JP3931613B2 - 歯車ラップ盤 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２つの歯車によって構成される歯車対を噛み合わせて、その状態で歯面にラッピングコンパウンドを吹き付けながら上記歯車対を回転させて仕上げ加工を行う歯車ラップ盤に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ピニオンとリングギヤとからなるハイポイドギヤのように２つの歯車によって構成される歯車対を仕上げ加工するために、歯車ラップ盤によるラッピング加工が行われている。このラッピング加工は、歯車対を相互に噛み合わせた状態で歯面にラッピングコンパウンドを吹き付けながら歯車対を回転させて行われる。ラッピング加工により、各歯の熱処理歪みやスケールが除去され、歯車精度が高められる。
【０００３】
ラッピング加工を行う際には、ラッピング加工の開始点やオシレーション幅などのラッピング加工条件を歯車ラップ盤に設定しなければならない。ラッピング加工条件は、次のようにして設定および修正されている。
【０００４】
まず、歯当りテスタを用いてラッピング加工前の歯車対の歯当りを確認し、ラッピング加工条件を決定する。歯車対を歯車ラップ盤に取り付け、決定したラッピング加工条件を歯車ラップ盤に設定し、ラッピング加工を行う。この後、歯車対を歯車ラップ盤から取り外して洗浄し、歯当りテスタに再度取り付けて、ラッピング加工後の歯車対の歯当りをチェックする。所定の歯当りが得られていない場合には、ラッピング加工条件を修正し、修正したラッピング加工条件を歯車ラップ盤に設定してラッピング加工を再度行い、ラッピング加工後の歯車対の歯当りを再度チェックする。そして、所定の歯当りが得られるまで、「ラッピング加工条件の修正→歯車ラップ盤へのラッピング加工条件の設定→ラッピング加工→洗浄→歯当りテスタによるラッピング加工後の歯当りチェック→ラッピング加工条件の修正」という一連の工程を繰り返す。
【０００５】
上記の工程を経るラッピング加工条件の決定は、ロット毎に行われている。ロットは、数十個から数百個を単位量とするワークのひとまとまりであり、時間単位（休憩等）、日単位、受注状況などに基づいて作成された生産計画に応じて決められている。ワークが歯車の場合には、歯切りにおける温度条件や切削油温度など条件がロット毎に変化することがあり、熱処理における加温時の温度上昇から冷却までの条件がロット毎に変化することがあり、ラッピング加工前の形状がロット毎にばらつく虞がある。
【０００６】
このため、高精度の歯面形状が要求されるハイポイドギヤの場合には、ロット毎に、ラッピング加工条件の決定を行っている。そして、あるロットにおいて、ラッピング加工条件が決定されると、当該ロットに含まれる他の歯車対については、同じラッピング加工条件の下でラッピング加工が施される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、ロット毎にラッピング加工条件を決定しているが、ラッピング加工条件を修正する際には、「歯当り」と言う感応評価で判断していることから、ロット毎に熟練した作業者による修正作業が必要であるばかりか、作業者の熟練度によって感応評価の判断が左右され、ラッピング加工条件の修正にバラツキが生じることがある。その結果、ロット毎に、ラッピング加工後の歯車対の品質にバラツキが生じ易いという問題がある。
【０００８】
また、ロット毎にラッピング加工後の歯当りのチェックに基づいたラッピング加工条件の修正作業を繰り返さなければならないため、同一種類の歯車対を量産する場合に、ラッピング加工条件の決定に要するトータル時間が比較的長くなるという問題がある。
【０００９】
また、ロット毎に所定の歯当りを得るまで上記工程を繰り返し行うので、最適な条件がなかなか決まらず、その結果、加工していた歯車対を無駄にすることが多くなる虞がある。
【００１０】
さらに、上記の工程においては、ラッピング加工条件を設定して実際にラッピング加工する設備である歯車ラップ盤と、歯当りをチェックする設備である歯当りテスタとはまったく異なる設備である。このため、歯車対を高精度に仕上げるためには、各々の設備の精度から機差を管理しておき、ラッピング加工条件を決定する際に機差補正を加えなければならない。このような機差補正をロット毎に行うことはひじょうに煩雑である。
【００１１】
本発明は、このような背景の下になされたものであり、熟練した作業者が関与する機会を減らすことにより、ロット毎にラッピング加工後の歯車対の品質にバラツキが生じることを防止し、ラッピング加工条件の決定に要するトータル時間、歯車対を無駄にすること、および機差補正の作業を可及的に減らすことが可能な歯車ラップ盤を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、下記する手段により達成される。
【００１３】
（１）２つの歯車によって構成される歯車対を噛み合わせて、その状態で歯面にラッピングコンパウンドを吹き付けながら上記歯車対を回転させて仕上げ加工を行う歯車ラップ盤において、
前記２つの歯車間の相対位置を変化させてラッピング加工条件を変更する変更手段と、
歯車対のバックラッシュ量を測定する測定手段と、
所定の歯当りが得られた基準歯車対の、ラッピング加工前に測定したバックラッシュ量と、当該基準歯車対をラッピング加工したときのラッピング加工条件とを保持する記憶手段と、
ロット毎に加工対象となる歯車対のラッピング加工前に測定したバックラッシュ量と、前記記憶手段に保持された基準歯車対のラッピング加工前に測定したバックラッシュ量とに基づいて、前記記憶手段に保持された基準歯車対をラッピング加工したときのラッピング加工条件を修正する修正手段と、
前記修正手段により修正されたラッピング加工条件となるように前記変更手段の作動を制御する制御手段と、を有することを特徴とする歯車ラップ盤。
【００１４】
（２）前記ラッピング加工条件は、ラッピング加工の開始点、オシレーション幅、および、オシレーション幅をヒール側とトー側とに分配する比率を含んでいることを特徴とする上記（１）に記載の歯車ラップ盤。
【００１５】
（３）前記歯車対は、ピニオンとリングギヤとからなるハイポイドギヤであることを特徴とする上記（１）に記載の歯車ラップ盤。
【００１６】
【発明の効果】
上記のように構成した本発明は以下の効果を奏する。
【００１７】
請求項１および請求項２に記載の発明によれば、ロット毎のラッピング加工条件の決定は、ロット毎に加工対象となる歯車対のラッピング加工前に測定したバックラッシュ量と、基準歯車対のラッピング加工前に測定したバックラッシュ量とに基づいて、基準歯車対をラッピング加工したときのラッピング加工条件を修正することにより行われるため、基準歯車対を得るためには熟練した作業者の関与が必要であるが、ロット毎のラッピング加工条件の修正に熟練者が関与する必要はない。このため、ロット毎にラッピング加工後の歯車対の品質にバラツキが生じることを防止できる。また、ロット毎のラッピング加工条件の修正作業は、ラッピング加工後の歯当りのチェックに基づくものではなく、同一の歯車ラップ盤で測定したバックラッシュ量に基づいて行っているので、ラッピング加工条件の決定に要するトータル時間、歯車対を無駄にすること、および機差補正の作業を可及的に減らすことが可能となる。さらに、所定の歯当りが得られるようにラッピング加工条件を修正し設定しているため、加工対象となる歯車対については、ラッピング加工後の歯当り検査を廃止することも可能となる。
【００１８】
請求項３記載の本発明によれば、ピニオンとリングギヤとからなるハイポイドギヤを、効率よくラッピング加工することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。なお、歯車対として、ピニオンとリングギヤとからなるハイポイドギヤを例に挙げて説明する。
【００２０】
図１は、本発明の実施形態に係るＣＮＣ歯車ラップ盤１０を示す概略図、図２（Ａ）（Ｂ）は、ハイポイドギヤ１１のピニオン２０とリングギヤ３０との相対位置の変化の説明に供する図、図３は、ハイポイドギヤ１１のラッピング加工形態を示す斜視図、図４は、ラッピングモーションの説明に供する図である。
【００２１】
ハイポイドギヤ１１は、図２（Ａ）に示されるＥ軸（矢印Ｅ＋、Ｅ−の方向）およびＰ軸（矢印Ｐ＋、Ｐ−の方向）に沿ってピニオン２０とリングギヤ３０との相対位置を変えることより、歯当たり位置が変化する。また、図２（Ｂ）に示されるＧ軸（矢印Ｇ＋、Ｇ−の方向）に沿ってピニオン２０とリングギヤ３０との相対位置を変えることより、バックラッシュ量が変化する。
【００２２】
図１に示す歯車ラップ盤１０は、ハイポイドギヤ１１の上記の性質を利用して歯面の仕上げ加工を行うものである。歯車ラップ盤１０は、ピニオン２０とリングギヤ３０とを噛み合わせて回転負荷をかけながら回転させるとともに、この回転中にピニオン２０とリングギヤ３０との相対位置を変えることにより歯当たり位置をリングギヤ３０の歯筋方向に往復移動つまりオシレーションさせ、このオシレーションを繰り返しながら、歯面に砥粒を含むラッピングコンパウンドを吹き付けて歯面を研磨している。
【００２３】
この歯車ラップ盤１０は、ピニオン２０が着脱自在に取り付けられる治具２１を先端に備えるスピンドル２２と、リングギヤ３０が着脱自在に取り付けられる治具３１を先端に備えるスピンドル３２と、ピニオン２０とリングギヤ３０との間の相対位置を変化させる直交３軸のスライド機構４０、５０、６０と、噛み合ったピニオン２０とリングギヤ３０との歯面にラッピングコンパウンドを供給する図示しないラッピングコンパウンド供給装置と、を有している。
【００２４】
スピンドル２２は、当該スピンドル２２を回転駆動するスピンドルモータ２３に、プーリ２４、２５およびベルト２６を介して接続されている。スピンドル２２の図中下端には、カップリング２７を介してロータリーエンコーダなどからなる回転位置検出器２８の入力軸が連結されている。回転位置検出器２８により、ピニオン２０の回転位相が検出される。
【００２５】
スピンドル３２は、当該スピンドル３２を回転駆動するサーボモータ３３に、プーリ３４、３５およびベルト３６を介して接続されている。スピンドル３２の図中右端には、カップリング３７を介してロータリーエンコーダなどからなる回転位置検出器３８の入力軸が連結されている。回転位置検出器３８により、リングギヤ３０の回転位相が検出される。スピンドル３１は、ケーシング３９内に回転自在に保持されている。
【００２６】
直交３軸のスライド機構４０、５０、６０、リングギヤ３０用のスピンドル３２をその軸線と直交する水平方向（Ｅ軸）に平行移動するＥ軸スライド機構４０と、スピンドル３２を垂直方向（Ｐ軸）に上下動するＰ軸スライド機構５０と、スピンドル３２をその軸線方向（Ｇ軸）に進退移動するＧ軸スライド機構６０と、を含んでいる。図１において、Ｅ軸は紙面に直交する方向、Ｐ軸は上下方向、Ｇ軸は左右方向に示される。
【００２７】
Ｐ軸スライド機構５０は、ケーシング３９を昇降自在に保持する一対のレール５１が取り付けられた昇降板５２と、昇降板５２の上部に設けられたＰ軸サーボモータ５３と、Ｐ軸サーボモータ５３の回転軸に接続されたスクリューシャフト５４と、ケーシング３９内に取り付けられスクリューシャフト５４に噛み合うボールねじ５５と、を有している。Ｐ軸サーボモータ５３が正逆適宜方向に回転すると、スクリューシャフト５４とボールねじ５５との共働によりケーシング３９が昇降し、その結果、スピンドル３２がＰ軸に沿って上下動する。
【００２８】
昇降板５２の下方にはスライドテーブル７０が配置され、このスライドテーブル７０は、Ｇ軸に沿ってスライド移動自在なＧ軸テーブル６１と、Ｅ軸に沿ってスライド移動自在なＥ軸テーブル４１とを含んでいる。昇降板５２はＧ軸テーブル６１上に固定されている。
【００２９】
Ｇ軸スライド機構６０は、Ｅ軸テーブル４１上に取り付けられＧ軸テーブル６１をＧ軸に沿ってスライド移動自在に保持するレール６２と、Ｅ軸テーブル４１の図中右端に設けられたＧ軸サーボモータ６３と、Ｇ軸サーボモータ６３の回転軸に接続されたスクリューシャフト６４と、Ｇ軸テーブル６１の下面に取り付けられスクリューシャフト６４に噛み合うボールねじ６５と、を有している。Ｇ軸サーボモータ６３が正逆適宜方向に回転すると、スクリューシャフト６４とボールねじ６５との共働によりＧ軸テーブル６１がスライド移動し、その結果、スピンドル３２がＧ軸に沿って進退移動する。
【００３０】
Ｅ軸スライド機構４０も同様に、ベース４２上に取り付けられＥ軸テーブル４１をＥ軸に沿ってスライド移動自在に保持するレール４３と、ベース４２の図中手前側に設けられたＥ軸サーボモータ４４と、Ｅ軸サーボモータ４４に接続された図示しないスクリューシャフトと、Ｅ軸テーブル４１の下面に取り付けられた図示しないボールねじと、を有している。Ｅ軸サーボモータ４４が正逆適宜方向に回転すると、スクリューシャフトとボールねじとの共働によりＥ軸テーブル４１がスライド移動し、その結果、スピンドル３２がＥ軸に沿って平行移動する。
【００３１】
モータ２３およびサーボモータ３３、４４、５３、６３は、ＮＣ装置７５に接続され、ＮＣ装置７５からの指令によりその回転が制御される。各回転位置検出器２８、３８は、信号処理器７６に接続されている。回転位置検出器２８、３８の出力は、信号処理器７６にてアナログ信号からデジタル信号に変換されてコンピュータ７７に入力され、当該コンピュータ７７にてデータ処理される。
【００３２】
Ｅ軸、Ｐ軸、Ｇ軸のスライド機構４０、５０、６０におけるサーボモータ４４、５３、６３の回転を制御することにより、Ｅ軸、Ｐ軸、Ｇ軸上におけるリングギヤ３０の位置が変化し、ピニオン２０とリングギヤ３０との相対位置が変化する。その結果、ピニオン２０とリングギヤ３０との歯当たり位置やバックラッシュ量を変化させ、ラッピング加工条件を変更することができる。このラッピング加工条件には、ラッピング加工の開始点、オシレーション幅、および、オシレーション幅をヒール側とトー側とに分配する比率が含まれている。後述するように、バックラッシュを測定してラッピング加工条件が適正な値となるように、各軸の動きが制御されている。
【００３３】
コンピュータ７７には記憶装置７８が接続され、この記憶装置７８には、図８に示すように、所定の歯当りが得られた基準歯車対の、ラッピング加工前に測定したバックラッシュ量と、当該基準歯車対をラッピング加工したときのラッピング加工条件とが保持されている。ここに、基準歯車対は、所定の歯当りが得られたピニオン２０とリングギヤ３０とのセットを指し、所定の歯当りが得られたか否かは、従来と同様に、熟練した作業者が、歯当りテスタを用いて判断する。所定の歯当りが得られまで、熟練者による、ラッピング加工条件の修正およびラッピング加工が繰り返される。そして、所定の歯当りが得られている場合には、そのときのラッピング加工条件が、ピニオン２０とリングギヤ３０との相対位置を決定するＥ軸、Ｐ軸、Ｇ軸におけるそれぞれの位置や移動量として、記憶装置７８に保存される。
【００３４】
なお、基準歯車対の加工前バックラッシュ量と、基準歯車対のラッピング加工条件とを総称してマスタデータと言う。
【００３５】
バックラッシュ量の測定は次のようにしてなされる。ハイポイドギヤ１１の正逆転に伴って各回転位置検出器２８、３８から連続的に出力される信号を信号処理器７６を経てコンピュータ７７に取り込み、ピニオン２０側の回転位置を基準としたときのリングギヤ３０の回転位置のずれ量を算出する。具体的には、ピニオン２０側の回転位置検出器２８の出力とリングギヤ３０側の回転位置検出器３８の出力との差を正転時と逆転時でそれぞれ求めて、これを相対位置誤差とし、求めた正転時の相対位置誤差と逆転時の相対位置誤差の差分をとれば、これが複数の噛み合いにおけるバックラッシュ量となる。なお、バックラッシュ測定時にはピニオン２０とリングギヤ３０とを噛み合わせ、ピニオン２０を積極的に回転駆動する一方、所定の負荷トルクを与えながらリングギヤ３０を連れ回りさせている。
【００３６】
加工対象となる歯車対については、ロット毎に一の歯車対を選択して、その歯車対についてのみ、ラッピング加工前にバックラッシュ量が測定されている。コンピュータ７７は、ロット毎に加工対象となる歯車対のラッピング加工前に測定したバックラッシュ量と、記憶装置７８に保持された基準歯車対の加工前バックラッシュ量とに基づいて、記憶装置７８に保持された基準歯車対のラッピング加工条件を修正する。そして、ＮＣ装置７５は、修正されたラッピング加工条件となるようにＥ軸、Ｐ軸、Ｇ軸のスライド機構４０、５０、６０の作動を制御する。
【００３７】
図示例の歯車ラップ盤１０では、Ｅ軸、Ｐ軸、Ｇ軸のスライド機構４０、５０、６０が変更手段に相当し、記憶装置７８が記憶手段に相当し、回転位置検出器２８、３８、信号処理器７６およびコンピュータ７７が測定手段に相当する。また、コンピュータ７７が修正手段に相当し、ＮＣ装置７５が制御手段に相当する。
【００３８】
歯車ラップ盤１０によるハイポイドギヤ１１のラッピング加工は、図３に示すように、ピニオン２０とリングギヤ３０とを噛み合わせた状態で両者の間に規定のバックラッシュをもたせ、ピニオン２０およびリングギヤ３０のそれぞれを各モータ２３、３３により同期回転する一方、歯面に向けてラッピングコンパウンドＣを吹き付け、複数回繰り返されるラッピングモーションの間、ラッピングコンパウンドＣを歯車対の噛み合い部Ｑに噛み込ませるようにして行われる。
【００３９】
ラッピングモーションは、図４に示すように、歯面中央Ｍ→歯面ヒールＡ側→歯面中央Ｍ→歯面トーＢ側→歯面中央Ｍの動きを１サイクルとする。このラッピングモーションの動きは、Ｐ軸、Ｅ軸およびＧ軸に沿う所定の方向にスピンドル３２を移動することにより実現される。ラッピング加工時には、ラッピングモーションが複数回繰り返される。
【００４０】
なお、図４（Ａ）はリングギヤ３０のドライブ歯面を示し、図４（Ｂ）はコースト歯面を示している。ここに、ドライブ歯面とは、ハイポイドギヤ１１を自動車などに使用した場合、車両が前進する方向にハイポイドギヤ１１が回転したときにピニオン２０の歯が当たるリングギヤ３０の歯面を言う。一方、コースト歯面とは、車両が後進する方向にハイポイドギヤ１１が回転したときにピニオン２０の歯が当たるリングギヤ３０の歯面（すなわちドライブ歯面の反対の歯面）を言う。
【００４１】
図５は、歯車ラップ盤１０を活用したラッピング加工条件の設定手順の説明に供する概念図である。図６（Ａ）は、ラッピング加工前にバックラッシュ量を測定する位置を、リングギヤ３０のドライブ歯面上に示した図である。図６（Ｂ）には、ラッピング加工により所定の歯当りを得た状況がハッチングを付して示される。
【００４２】
ラッピング加工条件を設定するためには、まず、基準歯車対についてのマスタデータを取得しておく必要がある。マスタデータの取得は、熟練した作業者が、同一種類の歯車対に対して１度だけ行う。
【００４３】
マスタデータを取得するため、一のロットのなかから、任意のピニオン２０およびリングギヤ３０のセットを歯車ラップ盤１０にチャックし、Ｇ軸スライド機構６０を作動し、ピニオン２０とリングギヤ３０とを噛み合わせ、初期バックラッシュ量の自動調整を行う。
【００４４】
初期バックラッシュの自動調整は、次のように行われる。ピニオン２０とリングギヤ３０が相互に噛み合っている状態で、モータ２３によりピニオン２０を数回転させる一方、リングギヤ３０についてはモータ３３の起動により負荷トルクを与えながら連れ回りさせる。このときのピニオン２０の回転数は、リングギヤ３０が少なくとも１回転する回転数（例えば、４回転）に設定されている。ピニオン２０を複数回回転させたならば、それぞれのモータ２３、３３の回転方向を切り換え、ピニオン２０を上記の回転数とほば同じ数だけ逆転させ、リングギヤ３０を負荷トルクを与えながら逆方向に連れ回りさせる。
【００４５】
そして、上記歯車対の正逆転に伴って各回転位置検出器２８、３８から連続的に出力される信号を信号処理器７６を経てコンピュータ７７に取り込み、ピニオン２０側の回転位置を基準としたときのリングギヤ３０の回転位置のずれ量を算出する。具体的には、ピニオン２０側の回転位置検出器２８の出力とリングギヤ３０側の回転位置検出器３８の出力との差を正転時と逆転時でそれぞれ求め、これを相対位置誤差とし、求めた正転時の相対位置誤差と逆転時の相対位置誤差の差分をとれば、これが複数の噛み合いにおけるバックラッシュ量となる。
【００４６】
求めたバックラッシュ量のうち最小値を選択し、この最小値にラッピングコンパウンドの噛み込みに必要な量を見込んだ最適値を決定し、これを初期バックラッシュ量とする。こうして得られた初期バックラッシュ量は、コンピュータ７７にてＧ軸座標の移動量に変換され、ＮＣ装置７５に出力される。ＮＣ装置７５は、Ｇ軸スライド機構６０を作動し、Ｇ軸座標の移動量に応じて、リングギヤ３０をピニオン２０に対し進退移動させる。これにより、ピニオン２０とリングギヤ３０との噛み合い間隔が調整され、噛み合い部Ｑに初期バックラッシュ量が設定される。
【００４７】
初期バックラッシュ量、および、初期バックラッシュ量に設定したときのＥ軸、Ｐ軸、Ｇ軸のそれぞれの値は、図６（Ａ）の▲５▼の位置におけるデータとして、記憶装置７８に仮保存されている。
【００４８】
初期バックラッシュ量を設定したときの位置を基準に、予め定められた所定の移動量だけ、Ｅ軸、Ｐ軸、Ｇ軸上の位置を変化させ、図６（Ａ）の▲１▼〜▲４▼、▲６▼〜▲９▼の位置における加工前バックラッシュ量を測定する。これらのバックラッシュ量も、▲１▼〜▲４▼、▲６▼〜▲９▼の位置におけるデータとして、記憶装置７８に仮保存される。コースト歯面についても同様に９点の加工前バックラッシュ量が測定され、記憶装置７８に仮保存される。
【００４９】
初期バックラッシュの調整が終了したら、Ｇ軸を移動しながら、コースト歯面のラッピングを行う。続いて、一旦モータの駆動を停止し、モータの回転方向を逆にし、Ｇ軸を移動しながら、ドライブ歯面のラッピングを行う。
【００５０】
ラッピング加工が終了すると、ピニオン２０およびリングギヤ３０を歯車ラップ盤１０から取り外し、歯当りテスタを用いて所定の歯当りが得られたか否かを判断する。所定の歯当りが得られている場合には、そのピニオン２０およびリングギヤ３０のセットが基準歯車対となる。そして、当該基準歯車対の▲１▼〜▲９▼の位置における加工前バックラッシュ量およびラッピング加工条件を、マスタデータとして、記憶装置７８に保存し、マスタデータの取得が完了する。なお、ラッピング加工条件には、ラッピング加工の開始点、オシレーション幅、および、比率が含まれている。
【００５１】
図７は、マスタデータを取得した後に、加工対象となる歯車対をラッピング加工する際のラッピング加工条件を設定する手順を示すフローチャートである。
【００５２】
ラッピング加工条件の設定はロット毎に行う。ロット毎に行う理由は、前述したように、ラッピング加工前の形状がロット毎にばらつく虞があり、加工対象となる歯車対のラッピング加工条件を適確に設定するためである。
【００５３】
あるロットに含まれる歯車対をラッピング加工する場合には、そのロットの中から加工対象となる一の歯車対を歯車ラップ盤１０にチャックし、Ｇ軸スライド機構６０を作動し、ピニオン２０とリングギヤ３０との自動噛み合わせを行う（Ｓ１１）。このとき、Ｅ軸、Ｐ軸の値には、マスタデータの▲５▼の位置におけるＥ座標、Ｐ座標が設定される（Ｓ１２）。Ｇ軸の値には所定の初期値が設定される。
【００５４】
この状態で、リングギヤ３０を少なくとも１回転させ、ハイポイドギヤ１１の複数の噛み合いにおける加工前バックラッシュ量を測定する（Ｓ１３）。測定した加工前バックラッシュ量の平均値に基づいて、マスタデータの▲５▼の位置における加工前バックラッシュ量に一致させるのに必要なＧ座標の修正量を算出し、修正量を記憶装置７８に保存する（Ｓ１４）。ＮＣ制御にて、算出した修正量だけＧ軸スライド機構６０を作動し、Ｇ座標を修正する（Ｓ１５）。
【００５５】
次いで、マスタデータにおいて▲５▼の位置から▲１▼の位置に変化させたときのＥ軸、Ｐ軸、Ｇ軸における相対変化量を記憶装置７８から呼び出し、Ｇ座標の修正が完了したときの位置を基準にして、呼び出した相対変化量だけリングギヤ３０を移動する（Ｓ１６）。この状態で、▲１▼の位置における、歯車対の複数の噛み合いにおける加工前バックラッシュ量を測定する（Ｓ１７）。測定した加工前バックラッシュ量の平均値は、▲１▼の位置における測定データとして、記憶装置７８に保存される。
【００５６】
ステップＳ１６およびＳ１７を繰り返し、残りの▲２▼〜▲４▼、▲６▼〜▲９▼の位置における加工前バックラッシュ量を測定し、▲２▼〜▲４▼、▲６▼〜▲９▼の位置における測定データとして、記憶装置７８に保存する（Ｓ１６〜Ｓ１８）。
【００５７】
コンピュータ７７は、加工対象となる歯車対のラッピング加工前に測定したバックラッシュ量と、記憶装置７８に保持された基準歯車対のバックラッシュ量とに基づいて、記憶装置７８に保持された基準歯車対のラッピング加工条件を修正し、修正されたラッピング加工条件を記憶装置７８に保存する（Ｓ１９）。この修正の具体例については後述する。
【００５８】
ラッピング加工条件の修正・保存が完了すると、ＮＣ装置７５は、修正されたラッピング加工条件を設定するためにＥ軸、Ｐ軸、Ｇ軸の各スライド機構４０、５０、６０の作動を制御する（Ｓ２０）。そして、修正されたラッピング加工条件の下で、そのロットに含まれるすべての歯車対がラッピング加工される。
【００５９】
次に、ラッピング加工条件の修正について説明する。
【００６０】
歯面形状を修正する主なラッピング加工条件として、ラッピング開始点、オシレーション幅、比率などがある。これらの修正は、測定したバックラッシュ量に基づいて、単独で、または組み合わせて行われる。図９〜図１１は、それぞれ、ラッピング開始点、オシレーション幅、比率の修正作業の概要を示す図である。図９（Ａ）において、グラフ▲１▼〜▲９▼のそれぞれは、図６（Ａ）に示したリングギヤ３０のドライブ歯面における▲１▼〜▲９▼の位置におけるバックラッシュ量を示している。グラフにおけるＡ１〜Ａ９は基準歯車対のバックラッシュ量を示し、Ｂ１〜Ｂ９は加工対象となる歯車対のバックラッシュ量を示している。グラフ▲５▼に示すように、ラッピング加工条件を修正する際には、Ｇ軸スライド機構６０の作動が制御され、基準歯車対の▲５▼の位置のバックラッシュ量と加工対象となる歯車対のバックラッシュ量とが合わせられている。図１０（Ａ）および図１１（Ａ）についても同様である。なお、各グラフにおいて、波形の小さい山谷の１サイクルが、ピニオン２０の１回転分であり、図示例ではギヤ比が約４であり、ピニオン２０の４サイクルが、リングギヤ３０の１回転分に相当している。また、図９（Ｂ）、図１０（Ｂ）および図１１（Ｂ）において、上段側には、マスタデータのラッピング加工条件を修正することなく仮にラッピング加工を行った場合における歯当り状況がハッチングで示され、下段側には、マスタデータのラッピング加工条件を修正してラッピング加工を行った場合における歯当り状況がハッチングで示される。
【００６１】
バックラッシュ測定時には、▲１▼〜▲９▼の各点のＥ座標、Ｐ座標、Ｇ座標を固定する。ドライブ歯面側のバックラッシュを測定するときにはコースト歯面側は▲５▼の位置に固定し、逆に、コースト歯面側のバックラッシュを測定するときにはドライブ歯面側は▲５▼の位置に固定する。
【００６２】
図９を参照して、ラッピング開始点の修正について説明する。図９（Ａ）に示すように、図示例での加工対象となる歯車対は、基準歯車対のバックラッシュ量Ａ１〜Ａ４、Ａ６〜Ａ９と比較して、歯先側のバックラッシュ量Ｂ１、Ｂ４、Ｂ７が大きく、歯元側のバックラッシュ量Ｂ３、Ｂ６、Ｂ９が小さい。
【００６３】
この状態のまま、仮に、マスタデータのラッピング加工条件でラッピング加工すると、図９（Ｂ）の上段側に示すように、所定の歯当りに対して、歯当りが沈むことになる。
【００６４】
このような場合には、ラッピング開始点を歯元側へずらし、歯元をよりラッピング加工することにより、歯当りが浮く方向に移動する。
【００６５】
そこで、マスタデータのラッピング加工条件を、リングギヤ３０のＰ座標の値がＰ−方向に移動するように修正する。このときの修正量は、バックラッシュとラッピング加工条件との関係式により定量的に求めることができる。なお、バックラッシュとラッピング加工条件との関係式は、ギヤ比などの歯諸元により異なるものであり、歯車対の種類ごとに予め求められている。
【００６６】
マスタデータのラッピング加工条件を修正してラッピング加工を行うことにより、図９（Ｂ）の下段側に示すように、歯当りは、基準歯車対と同じ歯当りとなる。
【００６７】
図１０を参照して、オシレーション幅の修正について説明する。図示例での加工対象となる歯車対は、基準歯車対のバックラッシュ量Ａ１〜Ａ４、Ａ６〜Ａ９と比較して、ヒール側のバックラッシュ量Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３およびトー側のバックラッシュ量Ｂ７、Ｂ８、Ｂ９がともに同程度小さい。
【００６８】
この状態のままで、マスタデータのラッピング加工条件でラッピング加工すると、図１０（Ｂ）の上段側に示すように、所定の歯当りに対して、歯当りが長くなる。
【００６９】
このような場合には、オシレーション幅を大きくし、ヒール側およびトー側をよりラッピング加工することにより、歯当りが短くなる。
【００７０】
そこで、マスタデータのラッピング加工条件を、リングギヤ３０のＥ座標の範囲（Ｅ＋とＥ−との範囲）が大きくなるように修正する。このときの修正量も、バックラッシュとラッピング加工条件との関係式により定量的に求めることができ、バックラッシュとラッピング加工条件との関係式は、ギヤ比などの歯諸元により異なるものであり、歯車対の種類ごとに予め求められている。
【００７１】
マスタデータのラッピング加工条件を修正してラッピング加工を行うことにより、図１０（Ｂ）の下段側に示すように、歯当りは、基準歯車対と同じ歯当りとなる。
【００７２】
図１１を参照して、比率の修正について説明する。図示例での加工対象となる歯車対は、基準歯車対のバックラッシュ量Ａ１〜Ａ４、Ａ６〜Ａ９と比較して、ヒール側のバックラッシュ量Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３が小さく、トー側のバックラッシュ量Ｂ７、Ｂ８、Ｂ９が大きい。
【００７３】
この状態のままで、マスタデータのラッピング加工条件でラッピング加工すると、図１１（Ｂ）の上段側に示すように、所定の歯当りに対して、歯当りがヒール側に寄ることになる。
【００７４】
このような場合には、オシレーション幅のうちヒール側比率を大きくし、ヒール側をよりラッピング加工することにより、歯当りがトー側に移動する。
【００７５】
そこで、マスタデータのラッピング加工条件を、ヒール側比率を増やし、トー側比率を減らすように修正する。このときの修正量も、バックラッシュとラッピング加工条件との関係式により定量的に求めることができ、バックラッシュとラッピング加工条件との関係式は、ギヤ比などの歯諸元により異なるものであり、歯車対の種類ごとに予め求められている。
【００７６】
マスタデータのラッピング加工条件を修正してラッピング加工を行うことにより、図１１（Ｂ）の下段側に示すように、歯当りは、基準歯車対と同じ歯当りとなる。
【００７７】
上記のように本実施形態では、基準歯車対のラッピング加工前に測定したバックラッシュ量と所定の歯当りが得られたラッピング加工条件とをマスタデータとして保持しておき、ロット毎のラッピング加工条件の決定は、ロット毎に条件が不定な加工対象となる歯車対のラッピング加工前に測定したバックラッシュ量と、基準歯車対のラッピング加工前に測定したバックラッシュ量とに基づいて、基準歯車対をラッピング加工したときのラッピング加工条件を修正して行われる。基準歯車対を得るためには歯車テスタなどを使用する関係から熟練した作業者の関与が必要であるが、ロット毎のラッピング加工条件の修正に熟練者が関与する必要はない。これにより、ロット毎にラッピング加工後の歯車対の品質にバラツキが生じることが防止され、ロットの違いに拘わらず均一な仕上がり品質を得ることができる。
【００７８】
また、ロット毎のラッピング加工条件の修正作業は、ラッピング加工後の歯当りのチェックに基づくものではなく、同一の歯車ラップ盤で測定したバックラッシュ量に基づいて行っているので、洗浄作業や歯当りテスタでのチェック作業などの段取りが不要となり、量産する場合にラッピング加工条件の決定に要するトータル時間を短縮でき、歯車対を無駄にすることも少なくなる。さらに、機差補正の作業はマスタデータを取得する際には必要であるものの、ロット毎にラッピング加工条件を決定する際には必要ではなく、煩雑な機差補正の作業を可及的に減らすことができ、歯車ラップ盤１０によるラッピング加工が容易になる。
【００７９】
さらに、所定の歯当りが得られるようにラッピング加工条件を修正し設定しているため、加工対象となる歯車対については、ラッピング加工後の歯当り検査を廃止することも可能となる。
【００８０】
もって、ピニオンとリングギヤとからなるハイポイドギヤを、効率よくラッピング加工することができる。
【００８１】
なお、以上説明した実施の形態では、歯車対としてハイポイドギヤ１１を例に挙げたが、本発明は、ハイポイドギヤ１１の他にも２つの歯車が一対となった歯車対をラッピング加工する歯車ラップ盤に適用可能であることは言うまでもない。また、ロット毎にラッピング加工条件を修正し設定する形態について説明したが、量産性を多少犠牲にしても高精度に仕上げることが要求される歯車対の場合には、ロット毎ではなくすべての歯車対のそれぞれについて、加工前のバックラッシュ量の測定と、ラッピング加工条件の修正とを行うことも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態に係るＣＮＣ歯車ラップ盤を示す概略図である。
【図２】 図２（Ａ）（Ｂ）は、ハイポイドギヤのピニオンとリングギヤとの相対位置の変化の説明に供する図である。
【図３】 ハイポイドギヤのラッピング加工形態を示す斜視図である。
【図４】 ラッピングモーションの説明に供する図である。
【図５】 歯車ラップ盤を活用したラッピング加工条件の設定手順の説明に供する概念図である。
【図６】 図６（Ａ）は、ラッピング加工前にバックラッシュ量を測定する位置を、リングギヤのドライブ歯面上に示した図、図６（Ｂ）は、ラッピング加工により所定の歯当りを得た状況をハッチングで示す図である。
【図７】 マスタデータを取得した後に、加工対象となる歯車対をラッピング加工する際のラッピング加工条件を設定する手順を示すフローチャートである。
【図８】 記憶装置に保持されるバックラッシュ量、ラッピング加工条件を示す図である。
【図９】 ラッピング開始点の修正作業の概要を示す図である。
【図１０】 オシレーション幅の修正作業の概要を示す図である。
【図１１】 比率の修正作業の概要を示す図である。
【符号の説明】
１０…歯車ラップ盤
１１…ハイポイドギヤ（歯車対）
２０…ピニオン（歯車）
２８、３８…回転位置検出器（測定手段）
３０…リングギヤ（歯車）
４０…Ｅ軸スライド機構（変更手段）
５０…Ｐ軸スライド機構（変更手段）
６０…Ｇ軸スライド機構（変更手段）
７５…ＮＣ装置（制御手段）
７６…信号処理器（測定手段）
７７…コンピュータ７７（測定手段，修正手段）
７８…記憶装置（記憶手段）
Ｃ…ラッピングコンパウンド

Claims (3)

1. ２つの歯車によって構成される歯車対を噛み合わせて、その状態で歯面にラッピングコンパウンドを吹き付けながら上記歯車対を回転させて仕上げ加工を行う歯車ラップ盤において、
   前記２つの歯車間の相対位置を変化させてラッピング加工条件を変更する変更手段と、
   歯車対のバックラッシュ量を測定する測定手段と、
   所定の歯当りが得られた基準歯車対の、ラッピング加工前に測定したバックラッシュ量と、当該基準歯車対をラッピング加工したときのラッピング加工条件とを保持する記憶手段と、
   ロット毎に加工対象となる歯車対のラッピング加工前に測定したバックラッシュ量と、前記記憶手段に保持された基準歯車対のラッピング加工前に測定したバックラッシュ量とに基づいて、前記記憶手段に保持された基準歯車対をラッピング加工したときのラッピング加工条件を修正する修正手段と、
   前記修正手段により修正されたラッピング加工条件となるように前記変更手段の作動を制御する制御手段と、を有することを特徴とする歯車ラップ盤。
2. 前記ラッピング加工条件は、ラッピング加工の開始点、オシレーション幅、および、オシレーション幅をヒール側とトー側とに分配する比率を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の歯車ラップ盤。
3. 前記歯車対は、ピニオンとリングギヤとからなるハイポイドギヤであることを特徴とする請求項１に記載の歯車ラップ盤。

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