(57)【要約】【課題】歯車同士を適切に噛み合わせることができ、位置調整のメンテナンスが不要になる歯車の噛み合わせ方法を提供する。【解決手段】それぞれの主軸（１０，２０）に取り付けられた歯車同士を噛み合わせるために、まず、それぞれの主軸を回転させ、スライド機構（３０）により、一方の歯車を他方の歯車と噛み合わせるために所定の駆動力でＺ方向に移動させて行き、他方の歯車に接して一方の歯車の移動が停止したときに、一方の歯車の現在位置により一方の歯車が他方の歯車と噛み合ったか否かを判断する。両歯車が噛み合っていれば一方の歯車を他方の歯車から一定の距離後退させ、両歯車が噛み合っていなければ一方の歯車を所定の位置まで一旦戻し、再度一方の歯車を他方の歯車に向けて移動させる。【選択図】            図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれの主軸に取り付けられた歯車同士を噛み合わせるための歯車の噛み合わせ方法であって、
前記それぞれの主軸を回転させる主軸回転段階と、
他方の歯車と噛み合わせるため所定の駆動力で一方の歯車を移動させる歯車移動段階と、
前記一方の歯車の現在位置により前記一方の歯車が前記他方の歯車と噛み合ったか否かを判断する判断段階と、
を含むことを特徴とする歯車の噛み合わせ方法。
【請求項２】
前記判断段階で、両歯車が噛み合っていないと判断されたときには、前記一方の歯車を所定の位置まで一旦戻し、前記歯車移動段階と前記判断段階を再実行する再実行段階をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の歯車の噛み合わせ方法。
【請求項３】
前記再実行段階は、前記判断段階で、両歯車が噛み合っていると判断されるまで繰り返し実行されることを特徴とする請求項２記載の歯車の噛み合わせ方法。
【請求項４】
前記判断段階で、両歯車が噛み合っていると判断されたときには、前記一方の歯車を前記他方の歯車から一定の距離後退させる段階をさらに有することを特徴とする請求項１記載の歯車の噛み合わせ方法。
【請求項５】
前記歯車移動段階は、
前記他方の歯車と噛み合わせる前に前記一方の歯車の位置を第１位置まで移動させる段階と、
前記第１位置を境に前記一方の歯車の駆動力を加工時の駆動力よりも小さく設定する段階と、
前記他方の歯車と噛み合わせるため前記一方の歯車を設定した駆動力で移動させる段階と、
を含むことを特徴とする請求項１記載の歯車の噛み合わせ方法。
【請求項６】
前記判断段階は、
前記一方の歯車の移動が停止したか否かを判断する段階と、
前記一方の歯車の移動が停止したと判断されたときに前記一方の歯車の現在位置が前記他方の歯車と接触する第２位置にあるのか、前記他方の歯車と噛み合う第３位置にあるのかを判断する段階と、
前記一方の歯車の現在位置が前記第３位置であれば前記一方の歯車が前記他方の歯車と噛み合ったと判断する段階と、
を含むことを特徴とする請求項１記載の歯車の噛み合わせ方法。
【請求項７】
前記判断段階は、
前記一方の歯車の現在位置が前記第３位置以外の位置であれば両歯車が噛み合っていないと判断することを特徴とする請求項６記載の歯車の噛み合わせ方法。
【請求項８】
前記歯車移動段階で設定される前記一方の歯車の駆動力は、前記加工時の駆動力の１０％〜２０％の力であることを特徴とする請求項５記載の歯車の噛み合わせ方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、簡単な制御によって歯車同士を適切に噛み合わせることができ、位置調整のメンテナンスが不要になる歯車の噛み合わせ方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
歯車加工機で歯車をホーニング加工するときには、ホーニング加工する側の歯車とホーニング加工される側の歯車を適切に噛み合わせることが必要である。歯車同士を適切に噛み合わせるためには、下記の特許文献１に記載されているように両歯車の噛み合わせ位置を調整する。つまり、あらかじめ歯車加工機に噛み合わせ位置を設定し、歯車の回転を停止させた状態で、その噛み合わせ位置において一方の歯車が歯部または歯溝部のいずれが位置されているのかをセンサーで検出し、その検出結果に基づいて他方の歯車を一方の歯車と噛み合うことができるように位置合わせのため回転させる。そして、一方の歯車を他方の歯車の噛み合わせ方向に移動させ、一方の歯車の歯部を他方の歯車の歯溝部に噛み合わせる。
【０００３】
【特許文献１】
実開平８−４５５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような従来の歯車加工機にあっては、歯車の歯部と歯溝部とをセンサーで検出し、この検出結果に基づいて両歯車を適切に噛み合わせるようにしているので、高精度のセンサーが必要であり、両歯車の位置合わせを高速に行うための演算装置が必要である。また、噛み合わせ位置で両歯車を停止させなければならないのでオリエンテーション（位置決め）機能も必要になる。さらに、センサーと歯車の相対位置関係が適切でないとセンサーの検出精度が悪化してしまうため、それらの相対位置関係を維持する必要があり、センサーの頻繁な位置調整と、被加工対象歯車の種類の変更に伴う段取り変えも必要になる。
【０００５】
本発明は、以上のような従来の歯車加工機が抱える問題を解消するために成されたものであり、簡単な制御によって歯車同士を適切に噛み合わせることができ、位置調整のメンテナンスが不要になる歯車の噛み合わせ方法の提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決し、目的を達成するため、発明にかかる歯車の噛み合わせ方法は、それぞれの主軸に取り付けられた歯車同士を噛み合わせるための歯車の噛み合わせ方法であって、前記それぞれの主軸を回転させ、他方の歯車と噛み合わせるため所定の駆動力で一方の歯車を移動させ、前記一方の歯車の現在位置により前記一方の歯車が前記他方の歯車と噛み合ったか否かを判断するものである。
【０００７】
【発明の効果】
本発明の歯車の噛み合わせ方法によれば、所定の駆動力で一方の歯車を他方の歯車に向けて移動させ、一方の歯車の現在位置に基づいて両歯車が噛み合ったか否かを判断するようにしたので、歯車同士を噛み合わせるためのセンサーが不要になり、両歯車の位置合わせを高速に行うための演算装置も不要になる。さらに、センサーが不要となったことによって、センサーの位置調整や被加工対象歯車の種類の変更に伴う段取り変えの必要もなくなる。また、噛み合わせ位置で両歯車を停止させる必要がなくなるので、歯車加工装置にオリエンテーション機能を備える必要がなくなる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、本発明にかかる歯車の噛み合わせ方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明にかかる方法を実施するための歯車加工装置の概略構成図であり、図２は、図１に示した歯車加工装置の制御系の概略構成図である。
【０００９】
図に示してある歯車加工装置は、ハイポイドギアを加工するものであり、互いに軸線が直行する２つの主軸を備えている。一方の主軸１０には、ハイポイドギアを構成する平型の歯車が取り付けられ、他方の主軸２０には、ハイポイドギアを構成する傘型の歯車が取り付けられる。主軸１０はスライド機構３０上に取り付けられ、主軸２０はスライド機構４０上に取り付けられている。スライド機構３０は主軸１０を図示Ｙ−Ｚ方向に移動させることができ、スライド機構４０は主軸２０を図示Ｘ方向に移動させることができる。
【００１０】
主軸１０は主軸モータ１５によって回転され、主軸２０は主軸モータ２５によって回転される。スライド機構３０は、スライドモータ３２によってＹ軸方向に沿って駆動され、スライドモータ３４によってＺ方向に沿って駆動される。スライド機構４０は、スライドモータ４２によってＸ軸方向に沿って駆動される。
【００１１】
スライド機構３０は、Ｙ軸方向の移動量を検出するリニアスケール３３とＺ軸方向の移動量を検出するリニアスケール３５とを備え、スライド機構４０は、Ｘ軸方向の移動量を検出するリニアスケール４３を備えている。
【００１２】
主軸モータ１５、２５は主軸モータアンプ５０に接続され、主軸モータアンプ５０によって主軸モータ１５、２５の回転が制御される。スライドモータ３２、３４、４２はサーボアンプ６０に接続され、サーボアンプ６０によってスライドモータ３２、３４、４２の駆動力が制御される。
【００１３】
サーボアンプ６０は、歯車の加工時にスライドモータ３２、３４、４２に出力させるべき駆動力と、本発明にかかる方法を用いて歯車を噛み合わせる場合のスライドモータ３４に出力させるべき駆動力が記憶されている。歯車を噛み合わせる場合に出力される駆動力は、歯車を加工する場合に出力される駆動力の１０％〜２０％の間に設定してある。このような小さな力で歯車を移動させているのは、本発明にかかる方法が歯車同士の接触を前提としているからであり、歯車同士が接触した場合でも歯の部分が破損しないようにするためである。なお、駆動力の切り替えは、後述するコントローラ７０からの切り替え指令に基づいて行われる。
【００１４】
リニアスケール３３、３５、４３、主軸モータアンプ５０およびサーボアンプ６０はコントローラ７０に接続される。コントローラ７０は、リニアスケール３３、３５、４３によって検出されたスライド機構３０、４０の現在位置に基づいて、サーボアンプ６０に各種の指令を出力する。たとえば、サーボアンプ６０にスライドモータ３４の駆動力の切り替え指令（トルク制限指令、トルク制限解除指令）を出力したり、スライドモータ３４のオン、オフ指令を出力したり、主軸モータアンプ５０に主軸モータ１５、２５のオン、オフ指令を出力したりする。
【００１５】
コントローラ７０は、主軸１０に取り付けられている歯車のＺ軸方向の移動位置として、図５に示すような▲１▼〜▲４▼の４位置を記憶している。▲１▼に示される位置は第１位置であり、歯車が第１位置まで移動したことがリニアスケール３５によって検出されたとき、コントローラ７０は、サーボアンプ６０に駆動力の切り替え指令を出力する。▲２▼に示される位置は第２位置であり、主軸１０に取り付けられている歯車と主軸２０に取り付けられている歯車が接触する位置である。▲３▼に示される位置は第３位置であり、主軸１０に取り付けられている歯車と主軸２０に取り付けられている歯車がバックラッシュ無しに噛み合う位置である。▲４▼に示される位置は第４位置であり、主軸１０に取り付けられている歯車を移動させるときの目標位置である。
【００１６】
次に、本発明にかかる歯車の噛み合わせ方法の概略の手順を、図１および図２を参照しながら説明する。
【００１７】
まず、本発明にかかる方法を実施する前に、主軸１０にハイポイドギアを構成する平型の歯車を取り付け、主軸２０にハイポイドギアを構成する傘型の歯車を取り付ける。
【００１８】
作業者は端末装置からコントローラ７０に指令を出力し、スライドモータ３２を手動または自動で動作させ、両歯車が噛み合った場合に最適なオフセットとなるように、スライド機構３０をＸ方向に移動させ、歯車のオフセット量を調整する。同時に、作業者は端末装置からコントローラ７０に指令を出力し、スライドモータ３４を手動または自動で動作させ、両歯車が噛み合った場合に最適な噛み合い幅が得られるように、スライド機構３０をＹ方向に移動させる。
【００１９】
以上の作業によって、ハイポイドギアを構成する平型の歯車の位置を、ハイポイドギアを構成する傘型の歯車に対する最適な位置に設定できる。この作業が終了したら、本発明にかかる歯車の噛み合わせ方法が実行される。
【００２０】
まず、歯車を回転させるため主軸１０と主軸２０が駆動され、つぎに、主軸１０に取り付けられている歯車を第４位置（図５および図７参照）に向けて移動させるため、スライドモータ３４が駆動される。
【００２１】
スライド機構３０が図１のＺ方向に移動し、歯車の位置が第１位置に達すると（図５および図６参照）、スライドモータ３４の駆動力が歯車を加工するときの駆動力の１０％程度に低減される。この駆動力で歯車が第２位置に達すると（図５及び図８参照）、主軸１０に取り付けられている歯車と主軸２０に取り付けられている歯車とが接触するようになる。歯車同士がうまく噛み合わない場合には、この第２位置で両歯車の歯同士が接触しながら回転する状態になるので、スライド機構３０をこれ以上送ることができなくなり、スライド機構３０の移動が停止する。この状態が検出されると、歯車が第１位置に達するまでスライド機構３０が後退する。そして、再度スライド機構３０を第４位置に向けてＺ方向に送る。
【００２２】
再び歯車同士がうまく噛み合わなかったときにはスライド機構を後退させて再度両歯車の噛み合わせを試みる。歯車同士がうまく噛み合うと、歯車は第２位置で停止することなく第３位置（図５および図９参照）まで移動する。第３位置では両歯車がバックラッシュ無く噛み合うので、スライド機構３０をこれ以上送ることができなくなり、スライド機構３０の移動が停止する。この状態が検出されると、歯車同士のバックラッシュを確保するためスライド機構３０を０．１ｍｍ程度後退させる。
【００２３】
以上のようにして、自動的に両歯車を噛み合わせることができる。なお、種々の大きさの歯車を段取変えすることなく噛み合わせるためには、第１位置から第４位置のセットを歯車の大きさごとにコントローラ７０に記憶させておき、歯車の大きさに応じて使用するセットを選択できるようにしておけばよい。
【００２４】
図３は、図２のコントローラ７０によって処理される歯車の噛み合わせ手順を示すフローチャートであり、図４は、サーボアンプ６０によって処理される歯車の噛み合わせ手順を示すフローチャートである。つぎに、これらのフローチャートに基づいて、本発明にかかる歯車の噛み合わせ方法をさらに詳細に説明する。
【００２５】
前述のように、作業者は、コントローラ７０に接続されている端末装置を操作して、スライド機構３０をＸ方向およびＹ方向に移動させ、歯車のオフセット量と噛み合い幅を最適に調整する。すなわち、Ｘ軸とＹ軸の位置調整を行う。この位置調整は、作業者が手動で行っても良いし、コントローラ７０に記憶させた位置情報に基づいて自動的に行っても良い（Ｓ１）。
【００２６】
この位置調整が終わったら、作業者はコントローラ７０にスタート指令を入力する。コントローラ７０は主軸モータアンプ５０にオン指令を出力し、主軸モータ１５、２５を回転させる。これによって、主軸１０に取り付けられている歯車と主軸２０に取り付けられている歯車が回転する。なお、両歯車の回転方向は、歯車が噛み合ったときに相互に回転できる方向である。また、それぞれの主軸の回転速度は、両歯車が噛み合って回転できるような回転速度であり、あらかじめ主軸モータアンプ５０に記憶させておく。なお、このステップＳ２は主軸回転段階を構成する（Ｓ２）。
【００２７】
つぎに、コントローラ７０は、サーボアンプ６０にスライドモータ３４のオン指令を出力し、サーボアンプ６０は、スライドモータ３４を加工時の駆動力で駆動させる。スライドモータ３４が駆動されると、スライド機構３０が図１に示すＺ方向に移動する。スライド機構３０の移動位置、換言すれば主軸１０に取り付けられている歯車の現在位置は、リニアスケール３５によって検出される。リニアスケール３５で検出される歯車の現在位置はコントローラ７０で常時監視される。コントローラ７０は、歯車の現在位置が図５および図６に示した第１位置に設定されたら（Ｓ３）、サーボアンプ６０に切り替え指令、すなわち、Ｚ軸のトルク制限を指令する（Ｓ４）。
【００２８】
サーボアンプ６０は、図４のフローチャートに示すように、コントローラ７０からＺ軸のトルク制限指令が出力されたか否かを常時監視し（Ｓ２１：ＮＯ）、トルク制限指令が出力されると（Ｓ２１：ＹＥＳ）、サーボアンプ６０は記憶されている駆動力のパラメータの書き換え処理を行い、スライドモータ３４の駆動力を加工時の駆動力からその駆動力よりも小さな駆動力に切り替える。この駆動力は加工時の駆動力の１０％〜２０％程度に制限される（Ｓ２２）。この書き換え処理が終了すると、サーボアンプ６０はＺ軸の移動指令をコントローラ７０に返す（Ｓ２３）。
【００２９】
コントローラ７０は、サーボアンプ６０からＺ軸の移動指令が出力されたか否かを監視し（Ｓ５：ＮＯ）、Ｚ軸の移動指令が出力されたら（Ｓ５：ＹＥＳ）、サーボアンプ６０にスライドモータ３４のオン指令を出力し、歯車を図５および図７に示した第４位置に向けて移動させる（Ｓ６）。以上のＳ３からＳ６のステップの処理で歯車移動段階を構成する。
【００３０】
サーボアンプ６０は、コントローラ７０で検出されているスライド機構３０の移動位置に基づいて、歯車のＺ方向の位置偏差量を監視する（Ｓ２４）。監視している位置偏差量が単位時間当たり一定量以上（たとえば５０００以上）であれば（Ｓ２５：ＹＥＳ）、歯車は停止することなく移動しているのでそのまま位置偏差量の監視を行い、位置偏差量が一定量未満になったら（Ｓ２５：ＮＯ）、歯車の移動が停止した可能性があるので、スキップ信号を出力する（Ｓ２６）。
【００３１】
コントローラ７０は、スライドモータ３４を駆動させている間、サーボアンプ６０からスキップ信号が出力されたか否かを監視し（Ｓ７：ＮＯ）、スキップ信号が出力されたら（Ｓ７：ＹＥＳ）、リニアスケール３５で検出されているスライド機構３０の移動位置に基づいて、歯車の現在位置を認識する（Ｓ８）。
【００３２】
認識した現在位置が図５および図８で示す第２位置であれば（Ｓ９：ＹＥＳ）、図８に示すように、主軸１０に取り付けられている歯車と主軸２０に取り付けられている歯車の歯と歯が接触した状態で回転し、主軸１０に取り付けられている歯車がこれ以上Ｚ方向に移動できない状態、すなわち、両歯車が噛み合っていない状態にある。コントローラ７０は、再度の噛み合わせを試みるために、サーボアンプ６０にスライドモータ３４の逆転指令を出力し、歯車を第１位置に向けて後退させ、Ｓ６以降のステップの処理を再度行う（Ｓ１０）。
【００３３】
コントローラ７０は認識した位置が第２位置でなければ、図５および図９に示した第３位置であるか否かを判断する（Ｓ１１）。認識した位置が第３位置でなければ（Ｓ１１：ＮＯ）、上述のＳ１０のステップの処理を行い、Ｓ６以降のステップの処理を再度行う。一方、認識した位置が第３位置であれば（Ｓ１１：ＹＥＳ）、両歯車がバックラッシュ無く噛み合っているのであるから、コントローラ７０はサーボアンプ６０にスライドモータ３４の逆転指令を出力し、リニアスケール３５で歯車の現在位置を認識しながら歯車を０．１ｍｍ後退させる。この後退によって歯車相互間に適切なバックラッシュが確保される（Ｓ１２）。
【００３４】
両歯車を適切に噛み合わせることができたら、コントローラ７０はＺ軸のトルク制限を解除する指令をサーボアンプ６０に出力する（Ｓ１３）。サーボアンプ６０は、図４のフローチャートに示すように、コントローラ７０からＺ軸のトルク制限解除の指令が出力されたか否かを常時監視し（Ｓ２７：ＮＯ）、トルク制限解除の指令が出力されると（Ｓ２７：ＹＥＳ）、サーボアンプ６０は記憶されている駆動力のパラメータの書き換え処理を行い、スライドモータ３４の駆動力を加工時の駆動力に切り替える（Ｓ２８）。
【００３５】
本発明の好適な実施の形態は以上の通りである。なお、本発明は請求項ごとに下記のような効果を生じる。
【００３６】
請求項１に記載の発明によれば、歯車同士を噛み合わせるためのセンサーが不要になり、両歯車の位置合わせを高速に行うための演算装置も不要になる。さらに、センサーが不要となったことによって、センサーの位置調整や被加工対象歯車の種類の変更に伴う段取り変えの必要もなくなる。また、噛み合わせ位置で両歯車を停止させる必要がなくなるので、歯車加工装置にオリエンテーション機能を備える必要がなくなる。
【００３７】
請求項２に記載の発明によれば、両歯車が噛み合っていないと判断されたときには、両歯車を噛み合わせる動作が再度行われるので、両歯車が噛み合う確率が向上する。
【００３８】
請求項３に記載の発明によれば、両歯車が噛み合うまで噛み合わせ動作が繰り返し行われるので、両歯車の噛み合わせ動作を完全に自動化できる。
【００３９】
請求項４に記載の発明によれば、両歯車が噛み合ったときに一方の歯車を後退させているので、バックラッシュの調整も自動化できる。
【００４０】
請求項５に記載の発明によれば、一方の歯車を移動させる駆動力が第１位置を境に小さくなるので、両歯車が噛み合わなかったときでも歯の部分に無理な力がかからずに、歯車を損傷させることなく、安全に両歯車の噛み合わせ動作を行うことができる。
【００４１】
請求項６または請求項７に記載の発明によれば、歯車の現在位置に基づいて両歯車の噛み合い状態を判断しているので、歯車を位置合わせするセンサーを用いることなく、両歯車を噛み合わせることができる。
【００４２】
請求項８に記載の発明によれば、一方の歯車を移動させる駆動力を加工時の駆動力の１０％〜２０％程度としているので、歯の部分に無理な力をかけることなく、歯車を噛み合わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる方法を実施するための歯車加工装置の概略構成図である。
【図２】図１に示した歯車加工装置の制御系の概略構成図である。
【図３】図２のコントローラによって処理される歯車の噛み合わせの手順を示すフローチャートである。
【図４】図２のサーボアンプによって処理される歯車の噛み合わせ手順を示すフローチャートである。
【図５】歯車の噛み合わせ手順の説明に供する図である。
【図６】歯車の噛み合わせ手順の説明に供する図である。
【図７】歯車の噛み合わせ手順の説明に供する図である。
【図８】歯車の噛み合わせ手順の説明に供する図である。
【図９】歯車の噛み合わせ手順の説明に供する図である。
【符号の説明】
１０、２０…主軸、
１５、２５…主軸モータ、
３０、４０…スライド機構、
３２、３４、４２…スライドモータ、
３３、３５、４３…リニアスケール、
５０…主軸モータアンプ、
６０…サーボアンプ、
７０…コントローラ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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