JPH0735708Y2 - 歯車斜面取加工装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 この考案は、平歯車やスプラインの歯端面を斜めに面取
加工する、歯車斜面取加工装置に関する。

従来の技術 従来の歯車斜め面取加工装置は、例えば特開昭62−1301
22号に開示してある。この装置では、駆動モータからベ
ルト伝動と歯車機構を介して連続回転する回転カムを用
いて面取カッタを前後させている。

斜面取加工の場合、第５図のように歯端面Ｔに対し、面
取カッタが斜めに面取を行ない、三角形の頂点から切削
するため、一定の切削速度（等速度）で面取カッタを送
ると、切削面積が徐々に増加し切削負荷が徐々に増加す
る。そのため、従来では面取カッタの切削送り速度が面
取完了位置X2に向けて漸減するように、前記回転カムの
形状が形成してあった。

考案が解決しようとする課題 前記従来の面取装置によれば、歯車材（ワーク）形状が
変わったり、歯端面に対する面取角度を変更することに
より、切削面積の増加割合が変化してカッタの切削送り
速度の最適値（漸減の割合）が異なってくる。そのた
め、ワーク変更があっても、カムを変えずに加工を行な
うと重切削となることがあり、刃具寿命を縮める問題が
あった。従って、従来ではこのようにワークが変更され
ると、最適なカッタ切削送り速度を得るためにそれに対
応するカム曲線を持った回転カムに交換する必要があっ
たが、多数の回転カムの保管、管理などが極めて煩雑で
あった。

課題を解決するための手段 そこでこの考案では、歯車斜面取加工装置において、カ
ッタ軸頭の前後動装置を、数値制御モータで駆動される
ねじ軸によるねじ送り装置とすると共に、この数値制御
モータによるねじ送りを制御する制御装置を備え、この
制御装置には、ねじ軸によるカッタ軸頭の切削送り速度
データを記憶する記憶部と、この記憶部に切削送り速度
データを入力する入力手段と、前記切削送り速度データ
に基づき切削送り速度指令を数値制御モータへ出力する
切削送り速度指令手段とを備えたことを特徴とする。

作用 上記によれば、切削送り速度データを入力部から入力す
ることで、前後動装置の切削送り速度を適正な値に容易
に変更することができ、ワーク変更があっても従来のよ
うに回転カムを交換する手間がなくなり、最適な切削送
り制御が簡単に実現できる。

実施例 第１図において、ベッド１上に割出装置10とカッタ軸頭
装置50が配置してある。割出装置10において、ベッド１
上に固定のベース11上に固着した割出軸頭12には、割出
軸13が回動自在に支持してある。割出軸13の段付中空孔
14には、ドローバー15が軸方向摺動自在に挿通されると
共に、ばね16で後方に付勢してある。ドローバー15には
コレットチャック17のアーバ18が接続され、コレットチ
ャック17は割出軸13先端に取外し可能に固着してある。
このコレットチャック17は、割出軸頭12の上面に配置し
たアンクランプシリンダ20のピストンロッド21が第１レ
バー22を押し、この第１レバー22が揺動して割出軸13内
の第２レバー23を前方へ倒し、ドローバー15をばね16に
抗して前方へ移動させてアンクランプされる。一方、ア
ンクランプ状態からアンクランプシリンダ20に供給され
ていた圧流体を抜くと、ピストンロッド21が引き込まれ
（第１図の状態）、アンクランプシリンダ20内のばね24
力で第１レバー22は第２レバー23から離れ、ばね16力に
より第２レバー23はドローバー15と共に、透孔25の後縁
に当接し、アーバ18が引き込まれて、歯車材（ワーク）
Ｇをクランプするようにしてある。割出軸13の後端に
は、減速比の大きな減速装置26、例えば、ハーモニック
ドライブ（商標）が接続される。この装置は周知のよう
に、楕円状のカムとその外周にはめたボールベアリング
から成るウエーブジェネレータ、外周に多数の歯を有す
るカップ状の金属弾性体から成るフレクスプライン、内
周にフレクスプラインの歯と噛み合い、それより１〜２
枚多い歯を有するサーキュラスプラインとから構成さ
れ、サーキュラスプラインを割出軸頭12に、フレクスプ
ラインを割出軸13に、ウエーブジェネレータを第１サー
ボモータM1に夫々接続してある。

次にこの割出装置10の前方には、割出軸13の軸線Ｌと水
平に所定角度傾斜してカッタ軸頭装置50が配置してあ
る。このカッタ軸頭装置50において、ベース51上には軌
道52が一対並設してある。カッタ軸頭53下面の直線転動
案内54が前記軌道52に案内される。この直線転動案内54
は、公知のベアリング内蔵のもので、予圧がかけられて
軌道52に対し左右のガタなく案内されるようにしてあ
る。カッタ軸頭53下面に装着したボールネジのナット55
には、ねじ軸56がねじ込まれている。ねじ軸56はベース
51後端で回動自在に支持してあると共に、更にその後方
でカップリング57を介して第２サーボモータM2に連結し
てある。ボールネジは、軸方向のガタを抑えるため、予
圧がかけてある。こうして第２サーボモータM2の回転で
カッタ軸頭53を前後させるねじ送りによる前後動装置60
が構成される。

カッタ軸頭53には駆動軸61が回動自在に支持され、この
駆動軸61は、例えば特開昭48−9387号や特公昭45−757
号に開示のような適宜のギヤ列62を介して、カッタ軸頭
53先端に回動自在に支持された２本の面取カッタ（以
下、カッタ）63を互いに逆方向に回転させるようにして
ある。この２本のカッタ63は歯車材Ｇの歯端面を、歯車
材の上下で同時に加工するものである。この２本のカッ
タ軸線Ｋと前記割出軸線Ｌは第５図のように所定角度で
交差している。駆動軸61はベルト伝動により駆動モータ
Ｍ（サーボモータでない）に接続してある。

次に、第1,第２サーボモータの制御装置70について説明
する。制御装置70は、パルス信号発生装置とサーボ制御
装置90とから構成してある。パルス信号発生装置は、入
力手段として例示するキーボード81が入出力部82に接続
されたマイクロコンピュータ80である。このマイクロコ
ンピュータ80は、前記入出力部82の他、演算部83、記憶
部84を備えており、この記憶部84の所定のメモリ領域に
は、前記キーボード81から入力される、カッタ軸頭53の
切削送り速度データが記憶されるようになっている。こ
こで、切削送り速度データは、次のものである。

・減速ピッチP: 切削送り開始位置（早送り完了位置）X1から切削完了位
置X2までを複数の単位区間に分割したときの１つの区間
で、切削送り時、減速量ずつ減速させる時の、カッタ軸
頭53の基準送り量（第４図に示すＰ） ・切削送り開始速度Vo: 切削送り開始時の切削速度（第４図のVo） ・減速量vo: 減速ピッチＰずつ送られた位置での、カッタ軸頭の切削
速度の減少量（第４図に示すvo:この実施例では一定だ
が、歯端面とカッタとの面取角度により、切削面積の増
加割合が変化するので、この増加割合に対し、切削負荷
が一定、あるいは大きく変動しないように設定すること
が好ましい） また、後述のプログラムもこの記憶部84に記憶され、プ
ログラムの各ステップにより、機能手段が構成される。
すなわち、第３図において、ステップ１はカッタ軸頭53
の早送り完了位置X1までの早送り指令、ステップ２はカ
ッタ軸頭53の切削速度を切削送り位置に対応した切削速
度とするための切削送り指令、ステップ３はカッタ軸頭
53の切削完了位置X2でのドゥエル指令、ステップ４はカ
ッタ軸頭53の早戻し指令、ステップ５はカッタ軸頭53の
待機指令、ステップ６は割出軸13の割り出し指令、ステ
ップ７は割り出し完了信号確認の各手段である。

前記入出力部82には、サーボ制御装置90が接続され、こ
のサーボ制御装置90は、公知のパルス信号弁別器91、減
算器92、位置偏差カウンタ93、D/Aコンバータ94、サー
ボアンプ95、回転速度検出器96、回転数検出器97から構
成される位置ループサーボ系98、及び速度ループサーボ
系99から成っており、前記パルス信号発生装置80からの
指令パルス信号により、前記第1,第２サーボモータM1,M
2の位置、及び速度をそれぞれフィードバック制御する
ようになっている。また、入出力部82にはアンクランプ
シリンダ20や駆動モータＭの動作を司るシーケンス制御
装置100と信号をやり取りするように接続してある。

次に第３図に示すフローチャートに従って、動作を説明
する。割出軸13には、歯車材Ｇが装着され、最初に加工
を行なう歯端面Ｔが割り出されているとする。すると、
ステップ１でカッタ軸頭53を待機位置X3から早送りを
し、面取カッタ63の早送り完了位置X1での最終速度がVo
となるようにパルス信号を出力する。このパルス信号に
より、サーボ制御装置90はフィードバック制御を行な
う。次いでステップ２で、面取カッタ63が切削完了位置
X2まで、減速ピッチＰずつ切削送りされる毎に、減速量
voずつ減速していく切削送りのパルス列を出力する。こ
れによりカッタ軸頭53の移動速度が第４図に示す破線の
ように段階的に遅くされ、面取加工によりカッタの切削
する面積が増加しても、切削負荷があまり変化しない。
そして、ステップ３のドゥエル指令により、カッタ軸頭
53は一旦切削完了位置X2で移動をとめる。次いでステッ
プ４で早戻し指令が出されてカッタ軸頭53を早戻しし、
ステップ５でワークから完全に逃げた待機位置X3で待機
するように指令される。次いでステップ６で、割出軸13
に次の加工歯端面が加工位置に位置するように割り出し
指令が出力される。次の加工歯端面が割り出されると、
割り出し完了信号が出力され、この信号の出力をステッ
プ７で確認して、ステップ１へもどる。この繰り返しを
歯車材Ｇの全ての歯端面に行なって、１つの歯車材Ｇの
面取を終了する。

このような歯面取加工において、段取り替えにより最適
な切削速度曲線を得ようとする場合には、前記３つのデ
ータをそれぞれ前記キーボード81から入力して、記憶部
84に記憶させることで、極めて簡単に対処できることに
なる。

なお、いくつかの切削速度パターンに対応する前記デー
タを予め記憶部84の所定のメモリ領域に記憶しておいた
り、面取カッタの切削位置に対応する複数の速度をテー
ブルとして持っていて、これらを選択して面取カッタの
切削位置に対する切削速度を用いて対応する歯端面の加
工を行なうように構成してもよい。

考案の効果 以上のようにこの考案の歯車斜面取加工装置では、ベッ
ド上に、先端にワークとしての歯車材を装着するように
した割出軸を割出回転可能に支持した割出装置を配置す
ると共に、この割出軸の軸線に対して所定角度傾斜し
て、前後動装置によりカッタ軸頭を前後動するようにし
たカッタ軸頭装置を配置し、前後動するカッタ軸頭に設
けた面取カッタによって歯車材の歯端面を斜面取する歯
車斜面取加工装置において、前記カッタ軸頭の前後動装
置を、数値制御モータで駆動されるねじ軸によるねじ送
り装置とすると共に、この数値制御モータによるねじ送
りを制御する制御装置を備え、この制御装置には、ねじ
軸によるカッタ軸頭の切削送り速度データを記憶する記
憶部と、この記憶部に切削送り速度データを入力する入
力手段と、前記切削送り速度データに基づき切削送り速
度指令を数値制御モータへ出力する切削送り速度指令手
段とを備えたので、カッタ軸頭、つまり面取カッタを数
値制御モータで前後動させることができ、ワーク変更が
あっても、切削送り速度データを入力装置から変更入力
するのみで、その歯車材に最適な切削が実現でき、従来
のように、カムを取り替えるなどの煩わしい作業から作
業者が開放される。そして、このように歯車材に最適な
切削速度が設定できるため、切削負荷を軽減でき、カッ
タ寿命を長くできる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の全体構成図、第２図はカッタ軸頭装
置の正面図、第３図は動作を示すフローチャート、第４
図は速度曲線の一例、第５図は歯端面の加工動作図であ
る。 10……割出装置、53……カッタ軸頭、60……前後動装
置、63……面取カッタ、70……制御装置、83……記憶
部、81……キーボード、M1,M2……サーボモータ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ベッド上に、先端にワークとしての歯車材
   を装着するようにした割出軸を割出回転可能に支持した
   割出装置を配置すると共に、この割出軸の軸線に対して
   所定角度傾斜して、前後動装置によりカッタ軸頭を前後
   動するようにしたカッタ軸頭装置を配置し、前後動する
   カッタ軸頭に設けた面取カッタによって歯車材の歯端面
   を斜面取する歯車斜面取加工装置において、前記カッタ
   軸頭の前後動装置を、数値制御モータで駆動されるねじ
   軸によるねじ送り装置とすると共に、この数値制御モー
   タによるねじ送りを制御する制御装置を備え、この制御
   装置には、ねじ軸によるカッタ軸頭の切削送り速度デー
   タを記憶する記憶部と、この記憶部に切削送り速度デー
   タを入力する入力手段と、前記切削送り速度データに基
   づき切削送り速度指令を数値制御モータへ出力する切削
   送り速度指令手段とを備えたことを特徴とする歯車斜面
   取加工装置。