JPH04201114A

JPH04201114A - 歯車の歯元加工装置

Info

Publication number: JPH04201114A
Application number: JP33548490A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Mizumiya; 一浩水宮
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1990-11-30
Filing date: 1990-11-30
Publication date: 1992-07-22
Anticipated expiration: 2014-05-31
Also published as: JP2897421B2

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、歯車の山元の強度を最適な強度に均一に加工
することができる歯車の歯元加工装置に関する。

（従来の技術）一般に、自動車に使用される平歯車やはすげ歯車は、ホ
ブ盤や歯車形削盤にていわゆる歯切り加工かなされた後
、シェービング加工、ホーニング加工等の仕上げ加工か
施されて形成されている。

従来、このような歯車に対して、歯元の強度、つまり疲
れ強さを高めるために、歯切り加工の後にショットピー
ニングと呼ばれる加工が施されている場合がある。

この加工は、歯切り加工された歯車の歯元に、ショット
と呼ばれる数ｍｍの鉄製の複数の粒子を高速で衝突させ
るものであり、粒子の衝突によって、山元の表面に細か
い凹凸を形成させ、表面に塑性変形を起こさせて硬化層
を形成すると同時に、内部に残留圧縮応力を付与するこ
とにより、歯元の疲れ強さを高めるものである。

そして、このような歯元の強度を高める加工が施された
歯車においては、歯元の内部に付与された残留圧縮応力
の分布が第６図に示すようになり、歯元の表面から所定
の深さＡで残留圧縮応力か最大値となるので、後に行な
われるホーニング加工等によって、この最大値の位置を
最適位置Ｂにするために、歯元から所定深さＣ（Ｃ＝Ａ
、−Ｂ）たけ削除して、歯元の表面の強度を最適にして
いる。

つまり、歯元に強度を高める加工が施された歯車に対し
て、その強度か歯元表面において最適となるように歯元
を所定深さだけ削除している。

これにより、歯元の疲れ強さを効果的に高めることがで
き、歯車の寿命の向上を図っている。

（発明が解決しようとする課題）ところか、このような歯元の強度を高める加工かなされ
る歯車には、前工程の歯切り加工において、いわゆる歯
溝の振れが生じ、歯車の回転中心軸に対する歯元の位置
が異なった状態で歯が形成されている場合があり、この
場合には、例えばホーニング加工によって、歯元を所定
深さだけ削除する際に、削除する深さが異なってしまい
、上記のように表面が最適な強度にならない山元か形成
されることかある。

具体的には、第７図に示すように、歯切り加工において
は、設＝１″通りの基準ピンチ円に対して形成された基
準ピッチ円に誤差が生じてしまう場合があり、特に図示
するようにこの誤差か最大となる歯元りやＥては、回転
中心軸に対する歯元の位置か、位置ずれしていない歯元
Ｆに対して大きく異なってしまう。

このような歯車に前述した歯元の強度を高める加工を行
ない、この後に例えばホーニング加工により夫々の歯元
を前記所定深さＣたけ削除するには、基準となる歯元Ｆ
の歯底よりも砥石をその所定深さＣだけ歯車の回転中心
軸に接近させて研削加工を行なうことになるが、このよ
うな研削加工を行なうと、例えば第８図（歯元Ｆを（ａ
）に、歯元Ｅを（ｂ）に示す。）にて斜線で図示するよ
うに、歯元Ｅから削除される深さＧがその所定深さＣよ
りも浅くなってしまい、第９図（歯元Ｆにおける残留圧
縮応力の分布を（ａ）に、歯元Ｅにおける残留圧縮応力
の分布を（ｂ）に示す。）に示すように、歯元Ｅは残留
応力の最大値の位置が最適位置Ｂに一致して表面か最適
な強度になっているにもかかわらず、歯元Ｅは最大値の
位置か最適位置Ｂに一致せず、表面が最適な強度になら
なくなってしまう。歯元りについては、削除される深さ
か所定深さＣよりも逆に深くなってしまい、削除しすぎ
ることによって、表面か最適な強度にならなくなってし
まう。

このように、夫々の歯元の強度が最適な強度で均一に形
成されなくなる場合があるので、一部の歯の強度が他の
歯よりも低下し、歯欠けを起す虞れがある等の問題があ
った。

本発明は、このような従来の問題点を解決するために成
されたものであり、歯車の歯元の強度を最適な強度に均
一に加工することができる歯車の歯元加工装置を提供す
ることを目的とする。

（課題を解決するための手段）前記目的を達成するために本発明は、歯元に強度を高め
る強度加工か施された歯車に対して、該強度が歯元表面
において最適となるように強度加工の程度に応じて歯元
を所定深さ削除する削除加工を行なう歯車の歯元加工装
置であって、前記削除加工を行なう削除手段と、歯車の
回転中心軸に対する夫々の歯元の位置すれ量を検出する
検出手段と、削除手段が歯車の歯元を削除する深さが前
記所定深さになるように、検出手段が検出した位置ずれ
量に応じて歯元に対する削除手段の位置を制御する制御
手段を備えたことを特徴とする。

（作用）上記のように構成された本発明の歯車の歯元加工装置は
、以下のように作用する。

まず、検出手段が歯切り加工中の歯溝の振れ等により生
じる歯車の回転中心軸に対する夫々の歯元の位置ずれ量
を検出する。

すると、制御手段は、夫々の歯元の位置に対応させてそ
の位置ずれ量を記憶する。

そして、制御手段は、これらの位置ずれ量に応じて削除
手段を歯車に対して接近離間移動させて削除手段の位置
を制御することによって、削除手段か夫々の歯元を削除
する深さを所定深さに均一化させる。

これにより、夫々の歯元は、歯元表面の強度か最適かつ
均一になるので、一部の歯の強度か低下し、歯欠けが生
じるようなことかなくなる。

（実施例）以下に、本発明の歯車の歯元加工装置を図面に基づいて
詳細に説明する。

第１図は、本発明の歯車の歯元加工装置の概略構成図で
あり、第２図は、その歯元加工装置の動作フローチャー
トである。又、第３図及び第４図は、本発明の歯車の歯
元加工装置で加工される歯車の山元の様子を示す図であ
る。さらに、第５図は、その他の実施例の説明図である
。

第１図に示すように、本発明の歯車の歯元加工装置は、
前述したように前工程において歯切り加工がなされた歯
車１が取り付けられるワーク回転機構２、前記検出手段
としての歯元位置ずれ検出、機構３、前記削除手段とし
ての砥石移動機構４並びにこれらの機構を制御する前記
制御手段とじての制御装置５により構成されている。

ワーク回転機構２には、歯車１を回転中心軸を中心に回
転させるワーク回転軸６と、このワーク回転軸６を回転
させるサーボモータ７とが備えられており、歯車１は、
ワーク回転軸６に着脱自在に取り付けられるようになっ
ている。

又、サーボモータフには、歯車１の回転位置を検出して
これを制御装置５に出力するエンコーダ８か備えられて
おり、サーボモータ７は、このエンコーダ８から出力さ
れる回転位置に基づいて制御装置５によっていわゆるフ
ィードバック制御される。

歯元位置ずれ検出機構３には、歯車１の回転中心軸に対
して直角方向に移動する移動台９が備えられており、こ
の移動台９には、歯車１に噛み合うマスターギア１０が
、歯車１の回転中心軸つまりワーク回転軸６に平行に伸
延して回転自在に移動台９に取付られたマスターギア軸
１１に固着されている。

移動台９は、歯車１とマスターギア１０とが互いに噛み
合う噛合位置と、離間する離間位置とに位置決めするこ
とかできるようになっており、噛合位置においては、い
わゆるバックラッシが生じないようにマスターギア１０
を歯車１に向って押圧する構造となっている。尚、歯元
位置ずれ検出機構３には、移動台９が噛合位置及び離間
位置に移動した際にＯＮするスイッチ（図示省略する）
が備えられており、制御装置５は、これらのスイッチに
より移動台９の位置を認識できるようになっている。

又、マスターギア１０は、歯車１の寸法の基準となるよ
うに設計通りの寸法に予め形成されたギアであり、移動
台９か噛合位置に移動することによって、歯車１に噛み
合いつつ回転するようになっている。

これにより、マスターギア軸１１は、歯車１の歯元の位
置が回転中心軸に対して基準位置からずれている分だけ
ワーク回転軸６から離間又は接近移動するようになって
いる。つまり、歯車１の歯元の位置が基準位置（マスタ
ーギア１１の歯元の位置）と一致していれは、夫々の軸
６．１１の軸間距離は、基準ピッチ円直径と同一となる
が、歯車１の歯元の位置か、前述したように前工程の歯
切り加工中の歯溝の振れ等の原因により、その基準位置
からずれていると、その軸間距離が基準ピッチ円直径よ
りも長くなったり短くなったりするようになっている。

そして、移動台９には、基準ピッチ円直径に相当する基
準軸間距離に対する夫々の軸６，１１の軸間距離のずれ
量、つまり歯元の位置ずれ量を検出する軸間距離検出装
置１２が取り付けられており、この軸間距離検出装置１
２は、エンコーダ８と同様に検出した歯元の位置ずれ量
を制御装置５に出力するようになっている。

さらに、砥石移動機構４には、歯車１の回転中心軸、つ
まりワーク回転軸６に対して直角方向並びに平行方向に
移動する移動台１３が備えられており、この移動台１３
には、図示省略するモータにより一定の高速回転に駆動
される砥石１４が取り付けられている。

移動台１３には、これをワーク回転軸６に対して直角方
向に移動させるサーボモータ１５並びに平行方向に移動
させるサーボモータ１６が取り付けられており、これら
のサーボモータ１５．１６には、前記サーボモータ７と
同様に夫々エンコーダ１７．１８が備えられている。

エンコーダ１７は、移動台１３、つまり砥石１４が歯車
１に接近離間移動する移動量（以下にＸ軸移動量という
。）を検出し、これを制御装置５に出力するようになっ
ており、一方、エンコーダ１８は、砥石１４が歯車１の
回転中心軸方向に移動する移動量（以下にＹ軸移動量と
いう。）を検出し、これを制御装置５に圧力するように
なっている。

そして、夫々のサーボモータ１５．１６は、サーボモー
タ７と同様に、上記夫々の移動量に基づいて制御装置５
によっていわゆるフィードバック制御されるようになっ
ている。

このように、夫々のエンコーダ８，１７．１８及び軸間
距離検出装置１２の夫々から、歯車１の回転位置θ、Ｘ
軸移動量、Ｙ軸移動量及び歯元の位置すれ量Δを人力す
る制御装置５は、いわゆるマイクロコンピュータ等によ
り構成されており、そのθ□と、これに対応するΔとを
記憶するメモリか内部に備えられている。

このメモリには、その他に、砥石１４が待機状態にある
原位置から歯車１の基準となる歯底に接触するまでの基
準Ｘ軸移動量と、歯元の強度を最適にするために歯元を
削除する前記所定深さＣと、砥石１４を歯車１に形成さ
れた歯溝に沿って移動させる移動データとが予め記憶さ
れている。

そして、この制御装置５は、第２図に示すフローチャー
トに従って夫々のサーボモータ７．１５゜１６を制御し
、この歯元加工装置を以下のように動作させる。

まず、移動台９が噛合位置に移動され、歯元の位置ずれ
曾を検出する準備が整うと、制御装置５は、サーボモー
タ７を駆動させてワーク回転軸６を回転させ（ステップ
１）、エンコーダ８及び軸間距離検出装置１２から出力
される歯車１の回転位置θ及びこれに対応する山元の位
置ずれ量Δを入力する（ステップ２）。

そして、制御装置５は、歯車１の歯底の中心の回転位置
に対応するθ及びΔを内部のメモリに記憶（ステップ３
）し、θに基づいて歯車１か１回転するまで上記動作を
繰り返し行ない、歯車１の夫々の歯底の回転位置に対応
する歯元の位置ずれ量を記憶する（ステップ４）。

次に、制御装置５は、移動台９が離間位置に移動され、
マスターギア１０が歯車１から離間して砥石１４による
研削加工が開始できる準備が整うまで待機する（ステッ
プ５）。

そして、移動台９が離間位置に移動されると、制御装置
５は、砥石１４が研削加工する歯底の回転位置に相当す
るθに対応するΔ、基準Ｘ軸移動量並びに所定深さＣを
メモリから読み出し、基準Ｘ軸移動量にＣ及びΔを加算
して目標Ｘ軸移動量を求め、砥石１４を回転させつつ、
この目標Ｘ軸移動量だけ砥石１４が移動するように、サ
ーボモータ１５を制御する（ステップ６）。つまり、砥
石１４は、山元の位置ずれ量Δ分たけ深く又は浅く山元
に侵入することになり、第３図（位置ずれしていない山
元を（ａ）に、Δだけ位置ずれしている歯元を（ｂ）に
示す。）に示すように、歯元か位置ずれしていても歯元
から削除される深さが所定深さＣになる。

又、同時に制御装置５は、メモリから移動データを読み
出し、この移動データに従ってサーボモータ７．１６を
制御し、砥石１４を歯車１の歯溝に沿って移動させ（ス
テップ７）、歯元全面を所定深さＣだけ除去する。

そして、制御装置５は、θに基づいて歯車１が１回転す
るまで夫々の歯元に対して順次上記動作を繰り返し行な
い、歯車１の夫々の歯元を均一に所定深さＣだけ削除す
る（ステップ８）。

このように、制御装置５が歯元の位置ずれ曾に応じて砥
石１４の研削深さを調節するので、砥石１４が歯元を削
除する深さを所定深さＣに均一化させることができる。

したがって、歯車１の夫々の歯元は、強度を高める加工
が行なわれた後で、表面の強度か最適になるように所定
深さＣだけ削除されることになり、第４図（位置ずれし
ていない歯元における残留圧縮応力の分布を（ａ）に、
Δだけ位置ずれしている歯元における残留圧縮応力の分
布を（ｂ）に示す。）に示すように、歯元の位置ずれに
かかわらす夫々の歯元の表面の強度を最適かつ均一にで
きるので、歯車１は、一部の歯の強度が低下して歯欠け
か生じるようなことがない、強度的に安定した歯車とな
る。

又、本発明の歯元加工装置は、例えは、従来特に自動車
の駆動系に使用されているいわゆる浸炭焼入れが施され
ている歯車に対しても適用できる。

この場合には、第５図（ａ）に示すように、歯車には浸
炭焼入れにより歯元内部に残留応力が付与されるので、
歯元表面におけるその残留応力の最適値が求められる。

そこで、歯元の表面をその最適値にするために削除する
深さＨを求め、これを制御装置５のメモリに記憶させて
おけば良い。

これにより、上記実施例と同様に、制御装置５が歯元の
位置ずれ量に応じて砥石１４の研削深さを調節し、砥石
１４か歯元を削除する深さをその所定深さＨに均一化さ
せるので、歯車の夫々の歯元の表面は、第５図（ｂ）に
示すように、最適値に均一化し、上記実施例と同様に強
度的に安定した歯車を形成することかできる。

尚、本発明の歯車の歯元加工装置は、従来のいわゆるホ
ーニング盤やシェービング盤に歯元位置すれ検出機構３
を追加して構成するようにしても良く、又、歯元の削除
を行なうものは、例示した砥石に限らず、シェービング
カッタ等を使用しても良いのはもちろんである。

（発明の効果）以上の説明により明らかように、本発明にあっては以下
のような効果を奏す。

制御手段が、歯車の歯元の位置ずれ量に応じて削除手段
を歯車に対して接近離間移動させることによって、歯元
が位置ずれしていても削除手段が歯元を削除する深さを
所定深さに均一化させることかてき、これにより夫々の
山元の表面の強度か最適かつ均一になるので、一部の歯
の強度か低下して歯欠けか生じるようなことかない強度
的に安定した歯車を形成することができるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の歯車の歯元加工装置の概略構成図、第
２図はその歯元加工装置の動作フローチャート、第３図
及び第４図は本発明の歯車の歯元加工装置で加工される
歯車の歯元の様子を示す図、第５図はその他の実施例の
説明図、第６図〜第９図は従来の歯元の強度を高める加
工における問題点の説明図である。れ検出機構（検出手段）、４・・・砥石移動機構（削除
手段）、５・・・制御装置（制御手段）、１４・・・砥
石（削除手段）。特許出願人　　　　　日産自動車株式会社代理人　弁理
士　　　八１）幹雄（ほか−名）第３図（ａ）　　　　（ｂ）第４図第５図キ嵌

Claims

【特許請求の範囲】

歯元に強度を高める強度加工が施された歯車に対して、
該強度が歯元表面において最適となるように強度加工の
程度に応じて歯元を所定深さ削除する削除加工を行なう
歯車の歯元加工装置であって、前記削除加工を行なう削
除手段と、歯車の回転中心軸に対する夫々の歯元の位置
ずれ量を検出する検出手段と、削除手段が歯車の歯元を
削除する深さが前記所定深さになるように、検出手段が
検出した位置ずれ量に応じて歯元に対する削除手段の位
置を制御する制御手段を備え、夫々の歯元が削除される
深さを前記所定深さに均一化させることによって歯車の
歯元の強度を最適な強度に均一に加工することを特徴と
する歯車の歯元加工装置。