JPS622925B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はワークの回転を工具の回転に同期させ
る歯車加工機械における自動噛合せ装置に関す
る。

ワークすなわち加工すべき歯車を周面に螺旋状
の歯を設けた砥石（ウオーム状砥石）で加工する
には、ワークの回転を砥石の回転に対し、（砥石
の回転数）×（砥石の歯数）＝（ワークの回転数）×
（ワークの歯数）の関係を高精度に維持する、す
なわち同期させなければならないが、従来の歯車
加工機械では、先ず砥石及びワークを停止させた
状態で人間の手で噛合せを行なう必要があつた。
したがつて多くのワーク歯車を加工する場合、そ
の都度砥石を停止させる必要があり、特に、高速
で回転する慣性能率の大きい砥石の時は起動、停
止のための時間が無駄になり、また自動連続運転
を行なうことができない不都合があつた。

そこで本発明は、従来の歯車加工機械のこのよ
うな不都合を無くすことをその目的としたもの
で、ワークの回転を工具の回転に同期させる歯車
加工機械において、前記工具及びワークの歯面検
出センサ３０，３３と、ワークの回転と工具の回
転の同期時に該ワークの回転数を変化させる作動
手段と、工具の歯面検出センサ３０から所定回転
数（No）のパルスを出力する間に、ワークの歯
面検出センサ３２の出力パルスと工具の歯面検出
センサ３０の出力パルスの両位相が所定回数
（Nw）一致したことを検出する検出手段３３とを
備え、前記作動手段は該検出手段３３の検出時の
出力によりその作動を停止するようにしたことを
特徴とする。

以下本発明の実施例を図面につき説明する。

１は砥石スピンドルモータで、これは砥石スピ
ンドル２に取付けられた砥石３及びパルス発生器
４をプーリ、ベルトを介して回転させる。５はパ
ルス選別出力装置で、これはパルス発生器４の出
力パルスのうちの選別出力すべきパルスを記憶す
るメモリ５―１と、パルス発生器４の出力パルス
によつて駆動され、前記出力パルスと同期して、
メモリ５―１よりその番地の記憶内容をANDゲ
ート（図示せず）を介して順次続出するシフトレ
ジスタ５―２と、前記メモリ５―１の各番地に前
記記憶させるべき内容をキー操作してCPU５―
３を介して書込むコンピユータとより成る。６は
パルス選別出力装置５と加算器７との間に介入さ
れ、比較演算器８及びＤ―Ａ変換器９を並列接続
した周波数―電圧変換器、１０は後述する条件で
ワークスピンドルモータ１１を回転させる大きさ
まで加算器７の出力を増幅する増幅器、１２はワ
ークスピンドルモータ１１により歯車１３，１
４、クラツチを介して駆動されるワークスピンド
ル１５に取付けられたワーク、１６は入力軸がワ
ークスピンドルモータ１１に連結されたパルス発
生器で、この外筒部１６Ａは、回転可能とし、こ
のパルス発生器１６から、外筒部１６Ａが静止し
ている時はワークスピンドルモータ１１の回転数
に対応した周波数のパルス例えばパルス選別出力
装置５の出力パルスの周波数と同じ周波数のパル
スを発生し、外筒部１６Ａがワークスピンドルモ
ータ１１と、同方向に回転する時は前記周波数よ
りも低い周波数のパルスを発生し、逆方向に回転
する時は前記周波数より高い周波数のパルスを発
生するようにした。１７はワークスピンドルモー
タ１１、ワーク１２、歯車１３，１４等を搭載
し、トラバースモータ１８によりワーク１２をそ
の軸方向に往復作動するトラバーステーブル、１
９はトラバースモータ１８に連結され、その回転
に対応したパルスを発生し、そのパルスをパルス
選別出力装置２０に供給するパルス発生器、パル
ス選別出力装置２０はメモリ２０―１、シフトレ
ジスタ２０―２及びCPU２０―３を有するコン
ピユータとより成る。２１はANDゲート２１―
１，２１―２より成る切替器、２２は前記パルス
発生器１６の外筒部１６Ａに、該外筒部１６Ａに
固定された歯車２４及びこれと噛合う歯車２３を
介して連結された差動モータで、このモータ軸に
はパルス発生器２５を連結した。２６は切替器２
１及びパルス発生器２５の出力パルスを入力する
比較演算器例えばアツプダウンカウンタで、この
出力はＤ―Ａ変換器２７、トラバースの向きに応
じて入力電圧の極性を反転する極性変換器２８及
び増幅器２９を介して差動モータ２２を付勢する
ようにした。

該比較演算器２６、Ｄ―Ａ変換器２７、極性変
換器２８、増幅器２９、差動モータ２２及びパル
ス発生器２５より成る回路はサーボ回路を構成
し、該サーボ回路によりこれに入力するパルス発
生器４の分周パルスの数に応じて差動モータ２２
を回転するようにした。３０は例えばコイルが巻
かれた磁性体から成る砥石３の歯面検出センサ、
３１は砥石スピンドル２に取付けられた砥石３の
歯と同じ条数のウオーム状ドツグ、前記センサ３
０は該ドツグ３１の歯面に対向させ、砥石スピン
ドル２に沿つて移動できるようにし、その出力パ
ルスがセンサ３０と同様に構成されたワーク１２
の歯面検出センサ３２の出力パルスと同位相のと
き砥石３とワーク１２が噛合い可能の状態になる
位置に固定する。３３は砥石３の歯面検出センサ
３０から所定数（No）のパルスを出力する間
に、ワーク１２の歯面検出センサ３２の出力パル
スと砥石３の歯面検出センサ３０の出力パルスの
両位相が所定回数（Nw）一致したことを検出す
る検出手段としての演算部で、その検出で砥石３
とワーク１２が噛合可能な状態になつたと判断し
て同期外しを停止する信号を出力するものであ
る。但し、No＝６〜10以上でワークの１回転中
の出力パルス数以下、Nw＝（1/2〜1/3）No程度
以上。

これを更に詳述するに、ワーク１２の加工精度
―主として隣接ピツチ誤差、セミトツピング―に
起因してワーク１２の歯面検出センサ３２から出
るパルス列はμｍ単位では等ピツチとはなり得な
い。本案のように前切り（荒加工）のワークを対
象とする場合には特に大である。それ故、ワーク
１２の他の場合に比べてとびぬけて加工精度の悪
い１枚の歯によつて生じた歯面検出センサ３２の
出力パルスと砥石３の歯面検出センサ３０の出力
パルスの両位相が１回だけ一致した時のANDゲ
ート３６の出力で理想的な噛合可能状態にあると
判断すると装置に大きなダメージを与えることに
なる。したがつてワークスピンドルモータ１１に
よるワーク１２の歯の位相ずれが進み、他の歯か
らも砥石３のセンサ３０の出力パルスと位相の一
致したパルスが得られるようになり、上記のよう
に砥石３の歯面検出センサ３０から所定数
（No）のパルスを出力する間に両位相の一致が所
定回数（Nw）をカウントした時点で良好な噛合
が可能であると判断すれば噛合の失敗を防ぎ噛合
精度が向上する。

この演算部３３によれば、センサ３０，３２あ
るいはそれ以後の回路にノイズが入つたり、ワー
ク１２に切粉等が付着してそれをセンサ３０，３
２が検出し、その出力パルスの位相が１回だけ一
致してもこれで砥石３とワーク１２が噛合可能な
状態にあると判断することがない。

この演算部３３は、第２図示のように歯面検出
センサ３０，３２に各接続された整形回路３４―
１及び３４―２、噛合せ精度をよくするためにそ
の出力パルス幅を制限するワンシヨツトマルチバ
イブレータ３５―１，３５―２、その各出力を入
力とし、その両位相が一致したとき出力する
ANDゲート３６、その最初の出力パルスで該パ
ルスをラツチするラツチ３７、ANDゲート３８
―１を介して入力する歯面検出センサ３０の出力
パルスを所定数（No）カウントしたとき信号を
出力するカウンタ３９―１、ANDゲート３８―
２を介して入力する前記ANDゲート３６の出力
パルスを所定数（Nw）カウントしたとき信号を
出力するカウンタ３９―２、噛合せ不許可信号を
出力するANDゲート４０、同期外し停止信号を
出力するANDゲート４１とから構成される。

尚、パルス発生器４、前記ANDゲート２１―
１、比較演算器２６、Ｄ―Ａ変換器２７、極性変
換器２８、増幅器２９、差動モータ２２及びパル
ス発生器１６を相互に接続して構成されるもの
は、ワーク１２の回転と工具の回転の同期時にワ
ーク１２の回転を変化させる作動手段を構成す
る。前記差動モータ２２の回転数（又はパルス発
生器２５のパルス数）とパルス発生器４，１６の
パルス数は、例えば次のような関係に設定した。
条数が１の砥石３の回転数を1800r.p.mとし、歯
数60、刻み区直径（PCD）が187mm（モジユール
2.75、ネジ角28゜）のワーク１２の回転数を前記
の式から30r.p.mとした。また、ギヤ１４と１３
の歯数比G₁₄：G₁₃を１：30、ギヤ２４と２３の歯
数比G₂₄：G₂₃を１：100とし、パルス発生器４，
１６及び２５のパルス数を共に3000パルス／回
転、パルス発生器４に接続された図示しない分周
器の分周比１／ｎを１／500とし、差動モータ２
２の回転数を1800×１／500＝3.6r.p.m、パルス
発生器１６（外筒部１６Ａ）の回転数を1800×
１／500×１／100＝0.036r.p.m、ワークスピンド
ルモータ１１の回転数の増減が1800×１／500×
１／100＝0.036r.p.m、ワーク１２の回転数の増
減が1800×１／500×１／100×１／30＝0.0012r.
p.mとなるようにした。すなわち、パルス発生器
４の出力パルスの分周パルスで回転する差動モー
タ２２によりワーク１２の回転数は、同期時の
0.5rps（30r.p.m）に対して0.00002rps増加又は
減少する。

次に以上述べた本発明の装置の作動について説
明する。

先ず、ワーク１２の回転を砥石３の回転に対し
同期させる機構の作動について述べると、砥石３
が砥石スピンドルモータ１により所定速度で回転
している時パルス発生器４から出力するその回転
に対応したパルスは、パルス選別出力装置５のシ
フトレジスタ５―２に出力し、このシフトレジス
タ５―２の動作によりこの装置のメモリ５―１か
ら選別出力すべきパルスが前記パルス発生器４の
出力パルスに同期してANDゲートを介して出力
する。このパルスは周波数―電圧変換器６により
アナログ電圧に変換され、加算器７を介して増幅
器１０で増幅されてワークスピンドルモータ１１
を駆動する。前記増幅器１０の所定の増幅率によ
り、このときワーク１２は前述の式のような関係
を保つて回転する。そしてワークスピンドルモー
タ１１の負荷が増加して該モータ１１の回転が低
下した時はパルス発生器１６から出力するパルス
の周波数もその分だけ低下し、この低下したパル
スはパルス選別出力装置５の出力パルスと比較さ
れるので、そこから低下分のパルスが出力し、ア
ナログ電圧に変換される。かくしてこの電圧は周
波数―電圧変換器６の出力電圧に加算され、この
加算電圧でワークスピンドルモータ１１を駆動す
るので、ワーク１２は同期速度まで上昇する。

ワーク１２が砥石３と同期運転状態になる間
に、トラバーステーブル１７が搭載されたワーク
１２の軸と直角方向に移動する切込テーブル（図
示しない）を、ワーク１２砥石３に近づく方向に
移動させ所定位置に停止させると共に、トラバー
ステーブル１７をトラバースの開始位置に急速移
動させておく。

ワーク１２が砥石３と同期運転状態になつた場
合、砥石３の歯とワーク１２の歯が噛合うことが
できない位相にある時は、パルス発生器４から出
力され図示しない分周器で分周されたパルスは
ANDゲート２１―１を通つて比較演算器２６に
入力する。

比較演算器２６の出力はＤ―Ａ変換器２７、極
性変換器２８及び増幅器２９を経てアナログ電圧
となつて差動モータ２２を付勢し、これを比較演
算器２６への入力パルス数に応じて回転させる。
このモータ２２が回転すると歯車２３，２４を介
してパルス発生器１６の外筒部が回転する。これ
は該パルス発生器１６の入力軸を、外筒部１６Ａ
を固定してその回転分増加又は減少して回転させ
たのと同等であるから、それから出力するパルス
の周波数は外筒部１６Ａの回転方向に応じて増加
又は減少する。かくして比較演算器８から信号が
出力し、この信号を零にすべくワーク１２はその
同期速度例えば30r.p.mから例えば0.0012r.p.m減
速又は増速して回転する（ワークスピンドルモー
タ１１と外筒部１６Ａが同方向では減速、逆方向
では増速）。砥石３の歯面検出センサ３０から出
力するパルス及びワーク１２の歯面検出センサ３
２から出力するパルスは演算部３３に入力する。
第２図に示すように、砥石３の歯面検出センサ３
０から出力したパルス（第３図Ａ）はこの演算部
３３の整形回路３４―１で波形整形され、ワンシ
ヨツトマルチバイブレータ３５―１で狭いパルス
幅（Δt₁）のパルスPt（第３図Ｂ）となつてAND
ゲート３６及び３８―１に入力する。一方ワーク
１２の歯面検出センサ３２から出力したパルス
（第３図Ｃ）は、前記と同様に整形回路３４―２
で波形整形され、ワンシヨツトマルチバイブレー
タ３５―２により狭いパルス幅（Δt₂）のパルス
Pw（第３図Ｄ）となつてANDゲート３６に入力
する。噛合い位相合せ動作の始めにおけるこのパ
ルスPtとPwの位相関係は、例えば第４図ＡとＢ
に示され、噛合い位相合せ動作の進行中は、矢印
の方向にパルスPwの位相が第４図Ｃに示すよう
に変化を続ける。

両パルスPtとPwの少なくとも各１つの位相
が、第５図ＡとＢに示すように一致するとAND
ゲート３６からパルスが出力し、このパルスをラ
ツチ３７でラツチする。かくてこの両パルスPtと
PwはそれぞれANDゲート３８―１，３８―２を
通過し、カウンタ３９―１，３９―２でカウント
される。

カウンタ３９―１はセンサ３０の出力パルスを
以後継続してカウントし、カウンタ３９―２は、
パルスPtに対してパルスPwが第５図Ｂの鎖線で
示す位相に達するまで、ANDゲート３６から
ANDゲート３８―２を経て出力するパルスをカ
ウントする。カウンタ３９―１のカウント値が設
定値Noに達したとき、該カウンタ３９―１から
出力する信号でラツチ３７をリセツトするため、
ANDゲート３６の以後の出力パルスはANDゲー
ト３８―２を通過しないから、カウンタ３９―２
のカウント値はそれまでのカウント値以上には増
加しない。このカウント値が設定値Nw（Nw≦
No）に達した時はカウンタ３９―２は信号を出
力し、ANDゲート４１を開くので、これから同
期外し停止信号が出力する。この信号により
ANDゲート２１―１は閉じられるので、後述の
ような噛合い位相合せ動作は停止し、砥石３とワ
ーク１２は噛合い可能な位相関係で同期回転す
る。

尚、前記噛合い位相合せ中のワーク２の回転数
の増加又は減少は前述のように例えば毎秒約
0.00002回転でこれを刻み円直径（PCD）上の長
さに換算すると、PCD＝187mmの時、約0.01mm／
秒である。

前記演算部３３のカウンタ３９―１で砥石３の
歯面検出センサ３０の出力パルスを例えばNo＝
15カウントする時間（ワーク１２は１秒間に例え
ば30枚の歯の割合で回転しているとすると0.5
秒）の間に、ワーク１２はPCD上で約0.005mmづ
つ位相変化する。

一方パルスPtとパルスPwの位相が一致してい
る時間Δｔは第５図Ａ及びＢで示されるパルスPt
とパルスPwとの位相関係から明らかなようにΔ
ｔ＝２Δt₂×Δt₁で、この時間Δｔに対応する
PCD上の長さδは δ＝Δｔ×πＤＲ／６０（mm） 但し、Ｄ：ワーク１２のPCD（mm） Ｒ：ワーク１２の回転数（r.p.m） Δｔ：上記時間（秒） このδはワーク１２と砥石３の噛合に誤差で、
これが例えば0.04mm以下になるようにパルスPt，
Pwのパルス幅Δt₁、Δt₂を設定すると、カウンタ
３９―１がパルスPtを例えばNo＝15カウントし
ている間、ワーク１２と砥石３は噛合い誤差の範
囲内で噛合い可能な位相関係に保たれる。

前記噛合い位相合せ動作が終了した後は、切込
みテーブルを前進させて砥石３とワーク１２を噛
合せ、そして電源に接続してトラバースモータ１
８を駆動する。このモータ１８の駆動によりトラ
バーステーブル１７は一方に移動し、ワーク１２
をその軸方向にトラバースする。一方、パルス発
生器１９から出力したパルスはパルス選別出力装
置２０により設定した選別パルスとなつてAND
ゲート２１―２を通過する。かくして、前述のよ
うに差動モータ２２は駆動され、ワークスピンド
ルモータ１１を増速又は減速し、ワーク１２のは
すば歯車を砥石３に対して適正にトラバースす
る。

尚、前記実施例でははすば歯車加工機械につい
て説明したが、平歯車加工機械にも適用できる。

このように本発明によるときは、ワークの回転
を工具の回転に同期させる歯車加工機械におい
て、前記工具及びワークの歯面検出センサ３０，
３２と、ワークの回転と工具の回転の同期時に該
ワークの回転数を変化させる作動手段と、工具の
歯面検出センサ３０から所定回転数（No）のパ
ルスを出力する間に、ワークの歯面検出センサ３
２の出力パルスと工具の歯面検出センサ３０の出
力パルスの両位相が所定回数（Nw）一致したこ
とを検出する検出手段３３とを備え、前記作動手
段は該検出手段３３の検出時の出力によりその作
動を停止するようにしたので、多数のワークを加
工する場合、従来のようにその都度砥石を停止さ
せる必要がなく、そのため加工時間が短縮でき、
また自動連続運転が可能であり、噛合せ精度が向
上するとともに安全である等の効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の回路を示すブロツ
ク線図、第２図はその一部のブロツク線図、第３
図、第４図及び第５図は作動説明図である。 ３……砥石、１２……ワーク、３０……砥石歯
面検出センサ、３１……ウオーム状ドツグ、３２
……ワーク歯面検出センサ、３３……演算部、３
９―１，３９―２……カウンタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ワークの回転を工具の回転に同期させる歯車
   加工機械において、前記工具及びワークの歯面検
   出センサ３０，３２と、ワークの回転と工具の回
   転の同期時に該ワークの回転数を変化させる作動
   手段と、工具の歯面検出センサ３０から所定回転
   数（No）のパルスを出力する間に、ワークの歯
   面検出センサ３２の出力パルスと工具の歯面検出
   センサ３０の出力パルスの両位相が所定回数
   （Nw）一致したことを検出する検出手段３３とを
   備え、前記作動手段は該検出手段３３の検出時の
   出力によりその作動を停止するようにしたことを
   特徴とする歯車加工機械の自動噛合せ装置。