JP5858429B2

JP5858429B2 - 歯車シェービング加工における自動歯合わせ装置

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Publication number: JP5858429B2
Application number: JP2012138089A
Authority: JP
Inventors: 秀記野口
Original assignee: Caterpillar Japan Ltd
Current assignee: Caterpillar Japan Ltd
Priority date: 2012-06-19
Filing date: 2012-06-19
Publication date: 2016-02-10
Anticipated expiration: 2032-06-19
Also published as: JP2014000643A

Description

本発明は、ワーク歯車を歯車状のシェービングカッタによりシェービング加工する歯車シェービング加工における自動歯合わせ装置に関する。

ワーク歯車交換時に旋回可能な支持アーム上に支持具を介して設置したワーク歯車を歯車状のシェービングカッタから離間して配置し、このワーク歯車の支持アームをサーボモータによりシェービングカッタへ向けて移動させていき、ワーク歯車の移動途中でサーボモータを制御してワーク歯車の移動速度を下げ、その状態でシェービングカッタとワーク歯車との歯合わせを行なうようにした歯車加工機械の歯合わせ方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−１４２９２６号公報

上記従来の歯合わせ方法は、ワーク歯車とシェービングカッタとの歯合わせを短時間で容易にできるとされているが、シェービングカッタの歯とワーク歯車の歯との歯合わせは、ワーク歯車移送時のスピードのみで良好に行なえるものではなく、歯合わせ時にワーク歯車の歯先とシェービングカッタの歯先とが同一線上で対向し、歯どうしが噛み合わない歯合わせ不良が発生すると、上記先行技術では、その歯合わせ不良をなくすことはできない。

このように、歯合わせ時に歯どうしが噛み合わない場合、従来は、手作業によりワーク歯車の歯先とシェービングカッタの歯間の凹部とが噛み合うようにずらす歯合わせ作業を行なっていたが、手間や時間がかかるとともに、歯車シェービング加工を全自動化する際の大きな障害となっている。

また、シェービングカッタとワーク歯車の歯どうしが接触したときに、歯合わせ不良時の検出手段がないため、サーボモータの力でワーク歯車がシェービングカッタに押し付けられて、シェービングカッタ破損のおそれがある。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、歯車シェービング加工における歯合わせ不良時の自動歯合わせを可能とすることで、歯車シェービング加工の全自動化を実現可能とする歯車シェービング加工における自動歯合わせ装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載された発明は、ワーク歯車を歯車状のシェービングカッタによりワーク加工位置でシェービング加工するに当たりワーク加工位置とは別のワーク搭載位置でワーク歯車を搭載するワークキャリアと、ワークキャリアを移送してワーク歯車をワーク搭載位置からワーク加工位置に移送するワーク移送手段と、ワーク歯車をワーク搭載位置からワーク加工位置に移送する際にワーク歯車の歯とシェービングカッタの歯との歯合わせ不良の発生を検出する歯合わせ不良検出手段と、ワーク歯車がワーク加工位置に移送されるまでの歯合わせ不良検出時にワーク歯車をワーク加工位置と異なる再試行位置に戻して歯合わせ作業を再試行する歯合わせ再試行手段とを具備し、歯合わせ不良検出手段が、ワーク移送手段中に設けられたワーク移送方向に離間可能な２つの検出手段取付部材と、２つの検出手段取付部材を接触する方向に付勢する付勢手段と、一方の検出手段取付部材に設けられた被検出体と、他方の検出手段取付部材に設けられて、ワーク歯車がワーク加工位置に位置するようにワーク移送手段を動作させたときの被検出体に対する離間状態から歯合わせ不良を検出する歯合わせ不良検出器とを具備した歯車シェービング加工における自動歯合わせ装置である。

請求項２に記載された発明は、請求項１記載の歯車シェービング加工における自動歯合わせ装置において、ワーク移送手段が、ワークキャリアを介してワーク歯車を直線的に移送するエアシリンダと、エアシリンダにより直線的に往復移動可能に設けられたスライダと、スライダに上下動可能かつ原位置へ弾力的に復元可能に設けられ、ワークキャリアを受けるワークキャリア受け部材とを具備したものである。

請求項３に記載された発明は、請求項２記載の歯車シェービング加工における自動歯合わせ装置において、ワーク移送手段が、ワークキャリア受け部材上に突設された複数の位置決めピンを備え、ワークキャリアは、キャリア本体と、キャリア本体の上面部に設けられた、ワーク歯車を嵌着する凹溝と、ワークキャリア受け部材により支持されるキャリア本体の下面部に設けられた、上記複数の位置決めピンと嵌脱自在の複数の位置決め穴とを具備したものである。

請求項４に記載された発明は、請求項１乃至３のいずれか記載の歯車シェービング加工における自動歯合わせ装置において、ワーク移送手段は、ワーク歯車がワーク搭載位置に位置するようにワーク移送手段を動作させた状態を検出するワーク搭載位置検出器と、ワーク歯車がワーク加工位置に位置するようにワーク移送手段を動作させた状態を検出するワーク加工位置確認検出器とを備え、歯合わせ再試行手段は、ワーク搭載位置検出器とワーク加工位置確認検出器との間の最適位置に配置されて、ワーク歯車が再試行位置に位置するようにワーク移送手段を動作させた状態を検出する再試行位置検出器と、歯合わせ不良検出手段がワーク歯車の歯とシェービングカッタの歯との歯合わせ不良の発生を検出したときに、再試行位置検出器によりワーク移送手段の動作状態を検出するまでワーク移送手段を戻し制御してワーク歯車を再試行位置まで移送するとともに再試行位置検出器によりワーク移送手段の動作状態を検出した後はワーク移送手段を反対方向に制御してワーク歯車をワーク加工位置に移送する制御手段とを具備したものである。

請求項５に記載された発明は、請求項１乃至４のいずれか記載の歯車シェービング加工における自動歯合わせ装置において、ワーク加工位置でシェービングカッタと歯合わせされたワーク歯車の一側面および他側面をクランプして歯合わせ状態を固定するワーククランプ手段を備え、ワーククランプ手段は、ワーク加工位置にあるワーク歯車の一側面に近接して定位置に設置された回転可能で軸方向固定の固定側クランプ部材と、ワーク加工位置にあるワーク歯車の軸孔に対して固定側クランプ部材とは反対側で回転可能かつ軸方向移動可能に設けられ軸方向動作してワーク歯車の軸孔に嵌脱自在のワークアーバと、ワークアーバに一体的に嵌着されて固定側クランプ部材とは反対側からワーク歯車の側面を押圧する可動側クランプ部材とを具備したものである。

請求項１記載の発明によれば、ワーク移送手段によりワークキャリアを移送してワーク歯車をワーク搭載位置からワーク加工位置に移送する際、歯合わせ不良検出手段により歯合わせ不良の発生を検出した場合は、歯合わせ再試行手段によりワーク歯車を再試行位置に戻して再度歯合わせを自動的に行なうので、歯車シェービング加工における歯合わせ不良時の自動歯合わせが可能となり、ワーク歯車をワーク搭載位置にてワークキャリアに搭載してから、シェービング加工完了後、ワーク歯車を搬出するまでの歯車シェービング加工の全自動化を実現可能とすることができる。また、ワーク歯車がワーク加工位置に位置するようにワーク移送手段を動作させたとき、ワーク移送手段中に設けられたワーク移送方向に離間可能な２つの検出手段取付部材が、歯合わせ不良発生時に調整可能な付勢手段に抗して離間する動きを、被検出体と歯合わせ不良検出器とによって検出するようにしたので、ワーク歯車およびシェービングカッタの歯合わせ不良状態を、シェービングカッタに過剰な負荷を与えることなく検出することができる。

請求項２記載の発明によれば、ワーク歯車とシェービングカッタが接触した際の衝撃を、エアシリンダのクッション作用と、スライダに上下動可能かつ原位置へ弾力的に復元可能に設けられたワークキャリア受け部材の逃げ動作とで緩和させることができ、シェービングカッタが過剰な負荷により破損するおそれを防止できるとともに、ワークキャリアをシェービングカッタから逃げる方向に変位させる動きによって、歯合わせを行なうことができる。さらに、エアシリンダは、エアの流量調整により上記接触時の速度を容易に変更調整できるとともに、ワーク歯車の交換時にワークキャリアを直線的に移送するので、直線的な狭いスペースでのワーク歯車交換作業が可能となり、広いスペースを必要としない。

請求項３記載の発明によれば、ワークキャリアは、キャリア本体の上面部にワーク歯車を嵌着する凹溝と、キャリア本体の下面部にワークキャリア受け部材上に突設された複数の位置決めピンと嵌脱自在の複数の位置決め穴とを備えた構造により、ワーク歯車の交換を容易にできるだけでなく、ワークキャリア自体の交換も容易にでき、寸法の異なるワーク歯車を加工する際はそのワーク歯車の寸法に応じたワークキャリアに簡単に交換でき、作業性を向上できる。

請求項４記載の発明によれば、ワーク搭載位置検出器とワーク加工位置確認検出器との間の最適位置に配置されてワーク歯車の再試行位置を検出する再試行位置検出器と、歯合わせ不良発生時にワーク移送手段を再試行位置に対応する動作位置とワーク加工位置に対応する動作位置との間で制御する制御手段とにより、ワーク移送手段をワーク搭載位置と対応する動作位置まで戻し動作させることなく、再試行動作を効率よく行なわせることができる。

請求項５記載の発明によれば、ワーク歯車の一側面に近接して固定された回転可能で軸方向固定の固定側クランプ部材と、回転可能かつ軸方向移動可能に設けられたワークアーバの軸方向動作を利用してワーク歯車の側面を押圧する可動側クランプ部材とにより、シェービングカッタと歯合わせされたワーク歯車の一側面および他側面をクランプして歯合わせ状態を固定するワーククランプ手段を簡単に構成できる。

本発明に係る歯車シェービング加工における自動歯合わせ装置の一実施の形態を示す正面図である。同上歯合わせ装置のワークキャリアを示す正面図である。図２のIII−III線断面図である。図２のIV−IV線断面図である。同上歯合わせ装置により歯合わせされたワーク歯車をクランプして歯合わせ状態を固定するワーククランプ手段を示す断面図である。同上歯合わせ装置の動作を説明する作用図であり、（ａ）はワーク搭載時、（ｂ）は歯合わせ不良の検出時、（ｃ）は再試行時、（ｄ）はワーク加工位置での歯合わせ完了時の各状態を示す。同上歯合わせ装置を備えたシェービング加工装置の制御フローを示すフローチャートである。

以下、本発明を、図１乃至図７に示された一実施の形態に基いて詳細に説明する。

図１は、歯車シェービング加工における自動歯合わせ装置11を示し、シェービング加工室12の自動開閉扉13が設けられ、ワーク歯車Ｇを歯車状のシェービングカッタＳによりシェービング加工するワーク加工位置Ｐsは、この自動開閉扉13の内部にあり、また、この自動開閉扉13の外部にはワーク歯車Ｇをワークキャリア14に搭載するワーク搭載位置Ｐmが設定され、ワークキャリア14を移送してワーク歯車Ｇをワーク搭載位置Ｐmからワーク加工位置Ｐsへと移送するとともにワーク加工位置Ｐsからワーク搭載位置Ｐmへと移送するワーク移送手段15が設けられている。

さらに、ワーク歯車Ｇをワーク搭載位置Ｐmからワーク加工位置Ｐsに移送する際にワーク歯車Ｇの歯とシェービングカッタＳの歯との歯合わせ不良の発生を検出する歯合わせ不良検出手段16と、ワーク歯車Ｇがワーク加工位置Ｐsに移送されるまでの歯合わせ不良検出時にワーク歯車Ｇをワーク加工位置Ｐsと異なる再試行位置Ｐrに戻して歯合わせ作業を再試行する歯合わせ再試行手段17とを具備している。

ワーク移送手段15は、取付基台21上に、ワークキャリア14を介してワーク歯車Ｇを直線的に移送するエアシリンダ22が設置され、このエアシリンダ22により取付基台21上のガイド23に沿ってスライダ24が直線的に往復移動可能に設けられ、このスライダ24に、ワークキャリア14を受けるワークキャリア受け部材25の取付基部26が、支軸27を支点に上下動可能かつ調整可能なスプリング28により図１に示された原位置へ弾力的に復元可能に設けられている。

図２に示されるように、スプリング28は、取付基部26の上部に螺合されたバネ力調整用ボルト28aで上下動調整可能な押圧板28bにより伸縮調整されて、そのバネ力の調整がなされる。このスプリング28により支軸27を支点に反時計方向に付勢された取付基部26は、水平状態保持用ボルト28cにより、水平状態に保持される。よって、取付基部26は、スプリング28に抗して時計方向に回動可能である。

ワークキャリア受け部材25上には、ワークキャリア受け部材25に螺着された複数の位置決めピン29が突設されている。

図２乃至図４に示されるように、ワークキャリア14は、縦形厚板状に形成されたキャリア本体31の上面部に、ワーク歯車Ｇを嵌着する半円状の凹溝32が設けられ、ワークキャリア受け部材25により支持されるキャリア本体31の下面部に、上記複数の位置決めピン29と嵌脱自在の複数の位置決め穴33が設けられている。

さらに、キャリア本体31の一側面には、一側規制板34がボルト35により固定され、キャリア本体31の他側面には、他側規制板36がボルト35，37により固定されている。

一側規制板34は、キャリア本体31の凹溝32内に嵌着されたワーク歯車Ｇの図２右下側部に位置する歯の一側面を規制して脱落防止し、また、他側規制板36は、キャリア本体31よりも高く形成され、キャリア本体31の凹溝32内に嵌着されたワーク歯車Ｇの歯の他側面を規制して脱落防止するものであり、この他側規制板36には、ワーククランプ挿入用のＵ字形溝38が設けられている。

他側規制板36には、さらにワーククランプ解除操作時に係止される１対の被係止部39が、上下方向に平行にボルト40により取り付けられている。

図１に戻って、歯合わせ不良検出手段16は、ワーク移送手段15中のスライダ24に固定された一方の検出手段取付部材41と、エアシリンダ22のロッド22rの先端部に連結された他方の検出手段取付部材42とが、この他方の検出手段取付部材42から突出されて一方の検出手段取付部材41を摺動自在に貫通したワーク移送方向のロッド43に沿って、離間可能に設けられ、一方の検出手段取付部材41の端面とロッド43の先端フランジ状部44との間に圧縮状態で装着された付勢手段としてのコイルスプリング45により、２つの検出手段取付部材41，42が接触する方向に付勢されている。そして、一方の検出手段取付部材41にＬ形の被検出体46が設けられ、他方の検出手段取付部材42に、取付板47を介して歯合わせ不良検出器48が設けられている。

この歯合わせ不良検出器48は、ワーク歯車Ｇがワーク加工位置Ｐsに位置するようにワーク移送手段15を動作させたときの被検出体46に対する離間状態から歯合わせ不良を検出するもので、例えば、被検出体46としての反射板に対するフォトセンサ、被検出体46としての磁石に対する磁気センサまたはリミットスイッチなどを用いるとよい。

ワーク移送手段15のエアシリンダ22は、ワーク歯車Ｇがワーク搭載位置Ｐmに位置するようにエアシリンダ22のピストンを動作させた状態を検出するワーク搭載位置検出器51と、ワーク歯車Ｇがワーク加工位置Ｐsに位置するようにエアシリンダ22のピストンを動作させた状態を検出するワーク加工位置確認検出器52とを、シリンダ本体の側面に備えている。

歯合わせ再試行手段17は、エアシリンダ22のシリンダ本体の側面であって、ワーク搭載位置検出器51とワーク加工位置確認検出器52との間の最適位置に、ワーク歯車Ｇが再試行位置Ｐrに位置するようにエアシリンダ22のピストンを動作させた状態を検出する再試行位置検出器53が配置され、さらに、これらのワーク搭載位置検出器51、ワーク加工位置確認検出器52および再試行位置検出器53などから出力された検出信号によりエアシリンダ22の動作を制御する制御手段54を備えている。

ワーク搭載位置検出器51、ワーク加工位置確認検出器52および再試行位置検出器53は、エアシリンダ22のピストン位置を検出する磁気センサ、またはエアシリンダ22のロッド位置を図示しない連動部材を介して検出するリミットスイッチなどを用いるとよい。

制御手段54は、コントローラ55および制御弁56を備え、これらのコントローラ55および制御弁56は、歯合わせ不良検出器48がワーク歯車Ｇの歯とシェービングカッタＳの歯との歯合わせ不良の発生を検出したときに、再試行位置検出器53によりエアシリンダ22の動作状態を検出するまでエアシリンダ22を戻し制御してワーク歯車Ｇを再試行位置Ｐrまで移送するとともに、再試行位置検出器53によりエアシリンダ22の動作状態を検出した後はエアシリンダ22を反対方向に制御してワーク歯車Ｇをワーク加工位置Ｐsに移送する機能を、少なくとも備えている。

制御弁56は、エアコンプレッサなどの空圧源57とエアシリンダ22との間にあって、コントローラ55から出力された電気信号（電流など）により、空圧源57からエアシリンダ22のヘッド側およびロッド側に供給される作動空気を方向制御する切換弁であり、さらに電流値に比例して流量を制御する絞り弁機能を付加することで、ワーク歯車ＧがシェービングカッタＳと接触する直前の状態をリミットスイッチなどの位置検出器で検出して、エアシリンダ作動速度を減速することで接触時の衝撃を最小限にすることができる。

また制御弁56が単なる方向切換弁である場合は、制御弁56の出力ポートとエアシリンダ22のヘッド側ポートおよびロッド側ポートとの間を連通するそれぞれの配管中に、逆止弁58および手動にて操作できる可変式絞り弁59で構成されるスピードコントローラをそれぞれ設け、前もってワーク加工位置への移送速度とワーク搭載位置への移送速度とを、それぞれの可変式絞り弁59により手動調整するようにしてもよい。例えば、ワーク加工位置Ｐsへの移送速度は、ワーク歯車ＧとシェービングカッタＳとの接触時の衝撃を最小限とするために、シリンダ作動速度を遅くするようにヘッド側（左側）の可変式絞り弁59の開度を小さく調整し、一方、ワーク搭載位置Ｐmへの移送速度は、サイクルタイム短縮のために、シリンダ作動速度を速くするようにロッド側（右側）の可変式絞り弁59の開度を大きく調整して、エアシリンダ22から制御弁56に戻される作動空気量の最適化を図る。

図５は、ワーク加工位置ＰsでシェービングカッタＳと歯合わせされたワーク歯車Ｇの一側面および他側面をクランプして歯合わせ状態を固定するワーククランプ手段61を示す。

このワーククランプ手段61は、ワーク加工位置Ｐsにあるワーク歯車Ｇの一側面に近接する定位置に回転可能で軸方向固定の固定側クランプ部材62が設置され、ワーク加工位置Ｐsにあるワーク歯車Ｇの軸孔ｈに対して固定側クランプ部材62とは反対側から挿入されるワークアーバ63が回転可能かつ軸方向移動可能に設けられ、このワークアーバ63に、固定側クランプ部材62とは反対側からワーク歯車Ｇの側面を押圧する可動側クランプ部材64が一体的に嵌着されている。これらのワークアーバ63および可動側クランプ部材64を図示しないエアシリンダにより前後進することで、ワーク歯車Ｇの固定および開放を行なう。

固定側クランプ部材62は、回転可能ではあるが軸方向に固定された円筒状部材であり、内部に嵌着された部材65の中央には、ワークアーバ63の先端部と嵌合する穴66が設けられている。

ワークアーバ63は、軸方向動作してワーク歯車Ｇの軸孔ｈに嵌脱自在であるとともに、固定側クランプ部材62側の穴66にも嵌脱自在であり、このワークアーバ63を介して、固定側クランプ部材62と、可動側クランプ部材64と、ワーク歯車Ｇとが、クランプ時は同心状態に保たれる。

可動側クランプ部材64の周囲には、ワークアーバ63を後進させてクランプ解除操作する際にワークキャリア14の被係止部39を係止する、中央部にワークアーバ挿入用のＵ形溝68を設けたワークストッパ67が配置され、このワークストッパ67により、ワークアーバ後進時のワークキャリア14の振れが防止される。

また、図５に２点鎖線で示されるように、固定側クランプ部材62側であってこの固定側クランプ部材62よりワーク搬入側には、ワーク歯車Ｇが加工位置に搬入される際にワーク歯車Ｇと固定側クランプ部材62との干渉を防止するためのワークガイド69が設けられている。このワークガイド69の上端部側面に設けられたガイド面70によりワーク歯車Ｇを固定側クランプ部材62まで案内する。

次に、図６を参照しながら自動歯合わせ装置の動作を説明する。
（ａ）ワーク搭載
図６（ａ）はワーク搭載工程を示し、エアシリンダ22のロッド22rが伸び側シリンダエンドに到達し、ワーク搭載位置検出器51がその状態を検出した場合は、ワーク歯車Ｇはワーク搭載位置Ｐmにあると判断されるので、図示されないロボットまたはオートローダは、ワークキャリア14にワーク歯車Ｇを搭載する。

ワーク歯車Ｇの搭載が完了すると、ロボットまたはオートローダからの搭載完了信号によりエアシリンダ22のロッド22rが縮み動作し、ワークキャリア14は後進方向（左向き）に移送される。
（ｂ）歯合わせ不良の検出
図６（ｂ）は歯合わせ不良の検出工程を示し、エアシリンダ22により、ワークキャリア14をワーク搭載位置Ｐmから、シェービングカッタＳの真下に位置するワーク加工位置Ｐsに向けて移送する。

その際に、ワーク歯車Ｇの歯先とシェービングカッタＳの歯先が同一線上で対向し歯先同士が衝突する場合、すなわち回転して修正できない場合（歯合わせ不良が発生した場合）が生じると、ワークキャリア14には鉛直下向きの力が働き、図のように支軸27を中心として、ワーク歯車Ｇが歯合わせ不良状態のまま加工位置まで移動できない程度下に押し下げられる。

ワークキャリア14を下方向に変位可能とすることで、歯合わせを行なえるとともに、ワーク歯車ＧとシェービングカッタＳの歯が接触した際にシェービングカッタＳに過剰な負荷がかかることを防ぐことが可能となる。

このようにワークキャリア14が押し下げられることで、ワーク歯車ＧとシェービングカッタＳの歯どうしの位置関係が変わり、噛み合う場合もあるが、依然として噛み合わない（歯合わせ不良が修正されない）場合は、エアシリンダ22のロッド22rはシリンダエンド方向に縮み続けるが、ワーク歯車ＧとシェービングカッタＳとが干渉しているため、ワークキャリア14はエアシリンダ22の動作に反して干渉位置で停止する。

エアシリンダ22の縮み動作に対してワークキャリア14が停止していることにより、エアシリンダ22のロッド先端部に取付けられた２つの検出手段取付部材41，42の間が開くとともに、コイルスプリング45が圧縮される。

コイルスプリング45が圧縮された分だけエアシリンダ22側の歯合わせ不良検出器48と、この歯合わせ不良検出器48に接触するよう設定されたワークキャリア14側のＬ字型の被検出体46との間に隙間が空き、これにより歯合わせ不良検出器48より歯合わせ不良信号が出力される（歯合わせ不良の信号がオンとなる）。
（ｃ）再試行
図６（ｃ）は再試行工程を示し、上記（ｂ）で歯合わせ不良信号がオンになると、エアシリンダ22のロッド22rは前進（右向き）方向に伸び動作する。

エアシリンダ22が伸びることでワークキャリア14も前進（右向き）方向に動き、コイルスプリング45は元の長さに、ワークキャリア14は水平姿勢に戻り、再試行位置Ｐrまで戻る。

エアシリンダ22によりワークキャリア14が再試行位置Ｐrに達すると、再試行位置検出器53がその状態を検出して、再試行位置信号がオンになり、再度、ワークキャリア14をワーク加工位置Ｐsへ移送する作業を繰り返す。

エアシリンダ22が前進方向に動く際、エアシリンダ22に圧縮された空気が開放されることによりワークキャリア14に振動が加わり、ワーク歯車Ｇが若干回転する。これにより歯の位置関係が変わるため、再試行時には歯合わせが可能となる。
（ｄ）ワーク加工位置Ｐsでの歯合わせ完了
図６（ｄ）はワーク加工位置Ｐsでの歯合わせ完了状態を示し、エアシリンダ22が縮み側シリンダエンドに到達したとき、ワーク加工位置確認検出器52がその状態を検出し、かつ、歯合わせ不良検出器48が歯合わせ不良を検出しない場合は、ワーク歯車Ｇはワーク加工位置Ｐsにあると判断される。

シェービングカッタＳの高さはワーク歯車Ｇの種類ごとに変更可能であるが、所定の位置に固定されているシェービングカッタＳに対して、ワーク歯車Ｇはワークガイド69のガイド面70に沿って水平方向に進入する。

このとき、ワーク歯車ＧとシェービングカッタＳの歯合わせ不良が発生しなければ、エアシリンダ22がシリンダエンドまで縮まり、ワークキャリア14によって保持されたワーク歯車Ｇはワーク加工位置Ｐsに停止する。

また、ワークキャリア14に搭載されているワーク歯車Ｇはこの時点で回転方向の動きを拘束されていないから、歯合わせに際しワーク歯車ＧとシェービングカッタＳの歯の噛み合い位置に少々のずれがあっても、ワーク歯車Ｇ側が回転することで正しく噛み合うよう修正される。

ただし、ワーク歯車Ｇの歯先とシェービングカッタＳの歯先が同一線上で対向し、上記のように回転することで正しく噛み合うよう修正されない場合（歯合わせ不良が発生した場合）は、上記（ｃ）の再試行が自動的に繰り返される。
（ｅ）ワーク歯車Ｇの固定
上記（ｄ）で歯合わせが完了し、ワークキャリア14がワーク加工位置Ｐsに停止したことをワーク加工位置確認検出器52と歯合わせ不良検出器48とにより検出されると、ワーク歯車Ｇを固定するためにワークアーバ63がワーク歯車Ｇ側に前進し、ワーク歯車Ｇの軸孔ｈに挿入される。

ワークアーバ63とともに前進する可動側クランプ部材64によりワーク歯車Ｇを固定側クランプ部材62に押し付けるようにしてクランプし、ワーク歯車Ｇを固定する。このとき、ワーク歯車Ｇの全ての面がワークキャリア14とは接触しない状態となる。

ワークアーバ63の前進完了を検知し、ワーク歯車Ｇが固定された後、シェービング加工が開始される。

次に、図７を参照しながら上記自動歯合わせ装置11を備えたシェービング加工装置の制御フローを説明する。なお、この図７中の丸数字は、ステップ番号である。
（ステップ１）
ワークキャリア14がワーク搭載位置Ｐmに移動すると、ワーク搬入指令オン信号が出力され、ロボットまたはオートローダによりワーク歯車Ｇがワークキャリア14に搭載される。
（ステップ２）
ワーク搭載完了信号がオンとなったか否かを判定しているので、この搭載完了信号がロボットまたはオートローダから出力された時点でステップ３に進む。
（ステップ３）
コントローラ55より制御弁56に後進指令を出力し、エアシリンダ22のロッド22rを縮み方向に動作させる。
（ステップ４）
ワーク歯車Ｇをワーク搭載位置Ｐmからワーク加工位置Ｐsに移送する際に歯合わせ不良検出手段16がワーク歯車Ｇの歯とシェービングカッタＳの歯との歯合わせ不良の発生、すなわち歯合わせ不良信号オンを検出したか否かを判定する。
（ステップ５）
ステップ４でYESの場合（歯合わせ不良信号オンを検出した場合）は、自動歯合わせ装置の制御弁56に前進指令を出力し、エアシリンダ22のロッド22rを伸び方向に動作させる。
（ステップ６）
エアシリンダ22のピストンが再試行前進位置まで前進動作すると、再試行位置検出器53が再試行前進位置信号オンを出力するので、この再試行前進位置信号オンが出力されたか否かを判定し、再試行前進位置信号オンが出力された場合（YES）は、ステップ３に戻り、再度、自動歯合わせ装置にエアシリンダ22のロッド22rを縮み方向に動作させる後進指令を出力し、エアシリンダ22を後進動作させる。
（ステップ７）
ステップ４でNOの場合（歯合わせ不良信号オンを検出しない場合すなわち歯合わせ良好の場合）は、ワーク加工位置確認検出器52が加工位置確認信号オンを出力しているか否かを判定する。
（ステップ８）
ステップ４でNOの場合（歯合わせ良好の場合）であって、かつ、ステップ７でワーク加工位置確認検出器52が加工位置確認信号オンを出力している場合は、ワーク歯車Ｇがワーク加工位置Ｐsにあることが確認されたので、ワーククランプ手段61の一部を構成するワークアーバ63を前進させるワークアーバ前進指令を出力し、固定側クランプ部材62と可動側クランプ部材64とによりワーク歯車Ｇをクランプする。
（ステップ９）
ワークアーバ63がワーク歯車Ｇをクランプする状態まで前進したことを検出する図示しない検出器からの信号によりワークアーバ63の前進完了か否かを判定する。
（ステップ１０）
ステップ９でワークアーバ63の前進完了が確認された場合は、シェービング加工室12の自動開閉扉13を閉じる指令信号を出力し、この自動開閉扉13を閉じる。
（ステップ１１）
ステップ９でワークアーバ63の前進完了が確認された場合は、シェービングカッタＳによるワーク歯車Ｇのシェービング加工を開始する。
（ステップ１２）
シェービングカッタＳによるワーク歯車Ｇのシェービング加工が終了する。
（ステップ１３）
ワークアーバ後進指令を出力し、ワーク歯車Ｇをクランプしていたワークアーバ63を後進させて、固定側クランプ部材62と可動側クランプ部材64とによるワーク歯車Ｇのクランプを解除する。
（ステップ１４）
ワークアーバ63が所定位置まで後進したことを検出する図示しない検出器からの信号によりワークアーバ後進完了か否かを判定する。
（ステップ１５）
ステップ１４でワークアーバ後進完了が確認された場合は、シェービング加工室12の自動開閉扉13を開く指令信号を出力し、この自動開閉扉13を開く。
（ステップ１６）
ステップ１４でワークアーバ後進完了が確認された場合は、自動歯合わせ装置の制御弁56に前進指令を出力し、エアシリンダ22のロッド22rを伸び方向に前進動作させ、ワーク歯車Ｇをシェービング加工室12から取り出す。
（ステップ１７）
ワーク搭載位置検出器51によりワーク歯車Ｇがワーク搭載位置Ｐmまで前進したことを確認する前進位置確認信号オンが出力されたか否かが判定される。
（ステップ１８）
ステップ１７で前進位置確認信号オンが出力された場合（YES）は、ワーク歯車Ｇがワーク搭載位置Ｐmに取り出された状態にあるので、ワーク歯車Ｇをワークキャリア14から搬出するワーク搬出指令信号を、ロボットまたはオートローダに出力して、ロボットがワーク歯車Ｇを取り出し動作したり、オートローダがワーク歯車Ｇをアンローティング動作する。
（ステップ１９）
ステップ１８のワーク搬出動作が完了するとワーク搬出完了信号が出力（オン）されるので、この信号が出力されたか否かが判定され、ワーク搬出完了信号が出力された場合は、ステップ１に戻って、次にシェービング加工するワーク歯車Ｇに備える。

次に、図示された実施の形態の効果を説明する。

ワーク移送手段15によりワークキャリア14を移送して、ワーク歯車Ｇをワーク搭載位置Ｐmからワーク加工位置Ｐsに移送する際、歯合わせ不良検出手段16により歯合わせ不良の発生を検出した場合は、歯合わせ再試行手段17によりワーク歯車Ｇを再試行位置Ｐrに戻して再度歯合わせを自動的に行なうので、歯車シェービング加工における歯合わせ不良時の自動歯合わせが可能となり、ワーク歯車Ｇをワーク搭載位置Ｐmにてワークキャリア14に搭載してから、シェービング加工完了後、ワーク歯車Ｇを搬出するまでの歯車シェービング加工の全自動化を実現可能とすることができる。

ワーク歯車ＧとシェービングカッタＳが接触した際の衝撃を、エアシリンダ22のクッション作用と、スライダ24に上下動可能かつ原位置へ弾力的に復元可能に設けられたワークキャリア受け部材25の逃げ動作とで緩和させることができ、シェービングカッタＳが過剰な負荷により破損するおそれを防止できるとともに、ワークキャリア14をシェービングカッタＳから逃げる方向に変位させる動きによって、歯合わせを行なうことができる。

さらに、エアシリンダ22は、エアの流量調整により上記接触時の速度を容易に変更調整できるとともに、ワーク歯車Ｇの交換時にワークキャリア14を直線的に移送するので、直線的な狭いスペースでのワーク歯車交換作業が可能となり、広いスペースを必要としない。これに対して、従来のサーボモータを制御する制御機器ではコスト高となるとともに、操作も煩雑となる。また、従来は、ワーク歯車交換時に支持アームを旋回させるので、広い作業スペースが必要となる。

ワークキャリア14は、キャリア本体31の上面部にワーク歯車Ｇを嵌着する凹溝32と、キャリア本体31の下面部にワークキャリア受け部材25上に突設された複数の位置決めピン29と嵌脱自在の複数の位置決め穴33とを備えた構造により、ワーク歯車Ｇの交換を容易にできるだけでなく、ワークキャリア14自体の交換も容易にでき、寸法の異なるワーク歯車Ｇを加工する際はそのワーク歯車Ｇの寸法に応じたワークキャリア14に簡単に交換でき、作業性を向上できる。

ワーク歯車Ｇがワーク加工位置Ｐsに位置するようにワーク移送手段15を動作させたとき、ワーク移送手段15中に設けられたワーク移送方向に離間可能な２つの検出手段取付部材41，42が、歯合わせ不良発生時に調整可能な付勢手段に抗して離間する動きを、被検出体46と歯合わせ不良検出器48とによって検出するようにしたので、ワーク歯車ＧおよびシェービングカッタＳの歯合わせ不良状態を、シェービングカッタＳに過剰な負荷を与えることなく検出することができる。

ワーク搭載位置検出器51とワーク加工位置確認検出器52との間の最適位置に配置されてワーク歯車Ｇの再試行位置Ｐrを検出する再試行位置検出器53と、エアシリンダ22を再試行位置Ｐrに対応する動作位置とワーク加工位置Ｐsに対応する動作位置との間で制御する制御手段54とにより、エアシリンダ22をワーク搭載位置Ｐmと対応する動作位置まで戻し動作させることなく、再試行動作を効率よく行なわせることができる。

ワーク歯車Ｇの一側面に近接して固定された回転可能で軸方向固定の固定側クランプ部材62と、回転可能かつ軸方向移動可能に設けられたワークアーバ63の軸方向動作を利用してワーク歯車Ｇの側面を押圧する可動側クランプ部材64とにより、シェービングカッタＳと歯合わせされたワーク歯車Ｇの一側面および他側面をクランプして歯合わせ状態を固定するワーククランプ手段61を簡単に構成できる。これに対して、従来は、シェービングカッタと歯合わせされたワーク歯車を固定するワーククランプ手段が不明である。

本発明は、歯車シェービング加工における自動歯合わせ装置を製造、販売、使用などする事業者にとって産業上の利用可能性がある。

Ｇワーク歯車
ｈ軸孔
Ｓシェービングカッタ
Ｐs ワーク加工位置
Ｐm ワーク搭載位置
Ｐr 再試行位置
11 自動歯合わせ装置
14 ワークキャリア
15 ワーク移送手段
16 歯合わせ不良検出手段
17 歯合わせ再試行手段
22 エアシリンダ
24 スライダ
25 ワークキャリア受け部材
29 位置決めピン
31 キャリア本体
32 凹溝
33 位置決め穴
41，42 検出手段取付部材
45 付勢手段としてのコイルスプリング
46 被検出体
48 歯合わせ不良検出器
51 ワーク搭載位置検出器
52 ワーク加工位置確認検出器
53 再試行位置検出器
54 制御手段
61 ワーククランプ手段
62 固定側クランプ部材
63 ワークアーバ
64 可動側クランプ部材

Claims

ワーク歯車を歯車状のシェービングカッタによりワーク加工位置でシェービング加工するに当たりワーク加工位置とは別のワーク搭載位置でワーク歯車を搭載するワークキャリアと、
ワークキャリアを移送してワーク歯車をワーク搭載位置からワーク加工位置に移送するワーク移送手段と、
ワーク歯車をワーク搭載位置からワーク加工位置に移送する際にワーク歯車の歯とシェービングカッタの歯との歯合わせ不良の発生を検出する歯合わせ不良検出手段と、
ワーク歯車がワーク加工位置に移送されるまでの歯合わせ不良検出時にワーク歯車をワーク加工位置と異なる再試行位置に戻して歯合わせ作業を再試行する歯合わせ再試行手段と
を具備し、
歯合わせ不良検出手段は、
ワーク移送手段中に設けられたワーク移送方向に離間可能な２つの検出手段取付部材と、
２つの検出手段取付部材を接触する方向に付勢する付勢手段と、
一方の検出手段取付部材に設けられた被検出体と、
他方の検出手段取付部材に設けられて、ワーク歯車がワーク加工位置に位置するようにワーク移送手段を動作させたときの被検出体に対する離間状態から歯合わせ不良を検出する歯合わせ不良検出器とを具備した
ことを特徴とする歯車シェービング加工における自動歯合わせ装置。
ワーク移送手段は、
ワークキャリアを介してワーク歯車を直線的に移送するエアシリンダと、
エアシリンダにより直線的に往復移動可能に設けられたスライダと、
スライダに上下動可能かつ原位置へ弾力的に復元可能に設けられ、ワークキャリアを受けるワークキャリア受け部材と
を具備したことを特徴とする請求項１記載の歯車シェービング加工における自動歯合わせ装置。
ワーク移送手段は、
ワークキャリア受け部材上に突設された複数の位置決めピンを備え、
ワークキャリアは、
キャリア本体と、
キャリア本体の上面部に設けられた、ワーク歯車を嵌着する凹溝と、
ワークキャリア受け部材により支持されるキャリア本体の下面部に設けられた、上記複数の位置決めピンと嵌脱自在の複数の位置決め穴と
を具備したことを特徴とする請求項２記載の歯車シェービング加工における自動歯合わせ装置。
ワーク移送手段は、
ワーク歯車がワーク搭載位置に位置するようにワーク移送手段を動作させた状態を検出するワーク搭載位置検出器と、
ワーク歯車がワーク加工位置に位置するようにワーク移送手段を動作させた状態を検出するワーク加工位置確認検出器とを備え、
歯合わせ再試行手段は、
ワーク搭載位置検出器とワーク加工位置確認検出器との間の最適位置に配置されて、ワーク歯車が再試行位置に位置するようにワーク移送手段を動作させた状態を検出する再試行位置検出器と、
歯合わせ不良検出手段がワーク歯車の歯とシェービングカッタの歯との歯合わせ不良の発生を検出したときに、再試行位置検出器によりワーク移送手段の動作状態を検出するまでワーク移送手段を戻し制御してワーク歯車を再試行位置まで移送するとともに再試行位置検出器によりワーク移送手段の動作状態を検出した後はワーク移送手段を反対方向に制御してワーク歯車をワーク加工位置に移送する制御手段と
を具備したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の歯車シェービング加工における自動歯合わせ装置。
ワーク加工位置でシェービングカッタと歯合わせされたワーク歯車の一側面および他側面をクランプして歯合わせ状態を固定するワーククランプ手段を備え、
ワーククランプ手段は、
ワーク加工位置にあるワーク歯車の一側面に近接して定位置に設置された回転可能で軸方向固定の固定側クランプ部材と、
ワーク加工位置にあるワーク歯車の軸孔に対して固定側クランプ部材とは反対側で回転可能かつ軸方向移動可能に設けられ軸方向動作してワーク歯車の軸孔に嵌脱自在のワークアーバと、
ワークアーバに一体的に嵌着されて固定側クランプ部材とは反対側からワーク歯車の側面を押圧する可動側クランプ部材と
を具備したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか記載の歯車シェービング加工における自動歯合わせ装置。