JP7753797B2 - ねじ状砥石車のツルーイング方法およびねじ状砥石車のツルーイング装置 - Google Patents

Description

本発明は、ねじ状砥石車のツルーイング方法およびねじ状砥石車のツルーイング装置に関する。

特許文献１，２には、ねじ状砥石車をツルーイングする方法として、ロータリツルアを用いる方法が記載されている。ロータリツルアを回転した状態で、ねじ状砥石車の回転と、ねじ状砥石車とロータリツルアとの相対移動とを同期して、ロータリツルアによりねじ状砥石車のねじ歯面をツルーイングする。

ロータリツルアの軸方向断面形状は、外周端に行くにしたがって細くなるような三角形状に形成されている。先細断面形状のロータリツルアは、ねじ状砥石車のねじ溝形状の諸元に合わせた形状に形成されている。

特開２０１９－０８９１５４号公報 特開２０１０－０２９９９２号公報

しかし、従来の先細断面形状のロータリツルアは、ねじ状砥石車のねじ溝形状の諸元に合わせた専用設計を行っている。そのため、ねじ状砥石車のツルーイングは、ねじ状砥石車毎に、専用のロータリツルアを用いる必要があった。従って、ツールコストが高くなる問題があった。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、１種のロータリツルアを用いて複数種のねじ状砥石車のツルーイングを行うことを可能とするねじ状砥石車のツルーイング方法および装置を提供しようとするものである。

本発明の一態様は、ロータリツルアを用いた歯車研削用のねじ状砥石車のツルーイング方法であって、
前記ロータリツルアは、中心軸に直交する円盤面を有し、
前記ねじ状砥石車の諸元に応じて、前記ねじ状砥石車と前記ロータリツルアとの交差角およびオフセット角を算出し、
算出した前記交差角および前記オフセット角となるように前記ねじ状砥石車および前記ロータリツルアを配置した状態で、前記ロータリツルアの前記円盤面により前記ねじ状砥石車のツルーイングを行う、ねじ状砥石車のツルーイング方法にある。

本発明の他の態様は、ロータリツルアを用いて歯車研削用のねじ状砥石車のツルーイングを行うツルーイング装置であって、
前記ロータリツルアは、中心軸に直交する円盤面を有し、
前記ねじ状砥石車の諸元に応じて、前記ねじ状砥石車と前記ロータリツルアとの交差角およびオフセット角を算出する算出部と、
算出した前記交差角および前記オフセット角となるように前記ねじ状砥石車および前記ロータリツルアを配置した状態で、前記ロータリツルアの前記円盤面により前記ねじ状砥石車のツルーイングを行う制御部と、
を備える、ねじ状砥石車のツルーイング装置にある。

上記態様のツルーイング方法およびツルーイング装置によれば、ロータリツルアは、ロータリツルアの中心軸に直交する円盤面を有する。従って、ロータリツルアは、ねじ状砥石車のねじ溝形状の諸元とは無関係の形状であって、異なる形状のねじ状砥石車のツルーイングに適用可能である。

そして、ロータリツルアの円盤面を用いたツルーイングを行うために、ツルーイングの際に、所定の交差角および所定のオフセット角となるようにねじ状砥石車およびロータリツルアを配置している。所定の交差角および所定のオフセット角は、ねじ状砥石車の諸元に応じて算出される。つまり、ツルーイング時において、ツルーイング対象のねじ状砥石車に応じた交差角およびオフセット角となるようにねじ状砥石車およびロータリツルアを配置することで、種々のねじ状砥石車のツルーイングを行うことができる。

以上のごとく、上記態様によれば、１種のロータリツルアを用いて複数種のねじ状砥石車のツルーイングを行うことを可能とするねじ状砥石車のツルーイング方法および装置を提供することができる。

ツルーイング装置を示す図である。 ねじ状砥石車の第一ねじ歯面をツルーイングする場合のねじ状砥石車およびロータリツルアを示す図である。 図２のIII方向から見た図である。 図２のIV方向から見た図である。 ねじ状砥石車の第二ねじ歯面をツルーイングする場合のねじ状砥石車およびロータリツルアを示す図である。 図５のVI方向から見た図である。 図５のVII方向から見た図である。 ツルーイング装置の算出部による処理を示すフローチャートである。 図８のＳ６の処理を説明するための図である。

（実施形態）
１．ツルーイング装置１の構成
ねじ状砥石車Ｗのツルーイング装置１について、図１を参照して説明する。ツルーイング装置１は、ロータリツルアＴを用いて、工作物であるねじ状砥石車Ｗをツルーイングするための装置である。詳細には、ツルーイング装置１は、ロータリツルアＴをロータリツルアＴの中心軸Ｃｔ回りに回転し、ねじ状砥石車Ｗをねじ状砥石車Ｗの中心軸Ｃｗ回りに回転した状態において、ロータリツルアＴをねじ状砥石車Ｗに対してねじ状砥石車Ｗの中心軸Ｃｗ方向に移動することにより、ねじ状砥石車Ｗのねじ歯面をツルーイングする。

そこで、ツルーイング装置１は、ねじ状砥石車ＷおよびロータリツルアＴを、相対的に、相互に交差する３軸方向に直動可能に構成された３つの直動装置を備える。本実施形態において、ツルーイング装置１の３つの直動装置は、ねじ状砥石車ＷおよびロータリツルアＴを、相対的に、相互に直交する３軸であるＸｔ軸、Ｙｔ軸、Ｚｔ軸の各方向に直動可能とする。

さらに、ツルーイング装置１は、ねじ状砥石車ＷとロータリツルアＴとの相対姿勢を変更するために、ねじ状砥石車ＷおよびロータリツルアＴの少なくとも一方を回転可能に構成された回転装置を備える。本実施形態においては、ツルーイング装置１の回転装置は、ねじ状砥石車Ｗを、Ｙｔ軸に平行なＢ軸回りに回転可能に構成される。

また、ツルーイング装置１は、ねじ状砥石車Ｗを、ねじ状砥石車Ｗの中心軸Ｃｗ回りに回転可能に構成された回転装置を備える。本実施形態においては、ねじ状砥石車Ｗの中心軸Ｃｗは、Ｙｔ軸に直交する軸とする。さらに、ツルーイング装置１は、ロータリツルアＴを、ロータリツルアＴの中心軸Ｃｔ軸回りに回転可能に構成された回転装置を備える。本実施形態においては、ロータリツルアＴの中心軸Ｃｔ軸は、Ｚｔ軸に平行な軸とする。

なお、本実施形態においては、図１に示すように、Ｘｔ軸方向およびＺｔ軸方向を水平方向とし、Ｙｔ軸方向を鉛直方向とする。ただし、Ｘｔ軸、Ｙｔ軸およびＺｔ軸は、水平方向および鉛直方向に関し、図１とは異なる態様とすることもできる。また、ねじ状砥石車ＷとロータリツルアＴの相対位置を変更するための構成は、図１とは異なる構成とすることもできる。

本実施形態においては、ツルーイング装置１は、ベッド１０、工作物保持装置２０、工具保持装置３０、制御部４０および算出部５０を備える。ベッド１０は、設置面上に設置され、工作物保持装置２０の形状および工具保持装置３０の形状などに応じた形状に形成される。ベッド１０は、例えば、矩形状とする。ベッド１０の上面には、Ｘｔ軸方向に延在する一対のＸｔ軸案内面１１、および、Ｚｔ軸方向に延在する一対のＺｔ軸案内面１２が形成されている。

工作物保持装置２０は、工作物であるねじ状砥石車Ｗをベッド１０に対して、Ｘｔ軸方向に直動し、Ｂ軸に回転可能とし、Ｃｗ軸に回転可能とする。工作物保持装置２０は、Ｘｔ軸移動テーブル２１、Ｂ軸回転テーブル２２、工作物主軸装置２３を主に備える。

Ｘｔ軸移動テーブル２１は、直動装置の１つを構成する。Ｘｔ軸移動テーブル２１は、図示しないリニアモータまたはボールねじ機構などの駆動装置によって駆動されることにより、ベッド１０のＸｔ軸案内面１１に案内されながらＸｔ軸方向へ移動する。

Ｂ軸回転テーブル２２は、ねじ状砥石車ＷとロータリツルアＴとの相対姿勢を変更するための回転装置を構成する。Ｂ軸回転テーブル２２は、Ｘｔ軸移動テーブル２１の上面に設置され、Ｘｔ軸移動テーブル２１と一体的にＸｔ軸方向へ移動する。また、Ｂ軸回転テーブル２２は、Ｘｔ軸移動テーブル２１に対してＢ軸回りに回転可能に設けられる。Ｂ軸回転テーブル２２には、図示しない回転モータが収納され、Ｂ軸回転テーブル２２は、回転モータを駆動することでＢ軸回りに回転可能となる。

工作物主軸装置２３は、ねじ状砥石車Ｗを、ねじ状砥石車Ｗの中心軸Ｃｗ回りに回転可能な回転装置を構成する。工作物主軸装置２３は、Ｂ軸回転テーブル２２に設けられ、Ｂ軸回転テーブル２２と一体的にＢ軸回転する。工作物主軸装置２３は、ねじ状砥石車Ｗを回転可能に保持する。工作物主軸装置２３は、回転モータの駆動によりねじ状砥石車ＷをＣｗ軸回りに回転可能とする。このようにして、工作物保持装置２０は、ねじ状砥石車Ｗを、ベッド１０に対して、Ｘｔ軸方向へ移動可能とし、Ｂ軸回りに回転およびＣｗ軸回りに回転可能とする。

詳細には、工作物主軸装置２３は、ハウジング２３ａと主軸２３ｂとを備える。工作物主軸装置２３のハウジング２３ａがＢ軸回転テーブル２２に固定され、工作物主軸装置２３の主軸２３ｂがハウジング２３ａに回転可能に支持されている。この主軸２３ｂの先端に、ねじ状砥石車Ｗが同軸に取り付けられている。つまり、ねじ状砥石車Ｗは、工作物主軸装置２３の主軸２３ｂに片持ち支持されている。ただし、工作物主軸装置２３は、ねじ状砥石車Ｗを両持ち支持するように構成しても良い。

工具保持装置３０は、コラム３１、サドル３２、工具主軸装置３３を主に備える。コラム３１は、直動装置の１つを構成する。コラム３１は、図示しないリニアモータまたはボールねじ機構などの駆動装置によって駆動されることにより、ベッド１０のＺｔ軸案内面１２に案内されながらＺｔ軸方向へ移動する。コラム３１の上下方向に延びる面（図１の左面）には、Ｙｔ軸案内面３１ａが形成されている。サドル３２は、直動装置の１つを構成する。サドル３２は、図示しないリニアモータまたはボールねじ機構などの駆動装置によって駆動されることにより、コラム３１のＹｔ軸案内面３１ａに案内されながらＹｔ軸方向へ移動する。

工具主軸装置３３は、サドル３２に設けられると共に、サドル３２と一体的にＹｔ軸方向へ移動する。工具主軸装置３３は、ロータリツルアＴを保持する。工具主軸装置３３には、図示しない回転モータが収納され、工具主軸装置３３は、回転モータの駆動によりロータリツルアＴをＣｔ軸回りに回転可能とする。このようにして、工具保持装置３０は、ロータリツルアＴを、ベッド１０に対して、Ｙｔ軸方向およびＺｔ軸方向に移動可能とし、かつ、Ｃｔ軸回りに回転可能に保持する。

詳細には、工具主軸装置３３は、ハウジング３３ａと主軸３３ｂとを備える。工具主軸装置３３のハウジング３３ａがサドル３２に固定され、工具主軸装置３３の主軸３３ｂがハウジング３３ａに回転可能に支持されている。この主軸３３ｂの先端に、ロータリツルアＴが取り付けられている。つまり、ロータリツルアＴは、工具主軸装置３３の主軸３３ｂに片持ち支持されている。

なお、上記においては、工作物保持装置２０がねじ状砥石車Ｗを保持し、工具保持装置３０がロータリツルアＴを保持する場合を例にあげた。この他に、ツルーイング装置１は、工具保持装置３０がねじ状砥石車Ｗを保持し、工作物保持装置２０がロータリツルアＴを保持する構成とすることもできる。

制御部４０は、演算処理装置（プロセッサ）および記憶装置を備えており、ツルーイング用のプログラムを実行することにより、各駆動装置を制御する。つまり、制御部４０は、ロータリツルアＴの回転、工作物であるねじ状砥石車Ｗの回転、ねじ状砥石車ＷとロータリツルアＴとの相対的な移動を制御する。そして、制御部４０は、ねじ状砥石車Ｗのねじ歯面をツルーイングするために、工作物主軸装置２３と工具主軸装置３３とを同期して回転制御しながら、各駆動装置を制御する。

算出部５０は、ロータリツルアＴを用いてねじ状砥石車Ｗのねじ歯面をツルーイングするための条件として、特に、後述する交差角θ１，θ２およびオフセット角φ１，φ２を算出する。算出部５０は、演算処理装置（プロセッサ）および記憶装置を備えている。算出部５０は、制御部４０と一体的な装置を構成しても良いし、制御部４０とは別体の装置を構成しても良い。

２．座標系の定義
以下に説明するねじ状砥石車Ｗのねじ歯面のツルーイングにおける座標系について定義する。座標系の定義について、図２を参照して説明する。

ねじ状砥石車Ｗの中心軸を、Ｚｗ軸とする。つまり、Ｚｗ軸は、図１に示すツルーイング装置１におけるＣｗ軸に一致する。また、Ｚｗ軸に直交し、かつ、相互に直交する軸を、Ｘｗ軸、Ｙｗ軸とする。ただし、本実施形態においては、Ｘｗ軸およびＺｗ軸を水平方向とし、Ｙｗ軸を鉛直方向とする。従って、Ｙｗ軸は、図１に示すツルーイング装置１におけるＹｔ軸に平行な軸である。

ロータリツルアＴの中心軸を、Ｚｔ軸とする。つまり、Ｚｔ軸は、図１に示すツルーイング装置１におけるＣｔ軸に一致する。また、Ｚｔ軸に直交し、かつ、相互に直交する軸を、Ｘｔ軸、Ｙｔ軸とする。ただし、本実施形態においては、Ｘｔ軸およびＺｔ軸を水平方向とし、Ｙｔ軸を鉛直方向とする。ロータリツルアＴの中心軸Ｚｔ上の基準原点をＴ０とする。図２において、ロータリツルアＴの中心軸Ｚｔ上の基準原点Ｔ０は、Ｘｔ軸、Ｙｔ軸およびＺｔ軸の交点である。例えば、Ｘｔ軸およびＹｔ軸は、ロータリツルアＴの第一円盤面Ｔ１上、第二円盤面Ｔ２上、または、第一円盤面Ｔ１と第二円盤面Ｔ２との中間位置などとする。

３．ねじ状砥石車Ｗの形状
ねじ状砥石車Ｗの形状について図２を参照して説明する。図２には、１条ねじのねじ状砥石車Ｗを示す。ただし、ツルーイング対象のねじ状砥石車Ｗは、多条ねじとすることもできる。

ねじ状砥石車Ｗは、外周面に、中心軸Ｚｗ方向の一方（図２の左側）を向く第一ねじ歯面Ｗ１、および、中心軸Ｚｗ方向の他方（図２の右側）を向く第二ねじ歯面Ｗ２を有する。ねじ状砥石車Ｗの諸元は、次のとおりである。

ねじ状砥石車Ｗは、外径Ｄｏであり、基準円直径Ｄｓである。第一ねじ歯面Ｗ１の正面圧力角α１であり、第二ねじ歯面Ｗ２の正面圧力角α２である。正面圧力角α１，α２は、ねじ状砥石車Ｗの中心軸Ｚｗ方向の断面における圧力角である。ねじ状砥石車Ｗの進み角（リード角とも称する）は、γである。

ところで、ねじ状砥石車Ｗは、歯車Ｇ（図示せず）を研削するための工具として用いられる。ねじ状砥石車Ｗの上述した諸元は、研削対象である歯車Ｇの諸元によって決定される。研削対象である歯車Ｇの諸元は、歯車Ｇの歯直角圧力角αｇｎ、ねじれ角βｇ、モジュールＭｇ、正面圧力角αｇｔ、基準円直径Ｄｇｓ、歯末のたけＨｇなどを含む。

４．ロータリツルアＴの形状
ロータリツルアＴの形状について図２を参照して説明する。ロータリツルアＴは、中心軸Ｚｔに直交する円盤面Ｔ１，Ｔ２を有する。本実施形態においては、ロータリツルアＴは、工具主軸装置３３の主軸３３ｂ側である基端側を法線とする第一円盤面Ｔ１と、自由端側である先端側を法線とする第二円盤面Ｔ２とを備える。つまり、第一円盤面Ｔ１と第二円盤面Ｔ２は、背向しており、両者の面法線がロータリツルアＴの中心軸Ｚｔに一致する。

ロータリツルアＴにおける第一円盤面Ｔ１および第二円盤面Ｔ２が、ツルーイングを実施する部位となる。ここで、ロータリツルアＴは、第一円盤面Ｔ１と第二円盤面Ｔ２との距離に相当する所定の厚み（外周面の幅）を有する。ロータリツルアＴの厚みは、ツルーイング対象であるねじ状砥石車Ｗにおけるツルーイングを行っていない部位に干渉しないような厚みに設定されている。また、ロータリツルアＴの外周面は、円筒面形状に形成されている。

５．所定の基準軸の定義
所定の基準軸は、以下に説明するツルーイングにおけるねじ状砥石車ＷとロータリツルアＴとの相対位置を定義するために用いられる。所定の基準軸は、ねじ状砥石車Ｗの中心軸Ｚｗに直交する方向の軸である。図２において、所定の基準軸は、Ｙｗ軸とする。つまり、所定の基準軸Ｙｗは、ねじ状砥石車Ｗの中心軸Ｚｗに直交し、当該中心軸Ｚｗを通り、鉛直方向に平行な軸とする。

６．ねじ状砥石車Ｗの第一ねじ歯面Ｗ１のツルーイング方法
次に、ロータリツルアＴを用いたねじ状砥石車Ｗの第一ねじ歯面Ｗ１のツルーイング方法について、図２～図４を参照して説明する。

第一ねじ歯面Ｗ１のツルーイングは、図２～図４に示すように、ねじ状砥石車ＷおよびロータリツルアＴの位置関係が交差角θ１およびオフセット角φ１となるように、ねじ状砥石車ＷおよびロータリツルアＴを配置した状態で、ロータリツルアＴの第一円盤面Ｔ１により行われる。交差角θ１およびオフセット角φ１は、図１に示す算出部５０により算出される。以下に詳細に説明する。

図２に示すように、ねじ状砥石車ＷおよびロータリツルアＴを、ねじ状砥石車Ｗの中心軸Ｚｗに直交する方向であり、かつ、所定の基準軸Ｙｗに直交する方向に投影する。つまり、ねじ状砥石車ＷおよびロータリツルアＴを、Ｘｗ方向に投影する。このとき、図２に示すように、ねじ状砥石車Ｗの中心軸ＺｗとロータリツルアＴの中心軸Ｚｔとが平行に位置する。この状態を基準として、以下に交差角θ１およびオフセット角φ１について説明する。

まず、交差角θ１について説明する。ねじ状砥石車ＷおよびロータリツルアＴを、所定の基準軸Ｙｗの方向に投影する。図３が、ねじ状砥石車ＷおよびロータリツルアＴを、所定の基準軸Ｙｗの方向に投影した状態を表す。所定の基準軸Ｙｗの方向に投影したときに、ねじ状砥石車Ｗの中心軸ＺｗとロータリツルアＴの中心軸Ｚｔとの為す角度が、交差角θ１となる。つまり、図３に示すように、ロータリツルアＴは、ねじ状砥石車Ｗに対して、交差角θ１を有して配置されている。

ここで、交差角θ１は、ねじ状砥石車ＷおよびロータリツルアＴの少なくとも一方を、所定の基準軸Ｙｗに平行な軸回りに回転可能に構成された回転装置により設定される。図１に示すツルーイング装置１においては、交差角θ１は、ねじ状砥石車ＷをＢ軸回りに回転可能なＢ軸回転テーブル２２により設定される。

次に、オフセット角φ１について説明する。ねじ状砥石車ＷおよびロータリツルアＴを、ねじ状砥石車Ｗの中心軸Ｚｗの方向に投影する。図４が、ねじ状砥石車ＷおよびロータリツルアＴを、ねじ状砥石車Ｗの中心軸Ｚｗの方向に投影した状態を表す。中心軸Ｚｗの方向に投影したとき、所定の基準軸Ｙｗと、ねじ状砥石車Ｗの中心軸Ｚｗに直交しロータリツルアＴの基準原点Ｔ０を通る軸線（図４の破線）との為す角度が、オフセット角φ１となる。図４に示すように、ロータリツルアＴは、ねじ状砥石車Ｗに対して、オフセット角φ１を有して配置されている。

ここで、オフセット角φ１は、ねじ状砥石車ＷおよびロータリツルアＴを、相対的に、相互に交差する３軸方向に直動可能に構成された３つの直動装置の少なくとも１つにより設定される。図１に示すツルーイング装置１においては、オフセット角φ１は、ねじ状砥石車ＷをＸｔ軸に直動可能なＸｔ軸移動テーブル、および、ロータリツルアＴをＹｔ軸に直動可能なサドル３２により設定される。

図２～図４に示すように、ねじ状砥石車ＷおよびロータリツルアＴが、交差角θ１およびオフセット角φ１となるように配置された状態において、ロータリツルアＴの外周端のうちねじ状砥石車Ｗをツルーイングする部位は、Ｐ１となる。

そして、ねじ状砥石車ＷおよびロータリツルアＴが、交差角θ１およびオフセット角φ１となるように配置されることで、ツルーイング位置において、ロータリツルアＴの第一円盤面Ｔ１が、ねじ状砥石車Ｗの第一ねじ歯面Ｗ１に一致する。この状態で、ロータリツルアＴをねじ状砥石車Ｗの中心軸Ｚｗの方向に相対移動させる。そうすると、ロータリツルアＴの第一円盤面Ｔ１により、ねじ状砥石車Ｗの第一ねじ歯面Ｗ１のツルーイングが行われる。ツルーイングされた第一ねじ歯面Ｗ１は、正面圧力角α１を有する状態となる。

７．ねじ状砥石車Ｗの第二ねじ歯面Ｗ２のツルーイング方法
次に、ロータリツルアＴを用いたねじ状砥石車Ｗの第二ねじ歯面Ｗ２のツルーイング方法について、図５～図７を参照して説明する。

第二ねじ歯面Ｗ２のツルーイングは、図５～図７に示すように、ねじ状砥石車ＷおよびロータリツルアＴの位置関係が交差角θ２およびオフセット角φ２となるように、ねじ状砥石車ＷおよびロータリツルアＴを配置した状態で、ロータリツルアＴの第二円盤面Ｔ２により行われる。交差角θ２およびオフセット角φ２は、図１に示す算出部５０により算出される。以下に詳細に説明する。

図５に示すように、ねじ状砥石車ＷおよびロータリツルアＴを、ねじ状砥石車Ｗの中心軸Ｚｗに直交する方向であり、かつ、所定の基準軸Ｙｗに直交する方向に投影する。つまり、ねじ状砥石車ＷおよびロータリツルアＴを、Ｘｗ方向に投影する。このとき、図５に示すように、ねじ状砥石車Ｗの中心軸ＺｗとロータリツルアＴの中心軸Ｚｔとが平行に位置する。この状態を基準として、以下に交差角θ２およびオフセット角φ２について説明する。

まず、交差角θ２について説明する。ねじ状砥石車ＷおよびロータリツルアＴを、所定の基準軸Ｙｗの方向に投影する。図６が、ねじ状砥石車ＷおよびロータリツルアＴを、所定の基準軸Ｙｗの方向に投影した状態を表す。所定の基準軸Ｙｗの方向に投影したときに、ねじ状砥石車Ｗの中心軸ＺｗとロータリツルアＴの中心軸Ｚｔとの為す角度が、交差角θ２となる。つまり、図６に示すように、ロータリツルアＴは、ねじ状砥石車Ｗに対して、交差角θ２を有して配置されている。

ここで、交差角θ２は、ねじ状砥石車ＷおよびロータリツルアＴの少なくとも一方を、所定の基準軸Ｙｗに平行な軸回りに回転可能に構成された回転装置により設定される。図１に示すツルーイング装置１においては、交差角θ２は、ねじ状砥石車ＷをＢ軸回りに回転可能なＢ軸回転テーブル２２により設定される。

次に、オフセット角φ２について説明する。ねじ状砥石車ＷおよびロータリツルアＴを、ねじ状砥石車Ｗの中心軸Ｚｗの方向に投影する。図７が、ねじ状砥石車ＷおよびロータリツルアＴを、ねじ状砥石車Ｗの中心軸Ｚｗの方向に投影した状態を表す。中心軸Ｚｗの方向に投影したとき、所定の基準軸Ｙｗと、ねじ状砥石車Ｗの中心軸Ｚｗに直交しロータリツルアＴの基準原点Ｔ０を通る軸線（図７の破線）との為す角度が、オフセット角φ２となる。図７に示すように、ロータリツルアＴは、ねじ状砥石車Ｗに対して、オフセット角φ２を有して配置されている。

ここで、オフセット角φ２は、ねじ状砥石車ＷおよびロータリツルアＴを、相対的に、相互に交差する３軸方向に直動可能に構成された３つの直動装置の少なくとも１つにより設定される。図１に示すツルーイング装置１においては、オフセット角φ２は、ねじ状砥石車ＷをＸｔ軸に直動可能なＸｔ軸移動テーブル、および、ロータリツルアＴをＹｔ軸に直動可能なサドル３２により設定される。

図５～図７に示すように、ねじ状砥石車ＷおよびロータリツルアＴが、交差角θ２およびオフセット角φ２となるように配置された状態において、ロータリツルアＴの外周端のうちねじ状砥石車Ｗをツルーイングする部位は、Ｐ２となる。

そして、ねじ状砥石車ＷおよびロータリツルアＴが、交差角θ２およびオフセット角φ２となるように配置されることで、ツルーイング位置において、ロータリツルアＴの第二円盤面Ｔ２が、ねじ状砥石車Ｗの第二ねじ歯面Ｗ２に一致する。この状態で、ロータリツルアＴをねじ状砥石車Ｗの中心軸Ｚｗの方向に相対移動させる。そうすると、ロータリツルアＴの第二円盤面Ｔ２により、ねじ状砥石車Ｗの第二ねじ歯面Ｗ２のツルーイングが行われる。ツルーイングされた第二ねじ歯面Ｗ２は、正面圧力角α２を有する状態となる。

ここで、図３および図６に示すように、第一ねじ歯面Ｗ１をツルーイングする際の交差角θ１と第二ねじ歯面Ｗ２をツルーイングする際の交差角θ２とは、同一の角度である。一方、図４および図７に示すように、第一ねじ歯面Ｗ１をツルーイングする際のオフセット角φ１と第二ねじ歯面Ｗ２をツルーイングする際のオフセット角φ２とは、異なる角度である。ただし、オフセット角φ１の絶対値とオフセット角φ２の絶対値とは、歯車Ｇの歯直角圧力角αｇｎ（もしくは正面圧力角αｇｔ）が左右歯面において異なる特殊な場合を除き、一致する。そして、オフセット角φ１の回転方向とオフセット角φ２の回転方向とは、反対方向となる。

８．算出部５０による処理
図１に示す算出部５０による処理について、図８および図９を参照して説明する。算出部５０は、上述したように、ロータリツルアＴを用いてねじ状砥石車Ｗのねじ歯面をツルーイングするための条件として、特に、後述する交差角θ１，θ２およびオフセット角φ１，φ２を算出する。

算出部５０は、まず、算出のための基本情報を取得する（Ｓ１）。基本情報は、ねじ状砥石車Ｗの諸元、および、ねじ状砥石車Ｗによる研削対象である歯車Ｇ（図示せず）の諸元である。本実施形態においては、基本情報は、歯車ＧのモジュールＭｇ、歯直角圧力角αｇｎ、ねじれ角βｇ、歯末のたけＨｇ、および、ねじ状砥石車Ｗの外径Ｄｏ、ねじ条数を含む。

続いて、算出部５０は、歯車Ｇの歯直角圧力角αｇｎおよびねじれ角βｇに基づいて、歯車Ｇの正面圧力角αｇｔを算出する（Ｓ２）。ただし、基本情報に歯車Ｇの正面圧力角αｇｔが含まれている場合には、算出部５０は、正面圧力角αｇｔを取得すれば良い。ここで、歯車Ｇの正面圧力角αｇｔは、ねじ状砥石車Ｗの正面圧力角α１，α２の絶対値に等しい。ただし、歯車Ｇの正面圧力角αｇｔが左右歯面において異なる特殊な場合は、左右歯面それぞれの正面圧力角αｇｔがねじ状砥石車Ｗの正面圧力角α１，α２どちらかの絶対値にそれぞれ等しい。

続いて、算出部５０は、ねじ状砥石車Ｗの外径Ｄｏおよび歯車Ｇの歯末のたけＨｇに基づいて、ねじ状砥石車Ｗの基準円直径Ｄｓを算出する（Ｓ３）。ただし、基本情報にねじ状砥石車Ｗの基準円直径Ｄｓが含まれている場合には、算出部５０は、基準円直径Ｄｓを取得すれば良い。

続いて、算出部５０は、ねじ状砥石車Ｗの基準円直径Ｄｓおよびねじ条数、ならびに、歯車ＧのモジュールＭｇに基づいて、ねじ状砥石車Ｗの進み角γを算出する（Ｓ４）。ただし、基本情報にねじ状砥石車Ｗの進み角γが含まれている場合には、算出部５０は、進み角γを取得すれば良い。

続いて、算出部５０は、歯車Ｇの正面圧力角αｇｔおよびねじ状砥石車Ｗの進み角γに基づいて、ねじ状砥石車Ｗの三次元座標系（Ｘｗ，Ｙｗ，Ｚｗ）において、ロータリツルアＴの中心軸の単位ベクトルＶｔを算出する（Ｓ５）。なお、歯車Ｇの正面圧力角αｇｔは、上述したように、左右歯面において異なる特殊な場合を除き、ねじ状砥石車Ｗの正面圧力角α１，α２の絶対値に等しい。歯車Ｇの正面圧力角αｇｔが左右歯面において異なる特殊な場合は、左右歯面それぞれの正面圧力角αｇｔがねじ状砥石車Ｗの正面圧力角α１，α２どちらかの絶対値にそれぞれ等しい。

ロータリツルアＴの中心軸の単位ベクトルＶｔは、図９に示す。単位ベクトルＶｔの算出においては、ロータリツルアＴの外周端のうちねじ状砥石車Ｗをツルーイングする部位Ｐ０が、Ｙｗ軸上に位置する状態とし、ロータリツルアＴの第一円盤面Ｔ１が、ねじ状砥石車Ｗの第一ねじ歯面Ｗ１に一致する状態とする。この状態におけるロータリツルアＴの中心軸の単位ベクトルをＶｔとする。

続いて、算出部５０は、三次元ベクトル計算または三次元ＣＡＤモデル解析などを用いて、交差角θ１，θ２およびオフセット角φ１，φ２を算出する（Ｓ６）。具体的には、算出部５０は、図９に示すようなねじ状砥石車Ｗの三次元座標系（Ｘｗ，Ｙｗ，Ｚｗ）において、ロータリツルアＴの中心軸の単位ベクトルＶｔを、ねじ状砥石車Ｗの中心軸回りに回転させる。そして、単位ベクトルＶｔのＹｗ方向成分がゼロになる回転角度を算出する。

図９において、回転角度φ１だけ回転したときのロータリツルアＴの中心軸の単位ベクトルＶｔ１は、Ｙｗ方向成分がゼロとなり、Ｘｗ－Ｚｗ平面に平行なベクトルとなる。このときの回転角度φ１が、オフセット角φ１となる。

さらに、単位ベクトルＶｔ１がＹｗ方向成分がゼロとなる状態において、ねじ状砥石車ＷおよびロータリツルアＴを、所定の基準軸Ｙｗの方向に投影したとき、ねじ状砥石車Ｗの中心軸とロータリツルアＴの中心軸との為す角度が、交差角θ１となる。このようにして、算出部５０は、交差角θ１およびオフセット角φ１を算出する。ロータリツルアＴの第二円盤面Ｔ２によりねじ状砥石車Ｗの第二ねじ歯面Ｗ２をツルーイングする場合も同様の処理により、交差角θ２およびオフセット角φ２が算出される。

９．効果
本実施形態のツルーイング装置１は、上述したように、中心軸Ｃｔに直交する円盤面Ｔ１，Ｔ２を有するロータリツルアＴを用いて、歯車研削用のねじ状砥石車Ｗのツルーイングを行う。そして、ツルーイング装置１の算出部５０が、ねじ状砥石車Ｗの諸元に応じて、ねじ状砥石車ＷとロータリツルアＴとの交差角θ１，θ２およびオフセット角φ１，φ２を算出する。ツルーイング装置１の制御部４０が、算出された交差角θ１，θ２およびオフセット角φ１，φ２となるようにねじ状砥石車ＷおよびロータリツルアＴを配置した状態で、ロータリツルアＴの円盤面Ｔ１，Ｔ２によりねじ状砥石車Ｗのツルーイングを行う。

上述したように、ロータリツルアＴは、ロータリツルアＴの中心軸Ｃｔに直交する円盤面Ｔ１，Ｔ２を有する。従って、ロータリツルアＴは、ねじ状砥石車Ｗのねじ溝形状の諸元とは無関係の形状であって、異なる形状のねじ状砥石車Ｗのツルーイングに適用可能である。

そして、ロータリツルアＴの円盤面Ｔ１，Ｔ２を用いたツルーイングを行うために、ツルーイングの際に、所定の交差角θ１，θ２および所定のオフセット角φ１，φ２となるようにねじ状砥石車ＷおよびロータリツルアＴを配置している。所定の交差角θ１，θ２および所定のオフセット角φ１，φ２は、ねじ状砥石車Ｗの諸元に応じて算出される。つまり、ツルーイング時において、ツルーイング対象のねじ状砥石車Ｗに応じた交差角θ１，θ２およびオフセット角φ１，φ２となるようにねじ状砥石車ＷおよびロータリツルアＴを配置することで、種々のねじ状砥石車Ｗのツルーイングを行うことができる。

従って、本実施形態のツルーイング装置１によれば、１種のロータリツルアＴを用いて複数種のねじ状砥石車Ｗのツルーイングを行うことを可能とする。

１ ねじ状砥石車のツルーイング装置
４０ 制御部
５０ 算出部
Ｔ ロータリツルア
Ｔ１，Ｔ２ 円盤面
Ｗ ねじ状砥石車
θ１，θ２ 交差角
φ１，φ２ オフセット角

Claims (7)

1. ロータリツルアを用いた歯車研削用のねじ状砥石車のツルーイング方法であって、
   前記ロータリツルアは、中心軸に直交する円盤面を有し、
   前記ねじ状砥石車の諸元に応じて、前記ねじ状砥石車と前記ロータリツルアとの交差角およびオフセット角を算出し、
   算出した前記交差角および前記オフセット角となるように前記ねじ状砥石車および前記ロータリツルアを配置した状態で、前記ロータリツルアの前記円盤面により前記ねじ状砥石車のツルーイングを行う、ねじ状砥石車のツルーイング方法。
2. 前記ねじ状砥石車の中心軸に直交する方向であり、かつ、前記ねじ状砥石車の中心軸に直交する所定の基準軸に直交する方向に投影した場合に、前記ねじ状砥石車の中心軸と前記ロータリツルアの中心軸とが平行であり、
   前記交差角は、前記所定の基準軸方向に投影した場合に、前記ねじ状砥石車の中心軸と前記ロータリツルアの中心軸との為す角度であり、
   前記オフセット角は、前記ねじ状砥石車の中心軸方向に投影した場合に、前記所定の基準軸と、前記ねじ状砥石車の中心軸に直交し前記ロータリツルアの中心軸上の基準原点を通る軸線との為す角度である、請求項１に記載のねじ状砥石車のツルーイング方法。
3. 前記ねじ状砥石車の前記諸元は、前記ねじ状砥石車の正面圧力角および進み角を含む、請求項１または２に記載のねじ状砥石車のツルーイング方法。
4. 前記ねじ状砥石車の正面圧力角および進み角は、前記ねじ状砥石車による研削対象である歯車の諸元に基づいて決定される、請求項３に記載のねじ状砥石車のツルーイング方法。
5. 前記オフセット角は、前記ねじ状砥石車の一方のねじ歯面と他方のねじ歯面とにおいて異なる角度とし、
   前記交差角は、前記ねじ状砥石車のリード角とは異なる角度であって、前記ねじ状砥石車の前記一方のねじ歯面と前記他方のねじ歯面とにおいて同一の角度とする、請求項１～４のいずれか１項に記載のねじ状砥石車のツルーイング方法。
6. ロータリツルアを用いて歯車研削用のねじ状砥石車のツルーイングを行うツルーイング装置であって、
   前記ロータリツルアは、中心軸に直交する円盤面を有し、
   前記ねじ状砥石車の諸元に応じて、前記ねじ状砥石車と前記ロータリツルアとの交差角およびオフセット角を算出する算出部と、
   算出した前記交差角および前記オフセット角となるように前記ねじ状砥石車および前記ロータリツルアを配置した状態で、前記ロータリツルアの前記円盤面により前記ねじ状砥石車のツルーイングを行う制御部と、
   を備える、ねじ状砥石車のツルーイング装置。
7. 前記ねじ状砥石車の中心軸に直交する方向であり、かつ、前記ねじ状砥石車の中心軸に直交する所定の基準軸に直交する方向に投影した場合に、前記ねじ状砥石車の中心軸と前記ロータリツルアの中心軸とが平行であり、
   前記交差角は、前記所定の基準軸方向に投影した場合に、前記ねじ状砥石車の中心軸と前記ロータリツルアの中心軸との為す角度であり、
   前記オフセット角は、前記ねじ状砥石車の中心軸方向に投影した場合に、前記所定の基準軸と、前記ねじ状砥石車の中心軸に直交し前記ロータリツルアの中心軸上の基準原点を通る軸線との為す角度であり、
   さらに、
   前記ねじ状砥石車および前記ロータリツルアの少なくとも一方を、前記所定の基準軸に平行な軸回りに回転可能に構成された回転装置と、
   前記ねじ状砥石車および前記ロータリツルアを、相対的に、相互に交差する３軸方向に直動可能に構成された３つの直動装置と、
   を備え、
   前記交差角は、前記回転装置により設定され、
   前記オフセット角は、前記３つの直動装置の少なくとも１つにより設定される、請求項６に記載のねじ状砥石車のツルーイング装置。