特許 6386451 ギアをラッピングする方法であって、アクティブトルクの方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6386451

(24)【登録日】2018年8月17日

(45)【発行日】2018年9月5日

(54)【発明の名称】ギアをラッピングする方法であって、アクティブトルクの方法

(51)【国際特許分類】

   B23F 19/04 20060101AFI20180827BHJP

   B24B 37/02 20120101ALI20180827BHJP

   B23F 23/12 20060101ALI20180827BHJP

【ＦＩ】

   B23F19/04

   B24B37/02

   B23F23/12

【請求項の数】17

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2015-518541(P2015-518541)

(86)(22)【出願日】2013年6月19日

(65)【公表番号】特表2015-520039(P2015-520039A)

(43)【公表日】2015年7月16日

(86)【国際出願番号】US2013046498

(87)【国際公開番号】WO2013192280

(87)【国際公開日】20131227

【審査請求日】2016年3月29日

(31)【優先権主張番号】61/661,382

(32)【優先日】2012年6月19日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】500094370

【氏名又は名称】ザ グリーソン ワークス

(74)【代理人】

【識別番号】110001243

【氏名又は名称】特許業務法人 谷・阿部特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ウィリアム ディー．マクグラッソン

(72)【発明者】

【氏名】マーク ティー．ストラング

【審査官】 津田 健嗣

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１１−０００８２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１１７７２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２０３４５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−３１５５１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−９９１２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第５２９９３９０（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許第４７８８４７６（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｆ １９／０４

Ｂ２３Ｆ ２３／１２

Ｂ２４Ｂ ３７／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ギアセットの第１部材であって該ギアセットの第２部材と互いに噛み合っている第１部材を、前記ギアセットの前記第１及び第２部材に研磨剤混合物を付与している間、前記第１部材と前記第２部材の間のあるトルク量で回転させることを含む、ギアをラッピングする方法において、さらに、
前記ギアセットの実時間における運動伝動エラーを測定すること、
前記測定された運動伝動エラーからランアウトの実時間測定値を獲得すること、
１または複数の予め定められた周期で、前記測定された運動伝動エラーの特定の成分を是正するための是正トルク成分を決定し、該是正トルク成分を含むアクティブトルク信号を生成すること、
前記ランアウトを減らすために、前記アクティブトルク信号の前記是正トルク成分を取り入れること、及び、
前記アクティブトルク信号の前記是正トルク成分にしたがって調整された、前記トルク量によって定められたトルクで前記ギアセットをラッピングすること
を備えること特徴とする方法。

【請求項2】

前記ギアセットの前記第１及び第２部材は、それぞれ駆動側とコースト側を有する歯を備え、前記ラッピングする方法は、前記駆動側と前記コースト側のいずれか一方に適用された後、前記駆動側と前記コースト側の他方に適用されることを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記ランアウトの実時間測定値は、前記ギアセットを取り外し可能に締め付ける被加工物保持機材に起因するランアウトを除外することを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項4】

前記ギアセットの前記第１及び第２部材は、それぞれ、前記ラッピングの間、歯の表面の接触位置において互いに接触する歯の表面を有する歯を備え、前記歯の表面の接触位置は、前記ラッピングの間、前記歯の表面における複数の場所に移動され、
前記測定、獲得、決定、取り入れの各ステップは、前記歯の表面の接触位置の前記複数の場所のそれぞれに対して繰り返されることを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項5】

前記測定、獲得、決定及び取り入れのステップは、１から２０秒の間の間隔で繰り返されることを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項6】

前記是正トルク成分は、回転する前記ギアセットに対し位相が合った状態で取り入れられることを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項7】

前記是正トルク成分は、回転する前記ギアセットに対し位相がずれた状態で取り入れられることを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項8】

第１スピンドル及び第２スピンドルを、該第１スピンドルに回転のために取り付けられたギアセットの第１部材及び前記第２スピンドルに回転のために取り付けられた前記ギアセットの第２部材とともに備えるギアラッピング機械上で、ギアをラッピングする方法であって、
前記ギアセットの前記第１部材を、前記ギアセットの前記第１及び第２部材に研磨剤混合物を付与している間、前記ギアセットの前記第２部材と互いに噛み合わせて前記第１部材と前記第２部材の間の初期トルク量で回転させること、
前記ギアセットの実時間における運動伝動エラーを測定すること、
前記測定された運動伝動エラーからランアウトの実時間測定値を獲得すること、
１または複数の予め定められた頻度で、前記測定された運動伝動エラーの特定の成分を是正するための是正トルク成分を決定し、該是正トルク成分を含むアクティブトルク信号を生成すること、
前記ランアウトを減らすために、是正されたトルク量を生み出すように前記初期トルク量に前記アクティブトルク信号の前記是正トルク成分を付加すること、及び、
前記ギアセットの前記第１及び第２部材を前記是正されたトルク量でラッピングすること
を備える方法。

【請求項9】

前記第１スピンドルは第１スピンドルモータによって回転可能であり、前記第２スピンドルは第２スピンドルモータによって回転可能であり、前記初期トルク量は、前記第１スピンドルモータと前記第２スピンドルモータの一方によって生み出され、前記是正トルク成分が前記第１スピンドルモータと前記第２スピンドルモータの少なくとも一方に加えられて初期トルクを生み出すことを特徴とする請求項８に記載の方法。

【請求項10】

前記第１スピンドルは第１スピンドルモータによって回転可能であり、前記第２スピンドルは第２スピンドルモータによって回転可能であり、前記初期トルク量は前記第１スピンドルモータと前記第２スピンドルモータの一方によって生み出され、前記是正トルク成分が前記第１スピンドルと前記第２スピンドルの一方に一体化された個々のモータにもたらされて初期トルクを生み出すことを特徴とする請求項８に記載の方法。

【請求項11】

前記測定、獲得、決定、及び付加の各ステップは、所定間隔で繰り返されることを特徴とする請求項８に記載の方法。

【請求項12】

前記所定間隔は１から２０秒の間であることを特徴とする請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

前記頻度は、時間ベースの頻度と空間頻度の少なくとも一方を備え、該空間は前記第１部材及び前記第２部材の一方もしくは両方の回転位置を意味していることを特徴とする請求項８に記載の方法。

【請求項14】

前記頻度は、前記第１部材の１回転につき１回、前記第１部材の１回転につき２回、前記第２部材の１回転につき１回、または、前記第２部材の１回転につき２回の少なくとも一つであることを特徴とする請求項１３に記載の方法。

【請求項15】

コンピュータ制御、第１スピンドルモータを介して第１軸周りに回転可能な第１スピンドル、及び、第２スピンドルモータを介して第２軸周りに回転可能な第２スピンドルを備えたギアラッピング機械であって、前記第１スピンドルモータが前記コンピュータ制御と伝達し、及び、前記第２スピンドルモータが前記コンピュータ制御と伝達し、前記第１スピンドルモータと前記第２スピンドルモータは、前記第１スピンドルに取り付けられたギアセットの第１部材及び前記第２スピンドルに取り付けられた前記ギアセットの第２部材を、前記ギアセットの前記第１及び第２部材の間で所定のトルク量で噛み合って回転させるように動作可能である、ギアラッピング機械において、さらに、
前記ギアセットのランアウトを決定するための運動伝動エラー測定データ獲得システムであって、前記第１スピンドル及び前記第２スピンドルと伝達する運動伝動エラー測定データ獲得システムと、
前記第１スピンドル及び前記第２スピンドルの少なくとも一方と伝達するトルクコマンド発生器と、
前記運動伝動エラー測定データ獲得システム及び前記トルクコマンド発生器と通信するアクティブトルク処理コントローラであって、是正トルク信号の決定のための変数であって、前記運動伝動エラー測定データ獲得システムが獲得した運動伝動エラーの特定の成分を是正するために用いる変数を、測定されたランアウトに基づいて前記トルクコマンド発生器に提供するアクティブトルク処理コントローラと
を備えており、
それにより、前記トルクコマンド発生器が前記所定のトルク量への付加のための前記是正トルク信号を提供し、前記ギアセットのランアウトを減らすための是正されたトルク量を結果として得ることを特徴とするギアラッピング機械。

【請求項16】

前記運動伝動エラー測定データ獲得システム、前記アクティブトルク処理コントローラ、及び、前記トルクコマンド発生器は、それぞれ、分離された個々のデバイスに存在することを特徴とする請求項１５に記載のギアラッピング機械。

【請求項17】

前記運動伝動エラー測定データ獲得システム、前記アクティブトルク処理コントローラ、及び、前記トルクコマンド発生器はすべて単一のデバイスに存在することを特徴とする請求項１５に記載のギアラッピング機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本出願の請求項は、２０１２年６月１９日に出願された米国仮特許出願No．６１／６６１，３８２の利益を得、その開示全ては、参照によってここに組み込まれる。

【0002】

本発明は、ギアラッピングに向けられ、そして、とりわけギアラッピング機械、及び、ラッピング処理の間にトルクをアクティブに制御するための方法に向けられている。

【背景技術】

【0003】

ラッピングは、ベベルギアの歯表面の仕上げのための定評のある処理である。ラッピングの目的は、ギアセット運動ノイズ（gearset running noise）（運動伝動エラー：motion transmission errors）を改善するために、ギア歯面（gear tooth flanks）を変質させたり、精錬することである。これらの運動伝動エラーは、短期間（一歯につき１回や、それらの倍（harmonics thereof））と、長期間（１回転につき１回のランアウト（once-per-revolution run-out）ごとや、それらの倍（harmonics thereof））として特徴付けられ得る。

【0004】

ラッピング処理において、ベベルギアセットの部材、すなわちピニオン及びリングギアは、適切な被加工物保持機材（workholding equipment）を通して、ラッピング機械での、個々のスピンドルに取り付けられる。ラッピング中、ギアセットの回転が最大量の場合において、ピニオンは駆動部材であり、リングギアは、ピニオンとリングギアとの間にある量のトルクが生まれることによってブレーキとなる。ギア部材は、噛み合うように回転し、ラッピング合成物、すなわち、オイル（または水）とシリコンカーバイド、またはシリコン研磨剤の混合物からなるものが、噛み合う空間内に、噴射され、射出され、注がれる。この典型的なラッピングサイクルにおいて、ギアの第１側（例えば、コースト側coast side）は、ギアの他の側（例えば駆動側drive side）のラッピングに追従してラッピングされる。ギアラッピング機械の例は、米国特許６１２０３５５号（Stadtfeld et al）に開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】米国特許６１２０３５５号明細書

【発明の概要】

【0006】

多くのラッピング機械は、リングギアとピニオンの間の実際の相互動作に対して３段階の自由度を有している。第１の自由度はリングギア軸（ギア円錐距離）の方向への相対的な移動であり、これは方向ＧすなわちＧ軸を基準とされるであろう。第２の自由度は、ピニオン軸（ピニオン円錐距離）の方向への相対的移動であり、これは方向ＨすなわちＨ軸を基準とされるであろう。そして第３の自由度は、リングギアとピニオン軸との間の距離であり、方向Ｖ、すなわちＶ軸を基準とされるであろう。方向Ｖはまた「ハイポイドオフセット（hypoid offset）」または「ピニオンオフセット（pinion offset）」として知られている。

【0007】

ラッピング処理で、Ｖ，ＨおよびＧ方向の相対的移動は、接触パターンの結果修正での、ギアセットの部材の接触パターンの位置変化に影響する。ラッピングは、ギア部材を、歯表面の所望の位置での接触を伴ない、噛み合って回転させることを含む。したがって、部材は、特定のＶの位置及びＨの位置において、特定のＧ軸位置に沿って位置され、所望のバックラッシュ（backlash）をもたらす。

【0008】

特に、Ｖ，ＨとＧの移動はそれぞれ、局地的な歯接触パターンの長さ方向と深さ方向の位置の両方での結果（影響）を有し、Ｖ軸移動の主な結果（影響）は、接触パターンの相対的な長さ方向の位置でのものであり、Ｈ軸移動の主な結果（影響）は、接触パターンの相対的な深さ方向の位置でのものであり、Ｇ軸移動の主な結果（影響）は、バックラッシュ（backlash）によるものである。

【0009】

ギアセットがラッピングされているとき、接触は通常、歯の中央から、歯表面の外側（かかとheel）または内側（つま先toe）部分のいずれかに向かって、接触位置のシフトといったものをもたらす上で必要なＶ及びＨの設定を変更することによって、なめらかかつ段階的にシフトされる。Ｖ及びＨはシフトをもたらすために変えられると、Ｇ軸位置はまた、所定のバックラッシュ（backlash）を維持するためになめらかかつ段階的に変更されるべきである。所定のかかとまたはつま先位置に到達されたとき、ＶとＨ軸位置は、ＶとＨ位置の変化がバックラッシュを維持するためのＧ軸の適切な変化によって成し遂げられるとともに、かかとまたはつま先位置の他方へのシフト接触に再び変化される。そして、接触位置は、歯の中央において最初の位置に戻される。

【0010】

機械スピンドルモータによってトルクが発展し、その結果、所望の速度および負荷は、ギアセットにおいて、研磨用動作が負荷の関数であることによる物質除去率で生み出される。負荷、すなわち、ギアセットトルクはまた、ラッピング作業のセットアップのときにユーザーによって定められた平均レベル（例えば、10 Newton-meters）を有していてもよい。この平均トルクレベルは、様々な周知の方法、例えば、米国特許６４８１５０８号（McGlasson et al.）に開示されているような方法にしたがって、機械による処理で保持されている。

【0011】

しかし、ギアセットトルクはまた、積極的（能動的）に制御されない動的成分を有している。そのような動的成分は、不可避の存在であり、結果として、スピンドルの質量（masses）、剛性（stiffness）、制振（damping）及び他の機械要素（例えば、機械の受動的物理）によって影響されたギアセット運動エラーに対応したものである。ギアセット運動エラーから主に始動されたこれらの動的成分は、実際のラッピングトルクを構成する平均トルクを増す。したがって、どの瞬間においても、ラッピングトルクは、おおむね、力学を基礎とする要求される平均値よりも高いか、または低い。ラッピング機械のパフォーマンスとパフォーマンス限界は、挙動を基礎とするそれらの受動的物理に大部分が依存し、ラッピング中、より速くスピンドルが回転されると、そのより主要な結果（影響）が生まれる傾向にある。

【0012】

したがって、重要な限定的結果が、ラッピング機械システムの受動的動的成分／トルク挙動から起きる。最良の歯の修正性能を生み出すラッピング機械変数（機械の設計、制御特性、処理選択）は、最良の間隔及び／またはランアウトパフォーマンス（run-out performance）を同時には生み出さないかもしれないことが分かっており、逆もまた同様である。他の言葉で言えば、歯面形状での最適の改良のための機械設計は、平均において、ただランアウト（run-out）を保持するか、より悪くするかもしれない。そして、一貫して改良された機械の部分ランアウト（run-out）は、次に最適な歯間伝動特性を実現するかもしれない。

【0013】

特定の歯の特性の一例は、Ginierによる米国特許４７８８４７６号明細書に見られ、ここでは、干渉ベースのラッピングアプローチ（二つのスピンドルの速度及び／または位置モードにおける動作から生じる）の間欠的な接触を、歪んだまたは位置ずれしたギア歯を選択的にラッピングするために利用し、及び、操作する方法が開示されている。処理の制御は、結局のところ、ラッピングトルクを生み出している命令された干渉状態をいつ進めるか、そして、いつ保持するかのタイミングに行き着く。結果としてラッピングサイクルは概して生産で使用されるのには遅く、いくつかの歯の過剰なラッピング（使用不能なギアセットのレンダリング）は、もし事前のラッピング空間エラーが影響されるならば、予想される。

【課題を解決するための手段】

【0014】

本発明は、ギアをラッピングする方法及び装置を備え、この装置は、ランアウトおよび他の長期の運動伝動エラーに関する歯間伝動性能(tooth-to-tooth performance)を損なうこと無しに、実質的にラッピング処理を改善するためのアクティブトルクシステムを含んでいる。運動伝動エラー測定は、スピンドルモータまたはブレーキによって達成される１または複数のアクティブな是正トルク成分を計算するための基礎をもたらし、そして、ギアセット運動伝動エラーの部分ランアウト（part run-out）や他の要素を減らすまたは除去するための従来の処理トルクと組み合わされる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】図１は、ギアラッピング機械の周知の構成を図示する。

【図2】図２は、ギアラッピング機械のアクティブトルクシステムを図示する。

【発明を実施するための形態】

【0016】

本明細書中で使用される「発明」、「この発明」及び「本発明」の用語は、本明細書及び以下の請求の範囲の内容の全てを、広く参照することを意図されている。これらの用語が含む言明は、ここに述べる内容を限定するもの、もしくは、以下の特許請求の範囲の意味や範囲を限定するものとして理解されるべきでない。さらに、この明細書は、本出願のいかなる特定の部分や段落や陳述や図において、請求項によって包括された内容を述べること、または限定することを求めるものではない。この内容は、明細書及び全ての図、以下の請求の範囲の参照によって理解されるべきである。本発明は、他の構成や様々な方法での試行や実行が可能である。ここに用いられる表現及び専門用語は、詳述を目的とするものであり、限定する意図で考えられるべきでない。

【0017】

本発明の詳細は、例示した方法のみによって本発明を図示する添付の図を参照することによって、今、論じられるであろう。この図において、類似の特徴及び構成要素は、同じ参照番号によって参照されるであろう。本発明のよりよい理解と、見易さのために、ドアといかなる内部または外部の防護は、いずれの機械図から省略されている。

【0018】

「含む」、「有する」、「備える」、及びこれらの変形の使用は、ここでは、追加の項目と同様に、それ以降提示された項目やその均等物を包括することを意図する。方法や処理の要素を特定するための用語の使用は、単に特定のためであり、この要素が特定の順序で実行されるべきであることを示すことを意見するわけではない。

【0019】

図を述べる上で、参照番号は、上方、下方、上向き、下向き、後ろ向き、底、上部、前、後ろといった方向に対して後述されるかもしれないが、この参照は、簡便のために、図（一般的な見方での）に関してなされるものである。これらの方向は、ある形において本発明を文字通りとされることを意図するのではなく、また、ある形に本発明を限定することを意図するのではない。加えて、「第１」、「第２」、「第３」などといった用語は、ここに記述のために使用されており、重要性や重大性を暗に示すことを意図するものではない。

【0020】

米国特許６１２０３５５号にすでに述べられているラッピング機械が図１に図示され、２０によってほぼ指し示されている。様々な機械構成要素を示す上で簡易にするために、図１は、ドア、支持システム、外装シート金属を除いて、本発明の機械を図示している。機械２０は、単一支柱２２を備え、これは、機械の枠として考えられてもよい。支柱２２は、少なくとも３つの側面、好ましくは４つの側面を備えており、この側面の少なくとも２つ、すなわち第１側面２４と第２側面２６は互いに直交している。第１側面と第２側面のそれぞれは、（図１に示すように）幅と高さを備えている。

【0021】

第１側面２４は、第１被加工スピンドル（first workpiece spindle）２８を含み、これは、軸ＡＧに対して回転可能であり、そして、好ましくは、直接駆動モータ３０によって動かされ、好ましくは、液で冷やされ、前と後ろの軸ベアリング（図示しない）の間に配置される。スピンドル２８は、支柱２２に直接取り付けられた道（ways）３２で、第１側面２４の幅に沿って方向Ｇに、移動可能である。スピンドル２８の方向Ｇでの移動は、直結式ボールねじ（図示しない）を介したモータ３４によってもたらされる。好ましくは、べべルリングギア部材３６（bevel ring gear member）は、周知の適当な被加工物保持機材（workholding equipment）によって、スピンドル２８に取り外し可能に取り付けられる。

【0022】

第２側面２６は、第２被加工スピンドル（second workpiece spindle）３８を含み、これは、軸ＡＨに対して回転可能であり、好ましくは、直接駆動モータ４０によって駆動され、好ましくは液で冷やされ、前と後ろの軸ベアリング（図示しない）の間に、約４０００ＲＰＭのピニオン回転を達成可能なモータ４０とともに配置される。（モータ３０のＲＰＭは、ギアセットのピニオンＲＰＭ率となるであろう）。

【0023】

スピンドル３８は、スライド４４に取り付けられた道（ways）４２に、第２側面２６の幅に沿って方向Ｈに移動可能である。方向Ｈでの軸３８の移動は、直結式ボールねじ（図示しない）を介してモータ４６によってもたらされる。好ましくは、ピニオン部材４８が、周知の適当な被加工物保持機材によって、取り外し可能にスピンドル３８に取り付けられている。直結式ボールねじ（図示しない）を介したモータ５２によってもたらされる移動とともに、スライド４４が道（ways）５０を介してＶ方向に移動可能であるので、被加工スピンドル３８は、また側面２６の高さに沿って、方向Ｖに移動可能である。方向Ｇ、ＨおよびＶは、互いにそれぞれに対して直交している。図示の意図と同様に実質的な意図にとって、図１のＶ方向は垂直である。

【0024】

第１スピンドル回転及び第２スピンドル回転と同様に、方向Ｇにおける第１被加工スピンドル２８、方向Ｈにおける第２被加工スピンドル３８、方向Ｖにおけるスライド４４の移動は、それぞれ独立した駆動モータ３４、４６、５２、３０、及び４０によって与えられる。上述の構成要素は、お互いに独立した移動を可能とし、あるいは、互いに並行して移動してもよい。ファナックモデル１８ｉ（Fanuc model 18i）といったコンピュータコントローラへの指示入力に関して、駆動モータの操作を管理するＣＮＣシステムの一部として、個々のモータはそれぞれ、リニアまたはロータリーエンコーダ（例えば、エンコーダ２９，３９）といったフィードバック装置に連携される。

【0025】

本発明に関し、短期の歯間伝動性能を損なうことなく、ランアウト（run-out）や、ほかのより長期の運動エラーに関するラッピング処理を実質的に改善するためのラッピング機械は、アクティブトルクシステムを含む。本発明は、ラッピング機械の一部として、実時間運動伝動エラー（ＭＴＥ）測定システムを備える。そして、このシステムを使用して、ランアウトの実時間測定を獲得し、このランアウトを減らすアクティブな是正トルクコマンド成分を取り入れる。したがって、もし機械の受動物理が、ランアウトを補強する、もしくは増やす傾向の動的なトルク成分を生み出すなら、本発明に係るシステムによって生み出されるアクティブなトルク成分は、受動的な成分を制御可能で是正するための方法で打ち消す傾向があるため、その結果、噛み合いの正味の結果が改良される、またはそのランアウトの選択された成分の実質的な除去となる。例えば、与えられたランアウト成分に対する噛み合いの正味の結果は、ゼロまたはゼロでない（すなわち能動的な）量となるであろう。好ましくは、是正トルク成分は、低地点よりも厳しく動作エラー高地点をラップする。

【0026】

本発明は、機械上での、ギアセットの動作エラーの測定を含む。コンピュータベースのデータ取得システムは、ピニオンとギアスピンドルとに置かれたエンコーダから回転情報を収集する。このデータは、ギアセットの運動エラーを特定するために処理され、好ましくは、多くの成分頻度の大きさと位相として表現される。ギアセット運動伝動エラー（ＭＴＥ）の決定は、本来、ギアのテスト機械とテスト方法に関する熟練者に知られていることに注意すべきである。しかしながら、発明者たちは、そのようなＭＴＥの決定をギアラッピング処理および機械中に組み込むことは、以前は意図されていなかったと信じる。

【0027】

この決定された運動伝動エラー測定値は、ギアおよび／またはピニオンの、１またはそれ以上の所定の頻度（例えば、１回転につき１回のランアウト、または１回転につき２回のランアウト）で是正トルク成分を計算するための基礎となる。

【0028】

本発明は、さらに、計算されたＭＴＥ成分からアクティブトルク信号を決定することを含む。好ましい実施形態において、アクティブトルク信号は、ＮＣコントロールユニット、または、主リングギアスピンドルモータのためのドライブに出力され、そして、アクティブトルク信号は、通常のスピンドル制御用にすでに生成されているトルクに関するコマンドに付加される。他の実施形態において、アクティブトルク信号は、主リングギアスピンドルモータとは別個のモータであり、このリングギアスピンドルの中に一体化もされる「アクティブトルク」モータに供給するドライブに出力される。

【0029】

ラッピング処理中、測定されたＭＴＥは様々な理由により変化可能である。第1として、駆動側のＭＴＥ特性は、コースト側（the coast side）のそれと異なっていてもよく、したがって、適用されるアクティブトルク信号は、目下ラップされている側に依存するであろう。典型的なラッピングサイクルにおいて、これは、一方側と同時に他方側をラッピングすることを含む。また、このＭＴＥは、ラッピングによって歯を全体にわたってアクティブに再形成しているため、サイクルの開始から終点にわたって変化可能である。さらに、ＭＴＥは、歯の接触位置の関数として変化可能である。歯の接触位置は、ラッピング処理全体を通じてゆっくりと移動され、その結果、一般的に歯の表面の部分のみに対する時間のいかなる瞬間でもローカライズされるラッピング動作は、歯面（tooth flank）のほとんどを最終的に覆うであろう。この接触パターン運動は、機械のＶ，ＨおよびＧ軸を用いる二つのギアセット部材の相対的な位置に対するわずかで連続的な調整を行うことによって成し遂げられる。したがって、上記の理由にとって、是正ラッピングに必要なアクティブトルク成分は、固定でなく、または一定でなく、ラッピングサイクルの全体を通して、通常の期間または間隔で更新されるべきである。この終了に向けて、ＭＴＥシステムは、繰り返し、測定値を形成し、エラー成分を分析し、アクティブトルクコマンドを計算する。この繰り返しサイクルの期間は、例えば１から２０秒の間、または部分回転の間といった、使用に対して最適となるように決定された値でセットされてもよい。

【0030】

解放可能に、ギアセット部材をそのそれぞれのスピンドルに締め付ける（clamp）被加工物保持機材（workholding equipment）と、スピンドルそれ自身さえ、ギアセットＭＴＥエラーに加えて、ランアウトの根源となるかもしれない。もしエラーのそれら根源は、重要で、十分に繰り返し可能であるならば、それらは、ラッピング開始の前に決定され、是正信号が生成されるときに考慮される。言い換えると、これらの根源からの貢献は、生のＭＴＥ信号から取り去られることが可能であり、是正トルク信号は、総合的に組み合わされたランアウト成分のアドレスでなく、ギアセットに帰する成分のみのアドレスによって構成されてもよい。

【0031】

図２は、本発明の方法を実行するシステムの好ましい変形を示す。ギアラッピング機械２０（図１参照）は、スピンドル２８、３８が個々のドライブ６０、６２と伝達されるように示されており、このドライブ６０、６２は、ＮＣコントローラ６４に折り返し伝達するものである。ユーザーインターフェースとラッピングコントローラ６６は、ＮＣコントローラ６４に伝達される。上述したように、コンピュータを基礎にしたＭＴＥ測定データ取得システム６８は、ピニオンおよびギアスピンドル３８、２８にそれぞれ取り付けられたエンコーダ３９、２９から回転情報を収集する。このデータは、ギアセットの運動伝動エラーを特定するために処理される。

【0032】

先に言及した期間と間隔のそれぞれの範囲内で、このアクティブトルク信号は、アクティブトルク処理コントローラ７０のロジックおよび計算からもたらされるパラメータに基づいて、トルクコマンド発生器７２によって構成される。これらのパラメータは、アクティブトルク信号の１またはそれ以上の繰り返し成分を示し、ここで、各成分は典型的には関心のある特定の頻度において指示される。例えば、アクティブトルク信号は、４つの成分で、１つはリングギア１回転につき１回の頻度、他の１つはリングギア１回転につき２回の頻度、他の１つはピニオン１回転につき１回の頻度、最後はピニオン１回転につき２回の頻度で、できていても良い。

【0033】

このアクティブトルク信号の目的は、ラッピング処理進行中のギアセット運動エラーを改善する（減らす）ことに関するそのような特質のトルクを提供することにあり、アクティブトルク信号の成分は「是正成分」として参照される。各是正成分を特定するパラメータは、その頻度、大きさ、位相、形状を示す。できれば、各是正成分は、その頻度を持つ正弦曲線の形であり、大きさおよび位相は測定されたＭＴＥ成分のパラメータに関して特定され、計算される。これら是正成分は、各ギアセット部材の現在活動位置に対して集められ、付与され、それらによって、ＭＴＥ成分と是正成分との間の、ギア部材に基づく空間上連携が保持される。是正成分の正弦曲線の形が好ましい一方、他の形は、例えば、箱形の波や矩形波や三角波といったものを意図されたものである。

【0034】

是正成分のパラメータを導くロジックおよび計算は、熟練者によって正当に評価され得る様々な要素に基づくことが可能であり、測定されたＭＴＥデータだけでなく、例えば処理のスピード、ギアセット部材の慣性、および／または他の回転機械成分、サイズ、タイプ、ギアセットの性質、ラッピング機械モデル等といったほかの考慮すべきことに依存してもよい。さらに、ロジックまたは計算は、他の機械上の測定値、例えば、振動、温度、ラッピング材料、送り速度等といったものに依存していてもよい。例えば、ロジックは、ピニオン部材是正成分が、同じ頻度におけるピニオンＭＴＥ成分に対して２０ｒａｄ(マイクロラジアン）につき１Ｎ−ｍ（N-m per 20 rad (micro radians)）といった関係で大きさにおいて関係し、および、相対位相が２０度進んだ正弦となることを要求することがある。

【0035】

アクティブトルク処理コントローラ７０は、ユーザーによって指示され、および／または、ＭＴＥデータのどの成分を是正すべきかを判定するようにプログラムされる。そのロジックおよび計算は、上述の入力パラメータに基づいて、適切な是正成分のパラメータを確立する。この入力パラメータは、例えば、リングギアまたはピニオン、１回転につき１回または２回の頻度、大きさ、位相角、アップデート周期等を含む。是正成分のパラメータはトルクコマンド発生器７２に送られ、ここで、是正トルク信号が生成されてリングギアドライブ６０に送られ、ここで、それは、ＮＣコントローラ６４から来る、通常のプログラムされたスピンドル制御トルクに加えられる。代替的に、是正トルク信号はピニオンドライブ６２に送られてもよく、あるいは、協調したトルク信号がドライブ６０、６２の両方に同時に送られてもよい。是正トルク信号は、アクティブトルクドライブに、および、主ギアスピンドルモータ（または主ピニオンスピンドルモータ）から分離しているが、ギアスピンドル（またはピニオンスピンドル）中に一体化されているモータに送られてもよいことにも注意すべきである。

【0036】

是正トルクパラメータの更新されたセットがＭＴＥ測定データ取得システム６８およびエンコーダ３９，２９から受けた更新された測定値に基づいてアクティブトルク処理コントローラ７０によって確立されるまでの間は、是正トルクパラメータの特定のセットがトルクコマンド発生器７２によって使用されて、ドライブ６０に絶え間なく送られるアクティブトルクコマンド信号を構成する。更新の間隔はいかなる時間、期間または間隔であってもよいが、１から２０秒の範囲が好ましい。

【0037】

本発明は、図１のラッピング機械の構成に関して議論されている一方、本発明のアクティブトルクシステムはまた、例えば、角ラッパー、揺動ピニオン円錐ラッパー、および直接駆動スピンドルを持たないラッピング機械などを含む他のタイプのラッピング機械に適用可能である。

【0038】

測定データ取得システム６８、アクティブトルク処理コントローラ７０およびトルクコマンド発生器は図２にそれぞれ分離された要素で示されている一方、これらの機能は、ラッピングコントローラ６６の一部となり得る単一のアクティブトルク処理コントローラに組み込まれていてもよい。一方、測定データ取得システム６８、アクティブトルク処理コントローラ７０およびトルクコマンド発生器７２は互いに分離したコンピュータや他の電子デバイスに帰属してもよい。本発明において「頻度」という用語の使用は、時間ベースの頻度と空間頻度（「空間」という用語は、ギアセット部材の一方もしくは両方の回転位置を意味している）との両方を包括することを意図する。

【0039】

本発明は、好ましい実施形態の参照とともに述べられているが、本発明はそれらの特徴に限定されるのではないことが理解される。本発明は、当業者に明らかであり、添付の請求の範囲の精神および範疇から外れることなく主旨が属する変形を含むと意図される。

【図1】

【図2】