JPS632609A

JPS632609A - 非円形歯車の創成法による加工装置

Info

Publication number: JPS632609A
Application number: JP14509186A
Authority: JP
Inventors: Hideo Katori; 英男香取
Original assignee: KIKAI SHINKO KYOKAI
Current assignee: KIKAI SHINKO KYOKAI
Priority date: 1986-06-20
Filing date: 1986-06-20
Publication date: 1988-01-07
Anticipated expiration: 2010-03-15
Also published as: JPH0722849B2

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）この発明は歯車の加工の技術分野で利用され、特に非円
形歯車（ピッチ線の形状が円でない歯車）の加工に関す
るものである。

（従来の技術）非円形歯車は、近時コンピュータの発達に伴なって、そ
の設計や加工が実用化されるに至った（例えば精機学会
昭和５９年度関自地方定期学術講演会講演論文集１０９
頁以後、および第２回設計自動化工学講演会講演論文集
３８頁以降参照）。

しかしながら、非円形歯車の加工では、総形工具を使用
しようとしても、歯毎にその形状が異なるため、実用で
きない。

一方、創成法によるときは、任意のバソクラッシギ転位
を有する歯車歯形を、工具形状を変更せずに加工可能で
あるのみならす、加工対象の歯車ジ゛の歯数が変わってもモヂュールや圧力角が同一ならば同
一の工具形状でよいという利点がある。

しかし工具としてビニオンカッタを使用すれば、形ＦＩ
ＩＪり加工となり、切削方向が一方向のみに限られる。

そのために逃げ動作（リリービング）か必要となり、歯
車のピッチ線とビニオンカッタのピッチ線の接点におけ
る歯車のピッチ線の法線方向に対して、−定の直線動作
量を与えなければならない。従って逃げ動作のためにも
直線軸動作および逃げ方向角制御の回転軸動作が必要と
なり、動作制御が複雑となる。従ってこの場合工作機械
としては構造ないしは動作制御が複雑なものとなるのを
まぬかれない。またビニオンカッタ自身も複雑な形状と
なり、高価となるうらみがある。

（発明が解決しようとする問題点）この発明は、非円形歯車の加工において、創成法を適用
しようとしても、それに対応した特有の制御機能を有す
る工作機械を必要とするという問題点を解決しようとす
るものである。

（問題点を解決するための手段）以下、第１図を参照しつつ、前記の問題点を解決するた
めの手段を述べる。

この発明の加工装置は、工作機械１と演算手段２とを主
要構成とする。工作機械１は、回転角度Ａを可変とした
軸３にワークＷＯを保持するワーク保持手段４と、ワー
クＷＯに対するラック形工具Ｔを作動可能に保持する工
具保持手段５とを備える。さらに、ワークＷＯとラック
形工具Ｔとの間は、軸３に対して直角な平面内での相互
位置（例えば相互に直角なＸおよびＹ方向の位置）が可
変に構成されている。そして角度Ａおよび相互位置は数
値制御される。演算手段２は、創成されるべき非円形歯
車のピッチ曲線Ｐ＋とラック形工具のピッチ線Ｐ２とが
転がり接触を行なうように、角［Ａおよび相互位置の指
令値を演算し、工作機械１に対して出力するものである
。

（作用）次に前記の手段につき第２図も参照してその作用を述べ
る。

ワークＷＯが軸３のまわりに角ｉＡだけ回ったときに、
対応するラック形工具Ｔとワーク鼎との間の相互位置が
制御され、それによってワークＷＯに１１１成されるべ
き歯車のピッチ曲線Ｐ＋とラック形工具Ｔのピッチ線Ｐ
２とが転がり接触を行なうように相対運動が与えられ、
これによって非円形のピッチ曲線Ｐ１に沿って歯形が創
成される。

（実施例）以下、この発明の実施例を詳述する。

工作機械１において、ワーク保持手段４の軸３は、水平
方向に支持されており、サーボモータ４ａによって回転
角度Ａか制御される。

工具保持手段５は、ラック形工具Ｔ（この実施例にお（
・てはラックの１歯のみを形成した研削用の回転工具）
を取り付ける水平方向の軸５ａ、この軸５ａを回転作動
させる動力手段５ｂ、この動力手段５ｂには軸５ａの方
向すなわちラック形工具Ｔのピッチ線Ｐ２と同一の方向
（Ｘ方向）に工具Ｔを出没可能として工具ＴのＸ方向の
位置を可変に構成されたサーボモータ５Ｃが附属されて
いる。また動力手段５′ｒ）は保持枠５ｄに昇降可能に
保持されており、この保持枠５ｄにはサーボモータ５０
・が設けられ、サーボモータ５ｅの作動により動力手段
５ｂすなわち工具Ｔの上下位置（Ｙ方向位置）が可変に
構成されている。

工作機械１としては、例えば−般に市販されているＣＮ
Ｃ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒｉｓｅｄ　Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　
Ｃｏｎｔｒｏｌ）超精密平面研削盤などを用いることが
できる。

なお、工作機械１には、詳細は図示を省略したがラック
形工具Ｔの創成運動、すなわちワークＷＯの回転角Ａや
Ｘ、Ｘ方向の位置制御とは非同期の（軸３と同一方向の
）直線往復運動機構が設けられている。この往復運動の
ストロークは加工するワークＷＯの厚さに両端の余裕分
を少なくともカバーしつるように構成されている。

演算手段２は、コンピュータによって構成される。その
制御プログラムを第３図以下も参照しつつ説明する。な
お第２図において、０は方程式ｒ＝ｆ（θ）の原点であ
る。

（１）　　まず加工しようとする非円形歯車のピッチ曲
線の方程式ｒ＝「（θ）、その他必要な情報（例えばモ
ジュールｍ、工具先端係数Ｃ、クリアランスＸ、工具圧
力角αなど）を人力する（ステップＳ＋）。

（２）　　ワーク保持手段４のワークＷＯおよび工具保
持手段５の工具Ｔの間の相互位置を位置制御しくこの実
施例では工具Ｔ側を位置制御）、歯車加工の１サイクル
の始点（第３図のＴ′の位置）に位置するように位置指
令出力（ステップ８２）。

（３）加工幅Ｗ＝　　ｍ（１＋ｅ）（２ρ＋ｍ（１−ｃ
）＋ｚ＋ｍ（−−ｃ　ｔａｒ＋ａ）を演算する（ステッ
プＳｓ）。

（ここでρはピンチ曲線Ｐ＋の曲率半径）８４）。

ここでＬｎ＝ピッチ線Ｐ２において１番目からｎステッ
プＳｓ）。

ここでＬσ＝ピッチ曲線ＰＬの角θに至る迄の周長。

（６）　　ψ＝　Ｔａｎ−’　Ｃｕ／　ｒ　）を演１４
．する（ステップＳｇ）。

ここでψ＝角θにおける半径ｒと角Ａの半径Ｒとのなす
角。

（７）前記のＬｎ、Ｌθおよびψの結果から、Ｘ＝Ｌｎ
−Ｌθ＋ｒ　ｓｉｎψを演算する（ステップＳτ）。

（８）さらにＹ＝ｒｃｏｓθを演算する（ステップＳｓ
）。

（９）さらにまたＡ＝θ−ψを演算する（ステップＳｓ
）。

（１０）前記演算したＸ、ＹおよびＡを出力する（ステ
ップ５１０）。

（ｉｔ）　Ｘの移動量が２Ｗになったか否か（１サイク
ル終了したか否か）を判断する（ステップＳｏ）。

（１２）ステップＳｏでＮＯであれば１サイクルの加工
が未完であり、ステップＳ４に戻りさらに制御へして加
工を進める。ステップ３ｏでＹＥＳであればワークＷＯ
の全加工が終了か否か判断する（ステップＳ＋２）。

（１３）ステップＦ３ｕでＮＯであればさらに次のサイ
クルの加工を行なうべくステップＳ２に戻る。ステップ
Ｓ１２でＹＥＳであれば、プログラムを終了する０この発明の実施例は前記の他、下記する変形も可能であ
る。

（１）工作機械１において、ワーク保持手段４のワーク
ＷＯは移動せず、工具保持手段５の工具ＴをＸおよびＸ
方向に移動させるようにする他、ワーク保持手段４側の
ワークＷＯを移動可能としてもよい。また両者共移動可
能としてもよい。

（２）　　工作機械１は平面研削盤の他、回転角度Ａ、
位置ＸおよびＹを制御しうるものであれば実施しうる。

（３）　　ラック形工具Ｔは、ラックの一歯のみでなく
複数歯を並列させたものであってもよい。また工具Ｔは
、研削工具であっても、切削工具であってもよい。さら
に工具Ｔは回転工具であっても往復動工具であってもよ
い。これらの工具Ｔで加工するときに、−度に仕上げる
のでな（、仕上代を複数回に分けて加工してもよい。

（４）Ｘ方向を軸５ａの方向、　すなわちラック形工具
Ｔのピッチ線Ｐ２の方向と同一とする他、これと交差す
る方向であってもよい。この場合は、この交差する直角
座標係の数値を、ピッチ線Ｐ２と平行な直線を含む直角
座標係の数値に座標変換する手段を演算手段２に設けれ
ばよい。

（５）　　さらにまた、ワーク保持手段４のワーク■０
と工具保持手段５の工具Ｔとの相互位置は、工作機械１
において軸３に直角な平面上必らずしも直角座標係によ
って位置訓告されるのでなく、他の座標系（例えば極座
標系）によって制御されろものであってもよい。この場
合は、演算手段２において座標変換の手段を必要とする
。

（発明の効果）この発明加工装置は前記のように、ラック形工具を使用
した創成法によるものであるから、工具形状が単純で精
度を出しやすく任意のパンクラッシャ転位に対しても工
具形状を変更せずに可能であるのみならず、ラック形工
具は断面形状が直線で形成される回転工具に形成しうろ
から、特に研削と石が適用でき、歯車の創成法による加
工としては、切削のみならず研削も容易に実施しうると
いう利点を有するほか、創成法としてビニオンカッタを
使用するときのような複雑な動作制御の可能な特殊な工
作機械は必要でな（、簡単な動作の工作機械ですむとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

図面はいずれもこの発明の実施例を示し、第１図は全体
斜視図、第２図および第３図は作用説明線図、第４図は
プログラムのフローチャートである。１・・・工作機械、　　２・・・演算手段、　　３・・
・軸、４・・・ワーク保持手段、　　５・・・工具保持
手段、　Ａ・・・回転角度、　　Ｔ・・・ラック形工具
、　ＷＯ・・・ワー久ＸおよびＹ・・・制御方向。特許出願人　　財団法人　　機械振興協会＋、へ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）非円形歯車の創成法による加工装置であって、回
転角度Ａを可変とした軸にワークを保持するワーク保持
手段と、このワークに対するラック形工具を作動可能に
保持する工具保持手段とを少なくとも備え、さらに前記
ワークとラック形工具との間は、前記軸に対して直角な
平面内での相互位置が可変に構成され、前記回転角度Ａ
および相互位置は数値制御可能とした工作機械が備えら
れ、この工作機械に対する前記回転角度Ａおよび相互位
置の指令値を演算しかつ出力する演算手段が設けられて
なり、前記非円形歯車のピッチ曲線とラック形工具のピ
ッチ線とが転がり接触を行なうように相対運動が与えら
れるべくしたことを特徴とする、非円形歯車の創成法に
よる加工装置。
（２）前記ラック形工具は、断面形状がラック形状にな
る回転工具である、特許請求の範囲第１項に記載の、非
円形歯車の創成法による加工装置。
（３）前記ワークとラック形工具との間の相互位置は、
相互に直角なＸおよびＹ方向に可変に構成されている、
特許請求の範囲第１項に記載の、非円形歯車の創成法に
よる加工装置。
（４）前記Ｘの方向は前記ラック形工具のピッチ線と同
一方向であり、さらに前記演算手段は、前記ピッチ曲線
の極座標方程式ｒ＝ｆ（θ）から、前記工具のピッチ線
において１番目の歯からｎ番目の歯迄の距離Ｌｎ＝＿０
∫＾θ＾ｎ√［ｒ＾２＋（ｄｒ／ｄθ）＾２］ｄθ、非
円形ピッチ曲線の角θに至る迄のピッチ曲線周長Ｌθ＝
＿０∫＾θ√［ｒ＾２＋（ｄｒ／ｄθ）＾２］ｄθおよ
び角θに対するピッチ曲線の半径ｒと角Ａに対する半径
Ｒとのなす角ψ＝Ｔａｎ＾−＾１（［ｄｒ／ｄθ］／ｒ
）を演算する手段ならびにＸ＝Ｌｎ−Ｌθ＋ｒｓｉｎψ
、Ｙ＝ｒｃｏｓθおよびＡ＝θ−ψを演算する手段を備
えてなる、特許請求の範囲第３項に記載の非円形歯車の
創成法による加工装置。