JP4896528B2 - ハイポイドギヤの加工機設定装置 - Google Patents

Description

本発明は、ハイポイドギヤの各歯車を加工するフェースホブ方式の加工機に対する制御パラメータを設定するハイポイドギヤの加工機設定装置に関する。

従来より、ハイポイドギヤとしては、ワークを固定したままカッタヘッドを回転させるフェースミル方式の歯面加工によって各歯車（ギヤ及びピニオン）に勾配歯をそれぞれ形成した勾配歯ハイポイドギヤと、ワークとカッタヘッドとを同時に回転させるフェースホブ方式の歯面加工によって各歯車に等高歯をそれぞれ形成した等高歯ハイポイドギアとが広く知られている。

近年、フェースミル勾配歯のハイポイドギヤについては、加工機に対する適切な制御パラメータの設定方法や、加工された歯面の解析方法等についての研究が数多くなされている。例えば、非特許文献１には、歯切盤（加工機）に所定段取（制御パラメータ）が設定されて歯面加工された歯車に対し、歯形・歯筋方向の測定によってハイポイドギヤの歯面形状を定量測定し、その結果から歯切段取修正量を定量値指示することで、１回の修正で目標歯面を得る技術が開示されている。
鍵本洋、青山昇、近藤智彦、小熊辰照、クロード・ゴセリン、塩野芳夫「ハイポイドギヤ加工検査システムの開発」、社団法人 自動車技術会 学術講演会前刷集９８１ １９９８−５、Ｐ２６５〜Ｐ２６８

その一方で、等高歯ハイポイドギヤにおいては、加工機の各種制御パラメータを設定する際に最も基本となる各ワークとカッタヘッドとの加工機上での相対位置の設定方法さえも十分に確立されていないのが実情であった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、歯面加工を行う際の加工機に対する制御パラメータを適切に設定することができるハイポイドギヤの加工機設定装置を提供することを目的とする。

本発明は、ワークとカッタヘッドとを同時に回転させて上記ワークに歯面を加工するフェースホブ方式の加工機を用いて、ハイポイドギヤの一方の歯車である第１の歯車の歯面を第１のワークに成形加工するとともに、上記ハイポイドギヤの他方の歯車である第２の歯車の歯面を第２のワークに創成加工する際の、上記加工機に対する各制御パラメータを設定するハイポイドギヤの加工機設定装置であって、上記第１の歯車の設計諸元と上記カッタヘッドの設定寸法とに基づいて、上記第１のワークと上記カッタヘッドとの上記加工機上での相対位置を設定し、この相対位置から上記加工機に対する制御パラメータを設定する第１のパラメータ設定手段と、上記第１の歯車の設計諸元に歯当り調整寸法を反映させることで設定される仮想歯車の諸元と、上記第２の歯車の設計諸元とに基づいて、上記仮想歯車のピッチ円錐と上記第２の歯車のピッチ円錐との組立寸法を演算する組立寸法演算手段と、上記仮想歯車の諸元と上記カッタヘッドの設定寸法とに基づいて、上記仮想歯車に対して設定される仮想ワークに歯面を成形加工すると仮定した際の上記仮想ワークと上記カッタヘッドとの上記加工機上での相対位置を設定する仮想相対位置設定手段と、上記組立寸法演算手段で演算した上記組立寸法と、上記仮想相対位置設定手段で設定した上記相対位置とに基づいて、上記第２のワークと上記カッタヘッドとの上記加工機上での相対位置を設定し、この相対位置から上記加工機に対する制御パラメータを設定する第２のパラメータ設定手段とを備えたことを特徴とするハイポイドギヤの加工機設定装置。

本発明のハイポイドギヤの加工機設定装置によれば、歯面加工を行う際の加工機に対する制御パラメータを適切に設定することができる。

以下、図面を参照して本発明の形態を説明する。図面は本発明の一形態に係わり、図１はハイポイドギヤの斜視図、図２はハイポイドギヤの加工機設定装置の概略構成図、図３はハイポイドギヤの加工機設定装置を実現するためのコンピュータシステムの一例を示す概略構成図、図４は加工機の一例を示す概略構成図、図５はカッタヘッドの一例を示す斜視図、図６はカッタヘッド上でのブレードの取付状態を示す説明図、図７はハイポイドギヤの加工機設定ルーチンを示すフローチャート、図８は加工機上でのギヤワークとカッタヘッドとの相対位置関係をギヤの回転軸に沿って示す説明図、図９は加工機上でのギヤワークとカッタヘッドとの相対位置関係を３次元的に示す説明図、図１０は仮想ギヤ及びピニオンの各ピッチ円錐とカッタヘッドとの相対位置関係を３次元的に示す説明図、図１１は図１０の関係を各軸方向に沿って示す説明図、図１２はワーク上に設定される格子円錐を示す説明図、図１３はクロスポイントを基準とする座標系でワークとカッタヘッドとの関係を示す説明図、図１４は歯当り解析結果の一例を示す図表、図１５はモーションカーブの解析結果の一例を示す図表である。

図１において、符号１００は、例えば、大径をなす一方の歯車（以下、ギヤともいう）１０１Ｇと、小径をなす他方の歯車（以下、ピニオンともいう）１０１Ｐとが互いに噛合するハイポイドギヤを示す。本実施形態において、このハイポイドギヤ１００のギヤ１０１Ｇ及びピニオン１０１Ｐの各歯面は、例えば、図４に示すフェースホブ方式の加工機（歯切り装置）２００を用いて加工されており、具体的には、ギヤ１０１Ｇの歯面１０２Ｇ（凸歯面１０２Ｇａ及び凹歯面１０２Ｇｂ）が加工機２００によって成形加工され、ピニオン１０１Ｐの歯面１０２Ｐ（凸歯面１０２Ｐａ及び凹歯面１０２Ｐｂ）が加工機２００によって創成加工されている。すなわち、本実施形態では、ギヤ１０１Ｇが第１の歯車に相当し、ピニオン１０１Ｐが第２の歯車に相当する。

図４に示すように、加工機２００は、機械ベース２０２を有し、この機械ベース２０２には、移動路２０６上を直線状に移動可能な工具ヘッド２０４が設けられている。また、加工機２００は、機械ベース２０２に設定された枢動軸Ｗ_Ｐの軸線を中心として円弧状の移動路２１４に沿って揺動可能なワークテーブル２１２を有し、このワークテーブル２１２には移動路２１０上を直線状に移動可能なワークヘッド２０８が設けられている。

工具ヘッド２０４上にはクレードル軸Ｗ_Ｃの軸線まわりを回転可能なクレードル２１６が設けられており、クレードル２１６には、それぞれ偏角、スイベル角およびチルト角を調節可能なドラム２１８、２２０および２２２が順次連なって取付けられている。そして、これらのドラム２１８，２２０，２２２の調節により、カッタヘッド２３０がカッタヘッド軸Ｗ_Ｔのまわりを回転可能に、ワーク１１０に対して適当な態様で位置決めされるようになっている。

また、ワークヘッド２０８にはスライド２２８が設けられており、このスライド２２８にはワーク１１０をワーク軸Ｗ_Ｇの軸線まわりに回転可能に担持するワーク軸２２９が設けられている。そして、スライド２２８のワークヘッド２０８上でのスライド量が調節されることにより、ワーク１１０がカッタヘッド２３０に対して所望のオフセット位置に配置されるようになっている。

図５に示すように、カッタヘッド２３０は、円盤状のカッタ本体であるカッタボディ２３１を有する。このカッタボディ２３１の中心部には、加工機２００にカッタヘッド２３０を固定するための取付孔２３２が設けられている。

また、カッタボディ２３１の一端面はカッタヘッド２３０のヘッド表面（Cutter head surface）２３３として設定され、このヘッド表面２３３からカッタヘッド軸Ｗ_ｔ方向に設定距離離れた点が、カッタヘッド２３０を加工機２００にセットする際の基準点（原点Ｏ_Ｃ）として設定されている（図６参照）。ここで、カッタヘッド２３０のヘッド表面２３３から原点Ｏ_Ｃまでの軸方向距離は、カッタヘッド２３０に固有に設定されるものであるが、ハイポイドギヤ１００の設計諸元に基づいて設定されることが望ましく、本実施形態においては、ハイポイドギヤ１００の有効歯丈ｈの半値に適宜クリアランスを加えて設定されている。

さらに、ヘッド表面２３３からは、凹歯面加工用ブレード２４０ｏと凸歯面加工用ブレード２４０ｉとからなる複数のブレード２４０が突設されている。ここで、各ブレード２４０ｏ，２４０ｉは、カッタボディ２３１に形成されたブレード固定穴（図示せず）に着脱自在に挿入固定されるようになっている。その際、各ブレード２４０ｏ，２４０ｉは、例えば、図６に示すように、先端部に形成されるエッジ２４１ｉ，２４１ｏが、カッタヘッド２３０の参照平面（原点Ｏ_Ｃを通りヘッド表面２３３と平行な平面；reference plane）２３４から設定量突出する位置に固定される。なお、上述のように、カッタヘッド２３０のヘッド表面２３３から原点Ｏ_Ｃまでの軸方向距離がハイポイドギヤ１００の有効歯丈ｈの半値に設定されている本実施形態において、突出量は、ハイポイドギヤ１００の有効歯丈の半値（ｈ／２）にクリアランスｃを加算した値ｂ（＝（ｈ／２）＋ｃ：blade dedendum）に設定されている。また、研削加工によってエッジ２４１ｉ，２４１ｏの圧力角φ（blade pressure angle）等を修正する際の基準点は、参照平面２３４上の点（すなわち、エッジ２４１ｉ，２４１ｏの基部から高さｈ／２に適宜クリアランスを加えた点：以下、参照点Ｏ_Ｒという）に設定されている。

このような加工機２００において、移動路２０６上における工具ヘッド２０４の運動は、ワーク１１０に対する切込みの深さをコントロールする滑動ベース設定項（sliding base）Χを規定している。また、スライド２２８の位置決めは、垂直運動すなわちハイポイドオフセット（work offset）Ｅ_ｉをコントロールする。また、移動路２１０に沿うワークヘッド２０８の運動はヘッド設定項すなわちピッチコーン設定項（machine center to cross point）ｍｃｃｐをコントロールする。また、軸線Ｗ_Ｐのまわりにおけるワークテーブル２１２の運動は根元角（machine root angle）γ_Ｍを設定する。また、ドラム２１８の回転方向の調節（偏角）はワーク（工作物歯車）１１０のスパイラル角を調節する。また、ドラム２２０および２２２を回転方向に調節することにより、カッタ軸の位置すなわちそれぞれスイベル角（swivel angle）σおよびチルト角（tilt angle）τが設定され、歯側面輪郭が調節され、長手方向のクラウニングおよび噛合い方向のクラウニングに影響が及ぶ。クレードル２１６の回転は軸線Ｗ_Ｃのまわりにおける創成歯車の回転角度（cradle angle）αを与える。軸線Ｗ_Ｔ、およびＷ_Ｇはそれぞれカッタヘッド２３０およびワーク１１０に回転角度ω，βを与える。さらに、歯面を創成法によって加工する場合には、ワーク１１０の回転とクレードルの回転の比率をあらわす転動比率（ratio of roll）ｍ_ｉが設定される。

そして、この加工機２００に第１のワークとしてのギヤ１０１Ｇのワーク（以下、ギヤワークともいう）１１０Ｇがセットされると、加工機２００は、後述の加工機設定装置１で設定された制御パラメータで規定される相対位置で、ギヤワーク１１０Ｇとカッタヘッド２３０とをそれぞれ自転させることにより、ギヤワーク１１０Ｇ上に等高歯の歯面（すなわち、ギヤ１０１Ｇの歯面１０２Ｇ）を成形加工する。一方、加工機２００に第２のワークとしてのピニオン１０１Ｐのワーク（以下、ピニオンワークともいう）１１０Ｐがセットされると、加工機２００は、加工機設定装置１で設定される制御パラメータで規定される相対位置で、ピニオンワーク１１０Ｐとカッタヘッド２３０とをそれぞれ自転させ、さらに、カッタヘッド２３０を公転させることにより、ピニオンワーク１１０Ｐ上に等高歯の歯面（すなわち、ピニオン１０１Ｐの歯面１０２Ｐ）を創成加工する。

図２に示すように、加工機設定装置１は、ハイポイドギヤ１００の設計諸元やカッタヘッド２３０の設定寸法、歯当り調整寸法等を入力するための入力部５と、加工機２００に対する制御パラメータ設定のための各種演算を行う演算部６と、演算部６で実行される各種プログラムを格納するとともに、入力部５からの入力情報等を適宜記憶する記憶部７と、演算部６での演算結果等を出力する出力部８とを有して構成されている。

この加工機設定装置１の記憶部７には、例えば、図７に示す加工機設定ルーチンに従って、加工機２００でワーク１１０Ｇ，１１０Ｐに歯面を加工する際の各制御パラメータを設定するためのプログラムが格納されており、演算部６は、このプログラムを実行することにより、第１のパラメータ設定手段、組立寸法演算手段、仮想相対位置設定手段、第２のパラメータ設定手段としての各機能を実現する。

なお、本実施形態の加工機設定装置１は、例えば、図３に示すコンピュータシステム１０で実現される。コンピュータシステム１０は、例えば、コンピュータ本体１１に、キーボード１２と、ディスプレイ装置１３と、プリンタ１４とがケーブル１５を介して接続されて要部が構成されている。そして、このコンピュータシステム１０において、例えば、コンピュータ本体１１に配設された各種ドライブ装置やキーボード１２等が入力部５として機能するとともに、コンピュータ本体１１に内蔵されたＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等が演算部として機能する。また、コンピュータ本体１１に内蔵されたハードディスク等や記憶部７として機能するとともに、ディスプレイ装置１３やプリンタ１４等が出力部８として機能する。

次に、演算部６で実行される制御パラメータの設定処理について、図７に示す加工機設定ルーチンに従って説明する。このルーチンがスタートすると、演算部６は、先ず、ステップＳ１０１で、カッタヘッド２３０の設定寸法、ハイポイドギヤ１００の設計諸元、歯当り調整寸法等の各種諸元の取り込みを行う。具体的に説明すると、演算部６は、例えば、ディスプレイ装置１３等の出力部８を通じて各種諸元の入力画面を表示し、キーボード１２等の入力部５を通じて入力された諸元を読み込む。

ここで、本実施形態において、加工機設定装置１には、カッタヘッド２３０（及び、ブレード２４０）の設定寸法として、例えば、以下の値が入力される。
Ｓ_ｒ：slot radius
Ｓ_ｏ：slot offset
Ｃ_ｈｔ：cutter head thickness
λ_ｓ：blade slot tilt angle
γ_ｓ：blade side rake angle
ｂ_ｆｗblade flat width
ｂ_ｔ：blade thickness
ｂ_ｗ：blade width
ν：ギヤカッタリード角
Ｎ_Ｓ：ブレードグループ数

また、加工機設定装置１には、ハイポイドギヤ１００の設計諸元として、例えば、以下の値が入力される。
ａ_Ｇ：ギヤアデンダム
ｈ：有効歯丈
ｃ：クリアランス
Ａ_Ｐ，Ａ_Ｇ：ピッチ円錐母線長さ（ピニオン，ギヤ）
Γ_Ｐ，Γ_Ｇ：ピッチ円錐角（ピニオン，ギヤ）
ψ_Ｐ，ψ_Ｇ：捩れ角（ピニオン，ギヤ）
Ｚ_Ｐ，Ｚ_Ｇ：ピニオンとギヤの組立距離
Ｎ_Ｐ，Ｎ_Ｇ：歯数（ピニオン，ギヤ）
Ｒ_Ｐ，Ｒ_Ｇ：設計ピッチ円半径（ピニオン，ギヤ）

さらに、加工機設定装置１には、歯当り調整寸法として、例えば、以下の値が入力される。
ΔΓ_Ｇ：ギヤと仮想ギヤのピッチ円錐角の差
Δψ_Ｇ：ギヤと仮想ギヤの捩れ角の差
ｃ_ｌｆ：ギヤ歯幅に対する歯当り幅の割合

続くステップＳ１０２において、演算部６は、ギヤ１０１Ｇの設計諸元とカッタヘッド２３０の設計寸法とに基づいて、ギヤワーク１１０Ｇとカッタヘッド２３０との加工機２００上での相対位置をギヤ１０１Ｇのピッチ点Ｐ（ピッチ円錐）を基準として設定し、さらに、この相対位置情報に基づいて、ギヤ歯面成形時の加工機２００に対する制御パラメータを設定する。

例えば、参照平面２３４からのエッジ２４１ｏ，２４１ｉの突出量がｂ（＝（ｈ／２）＋ｃ）に設定されたカッタヘッド２３０が加工機２００にセットされている本実施形態の場合、演算部６は、加工機２００上でのギヤワーク１１０Ｇとカッタヘッド２３０との相対位置を、図８，９に示す関係に設定する。なお、以下の説明において、各ベクトルを〔 〕_Ｖと表示する。ここで、図８，９中において、Ｏ_Ｍは、加工機２００に設定されるクレードル軸線Ｗ_Ｃの原点である。また、ベクトル〔ｅ_Ｍ〕_Ｖは、クレードル軸線Ｗ_Ｃの方向単位ベクトルである。また、Ｏ_Ｂは、ワーク軸（ブランク軸）Ｗ_Ｇの原点である。また、ベクトル〔ｅ_Ｂ〕_Ｖは、ワーク軸Ｗ_Ｇの方向単位ベクトルである。また、Ｏ_Ｃは、カッタヘッド軸Ｗ_Tの原点である。また、ベクトル〔ｅ_Ｃ〕_Ｖは、カッタヘッド軸Ｗ_Tの方向単位ベクトルである。

具体的に説明すると、先ず、演算部６は、ギヤ１０１Ｇのピッチ円錐と相似形状をなし、且つ、円錐面が歯底から距離ｂだけ歯先側に移動した点を通る円錐を第１のワーク基準円錐としてギヤワーク１１０Ｇ上に設定する。

次いで、図８，９に示すように、演算部６は、第１の基準円錐の接平面Ｒにカッタヘッド２３０の回転軸（カッタヘッド軸）を直交させ、且つ、カッタヘッド２３０の原点Ｏ_Ｃを接平面Ｒ上に存在させる位置に、ギヤワーク１１０Ｇに対するカッタヘッド２３０の相対位置を設定する。

その際、演算部６は、接平面Ｒ上において、第１のワーク基準円錐の頂点からカッタヘッド軸の原点Ｏ_Ｃまでの母線方向の距離Ｈと、この母線に垂直な方向の距離Ｖとを、次式（１）〜（３）によって演算する。
Ｈ＝（Ｒ_Ｇ／ｓｉｎΓ_Ｇ）−（（０．５・ｈ−ａ_Ｇ）／ｔａｎΓ_Ｇ）−ｒ_Ｃｓｉｎλ …（１）
Ｖ＝ｒ_Ｃ・ｓｉｎλ …（２）
λ＝ν−ψ_Ｇ＋９０ …（３）
なお、図９におけるＳ及びαは、ＨとＶから、
Ｓ＝（Ｈ^２＋Ｖ^２）^１／２ …（４）
α＝ａｒｃｔａｎ（Ｈ，Ｖ） …（５）
で求められる。

さらに、演算部６は、加工機２００上でのギヤワーク１１０Ｇ及びカッタヘッド２３０の位置を、クレードル軸の原点Ｏ_Ｍに第１のワーク基準円錐の頂点が一致し、且つ、カッタヘッド軸線Ｗ_Ｔ（すなわち、ベクトル〔ｅ_Ｃ〕_Ｖ）とクレードル軸線Ｗ_Ｃ（すなわち、ベクトル〔ｅ_Ｍ〕_Ｖ）とが平行に配置される位置に設定する。

そして、このように設定された加工機２００上でのギヤワーク１１０Ｇとカッタヘッド２３０との相対位置に基づいて、演算部６は、加工機２００に対する制御パラメータとして、例えば、以下の値を設定する。
Ｓ：radial distance
Χ：sliding base
Ｅ_ｉ：work offset
γ_Ｍ：machine root angle
ｍｃｃｐ：machine center to cross point
ｍ_ｉ：ratio of roll
α：cradle angle
σ：swivel angle
τ：tilt angle
なお、本実施形態のハイポイドギヤ１００において、歯当り調整は、ピニオン１０１Ｐ側で行われるようになっており、ギヤ側では行われない。従って、スイベル角σ及びチルト角τは「０」に設定され、主として歯筋方向のクラウニングに影響するカッタヘッド軸線Ｗ_Ｔがクレードル軸線Ｗ_Ｃと平行に維持される。

ステップＳ１０２からステップＳ１０３に進むと、演算部６は、ギヤ１０１Ｇの設計諸元に対して歯当り調整寸法を反映させることによって仮想ギヤ（仮想歯車）を設定し、この仮想ギヤのピッチ円錐１１１ｉＧとピニオン１０１Ｐのピッチ円錐１１１Ｐとの組立寸法を設定する。

具体的に説明すると、演算部６は、先ず、仮想ギヤのピッチ円錐の３要素として、仮想ギヤのピッチ円錐母線長さＡ_ｉＧ、仮想ギヤのピッチ円錐角Γ_ｉＧ、及び、仮想ギヤの捩れ角ψ_ｉＧを設定する。
この場合、演算部６は、ギヤ１０１Ｇのピッチ円錐母線長さＡ_Ｇを、仮想ギヤのピッチ円錐母線長さＡ_ｉＧとしてそのまま設定する。
Ａ_ｉＧ＝Ａ_Ｇ …（６）
また、演算部６は、ギヤ１０１Ｇのピッチ円錐角Γ_Ｇに歯当り調整寸法ΔΓ_Ｇを加算することで、仮想ギヤのピッチ円錐角Γ_ｉＧを設定する。
Γ_ｉＧ＝Γ_Ｇ＋ΔΓ_Ｇ …（７）
また、演算部６は、ギヤ１０１Ｇの捩れ角ψ_Ｇに歯当り調整寸法Δψ_Ｇを加算することで、仮想ギヤの捩れ角ψ_ｉＧを設定する。
ψ_ｉＧ＝ψ_Ｇ＋Δψ_Ｇ …（８）
ここで、ピッチ円錐角Γ_ＧがΔΓ_Ｇで補正されることにより、主として仮想ギヤの歯丈方向のクラウニングが調整される。また、捩れ角ψ_ＧがΔψ_Ｇで補正されることにより、主として仮想ギヤのＰＯＣ（Path of Contact）の傾きが調整される。なお、歯当り調整寸法によって調整された仮想ギヤの歯数は、必ずしも整数である必要はない。

そして、演算部６は、仮想ギヤとピニオン１０１Ｐとの組立寸法として、ピニオンと仮想ギヤの交差角Σ_ｉ、ピニオンと仮想ギヤのオフセットＥ_ｉ、ピニオンと仮想ギヤのギヤ比ｍ_ｉ、ピニオンと仮想ギヤの組立距離Ｚ_ｉＧ，Ｚ_ｉＰ、及び、仮想ギヤのオフセットアングルε_ｉを、以下の式（９）〜（１４）を用いて演算する。
ｃｏｓΣ_ｉ＝−ｓｉｎΓ_Ｐ・ｓｉｎΓ_ｉＧ＋ｃｏｓΓ_Ｐ・ｃｏｓΓ_ｉＧ・ｃｏｓ（ψ_Ｐ＋ψ_ｉＧ） …（９）
Ｅ_ｉ＝（Ｒ_Ｐ／ｃｏｓΓ_Ｐ＋Ｒ_ｉＧ／ｃｏｓΓ_ｉＧ）・ｃｏｓΓ_Ｐ・ｃｏｓΓ_ｉＧ
・ｓｉｎ（ψ_Ｐ＋ψ_ｉＧ）／ｓｉｎΣ_ｉ …（１０）
ｓｉｎη_ｉ＝（ｃｏｓΓ_ｉＧ／ｓｉｎΣ_ｉ）・ｓｉｎ（ψ_Ｐ＋ψ_ｉＧ） …（１１）
ｓｉｎε_ｉ＝（ｃｏｓΓ_Ｐ／ｓｉｎΣ_ｉ）・ｓｉｎ（ψ_Ｐ＋ψ_ｉＧ） …（１２）
Ｚ_ｉＰ＝（（Ｅ_ｉ／ｔａｎε_ｉ）／ｓｉｎΣ_ｉ）−Ｒ_Ｐ・ｔａｎΓ_Ｐ …（１３）
Ｚ_ｉＧ＝（（Ｅ_ｉ／ｔａｎη_ｉ）／ｓｉｎΣ_ｉ）−Ｒ_ｉＧ・ｔａｎΓ_ｉＧ …（１４）
これにより、図１０に示すように、仮想ギヤのピッチ円錐１１１ｉＧとピニオン１０１Ｐのピッチ円錐１１１Ｐとの３次元空間上での相対位置が定まる。なお、図１０中のＴは、両ピッチ円錐１１１ｉＧ，１１１Ｐの共通接平面を示す。

ステップＳ１０３からステップＳ１０４に進むと、演算部６は、上述のステップＳ１０２と略同様の処理により、加工機２００上での仮想ギヤワークとカッタヘッド２３０との相対位置を設定する。
すなわち、演算部６は、仮想ギヤのピッチ円錐１１１ｉＧと相似形状をなし、且つ、円錐面が歯底から距離ｂだけ歯先側に移動した点を通る円錐を仮想ワーク基準円錐として仮想ギヤワーク上に設定する。

次いで、演算部６は、仮想ワーク基準円錐の接平面Ｒにカッタヘッド２３０の回転軸を直交させ、且つ、カッタヘッド２３０の原点Ｏ_Ｃを接平面Ｒ上に存在させる位置に、仮想ギヤワークに対するカッタヘッド２３０の相対位置を設定する。

その際、演算部６は、接平面Ｒ上において、仮想ワーク基準円錐の頂点からカッタヘッド軸の原点Ｏ_Ｃまでの距離Ｈ_ｉと、この母線に垂直な方向の距離Ｖ_ｉとを、次式（１）’〜（３）’によって演算する。
Ｈ_ｉ＝（Ｒ_ｉＧ／ｓｉｎΓ_ｉＧ）−（（０．５・ｈ−ａ_Ｇ）／ｔａｎΓ_ｉＧ）−ｒ_Ｃｓｉｎλ_ｉ …（１）’
Ｖ_ｉ＝ｒ_Ｃ・ｓｉｎλ_ｉ …（２）’
λ_ｉ＝ν−ψ_ｉＧ＋９０ …（３）’

そして、ステップＳ１０５に進むと、演算部６は、上述のステップＳ１０３で演算した組立寸法、及び、ステップＳ１０４で設定した相対位置とに基づいて、ピニオンワーク１１０Ｐとカッタヘッド２３０との加工機２００上での相対位置を設定し、さらに、この相対位置情報に基づいて、ピニオン歯面創成時の加工機２００に対する制御パラメータとして、例えば、以下の値を設定する。
Ｓ：radial distance
Χ：sliding base
Ｅ_ｉ：work offset
γ_Ｍ：machine root angle
ｍｃｃｐ：machine center to cross point
ｍ_ｉ：ratio of roll
α：cradle angle
σ：swivel angle
τ：tilt angle
ここで、本実施形態では、後述のステップＳ１１０において、ΔΓ_Ｇ，Δψ_Ｇ，ｃ_ｌｆ等の他に、歯当り調整寸法として、歯筋方向のクラウニング補正量等の値を適宜入力可能となっている。この歯筋方向のクラウニング補正量が入力されると、演算部６は、クレードル軸線Ｗ_Ｃに対してカッタヘッド軸線Ｗ_Ｔを傾斜させるべく、スイベル角σ及びチルト角τを変更する。さらに、演算部６は、スイベル角σ及びチルト角τの変更に伴い、他の制御パラメータを微調整する。

このようにしてステップＳ１０５で設定されるピニオン歯面創成時の加工機２００に対する制御パラメータを、図１０，１１（ａ）〜（ｃ）に示す。なお、図中において、添字”_ｍ”を付して示す制御パラメータは、カッタヘッド２３０が公転（実際には揺動）の基準点に位置するときのものである。

そして、ステップＳ１０５からステップＳ１０６に進むと、演算部６は、上述のステップＳ１０２で設定した制御パラメータに基づいて成形されるギヤ１０１Ｇの三次元歯面形状を演算するとともに、上述のステップＳ１０５で設定した制御パラメータに基づいて創成されるピニオン１０１Ｐの三次元歯面形状を演算する。

これらギヤ１０１Ｇ或いはピニオン１０１Ｐの各三次元歯面形状の演算は、加工機２００上の座標系におけるカッタヘッド２３０とワーク１１０（ギヤワーク１１０Ｇ或いはピニオンワーク１１０Ｐ）との位置関係に基づいて両者の相対運動を解析し、ブレードエッジ２４１ｏ，２４１ｉの軌跡を求めることにより実現される。

このため、この三次元歯面形状の演算では、例えば、図６に示すように、カッタヘッド２３０と一体に回転する座標系として、カッタヘッド２３０の原点Ｏ_Ｃを基準とする直交座標系Ｏ_Ｃx-y-zが定義され、このＯ_Ｃx-y-z座標系で、ブレードエッジ２４１上の任意の点Ｘの座標と、この点Ｘにおけるブレードエッジの方向ベクトル〔ｔ〕_Ｖが、エッジ点Ｘの三次元位置情報として演算される。

以下、ブレードエッジの圧力角φが固定値に設定された（すなわち、ブレードエッジが直線で形成された）凹歯面加工用ブレード２４０ｏ（図６参照）を例に説明する。ここで、本実施形態において、ブレード２４０ｏは、例えば、左回りのカッタヘッドのスロットに取り付けられたブレードであり、図示のように、スロットはヘッド表面垂直方向に対してλ_ｓ傾き、ヘッド表面２３３上でヘッド中心からｓ_ｒとｓ_ｏ離れた位置にある。さらに、ブレード２４０ｏのすくい面（Rake front face）は、長手方向に垂直な長方形断面においてγ_ｓ傾いている。

このように、ブレードエッジ２４１ｏは、３次元空間上で複雑な配置となる。そこで、本実施形態では、ブレードエッジ２４１ｏがすくい面上に存在することに着目し（すなわち、ブレードエッジ２４１ｏを形成するブレード２４０ｏ上の２面のうち、一方の面であるすくい面は平面であることに着目し）、エッジ２４１ｏ上の各点Ｘを、すくい面の平面方程式を用いて求める。この場合、すくい面は、式（１５）に示す平面方程式で表ことができる。
ｎ_Ｒｘｘ＋ｎ_Ｒｙｙ＋ｎ_Ｒｚｚ＋ｎ_Ｒ０＝０ …（１５）
ここで、式（１５）において、ｎ_Ｒｘ、ｎ_Ｒｙ、及び、ｎ_Ｒｚは、すくい面に垂直方向の単位ベクトル〔ｎ_Ｒ〕_Ｖの各成分であり、以下の式（１６）〜（１８）で求められる。
ｎ_Ｒｘ＝ｓｉｎγ_ｓ …（１６）
ｎ_Ｒｙ＝−ｃｏｓγ_ｓ・ｃｏｓλ_ｓ …（１７）
ｎ_Ｒｚ＝−ｃｏｓγ_ｓ・ｓｉｎλ_ｓ …（１８）
なお、凸歯面加工用ブレード２４０ｉの場合、ｎ_Ｒｘは、以下の式（１６）’で演算される。
ｎ_Ｒｘ＝−ｓｉｎγ_ｓ …（１６）’

また、式（１５）において、ｎ_Ｒ０は、原点Ｏ_Ｃからすくい面までの距離（垂線の長さ）であり、すくい面上の任意の点の座標が定まれば求めることができる。このすくい面上の点として、例えば、図６に示すように、カッタヘッド表面２３３とブレード２４０ｏとの交点であって、すくい面が開始するｂ_ｆＷの位置に設定された点Ｏ_Ｓの座標Ｏ_Ｓｘ，Ｏ_Ｓｙ，Ｏ_Ｓｚは以下の式（１９）〜（２１）から求められる。従って、これらを用い、ｎ_Ｒ０は、以下の式（２２）から算出される。
Ｏ_Ｓｘ＝Ｓ_ｒ−ｂ_ｆｗ …（１９）
Ｏ_Ｓｙ＝（ｂ_ｔ／ｃｏｓλ_ｓ）−ｓ_０ …（２０）
Ｏ_Ｓｚ＝ｃ_rh−ｃ_ht …（２１）
ｎ_Ｒ０＝−ｎ_Ｒｘ・Ｏ_Ｓｘ−ｎ_Ｒｙ・Ｏ_Ｓｙ−ｎ_Ｒｚ・Ｏ_Ｓｚ …（２２）
なお、凸歯面加工用ブレード２４０ｉの場合、Ｏ_Ｓｘは、以下の式（１９）’で演算される。
Ｏ_Ｓｘ＝Ｓ_ｒ−ｂ_ｗ＋ｂ_ｆｗ …（１９）’

さらに、ブレードエッジ２４１ｏ上の参照点Ｏ_Ｒの座標Ｏ_Ｒｘ，Ｏ_Ｒｙ，Ｏ_Ｒｚは、以下の式（２３）〜（２５）を用いて演算することができる。
Ｏ_Ｒｘ＝（−ｎ_Ｒｘ・ｎ_Ｒ０＋(ｎ_Ｒｙ ^２・((ｎ_Ｒｘ ^２＋ｎ_Ｒｙ ^２)・ｒ_ｒ ^２−ｎ_Ｒ０ ^２))^１／２）
／（ｎ_Ｒｘ ^２＋ｎ_Ｒｙ ^２） …（２３）
Ｏ_Ｒｙ＝（−ｎ_Ｒ０−ｎ_Ｒｘ・Ｏ_Ｒｘ）／ｎ_Ｒｙ …（２４）
Ｏ_Ｒｚ＝０ …（２５）

そして、これらを用いることにより、ブレードエッジ２４１ｏ上の任意の点Ｘの座標成分、及び、当該点Ｘでのブレードエッジ２４１ｏ方向のベクトル成分は、以下のように演算することができる。

すなわち、ブレードエッジ２４１ｏ上の任意の点Ｘのｚ座標（Ｘ_ｚ）が与えられたときのｘ座標Ｘ_ｘ及びｙ座標Ｘ_ｙは、すくい面上の点Ｏ_Ｓを基準として、以下の式（２６）、（２７）を用いて演算される。
Ｘ_ｘ＝ｔａｎφ・Ｘ_ｚ＋Ｏ_Ｒｘ …（２６）
Ｘ_ｙ＝−（ｎ_Ｒｘ・Ｘ_ｘ＋ｎ_Ｒｚ・Ｘ_ｚ＋ｎ_Ｒ０）／ｎ_Ｒｙ …（２７）
なお、凸歯面加工用ブレード２４０ｉの場合、Ｘ_ｘは、以下の式（２６）’で演算される。
Ｘ_ｘ＝−ｔａｎφ・Ｘ_ｚ＋Ｏ_Ｒｘ …（２６）’

また、点Ｘでのブレードエッジ２４１ｏ方向のベクトル成分ｔ_ｘ，ｔ_ｙ，ｔ_ｚは、以下の式（２８）〜（３０）を用いて演算される。
ｔ_ｘ＝ｓｉｎφ …（２８）
ｔ_ｙ＝−（ｎ_Ｒｘ・ｔ_ｘ＋ｎ_Ｒｚ・ｔ_ｚ）／ｎ_Ｒｙ …（２９）
ｔ_ｚ＝ｃｏｓφ …（３０）
なお、凸歯面加工用ブレード２４０ｉの場合、ｔ_ｚは、以下の式（３０）’で演算される。
ｔ_ｚ＝−ｃｏｓφ …（３０）’
ここで、ブレードエッジ２４１ｏが曲線で形成されたブレードを用いる場合、式（２６）〜（３０）’中のφは、ｚ座標Ｘ_ｚの関数（すなわち、φ（Ｘ_ｚ））となる。

さらに、この三次元歯面形状の演算では、例えば、図１２に示すように、ワーク１１０と一体に回転する座標系として、クロスポイントＯ_Ｂを基準とする直交座標系Ｏ_Ｂx-y-zが定義される。そして、加工機２００の制御パラメータに基づいて、Ｏ_Ｃx-y-z座標系とＯ_Ｂx-y-z座標系の相対位置を演算することにより、Ｏ_Ｃx-y-z座標系で演算されるブレードエッジ２４１ｏ上の各点Ｘを、Ｏ_Ｂx-y-z座標系へ座標変換することができる。

その際、上述の２つの座標系の挙動には、以下の式（３１）に示す関係がある。
β＝ω・（Ｎ_Ｓ／Ｎ_Ｗ）−ｍ_ｉ・（α−α_ｍ） …（３１）
なお、ギヤの三次元歯面形状を演算する場合、式（３１）中のＮ_ＷにはＮ_Ｇが代入される。また、ギヤの三次元歯面形状を演算する場合、式（３１）中のαは固定値（＝α_ｍ）である。一方、ピニオンの三次元歯面形状を演算する場合、式（３１）中のＮ_ＷにはＮ_Ｐが代入される。

従って、ギヤの歯面を成形加工する場合、Ｏ_Ｂx-y-z座標系におけるブレードエッジ２４１ｏ上の点Ｘの軌跡は、変数ωで定義することができる。一方、ピニオンの歯面を創成加工する場合、Ｏ_Ｃx-y-z座標系におけるブレードエッジ２４１ｏ上の点Ｘの軌跡は、変数ω，αで定義することができる。なお、以下の説明において、Ｏ_Ｃx-y-z座標系でのＸ座標の成分（Ｘ_ｘ，Ｘ_ｙ，Ｘ_ｚ）と区別するため、Ｏ_Ｂx-y-z座標系でのＸ座標の成分を（_ＢＸ_ｘ，_ＢＸ_ｙ，_ＢＸ_ｚ）で表す。

さらに、この三次元歯面形状の演算において、例えば、図１２に示すように、Ｏ_Ｂx-y-z座標系には、歯車の歯底に垂直な複数個（ｊ個）の円錐面（以下、グリッド円錐面と称す）１１２が、ワーク１１０に対応付けて、歯筋方向に沿う所定間隔毎に設定される。そして、ブレードエッジ２４１ｏ上の点Ｘがグリッド円錐面１１２を横切る点の座標Ｘ（ω）（或いは、Ｘ（ω，α））を順次探索することで、ブレードエッジ２４１ｏ上の各点Ｘが各グリッド円錐面１１２上で歯面を加工する点（格子点）の三次元座標が求められる。

以上のような関係を用い、演算部６は、現在の各制御パラメータで加工されるギヤ１０１Ｇ及びピニオン１０１Ｐの三次元歯面形状を演算する（グリッド円錐は必ずしも歯底に垂直にこだわる必要は無い）。 ところで、ブレードエッジ２４１ｏ上の点Ｘの軌跡がワーク１１０から外れている場合、当該点Ｘは歯面加工上の意味をなさない。そこで、演算部６は、先ず、ブレードエッジ２４１ｏがワーク１１０のフェースとグリッド円錐面１１２との交点Ｆを横切るときの座標Ｘ_Ｆをそれぞれ求める。そして、演算部６は、点Ｘ_Ｆよりも先端側を設定分割数で分割するブレードエッジ２４１ｏ上の点Ｘを求め、３次元空間上で、各点Ｘが対応するグリッド円錐面１１２を横切る点の座標Ｘ（ω）（或いは、Ｘ（ω，α））を求める。

具体的に説明すると、本実施形態において、演算部６は、演算を容易なものとするため、先ず、以下の式（３２）、（３３）を用いて、Ｏ_Ｂx-y-z座標系を２次元円筒座標系Ｏ_Ｂr-xで表記する（図１３参照）。
_ＢＸ_ｒ＝（_ＢＸ_ｙ ^２＋_ＢＸ_ｚ ^２）^１／２ …（３２）
Ｘ_２Ｄ＝（_ＢＸ_ｒ，_ＢＸ_ｘ） …（３３）
なお、図１３に示すように、２次元円筒座標系Ｏ_Ｂr-xにおいて、各グリッド円錐面１１２はグリッド線（glid line）として表される。

このような座標系において、演算部６は、ニュートン法を用いた以下の式（３４）を満足するω，Ｘ_ｚ、或いは、式（３４）’を満足するω，Ｘ_ｚ，αを求める。そして、求めたＸ_ｚから、ブレードエッジ２４１ｏがワーク１１０のフェースとグリッド円錐面１１２との交点Ｆを横切る座標Ｘ_Ｆを求める。

ここで、式（３４）、（３４）’において、ベクトル〔ｅ_ａ〕_Ｖはグリッド線方向を定める単位ベクトルであり、各グリッド円錐面１１２の母線方向に設定されるものである。

また、式（３４）’において、ベクトル〔ｖ_Ｃ〕_Ｖはワーク１１０から見たωによる切刃移動速度ベクトル、ベクトル〔ｎ〕_Ｖは歯面垂直方向ベクトル、ベクトル〔ｖ_Ｍ〕_Ｖはワークから見たαによる切刃移動速度ベクトルであり、以下の式（３５）〜（３７）を用いて演算される。
〔ｖ_Ｃ〕_Ｖ＝〔ｅ_ｃ〕_Ｖ×〔Ｏ_ｃＸ〕_Ｖ−（Ｎ_ｓ／Ｎ）〔ｅ_Ｂ〕_Ｖ×〔Ｏ_ＢＸ〕_Ｖ …（３５）
〔ｎ〕_Ｖ＝（〔ｔ〕_Ｖ×〔ｖ_Ｃ〕_Ｖ）／｜〔ｔ〕_Ｖ×〔ｖ_Ｃ〕_Ｖ｜ …（３６）
〔ｖ_Ｍ〕_Ｖ＝（〔ｅ_Ｍ〕_Ｖ×〔Ｏ_ＭＸ〕_Ｖ）＋ｍ_Ｍ・（〔ｅ_Ｂ〕_Ｖ×〔Ｏ_ＢＸ〕_Ｖ …（３７）
すなわち、創成加工されるピニオンの場合は、加工しながらαが変化するため、座標Ｘ_Ｆの演算には、ベクトル〔ｎ〕_Ｖとベクトル〔ｖ_Ｍ〕_Ｖとの直交条件が加わる。

そして、演算部６は、点Ｘ_Ｆよりも先端側を設定分割数で分割するブレードエッジ２４１ｏ上の位置に点Ｘを設定する。さらに、演算部６は、各点Ｘに対し、ニュートン法を用いた以下の式（３８）を満足するω、或いは、式（３８）’を満足するω及びαを求め、３次元空間上で各点Ｘが対応するグリッド円錐面１１２を横切る点の座標Ｘ（ω）或いはＸ（ω，α）を求める。

このような演算をワーク１１０上に設定されたグリッド線（グリッド円錐面１１２）毎に繰り返し行うことにより、凹歯面加工用ブレード２４０ｏで加工される凹歯面全体に渡る３次元歯面形状が演算される。なお、凸歯面加工用ブレード２４０ｉで加工される凸歯面の３次元歯面形状も上述と同様の演算によって求められることは勿論である。

そして、ステップＳ１０７に進むと、演算部６は、ステップＳ１０６で求めたギヤ及びピニオンの三次元歯面形状に基づいてハイポイドギヤの評価を行う。本実施形態において、演算部６は、ハイポイドギヤの評価として、例えば、歯当り解析やモーションカーブの解析等を行う。

そして、ステップＳ１０８に進むと、演算部６は、ディスプレイ装置１３等の出力部８を通じて、ギヤ歯面形成時の制御パラメータ及びピニオン歯面創成時の制御パラメータを表示し、さらに、ハイポイドギヤの評価結果を表示する。ここで、ハイポイドギヤの評価結果として歯当り解析結果が表示される場合、例えば、図１４に示す形態で表示される。また、モーションカーブの解析結果が表示される場合、例えば、図１５に示す形態で表示される。

そして、ステップＳ１０９に進むと、演算部６は、ユーザから、歯当り調整寸法等の変更要求がなされているか否かを調べる。

そして、ステップＳ１０９において、ユーザからの変更要求がなされていると判定した場合には、演算部６は、ステップＳ１１０に進み、例えば、ディスプレイ装置１３等の出力部８を通じて歯当り調整寸法の入力画面を表示し、キーボード１２等の入力部５を通じて入力された歯当り調整寸法を読み込んだ後、ステップＳ１０２に戻る。

一方、ステップＳ１０９において、ユーザからの変更要求がなされていないと判定した場合、演算部６は、ステップＳ１１１に進み、ユーザから、本加工機設定処理の終了指示がなされているか否かを調べる。

そして、ステップＳ１１１において、ユーザからの終了指示がなされていないと判定した場合、演算部６は、ステップＳ１０９に戻る。

一方、ステップＳ１１１において、ユーザからの終了指示がなされていると判定した場合、演算部６は、そのままルーチンを抜ける。

このような実施形態によれば、加工機２００でギヤ１０１Ｇを成形加工する際の制御パラメータをギヤの設計諸元に基づいて設定する一方、ギヤの設計諸元に歯当り調整寸法を反映させて仮想ギヤを設定し、仮想ギヤワークとカッタヘッドとの相対位置、及び、仮想ギヤとピニオン１０１Ｐとの組立寸法に基づいて加工機２００でピニオンを創成加工する際の制御パラメータを設定することにより、歯当り調整寸法を的確に反映させた制御パラメータを設定することができ、良好な歯当りのハイポイドギヤを加工することができる。

また、ギヤワークとカッタヘッドとの加工機上での相対位置の設定、及び、仮想ギヤワークとカッタヘッドとの加工機上での相対位置の設定の際には、カッタヘッドの参照平面からのブレードエッジの突出量に応じたピッチ円錐と相似形状をなすワーク基準円錐を設定し、このワーク基準円錐の接平面にカッタヘッドの回転軸を直交させ且つカッタヘッドの原点をワーク基準円錐の接平面上に存在させる位置に、ワークに対するカッタヘッドの相対位置を設定することにより、加工機に対する制御パラメータをピッチ点基準で設定することができ、良好な歯面加工を実現することができる。

また、ブレードエッジ上の点の三次元位置情報を演算するとともに、歯車の歯底に例えば垂直なグリッド円錐面をワークに対応づけて空間上に設定し、制御パラメータに基づいてカッタヘッドとワークとを相対運動させた際にエッジ上の点がグリッド円錐面を横切る点の座標を歯車の歯面上の点の座標として探索することにより、実際の歯面加工を行うことなく、ギヤ及びピニオンの三次元歯面形状を容易に演算することができる。そして、このように演算された三次元歯面形状をもとに、ハイポイドギヤの評価を行えば、各制御パラメータの設定を効率的に実現することができる。 その際、ブレード上のすくい面の平面方程式を演算することにより、ブレードエッジ上の点の三次元位置情報を容易に算出することができる。

なお、上述の実施形態では、参照平面からのブレードエッジの突出量が有効歯丈ｈの半値にクリアランスを加えた値に設定されたカッタヘッドを用いた加工機に対して制御パラメータを演算する一例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ブレードエッジの突出量に応じてワーク基準円錐を適宜変更することにより、ブレードエッジの突出量が任意に設定されたカッタヘッドを用いた加工機に対しても本発明を適用可能であることは勿論である。

また、上述の実施形態においては、ギヤの設計諸元に歯当り調整寸法を反映させて仮想ギヤを設定し、仮想ギヤワークとカッタヘッドとの相対位置、及び、仮想ギヤとピニオンとの組立寸法に基づいてピニオンワークとカッタヘッドとの加工機上での相対位置を設定する一例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ピニオンの設計諸元に歯当り調整寸法を反映させて仮想ピニオンを設定し、仮想ピニオンワークとカッタヘッドとの相対位置、及び、仮想ピニオンとギヤとの組立寸法に基づいてギヤワークとカッタヘッドとの加工機上での相対位置を設定してもよい。すなわち、ピニオンの制御パラメータに代えて、ギヤの制御パラメータに歯当り調整寸法を反映させてもよい。

ハイポイドギヤの斜視図 ハイポイドギヤの加工機設定装置の概略構成図 ハイポイドギヤの加工機設定装置を実現するためのコンピュータシステムの一例を示す概略構成図 加工機の一例を示す概略構成図 カッタヘッドの一例を示す斜視図 カッタヘッド上でのブレードの取付状態を示す説明図 ハイポイドギヤの加工機設定ルーチンを示すフローチャート 加工機上でのギヤワークとカッタヘッドとの相対位置関係をギヤの回転軸に沿って示す説明図 加工機上でのギヤワークとカッタヘッドとの相対位置関係を３次元的に示す説明図 仮想ギヤ及びピニオンの各ピッチ円錐とカッタヘッドとの相対位置関係を３次元的に示す説明図 図１０の関係を各軸方向に沿って示す説明図 ワーク上に設定される格子円錐を示す説明図 クロスポイントを基準とする座標系でワークとカッタヘッドとの関係を示す説明図 歯当り解析結果の一例を示す図表 モーションカーブの解析結果の一例を示す図表

符号の説明

１ … 加工機設定装置
５ … 入力部
６ … 演算部（第１のパラメータ設定手段、組立寸法演算手段、仮想相対位置設定手段、第２のパラメータ設定手段）
７ … 記憶部
８ … 出力部
１００ …ハイポイドギヤ
１０１Ｇ … ギヤ（第１の歯車）
１０１Ｐ … ピニオン（第２の歯車）
１０２Ｇ … 歯面
１０２Ｇａ … 凸歯面
１０２Ｇｂ … 凹歯面
１０２Ｐ … 歯面
１０２Ｐａ … 凸歯面
１０２Ｐｂ … 凹歯面
１１０ … ワーク
１１０Ｇ … ギヤワーク（第１のワーク）
１１０Ｐ … ピニオンワーク（第２のワーク）
１１１Ｐ … ピッチ円錐
１１１ｉＧ … ピッチ円錐
１１２ … グリッド円錐面
２００ … 加工機
２３０ … カッタヘッド
２３１ … カッタボディ
２３３ … カッタヘッド表面
２３４ … 参照平面
２４０ … ブレード
２４０ｉ … 凸歯面加工用ブレード
２４０ｏ … 凹歯面加工用ブレード
２４１ … ブレードエッジ
２４１ｉ … 凸歯面加工用ブレードエッジ
２４１ｏ … 凹歯面加工用ブレードエッジ
Ｐ … ピッチ点
Ｒ … 接平面

Claims (7)

1. ワークとカッタヘッドとを同時に回転させて上記ワークに歯面を加工するフェースホブ方式の加工機を用いて、ハイポイドギヤの一方の歯車である第１の歯車の歯面を第１のワークに成形加工するとともに、上記ハイポイドギヤの他方の歯車である第２の歯車の歯面を第２のワークに創成加工する際の、上記加工機に対する各制御パラメータを設定するハイポイドギヤの加工機設定装置であって、
   上記第１の歯車の設計諸元と上記カッタヘッドの設定寸法とに基づいて、上記第１のワークと上記カッタヘッドとの上記加工機上での相対位置を設定し、この相対位置から上記加工機に対する制御パラメータを設定する第１のパラメータ設定手段と、
   上記第１の歯車の設計諸元に歯当り調整寸法を反映させることで設定される仮想歯車の諸元と、上記第２の歯車の設計諸元とに基づいて、上記仮想歯車のピッチ円錐と上記第２の歯車のピッチ円錐との組立寸法を演算する組立寸法演算手段と、
   上記仮想歯車の諸元と上記カッタヘッドの設定寸法とに基づいて、上記仮想歯車に対して設定される仮想ワークに歯面を成形加工すると仮定した際の上記仮想ワークと上記カッタヘッドとの上記加工機上での相対位置を設定する仮想相対位置設定手段と、
   上記組立寸法演算手段で演算した上記組立寸法と、上記仮想相対位置設定手段で設定した上記相対位置とに基づいて、上記第２のワークと上記カッタヘッドとの上記加工機上での相対位置を設定し、この相対位置から上記加工機に対する制御パラメータを設定する第２のパラメータ設定手段とを備えたことを特徴とするハイポイドギヤの加工機設定装置。
2. 上記カッタヘッドの原点を通る参照平面からエッジを設定突出量だけ突出させる位置にブレードを固定した上記カッタヘッドを上記加工機にセットする場合に、
   上記第１のパラメータ設定手段は、上記第１の歯車のピッチ円錐と相似形状をなし且つ円錐面が上記第１の歯車の歯底から上記突出量だけ歯先側に移動した点を通る円錐を第１のワーク基準円錐として上記第１のワークに設定して、上記第１のワーク基準円錐の接平面に上記カッタヘッドの回転軸を直交させ且つ上記カッタヘッドの原点を上記第１のワーク基準円錐の接平面上に存在させる位置に上記第１のワークに対する上記カッタヘッドの相対位置を設定し、
   上記仮想相対位置設定手段は、上記仮想歯車のピッチ円錐と相似形状をなし且つ円錐面が上記仮想歯車の歯底から上記突出量だけ歯先側に移動した点を通る円錐を仮想ワーク基準円錐として上記仮想ワークに設定して、上記仮想ワーク基準円錐の接平面に上記カッタヘッドの回転軸を直交させ且つ上記カッタヘッドの原点を上記仮想ワーク基準円錐の接平面上に存在させる位置に上記仮想ワークに対する上記カッタヘッドの相対位置を設定することを特徴とする請求項１記載のハイポイドギヤの加工機設定装置。
3. 上記カッタヘッドの参照平面に対する上記ブレードのエッジの突出量が有効歯丈の半値にクリアランスを加えた値に設定されたカッタヘッドを上記加工機にセットする場合に、
   上記第１のパラメータ設定手段は、上記第１のワークに設定した上記第１のワーク基準円錐の接平面上における、上記第１のワーク基準円錐の頂点から上記カッタヘッド軸の原点までの母線方向の距離Ｈと、上記母線に垂直な方向の距離Ｖとを、
   Ｈ＝（Ｒ_Ｇ／ｓｉｎΓ_Ｇ）−（（α・ｈ−ａ_Ｇ）／ｔａｎΓ_Ｇ）−ｒ_Ｃｓｉｎλ …（１）
   Ｖ＝ｒ_Ｃ・ｓｉｎλ …（２）
   λ＝ν−ψ_Ｇ＋９０ …（３）
   但し、Ｒ_Ｇ、Γ_Ｇ、ａ_Ｇ、ψ_Ｇ、及び、ｈは第１の歯車の設計諸元であり、Ｒ_Ｇ：第１の歯車の設計ピッチ円半径、Γ_Ｇ：第１の歯車のピッチ円錐角、ａ_Ｇ：第１の歯車のアデンダム、ψ_Ｇ：第１の歯車の捩れ角、ｈ：有効歯丈、α：係数、
   また、ｒ_Ｃは、カッタヘッドに設定される諸元であり、ｒ_Ｃ：ギヤカッタ半径、ν：ギヤカッタリード角、νはカッターヘッドの設定と歯車の設計諸元から定まる値、
   の関係を満足するよう設定し、
   上記仮想相対位置設定手段は、上記仮想ワークに設定した上記仮想ワーク基準円錐の接平面上における、上記仮想ワーク基準円錐の頂点から上記カッタヘッド軸の原点までの母線方向の距離Ｈ_ｉと、上記母線に垂直な方向の距離Ｖ_ｉとを、
   Ｈ_ｉ＝（Ｒ_ｉＧ／ｓｉｎΓ_ｉＧ）−（（β・ｈ−ａ_Ｇ）／ｔａｎΓ_ｉＧ）−ｒ_Ｃｓｉｎλ_ｉ …（１）’
   Ｖ_ｉ＝ｒ_Ｃ・ｓｉｎλ_ｉ …（２）’
   λ_ｉ＝ν_ｉ−ψ_ｉＧ＋９０ …（３）’
   但し、Ｒ_ｉＧ、Γ_ｉＧ、ａ_Ｇ、ψ_ｉＧ、及び、ｈは仮想歯車の設計諸元であり、Ｒ_ｉＧ：仮想歯車の設計ピッチ円半径、Γ_ｉＧ：仮想歯車のピッチ円錐角、ａ_Ｇ：仮想歯車のアデンダム、ψ_ｉＧ：仮想歯車の捩れ角、ｈ：有効歯丈、β：係数
   また、ｒ_Ｃはカッタヘッドに設定される諸元であり、ｒ_Ｃ：ギヤカッタ半径、ν：ギヤカッタリード角、ν_ｉはカッターヘッドの設定と仮想歯車の設計諸元から定まる値、
   の関係を満足するよう設定することを特徴とする請求項２記載のハイポイドギヤの加工機設定装置。
4. 上記係数α及びβは、上記ブレードの諸元を決定するための参照平面を歯丈の中心とする場合において、それぞれ０.５に設定されることを特徴とする請求項３記載のハイポイドギヤの加工機設定装置。
5. ワークとカッタヘッドとを同時に回転させて上記ワークに歯面を加工するフェースホブ方式の加工機を用いて、ハイポイドギヤを構成する歯車のワークに歯面加工を行う際の上記加工機に対する制御パラメータを設定するハイポイドギヤの加工機設定装置であって、
   上記歯車の設計諸元と上記カッタヘッドの設定寸法とに基づいて、上記ワークと上記カッタヘッドとの上記加工機上での相対位置を設定し、この相対位置から上記加工機に対する制御パラメータを設定するパラメータ設定手段を有し、
   上記カッタヘッドの原点を通る参照平面からエッジを設定突出量だけ突出させる位置にブレードを固定した上記カッタヘッドを上記加工機にセットする場合に、
   上記パラメータ設定手段は、上記歯車のピッチ円錐と相似形状をなし且つ円錐面が上記歯車の歯底から上記突出量だけ歯先側に移動した点を通る円錐をワーク基準円錐として上記ワークに設定し、上記ワーク基準円錐の接平面に上記カッタヘッドの回転軸を直交させ且つ上記カッタヘッドの原点を上記ワーク基準円錐の接平面上に存在させる位置に上記ワークに対する上記カッタヘッドの相対位置を設定することを特徴とするハイポイドギヤの加工機設定装置。
6. ワークとカッタヘッドとを同時に回転させて上記ワークに歯面を加工するフェースホブ方式の加工機を用いて、ハイポイドギヤを構成する歯車のワークに歯面加工を行う際の上記加工機に対する制御パラメータを設定するハイポイドギヤの加工機設定装置であって、
   上記歯車の設計諸元と上記カッタヘッドの設定寸法とに基づいて、上記ワークと上記カッタヘッドとの上記加工機上での相対位置を設定し、この相対位置から上記加工機に対する制御パラメータを設定するパラメータ設定手段と、
   上記カッタヘッドから突出するブレードのエッジ上の点の三次元位置情報を演算するとともに、上記歯車の歯底に垂直なグリッド円錐面を上記ワークに対応づけて空間上に設定し、上記制御パラメータに基づいて上記カッタヘッドと上記ワークとを相対運動させた際に上記エッジ上の点が上記グリッド円錐面を横切る点の座標を上記歯車の歯面上の点の座標として探索する歯面形状演算手段とを備えたことを特徴とするハイポイドギヤの加工機設定装置。
7. 上記歯面形状演算手段は、上記ブレード上に形成されるすくい面の平面方程式を演算し、当該平面方程式に基づいて上記エッジ上の点の三次元位置情報を算出することを特徴とする請求項６記載のハイポイドギヤの加工機設定装置。

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