JPH03196914A - 歯面形状修正装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は歯車の歯面形状を所望の形状に修正する歯面形
状修正装置に関するものである。

（従来の技術） 従来、歯車の歯面形状を所望の形状に仕上げるには、ま
ず歯切り盤等によってワークとしての歯車の歯を概略形
状に切削し、次にこの歯車の歯面について所定座標系の
下で計測を行い、得られた計測データと設計データとを
比較して、両データをほぼ一致させる補正量が得られる
ように、歯面形状修正装置と歯車との相対的位置関係を
例えば手動調整により調整し、この状態で歯面の研摩を
行う手法が一般的であった。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら上述のような手動調整による手法を採用し
た場合、作業者が経験等に基づいて手動調整を行うため
所望の加工精度が得られるまで何回も研摩−計測−調整
の工程を繰返す必要があり、多大な作業時間を費してし
まう。また−旦所望の加工精度になるように調整しても
、ロッドが変ると歯切り盤等における歯車の加工傾向（
例えばタラウニング量、クラウニングセンタ）も変って
しまうため、その度に手動調整をし直さねばならない。

さらに、所望の加工精度になるように調整した場合であ
っても、研摩開始当初と多数のワークを研摩した後とで
は砥石の摩耗によってワークと砥石との相対的位置関係
が異なるものになるため、砥石の摩耗分を補正しないと
所望の加工精度が確保できなくなってしまう。

本発明は歯車の歯面の計測データと設計データとの比較
に基づきクラウニングカムの直線移動量および回動量を
設定することによって砥石と歯車との相対的位置関係を
調整することにより、上述した問題を解決することを目
的とする。

（課題を解決するための手段） この目的のため本発明の歯面形状修正装置は、第１図に
概念を示す如く、砥石と、該砥石と歯車との相対的位置
関係を規制するスイングテーブルと、該スイングテーブ
ルに結合されそのスイングテーブルに直線移動および回
動をなさせるクラウニングカムとを具え、前記歯車の歯
面形状の修正を行う歯面形状修正装置において、前記ク
ラウニングカムを直線移動させる直線移動手段と、前記
クラウニングカムを回動させる回動手段と、前記直線移
動手段の直線移動量および前記回動手段の回動量を当該
歯車の計測データと設計データとの比較に基づき設定す
る、設定手段とを具えて成ることを特徴とするものであ
る。

（作　用） 本発明によれば、設定手段はワークとしての歯車の計測
データと設計データとの比較に基づき直線移動手段の直
線移動量および回動手段の回動量を設定し、直線移動手
段はこの直線移動量だけクラウニングカムを直線移動さ
せ、回動手段はこの回動量だけこのクラウニングカムを
回動させ、このように設定されたクラウニングカムはス
イングテーブルに直線移動および回動をなさせ、このス
イングテーブルは砥石と歯車との相対的位置関係を規制
するから、歯面形状修正ＢｎＴ時スイングテーブルがス
イングすると歯車は砥石に対し上記直線移動および回動
を合成した軌跡、したがって歯面形状に応じた曲線に沿
って移動するごとになり、ごの移動とともに砥石と歯車
との間に同一回転方向の回転力を与えることにより両者
の接触部分が研摩されて所望の歯面形状が得られる。

このようにして実際の歯面形状に応じてクラウニングカ
ムの移動量を適切に設定して、所定加工精度を満足する
所望の歯面形状が常に得られるように歯面形状修正装置
を自動調整することができ、手間のかかる手動調整・や
ロッド変更毎の再調整を廃止することができる。さらに
上記クラウニングカムの移動量の設定において砥石の摩
耗分を補正するごとにより、多数の歯車を歯面修正する
場合においても所望の加工精度を確保することができる
。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する。

第２図は本発明の歯面形状修正装置の第１実施例の全体
構成を示す図である。歯面形状修正装置１０は機構部１
０ａと制御部１０ｂとから成り、機構部１０ａはスイン
グテーブル１１、スライドテーブル１２、クラウニング
カム機構１３、歯車計測装置１４等を具えて成るもので
ある。

スイングテーブル１１の上面には、ここでは図示しない
ワーククランプ装置およびワーク回転装置が固定されて
おり、スイングテーブル１１は、このワーククランプ装
置にクランプされたワークとしての歯車と、その歯車の
研摩を行う砥石との相対的位置関係を規制するものであ
る（なお本例で用いるワークは中間部にギヤが形成され
ている自動変速機の出力歯車である）。スイングテーブ
ル１１の下面にはピボットセンタピンｌｌａが埋設され
ており、ピボットセンタピンｌｌａはスライドテーブル
１２に係合される。スライドテーブル１２はピボットセ
ンタピンｌｌａを中心にスイングテーブル１１を回動可
能に支持し、図示しない基台に支持されるサーボモータ
１５の駆動により基台の長手方向（図示Ｘ軸方向）に直
線移動してワークを加工位置、８１測位置に位置決めす
るとともに、修正加工時スイングテーブル１１をＸ軸方
向に往復させる。サボモータ１５にはスライドテーブル
１２の位置データを得るためのパルスジェネレータ（以
下ＰＧとする）１６が同軸結合され、サーボモータ１５
に位置決め時および修正加工時の速度指令を与えるため
サーボアンプ１７が設けられている。

スイングテーブル１１の側方には連結部材１１ｂが固着
されており、連結部材１１ｂはスイングテーブル１１と
クラウニングカム機構１３とを連結する。クラウニング
カム機構１３はクラウニングカム１８、ウオーム１９、
→ノ”−ボモータ２０．２１、ＰＣ；　２２．２３およ
びサーボアンプ２４．２５を具えて成り、クラウニング
カム１８にはクラウニングカムセンタを通る溝１８ａが
形成されており、溝１８ａには連結部材１１ｂの先端部
が摺動自在に支持されている（この先端部には図示しな
いローラが装着されている）。またクラウニングカム１
８の外周部にはホイール１８ｂが形成されており、ホイ
ール１８ｂはウオーム１９と噛合している。ウオーム１
９の軸線上にはウオーム駆動用のサーボモータ２０が結
合されており、サーボモータ２０の駆動によりウオーム
１９を介してホイール１８ｂが回動し、クラウニングカ
ム１８の満１８ｂはスライドテーブルの移動方向、つま
りＸ軸に対し所定角度をなす。サーボモータ２ｏにはク
ラウニングカム１８の回動角度データ（クラウニングカ
ム角度データ）を得るためのＰＧ２２が同軸結合され、
サーボモータ２０にクラウニングカム角度設定時の速度
指令を与えるためナーボアンプ２４が設けられている。

さらに、クラウニングカム１８、ウオーム１９等が装着
されたベース２６をＸ軸方向に直線移動させてクラウニ
ングセンタを位置決めするため、図示しない基台に支持
されるサーボモータ２】および、そのクラウニングセン
タデータを得るためのＰＣ２３が設けられており、サー
ボモータ２１の駆動軸にカップリング２１ａを介して結
合されるボールネジ２１ｂはベース２６に結合される連
結部材２７に螺合され、さらにサーボモータ２３にクラ
ウニングセンタ位置決め時の速度指令を与えるためサー
ボアンプ２５が設けられている。なおこの歯面形状修正
装置は、スライドテーブル１２が原位置のときスイング
テーブル１１のピホントセンタとワークセンタとが一致
し、スイングテーブル１１の連結部材１１ｂがクラウニ
ングカムセンタに位置するようになっており、この状態
からサーボモータ２０．２１を駆動することにより所望
のクラウニング量およびクラウニングセンタを設定する
ことができる。

さらに、歯面修正すべきワークの南面形状を計測するた
め、ワーク計測装置３０を設ける。ワーク計測装置３０
は前記基台上にスイングテーブル１１、スライドテーブ
ル１２と支障しないように設置され、サーボモータ３１
、ＰＧ３２、サーボアンプ３３、リニアゲージ３４およ
び測定子３５を具えて成るものである。サーボモータ３
１のボールネジ３１ａにはリニアゲージ３４を装着する
ブラケット３１ｂが螺合されており、サーボアンプ３３
からの計測位置の位置決め時の速度指令によってサーボ
モータ３１が駆動されるとブラケノ）　３１ｂがＸ軸方
向に移動して測定子３５がワーク３６の歯面に当接しつ
つ歯幅の全範囲に亘って移動し、その間１）Ｇ３２が歯
幅方向の位置データを検出し、リニアゲージ３４が歯厚
方向の位置データを検出する。なお本例ではワーク計測
装置を歯面形状修正装置内に設置しているが、装置外に
設置することも可能であり、またその構成も本例のもの
に限定されるものではない。

一方、歯面形状修正装置１０の制御部１０ｂは、ＰＣ基
板４０〜４２、位置決め基板４３〜４５、マルチパス４
６、中央処理基板４７および記憶装置４８を具えて成り
、ＰＧ基板４０にはＰＣｌ３の検出データが、ＰＣ基板
４１にはＰＣ２２，２３の検出データが、ＰＣ基板４２
にはＰＣ，３２およびリニアゲージ３４の検出データが
夫々入力される。マルチパス４６は上記基板４０〜４５
．４７および記憶装置４８との間で信号の授受を行うも
のであり、ＰＧ基板４２からのワークの歯面形状計測デ
ータ（歯幅方向および歯Ｉ７方向の位置データ）はマル
チパス４６を介して記憶装置４８に一旦記憶される。中
央処理基板４７はクラウニングカム機構１３およびワー
ク計測装置３０の制御を司どるものであり、計測位置の
位置決め時に位置決め基板４５を介してサーボアンプ３
３に速度指令を行うとともに、記憶装置４８から当該ワ
ークの歯面形状計測データおよび設計データ（基準値）
を読出して当該ワークのタラウニング量およびタラウニ
ングセンタの基準値に対する偏差を求め、この偏差を解
消する歯面形状修正加工が行えるように、位置決め基板
４１を介してサーボアンプ２４．２５に速度指令を行う
。また中央処理基板４７は、ＰＣｌ３からＰＧｗ板４０
に入力されるスライドテーブル１２の位置データを読出
してスライドテーブル１２の位置決め状態（加工位置ま
たは計測位置）を判定するとともに、その位置決め状態
を変更するとき位置決め基板４３を介してサーボアンプ
１７に速度指令を行う。なお制御部１０ｂは歯面形状修
正装置に組込んでも別置きにしてもよい。

次に機構部１０ａの構成を第３図（ａ）の平面図および
同図（ｂ）の正面図を用いてさらに詳しく説明する（図
中、一部の機器は記入を省略しである）。

機構部１０ａは、上述した各機器の他に、砥石５０を駆
動する砥石駆動用モータ５１と、砥石５０をＹ軸の周り
に回動して砥石角度を調整する砥石回動用モータ５２と
、砥石５０をＹ軸方向に直線移動して位置決めする砥石
移動機構５３と、油圧装置５４と、冷却装置５５と、こ
れら各機器の制御装置５６とを具え、さらにスイングテ
ーブル１１上に、ワーククランプ装置５７とワーク回転
装置５８とが設けである。

ワーククランプ装置５７は内蔵するシリンダ５７ａを作
動させるとテールセンタ５７ｂがＸ軸上を移動してワー
ク３６の右端部に貫入し、ワーク３６の左端部を支持す
るワーク回転装置５８とともにワーク３６をクランプす
る（このクランプ状態ではワーク回転装置５８の回転力
はワーク外周に当接するホルダを介して、または接触部
の摩擦力によって、ワークに伝達される）。ワーク回転
装置５８はこのクランプ状態において、計測時には計測
位置で図示しない近接スイッチと共働し°ζワークの歯
の割出し回動を行い、加工時には加工位置でワークの回
転駆動を行う（この回転方向は、例えば砥石駆動用モー
タ５１の回転方向と同一にする）。なおこのワーク回転
装置には所望のサーボ制御精度を得るため、ブレーキと
して用いる図示しない電磁クラッチが結合しである。

スイングテーブル１１は、第３図（ｂ）に示すように、
そのピボットセンタピンｌｌａがスライドテーブル１２
の切欠内に係合されており、加工時にはスライドテーブ
ル１２の往復につれてこのピボットセンタピンｌｌａを
中心にして回動する。スライドテーブル１２の下面に当
接する部材５９内には、サーボモータ１５の図示しない
ボールネジの駆動につれてスライドテーブル１２をＸ軸
方向に往復させるスライド機構６０が収容されており、
このスライド機構６０は前述のようにスライドテーブル
１２の計測位置または加工位置への位置決め機能をも有
している。

次にこの歯面形状修正装置の作用について詳細に説明す
る。計測時においては、まず第３図（ｂ）に示す加工位
置（この位置ではＸ軸方向においてワークセンタおよび
スイングテーブルセンタ・スライドテーブルセンタが一
致する）より計測位置に移動させるため、中央処理基板
４７より位置決め基板４３、サーボアンプ１７を経てサ
ーボモータ１５に速度指令を行い、スライドテーブル１
２が計測位置に至るまでサーボモータ１５を駆動し、位
置決め停止後スイングテーブル１１を図示しないピン等
によりスイングしないように固定する（なおワークのク
ランプは、第３図（ｂ）に示す状態からワーククランプ
装置５７を右方に移動し、ワーク３６の左端部をワーク
回転装置５８に貫入した後、シリンダ５７ａの作動によ
りテールセンタ５７ｂをＸ軸上において左行させてワー
ク３６の右端部に貫入してワーク３６を挟持することに
より行い、この際クラウニングカム機構１３が原位置に
復帰して、スイングテーブル１１の連結部材１１ｂの先
端部がクラウニングカムセンタに一致した状態になると
ともに、スイングテーブル１１がスライドテーブル１２
と平行になるようにしておく）。次にワーク計測装置３
０全体をＹ軸方向に移動させてワークに接近させ、測定
子３５をワークの歯面に接触させる。この状態で中央処
理基板４７より位置決め基板４５、サーボアンプ３３を
経てサーボモータ３１に速度指令を行い、順次ワークの
歯断面の各点において計測を行う。この計測は歯面の歯
幅骨のデータが得られるまで行い、求めたデータ、すな
わち歯幅方向位置データおよび歯厚方向位置データをＰ
Ｇ３２、リニアゲージ３４よりＰＣ基板４２を経て記憶
装置４８に記憶しておく。

なお本例で用いるワーク計測装置３０は、ワークに形成
される歯車が直歯でもはすばでも計測できるように、計
測系全体を傾動させる機構を具えているものとし、本例
で用いるワークははすば歯車であることから、得られた
計測データは座標変換して以下の歯面形状修正に用いる
ものとする。

一方、加工時においては、まずスライドテーブル１２を
計測位置から第３図（ｂ）に示す加工位置に復帰させて
位置決めした後、以下の自動タラウニング処理を行う。

すなわちまず記憶装置４８から当該ワークの計測データ
および設計データ（基準値）を読出し、中央処理基板４
７によって両データを比較してその結果に基づき所望の
歯面形状が得られるようなりラウニングカム角度および
クラウニングセンタを設定するため（この設定値はテー
ブルデータのルンクアンブまたは予め求めておいた関係
式からの演算によるものとする）、位置決め基板４１サ
ーボアンプ２４を経てサーボモータ２０に上記タラウニ
ングカム角度を得る速度指令を行うとともに、位置決め
基板４１、サーボアンプ２５を経てサーボモータ２１に
上記クラウニングセンタを得る速度指令を行う。

上記設定完了後、砥石側においては、ワークから離間し
た状態の砥石５０をＹ軸方向に移動してワークと接触さ
せるため、砥石移動機構５３を作動させてワークと砥石
とを所定の噛合状態にするが、本例で用いるワークかは
すば歯車であることから、移動の前に砥石回動用モータ
を作動させて砥石角度がはすばの傾斜角に合うように調
整しておく。

この噛合状態において、ワーク回転装置５８の駆動によ
りワーク３６を高速回転（例えば２５０ｒｐｍ　）させ
るとともに、砥石駆動用モータ５１の駆動により図示し
ないリング状のスプロケットをサイレントチェーンで駆
動して、砥石５０をワーク３６と同一回転方向に回転さ
せることにより、ワーク３６の砥石５０と接触する部分
が研摩される。

ここで上記クラウニングカム機構を用いる研摩により得
られる歯面形状とクラウニングカム機構の設定量との関
係は、一般に以下のように表わすことができる。例えば
第４図（ａ）に示すように、ワークセンタとスライドテ
ーブルセンタＣ１（これはスイングテーブル１１のピボ
ットセンタでもある）とが−敗した状態でタラウニング
カムをθ。

回動させると、スライドテーブル１２が全ストロ−り量
りの半分、つまり　　　右行する間、連結部材１１ｂの
先端部はタラウニングカムセンタＣｔからＣ３まで移動
し、スライドテーブル１２が左行する間タラウニングカ
ムセンタＣ２からＣ４まで移動する（なおこの図では説
明の都合上、タラウニングカムセンタの原位置をＹ軸上
に表わしている）。この間のスイングテーブル１１のＹ
軸方向の振れｌ　Ｌは、はずば歯車同士の噛合状態のビ
７チ円上の断面を示す第４図（ｂ）およびそのＩ−Ｉ線
断面を示す同図（ｃ）において圧力角をα、クラウニン
グ量をＸとすると、 Ｌ　＝　ｘ　／　ｓｉｎ　　ａ　　　　　　　　　　　
　−（１）と表わすことができる。ここでクラウニング
量Ｘは、第４図（ａ）に示すように、スイングテーブル
センタから連結部材１１ｂの先端部までの距離をｍ（ｍ
は装置諸元により定まる定数）とすると、般式 と表わされるから、この式をθについて解けばクラウニ
ング量に応じた所望のタラウニングカム角度を求めるこ
とができる。このクラウニング量Ｘは、例えばストロー
ク量ｈ＝３０＋ｎｎ＋、圧力角α−２０゜クラウニング
カム回動角度θ−３０°のとき、Ｘ＝０．０７０２５　
ｍｍとなる。

ところで実際のワークの歯面形状は、第４図（ｃ）に示
す所望のクラウニング形状に比べてそのクラウニングセ
ンタ（クラウニング形状の最大値のある位置）が歯幅セ
ンタからずれたり、クラウニングＦＪｘが設計データと
異なっていたりするから、前述したクラウニングカム角
度およびクラウニングセンタの設定の際に上記両データ
の偏差を解消するようなクラウニングカムの移動量とな
るように設定することにより、所定加工精度を満足する
所望の歯面形状を得ることができる（この移動量は、例
えばクラウニングセンタが歯幅センタからａだけ左方に
ずれていたら、スライドテーブルセンタをａだけ右方に
移動して削り残しの多い側がより多く削れるようにする
）。

なお、上記南面修正後のワークをワーク計測装置３０で
計測し、得られた計測データおよび設計データに基づき
所定加工個数（例えば数百個）毎にクラウニングカム角
度を再設定するようにすればワーク加工による砥石の摩
耗分を補正することができ、多数のワークを順次歯面修
正する際にも自動的に所望の加工精度を確保することが
できる。

（発明の効果） かくして本発明の歯面形状修正装置は上述の如く、歯車
の歯面の計測データと設計データとの比較に基づきクラ
ウニングカムの直線移動量および回動量を設定すること
により砥石と歯車との相対的位置関係を調整するから、
実際の歯面形状に応してクラウニングカムの移動量を適
切に設定して、所定加工精度を満足する所望の歯面形状
が常に得られるように歯面形状修正装置を自動調整する
ことができ、手間のかかる手動調整やロンド変更毎の再
調整を廃止することができる。さらに上記クラウニング
カムの移動量の設定において砥石の摩耗分を補正するこ
とにより、多数の歯車を歯面修正する場合においても所
望の加工精度を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の歯面形状修正装置の概念図、第２図は
本発明の第１実施例の全体構成を示す図、 第３図（ａ）　、　（ｂ）は夫々同側の機構部の構成を
示す平面図および正面図、 第４図（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｃ）は同側の歯面形
状修正を説明するための図である。 ｌＯ・・・歯面形状修正装置　１０ａ・・・機構部１０
ｂ・・・制御部　　　　　１１・・・スイングテーブル
１２・・・スライドテーブル　１３・・・クラウニング
カム機構３０・・・ワーク計測装置　　３６・・・ワー
ク５０・・・砥石 ローーーーーー 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、砥石と、該砥石と歯車との相対的位置関係を規制す
   るスイングテーブルと、該スイングテーブルに結合され
   そのスイングテーブルに直線移動および回動をなさせる
   クラウニングカムとを具え、前記歯車の歯面形状の修正
   を行う歯面形状修正装置において、 前記クラウニングカムを直線移動させる直線移動手段と
   、 前記クラウニングカムを回動させる回動手段と、前記直
   線移動手段の直線移動量および前記回動手段の回動量を
   当該歯車の計測データと設計データとの比較に基づき設
   定する、設定手段とを具えて成ることを特徴とする歯面
   形状修正装置。