(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ギア（１）の歯面の連続創成切削によってギア（１）の歯すじを修正する、および／または歯すじ偏差を補正するものであり、ギアの歯面切削装置の機械運動力学に影響を与える手段によって修正および／または補正を行う方法において、
ギア（１）の左歯面（３）および右歯面（４）の修正および／または歯すじ偏差の補正がそれぞれ独立して決定され、この決定された修正および／または補正から歯面切削装置のＮＣ軸の補足動作が切削ストローク位置（ｚ）の関数として計算され、この補足動作をギア歯面切削装置の切削ウォームとギア（１）との間の動作上に重ね合わせることによって、決定された修正および／または補正を有する歯すじがギア（１）の左右の歯面（３，４）上に同一の切削ストロークで形成されることを特徴とする方法。
【請求項２】
歯すじの修正のためのＮＣ動作の補足動作の計算を行うために数式
【数１】
0004540937.tif 000008
および
【数２】
0004540937.tif 000009
が使用され、ここでｚは切削ウォームがギア（１）の歯溝（２）を介して通過する際の切削ストロークを示し、ＶＬおよびＶＲは切削ウォームとギア（１）の左歯面（３）および右歯面（４）との接触点（９，９′）の切削ストロークの方向Ｚにおけるずれを示しており、さらに切削ストローク位置（ｚ）に関して：
ｆＭＬ（ｚ）は設定され修正された所要の左歯面（３）の歯すじの輪郭、
ｆＭＲ（ｚ）は設定され修正された所要の右歯面（４）の歯すじの輪郭、
ｆＸ，Ｍ（ｚ）はＮＣ軸の補足動作によって達成される切削ウォームとギア（１）との間の中央距離の変化の軌跡、
ｆＣ，Ｍ（ｚ）はＮＣ軸の補足動作によって達成される創成結合中におけるギア（１）に対する切削ウォームの回転の軌跡を示す、
ことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
歯すじの偏差の補正のためのＮＣ動作の補足動作の計算を数式
【数３】
0004540937.tif 000010
および
【数４】
0004540937.tif 000011
を使用して行い、
ここでｚは切削ウォームがギア（１）の歯溝（２）を介して通過する際の切削ストロークを示し、ＶＬおよびＶＲは切削ウォームとギア（１）の左歯面（３）および右歯面（４）との接触点（９，９′）の切削ストロークの方向Ｚにおけるずれを示しており、さらに切削ストローク位置（ｚ）に関して：
ｆＫＬ（ｚ）は補正されていない歯すじに対する設定をして補正された左歯面（３）の歯すじの輪郭、
ｆＫＲ（ｚ）は補正されていない歯すじに対する設定をして補正された右歯面（４）の歯すじの輪郭、
ｆＸ，Ｋ（ｚ）はＮＣ軸の補足動作によって実行される切削ウォームとギア（１）との間の中央距離の変化の軌跡、
ｆＣ，Ｋ（ｚ）はＮＣ軸の補足動作によって実行される創成結合中におけるギア（１）に対する切削ウォームの回転の軌跡を示す、
ことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
修正と補正が同一の切削ストローク内で実行され、ＮＣ軸の補足動作を計算するために数式
【数５】
0004540937.tif 000012
および
【数６】
0004540937.tif 000013
が使用され、ここで切削ストローク位置に関して：
ｆＸ（ｚ）はＮＣ軸の補足動作によって実行される切削ウォームとギア（１）との間の中央距離の変化の軌跡、
ｆＣ（ｚ）はＮＣ軸の補足動作によって実行される創成結合中におけるギア（１）に対する切削ウォームの回転の軌跡を示す、
ことを特徴とする請求項２または３記載の方法。
【請求項５】
関数ｆＣ（ｚ）は創成結合中における切削ウォームとギア（１）との間の補足動作によって軌跡形状を示さずに、ギア（１）に対する切削ウォームの等距離の直線移動によって軌跡形状を示すことを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項６】
修正された歯すじは横断面（６）上において数値によって設定されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項７】
偏差補正された歯すじは横断面（６）上において数値によって設定されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項８】
修正された歯すじは電子データの形式でギア歯面切削装置の制御システムに入力されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項９】
偏差補正された歯すじは電子データの形式でギア歯面切削装置の制御システムに入力されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、請求項１前段に記載のギアの歯面の連続創成切削によってギアの歯すじを修正する、および／または歯すじ偏差を補正する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
負荷容量およびノイズ発生の観点から、近年の高性能ギア駆動ユニットはより厳格な要件を満たすことが求められている。多くの場合において、この要件を満たすためにギアの切削は正確なインボリュート歯面形状でなく適宜に修正された歯面形状を有するように行う。この修正は、ギアの稼動状態において負荷特性に良い影響を与えるとともに静粛なギア駆動が可能になるように実施される。結果としてこの要求に応じて作成される近代的な歯面切削装置はギアの設計者によって設定された歯面の修正が可能限りに簡単にプログラム可能であるとともに高い精度をもって創成されるものとなる。装置の補正の入力および実行、ならびにギア測定装置によってギア歯の検査を行った後の相対的な歯面形状偏差の設定についても同様な要求が該当する。
【０００３】
殆どの場合、例えば作用歯面と非作用歯面のように、左と右の歯面の機能が異なっているため、しばしば左と右の歯面に対して異なった歯すじ輪郭が求められる。例えば、非作用歯面に対しては作用歯面に比べてよりはっきりしたクラウニングが求められることがある。同様に、ギア測定後において歯面幅にわたって実施されるべき歯すじ補正も左と右の歯面においてしばしば異なった輪郭のものとなる。従って、細心のギア切削装置への要求は、左右の歯面に対してそれぞれ独立して歯面修正および歯面形状の補正を入力し得ることである。
【０００４】
既知のギア製造方法の１つは、円筒形切削ウォームによる両面連続創成切削である。この方法によれば、切削ストローク中において切削ウォームのスレッドの両面が歯直角平面内において対向して位置している２つの接触点上で同時に２つのギア歯面に噛合する。ここで切削ウォームの切削ストロークがこの切削ウォームとギア回転との間の結合比が一定となるようにギア軸に対して並行に進行する場合、ギアの左歯面と右歯面上に形成される歯すじは直線的かつ互いに並行なものとなる。歯すじを修正するためにこの直線的なラインは通常基準として使用される。従って、この修正は修正されていない歯すじをギア幅にわたって偏移させるものとして定義される。
【０００５】
ドイツ国特許出願公開第１９７０６８６７号明細書（特許文献１）には、連続歯面創成切削による歯すじ修正の形成方法の１つが開示されている。この方法において使用される切削ウォームは必要なギア修正に対応するものである。例えば切削ストローク中すなわちワークピースの歯溝を通過する間に切削ウォームが軸移動することによって切削ウォームスレッドの進行方向において切削ウォームの歯面形状が変化し、所要の歯すじ修正は切削ウォームの修正された歯面形状がワークピース歯面上で共役再生することによって形成される。しかしながら、この方法は、各修正に対して適合する切削ウォーム形状を予め形成し各ドレッシング作業に伴って再形成する必要があるため高コストなものとなる。
【０００６】
また、本発明に関連するものでありさらに普及している別の方法によれば、非修正歯面を切削する必要があるギアと切削ウォームとの間の相対動作上に所要の修正に相応する振幅補足動作が適宜に挿入される。この補足動作はこの目的に適した機械のＮＣ軸によって形成される。切削ウォームとギアとの間の中心距離を変化させることによって、歯溝の幅ならびに両方の歯面の角度位置すなわち歯溝中央をギアの回転方向に従ってシフトさせることが可能になる。後者は、２つの要素間に存在する創成結合の範囲内において切削ウォームに相関する適宜なギアの補足回転を行うことによって達成される。
【０００７】
この方法は大きな柔軟性を可能にする。また、ギアの連続創成切削に使うものと同じＮＣ装置軸を修正に使用し得る利点がある。切削ウォームスレッド形状を調整するための追加的なリソースは不要となる。しかしながら、実用上においては前述した２つの方法を組み合わせて使用するケースも起こり得る。
【０００８】
しかしながら、後から記述した方法は、切削ウォームがギアの両方の歯面と同時に接触するため歯すじの修正を形成するＮＣ軸の補足動作が両方の歯面に対して同時に作用するという難点がある。従って、左右の歯面の歯すじを互いに独立して変化させることはできない。そのため、所要の歯面修正および歯面形状偏差の補正を左右独立して入力するという最初に記述した要件を満たすことができない。
【０００９】
例えば、切削ウォームとギアとの間の中央距離をフェース幅にわたって円弧の関係で変化させることにより、この方法は両方の歯面上に同じ大きさのクラウニングを形成することができる。さらに、はすば歯車の場合、先端が縦方向において相互にずれており、その大きさは切削ウォームが左右の歯面に対する接触点のずれと等しいものとなる。同様に、歯溝の通過中の創成結合内における切削ウォームとギアとの間の回転方向の変位によって両方のワークピース歯面上に同じ大きさの歯すじの方向変化が形成されるが、これは逆符号の値となる。同様のことがギアに対する切削ウォームの軸方向の変位にも該当する。
【００１０】
例えばクラウニング、底歯逃げ角、および両歯面上のネジレ角等の頻繁に行われる単純な形状要素に対してはこの方法は充分なものとなる。しかしながら、より複雑な形状要素および高度な規格に対しては柔軟性に欠けるものであり、その実施は煩雑、不透明なものであり設定者または操作者にとって時間のかかる厳酷な作業となり従って誤操作の発生リスクも増加する。
【００１１】
特許文献１
ドイツ国特許出願公開第１９７０６８６７号明細書
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、前述した問題点を克服することができる方法を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記の課題は、請求項１に記載の特徴からなる方法によって解決される。
【００１４】
本発明に係る方法において、歯すじの修正および／または歯すじ偏差の補正は左および右の歯面について別々に設定される。このように両側で別々になった修正および／または偏差補正から、歯面切削装置のＮＣ軸の切削ストローク中に補足動作が計算され実行される。この補足動作は切削ウォームとギアとの間に多様な動作方向の補足的な移動を発生させる。従って、所要の左および右側の歯面修正および／または歯すじ補正が同一の切削ウォームによって達成される。
【００１５】
第１の動作方向の動作は、例えば切削ウォームの放射方向の切り込み等の左右の歯面に対して同符号の対称的な作用をもたらす。第２の動作方向の動作は、左右の歯面に対して対称的であるが逆符号の作用をもたらし、これは例えば創成結合における切削ウォームとギアとの間の相対的回転、あるいは切削ウォームとギアとの相対的な直線移動等である。
【００１６】
本発明に係る方法によれば単一の切削ストローク中において効果的に修正された歯すじ輪郭ならびに歯すじの偏差の補正の双方を実現することができ、修正と補正とを別々に行うかあるいは手作業によって行う必要は全くない。
【００１７】
さらに、本発明に係る方法のその他の好適な特徴が従属請求項に示されている。
【００１８】
【実施例】
次に、本発明の実施例につき添付図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００１９】
以下において、本発明に係る方法は、円筒形切削ウォームを使用した連続創成切削によって切削装置上で加工されるギアに関して説明される。これはギアの左および右の歯面にそれぞれ異なって任意に選択される歯すじの修正および／または偏差の補正を行うものである。
【００２０】
図１にはギア１の歯溝２が概略的に示されており、これは左歯面３および右歯面４を備えている。連続創成切削の間に切削ウォームに相対してギア１が回転する。その回転方向は図１において符号Ｃで示されている。符号Ｚは切削ウォームに対しての切削ストロークの方向を示している。参照符号９は切削ウォームと左歯面３との接触点を示しており、９′は切削ウォームと右歯面４との接触点を示している。参照符号５は創成ピッチ円を示している。
【００２１】
図１に示されているようなはすば歯車の場合、接触点９，９′はこれらの接触点９，９′を結ぶ直線の中央点１０に対して軸方向にずれている。このずれは左歯面３についてＶＬで右歯面４についてはＶＲで示されている。
【００２２】
以下の説明において、本発明はギア１の歯すじ修正に関して説明される。これは実用上において一般的なように創成ピッチ円５に対して適用される。
【００２３】
最初に記述したように、修正されていない歯すじ７は、図２の（ａ）に見られるように垂直な直線で示されている。通常、修正された歯すじの歯面全体にわたる輪郭はワークピース図面によって示されている。例えば、図３に示されているように横断平面６上におけるギア１の回転方向Ｃの数値として示すことができ、この横断平面６は切削ストロークの方向Ｚにおいて均等な距離をおいて歯幅Ｂにわたって広がっている。これから所要の歯すじ修正が左歯面３および右歯面４に対して計算される。この修正は、修正関数ｆＭＬおよびｆＭＲによって示され、これは修正されていない歯すじ７からの偏差を示すものである。
【００２４】
偏差を直線または円弧等の単純な形状で幾何的に示すことができる場合、適宜な修正関数ｆＭＬおよびｆＭＲを自動的に達成するように装置制御システムを操作するために、表示マスク上の幾何学的特徴数値を入力すれば充分である。これらの修正関数ｆＭＬおよびｆＭＲは、実質的に例えば０．１μｍ等の偏差制限値に基づいた適宜な解像度を持って数値化されている。より複雑な形状の場合、個々のプロット点８が選択されてそれに対してデータが入力される。
【００２５】
本発明によれば、修正関数ｆＭＬおよびｆＭＲまたは入力されたデータを使用して、以下の数式：
【００２６】
【数７】
0004540937.tif 000002
および
【００２７】
【数８】
0004540937.tif 000003
を特定の歯面修正を達成するために適しているＮＣ装置軸の補足動作を提供するために適用する。これから、一般的な数学演算を使用する等式計算によって必要な実際のＮＣ軸動作を決定することが可能になる。上記の等式において、ｚは切削ウォームが歯溝２を介して切削方向Ｚに向かって通過する際の切削ストローク位置を示しており、また各関数は切削位置ｚに対して以下のようになる。
【００２８】
ｆＭＬ（ｚ）は修正された所要の左歯面３の歯すじの輪郭、
ｆＭＲ（ｚ）は修正された所要の右歯面４の歯すじの輪郭、
ｆＸ，Ｍ（ｚ）はＮＣ軸の補足動作によって実施される切削ウォームとギア１との間の中央距離の変化の軌跡、
ｆＣ，Ｍ（ｚ）はＮＣ軸の補足動作によって実施される創成結合中におけるギア１に対する切削ウォームの回転の軌跡である。
【００２９】
図２には上記の式によって数値演算された歯すじの修正ｆＭＬ（ｚ）およびｆＭＲ（ｚ）ならびに軌跡曲線ｆＸ，Ｍ（ｚ）およびｆＣ，Ｍ（ｚ）が示されている。
【００３０】
所要の輪郭からの歯すじの偏差の補正も同様な原理によって実行され：この偏差は通常一般的な歯面計測によって判定され検査結果グラフに記録される。補正のために必要な補正数値が横断平面６に対して入力され、左右の歯面の歯すじの輪郭の偏差補正のための適宜な関数ｆＫＬ（ｚ）およびｆＫＲ（ｚ）が計算される。本発明によれば、これらの補正関数ｆＫＬ（ｚ）およびｆＫＲ（ｚ）から、等式
【００３１】
【数９】
0004540937.tif 000004
および
【００３２】
【数１０】
0004540937.tif 000005
によってＮＣ装置軸の補足動作の計算が可能になり、この際、
ｆＸ，Ｋ（ｚ）はＮＣ軸の補足動作によって実施される切削ウォームとギア１との間の中央距離の変化の軌跡、
ｆＣ，Ｋ（ｚ）はＮＣ軸の補足動作によって実施される創成結合中におけるギア１に対する切削ウォームの回転の軌跡、
ｆＫＬ（ｚ）は補正された所要の左歯面３の歯すじの輪郭、
ｆＫＲ（ｚ）は補正された所要の右歯面４の歯すじの輪郭である。
【００３３】
この方法の好適な実施形態においては、左右の歯面の歯すじの修正ならびに偏差補正が同一の切削ストローク内において同時に重ね合わされる。このことは関数の加算によって達成され、従って補足的なＮＣ動作は：
【００３４】
【数１１】
0004540937.tif 000006
および
【００３５】
【数１２】
0004540937.tif 000007
によって与えられ、ここでもｆＣ（ｚ）およびｆＸ（ｚ）は軌跡形状を示している。
【００３６】
この方法の別の可能な実施形態においては、歯面修正および偏差補正のためのデータを手動で入力せず、ギア歯面切削装置の制御システムによって電子的に処理される。そのための要件は制御システムが適宜なデータインタフェースを有することとデータが適正にフォーマットされていることである。
【００３７】
この方法のさらに別の実施形態によれば、最初に記述したように、関数ｆＣ（ｚ）に代えて切削ウォームをギア１に対して等距離に直線移動させることによって実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ギアの歯溝を示す概略図である。
【図２】（ａ）はギアの左右の歯面の歯すじ修正を示す説明図であり、（ｂ）は（ａ）の歯すじ修正によって生ずるＮＣ機械の補足的動作を示す説明図である。
【図３】ギアの左右の歯面の歯すじ修正の差を明示するためのマスク表示である。
【符号の説明】
１  ギア
２  歯すじ
３  左歯面
４  右歯面
５  創成のピッチ円
６  横断面
７  修正されていない歯すじ
８  プロット点
９  左歯面との接触点
９′  右歯面との接触点
１０  接触点９，９′の共有線の中央点
ｚ  切削ストローク位置
Ｚ  切削ストローク方向
Ｃ  ギアの回転方向
Ｂ  歯幅
ＶＬ  左歯面のずれ接触点
ＶＲ  右歯面のずれ接触点
ｆＭＬ（ｚ）  修正された所要の左歯面の歯すじの輪郭、
ｆＭＲ（ｚ）  修正された所要の右歯面の歯すじの輪郭、
ｆＫＬ（ｚ）  補正されていない歯すじに対する補正された左歯面の歯すじの輪郭の偏差
ｆＫＲ（ｚ）  補正されていない歯すじに対する補正された右歯面の歯すじの輪郭の偏差
ｆｘ（ｚ）  切削ウォームとギアとの間の中央距離の変化の軌跡
ｆＣ（ｚ）  創成結合中におけるギアに対する切削ウォームの回転の軌跡
【図１】
0004540937.tif 000014
【図２】
0004540937.tif 000015
【図３】
0004540937.tif 000016