(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物を切削するための刃が先端に設けられ、軸線周りに回転駆動されると共に軸線方向に往復駆動される主軸と、前記主軸を前記軸線方向に往復駆動させる往復動モータと、前記主軸を前記軸線周りに回転駆動させる揺動回転モータと、を備えた加工装置によって前記被加工物を切削させるための前記主軸のストローク数を算出するストローク数算出装置であって、
前記被加工物に対する切削に関する条件である切削条件及び前記被加工物に関する諸元に基づいて、切削負荷を算出する切削負荷算出手段と、
前記切削負荷算出手段によって算出された前記切削負荷に基づいた実効トルクと前記揺動回転モータの定格トルクが同程度となる前記主軸のストローク数である第１ストローク数、及び前記切削負荷算出手段によって算出された前記切削負荷に基づいた最大負荷トルクと前記揺動回転モータの最大トルクが同程度となる前記主軸のストローク数である第２ストローク数を算出するストローク数算出手段と、
前記ストローク数算出手段によって算出された前記第１ストローク数及び前記第２ストローク数のうち、より小さい値を前記主軸のストローク数として決定するストローク数決定手段と、
を備えたストローク数算出装置。
【請求項２】
前記ストローク数算出手段は、前記加工装置による加工精度が予め定められた規定値となるストローク数である第３ストローク数を算出し、
前記ストローク数決定手段は、前記ストローク数算出手段によって算出された前記第１ストローク数、前記第２ストローク数、及び前記第３ストローク数のうち、最も小さい値を前記主軸のストローク数として決定する請求項１記載のストローク数算出装置。
【請求項３】
前記ストローク数算出手段は、記憶手段に記憶されている前記加工精度と前記ストローク数との関係を示した情報から、前記加工精度に応じた前記第３ストローク数を抽出する請求項２記載のストローク数算出装置。
【請求項４】
被加工物を切削するための刃が先端に設けられ、軸線周りに回転駆動されると共に軸線方向に往復駆動される主軸、前記主軸を前記軸線方向に往復駆動させる往復動モータ、及び前記主軸を前記軸線周りに回転駆動させる揺動回転モータを備える加工装置と、
前記加工装置によって前記被加工物を切削させるための前記主軸のストローク数を算出する請求項１から請求項３の何れか１項記載のストローク数算出装置と、
を備えた加工システム。
【請求項５】
被加工物を切削するための刃が先端に設けられ、軸線周りに回転駆動されると共に軸線方向に往復駆動される主軸と、前記主軸を前記軸線方向に往復駆動させる往復動モータと、前記主軸を前記軸線周りに回転駆動させる揺動回転モータと、を備えた加工装置によって前記被加工物を切削させるための前記主軸のストローク数を算出するストローク数算出方法であって、
前記被加工物に対する切削に関する条件である切削条件及び前記被加工物に関する諸元に基づいて、切削負荷を算出する第１工程と、
前記切削負荷に基づいた実効トルクと前記揺動回転モータの定格トルクが同程度となる前記主軸のストローク数である第１ストローク数、及び前記切削負荷に基づいた最大負荷トルクと前記揺動回転モータの最大トルクが同程度となる前記主軸のストローク数である第２ストローク数を算出する第２工程と、
前記第１ストローク数及び前記第２ストローク数のうち、より小さい値を前記主軸のストローク数として決定する第３工程と、
を含むストローク数算出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ストローク数算出装置、加工システム、及びストローク数算出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
被加工物（ワーク）を加工するためのカッタが先端に設けられた主軸を、軸線周りに回転駆動させると共に軸線方向に往復駆動させる、すなわち、主軸に対してらせん軌道を与えるヘリカルガイド機構を備える加工装置、例えば、歯車を形成するためのギヤシェーパ等が普及している。
しかし、ヘリカルガイド機構を備えたギヤシェーパは、ワークに関する諸元（ワーク諸元）に応じてヘリカルガイド機構を交換する必要があった。
【０００３】
この問題を解消するために、特許文献１に記載された加工装置であるギヤシェーパは、主軸を回転させる揺動回転モータと、主軸を軸線方向に往復させる往復動モータとを備え、各々独立した該往復駆動と該回転駆動との合成によって任意のらせん軌道を主軸に与えることによって、ヘリカルガイド機構の交換を不要とした。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１０９２２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように、カッタによるワークの切削動作に必要な螺旋運動を往復動モータと揺動回転モータの動きの合成で実現している加工装置は、往復動のストローク数が大きくなる場合、又は、ワークねじれ角が大きくなる場合に、揺動回転モータの回転加速度が増大することに伴い、負荷トルクが増大する。このため、負荷トルクが揺動回転モータのモータ容量から得られる最大トルクを超え、その結果、揺動回転モータが焼損する可能性がある。
また、揺動回転モータの回転加速度が増大することによる慣性力の増大に伴い、加工精度が悪化する可能性がある。
【０００６】
このため、加工装置が出力できる最大負荷の場合の揺動回転モータの負荷トルクの最大値及び実効トルクを予め算出し、負荷トルクの最大値が揺動回転モータの最大トルクを超えないストローク数の最大値、及び実効トルクが揺動回転モータの定格トルクを超えないストローク数の最大値を求め、ストローク数に制限を設けるためのマップを作成していた。
【０００７】
図１１は、上記マップである、カッタリードとストローク数との関係を示したグラフの一例である。カッタリードが小さいほどワークねじれ角は大きくなり、カッタリードが大きいほどワークねじれ角は小さくなる。カッタリードとストローク数との関係を示した各曲線は、各々ストローク幅によって異なる。そして、加工装置は、各曲線で示される以上のストローク数で主軸を往復駆動させると、揺動回転モータが焼損する可能性があるため、各曲線で示される以上のストローク数で主軸を往復駆動させることはできない。
【０００８】
さらに、実際に加工試験を行い、所定の加工精度（例えば、歯すじ誤差）を確保できる最大ストローク数を求めることによって、上記マップの最適化が行われていた。そして、加工装置は、最適化されたマップに基づいた運転条件で運転されていた。
【０００９】
しかしながら、従来の方法では、負荷トルクの算出と加工試験が必要なため、最大ストローク数を示すマップの作成に労力を要していた。
また、負荷トルクの算出に使用する切削負荷の条件として、負荷トルクの算出の簡略化のために、加工装置が出力できる最大負荷が適用されていた。しかし、切削負荷はワーク諸元、及び切り込み量や切削速度等の切削条件により異なるため、負荷トルクの見積もりが過大となり、使用できるストローク数に過剰な制限がかかる可能性があった。
【００１０】
さらに、通常、粗加工と仕上げ加工とでは仕上げ加工の切削負荷が小さくなるが、従来の方法では粗加工、仕上げ加工の区別なく切削負荷の最大値を想定して、ストローク数を設定していたため、仕上げ加工のストローク数の設定において過剰な制限がかかる可能性があった。
【００１１】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、被加工物や加工目的に応じて最適なストローク数を簡易に求めることができるストローク数算出装置、加工システム、及びストローク数算出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明のストローク数算出装置、加工システム、及びストローク数算出方法は以下の手段を採用する。
【００１３】
すなわち、本発明に係るストローク数算出装置は、被加工物を切削するための刃が先端に設けられ、軸線周りに回転駆動されると共に軸線方向に往復駆動される主軸と、前記主軸を前記軸線方向に往復駆動させる往復動モータと、前記主軸を前記軸線周りに回転駆動させる揺動回転モータと、を備えた加工装置によって前記被加工物を切削させるための前記主軸のストローク数を算出するストローク数算出装置であって、前記被加工物に対する切削に関する条件である切削条件及び前記被加工物に関する諸元に基づいて、切削負荷を算出する切削負荷算出手段と、前記切削負荷算出手段によって算出された前記切削負荷に基づいた実効トルクと前記揺動回転モータの定格トルクが同程度となる前記主軸のストローク数である第１ストローク数、及び前記切削負荷算出手段によって算出された前記切削負荷に基づいた最大負荷トルクと前記揺動回転モータの最大トルクが同程度となる前記主軸のストローク数である第２ストローク数を算出するストローク数算出手段と、前記ストローク数算出手段によって算出された前記第１ストローク数及び前記第２ストローク数のうち、より小さい値を前記主軸のストローク数として決定するストローク数決定手段と、を備える。
【００１４】
本発明によれば、被加工物を切削するための刃が先端に設けられ、軸線周りに回転駆動されると共に軸線方向に往復駆動される主軸と、主軸を軸線方向に往復駆動させる往復動モータと、主軸を軸線周りに回転駆動させる揺動回転モータと、を備えた加工装置を駆動させるための主軸のストローク数が算出される。
【００１５】
主軸のストローク数を算出するために、切削負荷算出手段によって、被加工物に対する切削に関する条件である切削条件及び被加工物に関する諸元に基づいて、切削負荷が算出される。
切削負荷は、例えば、被加工物に対する加工量に相当する断面積に所定の係数を乗算することによって算出される。この断面積は、切削条件に基づいて算出され、係数は、切削条件及び被加工物の諸元に応じて予め定められている。
【００１６】
ストローク数算出手段によって、切削負荷に基づいた実効トルクと揺動回転モータの定格トルクが同程度となる主軸のストローク数である第１ストローク数、及び切削負荷に基づいた最大負荷トルクと揺動回転モータの最大トルクが同程度となる主軸のストローク数である第２ストローク数が算出される。
そして、ストローク数決定手段によって、ストローク数算出手段で算出された第１ストローク数及び第２ストローク数のうち、より小さい値が主軸のストローク数として決定される。
【００１７】
このように、本発明は、切削条件や被加工物に関する諸元に基づいた切削負荷に基づいてストローク数が決定されるので、被加工物や加工目的に応じて最適なストローク数を簡易に求めることができる。
【００１８】
また、本発明のストローク数算出装置は、前記ストローク数算出手段が、前記加工装置による加工精度が予め定められた規定値となるストローク数である第３ストローク数を算出し、前記ストローク数決定手段が、前記ストローク数算出手段によって算出された前記第１ストローク数、前記第２ストローク数、及び前記第３ストローク数のうち、最も小さい値を前記主軸のストローク数として決定してもよい。
【００１９】
本発明によれば、ストローク数算出手段によって、加工装置による加工精度が予め定められた規定値となるストローク数である第３ストローク数が算出される。さらに、ストローク数決定手段によって、第１ストローク数、第２ストローク数、及び第３ストローク数のうち、最も小さい値が主軸のストローク数として決定する。
【００２０】
仕上げ加工は、主に、加工精度を所望の加工精度とすることを目的として行われる。そのため、一般的に、被加工物に対する加工量も粗加工に比べて仕上げ加工の方が少なく、粗加工と仕上げ加工では仕上げ加工の切削負荷が小さい。そのため、仕上げ加工におけるストローク数を粗加工におけるストローク数と同じとすることが、仕上げ加工における最適なストローク数となるとは限らない。
【００２１】
このため、本発明は、仕上げ加工を行う場合に、加工精度に応じた第３ストローク数を算出し、第１ストローク数、第２ストローク数、及び第３ストローク数のうち、最も小さい値を主軸のストローク数として決定することによって、仕上げ加工に適したストローク数を求めることができる。
【００２２】
また、本発明のストローク数算出装置は、前記ストローク数算出手段が、記憶手段に記憶されている前記加工精度と前記ストローク数との関係を示した情報から、前記加工精度に応じた前記第３ストローク数を抽出してもよい。
本発明によれば、記憶手段に加工精度と主軸のストローク数との関係を示した情報が予め記憶されており、該情報から所望の加工精度に応じた第３ストローク数を抽出するので、容易に第３ストローク数を求めることができる。
【００２３】
一方、本発明に係る加工システムは、被加工物を切削するための刃が先端に設けられ、軸線周りに回転駆動されると共に軸線方向に往復駆動される主軸、前記主軸を前記軸線方向に往復駆動させる往復動モータ、及び前記主軸を前記軸線周りに回転駆動させる揺動回転モータを備える加工装置と、前記加工装置によって前記被加工物を切削させるための前記主軸のストローク数を算出する上記記載のストローク数算出装置と、を備える。
【００２４】
本発明によれば、加工装置と上記記載のストローク数算出装置とを備えるので、切削条件や被加工物に関する諸元に基づいた切削負荷に基づいてストローク数が決定するので、被加工物や加工目的に応じて最適なストローク数を簡易に求めることができる。
【００２５】
さらに、本発明に係るストローク数算出方法は、被加工物を切削するための刃が先端に設けられ、軸線周りに回転駆動されると共に軸線方向に往復駆動される主軸と、前記主軸を前記軸線方向に往復駆動させる往復動モータと、前記主軸を前記軸線周りに回転駆動させる揺動回転モータと、を備えた加工装置によって前記被加工物を切削させるための前記主軸のストローク数を算出するストローク数算出方法であって、前記被加工物に対する切削に関する条件である切削条件及び前記被加工物に関する諸元に基づいて、切削負荷を算出する第１工程と、前記切削負荷に基づいた実効トルクと前記揺動回転モータの定格トルクが同程度となる前記主軸のストローク数である第１ストローク数、及び前記切削負荷に基づいた最大負荷トルクと前記揺動回転モータの最大トルクが同程度となる前記主軸のストローク数である第２ストローク数を算出する第２工程と、前記第１ストローク数及び前記第２ストローク数のうち、より小さい値を前記主軸のストローク数として決定する第３工程と、を含む。
【００２６】
本発明によれば、切削条件や被加工物に関する諸元に基づいた切削負荷に基づいてストローク数が決定するので、被加工物や加工目的に応じて最適なストローク数を簡易に求めることができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、被加工物や加工目的に応じて最適なストローク数を簡易に求めることができる、という優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１実施形態に係るギヤシェーパの構成を示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る加工システムの構成を示す図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係るストローク数算出装置の電気的構成を示す図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る粗加工最適ストローク数算出プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】本発明の第１実施形態に係るストローク数Ｓ１の算出処理の流れを示したフローチャートである。
【図６】本発明の第１実施形態に係るストローク数Ｓ２の算出処理の流れを示したフローチャートである。
【図７】本発明の第１実施形態に係る仕上げ加工最適ストローク数算出プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。
【図８】本発明の第１実施形態に係るストローク数Ｓ３の導出に関する処理の流れを示すフローチャートである。
【図９】本発明の第２実施形態に係るマップ情報の一例を示す模式図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係るストローク数Ｓ３の導出に関する処理の流れを示すフローチャートである。
【図１１】カッタリードとストローク数との関係を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下に、本発明に係るストローク数算出装置、加工システム、及びストローク数算出方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。
【００３０】
〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態について説明する。
【００３１】
図１に本第１実施形態に係る加工装置であるギヤシェーパ１の構成を示す。なお、本第１実施形態に係るギヤシェーパ１は、コンピュータによる数値制御（ＣＮＣ(Computer Numerical Control)）によって動作する。
【００３２】
ギヤシェーパ１は、テーブルに載置された被加工物（以下、「ワーク」という。）に歯車を形成するためのカッタ２（本第１実施形態では、一例としてピニオンカッタ）が先端（図１では下端）に設けられ、軸線方向に往復駆動されると共に軸線周りに回転駆動される主軸３、主軸３を軸線方向に往復駆動させる往復動モータ７、主軸３を軸線周りに回転駆動させる揺動回転モータ９、並びに往復動モータ７及び揺動回転モータ９を制御する制御装置２０を備えている。
【００３３】
主軸３は、軸線方向に往復駆動可能かつ軸線周りに回転駆動可能なようにカッタヘッドに支持されており、主軸３の上端は、球面軸受１０を介してクランク杆５（連接棒）の下端に連結されて、クランク杆５の上端は、クランク機構６に支持されている。そして、クランク機構６は、往復動モータ７の駆動により回転駆動する。このため、主軸３は、クランク杆５を介して上下方向に往復駆動する。なお、主軸３は、円筒もしくは多角形状とされている。
【００３４】
また、主軸３には従動歯車４が設けられており、従動歯車４には駆動歯車８が噛み合っている。駆動歯車８は、揺動回転モータ９の駆動によって回転するため、主軸３は、駆動歯車８及び従動歯車４を介して揺動回転モータ９の駆動力により回転駆動する。
【００３５】
このように、主軸３は、往復動モータ７の駆動により上下方向に往復駆動し、揺動回転モータ９の駆動により回転駆動するので、該往復駆動と該回転駆動との合成によって任意のらせん軌道が主軸３に与えられる。従って、主軸３の下端に供えられたカッタ２は、主軸３の駆動に応じてらせん軌道を描き、テーブルに載置されたワークを切削することとなる。
【００３６】
ここで、本第１実施形態に係る加工システム５０の構成図を図２に示す。
加工システム５０は、加工装置５２及びストローク数算出装置５４を備える。
【００３７】
加工装置５２は、ギヤシェーパ１を備えるＣＮＣ装置５６及びＣＮＣ装置５６を操作するための各種データの入力等を受け付ける操作盤５８を有している。
【００３８】
操作盤５８には、カッタ２の移動量や移動速度等のデータが入力される。なお、操作盤５８に入力されるデータには、ワークに対する切削に関する条件である切削条件、及びワークに関する諸元（以下、「ワーク諸元」という。）が含まれる。なお、切削条件とは、例えば、ワークへの切り込み量や切削速度等である。ワーク諸元とは、例えば、ギヤシェーパ１によって歯車を形成する場合、形成する歯車の外径やねじれ角等である。
そして、ＣＮＣ装置５６は、操作盤に入力されたデータに基づいて、ギヤシェーパ１の往復動モータ７及び揺動回転モータ９を制御し、ワークを加工する。
【００３９】
一方、ストローク数算出装置５４は、ギヤシェーパ１のストローク数を算出する、例えばＰＣ（Personal Computer）等の情報処理装置である。そして、図２は、ストローク数算出装置５４の機能をブロック図で示しており、ストローク数算出装置５４は、切削負荷算出部６０、負荷トルク算出部６２、加工精度算出部６４、及び最適ストローク数決定部６６を備える。
【００４０】
切削負荷算出部６０は、ワークに対する切削に関する条件である切削条件及びワーク諸元に基づいて、切削負荷を算出する。
【００４１】
負荷トルク算出部６２は、切削負荷算出部６０によって算出された切削負荷に基づいた実効トルクと揺動回転モータ９の定格トルクが同程度となる主軸３のストローク数であるストローク数Ｓ１、及び該切削負荷に基づいた最大負荷トルクと揺動回転モータ９の最大トルクが同程度となる主軸３のストローク数であるストローク数Ｓ２を算出する。
【００４２】
加工精度算出部６４は、ワークに対する加工精度に基づいたストローク数Ｓ３を算出する。
【００４３】
最適ストローク数決定部６６は、ギヤシェーパ１によってワークに対して行う加工が粗加工の場合、負荷トルク算出部６２によって算出されたストローク数Ｓ１及びストローク数Ｓ２のうち、より小さい値を主軸３のストローク数として決定する。一方、ギヤシェーパ１によってワークに対して行う加工が仕上げ加工の場合、最適ストローク数決定部６６は、負荷トルク算出部６２によって算出されたストローク数Ｓ１及びストローク数Ｓ２並びに加工精度算出部６４によって算出されたストローク数Ｓ３のうち、最も小さい値を主軸３のストローク数として決定する。
【００４４】
そして、最適ストローク数決定部６６によって決定されたストローク数は、ＣＮＣ装置５６へ送信される。ＣＮＣ装置５６を構成するギヤシェーパ１は、受信したストローク数が制御装置２０に入力される。制御装置２０は、入力されたストローク数で主軸３を往復駆動するように往復動モータ７を制御すると共に、揺動回転モータ９を制御することによって、ワークを加工する。
【００４５】
なお、本第１実施形態に係るストローク数算出装置５４は、後述する粗加工最適ストローク数算出プログラム及び仕上げ加工最適ストローク数算出プログラムによって、図２に示したストローク数算出装置５４の機能を実現する。
【００４６】
図３は、本実施形態に係るストローク数算出装置５４の電気的構成を示すブロック図である。
本実施形態に係るストローク数算出装置５４は、ストローク数算出装置５４全体の動作を司るＣＰＵ（Central Processing Unit）７０、各種プログラム及び各種データ等が予め記憶されたＲＯＭ（Read Only Memory）７２、ＣＰＵ７０による各種プログラムの実行時のワークエリア等として用いられるＲＡＭ（Random Access Memory）７４、各種プログラム及び各種データを記憶する記憶手段としてのＨＤＤ（Hard Disk Drive）７６を備えている。
【００４７】
なお、本第１実施形態に係るストローク数算出装置５４は、ワークに対して粗加工を行う場合のストローク数を算出するための粗加工最適ストローク数算出プログラム、及びワークに対して仕上げ加工を行う場合のストローク数を算出するための仕上げ加工最適ストローク数算出プログラムをＨＤＤ７６に記憶している。
【００４８】
仕上げ加工は、主に、加工精度を所望の加工精度とすることを目的として行われる。そのため、一般的に、ワークに対する加工量も粗加工に比べて仕上げ加工の方が少なく、粗加工と仕上げ加工では仕上げ加工の切削負荷が小さい。そのため、仕上げ加工におけるストローク数を粗加工におけるストローク数と同じとすることが、仕上げ加工における最適なストローク数となるとは限らない。
そこで、本第１実施形態では、ワークに対して粗加工を行う場合のストローク数と、ワークに対して仕上げ加工を行う場合のストローク数とを各々異なるプログラムで算出し、各々に最適なストローク数を決定する。
【００４９】
さらに、ストローク数算出装置５４は、キーボード及びマウス等から構成され、各種操作の入力を受け付ける操作入力部７８、各種画像を表示する、例えば液晶ディスプレイ装置等の画像表示部８０、通信回線を介してＣＮＣ装置５６と接続され、ＣＮＣ装置５６からの切削条件及びワーク諸元の受信並びにＣＮＣ装置５６へのストローク数の送信を行う外部インタフェース８２を備えている。
【００５０】
これらＣＰＵ７０、ＲＡＭ７４、ＨＤＤ７６、操作入力部７８、画像表示部８０、及び外部インタフェース８２は、システムバス８４を介して相互に電気的に接続されている。従って、ＣＰＵ７０は、ＲＯＭ７２、ＲＡＭ７４、及びＨＤＤ７６へのアクセス、操作入力部７８に対する操作状態の把握、画像表示部８０に対する画像の表示、並びに外部インタフェース８２を介したＣＮＣ装置５６との各種データの送受信等を各々行なうことができる。
【００５１】
図４は、粗加工最適ストローク数算出プログラムの処理の流れを示すフローチャートであり、ストローク数算出装置５４が備えるＣＰＵ７０によって実行される。なお、本プログラムは、ギヤシェーパ１によるワークへの粗加工が行われる前に実行される。
【００５２】
まず、ステップ１００では、切削負荷算出部６０の機能に相当する処理である、切削負荷の算出を行う。切削負荷は、切削条件及びワーク諸元に基づいて算出される。より具体的には、切削負荷（ここでは負荷トルク）は、例えば、ワークに対する加工量に相当する断面積に所定の係数を乗算することによって算出される。この断面積は、切削条件に基づいて算出され、係数は、切削条件及びワーク諸元に応じて予め定められている。
【００５３】
次のステップ１０２では、負荷トルク算出部６２の機能に相当する処理である、切削負荷に基づいた実効トルクと揺動回転モータ９の定格トルク（以下、「モータ定格トルク」という。）が同程度となる主軸３のストローク数であるストローク数Ｓ１を算出する。
【００５４】
ここでいう同程度とは、実効トルクとモータ定格トルクとが同一、又は実効トルクがモータ定格トルクよりも小さく、その差が微差（予め定められた差）となる場合である。実効トルクがモータ定格トルクよりも大きくなってしまうと、揺動回転モータ９が焼損する可能性があり、ギヤシェーパ１の故障原因となる。
なお、モータ定格トルクの値は、揺動回転モータ９の諸元として予めＨＤＤに記憶されている。
【００５５】
ここで、図５は、ステップ１０２において実行されるストローク数Ｓ１の算出処理の流れを示したフローチャートである。
【００５６】
まず、ステップ５００では、ストローク数を仮設定する。この仮設定したストローク数は、ステップ５０２の実行トルク算出において、カッタ刃先の加速度波形を算出するために用いられる。
【００５７】
次のステップ５０２では、仮設定したストローク数を用いたカッタ刃先の加速度波形と、主軸３の質量から負荷トルク波形を算出し、該ストローク数に応じた実行トルクを算出する。
【００５８】
次のステップ５０４では、算出した実行トルクが予め設定された公差の範囲内でモータ定格トルクと一致するか否かを判定し、肯定判定の場合は、ステップ５０６へ移行し、否定判定の場合は、ステップ５００へ戻り、異なるストローク数を新たに仮設定する。
【００５９】
ステップ５０６では、仮設定したストローク数をストローク数Ｓ１として設定し、図４のステップ１０４（または、後述する図７のステップ１０４）へ移行する。
【００６０】
次のステップ１０４では、負荷トルク算出部６２の機能に相当する処理である、切削負荷に基づいた最大負荷トルクと揺動回転モータ９の最大トルク（以下、「モータ最大トルク」という。）が同程度となる主軸３のストローク数であるストローク数Ｓ２を算出する。
【００６１】
ここでいう同程度とは、最大負荷トルクとモータ最大トルクとが同一、又は最大負荷トルクがモータ最大トルクよりも小さく、その差が微差（予め定められた差）となる場合である。最大負荷トルクがモータ最大トルクよりも大きくなってしまうと、揺動回転モータ９が焼損する可能性があり、ギヤシェーパ１の故障原因となる。
なお、モータ最大トルクの値は、揺動回転モータ９の諸元として予めＨＤＤに記憶されている。
【００６２】
ここで、図６は、ステップ１０４において実行されるストローク数Ｓ２の算出処理の流れを示したフローチャートである。
【００６３】
まず、ステップ６００では、ストローク数を仮設定する。この仮設定したストローク数は、ステップ６０２の最大負荷トルク算出において、カッタ刃先の加速度波形を算出するために用いられる。
【００６４】
次のステップ６０２では、仮設定したストローク数を用いたカッタ刃先の加速度波形と、主軸３の質量から負荷トルク波形を算出し、該ストローク数に応じた最大負荷トルクを算出する。
【００６５】
次のステップ６０４では、算出した最大負荷トルクが予め設定された公差の範囲内でモータ最大トルクと一致するか否かを判定し、肯定判定の場合は、ステップ６０６へ移行し、否定判定の場合は、ステップ６００へ戻り、異なるストローク数を新たに仮設定する。
【００６６】
ステップ６０６では、仮設定したストローク数をストローク数Ｓ２として設定し、図４のＳ１０６（または、後述する図７のステップ１０５）へ移行する。
【００６７】
次のステップ１０６では、最適ストローク数決定部６６の機能に相当する処理である、算出したストローク数Ｓ１とストローク数Ｓ２とを比較し、より小さいストローク数を粗加工を行う場合のストローク数として決定する。
【００６８】
次のステップ１０８では、決定したストローク数をＣＮＣ装置５６へ出力し、本プログラムを終了する。
【００６９】
図７は、仕上げ加工最適ストローク数算出プログラムの処理の流れを示すフローチャートであり、ストローク数算出装置５４が備えるＣＰＵ７０によって実行される。また、粗加工最適ストローク数算出プログラムと仕上げ加工最適ストローク数算出プログラムは、異なるプログラムであるものの、各々同一の処理内容又は類似する処理内容となるステップを含む。そのため、図７における図４と同一の処理内容又は類似する処理内容となるステップについては、図４と同一の符号又は同一の符号の末尾に「’」を付して、その説明の一部を省略する。
【００７０】
まず、ステップ１００では、切削負荷の算出を行う。
【００７１】
次のステップ１０２では、切削負荷に基づいた実効トルクと揺動回転モータ９のモータ定格トルクが同程度となる主軸３のストローク数であるストローク数Ｓ１を算出する。
【００７２】
次のステップ１０４では、切削負荷に基づいた最大負荷トルクと揺動回転モータ９のモータ最大トルクが同程度となる主軸３のストローク数であるストローク数Ｓ２を算出する。
【００７３】
次のステップ１０５では、加工精度算出部６４の機能に相当する処理である、ワークに対する加工精度に基づいたストローク数Ｓ３を算出する。
【００７４】
本第１実施形態に係る仕上げ加工最適ストローク数算出プログラムでは、加工精度を加工精度シミュレーションにより算出する。なお、ここでいう加工精度とは、例えば、ギヤシェーパ１によって歯車を形成する場合、形成する歯車の歯すじ誤差である。歯すじ誤差は、ギヤシェーパ１のカッタ２の動き（位置偏差）に直結するため、加工精度の指標として適している。
【００７５】
加工精度シミュレーションとしては、従来既知のシミュレーションが用いられればよく、その一例は以下のとおりであるが、加工精度は、他の方法によって算出してもよい。
加工精度シミュレーションは、ストローク数から刃先（本第１実施形態では、カッタ２）の速度波形を算出し、該速度波形から加速度波形を算出する。そして、加工精度シミュレーションは、該加速度波形と主軸の質量から算出した慣性力に応じた刃先の振れ幅から加工精度を算出する。なお、加工精度シミュレーションにおいて切削条件やワーク諸元は、入力条件として適宜用いられることとなる。
【００７６】
図８は、ステップ１０５において実行されるストローク数Ｓ３の算出処理を示したフローチャートである。
【００７７】
まず、ステップ２００では、ストローク数を仮設定する。この仮設定したストローク数は、上述した加工精度シミュレーションによってカッタ刃先の速度波形を算出するために用いられる。
【００７８】
次のステップ２０２では、仮設定したストローク数を用いた加工精度シミュレーションを行い、該ストローク数に応じた加工精度を算出する。
【００７９】
次のステップ２０４では、算出した加工精度が予め設定された公差の範囲内で規定値と一致するか否かを判定し、肯定判定の場合は、ステップ２０６へ移行し、否定判定の場合は、ステップ２００へ戻り、異なるストローク数を新たに仮設定する。
【００８０】
ステップ２０６では、仮設定したストローク数をストローク数Ｓ３として設定し、図７に示すステップ１０６’へ移行する。
【００８１】
図７に示すステップ１０６’では、算出したストローク数Ｓ１及びストローク数Ｓ２、並びに設定したストローク数Ｓ３を比較し、最も小さいストローク数を仕上げ加工を行う場合のストローク数として決定する。
【００８２】
次のステップ１０８では、決定したストローク数をＣＮＣ装置５６へ出力し、本プログラムを終了する。
【００８３】
以上説明したように、本第１実施形態に係るストローク数算出装置５４は、ギヤシェーパ１を駆動させるための主軸３のストローク数を算出する。
ストローク数算出装置５４は、切削条件及びワーク諸元に基づいて、切削負荷を算出し、切削負荷に基づいた実効トルクと揺動回転モータ９の定格トルクが同程度となる主軸３のストローク数Ｓ１、及び切削負荷に基づいた最大負荷トルクと揺動回転モータ９の最大トルクが同程度となる主軸３のストローク数Ｓ２を算出し、ストローク数Ｓ１及びストローク数Ｓ２のうち、より小さい値を主軸３のストローク数として決定する。
【００８４】
従って、本第１実施形態に係るストローク数算出装置５４は、ワークやワークの加工目的に応じて最適なストローク数を簡易に求めることができる。
【００８５】
また、本第１実施形態に係るストローク数算出装置５４は、ワークに対する仕上げ加工を行う場合において、ギヤシェーパ１による加工精度が予め定められた規定値となるストローク数Ｓ３を算出し、ストローク数Ｓ１、ストローク数Ｓ２、及びストローク数Ｓ３のうち、最も小さい値を主軸３のストローク数として決定する。
【００８６】
従って、本第１実施形態に係るストローク数算出装置５４は、仕上げ加工に適したストローク数を求めることができる。
【００８７】
〔第２実施形態〕
以下、本発明の第２実施形態について説明する。
【００８８】
なお、本第２実施形態に係るギヤシェーパ１及び加工システム５０の構成は、図１，２，３に示す第１実施形態に係るギヤシェーパ１及び加工システム５０の構成と同様であるので説明を省略する。
【００８９】
第１実施形態に係るストローク数算出装置５４は、ストローク数Ｓ３を算出する毎に、加工精度シミュレーションを実行する必要があった。加工精度シミュレーションは、入力条件となるストローク数を変更しながら、加工精度が規定値となるまで繰り返し計算を行わなければならず、計算時間を要すると共に、ストローク数算出装置５４の処理能力も高い必要がある。
【００９０】
そこで、本第２実施形態に係るストローク数算出装置５４は、加工精度とストローク数との関係を示したマップ情報を予めＨＤＤ７６に記憶し、該マップ情報からストローク数を抽出する。
【００９１】
図９は、マップ情報の一例を示した模式図であり、各曲線は、切削条件やワーク諸元毎に異なる加工精度とストローク数との関係を示している。なお、マップ情報は、予め種々の異なる入力条件によって実行された加工精度シミュレーションのシミュレーション結果から予め作成されている。
【００９２】
図１０は、本第２実施形態に係る仕上げ加工最適ストローク数算出プログラムのステップ１０５において実行されるストローク数Ｓ３の算出処理を示したフローチャートである。
【００９３】
まず、ステップ３００では、マップ情報をＨＤＤ７６から読み出す。
【００９４】
次のステップ３０２では、加工精度が予め設定された公差の範囲内で規定値と一致する、切削条件やワーク条件に応じたストローク数をマップ情報から抽出し、抽出したストローク数をストローク数Ｓ３として設定し、図７に示すステップ１０６’へ移行する。
【００９５】
以上説明したように、本第２実施形態に係るストローク数算出装置５４は、ＨＤＤ７６に加工精度とストローク数との関係を示したマップ情報が予め記憶されており、該マップ情報から所望の加工精度に応じたストローク数Ｓ３を抽出するので、容易にストローク数Ｓ３を求めることができる。
【００９６】
以上、本発明を、上記各実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。発明の要旨を逸脱しない範囲で上記各実施形態に多様な変更または改良を加えることができ、該変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
また、上記各実施形態で説明した粗加工最適ストローク数算出プログラム及び仕上げ加工最適ストローク数算出プログラムの処理の流れも一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において不要なステップを削除したり、新たなステップを追加したり、処理順序を入れ替えたりしてもよい。
【符号の説明】
【００９７】
１      ギヤシェーパ
２      カッタ
３      主軸
７      往復動モータ
９      揺動回転モータ
５０    加工システム
５４    ストローク数算出装置
６０    切削負荷算出部
６２    負荷トルク算出部
６４    加工精度算出部
６６    最適ストローク数決定部
７０    ＣＰＵ
【図１】
0005738002.tif 000002
【図２】
0005738002.tif 000003
【図３】
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【図４】
0005738002.tif 000005
【図５】
0005738002.tif 000006
【図６】
0005738002.tif 000007
【図７】
0005738002.tif 000008
【図８】
0005738002.tif 000009
【図９】
0005738002.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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