JP5374048B2 - ウォームのシミュレーション研削方法及びウォーム研削システム - Google Patents

Description

本発明は、ウォーム歯車ユニットとなるウォームの仕上げ研削方法に関し、特に、仮想のウォームホイールと仮想のウォームとの噛み合い回転動作中の歯当りを図上シミュレーションによって表示し、ウォーム研削条件を設定し、ウォームを研削するウォームのシミュレーション研削方法及びウォーム研削システムに関する。

従来のウォームの歯の研削を行うとき、ウォームとウォームホイールの最適歯当りを得るためには、図１０のウォーム研削工程に示すように、ホブ盤によるウォームホイールの歯を切削し（ステップＥ１）、加工者の経験や勘に基づき最適加工条件を設定してウォームを研削（ステップＥ２）後、ウォームとウォームホイールをセットで歯当り検査（ステップＥ３）を実施するようにしているが、最適な歯当りを得るまでには、ウォームの歯の研削と歯当り検査を数回実施することが必要であった。

このようなウォーム歯車に限らず研削加工を要する歯車の研削加工には、多くの手数と時間がかかり、生産コストも高くなるので、歯車や切削工具の形状・寸法から歯車の噛み合い状態をCAD（Computer Aided Design）のモニターにシミュレーション図示して加工条件を設定し、歯車加工する方法が提案されてきた。特許文献１に示す従来例は、５軸制御マシニングセンターを用いて歯車を加工するときに、歯車の加工のための基本諸元と、その基本諸元を修正する歯面形状ファクターとから、５軸の各作動の相関関係式を求め、その相関関係式から噛み合い状態の歯面形状をモニターにシミュレーション図示して最適の切削条件を見つけてNC（Numerical Control）プログラムを作成し、所要の歯車を得ようとするものである（特許文献１の図７参照）。

また、特許文献２に示す従来例は、差動歯車のピニオンとギアのセットを例に挙げて、１対の歯車からなる歯車セットの解析と、歯車セットの諸元と、歯面の測定データとにより歯車の噛み合い状態をモニターにシミュレーション図示して歯面のデータを解析し所要の切削条件を見つけようとするものである（特許文献２の図４または図５参照）。
特開平６−３１５３２号公報 特許第３１３２９２０号公報

しかしながら、従来のウォーム歯車の研削加工方法は、多くの手数と時間がかかり、生産コストも高くなるという問題がある。また、特許文献１で提案された従来例の５軸制御マシニングセンターの各作動の相関関係式から噛み合い状態の歯面形状をシミュレーションして、NCプログラムを作成し所要の歯車を加工する方法、また、特許文献２で提案された差動歯車のピニオンとギアのセットの歯車の噛み合い状態をシミュレーションして歯面のデータを解析し所要の切削条件を見つける方法は、ホブ盤によるウォームホイール切削加工とウォーム歯車の研削加工の場合の良好な歯当りを得るための作業には直接は適用できないという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ホブ盤により加工されたウォームホイールに噛み合うウォーム歯車を研削加工する場合、数回の歯当り検査を行う必要がなく、良好な歯当りを得ることができるウォーム歯車の歯当りをシミュレーション解析し、最適な研削加工方法が得られるウォームのシミュレーション研削方法及びウォーム研削システムを提供することを目的とする。

上記の問題点に対し、本発明は以下の各手段により課題の解決を図る。
（１）第１の手段のウォームのシミュレーション研削方法は、ホブ盤のホブの形状寸法を測定し、コンピュータが、該ホブにより切削された仮想のウォームホイールの形状寸法と、基本諸元通りに形成されたウォーム研削砥石により研削された仮想のウォームの形状寸法とを組み合わせた状態で前記コンピュータの表示装置に２次元又は３次元図示し、前記コンピュータが、同図において前記仮想のウォームと前記仮想のウォームホイールとをそれぞれの回転軸上で回転し、前記コンピュータが、前記仮想のウォームホイールの１点の座標Ｘ、Ｙと、相対する前記仮想のウォームの接触線上の座標（Ｘ、Ｙが等しい前記仮想のウォームの歯面座標）とを前記仮想のウォームの母線より算出し、前記コンピュータが、前記仮想のウォームと前記仮想のウォームホイールとを相対的に回転して前記仮想のウォームの歯面と前記仮想のウォームホイールの歯面とが前記母線上でＺ軸方向の位置差即ち歯面間のギャップ(又は食い込み寸法)がゼロになるように近づけ、前記コンピュータが、この当り面(点)位置を前記仮想のウォームホイール又は前記仮想のウォームの回転角での前記仮想のウォームホイール歯面全域に対して繰り返し、前記コンピュータが、前記図上で歯面上に歯当り点(線)を連続表示し、前記仮想のウォームと前記仮想のウォームホイールとの歯当りが最適となる前記ウォーム研削砥石による前記仮想のウォームの研削条件を見つけ出し、ねじ切り旋盤により切削形成されたウォームを前記見つけ出した研削条件に従って前記ウォーム研削砥石により研削仕上げをすることを特徴とする。

（２）第２の手段のウォームのシミュレーション研削方法は、上記（１）のウォームのシミュレーション研削方法において、前記表示装置の画面を記録、印刷し、当り面の解析と砥石の形状、研削深さ、角度を修正することを特徴とする。

（３）第３の手段のウォームのシミュレーション研削方法は、上記（１）または（２）の手段のウォームのシミュレーション研削方法において、前記図上で前記仮想のウォームの歯と前記仮想のウォームホイールの歯との間に潤滑油膜導入隙間を設けるため前記仮想のウォームの歯のクラウニングの条件を設定し、ウォーム粗仕上げ材を前記の設定された研削条件及びクラウニングの条件に従って研削仕上げすることを特徴とする。

（４）第４の手段のウォーム研削システムは、ウォームホイール用ホブの形状寸法を測定する形状寸法測定手段と、形状寸法測定手段によって測定されたホブの切れ刃部の寸法諸元と、該ホブにより切削されたウォームホイールの歯形状の諸元と、前記ウォームの仕上がりの寸法諸元と、ウォームとウォームホイールが組み合わされるときの各基準線位置と、ウォーム研削条件とを記憶する記憶部と、前記ウォーム研削条件をコンピュータへ入力する入力手段と、該入力手段より入力された諸元により前記仮想のウォームホイールと前記仮想のウォームを組み合わされた状態で２次元又は３次元シミュレーション図示できる表示装置と、シミュレーション画面を記録、印刷する手段とを備えた前記コンピュータと、ウォーム研削装置とにより構成され、上記（１）〜（３）の方法によりウォームの研削を行うことを特徴とする。

（５）第５の手段のウォーム研削システムは、上記（４）に記載のウォーム研削システムにおいて、前記記憶部が、前記形状寸法測定手段によって測定されたホブの切れ刃部の寸法諸元が記憶されているホブ寸法諸元記憶部と、前記ホブにより切削されたウォームホイールの歯形状の諸元が記憶されているウォームホイール歯形状諸元記憶部と、前記ウォーム研削条件が記憶されているウォーム研削条件記憶部と、を少なくとも有し、前記コンピュータが、前記ウォームホイール歯形状諸元記憶部から読み出したウォームホイールの歯形状の諸元と、前記ウォーム研削条件記憶部から読み出したウォーム研削条件とに基づいて、前記仮想のウォームを生成する仮想ウォーム生成部と、前記ホブ寸法諸元記憶部から読み出したホブの切れ刃部の寸法諸元に基づいて、前記仮想のウォームホイールを生成する仮想ウォームホイール生成部と、前記仮想ウォーム生成部が生成した仮想のウォームと、前記仮想ウォームホイール生成部が生成した仮想のウォームホイールとを、前記表示装置に表示する仮想表示制御部と、前記表示装置に表示した画像情報のチェックにより入力された更新情報に基づいて、前記ウォーム研削条件記憶部に記憶されているウォーム研削条件を更新するウォーム研削条件更新部と、を有することを特徴とする。

（６）第６の手段のウォーム研削システムは、上記（５）に記載のウォーム研削システムにおいて、前記記憶部が、前記ウォームと前記ウォームホイールが組み合わされるときの各基準線位置が記憶されている各基準線位置記憶部、を有し、前記仮想表示制御部が、前記各基準線位置記憶部から読み出した各基準線位置に基づいて、前記仮想のウォームと前記仮想のウォームホイールとを組み合わせた状態で、前記表示装置に表示することを特徴とする。

この発明によれば、ウォームホイールを切削するホブの切削歯の形状寸法を詳細に把握し、該カッターにより切削された仮想のウォームホイールの形状寸法とウォームを組み合わされ噛み合い回転する状態をコンピュータの表示装置に２次元又は３次元シミュレーション図示し、同図によってウォームとウォームホイールの歯当りが最適となるウォームの研削砥石の研削条件を見つけ出して設定し、前記ホブ盤でウォームホイール切削し、ウォームを前記の研削条件に従って研削仕上げするようにしたので、ウォームとウォームホイールの実機における歯当り検査は、最終工程における確認が必要な場合以外は必要なく、ウォームの仕上げ研削は一度で済み、生産工程が短くなって低コストで、再現性がある正確なウォームの仕上げが可能となるという効果を奏する。

（第１の実施の形態）
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。まず、第１の実施の形態のウォームのシミュレーション研削方法を、図１から図６に基づいて説明する。図１は第１の実施の形態に係わるウォームとウォームホイールの加工設備１と、加工設備１を制御するコンピュータシステム２等とを示すブロック図である。なお、このコンピュータシステム２は、ウォームとウォームホイールの諸元を３次元図示し、図上でウォームとウォームホイールを回転軸上で回転して噛み合わせ、歯当りを表示し、最適研削条件を設定する。

図２は、ウォームとウォームホイールの加工工程と、ウォームとウォームホイールの噛み合い状態と歯当りを表示し、最適研削条件を設定する工程ブロック図である。図３は、ウォームホイールの歯を切削するホブ２０の側面図（１部断面図）である。図４は、図３のホブ２０をＡ方向から見た正面図である。図５は、図３のホブ２０の斜視図である。図６は、図５のホブ２０の切れ刃２５の詳細な形状寸法（寸法諸元）を計測するプローブ２６と寸法計測方法とを示す斜視図である。図７は、一例としてのコンピュータシステム２の構成を示すブロック図である。

次に、図１により、ウォームとウォームホイールの加工設備１と、ウォームとウォームホイールの歯当りを３次元表示するコンピュータシステム２等との組み合わせ構成について説明する。

ウォームとウォームホイールの加工設備１は、ホブ研削砥石１８とウォームホイール歯切り用ホブ２０を取り付けたホブ盤１２と、ホブ２０の切れ刃２５（図３参照）の形状寸法を測定する高精度のプローブ２６等からなるホブ形状寸法測定器１３と、ウォーム研削砥石諸元又は測定器３１と、ウォーム研削砥石１６ａを取り付けたウォーム研削盤１６とで構成される。

コンピュータシステム２は、ウォームホイール完成品１４とウォーム完成品１７とを噛み合わせた状態での歯当りをシミュレーションする。このコンピュータシステム２は、コンピュータ２１と、コンピュータ２１を操作するための操作パネル２３と、ウォームホイール１４とウォーム１７を噛み合わされた状態で３次元シミュレーション図示できる３次元表示装置（３次元図形表示装置）などであるモニター２２と、モニター２２の表示図を記録する記録媒体１９とを備えた構成である。

なお、操作パネル２３とは、たとえば、キーボード、マウス等の入力装置である。また、記録媒体１９とは、記憶部であり、ホブ形状寸法測定器１３によって測定されたホブ２０の切れ刃部の寸法諸元と、該ホブカッターにより切削されたウォームホイールの歯形状の諸元と、前記ウォームの仕上がりの寸法諸元と、ウォームとウォームホイールが組み合わされるときの各基準線位置と、ウォーム研削条件（回転、移動、砥石の移動速度と方向等）とを記憶する。なお、モニター２２として、３次元表示装置に代えて２次元表示装置を採用してもよい。

ホブ２０は、図３の側面断面図、図４の正面図、図５の斜視図で示したように、ウォーム１７と同じ断面形状の切れ刃２５を、同切れ刃２５の捩れ角と同じ角度の溝により等分に切り分け（図３から図５では８等分）、切断面が切れ刃２５となるように側面に逃げ面が加工されたものである。このホブ２０は、ホブ盤１２の回転軸にワークであるウォームホイール粗仕上げ材１１に対し、ウォームホイール１４の歯のピッチ角に合わせてホブ２０の回転軸を斜めに取り付け、ウォームホイール粗仕上げ材１１と相対的な噛み合い回転をしながら、同時に軸方向にも進みながら切削を行う。

ホブ２０の切れ刃２５を測定するホブ形状寸法測定器１３には、図６に示すようなプローブ２６が取り付けられている。このプローブ２６により、ホブ形状寸法測定器１３は、切れ刃２５の高さを図中の符号ａ１〜ａ６等で示されるような、予め定められた等分割で、細かく等分割して測定する。また、このプローブ２６により、ホブ形状寸法測定器１３は、切れ刃２５の刃巾寸法を、図中の符号ｂ１〜ｂ７の様に高精度に測定する。

次に、図２の工程ブロック図により、ウォームとウォームホイールの加工工程と、ウォームとウォームホイールの歯当りシミュレーションする場合のコンピュータシステム２の動作について説明する。

ステップＣ１：ウォーム研削砥石１６ａの形状寸法を測定する。
ステップＣ２：ウォーム研削砥石１６ａにより研削された仮想ウォーム１７０の完成品をモニター２２に３次元直交座標表示する。
ステップＣ３：仮想ウォーム１７０の歯形に潤滑油用油膜入口隙間用クラウニング修正する。
ステップＣ４：ホブ形状寸法測定器１３によってホブ２０の切れ刃２５の形状寸法を測定する。
ステップＣ５：ホブ２０により切削された仮想ウォームホイール１４０をモニター２２に３次元直交座標表示する。

ステップＣ６：モニター２２に表示された前記仮想ウォームホイール１４０と前記仮想ウォーム１７０とを、共通の（噛み合い）接触線位置に座標移動し、相対的に噛み合い回転して歯当りをチェックし、最適の歯当りが得られる同仮想ウォーム１７０の研削条件を見出し確定する。
ステップＣ７：ステップＣ６において確定した研削条件に従って、ねじ切り旋盤により粗く切削形成されたウォーム粗仕上げ材１５に対して、ウォーム研削盤１６により、歯の仕上げ研削を行い、ウォーム完成品１７とする。

ステップＣ８：ウォームホイール粗仕上げ材１１に対して、ホブ盤１２により、歯の切削を仕上げ、ウォームホイール完成品１４とする。
ステップＣ９：ウォームホイール完成品１４とウォーム完成品１７とを組み合わせて、歯当り検査を行う。但し、この検査は念のため或いは抜き取り検査とし、全数について実施する必要はない。
ステップＣ１０：ウォームギヤ（ウォーム完成品１７とウォームホイール完成品１４とのセット）が完成する。

以上のように、仮想ウォームホイール１４０と仮想ウォーム１７０とを組み合わせ、噛み合い回転する状態をコンピュータシステム２のモニター２２に３次元図示し、同図によって仮想ウォームホイール１４０と前記仮想ウォーム１７０との歯当りが良いことを確認することによりウォーム完成品１７とウォームホイール完成品１４との歯当りが良いことを確認し、最適となるウォームの研削砥石の研削条件によりウォーム完成品１７を研削仕上げするようにしたので、ウォーム完成品１７とウォームホイール完成品１４との実機における歯当り検査は、最終工程における確認が必要な場合以外は必要なく、ウォームの仕上げ研削は一度で済み、生産工程が短くなり、そのため低コストとなり、再現性がある正確なウォームの仕上げが可能となる。

上記ステップＣ１からステップＣ６を実行するために、コンピュータシステム２のコンピュータ２１は、たとえば、図７に示すように、ウォーム研削砥石形状寸法測定部２１１、ウォーム研削砥石形状寸法記憶部（ウォームホイール歯形状諸元記憶部）２１２、研削条件記憶部（ウォーム研削条件記憶部）２１３、仮想ウォーム生成部２１４、仮想表示制御部２１５、ホブ形状寸法測定部２１６、ホブ形状寸法記憶部（ホブ寸法諸元記憶部）２１７、仮想ウォームホイール生成部２１８という構成を有する。なお、この図７では、図１の構成において、コンピュータシステム２のコンピュータ２１に関する構成のみが記載してある。また、図７において、図１と同一の構成には同一の符号を付し、その説明を省略する。

ウォーム研削砥石形状寸法記憶部２１２には、ウォーム研削砥石１６ａの形状寸法、つまり、ホブカッターにより切削されたウォームホイールの歯形状の諸元が記憶されている。研削条件記憶部２１３には、ウォームの研削砥石の研削条件（回転、移動、砥石の移動速度と方向等）が、予め記憶されている。なお、この研削条件記憶部２１３に記憶されている研削条件は、たとえば、初期値としての研削条件であり、その後、仮想表示制御部２１５により更新される。

ウォーム研削砥石形状寸法測定部２１１は、ウォーム研削砥石１６ａの形状寸法を、ウォーム研削砥石形状寸法記憶部２１２に記憶させる。たとえば、ウォーム研削砥石形状寸法測定部２１１は、測定器により測定したウォーム研削砥石１６ａの形状寸法を、ウォーム研削砥石形状寸法記憶部２１２に記憶させる。

仮想ウォーム生成部２１４は、ウォーム研削砥石形状寸法記憶部２１２から読み出したウォーム研削砥石１６ａの形状寸法と、研削条件記憶部２１３から読み出したウォームの研削砥石の研削条件とに基づいて、仮想ウォーム１７０を生成する。

ホブ形状寸法記憶部２１７には、ホブ２０の切れ刃２５の形状寸法が記憶されている。ホブ形状寸法測定部２１６は、ホブ形状寸法測定器１３によって測定されたホブ２０の切れ刃２５の形状寸法を、ホブ形状寸法記憶部２１７に記憶させる。仮想ウォームホイール生成部２１８は、ホブ形状寸法記憶部２１７から読み出したホブ２０の切れ刃２５の形状寸法に基づいて、仮想ウォームホイール１４０を生成する。

仮想表示制御部２１５は、仮想ウォーム生成部２１４が生成した仮想ウォーム１７０をモニター２２に表示するとともに、仮想ウォームホイール生成部２１８が生成した仮想ウォームホイール１４０をモニター２２に表示する。また、仮想表示制御部２１５は、モニター２２に表示された仮想ウォーム１７０と仮想ウォームホイール１４０とに対して、操作パネル２３から入力された制御情報に基づいて、共通の（噛み合い）接触線位置に座標移動し、相対的な噛み合い回転などを、モニター２２に表示する。

なお、コンピュータ２１が、ウォームとウォームホイールが組み合わされるときの各基準線位置が記憶されている各基準線位置記憶部を有していてもよい。この場合、仮想表示制御部２１５は、各基準線位置記憶部から読み出した各基準線位置に基づいて、仮想ウォーム１７０と仮想ウォームホイール１４０とを、共通の（噛み合い）接触線位置に座標移動し、相対的な噛み合い回転などを、モニター２２に表示する。また、操作パネル２３からの入力に基づいて、仮想表示制御部２１５が、各基準線位置記憶部に記憶されている各基準線位置の値を更新するようにしてもよい。

ここでは、モニター２２に表示された画像情報に基づいて、コンピュータシステム２の操作者が、相対的な噛み合い回転などのチェックを行う。なお、仮想表示制御部２１５が、モニター２２に表示された画像情報に基づいて、相対的な噛み合い回転などをチェックするようにしてもよい（後述する第２の実施の形態を参照）。

また、仮想表示制御部２１５は、研削条件記憶部２１３に記憶されているウォームの研削砥石の研削条件を、仮想ウォーム１７０と仮想ウォームホイール１４０とについて、最適の歯当りが得られるように更新する。例えば、上記チェックについて、操作者が操作パネル２３を介して仮想表示制御部２１５にウォームの研削砥石の研削条件の更新情報を入力し、仮想表示制御部２１５が、入力された更新情報に基づいて、研削条件記憶部２１３に記憶されているウォームの研削砥石の研削条件を更新する。この更新情報とは、たとえば、当り面の解析と必要に応じて砥石の形状、研削深さ、角度等を修正する情報である。なお、この研削条件記憶部２１３に記憶されているウォームの研削砥石の研削条件の更新は、仮想表示制御部２１５が有するウォーム研削条件更新部が実行してもよい。

また、仮想ウォーム生成部２１４は、研削条件記憶部２１３に記憶されているウォームの研削砥石の研削条件を更新されたことに応じて、ウォーム研削砥石形状寸法記憶部２１２から読み出したウォーム研削砥石１６ａの形状寸法と、研削条件記憶部２１３から読み出したウォームの研削砥石の研削条件であって、更新されたウォームの研削砥石の研削条件とに基づいて、仮想ウォーム１７０を生成する。

また、仮想表示制御部２１５は、更新されたウォームの研削砥石の研削条件に基づいて仮想ウォーム生成部２１４が生成した仮想ウォーム１７０を、モニター２２に表示し、再度、仮想ウォーム１７０と仮想ウォームホイール１４０とについて、相対的な噛み合い回転などをチェックする。

以上のように、仮想表示制御部２１５が、研削条件記憶部２１３に記憶されているウォームの研削砥石の研削条件を更新するとともに、該更新されたウォームの研削砥石の研削条件に基づいて、仮想ウォーム１７０と仮想ウォームホイール１４０との相対的な噛み合い回転などをチェックする。このように、仮想表示制御部２１５により、ウォームの研削砥石の研削条件の更新と、相対的な噛み合い回転などのチェックとが、繰り返されることにより、最適の歯当りが得られるウォームの研削砥石の研削条件が得られる。また、繰り返しの結果として得られた最適の歯当りが得られるウォームの研削砥石の研削条件が、仮想表示制御部２１５により、研削条件記憶部２１３に記憶される。

その後、上記に説明したステップＣ７において、研削条件記憶部２１３に記憶されているウォームの研削砥石の研削条件に従って、ねじ切り旋盤により粗く切削形成されたウォーム粗仕上げ材１５に対して、ウォーム研削盤１６により、歯の仕上げ研削を行うことにより、ウォーム完成品１７が生成される。

なお、上記で説明したウォーム研削砥石形状寸法記憶部２１２、研削条件記憶部２１３、および、ホブ形状寸法記憶部２１７は、記録媒体１９が有するようにしてもよい。

（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態のウォームのシミュレーション研削方法は、ウォームとウォームホイールの設計諸元とホブの形状、ホブ研削砥石の形状、研削方式等から計算して求められる仮想のウォームとウォームホイールの歯面、接触線、当り面等を数式で表し、座標でコンピュータの表示装置に３次元図示し、シミュレーションによりウォームとウォームホイールの噛み合い当り面を調べてホブ研削砥石、ウォーム研削砥石の形状研削方法を得る方法である。

図８は、第２の実施の形態に係わるモニター２２に表示されるウォームとウォームホイールの歯当り解析手順を説明する各側面図（図８−１〜図８−５）である。図９は、モニター２２に表示されるウォームの歯面とウォームホイールの歯面のギャップ計算手順を示す側面図（図９−１〜図９−４）である。

図８（図８−１〜図８−５）において、図８の冒頭の図（図８において、左上の図）は、仮想ホブ２００と仮想ホブ研削用砥石１８０を示す図である。なお、この図において、仮想ホブ２００を仮想ウォーム１７０とし、仮想ホブ研削用砥石１８０を仮想ウォーム研削砥石１６０ａとすると、仮想ウォーム１７０と仮想ウォーム研削砥石１６０ａの仕上げ研削時の図となる。

図８−１：仮想ホブ研削用砥石１８０と仮想ホブ２００とが接触し、仮想ホブ研削用砥石１８０が仮想ホブ２００を研削している図である。図中の符号１２６は、仮想ホブ２００のピッチ径と仮想ホブ研削用砥石１８０のピッチ径とが接する点を通る接触線を示している。
図８−２：仮想ホブ２００と仮想ウォームホイール１４０との接触面（切削線の経過）を示す図である。仮想ウォームホイール粗仕上げ材１１０が仮想ウォームホイール完成品１４１となる。

図８−３：仮想ウォーム研削砥石１６０ａと仮想ウォーム粗仕上げ材１５０とが接触し、仮想ウォーム研削砥石１６０ａが仮想ウォーム粗仕上げ材１５０を研削している図である。図中の符号１２７は、仮想ウォーム１７０のピッチ径と仮想ウォーム研削砥石１６０ａのピッチ径とが接する点を通る接触線を示している。なお、この研削により、仮想ウォーム粗仕上げ材１５０が仮想ウォーム完成品１７１となる。

図８−４：図８−３をＸ座標方向から見た図である。
図８−５：仮想ウォーム完成品１７１と仮想ウォームホイール完成品１４１とをセット位置に組み合わせて、回転して、接触線を連続表示して接触面１４１ｂとして表示した図である。

以上説明したように、ウォームホイール完成品１４の設計諸元と、仮想ホブ２００を研削する仮想ホブ研削砥石１８０と仮想ホブ２００との任意の角度位置における接触線１２６とから、仮想ホブ２００の切れ刃２５の形状（歯面形状）が得られる（図８−１参照）。
また、仮想ホブ２００の歯面形状と、仮想ホブ２００と仮想ウォームホイール１４０との接触線１２６とから、仮想ウォームホイール完成品１４１の歯面形状が求められる。（図８−２参照）

また、ホブ研削砥石１８と略同じ砥面形状を有する仮想ウォーム研削砥石１６０ａにより研削された仮想ウォーム１７０と、仮想ウォーム研削砥石１６０ａとの接触線１２７とから、仮想ウォーム完成品１７１の歯面形状が求められる（図８−３、図８−４参照）。

仮想ウォーム完成品１７１の歯面形状と仮想ウォームホイール完成品１４１の歯面形状とにより求められる接触線を、コンピュータ２１のモニター２２に３次元図示し、仮想ウォーム完成品１７１と仮想ウォームホイール完成品１４１とを回転軸で回転して、両者の当り面(接触面１４１ｂ)を表示し、ウォームの研削条件を判定し、同条件に従って研削仕上げをする（図８−５参照）。
なお、前記モニター２２の画面を記録、印刷し、当り面の解析と、必要に応じて砥石の形状、研削深さ、角度等を修正するようにして、ウォームとウォームホイールの歯当りを最適とする。

次に、図９（図９−１〜図９−４）により、ウォーム１７の歯面と、ウォームホイール１４の歯面との、ギャップ計算手順を説明する。
ホブ２０とウォームホイール１４の接触線より求められたウォームホイール１４の歯面座標Ｘ、Ｙと相対するウォーム１７歯面座標（Ｘ、Ｙが等しいウォーム１７の歯面座標）をウォーム１７の母線より算出し、その結果得られた互いのＺ軸方向の相違が歯面間のギャップ、又は食い込み寸法となる。

図９−１：ウォームホイール１４の歯面から任意の点ＰのＸＹ座標を選ぶ。
図９−２：任意の点ＰのＸＹ座標に対する母線の半径方向位置ｕ（半径方向位置）、回転傾き角度φ（中心線からの回転傾き角度）を算出する。
図９−３：算出された半径方向位置ｕと、回転傾き角度φとから、ウォーム１７の歯面のＺ座標を得る。
図９−４：ウォーム１７の歯面のＺ座標と、ウォームホイール１４の歯面のＺ座標との、ギャップＧＺを算出する。
図９−４の処理の後、図９−１からの処理を繰り返し、各ウォーム回転角でのホイール歯面全域に対して計算を繰り返す。
算出したギャップＧＺが０となるようにウォーム１７を回転すれば、ウォームホイール１４との歯と当ることができる。

なお、以上に図９を用いて説明したギャップ計算手順は、第１の実施の形態と同様に、コンピュータシステム２内で、シュムレーションとして実行される。たとえば、図９においては、ウォームホイール１４、ウォーム１７などを用いて説明しているが、コンピュータシステム２内では、ウォームホイール１４に対応する仮想のウォームホイール、ウォーム１７に対応する仮想のウォームなどを用いて、上記ギャップ計算手順を実行している。

以上説明した第２の実施の形態においても、第１の実施の形態と同様に、ウォーム１７とウォームホイール１４の歯当りが良いことを確認し、最適となるウォームの研削砥石の研削条件によりウォーム１７を研削仕上げするようにできるので、ウォーム１７とウォームホイール１４の実機における歯当り検査は、最終工程における確認が必要な場合以外は必要なく、ウォームの仕上げ研削は一度で済み、生産工程が短くなって低コストで、再現性がある正確なウォームの仕上げが可能となる。

なお、図１における記録媒体１９は、ハードディスク装置や光磁気ディスク装置、フラッシュメモリ等の不揮発性のメモリや、ＣＤ−ＲＯＭ等の読み出しのみが可能な記憶媒体、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）のような揮発性のメモリ、あるいはこれらの組み合わせにより構成されるものとする。

また、図１におけるコンピュータ２１は、専用のハードウェアにより実現されるものであってもよく、また、メモリおよびマイクロプロセッサにより実現させるものであってもよい。
なお、このコンピュータ２１は専用のハードウェアにより実現されるものであってもよく、また、このコンピュータ２１はメモリおよびＣＰＵ（中央演算装置）により構成され、コンピュータ２１の機能を実現するためのプログラムをメモリにロードして実行することによりその機能を実現させるものであってもよい。

以上、この発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

本発明の実施の形態に係わるウォームとウォームホイールの加工設備と、加工設備を制御するコンピュータシステムを示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係わるウォームとウォームホイールの加工工程と、ウォームとウォームホイールの噛み合い状態と歯当りを表示し、最適研削条件を設定する工程ブロック図である。 ウォームホイールの歯を切削するホブの側面(１部断面)図である。 図3のホブをA方向から見た側面図である。 図3のホブの斜視図である。 図４のホブの切り歯の詳細形状寸法を計測するプローブと寸法計測方法を示す斜視図である。 一例としてのコンピュータシステムの構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施の形態に係わるウォームとウォームホイールの歯当り解析手順を説明する各側面図（図８−１〜図８−５）である。 ウォームの歯面とウォームホイールの歯面のギャップ計算手順を示す側面図（図９−１〜図９−４）である。 従来のウォームの歯の研削工程図である。

符号の説明

１１ ウォームホイール粗仕上げ材
１２ ホブ盤
１３ ホブ形状寸法測定器
１４ ウォームホイール、ウォームホイール完成品
１５ ウォーム粗仕上げ材
１６ ウォーム研削盤
１６ａ ウォーム研削砥石
１７ ウォーム、ウォーム完成品
１８ ホブ研削砥石
１９ 記録媒体
２０ ホブ
２１ コンピュータ
２２ モニター
２３ 操作パネル
２５ 切れ刃
２６ プローブ
１２６、１２７ 接触線
１４０ 仮想ウォームホイール
１４１ 仮想ウォームホイール完成品
１５０ 仮想ウォーム粗仕上げ材
１６０ａ 仮想ウォーム研削砥石
１７０ 仮想ウォーム
１７１ 仮想ウォーム完成品
２００ 仮想ホブ
２１１ ウォーム研削砥石形状寸法測定部
２１２ ウォーム研削砥石形状寸法記憶部
２１３ 研削条件記憶部
２１４ 仮想ウォーム生成部
２１５ 仮想表示制御部
２１６ ホブ形状寸法測定部
２１７ ホブ形状寸法記憶部
２１８ 仮想ウォームホイール生成部

Claims (6)

1. ホブ盤のホブの形状寸法を測定し、
   コンピュータが、該ホブにより切削された仮想のウォームホイールの形状寸法と、基本諸元通りに形成されたウォーム研削砥石により研削された仮想のウォームの形状寸法とを組み合わせた状態で前記コンピュータの表示装置に２次元又は３次元図示し、
   前記コンピュータが、同図において前記仮想のウォームと前記仮想のウォームホイールとをそれぞれの回転軸上で回転し、
   前記コンピュータが、前記仮想のウォームホイールの１点の座標Ｘ、Ｙと、相対する前記仮想のウォームの接触線上の座標（Ｘ、Ｙが等しい前記仮想のウォームの歯面座標）とを前記仮想のウォームの母線より算出し、
   前記コンピュータが、前記仮想のウォームと前記仮想のウォームホイールとを相対的に回転して前記仮想のウォームの歯面と前記仮想のウォームホイールの歯面とが前記母線上でＺ軸方向の位置差即ち歯面間のギャップ(又は食い込み寸法)がゼロになるように近づけ、
   前記コンピュータが、この当り面(点)位置を前記仮想のウォームホイール又は前記仮想のウォームの回転角での前記仮想のウォームホイール歯面全域に対して繰り返し、
   前記コンピュータが、前記図上で歯面上に歯当り点(線)を連続表示し、
   前記仮想のウォームと前記仮想のウォームホイールとの歯当りが最適となる前記ウォーム研削砥石による前記仮想のウォームの研削条件を見つけ出し、
   ねじ切り旋盤により切削形成されたウォームを前記見つけ出した研削条件に従って前記ウォーム研削砥石により研削仕上げをする
   ことを特徴とするウォームのシミュレーション研削方法。
2. 請求項１に記載するウォームのシミュレーション研削方法において、
   前記表示装置の画面を記録、印刷し、
   当り面の解析と砥石の形状、研削深さ、角度を修正する
   ことを特徴とするウォームのシミュレーション研削方法。
3. 請求項１または２に記載するウォームのシミュレーション研削方法において、
   前記図上で前記仮想のウォームの歯と前記仮想のウォームホイールの歯との間に潤滑油膜導入隙間を設けるため前記仮想のウォームの歯のクラウニングの条件を設定し、
   ウォーム粗仕上げ材を前記の設定された研削条件及びクラウニングの条件に従って研削仕上げする
   ことを特徴とするウォームのシミュレーション研削方法。
4. ウォームホイール用ホブの形状寸法を測定する形状寸法測定手段と、
   形状寸法測定手段によって測定されたホブの切れ刃部の寸法諸元と、該ホブにより切削されたウォームホイールの歯形状の諸元と、前記ウォームの仕上がりの寸法諸元と、ウォームとウォームホイールが組み合わされるときの各基準線位置と、ウォーム研削条件とを記憶する記憶部と、
   前記ウォーム研削条件をコンピュータへ入力する入力手段と、
   該入力手段より入力された諸元により前記仮想のウォームホイールと前記仮想のウォームを組み合わされた状態で２次元又は３次元シミュレーション図示できる表示装置と、
   シミュレーション画面を記録、印刷する手段と
   を備えた前記コンピュータと、
   ウォーム研削装置と
   により構成され、請求項１〜３の何れか１項に記載の方法によりウォームの研削を行うことを特徴とするウォーム研削システム。
5. 前記記憶部が、
   前記形状寸法測定手段によって測定されたホブの切れ刃部の寸法諸元が記憶されているホブ寸法諸元記憶部と、
   前記ホブにより切削されたウォームホイールの歯形状の諸元が記憶されているウォームホイール歯形状諸元記憶部と、
   前記ウォーム研削条件が記憶されているウォーム研削条件記憶部と、
   を少なくとも有し、
   前記コンピュータが、
   前記ウォームホイール歯形状諸元記憶部から読み出したウォームホイールの歯形状の諸元と、前記ウォーム研削条件記憶部から読み出したウォーム研削条件とに基づいて、前記仮想のウォームを生成する仮想ウォーム生成部と、
   前記ホブ寸法諸元記憶部から読み出したホブの切れ刃部の寸法諸元に基づいて、前記仮想のウォームホイールを生成する仮想ウォームホイール生成部と、
   前記仮想ウォーム生成部が生成した仮想のウォームと、前記仮想ウォームホイール生成部が生成した仮想のウォームホイールとを、前記表示装置に表示する仮想表示制御部と、
   前記表示装置に表示した画像情報のチェックにより入力された更新情報に基づいて、前記ウォーム研削条件記憶部に記憶されているウォーム研削条件を更新するウォーム研削条件更新部と、
   を有することを特徴とする請求項４に記載のウォーム研削システム。
6. 前記記憶部が、
   前記ウォームと前記ウォームホイールが組み合わされるときの各基準線位置が記憶されている各基準線位置記憶部、
   を有し、
   前記仮想表示制御部が、
   前記各基準線位置記憶部から読み出した各基準線位置に基づいて、前記仮想のウォームと前記仮想のウォームホイールとを組み合わせた状態で、前記表示装置に表示する
   ことを特徴とする請求項５に記載のウォーム研削システム。

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