JP5836900B2 - 歯車研削工具の加工方法及び歯車研削工具加工システム - Google Patents

Description

本発明は、ワーク工具（加工前の歯車研削工具）を加工歯車（ツルーイング工具）にて加工（ツルーイング）することにより歯車研削工具を形成する歯車研削工具の加工方法及び歯車研削工具加工システムに関する。

例えば、自動車のマイナーモデルチェンジによって、トランスミッションのギヤ比を変更する場合、モジュールや圧力角を同一にした転位歯車が必要になることがある。

一般的に、歯車研削工具を加工するための加工歯車は、ワーク歯車を前記歯車研削工具にて研削することにより形成される製品歯車（半製品歯車）と同一の主要諸元（モジュール、圧力角、歯数、ねじれ角、歯厚等）を有している。すなわち、加工歯車と製品歯車とは１対１に対応した形状を有している。そのため、前記製品歯車の目標形状（主要諸元）が変更される毎に専用の加工歯車を製造する必要があり、多大なコストと時間を要することがあった。

このような問題に対処するため、例えば、特許文献１には、ハードギヤボーニング加工の分野において、製品歯車のモジュール及び圧力角と同一のモジュール及び圧力角を有し、且つ該製品歯車の歯数と異なる歯数を有する加工歯車を用いて歯車研削工具を加工する技術的思想が開示されている。

ところで、通常、加工歯車の加工歯面は、加工歯の母材にニッケルメッキ層を介して砥粒が電着されることにより形成されている。そして、製品歯車の歯先形状は、加工歯車の砥粒の付き方によって変化することがあるため、製品歯車において所望の歯先形状が得られるまで加工歯車を製造し直す必要があり、多大なコストと時間を要することがあった。

このような問題に対処するため、例えば、特許文献２には、加工歯車の加工歯面の形状を歯幅方向に連続的に変化させる技術的思想が開示されている。

特開平７−３２２１４号公報 特開２００６−２２４２４０号公報

上述した特許文献１に係る従来技術は、ハードギヤボーニング加工において適用可能な技術であるため、例えば、螺旋状の研削歯を有する歯車研削工具を加工する場合には適用することができない。

また、特許文献２に係る従来技術では、通常、加工歯面を構成する砥粒はダイヤモンドで構成されているため、該加工歯面の形状を歯幅方向に連続的に変化させることは容易でない。

本発明は、このような課題を考慮してなされたものであり、製品歯車の目標形状とは異なる形状を有する加工歯車を用いて、目標形状の製品歯車を形成可能な螺旋状の研削歯を有する歯車研削工具を簡単に形成することができ、これによって、コストの低廉化を図ることができる歯車研削工具の加工方法及び歯車研削工具加工システムを提供することを目的とする。

［１］ 本発明に係る歯車研削工具の加工方法は、螺旋状の研削歯を有するワーク工具を加工歯車にて加工することにより歯車研削工具を形成する歯車研削工具の加工方法であって、ワーク歯車を前記歯車研削工具にて研削することにより形成される製品歯車の目標形状とは異なる形状を有する前記加工歯車と前記ワーク工具とを第１噛合位置に噛み合わせる噛合工程と、前記ワーク工具と前記加工歯車とを該ワーク工具の回転軸線方向に沿って相対変位させて前記第１噛合位置から第２噛合位置に変更することにより、前記ワーク工具と前記加工歯車との作用線の位置をずらす変位工程と、前記変位工程の後に、前記ワーク工具と前記加工歯車とを回転駆動させることにより、該ワーク工具を加工して前記歯車研削工具に形成する形成工程と、を行うことを特徴とする。

本発明に係る歯車研削工具の加工方法によれば、ワーク工具と加工歯車とを該ワーク工具の回転軸線方向に沿って相対変位させて第１噛合位置から第２噛合位置に変更することにより、前記ワーク工具と前記加工歯車との作用線の位置をずらした上で、該ワーク工具を加工して歯車研削工具を形成している。これにより、製品歯車（半製品歯車）の目標形状とは異なる形状を有する加工歯車を用いて目標形状の製品歯車を形成可能な螺旋状の研削歯を有する歯車研削工具を簡単に形成することができる。すなわち、製品歯車の目標形状と１対１に対応した形状を有する加工歯車を製造しなくても、目標形状の製品歯車を形成可能な歯車研削工具を形成することができる。よって、コストの低廉化を図ることができる。

［２］ 上記の歯車研削工具の加工方法において、前記ワーク工具の回転軸線と前記加工歯車の回転軸線とが近接離間する方向に該ワーク工具と該加工歯車とを相対変位させて前記第２噛合位置の作用線を前記第１噛合位置の作用線上に位置させる噛合位置調節工程を前記変位工程と前記形成工程との間に行ってもよい。

このような加工方法によれば、ワーク工具の回転軸線と加工歯車の回転軸線とが近接離間する方向に該ワーク工具と該加工歯車とを相対変位させて第２噛合位置の作用線を第１噛合位置の作用線上に位置させているので、該ワーク工具と該加工歯車とを確実に噛み合わせることができる。

［３］ 上記の歯車研削工具の加工方法において、前記製品歯車の目標形状と前記加工歯車の形状との差異に基づいて前記変位工程における相対変位量を算出する算出工程をさらに行ってもよい。

このような加工方法によれば、製品歯車の目標形状と加工歯車の形状との差異に基づいて変位工程における相対変位量を算出しているので、目標形状の製品歯車を形成可能な歯車研削工具を確実に形成することができる。

［４］ 上記の歯車研削工具の加工方法において、前記加工歯車の形状が標準歯車の形状に対応すると共に前記製品歯車の目標形状が転位歯車の形状に対応しており、前記算出工程は、前記転位歯車の転位量に基づいて前記変位工程における相対変位量を算出してもよい。

このような加工方法によれば、標準歯車の形状に対応した形状の加工歯車を用いて転位歯車を形成可能な歯車研削工具を好適に形成することができる。

［５］ 上記の歯車研削工具の加工方法において、前記算出工程は、前記製品歯車の歯先修正開始位置の目標位置に対する前記加工歯車の歯先修正開始位置の誤差量に基づいて前記変位工程における前記相対変位量を算出してもよい。

このような加工方法によれば、製品歯車の歯先修正開始位置の目標位置と加工歯車の歯先修正開始位置との間に誤差が生じている場合であっても、目標とする歯先形状を備えた製品歯車を形成可能な歯車研削工具を好適に形成することができる。

［６］ 本発明に係る歯車研削工具の加工方法は、螺旋状の研削歯を有するワーク工具を加工歯車にて加工することにより歯車研削工具を形成する歯車研削工具の加工方法であって、ワーク歯車を前記歯車研削工具にて研削することにより形成される製品歯車の目標形状とは異なる形状を有する前記加工歯車の形状に対応した形状のワーク歯車を研削する際の該ワーク歯車と前記歯車研削工具との噛合位置に相当する前記加工歯車と前記ワーク工具との第１噛合位置に対する、前記製品歯車の前記目標形状に対応した形状の前記ワーク歯車を研削する際の該ワーク歯車と前記歯車研削工具との噛合位置に相当する前記加工歯車と前記ワーク工具との第２噛合位置を算出する算出工程と、前記算出工程にて算出された前記第２噛合位置に前記加工歯車と前記ワーク工具とを噛み合わせる噛合工程と、前記噛合工程の後に、前記加工歯車と前記ワーク工具とを回転駆動させることにより、該ワーク工具を加工して前記歯車研削工具に形成する形成工程と、を行うことを特徴とする。

本発明に係る歯車研削工具の加工方法によれば、加工歯車とワーク工具との第２噛合位置を算出し、算出された前記第２噛合位置に前記加工歯車と前記ワーク工具とを噛み合わせた後、該ワーク工具を加工して歯車研削工具を形成している。よって、製品歯車の目標形状とは異なる形状を有する加工歯車を用いて、目標形状の製品歯車を形成可能な歯車研削工具を簡単に形成することができ、これによって、コストの低廉化を図ることができる。

［７］ 本発明に係る歯車研削工具加工システムは、螺旋状の研削歯を有するワーク工具を加工歯車にて加工することにより歯車研削工具を形成するための歯車研削工具加工システムであって、ワーク歯車を前記歯車研削工具にて研削することにより形成される製品歯車の目標形状とは異なる形状を有する前記加工歯車と前記ワーク工具とを第１噛合位置に噛み合わせた状態で該ワーク工具の回転軸線方向に沿って相対変位させて前記第１噛合位置から第２噛合位置に変更することにより、前記ワーク工具と前記加工歯車との作用線の位置をずらす変位機構と、前記製品歯車の目標形状と前記加工歯車の形状との差異に基づいて前記加工歯車と前記ワーク工具との相対変位量を算出する算出手段と、を備えることを特徴とする。

本発明に係る歯車研削工具加工システムによれば、製品歯車の目標形状と加工歯車の形状との差異に基づいて前記ワーク工具と前記加工歯車との該ワーク工具の回転軸線方向に沿った相対変位量を算出することができるので、前記製品歯車の目標形状とは異なる形状を有する前記加工歯車を用いて目標形状の製品歯車を形成可能な螺旋状の研削歯を有する歯車研削工具を簡単且つ確実に形成することができる。すなわち、製品歯車の目標形状と１対１に対応した形状を有する加工歯車を製造しなくても、目標形状の製品歯車を形成可能な歯車研削工具を形成することができる。よって、コストの低廉化を図ることができる。

［８］ 上記の歯車研削工具加工システムにおいて、前記加工歯車の形状が標準歯車の形状に対応すると共に前記製品歯車の目標形状が転位歯車の形状に対応しており、前記算出手段は、前記転位歯車の転位量に基づいて前記加工歯車と前記ワーク工具との相対変位量を算出してもよい。

このようなシステムによれば、標準歯車の形状に対応した形状の加工歯車を用いて転位歯車を形成可能な歯車研削工具を好適に形成することができる。

［９］ 上記の歯車研削工具加工システムにおいて、前記算出手段は、前記製品歯車の歯先修正開始位置の目標位置に対する前記加工歯車の歯先修正開始位置の誤差量に基づいて前記加工歯車と前記ワーク工具との相対変位量を算出してもよい。

このようなシステムによれば、製品歯車の歯先修正開始位置の目標位置と加工歯車の歯先修正開始位置との間に誤差が生じている場合であっても、目標とする歯先形状を備えた製品歯車を形成可能な歯車研削工具を好適に形成することができる。

本発明によれば、ワーク工具と加工歯車とを第２噛合位置に噛み合わせた後、該ワーク工具を加工して歯車研削工具を形成することができる。よって、製品歯車の目標形状とは異なる形状を有する加工歯車を用いて、目標形状の製品歯車を形成可能な螺旋状の研削歯を有する歯車研削工具を簡単に形成することができ、これによって、コストの低廉化を図ることができる。

本発明の第１実施形態に係る歯車研削工具加工システムの斜視図である。 図１に示す歯車研削工具加工システムの概略ブロック図である。 本発明に係る歯車研削工具の加工方法を説明するためのフローチャートである。 シフト量Ｄ１と転位量Ａとの関係を模式的に示した説明図である。 転位歯車のオーバーピン寸法等を示した説明図である。 ワーク工具をシフト移動させてワーク工具と加工歯車との噛合位置を第１噛合位置から第２噛合位置に変更する様子を示した説明図である。 加工歯車を前進させて第２作用線を第１作用線上に位置させる様子を示した説明図である。 ワーク工具をシフト移動させてワーク工具と加工歯車との噛合位置を第３噛合位置から第４噛合位置に変更する様子を示した説明図である。 加工歯車を前進させて第４作用線を第３作用線上に位置させる様子を示した説明図である。 本発明の第２実施形態に係る加工歯車の歯先修正開始位置を示した概念説明図である。 本発明の第２実施形態に係る歯車研削工具加工システムの概略ブロック図である。 シフト量Ｄ２と歯直方向に沿った誤差量Ｃとの関係を模式的に示した説明図である。 誤差量Ｂと前記誤差量Ｃとの関係を模式的に示した説明図である。 シフト量Ｄ２と軸直角方向のシフト量Ｄ０との関係を模式的に示した説明図である。

以下、本発明に係る歯車研削工具の加工方法について、それを実施するための歯車研削工具加工システムとの関係で好適な実施形態を例示して添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

（第１実施形態）
先ず、第１実施形態に係る歯車研削工具６０の加工方法及び歯車研削工具加工システム１０Ａについて説明する。本実施形態に係る歯車研削工具加工システム（以下、工具加工システムと称することがある。）１０Ａは、標準歯車の形状に対応した形状を有する加工歯車１８を用いてワーク工具Ｗを加工して転位歯車（製品歯車又は半製品歯車）６２を形成可能な歯車研削工具６０を形成するためのシステムである。

先ず、ワーク工具Ｗについて説明する。ワーク工具Ｗは、螺旋状の研削歯２００を備えており、研削歯２００には、該研削歯２００の上面に設けられた第１研削面２０２と、該研削歯２００の下面に設けられた第２研削面２０４とが形成されている（図２及び図４参照）。第１研削面２０２と第２研削面２０４の各々は、研削歯２００の母材に単層のＣＢＮ（立方晶窒化硼素）等で構成された砥粒をニッケルメッキ層等のバインダを介して電着することにより形成されている。

図１及び図２に示すように、工具加工システム１０Ａは、ベッド１２と、ベッド１２の上面に配設された第１機構１４と第２機構１６を有する変位機構１３と、第１機構１４に装着された加工歯車１８と、ベッド１２に隣接して配設された制御部２０とを備える。

第１機構１４は、加工歯車１８の回転軸線と直交する方向（矢印Ａ方向）に進退可能な状態でベッド１２の上面に設けられた切込テーブル２２と、切込テーブル２２を矢印Ａ方向に進退させる切込モータ２４と、加工歯車１８の回転軸線方向（矢印Ｂ方向）に移動可能な状態で切込テーブル２２に設けられたトラバーステーブル２６と、トラバーステーブル２６を矢印Ｂ方向に移動させるトラバースモータ２８とを有する。

また、第１機構１４は、加工歯車１８を着脱可能なテールストック３０と、減速機構３２を介して加工歯車１８を正逆両方向に回転させる第１回転モータ３４と、加工歯車１８の回転角度に対応した信号（パルス信号）を出力する第１エンコーダ３６とをさらに有する。

テールストック３０には、ワーク工具Ｗと加工歯車１８との接触を検出する接触検出部３８が設けられている。接触検出部３８としては、ワーク工具Ｗと加工歯車１８の接触時に生じる弾性波（接触音）Ｐを検出するＡＥセンサが用いられる。ＡＥセンサは、接触方式又は非接触方式のいずれの方式であっても構わない。

第２機構１６は、ベッド１２の上面に立設されたコラム４０と、コラム４０のうち第１機構１４に指向する側面に沿って（矢印Ｃ方向に）旋回可能な状態で該コラム４０に設けられた旋回テーブル４２と、旋回テーブル４２を矢印Ｃ方向に移動させる図示しない旋回モータと、ワーク工具Ｗの回転軸線方向（矢印Ｄ方向、シフト方向）に移動可能な状態で旋回テーブル４２に設けられたシフトテーブル４４と、シフトテーブル４４を矢印Ｄ方向に移動させるシフトモータ４６とを有する。

また、第２機構１６は、シフトテーブル４４に固定された状態でワーク工具Ｗを回転自在に支持する工具支持部４８と、ワーク工具Ｗを回転させる第２回転モータ５０と、ワーク工具Ｗの回転角度に対応した信号（パルス信号）を出力する第２エンコーダ５２とをさらに有する。

加工歯車１８は、例えば、はすば歯車（ヘリカルギヤ）として構成されており、標準歯車の形状に対応した形状を有している。加工歯車１８を構成する加工歯５４には、ワーク工具Ｗの第２研削面２０４を加工するための左加工歯面５６Ｌと、ワーク工具Ｗの第１研削面２０２を加工するための右加工歯面５６Ｒとが設けられている（図６参照）。

左加工歯面５６Ｌと右加工歯面５６Ｒの各々は、加工歯５４の母材にダイヤモンド等で構成された砥粒をニッケルメッキ層等のバインダを介して電着することにより形成されている。

制御部２０は、図示しない旋回モータを制御して旋回テーブル４２を矢印Ｃ方向に旋回させる。また、図２に示すように、制御部２０は、制御部本体１００と複数のサーボアンプ１０２ａ〜１０２ｅとを有する。制御部本体１００は、切込モータ制御部１０４、トラバースモータ制御部１０６、シフトモータ制御部１０８、コントローラ１１０、及びシフト量算出部（算出手段）１１２を含む。

切込モータ制御部１０４は、サーボアンプ１０２ａを介して切込モータ２４を制御して切込テーブル２２を矢印Ａ方向に進退させ、トラバースモータ制御部１０６は、サーボアンプ１０２ｂを介してトラバースモータ２８を制御してトラバーステーブル２６を矢印Ｂ方向に移動させ、シフトモータ制御部１０８は、サーボアンプ１０２ｅを介してシフトモータ４６を制御してシフトテーブル４４を矢印Ｄ方向に移動させる。

コントローラ１１０は、第１エンコーダ３６及び第２エンコーダ５２からの各々の出力信号に基づいて、サーボアンプ１０２ｃを介して第１回転モータ３４を制御すると共にサーボアンプ１０２ｄを介して第２回転モータ５０を制御することにより、加工歯車１８とワーク工具Ｗとを同期回転（回転駆動）させる。

シフト量算出部１１２は、図示しないワーク歯車を歯車研削工具６０にて研削することにより形成される転位歯車６２（図５参照）の転位量Ａを算出する。ここで、歯車研削工具６０は、ワーク工具Ｗを加工歯車１８にて加工することにより形成される。

また、シフト量算出部１１２は、転位量Ａに基づいてシフト量Ｄ１を算出する。ここで、シフト量Ｄ１は、加工歯車１８とワーク工具Ｗとの噛合位置を第１噛合位置（第３噛合位置）から第２噛合位置（第４噛合位置）に変更するのに必要なワーク工具Ｗの回転軸線方向に沿った該加工歯車１８とワーク工具Ｗとの相対変位量を意味する。

本実施形態において、第１噛合位置は、標準歯車の形状に対応した形状を有するワーク歯車を研削する際の該ワーク歯車の右歯面と歯車研削工具６０の第１研削面との噛合位置に相当する加工歯車１８の右加工歯面５６Ｒとワーク工具Ｗの第１研削面２０２との噛合位置である。

第２噛合位置は、転位歯車６２の形状に対応した形状を有するワーク歯車を研削する際の該ワーク歯車の右歯面と歯車研削工具６０の第１研削面との噛合位置に相当する加工歯車１８の右加工歯面５６Ｒとワーク工具Ｗの第１研削面２０２との噛合位置である。

第３噛合位置は、標準歯車の形状に対応した形状を有するワーク歯車を研削する際の該ワーク歯車の左歯面と歯車研削工具６０の第２研削面との噛合位置に相当する加工歯車１８の左加工歯面５６Ｌとワーク工具Ｗの第２研削面２０４との噛合位置である。

第４噛合位置は、転位歯車６２の形状に対応した形状を有するワーク歯車を研削する際の該ワーク歯車の左歯面と歯車研削工具６０の第２研削面との噛合位置に相当する加工歯車１８の左加工歯面５６Ｌとワーク工具Ｗの第２研削面２０４との噛合位置である。

ところで、例えば、自動車のマイナーチェンジによって、トランスミッションのギヤ比を変更する場合、モジュールや圧力角を同一にした転位歯車が必要になることがある。

このような場合、転位歯車研削用の歯車研削工具を形成しなければならない。しかしながら、一般的に、歯車研削工具を加工するための加工歯車は、製品歯車の目標形状に対応した形状を有しているため、転位歯車研削用の歯車研削工具を形成するためには、転位歯車の形状に対応した形状の専用の加工歯車を製造する必要があった。

しかしながら、本実施形態に係る工具加工システム１０Ａでは、マイナーチェンジ前の標準歯車の形状に対応した形状を有する加工歯車１８を用いて転位歯車研削用の歯車研削工具６０を形成することが可能となっている。

次に、前記工具加工システム１０Ａを用いた歯車研削工具６０の加工方法について説明する。なお、本実施形態では、転位歯車６２として正転位歯車（プラス転位歯車）を用いた例について説明するが、転位歯車６２として負転位歯車（マイナス転位歯車）を用いることも勿論可能である。また、正転位歯車と負転位歯車のいずれの場合であっても、以下に示す基本的な手順は同様であるため、負転位歯車を用いた例の説明については省略する。

先ず、シフト量算出部１１２は、シフト量Ｄ１を算出する（図３のステップＳ１：算出工程）。すなわち、シフト量Ｄ１は、転位量をＡ、歯車研削工具６０の進み角をθ、ワーク工具Ｗの歯直角圧力角をαｎとした場合、次の（１）式で算出される（図４参照）。
Ｄ１＝Ａｃｏｓθ／ｔａｎαｎ …（１）

転位量Ａは、標準歯車の転位係数をｘ₁、転位歯車６２の転位係数をｘ₂、ギヤモジュールをＭｎ、ワーク工具Ｗの加工前後における加工歯車１８の寸法変化量をＬとした場合、次の（２）式で算出される。
Ａ＝（ｘ₂−ｘ₁）×Ｍｎ＋Ｌ …（２）
なお、加工歯車１８の寸法変化量Ｌは、例えば、加工歯車１８の加工歯５４（砥粒）の磨耗量を測定することにより容易に取得することができる。

また、転位係数ｘは、歯数をＺ、歯直角圧力角をαｎ、軸直角圧力角をαｓ、インボリュートをｉｎｖφ、ピン径をｄｐ、歯直角モジュールをｍｎとした場合、次の（３）式で算出される（図５参照）。
ｘ＝Ｚ／（２ｔａｎαｎ）｛ｉｎｖφ−ｄｐ／（ｍｎ×Ｚ×ｃｏｓαｎ）＋π／（２Ｚ）−ｉｎｖαｓ｝ …（３）

上記（３）式のｉｎｖφは、インボリュート関数表から求めることができる。また、ｉｎｖφの角度φは、次の（４）式で算出される。
φ＝ｃｏｓ^-1（ｃｏｓφ） …（４）

上記（４）式のｃｏｓφは、オーバーピン径をｄｍ、ねじれ角をβ０とした場合、次の（５Ａ）式又は（５Ｂ）式で算出される。
偶数歯：ｃｏｓφ＝（ｄｍ−ｄｐ）／（Ｚ×Ｍｎ×ｃｏｓαｓ）×ｃｏｓβ０ …（５Ａ）
奇数歯：ｃｏｓφ＝（ｄｍ−ｄｐ）／（Ｚ×Ｍｎ×ｃｏｓαｓ）×ｃｏｓβ０／ｃｏｓ（９０°／Ｚ） …（５Ｂ）

続いて、加工歯車１８をテールストック３０に装着する（ステップＳ２）。そして、制御部２０は、各種モータ２４、２８、３４、４６、５０を駆動制御してワーク工具Ｗと加工歯車１８とを第１噛合位置に噛み合わせる（ステップＳ３：噛合工程、図６において二点鎖線で示したワーク工具Ｗと加工歯車１８を参照）。このとき、加工歯車１８の右加工歯面５６Ｒとワーク工具Ｗの第１研削面２０２との法線（作用線）が第１作用線Ｎ１に位置する。

次に、シフトモータ制御部１０８は、シフトモータ４６を駆動制御してワーク工具Ｗをシフト量Ｄ１だけ一方の側（下方）に移動させる（ステップＳ４：変位工程）。

そうすると、右加工歯面５６Ｒと第１研削面２０２との接点（作用点）Ｐ１Ｒ〜Ｐ４Ｒがワーク工具Ｗの外側に向けて移動するため、ワーク工具Ｗと加工歯車１８との噛合位置が第１噛合位置から第２噛合位置に変更されることとなる（図６において実線で示したワーク工具Ｗと加工歯車１８を参照）。これにより、右加工歯面５６Ｒと第１研削面２０２との法線は第２作用線Ｎ２になる。

その後、切込モータ制御部１０４は、切込モータ２４を駆動制御して加工歯車１８の回転軸線とワーク工具Ｗの回転軸線とが近接する方向に加工歯車１８を転位量Ａだけ前進させる（ステップＳ５：噛合位置調節工程、図７参照）。なお、転位量Ａは、シフト量算出部１１２にて算出した値を用いればよい。

加工歯車１８を転位量Ａだけ前進させると、第２作用線Ｎ２が第１作用線Ｎ１上に位置することとなる。これにより、右加工歯面５６Ｒと第１研削面２０２とを確実に噛み合わせることができる。

続いて、コントローラ１１０は、第１回転モータ３４と第２回転モータ５０とを同期回転させることにより、ワーク工具Ｗの第１研削面２０２を加工する（ステップＳ６：形成工程）。そして、切込モータ制御部１０４は、切込モータ２４を駆動制御して加工歯車１８を後退させる（ステップＳ７）。具体的には、図７に示す二点鎖線の位置まで加工歯車１８を後退させる。

次いで、シフトモータ制御部１０８は、シフトモータ４６を駆動制御してワーク工具Ｗを他方の側（上方）に移動させて、ワーク工具Ｗと加工歯車１８とを第３噛合位置に噛み合わせる（ステップＳ８、図８において二点鎖線で示したワーク工具Ｗと加工歯車１８を参照）。このとき、加工歯車１８の左加工歯面５６Ｌとワーク工具Ｗの第２研削面２０４との法線が第３作用線Ｎ３に位置する。

そして、シフトモータ制御部１０８は、シフトモータ４６を駆動制御してワーク工具Ｗをシフト量Ｄ１だけ上方に移動させる（ステップＳ９）。そうすると、左加工歯面５６Ｌと第２研削面２０４との接点（作用点）Ｐ１Ｌ〜Ｐ４Ｌがワーク工具Ｗの外側に向けて移動するため、ワーク工具Ｗと加工歯車１８との噛合位置が第３噛合位置から第４噛合位置に変更されることとなる（図８において実線で示したワーク工具Ｗと加工歯車１８を参照）。これにより、左加工歯面５６Ｌと第２研削面２０４との法線は第４作用線Ｎ４になる。

その後、切込モータ制御部１０４は、切込モータ２４を駆動制御して加工歯車１８の回転軸線とワーク工具Ｗの回転軸線とが近接する方向に加工歯車１８を転位量Ａだけ前進させる（ステップＳ１０、図９参照）。そうすると、第４作用線Ｎ４が第３作用線Ｎ３上に位置することとなる。これにより、左加工歯面５６Ｌと第２研削面２０４とを確実に噛み合わせることができる。

続いて、コントローラ１１０は、第１回転モータ３４と第２回転モータ５０とを同期回転させることにより、ワーク工具Ｗの第２研削面２０４を加工する（ステップＳ１１）。これにより、歯車研削工具６０が形成されるに至る。その後、切込モータ制御部１０４は、切込モータ２４を駆動制御して加工歯車１８を後退させる（ステップＳ１２）。この段階で今回のフローチャートが終了する。

本実施形態によれば、ワーク工具Ｗと加工歯車１８とをワーク工具Ｗの回転軸線方向に沿って相対変位させて第１噛合位置から第２噛合位置に変更することにより、ワーク工具Ｗと加工歯車１８の作用線の位置を第１作用線Ｎ１から第２作用線Ｎ２にずらした上で、ワーク工具Ｗの第１研削面２０２を加工している。

そして、ワーク工具Ｗと加工歯車１８とをワーク工具Ｗの回転軸線方向に沿って相対変位させて第３噛合位置から第４噛合位置に変更することにより、ワーク工具Ｗと加工歯車１８の作用線の位置を第３作用線Ｎ３から第４作用線Ｎ４にずらした上で、ワーク工具Ｗの第２研削面２０４を加工して歯車研削工具６０を形成している。

これにより、標準歯車の形状に対応した形状を有する加工歯車１８を用いて転位歯車（正転位歯車）６２を形成可能な歯車研削工具６０を形成することができる。よって、単一の加工歯車１８を用いて、複数種類の歯車研削工具を形成することができる。

言い換えれば、本実施形態では、転位歯車６２の形状とは異なる形状（標準歯車と同一の形状）を有する加工歯車１８を用いて転位歯車６２を形成可能な螺旋状の研削歯２００を有する歯車研削工具６０を簡単に形成するとことができる。すなわち、転位歯車６２と１対１に対応した形状を有する加工歯車１８を製造しなくても、転位歯車６２を形成可能な歯車研削工具６０を形成することができる。よって、コストの低廉化を図ることができる。

本実施形態では、転位歯車６２の形状と加工歯車１８の形状との差異（転位歯車６２の転位量Ａ）に基づいてシフト量Ｄ１を算出しているので、転位歯車６２（目標形状の製品歯車）を形成可能な歯車研削工具６０を確実に形成することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る歯車研削工具７０の加工方法及び歯車研削工具加工システム１０Ｂについて説明する。なお、第２実施形態に係る歯車研削工具加工システム（以下、工具加工システムと称することがある）１０Ｂにおいて、第１実施形態に係る工具加工システム１０Ａと同一又は同様な機能及び効果を奏する要素には同一の参照符号を付し、詳細な説明を省略する。

本実施形態に係る工具加工システム１０Ｂは、製品歯車の歯先修正開始位置の目標位置Ｐ０とは異なる歯先修正開始位置Ｐａ（Ｐｂ）を備えた加工歯車１８を用いてワーク工具Ｗを加工して目標とする歯先形状を備えた製品歯車を形成可能な歯車研削工具７０を形成するためのシステムである。

先ず、本実施形態に係る加工歯車１８の歯先修正開始位置について図１０を参照しながら説明する。図１０において、線分Ｌ０は、目標とする製品歯車の歯先形状を概念的に示したものであり、線分Ｌａと線分Ｌｂは、加工歯車１８の歯先形状を概念的に示したものである。

図１０から諒解されるように、本実施形態では、加工歯車１８の歯先修正開始位置Ｐａ、Ｐｂが製品歯車の歯先修正開始位置の目標位置Ｐ０からずれている。

そのため、加工歯車１８の歯先修正開始位置Ｐａが目標位置Ｐ０よりも歯元側にずれている線分Ｌａの歯先修正量Ｓａは、線分Ｌ０の歯先修正量Ｓ０よりも大きく、加工歯車１８の歯先修正開始位置Ｐｂが目標位置Ｐ０よりも歯先側にずれている線分Ｌｂの歯先修正量Ｓｂは、歯先修正量Ｓ０よりも小さくなる。

また、本実施形態に係る工具加工システム１０Ｂは、図１１に示すように、シフト量算出部（算出手段）１１４の構成が上述したシフト量算出部１１２の構成と異なっている。具体的には、シフト量算出部１１４は、製品歯車の歯先修正開始位置の目標位置Ｐ０に対する加工歯車１８の歯先修正開始位置Ｐａ（Ｐｂ）の誤差量Ｂに基づいてシフト量Ｄ２を算出する。

ここで、シフト量Ｄ２は、加工歯車１８とワーク工具Ｗとの噛合位置を第１噛合位置（第３噛合位置）から第２噛合位置（第４噛合位置）に変更するのに必要なワーク工具Ｗの回転軸線方向に沿った該加工歯車１８とワーク工具Ｗとの相対変位量を意味する。

本実施形態において、第１噛合位置は、加工歯車１８の歯先形状に対応した歯先形状を備えた製品歯車を形成する際のワーク歯車と歯車研削工具７０との噛合位置に相当する加工歯車１８の右加工歯面５６Ｒとワーク工具Ｗの第１研削面２０２との噛合位置である。

第２噛合位置は、目標とする歯先形状を備えた製品歯車を形成する際のワーク歯車と歯車研削工具７０との噛合位置に相当する加工歯車１８の右加工歯面５６Ｒとワーク工具Ｗの第１研削面２０２の噛合位置である。

第３噛合位置は、加工歯車１８の歯先形状に対応した歯先形状を備えた製品歯車を形成する際のワーク歯車と歯車研削工具７０との噛合位置に相当する加工歯車１８の左加工歯面５６Ｌとワーク工具Ｗの第２研削面２０４との噛合位置である。

第４噛合位置は、目標とする歯先形状を備えた製品歯車を形成する際のワーク歯車と歯車研削工具７０との噛合位置に相当する加工歯車１８の左加工歯面５６Ｌとワーク工具Ｗの第２研削面２０４の噛合位置である。

次に、前記工具加工システム１０Ｂを用いた歯車研削工具７０の加工方法について説明する。なお、本実施形態に係る歯車研削工具７０の加工方法は、図３に示すフローチャートに従って行われるため、重複する内容の詳細な説明については省略する。

また、本実施形態では、加工歯車１８の歯先修正開始位置Ｐａが製品歯車の歯先修正開始位置の目標位置Ｐ０に対して歯元側にずれている場合の歯車研削工具７０の加工方法について説明するが、加工歯車１８の歯先修正開始位置Ｐｂが目標位置Ｐ０に対して歯先側にずれている場合の歯車研削工具７０の加工方法についても基本的な手順は同様である。

本実施形態のステップＳ１では、シフト量算出部１１４がシフト量Ｄ２を算出する（算出工程、図３参照）。すなわち、シフト量Ｄ２は、製品歯車の歯先修正開始位置の目標位置Ｐ０と加工歯車１８の歯先修正開始位置Ｐａとの誤差量をＢ、軸直角圧力角をαｓ、ねじれ角をβ０とした場合、次の（６）式で算出される（図１２〜図１４参照）。
Ｄ２＝Ｂ／ｓｉｎαｓ／ｔａｎαｓ／ｃｏｓβ０ …（６）

ここで、上記（６）式において、Ｂ／ｓｉｎαｓは加工歯車１８の歯直方向に沿った誤差量Ｃを意味し、Ｃ／ｔａｎαｓは、軸直角方向のシフト量Ｄ０を意味する。また、図１３において、線分Ｌｃは、加工歯車１８の基礎円を示している。

加工歯車１８の歯先修正開始位置Ｐａは、加工歯車１８の歯先形状を実際にプローブ等で測定することにより取得することができる。また、加工歯車１８とワーク工具Ｗとを第１噛合位置（第３噛合位置）に噛み合わせた状態で第１研削面（第３研削面）を加工して歯車研削工具を形成し、該歯車研削工具にてワーク歯車を研削して形成された製品歯車の実際の歯先形状をプローブ等で測定することにより取得しても構わない。

続いて、加工歯車１８をテールストック３０に装着し（ステップＳ２）、ワーク工具Ｗと加工歯車１８とを第１噛合位置に噛み合わせる（ステップＳ３：噛合工程）。このとき、加工歯車１８の右加工歯面５６Ｒとワーク工具Ｗの第１研削面２０２との法線（作用線）が第１作用線Ｎ１に位置する。

次に、ワーク工具Ｗをシフト量Ｄ２だけ下方に移動させて、ワーク工具Ｗと加工歯車１８とを第２噛合位置に噛み合わせる（ステップＳ４：変位工程、図６参照）。これにより、右加工歯面５６Ｒと第１研削面２０２との法線は第２作用線Ｎ２になる。

その後、加工歯車１８を誤差量Ｃだけ前進させて第２作用線Ｎ２を第１作用線Ｎ１上に位置させ（ステップＳ５：噛合位置調整工程）、加工歯車１８とワーク工具Ｗとを同期回転させることにより第１研削面２０２を加工する（ステップＳ６：形成工程）。

次いで、加工歯車１８を後退させて（ステップＳ７）、ワーク工具Ｗと加工歯車１８とを第３噛合位置に噛み合わせる（ステップＳ８）。このとき、加工歯車１８の左加工歯面５６Ｌとワーク工具Ｗの第２研削面２０４との法線が第３作用線Ｎ３に位置する。

そして、ワーク工具Ｗをシフト量Ｄ２だけ上方に移動させて、ワーク工具Ｗと加工歯車１８とを第４噛合位置に噛み合わせる（ステップＳ９、図８参照）。これにより、左加工歯面５６Ｌと第２研削面２０４との法線は第４作用線Ｎ４になる。

その後、加工歯車１８を誤差量Ｃだけ前進させて第４作用線Ｎ４を第３作用線Ｎ３上に位置させて（ステップＳ１０）、加工歯車１８とワーク工具Ｗとを同期回転させることにより第２研削面２０４を加工する（ステップＳ１１）。これにより、歯車研削工具７０が形成されるに至る。その後、加工歯車１８を後退させる（ステップＳ１２）。この段階で今回のフローチャートが終了する。

本実施形態によれば、製品歯車の歯先修正開始位置の目標位置Ｐ０と加工歯車１８の歯先修正開始位置Ｐａとの間に誤差が生じている場合であっても、目標とする歯先形状を備えた製品歯車を形成可能な歯車研削工具７０を好適に形成することができる。

本発明は、上述した実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることは当然可能である。

例えば、上述した実施形態において、ステップＳ５及びステップＳ１０の工程を省略しても構わない。この場合であっても、製品歯車の目標形状とは異なる加工歯車１８を用いて目標形状の製品歯車を形成可能な螺旋状の研削歯２００を有する歯車研削工具６０、７０を形成することができる。

また、上述した実施形態では、加工歯車１８とワーク工具Ｗとを第１噛合位置（第３噛合位置）に噛み合わせた後、第２噛合位置（第４噛合位置）に相対変位させた上で該ワーク工具Ｗを加工して歯車研削工具６０、７０を形成しているが、加工歯車１８とワーク工具Ｗとを第１噛合位置（第３噛合位置）に噛み合わせることなく第２噛合位置（第４噛合位置）に直接噛み合わせて該ワーク工具Ｗを加工して歯車研削工具６０、７０を形成してもよい。

この場合、シフト量算出部１１２、１１４にて算出されたシフト量Ｄ１、Ｄ２に基づいて加工歯車１８とワーク工具Ｗとの前記第２噛合位置及び前記第４噛合位置を制御部２０により算出し、その算出された噛合位置に噛み合わされるように各種モータ２４、２８、３４、４６、５０を駆動制御して加工歯車１８とワーク工具Ｗとの相対位置が調整される。このような方法を用いた場合でも上述した実施形態と同様の効果を奏することができる。

１０Ａ、１０Ｂ…歯車研削工具加工システム
１８…加工歯車 ５６Ｌ…左加工歯面
５６Ｒ…右加工歯面 ６０、７０…歯車研削工具
６２…転位歯車 １１２、１１４…シフト量算出部
２０２…第１研削面 ２０４…第２研削面
Ｗ…ワーク工具

Claims (9)

1. 螺旋状の研削歯を有するワーク工具を加工歯車にて加工することにより歯車研削工具を形成する歯車研削工具の加工方法であって、
   ワーク歯車を前記歯車研削工具にて研削することにより形成される製品歯車の目標形状とは異なる形状を有する前記加工歯車と前記ワーク工具とを第１噛合位置に噛み合わせる噛合工程と、
   前記ワーク工具と前記加工歯車とを該ワーク工具の回転軸線方向に沿って相対変位させて前記第１噛合位置から第２噛合位置に変更することにより、前記ワーク工具と前記加工歯車との作用線の位置をずらす変位工程と、
   前記変位工程の後に、前記ワーク工具と前記加工歯車とを回転駆動させることにより、該ワーク工具を加工して前記歯車研削工具に形成する形成工程と、
   を行うことを特徴とする歯車研削工具の加工方法。
2. 請求項１記載の歯車研削工具の加工方法において、
   前記ワーク工具の回転軸線と前記加工歯車の回転軸線とが近接離間する方向に該ワーク工具と該加工歯車とを相対変位させて前記第２噛合位置の作用線を前記第１噛合位置の作用線上に位置させる噛合位置調節工程を前記変位工程と前記形成工程との間に行うことを特徴とする歯車研削工具の加工方法。
3. 請求項１又は２に記載の歯車研削工具の加工方法において、
   前記製品歯車の目標形状と前記加工歯車の形状との差異に基づいて前記変位工程における相対変位量を算出する算出工程をさらに行うことを特徴とする歯車研削工具の加工方法。
4. 請求項３記載の歯車研削工具の加工方法において、
   前記加工歯車の形状が標準歯車の形状に対応すると共に前記製品歯車の目標形状が転位歯車の形状に対応しており、
   前記算出工程は、前記転位歯車の転位量に基づいて前記変位工程における相対変位量を算出することを特徴とする歯車研削工具の加工方法。
5. 請求項３記載の歯車研削工具の加工方法において、
   前記算出工程は、前記製品歯車の歯先修正開始位置の目標位置に対する前記加工歯車の歯先修正開始位置の誤差量に基づいて前記変位工程における前記相対変位量を算出することを特徴とする歯車研削工具の加工方法。
6. 螺旋状の研削歯を有するワーク工具を加工歯車にて加工することにより歯車研削工具を形成する歯車研削工具の加工方法であって、
   ワーク歯車を前記歯車研削工具にて研削することにより形成される製品歯車の目標形状とは異なる形状を有する前記加工歯車の形状に対応した形状のワーク歯車を研削する際の該ワーク歯車と前記歯車研削工具との噛合位置に相当する前記加工歯車と前記ワーク工具との第１噛合位置に対する、前記製品歯車の前記目標形状に対応した形状の前記ワーク歯車を研削する際の該ワーク歯車と前記歯車研削工具との噛合位置に相当する前記加工歯車と前記ワーク工具との第２噛合位置を算出する算出工程と、
   前記算出工程にて算出された前記第２噛合位置に前記加工歯車と前記ワーク工具とを噛み合わせる噛合工程と、
   前記噛合工程の後に、前記加工歯車と前記ワーク工具とを回転駆動させることにより、該ワーク工具を加工して前記歯車研削工具に形成する形成工程と、
   を行うことを特徴とする歯車研削工具の加工方法。
7. 螺旋状の研削歯を有するワーク工具を加工歯車にて加工することにより歯車研削工具を形成するための歯車研削工具加工システムであって、
   ワーク歯車を前記歯車研削工具にて研削することにより形成される製品歯車の目標形状とは異なる形状を有する前記加工歯車と前記ワーク工具とを第１噛合位置に噛み合わせた状態で該ワーク工具の回転軸線方向に沿って相対変位させて前記第１噛合位置から第２噛合位置に変更することにより、前記ワーク工具と前記加工歯車との作用線の位置をずらす変位機構と、
   前記製品歯車の目標形状と前記加工歯車の形状との差異に基づいて前記加工歯車と前記ワーク工具との相対変位量を算出する算出手段と、
   を備えることを特徴とする歯車研削工具加工システム。
8. 請求項７記載の歯車研削工具加工システムにおいて、
   前記加工歯車の形状が標準歯車の形状に対応すると共に前記製品歯車の目標形状が転位歯車の形状に対応しており、
   前記算出手段は、前記転位歯車の転位量に基づいて前記加工歯車と前記ワーク工具との相対変位量を算出することを特徴とする歯車研削工具加工システム。
9. 請求項７記載の歯車研削工具加工システムにおいて、
   前記算出手段は、前記製品歯車の歯先修正開始位置の目標位置に対する前記加工歯車の歯先修正開始位置の誤差量に基づいて前記加工歯車と前記ワーク工具との相対変位量を算出することを特徴とする歯車研削工具加工システム。

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