JPH06339813A - 歯車の精密仕上げ方法および加工機械 - Google Patents

歯車の精密仕上げ方法および加工機械

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JPH06339813A
JPH06339813A JP6100400A JP10040094A JPH06339813A JP H06339813 A JPH06339813 A JP H06339813A JP 6100400 A JP6100400 A JP 6100400A JP 10040094 A JP10040094 A JP 10040094A JP H06339813 A JPH06339813 A JP H06339813A
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JP
Japan
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spindle
gear
tool
work piece
wheel
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JP6100400A
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Robert Heinze
ハインツ ロベルト
Armin Feisel
フィーゼル アルミン
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Reishauer AG
Original Assignee
Reishauer AG
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    • B23F23/1218—Checking devices for controlling workpieces in machines for manufacturing gear teeth
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 精密仕上げされた歯車の品質が改良されるよ
うに、既知のホーニングプロセスの欠点が低減された歯
車の精密仕上げ特にホーニングのための方法および加工
機械を提供する。 【構成】 ホーニングホイール２８が加工物歯車１６と
噛み合いかつモータ３３により駆動される。加工物スピ
ンドル１０の１回転中に加工物センター８，９の変形が
加工物の回転角の関数として検出されかつ記憶される。
次に記憶された変形特性曲線から修正信号が計算されか
つ加工物スピンドルの回転角と同期して送りスライド３
のための駆動信号に重ねられる。このようにして歯車の
切削エラーが解消され、ホーニングホイールのライフを
最適に利用可能でありまた切削時間を最小にすることが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】歯車をホーニングするために、歯
車を自由に回転可能な加工物スピンドルにクランプする
ことは既知である。加工物スピンドルの軸に対して傾斜
しているツールスピンドルにクランプされたホーニング
ホイールは歯車と噛み合っている。ツールスピンドルが
駆動され、歯車は所定の力によりホーニングホイールに
圧着されている。これにより加工物からほぼ一定の層厚
でチップが削り取られる。したがって、ピッチエラー、
ぐらつき、偏心、歯形およびフランク線噛合いの変動な
どは実質的に影響されない。ドレッシングサイクルおよ
びドレッシングのための送り量は各加工物幾何形状に対
し経験的に決定される。もし前加工された加工物の許容
可能な変動が大きい公差範囲内にある場合、一定の品質
を保持することは特に問題がある。個々のものが品質を
外れてくると経験的に決定された値よりも早くドレッシ
ングをしまたはより大きいドレッシング量を要求するこ
とになる。逆に経験的に決定されたドレッシングサイク
ル間の寿命があまりに短く選択されるかまたはドレッシ
ング量が大きく選択されることになる。したがってツー
ルは不必要に早く摩耗してしまう。通常の場合加工時間
は経験的に決定される。したがって歯車の前切削品質に
おける相違によりホーニング時間が不必要に長くなった
りまたはあまりにも短すぎたりする。
【０００２】歯車のロール研削方法の従来例が欧州特許
第２０６９８４号公報に開示されており、この従来例に
よれば、加工物スピンドルのみでなくツールスピンドル
もそれぞれ別個のモータで駆動される。２つのモータは
同期運転をさせるために電子式制御ユニットにより相互
に結合されている。ツールスピンドルの回転とサイクル
を合わせて、第２のモータに対する制御信号に、メモリ
に記憶されている制御変数から得られた外乱量の特性曲
線が加えられる。しかしながら、この方法は歯車のホー
ニングには適用できない。なぜならば、この場合には独
立の第２のモータがないからである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、精密仕上げ
された歯車の品質が改良されるように、上記の既知のホ
ーニングプロセスの欠点が低減された歯車の精密仕上げ
特にホーニングのための方法および加工機械を提供する
ことを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この目的は、ツールスピ
ンドルと、加工物スピンドルと、前記スピンドルの１つ
と結合された駆動モータと、ツールスピンドルと加工物
スピンドルとの間の軸間距離を変化させるための送り要
素と、前記スピンドルの軸間の傾斜角を設定するための
調節要素とを含み、歯車が加工物スピンドルにクランプ
され、ツールホイールがツールスピンドルにクランプさ
れ、歯車とツールホイールとが噛み合いをなすようにさ
れた加工機械を用いて歯車を精密仕上げする方法であっ
て、機械加工の間第１のセンサによりスピンドルのいず
れかの回転角を測定するステップと、加工機械、ツール
ホイールおよび歯車からなるシステムの少なくとも１つ
の要素の少なくとも１つの物理変数を少なくとも加工物
スピンドルの１回転の間第２のセンサにより測定しかつ
それを記憶するステップと、次の機械加工の間に、加工
機械の調節可能要素を、加工物スピンドルの回転角の関
数として、記憶されている物理変数の特性曲線に合わせ
て調節するステップとからなる本発明に基づく歯車の精
密仕上げ方法により達成される。
【０００５】以下に本発明の実施態様を図面により説明
する。
【０００６】
【実施例】図１および図２によるホーニング機械１は図
を見やすくするために略図で示されている。送りスライ
ド３はフレーム２上を縦方向に摺動することができる。
スライドの移動量はたとえばサーボシリンダ４により制
御され、センサ５により測定される。各々加工物センタ
８，９を保持する心押台６および逆押台７がスライド３
に装着されている。加工物スピンドル１０はセンタ８，
９の間にクランプされている。回転角トランスミッタ１
１および制御可能なブレーキ１２が図２に示すように歯
車１３，１４および歯付ベルト１５を介して加工物スピ
ンドル１０に剛に連結されている。加工物歯車１６はス
ピンドル１０にクランプされている。
【０００７】ツールスピンドルハウジング２３は静置軸
受２２内にジャーナル支持されたトラニオンピン２４を
有し、これにより加工物スピンドルの軸１７に直角な軸
２５の回りをピボット回転可能である。ツールスピンド
ル２６は軸１７に対して傾斜しているツール軸２７の周
りに回転可能である。ツールスピンドル２６はホーニン
グホイール２８の形状のホーニングツールを支持し、ホ
ーニングホイール２８は内部ツールシステムを有しかつ
歯車１６と噛み合っている。軸傾斜角２９はトラニオン
ピン２４に結合されたレバー３１を介してサーボシリン
ダ３０により調節可能である。シリンダ３０のストロー
クはセンサ３２により測定される。ハウジング２３にモ
ータ３３が装着されている。その出力軸３４はピニオン
３５を介してツールスピンドル２６の歯車リム３６を駆
動している。軸３４の回転角は回転角トランスミッタ３
７により測定される。さらに軸３４に回転計３８を結合
することも可能である。
【０００８】図３はシリンダ４，３０およびブレーキ１
２を制御するための制御ユニット４４を示す。図示の実
施例において、加工力により発生された変形は両方のセ
ンタ８，９においてひずみゲージ４５，４６により測定
される。ひずみゲージ４５の２つの信号は加算器４７内
で加算され、加算器４７の出力信号はライン４９を介し
て送られる外部信号に応答して加工物スピンドル１０の
回転角の関数として記憶装置４８内に記憶され、加工物
スピンドル１０の回転角は加工物の１回転の間歯車１
３，１４の間の伝達比をもとにして回転角トランスミッ
タ１１により測定される。記憶装置４８は欧州特許第２
０６９８４号公報に記載のものと同様に構成し、多数の
サンプルアンドホールド回路を有するマルチプレックス
−デマルチプレックス回路を含んでもよい。記憶された
加算信号からコンピュータ５０内でスライド３の位置の
所望の値を修正するための値が決定され、修正値はスイ
ッチ５１を介して加算器５２内で入力ライン５３を介し
て入力された所望の値に重ねることができる。加算器５
２の出力はサーボ増幅器５４のポジティブ入力に接続さ
れている。増幅器５４はサーボ弁５５を制御し、サーボ
弁５５はシリンダ４を駆動する。スライド３の位置を測
定するセンサ５の出力はフィードバックとして増幅器５
４のネガティブ入力に接続されている。
【０００９】スライド３を調節するために、弁５５およ
びピストン４の代わりにねじ付スピンドルを有するサー
ボモータを使用してもよい。センサ５によるストローク
フィードバックの代わりに、たとえばシリンダ４内の油
圧を測定することにより力フィードバックを使用しても
よい。この変更例においては、ライン５３を介して平均
接触圧力が入力される。
【００１０】制御ユニット４４の中央のブランチは上部
ブランチと類似の要素を有している。したがってこれら
には同じ符号が付けられており、ここではこれらの要素
の詳細な説明は省略する。中央ブランチは加算器４７の
代わりに減算器５６を有し、減算器５６は２つのひずみ
ゲージ４６の信号の差を決定する。軸傾斜角２９の所望
の値はライン５７を介して加算器５２’に供給される。
【００１１】運転方法を説明すると、たとえば粗切削に
より前加工された歯車１６が加工物スピンドル１０にク
ランプされ、ホーニングホイール２８がツールスピンド
ル２６にクランプされる。２つのホイールは噛み合いか
つライン５３，５７を介して送られる対応信号により操
作されて、シリンダ４により所望の軸方向距離（または
所望の接触力）に調整され、また、シリンダ３０により
所望の軸傾斜角に調節される。スイッチ５１，５１’は
開かれている。この段階でモータ３３が始動され、これ
により加工が開始される。このときライン４９，４９’
を介して送られる信号により、加工物スピンドル１０の
１回転中における加工物センター８，９の変形の特性曲
線が加工物スピンドル１０の回転角の関数として記憶装
置４８，４８’内に記憶される。次にスイッチ５１，５
１’が閉じられ、対応する修正値が加算器５２，５２’
においてライン５３，５７を介して送られる所望の値に
重ねられる。次の加工運転中シリンダ４，３０はセンタ
ーの変形の測定特性曲線に従って修正運動を行い、これ
により高い接触力が必要な位置に移動される。このよう
にして過剰量を示す加工物ホイール１６の歯面のこれら
の点から余分の材料が削り取られかつより精度の高い仕
上げ歯車１６が得られる。
【００１２】所定回転数後または所定時間経過後スイッ
チ５１，５１’が開かれ、入力ライン４９，４９’にお
ける新たな信号により、センターの変形の測定特性曲線
が加工物の回転角の関数として記憶装置４８，４８’の
第２の位置に新たに記憶される。図４は、１回転中の偏
心エラーまたはぐらつきの場合に対し記憶装置４８内に
記憶された第１の特性曲線６２および第２の特性曲線６
３の一例を示している。２つの曲線６２，６３を相互に
また所定の公差値６４と比較することにより、ホーニン
グホイール２８がドレッシングされるべきかどうかまた
は機械加工が終了されるべきかどうかが決定される。も
し２つの曲線６２，６３の間の差が特定しきい値以下に
なった場合、これはツールの切れ味がにぶりしたがって
ドレッシングを必要とすることを示している。もし第２
の測定曲線６３または対応して後に求められる他の測定
特性曲線が両方の記憶装置４８，４８’における公差値
６４以下になった場合、機械加工は終了される。したが
って、本発明はツールライフの最適利用を可能にし、機
械加工時間を最小にすると共に、最終製品の品質を向上
させる。
【００１３】上記のプロセスを用いて、偏心エラーおよ
びぐらつきのような長い波形エラーが解消される。ピッ
チエラーのような短い波形エラーを解消するためには、
図３に示すようにトランスミッタ３７，１１の測定角度
値が修正される。掛算器７０内においてトランスミッタ
３７の測定値に歯車３５および１６の歯数比ならびに歯
車１３および１４の歯数比が掛算され、また減算器７１
内においてトランスミッタ１１の出力からトランスミッ
タ３７の測定値が減算される。差信号は記憶装置４８と
同様に他の記憶装置４８”内に記憶される。記憶装置４
８”の出力は修正値に変換されまたサーボ増幅器７２内
において入力ライン７３を介して入力されるブレーキ１
２のブレーキトルクの所望の値に重ねられる。この実施
例においては機械加工は片側歯面において行われる。歯
面が仕上げ加工されると直ちにモータ３３の回転方向が
反転されて同様に他方の歯面がホーニングされる。
【００１４】図５は本発明の他の実施例を示し、ここで
は機械１はきわめて簡略に示されている。この機械は実
際には図１および図２に示す実施例のすべての要素を含
むが、場合によってはひずみゲージ４５，４６およびブ
レーキ１２はなくてもよい。
【００１５】図５の実施例においては高精度測定ホイー
ル８０が歯車１６と噛み合っている。測定ホイール８０
は自由に回転可能なようにアーム８１上に装着されてい
る。アーム８１は軸８２の周りにピボット回転が可能で
あり、軸８２はスライド３に剛に結合されている。ばね
８３はホイール８０に対しばね力を与え、これによりホ
イールの両歯面が遊びなく歯車１６と噛み合っている。
センサ８４はアーム８１の傾斜角８５を測定する。セン
サ８４の出力信号はひずみゲージ４５の出力信号と同様
にシリンダ４を制御するのに使用可能であり、この場合
記憶装置４８の信号は１８０°位相がずれている。した
がって、歯車の短い波形エラーおよび長い波形エラーが
検出されてそれらを解消することができる。
【００１６】傾斜角８５のほかにまたはその代わりにホ
イール８０を測定することにより回転角を測定すること
ができる。したがって図３に示した制御ユニット４４の
下部ブランチと同様にピッチエラーを解消することがで
きる。このために測定ホイール８０の軸のスライド３に
対する固定位置および測定ホイール８０と歯車１６との
間の片歯面接触を選択することができる。
【００１７】測定変数として、ホーニング力、モータ電
流消費量、ツールトルク、加工物回転速度、本体内の伝
達音などの他の種々の物理変数も検出可能である。加工
物回転速度を測定することにより、歯車切削の短い波形
エラー比（個々のピッチの変動）を検出することができ
る。本体内の伝達音の測定はホーニングツールの寿命を
最適化しかつドレッシング作業を自動的に開始しまたド
レッシング作業のための送り量を最小にするのに使用さ
れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づく加工機械の略側面図である。
【図２】図１の線ＩＩ−ＩＩによる断面図である。
【図３】本発明に基づく制御ユニットの回路図である。
【図４】回転角の関数として示した加工物センターの変
形特性曲線である。
【図５】本発明の基づく他の実施例の概略図である。
【符号の説明】
１ 加工機械 ４ 送り要素 １０ 加工物スピンドル １１ 第１のセンサ １２ ブレーキ １６ 歯車 １７ 加工物スピンドルの軸 ２６ ツールスピンドル ２７ ツールスピンドルの軸 ２８ ツールホイール ２９ スピンドル軸間の傾斜角 ３０ 調節要素 ３３ モータ ３７，４５，４６ 第２のセンサ ４４ 制御ユニット ４８，４８’ 記憶装置 ６２ あらかじめ測定された特性曲線 ６３ 最後に測定された特性曲線 ６４ 特定しきい値
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アルミン フィーゼル スイス国 ツェーハー−8200 シャッフハ ウゼン フィッシャーハウザーシュトラッ セ 29

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ツールスピンドル（２６）と、加工物ス
    ピンドル（１０）と、前記スピンドルの１つと結合され
    た駆動モータ（３３）と、ツールスピンドルと加工物ス
    ピンドルとの間の軸間距離を変化させるための送り要素
    （４）と、前記スピンドルの軸（１７，２７）間の傾斜
    角（２９）を設定するための調節要素（３０）とを含
    み、歯車が加工物スピンドルにクランプされ、ツールホ
    イール（２８）がツールスピンドルにクランプされ、歯
    車とツールホイールとが噛み合いをなすようにされた加
    工機械を用いて歯車（１６）を精密仕上げする方法であ
    って、 機械加工の間第１のセンサ（１１）によりスピンドル
    （１０，２６）のいずれかの回転角を測定するステップ
    と、 加工機械、ツールホイールおよび歯車からなるシステム
    の少なくとも１つの要素の少なくとも１つの物理変数を
    少なくとも加工物スピンドルの１回転の間第２のセンサ
    （４５，４６）により測定しかつそれを記憶するステッ
    プと、 次の機械加工の間に、加工機械の調節可能要素を、加工
    物スピンドルの回転角の関数として、記憶されている物
    理変数の特性曲線に合わせて調節するステップとからな
    る歯車の精密仕上げ方法。
  2. 【請求項２】 調節可能な期間の後またはスピンドル
    （１０，２６）の１つの調節可能な回転数の後、回転角
    に対応した要素の調節が終了し、加工物スピンドル（１
    ０）の少なくとも１回転の間に回転角の関数として物理
    変数が新たに取得されかつ記憶され、 次の機械加工の間に調節可能要素が、加工物スピンドル
    （１０）の回転角の関数として、記憶されている物理変
    数の特性曲線に合わせて調節されることを特徴とする請
    求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 物理変数の特性曲線を新たに取得するプ
    ロセスが、最後に測定された特性曲線が所定のしきい値
    （６４）以下となるまで反復されることを特徴とする請
    求項２に記載の方法。
  4. 【請求項４】 最後に測定された物理変数の特性曲線
    （６３）があらかじめ測定された特性曲線（６２）と比
    較され、 ２つの特性曲線の差が所定のしきい値以下となった場合
    に機械加工が終了し、 次にツールホイール（２８）がドレッシングされること
    を特徴とする請求項２に記載の方法。
  5. 【請求項５】 複数の第２のセンサ（４５，４６，５
    ７）を用いて複数の物理変数がスピンドルの１つの回転
    角の関数として同時に取得されかつ記憶され、 加工機械の１つまたは複数の調節可能要素が、加工物ス
    ピンドルの回転角の関数として、記憶されている物理変
    数の特性曲線に合わせて調節されることを特徴とする請
    求項１に記載の方法。
  6. 【請求項６】 加工機械の調節可能要素が、送り要素
    （４）、ブレーキ（１２）および調節要素（３０）のい
    ずれかである請求項１に記載の方法。
  7. 【請求項７】 物理変数として、加工力の力伝達流れ内
    に存在する要素の金属加工、拡張、クランプ力、回転、
    変位または変形および／または他方のスピンドルの回転
    角および／または少なくとも１つのスピンドルの角速度
    および／または自由に回転可能でありかつ１つまたは２
    つの歯面接触をなして歯車と噛み合う測定用歯車の軸方
    向位置、および／またはアコースティックエミッション
    および／または駆動モータ（３３）の電流またはトルク
    が測定されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
  8. 【請求項８】 ツールスピンドル（２６）と、加工物ス
    ピンドル（１０）と、前記スピンドルの１つと結合され
    た駆動モータ（３３）と、ツールスピンドルと加工物ス
    ピンドルとの間の軸間距離を変化させるための送り要素
    （４）と、前記スピンドルの軸（１７，２７）間の傾斜
    角（２９）を設定するための調節要素（３０）とを含
    み、加工物スピンドル（１０）が歯車をクランプするよ
    うに設けられ、ツールスピンドル（２６）がツールホイ
    ール（２８）をクランプするように設けられている歯車
    （１６）の精密仕上げ加工機械であって、 一方のスピンドル（１０）に回転角センサ（１１）が結
    合されており、 加工機械、ツールホイールおよび歯車からなるシステム
    の少なくとも１つの要素の少なくとも１つの物理変数を
    測定するための少なくとも１つの他のセンサ（４５，４
    ６）が機械に結合されており、 両方のセンサが制御ユニット（４４）に接続され、制御
    ユニット（４４）が加工物スピンドルの少なくとも１回
    転の間に回転角センサにより測定された回転角の関数と
    して前記他のセンサ（４５，４６）の測定値を記憶する
    ためのメモリ（４８，４８’）を含み、 制御ユニットが加工機械の制御可能要素（４，３０）に
    接続されていることを特徴とする歯車の精密仕上げ加工
    機械。
JP6100400A 1993-06-01 1994-05-16 歯車の精密仕上げ方法および加工機械 Pending JPH06339813A (ja)

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