特開 2023-137527 歯車加工機およびその位相合わせ方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023137527

(43)【公開日】2023-09-29

(54)【発明の名称】歯車加工機およびその位相合わせ方法

(51)【国際特許分類】

   B23F 5/16 20060101AFI20230922BHJP

   B23F 5/22 20060101ALI20230922BHJP

【ＦＩ】

B23F5/16

B23F5/22

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022043775

(22)【出願日】2022-03-18

(71)【出願人】

【識別番号】000005197

【氏名又は名称】株式会社不二越

(74)【代理人】

【識別番号】100120400

【弁理士】

【氏名又は名称】飛田 高介

(74)【代理人】

【識別番号】100124110

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 大介

(72)【発明者】

【氏名】余湖 健志

【テーマコード（参考）】

3C025

【Ｆターム（参考）】

3C025AA01

(57)【要約】

【課題】位相検出に用いる部品の追加を最小限にし、且つ手作業に起因するミスを防ぎつつ、ワークおよび工具の両方の位相を調整することが可能な歯車加工機を提供する。
【解決手段】本発明の歯車加工機１００の構成は、取り付けられたワーク１０２を回転させるワーク主軸１１０と、取り付けられた工具１０４を回転させる工具主軸１２０と、工具主軸１２０の側面に取り付けられたレーザーセンサ１３０と、レーザーセンサ１３０を工具主軸１２０の軸方向に沿って回動させるセンサ回動装置１４０と、センサ回動装置１４０の回動角を制御する角度制御部１５２と、ワーク１０２および工具１０４の位相を検出する位相検出部１５４と、を備えたことを特徴とする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

取り付けられたワークを回転させるワーク主軸と、
取り付けられた工具を回転させる工具主軸と、
前記工具主軸の側面に取り付けられたレーザーセンサと、
前記レーザーセンサを前記工具主軸の軸方向に沿って回動させるセンサ回動装置と、
前記センサ回動装置の回動角を制御する角度制御部と、
前記ワークおよび前記工具の位相を検出する位相検出部と、
を備えたことを特徴とする歯車加工機。

【請求項2】

前記位相検出部は、前記センサ回動装置によって前記レーザーセンサを工具の軸方向に沿って回動させながらピークを検出して、前記工具の位相を検出することを特徴とする請求項１に記載の歯車加工機。

【請求項3】

ワークを回転させるワーク主軸と、工具を回転させる工具主軸と、前記工具主軸の側面に取り付けられたレーザーセンサと、前記レーザーセンサを前記工具主軸の軸方向に沿って回動させるセンサ回動装置と、前記センサ回動装置の回動角を制御する角度制御部と、を備えた歯車加工機の位相合わせ方法であって、
前記角度制御部による回動角制御によって前記レーザーセンサを前記ワークに向けて前記ワークの位相を検出し、
前記角度制御部による回動角制御によって前記レーザーセンサを前記工具に向けて前記工具の位相を検出し、
前記ワークと前記工具との位相合わせをすることを特徴とする歯車加工機の位相合わせ方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、工具とワークとを同期回転させて歯車を加工する歯車加工機およびその位相合わせ方法に関する。

【背景技術】

【0002】

歯車加工機では、工具、例えばカッタとワークとを同期回転させて歯車を加工する際に、カッタとワークの位相合わせを行う必要がある。例えば特許文献１では、「カッタを駆動する工具主軸と、ワークを駆動するワーク軸と、カッタの位相を検出するカッタ位相測定部と、ワークの位相を検出するワーク位相測定部とを備える歯車加工機を用いて、カッタより靱性が大きく硬度が低いダミーカッタを取り付けて位相を測定し、ダミーカッタとワークとを噛合させて位置合わせし、ダミーカッタをカッタに交換して位相を測定し、ダミーカッタの位相に基づいてカッタの位相を補正する」歯車加工機の位相合わせ方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特願２０２１－１４６３６６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１の技術では、ワークおよび工具の位相検出のためにそれぞれに専用センサおよび駆動装置が必要であり、ダミーカッタも必須であった。また、歯車加工機の位相合わせに用いられる他の技術としては、工具主軸にレーザーセンサを取り付けてワークの位相を検出する方法が用いられている。この方法では、予め機外で位相調整を行った工具を実機に搭載している。しかしこのような方法の場合、予め位相を調整した工具を作業者が実機に搭載する際に手作業が介在することとなるため、取付ミス、段取りミス、取付誤差が発生してしまうおそれがある。

【0005】

本発明は、上記事情に鑑み、位相検出に用いる部品の追加を最小限にし、且つ手作業に起因するミスを防ぎつつ、ワークおよび工具の両方の位相を調整することが可能な歯車加工機およびその位相合わせ方法を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、本発明の歯車加工機の代表的な構成は、取り付けられたワークを回転させるワーク主軸と、取り付けられた工具を回転させる工具主軸と、工具主軸の側面に取り付けられたレーザーセンサと、レーザーセンサを工具主軸の軸方向に沿って回動させるセンサ回動装置と、センサ回動装置の回動角を制御する角度制御部と、ワークおよび工具の位相を検出する位相検出部と、を備える。

【0007】

上記位相検出部は、センサ回動装置によってレーザーセンサを工具の軸方向に沿って回動させながらピークを検出して、工具の位相を検出するとよい。

【0008】

上記課題を解決するために、本発明の歯車加工機の位相合わせ方法の代表的な構成は、ワークを回転させるワーク主軸と、工具を回転させる工具主軸と、工具主軸の側面に取り付けられたレーザーセンサと、レーザーセンサを工具主軸の軸方向に回動させるセンサ回動装置と、センサ回動装置の回動角を制御する角度制御部と、を備えた歯車加工機の位相合わせ方法であって、角度制御部による回動角制御によってレーザーセンサをワークに向けてワークの位相を検出し、角度制御部による回動角制御によってレーザーセンサを工具に向けて前記工具の位相を検出し、ワークと工具との位相合わせをする。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、位相検出に用いる部品の追加を最小限にし、且つ手作業に起因するミスを防ぎつつ、ワークおよび工具の両方の位相を調整することが可能な歯車加工機およびその位相合わせ方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本実施形態にかかる歯車加工機を説明する図である。

【図2】図１の歯車加工機のレーザーセンサが初期位置から回動位置に配置された状態を説明する図である。

【図3】図１の歯車加工機において、図２とは異なるレーザーセンサの回動位置を説明する図である。

【図4】図１の歯車加工機において、レーザーセンサが待機位置に配置された状態を説明する図である。

【図5】図１の歯車加工機における工具主軸に取り付けられる工具を説明する図である。

【図6】本実施形態にかかる歯車加工機の位相合わせ方法を説明するフローチャートである。

【図7】図１の歯車加工機に用いる工具が図５（ａ）のスカイビングカッタであった場合の工具の位相検出方法を説明するフローチャートである。

【図8】図１の歯車加工機に用いる工具が図５（ｂ）のホブカッタであった場合の工具の位相検出方法を説明するフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

【0012】

図１は、本実施形態にかかる歯車加工機を説明する図であり、レーザーセンサ１３０が初期位置Ｐ０に配置された状態を例示している。図２は、図１の歯車加工機のレーザーセンサが初期位置Ｐ０から回動位置Ｐ１に配置された状態を説明する図である。図３は、図１の歯車加工機において、図２とは異なるレーザーセンサの回動位置Ｐ２を説明する図である。図４は、図１の歯車加工機において、レーザーセンサが待機位置Ｐ３に配置された状態を説明する図である。

【0013】

図１－図４に示す本実施形態の歯車加工機は、ワーク１０２と工具１０４とを同期回転させて歯車を加工する装置である。歯車加工機１００は、ワーク１０２を回転させるワーク主軸１１０、および工具１０４を回転させる工具主軸１２０を有する。ワーク主軸１１０にはワーク１０２が、工具主軸１２０には工具１０４が、それぞれ交換可能に取り付けられる。

【0014】

図５は、図１の歯車加工機における工具主軸に取り付けられる工具を説明する図である。工具主軸１２０（図１－図４参照）に取り付けられる工具１０４としては、例えば図５（ａ）に示すスカイビングカッタ１０４ａや、図５（ｂ）に示すホブカッタ１０４ｂが挙げられる。

【0015】

図５（ａ）に示すスカイビングカッタ１０４ａは、複数の刃１０６ａが、工具主軸１２０の回転方向に歯車状に配置されている。図５（ｂ）に示すホブカッタ１０４ｂは、刃１０６ｂが工具長方向にねじ状に配置されている。またホブカッタ１０４ｂには、加工の際に発生した切り屑や粉を外部に逃すための溝１０８が形成されている。

【0016】

本実施形態の特徴として歯車加工機１００は、レーザーセンサ１３０、センサ回動装置１４０、および歯車加工機１００の動作を制御する制御部１５０を備える。レーザーセンサ１３０は測距センサであって、工具主軸１２０の側面に取り付けられた位相検出用のセンサである。センサ回動装置１４０は、レーザーセンサ１３０を工具主軸１２０の軸方向に沿って回動させる。

【0017】

本実施形態では制御部１５０は、角度制御部１５２および位相検出部１５４として機能する。角度制御部１５２は、センサ回動装置１４０の回動角を制御する。位相検出部１５４は、角度制御部１５２による回動角制御によってレーザーセンサ１３０をワーク１０２および工具１０４に向けることにより、ワーク１０２および工具１０４の位相を検出する。

【0018】

図６は、本実施形態にかかる歯車加工機の位相合わせ方法を説明するフローチャートである。本実施形態の歯車加工機の位置合わせ方法では、図６に示すように、まず制御部１５０は位相検出部として機能して、角度制御部１５２によってレーザーセンサ１３０の回動角を制御し、レーザーセンサ１３０のワーク１０２に向けてレーザーを照射する（Ｓ２０２）。例えばレーザーセンサ１３０が図１の初期位置Ｐ０にあった場合、角度制御部１５２はセンサ回動装置１４０の回動角駆動を制御し、レーザーセンサ１３０を工具主軸１２０の軸方向に沿って図２の回動位置Ｐ１まで回動させる。

【0019】

そして制御部１５０はレーザーが照射された状態でワーク１０２を回転させ（Ｓ２０４）、位相検出部１５４はワーク１０２の位相を検出する（Ｓ２０６）。続いて位相検出部１５４は工具１０４の位相を検出する（Ｓ２０８）。

【0020】

（工具位相検出：工具１０４がスカイビングカッタ１０４ａであった場合）
図７は、図１の歯車加工機に用いる工具が図５（ａ）のスカイビングカッタであった場合の工具の位相検出方法を説明するフローチャートである。工具位相を検出する際には、まず図７に示すように、位相検出部１５４は、センサ回動装置１４０によってレーザーセンサ１３０を回動させる（Ｓ２２２）。

【0021】

例えばレーザーセンサ１３０が図１の初期位置Ｐ０にあった場合、角度制御部１５２はセンサ回動装置１４０の回動角を制御し、センサ回動装置１４０はレーザーセンサ１３０を工具主軸１２０の軸方向に沿って図３の回動位置Ｐ２まで回動させる。そして制御部１５０は、レーザーセンサ１３０を制御し、工具１０４（スカイビングカッタ１０４ａ）の工具諸元に基いた所定位置（刃１０６ａの位置）に向けてレーザーを照射する（Ｓ２２４）。すなわち工具１０４がスカイビングカッタ１０４ａであった場合には、図５（ａ）に示すように１つの方向Ｄ１（所定位置（刃１０６ａの位置）の方向）にレーザーを照射する。

【0022】

続いて制御部１５０はレーザーが照射された状態で工具１０４（スカイビングカッタ１０４ａ）を回転させる（Ｓ２２６）。レーザーの照射によって所定のピークが検出されたら（Ｓ２２８のＹＥＳ）、位相検出部１５４は工具１０４の位相を検出する（Ｓ２３０）。レーザーの照射によって所定のピークが検出されなかったら（Ｓ２２８のＮＯ）、位相検出部１５４は、例えば工具主軸１２０に所定の工具が取り付けられていない等の異常を検出する（Ｓ２３２）。

【0023】

（工具位相検出：工具１０４がホブカッタ１０４ｂであった場合）
図８は、図１の歯車加工機に用いる工具が図５（ｂ）のホブカッタであった場合の工具の位相検出方法を説明するフローチャートである。図８において、図７と共通の動作については同一の符号を付すことにより説明を省略する。

【0024】

図８に示すように、レーザーセンサ１３０を回動させ（Ｓ２２２）、ホブカッタ１０４ｂの側面の所定位置に向けてレーザーを照射する（Ｓ２２４）。所定位置とは、刃１０６ｂがある範囲であればどこでもよい。ホブカッタ１０４ｂを回転させて（Ｓ２２６）、所定のピークが検出されたら（Ｓ２２８のＹＥＳ）、位相検出部１５４は工具１０４の位相を検出する（Ｓ２３０）。

【0025】

レーザーの照射によって所定のピークが検出されなかった場合（Ｓ２２８のＮＯ）、ピーク位置と溝１０８の位置が重なってしまっている可能性がある。そこで角度制御部１５２はセンサ回動装置１４０の回動角を制御し、センサ回動装置１４０がレーザーセンサ１３０を工具の軸方向に沿って回動させる。そして位相検出部１５４は、レーザーセンサ１３０が回動している状態で工具１０４（ホブカッタ１０４ｂ）にレーザーを照射する（Ｓ２４２）。

【0026】

すなわち本実施形態の歯車加工機１００の位相合わせ方法では、Ｓ２４２において工具１０４（ホブカッタ１０４ｂ）の工具長方向にレーザーセンサ１３０の照射方向を変えながらピークを検出する（レーザー走査）。具体的には図５（ｂ）に示すように方向Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４のようにレーザーセンサ１３０の照射方向を変える。なお工具長方向にレーザー走査している間は、ホブカッタ１０４ｂは回転させない。

【0027】

レーザー走査においてピークが検出されたら（Ｓ２４４のＹＥＳ）、制御部１５０は、Ｓ２２４の動作に戻り、ホブカッタ１０４ｂを回転させて工具の位相を検出する（Ｓ２３０）。レーザー走査においてピークが検出されなかったら（Ｓ２４４のＮＯ）、位相検出部１５４は、例えば工具主軸１２０に所定の工具が取り付けられていない等の異常を検出する（Ｓ２４６）。

【0028】

なお、レーザーを工具長方向に走査するとき、ホブカッタ１０４ｂの溝１０８にレーザーを走査させてしまう可能性もある。したがって、ピークが検出されなかった場合（Ｓ２４４のＮＯ）であっても、すぐに異常検出（Ｓ２４６）とはせずに、ホブカッタ１０４ｂの角度を変えて、ふたたび工具長方向にレーザー走査（Ｓ２４２）してもよい。

【0029】

図７および図８を用いて説明したように工具１０４（スカイビングカッタ１０４ａやホブカッタ１０４ｂ）を位相検出したら、制御部１５０はワーク１０２と工具１０４との位相合わせを行う。なおその後に工具１０４によってワーク１０２の加工を行う際には、レーザーセンサ１３０を図４の待機位置Ｐ３（初期位置Ｐ０と同じであってもよい）に移動させる。

【0030】

上記説明したように本実施形態の歯車加工機１００およびその位相合わせ方法によれば、レーザーセンサ１３０、およびレーザーセンサ１３０を回動させるセンサ回動装置１４０をそれぞれ１つずつ設け、センサ回動装置１４０によってレーザーセンサ１３０を回動させる。これにより、ワーク１０２および工具１０４の両方の位相を検出し、それらの位相合わせを行うことができる。

【0031】

上記構成によれば、位相検出に用いる部品の追加を最小限に留めることができ、装置コストの増大を抑制しつつ、上述した効果を得ることができる。またワーク１０２および工具１０４の位相を検出する際にて手作業が発生しないため、手作業に起因するミスを防ぐことが可能である。

【0032】

また本実施形態の歯車加工機１００によれば、レーザーセンサ１３０を工具長方向に回動させながら工具に対してレーザーを照射することにより、スカイビングカッタ１０４ａに加えホブカッタ１０４ｂの位相を検出することができる。これにより、位相検出の適用範囲が広くなるため、部品の共通化を図ることができ、装置コストの削減を図ることが可能となる。

【0033】

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は斯かる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【産業上の利用可能性】

【0034】

本発明は、工具とワークとを同期回転させて歯車を加工する歯車加工機およびその位相合わせ方法として利用することができる。

【符号の説明】

【0035】

１００…歯車加工機、１０２…ワーク、１０４…工具、１０４ａ…スカイビングカッタ、１０４ｂ…ホブカッタ、１０６ａ…刃、１０６ｂ…刃、１０８…溝、１１０…ワーク主軸、１２０…工具主軸、１３０…レーザーセンサ、１４０…センサ回動装置、１５０…制御部、１５２…角度制御部、１５４…位相検出部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】