット指令の指令値と実際の位置である検出値との差であるサーボ誤差を検出するサーボ誤差検出手段と、このサーボ誤差検出手段により検出された正逆両方向の各サーボ誤差が設定値より大きいと判別されるまで前記オフセット指令手段を繰り返し作動させ前記判別がなされたときに検出された各サーボ誤差に基づいて最適な噛合い位置を算出する噛合位置算出手段と、この噛合位置算出手段により算出された最適な噛合い位置に基づいて噛合い位置の補正を行う噛合位置補正手段を備えたことを特徴とする歯車研削装置における自動歯合せ装置。
前記ゲイン調整手段は、前記歯車側サーボ駆動装置のサーボ系の位置ループゲインを、研削に適した高い値とそれよりも大幅に低い値に選択的に切り換えるものである請求項１に記載の歯車研削装置における自動歯合せ装置。
前記ねじ状砥石と歯車が後者の軸線方向とほゞ平行なトラバース方向で食い違って互いに噛合しない状態において、前記位置オフセット指令手段により前記位置オフセット指令を与えてから、前記歯車をねじ状砥石に対しトラバース方向に移動して前記サーボ誤差検出手段により前記サーボ誤差を検出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の歯車研削装置における自動歯合せ装置。
前記歯車の歯部を近接センサにより検出して前記ねじ状砥石のねじ山部が前記歯車の歯部の中間位置とほゞ一致する初期歯合せ位置を演算する初期歯合せ手段を更に備え、前記切込み手段はこの初期歯合せ位置において前記切込みを与えることを特徴とする請求項１、請求項２または請求項３に記載の歯車研削装置における自動歯合せ装置。