JP2003245823A - 歯車研削方法および歯車研削装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】歯車の歯面および歯筋を種々の形状に研削する
ことを可能にする。 【解決手段】歯車研削工具４２の螺旋条４３を前記被研
削用歯車２２の歯溝２３ａに噛合させながら、被研削用
歯車２２と歯車研削工具４２を回転させる。被研削用歯
車２２を切込方向に移動させて研削する切込研削では、
ＺＸ研削画面３０２の移動軌跡線３０８に従い研削を行
う。また、被研削用歯車２２と歯車研削工具４２の位相
θを制御して研削する位相研削では、Ｚθ研削確認画面
３０４の移動軌跡線３１０に従い、切込研削と共働しな
がら研削を行う。

Description

【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５
０４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５
０２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５０
１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５０
０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５
０４ｂ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５１
２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５１
４ｂとの距離ｔ１が所望の長さより短くなり、端点５０
８ｂ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５０
４ａ、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５０４
ａ、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５
０１の形状に依存することになるので、例えば、歯面５
０４ａ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、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することを特徴とする。

【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】この場合、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、前記位相を変化させることにより、
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
び右側歯面を個別に研削すると、左側歯面および右側歯
面が相互の影響を受けずにより複雑な研削ができる。

【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
移動および前記歯車研削工具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３
２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２
３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２３
ａ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１
２８（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３
８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ＲＡＭ６
６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ＲＡ
Ｍ９１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）１
０８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１
０ｃ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１
２６ａ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１２８
ａ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１
２８はＬＡＮ制御部１２４を経由してテーブル制御部６
１に供給される。

【００４５】クラウニング編集プログラム１３０は、Ｏ
Ｓ１３２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Ｎ_T、被研削用歯車２２
の歯数Ｎ_W、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１４
０ａ〜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、１
８６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１
２６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、「ＴＲＡＣ
Ｅ」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１４
０、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１
５０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、１６
８ｅ、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１６
８ｅ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１６８
ｆ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１５
６ａ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１２
８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２３
ｃ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Ｇ_X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。 Ｇ_X＝ＰＣＤ−Ａｖｅ／ｔａｎ（α） …（１） Ｇθ＝Ｇθ_L−Ｇθ_R …（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Ｎ_W、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Ｎ_W、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、Ｇ
θ_Lは、各分割点における歯面２３ｂの研削量の絶対値
であり、Ｇθ_R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Ｇ_X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Ｚ
１〜Ｚ１６とＸ軸の切込量Ｇ_Xとの関係を第１リスト１
２６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Ｇ_X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Ｇ_X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［μ
ｍ］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１２８
ａ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１
４０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Ａｎｇ
１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〜ＡＴＬ
１５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１２
８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〜Ｃ
Ｌ１６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１２
８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〜ＡＴ
Ｒ１５と同値になるので、その同値を「左歯面」欄１２
８ｄ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１
０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１６
０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、３０８
ｃ、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３
０８ｄと３０８ｅの間を１往復し、点３０８ａ、３０８
ｂ、３０８ｃ、３０８ｄ、３０８ｅ、３０８ｄ、３０８
ｅ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、３１０
ｄ、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６
０は、基本的には、被研削用歯車２２と歯車研削工具４
２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４
３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ω_Wとω_T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ω_Tと被研削
用歯車２２の同期速度ω_Wとの関係は、螺旋条４３の条
数をＮ_T、被研削用歯車２２の歯数をＮ_Wとしたとき次の
（８）式で与えられる。 ω_W＝ω_T・Ｎ_T／Ｎ_W …（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ω_T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ω_Tを求めた後、第３パルス発生器８
４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ω_Wの補正を行い補正
量Δω_Wを求める。 Δω_W＝Ｚ・ｓｉｎβ／（π・Ｎ_W・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Δω_W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２
３ｂ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Ａ
ＴＲ１〜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Δω_Wを次の（１０）式によって求める。 Δω_W＝Ｚ・ｓｉｎ（β＋ＡＴｎ）／（π・Ｎ_W・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Δω_W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ω_Rを次の（１１）式によって求め
る。 ω_R＝ω_W＋Δω_W …（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ω_Wを補正することによっ
て同期速度ω_W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ω_R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、Ｘ
００２、…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Ｘ
００６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、「ＣＡ
ＬＣ」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、３５
２、３５４、３５６を付している。なお、図２２、図２
３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Ｓ１
０２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１２
４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ω
_Tで回転させ、被研削用歯車２２を同期速度ω_W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ω_R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Ａ
ＴＲ１〜ＡＴＲ１５および回転速度ω_R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２１
Ａ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３９
２ａ、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、３９
２ｂは、従来技術について説明した図２８の破線５１
６、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６
０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１０
０％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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古口 貴司 埼玉県狭山市新狭山１−10−１ ホンダエ ンジニアリング株式会社内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【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、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
   車を研削することを特徴とする歯車研削方法。
2. 【請求項２】請求項１記載の歯車研削方法において、 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。
3. 【請求項３】請求項１記載の歯車研削方法において、 前記位相を変化させることにより、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個別に
   研削することを特徴とする歯車研削方法。
4. 【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。
5. 【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。
6. 【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歯車研削工具との位相の
   変化を共働させて制御するコントローラと、 を有することを特徴とする歯車研削装置。
7. 【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。