特開 2023-170013 ギヤの位相測定方法および歯車加工装置

(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】P2023170013

(43)【公開日】2023-12-01

(54)【発明の名称】ギヤの位相測定方法および歯車加工装置

(51)【国際特許分類】

   B23F 23/12 20060101AFI20231124BHJP

   B23F 23/08 20060101ALI20231124BHJP

   B23Q 15/26 20060101ALI20231124BHJP

   B23Q 17/22 20060101ALI20231124BHJP

【ＦＩ】

B23F23/12

B23F23/08

B23Q15/26

B23Q17/22 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022081440

(22)【出願日】2022-05-18

(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】若松 剛

(72)【発明者】

【氏名】余湖 健志

【テーマコード（参考）】

3C001

3C025

3C029

【Ｆターム（参考）】

3C001KA01

3C001KB05

3C001TB04

3C025HH01

3C029AA01

3C029AA29

(57)【要約】

【課題】ギヤの歯の位相を正確に測定することが可能なギヤの位相測定方法および歯車加工装置を提供する。
【解決手段】本発明のギヤの位相測定方法の構成は、ギヤの位相測定方法において、ギヤ（ワーク１６０）の側面１６２ａにタッチプローブ１３０を接触させてギヤの歯幅方向の基準位置Ｐ０を決定し、基準位置からの歯幅方向の距離によってギヤの歯幅中央を測定位置Ｐ１、Ｐ２として特定し、測定位置Ｐ１、Ｐ２にタッチプローブ１３０を接触させてギヤの歯の位相を測定する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ギヤの位相測定方法において、
前記ギヤの側面にタッチプローブを接触させて前記ギヤの歯幅方向の基準位置を決定し、
前記基準位置からの前記歯幅方向の距離によって前記ギヤの歯幅中央を測定位置として特定し、
前記測定位置に前記タッチプローブを接触させて前記ギヤの歯の位相を測定することを特徴とするギヤの位相測定方法。

【請求項2】

前記ギヤは多段ギヤであって、
前記多段ギヤのうちのひとつのギヤを基準のギヤとし、
前記基準のギヤの側面に前記タッチプローブを接触させて前記歯幅方向の前記基準位置を決定し、
前記基準位置からの前記歯幅方向の距離によって前記多段ギヤの各段の前記歯幅中央を測定位置として特定し、
特定した前記各段の前記測定位置に前記タッチプローブを接触させて前記各段のギヤの歯の位相を測定して前記各段のギヤの歯の位相差を算出することを特徴とする請求項１に記載のギヤの位相測定方法。

【請求項3】

ワークを加工してギヤを製造する歯車加工装置において、
前記ワークを支持するワーク軸と、
工具を支持する工具軸と、
前記工具軸に取り付けられたタッチプローブと、
前記ギヤの位相を測定する位相測定部と、
を備え、
前記位相測定部は、
前記ワーク軸に支持された前記ギヤの側面に前記タッチプローブを接触させて前記ギヤの歯幅方向の基準位置を決定し、
前記基準位置からの前記歯幅方向の距離によって前記ギヤの歯幅中央を測定位置として特定し、
前記測定位置に前記タッチプローブを接触させて前記ギヤの歯の位相を測定することを特徴とする歯車加工装置。

【請求項4】

前記タッチプローブは、前記ギヤの回転軸に略直交する方向に配置された第１スタイラスを有することを特徴とする請求項３に記載の歯車加工装置。

【請求項5】

前記タッチプローブは、前記ギヤの回転軸に平行に配置された第２スタイラスを有し、
前記位相測定部は、
前記第２スタイラスによって前記ギヤの側面を検出し、
前記第１スタイラスによって前記ギヤの歯の位相を検出することを特徴とする請求項４に記載の歯車加工装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ギヤの位相測定方法および歯車加工装置に関する。

【背景技術】

【0002】

２以上の歯車を有する多段ギヤは、他の部品と組み付けるために各歯車の位相を合わせる必要がある。例えば特許文献１には、「加工用工具と工作物とを同期回転させながら相対的に送り、前記工作物の周面を切削加工することにより前記工作物に複数の歯車（段付き歯車：多段ギヤに相当する）を形成する歯車加工装置」が開示されている。

【0003】

特許文献１の歯車加工装置は、「加工用工具及び前記工作物の同期回転と、前記工具保持装置及び前記工作物保持装置の相対移動とを制御する制御装置と」を備えている。かかる制御装置は、「工作物検出センサの検出結果に基づいて前記基準歯車の歯位相に対する前記補正対象歯車の歯位相のずれの大きさを表すずれ量を検知する位相ずれ検知部と、前記位相ずれ検知部によって検知された前記ずれ量に基づいて、前記補正対象歯車を仕上加工する際の歯位相のずれを補正するための補正量を算出する位相補正部と」を備えている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２２－３１６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１の歯車加工装置では、工作物Ｗは「大径部Ｗ１及び小径部Ｗ２を有し、大径部Ｗ１及び小径部Ｗ２の各々に平歯が形成される段付き歯車」である（段落００１８および図２参照）。特許文献１のように工作物が平歯車であれば、歯幅方向の位置にかかわらず歯の位相は同じ値が測定される。しかしながら、工作物がヘリカルギヤ（はすば歯車）の場合、歯幅方向の位置によって測定される歯の位相が異なってしまう。このため特許文献１の歯車加工装置では、ヘリカルギヤの歯の位相を正確に測定することができず、更なる改善の余地があった。

【0006】

本発明は、このような課題に鑑み、ギヤ、特にヘリカルギヤの歯の位相を正確に測定することが可能なギヤの位相測定方法および歯車加工装置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】

【0007】

上記課題を解決するために、本発明のギヤの位相測定方法の代表的な構成は、ギヤの位相測定方法において、ギヤの側面にタッチプローブを接触させてギヤの歯幅方向の基準位置を決定し、基準位置からの歯幅方向の距離によってギヤの歯幅中央を測定位置として特定し、測定位置にタッチプローブを接触させてギヤの歯の位相を測定する。

【0008】

上記ギヤは多段ギヤであって、多段ギヤのうちのひとつのギヤを基準のギヤとし、基準のギヤの側面にタッチプローブを接触させて歯幅方向の基準位置を決定し、基準位置からの歯幅方向の距離によって多段ギヤの各段の歯幅中央を測定位置として特定し、特定した各段の測定位置にタッチプローブを接触させて各段のギヤの歯の位相を測定して各段のギヤの歯の位相差を算出するとよい。

【0009】

上記課題を解決するために、本発明の歯車加工装置の代表的な構成は、ワークを加工してギヤを製造する歯車加工装置において、ワークを支持するワーク軸と、工具を支持する工具軸と、工具軸に取り付けられたタッチプローブと、ギヤの位相を測定する位相測定部と、を備え、位相測定部は、ワーク軸に支持されたギヤの側面にタッチプローブを接触させてギヤの歯幅方向の基準位置を決定し、基準位置からの歯幅方向の距離によってギヤの歯幅中央を測定位置として特定し、測定位置にタッチプローブを接触させてギヤの歯の位相を測定する。

【0010】

上記タッチプローブは、ギヤの回転軸に略直交する方向に配置された第１スタイラスを有するとよい。また上記タッチプローブは、ギヤの回転軸に平行に配置された第２スタイラスを有し、位相測定部は、第２スタイラスによってギヤの側面を検出し、第１スタイラスによってギヤの歯の位相を検出するとよい。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、ギヤ、特にヘリカルギヤの歯の位相を正確に測定することが可能なギヤの位相測定方法および歯車加工装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】第１実施形態にかかる歯車加工装置を説明する図である。

【図2】図１のタッチプローブの詳細を示す図、および位相測定時における図１のタッチプローブの位置を示す図である。

【図3】図１の歯車加工装置によるギヤの位相測定方法を説明するフローチャートである。

【図4】図１の歯車加工装置による他のギヤの位相測定について説明する図である。

【図5】図１の歯車加工装置による他のギヤの位相測定方法を説明するフローチャートである。

【図6】第２実施形態にかかる歯車加工装置を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

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。

【0014】

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態にかかる歯車加工装置１００を説明する図である。図１ではワーク１６０を加工して多段（本実施形態では２段を例示）のギヤを製造する場合を例示する。製造するギヤとしては、本実施形態ではヘリカルギヤを例示するが、これに限定するものではなくスパーギヤ等の他のギヤにも本発明を適用することができる。なお、図１に示す多段ギヤの段数は例示にすぎず、ギヤの段数は３段以上であってもよい。

【0015】

第１実施形態の歯車加工装置１００は、工具１５０とワーク１６０を同期回転させ、工具１５０によってワーク１６０を加工してギヤを製造する。尚、図１、図２は、既にワーク１６０にギヤが形成された図となっている。図１に例示するように第１実施形態のワーク１６０は、第１ギヤ１６２および第２ギヤ１６４を有する二段ギヤである。第１ギヤ１６２の直径は第２ギヤ１６４よりも大きい。

【0016】

図１に示すように第１実施形態の歯車加工装置１００は、ワーク軸１１０、工具軸１２０、タッチプローブ１３０および動作制御部１４０を含んで構成される。ワーク１６０はワーク軸１１０において支持され、工具１５０は工具軸１２０において支持される。工具軸１２０には、ＡＴＣ１０２によって工具１５０に替えて他の工具やタッチプローブ１３０が着脱可能である。

【0017】

動作制御部１４０は、工具軸１２０、ワーク軸１１０等の駆動制御等、歯車加工装置１００の動作全体を制御する。そして動作制御部１４０が工具軸１２０とワーク軸１１０を同期回転させながら工具１５０とワーク１６０とを相対的に移動させることによってワーク１６０に対して加工を行う。また後述するように、動作制御部１４０はギヤの歯の位相を測定する位相測定部１４２を具備する。

【0018】

図２は、図１のタッチプローブ１３０の詳細を示す図、および位相測定時における図１のタッチプローブ１３０の位置を示す図である。図２（ａ）は、図１のタッチプローブ１３０の詳細を示す図であり、図２（ｂ）は、位相測定時における図１のタッチプローブ１３０の位置を示す図である。なお以下の説明では、ワーク１６０としてテストピースを用いる場合を例示するが、テストピースではなく実際に加工するワーク１６０そのものを用いることも当然にして可能である。

【0019】

図２（ａ）に示すように第１実施形態の歯車加工装置１００では、タッチプローブ１３０は、センサ部１３２、および略Ｌ字状の第１スタイラス１３４を含んで構成される。第１スタイラス１３４は、ギヤ（ワーク１６０）の回転軸Ｒに直交する方向に配置されていて、先端に検知点であるボール１３６が配置されている。タッチプローブ１３０は、先端のボール１３６をワーク１６０に当てて、その検知点の位置を工作機械側の座標で読み取る装置である。

【0020】

図３は、図１の歯車加工装置１００によるギヤの位相測定方法を説明するフローチャートである。図３に示すように第１実施形態の歯車加工装置１００を用いたギヤの位相測定方法では、動作制御部１４０は、工具軸１２０に支持された工具１５０によってワーク１６０（テストピース）の第１ギヤ１６２を加工し（Ｓ３０２）、続いて第２ギヤ１６４を加工する（Ｓ３０４）。

【0021】

なお、第１ギヤ１６２の加工と第２ギヤ１６４の加工に用いられる工具１５０が異なる場合には、Ｓ３０２とＳ３０４との間に工具１５０の交換を行う。工具１５０の交換にはＡＴＣ１０２を用いることができる。

【0022】

第１ギヤ１６２および第２ギヤ１６４を加工したら、動作制御部１４０は、工具１５０に替えてタッチプローブ１３０を工具軸１２０に支持する（Ｓ３０６）。次に動作制御部１４０の位相測定部１４２は、加工したワーク１６０（厳密にはギヤ）のうち、第１ギヤ１６２を基準のギヤとし、図２（ｂ）に示すように基準のギヤの側面１６２ａにタッチプローブ１３０（第１スタイラス１３４のボール１３６）を接触させて歯幅方向ＷＤ（歯車の軸方向）の基準位置Ｐ０を決定する（Ｓ３０８）。

【0023】

位相測定部１４２は、図２（ｂ）に示すように基準位置Ｐ０からの歯幅方向ＷＤの距離によって第１ギヤ１６２の歯幅中央を測定位置Ｐ１として特定し、測定位置Ｐ１にタッチプローブ１３０（第１スタイラス１３４のボール１３６）を接触させて第１ギヤ１６２の歯１６２ｂの位相を測定する（Ｓ３１０）。

【0024】

詳細には、第１ギヤ１６２の歯幅がＷ１のとき、第１ギヤ１６２の歯幅方向中央のＷ１／２が測定位置Ｐ１となる。基準位置Ｐ０から測定位置Ｐ１までの距離をＬ１とする。したがって、第１ギヤ１６２の歯１６２ｂの位相を測定する際には位相測定部１４２は、タッチプローブ１３０を基準位置Ｐ０（第１ギヤ１６２の側面１６２ａ）からＬ１分移動させてタッチプローブ１３０を測定位置Ｐ１に配置する。

【0025】

位相測定部１４２は、図２（ｂ）に示すように基準位置Ｐ０からの歯幅方向ＷＤの距離によって第２ギヤ１６４の歯幅中央を測定位置Ｐ２として特定し、測定位置Ｐ２にタッチプローブ１３０（第１スタイラス１３４のボール１３６）を接触させて第２ギヤ１６４の歯１６４ｂの位相を測定する（Ｓ３１２）。

【0026】

詳細には、第２ギヤ１６４の歯幅がＷ２のとき、第２ギヤ１６４の歯幅方向中央のＷ２／２が測定位置Ｐ２となる。基準位置Ｐ０から測定位置Ｐ２までの距離をＬ２とする。したがって、第２ギヤ１６４の歯１６４ｂの位相を測定する際には位相測定部１４２は、タッチプローブ１３０を基準位置Ｐ０（第１ギヤ１６２の側面１６２ａ）からＬ２分移動させてタッチプローブ１３０を測定位置Ｐ２に配置する。

【0027】

上述したＳ３１０およびＳ３１２においてワーク１６０（加工したギヤ）の各段（第１ギヤ１６２および第２ギヤ１６４）の歯幅中央を測定位置Ｐ１およびＰ２として特定して各段の歯の位相を測定したら、位相測定部１４２は、各段のギヤの位相差を算出し（Ｓ３１４）、算出した位相差が規格値以内であるか否かを判断する（Ｓ３１６）。

【0028】

位相差が規格値を超えていたら（Ｓ３１６のＮＯ）、位相測定部１４２は位相差に基いて補正値を算出する（Ｓ３１８）。補正値としては、例えば第２ギヤ１６４を加工する際の工具１５０の位相や切削開始位置（カッタの送りのタイミング）を例示することができる。補正値を算出したら、工具１５０は、ワーク軸１１０に支持するワーク１６０（テストピース）を交換し（Ｓ３２０）、Ｓ３０２からＳ３１６までの工程を繰り返す。位相差が規格値以内となったら（Ｓ３１６のＹＥＳ）、位相測定部１４２は位相測定を終了する。

【0029】

上記説明したように第１実施形態の歯車加工装置１００およびギヤの位相測定方法によれば、基準のギヤの側面を基準位置として第１ギヤ１６２および第２ギヤ１６４の歯幅方向中央の位置を特定することができる。したがって、ギヤの歯の位相を測定位置Ｐ１およびＰ２において正確に測定することが可能となる。また上記構成によれば、位相を測定するための特殊な測定器を用いることなく、且つ工作機械側すなわち機内においてギヤの歯の位相測定から補正まで完結することができる。

【0030】

図４は、図１の歯車加工装置１００による他のギヤの位相測定について説明する図である。図５は、図１の歯車加工装置１００による他のギヤの位相測定方法を説明するフローチャートである。なお、以下の説明において第１実施形態の歯車加工装置１００およびそれを用いたギヤの位相測定方法と共通の構成要素や測定工程については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。

【0031】

図４では、上述した多段のギヤに替えて１段のギヤ（他のギヤ）を製造する場合を例示する。図４に示す他のギヤの位相測定方法では、図５に示すように動作制御部１４０は、工具軸１２０に支持された工具１５０によってワーク２６０（テストピース）のギヤを加工する（Ｓ４０２）。

【0032】

次に動作制御部１４０は、位相測定部１４２として機能し、ワーク軸１１０に支持されたワーク２６０（ギヤ）の側面２６２ａにタッチプローブ１３０（第１スタイラス１３４のボール１３６）を接触させて歯幅方向ＷＤ（歯車の軸方向）の基準位置Ｐ０を決定する（Ｓ４０４）。

【0033】

位相測定部１４２は、図２（ｂ）に示すように基準位置Ｐ０からの歯幅方向ＷＤの距離によってギヤ２６０の歯幅中央（Ｗ１／２の位置）を測定位置Ｐ１として特定する。基準位置Ｐ０から測定位置Ｐ１までの距離をＬ１とする。そして位相測定部１４２が、タッチプローブ１３０を基準位置Ｐ０からＬ１分移動し、測定位置Ｐ１にタッチプローブ１３０（第１スタイラス１３４のボール１３６）を接触させてギヤの歯２６２ｂの位相を測定する（Ｓ４０６）。このように第１実施形態の歯車加工装置１００およびそれを用いたギヤの位相測定方法によれば、１段のギヤの位相も正確に測定することが可能である。

【0034】

（第２実施形態）
図６は、第２実施形態にかかる歯車加工装置２００を説明する図である。図６（ａ）は、第２実施形態が備える歯車加工装置２００のタッチプローブ２３０の詳細を示す図であり、図６（ｂ）は、位相測定時における第２実施形態の歯車加工装置２００のタッチプローブ２３０の位置を示す図である。

【0035】

第２実施形態の２００のタッチプローブ２３０は、略Ｌ字状の第１スタイラス１３４に加え、直線状の第２スタイラス２３４を更に含んで構成される。第２スタイラス２３４は、ギヤ（ワーク１６０）の回転軸Ｒに平行に配置されていて、先端に検知点であるボール２３６が配置されている。

【0036】

第２実施形態の歯車加工装置２００を用いたギヤの位相測定方法では、図３に示すＳ３０８において、図６（ｂ）に示すように基準のギヤである第１ギヤの側面１６２ａに直線状の第２スタイラス２３４のボール２３６を接触させて歯幅方向ＷＤ（歯車の軸方向）の基準位置Ｐ０を決定する。Ｓ３１０における第１ギヤの歯の位相測定、およびＳ３１２における第２ギヤの歯の位相測定では、第１実施形態のギヤの位相測定方法と同様に略Ｌ字状の第１スタイラス１３４のボール１３６を接触させる。

【0037】

第２実施形態の歯車加工装置２００のように２つのタッチプローブを備える構成によっても、多段ギヤの各段の歯幅方向中央の位置を特定することができる。したがって、多段のギヤの歯の位相を測定位置Ｐ１およびＰ２において正確に測定することが可能となり、第１実施形態の歯車加工装置１００およびそれを用いたギヤの位相測定方法と同様の効果が得らえる。

【0038】

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】

【0039】

本発明は、ギヤの位相測定方法および歯車加工装置として利用することができる。

【符号の説明】

【0040】

Ｐ０…基準位置、Ｐ１…測定位置、Ｐ２…測定位置、１００…歯車加工装置、１０２…ＡＴＣ、１１０…ワーク軸、１２０…工具軸、１３０…タッチプローブ、１３２…センサ部、１３４…第１スタイラス、１３６…ボール、１４０…動作制御部、１４２…位相測定部、１５０…工具、１６０…ワーク、１６２…第１ギヤ、１６２ａ…側面、１６２ｂ…歯、１６４…第２ギヤ、１６４ｂ…歯、２００…歯車加工装置、２３０…タッチプローブ、２３４…第２スタイラス、２３６…ボール、２６０…ワーク、２６２ａ…側面、２６２ｂ…歯、Ｒ…回転軸、ＷＤ…歯幅方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】