(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カッタ軸の繰出機構のないかさ歯車歯切盤の歯切段取り修正方法において、
ワーク１のピッチ円錐の頂点Ｐを基準とし、該頂点Ｐに中心が接して、前記ワーク１の歯１Ａと噛み合うように仮想された仮想歯車２を表現するクレードル軸２Ｂを形成し、カッタ３の刃先３Ａが前記ワーク１の歯底円錐面１Ｂに接するようにカッタ軸３Ｂがクレードル軸に対してθ角度傾斜するように構成されており、
前記カッタ軸３Ｂと平行に、かつカッタの刃先３Ａと対面して刃先３Ａ方向へ進退自在に配設されたセンサ４と、
該センサ４の先端部がカッタ３の刃先３Ａと接触したとき、その位置を読み取るスケール５とを有し、
正常なカッタ３の刃先３Ａが接するワークの歯底円錐面１Ｂの位置をあらかじめ記憶しておき、前記センサ４の検出値により差分ΔＳを計測し、
該差分ΔＳをもとに
（ａ）ワークの切込み深さを調整する摺動部の停止位置Ｓ＝差分△Ｓ×COSθ
（ｂ）刃先３Ａを再研削したときのワーク１のピッチ円錐の頂点Ｐからカッタ軸３Ｂの中心の距離Ｌ２−正常時のワーク１のピッチ円錐の頂点Ｐからカッタ軸３Ｂの中心の距離Ｌ１＝△Ｓ×SINθ
を算出して、
歯車歯切盤の制御装置により前記ワークの切込み深さを調整する摺動部の停止位置Ｓと、クレードル軸の中心からの距離を調整してなることを特徴とするかさ歯車の歯切段取り修正方法。
【請求項２】
カッタ軸の繰出機構のないかさ歯車歯切盤において、
ワーク１のピッチ円錐の頂点Ｐを基準とし、該頂点Ｐに中心が接して、前記ワーク１の歯１Ａと噛み合うように仮想された仮想歯車２を表現するクレードル軸２Ｂを形成し、カッタ３の刃先３Ａが前記ワーク１の歯底円錐面１Ｂに接するようにカッタ軸３Ｂがクレードル軸に対してθ角度傾斜するように構成されており、
前記カッタ軸３Ｂと平行に、かつカッタの刃先３Ａと対面して刃先３Ａ方向へ進退自在に配設されたセンサ４と、
該センサ４の先端部がカッタ３の刃先３Ａと接触したとき、その位置を読み取るスケール５とを設け、
正常なカッタ３の刃先３Ａが接するワークの歯底円錐面１Ｂの位置をあらかじめ記憶しておき、前記センサ４の検出値により差分ΔＳを計測し、
該差分ΔＳをもとに
（ａ）ワークの切込み深さを調整する摺動部の停止位置Ｓ＝差分△Ｓ×COSθ
（ｂ）刃先３Ａを再研削したときのワーク１のピッチ円錐の頂点Ｐからカッタ軸３Ｂの中心の距離Ｌ２−正常時のワーク１のピッチ円錐の頂点Ｐからカッタ軸３Ｂの中心の距離Ｌ１＝△Ｓ×SINθを算出して、
制御装置により前記ワークの切込み深さを調整する摺動部の停止位置Ｓと、クレードル軸の中心からの距離を調整してなることを特徴とするかさ歯車歯切り盤。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、かさ歯車の歯切段取り修正方法並びに歯切盤に係り、特に機械からカッタの繰り出し機構と人間の手作業を無用化し、同時にカッタ高さの誤差を小さくし、調整時間を短縮することができるかさ歯車の歯切段取り修正方法並びに歯切盤に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、かさ歯車歯切盤はカッタヘッドを傾斜させることによって工作物の圧力角とカッタの圧力角を一致させて歯切りをするもので、例えば特公昭３０−３９００号などが知られている。このかさ歯車の諸元計算や歯切りのための機械段取りの計算は、その基準を工作物のピッチ円錐の頂点としている。歯切盤では、仮想歯車を表現しているクレードルと工作物との幾何学的な位置関係、歯車諸元によって決まるカッタの位置関係などがピッチ円錐の頂点を基準として決められている。カッタの刃先は歯底円錐の頂点を含む平面に設定されている。これまでの歯切盤には、カッタスピンドルをその軸方向に調整することができる繰り出し機構と、カッタの刃先が歯底円錐の頂点を含む平面内にあることが確認できるゲ−ジがあって、再研削することによりカッタの高さが変化しても、カッタの刃先を歯底円錐の頂点を含む平面に調整して使用している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来方式において、カッタの高さの誤差は、加工される歯車の歯当たりや歯厚に影響を及ぼすものであり、カッタの繰出機構は、繰出すためのネジやクランプ機能が必要であり、それらが機械構成上切削抵抗を直接受ける部分に設けられるため、機械の剛性を低下させる原因になっている。また、これらの作業は、手作業のため熟練作業者と多くの作業時間を要するという問題点があった。この発明は前記実情に鑑みて、機械からカッタの繰出機構と人間が行う手作業を無用化し、同時にカッタ高さの誤差を小さくし、調整時間を短縮することとし、カッタの高さとして基準位置から刃先までの距離をセンサとスケ−ルを用いて自動的に計測し、その距離により機械段取りの修正量を計算して自動的に機械段取りを修正し歯切りをする、かさ歯車の歯切段取り修正方法並びに歯切盤を提供することを目的として開発されたものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この発明は前記課題を解決し、目的を達成するために次のような技術的な手段を講じた。
【０００５】
Ａ．カッタ軸の繰出機構のないかさ歯車歯切盤の歯切段取り修正方法において、
ワーク１のピッチ円錐の頂点Ｐを基準とし、該頂点Ｐに中心が接して、前記ワーク１の歯１Ａと噛み合うように仮想された仮想歯車２を表現するクレードル軸２Ｂを形成し、カッタ３の刃先３Ａが前記ワーク１の歯底円錐面１Ｂに接するようにカッタ軸３Ｂがクレードル軸に対してθ角度傾斜するように構成されており、
前記カッタ軸３Ｂと平行に、かつカッタの刃先３Ａと対面して刃先３Ａ方向へ進退自在に配設されたセンサ４と、
該センサ４の先端部がカッタ３の刃先３Ａと接触したとき、その位置を読み取るスケール５とを有し、
正常なカッタ３の刃先３Ａが接するワークの歯底円錐面１Ｂの位置をあらかじめ記憶しておき、前記センサ４の検出値により差分ΔＳを計測し、
該差分ΔＳをもとに
（ａ）ワークの切込み深さを調整する摺動部の停止位置Ｓ＝差分△Ｓ×COSθ
（ｂ）刃先３Ａを再研削したときのワーク１のピッチ円錐の頂点Ｐからカッタ軸３Ｂの中心の距離Ｌ２−正常時のワーク１のピッチ円錐の頂点Ｐからカッタ軸３Ｂの中心の距離Ｌ１＝△Ｓ×SINθ
を算出して、
歯車歯切盤の制御装置により前記ワークの切込み深さを調整する摺動部の停止位置Ｓと、クレードル軸の中心からの距離を調整してなることを特徴とする。
【０００６】
Ｂ．カッタ軸の繰出機構のないかさ歯車歯切盤において、
ワーク１のピッチ円錐の頂点Ｐを基準とし、該頂点Ｐに中心が接して、前記ワーク１の歯１Ａと噛み合うように仮想された仮想歯車２を表現するクレードル軸２Ｂを形成し、カッタ３の刃先３Ａが前記ワーク１の歯底円錐面１Ｂに接するようにカッタ軸３Ｂがクレードル軸に対してθ角度傾斜するように構成されており、
前記カッタ軸３Ｂと平行に、かつカッタの刃先３Ａと対面して刃先３Ａ方向へ進退自在に配設されたセンサ４と、
該センサ４の先端部がカッタ３の刃先３Ａと接触したとき、その位置を読み取るスケール５とを設け、
正常なカッタ３の刃先３Ａが接するワークの歯底円錐面１Ｂの位置をあらかじめ記憶しておき、前記センサ４の検出値により差分ΔＳを計測し、
該差分ΔＳをもとに
（ａ）ワークの切込み深さを調整する摺動部の停止位置Ｓ＝差分△Ｓ×COSθ
（ｂ）刃先３Ａを再研削したときのワーク１のピッチ円錐の頂点Ｐからカッタ軸３Ｂの中心の距離Ｌ２−正常時のワーク１のピッチ円錐の頂点Ｐからカッタ軸３Ｂの中心の距離Ｌ１＝△Ｓ×SINθを算出して、
制御装置により前記ワークの切込み深さを調整する摺動部の停止位置Ｓと、クレードル軸の中心からの距離を調整してなることを特徴とする。
【０００７】
【作用】
以上のように構成されたこの発明は次のような作用がある。すなわち、従来の歯切盤によってカッタが摩耗し、再研削をすると、再研削に準じてカッタ軸を前進させることによって誤差補正をしていたが、この発明においては、カッタ刃先に高感度のセンサ例えばタッチセンサが接触することによって移動量を計測する。それをスケ−ル例えばリニアスケ−ルが読み取る。これによって、刃先の位置が計算されるから、該計算に応じた修正値で工作物の切込深さその他機械段取りを制御装置により自動的に調節して正しく歯切をすることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態例を図を参照して説明する。図１はカッタとセンサとの関係を示す略示的平面図、図２は歯切盤の斜視図、図３はワ−クと仮想歯車、カッタとの関係を示す略示的平面図、図４は仮想歯車を正面から見た場合のカッタの中心の位置を示す。図３において、かさ歯車の諸元計算や歯切りのための機械段取りの計算は、その基準をワ−ク１のピッチ円錐の頂点Ｐとしている。歯切盤では仮想歯車２を表現しているクレド−ル軸２Ｂの中心はそのピッチ円錐の頂点Ｐと接する。ワ−ク１の歯１Ａはこの仮想歯車２の歯２Ａと噛み合うように仮想して歯切りされるもので、カッタ３の刃先３Ａはワ−ク１の歯底円錐面１Ｂに接するようにカッタ軸３Ｂは傾斜するように構成されている。このカッタ３は切削加工をすることによって切味が劣化し、再研削するため、図１に仮想線３３で示すようにカッタ刃先の高さが短く変化して来る。その結果図４に示すように刃先３Ａを再研削したときのカッタ軸３Ｂの中心はワ−ク１のピッチ円錐の頂点ＰからＬ１の距離ないしＭ１の距離が正しいのに、△Ｌだけ伸びてＬ２になり、また△Ｍだけ縮まってＭ２となる。従って従来はこの△Ｌ・△Ｍのカッタの高さの誤差はカッタ軸３Ｂをワ−ク１の方へ繰り出すことで調整を図って来たが、それら調整の作業は手作業のために熟練作業者を必要としかつ作業時間を要した。加えて、カッタ繰出機構は繰出しネジ，クランプ機構等複雑な機構を必要とし、その部分は切削抵抗を直に受ける部分でもあるために機械の剛性を低下させる原因になっている。本発明は、そのカッタ繰出機構を使用しないもので、具体的には図１に示すようにセンサ４（具体的にはタッチセンサ）とスケ−ル５（具体的にはリニアスケ−ル）を使用する。図１において、カッタ軸３Ｂはクレードル軸２Ｂに対してθ角ほど傾斜している平面を示している。実線のカッタ３は正式な位置にあることを示し、再研削によって高さが△Ｓだけ低くなったカッタすなわち再研削後のカッタ３３を仮想線で示す。正常位置のカッタ３でクレド−ル軸２Ｂに対してカッタ軸３Ｂはθ角度傾き、クレードル軸２Ｂ中心から距離Ｌ１隔たった位置にカッタ中心があり、カッタ３の刃先３Ａはワ−ク１の歯底円錐の頂点を含む平面１Ｂに接している。一方、再研削後のカッタ３３は実線のカッタ３に対して刃先３Ａの高さに△の差があるため、実線のカッタ３に対してクレードルの軸方向距離で△Ｓ、クレド−ル中心とカッタ中心との隔たりにＬ２−Ｌ１の差△Ｌだけ差が生じている。このカッタ軸３Ｂと平行に、かつカッタの刃先３Ａと対面して刃先３Ａ方向へ進退自在にセンサ４（具体的にはタッチセンサ）が配設されている。該センサ４は図示省略したＮＣ制御によるサ−ボモ−タ，ボ−ルネジなどの駆動装置によって進退するもので、センサ４の先端部がカッタ３の刃先３Ａと接触したとき、その位置をスケ−ル５（具体的にはリニアスケ−ル）で読み取ることができる。前記、ワ−クの歯底円錐の頂点を含む平面１Ｂの位置は前記スケ−ル５の読みの値の中にあらかじめ設定してあるので、△Ｌの差が算出され、工作物の切込み深さを調整する摺動部の停止位置Ｓ＝差距離△Ｓ×COSθ，Ｌ２−Ｌ１＝△Ｓ×SINθを計算する。しかる後、この数値に基づいて図示しない制御装置によって歯切盤の他の機械段取部、すなわち、工作物の切込み深さを調整する摺動部の停止位置、及びクレードル中心からの距離を調整することによって、クレードル中心に対しθ角度傾斜しカッタの刃先に接する平面を含む新しい円錐の頂点を基準として正しく歯切りをすることができる。
【０００９】
図２はカッタ軸の繰出機構のない歯切盤の斜視図である。歯切盤６の構成の概略を説明する。ベッド７の上にワ−ク保持ユニット８とカッタユニット９が配設されている。ワ−ク保持ユニット８はモ−タ１０の稼動により、カッタユニット９方向へ進退ができる。ワ−ク主軸１１はモ−タ１２の稼動で回転する。カッタユニット９はモ−タ１３の稼動で矢示Ｘ方向へ進退し、刃物軸頭１４はモ−タ１５の稼動で矢示Ｙ方向へ上下動する。カッタ１６はモ−タ１７で回転し、上のモ−タ１８でカッタ軸を傾斜させることができる。詳しい機構は特開平２−２３７７１８号を参照されたい。前記センサ４（リニアセンサ）とスケ−ル５（リニアスケール）は、このカッタ１６の前方に位置するようにベッド７上に配設するか、刃物軸頭１４に任意の支持具を介して配設する等、配設手段は限定されない。前記各モ−タはすべて図示省略したＮＣ制御装置により制御すると共に、センサ４とスケ−ル５の駆動装置（図示省略）も同じＮＣ制御装置で制御される。前記図１に示したＬ２−Ｌ１＝△Ｌは、図２の刃物軸頭１４を図中の矢示Ｘ軸，矢示Ｙ軸方向へ移動させることによってカッタ軸３Ｂの半径方向の修正をすることができ、また図１における△Ｓは、図２におけるワ−ク保持ユニット８の矢示Ｚ軸方向の補正で修正をすることができる。これによって、図２の歯切盤６がカッタの繰出機構を具えていなくても、カッタ刃先の再研削量に対して常に好ましい修正をすることができ、そのことは装置としてカッタの繰出機構を無用化したので、機械剛性を向上させることができた。また人間が行う手作業を無用化し、同時に歯切誤差を小さくし、調整時間を短縮することができるようになった。
【００１０】
【発明の効果】
この発明は前述のように構成されたので、次のようなすぐれた効果を有している。
【００１１】
Ａ．センサとスケ−ルを用いて自動的にカッタ刃先の位置を計測し、その計測値によって機械段取の修正量を計算して自動的に機械段取を修正し歯切りをすることができるため、歯切盤から複雑なカッタ繰出機構を除去することができ、歯切盤の機械構成上特に刃物軸頭の切削抵抗を軽減させ、機械の剛性を向上させることができる効果がある。
【００１２】
Ｂ．センサとスケ−ルを用いてＮＣ制御装置を介して各駆動部を自動制御するため、人間が行う手作業を無用化し、同時にカッタ高さの誤差が常に修正されて小さくなり、調整時間も著しく短縮することができる効果がある。
【００１３】
Ｃ．自動制御によりカッタ高さの誤差が調整されるので、熟練工の作業を必要とせず、常にどこでも同一の調整効果をあげることができ、均等な歯切加工を効率よくすることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】カッタとセンサとの関係を示す略示的平面図である。
【図２】歯切盤の斜視図である。
【図３】カッタとワ−クの関係を示す略示的平面図である。
【図４】カッタとワ−クの関係を示す略示的な正面図である。
【符号の説明】
１            ワ−ク
１Ａ          歯
１Ｂ          ワークの歯底円錐の頂点を含む平面
２            仮想歯車
２Ａ          仮想歯車の歯先
２Ｂ          クレードル軸
３            カッタ
３Ａ          刃先
３Ｂ          カッタ軸
３３          再研削後のカッタ
４            センサ
５            スケ−ル
６            歯切盤
７            ベッド
８            ワ−ク保持ユニット
９            カッタユニット
１０          モ−タ
１１          ワ−ク主軸
１２，１３    モ−タ
１４          刃物軸頭
１５          モ−タ
１６          カッタ
１７，１８    モ−タ
Ｐ            カッタの歯底円錐の頂点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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