JPH04189418A - 歯車の仕上加工装置 - 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 本発明は歯車の仕上加工装置に関し、特に歯車のピッチ
誤差修正機能を備えた仕上加工装置に関する。

従来の技術 平歯車やはす両歯車の歯面の面粗度向上や歯形精度の向
上を目的として、研削により歯車の仕上加工を施すこと
か行われる。このような研削による仕上加工装置におい
ては、例えば被加工歯車をヘッドストックとテールスト
ックとで両持ち支持させ、この被加工歯車と内歯車状の
砥石とを噛み合わゼる一方、被加工歯車を主軸モータに
より、砥石を砥石駆動モータによりそれぞれ同期回転さ
せることによって、被加工歯車と砥石との歯面同士のす
べり接触を利用して研削することを基本とする。

発明が解決しようとする課題 上記のような従来の仕上加工装置においては、被加工歯
車の面粗度や歯形精度の向上を目的として被加工歯車と
砥石とをあたかも歯車対の関係にして加工を行うもので
あるから、歯車のピッチ測定機能やピッチ誤差修正機能
等は有していない。

したがって、被加工歯車のピッチ精度は仕上加工前の機
械加工に依存し、面粗度や歯形精度の向上を目的とした
仕上加工でありながら歯車のピッチ精度の向上は望めな
い。

そして、特にピッチ精度か問題となる被加工歯車の場合
には、ピッチ誤差修正を目的とした仕上加工を別途行わ
なければならず、加工工数が増加する。

本発明は以上のような問題点に鑑みてなされたもので、
被加工歯車の面粗度や歯形精度の向上を目的とした仕上
加工において、同時に歯車のピッチ誤差を修正して歯車
ピッチ精度の向」二を図れるようにした仕上加工装置を
提供しようとするものである。

課題を解決するための手段 本発明は、ヘッドストックとテールストックとで両持ち
支持されて主軸モータにより回転駆動される被加工歯車
と、砥石駆動モータにより回転駆動される歯車状の砥石
とを噛み合わせた上、両者を同期回転させることにより
被加工歯車に仕上加工を施すようにした歯車の仕上加工
装置において、被加工歯車のピッチ全数を測定した上で
その歯車ピッチを修正する歯車ピッチ修正装置を備えて
いる。

さらに、この歯車ピッチ修正装置は、ヘッドストックと
テールストックとて両持ち支持された被加工歯車に対し
前進後退動作して被加工歯車と噛み合うマスターギヤと
、被加工歯車とマスターギヤとを噛み合わせた状態で被
加工歯車を一歯ずつ割り出し回転させたときのマスター
ギヤの回転変位から被加工歯車のピッチ全数を一歯回転
毎に測定する歯車ピッチ検出手段と、歯車ピッチ検出手
段により得られたピッチ全数の実測値をもとに被加工歯
車の歯全体のピッチを平均化するのに必要なピッチ誤差
修正量を求め、このピッチ誤差修正量を、被加工歯車と
砥石との間に回転位相差をもたせるための回転位相差創
成信号として主軸モータおよび砥石駆動モータの制御系
に付与する演算制御手段とから構成される。

作用 この構造においては、ヘッドストックとテールストック
とで両持ち支持された状態で一回仕上加工が施された被
加工歯車もしくはヘッドストックとテールストックとで
両持ち支持されながら今だ仕上加工が施されていない被
加工歯車とマスターギヤとを噛み合わせた上で、被加工
歯車を主軸モータにより一歯ずつ割り出し回転させる。

そして、被加工歯車を割り出し回転させたときの歯車ピ
ッチをその都度歯車ピッチ検出手段により検出してピッ
チ全数の実測値を順次記憶する。

そののち、演算制御手段では所定の演算を行って、ピッ
チ全数の実測値を平均化するのに必要なピッチ誤差修正
量（例えばピッチ実測値の最大値と最小値との差を許容
範囲内に納めるのに必要なピッチ誤差修正量）を求める
。この時、同時にその修正に必要な方向、すなわち被加
工歯車の回転方向において正方向か負方向かが特定され
る。

そして、マスターギヤに代えて砥石を被加工歯車に噛み
合わせた上で、上記のピッチ誤差修正量を主軸モータお
よび砥石駆動モータの制御系に対し回転位相差創成信号
として与える。

この回転位相差創成信号は、被加工歯車と砥石との噛み
合い状態においてその正方向または負方向に所定量の噛
み合い位相のずれ量を生じさせるもので、被加工歯車の
正方向または負方向のいずれか一方の歯面に砥石が強く
押し付けられることになる。これにより、ピッチ実測値
が相対的に小さい部分ではそのピッチを広げるように歯
面のうち正方向または負方向のいずれか一方の面が削り
取られて、結果的に歯車ピッチが修正されてピッチ全数
が平均化される。

実施例 第１図〜第４図は本発明の一実施例を示す構成説明図で
ある。

第１図および第２図に示すように、軸部Ｓを備えた被加
工歯車（この実施例でははす両歯車の例を示しており、
以下ワークと称する）Ｗは、その一端をヘッドストック
１側のチャック２とヘッドセンタ３とで支持されるとと
もに他端をテールストック４側のテールセンタ５で支持
された上で主軸モータ６によって回転駆動される。７は
ヘッドストック１およびテールストック４が搭載された
テーブルで、このテーブル７は軸部Ｓの軸心方向に移動
可能となっている。

ワークＷの外周にはこのワークＷと噛み合う内歯車状の
砥石８が砥石ホルダ１１に支持されるかたちで配設され
ており、砥石ボルダ１１は砥石台９にベアリング１０を
介して回転可能に支持されている。砥石ホルダ１１の外
周にはチェーンスプロケット１２が固定されている一方
、砥石ボルタ１１側のチェーンスプロケット１２と砥石
駆動モータ１３側のチェーンスプロケット１４との間に
はチェーン１５が巻き掛けられていて、砥石８は砥石駆
動モータ１３により回転駆動される。

したがって、ワークＷと砥石８とを噛み合わせた上で、
ワークＷを主軸モータ６により、砥石８を砥石駆動モー
タ１３によりそれぞれ同期回転させることにより、ワー
クＷと砥石８とがあたかも一対の歯車対のように回転し
、両者の歯面同士のすべり接触のためにワークＷ側の歯
面に研削仕上加工が施される。

なお、主軸モータ６および砥石駆動モータ１３はそれぞ
れに位置検出器としてパルスジェネレータ１６または１
７を有しており、位置決め制御装置１８との間で位置フ
ィードバックループを形成している。

また、テーブル７と隣接するようにして歯車ピッチ測定
ユニット１９が配設されている。この歯車ピッチ測定ユ
ニト１９は第３図に示すようにベース２０上にスライダ
２１を搭載したもので、スライダ２１は送りモータ２２
とボールねじ２３のはたらきによりワークＷの軸心と直
交方向に前進後退動作するようになっている。なお、ス
ライダ２１の前進後退動作は、位置決め制御装置１８に
よって制御される。２４はパルスジェネレータである。

スライダ２１の先端には基準歯形を有するマスターギヤ
２５が回転可能に装着されており、このマスターギヤ２
５は歯車ピッチ検出手段としてのロータリーエンコーダ
２６の入力軸に直結されている。

したがって、後述するようにワークＷの歯車ピッチ測定
に際しては、スライダ２１を前進させてマスターギヤ２
５とワークＷとを噛み合わせた上で、ワークＷを主軸モ
ータ６により一歯ずつ割り出し回転させることによりマ
スターギヤ２５も同期回転し、これによってワークＷの
ピッチ全数がロータリーエンコーダ２６で順次検出され
る。

ロータリーエンコーダ２Ｇの出力は、歯車ピッチ測定ユ
ニト１９とともに歯車ピッチ測定装置２７を構成する演
算制御部２８に入力される。演算制御部２８は、ロータ
リーエンコーダ２６により得られたワークＷについての
ピッチ全数のピッチ実測値を一旦記憶した上、そのピッ
チを平均化するのに必要なピッチ誤差修正量を演算して
求め、このピッチ誤差修正量をピッチ誤差修正に必要な
研削代データとして主軸モータ６および砥石駆動モータ
１３の制御系に出力することになる。

このように構成された仕上加工装置（４おいては、第１
図に示すようにヘッドストック１とテールストック４と
で両持ち支持されたワークＷと砥石８とを噛み合わせた
上で主軸モータ６および砥石駆動モータ１３を駆動させ
、ワークＷと砥石８とを同期回転させる。その結果、ワ
ークＷと砥石８とが歯車対の関係で回転して、両者の歯
面同士のすべり接触のためにワークＷ側の歯面に研削加
工か施される。なお、この時には歯車ピッチ測定ユニト
１９のスライダ２１は砥石台９と干渉しない位置まで退
避している。

ワークＷの加工が終了したならば砥石台９を一旦退避さ
せ、代わって第２図に示すように歯車ピッチ測定ユニト
１９のスライダ２１を前進させてワークＷと７スターギ
ヤ２５とを噛み合わせる。

そして、位置決め制御装置１８からの指示により主軸モ
ータ６を駆動させ、ワークＷを一歯ずつ（基準ピッチず
つ）割り出し回転させる。ワークＷが割り出し回転する
とワークＷに噛み合っているマスターギヤ２５が同期回
転し、ワークＷのピッチ全数についての実際のピッチが
順次ロータリーエンコーダ２６で検出されて、その実測
値が演算制御部２８に記憶される。

ワークＷのピッチ全数の測定か終わると、歯車ピッチ測
定ユニット１９のスライタ２１が後退する一方、演算制
御部２８ではそのピッチ全数の実測値をもとに所定の演
算を行う。

すなわち、演算制御部２８では、例えばピッチ全数の実
測値のうちの最大値と最小値との差の値が許容範囲に入
っているか否かを判別し、差の値が許容範囲に入ってい
れば位置決め制御装置１８に対し加工終了指令を与える
。

一方、」−記の差の値が許容範囲に入っていなければ、
その差の値を許容範囲内に納めるのに必要なピッチ誤差
修正量を演算して求める。同時に、ピッチ誤差修正を行
うにあたって、各歯面の正方向の歯面を削ればよいのか
、あるいは負方向の歯面を削ればよいのかが特定される
。そして、演算制御部２８は主軸モータ６および砥石駆
動モータ１３の制御系に対して、上記のピッチ誤差修正
量を、ワークＷと砥石８との間に回転位相差をもたせる
ための回転位相差創成信号として付与する。

ここにいう回転位相差とは、第４図に示すようにワーク
Ｗ側の歯と砥石８側の歯との噛み合い状態において、最
初の加工時の噛み合い位置とこれから加工する際の噛み
合い位置との間のオフセット量ａで、ピッチ誤差修正時
の研削代に相当するものである。

こののち、ワークＷと砥石８とを再び噛み合わせた上で
加工を開始すると、上記のようにワークＷと砥石８とは
当初の加工時と比べて正方向または負方向においてオフ
セット量ａの回転位相差をもった状態で強く押し付けら
れながら同期回転するために、先のピッチ測定段階でそ
のピッチが相対的に小さかった部分では歯面のうち正方
向または負方向のいずれか一方の面がオフセット量ａの
幅で削り取られる。

その結果、ワークＷの歯車ピッチ誤差が修正されて、ピ
ッチ全数のピッチが平均化されることになる。

発明の効果 以上のように本発明によれば、被加工歯車のピッチを測
定した上でそのピッチ誤差を修正する機能を備えている
ものであるから、歯車の面粗度や歯形精度の向上を目的
とした仕上加工と同時にピッチ誤差を修正することがで
き、それによって歯車の精度向上と併せて加工工数を削
減できる。

また、加工装置上にセットした被加工歯車のピッチをそ
の加工装置上で測定し、そのピッチ誤差修正量をそのま
ま加工装置の駆動系にフィードバックしてピッチ誤差修
正を行うことから、被加工歯車のピッチ精度そのものも
大幅に向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成説明図、第２図は
同じく被加工歯車とマスターギヤとの噛み合い状態を示
す説明図、第３図は同じく歯車ピッチ測定ユニットの断
面説明図、第４図はワークと砥石との噛み合い状態を示
す要部拡大図である。 １・・ヘッドストック、３・・・ヘッドセンタ、４　・
テールストック、５・・・テールセンタ、６・・・主軸
モータ、８・・・砥石、９・・・砥石台、１３・・砥石
駆動モータ、１９・・・歯車ピッチ測定ユニット、２１
・・・スライダ、２５・マスターギヤ、２６＝−ロータ
リーエンコーダ（歯車ピッチ検出手段）、２７・・・歯
車ピッチ測定装置、２８　・演算制御部、Ｗ・・被加工
歯車。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ヘッドストックとテールストックとで両持ち支持
   されて主軸モータにより回転駆動される被加工歯車と、
   砥石駆動モータにより回転駆動される歯車状の砥石とを
   噛み合わせた上、両者を同期回転させることにより被加
   工歯車に仕上加工を施すようにした歯車の仕上加工装置
   において、被加工歯車のピッチ全数を測定した上でその
   歯車ピッチを修正する歯車ピッチ修正装置を備えてなり
   、 この歯車ピッチ修正装置は、 ヘッドストックとテールストックとで両持ち支持された
   被加工歯車に対し前進後退動作して被加工歯車と噛み合
   うマスターギヤと、 被加工歯車とマスターギヤとを噛み合わせた状態で被加
   工歯車を一歯ずつ割り出し回転させたときのマスターギ
   ヤの回転変位から被加工歯車のピッチ全数を一歯回転毎
   に測定する歯車ピッチ検出手段と、 歯車ピッチ検出手段により得られたピッチ全数の実測値
   をもとに被加工歯車の歯全体のピッチを平均化するのに
   必要なピッチ誤差修正量を求め、このピッチ誤差修正量
   を、被加工歯車と砥石との間に回転位相差をもたせるた
   めの回転位相差創成信号として主軸モータおよび砥石駆
   動モータの制御系に付与する演算制御手段、 とから構成されていることを特徴とする歯車の仕上加工
   装置。