(57)【要約】      （修正有）【課題】歯車研削用の砥石歯車を用いた被削歯車の研削に関して、砥石歯車の歯面の摩耗を小さくし、切れ味の低下を抑制すること、並びにそのことによって、被削歯車の研削加工精度及び加工能率を向上させる。【解決手段】ワーク回転軸周りに回転する被削歯車に対して、樽状砥石歯車をその砥石回転軸が前記ワーク回転軸と所定の交差角をなすように配置し、樽状砥石歯車の歯面を被削歯車の歯車研削面に接触させ、樽状砥石歯車を所定の交差角を保持しつつ、砥石回転軸周りに回転させるとともに、砥石回転軸を樽状砥石歯車の軸断面内の仮想ころがり円がワーク回転軸に平行な軸に沿ってころがるように揺動させることによって、歯車研削面に歯車を研削する。また、同様の動きによって樽状砥石歯車の歯面をドレッシングする。【選択図】図１
2014217905.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワーク回転軸周りに回転する被削歯車に対して、樽状砥石歯車をその砥石回転軸が前記ワーク回転軸と所定の交差角をなすように配置し、
前記樽状砥石歯車の歯面を前記被削歯車の歯車研削面に接触させ、
前記樽状砥石歯車を前記所定の交差角を保持しつつ、前記砥石回転軸周りに回転させるとともに、揺動平面内で前記樽状砥石歯車の軸断面内の仮想ころがり円が前記ワーク回転軸に平行な軸に沿ってころがるように前記砥石回転軸を揺動させることによって、
前記歯車研削面に歯車を研削する歯車研削方法。
【請求項２】
ドレスギヤ回転軸周りに回転するドレスギヤに対して、樽状砥石歯車材料をその砥石回転軸が前記ドレスギヤ回転軸と所定の交差角をなすように配置し、
前記樽状砥石歯車材料の歯面を前記ドレスギヤの歯面に噛み合わせ、
前記樽状砥石歯車材料を前記所定の交差角を保持しつつ、前記砥石回転軸周りに回転させるとともに、揺動平面内で前記樽状砥石歯車材料の軸断面内の仮想ころがり円が前記ドレスギヤ回転軸に平行な軸に沿ってころがるように前記砥石回転軸を揺動させることによって、
前記ドレスギヤの歯面で前記樽状砥石歯車材料の歯面のドレッシングを行うドレッシング方法。
【請求項３】
ワーク回転軸周りに回転する被削歯車と、
砥石回転軸周りに回転する樽状砥石歯車と、
前記樽状砥石歯車を上下左右前後方向に移動させる砥石歯車位置調整機構と、
交差平面に対して平行かつ前記樽状砥石歯車の中心点を含む平面内で、前記砥石回転軸を前記中心点周りに揺動させる交差角調整機構と、
揺動平面内で前記樽状砥石歯車の軸断面内の仮想ころがり円が前記ワーク回転軸に平行な軸に沿ってころがるように前記砥石回転軸を揺動させる加工点移動機構を備える
歯車研削装置。
【請求項４】
ドレスギヤ回転軸周りに回転するドレスギヤと、
砥石回転軸周りに回転する樽状砥石歯車材料と、
前記樽状砥石歯車材料を上下左右前後方向に移動させる砥石歯車位置調整機構と、
交差平面に対して平行かつ前記樽状砥石歯車材料の中心点を含む平面内で、前記砥石回転軸を前記中心点周りに揺動させる交差角調整機構と、
揺動平面内で前記樽状砥石歯車材料の軸断面内の仮想ころがり円が前記ドレスギヤ回転軸に平行な軸に沿ってころがるように前記砥石回転軸を揺動させる加工点移動機構を備える
ドレッシング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯車研削用の砥石歯車を用いて被削歯車を研削する方法及び装置並びにドレスギヤを用いて砥石歯車をドレッシングする方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、歯車研削用の砥石歯車（ねじ状砥石）を用いて被削歯車（内歯車）を研削する方法は、図７に示すとともに、特許文献１（特開２０１１−２５３６５号公報、特に図１及び段落００２３を参照。）や特許文献２（特開２０１１−２１８４６０号公報、特に図１及び段落００２３〜００２５を参照。）に記載されているとおり、以下のような工程となっている。
（１）砥石アーバ１２を旋回させて、ねじ状砥石１１の砥石回転軸Ｂ１と内歯車Ｗのワーク回転軸Ｃ１との軸角（交差角）が、内歯車Ｗのねじれ角に応じた角度Σとなるように配置する。
（２）軸角（交差角）Σで配置したねじ状砥石１１を、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向に移動させて、内歯車Ｗに噛み合わせる。
（３）ねじ状砥石１１と内歯車Ｗとを噛み合わせた状態において、内歯車Ｗをワーク回転軸Ｃ１周りに回転させながら、ねじ状砥石１１を、砥石回転軸Ｂ１周りに回転させると共に、Ｚ軸方向（上下方向）に移動させる。
このような工程により、ねじ状砥石１１と内歯車Ｗとの噛み合い同期回転と軸角（交差角）Σとによって、ねじ状砥石１１と内歯車Ｗとの間にすべりが発生するため、ねじ状砥石１１の歯面により、内歯車Ｗの歯面が微細に研削される。
【０００３】
そして、従来の方法によって砥石歯車（ねじ状砥石）を用いて被削歯車（内歯車）を研削すると、特許文献１の段落００２５や特許文献２の段落００２６に記載されているように、ねじ状砥石１１の歯面（研削面）が摩耗し切れ味が低下するが、特に、歯面の上端と下端の摩耗が激しく切れ味が低下し易い。
その理由は、ねじ状砥石１１が上方向へ移動している時には歯面の上端を先頭に内歯車Ｗを研削し、逆に下方向へ移動している時には歯面の下端を先頭に内歯車Ｗを研削することとなるからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２５３６５号公報
【特許文献２】特開２０１１−２１８４６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、砥石歯車を用いた被削歯車の研削に関して、砥石歯車の歯面の摩耗を小さくし、切れ味の低下を抑制すること、並びにそのことによって、被削歯車の研削加工精度及び加工能率を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１ないし４に係る発明の歯車研削方法を説明するにあたり、２つの平面を定義する。
１つは、樽状砥石歯車の中心点とワーク回転軸を含む平面又は樽状砥石歯車材料の中心点とドレスギヤ回転軸を含む平面に垂直、かつ、ワーク回転軸又はドレスギヤ回転軸に平行な平面（図２、以下、「交差平面」という。）、もう１つは、その交差平面に対して垂直かつ砥石回転軸を含む平面（図２において紙面に垂直なＰ−Ｐ平面で、以下、「揺動平面」という。）である。
請求項１に係る発明の歯車研削方法は、ワーク回転軸周りに回転する被削歯車に対して、樽状砥石歯車をその砥石回転軸がワーク回転軸と所定の交差角をなすように配置し、樽状砥石歯車の歯面を被削歯車の歯車研削面に接触させ、樽状砥石歯車を所定の交差角を保持しつつ、砥石回転軸周りに回転させるとともに、揺動平面内で樽状砥石歯車の軸断面内の仮想ころがり円Ｅ（半径Ｒ）がワーク回転軸Ｃに平行な軸Ｆに沿ってころがるように砥石回転軸を揺動させることによって、歯車研削面に歯車を研削することを特徴とする。
【０００７】
請求項２に係る発明のドレッシング方法は、ドレスギヤ回転軸周りに回転するドレスギヤに対して、樽状砥石歯車材料をその砥石回転軸がドレスギヤ回転軸と所定の交差角をなすように配置し、樽状砥石歯車材料の歯面をドレスギヤの歯面に噛み合わせ、樽状砥石歯車材料を所定の交差角を保持しつつ、砥石回転軸周りに回転させるとともに、揺動平面内で樽状砥石歯車材料の軸断面内の仮想ころがり円Ｅ（半径Ｒ）がドレスギヤ回転軸Ｃに平行な軸Ｆに沿ってころがるように砥石回転軸を揺動させることによって、ドレスギヤの歯面で樽状砥石歯車材料の歯面のドレッシングを行うことを特徴とする。
【０００８】
請求項３に係る発明の歯車研削装置は、ワーク回転軸周りに回転する被削歯車と、砥石回転軸周りに回転する樽状砥石歯車と、樽状砥石歯車を上下左右前後方向に移動させる砥石歯車位置調整機構と、交差平面に対して平行かつ樽状砥石歯車の中心点を含む平面内で、砥石回転軸を中心点周りに旋回させる交差角調整機構と、揺動平面内で樽状砥石歯車の軸断面内の仮想ころがり円Ｅ（半径Ｒ）がワーク回転軸Ｃに平行な軸Ｆに沿ってころがるように砥石回転軸を揺動させる加工点移動機構を備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項４に係る発明のドレッシング装置は、ドレスギヤ回転軸周りに回転するドレスギヤと、砥石回転軸周りに回転する樽状砥石歯車材料と、樽状砥石歯車材料を上下左右前後方向に移動させる砥石歯車位置調整機構と、交差平面に対して平行かつ樽状砥石歯車の中心点を含む平面内で、砥石回転軸を中心点周りに旋回させる交差角調整機構と、揺動平面内で樽状砥石歯車材料の軸断面内の仮想ころがり円Ｅ（半径Ｒ）がドレスギヤ回転軸Ｃに平行な軸Ｆに沿ってころがるように砥石回転軸を揺動させる加工点移動機構を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１ないし４に係る発明によれば、被削歯車の研削時及び樽状砥石歯車のドレッシング時における接触が点接触であるため、また、樽状砥石歯車の歯面全体が被削歯車の研削加工に参加するため、歯面の摩耗が小さい上に加工時間を短縮できる。
そのため、被削歯車の研削加工精度を向上でき、また、樽状砥石歯車の交換間隔又はドレッシング間隔を延ばすこともできるので、加工能率を向上できる。
【００１１】
また、請求項１ないし４に係る発明によれば、被削歯車の研削時及び樽状砥石歯車のドレッシング時に樽状砥石歯車に与える運動が、回転運動と揺動運動のみであり、樽状砥石歯車を被削歯車やドレスギヤの軸方向に上下運動させる必要がないので、砥石アーバを短くすることができ、砥石アーバの剛性を増大できるとともに、砥石アーバが被削歯車やドレスギヤにぶつかるといった加工干渉の頻度を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明における樽状砥石歯車１と被削歯車３の配置及び動きを示す概念図。
【図２】砥石回転軸Ｂとワーク回転軸Ｃのなす交差角Σを示す説明図。
【図３】砥石回転軸Ｂとワーク回転軸Ｃのなす揺動角Γを示す説明図。
【図４】砥石回転軸Ｂとワーク回転軸Ｃの揺動角Γ及び樽状砥石歯車１の歯面による加工点Ｓを示す説明図。
【図５】樽状砥石歯車１を揺動させた時に加工点Ｓが変化する様子を示す概念図。
【図６】被削歯車又はドレスギヤが外歯車７である場合の概念図。
【図７】従来におけるねじ状砥石１１と内歯車Ｗの配置及び動きを示す概念図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、実施例によって本発明の実施形態を説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１は、本発明における樽状砥石歯車１と被削歯車３の配置及び動きを示す概念図、図２は、樽状砥石歯車１の砥石回転軸Ｂと被削歯車３のワーク回転軸Ｃのなす交差角Σ、図３は、樽状砥石歯車１の砥石回転軸Ｂと被削歯車３のワーク回転軸Ｃのなす揺動角Γを示す説明図である。
樽状砥石歯車１の砥石回転軸Ｂと被削歯車３のワーク回転軸Ｃのなす交差角Σは、図７に示した従来のねじ状砥石１１と内歯車Ｗの配置及び砥石回転軸Ｂ１とワーク回転軸Ｃ１のなす交差角Σと同様であり、上述した交差平面、すなわち、樽状砥石歯車１の中心点４とワーク回転軸Ｃを含む平面に垂直、かつ、ワーク回転軸Ｃに平行な平面に、砥石回転軸Ｂとワーク回転軸Ｃを垂直に投影したときに、それぞれの投影線がなす角度である。
また、樽状砥石歯車１の砥石回転軸Ｂと被削歯車３のワーク回転軸Ｃのなす揺動角Γは、上述した揺動平面、すなわち、交差平面に対して垂直かつ砥石回転軸Ｂを含む平面に、砥石回転軸Ｂとワーク回転軸Ｃを垂直に投影したときに、それぞれの投影線がなす角度である。
【００１５】
樽状砥石歯車１は、砥石歯車位置調整機構（図示せず）によって上下左右前後方向に移動させることができ、交差角調整機構（図示せず）によって交差平面内で、砥石回転軸Ｂを中心点４周りに旋回させることができるようになっており、被削歯車３を研削する際には、所定の交差角Σをなすように交差角調整機構を操作するとともに、樽状砥石歯車１の歯面が被削歯車３の歯車研削面に接触するように砥石歯車位置調整機構を操作して、図１のような配置とした上で、被削歯車３をワーク回転軸Ｃ周りに回転させながら、樽状砥石歯車１を砥石回転軸Ｂ周りに回転させる。
【００１６】
また、樽状砥石歯車１は、揺動角調整機構（図示せず）によって、図４に示すように、仮想ころがり円Ｅが揺動平面内で軸Ｆに沿ってころがることによって、砥石回転軸Ｂを中心点４より歯車研削面側にある揺動中心点６周り（図２において、紙面に対して表裏方向）に揺動させることができるようになっている。
【００１７】
そして、樽状砥石歯車１で被削歯車３の歯車研削面の上側を研削するにあたっては、砥石回転軸Ｂを図２において交差角Σを保持しつつ紙面手前側に傾け、図４（１）のように揺動角ΓをΓ１（図４では＋１５度）として、樽状砥石歯車１の歯面を歯車研削面の上側に接触させる。
また、樽状砥石歯車１で被削歯車３の歯車研削面の中央を研削するにあたっては、砥石回転軸Ｂを図２の状態とし、図４（２）のように揺動角ΓをΓ２（図４では０度）として、樽状砥石歯車１の歯面を歯車研削面の中央に接触させる。
さらに、樽状砥石歯車１で被削歯車３の歯車研削面の下側を研削するにあたっては、砥石回転軸Ｂを図２において紙面奥側に傾け、図４（３）のように揺動角ΓをΓ３（図４では−１５度）として、樽状砥石歯車１の歯面を歯車研削面の下側に接触させる。
なお、樽状砥石歯車１の歯面が歯車研削面に接触する点Ｓを加工点と呼ぶ。
【００１８】
すなわち、被削歯車３を研削するにあたっては、まず、図１のように樽状砥石歯車１と被削歯車３を配置するとともに、交差角Σを保持しつつ砥石回転軸Ｂの揺動角ΓをΓ１とし、図４（１）のように樽状砥石歯車１の歯面を歯車研削面の上側となる加工点Ｓ（１）で接触させ、被削歯車３をワーク回転軸Ｃ周りに回転させるとともに樽状砥石歯車１を砥石回転軸Ｂ周りに回転させて歯車研削面の上側を研削する。
次に、交差角Σを保持しつつ砥石回転軸Ｂの揺動角Γを徐々に小さくして、砥石回転軸Ｂの揺動角ΓをΓ２、Γ３へと変化させると、図４（２）及び（３）に示すように加工点ＳはＳ（２）からＳ（３）へと移動する。そうすると、徐々に歯車研削面の上側から下側へと研削が進む。
なお、砥石回転軸Ｂの揺動角ΓがΓ３まで変化し、図４（３）に示すように加工点ＳがＳ（３）まで移動したら、交差角Σを保持しつつ砥石回転軸Ｂの揺動角Γを徐々に大きくして、砥石回転軸Ｂの揺動角ΓをΓ２、Γ１へと変化させながら、被削歯車３をワーク回転軸Ｃ周りに回転させるとともに樽状砥石歯車１を砥石回転軸Ｂ周りに回転させて、徐々に歯車研削面の下側から上側へと研削を進める。
この繰り返しにより、被削歯車３の歯車研削面の全面を研削することができる。
【００１９】
図５は、揺動角Γを変化させることで、加工点Ｓが歯車研削面の上下に移動する様子を示す説明図である。
ここで、樽状砥石歯車１の歯面側端部の形状は、樽状砥石歯車１を、砥石回転軸Ｂを含む平面で切った時、図４（１）に示すように、その砥石回転軸Ｂを含む平面上で中心点４とは異なる点５を中心とする、仮想ころがり円に近い円弧状となっている。仮想ころがり円の半径Ｒは、歯車研削面の上側を研削する場合や下側を研削する場合も、樽状砥石歯車１の歯面が干渉によってなくならない範囲で定める必要がある（図１〜図６では、説明のため、仮想ころがり円の半径Ｒを実際よりも小さく示している）。
【００２０】
樽状砥石歯車１の歯面側端部の形状は、上記のような形状となっているため、図５（１）に示すように、揺動中心点６周りに砥石回転軸Ｂを揺動角Γ１だけ揺動させると、点５は５（１）の位置に移動し、歯面側端部は揺動させる前の状態（点線で示した状態）より上側にせり出した状態となって加工点ＳがＳ（１）に移動する。逆に、図５（２）に示すように、揺動中心点６周りに砥石回転軸Ｂを揺動角Γ３だけ揺動させると、点５は５（３）の位置に移動し、歯面側端部は揺動させる前の状態（点線で示した状態）より下側にせり出した状態となって加工点ＳがＳ（３）に移動する。
【００２１】
樽状砥石歯車１を回転及び揺動させる機構としては、任意の機構を選択すればよいが、例えば、樽状砥石歯車１の回転は、スピンドルモータによって砥石アーバ２を砥石回転軸Ｂの周りに回転させ、砥石回転軸Ｂの中心点４周りでの旋回は、第１のサーボモータによって砥石アーバ２を交差平面内で旋回させ、砥石回転軸Ｂの揺動中心点６周りでの揺動は、第２のサーボモータによって揺動平面内で揺動させるようにすれば良い。
【実施例２】
【００２２】
実施例２は、実施例１における被削歯車３を樽状砥石歯車１によって研削した後の歯車と全く同じ形状のドレスギヤに置き換えたものである。
ドレスギヤの歯面は、樽状砥石歯車１の歯面より硬い材料により形成されており、樽状砥石歯車１の歯面をドレスギヤの内歯車に噛み合わせた上で、樽状砥石歯車１及びドレスギヤを、実施例１において被削歯車３の歯車研削面に内歯車を研削するときと同じように回転及び揺動させる。
そうすることによって、樽状砥石歯車１の歯面をドレッシングすることができる。
【００２３】
実施例１及び２の変形例を列記する。
（１）実施例１は、被削歯車３の内歯車を研削するものであるが、図６に示すように、被削歯車３を外歯車７に置き換えて、樽状砥石歯車１の歯面を被削歯車７の歯車研削面に接触させ、砥石回転軸Ｂとワーク回転軸Ｃの交差角、回転及び揺動を、実施例１における砥石回転軸Ｂとワーク回転軸Ｃの交差角、回転及び揺動と同じとすることによって、被削歯車７の歯車研削面に外歯車を研削することができる。
（２）実施例２は、樽状砥石歯車１の歯面をドレスギヤの内歯車によってドレッシングするものであるが、上記変形例（１）で説明した被削歯車７を樽状砥石歯車１によって研削した後の歯車と全く同じ形状のドレスギヤに置き換えて、樽状砥石歯車１の歯面をドレスギヤの外歯車に噛み合わせた上で、樽状砥石歯車１及びドレスギヤを、被削歯車７の歯車研削面に外歯車を研削するときと同じように回転及び揺動させることにより、樽状砥石歯車１の歯面をドレッシングすることができる。
（３）被削歯車３に歯形修整や歯すじ修整を施す場合は、ドレッシング時に被削歯車３と同じ歯面形状を持つドレスギヤを用いて樽状砥石歯車１を作成すれば良い。
（４）歯幅の広い歯車を研削する場合は、揺動運動に図７の上下方向（Ｚ方向）の移動を加えれば良い。
【符号の説明】
【００２４】
１  樽状砥石歯車      ２、１２  砥石アーバ      ３、Ｗ  被削歯車（内歯車用）
４  樽状砥石歯車の中心点      ５  仮想ころがり円の中心点
６  揺動中心点      ７  被削歯車（外歯車用）      Σ  交差角      Γ  揺動角
Ｂ、Ｂ１  砥石回転軸      Ｃ  被削歯車３、７のワーク回転軸
Ｃ１  被削歯車Ｗのワーク回転軸
Ｅ  仮想ころがり円      Ｆ  ワーク軸及びドレスギヤ回転軸に平行な軸
【図１】
2014217905.tif 000003
【図２】
2014217905.tif 000004
【図３】
2014217905.tif 000005
【図４】
2014217905.tif 000006
【図５】
2014217905.tif 000007
【図６】
2014217905.tif 000008
【図７】
2014217905.tif 000009