JP2632286B2

JP2632286B2 - 歯車成形研削方法と歯車成形研削盤

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Publication number: JP2632286B2
Application number: JP5262658A
Authority: JP
Inventors: 敏正新井
Original assignee: NITSUSHIN HAGURUMA KOGYO KK
Current assignee: NITSUSHIN HAGURUMA KOGYO KK
Priority date: 1993-10-20
Filing date: 1993-10-20
Publication date: 1997-07-23
Anticipated expiration: 2012-07-23
Also published as: CH688614A5; JPH07112320A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、はすば歯車を成形研削
により製造する際の成形研削方法と成形研削盤に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、歯車の研削は、創成研削に限られ
ていたが、最近、砥石の研削力が大きくて生産性が向上
する成形研削に移行しつつある。

【０００３】その成形研削により、クラウニングを施さ
ないで平歯車およびはすば歯車を製造する方法には、次
のような方法がある。

【０００４】ａ：１個の成形研削用砥石（以下、砥石と
略記）の外周を含めた両面を同時に使用して、歯切りし
ていないワークから成形研削だけで製造する方法。

【０００５】ｂ：１個の砥石の（外周を含めた）両面を
同時に使用して、歯切りしたワークを成形研削で仕上げ
る方法。

【０００６】ｃ：１個の砥石の両面を片面ずつ往復交互
に使用して、歯切りしたワークに対し、往ストロークで
歯みぞの一方の面（例えば左）を成形研削し、復ストロ
ークで他方の面（右）を成形研削する方法。

【０００７】ｄ：同一駆動軸に取り付けた２個の砥石
を、ワークの相隣る歯みぞの各両面（４面）に接触させ
て、ワークを倍速成形研削する方法。この２個の砥石を
（ｃ方法と同様に）同片面（２面）ずつ往復交互に使用
することもできるが、倍速のメリットが消滅するので、
クラウニングを施すとき以外はあまり実施されない。

【０００８】また、クラウニングを施して平歯車および
はすば歯車を製造するには、次のような方法がある。

【０００９】ｅ：上記ｃ方法とｄ方法の砥石同片面（２
面）ずつ往復交互使用とに、更に、コンピュータによる
歯すじ修整運動を砥石（またはワーク）に追加する方
法。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】研削の理想は、できる
だけ高精度の歯車を、できるだけ高生産性（短時間）に
研削することに集約される。

【００１１】従来の成形研削盤では、１）生産性向上の理論的追求およびこれを満足する研削
盤の開発が遅れている、２）ツルーイングに近似手段を導入して、精度低下を招
いている、を解決すべき課題として抱えている。

【００１２】この１）を、上記のａ〜ｅ方法について考
察すれば（以下、生産性の評価は、常にｂ方法を基準に
する。）ａ方法は、焼入等に問題があり、現在殆ど使用されな
い。

【００１３】ｂおよびｄ方法は、生産性を低下させない
ものの（ｄ方法はｂ方法の２倍より少し低い）、クラウ
ニングを施さない平歯車やはすば歯車に限定して使用さ
れる。

【００１４】ｃ方法やｅ方法は広く用いられ、特にｅ方
法は、クラウニングを施した平歯車やはすば歯車の研削
については、専らこの方法による。しかし、１個の砥石
のこれらの方法では、研削ストロークの往または復で歯
みぞの片面しか研削せず、生産性がｂ方法の半分に低下
する。

【００１５】同軸２個の砥石のｅ方法では、研削力は
（ｂ方法と）同等であるが、研削ストロークが長くな
り、生産性はやや低くなる。

【００１６】本発明は、これらの方法の生産性低下を解
決する成形研削方法と成形研削盤を提供する。

【００１７】更に、この２）を全方法共通の問題として
考察すれば、従来のツルーイングは、その都度、砥石の
両面をツルーイングしていた。しかし、この方法では、
ツルーイングの度に砥石の直径が減少するから、厳密に
言えば、その都度新しい砥石断面を計算し直さなければ
ならない。その計算時間の集積は驚くべき量で、生産性
を大きく低下させる。そこで、研削実験と近似度試算と
によって、直径が数mm減少するまでは、前直径のままで
近似的に間に合わせることにし、厳密理論で構成された
歯車の成形研削に、近似性を導入することになった。こ
の直径減少の許容範囲は、研削諸条件によって異なるで
あろうから、その限界の判断を誤れば、たちまち製品の
精度を低下させる。

【００１８】本発明は、この近似性の排除、即ち、計算
時間は従来の程度で、しかも厳密性を保持するツルーイ
ングの方法を提供する。

【００１９】

【課題を解決するための手段】生産性向上の手段を理論
的に説明するために、砥石の取付角・接触線の長さ・投
影接触線の長さ・接触線のずれの長さ・投影接触線のず
れの長さと、研削ストロークとの関係から入ることにす
る。

【００２０】砥石の取付角は、砥石断面の左右を対称に
する通常の場合、ワーク中心軸と砥石中心面とのなす角
で測られ、砥石はワーク軸に平行に駆動されるから、研
削ストロークおよび上記のその他の長さは全てワーク軸
方向に測られる。

【００２１】従来の方法で１個の砥石を使用して、平歯
車を成形研削する場合には、砥石とワークの歯みぞの両
面とは砥石軸平面上で接触する。この接触する一対のラ
インを接触線と呼び、平歯車では、歯形と同じ平面曲線
のインボリュート（または修整インボリュート）であ
る。

【００２２】また、従来の方法で１個の砥石を使用し
て、はすば歯車を成形研削する場合には、歯すじがねじ
れ、砥石中心面をワーク中心軸に対して取付角だけ傾け
て研削するから、その接触線は砥石軸平面から外れる一
対の空間曲線となる。空間曲線は、そのままでは平面表
示できないから、その投影で平面曲線化して考察するこ
ととし、取付角をはすば歯車の基準ねじれ角に等しくと
った場合について２通りの投影を考える。

【００２３】まず、これらの平面表示できない接触線Ａ
₀ Ｂ₀ とＣ₀ Ｄ₀ とを砥石中心面（砥石軸に垂直な平
面）に投影すれば、図６のＡ ₀′Ｂ ₀′とＣ ₀′Ｄ ₀′
とを得る。このＡ ₀′Ｂ ₀′とＣ ₀′Ｄ ₀′とは、正し
く言えば「接触線Ａ₀ Ｂ₀ とＣ₀ Ｄ₀ との砥石中心面へ
の投影Ａ ₀′Ｂ ₀′とＣ ₀′Ｄ ₀′」であり、略して言
えば「（Ａ₀ Ｂ₀ とＣ₀ Ｄ₀ との）砥石投影接触線Ａ
₀′Ｂ ₀′とＣ ₀′Ｄ ₀′」である。以下、このように
略記する。

【００２４】また、これらの接触線Ａ₀ Ｂ₀ とＣ₀ Ｄ₀
を、ワーク歯先円筒面（ワーク外周面）に放射投影して
展開すれば、図７のＡ ₀″Ｂ ₀″とＣ ₀″Ｄ ₀″とを得
る。このＡ ₀″Ｂ ₀″とＣ ₀″Ｄ ₀″とは、正しく言え
ば「接触線Ａ₀ Ｂ₀ とＣ₀ Ｄ₀ との歯車外周への投影Ａ
₀″Ｂ ₀″とＣ ₀″Ｄ ₀″」であり、略して言えば
「（Ａ₀ Ｂ₀ とＣ₀ Ｄ₀ との）歯車投影接触線Ａ ₀″Ｂ
₀″とＣ ₀″Ｄ ₀″」である。以下、このように略記す
る。

【００２５】図６・７の投影接触線Ａ ₀′Ｂ ₀′・Ｃ
₀′Ｄ ₀′・Ａ ₀″Ｂ ₀″・Ｃ ₀″Ｄ₀″は、上記のよ
うに砥石の取付角をはすば歯車の基準ねじれ角に等しく
とったものであるが、取付角をこれより小さくしても大
きくしても、同一の歯車を研削することができる。破線
で示す投影接触線Ａ ₁′Ｂ ₁′・Ｃ ₁′Ｄ ₁′・Ａ ₁″
Ｂ ₁″・Ｃ ₁″Ｄ ₁″は、取付角をこれより小さくした
もので、一点鎖線で示す投影接触線Ａ ₂′Ｂ ₂′・Ｃ
₂′Ｄ ₂′・Ａ ₂″Ｂ ₂″・Ｃ ₂″Ｄ ₂″は、取付角を
これより大きくしたものである。一般に、取付角を小さ
くすればするほど接触線および投影接触線の長さは小さ
くなり、取付角を大きくすればするほど接触線および投
影接触線の長さは大きくなる。

【００２６】図７の二点鎖線で示す投影接触線Ａ _m″Ｂ
_m″・Ｃ _m″Ｄ _m″は、設定可能な最小接触線の長さ
（取付角も一般に最小）のものである。

【００２７】ワークと砥石の歯車投影接触線とのワーク
軸方向の相対位置は、ワークと砥石の接触線とのワーク
軸方向の相対位置に全く等しいから、ワーク軸方向の相
対位置および長さだけを論ずる時は、歯車投影接触線と
接触線を同一に扱って差し支えない。即ち、歯車投影接
触線Ａ_ｎ″Ｂ_ｎ″およびＣ_ｎ″Ｄ_ｎ″の長さｆ_ｎ″は接
触線Ａ_ｎＢ_ｎおよびＣ_ｎＤ_ｎの長さｆ_ｎに等しく、歯車
投影接触線のずれＢ_ｎ″Ｃ_ｎ″の長さｇ_ｎ″は接触線の
ずれＢ_ｎＣ_ｎの長さｇ_ｎに等しいから、歯車投影接触線
に関する限り、以下、接触線Ａ_ｎＢ_ｎおよびＣ_ｎＤ_ｎ、
接触線の長さｆ_ｎ等と記すことにする。

【００２８】図８に示すように、往ストロークで砥石が
ワーク軸平行に下から上へ駆動され、復ストロークで砥
石がワーク軸平行に上から下へ駆動され、ワークがこれ
に追随回動して研削が進行するとする。砥石に固定した
接触線Ａ_n Ｂ_n およびＣ_n Ｄ_n を、ワークに対する往ス
トロークの研削開始位置と研削完了位置（復ストローク
の研削開始位置）とに置けば、歯幅をｂとして、砥石が
歯みぞの両面を完全に研削するのに必要最小限のストロ
ーク、即ち、研削ストロークＳ_n は、Ｓ_n ＝（ｂ＋ｆ _n″＋ｇ _n″）＝ｂ＋ｆ _n＋ｇ _n （１）となり、研削だけの１往復所要時間ｔ_s は、砥石の平均
速度をｖとして、ｔ_s ＝２Ｓ_n ／ｖで与えられる。

【００２９】砥石の接触線をこの位置に置く砥石頭の位
置（換言すれば、往復両研削ストロークの研削開始位置
に対応する砥石頭の位置）を「ワークに対する砥石頭の
両基準位置」（略して「砥石頭の両基準位置」）と呼
ぶ。

【００３０】この砥石頭の両基準位置では、砥石はまだ
歯みぞにはまったままなので、そのどちらか一方の位置
で、砥石が歯みぞから離脱してワークを１歯送り、また
元の位置（あるいはもう一方の位置）に復帰するまでの
割切り時間ｔ_p が追加され、砥石１サイクルの全所要時
間ｔは、ｔ＝ｔ_s ＋ｔ_p となる。

【００３１】この砥石の離脱復帰には、ワーク軸平行に
離脱復帰する方法（研削ストロークの延長：砥石径路は
Ｉ型）、ワーク軸直角に離脱復帰する方法（砥石径路は
Ｌ型）、ワーク軸直角に離脱し、復ストロークを経て、
ワーク軸直角にもう一方の位置に復帰する方法（砥石径
路はループ型）等があり、適宜使い分けられる。この研
削時間ｔ_s と割切り時間ｔ_p は全く異なる目的のための
時間で、重複させないで考えるが、離脱復帰方法が同じ
であっても、従来の方法と本発明ではそのｔ_pは僅かな
がら差を生ずる。しかし、本発明の推奨するＬ型では、
従来の方法も本発明もｔ_p は同値となるから、以下、生
産性の優劣は、上記の（１）式によることにする。

【００３２】図７から、従来のはすば歯車の成形研削で
は、砥石の取付角を小さくすれば、接触線の長さｆ₁ を
小さくできるものの、ずれの長さｇ₁ は大きくなり、研
削ストロークＳ₁ は必ずしも小さくならない。また、砥
石の取付角を大きくすれば、接触線の長さｆ₂ は大きく
なるものの、ずれの長さｇ₂ は小さくなり、研削ストロ
ークＳ₂ は必ずしも大きくならない。即ち、従来の研削
法は、トライヤルの他は、研削ストロークを確実に小さ
くする明確な方法がなく、研削ストロークの短縮による
生産性向上に関しては全く無為無策であった。

【００３３】図９に、歯みぞ１に従来の砥石１個を使用
する場合の接触線、歯みぞ１と歯みぞ２に従来の同軸の
砥石２個を使用する場合の接触線、歯みぞ１と歯みぞ３
に本発明の別軸の砥石２個を使用する場合の接触線を示
す。さらに、詳しく説明すると、クラウニングを施す場
合、従来の砥石１個を使用する研削では、往ストローク
で歯みぞ１の右面を研削し、復ストロークで歯みぞ１の
左面を研削することとなり、従来の同軸の砥石２個を使
用する研削では、往ストロークで歯みぞ１・２の各右面
を研削し、復ストロークで歯みぞ１・２の各左面を研削
することとなり、本発明の別軸の砥石２個を使用する研
削では、往復ストロークとも歯みぞ１の左面と歯みぞ３
の右面とを研削することとなる。従来の２法は、いずれ
も自然にできたｆ_ｎ・ｇ_ｎ・ｇ_１２をそのまま使用して
いる。本発明は、２個の砥石の使用面における接触線
（略して使用面接触線）の前端（歯みぞ１のＤ_ｎと歯み
ぞ３のＡ_ｎ）をワークに対して同位相（ワーク軸方向に
沿って同じ高さ）に設定し、従来の両法では考えられな
かったｇ_１３の消去を達成して、研削ストロークを大き
く短縮し、生産性を向上させている。なお、図１０は、
本発明の研削方法とは直接関係ないが、クラウニングを
施さないで砥石の両面を研削に使用する場合であり、従
来の歯みぞ１・２に同軸の砥石２個を使用する場合と、
本発明の研削方法の技術的思想を応用した歯みぞ１・３
に別軸の砥石２個を使用する場合である。このように別
軸の砥石２個を使用して、２個の砥石頭をワークに対し
て同位相に設定した場合には、ｂ方法に比してはずれの
長さは同じだが研削力が倍加し、ｄ方法に比しては研削
力は同等だがずれの長さをほぼ半減して、いずれも生産
性の向上に寄与することとなる。

【００３４】更に、全取付角を通じての最小研削ストロ
ークＳ_m を求めるには、まず、接触線の長さをその研削
盤で設定可能な最小値（取付角も一般にその研削盤で設
定可能な最小値）にとって、図７の最小接触線Ａ_m Ｂ_m
・Ｃ_m Ｄ_m の長さｆ_m とずれの長さｇ_m を求める。次
に、図１１のように、往ストロークでは、両接触線の前
端Ａ_m とＤ_m とがワークの下端で同位相になるように、
復ストロークでは、両接触線の前端Ｂ_m とＣ_m とがワー
クの上端で同位相になるように、両砥石頭の両基準位置
を初期設定してｇ_m を０にした後、同期駆動すればよ
い。

【００３５】この最小研削ストロークＳ_m は、図１１に
おいて、Ｓ_m ＝ｂ＋ｆ_m であるから、図７の従来の研削法のＳ_n ＝ｂ＋ｆ_n ＋ｇ_n に比較して、格段に小さいことがわかる。

【００３６】なお、本発明に関しては、「取付角を最小
にする」「接触線の長さを最小にする」、「接触線の傾
きを最小にする」「研削ストロークを最小にする」は、
一般に同じ意味である。

【００３７】本願の第１発明は、本発明の核心で、２個
の独立砥石の使用面接触線前端の同位相設定・同期駆動
という従来とは全く異なる発想により、歯車成形研削盤
の研削ストロークを可能最大限に短縮して、生産性を確
実に向上させる手段を提供する。

【００３８】即ち、本願第１発明の歯車成形研削方法
は、ワークを成形研削してはずば歯車を製造するにあた
り、別軸２個の成形研削用砥石を、それぞれ別の歯みぞ
の右歯面若しくは左歯面の一方にだけ接触させ、前記２
個の砥石の各使用面接触線の前端がワークに対して同位
相（ワーク軸方向に沿って同じ高さ）になるように両砥
石頭を初期設定した後、両砥石頭を同期駆動するもので
ある。

【００３９】なお、この２個の砥石のワークに対する配
置角は、ワークの歯面にかかる各研削力の水平合力をで
きるだけ相殺するように指定し、研削力の不均衡による
研削精度の低下を最小限に抑えることが望ましい。

【００４０】即ち、研削される歯車の歯数をｚ、その測
定またぎ歯数をｚ_ｎとするとき、前記２個の成形研削用
砥石を、ｚ_ｎまたはｚ_ｎ±１のいずれかに相当する歯み
ぞに、それぞれの内側面で接触するように挿入して初期
設定すれば、両砥石の研削力の水平合力を略相殺するこ
とができる。なお、測定またぎ歯数ｚ _ｎは、創成研削で
の測定またぎ歯数と同義のものであり、歯車の歯厚を測
定するために、歯厚マイクロメータの相互に平行に対向
する両測定面が、それぞれ、接触歯面の接平面となって
（即ち、その測定端の角が歯車の歯面に接触したり、歯
面歯先の角が歯厚マイクロメータの測定端面に接触した
りしないように）、挟むことのできる歯数のことであ
る。

【００４１】本願の第２発明は、上記第１発明の生産性
向上を具体化する構成を持つ歯車成形研削盤を提供す
る。

【００４２】即ち、本願第２発明の歯車成形研削盤は、
ワークを回転可能に保持するワーク保持装置と、前記ワ
ークの周囲に配置され、それぞれ、前記ワークの中心軸
と同軸の回動中心軸で回動可能な２つの旋回台と、該各
旋回台に対して、前記ワーク中心軸の直交方向に移動可
能に保持されるコラムと、該各コラムに対して、前記ワ
ーク中心軸と平行に移動可能に保持されるスライダと、
該各スライダに対して、前記ワーク中心軸と直交交差す
る回動中心軸で回動可能に保持される砥石頭と、該各砥
石頭に対して、回転可能でかつ回転中心軸方向に移動可
能に保持され、前記砥石頭の回動中心軸と前記回転中心
軸とを直交交差させて配置される成形研削用砥石と、を
備えて構成される。

【００４３】本願の第３発明は、歯車成形研削に重要な
役割を果すツルーイングに関して、計算時間短縮の代償
として近似化した従来の方法を、計算時間の短縮は同程
度のままで厳密な方法に改善する手段を提供する。

【００４４】即ち、本願第３発明のツルーイング方法
は、前記２個の片面使用の成形研削用砥石に対して、そ
れぞれ、研削に使用した片面だけにツルーイングを行っ
て、新しい研削面を原研削面位置まで砥石軸方向に前進
させて研削することを複数回繰り返した後、両面に１回
のツルーイングを行うこと、を繰り返す複式ツルーイン
グ方法にある。

【００４５】

【発明の作用・効果】本発明の第１番目の歯車成形研削
方法は、独立２個の成形研削用砥石を、ワークの別の歯
みぞの内側片面だけに接触させ、その使用面接触線の前
端をワークに対して同位相に初期設定し、同期駆動する
ものである。

【００４６】この方法による生産性向上の作用と効果
を、従来のｂ〜ｅ方法と比較しながら検討する。

【００４７】定量的比較を容易にするために、本発明も
従来のｂ〜ｅ方法も、ワークは全部同じ諸元（取付角を
含む）で同じ接触線を持つものとする。本発明の方法
を、ｂ方法に比べると、研削力は同等であるが、接触線
のずれの長さがなくなっただけ研削ストロークが短くな
って、生産性が向上する。次に、ｃ方法に比べると、研
削力は２倍になり、また、ずれの長さがなくなっただけ
研削ストロークが短くなって生産性が向上する。次に、
同軸２個の砥石を同時に使うｄ方法に比べると、研削力
は半分であるが、ずれの長さがほぼ半分になっただけ生
産性の向上に寄与する。次に、砥石１個のｅ方法に比べ
ると、研削力は２倍となり、更にずれの長さがなくなっ
ただけ研削ストロークが短くなり生産性が向上する。次
に、砥石２個のｅ方法に比べると、研削力は同等である
が、ずれの長さがなくなるので研削ストロークが短くな
り生産性が高くなる。

【００４８】全般を通じで、本発明の生産性は首位にあ
る。ただ、倍速研削をうたうｄ方法だけが、研削力が２
倍で本発明より高いが、本発明を同じ倍速研削の目的
で、両砥石両面（４面）を同時に使用するとともに、同
じ側の接触線の前端Ａ _ｎ・Ａ _ｎを同位相に設定すれば、
図１０に示すように、研削力が同等となり、ずれの長さ
はほぼ半分だから研削ストロークが短くなり、生産性は
この場合の方が高くなる。

【００４９】ただし、この場合は、両砥石を両面同時使
用するため、ツルーイングは全回両面ツルーイングで行
わなければならない。

【００５０】更に、本発明と従来の方法とでは、決定的
な相違がある。本発明では、最小接触線の長さをとれ
ば、ずれの長さをなくすることによって、Ｓ_m ＝ｂ＋ｆ
_m となり、図１１のように、そのまま最小研削ストロー
クを得られる。従来の方法では、最小接触線の長さをと
っても、大きなずれの長さとの組合せになって、図７の
ように、Ｓ_m ＝ｂ＋ｆ_n ＋ｇ_n だから、ｆ_n は最小で
も、ｇ_n はかえって大きな値となり、Ｓ_n は最小値から
程遠い大きな値になる。即ち、実際には、本発明は研削
ストロークに関しては、上述よりはるかに有利であるこ
とを知る。

【００５１】従って、本発明の第１番目の方法は、クラ
ウニングを施す場合も含めて、研削ストロークの徹底的
短縮により、容易に生産性の高い成形研削を実施するこ
とができる。

【００５２】そして、２個の成形研削用砥石を測定また
ぎ歯数（またはこれに±１）相当の歯みぞに挿入し、そ
れぞれの内側面で接触研削すれば、この挿入位置と接触
面は、２個の砥石のそれぞれの研削力の水平合力をほと
んど相殺し、研削中にワークの中心軸をずらしたりワー
クを回転させるような変位を最小限に抑えることができ
る。

【００５３】このような配置は、研削歯車の精度保持に
寄与することができる。

【００５４】本発明の第２番目の歯車成形研削盤は、そ
れぞれの構成要素が、両砥石の適正歯みぞ挿入・両砥石
の使用面接触線前端の同位相設定・両砥石頭の同期駆動
等を可能にするように構成配置されている。

【００５５】従って、本発明の第２番目の研削盤は、本
発明の第１番目の方法を容易に実施することができる。

【００５６】本発明の第３番目の成形研削用砥石の複式
ツルーイング方法は、２個の片面使用の砥石に対して、
それぞれ、研削に使用した片面だけに片面ツルーイング
を行って、新しい研削面を原研削面位置まで砥石軸方向
に前進させて研削することを複数回繰り返した後、両面
に１回の両面ツルーイングを行うこと、を繰り返すもの
である。

【００５７】従来のツルーイング方法は、砥石の片面し
か研削に使用していなくとも、毎回砥石の両面をツルー
イングしているため、その都度砥石の直径が減少し、厳
密に言えば、その度に新しい直径に応じた砥石断面を計
算し直さねばならないのに、計算時間の過大を嫌って、
直径が数ｍｍ減少するまでは、計算を省略して前と同一
断面で近似的にツルーイングして間に合わせていた。

【００５８】従って、本発明の第３番目の複式ツルーイ
ング方法は、従来の計算省略・近似化のツルーイング部
分を計算不要・厳密性保持の片面ツルーイングに置換す
るもので、研削歯車の精度向上に寄与するものである。

【００５９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図例に基づいて説明
する。

【００６０】まず、研削盤の構成について述べる。

【００６１】実施例で使用する成形研削盤Ｍは、図１〜
３に示すように、水平に置かれたベッド１上に、１つの
ワーク保持装置２と、２つずつの旋回台６・コラム７・
スライダ８・砥石頭９・成形研削用砥石１０とを備えて
構成される。

【００６２】ワーク保持装置２は、上下に対向するセン
タ３ａ・４ａを持つワーク台３と心押台４とを備えて構
成される。そして、図示しないワークは、図示しないワ
ークアーバに取り付けられてセンタ３ａ・４ａ間で保持
される。このワーク保持装置２は、ワークに対して、研
削中に砥石に追随する回転と研削端での割出しのための
回転とを与える。

【００６３】また、ベッド１には、上記センタ３ａ・４
ａ（従ってワーク中心軸Ｏ）と同軸上に旋回台軸５が配
設され、２つの旋回台６（Ａ・Ｂ）は、旋回台軸５に対
し、それぞれ、旋回台軸５の周囲を水平に回動可能に連
結されている。

【００６４】２つのコラム７（Ａ・Ｂ）は、それぞれ、
旋回台６（Ａ・Ｂ）に対し、ワーク中心軸Ｏと直交水平
方向に移動可能に保持される。

【００６５】２つのスライダ８（Ａ・Ｂ）は、それぞ
れ、コラム７（Ａ・Ｂ）に対し、ワーク中心軸Ｏと平行
に移動可能に保持される。

【００６６】２つの砥石頭９（Ａ・Ｂ）は、それぞれ、
スライダ８（Ａ・Ｂ）に対し、ワーク中心軸Ｏと直行交
差する回動中心軸Ｘ・Ｙで回動可能に保持される。

【００６７】２つの成形研削用砥石１０（Ａ・Ｂ）は、
それぞれ、砥石頭９（Ａ・Ｂ）に設置された回転駆動軸
９ａに連結保持される。また、砥石１０（Ａ・Ｂ）は、
回転中心軸Ｒａ・Ｒｂを、砥石頭９（Ａ・Ｂ）の回動中
心軸Ｘ・Ｙと直交交差させて配置され、回転駆動軸９ａ
とともにその軸方向に移動可能である。

【００６８】また、砥石頭９（Ａ・Ｂ）には、それぞ
れ、砥石１０（Ａ・Ｂ）の周囲の適当な位置に、ツルー
イング装置１１（Ａ・Ｂ）が配設され、各１個のダイヤ
モンドドレッサ１２がコンピュータ制御により、片面ツ
ルーイングの場合は、砥石１０（Ａ・Ｂ）を基準位置か
ら軸方向に送ってその使用片面だけ、両面ツルーイング
の場合は、基準位置に戻して両面全部をツルーイングす
る（図４・５参照）。

【００６９】なお、この研削盤Ｍは、コンピュータによ
る図示しない制御装置を備え、このコンピュータに後述
する諸データを入力すれば、制御装置が旋回台６（Ａ・
Ｂ）の回動、コラム７（Ａ・Ｂ）の水平移動、スライダ
８（Ａ・Ｂ）の上下移動、砥石頭９（Ａ・Ｂ）の回動、
砥石１０（Ａ・Ｂ）の回転と軸方向移動、ワークの回転
を制御し、自動的に、後述する諸構成要素の初期設定と
同期駆動、ツルーイング、およびクラウニングを施す場
合の補正運動を含めて、研削を行なう。

【００７０】次に、この歯車成形研削盤Ｍを使用して、
実際に歯車を成形研削する具体的な順序について述べ
る。

【００７１】１．コンピュータにデータ入力コンピュータに入力すべきデータは、従来と同じく、研
削歯車に関するデータ（例えば、歯数ｚ，モジュール
ｍ，圧力角α，基準ねじれ角β₀ ，歯幅ｂ等）、砥石に
関するデータ（例えば、切込み量，送り速度等）、プロ
セスに関するデータ（例えば、歯形再計算ステップ量，
歯すじ再計算ステップ量，研削サイクル数等）、研削盤
の諸設定に関するデータ（例えば、砥石直径，砥石取付
角，ワーク上面の高さ等）、諸修整に関するデータ（例
えば、歯形修整の入力方式等）である。

【００７２】コンピュータが計算すべきデータもほとん
ど従来と同じ（例えば、接触線のデータ，砥石断面のデ
ータ等）であるが、接触線のずれの長さ・両砥石頭の両
基準位置等本発明独自のものも若干付加される。

【００７３】２．ワークの取付ホブ盤で荒歯切りしたワークを図示しないワークアーバ
に固定して、ワーク保持装置２のセンタ３ａ・４ａ間に
セットする。

【００７４】３．諸構成要素の初期設定ａ．旋回台の初期設定研削される歯車の測定またぎ歯数をｚ_n とするとき、旋
回台軸５を中心として旋回台６（Ａ・Ｂ）を回動させ
て、２個の成形研削用砥石１０（Ａ・Ｂ）を、ｚ _n また
はｚ _n ±１のいずれかに相当する歯みぞに所定深さ挿入
する際に、それぞれの内側面で接触するように、砥石頭
９（Ａ・Ｂ）の回動中心軸Ｘ・Ｙを通る垂直面のなす２
面角δを初期設定する。この位置を「ベッド１に対する
旋回台６（Ａ・Ｂ）の基準位置」（略して「旋回台基準
位置」）と呼ぶ（図１２参照）。

【００７５】ｂ．砥石取付角の設定両砥石頭９（Ａ・Ｂ）をその回動中心軸Ｘ・Ｙの周りに
回動して、砥石中心面とワーク中心軸Ｏとのなす角を所
望砥石取付角φに設定する（図９参照）。

【００７６】ｃ．砥石の初期設定と初期ツルーイングまず、各砥石の回転駆動軸９ａを軸方向に移動させ、砥
石中心（砥石回転中心軸上で砥石厚さの中心）Ｃａ・Ｃ
ｂを、砥石頭９（Ａ・Ｂ）の回動中心軸Ｘ・Ｙ上に正確
に設定する。この位置を「砥石頭に対する砥石１０（Ａ
・Ｂ）の基準位置」（略して「砥石基準位置」）と呼
ぶ。

【００７７】次に、コンピュータの計算結果に従い、各
砥石１０（Ａ・Ｂ）に両面ツルーイングを施す。

【００７８】ｄ．砥石頭の初期設定スライダ８（Ａ・Ｂ）による砥石頭９（Ａ・Ｂ）の上下
駆動に関して、各砥石使用面接触線の往ストローク（下
から上向き）前端Ａ_n とＤ_n とがワーク下端直下にある
位置と、復ストローク（上から下向き）前端Ｂ_n とＣ_n
とがワーク上端直上にある位置とを、砥石頭往復ストロ
ークの両駆動端に初期設定する。この位置は前述の「ワ
ークに対する砥石頭９（Ａ・Ｂ）の両基準位置」（略し
て「砥石頭両基準位置」）である（図１１参照）。

【００７９】ｅ．コラムの初期設定コラム７（Ａ・Ｂ）をワークに接近させ、砥石１０（Ａ
・Ｂ）が歯みぞに接触する所定位置で停止させる。これ
をワークに対するコラム基準位置（略してコラムの基準
位置）とする。

【００８０】４．研削研削盤Ｍを起動すれば、コンピュータ制御により、自動
的にまず上記の諸設定を完了し、引き続き、研削運転に
移行する。

【００８１】研削の進行につれて、砥石１０（Ａ・Ｂ）
は、それぞれ、別の歯みぞの右歯面若しくは左歯面の一
方だけを往復ストロークで研削し、それらの歯面の研削
が終了すれば、隣の歯みぞの研削に移行する。そして、
研削の進行につれて、コンピュータ制御により、砥石の
片面ツルーイングが複数回施された後、両面ツルーイン
グが１回施され、以後、これを繰り返す。

【００８２】更に、最終的にワークを所定寸法に仕上げ
る研削代εの追込みは、ワークＷの基準ピッチ円上で、
砥石１０（Ａ・Ｂ）の追込みがεになるように、旋回台
６（Ａ・Ｂ）を旋回台基準位置から回動させて行う。

【００８３】そして、実施例では、研削中において、砥
石頭９（Ａ・Ｂ）の回動中心軸Ｘ・Ｙを通る垂直面のな
す２面角δが、所定角度に設定されている。そのため、
図１２に示すように、２個の砥石１０Ａ・１０Ｂが、ワ
ーク中心軸Ｏから離れた部位で、相互にワークＷの離れ
た歯面相互を略平行に挟持する態様となり、２個の砥石
１０Ａ・１０ＢのワークＷに対する各研削力の水平合力
Ｆ・Ｆが相互に打ち消し合い、ワーク中心軸Ｏをずらし
たりワークＷを回転させるような変位を最小限に抑えて
ワークＷを研削することが可能となり、精度良く歯車を
研削できる。

【００８４】また、実施例の研削方法と研削盤Ｍでは、
２個の砥石１０（Ａ・Ｂ）を、対応する接触線Ａ_ｎＢ_ｎ
・Ｃ_ｎＤ_ｎの最前端Ａ_ｎ・Ｄ_ｎが同時に研削開始できる
ように、同位相に設定し、同期駆動するため、既述の発
明の作用・効果の欄で述べたように、接触線のずれの長
さｇ _ｎを０にできる分、研削ストロークＳ_ｎを短くで
き、生産性を向上させることができる。更に、砥石取付
角を接触線の長さを最小にする角度で設定すれば、最小
研削ストロークＳ_ｍで研削できて格段の生産性向上を図
ることができる。

【００８５】また、砥石１０（Ａ・Ｂ）の片面ツルーイ
ング時には、コンピュータ制御により、まず、２つの砥
石１０（Ａ・Ｂ）について、砥石基準位置から、回転駆
動軸９ａを最大摩耗量よりやや大きく（ｓ）軸方向に前
進させ、図４に示すように、研削に使用した片面だけ
を、ドレッサ１２がツルーイングする。片面ツルーイン
グの場合には、この砥石基準位置以外の初期設定を何ら
変更せずに、研削を続行できる。

【００８６】複数回の片面ツルーイング後、砥石１０
（Ａ・Ｂ）の肉厚が薄くなった場合には、予め計算され
たデータに基き、砥石１０（Ａ・Ｂ）の強度を確保する
ため、図５に示すように、砥石１０（Ａ・Ｂ）を砥石基
準位置に戻し、ドレッサ１２が砥石１０（Ａ・Ｂ）の両
面をツルーイングする。この砥石両面ツルーイングで
は、砥石１０（Ａ・Ｂ）の直径を減少させるから、コン
ピュータが砥石の新直径に対応する砥石断面・砥石頭９
（Ａ・Ｂ）やコラム７（Ａ・Ｂ）等の設定位置を再計算
して、砥石のツルーイングと再設定を行い、研削が続行
される。

【００８７】更にその後、ツルーイングが必要になれ
ば、既述の複数回の片面ツルーイングと、１回の両面ツ
ルーイングと、がコンピュータ制御により繰り返され
る。

【００８８】実施例の複式ツルーイング方法では、砥石
１０（Ａ・Ｂ）の直径減少に伴なう砥石断面再計算の回
数が従来と同等と仮定しても、研削する歯車の精度を向
上させることができる。

【００８９】なお、実施例の歯車成形研削方法と歯車成
形研削盤Ｍでは、クラウニングを施すはすば歯車の研削
について説明したが、勿論、クラウニングを施さないは
すば歯車や平歯車に本発明を利用しても良い。

【００９０】クラウニングを施さないはすば歯車の研削
に実施例の成形研削盤Ｍを使用する場合には、砥石１０
（Ａ・Ｂ）の両面を使用して歯みぞの両面を同時に研削
できる。この場合には、同軸２個の砥石を使用する既述
のｄ方法に比べて、研削力は同等であるが、図１０に示
すように、接触線のずれの長さをほぼ半減できて、研削
ストロークを大きく減少でき、生産性を向上させること
ができる。

【００９１】以上は、ワーク中心軸Ｏを垂直に設定して
研削する場合に関して説明したが、勿論、ワーク中心軸
Ｏを水平に設定して研削する場合も、前者をそのまま９
０°回転しただけに過ぎないから、ワークの重量負担等
に若干の差はあるものの、実施例と同様に、はすば歯車
等を研削することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に使用する歯車成形研削盤の正
面図である。

【図２】同歯車成形研削盤の平面図である。

【図３】同歯車成形研削盤の斜視図である。

【図４】実施例の片面ツルーイングを示す図である。

【図５】実施例の両面ツルーイングを示す図である。

【図６】研削時における接触線を砥石中心面に投影した
説明図である。

【図７】研削時における接触線をワーク歯先円筒面に投
影した説明図である。

【図８】研削時における往研削開始時と往研削終了時
（復研削開始時）との接触線の状態を示す説明図であ
る。

【図９】従来法と本発明とにおいて、片歯面ずつ往復交
互研削する場合の状態を示す説明図である。

【図１０】従来法と本発明とにおいて、両歯面同時研削
する場合の状態を示す説明図である。

【図１１】本発明における最小接触線の長さの場合の研
削状態を示す説明図である。

【図１２】実施例の研削時における砥石の配置状態を示
す図である。

【符号の説明】

２…ワーク保持装置、６…旋回台、７…コラム、８…ス
ライダ、９…砥石頭、９ａ…回転駆動軸、１０…成形研
削用砥石、１１…ツルーイング装置、１２…ドレッサ、
Ｍ…歯車成形研削盤、Ｗ…ワーク、Ｏ…ワーク中心軸、
Ｘ・Ｙ…（砥石頭）回動中心軸、Ｒａ・Ｒｂ…（砥石）
回転中心軸。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ワークを成形研削してはずば歯車を製造
するにあたり、別軸２個の成形研削用砥石を、それぞれ別の歯みぞの右
歯面若しくは左歯面の一方にだけ接触させ、前記２個の砥石の各使用面接触線の前端がワークに対し
てワーク軸方向に沿って同じ高さになるように両砥石頭
を初期設定した後、両砥石頭を同期駆動する歯車成形研
削方法。
【請求項２】ワークを回転可能に保持するワーク保持
装置と、前記ワークの周囲に配置され、それぞれ、前記ワークの
中心軸と同軸の回動中心軸で回動可能な２つの旋回台
と、該各旋回台に対して、前記ワーク中心軸の直交方向に移
動可能に保持されるコラムと、該各コラムに対して、前記ワーク中心軸と平行に移動可
能に保持されるスライダと、該各スライダに対して、前記ワーク中心軸と直交交差す
る回動中心軸で回動可能に保持される砥石頭と、該各砥石頭に対して、回転可能でかつ回転中心軸方向に
移動可能に保持され、前記砥石頭の回動中心軸と前記回
転中心軸とを直交交差させて配置される成形研削用砥石
と、を備えて構成される歯車成形研削盤。
【請求項３】請求項１記載の前記２個の片面使用の成
形研削用砥石に対して、それぞれ、研削に使用した片面
だけにツルーイングを行って、新しい研削面を原研削面
位置まで砥石軸方向に前進させて研削することを複数回
繰り返した後、両面に１回のツルーイングを行うこと、
を繰り返す複式ツルーイング方法。