JPH09168943A - ハイポイドジェネレータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 主にＮＣ装置の制御機能を利用することによ
って、特に、内部機構が極めて複雑なチルト及びローテ
ーションが省略されたハイポイドジェネレータに対し
て、機械内部のギア構成等の機械的な部分を簡略化する
とともに、段取工程における操作とレトロ作業及びメン
テナンス作業が、専門的な知識を持たない者でも簡易に
短時間で操作できるハイポイドジェネレータを提供す
る。 【解決手段】 刃物台のローテーション及びチルド機構
が省略された構造のハイポイドジェネレータにおいて、
ディスプレイ３１及び操作盤３２を備えたＮＣ装置と、
カッター１２及びワークピース４１の動作をさせるため
の複数個のモータと、カッター１２及びワークピース４
１の位置を検出するための複数個のセンサとを備え、前
記モータ及びセンサを含んだ装置の切削機構をＮＣ装置
によって制御するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ハイポイドジェネ
レータに関するものであり、特に、刃物台のローテーシ
ョン及びチルド機構が省略された構造のハイポイドジェ
ネレータにおいて、ワーク部、刃物及び刃物台をＮＣ装
置によって制御するハイポイドジェネレータに関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ハイポイドギアまたはネジレ
カサ歯車と呼ばれるギヤが存在する。図４はハイポイド
ギアを示す斜視図である。図４に示すように、このハイ
ポイドギア８は、金属製で外観が傘状で、断面が台形を
しており、底面中心に軸８ｂが延びたもので、周囲には
楕球の一部と同様の曲面を形取った溝８ａが切削加工に
よって成形されている。したがって、特殊な形状をして
いるうえに、高精度な加工が求められるものである。こ
のハイポイドギア８を製作するための機械としてハイポ
イドジェネレータが存在する。このハイポイドジェネレ
ータは、多種存在する工作機械の中でも構造及び切削動
作は極めて複雑なものであり、世界的にもハイポイドジ
ェネレータを製作する会社は比較的少なく、代表的なメ
ーカとしては、例えば、アメリカのグリーソン社があ
る。

【０００３】通常、ハイポイドジェネレータは旋盤等の
一般的な工作機械と同様に、ワークが取付けられた部分
とカッターが取付けられた部分によって構成されてお
り、各部分の動作によってワークが適宜切削されるもの
であるが、特に、刃物台部分の構成及び動作において極
めて特殊なものである。

【０００４】図５はハイポイドジェネレータの刃物台及
びワークを示す側面図である。まず、刃物台１の構成
は、図５に示すように、金属製円盤を立てた状態のクレ
ードル２、エキセン３、チルト４及びローテーション５
と称される要素から構成されている。クレードル２は、
内蔵のモータ及びギア機構によって、振子の如く左右に
一定量毎往復回動するものである。エキセン３は、円盤
外周がクレードル２よりも所定寸法分短いもので、中心
がクレードル２の中心から外れた位置に固定されてい
る。チルト４は、表面が傾斜するように加工された円盤
であり、段取工程の際、エキセン３表面の所定位置に固
定される。ローテーション５は、チルト４表面に回動可
能な状態で設置されており、このローテーション５の表
面には、１２枚乃至３０枚の刃物で構成された冠状のカ
ッター６が着脱可能に取付けられる。

【０００５】そして、実際に切削作業をする場合は、加
工する目的形状に対するサマリ表と呼ばれる数値群に基
づいて各部分の段取位置を設定した後、装置を稼働させ
ることによって、クレードル２が振子の如く左右に一定
量毎往復回動するとともに、カッター６が高速で回転
し、ワーク７を切削する。その際ワーク７も同時に回動
し、そのような刃物台１及びワーク７の動作を所望とす
るハイポイドギアの溝の数と同回数繰返すことによっ
て、ハイポイドギアを加工する。

【０００６】このような機構のハイポイドジェネレータ
においては、段取工程における位置合わせ等の作業が極
めて複雑であるうえに、精密さが要求されるため、チル
ト４及びローテーション５を省略し、機械内部のギア構
成等によってクレードル２の動作を変化させることによ
って同様のハイポイドギアを加工することができる構造
のハイポイドジェネレータも存在する。この構造のハイ
ポイドジェネレータをグリーソン社ではＮｏ．２６モデ
ィファイドロールとして市場に流通させている。図６は
他のハイポイドジェネレータの刃物台及びワークを示す
側面図である。

【０００７】この構造のハイポイドジェネレータは、図
６に示すように、クレードル２及びエキセン３とで構成
され、エキセン３の表面には冠状のカッター６が取付け
られいる。そして、実際に切削作業をする場合には、サ
マリ表に基づいて各部分の段取位置を設定した後、装置
を稼働させることによって、クレードル２の回動をワー
ク７の回動に対して適宜変化させて、ワーク７に同形状
のハイポイドギアを加工する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
図６に示す構造のハイポイドジェネレータは、段取工程
における位置合わせ等の作業は若干簡略化されるもの
の、通常のハイポイドジェネレータの機構に加え、クレ
ードルの動作を変化させるための機構が内部に存在する
ため、装置の内部構造が極めて複雑化し、機械自体が比
較的大がかりで複雑なものになっていた。しかも、段取
工程のサマリ表に基づいた位置合わせ等の作業は、極め
て専門的な技術を持った者でなくてはできず、そのよう
な者でさえも作業は長時間かかっていた。

【０００９】また、一般的にハイポイドジェネレータ
は、一定期間、例えば約１０年継続して稼働したもの
は、機械を構成するギア等の部品のなかで、磨耗したも
のを全て取替え、全体に調整し直し、新品同様な状態に
するレトロと呼ばれる作業が行われていた。その際、上
記のような構造のハイポイドジェネレータは、内部構造
が極めて複雑で機械自体が比較的大がかりなものである
ことから、それに伴なって作業には莫大な時間と労力が
かかるうえ、極めて専門的な知識及び技術が必要となっ
ていた。それは、レトロ作業のみならず、通常の機械メ
ンテナンスにおいても同様であり、例えば、機械部品の
一つが故障した場合でも、原因追求及び処置には莫大な
時間と労力がかかるうえ、極めて専門的な知識及び技術
が必要となっていた。

【００１０】そこで、本発明は、主にＮＣ装置の制御機
能を利用することによって、特に、内部機構が極めて複
雑なチルト及びローテーションが省略されたハイポイド
ジェネレータに対して、機械内部のギア構成等の機械的
な部分を簡略化するとともに、段取工程における操作と
レトロ作業及びメンテナンス作業が、専門的な知識を持
たない者でも簡易に短時間で操作できるハイポイドジェ
ネレータの提供を課題とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明にかかる
ハイポイドジェネレータは、ワークピースを取付けるワ
ーク部と、前記ワークピースを切削する刃物と、前記刃
物を取付ける刃物台と、前記ワーク部、刃物及び刃物台
を動作させる複数個のモータと、前記ワーク部、刃物及
び刃物台の位置を検出する複数個のセンサと、前記モー
タ及びセンサを介して刃物及び刃物台によるワークピー
スの切削動作を制御する、表示画面及び操作盤を備えた
ＮＣ装置とを備えたものである。

【００１２】したがって、請求項１の発明のハイポイド
ジェネレータによれば、ワーク部と、ワークピースの切
削に必要な刃物及び刃物台とが、モータ及びセンサを介
してＮＣ装置によって制御され、ワークピースに所望の
切削加工ができる。

【００１３】請求項２の発明にかかるハイポイドジェネ
レータは、請求項１のＮＣ装置は、所定のオペレーショ
ンプログラムが記憶されており、表示画面に表示される
ガイド情報に従って操作盤を使用して入力操作または以
前設定したテータを選択することにより、切削動作の制
御が可能なものである。

【００１４】したがって、請求項２の発明のハイポイド
ジェネレータによれば、段取工程のサマリ表に基づいた
位置合わせ等の機械的作業の大半が省略でき、従来同様
のサマリ表を基にして、ＮＣ装置の表示画面に表示され
るガイド情報に従って操作盤を使用して入力操作または
以前設定したテータを選択することによって、段取作業
の一部を処理できる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明をする。図１は本発明の一実施形態であるハイポイ
ドジェネレータの主な装置構成を示す説明図、図２本発
明の一実施形態であるハイポイドジェネレータのＮＣ装
置とそれによって制御される機械部分との関連を示すブ
ロック図、図３は本発明の一実施形態であるハイポイド
ジェネレータの外観を示す斜視図である。

【００１６】まず、上記従来の技術にも記したように、
通常のハイポイドジェネレータの構成は、刃物台部分の
構成及び動作において極めて特殊なものであり、金属製
円盤を立てた状態のクレードル、エキセン、チルト及び
ローテーションから構成されることは広く知られたもの
であるが、それらを備えた刃物台及びワークの回動は、
刃物を高速回転させるためのモータを除き、１個乃至複
数個のモータを動力としている。つまり、そのモータか
ら多数のギア等を介して動力を伝達させることによっ
て、クレードル及びワークの回動に対して切削作業する
ための複雑な動作をさせている。特に、ローテーション
及びチルト機構が省略された構造のハイポイドジェネレ
ータは、クレードルの回動に変化をつけるため、モータ
からの伝達手段であるギア等が大がかり且つ複雑に結合
されている。

【００１７】そのような現状を踏まえた上で、本実施形
態を説明すると、図１に示すように、本実施形態のロー
テーション及びチルト機構が省略された構造のハイポイ
ドジェネレータ１０の主な装置構成は、刃物台部とワー
ク部とＮＣ装置部との３部に分けて説明することができ
る。刃物台部は、クレードル１１及びクレードルサーボ
モータ１１ａ、カッター１２及びカッタースピンドルモ
ータ１２ａ、エキセン１３によって構成されている。ワ
ーク部は、ワークピース設置台２１及びワークロールサ
ーボモータ２１ａ、スライディングベース２２及びスラ
イディングベースサーボモータ２２ａによって構成され
ている。ＮＣ装置部は、ディスプレイ３１、操作盤３２
及びＣＰＵが組込まれた制御盤によって構成されてい
る。そして、各々の部分は機械本体の所定位置に設置さ
れていることは、旋盤等の通常の工作機械と略同様であ
る。

【００１８】刃物台部は、円柱状のクレードル１１の表
面の中心から外れた位置に中心を置いた状態、即ち、偏
心させた位置にエキセン１３がボルト等によって固定さ
れている。このエキセン１３は、クレードル１１の外周
よりも小さな外周の円盤であり、切削作業前に行う段取
工程の際に加工されるワークピース４１の目的とする形
状によって偏心させる位置を決定し固定するものであ
る。エキセン１３の表面には、円盤に１２枚乃至３０枚
程度の刃物が立てた状態でカッター１２が取付けられて
いる。このカッター１２は、カッタースピンドルモータ
１２ａによって高速に回転しながら、被切削物であるワ
ークピース４１を切削するものであり、カッタースピン
ドルモータ１２ａからの動力は、複数のギア４２の組合
わせによって伝達がなされる。

【００１９】このように刃物台部は、クレードル１１を
主体として構成されているが、このクレードル１１自体
は、クレードルサーボモータ１１ａによって回動する構
造になっている。クレードル１１は切削作業の際に、こ
のクレードルサーボモータ１１ａによって左右に振子の
如く往復回動する。この往復回動は、通常のハイポイド
ジェネレータの場合は、ワークピース４１の回動と比例
した動作をするが、本実施形態のローテーション及びチ
ルト機構が省略された構造のハイポイドジェネレータ１
０においては、クレードル１１の回動がワークピース４
１の回動に対して、速くなったり遅くなったりの変動
（モディファイド）回動をする。即ち、二次曲線的な動
作をする。

【００２０】ワーク部は、ワークピース設置台２１及び
ワークロールサーボモータ２１ａがスライディングベー
ス２２上に設置されたものであり、ワークピース設置台
２１はワークロールサーボモータ２１ａによって回転す
る。このスライディングベース２２は、ボールスクリュ
ウ４３を介してスライディングベースサーボモータ２２
ａによって左右に移動する。なお、このワークピース設
置台２１とスライディングベース２２の中間には様々な
機構等が存在するが、これは通常の工作機械と略同様で
あるため図示及び説明は省略する。

【００２１】ＮＣ装置部は、ディスプレイ３１及び操作
盤３２とＣＰＵが、ハイポイドジェネレータ１０本体の
一部に組込まれた状態で設置されている。ＮＣ装置自体
についての詳細は技術的に既に周知である。したがっ
て、ここではＮＣ装置自体の詳細については説明を省略
する。

【００２２】このように刃物台部及びワーク部は、様々
なモータ等によって構成されている。即ち、上記説明の
４個のモータによって切削作業がなされるものである
が、これらの各モータは全てＮＣ装置のＣＰＵに接続さ
れ、回転数等が制御され、回転数から計算された物品の
位置等の情報によっても制御される。

【００２３】また、ワークピース設置台２１近傍には位
置センサ４４が備えられている。そして、段取工程等の
際、ワークピース４１に接触させる等して位置を検出す
るが、この情報もまたＮＣ装置に伝達され処理される。
なお、この位置センサ４４は、カッター１２に対しても
応用される場合もある。

【００２４】ここで、各モータ及び各種センサとＮＣ装
置との関連を、図２に示すように、機械部分５１とＮＣ
装置６１とに概念上分割して説明する。機械部分５１
は、各モータ５２及び各種センサ５３とで構成され、Ｎ
Ｃ装置６１は、ＣＰＵ６２及びメモリ６３、ディスプレ
イ６４及び操作盤６５とで構成されている。

【００２５】各モータ５２は、前にも説明したように、
各機構の動力源として作動するものであるが、各々のモ
ータは、ＡＣサーボ機能によって回転数を変化させる等
の電気的な制御をすることができる機能を備えており、
これらの制御は全てＮＣ装置６１内のＣＰＵ６２によっ
てなされる。また、各種センサ５３からの情報もＣＰＵ
６２に伝達され処理される。

【００２６】ＣＰＵ６２には記憶媒体としてメモリ６３
が接続されており、メモリ６３に記憶された各種プログ
ラム６３ａは、主に、ディスプレイ６４及び操作盤６５
の入出力における様々なオペレーションを制御するため
のオペレーションプログラムや、操作盤６５を使用して
オペレータが入力した数字や文字を処理し、実際の機械
動作に繋げるための制御プログラム等が予め記憶されて
おり、随時実行されるようになっている。特に、オペレ
ーションプログラムにおいては、オペレーションする
際、操作盤６５からオペレータに対して、逐次ディスプ
レイ６４から指示メッセージまたは結果メッセージ等の
各種メッセージが表示される対話式のオペレーションプ
ログラムが採用されている。

【００２７】また、ハイポイドジェネレータの段取工程
では、通常、メーカから提供されるサマリ表と呼ばれる
数値データの中から、加工するワークピースの形状に該
当するデータを選択し、そのデータに合わせてギア等の
調節を行なうが、本実施形態のハイポイドジェネレータ
１０では、メモリ６３に、制御データ６３ｂが記憶され
ており、以前入力したサマリを選択する。若しくは、従
来と同様のサマリ表からオペレータが数値を、ディスプ
レイ６４に表示される指示のままに入力するだけで、設
定された数値と制御データ６３ｂとをＣＰＵ６２にて処
理し、実際の機械動作に繋げるようになっている。

【００２８】図３に示すように、本実施形態のハイポイ
ドジェネレータの外観は、クレードル１１、カッター１
２及びエキセン１３等で構成された刃物台部と、ワーク
ピース設置台２１及びワークピース４１等で構成された
ワーク部と、ディスプレイ３１及び操作盤３２等で構成
されたＮＣ装置部とが存在するが、特に、刃物台部とワ
ーク部としての必要な機構が大半であり、従来のような
複雑且つ大がかりなギア等は省略され、極めて縮小され
た装置となっている。

【００２９】実際に、本実施形態のハイポイドジェネレ
ータ１０を使用して切削加工する場合は、段取工程とし
ては、ＮＣ装置に対してサマリ表に基づき所定の数値を
入力するか、または以前のサマリを選択し、刃物台部に
対してカッターを取付け、サマリデータに合わせてエキ
セン位置を調節し偏心させる。また、ワークヘッドの固
定段取軸の調整をする。つまり、ワークヘッドのマシン
センターツーバック、ブランクオフセット、ルート角の
調整をする。ワーク部に対しては、ワークピース取付台
にワークピースを取付ける。そして、カッターとワーク
ピースの位置を初期点に合わせて段取工程が終了する。
段取工程が終了したら、切削動作を開始させるだけで切
削が行なわれる。このように、極めて容易な操作で段取
作業及び切削作業ができるものであるが、本実施形態の
ハイポイドギアによって加工されたハイポイドギア８
は、図４に示したような通常のハイポイドジェネレータ
を使用して切削したハイポイドギア８と同様のものとな
ることは勿論のこと、より複雑なギア等を加工する場合
でも機械操作は極めて簡易である。

【００３０】したがって、本実施形態のハイポイドジェ
ネレータ１０は、機械の構造においては、切削に必要な
刃物台部及びワーク部と、それらの動力となる各種モー
タとその伝達機構と、ＮＣ装置とが主体となって構成さ
れていることから、従来に比して極めて単純な構造とな
り、機械自体の大きさも比較的小さなものとすることが
できる。また、構造が単純となるため、レトロ作業にお
いても、磨耗したギア等を取替えたり修復する作業が格
段に減少し、短時間ででき、高度な知識及び技術は不必
要となる。それは、レトロ作業のみならず、通常の機械
メンテナンスにおいても同様である。

【００３１】また、実際の段取工程においては、サマリ
表に基づいた位置合わせ等の機械的作業の大半が省略で
き、従来同様のサマリ表を基にして、ＮＣ装置に対して
の対話式操作をすることによって段取作業の一部が処理
できるため、段取作業が極めて容易に短時間ででき、ど
のような者でも操作できる機械となる。

【００３２】なお、上記説明では、動力伝達部分等、機
構として詳細な説明を省略した箇所もあるが、一般的な
ＮＣ旋盤等において既に周知であるとして省略している
のである。

【００３３】また、上記説明では、ローテーション及び
チルト機構が省略された構造のハイポイドジェネレータ
を対象としたＮＣ装置化として説明したが、ローテーシ
ョン及びチルト機構が省略されていない通常の構造のハ
イポイドジェネレータについても同様にＮＣ装置化がで
きる。

【００３４】

【発明の効果】以上のように、請求項１の発明のハイポ
イドジェネレータは、ワーク部と、ワークピースの切削
に必要な刃物及び刃物台とが、モータ及びセンサを介し
てＮＣ装置によって制御され、ワークピースに所望の切
削加工ができるので、従来に比して極めて単純な構造と
なり、機械自体の大きさも比較的小さなものとすること
ができる。また、構造が単純となるため、レトロ作業及
び機械メンテナンス作業においても、磨耗したギア等を
取替えたり修復する作業が格段に減少し短時間ででき、
高度な知識及び技術が不必要となる。

【００３５】請求項２の発明のハイポイドジェネレータ
は、段取工程のサマリ表に基づいた位置合わせ等の機械
的作業の大半が省略でき、従来同様のサマリ表を基にし
て、ＮＣ装置の表示画面に表示されるガイド情報に従っ
て操作盤を使用して入力操作または以前設定したテータ
を選択することによって、段取作業の一部を処理できる
ので、段取作業が極めて容易に短時間ででき、どのよう
な者でも操作できる機械となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態であるハイポイドジェネレ
ータの主な装置構成を示す説明図である。

【図２】本発明の一実施形態であるハイポイドジェネレ
ータのＮＣ装置とそれによって制御される機械部分との
関連を示すブロック図である。

【図３】本発明の一実施形態であるハイポイドジェネレ
ータの外観を示す斜視図である。

【図４】ハイポイドギアを示す斜視図である。

【図５】ハイポイドジェネレータの刃物台及びワークを
示す側面図である。

【図６】他のハイポイドジェネレータの刃物台及びワー
クを示す側面図である。

【符号の説明】

１０ ハイポイドジェネレータ １１ クレードル １１ａ クレードルサーボモータ １２ カッター １２ａ カッタースピンドルモータ １３ エキセン ２１ ワークピース設置台 ２１ａ ワークロールサーボモータ ２２ スライディングベース ２２ａ スライディングベースサーボモータ ３１ ディスプレイ ３２ 操作盤 ４１ ワークピース ４２ ギア ４３ ボールスクリュウ ４４ 位置センサ ５１ 機械部分 ５２ モータ ５３ センサ ６１ ＮＣ装置 ６２ ＣＰＵ ６３ メモリ ６３ａ プログラム ６３ｂ 制御データ ６４ ディスプレイ ６５ 操作盤

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワークピースを取付けるワーク部と、 前記ワークピースを切削する刃物と、 前記刃物を取付ける刃物台と、 前記ワーク部、刃物及び刃物台を動作させる複数個のモ
   ータと、 前記ワーク部、刃物及び刃物台の位置を検出する複数個
   のセンサと、 前記モータ及びセンサを介して刃物及び刃物台によるワ
   ークピースの切削動作を制御する、表示画面及び操作盤
   を備えたＮＣ装置とを具備することを特徴とするハイポ
   イドジェネレータ。
2. 【請求項２】 前記ＮＣ装置は、所定のオペレーション
   プログラムが記憶されており、表示画面に表示されるガ
   イド情報に従って操作盤を操作することにより、ワーク
   ピースの切削動作の制御が可能なことを特徴とする前記
   請求項１に記載のハイポイドジェネレータ。