(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１モータにより被研削用歯車を回転させ、
第２モータにより歯車研削工具を前記被研削用歯車に同期して回転させ、
前記歯車研削工具の螺旋条を前記被研削用歯車に噛合させ、
前記被研削用歯車の軸心方向の移動と、前記軸心方向に対して直角方向の移動とを行い、前記被研削用歯車の歯と前記歯車研削工具の歯との位相を０に保ちながら第１回目の研削を行い、
前記位相を０に保ちながら、前記歯車研削工具と前記被研削用歯車とを前記直角方向にさらに接近させて第２回目の研削を行い、
前記位相をプラス又はマイナスの一方に変化させて第３回目の研削を行い、
前記位相をプラス又はマイナスの他方に変化させて第４回目の研削を行い、
前記第１回目の研削から前記第４回目の研削は、前記歯車研削工具と前記被研削用歯車とを相対的に前記軸心方向に往復させながら行うことを特徴とする歯車研削方法。
【請求項２】
第１モータによりはすば歯車である被研削用歯車を回転させ、
第２モータにより歯車研削工具を前記被研削用歯車に同期して回転させ、
前記歯車研削工具の螺旋条を前記被研削用歯車に噛合させ、
前記被研削用歯車の軸心方向の移動と、前記軸心方向に対して直角方向の移動と、前記被研削用歯車と前記歯車研削工具との位相の変化とを共働させて前記被研削用歯車を研削し、
前記被研削用歯車の歯幅方向の端部を研削する際、両面研削から片面研削に移行するときに前記歯車研削工具にかかる負荷の不平衡による研削誤差に対して、該研削誤差を相殺する逆補正を行うように研削量を規定して研削を行うことを特徴とする歯車研削方法。
【請求項３】
請求項１記載の歯車研削方法において、
少なくとも前記第１回目の研削及び前記第２回目の研削では、前記螺旋条により前記被研削用歯車の歯の左側歯面および右側歯面を同時に研削することを特徴とする歯車研削方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の歯車研削方法において、
前記被研削用歯車の歯幅以上の移動経路上における複数の分割点で、研削しようとするクラウニング形状に基づく研削量を設定し、該研削量に基づいて前記被研削用歯車を研削することを特徴とする歯車研削方法。
【請求項５】
請求項４記載の歯車研削方法において、
前記分割点において設定された研削量に基づいて前記移動経路上の任意の位置における補間研削量を決定し、前記被研削用歯車を研削することを特徴とする歯車研削方法。
【請求項６】
被研削用歯車を軸心を中心にして回転させる第１モータと、
前記被研削用歯車の歯を研削する歯車研削工具と、
前記歯車研削工具を軸心を中心にして回転させる第２モータと、
前記被研削用歯車と前記歯車研削工具とを相対的に進退動作させる切込機構と、
前記被研削用歯車を軸心方向に進退動作させるトラバース機構と、
前記被研削用歯車の軸心方向の移動、前記軸心方向に対して直角方向の移動および前記被研削用歯車の歯と前記歯車研削工具の歯との位相の変化を共働させて制御するコントローラと、
を有し、
前記コントローラは、前記位相を０に保ちながら、前記切込機構の作用下に前記被研削用歯車を前記直角方向に移動させ、前記歯車研削工具に接近させる第１回目の研削を行い、
前記位相を０に保ちながら、前記歯車研削工具と前記被研削用歯車とを前記直角方向にさらに接近させて第２回目の研削を行い、
前記位相をプラス又はマイナスの一方に変化させて第３回目の研削を行い、
前記位相をプラス又はマイナスの他方に変化させて第４回目の研削を行い、
前記第１回目の研削から前記第４回目の研削は、前記歯車研削工具と前記被研削用歯車とを相対的に前記軸心方向に往復させながら行うように制御することを特徴とする歯車研削装置。
【請求項７】
請求項６記載の歯車研削装置において、
前記コントローラは、前記トラバース機構および前記切込機構を制御するテーブル制御部と、前記トラバース機構の状態に応じて前記第１モータおよび前記第２モータを制御する同期制御部とを有することを特徴とする歯車研削装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、歯車研削方法および歯車研削装置に関し、特に、被研削用歯車に予め形成されている歯を、螺旋条の研削部位を備えた歯車研削工具を用いて研削する歯車研削方法および歯車研削装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術において、被研削用歯車５０２に対して歯車研削工具５００により研削加工を行う場合を図２６Ａを参照して説明する。歯車研削工具５００は、周回する螺旋条５０１からなる砥石５０３を有する。一方、被研削用歯車５０２は、予め形成された歯５０４を有する（例えば、特開昭５８−５９７２７号公報参照）。この構成によれば、歯車研削工具５００の螺旋条５０１を被研削用歯車５０２の歯溝部５０４ｃと噛合させ、歯車研削工具５００と被研削用歯車５０２とを同期回転させながら、螺旋条５０１により被研削用歯車５０２の歯面５０４ａおよび５０４ｂを研削する。ここで、図２６Ｂのクロスハッチング部分は前記螺旋条５０１により同時に研削される前記歯面５０４ａ、５０４ｂを示す。
【０００３】
また、歯車同士を滑らかに噛み合わせるなどの目的により、歯筋に膨らみを持たせた形状に研削するクラウニング研削を行うことがある。クラウニング研削を行う際には、被研削用歯車５０２の歯幅方向に従って、歯車研削工具５００と被研削用歯車５０２との噛合深さを制御することによってクラウニング形状を形成する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図２７に示すように、従来技術を用いて、はすば歯車５０６の歯面５０４ａ、５０４ｂ両方を一挙に加工する際には、該歯面５０４ａおよび５０４ｂに沿った軌跡５１０ａおよび５１０ｂに従い研削を行う。ここで、歯車研削工具５００がはすば歯車５０６の歯幅Ｂ0の端部５０８にさしかかると、それまで軌跡５１０ａおよび５１０ｂの両方に沿って行っていた研削加工が、軌跡５１０ｂに関しては端点５０８ｂ以降負荷がなくなり、一方、軌跡５１０ａ側の歯面５０４ａでは端点５０８ａに至るまで研削動作が続行される。従って、端点５０８ｂを通過した時点で前記軌跡５１０ｂ側の負荷がなくなるために該はすば歯車５０６に大きな負荷変動が生じ、はすば歯車５０６の加工精度に悪影響を与える。
【０００５】
次に、はすば歯車５０６に対してクラウニング研削を行う状況について、図２８を参照しながらより詳細に説明する。図２８において、研削軌跡５１２は、螺旋条５０１（図２６Ａ参照）が歯溝部５０４ｃに噛合しながら歯面５０４ａおよび５０４ｂを研削する際の、螺旋条５０１の頂部５０１ａ（図２６Ａ参照）が動作する軌跡を示す。一点鎖線５１４ａおよび５１４ｂは、歯面５０４ａおよび５０４ｂにおける所定の同じ高さを結んだ、所謂、等高線である。また、破線５１６は、はすば歯車５０６の設計上、歯面５０４ａと歯面５０４ｂの対向する部分を模式的につないで示した線である。
【０００６】
図２８から諒解されるように、被研削用歯車５０２の端部５０８を研削する際には、研削軌跡５１２は負荷のない端点５０８ｂの方向にカーブする。このカーブの形状は、研削負荷の大きさ、螺旋条５０１の剛性などによって決まる。このように、端部５０８では、研削軌跡５１２がカーブするために、所望の歯面形状が得られない。具体的には、端点５０８ａと一点鎖線５１４ｂとの距離ｔ１が所望の長さより短くなり、端点５０８ｂと一点鎖線５１４ａとの距離ｔ２が所望の長さより長くなる。
【０００７】
ところで、被研削用歯車５０２は、製品として使用するときには、軸心を中心として回転しながら相手側の歯車と噛合するので、クラウニング形状も軸心に対して直角な方向に対称であるとより確実に噛合することができて望ましい。
【０００８】
しかしながら、螺旋条５０１は、歯面５０４ａ、５０４ｂに対して直角に当接および摺動しながら研削を行うので、破線５１６は、それぞれ歯面５０４ａ、５０４ｂに直角となり、所謂、歯直角の研削となって不都合である。
【０００９】
さらに、歯面５０４ａ、５０４ｂの形状および歯５０４（図２６Ａ参照）の歯筋形状は、螺旋条５０１の形状に依存することになるので、例えば、歯面５０４ａおよび歯面５０４ｂとを非対称な形状に研削することができない。
【００１０】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、歯車の歯面および歯筋を種々の形状に研削することを可能にし、また、被研削用歯車の端部を研削する際に研削負荷の不平衡による研削誤差を吸収することを可能にする歯車研削方法および歯車研削装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る歯車研削方法は、第１モータにより被研削用歯車を回転させ、第２モータにより歯車研削工具を前記被研削用歯車に同期して回転させ、前記歯車研削工具の螺旋条を前記被研削用歯車に噛合させ、前記被研削用歯車の軸心方向の移動と、前記軸心方向に対して直角方向の移動とを行い、前記被研削用歯車の歯と前記歯車研削工具の歯との位相を０に保ちながら第１回目の研削を行い、前記位相を０に保ちながら、前記歯車研削工具と前記被研削用歯車とを前記直角方向にさらに接近させて第２回目の研削を行い、前記位相をプラス又はマイナスの一方に変化させて第３回目の研削を行い、前記位相をプラス又はマイナスの他方に変化させて第４回目の研削を行い、前記第１回目の研削から前記第４回目の研削は、前記歯車研削工具と前記被研削用歯車とを相対的に前記軸心方向に往復させながら行うことを特徴とする。
【００１２】
このようにすることにより、被研削用歯車の軸心方向の移動、軸心方向に対して直角方向の移動および被研削用歯車と前記歯車研削工具との位相の変化という３つのパラメータで表される３次元状の研削が行われることとなり、歯車の歯面および歯筋を種々の形状に研削することができる。
【００１３】
本発明は、第１モータによりはすば歯車である被研削用歯車を回転させ、第２モータにより歯車研削工具を前記被研削用歯車に同期して回転させ、前記歯車研削工具の螺旋条を前記被研削用歯車に噛合させ、前記被研削用歯車の軸心方向の移動と、前記軸心方向に対して直角方向の移動と、前記被研削用歯車と前記歯車研削工具との位相の変化とを共働させて前記被研削用歯車を研削し、前記被研削用歯車の歯幅方向の端部を研削する際、両面研削から片面研削に移行するときに前記歯車研削工具にかかる負荷の不平衡による研削誤差に対して、該研削誤差を相殺する逆補正を行うように研削量を規定して研削を行うと、研削負荷の不平衡に対して逆補正をかけることとなり研削誤差を吸収することができる。
【００１４】
また、少なくとも前記第１回目の研削及び前記第２回目の研削では、前記螺旋条により前記被研削用歯車の歯の左側歯面および右側歯面を同時に研削するようにしてもよい。
【００１５】
前記被研削用歯車の歯幅以上の移動経路上における複数の分割点で、研削しようとするクラウニング形状に基づく研削量を設定し、該研削量に基づいて前記被研削用歯車を研削するようにしてもよい。
【００１６】
さらに、前記分割点において規定された研削量に基づいて前記移動経路上の任意の位置における補間研削量を決定し、前記被研削用歯車を研削するようにしてもよい。
【００１７】
また、本発明に係る歯車研削装置は、被研削用歯車を軸心を中心にして回転させる第１モータと、前記被研削用歯車の歯を研削する歯車研削工具と、前記歯車研削工具を軸心を中心にして回転させる第２モータと、前記被研削用歯車と前記歯車研削工具とを相対的に進退動作させる切込機構と、前記被研削用歯車を軸心方向に進退動作させるトラバース機構と、前記被研削用歯車の軸心方向の移動、前記軸心方向に対して直角方向の移動および前記被研削用歯車の歯と前記歯車研削工具の歯との位相の変化を共働させて制御するコントローラとを有し、前記コントローラは、前記位相を０に保ちながら、前記切込機構の作用下に前記被研削用歯車を前記直角方向に移動させ、前記歯車研削工具に接近させる第１回目の研削を行い、前記位相を０に保ちながら、前記歯車研削工具と前記被研削用歯車とを前記直角方向にさらに接近させて第２回目の研削を行い、前記位相をプラス又はマイナスの一方に変化させて第３回目の研削を行い、前記位相をプラス又はマイナスの他方に変化させて第４回目の研削を行い、前記第１回目の研削から前記第４回目の研削は、前記歯車研削工具と前記被研削用歯車とを相対的に前記軸心方向に往復させながら行うように制御することを特徴とする。
【００１８】
前記コントローラは、前記トラバース機構および前記切込機構を制御するテーブル制御部と、前記トラバース機構の状態に応じて前記第１モータおよび前記第２モータを制御する同期制御部とを有すると、研削時の処理をテーブル制御部と同期制御部とで分担することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る歯車研削方法についてそれを実施する歯車研削装置との関係で好適な実施の形態を挙げ、添付の図１〜図２５を参照しながら説明する。
【００２０】
本実施の形態における歯車研削方法を実施する歯車研削装置は、基本的には、歯車研削工具の螺旋条と被研削用歯車の歯溝を噛合させて、歯車研削工具と被研削用歯車を互いに同期速度で回転させながらクラウニング研削を行うものである。このとき、被研削用歯車の歯幅方向の分割点を複数設定しておき、この分割点毎に歯車研削工具と被研削用歯車との互いの位相θ（図３参照）を制御することにより歯面を研削する。また、被研削用歯車がはすば歯車であると、端部を研削するときに負荷の不平衡が生じるが、この不平衡に対して逆補正をかけるデータを作成しておき、負荷の不平衡による研削誤差を相殺するようにする。
【００２１】
図１に示すように、本実施の形態において使用する歯車研削装置１０は、研削加工を行う研削加工部１０ａと、該研削加工部１０ａの動作を制御する主制御部（コントローラ）１０ｂと、該主制御部１０ｂと接続されており且つクラウニング形状のデータを編集する機能をもつデータ処理部１０ｃを有する。
【００２２】
研削加工部１０ａに、ベッド１２の上面に切込テーブル１４が配設され、前記切込テーブル１４は切込モータ１６の回転作用下に矢印Ｚ方向（以下、Ｚ軸方向ともいう。）に進退動作する（切込機構）。前記切込テーブル１４の上面に配設されるトラバーステーブル１８はトラバースモータ２０の回転作用下にＺ軸方向と直角の方向、すなわち、矢印Ｘ方向（以下、Ｘ軸方向ともいう。）に進退動作する（トラバース機構）。
【００２３】
また、トラバーステーブル１８上には、予め歯形が歯切り形成された被研削用歯車２２が着脱自在に配設されるとともに、回転する前記被研削用歯車２２の歯の凸部を検出して所定のパルスを発生させる近接スイッチからなる歯先検出センサ２４が設けられている。被研削用歯車２２はワークスピンドルモータ（第１のモータ）２６の回転作用下に回転し、この回転の軸心はトラバーステーブル１８の進退方向（Ｚ軸方向）と一致するように設定されている。
【００２４】
一方、切込テーブル１４の進行方向（Ｘ軸方向）であって、且つ、ベッド１２上にはコラム２８が配設され、コラム２８に旋回テーブル３０が保持される。旋回テーブル３０は前記コラム２８内に配設された旋回モータ３１（図６参照）により矢印Ｃ方向に旋回自在であり、さらに旋回テーブル３０にはシフトテーブル３２が設けられ、このシフトテーブル３２はシフトモータ３４の作用下に矢印Ｄ方向に移動自在である。
【００２５】
旋回テーブル３０およびシフトテーブル３２は、被研削用歯車２２との相対的な位置を調節し、さらに、被研削用歯車２２がはすば歯車である場合の歯２３のねじれ角β（図４参照）に適合するように、矢印Ｃ方向および矢印Ｄ方向に変位調整可能である。
【００２６】
図２に模式的に示すように、シフトテーブル３２には工具スピンドルユニット３６が設けられている。この工具スピンドルユニット３６は工具スピンドルモータ（第２のモータ）３８と、この工具スピンドルモータ３８によって回転する工具軸３９とから基本的に構成される。工具スピンドルモータ３８の作用下に回転する歯車研削工具４２は円柱形状であり、その周縁に被研削用歯車２２を研削するための砥石からなる螺旋条４３が設けられている。
【００２７】
一方、工具スピンドルユニット３６は前記シフトテーブル３２に装着される。前記シフトテーブル３２はボールねじ３５に連結され、該ボールねじ３５はシフトモータ３４により回転される。従って、工具スピンドルユニット３６と歯車研削工具４２は、シフトモータ３４の駆動作用下にシフトテーブル３２とともに矢印Ｄ方向に変位する。
【００２８】
図３に示すように、被研削用歯車２２を研削する際には、被研削用歯車２２の左側歯面である歯面２３ｂおよび右側歯面である歯面２３ｃの間の歯溝２３ａに、歯車研削工具４２の螺旋条４３が噛合しながら研削を行う。ここで、歯面２３ｂおよび歯面２３ｃのうち、歯底部２３ｄからみて時計回転方向の歯面２３ｃを右側歯面とし、反時計回転方向の歯面２３ｂを左側歯面として区別する。
【００２９】
研削に用いる螺旋条４３は任意の厚みでよい。すなわち、歯溝２３ａにおいて歯面２３ｂ、２３ｃに当接せずに歯底部２３ｄに達するような細い形状であってもよく、または歯面２３ｂ、２３ｃの両方に当接するような形状であってもよい。研削を行うための基礎となるデータである第１リスト１２６および第２リスト１２８（図８、図９参照）は、螺旋条４３の厚みを考慮して算出される。
【００３０】
研削方法としては、被研削用歯車２２と歯車研削工具４２の相対位置関係で、被研削用歯車２２の歯幅Ｂ0（図４参照）方向、つまり軸心方向を中心として、差動修正研削と片歯面研削とを使い分けて研削を行う。換言すれば、図４に示すように、ねじれ角がβである被研削用歯車２２の歯溝２３ａに対して歯車研削工具４２の螺旋条４３（図３参照）を歯溝２３ａのほぼ中央に噛合させながら且つ歯幅Ｂ0の両端部では緩いカーブを描くような軌跡Ｓに沿って研削を行う差動修正研削と、歯２３のうち歯面２３ｂと歯面２３ｃとを個別に研削を行う片歯面研削とを使い分ける。
【００３１】
さらに、被研削用歯車２２と歯車研削工具４２の相対位置関係で、被研削用歯車２２の径方向および周方向の関係においては、切込テーブル１４（図１参照）を動作させることにより被研削用歯車２２をＸ軸方向に移動させ、螺旋条４３により歯面２３ｂ、２３ｃおよび歯底部２３ｄを研削する切込研削による方法と、位相θを変更することにより図３のクロスハッチング部を研削する位相研削とが設定可能である。実際の研削においては、切込研削および位相研削を組み合わせて、前記片歯面研削および差動修正研削を行う。
【００３２】
ここで、位相θとは、螺旋条４３の中心線８６（図３参照）と、歯溝２３ａの中心線８９が一致する箇所を基準値（θ＝０）として、この基準値に対して螺旋条４３と歯２３が相対的に移動する移動量を示す。位相θは、基準値を「０」として、プラス（＋）の値とマイナス（−）の値をとりうるものであり、同期制御部６０（図６参照）により制御される。
【００３３】
図５に示すように、被研削用歯車２２は、ワーク軸４８の一端部に一組のクランプ治具５０を介して着脱自在に軸支される。ワーク軸４８の他端部側には動力伝達機構であるトラクションドライブ５１が連結され、このトラクションドライブ５１は回転軸４９を介してワークスピンドルモータ２６に連結される。なお、前記回転軸４９には回転を安定させる機能を有するイナーシャダンパ５３が設けられている。
【００３４】
図６に示すように、主制御部１０ｂは、ワークスピンドルモータ２６と、工具スピンドルモータ３８と、旋回モータ３１とシフトモータ３４とを制御する同期制御部６０と、切込モータ１６と、トラバースモータ２０とを制御するテーブル制御部６１を有する。
【００３５】
同期制御部６０は、記憶部であるＲＡＭ６６およびデータ処理部１０ｃと電気的に接続されるとともに駆動回路６８、７０、７２および７４と光ファイバ７６を介して接続されている。また、この場合、前記同期制御部６０には第１パルス発生器８０、第２パルス発生器８２、第３パルス発生器８４および歯先検出センサ２４の出力信号が供給されている。このような構成によって、同期制御部６０は、データ処理部１０ｃで生成される第２リスト１２８（図９参照）に基づいて同期制御を行う。
【００３６】
テーブル制御部６１は、記憶部であるＲＡＭ９１およびデータ処理部１０ｃと電気的に接続されるとともに駆動回路９３、９４と光ファイバ９６を介して接続されている。
【００３７】
駆動回路６８、７０、７２および７４は光ファイバ７６を経由して供給される指令信号によってそれぞれワークスピンドルモータ２６、工具スピンドルモータ３８、旋回モータ３１およびシフトモータ３４を駆動する。この場合、工具スピンドルモータ３８と、旋回モータ３１とシフトモータ３４は、指令信号によって従動的に動作するので、フィードバック信号は不要である。
【００３８】
駆動回路９３、９４は光ファイバ９６を経由して供給される指令信号によってそれぞれ切込モータ１６と、トラバースモータ２０を駆動する。
【００３９】
図７に示すように、データ処理部１０ｃは、ＣＰＵ１００と、記憶部であるＲＯＭ１０２およびＲＡＭ１０４と、ハードディスク１０６に対してデータのアクセスを行うハードディスクドライブ（ＨＤＤ）１０８と、モニタ１１０の画面上における描画制御を行う描画制御回路１１２を有する。さらに、データ処理部１０ｃは、入力装置としてのキーボード１１４およびマウス１１６が接続されるインタフェース回路１１８と、外部記録媒体１２０（例えば、磁気ディスクやコンパクトディスク等）を制御する記録媒体ドライブ１２２と、主制御部１０ｂとの相互通信が可能なＬＡＮ制御部１２４を有する。マウス１１６には、操作用ボタン１１６ａが備えられている。
【００４０】
ハードディスク１０６には、切込テーブル１４とトラバーステーブル１８の研削時における相互関係を記録する第１リスト１２６（図８参照）と、位相研削による研削量とトラバーステーブル１８の位置関係を記録する第２リスト１２８（図９参照）と、第１リスト１２６および第２リスト１２８を生成するクラウニング編集プログラム１３０およびＯＳ１３２が格納されている。
【００４１】
クラウニング編集プログラム１３０の説明に先立ち、第１リスト１２６および第２リスト１２８について、図８および図９を参照しながら説明する。
【００４２】
図８に示すように、第１リスト１２６は、ストロークを単位としたデータの集合である。前記第１リスト１２６は、第１〜第３ストロークを有する例を示す。各ストロークはＺ軸方向に沿う１６の分割点Ｚ１〜Ｚ１６によって構成されており、各分割点Ｚ１〜Ｚ１６に対してＸ軸方向の切込量が記録される「切込量」欄１２６ａと、各分割点Ｚ１〜Ｚ１６におけるＺ軸方向の移動速度が記録される「スピード」欄１２６ｂを備える。
【００４３】
図９に示すように、第２リスト１２８は、前記分割点Ｚ１〜Ｚ１６に対して、位相研削によって歯面２３ｂの研削量を記録する「左歯面研削量」欄１２８ａと、位相研削によって歯面２３ｃの研削量を記録する「右歯面研削量」欄１２８ｂとを有する。さらに、前記第２リスト１２８は、分割点Ｚ１〜Ｚ１６のそれぞれの間の区間Ｔ１〜Ｔ１５においてクラウニング形状の傾斜値を記録する「傾斜値」欄１２８ｃを有する。この「傾斜値」欄１２８ｃは、歯面２３ｂに関する傾斜値を記録する「左歯面」欄１２８ｄと、歯面２３ｃに関する傾斜値を記録する「右歯面」欄１２８ｅからなる。
【００４４】
次に、クラウニング編集プログラム１３０について、図１０〜図１７を参照しながら説明する。クラウニング編集プログラム１３０は、被研削用歯車２２のクラウニング形状を設定するためのプログラムであり、キーボード１１４およびマウス１１６を用いて、モニタ１１０の画面上で情報を確認しながら設定を行うものである。設定した情報は、第１リスト１２６および第２リスト１２８としてハードディスク１０６に記憶させるとともに、第１リスト１２６はＬＡＮ制御部１２４を経由して同期制御部６０に供給され、また第２リスト１２８はＬＡＮ制御部１２４を経由してテーブル制御部６１に供給される。
【００４５】
クラウニング編集プログラム１３０は、ＯＳ１３２の制御下において、ＣＰＵ１００によって実行されるものであり、図１０に示すように、３つの画面、すなわち数値入力画面１４０（図１１も参照）、クラウニング形状設定画面１５０（図１２も参照）および切込量確認画面３００（図１７も参照）を用いてクラウニング形状の設定を行う。また、クラウニング編集プログラム１３０は、クラウニング形状設定画面１５０において設定されたクラウニング形状に基づいて、歯幅方向、つまりＺ軸方向を１６分割した点によりクラウニング形状を表現する内部データ１４２（図１４も参照）を作成する内部データ設定部１４３と、内部データ１４２から第１および第２リスト１２６、１２８を生成するリスト作成部１４４とを有する。さらに、クラウニング編集プログラム１３０は、第２リスト１２８の「左歯面研削量」欄１２８ａおよび「右歯面研削量」欄１２８ｂに基づいて、クラウニングの傾斜値を求めて第２リスト１２８に記録するクラウニング傾斜算出部１４６と、第１リスト１２６に対して螺旋条４３の厚みによる加工誤差を補正する工具補正部１４８を有する。
【００４６】
図１１に示すように、数値入力画面１４０では、歯車研削工具４２の条数ＮT、被研削用歯車２２の歯数ＮW、モジュールＭｏ、歯幅Ｂ0、圧力角α、ねじれ角β、研削サイクル数Ｃｙ、螺旋条４３の先端部半径Ｒ（図３参照）、研削種別Ｔｙおよび切込研削と位相研削との研削分担割合Ｒｔをそれぞれ入力する入力欄１４０ａ〜１４０ｊが設けられている。この中で、研削種別Ｔｙは、差動修正研削または片歯面研削のいずれかを選択するための入力部であり、所謂、コンボボックス形式の入力部である。
【００４７】
また、ボタン領域１５８は、各画面（数値入力画面１４０、クラウニング形状設定画面１５０、切込量確認画面３００）に共通の領域であり、画面の表示切り換えおよび所定の処理指示を与えるものである。
【００４８】
ボタン領域１５８は、５つのボタン、すなわち「ＣＡＬＣ」ボタン１８０、「ＭＡＣＲＯ」ボタン１８２、「ＴＲＡＣＥ」ボタン１８４、「ＣＲＯＷＮ」ボタン１８６および「ＥＸＩＴ」ボタン１８８を有する。なお、これらのボタン１８０、１８２、１８４、１８６および１８８は、モニタ１１０の画面上に表示される仮想のボタンであり、マウス１１６の動作に連動するカーソル１７０を合わせて、マウス１１６の操作用ボタン１１６ａを押すこと（以下、クリックという）により次に述べる動作を行うものである。
【００４９】
「ＣＡＬＣ」ボタン１８０は、クリックすることにより数値入力画面およびクラウニング形状設定画面１５０で設定したデータに基づいて、第１リスト１２６および第２リスト１２８を生成するボタンである。「ＣＡＬＣ」ボタン１８０がクリックされたときの詳細な処理内容については後述する。
【００５０】
「ＭＡＣＲＯ」ボタン１８２、「ＴＲＡＣＥ」ボタン１８４および「ＣＲＯＷＮ」ボタン１８６は、それぞれクリックすることにより数値入力画面１４０、切込量確認画面３００およびクラウニング形状設定画面１５０を表示させるボタンである。
【００５１】
「ＥＸＩＴ」ボタン１８８は、クリックすることによりクラウニング編集プログラム１３０を終了させるボタンである。
【００５２】
図１２に示すクラウニング形状設定画面１５０は、被研削用歯車２２のクラウニング形状を設定するための入力および確認用の画面である。このクラウニング形状設定画面１５０は、右側歯面である歯面２３ｃの形状を設定するための右側歯面設定領域１５２と、左側歯面である歯面２３ｂの形状を設定するための左側歯面設定領域１５４と、Ｚ軸の移動速度を設定するトラバース速度設定領域１５６と、ボタン領域１５８とからなる。ボタン領域１５８は、数値入力画面１４０において表示されているものと同一である。
【００５３】
右側歯面設定領域１５２、左側歯面設定領域１５４およびトラバース速度設定領域１５６については、横軸１５７ａ、１５７ｂ、１５７ｃが被研削用歯車２２の軸心方向すなわちＺ軸方向を示し、右側歯面設定領域１５２、左側歯面設定領域１５４、トラバース速度設定領域１５６を横断する直線１６０および１６２が被研削用歯車２２の歯幅Ｂ0を表す。
【００５４】
つまり、トラバーステーブル１８は、被研削用歯車２２の歯幅Ｂ0より広い幅に対して動作設定を行うことができ、これにより、歯幅Ｂ0の端部においても削り残しの部分がなく確実に研削を行うことができる。
【００５５】
右側歯面設定領域１５２、左側歯面設定領域１５４の縦軸１５２ａ、１５４ａは切込量を表す。クラウニング形状を形成するための切込量は微小値であるため、横軸の縮尺に対して縦軸は拡大した縮尺が設定されている。
【００５６】
右側歯面のクラウニング形状は、右側歯面設定領域１５２のクラウニング形状曲線１６４で表示されており、ポップアップメニュー１６８の操作によってクラウニング形状曲線１６４を変更することによりクラウニング形状の設定が可能である。
【００５７】
初期状態において、クラウニング形状曲線１６４は２次曲線であり、歯幅Ｂ0の所定幅（例えば、６０％）における規定された研削量に基づいて表示される。また、クラウニング形状曲線１６４は、適用する被研削用歯車２２が平歯車およびはすば歯車のいずれであるかに拘わらず共通に適用されるものである。すなわち、被研削用歯車２２がはすば歯車であるときには、ねじれ角β（図４参照）を差し引いた状態のクラウニング形状が表示されることになる。
【００５８】
ポップアップメニュー１６８は、６つのメニュー１６８ａ、１６８ｂ、１６８ｃ、１６８ｄ、１６８ｅ、１６８ｆからなる。この６つのメニュー１６８ａ〜１６８ｆのいずれかをクリックすることにより初期状態のクラウニング形状曲線１６４に対して修正を加えることができる。
【００５９】
メニュー１６８ａをクリックすると、クラウニング形状曲線１６４の左側の曲率がプラス方向に変更される。メニュー１６８ｂをクリックすると、クラウニング形状曲線１６４の左側の曲率がマイナス方向に変更される。メニュー１６８ｃをクリックすると、クラウニング形状曲線１６４の左端部分をプラス方向に移動するように傾斜値を与える。メニュー１６８ｄをクリックすると、クラウニング形状曲線１６４の右端部分をプラス方向に移動するように傾斜値を与える。メニュー１６８ｅをクリックすると、クラウニング形状曲線１６４の右側の曲率がプラス方向に変更される。メニュー１６８ｆをクリックすると、クラウニング形状曲線１６４の右側の曲率がマイナス方向に変更される。
【００６０】
また、クラウニング形状曲線１６４は、メニュー１６８ａ〜１６８ｆがクリックされる回数に従い変更の度合いが大きくなるように設定される。
【００６１】
左側歯面設定領域１５４には、歯面２３ｃのクラウニング形状を表すクラウニング形状曲線１７２が表示されており、右側歯面設定領域１５２における操作と同様の操作を行うことによって、クラウニング形状曲線１７２を修正することができる。
【００６２】
トラバース速度設定領域１５６の縦軸１５６ａは、研削加工時のトラバーステーブル１８の移動速度を示す。このトラバース速度設定領域１５６では、ポップアップメニュー１６８と同様のメニュー（図示せず）の操作によって速度曲線１７４を修正することができる。速度曲線１７４は、複数回の研削ストロークに対して個別に設定することも可能である。
【００６３】
ここで、「ＣＡＬＣ」ボタン１８０をクリックしたときに第１リスト１２６および第２リスト１２８が生成される過程について図１３〜図１６を参照しながら説明する。
【００６４】
まず、図１３のステップＳ１において、内部データ設定部１４３（図１０参照）により、右側歯面設定領域１５２および左側歯面設定領域１５４で設定したクラウニング形状に基づいて歯面２３ｂおよび２３ｃの形状を、トラバース方向つまりＺ軸方向に１６分割した点において表現する内部データ１４２（図１４参照）を作成し、ＲＡＭ１０４内に記憶する。図１４において、折れ線２００および２０２は歯面２３ｂおよび２３ｃのクラウニング形状を表すものである。
【００６５】
この分割する点は、等間隔である必要はなく、クラウニング形状に基づいて任意の間隔に設定すればよい。また分割数も１６である必要はなく、歯幅Ｂ0に基づいて適切な数に設定すればよい。
【００６６】
次に、ステップＳ２において、リスト作成部１４４（図１０参照）は、内部データ１４２に基づいて第１リスト１２６および第２リスト１２８を生成する。具体的には、まず、内部データ１４２から、各分割点Ｚ１〜Ｚ１６における歯面２３ｂおよび歯面２３ｃの平均研削量Ａｖｅを求める。例えば、ある分割点において歯面２３ｂの研削量がＧＬであり歯面２３ｃの研削量がＧＲであるとすれば、この分割点における平均研削量Ａｖｅは、Ａｖｅ＝（ＧＬ＋ＧＲ）／２として求められる。
【００６７】
次に、ステップＳ３において、各分割点におけるＸ軸の切込量ＧXと位相研削による切込量Ｇθを次の（１）式および（２）式によって求める。
ＧX＝ＰＣＤ−Ａｖｅ／ｔａｎ（α）                    …（１）
Ｇθ＝ＧθL−ＧθR                                   …（２）
【００６８】
ここで、ＰＣＤは被研削用歯車２２のピッチ円周であり、歯数ＮW、モジュールＭｏおよびねじれ角βから求められる。αは圧力角である。歯数ＮW、モジュールＭｏ、ねじれ角βおよび圧力角αは数値入力画面１４０において入力された数値を使用する。また、ＧθLは、各分割点における歯面２３ｂの研削量の絶対値であり、ＧθRは、各分割点における歯面２３ｃの研削量の絶対値である。
【００６９】
（１）式においては、歯２３に対して直角方向に表されている寸法を軸直角寸法の値に変換することができる。
【００７０】
さらに、切込量ＧXと切込量Ｇθは、研削分担割合Ｒｔの値によって、按分される。つまり、研削分担割合Ｒｔが１００［％］であるときには、位相研削が支配的に研削し、研削分担割合Ｒｔが０［％］であるときには、切込研削が支配的に研削することとなる。
【００７１】
次に、ステップＳ４において、各分割点Ｚ１〜Ｚ１６とＸ軸の切込量ＧXとの関係を第１リスト１２６の「切込量」欄１２６ａに記録し、各分割点Ｚ１〜Ｚ１６と位相研削による切込量Ｇθとの関係を第２リスト１２８の「左歯面研削量」欄１２８ａ、「右歯面研削量」欄１２８ｂに記録する。
【００７２】
第１リスト１２６のサイクル数は、数値入力画面１４０の研削サイクル数Ｃｙの入力値である。この研削サイクル数Ｃｙが「２」以上であるときには、Ｘ軸の切込量ＧXを所定の割合ずつに分けて研削を行うように第１リスト１２６の「切込量」欄１２６ａに記録する。例えば、Ｘ軸の切込量ＧXが１０［μｍ］、研削サイクル数が「３」あったとすると、第１サイクルでは５［μｍ］、第２サイクルでは３［μｍ］、そして第３サイクルでは２［μｍ］を研削し、合計として１０［μｍ］を研削するようにする。このようにすることで、初回のサイクルは粗研削、最終のサイクルは仕上げ研削として作用し、研削精度を向上させることができる。
【００７３】
また、数値入力画面１４０の研削種別Ｔｙにおいて、片歯面研削が選択されているときには、内部データ１４２（図１４参照）の折れ線２００で表される研削量を第２リスト１２８の「左歯面研削量」欄１２８ａに記録し、折れ線２０２で表される研削量を「右歯面研削量」欄１２８ｂに記録する。また、数値入力画面１４０の研削種別Ｔｙにおいて、差動修正が選択されているときには、「左歯面研削量」欄１２８ａおよび「右歯面研削量」欄１２８ｂの両方に、（２）式による切込量Ｇθを記録する。
【００７４】
なお、第１リスト１２６の「スピード」欄１２６ｂについては、トラバース速度設定領域１５６（図１２参照）の速度曲線１７４に基づいてトラバーステーブル１８の速度が決定されて記録される。
【００７５】
この時点では、第１リスト１２６および第２リスト１２８とも仮の状態であり、以降のステップにおいて補正を行う。
【００７６】
次に、ステップＳ５において、工具補正部１４８によって、第１リスト１２６を、螺旋条４３の先端部半径Ｒを考慮して補正する。つまり、螺旋条４３の先端部４３ａ（図３参照）を基準として生成されているものであるから、先端部半径Ｒをも考慮して補正する。この補正について図１５を参照しながら説明する。
【００７７】
図１５に示す円２０１は、螺旋条４３の先端部分を近似したものであり、半径は螺旋条４３の先端部半径Ｒと同一に設定されている。工具補正部１４８では、この円２０１を、点Ｐ１と点Ｐ２を結ぶ線分２０３と点Ｐ２において接する円２０１ａに移動するように補正する。点Ｐ１およびＰ２は、第１リスト１２６に記録された分割点Ｚ１〜Ｚ１６のうち、説明用として任意の隣り合う２点を抽出したものである。
【００７８】
点Ｐ１における螺旋条４３の先端位置が（Ｘａ、Ｚａ）、点Ｐ２における螺旋条４３の先端位置が（Ｘｂ、Ｚｂ）として表される場合、点Ｐ２ではハッチング部分２０４が余分に研削されてしまう。これを補正するために、まず次の（３）式によって傾斜角Ａｎｇ１を求める。
Ａｎｇ１＝Ｔａｎ-1（（Ｘｂ−Ｘａ）／（Ｚｂ−Ｚａ））    …（３）
【００７９】
この傾斜角Ａｎｇ１は、三角形の相似則により工具接触角Ａｎｇ２と同じ値となっている。次に、工具接触角Ａｎｇ２を用いて補正角Ａｎｇ３を（４）式により求める。
Ａｎｇ３＝Ａｎｇ１／２＝Ａｎｇ２／２                    …（４）
【００８０】
さらに、次の（５）式、（６）式によってＺ軸方向の補正量ΔＺ、Ｘ軸方向の補正量ΔＸを求める。
ΔＺ＝Ｒ・ｓｉｎ（Ａｎｇ２）                            …（５）
ΔＸ＝ΔＺ・ｔａｎ（Ａｎｇ３）                          …（６）
【００８１】
この補正量ΔＸ、ΔＺを用いて、補正した研削点Ｐ３は（Ｚｂ＋ΔＺ、Ｘｂ＋ΔＸ）として求まるので、第２リスト１２８の「左歯面研削量」欄１２８ａの値をこの補正した研削点Ｐ３に更新する。
【００８２】
次に、ステップＳ６において、クラウニング傾斜算出部１４６によって、前記分割点Ｚ１〜Ｚ１６毎のクラウニング形状の傾斜値を歯面２３ｂおよび歯面２３ｃについて求める。
【００８３】
ここでは、クラウニング傾斜算出部１４６によって、研削量ＣＬ１〜ＣＬ１６に基づいて区間Ｔ１〜Ｔ１５における歯面２３ｂの傾斜値ＡＴＬ１〜ＡＴＬ１５を算出する手順について図１６を参照しながら説明する。
【００８４】
図１６の折れ線２１０は、第２リスト１２８の「左歯面研削量」欄１２８ａに記録されたクラウニング形状を示すものであり、１６分割された分割点Ｚ１〜Ｚ１６におけるそれぞれの研削量を研削量ＣＬ１〜ＣＬ１６として表している。
【００８５】
分割点Ｚ１およびＺ２によって区分される区間Ｔ１では、傾斜値ＡＴＬ１は次の（７）式によって算出される。
ＡＴＬ１＝Ｔａｎ-1（（ＣＬ２−ＣＬ１）／（Ｚ２−Ｚ１））  …（７）
【００８６】
他の区間Ｔ２〜Ｔ１５においても、区間を形成する両端の分割点Ｚ２〜Ｚ１５および各分割点Ｚ２〜Ｚ１５における研削量を示す研削量ＣＬ２〜ＣＬ１５を用いて傾斜値ＡＴＬ２〜ＡＴＬ１５を算出する。
【００８７】
算出した傾斜値ＡＴＬ１〜ＡＴＬ１５は、それぞれ区間Ｔ１〜Ｔ１５に対応させて第２リスト１２８の「左歯面」欄１２８ｄに記録する。
【００８８】
なお、歯面２３ｃに関する傾斜値ＡＴＲ１〜ＡＴＲ１５は、「右歯面研削量」欄１２８ｂに基づいて同様に算出される。
【００８９】
また、研削種別Ｔｙが差動修正研削であるときには、傾斜値ＡＴＬ１〜ＡＴＬ１５は、それぞれ対応する区間Ｔ１〜Ｔ１５に関して傾斜値ＡＴＲ１〜ＡＴＲ１５と同値になるので、その同値を「左歯面」欄１２８ｄおよび「右歯面」欄１２８ｅの両方に記録すればよい。
【００９０】
このようにして、第１リスト１２６および第２リスト１２８は、位相研削と切込研削とが共働して研削する３次元状の研削を、分割点Ｚ１〜Ｚ１６に基づいた簡便な表形式として生成されることとなる。しかも、第１リスト１２６および第２リスト１２８は、クラウニング編集プログラム１３０を用いることによって、簡便な操作で生成することができる。
【００９１】
図１７に示す切込量確認画面３００（図１０も参照）は、生成された第１リスト１２６および第２リスト１２８の内容を確認するための画面である。この切込量確認画面３００は、トラバーステーブル１８の移動量と切込テーブル１４の移動量との関係を示すＺＸ研削画面３０２と、Ｚθ研削確認画面３０４と、ボタン領域１５８とからなる。ボタン領域１５８は、数値入力画面１４０において表示されているものと同一である。
【００９２】
ＺＸ研削画面３０２およびＺθ研削確認画面３０４における横軸３０６ａ、３０６ｂは、前記横軸１５７ａ〜１５７ｃ（図１２参照）と同様に、被研削用歯車２２の軸心方向すなわちＺ軸方向を示し、直線１６０および１６２は被研削用歯車２２の歯幅Ｂ0を表す。
【００９３】
ＺＸ研削画面３０２の縦軸３０２ａは、切込テーブル１４の移動量つまりＸ軸方向の移動量を示し、移動軌跡線３０８は、トラバーステーブル１８の移動量と切込テーブル１４の移動量との相互関係を表している。また、縦軸３０２ａは、図１７の下方向が切り込み方向であり、移動軌跡線３０８が下の方に位置するほど研削量が大きいことを示す。
【００９４】
図１７に示す例では、「○」で表される始点３０８ａから動作を開始し、折れ点３０８ｂ、３０８ｃ、３０８ｄを経由し、「×」で表される終点３０８ｅの順に動作することを表す。この例では、実際上は点３０８ｄと３０８ｅの間を１往復し、点３０８ａ、３０８ｂ、３０８ｃ、３０８ｄ、３０８ｅ、３０８ｄ、３０８ｅの順に動作している。
【００９５】
Ｚθ研削確認画面３０４の縦軸３０４ａおよび移動軌跡線３１０は、位相研削による研削量を示している。
【００９６】
図１７に示す例では、「○」で表される始点３１０ａから動作を開始し、折れ点３１０ｂを経由して一度折れ点３１０ａへ戻り、さらに３１０ｃ、３１０ｄ、３１０ｅを経由し「×」で表される終点３１０ｆの順に動作することを表す。
【００９７】
ＺＸ研削画面３０２の始点３０８ａとＺθ研削確認画面３０４の始点３１０ａは同時刻の動作開始を示し、終点３０８ｅと終点３１０ｆは同時刻の動作終了を示す。また、移動軌跡線３１０および前記移動軌跡線３０８は、同じ動作を繰り返す場合には、相当する線上を往復するものとする。
【００９８】
次に、同期制御部６０（図６参照）の機能について図１８を参照しながら説明する。同期制御部６０は、基本的には、被研削用歯車２２と歯車研削工具４２とを同期速度で回転させるものであり、研削時には第２リスト１２８に基づいて歯車研削工具４２の螺旋条４３との相対的な位置関係を示す位相θ（図３参照）を制御して被研削用歯車２２を研削する。
【００９９】
位相θは、被研削用歯車２２と歯車研削工具４２が互いに同期速度ωWとωTで回転している状態において規定される。
【０１００】
歯車研削工具４２の同期速度ωTと被研削用歯車２２の同期速度ωWとの関係は、螺旋条４３の条数をＮT、被研削用歯車２２の歯数をＮWとしたとき次の（８）式で与えられる。
ωW＝ωT・ＮT／ＮW                                …（８）
【０１０１】
このとき、図１８に示すように、歯車研削工具４２は同期速度ωTで回転することにより、螺旋条４３は見かけ上、歯車研削工具４２の軸心方向（矢印Ｖ方向）へ移動する。一方、螺旋条４３が１ピッチ移動する間に被研削用歯車２２も歯２３の１ピッチ相当分回転するので、螺旋条４３と歯２３の上下方向の相対位置が保持されることとなる。
【０１０２】
同期制御部６０の処理としては、（８）式によって同期速度ωTを求めた後、第３パルス発生器８４の信号を参照および積算してトラバーステーブル１８のＺ軸方向の移動量Ｚをリアルタイムに検出する。そして、次の（９）式により同期速度ωWの補正を行い補正量ΔωWを求める。
ΔωW＝Ｚ・ｓｉｎβ／（π・ＮW・Ｍｏ）            …（９）
【０１０３】
ここで、Ｍｏは被研削用歯車２２のモジュールである。
【０１０４】
補正量ΔωWを求めた後、同期制御部６０は、第２リスト１２８の「左歯面」欄１２８ｄおよび「右歯面」欄１２８ｅを参照して移動量Ｚに対応する左歯面の傾斜値ＡＴＬ１〜ＡＴＬ１５および右歯面の傾斜値ＡＴＲ１〜ＡＴＲ１５を取得する。例えば、移動量ＺがＺ４からＺ５の間であるときには区間Ｔ４に対応する「左歯面」欄１２８ｄおよび「右歯面」欄１２８ｅを参照すると、左歯面の傾斜値はＡＴＬ４であり、右歯面の傾斜値はＡＴＲ４として取得する。
【０１０５】
さらに、同期制御部６０は、左側の歯面２３ｂを研削するときには傾斜値ＡＴＬ１〜ＡＴＬ１５を選択し、右側の歯面２３ｃを研削するときには傾斜値ＡＴＲ１〜ＡＴＲ１５を選択する。また、差動修正研削時にはＡＴＬｎとＡＴＲｎ（ｎは区間Ｔ１〜Ｔ１５に対応する番号１〜１５を示す。以下、同様である。）は同値となっているので、任意の一方を選択する。
【０１０６】
次に、選択した傾斜値をＡＴｎとして表し、補正量ΔωWを次の（１０）式によって求める。
ΔωW＝Ｚ・ｓｉｎ（β＋ＡＴｎ）／（π・ＮW・Ｍｏ）    …（１０）
【０１０７】
被研削用歯車２２がはすば歯車ではなく通常の平歯車である場合にも、ねじれ角βをβ＝０として上記（９）式および（１０）式を利用することができる。
【０１０８】
同期制御部６０は、これらの式に基づいて補正量ΔωWを求めた後、実際に被研削用歯車２２を回転させる同期速度ωRを次の（１１）式によって求める。
ωR＝ωW＋ΔωW                                        …（１１）
【０１０９】
ところで、第２リスト１２８はＺ軸座標値と位相研削による研削量との関係を表したものであることから、第２リスト１２８に基づく上記（１０）式および（１１）式により同期速度ωWを補正することによって同期速度ωWおよび位相θを制御することができる。より具体的には、求めた回転速度ωRを指令信号として駆動回路６８に与えてワークスピンドルモータ２６を回転させることにより制御が行われる。
【０１１０】
次に、テーブル制御部６１（図６参照）の機能について説明する。
【０１１１】
テーブル制御部６１は、第１リスト１２６に基づいて切込テーブル１４およびトラバーステーブル１８を動作させるものである。ＲＡＭ９１に記憶された第１リスト１２６を参照しながら、切込テーブル１４およびトラバーステーブル１８をＸ軸方向およびＺ軸方向にそれぞれ動作させる。
【０１１２】
図８に示す第１リスト１２６の例では、トラバーステーブル１８はＺ軸の値がＺ１の点が開始点となり、分割点Ｚ２、Ｚ３、…Ｚ１６の順に移動する。この時点で第１ストロークが終了し、その後連続的に（または所定時間停止した後に）、第２ストロークへ移行して分割点Ｚ１６、Ｚ１５、…Ｚ１と移動する。さらにその後、第３ストロークへ移行して分割点Ｚ１、Ｚ２、…Ｚ１６と移動して動作を終了する。このときの動作速度は、第１リスト１２６の「スピード」欄１２６ｂを参照して決定する。例えば、第１ストロークでＺ軸が分割点Ｚ５であればスピードはＶ５に設定される、また、Ｚ軸が分割点Ｚ５とＺ６の中間であれば、分割点Ｖ５およびＶ６から補間して移動速度を求めて制御する。
【０１１３】
さらに、テーブル制御部６１は、トラバーステーブル１８と共働して切込テーブル１４をＸ軸方向に動作させる。つまり、図８の例では、第１ストロークにおいてＸ軸の値をＸ００１から開始してＸ００１、Ｘ００２、…Ｘ０１６と移動させる。例えば、Ｚ軸が分割点Ｚ５であれば、Ｘ軸はＸ００５となるようにし、Ｚ軸が分割点Ｚ５とＺ６の中間であれば、Ｘ００５およびＸ００６から補間してＸ軸の値を求めて制御する。第２ストロークおよび第３ストロークについても同様に制御する。
【０１１４】
テーブル制御部６１は、第２リスト１２８に基づいて切込テーブル１４のＸ座標値およびトラバーステーブル１８のＺ座標値を求めた後、光ファイバ９６を介して駆動回路９３、９４に指令信号を与えて切込テーブル１４およびトラバーステーブル１８を駆動する。
【０１１５】
次に、このように構成される歯車研削装置１０を用いて片歯面研削を行う手順について図１９〜図２２を参照しながら説明する。
【０１１６】
まず、クラウニング編集プログラム１３０を立ち上げた後、ステップＳ１０１において、数値入力画面１４０（図１１参照）を表示させて所定の数値を入力する。このとき、研削種別Ｔｙは「片歯面研削」を選択し、研削分担割合Ｒｔは５０［％］とする。
【０１１７】
次に、ステップＳ１０２において、クラウニング形状設定画面１５０（図１２参照）を表示させて、クラウニング形状およびトラバース速度を設定する。
【０１１８】
次に、ステップＳ１０３において、「ＣＡＬＣ」ボタン１８０をクリックすることにより第１リスト１２６および第２リスト１２８を生成する。第１リスト１２６および第２リスト１２８は、ステップＳ１０１で入力されたデータに基づいて生成され、ハードディスク１０６に格納される。
【０１１９】
次に、ステップＳ１０４において、切込量確認画面３００（図１７参照）を表示させて切込量を確認する。片歯面研削においては、例えば、図２０に示すように、矢印３５０、３５２、３５４および３５６で表される４つのストロークによって研削を行うことができる。図２０では、移動軌跡線３０８および３１０に対して、対応するストロークにそれぞれ矢印３５０、３５２、３５４、３５６を付している。なお、図２２、図２３および図２５についても同様の表記方法としている。
【０１２０】
矢印３５０で表される第１ストロークでは、Ｚθ研削確認画面３０４で示すように位相θを０に固定しておき、ＺＸ研削画面３０２で示すように切込研削によって粗研削を行う。このときの切込研削は、歯幅Ｂ0の両端部を深く切り込むような弧を描いて設定される。矢印３５２で表される第２ストロークでは、位相θを０に固定しておき、切込テーブル１４をさらにＸ軸方向に移動させて切り込み、歯面２３ｂ、２３ｃの基礎的な形状を形成する。このときの切込研削も、歯幅Ｂ0の両端部を深く切り込むような弧を描いて設定される。矢印３５４で表される第３ストロークでは、切込研削は第２ストロークのときと同じように動作させ、さらに、位相θをマイナスの値で且つ弧状の設定にすることによって位相研削を行い、歯面２３ｃに対してクラウニング形状を形成する。最後に、矢印３５６で表される第４ストロークでは、位相θをプラスで且つ弧状に設定にすることにより、位相研削を行い、歯面２３ｂに対してクラウニング形状を形成することとなる。
【０１２１】
このように、第３および第４ストロークでは切込研削と位相研削とを組み合わせてクラウニング研削を行い、研削量の分担割合は、数値入力画面１４０で入力した研削分担割合Ｒｔの値に従う。つまり、この場合では、切込研削と位相研削が５０［％］ずつの分担割合で研削を行う。
【０１２２】
また、この切込量確認画面３００において、切込量が不適当であると判断すれば、ステップＳ１０２においてクラウニング形状を再設定する。
【０１２３】
次に、ステップＳ１０５において、第１リスト１２６および第２リスト１２８をＬＡＮ制御部１２４を介してテーブル制御部６１および同期制御部６０へそれぞれ転送する。テーブル制御部６１では、第１リスト１２６をＲＡＭ９１に記録し、同期制御部６０では第２リスト１２８をＲＡＭ６６に記録する。
【０１２４】
次に、ステップＳ１０６において、研削を開始する。まず、被研削用歯車２２をワーク軸４８の一端部にクランプ治具５０を介して装着するとともに、シフトテーブル３２は、被研削用歯車２２の大きさや、研削しようとする歯筋のねじれ角β（図４参照）に応じて矢印Ｃ方向（図２参照）および矢印Ｄ方向に予め調整を行っておく。
【０１２５】
次に、ステップＳ１０７において、同期制御部６０の機能によって歯車研削工具４２を同期速度ωTで回転させ、被研削用歯車２２を同期速度ωWで回転させる。
【０１２６】
次に、ステップＳ１０８において、被研削用歯車２２の歯溝２３ａと、歯車研削工具４２の螺旋条４３とを噛合させる。この動作は、歯先検出センサ２４を用いて自動的に行われる。
【０１２７】
なお、ステップＳ１０８の噛合動作は予め実施した位相教示処理に基づいて位相θを検出しながら実行される。位相教示処理とは、自動噛合を行うために被研削用歯車２２と歯車研削工具４２の位相状態を同期制御部６０に記憶させる処理である。例えば、被研削用歯車２２と歯車研削工具４２とを低速で回転させながら連れ回りさせ、このとき発生する歯先検出センサ２４、第１パルス発生器８０および第２パルス発生器８２の各信号から位相θのデータを取得し、同期制御部６０に記憶させるものである。
【０１２８】
この位相教示処理は、ワークスピンドルモータ２６および工具スピンドルモータ３８をオフとした状態で手動によって行ってもよい。
【０１２９】
次に、ステップＳ１０９において、テーブル制御部６１が、第１リスト１２６（図８参照）に従って切込テーブル１４およびトラバーステーブル１８を動作させる。このとき、図２０に示した片歯面研削の例では、第１および第２ストロークでは切込研削を行うように切込テーブル１４およびトラバーステーブル１８を動作させ、第３および第４ストロークでは、切込テーブル１４を固定にしたままトラバーステーブル１８のみを動作させる。
【０１３０】
このときのトラバーステーブル１８の移動速度は、「スピード」欄１２６ｂに基づいて決定される。
【０１３１】
また、ステップＳ１０９と並列進行的に、ステップＳ１１０においては、同期制御部６０が、上記の手順により、トラバーステーブル１８の位置を検出しながら位相θを制御して位相研削を行う。
【０１３２】
つまり、第１および第２ストロークでは位相θをθ＝０となるように制御する。第３ストロークにおいては、第２リスト１２８の「左歯面」欄１２８ｄを参照しながら傾斜値ＡＴＬ１〜ＡＴＬ１５を算出し、前記（１１）式に基づいて回転速度ωRを求めて被研削用歯車２２を回転させて、歯面２３ｂに対して位相研削を行う。同様に、第３ストロークにおいては、第２リスト１２８の「右歯面」欄１２８ｅを参照しながら傾斜値ＡＴＲ１〜ＡＴＲ１５および回転速度ωRを求めて被研削用歯車２２を回転させ、歯面２３ｃに対して位相研削を行う。
【０１３３】
このようにして、片歯面研削を行うことにより、歯面２３ｂと歯面２３ｃは個別に研削されることとなるので、研削時に互いに影響を受けることがなく自由な形状に研削することが可能である。
【０１３４】
また、従来技術では、テーブル制御部６１によって切込テーブル１４とトラバーステーブル１８とを２次元的に動作させて研削を行っていたのに対して、本実施の形態においては、同期制御部６０による位相θの制御をも組み合わせて３次元的に加工を行うようにしたので、研削の自由度が大幅に向上している。
【０１３５】
ところで、被研削用歯車２２は、製品として使用するときには軸心を中心として回転しながら相手側の歯車と噛合するので、クラウニング形状も軸心に対して直角な方向に対称であるとより確実に噛合することができて望ましい。片歯面研削では、歯面２３ｂおよび歯面２３ｃを自由に研削することができるので、図２１Ａに示すように、Ｚ軸方向（軸心方向）に直角な方向に対称な形状にクラウニング研削を行うことができる。
【０１３６】
また、図２１Ｂに示すように、歯面２３ｂと歯面２３ｃとを非対称な形状に研削することも可能である。
【０１３７】
なお、図２１Ａおよび２１Ｂにおける破線３９０は、設計上、歯面２３ｂと歯面２３ｃの対向する部分を模式的につないで示した線であり、一点鎖線３９２ａ、３９２ｂは所定の同じ高さを結んだ等高線である。これらの破線３９０および一点鎖線３９２ａ、３９２ｂは、従来技術について説明した図２８の破線５１６、一点鎖線５１４ａ、５１４ｂに相当するものである。
【０１３８】
さらに、上記の例では、研削分担割合Ｒｔが５０［％］の場合について説明したが、例えば、研削分担割合Ｒｔが０［％］の場合には、図２２に示すように研削を行うことができる。
【０１３９】
つまり、矢印３６０で表される第１ストロークでは位相θをθ＝０としたまま、切込研削だけによって粗研削を行う。このとき、移動軌跡線３０８は両端部を切込む弧状に設定する。矢印３６２で表される第２ストロークでは位相θをθ＝０としたまま、さらに切込研削を行う。このときの移動軌跡線３０８は、第１ストローク時よりも切込量を多くしてクラウニング形状の基礎的な形状を形成する。矢印３６４、３６６で表される第３および第４ストロークにおいては、切込研削は第２ストロークと同じ動作をさせながら、位相θをプラスまたはマイナスの一定値にすることによって、仕上げのクラウニング研削を行うようにする。
【０１４０】
さらにまた、研削分担割合Ｒｔが１００［％］の場合には、図２３に示すように研削を行うことができる。すなわち、矢印３７０で表される第１ストロークでは位相θをθ＝０としたまま、切込研削によって粗研削を行う。このとき切込テーブル１４のＸ軸方向の位置は固定とする。矢印３７２で表される第２ストロークでは位相θをθ＝０としたまま、さらに切込テーブル１４を切込方向つまりＸ軸方向に移動させて研削を行い、クラウニング形状の基礎的な形状を形成する。矢印３７４、３７６で表される第３および第４ストロークにおいては、切込テーブル１４を固定したまま、位相θを制御してクラウニング研削を行う。このとき、歯幅Ｂ0の両端部をより深く研削するようにする。
【０１４１】
このようにして、クラウニング形状設定画面１５０におけるクラウニング形状の設定が同一であっても、研削分担割合Ｒｔの値を適宜変更することによって、位相研削と切込研削との研削の分担割合を変えることができるので、研削の自由度が大きい。
【０１４２】
次に、歯車研削装置１０を用いて差動修正研削を行う手順について図２４を参照しながら説明する。
【０１４３】
まず、クラウニング編集プログラム１３０を立ち上げた後、ステップＳ２０１において、数値入力画面１４０を表示させて所定の数値を入力する。このとき、研削種別Ｔｙは「差動修正研削」を選択する。
【０１４４】
続くステップＳ２０２およびＳ２０３は、前記ステップＳ１０２およびＳ１０３と同様に処理する。
【０１４５】
次に、ステップＳ２０４において、切込量確認画面３００（図１７参照）を表示させて切込量を確認する。差動修正研削においては、例えば、図２５に示すように、矢印３８０で表される粗研削の第１ストローク、矢印３８２で表される中仕上げ研削の第２ストロークおよび矢印３８４で表される仕上げ研削の第３ストロークによって研削を行うことができる。
【０１４６】
位相研削は、被研削用歯車２２の歯幅Ｂ0の中央部では位相θをθ＝０とし、一端部では位相θをプラスの方向へカーブ３８６を描くように設定し、他端部では位相θをマイナスの方向へカーブ３８８を描くように設定しておく。このカーブ３８６、３８８は、被研削用歯車２２を研削する際に負荷の不平衡によって画かれる研削軌跡５１２（図２８参照）と逆カーブに設定する。
【０１４７】
これらのカーブ３８６および３８８の詳細な形状は、被研削用歯車２２および螺旋条４３の形状や剛性から研削軌跡のずれ量を計算しておき、そのずれ量を相殺することができる形状に設定すればよい。また、この計算を省略して、実際に研削した歯２３の形状誤差を計測することによって、逆算的にカーブ３８６および３８８を設定するようにしてもよい。
【０１４８】
続くステップＳ２０５〜Ｓ２０８は、前記ステップＳ１０５〜Ｓ１０８と同様に処理する。
【０１４９】
次に、ステップＳ２０９において、テーブル制御部６１は、前記ステップＳ１０９と同様に第１リスト１２６に従って切込テーブル１４およびトラバーステーブル１８を動作させる。
【０１５０】
このとき、図２５に示した差動修正研削の例では、ＺＸ研削画面３０２の移動軌跡線３０８を歯幅Ｂ0の両端部をより深く切り込む弧を描くようにし、且つ第１〜第３ストロークの順に次第に深く切り込むように切込研削を行う。
【０１５１】
このときのトラバーステーブル１８の移動速度は、「スピード」欄１２６ｂに基づいて決定される。
【０１５２】
また、ステップＳ２０９と並列進行的に、ステップＳ２１０においては、同期制御部６０が、上記の手順によりトラバーステーブル１８の位置を検出しながら位相θを制御して位相研削を行う。
【０１５３】
つまり、被研削用歯車２２の歯幅Ｂ0の中央部では位相θをθ＝０とし、一端部では位相θがプラスの方向となるように動作し、他端部では位相θをマイナスの方向とすべく略Ｓ字状軌跡を描くように動作させる。また、第１〜第３ストロークでは、同じ軌跡を描くように動作させる。
【０１５４】
このようにして、差動修正研削を行うことにより、歯幅Ｂ0の両端部で、ねじれ角βの影響による研削軌跡のずれを逆補正することができる。
【０１５５】
上記の実施の形態においては、第１リスト１２６および第２リスト１２８を、同一の分割点Ｚ１〜Ｚ１６に基づいて生成されたものとして説明したが、これらの分割点Ｚ１〜Ｚ１６は、第１リスト１２６および第２リスト１２８で異なるものであってもよい。また、分割点の数は適宜設定することができる。すなわち、同期制御部６０では、任意のＺ軸位置に対して第２リスト１２８に記録された分割点から補間することにより対応できるので、分割点の位置および数によって動作が制約を受けることはない。
【０１５６】
また、主制御部１０ｂでは、同期制御部６０とテーブル制御部６１とによって、位相研削と切込研削とを分担するものとしたが、これらの同期制御部６０およびテーブル制御部６１は１つの制御部として統合されたものであってもよい。この場合、第１リスト１２６および第２リスト１２８を統合して用いてもよい。
【０１５７】
本発明に係る歯車研削方法および歯車研削装置は、上述の実施の形態に限らず、この発明の要旨を逸脱することなく、種々のステップ乃至構成を採り得ることはもちろんである。
【０１５８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る歯車研削方法および歯車研削装置によれば、歯車の歯面および歯筋を種々の形状に研削することができるという効果が達成される。また、被研削用歯車の端部を研削する際に研削負荷の不平衡による研削誤差を吸収し、被研削用歯車の研削精度を向上させることができるという効果が達成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る歯車研削装置を示す斜視図である。
【図２】歯車研削工具と被研削用歯車との位置関係を示す模式説明図である。
【図３】被研削用歯車と歯車研削工具との位相を示す一部概略断面説明図である。
【図４】歯面を研削した状態を示す歯車の概略正面説明図である。
【図５】被研削用歯車とワークスピンドルモータとの接続状態を示す概略構成説明図である。
【図６】歯車研削装置の制御回路を示すブロック図である。
【図７】データ処理部の内部ブロック図である。
【図８】第１リストの構造を示す表である。
【図９】第２リストの構造を示す表である。
【図１０】クラウニング編集プログラムの機能構成を示すブロック図である。
【図１１】数値入力画面を示す説明図である。
【図１２】クラウニング形状設定画面を示す説明図である。
【図１３】第１リストおよび第２リストを生成する手順を示すフローチャートである。
【図１４】内部データの内容を示すグラフである。
【図１５】工具補正部により、螺旋条の厚みによる加工誤差を補正する手順を示す説明図である。
【図１６】クラウニング傾斜算出部によって、クラウニング形状の傾斜値を算出する手順を示す説明図である。
【図１７】切込量確認画面を示す説明図である。
【図１８】被研削用歯車を歯車研削工具の螺旋条により研削している状態を示す模式説明図である。
【図１９】片歯面研削を行う手順を示すフローチャートである。
【図２０】片歯面研削において、位相研削の比率が５０％である場合の切込量確認画面を示す説明図である。
【図２１】図２１Ａは、片歯面研削によって歯面を軸直角に研削した状態を示す説明図であり、図２１Ｂは、片歯面研削によって歯面を非対称に研削した状態を示す説明図である。
【図２２】片歯面研削において、位相研削の比率が０％である場合の切込量確認画面を示す図である。
【図２３】片歯面研削において、位相研削の比率が１００％である場合の切込量確認画面を示す説明図である。
【図２４】差動修正研削を行う手順を示すフローチャートである。
【図２５】差動研削において、切込量確認画面を示す図である。
【図２６】図２６Ａは、従来技術による研削工程における歯車研削工具の螺旋条と被研削用歯車の形状を示す一部概略断面説明図であり、図２６Ｂは、従来技術における研削状態を示す一部概略断面説明図である。
【図２７】従来技術によりはすば歯車を研削する状態を示す概略正面説明図である。
【図２８】従来技術において、歯面を研削した状態を示す概略正面説明図である。
【符号の説明】
１０…歯車研削装置                  １０ａ…研削加工部
１０ｂ…主制御部                    １０ｃ…データ処理部
１４…切込テーブル                  １６…切込モータ
１８…トラバーステーブル            ２０…トラバースモータ
２２…被研削用歯車                  ２３…歯
２３ａ…歯溝                        ２３ｂ、２３ｃ…歯面
２３ｄ…歯底部                      ２４…歯先検出センサ
２６…ワークスピンドルモータ        ３０…旋回テーブル
３２…シフトテーブル                ３８…工具スピンドルモータ
４２…歯車研削工具                  ４３…螺旋条
６０…同期制御部                    ６１…テーブル制御部
１２６…第１リスト                  １２８…第２リスト
１３０…クラウニング編集プログラム  １４０…数値入力画面
１４３…内部データ設定部            １４４…リスト作成部
１４６…クラウニング傾斜算出部      １４８…工具補正部
１５０…クラウニング形状設定画面    ３００…切込量設定画面
【図１】
0003980375.tif 000002
【図２】
0003980375.tif 000003
【図３】
0003980375.tif 000004
【図４】
0003980375.tif 000005
【図５】
0003980375.tif 000006
【図６】
0003980375.tif 000007
【図７】
0003980375.tif 000008
【図８】
0003980375.tif 000009
【図９】
0003980375.tif 000010
【図１０】
0003980375.tif 000011
【図１１】
0003980375.tif 000012
【図１２】
0003980375.tif 000013
【図１３】
0003980375.tif 000014
【図１４】
0003980375.tif 000015
【図１５】
0003980375.tif 000016
【図１６】
0003980375.tif 000017
【図１７】
0003980375.tif 000018
【図１８】
0003980375.tif 000019
【図１９】
0003980375.tif 000020
【図２０】
0003980375.tif 000021
【図２１】
0003980375.tif 000022
【図２２】
0003980375.tif 000023
【図２３】
0003980375.tif 000024
【図２４】
0003980375.tif 000025
【図２５】
0003980375.tif 000026
【図２６】
0003980375.tif 000027
【図２７】
0003980375.tif 000028
【図２８】
0003980375.tif 000029