JP4220944B2

JP4220944B2 - 歯車研削盤

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Publication number: JP4220944B2
Application number: JP2004208097A
Authority: JP
Inventors: 吉言柳瀬; 光一増尾
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2004-07-15
Filing date: 2004-07-15
Publication date: 2009-02-04
Anticipated expiration: 2024-07-15
Also published as: US20060014474A1; JP2006026789A; CN100417483C; CA2510976A1; KR100644117B1; DE102005030846A1; CN1721114A; BRPI0503776A; US7198543B2; KR20060050177A; DE102005030846B4; MXPA05007375A; CA2510976C

Description

本発明はねじ状砥石を用いて研削加工をすると共にロータリー式ドレッシング装置を備えた歯車研削盤に関し、ねじ状砥石の砥石圧力角をＮＣ制御を用いて精度良く修正する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。

加工する歯車の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。

詳細は後述するが、砥石圧力角を修正するためには、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）させればよい。
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

しかし、砥石圧力角を修正するために、ロータリー式ドレッシング装置（ドレッシング工具）を旋回させるには、操作者の手作業により行わなければならないため、精度が劣ることがある。
また、ロータリー式ドレッシング装置を旋回させることができないタイプの歯車研削盤では、従来では、砥石圧力角の修正ができなかった。

本発明は、上記従来技術に鑑み、ロータリー式ドレッシング装置のドレッシング工具の位置を固定しつつ、ねじ状砥石の位置を所定位置に移動させることにより、ねじ状砥石の砥石圧力角を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、
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、ワーク加工位置に対して前進・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ＮＣ装置と、
円板状をなすドレッシング工具を有しており、前記ワーク加工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、前記ねじ状砥石の砥石圧力角を修正するために、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ように前記移動機構をＮＣ制御する制御機能を有していることを特徴とする。

また本発明の構成は、
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、ワーク加工位置に対して前進・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ＮＣ装置と、
円板状をなすドレッシング工具を有しており、前記ワーク加工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、前記ねじ状砥石の砥石圧力角を修正するために、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ように前記移動機構をＮＣ制御する制御機能と、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ＮＣ制御する制御機能を有していることを特徴とする。

本発明では、ドレッシング装置（ドレッシング工具）の位置を固定した状態で、ドレッシング工具が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、ねじ状砥石のＸ方向位置，Ｚ方向位置，ＹＺ平面での旋回位置をＮＣ制御することにより、ドレッシングにより形成される砥石圧力角の修正をする。このように、ＮＣ制御により砥石圧力角の修正ができるため、精度良くかつＮＣプログラム制御より自動的に砥石圧力角の修正ができる。

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り、ねじ状砥石３を、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。

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。なお、以降の説明では、ドレッサ軸１０ｃを、符号「ｌ」で示すことがある。

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。なお、以降の説明では、砥石軸３ａを、符号「ｍ」で示すことがある。

そしてベッド１，コラム２，垂直スライド１１，旋回ベッド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２０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の回転駆動を、ＮＣ装置２０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、Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ａ，Ｃの移動及びねじ状砥石３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。

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２０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（ａ）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（ａ）において、仮に、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。

本発明の実施例では、ドレッシング工具１０ａ，１０ｂがＺ軸回りで旋回できるとしてもドレッシング工具１０ａ，１０Ｂを旋回させることなく、ねじ状砥石３の砥石圧力角を変えるものである。また、本発明の実施例では、ドレッシング工具１０ａ，１０ｂがＺ軸回りで旋回できない構成となっていても、ねじ状砥石３の砥石圧力角を変えるものである。

本発明の実施例では、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ものである。
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。
なお図５（ｂ）に示すような、１枚のドレッシング工具１０ｄを用いることもできる。このドレッシング工具１０ｄにおいても、一対のドレッシング工具１０ａ，１０ｂと同様に、ねじ状砥石３の左右のフランクＬＦ，ＲＦに接触してドレッシングを行うことができる。

図１〜図５に示す歯車研削盤に適用した、本発明の実施例１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（ｍ）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（ｌ）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の解析結果は、後述する。

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２０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。

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。

実施例１では、右側フランクＲＦにおいて増加（減少）する砥石圧力角（数値）と、左側フランクＬＦにおいて減少（増加）する砥石圧力角（数値）は等しくしているが、実施例２では、左右のフランクに対して増加・減少させる砥石圧力角（数値）を異ならせている。

このため、実施例１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に等しくしているが、実施例２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。

しかも、図６（ｂ）または図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。このようにすることにより、前述したように、左右のフランクＲＦ，ＬＦのうちの一方の砥石圧力角を増加させ、他方の圧力角を減少させることができる。

よって、
（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方向位置並びにＡ方向位置を変える、
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。

次に、ねじ状砥石３の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方向に沿いどの程度移動させればよいかを、解析的に説明する。
なお、通常ではベクトルを示すのに符号の上に→を付して示すが、特許庁の電子出願システムではかかる標記手法が認められていないので、ここでは、符号の下に下線を付したものをベクトル標記として用いる。

図７は、ねじ状砥石３とロータリー式ドレッシング装置１０のドレッシング工具１０ａ，１０ｂとの位置関係を示している。更に詳述すると、図６（ａ）に示すように、ねじ状砥石３の中心Ｏ₁とドレッシング工具１０ａ，１０ｂの中心Ｏ₂とを結ぶラインが水平となる状態のときの位置関係を示している。

図７において、ｍは砥石軸、ｌはドレッサ軸、平面π₁，π₂はｙｚ平面である。
このとき、条件Ａと条件Ｂが成立している。
条件Ａ中心間距離Ｄ
（最短距離を結ぶベクトルＯ ₁ ，Ｏ ₂＝Ｄ，｜Ｄ｜＝Ｄ）
条件Ｂドレッサ軸ｌと砥石軸ｍをなす角はγ （γ：軸角）
平面π₂をＤに沿って平行移動すると平面π₁に重なる。
Ｄはπ₁，π₂の法線ベクトル

図８は、砥石圧力角を修正するために、ドレッシング工具１０ａ，１０ｂをＺ軸回りで旋回（旋回角α）したときの、ねじ状砥石３とロータリー式ドレッシング装置１０のドレッシング工具１０ａ，１０ｂとの位置関係を示している。
この方式は従来から用いられていた技術であり、この方式を方式１と称する。

図９は、図６（ｂ）または図６（ｃ）に示すように、ドレッシング工具１０ａ，１０ｂの位置を固定しつつ、且つ、中心間距離Ｄを保持しつつ、ねじ状砥石３のＸ方向位置及びＺ方向位置並びにＡ方向位置を変えたときの、ねじ状砥石３とロータリー式ドレッシング装置１０のドレッシング工具１０ａ，１０ｂとの位置関係を示している。

図９は、砥石軸を、ｙｚ平面で回転（旋回）し且つ平行移動する方式であり、この方式を方式２と称する。この方式２では、上述した「ｙｚ平面で回転（旋回）し且つ平行移動する」ことを、写像Ｔとした。
またｍ′は砥石軸、θはｙｚ平面での旋回角、砥石軸ｍ′は平面π₁′上にあり、ドレッサ軸ｌ′は平面π₂′上にあり、平面π₁′と平面π₂′は平行（即ち同じ法線ベクトル）である。
ここで下記条件Ａ′と条件Ｂ′を満たす写像Ｔが存在すれば、方式１と方式２は等価となる。
条件Ａ′ 中心間距離Ｄ（ｌ′とｍ′の最短距離＝Ｄ）
条件Ｂ′ ドレッサ軸ｌ′と砥石軸ｍ′のなす角はγ （γ：軸角）
（軸角γは、平面π₂′を平行移動して平面π₁′に重ねたときにｌ′とｍ′のなす角）

上記写像Ｔが存在するかどうかを、計算にて示す。
直線ｍの方向ベクトルｄｍ＝（０，cosγ，sinγ）
直線ｍの位置ベクトルｍ＝ｓ・ｄｍ（但しｓはパラメータ）
直線ｌの方向ベクトルｄｌ＝（０，１，０）
直線ｌの位置ベクトルｌ＝Ｄ＋ｔｄｌ（但しｔはパラメータ）
Ｄ＝（Ｄ，０，０）

直線ｌ′の方向ベクトルｄｌ′は次式（１）で示される。

直線ｍ′の方向ベクトルｄｍ′は次式（２）で示される。
ｄｍ′＝（０，cos（γ＋θ），sin（γ＋θ））・・・（２）

直線ｌ′と直線ｍ′に直交するベクトルをｎ′とする。ｎ′は平面π₁′，π₂′の法線ベクトルである。

ｎ′＝ｄｌ′×ｄｍ′
＝（cosα・sin（γ＋θ），sinα・sin（γ＋θ），−sinα・cos（γ＋θ））
・・・（３）
｜ｎ′｜²
＝cos²αsin²（γ＋θ）＋sin²α・sin²（γ＋θ）＋sin²αcos²（γ＋θ）
＝cos²αsin²（γ＋θ）＋sin²α ・・・（４）

直線ｌ′と直線ｍ′のなす角をγとすると、外積の定理より、
｜ｎ′｜＝｜ｄｌ′｜・｜ｄｍ′｜・sinγ
＝sinγ ・・・（５）
（∵ ｜ｄｌ′｜＝｜ｄｍ′｜＝１）

式（４）及び式（５）より
cos²αsin²（γ＋θ）＋sin²α＝sin²γ ・・・（６）
となる。
式（６）より、条件Ｂ′を満たす旋回角θが求められる。

式（３），式（５）より法線ベクトルｎ′を正規化すると次のようになる。
ｎ′＝（１／｜sinγ｜）（cosα・sin（γ＋θ），sinα・sin（γ＋θ），
−sinα・cos（γ＋θ））・・・（７）

直線ｌ′上の点Ｏ₂から−ｎ′に沿って距離Ｄだけ平行移動した点をＯ１′とすると、点Ｏ₁′を通り、方向ベクトルをｍ′とする直線ｍ′が、条件Ａ′，Ｂ′を満たす。

Ｏ ₂ Ｏ ₁ ′＝−Ｄ・ｎ′
＝（−Ｄ／｜sinγ｜）（cosαsin（γ＋θ），sinαsin（γ＋θ），
−sinαcos（γ＋θ））・・・（８）
Ｏ ₁ Ｏ ₁ ′＝Ｏ ₁ Ｏ ₂＋Ｏ ₂ Ｏ ₁ ′
＝Ｄ（１−cosαsin（γ＋θ）／｜sinγ｜，−sinαsin（γ＋θ）／｜sinγ｜，
sinαcos（γ＋θ）／｜sinγ｜・・・（９）

以上より写像Ｔは下記となる。
直線ｍ → 直線ｍ′
ｍ＝ｓｄｍ → ｍ′＝Ｏ ₁ Ｏ ₂＋ｓｄｍ′

ドレッシング工具１０ａ，１０ｂの位置を固定したときの、ねじ状砥石３の各軸補正量は、逆写像Ｔ^-1から得られる。

このとき逆写像Ｔ^-1は下記となる。

式（１２）より、ねじ状砥石３の各軸補正量は次のようになる。
Ｘ＝−ｘ_h ・・・（１２）
Ｙ＝−ｙ_h・cosθ−ｚ_h・sinθ ・・・（１３）
Ｚ＝ｙ_h・sinθ−ｚ_h・cosθ ・・・（１４）
Ａ＝−θ ・・・（１５）
となる。
なお、砥石圧力角の修正量（角度）は、軸角γよりも小さいことが条件である。

結局、式（１２），（１４），（１５）から分かるように、ドレッシング工具１０ａ，１０ｂの位置を固定した状態で、ねじ状砥石３のＸ軸位置を−ｘ_hずらし、Ｚ軸位置をｙ_h・sinθ−ｚ_h・cosθずらし、Ａ方向位置を−θ旋回させることにより、ねじ状砥石３を固定してドレッシング工具１０ａ，１０ｂをＺ軸回りにαだけ旋回させとときと同じように、砥石圧力角を修正することができる。
なお、θは式（６）を満たす値であり、また式（６）において、γはねじ状砥石３を位置移動する前の状態において砥石軸とドレッサ軸とがなす角度である。また、ベクトルＯ ₁ Ｏ ₁ ′を（ｘ_h，ｙ_h，ｚ_h）とした。

なお、ねじ状砥石３のＹ軸方向位置は、ドレッサ動作開始前に、ねじ状砥石３とドレッシング工具１０ａ，１０ｂが接触するまで手動操作する「当たり調整」をする。

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、ＮＣ制御により精度よく砥石圧力角を修正するのに利用することができる。

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。実施例の状態を示す説明図。ねじ状砥石とロータリー式ドレッシング装置の位置関係を示す説明図。ねじ状砥石とロータリー式ドレッシング装置の位置関係を示す説明図。ねじ状砥石とロータリー式ドレッシング装置の位置関係を示す説明図。

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
２０ＮＣ装置

Claims

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、ワーク加工位置に対して前進・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ＮＣ装置と、
円板状をなすドレッシング工具を有しており、前記ワーク加工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、前記ねじ状砥石の砥石圧力角を修正するために、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ように前記移動機構をＮＣ制御する制御機能を有していることを特徴とする歯車研削盤。
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、ワーク加工位置に対して前進・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ＮＣ装置と、
円板状をなすドレッシング工具を有しており、前記ワーク加工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、前記ねじ状砥石の砥石圧力角を修正するために、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ように前記移動機構をＮＣ制御する制御機能と、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ＮＣ制御する制御機能を有していることを特徴とする歯車研削盤。