(57)【要約】【課題】演算等による制御遅れに影響されることなく、ワークを高精度で加工できる加工装置を提供する。【解決手段】ワーク１と砥石歯車２とを歯合させて同期回転させながらワークの歯面を加工する加工装置において、ワーク用モータ４の回転角度を検出する回転角度検出手段５と、ワーク用モータ４の回転角度目標値と回転角度検出手段５で検出される回転角度との偏差を演算する偏差演算手段１１と、演算された偏差を補正するようにワーク用モータ４の駆動を制御するモータ駆動手段１２と、回転角度検出手段５で検出される回転角度と回転角度目標値との偏差が、ワーク１の１回転後に補正されるように、回転角度検出手段５で検出された回転角度または偏差演算手段１１で演算された偏差の少なくとも一方を遅延する遅延手段１３とを設ける。【選択図】　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
歯面を有するワークと砥石歯車とを歯合させた状態で、上記ワーク及び砥石歯車を各々対応するワーク用モータ及び工具用モータにより、各々の回転角度目標値に基づいて同期回転させながら、上記砥石歯車に上記ワークの回転軸と交差する方向の切り込み送りを与えて、上記ワークの歯面を加工する加工装置において、
上記ワーク用モータの回転角度を検出する回転角度検出手段と、
上記ワーク用モータの回転角度目標値と上記回転角度検出手段で検出される回転角度との回転角度偏差を演算する偏差演算手段と、
該偏差演算手段で演算された回転角度偏差を補正するように上記ワーク用モータの駆動を制御するモータ駆動手段と、
上記回転角度検出手段で検出される回転角度と上記ワーク用モータの回転角度目標値との回転角度偏差が、上記ワークの所定のｎ（ｎは自然数）回転後に補正されるように、上記回転角度検出手段で検出された回転角度または上記偏差演算手段で演算された回転角度偏差の少なくとも一方を遅延する遅延手段と、
を有することを特徴とする加工装置。
【請求項２】
上記回転角度検出手段で検出される回転角度と上記ワーク用モータの回転角度目標値との回転角度偏差が、上記ワークの１回転後に補正されるように、上記遅延手段の遅延時間を設定したことを特徴とする請求項１に記載の加工装置。
【請求項３】
上記ワークが歯車であることを特徴とする請求項１または２に記載の加工装置。
【請求項４】
上記ワークがスプラインシャフトであることを特徴とする請求項１または２に記載の研削装置。
【請求項５】
上記砥石歯車に代えてシェービングカッタであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、歯車やスプラインシャフト等のワークの歯面を研削やシェービング等により加工する加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の加工装置では、例えばワークと砥石歯車とを歯合させて回転させながら砥石歯車に切り込み送りを与えて、ワークの歯面を砥石歯車により研削するようにしている。
【０００３】
このような研削装置としては、内歯式の砥石歯車を用いるものと、外歯式の砥石歯車を用いるものとが知られているが、いずれの砥石歯車を用いる研削装置の場合でも、例えばワークのピッチ誤差を矯正するように歯面を精度良く研削するためには、ワークと砥石歯車とを歯数比に応じた回転角度で同期して回転させる必要がある。
【０００４】
そこで、例えば特開２００１−３４７４２３号公報に開示されるように、ワークを回転させるモータ及び砥石歯車をそれぞれ回転させるモータ駆動系に対して、制御装置からワーク及び砥石歯車を同期して回転させるための回転角度目標値を与え、各モータ駆動系では、例えば図４に示すように、与えられた回転角度目標値を差動増幅器５０を介してモータ駆動回路５１に供給してモータ５２を駆動すると共に、そのモータ５２の実際の回転角度をロータリーエンコーダ等の回転角度検出器５３で検出し、その検出した回転角度を差動増幅器５０にフィードバックして回転角度目標値との回転角度偏差を演算し、その回転角度偏差が零となるようにモータ駆動回路５１によりモータ５２の駆動を制御するようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した研削装置では、差動増幅器５０で回転角度目標値と実際の回転角度との回転角度偏差を演算し、その回転角度偏差が零となるようにモータ５２の駆動を制御するようにしているため、特に回転速度の速いワーク側のモータ駆動系では、差動増幅器５０での演算速度やモータ駆動回路５１の応答速度等が遅いと、実際にモータ５２の回転角度偏差が補正されるまでの間に、補正を行ないたいワークの歯面が砥石歯車と噛み合わない位置まで進んでしまって、ピッチ誤差を適切に矯正できない場合がある。
【０００６】
このような現象は、特に、ワークの歯数が多い場合や、ピッチ円が大きく周速度が速い場合には、ワーク歯面が砥石歯車と噛み合う時間がより短時間となるために生じ易くなる。
【０００７】
ところで、上記の研削装置は、ワークと砥石歯車とを歯合させて連続的に同期回転させながら、砥石歯車に切り込み送りを与えることによりピッチ誤差を徐々に矯正するもので、ワーク歯面と砥石歯車との１回の噛み合い時におけるワーク歯面の研削取り代は微小であり、１回の噛み合いではピッチ誤差の矯正は完了しない。また、演算速度を上げても、厳密には制御遅れを零にできないため、回転角度偏差を瞬時に補正するのは不可能である。
【０００８】
そこで、本発明者は、上記の点を考慮して鋭意検討したところ、ワークの回転角度偏差を、ｎ（ｎは自然数）回転遅らせて補正するようにしても、補正を行ないたいワーク歯面はｎ回転後に砥石歯車と噛み合った時に加工され、ピッチ誤差を矯正できることを確かめた。
【０００９】
従って、かかる認識に基づいてなされた本発明の目的は、演算等による制御遅れに影響されることなく、ワークを高精度で加工できる加工装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する請求項１に記載の加工装置の発明は、歯面を有するワークと砥石歯車とを歯合させた状態で、上記ワーク及び砥石歯車を各々対応するワーク用モータ及び工具用モータにより、各々の回転角度目標値に基づいて同期回転させながら、上記砥石歯車に上記ワークの回転軸と交差する方向の切り込み送りを与えて、上記ワークの歯面を加工する加工装置において、上記ワーク用モータの回転角度を検出する回転角度検出手段と、上記ワーク用モータの回転角度目標値と上記回転角度検出手段で検出される回転角度との回転角度偏差を演算する偏差演算手段と、該偏差演算手段で演算された回転角度偏差を補正するように上記ワーク用モータの駆動を制御するモータ駆動手段と、上記回転角度検出手段で検出される回転角度と上記ワーク用モータの回転角度目標値との回転角度偏差が、上記ワークの所定のｎ（ｎは自然数）回転後に補正されるように、上記回転角度検出手段で検出された回転角度または上記偏差演算手段で演算された回転角度偏差の少なくとも一方を遅延する遅延手段とを有することを特徴とする。
【００１１】
請求項１の発明によると、偏差演算手段やモータ駆動手段による制御遅れがあっても、その制御遅れを考慮して回転角度偏差をワークのｎ回転後に補正するように遅延手段での遅延時間を設定することにより、補正を行ないたいワークの歯面をｎ回転後に砥石歯車と噛み合った時に研削することができるので、偏差演算手段やモータ駆動手段による制御遅れに影響されることなく、ワークを高精度で研削でき、そのピッチ誤差を適切に矯正することが可能となる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１の加工装置において、上記回転角度検出手段で検出される回転角度と上記ワーク用モータの回転角度目標値との回転角度偏差が、上記ワークの１回転後に補正されるように、上記遅延手段の遅延時間を設定したことを特徴とする。
【００１３】
請求項２の発明によると、ワーク用モータの回転角度偏差は、ワークの１回転後に補正されて、補正を行ないたいワークの歯面は１回転後に砥石歯車と噛み合った時に研磨されるので、ワークをより高精度で研削でき、ワークのピッチ誤差等をより正確に矯正することが可能となる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２の加工装置において、上記ワークが歯車であることを特徴とする。
【００１５】
請求項３の発明によると、歯車の歯面を高精度で切削加工でき、そのピッチ誤差等を矯正できる加工装置を提供することが可能となる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項１または２の加工装置において、上記ワークがスプラインシャフトであることを特徴とする。
【００１７】
請求項４の発明によると、スプラインシャフトの歯面を高精度で研削でき、そのピッチ誤差等を矯正できる加工装置を提供することが可能となる。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項の加工装置において、上記砥石歯車に代えてシェービングカッタであることを特徴とする。
【００１９】
請求項５の発明によると、砥石歯車に代えてシェービングカッタにすることによって、ワークに高精度のシェービング加工を施すことができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による加工装置が研削装置の場合を例に実施の形態を図１乃至図３を参照して説明する。
【００２１】
図１は本発明の実施の形態における研削装置の外観斜視図であり、図２は図１に示す研削装置での歯車と歯車形状の研削工具である砥石歯車との歯合関係を示す斜視図、図３は図１に示す研削装置におけるワーク用モータ駆動系の機能構成を示すブロック図である。
【００２２】
図１及び図２に示すように、本実施の形態の研削装置は、ワークとしての歯車１を内歯式の砥石歯車２を用いて研削するもので、歯車１は砥石歯車２に歯合するようにワーク保持部３に回転自在に保持されて、ワーク用モータ４により所定の方向に回転駆動されるようになっている。このワーク用モータ４の回転角度は、例えば回転角度検出手段であるロータリーエンコーダからなる回転角度検出器５で検出されるようになっている。
【００２３】
一方、砥石歯車２は、工具用モータである砥石歯車用モータ６が設けられた砥石取り付けヘッド７に回転自在に取り付けられて、砥石歯車用モータ６により歯車１と同一方向に回転駆動されるようになっており、この砥石歯車用モータ６の回転角度は、同様に例えばロータリーエンコーダからなる回転角度検出器８で検出されるようになっている。
【００２４】
また、砥石取り付けヘッド７は、歯車１の回転中心軸と直交する方向に直線移動可能な工具保持部である砥石保持部９に、この砥石保持部９の直線移動方向と平行な軸を中心に回動可能に取り付けられており、砥石取り付けヘッド７を砥石保持部９に対して回動調整して砥石歯車２を歯車１と歯合させた状態で両者を同期回転させながら、砥石保持部９を直線移動させて砥石歯車２に切り込み送りを与えることにより、歯車１の歯面を研削してピッチ誤差等を矯正するようになっている。
【００２５】
本実施の形態では、ワーク用モータ４及び砥石歯車用モータ６の各々のモータ駆動系に対して、図示しない制御装置から歯車１及び砥石歯車２の歯数比に応じた回転角度目標値を与えて、歯車１及び砥石歯車２を同期回転させる。
【００２６】
即ち、ワーク用モータ駆動系では、図３に示すように、与えられた回転角度目標値を偏差演算手段である差動増幅器１１を介してモータ駆動手段となるモータ駆動回路１２に供給してワーク用モータ４を駆動し、そのワーク用モータ４の実際の回転角度を回転角度検出手段としての回転角度検出器５で検出して、この回転角度検出器５で検出した回転角度を遅延手段となる遅延回路１３で遅延させてから差動増幅器１１にフィードバックして回転角度目標値との回転角度偏差を演算し、その回転角度偏差が零となるようにモータ駆動回路１２によりワーク用モータ４の駆動を制御する。
【００２７】
ここで、遅延回路１３による遅延時間は、差動増幅器１１での演算速度やモータ駆動回路１２の応答速度等による制御遅れを考慮し、歯車１の補正を行ないたい歯面が１回転後に砥石歯車２と噛み合う時間に設定する。即ち、差動増幅器１１及びモータ駆動回路１２による制御遅れ時間をｔτ、ワーク用モータ４の１回転時間をｔとするとき、遅延回路１３の遅延時間Ｔτを、Ｔτ＝ｔ−ｔτ、に設定する。
【００２８】
なお、図示しないが、砥石歯車用モータ駆動系については、図３に示すワーク用モータ駆動系と同様に遅延回路を設けて、砥石歯車用モータ６の回転角度偏差をワークの１回転後に補正するように構成することもできるが、砥石歯車２は歯車１よりも回転速度が遅く、またピッチ誤差を有していないので、遅延回路を有しない図４に示す従来の構成とすることもできる。
【００２９】
このように、本実施の形態では、ワーク用モータ駆動系において、ワーク用モータ４の回転角度偏差がワークの１回転後に補正されるように、回転角度検出器５で検出された回転角度を遅延回路１３で遅延させて差動増幅器１１にフィードバックするようにしたので、補正を行ないたい歯車１の歯面を１回転後に砥石歯車２と噛み合った時に研削でき、歯車１のピッチ誤差を正確に矯正することができる。
【００３０】
また、遅延回路１３における遅延時間は、差動増幅器１１及びモータ駆動回路１２による制御遅れを考慮して設定するので、差動増幅器１１及びモータ駆動回路１２として通常の演算速度及び応答速度を有する安価なものを用いることができる。
【００３１】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、図３において、遅延回路１３は、回転角度検出器５と差動増幅器１１との間に限らず、差動増幅器１１とモータ駆動回路１２との間に設けたり、或いは、回転角度検出器５と差動増幅器１１との間、及び差動増幅器１１とモータ駆動回路１２との間の両方に設けて遅延時間を分担したりすることもできる。
【００３２】
また、上記実施の形態では、ワーク用モータ４の回転角度偏差をワークの１回転後に補正するようにしたが、２回転以上の所定の回転後に補正するように構成することもできる。
【００３３】
更に、本発明は、内歯式の砥石歯車２を用いる研削装置に限らず、外歯式の砥石歯車を用いる研削装置にも有効に適用することができると共に、ワークをスプラインシャフトとする研削装置にも有効に適用することができる。
【００３４】
また、研削工具として砥石歯車に代えてシェービングカッタを使用することによって、歯車やスプラインシャフト等のワークに高精度でシェービング加工を施すことができる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、回転角度検出手段で検出される回転角度とワーク用モータの回転角度目標値との回転角度偏差が、ワークのｎ回転後に補正されるように、回転角度検出手段で検出された回転角度または偏差演算手段で演算された回転角度偏差の少なくとも一方を遅延手段で遅延するようにしたので、偏差演算手段やモータ駆動手段による制御遅れがあっても、その制御遅れを考慮して回転角度偏差をｎ回転後に補正するように遅延手段での遅延時間を設定することにより、補正を行ないたいワークの歯面をｎ回転後に砥石歯車或いはシェービングカッタと噛み合った時に加工することができる。
【００３６】
従って、偏差演算手段やモータ駆動手段による制御遅れに影響されることなく、ワークを高精度で加工でき、そのピッチ誤差を矯正することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による加工装置の実施の形態の概要を示す研削装置の全体外観斜視図である。
【図２】図１に示す研削装置での歯車と砥石歯車との歯合関係を示す斜視図である。
【図３】図１に示す研削装置におけるワーク用モータ駆動系の機能構成を示すブロック図である。
【図４】従来の研削装置におけるモータ駆動系の機能構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１　　歯車（ワーク）
２　　砥石歯車（研削工具）
３　　ワーク保持部
４　　ワーク用モータ
５　　回転角度検出器（回転角度検出手段）
６　　砥石歯車用モータ（工具用モータ）
７　　砥石取り付けヘッド
８　　回転角度検出器
９　　砥石保持部
１１　　差動増幅器（偏差演算手段）
１２　　モータ駆動回路（モータ駆動手段）
１３　　遅延回路（遅延手段）
【図１】
2004025399.tif 000003
【図２】
2004025399.tif 000004
【図３】
2004025399.tif 000005
【図４】
2004025399.tif 000006