JPS5933492B2 - 数値制御ホブ盤 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は数値制御工作機械特にホブ盤に関するもので、
その目的とするところは、１台のホブ盤にて平歯車、ハ
スバ歯車、非円形歯車及び同一軸上に種類の異なる歯車
を取付けての加工等、多量生産はもちろん多種少量生産
においても充分稼動率のよいホブ盤を提供することであ
る。

従来、数値制御ホブ盤としてはハスバ歯車加工用のもの
があった。

このようなものとして例えばホブ取付軸に設けたパルス
発生器、パルス分割器、パルス倍率器等を設けて、ハル
ス発生器よりのパルスをパルス分割器、パルス倍率器を
通じて、被加工歯車取付テーブルを制御するディジタル
・アナログサーボ機構に送り、ホブ取付軸と被加工歯車
取付テーブルとを歯車列で機械的に連結させないで加工
を行なう実公昭４３−３２０７３号公報に記載のものが
知られている。

本発明はこれ等のものより更に加工範囲を広くして多様
化された機能を有し多種少量生産に適するように改良さ
れたものである。

即ち、本発明はホブ取付軸又はこれと関連する回転部に
パルス発生器を連結し、被加工物を取付けるテーブルの
回転軸（Ｃ軸）、ホブの切削送りを行なわせる駆動軸（
２軸）を数値で制御されるようにし、又与えられた数値
情報にもとづいて各軸の単位移動量を計算し、記憶する
部材より、前記パルス発生器のパルス毎に前記各軸の単
位移動量を読み出して関数発生回路によって各移動量を
求めて各軸を駆動してなり、ホブの回転により前記パル
ス発生器のパルス列に応じて前記各軸を連続して同期制
御する数値制御ホブ盤において、更にホブの切込み深さ
を制御する駆動軸（Ｘ軸）を数値で制御されるようにし
、更に別の関数発生回路、Ｘ軸間数発生回路のＸ軸移動
量即ち半径値とＣ軸単位移動量とでＣ軸の単位移動量の
角度換算値を計算する演算器４８′、前記換算器とＣ軸
の単位移動角度を比較する比較器５８とを設け、与えら
れた数値情報にもとづいて前記別の関数発生回路で計算
した値からＸ軸単位移動量とＣ軸の単位移動角度をもと
め、パルス発生器２４のパルス毎にＣ軸単位移動量を読
み出して前記演算器４８′での演算値にもとづいてＣ軸
移動量をもとめてＣ軸を駆動すると共に前記比較器５８
の信号毎にＸ軸単位移動量を読み出してＸ軸移動量をも
とめてＸ軸を駆動するようにしたもので、特に排円形歯
車の切削もできるようにしたことを特徴とするものであ
る。

以下本発明を実施例について説明する。

第１図において１はホブ盤のベッド、２はベッド１に回
転可能に軸支されたテーブルで、その上面は被加工歯車
を取付は得るようになっており、回転軸下端にはウオー
ムホイール３が固着されている。

このウオームホイール３に噛合うウオーム４はベッド１
に固定のブラケット５に取付けた電動機６により歯車列
を介して駆動される。

更にブラケット５にはテーブル２の現在位置を検出して
制御部にフィードバックする位置検出装置７が取付けて
あり、前記歯車列より回転駆動されてテーブル２０回転
位置を検出する。

又ベッド１には上下に移動可能なラム８が備えられてお
り、ベッド下部に固定したブラケット９に取付けである
電動機１０で歯車列を介して駆動ねじ軸１１を回すこと
により、この駆動ねじ軸１１と噛合っているラム８を上
下動させる。

又ブラケット９には、ラムの上下位置即ち後述のホブの
上下位置の現在位置を検出しフィードバックする検出装
置１２が取付けてあり、駆動ねじ軸１１０回転に連動し
て回転し、ホブの上下位置を検出する。

ラム８の上端には固定台１３が設けてあり、ホブの前後
送りを行なわせる水平送り台１４が載置されている。

又固定台１３には電動機１５が取付いており、この回転
が歯車列を介して駆動ねじ軸１６に伝えられ水平送り台
１４を移動させ切込み深さを制御する。

この水平送り台１４の移動量は歯車列を介して連結され
る固定台１３に設けた現在位置を検出する検出装置２７
によって検出される。

水平送り台１４には上部固定台１８を有する固定の中心
軸部１７があり、この中心軸部１７を軸として旋回可能
のタレット刃物台１９が載置されていて、上部固定台１
８に取付けたタレット刃物台割出用電動機２０により歯
車を介して旋回割出しされる。

タレット刃物台１９の複数個のホブ取付台２２にはそれ
ぞれ異種のホブ２１が取付けてあり、必要に応じて所要
のホブを旋回割出しして各種の歯車を切削することがで
きる。

ホブ２１はホブ取付台２２、タレット刃物台１９、水平
送り台１４、上部固定台１８内の各歯車列を介して上部
固定台１８に取付けた電動機２３により回転駆動される
。

父上部固定台１８上にはパルス発生器２４を取付けて上
部固定台内の歯車列より回転されるようになっている。

これによりホブ２１の回転に応じてパルス発生器２４よ
り制御用のパルスが発生される。

ホブ取付台２２はホブ軸と平行な垂直面内で旋回できる
ように設けられており、第２図に示すように電動機２５
で旋回させられる。

又歯車列を介して位置検出装置２６が取付けてあり、ホ
ブ２１の現在の取付角度を検出するようになっている。

従ってホブ２１の取付角度は現在の角度を検出して指令
により切削加工中任意に連続して変更することが出来る
。

更にホブ盤による歯車加工に於いては、ホブを連続回転
させるばかりでなく、被加工歯車をも連続的に回転させ
ている為に被加工歯車取付用テーブルの回転軸又はその
関連駆動部にパルス発生器を取付けて同様の制御を行な
わせることも不可能ではない。

次に上記構造及び作動のホブ盤にて各種歯車を切削する
場合にホブの回転に応じて発生するパルス列によって制
御される各部の動きについての制御関係を説明する。

以下テーブルの回転をＣ軸、ホブの上下動をＺ軸、ホブ
の水平動をＸ軸、ホブ取付台の回転をＨ軸と云う。

先づ第１に平歯車切削の場合について説明する。

今、モジュールｍ、歯数ｎの平歯車を加工するものとす
る。

又ホブ１回転にてテーブルは平歯車の１歯分だげ回転し
、ホブ１回転にてパルス発生器２４よりＮパルス発生す
るものとする（尚異種の歯車に対する制御関係を説明す
る場合にもこの条件は適用される。

）パルス発生器２４よりの１パルスに応じて回転するＣ
軸の被加工歯車でのピッチ円上の単位移動量を△Ｃ’＝
ｍπ／Ｎ１．テーブル回転基準点よりの切削開始時のテ
ーブル回転位置をＣｏとすると、１パルス毎にテーブル
回転位置は△Ｃ′の長さづつ移動し、切削点に於けるテ
ーブル回転位置はＣ＝Ｃｏ＋−Σ△Ｃ′となる。

こへでｎ 演算を簡単にする為に２△Ｃ’／ｍｎ− ２π ２ｍπ／ｎｉ ｎ Ｎ −一を１パルス毎のＣ軸単位移
Ｎ 動量△Ｃとして使用すると前記式はＣ＝ Ｃｏ ＋Σ△
Ｃとなる。

更にテーブル１回転当りｆの移動量でホブをＺ軸方向に
移動させて切削送りをするものとするとＺ軸の単位移動
量△Ｚ＝ｆ／Ｎｎ、ホブのＺ軸基準点からの切削開始時
に於けるＺ軸上の位置をＺｏとすると１パルス毎にホブ
のＺ軸上の位置は△Ｚづつ移動し、切削点に於けるＺ軸
上の位置はＺ 、＝ Ｚ ｏ±Σ△Ｚで、この値Ｚが被
加工歯車の南中指令値に相当する値に一致した時加工が
完了する。

第５図は平歯車を切削する場合の制御系のブロック線図
である。

ＮＣテープの情報は指令値レジスタ２８に記憶され、こ
こより各部に情報が送られる。

先づＸ細目標値、Ｚ細目標値、Ｈ軸目標値が夫々指示さ
れる。

比較器５１，５３．５５では夫々Ｘ軸関数発生回路２９
、Ｚ軸間数発生回路３０、Ｈ軸間数発生回路３２の出力
である各軸の指令値と前記目標値とを比較する。

これら比較器５１．５３，５５０うち少くとも一つが不
一致信号をサイクルコントロール回路３４に送っている
間はサイクルコントロール回路３４の信号によってゲー
ト４１は開けられている。

又指令値レジスタ２８からは各軸の単位移動量を決定す
る為の情報が単位移動量決定及び変更回路３３に送られ
、ココでパルス発生器２４から発生するパルス列の１パ
ルスに対する各軸の単位移動量が演算される。

即Ｘ軸とＨ軸については設定速度に対応する一定値、Ｚ
軸についてはテーブル１回転に対してホブが２軸方向へ
移動する量ｆと、テーブル１回転に対して発生する総パ
ルス数Ｎｎとにより演算される△Ｚ＝ｆ／Ｎｎ、Ｃ軸に
ついては円周率πとテーブル１回転に対して発生する総
パルス数Ｎｎとにより演算される△Ｃ＝２π／Ｎｎであ
る。

これら各軸の単位移動量は夫々のレジスタ３７ 、３８
。

３９．４０に記憶される。

Ｘ軸とＨ軸は最初の位置設定が終るまでは、即前記指令
値と目標値とが一致するまでは指令値の指令に従ってホ
ブが移動する。

このときの制御方法を切込み深さを制御するＸ軸につい
て説明すると、サイクルコントロール回路３４からの信
号によりＸ軸のレジスタ３７の出力側に設けられたゲー
ト４２を開ける。

このときレジスタ３７より△Ｘが演算器４６へ送られ、
演算器４６にてＸ±△Ｘを計算する。

このＸ±△Ｘが新しい指令値ＸとなりＸ軸のサーボ機構
を駆動すると同時に比較器５１に送られる。

こ〜で目標値と比較されて指令値とが一致すると、−数
倍、号が比較器５１からサイクルコントロール回路３４
に送られて、こ〜からの信号によりゲート４２が閉じら
れる。

この為にＸ軸に対しては演算が中止され、Ｘ軸は目標位
置に停止した状態を保持する。

Ｈ軸に関しても同様で同時に行なわれる。その後ホブの
回転によって発生するパルスで開けられたゲート４３，
４４を通ってレジスタ３８゜３９からＺ軸、Ｃ軸の単位
移動量へＺ、△Ｃが演算器４７，４８に送られＺｏ±Σ
△ｚ、Ｃｏ十Σ△Ｃが演算されて夫々新しい指令値Ｚ、
Ｃとして各サーボ機即ちＺ軸サーボとＣ軸サーボとをそ
れぞれ駆動する。

切削送りを行な５Ｚ軸に関しては、指令値は比較器５３
にも送られてこ又で目標値と比較されて一致するまでホ
ブはＺ軸方向に移動して一致信号が比較器５３からサイ
クルコントロール回路３４に送られるとサイクルコント
ロール回路３４からの信号によりゲート４１が閉じられ
て切削サイクルは完了する。

尚Ｃ軸に関しては目標値がなく、ホブのＺ軸方向移動の
完了即ち切削完了までテーブルの回転駆動を続ける。

切削が完了するとサイクルコントロール回路３４からの
信号によりテープコントロール回路３５が作動しテープ
リーダ３６にてＮＣテープの次の情報を読み出す。

第２にハスバ歯車の切削の場合について説明する。

第３図に示す如（被加工歯車のハスバ角度をθとし、テ
ーブル１回転につきホブがＺ軸方向にｆの量だけ移動す
るものとすると、テーブルは１回転毎に被加工歯車のピ
ッチ円上にて１回転よりもｆ ｔａｎθ−Ｙだけ多く回
転移動する必要がある。

パルス発生器２４よりの１パルスに応じて回転移動する
Ｙの単位移動量はΔＹ＝（ｆｔａｎθ）／Ｎｎで、Ｃ軸
の制御はＣ＝Ｃｏ±−Σ（Δσ＋△Ｙ）ｎ の式によって行なわれる。

こ〜で−（△Ｃ＋ｎ △Ｙ）をハスバ歯車の場合の△Ｃとして使用すると上記
式はＣ＝Ｃｏ＋Σ△Ｃとなり、Ｚ軸の制御は平歯車の場
合と同一である。

制御系のブロック線図は省略するが、平歯車の場合の第
５図と同一となり△Ｃの演算は単位移動量決定及び変更
回路３３により行なわれる。

即ちハスバ歯車の場合には、Ｃ軸の単位移動量が平歯車
の場合と異なりテーブル１回転に対してホブがＺ軸方向
へ移動する量ｆとハスバ角度θとテーブル１回転に対し
て発生する総パルス数Ｎｎとにより演算されるテーブル
回転移動の単位補正量△Ｙ”ｆｔａｎθ／Ｎｎと平歯車
の場合のＣ軸単位移動量△σとの相により演算される−
（△Ｃ＋△Ｙ）をハスバ歯車の場ｎ 合のＣ軸単位移動量△Ｃとする。

他の制御は平歯車の場合と同一である。

第３に非円形歯車を切削する場合について第４図ａ、ｂ
を用いて説明する。

この場合、被加工歯車の半径の変化量に応じてＣ軸とＸ
軸を制御する必要がある。

半径の変化による歯車外径の曲線は歯車中心での微少角
度内では直線又は円弧で近似することができる。

今例えば直線近似について考えると、歯車外径上のＡ点
に於ける半径をＸｌ、基準点よりの角度をα１、Ｂ点に
於ける半径をＸ２、基準点よりの角度をα２としこの間
の歯車外径曲線を直線ＡＢにて近似するものとする。

単位角度当りの半径の変化量は （Ｘ１／Ｘ２）／（α１−α２）となる。

Ｘ軸の単位移動量を△Ｘ、Ｃ軸の単位移動角度を△Ｐと
すると、 △Ｘ＝（ｘｌ−ｘ２）７Ｍ △Ｐ−（α、−α２）７Ｍ 但しＭは△Ｐ又は△Ｘの大きい方が演算最小単位に近く
なるような整数とする。

被加工歯車の中心から切削点までの半径をＸとすると、
Ｃ軸の制御は被加工歯車の半径が変化する場合、 Ｃ＝Ｃｏ＋−Σ△Ｃ 但し △Ｃ＝ｍπ／Ｎ となり、半径の変化に応じて回転角速度が異なるが、ピ
ッチサークル上の移動量は半径の変化に影響されないで
一定となり、切削される歯形は一様になる。

このときＣ軸の単位移動量（長さ）の角変換算値−Σ△
Ｃと単位移動角度△Ｐとが■ 一Σ△Ｃ〉△Ｐ毎にＸ軸制御を行ない、Ｘ±△Ｘを新ら
たなＸとする。

即ち△Ｘ／△Ｐで制御されてテーブルの回転につれ歯車
の半径を変化させることが可能となる（尚平歯車の場合
にはｍπ／Ｎ−△Ｃ′としたが今回はこれを△Ｃとして
使用する）非円形部の微少部分の曲線を直線で近似した
場合について第６図により制御系の動作を説明する。

Ｚ軸、Ｈ軸に関しては平歯車の場合と同様である。

Ｘ軸、Ｃ軸に関しては指令値レジスタ２８から情報が直
線関数発生回路５７に送られて、こ〜で微少部分の半径
差（Ｘｌ−Ｘ２）と微少部分の歯車中心に対する角度（
α１−α２）及び定数ＭによりＸ軸の単位移動量△Ｘ＝
（Ｘｌ−Ｘ２／Ｍ、Ｃ軸の単位移動角度△Ｐ＝（α１−
α２）７Ｍを演算する。

△Ｘ、△Ｐは単位移動量決定及び変更回路３３に送られ
る。

単位移動量決行及び変更回路３３では歯車のモジュール
ｍと円周率π及びホブ１回転に対して発生するパルス数
ＮとによりＣ軸の単位移動量△Ｃ＝ｍπ／Ｎを演算する
。

単位移動決定及び変更回路３３からはレジスタ３７，３
８，３９へ△Ｘ、△２．△Ｃが送られる。

サイクルコントロール回路の信号でゲート４１が開けら
れているときパルス発生器２４からのパルスでゲート４
３゜４４が開げられる毎に△Ｚは演算器４７に、△Ｃは
演算器４８′に読出される。

△Ｃは演算器４８′でＸ軸間数発生回路２９からの歯車
半径の値Ｘとに■ より半径変化−Σ△Ｃを演算し、この値を更に演■ 算器４８に送り、こ〜でＣ＝Ｃｏ＋−Σ△Ｃを演算して
新しい指令値Ｃの値としてＣ軸サーボ機構を駆動する。

同時に演算器４８′の出力は比較器５８に送られて単位
移動量決定及び変更回路３３よりの△Ｐと比較して−Σ
△Ｃ〉△Ｐの場合に比較器５８よりの信号にてゲート４
２を開けて△Ｘを通過させＸ＝Ｘ＋△Ｘの演算を行なわ
せる。

この新しい指令値ＸによりＸ軸のサーボ機構を駆動する
。

この場合には指令値ｘｈ”−ｘ細目標値と一致するまで
サーボ機構の駆動を行なうのであるが、一致すれば比較
器５１から一致信号がデータ読み出しコントロール回路
５９に送られてデータ読み出しコントロール回路５９か
らの指令に従って非円形歯車プログラム記憶回路６０か
ら次のＸ軸に関する情報を読１み出して指令値レジスタ
２８に送り、次の微少部分に関する制御を行なわせる。

尚第６図に於いては待機位置より切削開始位置までの早
移動の場合のＸ軸制御は除いている。

以上は直線近似について述べたが、円弧近似の場合でも
△Ｘと△Ｐとの変化を円弧関数発生機能を用いて計算す
ることができる。

これらの場合、変化量の指定は被加工歯車全周について
多分割されているため充分な量の記憶装置６０に前以っ
て記憶させることによりデータ読み取りの時間を短縮で
きる。

以上詳記した如く、この数値制御ホブ盤は各種駆動部の
換え歯車を交換することなく、各種の歯車加工、特に非
円形歯車の切削をも可能ならしめることができる。

更にホブ取付刃物台をタレット式にして各種ホブの取付
を可能としたの・で、少種多量生産はもちろん多種少量
に於いても歯車加工の能率をあげることができ、自動化
、省力化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はホブ盤全体を説明するための１部縦断側面図、
第２図はホブ取付角変更部の説明図、第３図はハスバ歯
車を切削する場合の説明図、第４図ａ、ｂは非円形歯車
を切削する場合の説明図で、第４図ａは第４図すのＤ部
を拡大した図である。 第５図は平歯車を切削する場合の制御系ブロック線図、
第６図は非円形歯車を切削する場合の制御系ブロック線
図である。 １・・・・・・ベッド、２・・・・・・テーブル、１１
，１６・・・・・・駆動ねじ軸、１９・・・・・・タレ
ット刃物台、２１・・・・・・ホブ、２４・・・・・・
パルス発生器、２９・・・・・・Ｘ軸間数発生回路、３
０・・・・・・Ｚ軸間数発生回路、３１・・・・・・Ｃ
軸間数発生回路、３２・・・・・・Ｈ軸間数発生回路、
３３・・・・・・単位移動量決定及び変更回路、３７〜
４０・・・・・・レジスタ、４１〜４５・・・・・・ゲ
ート、４８′・・・・・・演算器、５６・・・・・・円
弧関数発生回路、５７・・・・・・直線関数発生回路、
５８・・・・・・比較器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ホブ取付軸又はこれと関連する回転部にパルス発生
   器を連結し、被加工物を取付けるテーブルの回転軸（Ｃ
   軸）、ホブの切削送りを行なわせる駆動軸（Ｚ軸）を数
   値で制御されるようにし、又与えられた数値情報にもと
   づいて各軸の単位移動量を計算し、記憶する部材より、
   前記パルス発生器のパルス毎に前記各軸の単位移動量を
   読み出して関数発生回路によって各移動量を求めて各軸
   を駆動してなり、ホブの回転により前記パルス発生器の
   パルス列に応じて前記各軸を連続して同期制御する数値
   制御ホブ盤において、更にホブの切込み深さを制御する
   駆動軸（Ｘ軸）を数値で制御されるようにし、更に別の
   関数発生回路、Ｘ軸間数発生回路のＸ軸移動量即ち半径
   直とＣ軸単位移動量とでＣ軸の単位移動量の角度換算値
   を計算する演算器４８′、前記換算値とＣ軸の単位移動
   角度を比較する比較器５８とを設け、与えられた数値情
   報にもとづいて前記側の関数発生回路で計算した値から
   Ｘ軸単位移動量とＣ軸の単位移動角度をもとめ、パルス
   発生器２４のパルス毎にＣ軸単位移動量を読み出して前
   記演算器４８′での演算値にもとづいてＣ軸移動量をも
   とめてＣ軸を駆動すると共に前記比較器５８の信号毎に
   Ｘ軸単位移動量を読み出してＸ軸移動量をもとめてＸ軸
   を駆動するようにしたことを特徴とする数値制御ホブ盤
   。