(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工装置に付設されて加工具の欠損を検出する加工具欠損検出装置であって、
欠損が生じている第１の加工具を使用してワークを加工した際に前記ワークの加工箇所で発生した第１の火花を表示装置の画面に映し出すことで前記画面を構成するドットを点灯させたときの全ドット数に対する点灯した第１のドット数の割合を第１の占有率として予め記憶した第１の記憶手段と、
第２の加工具を使用してワークを加工する際に前記ワークの加工箇所で発生する第２の火花を画面に映し出すことでドットを点灯させたときの全ドット数に対する点灯した第２のドット数の割合を第２の占有率として順次記憶する第２の記憶手段と、
前記第１の記憶手段に予め記憶された前記第１の占有率と、前記第２の記憶手段に順次記憶される前記第２の占有率とを比較する演算回路と、
を備え、
前記演算回路は、前記第１の占有率と前記第２の占有率とを比較し、前記第２の占有率が前記第１の占有率と同一となったときに、前記第２の加工具に、前記第１の加工具と同量の欠損が生じたとの判定信号を発し、
前記判定信号を受けた制御部が、加工を停止する制御信号を発することを特徴とする加工具欠損検出装置。
【請求項２】
請求項１記載の加工具欠損検出装置において、前記加工具が切削加工用刃具であることを特徴とする加工具欠損検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加工具の欠損検出装置に関し、一層詳細には、加工具に所定の規模の欠損が生じた際にその欠損を速やかに検出し、これにより製品歩留まりを向上させることが可能な加工具の欠損検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
歯車やねじ等の機械構成部品は、ワークに対して旋削加工や切削加工等の様々な加工が施されることにより製造されている。このような加工を行うための加工装置の一例としては、図７に示すホブ盤１が挙げられる。
【０００３】
このホブ盤１は、ホブヘッド２に矢印Ｘ方向に沿って回転可能に支持されるとともにその外周部にホブカッタ３が取り付けられたホブ軸４と、ワーク５に形成された貫通孔５ａを通った支持ロッド６とを備える。なお、ホブヘッド２は、基台７に取り付けられて垂直方向（矢印Ｙ方向）および水平方向（矢印Ｚ方向）に変位自在な支持盤８に支持されている。また、可動盤９は、図示しない可動盤移動機構の作用下に、矢印Ａ方向に沿って支持盤８に対して接近または離間させることが可能である。
【０００４】
支持ロッド６は、図７における上方に指向してテーパ状に縮径した縮径部６ａと、その直径がワーク５の貫通孔５ａの直径に比して大きい大径部６ｂと、その直径が貫通孔５ａの直径に略等しい小径部６ｃとを下部からこの順序で有する。このうち、縮径部６ａは、略円柱体形状をなす部位を介して可動盤９に回転可能に装着されたテーブル１０に支持されており、一方、小径部６ｃは図示しない軸受に回転可能に支持されている。
【０００５】
貫通孔５ａに支持ロッド６の小径部６ｃが通されたワーク５は、大径部６ｂの上端面に当接してその位置に留まり、これにより支持ロッド６に支持される。勿論、この際のワーク５の位置は、ホブカッタ３により加工が施されることが可能な位置である。
【０００６】
支持ロッド６および該支持ロッド６に支持されたワーク５は、テーブル１０が矢印Ｂ方向に回転付勢されることに伴って回転動作する。その一方でホブ軸４が回転付勢されることによりホブカッタ３も回転動作され、この状態で、前記可動盤移動機構の作用下に可動盤９が支持盤８側に指向して移動される。これによりワーク５がホブカッタ３により切削加工され、ワーク５の外周壁部に歯１１が形成される。最終的に、ワーク５は、完成品としての歯車となるまで切削加工されるに至る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
近年では、ホブカッタ３の構成材料をＷＣ−Ｃｏ系等の超硬合金とすることが主流になりつつある。この理由は、超硬合金からなるホブカッタ３は加工速度が著しく速く、かつ耐摩耗性に優れているからである。
【０００８】
しかしながら、超硬合金からなるホブカッタ３は靱性が低く、このために欠損し易いという不具合がある。欠損が生じたホブカッタ３を使用してワーク５の切削加工を続行した場合には、該ホブカッタ３の他の刃部における負荷が増大する。このような状態でさらにワーク５の切削加工を続行すると、他の刃部の欠損を誘発してしまう。この場合、所定の形状の歯１１を製造することができなくなるので、歯車の製造歩留まりが低下してしまう。
【０００９】
本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、ホブカッタ等の加工具に所定の規模の欠損が生じた場合に加工を速やかに停止させ、これにより製品歩留まりを向上させることが可能な加工具の欠損検出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】
上記の目的を達成するために、本発明は、欠損した第１の加工具を使用してワークの加工を行った際に前記ワークの加工箇所で発生した第１の火花の状態と、第２の加工具によりワークを加工する際に前記ワークの加工箇所で発生する第２の火花の状態とを比較することにより前記第２の加工具に欠損が生じているか否かを判別することを特徴とする。
【００１１】
すなわち、この加工具の欠損検出方法においては、前記第１および第２の火花の状態が互いに相等しい場合、前記第２の加工具が欠損しているとの判定がなされる。
【００１２】
そして、このようにして前記第２の加工具が欠損していると判定された場合に加工を停止することにより、後処理において修復が困難な製品を製造することを回避することができるとともに加工具の他の加工部位の欠損を誘発することを回避することができる。このため、製品の製造歩留まりを向上することができる。
【００１３】
また、本発明は、加工装置に付設されて加工具の欠損を検出する加工具欠損検出装置であって、
欠損が生じている第１の加工具を使用してワークを加工した際に前記ワークの加工箇所で発生した第１の火花を表示装置の画面に映し出すことで前記画面を構成するドットを点灯させたときの全ドット数に対する点灯した第１のドット数の割合を第１の占有率として予め記憶した第１の記憶手段と、
第２の加工具を使用してワークを加工する際に前記ワークの加工箇所で発生する第２の火花を画面に映し出すことでドットを点灯させたときの全ドット数に対する点灯した第２のドット数の割合を第２の占有率として順次記憶する第２の記憶手段と、
前記第１の記憶手段に予め記憶された前記第１の占有率と、前記第２の記憶手段に順次記憶される前記第２の占有率とを比較する演算回路と、
を備え、
前記演算回路は、前記第１の占有率と前記第２の占有率とを比較し、前記第２の占有率が前記第１の占有率と同一となったときに、前記第２の加工具に、前記第１の加工具と同量の欠損が生じたとの判定信号を発し、
前記判定信号を受けた制御部が、加工を停止する制御信号を発することを特徴とする。
【００１４】
この加工具欠損検出装置は、前記第１および第２の火花の状態の観測、および両火花の形状や発生量が互いに略等しいとの判定がなされた際における加工の停止を自動的に行う。すなわち、加工具の欠損が速やかにかつ容易に検出され、該欠損が所定の規模となった際には速やかに加工が停止される。このため、後処理において修復が困難な製品を製造することが回避されるとともに他の刃部の欠損を誘発することが確実に回避されるので、製品の製造歩留まりを確実に向上させることができる。
【００１５】
前記第１の火花の状態と前記第２の火花の状態との比較は、該第１または第２の火花を表示装置に映し出し、この表示装置の画面面積を占める割合を比較することにより行うことができる。すなわち、前記第１および第２の火花における表示装置の画面面積を占める割合が互いに略等しくなった場合、第２の加工具に欠損が生じていると判定することができる。
【００１６】
なお、加工具の好適な例としては、ホブカッタやフライスカッタ等の切削加工用刃具を挙げることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る加工具の欠損検出方法につきこれを実施する装置との関係で好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。なお、図７に示される構成要素に対応する構成要素については同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００１８】
本実施の形態に係る加工具欠損検出装置を図１に示す。この加工具欠損検出装置２０は、ＣＣＤカメラ２２と、該ＣＣＤカメラ２２により撮影された画像を映し出すモニタ２４と、第１、第２ＲＯＭ２６ａ、２６ｂ、第１〜第３ＲＡＭ２８ａ〜２８ｃおよびＣＰＵ３０が組み込まれた比較部３２とを備える。なお、本実施の形態において、加工具欠損検出装置２０はワーク５を切削加工するホブ盤１のホブカッタ３の欠損を検出するものであり、比較部３２のＣＰＵ３０は、ケーブル３４を介してホブ軸４の回転付勢または停止を制御するホブ盤制御部３６に電気的に接続されている。
【００１９】
ＣＣＤカメラ２２は、ワーク５の切削加工箇所に向けられた状態で支持されている。このため、ワーク５の切削加工箇所において発生した火花Ｆは、ＣＣＤカメラ２２により撮影されてモニタ２４に映し出される。この際、モニタ２４の画面３８においては、該画面３８を構成するドット（図示せず）が火花Ｆの形状や量に対応するように点灯する。全ドット数に対する点灯したドットの割合（以下、占有率という）についての情報は、信号として比較部３２に送られて第１〜第３ＲＡＭ２８ａ〜２８ｃに入力される。
【００２０】
比較部３２の第１ＲＯＭ２６ａには、損傷してはいるものの該損傷を修復することが比較的容易な、欠損が０．２ｍｍ以下程度である刃部を有するホブカッタが発生する火花の占有率（以下、下限占有率という）が予め記憶されている。一方、第２ＲＯＭ２６ｂには、損傷を修復することが困難な刃部、すなわち、０．２ｍｍより大きく欠損した刃部を有するホブカッタが発生する火花の占有率（以下、上限占有率という）が予め記憶されている。なお、下限占有率および上限占有率は、後述するように、欠損したホブカッタを使用してワーク５を切削加工することにより求められる。
【００２１】
比較部３２のＣＰＵ３０は、第１、第２ＲＯＭ２６ａ、２６ｂに予め記憶された下限占有率および上限占有率と、第１〜第３ＲＡＭ２８ａ〜２８ｃに入力された火花Ｆの占有率とを比較する。後述するように、第１〜第３ＲＡＭ２８ａ〜２８ｃのいずれかに入力された占有率が下限占有率または上限占有率と等しくなった場合、ＣＰＵ３０は、図示しない可動盤移動機構に図示しないケーブルを介して電気的に接続されたホブ盤制御部３６に「１サイクル停止」または「切削加工停止」の制御信号を発する。
【００２２】
次に、上記のように構成された加工具欠損検出装置２０によりホブカッタ３の欠損を検出する方法について説明する。
【００２３】
まず、欠損が存在しないホブカッタによりワーク５の切削加工を行い、ワーク５の加工箇所に生じた火花Ｆの占有率を測定する。
【００２４】
そして、欠損の規模が比較的小さいホブカッタによりワーク５の切削加工を行い、上記と同様に、ワーク５の加工箇所に生じた火花Ｆの占有率を測定する。
【００２５】
以下、ホブカッタの欠損の規模を順次大きくして、不良品が製造される際の欠損の規模と、ワーク５の加工箇所に生じた火花Ｆの占有率とを調べる。
【００２６】
図２に、ホブカッタの欠損の規模と火花Ｆの占有率との関係を表すグラフの一例を示す。図２において、曲線ａ、ｂおよびｃは、それぞれ、欠損の存在しないホブカッタ、欠損の規模が比較的小さくかつ再研磨することにより修復することが可能なホブカッタ、欠損の規模が大きく修復することが容易ではないホブカッタにより得られたものである。なお、グラフの横軸は切削加工を開始してからの経過時間である。
【００２７】
この図２から、ホブカッタ３を用いてワーク５の切削加工を行う際、発生する火花Ｆの占有率が曲線ｂの平坦域で示される占有率（７．５％）以上となった場合にホブカッタ３に比較的小さい規模で欠損が発生していると判定して切削加工を１サイクルで停止することにより欠損の誘発を回避することができること、また、曲線ｃの平坦域で示される占有率（１５％）以上となった場合にホブカッタ３に欠損が生じていると判定して切削加工を停止することにより、歯１１の損傷を修復することが困難な歯車が製造されることを回避することができることが諒解される。
【００２８】
そこで、比較部３２の第１、第２ＲＯＭ２６ａ、２６ｂには、７．５％を下限占有率として、かつ１５％を上限占有率として記憶させるとともに、ＣＰＵ３０には、ホブ盤制御部３６に対して、ワーク５の切削加工を行っている最中に発生した火花Ｆの占有率が７．５％以上１５％未満の場合に「１サイクル停止」の制御信号を発し、１５％に到達した場合に「切削加工停止」の制御信号を発するように設定する。
【００２９】
この設定を終了した後、ホブ軸４およびテーブル１０をそれぞれ回転付勢してホブカッタ３およびワーク５を回転動作させる。この状態で図示しない前記可動盤移動機構を付勢して可動盤９を支持盤８に対して接近させ、ホブカッタ３によるワーク５の切削加工を開始する。これにより、ワーク５の外周壁部に歯１１が形成される。
【００３０】
この切削加工の際には、図３に示すように、ワーク５の切削加工箇所に火花Ｆが発生する。この火花Ｆの形状や量は、ホブカッタ３の欠損の規模に依存して変化する。なお、図３における参照符号４０は、ワーク５が切削加工される際に発生した切り屑である。
【００３１】
火花Ｆは、ＣＣＤカメラ２２により撮影されてモニタ２４の画面３８に映し出される（図１参照）。
【００３２】
切削加工を開始した直後から１０秒以内における火花Ｆの占有率に関する情報は、信号として比較部３２の第１ＲＡＭ２８ａに送られ、該第１ＲＡＭ２８ａに入力される。ＣＰＵ３０は、第１ＲＡＭ２８ａに入力された占有率と第１、第２ＲＯＭ２６ａ、２６ｂに予め記憶された下限占有率（７．５％）または上限占有率（１５％）とを比較する。
【００３３】
同様に、第２および第３ＲＡＭ２８ｂ、２８ｃには、それぞれ、切削加工を開始して１０秒超〜２０秒、２０秒超〜３０秒における火花Ｆの占有率に関する情報が入力される。第２および第３ＲＡＭ２８ｂ、２８ｃに入力されたこれらの占有率も、ＣＰＵ３０によって第１、第２ＲＯＭ２６ａ、２６ｂに予め記憶された下限占有率または上限占有率と比較される。
【００３４】
具体的には、以下のようである。
【００３５】
切削加工途中でホブカッタ３に欠損が生じないときには、火花Ｆの占有率は図２における曲線ａに準じて変化する。すなわち、占有率が７．５％に到達することはないので、ＣＰＵ３０が「切削加工停止」の制御信号を発することはなく、ワーク５に対する切削加工が続行される。
【００３６】
図４に示すように、切削加工途中でホブカッタ３に欠損４２が生じた場合、その欠損４２の規模に応じて火花Ｆの占有率が上昇する。そして、図５の曲線ｄで示されるように、例えば切削加工を開始して１５秒で火花Ｆの占有率が下限占有率（７．５％）に到達した場合、第１ＲＯＭ２６ａがホブ盤制御部３６に対して「１サイクル停止」の制御信号を発し、これにより切削加工の１サイクルが停止される。
【００３７】
この場合、作業者はホブカッタ３の状態を目視で確認し、必要に応じて支持盤８を変位させ、欠損のない刃部がワーク５に当接するようにホブカッタ３の位置を変更する。その後、ホブ盤１を再付勢することによりワーク５の切削加工が再開され、最終的に歯１１が形成されて完成品としての歯車が得られるに至る。
【００３８】
また、ホブカッタ３の位置が変更されずにワーク５の切削加工が再開された場合、その後の火花Ｆの占有率は、第２ＲＯＭ２６ｂに記憶された上限占有率と比較される。そして、火花Ｆの占有率が７．５％以上であっても、第２ＲＯＭ２６ｂに記憶された上限占有率である１５％に到達しない場合には切削加工が続行され、完成品としての歯車が製造される。
【００３９】
これに対し、欠損４２の規模が大きくなってしまい、図６の曲線ｅで示されるように、火花Ｆの占有率が上昇して最終的に１５％に到達した場合、ＣＰＵ３０は、ケーブル３４を介してホブ盤制御部３６に「切削加工停止」の制御信号を発する。
【００４０】
この制御信号を受けたホブ盤制御部３６は、図示しない前記ケーブルを介して図示しない前記可動盤移動機構に制御信号を送る。その結果、該可動盤移動機構の作用下に可動盤９が支持盤８から離間することに伴ってホブカッタ３とワーク５とが互いに離間し、これによりワーク５に対する切削加工が停止される。
【００４１】
すなわち、欠損４２が生じたホブカッタ３による切削加工を続行し、結局、欠損４２の規模が大きくなった場合であっても、切削加工が自動的に停止されるので、不良品が製造されることはない。
【００４２】
このように、本実施の形態に係る加工具の欠損検出方法においては、ホブカッタ３に所定の規模の欠損４２が生じた際にワーク５の切削加工を停止するようにしているので、後処理を行っても歯１１の傷を修復することが困難な歯車が製造されることを回避することができる。
【００４３】
また、ホブカッタ３における他の刃部の負荷が増大する前に切削加工が停止されるので、他の刃部の欠損が誘発されることがない。このため、所定の形状の歯車を確実に製造することができる。
【００４４】
以上のようなことから、歯車の製品歩留まりを向上させることができる。
【００４５】
なお、上記した実施の形態においては、加工具としてホブカッタ３を使用し、かつ該ホブカッタ３によりワーク５を切削加工することにより歯車を製造する場合を例として説明したが、特にこれに限定されるものではない。例えば、加工具としてフライスカッタを用い、該フライスカッタによりワークに対して面削加工であってもよい。この場合、製造歩留まりが低下する規模の欠損を有するフライスカッタを使用して面削加工を予め行い、その際における火花の占有率を測定してこれを比較部３２の第１、第２ＲＯＭ２６ａ、２６ｂに記憶させるようにすればよい。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る加工具の欠損検出方法によれば、欠損した加工具により加工を行う際にワークの加工箇所に生じる火花の状態を観測し、該火花の状態と、使用中の加工具でワークの加工箇所に発生する火花の状態とを比較することにより、使用中の加工具に欠損が生じているか否かを判別するようにしている。そして、使用中の加工具が欠損していると判定された場合には、加工が停止される。このため、加工具の他の部位の欠損が誘発されることを回避することができるという効果が達成される。
【００４７】
また、本発明に係る加工具欠損検出装置によれば、上記した両火花の状態の観測、およびこの観測から加工具に許容限度を超える欠損が生じたとの判定がなされた際における加工の停止が自動的に行われる。すなわち、加工具に生じた欠損が所定の規模となった際には速やかに加工が停止されるので、上記の効果を常に確実に達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る加工具欠損検出装置の概略全体構成説明図である。
【図２】ホブカッタの欠損の規模と該ホブカッタを使用した際に発生した火花の状態との相関関係を表すグラフである。
【図３】ワークの加工箇所に火花が生じた状態を示す平面図である。
【図４】欠損したホブカッタによりワークを切削加工している際に加工箇所に火花が生じた状態を示す平面図である。
【図５】切削加工途中にホブカッタに欠損が生じた状態を示すグラフである。
【図６】欠損が生じたホブカッタを使用してワークの切削加工を続行し、欠損の規模が大きくなった状態を示すグラフである。
【図７】ホブ盤の要部概略構成説明図である。
【符号の説明】
１…ホブ盤                        ３…ホブカッタ
５…ワーク                        ６…支持ロッド
８…支持盤                        ９…可動盤
１０…テーブル                    １１…歯
２０…加工具欠損検出装置          ２２…ＣＣＤカメラ（撮像手段）
２４…モニタ                      ２６ａ、２６ｂ…ＲＯＭ
２８ａ〜２８ｃ…ＲＡＭ            ３０…ＣＰＵ
３２…比較部                      ３６…ホブ盤制御部
３８…画面                        ４２…欠損
Ｆ…火花
【図１】
0004605875.tif 000002
【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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