JP4707813B2 - 歯車形削り盤とその動作方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の分野】
本発明は、切削用歯車を有し、機械ハウジングの案内部に案内されて配置されたスラストスピンドルを備える歯車形削り盤とその動作方法に関する。
【０００２】
【発明の背景】
歯車形削り盤は特に歯車または歯車の部分の製造に使用され、あらゆる用途のために高い仕上げ精度が要求される。大量生産のためには高い機械効率とともに精度を保証せねばならない。仕上げ精度を高めるには、切削用歯車のジオメトリをこれに応じて高い精度で設定する必要があり、切削用歯車は工具の何らかの摩耗や損傷によって劣化する。また、切削用歯車の摩耗や損傷により工具の切削性能が低下し、加工力が大きくなってしまう。
【０００３】
これにより摩耗が不均衡に広がり、結果として工具が破損してしまう恐れがある。切削用歯車が過度に、そして特に非対称的に摩耗すると、鋭利にする際に必要以上に研磨を行なってしまうことになり、工具の耐用年数が減り工具のコストが増す。
【０００４】
従来から、切削用歯車の摩耗または切削用歯車の損傷は機械の使用者によって監視されており、これには優れた観察力と十分な経験とが要求される。工具が摩耗しているかまたは切削用歯車が損傷を受けていると推測するだけで、機械を停止させてより徹底した検査を行なったり、または切削用歯車を取外すことができるようにする必要がある。
【０００５】
油圧駆動スラストスピンドルを有する歯車形削り盤では、とりわけ軸方向の切削力および切削速度で決まる油圧シリンダの圧力を測定することが公知である（ＤＥ ２８ ５７ ５５０ Ｃ２）。切削用歯車の摩耗により軸方向の切削力が増し、これにより油圧装置の圧力が高まる。この圧力は切削用歯車の摩耗の検出に利用でき、切削速度といった動作パラメータを摩耗に適合できる。この方法は、測定される圧力が切削力またはその変化によって完全に決定するわけではないため、不確実なものである。また、今日も広く使用されている機械駆動装置によって実現できない。
【０００６】
発明の根本的な目的は、駆動装置のタイプとは無関係に、歯車形削り盤の切削用歯車の摩耗または損傷を高精度で決定して、機械に適切な動作測定値に変換できるようにする装置と方法を提案することである。
【０００７】
この目的は本発明によって達成できる。本発明では、動作時に切削用歯車に作用する半径方向力がスラストスピンドルの案内部の領域に配置された少なくとも１つのセンサによって検出され、動作時に切削用歯車の摩耗によって生じる半径方向力の変化が検出され、機械に対して一般的な許容範囲を超える半径方向力の増加が、歯車形削り盤の動作に影響を及ぼす信号として使用される。
【０００８】
従来、結果として半径方向の加工力を増すことになる切削用歯車の摩耗または損傷は、歯車形削り盤の動作に直接使用されていなかった。本発明では、特に切削用歯車の摩耗時の半径方向力の増加である変化を検出し、この半径方向力の変化が記録される。これらの変化は通常、半径方向力の増加にかかわる。増加がセンサ自体に記憶されている許容範囲の限界を超えると、機械制御装置または別個のコンピュータにおいて、歯車形削り盤の動作に直接影響を及ぼす信号が生成される。
【０００９】
機械に影響を及ぼす態様は大きく異なり得る。半径方向力がたとえば予め定められた比較的高い値を超えるか、または半径方向力が時間とともに徐々に大きくなる場合、警報信号を出力するよう信号が使用されるか、または信号が直接使用されて、たとえば切削用歯車を交換するために機械を停止する。
【００１０】
さらに、所与の動作パラメータについて予想される典型的な摩耗の最高値として摩耗の限界を規定することができる。これにより、摩耗の限界に達した時に、信号を用いて歯車形削り盤の再起動を防止できるようになり、機械は工具を交換した後にしか再起動できない。この予想される摩耗は、慣習的に、予想される磨耗とは異なった摩耗を考慮に入れることなく、工作品のカウント数によってのみ架空的に決定されてきた。
【００１１】
発明による方法は、いかなるタイプの駆動装置にも、すなわち油圧式(hydraulic)であっても機械式のものにも、等しく有利な態様で使用できる。それはまた、案内部の半径方向力には技術の精度に悪影響を及ぼす他のパラメータが関与しないため、非常に正確である。
【００１２】
スラストスピンドルの静圧軸受の油圧装置の少なくとも油圧を受けるセンサとして圧力センサを使用してもよい。このような静圧軸受は一般に、外周に沿って等間隔に分散配置された数個の軸受ポケットを含み、これにより、発明の方法によると、好ましくは１つの圧力センサが各軸受ポケットに関連付けられる。
【００１３】
別の実施例では、センサはスピンドルの案内部に近接するハウジングに配置された少なくとも１つのひずみゲージであってもよい。この場合もまた、半径方向に対称的に数個のひずみゲージを配置することが推奨される。
【００１４】
好ましい実施例では、半径方向に対称的に配置された数個のセンサによって適合される半径方向力の差がセンサ自体の基準値として機械制御装置または別個のコンピュータに記憶され、動作時に生じる基準値に対する変化に基づいて信号が得られる。この変形例は特に、アイドリング時および切削動作時の比較測定によって歯車形削り盤の動作開始前に基準値を決定して確実にそれを記憶できるようにする。ある種の機械について製造業者が指定する基準値をこの機械のものとしてもよく、機械のオペレータは摩耗の測定を行なうだけでよい。
【００１５】
以下に図面を参照して発明を説明する。
【００１６】
【好ましい実施例の詳細な説明】
歯車形削り盤のハウジング１はスラストスピンドル２を収容し、これは数個の、たとえば４つのポケット４（図２）を備える静圧軸受３を有する案内部に配置され、これらのポケットは半径方向に対称的に配置される。スラストスピンドルの前端には工具である切削用歯車５がクランプ留めされる。静圧軸受３のポケット４の各々は、概略的に示される圧力センサ６に関連付けられ、この圧力センサ６はたとえば油圧ライン８またはポケット４に配置され、各ポケット４の油圧によって負荷が加えられる。特に非対称的な摩耗である切削用歯車５の摩耗により、摩耗の場所とは反対側のポケットの油圧が上昇する。圧力の変化は半径方向力の変化およびしたがって切削用歯車５の摩耗または損傷の測定値と正比例の関係にある。圧力変化または圧力勾配により摩耗の状態および／または摩耗の進行度を表わす直接的な信号が得られ、したがってこれは歯車形削り盤の動作に影響を及ぶすために使用され得る。
【００１７】
静圧軸受３の油圧ライン８に圧力センサ６を設ける代わりに、たとえば静圧軸受３の高さ位置で、スラストスピンドル２の案内部の領域において、半径方向に対称的な配置（図１）でひずみゲージ７をハウジング１に設けてもよい。摩耗の結果として生じる、ハウジングに作用する半径方向力の変化により、ひずみゲージ７に作用する力が変化する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 歯車形削り盤のスラストスピンドルに沿った、軸方向の概略的な断面図である。
【図２】 図１の線ＩＩ−ＩＩに沿った断面を示す図である。
【符号の説明】
１ ハウジング、２ スラストスピンドル、５ 切削用歯車、６，７ センサ。

Claims (18)

1. 切削用歯車を載置しかつ機械ハウジングの案内部に配置されたスラストスピンドル（２）を備える歯車形削り盤の動作方法であって、前記歯車形削り盤の動作時に前記切削用歯車（５）に作用する半径方向力が、前記スラストスピンドルの前記案内部の領域に配置された少なくとも１つのセンサ（６，７）によって検出され、前記切削用歯車（５）の摩耗時に生じる前記半径方向力の変化が動作時に検出され、前記歯車形削り盤に対して一般的な許容範囲を超える半径方向力の増加が、前記歯車形削り盤の動作に影響を及ぼす信号として使用され、
   前記スラストスピンドル（２）は半径方向に対称配置された複数の軸受けポケット（４）を含む静圧軸受け（３）内に配置されており、
   前記軸受け（３）の各ポケット（４）の静圧は対応するポケット（４）へ割当てられた圧力センサ（６、７）によって測定され、
   前記ポケット内の静圧の増加が半径方向力の変化に比例し、したがって前記切削用歯車（５）に関する磨耗または損傷の測定となることを特徴とする、方法。
2. 前記信号が、前記歯車形削り盤の駆動装置を停止するために使用されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記信号が、前記切削用歯車（２）を交換するために使用されることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記信号が、前記歯車形削り盤が新たに起動することを防止するために使用されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
5. 少なくとも１つの圧力センサ（６）が、前記案内部の静圧軸受（３）の油圧装置の油圧によって負荷を加えられるセンサとして使用されることを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載の方法。
6. 前記スピンドル（２）の案内部に配置された少なくとも１つのひずみゲージ（７）がセンサとして使用されることを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載の方法。
7. 半径方向に対称的な態様で配置された数個のひずみゲージ（７）を特徴とする、請求項６に記載の方法。
8. 半径方向に対称的な態様で配置された数個のセンサによって、前記センサが受ける半径方向力の差が基準値として記憶され、動作時に起こる前記基準値に対する変化に基づいて前記信号が得られることを特徴とする、請求項１から７のいずれかに記載の方法。
9. 前記基準値が、アイドリング時および切削動作時の比較測定によって前記歯車形削り盤の動作開始前に検出され、前記歯車形削り盤に関して永久的に記憶されることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
10. 切削用歯車を載置しかつ機械ハウジングの案内部に配置されたスラストスピンドル（２）を備える歯車形削り盤であって、前記歯車形削り盤の動作時に前記切削用歯車（５）に作用する半径方向力が、前記スラストスピンドルの前記案内部の領域に配置された少なくとも１つのセンサ（６，７）によって検出され、前記切削用歯車（５）の摩耗時に生じる前記半径方向力の変化が動作時に検出され、前記歯車形削り盤に対して一般的な許容範囲を超える半径方向力の増加が、前記歯車形削り盤の動作に影響を及ぼす信号として使用され、
    前記スラストスピンドル（２）は半径方向に対称配置された複数の軸受けポケット（４）を含む静圧軸受け（３）内に配置されており、
    前記軸受け（３）の各ポケット（４）の静圧は対応するポケット（４）へ割当てられた圧力センサ（６、７）によって測定され、
    前記ポケット内の静圧変動が半径方向の力に比例し、したがって前記切削用歯車（５）に関する磨耗または損傷の測定となることを特徴とする、歯車形削り盤。
11. 前記信号が、前記歯車形削り盤の駆動装置を停止するために使用されることを特徴とする、請求項１０に記載の歯車形削り盤。
12. 前記信号が、前記切削用歯車（２）を交換するために使用されることを特徴とする、請求項１０または１１に記載の歯車形削り盤。
13. 前記信号が、前記歯車形削り盤が新たに起動することを防止するために使用されることを特徴とする、請求項１０に記載の歯車形削り盤。
14. 少なくとも１つの圧力センサ（６）が、前記案内部の静圧軸受（３）の油圧装置の油圧によって負荷を加えられるセンサとして使用されることを特徴とする、請求項１０から１３のいずれかに記載の歯車形削り盤。
15. 前記スピンドル（２）の案内部に配置された少なくとも１つのひずみゲージ（７）がセンサとして使用されることを特徴とする、請求項１０から１３のいずれかに記載の歯車形削り盤。
16. 半径方向に対称的な態様で配置された数個のひずみゲージ（７）を特徴とする、請求項１５に記載の歯車形削り盤。
17. 半径方向に対称的な態様で配置された数個のセンサによって、前記センサが受ける半径方向力の差が基準値として記憶され、動作時に起こる前記基準値に対する変化に基づいて前記信号が得られることを特徴とする、請求項１０から１６のいずれかに記載の歯車形削り盤。
18. 前記基準値が、アイドリング時および切削動作時の比較測定によって前記歯車形削り盤の動作開始前に検出され、前記歯車形削り盤に関して永久的に記憶されることを特徴とする、請求項１７に記載の歯車形削り盤。

Images