JPH0132011B2

JPH0132011B2 -

Info

Publication number: JPH0132011B2
Application number: JP59217501A
Authority: JP
Inventors: Buroho Peetaa; Shunaidaa Otsutoo; Donaa Mainraato
Original assignee: MAAKU TSUAANREEDAA UNTO MASHIINEN AG
Current assignee: MAAKU TSUAANREEDAA UNTO MASHIINEN AG
Priority date: 1983-10-18
Filing date: 1984-10-18
Publication date: 1989-06-29
Also published as: CH662298A5; JPS60114422A; EP0140831B1; US4555871A; DE3345068C1; DD240085A5; EP0140831A1; DE3472766D1

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、歯車が締着された回転台を予め定め
られた速度で回転し且つ同時に予め定められた並
進速度で変位することにより、歯面と加工工具と
の間にインボリユートプロフイールに対応の創成
運動が発生される製作機械で歯車製品の歯面の波
状起伏を除去する方法、および歯車のための回転
台を有し、該回転台に対し第１および第２の駆動
装置を設けて、該駆動装置により歯面と加工工具
との間にインボリユートプロフイールに対応する
創成運動を発生するために、歯車が締着されてい
る回転台を予め定められた速度で回転すると共に
同時に予め定められた並進速度で変位可能にし、
前記回転台に対して前記２つの速度を監視するた
めの測定装置が設けられている製作機械での歯車
製作に際して歯面の波状起伏を除去するための装
置に関する。

従来の技術創成方法で歯切りされた歯車の歯面は波状の起
伏を有していることが公知である
（Werkstattund Betrieb 113（1980）２、PP.97−
100参照）。このような波状の起伏は特に、ハスバ
が形成された歯車に顕著に現われ、このような波
状の起伏は、大部分、歯車が固定的に取り付けら
れた機械の回転台に予め定められた速度の回転運
動と同時に予め定められた速度の並進運動を与え
る創成運動を発生する位置割出しウオームおよび
モジユールスピンドルの誤差に起因するものであ
る。周期的に現われ、比較的長く、したがつて非
常に危険なこのような波状起伏は、位置割出しウ
オームおよびモジユールスピンドルの回転速度、
ウオブリング、軸方向送りおよび角速度誤差なら
びに作用力および作用角度誤差に起因するもので
ある。一般に回転台駆動部のあらゆる歯切り誤差
が、程度の差こそあれ作用し、その場合ウオーム
駆動ではさらにリード誤差ならびにウオーム軸受
誤差（偏心差）が加担する。回転台駆動部のこれ
らの誤差は、加工された歯車にプロフイール（歯
高）方向に周期的な波状起伏となつて発生し、そ
してハスバ歯切りの場合には歯幅方向における周
期的な波状起伏として現われる（第１図のＷ１お
よびＷ２参照）。

この周期的な波状起伏（所謂ウエーブ）は、歯
車周辺に渡り連続的に周期的に現われるものであ
つて、散発的に現われるものではないので、望ま
しくない振動所謂雑音発生の特に大きな原因にな
る。

現在の技術段階（上に掲げた文献参照）におい
ては、製造機械の重要な駆動要素全てを可能な限
り正確に加工することにより歯面の波性を阻止す
るよう試みられている。しかしながらこれには大
きな制約がある。その理由は、大きな歯車におい
て現在の技術レベルで維持される公差は非常に小
さく、測定技術的に検証するのが困難な程である
からである。

発明の目的よつて本発明の課題は、製作機械で歯車を製造
する場合に確実で然も非常に簡単な仕方で歯面の
波状起伏を除去する方法および装置を提供するこ
とにある。

発明の構成上の課題は特許請求の範囲第１項および第４項
の所謂特徴部分に記載の段階および構成によつて
解決される。

本発明は、歯車製作に際して歯面に惹起される
歯面の波状起伏は、全体的に、回転台とその駆動
装置との間の伝動区間における変換比における誤
差に起因するものであるという驚くべき認識に基
づく、ここで言う変換比とは、回転台の回転速度
と並進速度との間の比と定義される。回転台が所
定の回転速度で回転すると同時に所定の並進速度
で運動し、然も伝動区間にネジ係合誤差等が存在
しない場合には、この変換比の誤差は零になるの
であろう。しかしながらこのように理想的なケー
スは実際には実現不可能である。と言うのは、ウ
オームまたはモジユールスピンドルのミクロン領
域の歯切り誤差を完全に回避するのは不可能であ
るからである。例えば、ウオームの１つの歯面が
不所望な隆起を有する場合には、回転台は予め定
められた回転速度よりも若干大きい回転速度で回
転することになろう。それに対応して、該回転速
度と並進速度との間に定義される変換比も相応に
変化する。伝動区間が単に電気的に同期して回転
台に回転速度および並進速度を与える２つの所謂
サーボモータから構成されている場合にも同様の
事が言える。

本発明によれば、予め定められた目標変換比か
らの偏差が検出されて、それにより加工工具の設
定位置が修正される。実際には、装置における不
可避な機械的慣性や電気的に応動が即時でないこ
とが原因で、目標変換比からの偏差を求めて同時
に工具の対応の調整で補正を行うことは不可能で
あるので、各歯面毎に最初の加工で得られた偏差
を、所定時点の歯車の瞬時位置および工具の瞬時
位置に対応付けして先ず記憶しておく。したがつ
て最初は補正を伴わずに加工を行う。同じ歯面に
対する次の加工過程で、記憶されている関連の偏
差を適時に読み出して加工工具の設定量の補正に
用いる。

特許請求の範囲第２項および第５項に記載の本
発明の実施態様においては、別の工具を有する機
械の場合に、同時に該別の工具の設定量も、変化
比偏差でその記号を反対にして補正される。

特許請求の範囲第３項および第６項に記載の実
施態様においては、回転台の駆動モータに該モー
タの回転数制御回路が設けられている機械の場合
に、付加的に、該モータの駆動速度を回転台の実
測回転速度および実測並進速度を用いて修正し
て、修正目標回転速度および修正目標並進速度を
形成し、それにより予め定められた変換比の最終
的に求められる偏差を全体的に小さくし、その結
果として歯面の波状起伏はさらに正確に除去され
る。

実施例以下本発明の実施例を図面を参照し詳細に説明
する。

第１図は、歯車１２を製作するための機械（図
示せず）の回転台１０の駆動部示をす展開部分斜
視図である。加工に当つて、歯車１２は回転台１
０上に固定される。回転台１０は、位置割出しウ
オーム１４および割出しウオームホイール１６か
らなる割出し伝動装置により回転される。回転台
１０はモジユールキヤリツジ１８上に回転自在に
支承されており、該モジユールキヤリツジ１８
は、モジユールキヤリツジに設けられている対応
のネジに係合するモジユールスピンドル２０によ
つて変位され、それにより回転台１０には歯のモ
ジユールに対応する並進運動が与えられる。歯車
１２の歯面には波Ｗ１およびＷ２が略示してある
が、これら波は伝動系１４，１６，２０に存在す
る誤差によつて惹起されるものであり、歯面に波
状起伏が生じ、この波状の起伏は除去しなければ
ならない。波状起伏Ｗ１はモジユールスピンドル
２０の誤差により、そして波状起伏Ｗ２はウオー
ム伝動装置４，１６の誤差により起因して、固定
された歯車１２を有する回転台１０をウオーム伝
動部１４，１６によつて所定の速度で回転し且つ
同時にモジユールスピンドル２０で所定の並進速
度で変位することにより、歯面と工具（図示せ
ず）との間に創成運動を発生する際に生ずるもの
である。

第２図は、本発明を創成方法
（Wa¨lzverfahren）で動作するハスバ歯車の歯面
を研削するための歯車研削盤に適応した場合の実
施例を示す。この種の研削盤の構造および動作は
公知である。（特願昭57−158981号明細書、特願
昭58−50576号明細書参照）ので、ここでは本発
明の理解にとつて必要な範囲で述べるに留める。

研削盤は、工具として２つの砥石車３０，３
０′を備えており、これら研削円板で２つの歯面
を同時に研削する。工具担体３２は斜めに設けら
れた案内３４に沿つて変位可能である。該斜めの
案内３４は所望の歯のネジレ角に対応して調節可
能である。各砥石車には位置設定駆動部３６，３
６′が関連して設けられており、これら位置設定
駆動部により砥石車は歯面に対し接近および離間
方向に運動可能である。図示の実施例において
は、設定駆動部３６，３６′によつて発生される
設定運動はサーボ弁３８，３８′によつて制御さ
れている。コンピユータ４０または他の適当な上
位装置によつて、サーボ弁３８，３８′には対応
の設定命令が与えられる。図示の実施例において
は、割出しウオーム１４は電動機Ｍ１によつて駆
動され、該電動機の回転数は制御回路１で制御さ
れる。制御回路１は、コンピユータ４０から電動
機目標速度V_M1spllを受けて、この目標速度を、回
転速度発生器TG１から発生される電動機の実測
速度V_M1istと比較して、第２図に示されていな制
御系を介して電動機Ｍ１を相応に制御する。

電動機Ｍ２は、モジユールスピンドル２０を駆
動する。このスピンドル２０はモジユールキヤリ
ツジ１８したがつてまた回転台１０の並進運動を
発生する。モータＭ１の場合と同様に、モータＭ
２も回転速度発生器もしくはタコメータTG２が
設けられており、該タコメータはモータＭ２の実
測速度V_M2istしたがつてまたモジユールスピンド
ル２０の実測回転速度を検出して制御回路２に供
給し、該制御回路２はモータＭ２の目標速度
V_2spllをコンピユータ４０から受けて、モータＭ
２を発生された目標値−実際値の誤差に対応して
制御する。なお、制御回路１および２を設けるこ
とは本発明の機能にとつて不可欠ではないが、設
けた方が有利である。制御回路を用いなくても回
転数が十分に一定であるモータＭ１，Ｍ２を用い
れば、該制御回路は以上に述べた公知の機械にと
つて不必要となろう。しかしながら本発明の構成
においては、これら制御回路は、追つて詳述する
ように、所期の結果が改善されるところから設け
た方が有利である。

回転台１０には、測定装置Ｅ１が設けられてい
る。回転台に取り付けられている増分スケール４
２は、走査ヘツド４４を通過して運動する。該走
査ヘツド４４は測定装置Ｅ１に、回転台１０の回
転速度に対応するパルスを供給する。このような
増分測定方法は公知である（例えば西独特許公報
第2758525号参照）。

研削盤には、モジユールキヤリツジ１８に対向
して、別の増分スケール４６が取り付けられてお
り、このスケール４６に沿いモジユールキヤリツ
ジに固定連結された走査ヘツド４８が運動し、該
走査ヘツド４８はその出力パルスを測定装置Ｅ２
に供給し、そして該測定装置Ｅ２はモジユールキ
ヤリツジ１８したがつてまた回転台１０の並進速
度を求めることができる。この増分測定方式は本
質的に、上述に述べた増分測定方式と同じ構成で
あるが、スケール４２が円弧形状に設けられてい
るのに対し、スケール４６は直線状に形成されて
いる。

測定装置Ｅ１およびＥ２の出力端は、割算器５
０の２つの入力端に接続されている。該割算器
は、このようにして、測定装置Ｅ１から回転台１
０の実測回転速度V_1istを表わす信号を受け且つ測
定装置Ｅ２から回転台１０の実測並進速度V_2istを
表わす信号を受ける。この割算器器においては比
U¨_ist＝V_1ist／V_2istが発生される。モータＭ１およ
びＭ２が所望の一定の回転速度を有しており且つ
これらモータと回転台との間の伝動系に誤差が存
在しない場合には、上記の比U¨_istは、コンピユー
タ４０に記憶されている目標変換比U¨_spll＝
V_1spll／V_2spllに等しくなるであろう、しかしなが
ら、このような理想的な関係は、勿論、実際には
生じない。

なお、目標変換比U¨_spllは歯車研削データ表から
取り出されて予めコンピユータに読み込まれてい
る。コンピユータ４０は、さらに、歯車１２の位
置および砥石車３０，３０′の位置を検出する。
この目的で、走査ヘツド４８の出力端にはさらに
歯車位置発生器WGが接続されており、この発生
器WGは供給されるパルスから歯車１２の瞬時位
置を求めてコンピユータ４０に供給する。工具担
体３２には走査ヘツド３３が連結されており、こ
の走査ヘツド３３は増分スケール３５に沿つて移
動する。該走査ヘツドは工具位置発生器HGに接
続されており、後者は、入力されるパルスから砥
石車３０，３０′の瞬時位置を求めてコンピユー
タ４０に供給する。これら歯車の瞬時位置および
工具の瞬時位置を求める目的に関しては追つて説
明する。

割算器５０には、減算器５２が後置接続されて
おり、この割算器には、コンピユータ４０の出力
端に接続され該コンピユータからの目標変換比
U¨_spllを表わす信号を受ける入力端が設けられてい
る。減算器５２においては、目標変換比U¨_spllと割
算器５０からの実測変換比U¨_istとの間の差ΔU¨が
形成される。この符号が付いた変換比差±ΔU¨に
相応する信号が、減算器５２の出力端からメモリ
５５の入力端に印加されて該メモリに記憶され
る。メモリ５５に記憶された減算器５２からの信
号は、コンピユータ４０から歯車および工具位置
に対する出力端５３を介して受ける信号により、
歯車の対応の位置および砥石車の対応の位置に所
属せしめられる。この場合、メモリ５５は、コン
ピユータ４０と共に、実測変換比U¨_istの確定時点
と砥石車による歯面の補正の実行時点との間の時
間遅延となつて現れる装置の機械的慣性および電
気的非即時応動性を除去する機能を果す。メモリ
５５の出力端は加算増幅器５４の１つの入力端に
接続されており、該加算増幅器５４はその別の入
力端にコンピユータ４０から、砥石車３０の設定
位置に対応する信号を受ける。加算増幅器５４は
上記設定位置から変換比差ΔU¨を（その符号に従
い）加算または減算して、その出力端に相応に補
正された設定信号を発生してサーボ弁３８に供給
し、それにより砥石車３０は相応に位置を加減調
整される。

図示の実施例においては、他方の砥石車３０′
は対応の設定駆動部３６′ならびに対応のサーボ
弁３８′を有するばかりではなく、関連して設け
られた対応の加算増幅器５4′を備えている。砥石
車３０と３０′との間の設定の差異は、単に、減
算器が変比比差に対応する信号±ΔU¨を信号反転
回路もしくはインバータ５６を介して反転した符
号（即ち〓ΔU¨）を加算増幅器５４′に供給する
点にあるに過ぎない。このように反転するのは、
砥石車３０′によつて研削される歯面は砥石車３
０によつて研削される歯面の方向と反対の方向に
あるからである。

一回目の歯面の研削では、変換比差ΔU¨による
補正は行わない。この一回目の研削時に実測変換
比U¨_1istを割算器５０で求め、減算器５２にてコン
ピユータからの目標変換比U¨_spllと減算して変換比
差±ΔU¨を形成する。この変換比差±ΔU¨を瞬時
の歯車位置および工具位置に対応させメモリ５５
に書き込む。瞬時の歯車位置および工具位置は歯
車位置発生器WGおよび工具位置発生器HGによ
り検出される。そして±ΔU¨とそれぞれの位置の
対応付けは、コンピユータの出力端５３により書
き込みを制御して行われる。メモリ５５に書き込
まれたデータは、以降の研削過程で歯車１２の位
置および砥石車３０の位置に相応してコンピユー
タ４０により処理され、変換比差±ΔU¨として加
算増幅器５４の入力端に印加され（さらに加算増
幅器５４′の入力端に反転した符号で印加され）
て、該加算増幅器は、砥石車３０，３１′が上記
変換比差に対応して位置を加減調節されるように
サーボ弁３８，３８′を制御する。

第２図にブロツクダイアグラムで示した本発明
の構成においては、矢印で表した導体で電圧また
はパルスが伝送される。なおそれぞれ必要とされ
るデイジタル／アナロク変換器ならびにアナロ
グ／デイジタル変換器は、図示を明瞭にするため
に省略してある。

第２図を参照し上に述べた構成によれば、モー
タＭ１とＭ２との間における伝動路における誤差
によつて惹起される歯面の波状起伏は、伝動路に
おける誤差に対応する速度変換比差を求めて砥石
車の設定位置を相応に補正することにより簡単且
つ確実な仕方で回避することができる。

第３ａ図および第３ｂ図には、制御回路１およ
び２が詳細に示されている。本発明によれば、こ
の制御回路で、測定装置Ｅ１およびＥ２の出力信
号を用いて別の補正が行われる。この別の補正
は、求めるべき変換比差ΔU¨の精度を改善し同時
に該変換比差の大きさを減少するためのものであ
る。２つの制御回路の回路構成は同じであるの
で、以下第３ａ図に示した装置の構成および動作
だけに関して説明することにする。

第３ａ図に破線で示したブロツクは第２図の制
御回路１に対応する制御回路１である。この制御
回路は加算点１１０を有し、この加算点には、回
転台１０の目標回転速度V_1spllを表わす信号がコ
ンピユータ４０から供給され、また回転台１０の
実測回転速度V_1istを表わす信号が測定装置Ｅ１か
ら供給される。これらの信号に基づき目標回転速
度V_1spllを修正して、修正目標回転速度V_1spll、_kprr
を形成し、それに対応する信号が別の加算点１１
４には送出される。この加算点１１４にはさらに
モータの実測回転速度V_Mistを表わす信号がタコ
メータTG１から供給される。加算点１１４はこ
れら２つの入力信号からモータを制御する出力信
号を形成し、別の制御増幅器１１６を介して制御
装置１１８に供給する。該制御装置は最終的にモ
ータＭ１の回転数を相応に追従制御し、このよう
にして回転台１０の回転速度の予備補正が行われ
る。この予備補正を行わない場合には、割出しウ
オームの領域における誤差が回転台１０の回転速
度に介入し、したがつて砥石車の相応に大きな設
定位置補正により補正を行わなければならないこ
とになる。

第３ｂ図に示した回路では、回転台１０の並進
速度の相応の補正が行われる（なお、第３ｂ図に
おいて第３ａ図の要素に対応する要素は関連の参
照数字に100を加えた参照数字で示してある）。

【図面の簡単な説明】

第１図は割出し伝動装置およびモジユールスピ
ンドルを用いて歯車製作機械の回転台の駆動部を
略示する展開部分斜視図、第２図は本発明による
装置を備えたハスバ歯車用の創成方式で動作する
歯面研削盤および関連の制御回路系を示す概略
図、そして第３ａ図および第３ｂ図は、第２図に
示した機械の回転台の駆動装置の制御回路を示す
回路図である。１０……回転台、１２……歯車、１４，１６…
…ウオーム伝動装置、２０……モジユールスピン
ドル、３０……砥石車、３２……工具担体、３４
……案内、３６……位置設定駆動部、３８……
弁、４０……コンピユータ、３５，４２，４６…
…増分スケール、３３，４４，４８……走査ヘツ
ド、５０……割算器、５２……減算器、５４……
加算増幅器、５５……メモリ、Ｍ……電動機、
TG……回転速度発生器（タコメータ）、Ｅ……
測定装置、WG……歯車位置発生器、HG……工
具位置発生器。

Claims

【特許請求の範囲】１歯車が締着された回転台を予め定められた速
度で回転し且つ同時に予め定められた並進速度で
変位することにより、歯面と加工工具との間にイ
ンボリユートプロフイールに対応の創成運動が発
生される製作機械で歯車製品の歯面の波状起伏を
除去する方法において、 (a) 前記回転台の目標回転速度（V_1spll）と目標
並進速度（V_2spll）との間の目標変換比（U¨_spll）
を設定し、 (b) 各歯面における加工過程中に回転台の実測回
転速度（V_1ist）と実測並進速度（V_2ist）を測定
し、 (c) 前記実測回転速度（V_1ist）と前記実測並進速
度（V_2ist）との間の実測変換比（U¨_ist）を求
め、 (d) 歯車の瞬時位置および工具の瞬時位置に対応
付けて、前記目標変換比と実測変換比との間に
の差（±ΔU¨）を発生し且つ記憶し、そして (e) 各歯面における別の作業過程において、工具
の設定位置を、コンピユータ４０と２つの加算
増幅器５４，５４′によつて、前記目標変換比
と実測変換比との間の差（±ΔU¨）に相応して
補正することを特徴とする方法。２第１の歯面に対し反対の方向に向いている別
の歯面と接触される別の工具を備えた機械の場合
に、段階(e)で、工具の設定位置を、大きさが等し
く符号が反対の目標値−実測値差（±ΔU¨、〓
ΔU¨）で同時に補正する特許請求の範囲第１項記
載の方法。３段階(c)を実施する前に、目標回転速度
（V_1spll）および目標並進速度（V_2spll）を、段階(b)
で測定した２つの実測速度（V_1istおよびV_2ist）に
基づき修正して、修正目標回転速度
（V_1spll、_kprr）および修正目標並進速度
（V_2spll、_kprr）を形成する特許請求の範囲第１項
または第２項に記載の方法。４歯車のための回転台を有し、該回転台に対し
第１および第２の駆動装置を設けて、該駆動装置
により歯面と加工工具との間にインボリユートプ
ロフイールに対応する創成運動を発生するため
に、歯車が締着されている回転台を予め定められ
た速度で回転すると共に同時に定められた並進速
度で変位可能にし、前記回転台に対して前記２つ
の速度を監視するための測定装置が設けられてい
る製作機械での歯車製作に際して歯面の波状起伏
を除去するための装置において、 (a) 前記回転台１０の目標回転速度（V_1spll）と
目標並進速度（V_2spll）との間の目標変換比
（U¨_spll）を設定するためのコンピユータ４０と、 (b) 前記コンピユータ４０に接続されて前記歯車
１２の位置および前記工具３０の位置を測定す
るための歯車位置および工具位置発生器WG，
HGと、 (c) 測定装置Ｅ１，Ｅ２によつて求められた実測
回転速度（V_1ist）と実測並進速度（V_2ist）との
間の実測変換比（U¨_ist）を決定するための装置
５０と、 (d) 前記目標変換比および前記実測変換比との間
の差（±ΔU¨）を発生するための装置５２と、 (e) 前記差発生装置５２の出力端ならびに歯車位
置および工具位置に対するコンピユータ４０の
出力端５３に接続されていて、歯車１２の瞬時
位置および工具３０の瞬時位置に対応付けて前
記目標−実測値差（±ΔU¨）を記憶するための
装置５５と、 (f) 前記記憶装置５５の出力端および前記工具３
０のサーボ弁３８に接続されて工具の設定位置
を前記目標−実測値差に（±ΔU¨）に相応して
補正するための装置５４とを有することを特徴
とする装置。５一方の歯面に対して反対方向に向いた他方の
歯面と接触する別の工具を備えた機械の場合に、
前記別の工具３０′の別のサーボ弁３８′に接続さ
れて、前記別の工具の設定位置を目標値−実測値
差（ΔU¨）に相応して補正するために、記号反転
装置５６を介して記憶装置５５の出力端に接続さ
れている別の装置５４′を備えている特許請求の
範囲第４項記載の装置。６２つの駆動装置がそれぞれ、速度制御回路を
備えたモータから構成され、該モータは位置割出
し伝動部およびモジユールスピンドルからなる伝
動区間を介して回転台を駆動する機械の場合に、
各回転数制御回路１；２に、モータＭ１；Ｍ２の
前で直列に、回転台の、修正された修正目標速度
（V_1spll、_kprr；V_2spll、_kprr）を形成するために、目
標速度（V_1spll；V_2spll）および実測速度（V_1ist；
V_2ist）のための加算点１１０；２１０ならびにモ
ータ速度を設定するための制御装置１１８；２１
８に対する設定量を発生するため前記モータの実
測速度（V_M1ist；V_M2ist）および前記回転台の修正
された修正目標速度に対する別の加算点１１４；
２１４を設けた特許請求の範囲第４項または第５
項記載の装置。