JP3756445B2

JP3756445B2 - 歯車研削機の位相差検出方法および装置

Info

Publication number: JP3756445B2
Application number: JP2001354867A
Authority: JP
Inventors: 正夫久米; 啓介高橋
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2001-11-20
Filing date: 2001-11-20
Publication date: 2006-03-15
Anticipated expiration: 2021-11-20
Also published as: JP2003145351A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、研削工具を取着した工具軸と、ワークを取着したワーク軸とを同期して回転駆動させ、前記研削工具で前記ワークを研削するのに先立って、該研削工具と該ワークとの位相差を検出するための歯車研削機の位相差検出方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、歯車研削機は、螺旋条が刻設された研削工具を取着した工具軸と、ワークを取着したワーク軸とを同期して回転駆動させることにより、前記研削工具で前記ワークである歯車の歯面を研削するように構成されている。この場合、高精度な研削処理を行うために、研削工具とワークとの位相を正確に一致させる必要がある。
【０００３】
そこで、本出願人は、研削工具をワークである歯車に自動的かつ正確に噛合させることを可能にした歯車研削機における自動噛合装置を提案している（特公昭６２−３８０８９号公報）。
【０００４】
この自動噛合装置では、図５に示すように、ベッド２上に切り込みテーブル４が切り込みモータ６を介して矢印Ａ方向（切り込み方向）に進退可能に配設されている。切り込みテーブル４上には、トラバーステーブル８がトラバースモータ１０を介して矢印Ａ方向に直交する矢印Ｂ方向（トラバース方向）に進退可能に配置され、前記トラバーステーブル８上にワークＷおよびワークセンサ１２が配設される。ワークＷは、モータ１４に電磁クラッチ１６を介して接続されるとともに、ワークセンサ１２は、前記ワークＷが回転する際にその歯数を光学的に検出して所定のパルスを発生させる。
【０００５】
ベッド２上には、コラム１８を介して旋回テーブル２０が保持され、この旋回テーブル２０は、図示しないモータにより矢印Ｃ方向に旋回するとともに、前記旋回テーブル２０上にシフトテーブル２２が設けられる。このシフトテーブル２２は、シフト用モータ２４を介して矢印Ｄ方向に移動するとともに、前記シフトテーブル２２には砥石スピンドルユニット２６が装着される。砥石スピンドルユニット２６はモータ２８を備えており、このモータ２８を介して砥石３０が回転駆動される。
【０００６】
砥石スピンドルユニット２６は、砥石３０の回転を検出するための第１パルス発生器３２を備える一方、トラバーステーブル８には、モータ１４の回転を検出するための第２パルス発生器３４が取り付けられている。
【０００７】
このような構成において、まず、電磁クラッチ１６を解除した状態で、切り込みモータ６が付勢されて切り込みテーブル４が前進する。その際、モータ２８が滅勢されており、手動により砥石３０とワークＷとが噛合されて位相合わせが行われる。
【０００８】
次いで、モータ２８が低速で回転されるとともに、これに同期してモータ１４が回転駆動されることにより、砥石３０とワークＷとが同期回転する。この状態で、図６に示すように、第１パルス発生器３２の０点（Ｚ相）を起点として、この第１パルス発生器３２のＡ相のパルス数をワークセンサ１２からのパルス出力があるまで計数する。そして、第１パルス発生器３２からのＡ相パルス計数値に基づいて、砥石３０とワークＷの自動位相合わせが行われている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来技術では、教示中の位相差がワークの偏心等に起因して不安定となり易い。このため、砥石軸の回転基準位置（第１パルス発生器３２のＺ相）とワークセンサパルス（センサ出力）との位相差が比較的小さい場合には、ワークのピッチ誤差や同期状態等によって、位相関係が逆転するおそれがある。
【００１０】
例えば、第１パルス発生器３２のＺ相パルス、またはワークセンサパルスの１周期間に計測される前記第１パルス発生器３２のＡ相パルス数が１０，０００パルスである場合、砥石軸の回転基準位置の直後にワークセンサパルスが発生すると、図７に示すように、位相差計測パルスが非常に小さな値、例えば、１０パルスとなる。一方、ワークセンサパルスの直後に砥石軸の回転基準位置であるＺ相が計測されると、図８に示すように、１周期遅れた前記ワークセンサパルスの立ち上がりを測定してしまい、位相差が非常に大きな値、例えば、９，９９０パルスとなる。
【００１１】
これにより、検出される全歯数分の位相差データを単純に平均化しても、正確な位相差を検出することができず、検出データがばらついてしまうという問題がある。
【００１２】
本発明はこの種の問題を解決するものであり、簡単な工程および構成で、研削工具とワークとの位相合わせを高精度に行うことができ、歯車研削処理全体の効率化が遂行可能な歯車研削機の位相差検出方法および装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る歯車研削機の位相差検出方法および装置では、まず、工具軸とワーク軸とが同期して回転されるとともに、前記工具軸の回転基準位置と、ワークセンサによるワークの１歯分の検出位置との位相差データが計測される。次いで、計測された位相差データから、工具軸の回転基準位置とワークセンサの検出位置との位相差が略１８０゜になるように、前記工具軸の回転基準位置が遅延される。
【００１４】
このため、ワークのピッチ誤差や同期状態等によって、位相関係が逆転することがない。従って、工具軸の回転基準位置とワークセンサの検出位置との位相差を、ワークの全歯数分計測することにより、簡単な工程および構成で、前記工具軸に取着された研削工具とワークとの位相差を、高精度かつ確実に検出することが可能になる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施形態に係る歯車研削機の位相差検出方法を実施するための位相差検出装置４０の概略構成図である。
【００１６】
位相差検出装置４０が適用される歯車研削機４２は、基本的には図５に示す歯車研削機と同様に構成されており、ベッド４４上には、矢印Ａ方向（切り込み方向）および矢印Ｂ方向（トラバース方向）に進退可能な可動テーブル４６が配置されている。可動テーブル４６には、ワーク軸モータ（ワーク側回転機構）４８が装着され、このワーク軸モータ４８のワーク軸５０にワークＷが取り付けられる。ワーク軸モータ４８の回転は、ワーク軸用エンコーダ（ワーク軸用検出機構）５２を介して検出される。
【００１７】
ベッド４４上に設けられた旋回コラム５４には、工具軸モータ（工具側回転機構）５６が矢印Ｃ方向に旋回可能にかつ矢印Ｄ方向に進退自在に装着されるとともに、この工具軸モータ５６の工具軸５８には、研削工具６０が取り付けられる。工具軸モータ５６には、工具軸用エンコーダ（工具軸用検出機構）６２が連結される。ワークＷの近傍には、このワークＷが回転する際の歯数を、例えば、磁気的に検出して所定のパルスを発生させるワークセンサ６４が配置されている。
【００１８】
ワークセンサ６４からのワークセンサパルスが、位相角度カウンタ７０に入力される。位相角度カウンタ７０には、ワーク軸用エンコーダ５２からのＡ相パルスと工具軸用エンコーダ６２からのＡ相パルスとが切り換えスイッチ７１を介して選択的に入力されるとともに、前記工具軸用エンコーダ６２からのＺ相パルスが入力される。ワーク軸用エンコーダ５２からのＡ相パルスおよび工具軸用エンコーダ６２からのＡ相パルスは、それぞれカウンタ７２、７４に入力される。
【００１９】
カウンタ７２、７４および位相角度カウンタ７０から中央処理装置（以下、ＣＰＵという）７６には、カウントデータおよび位相データが入力される。このＣＰＵ７６は、アンプ７８を介してワーク軸モータ４８にサーボ速度指令を送るとともに、メモリ８０を設けている。
【００２０】
本実施形態に係る位相差検出装置４０は、工具軸５８とワーク軸５０とを同期して回転させる際、前記工具軸５８の回転基準位置とワークセンサ６４の検出位置との位相差が略１８０°になるように、前記工具軸５８の回転基準位置である工具軸用エンコーダ６２からのＺ相パルスを遅延させる遅延回路８２を備えている。
【００２１】
遅延回路８２は、ＣＰＵ７６から遅延データが送られることにより制御される。工具軸用エンコーダ６２のＺ相パルスは、切り換えスイッチ８４を介して、直接、位相角度カウンタ７０に入力されるラインと、遅延回路８２を経由して前記位相角度カウンタ７０に入力されるラインとに選択的に送られる。
【００２２】
このように構成される位相差検出装置４０の動作について、歯車研削機４２との関連で、図２に示すフローチャートを参照しながら以下に説明する。
【００２３】
まず、ワークＷを研削工具６０に噛み合わせた状態で、このワークＷをワーク軸５０にクランプする（ステップＳ１）。そして、可動テーブル４６が切り込み方向後方に移動されて、ワークＷが研削工具６０から後退した後（ステップＳ２）、ステップＳ３に進んで、工具軸モータ５６の駆動作用下に、工具軸５８が回転される。この状態で、ＣＰＵ７６からアンプ７８にサーボ速度指令が送られてワーク軸モータ４８が駆動され、ワーク軸５０が工具軸５８と同期して回転駆動される（ステップＳ４）。
【００２４】
位相角度カウンタ７０には、ワークセンサ６４からのワークセンサパルスが入力されるとともに、切り換えスイッチ８４がＡ側であるために、工具軸用エンコーダ６２からＺ相パルスが、直接、入力される。このため、工具軸用エンコーダ６２からのＺ相パルスの検出時点（工具軸５８の回転基準位置）からワークセンサ６４の検出時点までの間、切り換えスイッチ７１がＡ側であるために、工具軸用エンコーダ６２から発せられるＡ相パルス数がカウントされる（図３中、ＰＧ１カウント参照）。そして、ＣＰＵ７６には、位相角度カウンタ７０からの位相データと、カウンタ７４からの工具軸用エンコーダ６２のＡ相パルスカウントデータとが入力される。これにより、ＣＰＵ７６でワークＷの１歯分の位相差データが計測されると（ステップＳ５中、ＹＥＳ）、この位相差データが初期位相差データとしてメモリ８０に格納される。
【００２５】
次いで、ステップＳ６に進んで、上記の初期位相差データから工具軸５８の回転基準位置とワークセンサ６４の検出位置との位相差が、略１８０°になるように、前記工具軸５８の回転基準位置を遅延させる遅延値が算出される。ＣＰＵ７６は、算出された遅延値に基づいて、遅延回路８２に遅延データを送るとともに、切り換えスイッチ８４がＢ側に切り換えられて、前記遅延回路８２が位相角度カウンタ７０に接続されると同時に、切り換えスイッチ７１がＢ側に切り換えられて、ワーク軸用エンコーダ５２が位相角度カウンタ７０に接続される（図１中、二点鎖線参照）。
【００２６】
工具軸用エンコーダ６２のＺ相遅延が設定された後（ステップＳ７）、遅延されたＺ相パルスに基づいて、ワークＷの全歯数分の位相差が計測される（ステップＳ８）。その際、遅延された工具軸用エンコーダ６２のＺ相パルスの検出時点からワークセンサ６４の検出時点までの間、ワーク軸用エンコーダ５２から発せられるＡ相パルス数がカウントされる（図３中、ＰＧ２カウント参照）。そして、計測されたワークＷの全歯数分の位相差が、ワークＷと研削工具６０の位相差データ配列としてメモリ８０に格納され（ステップＳ９）、その後、平均値を得る（ステップＳ１０）。
【００２７】
このように、本実施形態では、工具軸５８の回転基準位置と、ワークセンサ６４によるワークＷの１歯分の検出位置との位相差データが計測された後、この計測された位相差データから、前記工具軸５８の回転基準位置と前記ワークセンサ６４の検出位置との位相差が略１８０°になるように、工具軸用エンコーダ６２のＺ相パルスを遅延させている。
【００２８】
このため、本実施形態では、ワークＷのピッチ誤差や同期状態等によって、位相関係が逆転することがなく、ワークセンサ６４を用いた位相合わせ精度を有効に向上させることが可能になり、高精度な自動歯合わせ処理が遂行されるという効果が得られる。
【００２９】
具体的には、工具軸用エンコーダ６２のＺ相パルス、またはワークセンサ６４の出力パルスの１周期間に計測される前記工具軸用エンコーダ６２のＡ相パルス数が１０，０００パルスである場合、図７に示すように、前記Ｚ相パルスの立ち上がり直後にワークセンサパルスが発生すると、初期位相差データとして工具軸用エンコーダ６２のＡ相パルス数（ＰＧ１カウント）が、例えば、１０パルスという非常に小さな値となる。
【００３０】
次いで、上記の計測された初期位相差データ（１０パルス）に基づいて、遅延回路８２にＣＰＵ７６から遅延データが送られ、工具軸用エンコーダ６２のＺ相パルスが遅延される。これにより、工具軸用エンコーダ６２からの遅延されたＺ相パルスと、ワークセンサ６４からのワークセンサパルスとの位相差が、略１８０°、すなわち、ＰＧ１カウントで５，０００パルス付近に揃うことになり、ワークＷと研削工具６０との平均位相差を、簡単な工程および構成で、高精度に計測することができる。
【００３１】
一方、図８に示すように、ワークセンサ６４からの出力パルスの直後に工具軸用エンコーダ６２のＺ相パルスが計測されると、このＺ相パルスの立ち上がり時点から次のワークセンサパルスの立ち上がり時点までの前記工具軸用エンコーダ６２から発せられるＡ相パルス数（ＰＧ１カウント）がカウントされる。そして、この計測された初期位相差データ（例えば、９，９９０パルス）に基づいて、工具軸用エンコーダ６２のＺ相パルスが遅延される。
【００３２】
従って、遅延されたＺ相パルスを用いることにより、この遅延されたＺ相パルスの検出時点からワークセンサ６４の検出時点までの位相差が、略１８０°付近に揃うことになり、ワークＷと研削工具６０との位相差が高精度に計測されるという利点がある。
【００３３】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、位相角度カウンタ７０のカウントパルスは、工具軸用エンコーダ６２からのパルスだけでも対応可能であり、また、Ａ相パルスは、Ｂ相もしくはＡ、Ｂ相を２〜４逓倍したパルスを使用しても同様の効果を得ることができる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明に係る歯車研削機の位相差検出方法および装置では、ワークのピッチ誤差や同期状態等によって、位相関係が逆転することがない。このため、工具軸の回転基準位置とワークセンサの検出位置との位相差を、ワークの全歯分計測することにより、簡単な工程および構成で、前記工具軸に取着された研削工具と前記ワークとの位相差を、高精度かつ確実に検出することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る歯車研削機の位相差検出方法を実施するための位相差検出装置の概略構成図である。
【図２】前記位相差検出方法を説明するフローチャートである。
【図３】前記位相差検出方法のタイムチャートの一例である。
【図４】前記位相差検出方法のタイムチャートの他の例である。
【図５】従来技術に係る歯車研削機の斜視説明図である。
【図６】従来技術に係る歯車研削機の位相差検出方法のタイムチャートである。
【図７】砥石軸の回転基準位置の直後にワークセンサパルスが発生する際のタイムチャートである。
【図８】前記ワークセンサパルスの直後に前記砥石軸の回転基準位置が計測される際のタイムチャートである。
【符号の説明】
４０…位相差検出装置４２…歯車研削機
４８…ワーク軸モータ５０…ワーク軸
５２…ワーク軸用エンコーダ５６…工具軸モータ
５８…工具軸６０…研削工具
６２…工具軸用エンコーダ６４…ワークセンサ
７６…ＣＰＵ８０…メモリ
８２…遅延回路Ｗ…ワーク

Claims

研削工具を取着した工具軸と、ワークを取着したワーク軸とを同期して回転駆動させ、前記研削工具で前記ワークを研削するのに先立って、該研削工具と該ワークとの位相差を検出するための歯車研削機の位相差検出方法であって、
前記工具軸と前記ワーク軸とを同期して回転させるとともに、前記工具軸の回転基準位置と、ワークセンサによる前記ワークの１歯分の検出位置との位相差データを計測する工程と、
計測された前記位相差データから、前記工具軸の回転基準位置と前記ワークセンサの検出位置との位相差が略１８０゜になるように、該工具軸の回転基準位置を遅延させる工程と、
を有することを特徴とする歯車研削機の位相差検出方法。
研削工具が取着された工具軸を回転させる工具側回転機構と、ワークが取着されたワーク軸を回転させるワーク側回転機構と、互いに噛合する前記研削工具と前記ワークとを同期して回転制御する同期制御機構と、前記工具軸の回転位置を検出する工具軸用検出機構と、前記ワーク軸の回転位置を検出するワーク軸用検出機構と、前記ワークの歯数を検出するワークセンサとを備える歯車研削機に設けられ、前記研削工具で前記ワークを研削するのに先立って、該研削工具と該ワークとの位相差を検出するための歯車研削機の位相差検出装置であって、
前記工具軸と前記ワーク軸とを同期して回転させ、前記工具軸用検出機構により前記工具軸の回転基準位置を検出するとともに、前記ワークセンサにより前記ワークの歯を検出する際、前記工具軸の回転基準位置と前記ワークセンサの検出位置との位相差が略１８０゜になるように、該工具軸の回転基準位置を遅延させる遅延回路を備えることを特徴とする歯車研削機の位相差検出装置。