JP2000225522A - ワ―クピ―スのグラインディング方法およびグラインディング装置 - Google Patents
ワ―クピ―スのグラインディング方法およびグラインディング装置Info
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- B23F21/02—Grinding discs; Grinding worms
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- B23F23/00—Accessories or equipment combined with or arranged in, or specially designed to form part of, gear-cutting machines
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- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
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- B24B53/06—Devices or means for dressing or conditioning abrasive surfaces of profiled abrasive wheels
- B24B53/075—Devices or means for dressing or conditioning abrasive surfaces of profiled abrasive wheels for workpieces having a grooved profile, e.g. gears, splined shafts, threads, worms
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Grinding-Machine Dressing And Accessory Apparatuses (AREA)
- Gear Processing (AREA)
- Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ワークピースに、グラインディングウォーム
により駆動性能的に最適なグラインディングパターンを
複製するグラインディング方法、およびグラインディン
グ装置を提供する。 【解決手段】 グラインディングウォーム２０が、ウォ
ームパス４３に沿って動く加工ディスク４２により加工
される。当該グラインディングウォーム２０および加工
ディスク４２はロータリーエンコーダ２３、４１および
サーボモータ２２、４０と連結されている。加工ディス
ク４２の回転角度は、ＮＣ制御システムに内蔵の、グラ
インディングウォーム２０の回転角度に関するプログラ
ムにより決定されている。歯車歯４９がグラインドされ
たワークピース５０は、最適な駆動性能を有しており、
グラインディングパターンを、かかるワークピース５０
の歯車歯におけるフランク５１に上に形成することが可
能である。
により駆動性能的に最適なグラインディングパターンを
複製するグラインディング方法、およびグラインディン
グ装置を提供する。 【解決手段】 グラインディングウォーム２０が、ウォ
ームパス４３に沿って動く加工ディスク４２により加工
される。当該グラインディングウォーム２０および加工
ディスク４２はロータリーエンコーダ２３、４１および
サーボモータ２２、４０と連結されている。加工ディス
ク４２の回転角度は、ＮＣ制御システムに内蔵の、グラ
インディングウォーム２０の回転角度に関するプログラ
ムにより決定されている。歯車歯４９がグラインドされ
たワークピース５０は、最適な駆動性能を有しており、
グラインディングパターンを、かかるワークピース５０
の歯車歯におけるフランク５１に上に形成することが可
能である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、歯車歯が予めおお
まかに形成された状態（プレカットされた状態）のワー
クピースをグラインディングする方法、およびその方法
を実施するためのグラインディング装置に関する。
まかに形成された状態（プレカットされた状態）のワー
クピースをグラインディングする方法、およびその方法
を実施するためのグラインディング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】数ある歯車歯を有するワークピースの中
でも、歯車歯を有するホイール状のワークピースについ
ては、しばしば、プレカット（ｐｒｅ−ｃｕｔ）され
て、歯車歯を予め形成しておき、次いで、熱処理をし、
さらにグラインディング処理することにより最終的に仕
上げている。このような歯車歯を有するホイール状のワ
ークピースをグラインディング（研磨加工）するには、
通常、ワークピースを所定形状に加工可能なシリンダー
状のグラインディングウォームが用いられており、かか
るグラインディング方法が、効率的かつコストを抑えた
方法として知られている。
でも、歯車歯を有するホイール状のワークピースについ
ては、しばしば、プレカット（ｐｒｅ−ｃｕｔ）され
て、歯車歯を予め形成しておき、次いで、熱処理をし、
さらにグラインディング処理することにより最終的に仕
上げている。このような歯車歯を有するホイール状のワ
ークピースをグラインディング（研磨加工）するには、
通常、ワークピースを所定形状に加工可能なシリンダー
状のグラインディングウォームが用いられており、かか
るグラインディング方法が、効率的かつコストを抑えた
方法として知られている。
【０００３】そして、このようなグラインディングウォ
ームを加工するには、駆動表面（working surface）が
硬質粒で被覆された加工ディスク（以降、加工ホイール
と称する場合がある。）をモーターで動作することによ
り行われる（一例として、ドイツ特許１９６ ２４ ８４
２参照）。そのため、グラインディングウォームを加工
するには、加工ディスクをグラインディングウォームよ
りも、かなり速く回転させている。また、この加工ディ
スクを、グラインディングウォームが回転している間
に、グラインディングウォームの中心軸と平行な移動路
（ウォームパス、溝）に沿って移動（通過）させること
になる。そして、さらに、加工ディスクの長さ方向の運
動を、グラインディングウォームの回転角度とカップリ
ングさせてある。したがって、グラインディング工程に
おいて、ワークピースを中心軸に対して、平行方向に移
動させている間に、グラインディングウォームについて
も、ワークピースに対して噛み合せると同時に、中心軸
に沿って移動させることになる。しかしながら、従来の
ワークピースのグラインディング方法やグラインディン
グ装置では、グラインディングウォームにおいて、トポ
ロジー変形があり、特定のトポロジー形状を、グライン
ディングパターンとして歯車歯がプレカットされた状態
のワークピース上において、正確に複製することができ
なかった。
ームを加工するには、駆動表面（working surface）が
硬質粒で被覆された加工ディスク（以降、加工ホイール
と称する場合がある。）をモーターで動作することによ
り行われる（一例として、ドイツ特許１９６ ２４ ８４
２参照）。そのため、グラインディングウォームを加工
するには、加工ディスクをグラインディングウォームよ
りも、かなり速く回転させている。また、この加工ディ
スクを、グラインディングウォームが回転している間
に、グラインディングウォームの中心軸と平行な移動路
（ウォームパス、溝）に沿って移動（通過）させること
になる。そして、さらに、加工ディスクの長さ方向の運
動を、グラインディングウォームの回転角度とカップリ
ングさせてある。したがって、グラインディング工程に
おいて、ワークピースを中心軸に対して、平行方向に移
動させている間に、グラインディングウォームについて
も、ワークピースに対して噛み合せると同時に、中心軸
に沿って移動させることになる。しかしながら、従来の
ワークピースのグラインディング方法やグラインディン
グ装置では、グラインディングウォームにおいて、トポ
ロジー変形があり、特定のトポロジー形状を、グライン
ディングパターンとして歯車歯がプレカットされた状態
のワークピース上において、正確に複製することができ
なかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、グラ
インディングウォームの特定のトポロジーを、グライン
ディングパターンとして、歯車歯がプレカットされた状
態のワークピース上において、正確に複製することを可
能とし、グラインディングウォームによりグラインドさ
れて、円滑な駆動性能を発揮できるワークピースが得ら
れる最適化されたグラインディング方法、およびこのよ
うなグラインディング方法を実施するためのグラインデ
ィング装置を提供することにある。
インディングウォームの特定のトポロジーを、グライン
ディングパターンとして、歯車歯がプレカットされた状
態のワークピース上において、正確に複製することを可
能とし、グラインディングウォームによりグラインドさ
れて、円滑な駆動性能を発揮できるワークピースが得ら
れる最適化されたグラインディング方法、およびこのよ
うなグラインディング方法を実施するためのグラインデ
ィング装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
よれば、シリンダー状のグラインディングウォームを用
いて、歯車歯がプレカット（ｐｒｅ−ｃｕｔ）された状
態のワークピースをグラインディングする方法におい
て、グラインディングウォームは、第１のロータリーエ
ンコーダに対して連結してあるとともに、第１のサーボ
モータにより動作可能としてあり、最初に、グラインデ
ィングウォームを、第２のサーボモータにより動作す
る、硬質粒で被覆された加工ディスクを用いて加工する
加工工程と、当該加工工程の後、グラインディングウォ
ームをワークピースの歯車歯と接触させ、ワークピース
を、グラインディングウォームと相対的位置関係にある
軸線に沿って移動させることにより、当該ワークピース
をグラインディングする工程と、を含むとともに、グラ
インディング工程中に、以下のａ）〜ｄ）の動作を含む
ことを特徴とするワークピースのグラインディング方法
が提供される。 ａ）第２のサーボモータとして、サーボモータを使用す
る。 ｂ）加工ディスクの回転角度を第２のロータリーエンコ
ーダにより測定する。 ｃ）調節可能な定速比率、または、プログラミング操作
により変更可能な比率、あるいは、蓄積データ上、記憶
された確率論的に変化する比率となるように、加工ディ
スクの回転角度を、グラインディングウォームの回転角
度に対してカップリング（対応および調整）させる。 ｄ）グラインディングウォームを、グラインディング加
工中に、ワークピースの歯車歯におけるフランク上の各
ポイントを、グラインディングウォームの移動路におけ
るフランク上の各ポイントに対して一致させるように、
グラインディングウォームを、ワークピースに対して相
対的位置関係にある軸線に沿って移動させる。
よれば、シリンダー状のグラインディングウォームを用
いて、歯車歯がプレカット（ｐｒｅ−ｃｕｔ）された状
態のワークピースをグラインディングする方法におい
て、グラインディングウォームは、第１のロータリーエ
ンコーダに対して連結してあるとともに、第１のサーボ
モータにより動作可能としてあり、最初に、グラインデ
ィングウォームを、第２のサーボモータにより動作す
る、硬質粒で被覆された加工ディスクを用いて加工する
加工工程と、当該加工工程の後、グラインディングウォ
ームをワークピースの歯車歯と接触させ、ワークピース
を、グラインディングウォームと相対的位置関係にある
軸線に沿って移動させることにより、当該ワークピース
をグラインディングする工程と、を含むとともに、グラ
インディング工程中に、以下のａ）〜ｄ）の動作を含む
ことを特徴とするワークピースのグラインディング方法
が提供される。 ａ）第２のサーボモータとして、サーボモータを使用す
る。 ｂ）加工ディスクの回転角度を第２のロータリーエンコ
ーダにより測定する。 ｃ）調節可能な定速比率、または、プログラミング操作
により変更可能な比率、あるいは、蓄積データ上、記憶
された確率論的に変化する比率となるように、加工ディ
スクの回転角度を、グラインディングウォームの回転角
度に対してカップリング（対応および調整）させる。 ｄ）グラインディングウォームを、グラインディング加
工中に、ワークピースの歯車歯におけるフランク上の各
ポイントを、グラインディングウォームの移動路におけ
るフランク上の各ポイントに対して一致させるように、
グラインディングウォームを、ワークピースに対して相
対的位置関係にある軸線に沿って移動させる。
【０００６】また、請求項２に記載の発明によれば、加
工ディスクの初期回転角度の位置を、グラインディング
ウォームの初期回転角度の位置に対応して、さらに調節
してあることを特徴とする請求項１に記載のワークピー
スのグラインディング方法が提供される。
工ディスクの初期回転角度の位置を、グラインディング
ウォームの初期回転角度の位置に対応して、さらに調節
してあることを特徴とする請求項１に記載のワークピー
スのグラインディング方法が提供される。
【０００７】また、請求項３に記載の発明によれば、加
工ディスクとグラインディングウォームにおけるプログ
ラミング操作により変更可能な比率を、グラインディン
グウォームの回転角度の位置に基づいて調節してあるこ
とを特徴とする請求項１に記載のワークピースのグライ
ンディング方法が提供される。
工ディスクとグラインディングウォームにおけるプログ
ラミング操作により変更可能な比率を、グラインディン
グウォームの回転角度の位置に基づいて調節してあるこ
とを特徴とする請求項１に記載のワークピースのグライ
ンディング方法が提供される。
【０００８】また、請求項４に記載の発明によれば、加
工ディスクが、当該加工ディスクの有効表面上に、規則
的なトポロジー形状を有しており、加工工程において、
当該トポロジー形状を、プログラムされたパターン通り
にグラインディングウォーム上にグラインディングして
複製する工程を含み、グラインディング中に、グライン
ディングウォームと相対的位置関係にある軸線に沿って
移動するワークピースの動きと連動したグラインディン
グウォームの回転角度に基づいて、グラインディングウ
ォームを、ワークピースと相対的位置関係にある軸線に
沿って移動させることにより、プログラムされたパター
ン通りに、トポロジー形状をワークピース上に複製し、
スムーズな外形を有するワークピースの加工を最終的に
達成することを特徴とする請求項１に記載のワークピー
スのグラインディング方法が提供される。
工ディスクが、当該加工ディスクの有効表面上に、規則
的なトポロジー形状を有しており、加工工程において、
当該トポロジー形状を、プログラムされたパターン通り
にグラインディングウォーム上にグラインディングして
複製する工程を含み、グラインディング中に、グライン
ディングウォームと相対的位置関係にある軸線に沿って
移動するワークピースの動きと連動したグラインディン
グウォームの回転角度に基づいて、グラインディングウ
ォームを、ワークピースと相対的位置関係にある軸線に
沿って移動させることにより、プログラムされたパター
ン通りに、トポロジー形状をワークピース上に複製し、
スムーズな外形を有するワークピースの加工を最終的に
達成することを特徴とする請求項１に記載のワークピー
スのグラインディング方法が提供される。
【０００９】また、請求項５に記載の発明によれば、請
求項１に記載のグラインディング方法を実施するための
グラインディング装置であって、下記（ａ）〜（ｇ）の
構成部品を含むことを特徴とするグラインディング装置
が提供される。 （ａ）グラインディングウォームを取り付けるためのグ
ラインド軸であって、第１のサーボモータおよび第１の
ロータリーエンコーダにそれぞれ連結してあるグライン
ド軸、（ｂ）加工ディスクを取り付けるための加工軸で
あって、グラインド軸の軸線に対して平行なグラインド
軸と相対的に移動可能であって、第２のサーボモータお
よび第２のロータリーエンコーダにそれぞれ連結してあ
る加工軸、（ｃ）グラインド軸と、グラインド軸の軸線
と平行な加工軸との間で相対運動を行うための第１の移
動装置であって、第３のサーボモータにより動作される
とともに、第１のストロークセンサによりそのストロー
クが測定される第１の移動装置、（ｄ）第４のサーボモ
ータおよび第３のロータリーエンコーダにそれぞれ連結
してあるワークピース軸であって、グラインド軸に対し
て相対的位置関係にある軸線に沿って、長さ方向に移動
可能であるワークピース軸、（ｅ）ワークピース軸とグ
ラインド軸との間の相対運動をワークピース軸の軸線に
沿って行うための第２の移動装置であって、第５のサー
ボモータにより動作されるとともに、そのスライド運動
が第２のストロークセンサにより測定される第２の移動
装置、（ｆ）ワークピース軸と相対的位置関係にあるグ
ラインド軸を径方向に移動（放射運動）させるための第
３の移動装置であって、第６のサーボモータおよび第３
のストロークセンサにそれぞれ連結してある第３の移動
装置、（ｇ）第１〜第６のサーボモータと、３つのロー
タリーエンコーダと、および全てのストロークセンサと
が電気的に連結してあるプログラミング可能なＮＣ制御
システムであって、調節可能なプログラム方式に基づい
て、少なくとも加工軸の回転角度をグラインド軸の回転
角度に対してカップリング可能に設計してあるＮＣ制御
システム。
求項１に記載のグラインディング方法を実施するための
グラインディング装置であって、下記（ａ）〜（ｇ）の
構成部品を含むことを特徴とするグラインディング装置
が提供される。 （ａ）グラインディングウォームを取り付けるためのグ
ラインド軸であって、第１のサーボモータおよび第１の
ロータリーエンコーダにそれぞれ連結してあるグライン
ド軸、（ｂ）加工ディスクを取り付けるための加工軸で
あって、グラインド軸の軸線に対して平行なグラインド
軸と相対的に移動可能であって、第２のサーボモータお
よび第２のロータリーエンコーダにそれぞれ連結してあ
る加工軸、（ｃ）グラインド軸と、グラインド軸の軸線
と平行な加工軸との間で相対運動を行うための第１の移
動装置であって、第３のサーボモータにより動作される
とともに、第１のストロークセンサによりそのストロー
クが測定される第１の移動装置、（ｄ）第４のサーボモ
ータおよび第３のロータリーエンコーダにそれぞれ連結
してあるワークピース軸であって、グラインド軸に対し
て相対的位置関係にある軸線に沿って、長さ方向に移動
可能であるワークピース軸、（ｅ）ワークピース軸とグ
ラインド軸との間の相対運動をワークピース軸の軸線に
沿って行うための第２の移動装置であって、第５のサー
ボモータにより動作されるとともに、そのスライド運動
が第２のストロークセンサにより測定される第２の移動
装置、（ｆ）ワークピース軸と相対的位置関係にあるグ
ラインド軸を径方向に移動（放射運動）させるための第
３の移動装置であって、第６のサーボモータおよび第３
のストロークセンサにそれぞれ連結してある第３の移動
装置、（ｇ）第１〜第６のサーボモータと、３つのロー
タリーエンコーダと、および全てのストロークセンサと
が電気的に連結してあるプログラミング可能なＮＣ制御
システムであって、調節可能なプログラム方式に基づい
て、少なくとも加工軸の回転角度をグラインド軸の回転
角度に対してカップリング可能に設計してあるＮＣ制御
システム。
【００１０】また、請求項６に記載の発明によれば、加
工軸の初期回転角度を、さらにグラインド軸の初期回転
角度に関するプログラムにより調節可能としてあること
を特徴とする請求項５に記載のグラインディング装置が
提供される。
工軸の初期回転角度を、さらにグラインド軸の初期回転
角度に関するプログラムにより調節可能としてあること
を特徴とする請求項５に記載のグラインディング装置が
提供される。
【００１１】
【発明の実施形態】［第１の実施形態］まず、歯車歯が
プレカットされた状態のワークピースのグラインディン
グ方法に関する第１の実施形態について説明する。第１
の実施形態のグラインディング方法は、歯車歯における
フランクのグラインディングパターンが、グラインドさ
れた歯車歯を有するホイールの駆動性能において、極め
て重要であるという事実に基づいている。このようなグ
ラインディングパターンの性能は、グラインディングウ
ォームとワークピースとの接触状態によるだけでなく、
さらにグラインディングウォームにおけるフランクのト
ポロジー形状および当該フランク表面の粗さによっても
決定される。また、第１の実施形態のグラインディング
方法は、グラインディングウォームにおけるフランクの
トポロジー形状、および当該フランク表面の粗さが、そ
れぞれ、グラインディングウォームの回転中に周期的な
変形（ゆらぎ）を生じさせるという事実の認識に基づい
ている。
プレカットされた状態のワークピースのグラインディン
グ方法に関する第１の実施形態について説明する。第１
の実施形態のグラインディング方法は、歯車歯における
フランクのグラインディングパターンが、グラインドさ
れた歯車歯を有するホイールの駆動性能において、極め
て重要であるという事実に基づいている。このようなグ
ラインディングパターンの性能は、グラインディングウ
ォームとワークピースとの接触状態によるだけでなく、
さらにグラインディングウォームにおけるフランクのト
ポロジー形状および当該フランク表面の粗さによっても
決定される。また、第１の実施形態のグラインディング
方法は、グラインディングウォームにおけるフランクの
トポロジー形状、および当該フランク表面の粗さが、そ
れぞれ、グラインディングウォームの回転中に周期的な
変形（ゆらぎ）を生じさせるという事実の認識に基づい
ている。
【００１２】図１では、グラインディングウォーム２０
におけるフランク４４上に、同様のトポロジー形状を有
する繰り返しセグメント２４を、分離線とともに示して
いる。これらの周期的な変形は、グラインディングウォ
ームが一回転する間に、数多くの回転を行う加工ディス
ク上に有するトポロジー形状によって、引き起こされる
ものである。加工ディスクは、技術的な理由により、実
際には、その周囲における硬質粒の分布が不均一である
とともに、その周囲に大きさと形状とが異なる様々な粒
を有しており、これを基にディスクの有効表面（active
profile）に、特定の規則性を有する被覆パターンが生
み出される。そして、かかる加工ディスクの有効表面に
おける被覆パターンは、グラインディング工程におい
て、グラインディングウォームにおけるフランクのトポ
ロジー形状に基づく周期的な変形（変形トポロジー）を
生じさせるが、これは同様にワークピースの歯車歯にお
けるフランクのグラインディングパターンに基づいた周
期的な変形としてワークピースにも影響を及ぼすことに
なる。
におけるフランク４４上に、同様のトポロジー形状を有
する繰り返しセグメント２４を、分離線とともに示して
いる。これらの周期的な変形は、グラインディングウォ
ームが一回転する間に、数多くの回転を行う加工ディス
ク上に有するトポロジー形状によって、引き起こされる
ものである。加工ディスクは、技術的な理由により、実
際には、その周囲における硬質粒の分布が不均一である
とともに、その周囲に大きさと形状とが異なる様々な粒
を有しており、これを基にディスクの有効表面（active
profile）に、特定の規則性を有する被覆パターンが生
み出される。そして、かかる加工ディスクの有効表面に
おける被覆パターンは、グラインディング工程におい
て、グラインディングウォームにおけるフランクのトポ
ロジー形状に基づく周期的な変形（変形トポロジー）を
生じさせるが、これは同様にワークピースの歯車歯にお
けるフランクのグラインディングパターンに基づいた周
期的な変形としてワークピースにも影響を及ぼすことに
なる。
【００１３】また、本発明によれば、特別に関連づけら
れた移動運動を組み合せることにより、グラインディン
グウォームの回転角度と、加工ディスクの回転角度との
カップリングを通して、グラインディング工程におい
て、グラインディングウォームにおけるフランクの、グ
ラインディングパターンに基づく周期的に変形したワー
クピースにおけるフランク上への複製が達成されるとと
もに、さらに、軸線に沿ったワークピースの前方向への
動きを組み合せることにより、歯車歯を有するホイール
に対して、好ましい加工操作が得られることになる。ま
た、グラインディングウォームの回転角度と、加工ディ
スクの回転角度との間の最適なカップリング比率は、一
定比率（定比率）であるか、または製造される歯車歯を
有するホイールのタイプに応じて、制御システムによっ
て調節可能な比率であることが好ましい。この理由は、
グラインディング工程に影響する因子は数多くあるた
め、最適なカップリング比率が、各々の歯車歯を有する
ホイールに適合するように個別に決定される必要がある
からである。
れた移動運動を組み合せることにより、グラインディン
グウォームの回転角度と、加工ディスクの回転角度との
カップリングを通して、グラインディング工程におい
て、グラインディングウォームにおけるフランクの、グ
ラインディングパターンに基づく周期的に変形したワー
クピースにおけるフランク上への複製が達成されるとと
もに、さらに、軸線に沿ったワークピースの前方向への
動きを組み合せることにより、歯車歯を有するホイール
に対して、好ましい加工操作が得られることになる。ま
た、グラインディングウォームの回転角度と、加工ディ
スクの回転角度との間の最適なカップリング比率は、一
定比率（定比率）であるか、または製造される歯車歯を
有するホイールのタイプに応じて、制御システムによっ
て調節可能な比率であることが好ましい。この理由は、
グラインディング工程に影響する因子は数多くあるた
め、最適なカップリング比率が、各々の歯車歯を有する
ホイールに適合するように個別に決定される必要がある
からである。
【００１４】また、一度決定された最適なカップリング
比率は、その後、一連のワークピースをすべて製造する
間、一定値に維持されるとともに、続く製造工程におい
ても同様の比率が用いられることが好ましい。したがっ
て、最適なグラインディングパターンが、同じ加工ディ
スクであればいずれを用いても同様に複製されることに
なる。すなわち、同じ仕様の別の新しい加工ディスクを
加工工程に用いた場合であっても、最適なカップリング
比率は、それより以前の加工ディスクを用いた場合の最
適なカップリング比率と極めて近似した値になることを
意味している。
比率は、その後、一連のワークピースをすべて製造する
間、一定値に維持されるとともに、続く製造工程におい
ても同様の比率が用いられることが好ましい。したがっ
て、最適なグラインディングパターンが、同じ加工ディ
スクであればいずれを用いても同様に複製されることに
なる。すなわち、同じ仕様の別の新しい加工ディスクを
加工工程に用いた場合であっても、最適なカップリング
比率は、それより以前の加工ディスクを用いた場合の最
適なカップリング比率と極めて近似した値になることを
意味している。
【００１５】［第２の実施形態］次に、図２を参照しな
がら、歯車歯がプレカットされた状態のワークピースを
加工するための加工装置に関する第２の実施形態につい
て説明する。図２において、第３の移動装置（キャリア
ッジ，ｃａｒｒｉａｇｅ）１２は、装置基板（マシーン
ツールベース）１０上に設けられた第６のサーボモータ
１５によって位置移動が可能であり、具体的には、グラ
インド軸１４の軸線１３に対して垂直方向に位置する直
線状のガイド１１に沿って位置移動が可能である。そし
て、第３の移動装置１２のストローク（移動距離）は、
第３のストロークセンサ１６により測定可能である。ま
た、第１の移動装置１８は、第３の移動装置１２上にお
いて、グラインド軸１４の軸線１３と平行位置にあるガ
イド１７に沿って、第３のサーボモータ１９により位置
移動することが可能である。なお、第１の移動装置１８
の位置移動は、グラインド軸１４に取り付けられたグラ
インディングウォーム２０の移動および加工を目的とし
て行われる。さらに、第１の移動装置１８のストローク
は、第１のストロークセンサ２１により測定できるよう
に構成してある。また、グラインディングウォーム２０
は、予め決められた角度位置（初期角度）においてグラ
インド軸１４に取り付けられている。このグラインド軸
１４は、第１のサーボモータ２２により動作し、また第
１のロータリーエンコーダ２３と連結している。
がら、歯車歯がプレカットされた状態のワークピースを
加工するための加工装置に関する第２の実施形態につい
て説明する。図２において、第３の移動装置（キャリア
ッジ，ｃａｒｒｉａｇｅ）１２は、装置基板（マシーン
ツールベース）１０上に設けられた第６のサーボモータ
１５によって位置移動が可能であり、具体的には、グラ
インド軸１４の軸線１３に対して垂直方向に位置する直
線状のガイド１１に沿って位置移動が可能である。そし
て、第３の移動装置１２のストローク（移動距離）は、
第３のストロークセンサ１６により測定可能である。ま
た、第１の移動装置１８は、第３の移動装置１２上にお
いて、グラインド軸１４の軸線１３と平行位置にあるガ
イド１７に沿って、第３のサーボモータ１９により位置
移動することが可能である。なお、第１の移動装置１８
の位置移動は、グラインド軸１４に取り付けられたグラ
インディングウォーム２０の移動および加工を目的とし
て行われる。さらに、第１の移動装置１８のストローク
は、第１のストロークセンサ２１により測定できるよう
に構成してある。また、グラインディングウォーム２０
は、予め決められた角度位置（初期角度）においてグラ
インド軸１４に取り付けられている。このグラインド軸
１４は、第１のサーボモータ２２により動作し、また第
１のロータリーエンコーダ２３と連結している。
【００１６】また、第２の移動装置２９は、装置基板１
０上のガイド２８に沿って位置移動が可能に構成してあ
る。このガイド２８は、ガイド１１に対して垂直である
一方、軸線１３に対しては、垂直または斜めに傾斜させ
ることも可能である。また、第２の移動装置２９は、第
５のサーボモータ３０を動作させることにより、位置移
動が可能であり、そのストロークは、第２のストローク
センサ３１により測定できるように構成してある。そし
て、ワークピース軸３２は、第２の移動装置２９上に回
転可能な状態で取り付けられている。また、このワーク
ピース軸３２は、第４のサーボモータ３３により動作
し、また第３のロータリーエンコーダ３４と連結してい
る。
０上のガイド２８に沿って位置移動が可能に構成してあ
る。このガイド２８は、ガイド１１に対して垂直である
一方、軸線１３に対しては、垂直または斜めに傾斜させ
ることも可能である。また、第２の移動装置２９は、第
５のサーボモータ３０を動作させることにより、位置移
動が可能であり、そのストロークは、第２のストローク
センサ３１により測定できるように構成してある。そし
て、ワークピース軸３２は、第２の移動装置２９上に回
転可能な状態で取り付けられている。また、このワーク
ピース軸３２は、第４のサーボモータ３３により動作
し、また第３のロータリーエンコーダ３４と連結してい
る。
【００１７】また、加工軸３８は、グラインド軸１４の
軸線１３に対して、装置基板１０上に回転可能な状態で
取り付けられていることが好ましく、具体的には、軸線
１３に対して平行な加工軸３８の軸線３９の周囲を回転
可能できるように取り付けられているか、あるいは、ガ
イド１１に平行な軸に対して、加工軸３８の軸線３９が
斜めに傾斜している状態で回転できるように取り付けら
れていることが好ましい。また、加工軸３８は、第２の
サーボモータ４０により動作させることが可能であり、
第２のロータリーエンコーダ４１と連結してある。そし
て、加工ディスク４２は、予め決められた角度位置（初
期角度）にある加工軸３８に対して連結されている。し
たがって、第１の移動装置１８および第３の移動装置１
２が、図２において例示した位置にある間は、加工ディ
スク４２は、螺旋形状に構成してあるグラインディング
ウォーム２０の移動路（ウォームパス）４３と接触し、
グラインディングウォーム２０におけるフランク４４を
機械加工することができる。
軸線１３に対して、装置基板１０上に回転可能な状態で
取り付けられていることが好ましく、具体的には、軸線
１３に対して平行な加工軸３８の軸線３９の周囲を回転
可能できるように取り付けられているか、あるいは、ガ
イド１１に平行な軸に対して、加工軸３８の軸線３９が
斜めに傾斜している状態で回転できるように取り付けら
れていることが好ましい。また、加工軸３８は、第２の
サーボモータ４０により動作させることが可能であり、
第２のロータリーエンコーダ４１と連結してある。そし
て、加工ディスク４２は、予め決められた角度位置（初
期角度）にある加工軸３８に対して連結されている。し
たがって、第１の移動装置１８および第３の移動装置１
２が、図２において例示した位置にある間は、加工ディ
スク４２は、螺旋形状に構成してあるグラインディング
ウォーム２０の移動路（ウォームパス）４３と接触し、
グラインディングウォーム２０におけるフランク４４を
機械加工することができる。
【００１８】また、全てのサーボモータ１５、１９、２
２、３０、３３、４０、全てのストロークセンサ６１、
２１、３１、および全てのロータリーエンコーダ２３、
３４、４１は、プログラム可能なＮＣ制御システム４５
と電気的に連動している。したがって、本願発明によれ
ば、加工軸３８の回転角度は、グラインド軸１４の回転
角度に対して、ＮＣ制御システム４５に内蔵されたグラ
インド軸１４の回転角度に関するプログラムによりカッ
プリングすることが好ましい。そして、このようにカッ
プリングする際に、一定の回転角度の比率になるように
するか、または、グラインド軸１４の回転角度に基づい
て、回転角度を調節することが可能なカップリング比率
となるようなプログラム機能のいずれかよってカップリ
ング（調整）することが好ましい。なお、加工ディスク
４２が、硬質粒により均等に被覆されている場合には、
ランダムジェネレーター（random generator）により生
じる微少で、確立論的な変化を、一定のカップリング比
率、もしくは調節可能なカップリング比率に対して付加
することや、カップリング比率を予め決めることができ
る範囲の全体にわたって、確立論的にランダムに変化さ
せることも好ましいことである。したがって、加工軸３
９は、ＮＣ軸とすることが好ましい。対照的に、従来の
加工装置においては、加工軸３８の回転数だけが調節可
能とされている。しかしながら、従来の加工装置におい
ては、回転スピードを制御しても、荷重因子があるた
め、制御がすることができない変形（ゆらぎ）を生じて
しまう。したがって、本願発明に記載のように、加工軸
３８およびグラインド軸１４の初期回転角度を、お互い
にカップリングしてあることが好ましい。よって、後の
製造工程において、これら一方のツールの位置が、他の
ツールの同じ位置に正確に複製することが可能となる。
２、３０、３３、４０、全てのストロークセンサ６１、
２１、３１、および全てのロータリーエンコーダ２３、
３４、４１は、プログラム可能なＮＣ制御システム４５
と電気的に連動している。したがって、本願発明によれ
ば、加工軸３８の回転角度は、グラインド軸１４の回転
角度に対して、ＮＣ制御システム４５に内蔵されたグラ
インド軸１４の回転角度に関するプログラムによりカッ
プリングすることが好ましい。そして、このようにカッ
プリングする際に、一定の回転角度の比率になるように
するか、または、グラインド軸１４の回転角度に基づい
て、回転角度を調節することが可能なカップリング比率
となるようなプログラム機能のいずれかよってカップリ
ング（調整）することが好ましい。なお、加工ディスク
４２が、硬質粒により均等に被覆されている場合には、
ランダムジェネレーター（random generator）により生
じる微少で、確立論的な変化を、一定のカップリング比
率、もしくは調節可能なカップリング比率に対して付加
することや、カップリング比率を予め決めることができ
る範囲の全体にわたって、確立論的にランダムに変化さ
せることも好ましいことである。したがって、加工軸３
９は、ＮＣ軸とすることが好ましい。対照的に、従来の
加工装置においては、加工軸３８の回転数だけが調節可
能とされている。しかしながら、従来の加工装置におい
ては、回転スピードを制御しても、荷重因子があるた
め、制御がすることができない変形（ゆらぎ）を生じて
しまう。したがって、本願発明に記載のように、加工軸
３８およびグラインド軸１４の初期回転角度を、お互い
にカップリングしてあることが好ましい。よって、後の
製造工程において、これら一方のツールの位置が、他の
ツールの同じ位置に正確に複製することが可能となる。
【００１９】第２の移動装置２９および第３の移動装置
１２は、ワークピース軸３２に取り付けられたワークピ
ース５０の歯車歯４９をグラインディングする間、ワー
クピース５０の一方の軸端において、グラインディング
ウォーム２０が当該歯車歯４９と接触するという形で駆
動することが好ましい。また、グラインド軸１４は、ワ
ークピース５０と同調する形で回転することが好まし
い。第２の移動装置２９は、グラインディング工程の
間、ワークピース５０が当該移動装置２９の全体と交差
してグラインドされる形で駆動する。同時に、第１の移
動装置１８は、軸線１３の方向へ移動する。その結果、
歯車歯４９におけるフランク５１の各ポイントを、グラ
インディングウォーム２０の歯車歯におけるフランク４
４の、対応する特定の各ポイントに対して一致させるこ
とができる。
１２は、ワークピース軸３２に取り付けられたワークピ
ース５０の歯車歯４９をグラインディングする間、ワー
クピース５０の一方の軸端において、グラインディング
ウォーム２０が当該歯車歯４９と接触するという形で駆
動することが好ましい。また、グラインド軸１４は、ワ
ークピース５０と同調する形で回転することが好まし
い。第２の移動装置２９は、グラインディング工程の
間、ワークピース５０が当該移動装置２９の全体と交差
してグラインドされる形で駆動する。同時に、第１の移
動装置１８は、軸線１３の方向へ移動する。その結果、
歯車歯４９におけるフランク５１の各ポイントを、グラ
インディングウォーム２０の歯車歯におけるフランク４
４の、対応する特定の各ポイントに対して一致させるこ
とができる。
【００２０】
【発明の効果】本発明のグラインディング方法およびグ
ラインディング装置によれば、グラインディングウォー
ムの特定のトポロジーを、グラインディングパターンと
して歯車歯がプレカットされた状態のワークピース上に
おいて、正確に複製することが可能となった。したがっ
て、グラインディングウォームによりグラインド（研磨
加工）されて得られるワークピースが、円滑な駆動性能
を発揮することができるように、最適化されたワークピ
ースのグラインディング方法、およびこのような方法を
実施するためのグラインディング装置を提供することが
できるようになった。
ラインディング装置によれば、グラインディングウォー
ムの特定のトポロジーを、グラインディングパターンと
して歯車歯がプレカットされた状態のワークピース上に
おいて、正確に複製することが可能となった。したがっ
て、グラインディングウォームによりグラインド（研磨
加工）されて得られるワークピースが、円滑な駆動性能
を発揮することができるように、最適化されたワークピ
ースのグラインディング方法、およびこのような方法を
実施するためのグラインディング装置を提供することが
できるようになった。
【図１】グラインディングウォームおよび加工ディスク
の全体を示す図である。
の全体を示す図である。
【図２】本願発明にかかる加工ディスクの概略図であ
る。
る。
１０ 装置基板（マシンツールベース） １１ ガイド １２ 第３の移動装置 １３ 中心軸（線） １４ グラインド軸 １５ 第６のサーボモータ １６ 第３のストロークセンサ １７，２８ ガイド １８ 第１の移動装置 １９ 第３のサーボモータ ２０ グラインディングウォーム ２１ 第１のストロークセンサ ２２ 第１のサーボモータ ２３ 第１のロータリーエンコーダ ２４ 繰り返しセグメント ２９ 第２の移動装置 ３０ 第５のサーボモータ ３１ 第２のストロークセンサ ３２ ワークピース軸 ３３ 第４のサーボモータ ３４ 第３のロータリーエンコーダ ３８ 加工軸 ３９ 軸線 ４０ 第２のサーボモータ ４１ 第２のロータリーエンコーダ ４２ 加工ディスク ４３ ウォームパス ４４ フランク ４５ ＮＣ制御システム ４９ 歯車歯 ５０ ワークピース ５１ フランク
Claims (6)
- 【請求項１】 シリンダー状のグラインディングウォー
ム（２０）を用いて、歯車歯がプレカットされた状態の
ワークピース（５０）をグラインディングする方法にお
いて、 前記グラインディングウォーム（２０）は、第１のロー
タリーエンコーダ（２３）に対して連結してあるととも
に、第１のサーボモータ（２２）により動作可能として
あり、 最初に、前記グラインディングウォーム（２０）を、第
２のサーボモータ（４０）により動作する硬質粒で被覆
された加工ディスク（４２）を用いて加工する加工工程
と、 当該加工工程の後、グラインディングウォーム（２０）
をワークピース（５０）の歯車歯（４９）と接触させ、
当該ワークピース（５０）を、グラインディングウォー
ム（２０）と相対的位置関係にある軸線に沿って移動さ
せることにより、当該ワークピース（５０）をグライン
ディングする工程と、を含むとともに、当該グラインデ
ィング工程中に、以下のａ）〜ｄ）の動作を含むことを
特徴とするワークピースのグラインディング方法。 ａ）前記第２のサーボモータとして、サーボモータ（４
０）を使用する。 ｂ）前記加工ディスク（４２）の回転角度を第２のロー
タリーエンコーダ（４１）により測定する。 ｃ）調節可能な定速比率、または、プログラミング操作
により変更可能な比率、あるいは、蓄積データ上、記憶
された確率論的に変化する比率となるように、加工ディ
スク（４２）の回転角度を、グラインディングウォーム
（２０）の回転角度に対してカップリングさせる。 ｄ）グラインディング加工中に、ワークピース（５０）
の歯車歯（４９）におけるフランク（４４）上の各ポイ
ントを、グラインディングウォーム（２０）の移動路
（４３）におけるフランク（４４）上の各ポイントに対
して一致させるように、グラインディングウォーム（２
０）を、ワークピース（５０）に対して相対的位置関係
にある軸線（１３）に沿って移動させる。 - 【請求項２】 前記加工ディスク（４２）の初期回転角
度の位置を、グラインディングウォーム（２０）の初期
回転角度の位置に対応して、さらに調節してあることを
特徴とする請求項１に記載のワークピースのグラインデ
ィング方法。 - 【請求項３】 前記加工ディスク（４２）とグラインデ
ィングウォーム（２０）におけるプログラミング操作に
より変更可能な比率を、グラインディングウォーム（２
０）の回転角度の位置に基づいて調節してあることを特
徴とする請求項１に記載のワークピースのグラインディ
ング方法。 - 【請求項４】 前記加工ディスク（４２）が、当該加工
ディスク（４２）の有効表面上に、規則的なトポロジー
形状を有しており、 前記加工工程において、当該トポロジー形状を、プログ
ラムされたパターン通りにグラインディングウォーム
（２０）上にグラインディングして複製する工程を含
み、 当該グラインディング中に、グラインディングウォーム
（２０）と相対的位置関係にある軸線に沿って移動する
ワークピース（５０）の動きと連動したグラインディン
グウォーム（２０）の回転角度に基づいて、グラインデ
ィングウォーム（２０）を、ワークピース（５０）と相
対的位置関係にある軸線（１３）に沿って移動させるこ
とにより、プログラムされたパターン通りに、トポロジ
ー形状をワークピース（５０）上に複製し、スムーズな
外形を有するワークピースの加工を達成することを特徴
とする請求項１に記載のワークピースのグラインディン
グ方法。 - 【請求項５】 請求項１に記載のグラインディング方法
を実施するためのグラインディング装置であって、下記
（ａ）〜（ｇ）の構成部品を含むことを特徴とするグラ
インディング装置。 （ａ）グラインディングウォーム（２０）を取り付ける
ためのグラインド軸（１４）であって、第１のサーボモ
ータ（２２）および第１のロータリーエンコーダ（２
３）にそれぞれ連結してあるグラインド軸（１４）、
（ｂ）加工ディスク（４２）を交換可能な状態で取り付
けるための加工軸（３８）であり、グラインド軸線（１
３）に対して平行位置にあるグラインド軸（１４）と相
対的位置関係にあって、第２のサーボモータ（４０）お
よび第２のロータリーエンコーダ（４１）にそれぞれ連
結してある加工軸（３８）、（ｃ）グラインド軸（１
４）と、グラインド軸の軸線（１３）と平行な加工軸
（３８）との間で相対運動を行う第１の移動装置（１
８）であって、第３のサーボモータ（１９）により動作
させるとともに、そのストロークが、第１のストローク
センサ（２１）により測定される第１の移動装置（１
８）、（ｄ）第４のサーボモータ（３３）および第３の
ロータリーエンコーダ（３４）にそれぞれ連結してある
ワークピース軸（３２）であって、グラインド軸（１
４）に対して相対的位置関係にある軸線に沿って、長さ
方向に移動可能であるワークピース軸（３２）、（ｅ）
ワークピース軸（３２）とグラインド軸（１４）との間
で、ワークピース軸線に沿って相対運動を行うための第
２の移動装置（２９）であって、第５のサーボモータ
（３０）により動作されるとともに、そのスライド運動
が第２のストロークセンサ（３１）により測定される第
２の移動装置（２９）、（ｆ）ワークピース軸（３２）
と相対的位置関係にあるグラインド軸（１４）を放射運
動させるための第３の移動装置（１２）であって、第６
のサーボモータ（１５）および第３のストロークセンサ
（１６）にそれぞれ連結してある第３の移動装置（１
２）、（ｇ）第１〜第６のサーボモータ（１５、１９、
２２、３０、３３、４０）と、３つのロータリーエンコ
ーダ（２３、３４、４１）と、および全てのストローク
センサ（１６、２１、３１）とが電気的に連結してある
プログラミング可能なＮＣ制御システム（４５）であっ
て、調節可能なプログラム方式に基づいて、少なくとも
加工軸（３８）の回転角度をグラインド軸（１４）の回
転角度に対してカップリング可能に設計してあるＮＣ制
御システム（４５）。 - 【請求項６】 加工軸（３８）の初期回転角度を、さら
にグラインド軸（１４）の初期回転角度に関するプログ
ラムにより調節可能としてあることを特徴とする請求項
５に記載のグラインディング装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19905136.4 | 1999-02-09 | ||
| DE19905136A DE19905136B4 (de) | 1999-02-09 | 1999-02-09 | Verfahren zum Abrichten einer Schleifschnecke und zum Schleifen vorverzahnter Werkstücke |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000225522A true JP2000225522A (ja) | 2000-08-15 |
Family
ID=7896821
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000024377A Pending JP2000225522A (ja) | 1999-02-09 | 2000-02-01 | ワ―クピ―スのグラインディング方法およびグラインディング装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6379217B1 (ja) |
| JP (1) | JP2000225522A (ja) |
| DE (1) | DE19905136B4 (ja) |
| IT (1) | IT1319822B1 (ja) |
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| CN114800542A (zh) * | 2022-02-21 | 2022-07-29 | 南昌航空大学 | 螺旋锥齿轮全角度柔性打磨机器装置、打磨方法及系统 |
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| JP5082621B2 (ja) | 2007-06-28 | 2012-11-28 | 株式会社ジェイテクト | 工作物の研削方法及び加工装置 |
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2000
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