JPS624569A - Ｃｎｃ研削盤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野〕 本発明は研削盤に関する。さらに詳しくは、サーボ駆動
機構によって水平面上で移動または回転できる構成要素
を有するワークテーブルと、垂直面上で軸まわりに回転
しながら垂直線に沿って移動できる研削砥石を備えたＣ
ＮＣ研削盤に関する。

［従来の技術］ 従来より、研削盤において研削砥石と工作物との相対移
動は、ギア、角度割出し板、基礎円ブロック、はがねベ
ルト、リンク、あるいはカムなどの機械部材を用いて行
なっている。しかし、そのような部材は本質的に適応性
がないため、作業内容が変わるたびにそれらの部材の配
置を決め直さなければならない。たとえば、研削される
べきギアの歯数を変えたばあい、角度割出し板または角
度割出しギアを取りかえなければならなくなる。また異
なった圧力角のギアを研削するばあい、異なった形状の
研削砥石が必要となる。ギアの基礎円径が変更されると
、基礎円ブロックを取りかえるだけでなく、はがねベル
トの張力を調整し直さなければならない。

それに、ギアのらせん角調整には案内機構の調製もしく
は案内部材の取りかえが必要となる。

さらに、ギアの歯形あるいはリードを調整したいばあい
には、カムを取りかえなければならない。このように、
従来の研削盤においては、異なった作業内容に対しては
異なった案内部材が必要となり、作業準備に手間がかか
る。そのうえ、一度のセットで工作の精度を所定範囲内
に押えることはなかなか難しい。通常、工作物を試し研
削したのち、測定装置に移して誤差を測定している。し
たがって、時間の浪費はもちろんのこと、熟練した操作
技術が要求される。

なお、研削盤と測定装置とは通常別々に据えつけられる
ため、前記の誤差測定作業において、工作物を研削盤か
ら何回も取りはずさなければならず、誤差が累積しがち
である。

［発明が解決しようとする問題点］ 叙上の従来の研削盤は、概してつぎに掲げるような欠陥
を有する。

（１）作業内容に僅かな変動があっても、案内部材の配
置を決め直さなければならず、適応性に欠ける。

（２熟練した操作技術が要求される。

（３）所定範囲内で良好な精度を出すには、相当の時間
および労力を要する。

（４）製品の精度は作業者の技術に依存し、大傷生産に
おいて品質管理はｒＭｆｌである。

本発明の目的はこのような欠点を有する従来の研削盤を
改良することにある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明におけるＣＮＣｌは、水平上面を有する基台と、 該水平上面上に配置されるとともに、サーボ駆動機構に
よって駆動され、工作物を回転または水平移動させるワ
ークテーブルと、 前記ワークテーブルの、Ｅ方に配置され、サーボ駆動機
構の駆動によって上下移動でき、工作物を前記ワークテ
ーブルと一体回転または移動が可能なように保持する止
りセンタと、 サーボ駆動機構の駆動によって、その回転軸を前記基台
の水平上面に平行して上下移動できるとともに、前記水
平上面に対して回転傾斜でき、工作物を研削するための
研削砥石と、 サーボ駆動機構の駆動によって工作物に対して移動でき
、工作物の寸法を測定する測定プローブと、 前記サーボ駆動機構を制御するコントローラと、工作物
の研削に必要なデータおよびプログラムにもとづいて前
記コントローラにサーボ駆動機構を制御するための副葬
命令を与える手段と、研削された工作物の寸法誤差を前
記測定プローブからの測定データにもとづき算出する手
段と、前記寸法誤差が許容範囲を越えたばあいに該誤差
にもとづいて前記工作物の研削に必要なデータおよびプ
ログラムを修正する手段 とから構成されることをその要旨とする。

また、本発明のＣＮＣ研削盤は、さらにサーボ駆動機構
の駆動によって前記研削砥石に対して移動でき、前記研
削砥石をドレッシングまたはトルーイングするためのド
レッサを漏えている。

さらに本発明の研削盤においては、前記ドレッサは前記
水平上面で上下゛移動するものである。

また、本発明の研削盤において、前記ワークテーブルは
、工作物を垂直軸線まわりに回転させながら同一水平面
においてたがいに直交する２つの方向に往復移動させる
ようにされている。

また、本発明の研削盤においては、前記研削砥石は前記
基台の水平上面と直交する垂直面上に配置されている。

また、本発明の研削盤においては、前記測定プローブは
前記基台の水平上面と直交する垂直面上に配置され、前
記基台の水平上面の法線方向に上下移動する。

［実施例］ つぎに図面を参照しながら本発明のＣＮＣ研削盤の実施
例を説明するが、本発明はかかる実施例のみに限定され
るものではない。

第１図は、本発明のＣＮＣ研削盤の構成を示す概略図、
第２図は本発明のＣＮＣ研削盤の一実施例を示す斜視図
、第３Ａ図は本発明によるＣＮＣ研削盤において、止り
センタの上方に配置されたドレッサが研削砥石をドレッ
シングする際の相対的な位置関係を示す説明図、第３Ｂ
図および第３Ｃ図はそれぞれ本発明による研削盤におい
て、ドレッサが研削砥石をドレッシングまたはトルーイ
ングする際の断面図、第４図は本発明の研削盤において
インボリュート歯車を研削するときの研削砥石と歯車と
の相対的な位置関係を示す説明図、第５＾図および第５
Ｂ図はそれぞれ本発明による研削盤においてカムを研削
するときの研削砥石と歯車との相対的な位置関係を示す
概要図、第６図は本発明の研削盤において測定プローブ
がインボリュート歯車の寸法を測定する態様を示す説明
図、第７図は本発明の研削盤において、インボリュート
歯車を測定するときのコントローラー、マイクロコンピ
ュータおよび周辺機器のシステム構成とデータ信号の伝
達の状況を説明する図、第８図は本発明におけるコンピ
ュータ処理のための手順を示す図、第９図はＮＧプログ
ラムによる研削のルーチンを示すフローチャートである
。

第２図において、研削盤は基台（１）と、ワークテーブ
ル（′２Ｊと、研削砥石（３）と、測定プローブ（４）
と、コントローラ（５）と、砥石ドレッサ（６）と、止
りセンタ（７）とを備えている。

ワークテーブル（２は、基台（１）の水平上面（１１）
上で前侵方向（Ｒ軸方向）に摺動できる第１摺動部（１
２）と、前記第１Ｎ動部（１２）の水平頂面上で左右方
向（Ｘ軸方向）にｒＩ！！肋できる第２謂動部（１３）
と、前記第２摺動部（１３）の水平頂面上で垂直軸線（
１５）のまわりに回転Ｆｌ勅できる第１回転摺動部（１
４）とからなる。基台（１）の内部には前記３つの旧動
部（１２）、（１３）、（１４）を移動または回転させ
るための第１サーボ駆動機構が収納されている。このよ
うな構成を有するワークテーブル（２）は、前記第１サ
ーボ駆動機構の操作によって、第３Ｗ４動部（１４）の
上面部に取りつけられた工作物（１６）を垂直軸線（１
５）のまねらに回転させながら基台（１）の水平上面（
１１）に対して平行に移動きせることができる。

研削砥石（３）は、第２サーボ駆＃ｌｌｌ構により水平
軸線（３２）のまわりに傾動することができ、かつ、垂
直軸線（３１）に沿って上下方向に移動することができ
るように、水平軸によって支持されている。第２回転摺
動部（３４）は％直面部（３３）に直交する水平軸１（
３２）のまわりに回転自在（好ましくは、±９０”角の
範囲内）に取りつけられている。第３摺動部（３５）は
第２回転摺動部（３４）の垂直側面内の軸（Ｚ）方向に
沿って往復摺動自在に取りつけられている。さらに、前
記第３摺動部（３５）の側面には、前記（Ｚ）軸方向と
平行な（−）軸方向に沿って、所定距離の範囲内で往復
摺動自在に第４摺動部（３７）が、取りつけられている
。この第４ｇ４動部（３７）の側面において前記研削砥
石（３）は水平軸に支持されることになる。

このような構成により、殻体（４０）に内臓された第２
サーボ駆動機構を操作することによって、回転中の研削
砥石（３）を軸（３２）まわりに回動させて傾斜させな
がら、第３摺動部（３５）が摺動する方向（ＺまたはＷ
方向）に沿って移動させることができる。

測定プローブ（４）は、垂直方向（［）に沿って上下摺
動できる第５摺動部（４５）の側面に取りつけられてい
る。測定プローブ（４）の先端部は、長方形殻体（４３
）内に収納された第３サーボ駆動機構を操作することに
よって、垂直面上の方向は）に沿って移動をすることが
できる。もちろん、図面中点線で示すようにプローブ（
４Ａ）を第４摺動部（３７）の側面に取りつけることも
できるが、そのばあい、その先端部は点線で示される垂
直面（４２）上を移動することになる。研削砥石（３）
の傾動軸ＩＩ（３２）は第１摺動部（１２）の摺動方向
（Ｒ）に平行であるのが好ましい。３つのドレッサ工具
からなる砥石ドレッサ（６）は第４ｉ！動部（３７）の
側面に取りつけられる。第２サーボ駆動機構を操作する
ことによって該ドレッサ（６）を（Ｄ）方向に沿って上
下移動させることができる。

止りセンタ（７１は（Ｔ）軸方向に沿って保持部（７１
）とともに上下に一体移動できるように保持部（７１）
に取りつけられ、かつ、工作物（１６）をワークテーブ
ル（２Ｊの方へ押しつけ、さらに工作物（１６）をワー
クテーブル（２：Ｊと一体回動するように保持付勢する
。

コントローラ（５）がコンピュータから与えられた命令
によって前記第１、第２および第３のナーポ駆動機構を
制御することによって、工作物を研削し、測定プローブ
で工作物の寸法制度を測定することができる。

なお、ドレッサ（６）は第３Ａ図に示すように、保持部
（７１）に取りつけることもできる。そのばあい、ワー
クテーブル（２］と研削砥石（３）との間の相対移動ま
たは傾動によって砥石（３）を種々の断面形状にトルー
イングまたはドレッシングすることができる。

第４図は本発明によるＣＮＣ研削盤がインボリュート歯
車を研削する態様を示す説明図であり、ワークテーブル
（２の回動角θとその（Ｘ）軸方向の移動距離Ｘとはつ
ぎの式で関係づけられる。

ｘ−ｋ　　脣θ ここで、「脣」は積をあられし、 ｋ　−０，５Ｈ＊　ｚ　將ｃｏｓ　Ａｇ／２ｃｏｓＡｗ
Ｈ：工作物（ＩｌＪｉ車）のモジュール２：工作物の歯
数 Ａｌｌ：工作物の圧力角 ＡＷ：研削砥石外形の圧力角 である。

また、ワークテーブル（２）を（ｆｌ）軸に沿って移動
させて歯幅を調節することができるし、ワークテーブル
（２）と砥石（３）とをそれぞれ（Ｒ）軸、（Ｘ）軸に
沿って移動させて工作物（歯車）の歯形もしくはリード
を調整することもできる。

インボリュート歯車以外の、たとえばサイクロイド歯車
のばあいには、研削砥石（３）を第３Ａ図に示すように
トルーイングして、第３Ｃ図に示す断面形状に整形する
ことができる。総形砥石で歯車を研削したいばあいは、
第３Ｂ図に示すようにドレッサ（６１）で総形砥石をト
ルーイングするることもできる。

第５Ａ図に示されているカムは、本発明のＣＮＣ研削盤
において、ワークテーブル（２と研削砥石（３）とをそ
れぞれ（Ｒ）軸、（Ｘ）軸、（Ｚ）軸方向に沿って移動
させながら、ワークテーブル（２）を軸線（１５）のま
わりに回動させることによって研削した−がである。ま
た、第５Ｂ図に示されている特殊な形状を有するカムは
、前記ワークテーブル（２）と研削砥石（３）との相対
移動あるいは回動のほかに、研削砥石（３）をも水平軸
（３２）のまわりに回動させることによって研削したも
のである。

第６図は、本発明のＣＮＣ研削盤がインボリュート歯車
の寸法誤差を測定する態様を示す説明図である。定義に
よると、線分へＳ−弧ＡＣ１ゆえに、プローブ（４）が
（Ｘ）軸に沿って移動した直線距離ΔＸは、回動角Δθ
と工作物（ｔ＠車）の基礎円半径Ｒｂとの乗積である。

すなわち。

ΔＸ−Ｒｈ・Δθ ブＯ−ブ（４）が（日清方向に移動した距離ΔＬと工作
物の回動角Δθとはつぎのような関係式によって表示で
きる。すなわち、 ΔＬ−Ｌ・Δθ／２π ただし、Ｌは工作物（歯車）のリードである。

前記測定プローブ（４）と第１サーボ機構とによって工
作物のピッチ誤差、角度割出し誤差、あるいは寸法Ｗ４
差が測定できる。本発明のＣＮＣ研削盤がインボリュー
ト歯車を創成法によって成形する際、つきのような関係
式が成り立つ。

Ｔ−Ｒｒ脣θ Ｒｒ−Ｒｈ／ｃｏｓ（ｊａｎ−１（ｔａｎ　Ａｗｎ／ｃ
ｏｓＡｗ））Ｒｈ−Ｈｎ脣ｚ　ｍ　　０．５ｃｏｓ（ｊ
ａｎ−１（ｔａｎＡｎ／ｃｏｓＡ））／０８Ａ Ｂ　−ｊａｎ−１（ｔａｎＡｎ／ｃｏｓＡＩＡｂ　−ｔ
ａｎ（（ｔａｎＡ　　−ｃｏｓＢ　）ＡＶ　−５ｉｎ−
１（ｓｉｎＡｂ／ｃｏｓＡｗｎ）ただし、 Ｔ：［Ｘ）輪方向の移動距離 θ：軸１ｉｔ（１５）回りの転勤角度 Ｒｒ二転勤円の半径 Ｒｂ：工作物の基礎円半径 Ａｎ“：工作物の圧力角 ＡＷ：研削砥石のらせん角 Ａｗｎ　：研削砥石の圧力角 Ｂ：工作物の軸線と直行する平面上の圧力角台ｎ：工作
物のモジュール ２：工作物の歯数 前記式を用いて、移動距離を算出するばあい、工作物の
モジュールＨｎ、工作物の歯数２、工作物の圧力角Ａｎ
、　Ａ　、研削砥石の圧力角ＡＷｎおよび軸線（１５）
回りの転勤角度θの値を与えなければならない。また、
Ｒｒ−Ｒｂの際、前記式でインボリュート歯車を測定す
るばあい、Ｈｎ、　Ｚ　、　Ａｎ。

Ａおよびθの値が必要となる。

第１図で、マイクロコンピュータを示すブロック（９）
で囲まれた小ブロック（９１）〜（９５）はコントロー
ラ（５）にサーボ駆動機構をｕ制御するための命令を与
えるマイクロコンピュータの機能実現手段およびそのた
めのプログラムを示している。

そのうち小ブロック（９１）はシステムのハードウェア
（■１０システム、作業システム（フロッピーディスク
またはバラプルメモリを含む）など）およびサーボ駆動
機構を制御するＮＣプログラムを示している。ＮＣプロ
グラムの機能については後述する。プログラム（９２）
〜（９５）はＮＣプログラムのための応用プログラムで
ある。作業員が加工に必要なデータをマイクロコンピュ
ータにモジュール、圧力角、歯数、らせん角、歯幅、研
削許容差などの歯車研削盤の機械向き言語で入力する。

マイクロコンピュータは前記灘械向き言語を言語翻訳プ
ログラム（９３）によってＮＧ機機械向言語に翻訳する
。ＮＣｆ１械向き言−語とはたとえば、シケース番号（
Ｎ）　、Ｇコード（Ｇ）、軸選択（Ｘ、Ｒ、θ、２）、
送り速度（Ｆ）、Ｈコード（Ｈ）などである。システム
セットアツププログラム（９２）は座ａ５［設定などの
コントローラの設定条件のセットアツプを行なう。エラ
ー処理プログラム（９４）は診断メツセージを提供する
診断プログムである。（９５）のディスクファイルまた
はバラプルメモリＩ１０プログラムは、ディスクファイ
ルまたはバラプルメモリからのセ−プおよびディスクフ
ァイルまたはバツブルメモリへのＯ−ドを行なうプログ
ラムである。

第７図では、マイクロコンピュータ（９）がインターフ
ェースを通じてソフトウェアによってプログラムを実行
することを示している。同図ではファナック６Ｍ／Ｂを
コントローラに採用して、インテル　デックトップコン
ピュータを備えた例を表わす。その入出力装置としては
、プリンタ（１０１）　、測定プローブ（４）のアナロ
グ出力を増幅するアナログ増幅器（１０２）　、プロッ
タ（１０３）およびコントローラ（５）ならびに各種の
インターフェイス、Ａ／Ｄコンバータがある。コントロ
ーラ（５）は、サーボ駆動機構を作動させるとともに、
サーボ駆動機構（８）の各軸（たとえばＸ軸、Ｒ＠、θ
軸、Ｚ軸、θ軸）の移動量を読み取る。Ｘ軸およびθ軸
は光学スケール、Ｒ’ｌｌｌ、　Ｚ軸およびθ軸はエン
コーダによって読み取゛られる。またコントローラ（５
）はデジタルインターフェイスを通じて、マイクロコン
ピュータ（９）からのコマンドパルス出力を受は取り、
サーボ駆動機構（８）からのパルスに変換された各軸の
移動量のフィードバック信号を送り出す。

つぎに本マイクロコンピータシステムの基本的な曙能に
ついて、第８図を用いて説明する。

マイクロコンピータによって処理されたデータは、コン
トローラに入力され、サーボ駆動ａＭ４を制御する。コ
ントローラは、パルス信号に変換された第１、第２およ
び第３のサーボ駆動機構の各軸の移動量をサーボ駆動機
構のフィードバック信号として内臓するＩＣによって読
み取る。

該フィードバック信号は、マイクロコンピータを通じて
モニタされる。研削された工作物の加工誤差は、サーボ
駆動機構によって（Ｘ）軸、（０）軸とを基準座標軸に
してワークテーブルを移動または回転させて工作物を試
し研削したのち、工作物をワークテーブルに取りつけた
まま、その寸法を゛測定プローブで測定することによっ
て一出される。そうして算出された誤差にもとづいてＮ
Ｃプログラムにおけるパラメータが修正される。ＮＣプ
ログラムのパラメータは、砥石の圧力角、ギアのらせん
角、砥石のドレッシング頻度、ワークテーブルの各軸間
の協調関係、ギアのリード修正量や位１．ＦＩｔ差の補
償など、入力された、またはあらかじめ設定されたデー
タである。以上のＮＣプログラムによるサーボ駆動機構
制御のルーチンを第、９図に示す。

メインコンピュータ（１０）は前記マイクロコンピュー
タに接続され、図形処理やデータ交換などのタスクをな
すほか、３軸以上のＷＩ雑な制御をする第２のＮＣプロ
グラムのために用いられる。この第２のＮＣプログラム
は、前記マイクロコンピュータのＮＣプログラムが主と
して３軸以下の制御を行なうのに対して、より複雑な作
業や３軸以上の制御を行なうものである。この第２のＮ
Ｃプログラムは、基本的には前記のＮＣプログラムと同
じ手順でタスクを処理するため、第９図のフローチャー
トによってその処理手順を説明することができる。

［効　果］ 本発明によるＣＮＣ研削盤は、サーボ駆動機構によって
工作物と研削砥石との相対傾動または移動を行なわせる
ものであるため、従来より工作物の加工精度が高められ
る。また、作業内容が変わるごとに生じる案内部材の調
整作業が省ける。また、工作物の加工精度がサーボ駆動
機構の位置決め精度に依存するのみとなり、いったんセ
ットされた工作物に対して、比較的均一な寸法精度がえ
られ、天理生産に適用できる。

また、測定プローブは研削盤に取りつけられるため、工
作物の寸法を研削盤に取りつけたまま測定でき、セット
換え作業時間および労力を省けるうえ、よい加工精度が
えられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のＣＮＣ研削盤の構成を示す概略図、
第２図は本発明のＣＮＣ研削盤の一実施例を示す斜視図
、第３Ａ図は本発明によるＣＮＣ研削盤において、止り
センタのＥ方に配置されたドレッサが研削砥石をドレッ
シングする際の相対的な位置関係を示す説明図、第３８
図および第３Ｃ図はそれぞれ本発明による研削盤におい
て、ドレッサが研削砥石をドレッシングまたはトルーイ
ングする際の断面図、第４図は本発明の研削盤において
インボリュート歯車を研削するときの研削砥石と歯車と
の相対的な位置間係を示す説明図、第５Ａ図および第５
Ｂ図はそれぞれ本発明による研削盤においてカムを研削
するときの研削砥石と歯車との相対的な位冒関係を示す
ｔＲ要図、第６図は本発明の研削盤において測定プロー
ブがインボリュート歯車の寸法を測定する態様を示す説
明図、第７図は本発明の研削盤において、インボリュー
ト歯車を測定するときのコントローラー、マイクロコン
ピュータおよび周辺機器のシステム構成とデータ信号の
伝達の状況を説明する図、第８図は本発明におけるコン
ピュータ処理のための手順を示す図、第９図はＮＧプロ
グラムによる研削のルーチンを示すフローチャートであ
る。 （図面の主要符号） （１）二基台 （ａ：ワークテーブル （３）：研削砥石 ！４１　：　Ｉ定ブＯ−ブ （５）：コントローラ （６）：ドレッサ （刀：止りセンタ （８）：サーボ駆動機構 （９）二マイクロコンピュータ ・１′、−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　水平上面を有する基台と、 該水平上面上に配置されるとともに、サーボ駆動機構に
   よつて駆動され、工作物を回転または水平移動させるワ
   ークテーブルと、 前記ワークテーブルの上方に配置され、サーボ駆動機構
   の駆動によって上下移動でき、工作物を前記ワークテー
   ブルと一体回転または移動が可能なように保持する止り
   センタと、サーボ駆動機構の駆動によつて、その回転軸
   を前記基台の水平上面に平行して上下移動できるととも
   に、前記水平上面に対して回転傾斜でき、工作物を研削
   するための研削砥石と、サーボ駆動機構の駆動によって
   工作物に対して移動でき、工作物の寸法を測定する測定
   プローブと、 前記サーボ駆動機構を制御するコントローラと、 工作物の研削に必要なデータおよびプログラムにもとづ
   いて前記コントローラにサーボ駆動機構を制御するため
   の制御命令を与える手段と、 研削された工作物の寸法誤差を前記測定プローブからの
   測定データにもとづき算出する手段と、 前記寸法誤差が許容範囲を越えたばあいに該誤差にもと
   づいて前記工作物の研削に必要なデータおよびプログラ
   ムを修正する手段 とから構成されるＣＮＣ研削盤。 ２　サーボ駆動機構の駆動によって前記研削砥石に対し
   て移動でき、前記研削砥石をドレッシングまたはトルー
   イングするためのドレッサを有してなる特許請求の範囲
   第１項記載のＣＮＣ研削盤。 ３　前記ドレッサが前記基台の水平上面の法線方向に上
   下移動することを特徴とする特許請求の範囲第２項記載
   のＣＮＣ研削盤。 ４　前記ワークテーブルが工作物を垂直軸線まわりに回
   転させながら、同一水平面に沿ってたがいに直交する２
   つの方向に往復移動させるようにしてなる特許請求の範
   囲１項、第 ２項または第３項記載のＣＮＣ研削盤。 ５　前記研削砥石が前記基台の水平上面と直交する垂直
   面上に配置されてなる特許請求の範囲第１項、第２項ま
   たは第３項記載のＣＮＣ研削盤。 ６　前記測定プローブが前記基台の水平上面と直交する
   垂直面上に配置され、前記基台の水平上面の法線方向に
   上下移動する特許請求の範囲第１項、第２項または第３
   項記載の ＣＮＣ研削盤。