(57)【要約】【課題】複数条の螺旋条をもつ歯車研削工具と被研削用歯車との自動噛合を行い、研削のサイクルタイムを短縮する。【解決手段】２条の螺旋条を有する歯車研削工具４２の零点位置を示すＺ相信号Ｅｂを、パルス倍増部１０９により、２倍のパルスを有するＺ相パルス倍増信号Ｅｄに変換する。被研削用歯車２２の各歯の通過を示す整形パルスＰ０とＺ相パルス倍増信号Ｅｄのパルスとの時間内で、歯車研削工具４２の回転変化量を示すＡ相信号Ｅａを第２カウンタ１１６でカウントする。初期教示時に、歯車研削工具４２と被研削用歯車２２との位相を一致させて、第２カウンタ１１６の位相パルス数Ｎ１を記憶位相パルス数Ｎ０として記憶する。カウンタメモリ回路１１８は、位相パルス数Ｎ１と記憶位相パルス数Ｎ０とが一致しているときに、一致信号ＳＴ１を成立させる。回転制御部１０４は、一致信号ＳＴ１に基づいて、被研削用歯車２２を同期回転または非同期回転させる。【選択図】図４
2004017255.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２以上の螺旋条を有する歯車研削工具と被研削用歯車とを同期回転させ、前記螺旋条と前記被研削用歯車の歯溝とを噛合させながら前記被研削用歯車を研削する歯車研削装置において、
前記歯車研削工具の零点位置と回転変化量とを検出し、それぞれパルスとして出力するパルス発生器と、
前記被研削用歯車の回転に伴い通過する各歯を検出しパルスとして出力する歯先検出センサと、
前記パルス発生器が出力する前記零点位置を示すパルスが入力され、前記入力されるパルスに対応して前記螺旋条の数に対応するパルスを出力するパルス倍増部と、
前記パルス倍増部がパルスを出力するタイミングと前記歯先検出センサの出力するパルスの値が切り換わるタイミングとの間で、前記歯車研削工具の回転変化量を示すパルスを位相パルス数としてカウントするカウンタと、
前記被研削用歯車と前記歯車研削工具との位相が一致しているときに、前記位相パルス数を記憶位相パルス数として記憶する記憶部と、
前記カウンタにより新たにカウントされた位相パルス数と前記記憶位相パルス数との一致または不一致を判断する位相一致判断部と、
前記新たにカウントされた位相パルス数と前記記憶位相パルス数とが一致するときに前記被研削用歯車を同期回転させ、前記新たにカウントされた位相パルス数と前記記憶位相パルス数とが不一致のときに前記被研削用歯車を非同期回転させる回転制御部と、
を有することを特徴とする歯車研削装置。
【請求項２】
請求項１記載の歯車研削装置において、
前記パルス倍増部は、前記回転変化量を示すパルスをカウントし、該カウント値が、前記歯車研削工具の１回転あたりの前記回転変化量のパルス数を前記螺旋条の数で割った値およびその整数倍値になる毎にパルスを出力することを特徴とする歯車研削装置。
【請求項３】
請求項１記載の歯車研削装置において、
前記パルス倍増部は、前記零点位置を示すパルス周波数の整数倍の周波数のパルスを出力する逓倍回路であることを特徴とする歯車研削装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、歯車研削装置に関し、特に、螺旋条が形成された歯車研削工具に被研削用歯車を噛合させる際、被研削用歯車と歯車研削工具とを回転させたまま位相を一致させて自動噛合を行う歯車研削装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、歯車研削装置では、歯車研削工具の螺旋条を被研削用歯車の歯溝に噛合させながら同期回転させている。この歯車研削工具を被研削用歯車に対して相対的に進退させることにより、螺旋条で被研削用歯車の歯面を研削することができる。
【０００３】
この種の歯車研削装置において、研削する被研削用歯車を交換する際、歯車研削工具の回転を停止させてから被研削用歯車を交換するようにすると、歯車研削工具の回転の減速、停止および再加速を繰り返し行うこととなるため、研削加工のサイクルタイムが長くなり非効率である。
【０００４】
そこで、歯車研削工具を回転させたまま被研削用歯車の回転を同期させるとともに、被研削用歯車と歯車研削工具の位相を一致させて自動噛合させる技術が提案されている（特公昭６２−３８０８９号公報、特許２７１８８５０号公報参照）。具体的には、歯車研削工具の回転上の零点位置を検出するタイミングと、被研削用歯車の各歯を検出するタイミングとの差により互いの位相を認識し、このタイミング差を予め教示した値に一致させることにより互いの位相を一致させるようにしている。
【０００５】
これらの技術によれば、歯車研削工具の回転を停止させることなく、歯車研削工具と被研削用歯車とを噛合させることにより研削加工のサイクルタイムを短縮することができる。結果として、所定の時間内に多くの被研削用歯車を研削することができるので、歯車研削加工の生産効率が向上する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
近時、被研削用歯車を研削するサイクルタイム（研削時間および被研削用歯車の交換時間）を一層高速化するよう望まれている。このため、複数の螺旋条を有する歯車研削工具の採用が進められている。例えば、図９に示すように、２条の螺旋条２０２ａ、２０２ｂを有する歯車研削工具２００を用いれば、被研削用歯車２０４側の回転速度を２倍にすることができ、研削時間の大幅な短縮が可能となる。
【０００７】
しかしながら、従来の自動噛合の技術は、螺旋条が１条である歯車研削工具を対象として開発されたものであり、２条の螺旋条をもつ歯車研削工具２００にそのまま適用すると不都合が発生する。すなわち、歯車研削工具２００の回転上の零点位置を検出するタイミングと、被研削用歯車２０４の各歯を検出するタイミングとの差により互いの位相を認識しようとしても、歯車研削工具２００の１回転あたりに被研削用歯車２０４の各歯は２回検出されることとなり、２回目の検出時に処理不能または誤処理を行うこととなる。
【０００８】
一方、自動噛合を行わずに、歯車研削工具２００を停止させてから被研削用歯車を噛合させるようにすると、サイクルタイムが長くなってしまうので、高速化の趣旨に反する。
【０００９】
従って、従来の自動噛合の技術、すなわち、１条の螺旋条を有する歯車研削工具を用いて被研削用歯車との自動噛合を行う歯車研削装置をベースとして、複数条の螺旋条を有する歯車研削工具を適用できることが好ましい。
【００１０】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、複数条の螺旋条を有する歯車研削工具と被研削用歯車との自動噛合を行い、研削のサイクルタイムを短縮することを可能にする歯車研削装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る歯車研削装置は、２以上の螺旋条を有する歯車研削工具と被研削用歯車とを同期回転させ、前記螺旋条と前記被研削用歯車の歯溝とを噛合させながら前記被研削用歯車を研削する歯車研削装置において、前記歯車研削工具の零点位置と回転変化量とを検出し、それぞれパルスとして出力するパルス発生器と、前記被研削用歯車の回転に伴い通過する各歯を検出しパルスとして出力する歯先検出センサと、前記パルス発生器が出力する前記零点位置を示すパルスが入力され、前記入力されるパルスに対応して前記螺旋条の数に対応するパルスを出力するパルス倍増部と、前記パルス倍増部がパルスを出力するタイミングと前記歯先検出センサの出力するパルスの値が切り換わるタイミングとの間で、前記歯車研削工具の回転変化量を示すパルスを位相パルス数としてカウントするカウンタと、前記被研削用歯車と前記歯車研削工具との位相が一致しているときに、前記位相パルス数を記憶位相パルス数として記憶する記憶部と、前記カウンタにより新たにカウントされた位相パルス数と前記記憶位相パルス数との一致または不一致を判断する位相一致判断部と、前記新たにカウントされた位相パルス数と前記記憶位相パルス数とが一致するときに前記被研削用歯車を同期回転させ、前記新たにカウントされた位相パルス数と前記記憶位相パルス数とが不一致のときに前記被研削用歯車を非同期回転させる回転制御部とを有することを特徴とする。
【００１２】
このように、パルス発生器が検出する零点位置のパルスを、パルス倍増部により螺旋条の数に倍増するので、被研削用歯車の各歯が検出されるタイミングと、パルス倍増部がパルスを出力タイミングとが１対１に対応することとなり、被研削用歯車と歯車研削工具との位相を検出することが可能となる。従って、この位相を一致させることにより複数の螺旋条を有する歯車研削工具と被研削用歯車との自動噛合が可能となり、研削のサイクルタイムを短縮することができる。
【００１３】
この場合、前記パルス倍増部は、前記回転変化量を示すパルスをカウントし、該カウント値が、前記歯車研削工具の１回転あたりの前記回転変化量のパルス数を、前記螺旋条の数で割った値およびその整数倍値になる毎にパルスを出力するとよい。
【００１４】
このようにすることにより、被研削用歯車の各歯が検出されるタイミングと、パルス倍増部がパルスを出力するタイミングとの間隔が正確に規定され、位相の検出をより精緻に行うことができる。
【００１５】
また、前記パルス倍増部は、前記零点位置を示すパルス周波数の整数倍の周波数のパルスを出力する逓倍回路としてもよい。これにより、パルス倍増部を簡易に構成することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る歯車研削装置について好適な実施の形態を挙げ、添付の図１〜図８を参照しながら説明する。
【００１７】
図１に示すように、本実施の形態に係る歯車研削装置１０は、研削加工を行う研削加工部１０ａと、該研削加工部１０ａの動作を制御する制御部１０ｂとを有する。制御部１０ｂには、後述する自動噛合動作の制御を行う制御回路１００（図４参照）が備えられている。
【００１８】
研削加工部１０ａでは、ベッド１２の上面に切込テーブル１４が配設され、前記切込テーブル１４は切込モータ１６の回転作用下に矢印Ｘ方向に進退動作する。前記切込テーブル１４の上面に配設されるトラバーステーブル１８はトラバースモータ２０の回転作用下に矢印Ｘ方向と直角の方向、すなわち、矢印Ｚ方向に進退動作する。
【００１９】
また、トラバーステーブル１８上には、予め歯形が歯切り形成された被研削用歯車２２が着脱自在に配設されるとともに、回転する前記被研削用歯車２２の歯の凸部を検出して所定のパルスを発生させる近接スイッチからなる歯先検出センサ２４が設けられている。被研削用歯車２２はワークスピンドルモータ２６の回転作用下に回転し、この回転の軸心はトラバーステーブル１８の進退方向と一致するように設定されている。
【００２０】
一方、切込テーブル１４の進行方向であって、かつベッド１２上にはコラム２８が配設され、該コラム２８に旋回テーブル３０が保持される。旋回テーブル３０は前記コラム２８内に配設された旋回モータ３１により矢印Ｃ方向に旋回自在であり、さらに旋回テーブル３０にはシフトテーブル３２が設けられ、このシフトテーブル３２はシフトモータ３４の作用下に矢印Ｄ方向に移動自在である。
【００２１】
図２に模式的に示すように、シフトテーブル３２には工具スピンドルユニット３６が設けられている。この工具スピンドルユニット３６は工具スピンドルモータ３８と、この工具スピンドルモータ３８によって回転する工具軸４１と、該工具軸４１の回転を検出する第１パルス発生器４６とから基本的に構成される。
【００２２】
第１パルス発生器４６は、工具軸４１の回転変化量に応じたパルスを発生するＡ相信号Ｅａと、工具軸４１の回転上の零点位置を示すＺ相信号Ｅｂとを出力する。
【００２３】
工具スピンドルモータ３８の作用下に回転する歯車研削工具４２は円柱形状であり、その周縁に被研削用歯車２２を研削するための砥石からなる２条の螺旋条４７ａおよび４７ｂが設けられている。螺旋条４７ａおよび４７ｂは、工具軸４１の１回転あたり被研削用歯車２２の２ピッチ（２歯）相当の距離を移動する。
【００２４】
一方、工具スピンドルユニット３６は前記シフトテーブル３２に装着される。前記シフトテーブル３２はボールねじ３５に連結され、該ボールねじ３５はシフトモータ３４により回転される。従って、工具スピンドルユニット３６と歯車研削工具４２は、シフトモータ３４の駆動作用下にシフトテーブル３２とともに矢印Ｄ方向に変位する。
【００２５】
なお、前記切込モータ１６、前記トラバースモータ２０、前記ワークスピンドルモータ２６および前記工具スピンドルモータ３８は、ステッピングモータであり、制御部１０ｂから供給されるパルス数に応じて回転する。１パルスあたりの回転角は微小角であり、供給されるパルスの数により精密な回転制御が行われる。
【００２６】
図３に示すように、被研削用歯車２２は、一組のクランプ治具５０を介して着脱自在に軸支される。クランプ治具５０は、回転の接続または切り離しを行う電磁クラッチ５１の一端に連結されており、該電磁クラッチ５１の他端には、動力伝達機構であるトラクションドライブ５２が連結されている。このトラクションドライブ５２は回転軸５３を介してワークスピンドルモータ２６の一端に連結されている。ワークスピンドルモータ２６の他端には、回転軸５３の回転量を検出する第２パルス発生器５４が備えられている。回転軸５３には回転を安定させる機能を有するイナーシャダンパ５６が設けられている。
【００２７】
図４に示すように、自動噛合動作の制御を行う制御回路１００は、前記歯先検出センサ２４および前記第１パルス発生器４６から信号が入力されており、前記切込モータ１６、前記ワークスピンドルモータ２６および前記電磁クラッチ５１に対して制御信号を出力する。
【００２８】
前記制御回路１００は、歯先検出センサ２４および第１パルス発生器４６の出力信号を処理するとともに被研削用歯車２２と歯車研削工具４２との位相の一致および不一致を判断する入力信号処理部１０２と、該入力信号処理部１０２が出力する一致信号ＳＴ１および不一致信号ＳＴ２に応じてワークスピンドルモータ２６の回転を制御する回転制御部１０４とを有する。また、前記制御回路１００は、位相一致信号ＳＴ１に応じて切込モータ１６の動作を有効または無効にする切込機構制御部１０６と、電磁クラッチ５１を制御してワークスピンドルモータ２６と被研削用歯車２２との接続および切り離しを行うクラッチ制御部１０８とを有する。さらに、制御回路１００は、前記第１パルス発生器４６が出力するＺ相信号Ｅｂのパルスの数を、螺旋条の数に増加して出力するパルス倍増部１０９を有する。
【００２９】
パルス倍増部１０９は、Ａ相信号ＥａとＺ相信号Ｅｂとが入力されてカウント処理を行う第１カウンタ１６０と、該第１カウンタ１６０が出力するカウント信号ＥｃとＺ相信号Ｅｂとが入力されて論理和のＺ相パルス倍増信号Ｅｄを出力する第１オアゲート１６２と、第１カウンタ１６０における処理の設定を行うディップスイッチ１６４とを有する。
【００３０】
第１カウンタ１６０は、Ｚ相パルス倍増信号Ｅｄの立ち上がり時毎にリセットされて、その後、Ａ相信号Ｅａのパルス数をカウントする。このカウント値がディップスイッチ１６４で設定される値Ｇおよびその整数倍の値になる毎に、つまり、Ｇ回、２×Ｇ回、３×Ｇ回、…となるたびにカウント信号Ｅｃの論理値を「０」から「１」に所定の短時間（例えば、Ａ相信号Ｅａの１パルス相当時間）切り換える。ディップスイッチ１６４で設定される値Ｇは、Ａ相信号Ｅａの分解能（１回転あたりのパルス数）を歯車研削工具４２の条数で割った値として設定される。
【００３１】
Ｚ相信号Ｅｂの立ち上がり時（論理値「１」）には、第１カウンタ１６０はリセットされるので、カウント信号Ｅｃは論理値「０」である。一方、Ｚ相信号Ｅｂは論理値「１」となるので、第１オアゲート１６２は、論理和としてのＺ相パルス倍増信号Ｅｄを論理値「１」として出力する。
【００３２】
すなわち、歯車研削工具４２が１回転する間に、Ｚ相信号Ｅｂは１回パルス状に現れ（図５参照）、このパルスがパルス倍増部１０９によって歯車研削工具４２の螺旋条の数に倍増されて（図５参照）Ｚ相パルス倍増信号Ｅｄとして出力されることとなる。
【００３３】
本実施の形態では、歯車研削工具４２は、２つの螺旋条４７ａ、４７ｂを有することから、図５に示すように、Ｚ相パルス倍増信号Ｅｄに含まれるパルス数は、Ｚ相信号Ｅｂのパルス数の２倍である。また、Ａ相信号Ｅａのパルスが等間隔であるとき、つまり、歯車研削工具４２が等速回転しているときに、Ｚ相パルス倍増信号Ｅｄに含まれるパルスは等間隔のパルスとなる。
【００３４】
図４に戻り、入力信号処理部１０２は、歯先検出センサ２４が出力する歪んだパルス波形を方形に整形した整形パルスＰ０を出力する波形整形回路１１０と、Ｚ相パルス倍増信号Ｅｄおよび整形パルスＰ０のタイミングに基づいてＡ相信号Ｅａをカウントして、このカウント値を位相パルス数Ｎ１として出力する第２カウンタ１１６と、Ｚ相パルス倍増信号Ｅｄおよび整形パルスＰ０に基づいて、供給された位相パルス数Ｎ１を記憶位相パルス数Ｎ０として記憶するとともに、該記憶位相パルス数Ｎ０と新たに供給される位相パルス数Ｎ１とを比較するカウンタメモリ回路１１８（位相一致判断部）とを有する。歯先検出センサ２４が出力するパルス波形に含まれる歪みが小さいときには、波形整形回路１１０は省略してもよい。
【００３５】
また、カウンタメモリ回路１１８には、教示スイッチ（図示せず）が接続されており、この教示スイッチがオンされたときに、位相パルス数Ｎ１を記憶位相パルス数Ｎ０として記憶するとともに、記憶位相パルス数Ｎ０より十分小さい許容幅ｗを算出する。記憶位相パルス数Ｎ０および許容幅ｗは記憶部１１８ａに記憶される。許容幅ｗは被研削用歯車２２を研削しているときに多少の位相のずれを許容するための基準値である。記憶部１１８ａはカウンタメモリ回路１１８の外部に設けられていてもよい。許容幅ｗは、記憶位相パルス数Ｎ０の一般的な数値に基づいた所定の定数であってもよい。
【００３６】
カウンタメモリ回路１１８は、整形パルスＰ０の立ち上がり時に、第２カウンタ１１６から供給される位相パルス数Ｎ１と記憶位相パルス数Ｎ０とを比較する。位相パルス数Ｎ１と記憶位相パルス数Ｎ０が一致するときには出力する一致信号ＳＴ１を論理値「１」とし、不一致信号ＳＴ２を論理値「０」とする。また、位相パルス数Ｎ１と記憶位相パルス数Ｎ０が不一致のときには一致信号ＳＴ１を論理値「０」とし、不一致信号ＳＴ２を論理値「１」とする。
【００３７】
ただし、被研削用歯車２２は、熱処理工程での熱処理歪みを持っていることから、多少の位相のずれを許容する必要がある。従って、被研削用歯車２２の研削を行っている間には、図５に示すように、位相パルス数Ｎ１がＮ０±ｗの範囲内であれば、一致信号ＳＴ１を論理値「１」として保持する。
【００３８】
図５に、被研削用歯車２２の研削を行っている間におけるＡ相信号Ｅａ、Ｚ相信号Ｅｂ、カウント信号Ｅｃ、Ｚ相パルス倍増信号Ｅｄ、整形パルスＰ０および一致信号ＳＴ１のタイムチャートを示す。なお、図５中、位相パルス数Ｎ１の基準となる信号を内部信号Ｑとして表す。内部信号Ｑは、Ｚ相パルス倍増信号Ｅｄの立ち上がり時（例えば、時刻ｔ０）からのＡ相信号Ｅａのパルス数がＮ０±ｗである間に論理値「１」となる信号である。分周信号Ｆが立ち上がるとき（例えば、時刻ｔ１）、カウンタメモリ回路１１８は、第２カウンタ１１６から供給される位相パルス数Ｎ１とＮ０±ｗとを比較し、位相パルス数Ｎ１がＮ０±ｗの範囲内であれば、一致信号ＳＴ１を論理値「１」にする。不一致信号ＳＴ２（図４参照）は、一致信号ＳＴ１の逆論理として出力される。
【００３９】
このように、カウンタメモリ回路１１８における位相確認処理は、整形パルスＰ０によって実行される。この整形パルスＰ０は、歯車研削工具４２が１回転する間に２回のパルスとして与えられる。一方、位相を確認する基礎となる数値は位相パルス数Ｎ１であり、この位相パルス数Ｎ１は、Ｚ相パルス倍増信号Ｅｄを基準としてカウントされる。Ｚ相パルス倍増信号Ｅｄは、歯車研削工具４２が１回転する間に２回のパルスとして与えられ、しかも、そのパルスの間隔は歯車研削工具４２の回転量に対応した間隔となっているので、Ｚ相パルス倍増信号Ｅｄの立ち上がりが１回に対して、整形パルスＰ０の立ち上がりが１回対応することになり正確な位相確認が行われる。
【００４０】
仮に、パルス倍増部１０９がない場合には、Ｚ相信号Ｅｂがカウンタメモリ回路１１８に供給され、Ｚ相信号Ｅｂの立ち上がり後２つめの整形パルスＰ０が供給されたとき（例えば、時刻ｔ２）に処理不能または誤処理を行うこととなる。本実施の形態では、パルス倍増部１０９が、Ｚ相信号Ｅｂのパルスを倍増してカウンタメモリ回路１１８に供給することにより、このような事態を回避することができる。
【００４１】
また、整形パルスＰ０の立ち上がり時、すなわち被研削用歯車２２の各歯を検出する毎に位相の一致を確認することができるので、より確実な位相合わせを行うことができる。
【００４２】
なお、被研削用歯車２２の研削を行っている間は、通常、一致信号ＳＴ１は常に論理値「１」であるが、図５においては、説明の便宜上、該一致信号ＳＴ１は時刻ｔ１で論理値が変化するように示している。
【００４３】
図４に戻り、回転制御部１０４は、第１パルス発生器４６のＡ相信号Ｅａが供給され、該Ａ相信号Ｅａを分周して、分周パルスＰ１およびＰ２を出力する割り出し演算回路１２０と、分周パルスＰ１および前記一致信号ＳＴ１が入力される第１アンドゲート１２２と、分周パルスＰ２および前記不一致信号ＳＴ２が入力される第２アンドゲート１２４とを有する。また、回転制御部１０４は、第１および第２アンドゲート１２２、１２４のそれぞれが出力する論理積信号が入力される第２オアゲート１２６と、該第２オアゲート１２６が出力する論理和信号を増幅して前記ワークスピンドルモータ２６を回転させる第１増幅器１２８とを有する。
【００４４】
割り出し演算回路１２０には、定数設定部（図示せず）が備えられており、この定数設定部には、前記歯車研削工具４２の条数、前記被研削用歯車２２の歯数、前記トラクションドライブ５２の減速比が設定される。割り出し演算回路１２０はこれらの設定値に基づいて歯車研削工具４２とワークスピンドルモータ２６との同期回転速度比αを演算する。割り出し演算回路１２０は入力されるＡ相信号Ｅａのパルス列を同期回転速度比αで分周した信号を分周パルスＰ１として出力する。
【００４５】
また、割り出し演算回路１２０には、同期回転速度比αより絶対値が小さい定数δが設定されており、入力されるＡ相信号Ｅａのパルス列を（α＋δ）で分周した信号を分周パルスＰ２として出力する。
【００４６】
このような回転制御部１０４の構成により、被研削用歯車２２と歯車研削工具４２との位相が一致しているときには、一致信号ＳＴ１により第１アンドゲート１２２が有効となり、分周パルスＰ１が第１アンドゲート１２２を通過し、第２オアゲート１２６および第１増幅器１２８を経由してワークスピンドルモータ２６に供給される。結果として、被研削用歯車２２と歯車研削工具４２との位相が一致しているときには、ワークスピンドルモータ２６の作用下に被研削用歯車２２は同期速度で回転する。
【００４７】
また、被研削用歯車２２と歯車研削工具４２との位相が不一致であるときには、不一致信号ＳＴ２により第２アンドゲート１２４が有効となり、分周パルスＰ２が第２アンドゲート１２４を通過し、第２オアゲート１２６および第１増幅器１２８を経由してワークスピンドルモータ２６に供給される。結果として、被研削用歯車２２と歯車研削工具４２との位相が不一致のときには、ワークスピンドルモータ２６の作用下に被研削用歯車２２は同期速度とやや異なる速度（非同期速度）で回転する。被研削用歯車２２が非同期速度で回転すると被研削用歯車２２と歯車研削工具４２との位相はやがて一致する。
【００４８】
切込機構制御部１０６は、第３カウンタ１３２と、前記切込モータ１６の回転速度を指示する切込指示回路１３４とを有する。また、切込機構制御部１０６は、第３カウンタ１３２の出力信号とパルス列Ｐ３とが入力される第３アンドゲート１３６と、第３アンドゲート１３６が出力する論理積信号を増幅して前記切込モータ１６を回転させる第２増幅器１３８とを有する。
【００４９】
第３カウンタ１３２は、一致信号ＳＴ１が論理値「１」となっているときに発振回路１３０の発振パルスをカウントし、このカウント値が所定の定数であるＫ回に達した後に論理値「１」を出力する回路であり、一種のディレータイマとして作用する。切込指示回路１３４は、切込モータ１６の回転を規定するパルス列Ｐ３を出力する。
【００５０】
第３カウンタ１３２が論理値「１」を出力すると、第３アンドゲート１３６が有効になる。このとき、パルス列Ｐ３は第３アンドゲート１３６および第２増幅器１３８を経由して切込モータ１６に供給されることとなり、切込モータ１６が回転する。なお、切込モータ１６には、回転方向を特定する正逆転指示信号（図示せず）が供給されており、切込モータ１６は、この正逆転指示信号の特定する方向に回転する。
【００５１】
一致信号ＳＴ１が論理値「０」であるとき、または、一致信号ＳＴ１が論理値「１」であってもその期間が発振パルスのＫ回分に達しないときには、第３カウンタ１３２はカウントをクリアするとともに出力信号を論理値「０」にする。従って、パルス列Ｐ３は、第３アンドゲート１３６によって遮断される。
【００５２】
なお、第３カウンタ１３２に供給される発振パルスは、発振回路１３０で生成されるものに限らず、前記Ｚ相信号Ｅｂまたは前記整形パルスＰ０等でもよい。
【００５３】
クラッチ制御部１０８は、電磁クラッチ５１の接続および切り離しの判断を行う接続判断部１４０と、前記接続判断部１４０の出力信号を増幅して電磁クラッチ５１を制御し、接続および切り離しを行う第３増幅器１４２とを有する。
【００５４】
次に、このように構成される歯車研削装置１０を用いて被研削用歯車２２と歯車研削工具４２とを自動噛合させて研削を行う方法について、図６および図７を参照しながら説明する。
【００５５】
まず、図６のステップＳ１において、クラッチ制御部１０８の作用により電磁クラッチ５１をオフにしてワークスピンドルモータ２６と被研削用歯車２２とを切り離す。これにより、被研削用歯車２２は人手で回るようになる。工具スピンドルモータ３８は停止させておく。
【００５６】
次に、ステップＳ２において、切込モータ１６を回転させ、切込テーブル１４（図１参照）を低速で前進させる。切込テーブル１４が前進するときに、被研削用歯車２２を人手により回転させて、被研削用歯車２２の歯溝と歯車研削工具４２の螺旋条４７ａおよび４７ｂとが噛合するように案内する。被研削用歯車２２の歯溝と歯車研削工具４２の螺旋条４７ａおよび４７ｂとが確実に噛合した後、切込テーブル１４の前進動作を停止させる。
【００５７】
次いで、ステップＳ３において、工具スピンドルモータ３８を低速で回転させる。工具スピンドルモータ３８により歯車研削工具４２が回転し、歯車研削工具４２と噛合している被研削用歯車２２も従動的に回転する。
【００５８】
このとき、Ｚ相信号Ｅｂは、パルス倍増部１０９により２倍のパルスを有するＺ相パルス倍増信号Ｅｄに整形されて入力信号処理部１０２に供給される。
【００５９】
ところで、Ｚ相パルス倍増信号Ｅｄ（図５参照）は、歯車研削工具４２の１回転あたり２パルス発生するものである。一方、被研削用歯車２２は、歯車研削工具４２の１回転あたり２ピッチ（２歯数）相当の回転をするので、整形パルスＰ０も２パルス発生する。結果として、Ｚ相パルス倍増信号Ｅｄと整形パルスＰ０の各信号におけるパルス発生数は同じになる。
【００６０】
第２カウンタ１１６は、Ｚ相パルス倍増信号Ｅｄの立ち上がり時に前回までの位相パルス数Ｎ１をクリアするとともに、Ａ相信号Ｅａのパルス数をカウントし始め、整形パルスＰ０の立ち上がり時までカウントを行う。新たにカウントされた位相パルス数Ｎ１は、カウンタメモリ回路１１８（図４参照）に供給される。
【００６１】
さらに、ステップＳ４において、位相一致の教示を行う。具体的には、前記教示スイッチをオンにして、位相パルス数Ｎ１をカウンタメモリ回路１１８に記憶させる。カウンタメモリ回路１１８は、教示スイッチがオンになったことを認識すると、その直後に供給された位相パルス数Ｎ１を記憶位相パルス数Ｎ０として記憶するとともに、許容幅ｗを算出する。
【００６２】
次に、ステップＳ５において、切込テーブル１４（図１参照）を後退させる。被研削用歯車２２は歯車研削工具４２から離間してやがて停止する。このとき、カウンタメモリ回路１１８は、前記記憶位相パルス数Ｎ０および前記許容幅ｗを保持している。
【００６３】
次いで、ステップＳ６において、電磁クラッチ５１をオンにし、ワークスピンドルモータ２６と被研削用歯車２２とを接続する。
【００６４】
さらに、ステップＳ７において、工具スピンドルモータ３８を付勢して歯車研削工具４２を規定の速度で回転させる。また、回転制御部１０４によりワークスピンドルモータ２６を付勢し、接続状態の電磁クラッチ５１を介して被研削用歯車２２を回転させる。
【００６５】
このとき、入力信号処理部１０２の第２カウンタ１１６は、Ｚ相パルス倍増信号Ｅｄの立ち上がり時から整形パルスＰ０の立ち上がり時まで位相パルス数Ｎ１のカウントを行う。位相パルス数Ｎ１はカウンタメモリ回路１１８に供給される。
【００６６】
上記のように、カウンタメモリ回路１１８では、位相パルス数Ｎ１と記憶位相パルス数Ｎ０とが一致するときに一致信号ＳＴ１を論理値「１」、不一致信号ＳＴ２を論理値「０」とする。また、位相パルス数Ｎ１と記憶位相パルス数Ｎ０とが不一致のときに一致信号ＳＴ１を論理値「０」、不一致信号ＳＴ２を論理値「１」とする。なお、この時点では、許容幅ｗは参照されない。
【００６７】
一般に、初期状態においては被研削用歯車２２と歯車研削工具４２との位相は比較的大きいずれがあるので、位相パルス数Ｎ１と記憶位相パルス数Ｎ０は不一致であり、一致信号ＳＴ１は論理値「０」、不一致信号ＳＴ２は論理値「１」となる。
【００６８】
回転制御部１０４の第１アンドゲート１２２（図４参照）は、入力される一致信号ＳＴ１が論理値「０」なので無効になる。従って、第１アンドゲート１２２に入力される分周パルスＰ１は遮断される。一方、第２アンドゲート１２４（図４参照）は、入力される不一致信号ＳＴ２が論理値「１」なので有効になる。第２アンドゲート１２４に入力される分周パルスＰ２は第２アンドゲート１２４、第２オアゲート１２６を経由し、第１増幅器１２８で増幅されてワークスピンドルモータ２６（図４参照）に供給される。分周パルスＰ２は、Ａ相信号Ｅａを同期回転速度比αと定数δとを加算した値（α＋δ）で分周した信号であるから、結果として被研削用歯車２２（図４参照）は同期速度とやや異なる速度で回転することとなる。
【００６９】
また、一致信号ＳＴ１は論理値「０」であることから、切込機構制御部１０６の第３カウンタ１３２（図４参照）は無効であり、結果として切込モータ１６は駆動されず、切込テーブル１４は停止状態を保持する。つまり、第３カウンタ１３２は、切込機構に対する一種のインターロック作用を奏する。
【００７０】
さらに、このステップＳ７においては、前記整形パルスＰ０の信号の１周期における前記第２パルス発生器５４（図３参照）の出力パルス信号の数をカウントするカウンタ（図示せず）により、被研削用歯車２２の誤装着を検出するようにしてもよい。
【００７１】
次に、図７のステップＳ８において、カウンタメモリ回路１１８は、位相パルス数Ｎ１と記憶位相パルス数Ｎ０とが一致するまで一致信号ＳＴ１を論理値「０」、不一致信号ＳＴ２を論理値「１」として出力し続ける。この間、被研削用歯車２２は同期速度とやや異なる速度で回転しているので、被研削用歯車２２と歯車研削工具４２との位相はやがて一致する。
【００７２】
次に、ステップＳ９において、位相パルス数Ｎ１と記憶位相パルス数Ｎ０とが一致すると、カウンタメモリ回路１１８は、一致信号ＳＴ１および不一致信号ＳＴ２をそれぞれ反転させる。つまり、一致信号ＳＴ１を論理値「１」、不一致信号ＳＴ２を論理値「０」として出力する。
【００７３】
回転制御部１０４の第２アンドゲート１２４は、入力される不一致信号ＳＴ２が論理値「０」なので無効になる。従って、第２アンドゲート１２４に入力される分周パルスＰ２は遮断される。一方、第１アンドゲート１２２は、入力される一致信号ＳＴ１が論理値「１」なので有効になる。第１アンドゲート１２２に入力される分周パルスＰ１は第１アンドゲート１２２、第２オアゲート１２６を経由し、第１増幅器１２８で増幅されてワークスピンドルモータ２６に供給される。分周パルスＰ１は、Ａ相信号Ｅａを同期回転速度比αで分周した信号であるから、結果として、被研削用歯車２２は同期速度で回転することとなる。
【００７４】
また、一致信号ＳＴ１は論理値「１」であることから、切込機構制御部１０６の第３カウンタ１３２は有効となり、発振回路１３０が出力する発振パルスのカウントを開始する。
【００７５】
次いで、ステップＳ１０において、切込機構制御部１０６の第３カウンタ１３２のカウント値がＫ回に達するまで待機する。カウント値がＫ回に達した後、第３カウンタ１３２は、論理値「１」を出力し、次のステップＳ１３に移る。ただし、カウント値がＫ回に達する以前に、入力される一致信号ＳＴ１が論理値「０」となったら（ステップＳ１１）、その時点でカウントを中止するとともにカウント値をクリアする（ステップＳ１２）。この場合、前記ステップＳ８へ戻る。
【００７６】
ステップＳ１３においては、第３カウンタ１３２の出力信号が論理値「１」であることから、この出力信号が入力される第３アンドゲート１３６が有効になる。従って、切込指示回路１３４の出力するパルス列Ｐ３が、第３アンドゲート１３６を経由し、第２増幅器１３８で増幅された後、切込モータ１６に供給される。これにより、切込モータ１６が付勢されて切込テーブル１４が前進する。
【００７７】
このとき、被研削用歯車２２と歯車研削工具４２との位相は一致しているので、歯車研削工具４２の螺旋条４７ａ、４７ｂは、被研削用歯車２２の歯溝に自動的に噛合する。すなわち、被研削用歯車２２と歯車研削工具４２とがそれぞれ回転したまま自動噛合を行うことができる。
【００７８】
また、一致信号ＳＴ１が論理値「１」になった直後に自動噛合を行うのではなく、第３カウンタ１３２のカウント値がＫ回に達するまでの期間待機するので（前記ステップＳ１０）、被研削用歯車２２と歯車研削工具４２との位相が一致し、かつ、同期回転が安定した状態で自動噛合を行うことができる。
【００７９】
次に、ステップＳ１４において、切込テーブル１４を所定位置まで前進させることにより、被研削用歯車２２の歯面を螺旋条４７ａ、４７ｂにより研削する。この際、２条の螺旋条４７ａおよび４７ｂにより研削を行うので、螺旋条が１条の場合に比べてより速く研削を行うことができる。
【００８０】
また、被研削用歯車２２は、螺旋条４７ａおよび４７ｂから研削による負荷を受けるので、歯車研削工具４２と被研削用歯車２２との位相は多少のずれが生じる。この位相のずれを許容するために、カウンタメモリ回路１１８では、前記位相パルス数Ｎ１に対して、前記記憶位相パルス数Ｎ０に前記許容幅ｗの幅を持たせた値と比較する。つまり、位相パルス数Ｎ１がＮ０±ｗの範囲内であれば、一致信号ＳＴ１を論理値「１」として出力し続けるようにする。
【００８１】
次いで、ステップＳ１５において、この時点における被研削用歯車２２の研削を終了した後切込テーブル１４を後退させ、さらに電磁クラッチ５１をオフにする。これにより、研削を終了した被研削用歯車２２の回転が停止するので、該被研削用歯車２２を前記クランプ治具５０（図３参照）から取り外す（ステップＳ１６）。
【００８２】
さらに、ステップＳ１７において、研削するべき被研削用歯車２２の全てについて研削終了であるか否かを判断する。全ての被研削用歯車２２の研削が終了すれば、工具スピンドルモータ３８およびワークスピンドルモータ２６を停止させて研削処理を終了する。
【００８３】
未研削の被研削用歯車２２があれば、当該被研削用歯車２２を前記クランプ治具５０（図３参照）に着装し（ステップＳ１８）、前記ステップＳ６へ戻る。この場合、工具スピンドルモータ３８は回転を保っているので、加減速に要する待機時間がなく、迅速に研削処理に移行することができる。また、この時点では、前記記憶位相パルス数Ｎ０および許容幅ｗは設定済みであるから、位相確認のための初期教示処理（前記ステップＳ１〜Ｓ５）を再度行う必要がない。
【００８４】
次に、本実施の形態に係る歯車研削装置１０の変形例について図８を参照しながら説明する。
【００８５】
図８に示すように、この変形例におけるパルス倍増部１０９は、入力される信号周波数の整数倍の周波数信号を出力する逓倍器１８０と、該逓倍器１８０の逓倍数を設定するディップスイッチ１８２とを有する。
【００８６】
逓倍器１８０は、入力される信号の高調波成分を利用して、整数倍の周波数を得る回路であり、この機能により、入力されるＺ相信号Ｅｂの周波数を、ディップスイッチ１８２の設定に基づいて整数倍し、Ｚ相パルス逓倍信号Ｅｅとして出力する。ディップスイッチ１８２の設定は、歯車研削工具４２の螺旋条４７ａ、４７ｂの数に合わせて「２」が設定されている。従って、Ｚ相パルス逓倍信号Ｅｅは、Ｚ相信号Ｅｂの２倍周波数の信号となるので、歯車研削工具４２が等速回転しているときには、Ｚ相パルス逓倍信号Ｅｅは、前記Ｚ相パルス倍増信号Ｅｄ（図５参照）と同じ周波数の信号となる。
【００８７】
実際、歯車研削工具４２は等速回転するので、前記Ｚ相パルス倍増信号Ｅｄの代わりにＺ相パルス逓倍信号Ｅｅを用いることが可能であり、該Ｚ相パルス逓倍信号Ｅｅを入力信号処理部１０２に供給することにより、上記の実施形態と同様に歯車研削工具４２と被研削用歯車２２との自動噛合を行うことができる。
【００８８】
この場合、パルス倍増部１０９は、逓倍器１８０とディップスイッチ１８２とからなる簡易な回路で構成することができ、しかも、Ａ相信号Ｅａを参照する必要がないので基板上のプリント信号線および分岐数を少なくすることができる。
【００８９】
逓倍器１８０では、Ｚ相信号Ｅｂを整形しやすいように一旦２分周し、その後に４逓倍してもよい。
【００９０】
本実施の形態およびその変形例に係る歯車研削装置１０で用いられている制御回路１００は、従来技術、すなわち、１条の螺旋条を有する歯車研削工具を用いて被研削用歯車との自動噛合を行う歯車研削装置をベースとして使用できる。つまり、その制御回路におけるＡ相信号ＥａおよびＺ相信号Ｅｂの入力処理部にパルス倍増部１０９を付加すればよい。従って、従来技術に係る歯車研削装置がすでに用意されている場合には、改造により、短期間かつ低コストで多条の歯車研削工具４２を適用することができる。
【００９１】
また、パルス倍増部１０９は、制御回路１００の外部に設けるようにしてもよい。この場合、制御回路１００は、従来技術における制御回路をそのまま流用することができる。
【００９２】
さらに、被研削用歯車２２と歯車研削工具４２とを自動噛合させ、さらに被研削用歯車２２を研削する方法のうち、操作者が行う部分は、基本的には、従来技術に係る方法と同じである。従って、従来技術に係る歯車研削装置を操作している操作者は、習熟を要せずに本実施の形態に係る歯車研削装置１０を操作することができる。
【００９３】
前記カウンタメモリ回路１１８では、被研削用歯車２２の各歯を検出するたびに、位相の一致を確認することができるので、より確実な位相合わせを行うことができる。
【００９４】
さらに、歯車研削工具４２の有する螺旋条の数が、１条または３条以上の場合にも、ディップスイッチ１６４の値Ｇまたはディップスイッチ１８２の設定を変更することにより適用可能である。
【００９５】
前記制御回路１００では、一部にマイコンなどを用いてソフトウェア機能を利用してもよい。
【００９６】
本発明に係る歯車研削装置は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【００９７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る歯車研削装置によれば、複数条の螺旋条をもつ歯車研削工具と被研削用歯車との自動噛合を行い、研削のサイクルタイムを短縮させるという効果を達成することができる。
【００９８】
また、従来の自動噛合の技術、すなわち、１条の螺旋条を有する歯車研削工具を用いて被研削用歯車との自動噛合を行う歯車研削装置をベースとして、その制御回路におけるＡ相信号およびＺ相信号の入力処理部にパルス倍増部を付加することにより、複数条の歯車研削工具を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る歯車研削装置を示す斜視図である。
【図２】被研削用歯車と歯車研削工具との位置関係を示す模式説明図である。
【図３】被研削用歯車とワークスピンドルモータとの接続状態を示す概略構成説明図である。
【図４】自動噛合動作の制御を行う制御回路のブロック図である。
【図５】Ａ相信号、Ｚ相信号、カウント信号、Ｚ相パルス倍増信号、整形パルス、内部信号および一致信号の関連を示すタイムチャートである。
【図６】位相教示処理および自動噛合動作の手順を示すフローチャート（その１）である。
【図７】位相教示処理および自動噛合動作の手順を示すフローチャート（その２）である。
【図８】自動噛合動作の制御を行う制御回路の変形例に係る一部省略ブロック図である。
【図９】２条の螺旋条を有する歯車研削工具により、被研削用歯車を研削する状態を示す模式説明図である。
【符号の説明】
１０…歯車研削装置　　　　　　　　１４…切込テーブル
１６…切込モータ　　　　　　　　　１８…トラバーステーブル
２０…トラバースモータ　　　　　　２２…被研削用歯車
２４…歯先検出センサ　　　　　　　２６…ワークスピンドルモータ
４２…歯車研削工具　　　　　　　　４６、５４…パルス発生器
４７ａ、４７ｂ…螺旋条　　　　　　５１…電磁クラッチ
１００…制御回路　　　　　　　　　１０２…入力信号処理部
１０４…回転制御部　　　　　　　　１０６…切込機構制御部
１０８…クラッチ制御部　　　　　　１０９…パルス倍増部
１１０…波形整形回路　　　　　　　１１６、１３２、１６０…カウンタ
１１８…カウンタメモリ回路　　　　１１８ａ…記憶部
１２０…割り出し演算回路　　　　　１２２、１２４、１３６…アンドゲート
１２６、１６２…オアゲート　　　　１６４、１８２…ディップスイッチ
１８０…逓倍器　　　　　　　　　　Ｅａ…Ａ相信号
Ｅｂ…Ｚ相信号　　　　　　　　　　Ｅｃ…カウント信号
Ｅｄ…Ｚ相パルス倍増信号　　　　　Ｅｅ…Ｚ相パルス逓倍信号
Ｎ０…記憶位相パルス数　　　　　　Ｎ１…位相パルス数
Ｐ０…整形パルス　　　　　　　　　ｗ…許容幅
【図１】
2004017255.tif 000003
【図２】
2004017255.tif 000004
【図３】
2004017255.tif 000005
【図４】
2004017255.tif 000006
【図５】
2004017255.tif 000007
【図６】
2004017255.tif 000008
【図７】
2004017255.tif 000009
【図８】
2004017255.tif 000010
【図９】
2004017255.tif 000011