(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端部の寸法が既知である測定子を、ＮＣ砥石整形機で整形された整形面に接触させた時のＮＣ駆動軸座標を計測し、
該計測によって得られた計測点についての座標データを記憶し、
前記ＮＣ砥石整形機の据え付け位置誤差及び形状誤差に対する砥石断面形状曲線誤差の幾何学的関係をモデル化し、
加工する砥石諸元及び前記据え付け位置誤差及び形状誤差を含むモデルから与えられる砥石断面形状曲線に任意の砥石断面形状曲線座標系を与え、この砥石断面形状曲線座標系内の任意の点と前記砥石断面形状曲線との距離を表す式を求め、
この式に基づいて求められる、前記砥石に前記測定子を接触させたときの前記計測点と前記砥石断面形状曲線との距離が、前記接触子先端部における既知寸法と等しくなるように、前記ＮＣ駆動軸座標と前記砥石断面形状曲線座標の相対的位置関係と、前記モデル化により与えられた砥石断面形状曲線誤差を計算し、
前記砥石断面形状曲線誤差から、前記砥石整形機の据え付け位置誤差及び形状誤差を計算し、これらの誤差を補正する値を砥石整形ＮＣデータとして用い、砥石形状を諸元通りに加工することを特徴とする砥石整形誤差補正方法。
【請求項２】
先端部の寸法が既知である測定子を、砥石整形機で整形された砥石を用いて成形研削加工されたワークの、非研削部分と成形研削部分である研削溝とにそれぞれ接触させた時のＮＣ駆動軸座標を計測し、
該計測によって得られた計測点についての座標データを記憶し、
前記砥石整形機の据え付け位置誤差及び形状誤差に対する砥石断面形状曲線誤差の幾何学的関係をモデル化し、
ワーク諸元から与えられる前記非研削部分についてのワーク形状曲線に任意のワーク形状曲線座標系を与え、このワーク形状曲線座標系内の任意の点と前記ワーク形状曲線との距離を表す第１の式を求め、
加工する砥石諸元及び前記据え付け位置誤差及び形状誤差を含むモデルから与えられる砥石断面形状曲線と合同である研削溝断面形状曲線に任意の研削溝断面形状曲線座標系を与え、この研削溝断面形状曲線座標系内の任意の点と前記研削溝断面形状曲線との距離を表す第２の式を求め、
前記第１の式に基づいて求められる、前記ワークの非研削部分に前記測定子を接触させたときの前記計測点と前記ワーク形状曲線との距離が、前記接触子先端部における既知寸法と等しくなるように、前記ワーク形状曲線座標と前記ＮＣ駆動軸座標の相対的位置関係を計算し、
前記第２の式に基づいて求められる、前記研削溝に前記測定子を接触させたときの前記計測点と前記研削溝断面形状曲線との距離が、前記接触子先端部における既知寸法と等しくなるように、前記研削溝断面形状曲線座標と前記ＮＣ駆動軸座標の相対的位置関係と、前記モデル化により与えられた砥石断面形状曲線誤差と等しい研削溝断面形状曲線誤差を計算し、
前記研削溝断面形状誤差から、前記砥石整形機の据え付け位置誤差ならび形状誤差を計算し、これらの誤差を補正する値を砥石整形ＮＣデータとして用い、前記ワーク形状曲線座標と前記ＮＣ駆動軸座標の相対的位置関係、及び前記研削溝断面形状曲線座標と前記ＮＣ駆動軸座標の相対的位置関係から、前記ワーク形状曲線座標と前記研削溝断面形状曲線座標の相対位置関係を計算し、目標とする相対位置との誤差を補正する成形研削加工用ＮＣデータを与え、それにより砥石形状を諸元通りに整形するとともに、前記ワークを諸元通りに研削加工する砥石整形・直溝成形研削加工誤差補正方法。
【請求項３】
前記測定子がＮＣ砥石整形機のベースに設けられたものである請求項１または２に記載の誤差補正方法。
【請求項４】
前記ワークが歯車に加工されるものであり、前記非研削部分は円柱状ワークの外周部分であり、前記成形研削部分は歯形部分である請求項２記載の誤差補正方法。
【請求項５】
先端部の寸法が既知である測定子を、ＮＣ砥石整形機で整形された整形面に接触させた時のＮＣ駆動軸座標を計測する計測手段と、
該計測によって得られた計測点についての座標データを記憶する記憶手段と、
前記ＮＣ砥石整形機の据え付け位置誤差及び形状誤差に対する砥石断面形状曲線誤差の幾何学的関係をモデル化し、加工する砥石諸元及び前記据付け位置誤差及び形状誤差を含むモデルから与えられる砥石断面形状曲線に任意の砥石断面形状曲線座標系を与え、この砥石断面形状曲線座標系内の任意の点と前記砥石断面形状曲線との距離を計算する計算手段と、
この計算手段により求められる、前記砥石に前記測定子を接触させたときの前記計測点と砥石断面形状曲線との距離が、前記接触子先端部における既知寸法と等しくなるように、前記ＮＣ駆動軸座標と前記砥石断面形状曲線座標の相対的位置関係と、前記モデル化により与えられた砥石断面形状曲線誤差を計算する手段と、
前記砥石断面形状曲線誤差から、前記砥石整形機の据え付け位置誤差及び形状誤差を計算し、これらの誤差を補正する値を砥石整形ＮＣデータとして用い、砥石形状を諸元通りに加工する補正手段と、
を備えてなることを特徴とする砥石整形誤差補正装置。
【請求項６】
先端部の寸法が既知である測定子を、ＮＣ砥石整形機で整形された砥石を用いて成形研削加工されたワークの、非研削部分と成形研削部分である研削溝とにそれぞれ接触させた時のＮＣ駆動軸座標を計測する計測手段と、
該計測によって得られた計測点についての座標データを記憶する記憶手段と、
前記砥石整形機の据え付け位置誤差及び形状誤差に対する砥石断面形状曲線誤差の幾何学的関係をモデル化し、ワーク諸元から与えられるワーク形状曲線に任意のワーク形状曲線座標系を与え、このワーク形状曲線座標系内の任意の点と前記ワーク形状曲線との距離を計算するとともに、加工する砥石諸元及び前記誤差を含むモデルから与えられる砥石断面形状曲線と合同である研削溝断面形状曲線に任意の研削溝断面形状曲線座標系を与え、この研削溝断面形状曲線座標系内の任意の点と前記研削溝断面形状曲線との距離を計算する計算手段と、
この計算手段により求められる、前記ワークの非研削部分に前記測定子を接触させたときの前記計測点と前記ワーク形状曲線との距離が、前記接触子先端部における既知寸法と等しくなるように、前記ワーク形状曲線座標と前記ＮＣ駆動軸座標の相対的位置関係を計算する手段と、
前記計算手段により求められる、前記研削溝に前記測定子を接触させたときの前記計測点と前記研削溝断面形状曲線との距離が前記接触子先端部における既知寸法と等しくなるように、前記研削溝断面形状曲線座標とＮＣ駆動軸座標の相対的位置関係と、前記モデル化により与えられた砥石断面形状曲線誤差と等しい研削溝断面形状曲線誤差を計算する手段と、
前記研削溝断面形状誤差から、前記砥石整形機の据え付け位置誤差ならび形状誤差を計算し、これらの誤差を補正する値を砥石整形ＮＣデータとして用い、前記ワーク形状曲線座標と前記ＮＣ駆動軸座標の相対的位置関係、及び前記研削溝断面形状曲線座標と前記ＮＣ駆動軸座標の相対的位置関係から、前記ワーク形状曲線座標と前記研削溝断面形状曲線座標の相対位置関係を計算し、目標とする相対位置との誤差を補正する成形研削加工用ＮＣデータを与え、それにより砥石形状を諸元通りに整形するとともに、前記ワークを諸元通りに研削加工する補正手段と、
を備えてなることを特徴とする砥石整形・直溝成形研削加工誤差補正装置。
【請求項７】
前記測定子が砥石保持部に設けられたものである請求項５または６に記載の誤差補正装置。
【請求項８】
前記ワークが歯車に加工されるものであり、前記非研削部分は円柱状ワークの外周部分であり、前記成形研削部分は歯形部分である請求項６記載の誤差補正装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加工装置上で砥石形状や成形研削されたワークの加工形状を測定し、その測定結果から砥石やワークを目標通りに加工するための補正加工ＮＣデータを自動的に作成し、砥石やワークを加工装置から取り外すことなく砥石整形やインボリュート平歯車等の直溝を成形研削加工する砥石整形誤差補正方法及び砥石整形・直溝成形研削加工誤差補正方法並びにそれらの誤差補正装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
歯車の研削仕上げには、研削砥石と歯面とを噛み合い運動させることによって研削を行う創成法と、加工する形状に合同な形状の砥石を用いて１歯ずつ割り出しながら研削を行う成形法とがあるが、成形法は研削効率が良く、任意の歯形をもつ歯車の研削ができる点で小量多品種生産に適している。ただし、この成形法は、創成法に比べ、製品の加工精度に左右する要素、例えば研削砥石における整形誤差、研削砥石と工作物の相対的な位置関係における誤差が含まれているため、これらの誤差をいかに補正するかが歯車の研削仕上げ精度を高める上での課題となっている。
【０００３】
また、ＮＣ研削加工機上に砥石整形機を備えているＮＣ成形研削加工機は、砥石の整形から研削加工までを同時に行うことができるため、ワークの加工形状に対応して砥石を交換する手間がなく、また、砥石交換に伴う取り付け誤差も発生しないため、短時間で高精度の加工を行なうことができると期待されている。しかし、現実には、砥石整形機の据え付け位置誤差や摩耗等による形状誤差によって砥石が目標通りの形状に加工されていないため、研削加工されたワークの形状に誤差が生じていた。また、目標通りに整形された砥石を用いたとしても、加工するワークに対して砥石の据え付け位置が正確に与えられていないと、ワークを目標通りの形状に加工することができない。
【０００４】
そこで、本発明の発明者は、加工するワークに対する砥石の位置誤差をＮＣ研削加工機上で補正する方法を、先に特開平９−１１０８５  号公報（先行技術）に示した。その補正方法に従えば、先端が球形の接触子をＮＣ研削加工機の工具保持台に取り付け、非研削部分（ワーク外周面）と加工部分（歯形面）をそれぞれ計測し、既知であるワーク形状及び加工形状と計測データとの距離が上記接触子球の半径になるように、ＮＣ研削加工機座標におけるワーク形状座標と加工形状座標の相対的な位置関係を求め、これと目標の位置関係との差を加工工具の位置決め誤差とし、その誤差を補正するようなＮＣ加工データをＮＣ研削加工機に与えることにより、目標通りの加工を実現することができるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記補正方法は、砥石が目標通りの形状に整形されていることを前提として歯車の仕上げ精度を向上させるものであるため、砥石の形状に誤差が含まれていることまでは考慮されていない。
【０００６】
本発明は以上のような従来の課題を考慮してなされたものであり、砥石形状に誤差が含まれている場合に、その誤差を補正しつつ砥石形状を緒元通りに加工することができ、また、砥石形状を緒元通りに加工するとともにワークを緒元通りに加工してワークの仕上げ精度を向上させることができる砥石整形誤差補正方法及び砥石整形・直溝成形研削加工誤差補正方法並びにそれらの誤差補正装置を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の砥石整形誤差補正方法は、先端部の寸法が既知である測定子を、ＮＣ砥石整形機で整形された整形面に接触させた時のＮＣ駆動軸座標を計測し、該計測によって得られた計測点についての座標データを記憶し、前記ＮＣ砥石整形機の据え付け位置誤差及び形状誤差に対する砥石断面形状曲線誤差の幾何学的関係をモデル化し、加工する砥石諸元及び前記据え付け位置誤差及び形状誤差を含むモデルから与えられる砥石断面形状曲線に任意の砥石断面形状曲線座標系を与え、この砥石断面形状曲線座標系内の任意の点と前記砥石断面形状曲線との距離を表す式を求め、この式に基づいて求められる、前記砥石に前記測定子を接触させたときの前記計測点と前記砥石断面形状曲線との距離が、前記接触子先端部における既知寸法と等しくなるように、前記ＮＣ駆動軸座標と前記砥石断面形状曲線座標の相対的位置関係と、前記モデル化により与えられた砥石断面形状曲線誤差を計算し、前記砥石断面形状曲線誤差から、前記砥石整形機の据え付け位置誤差及び形状誤差を計算し、これらの誤差を補正する値を砥石整形ＮＣデータとして用い、砥石形状を諸元通りに加工することを要旨とする。
【０００８】
本発明の砥石整形・直溝成形研削加工誤差補正方法は、先端部の寸法が既知である測定子を、砥石整形機で整形された砥石を用いて成形研削加工されたワークの、非研削部分と成形研削部分である研削溝とにそれぞれ接触させた時のＮＣ駆動軸座標を計測し、該計測によって得られた計測点についての座標データを記憶し、前記砥石整形機の据え付け位置誤差及び形状誤差に対する砥石断面形状曲線誤差の幾何学的関係をモデル化し、ワーク諸元から与えられる前記非研削部分についてのワーク形状曲線に任意のワーク形状曲線座標系を与え、このワーク形状曲線座標系内の任意の点と前記ワーク形状曲線との距離を表す第１の式を求め、加工する砥石諸元及び前記据え付け位置誤差及び形状誤差を含むモデルから与えられる砥石断面形状曲線と合同である研削溝断面形状曲線に任意の研削溝断面形状曲線座標系を与え、この研削溝断面形状曲線座標系内の任意の点と前記研削溝断面形状曲線との距離を表す第２の式を求め、前記第１の式に基づいて求められる、前記ワークの非研削部分に前記測定子を接触させたときの前記計測点と前記ワーク形状曲線との距離が、前記接触子先端部における既知寸法と等しくなるように、前記ワーク形状曲線座標と前記ＮＣ駆動軸座標の相対的位置関係を計算し、前記第２の式に基づいて求められる、前記研削溝に前記測定子を接触させたときの前記計測点と前記研削溝断面形状曲線との距離が、前記接触子先端部における既知寸法と等しくなるように、前記研削溝断面形状曲線座標と前記ＮＣ駆動軸座標の相対的位置関係と、前記モデル化により与えられた砥石断面形状曲線誤差と等しい研削溝断面形状曲線誤差を計算し、前記研削溝断面形状誤差から、前記砥石整形機の据え付け位置誤差ならび形状誤差を計算し、これらの誤差を補正する値を砥石整形ＮＣデータとして用い、前記ワーク形状曲線座標と前記ＮＣ駆動軸座標の相対的位置関係、及び前記研削溝断面形状曲線座標と前記ＮＣ駆動軸座標の相対的位置関係から、前記ワーク形状曲線座標と前記研削溝断面形状曲線座標の相対位置関係を計算し、目標とする相対位置との誤差を補正する成形研削加工用ＮＣデータを与え、それにより砥石形状を諸元通りに整形するとともに、前記ワークを諸元通りに研削加工することを要旨とする。
【０００９】
本発明の砥石整形誤差補正装置は、先端部の寸法が既知である測定子を、ＮＣ砥石整形機で整形された整形面に接触させた時のＮＣ駆動軸座標を計測する計測手段と、該計測によって得られた計測点についての座標データを記憶する記憶手段と、前記ＮＣ砥石整形機の据え付け位置誤差及び形状誤差に対する砥石断面形状曲線誤差の幾何学的関係をモデル化し、加工する砥石諸元及び前記据付け位置誤差及び形状誤差を含むモデルから与えられる砥石断面形状曲線に任意の砥石断面形状曲線座標系を与え、この砥石断面形状曲線座標系内の任意の点と前記砥石断面形状曲線との距離を計算する計算手段と、この計算手段により求められる、前記砥石に前記測定子を接触させたときの前記計測点と砥石断面形状曲線との距離が、前記接触子先端部における既知寸法と等しくなるように、前記ＮＣ駆動軸座標と前記砥石断面形状曲線座標の相対的位置関係と、前記モデル化により与えられた砥石断面形状曲線誤差を計算する手段と、前記砥石断面形状曲線誤差から、前記砥石整形機の据え付け位置誤差及び形状誤差を計算し、これらの誤差を補正する値を砥石整形ＮＣデータとして用い、砥石形状を諸元通りに加工する補正手段と、を備えてなることを要旨とする。
【００１０】
本発明の砥石整形・直溝成形研削加工誤差補正装置は、先端部の寸法が既知である測定子を、ＮＣ砥石整形機で整形された砥石を用いて成形研削加工されたワークの、非研削部分と成形研削部分である研削溝とにそれぞれ接触させた時のＮＣ駆動軸座標を計測する計測手段と、該計測によって得られた計測点についての座標データを記憶する記憶手段と、前記砥石整形機の据え付け位置誤差及び形状誤差に対する砥石断面形状曲線誤差の幾何学的関係をモデル化し、ワーク諸元から与えられるワーク形状曲線に任意のワーク形状曲線座標系を与え、このワーク形状曲線座標系内の任意の点と前記ワーク形状曲線との距離を計算するとともに、加工する砥石諸元及び前記誤差を含むモデルから与えられる砥石断面形状曲線と合同である研削溝断面形状曲線に任意の研削溝断面形状曲線座標系を与え、この研削溝断面形状曲線座標系内の任意の点と前記研削溝断面形状曲線との距離を計算する計算手段と、この計算手段により求められる、前記ワークの非研削部分に前記測定子を接触させたときの前記計測点と前記ワーク形状曲線との距離が、前記接触子先端部における既知寸法と等しくなるように、前記ワーク形状曲線座標と前記ＮＣ駆動軸座標の相対的位置関係を計算する手段と、前記計算手段により求められる、前記研削溝に前記測定子を接触させたときの前記計測点と前記研削溝断面形状曲線との距離が前記接触子先端部における既知寸法と等しくなるように、前記研削溝断面形状曲線座標とＮＣ駆動軸座標の相対的位置関係と、前記モデル化により与えられた砥石断面形状曲線誤差と等しい研削溝断面形状曲線誤差を計算する手段と、前記研削溝断面形状誤差から、前記砥石整形機の据え付け位置誤差ならび形状誤差を計算し、これらの誤差を補正する値を砥石整形ＮＣデータとして用い、前記ワーク形状曲線座標と前記ＮＣ駆動軸座標の相対的位置関係、及び前記研削溝断面形状曲線座標と前記ＮＣ駆動軸座標の相対的位置関係から、前記ワーク形状曲線座標と前記研削溝断面形状曲線座標の相対位置関係を計算し、目標とする相対位置との誤差を補正する成形研削加工用ＮＣデータを与え、それにより砥石形状を諸元通りに整形するとともに、前記ワークを諸元通りに研削加工する補正手段と、を備えてなることを要旨とする。
【００１１】
本発明の誤差補正方法及び誤差補正装置において、測定子はＮＣ砥石整形機のベースまたは砥石保持部に設けることが好ましい。
【００１２】
本発明において、非研削部分及び成形研削部分とは、ワークが例えば歯車の研削に使用されるものである場合には、ワークの外周（歯先円に相当する）及び歯形をそれぞれ意味する。なお、上記歯車の例では、歯車の歯先円の中心＝歯車の中心という仮定を設け、ワークの外周部分を計測することによりワークの中心を求めているが、本発明の非研削部分には、ワークの中心を求めることができるワーク上の任意の形状が含まれる。従って上記外周部分に限らず、例えば中心に対して正確に穴が穿設されているようなワークでは、その穴の内周部分を計測することによってもワークの中心を求めることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示した実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
なお、本発明は、砥石やワークの形状に限定されないが、以下の実施形態では、直溝成形研削加工の典型例としてインボリュート平歯車の成形研削加工を例に取って説明する。また、説明に際しては（１）  第一の形態として砥石整形誤差補正方法及びそれに用いる誤差補正装置について説明した後、（２）  第二の形態として砥石整形・成形研削加工誤差補正方法及びそれに用いる誤差補正装置について説明する。
【００１４】
まず、第一及び第二の形態に用いられる多石回転型砥石整形機付き５軸ＮＣ歯車研削加工装置（以下、単にＮＣ研削加工装置と呼ぶ）の構成を、図１を参照しながら説明する。
【００１５】
同図において、ｘ軸テーブル１は左右方向（ｘ軸方向）に往復移動するようになっており、割出台２のワーク保持部２ａはワーク３を保持した状態でＡ軸まわりに回転するようになっている。
【００１６】
ｙ軸テーブル４は、前後方向（ｙ軸方向）に前進または後退するようになっており、このｙ軸テーブル４上には、上下方向（ｚ軸方向）に昇降可能なｚ軸テーブル５が備えられている。このｚ軸テーブル５の前面には砥石保持部５ａが備えられ、この砥石車保持部５ａの先端に被削歯車の歯溝の形状に整形された砥石６が軸支されている。
【００１７】
また、７はＮＣ研削加工装置の基台に取り付けられた多石回転型砥石整形機（以下、ロータリドレッサと呼ぶ）である。
【００１８】
ＮＣコントローラ１０の記憶手段１０ａには、後述する測定子によって計測された座標データが格納される。上記測定子及びＮＣコントローラ１０は計測手段とみなすことができる。
【００１９】
距離計算手段１０ｂは、ロータリドレッサ７の据え付け位置誤差及び形状誤差に対する砥石断面形状曲線誤差（本実施形態では砥石歯形曲線誤差として説明する）の幾何学的関係をモデル化する。また、加工する砥石諸元及び誤差を含むモデルから与えられる砥石歯形曲線に任意の砥石歯形曲線座標系を与え、この砥石歯形曲線座標系内の任意の点と前記砥石歯形曲線との距離を計算する。
【００２０】
砥石歯形曲線誤差計算手段１０ｃは、前記距離検出手段１０ｂにより求められる、砥石６に測定子を接触させたときの計測点と砥石歯形曲線との距離が接触子先端部における既知寸法と等しくなるように、ＮＣ駆動軸座標と砥石歯形曲線座標の相対的位置関係と、モデル化により与えられた砥石歯形曲線誤差を計算する。
【００２１】
補正手段１０ｄは、上記砥石歯形曲線誤差から、ロータリドレッサ７の据え付け位置誤差及び形状誤差を計算し、これらの誤差を補正する値を砥石整形ＮＣデータとして用い、砥石形状を諸元通りに加工するようになっている。
【００２２】
このような構成のロータリドレッサ付きＮＣ研削加工装置による平歯車歯形の成形研削加工においては、まず、図２に示すように、ＮＣ駆動軸を動作させて、回転するロータリドレッサ７に砥石６を押し当てることにより、砥石６の整形を行う。  図３は砥石６をロータリドレッサ７の一方側から他方側に移動させて砥石の右側及び左側をそれぞれ整形している様子を示しており、７ａは整形用石である。
【００２３】
なお、図１では、後述する砥石整形ならびに成形研削補正に関する実施形態を説明するために、歯形の成形研削も行える装置の構成を示しているが、第一の形態では砥石整形誤差補正のみを扱うため、歯形研削機能のない例えばＮＣ砥石研削盤であってもよい。
【００２４】
図４は、砥石整形時における砥石６に対するロータリドレッサ７の動作軌跡を示したものである。ロータリードレッサ７のエッジにはダイヤモンドなどで作られた整形用石７ａが固着されており、ロータリドレッサ７の動作は、そのエッジを動作参照点ｅとして与えられる。そして、この動作参照点ｅを砥石曲線ｆで動作させることにより、砥石６が整形される。
【００２５】
詳しくは、砥石曲線ｆの軌跡に対して、整形用石７ａの半径ｒｄを工具径補正値としてＮＣコントローラ１０に与えてやることにより、動作参照点ｅは砥石曲線ｆから整形用石半径ｒｄ分だけ離れた位置を移動することになり、その結果、砥石６が目標の砥石曲線ｆ通りに整形されることになる。
【００２６】
次に、上記第一の形態の砥石整形補正方法を、（  ａ）  〜（  ｅ）  の各ステップに分けて説明する。
【００２７】
（  ａ）  ロータリドレッサの据え付け位置誤差及び形状誤差に対する砥石歯形曲線誤差の幾何学的関係をモデル化する。
【００２８】
ロータリドレッサ７では、経年変化等によって整形用石７ａの半径ｒｄが変化して初期にＮＣコントローラ１０に設定した値とずれてきたり（  形状誤差）  、また、ロータリドレッサ７の回転軸芯がＮＣ加工機の垂直軸とずれている（  据え付け位置誤差）  場合があり、このような場合には砥石６を目標通りに整形することができない。
【００２９】
そこでまず、整形用石半径ｒｄの誤差が、砥石歯形形状に及ぼす影響を考える。インボリュート歯車歯形は、図５に示すインボリュート曲線の一部分を歯形曲線に使用しているが、実際の歯車では、図６に示すように、歯厚に応じてインボリュートのオフセット角度θ０  （インボリュート曲線の起点角度）  を指定している。この場合、整形用石半径ｒｄの誤差は、図７に示すようにインボリュートのオフセット角度θ０  誤差を生じさせる。
【００３０】
同図（ａ）は整形用石半径ｒｄに誤差がない場合を示し、同図（ｂ）は整形用石半径ｒｄに誤差が生じた場合を示している。すなち、整形用石半径とインボリュートのオフセット角度とにおいて、正規の値と実際の値との誤差をそれぞれΔｒｄ、Δθ０としたとき、
【００３１】
【数１】
0003634146.tif 000002
【００３２】
で与えられる。ただし、ｒｇはインボリュートの基礎円半経である。
【００３３】
次に、ロータリドレッサ７の回転軸芯誤差が、砥石歯形形状に及ぼす影響を考える。
【００３４】
通常、回転軸芯誤差は微小であると考えられるが、回転軸芯に誤差が生じると、図８に示すようにロータリドレッサ７の右側エッジ及び左側エッジの間で高さに差が生じる。この状態で砥石整形を行うと、図９に示すように、インボリュートのオフセット角度は等しいものの、基礎円中心の高さが左右で異なった状態になっていることがわかる。すなわち、インボリュート基礎円中心の高さ方向の差をΔｈｇ、ロータリドレッサ７の左右のエッジの高さの差をΔｈｄとしたとき、
【００３５】
【数２】
0003634146.tif 000003
【００３６】
で与えられる。
【００３７】
以上のようにして、ロータリドレッサ７の据え付け位置誤差及び形状誤差に対する砥石歯形曲線誤差の幾何学的関係がモデル化される。
【００３８】
（  ｂ）  ＮＣ付きロータリドレッサ７のベースに、先端が球形からなる測定子８を取り付け、ＮＣ付きロータリドレッサ７で整形された砥石６にその測定子８を接触させた時のＮＣ駆動軸の値を計測し、計測結果をＮＣコントローラ１０の記憶手段１０ａに記憶する。
【００３９】
図１０に示す配置で、ＮＣ付きロータリドレッサ７を動作させ、図１１に示すように砥石６における整形部分に測定子８を接触させる。詳しくは、本実施形態では、ＮＣ研削加工装置のＹ，Ｚ軸を動作させて、砥石６の整形部分を測定子８に接触させ、接触させた時のＮＣ駆動軸の値を計測している。すなわち、図１２に示すように、砥石６の左右をそれぞれＮＬｉ、ＮＲｉ点計測し、これを、
【００４０】
【数３】
0003634146.tif 000004
【００４１】
として記憶しておく。これらの計測データの値は、ＮＣ駆動軸座標系における、測定子８の中心位置とみなすことができる。なお、本実施形態における測定子８は、先端部の変位や接触を電圧信号に変換して出力する機能を備えているものであれば、タッチセンサや電気マイクロセンサ等の任意のセンサを使用することができる。
【００４２】
( ｃ) 加工する砥石諸元および前記据え付け誤差及び形状誤差を含むモデルから与えられる砥石歯形曲線に任意の砥石歯形曲線座標系を与えて、この砥石歯形曲線座標系内の任意の点と前記砥石歯形曲線との距離を計算する。
【００４３】
上述したことから、ロータリドレッサ７の据え付け誤差及び砥石６の形状誤差が含まれる場合であってもインボリュート曲線の形状は変化せずに、インボリュートのオフセット角度と、左右の基礎円中心の高さのみ変化することがわかる。そこで、誤差を含んでいる砥石形状に対して、図１  ３に示すように、インボリュートのオフセット角度が“０”  の位置に砥石歯形曲線の座標系を設定する。
【００４４】
砥石整形誤差があったとしても、砥石歯形曲線座標系における砥石歯形曲線は不変であり、横軸をＹ，縦軸をＺとする基準座標（  ＮＣ駆動軸座標系における）  に対して、座標の原点の位置と座標軸の方向が変化する。
【００４５】
次に、図１４を参照しながら、砥石歯形曲線座標系における点（  ｐ，  ｑ）  と砥石歯形曲線（  インボリュート曲線）  との距離を計算する。同図に示す幾何学的関係より、
【００４６】
【数４】
0003634146.tif 000005
【００４７】
となる。このθを用いて、点（  ｐ，ｑ）  と砥石歯形曲線（  インボリュート曲線）  との距離ｄは、
【００４８】
【数５】
0003634146.tif 000006
【００４９】
という計算式で与えられる。
【００５０】
( ｄ) 前記計算式により求められる、砥石６に測定子８を接触させたときの計測点と砥石歯形曲線との距離が、接触子球の半径になるように、ＮＣ駆動軸座標と上記砥石歯形曲線座標の相対的位置関係と上記ステップ( ａ) のモデル化で与えられた砥石歯形曲線誤差を計算する。
【００５１】
図１４に示したように砥石歯形曲線座標をとることにより、この座標系には砥石歯形曲線誤差は反映されず（  砥石歯形曲線は不変）  、従ってＮＣ駆動軸座標と砥石歯形曲線座標の相対的位置関係にのみ考慮すればよい。
【００５２】
具体的には、図１３に示した左側の砥石歯形曲線座標の原点位置（  ＹＧＬＯ，ＺＧＬＯ）、左右の基礎円中心の高さ誤差Δｈｇ  、オフセット角度誤差Δθ０  を座標変換パラメータとし、計測点と砥石歯形曲線がフィットする、すなわち、計測点と砥石歯形曲線との距離が接触子球の半径ｒｄになるように、座標変換パラメータを求めれば、ＮＣ駆動軸座標と砥石歯形曲線座標の相対的位置関係が導かれる。なお、計測点と砥石歯形曲線をフィットさせる手法としては、特開平９−１１０８５号公報で示した非線形の最小自乗法等を用いることができる。
【００５３】
このようにして、左側の砥石歯形曲線座標の原点位置（  ＹＧＬＯ，ＺＧＬＯ）と、形状誤差である左右の基礎円中心の高さ誤差Δｈｇ  とオフセット角度誤差Δθ０  が導かれる。
【００５４】
（  ｅ）  形状誤差から、ロータリドレッサ７の据え付け位置誤差ならび形状誤差を計算し、この誤差を補正するような砥石整形ＮＣデータをＮＣコントローラ１０に与える。
【００５５】
上述した式（１），（２）  より、ロータリドレッサ７の据え付け位置誤差及び形状誤差に対する形状誤差の関係が与えられるので、逆に、
【００５６】
【数６】
0003634146.tif 000007
【００５７】
により形状誤差から、ロータリドレッサ７の据え付け位置誤差ならび形状誤差を計算することができる。
【００５８】
ロータリドレッサ７の整形用石径ｒｄが初期にＮＣコントローラ１０に与えた値とずれてきたり（  形状誤差）  、また、ロータリドレッサ７の回転軸芯がＮＣ研削加工装置の垂直軸とずれている（  据え付け位置誤差）  などすると、図１５に示すように砥石６は目標通りに成形されないが、上述した方法で、ロータリドレッサ７の据え付け位置誤差と形状誤差を補正することにより、具体的には、据え付け位置誤差補正について、砥石６の左側を整形するときに、左右の高さ誤差分だけ整形するＮＣ軌跡をずらす。また、形状誤差補正について、整形用石誤差を現在の工具径補正値から引くことにより、目標通りの砥石６が整形されることになる（図１５（ｂ）参照）。
次に、第二の形態に係る砥石整形・成形研削補正方法について説明する。
【００５９】
図１に示したロータリドレッサ７付き５軸ＮＣ研削加工装置を用いて、砥石整形を行った後、平歯車歯形の成形研削加工を行う場合について説明する。
【００６０】
平歯車歯形の成形研削加工では、図１６（  ａ）  に示すようにワーク９の中心に対して砥石６を正確に位置決めする（  ワーク中心とインボリュート基礎円中心を一致させる）  ことによってはじめて目標の歯形を得ることが出来る。しかし、実際の加工ではＮＣ駆動軸の位置決め誤差があるために、図１６（  ｂ）  のようにワーク９中心とインボリュート基礎円中心が一致せず研削誤差が生じる。
【００６１】
先行技術である特開平９−  １１０８５号公報では、図１７に示すようにＮＣ研削加工装置におけるＺ軸テーブル５に、先端が球形からなる測定子８を取り付け、測定子８を非研削部分９ａ（ワークの外周部分）と成形研削部分９ｂ（歯形部分）とに接触させた時のＮＣ駆動軸の値を用いて、砥石６の位置決め誤差を補正していた。しかしながら、この補正方法では、砥石６の整形誤差を考慮していないため、砥石６に整形誤差が含まれていると、ワーク９と砥石６との位置決め誤差の補正に誤差が生じることになる。
【００６２】
先に第一の形態で説明した方法で砥石整形を正確に行った後、特開平９−  １１０８５号公報に記載の補正を行えば、より正確な歯形研削加工を実現することができるが、この場合、砥石形状測定用とワーク歯形形状測定用の２つの測定子が必要になり、冗長なシステムになってしまう。そこで、本発明では、成形研削されたワークの形状を測定することにより、砥石６の整形誤差及びワーク９に対する砥石６の位置決め誤差を一度に補正することができるようにしている。
【００６３】
図１７は第二の形態に使用する補正装置の構成を示したものである。なお、図１と同じ構成要素については同一符号を付してその説明を省略する。
【００６４】
同図において、ＮＣコントローラ２０の記憶手段２０ａは、ロータリドレッサ７で整形された砥石６を用いて成形研削加工されたワーク９の、ワーク外周部分（非研削部分）９ａと歯車歯形部分（研削溝）９ｂに測定子８を接触させることにより得られた座標データを記憶する。
【００６５】
距離計算手段２０ｂは、ロータリドレッサ７の据え付け位置誤差及び形状誤差に対する砥石歯形曲線誤差の幾何学的関係をモデル化し、ワーク諸元から与えられる前記ワーク外周部分９ａについてのワーク形状曲線に任意のワーク形状曲線座標系を与え、このワーク形状曲線座標系内の任意の点と前記ワーク形状曲線との距離を計算する。また、加工する砥石諸元及び前記据え付け誤差及び形状誤差を含むモデルから与えられる砥石歯形曲線と合同である歯車歯形曲線に任意の歯車歯形曲線座標系を与え、この歯車歯形曲線座標系内の任意の点と前記歯車歯形曲線との距離を計算する。
【００６６】
また、前記ワーク外周部分９ｂに測定子８を接触させたときの計測点とワーク形状曲線との距離が接触子球の半径となるように、ワーク形状曲線座標とＮＣ駆動軸座標の相対的位置関係を計算する。
【００６７】
歯車歯形曲線誤差計算手段２０ｃは、歯車歯形面に測定子８を接触させたときの計測点と歯車歯形曲線との距離が接触子球の半径となるように、歯車歯形曲線座標とＮＣ駆動軸座標の相対的位置関係と、モデル化方法で与えられた砥石歯形曲線誤差と等しい歯車歯形曲線誤差を計算する。
【００６８】
補正手段２０ｄは、上記歯車歯形形状誤差から、ロータリドレッサ７の据え付け位置誤差ならび形状誤差を計算し、これらの誤差を補正する値を砥石整形ＮＣデータとして用い、ワーク形状曲線座標とＮＣ駆動軸座標の相対的位置関係、及び歯車歯形曲線座標とＮＣ駆動軸座標の相対的位置関係から、ワーク形状曲線座標と歯車歯形曲線座標の相対位置関係を計算し、目標とする相対位置との誤差を補正する成形研削加工用ＮＣデータを与え、それにより砥石形状を諸元通りに整形するとともに、ワーク９を諸元通りに研削加工するようになっている。
【００６９】
上記構成を有するＮＣ研削加工装置による補正方法を下記（  ｆ）  〜（  ｍ）  のステップに分けて説明する。
【００７０】
（  ｆ）  ロータリドレッサ７の据え付け位置誤差ならび形状誤差と砥石歯形曲線誤差の幾何学的関係をモデル化する。このモデル化の手法は第一の形態と同じである。
【００７１】
( ｇ) ワーク諸元から与えられるワーク形状曲線に任意のワーク形状曲線座標系を与えて、このワーク形状曲線座標系内の任意の点と前記ワーク形状曲線との距離を計算する。
【００７２】
平歯車歯形を成形研削する場合のワーク９は円柱形をなしている。そこで、その円柱形状外周面をワーク形状曲線とし、円柱の中心を原点とした図１９に示すようなワーク形状曲線座標系を設定する。
【００７３】
ワーク形状曲線座標系における点（  ｐ，ｑ）  とワーク形状曲線（  円柱外周）  との距離ｄ  は、図２０より、
【００７４】
【数７】
0003634146.tif 000008
【００７５】
という第１の式で与えられる。ここで、ｒw はワークの半径である。
【００７６】
( ｈ) 加工する砥石諸元および前記据え付け誤差及び形状誤差を含むモデルから与えられる砥石歯形曲線と合同である歯車歯形形状に任意の座標系を与えて、歯車歯形曲線と、前記歯車歯形曲線座標系内の任意の点との距離を計算する。
【００７７】
この距離の計算は第一の形態と同様であるが、第一の形態に対して本第二の形態では図２１に示すように、計測点がインボリュート曲線の外側にある。従って、式（５）  は、
【００７８】
【数８】
0003634146.tif 000009
【００７９】
という第２の式で示される。
【００８０】
（  ｉ）  ロータリドレッサ７付きＮＣ研削加工装置のＺ軸テーブル５に測定子８を取り付け、ロータリドレッサ７で整形した砥石６を用いて成形研削加工したワーク９の、ワーク外周部分９ａと歯車歯形部分９ｂとにそれぞれ測定子８を接触させた時のＮＣ駆動軸の値を計測し、計測結果をＮＣコントローラ２０の記憶手段２０ａに記憶する。
【００８１】
詳しくは図１７に示すように、ＮＣ研削加工装置のＺ軸テーブル５に、先端が球形からなる測定子８を取り付け、ＮＣ研削加工装置を動作させてワーク外周部分９ａと歯形部分９ｂ（  インボリュート曲線部分）  に測定子８を接触させる。本実施形態では、ＮＣ研削加工装置のＹ，Ｚ軸を動作させて、砥石６の整形部分を測定子８に接触させ、接触させた時のＮＣ駆動軸の値を計測する。
【００８２】
図２２に示すように、歯車歯形の左右をそれぞれＮＬｉ、ＮＲｉ点計測し、これを、
【００８３】
【数９】
0003634146.tif 000010
【００８４】
として記憶しておく。これらの計測データの値は、ＮＣ駆動軸座標系における、測定子８の中心位置とみなすことができる。
また、ワーク曲線である円柱外周部分をＮＷｉ点計測し、これを、
【００８５】
【数１０】
0003634146.tif 000011
【００８６】
として記憶しておく。
【００８７】
（  ｊ）  ワーク９に測定子８を接触させたときの計測点とワーク形状曲線との距離が接触子球の半径になるように、上記ワーク形状曲線座標とＮＣ駆動軸座標の相対的位置関係を計算する。
【００８８】
図２３に示すように、ワーク形状曲線座標の原点位置( ＹWO, ＺWO) を座標変換パラメータとし、ワーク形状計測点χWiとワーク形状曲線( 円柱外周) がフィットするように、すなわち、計測点とワーク形状曲線との距離が接触子球の半径になるように座標変換パラメータを求めれば、ＮＣ駆動軸座標とワーク形状曲線座標の相対的位置関係が導かれる。なお、計測点とワーク形状曲線をフィットさせるには、特開平９−１１０８５号公報に示した非線形の最小自乗法等を用いればよい。
【００８９】
（ｋ）歯車歯形に測定子８を接触させたときの計測点と歯形形状曲線との距離が接触子球の半径になるように、歯形形状曲線座標とＮＣ駆動軸座標の相対的位置関係、及び上述した（ｆ）項のモデル化で与えられた砥石歯形曲線誤差と等しい歯車歯形曲線誤差を計算する。この計算は、第一の形態の( ｄ) 項と同様の手法に従う。このときの歯車歯形曲線座標系とＮＣ駆動軸座標系との関係は図２４に示す通りである。
【００９０】
（ｌ）歯車歯形曲線誤差から、ロータリドレッサ７の据え付け位置誤差及び形状誤差を計算し、この誤差を補正する砥石整形ＮＣデータをＮＣ研削加工装置に与える。
この計算は第一の形態の（ｅ）項と同じ手法に従う。
【００９１】
（ｍ）ワーク形状曲線座標とＮＣ駆動軸座標の相対的位置関係並びに歯形形状曲線座標とＮＣ駆動軸座標の相対的位置関係から、ワーク形状曲線座標と歯形形状曲線座標の相対位置関係を計算し、目標とする相対位置との誤差を補正する成形研削加工用ＮＣデータを与え、砥石形状を諸元通りに整形加工すると共に、ワークを諸元通りに研削加工する。
【００９２】
上記ステップにより、ＮＣ駆動軸座標におけるワーク形状曲線座標の原点位置原点（  ＹＷＯ，  ＺＷＯ）  と、ＮＣ駆動軸座標における歯形形状曲線座標の原点位置（  ＹＧＬＯ，ＺＧＬＯ）が与えられる。ワークに対する研削形状の位置は加工諸元として与えらるものであり、本実施形態では、ワーク中心とインボリュート歯形の基礎円中心が一致すること、すなわち、座標（  ＹＷＯ，  ＺＷＯ）  と座標（  ＹＧＬＯ，ＺＧＬＯ）を一致させることが目標となり、この２つの原点位置誤差が、研削位置決め誤差になる。
【００９３】
図２５に示すように、形状誤差から砥石６の整形誤差を補正し、且つ研削位置誤差から砥石６の位置決め誤差を補正すれば、ワーク９に対する所定の部位に、目標通りの形状で成形研削加工を行うことが可能になる。
【００９４】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、本発明の砥石整形誤差補正方法およびその誤差補正装置によれば、砥石形状に誤差が含まれている場合に、その誤差を補正しつつ砥石形状を緒元通りに加工することができる。
【００９５】
また、本発明の砥石整形・直溝整形研削加工誤差補正方法及びその誤差補正装置によれば、砥石形状を緒元通りに加工するとともにワークを緒元通りに加工してワークの仕上げ精度を向上させることができるという長所を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の形態に係る砥石整形誤差補正方法に使用するロータリドレッサ付きＮＣ研削加工装置の構成を示す斜視図である。
【図２】砥石整形時における砥石とロータリドレッサの配置を示す斜視図である。
【図３】砥石の整形状態を示す斜視図である。
【図４】ロータリドレッサの動作軌跡を示す説明図である。
【図５】インボリュート歯車歯形を説明する説明図である。
【図６】歯車におけるオフセット角度を示す説明図である。
【図７】オフセット角度の誤差を示す説明図である。
【図８】ロータリドレッサの回転軸芯誤差を説明する縦断面図である。
【図９】回転軸芯誤差を基礎円のずれで示した説明図である。
【図１０】砥石形状の計測状態を示す斜視図である。
【図１１】図１０の要部縦断面図である。
【図１２】砥石の計測点をＮＣ駆動軸座標系で示した説明図である。
【図１３】砥石断面形状曲線の座標系を示す説明図である。
【図１４】砥石断面形状曲線座標系における点と砥石断面形状曲線との距離の求め方を示す説明図である。
【図１５】ロータリドレッサの据え付け位置誤差の補正方法を示す説明図である。
【図１６】砥石の位置決め誤差有無を示す説明図である。
【図１７】本発明の第二の形態に係る砥石整形・直溝成形研削加工誤差補正方法に使用するロータリドレッサ付きＮＣ研削加工装置の構成を示す斜視図である。
【図１８】ワークの歯形部分の測定を示す要部説明図である。
【図１９】ワーク形状曲線座標系を示す説明図である。
【図２０】ワーク形状曲線座標系における点とワーク形状曲線との距離を示す説明図である。
【図２１】歯形形状曲線と歯形形状曲線座標系内の点との距離を示す説明図である。
【図２２】歯形形状の計測点を示す説明図である。
【図２３】ＮＣ駆動軸座標とワーク形状曲線座標との位置関係を示す説明図である。
【図２４】歯形形状曲線座標系とＮＣ駆動軸座標系との関係を示す説明図である。
【図２５】砥石整形誤差の補正から研削位置誤差の補正を行うに至るまでの処理手順を示す説明図である。
【符号の説明】
１    ｘ軸テーブル
２    割出台
３    ワーク
４    ｙ軸テーブル
５    ｚ軸テーブル
６    砥石
７    ロータリドレッサ
７ａ  整形用石
８    測定子
９    ワーク
９ａ  非研削部分
９ｂ  歯形部分
【図１】
0003634146.tif 000012
【図２】
0003634146.tif 000013
【図３】
0003634146.tif 000014
【図４】
0003634146.tif 000015
【図５】
0003634146.tif 000016
【図６】
0003634146.tif 000017
【図７】
0003634146.tif 000018
【図８】
0003634146.tif 000019
【図９】
0003634146.tif 000020
【図１０】
0003634146.tif 000021
【図１１】
0003634146.tif 000022
【図１２】
0003634146.tif 000023
【図１３】
0003634146.tif 000024
【図１４】
0003634146.tif 000025
【図１５】
0003634146.tif 000026
【図１６】
0003634146.tif 000027
【図１７】
0003634146.tif 000028
【図１８】
0003634146.tif 000029
【図１９】
0003634146.tif 000030
【図２０】
0003634146.tif 000031
【図２１】
0003634146.tif 000032
【図２２】
0003634146.tif 000033
【図２３】
0003634146.tif 000034
【図２４】
0003634146.tif 000035
【図２５】
0003634146.tif 000036