JP3983112B2 - 歯車研削装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、歯車研削装置に関し、特に、螺旋条が形成された歯車研削工具に被研削用歯車を噛合させる際、被研削用歯車と歯車研削工具とを回転させたまま位相を一致させて自動噛合を行う歯車研削装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、歯車研削装置では、歯車研削工具の螺旋条を被研削用歯車の歯溝に噛合させながら同期回転させている。この歯車研削工具を被研削用歯車に対して相対的に進退させることにより、螺旋条で被研削用歯車の歯面を研削することができる。
【０００３】
この種の歯車研削装置において、研削する被研削用歯車を交換する際、歯車研削工具の回転を停止させてから被研削用歯車を交換するようにすると、歯車研削工具の回転の減速、停止および再加速を繰り返し行うこととなるため、研削加工のサイクルタイムが長くなり非効率である。
【０００４】
そこで、歯車研削工具を回転させたまま被研削用歯車の回転を同期させるとともに、被研削用歯車と歯車研削工具の位相を一致させて自動噛合させる技術が提案されている（特公昭６２−３８０８９号公報、特許２７１８８５０号公報参照）。具体的には、歯車研削工具の回転上の零点位置を検出するタイミングと、被研削用歯車の各歯を検出するタイミングとの差により互いの位相を認識し、このタイミング差を予め教示した値に一致させることにより互いの位相を一致させるようにしている。
【０００５】
これらの技術によれば、歯車研削工具の回転を停止させることなく、歯車研削工具と被研削用歯車とを噛合させることにより研削加工のサイクルタイムを短縮することができる。結果として、所定の時間内に多くの被研削用歯車を研削することができるので、歯車研削加工の生産効率が向上する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
近時、被研削用歯車を研削するサイクルタイム（研削時間および被研削用歯車の交換時間）を一層高速化するよう望まれている。このため、複数の螺旋条を有する歯車研削工具の採用が進められている。例えば、図８に示すように、２条の螺旋条２０２ａ、２０２ｂを有する歯車研削工具２００を用いれば、被研削用歯車２０４側の回転速度を２倍にすることができ、研削時間の大幅な短縮が可能となる。
【０００７】
しかしながら、従来の自動噛合の技術は、螺旋条が１条である歯車研削工具を対象として開発されたものであり、２条の螺旋条をもつ歯車研削工具２００にそのまま適用すると不都合が発生する。すなわち、歯車研削工具２００の回転上の零点位置を検出するタイミングと、被研削用歯車２０４の各歯を検出するタイミングとの差により互いの位相を認識しようとしても、歯車研削工具２００の１回転あたりに被研削用歯車２０４の各歯は２回検出されることとなり、２回目の検出時に処理不能または誤処理を行うこととなる。
【０００８】
一方、自動噛合を行わずに、歯車研削工具２００を停止させてから被研削用歯車を噛合させるようにすると、サイクルタイムが長くなってしまうので、高速化の趣旨に反する。
【０００９】
従って、従来の自動噛合の技術、すなわち、１条の螺旋条を有する歯車研削工具を用いて被研削用歯車との自動噛合を行う歯車研削装置をベースとして、複数条の螺旋条を有する歯車研削工具を適用できることが好ましい。
【００１０】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、複数条の螺旋条を有する歯車研削工具と被研削用歯車との自動噛合を行い、研削のサイクルタイムを短縮することを可能にする歯車研削装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る歯車研削装置は、２以上の螺旋条を有する歯車研削工具と被研削用歯車とを同期回転させ、前記螺旋条と前記被研削用歯車の歯溝とを噛合させながら前記被研削用歯車を研削する歯車研削装置において、前記歯車研削工具の零点位置と回転変化量とを検出し、それぞれパルスとして出力するパルス発生器と、前記被研削用歯車の回転に伴い通過する各歯を検出しパルスとして出力する歯先検出センサと、前記歯先検出センサの出力するパルスを前記螺旋条の数に分周する分周器と、前記パルス発生器が前記零点位置を検出するタイミングと前記分周器の出力する分周信号の値が切り換わるタイミングとの間で、前記歯車研削工具の回転変化量を示すパルスを位相パルス数としてカウントするカウンタと、前記被研削用歯車の歯と前記歯車研削工具の歯との位相が一致しているときに、前記位相パルス数を、記憶位相パルス数として記憶する初期教示処理を行う記憶部と、前記初期教示処理が終了し、前記被研削用歯車が未研削のものに交換された後で、前記カウンタによりカウントされた位相パルス数と前記記憶位相パルス数との一致または不一致を判断する位相一致判断部と、前記位相一致判断部の作用下に前記位相パルス数と前記記憶位相パルス数とが一致すると判断されたときに前記被研削用歯車を同期回転させ、前記位相パルス数と前記記憶位相パルス数とが不一致と判断されたときに前記被研削用歯車を非同期回転させる回転制御部とを有することを特徴とする。
【００１２】
このように、歯先検出センサの出力するパルスを分周器によって螺旋条の数に分周するので、歯車研削工具の回転上の零点位置を検出するタイミングと、分周器による分周信号の切り換わりタイミングとが１対１に対応することとなり、被研削用歯車と歯車研削工具との位相を検出することが可能となる。従って、この位相を一致させることにより複数の螺旋条を有する歯車研削工具と被研削用歯車との自動噛合が可能となり、研削のサイクルタイムを短縮することができる。
【００１３】
また、前記分周器の分周数は、前記螺旋条の数に応じて変更可能とすると、種々の歯車研削工具に適用できて好適である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る歯車研削装置について好適な実施の形態を挙げ、添付の図１〜図７を参照しながら説明する。
【００１５】
図１に示すように、本実施の形態に係る歯車研削装置１０は、研削加工を行う研削加工部１０ａと、該研削加工部１０ａの動作を制御する制御部１０ｂとを有する。制御部１０ｂには、後述する自動噛合動作の制御を行う制御回路１００（図４参照）が備えられている。
【００１６】
研削加工部１０ａでは、ベッド１２の上面に切込テーブル１４が配設され、前記切込テーブル１４は切込モータ１６の回転作用下に矢印Ｘ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Ｘ方向と直角の方向、すなわち、矢印Ｚ方向に進退動作する。
【００１７】
また、トラバーステーブル１８上には、予め歯形が歯切り形成された被研削用歯車２２が着脱自在に配設されるとともに、回転する前記被研削用歯車２２の歯の凸部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歯先検出センサ２４が設けられている。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し、この回転の軸心はトラバーステーブル１８の進退方向と一致するように設定されている。
【００１８】
一方、切込テーブル１４の進行方向であって、かつベッド１２上にはコラム２８が配設され、該コラム２８に旋回テーブル３０が保持される。旋回テーブル３０は前記コラム２８内に配設された旋回モータ３１により矢印Ｃ方向に旋回自在であり、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方向に移動自在である。
【００１９】
図２に模式的に示すように、シフトテーブル３２には工具スピンドルユニット３６が設けられている。この工具スピンドルユニット３６は工具スピンドルモータ３８と、この工具スピンドルモータ３８によって回転する工具軸４１と、該工具軸４１の回転を検出する第１パルス発生器４６とから基本的に構成される。
【００２０】
第１パルス発生器４６は、工具軸４１の回転変化量に応じたパルスを発生するＡ相信号Ｅａと、工具軸４１の回転上の零点位置を示すＺ相信号Ｅｂとを出力する。
【００２１】
工具スピンドルモータ３８の作用下に回転する歯車研削工具４２は円柱形状であり、その周縁に被研削用歯車２２を研削するための砥石からなる２条の螺旋条４７ａおよび４７ｂが設けられている。螺旋条４７ａおよび４７ｂは、工具軸４１の１回転あたり被研削用歯車２２の２ピッチ（２歯）相当の距離を移動する。
【００２２】
一方、工具スピンドルユニット３６は前記シフトテーブル３２に装着される。前記シフトテーブル３２はボールねじ３５に連結され、該ボールねじ３５はシフトモータ３４により回転される。従って、工具スピンドルユニット３６と歯車研削工具４２は、シフトモータ３４の駆動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。
【００２３】
なお、前記切込モータ１６、前記トラバースモータ２０、前記ワークスピンドルモータ２６および前記工具スピンドルモータ３８は、ステッピングモータであり、制御部１０ｂから供給されるパルス数に応じて回転する。１パルスあたりの回転角は微小角であり、供給されるパルスの数により精密な回転制御が行われる。
【００２４】
図３に示すように、被研削用歯車２２は、一組のクランプ治具５０を介して着脱自在に軸支される。クランプ治具５０は、回転の接続または切り離しを行う電磁クラッチ５１の一端に連結されており、該電磁クラッチ５１の他端には、動力伝達機構であるトラクションドライブ５２が連結されている。このトラクションドライブ５２は回転軸５３を介してワークスピンドルモータ２６の一端に連結されている。ワークスピンドルモータ２６の他端には、回転軸５３の回転量を検出する第２パルス発生器５４が備えられている。回転軸５３には回転を安定させる機能を有するイナーシャダンパ５６が設けられている。
【００２５】
図４に示すように、自動噛合動作の制御を行う制御回路１００は、前記歯先検出センサ２４および前記第１パルス発生器４６から信号が入力されており、前記切込モータ１６、前記ワークスピンドルモータ２６および前記電磁クラッチ５１に対して制御信号を出力する。
【００２６】
前記制御回路１００は、歯先検出センサ２４および第１パルス発生器４６の出力信号を処理するとともに被研削用歯車２２と歯車研削工具４２との位相の一致および不一致を判断する入力信号処理部１０２と、該入力信号処理部１０２が出力する一致信号ＳＴ１および不一致信号ＳＴ２に応じてワークスピンドルモータ２６の回転を制御する回転制御部１０４とを有する。また、前記制御回路１００は、位相一致信号ＳＴ１に応じて切込モータ１６の動作を有効または無効にする切込機構制御部１０６と、電磁クラッチ５１を制御してワークスピンドルモータ２６と被研削用歯車２２との接続および切り離しを行うクラッチ制御部１０８とを有する。
【００２７】
入力信号処理部１０２は、歯先検出センサ２４が出力する歪んだパルス波形を方形に整形した整形パルスＰ０を出力する波形整形回路１１０と、整形パルスＰ０を分周して分周信号Ｆを出力する分周器１１２と、該分周器１１２の分周数を指定するディップスイッチ１１４とを有する。また、入力信号処理部１０２は、Ｚ相信号Ｅｂおよび分周器１１２の分周信号Ｆのタイミングに基づいてＡ相信号Ｅａをカウントして、このカウント値を位相パルス数Ｎ１として出力する第１カウンタ１１６と、Ｚ相信号Ｅｂおよび分周信号Ｆに基づいて、供給された位相パルス数Ｎ１を記憶位相パルス数Ｎ０として記憶するとともに、該記憶位相パルス数Ｎ０と新たに供給される位相パルス数Ｎ１とを比較するカウンタメモリ回路１１８（位相一致判断部）とを有する。歯先検出センサ２４が出力するパルス波形に含まれる歪みが小さいときには、波形整形回路１１０は省略してもよい。
【００２８】
ディップスイッチ１１４の設定は、歯車研削工具４２が備える螺旋条の数に一致させて設定されているものとし、本実施の形態では、歯車研削工具４２の条数と同じ「２」が設定されているものとする。分周信号Ｆは、ディップスイッチ１１４の設定が「２」であることから、波形整形回路１１０が出力するパルスを２分周したものとして出力される。
【００２９】
カウンタメモリ回路１１８には、教示スイッチ（図示せず）が接続されており、この教示スイッチがオンされたときに、位相パルス数Ｎ１を記憶位相パルス数Ｎ０として記憶するとともに、記憶位相パルス数Ｎ０より十分小さい許容幅ｗを算出する。記憶位相パルス数Ｎ０および許容幅ｗは記憶部１１８ａに記憶される。許容幅ｗは、被研削用歯車２２を研削しているときに多少の位相のずれを許容するための基準値である。記憶部１１８ａはカウンタメモリ回路１１８の外部に設けられていてもよい。許容幅ｗは記憶位相パルス数Ｎ０の一般的な数値に基づいた所定の定数であってもよい。
【００３０】
カウンタメモリ回路１１８は、分周信号Ｆの立ち上がり時に、第１カウンタ１１６から供給される位相パルス数Ｎ１と記憶位相パルス数Ｎ０とを比較する。位相パルス数Ｎ１と記憶位相パルス数Ｎ０が一致するときには出力する一致信号ＳＴ１を論理値「１」とし、不一致信号ＳＴ２を論理値「０」とする。また、位相パルス数Ｎ１と記憶位相パルス数Ｎ０が不一致のときには一致信号ＳＴ１を論理値「０」とし、不一致信号ＳＴ２を論理値「１」とする。
【００３１】
ただし、被研削用歯車２２は、熱処理工程での熱処理歪みを持っていることから、多少の位相のずれを許容する必要がある。従って、被研削用歯車２２の研削を行っている間には、図５に示すように、位相パルス数Ｎ１がＮ０±ｗの範囲内であれば、一致信号ＳＴ１を論理値「１」として保持する。
【００３２】
図５に、被研削用歯車２２の研削を行っている間におけるＡ相信号Ｅａ、Ｚ相信号Ｅｂ、整形パルスＰ０、分周信号Ｆ、一致信号ＳＴ１のタイムチャートを示す。なお、図５中、位相パルス数Ｎ１の基準となる信号を内部信号Ｑとして表す。内部信号Ｑは、Ｚ相信号Ｅｂの立ち上がり時（例えば、時刻ｔ０）からのＡ相信号Ｅａのパルス数がＮ０±ｗである間に論理値「１」となる信号である。分周信号Ｆが立ち上がるとき（例えば、時刻ｔ１）、カウンタメモリ回路１１８は、第１カウンタ１１６から供給される位相パルス数Ｎ１とＮ０±ｗとを比較し、位相パルス数Ｎ１がＮ０±ｗの範囲内であれば、一致信号ＳＴ１を論理値「１」にする。不一致信号ＳＴ２（図４参照）は、一致信号ＳＴ１の逆論理として出力される。
【００３３】
このように、カウンタメモリ回路１１８における位相確認は分周信号Ｆによって実行されるので、Ｚ相信号Ｅｂの立ち上がり１回に対して分周信号Ｆの立ち上がりが１回対応することになり、正確な位相確認が行われる。
【００３４】
仮に、分周器１１２がない場合には、整形パルスＰ０がカウンタメモリ回路１１８に供給され、Ｚ相信号Ｅｂの立ち上がり後２つめの整形パルスＰ０が供給されたとき（例えば、時刻ｔ２）に処理不能または誤処理を行うこととなる。本実施の形態では、分周器１１２が、整形パルスＰ０を分周してカウンタメモリ回路１１８に供給することにより、このような事態を回避することができる。
【００３５】
なお、被研削用歯車２２の研削を行っている間は、通常、一致信号ＳＴ１は常に論理値「１」であるが、図５においては、説明の便宜上、該一致信号ＳＴ１は時刻ｔ１で論理値が変化するように示している。
【００３６】
図４に戻り、回転制御部１０４は、第１パルス発生器４６のＡ相信号Ｅａが供給され、該Ａ相信号Ｅａを分周して、分周パルスＰ１およびＰ２を出力する割り出し演算回路１２０と、分周パルスＰ１および前記一致信号ＳＴ１が入力される第１アンドゲート１２２と、分周パルスＰ２および前記不一致信号ＳＴ２が入力される第２アンドゲート１２４とを有する。また、回転制御部１０４は、第１および第２アンドゲート１２２、１２４のそれぞれが出力する論理積信号が入力されるオアゲート１２６と、該オアゲート１２６が出力する論理和信号を増幅して前記ワークスピンドルモータ２６を回転させる第１増幅器１２８とを有する。
【００３７】
割り出し演算回路１２０には、定数設定部（図示せず）が備えられており、この定数設定部には、前記歯車研削工具４２の条数、前記被研削用歯車２２の歯数、前記トラクションドライブ５２の減速比が設定される。割り出し演算回路１２０はこれらの設定値に基づいて歯車研削工具４２とワークスピンドルモータ２６との同期回転速度比αを演算する。割り出し演算回路１２０は入力されるＡ相信号Ｅａのパルス列を同期回転速度比αで分周した信号を分周パルスＰ１として出力する。
【００３８】
また、割り出し演算回路１２０には、同期回転速度比αより絶対値が小さい定数δが設定されており、入力されるＡ相信号Ｅａのパルス列を（α＋δ）で分周した信号を分周パルスＰ２として出力する。
【００３９】
このような回転制御部１０４の構成により、被研削用歯車２２と歯車研削工具４２との位相が一致しているときには、一致信号ＳＴ１により第１アンドゲート１２２が有効となり、分周パルスＰ１が第１アンドゲート１２２を通過し、オアゲート１２６および第１増幅器１２８を経由してワークスピンドルモータ２６に供給される。結果として、被研削用歯車２２と歯車研削工具４２との位相が一致しているときには、ワークスピンドルモータ２６の作用下に被研削用歯車２２は同期速度で回転する。
【００４０】
また、被研削用歯車２２と歯車研削工具４２との位相が不一致であるときには、不一致信号ＳＴ２により第２アンドゲート１２４が有効となり、分周パルスＰ２が第２アンドゲート１２４を通過し、オアゲート１２６および第１増幅器１２８を経由してワークスピンドルモータ２６に供給される。結果として、被研削用歯車２２と歯車研削工具４２との位相が不一致のときには、ワークスピンドルモータ２６の作用下に被研削用歯車２２は同期速度とやや異なる速度（非同期速度）で回転する。被研削用歯車２２が非同期速度で回転すると被研削用歯車２２と歯車研削工具４２との位相はやがて一致する。
【００４１】
切込機構制御部１０６は、第２カウンタ１３２と、前記切込モータ１６の回転速度を指示する切込指示回路１３４とを有する。また、切込機構制御部１０６は、第２カウンタ１３２の出力信号とパルス列Ｐ３とが入力される第３アンドゲート１３６と、第３アンドゲート１３６が出力する論理積信号を増幅して前記切込モータ１６を回転させる第２増幅器１３８とを有する。
【００４２】
第２カウンタ１３２は、一致信号ＳＴ１が論理値「１」となっているときに発振回路１３０の発振パルスをカウントし、このカウント値が所定の定数であるＫ回に達した後に論理値「１」を出力する回路であり、一種のディレータイマとして作用する。切込指示回路１３４は、切込モータ１６の回転を規定するパルス列Ｐ３を出力する。
【００４３】
第２カウンタ１３２が論理値「１」を出力すると、第３アンドゲート１３６が有効になる。このとき、パルス列Ｐ３は第３アンドゲート１３６および第２増幅器１３８を経由して切込モータ１６に供給されることとなり、切込モータ１６が回転する。なお、切込モータ１６には、回転方向を特定する正逆転指示信号（図示せず）が供給されており、切込モータ１６は、この正逆転指示信号の特定する方向に回転する。
【００４４】
一致信号ＳＴ１が論理値「０」であるとき、または、一致信号ＳＴ１が論理値「１」であってもその期間が発振パルスのＫ回分に達しないときには、第２カウンタ１３２はカウントをクリアするとともに出力信号を論理値「０」にする。従って、パルス列Ｐ３は、第３アンドゲート１３６によって遮断される。
【００４５】
なお、第２カウンタ１３２に供給される発振パルスは、発振回路１３０で生成されるものに限らず、前記Ｚ相信号Ｅｂまたは前記分周信号Ｆ等でもよい。
【００４６】
クラッチ制御部１０８は、電磁クラッチ５１の接続および切り離しの判断を行う接続判断部１４０と、前記接続判断部１４０の出力信号を増幅して電磁クラッチ５１を制御し、接続および切り離しを行う第３増幅器１４２とを有する。
【００４７】
次に、このように構成される歯車研削装置１０を用いて被研削用歯車２２と歯車研削工具４２とを自動噛合させて研削を行う方法について、図６および図７を参照しながら説明する。
【００４８】
まず、図６のステップＳ１において、クラッチ制御部１０８の作用により電磁クラッチ５１をオフにしてワークスピンドルモータ２６と被研削用歯車２２とを切り離す。これにより、被研削用歯車２２は人手で回るようになる。工具スピンドルモータ３８は停止させておく。
【００４９】
次に、ステップＳ２において、切込モータ１６を回転させ、切込テーブル１４（図１参照）を低速で前進させる。切込テーブル１４が前進するときに、被研削用歯車２２を人手により回転させて、被研削用歯車２２の歯溝と歯車研削工具４２の螺旋条４７ａおよび４７ｂとが噛合するように案内する。被研削用歯車２２の歯溝と歯車研削工具４２の螺旋条４７ａおよび４７ｂとが確実に噛合した後、切込テーブル１４の前進動作を停止させる。
【００５０】
次いで、ステップＳ３において、工具スピンドルモータ３８を低速で回転させる。工具スピンドルモータ３８により歯車研削工具４２が回転し、歯車研削工具４２と噛合している被研削用歯車２２も従動的に回転する。
【００５１】
このとき、歯先検出センサ２４の出力信号は、波形整形回路１１０で整形パルスＰ０に整形され、該整形パルスＰ０は分周器１１２により２分周されて分周信号Ｆが生成される。
【００５２】
ところで、Ｚ相信号Ｅｂの立ち上がりは、歯車研削工具４２の１回転あたり１回発生するものである。一方、被研削用歯車２２は、歯車研削工具４２の１回転あたり２ピッチ（２歯数）相当の回転をするので、整形パルスＰ０も２パルス発生する。分周信号Ｆは、整形パルスＰ０を２分周したものであるから、結果として、Ｚ相信号Ｅｂの立ち上がり回数と分周信号Ｆの切り換わり回数は同じになる。
【００５３】
第１カウンタ１１６は、Ｚ相信号Ｅｂの立ち上がり時に前回までの位相パルス数Ｎ１をクリアするとともに、Ａ相信号Ｅａのパルス数をカウントし始め、分周信号Ｆの切り換わり時までカウントを行う。新たにカウントされた位相パルス数Ｎ１は、カウンタメモリ回路１１８（図４参照）に供給される。
【００５４】
さらに、ステップＳ４において、位相一致の教示を行う。具体的には、前記教示スイッチをオンにして、位相パルス数Ｎ１をカウンタメモリ回路１１８に記憶させる。カウンタメモリ回路１１８は、教示スイッチがオンになったことを認識すると、その直後に供給された位相パルス数Ｎ１を記憶位相パルス数Ｎ０として記憶するとともに、前記許容幅ｗを算出する。
【００５５】
次に、ステップＳ５において、切込テーブル１４（図１参照）を後退させる。被研削用歯車２２は歯車研削工具４２から離間してやがて停止する。このとき、カウンタメモリ回路１１８は、前記記憶位相パルス数Ｎ０および前記許容幅ｗを保持している。
【００５６】
次いで、ステップＳ６において、電磁クラッチ５１をオンにし、ワークスピンドルモータ２６と被研削用歯車２２とを接続する。
【００５７】
さらに、ステップＳ７において、工具スピンドルモータ３８を付勢して歯車研削工具４２を規定の速度で回転させる。また、回転制御部１０４によりワークスピンドルモータ２６を付勢し、接続状態の電磁クラッチ５１を介して被研削用歯車２２を回転させる。
【００５８】
このとき、入力信号処理部１０２の第１カウンタ１１６は、Ｚ相信号Ｅｂの立ち上がり時と分周信号Ｆの値の切り換わり時との間隔でＡ相信号Ｅａのパルス数を位相パルス数Ｎ１としてカウントし、該位相パルス数Ｎ１をカウンタメモリ回路１１８に供給する。
【００５９】
上記のように、カウンタメモリ回路１１８では、位相パルス数Ｎ１と記憶位相パルス数Ｎ０とが一致するときに一致信号ＳＴ１を論理値「１」、不一致信号ＳＴ２を論理値「０」とする。また、位相パルス数Ｎ１と記憶位相パルス数Ｎ０とが不一致のときに一致信号ＳＴ１を論理値「０」、不一致信号ＳＴ２を論理値「１」とする。なお、この時点では、許容幅ｗは参照されない。
【００６０】
一般に、初期状態においては被研削用歯車２２と歯車研削工具４２との位相は比較的大きいずれがあるので、位相パルス数Ｎ１と記憶位相パルス数Ｎ０は不一致であり、一致信号ＳＴ１は論理値「０」、不一致信号ＳＴ２は論理値「１」となる。
【００６１】
回転制御部１０４の第１アンドゲート１２２（図４参照）は、入力される一致信号ＳＴ１が論理値「０」なので無効になる。従って、第１アンドゲート１２２に入力される分周パルスＰ１は遮断される。一方、第２アンドゲート１２４（図４参照）は、入力される不一致信号ＳＴ２が論理値「１」なので有効になる。第２アンドゲート１２４に入力される分周パルスＰ２は第２アンドゲート１２４、オアゲート１２６を経由し、第１増幅器１２８で増幅されてワークスピンドルモータ２６（図４参照）に供給される。分周パルスＰ２は、Ａ相信号Ｅａを同期回転速度比αと定数δとを加算した値（α＋δ）で分周した信号であるから、結果として被研削用歯車２２（図４参照）は同期速度とやや異なる速度で回転することとなる。
【００６２】
また、一致信号ＳＴ１は論理値「０」であることから、切込機構制御部１０６の第２カウンタ１３２（図４参照）は無効であり、結果として切込モータ１６は駆動されず、切込テーブル１４は停止状態を保持する。つまり、第２カウンタ１３２は、切込機構に対する一種のインターロック作用を奏する。
【００６３】
さらに、このステップＳ７においては、前記分周信号Ｆの１周期における前記第２パルス発生器５４（図３参照）の出力パルス信号の数をカウントするカウンタ（図示せず）により、被研削用歯車２２の誤装着を検出するようにしてもよい。
【００６４】
次に、図７のステップＳ８において、カウンタメモリ回路１１８は、位相パルス数Ｎ１と記憶位相パルス数Ｎ０とが一致するまで一致信号ＳＴ１を論理値「０」、不一致信号ＳＴ２を論理値「１」として出力し続ける。この間、被研削用歯車２２は同期速度とやや異なる速度で回転しているので、被研削用歯車２２と歯車研削工具４２との位相はやがて一致する。
【００６５】
次に、ステップＳ９において、位相パルス数Ｎ１と記憶位相パルス数Ｎ０とが一致すると、カウンタメモリ回路１１８は、一致信号ＳＴ１および不一致信号ＳＴ２をそれぞれ反転させる。つまり、一致信号ＳＴ１を論理値「１」、不一致信号ＳＴ２を論理値「０」として出力する。
【００６６】
回転制御部１０４の第２アンドゲート１２４は、入力される不一致信号ＳＴ２が論理値「０」なので無効になる。従って、第２アンドゲート１２４に入力される分周パルスＰ２は遮断される。一方、第１アンドゲート１２２は、入力される一致信号ＳＴ１が論理値「１」なので有効になる。第１アンドゲート１２２に入力される分周パルスＰ１は第１アンドゲート１２２、オアゲート１２６を経由し、第１増幅器１２８で増幅されてワークスピンドルモータ２６に供給される。分周パルスＰ１は、Ａ相信号Ｅａを同期回転速度比αで分周した信号であるから、結果として、被研削用歯車２２は同期速度で回転することとなる。
【００６７】
また、一致信号ＳＴ１は論理値「１」であることから、切込機構制御部１０６の第２カウンタ１３２は有効となり、発振回路１３０が出力する発振パルスのカウントを開始する。
【００６８】
次いで、ステップＳ１０において、切込機構制御部１０６の第２カウンタ１３２のカウント値がＫ回に達するまで待機する。カウント値がＫ回に達した後、第２カウンタ１３２は、論理値「１」を出力し、次のステップＳ１３に移る。ただし、カウント値がＫ回に達する以前に、入力される一致信号ＳＴ１が論理値「０」となったら（ステップＳ１１）、その時点でカウントを中止するとともにカウント値をクリアする（ステップＳ１２）。この場合、前記ステップＳ８へ戻る。
【００６９】
ステップＳ１３においては、第２カウンタ１３２の出力信号が論理値「１」であることから、この出力信号が入力される第３アンドゲート１３６が有効になる。従って、切込指示回路１３４の出力するパルス列Ｐ３が、第３アンドゲート１３６を経由し、第２増幅器１３８で増幅された後、切込モータ１６に供給される。これにより、切込モータ１６が付勢されて切込テーブル１４が前進する。
【００７０】
このとき、被研削用歯車２２と歯車研削工具４２との位相は一致しているので、歯車研削工具４２の螺旋条４７ａ、４７ｂは、被研削用歯車２２の歯溝に自動的に噛合する。すなわち、被研削用歯車２２と歯車研削工具４２とがそれぞれ回転したまま自動噛合を行うことができる。
【００７１】
また、一致信号ＳＴ１が論理値「１」になった直後に自動噛合を行うのではなく、第２カウンタ１３２のカウント値がＫ回に達するまでの期間待機するので（前記ステップＳ１０）、被研削用歯車２２と歯車研削工具４２との位相が一致し、かつ、同期回転が安定した状態で自動噛合を行うことができる。
【００７２】
次に、ステップＳ１４において、切込テーブル１４を所定位置まで前進させることにより、被研削用歯車２２の歯面を螺旋条４７ａ、４７ｂにより研削する。この際、２条の螺旋条４７ａおよび４７ｂにより研削を行うので、螺旋条が１条の場合に比べてより速く研削を行うことができる。
【００７３】
また、被研削用歯車２２は、螺旋条４７ａおよび４７ｂから研削による負荷を受けるので、歯車研削工具４２と被研削用歯車２２との位相は多少のずれが生じる。この位相のずれを許容するために、カウンタメモリ回路１１８では、前記位相パルス数Ｎ１に対して、前記記憶位相パルス数Ｎ０に前記許容幅ｗの幅を持たせた値と比較する。つまり、位相パルス数Ｎ１がＮ０±ｗの範囲内であれば、一致信号ＳＴ１を論理値「１」として出力し続けるようにする。
【００７４】
次いで、ステップＳ１５において、この時点における被研削用歯車２２の研削を終了した後切込テーブル１４を後退させ、さらに電磁クラッチ５１をオフにする。これにより、研削を終了した被研削用歯車２２の回転が停止するので、該被研削用歯車２２を前記クランプ治具５０（図３参照）から取り外す（ステップＳ１６）。
【００７５】
さらに、ステップＳ１７において、研削するべき被研削用歯車２２の全てについて研削終了であるか否かを判断する。全ての被研削用歯車２２の研削が終了すれば、工具スピンドルモータ３８およびワークスピンドルモータ２６を停止させて研削処理を終了する。
【００７６】
未研削の被研削用歯車２２があれば、当該被研削用歯車２２を前記クランプ治具５０（図３参照）に着装し（ステップＳ１８）、前記ステップＳ６へ戻る。この場合、工具スピンドルモータ３８は回転を保っているので、加減速に要する待機時間がなく、迅速に研削処理に移行することができる。また、この時点では、前記記憶位相パルス数Ｎ０および許容幅ｗは設定済みであるから、位相確認のための初期教示処理（前記ステップＳ１〜Ｓ５）を再度行う必要がない。
【００７７】
本実施の形態に係る歯車研削装置１０で用いられている制御回路１００は、従来技術、すなわち、１条の螺旋条を有する歯車研削工具を用いて被研削用歯車との自動噛合を行う歯車研削装置をベースとして使用できる。つまり、その制御回路において、波形整形回路１１０の出力信号である整形パルスＰ０を分周器１１２で分周すればよい。従って、従来技術に係る歯車研削装置がすでに用意されている場合には、改造により、短期間かつ低コストで多条の歯車研削工具４２を適用することができる。
【００７８】
また、被研削用歯車２２と歯車研削工具４２とを自動噛合させ、さらに被研削用歯車２２を研削する方法のうち、操作者が行う部分は、基本的には、従来技術に係る方法と同じである。従って、従来技術に係る歯車研削装置を操作している操作者は、習熟を要せずに本実施の形態に係る歯車研削装置１０を操作することができる。
【００７９】
本実施の形態に係る歯車研削装置１０では、位相パルス数Ｎ１は、Ｚ相信号Ｅｂの立ち上がり時からカウントを開始して分周信号Ｆの切り換わり時までカウントするものとして説明したが、逆に分周信号Ｆの切り換わり時からＺ相信号Ｅｂの立ち上がり時までカウントするようにしてもよい。
【００８０】
さらに、歯車研削工具４２の有する螺旋条の数が、１条または３条以上の場合にも、ディップスイッチ１１４の設定を変更することにより適用可能である。
【００８１】
前記制御回路１００では、一部にマイコンなどを用いてソフトウェア機能を利用してもよい。
【００８２】
本発明に係る歯車研削装置は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【００８３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る歯車研削装置によれば、複数条の螺旋条をもつ歯車研削工具と被研削用歯車との自動噛合を行い、研削のサイクルタイムを短縮させるという効果を達成することができる。
【００８４】
また、従来の自動噛合の技術、すなわち、１条の螺旋条を有する歯車研削工具を用いて被研削用歯車との自動噛合を行う歯車研削装置をベースとして、その制御回路における整形パルスを分周器で分周することにより、複数条の歯車研削工具を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る歯車研削装置を示す斜視図である。
【図２】歯車研削工具と被研削用歯車との位置関係を示す模式説明図である。
【図３】被研削用歯車とワークスピンドルモータとの接続状態を示す概略構成説明図である。
【図４】自動噛合動作の制御を行う制御回路のブロック図である。
【図５】Ａ相信号、Ｚ相信号、整形パルス、分周信号、内部信号および一致信号の関連を示すタイムチャートである。
【図６】位相教示処理および自動噛合動作の手順を示すフローチャート（その１）である。
【図７】位相教示処理および自動噛合動作の手順を示すフローチャート（その２）である。
【図８】２条の螺旋条を有する歯車研削工具により、被研削用歯車を研削する様子を示す模式説明図である。
【符号の説明】
１０…歯車研削装置 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…歯先検出センサ ２６…ワークスピンドルモータ
４２…歯車研削工具 ４６、５４…パルス発生器
４７ａ、４７ｂ…螺旋条 ５１…電磁クラッチ
１００…制御回路 １０２…入力信号処理部
１０４…回転制御部 １０６…切込機構制御部
１０８…クラッチ制御部 １１０…波形整形回路
１１２…分周器 １１４…ディップスイッチ
１１６、１３２…カウンタ １１８…カウンタメモリ回路
１１８ａ…記憶部 １２０…割り出し演算回路
１２２、１２４、１３６…アンドゲート １２６…オアゲート
Ｅａ…Ａ相信号 Ｅｂ…Ｚ相信号
Ｆ…分周信号 Ｎ０…記憶位相パルス数
Ｎ１…位相パルス数 Ｐ０…整形パルス
ＳＴ１…一致信号 ＳＴ２…不一致信号
ｗ…許容幅

Claims (2)

1. ２以上の螺旋条を有する歯車研削工具と被研削用歯車とを同期回転させ、前記螺旋条と前記被研削用歯車の歯溝とを噛合させながら前記被研削用歯車を研削する歯車研削装置において、
   前記歯車研削工具の零点位置と回転変化量とを検出し、それぞれパルスとして出力するパルス発生器と、
   前記被研削用歯車の回転に伴い通過する各歯を検出しパルスとして出力する歯先検出センサと、
   前記歯先検出センサの出力するパルスを前記螺旋条の数に分周する分周器と、
   前記パルス発生器が前記零点位置を検出するタイミングと前記分周器の出力する分周信号の値が切り換わるタイミングとの間で、前記歯車研削工具の回転変化量を示すパルスを位相パルス数としてカウントするカウンタと、
   前記被研削用歯車の歯と前記歯車研削工具の歯との位相が一致しているときに、前記位相パルス数を、記憶位相パルス数として記憶する初期教示処理を行う記憶部と、
   前記初期教示処理が終了し、前記被研削用歯車が未研削のものに交換された後で、前記カウンタによりカウントされた位相パルス数と前記記憶位相パルス数との一致または不一致を判断する位相一致判断部と、
   前記位相一致判断部の作用下に前記位相パルス数と前記記憶位相パルス数とが一致すると判断されたときに前記被研削用歯車を同期回転させ、前記位相パルス数と前記記憶位相パルス数とが不一致と判断されたときに前記被研削用歯車を非同期回転させる回転制御部と、
   を有することを特徴とする歯車研削装置。
2. 請求項１記載の歯車研削装置において、
   前記分周器の分周数は、前記螺旋条の数に応じて変更可能であることを特徴とする歯車研削装置。

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