(57)【要約】【課題】作業効率および加工効率が向上でき、ワークを常に所望の加工量で高精度に加工できると共に、加工工具の長寿命化が図れる加工装置を提供する。【解決手段】テーブル３上でワーク１を保持するワーク保持部４，５と、加工工具２及び工具用モータ７を保持するヘッド部６と、ヘッド部６を移動させる駆動手段９，１０とを有し、ワーク１と加工工具２との係合状態で、加工工具２を回転させながらテーブル３およびヘッド部６を移動させてワーク１を加工する加工装置において、工具用モータ７のトルク電流検出手段１５と、テーブル３の基準移動回数及び工具用モータ７の基準トルク電流値を格納する記憶手段１７と、トルク電流検出値が基準トルク電流値と等しくなるように駆動手段９，１０によるヘッド部６の駆動を制御するトルク制御手段１６とを有し、テーブル３を基準移動回数分移動させてワーク１を加工する。【選択図】  図２
2004209575.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の方向に往復移動可能なテーブルと、該テーブル上でワークを着脱自在に保持するワーク保持部と、該ワーク保持部に保持された上記ワークに係合可能な加工工具及び該加工工具を回転させる工具用モータを保持するヘッド部と、上記ヘッド部を上記テーブルの移動方向と交差する方向に移動させる駆動手段とを有し、上記ワークおよび上記加工工具を係合させた状態で上記加工工具を回転させながら上記テーブルおよび上記ヘッド部を移動させて上記ワークを加工する加工装置において、
上記工具用モータのトルク電流を検出するトルク電流検出手段と、
上記ワークに対する上記テーブルの基準移動回数および上記工具用モータの基準トルク電流値を格納する記憶手段と、
上記トルク電流検出手段で検出されるトルク電流検出値と上記記憶手段に格納されている基準トルク電流値との比較に基づいて、上記トルク電流検出値が上記基準トルク電流値と等しくなるように上記駆動手段による上記ヘッド部の駆動を制御するトルク制御手段とを有し、
上記テーブルを上記記憶手段に格納されている基準移動回数分移動させて上記ワークを加工することを特徴とする加工装置。
【請求項２】
上記ワークが歯車で、上記加工工具が砥石歯車である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、上記加工工具がシェービングカッタであることを特徴とする請求項１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、上記加工工具がシェービングカッタであることを特徴とする請求項１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磨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】
この種の従来の加工装置として、例えば図５に示すような研磨装置が知られている。この研磨装置は、ワークである熱処理後の外歯式の歯車５１を、加工工具である内歯式の砥石歯車５２を用いて数値制御の加工プログラムに従って研磨するもので、歯車５１はＸ軸方向に移動可能なテーブル５３に設けられたワーク保持部であるヘッドストック５４およびテールストック５５の両センタ間に挟持されるようになっている。
【０００３】
ヘッドストック５４には、図示しないがアシストモータおよびトルク伝達装置が設けられており、アシストモータによりトルク伝達装置を介して歯車５１を正転、逆転方向に回転駆動するようになっている。
【０００４】
一方、砥石歯車５２は、砥石取り付けヘッド５６に回転自在に装着され、この砥石取り付けヘッド５６に取り付けられた工具用モータである砥石歯車用モータ５７により歯車５１と同一方向に回転駆動されるようになっている。
【０００５】
砥石取り付けヘッド５６は、歯車５１に対する砥石歯車５２の軸交差角を調整できるようにＸ軸と交差するＺ軸を中心に回動自在に砥石保持部５８に取り付けられており、砥石保持部５８は図示しないＺ軸駆動モータにより移動機構を介してＺ軸方向に移動可能に取り付けられている。
【０００６】
かかる研磨装置では、砥石歯車用モータ５７と歯車５１用のアシストモータとをほぼ同期する回転数で回転させることにより、砥石歯車５２の回転によって歯車５１の歯面面圧が過大となるようなつれ回り状態とならないように、歯車５１の回転をアシストモータでアシストすると共に、トルク伝達装置で砥石歯車用モータ５７とアシストモータとの回転誤差を吸収するようにしている。
【０００７】
ワークとして熱処理された歯車５１を研磨する場合には、熱処理の際の熱的影響により、各歯の寸法、形状にバラツキがある。このため、加工に先立って歯車５１の全ての歯の寸法を計測して基準となる歯との誤差を求め、その誤差分を加工プログラムの補正項目に補正量として入力する。
【０００８】
そして、実際の加工にあたっては、先ず、寸法計測した歯車５１を、ヘッドストック５４およびテールストック５５の両センタを互いに近づく方向に移動させてこれら両センタ間に挟持する。その後、砥石保持部５８を歯車５１に近づくＺ軸（−）方向に手動にて移動させて砥石歯車５２を歯車５１の基準となる歯に対してバックラッシュゼロの状態に歯合させ、その時の砥石保持部５８のＺ軸方向の位置をバックラッシュゼロ位置として装置に記憶させる。
【０００９】
その後、砥石歯車用モータ５７とアシストモータとをほぼ同期する回転数で回転させて、その回転数が予め設定された数値制御加工プログラムにおける指令回転数に達したら、テーブル５３をＸ軸方向に指定回数往復移動させると共に、テーブル５３が一往復する毎に、Ｚ軸駆動モータにより移動機構を介して砥石保持部５８をＺ軸（−）方向に指令切り込み量分移動させる。
【００１０】
テーブル５３の往復移動が指定回数に達したら、砥石歯車用モータ５７及びアシストモータの回転を停止させて、砥石保持部５８をＺ軸駆動モータにより移動機構を介して加工開始時の位置までＺ軸（＋）方向に後退させ、その移動の終了後にヘッドストック５４およびテールストック５５の両センタを互いに離間する方向に移動させて歯車５１を装置から取り出す。
【００１１】
その後、加工した歯車５１の各歯の寸法、歯形を計測し、それらの計測値が指定された値を満たしていない場合には、加工プログラムの補正項目に修正量を入力して再加工を行ない、これにより砥石保持部５８を切り込み完了値に修正量分を加味してＺ軸（−）方向に移動させるようにしている。（例えば特許文献１参照）。
【００１２】
また、従来の他の研磨装置として、ワークである歯車と加工工具である砥石歯車とを軸交差させて歯合させ、砥石歯車をモータにより回転駆動することにより歯車を連れ回し、その時の歯車の偏心やぐらつきを歯車の回転角の関数として検出して、偏心やぐらつきを補正するように歯車の切り込み量及び歯車と砥石歯車との軸交差角を制御すると共に、歯車の回転角と砥石歯車の回転角とに基づいて歯車の回転を制動するブレーキトルクを制御して、歯車のピッチエラーを補正するようにしたものも知られている（例えば特許文献２参照）。
【００１３】
【特許文献１】
特開２０００−１２６９３０号公報（段落番号０００７〜０００９、図２）
【特許文献２】
特開平６−３３９８１３号公報（段落番号０００６〜００１３、図２）
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記特許文献１および特許文献２においては、歯車の加工前後において、各歯の寸法を計測して補正値や修正値を入力する作業は極めて面倒であり、特に、熱処理後の歯車は歯に凹凸があるため、加工前にその寸法を正確に計測することが困難である。このため、作業者の負担が大きくなって、作業効率および加工効率が低くなることが懸念されると共に、加工が余分に実施されて加工工具の寿命が短くなることが懸念される。
【００１５】
このような懸念は、スプラインシャフトを、シェービングカッタを用いて加工する場合にも同様に生じる。
【００１６】
従って、かかる点に鑑みてなされた本発明の目的は、作業効率および加工効率が向上でき、ワークを常に所望の加工量で高精度に加工できると共に、加工工具の長寿命化が図れる加工装置を提供することにある。
【００１７】
【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、所定の方向に往復移動可能なテーブルと、該テーブル上でワークを着脱自在に保持するワーク保持部と、該ワーク保持部に保持された上記ワークに係合可能な加工工具及び該加工工具を回転させる工具用モータを保持するヘッド部と、上記ヘッド部を上記テーブルの移動方向と交差する方向に移動させる駆動手段とを有し、上記ワークおよび上記加工工具を係合させた状態で上記加工工具を回転させながら上記テーブルおよび上記ヘッド部を移動させて上記ワークを加工する加工装置において、上記工具用モータのトルク電流を検出するトルク電流検出手段と、上記ワークに対する上記テーブルの基準移動回数および上記工具用モータの基準トルク電流値を格納する記憶手段と、上記トルク電流検出手段で検出されるトルク電流検出値と上記記憶手段に格納されている基準トルク電流値との比較に基づいて、上記トルク電流検出値が上記基準トルク電流値と等しくなるように上記駆動手段による上記ヘッド部の駆動を制御するトルク制御手段とを有し、上記テーブルを上記記憶手段に格納されている基準移動回数分移動させて上記ワークを加工することを特徴とする。
【００１８】
請求項１の発明によると、テーブルの所定回数の移動において、工具用モータにおけるトルク電流検出値が予め設定した基準トルク電流値となるように、駆動手段の駆動、すなわちワークに対する加工工具の切り込み量が制御されるので、ワークに対するテーブルの移動回数及び基準トルク電流値を適切に設定することで、ワークの加工前後の寸法計測を行なうことなく、ワークを常に所望の加工量で高精度に加工でき、作業効率および加工効率の向上が図れると共に、加工工具の長寿命化が図れる。
【００１９】
請求項２に記載の発明は、請求項１の加工装置において、上記ワークが歯車で、上記加工工具が砥石歯車であることを特徴とする。
【００２０】
請求項２の発明によると、歯車の研磨加工を作業効率および加工効率良く行なうことが可能となる。
【００２１】
請求項３に記載の発明は、請求項１の加工装置において、上記ワークが歯車で、上記加工工具がシェービングカッタであることを特徴とする。
【００２２】
請求項３の発明によると、歯車のシェービング加工を作業効率および加工効率良く行なうことが可能となる。
【００２３】
請求項４に記載の発明は、請求項１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、上記加工工具がシェービングカッタであることを特徴とする。
【００２４】
請求項４の発明によると、スプラインシャフトのシェービング加工を作業効率及び加工効率良く行なうことが可能となる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による加工装置の実施の形態を、研磨装置を例にとって図１乃至図４を参照して説明する。
【００２６】
図１は本発明の実施の形態における研磨装置の要部の外観斜視図であり、図２は図１に示す研磨装置の制御系の要部の構成を示すブロック図、図３は加工動作の概略を示すフローチャート、図４は図３に示す研磨動作の詳細を示すフローチャートである。
【００２７】
図１に示すように、本実施の形態の研磨装置は、ワークである熱処理後の歯車１を加工工具である内歯式の砥石歯車２を用いて研磨するもので、歯車１はＸ軸方向に移動可能なテーブル３に設けられたワーク保持部であるヘッドストック４とテールストック５の両センタ間に着脱自在に挟持するようになっている。
【００２８】
また、砥石歯車２は、ヘッド部である砥石取り付けヘッド６に回転自在に装着され、この砥石取り付けヘッド６に取り付けられた工具用モータである砥石歯車用モータ７により正転および逆転方向に回転駆動するようになっている。
【００２９】
砥石取り付けヘッド７は、歯車１に対する砥石歯車２の軸交差角を調整できるようにＸ軸と交差するＺ軸を中心に回動自在に砥石保持部８に取り付けられており、砥石保持部８はＺ軸サーボモータ９によりリニアスケール１０を介してＺ軸方向に移動可能に取り付けられている。ここで、Ｚ軸サーボモータ９およびリニアスケール１０は駆動手段を構成する。
【００３０】
なお、ヘッドストック４には、上記特許文献１に開示のようなアシストモータおよびトルク伝達装置を設けて、アシストモータによりトルク伝達装置を介して歯車１を砥石歯車２と同一方向に回転駆動したり、上記特許文献２に記載のようなブレーキを設けて所望のブレーキトルクで歯車１の回転に制動をかけたり、あるいはこのような機構を設けることなく、歯車１を砥石歯車２の回転によって単に連れ回ししたり、任意に構成することができる。
【００３１】
この研磨装置は、図２に示すように装置全体の動作を制御するコントローラ１１を有しており、このコントローラ１１により、装置に本来設けられているメモリ（図示せず）に格納されている数値制御加工プログラムに従って、歯車１と砥石歯車２を歯合させた状態で、テーブル３をＸ軸方向に往復移動させながらモータ駆動回路１２を介して砥石歯車用モータ７を駆動して砥石歯車２を正逆方向に回転させると共に、テーブル３の往動及び復動においてモータ駆動回路１３を介してＺ軸サーボモータ９を駆動して砥石保持部８をリニアスケール１０を介してＺ軸方向に移動させて、歯車１を砥石歯車２により研磨するようになっている。
【００３２】
本実施の形態では、図２に示す制御系に、砥石歯車用モータ７のトルク電流を検出するトルク電流検出手段であるトルク電流検出回路１５と、Ｚ軸サーボモータ９の駆動を制御するトルク制御手段であるトルク制御回路１６と、熱処理後の歯車１を所望の研磨量で研磨するのに要するテーブル３の所定の往復移動回数および研磨時（歯車１と砥石歯車２との噛み合い時）における砥石歯車用モータ７の基準トルク電流値を格納する記憶手段であるメモリ１７とを設ける。
【００３３】
トルク電流検出回路１５で検出される砥石歯車用モータ７のトルク電流検出値は、コントローラ１１およびトルク制御回路１６に供給する。トルク制御回路１６には、コントローラ１１から、メモリ１７に格納されている基準トルク電流値をも供給し、ここで基準トルク電流値とトルク電流検出値と比較して、その比較結果に基づいてトルク電流検出値が基準トルク電流値と等しくなるように、モータ駆動回路１３を介してＺ軸サーボモータ９の駆動を制御する。これにより歯車１と砥石歯車２との軸間距離を歯車１の歯単位で調整して砥石歯車２による歯車１の切り込み量を制御する。
【００３４】
なお、図２において、メモリ１７は、装置に本来設けられている数値制御加工プログラムを格納するメモリを共用してもよい。また、メモリ１７に格納するテーブル３の所定の往復移動回数および砥石歯車用モータ７の基準トルク電流値は、歯車１を所定の寸法に研磨した際のそれぞれの値を用いる。このため、本実施の形態では、トルク電流検出回路１５で検出されるトルク電流検出値をコントローラ１１に供給して、歯車１を所定の寸法に研磨した際のトルク電流検出値を基準トルク電流値としてメモリ１７に格納しておく。
【００３５】
以下、図３および図４を参照して本実施の形態による研磨装置の加工動作について説明する。
【００３６】
図３は、加工動作の概略を示すもので、先ず、ヘッドストック４とテールストック５の両センタを互いに近づく方向に移動させて、これら両センタ間に加工すべき歯車１を挟持してセットし（ステップＳ１）、その後、砥石保持部８を歯車１に近づくＺ軸（−）方向に手動にて移動させて砥石歯車２を歯車１に対してバックラッシュゼロの状態に歯合させる。その時の砥石保持部８のＺ軸方向の位置をバックラッシュゼロ位置として装置に記憶させる（ステップＳ２）。
【００３７】
その後、砥石歯車用モータ７を回転させて（ステップＳ３）、トルク電流検出回路１５によるトルク電流検出を開始させる（ステップＳ４）と共に、砥石歯車用モータ７の回転数が予め設定された数値制御加工プログラムにおける指令回転数に達したか否かを検出する（ステップＳ５）。
【００３８】
砥石歯車用モータ７が指令回転数に達したら、テーブル３のＸ軸方向への往復移動を開始させて（ステップＳ６）、テーブル３が往動および復動する毎に、Ｚ軸サーボモータ９によりリニアスケール１０を介して砥石保持部８をＺ軸（−）方向に移動させて歯車１に切り込みを与えると共に、その砥石保持部８の移動量、すなわち歯車１の切り込み量を図４において説明するように、トルク電流検出回路１５でのトルク電流検出値とメモリ１７に格納されている基準トルク電流値との比較に基づいて制御して歯車１を研磨する（ステップＳ７）。
【００３９】
上記のステップＳ７における研磨動作は、メモリ１７に格納されているテーブル３の所定の往復移動回数分行ない、テーブル３の往復移動回数が所定の回数に達したら（ステップＳ８）、加工を終了する。
【００４０】
図４は、図３に示したステップＳ７における研磨動作の詳細を示すもので、先ず、テーブル３の各往動及び復動中に、砥石保持部８がＺ軸（−）方向に移動するようにＺ軸サーボモータ９を駆動する（ステップＳ１１）。この砥石保持部８のＺ軸（−）方向の移動中に、トルク制御回路１６において、トルク電流検出回路１５からのトルク電流検出値（Ｉ）とメモリ１７に格納されている基準トルク電流値（Ｉｒｅｆ）とが、Ｉ＜Ｉｒｅｆであるか否かを検出し（ステップＳ１２）、Ｉ＜Ｉｒｅｆの場合（ＹＥＳの場合）にはトルク制御回路１６により砥石保持部８のＺ軸（−）方向の移動を継続させる。
【００４１】
これに対し、ステップＳ１２において、Ｉ≧Ｉｒｅｆの場合（ＮＯの場合）には、Ｉ＝Ｉｒｅｆか否かを検出し（ステップＳ１３）、Ｉ＝Ｉｒｅｆの場合（ＹＥＳの場合）は、トルク制御回路１６によりＺ軸サーボモータ９の駆動を停止させて、砥石保持部８の移動を停止させ（ステップＳ１４）、その後、テーブルが一回の往動または復動が終了したか否かを検出して（ステップＳ１５）、終了していなければ（ＮＯの場合）ステップＳ１２に戻る。
【００４２】
また、ステップＳ１３において、Ｉ≠Ｉｒｅｆの場合（ＮＯの場合）は、Ｉ＞Ｉｒｅｆとして、トルク制御回路１６により砥石保持部８がＺ軸（＋）方向に移動するようにＺ軸サーボモータ９を逆方向に駆動して（ステップＳ１６）、ステップＳ１２に戻る。
【００４３】
このように、テーブル３の各往動及び復動中に、トルク電流検出回路１５で検出される砥石歯車用モータ７のトルク電流検出値が、メモリ１７に予め格納されている基準トルク電流値と一致するように、トルク制御回路１６によりＺ軸サーボモータ９の駆動を制御することにより、砥石歯車２の歯車１に対する切り込み量を、基準トルク電流値に対応する切り込み量となるように歯単位で自動的に補正することができる。
【００４４】
従って、熱処理による膨張等の熱的影響により歯車１の各歯の寸法、形状にバラツキがあっても、加工前に歯車１の全ての歯の寸法を計測して、基準の歯との誤差を補正値として入力したり、加工後に同様に全ての歯の寸法を計測して誤差分を再加工したりすることなく、歯車１を常に所望の研磨量で高精度に研磨できるので、作業効率および加工効率を向上することができると共に、砥石歯車２の寿命も長くできる。
【００４５】
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、本発明は、内歯式の砥石歯車２を用いる研磨装置に限らず、外歯式の砥石歯車を用いる研磨装置にも有効に適用することができると共に、ワークが歯車で加工工具がシェービングカッタである加工装置や、ワークがスプラインシャフトで加工工具がシェービングカッタである加工装置にも有効に適用することができる。
【００４６】
【発明の効果】
本発明によれば、テーブルの所定回数の移動において、工具用モータにおけるトルク電流検出値が予め設定した基準トルク電流値となるように、切り込み量を制御する駆動手段の駆動を制御するようにしたので、ワークの加工前後の寸法計測を行なうことなく、ワークを常に所望の加工量で高精度に加工でき、作業効率及び加工効率を向上することができると共に、加工工具を長寿命化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における研磨装置の要部の外観斜視図である。
【図２】図１に示す研磨装置の制御系の要部の構成を示すブロック図である。
【図３】図１に示す研磨装置による加工動作の概略を示すフローチャートである。
【図４】図３に示す研磨動作の詳細を示すフローチャートである。
【図５】従来の研磨装置の要部の外観斜視図である。
【符号の説明】
１      歯車（ワーク）
２      砥石歯車（加工工具）
３      テーブル
４      ヘッドストック（ワーク保持部）
５      テールストック（ワーク保持部）
６      砥石取り付けヘッド（ヘッド部）
７      砥石歯車用モータ（工具用モータ）
８      砥石保持部
９      Ｚ軸サーボモータ
１０      リニアスケール
１１      コントローラ
１２、１３      モータ駆動回路
１５      トルク電流検出回路（トルク電流検出手段）
１６      トルク制御回路（トルク制御手段）
１７      メモリ（記憶手段）
【図１】
2004209575.tif 000003
【図２】
2004209575.tif 000004
【図３】
2004209575.tif 000005
【図４】
2004209575.tif 000006
【図５】
2004209575.tif 000007