ワークの研削加工方法及び研削盤、それに用いる移動経路データの演算プログラム並びにその記憶媒体
【課題】砥石車の先端形状データとワークの加工形状データとに基づいて、傾斜角が３次元曲面的に変化するワークの被研削斜面に対する砥石車の移動経路データを求めてＮＣプログラムを容易に生成することができる研削盤を提供する。
【解決手段】ＣＰＵ４２に設けられた先端形状三次元座標データ変換部５１によって砥石車の先端形状の三次元座標データを演算する。加工形状三次元座標データ変換部５２によって、ワークの加工形状三次元座標データを演算する。両座標データに基づいて、移動経路データ演算部５３によって傾斜角が３次元曲面的に変化するワークの被研削斜面に対する砥石車の移動経路データを演算する。この移動経路データに基づいて、ＮＣ指令データ演算部５４によってＮＣ指令データを生成する。
【解決手段】ＣＰＵ４２に設けられた先端形状三次元座標データ変換部５１によって砥石車の先端形状の三次元座標データを演算する。加工形状三次元座標データ変換部５２によって、ワークの加工形状三次元座標データを演算する。両座標データに基づいて、移動経路データ演算部５３によって傾斜角が３次元曲面的に変化するワークの被研削斜面に対する砥石車の移動経路データを演算する。この移動経路データに基づいて、ＮＣ指令データ演算部５４によってＮＣ指令データを生成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークの三次元曲面の被研削面の研削加工方法及び研削盤、それに用いる移動経路データの演算プログラム並びにその記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、図５に示すように、自動車のオートマチックの減速機構に用いられ、かつ回転運動を伝達するスプライン軸３２は突条３２ａ及び溝３２ｂを備えている。このスプライン軸３２は図６に示す冷間鍛造用金型によって押出成形されるようになっている。この金型は外側に位置する外側金型１５と、外側金型１５の内側に位置する内側金型２０とによって構成されている。前記外側金型１５の円環状をなす金型本体１５ａの内周面１５ｂには、多数の突条１７が本体１５ａの円周方向に等ピッチで一体に形成されている。前記各突条１７は、金型本体１５ａの中心軸線Ｏ（図６の紙面直交）方向に関して、図７に示すように横断面がほぼ台形状で大きさが変化しないストレート部１８と、中心軸線Ｏ方向に関して、横断面が台形状で、その大きさが変化する傾斜部１９とによって構成されている。前記ストレート部１８の左右両側の被研削斜面１８ａの前記内周面１５ｂに対する傾斜角α、被研削頂面１８ｂの内周面１５ｂからの高さ及び幅はどの部位も同じに設定されている。前記傾斜部１９の左右両側の被研削斜面１９ａの前記内周面１５ｂに対する傾斜角βは、傾斜部１９の先端に行くほど小さくなるように設定されている。傾斜部１９の被研削頂面１９ｂの幅は前記被研削頂面１８ｂの幅と同じとなるように、かつ被研削頂面１９ｂの高さは先端ほど低くなるように形成されている。
【０００３】
図６に示すように、前記内側金型２０の円環状をなす金型本体２０ａの外周面には、前記外側金型１５のストレート部１８及び傾斜部１９と同様のストレート部１８及び傾斜部１９が設けられている。そして、外側金型１５及び内側金型２０の隙間に円筒状の素材（図示略）を前記傾斜部１９側から押し込むことによって、図５に示すスプライン軸３２が鍛造成形される。
【０００４】
前記ストレート部１８及び傾斜部１９の研削は、図８に示す砥石車２３によって行われる。この砥石車２３の先端部の左右両側には、前記ストレート部１８、傾斜部１９の被研削斜面１８ａ，１９ａを研削する傾斜研削面２３ａが設けられている。砥石車２３の先端外周面には、前記被研削頂面１８ｂ，１９ｂを研削する頂面研削面２３ｂが形成されている。ストレート部１８の被研削斜面１８ａ又は被研削頂面１８ｂの研削は、予めそれぞれ設定された移動経路データに基づいて前記砥石車２３を前記中心軸線Ｏ方向に平行移動させることによって容易に行うことができる。又、傾斜部１９の被研削頂面１９ｂは曲面が二次元的に変化するが、それに合わせて砥石車２３の移動経路データを容易に設定することができ、砥石車２３をＮＣ指令制御により移動させて被研削頂面１９ｂの研削を行うことができる。
【０００５】
前記傾斜部１９の被研削斜面１９ａは、前記内周面１５ｂに対する傾斜角βが傾斜部１９の先端に行くに従って連続的に小さくなる。即ち、被研削斜面１９ａの傾斜角βが変化すると、該斜面１９ａと砥石車２３の傾斜研削面２３ａとの線接触部が３次元曲面的に変化する。しかし、従来は砥石車２３の傾斜研削面２３ａを刻々変化する被研削斜面１９ａに適正に線接触させて自動的に研削を行なうことができなかった。このため、作業者が表示装置の表示画面に表示された外側金型１５と、砥石車２３の傾斜研削面２３ａとの位置関係、つまり傾斜部１９の被研削斜面１９ａの傾斜角βの変化を目視で確認しながら、砥石車２３の傾斜研削面２３ａが前記被研削斜面１９ａに常に適正に線接触されるように、該砥石車２３の３軸移動機構を手動操作することにより行われていた。即ち、図９に示すように、傾斜部１９の被研削斜面１９ａの小さくなった傾斜角βに応じて、砥石車２３の回転軸線Ｌを２次元的に変化させて中心軸線Ｌ´とするだけでは、本来、被研削斜面１９ａに線接触される筈の傾斜研削面２３ａが被研削斜面１９ａに接触される前に、他の接触してはいけない傾斜研削面２３ａがストレート部１８側の被研削斜面１９ａに干渉し、適正な線接触が行われず、研削動作を適正に行うことができない。従って、前述した干渉を避けるために、作業者は図１０に示すように、砥石車２３を傾斜させて傾斜研削面２３ａが被研削斜面１９ａに適正に線接触されるように３軸移動機構を手動操作するようにしていた。
【０００６】
ところが、上記従来の傾斜部１９の被研削斜面１９ａの研削方法は、熟練された作業者の勘によって行われているので、研削作業の時間が長くなり、ワークの研削作業の能率を向上することができないという問題があった。又、手動操作により行うために、被研削斜面１９ａの研削加工精度を向上することができないという問題もあった。
【０００７】
一方、ワークの研削盤として、特許文献１に開示されたものが提案されている。この研削盤は、砥石車とワークとの相対的位置を制御して、前記ワークの研削加工を行うようになっている。この研削盤には、ワーク及びダミーワークを支持して砥石車に対して相対的にＸ，Ｙ軸方向へ移動自在なワークテーブルを備えている。又、この研削盤は、前記ワーク及びダミーワークの研削加工を行うための砥石車と、この砥石車によってダミーワークに転写された砥石車の先端形状を撮像するためのカメラと、このカメラによって撮像された前記先端形状の画像データを格納するための画像データメモリとを備えている。前記研削盤は、ワークの加工形状のデータを格納する形状データメモリと、形状データメモリに格納されているデータに基づいてワークの加工形状を表示画面に表示するとともに、画像データメモリに格納されている画像データに基づく砥石車の先端形状を前記表示画面に表示するための表示手段とを備えている。さらに、この研削盤は、前記表示画面内においてワークの前記加工形状に対して前記砥石車の先端形状を移動するための画面操作手段と、ワークの前記加工形状に対して砥石車の前記先端形状を順次接触したときの教示位置のデータを順次格納するための教示データメモリと、この教示データメモリに格納された教示位置データに基づいて、ワークに対する砥石車の移動経路を求めてＮＣプログラムを生成するＮＣプログラム生成手段と備えている。さらに、研削盤はこの生成されたＮＣプログラムによって研削盤を制御するためのＮＣ制御手段を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１‐１０５１１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところが、特許文献１に開示された研削盤は、ワークの研削精度を向上することができる反面、次のような問題があった。すなわち、砥石車によってダミーワークの研削を行い、ダミーワークに転写された砥石車の先端形状をカメラによって撮像するため、準備作業が面倒であるという問題があった。又、画面操作手段によって、表示画面内においてワークの加工形状に対して砥石車の先端形状を移動することにより、ワークの加工形状に対して砥石車の先端形状を順次接触させたときの教示位置のデータを教示データメモリに順次格納するため、教示位置データの取得作業が非常に面倒であるという問題があった。
【００１０】
本発明は、砥石車の先端形状データとワークの加工形状データとに基づいて、ワークの被研削斜面の傾斜角が３次元曲面的に変化してもワークの被研削斜面に対する砥石車の移動経路データを容易に演算することができるワークの研削加工方法及び研削盤、それに用いる移動経路データの演算プログラム並びにその記憶媒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、ワークテーブルに支持され、３次元曲面的に傾斜角が変化する被研削斜面を有するワークと、先端に傾斜研削面を有する砥石車とを相対移動させてワークの研削を行う研削加工方法において、砥石車の先端形状データを、記憶媒体に記憶する工程と、ワークの前記被研削斜面の加工形状データを、記憶媒体に記憶する工程と、前記先端形状データ及び加工形状データに基づいて、ワークに対する砥石車の移動経路データを演算する工程と、前記移動経路データに基づいて、ワークテーブル及び砥石車の相対移動を制御してワークの研削加工を行う工程とを備え、前記移動経路データの演算は、ワークの前記被研削斜面に対して、砥石車の傾斜研削面が適正に線接触されるように、つまり、砥石車の傾斜研削面のうち正規に前記被研削斜面に接触される傾斜研削面以外の傾斜研削面が前記被研削斜面と干渉するのを回避するように行われるものであることを要旨とする。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、ワークテーブルに支持され、３次元曲面的に傾斜角が変化する被研削斜面を有するワークと、先端に傾斜研削面を有する砥石車とを相対移動させてワークの研削を行う研削盤において、砥石車の先端形状データを記憶する記憶媒体と、ワークの被研削斜面の加工形状データを記憶する記憶媒体と、前記先端形状データ及び加工形状データに基づいて、ワークに対する砥石車の移動経路データを演算する移動経路データ演算手段と、移動経路データに基づいて、ワークテーブル及び砥石車の相対移動を制御してワークの研削加工を行う動作指令手段とを備え、前記移動経路データ演算手段は、ワークの前記被研削斜面に対して、砥石車の傾斜研削面が適正に線接触されるように、つまり、砥石車の傾斜研削面のうち正規に前記被研削斜面に接触される傾斜研削面以外の傾斜研削面が前記被研削斜面と干渉するのを回避する機能を備えていることを要旨とする。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項２において、前記ワークは筒状をなす金型であって、その金型本体の内周面には、スプライン軸を成形するための複数の突条が所定のピッチで形成され、前記各突条は横断面が台形状に形成され、各突条は横断面形状が変化しないストレート部と、高さが低くなるとともに、左右両側の被研削斜面の傾斜角が先端に行くに従い小さくなる傾斜部とによって形成され、前記ストレート部の被研削斜面及び傾斜部の被研削斜面がワークの加工形状データとして記憶媒体に記憶され、砥石車の先端の左右両側の前記被研削斜面を研削する傾斜研削面が先端形状データとして記憶媒体に記憶されていることを要旨とする。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項２又は３において、前記砥石車の先端形状データは、三次元座標データ変換部によって、先端形状三次元座標データに変換され、ワークの加工形状データは加工形状三次元座標データ変換部によって、加工形状三次元座標データに変換され、前記移動経路データ演算手段は、前記先端形状三次元座標データ及び加工形状三次元座標データに基づいて移動経路データを演算するように構成されていることを要旨とする。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項２〜４のいずれか一項において、ベッドの上面には、Ｘ軸移動体が水平Ｘ軸方向の往復動可能に装着され、該Ｘ軸移動体の上面には、ワークテーブルが水平Ｘ軸方向と直交する垂直Ｚ軸の周りでＣ軸方向に旋回移動可能に装着され、砥石車は前記Ｘ軸及びＺ軸と直交する水平Ｙ軸方向に往復動可能に装着されるとともに、Ｙ軸の周りでＢ軸方向に旋回移動可能に装着されていることを要旨とする。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、請求項２〜５のいずれか一項に記載の研削盤に用いるプログラムであって、砥石車の先端形状データを、記憶媒体に記憶する工程と、ワークの前記被研削斜面の加工形状データを、記憶媒体に記憶する工程と、前記先端形状データ及び加工形状データに基づいて、ワークに対する砥石車の移動経路データを演算する工程と、前記移動経路データの演算は、ワークの前記被研削斜面に対して、砥石車の傾斜研削面が適正に線接触されるように、つまり、砥石車の傾斜研削面のうち正規に前記被研削斜面に接触される傾斜研削面以外の傾斜研削面が前記被研削斜面と干渉するのを回避するように行われるものであることを要旨とする。
【００１７】
請求項７に記載の発明は、請求項６の移動経路データの演算プログラムを記憶した記憶媒体であることを要旨とする。
（作用）
この発明は、砥石車の先端形状データ及びワークの加工形状データに基づいて、移動経路データ演算手段によって、ワークの被研削斜面に対する砥石車の移動経路データが演算される。即ち、移動経路データ演算手段によって、ワークの被研削斜面に対して、砥石車の傾斜研削面が適正に線接触されるように、つまり、砥石車の傾斜研削面のうち正規に前記被研削斜面に接触される傾斜研削面以外の傾斜研削面が前記被研削斜面と干渉するのを回避するように、移動経路データが演算される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、砥石車の先端形状データとワークの加工形状データとに基づいて、被研削斜面の傾斜角が３次元曲面的に変化するワークの被研削斜面に対する砥石車の移動経路データを容易に演算することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明の研削盤の制御システムのブロック回路図。
【図２】研削盤の略体正断面図。
【図３】金型の突条の研削作業を説明するための部分拡大平断面図。
【図４】同じく金型の突条の研削作業を説明するための部分拡大平断面図。
【図５】スプライン軸の横断面図。
【図６】金型の正面図。
【図７】外側金型の部分拡大斜視図。
【図８】金型に形成されたストレート部の斜面の研削方法を説明するための部分正面図。
【図９】金型に形成された傾斜部の斜面の手動操作に基づく研削方法を説明するための部分正面図。
【図１０】手動操作に基づく傾斜部の斜面の研削方法を説明するための部分正面図。
【図１１】（ａ）〜（ｃ）は、砥石車の先端部の形状の別の実施形態を示す部分正面図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を具体化した研削盤の一実施形態を図１〜図７にしたがって説明する。この実施形態におけるワークは背景の技術で述べた図６及び図７に示す外側金型１５と同じ外側金型である。最初に、図２に基づいて研削盤について説明する。
【００２１】
ベット１０の上面には、Ｘ軸移動機構１２によってＸ軸（図２の左右）方向に往復されるＸ軸移動体１１が装着されている。該Ｘ軸移動体１１の上面にはＣ軸移動機構１４によってＣ軸方向、つまり上下方向に指向するＺ軸の周りで水平方向に旋回されるワークテーブル１３が装着されている。前記ワークテーブル１３の上面には支持治具１６を介して前記金型１５が支持されている。
【００２２】
前記ベット１０の上面には、図示しないコラム及び案内機構を介して、３軸移動体２１が装着されている。この３軸移動体２１の下端部には、軸２２を介して背景技術で述べた砥石車２３と同じ砥石車２３が回転可能に支持されている。前記３軸移動体２１はＹ軸移動機構２４によって、図２のＸ軸と直交するＹ軸（紙面と直交する水平）方向に往復動されるようになっている。前記３軸移動体２１は、Ｚ軸移動機構２５によってＺ軸（上下）方向に往復動されるようになっている。さらに、３軸移動体２１は、Ｂ軸移動機構２６によって、前記Ｙ軸を中心に上下方向に旋回するＢ軸方向に往復移動されるようになっている。
【００２３】
前記３軸移動体２１には、前記砥石車２３を回転するための駆動機構が備えられている。この駆動機構について説明すると、前記３軸移動体２１の上端部にはモータ２７が取り付けられ、該モータ２７の出力軸２８には、駆動プーリ２９が連結されている。前記砥石車２３に連結された前記軸２２には、従動プーリ３０が連結され、前記駆動プーリ２９及び従動プーリ３０にはベルト３１が掛装されている。そして、前記モータ２７が駆動されると、駆動プーリ２９、ベルト３１及び従動プーリ３０などを介して砥石車２３が回転されるようになっている。
【００２４】
次に、図１に基づいて研削盤の制御システムについて説明する。
動作指令手段としての制御装置４１には、中央演算処理装置（ＣＰＵ）４２が備えられている。このＣＰＵ４２には、研削作業の各種の動作プログラムを予め記録した読み出し専用のリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）４３が接続されている。又、ＣＰＵ４２には、各種のデータを記憶するための読み出し書き込み可能な記憶媒体としてのランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）４４が接続されている。このＲＡＭ４４は、前記砥石車２３の先端形状データＤ２３（傾斜研削面２３ａ及び頂面研削面２３ｂの形状データを総称して言う）を記憶するための先端形状データメモリ４５を備えている。又、ＲＡＭ４４は、外側金型の被研削面の加工形状データＤ１５（斜面１８ａ，１９ａ、頂面１８ｂ，１９ｂの加工形状データを総称して言う）を記憶するための加工形状データメモリ４６を備えている。
【００２５】
前記ＣＰＵ４２には、例えば、前記先端形状データＤ２３あるいは加工形状データＤ１５などの各種のデータを入力するための入力装置４７が接続されている。前記ＣＰＵ４２には、表示手段４８が接続され、該表示手段４８には、例えば、砥石車２３の先端形状あるいは外側金型の突条１７の各部の形状を目視で確認することができる表示画面４９が備えられている。前記ＣＰＵ４２には、図示しないデータバス及び駆動回路を介して前述したＸ軸移動機構１２、Ｃ軸移動機構１４、Ｙ軸移動機構２４、Ｚ軸移動機構２５及びＢ軸移動機構２６のサーボモータＭ１２、Ｍ１４、Ｍ２４、Ｍ２５、Ｍ２６が接続されている。
【００２６】
次に、前記ＣＰＵ４２の各種の機能について説明する。
前記ＣＰＵ４２には、前記先端形状データメモリ４５に記憶された砥石車２３の先端形状データＤ２３を、先端形状三次元座標データＤ２３Ａに変換するための先端形状三次元座標データ変換部５１が設けられている。又、ＣＰＵ４２には、加工形状データメモリ４６に記憶された砥石車２３の加工形状データＤ１５を、加工形状三次元座標データＤ１５Ａに変換するための加工形状三次元座標データ変換部５２が設けられている。
【００２７】
前記ＣＰＵ４２には、前記先端形状三次元座標データＤ２３Ａ及び加工形状三次元座標データＤ１５Ａに基づいて、砥石車２３の移動経路データＤ２３Ｂ（詳細は後述する）を演算するための移動経路データ演算手段としての移動経路データ演算部５３が設けられている。該移動経路データ演算部５３によって、次のような演算動作が行われる。即ち、前記傾斜部１９の被研削斜面１９ａは、外側金型１５の中心軸線Ｏ方向に行くにしたがって傾斜角βが連続的に小さくなり、被研削斜面１９ａと砥石車２３の傾斜研削面２３ａとの線接触部が３次元曲面的に変化する。この明細書では「線接触部が３次元曲面的に変化する」と同意義で、場合に応じて「被研削斜面１９ａの傾斜角βが３次元曲面的に変化する」と表現する。そのため、前記砥石車２３の傾斜研削面２３ａが外側金型１５の中心軸線Ｏ方向のいずれの位置においても、前記被研削斜面１９ａに対して常に線接触（実際には帯状の細長い領域で接触）されるように移動経路データＤ２３Ｂが演算される。即ち、この移動経路データＤ２３Ｂは、前記砥石車２３の傾斜研削面２３ａが本来接触してはいけない前記ストレート部１８側の傾斜部１９の被研削斜面１９ａに干渉しないデータである。さらに詳述すると、傾斜部１９の被研削斜面１９ａに対する砥石車２３の傾斜研削面２３ａの干渉度合を、前記先端形状三次元座標データＤ２３Ａ及び加工形状三次元座標データＤ１５Ａに基づいて演算することができる。従って、前記移動経路データ演算部５３によって前記干渉度合を打ち消すように移動経路データＤ２３Ｂが演算される。
【００２８】
前記ＣＰＵ４２には、前記移動経路データＤ２３Ｂに基づいて、前記各モータＭ１２、Ｍ１４、Ｍ２４〜Ｍ２６に動作指令を出力するためのＮＣ指令データ演算部５４が設けられている。このＮＣ指令データによって、ワークテーブル１３及び砥石車２３が前述した５軸方向に相対移動制御され、外側金型の突条１７の研削が行われる。
【００２９】
次に、前記のように構成された研削盤による外側金型の突条１７の研削作業について説明する。
最初に、図１に示す入力装置４７を用いて、前記砥石車２３の傾斜研削面２３ａ、頂面研削面２３ｂの側面形状データＤ２３ａ、頂面形状データＤ２３ｂを、砥石車２３の先端形状データＤ２３として、前記先端形状データメモリ４５に予め記憶させる。又、図６に示すストレート部１８の斜面１８ａ及び頂面１８ｂの斜面形状データＤ１８ａ及び頂面形状データＤ１８ｂを、加工形状データメモリ４６に予め記憶させる。さらに、傾斜部１９の被研削斜面１９ａ及び頂面１９ｂの加工形状データＤ１９ａ及び加工形状データＤ１９ｂを、前記加工形状データメモリ４６に予め記憶させる。
【００３０】
次に、入力装置４７を操作することによって、先端形状三次元座標データ変換部５１を作動させて、先端形状データメモリ４５に記憶された先端形状データＤ２３を先端形状三次元座標データＤ２３Ａに変換する。同様に、入力装置４７を操作することによって、加工形状三次元座標データ変換部５２を作動させて、加工形状データメモリ４６に記憶された加工形状データＤ１５を、加工形状三次元座標データＤ１５Ａに変換する。
【００３１】
次に、入力装置４７を操作することによって移動経路データ演算部５３を作動させて、前記先端形状三次元座標データＤ２３Ａ及び加工形状三次元座標データＤ１５Ａに基づいて、移動経路データＤ２３Ｂを演算する。
【００３２】
移動経路データＤ２３Ｂは、図６に示す一つの突条１７に関して、ストレート部１８の左側の斜面１８ａと、傾斜部１９の左側の被研削斜面１９ａとを連続して研削する第１移動経路データＤ２３１と、頂面１８ｂ及び頂面１９ｂを連続して研削する第２移動経路データＤ２３２と、ストレート部１８の右側の斜面１８ａと、傾斜部１９の右側の被研削斜面１９ａとを連続して研削する第３移動経路データＤ２３３とに区分されている。これら第１〜第３移動経路データＤ２３１〜Ｄ２３３の演算動作が終了すると、ＮＣ指令データ演算部５４が作動され、各移動経路データＤ２３１〜Ｄ２３３に基づいて砥石車２３の第１〜第３ＮＣ指令データが演算される。これらのＮＣ指令データに基づいて、ワークテーブル１３及び砥石車２３が５軸方向に相対移動され、例えば第１移動経路データＤ２３１に関するＮＣ指令データによって、図６に示す外側金型のストレート部１８の左側の斜面１８ａ及び傾斜部１９の左側の被研削斜面１９ａが傾斜研削面２３ａによって適正に研削される。なお、図３は砥石車２３の傾斜研削面２３ａによってストレート部１８の斜面１８ａが研削されている状態を示し、図４は傾斜研削面２３ａによって、傾斜部１９の被研削斜面１９ａが研削されている状態を示す。
【００３３】
上記実施形態の研削盤によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）上記実施形態では、図７に示すように、先端形状データメモリ４５に記憶された砥石車２３の先端形状データＤ２３と、加工形状データメモリ４６に記憶された外側金型の加工形状データＤ１５とを、それぞれ先端形状三次元座標データＤ２３Ａ及び加工形状三次元座標データＤ１５Ａに変換する。そして、両座標データＤ２３Ａ，Ｄ１５Ａに基づいて、砥石車２３の移動経路データＤ２３Ｂ（第１〜第３移動経路データＤ２３１〜Ｄ２３３）を演算するようにした。即ち、外側金型１５の傾斜部１９の前記傾斜角βが三次元曲面的に変化する被研削斜面１９ａに対して、砥石車２３の傾斜研削面２３ａが適正に線接触されるように、つまり、砥石車２３の傾斜研削面２３ａのうち正規に前記被研削斜面１９ａに接触される傾斜研削面２３ａ以外の傾斜研削面２３ａが前記被研削斜面１９ａと干渉するのを回避するように行われる。このため、前記傾斜角βが三次元曲面的に変化する被研削斜面１９ａの砥石車２３による研削作業を容易に行うことができる。
【００３４】
（２）上記実施形態では、図２に示すように、外側金型１５をＸ軸移動機構１２及びＣ軸移動機構１４によってＸ軸方向及びＣ軸方向にそれぞれ移動制御するとともに、３軸移動体２１及び砥石車２３を、Ｙ軸移動機構２４、Ｚ軸移動機構２５及びＢ軸移動機構２６によって、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向及びＢ軸方向にそれぞれ移動制御するようにした。このため、例えば、外側金型の傾斜部１９の被研削斜面１９ａの傾斜角βが複雑に変化する場合にも、ワークテーブル１３及び砥石車２３の相対移動制御を容易に行い、外側金型１５の研削を適正に行うことができる。
【００３５】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・図１１（ａ）に示すように砥石車２３の先端形状を半円弧研削部２３ｃにしたり、図１１（ｂ）に示すように傾斜研削面２３ａによって山形状にしたり、図１１（ｃ）に示すように、一つの傾斜研削面２３ａと一つの頂面研削面２３ｂとにより形成したりしてもよい。このように前記砥石車２３の先端形状を、それぞれ複数種類用意し、それらの複数種の先端形状データを予め記憶媒体に記憶させるとともに、砥石車２３が変更になった場合に、複数種の先端形状データの中から選択できるようにしてもよい。
【００３６】
・前記実施形態では、研削盤に備えられた制御装置４１によって、移動経路データの演算プログラムを生成するようにしたが、この移動経路データの演算プログラムを研削盤と無関係のパーソナルコンピュータに付与し、演算された移動経路データを、記憶媒体により、又は有線あるいは無線により研削盤の制御装置４１に送信するようにしてもよい。
【００３７】
・砥石車２３の移動経路データを移動経路データ演算部５３によって演算する際に、前記傾斜部１９の被研削斜面１９ａの傾斜角βが変化する研削予定線を通り、かつ該斜面１９ａと直交する垂直座標面上に砥石車２３の回転軸線を位置させるようにしてもよい。
【００３８】
・研削盤に用いる砥石車の移動経路データのプログラムであって、砥石車の先端形状データを、記憶媒体に記憶する工程と、ワークの前記被研削斜面の加工形状データを、記憶媒体に記憶する工程と、前記先端形状データ及び加工形状データに基づいて、ワークに対する砥石車の移動経路データを演算する工程とを備え、前記移動経路データの演算は、ワークの前記被研削斜面に対して、砥石車の傾斜研削面が適正に線接触されるように、つまり、砥石車の傾斜研削面のうち正規に前記被研削斜面に接触される傾斜研削面以外の傾斜研削面が前記被研削斜面と干渉するのを回避するように行われるものである砥石車の移動経路データの演算プログラムとして具体化してもよい。又、その演算プログラムを記憶した磁気記憶媒体（フレキシブルディスク）あるいはＵＳＢメモリ等の記憶媒体として具体化してもよい。
【００３９】
・Ｘ，Ｙ，Ｚ軸の３軸方向に砥石車２３を移動制御する研削盤に具体化してもよい。又、Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｃ軸の４軸方向あるいはＸ，Ｙ，Ｚ，Ｂ軸の４軸方向に砥石車２３を移動制御する研削盤に具体化してもよい。
【００４０】
・例えば斜歯歯車の研削盤として具体化してもよい。
【符号の説明】
【００４１】
β…傾斜角、Ｙ，２３…砥石車、Ｄ１５，Ｄ１９ａ，Ｄ１９ｂ…加工形状データ、Ｄ２３…先端形状データ、Ｄ１５Ａ…加工形状三次元座標データ、Ｄ２３Ａ…先端形状三次元座標データ、Ｄ２３Ｂ，Ｄ２３１〜Ｄ２３３…移動経路データ、１１…Ｘ軸移動体、１３…ワークテーブル、１５…金型、１７…突条、１８…ストレート部、１９…傾斜部、１９ａ…被研削斜面、２２…軸、２３ａ…傾斜研削面、５２…加工形状三次元座標データ変換部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークの三次元曲面の被研削面の研削加工方法及び研削盤、それに用いる移動経路データの演算プログラム並びにその記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、図５に示すように、自動車のオートマチックの減速機構に用いられ、かつ回転運動を伝達するスプライン軸３２は突条３２ａ及び溝３２ｂを備えている。このスプライン軸３２は図６に示す冷間鍛造用金型によって押出成形されるようになっている。この金型は外側に位置する外側金型１５と、外側金型１５の内側に位置する内側金型２０とによって構成されている。前記外側金型１５の円環状をなす金型本体１５ａの内周面１５ｂには、多数の突条１７が本体１５ａの円周方向に等ピッチで一体に形成されている。前記各突条１７は、金型本体１５ａの中心軸線Ｏ（図６の紙面直交）方向に関して、図７に示すように横断面がほぼ台形状で大きさが変化しないストレート部１８と、中心軸線Ｏ方向に関して、横断面が台形状で、その大きさが変化する傾斜部１９とによって構成されている。前記ストレート部１８の左右両側の被研削斜面１８ａの前記内周面１５ｂに対する傾斜角α、被研削頂面１８ｂの内周面１５ｂからの高さ及び幅はどの部位も同じに設定されている。前記傾斜部１９の左右両側の被研削斜面１９ａの前記内周面１５ｂに対する傾斜角βは、傾斜部１９の先端に行くほど小さくなるように設定されている。傾斜部１９の被研削頂面１９ｂの幅は前記被研削頂面１８ｂの幅と同じとなるように、かつ被研削頂面１９ｂの高さは先端ほど低くなるように形成されている。
【０００３】
図６に示すように、前記内側金型２０の円環状をなす金型本体２０ａの外周面には、前記外側金型１５のストレート部１８及び傾斜部１９と同様のストレート部１８及び傾斜部１９が設けられている。そして、外側金型１５及び内側金型２０の隙間に円筒状の素材（図示略）を前記傾斜部１９側から押し込むことによって、図５に示すスプライン軸３２が鍛造成形される。
【０００４】
前記ストレート部１８及び傾斜部１９の研削は、図８に示す砥石車２３によって行われる。この砥石車２３の先端部の左右両側には、前記ストレート部１８、傾斜部１９の被研削斜面１８ａ，１９ａを研削する傾斜研削面２３ａが設けられている。砥石車２３の先端外周面には、前記被研削頂面１８ｂ，１９ｂを研削する頂面研削面２３ｂが形成されている。ストレート部１８の被研削斜面１８ａ又は被研削頂面１８ｂの研削は、予めそれぞれ設定された移動経路データに基づいて前記砥石車２３を前記中心軸線Ｏ方向に平行移動させることによって容易に行うことができる。又、傾斜部１９の被研削頂面１９ｂは曲面が二次元的に変化するが、それに合わせて砥石車２３の移動経路データを容易に設定することができ、砥石車２３をＮＣ指令制御により移動させて被研削頂面１９ｂの研削を行うことができる。
【０００５】
前記傾斜部１９の被研削斜面１９ａは、前記内周面１５ｂに対する傾斜角βが傾斜部１９の先端に行くに従って連続的に小さくなる。即ち、被研削斜面１９ａの傾斜角βが変化すると、該斜面１９ａと砥石車２３の傾斜研削面２３ａとの線接触部が３次元曲面的に変化する。しかし、従来は砥石車２３の傾斜研削面２３ａを刻々変化する被研削斜面１９ａに適正に線接触させて自動的に研削を行なうことができなかった。このため、作業者が表示装置の表示画面に表示された外側金型１５と、砥石車２３の傾斜研削面２３ａとの位置関係、つまり傾斜部１９の被研削斜面１９ａの傾斜角βの変化を目視で確認しながら、砥石車２３の傾斜研削面２３ａが前記被研削斜面１９ａに常に適正に線接触されるように、該砥石車２３の３軸移動機構を手動操作することにより行われていた。即ち、図９に示すように、傾斜部１９の被研削斜面１９ａの小さくなった傾斜角βに応じて、砥石車２３の回転軸線Ｌを２次元的に変化させて中心軸線Ｌ´とするだけでは、本来、被研削斜面１９ａに線接触される筈の傾斜研削面２３ａが被研削斜面１９ａに接触される前に、他の接触してはいけない傾斜研削面２３ａがストレート部１８側の被研削斜面１９ａに干渉し、適正な線接触が行われず、研削動作を適正に行うことができない。従って、前述した干渉を避けるために、作業者は図１０に示すように、砥石車２３を傾斜させて傾斜研削面２３ａが被研削斜面１９ａに適正に線接触されるように３軸移動機構を手動操作するようにしていた。
【０００６】
ところが、上記従来の傾斜部１９の被研削斜面１９ａの研削方法は、熟練された作業者の勘によって行われているので、研削作業の時間が長くなり、ワークの研削作業の能率を向上することができないという問題があった。又、手動操作により行うために、被研削斜面１９ａの研削加工精度を向上することができないという問題もあった。
【０００７】
一方、ワークの研削盤として、特許文献１に開示されたものが提案されている。この研削盤は、砥石車とワークとの相対的位置を制御して、前記ワークの研削加工を行うようになっている。この研削盤には、ワーク及びダミーワークを支持して砥石車に対して相対的にＸ，Ｙ軸方向へ移動自在なワークテーブルを備えている。又、この研削盤は、前記ワーク及びダミーワークの研削加工を行うための砥石車と、この砥石車によってダミーワークに転写された砥石車の先端形状を撮像するためのカメラと、このカメラによって撮像された前記先端形状の画像データを格納するための画像データメモリとを備えている。前記研削盤は、ワークの加工形状のデータを格納する形状データメモリと、形状データメモリに格納されているデータに基づいてワークの加工形状を表示画面に表示するとともに、画像データメモリに格納されている画像データに基づく砥石車の先端形状を前記表示画面に表示するための表示手段とを備えている。さらに、この研削盤は、前記表示画面内においてワークの前記加工形状に対して前記砥石車の先端形状を移動するための画面操作手段と、ワークの前記加工形状に対して砥石車の前記先端形状を順次接触したときの教示位置のデータを順次格納するための教示データメモリと、この教示データメモリに格納された教示位置データに基づいて、ワークに対する砥石車の移動経路を求めてＮＣプログラムを生成するＮＣプログラム生成手段と備えている。さらに、研削盤はこの生成されたＮＣプログラムによって研削盤を制御するためのＮＣ制御手段を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１‐１０５１１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところが、特許文献１に開示された研削盤は、ワークの研削精度を向上することができる反面、次のような問題があった。すなわち、砥石車によってダミーワークの研削を行い、ダミーワークに転写された砥石車の先端形状をカメラによって撮像するため、準備作業が面倒であるという問題があった。又、画面操作手段によって、表示画面内においてワークの加工形状に対して砥石車の先端形状を移動することにより、ワークの加工形状に対して砥石車の先端形状を順次接触させたときの教示位置のデータを教示データメモリに順次格納するため、教示位置データの取得作業が非常に面倒であるという問題があった。
【００１０】
本発明は、砥石車の先端形状データとワークの加工形状データとに基づいて、ワークの被研削斜面の傾斜角が３次元曲面的に変化してもワークの被研削斜面に対する砥石車の移動経路データを容易に演算することができるワークの研削加工方法及び研削盤、それに用いる移動経路データの演算プログラム並びにその記憶媒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、ワークテーブルに支持され、３次元曲面的に傾斜角が変化する被研削斜面を有するワークと、先端に傾斜研削面を有する砥石車とを相対移動させてワークの研削を行う研削加工方法において、砥石車の先端形状データを、記憶媒体に記憶する工程と、ワークの前記被研削斜面の加工形状データを、記憶媒体に記憶する工程と、前記先端形状データ及び加工形状データに基づいて、ワークに対する砥石車の移動経路データを演算する工程と、前記移動経路データに基づいて、ワークテーブル及び砥石車の相対移動を制御してワークの研削加工を行う工程とを備え、前記移動経路データの演算は、ワークの前記被研削斜面に対して、砥石車の傾斜研削面が適正に線接触されるように、つまり、砥石車の傾斜研削面のうち正規に前記被研削斜面に接触される傾斜研削面以外の傾斜研削面が前記被研削斜面と干渉するのを回避するように行われるものであることを要旨とする。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、ワークテーブルに支持され、３次元曲面的に傾斜角が変化する被研削斜面を有するワークと、先端に傾斜研削面を有する砥石車とを相対移動させてワークの研削を行う研削盤において、砥石車の先端形状データを記憶する記憶媒体と、ワークの被研削斜面の加工形状データを記憶する記憶媒体と、前記先端形状データ及び加工形状データに基づいて、ワークに対する砥石車の移動経路データを演算する移動経路データ演算手段と、移動経路データに基づいて、ワークテーブル及び砥石車の相対移動を制御してワークの研削加工を行う動作指令手段とを備え、前記移動経路データ演算手段は、ワークの前記被研削斜面に対して、砥石車の傾斜研削面が適正に線接触されるように、つまり、砥石車の傾斜研削面のうち正規に前記被研削斜面に接触される傾斜研削面以外の傾斜研削面が前記被研削斜面と干渉するのを回避する機能を備えていることを要旨とする。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項２において、前記ワークは筒状をなす金型であって、その金型本体の内周面には、スプライン軸を成形するための複数の突条が所定のピッチで形成され、前記各突条は横断面が台形状に形成され、各突条は横断面形状が変化しないストレート部と、高さが低くなるとともに、左右両側の被研削斜面の傾斜角が先端に行くに従い小さくなる傾斜部とによって形成され、前記ストレート部の被研削斜面及び傾斜部の被研削斜面がワークの加工形状データとして記憶媒体に記憶され、砥石車の先端の左右両側の前記被研削斜面を研削する傾斜研削面が先端形状データとして記憶媒体に記憶されていることを要旨とする。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項２又は３において、前記砥石車の先端形状データは、三次元座標データ変換部によって、先端形状三次元座標データに変換され、ワークの加工形状データは加工形状三次元座標データ変換部によって、加工形状三次元座標データに変換され、前記移動経路データ演算手段は、前記先端形状三次元座標データ及び加工形状三次元座標データに基づいて移動経路データを演算するように構成されていることを要旨とする。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項２〜４のいずれか一項において、ベッドの上面には、Ｘ軸移動体が水平Ｘ軸方向の往復動可能に装着され、該Ｘ軸移動体の上面には、ワークテーブルが水平Ｘ軸方向と直交する垂直Ｚ軸の周りでＣ軸方向に旋回移動可能に装着され、砥石車は前記Ｘ軸及びＺ軸と直交する水平Ｙ軸方向に往復動可能に装着されるとともに、Ｙ軸の周りでＢ軸方向に旋回移動可能に装着されていることを要旨とする。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、請求項２〜５のいずれか一項に記載の研削盤に用いるプログラムであって、砥石車の先端形状データを、記憶媒体に記憶する工程と、ワークの前記被研削斜面の加工形状データを、記憶媒体に記憶する工程と、前記先端形状データ及び加工形状データに基づいて、ワークに対する砥石車の移動経路データを演算する工程と、前記移動経路データの演算は、ワークの前記被研削斜面に対して、砥石車の傾斜研削面が適正に線接触されるように、つまり、砥石車の傾斜研削面のうち正規に前記被研削斜面に接触される傾斜研削面以外の傾斜研削面が前記被研削斜面と干渉するのを回避するように行われるものであることを要旨とする。
【００１７】
請求項７に記載の発明は、請求項６の移動経路データの演算プログラムを記憶した記憶媒体であることを要旨とする。
（作用）
この発明は、砥石車の先端形状データ及びワークの加工形状データに基づいて、移動経路データ演算手段によって、ワークの被研削斜面に対する砥石車の移動経路データが演算される。即ち、移動経路データ演算手段によって、ワークの被研削斜面に対して、砥石車の傾斜研削面が適正に線接触されるように、つまり、砥石車の傾斜研削面のうち正規に前記被研削斜面に接触される傾斜研削面以外の傾斜研削面が前記被研削斜面と干渉するのを回避するように、移動経路データが演算される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、砥石車の先端形状データとワークの加工形状データとに基づいて、被研削斜面の傾斜角が３次元曲面的に変化するワークの被研削斜面に対する砥石車の移動経路データを容易に演算することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明の研削盤の制御システムのブロック回路図。
【図２】研削盤の略体正断面図。
【図３】金型の突条の研削作業を説明するための部分拡大平断面図。
【図４】同じく金型の突条の研削作業を説明するための部分拡大平断面図。
【図５】スプライン軸の横断面図。
【図６】金型の正面図。
【図７】外側金型の部分拡大斜視図。
【図８】金型に形成されたストレート部の斜面の研削方法を説明するための部分正面図。
【図９】金型に形成された傾斜部の斜面の手動操作に基づく研削方法を説明するための部分正面図。
【図１０】手動操作に基づく傾斜部の斜面の研削方法を説明するための部分正面図。
【図１１】（ａ）〜（ｃ）は、砥石車の先端部の形状の別の実施形態を示す部分正面図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を具体化した研削盤の一実施形態を図１〜図７にしたがって説明する。この実施形態におけるワークは背景の技術で述べた図６及び図７に示す外側金型１５と同じ外側金型である。最初に、図２に基づいて研削盤について説明する。
【００２１】
ベット１０の上面には、Ｘ軸移動機構１２によってＸ軸（図２の左右）方向に往復されるＸ軸移動体１１が装着されている。該Ｘ軸移動体１１の上面にはＣ軸移動機構１４によってＣ軸方向、つまり上下方向に指向するＺ軸の周りで水平方向に旋回されるワークテーブル１３が装着されている。前記ワークテーブル１３の上面には支持治具１６を介して前記金型１５が支持されている。
【００２２】
前記ベット１０の上面には、図示しないコラム及び案内機構を介して、３軸移動体２１が装着されている。この３軸移動体２１の下端部には、軸２２を介して背景技術で述べた砥石車２３と同じ砥石車２３が回転可能に支持されている。前記３軸移動体２１はＹ軸移動機構２４によって、図２のＸ軸と直交するＹ軸（紙面と直交する水平）方向に往復動されるようになっている。前記３軸移動体２１は、Ｚ軸移動機構２５によってＺ軸（上下）方向に往復動されるようになっている。さらに、３軸移動体２１は、Ｂ軸移動機構２６によって、前記Ｙ軸を中心に上下方向に旋回するＢ軸方向に往復移動されるようになっている。
【００２３】
前記３軸移動体２１には、前記砥石車２３を回転するための駆動機構が備えられている。この駆動機構について説明すると、前記３軸移動体２１の上端部にはモータ２７が取り付けられ、該モータ２７の出力軸２８には、駆動プーリ２９が連結されている。前記砥石車２３に連結された前記軸２２には、従動プーリ３０が連結され、前記駆動プーリ２９及び従動プーリ３０にはベルト３１が掛装されている。そして、前記モータ２７が駆動されると、駆動プーリ２９、ベルト３１及び従動プーリ３０などを介して砥石車２３が回転されるようになっている。
【００２４】
次に、図１に基づいて研削盤の制御システムについて説明する。
動作指令手段としての制御装置４１には、中央演算処理装置（ＣＰＵ）４２が備えられている。このＣＰＵ４２には、研削作業の各種の動作プログラムを予め記録した読み出し専用のリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）４３が接続されている。又、ＣＰＵ４２には、各種のデータを記憶するための読み出し書き込み可能な記憶媒体としてのランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）４４が接続されている。このＲＡＭ４４は、前記砥石車２３の先端形状データＤ２３（傾斜研削面２３ａ及び頂面研削面２３ｂの形状データを総称して言う）を記憶するための先端形状データメモリ４５を備えている。又、ＲＡＭ４４は、外側金型の被研削面の加工形状データＤ１５（斜面１８ａ，１９ａ、頂面１８ｂ，１９ｂの加工形状データを総称して言う）を記憶するための加工形状データメモリ４６を備えている。
【００２５】
前記ＣＰＵ４２には、例えば、前記先端形状データＤ２３あるいは加工形状データＤ１５などの各種のデータを入力するための入力装置４７が接続されている。前記ＣＰＵ４２には、表示手段４８が接続され、該表示手段４８には、例えば、砥石車２３の先端形状あるいは外側金型の突条１７の各部の形状を目視で確認することができる表示画面４９が備えられている。前記ＣＰＵ４２には、図示しないデータバス及び駆動回路を介して前述したＸ軸移動機構１２、Ｃ軸移動機構１４、Ｙ軸移動機構２４、Ｚ軸移動機構２５及びＢ軸移動機構２６のサーボモータＭ１２、Ｍ１４、Ｍ２４、Ｍ２５、Ｍ２６が接続されている。
【００２６】
次に、前記ＣＰＵ４２の各種の機能について説明する。
前記ＣＰＵ４２には、前記先端形状データメモリ４５に記憶された砥石車２３の先端形状データＤ２３を、先端形状三次元座標データＤ２３Ａに変換するための先端形状三次元座標データ変換部５１が設けられている。又、ＣＰＵ４２には、加工形状データメモリ４６に記憶された砥石車２３の加工形状データＤ１５を、加工形状三次元座標データＤ１５Ａに変換するための加工形状三次元座標データ変換部５２が設けられている。
【００２７】
前記ＣＰＵ４２には、前記先端形状三次元座標データＤ２３Ａ及び加工形状三次元座標データＤ１５Ａに基づいて、砥石車２３の移動経路データＤ２３Ｂ（詳細は後述する）を演算するための移動経路データ演算手段としての移動経路データ演算部５３が設けられている。該移動経路データ演算部５３によって、次のような演算動作が行われる。即ち、前記傾斜部１９の被研削斜面１９ａは、外側金型１５の中心軸線Ｏ方向に行くにしたがって傾斜角βが連続的に小さくなり、被研削斜面１９ａと砥石車２３の傾斜研削面２３ａとの線接触部が３次元曲面的に変化する。この明細書では「線接触部が３次元曲面的に変化する」と同意義で、場合に応じて「被研削斜面１９ａの傾斜角βが３次元曲面的に変化する」と表現する。そのため、前記砥石車２３の傾斜研削面２３ａが外側金型１５の中心軸線Ｏ方向のいずれの位置においても、前記被研削斜面１９ａに対して常に線接触（実際には帯状の細長い領域で接触）されるように移動経路データＤ２３Ｂが演算される。即ち、この移動経路データＤ２３Ｂは、前記砥石車２３の傾斜研削面２３ａが本来接触してはいけない前記ストレート部１８側の傾斜部１９の被研削斜面１９ａに干渉しないデータである。さらに詳述すると、傾斜部１９の被研削斜面１９ａに対する砥石車２３の傾斜研削面２３ａの干渉度合を、前記先端形状三次元座標データＤ２３Ａ及び加工形状三次元座標データＤ１５Ａに基づいて演算することができる。従って、前記移動経路データ演算部５３によって前記干渉度合を打ち消すように移動経路データＤ２３Ｂが演算される。
【００２８】
前記ＣＰＵ４２には、前記移動経路データＤ２３Ｂに基づいて、前記各モータＭ１２、Ｍ１４、Ｍ２４〜Ｍ２６に動作指令を出力するためのＮＣ指令データ演算部５４が設けられている。このＮＣ指令データによって、ワークテーブル１３及び砥石車２３が前述した５軸方向に相対移動制御され、外側金型の突条１７の研削が行われる。
【００２９】
次に、前記のように構成された研削盤による外側金型の突条１７の研削作業について説明する。
最初に、図１に示す入力装置４７を用いて、前記砥石車２３の傾斜研削面２３ａ、頂面研削面２３ｂの側面形状データＤ２３ａ、頂面形状データＤ２３ｂを、砥石車２３の先端形状データＤ２３として、前記先端形状データメモリ４５に予め記憶させる。又、図６に示すストレート部１８の斜面１８ａ及び頂面１８ｂの斜面形状データＤ１８ａ及び頂面形状データＤ１８ｂを、加工形状データメモリ４６に予め記憶させる。さらに、傾斜部１９の被研削斜面１９ａ及び頂面１９ｂの加工形状データＤ１９ａ及び加工形状データＤ１９ｂを、前記加工形状データメモリ４６に予め記憶させる。
【００３０】
次に、入力装置４７を操作することによって、先端形状三次元座標データ変換部５１を作動させて、先端形状データメモリ４５に記憶された先端形状データＤ２３を先端形状三次元座標データＤ２３Ａに変換する。同様に、入力装置４７を操作することによって、加工形状三次元座標データ変換部５２を作動させて、加工形状データメモリ４６に記憶された加工形状データＤ１５を、加工形状三次元座標データＤ１５Ａに変換する。
【００３１】
次に、入力装置４７を操作することによって移動経路データ演算部５３を作動させて、前記先端形状三次元座標データＤ２３Ａ及び加工形状三次元座標データＤ１５Ａに基づいて、移動経路データＤ２３Ｂを演算する。
【００３２】
移動経路データＤ２３Ｂは、図６に示す一つの突条１７に関して、ストレート部１８の左側の斜面１８ａと、傾斜部１９の左側の被研削斜面１９ａとを連続して研削する第１移動経路データＤ２３１と、頂面１８ｂ及び頂面１９ｂを連続して研削する第２移動経路データＤ２３２と、ストレート部１８の右側の斜面１８ａと、傾斜部１９の右側の被研削斜面１９ａとを連続して研削する第３移動経路データＤ２３３とに区分されている。これら第１〜第３移動経路データＤ２３１〜Ｄ２３３の演算動作が終了すると、ＮＣ指令データ演算部５４が作動され、各移動経路データＤ２３１〜Ｄ２３３に基づいて砥石車２３の第１〜第３ＮＣ指令データが演算される。これらのＮＣ指令データに基づいて、ワークテーブル１３及び砥石車２３が５軸方向に相対移動され、例えば第１移動経路データＤ２３１に関するＮＣ指令データによって、図６に示す外側金型のストレート部１８の左側の斜面１８ａ及び傾斜部１９の左側の被研削斜面１９ａが傾斜研削面２３ａによって適正に研削される。なお、図３は砥石車２３の傾斜研削面２３ａによってストレート部１８の斜面１８ａが研削されている状態を示し、図４は傾斜研削面２３ａによって、傾斜部１９の被研削斜面１９ａが研削されている状態を示す。
【００３３】
上記実施形態の研削盤によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）上記実施形態では、図７に示すように、先端形状データメモリ４５に記憶された砥石車２３の先端形状データＤ２３と、加工形状データメモリ４６に記憶された外側金型の加工形状データＤ１５とを、それぞれ先端形状三次元座標データＤ２３Ａ及び加工形状三次元座標データＤ１５Ａに変換する。そして、両座標データＤ２３Ａ，Ｄ１５Ａに基づいて、砥石車２３の移動経路データＤ２３Ｂ（第１〜第３移動経路データＤ２３１〜Ｄ２３３）を演算するようにした。即ち、外側金型１５の傾斜部１９の前記傾斜角βが三次元曲面的に変化する被研削斜面１９ａに対して、砥石車２３の傾斜研削面２３ａが適正に線接触されるように、つまり、砥石車２３の傾斜研削面２３ａのうち正規に前記被研削斜面１９ａに接触される傾斜研削面２３ａ以外の傾斜研削面２３ａが前記被研削斜面１９ａと干渉するのを回避するように行われる。このため、前記傾斜角βが三次元曲面的に変化する被研削斜面１９ａの砥石車２３による研削作業を容易に行うことができる。
【００３４】
（２）上記実施形態では、図２に示すように、外側金型１５をＸ軸移動機構１２及びＣ軸移動機構１４によってＸ軸方向及びＣ軸方向にそれぞれ移動制御するとともに、３軸移動体２１及び砥石車２３を、Ｙ軸移動機構２４、Ｚ軸移動機構２５及びＢ軸移動機構２６によって、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向及びＢ軸方向にそれぞれ移動制御するようにした。このため、例えば、外側金型の傾斜部１９の被研削斜面１９ａの傾斜角βが複雑に変化する場合にも、ワークテーブル１３及び砥石車２３の相対移動制御を容易に行い、外側金型１５の研削を適正に行うことができる。
【００３５】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・図１１（ａ）に示すように砥石車２３の先端形状を半円弧研削部２３ｃにしたり、図１１（ｂ）に示すように傾斜研削面２３ａによって山形状にしたり、図１１（ｃ）に示すように、一つの傾斜研削面２３ａと一つの頂面研削面２３ｂとにより形成したりしてもよい。このように前記砥石車２３の先端形状を、それぞれ複数種類用意し、それらの複数種の先端形状データを予め記憶媒体に記憶させるとともに、砥石車２３が変更になった場合に、複数種の先端形状データの中から選択できるようにしてもよい。
【００３６】
・前記実施形態では、研削盤に備えられた制御装置４１によって、移動経路データの演算プログラムを生成するようにしたが、この移動経路データの演算プログラムを研削盤と無関係のパーソナルコンピュータに付与し、演算された移動経路データを、記憶媒体により、又は有線あるいは無線により研削盤の制御装置４１に送信するようにしてもよい。
【００３７】
・砥石車２３の移動経路データを移動経路データ演算部５３によって演算する際に、前記傾斜部１９の被研削斜面１９ａの傾斜角βが変化する研削予定線を通り、かつ該斜面１９ａと直交する垂直座標面上に砥石車２３の回転軸線を位置させるようにしてもよい。
【００３８】
・研削盤に用いる砥石車の移動経路データのプログラムであって、砥石車の先端形状データを、記憶媒体に記憶する工程と、ワークの前記被研削斜面の加工形状データを、記憶媒体に記憶する工程と、前記先端形状データ及び加工形状データに基づいて、ワークに対する砥石車の移動経路データを演算する工程とを備え、前記移動経路データの演算は、ワークの前記被研削斜面に対して、砥石車の傾斜研削面が適正に線接触されるように、つまり、砥石車の傾斜研削面のうち正規に前記被研削斜面に接触される傾斜研削面以外の傾斜研削面が前記被研削斜面と干渉するのを回避するように行われるものである砥石車の移動経路データの演算プログラムとして具体化してもよい。又、その演算プログラムを記憶した磁気記憶媒体（フレキシブルディスク）あるいはＵＳＢメモリ等の記憶媒体として具体化してもよい。
【００３９】
・Ｘ，Ｙ，Ｚ軸の３軸方向に砥石車２３を移動制御する研削盤に具体化してもよい。又、Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｃ軸の４軸方向あるいはＸ，Ｙ，Ｚ，Ｂ軸の４軸方向に砥石車２３を移動制御する研削盤に具体化してもよい。
【００４０】
・例えば斜歯歯車の研削盤として具体化してもよい。
【符号の説明】
【００４１】
β…傾斜角、Ｙ，２３…砥石車、Ｄ１５，Ｄ１９ａ，Ｄ１９ｂ…加工形状データ、Ｄ２３…先端形状データ、Ｄ１５Ａ…加工形状三次元座標データ、Ｄ２３Ａ…先端形状三次元座標データ、Ｄ２３Ｂ，Ｄ２３１〜Ｄ２３３…移動経路データ、１１…Ｘ軸移動体、１３…ワークテーブル、１５…金型、１７…突条、１８…ストレート部、１９…傾斜部、１９ａ…被研削斜面、２２…軸、２３ａ…傾斜研削面、５２…加工形状三次元座標データ変換部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークテーブルに支持され、３次元曲面的に傾斜角が変化する被研削斜面を有するワークと、先端に傾斜研削面を有する砥石車とを相対移動させてワークの研削を行う研削加工方法において、
砥石車の先端形状データを、記憶媒体に記憶する工程と、
ワークの前記被研削斜面の加工形状データを、記憶媒体に記憶する工程と、
前記先端形状データ及び加工形状データに基づいて、ワークに対する砥石車の移動経路データを演算する工程と、
前記移動経路データに基づいて、ワークテーブル及び砥石車の相対移動を制御してワークの研削加工を行う工程と
を備え、
前記移動経路データの演算は、ワークの前記被研削斜面に対して、砥石車の傾斜研削面が適正に線接触されるように、つまり、砥石車の傾斜研削面のうち正規に前記被研削斜面に接触される傾斜研削面以外の傾斜研削面が前記被研削斜面と干渉するのを回避するように行われるものであることを特徴とするワークの研削加工方法。
【請求項２】
ワークテーブルに支持され、３次元曲面的に傾斜角が変化する被研削斜面を有するワークと、先端に傾斜研削面を有する砥石車とを相対移動させてワークの研削を行う研削盤において、
砥石車の先端形状データを記憶する記憶媒体と、
ワークの被研削斜面の加工形状データを記憶する記憶媒体と、
前記先端形状データ及び加工形状データに基づいて、ワークに対する砥石車の移動経路データを演算する移動経路データ演算手段と、
移動経路データに基づいて、ワークテーブル及び砥石車の相対移動を制御してワークの研削加工を行う動作指令手段と
を備え、
前記移動経路データ演算手段は、ワークの前記被研削斜面に対して、砥石車の傾斜研削面が適正に線接触されるように、つまり、砥石車の傾斜研削面のうち正規に前記被研削斜面に接触される傾斜研削面以外の傾斜研削面が前記被研削斜面と干渉するのを回避する機能を備えていることを特徴とする研削盤。
【請求項３】
請求項２において、前記ワークは筒状をなす金型であって、その金型本体の内周面には、スプライン軸を成形するための複数の突条が所定のピッチで形成され、前記各突条は横断面が台形状に形成され、各突条は横断面形状が変化しないストレート部と、高さが低くなるとともに、左右両側の被研削斜面の傾斜角が先端に行くに従い小さくなる傾斜部とによって形成され、前記ストレート部の被研削斜面及び傾斜部の被研削斜面がワークの加工形状データとして記憶媒体に記憶され、砥石車の先端の左右両側の前記被研削斜面を研削する傾斜研削面が先端形状データとして記憶媒体に記憶されていることを特徴とする研削盤。
【請求項４】
請求項２又は３において、前記砥石車の先端形状データは、三次元座標データ変換部によって、先端形状三次元座標データに変換され、ワークの加工形状データは加工形状三次元座標データ変換部によって、加工形状三次元座標データに変換され、前記移動経路データ演算手段は、前記先端形状三次元座標データ及び加工形状三次元座標データに基づいて移動経路データを演算するように構成されていることを特徴とする研削盤。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれか一項において、ベッドの上面には、Ｘ軸移動体が水平Ｘ軸方向の往復動可能に装着され、該Ｘ軸移動体の上面には、ワークテーブルが水平Ｘ軸方向と直交する垂直Ｚ軸の周りでＣ軸方向に旋回移動可能に装着され、砥石車は前記Ｘ軸及びＺ軸と直交する水平Ｙ軸方向に往復動可能に装着されるとともに、Ｙ軸の周りでＢ軸方向に旋回移動可能に装着されていることを特徴とする研削盤。
【請求項６】
請求項２〜５のいずれか一項に記載の研削盤に用いるプログラムであって、
砥石車の先端形状データを、記憶媒体に記憶する工程と、
ワークの前記被研削斜面の加工形状データを、記憶媒体に記憶する工程と、
前記先端形状データ及び加工形状データに基づいて、ワークに対する砥石車の移動経路データを演算する工程と、
前記移動経路データの演算は、ワークの前記被研削斜面に対して、砥石車の傾斜研削面が適正に線接触されるように、つまり、砥石車の傾斜研削面のうち正規に前記被研削斜面に接触される傾斜研削面以外の傾斜研削面が前記被研削斜面と干渉するのを回避するように行われるものであることを特徴とする研削盤に用いる移動経路データの演算プログラム。
【請求項７】
請求項６の移動経路データの演算プログラムを記憶した記憶媒体。
【請求項１】
ワークテーブルに支持され、３次元曲面的に傾斜角が変化する被研削斜面を有するワークと、先端に傾斜研削面を有する砥石車とを相対移動させてワークの研削を行う研削加工方法において、
砥石車の先端形状データを、記憶媒体に記憶する工程と、
ワークの前記被研削斜面の加工形状データを、記憶媒体に記憶する工程と、
前記先端形状データ及び加工形状データに基づいて、ワークに対する砥石車の移動経路データを演算する工程と、
前記移動経路データに基づいて、ワークテーブル及び砥石車の相対移動を制御してワークの研削加工を行う工程と
を備え、
前記移動経路データの演算は、ワークの前記被研削斜面に対して、砥石車の傾斜研削面が適正に線接触されるように、つまり、砥石車の傾斜研削面のうち正規に前記被研削斜面に接触される傾斜研削面以外の傾斜研削面が前記被研削斜面と干渉するのを回避するように行われるものであることを特徴とするワークの研削加工方法。
【請求項２】
ワークテーブルに支持され、３次元曲面的に傾斜角が変化する被研削斜面を有するワークと、先端に傾斜研削面を有する砥石車とを相対移動させてワークの研削を行う研削盤において、
砥石車の先端形状データを記憶する記憶媒体と、
ワークの被研削斜面の加工形状データを記憶する記憶媒体と、
前記先端形状データ及び加工形状データに基づいて、ワークに対する砥石車の移動経路データを演算する移動経路データ演算手段と、
移動経路データに基づいて、ワークテーブル及び砥石車の相対移動を制御してワークの研削加工を行う動作指令手段と
を備え、
前記移動経路データ演算手段は、ワークの前記被研削斜面に対して、砥石車の傾斜研削面が適正に線接触されるように、つまり、砥石車の傾斜研削面のうち正規に前記被研削斜面に接触される傾斜研削面以外の傾斜研削面が前記被研削斜面と干渉するのを回避する機能を備えていることを特徴とする研削盤。
【請求項３】
請求項２において、前記ワークは筒状をなす金型であって、その金型本体の内周面には、スプライン軸を成形するための複数の突条が所定のピッチで形成され、前記各突条は横断面が台形状に形成され、各突条は横断面形状が変化しないストレート部と、高さが低くなるとともに、左右両側の被研削斜面の傾斜角が先端に行くに従い小さくなる傾斜部とによって形成され、前記ストレート部の被研削斜面及び傾斜部の被研削斜面がワークの加工形状データとして記憶媒体に記憶され、砥石車の先端の左右両側の前記被研削斜面を研削する傾斜研削面が先端形状データとして記憶媒体に記憶されていることを特徴とする研削盤。
【請求項４】
請求項２又は３において、前記砥石車の先端形状データは、三次元座標データ変換部によって、先端形状三次元座標データに変換され、ワークの加工形状データは加工形状三次元座標データ変換部によって、加工形状三次元座標データに変換され、前記移動経路データ演算手段は、前記先端形状三次元座標データ及び加工形状三次元座標データに基づいて移動経路データを演算するように構成されていることを特徴とする研削盤。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれか一項において、ベッドの上面には、Ｘ軸移動体が水平Ｘ軸方向の往復動可能に装着され、該Ｘ軸移動体の上面には、ワークテーブルが水平Ｘ軸方向と直交する垂直Ｚ軸の周りでＣ軸方向に旋回移動可能に装着され、砥石車は前記Ｘ軸及びＺ軸と直交する水平Ｙ軸方向に往復動可能に装着されるとともに、Ｙ軸の周りでＢ軸方向に旋回移動可能に装着されていることを特徴とする研削盤。
【請求項６】
請求項２〜５のいずれか一項に記載の研削盤に用いるプログラムであって、
砥石車の先端形状データを、記憶媒体に記憶する工程と、
ワークの前記被研削斜面の加工形状データを、記憶媒体に記憶する工程と、
前記先端形状データ及び加工形状データに基づいて、ワークに対する砥石車の移動経路データを演算する工程と、
前記移動経路データの演算は、ワークの前記被研削斜面に対して、砥石車の傾斜研削面が適正に線接触されるように、つまり、砥石車の傾斜研削面のうち正規に前記被研削斜面に接触される傾斜研削面以外の傾斜研削面が前記被研削斜面と干渉するのを回避するように行われるものであることを特徴とする研削盤に用いる移動経路データの演算プログラム。
【請求項７】
請求項６の移動経路データの演算プログラムを記憶した記憶媒体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−１１４９９（Ｐ２０１２−１１４９９Ａ）
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４９９１７（Ｐ２０１０−１４９９１７）
【出願日】平成２２年６月３０日（２０１０．６．３０）
【出願人】（０００１５０６０４）株式会社ナガセインテグレックス (35)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月３０日（２０１０．６．３０）
【出願人】（０００１５０６０４）株式会社ナガセインテグレックス (35)
【Ｆターム（参考）】
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