JPH06254719A - ギアホーニング加工装置におけるワーク位置決め方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ギアホーニング加工装置において、簡単な構
成でワークの回転方向の位置決めを正確に行う。 【構成】 外歯車状のワーク１０と内歯車状の砥石とを
トラブルなく噛合するためにワーク１０の回転方向の位
置決めを行う方法及び装置。上記ワーク１０の歯面に対
向する位置に距離センサ３８を配する。ワーク１０をワ
ーク駆動モータ３４で回転駆動し、この時の距離センサ
３８及び検出器４２による距離Ｌの検出信号を比較器４
４で取込む。この検出信号から回転中のワークの歯の位
置を把握し、この歯の位置がオリエント位置設定信号で
設定された位置と合致した時点で制御装置４０の制御信
号により上記ワーク１０の回転駆動を止める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、歯車状のワークの表面
を、これに噛合う歯車状の砥石によって加工するギアホ
ーニング加工装置において、その加工前にワークの回転
方向の位置決めを行うための方法及び装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、歯車状のワークの歯面を仕上げ加
工する手段として、ギアホーニング加工装置が知られて
いる。この装置は、例えば図７に示すような外歯車状の
ワーク９０を加工する場合、上記ワーク９０を図の実線
に示す位置から同図矢印Ａ１に示すような切込み送り方
向に移動させて図の二点鎖線位置、すなわち内歯車状の
砥石９２と噛合う位置へ移動させ、さらにこの切込み送
りを行いながら砥石９２の回転に伴ってワーク９０を矢
印Ａ２方向に回転させることにより、上記ワーク９０の
歯面を加工するものである。

【０００３】従って、このようなギアホーニング加工で
は、その加工前に上記ワーク９０と砥石９２とをトラブ
ルなく噛み合せる必要があり、そのためにはワーク９０
の回転方向の位置決めを正確に行うことが要求される。
ここで従来は、ワーク９０の周囲に多数の近接スイッチ
を並設し、この状態でワーク９０を回転させた時の各近
接スイッチのオンオフ状態からワーク９０周面上の歯９
４の位置を把握し、この歯位置に基づいて上記ワーク９
０の回転を停止させるタイミングを決定する（すなわち
ワーク９０の回転停止位置を決定する）といったことが
行われている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記手段では、ワーク
歯位置を検出するために多数の近接スイッチを要し、そ
の分コストが増大する。また、各近接スイッチの位置は
ワークの径に応じて調節しなければならないため、様々
な径をもつ多種のワークの加工を行う場合には、そのワ
ークの径の判別作業、並びに判別した径に基づく各近接
スイッチの位置調節作業を行うのに多大な手間を要する
ことになる。

【０００５】本発明は、このような事情に鑑み、簡単な
構成で、ギアホーニング加工前のワークの回転方向の位
置決めを正確かつ容易に行うことができるギアホーニン
グ加工装置のワーク位置決め方法及び装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、歯車状のワー
クと砥石とを噛合しながら両者をその径方向に相対移動
させかつ回転させることによりワーク表面を加工するギ
アホーニング加工装置において、上記加工を行う前に、
被検出面までの距離を検出する距離検出手段を上記ワー
ク周面に対向させた状態で上記ワークを回転させ、この
とき上記距離検出手段で検出される距離の変動に基づい
てワークの回転停止位置を決めるワーク位置決め方法で
ある（請求項１）。

【０００７】また本発明は、上記ギアホーニング加工装
置において、上記ワーク周面に対向する位置に配され、
上記ワーク周面までのワーク径方向の距離を検出する距
離検出手段と、上記ワークを回転させるワーク駆動手段
と、このワーク駆動手段でワークが回転駆動されたとき
に上記距離検出手段で検出される距離の変動に基づいて
上記ワークの回転停止位置を決め、この位置でワークを
停止させるように上記ワーク駆動手段を制御するワーク
位置決め手段とを備えた装置である（請求項２）。

【０００８】さらに、上記距離検出手段を一定位置に保
持するとともに、上記ワークの回転駆動時に距離検出手
段で検出される距離に基づいて上記ワークの径を判別す
る径判別手段と、上記ワークに対してその径方向に上記
距離検出手段を移動させる径方向駆動手段と、上記距離
検出手段により検出される距離が予め設定された一定距
離に合致する位置まで距離検出手段を移動させ同位置で
停止させように上記径方向駆動手段を制御する径方向位
置決め手段と、上記径方向位置決め手段で位置決めが行
われた距離検出手段の実際の径方向位置を検出する径方
向位置検出手段と、この径方向位置検出手段で検出され
た径方向位置に基づいてワークの径を判別する径判別手
段とを備えることにより、さらに効果的となる（請求項
３）。

【０００９】

【作用】請求項１，２記載の方法及び装置において、距
離検出手段で検出される距離は、ワークの回転に伴いワ
ーク周面上の凹凸状態すなわち歯の並び状態に応じて変
動することとなる。従って、この検出距離の変動に基づ
きワークの歯位置を把握することができ、ワークの回転
方向の位置決めを正確に行うことができる。

【００１０】ここで、上記距離検出手段の位置を一定と
した場合、この距離検出手段による検出距離はワーク径
が大きくなるほど小さくなるので、請求項３記載の装置
では、上記距離に基づいて径判別手段によりワーク径が
正確に判別される。

【００１１】さらに、この装置では、ワークの径にかか
わらず、その周面から距離検出手段までの距離（検出距
離）を常に一定距離に保つように距離検出手段の位置が
制御される。従って、この距離検出手段により検出可能
な距離が一定範囲に限られていても、実際の距離が検出
可能範囲に収まる位置まで距離検出手段をワーク径方向
に移動させることにより、ワーク径の大小にかかわらず
その歯位置の検出及び回転方向の位置決めを行うことが
できる。

【００１２】また、この装置では、ワーク径の大小に応
じて距離検出手段がワーク径方向に変位するので、距離
検出手段のワーク径方向位置に基づいてワーク径が正確
に判別される。

【００１３】

【実施例】本発明の第１実施例を図１〜図５に基づいて
説明する。

【００１４】この実施例に示すギアホーニング加工装置
は、図２に示すようなワーク１０を支持するワーク支持
系と、これを加工するための砥石３０を支持する砥石支
持系とを備えている。

【００１５】図３にも示すように、上記ワーク１０は、
その全周にわたり外歯をもつ歯車部１２と、この歯車部
１２を貫くような形状に歯車部１２と一体形成された軸
部１１とを有している。ワーク支持系としては、図４，
５に示すようなべッド１３上にガイドレール１４が敷設
され、このガイドレール１４に沿って移動可能に主軸台
１５及びテイルストック台１７が設置されている。上記
主軸台１５には主軸１６が水平状態で回転可能に支持さ
れ、テイルストック台１７において上記主軸１６と一直
線上に並ぶ位置にはテイルストック軸１８が回転可能に
支持されており、上記主軸台１５には主軸１６を回転駆
動するワーク駆動モータ１９が装着されている。そし
て、図３に示すように主軸１６とテイルストック軸１８
とでワーク１０の軸部１１が軸方向に挾持され、この状
態で上記ワーク駆動モータ１９が作動することにより、
両軸１６，１８とともにワーク１０全体が回転駆動され
るようになっている。

【００１６】砥石支持系としては、上記べッド１３上に
砥石支持台２０が上記ガイドレール１４と直交する方向
（ワーク１０及び砥石３０の径方向；切込み送り方向）
に走行可能に設置され、この砥石支持台２０の前面に砥
石支持部材２２及び図略の軸受を介して図２に示す砥石
３０がワーク１０の回転中心軸と平行な水平軸回りに回
転可能に支持されている。この砥石３０の内周面には、
上記ワーク１０と内接し、かつその外歯と噛合可能な内
歯３２が形成されている。

【００１７】この砥石３０は取付部材２８を介して支持
リング２４の内周面に固定されており、この支持リング
２４は図４，５に示すようなベルト３５を介して砥石駆
動モータ３４の出力軸に連結されている。この砥石駆動
モータ３４は、上記砥石支持台２０に取付けられてお
り、この砥石駆動モータ３４の作動により上記支持リン
グ２４とともに砥石３０が回転駆動されるようになって
いる。

【００１８】また、上記べッド１３には図５に示すよう
な切込み送りモータ３６が取付けられており、この切込
み送りモータ３６の作動により、べッド１３に対して砥
石支持台２０及び砥石３０全体が上記切込み送り方向に
スライド駆動されるようになっている。

【００１９】さらに、この装置の特徴として、上記テイ
ルストック台１７側には図略のアームを介して図２，３
に示すような非接触式の距離センサ３８が支持されてい
る。この距離センサ３８は、上記主軸１６とテイルスト
ック軸１８とで挾まれた状態にあるワーク１０の歯車部
１２周面に対向する位置に配され、センサ検出部から上
記歯車部１２の外周面までの距離Ｌを検出するものであ
り、静電容量型センサや磁気センサ、光センサ、超音波
センサ等、従来から知られている種々の距離センサを適
用できるものである。

【００２０】この距離センサ３８からの出力信号は、図
１に示すような演算制御系に入力される。この演算制御
系は、制御装置４０、検出器４２、比較器４４、フィル
タ４６、比較器４８、及びモータ駆動装置５０，５２を
備えている。

【００２１】検出器４２は、上記距離センサ３８からの
出力信号を受取り、上記距離Ｌに反比例した信号を出力
するものであり、上記距離センサ３８とで本発明の距離
検出手段を構成している。

【００２２】比較器４４は、ワーク１０が後述の低回転
数ＮＬで回転駆動された時に上記検出器４２から入力さ
れる信号に基づいて歯車部１２の歯の位置を把握し、こ
の歯の位置が、制御装置４０から出力されるオリエント
位置設定信号で設定されたオリエント位置と合致した時
点で、オリエント信号すなわち回転停止指令信号を制御
装置４０に入力するものである。ここでオリエント位置
とは、ワーク１０と砥石３０とをトラブルなく噛合する
ためにワーク１０を停止させなければならない回転角度
位置を意味している。

【００２３】フィルタ４６は、ワーク１０が後述の高回
転数ＮＨで回転駆動された時に上記検出器４２から入力
される信号を滑らかにし、この信号の最大値と同等の大
きさをもつ一定値信号（すなわちワーク１０の歯先円直
径に関する信号）を比較器４８に出力するものである。
比較器（径判別手段）４８は、上記フィルタ４６の出力
信号と制御装置４０から入力された径設定信号とを比較
し、両信号の差に基づく径判別信号を出力するものであ
る。ここで上記径設定信号は、予め定められた一定のワ
ーク基準径を比較器４８に設定するためのものであり、
従って比較器４８からは上記ワーク基準径と実際のワー
ク径との差に関する情報が制御装置４０に入力されるよ
うになっている。

【００２４】モータ駆動装置５０，５２は、制御装置４
０から出力される制御信号に基づいて砥石駆動モータ１
９及びワーク駆動モータ３４をそれぞれ回転駆動するも
のである。制御装置４０は、上記制御信号の出力によっ
て後述のように各駆動モータ１９，３４の起動／停止及
び駆動速度を制御するものであり、上記比較器４４，４
８からのオリエント信号及び径判別信号をそれぞれ取込
み、オリエント信号が入力された時点でワーク駆動モー
タ３４の駆動を停止させるように構成されている。

【００２５】すなわち、この制御装置４０及び上記比較
器４４により、本発明のワーク位置決め手段が構成され
ている。

【００２６】この装置によれば、ワーク１０の加工前の
位置決め、詳しくはワーク１０を砥石３０とトラブルな
く噛合するための回転方向の位置決めが次のようにして
行われる。

【００２７】まず、主軸台１５とテイルストック台１７
とが相互接近する方向に駆動され、主軸１６とテイルス
トック軸１８との間にワーク１０が挾持される。

【００２８】次に、制御装置４０からモータ駆動装置５
２に制御信号が出力されることによりワーク駆動モータ
３４が作動し、ワーク１０が比較的高い回転数ＮＨで回
転駆動される。この時、検出器４２からは距離センサ３
８の検出部からワーク１０の歯車部１２周面までの距離
Ｌに反比例した検出信号が出力され、フィルタ４６に入
力される。このフィルタ４６からは、上記検出信号の最
大値に対応した大きさをもつ一定値信号、換言すればワ
ーク１０の歯車部１２の歯先円直径に対応した一定値信
号が出力される。この信号は、比較器４８で径設定信号
と比較され、両者の差、換言すれば上記径設定信号で設
定されるワーク基準径と実際のワーク径（歯先円直径）
との差に関する情報をもつ径判別信号が制御装置４０に
入力される。制御装置４０は、この比較器４８で判別さ
れたワーク径を取込み、これを記憶する。

【００２９】次に、制御装置４０からモータ駆動装置５
２に新たな制御信号が出力されることにより、今度は上
記回転数ＮＨよりも低い位置決め用回転数ＮＬでワーク
１０が回転駆動される。この時も、検出器４２からは上
記距離Ｌに反比例した検出信号が出力されるが、上記距
離Ｌは歯車部１２の凹凸状態すなわち外歯の配列状態に
応じて時間変動するため、検出器４２の出力信号は上記
外歯の配列に対応した波形信号となる。この信号に基づ
き、比較器４４で歯車部１２の歯位置が把握されるとと
もに、この歯位置がオリエント位置設定信号で設定され
たオリエント位置に合致した時点で比較器４４から制御
装置４０にオリエント信号が入力され、この入力時点で
制御装置４０の制御信号によりワーク駆動モータ３４に
よるワーク駆動が停止される。このような動作により、
ワーク１０の回転方向の位置決めが正確になされる。

【００３０】この位置決め後は、上記ワーク１０が停止
した状態のまま切込み送りモータ３６の作動で砥石３０
が切込み送り方向に送られることにより、この砥石３０
とワーク１０とが噛合され、さらにこのような切込み送
りと同時に砥石３０が砥石駆動モータ１９により回転駆
動されることにより、歯車部１２の歯面の加工が行われ
る。

【００３１】このような装置によれば、従来のように多
数の近接スイッチを用いることなく、単一の距離センサ
３８をワーク１０の歯車部１２の周面に対向させるだけ
の簡単な構成で、ワーク径の大小にかかわらずその歯の
位置を正確に把握することができ、これに基づいてワー
ク１０の正確な位置決めを行うことができる。しかも、
距離センサ３８により検出される距離Ｌに基づいてワー
ク径も判別することができ、その情報を制御装置４０に
自動的にインプットすることができる。

【００３２】次に、第２実施例を説明する。

【００３３】上記第１実施例では、位置決め操作中、距
離センサ３８の位置を終始固定しているが、この距離セ
ンサ３８による検出可能な距離の範囲が比較的狭く、し
かも、検出対象となるワーク１０の半径に大きな寸法差
がある（すなわち距離Ｌが大きく変動する）場合には、
この距離Ｌが上記検出可能範囲を逸脱して正確な検出が
臨めなくなる事態が存在し得る。

【００３４】そこで、この実施例では、適当に距離セン
サ３８を径方向に移動させ、ワーク径にかかわらずワー
ク１０と距離センサ３８との距離を一定に保つことによ
り、常時正確な検出及び位置決めが行えるようにしてい
る。

【００３５】そのための具体的な構成を図６を用いて説
明する。同図に示す油圧シリンダ（径方向駆動手段）５
４は、そのロッド５６がワーク径方向に伸縮する向きで
テイルストック台１７側に支持されており、このロッド
５６の端部に上記距離センサ３８が固定されている。上
記油圧シリンダ５４のロッド側室及びヘッド側室には電
磁コントロール弁６０を介して油圧源回路５８が接続さ
れており、制御装置４０′からの制御信号でコントロー
ル弁６０が位置切換されることにより、油圧シリンダ５
４の伸縮制御（すなわち距離センサ３８の径方向駆動制
御）が実行されるようになっている。

【００３６】検出器４２、比較器４４、及びフィルタ４
６は前記第１実施例と同様の構成であるが、比較器４
８′は、ワーク１０を高回転数ＮＨで回転された時に上
記フィルタ４６から入力される信号（すなわち距離Ｌの
大きさに関する信号）と、制御信号４０から出力される
停止レベル設定信号とを比較し、両信号の差に関する比
較信号を制御装置４０′に入力するように構成されてい
る。そして制御装置４０′は、上記比較信号に基づき、
上記フィルタ４６の出力信号レベルと停止レベル設定信
号のレベルとを相互近付けるように上記油圧シリンダ５
４を伸縮させて距離センサ３８を移動させるとともに、
両レベルが合致した時点で油圧シリンダ５６を停止さ
せ、その位置で距離センサ３８を固定するように構成さ
れている。ここで、上記停止レベル設定信号により設定
される停止レベルは、このレベルで距離センサ３８の駆
動が停止される時の実際の距離Ｌが距離センサ３８の検
出可能範囲内に収まるようなレベルに設定されている。

【００３７】すなわち、この制御装置４０′及び上記比
較器４８′により、距離センサ３８とワーク周面との距
離を一定に保つように距離センサ３８の径方向駆動を制
御する径方向位置決め手段が構成されている。

【００３８】このような距離センサ３８の移動により、
距離センサ３８の径方向位置はワーク径に応じて変化す
る（例えばワーク径が大きいと距離センサ３８はワーク
中心から離れる方向に移動する）ことになるが、ここ
で、上記ロッド５６の近傍には、このロッド５６及び上
記距離センサ３８の実際の径方向位置を検出する位置検
出器（径方向位置検出手段）６２が設けられており、そ
の検出信号と、制御装置４０′から出力された径設定信
号とが比較器６４に入力され、その比較に基づく径判別
信号が制御装置４０′に入力されるようになっている。
すなわち、上記比較器６４は、位置決めされた距離セン
サ３８の径方向位置に基づいて実際のワーク径を判別す
る径判別手段を構成している。

【００３９】このような装置においても、ワーク１０を
低回転数ＮＬで回転させた時に検出器４２からは歯車部
１２の凹凸に応じた波形信号が出力されるので、この信
号に基づいてワーク１０を正確に位置決めすることがで
きる。さらに、高回転数ＮＨでのワーク回転時における
位置検出器６２の位置検出結果に基づいて、ワーク径も
自動的に判別することができる。

【００４０】なお、上記実施例では、外歯車状のワーク
１０を加工する装置を示したが、内歯車状のワークを加
工する場合には、これに内接する外歯車状の砥石を用い
ればよい。この場合も、上記ワーク１０の歯車部周面に
対向する位置に距離検出手段を配することにより、上記
と同様の効果が得られる。

【００４１】

【発明の効果】以上のように本発明は、距離検出手段を
ワーク周面に対向させた状態でワークを回転させ、この
とき上記距離検出手段で検出される距離の変動に基づい
てワーク周面の歯の位置を把握し、ワーク回転方向の位
置決めを行うようにしたものであるので、従来のように
多数の近接スイッチを配することなく、しかもワーク径
の大小にかかわらず、距離センサをワーク周面に対向さ
せるだけの簡単な構成で、加工前のワーク位置決めを正
確に行うことができる効果がある。

【００４２】さらに、請求項３記載の装置は、上記距離
検出手段を一定位置に保持するとともに、上記ワークの
回転駆動時に距離検出手段で検出される距離に基づいて
上記ワークの径を判別する径判別手段を備えたものであ
るので、上記位置決めに加えてワーク径の判別も自動的
に行うことができる効果がある。

【００４３】また、この装置は、上記距離検出手段によ
る検出距離を一定距離に合致させるように距離検出手段
を移動させるようにしたものであるので、この距離検出
手段の検出可能な距離の範囲が限られている場合でも、
この範囲内に実際の距離が収まるように距離検出手段を
移動させることにより、互いにワーク径が互いに大きく
異なる種々のワークの位置決めを同一の装置で行うこと
ができる効果がある。

【００４４】さらに、この装置では、上記のように移動
する距離検出手段の距離検出手段の径方向位置を検出す
るだけの簡単な構成で、ワーク径を自動的に判別するこ
とができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例におけるギアホーニング加
工装置の演算制御系を示すブロック図である。

【図２】上記ギアホーニング加工装置の要部を示す一部
断面正面図である。

【図３】上記ギアホーニング加工装置の要部を示す一部
断面平面図である。

【図４】上記ギアホーニング加工装置の全体正面図であ
る。

【図５】上記ギアホーニング加工装置の全体平面図であ
る。

【図６】本発明の第２実施例におけるギアホーニング加
工装置の演算制御系を示すブロック図である。

【図７】一般のギアホーニング加工装置における砥石と
ワークとの噛合状態を示す説明図である。

【符号の説明】

１０ ワーク １２ 歯車部 ３０ 砥石 ３４ ワーク駆動モータ（ワーク駆動手段） ３６ 切込み送りモータ（切込み送り手段） ３８ 距離センサ（距離検出手段を構成） ４０ 制御装置（ワーク位置決め手段を構成） ４０′ 制御装置（ワーク位置決め手段及び径方向位置
決め手段を構成） ４２ 検出器（距離検出手段を構成） ４４ 比較器（ワーク位置決め手段を構成） ４８ 比較器（径判別手段） ４８′ 比較器（径方向位置決め手段を構成） ５４ 油圧シリンダ（径方向駆動手段） ６２ 位置検出器（径方向位置検出手段） ６４ 比較器（径方向判別手段を構成）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 歯車状のワークと砥石とを噛合しながら
   両者をその径方向に相対移動させかつ回転させることに
   よりワーク表面を加工するギアホーニング加工装置にお
   いて、上記加工を行う前に、被検出面までの距離を検出
   する距離検出手段を上記ワーク周面に対向させた状態で
   上記ワークを回転させ、このとき上記距離検出手段で検
   出される距離の変動に基づいてワークの回転停止位置を
   決めることを特徴とするギアホーニング加工装置におけ
   るワーク位置決め方法。
2. 【請求項２】 歯車状のワークと砥石とを噛合しながら
   両者をその径方向に相対移動させかつ回転させることに
   よりワーク表面を加工するギアホーニング加工装置にお
   いて、上記ワーク周面に対向する位置に配され、上記ワ
   ーク周面までのワーク径方向の距離を検出する距離検出
   手段と、上記ワークを回転させるワーク駆動手段と、こ
   のワーク駆動手段でワークが回転駆動されたときに上記
   距離検出手段で検出される距離の変動に基づいて上記ワ
   ークの回転停止位置を決め、この位置でワークを停止さ
   せるように上記ワーク駆動手段を制御するワーク位置決
   め手段とを備えたことを特徴とするギアホーニング加工
   装置におけるワーク位置決め装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載のギアホーニング加工装置
   におけるワーク位置決め装置において、上記距離検出手
   段を一定位置に保持するとともに、上記ワークの回転駆
   動時に距離検出手段で検出される距離に基づいて上記ワ
   ークの径を判別する径判別手段と、上記ワークに対して
   その径方向に上記距離検出手段を移動させる径方向駆動
   手段と、上記距離検出手段により検出される距離が予め
   設定された一定距離に合致する位置まで距離検出手段を
   移動させ同位置で停止させように上記径方向駆動手段を
   制御する径方向位置決め手段と、上記径方向位置決め手
   段で位置決めが行われた距離検出手段の実際の径方向位
   置を検出する径方向位置検出手段と、この径方向位置検
   出手段で検出された径方向位置に基づいてワークの径を
   判別する径判別手段とを備えたことを特徴とするギアホ
   ーニング加工装置におけるワーク位置決め装置。