JP5918052B2 - 研削状態判別方法及び歯車研削システム - Google Patents

Description

本発明は、研削工具により歯車に研削されたワーク歯車について、その研削状態の判別するための研削状態判別方法及び歯車研削システムに関する。

従来、歯車の加工においては、歯車研削システムを用いて、熱処理後の歯車の歯面を研削工具で研削することにより、歯車を効率良く仕上げ加工している（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に開示されている歯車研削システム（歯車加工機）は、ワーク歯車を研削するねじ状砥石と、ワーク歯車とねじ状砥石の位相を検出するＡＥフルイッドセンサを備える。仕上げ加工においては、ＡＥフルイッドセンサによりねじ状砥石の刃とワーク歯車の歯の噛み合わせを検出して、ねじ状砥石とワーク歯車を同期回転させる。これにより、ねじ状砥石の刃にてワーク歯車が研削される。

特開２０１１−２０１８０号公報

ところで、歯車研削システムは、ワーク歯車の加工にともない、研削工具の摩耗や装置の熱変形が生じる。このように研削工具の摩耗や装置の熱変形が生じると、研削されるワーク歯車の寸法が変化してしまう。このため、従来は、研削したワーク歯車を歯車研削システムから取り外し、人手によってその寸法を測定して、検査結果に基づきワーク歯車と研削工具の当接位置を補正していた。しかしながら、このような従来の手法は、工数の増加を招くとともに、人為的なミス等が生じ易くなり、研削作業の効率性やワーク歯車の加工精度が低下するという不都合が生じる。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、研削工具により研削されたワーク歯車の研削状態を効率的且つ精度よく判別することができ、これにより研削工具の状態を把握するとともに、研削工具によるワーク歯車の加工を一層良好に行うことが可能となる研削状態判別方法及び歯車研削システムを提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明に係る研削状態判別方法は、ワーク歯車を研削する研削工具、及び基準面を有し前記研削工具の回転軸の軸方向に連設された基準具を備える工具を用い、前記研削工具により前記ワーク歯車を研削した後、前記工具を前記軸方向に移動して前記基準具を前記ワーク歯車に対向させる工具移動工程と、前記研削工具により研削された前記ワーク歯車、又は前記基準具の少なくとも一方を移動機構により移動して、前記ワーク歯車の歯面と前記基準面を当接させる移動工程と、前記移動工程により前記歯面と前記基準面が当接した際の当接位置に基づく情報を取得手段により取得する取得工程と、前記取得手段が取得した当接位置に基づく情報を用いて、前記歯面の研削状態を判別する判別工程とを有することを特徴とする。

上記によれば、取得工程において、歯面と基準面が当接した際の当接位置に基づく情報を取得手段により取得することで、判別工程の実施時にワーク歯車の研削状態を良好に判別することができる。すなわち、ワーク歯車の研削状態が不良である場合（成形基準寸法の範囲外である場合）は、ワーク歯車を移動して歯面を基準面に当接させると、研削状態が良好である場合と比較して、その当接位置にずれが生じる。このため、当接位置に基づく情報を判別工程により判別することで、ワーク歯車の研削状態を効率的且つ精度よく判別することができる。これにより、研削工具の研削能力を把握することができるので、ワーク歯車と研削工具の当接位置を容易に補正することができ、ワークの加工を一層良好に行うことができる。また、基準具が研削工具の回転軸の軸方向に連設されることで、工具を軸方向に移動させる工具移動工程を実施すれば、基準具をワーク歯車に簡単に対向させることができ、以降に移動工程、取得工程及び判別工程をスムーズに行うことができる。

この場合、前記当接位置に基づく情報は、前記歯面と前記基準面の当接位置の座標情報であり、前記判別工程は、予め用意された基準座標と前記座標情報を判別手段により比較することで、前記ワーク歯車の研削状態を判別するとよい。

このように、歯面と基準面の当接位置の座標情報を取得して、判別手段がこの座標情報を基準座標と比較することにより、ワーク歯車の研削状態を簡単に判別することができる。

また、前記基準座標は、正常な寸法に成形された基準歯車に対して、前記移動工程、前記取得工程を行うことにより取得されることが好ましい。

このように、正常な寸法に成形された基準歯車に対し、ワーク歯車の研削状態を判別するための移動工程及び取得工程を行って基準座標を取得することで、実際に研削を行った歯車研削システム固有の基準座標を設定することができ、ワーク歯車の研削状態をより精度よく判別することができる。

ここで、前記判別手段により算出された前記座標情報と前記基準座標の公差に基づき、研削時における前記ワーク歯車又は前記研削工具の移動量の補正値を、補正手段により取得する補正値取得工程をさらに有していてもよい。

このように、座標情報と基準座標の公差に基づき補正値を補正手段により取得することで、ワーク歯車の研削時に、取得した補正値によりワーク歯車又は研削工具の移動を自動的に補正することができ、ワーク歯車と研削工具を良好に当接させることが可能となる。これにより、ワーク歯車を所定の寸法に精度よく成形することができる。

また、前記移動工程では、前記歯面と前記基準面の当接時に生じる音を検出部により検出し、当接判別手段によりその検出値を判定するとよい。

このように、歯面と基準面の当接時に生じる音を検出部により検出することで、歯面と基準面の当接タイミングを一層確実に検出することができる。

さらに、前記基準具は、前記ワーク歯車の隣り合う歯の間に噛み合い可能に進入され該隣り合う歯に前記基準面が対向配置された突出部を含んで構成され、前記移動工程中において、前記隣り合う歯の間の中心位置を測定手段により測定する中心位置測定工程をさらに有することが好ましい。

このように、中心位置測定工程を有することで、移動工程によりワーク歯車又は基準具を移動する際に、ワーク歯車の隣り合う歯の間の中心位置と突出部の中間部とを一致させることができる。その結果、ワーク歯車の右歯面及び左歯面を基準具の基準面に略同時に当接させることができ、ワーク歯車と基準具の当接をより精度よく判別することができる。

また、前記の目的を達成するために、本発明に係る歯車研削システムは、 ワーク歯車を研削する研削工具、及び前記研削工具により研削された前記ワーク歯車の歯面に当接可能な基準面を有し前記研削工具の回転軸の軸方向に連設された基準具を備える工具と、前記工具を前記軸方向に移動して、前記基準具を前記ワーク歯車に対向させる工具移動機構と、前記ワーク歯車又は前記基準具の少なくとも一方を移動して、前記歯面と前記基準面を当接させる移動機構と、前記歯面と前記基準面が当接した際の当接位置に基づく情報を取得する取得手段と、前記取得手段が取得した当接位置に基づく情報を用いて、前記歯面の研削状態を判別する判別手段とを備えることを特徴とする。

上記によれば、判別手段が当接位置に基づく情報を判別することで、研削されたワーク歯車の研削状態を効率的且つ精度よく判別することができ、これによりワーク歯車の加工を一層良好に行うことが可能となる。

この場合、前記当接位置に基づく情報は、前記歯面と前記基準面の当接位置の座標情報であり、前記判別手段は、予め用意された基準座標と前記座標情報を比較することで、前記ワーク歯車の研削状態を判別することが好ましい。

また、前記判別手段は、前記座標情報と前記基準座標の公差を算出し、前記ワーク歯車の研削時における前記ワーク歯車又は前記研削工具の移動量の補正値を、前記公差に基づき取得する補正手段を有することが好ましい。

さらに、前記歯面と前記基準面の当接時に生じる音を検出する検出部と、前記検出部の検出値に基づき当接を判定する当接判別手段とを有することが好ましい。

本発明によれば、研削工具により研削されたワーク歯車の研削状態を効率的且つ精度よく判別することができ、これにより研削工具の状態を把握するとともに、研削工具によるワーク歯車の加工を一層良好に行うことが可能となる。

本実施形態に係る歯車研削システムの全体構成を示す斜視図である。 図１の歯車研削システムによる工具とワーク歯車の接触状態を示す説明図である。 図１の歯車研削システムの制御部の内部構成を示すブロック図である。 図３の研削状態判別部の内部機能を示すブロック図である。 図１の歯車研削システムによる研削状態判別方法を示す第１のフローチャートである。 図５に続く研削状態判別方法を示す第２のフローチャートである。 図７Ａは、中心位置測定工程のワーク歯車の動作を示す第１説明図であり、図７Ｂは、中心位置測定工程のワーク歯車の動作を示す第２説明図であり、図７Ｃは、中心位置測定工程のワーク歯車の動作を示す第３説明図である。 ワーク歯車と基準部が当接した状態を示す説明図である。

以下、本発明に係る研削状態判別方法について、それを実施する歯車研削システムとの関係で好適な実施形態を例示し、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

本発明の一実施形態に係る歯車研削システムは、研削工具にてワーク歯車を研削するシステムであり、さらにその機上で、研削したワーク歯車の研削状態を判別するように構成されている。研削状態の判別においては、基準工具を用いて、この基準工具とワーク歯車の当接位置を確認する。すなわち、成形されたワーク歯車の当接位置が、正常な寸法（基準寸法）に成形されたワーク歯車の当接位置よりも所定以上ずれていれば、研削不良と判別することができる。換言すれば、この判別結果により、研削工具の状態（研削能力）を把握することが可能となる。また、歯車研削システムは、判別結果に基づき、ワーク歯車と研削工具の当接位置を補正する機能も有している。以下、この歯車研削システムの構成について具体的に説明していく。

なお、以下の説明では、ワーク歯車としてはすば歯車（ヘリカルギヤ）を研削し、このはすば歯車の研削状態を判別する実施形態について説明する。勿論、本発明は、はすば歯車の研削のみに適用されるものではなく、種々の歯車の研削状態を判別することが可能である。

図１は、本実施形態に係る歯車研削システム１０の全体構成を示す斜視図である。歯車研削システム１０は、研削を行う各種構成が上面に搭載されたベッド１２と、ベッド１２の上面の中央部分から一端側にわたって設けられた第１機構１４（ワーク歯車移動機構）と、ベッド１２の上面の他端側に設けられた第２機構１６（工具移動機構）と、第２機構１６側の近傍位置に設けられた制御部１８とを備える。この歯車研削システム１０では、加工品であるワーク歯車Ｗが第１機構１４に取り付けられ、ワーク歯車Ｗを研削する螺旋状の工具Ｔが第２機構１６に取り付けられる。

第１機構１４は、ワーク歯車Ｗを回転自在に軸支するとともに、このワーク歯車Ｗを変位させる機能を有する。第１機構１４は、ワーク歯車Ｗの回転軸線と直交する方向（矢印Ａ方向）に進退可能な状態でベッド１２上に設けられた切込テーブル２０と、切込テーブル２０を矢印Ａ方向に進退させる切込モータ２２と、ワーク歯車Ｗの回転軸線方向（矢印Ｂ方向）に移動可能な状態で切込テーブル２０上に設けられたトラバーステーブル２４と、トラバーステーブル２４を矢印Ｂ方向に移動させるトラバースモータ２６とを有する。

トラバーステーブル２４の上面には、ワーク歯車Ｗを着脱可能なテールストック２８が設けられ、ワーク歯車Ｗを挟んだテールストック２８の反対側には、減速機構２９を介してワーク歯車Ｗを正逆両方向に回転駆動する第１回転モータ３０が設けられている。また、第１回転モータ３０には、ワーク歯車Ｗの回転角度に対応した信号（パルス信号）を出力する第１エンコーダ３２が取り付けられている。

テールストック２８には、工具Ｔとワーク歯車Ｗとの当接を検出する検出部３４が設けられている。検出部３４としては、ワーク歯車Ｗと工具Ｔの当接時に生じる弾性波（音）を検出するＡＥ（Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）センサが用いられる。ＡＥセンサは、接触方式又は非接触方式のいずれの方式であっても構わない。

第２機構１６は、工具Ｔを回転自在に軸支するとともに、この工具Ｔを変位させる機能を有する。第２機構１６は、ベッド１２の上面に立設されたコラム３６と、コラム３６のうち第１機構１４を臨む一側面に設けられ矢印Ｃ方向に旋回可能な旋回テーブル３８と、旋回テーブル３８を旋回させる旋回モータ４０と、工具Ｔの回転軸線方向（矢印Ｄ方向）に移動可能な状態で旋回テーブル３８に設けられたシフトテーブル４２と、シフトテーブル４２を矢印Ｄ方向に移動させるシフトモータ４４とを有する。

また、シフトテーブル４２の第１機構１４を臨む側面には、工具Ｔを回転自在に支持する工具支持部４６が設けられている。工具Ｔは、工具支持部４６の下方側において傾斜した状態で軸支される。工具支持部４６を挟んだ工具Ｔの反対側には、この工具Ｔを回転駆動する第２回転モータ４８が設けられている。さらに、第２回転モータ４８には、工具Ｔの回転角度に対応した信号（パルス信号）を出力する第２エンコーダ５０が取り付けられている。

図２は、図１の歯車研削システム１０による工具Ｔとワーク歯車Ｗの接触状態を示す説明図である。工具Ｔは、回転軸線方向に所定長さ延在する円柱状の部材であり、その外周面に螺旋状の突出部５２が設けられている。本実施形態に係る工具Ｔは、回転軸線方向の高さ位置に応じて異なる機能を有している。具体的には、工具Ｔの中央部分から上側は、ワーク歯車Ｗを実際に研削する研削工具Ｔ_１として構成され、工具Ｔの下側は、ワーク歯車Ｗの研削状態を判別するための基準工具Ｔ_２として構成される。すなわち、工具Ｔは、研削工具Ｔ_１と基準工具Ｔ_２を一体化した工具となっている。

研削工具Ｔ_１は、螺回する突出部５２が、ワーク歯車Ｗを構成する歯１００の研削を実際に行う砥石部５４として構成されている。砥石部５４の表面には、歯１００の右歯面１０２Ｒを研削するための研削歯面５６と、ワーク歯車Ｗを構成する歯１００の左歯面１０２Ｌを研削するための研削歯面５８とが形成されている。研削歯面５６、５８には、例えば、単層のＣＢＮ（立方晶窒化硼素）砥粒等がニッケルメッキ層を介して電着されている。

砥石部５４による研削では、研削前のワーク歯車Ｗを砥石部５４に向けて移動（以下、この移動を切込移動という）して、軸方向に並ぶ砥石部５４の間にワーク歯車Ｗの歯１００を進入させ、設定された進入位置（切込量）で当接させる。そして、例えば、ワーク歯車Ｗの右歯面１０２Ｒを研削歯面５６により先に研削し、その後左歯面１０２Ｌを研削歯面５８により研削する。

一方、基準工具Ｔ_２は、螺回する突出部５２が、ワーク歯車Ｗに当接する基準部６０として構成されている。基準部６０の表面には、成形されたワーク歯車Ｗの右歯面１０２Ｒに当接する第１基準面６２と、左歯面１０２Ｌに当接する第２基準面６４が形成されている。研削状態の判別においては、第１及び第２基準面６２、６４が研削後のワーク歯車Ｗに当接し、その当接状態（当接位置）に基づき判別を行う。このため、第１及び第２基準面６２、６４は、右歯面１０２Ｒ及び左歯面１０２Ｌに同時に当接するように、基準部６０の頂部の中間を基点に対称をなす傾斜角に形成されている。

なお、基準部６０は、砥石部５４と同じ形状に形成されている、すなわち、突出部５２の突出量が一致するとともに、第１及び第２基準面６２、６４と研削歯面５６、５８の傾斜角が一致する形状であることが好ましい。これにより、工具Ｔ全体の成形が容易となる。また、従来の工具をそのまま転用し研削に使われていない部分を基準部６０に用いることもできる。なお、基準部６０は、右歯面１０２Ｒ及び左歯面１０２Ｌに当接可能な形状であれば、種々の形状を取り得ることは勿論である。

工具Ｔによるワーク歯車Ｗの研削は、上記の各モータ（駆動源）が制御部１８により駆動制御されることで実施される。制御部１８は、演算処理部、記憶部、表示部（共に図示せず）、及び操作部１８ａ等を有する制御コンピュータとして構築され、ワーク歯車Ｗ及び工具Ｔの動作を総合的に制御する機能を有している。特に、本実施形態に係る制御部１８は、ユーザの指示に基づき、研削モードと研削状態の判別モードを実施するように構成されている。

図３は、図１の歯車研削システム１０の制御部１８の内部構成を示すブロック図である。制御部１８は、ワーク歯車Ｗの変位を制御するワーク歯車移動制御部６６と、工具Ｔの変位を制御する工具移動制御部６８と、ワーク歯車Ｗ及び工具Ｔの回転を制御するコントローラ７０と、ワーク歯車Ｗと工具Ｔの当接を判別する当接判別部７２（当接判別手段）と、ワーク歯車Ｗの隣り合う歯１００、１００の間の中心位置を測定する中心位置測定部７４（測定手段）と、研削されたワーク歯車Ｗの研削状態を判別する研削状態判別部７６とを有する。

ワーク歯車移動制御部６６は、切込モータ制御部６６ａ及びトラバースモータ制御部６６ｂを内部に有する。切込モータ制御部６６ａは、サーボアンプ８０ａを介して切込モータ２２を制御し、切込テーブル２０を矢印Ａ方向に進退させる。トラバースモータ制御部６６ｂは、サーボアンプ８０ｂを介してトラバースモータ２６を制御し、トラバーステーブル２４を矢印Ｂ方向に移動させる。これにより、トラバーステーブル２４上でテールストック２８に取り付けられたワーク歯車Ｗは、ベッド１２の上面に沿って２次元的に変位する。

工具移動制御部６８は、旋回モータ制御部６８ａ及びシフトモータ制御部６８ｂを内部に有する。旋回モータ制御部６８ａは、サーボアンプ８０ｃを介して旋回モータ４０を制御し、旋回テーブル３８を矢印Ｃ方向に回転させる。シフトモータ制御部６８ｂは、サーボアンプ８０ｄを介してシフトモータ４４を制御し、シフトテーブル４２を矢印Ｄ方向に移動させる。これにより、シフトテーブル４２上で工具支持部４６に取り付けられた工具Ｔは、コラム３６の一側面に沿って２次元的に変位する。

コントローラ７０は、サーボアンプ８０ｅを介して第１回転モータ３０の回転を制御し、制御部１８により設定された回転速度でワーク歯車Ｗを回転させる。また、コントローラ７０は、サーボアンプ８０ｆを介して第２回転モータ４８の回転を制御し、制御部１８により設定された回転速度で工具Ｔを回転させる。さらに、コントローラ７０は、第１及び第２エンコーダ５０の各々の出力信号に基づいて、第１及び第２回転モータ３０、４８のフィードバック制御を実施する。これにより、ワーク歯車Ｗ及び工具Ｔの回転制御を高精度に行うことができる。コントローラ７０は、第１回転モータ３０と第２回転モータ４８を個別に回転させる他に、ワーク歯車Ｗと工具Ｔとを同期回転させることができる。

当接判別部７２は、ワーク歯車Ｗが切込移動して工具Ｔに当接したタイミングを判別する機能を有している。具体的には、当接判別部７２は、検出部３４の検出信号を受信して、検出部３４にて検出された弾性波の大きさ（検出値）が所定の閾値よりも大きいか否かを判定する。当接判別部７２内には、ワーク歯車Ｗと工具Ｔが当接する種々の状況下に応じた複数の閾値が記憶されており、ワーク歯車Ｗや工具Ｔの動作に応じて適切な閾値が読み出される。この当接判別部７２が判別した判別結果は、ワーク歯車Ｗ又は工具Ｔの動作（変位や回転等）の様々な場面に用いられる。

中心位置測定部７４は、ワーク歯車Ｗの隣り合う歯１００、１００の間の中心位置を測定する機能を有している。中心位置の測定は、研削状態の判別時等にワーク歯車Ｗと工具Ｔの当接の精度を高めるために行われる。中心位置測定部７４は、第１エンコーダ３２の出力信号を受けて、第１回転モータ３０によりワーク歯車Ｗが回転したときの回転量に基づき、歯１００、１００の間の中心位置を測定する。この中心位置測定部７４による中心位置の測定については後述する。

研削状態判別部７６は、基準部６０の第１及び第２基準面６２、６４とワーク歯車Ｗの右歯面１０２Ｒ及び左歯面１０２Ｌの当接位置（座標情報Ｘ_ｎ）を取得し、この座標情報Ｘ_ｎに基づきワーク歯車Ｗの研削状態を判別する機能を有している。また、この研削状態の判別は、制御部１８の制御に基づきワーク歯車Ｗと工具Ｔが所定の駆動を行い、この動作と同時に研削状態判別部７６が動作することで実施される。

図４は、図３の研削状態判別部７６の内部機能を示すブロック図である。研削状態判別部７６は、上記の機能を実施する構成として、座標取得部８２（取得手段）、判別処理部８４（判別手段）、基準座標記憶部８６、補正値取得部８８（補正手段）を備える。

座標取得部８２は、ワーク歯車移動制御部６６に接続されており、当接判別部７２の判別タイミング、すなわちワーク歯車Ｗと基準工具Ｔ_２の当接タイミングに基づき、当接位置である座標情報Ｘ_ｎを取得する。座標情報Ｘ_ｎは、例えばワーク歯車Ｗの回転軸線を基準にするとよい。

判別処理部８４は、座標取得部８２が取得した座標情報Ｘ_ｎと、基準座標記憶部８６に記憶されている基準座標Ｘ_０とを用いて、その公差ΔＸを算出するとともに、公差ΔＸに基づきワーク歯車Ｗの研削状態を判別する。この基準座標Ｘ_０は、ワーク歯車の完成品（基準寸法に成形された基準歯車Ｗｓ：図８参照）を用い、ワーク歯車Ｗと同様の測定を行って取得したものが好ましい。すなわち、基準歯車Ｗｓを切込移動させ、基準歯車Ｗｓの歯１００ｓと基準部６０との当接位置（座標情報）を取得し、その取得結果を基準座標Ｘ_０として基準座標記憶部８６に予め記憶しておく。これにより、実際に研削を行った歯車研削システム１０固有の基準座標Ｘ_０を設定することができ、ワーク歯車Ｗの研削状態を一層精度よく判別することができる。判別処理部８４の判別結果は、制御部１８に送られて表示部に表示されることで、ユーザに認識させることができる。また、判別処理部８４が算出した公差ΔＸは補正値取得部８８に送られる。

補正値取得部８８は、判別処理部８４により算出された公差ΔＸに基づき、研削工具Ｔ_１に対するワーク歯車Ｗの切込量の補正値γを算出（取得）する。この補正値γはワーク歯車移動制御部６６に送られる。ワーク歯車移動制御部６６は、ワーク歯車Ｗの研削時に、補正値γに基づきワーク歯車Ｗの切込移動を補正し、ワーク歯車Ｗと研削工具Ｔ_１（砥石部５４）の当接状態を調整する。

本実施形態に係る歯車研削システム１０は、以上のように構成されており、次にこの歯車研削システム１０を用いた研削状態判別方法について説明する。なお、歯車研削システム１０では、研削状態判別方法を実施する前提として、ワーク歯車Ｗの研削（研削工程）が行われる。

研削工程では、操作部１８ａを用いてワーク歯車Ｗの研削条件を設定し、設定された研削条件に基づいてワーク歯車Ｗを研削する。具体的には、第２機構１６を駆動制御し研削工具Ｔ_１を研削位置に変位させるとともに、第１機構１４を駆動制御しワーク歯車Ｗを研削位置に対応する位置に変位させる。すなわち、研削工具Ｔ_１に対しワーク歯車Ｗの切込移動が実施される。この切込移動時に、ワーク歯車Ｗと研削工具Ｔ_１の位相合わせも行われ、複数の砥石部５４、５４間にワーク歯車Ｗの歯１００が噛み合うように調整される。

ワーク歯車Ｗの研削においては、先ず研削工具Ｔ_１の研削歯面５６をワーク歯車Ｗの右歯面１０２Ｒに接触させる。接触後、コントローラ７０により第１及び第２回転モータ３０、４８を共に回転駆動することで、工具Ｔとワーク歯車Ｗを同期回転させる。これにより、研削歯面５６にて右歯面１０２Ｒが研削される。

次に、研削工具Ｔ_１の研削歯面５８をワーク歯車Ｗの左歯面１０２Ｌに接触させる。接触後、研削歯面５８にてワーク歯車Ｗの左歯面１０２Ｌを研削する。これにより、ワーク歯車Ｗの右歯面１０２Ｒ及び左歯面１０２Ｌの研削がなされて研削工程が終了する。なお、研削工程時にワーク歯車Ｗと研削工具Ｔ_１が適切に当接するように、後述する中心位置測定工程を実施して、その測定結果に基づきワーク歯車Ｗの切込移動を補正してもよい。

図５は、図１の歯車研削システム１０による研削状態判別方法を示す第１のフローチャートであり、図６は、図５に続く研削状態判別方法を示す第２のフローチャートである。

研削状態判別方法は、研削工程の終了後に、ユーザの指示により開始される。制御部１８は、先ず第１機構１４を駆動制御して研削したワーク歯車Ｗを後退移動させる（ステップＳ１）。すなわち、ワーク歯車移動制御部６６により切込モータ２２を動作させ、研削位置に進入しているワーク歯車Ｗを矢印Ａ２方向に後退移動し、ワーク歯車Ｗと工具Ｔを離間する。

次に、制御部１８は、第２機構１６を駆動制御して基準工具Ｔ_２をワーク歯車Ｗに対向する位置に配置する（ステップＳ２：基準工具移動工程）。上述したように、基準工具Ｔ_２は工具Ｔの軸線方向の下側に設けられていることから、工具移動制御部６８によりシフトモータ４４を動作させ、工具Ｔを上方にシフト移動する。これにより、判別が実施可能な位置に基準工具Ｔ_２を簡単に配置することができる。

また、制御部１８は、工具Ｔのシフト移動にともない、第１回転モータ３０を回転してワーク歯車Ｗの回転方向位置を補正する（ステップＳ３）。すなわち、工具Ｔをシフト移動しただけでは、基準工具Ｔ_２の基準部６０とワーク歯車Ｗの歯１００を噛み合わせることが難しいため、工具Ｔのシフト量に基づき、コントローラ７０が第１回転モータ３０を動作させワーク歯車Ｗを適宜回転させる。これにより、隣り合う基準部６０、６０の間に歯１００が進入可能となる。

次に、制御部１８は、第１機構１４を駆動制御してワーク歯車Ｗを矢印Ａ１方向、すなわち基準部６０に向けて移動する（ステップＳ４：移動工程）。ワーク歯車Ｗの移動（切込移動）は、隣り合う基準部６０、６０の間にワーク歯車Ｗの歯１００が一定量入り込むまで行われ、所定位置（中心測定位置）においてこの切込移動は一時停止される。

その後、中心位置測定部７４によって、ワーク歯車Ｗの回転方向（矢印Ｅ方向）に沿った隣り合う歯１００、１００の間の中心位置を測定する（ステップＳ５：中心位置測定工程）。以下、この中心位置測定工程について、図７Ａ〜図７Ｃを参照して具体的に説明する。

中心位置測定工程では、図７Ａに示すように、ワーク歯車Ｗが停止した中心測定位置において、先ずコントローラ７０が第１回転モータ３０を駆動制御し、ワーク歯車Ｗを正方向（図７Ａの矢印Ｅ１方向）に回転させ、基準部６０の第１基準面６２とワーク歯車Ｗの右歯面１０２Ｒを当接させる。この当接は、検出部３４が検出した弾性波の大きさを、当接判別部７２において中心位置測定用の閾値と比較することにより判別される。

閾値以下の場合には、ワーク歯車Ｗの右歯面１０２Ｒと基準部６０の第１基準面６２とが接触していないことになり、ワーク歯車Ｗの回転が継続される。一方、弾性波の大きさが閾値を超えた場合には、その判別結果を中心位置測定部７４及びコントローラ７０に伝達する。中心位置測定部７４は、第１エンコーダ３２からの出力信号（角度位置）に基づいて得られる右歯面接触位置データを記憶する。またこの時、コントローラ７０は第１回転モータ３０を制御してワーク歯車Ｗの回転を停止する。

次いで、コントローラ７０が第１回転モータ３０を駆動制御し、ワーク歯車Ｗを逆方向（図７Ｂの矢印Ｅ２方向）に回転させ、基準部６０の第２基準面６４とワーク歯車Ｗの左歯面１０２Ｌを当接させる。当接判別部７２は、上記と同様に、検出部３４が検出した弾性波の大きさと閾値を比較して当接を判別し、その判別結果を中心位置測定部７４及びコントローラ７０に伝達する。中心位置測定部７４は、第１エンコーダ３２からの出力信号（角度位置）に基づいて得られるワーク歯車Ｗの左歯面接触位置データを記憶する。またコントローラ７０はワーク歯車Ｗの回転を停止する。

最後に、中心位置測定部７４は、右歯面接触位置データと左歯面接触位置データに基づいてワーク歯車Ｗの隣り合う歯１００、１００の間の中心位置を算出する。このように、隣り合う歯１００、１００の間の中心位置を測定することで、後述するワーク歯車Ｗと基準工具Ｔ_２の当接を一層精度よく行うことができる。

この中心位置測定工程の後、コントローラ７０は、算出した中心位置のデータに基づき第１回転モータ３０を回転させ、ワーク歯車Ｗと基準工具Ｔ_２の位相合わせを行う（ステップＳ６）。すなわち、図７Ｃに示すように、隣り合う歯１００、１００の間の中心位置に対し基準部６０（突出部５２）の端面の中間が一致するように、ワーク歯車Ｗの回転方向の位置を位置決めする。

次に、制御部１８は、第１機構１４を駆動制御してワーク歯車Ｗを基準部６０に向けて再び移動する（ステップＳ７：移動工程）。そして、このワーク歯車Ｗの移動（切込移動）により、歯１００を基準部６０、６０に対し当接させる。

ステップＳ８では、当接判別部７２において、検出部３４からの検出信号に基づきワーク歯車Ｗと基準工具Ｔ_２の当接を検出する。ここで、ステップＳ５及びＳ６を実施したことにより、ワーク歯車Ｗの隣り合う歯１００、１００の間の中心位置に基準部６０が位置しているので、当接状態では、図８に示すように、第１基準面６２と第２基準面６４に対し右歯面１０２Ｒ及び左歯面１０２Ｌが略同時に当接する。このため、当接判別部７２は、右歯面１０２Ｒ及び左歯面１０２Ｌが第１及び第２基準面６２、６４に同時に当接した場合の閾値を用いて当接を判別する。これにより、ワーク歯車Ｗと基準工具Ｔ_２の当接を精度よく判別することができる。

ステップＳ８において、当接判別部７２によりワーク歯車Ｗと基準工具Ｔ_２の当接が判別されると、ワーク歯車移動制御部６６はワーク歯車Ｗの切込移動を停止する（ステップＳ９）。

そして、座標取得部８２は、ワーク歯車移動制御部６６から停止位置（当接位置）の座標情報Ｘ_ｎを取得する（ステップＳ１０：移動量取得工程）。

続いて、判別処理部８４においてワーク歯車Ｗの研削状態の判別を実施する（ステップＳ１１：判別工程）。具体的には、判別処理部８４は、座標取得部８２により取得された座標情報Ｘ_ｎを受けるとともに、基準座標記憶部８６に記憶されている基準座標Ｘ_０を読み出す。そして、基準座標Ｘ_０と座標情報Ｘ_ｎの差（公差ΔＸ）を算出する。

ここで、基準座標Ｘ_０は、上述したように、基準寸法に成形された基準歯車Ｗｓを用いて、予めステップＳ１〜Ｓ１０を実施することにより取得したものである。なお、基準歯車Ｗｓを用いた切込移動を複数回行い、複数の当接位置の平均を基準座標Ｘ_０として用いてもよい。

従って、図８に示すように、基準座標Ｘ_０と座標情報Ｘ_ｎの公差ΔＸ（＝Ｘ_０−Ｘ_ｎ）は、正常な寸法の基準歯車Ｗｓに対するワーク歯車Ｗのずれ量として検出される。

ステップＳ１２において、判別処理部８４は、算出した公差ΔＸの絶対値が管理公差Ｙよりも大きいか否かを判別する（判別工程）。管理公差Ｙは、例えば、ワーク歯車Ｗの許容寸法誤差に基づきその値が設定される。公差ΔＸが管理公差Ｙよりも小さい場合は、ステップＳ１３に進み、公差ΔＸが管理公差Ｙよりも大きい場合は、ステップＳ１５に進む。

ステップＳ１３では、ワーク歯車Ｗの研削が研削工具Ｔ_１（砥石部５４）により良好に行われたと判別し、判別処理部８４の判別結果（ワーク歯車Ｗの研削が正常である旨）が制御部１８の表示部に表示される。

最後に、研削状態判別方法の終了処理を実施する（ステップＳ１４）。この処理では、第１機構１４を駆動制御してワーク歯車Ｗを矢印Ａ２方向に後退移動させ、さらに、第２機構１６を駆動制御して研削工具Ｔ_１をワーク歯車Ｗに対向する位置に配置する。これにより研削状態判別方法が終了する。終了後、ユーザによりワーク歯車Ｗが第１機構１４から取り外され、例えば、新たに研削するワーク歯車Ｗが取り付けられる。

一方、ステップＳ１５では、研削工具Ｔ_１（砥石部５４）によるワーク歯車Ｗの研削不良と判別し、補正値取得部８８において補正値γが算出される（補正値取得工程）。また、制御部１８は、判別処理部８４の判別結果（ワーク歯車Ｗが研削不良である旨）を表示部に表示する。

ここで、ワーク歯車Ｗの研削不良は、砥石部５４の研削歯面５６、５８が摩耗等により変化して、ワーク歯車Ｗの右歯面１０２Ｒ、左歯面１０２Ｌに対し充分に当接していないことにより生じる。つまり、研削工程において、砥石部５４に対するワーク歯車Ｗの切込量が大きくなるように適宜補正すれば、再度、ワーク歯車Ｗを正常な寸法に成形することができる。補正値取得部８８は、この研削時におけるワーク歯車Ｗの切込量の補正値γを、判別処理部８４で算出された公差ΔＸを用いて算出する。そして、算出された補正値γは、ワーク歯車移動制御部６６に送られる。

なお、公差ΔＸがマイナスの値になる場合は、研削工程において、ワーク歯車Ｗを研削し過ぎたことになるため、ワーク歯車Ｗの切込量を少なくするように補正を行うとよい。要するに、ワーク歯車Ｗの切込量と研削されるワーク歯車Ｗの寸法は連動して（リニアに）変化するため、公差ΔＸに応じて補正を行えば、ワーク歯車Ｗを所望の寸法に安定的に成形することができる。

ワーク歯車移動制御部６６は、この補正値γに基づき、次に研削工程を行う際のワーク歯車Ｗの切込量を補正する（ステップＳ１６）。

その後、研削状態判別方法の終了処理が行われる（ステップＳ１７）。この処理では、ステップＳ１４と同様に、ワーク歯車Ｗを後退移動させ、研削工具Ｔ_１をワーク歯車Ｗに対向する位置に配置して、研削状態判別方法を終了する。

終了後、研削状態の判別を行ったワーク歯車Ｗを再び研削する場合、又は新たなワーク歯車Ｗを研削する場合は、制御部１８は、ステップＳ１６により補正した切込量に基づきワーク歯車Ｗの切込移動を実施する。これにより、ワーク歯車Ｗは、所定の寸法に精度よく研削される。

また、本発明に係る研削状態判別方法及び歯車研削システム１０は、以上の実施形態に限定されるものではなく種々の変形例や応用例を取り得る。以下、他の構成例について、いくつか説明していく。

〔構成例１〕
実施形態に係る歯車研削システム１０では、研削工具Ｔ_１と基準工具Ｔ_２を一体成形した螺旋状の工具Ｔを使用した構成としているが、これに限定されず、研削工具Ｔ_１と基準工具Ｔ_２を別体で構成してもよい。例えば、基準工具Ｔ_２は、工具支持部４６による研削工具Ｔ_１の支持方向と異なる方向に延出され、旋回モータ４０による旋回テーブル３８の回転により基準工具Ｔ_２をワーク歯車Ｗに対向させてもよい。また例えば、基準工具Ｔ_２は、研削工具Ｔ_１に対しワーク歯車Ｗを挟んだ反対位置に配設されてもよい。さらに、基準工具Ｔ_２が別体に構成されている場合は、ワーク歯車Ｗが基準工具Ｔ_２に向かって移動（切込移動）するだけでなく、基準工具Ｔ_２がワーク歯車Ｗに向かって移動し当接する構成でもよい。

〔構成例２〕
また、実施形態では、研削状態の判別時に、ワーク歯車Ｗ（及び基準歯車Ｗｓ）と基準工具Ｔ_２の当接位置に基づく情報として座標情報Ｘ_ｎを取得しているが、これに限定されないことは勿論である。例えば、当接位置に基づく情報として矢印Ａ方向にワーク歯車Ｗが移動する際の移動量（切込量）を取得してもよい。このように切込量を取得した場合は、ユーザが当接状態を認識しやすくなり、ユーザの手動によってワーク歯車Ｗの切込量を簡単に設定することもできる。

〔構成例３〕
さらに、検出部３４及び当接判別部７２を用いてワーク歯車Ｗと基準工具Ｔ_２の当接を判別する場合に、研削したワーク歯車Ｗの右歯面１０２Ｒと左歯面１０２Ｌの歪みを検出することもできる。すなわち、図５のステップＳ５及びＳ６を実施して、隣り合う歯１００、１００の間の中心位置に対し基準部６０の中間を一致させてワーク歯車Ｗの切込移動を行う場合、ワーク歯車Ｗの右歯面１０２Ｒ及び左歯面１０２Ｌに歪みがなければ、右歯面１０２Ｒ及び左歯面１０２Ｌが第１及び第２基準面６２、６４に略同時に当接する。一方、例えば、右歯面１０２Ｒの研削が充分になされておらずワーク歯車Ｗが歪んでいると、右歯面１０２Ｒと第１基準面６２が先に当接した後、左歯面１０２Ｌと第２基準面６４が当接し、検出部３４による弾性波の検出タイミングにずれが生じる。このため、制御部１８は、検出タイミングが所定以上ずれた場合にワーク歯車Ｗの形状に歪みが生じていると判別し、ワーク歯車Ｗ又は工具Ｔの動作を行う際に、適宜補正を行うように構成することができる。

以上のように、本実施形態によれば、ワーク歯車Ｗと基準部６０が当接した際の当接位置に基づく情報（座標情報Ｘ_ｎ）を座標取得部８２により取得することで、ワーク歯車Ｗの研削状態を判別処理部８４において良好に判別することができる。すなわち、ワーク歯車Ｗの研削状態が不良である場合（基準寸法の範囲外にある場合）は、ワーク歯車Ｗを移動して右歯面１０２Ｒ及び左歯面１０２Ｌを第１及び第２基準面６２、６４に当接させると、研削状態が良好である場合と比較してその当接位置にずれが生じる。このため、座標情報Ｘ_ｎを用いることで、ワーク歯車Ｗの研削状態を効率的且つ精度よく判別することができる。そして、ワーク歯車Ｗの研削状態が判別されることにより、ワーク歯車Ｗを研削した研削工具Ｔ_１（砥石部５４）の状態（摩耗等）を把握することが可能となるため、ワーク歯車Ｗと研削工具Ｔ_１の当接状態を調整することで、ワーク歯車Ｗの加工を一層良好に行うことができる。

また、判別処理部８４による判別実施時には、ワーク歯車Ｗの座標情報Ｘ_ｎを基準座標Ｘ_０と比較することにより、ワーク歯車Ｗの研削状態を簡単に判別することができる。さらに、公差ΔＸに基づき補正値γを補正値取得部８８により取得することで、ワーク歯車Ｗの研削時に、取得した補正値γによりワーク歯車Ｗの切込移動を補正することができる。よって、ワーク歯車Ｗと研削工具Ｔ_１を補正位置で当接させ、ワーク歯車Ｗを所定の寸法に精度よく成形することができる。

右歯面１０２Ｒ及び左歯面１０２Ｌと第１及び第２基準面６２、６４の当接時に生じる振動を検出部３４により検出することで、この当接タイミングを一層確実に検出することができる。さらに、中心位置測定部７４により中心位置測定工程を行うことで、ワーク歯車Ｗ又は基準工具Ｔ_２を移動する際に、ワーク歯車Ｗの隣り合う歯１００、１００の間の中心位置に突出部５２が一致するように動作を調整することができる。その結果、ワーク歯車Ｗの右歯面１０２Ｒ及び左歯面１０２Ｌを第１及び第２基準面６２、６４に略同時に当接させることができ、ワーク歯車Ｗと基準工具Ｔ_２の当接をより精度よく判別することができる。

さらにまた、基準工具Ｔ_２が研削工具Ｔ_１の回転軸の軸方向に連設されることで、工具Ｔを軸方向に移動させれば、基準工具Ｔ_２をワーク歯車Ｗに簡単に対向させることができ、以降の移動工程、取得工程及び判別工程をスムーズに行うことができる。

上記において、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改変が可能なことは言うまでもない。

１０…歯車研削システム １４…第１機構
１６…第２機構 １８…制御部
３４…検出部 ５２…突出部
６０…基準部 ６２…第１基準面
６４…第２基準面 ６６…ワーク歯車移動制御部
６８…工具移動制御部 ７０…コントローラ
７２…当接判別部 ７４…中心位置測定部
７６…研削状態判別部 ８２…座標取得部
８４…判別処理部 ８８…補正値取得部
Ｗ…ワーク歯車 Ｔ…工具

Claims (10)

1. ワーク歯車を研削する研削工具、及び基準面を有し前記研削工具の回転軸の軸方向に連設された基準具を備える工具を用い、前記研削工具により前記ワーク歯車を研削した後、前記工具を前記軸方向に移動して前記基準具を前記ワーク歯車に対向させる工具移動工程と、
   前記研削工具により研削された前記ワーク歯車、又は前記基準具の少なくとも一方を移動機構により移動して、前記ワーク歯車の歯面と前記基準面を当接させる移動工程と、
   前記移動工程により前記歯面と前記基準面が当接した際の当接位置に基づく情報を取得手段により取得する取得工程と、
   前記取得手段が取得した当接位置に基づく情報を用いて、前記歯面の研削状態を判別する判別工程とを有する
   ことを特徴とする研削状態判別方法。
2. 請求項１記載の研削状態判別方法において、
   前記当接位置に基づく情報は、前記歯面と前記基準面の当接位置の座標情報であり、
   前記判別工程は、予め用意された基準座標と前記座標情報を判別手段により比較することで、前記ワーク歯車の研削状態を判別する
   ことを特徴とする研削状態判別方法。
3. 請求項２記載の研削状態判別方法において、
   前記基準座標は、正常な寸法に成形された基準歯車に対して、前記移動工程、前記取得工程を行うことにより取得される
   ことを特徴とする研削状態判別方法。
4. 請求項２又は３記載の研削状態判別方法において、
   前記判別手段により算出された前記座標情報と前記基準座標の公差に基づき、研削時における前記ワーク歯車又は前記研削工具の移動量の補正値を、補正手段により取得する補正値取得工程をさらに有する
   ことを特徴とする研削状態判別方法。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の研削状態判別方法において、
   前記移動工程では、前記歯面と前記基準面の当接時に生じる音を検出部により検出し、当接判別手段によりその検出値を判定する
   ことを特徴とする研削状態判別方法。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の研削状態判別方法において、
   前記基準具は、前記ワーク歯車の隣り合う歯の間に噛み合い可能に進入され該隣り合う歯に前記基準面が対向配置された突出部を含んで構成され、
   前記移動工程中において、前記隣り合う歯の間の中心位置を測定手段により測定する中心位置測定工程をさらに有する
   ことを特徴とする研削状態判別方法。
7. ワーク歯車を研削する研削工具、及び前記研削工具により研削された前記ワーク歯車の歯面に当接可能な基準面を有し前記研削工具の回転軸の軸方向に連設された基準具を備える工具と、
   前記工具を前記軸方向に移動して、前記基準具を前記ワーク歯車に対向させる工具移動機構と、
   前記ワーク歯車又は前記基準具の少なくとも一方を移動して、前記歯面と前記基準面を当接させる移動機構と、
   前記歯面と前記基準面が当接した際の当接位置に基づく情報を取得する取得手段と、
   前記取得手段が取得した当接位置に基づく情報を用いて、前記歯面の研削状態を判別する判別手段とを備える
   ことを特徴とする歯車研削システム。
8. 請求項７記載の歯車研削システムにおいて、
   前記当接位置に基づく情報は、前記歯面と前記基準面の当接位置の座標情報であり、
   前記判別手段は、予め用意された基準座標と前記座標情報を比較することで、前記ワーク歯車の研削状態を判別する
   ことを特徴とする歯車研削システム。
9. 請求項８記載の歯車研削システムにおいて、
   前記判別手段は、前記座標情報と前記基準座標の公差を算出し、
   前記ワーク歯車の研削時における前記ワーク歯車又は前記研削工具の移動量の補正値を、前記公差に基づき取得する補正手段を有する
   ことを特徴とする歯車研削システム。
10. 請求項７〜９のいずれか一項に記載の歯車研削システムにおいて、
    前記歯面と前記基準面の当接時に生じる音を検出する検出部と、
    前記検出部の検出値に基づき当接を判定する当接判別手段とを有する
    ことを特徴とする歯車研削システム。

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