JP2001511712A - ベベル及びハイポイド歯車の創成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ベベル及びハイポイド歯車の製造のための標準的創成運動が同歯車上に所望の歯形表面幾何形状を形成可能ならしめる付加的制御運動を実質的に同時に実施することにより修整される方法が開示されている。前記付加的運動は理論上の創成歯車（５）とピッチ平面の交差点位置を変更する段階及び／又は理論上の創成歯車（４）の歯形表面（６）の配向を同理論上の創成歯車の本体に対して変更させる段階を有している。本新規プロセスを実施するためにはＣＮＣ機械が用いられるのが好ましい。本新規プロセスはフェイスミリング及びフェイスホビングの両タイプの創成プロセスに適用可能である。

Description

【発明の詳細な説明】 ベベル及びハイポイド歯車の創成方法発明の分野 本発明はベベル及びハイポイド歯車製造工業におけるベベル及びハイポイド歯 車の歯形表面の創成方法に関するものである。本方法によると、ワーク歯車（被 加工歯車）の歯形表面は工具の加工表面が前記ワーク歯車に関して相対運動する ことによって創成される。歯車の背景 ベベル及びハイポイド歯車の歯形表面を創成するための既知の方法は工具が「 理論上の創成歯車」をあらわす相対的運動をともなってワーク歯車と転動噛合い することにより同ワーク歯車を加工するという考え方に立脚している。すなわち 工具の加工表面は前記理論上の創成歯車の歯形表面をあらわしており、既知のベ ベル及びハイポイド歯車創成用工作機械は前記理論上の創成歯車の軸線をあらわ す機械軸線（例えば機械のクレードル軸線）に関して工具及びワーク歯車を位置 決めする手段を提供している。工具の加工表面は前記機械軸線のまわりを回転さ せられるが、同回転はワーク歯車がその軸線のまわりを回転するのと同期して行 なわれており、あたかも工具の加工表面がワーク歯車と噛合い回転している別の 歯車の実際の表面であるが如く実現される。 ベベル及びハイポイド歯車創成に関しての殆んどの説明においては、ベベル又 はハイポイド歯車対の部材の歯形表面を創成する際もしもそれぞれの部材をして 「補合的乃至共役的」理論上の歯車と転動噛合いさせることで個別に創成すると いうことが行なわれたならば、それぞれの歯形表面は互いに共役なるように（す なわち互いに完全に噛合うように）創成されるであろうという記述がなされる。 この原則によれば、共役的理論上の創成歯車は同一の軸線及び歯形表面を共有し 、同歯車の相対する歯車は同歯車のそれぞれの歯形表面を構成する。 ベベル及びハイポイド歯車創成の殆んどの説明においては共役性乃至補合性の 条件のみが協調されるが、互いに噛合う歯車において共役的歯形表面を創成する ためには、共役性のみが十分条件ではないということも又知られている。すなわ ち、前記共役性の条件はいわゆる「基礎部材」と呼ばれている理論上の創成歯車 を規定する他の条件と組合わされる必要がある。１つの理論上の創成歯車が基礎 部材に対する要求条件を満たすためには２つの条件が満足されなければならない 。まず第１に、前記理論上の創成歯車と共役歯車対のいづれか片方の歯車との間 の相対的角速度が前記共役歯車対による相対的回転運動が画成する瞬間的回転軸 線と一致する瞬間的回転軸線を画成しなければならない。第２に、前記理論上の 創成歯車と共役歯車対のいづれか片方の歯車との間の瞬間的回転軸線に沿っての 点における相対的線形速度の相対 的角速度の大きさに対してなす比率が前記共役歯車対間の類似の線形及び角速度 の比率と釣合っていなければならない。別の言い方をするならば、前記理論上の 創成歯車は一対の共役ワーク歯車のいづれか１つの部材とともに前記共役歯車対 と同一の「リード」（すなわち瞬間軸線のまわりを１ラジアン回転した時の軸線 方向における進み量）を画成しなければならない。基礎歯車に関するより詳細な 説明はウィルドヘイバ(Wildhaber)氏の米国特許第１，６７６，３７１号になさ れている。 共役ベベル歯車対の場合には、同歯対間の瞬間軸線に沿う相対的線形速度の大 きさはゼロである。従って、同歯車対の１つの基礎部材を別のベベル歯車として 画成することが可能である。ベベル及びハイポイド歯車創成の殆んどの説明にお いては、工具は補合的乃至共役的クラウン歯車の形態をなす共役的理論上の創成 歯車をあらわすとして記述される（すなわちベベル歯車はそれらのそれぞれの回 転軸線と垂直をなす平面状のピッチ表面を備えている）。 しかしながら、共役的ハイポイド歯車対の基礎部材（ただし同歯車対の一方又 は他方の部材以外の部材）はベベル歯車でもないし別のハイポイド歯車でもない 。ハイポイド歯車対は互いに対してオフセットしている軸線を含んでおり、これ らのために同歯車対の瞬間軸線に沿ってはある程度の相対的線形速度が生ずるこ とになる。前記歯車対の一方又は他方の部材以外の任意の基礎部材 はその軸線のまわりにおける回転運動から生ずる線形及び角速度に加えて生ずる 付加的線形速度成分を含んでいる。典型的には、ハイポイド歯車対の基礎部材は その軸線のまわりにおける回転運動とタイミングを合わせて同軸線に沿って行な われる並進運動を含んだヘリコイド状セグメントとして考えられている。 しかしながら、多くのベベル及びハイポイド歯車対が製造される工程において は、前記基礎部材がワーク歯車対の部材の片方として画成されるものと理解され ている。例えば、Wildhaber氏の米国特許第１，６２２，５５５号によると、前 記歯車対のより大きな方の部材（通常はリング歯車）の歯形表面は工具及びワー ク歯車間に何らの創成運動を与えることなく工具の加工表面によって形成される 。別な言葉で言うならば、前記歯車対のリング歯車部材の歯形表面は工具の補合 的表面として形成されている。ワーク歯車対の他方の部材（通常はピニオン）の 歯形表面はリング歯車部材をあらわすように配列された第２の工具によって創成 される。かくして、前記ピニオン歯形表面を創成するための工具の加工表面はワ ーク歯車対の基礎部材として前記リング歯車の実際の歯形表面をあらわしている 。 実際上は、しかしながら、噛合う歯車対を創成するのに用いられる殆んどの工 具は共役性からわずかにずれている理論上の創成歯車の歯形表面をあらわしてい る。このずれはそれがなければ完全に共役的に噛合う部材間に コントロールされた量のミスマッチ量を与えるのにある程度望ましいという側面 も有している。噛合いを行なう歯形表面間のミスマッチは、予想している負荷の もとで歯形のゆがみを吸収し、歯車部材の装着位置に幾分の調節可能性を付与す るために設けられるものである。しかしながら、共役性からの他の型式のずれは 一般的には望ましいものではない。例えば、工具からくる限定条件のために、理 論上の創成歯車の所望の歯形表面が正確にあらわされないという事態がしばしば 生ずる。 ベベル及びハイポイド歯車の歯形表面を創成する２つの主要なタイプの歯切り 工具が知られている。すなわち、フェイスミリング工具とフェイスポビング工具 である。フェイスミリングタイプの工具は完全に共役性を満足する歯形表面をあ らわすのは困難であるという本質的な歯切り特性を備えている。フェイスホビン グタイプの工具は共役性を満足する歯形表面をあらわすように仕組むことは容易 であるが、噛合いを行なうワーク歯車歯形表面間に所望のミスマッチを生ずるよ うに、共役性からずれた歯形表面をあらわしてやるのに問題点がある。 前記２つの工具タイプは異なる機械加工作業と関連している。例えば、フェイ スミリング工具は間欠的割出し作業として用いられており、該作業においては１ つのワーク歯車における各歯形スペースは（歯毎に）個別に創成されている。前 記ワーク歯車はその軸線のまわりを各創成段階間で所定の量だけ割出されるので 、創成された 歯形スペースはワーク歯車の周縁のまわりにおいて均等に分布する。これと対照 的に、フェイスホビング工具は連続する割出し作業において用いられており、該 作業においてはワーク歯車内の全ての歯形表面は単一の連続的創成運動により形 成される。連続的割出し作業の場合には工具とワーク歯車がそれぞれの軸線のま わりを回転する際、工具の異なる部分がワーク歯車内の歯形スペース内に次々に 噛合って行くことを可能とする回転速度比が保持される必要がある。前記連続的 割出し作業は創作作業よりもずっと高速度で行なわれるので各歯形スペース内に は実質的に同一の歯形表面が創成される。 前述した２つのタイプの工具の内フェイスミリング工具はベベル及びハイポイ ド歯車歯形表面を創成する最もありふれたタイプの工具であった。このことに対 して３つの主要因が考えられる。まず第１に、間欠的割出し作業が連続的割出し 作業にくらべてより簡単な工作機械で実施可能であること。第２に、フェイスミ リング工具はフェイスホビング工具とくらべてより簡単であり、製作もし易く、 組立ても簡単である。第３に、フェイスミリング工具と類似の形状を備えた工具 （例えばカップ形状の研削ホィール）を用いて歯形表面を仕上げ研削することが 出来るのに対して、歯形表面を仕上け研削するための対応する形態のフェイスホ ビング工具は実用的に成功していないからである。 フェイスミリング工具は１つのカッタヘッドの正面か ら突出する複数個の刃物を含んでおり、当該刃物は前記カッタヘッドの１本の回 転軸線のまわりにおいて１つ又はそれ以上の同心円をなして配設されている。典 型的にはワーク歯車歯形の凸状フランク面を加工するための「内側」刃物はカッ タヘッド軸線から第１の半径をなして配設されており、同一歯形スペース内の凹 状フランク面を加工するための一群の「外側」刃物は第２のより大きな半径をな して配設されている。前記それぞれの刃物はカッタヘッドの軸線に対してそれぞ れの圧力角をなして傾斜している切削エッジを含んでいる。それぞれの切削エッ ジをカッタヘッドの軸線のまわりに回転することにより、実質的に回転円錐表面 の形態をなしたそれぞれの工具加工表面を画成する。 しかしながら、そのような回転表面は理論上の創成歯車の共役的歯形表面を正 確にあらわすのには向いていない。例えば、一対の等しいフェイスミリング工具 が一対のベベルクラウン歯車のそれぞれの歯形表面をあらわすものと考えること が出来るかも知れない。同じ歯形がクラウン歯車においてあらわされるかも知れ ないが、共役性の条件は１つの共役（歯形）対の一方の部材の歯形が他方の部材 の歯形スペースに正確に適合することを要求する。別の言い方をするならば、前 記一方の部材の凹状歯形フランク面は他方の部材の凸状歯形フランク面に適合し なければならずその逆も適合しなければならないのである。しかしながら、同一 のカッタヘッドを用いる場 合、両部材の凹状歯形フランク面は同一部材の凸状歯形フランク面を形成するた めの内側刃物の半径よりも大きな半径位置にある外側刃物によって形成される。 かくして、同一のフェイスミリング工具によってあらわされるクラウン歯車対の 噛合う凹状及び凸状フランク面の長手方向歯形曲率は共役性から離脱することが 理解されよう。 共役性からの第２のタイプの離脱はフェイスミリング工具内の同心状回転表面 として配設される相対した歯形フランク面の加工表面に関するものである。等し い工具の各々の同心状加工表面はそれぞれのクラウン歯車の各各における実質的 に平行な長手方向歯形曲線を画成する。しかしながら、クラウン歯車内の歯形ス ペースのそれぞれのフランク面の長手方向歯形曲線は歯車歯形間に角度方向の間 隙があるため平行からずれてしまう。かくして、前記クラウン歯車対に噛合う凹 状及び凸状フランク面の長手方向歯形曲線も又角度方向配向（すなわちスパイラ ル角）において共役性からの離脱が発生する。 もちろん、フェイスミリング工具の前述した特性は以前から知られており、こ れらの特性に対処する諸方法が当業界において開発されてきた。例えば、内側又 は外側刃物のみを備えた別個のカッタヘッドを用いて噛合う歯車部材内の相対す る歯形フランク面を加工することにより１つの歯車対の一方の部材内に形成され る長手方向歯形曲線との適合をはかることが知られている。 Wildhaber氏の米国特許第１，６７６，３７１号によれば、１つの補合的カッタ ヘッドの内側及び外側刃物を再配列して（これは「ストラドル」カッタヘッドと 称される）歯形スペースの相対するフランク面の代りに同一のワーク歯車歯形の 相対するフランク面を加工することも知られている。他の既知の方法は理論上の 創成歯車間の中間接触点において長手方向歯形曲率のみならずスパイラル角を適 当に適合させるための、それぞれのフェイスミリング工具の軸線間の角度上の配 向を見出すことに関連している。例えば、Wildhaber氏の米国特許第１，６５４ ，１９９号によれば、それぞれの歯形曲線の平均点において長手方向接線のまわ りに前記工具軸線を相対的に傾斜させ、理論上の創成歯車間の長手方向曲率を適 当に適合させることが知られている。前記工具軸線（複数）をある方向（複数） に相対的に傾斜させて傾斜する幅及び深さを有する歯形を製作して、選択された 平均点で理論上の創成歯車歯形フランク面のスパイラル角を適正にマッチング（ 適合）させることも知られている。噛合う歯車部材間にバランスした歯形形状を 提供するために、後者の工具軸線を傾ける方法がフェイスミリング工具の場合幅 広く行なわれている。 長手方向歯形曲率並びにスパイラル角の前記諸問題に対処するための既知の方 法は理論上の創成歯車歯形表面を同表面間の中間地点付近において適正にマッチ ングさせるのに用いることが可能ではあるが、あらわされる歯 形表面は同表面がマッチングする前記中間地点から距離が増大するにつれて共役 性からは離脱する。往々にしてこれらの離脱値は相噛合うワーク歯車部材間の所 望のミスマッチ値とは両立しないものである。かくして、当業者は理論上の創成 歯車歯形の長手方向曲率及びスパイラル角を少なくとも大略マッチング出来る解 決策を案出して来た。 典型的にはこれらの残留効果は噛合うワーク歯車間に得られる接触特性によっ て測定される。別の言葉で表わすならば、相噛合うワーク歯車歯形表面の全体的 な形状がいったん決定されると、歯形形状の更なる詳細は噛合う歯形表面間の差 異すなわちミスマッチから生ずる部材間の接触特性ほど重要ではなくなるという ことである。かくして、歯形曲率及び配向の修正の残留効果はしばしば「バイア スベアリング」（噛合う歯形表面から対角線状にのびる接触パターン）、「レイ ムベアリング」（一方のフランク面歯形輪郭上において他にくらべてより強い接 触パターンが発生）、及び「クロスベアリング」（歯形フランク面の相対する端 部にシフトした接触パターン）の如き接触特性と関連付けられる。 フェイスホビング工具は共役的創成歯車をあらわすように容易に配列可能であ るが、相噛合う部材間に所望のミスマッチを生じさせるためにフェイスホビング 工具に修正を与えた結果同一タイプの残留効果がしばしば発生する。フェイスミ リング又はフェイスホビング工具を用 いることから生ずる歯形接触特性に対して発生する望ましくない残留効果を減少 させるための殆んどの既知の解決策は噛合う歯車部材を製作するための理論上の 創成歯車の画成方法を変更することに関している。言い換えるならば、１つのワ ーク歯車対の互いに噛合う部材内に歯形スペースを創成するための理論上の創成 歯車は実質的に共役的な基礎部材に要求される条件からはずれた条件により画成 される。 かくして、ベベル及びハイポイド歯車を創成する既知の製造技法はしばしばベ ベル及びハイポイド歯車創成の通常の説明からは離脱したものとなる。いったん ワーク歯車部材の歯形表面が画成されたならば、同部材の歯形表面は任意の共役 噛合い部材をあらわすように配設された工具によって創成することが可能である 。別な表現をするならば、それぞれの理論上の創成歯車がワーク歯車対の部材の 所望の歯形表面と共役的関係をなす歯形表面を画成している限り、同理論上の創 成歯車は共役的基礎部材である必要はなく、更には互いに共役である必要さえも 無い。 例えば、Wildhaber氏の米国特許第１，６８５，４４２号は傾斜する幅及び深 さを備えた歯形を製作するために工具軸線を傾斜させることで得られる「バイア スベアリング」の残留状態を排除する方法を開示している。既知の方法によれば 、ワーク歯車対のリング歯車部材の歯形側面は正規のクラウン歯車と共役なるよ う通常の態様 で創成され、ピニオン部材の相対するフランク面は正規のクラウン歯車及び互い に対してオフセットしているクラウン歯車の形態をした理論上の創成歯車によっ て別個に創成される。前記理論上の創成歯車も又前記ピニオン部材とともに異な る回転速度比を以って（すなわち異なる創成転動比を以って）回転させられる。 このことは「修整された転動」と称される。 Wildhaber氏の米国特許第１，９８２，０３６号は前述の方法をよりありふれ た創成技法に展開している。すなわち歯車対の１方の部材のみ（例えばピニオン 歯車）を同歯車対の他方の部材（例えはリング歯車）の創成されない歯形表面と 実質的に共役の関係を保持するよう創成する技法に展開している。ピニオン部材 のそれぞれの歯形表面は前記リング歯車部材とは異なる理論上の創成歯車と共役 になるよう創成されることにより、リング歯車の歯形表面を正確にあらわせない という工具の限界が緩和されている。 １つのワーク歯車対のそれぞれの部材を創成するために理論上の創成歯車間に 異なる位置及び回転速度を画成してやることに加えて、前記理論上の創成歯車の それぞれの軸線に沿って異なる運動を画成してやることが知られている。例えば 、Wildhaber氏の米国特許第１，９８０，３６５号は理論上の創成歯車の軸線に 沿って同歯車の回転と同期させて同歯車を並進運動させることを利用する技法を 開示している。この運動は「らせん運動」と しても知られている。前記並進運動は理論上の創成歯車の一方をハイポイド歯車 セットの基礎創成部材であるヘリコイドセグメントとして画成することにより、 同一の創成転動率を用いて１つの歯車部材の両フランク面上において「バイアス ベアリング」状態を実質的に排除している。 ベベル及びハイポイド歯形表面の創成に影響を与える他の運動が知られている が、これらの運動は主として（工具の制限条件ではなく）工作機械の制限条件を 克服し、１つの所望の理論上の創成歯車を適正にあらわすために用いられている 。例えば、ベベル及びハイポイド歯車創成機械の幾つかは理論上の創成歯車の軸 線をあらわす機械軸線（クレードル軸線）に関して工具軸線を傾斜させる手立て 無しに作られている。Wildhaber氏の米国特許第２，３１０，４８４号は創成作 業中に前記創成転動率を修正して、理論上の創成歯車の軸線であって工具の軸線 と傾斜した軸線まわりにおける運動を近似的に実現することにより、前記機械の 制限条件を緩和してやる方法を開示している。この方法は又「修整された転動」 としても知られている。Wildhaber氏の米国特許第２，７７３，４２９号におい ては、創成転動と同期させて機械軸線に沿う線形の往復動運動を同一の目的のた めに利用している。最後に、バクスタ（Baxter）氏等の米国特許第２，８２４， ４９８号及び同氏の出版物「ベベル歯車研削盤の設計への運動力学及びベクトル 解析の応用」 （１９６４年ＡＳＭＥより出版）から、創成転動と同期させて機械クレードル軸 線と実質的に垂直な方向にワーク歯車を相対並進運動させ、以って１つの大きな クラウン歯車を近似的に実現し低シャフト角の歯車の形成を可能ならしめること が知られている。この運動は又「垂直運動」と称されている。 前述の議論からもわかるように、慣用のベベル及びハイポイド歯車創成業界に おける基本的教示事項の殆んどは１人の発明者アーネスト・ウィルドハーバ氏（ Ernest Wildhaber氏）の仕事によるものであり、当該仕事の殆んどは３０年以上 も以前に行なわれたものである。それ以来ベベル及びハイポイド歯車創成工業に おける最も重要な方法論的進歩はWildhaber氏の初期の仕事に基づいて適正な機 械セッティングを決定してやるための手順を改良してやることに関するものであ った。ワーク歯車の許容出来る歯形接触特性を生み出すために機械のセッティン グを決定するプロセスは当業者においては「開発」として位置付けられている。 今日においては、前記開発プロセスにおいてベベル及びハイポイド歯車創成機械 をセットして種々の理論的創成歯車をあらわす既知の可能性の最もすぐれた部分 を採用するためにコンピュータプログラムが用いられる。 コンピュータ処理技法が入手出来、当業界において理論上の創成歯車の種々の あらわし方の効果が長い間知られているにもかかわらず、所望される接触特性と ぴった り一致する噛合い歯形表面を開発することはしばしば不可能であった。少なくと も部分的に満足出来る歯形接触特性を開発することは通常可能であるが、得られ る結果は作業、作業によってばらつくものであった。 ごく最近迄は、殆んどのベベル及びハイポイド創成用工作機械は、工具がその 相対運動とともにワーク歯車との転動噛合いを行なうことによって理論上の創成 歯車をあらわす際、機械加工作業中において運動の制御が行なわれる機械軸線の 数を最小のものとすることを可能とするように構成された。例えば、間欠的割出 し作業を行なうための通常の機械は「２軸」工作機械と称される。何故ならば個 々の歯形スペース上における創成作業には同機械の可動軸線の内の２つの軸線間 に単一の同期関係のみが存在するという要求条件が課せられるからである。前記 同期関係はワーク歯車がその軸線のまわりを回転する量と予め定めた比率を以っ て１つの工具を１つの機械クレードル軸線のまわりで回転させてやる段階を含ん でいる。それとともに、２つの同期化された関係により理論上の創成歯車がワー ク歯車と噛合う回転状態が実現される。もちろん、前記工具も又その軸線のまわ りを回転させられ、必要とされる機能を果すが、同工具の回転速度はワーク歯車 又は機械クレードルの回転速度とは独立に選定してやることが出来る。 １つのワーク歯車と転動噛合いする１つの理論上の創成歯車の運動をあらわす のには２本の機械軸線のみのま わりで制御された運動を行なわせれば良いが、理論上の創成歯車そのものを画成 するためには、より多くの軸線が前記工具をワーク歯車に対して適正に位置決め してやる必要がある。例えば、工具軸線をクレードル軸線に関して位置決めして やるのには３つの角度セッティングが必要であり、同クレードル軸線をワーク歯 車軸線に関して位置決めするためには１つの他の角度セッティングと少なくとも ３つの直線的セッティングが必要とされる。 連続的な割出し作業を行なうための通常の機械は「３軸」工作機械と呼はれる 。何故ならば、同工作機械を操作するのには第３の軸線（すなわち工具軸線）の まわりにおける回転をワーク歯車軸線のまわりにおける回転と第２の同期化関係 を保持して制御してやる必要があるからである。ワーク歯車とともに工具を回転 してやることにより連続的な割出し関係が画成され、同関係によりクレードル軸 線及びワーク歯車軸線のまわりにおける回転間の創成運動をよりゆるやかに重畳 してワーク歯車内の全ての歯形スペースを集合的に創成させることが可能となる 。しかしながら、前記２軸工作機械で述べたのと同一の軸線の実質的に全ての軸 線をセットアップのために用いる必要がある。 創成された歯形表面内の残留誤差を最小にするための解決策を含む前述した教 事事項に従って、工作機械軸線間の間の付加的な同期化された関係運動、例えば クレードル軸線の回転と同期化された同クレードル軸線に沿っ ての運動が慣用の工作機械に付加されている。しかしながら、理論上の創成歯車 をあらわすための慣用機械の基礎的輪郭は長い間実質的に変化がなかった。 最近になって本発明の出願人は新しいタイプのベベル及びハイポイド歯車創成 機械を導入したが（ＷＯ８９／０１８３８号に対応する米国特許第４，９８１， ４０２号を参照されたい）、同機械は最小の数の機械軸を備えるよう設計されて いる一方、全てではないにしても殆んどの機械軸間にコントロールされた同期関 係が提供されている。機械軸の数を減少させたことにより以前ならば機械軸間の 同期化された関係は１つか２つしか要求されない単純な創成作業を行う場合でも 同機械軸の殆んどの軸は制御される必要がある。しかしながら、従来機の軸間に おける全ての他の既知の同期化関係を実現するのに同一の制御軸を用いることが 可能である。 実際、前記新しい機械はワーク歯車に関して工具を任意の所望の配向に導くの に運動学的に必要とされる可動軸の数は最小である（すなわち３つの直線軸と３ つの回転軸である）。もちろん、新しい機械軸に沿って及びそのまわりでの移動 量が制限されるのでそのような相対的配向が発生し得るスペース領域は限定され てしまうが、新しい機械の軸は前記領域が同等寸法の慣用機械の有するより多く の軸によって画成可能なスペース以上のスペースを包含するような形状にされて いる。 前記新機械は又ワーク歯車内に歯形表面を創成するた めに、実質上無制限の数の新しい相対運動を工具とワーク歯車の間に実現するこ とを可能としている。現在の所、しかしながら、前記新機械はあたかもそれが最 小数の制御軸を備えているかの如く工具とワーク歯車間の相対運動をコントロー ルするのに用いられている。言葉を換えるならば、より少ない合計機械軸を以っ て既知の創成作業を実施する目的で前記新機械の可動軸線の全てを制御すること は知られているものの、同新機械をして従来機と異なる性能を発揮することを可 能ならしめるための教示は何らなされていない。実際、前述したように、３０年 以上にわたってベベル及びハイポイド歯車創成機械のためには著しく新しい運動 は何ら示唆されてこなかった。更には、ここしばらくはコンピュータ数値制御機 能を通常の機械の軸の殆んどに適用してやるということが知られてきた。しかし ながら、作業中慣用機械のより多くの軸を制御してやることから何らかの利点が 得られるという教示はなされていない。 かくして、本発明がなされた現行技術レベルには長年にわたり知られ、利用さ れてきた周知の創成プロセスが含まれている。既存の創成プロセスによれば、機 械のセットアップ及び操作を最適化するべく、近代的なコンピュータ技法を用い て歯形表面幾何形状における残留誤差を減少させて、ワーク歯車対部材間に少な くとも部分的に許容出来る接触特性を達成することが行なわれている。発明の要約 本発明は標準的創成運動を修整して所望の歯形表面幾何形状を得られるように したベベル及びハイポイド歯車を製作するためのプロセスに関するものである。 所望の表面特性をもたらすために標準的創成運動と実質的に同時に付加的に制御 される運動が含まれている。 ベベル及びハイポイド歯車のための前記標準的創成運動は１つの回転する工具 をして理論上の回転軸線のまわりで所定の転動運動を行ないながらワークピース と作動噛合いさせる段階を有している。創成作業中、前記回転工具は円形路内を 搬送されるが、その中心は１つの理論上の創成歯車の回転軸線をあらわしている 。工具の素材除去表面によってあらわされる、前記理論上の創成歯車の歯形はワ ーク歯車と噛合いかくてワークピースの歯形表面を形成する。 第１の新規性を有する付加的制御運動は前記理論上の軸線とピッチ平面の交差 点をワーク歯車に関して変化させる段階を有している。この付加的運動は数学的 関数によって記述することが可能であり、瞬間的相対回転線と平行に発生し、か くしてプロセス内において創成円錐の距離を瞬間的相対回転線と垂直をなす方向 に変更し以ってプロセス内で創成ワークオフセット量を変更するか、又は前述の 両方向成分を含む方向に前記距離を変更することが可能である。更には、運動の 方向は創成プロセス中変化することが可能である。 第２の新規性のある付加的制御運動は創成歯車の歯形 の配向及び位置をそれら歯形を担持している本体に対して変更してやる段階を有 している。これらの運動も又１つの数学的関数によって記述することが出来る。 前記運動は創成歯車の歯形を回転させ、創成歯車の公称のスパイラル角、公称の 圧力角、長手方向及び輪郭方向の幾何形状又はそれらの組合せを創成プロセス中 に変更してやる段階を有している。 前記開示された新規の付加的制御運動はベベル又はハイポイド歯車に所望の歯 形表面効果を与えるために単独で又は任意に組合せて又は任意の順番で利用する ことが出来る。 工具及びワーク歯車はそれぞれの工具及びワーク歯車支持体内に回転装着させ ることが可能である。本発明によれば、工具が回転させられ、工具が回転した後 工具及びワーク歯車が標準の手法により、前述の如く所定の転動運動をなして作 動的に噛合う。しかしながら、標準的創成運動はそれらと実質的に同時に実施さ れる新規の付加的制御運動によって修整される。前記新規な方法はコンピュータ 制御され、好ましくはコンピュータ数値制御されることが可能である。 工具をワーク歯車に対して位置決めし、これと作動的に係合させるために複数 のコンピュータ制御された軸を備えた歯切り機械においては、本発明のプロセス は同機械へのセットアップパラメータに基づいて初期のセットアップ位置を計算 し、コンピュータ制御された軸をして 工具及びワーク歯車を互いに対して初期位置決めするためのセットアップ位置へ と移動させる段階を有している。いったん初期のセットアップ位置が達成された ならば、更なる作動位置が前記機械への作動パラメータ入力に対応して計算され る。コンピュータ制御された軸は更なる作動位置へと動かされて、工具及びワー ク歯車を作動的に係合せしめるが、その態様は工具とワーク歯車間に所定の相対 的転動運動が伝達されるように行なわれる。この運動は前述した標準的創成運動 である。本発明は前記相対的転動運動と実質的に同時にコンピュータ制御された 軸線を動かし前述した新規運動を実施する段階を含んでいる。すなわち本発明は （ａ）理論的軸線とピッチ平面との交差点位置をワーク歯車に対して変更する段 階及び／又は（ｂ）理論上の創成歯車の歯形表面の配向を前記理論上の創成歯車 の本体に対して変更してやる段階を実施することを含んでいる。最後に、更なる 作動位置を計算し、コンピュータ制御軸を前記更なる作動位置へと移動するとい う段階が繰返されることにより創成作業が完了する。図面の簡単な説明 第１図は本発明のプロセスを実施するための機器の概略図である。 第２ａ図はスパイラルベベル又はハイポイド創成歯車の基礎的幾何形状の諸要 素を例示している。 第２ｂ図はスパイラルベベル又はハイポイド創成歯車 の圧力角を例示している。 第３図は創成歯車のピッチ表面上を転動するワーク歯車のピッチ表面を例示し ている。 第４図は創成歯車と噛合うワーク歯車のピッチ表面の平面図である。 第５図は「円錐距離」セットアップの変更を図式的に示している。 第６図は円錐距離セットアップ変更によって誘起される表面変化を示すトポロ ジ的マップである。 第７図は「創成オフセット」のセットアップ変更を図式的に示している。 第８図は創成オフセットのセットアップ変更によって誘起される表面変化のト ポロジ的マップを示す。 第９図はワーク歯車の創成歯車に対する前進角を変更することが含まれている セットアップ変更を例示している。 第１５図は本発明の第１の実施例であって、創成軸線が創成工程中ピッチ平面 との交差点位置を変化させる例を図式的に例示している。 第１６図、第１７図、第１８図及び第１９図は第１の実施例による新規運動が 歯形表面上に及ぼす効果をあらわすトポロジ的マップを示す。 第２０図は本発明の第２の実施例に係る新規運動であって、創成歯車の歯形の スパイラル角が創成プロセス中変更される新規運動を図式的に例示している。 第２１図及び第２２図はそれぞれワーク歯車の表面に対する、公称スパイラル 角変更運動の成分Ｄψ₁及びＤψ₂を例示している。 第２３図は第２の実施例の運動を例示しており、同図においてＤψは公称スパ イラル角の変化、Ｄφは公称圧力角の変化、ＤＮは創成歯車の歯形の長手方向及 び輪郭方向幾何形状における同時的すなわち組合せ的変化をそれぞれあらわして いる。 第２４図及び第２５図はワーク歯車歯形の表面に及ぼす公称圧力角変更運動成 分Ｄφ₁及びＤφ₂の効果をそれぞれ例示している。 第２６図及び第２７図はワーク歯車歯形の表面に及ぼす長手方向及び輪郭方向 の変更運動成分ＤＮ₁及びＤＮ₂の効果をそれぞれ例示している。 第２８図は１つの理論上の創成歯車及び同歯車上の１つの歯形を図式的に例示 している。好ましい実施例の詳細な説明 次に本発明の詳細について、好ましい実施例並びに付図を参照して説明を行な うが、これらは本発明を単に例示するためのものであることを理解されたい。 本発明の内容においては、「ベベル」なる用語は「ハイポイド」歯車として知 られている歯車をも含む広い概念を示すものとする。 本発明はベベル及びハイポイド歯車を製作するための標準的創成運動をして、 それに付加的制御運動を含ませ ることによって所望の歯表面幾何学形状を作成するよう修整可能ならしめるため のプロセスを有している。 本明細書中において、発明性のある運動は被加工物歯車すなわちワーク歯車の 固定位置又はワーク歯車の軸線に対する創成歯車又は工具の付加的制御運動とし て定義される。この記述は本発明を制限するものではなく、便宜上並びに簡明さ のみのため選択されている。本発明の作動上の機構は創成する歯車とワークの方 の歯車の間の相対的運動にある。この相対的運動の説明は前記ワーク歯車が固定 された創成歯車に対して運動するものとして、又はワーク歯車及び創成する側の 歯車の両歯車が移動して所望の運動を行なうものとして一般的には記述可能であ る。 本発明のプロセスは標準的創成運動とともに付加的運動を含ませることが出来 る機械ならどんな機械上でも実施することが出来る。機械式の工作機械の場合に は特別に設計されたカムを導入して前記付加運動を実現することが可能である。 しかしながら、このアプローチはそのような機械式工作機械を構成することが極 端に複雑となるので困難又は実際的ではないであうう。本発明のプロセスを実施 するのには、１９８７年８月２４日にＰＣＴ／ＵＳ８７／０２０８３として出願 され、１９８９年３月９日にＷＯ８９／０１８３８として公告されたものに記載 されている工作機械を利用することが好ましい。前述の開示内容は同一出願人に よる米国出願第１０４，０ １２号（１９８７年８月２４日出願）で現在の米国特許第４，９８１，４０２号 のベースになるものであり、また対応しているものでもある。なお前記米国特許 は本明細書の引用文献とする。この機械はコンピュータにより数値的に制御され た工作機械、すなわちＣＮＣ工作機械として一般的に知られているタイプの機械 であって、複数個の軸線に沿っての研削又は切削工具の動き及びワークの動きを 制御して、同機械の作動的限界内で工具及びワーク片を互いに対して殆んど任意 の位置へと配向せしめることが可能なる機械である。 予め定められた軌跡に沿って多重の機械軸線の動きを制御するためのＣＮＣ工 作機械は現在ありふれたものとなっている。１つの工具をしてワークピース特に ワーク歯車に関して配向させるべく選択した軸線の所定通路に沿っての動きを制 御するためにそのような現行システムが本発明には組み入れられている。 前述した米国特許第４，９８１，４０２号に記述されているのと類似の工作機 械が第１図に示されている。機械１４は工具２のための工具支持体１５を有して いる。第１図において工具２はカップ形状の研削ホィールであるのが示されてい る。しかしながら、ベベル及びハイポイド歯車を製作するためのプロセスにおい て用いられる工具、例えば切削工具を前記工具支持体１５上に装着可能なること を理解されたい。工具２は工具スピンドル１６上に着脱自在に装着されており、 該スピンドルは工具 ヘッド１８内で回転軸支されている。工具ヘッド１８はキャリッジ３２に取付け られた道２４に沿って垂直方向（Ｙ軸方向）の運動を行なうことが出来る。工具 支持体１５は機械ベース３０に取付けられた道２６に沿って水平方向（Ｘ軸方向 ）の運動を行なうことが出来る。工具２はその回転軸線Ｔのまわりで回転運動を 行なうことが出来る。 工作機器１４は又ワーク支持体１７を有しており、該支持体においてはワーク 歯車１２がワークスピンドル２３に着脱自在に装着されている。ワークスピンド ル２３はワークヘッド２２内において回転軸承支されており、長手方向軸線Ｗの まわりの回転運動を行なうことが出来る。ワークヘッド２２はテーブル３４上に 装着されており、垂直軸線１３のまわりで角度方向の（枢動）運動を行なうこと が出来る。テーブル３４は機械ベース３０に取付けられた道２８に沿って水平方 向の（Ｚ軸方向の）運動を行なうことが出来る。 道２４、２６及び２８は３つの相互に直交する方向における工具２とワーク歯 車１２の相対的線形運動を許容する。 工具スピンドル１６、ワークスピンドル２３、ワークヘッド２２、ターブル３ ４、工具ヘッド１８及びキャリッジ３２の運動は（図示せぬ）個別の駆動モータ によって付与されている。前述した部品は互いに対して独立な運動をすることが 可能であり、互いに対して同時に運動 することが可能である。それぞれのモータの各々は（図示せぬ）コンピュータに 入力された入力指示値に従って駆動モータの作動を支配するＣＮＣシステムの一 部としてリニア又は回転エンコーダ（図示せず）と連結されている。前記エンコ ーダは可動軸線の各々の実際の位置に関するフィードバック情報をコンピュータ に提供する。 明確なることであるが、任意の１つ又は全ての軸線に沿って工具２及びワーク 歯車１２が相対運動を行なうことによって、工具２及びワーク歯車１２を互いに 対して配向せしめ、ワーク歯車１２の任意の領域が工具２に呈示されるようにす ることが可能である。いったん呈示されたならば、工具２及び／又はワーク歯車 １２の相対運動が行なわれて、工具（２）は創成運動をしながらワーク歯車と噛 合う。なおこの創成運動には通常の創成運動並びに例えば理論的創成歯車回転運 動のような選ばれたパラメータの関数とし行なわれる前述の付加的コントロール 運動が含まれる。工具ハスは入力指示情報に対応してコンピュータによって指示 され、それぞれの軸線に沿っての運動をコントロールすることによって所望の工 具表面幾何学形状が作られる。 基本的なベベル歯車理論においては、歯車セットの相協働する歯車は互いにか つ「クラウン歯車」として知られている仮想部材と噛合うと言われている。ベベ ル歯車装置におけるクラウン歯車は平行軸線歯車装置における「ラック」部材と 類似しており、多くの機械工学の教科 書において議論されている。クラウン歯車は歯車セットのギヤ及びピニオンの両 者と噛合うので、同歯車はベベル歯車製造技術の基礎をなしている。すなわち、 全ての現行のベベル歯車創成機器はクラウン歯車モデルから派生しており、クラ ウン歯車とワーク歯車の噛合いをシミュレートしている。ハイポイド歯車セット に対しては、前記歯車セットと噛合う仮想部材はヘリコイダル（らせん体）セグ メントである。本発明においては、「歯車を創成する」という表現は創成される 歯車のタイプに依存して任意の創成表面、特にクラウン歯車及びヘリコイダルセ グメントを意味することを含んでいる。 第２ａ図はスパイラルベベル創成歯車の基本的幾何学上の要素を示している。 点Ｃは切削又は研削工具の中心であり、点Ｏは創成歯車４の中心である。Ｐで示 される設計点は基準点であり、このまわりにおいて例えば圧力角やスパイラル角 などの種々の歯形特性が規定される。設計者はしばしば点Ｐをして歯車セットの 「ピッチ点」と一致するよう選択を行なう。点Ｐは点Ｏから距離Ａの位置にある 。距離Ａは創成歯車の「円錐距離」として知られている。曲線ＤＰＥは単一歯の 長手方向の曲線であり、同曲線は創成歯車の「スパイラル角度」すなわち角度ψ だけ線ＯＰと偏向している。点Ｏは創成歯車の中心であるので、この点は又創成 歯車の回転軸線の位置をもあらわしている。第２ａ図においては、前記回転軸線 は紙面と垂直をなしている。 第２図は創成している歯車４の歯形６の圧力角φを例示している、第２ａ図の 投影図である。 第３図は１つのワーク歯車と１つの平面創成歯車４のピッチ乃至転動表面を例 示している。もしも、この場合ベベルピニオンであるワーク歯車１２のピッチ表 面を点Ｏ迄延ばしたならば１つの円錐７が形成されることが理解されよう。この 円錐は「ピッチ円錐」として知られている。平坦な表面上で転動される円錐は１ 本の接触線を生じ、従ってピッチ円錐７をすベり無しで創成歯車４上で転動させ ると、ワーク歯車１２と創成歯車４の間に瞬間的相対回転線として知られている 線８が生ずることが理解されよう。ワーク歯車１２のピッチ円錐７と接して、ワ ーク歯車１２と創成歯車４の間の前記瞬間的相対回転線８を含む平面は「ピッチ 平面」として知られている。第３図において、創成歯車４はピッチ平面内に位置 し、創成歯車４の回転軸線５は点Ｏにおいてピッチ平面と交わる。前記ピッチ平 面及び瞬間的相対回転線については以下に更に議論する。ハイポイド歯車につい ての類似の表面が知られており、これらはウィドハーバ（Widhaber）著によりア メリカン マシニスト（American Machinist）誌の１９４６年２月第９０巻第４ 、５及び６号に掲載された「ハイポイド歯車の基本的関係(Basic Relation-Ship of Hypoid Gears)」のような出版物（本出願においてはこれを参考文献とする ）において議論されている。 第２ａ図に戻ると、円形カッタの中心を点Ｃに置くことにより曲線ＤＰＥ並び にスパイラル角度ψが生ずることが理解される。前記カッタ刃は創成歯車４の１ つ又はそれ以上の歯形を代表している。ここで「ｒ」はカッタの半径をあらわし ている。簡単のために、曲線ＤＰＥは円弧であるものと仮定するが、これは例え ば連続的な割出し作業から生ずるエピサイクロイド状弧セグメントの如き任意の 規則的曲線とすることが出来る。創成歯車４の回転をシミュレートするために、 カッタ中心Ｃが円形路内の点Ｏのまわりを移動させられる。すなわち、距離ＯＣ が一定に保持される。 ベベル歯車上の歯形は創成歯車とワークピースを噛み合わせ、これらをそれぞ れの軸線のまわりで既知の比率で回転させることにより形成される。工具の材料 除去表面によってあらわされる創成歯車の歯形ワーク歯車から材料を除去する。 このプロセスが創成作用として知られる。第４図は平面状の創成歯車とワーク歯 車のピッチ表面の平面図を示している。線ＯＢはワーク歯車の軸線であり、線５ は創成歯車の軸線である。ワーク歯車は歯車創成回転平面に対して角度γをなし て配向している。歯車の基礎理論より、ワーク歯車の回転運動量と創成歯車の回 転運動量とは次の如く関係付けられる。 ワーク歯車回転量＝創成歯車回転量／ｓｉｎｒ 前述のように形成された歯形表面を備えた歯車セットは完全な走行条件下で適 正に噛合う。実際には、これら の「完全な」表面は修整して、前記歯車セットが作動中のミスアライメント（誤 整合）及び偏向を許容出来るようにしてやらねばならない。そのような修整作業 は表面ミスマッチとして知られている。 そのような表面ミスマッチは前述した創成歯車とワーク歯車の基本的セットア ップから離脱することによって実施される。ベベル歯車工業においては幾つかの セットアップ変更方法が用いられており、それらの効果は広く知られている。 例えば、第５図は第２ａ図の線図と類似の線図を示している。点Ｏに中心を持 つ創成歯車を用いる代りに、点Ｏ’に中心を持つ創成歯車が用いられ、ワーク歯 車の寸法は固定したままその寸法が実質的に拡大される。この修整は「円錐距離 」の変更として知られており、通常の歯形表面に対して歯形表面を「偏倚させる 」か又はわずかにひずませる効果を有している。第６図は「円錐距離」の変化Δ Ａ（すなわち距離Ｏ’Ｏ）によって誘起される表面形状変化のトポロジ的マップ を示している。この場合には平坦な表面は基礎となる未修整の歯形表面幾何学形 状をあらわしている。カーブした表面は「円錐距離」の変化によって生じた、未 修整表面からの離脱をあらわしている。この変更には創成歯車に対するワーク歯 車の回転速度の変更が伴なわねばならないことに注意されたい。この速度の変更 量は「転動率」と呼ばれているものであるが、これを設定することにより該当す る歯車 セットのスパイラル角並びに圧力角が実質的に変化しないことが保証される。 別の例として、第７図はΔＥとして示される「創成オフセット」の変更を示し ている。この変更によりワーク歯車が固定位置にとどまった状態において創成歯 車の中心が図示の方向に移動する。こうすると、変更の方向によって、第８図に 示す如く歯形表面の輪郭に材料を添加したり、除去したりという主要効果が得ら れる。この場合にも、スパイラル角及び圧力角を実質的に一定に保持するために は前記転動率を調節してやらねばならない。 別の既知の創成歯車変更法には第９図に示すように、ワーク歯車の創成歯車に 対する前進角γを量Δγだけ変更してやる段階が含まれる。この場合にも、前記 転動率を調節してスパイラル角及び圧力角を実質的に一定に保持してやらねばな らない。 ミスマッチを導入してやるための他の手段を前述の変更法と連結して用いるこ とが可能である。例えば、公称的には創成歯車軸線と平行をなしている工具軸線 はその通常の（公称の）位置に対して傾斜してやることが可能である。加えるに 、カーブした輪郭を備えた工具をストレートサイド工具の代りに用いることも可 能である。これらの両変更量と前述の変更量との違いは前者が創成歯車上の歯形 の幾何形状の変更であり、創成歯車全体としての運動すなわち運動学的幾何は変 更が無いということである。これらの変更法（量）は極めて良く知られてお り、運動量を補償する必要性を生ずることなく自由に用いることが可能である。 前述の変更法の全てはワーク歯車の作成が通常の創成歯車モデルを用いて行な われるものであり、同モデルがわずかに基本のベベル歯車理論から来るモデルと 異なっているものの、互いに類似していると言える。前記創成歯車及びワーク歯 車は単にそれぞれの軸線のまわりを一定速度で回転しているだけである。 種々の歯形幾何学問題を解決するのに種々の付加的創成運動が開発されている 。それらは全て当業界では知られており、多年にわたって適用されてきた。それ らの中には米国特許第１，９８０，３６５号の教示する前述の「らせん運動」、 米国特許第２，８２４，４９８号の教示する「垂直運動」及び米国特許第２，３ １０，４８４号の教示する「修整された転動運動」が含まれており、各特許の教 示する事項は本明細書の参考文献とする。 ベベル歯車工業の分野においては２つの歯形表面の違いをはっきりした数学的 「次数」を持つ特性を備えた表面変更として記述することが普通である。第１０ ａ図、第１０ｂ図及び第１０ｃ図は歯切りに適用された２次表面に属する３つの 基本的バリエーションを示している。各表面はＡＢで示される対称線を有してお り、同線のまわりにおいて歯形表面は実質的に等しい程度及び方向において変化 している。 例えば１０ａ図に示される２次の表面は長手方向の歯 面曲率の変更をあらわしている。ここでは線ＡＢは実質的に対称線であって、そ のまわりで材料が考えている基礎乃至ベース歯形表面から除去される対称線をな している。そのような歯形表面の変化は噛合う歯車間の接触を歯形の中心に局所 化させる作用を有する。同様にして、第１０ｂ図は輪郭歯形曲率の変更をあらわ している。そのような変更はしばしばカーブした輪郭を有する刃により歯車歯形 を形成することによって実施される。このような変更は一般的に言って歯車セッ ト部材の間に放物線的運動誤差の伝達作用を誘発し、かくして同部材の調節性を 高める効果を有している。第１０ｃ図は歯車業界ではいわゆる「バイアス」表面 と称されているものを示している。対称線ＡＢは歯車歯形の長手方向又は輪郭方 向のいづれの方向とも整合していないことに注目されたい。表面バイアスなる変 更は第１１図に示すように歯車部材上の接触路を曲げる効果を有している。 第１２ａ図、１２ｂ図、１２ｃ図及び１２ｄ図は３次の表面の４つの基本的バ リエーションを示している。各表面は１本の線にして、そのまわりを前記表面が 実質的に等しい量をもって、ただし反対方向に変化する線を有している。例えば 、第１２ａ図は長手方向歯形方向に沿って延びる第３次の表面をあらわしている 。前記表面は線ＡＢのまわりを実質的に等量だけ、ただし反対方向に変化する。 同様にして、第１２ｂ図、第１２ｃ図及び第１２ｄ図においては該当表面は実質 的に等量だけ、ただ し反対方向において線ＡＢのまわりで変化する。３次の表面特性は一般的に言っ て歯車セットの機能、性能にとって利点があるとは考えられていない。例えば、 第１２ｄ図に示すような第３次の表面によっては「ダイヤモンド」歯車担持部分 が生ずる（第１３図）。 第１４図は第４次の表面の一例を示している。この特定の表面は歯形の極辺に おいてのみ基礎表面から変化している。第４次の表面の特性は表面極辺における 歯形表面形状を変化させるものの歯形表面の他の主要部分はそのままにするよう 修整するという点で有用である。 任意のより高次の表面特性も画成することは可能である。しかしながら、歯車 業界においては第５次及びそれ以上の表面は歯車としての幾何学に実質的な効果 が殆んど無いと考えられている。 本発明においては、工具はその軸線のまわりにおいて回転するよう工具支持体 内に装着可能であり、ワーク歯車はその軸線のまわりにおいて回転するようワー ク歯車支持体内において装着することが可能である。本発明によれば、前記工具 は１本の理論的回転軸線のまわりで予め定められた転動運動を行なうことにより ワーク歯車とともに回転し、これと噛合う。前記回転軸線は１つの理論的創成歯 車の回転軸線をあらわしている。以後創成歯車と称する理論上の創成歯車の軸線 はワーク歯車と創成歯車のピッチ平面と交差する。前記創成歯車はワーク歯車と 噛合いながら転動して行き、創成歯車の歯形表面は 工具の材料を除去する表面によってあらわされる。 本発明の第一の実施例は前記創成運動と実質的に同時に、創成歯車軸線並びに ピッチ平面の交差点のワーク歯車固定位置に対する位置を変更する運動を有して いる。 第１５図はこの運動を例示しており、該運動においては点Ｏに位置する創成歯 車軸線は、この図では紙面があらわしているピッチ平面との交差点位置を変更可 能なることが理解されよう。理解されるように、前記交差点は方向Ａ又はＥに沿 って変化可能であり、方向Ａはワーク歯車と創成歯車の間の相対回転瞬間線と実 質的に平行をなし、方向Ｅは前記ワーク歯車と創成歯車の間の相対回転前記瞬間 線と実質的に垂直をなしている。なお前記創成歯車乃至方向はＡ及びＥ方向の両 成分を含有していても良い。前記交差点はある基準位置から測定した創成歯車の 回転変化量Δｑの関数として変化する。 前記創成歯車軸線の位置は創成運動中１つの数学的関数に従って変化すること が出来る。同関数としては複数個の関数の任意の１つを選択することが可能であ る。理解すべきは、以下に議論する等式は多項式であらわされているが、本発明 の運動法は多項式であらわされるものに限定はされないという事である。本発明 においては、例えば、べき級数が好まれる。何故ならば同級数は広範囲の数学的 関数を表現するため長年にわたって用いられてきた手段だからである。べき級数 の諸項は創成歯車軸線位置における変化の割合をコントロールしている。第 １５図の方向Ａにおける移動量は円錐距離における変化量をあらわしており、同 変化量は次の如くあらわされる。 ＤＡ＝ＤＡ₀＋ＤＡ₁＊Δｑ＋ＤＡ₂＊Δｑ²＋… ここにＤＡ＝与えられた歯車変位量Δｑに対する創成円錐距離の合計変化量、 ＤＡ₀、ＤＡ₁、ＤＡ₂、…＝工具及びワーク歯車間の正確な相対関係を コントロールするために選定される定数、 Δｑ＝通常は創成転動中心である既知の位置から測定した創成歯車の変 位量である。 項ＤＡ₁及びＤＡ₂の効果はそれぞれ第１６図及び第１７図に示されている。項 ＤＡ₀は既知のセットアップ変更量をあらわしており、これは歯形表面に「バイ アス」を導入する。前記「平坦」な表面は何らの修整も行なわれていない表面で ある基礎表面のことである。図中において、公称のスパイラル角及び公称の圧力 角は通常歯形の中心である設計点において一定に保持される。このことは第１次 を保持する作用として知られており、以下に更に議論する。歯元線乃至深さすな わちワーク歯車歯形がそこ迄の深さ加工される線であって、歯形に沿って測定さ れる深さも又実質的に一定に保持される。許容可能な歯元線を維持することも又 は下に議論される。 第１６図は運動成分ＤＡ₁の効果を例示している。この項は創成作業中におけ る円錐距離の変化量の速度をコントロールするものである。この項は歯形表面に おける かかとからつまさきにかけてのバイアス変化をもたらす。バイアス変化とともに 輪郭曲率の変化並びに長手方向の曲率の小さな変化が図示されている。 第１７図は運動成分ＤＡ₂の効果を示している。この項は創成作業中における 円錐距離の変化量の加速化をコントロールするものである。この項は図中に示さ れる長手方向並びに輪郭上の両曲率の実質的にわずかな変化量を歯形表面に対す るバイアス変化として導入する。 もちろん、種々の関数項をいっしょに用いて所望の歯形表面幾何学を与え、各 項が所望の効果を付与するようにすることが可能であると理解されたい。各定数 の特定の値が対応する項の効果を所望の歯形表面幾何学に与えるということも理 解されたい。前記特定の定数は所望の歯形表面に応じて計算される。 再び第１５図を参照すると、創成歯車とワーク歯車の間の相対回的運動の瞬間 線に実質的に垂直に行なわれる変更が方向Ｅとして図示されているが、これは創 成オフセット変化として知られている。これ迄は、この変更は円錐距離変化と同 様最初のマシンセットアップ時に行なわれ、創成作業中は一定に保持されてきた 。 しかしながら、本発明によれば、前記創成オフセットは固定されておらず、む しろ例えば上叙したようなべき級数のような数学的関数に従って創成工程中に変 化する。言葉を変えるならば、創成軸線及びピッチ平面の交差点位置は創成中方 向Ｅに沿って変化する。「発明の背景」 のセクションにおいて議論した垂直運動と異なり、本発明の運動は大きなクラウ ン歯車の形成にはすすめられないし、低いシャフト角の歯車の形成には向いてい ない。本発明の運動は制御された量のミスマッチすなわち「微調整された」歯形 表面幾何学的形状を導入することがねらいである。 創成オフセット距離の変化は次式であらわされる。 ＤＥ＝ＤＥ₀＋ＤＥ₁＊Δｑ＋ＤＥ₂＊Δｑ²＋… ここにＤＥ＝与えられた創成歯車変位Δｑに対する創成オフセット距離の合計変 化量、 ＤＥ₀、ＤＥ₁、ＤＥ₂、…＝工具及びワーク歯車の間の正確な関係をコ ントロールするように選ばれた定数、 Δｑ＝通常は創成転動の中心である既知の位置から測った創成歯車の変 位量である。 第１８図及び第１９図はそれぞれ前述の等式内の項ＤＥ₁及びＤＥ₂の創成さ れる歯形表面への効果を例示している。項ＤＥ₀は既知のセットアップ変更量を 示しており、その結果は長手方向及び輪郭方向の曲率のわずかな変化となってあ らわれている。各図における「平坦な」表面は何らの修整も行なわれなかった表 面であるベース表面をあらわしている。この場合にも、歯形の設計点及び歯元線 における公称のスパイラル及び圧力角は以下に更に議論するように一定に保持さ れる。 第１８図は創成オフセット量の変化の速度をコントロ ールする運動成分ＤＥ₁の効果を例示している。図示された効果は凹凸効果であ り、長手方向及び輪郭方向の曲率の変化として示されている。すなわち、歯車素 材は歯形の輪郭に沿っては除去し、歯形の長手方向に沿っては残すことが可能で ある。小さなバイアス変化も又認められる。 第１９図は創成オフセットの変化の加速度をコントロールするＤＥ₂運動成分 の効果を示している。長手方向及び輪郭方向の曲率のみならずバイアスの顕著な 変化が示されている。 前に議論した円錐距離変化の場合と同様にして、等式の個々の項の効果を結合 して歯形表面に所望の効果を生じさせることが可能なることを理解されたい。各 定数の値は対応する項の所望の歯形表而幾何形状に対する効果に影響を及ぼす。 特定の定数の値を正又は負にすることにより、与えられた歯形表面上において付 加的な金属の除去又は残留を実現することが可能である。 円錐距離変化ＤＡの効果と創成オフセット距離ＤＥの効果とは結合してやるこ とが可能なることも理解されよう。こうすることにより創成歯車軸線とピッチ平 面の交差点位置はワーク歯車に関して相対的回転の瞬間線と平行をなす方向又は 実質的に垂直をなす方向以外の方向へと移動する。本発明は創成歯車軸線とピッ チ平面の交差点を真直線移動させることに限定されるものではない。本発明は創 成工程中に前記移動の方向を変更することも 考えている。運動乃至移動ＤＡとＤＥの結合は任意の実用的方法で遂行可能であ るが、良く知られた最小２乗法が好ましい方法である。各個別の等式に関して、 結合された等式内における各項は歯形表面に所望の全体的効果を与えるのに寄与 する。 次に本発明の第２の実施例について説明しよう。この実施例は理論的に創成さ れる歯車にしてその歯形が同歯車を担持する理論的創成歯車の本体に対する向き 及び位置を変化させるような歯車を得ようとするものである。 通常の創成装置は理論上の創成歯車の幾何形状に倣うとはしない。創成装置の クレードル（架台）は理論的創成歯車の本体として考えることが出来る。工具は 前記クレードル上に装着され、その素材除去表面が創成歯車の１つ又はそれ以上 の歯形をあらわす。現在の所、通常のクレードルを物理的に採用していない歯切 り装置、例えば米国特許第４，９８１，４０２号に記載されている装置において も、ワーク歯車及び工具は慣用の歯切り装置と同様にして互いに対して配向させ られている。すなわち、創成運動はあたかもワーク歯車が１つの理論上の創成歯 車と噛合っており、工具が同理論上の創成歯車の歯形をあらわしているかの如く 行なわれる。 現在迄の所、ベベル及びハイポイド歯車創成のための全ての理論的モデルは創 成歯車の歯形が創成歯車の本体に対して固定位置を備えるものとしている。慣用 のベベル歯車創成に関して言えば、工具軸線の位置はクレード ル上で固定されており、工具にはそれ自身の軸線まわりでの回転の自由しか許容 されておらず、クレードル中心のまわりの円形弧内で搬送されるだけである。 本方法は工具を回転させることを有している。かくして回転する工具並びにワ ーク歯車は理論上の回転軸線のまわりで所定の転動運動を行なうよう作動的に噛 合う。なお前記理論的回転軸線は１つの理論上の創成歯車の回転軸線をあらわし ている。工具の被加工材除去表面であらわされる前記理論上の創成歯車の歯形は ワーク歯車と噛合っており、かくしてワーク歯車の歯形表面を形成している。前 記転動運動と実質的に同時に、前記理論的創成歯車の歯形表面の配向は同歯車の 本体に関して変化する。 第２０図は１つの創成歯車歯形幾何学形状変更運動を図式的に示している。典 型的には、中心をＣ点に持つ工具が中心を点Ｏに持つクレードルすなわち創成歯 車上に装着されている。設計点Ｐにおいて長手方向歯形曲線に引いた接線は半径 方向線ＯＰと角度ψをなす。この角度はスパイラル角として知られている。通常 創成作業においては、前記創成歯車は点Ｏのまわりを回転し、かくてカッタは円 弧路内において点Ｃから点Ｃ₁へと移動される。そのような運動下においては、 ＜ＯＰ₁Ａ₁として測定される公称スパイラル角ψ₁は一定に保たれる。すなわち 創成歯車の配向は同一状態である。 しかしながら、前記第２の実施例の１つの特徴によれ ば、創成工程中カッタ中心Ｃは点Ｃ₁に回転するだけでなく例えば設計点Ｐであ る１つの点（これは点Ｐ₁へと移動して行くが）のまわりでも回転する。この場 合には、カッタ中心の最終位置はＣ₂となる。この付加的運動の効果としてＯＰ₁ Ａ₂として測定される公称スパイラル角ψ₂はもはやもとのスパイラル角ψとは等 しくならない。かくして、この運動は非一定の歯形幾何形状を備えた創成歯車を 誘起する、すなわち創成工程中において変化する公称スパイラル角を備えた創成 歯車を誘起すると言えよう。 理論上の創成歯車歯形の前記公称スパイラル角は創成工程中変化することが可 能であり、べき級数が好ましいある関数によって数学的にあらわすことが出来る 。前記べき級数の項は創成歯車のスパイラル角の変化の速度をコントロールして いる。 前記公称スパイラル角の変化は次式であらわされる。 Ｄψ＝Ｄψ₁＊Δｑ＋Ｄψ₂＊Δｑ²＋… ここに、Ｄψ＝所定の理論上の創成歯車変位量Δｑに対する、前記理論上の創 成歯車歯形表面の公称スパイラル角の全変化量、 Ｄψ₁、Ｄψ₂、…＝工具及びワーク歯車間の正確な関係をコントロールするよ う選択される定数、 Δｑ＝既知の位置から測定した創成歯車の変位量でる。 第２１図は工具表面幾何形状に対する運動成分Ｄψ₁の効果を示している。同 図は長手方向曲率に関しては 顕著な変化が認められるも、Ｄψ₁項の効果による輪郭方向の曲率変化は少ない ということを示している。また圧力角が歯形のかかとからつま先にかけて変化し ていることもわかる。 第２２図は運動成分Ｄψ₂の典型的効果を示している。この運動は第３次の表 面変化を以って歯形表面を修整する効果を有している。 創成歯車の公称スパイラル角を創成工程中変更可能であるのと同様にして、本 発明は創成歯車歯形の配向及び位置を他の方法によって変更することを意図して いる。第２３図は創成歯車の歯形６を示しており、該歯形には例として３つの回 転運動が重畳されている。回転量Ｄψは前述の運動量であり、創成工程中におい て創成歯車歯形の公称スパイラル角を変化させる効果を備えている。回転Ｄφは 創成工程中創成歯車歯形の公称圧力角を変化させる効果を備えている。回転ＤＮ は回転Ｄψ及びＤφと垂直をなす方向において画成されており、破線６’で示さ れるように創成歯車歯形の長手方向及び輪郭方向幾何形状の両者を変更している 。 前記公称スパイラル角変更と同様にして、公称圧力角変更運動Ｄφ並びに長手 方向及び輪郭方向幾何形状変更運動ＤＮの両運動は１つの関数によって数学的に あらわされる。好ましい方法はやはりべき級数を用いる方法である。べき級数の 項は創成歯車の歯形表面の圧力角並びに長手方向及び輪郭方向幾何形状について の変化の割合 をコントロールする。 前記公称圧力角変更乃至変化は次式であらわされる。 Ｄφ＝Ｄφ₁＊Δｑ＋Ｄφ₂＊Δｑ²＋… ここに、Ｄφ＝所定の理論的創成歯車の変位Δｑに対する、前記理論上の創成 歯車の前記歯形表面の公称圧力角の全変化量、 Ｄφ₁、Ｄφ₂、…＝工具及びワーク歯車間の正確な関係をコントロールするよ う選ばれる定数、 Δｑ＝既知の位置から測定した創成歯車の変位量でる。 第２４図は運動成分Ｄφ₁の歯形表面幾何形状に及ぼす全体的効果をあらわし ている。この表面は歯形の全長に沿っての輪郭方向曲率変化として特徴付けられ る。通常のスパイラルベベル歯車創成装置では得ることの出来ないそのような運 動によって真直な輪郭の工具を用いながらカーブした輪郭の工具の効果をシミュ レートすることが出来る。この特定の特徴はカーブした輪郭の工具類が得られな い時には有利である。 第２５図は運動成分Ｄφ₂の歯形表面幾何形状に対する効果を示している。前 記効果は輪郭方向における歯形表面に対する第３次の変更として特徴付けられる 。そのような変更は通常の創成方法の結果生ずる可能性のある望ましくない第３ 次の表面特性を排除するのに有利であろう。 同様にして、前記長手方向及び輪郭方向幾何形状も又次式によってあらわされ る。 ＤＮ＝ＤＮ₁＊Δｑ＋ＤＮ₂＊Δｑ²＋… ここにＤＮ＝所定の理論的創成歯車変位量Δｑに対する、前記理論的創成歯車 の歯形表面の長手方向及び輪郭方向幾何形状の全変化量、 ＤＮ₁、ＤＮ₂、…＝工具とワーク歯車間の正確な関係をコントロールするよう 選ばれる定数、 Δｑ＝既知の位置から測定した創成歯車の変位量である。 前記運動成分ＤＮ₁の効果が第２６図に示されている。この運動成分は歯形の かかとからつまさきにかけての輪郭方向の曲率の変化をもたらすのみならず、歯 形の歯先からフランク面にかけての長手方向曲率の変化をももたらしている。こ れらの両変化とも歯形表面に対する第３次の変化であり、他の方法によって得る ことが困難である。 第２７図は運動成分ＤＮ₂の歯形表面幾何形状に対する効果を示している。第 ４次の表面変化が得られていることがわかろう。そのような変化は歯形表面の殆 んどをそのままとし、ミスマッチは単に歯形の極辺部においてのみ見られる。こ の効果は歯車歯形の接触が負荷状態下ではずれないようにするのに有用である。 １つの創成歯車歯形の回転運動をあらわす前述の３つの等式はゼロ添字の項す なわちＤψ₀、Ｄφ₀及びＤＮ₀の項を含んでいない。これらの項はスパイラル角 及び圧力角に対する固定された変化量をあらわしている。 これらの項を前述の等式に含ませることは初期の歯切り機械セッティング値の変 更をもたらし、かくて正しくないスパイラル角及び圧力角を備えた歯車が生じて しまう。 前述の等式はより高次のべき数を備えたΔｑによって乗じられる係数を有する 新規な運動量ＤＡ、ＤＥ、Ｄψ、Ｄφ及びＤＮの出現の可能性の余地を残してい る。そのような高次の運動成分は本発明の範ちゅうに含まれており、それら成分 の歯形表面幾何形状に対する効果量は各項の次数が増大するにつれて設計点から 離れるよう移動して行く。 前述した創成歯車歯形回転運動は組合わせることで１つの複合効果を持たせる ことが出来る。歯形の任意の可能な回転運動は運動量Ｄψ、Ｄφ及びＤＮの合計 として表わすことが出来る。これらの運動は全ての回転自由度を代表している。 ある成分回転量を選択することすなわち同成分回転量がそのまわりに画成される 方向を選択することによって同運動の効果をより明瞭に理解し、評価することが 可能であると考えられる。しかしながら、本発明はこれらの特定の回転成分のみ に限定されるものではなく、創成歯車歯形の全ての回転自由度をあらわす任意の 回転成分をも包含するものである。更には、そのまわりを歯形６が回転する創成 歯車上の点である点Ｑの位置は自由に選択されることが可能である。第２３図は 点Ｐと点Ｑが符合していることを示している。一方第２８図はそれらの点が空間 内の別々の点であることを示して いる。 運動ＤＡ及びＤＥの場合と全く同様にして、公称のスパイラル角度及び圧力角 度を創成歯車歯形の設計点において特定の値に保持してやることが望ましく、更 には運動Ｄψ、Ｄφ及びＤＮに対して歯形全長に沿って歯元線を一定に保持して やることが望ましいであろう。 線形状であり角度的であれ前述の運動成分の全ての大きさは、それらが時とし て創成される歯形表面に受入れ難い変化をもたらすかも知れないが、任意に選ぶ ことが出来る。具体的には、付加的運動は「第１次の」表面変化を誘起する可能 性がある。前記変化とは公称のスパイラル角及び公称の圧力角に対する変更、変 化並びに「歯元線」に対する変化すなわち歯形に沿って測定される歯形を切込ん だ深さに対する変化である。 前述の欠陥は創成歯車の運動を更に修整してやることにより修正可能である。 望ましい修正結果は２つの成分すなわち（１）らせん運動及び（２）転動率の２ 成分を添加してやることにより可能である。両方の項が前述の如く画成されてい る。議論され、付図において例示された全ての表面トポロジ線図は新しい運動変 化がこれらの修正運動と組合わされた効果をあらわしている。 前期修正運動の大きさの決定手順について以下に第２８図を参照して説明を行 なう。第２８図は理論上の創成歯車４の本体、創成歯車軸線５及び創成歯車本体 上の１つの歯形６とを図式的に示している。以下の定義がなさ れる。 第１次表面を修整して適正な歯元線を保持する２つの運動成分は次式であらわ される。 ここで、Ｌはクラウン歯車が軸線５’のまわりを単位角度だけで回転した時に ベクトルＧに沿っての線形並進量（らせん運動量）をあらわしている。 ここに、Ｍはある係数をあらわしており、所望の歯切りに対して、同係数に前 記公称転動率を掛け合わせると、第１次の表面特性を保持する転動率を生ずる。 ただし、 Ａ＝創成歯車の公称距離、 ψ＝創成歯車の公称スパイラル角である。 ベベル歯車は同時又は個別機械加工中１つの歯車歯形の相対する側を形成する ことによって製作することが出来る。両歯形フランク面を形成する方法は時とし て「デュプレックス」法と称されることがあり、個別作業を必要とする方法は「 シングルサイド」法と称されることがある。 与えられた歯車を歯切りするための機械のセットアップを決定する際には、前 記セットアップ条件が歯車の相手歯車と噛合う能力に関して重要な２つの特性を 生ずることが重要である。それらはやはり「第１次の表面特性」と称されるスパ イラル角並びに圧力角である。 シングルサイド法においてはこれらの特性が創成されつつある歯形の側におい てのみ保持されれば良い。それ に対して、デュプレックス法の場合には第１次の特性は歯形の両側において同時 に保持されなければならない。歯車を設計し、機械のセッティング条件を計算す る広範囲の方法がシングルサイド法及びデュプレックス法の両方法に対して知ら れている。修正的創成運動を決定するための本方法は１つの歯形の一方の側に対 して第１次の特性を満足している。しかしながら、本方法を発展させて１つの歯 形の両側を補償することは当業者の知恵の範囲内である。 創成歯車歯形の前記回転運動は又前述した創成歯車軸線の線形運動と組合わせ ることにより、任意の所望の表面をワーク歯車の歯形上に形成してやることが出 来る。周知の最小２乗法は本発明の成分運動を組合せる好ましい方法である。 本発明の運動は従来の修整された創成運動及び機械セットアップと重ね合わせ るか及び／又は組合せることが出来ることを理解すべきである。例えば、創成歯 車歯形の本発明に係る回転運動は工具軸線が創成歯車のピッチ平面に垂直である かないかに無関係に、すなわち第２０図において紙面に垂直であるかないかに無 関係に実効可能である。 更に理解すべき事は、前述した新規な運動を限定する意味でなくフェイスミリ ングタイプ及びフェイスホビングタイプの両創成プロセスに適用可能だというこ とである。 本発明は通常の創成運動ではこれ迄得られなかった所望の歯形表面幾何形状の 形成を可能としている。広範囲の歯車装置用途及び歯形表面に対する要求に鑑み て、本発明の新規な運動が所望の歯形表面幾何形状にマッチ出来るということは きわめて重要である。 好ましい実施例と関連して新規なプロセスを説明して来たが、本発明はその具 体例のみに限定されるものでない。本発明は当業者にとって自明である修整事項 を包含するものであり、本発明はこれらについても付記の請求の範囲の範囲及び 精神から離脱しない限りにおいて権利を主張するものである。

【手続補正書】 【提出日】平成６年１０月２１日（１９９４．１０．２１） 【補正内容】 請求の範囲 １．ベベル及びハイポイド歯車の創成方法であって、 工具を回転する段階と、 １本の理論的回転軸線のまわりの所定の回動運動中に前記工具をワーク歯車と 作動的に係合させる段階にして、前記理論的軸線は１つの理論上の創成歯車の回 転軸線をあらわしており、前記理論的軸線は前記ワーク歯車及び前記理論上の創 成歯車のピッチ面と交差しており、前記理論上の創成歯車は前記ワーク歯車と噛 合いながら回動しており、前記工具の被加工材除去表面によってあらわされる歯 形表面を備えている段階とを有する創成方法において、該方法は 前記回動運動と実質的に同時に行う付加的運動段階を含んでおり、該付加的運 動段階は（ａ）前記理論的軸線と前記ピッチ面の交差点位置を前記ワーク歯車に 対して変更する段階及び（ｂ）前記創成歯車の本体に関して前記理論上の創成歯 車の前記歯形表面の配向を変更する段階の少なくとも１つであることを特徴とす るベベル及びハイポイド歯車の創成方法。 ２．請求項１に記載の方法において、前記方法がコンピュータ数値制御されて いることを特徴とする創成方法。 ３．請求項１に記載の方法において、前記交差点位置を変更する段階は前記交 差点位置を前記ワーク歯車と前記創成歯車の間の瞬間的回転線と実質的に平行を なす方向Ａにおいて変更する段階を有していることを特徴とする創成方法。 ４．請求項３に記載の方法において、方向Ａにおける前記変更段階はべき級数と してあらわされ、前記べき級数が次式であらわされていることを特徴とする創成 方法、 ＤＡ＝ＤＡ₀＋ＤＡ₁＊Δｑ＋ＤＡ₂＊Δｑ²＋… ここに、ＤＡ＝与えられた創成歯車変位Δｑに対する創成円錐距離の合計変化量 、 ＤＡ₀、ＤＡ₁、ＤＡ₂、…＝工具とワーク歯車の間の正確な関係をコントロー ルするように選ばれる定数、 Δｑ＝既知の点から測定した創成歯車の変位量である。 ５．請求項１に記載の方法において、前記変更段階は前記交差点の位置をして 前記ワーク歯車と前記創成歯車の間の瞬間的回転線と実質的に直角をなす方向Ｅ において変更せしめる段階を有していることを特徴とする創成方法。 ６．請求項５に記載の方法において、方向Ｅにおける前記変更段階がべき級数 としてあらわされ、前記べき級数が次式であらわされていることを特徴とする創 成方法、 ＤＥ＝ＤＥ₀＋ＤＥ₁＊Δｑ＋ＤＥ₂＊Δｑ²＋… ここに、ＤＥ＝所定の創成歯車変位Δｑに対する創成オフセットの合計変化量、 ＤＥ₀、ＤＥ₁、ＤＥ₂＝工具とワーク歯車間の正確な関係をコントロールする ように選ばれる定数、 Δｑ＝既知の位置から測定した創成歯車の変位量である。 ７．請求項１に記載の方法において、前記配向を変更する段階は前記理論上の 創成歯車の前記歯形表面の公称スパイラル角、公称圧力角、長手方向及び輪郭方 向の幾何形状又はそれらの組合せを変更する段階を有していることを特徴とする 創成方法。 ８．請求項７に記載の方法において、前記配向を変更する段階は前記理論上の 創成歯車の前記歯形表面の少なくとも前記公称スパイラル角を変更する段階を含 んでいることを特徴とする創成方法。 ９．請求項８に記載の方法において、前記変更する段階はべき級数としてあら わされ、前記べき級数が次式であらわされることを特徴とする創成方法、 Ｄψ＝Ｄψ₁＊Δｑ＋Ｄψ₂*Δｑ²＋… ここに、Ｄψ＝所定の理論上の創成歯車変位Δｑに対する前記理論上の創成歯車 の歯形表面の公称スパイラル角における合計変化量、 Ｄψ₁、Ｄψ₂、…＝工具及びワーク歯車間の正確な関係をコントロールするた めに選ばれた定数、 Δｑ＝既知の位置から測定した創成歯車の変位量である。 １０．請求項７に記載の方法において、前記配向を変更する段階は前記理論上 の創成歯車の前記歯形表面の少なくとも公称の圧力角を変更する段階を含むこと を特徴とする創成方法。 １１．請求項１０に記載の方法において、前記変更する段階がべき級数として あらわされ、前記べき級数が次式であらわされることを特徴とする創成方法、 Ｄφ＝Ｄφ₁＊Δｑ＋Ｄφ₂＊Δｑ²＋… ここに、Ｄφ＝所定の理論上の創成歯車変位Δｑに対する前記理論上の創成歯車 の前記歯形表面の公称圧力角における合計変更量、 Ｄφ₁、Ｄφ₂、…＝工具とワーク歯車の間の正確な関係をコントロールするよ うに選ばれた定数、 Δｑ＝既知の位置から測定した前記創成歯車の変位量である。 １２．請求項７に記載の方法において、前記変更する段階は前記理論上の創成 歯車の前記歯形表面の少なくとも長手方向及び輪郭方向の幾何形状を変更する段 階を有していることを特徴とする創成方法。 １３．請求項１２に記載の方法において、前記変更する段階はべき級数として あらわされ、前記べき級数が次式であらわされることを特徴とする創成方法、 ＤＮ＝ＤＮ₁＊Δｑ＋ＤＮ₂＊Δｑ²＋… ここに、ＤＮ＝所定の理論上の創成歯車変位量Δｑに対する前記理論上の創成歯 車の前記歯形表面の長手方向及び輪郭方向の幾何形状における合計変更量、 ＤＮ₁、ＤＮ₂、…＝工具とワーク歯車の間の正確な関係をコントロールするよ うに選ばれた定数、 Δｑ＝既知の位置から測定した創成歯車の変位量である。 １４．請求項１に記載の方法において、前記創成作業がフェースミリング作業 を有することを特徴とする創成方法。 １５．請求項１に記載の方法において、前記創成作業がフェースホビング作業 を有することを特徴とする創成方法。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ベベル及びハイポイド歯車の創成方法であって、 工具を回転する段階と、 １本の理論的回転軸線のまわりの所定の転動運動路内で前記工具をワーク歯車 と作動的に係合させる段階にして、前記理論的軸線は１つの理論上の創成歯車の 回転軸線をあらわしており、前記理論的軸線は前記ワーク歯車及び前記理論上の 創成歯車のピッチ面と交差しており、前記理論上の創成歯車は前記ワーク歯車と 噛合いながら転動しており、前記工具の被加工材除去表面によってあらわされる 歯形表面を備えている段階とを有する創成方法において、該方法は 前記転動方法と実質的に同時に、少なくとも前記理論的軸線と前記ピッチ面の 交差点位置を前記ワーク歯車に対して変更する段階を含んでいることを特徴とす るベベル及びハイポイド歯車の創成方法。 ２．請求項１に記載の方法において、該方法がコンピュータ数値制御されてい ることを特徴とする創成方法。 ３．請求項１に記載の方法において、前記変更段階は前記交差点位置を前記ワ ーク歯車と前記創成歯車の間の瞬間的回転線に実質的に平行な方向Ａにおいて変 更する段階を有していることを特徴とする創成方法。 ４．請求項３に記載の方法において、方向Ａにおける前記変更段階は数学的関 数によってあらわされているこ とを特徴とする創成方法。 ５．請求項４に記載の方法において、前記数学的関数はべき級数としてあらわ されていることを特徴とする創成方法。 ６．請求項５に記載の方法において、前記べき級数が次式であらわされている ことを特徴とする創成方法、ただし、 ＤＡ＝ＤＡ₀＋ＤＡ₁＊Δｑ＋ＤＡ₂＊Δｑ²＋… ここに、ＤＡ＝与えられた創成歯車変位Δｑに対する創成円錐距離の合計変化量 、 ＤＡ₀、ＤＡ₁、ＤＡ₂、…＝工具とワーク歯車の間の正確な関係をコン トロールするように選ばれる定数、 Δｑ＝既知の点から測定した創成歯車の変位量である。 ７．請求項１に記載の方法において、前記変更段階は前記交差点位置を前記ワ ーク歯車と前記創成歯車の間の瞬間的回転線と実質的に垂直をなす方向Ｅに変化 させる段階を有していることを特徴とする創成方法。 ８．請求項７に記載の方法において、方向Ｅにおける前記変更段階が数学的関 数であらわされていることを特徴とする創成方法。 ９．請求項８に記載の方法において、前記数学的関数がべき級数としてあらわ されていることを特徴とする創成方法。 １０．請求項９に記載の方法において、前記べき級数が次式であらわされてい ることを特徴とする創成方法、ただし、 ＤＥ＝ＤＥ₀＋ＤＥ₁＊Δｑ＋ＤＥ₂＊Δｑ²＋… ここに、ＤＥ＝所定の創成歯車変位Δｑに対する創成オフセットの合計変化量、 ＤＥ₀、ＤＥ₁、ＤＥ₂＝工具とワーク歯車間の正確な関係をコントロー ルするように選ばれる定数、 Δｑ＝既知の位置から測定した創成歯車の変位量である。 １１．請求項１に記載の方法において、前記創成作業がフェースミリング作業 を有していることを特徴とする創成方法。 １２．請求項１に記載の方法において、前記創成作業がフェースホビング作業 を有していることを特徴とする創成方法。 １３．ベベル及びハイポイド歯車の創成方法であって、 工具を回転する段階と、 １本の理論的回転軸線のまわりの所定の転動運動路内で前記工具をワーク歯車 と作動的に係合させる段階にして、前記理論的軸線は１つの理論上の創成歯車の 回転軸線をあらわしており、前記理論的軸線は前記ワーク歯車及び前記理論上の 創成歯車のピッチ面と交差しており、前記理論上の創成歯車は前記ワーク歯車と 噛合いながら 転動しており、前記工具の被加工材除去表面によってあらわされる歯形表面を備 えている段階とを有する創成方法において、該方法は 前記転動運動と実質的に同時に、前記創成歯車の本体に関して前記理論上の創 成歯車の前記歯形表面の配向を変化させる段階を含むことで改良されていること を特徴とするベベル及びハイポイド歯車の創成方法。 １４．請求項１３に記載の方法において、前記方法はコンピュータ数値制御さ れていることを特徴とする創成方法。 １５．請求項１３に記載の方法において、前記変更する段階は前記創成歯車の 前記歯形表面の、公称スパイラル角、公称圧力角、長手方向及び輪郭方向の幾何 形状又はそれらの組合せを変更する段階を有することを特徴とする創成方法。 １６．請求項１３に記載の方法において、前記変更する段階は前記理論上の創 成歯車の前記歯形表面の少なくとも前記公称スパイラル角を変更する段階を含ん でいることを特徴とする創成方法。 １７．請求項１６に記載の方法において、前記変更する段階は数学的関数によ ってあらわされることを特徴とする創成方法。 １８．請求項１７に記載の方法において、前記数学的関数はべき級数としてあ らわされることを特徴とする創成方法。 １９．請求項１８に記載の方法において、前記べき級数が次式であらわされる ことを特徴とする創成方法、ただし、 Ｄψ＝Ｄψ₁＊Δｑ＋Ｄψ₂＊Δｑ²＋… ここに、Ｄψ＝所定の理論上の創成歯車変位Δｑに対する前記理論上の創成歯車 の歯形表面の公称スパイラル角における合計変化量、 Ｄψ₁、Ｄψ₂、…＝工具及びワーク歯車間の正確な関係をコントロール するために選ばれた定数、 Δｑ＝既知の位置から測定した創成歯車の変位量である。 ２０．請求項１３に記載の方法において、前記変更する段階は前記理論上の創 成歯車の前記歯形表面の少なくとも公称の圧力角を変更する段階を含むことを特 徴とする創成方法。 ２１．請求項２０に記載の方法において、前記変更する段階が数学的関数によ ってあらわされることを特徴とする創成方法。 ２２．請求項２１に記載の方法において、前記数学的関数はべき級数としてあ らわされることを特徴とする創成方法。 ２３．請求項２２に記載の方法において、前記べき級数が次式であらわされる ことを特徴とする創成方法、ただし Ｄφ＝Ｄφ₁＊Δｑ＋Ｄφ₂＊Δｑ²＋… ここに、Ｄφ＝所定の理論上の創成歯車変位Δｑに対する前記理論上の創成歯車 の前記歯形表面の公称圧力角における合計変更量、 Ｄφ₁、Ｄφ₂、…＝工具とワーク歯車の間の正確な関係をコントロール するように選ばれた定数、 Δｑ＝既知の位置から測定した前記創成歯車の変位量である。 ２４．請求項１３に記載の方法において、前記変更する段階は前記理論上の創 成歯車の前記歯形表面の少なくとも長手方向及び輪郭方向の幾何形状を変更する 段階を有していることを特徴とする創成方法。 ２５． 請求項２４に記載の方法において、前記変更する段階は数学的関数に よってあらわされることを特徴とする創成方法。 ２６．請求項２５に記載の方法において、前記数学的関数はべき級数としてあ らわされることを特徴とする創成方法。 ２７．請求項２６に記載の方法において、前記べき級数が次式であらわされる ことを特徴とする創成方法、ただし ＤＮ＝ＤＮ₁＊Δｑ＋ＤＮ₂＊Δｑ²＋… ここに、ＤＮ＝所定の理論上の創成歯車変位量Δｑに対する前記理論上の創成歯 車の前記歯形表面の長手方向及 び輪郭方向の幾何形状における合計変更量、 ＤＮ₁、ＤＮ₂、…＝工具とワーク歯車の間の正確な関係をコントロールするよ うに選ばれた定数、 Δｑ＝既知の位置から測定した創成歯車の変位量である。 ２８．請求項１３に記載の方法において、前記創成作業がフェースミリング作 業を含んでいることを特徴とする創成方法。 ２９．請求項１３に記載の方法において、前記創成作業がフェースホビング作 業を含んでいることを特徴とする創成方法。 ３０．ベベル及びハイポイド歯車の創成方法であって、 工具を回転する段階と、 １本の理論的回転軸線のまわりの所定の転動運動路内で前記工具をワーク歯車 と作動的に係合させる段階にして、前記理論的軸線は１つの理論上の創成歯車の 回転軸線をあらわしており、前記理論的軸線は前記ワーク歯車及び前記理論上の 創成歯車のピッチ面と交差しており、前記理論上の創成歯車は前記ワーク歯車と 噛合いながら転動しており、前記工具の被加工材除去表面によってあらわされる 歯形表面を備えている段階とを有する創成方法において、該方法は 前記転動運動と実質的に同時に行う付加的運動段階を含んでおり、該付加的運 動段階は（ａ）前記理論的軸線と前記ピッチ面の交差点位置を前記ワーク歯車に 対して 変更する段階及び（ｂ）前記創成歯車の本体に関して前記理論的創成歯車の前記 歯形表面の配向を変更する段階の少なくとも１つの段階からなっていることで改 良されていることを特徴とするベベル及びハイポイド歯車の創成方法。 ３１．請求項３０に記載の方法において、前記方法がコンピュータ数値制御さ れていることを特徴とする創成方法。 ３２．請求項３０に記載の方法において、前記変更する段階は前記交差点位置 をして前記ワーク歯車と前記創成歯車の間の瞬間的回転線と実質的に平行をなす 方向Ａにおいて変更する段階を有していることを特徴とする創成方法。 ３３．請求項３０に記載の方法において、前記変更段階は前記交差点の位置を して前記ワーク歯車と前記創成歯車の間の瞬間的回転線と実質的に垂直をなす方 向Ｅにおいて変更せしめる段階を有していることを特徴とする創成方法。 ３４．請求項３０に記載の方法において、前記配向を変更する段階は前記理論 上の創成歯車の前記歯形表面の公称スパイラル角、公称圧力角、長手方向及び輪 郭方向の幾何形状又はそれらの組合せを変更する段階を有していることを特徴と する創成方法。 ３５．請求項３０に記載の方法において、前記創成作業がフェースミリング作 業を有することを特徴とする創 成方法。 ３６．請求項３０に記載の方法において、前記創成作業がフェースホビング作 業を有することを特徴とする創成方法。 ３７．コンピュータ制御工作機械によりベベル及びハイポイド歯車において長 手方向にカーブした歯形空間を創成する方法であって、前記工作機械はワーク歯 車を位置決めし、これと工具を作動的に係合させるための複数個のコンピュータ 制御された複数個の軸線を備えている創成方法であって、該方法は 前記工作機械に対するセットアップパラメータの入力に対応して初期のセット アップ位置を計算する段階と、 前記コンピュータ制御された軸線を前記初期セットアップ位置へと移動して、 前記工具及びワーク歯車を互いに対して初期的に位置決めする移動段階と、 前記工作機械に対する作動パラメータに対応して前記軸線の更なる作動位置を 計算する段階と、 前記コンピュータ制御された軸線を前記更なる作動位置へと移動せしめ、以っ て前記工具及び前記ワーク歯車をしてこれらの間にあたかも前記工具の材料除去 表面によってあらわされる歯形表面を備えた理論上の創成歯車と前記ワーク歯車 が転動噛合いしているように見える所定の相対的転動運動を伝達せしめる移動段 階にして、前記理論上の創成歯車は前記ワーク歯車と前記理論上の創成歯車との ピッチ面と交差している１本の回転軸線を備 えている移動段階とを有し、 前記更なる作動位置への前記移動段階は実質的に前記転動運動と同時に、前記 コンピュータ制御された軸線をして（ａ）前記理論上の軸線と前記ピッチ面の交 差点位置を前記ワーク歯車に関して変更せしめるよう移動させる段階及び（ｂ） 前記理論上の創成歯車の前記歯形表面の配向を前記創成歯車の本体に関して変更 せしめるよう移動させる段階の少なくとも１つの段階が実施されることを含んで おり、 前記創成方法は更に 前記更なる作動位置を計算する前記段階と、前記コンピュータ制御された軸線 を前記更なる作動位置へと移動させる前記段階とを繰返して前記創成作業を完了 せしめる段階を有している創成方法。 ３８．請求項３７に記載の方法において、前記コンピュータ制御された軸線が コンピュータ数値制御されていることを特徴とする創成方法。 ３９．請求項３７に記載の方法において、前記交差点位置を変更する段階は同 交差点をして前記ワーク歯車と前記創成歯車の間の瞬間的回転線と実質的に平行 をなる方向Ａにおいて変更せしめる段階を有していることを特徴とする創成方法 。 ４０．請求項３７に記載の方法において、前記交差点位置を変更する段階は同 交差点をして前記ワーク歯車と前記創成歯車の間の瞬間的回転線と実質的に垂直 をなす 方向Ｅにおいて変更せしめる段階を有していることを特徴とする創成方法。 ４１．請求項３７に記載の方法において、前記配向を変更する段階は前記理論 上の創成歯車の、前記歯形表面の公称スパイラル角、公称圧力角、長手方向及び 輪郭方向の幾何形状又はそれらの組合せを変更する段階を有していることを特徴 とする創成方法。 ４２．請求項３７に記載の方法において、前記創成作業がフェイスミリング作 業を有していることを特徴とする創成方法。 ４３．請求項３７に記載の方法において、前記創成作業がフェイスホビング作 業を有していることを特徴とする創成方法。