JP2014159063A - 歯車研削装置 - Google Patents

Abstract

【課題】サイクロイド歯車の外周を、機械熱変位等の外乱要因を考慮に入れて高い精度にて研削加工することができる歯車研削装置を提供する。
【解決手段】歯車研削装置(1)は、床面に設置されるベッド(2)と、ベッドに支持され、サイクロイド歯車(4)の加工位置においてこのサイクロイド歯車を回転可能に保持するワーク保持部(6)と、ワーク保持部に対向する位置においてベッドに支持され、砥石(32)を保持し、且つ、この砥石を、ワーク保持部に保持されたサイクロイド歯車に向かって移動させる砥石保持部(22)と、砥石保持部に支持された測定子(42)をサイクロイド歯車の外周に接触させ、この接触時の測定子の位置を検出することにより、サイクロイド歯車の外径を測定する外径測定器(34)と、外径測定器によって測定されたサイクロイド歯車の外径に基づき、サイクロイド歯車に対する砥石の切込み量を補正する制御部とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、歯車研削装置に係わり、特に、回転する砥石を使用してサイクロイド歯車に研削加工を行う歯車研削装置に関する。

従来より、粗加工した歯車を砥石によって研削して仕上げ加工を行う歯車研削装置が使用されている。
例えば、特許文献１には、ねじ状砥石と歯車とを噛み合わせた状態で、これらを相対的に回転させることにより歯車を研削する歯車研削装置が開示されている。この従来の歯車研削装置は、ベッドを有しており、このベッドには、コラムが水平方向に移動可能に支持されている。コラムには、サドルが垂直方向に昇降可能に支持されており、このサドルに、ねじ状砥石が回転可能に取り付けられる。また、ベッドには、円筒状のテーブルが、ねじ状砥石と対向するように設けられている。このテーブル内には、円筒状のワーク加工用回転軸が、垂直方向の回転軸線を中心に回転可能に支持されている。ワーク加工用回転軸には、被加工歯車が取り付けられる。

この従来の歯車研削装置によって歯車の研削加工を行う場合、被加工歯車が取り付けられたワーク加工用回転軸を回転させることにより、被加工歯車を回転させる。さらに、ねじ状砥石を回転させながらコラム及びサドルを駆動し、ねじ状砥石を被加工歯車に噛み合わせる。そして、ねじ状砥石を被加工歯車に向かって前進させることにより、被加工歯車を所定の寸法に仕上げる。

特開２０１１−２１２７６２号公報

上述した特許文献１に示された歯車研削装置は、主にインボリュート歯車の研削加工に使用される。インボリュート歯車は、相手歯車との噛み合い状態において、歯先面が相手歯車の歯底面と接触することがない。従って、インボリュート歯車の外周の加工については、それほど高い加工精度は要求されていない。

一方、サイクロイド歯車の研削加工を行うために、歯車研削装置を使用したいという要望もある。サイクロイド歯車は、その歯先の歯形が、基礎円に外接して滑りなく転がる外転円の軌跡である外転サイクロイド曲線に基づき形成され、歯底の歯形が、基礎円に内接して滑りなく転がる内転円の軌跡である内転サイクロイド曲線に基づき形成されている。このサイクロイド歯車では、相手歯車との噛み合い状態において、歯先の頂部を含む歯車の外周が相手歯車の歯底と接触する。従って、歯車間の摩擦や振動の低減のためには、従来よりも高い寸法精度にて歯車の外周を加工することが要求される。

歯車の外周の加工精度に影響を及ぼす要因として、機械熱変位が考えられる。例えば、歯車研削装置が設置されている周囲環境の温度変化、あるいは、研削加工時の冷却や潤滑に使用されるクーラントの温度変化に起因して、ベッドが熱変形し、砥石とワーク加工用回転軸との芯間距離が変化する。
また、砥石をドレッシングする場合、砥石とドレッシング用工具との摩擦熱により砥石温度が上昇し、砥石が膨張する。即ち、ドレッシング直後とそうでない場合とでは、砥石径が変化するため、砥石の外周面と被加工歯車の外周面との距離が変化する。
サイクロイド歯車の外周加工に要求される精度を達成するためには、これらの外乱要因を考慮して、被加工歯車であるサイクロイド歯車に対する砥石の切込み量を補正しなければならない。

しかしながら、上述した特許文献１に示された歯車研削装置は、サイクロイド歯車の研削加工を想定していない。即ち、特許文献１の装置は、歯車の外周の加工について従来以上に高い加工精度が要求されないインボリュート歯車の研削加工を前提としており、従来よりも高い加工精度にてサイクロイド歯車の外周を研削加工することは想定されていないため、ベッドの機械熱変位や砥石の変形を考慮に入れて、被加工歯車であるサイクロイド歯車に対する砥石の切込み量をどのように補正するかについては何ら考慮されていない。
従って、従来の装置をサイクロイド歯車の研削加工に適用することができず、新たな研究等が必要となる。

本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、サイクロイド歯車の外周を、機械熱変位等の外乱要因を考慮に入れて高い精度にて研削加工することができる歯車研削装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の歯車研削装置は、回転する砥石を使用してサイクロイド歯車に研削加工を行う歯車研削装置において、床面に設置されるベッドと、ベッドに支持され、サイクロイド歯車の加工位置においてこのサイクロイド歯車を回転可能に保持する歯車保持部と、歯車保持部に対向する位置においてベッドに支持された砥石保持部であって、砥石を保持し、且つ、この砥石を、歯車保持部に保持されたサイクロイド歯車に向かって移動させる砥石保持部と、砥石保持部に支持された測定子をサイクロイド歯車の外周に接触させ、この接触時の測定子の位置を検出することにより、サイクロイド歯車の外径を測定する外径測定器と、外径測定器によって測定されたサイクロイド歯車の外径に基づき、サイクロイド歯車に対する砥石の切込み量を補正する制御部と、を備えることを特徴とする。
このように構成された本発明においては、外径測定器がサイクロイド歯車の外径を測定し、この測定結果に基づいて、制御部がサイクロイド歯車に対する砥石の切込み量を補正するので、機械熱変位等の外乱要因により、目標寸法に対してサイクロイド歯車の外径に誤差が生じたとしても、その誤差を反映したサイクロイド歯車の外径の測定結果に応じて砥石の切込み量を補正することができる。従って、サイクロイド歯車の外周を、機械熱変位等の外乱要因を考慮に入れて高い精度にて研削加工することができる。

また、本発明において、好ましくは、歯車保持部は、加工位置において、サイクロイド歯車の外径の基準となるマスターワークを回転可能に保持し、外径測定器は、歯車保持部に保持されたマスターワークの外径を測定し、制御部は、マスターワークの外径と、外径測定器によって測定されたサイクロイド歯車の外径との差分を算出し、この差分に基づき、サイクロイド歯車に対する砥石の切込み量を補正する。
このように構成された本発明においては、外径測定器により共通の条件において測定されたマスターワークの外径とサイクロイド歯車の外径との差分に基づき、制御部がサイクロイド歯車に対する砥石の切込み量を補正するので、目標寸法に対するサイクロイド歯車の外径の誤差を正確に反映して砥石の切込み量を補正することができる。従って、サイクロイド歯車の外周を、一層高い精度にて研削加工することができる。

また、本発明において、好ましくは、歯車保持部は、加工位置においてサイクロイド歯車を回転させる主軸を備え、外径測定器は、測定子を主軸の外周に接触させた時の測定子の位置と、測定子をサイクロイド歯車の外周に接触させた時の測定子の位置とに基づき、サイクロイド歯車の外径を測定する。
このように構成された本発明においては、測定子を主軸の外周に接触させた時の測定子の位置には、砥石保持部と主軸との距離変化が反映されており、測定子をサイクロイド歯車の外周に接触させた時の測定子の位置には、砥石保持部と主軸との距離変化に加えてサイクロイド歯車の外径が反映されていることから、外径測定部は、砥石保持部と主軸との距離変化の影響を除外し、サイクロイド歯車の外径のみを抽出することができる。従って、サイクロイド歯車の外径を一層正確に測定することができ、サイクロイド歯車の外周を、一層高い精度にて研削加工することができる。

また、本発明において、好ましくは、外径測定器は、サイクロイド歯車の研削加工に含まれる複数工程の中の何れかの工程の後、次工程の開始前にサイクロイド歯車の外径を測定し、制御部は、外径測定器によって測定されたサイクロイド歯車の外径に基づき、次工程以降の工程における砥石の切込み量を補正する。
このように構成された本発明においては、外径測定器は、研削加工に含まれる工程の一部を経たサイクロイド歯車の外径を測定し、この測定結果に基づいて、制御部が次工程以降の工程における砥石の切込み量を補正するので、研削加工中の外乱要因により、目標寸法に対してサイクロイド歯車の外径に誤差が生じたとしても、その誤差を反映したサイクロイド歯車の外径の測定結果に応じて、次工程以降の砥石の切込み量を補正することができる。従って、サイクロイド歯車の外周を、機械熱変位等の外乱要因を考慮に入れて高い精度にて研削加工することができる。

本発明による歯車研削装置によれば、サイクロイド歯車の外周を、機械熱変位等の外乱要因を考慮に入れて高い精度にて研削加工することができる。

本発明の実施形態による歯車研削装置の斜視図である。 本発明の実施形態による歯車研削装置の側面図である。 本発明の実施形態による歯車研削装置の平面図である。 本発明の実施形態による歯車研削装置のワーク保持部及び外径測定器の部分拡大平面図であり、図４（ａ）は外径測定器がワークの外径を測定しない状態を示す図、図４（ｂ）は外径測定器がワークの外径を測定する状態を示す図である。 本発明の実施形態による歯車研削装置のワーク保持部及び外径測定器の部分拡大側面図であり、図５（ａ）は外径測定器がワークアーバの外径を測定する状態を示す図、図５（ｂ）は外径測定器がワークの外径を測定する状態を示す図である。 本発明の実施形態による歯車研削装置が行うマスターワーク測定処理のフローチャートである。 本発明の実施形態による歯車研削装置が行う切込み量補正処理のフローチャートである。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態による歯車研削装置を説明する。
まず、図１乃至図３により、本発明の実施形態による歯車研削装置の構成を説明する。図１は、本発明の実施形態による歯車研削装置の斜視図である。図２は、本発明の実施形態による歯車研削装置の側面図である。図３は、本発明の実施形態による歯車研削装置の平面図である。

図１乃至図３に示すように、歯車研削装置１は、床面に設置されるベッド２を有している。このベッド２は、ほぼ直方体の外形を有している。以下の説明においては、ベッド２の上面における長手方向をｘ軸方向、短手方向をｙ軸方向、ベッド２の上面と直交する方向をｚ軸方向と呼ぶ。

ベッド２の上面には、被加工歯車であるサイクロイド歯車４（以下「ワーク」と呼ぶ）を保持するためのワーク保持部６が設けられている。
ワーク保持部６は、ベッド２の上面に取り付けられた円筒形のテーブル８を有する。テーブル８は、その円筒形の中心軸線がｚ軸方向に沿って延びるように配置されている。
また、ワーク保持部６は、テーブル８の内周に挿通された円筒形のワーク加工用回転軸１０を有する。このワーク加工用回転軸１０は、テーブル８の内周に設けられた軸受により支持されており、ｚ軸方向に延びる軸線Ｃ１を中心に回転可能となっている。

さらに、ワーク保持部６は、未加工のワーク４をワーク保持部６に取り付けるためのワーク交換位置と、ワーク４を加工するワーク加工位置との間において、ワーク４を移動させるためのワーク旋回装置１２を有する。
ワーク旋回装置１２は、ベッド２の上面に固定された角柱形の固定部１４と、この固定部１４により回転可能に支持された角柱形の回転部１６とを備えている。
回転部１６は、ｚ軸方向に延びる軸線Ｃ２を中心に回転可能となっている。回転部１６の側面には、一対のテールストック１８が設けられている。これらの一対のテールストック１８は、軸線Ｃ２に対して相互に線対称の位置に配置されている。また、テールストック１８は、回転部１６の側面において、ｚ軸方向に摺動可能に支持されている。
各テールストック１８には、ワーク４を支持して回転させるためのワークアーバ２０が取り付けられている。ワークアーバ２０は、丸棒形状を有し、テールストック１８の下端からｚ軸方向に沿って下方に延設されている。このワークアーバ２０は、テールストック１８の内部に設けられた軸受により、ワークアーバ２０の長手方向軸線Ｃ３を中心に回転可能に支持されている。
ワークアーバ２０の先端部分には、ワーク４が保持される。ワーク加工位置においては、何れかテールストック１８のワークアーバ２０の軸線Ｃ３がワーク加工用回転軸１０の軸線Ｃ１と合致し、ワークアーバ２０の先端部分とワーク加工用回転軸１０の先端部分とによってワーク４がクランプされる。このように、一方のテールストック１８のワークアーバ２０がワーク加工位置にある場合、他方のテールストック１８のワークアーバ２０は、ワーク交換位置にある。また、ワークアーバ２０の先端部分の外周面は研磨加工されており、ワーク４の外径を測定する際の基準となる測定基準面となる。

また、砥石を保持するための砥石保持部２２が、ベッド２の上面においてワーク保持部６に対向する位置に設けられている。
砥石保持部２２は、ベッド２の上面においてワーク保持部６に対向する位置に設けられた角柱形のコラム２４を備えている。このコラム２４は、ｘ軸方向に沿ってベッド２の上面を移動可能に設置されている。
コラム２４の各側面の内、ワーク保持部６に対向する側面には、サドル２６が設けられている。このサドル２６は、ｚ軸方向に摺動可能に、且つ、ｘ軸方向に延びる軸線Ｃ４を中心に回転可能に、コラム２４の側面に取り付けられている。
サドル２６には、砥石を支持して回転させるための砥石ヘッド２８が設けられている。この砥石ヘッド２８は、サドル２６の側面において、ｘ軸と直交する軸線Ｃ５に沿って摺動可能に支持されている。また、砥石ヘッド２８は、軸線Ｃ５に沿って延びる砥石回転軸３０を備えている。砥石回転軸３０は、砥石ヘッド２８に設けられたモータの動力により、軸線Ｃ５を中心に回転する。この砥石回転軸３０の先端に、外周面に螺旋状のねじ山が形成された円筒形の砥石３２が着脱可能に取り付けられる。砥石３２を砥石ヘッド２８の砥石回転軸３０に取り付けた状態において、砥石３２の回転軸線は、軸線Ｃ５と一致している。

また、砥石ヘッド２８の上面には、ワーク４の外径を測定する外径測定器３４が設けられている。
さらに、歯車研削装置１は、ワーク保持部６及び砥石保持部２２を制御する制御部を有する。この制御部は、ワーク加工用回転軸１０、ワーク旋回装置１２、テールストック１８、コラム２４、サドル２６、砥石ヘッド２８に電気的に接続されており、入力された加工条件や外径測定器３４から出力されたワーク４の外径に基づき、砥石３２によるワーク４の研削加工を制御する。

次に、図４及び図５により、本発明の実施形態による外径測定器３４の構成を説明する。

図４は、本発明の実施形態による歯車研削装置１のワーク保持部６及び外径測定器３４の部分拡大平面図である。
図４に示すように、外径測定器３４は、砥石ヘッド２８の上面に固定されたシリンダ３６と、このシリンダ３６の長手方向に沿って直動するピストンロッド３８と、ブラケット４０を介してピストンロッド３８の先端に取り付けられた測定子４２とを有する。シリンダ３６は、その長手軸線が、ｘ軸及び軸線Ｃ５（即ち、砥石３２の回転軸線）に平行な平面内において、軸線Ｃ５に対して５５°の角度を成すように配置されている。

外径測定器３４によってワーク４の外径を測定しない場合には、図４（ａ）に示すように、ピストンロッド３８がシリンダ３６の内部に収納され、測定子４２の先端がワーク４やワークアーバ２０に接触しないようになっている。
一方、外径測定器３４によってワーク４の外径を測定する場合には、図４（ｂ）に示すように、ピストンロッド３８がシリンダ３６から突出した測定状態となる。この測定状態において、コラム２４、サドル２６、及び、砥石ヘッド２８を移動させることによって、測定子４２をワーク４に向かって移動させ、測定子４２の先端を測定対象（図４（ｂ）においてはワーク４）に接触させる。この時、測定子４２の先端を通り、且つ、シリンダ３６の長手方向と平行な軸線Ｃ６上にワーク４の中心軸線が位置するように、コラム２４、サドル２６、及び、砥石ヘッド２８の位置が調整される。
このように、測定子４２の先端を測定対象に接触させた状態において、外径測定器３４は、測定子４２の先端の位置を示す信号（具体的には、軸線Ｃ６上における測定子４２の基準位置からの後退量）を制御部に出力する。

図５は、本発明の実施形態による歯車研削装置１のワーク保持部６及び外径測定器３４の部分拡大側面図であり、図５（ａ）は外径測定器３４がワークアーバ２０の外径を測定する状態を示す図、図５（ｂ）は外径測定器３４がワーク４の外径を測定する状態を示す図である。
ここで、図５に示すように、ワーク４は、２枚の円板形のプリセット治具４４によって、両端面から挟持されている。ワーク加工用回転軸１０の先端部分が、ワーク４の下面側のプリセット治具４４を下方から支持し、ワークアーバ２０の先端部分が、ワーク４の上面側のプリセット治具４４を上方から保持することにより、プリセット治具４４を介してワーク４が保持される。

図５に示すように、外径測定器３４による測定を行う場合には、ｚ軸方向に沿ってサドル２６を移動させることにより、測定子４２の高さ位置（ｚ軸方向における位置）と測定対象の高さ位置とを一致させる。即ち、外径測定器３４によってワークアーバ２０の外径を測定する場合には、図５（ａ）に示すように、測定子４２の高さ位置とワークアーバ２０の外周における測定基準面４６の高さ位置とを一致させる。また、外径測定器３４によりワーク４の外径を測定する場合には、図５（ｂ）に示すように、測定子４２の高さ位置とワーク４の高さ位置とを一致させる。このように、測定子４２の高さ位置と測定対象の高さ位置とを一致させた状態において、図４（ｂ）に示したように、測定子４２の先端を測定対象に接触させ、測定子４２の先端の位置を検出する。

次に、本発明の実施形態による歯車研削装置１が行う研削加工の基本的な流れを説明する。
本発明の実施形態による歯車研削装置１によってワーク４の研削加工を行う場合、まず、プリセット治具４４を取り付けたワーク４を、ワーク交換位置にあるテールストック１８のワークアーバ２０の先端部分に固定する。
次に、制御部は、ワーク交換位置にあるテールストック１８を上昇させ、ワーク４を保持したワークアーバ２０がワーク加工位置に位置するまで、ワーク旋回装置１２の回転部１６を軸線Ｃ２に対して回転させる。
次に、制御部は、ワーク加工位置に位置したテールストック１８を下降させ、ワークアーバ２０に保持されたワーク４をワーク加工用回転軸１０の上に配置する。この時、制御部は、ワークアーバ２０及びワーク加工用回転軸１０を同一の加工用回転速度にて回転させる。これにより、ワーク４は、プリセット治具４４を介してワーク加工用回転軸１０とワークアーバ２０とによって保持され、加工用回転速度にて回転する。
次に、制御部は、コラム２４、サドル２６、砥石ヘッド２８、及び、主軸を駆動し、砥石３２を回転させながらワーク加工位置のワーク４に噛み合わせる。そして、コラム２４をワーク４に向かってｘ軸方向に前進させ、砥石３２をワーク４に切り込ませることにより、ワーク４の外周を所定の寸法に仕上げる。この時、制御部は、外径測定器３４によって測定されたワーク４の外径に基づき、予め加工条件として入力されたワーク４に対する砥石３２の切込み量を補正し、補正後の切込み量に対応する移動量にてコラム２４を移動させる。

次に、図６及び図７により、本発明の実施形態による歯車研削装置１が研削加工に関して行う各処理について説明する。

図６は、本発明の実施形態による歯車研削装置１が行うマスターワーク測定処理のフローチャートである。このマスターワーク測定処理は、ワーク４の外径の基準となるマスターワークの外径を測定するための処理である。マスターワークは、ワーク４の研削加工の目標となる外径寸法により形成されている。
マスターワーク測定処理は、マスターワークがワーク加工位置においてプリセット治具４４を介してワーク加工用回転軸１０とワークアーバ２０とによって保持された状態において、マスターワーク測定処理の実行が指示された場合に実行される。

図６に示すように、マスターワーク測定処理が開始されると、ステップＳ１において、制御部は、ワークアーバ２０及びワーク加工用回転軸１０を測定用回転速度にて回転させ、マスターワークを測定用回転速度にて回転させる。

次に、ステップＳ２において、制御部は、外径測定器３４を測定状態に移行させる。即ち、制御部は、外径測定器３４のピストンロッド３８をシリンダ３６から突出させ、測定子４２による測定が可能な状態とする。

次に、ステップＳ３において、制御部は、コラム２４、サドル２６、及び、砥石ヘッド２８を駆動することにより、砥石ヘッド２８を、ワークアーバ２０の外周における測定基準面４６の外径を測定するための測定基準面測定座標（ｘ１，ｙ１，ｚ１）に移動させる。この測定基準面測定座標は、歯車研削装置１が理想寸法にて組み立てられている場合に、測定子４２の先端が基準位置にて測定基準面４６に接触する（即ち外径測定器３４の出力値が０になる）ような位置座標として、予め設定されている。

次に、ステップＳ４において、制御部は、外径測定器３４により、ワークアーバ２０の外周における測定基準面４６の外径最大値Ａｍａｘ及び振れ量ｒを取得する。
具体的には、制御部は、ステップＳ３において測定子４２の先端を測定基準面４６に接触させた状態において、ワークアーバ２０を１回転させ、測定子４２の先端位置を示す信号を取得する。制御部は、取得した信号の最大値（即ち、測定子４２が基準位置から最も大きく後退した時の後退量）を、測定基準面４６の外径最大値Ａｍａｘとして取得する。また、制御部は、取得した信号の最大値と最小値との差分を、振れ量ｒとして取得する。

次に、ステップＳ５において、制御部は、ワークアーバ２０の外周における測定基準面４６の外径に対応する外径値Ａ₀＝Ａｍａｘ−ｒ／２を算出する。即ち、制御部は、測定基準面４６の外径最大値Ａｍａｘからワークアーバ２０の振れ量ｒの２分の１を減算することにより、ワークアーバ２０の振れの影響を除外した外径値Ａ₀を算出する。

次に、ステップＳ６において、制御部は、コラム２４、サドル２６、及び、砥石ヘッド２８を駆動することにより、砥石ヘッド２８を、ワーク４及びマスターワークの外径を測定するためのワーク測定座標（ｘ２，ｙ２，ｚ２）に移動させる。このワーク測定座標は、歯車研削装置１と、ワーク４又はマスターワークとが、それぞれ理想寸法にて製造されている場合に、測定子４２の先端が基準位置にてワーク４又はマスターワークの外周に接触する（即ち外径測定器３４の出力値が０になる）ような位置座標として、予め設定されている。

次に、ステップＳ７において、制御部は、外径測定器３４により、マスターワークの外径最大値Ｂ₀を取得する。
具体的には、制御部は、ステップＳ６において測定子４２の先端をマスターワークの外周に接触させた状態において、ワークアーバ２０を１回転させ、測定子４２の先端位置を示す信号を取得する。制御部は、取得した信号の最大値（即ち、測定子４２が基準位置から最も大きく後退した時の後退量）を、マスターワークの外径最大値Ｂ₀として取得する。

次に、ステップＳ８において、制御部は、マスターワークの外径に対応するワーク外径基準値Ｃ₀＝Ｂ₀−Ａ₀を算出し、メモリに記憶する。測定基準面４６の外径値Ａ₀には、歯車研削装置１の機械熱変位に起因する砥石ヘッド２８とワークアーバ２０との距離変化が反映される。一方、マスターワークの外径最大値Ｂ₀には、マスターワークの外径、及び、歯車研削装置１の機械熱変位に起因する砥石ヘッド２８とマスターワークとの距離変化（即ち、砥石ヘッド２８とワークアーバ２０との距離変化）が反映される。即ち、制御部は、マスターワークの外径最大値Ｂ₀から測定基準面４６の外径値Ａ₀を減算することによって、歯車研削装置１の機械熱変位の影響を除外し、マスターワークの外径のみを反映したワーク外径基準値Ｃ₀を算出する。

次に、ステップＳ９において、制御部は、コラム２４、サドル２６、及び、砥石ヘッド２８を駆動することにより、砥石ヘッド２８を原点に復帰させると共に、外径測定器３４のピストンロッド３８をシリンダ３６内に収納させる。
ステップＳ９の処理の後、制御部は、マスターワーク測定処理を終了する。

図７は、本発明の実施形態による歯車研削装置１が行う切込み量補正処理のフローチャートである。この切込み量補正処理は、マスターワーク測定処理が実行された後、ワーク４がワーク加工位置においてプリセット治具４４を介してワーク加工用回転軸１０とワークアーバ２０とによって保持され、且つ、ワーク４の研削加工の開始が指示された場合に実行される。制御部は、ワーク４の研削加工と並行して、あるいは必要に応じて研削加工に割り込んで、この切込み量補正処理を実行する。

図７に示すように、切込み量補正処理が開始されると、ステップＳ１１において、制御部は、研削加工における工程が砥石３２の切込み量の補正を行う段階であるか否かを判定する。本実施形態の制御部は、ワーク４の研削加工の全８工程の内、最終仕上げ前の６工程が終了した場合に、砥石３２の切込み量の補正を行う段階であると判定する。
最終仕上げ前の６工程が終了していない場合、制御部はステップＳ１１を繰り返し、最終仕上げ前の６工程が終了するまで待機する。

ステップＳ１１において、研削加工における工程が砥石３２の切込み量の補正を行う段階であると判定した場合、ステップＳ１２に進み、制御部は、ワークアーバ２０及びワーク加工用回転軸１０を測定用回転速度にて回転させ、ワーク４を測定用回転速度にて回転させる。

次に、ステップＳ１３において、制御部は、外径測定器３４を測定状態に移行させる。即ち、制御部は、外径測定器３４のピストンロッド３８をシリンダ３６から突出させ、測定子４２による測定が可能な状態とする。

次に、ステップＳ１４において、制御部は、コラム２４、サドル２６、及び、砥石ヘッド２８を駆動することにより、砥石ヘッド２８を、ワークアーバ２０の外周における測定基準面４６の外径を測定するための測定基準面測定座標（ｘ１，ｙ１，ｚ１）に移動させる。

次に、ステップＳ１５において、制御部は、外径測定器３４により、ワークアーバ２０の外周における測定基準面４６の外径最大値Ａｍａｘ及び振れ量ｒを取得する。

次に、ステップＳ１６において、制御部は、ワークアーバ２０の外周における測定基準面４６の外径に対応する外径値Ａ₁＝Ａｍａｘ−ｒ／２を算出する。

次に、ステップＳ１７において、制御部は、コラム２４、サドル２６、及び、砥石ヘッド２８を駆動することにより、砥石ヘッド２８を、ワーク測定座標（ｘ２，ｙ２，ｚ２）に移動させる。

次に、ステップＳ１８において、制御部は、外径測定器３４により、ワーク４の外径最大値Ｂ₁を取得する。
具体的には、制御部は、ステップＳ１７において測定子４２の先端をマスターワークの外周に接触させた状態において、ワークアーバ２０を１回転させ、測定子４２の先端位置を示す信号を取得する。制御部は、取得した信号の最大値（即ち、測定子４２が基準位置から最も大きく後退した時の後退量）を、ワーク４の外径最大値Ｂ₁として取得する。

次に、ステップＳ１９において、制御部は、ステップＳ１８において取得したワーク４の外径最大値Ｂ₁が、外径測定器３４による許容測定値（本実施形態においては０．２ｍｍ）未満か否かを判定する。
その結果、ワーク４の外径最大値Ｂ₁が、外径測定器３４による許容測定値未満ではない（許容測定値以上である）場合、外径測定器３４はワーク４の外径最大値Ｂ₁を正確に測定できていない可能性がある。そこで、ステップＳ２０に進み、制御部は、ワーク４の外径最大値Ｂ₁が許容測定値以上である旨のエラーを出力し、切込み量補正処理を終了する。

一方、ワーク４の外径最大値Ｂ₁が、外径測定器３４による許容測定値未満である場合、ステップＳ２１に進み、制御部は、ワーク４の外径に対応するワーク外径値Ｃ₁＝Ｂ₁−Ａ₁を算出する。測定基準面４６の外径値Ａ₁には、歯車研削装置１の機械熱変位に起因する砥石ヘッド２８とワークアーバ２０との距離変化が反映される。一方、ワーク４の外径最大値Ｂ₁には、研削加工中のワーク４の外径、及び、歯車研削装置１の機械熱変位に起因する砥石ヘッド２８とワーク４との距離変化（即ち、砥石ヘッド２８とワークアーバ２０との距離変化）が反映される。即ち、制御部は、ワーク４の外径最大値Ｂ₁から測定基準面４６の外径値Ａ₁を減算することによって、歯車研削装置１の機械熱変位の影響を除外し、ワーク４の外径のみを反映したワーク外径値Ｃ₁を算出する。

次に、ステップＳ２２において、制御部は、砥石３２の切込み量の補正値Δ₁＝Ｃ₁−Ｃ₀を算出する。ワーク外径値Ｃ₁は、歯車研削装置１の機械熱変位の影響を除外してワーク４の外径のみを反映した値であり、ワーク外径基準値Ｃ₀は、歯車研削装置１の機械熱変位の影響を除外してマスターワークの外径のみを反映した値である。即ち、制御部は、ワーク外径値Ｃ₁からワーク外径基準値Ｃ₀を減算することによって、歯車研削装置１の機械熱変位の影響を受けることなく、マスターワークとワーク４との外径の差分を、砥石３２の切込み量の補正値Δ₁として算出することになる。

次に、ステップＳ２３において、制御部は、ステップＳ２２において算出した補正値Δ₁が、許容補正値（本実施形態においては０．２ｍｍ）未満か否かを判定する。
その結果、補正値Δ₁が、許容補正値未満ではない（許容補正値以上である）場合、以降の研削加工の工程において砥石３２の切込み量を補正しきれない可能性がある。そこで、ステップＳ２４に進み、制御部は、補正値Δ₁が許容補正値以上である旨のエラーを出力し、切込み量補正処理を終了する。

一方、補正値Δ₁が、許容補正値未満である場合、ステップＳ２５に進み、制御部は、補正値Δ₁を、以降の研削加工の工程における砥石３２の切込み量に反映する。具体的には、制御部は、以降の研削加工の工程における砥石３２の切込み量の合計値が補正値Δ₁となるように、各工程における砥石３２の切込み量を補正する。

次に、ステップＳ２６において、制御部は、コラム２４、サドル２６、及び、砥石ヘッド２８を駆動することにより、砥石ヘッド２８を原点に復帰させると共に、外径測定器３４のピストンロッド３８をシリンダ３６内に収納させる。

次に、ステップＳ２７において、制御部は、ワーク４の研削加工を再開し、切込み量補正処理を終了する。

次に、上述した本実施形態の歯車研削装置１による作用効果を説明する。

まず、外径測定器３４は、砥石ヘッド２８に支持された測定子４２をワーク４の外周に接触させ、この接触時の測定子４２の位置を検出することにより、ワーク４の外径を測定し、制御部は、外径測定器３４によって測定されたワーク４の外径に基づき、ワーク４に対する砥石３２の切込み量を補正する。
即ち、外径測定器３４がワーク４の外径を直接測定し、この測定結果に基づいて、制御部がワーク４に対する砥石３２の切込み量を補正するので、機械熱変位等の外乱要因により、目標寸法に対してワーク４の外径に誤差が生じたとしても、その誤差を反映したワーク４の外径の測定結果に応じて砥石３２の切込み量を補正することができる。従って、ワーク４であるサイクロイド歯車の外周を、機械熱変位等の外乱要因を考慮に入れて高い精度にて研削加工することができる。

特に、外径測定器３４は、ワーク保持部６に保持されたマスターワークの外径を測定し、制御部は、外径測定器３４によって測定されたマスターワークの外径とワーク４の外径との差分を算出し、この差分に基づき、ワーク４に対する砥石３２の切込み量を補正する。
即ち、外径測定器３４により共通の条件において測定されたマスターワークの外径とワーク４の外径との差分に基づき、制御部がワーク４に対する砥石３２の切込み量を補正するので、目標寸法に対するワーク４の外径の誤差を正確に反映して砥石３２の切込み量を補正することができる。従って、ワーク４であるサイクロイド歯車の外周を、一層高い精度にて研削加工することができる。

また、外径測定器３４は、測定子４２をワークアーバ２０の測定基準面４６の外周に接触させた時の測定子４２の位置と、測定子４２をワーク４の外周に接触させた時の測定子４２の位置とに基づき、ワーク４の外径を測定する。
即ち、測定子４２を主軸の外周に接触させた時の測定子４２の位置には、砥石保持部２２と主軸との距離変化が反映されており、測定子４２をサイクロイド歯車の外周に接触させた時の測定子４２の位置には、砥石保持部２２と主軸との距離変化に加えてサイクロイド歯車の外径が反映されていることから、外径測定部は、砥石保持部２２と主軸との距離変化の影響を除外し、ワーク４の外径のみを抽出することができる。従って、ワーク４の外径を一層正確に測定することができ、ワーク４であるサイクロイド歯車の外周を、一層高い精度にて研削加工することができる。

また、外径測定器３４は、ワーク４の研削加工に含まれる複数工程の中の何れかの工程の後、次工程の開始前にワーク４の外径を測定し、制御部は、外径測定器３４によって測定されたワーク４の外径に基づき、次工程以降の工程における砥石３２の切込み量を補正する。
即ち、外径測定器３４は、研削加工に含まれる工程の一部を経たワーク４の外径を測定し、この測定結果に基づいて、制御部が次工程以降の工程における砥石３２の切込み量を補正するので、研削加工中の外乱要因により、目標寸法に対してワーク４の外径に誤差が生じたとしても、その誤差を反映したワーク４の外径の測定結果に応じて、次工程以降の砥石３２の切込み量を補正することができる。従って、ワーク４であるサイクロイド歯車の外周を、機械熱変位等の外乱要因を考慮に入れて高い精度にて研削加工することができる。

１ 歯車研削装置
２ ベッド
４ サイクロイド歯車、ワーク
６ ワーク保持部
８ テーブル
１０ ワーク加工用回転軸
１２ ワーク旋回装置
１４ 固定部
１６ 回転部
１８ テールストック
２０ ワークアーバ
２２ 砥石保持部
２４ コラム
２６ サドル
２８ 砥石ヘッド
３０ 砥石回転軸
３２ 砥石
３４ 外径測定器
３６ シリンダ
３８ ピストンロッド
４０ ブラケット
４２ 測定子
４４ プリセット治具
４６ 測定基準面

Claims (4)

1. 回転する砥石を使用してサイクロイド歯車に研削加工を行う歯車研削装置において、
   床面に設置されるベッドと、
   上記ベッドに支持され、上記サイクロイド歯車の加工位置においてこのサイクロイド歯車を回転可能に保持する歯車保持部と、
   上記歯車保持部に対向する位置において上記ベッドに支持された砥石保持部であって、上記砥石を保持し、且つ、この砥石を、上記歯車保持部に保持された上記サイクロイド歯車に向かって移動させる上記砥石保持部と、
   上記砥石保持部に支持された測定子を上記サイクロイド歯車の外周に接触させ、この接触時の測定子の位置を検出することにより、上記サイクロイド歯車の外径を測定する外径測定器と、
   上記外径測定器によって測定された上記サイクロイド歯車の外径に基づき、上記サイクロイド歯車に対する上記砥石の切込み量を補正する制御部と、
   を備えることを特徴とする歯車研削装置。
2. 上記歯車保持部は、上記加工位置において、上記サイクロイド歯車の外径の基準となるマスターワークを回転可能に保持し、
   上記外径測定器は、上記歯車保持部に保持された上記マスターワークの外径を測定し、
   上記制御部は、上記マスターワークの外径と、上記外径測定器によって測定されたサイクロイド歯車の外径との差分を算出し、この差分に基づき、上記サイクロイド歯車に対する上記砥石の切込み量を補正する、請求項１に記載の歯車研削装置。
3. 上記歯車保持部は、上記加工位置において上記サイクロイド歯車を回転させる主軸を備え、
   上記外径測定器は、上記測定子を上記主軸の外周に接触させた時の測定子の位置と、上記測定子を上記サイクロイド歯車の外周に接触させた時の測定子の位置とに基づき、上記サイクロイド歯車の外径を測定する、請求項１又は２に記載の歯車研削装置。
4. 上記外径測定器は、上記サイクロイド歯車の研削加工に含まれる複数工程の中の何れかの工程の後、次工程の開始前に上記サイクロイド歯車の外径を測定し、
   上記制御部は、上記外径測定器によって測定された上記サイクロイド歯車の外径に基づき、上記次工程以降の工程における上記砥石の切込み量を補正する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の歯車研削装置。

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