JPH02139117A - Ｎｃ歯車研削方法とｎｃ歯車研削盤用ギャップエリミネータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はＮＣ化された歯車研削盤における歯研削効率を
向上させるための改良に関し、特に、被研削歯車を砥石
車直下より退避した被研削歯車割り出し位置から砥石車
直下において砥石が歯溝に入り込んだ歯研削位置への位
置決め、設定を短時間で実行して砥石のエアカット時間
を極力、削減すし、歯車の歯研削効率の向上と省力化を
達成するためのギャップエリミネータに関する。

〔従来の技術〕

歯車研削盤は、被研削歯車の歯形路光に対応して予め調
整された定位置で所定径を有した砥石車を高速回転させ
、その砥石直下に当該被研削歯車の歯を位置決め設定し
、砥石先端を歯溝内の係合位置で被研削歯車に接触、係
合させ、その状態で、一定の運動式に従う転がり運動を
被研削歯車に付与することにより、所望の歯形、例えば
、インボリュート歯形に歯面を研削するものである。砥
石車は勿論、歯車路光、例えば、歯車圧力角に応じて砥
石軸の傾き設定（圧力角設定）が従前に行われる等して
上記のように定位置に調整される。

この場合に、歯車研削盤においては、歯車と砥石先端が
接触する研削開始位置に設定に当たり、従来の方法では
、先ず砥石車の高速回転を停止させ、被研削歯車と研削
盤上の歯車取付主軸との間の締結を弛めた状態で当該取
付主軸と被研削歯車とをスチールベルトと転がり円板と
を用いて微速同期運転によって停止中の砥石車直下まで
移動させ、同時に被研削歯車を取付主軸に対して相対的
に回転位相を調整すべく微小回転させながら、歯溝内に
砥石先端が入り込んだ位置に到達させ、このとき、被研
削歯車の歯面と砥石先端との間には未だ微小量のギャッ
プを確保し、この状態で被研削歯車を取付主軸に締結し
、砥石の回転を起動したうえ、上記スチールベルトを引
っ張ることにより、上記微小量ギャップが解消されるギ
ャップエＩＪ　ミネーション位置を火花の発生により確
認し、研削開始位置を確立して実際の歯研削工程を開始
するようにしている。このようにして、ギヤップエリミ
ネーション位置が始めに確立された後は、被研削歯車と
取付主軸は締結されているので、−歯の研削加工作用の
終了に応じ、被研削歯車を研削位置から離れた歯車割り
出し位置へ後退させ、次の被研削歯面を割りしてその被
研削歯面を研削開始位置へ復帰させ、再び砥石による研
削を遂行させれば、歯車研削加工工程が順次に各歯に施
されることになる。上述の従来の過程で、歯車の研削開
始位置の初期設定過程で、砥石車が被研削歯面に接触し
て研削を開始するギヤップエリミネーション位置の決定
工程には作業者の軸心の注意を払った操作が要求され、
故に、砥石の高速空転時間の多少は、必然的に作業者の
熟練度に依存することになる。従って、該砥石空転時間
、所謂、エアカット時間が長くなる傾向にあった。即ち
、従来の歯車研削盤においては、各歯の研削を開始する
ためには、 （１）研削盤にセットした被研削歯車の研削する歯面を
研削位置から後退した割り出し位置で割り出し、 （２）割り出した歯面を未だ砥石と接触しない砥石車直
下位置、つまり、研削開始位置近傍の待機位置まで移動
し、 （３）初期ギヤップエリミネーション位置を確立させて
から被研削歯車を研削盤の取付主軸にしっかりと締結し
て同期性にずれを生じないようにし、（４）被研削歯車
にベルトと転がり円板を用いて創成運動を行わせながら
研削加工を行う一連の工程が遂行され、 特に、上記砥石に歯面を接触させる初期作業工程は、作
業者の熟練度に依存した有人作業工程であり、かつ、比
較的長時間を要することから、歯車研削盤の運転省力化
と作業の高能率化とを阻害する一因と成っていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

故に、歯車研削盤の自動化の一環として数値制御法を導
入したＮＣ歯車研削盤では、省力化のために上述のよう
なエアカット時間の短縮化を図る種々のギャップエリミ
ネータが採用される傾向に有り、しかも、より高精度な
ギャップエリミネータの開発が要望される傾向にある。

依って、本発明は上述したＮＣ歯車研削盤に適用して有
効なギャップエリミネータを提供することにある。

また、本発明の他の目的は、被研削歯車を研削盤上にセ
ットしてから研削開始を確立するまでの初期エアカット
時間を大幅に短縮するＮＣ歯車研削盤用のギャップエリ
ミネータを提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明に依れば、被研削歯
車の取付主軸を軸心まわりに旋回させる第１の駆動手段
と前記取付主軸を軸心に対し直角な方向に平行移動させ
る第２の駆動手段と、それら第１、第２の駆動手段を同
期運転させるＮＣ装置と、所定の研削位置に設けられた
研削砥石車とを具備するＮＣ歯車研削盤において、 研削開始位置から遠ざけた歯車の位相割出位置において
前記取付主軸上の被研削歯車の歯面位相を検出・演算す
る位相検出手段と、 前記位相検出手段で検出した歯面位相データに基づいて
前記第１、第２の駆動手段により前記歯車の位相割出位
置から研削開始位置へ前記被研削歯車を接近移動させる
と共に被研削歯面が前記研削砥石車に微小量のギャップ
を介して対向する待機位置へ被研削歯車を前進移動させ
る被研削歯面割り出し制御手段と、 被研削歯面が前記待機位置から前記微小量ギャップを解
消して前記研削開始位置へ平行移動するとき、前記砥石
車との接触を検知する検知手段とを具備した構成を有す
るＮＣ歯車研削盤ギャップエリミネータが提供される。

前記被研削歯車の歯面位相の位相検出手段は、被研削歯
車の歯先面に接近設置した近接センサと、被研削歯車の
取付主軸の回転を検出可能に設けられたロータリーエン
コーダと、これら近接センサ及びロータリーエンコーダ
の出力情報に基づいて被研削歯面の位相の検出演算を行
う演算手段とから構成され、又、被研削歯車の被研削歯
面と回転砥石との接触は主軸受台又は研削砥石車軸受台
に取り付けたＡＥ（アコースティックエミッショ）セン
サにより検出するのが有効である。

〔作　用〕

上記のように構成されたギャップエリミネータを有する
ＮＣ歯車研削盤に被研削歯車がセットされると位相割出
位置で、前記歯車センサ（近接センサ）により歯車の歯
先、歯溝の位置情報とその時のロータリーエンコーダの
角度情報指示値が読み取られる。これらの値と予め入力
されている被研削歯車の歯車諸元から旋回運動と同時に
平行移動をした場合に歯車の歯面と回転砥石が接触しな
い歯面位相の演算が行われ、その歯面位相まで歯車が回
転される。この際に、歯面位相は砥石車による研削加工
を受ける歯面を割り出し決定することにより、被研削歯
面そのものを、砥石車直下の待機位置へ移動変位させる
ことができる。即ち、演算、検出された歯面を、検出位
置から歯面研削待機位置まで主軸の移動量Ｓｔと主軸の
回転角θがＳ、＝ｒ・θ（ｒ：転がり円半径）の関係を
満たすように移動させると、歯車は研削待機位置まで砥
石と干渉することなく移動する。上記研削待機位置から
砥石に接触する研削開始位置までは被研削歯車を取り付
けた主軸の平行移動のみ（回転なし）で到達し、砥石と
歯面とが接触した瞬間を主軸受台上に設置したＡＥセン
サーで検知し、研削動作が開始される。そして、この間
に高速回転する砥石車はその回転を停止させる必要はな
い。

〔実施例〕

以下、本発明を添付図面に示す実施例に基づいて更に詳
細に説明する。第１Ａ図は本発明に係るギャップエリミ
ネータ機構を具備したＮＣ化された歯車研削盤の要部構
成を略示した斜視図、又、第１Ｂ図は同ギャップエリミ
ネータ機構を具備したＮＣ歯車研削盤の動作機構を示し
たブロック図である。

第１Ａ図、第１Ｂ図に示すＮＣ歯車研削盤において、被
研削歯車１は同歯車研削盤の取付主軸２に取り付けられ
る。取付主軸２は滑台３に回転軸受（図示なし）を介し
て回転自在に支持され、第１の駆９手段を形成するサー
ボモータ４によりウオームギヤ５ａ、ウオームホイール
５ｂから成る伝動機構を介して正逆両方向に回転駆動さ
れる。

また、周知のロータリーエンコーダ６が取付主軸２に適
宜な方法で連結されており、主軸回転角を検出するよう
になっている。

前記滑台３は第２の駆動手段７　（サーボモータ）によ
り送りネジ８を介して前記取付主軸２の軸線に対して直
角な方向に研削盤のベツド（図示略）上を平行移動する
と共にその変位位置は研削盤ベツド上に固設された例え
ば、リニヤスケール又はリニアエンコーダ等の周知の直
線変位検出手段９により検出される。

上述した第１、第２の駆動手段４．７は被研削歯車１の
研削歯面と回転砥石１１との間の研削作用時における創
成運動を生起すると共に本発明に係る微小ギャップの解
消作用における動作駆動源として用いられる。上記滑台
３上の適宜な位置に１１ＡＥ（アコースティックエミッ
ション）センサ１０が取り付けられ、後述の如く、アン
プ１４を介してＣＰＵ、１３に接続され、定位置で高速
回転する砥石車の回転砥石１１に対して被研削歯車１が
接近動作し、両者の接触時に発生する音声信号を検知す
ることにより、その検知信号を上記ＣＰＵ１３に印加す
る。つまり、研削開始位置の検出を行う。

他方、第１Ａ図に想像線で示した被研削歯車の位置は上
記研削開始位置から遠ざかった位相割出位置であり、こ
の位相割出位置に在るとき、滑台３の外方の定位置に配
置された歯面センサ１２によって、後述のように、被研
削歯車の歯面位相の検出が行われる。また、第１Ｂ図に
示すように、ＮＣ歯車研削盤を制御するＮＣ装置の一部
を成す中央演算装置（前述のＣＰＵ１３）が設けられ、
歯面センサ１２及びロータリエンコーダ６からの情報信
号に基づいて所定の演算処理を行い、サーボアンプを介
して前記サーボモータ４及び７を制御するシステムが構
成されている。

第２図及び第３図は本発明によるギャップエリミネータ
の動作原理を図示している。

第２図において、歯車位置Ｂは、取付主軸２に装着され
た被研削歯車１の１つの歯面が回転砥石１１の直下に位
置決めされた研削待機位置で、同位置では、第３図（ａ
）に示すように、砥石１１が歯溝に入り込みながら、し
かも同砥石１１と接触した研削開始位置（第３図（ｂ）
）から歯面が主軸に直角な方向に微小量のギャップＧだ
け隔てた状態に在る位置である。

他方、第２図における歯車位置Ａは、上記歯車位置Ｂか
ら主軸直角方向に充分大きな距離Ｓだけ後退、離反した
位置で、歯車研削盤上におき、定位置で高速回転する回
転砥石１１と被研削歯車１が干渉する可能性の全く無い
位置（歯面位相割出位置）である。今、ここで歯車の転
がり円半径をｒ１主軸の回転角をθ、上記歯車位相割出
位置Ａからの平行移動距離をＳＬとした場合 Ｓ　ｓ　　−ｒ　　・　θ　　　　・　・　・　（１）
の関係を保ちつつ、取付主軸２の回転運動と平行運動と
の同期移動を行った場合、移動開始前にＡ位置で歯車の
位相を調整すれば、Ａ位置から研削待機位置Ｂ点まで歯
面と砥石が干渉を起こすことなく移動可能である。Ａ位
置にふいて、被研削歯車１の１つの歯面位相、実際には
研削すべき歯面の位相を検出するために、既述の歯面セ
ンサ１２が設けられる。歯面センサ１２は非接触検知型
の周知の近接センサで構成可能であり、ＬＥＤを用いた
光学式センサ、渦電流を利用した電磁センサー等も同様
に利用可能である。上記歯車センサ１２は、被研削歯車
１の半径方向に向けて歯先と対向配置で歯車研削盤上の
滑台３の外方の所定位置に取り付けられ、しかも、被研
削歯車の大小に応じて半径方向に位置を調節出来るよう
になっている。

被研削歯車１が位相割出用の歯車位置Ａ点で主軸まわり
に回転した場合の歯車センサ１２の出力を第４図に示す
。

ここで第４図における信号波形図（Ｆ）は位相割出位置
で歯車を正転させた場合の歯面センサ１２の出力パルス
を示すもので、ハイレベルＨは歯先部分、ローレベルＬ
は歯底部分に相当する。また、第４図に右ける信号波形
図（Ｂ）は歯車を逆転させたときの（Ｆ）と同じ歯に関
する出力パルスを示す。いま、歯車が正転した場合の出
力パルスがＨ−Ｌとなる角度３パルス分Ｐｆ、、　Ｐｆ
２．Ｐｆ３を主軸に連結したロータリーエンコーダ６で
読み取り、歯車を逆転させ正転時と同じ歯について逆転
時にＨ−Ｌとなる角度３パルス分Ｐｂ＋、　Ｐｂ２．　
Ｐｂ＋を読み取るとＰｂ、−Ｐｆ、、　Ｐｂ２−Ｐｆ２
．　Ｐｂ３−Ｐｆｌの間に歯底部が存在することになり
、上記数値をＣＰＵ１３で平均化処理することによりＡ
位置における歯車の位相が求められ、その位相と予めＣ
ＰＵ１３に人力したＡＢ２位置間の距離及び転がり円半
径を用いて前記のように回転運動と直線運動を同期させ
Ａ位置→Ｂ位置に移動するときにＢ位置で第３図（ａ）
の位置に来るためのＡ位置での位相が演算され、その位
相に歯車を調整するための回転角が求められる。なお、
このとき、ある特定の歯面（例えば、第２図Ｃ歯面）か
ら研削を開始する必要がある場合、上記位相割出位置で
歯面センサ１２により位相の検出に用いる歯面と、上記
特定の歯面Ｃとの位相差を予めＣＰＵ１３に入力してお
けば、被研削歯車１が研削待機位置に移動したときに、
上記特定歯面Ｃが研削待機状態になるようにＡ位置で位
相を調整することもできる。

上記の例で歯車位相の検出の際に、正転及び逆転で各々
３歯分のパルスを読み込んだのは歯車の外径部は歯車性
能とあまり関係しないため加工精度が低いこと及びシェ
ービングカッターのセレーション溝等の影響で歯車位相
検出精度が落ちるのを防ぐためである。

Ａ位置で歯車位相を調整した後に、被研削歯車１は前述
の同期運動を行い、第３図（ａ）の研削待機位置に来る
。この研削待機位置からは取付主軸２の平行移動のみを
生起し、回転砥石１１と被研削歯面が接触した時点（第
３ｒｇ：Ｊの（ｂ）の状態）を前述のＡＥセンサ１０に
より同砥石１１と被研削南面との接触を検出して研削開
始点を設定する。ＡＥセンサ１０の検出信号はＣＰＵ１
３に入力される。

その後は砥石１１に対して被研削歯車１の被研削歯面に
第１、第２の駆動手段を成す２つのサーボモータ４．７
の作動をＣＰＵ１３により制御して歯面に歯形創成運動
を行わせることにより研削加工が達成される。

以上の過程をフローチャートで表わすと、第５図のよう
になる。上述に被研削歯車１を歯車研削盤に取付けてか
ら何れか１つの歯面の研削開始までを説明したが、予め
入力した被研削歯面の数だけの歯研削終了後は上記とは
逆の動作で被研削歯車ｌが位相割出位置に戻され、被研
削歯車を取付主軸から取り外して歯の測定等を行うこと
ができる。

〔発明の効果〕

本発明は以上のように構成されているため、研削盤の主
軸に定位置で被研削歯車を取り付は歯車センサーの半径
方向の設定により歯先部分を感知できるように調整する
のみで研削開始が自動的に行われるため、従来のように
熟練を要する作業が不要となり、エアカット時間を短縮
により、各歯車の研削作業時間が大幅に短縮される効果
がある。

また、本発明によるギャップエリミネータを具備すれば
、ＮＣ歯車研削盤による歯車の自動研削過程において、
次々の被研削歯面を砥石車直下の待機位置に位置決めす
る工程及び同待機位置で微小ギャップを介して待機する
被研削歯面を砥石に接触させる研削開始位置への位置決
めの工程を何れも高精度に遂行することができる効果を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

く− 第１図は本発明によるギャップエリミネータ−を備えた
ＮＣ歯車研削盤の主要部略示図、第１Ｂ図は同歯車研削
盤の動作システムを示す制御系統図、第２図及び第３図
は本発明によるギャップエリミネータ−の動作原理を示
し、第２図は被研削歯車の位相割出位置と研削待機位置
を示す略示図、第３図は研削待機位置と研削開始位置を
示す歯面拡大図、第４図は歯面位相検知の原理を示す歯
面センサーの出力パルス形状図。第５図は本発明による
ＮＣ歯車研削盤用ギャップエリミネータ−の動作フロー
チャート。 １・・・被研削歯車、　２・・・取付主軸、　３・・・
滑台、４・・・サーボモータ、　　５ａ・・・ウオーム
ギヤ、５ｂ・　・ウオームホイール、　　６・・・ロー
タリーエンコーダ、　　７・・・サーボモータ、　　８
・・・送りネ、ジ、　　９・・・リニアエンコーダ、　
　１０・・・アコースティックエミッションセンサ、　
　１１・・・研削砥石車、　　１２・・・歯面センサ、
　１３・・・ＣＰＵ。 撃１Ａ因 朶ＩＢ図 第４図 中 研削開始 築 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被研削歯車の取付主軸を軸心まわりに第１の駆動手
   段で旋回させ、前記主軸の旋回動作と同期させて第２の
   駆動手段により該主軸を軸心に対し直角な方向に平行移
   動させることにより被研削歯車歯面に創成運動を生じさ
   せ、定位置に設けた研削砥石車により歯面研削を行うＮ
   Ｃ歯車研削方法において、研削開始位置から遠ざけた、
   歯車の位相割出位置において被研削歯車の歯面位相を検
   出、演算し、その演算結果に基づいてその位相を前記研
   削開始位置までの距離と歯車の転がり円半径により決定
   される所定の値に調整し、ついで前記第１と第２の駆動
   手段により前記主軸を旋回と同期して平行移動させ、前
   記研削砥石車と被研削歯車がギャップを介して対向する
   研削待機位置まで一旦移動させ、その後に前記第２の駆
   動手段により前記主軸を平行移動させ砥石と被研削歯面
   とが接触する研削開始位置を検知して研削を開始するま
   での作業を自動遂行させることを特徴とするＮＣ歯車研
   削方法。 ２、前記歯面位相検出は歯車を正転及び逆転させつつ位
   相を検知演算することにより近接センサによる読取り誤
   差を解消することを特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載のＮＣ歯車研削方法。 ３、被研削歯車の取付主軸を軸心まわりに旋回させる第
   １の駆動手段と前記取付主軸を軸心に対し直角な方向に
   平行移動させる第２の駆動手段と、前記第１、第２の駆
   動手段を同期運転させるＮＣ装置と、所定の研削位置に
   設けられた研削砥石車とを具備するＮＣ歯車研削盤にお
   いて、 研削開始位置から遠ざけた、歯車の位相割出位置におい
   て前記取付主軸上の被研削歯車の歯面位相を検出・演算
   する位相検出手段と、 前記位相検出手段で検出した歯面位相データに基づいて
   前記第１、第２の駆動手段により前記歯車の位相割出位
   置から研削開始位置へ前記被研削歯車を接近、移動させ
   ると共に被研削歯面が前記研削砥石車に微小量のギャッ
   プを介して対向する待機位置へ被研削歯車を前進移動さ
   せる被研削歯面割り出し制御手段と、 被研削歯面が前記待機位置から前記微小量ギャップを解
   消して前記研削開始位置へ平行移動するとき、前記砥石
   車の接触を検知する検知手段とを具備した構成を有する
   ことを特徴としたＮＣ歯車研削盤用ギャップエリミネー
   タ。 ４、前記歯面位相検出装置は、被研削歯車の半径方向に
   向けた定位置に設けられた近接センサと、前記取付主軸
   に連結されたロータリーエンコーダとを具備する特許請
   求の範囲第３項に記載のＮＣ歯車研削盤用ギャップエリ
   ミネータ。 ５、前記歯面と砥石の接触検知装置は、前記主軸受台又
   は研削砥石車軸受台上に取り付けたＡＥセンサから成る
   特許請求の範囲第３項に記載のＮＣ歯車研削盤用ギャッ
   プエリミネータ。