JP4018150B2 - 切削歯を有する被加工物のための加工機械 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の「おいて項」で定義されたような、切削歯、とりわけのこ刃を有する被加工物のための加工機械に関する。
そのような機械は、１９９５年１０月に本出願人によって公表されたパンフレット「硬質合金を付着させた丸のこ板を完全な歯幾何学状模様に削りとるための自動制御装置(″VOLLMER CHD - Die Automaten zum Schleifen der komplettenZahngeometrie hartmetallbestueckter Kreissaegeblaetter in einerEinstellung″)」で知られている。その機械は、特に丸のこ刃の歯を研削するものであるが、請求項１の前文に記載された特徴を有する機械は、また、ミルカッタ等だけでなく帯のこ及びガングソーの歯を機械加工するのに適している。さらに、１つ又はそれ以上の回転するスパーク腐食円盤を使う放電加工により作業を行っても良い。したがって、本発明は、丸のこ刃の歯を研削することに限られない。
被加工物の一般的な外形と目的にかかわらず、これらの切削歯は、通常では非常に硬いので、１又はそれ以上の研削円盤にせよ腐食円盤にせよ、回転駆動される対称的なツールは、わずか１つの被加工物又は歯のほんの１つを機械加工することによっても摩耗し、そのツールの寸法の変動を考慮に入れて加工を続ける必要が生じ得る。今までのところでは、それを成し遂げるために、時間をかけてそのツールを測定しなければならない。ある被加工物の最初の寸法は通常、被加工物の位置決めが好適にできるように決定しなければならない。丸のこでは、例えばその直径を機械加工に先立って測定しなければならない。最後に、そのような問題の機械について、前進手段に属する前進指状突起は、切削歯の各々の１つに断続的に触れて徐々に平たんになるので、少なくとも１個の加工対象にあるすべての切削歯が前記前進指状突起によって押されて、機械加工のために好適な位置に正確にあることを確実にするための補正が必要であることを、心に留めておかなくてはならない。そのような問題の機械における好適な機械加工用位置は通常、機械加工される切削歯の先端が、旋回軸(pivot axis)として定義される軸線上にあるものである。
一般に、そして本願の場合もまた、歯先は、すくい面と、逃げ面（フランク）とも呼ばれる歯の背面とによって形成された鋭いエッジである。
本発明は、自動的に実行される計測及び訂正の手順を可能にすることを目的とする。
この目的は、本発明に従って、請求項１で明らかにされた特徴によって達成できる。その従属項には、より一層有利な実施形態が記載されている。
本発明の実施例は、以下の図面でより詳細になる。
図１は、本発明に係る機械の正面図である。
図２は、図１の矢印IIの方向において部分的に断面した拡大立体図である。
図３は、図２の矢印IIIによる平面図である。
図４は、機械の動作サイクルの最初の段階を図１から部分的に拡大して表す図面である。
図５から図１０は、次の動作サイクルの段階をそれぞれ部分的に表す図面である。
図１１は、別の実施例に係る機械のツール装置を持つ、図３を部分的に拡大して表す図面である。
図１２は、さらに別の実施例に係る機械のツール装置を持つ、図７と同様の部分図である。
この実施例では、図示の機械で機械加工される被加工物１０を表している。この被加工物１０は、切削歯１２を付けた硬質金属の丸のこである。その切削歯１２の各歯先１８が前もって定めた位置に正確にとどまっている間に、そのすくい面１４と逃げ面１６を機械加工する。
この機械は、加工台２０を有する。長く伸びる枢軸体２２は、この加工台上に支持されており、旋回して本実施例での水平な旋回軸Ａに関する調整を行う。
旋回軸Ａは、垂直の第１の基準面Ｂと水平の第２の基準面Ｃとの交差線で定義される。昇降軸Ｄは、枢軸体２２に沿って延びている。昇降軸Ｄは、直角に旋回軸Ａと直角に交差し、往復滑動部２４の移動軸を示している。往復滑動部２４は、昇降軸Ｄに沿って往復運動するための枢軸体２２に据え付けられており、旋回して昇降軸Ｄに関する調整を行うことができる。サドル２６は、スピンドル軸Ｅに沿って移動して切込むことができるように往復滑動部２４上を案内される。
スピンドル軸Ｅは、例示した通常位置のときに昇降軸Ｄと直角に交差し、旋回軸Ａに対して垂直に延びるものである。スピンドル軸Ｅは、ツールスピンドル２８の軸である。ツールスピンドル２８は、サドル２６に支持され、回転駆動されるようになっている。ツール３０は、被加工物１０を機械加工するためのもので、ツールスピンドル２８に固定されている。
本実施例では、ツール３０は、いくつかの研削円盤を結合させたものである。
すなわち、ツール３０は、平面的で輪状の第１の表面３４を有する板状の第１の研削円盤３２と、平面的で輪状の第２の表面３８を同様に有するカップ状の第２の研削円盤３６とで構成されている。２つの研削円盤３２、３６は、第２の表面３８が第１の表面３４と遠く離れるように、背面が互いに対向するように同軸に締結されている。第１の研削円盤３２は、第２の研削円盤３６よりも直径が大きい。その第１の表面３４で各切削歯１２のすくい面１４を研削する。直径が小さい第２の研削円盤３６は、第２の表面３８で逃げ面１６を研削する。このような研削円盤の組合せは、単一の研削円盤又は１つの腐食円盤、又はツール３０として作用する２つの腐食円盤の組合せに取って代えても良い。機械加工される切削歯１２が、旋回軸Ａと平行でないすくい面１４の歯を含む場合には、図示したように、サドル２６は、機械加工されるすくい面１４の傾きに応じて昇降軸Ｄに関して旋回される。
本実施例においては、水平である案内手段４０は、加工台２０の前に配置されており、旋回軸Ａと直角に延びるように配置されている。被加工物送り台４２は、被加工物支持部４４を運ぶものであり、案内手段４０に沿って移動するようになっている。被加工物１０として丸のこを含む図示の実施例では、被加工物支持部４４は、旋回軸Ａと平行で、被加工物１０の回転軸Ｆを定めるペグからなる。被加工物１０は、このペグに対して心出しされている。被加工物送り台４２は、被加工物１０の歯先１８すべてによって形成される、回転軸Ｆ回りの丸線が旋回軸Ａと交差するように調節される。その結果、被加工物１０は、歯先１８が順次旋回軸Ａ上に来るよう、機械加工位置にステップをきざむようにして旋回させることが可能である。
回転軸Ｆに対して垂直、言い換えれば本実施例において垂直に延びる被加工物１０の中心面Ｇは、昇降軸Ｄを含むように配列されている。被加工物１０は、この位置で締結手段の２つのはさみ口４６の間に締結される。機械加工される切削歯１２の歯先１８は、旋回軸Ａが中心面Ｇを横切る点Ｈに位置している。
例示した実施例においては回転移動であるが、被加工物１０をステップをきざむように進めるために、この機械は、ロッド５２を含む前進手段５０を有する。
ロッド５２は、ＣＮＣ制御下にある供給軸Ｉに沿って延びるようになっており、その端部で前進ヘッド５４を支持している。前進ヘッド５４において、クロススライド５６は、前進指状突起５８を支持するものであり、旋回軸Ａと平行に移動するように案内されている。クロススライド５６は、前進指状突起５８が中心面Ｇから離れた、作動しない位置に通常ある。被加工物を前進させるときだけ、前進指状突起５８が次の切削歯１２の前の歯の隙間に入る位置であって、歯先１８が位置Ｈと一致する前述の位置へと歯を押すように前進指状突起５８がこの歯のすくい面１４に押し付けられる位置へと、クロススライダ５６が、旋回軸Ａに平行して、ロッド５２を延ばすことにより移動させられる。供給軸Ｉは、前進指状突起５８によって前に押されるすくい面１４の動きの軌跡に近づけることができるときだけである。それゆえ、相対的な動きが、すくい面１４と前進指状突起５８との間に起こる。そして、前進指状突起５８は、この相対的な動きにより摩耗する。もし補償されなければ、この摩耗は歯先１８が点Ｈに十分に届かなくなる原因となる。その結果として、すくい面１４と逃げ面（フランク）１６を、望ましい精度で作ることができない。
前記の機械はこうして、例えば最初に述べた出願人のパンフレットに相応する既知の構造を持つ。このことは、その機械が既知の数値制御手段（図示省略）からなるという事実を含む。この手段によって、上記の動作をすべてプログラム制御できる。
切削歯１２の求められる形状を達成するのに最も重要な被加工物１０、ツール３０及び前進手段５０のデータを決定することができる。そのデータは、図示した機械においては、上述の制御手段に接続された計測手段６０によって決定することができる。計測手段６０は、計測スライダ６２からなる。この計測スライダ６２は、図３の実線で示す休止位置から同図の一点鎖線で示す計測位置への移動が可能である。計測スライダ６２は、偏りの方向を表示する制御手段に信号が供給されている間は、同時にすべての方向に振れるよう計測体６４をそらすことができるように、ユニバーサルジョイント型の継手６６により計測体６４を支持する。フィーラ７０は、例えば図示した六角ねじのような簡単な固定具で計測体６４の端部に取付けられている。そのため、簡単に交換でき、計測体６４に関して正確に再現できる位置に固定される。
フィーラ７０は、とりわけ硬い材料からなる。その材料は、例えば硬質金属又は多結晶ダイヤモンドで作られている。そのため、摩耗し難い。このフィーラ７０は、ツール３０として用いられる市販の腐食円盤用のトリミングツールで置き代えることができるよう、フィーラ７０は、４つのセンサ面で形成される。第１のセンサ面７２は、第１の基準面Ｂからわずかに間を置いて平行に配置され、それゆえ、垂直方向に伸びる。第２のセンサ面７４は、第２の基準面Ｃにあり、第１のセンサ面７２と直角をなす。第３のセンサ面７６は、本実施例の第２のセンサ面７４と７５°の角度をなしており、第１と第２のセンサ面と同様に、旋回軸Ａと平行に延びている。第４のセンサ面７８は、フィーラ７０の自由端面を示し、旋回軸Ａに垂直であり、第１乃至第３のセンサ面と直角をなす。
計測手段６０の使い方について、いくつかを以下に説明する。
多くの場合には、加工される被加工物１０の適切なデータが最初に知られているという前提から始めることはできない。もし、例えば被加工物１０が図示されているように丸のこであり、そして、少なくとも以前研ぎ直された使用済みのものであれば、図示の機械において所望の精度でもう一度研ぎ直す前に、その直径を計測しなければならない。そのために、被加工物１０は、被加工物送り台４２が旋回軸Ａから遠く離れた端の位置にとどまっている間に、被加工物支持部４４に取付けられる。そして、歯先が位置Ｈの近傍に達するまで、被加工物送り台４２を案内手段４０に沿って数値制御により前方へ移動する。そして、前進手段５０を一度作動させて、その前進指状突起５８は、こうして水平の第２の基準面Ｃにおいて多かれ少なかれ正確に存在するこの歯先の位置まで、この特定の歯先１８で始めるすくい面１４を押す。この予備的な位置決めの手順は、もし相応する予備位置決めが、接触して止まるまで問題のすくい面１４を手動で動かすこと、又は図示の機械に対して予備位置決めされた被加工物１０を届けるロボットを使うなどの異なるやり方で行われるならば、無しで済むかもしれない。
次に、計測スライダ６２は、フィーラ７０の計測位置が中央面Ｇに来るように延びている。これに続いて、被加工物送り台４２を、歯先１４がフィーラ７０の垂直の第１のセンサ面７２に触れるまで、ゆっくりとした速度で進める。フィーラ７０が触れるとすぐに、計測手段６０が信号を発し、制御手段がその信号に基づき、本実施例の被加工物１０として使われた鋸ブレードの直径を計算する。そのようにすることができるのは、被加工物送り台４２の位置と中心軸Ｆの位置が知られているからである。適切な標準化がなされていれば、直径を知ることにより、多くの場合、被加工物１０の更なるデータ、例えばその歯ピッチに関して暖昧でない結論を得ることができる。計測スライダ６２は、次いで、休止位置に戻る。
被加工物１０の最終的な位置決めのために、被加工物送り台４２は、最後には、垂直の第１の基準面Ｂとずらされていないフィーラ７０の前もって知られた第１のセンサ面７２との間隔と一致する距離だけ後退させる。そして、第１の切削歯１２の加工されるすくい面１４は、中心軸４８上の位置Ｈにある。この位置に到達するとき、もはや被加工物１０が不用意に動かないように、クランプ手段４８を閉める。こうして位置決めされた切削歯１２は直ちにツール３０により研削される。
例えば、最初はすくい面１４を第１の表面３４により、そして後に第２の表面３８により逃げ面１６を研削される。
多少大きな数の切削歯１２を機械加工した後に、前進指状突起５８が個々の切削歯１２を位置決めする正確さに影響し始めるかもしれない程度の摩耗を受けたとき、前進手段５０を再び計測することになる。予め決められた数だけの切削歯１２を機械加工した後、計測スライダ６２は計測位置に自動的に移動し、そして、前進手段５０が延びて、図５に示すとおり、前進指状突起５８がフィーラ７０の水平な第２のセンサ面７４に接し、かつ計測手段６０が制御手段へと信号を発する。この信号はその結果、前進手段５０の位置を訂正させ、これにより、前進指状突起５８で起こる摩耗を補償する。それに続いて、計測スライダ６２は、休止位置に戻り、被加工物１０の機械加工を継続できる。
摩耗のためにツール３０で起こる変化もまた、所定の間隔で計測され補償される。第１の表面３４について言えば、図６及び７から看取できるように、この表面３４が水平になる位置、言い換えればフィーラ７０の第２のセンサ面７４と平行になる旋回位置に、往復滑動部２４をプログラム制御で動かすことによって、このような計測と補償を行うことができる。そして、ツールスライド２６を、ツール３０の第１の表面３４がフィーラ７０における第２のセンサ面７４に接するまで進める。すなわち、信号が計測手段６０から出力されて、次のすくい面１４を研削するためのツールスライド２６の位置から必要とする補正がその信号から求められる。
プレート状の研削円盤３２の効果的な直径が摩耗により減るという事実を考慮して、この直径もまた、予め定められた間隔で自動的に計測される。このために、枢軸体２２は、フィーラの第３のセンサ面７６に関してツール３０の第１の表面３４が垂直に延びる。そして、ツールスピンドル２８は、図８において二重矢印で表示されるように、ツールスライド２６と通常の仕方で結合した横スライド手段によって、第１の研削円盤３２における外端がフィーラ７０の第３のセンサ面７６に接触するまで、スピンドル軸Ｅに対して横に進められる。そして、補正信号が、再度出力される。
図９と図１０に示すように、第２の表面３８の位置と第２の研削円盤３６の直径がそれぞれ決定され、そして、相応する補正が同様にして出力される。同一の第２のカップ形状の研削円盤３６は別として、図１１によるツール３０は、より小さくて薄い第１の研削円盤３２を有する。この研削円盤３２は、逃げ面１６から出発し中心面Ｇ内に位置している各切削歯１２のチップブレーカー溝をつける働きをする。この補正された第１の研削円盤３２の直径は、摩耗のためにかなり早く小さくなる。それゆえ、適切に予め定められた短い間隔でその直径を計測する。それは、図１１に示したように成し遂げられ、そして、再度相応する補償が行われる。
最後に、研削により凹となる切削歯１２のすくい面１４がある。それは、図１２に示すように、改変が加えられたツール３０により成し遂げられる。このツール３０は、とても小さい直径のロール状研削材により具体化され得る。このツールもまた、十分な位置補正を行うために、予め定められた間隔で計測される。図１２に示すように、それは、フィーラ７０の第２のセンサ面７４と接触するように、ツール３０の周縁表面を移動させることにより行うことができる。それによって、補正信号が出力される。

Claims (6)

1. 旋回軸（Ａ）が固定される加工台（２０）であって、前記旋回軸（Ａ）において、被加工物（１０）の切削歯（１２）の並び方向に延在する第１の加工基準面（Ｂ）と、前記切削歯（１２）の突出方向に延在する第２の加工基準面（Ｃ）が交差するような加工台（２０）と、
   前記旋回軸（Ａ）を中心に旋回可能に設けられ、前記旋回軸に対して横に延びる昇降軸（Ｄ）を規定する枢軸体（２２）と、
   前記昇降軸（Ｄ）に沿って往復するように前記枢軸体（２２）上を案内される往復滑動部（２４）と、
   前記昇降軸（Ｄ）に対して横に延びるスピンドル軸（Ｅ）を規定し、切込み動作中に往復滑動部（２４）上を案内されるサドル（２６）と、
   スピンドル軸（Ｅ）を中心に回転駆動されるように前記サドル（２６）に支持され、回転対称のツール（３０）を保持可能に構成されているツールスピンドル（２８）と、
   前記加工台上を案内されて前記第１の加工基準面（Ｂ）を横切る方向に往復移動可能な被加工物送り台（４２）であって、前記被加工物送り台（４２）と一体に形成された被加工物支持部（４４）とともに、前記旋回軸（Ａ）と直交する中心面（Ｇ）を規定する被加工物送り台（４２）と、
   前記被加工物支持部（４４）に保持された前記被加工物（１０）のそれぞれの切削歯（１２）と断続的にかみ合って前記切削歯を前記第１の加工基準面（Ｂ）に沿って前進させる前進指状突起（５８）を含む前進手段（５０）と、
   前記サドル（２６）と前記被加工物送り台（４２）と前記前進指状突起（５８）の動作を制御するための制御手段と、
   を備えた、切削歯を有する被加工物のための加工機械において、
   前記被加工物支持部（４４）から被加工物（１０）の切削歯（１２）までの距離を計測すると共に、前記ツール（３０）又は前進指状突起（５８）の摩耗状態を反映する少なくとも一つの測定可能な値を決定するための共用フィーラ（７０）をさらに備え、前記共用フィーラ（７０）は、前記旋回軸（Ａ）が中心面（Ｇ）を通過する位置（Ｈ）周辺の計測位置と、該計測位置から後退した休止位置との間を移動可能に設けられ、
   上記制御手段が、前記共用フィーラ（７０）によって前記計測または決定された値を、前記被加工物送り台（４２）を制御するための信号、及び、前記サドル（２６）又は前記前進手段（５０）あるいは前記サドルと前記前進手段の両方を制御するための信号に変換できるように構成されていることを特徴とする切削歯を有する被加工物のための加工機械。
2. 前記共用フィーラ（７０）は、第１及び第２のセンサ面（７２、７４）を有し、該第１及び第２のセンサ面（７２、７４）は、前記第１及び第２の加工基準面（Ｂ、Ｃ）に平行であり、前記第１のセンサ面（７２）によって前記被加工物支持部（４４）から前記切削歯（１２）までの距離を計測し、前記第２のセンサ面（７４）によって前記前進指状突起（５８）又は前記ツール（３０）の厚さ寸法あるいはその両方の厚さ寸法を計測可能であることを特徴とする請求項１に記載の機械。
3. 前記第１及び第２のセンサ面（７２、７４）が互いに直角をなすことを特徴とする請求項２に記載の機械。
4. 前記共用フィーラ（７０）が第３のセンサ面（７６）を有し、該第３のセンサ面（７６）は、前記第２のセンサ面（７４）と鋭角をなし、前記第３のセンサ面（７６）によって別の厚さ寸法又は少なくとも前記ツール（３０）の半径あるいはそれらの両方を計測可能であることを特徴とする請求項２又は３に記載の機械。
5. 前記共用フィーラ（７０）が前記第１乃至第３のセンサ面（７２、７４、７６）と直角をなす第４のセンサ面（７８）を有していることを特徴とする請求項４に記載の機械。
6. 前記共用フィーラ（７０）によって前記ツール（３０）を調節可能に構成されていることを特徴とする請求項１乃至５に記載の機械。

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