(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被研削用の歯車に研削加工機のねじ状砥石のねじ山を噛合させながら、前記歯車と前記ねじ状砥石とを同期回転させ、前記歯車の歯面を研削する際の研削量を規定する研削データに対する補正データを作成する歯車研削補正データ作成方法であって、
前記研削加工機に設定されるＸ軸方向の研削データは前記ねじ状砥石の前記歯車に対する切込量を、Ｙ軸方向の研削データは前記ねじ状砥石のねじ山の中心線と前記歯車の歯溝の中心線が一致する箇所を基準とした相対的移動量である位相を、前記Ｚ軸方向の研削データは前記歯車の幅方向の位置をそれぞれ規定しており、
前記研削データで加工した前記歯車の歯面の形状を測定して前記歯車の歯幅方向と歯高さ方向の位置データからなる形状データを得て、前記ねじ状砥石で同時に加工される点を一致させて前記形状データを重ね合わせて平均化し、前記歯車の歯幅方向のデータを前記研削加工機のＺ軸方向のデータに変換し、該変換したデータを前記歯車の幅方向の軸を中心に反転させて位相補正データを作成する位相補正データ作成工程と、
前記形状データに前記位相補正データを加えて位相補正形状データを作成し、前記位相補正形状データを重ね合わせて平均化し、前記平均化された前記位相方向のデータを前記歯車への切込方向のデータに前記ねじ状砥石の前記ねじ山の形状に応じて変換して切込補正データを作成する切込補正データ作成工程とを備えることを特徴とする歯車研削補正データ作成方法。
【請求項２】
前記位相補正形状データを近似した近似曲線によって、前記位相補正形状データを修正する工程を備えることを特徴とする請求項１に記載の歯車研削補正データ作成方法。
【請求項３】
前記ねじ状砥石の歯筋方向におけるエアカット開始点からエアカット終了点までは前記位相補正データの値を「０」に設定することを特徴とする請求項１又は２に記載の歯車研削補正データ作成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯車研削補正データ作成方法、特に、ねじ状砥石を用いて歯車を研削仕上げ加工する際の研削データに対する補正データを作成する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ねじ状砥石を用いた歯車の仕上げ加工は、トラバース研削によって行われる。トラバース研削においては、ねじ状砥石のねじ山と被研削用の歯車（ワーク）の歯溝の位相関係及び切込量（歯底部の研削量）などをトラバース位置に応じて設定することで、歯面形状をクラウニング形状などの所望の形状に仕上げることができる。
【０００３】
特許文献１には、ねじ状砥石による歯車のトラバース研削加工において、切り込み、トラバース、位相補正の各研削加工を行い、所望の歯面に仕上げる方法が記載されている。また、特許文献２には、所望の歯面の形状に基づいて研削量を規定する研削データの作成方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３９８０３７５号公報
【特許文献２】特許第３９８０３７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、実際には、加工負荷によるねじ状砥石、歯車及び研削加工機等の撓みや加工動作の誤差などにより、所望の形状に基づいた研削データを設定しても、仕上げ加工後の歯面には形状誤差が生じる。歯面の形状誤差を解消するためには、誤差を考慮して研削データを補正する必要がある。従来、加工後の歯車を測定機で測定して得た歯面の形状データに基づいて、作業者が研削データに対する補正値を設定していた。
【０００６】
歯面の形状誤差は歯丈方向の位置や歯面方向などに応じて差があり、この点を考慮して、トラバース位置毎に補正値を設定する必要がある。しかし、従来、適切な補正値を算出する方法がなく、補正値の設定は作業者の経験等に依存していた。そのため、適切な補正値が設定されるまでに、加工と加工結果の確認とを繰り返す必要があり、多くの時間が費やされ、且つ多くの歯車が無駄になるなど、効率が悪かった。
【０００７】
本発明は、以上の点に鑑み、所望の歯面に仕上げ加工できるよう、研削データに対する補正データを作成することが可能な歯車研削補正データ作成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の歯車研削補正データ作成方法は、被研削用の歯車に研削加工機のねじ状砥石のねじ山を噛合させながら、前記歯車と前記ねじ状砥石とを同期回転させ、前記歯車の歯面を研削する際の研削量を規定する研削データに対する補正データを作成する歯車研削補正データ作成方法であって、前記研削加工機に設定されるＸ軸方向の研削データは前記ねじ状砥石の前記歯車に対する切込量を、Ｙ軸方向の研削データは前記ねじ状砥石のねじ山の中心線と前記歯車の歯溝の中心線が一致する箇所を基準とした相対的移動量である位相を、前記Ｚ軸方向の研削データは前記歯車の幅方向の位置をそれぞれ規定しており、前記研削データで加工した前記歯車の歯面の形状を測定して前記歯車の歯幅方向と歯高さ方向の位置データからなる形状データを得て、前記ねじ状砥石で同時に加工される点を一致させて前記形状データを重ね合わせて平均化し、前記歯車の歯幅方向のデータを前記研削加工機のＺ軸方向のデータに変換し、該変換したデータを前記歯車の幅方向の軸を中心に反転させて位相補正データを作成する位相補正データ作成工程と、前記形状データに前記位相補正データを加えて位相補正形状データを作成し、前記位相補正形状データを重ね合わせて平均化し、前記平均化された前記位相方向のデータを前記歯車への切込方向のデータに前記ねじ状砥石の前記ねじ山の形状に応じて変換して切込補正データを作成する切込補正データ作成工程とを備えることを特徴とする歯車研削補正データ作成方法。
【０００９】
本発明の歯車研削補正データ作成方法によれば、加工後の被研削用の歯車の形状データに基づいて、各測定位置により異なる歯面の形状誤差を平均化して補正することが可能な補正データを作成することができる。よって、この補正データを用いれば、作業者の経験等に依存せずに、歯面の形状誤差の最小化を図ることが可能となる。
【００１０】
本発明の歯車研削補正データ作成方法において、前記位相補正形状データを近似した近似曲線によって、前記位相補正形状データを修正する工程を備えることが好ましい。
【００１１】
この場合、修正後の位相補正形状データは急峻な変曲点等を有さないので研削加工の急激な変動を抑制することが可能となる。また、測定範囲外の補正データを得ることも可能となる。
【００１２】
また、本発明の歯車研削補正データ作成方法において、前記ねじ状砥石の歯筋方向におけるエアカット開始点からエアカット終了点までは前記位相補正データの値を「０」に設定することが好ましい。
【００１３】
この場合、加工精度に悪影響を及ぼすおそれを解消することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】ねじ状砥石を用いたワークの研削仕上げ加工を説明する図。
【図２】本発明の実施形態に係る歯車研削補正データ作成方法を説明するフローチャート。
【図３】ピッチ点軌跡と測定点軌跡との不一致を説明する図。
【図４】（ａ）〜（ｆ）は位相補正データを算出する手順を順に説明する図。
【図５】ある時点における、ねじ状砥石のねじ山がワークの歯溝と噛合する位置を説明する図。
【図６】（ａ），（ｂ）は切込補正データを算出する手順を順に説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
まず、図１を参照して、研削加工機のねじ状砥石１０を用いた被研削用の歯車（以下、ワークという）２０の研削仕上げ加工について説明する。
【００１６】
ワーク２０は、予め凡その歯車形状に荒加工がされている。ねじ状砥石１０は、その外周面に螺旋状にねじ山１１が形成されている。そして、ワーク２０の歯溝２１にねじ状砥石１０のねじ山１１を噛合させながら、ねじ状砥石１０とワーク２０とを同期回転させ、ワーク２０の歯面を所望の形状に研削仕上げする。
【００１７】
詳細は記載しないが、ワーク２０は、回転モータによってその軸回りに回転駆動可能となっている。ねじ状砥石１０も、回転モータによってその軸回りに回転駆動可能となっている。ワーク２０の回転軸は、ねじ状砥石１０の回転軸に対して、所定の角度だけ傾斜している。この傾斜角度は、ねじ状砥石１０のねじ筋がワーク２０の歯筋方向、即ち歯幅方向と一致するように設定される。
【００１８】
そして、ワーク２０は、スライドテーブル等の移動機構によって、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向にそれぞれ独立して移動可能となっている。ねじ状砥石１０に対するワーク２０のＸＹＺ軸方向の位置を調整することによって、ねじ状砥石１０のねじ山１１とワーク２０の歯溝２１との噛合が変化し、研削完了後のワーク２０の歯面形状が決まる。なお、ねじ状砥石１０とワーク２０との相対位置関係がＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に独立して調整可能であればよく、ワーク２０に対してねじ状砥石１０を移動可能としてもよい。
【００１９】
ねじ状砥石１０を用いたワーク２０の研削仕上げ加工は、例えば上記特許文献１，２に記載されたような、従来の研削加工機を使用すればよい。
【００２０】
このような研削加工機を使用して、ねじ状砥石１０を用いたワーク２０の仕上げ加工を行う場合、ねじ状砥石１０のワーク２０に対する相対的な研削位置を、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に規定する研削データを作業者等が研削加工機に設定する。
【００２１】
Ｘ軸方向の研削データは切込量を、Ｙ軸方向の研削データは位相（ねじ状砥石のねじ山の中心線とワークの歯溝の中心線が一致する箇所を基準とした相対的移動量）を、Ｚ軸方向の研削データはトラバース位置（ワーク２０の歯筋方向、すなわち歯幅方向の位置）をそれぞれに規定する。
【００２２】
ところで、加工負荷によるねじ状砥石１０、ワーク２０及び研削加工機の撓みや加工動作の誤差などにより、仕上げ加工後のワーク２０の実際の歯面には、所望の形状に応じて設定した研削データに対して誤差が生じる。歯面の形状誤差を解消するためには、誤差を考慮して研削データを補正する必要がある。
【００２３】
以下、本発明の実施形態に係る歯車研削補正データ作成方法について図２を参照して説明する。本歯車研削補正データ作成方法は、以下で説明する補正データを算出する手順に沿った計算プログラムを用意し、市販のＰＣなどのコンピュータを用いて、加工後のワーク２０の形状データを作業員等が入力することによって、実施することができる。
【００２４】
まず、準備段階として、研削加工機を用いて仕上げ加工したワーク２０の歯面の形状を計測する（ＳＴＥＰ１０）。計測は、従来と同様に、接触式の形状計測機などを使用すればよい。計測は、予め設定された計測位置において、歯面の形状を離散的に計測し、点データ群を得る。ここでは、ワーク２０の全ての歯の左右両面に対して、歯の頂部（歯先）、中間、底部（歯元）の各歯高さにおいて、歯幅方向に複数、例えば１６に分割した各点における位置データを得る。
【００２５】
そして、本段階として、位相補正データ算出工程を行う（ＳＴＥＰ２０）。位相方向、即ちＹ軸方向の研削データの変化に応じて、加工後のワーク２０の歯の左右両面の形状が規則的に変化しない。そこで、位相補正データ算出工程では、ワーク２０の歯の左右両面の形状を全体的に平均的に補正可能な位相補正データを算出する。
【００２６】
位相補正データ算出工程では、まず、各歯高さ方向における、ワーク２０の歯の平均の位置を求める（ＳＴＥＰ２１）。
【００２７】
ワーク２０の歯面の形状測定では、歯車の測定規格により歯車の測定点が決定されており、通常、他の歯車との噛合点であって機能的に重要なピッチ点が測定点に含まれる。しかし、図３に示すように、ワーク２０は転位研削加工で仕上げ加工が行われるため、ピッチ点を常に測定点にすることはできない。
【００２８】
そこで、ここでは、ワーク２０の歯の右面の歯の頂部（歯先）、中間部及び底部（歯元）の点を測定点としている。ただし、これらの点は例示であり、他の点が含まれても、これらの一部であってもよい。
【００２９】
図４（ａ）では、説明のため、各高さ方向における平均の位置を結んだ線１０１Ｒ〜１０３Ｒ，１０１Ｌ〜１０３Ｌとして示している。なお、図４（ａ）〜図４（ｄ）では、符号１０１Ｒ，１０２Ｒ，１０３Ｒはそれぞれワーク２０の歯の右面の歯の頂部、中間及び底部に係る線を、符号１０１Ｌ，１０２Ｌ，１０３Ｌはそれぞれワーク２０の歯の左面の歯の頂部、中間及び底部に係る線を示している。また、図４（ａ）〜図４（ｄ）では、左右の歯面毎に３本の線しか示していないが、実際にはワーク２０の歯数と同数の線となる。ただし、ワーク２０の歯のうちの一部ののみ歯であってもよい。
【００３０】
ところで、ワーク２０の各歯は歯高さに応じて、ある時点において、ねじ状砥石１０のねじ山で研削される位置が異なる。図５に示すように、ワーク２０の歯の歯溝が噛合するねじ状砥石１０のねじ山１１の位置は、傾斜した直線Ａに沿っている。そのため、ある時点において、ねじ状砥石１０とワーク２０との相対的なＺ軸方向の位置関係を変化させると、ねじ状砥石１０のねじ山１１と噛合して研削されるワーク２０の歯溝は直線Ａに沿って多数の歯に関して変化する。よって、補正データを求める場合、直線Ａに沿った歯面の形状が適切に補正されるよう考慮する必要がある。
【００３１】
そこで、次に、図４（ｂ）に示すように、各歯高さ方向における各線１０１Ｒ〜１０３Ｒ，１０１Ｌ〜１０３Ｌを、歯幅方向において直線Ａに関して位置合わせをする（ＳＴＥＰ２２）。
【００３２】
さらに、図４（ｃ）に示すように、各歯高さ方向における各線１０１Ｒ〜１０３Ｒ，１０１Ｌ〜１０３Ｌを、歯高さ方向において基準を合わせる。例えば、ある直線Ａ上の線１０１Ｒ〜１０３Ｒ，１０１Ｌ〜１０３Ｌの位置を基準、例えば「０」として合わせる（ＳＴＥＰ２３）。
【００３３】
さらに、図４（ｄ）に示すように、各歯高さ方向における左右の歯面の形状を示す各線１０１Ｒ〜１０３Ｒ，１０１Ｌ〜１０３Ｌを、歯高さ方向において基準を合わせる（ＳＴＥＰ２４）。なお、ＳＴＥＰ２３及びＳＴＥＰ２４は、順序を逆にしてもよく、同時であってもよい。
【００３４】
そして、図４（ｄ）に示した全ての線１０１Ｒ〜１０３Ｒ，１０１Ｌ〜１０３Ｌを重ね合わせて平均化し、１本の線（不図示）を得る（ＳＴＥＰ２５）。
【００３５】
次に、ＳＴＥＰ２５で得た線を、ワークの歯幅方向の長さを研削加工機のＺ軸方向位置に変換して、図４（ｅ）に示す線１１０を得る（ＳＴＥＰ２６）。
【００３６】
そして、図４（ｅ）に示した線１１０をワーク２０の回転方向に反転させて線１２０を得る（ＳＴＥＰ２７）。この線１２０が示すデータを、位相補正データとしてもよい。
【００３７】
ただし、線１２０は、実際には点群データからなる線１０１Ｒ〜１０３Ｒ，１０１Ｌ〜１０３Ｌを基準を揃えて平均化したものであるから、離散的な点データとなる。そのため、線１２０が急峻な変曲点を有することがある。また、測定範囲外の補正データを得ることができない。
【００３８】
そこで、線１２０が示す点データを、最小二乗法等を用いて多次、例えば６次以上の曲線で近似した近似曲線を求め、この近似曲線が示すデータを位相補正データとすることが好ましい（ＳＴＥＰ２８）。
【００３９】
次に、切込補正データ算出工程を行う（ＳＴＥＰ３０）。切込方向、即ちＸ軸方向の研削データの変化に応じて、加工後のワーク２０の歯の左右両面の形状は面対称に変化する。そこで、切込補正データ算出工程では、ワーク２０の歯の左右両面の形状を同様に補正可能な切込補正データを算出する。
【００４０】
切込補正データ算出工程では、まず、ＳＴＥＰ２７又はＳＴＥＰ２８で求めた位相補正データで形状データを補正して位相補正形状データを作成する（ＳＴＥＰ３１）。
【００４１】
次に、位相補正形状データを重ね合わせて平均化して、図６（ａ）に示す線２０１Ｒ，２０１Ｌを得る（ＳＴＥＰ３２）。図６（ａ）では、説明のため、ワークの歯の左右の歯面の平均化した位置を結んだ線２０１Ｒ，２０１Ｌとして示している。
【００４２】
そして、図６（ａ）に示した一方の線、例えば、線２０１Ｌを歯高さ方向に反転させて他方の線２０１Ｒと重ね合わせて平均化した線を得る（ＳＴＥＰ３３）。この線は、ＹＺ平面における線である。
【００４３】
そして、ＳＴＥＰ３３で得たＹＺ平面の線を、ＸＺ平面（図６（ａ）参照）に変換して、図６（ｂ）に示す線２１０を得る（ＳＴＥＰ３４）。この線２１０が示すデータが、切込補正データとなる。
【００４４】
ところで、研削加工機の動作には、ねじ状砥石１０がワーク２０に接触しないエアカット部を含む。エアカット部に関してもＳＴＥＰ２８で求めた近似曲線から求めた補正データを適用すると、加工精度に悪影響を及ぼすおそれがある。そのため、トラバース位置におけるエアカット開始点からエアカット終了点までは位相方向補正値を「０」とすることが好ましい。
【００４５】
また、ワーク２０の歯に面取部などが存在する場合、この面取部などの範囲に関しては補正データを得ない、または、補正値を「０」とすればよい。
【００４６】
以上説明したように本発明の実施形態に係る歯車研削補正データ作成方法によれば、加工後のワーク２０の形状データに基づいて、各測定位置により異なる歯面の形状誤差を平均化して補正することが可能な補正データを算出することができる。よって、この補正データを用いれば、作業者の経験等に依存せずに、歯面の形状誤差の最小化を図ることが可能となる。
【００４７】
なお、最初に得られた補正データを用いても歯面の形状誤差を所望の範囲内に収めることができない場合には、形状誤差が所望の範囲内になるまで、歯面の形状データに基づいて補正データを繰り返し求めればよい。
【００４８】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、平歯車のワーク２０を図示したが、ワークははすば歯車などであってもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１０…ねじ状砥石、  １１…ねじ山、  ２０…ワーク（被研削用の歯車）、  ２１…歯溝。
【図１】
0005872532.tif 000002
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図２】
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