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技術 単歯割出し研削法による傘歯車の研削加工方法

出願人 クリンゲルンベルク・アクチェンゲゼルシャフト
発明者 ハルトムート・ミューラー
出願日 2015年3月19日 (5年3ヶ月経過) 出願番号 2015-055807
公開日 2015年11月2日 (4年8ヶ月経過) 公開番号 2015-188999
状態 特許登録済
技術分野 歯車加工 工作機械の検出装置
主要キーワード 工具キャリッジ 面取り領域 合計誤差 補正寸法 各傘歯車 非対称プロファイル ローリング法 アンチャック
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図面 (6)

課題

生産性が高く、高品質傘歯車を加工するために設計された、単軸研削盤を最適化する手法を提供する。

解決手段

本発明は、傘歯車1の研削方法であって、第1の研削工具2が第1の方法部分の間に使用され、第2の研削工具が第2の方法部分の間に使用される。傘歯車1の第1の歯面のうちの少なくとも一部に関するサンプリング値確定可能測定手順を実行するために測定システム30が使用され、該システムは現在のチャックでのこの傘歯車ワーク1の同心度誤差に関して開示することができる。コンピュータによって、サンプリング値に基づいて同心度補正寸法確定され、該同心度補正寸法に基づいて第2の方法部分の加工動作が調整される。

概要

背景

研削工具を用いて傘歯車を加工できることが知られている。これにはよく、いわゆるカップ研削砥石が用いられる。

傘歯車の研削は、いわゆる非創成歯車の歯のためのプランジ法による研削と、創成歯車の歯のためのローリング法による研削に分けられる。

曲がり歯傘歯車の研削において、歯間凹状歯面はカップ状砥石車の外周面で形成され、歯間の凸状歯面はカップ状砥石車の内周面で形成される。仕上げとも呼ばれる、傘歯車のプランジ研削の場合だけでなく、ピニオン創成で一般的な2面研削でこれが行われた場合も、このように歯間の両方の歯面が同時に研削される。対照的に、単歯面研削法又は片面法では、一度に歯間の凹状歯面又は凸状歯面のいずれか一方しか研削されない。

図1Aは、カップ状砥石車2がその中心点M1の周りを回転する手法の概略図を示している。工具主軸(図示せず)の回転軸R1は、図の紙面に対して垂直であり、砥石車の中心点M1を通って延びる。回転軸R1の周りのカップ状砥石車2の回転は、図1Aにおいてω1で特定されている。これに対応する軸方向駆動は、以下ではA1で特定されている。図示された時点では、ワーク1の凹状歯面5.1が研削されている。

図1Bは、カップ状砥石車2の一部を通るX1−X1線に沿った模式的に簡略化された断面を示しており、ここでは、実際には必要であり、かつ存在する角部の面取り領域については図示されていない。図1Bには、カップ状砥石車2の非対称プロファイル8が示されている。ワーク1の凹状歯面5.1を研削するためにカップ状研削砥石2の外周8.1上の外側歯面が用いられる。ワーク1の凸状歯面5.2を研削するために、カップ状研削砥石2の内周8.2上の内側歯面が用いられる。

傘歯車の品質に対する要求が特に高い適用分野がある。それに対応して、このような傘歯車を製造するための支出は大きく、使用される研削盤は、多くの基準を満たす必要がある。

いわゆる二軸研削盤は、その名が示す通り、1つの研削工具をそれぞれ収容するための2つの工具主軸を有し、単歯面研削でしばしば使用される。このような二軸研削盤では、例えば、チャック内のワークは、最初に、第1の凹状歯面を第1の研削工具を用いて加工し、その後、凸状歯面を第2の研削工具を用いて加工することができる。ワークの再チャックが不要なため、高品質の歯車を製造することができる。ワークを再チャックする必要がないので、第1の研削工具による加工時の同心度誤差とその後の第2の研削工具による加工時の同心度誤差とが同じである。

このような二軸研削盤は、一般に非常に特殊な機械であり、高価であるにもかかわらず、他の機械加工方法では柔軟に使用することができない。

いわゆる単軸研削盤と同等の品質を有する傘歯車を製造できるようにしたいという要求がある。残念ながら、従来これは不可能であったか、又は単軸研削盤に大きな労力をかけることで初めて可能となるものであった。また、単軸研削盤では、第1の研削工具から第2の研削工具への変更を完了する必要があり、この変更には再取り付け時間が必要であり、その間は機械を使用することができない。

したがって、本発明は、生産性が高く、高品質の傘歯車を加工するために設計された、単軸研削盤を最適化する手法を提供するという目的に基づくものである。機械加工された傘歯車の品質は、二軸研削盤で加工された傘歯車の品質に匹敵することが好ましい。

本目的は、本願請求項1に係る発明の方法によって達成される。

第1の研削工具が第1の方法部分の間に使用されると共に、第2の研削工具が第2の方法部分の間に使用される傘歯車研削方法によって本目的は達成される。全ての実施形態において、複数の傘歯車は第1の方法部分が実行されることが好ましい。これは、これらの傘歯車がアンチャックされ、第2の方法部分の前に再チャックされることを意味する。現在のチャック(再チャック)におけるこの傘歯車ワークの同心度誤差を開示することができ、傘歯車ワークの第1の歯面のうちの少なくとも一部に関するサンプリング値確定することができる測定システム測定手順を実行するために使用される。コンピュータによって、サンプリング値に基づき同心度補正寸法が確定され、該同心度補正寸法に基づいて、第2の方法部分の加工動作が調整される。

ここでは一般に研削工具について言及するが、特定の場合には、これらは通常、カップ状砥石車や円錐形研削工具であり、研磨剤コーティングされている。

この目的は、傘歯車、好ましくは曲がり歯傘歯車を研削するように設計された方法を用いる本発明によって達成され、ここでは、第1の方法部分の間に第1の研削工具が用いられ、第2の方法部分の間に第2の研削工具が用いられる。この方法は、次のステップを有するが、指定された順序で全てが実行されなくてもよい。
a)研削盤の工具主軸に第1の研削工具を固定(チャック)するステップと、
b)研削盤のワーク主軸に第1のワークを固定(チャック)するステップと、
c)第1の研削工具を用いて第1の単歯割出し研削加工手順をCNC制御によって実行し、ここでは、第1の単歯割出し研削加工手順の間に第1のワークの全ての第1の歯面を1つずつ研削によって加工するステップと、
d)ワーク主軸から第1のワークを取り外す(アンチャックする)ステップと、を有し、
一定時間後に、第1のワークは、この研削盤又は他の研削盤のワーク主軸上に再び固定され、第2の研削工具は、この研削盤又は他の研削盤の工具主軸上に固定され(すなわち、この手法は第2の研削盤へ転送することもできる)、さらに、
i)この再チャックにおける第1のワークの同心度誤差に関して開示可能である、第1の歯面のうちの少なくとも一部に関するサンプリング値を確定するために研削盤のセンサを使用する測定手順が実行されるステップと、
ii)同心度補正寸法を計算上で(好ましくは、コンピュータ制御によって)確定するステップと、
iii)第2の研削工具を用いて第2の単歯割出し研削加工手順(第2の方法部分)をCNC制御によって実行するステップと、が続き、ここでは、第1のワークの全ての第2の歯面を第2の単歯割出し研削加工手順の間に1つずつ研削によって機械加工し、第2の単歯割出し研削加工手順の加工動作を同心度補正寸法に基づいて調整する。

本発明によれば、同心度補正寸法には、第2の歯面を(サイズと位置に関して)第1の歯面と同じ同心度誤差で研削することができる仕様や寸法が含まれる。

本発明によれば、全ての実施形態において、第2の単歯割出し研削加工手順のための加工が同心度補正寸法に基づいて調整された機械設定を適用して行われる。

左右の歯面の同心度誤差はそれぞれ、例えば、周期的な同心度誤差曲線によって概略的に表現することができる。本発明の手法を用いない場合、同心度誤差(又は2つの周期的な同心度誤差曲線それぞれ)が互いに(すなわち、不利な位相で)重複し、その結果、重大な歯厚誤差や、好ましくない走行挙動が発生し、ワークを所定の品質とすることができないおそれがある。本発明は、これを防ぐことができる。

本発明によれば、機械設定の補正は、第2の単歯割出し研削加工手順のために機械加工される各歯間に対して同心度補正寸法を用いて行われる。

本発明によれば、全ての実施形態において、再チャックされた状態で各傘歯車ワークの同心度誤差は、第2の単歯割出し研削加工手順の前の測定手順によって確定される。同心度誤差を調整できるように、第2の単歯割出し研削加工手順の実行中に、人為的な同心度誤差を再チャックの同心度誤差に多かれ少なかれ適用又は重ね合わせることで、変更後の機械設定によって同心度誤差を全体として補償することができる。

第1のチャックで第1の単歯割出し研削加工手順によって生じる同心度誤差は、ワーク軸周りの完全な回転に関して所定の角度にある周期的な同心度誤差曲線によって記述することができる。これは、この同心度誤差曲線が特定の位相を有することを意味する。研削盤にワークを再チャックする際、再び同一の同心度誤差を有する全く同一のチャックを行うには非常に大きな労力を要する。実際、再チャック時に異なる同心度誤差が生じる。これ以外の同心度誤差も周期的な同心度誤差曲線によって記述することができる。第1の単歯割出し研削加工手順から生じた第1の同心度誤差曲線と、第2の単歯割出し研削加工手順から生じた第2の同心度誤差曲線とは、(ワーク軸周りの回転において)異なる位相を有する。本発明によれば、機械加工された第1の歯面の同心度誤差を調整するために、人為的な同心度誤差を再チャックの同心度誤差に適用する又は重ね合わせる。

本発明に基づいて、第2の単歯割出し研削加工手順の間に機械設定を変更/調整することによって、第1の歯面の同心度誤差に対して第2の歯面の同心度誤差を調整することができる。

したがって、本発明によれば、1台の単軸研削盤(又は、2台の単軸研削盤)を用いて連続しない単歯割出し研削加工手順で傘歯車を研削することができ、ワークを2度チャックすることによって生じる誤差を補償することができる。以前はこのような構成で生じたであろう歯厚誤差は、本発明によって防止又は大幅に低減することができる。

本発明は、同心度補正寸法を確定するためのコンピュータを備えるか、又は同心度補正寸法を確定するように設計されたコンピュータに接続することができるCNC制御の単軸研削盤で用いることが好ましい。

本発明は、好ましくは、予め歯が形成されたワークの微細加工に使用される。

したがって、本発明を傘歯車のプランジ研削に適用する場合、第2の単歯割出し研削加工手順の間に、(例えば、研削工具を切り込ませずに)ワーク上の各歯間に対する研削工具の切り込みを補正すればよい。対照的に、ピニオンの創成研削の場合、動作順序がより複雑であり、複数の機械設定/動作順序を歯間毎に調整しなければならない。

本発明によれば、例えば、傘歯車ワーク(好ましくは、曲がり歯傘歯車ワーク)を収容するためのワーク主軸と、研削砥石車を収容するための工具主軸と、傘歯車ワークを機械加工するための複数の駆動部と、を備える装置を用いてもよい。この研削盤は、傘歯車ワークの機械加工中に、研削砥石車が工具主軸の回転軸周りに回転し、研削砥石車が材料を除去するように傘歯車ワークに係合するように設計されている。研削盤は、(例えば、機械にチャックされたワークの歯間に挿入することができる触覚測定センサを有する)測定システムをさらに備え、ここで、この測定システムは、ワークの多数の歯面をサンプリングスキャンすることによって同心度誤差を確定するように設計されている。さらに、研削盤は、同心度補正寸法を確定(計算)するように設計されたコンピュータ又はコンピュータへのインターフェースを備えている。研削盤は、第1のワークの全ての第1の歯面を研削することにより、第1の単歯割出し研削加工手順を1つずつ実行するように設計されており、ここでは、研削盤のCNC制御装置によって、対応する第1の機械設定が事前に定義される。さらに、研削盤は、第1のワークの全ての第2の歯面を研削することにより、第2の単歯割出し研削加工手順を1つずつ実行するように設計されており、ここでは、対応する第2の機械設定はCNC制御装置によって同心度補正寸法を考慮して事前に定義される。

本発明の方法を実行可能な装置は、第1の製造バッチ同一構造の歯車を研削加工するための第1の機械設定が全て同一である点で顕著である。しかしながら、第2の単歯割出し研削加工手順の間に第1の製造バッチの同一構造の歯車を研削加工するための第2の機械設定は、バッチの歯車毎に異なっていてもよい。これは、これらの歯車がそれぞれ、再チャック時に異なる同心度誤差を持つことに起因する。

従属請求項からさらに有利な実施形態を推測することができる。

概要

生産性が高く、高品質の傘歯車を加工するために設計された、単軸研削盤を最適化する手法を提供する。本発明は、傘歯車1の研削方法であって、第1の研削工具2が第1の方法部分の間に使用され、第2の研削工具が第2の方法部分の間に使用される。傘歯車1の第1の歯面のうちの少なくとも一部に関するサンプリング値を確定可能な測定手順を実行するために測定システム30が使用され、該システムは現在のチャックでのこの傘歯車ワーク1の同心度誤差に関して開示することができる。コンピュータによって、サンプリング値に基づいて同心度補正寸法が確定され、該同心度補正寸法に基づいて第2の方法部分の加工動作が調整される。

目的

本発明は、生産性が高く、高品質の傘歯車を加工するために設計された、単軸研削盤を最適化する手法を提供する

効果

実績

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牽制数
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請求項1

第1の方法部分の間に第1の研削工具(2.1)が用いられ、第2の方法部分の間に第2の研削工具(2.2)が用いられる傘歯車研削方法(1)であって、a)研削盤(20)の工具主軸(21)に第1の研削工具(2.1)を固定するステップと、b)研削盤(20)のワーク主軸(22)に第1のワーク(1)を固定するステップと、c)第1の研削工具(2.1)を用いて第1の単歯割出し研削加工手順をCNC制御によって実行し、ここでは、第1の単歯割出し研削加工手順の間に第1のワーク(1)の全ての第1の歯面(5.1)を1つずつ研削によって加工するステップと、d)ワーク主軸(22)から第1のワーク(1)を取り外すステップと、を有し、ここで、一定時間後、第1のワーク(1)は、工具主軸(21)に第2の研削工具(2.2)を保持する研削盤(20)のワーク主軸(22)に再チャックされ、次に、i)同心度誤差に関して開示可能である、この再チャックにおける第1のワーク(1)の第1の歯面(5.1)のうちの少なくとも一部に関するサンプリング値確定するために研削盤(20)のセンサ(30)を使用する測定手順が実行されるステップと、ii)コンピュータによって同心度補正寸法を確定するステップと、iii)第2の研削工具(2.2)を用いて第2の単歯割出し研削加工手順をCNC制御によって実行するステップと、が続き、ここでは、第1のワーク(1)の全ての第2の歯面(5.2)を第2の単歯割出し研削加工手順において1つずつ研削によって加工し、第2の単歯割出し研削加工手順の加工動作を同心度補正寸法に基づいて調整することを特徴とする方法。

請求項2

同心度補正寸法を確定し、該同心度補正寸法を適用することによって、第1のワーク(1)の歯(6)の厚み誤差を低減又は防止することを特徴とする請求項1に記載の方法。

請求項3

第2の単歯割出し研削加工手順のための機械設定と異なる第1の単歯割出し研削加工手順のための機械設定を適用し、ここでは、同心度補正寸法を適用することによって第2の単歯割出し研削加工手順のための機械設定が調整されることを特徴とする請求項1又は2に記載の方法。

請求項4

第1の歯面(5.1)は、第2の歯面(5.2)と異なる曲率半径を有することを特徴とする請求項1,2又は3に記載の方法。

請求項5

曲がり歯傘歯車(1)に関するものであることを特徴とする請求項1,2又は3に記載の方法。

請求項6

カップ状砥石車又は円錐形研削工具を研削工具(2)として用いることを特徴とする請求項1、2、3又は5に記載の方法。

請求項7

第1のバッチの複数のワークは、最初に、第1の研削工具(2.1)を用いて第1の単歯割出し研削加工手順が連続的に実行され、その後、ワーク毎に連続的に再チャックされ、第2の研削工具(2.2)を用いて第2の単歯割出し研削加工手順が連続的に実行され、ここでは、第1のバッチのワーク毎に同心度補正寸法を個別に予め確定することを特徴とする請求項1、2、3、5又は6に記載の方法。

請求項8

単軸傘歯車研削盤(20)に適用されることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法。

技術分野

0001

本発明は、2つの研削工具を用いて単歯割出し研削法によって傘歯車を加工する方法に関する。

背景技術

0002

研削工具を用いて傘歯車を加工できることが知られている。これにはよく、いわゆるカップ研削砥石が用いられる。

0003

傘歯車の研削は、いわゆる非創成歯車の歯のためのプランジ法による研削と、創成歯車の歯のためのローリング法による研削に分けられる。

0004

曲がり歯傘歯車の研削において、歯間凹状歯面はカップ状砥石車の外周面で形成され、歯間の凸状歯面はカップ状砥石車の内周面で形成される。仕上げとも呼ばれる、傘歯車のプランジ研削の場合だけでなく、ピニオン創成で一般的な2面研削でこれが行われた場合も、このように歯間の両方の歯面が同時に研削される。対照的に、単歯面研削法又は片面法では、一度に歯間の凹状歯面又は凸状歯面のいずれか一方しか研削されない。

0005

図1Aは、カップ状砥石車2がその中心点M1の周りを回転する手法の概略図を示している。工具主軸(図示せず)の回転軸R1は、図の紙面に対して垂直であり、砥石車の中心点M1を通って延びる。回転軸R1の周りのカップ状砥石車2の回転は、図1Aにおいてω1で特定されている。これに対応する軸方向駆動は、以下ではA1で特定されている。図示された時点では、ワーク1の凹状歯面5.1が研削されている。

0006

図1Bは、カップ状砥石車2の一部を通るX1−X1線に沿った模式的に簡略化された断面を示しており、ここでは、実際には必要であり、かつ存在する角部の面取り領域については図示されていない。図1Bには、カップ状砥石車2の非対称プロファイル8が示されている。ワーク1の凹状歯面5.1を研削するためにカップ状研削砥石2の外周8.1上の外側歯面が用いられる。ワーク1の凸状歯面5.2を研削するために、カップ状研削砥石2の内周8.2上の内側歯面が用いられる。

0007

傘歯車の品質に対する要求が特に高い適用分野がある。それに対応して、このような傘歯車を製造するための支出は大きく、使用される研削盤は、多くの基準を満たす必要がある。

0008

いわゆる二軸研削盤は、その名が示す通り、1つの研削工具をそれぞれ収容するための2つの工具主軸を有し、単歯面研削でしばしば使用される。このような二軸研削盤では、例えば、チャック内のワークは、最初に、第1の凹状歯面を第1の研削工具を用いて加工し、その後、凸状歯面を第2の研削工具を用いて加工することができる。ワークの再チャックが不要なため、高品質の歯車を製造することができる。ワークを再チャックする必要がないので、第1の研削工具による加工時の同心度誤差とその後の第2の研削工具による加工時の同心度誤差とが同じである。

0009

このような二軸研削盤は、一般に非常に特殊な機械であり、高価であるにもかかわらず、他の機械加工方法では柔軟に使用することができない。

0010

いわゆる単軸研削盤と同等の品質を有する傘歯車を製造できるようにしたいという要求がある。残念ながら、従来これは不可能であったか、又は単軸研削盤に大きな労力をかけることで初めて可能となるものであった。また、単軸研削盤では、第1の研削工具から第2の研削工具への変更を完了する必要があり、この変更には再取り付け時間が必要であり、その間は機械を使用することができない。

0011

したがって、本発明は、生産性が高く、高品質の傘歯車を加工するために設計された、単軸研削盤を最適化する手法を提供するという目的に基づくものである。機械加工された傘歯車の品質は、二軸研削盤で加工された傘歯車の品質に匹敵することが好ましい。

0012

本目的は、本願請求項1に係る発明の方法によって達成される。

0013

第1の研削工具が第1の方法部分の間に使用されると共に、第2の研削工具が第2の方法部分の間に使用される傘歯車研削方法によって本目的は達成される。全ての実施形態において、複数の傘歯車は第1の方法部分が実行されることが好ましい。これは、これらの傘歯車がアンチャックされ、第2の方法部分の前に再チャックされることを意味する。現在のチャック(再チャック)におけるこの傘歯車ワークの同心度誤差を開示することができ、傘歯車ワークの第1の歯面のうちの少なくとも一部に関するサンプリング値確定することができる測定システム測定手順を実行するために使用される。コンピュータによって、サンプリング値に基づき同心度補正寸法が確定され、該同心度補正寸法に基づいて、第2の方法部分の加工動作が調整される。

0014

ここでは一般に研削工具について言及するが、特定の場合には、これらは通常、カップ状砥石車や円錐形研削工具であり、研磨剤コーティングされている。

0015

この目的は、傘歯車、好ましくは曲がり歯傘歯車を研削するように設計された方法を用いる本発明によって達成され、ここでは、第1の方法部分の間に第1の研削工具が用いられ、第2の方法部分の間に第2の研削工具が用いられる。この方法は、次のステップを有するが、指定された順序で全てが実行されなくてもよい。
a)研削盤の工具主軸に第1の研削工具を固定(チャック)するステップと、
b)研削盤のワーク主軸に第1のワークを固定(チャック)するステップと、
c)第1の研削工具を用いて第1の単歯割出し研削加工手順をCNC制御によって実行し、ここでは、第1の単歯割出し研削加工手順の間に第1のワークの全ての第1の歯面を1つずつ研削によって加工するステップと、
d)ワーク主軸から第1のワークを取り外す(アンチャックする)ステップと、を有し、
一定時間後に、第1のワークは、この研削盤又は他の研削盤のワーク主軸上に再び固定され、第2の研削工具は、この研削盤又は他の研削盤の工具主軸上に固定され(すなわち、この手法は第2の研削盤へ転送することもできる)、さらに、
i)この再チャックにおける第1のワークの同心度誤差に関して開示可能である、第1の歯面のうちの少なくとも一部に関するサンプリング値を確定するために研削盤のセンサを使用する測定手順が実行されるステップと、
ii)同心度補正寸法を計算上で(好ましくは、コンピュータ制御によって)確定するステップと、
iii)第2の研削工具を用いて第2の単歯割出し研削加工手順(第2の方法部分)をCNC制御によって実行するステップと、が続き、ここでは、第1のワークの全ての第2の歯面を第2の単歯割出し研削加工手順の間に1つずつ研削によって機械加工し、第2の単歯割出し研削加工手順の加工動作を同心度補正寸法に基づいて調整する。

0016

本発明によれば、同心度補正寸法には、第2の歯面を(サイズと位置に関して)第1の歯面と同じ同心度誤差で研削することができる仕様や寸法が含まれる。

0017

本発明によれば、全ての実施形態において、第2の単歯割出し研削加工手順のための加工が同心度補正寸法に基づいて調整された機械設定を適用して行われる。

0018

左右の歯面の同心度誤差はそれぞれ、例えば、周期的な同心度誤差曲線によって概略的に表現することができる。本発明の手法を用いない場合、同心度誤差(又は2つの周期的な同心度誤差曲線それぞれ)が互いに(すなわち、不利な位相で)重複し、その結果、重大な歯厚誤差や、好ましくない走行挙動が発生し、ワークを所定の品質とすることができないおそれがある。本発明は、これを防ぐことができる。

0019

本発明によれば、機械設定の補正は、第2の単歯割出し研削加工手順のために機械加工される各歯間に対して同心度補正寸法を用いて行われる。

0020

本発明によれば、全ての実施形態において、再チャックされた状態で各傘歯車ワークの同心度誤差は、第2の単歯割出し研削加工手順の前の測定手順によって確定される。同心度誤差を調整できるように、第2の単歯割出し研削加工手順の実行中に、人為的な同心度誤差を再チャックの同心度誤差に多かれ少なかれ適用又は重ね合わせることで、変更後の機械設定によって同心度誤差を全体として補償することができる。

0021

第1のチャックで第1の単歯割出し研削加工手順によって生じる同心度誤差は、ワーク軸周りの完全な回転に関して所定の角度にある周期的な同心度誤差曲線によって記述することができる。これは、この同心度誤差曲線が特定の位相を有することを意味する。研削盤にワークを再チャックする際、再び同一の同心度誤差を有する全く同一のチャックを行うには非常に大きな労力を要する。実際、再チャック時に異なる同心度誤差が生じる。これ以外の同心度誤差も周期的な同心度誤差曲線によって記述することができる。第1の単歯割出し研削加工手順から生じた第1の同心度誤差曲線と、第2の単歯割出し研削加工手順から生じた第2の同心度誤差曲線とは、(ワーク軸周りの回転において)異なる位相を有する。本発明によれば、機械加工された第1の歯面の同心度誤差を調整するために、人為的な同心度誤差を再チャックの同心度誤差に適用する又は重ね合わせる。

0022

本発明に基づいて、第2の単歯割出し研削加工手順の間に機械設定を変更/調整することによって、第1の歯面の同心度誤差に対して第2の歯面の同心度誤差を調整することができる。

0023

したがって、本発明によれば、1台の単軸研削盤(又は、2台の単軸研削盤)を用いて連続しない単歯割出し研削加工手順で傘歯車を研削することができ、ワークを2度チャックすることによって生じる誤差を補償することができる。以前はこのような構成で生じたであろう歯厚誤差は、本発明によって防止又は大幅に低減することができる。

0024

本発明は、同心度補正寸法を確定するためのコンピュータを備えるか、又は同心度補正寸法を確定するように設計されたコンピュータに接続することができるCNC制御の単軸研削盤で用いることが好ましい。

0025

本発明は、好ましくは、予め歯が形成されたワークの微細加工に使用される。

0026

したがって、本発明を傘歯車のプランジ研削に適用する場合、第2の単歯割出し研削加工手順の間に、(例えば、研削工具を切り込ませずに)ワーク上の各歯間に対する研削工具の切り込みを補正すればよい。対照的に、ピニオンの創成研削の場合、動作順序がより複雑であり、複数の機械設定/動作順序を歯間毎に調整しなければならない。

0027

本発明によれば、例えば、傘歯車ワーク(好ましくは、曲がり歯傘歯車ワーク)を収容するためのワーク主軸と、研削砥石車を収容するための工具主軸と、傘歯車ワークを機械加工するための複数の駆動部と、を備える装置を用いてもよい。この研削盤は、傘歯車ワークの機械加工中に、研削砥石車が工具主軸の回転軸周りに回転し、研削砥石車が材料を除去するように傘歯車ワークに係合するように設計されている。研削盤は、(例えば、機械にチャックされたワークの歯間に挿入することができる触覚測定センサを有する)測定システムをさらに備え、ここで、この測定システムは、ワークの多数の歯面をサンプリングスキャンすることによって同心度誤差を確定するように設計されている。さらに、研削盤は、同心度補正寸法を確定(計算)するように設計されたコンピュータ又はコンピュータへのインターフェースを備えている。研削盤は、第1のワークの全ての第1の歯面を研削することにより、第1の単歯割出し研削加工手順を1つずつ実行するように設計されており、ここでは、研削盤のCNC制御装置によって、対応する第1の機械設定が事前に定義される。さらに、研削盤は、第1のワークの全ての第2の歯面を研削することにより、第2の単歯割出し研削加工手順を1つずつ実行するように設計されており、ここでは、対応する第2の機械設定はCNC制御装置によって同心度補正寸法を考慮して事前に定義される。

0028

本発明の方法を実行可能な装置は、第1の製造バッチ同一構造の歯車を研削加工するための第1の機械設定が全て同一である点で顕著である。しかしながら、第2の単歯割出し研削加工手順の間に第1の製造バッチの同一構造の歯車を研削加工するための第2の機械設定は、バッチの歯車毎に異なっていてもよい。これは、これらの歯車がそれぞれ、再チャック時に異なる同心度誤差を持つことに起因する。

0029

従属請求項からさらに有利な実施形態を推測することができる。

図面の簡単な説明

0030

図面を参照しながら、本発明の例示的な実施形態について以下により詳細に説明する。
図1Aは、既知の方法で装着された、傘歯車ワークの歯間の凹状歯面を加工するカップ状砥石車を示す非常に概略的な図である。図1Bは、図1Aのカップ状砥石車の切断線X1−X1に沿った非常に概略的な断面図である。
工具主軸上に回転可能に装着されたカップ状砥石車と、ワーク主軸上に回転可能に搭載された、機械加工される傘歯車ワークと、を備える、本発明に従って使用するように設計された第1の研削盤の一部の概略図を示しており、図示された時点では、カップ状砥石車と傘歯車ワークは係合していない。
工具主軸上に回転可能に搭載され、吊り下げて配置されたカップ状砥石車と、ワーク主軸上に回転可能に搭載され、機械加工される傘歯車ワークと、を備え、本発明に従って使用するように設計された第2の研削盤の概略斜視図を示しており、図示された時点では、カップ状砥石車と傘歯車ワークは係合していない。
図4Aは、傘歯車の歯間の合計誤差グラフを示し、ここでは、凸状歯面の誤差は図の上部に示され、凹状歯面の誤差は図の下部に示されている。図4Bは、2つの曲線配列のグラフを示し、凸状歯面の曲線配列は図の上部に示され、凹状歯面の曲線配列は図の下部に示されている。
図5Aは、本発明の機械加工された傘歯車の歯間の合計誤差のグラフを示し、凸状歯面の誤差は図の上部に示され、凹状歯面の誤差は図の下部に示されている。図5Bは、2つの曲線配列のグラフを示し、凸状歯面の曲線配列は図の上部に示され、凹状歯面の曲線配列は図の下部に示されている。

実施例

0031

関連する刊行物や特許においても使用されている本説明に関連して用語が使用されている。しかし、これらの用語は、より良い理解のためだけに用いられていることに留意されたい。保護したい本発明のアイデアや特許請求の範囲の保護範囲は、用語の特定の選択によってその解釈が制限されるものではない。本発明は、容易に他の用語体系及び/又は技術分野に移行させてもよい。用語は、他の技術分野に応じて適用される。

0032

本発明に従って使用可能に設計された研削盤20は、概略的に図2に示されているように、(ここでは、定型の傘歯車形状の)傘歯車ワーク1に対応するように設計されたワーク主軸22を備える。さらに、研削盤20は、(ここでは、カップ状砥石車形状の)研削工具2を収容するための工具主軸21と、傘歯車ワーク1を加工するための複数の駆動部(例えば、B1、B2、さらに図示されていない駆動部)と、を備える。研削工具2は、傘歯車ワーク1の機械加工中に工具主軸21の回転軸R1周りの回転ω1を行う。例えば、図1Aに示すように、曲がり歯傘歯車をもとに材料を除去するために、研削工具2は傘歯車部材1に係合する。これはいわゆる単歯割出し研削方法であるため、傘歯車ワーク1は、歯間の歯面を加工する毎に、回転軸R2周りの割出し回転Bを行う。したがって、それは断続的な方法である。したがって、例えば、全ての歯5の全ての凹状歯面5.1は、1つずつ機械加工される(図1Aを参照)。また、制御信号I1、I2で示すように、研削盤20において動作順序を制御するように設計されたCNC制御装置50がある。

0033

また、本発明による同心度補正寸法を確定及び/又は計算するように特別に設計された(プログラムされた)コンピュータ10を示す。コンピュータ10は、図2に示すように接続部11によって研削盤20及び/又はCNC制御装置50に通信可能に接続されている。コンピュータ10は、本発明の実施形態における完全なコンピュータとして必ずしも実施されなくてもよい。全ての実施形態において、プロセッサ等を有するコンピュータモジュールチップモジュール又はプラグインカードを使用してもよい。コンピュータ10は、CNC制御装置50の一部であることができる、又は、CNC制御装置50は、全ての実施形態において、コンピュータ10の一部であってもよい。

0034

図3は、本発明に従って使用されるように設計された第2の研削盤20の斜視図を示しており、該研削盤20は、吊り下げて配置され、工具主軸21上に回転可能に搭載されたカップ状研削砥石2と、ワーク主軸22上に回転可能に搭載され、加工される傘歯車ワーク1と、を有し、図示された時点では、カップ状研削砥石2と傘歯車ワーク1とは係合していない。また、ここでは、前述のコンピュータ10に関する記載が適用される。

0035

さらに、図3に例示された単軸研削盤20は、直線軸Y及び直線軸Zと平行に機台24上で変位可能に搭載されたツールキャリッジ23を備える。研削盤20は、X軸と呼ばれる他の直線軸を有する。また、この研削盤20は、ワーク1と共にワーク主軸22を旋回可能にするピボット軸Cを備える。示した例では、研削盤20は、チップ収集領域25と、研削工具2のCNC制御ドレッシングプロファイリングのために使用できるドレッシング装置26と、を有する。これらの構成部材は任意である。また、制御信号I1、I2で示すように、研削盤20の動作順序を制御するように設計されたCNC制御装置50がある。また、この実施形態において、コンピュータ10は、CNC制御装置50の一部であってもよく、又はCNC制御装置50はコンピュータ10の一部であってもよい。

0036

図3に示されているように、研削盤20は、触覚測定センサ30を備えているのが好ましい。しかし、本発明の研削盤20は、再チャックされたワーク1の測定によって歯車の歯の同心度誤差を確定するように設計された別の測定システム(例えば、光学測定システム)を備えてもよい。

0037

測定システムは、そこから再チャックされたワーク1の同心度誤差を確定するか、同心度誤差に相関する(測定)変数を確定するために、歯面(例えば、凹状歯面5.1)をサンプリング又は、測定するように設計されていなければならない。

0038

したがって、触覚測定センサ30を使用する場合、走査型測定センサ30であってもよく、切替式測定センサであってもよい。

0039

測定センサ30(又は、例えば、光センサ又はCCD素子)が研削盤20の主軸X、Y、Zと共に移動するように、本測定システムは、研削盤20の全ての実施形態に設けることができる。

0040

全ての実施形態において、触覚測定センサ30(又は、例えば、光センサ又はCCD素子)が別個移動軸を有するように、測定システムを研削盤20に設けてもよい。全ての実施形態において、測定センサ30(又は、例えば、光センサ又はCCD素子)が部分的に独立した移動軸を有し、研削盤20の主軸の方向へ一部が配向された組み合わせも可能である。

0041

全ての実施形態において、研削盤20は測定システムとして精密測定機器装備されていることが好ましい。

0042

図3の単軸研削盤20は、特に曲がり歯傘歯車の研削のために設計されている。本発明の方法は、この研削盤20において特に有利に実施することができる。

0043

図4Aは、傘歯車の歯間の合計誤差のグラフを示しており、凸状歯面5.2の誤差は図の上部に、凹状歯面5.1の誤差は図の下部に示されている。MIは、中心線を表している。この合計誤差は、研削盤における第1のチャックの際に第1の単歯割出し研削加工手順が実行されたワークに測定システムを用いて確定された。ここでは、第1の単歯割出し研削加工の間に、ワークの全ての凸状歯面5.2が1つずつ機械加工された。研削盤からワークを取り外した後、及び研削盤にワークを再チャックした後、ワークの全ての凹状歯面5.1は、第2の単歯割出し研削加工手順が行われた。この第2の単歯割出し研削加工の間に、ワークの全ての凹状歯面5.1は、ここでは1つずつ機械加工された。

0044

この実施例では、同心度誤差の調整は行われなかった。すなわち、本発明の原理は、ここでは適用されなかった。

0045

図4Bは、2つの曲線配列K1、K2のグラフを示しており、ここでは、凸状歯面5.2の曲線配列K2は図の下部に示され、凹状歯面5.1の曲線配列K1は図の上部に示されている。中心線MI及び2つの曲線配列K1、K2の位置/プロファイルは、図4Aから得られた。

0046

2つの曲線配列K1、K2又は同心度誤差曲線はそれぞれ、周期的な曲線のプロファイルを有するか、これらは、例えば正弦曲線から導くことができる。曲線配列K1の位相が曲線配列K2の位相に対してずれていることが、図4Bから推定できる。これは、ワークの最初のチャックでの同心度誤差が、2回目の再チャックでのワークの同心度誤差と異なることに起因する。再チャックした際に最初のチャックのときと完全に同一の同心度誤差が予め設定されることは、非常にまれである。

0047

図4Bには、2つの歯間6.1、6.2が例示されている。各線分の長さは、各歯間6.1、6.2の歯間幅に一致する。2つの曲線配列K1、K2は異なる位相に延在するので、不利な場合には、図4A及び図4Bに示すように、歯間幅が大きく変動するおそれがある。このような歯間幅、又はこれに直接関連する歯厚の変動は、多くの用途で受け入れられない。

0048

なお、図4A〜図5Bの図面は誇張されていることに留意すべきである。これらは単に、中心線MIに対するそれぞれの誤差を示す。

0049

図5Aは、本発明に従って機械加工された傘歯車1の歯間の合計誤差のグラフを示している。凸状歯面5.2の誤差は図の上部に表示され、凹状歯面5.1の誤差は図の下部に示されている。合計誤差は、ワーク1に対して測定システムを用いて確定され、ワーク1には研削盤20の第1のチャックで第1の単歯割出し研削加工手順が行われた。ここでは、第1の単歯割出し研削加工の間に、ワーク1の全ての凸状歯面5.2を1つずつ機械加工を行った。研削盤20からワーク1を取り外した後、及び、研削盤20にワーク1の再チャックした後、ワーク1の全ての凹状歯面5.1は、第2の単歯割出し研削加工手順が行われた。しかしながら、同心度誤差又は同心度誤差と相関する(測定)寸法の測定は、研削盤20の測定システムによって予め行われた。

0050

本発明によれば、第1の単歯割出し研削加工の間に加工されたワーク1のそれら歯面でワーク1を再チャックした後にこの測定が行われる。

0051

コンピュータによって(好ましくは、コンピュータ制御された方法で)、このワーク1の同心度補正寸法を確定した後、第2の単歯割出し研削加工手順を第2の研削工具を用いてCNC制御によって実行した。第2の単歯割出し研削加工の間に、第1のワーク1の全ての第2の歯面を1つずつ研削によって機械加工し、この場合、第2の単歯割出し研削加工手順の加工動作を同心度補正寸法に基づいて調整した。

0052

図5Bは、2つの曲線配列K1、K2又は同心度誤差曲線のグラフをそれぞれ示しており、ここでは、凸状歯面5.2の曲線配列K2が上部に示され、凹状歯面5.1の曲線配列K1が図の下部に示されている。中心線MIと2つの曲線配列K1、K2の位置は、図5Aから得られたものである。

0053

さらに、2つの曲線配列K1、K2は、周期的な曲線(これらは、例えば正弦曲線から得られる)のプロファイルを有する。曲線配列K1の位相は、曲線配列K2の位相に対してほとんどずれていないことが図5Bから推測できる。図5Bの2つの曲線配列は、ほぼ同一の位相を有する。これは、本発明による方法を用いて達成されたものである。

0054

図5Bには、2つの歯間6.1、6.2が例示されている。2つの曲線配列K1、K2は、同位相又は実質的に同位相に延在するので、歯間の幅が互いに著しく異なるということはない。

0055

また、傘歯車は、本発明の方法を用いて、又は本発明に従って設計/プログラムされた研削盤20を用いる研削によって加工することができ、チャック及び再チャックに関わらず、これらが二軸研削盤で従来の方法により研削された歯車に匹敵するということが、この実施例から明らかである。

0056

1傘歯車
2.1研削工具/カップ状砥石車
2.2 研削工具/カップ状砥石車
2 研削工具
5 歯
5.1凹状歯面
5.2凸状歯面
6.1 第1の歯間
6.2 第2の歯間
8プロファイル
8.1 外周
8.2内周
10コンピュータ(内蔵又は外付け
11 (例えば、ネットワークを介する)通信接続
20研削盤
21工具主軸
22ワーク主軸
23工具キャリッジ
24機台
25収集領域
26ドレッシングユニット
30センサ/測定システム
50CNC制御装置
A1回転駆動部/軸
B2 駆動部
I1,I2制御信号
K1,K2曲線配列
M1砥石車中心点
MI中心線
R1回転軸
R2 回転軸
B R2周りの回転
旋回軸
X1−X1断面線
x,y座標系
X,Y,Z直線軸
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