(57)【要約】【課題】カッタ及びワークの材質や大きさ等に関わらず、異常発生の判断基準の統一が容易であり、カッタ，ワーク等の破損を防止できるスカイビング加工機及びその停止方法の提供を目的とする。【解決手段】スカイビングカッタを取り付けるカッタ軸と、被加工物であるワークを取り付けるワーク軸と、前記カッタ軸とワーク軸との軸間距離及びそれぞれの回転速度を制御する加工制御手段とを備え、前記カッタ軸の位置偏差量［δα］を検知するカッタ位置検出手段と、前記ワーク軸の位置偏差量［δβ］を検知するワーク位置検出手段とを有し、前記カッタ軸の位置偏差量［δα］とワーク軸の位置偏差量［δβ］との差分（同期誤差）Δθ＝｜［δα］−［δβ］｜の演算手段を有し、ワークのスカイビング加工時に前記差分Δθが所定の値を超えた場合には前記加工制御手段にて前記カッタ軸の回転とワーク軸との回転とを同期回転制御しながら前記スカイビングカッタとワークの歯との噛み合い状態を解消した後に停止制御するものであることを特徴とする。【選択図】  図１
2018051694.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スカイビングカッタを取り付けるカッタ軸と、被加工物であるワークを取り付けるワーク軸と、前記カッタ軸とワーク軸との軸間距離及びそれぞれの回転速度を制御する加工制御手段とを備え、
前記カッタ軸の位置偏差量［δα］を検知するカッタ位置検出手段と、前記ワーク軸の位置偏差量［δβ］を検知するワーク位置検出手段とを有し、
前記カッタ軸の位置偏差量［δα］とワーク軸の位置偏差量［δβ］との差分（同期誤差）Δθ＝｜［δα］−［δβ］｜の演算手段を有し、
ワークのスカイビング加工時に前記差分Δθが所定の値を超えた場合には前記加工制御手段にて前記カッタ軸の回転とワーク軸との回転とを同期回転制御しながら前記スカイビングカッタとワークの歯との噛み合い状態を解消した後に停止制御するものであることを特徴とするスカイビング加工機。
【請求項２】
前記差分Δθが前記所定の値を超える前に警告を発する警告手段を有することを特徴とする請求項１記載のスカイビング加工機。
【請求項３】
スカイビングカッタを取り付けるカッタ軸と、被加工物であるワークを取り付けるワーク軸と、前記カッタ軸とワーク軸との軸間距離及びそれぞれの回転速度を制御する加工制御手段とを備えたスカイビング加工機において、
前記カッタ軸の位置偏差量［δα］を検知するカッタ位置検出手段と、前記ワーク軸の位置偏差量［δβ］を検知するワーク位置検出手段とを有し、
前記カッタ軸の位置偏差量［δα］とワークの位置偏差量［δβ］との差分（同期誤差）Δθ＝｜［δα］−［δβ］｜の演算手段を有し、
ワークのスカイビング加工時に前記差分Δθが所定の値を超えた場合には前記カッタ軸の回転とワーク軸との回転とを同期回転制御しながら前記スカイビングカッタとワークの歯との噛み合い状態を解消した後に停止させることを特徴とするスカイビング加工の非常停止方法。
【請求項４】
前記差分Δθが前記所定の値を超える前に警告信号が出されることを特徴とする請求項３記載のスカイビング加工の非常停止方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スカイビングカッタにて歯車の加工を行うスカイビング加工機に関し、特にスカイビング加工時に異常が発生した場合の異常検知手段及び加工の非常停止方法に係る。
【背景技術】
【０００２】
スカイビング加工とは、スカイビングカッタが回転するカッタ軸と歯が形成されるワークを回転制御するワーク軸とが、所定の角度，食い違い軸上に配置された状態にて同期回転制御し、カッタの刃部の相対移動によるすべりを利用して切削加工するものである。
よって、スカイビング加工時には、カッタの刃先部とワークに形成される歯すじとが噛み合った状態にて高速回転していることになり、この状態にてカッタ又はワークの回転に何らかの異常が発生すると、カッタあるいはワークの破損につながる。
特にカッタの破損は金額的にも高価であり、カッタの交換等の段取り替えも必要となることから、生産性を低下させる原因となっている。
【０００３】
特許文献１には、ホブカッタを用いた歯切盤において作業者が異常を発見すると非常停止押ボタンを押すが、その際にカッタと被削材（ワーク）との噛合状態を解除し、その後更に歯切盤への給電を遮断する非常停止装置を開示する。
しかし、同公報に開示する非常停止装置は、作業者が異常を発見することが前提になっており、作業者が常に加工状態を監視しなければならない。
また、作業者の五感による判断では、加工精度不良を定量的に判断することは困難であり、異常を判断するタイミングが遅れると、やはりカッタ，ワークの破損に繋がりかねない。
特許文献２には、加工機に振動センサーを備え、この振動センサーにて検知した振動の振幅値で異常を検出したり、切削条件を補正する技術を開示する。
しかし、振動センサーにて検知される振動は、カッタの材質や大きさ，長さ，あるいはワークの材質や大きさ等によっても異なり、また回転速度等の設定条件にても変化するものであって、その都度判断の基準値を変更し、設定し直さなければならない課題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６０−１７７８１６号公報
【特許文献２】特開２０１５−６２９６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、カッタ及びワークの材質や大きさ等に関わらず、異常発生の判断基準の統一が容易であり、カッタ，ワーク等の破損を防止できるスカイビング加工機及びその停止方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るスカイビング加工機は、スカイビングカッタを取り付けるカッタ軸と、被加工物であるワークを取り付けるワーク軸と、前記カッタ軸とワーク軸との軸間距離及びそれぞれの回転速度を制御する加工制御手段とを備え、前記カッタ軸の位置偏差量［δα］を検知するカッタ位置検出手段と、前記ワーク軸の位置偏差量［δβ］を検知するワーク位置検出手段とを有し、前記カッタ軸の位置偏差量［δα］とワーク軸の位置偏差量［δβ］との差分（同期誤差）Δθ＝｜［δα］−［δβ］｜の演算手段を有し、ワークのスカイビング加工時に前記差分Δθが所定の値を超えた場合には前記加工制御手段にて前記カッタ軸の回転とワーク軸との回転とを同期回転制御しながら前記スカイビングカッタとワークの歯との噛み合い状態を解消した後に停止制御するものであることを特徴とする。
ここで、同期回転制御しながら噛み合い状態を解消するとは、カッタの刃部がワークの歯溝から離れるまでは同期回転を維持しながら、カッタとワークを相対に離間移動させることをいう。
【０００７】
ここでカッタ軸と、ワーク軸との位置偏差量とは次のとおりである。
スカイビング加工機の作動条件がＣＮＣ（コンピュータ数値制御）されており、カッタ軸の回転及びワークの軸の回転も数値制御されている。
よって、例えばカッタ軸，ワーク軸にそれぞれエンコーダ等の位置検知手段を取り付け、回転位置制御されている場合に、ＣＮＣ装置から指令された指令値に対して実際のカッタ軸やワーク軸の回転位置が一致しておれば、正常に回転制御されていることになる。
ところが、何らかの異常によりカッタ軸あるいはワーク軸に、指令値による正常位置よりも進んだ状態あるいは遅れた状態が生じると、加工不良の原因となり、さらにはカッタ破損あるいはワーク破損状態に至る。
そこで本発明は、異常の検出方法として、指令値によるカッタ軸，ワーク軸のそれぞれの回転位置に対して、実物の回転位置が進みすぎている場合をプラス偏位、逆に実物の回転位置が遅れている場合をマイナス偏位としてとらえ、その値を位置偏差量とした。
ここで、カッタ軸，ワーク軸のそれぞれの位置偏差量の絶対値にて、それぞれ異常の有無を判断することもできる。
しかし、カッタ軸とワーク軸とが同程度に進みすぎた場合や同程度に遅れが生じた場合には、同期加工として問題が生じない場合がある。
そこで本発明においては、より好ましい異常検出方法としてカッタ軸の位置偏差量［δα］と、ワーク軸の位置偏差量［δβ］との差分Δθ＝｜［δα］−［δβ］｜の値を用いた。
本明細書では、この差分Δθを必要に応じて同期誤差と表現する。
【０００８】
これにより、スカイビング加工の異常の有無を定量的に検出できる。
この場合に、差分Δθが前記所定の値を超える前に警告を発する警告手段を有するようにすることで、非常停止する前の段階にて作業者に加工状態を知らせることができる。
【０００９】
これにより、本発明に係るスカイビング加工の非常停止方法は、スカイビングカッタを取り付けるカッタ軸と、被加工物であるワークを取り付けるワーク軸と、前記カッタ軸とワーク軸との軸間距離及びそれぞれの回転速度を制御する加工制御手段とを備えたスカイビング加工機において、前記カッタ軸の位置偏差量［δα］を検知するカッタ位置検出手段と、前記ワーク軸の位置偏差量［δβ］を検知するワーク位置検出手段とを有し、前記カッタ軸の位置偏差量［δα］とワークの位置偏差量［δβ］との差分（同期誤差）Δθ＝｜［δα］−［δβ］｜の演算手段を有し、ワークのスカイビング加工時に前記差分Δθが所定の値を超えた場合には前記カッタ軸の回転とワーク軸との回転とを同期回転制御しながら前記スカイビングカッタとワークの歯との噛み合い状態を解消した後に停止させることを特徴とする。
この場合に、差分Δθが前記所定の値を超える前に警告信号が出されるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係るスカイビング加工機は、異常の検出手段としてカッタ軸の位置偏差量［δα］と、ワーク軸の位置偏差量［δβ］との差分Δθの値を用いたことにより、カッタ，ワーク等の材質，大きさ等の影響を受けることなく、統一的な閾値を用いて判断することができる。
また、スカイビングカッタの刃先部とワークの歯溝との噛み合いを解消した後に非常停止させるので、非常停止時にスカイビングカッタの破損を効果的に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係るスカイビング加工のフローチャートを示す。
【図２】警告表示をするステップを備えたスカイビング加工のフローチャートを示す。
【図３】（ａ）〜（ｃ）に位置偏差量の説明図を示す。
【図４】（ａ），（ｂ）に同期誤差（差分）の説明図を示す。
【図５】（ａ）〜（ｃ）に非常停止の説明図を示す。
【図６】ワークに外歯を形成する場合の位置偏差量の説明図を（ａ）〜（ｃ）に示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明に係るスカイビング加工機は、スカイビングカッタを取り付けるカッタ軸と、歯車となるワークを取り付けるワーク軸を備え、これらはＣＮＣ装置にて加工制御されている。
カッタ軸とワーク軸には、それぞれ動作制御用エンコーダを取り付けてある。
図１，図２にその加工のフローチャート例を示す。
操作盤等を介して、ＣＮＣ装置にカッタ，ワーク等の回転速度，移動量等の所定の指令値を入力する。
加工開始指令を出すと、カッタ及びワークは所定の回転数に回転し、同期回転しながらスカイビング加工が行われる（ステップＳ１）。
同期加工が開始されると同時に、カッタ位置検出手段にて指令値に対する実物のズレであるカッタ軸の位置偏差量［δα］を検知し始め、同様にワーク位置検出手段にてワーク軸の位置偏差量［δβ］を検知し始める（ステップＳ２）。
【００１３】
この位置偏差量を図３，図４にて説明する。
図３（ａ）にワーク１の内側に歯１ａを形成すべく、スカイビングカッタ（以下、単にカッタ）２を用いて、スカイビング加工している状態を模式的に示す。
図示しないワーク１の回転軸とカッタ２の回転軸は、所定の角度だけ食い違い軸上に配置されているが、図３及び図４にては軸間を平面視にて模式的に示してある。
図中、平面視で表したワークの回転中心をＯＷ，ワーク１に形成される歯１ａの歯先を２点鎖線で示す。
また、カッタ２の回転中心をＯＴ，刃先を２点鎖線で示す。
ワーク１及びカッタ２が指令値どおりに矢印の方向に回転していれば、図３（ａ）に示すように回転毎に基準値Ｔの位置にワーク１の実物位置Ｗｔ，カッタの実物位置Ｔｔが一致した同期回転が行われている。
しかし、例えば図３（ｂ）に示すように、ワーク軸の回転に指令位置である基準値Ｔよりも遅れが生じると、ワーク軸の位置偏差量［δβ］の値が−δβの値を示す。
また、例えば図３（ｃ）に示すように、カッタ軸の回転に遅れが生じるとカッタ軸の位置偏差量［δα］の値が−δαの値を示す。
これらのカッタ軸の位置偏差量［δα］と、ワーク軸の位置偏差量［δβ］の関係を図４に示す。
よって、カッタ軸の位置偏差量［δα］と、ワーク軸の位置偏差量［δβ］の差分Δθ＝｜［δα］−［δβ］｜が同期誤差として検出される。
【００１４】
スカイビング加工中は、常にこの同期誤差が所定の閾値以内か否かを検知している（ステップＳ３，Ｓ３１）。
同期誤差が所定の閾値を超えると、退避動作開始指令が出力される（ステップＳ４）。
この時点では、カッタ軸とワーク軸は同期回転したままの図５（ａ）の状態にあり、そのままの状態で図５（ｂ）に示すようにカッタ２の刃先部とワーク１に形成されている歯溝の噛み合いが解消する位置まで相対的に離間動作を行う（ステップＳ５）。
その後に、カッタ２及びワーク１の回転が図５（ｃ）のように停止する（ステップＳ６）。
これにより、自動的に非常停止し、操作盤等に異常表示がされる（ステップＳ７）。
加工中、常に同期誤差が所定の閾値以内であれば正常に加工完了（ステップＳ８）し、次のワークの加工が開始される。
【００１５】
図２に示したフローチャートは、同期誤差として非常停止する閾値の前に、警告値（Ｓ０３）を設定し、差分Δθが警告値を超えると、警告表示が出るようにした場合（ステップＳ０４）である。
この場合に加工そのものは継続される。
【００１６】
図３〜図５は、ワーク１の内周部に内歯が形成される例で説明したが、本発明は図６に示すようにワーク１の外周部に外歯が形成される場合等にも適用される。
その例を図６（ａ）〜（ｃ）に示す。
ワーク１とその外周側に食い違い軸上に配置されたスカイビングカッタ２とが、図６（ａ）に示すように同期回転し、ワーク１の外周部に歯部１ａが形成される。
この場合に、例えば図６（ｂ）に示すようにワーク１の回転に指令値よりも遅れが生じると、ワーク軸の位置偏差量［δβ］の値が−δβを示す。
また、例えば図６（ｃ）に示すようにカッタ２の回転に遅れが生じると、カッタ軸の位置偏差量［δα］の値が−δαを示す。
【符号の説明】
【００１７】
１        ワーク
１ａ      歯
２        スカイビングカッタ
【図１】
2018051694.tif 000003
【図２】
2018051694.tif 000004
【図３】
2018051694.tif 000005
【図４】
2018051694.tif 000006
【図５】
2018051694.tif 000007
【図６】
2018051694.tif 000008