JP2012152837A - 歯車形状修整入力描画装置及び歯車形状修整入力描画方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ワーク51に砥石31を接触させてワーク51を歯車として研削する歯車加工における歯車の歯形、歯すじ修整を行う際の入力方法として、典型的な3つのパターンであるクラウニング、テーパ及びクラウニングレリービングの各修整データ(Cr,Ctop,Tp,Lu,Ls,Rv1,Rv2,R1,R2及びR3)を入力手段から入力する一方、入力手段から入力された修整データ(Cr〜R3)に基づいて演算手段221によりクラウニング、テーパ及びクラウニングレリービングを組み合わせた修整形状(図8〜図12)を演算し、演算手段221から表示手段400,500に対して出力手段223にて修整形状(図8〜図12)を出力し、表示手段400,500にて修整形状(図8〜図12)を描画することを特徴とする。
【選択図】 図3
Description
特許文献1は、クラウニングに関してポイントを入力し、クラウニング形状をCRTへ表示する方法である。
即ち、特許文献1の段落[0011]には、「次に、作業者は、CRT24に表示された歯車研削面形状36を参照しながら、マウス12bまたはキーボード12aのカーソルキーを用いてクラウニングポイント38をCRT24上に設定する(S4)。CPU20は、前記クラウニングポイント38を線分で連結し、クラウニング形状42を歯車研削面形状36に重ねてCRT24に表示する(S5、図3参照)。なお、CRT24には、マウス12bから指示したクラウニングポイント38に対応する(Z、X)座標も併せて表示する。さらに、このクラウニングデータ作成装置10では、表示されたクラウニング形状42の移動、拡大、縮小を行うことで、作成作業の効率を向上させることができる。」と記載されている。
特許文献2は、データ入力に関して、分割線の交点の各座標位置について修正研削量データを入力する方法である。
即ち、特許文献2の段落[0030]には、「Z軸の座標ポイントを設定した後は図5のステップ103に進み、歯形コーナ設定を行う。このステップは、被研削歯面たるA面、B面におけるインボリュート曲面に対する修正研削量を設定するものであり、CRTモニタ81には図8に示すような画面が表示される。図は、A面をZ軸方向へ7分割、Y軸方向へ5分割(抜け位置を含めて6分割)したもので、分割線の42の交点「11」〜「67」の各座標位置について、各データ入力エリア93aにキーボード82から修正研削量データを例えばサブミクロン単位で入力できる。図から明らかなように、各データ入力エリア93aは画面上の各座標位置「11」〜「67」に近い位置に設定されているから、歯面のどの部分をどの程度修正研削するのかを視覚的に容易に確認しつつ修正研削量データを入力することができる。この分割画面はB面についても準備されており、また、分割数を変えた(例えば抜け位置を含めてY軸方向へ15分割)画面がA面、B面について複数対準備されて、必要に応じて適当な分割数の画面を選択できるようになっている。」と記載されている。
また、特許文献2は、CRTへの修整形状の表示に関して、座標の各点郡を連ねた修正研削断面をグラフ表示する。
本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたものであり、歯形、歯すじデータの簡易入力による歯形、歯すじ形状の表示及びが確認できる装置及び方法を提供するにある。
i)典型的な3つのパターンを組合せることで、現実的に必要なほとんど全ての修整形状
に対応できる。
ii)入力した直後にその修整形状イメージが確認できるため、視覚的に形状が分かる。
iii)必要のない修整パターンは入力する必要がないので、入力を単純化でき、従って、3次元的な入力は不要となる。
i)典型的な3つのパターンを組合せることで、現実的に必要なほとんど全ての修整形状
に対応できる。
ii)入力した直後にその修整形状イメージが確認できるため、視覚的に形状が分かる。
iii)必要のない修整パターンは入力する必要がないので、入力を単純化でき、従って、3次元的な入力は不要となる。
図1は、本実施例の適用される歯車研削盤の概要図である。
図1(a)に示す通り、ベッド10上には、コラム20が立設されると共にコラム20には砥石ヘッド30が設けられ、砥石ヘッド30には砥石31が、3軸(X軸−Y軸−Z軸)方向に移動可能に取り付けられている。
従って、図1(b)に示す通り、砥石31に対してドレッサ41,42を図中矢印方向に移動させて接触させることにより、砥石31の刃面をドレッシングすることができる。
一方、ベッド10上にはテーブル50が設置されると共にテーブル50上には、図1(c)に示す通り、鉛直方向Cを中心として回転自在(回転方向を矢印Cで示す)にワーク51が載置されている。
また、図1(c)に示す通り、矢印C方向に回転するワーク60に対して、砥石31をZ軸方向乃至X軸方向に移動に移動させて接触させることによりワーク51を歯車として研削することができる。
即ち、パソコンシステム200は、制御言語変換ソフト211を介してNC制御装置100に指令を与える実行マクロ210と、演算機能221、入力ポート222及び出力ポート223を備える対話ソフト220とをシステムバス230にて結合したものであり、更に、システムバス230にはCPU240、RAM/RO250が接続されている。入力ポート222には、INPUTキー300が接続され、出力ポート223には、表示画面400、プリンタ500、外部記憶装置600が接続されている。
従って、INPUTキー300から入力された値に基づいて、演算機能221により所定の演算が行われ、制御言語ソフト221を通じてNC制御装置100に対して指令を与えることにより、図1に示す歯車研削盤を制御することが可能となっている。
図3は、歯形修整の入力説明図であり、左側がクラウニングを示し、中央がクラウニングレリービングを示し、右側がテーパを示すものである。
図4は、歯すじ修整の入力説明図であり、左側がテーパを示し、中央がクラウニングレリービングを示し、右側がクラウニングを示すものである。
各形状についての修整データについての入力画面を表1に示す。
表1においては、いずれも、左歯面と右歯面のそれぞれに修整値を入力する。
(1)クラウニングについての修整データとしては、図3の左側及び図4の右側に示す通り、歯形又は歯すじ修整を行うエリア内おける最大高さCr及び最大高さの位置Ctopを用いる。
(2)テーパについての修整データとしては、図3の右側及び図4の左側に示す通り、歯形又は歯すじ修整を行うエリア内おける傾斜量Tpを用いる。
(3)クラウニングレリービングについての修整データとしては、図3の中央及び図4の中央に示す通り、歯先側修整幅Lu、歯元側修整幅Ls、歯先側修整高さRv1、歯元側修整高さRv2、歯先側曲率半径R1、歯元側曲率半径R2及び中央部側曲率半径R3を用いる。
歯形、歯すじ修整画面のLu,Lsの違いは下記の通りである。
[歯形修整画面のLu,Lsの説明]
先ず、法線長さとは、図5に示す通り、右歯面上の点aと基礎円Bを繋ぐ法線の長さLを指すものである。
次に、表1に示すLu,Lsについて、例えば、図3に示す歯形修整を行うエリアは、図6(a)に示す通り、直径で言えば、daからdnfの範囲になるが、法線長さで言えば、LnfからLaとなる。
Luとは、da(La)を起点とした修整の折れ点までの長さである。
Lsとは、dnf(Ln)を起点とした修整の折れ点までの長さである。
また、法線長さについて直線的に表すと、図6(b)に示す通りとなる。
このように、テーパ修整(傾斜が付く)やレリービング修整(修整領域の端部が折れ下がったり、上がったりする)等において、どこを起点とするかを示すために、Lu,Lsが必要となるのである。
歯すじ修整は、歯形と異なり、Lu,Lsについて、図7(a)に示すように、歯幅(歯すじ方向の長さ)の位置で指定する。その目的は、歯形と同じくテーパやレリービング修整を行う時に、歯幅のどこを起点とするかを示すために用いるためである。
図7(a)は、レリービングの場合を示しており、Lu,Lsに対してRv1,Rv2が直交する方向であることを示している。
図7(b)は、Rv(+)とRv2(-)との関係を示すものである。
砥石は弾性体なので、ワークに対する剛性はかなり低く、接触状態によっては砥石が負けて変形してしまったり、クーラントのかかり具合で変形するため、狙いの形状には一発で到達しずらく、このような調整が必要になる。
即ち、表1中の目標値とは、製作図面等で指示のあった歯形形状、歯すじ形状(狙いの数値)である。つまり、目標値には、その狙いの値を記録しておくものである。この狙いに対して敢えて、歯形や歯すじを修整することがある。この狙いに対しての修整について、入力画面における修整値へ入力するのである。
ここで、表1の入力画面は、図3の歯形修整の入力説明図又は図4の歯すじ修整の入力説明図と同一画面に表示されるものとする。
表2は、表1に示す入力画面と同一画面に表示される参照値を示すものである。
図8(a)は左歯面を、図8(b)は右歯面を示すものであり、いずれも、歯形形状は歯先からの法線長さが歯形修整画面におけるLuに示す5.93mmの間は、歯先に向かって修整量がマイナス方向に直線的に増加し、歯先部では修整量が歯形修整画面におけるRv1に示す45μmとなる。また、歯元からの法線長さが歯形修整画面におけるLuに示す5.93mmの間は、歯元部に向かって修整量がマイナス方向に直線的に増加し、歯元部では修整量が歯形修整画面におけるRv2に示す45μmとなる。歯形修整画面におけるLu、Ls以外については修整量は0である。
図9(a)は左歯面を、図9(b)は右歯面を示すものであり、いずれも、歯すじ形状は、一方の端部から歯すじ修整画面におけるLuに示す18mmの間は、一方の端部に向かって修整量が直線的に増加し、一方の端部では修整量が歯すじ修整画面におけるRv1に示す50μmとなる。また、他端部から歯すじ修整画面におけるLsに示す18mmの間は、一方の端部に向かって修整量が直線的に増加し、一方の端部では修整量が歯すじ修整画面におけるRv1に示す50μmとなる。歯すじ修整画面におけるLu、Ls以外については修整量は0である。
図10(a)は左歯面を、図10(b)は右歯面を示し、歯すじが法線長さに対して曲線的に変化することを示している。
図10に示すように、画面上で砥石とワークの接触線も表示することができるため、砥石をZ軸方向のどの位置まで動かしたときに、砥石でのワーク研削が有効であるかが分かる。
即ち、接触線表示の目的は、砥石と歯車の接触ラインを視覚的に確認するものであり、図10では砥石と歯車の接触線の上下左右への広がりの様子を示しているので、加工動作をさせたときにZ方向にどれだけ動かせば、砥石が抜けきることができるか確認することができる。
図11(a)は左歯面を、図11(b)は右歯面を示し、いずれも、歯形の場合は、上、中、下の3か所が示される。図11(a)においては、歯形(中)は法線長さが歯元から歯先までの誤差がほぼ0であり、歯形(上)は、法線長さが歯元から歯先まで誤差がほぼ直線的に増加して約12μmとなり、また、歯形(下)は、法線長さが歯元から歯先まで誤差がほぼ直線的に増加して約92μmとなる。図11(b)においては、歯形(中)は同様であるが、歯形(上)と歯形(下)とが逆の形状となる。
なお、上記画面中では、法線長さで示したが、法線方向に代えて、径方向長さを用いても良い。
図12は、歯すじ形状誤差シミュレーションである。歯すじ形状誤差シミュレーションとは、歯すじ方向長さに対する誤差を示すものである。
図12(a)は左歯面を、図12(b)は右歯面を示し、いずれも、歯たけの中央部の歯すじ形状誤差(歯すじ(中))を表しており、この図では歯すじ方向中央部における誤差がほぼ0であり、歯すじ方向上部及び下部における誤差がほぼ直線的に発生していることを示している。
なお、歯形誤差が、歯車の上下で異なる量となることを、一般に、「バイアスが付く」と呼び、このバイアス形状は、ギア同士をかみ合わせたときの、騒音の原因になると言われており、ユーザーから嫌がられている。そのため、このバイアス形状をなくすための補正動作としてバイアス修正が行われるが、本実施例における誤差シミュレーションも同様に誤差との関係を示すものである。
先ず、歯数、歯幅等の歯車緒元を入力する(ステップS1)。
次に、表1に示す歯形修整データを入力する(ステップS2)。
即ち、歯車研削盤に対する制御装置における入力手段であるINPUTキー300から表1に示す歯形修整データを入力すると、入力された修整データは入力ポート222を経て演算手段である演算機能221に送られ、演算機能221は、入力された修整データに基づいて歯形修整形状を演算する。
ここで、入力される修整データは、3種類の典型的なクラウニング、クラウニングレリービング及びテーパについてのものであるから、演算機能221によって演算される歯形修整形状は、クラウニング、クラウニングレリービング及びテーパを組み合わせたものとなる。
そして、演算機能221によって演算された歯形修整形状は、出力ポート223を経て、表示手段である画面400又はプリンタ500に出力され、画面400又はプリンタ500は、演算機能221によって演算された歯形修整形状を表示(描画)する(ステップS3)。
ここで、歯形修整形状は、表1に示す歯形修整データと同一画面にて表示される。
即ち、歯車研削盤に対する制御装置における入力手段であるINPUTキー300から表1に示す歯すじ修整データを入力すると、入力された修整データは入力ポート222を経て演算手段である演算機能221に送られ、演算機能221は、入力された修整データに基づいて歯すじ修整形状を演算する。
ここで、入力される修整データは、3種類の典型的なクラウニング、クラウニングレリービング及びテーパについてのものであるから、演算機能221によって演算される歯すじ修整形状は、クラウニング、クラウニングレリービング及びテーパを組み合わせたものとなる。
そして、演算機能221によって演算された歯すじ修整形状は、出力ポート223を経て、表示手段である画面400又はプリンタ500に出力され、画面400又はプリンタ500は、演算機能221によって演算された歯すじ修整形状を表示(描画)する(ステップS5)。
ここで、歯すじ修整形状は、表1に示す歯形修整データと同一画面にて表示される。
その後、検索条件の入力(ステップS6)、オプションデータの入力の後(ステップS7)、歯車加工がスタートする(ステップS8)。
また、歯形修整、歯すじ修整ともに表1に示すように同じフォーマットで入力し、入力した結果をすぐに計算して、図8、図9に示す通り、どのような形状になるか判別できる。
更には、入力した直後に修整形状が描画されることで、すぐに視覚的に形状が確認できる。
更に、歯形修整は、歯直角(法線方向)の修整形状を描画することで、曲面である歯車歯形形状を簡便にかつ視覚的に確認することができる。
また、図3及び図4に示すように、歯形修整、歯すじ修整入力説明図が用意されており、これらの入力説明図を見ながら簡単に入力できる利点もある。
尚、上記実施例では、成形研削加工に適用したものであったが、本発明は、成形研削加工だけでなく、創成研削加工にも適用できる。
20 コラム
30 砥石ヘッド
40 ドレス装置
50 テーブル
100 NC制御装置
200 パソコンシステム
210 実行マクロ
220 対話ソフト
300 INPUTキー
400 画面
500 プリンタ
600 外部記憶装置
Claims (7)
- ワークに砥石を接触させて前記ワークを歯車として研削する歯車加工における前記歯車の歯形、歯すじ修整を行う際の入力方法における典型的な3つのパターンであるクラウニング、テーパ及びクラウニングレリービングの各修整データを入力するための入力手段と、前記入力手段から入力された前記修整データに基づいて前記クラウニング、テーパ及びクラウニングレリービングを組み合わせた修整形状を演算する演算手段と、前記演算手段から表示手段に対して前記修整形状を出力する出力手段と、前記出力手段にて出力された前記修整形状を描画する表示手段とを備えることを特徴とする歯車形状修整入力描画装置。
- 前記表示手段には、前記修整データと共に前記修整形状とが同一画面にて表示されることを特徴とする請求項1記載の歯車形状修整入力描画装置。
- 前記修整データとして、歯形修整に関する修整データを入力したときには、前記表示手段には前記修整形状として、法線長さ又は径方向長さに対する修整量を示す歯形修整画面が描画されることを特徴とする請求項1記載の歯車形状修整入力描画装置。
- 前記修整データとして、歯すじ修整に関する修整データを入力したときには、前記表示手段には前記修整形状として、歯すじ方向長さに対する修整量を示す歯すじ修整画面が描画されることを特徴とする請求項1記載の歯車形状修整入力描画装置。
- 前記表示手段には、前記砥石と前記歯車の接触ラインを示す接触線が表示されることを特徴とする請求項1記載の歯車形状修整入力描画装置。
- 前記表示手段には、歯形形状誤差シミュレーション画面又は歯すじ形状誤差シミュレーション画面が表示されることを特徴とする請求項1記載の歯車形状修整入力描画装置。
- ワークに砥石を接触させて前記ワークを歯車として研削する歯車加工における前記歯車の歯形、歯すじ修整を行う際の入力方法として、典型的な3つのパターンであるクラウニング、テーパ及びクラウニングレリービングの各修整データを入力手段から入力する一方、前記入力手段から入力された前記修整データに基づいて演算手段により前記クラウニング、テーパ及びクラウニングレリービングを組み合わせた修整形状を演算し、前記演算手段から表示手段に対して前記修整形状を出力し、前記表示手段にて前記修整形状を描画することを特徴とする歯車形状修整入力描画方法。
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