JP2011189462A

JP2011189462A - 歯車研削用砥石の段替方法

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Publication number: JP2011189462A
Application number: JP2010057925A
Authority: JP
Inventors: Makoto Takenaka; 誠竹中; Tomohiro Nakada; 知宏中田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-03-15
Filing date: 2010-03-15
Publication date: 2011-09-29
Anticipated expiration: 2030-03-15
Also published as: JP5440789B2

Abstract

【課題】簡単な構成で、使用限界に達した砥石を容易に短時間で交換して精度よくワークを短時間で研削加工する.
【解決手段】砥石１が使用限界に達した場合に新たな砥石１に交換するものであって、最初に取付けられた砥石１とワークＷとの歯合わせをするワークセットアップを行ってその初回ワーク位置関係データを読み込み記憶する初回ワーク位置関係データ読み込み工程と、各砥石１とドレッサ２との歯合わせをするドレスセットアップ（Ｓ２）を行ってそのドレスセットアップ位置関係データを読み込むドレスセットアップ位置関係データ読み込み工程（Ｓ３）と、初回ワーク位置関係データとドレスセットアップ位置関係データに基づいて、交換した新たな砥石１とワークＷとのワーク位置関係データを演算により求める演算工程（Ｓ１２）とを含んでいる。
【選択図】図２

Description

本発明は、歯車研削用砥石の段替方法に関し、さらに詳しくは、砥石により歯車を研削加工し、前記砥石の研削能力が低下したときに該砥石をドレッサによりドレッシングし、該砥石が使用限界に達した場合に新たな砥石に交換する歯車研削用砥石の段替方法に関するものである。

歯車となるワークの歯面を砥石により研削加工して所定の精度に仕上げる歯車研削盤においては、一般に図４に示すように、軸Ｒ回りに回転可能に支持された歯車となるワークＷの歯面を研削する砥石１と、砥石１をドレッシングするドレッサ２とを備えており、砥石１をワークセットアップ位置ＷＰまたはドレスセットアップ位置ＤＰにシフトさせてワークＷおよびドレッサ２と対応した位置で研削加工とドレッシングを行うように構成されている。

上述したような歯車研削盤では、一般に、図７に示すように、それまで研削加工に使用していた砥石１が使用限界に達して新たな砥石１に交換する（Ｓ１）と、その交換した新たな砥石１とドレッサ２との歯合わせ行うドレスセットアップを行い（Ｓ２）、新たな砥石１とドレッサ２との相対的な座標や回転位相などのドレスセットアップ位置関係データを読み込み（Ｓ３）、初期のドレッシングを行い（Ｓ４）、砥石１のバランスを調整するバランス取りを行い（Ｓ５）、次に、歯車となるワークＷを回転可能に支持してこのワークＷと砥石１との歯合わせ行うワークセットアップを行い（Ｓ６）、ワークＷと砥石１との相対的な回転位相や相対的な座標などのワーク位置関係データを読み込み（Ｓ７）、ワークＷに対する砥石１の加工位置を目視などにより確認し（Ｓ８）、図５に示すように、ワークＷの歯面を砥石１により研削している（Ｓ９）。砥石１は、研削加工を繰り返すことにより、目が詰まって切れ味などの研削能力が低下したり、摩耗するなどしてワークＷを精度よく研削することができなくなる。そのため、予め、ワークＷを精度よく研削することができなくなる加工回数（研削加工するワークＷの個数）などを設定しておき、その設定された所定回数毎に図６に示すように、ドレッサ２によって砥石１をドレッシングし（Ｓ４）、砥石１の研削能力を回復させるとともに砥石１の寸法精度を回復させて、再びワークＷを研削加工する（Ｓ９）。この砥石１のドレッシングは、歯車研削盤により全自動で制御しつつ行われる。そして、砥石１がドレッシングで回復できない使用限界に達すると、この使用限界に達した砥石１を新たな砥石１に交換する（Ｓ１）。そして、従来の一般的な技術では、ドレスセットアップ（Ｓ２）やワークセットアップ（Ｓ６）などを砥石１の交換毎に繰り返し行っていた。

特開２００４−２７６２２２号公報

しかしながら、図７に示した従来の技術にあっては、上述したように砥石を交換するたびに、ドレスセットアップと各ワークＷに対するワークセットアップをそれぞれ行うことから、研削加工と砥石の交換時に時間がかかり、効率よく歯車を生産することができなかった。

本発明は、上述した問題に鑑みてなされたもので、簡単な構成で、使用限界に達した砥石を容易に短時間で交換して精度よくワークを短時間で研削加工して歯車を製造することができる歯車用研削砥石の段替方法を提供することを目的とする。

請求項１の歯車研削用砥石の段替方法に係る発明は、上記目的を達成するため、歯車となるワークを砥石により研削加工し、前記砥石の研削能力が低下したときに該砥石をドレッサによりドレッシングし、該砥石が使用限界に達した場合に新たな砥石に交換する歯車研削用砥石の段替方法であって、最初に取付けられた砥石とワークとの歯合わせをするワークセットアップを行ってそのワーク位置関係データを読み込み記憶する初回ワーク位置関係データ読み込み工程と、各砥石とドレッサとの歯合わせをするドレスセットアップを行ってそのドレスセットアップ位置関係データを読み込むドレスセットアップ位置関係データ読み込み工程と、前記初回ワーク位置関係データとドレスセットアップ位置関係データに基づいて、交換した新たな砥石とワークとのワーク位置関係データを演算により求める演算工程とを含むことを特徴とするものである。

請求項１の歯車研削用砥石の段替方法に係る発明では、歯車研削盤に最初に取付けられた砥石は、ワークとの歯合わせをするワークセットアップを行ってそのワーク位置関係データを読み込み記憶する初回ワーク位置関係データ読み込み工程と、ドレッサとの歯合わせをするドレスセットアップを行ってそのドレスセットアップ位置関係データを読み込むドレスセットアップ位置関係データ読み込み工程とが行われる。そして、ワークの研削加工を繰り返し行い、砥石の研削能力が低下したときに該砥石をドレッサによりドレッシングして砥石を再生させ、再びワークを繰り返し研削加工し、砥石が使用限界に達した場合には、この使用限界に達した砥石を新たな砥石に交換する。交換した新たな砥石は、ドレッサとの歯合わせをするドレスセットアップを行ってそのドレスセットアップ位置関係データを読み込むドレスセットアップ位置関係データ読み込み工程が行われる。そして、このドレスセットアップ位置関係データと、先に読み込んだ初回ワーク位置関係データとに基づいて交換した新たな砥石とワークとのワーク位置関係データを演算により求める演算工程を行い、この演算により求められたワーク位置関係データにしたがって交換した新たな砥石によりワークを研削加工する。新たな砥石を交換したときに、この交換した新たな砥石とワークとのワーク位置関係データを演算により求めて、この演算により求められたワーク位置関係データにしたがって交換した新たな砥石によりワークを研削加工することができるため、交換した砥石のワークセットアップを実際に行う必要がない。

請求項１の発明によれば、最初に取付けられた砥石とワークとの歯合わせをするワークセットアップを行ってそのワーク位置関係データを読み込み記憶する初回ワーク位置関係データ読み込み工程と、各砥石とドレッサとの歯合わせをするドレスセットアップを行ってそのドレスセットアップ位置関係データを読み込むドレスセットアップ位置関係データ読み込み工程と、前記初回ワーク位置関係データとドレスセットアップ位置関係データに基づいて、交換した新たな砥石とワークとのワーク位置関係データを演算により求める演算工程と、該演算により求められたワーク位置関係データにしたがって前記交換した新たな砥石とワークとの歯合わせをするワークセットアップを行う工程を含むという簡単な構成により、使用限界に達した砥石を新たな砥石を交換したときに、その交換した新たな砥石のワークセットアップを実際に行う工程が省略できるため、使用限界に達した砥石を容易に精度よく短時間で交換して精度よく歯車を研削加工することができる。

最初に取付けられた砥石に対して行われる本発明の工程を説明するために示したブロック図である。交換された新たな砥石に対して行われる本発明の工程を説明するために示したブロック図である。本発明により、初回ワーク位置関係データとドレスセットアップ位置関係データに基づいて、交換された新たな砥石とワークとの歯合わせをするために必要なワーク位置関係データを演算により求める演算工程を説明するために示した概念図である。本発明を適用する歯車研削盤の一般的な構成を説明するために概念的に示した斜視図である。歯車となるワークの歯面を砥石によって研削している状態を説明するために概念的に示した部分拡大図である。砥石をドレッサによってドレッシングしている状態を説明するために概念的に示した部分拡大図である。砥石による研削とドレッサによるドレッシングを行う従来の一般的な工程を説明するために示したブロック図である。

最初に、本発明の歯車研削用砥石の段替方法が適用される歯車研削盤の実施の一形態を、図４〜図６に基づいて説明する。
図４に概念的に示したように、歯車研削盤は、歯車となるワークＷを軸Ｒ回りに回転可能に支持する支持機構と、このワークＷの歯面を研削する砥石１と、砥石１をドレッシングするドレッサ２と、砥石１をワークセットアップ位置ＷＰおよびドレスセットアップ位置ＤＰにシフトさせてワークＷまたはドレッサ２と対応する所定の位置に送るとともにＺ軸回りに回転可能に支持する砥石支持手段とを備えている。この実施の形態では、製造する歯車が平歯車であり、砥石１がねじ状に成形されたものである。ここで、ワークＷおよびドレッサ２に対する砥石１の移動方向について、ワークセットアップ位置ＷＰとドレスセットアップ位置ＤＰとの間のシフト移動をＺ軸方向と、砥石１の鉛直方向への送りをＹ軸方向と、ワークＷおよびドレッサ２に対する砥石１の近接・遠退方向への切り込みをＸ軸方向とし、ワークＷの回転軸Ｒと直交する平面（水平面）に対する傾き（旋回角）をθと、砥石１のＺ軸回りの回転をＳと、ドレッサ２の回転をＴとする。

次に、上述したように構成された歯車研削盤を用いて、本発明の実施の一形態を図１〜図３に基づいて詳細に説明する。本発明の歯車研削用砥石の段替方法は、概略、歯車となるワークＷを砥石１により研削加工し、砥石１の研削能力が低下したときにこの砥石１をドレッサ２によりドレッシングし、この砥石１が使用限界に達した場合に新たな砥石１に交換するものであって、最初に取付けられた砥石１とワークＷとの歯合わせをするワークセットアップ（図１のＳ６）を行ってその初回ワーク位置関係データを読み込み（図１のＳ７）記憶する（図１のＳ１０）初回ワーク位置関係データ読み込み工程と、各砥石１とドレッサ２との歯合わせをするドレスセットアップ（図１のＳ２、図２のＳ２）を行ってそのドレスセットアップ位置関係データを読み込むドレスセットアップ位置関係データ読み込み工程（図１のＳ３、図２のＳ３）と、初回ワーク位置関係データとドレスセットアップ位置関係データに基づいて、交換した新たな砥石１とワークＷとのワーク位置関係データを演算により求める演算工程（図２のＳ１２）とを含んでいる。

最初に歯車研削盤に取付けられた砥石１は、ドレスセットアップ位置ＤＰでドレッサ２と歯合するドレスセットアップが行われ（図１のＳ２）、そのドレスセットアップ位置関係データを読み込み（図１のＳ３）、初期のドレッシングを行って（図１のＳ４）、砥石１のバランス取りが行われる（図１のＳ５）。なお、これらの、ドレスセットアップ（図１のＳ２）と、ドレスセットアップ位置関係データの読み込み（図１のＳ３）と、初期のドレッシング（図１のＳ４）と、砥石１のバランス取り（図１のＳ５）は、後の砥石１を交換する毎にも行われる。そして、歯車となるワークＷを歯車研削盤の支持機構に支持させ、ワークセットアップ位置ＷＰに砥石１をシフトさせて、砥石１とワークＷとの歯合わせをするワークセットアップして（図１のＳ６）、砥石１とワークＷの相対的な座標や回転位相（ワークＷの中心軸の座標）などの初回ワーク位置関係データを読み込み（図１のＳ７）、ワークＷに対する砥石１の加工位置を確認して（図１のＳ８）、ワークＷの研削加工を繰り返し行う（図１のＳ９）。砥石１は、研削加工を繰り返すことにより、目が詰まって切れ味などの研削能力が低下したり、摩耗するなどしてワークＷを精度よく研削することができなくなる。そのため、例えば所定個数のワークＷを研削加工した毎など、砥石１の研削能力が低下したときに、砥石１をワークセットアップ位置ＷＰからドレスセットアップ位置ＤＰにシフトさせ、ドレッサ２によりドレッシングしてその研削能力を回復させるとともに精度よくワークＷを研削できるよう整形し（図１のＳ４）、再び砥石１をドレスセットアップ位置ＤＰからワークセットアップ位置ＷＰにシフトさせて、ワークＷの研削加工（図１のＳ９）を行う。このワークＷに対する研削加工（図１のＳ９）と、複数回の研削加工の後の砥石１に対するドレッシング（図１のＳ４）は、その砥石１が使用限界に達するまで繰り返し行われる。また、この砥石１の使用限界に達する前までには、先に読み込んだドレスセットアップ位置関係データ（図１のＳ３）と、ワーク位置関係データ（図１のＳ７）とを制御装置の演算手段の記憶媒体などに記憶する（図１のＳ１０）。

そして、ドレッシングしても砥石１の研削能力を回復できなかったり、精度よくワークＷを研削できるよう整形できなくなるような寸法となったときなど、砥石１が使用限界に達した場合には、この砥石１を新たな砥石１に交換する（図２のＳ１）。交換された新たな砥石１は、再びドレスセットアップ位置ＤＰでドレッサ２と歯合するドレスセットアップが行われ（図２のＳ２）、そのドレスセットアップ位置関係データを読み込み（図２のＳ３）、初期のドレッシングを行って（図２のＳ４）、砥石１のバランス取りを行う（図２のＳ５）。

ここで、使用限界に達した砥石１を新たなものに交換した場合に、従来の技術（図７を参照）ではワークＷに対して歯合わせをするワークセットアップを砥石１の交換毎に行う必要があったのに対して、本発明では、交換された新たな砥石１のワークＷに対するワークセットアップ位置関係データを演算により求める（図２のＳ１２）。以下に、このワークセットアップ位置関係データの演算を図３に基づいて説明する。

図３に記した符号は以下の通りである。
ＤＰ：ドレスセットアップしたときの位置
ＷＰ：初回ワークセットアップしたときの位置
ＷＰ’：交換された新たな砥石のワークセットアップするときの位置
Ａ：機械原点位置から初回ワークセットアップしたときの位置ＷＰまでの水平方向の長さ
Ａ’：機械原点位置からワークセットアップするときの位置ＷＰ’までの水平方向の長さ
Ｂ：初回ワークセットアップしたときの位置ＷＰとドレスセットアップしたときの位置ＤＰとの間の水平方向のオフセット量
Ｂ’：交換された新たな砥石の、ドレスセットアップしたときの位置ＤＰからワークセットアップするときの位置ＷＰ’の水平方向のオフセット量
Ｃ：機械原点位置からドレスセットアップしたときの位置ＤＰとの間の水平方向の長さ
Ｄ：Ｚ方向原点位置から初回ワークセットアップしたときの位置ＷＰまでのＺ方向の長さ
Ｄ’：Ｚ方向原点位置からワークセットアップするときの位置ＷＰ’までのＺ方向の長さ
Ｅ：Ｚ方向原点位置と機械原点位置との間のＺ方向の長さ
θ：ねじ状の砥石の水平方向に対する傾き角度
Ｒ：ワークの中心軸の座標

歯車研削盤の制御装置の演算手段の記憶媒体には、Ｚ方向原点位置と機械原点位置との間のＺ方向の長さＥと、ねじ状の砥石１の水平方向に対する傾き角度θと、初回ワーク位置関係データおよびドレスセットアップ位置関係データとして、機械原点位置から初回ワークセットアップしたときの位置ＷＰまでの水平方向の長さＡ、Ｚ方向原点位置から初回ワークセットアップしたときの位置ＷＰまでのＺ方向の長さＤ、機械原点位置からドレスセットアップしたときの位置ＤＰとの間の水平方向の長さＣ、および、ワークＷの中心軸Ｒの座標が記憶されている。演算手段では、これらの記憶されたデータを用いて、以下の演算を行うことにより、交換された新たな砥石１のワークに対するワーク位置関係データを求める。

図３の（１）に示したように、砥石１の、ドレスセットアップしたときの位置ＤＰから初回ワークセットアップしたときの位置ＷＰの水平方向のオフセット量Ｂは、機械原点位置からドレスセットアップしたときの位置ＤＰとの間の水平方向の長さＣと、機械原点位置から初回ワークセットアップしたときの位置ＷＰまでの水平方向の長さＡとの差により求めることができ、長さＡは、（Ｚ方向原点位置と機械原点位置との間のＺ方向の長さＦと、Ｚ方向原点位置から初回ワークセットアップしたときの位置ＷＰまでのＺ方向の長さＤとの差）×cosθを代入することにより求めることができる。また、図３の（２）に示したように、初回ワークセットアップしたときのワークの回転位相（位置）は、そのワークの中心軸Ｒの座標により表わすことができる。

また、図３の（３）に示すように、ドレスセットアップしたときの位置ＤＰから、交換した新たな砥石１をワークセットアップするときの位置ＷＰ’の水平方向のオフセット量Ｂ’は、機械原点位置からドレスセットアップしたときの位置ＤＰとの間の水平方向の長さＣと、機械原点位置からワークセットアップするときの位置ＷＰ’までの水平方向の長さＡ’との差により求めることができ、長さＡ’は、（Ｚ方向原点位置と機械原点位置との間のＺ方向の長さＥと、Ｚ方向原点位置からワークセットアップするときの位置ＷＰ’までのＺ方向の長さＤ’との差）×cosθを代入することにより求めることができる。

そして、図３の（４）に示したように、交換された新たな砥１のワークセットアップ位置ＷＰ’の、初回ワークセットアップ位置ＷＰからの位置のずれ量は、上記（３）と（１）との差、すなわち、Ｂ’−Ｂにより求めることができ、また、図３の（５）に示したように、交換された新たな砥石１をワークセットアップするときのワークＷの回転位相（位置）は、そのワークＷの中心軸Ｒの座標である上記（２）に、その上記ずれ量（４）を加えることにより求めることができる。

歯車研削盤の制御装置は、交換した新たな砥石１のワークＷに対するワーク位置関係データとして、上述したように演算で求められた、オフセット量Ｂ’（３）と、交換された新たな砥石１をワークセットアップするときのワークＷの位置（５）から、交換された新たな砥石１のワークセットアップしたときの位置ＷＰ’を決定して、この位置ＷＰ’にしたがって、交換した新たな砥石１がワークＷに対する研削加工を開始する。本発明では、従来の一般的な技術のように砥石１を交換するたびに実際にワークセットアップを行って（図７のＳ６を参照）、ワーク位置関係データを読み込む（図７のＳ７を参照）必要がなく、この工程を省略することができるため、使用限界に達した砥石１を容易に短時間で交換して精度よくワークＷ研削加工し歯車を製造することができる。

続いて、図１に示したものと同様に、ワークＷに対する砥石１の加工位置を確認して（図２のＳ８）、ワークＷの研削加工を繰り返し行い（図２のＳ９）、砥石１の研削能力が低下したときに、砥石１をワークセットアップ位置ＷＰからドレスセットアップ位置ＤＰにシフトさせ、ドレッサ２によりドレッシングさせてその研削能力を回復させるとともに精度よくワークＷを研削できるよう整形し（図２のＳ４）、再び砥石１をドレスセットアップ位置ＤＰからワークセットアップ位置ＷＰにシフトさせてワークＷの研削加工（図２のＳ９）を行い、砥石１が使用限界に達した場合には、その砥石を新たなものに交換する（図２のＳ１）。

本発明は、ワークの外周面の歯面を研削して平歯車を製造する場合に限定されることはなく、たとえばはすば歯車や内歯車、あるいはラックなど、他の歯車を製造する場合にも適用することができる。

Ｗ：歯車となるワーク、１：砥石、２：ドレッサ

Claims

歯車となるワークを砥石により研削加工し、前記砥石の研削能力が低下したときに該砥石をドレッサによりドレッシングし、該砥石が使用限界に達した場合に新たな砥石に交換する歯車研削用砥石の段替方法であって、
最初に取付けられた砥石とワークとの歯合わせをするワークセットアップを行ってそのワーク位置関係データを読み込み記憶する初回ワーク位置関係データ読み込み工程と、
各砥石とドレッサとの歯合わせをするドレスセットアップを行ってそのドレス位置関係データを読み込むドレス位置関係データ読み込み工程と、
前記初回ワーク位置関係データとドレス位置関係データに基づいて、交換した新たな砥石とワークとのワーク位置関係データを演算により求める演算工程と、
を含むことを特徴とする歯車研削用砥石の段替方法。