JP2012024849A

JP2012024849A - 歯車研削盤及び歯車研削方法

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Publication number: JP2012024849A
Application number: JP2010162428A
Authority: JP
Inventors: Naohiro Otsuki; 直洋大槻; Koichi Masuo; 光一増尾
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2010-07-20
Filing date: 2010-07-20
Publication date: 2012-02-09
Anticipated expiration: 2030-07-20
Also published as: US20130143471A1; EP2596892A4; WO2012011392A1; CN102821900B; BR112012023699A2; JP5479254B2; EP2596892B1; EP2596892A1; US9168602B2; TW201208797A; CN102821900A

Abstract

【課題】歯筋が弦巻線状をなしている歯車に対して成形研削加工用の砥石で精度よく加工できる歯車研削盤及び歯車研削方法を提供する。
【解決手段】入力された歯車諸元及びタッチプローブ１２０からの情報に基づいて、回転テーブル１１２の軸心位置に対する斜歯歯車１０の実際の軸心位置を算出し（Ｓ１〜Ｓ３）、斜歯歯車１０の実際の軸心位置に基づいて、回転テーブル１１２及び砥石１１８の位置及び移動の補正値を算出し（Ｓ８）、回転テーブル１１２及び砥石１１８の位置及び移動の基準値に対して前記補正値を加算することにより、回転テーブル１１２、コラム１１３、サドル１１４、砥石ヘッド１１６の稼働値を算出し（Ｓ９）、当該稼働値で作動させるように各モータ１１２Ｍ〜１１４Ｍ，１１６Ｍを制御して、成形研削加工を行う（Ｓ１０）。
【選択図】図４

Description

本発明は、歯車研削盤及び歯車研削方法に関し、特に、大型の斜歯歯車や螺子歯車等のような歯筋が弦巻線状をなしている大型の歯車を研削する場合に適用すると有効なものである。

歯車研削盤は、回転テーブル上に載置された歯車を回転させながら、駆動回転させた円盤状の砥石の周縁側を上記歯車の歯溝に挿入して当該歯車の歯面を順次研削することにより、当該歯車の噛み合い精度を向上させることができるようになっている。このような歯車研削盤においては、回転テーブルの軸心に対して、歯車の軸心がずれている（オフセットしている）と、当該歯車の歯面の研削を適切に行うことができなくなってしまうことから、回転テーブルの軸心と歯車の軸心とを正確に位置合わせ（心出し）する必要があるものの、直径数ｍの大型の歯車を加工する場合、当該歯車が数トンもの大重量になってしまい、上記心出しを行うことが簡単にできなくなっている。

このため、例えば、下記特許文献１等においては、回転テーブルを回転させて歯車の振れを計測することにより、歯車の軸心の位置（心ずれ）の値と位相位置との関係をグラフから読み取り、回転テーブルの中心と関係づけた位置ベクトルとして、歯幅中央の心ずれ、回転テーブルの軸心と歯車の軸心との交差角度、回転テーブルの軸心に対して直角の任意平面に対する心ずれ、位相角をそれぞれ算出した後、得られた上記調整データを回転テーブルの軸心に対して直角に移動させて回転テーブルの軸心と歯車の軸心とを例えば歯幅中央で交差するようにし、次いで回転テーブルの軸心と歯車の軸心との交差角度だけこれら両軸心を傾斜させて工具の案内軸と歯車の軸心とが合致するようになる速度と位置と軌道とによって工具を移動させて歯車を加工することを提案している。

特開２００３−１９１１３１号公報

しかしながら、前記特許文献１等に記載されている歯車加工方法においては、歯筋が直線状をなしている直歯歯車に対して補正しながら加工することができるものの、斜歯歯車や螺子歯車等のような歯筋が弦巻線状をなしている歯車に対して精度よく加工することは記載されていない。また、斜歯歯車や螺子歯車等の成形研削加工では、砥石の位置や、砥石の移動と歯車の回転との同期運転の誤差等が加工精度に影響を与えるため、これらについても補正を行って成形研削加工する必要があった。

このようなことから、本発明は、歯筋が弦巻線状をなしている歯車に対して成形研削加工用の砥石を用いて成形研削加工するにあたって、加工精度を向上させることができる歯車研削盤及び歯車研削方法を提供することを目的とする。

前述した課題を解決するための、本発明に係る歯車研削盤は、軸心を上下方向へ向けるように回転テーブル上に載置されて歯筋が弦巻線状をなしている歯車に対して円盤状の砥石で成形研削加工する歯車研削盤であって、前記回転テーブルを上下方向の軸回りで回転させる回転テーブル駆動手段と、前記回転テーブル上の前記歯車に対して前記砥石の周縁側を向けるように当該砥石を回転させる砥石回転手段と、前記回転テーブル上の前記歯車の軸心方向と直交する方向の変位を計測する変位計測手段と、前記回転テーブル上の前記歯車の歯溝の深さ方向に沿って前記砥石及び前記変位計測手段を移動させるＸ軸方向移動手段と、前記回転テーブル上の前記歯車の歯溝の深さ方向と直交する水平方向に沿って前記砥石及び前記変位計測手段を移動させるＹ軸方向移動手段と、前記砥石及び前記変位計測手段を上下方向に沿って移動させるＺ軸方向移動手段とを備えると共に、前記回転テーブル上の前記歯車の軸心方向と直交する方向の当該歯車の周縁の位置を前記変位計測手段で当該歯車の周方向及び軸方向にわたってそれぞれ複数計測するように前記回転テーブル駆動手段及び前記軸方向移動手段を作動させ、前記変位計測手段からの情報に基づいて、前記回転テーブルの軸心位置に対する前記歯車の実際の軸心位置を算出し、前記歯車の実際の軸心位置に基づいて、当該歯車の軸心が前記回転テーブルの軸心に一致しているときの成形研削加工の際の当該回転テーブルの位置及び移動の基準値並びに当該回転テーブルの回転位相に対応する前記砥石の位置及び移動の基準値に対して、当該歯車の実際の軸心位置により生じる差分を成形研削加工の際に打ち消す当該回転テーブル及び当該砥石の位置及び移動の補正値を算出し、前記基準値に対して、前記補正値を加算することにより、前記回転テーブル駆動手段の稼働値及び当該回転テーブルの回転位相に対応する前記Ｘ軸方向移動手段、前記Ｙ軸方向移動手段、前記Ｚ軸方向移動手段の稼働値を算出し、前記回転テーブル駆動手段、前記Ｘ軸方向移動手段、前記Ｙ軸方向移動手段、前記Ｚ軸方向移動手段を前記稼働値で作動させるように当該回転テーブル駆動手段、当該Ｘ軸方向移動手段、当該Ｙ軸方向移動手段、当該Ｚ軸方向移動手段を制御することにより、前記砥石で前記歯車を成形研削加工させる制御手段を備えることを特徴とする。

また、本発明に係る歯車研削盤は、上述した歯車研削盤において、前記制御手段が、前記変位計測手段からの情報に基づいて、前記回転テーブルの基準位相時における当該回転テーブルの軸心位置に対する前記歯車の上方での水平面の偏心値εｕを算出すると共に、前記回転テーブルの基準位相時における当該回転テーブルの軸心位置に対する前記歯車の下方での水平面の偏心値εｄを算出し、前記偏心値εｕ，εｄに基づいて、前記回転テーブルの基準位相時における当該回転テーブルの軸心位置に対する前記歯車の軸方向中央部分での水平面の偏心値εｍを算出すると共に、前記回転テーブルの基準位相時における当該回転テーブルの軸心に対する前記歯車の軸心の鉛直平面での傾斜角度Σｘ，Σｙを算出することにより、前記回転テーブルの軸心位置に対する前記歯車の実際の軸心位置を算出するものであることを特徴とする。

また、本発明に係る歯車研削盤は、上述した歯車研削盤において、前記制御手段が、前記偏心値εｍに基づいて、前記歯車の軸心のオフセットの影響による成形研削加工開始点の水平面位置の補正値と、成形研削加工するときのＺ軸方向への移動に連動した水平面移動の補正値とをそれぞれ算出すると共に、さらに、前記傾斜角度Σｘ，Σｙに基づいて、前記歯車の軸心の傾きによる上下方向の位置のずれ補正値と、前記歯車の軸心の傾きの影響による成形研削加工動作時の上下方向の移動に連動させた水平面方向の移動のずれ補正値と、前記歯車の軸心の傾きの影響による当該歯車の歯面に対する前記砥石の歯形研削ラインのずれに伴う歯形誤差を補正するための上下方向への移動に連動させた水平面方向の移動の補正値とをそれぞれ算出するものであることを特徴とする。

また、前述した課題を解決するための、本発明に係る歯車研削方法は、軸心を上下方向へ向けるように回転テーブル上に載置されて歯筋が弦巻線状をなしている歯車に対して円盤状の砥石で研削加工する歯車研削方法であって、前記回転テーブル上の前記歯車の軸心方向と直交する方向の当該歯車の周縁の位置を当該歯車の周方向及び軸方向にわたってそれぞれ複数計測して、前記回転テーブルの軸心位置に対する前記歯車の実際の軸心位置を算出し、前記歯車の実際の軸心位置に基づいて、当該歯車の軸心が前記回転テーブルの軸心に一致しているときの成形研削加工の際の当該回転テーブルの位置及び移動の基準値並びに当該回転テーブルの回転位相に対応する前記砥石の位置及び移動の基準値に対して、当該歯車の実際の軸心位置により生じる差分を成形研削加工の際に打ち消す当該回転テーブル及び当該砥石の位置及び移動の補正値を算出し、前記基準値に対して、前記補正値を加算することにより、前記回転テーブルの位置及び移動の稼働値並びに当該回転テーブルの回転位相に対応する前記砥石の位置及び移動の稼働値を算出し、前記回転テーブル及び前記砥石の位置及び移動を前記稼働値で作動させることにより、当該砥石で前記歯車を成形研削加工することを特徴とする。

本発明に係る歯車研削盤及び歯車研削方法においては、回転テーブルの軸心に対して、歯車の軸心が偏心（オフセット）していると、歯車の割り出す歯溝ごとに成形研削加工開始点の座標位置が変化して、当該加工開始点がふらつくように移動してしまうため、当該歯車の割り出した歯溝ごとに上記ふらつきを追いかけるように砥石の水平面位置を補正すると共に、当該歯車の割り出した歯溝ごとに当該歯車の軸心が回転テーブルの位相と同期して動くため、歯幅方向一方側と他方側、すなわち、上側と下側とで成形研削加工点が振り回されるように移動（ヘリカル旋回）してしまうことから、砥石の上下方向の動きに伴って、その振り回される上記加工点を追いかけるように砥石の水平面移動を補正するだけでなく、回転テーブルの軸心に対して、歯車の軸心が傾斜することにより、当該歯車の歯面に対する砥石の歯形研削ラインが基準の歯形研削ラインからずれて、当該砥石と当該歯面との接触が規定の状態にならず、当該歯車の成形研削加工された当該歯面が誤差を有してしまうことから、回転テーブルの軸心に対する歯車の軸心の傾斜角度に基づいて、上記歯面の誤差を打ち消すように砥石の上下方向への移動に連動させて当該砥石の水平面方向の移動及び回転テーブルの回転移動をさらに補正することができるので、歯筋が弦巻線状をなしている大型の歯車の軸心が回転テーブルの軸心に対してずれていたとしても、当該歯車を円盤状の砥石で補正しながら成形研削加工することができる。

本発明に係る歯車研削盤の主な実施形態の概略側面図である。図１のII−II線位置で見た正面図である。図１の歯車研削盤の制御系統のブロック図である。図１の歯車研削盤の制御系統のフロー図である。図１の歯車研削盤による歯車の変位量計測手順の説明図である。図１の歯車研削盤により算出する各種値の説明図である。回転テーブルの軸心に対して歯車の軸心がオフセットしているときの歯車の外周の旋回軌跡の説明図である。回転テーブルの軸心に対して歯車の軸心が傾斜しているときの歯車の歯面の成形研削加工状態の説明図である。

本発明に係る歯車研削盤及び歯車研削方法の実施形態を図面に基づいて以下に説明するが、本発明は図面に基づいて説明する以下の実施形態のみに限定されるものではない。

［主な実施形態］
本発明に係る歯車研削盤及び歯車研削方法の主な実施形態を図１〜８に基づいて説明する。

図１に示すように、ベッド１１１上のＸ軸方向一方側には、Ｚ軸回り、すなわち、上下方向の軸回りで回転可能な回転テーブル１１２が設けられている。回転テーブル１１２上には、ボス１０ａ，１０ｂを有する大型（直径数ｍ、重量数トン）の斜歯歯車１０が軸心をＺ軸方向、すなわち、上下方向へ向けるようにして載置される。

図１，２に示すように、ベッド１１１上のＸ軸方向他方側には、Ｘ軸方向、すなわち、前記回転テーブル１１２上の前記斜歯歯車１０の歯溝の深さ方向に沿って移動可能なコラム１１３がレール１１１ａを介して設けられている。コラム１１３の正面（回転テーブル１１２側の面）には、Ｚ軸方向、すなわち、上下方向に沿って移動可能なサドル１１４がレール１１３ａを介して設けられている。サドル１１４の正面には、Ｘ軸回りで旋回可能な旋回ヘッド１１５が設けられている。旋回ヘッド１１５の正面には、Ｙ軸方向、すなわち、前記回転テーブル１１２上の前記斜歯歯車１０の歯溝の深さ方向と直交する水平方向に沿って移動可能な砥石ヘッド１１６がレール１１５ａを介して設けられている。

砥石ヘッド１１６の正面のＹ軸方向一方側には、Ｙ軸方向と平行な鉛直平面に沿って砥石軸１１７ａの軸心を向けるように配向された砥石主軸部１１７が設けられている。砥石主軸部１１７の砥石軸１１７ａには、円盤形をなす成形研削加工用の砥石１１８が同軸をなして、すなわち、前記回転テーブル１１２側に周縁側を向けるようにして取り付けられている。砥石ヘッド１１６の正面のＹ軸方向他方側には、先端側を前記砥石１１８よりも前記回転テーブル１１２側に位置させるように突出させたアーム１１９の基端側が取り付けられている。アーム１１９の先端側には、前記斜歯歯車１０の軸心方向と直交する方向であるＸ軸方向の変位を検出する変位計測手段であるタッチプローブ１２０が取り付けられている。

図３に示すように、前記タッチプローブ１２０は、制御手段である制御装置１２１の入力部に電気的に接続されている。制御装置１２１の入力部には、前記斜歯歯車１０の諸元等の各種条件の入力等を行う入力手段である入力器１２２の出力部が電気的に接続されている。

制御装置１２１の出力部は、前記回転テーブル１１２をＺ軸回りで回転させる回転テーブル駆動手段であるモータ１１２Ｍ、前記コラム１１３をＸ軸方向へ水平移動させるモータ１１３Ｍ、前記サドル１１４をＺ軸方向へ昇降移動させるモータ１１４Ｍ、前記旋回ヘッド１１５をＸ軸回りで旋回させる、すなわち、前記砥石１１８の軸心を鉛直平面に沿って旋回させるモータ１１５Ｍ、前記砥石ヘッド１１６をＹ軸方向へスライド移動させるモータ１１６Ｍ、前記砥石主軸部１１７の砥石軸１１７ａを主軸回転軸回りで回転させるモータ１１７Ｍに電気的に接続しており、当該制御装置１２１は、前記タッチプローブ１２０及び前記入力器１２２から入力された情報等に基づいて、前記モータ１１２Ｍ〜１１７Ｍの作動を制御することができるようになっている（詳細は後述する）。

なお、本実施の形態においては、前記ベッド１１１、前記コラム１１３、前記モータ１１３Ｍ等により、Ｘ軸方向移動手段を構成し、前記サドル１１４、前記モータ１１４Ｍ等により、Ｚ軸方向移動手段を構成し、前記旋回ヘッド１１５、前記モータ１１５Ｍ等により、砥石旋回手段を構成し、前記砥石ヘッド１１６、前記モータ１１６Ｍ等により、Ｙ軸方向移動手段を構成し、前記砥石主軸部１１７、前記モータ１１７Ｍ等により、砥石回転手段を構成している。

このような本実施形態に係る歯車研削盤１００を使用した歯車研削方法を次に説明する。

まず、前記回転テーブル１１２上に前記斜歯歯車１０を可能な限り同軸をなすように載置する。これと併せて、上記斜歯歯車１０の諸元（直径、幅、歯幅、歯数、ねじれ角等）等の各種条件を前記入力器１２２に入力すると（図４中、Ｓ１）、前記制御装置１２１は、前記タッチプローブ１２０を前記コラム１１３のＹ軸方向中央部分に位置させるように前記モータ１１６Ｍを作動させて前記砥石ヘッド１１６及び前記アーム１１９を介して当該タッチプローブ１２０を前記レール１１５ａに沿ってＹ軸方向他方側から一方側へ向けて移動させた後、当該タッチプローブ１２０の先端部を前記回転テーブル１１２の回転軸（Ｃ軸）に対して直交する方向で前記斜歯歯車１０の上方の前記ボス１０ａの外周面に当接させるように（図５Ａ参照）前記モータ１１３Ｍ，１１４Ｍを作動させて前記コラム１１３及び前記サドル１１４を前記レール１１１ａ，１１３ａに沿って移動させる。

前記タッチプローブ１２０の先端部が前記斜歯歯車１０の前記ボス１０ａの外周面に当接すると、前記制御装置１２１は、前記タッチプローブ１２０からの情報に基づいて、前記斜歯歯車１０のそのときの位相位置におけるＸ軸方向の位置を求めた後、当該タッチプローブ１２０の先端部を当該斜歯歯車１０の当該ボス１０ａから一旦離反させるように前記モータ１１３Ｍを作動させて前記コラム１１３を前記レール１１１ａに沿ってわずかに退避移動させてから、前記回転テーブル１１２を所定角度（例えば４５°）で回転させるように前記モータ１１２Ｍを作動させる。

続いて、前記制御装置１２１は、前記タッチプローブ１２０の先端部を前記斜歯歯車１０の前記ボス１０ａの外周面に再び当接させるように前記モータ１１３Ｍを作動させて前記コラム１１３を前記レール１１１ａに沿って前進移動させることにより、当該斜歯歯車１０のそのときの位相位置におけるＸ軸方向の位置を新たに求めたら、当該タッチプローブ１２０の先端部を当該斜歯歯車１０の当該ボス１０ａから再び離反させるように前記モータ１１３Ｍを作動させて前記コラム１１３を前記レール１１１ａに沿って再び退避移動させた後、前記回転テーブル１１２を所定角度（例えば４５°）で再び回転させるように前記モータ１１２Ｍを作動させる。

以下、上述した作動を所定角度に応じた回数（例えば８回）で繰り返し行うことにより（図５Ｃ参照）、前記制御装置１２１は、前記斜歯歯車１０の上方の前記ボス１０ａのＸ軸方向での変位量を当該斜歯歯車１０の周方向全体にわたって計測し（図４中、Ｓ２）、これに基づいて、前記回転テーブル１１２の回転に伴う当該斜歯歯車１０の上方でのＸ−Ｙ軸平面（水平面）の軸心位置を算出、具体的には、前記回転テーブル１１２の回転に伴う当該回転テーブル１１２の軸心（Ｃ軸）と当該斜歯歯車１０の上方の軸心とを結ぶ線の距離ｅｕ及び前記回転テーブル１１２の軸心（Ｃ軸）を中心としたＸ−Ｙ軸平面（水平面）座標における当該回転テーブル１１２の回転に伴う当該回転テーブル１１２の軸心（Ｃ軸）と当該斜歯歯車１０の上方の軸心とを結ぶ線のなす角度φｕ、すなわち、当該回転テーブル１１２の基準位相時における当該回転テーブル１１２の軸心（Ｃ軸）位置に対する当該斜歯歯車１０の上方でのＸ−Ｙ軸平面（水平面）の偏心値（オフセット値）εｕを算出する（図４中、Ｓ３／図６Ａ参照）。

次に、前記制御装置１２１は、上方の前記ボス１０ａの場合と同様に、前記タッチプローブ１２０の先端部を前記斜歯歯車１０の下方の前記ボス１０ｂの外周面に当接させるように（図５Ｂ参照）前記モータ１１３Ｍ，１１４Ｍを作動させて前記コラム１１３及び前記サドル１１４を前記レール１１１ａ，１１３ａに沿って移動させた後、上述と同様な作動を行うことにより、当該斜歯歯車１０の下方のＸ軸方向での変位量を当該斜歯歯車１０の周方向全体にわたって計測し（図４中、Ｓ４）、これに基づいて、前記回転テーブル１１２の回転に伴う当該斜歯歯車１０の下方でのＸ−Ｙ軸平面（水平面）の軸心位置を算出、具体的には、前記回転テーブル１１２の回転に伴う当該回転テーブル１１２の軸心（Ｃ軸）と当該斜歯歯車１０の下方の軸心とを結ぶ線の距離ｅｄ及び前記回転テーブル１１２の軸心（Ｃ軸）を中心としたＸ−Ｙ軸平面（水平面）座標における当該回転テーブル１１２の回転に伴う当該回転テーブル１１２の軸心（Ｃ軸）と当該斜歯歯車１０の下方の軸心とを結ぶ線のなす角度φｄ、すなわち、当該回転テーブル１１２の基準位相時における当該回転テーブル１１２の軸心（Ｃ軸）位置に対する当該斜歯歯車１０の下方でのＸ−Ｙ軸平面（水平面）の偏心値（オフセット値）εｄを算出する（図４中、Ｓ５／図６Ｂ参照）。

そして、前記制御装置１２１は、上方の前記ボス１０ａでのＸ−Ｙ軸平面（水平面）の軸心位置と下方の前記ボス１０ｂでのＸ−Ｙ軸平面（水平面）の軸心位置とから、前記斜歯歯車１０の軸方向（歯幅方向）中央部分でのＸ−Ｙ軸平面（水平面）の軸心位置を算出、具体的には、上記距離ｅｕ，ｅｄを平均した距離ｅｍ及び上記角度φｕ，φｄを平均した角度φｍ並びに上記偏心値εｕ，εｄを平均した二次元での偏心値（オフセット値）εｍを算出すると共に（図４中、Ｓ６）、前記回転テーブル１１２の基準位相時における当該回転テーブル１１２の軸心（Ｃ軸）に対する当該斜歯歯車１０の軸心の鉛直平面（三次元）での傾斜角度、すなわち、Ｚ軸（Ｃ軸）に対するＸ軸方向成分の傾斜角度Σｘ及びＹ軸方向成分の傾斜角度Σｙを算出することにより（図４中、Ｓ７／図６Ｃ参照）、前記回転テーブル１１２の軸心（Ｃ軸）位置に対する当該斜歯歯車１０の実際の軸心位置を算出する。

このようにして前記斜歯歯車１０の実際の軸心位置を算出、すなわち、前記斜歯歯車１０の二次元での偏心値（オフセット値）εｍ及び三次元での傾斜角度Σｘ，Σｙを算出すると、前記制御装置１２１は、当該偏心値（オフセット値）εｍ及び当該傾斜角度Σｘ，Σｙに基づいて、当該斜歯歯車１０の軸心が前記回転テーブル１１２の軸心（Ｃ軸）に一致しているときの成形研削加工の際の当該回転テーブル１１２の位置及び移動の基準値並びに当該回転テーブル１１２の回転位相に対応する前記砥石１１８の位置及び移動の基準値に対して、当該斜歯歯車１０の実際の軸心位置により生じる差分を成形研削加工の際に打ち消す当該回転テーブル１１２の位置及び移動の補正値並びに当該砥石１１８の位置及び移動の補正値を算出する（図４中、Ｓ８）。

具体的には、上記制御装置１２１は、上記偏心値（オフセット値）εｍに基づいて、（１）上記斜歯歯車１０の軸心のオフセットの影響による成形研削加工開始点のＸ−Ｙ軸（水平面）位置（二次元位置）補正値と、（２）成形研削加工するときに特有のＺ軸方向への移動に連動したＸ−Ｙ軸（水平面）移動（二次元移動）補正値とをそれぞれ算出すると共に（二次元偏心補正値）、さらに、上記傾斜角度Σｘ，Σｙに基づいて、（３）上記斜歯歯車１０の軸心の傾きによるＺ軸方向（上下方向）及びＣ軸回り（水平面）の位置（三次元位置）のずれ補正値と、（４）上記斜歯歯車１０の軸心の傾きの影響による成形研削加工動作時のＺ軸方向（上下方向）の移動（三次元移動）に連動させたＸ−Ｙ軸（水平面）方向の移動（三次元位置）のずれ補正値と、（５）上記斜歯歯車１０の軸心の傾きの影響による当該斜歯歯車１０の歯面に対する上記砥石１１８の歯形研削ラインのずれに伴う歯形誤差を補正するためのＺ軸方向（上下方向）への移動（三次元移動）に連動させたＸ−Ｙ軸方向及びＣ軸回り（水平面）の移動（三次元移動）の補正値とをそれぞれ算出する（三次元偏心補正値）。

なお、上記斜歯歯車１０の上記補正値の算出と併せて、前記制御装置１２１は、前記コラム１１３を一旦退避させるように前記モータ１１３を作動させた後、前記タッチプローブ１２０を前記コラム１１３のＹ軸方向他方側に位置させる、すなわち、前記砥石１１８を前記コラム１１３のＹ軸方向中央部分に位置させるように前記モータ１１６Ｍを作動させて前記砥石ヘッド１１６及び前記アーム１１９を介して当該タッチプローブ１２０を前記レール１１５ａに沿ってＹ軸方向一方側から他方側へ向けて移動させることにより、当該タッチプローブ１２０が退避位置に移動すると共に、前記砥石１１８が作動開始位置に位置付けられる。

そして、前記制御装置１２１は、上記各補正値を算出すると、前記基準値に対して、当該補正値を加算することにより、前記回転テーブル１１２の位置及び移動の実際の稼働値を算出すると共に、当該回転テーブル１１２の回転位相に対応する、前記コラム１１３、前記サドル１１４、前記砥石ヘッド１１６の位置及び移動の実際の稼働値を算出し（図４中、Ｓ９）、前記旋回ヘッド１１５及び前記砥石１１８を上記基準値で作動させるように前記モータ１１５Ｍ，１１７Ｍを制御すると共に、前記回転テーブル１１２、前記コラム１１３、前記サドル１１４、前記旋回ヘッド１１５、前記砥石ヘッド１１６を上記稼働値で作動させるように前記モータ１１２Ｍ〜１１４Ｍ，１１６Ｍを制御して、上記砥石１１８による前記斜歯歯車１０の成形研削加工を行う（図４中、Ｓ１０）。

つまり、図７に示すように、前記回転テーブル１１２の軸心（Ｃ軸）に対して、前記斜歯歯車１０の軸心が偏心（オフセット）していると、前記斜歯歯車１０の割り出す歯溝ごとに成形研削加工開始点の座標位置が変化して、当該加工開始点がふらつくように移動してしまうため、当該斜歯歯車１０の割り出した歯溝ごとに上記ふらつきを追いかけるように前記砥石１１８のＸ−Ｙ軸（水平面）位置及びＺ軸（上下）位置を補正すると共に、当該斜歯歯車１０の割り出した歯溝ごとに当該斜歯歯車１０の軸心が前記回転テーブル１１２の位相と同期して動くため、歯幅方向一方側と他方側、すなわち、上側と下側とで成形研削加工点が振り回されるように移動（ヘリカル旋回）してしまうことから、前記砥石１１８のＺ軸方向（上下方向）の動きに伴って、その振り回される上記加工点を追いかけるように前記砥石１１８のＸ−Ｙ軸（水平面）移動を補正するのである。

くわえて、前記回転テーブル１１２の軸心（Ｃ軸）に対して、前記斜歯歯車１０の軸心が傾斜することにより、図８Ａに示すように、前記斜歯歯車１０の歯面１０ｃに対する前記砥石１１８の歯形研削ラインＭ１が基準の歯形研削ラインＭ０からずれて、当該砥石１１８と当該歯面１０ｃとの接触が規定の状態にならず、図８Ｂに示すように、当該斜歯歯車１０の成形研削加工された当該歯面１０ｃが誤差を有してしまうことから、当該回転テーブル１１２の軸心（Ｃ軸）に対する当該斜歯歯車１０の軸心の傾斜角度に基づいて、当該歯面１０ｃの誤差を打ち消すように上記砥石１１８のＺ軸方向（上下方向）への移動に連動させて当該砥石１１８のＸ−Ｙ軸方向（水平面）の移動及び前記回転テーブル１１２のＣ軸回りの回転（水平面）移動をさらに補正するのである。

したがって、本実施形態によれば、回転テーブル１１２の軸心（Ｃ軸）に対して斜歯歯車１０の軸心がずれていたとしても、当該斜歯歯車１０を成形研削加工用の砥石１１８で精度よく成形研削加工することができる。

［他の実施形態］
なお、前述した実施形態においては、大型の斜歯歯車１０を成形研削加工する場合について説明したが、本発明はこれに限らず、小型の斜歯歯車を成形研削加工する場合であっても、適用することは可能である。しかしながら、前述した実施形態のように、歯筋が弦巻線状をなしている大型の歯車を成形研削加工する場合であれば、本発明に係る歯車研削盤及び歯車研削方法の作用効果を十分に発現することができる。

また、前述した実施形態においては、斜歯歯車１０を成形研削加工する場合について説明したが、本発明はこれに限らず、螺子歯車等のように歯筋が弦巻線状をなしている歯車を成形研削加工する場合であれば、前述した実施形態の場合と同様にして適用することができる。

本発明に係る歯車研削盤及び歯車研削方法は、歯筋が弦巻線状をなしている大型の歯車の軸心が回転テーブルの軸心に対してずれていたとしても、当該歯車を成形研削加工用の砥石で精度よく成形研削加工することができるので、金属加工産業等において、極めて有益に利用することができる。

１０斜歯歯車
１０ａ，１０ｂボス
１０ｃ歯面
１００歯車研削盤
１１１ベッド
１１１ａレール
１１２回転テーブル
１１２Ｍモータ
１１３コラム
１１３ａレール
１１３Ｍモータ
１１４ニー
１１４Ｍモータ
１１５旋回ヘッド
１１５ａレール
１１５Ｍモータ
１１６砥石ヘッド
１１６Ｍモータ
１１７砥石主軸部
１１７ａ砥石軸
１１７Ｍモータ
１１８砥石
１１９アーム
１２０タッチプローブ
１２１制御装置
１２２入力器

Claims

軸心を上下方向へ向けるように回転テーブル上に載置されて歯筋が弦巻線状をなしている歯車に対して円盤状の砥石で成形研削加工する歯車研削盤であって、
前記回転テーブルを上下方向の軸回りで回転させる回転テーブル駆動手段と、
前記回転テーブル上の前記歯車に対して前記砥石の周縁側を向けるように当該砥石を回転させる砥石回転手段と、
前記回転テーブル上の前記歯車の軸心方向と直交する方向の変位を計測する変位計測手段と、
前記回転テーブル上の前記歯車の歯溝の深さ方向に沿って前記砥石及び前記変位計測手段を移動させるＸ軸方向移動手段と、
前記回転テーブル上の前記歯車の歯溝の深さ方向と直交する水平方向に沿って前記砥石及び前記変位計測手段を移動させるＹ軸方向移動手段と、
前記砥石及び前記変位計測手段を上下方向に沿って移動させるＺ軸方向移動手段と
を備えると共に、
前記回転テーブル上の前記歯車の軸心方向と直交する方向の当該歯車の周縁の位置を前記変位計測手段で当該歯車の周方向及び軸方向にわたってそれぞれ複数計測するように前記回転テーブル駆動手段及び前記軸方向移動手段を作動させ、
前記変位計測手段からの情報に基づいて、前記回転テーブルの軸心位置に対する前記歯車の実際の軸心位置を算出し、
前記歯車の実際の軸心位置に基づいて、当該歯車の軸心が前記回転テーブルの軸心に一致しているときの成形研削加工の際の当該回転テーブルの位置及び移動の基準値並びに当該回転テーブルの回転位相に対応する前記砥石の位置及び移動の基準値に対して、当該歯車の実際の軸心位置により生じる差分を成形研削加工の際に打ち消す当該回転テーブル及び当該砥石の位置及び移動の補正値を算出し、
前記基準値に対して、前記補正値を加算することにより、前記回転テーブル駆動手段の稼働値及び当該回転テーブルの回転位相に対応する前記Ｘ軸方向移動手段、前記Ｙ軸方向移動手段、前記Ｚ軸方向移動手段の稼働値を算出し、
前記回転テーブル駆動手段、前記Ｘ軸方向移動手段、前記Ｙ軸方向移動手段、前記Ｚ軸方向移動手段を前記稼働値で作動させるように当該回転テーブル駆動手段、当該Ｘ軸方向移動手段、当該Ｙ軸方向移動手段、当該Ｚ軸方向移動手段を制御することにより、前記砥石で前記歯車を成形研削加工させる制御手段を備える
ことを特徴とする歯車研削盤。
請求項１に記載の歯車研削盤において、
前記制御手段が、
前記変位計測手段からの情報に基づいて、
前記回転テーブルの基準位相時における当該回転テーブルの軸心位置に対する前記歯車の上方での水平面の偏心値εｕを算出すると共に、
前記回転テーブルの基準位相時における当該回転テーブルの軸心位置に対する前記歯車の下方での水平面の偏心値εｄを算出し、
前記偏心値εｕ，εｄに基づいて、
前記回転テーブルの基準位相時における当該回転テーブルの軸心位置に対する前記歯車の軸方向中央部分での水平面の偏心値εｍを算出すると共に、
前記回転テーブルの基準位相時における当該回転テーブルの軸心に対する前記歯車の軸心の鉛直平面での傾斜角度Σｘ，Σｙを算出することにより、
前記回転テーブルの軸心位置に対する前記歯車の実際の軸心位置を算出するものである
ことを特徴とする歯車研削盤。
請求項２に記載の歯車研削盤において、
前記制御手段が、
前記偏心値εｍに基づいて、
前記歯車の軸心のオフセットの影響による成形研削加工開始点の水平面位置の補正値と、
成形研削加工するときのＺ軸方向への移動に連動した水平面移動の補正値と
をそれぞれ算出すると共に、
さらに、前記傾斜角度Σｘ，Σｙに基づいて、
前記歯車の軸心の傾きによる上下方向の位置のずれ補正値と、
前記歯車の軸心の傾きの影響による成形研削加工動作時の上下方向の移動に連動させた水平面方向の移動のずれ補正値と、
前記歯車の軸心の傾きの影響による当該歯車の歯面に対する前記砥石の歯形研削ラインのずれに伴う歯形誤差を補正するための上下方向への移動に連動させた水平面方向の移動の補正値と
をそれぞれ算出するものである
ことを特徴とする歯車研削盤。
軸心を上下方向へ向けるように回転テーブル上に載置されて歯筋が弦巻線状をなしている歯車に対して円盤状の砥石で研削加工する歯車研削方法であって、
前記回転テーブル上の前記歯車の軸心方向と直交する方向の当該歯車の周縁の位置を当該歯車の周方向及び軸方向にわたってそれぞれ複数計測して、前記回転テーブルの軸心位置に対する前記歯車の実際の軸心位置を算出し、
前記歯車の実際の軸心位置に基づいて、当該歯車の軸心が前記回転テーブルの軸心に一致しているときの成形研削加工の際の当該回転テーブルの位置及び移動の基準値並びに当該回転テーブルの回転位相に対応する前記砥石の位置及び移動の基準値に対して、当該歯車の実際の軸心位置により生じる差分を成形研削加工の際に打ち消す当該回転テーブル及び当該砥石の位置及び移動の補正値を算出し、
前記基準値に対して、前記補正値を加算することにより、前記回転テーブルの位置及び移動の稼働値並びに当該回転テーブルの回転位相に対応する前記砥石の位置及び移動の稼働値を算出し、
前記回転テーブル及び前記砥石の位置及び移動を前記稼働値で作動させることにより、当該砥石で前記歯車を成形研削加工する
ことを特徴とする歯車研削方法。