JP2010029992A - ねじ状砥石の位相合わせ方法及び歯車研削盤 - Google Patents

Abstract

【課題】被加工歯車またはドレッサに対するねじ状砥石の位相合わせを高速に行うことができるねじ状砥石の位相合わせ方法及び歯車研削盤を提供する。
【解決手段】研削時またはドレス時におけるねじ状砥石１４とワークＷまたはディスクドレッサ３２との噛み合いに先立って、ワークＷまたはディスクドレッサ３２に対するねじ状砥石１４の位相合わせを行うに際し、ねじ状砥石１４の刃溝の中心位置にワークＷの歯先またはディスクドレッサ３２の刃先が対向するように、当該ねじ状砥石１４の位相を調整した後、この粗位相合わせ状態から、ねじ状砥石１４のワークＷまたはディスクドレッサ３２への刃面接触により中間位相を求め、更に、この中間位相にワークＷの歯先またはディスクドレッサ３２の刃先が配置されるように、ねじ状砥石１４の位相を精密に調整する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ねじ状砥石による研削加工前における被加工歯車、または、ねじ状砥石のドレッシング前におけるドレッサに対するねじ状砥石の位相合わせ方法、及び、この方法が適用される歯車研削盤に関する。

従来から、熱処理後の被加工歯車であるワークに対し、研削工具であるねじ状砥石を用いて研削し、ワークの歯面を効率良く仕上げ加工するものとして、歯車研削盤が提供されている。このような歯車研削盤では、ねじ状砥石とワークとを噛み合わせた状態で、これらを同期回転させてワークの研削を行うため、噛み合い精度が不十分になると、ワークの歯面に研削むらが生じたり、ねじ状砥石に過大な負荷がかかり、砥石寿命が短くなったりするおそれがあった。

そこで、この種の歯車研削盤においては、ねじ状砥石とワークとの噛み合いを高精度に行うために、研削時の噛み合いに先立って、ねじ状砥石の切れ刃（山谷）とワークの歯溝（山谷）とが適切な位相関係になるように、両者の位相を位置決めする位相合わせを行っている。このような、ねじ状砥石とワークとの位相合わせを行う位相合わせ方法は、例えば、特許文献１に開示されている。

特開２００３−１６５０２３号公報

上述した従来の位相合わせ方法では、先ず、ねじ状砥石とワークとをそれぞれの山谷が対向するように、大まかに位相を合わせた（粗位相合わせ）後、ワークを正転及び逆転させて、その両歯面を対向するねじ状砥石の刃面に接触させ、この接触時における各歯面の接触位置データに基づいて、ねじ状砥石とワークとの位相合わせを精密に行う（精密位相合わせ）ようにしている。

しかしながら、このような従来の方法では、粗位相合わせが、単に、ねじ状砥石の刃先とワークの歯先との干渉を避けるものになっている。これにより、ワークの歯先がねじ状砥石の刃溝内において片寄って配置されることになり、ワーク歯面接触時（精密位相合わせ時）において、ワーク回転制御が複雑になり、接触検知するまでの時間が長くなってしまい、結果的に、位相合わせが最終的に完了するまでの時間が長くなるおそれがある。

また、歯車研削盤においては、ドレッサによりドレッシングしたねじ状砥石を用いてワークを研削するため、研削時の位相合わせ時だけでなく、ドレス時におけるねじ状砥石とドレッサとの位相合わせ時においても、同様の問題が発生すると考えられる。

従って、本発明は上記課題を解決するものであって、被加工歯車またはドレッサに対するねじ状砥石の位相合わせを高速に行うことができるねじ状砥石の位相合わせ方法及び歯車研削盤を提供することを目的とする。

上記課題を解決する第１の発明に係るねじ状砥石の位相合わせ方法は、
ねじ状砥石による研削加工前における被加工歯車、または、前記ねじ状砥石のドレッシング前におけるドレッサに対するねじ状砥石の位相合わせ方法であって、
回転させた前記ねじ状砥石の側面にレーザ式変位センサからのレーザ光を照射して、該側面の凹凸量を測定し、
前記凹凸量に基づいて前記ねじ状砥石の刃溝位置を求め、
前記刃溝位置に被加工歯車の歯先または前記ドレッサの刃先が対向するように前記ねじ状砥石の位相を調整し、
前記ねじ状砥石を両方向に回転させることにより、前記ねじ状砥石の一方の刃面を、被加工歯車の一方の歯面または前記ドレッサの一方の刃面に接触させ、次いで、前記ねじ状砥石の他方の刃面を、被加工歯車の他方の歯面または前記ドレッサの他方の刃面に接触させ、
接触したときの前記ねじ状砥石の位相間の中間位相に被加工歯車の歯先または前記ドレッサの刃先が配置されるように前記ねじ状砥石の位相を調整する
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第２の発明に係るねじ状砥石の位相合わせ方法は、
ねじ状砥石による研削加工前における被加工歯車、または、前記ねじ状砥石のドレッシング前におけるドレッサに対するねじ状砥石の位相合わせ方法であって、
回転させた前記ねじ状砥石の側面にレーザ式変位センサからのレーザ光を照射して、該側面の凹凸量を測定し、
前記凹凸量に基づいて前記ねじ状砥石の刃溝位置を求め、
前記刃溝位置に被加工歯車の歯先または前記ドレッサの刃先が対向するように前記ねじ状砥石の位相を調整し、
前記ねじ状砥石を一方向に回転させて、前記ねじ状砥石の一方の刃面が被加工歯車の一方の歯面または前記ドレッサの一方の刃面と接触したときの前記ねじ状砥石の位相を、第１位相として記憶し、
前記ねじ状砥石を他方向に回転させて、前記ねじ状砥石の他方の刃面が被加工歯車の他方の歯面または前記ドレッサの他方の刃面と接触したときの前記ねじ状砥石の位相を、第２位相として記憶し、
前記第１位相と前記第２位相との間の前記ねじ状砥石の中間位相を求め、
前記中間位相に被加工歯車の歯先または前記ドレッサの刃先が配置されるように前記ねじ状砥石の位相を調整する
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第３の発明に係る歯車研削盤は、
ねじ状砥石と被加工歯車とを噛み合せた状態で回転させて、当該被加工歯車に研削加工を行う歯車研削盤であって、
前記ねじ状砥石にドレッシングを行うドレッサと、
回転した前記ねじ状砥石の側面にレーザ光を照射し、該側面の凹凸量を測定するレーザ式変位センサと、
前記レーザ式変位センサが測定した凹凸量に基づいて、前記ねじ状砥石の刃溝位置を検出する刃溝位置検出部と、
前記刃溝位置検出部により検出された刃溝位置に被加工歯車の歯先または前記ドレッサの刃先が対向するように、前記ねじ状砥石の位相合わせを行う粗位相合わせ手段と、
前記粗位相合わせ手段により位相合わせされた前記ねじ状砥石を両方向に回転させ、前記ねじ状砥石の各々の刃面が被加工物の両歯面または前記ドレッサの両刃面と接触したときの前記ねじ状砥石のそれぞれの位相を記憶する位相記憶部と、
前記位相記憶部に記憶された前記ねじ状砥石のそれぞれの位相間の中間位相を算出する中間位相算出部と、
前記中間位相算出部が算出した中間位相に被加工歯車の歯先または前記ドレッサの刃先が配置されるように、前記ねじ状砥石の位相合わせを行う精密位相合わせ手段とを備える
ことを特徴とする。

本発明に係るねじ状砥石の位相合わせ方法及び歯車研削盤によれば、その側面の凹凸量に基づいて求められたねじ状砥石の刃溝位置に被加工歯車の歯先またはドレッサの刃先が対向するように、当該ねじ状砥石の位相を調整した後、この状態から、ねじ状砥石の被加工歯車またはドレッサへの刃面接触により中間位相を求め、更に、この中間位相に被加工歯車の歯先またはドレッサの刃先が配置されるように、ねじ状砥石の位相を調整することにより、全体として位相調整にかかる時間が短縮するため、被加工歯車またはドレッサに対するねじ状砥石の位相合わせを高速に行うことができる。

以下、本発明に係るねじ状砥石の位相合わせ方法について図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明の一実施例に係るねじ状砥石の位相合わせ方法が適用される歯車研削盤の概略構成図であって、ねじ状砥石をディスクドレッサによりドレッシングするときの様子を示した図、図２はワークをねじ状砥石により研削するときの様子を示した図、図３はレーザ式変位センサによるねじ状砥石へのレーザ光照射の様子を示した図、図４はレーザ式変位センサが測定したねじ状砥石までの距離の変化を示した図、図５はワークに対するねじ状砥石の粗位相合わせの様子を示した図、図６はワークに対するねじ状砥石の精密位相合わせの様子を示した図、図７はディスクドレッサに対するねじ状砥石の粗位相合わせの様子を示した図、図８はディスクドレッサに対するねじ状砥石の精密位相合わせの様子を示した図である。

本発明に係るねじ状砥石の位相合わせ方法が適用される歯車研削盤１は、図２に示すように、内歯車素材のワーク（被加工歯車）Ｗを樽形のねじ状砥石１４により研削するものであって、更に、図１に示すように、このねじ状砥石１４をディスクドレッサ３２によりドレッシングするドレッシング機能を有している。

図１及び図２に示すように、歯車研削盤１には、砥石ヘッド１１が移動可能で、且つ、旋回可能に支持されている。この砥石ヘッド１１には、スピンドル１２が回転可能に支持されており、このスピンドル１２の先端には、砥石アーバ１３が形成されている。そして、砥石アーバ１３の先端には、ねじ状砥石１４が着脱可能に取り付けられている。即ち、砥石ヘッド１１を駆動させることにより、スピンドル１２の砥石アーバ１３を介して、ねじ状砥石１４が回転駆動することになる。

砥石ヘッド１１の正面には、回転テーブル２１が回転可能に支持されており、この回転テーブル２１の上面には、図示しない取付治具を介して、ワークＷが着脱可能に取り付けられている。即ち、回転テーブル２１を駆動させることにより、ワークＷが回転駆動することになる。

回転テーブル２１の側方には、ドレッサ駆動部３１が移動可能に支持されており、このドレッサ駆動部３１には、ディスクドレッサ３２が着脱可能に取り付けられている。即ち、ドレッサ駆動部３１を駆動させることにより、ディスクドレッサ３２が回転駆動することになる。

ねじ状砥石１４の側方には、レーザ式変位センサ４１が設けられている。このレーザ式変位センサ４１は、三角測量を応用した方式を採用したものであって、投光レンズにより集光した半導体レーザ光を、測定対象物に照射し、この測定対象物から反射されたレーザ光を、光位置検出素子上にスポットさせ、このスポットの位置を検出することにより、測定対象物までの変位量を測定するものである。

つまり、図３に示すように、レーザ式変位センサ４１により集光したレーザ光Ｌを、回転するねじ状砥石１４の側面の刃幅中心位置に照射することにより、その山谷（刃先及び刃溝）までの距離（凹凸量）が測定される。そして、図４に示したように、レーザ式変位センサ４１により測定された距離は、砥石回転時の測定中において常に表示され、この表示された波形の凹部がねじ状砥石１４の刃先であり、その凸部がその刃溝となる。

また、歯車研削盤１には、ＮＣ装置（刃溝位置検出部、位相記憶部、中間位相算出部）５０が設けられている。このＮＣ装置５０は、例えば、砥石ヘッド１１、回転テーブル２１、ドレッサ駆動部３１、レーザ式変位センサ４１等に接続されており、入力されたワーク諸元や加工条件に基づいて、ねじ状砥石１４によるワークＷの研削や、ディスクドレッサ３２によるねじ状砥石１４のドレッシングの制御を行うと共に、これらの研削時やドレス時における噛み合い（歯合わせ）に先立って、ワークＷまたはディスクドレッサ３２に対するねじ状砥石１４の位相調整を行うようになっている（粗位相合わせ手段、精密位相合わせ手段）。

従って、ワークＷをねじ状砥石１４により研削する場合には、先ず、図２に示すように、ねじ状砥石１４を、回転テーブル２１に取り付けられたワークＷ内に移動させた後、回転させる。

次いで、レーザ式変位センサ４１のレーザ光Ｌを、回転しているねじ状砥石１４に向けて照射する。これにより、ねじ状砥石１４の山谷までの距離が連続的に測定され、図４に示すように、その測定された山谷までの距離が時間の経過と共に表示されることになる。このとき、表示された波形の凹部がねじ状砥石１４の刃先までの距離と判定されると共に、その凸部がねじ状砥石１４の刃溝までの距離と判定される。

そして、その測定結果に基づいて、ねじ状砥石１４の刃溝の中心位置が算出され、図５に示すように、その刃溝の中心位置にワークＷの歯先が対向するように、ねじ状砥石１４の位相が調整される（粗位相合わせ）。また、ワークＷの歯先がねじ状砥石１４の刃先よりも若干刃溝側（ねじ状砥石１４の中心側）に位置するように、ねじ状砥石１４の位置が調整される。

次いで、このような粗位相合わせ状態から、図６（ａ）に示すように、ねじ状砥石１４を正転させて、その一方の刃面をワークＷの一方の歯面に接触させる。このように、ねじ状砥石１４がワークＷに接触すると、図示しない接触センサによって、このときのねじ状砥石１４の位相（第１位相）が検出されて、ＮＣ装置５０に記憶される。

更に、図６（ｂ）に示すように、ねじ状砥石１４を逆転させて、その他方の刃面をワークＷの他方の歯面に接触させる。このように、ねじ状砥石１４がワークＷに接触すると、前記接触センサによって、このときのねじ状砥石１４の位相（第２位相）が検出されて、ＮＣ装置５０に記憶される。

そして、ＮＣ装置５０によって、正転時及び逆転時においてワークＷとの接触時に記憶された２つのねじ状砥石１４の位相から、その中間の位相である中間位相が求められた後、図６（ｃ）に示すように、求めた中間位相にワークＷの歯先が配置されるように、ねじ状砥石１４の位相が調整される（精密位相合わせ）。次いで、このような精密位相合わせ状態で、ねじ状砥石１４をワークＷに噛み合わせ、ねじ状砥石１４及びワークＷを同期回転させることにより、ねじ状砥石１４の刃面によりワークＷの歯面が研削されることになる。

ここで、ねじ状砥石１４を用いて所定数量のワークＷを研削すると、その刃面が磨耗して切れ味が低下するため、定期的にディスクドレッサ３２によりねじ状砥石１４のドレッシングを行う。

そこで、ねじ状砥石１４をディスクドレッサ３２によりドレッシングする場合には、先ず、図１に示すように、ねじ状砥石１４を、ディスクドレッサ３２側に移動させた後、回転させる。

次いで、レーザ式変位センサ４１のレーザ光Ｌを、回転しているねじ状砥石１４に向けて照射する。これにより、ねじ状砥石１４の山谷までの距離が連続的に測定され、図４に示すように、その測定された山谷までの距離が時間の経過と共に表示されることになる。このとき、表示された波形の凹部がねじ状砥石１４の刃先までの距離と判定されると共に、その凸部がねじ状砥石１４の刃溝までの距離と判定される。

そして、その測定結果に基づいて、ねじ状砥石１４の刃溝の中心位置が算出され、図７に示すように、その刃溝の中心位置にディスクドレッサ３２の刃先が対向するように、ねじ状砥石１４の位相が調整される（粗位相合わせ）。また、ディスクドレッサ３２の刃先がねじ状砥石１４の刃先よりも若干刃溝側（ねじ状砥石１４の中心側）に位置するように、ねじ状砥石１４の位置が調整される。

次いで、このような粗位相合わせ状態から、図８（ａ）に示すように、ねじ状砥石１４を正転させて、その一方の刃面をディスクドレッサ３２の一方の刃面に接触させる。このように、ねじ状砥石１４がディスクドレッサ３２に接触すると、図示しない接触センサによって、このときのねじ状砥石１４の位相（第１位相）が検出されて、ＮＣ装置５０に記憶される。

更に、図８（ｂ）に示すように、ねじ状砥石１４を逆転させて、その他方の刃面をディスクドレッサ３２の他方の刃面に接触させる。このように、ねじ状砥石１４がディスクドレッサ３２に接触すると、前記接触センサによって、このときのねじ状砥石１４の位相（第２位相）が検出されて、ＮＣ装置５０に記憶される。

そして、ＮＣ装置５０によって、正転時及び逆転時においてディスクドレッサ３２との接触時に記憶された２つのねじ状砥石１４の位相から、その中間の位相である中間位相が求められた後、図８（ｃ）に示すように、求めた中間位相にディスクドレッサ３２の刃先が配置されるように、ねじ状砥石１４の位相が調整される（精密位相合わせ）。次いで、このような精密位相合わせ状態で、ねじ状砥石１４をディスクドレッサ３２に噛み合わせ、ディスクドレッサ３２を回転させることにより、ディスクドレッサ３２の刃面によりねじ状砥石１４の刃面がドレッシングされることになる。

なお、本実施例においては、本発明に係るねじ状砥石の位相合わせ方法を、内歯車素材のワークを研削する内歯車研削盤に適用したが、外歯車素材のワークを研削する外歯車研削盤に適用しても構わない。

従って、本発明に係るねじ状砥石の位相合わせ方法及び歯車研削盤によれば、研削時またはドレス時におけるねじ状砥石１４とワークＷまたはディスクドレッサ３２との噛み合いに先立って、ワークＷまたはディスクドレッサ３２に対するねじ状砥石１４の位相合わせを行うに際し、ねじ状砥石１４の刃溝の中心位置にワークＷの歯先またはディスクドレッサ３２の刃先が対向するように、当該ねじ状砥石１４の位相を調整した後、この粗位相合わせ状態から、ねじ状砥石１４のワークＷまたはディスクドレッサ３２への刃面接触により中間位相を求め、更に、この中間位相にワークＷの歯先またはディスクドレッサ３２の刃先が配置されるように、ねじ状砥石１４の位相を精密に調整するようにした。これにより、全体として位相調整にかかる時間が短縮するため、ワークＷまたはディスクドレッサ３２に対するねじ状砥石１４の位相合わせを高速に行うことができる。

本発明は、非加工時間の短縮化を図る歯車研削盤に適用可能である。

本発明の一実施例に係るねじ状砥石の位相合わせ方法が適用される歯車研削盤の概略構成図であって、ねじ状砥石をディスクドレッサによりドレッシングするときの様子を示した図である。 ワークをねじ状砥石により研削するときの様子を示した図である。 レーザ式変位センサによるねじ状砥石へのレーザ光照射の様子を示した図である。 レーザ式変位センサが測定したねじ状砥石までの距離の変化を示した図である。 ワークに対するねじ状砥石の粗位相合わせの様子を示した図である。 ワークに対するねじ状砥石の精密位相合わせの様子を示した図であって、（ａ）はねじ状砥石の一方の刃面をワークの一方の歯面に接触させたときの様子を示した図、（ｂ）はねじ状砥石の他方の刃面をワークの他方の歯面に接触させたときの様子を示した図、（ｃ）はねじ状砥石の両刃面が接触したときの位相間の中間位相にワークの歯先が配置したときの様子を示した図である。 ディスクドレッサに対するねじ状砥石の粗位相合わせの様子を示した図である。 ディスクドレッサに対するねじ状砥石の精密位相合わせの様子を示した図であって、（ａ）はねじ状砥石の一方の刃面をディスクドレッサの一方の刃面に接触させたときの様子を示した図、（ｂ）はねじ状砥石の他方の刃面をディスクドレッサの他方の刃面に接触させたときの様子を示した図、（ｃ）はねじ状砥石の両刃面が接触したときの位相間の中間位相にディスクドレッサの刃先が配置したときの様子を示した図である。

符号の説明

１ 歯車研削盤
１１ 砥石ヘッド
１２ スピンドル
１３ 砥石アーバ
１４ ねじ状砥石
２１ 回転テーブル
３１ ドレッサ駆動部
３２ ディスクドレッサ
４１ レーザ式変位センサ
５０ ＮＣ装置
Ｗ ワーク
Ｌ レーザ光

Claims (3)

1. ねじ状砥石による研削加工前における被加工歯車、または、前記ねじ状砥石のドレッシング前におけるドレッサに対するねじ状砥石の位相合わせ方法であって、
   回転させた前記ねじ状砥石の側面にレーザ式変位センサからのレーザ光を照射して、該側面の凹凸量を測定し、
   前記凹凸量に基づいて前記ねじ状砥石の刃溝位置を求め、
   前記刃溝位置に被加工歯車の歯先または前記ドレッサの刃先が対向するように前記ねじ状砥石の位相を調整し、
   前記ねじ状砥石を両方向に回転させることにより、前記ねじ状砥石の一方の刃面を、被加工歯車の一方の歯面または前記ドレッサの一方の刃面に接触させ、次いで、前記ねじ状砥石の他方の刃面を、被加工歯車の他方の歯面または前記ドレッサの他方の刃面に接触させ、
   接触したときの前記ねじ状砥石の位相間の中間位相に被加工歯車の歯先または前記ドレッサの刃先が配置されるように前記ねじ状砥石の位相を調整する
   ことを特徴とするねじ状砥石の位相合わせ方法。
2. ねじ状砥石による研削加工前における被加工歯車、または、前記ねじ状砥石のドレッシング前におけるドレッサに対するねじ状砥石の位相合わせ方法であって、
   回転させた前記ねじ状砥石の側面にレーザ式変位センサからのレーザ光を照射して、該側面の凹凸量を測定し、
   前記凹凸量に基づいて前記ねじ状砥石の刃溝位置を求め、
   前記刃溝位置に被加工歯車の歯先または前記ドレッサの刃先が対向するように前記ねじ状砥石の位相を調整し、
   前記ねじ状砥石を一方向に回転させて、前記ねじ状砥石の一方の刃面が被加工歯車の一方の歯面または前記ドレッサの一方の刃面と接触したときの前記ねじ状砥石の位相を、第１位相として記憶し、
   前記ねじ状砥石を他方向に回転させて、前記ねじ状砥石の他方の刃面が被加工歯車の他方の歯面または前記ドレッサの他方の刃面と接触したときの前記ねじ状砥石の位相を、第２位相として記憶し、
   前記第１位相と前記第２位相との間の前記ねじ状砥石の中間位相を求め、
   前記中間位相に被加工歯車の歯先または前記ドレッサの刃先が配置されるように前記ねじ状砥石の位相を調整する
   ことを特徴とするねじ状砥石の位相合わせ方法。
3. ねじ状砥石と被加工歯車とを噛み合せた状態で回転させて、当該被加工歯車に研削加工を行う歯車研削盤であって、
   前記ねじ状砥石にドレッシングを行うドレッサと、
   回転した前記ねじ状砥石の側面にレーザ光を照射し、該側面の凹凸量を測定するレーザ式変位センサと、
   前記レーザ式変位センサが測定した凹凸量に基づいて、前記ねじ状砥石の刃溝位置を検出する刃溝位置検出部と、
   前記刃溝位置検出部により検出された刃溝位置に被加工歯車の歯先または前記ドレッサの刃先が対向するように、前記ねじ状砥石の位相合わせを行う粗位相合わせ手段と、
   前記粗位相合わせ手段により位相合わせされた前記ねじ状砥石を両方向に回転させ、前記ねじ状砥石の各々の刃面が被加工物の両歯面または前記ドレッサの両刃面と接触したときの前記ねじ状砥石のそれぞれの位相を記憶する位相記憶部と、
   前記位相記憶部に記憶された前記ねじ状砥石のそれぞれの位相間の中間位相を算出する中間位相算出部と、
   前記中間位相算出部が算出した中間位相に被加工歯車の歯先または前記ドレッサの刃先が配置されるように、前記ねじ状砥石の位相合わせを行う精密位相合わせ手段とを備える
   ことを特徴とする歯車研削盤。

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