JP2005088191A - 予切削した歯を有する被加工物を歯車仕上げ加工機上で心合わせする方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】予切削歯を有する被加工物の歯間隙を心合わせする方法及び装置を提供する。
【解決手段】本発明は、歯車仕上げ加工機の加工主軸（２）上における仕上げ加工のため初期設定される、予切削歯を有する被加工物（１）の歯間隙を心合わせする方法に関する。連続生産が進行するとき、誤差傾向に関連して生ずる、心合わせ誤差の許容範囲からの逸脱を回避するために、直前の仕上げ加工サイクルで加工された被加工物に関しティーチインサイクルが遂行される。このティーチインサイクルは、所定時間間隔後または前記加工機の制御装置により予め定義されるか計算されるかのいずれかである仕上げ加工サイクルの後に自動的に呼び出される。この手段によりいかなる支配的傾向の誤差もゼロに戻される。
【選択図】図１

Description

本発明は、予加工された被加工物の歯間隙を揃える方法及び装置に関するものであって、歯車仕上げ加工機の加工主軸上で仕上げ加工するための初期設定をするものである。

歯車による駆動において、当該歯車の動的特性に関する需要の増大は歯車の歯の精密な仕上げ加工を益々必要としている。通常、予加工された被加工物は、焼入れされ、その後、全ての機能面の仕上げ寸法に仕上げ加工される。この方法においては、特に歯の側面の仕上げ加工は、複雑で、資源消費型の、従って、コストのかかる作業である。経済的な製造への関心だけでなく、さらに不必要に大きな焼入れ深さとなるのを回避し、仕上げ加工用工具の左右側面の摩耗をバランスさせ且つ最小化するため、仕上げ加工用の素材の許容範囲を可能な限り小さく保持するよう試行されている。歯の仕上げ加工にとってこのことは、実際には素材除去のための歯側面の切り込み深さが１ｍｍのほんの２〜３百分の１から多くても２０分の１であることを意味する。大抵の場合と同様に、もし、歯の左右側面が同じ動作で加工されるとすると、被加工物の左右側面からの一様な素材除去を達成するため、仕上げ加工用工具が歯間隙の中心に正確に配置可能となるように、当該仕上げ加工用工具に対する予切削された歯の心合わせは非常に高精度が要求されるのである。

歯車の仕上げ加工機において、実際に最も頻繁に直面する心合わせの処理では、非接触機能を有する測定プローブ即ち、心合わせ用プローブは、当該仕上げ加工機の加工領域の中で幾何学的に適切な点に配置される。それ（プローブ）は、好ましくは、加工主軸上に据付けられた被加工物の予切削歯の外周径近くに位置付けされる。この心合わせ用プローブは、通常、誘導的、光学的または磁気的原理で作動する。心合わせのため、加工主軸が回転され、仕上げ加工前の歯車の全ての歯（側）面の角度位置が心合わせ用プローブにより測定される。その後、全ての歯間隙の中心線の平均値が計算される。この平均値は当該仕上げ加工機の制御装置に記憶されている所望の値と比較される。そうして、被加工物の心合わせは、測定された平均値と予め定義された所望値との差に対応する角度だけ加工主軸を回転することにより可能となる。即ち、平均値と所望値とは加工機の制御装置上では一致することとなる。

加工用工具に関する歯間隙中心の角度位置の所望値は、仕上げ加工機の初期設定の間に所謂ティーチインサイクルの方法により決定される。この目的のため、心合わせの測定は、直前に加工され、なお加工主軸上に取付けられている被加工物上で遂行される。この被加工物の両側の歯側面が測定点の所で清浄に加工されていること、即ち、両方の歯側面が完全に加工、特に研削加工されているならば、これら歯側面は仕上げ用工具に関して、歯間隙中心の正確な所望位置を表している。そのとき、所望の値とはこの心合わせ測定で測定される角度位置そのものである。

上述した処理により高精度の心合わせに到達するための前提条件の一つは、連続的に生産している間の心合わせ処理の測定条件が、当該仕上げ加工機の初期設定時、またはティーチインサイクルにおける所望の心合わせ値を決定している間の条件に対して変化しないことである。しかしながら、実際の経験では、前記連続生産の途上では、熱的あるいは他の物理的影響に起因して心合わせの誤差が時間経過に基づき発生する。その結果、左右の歯側面で素材の除去に相違が生じることとなり、不十分な加工許容値に起因して、いくつかの歯側面上で仕上げ加工が歯側面全体を包含することができない場合はそのままスクラップとなる。

複雑な、仕上げ加工機の構造や処理手順及び、当該処理に固有な無数の物理的影響を与える要素のために、連続生産中の傾向パターンに対し様々に変化するそのような心合わせ誤差の原因は、通常、莫大な費用をかけた制御のもとでのみ確定され、もたらすことが可能である。いくつかの例では、その唯一の方法は、オペレータによって生成処理及びティーチイン操作の反復を中断することであり、それにより生産はかなり損なわれ、しかも費用がかかる。そして、大量のスクラップが生じるまで、このことの必要性は気付かれなかった。

本発明の目的は、少しの努力と出費とで、被加工物の連続生産中、心合わせの精度を狭い許容制限内に保持可能とする、歯車仕上げ加工機上で、予切削歯車の歯を心合わせするための方法及び装置を提供することにある。

上記目的はそれぞれ請求項１及び９に記述された特徴を有する方法及び装置によって達成される。

本発明によれば、ティーチインサイクルは、直前加工された被加工物に関する連続生産中、当該仕上げ加工機の誤差傾向を示す挙動に基づく少なくとも１つの規準を参照して、自動的に反復される。

採用されるそのような規準は、当該仕上げ加工機上で直ぐにアクセスでき、測定可能な特性を有することが好ましい。

例えば、最後のティーチインサイクル以降一定の時間間隔が経過したことを１つの規準とすることが可能である。そうした目的に適する時間間隔は、例えば、仕上げ加工機の実験的観察に基づくことが可能である。被加工物または加工サイクルの数が予め定められた数に到達したことも同様に規準として役立つ。被加工物の数と時間間隔とを結合して考慮することも可能である。さらに、仕上げ加工機の停止時間を考慮に入れることが可能である。

さらに、要求される切削力を規準として用いることが可能である。その場合は、例えば、工具に関するトルク変化または一側の切削負荷が検出される。

例えば、温度プローブにより追跡可能な仕上げ加工機の熱的変化も規準として役立つ。

上述した規準は、単独または結合して、さらにウェイトを同じか異なるようにして仕上げ加工機の制御装置によって考慮されることが可能である。

単独で参照されるべき規準は、新規のティーチインサイクルの基礎となる被加工物が清浄に加工された両歯側面を有するか否かである。そうであるとき、この仕上げ加工機あるいはこのタイプの仕上げ加工機用の最良の規準は実験的に定められる。

本発明による方法の故に、いかなる傾向に関連した心合わせ誤差もその許容制限から逸脱する前にゼロへ戻される。

以下において、添付の図面に例示されている好適実施例によって本発明を詳細に説明する。

図１は、予切削歯を有する被加工物の仕上げ加工用歯車製造機上での被加工物１、心合わせ用プローブ３及び加工工具４の平面図示配置を示す。典型的な加工工具としては、例えば、研削ウォーム、研削ホイール、切削カッター、ホーニング工具などがある。

自動加工サイクルの開始は、最初に述べた本発明の背景技術に従う処理に対応する。最初に、図示しないローディング装置により仕上げ加工前の被加工物１が公知の方法で主軸２上に取付けられ且つ、クランプされる。クランプ後、主軸２は回転され、公知の方法で、心合わせ用プローブ３によって、固定側の心合わせ用プローブ３に対する被加工物の歯側面角度位置が測定される。当該仕上げ加工機の制御装置はその測定データから全ての歯間隙の角度位置用の平均値を計算する。その後、被加工物１は、この平均値と所望値との角度差だけ回転され、続いて加工工具４と係合状態にされる。前記所望値は、当該仕上げ加工機の初期設定時に公知の方法で予め得られている。この公知の方法というのは、すでに仕上げ加工されたか又は、予め位置付け設定されている被加工物を用いるティーチ-インサイクルにおいて、所望値を示す歯間隙の角度位置を測定し、得られた測定値を前記制御装置による利用のため所望値として記憶するのである。仕上げ加工の終了後、その被加工物は工具との係合を離脱され、アンクランプされ、その後前記ローディング装置により主軸から取り除かれる。その上で、新しいサイクルが開始可能となる。

本発明の背景技術に基づく実際の公知の処理において、この方法は、連続生産に関わる被加工物のすべての要素が仕上げ加工されるまで被加工物に対し次々と反復される。一方、本発明の基づく方法では、丁度仕上げ加工された被加工物１がアンクランプされる前に、仕上げ加工機の制御装置は少なくとも１つの規準と関連付けされた新しいティーチインサイクルを自動的に呼び出すようになっている。このティーチインサイクルでは、仕上げ加工された被加工物の歯間隙中心線の角度位置が測定される。この測定により、新しい所望値が与えられる。そしてこの新しい所望値は、本発明に基づき、それまで有効であった所望値と自動的に置き換えられる。そのときまで、測定された被加工物１は、主軸２からアンクランプ及び取り外しされないようになっている。その後、仕上げ加工処理は公知の方法で再開され、前記制御装置が丁度仕上げ加工された被加工物に関する自動ティーチインサイクルを再度呼び出すまで続けられる。

予め定義されている単独で参照すべき規準として、例えば、遂行された仕上げ加工サイクル数の設定数への到達を挙げることができる。その数は、例えば、仕上げ加工時間に依存させることも可能である。次の引き続くティーチインサイクルの呼び出しまで、この仕上げ加工サイクルの数は、好ましくは、実験的に定められた当該仕上げ加工機の誤差傾向を示す挙動と関連付けられる。２つの連続するティーチインサイクルの間の間隔の確定または計算は時間、仕上げ加工機上で測定される温度、あるいは他の確固とした規準に基づくことが可能である。仕上げ加工機上で再調整または再研削可能な加工工具を備える仕上げ加工機の場合は、例えば、全ての再調整または再研削サイクルの終了後に自動ティーチインサイクルが推奨される。同様に、いくつかのそのような確固たる規準を考慮に入れることも可能である。さらに、各ティーチインサイクルの間隔を等しくまたは可変にすることが可能である。

必要があれば、設定者またはオペレータは、勿論手動でティーチインサイクルを呼び出すことが可能であり、その場合にはティーチインサイクル自体が自動的に開始する。

予切削歯を有する歯車の仕上げ加工用歯車製造機上での被加工物、心合わせ用プローブ及び加工工具の配置を図式的に示す。

符号の説明

１ 被加工物
２ 加工主軸
３ 心合わせ用プローブ
４ 加工工具

Claims (9)

1. 歯車仕上げ加工機の加工主軸（２）上における仕上げ加工のための連続生産中、相次いでクランプされ、予切削歯を有する被加工物（１）の歯間隙を心合わせする方法であって、同方法は、当該加工機の初期設定中、予め心合わせされているかまたは既に研削された初期設定用被加工物を用いて、前記初期設定用被加工物の歯間隙中心線の所望値を確定するためにティーチインサイクルを遂行し、それによって、仕上げ加工のために当該加工機にクランプされる前記被加工物を仕上げ加工する前に、当該被加工物の歯側面の角度位置が測定され、さらに仕上げ加工される当該被加工物が前記所望値と関連付けて心合わせされるようになっており、さらに同方法において、当該加工機の誤差傾向を示す挙動に基づく、少なくとも１つの規準と関連付けて新たなティーチインサイクルが自動的に遂行され、その中で、直前に仕上げ加工された被加工物がその仕上げ加工サイクル終了後もクランプされたまま残留し且つ新規の初期設定用被加工物として利用され、このような新規のティーチインサイクルが所定間隔で反復されることを特徴とする予切削歯を有する被加工物の歯間隙を心合わせする方法。
2. 請求項１による方法であって、以下のＡ〜Ｄ中の少なくとも１つの規準を用いることを特徴とする予切削歯を有する被加工物の歯間隙を心合わせする方法：
   Ａ．予め定義された仕上げ加工サイクル数へ到達
   Ｂ．予め定義された時間間隔へ到達
   Ｃ．切削力の変化
   Ｄ．仕上げ加工機の温度変化。
3. 請求項２による方法であって、これら規準のいくつかはウェイトをかけるか又は、かけないで考慮されることを特徴とする予切削歯を有する被加工物の歯間隙を心合わせする方法。
4. 請求項１乃至３のいずれかに基づく方法であって、前記間隔は定数または変数であることを特徴とする予切削歯を有する被加工物の歯間隙を心合わせする方法。
5. 請求項１乃至４のいずれかに基づく方法であって、前記間隔の持続時間は前記加工機により自動的に遂行される測定に従って当該加工機の制御装置により自動的に決定されることを特徴とする予切削歯を有する被加工物の歯間隙を心合わせする方法。
6. 請求項１乃至５のいずれかに基づく方法であって、１つの自動ティーチインサイクルから次の自動ティーチインサイクルまでの間隔の持続時間は当該加工機の温度特性に基づくことを特徴とする予切削歯を有する被加工物の歯間隙を心合わせする方法。
7. 請求項１乃至６のいずれかに基づく方法であって、新規のティーチインサイクルは加工工具の全ての再調整または再研削終了後に呼び出されることを特徴とする予切削歯を有する被加工物の歯間隙を心合わせする方法。
8. 請求項１乃至７に基づく方法であって、新規のティーチインサイクルはオペレータにより手動で呼び出し可能であり、当該新規のティーチインサイクルは始動後自動的に開始することを特徴とする予切削歯を有する被加工物の歯間隙を心合わせする方法。
9. 連続生産中、連続して仕上げ加工動作を受けるように、予切削歯を有する被加工物の歯間隙を心合わせする装置であって、同装置は、これら被加工物の１つをクランプするための加工主軸と、クランプされた被加工物の歯間隙中心線を確定するための測定用プローブと、確定した前記歯間隙中心の値と記憶されている所望値とを比較しさらにこの所望値と関連付けて仕上げ加工される被加工物を心合わせするための評価・制御ユニットを備えており、前記所望値は最初のティーチインサイクルから得られるようになっており、前記評価・制御ユニットには、仕上げ加工の完了後仕上げ加工機の誤差傾向を示す挙動に基づく少なくとも１つの規準と関連付けを有し且つ、前記被加工物の位置を変更せずクランプされた状態のままで新規のティーチインサイクルを遂行し、さらに同じ連続生産中の後に続く初期設定用被加工物の心合わせのために利用する目的を持ってこの新規のティーチインサイクルから得られる新規の所望値を記憶するための手段を保有していることを特徴とする予切削歯を有する被加工物の歯間隙を心合わせする装置。

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