JP4202306B2 - 歯車研削盤 - Google Patents

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Description

本発明はねじ状砥石を用いて研削加工（歯車加工）をすると共に、ねじ状砥石をドレッシングするドレッシング装置を備えた歯車研削盤に関し、研削加工された歯車に誤差（寸法誤差）が生じたときに、誤差補正を容易に行うことができるようにしたものである。
従来、熱処理後の歯車形状の加工物に対し、歯車研削工具である「ねじ状砥石」により研削することにより、歯車を仕上げ加工する歯車研削盤が知られている。ねじ状砥石とは、リング状をなし、外周面に螺旋状にねじ山（ラック歯）を形成した砥石である。研削加工は、ねじ状砥石の直交座標系の位置（Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の位置）、並びに、ねじ状砥石の回転速度、更には加工物（歯車）を設置したテーブルの回転速度等をＮＣ制御することにより行っている。
研削加工をしていくと、ねじ状砥石は摩耗し、その切れ味が低下するので、多数個の歯車を連続して加工した後は、摩耗したねじ状砥石を、ドレッシング装置によりドレッシングして鋭い切れ刃を再生させる必要がある。
歯車研削盤の中には、ドレッシング装置を備えたものがある。このドレッシング装置としては、回転駆動する円板状のドレッシング工具を備えたロータリー式ドレッシング装置がある。このロータリー式ドレッシング装置では、円板状のドレッシング工具を回転駆動させつつ、回転しているねじ状砥石のねじ山のフランクに接触させてドレッシングをしている。
加工した歯車の形状が、本来の目標とする形状になっておらず、形状誤差がある場合には、歯車研削盤の動作を修正する必要がある。
この場合、「歯車形状誤差」としては、「歯形誤差」と「歯すじ誤差」がある。
加工する歯車の「歯形誤差」を修正するためには、即ち、歯形（歯形圧力角）を修正するためには、ねじ状砥石の砥石圧力角を修正しなければならない。そして、ねじ状砥石の砥石圧力角の修正は、ドレッシング装置によりねじ状砥石をドレッシングして行う。
一方、加工する歯車の「歯すじ誤差」を修正するためには、回転するテーブル上に設置した歯車（ワーク）を、ねじ状砥石により研削加工するときの、同期運動を補正することにより行う。即ち、研削加工する際におけるねじ状砥石のＺ軸方向（アキシャル軸方向、つまり、垂直方向）移動運動と、ワークが設置されるテーブルの回転運動との、同期運動を補正することにより歯すじ誤差を修正することができる。
具体的には、ねじ状砥石のＺ軸方向の移動速度を遅くしたり、テーブルの回転運動を速くすることにより、歯車のねじれ角が大きくなり、逆に、ねじ状砥石のＺ軸方向の移動速度を速くしたり、テーブルの回転運動を遅くすることにより、歯車のねじれ角が小さくなる。したがって、ねじ状砥石のＺ軸方向の移動速度とテーブルの回転運動との同期運転を調整することにより、歯車のねじれ角を任意に設定・修正することができる。このように、同期運動を調整することにより、加工される歯車のねじれ角が修正でき、歯すじ誤差の修正をすることができる。
詳細は後述するが、砥石圧力角を修正する一方法として、ねじ状砥石のねじ山に接触している円板状のドレッシング工具を旋回（垂直方向軸（Ｚ軸）回りに旋回）させる方法がある。
このため、歯車研削盤の中には、ロータリー式ドレッシング装置を旋回させる機構を備えている種類もあり、このような旋回機構を備えた歯車研削盤では、旋回用の工具であるブロックゲージを用いて、操作者が手操作によりロータリー式ドレッシング装置（ドレッシング工具）をＺ軸回りに旋回させて、砥石圧力角の修正をしている。
特開２００３−２３６７２０号公報
歯形誤差を修正するために、ねじ状砥石の砥石圧力角の修正をした場合には、歯形修正ができる。このようにして歯形誤差の修正をしても、歯筋形状には影響を与えない。
一方、歯すじ誤差を修正するために、ねじ状砥石のＺ軸方向移動運動とテーブルの回転運動との同期運動を補正すると、歯筋形状の修正ができる。このようにして歯すじ誤差修正をすると、歯形形状も不可避的に変更されてしまう。このように、歯すじ誤差を修正しようとした場合には、歯形形状も変更されてしまうので、歯形形状が意図しない形状になってしまうことがある。
本発明は、上記従来技術に鑑み、歯形形状及び歯筋形状に誤差がある場合に、歯すじ誤差の修正に伴う歯形形状変化をも見越して、歯形誤差及び歯すじ誤差を共に適正に修正することができる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本発明の構成は、
加工物が設置されると共に垂直軸回りで回転するテーブルと、
外周面に螺旋状にねじ山を形成したねじ状砥石が回転自在に装着されると共に、前記ねじ状砥石を、前記テーブルに対して前進・後退する方向であるＸ方向、垂直方向であるＺ方向、前記Ｘ方向及び前記Ｚ方向に対して直交する方向であるＹ方向に沿い移動させると共にＹＺ平面で旋回させる移動機構と、
前記移動機構に装着された前記ねじ状砥石の位置を制御するため、前記移動機構の移動をＮＣ制御すると共に、前記テーブルの回転運動をＮＣ制御するＮＣ装置と、
円板状をなすドレッシング工具を備えており、前記テーブルが配置されている位置にセットされたときに、前記ドレッシング工具が回転駆動しつつ前記ねじ状砥石のねじ山のフランクに接触してドレッシングを行うロータリー式ドレッシング装置とを有する歯車研削盤において、
前記ＮＣ装置は、
前記歯車研削盤により加工した歯車の寸法誤差を示す歯形誤差及び歯すじ誤差を入力する入力機能と、
前記歯すじ誤差がなくなるように、前記ねじ状砥石のＺ軸方向移動運動と前記テーブルの回転運動との同期運動を調整したとしたならば、歯車に生ずるであろう歯形変形量を求める歯形変形量演算機能と、
入力された前記歯形誤差と前記歯形変形量を加算して、総歯形誤差を求める加算機能と、
前記総歯形誤差に相当する圧力角誤差を求める圧力角誤差演算機能と、
前記圧力角誤差を修正するのに必要な圧力角修正量を求める圧力角修正量演算部と、
前記圧力角修正量に応じた砥石位置補正量を求める砥石位置補正量演算機能と、
入力された前記歯すじ誤差を修正するのに必要なねじれ角修正量を求めるねじれ角修正量演算機能と、
加工物に形成されるねじれ角が、前記ねじれ角修正量の分だけ変更されるように、前記ねじ状砥石のＺ軸方向移動運動と前記テーブルの回転運動との同期運動を調整すると共に、前記ドレッシング工具が前記ねじ状砥石のねじ山のフランクに接触する状態を保持しつつ、前記ねじ状砥石のＸ方向位置及びＺ方向位置ならびにＹＺ平面での旋回位置を調整することにより歯形誤差を修正する際に、ねじ状砥石の位置を、前記砥石位置補正量だけ位置修正するＮＣ制御機能とを有していることを特徴とする。
また本発明の構成は、
加工物が設置されると共に垂直軸回りで回転するテーブルと、
外周面に螺旋状にねじ山を形成したねじ状砥石が回転自在に装着されると共に、前記ねじ状砥石を、前記テーブルに対して前進・後退する方向であるＸ方向、垂直方向であるＺ方向、前記Ｘ方向及び前記Ｚ方向に対して直交する方向であるＹ方向に沿い移動させると共にＹＺ平面で旋回させる移動機構と、
前記移動機構に装着された前記ねじ状砥石の位置を制御するため、前記移動機構の移動をＮＣ制御すると共に、前記テーブルの回転運動をＮＣ制御するＮＣ装置と、
円板状をなすドレッシング工具を備えており、前記テーブルが配置されている位置にセットされたときに、前記ドレッシング工具が回転駆動しつつ前記ねじ状砥石のねじ山のフランクに接触してドレッシングを行うロータリー式ドレッシング装置とを有する歯車研削盤において、
前記ＮＣ装置は、
前記歯車研削盤により加工した歯車の寸法誤差を示す歯形誤差及び歯すじ誤差を入力する入力機能と、
前記歯すじ誤差がなくなるように、前記ねじ状砥石のＺ軸方向移動運動と前記テーブルの回転運動との同期運動を調整したとしたならば、歯車に生ずるであろう歯形変形量を求める歯形変形量演算機能と、
入力された前記歯形誤差と前記歯形変形量を加算して、総歯形誤差を求める加算機能と、
前記総歯形誤差に相当する圧力角誤差を求める圧力角誤差演算機能と、
前記圧力角誤差を修正するのに必要な圧力角修正量を求める圧力角修正量演算部と、
前記圧力角修正量に応じたリード補正量を求めるリード補正量演算機能と、
入力された前記歯すじ誤差を修正するのに必要なねじれ角修正量を求めるねじれ角修正量演算機能と、
加工物に形成されるねじれ角が、前記ねじれ角修正量の分だけ変更されるように、前記ねじ状砥石のＺ軸方向移動運動と前記テーブルの回転運動との同期運動を調整すると共に、前記ねじ状砥石の１回転当たりのねじ状砥石のＹ方向移動距離を前記リード補正量だけ修正して前記ねじ状砥石の１回転当たりのねじ状砥石のＹ方向移動距離を調整するＮＣ制御機能とを有することを特徴とする。
本発明では、研削加工した歯車に歯すじ誤差及び歯形誤差があったときに、この歯すじ誤差及び歯形誤差を単に修正するように歯車研削盤の動作を修正するのではなく、歯すじ誤差を修正することにより必然的に生ずる歯形変形量をも考慮して、歯形誤差修正をするように歯車研削盤の動作を修正しているので、歯すじ誤差及び歯形誤差を適格に修正することができる。
まず初めに、本発明を適用した歯車研削盤の構成及び一般的な動作を、図１ないし図５に基づき説明する。
図１は、ねじ状砥石（ウォーム状砥石）３を装着した本発明の実施形態に係る歯車研削盤の斜視図である。本図は、ロータリー式ドレッシング装置１０に備えた一対のドレッシング工具１０ａ，１０ｂにより、ねじ状砥石３をドレッシング（研削再生）している状態を示している。リング状のネジ状砥石３は、その外周面にラック歯（螺旋状のねじ山）を備えており、このラック歯が加工物（被研削ギア）Ｗと噛み合うことにより、歯車研削を行うものである。
図２は、前記加工物の一端を支える心押台であるカウンタコラム５の周辺を、上方から見た場合の説明図であり、図２（ａ）（ｂ）は、テーブル４への加工物Ｗの搬入・搬出動作を示すものであり、図２（ｃ）はドレッシング状態を示すものである。
また図３は、カウンタコラム（心押台）５の側面図である。
図４は、ねじ状砥石３と加工物Ｗとが噛み合って歯車研削をしている状態を示す斜視図である。
図５は、ドレッシング状態を示す模式図である。
図１において、１はベッド、２はコラム、３は加工物を研削加工するねじ状砥石、４は加工物を載置保持するテーブル、５はベッド１上に立設するカウンタコラム（心押台）、６はカウンタコラム５の下部外周に旋回可能に設けられている旋回リング（輪状部材）、７及び８は加工物を搬入・搬出するグリッパ、１０はねじ状砥石３をドレッシングするロータリー式ドレッシング装置を示す。
コラム２に対面する位置（ワーク加工位置）にテーブル４が設けられていて、コラム２はベッド１上において、図２に示す第１の軸Ｃ１（テーブル４）に対して前進及び後進（Ｘ方向にスライド）する。また、コラム２には、ねじ状砥石３を装着するための砥石軸である研削スピンドル１４を備えている。テーブル４は、図２に示す第１の軸Ｃ１を中心にＣ矢印方向に回転する（垂直軸回りで回転する）。
カウンタコラム５は、テーブル４上に載置された加工物を、その上方から押さえる機能を有するものであり、そのテーブル４面側において上下方向に昇降し、加工物をその上方から押さえる心押具（図示せず）を備えている。
図２（ａ）に示すように、カウンタコラム５の外周には、第２の軸Ｏを中心として図示しない駆動手段によりＢ矢印方向に旋回する旋回リング（輪状部材）６が設けられ、この旋回リング６には、加工物保持部である一対のグリッパ７，８と、ロータリー式ドレッシング装置１０が設けられている。
一対のグリッパ７，８は、第２の軸Ｏに対して対称に設けられており、グリッパ７，８により、加工物Ｗをテーブル４に対して搬入・搬出する。このグリッパ７，８は、開閉する一対のホーク７ａ，８ａにより、加工物Ｗをその両側から挟み把持する機構となっている。
旋回リング６は、グリッパ７，８により加工物Ｗをテーブル４へ搬入・搬出し易い高さを考慮し、カウンタコラム５の下部外周に設けることが望ましい。
ロータリー式ドレッシング装置１０は、グリッパ７，８間に備えられており、好ましくは、第２の軸Ｏを中心として、グリッパ７，８間の中央（９０度）位置に備えられる。
ロータリー式ドレッシング装置１０には、ドレッサ軸１０ｃを中心として回転駆動する円板状をなす一対のドレッシング工具１０ａ，１０ｂを備えている。
コラム２のうちテーブル４に対面する側面（前面）には、第１の軸Ｃ１と平行（Ｚ方向）にスライド可能な垂直スライド１１と、垂直スライド１１の前面にてＡ方向に軸旋回可能（Ｘ軸回りに旋回可能、ＹＺ平面で旋回可能）な旋回ヘッド１２と、旋回ヘッド１２の前面にて第１の軸Ｃ１に対し直交する方向（Ｙ方向）にスライドする研削スライダ１３を備えている。上記Ａ方向の軸旋回は、この研削スピンドル１４全体を傾ける動きを意味するものである。研削スピンドル１４は、砥石軸３ａを中心として回転することにより、ねじ状砥石３により加工物Ｗの研削加工が可能となる。
そしてベッド１，コラム２，垂直スライド１１，旋回ヘッド１２，研削スライダ１３，研削スピンドル１４により移動機構が構成されており、この移動機構の各部分は、ＮＣ装置１００により、その移動位置がＮＣ制御される。
また、旋回ヘッド１２にクーラントノズル９が設けられていて、このクーラントノズル９から研削油が、加工物Ｗ及びねじ状砥石３の研削中、研削部位上方より吐出され、研削の円滑性、研削屑の排除および冷却を図っている。
上記移動機構のＸ，Ｙ，Ｚ，Ａ，Ｃ方向の移動及び研削スピンドル１４によるねじ状砥石３の回転駆動、並びにテーブル４の回転駆動をＮＣ装置１００によりＮＣ制御することで、ねじ状砥石３がテーブル４上の加工物Ｗに対し、研削加工する。
加工物Ｗの搬入搬出及び加工動作を、図２（ａ）（ｂ）（ｃ）に基づき説明する。
図２（ａ）は、グリッパ７側にて加工物Ｗをテーブル４上に搬入すると共に、グリッパ８側に次に研削する加工物Ｗ１を把持させた状態を示す図である。
グリッパ７が図示しない移動手段により所定の距離だけ下降し、加工物Ｗがテーブル４上の加工物取付具（ワークアーバ）に設置される。グリッパ７の把持を開放後、図示しない締付装置にて加工物Ｗがワークアーバに固定支持される。その後、移動機構のＸ，Ｙ，Ｚ，Ａ，Ｃの移動及びねじ状砥石３の回転駆動並びにテーブル４の回転駆動をＮＣ制御することで、ねじ状砥石３が加工物Ｗを研削加工して歯車Ｗ２を製作する。図４は研削加工時における、ねじ状砥石３と加工物Ｗとの状態を示す。
このとき、回転駆動しているねじ状砥石３のＺ軸方向移動運動と、加工物（歯車）Ｗが設置されているテーブル４の回転運動との同期運動を調整することにより、加工物（歯車）Ｗに形成されるねじれ角（歯筋形状）を調整することができる。
次に、歯車Ｗ２のワークアーバへの固定支持が解除され、歯車Ｗ２をグリッパ７で把持し、グリッパ７が移動手段により所定の距離だけ上昇し、歯車Ｗ２がワークアーバから離間する。次いで、旋回リング６を１８０度右回転（Ｄ矢印）し、図２（ｂ）に示す状態となる。このときグリッパ８は、次に研削加工を行う加工物Ｗ１を把持しており、グリッパ８が加工物Ｗ１をテーブル４上に搬入すると共にグリッパ７が完成した歯車Ｗ２を搬出する。
図２（ａ）（ｂ）に示す動作を交互に繰り返すことで歯車を連続して数十個製作した後に、旋回リング６を、図２（ｂ）の状態から、右に９０度、Ｆ方向に旋回して，図２（ｃ）及び図３に示す状態とし、ロータリー式ドレッシング装置１０をねじ状砥石３に対面させ、ドレッシング工具１０ａ，１０ｂがドレッサ軸１０ｃを中心として回転駆動され、さらに、Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ａ，Ｃの移動及びねじ状砥石３の回転駆動を加工物Ｗの加工時と同様にＮＣ制御して、ねじ状砥石３をドレッシング装置１０により研削再生する。
ロータリー式ドレッシング装置１０によりねじ状砥石３のドレッシングを行うタイミングは、研削加工を行う前に、あらかじめ、ねじ状砥石３により連続して研削加工を行う加工物Ｗの数を所定の設定数として歯車研削盤のＮＣ装置１００に設定しておく。このようにしておくことで、図２（ａ）（ｂ）に示す動作を交互に繰り返し、ねじ状砥石３が加工物Ｗを所定の数だけ連続加工した後、旋回リング６が図２（ｃ）の状態になるように旋回することにより、ロータリー式ドレッシング装置１０がねじ状砥石３と対面し、ねじ状砥石３に対する、ロータリー式ドレッシング装置１０によるドレッシングが可能となる。
ドレッシングは、ドレッシング工具１０ａ，１０ｂがドレッサ軸１０ｃを中心として回転駆動され、さらに、ねじ状砥石３のＸ，Ｙ，Ｚ，Ａ，Ｃ方向の移動及びねじ状砥石３の回転駆動を、ＮＣ制御駆動することにより行われる。
このようにして、回転駆動している円板状のドレッシング工具１０ａ，１０ｂを、回転しているねじ状砥石３のねじ山のフランクに接触させていくことにより、ねじ状砥石３のドレッシングを行うことができる。
図５は、ドレッシング工具１０ａ，１０ｂにより、ねじ状砥石３をドレッシングしている状態を、模式的に示している。
図５において、位置Ｐ１を中心としてドレッシング工具１０ａが旋回でき（Ｚ軸回りで旋回でき）ると共に、位置Ｐ２を中心としてドレッシング工具１０ｂが旋回できる（Ｚ軸回りで旋回できる）とすると、ドレッシング工具１０ａ，１０ｂをＺ軸回りに旋回させることにより、ねじ状砥石３の砥石圧力角を修正することができる。
前述したブロックゲージを備えた歯車研削盤では、このような手法により、砥石圧力角を修正することができる。このようにして砥石圧力角を修正することにより、加工物（歯車）Ｗの歯車圧力角（歯形形状）を修正することができる。
このようにして砥石圧力角を修正して歯形誤差を修正する方法を、「第１の歯形誤差修正方法」という。
また、ドレッシング工具１０ａ，１０ｂをＺ軸回りで旋回させることなく、次のようにして、ねじ状砥石３の砥石圧力角を変えることもできる。
即ち、ロータリー式ドレッシング装置１０（即ちドレッシング工具１０ａ，１０ｂ）の位置を固定したままで、ドレッシング工具１０ａ，１０ｂがねじ状砥石３のねじ山のフランクに接触した状態を保持しつつ、ねじ状砥石３を直交座標系（Ｘ，Ｚ軸に沿う方向）で所定の位置に位置決めすると共に、ねじ状砥石３をＡ矢印方向に所定角度だけ旋回させることにより、ドレッシング工具１０ａ，１０ｂにてドレッシングするねじ状砥石３の砥石圧力角を変えることができる。
換言すると、砥石圧力角を変えるために「ねじ状砥石３の位置を固定して、ドレッシング工具１０ａ，１０ｂをＺ軸回りで旋回させる」のと等価な状態となるように、「ドレッシング工具１０ａ，１０ｂの位置を固定して、ねじ状砥石３の直交座標位置及びＡ矢印方向の旋回角を変更」するようにしたものである。
このようにして砥石圧力角を修正することにより、歯形誤差を修正する方法を、「第２の歯形誤差修正方法」という。
その具体的手法を、図６を参照して説明する。
通常のドレッシングを行うときには、図６（ａ）に示すように、ねじ状砥石３の中心Ｏ1（砥石軸３ａの中央点）と、ドレッシング工具１０ａ，１０ｂの中心Ｏ2（ドレッサ軸１０ｃの中央点）とを結ぶラインが水平となるようにしている。このとき、中心Ｏ1，Ｏ2間の距離である中心間距離はＤとなっている。
ねじ状砥石３の砥石圧力角を変化させるには、例えば図６（ｂ）に示すように、ドレッシング工具１０ａ，１０ｂの位置を、図６（ａ）のときと同じ位置に固定しつつ、且つ、中心Ｏ1，Ｏ2間の距離である中心間距離をＤに保持しつつ（つまり、ドレッシング工具１０ａ，１０ｂがねじ状砥石３のねじ山のフランクに接触した状態を保持しつつ）、ねじ状砥石３のＸ方向位置及びＺ方向位置を変えると共に、ねじ状砥石３のＡ方向位置（Ｘ軸回りでの旋回位置、即ち、ＹＺ平面での旋回位置）を変える。図６（ｂ）の例では、ねじ状砥石３のねじ山のうち、下半分側の部分でねじ状砥石３とドレッシング工具１０ａ，１０ｂとが接触している。
このため、ねじ状砥石３に形成したねじ山の傾斜向きにもよるが、例えば、ねじ状砥石３のうち、ドレッシング工具１０ａでドレッシングされる右側フランクＲＦ（図５参照）の砥石圧力角が大きくなり、ドレッシング工具１０ｂでドレッシングされる左側フランクＬＦ（図５参照）の砥石圧力角が小さくなる。
このとき、右側フランクＲＦにおいて増える砥石圧力角の角度（数値）と、左側フランクＬＦにおいて減少する砥石圧力角の角度（数値）は等しくなっている。
砥石圧力角を所定角度変化させるために、ねじ状砥石３をＸ，Ｚ，Ａ方向位置に沿い、どの程度移動させればよいかは、解析的に求めることができる。
勿論、ねじ状砥石３をＸ，Ｚ，Ａ方向位置に沿い移動させるには、ＮＣ装置１００によるＮＣ制御により、コラム２，垂直スライド１１及び旋回ヘッド１２を位置制御しながら移動させる。
また、ドレッシングをしていく際には、Ｘ，Ｚ，Ａ方向位置を図６（ｂ）に示す状態に維持して、最初にドレッシング工具１０ａ，１０ｂがねじ山のフランクに接するまで当たり調整をし（ねじ状砥石３をＹ方向に調整移動し）、その後は、ねじ状砥石３に形成したねじ山のリードに合わせて、ねじ状砥石３をＹ方向に連続的にリード移動させていく。
図６（ｂ）のときとは逆向きに、ねじ状砥石３の砥石圧力角を変化させるには、図６（ｃ）に示すように、ドレッシング工具１０ａ，１０ｂの位置を、図６（ａ）のときと同じ位置に固定しつつ、且つ、中心Ｏ1，Ｏ2間の距離である中心間距離をＤに保持しつつ、ねじ状砥石３のＸ方向位置及びＺ方向位置を変えると共に、ねじ状砥石３のＡ方向位置（Ｘ軸回りでの旋回位置、即ち、ＹＺ平面での旋回位置）を変える。図６（ｃ）の例では、ねじ状砥石３のねじ山のうち、上半分側の部分でねじ状砥石３とドレッシング工具１０ａ，１０ｂとが接触している。
このため、ねじ状砥石３に形成したねじ山の傾斜向きにもよるが、例えば、ねじ状砥石３のうち、ドレッシング工具１０ａでドレッシングされる右側フランクＲＦ（図５参照）の砥石圧力角が小さくなり、ドレッシング工具１０ｂでドレッシングされる左側フランクＬＦ（図５参照）の砥石圧力角が大きくなる。
このとき、右側フランクＲＦにおいて減少する砥石圧力角の角度（数値）と、左側フランクＬＦにおいて増加する砥石圧力角の角度（数値）は等しくなっている。
砥石圧力角を所定角度変化させるために、ねじ状砥石３をＸ，Ｚ，Ａ方向位置に沿い、どの程度移動させればよいかは、解析的に求めることができる。
勿論、ねじ状砥石３をＸ，Ｚ，Ａ方向位置に沿い移動させるには、ＮＣ装置１００によるＮＣ制御により、コラム２，垂直スライド１１及び旋回ヘッド１２を位置制御しながら移動させる。
また、ドレッシングをしていく際には、Ｘ，Ｚ，Ａ方向位置を図６（ｃ）に示す状態に維持して、最初にドレッシング工具１０ａ，１０ｂがねじ山のフランクに接するまで当たり調整をし（ねじ状砥石３をＹ方向に調整移動し）、その後は、ねじ状砥石３に形成したねじ山のリードに合わせて、ねじ状砥石３をＹ方向に連続的にリード移動させていく。
かくして、ねじ状砥石３の右側フランクと左側フランクの砥石圧力角を、一方については増加、他方については減少させることができる。しかも、増加、減少させる砥石圧力角（数値）は等しくすることができる。
図６に示す例では、砥石圧力角は、右側フランクＲＦにおいて増加（減少）すると、左側フランクＬＦにおいて減少（増加）するようにしているが、次の「第３の歯形誤差修正手法」では、左右のフランクに対して砥石圧力角を共に増加させたり、共に減少させる。
通常のドレッシングの際には、ねじ状砥石３をＹ方向に連続的に移動させていく距離（１回転当たりのＹ方向移動距離）を、ねじ状砥石３に形成したねじ山のリードに等しくしているが、第３の歯形誤差修正手法では、ドレッシングの際にねじ状砥石３をＹ方向に連続的に移動させていく距離（１回転当たりのＹ方向移動距離）を、ねじ状砥石３に形成したねじ山のリードよりもわずかに長く、または短くしている。
従来から周知のように、１回転当たりにおけるねじ状砥石３のＹ方向移動距離が、ねじ状砥石３のねじ山のリードよりも長くなると、ねじ状砥石３に形成したねじ山の傾斜向きにもよるが、例えば、ドレッシング工具１０ａ，１0ｂでドレッシングされるねじ状砥石3の左右のフランクＲＦ，ＬＦの砥石圧力角が共に同じ角度（数値）だけ共に減少する。また逆に、１回転当たりにおけるねじ状砥石３のＹ方向移動距離が、ねじ状砥石３のねじ山のリードよりも短くなると、ねじ状砥石３に形成したねじ山の傾斜向きにもよるが、例えば、ドレッシング工具１０ａ，１0ｂでドレッシングされるねじ状砥石3の左右のフランクＲＦ，ＬＦの砥石圧力角が共に同じ角度（数値）だけ共に増加する。
なお、第２の歯形誤差修正方法と第３の歯形誤差修正方法を組み合わせることもできる。即ち、
（１）１回転当たりにおけるねじ状砥石３のＹ方向移動距離を調整すると共に、
（２）ドレッシング工具１０ａ，１０ｂの位置を、図６（ａ）のときと同じ位置に固定しつつ、且つ、中心Ｏ1，Ｏ2間の距離である中心間距離をＤに保持しつつ、ねじ状砥石３のＸ方向位置及びＺ方向位置を変える。
このようにすることにより、左右のフランクＲＦ，ＬＦの砥石圧力角を、任意の角度に増加、減少させることができる。
本発明の実施例では、図１に示す歯車研削盤により研削加工してできた歯車の寸法を測定したときに、歯車形状誤差があると、ＮＣ装置１００の修正演算機能部により、歯車研削盤の動作を次のようにして修正するものである。
図７はＮＣ制御装置１００の演算機能のうち修正演算機能部を抽出して示している。勿論、ＮＣ制御装置１００は、通常のＮＣ制御、即ち、移動機構のＸ，Ｙ，Ｚ，Ａ，Ｃ方向の移動及び研削スピンドル１４によるねじ状砥石３の回転駆動、並びにテーブル４の回転駆動等のＮＣ制御をするものであるが、このような通常のＮＣ制御機能部分については、省略している。
本実施例では、まず研削加工してできた歯車の寸法を測定装置等を用いて測定する。測定の結果、歯形形状誤差（歯形誤差，歯すじ誤差）が存在した場合には、操作者は、ＮＣ装置１００の入力部１０１を介して、歯形形状誤差を、このＮＣ装置１００の修正演算機能部に入力する。
具体的には左歯面の歯形誤差（データ）ｘμｍ，右歯面の歯形誤差（データ）ｙμｍ，歯すじ誤差（データ）ｚμｍを入力する。
歯形変形量演算部１０２は、歯すじ誤差ｚμｍがなくなるように同期運転（ねじ状砥石３のＺ軸方向移動運転と、加工物が設置されるテーブル４の回転運動との同期運転）を修正したときに生ずる歯形変形量ｗμｍを、予め設定した演算式により求める。
加算部１０３は、入力された歯形誤差ｘμｍ，ｙμｍに対して、それぞれ、前記歯形変形量ｗμｍを加算して、総歯形誤差ｘ′μｍ，ｙ′μｍをもとめる。即ちｘ′＝ｘ＋ｗ、ｙ′＝ｙ＋ｗとなっている。
圧力角誤差演算部１０４は、総歯形誤差ｘ′，ｙ′に相当する圧力角誤差ΔαLdeg,ΔαRdegを求める。
圧力角誤差ΔαLdeg,ΔαRdegは、表示部１０５に表示される。操作者は、表示部１０５に表示された圧力角誤差ΔαLdeg,ΔαRdegを見て、この圧力角誤差ΔαLdeg,ΔαRdegを無くすように「第１の歯形誤差修正方法」により、ねじ状砥石３の砥石圧力角を変えるようにドレッシング工具１０ａ，１０ｂをｚ軸回りに旋回させて、圧力角誤差ΔαLdeg,ΔαRdegを解消することができる。
圧力角修正量演算部１０６は、「第３の歯形誤差修正方法」、即ちねじ状砥石３の１回転当たりにおけるねじ状砥石３のＹ方向移動距離（リード）を補正する方法により圧力角を修正する方法を採用するときに用いる、圧力角修正量Δα１degを求める。このとき
Δα１＝（ΔαL＋ΔαR）／２
となっている。
リード補正量演算部１０７は、圧力角修正量Δα１degに対応するリード補正量Ｌwｍｍを求める。
ＮＣ制御部１０８は、「第３の歯形誤差修正方法」により歯形誤差修正をする場合には、ねじ状砥石３をドレッシングする際における、ねじ状砥石３のＹ方向移動距離（リード）を、リード補正量Ｌwｍｍだけ補正してリード送りのＮＣ制御をする。
圧力角修正量演算部１０９は、「第２の歯形誤差修正方法」、即ちねじ状砥石３のＸ軸方向位置及びＺ軸方向位置を補正する方法により圧力角を修正する方法を採用するときに用いる、右歯面での圧力角修正量Δα２Ldeg、及び左歯面での圧力角修正量Δα２Rdegを求める。このとき
Δα２L＝ΔαL−Δα１deg
Δα２R＝ΔαR−Δα１deg
となっている。このとき、Δα２L＝−Δα２Rとなっている。
砥石位置補正量演算部１１０は、圧力角修正量Δα２L，Δα２Rdegに対応する砥石位置補正量ΔＸｍｍ，ΔＺｍｍを求める。
ＮＣ制御部１０８は、「第２の歯形誤差修正方法」により歯形誤差修正をする場合には、ねじ状砥石３をドレッシングする際における、ねじ状砥石３のＸ方向位置，Ｚ方向位置を、ΔＸｍｍ，ΔＺｍｍだけ補正して、ドレッシング装置１０によりねじ状砥石３のドレッシングを行うように、ねじ状砥石３の位置をＮＣ制御をする。
ねじれ角修正量演算部１１１は、歯すじ誤差ｚμｍが入力されると、この歯すじ誤差ｚμｍを修正するのに必要なねじれ角修正量Δβを求める。
ＮＣ制御部１０８は、ねじれ角βとなるように、ねじ状砥石３のＺ軸方向移動運動と、テーブル４の回転運動とをＮＣ制御により同期運転していたときには、ねじれ角がβ−Δβとなるようにねじ状砥石３のＺ軸方向移動運動と、テーブル４の回転運動とのＮＣ制御による同期運転状態を修正する。
このようにして、歯すじ誤差ｚμｍを修正して解消するとともに、歯形誤差ｘμｍ，ｙμｍを修正して解消することができる。
ここで、「第３の歯形誤差修正方法」、即ちねじ状砥石３の１回転当たりにおけるねじ状砥石３のＹ方向移動距離（リード）を補正する方法により圧力角を修正する方法を採用したときにおいて、歯すじ誤差修正（つまりねじれ角補正）をした際において、歯すじ誤差修正により必然的に生ずる歯形誤差変化（圧力角変化）の一例を、数式を挙げて示す。
正規ねじれ角 β１
正規圧力角 αｎ１
正規正面圧力角 αｓ１
正規ピッチ円直径 ｄｏ１
正規基礎円直径 ｄｇ１
正規リード Ｌｏ１
ねじれ角補正量 Δβ
補正後リード Ｌｏ１ｈ＝π・ｄｏ１／tan（β１＋Δβ）
正規ピッチ円での補正量
補正後ねじれ角 β１ｈ＝sin-1（π・Ｍｎ１・ｚ１／Ｌｏ１ｈ）
ただしＭｎ１はモジュール、ｚ１は歯数
正規ピッチ円での補正量
補正後正面圧力角 αｓ１ｈ＝tan-1（tan（αｎ１）／cos（β１ｈ））
正規ピッチ円での補正量
補正後ピッチ円直径 ｄｏ１ｈ＝Ｍｎ１・ｚ１／cos（β１ｈ）
正規ピッチ円での補正量
補正後基礎円直径 ｄｇ１ｈ＝ｄｏ１ｈ・cos（αｓ１ｈ）
正規ピッチ円での補正量
リード（Ｌ０１ｈ）を変えずに、正規基礎円（ｄｇ１）と等しくなる圧力角（αｎ１ｈ）を求める。
補正後正面圧力角 αｓ１ｈ＝cos-1（ｄｇ１・cos（β１ｈ）／Ｍｎ１・ｚ１）
正規ピッチ円での補正量
補正後圧力角 αｎ１ｈ＝tan-1（tan（αｓ１ｈ）・cos（β１ｈ））
正規ピッチ円での補正量
圧力角補正量 Δαｎ１＝αｎ１ｈ−αｎ１
正規ピッチ円での補正量
リード補正したときの圧力角変化量 −Δαｎ１
したがって、リードひいてはねじれ角が変化してときの圧力角変化は−Δαｎ１となる。
歯形変形量演算部１０２では、上記補正量−Δαｎ１をもとに、歯すじ誤差ｚμｍを修正するときに必然的に生ずる歯形誤差を求めている。
本発明はねじ状砥石により研削加工すると共にこのねじ状砥石をドレッシングするためのロータリー式ドレッシング装置を備えた歯車研削盤に適用することができ、研削加工してできた歯車に歯車形状誤差があった場合に、この歯車形状誤差を解消するように歯車研削盤の動作を修正するのに利用できる。
歯車研削盤を示す斜視図。 歯車研削盤のカウンタコラム周辺を示す平面図。 歯車研削盤のカウンタコラム周辺を示す側面図。 歯車の研削状態を示す斜視図。 ドレッシング状態を示す模式図。 ドレッシング状態を示す説明図。 実施例の演算機能を示すブロック図。
符号の説明
１ ベッド
２ コラム
３ ねじ状砥石
３ａ 砥石軸（ｍ）
４ テーブル
５ カウンタコラム
６ 旋回リング
７，８ グリッパ
１０ ロータリー式ドレッシング装置
１０ａ，１０ｂ ドレッシング工具
１０ｃ ドレッサ軸（ｌ）
１１ 垂直スライド
１２ 旋回ヘッド
１３ 研削スライダ
１４ 研削スピンドル
１００ ＮＣ装置
１０１ 入力部
１０２ 歯形変形量演算部
１０３ 加算部
１０４ 圧力角誤差演算部
１０５ 表示部
１０６ 圧力角修正量演算部
１０７ リード補正量演算部
１０８ ＮＣ制御部
１０９ 圧力角修正量演算部
１１０ 砥石位置補正量演算部
１１１ ねじれ角修正量演算部

Claims (2)

  1. 加工物が設置されると共に垂直軸回りで回転するテーブルと、
    外周面に螺旋状にねじ山を形成したねじ状砥石が回転自在に装着されると共に、前記ねじ状砥石を、前記テーブルに対して前進・後退する方向であるＸ方向、垂直方向であるＺ方向、前記Ｘ方向及び前記Ｚ方向に対して直交する方向であるＹ方向に沿い移動させると共にＹＺ平面で旋回させる移動機構と、
    前記移動機構に装着された前記ねじ状砥石の位置を制御するため、前記移動機構の移動をＮＣ制御すると共に、前記テーブルの回転運動をＮＣ制御するＮＣ装置と、
    円板状をなすドレッシング工具を備えており、前記テーブルが配置されている位置にセットされたときに、前記ドレッシング工具が回転駆動しつつ前記ねじ状砥石のねじ山のフランクに接触してドレッシングを行うロータリー式ドレッシング装置とを有する歯車研削盤において、
    前記ＮＣ装置は、
    前記歯車研削盤により加工した歯車の寸法誤差を示す歯形誤差及び歯すじ誤差を入力する入力機能と、
    前記歯すじ誤差がなくなるように、前記ねじ状砥石のＺ軸方向移動運動と前記テーブルの回転運動との同期運動を調整したとしたならば、歯車に生ずるであろう歯形変形量を求める歯形変形量演算機能と、
    入力された前記歯形誤差と前記歯形変形量を加算して、総歯形誤差を求める加算機能と、
    前記総歯形誤差に相当する圧力角誤差を求める圧力角誤差演算機能と、
    前記圧力角誤差を修正するのに必要な圧力角修正量を求める圧力角修正量演算部と、
    前記圧力角修正量に応じた砥石位置補正量を求める砥石位置補正量演算機能と、
    入力された前記歯すじ誤差を修正するのに必要なねじれ角修正量を求めるねじれ角修正量演算機能と、
    加工物に形成されるねじれ角が、前記ねじれ角修正量の分だけ変更されるように、前記ねじ状砥石のＺ軸方向移動運動と前記テーブルの回転運動との同期運動を調整すると共に、前記ドレッシング工具が前記ねじ状砥石のねじ山のフランクに接触する状態を保持しつつ、前記ねじ状砥石のＸ方向位置及びＺ方向位置ならびにＹＺ平面での旋回位置を調整することにより歯形誤差を修正する際に、ねじ状砥石の位置を、前記砥石位置補正量だけ位置修正するＮＣ制御機能とを有していることを特徴とする歯車研削盤。
  2. 加工物が設置されると共に垂直軸回りで回転するテーブルと、
    外周面に螺旋状にねじ山を形成したねじ状砥石が回転自在に装着されると共に、前記ねじ状砥石を、前記テーブルに対して前進・後退する方向であるＸ方向、垂直方向であるＺ方向、前記Ｘ方向及び前記Ｚ方向に対して直交する方向であるＹ方向に沿い移動させると共にＹＺ平面で旋回させる移動機構と、
    前記移動機構に装着された前記ねじ状砥石の位置を制御するため、前記移動機構の移動をＮＣ制御すると共に、前記テーブルの回転運動をＮＣ制御するＮＣ装置と、
    円板状をなすドレッシング工具を備えており、前記テーブルが配置されている位置にセットされたときに、前記ドレッシング工具が回転駆動しつつ前記ねじ状砥石のねじ山のフランクに接触してドレッシングを行うロータリー式ドレッシング装置とを有する歯車研削盤において、
    前記ＮＣ装置は、
    前記歯車研削盤により加工した歯車の寸法誤差を示す歯形誤差及び歯すじ誤差を入力する入力機能と、
    前記歯すじ誤差がなくなるように、前記ねじ状砥石のＺ軸方向移動運動と前記テーブルの回転運動との同期運動を調整したとしたならば、歯車に生ずるであろう歯形変形量を求める歯形変形量演算機能と、
    入力された前記歯形誤差と前記歯形変形量を加算して、総歯形誤差を求める加算機能と、
    前記総歯形誤差に相当する圧力角誤差を求める圧力角誤差演算機能と、
    前記圧力角誤差を修正するのに必要な圧力角修正量を求める圧力角修正量演算部と、
    前記圧力角修正量に応じたリード補正量を求めるリード補正量演算機能と、
    入力された前記歯すじ誤差を修正するのに必要なねじれ角修正量を求めるねじれ角修正量演算機能と、
    加工物に形成されるねじれ角が、前記ねじれ角修正量の分だけ変更されるように、前記ねじ状砥石のＺ軸方向移動運動と前記テーブルの回転運動との同期運動を調整すると共に、前記ねじ状砥石の１回転当たりのねじ状砥石のＹ方向移動距離を前記リード補正量だけ修正して前記ねじ状砥石の１回転当たりのねじ状砥石のＹ方向移動距離を調整するＮＣ制御機能とを有することを特徴とする歯車研削盤。
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