JPH04315517A - 歯車のラップ仕上げ方法 - 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】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は歯車のラップ仕上げ方法
に関するものであり、特に、ラップ仕上げと共に歯車の
加工誤差を減少させ得る方法に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】互いに噛み合わされて使用される一対の
歯車の歯面にラップ仕上げを施すことが従来から行われ
ている。ラップ仕上げ方法は、例えば、特開平１−９７
５２０号公報に記載されているように、一対の歯車間に
砥粒等が含まれたラップ剤を供給し、一方の歯車に一定
の制動力を付与した状態で他方の歯車を一定速度で回転
駆動し、両歯車を噛合回転させることにより、両歯の表
面を砥粒により磨く方法であり、良好な歯面を得ること
ができる。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来のラップ仕上げ方法においては、一対の歯車
の片方または両方に偏心等の加工誤差が生じている場合
には、ラップ仕上げをすることにより、その加工誤差が
さらに大きくなってしまうことがあるという問題があっ
た。例えば、一対の歯車の片方あるいは両方が偏心して
いる場合に、ラップ仕上げ前とラップ仕上げ後の最大累
積ピッチ誤差を測定したところ、図７のグラフに示すよ
うに、ラップ仕上げ後に最大累積ピッチ誤差が増大して
いることが判った。最大累積ピッチ誤差は、歯車の単一
ピッチ誤差を測定してそれらを累積し、その最大値と最
小値との差を求めたものであり、この値が増大したとい
うことは、歯車の偏心量がさらに増大したことを意味す
る。 【０００４】このように歯車の偏心量が増大する原因は
、一対の歯車が噛合回転する際に、制動力が付与された
被駆動歯車の回転トルクが偏心によって変化するためで
あると考えられる。この回転トルクは、制動トルクＴＢ
　と被駆動歯車の慣性モーメントに基づく回転トルクＴ
Ｇ　との和（ＴＢ　＋ＴＧ）で表すことができる。上記
のような従来のラップ仕上げ方法においては、制動トル
クＴＢ　が一定とされているが、回転トルクＴＧ　は変
動する。 回転トルクＴＧ　はその慣性モーメントＩＧ　と回転角
加速度αＧ　との積（ＩＧ　・αＧ　）で表すことがで
き、回転角加速度αＧ　は、後に詳述するように偏心誤
差が最大のとき最小となり、最小のとき最大となるから
である。 【０００５】偏心誤差が最大のとき回転トルクが最小と
なれば、両歯車間の面圧が低くなって、誤差が大きいに
もかかわらずラップ量が少なくなる一方、偏心誤差が最
小のとき回転トルクが最大となれば、面圧が高くなって
ラップ量が多くなる不都合が生じる。すなわち、従来の
ラップ仕上げ方法においては、歯車の偏心誤差の大小と
ラップ仕上げ中の歯車の回転トルクの大小との関係が逆
になり、多くラップされるべき部分が少なくラップされ
、少なくラップされるべき部分が多くラップされるため
、仕上げ後の歯車の最大累積ピッチ誤差が仕上げ前より
増大してしまうのである。上記のような偏心に起因する
誤差の他、別の加工誤差によっても、ラップ仕上げ中の
回転トルクが変化して同様の問題が生じることがある。 本発明はこの問題に鑑み、ラップ仕上げと共に歯車の加
工誤差を減少させることが可能な歯車のラップ仕上げ方
法を得ることを課題として為されたものである。 【０００６】 【課題を解決するための手段】そして、本発明の要旨は
、一対の歯車の一方に制動力を付与しつつ他方の歯車を
一定速度で回転駆動して両歯車をラップ剤の存在下に噛
合回転させることにより、その一対の歯車の歯面をラッ
プ仕上げする方法において、一方の歯車の回転角加速度
が少なくとも最大のときは少なくとも最小のときより前
記制動力を小さくすることにある。 【０００７】 【作用】本ラップ仕上げ方法においては、被駆動歯車に
制動力を付与した状態で駆動歯車を一定速度で回転駆動
し、両歯車をラップ剤の存在下に噛合回転させる。そし
て、被駆動歯車の回転角もしくは回転角速度を検出して
回転角加速度を求め、あるいは回転角加速度を直接検出
し、回転角加速度が大きいときは回転角加速度が小さい
ときよりも制動力を小さくする。 【０００８】例えば、回転角加速度が大きいほど制動力
を小さくするのである。制動力を小さくすれば、歯車全
体の回転トルクが小さくなり、一対の歯車間の面圧が低
くなる。制動力を、被駆動歯車の慣性モーメントに基づ
く回転トルクの変動をちょうど打ち消すように変化させ
れば、ラップ量は均一となり、加工誤差が増大すること
を回避し得る。制動力を、回転トルクの変動を打ち消す
のみならず、逆向きの回転トルクの変動を生じさせるよ
うに変化させれば、加工誤差の大きい部分のラップ量が
多くなり、加工誤差の小さい部分のラップ量が少なくな
って、ラップ仕上げの進行と共に加工誤差が減少する。 制動力を適正に変化させれば、加工誤差をなくすことも
できるのである。 【０００９】ただし、回転角加速度が大きいほど制動力
を小さくすることは不可欠ではない。例えば、回転角加
速度が上限値を超えた場合にのみ制動力を一定量あるい
は回転加速度に応じた量だけ小さくし、回転角加速度が
下限値より小さくなった場合にのみ制動力を一定量ある
いは回転加速度に応じた量だけ大きくすることも可能で
ある。要するに、一方の歯車の回転角加速度が少なくと
も最大のときは少なくとも最小のときより制動力を小さ
くすれば、ラップ仕上げの進行に伴う加工誤差の増大を
従来より少なくすることができるのである。 【００１０】 【発明の効果】このように、本発明に従えば、制動力の
制御によりラップ仕上げの進行に伴う加工誤差の増大を
従来より少なくすることができるのであり、制動力の制
御を適正に行えば加工誤差を減少あるいは消滅させるこ
とができ、精度の高いラップ仕上げ歯車を得ることがで
きる。 【００１１】 【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。図２において、１０はピニオンである。 ピニオン１０は、スピンドルハウジング１２に回転可能
に支持された回転軸１４の先端に設けられたチャック１
６にクランプされており、回転軸１４と一体的に回転す
る。回転軸１４の後端部にはプーリ１８が相対回転不能
に取り付けられている。また、スピンドルハウジング１
２に隣接して駆動モータ２０が設けられている。駆動モ
ータ２０の回転軸２２にはプーリ２４が相対回転不能に
取り付けられており、プーリ１８，２４間にベルト２６
が巻き掛けられている。したがって、駆動モータ２０に
よりピニオン１０が一定速度で回転させられる。 【００１２】ピニオン１０にはギヤ３０が噛み合わされ
ており、両者はラップ代を有している。ギヤ３０は、ス
ピンドルハウジング３２内に回転可能に支持された回転
軸３４の先端に設けられた図示しないチャックにクラン
プされており、回転軸３４と一体的に回転するようにな
っている。回転軸３４には、回転角度計３６が取り付け
られており、ギヤ３０の回転角θＧ　が測定されるよう
になっている。測定値θＧ　は制御装置４０に入力され
、制御装置４０内でギヤ３０の回転角加速度が算出され
る。 【００１３】また、回転軸３４の後端部にはプーリ４２
が相対回転不能に取り付けられており、スピンドルハウ
ジング３２に隣接して配設されたブレーキ装置４４の回
転軸４６に取り付けられたプーリ４８との間にベルト５
０が巻き掛けられることにより、ブレーキ装置４４のブ
レーキトルクＴＢ　がプーリ４８，ベルト５０，プーリ
４２を介してギヤ３０に与えられるようになっている。 また、ブレーキ装置４４は制御装置４０と接続されてお
り、ブレーキトルクＴＢ　が、制御装置４０で算出され
たギヤ３０の回転角加速度に基づいて制御されるように
なっている。 【００１４】次に、上記のように構成された装置による
ラップ仕上げ方法を説明する。まず、ピニオン１０とギ
ヤ３０との間に、図示しないラップ剤供給装置からラッ
プ剤が供給された後、駆動モータ２０によりピニオン１
０およびギヤ３０が噛合回転させられる。このとき、ブ
レーキ装置４４が作動してギヤ３０にブレーキトルクＴ
Ｂ　が与えられるとともに、回転角度計３６によりギヤ
３０の回転角度θＧ　が測定されて制御装置４０に入力
される。本実施例においてはピニオン１０が偏心してお
り、ピニオン１０の各歯の取り代には偏心誤差ｅｐ　に
起因する累積ピッチ誤差が生じているものとする。ピニ
オン１０が一定回転速度ｎｐ　（回／秒）で回転したと
き、ｔ秒後のギヤ３０の回転角θＧ　は、下記の（１）
式で表される。 【００１５】 θＧ　＝（２πｎｐ　ｔ＋ｅｐ　ｓｉｎ　２πｎｐ　ｔ
）／ｉ　　　　　　　　　　　　　　　　……（１）た
だし、ｉはギヤ比である。 【００１６】（１）式の関係を図３に示す。図から明ら
かなように、ギヤ３０の回転角θＧは、ピニオン１０が
偏心していない場合には二点鎖線で示すように時間ｔの
経過に伴って一定勾配で増加するが、本実施例において
は、ピニオン１０の偏心誤差に起因する累積ピッチ誤差
に基づいて勾配の変化を伴って増加する。ピニオン１０
が１回転する毎にギヤ３０の回転角θＧ　は周期的に変
動するのであるが、このギヤ３０の回転角θＧ　が二点
鎖線から上方へ最も大きく外れる点ａ１　，点ａ２　・
・に対応する部分が、ピニオン１０のラップ代が最小の
部分を基準とした場合にピニオン１０の累積ピッチ誤差
が最大の部分であり、下方へ最も大きく外れた点ｂ１　
，点ｂ２・・に対応する部分が累積ピッチ誤差が最小の
部分である。 【００１７】上記（１）式を時間ｔでそれぞれ１回およ
び２回微分すれば、回転角速度ｄθＧ　／ｄｔおよび回
転角加速度ｄ２　θＧ　／ｄｔ２　が得られる。 ｄθＧ　／ｄｔ＝（２πｎｐ　＋ｅＰ（２πｎｐ　）ｃ
ｏｓ２πｎｐ　ｔ）／ｉ　　　　…（２）ｄ２　θＧ　
／ｄｔ２　＝−ｅｐ　｛（２πｎｐ）２　ｓｉｎ　２π
ｎｐ　ｔ｝／ｉ　　　　…（３）　　【００１８】上記
（３）式から明らかなように、ピニオン１０の１回転中
、回転角θＧ　の二点鎖線から上方への外れ量が最大で
ある点ａ１　，点ａ２　・・では回転角加速度は最小と
なり、下方への外れ量が最大である点ｂ１　，点ｂ２　
・・では回転角加速度は最大となる。 【００１９】また、ギヤ３０の回転トルクＴＧ　は下記
の（４）式で表される。 ＴＧ　＝ＴＢ　＋ＩＧ　（ｄ２　θＧ　／ｄｔ２　）　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　……
（４）ただし、ＩＧ　はギヤ３０の回転モーメントであ
り、ＩＧ　（ｄ２　θＧ　／ｄｔ２　）はギヤ３０の回
転モーメントＩＧに基づく回転トルクである。したがっ
て、（４）式に（３）式を代入すると下記の（５）式が
得られる。 ＴＧ　＝ＴＢ　−ＩＧ　［−ｅｐ　｛（２πｎｐ）２　
ｓｉｎ　２πｎｐ　ｔ｝／ｉ］　　…（５）【００２０
】従来のラップ仕上げ方法におけるように、ブレーキ装
置４４のブレーキトルクＴＢ　を一定としたときのギヤ
３０の回転トルクＴＧ　の変化を図６に示す。図から明
らかなように、ギヤ３０の回転トルクＴＧ　は、回転角
θＧ　の二点鎖線から上方への外れ量が最大、すなわち
回転角加速度が最小となる点ａ１　，点ａ２　・・で最
小値Ｔａ１，Ｔａ２・・となり、下方へのはずれ量が最
大、すなわち回転角加速度が最大となる点ｂ１　，点ｂ
２　・・で最大値Ｔｂ１，Ｔｂ２・・となる。 【００２１】このように、従来方法においては、ピニオ
ン１０の累積ピッチ誤差が最大のときギヤ３０の回転ト
ルクＴＧ　が最小となるため、ピニオン１０とギヤ３０
との歯面の面圧が低くなり、ピニオン１０の累積ピッチ
誤差が最小のとき、ギヤ３０の回転トルクＴＧ　が最大
となるため、ピニオン１０とギヤ３０との歯面の面圧が
高くなるのであって、ラップの進行に伴ってピッチ誤差
が増大する傾向があった。 【００２２】それに対して、本実施例方法においては、
図１に示すように、ギヤ３０の回転角加速度が最小であ
る点ａ１　，点ａ２　・・においてブレーキトルクＴＢ
　が大きくなり、また、回転角加速度が最大である点ｂ
１　，点ｂ２　・・において小さくなるように、制御装
置４０によってブレーキ装置４４が制御される。回転角
度計３６からの信号に基づいてギヤ３０の回転角加速度
ｄ２　θＧ　／ｄｔ２　が演算され、さらにその演算結
果に基づいて図１に示すブレーキトルクＴＢ　が演算さ
れて、ブレーキ装置４４が制御されるのである。そのた
め、点ａ１　，点ａ２　・・におけるギヤ３０の回転ト
ルクＴＧ　が最大となり、点ｂ１　，点ｂ２　・・にお
ける回転トルクＴＧが最小となる。 【００２３】したがって、ピニオン１０の累積ピッチ誤
差が最大のときに回転トルクＴＧ　が最大となり、両歯
面の面圧が高くなって、ピニオン１０およびギヤ３０の
ラップ量が多くなり、ラップ仕上げと同時にピニオン１
０のピッチ誤差が減少させられる。一方、ピニオン１０
の累積ピッチ誤差が最小のとき回転トルクＴＧ　が最小
となるため、両歯面の面圧が低くなり、ラップ量が少な
くなる。 【００２４】ラップ仕上げの進行に伴ってピニオン１０
の累積ピッチ誤差が減少すれば、ギヤ３０の回転角θＧ
　の変動が減少するため、制御装置４０によるブレーキ
トルクＴＢ　の制御量も減少し、末期には一定の制動力
でラップ仕上げが行われる。 【００２５】なお、ギヤ３０の回転角θＧ　の測定を行
い、それに基づいて制動力の制御パターン（ギヤ３０の
位相と制動力との関係）を決定した後は、ギヤ３０の回
転角θＧ　の測定を停止し、一定時間の間もしくは最後
までその制御パターンで制動力を制御しつつラップ仕上
げを行うことも可能である。上記一定時間は、各ピニオ
ン１０，ギヤ３０の組み合わせについて、回転角θＧ　
から演算されたピッチ誤差を消滅させるのに適した長さ
に設定してもよく、一定時間に設定してもよい。後者の
場合には、上記適した長さよりは短く設定し、一定時間
の経過後に再び回転角θＧ　の測定を行って、新たな制
動力制御パターンを設定することが望ましい。 【００２６】また、本実施例においては、ギヤ３０の回
転トルクＴＧ　を、ギヤ３０の回転角加速度の変化に対
応して増減させるようになっているが、図４に示すよう
に、ブレーキトルクＴＢ　を回転トルクＴＧ　が一定と
なるように制御すれば、ラップ仕上げの進行に伴ってピ
ッチ誤差が増大することを回避し得る。 【００２７】さらに、図５に示すように、ギヤ３０の回
転角速度もくしは回転角加速度が上限，下限のしきい値
を超えた場合のみ、ブレーキ装置４４のブレーキトルク
ＴＢを変化させるようにすることも可能である。 【００２８】本実施例においては、ギヤ３０の回転角θ
Ｇ　の増減の周期とギヤ３０の回転トルクＴＧ　の増減
の周期との位相を一致させて、ブレーキトルクＴＢ　を
制御するようになっているが、実際には、回転角θＧ　
の増減の周期と回転トルクＴＧ　の増減の周期との位相
をずらせてラップ仕上げを施した方が、良好に誤差を減
少させ得る場合もある。 【００２９】また、一方の歯車に回転角度計３６に代え
て回転角速度計もしくは回転角加速度計を設け、直接歯
車の角速度もしくは角加速度を測定するようにしてもよ
い。また、ギヤ３０の偏心あるいはピニオン１０とギヤ
３０との両方が偏心することにより累積ピッチ誤差が生
じた場合や、さらに、偏心以外の原因によるピッチ誤差
が生じた場合にも、本発明方法によって両歯車の誤差の
増大を抑制し、あるいは誤差を減少させることができる
。 【００３０】その他、当業者の知識に基づいて種々の変
形，改良を施した態様で、本発明を実施することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であるラップ仕上げ方法にお
ける歯車の制動トルクと回転トルクとの関係を示すグラ
フである。

【図２】上記実施例方法に用いられる装置を概略的に示
す平面図である。

【図３】上記実施例方法における歯車の回転角を示すグ
ラフである。

【図４】本発明の別の実施例であるラップ仕上げ方法に
おける歯車の制動トルクと回転トルクとの関係を示すグ
ラフである。

【図５】本発明のさらに別の実施例であるラップ仕上げ
方法における歯車の制動トルクの制御を示すグラフであ
る。

【図６】従来のラップ仕上げ方法における歯車の制動ト
ルクと回転トルクとの関係を示すグラフである。

【図７】従来法によるラップ仕上げを施す前と後とで歯
車の最大累積ピッチ誤差が変化する状況を示すグラフで
ある。

【符号の説明】

１０　　ピニオン ３０　　ギヤ ３６　　回転角度計 ４０　　制御装置 ４４　　ブレーキ装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　一対の歯車の一方に制動力を付与しつ
   つ他方の歯車を一定速度で回転駆動して両歯車をラップ
   剤の存在下に噛合回転させることにより、その一対の歯
   車の歯面をラップ仕上げする方法において、前記一方の
   歯車の回転角加速度が少なくとも最大のときは少なくと
   も最小のときより前記制動力を小さくすることを特徴と
   する歯車のラップ仕上げ方法。