CN101530938A - 齿轮加工装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种齿轮加工装置，其包括：自由旋转地保持作为加工对象的齿轮的保持单元(2)，倒角用的齿条(4)，使齿条(4)在与齿轮(G)啮合的状态下相对于保持单元(2)相对地往复运动的液压缸(3)。

Description

齿轮加工装置

技术领域

本发明涉及用于齿轮的倒角加工的齿轮加工装置。

背景技术

齿轮加工中存在各种阶段，通过切削加工形成大致的形状后，经过倒角加工、去飞边加工通过剃齿实行精加工。其中，作为倒角加工，例如提出了日本实开平2-14899号公报所记载的方法。在该文献记载的倒角方法中，平行地配置两个研磨用齿条使齿相互面对地配置，在其间配置齿轮。并且，在将齿轮保持为能够旋转的状态下，使两个齿条相互向反方向往复运动。在此过程中，齿轮与两个齿条啮合的同时被滚轧，实行倒角。

但是，在上述装置中，由于使用了两个齿条，在倒角前的初始状态中，例如，以一方的齿条的右端部和另一方的齿条的左端部相对的方式配置。即，由于两个齿条成为在长度方向并排的状态，在该装置中，至少需要两个齿条的长度以上的全长。因此，存在装置大型化的问题。

本发明为了解决上述问题而完成，其目的在于提供一种即使具有倒角用的齿条也能够实现小型化的齿轮加工装置。

发明内容

本发明用于解决上述问题而完成，包括自由旋转地保持作为加工对象的齿轮的保持单元、倒角用的齿条部、将上述齿条部在啮合于齿轮的状态下相对于上述保持单元使其相对地往复运动的驱动部。

根据该结构，设置有将齿轮保持为能够旋转的保持单元，其相对于倒角用的齿条部能够相对地往复运动。因此，在使齿轮啮合于齿条部的状态下，如果使保持单元相对于齿条部相对地往复运动，则能够实行齿轮的倒角。因此，由于只设置有一个齿条部，与现有的示例相比，能够实现装置的小型化。此外，驱动部能够由液压缸等构成，由此能够以低成本构成驱动部。此外，由于保持单元能够相对于齿条部相对地往复运动即可，则也可以构成为固定保持单元使齿条部往复运动，或者相反地固定齿条部使保持单元往复运动。

在上述装置中，能够在保持单元设置与齿轮的齿的侧面的至少一方抵接的去飞边用工具。在保持单元相对于齿条部相对地往复运动期间，由于齿轮在与齿条部啮合的同时进行旋转，如果在保持单元设置有去飞边用工具，就能够通过去飞边工具与旋转的齿轮抵接削去飞边。因此，由于利用齿条部实行倒角加工的同时，能够实行去飞边加工，因此能够更高效地实行齿轮加工。

上述去飞边用工具能够由从轴方向的两侧挟持齿轮的齿的侧面的一对工具片构成。由此，能够将齿轮的齿的两面的飞边同时削去。此时，能够构成为各工具片能够相对于齿轮接近分离，能够按照在将齿轮设置在保持单元的初始状态从齿轮分离，另一方面，在齿轮与齿条部开始啮合的加工开始状态与齿轮抵接的方式构成。

如上所述，使两个工具片接近分离时，例如，能够如下所述实行。首先，使保持单元构成为相对于固定的齿条部能够往复运动，设置向使工具片互相接近的方向施力的施力部件，和在初始状态进入两个工具片之间使其分离的间隔调整部件。并且，构成为在保持单元从初始状态向加工开始状态移行期间，间隔调整部件从两个工具片之间脱离。由此，当进入加工开始状态时，由于通过施力部件向使两个工具片接近的方向施力，两个工具片与齿轮抵接。因此，利用保持单元的往复运动，能够使两个工具片相对于齿轮自动地接近分离。

此外，在上述装置中，为了使齿轮和齿条部适当啮合，在初始状态时，需要将齿轮定位在规定的旋转位置。为此，能够构成为如下所述的结构。首先，使保持单元构成为相对于被固定的齿条部能够往复运动，设置能够与齿轮的齿尖接触的位置调整部件。并且，由于齿轮被能够自由旋转地保持在保持单元上，在保持单元移动时当位置调整部件接触并按压齿轮的齿尖时，齿轮开始旋转。因此，将位置调整部件设置在规定的位置时，通过齿轮和位置调整部件的接触，能够将齿轮定位在需要的旋转位置。上述齿轮的定位，能够通过使保持单元从初始状态移动而实行。因此，在初始状态下当在保持单元设置齿轮时，当判断齿轮没有位于适当的旋转位置的情况下，保持单元动作使定位部件和齿轮接触，能够实行齿轮的初始位置的调整。

利用本发明的齿轮加工装置，即使具有倒角用的齿条，也能够实现装置的小型化。

附图说明

图1是本实施方式的齿轮加工装置的正面图。

图2是图1的A-A线截面图。

图3是图1的B-B线截面图。

图4是图1的C-C线截面图。

图5是图2的D-D线截面图。

图6是图5的动作图。

图7是图5的E-E线截面图。

图8是图7的动作图。

图9是图7的F-F线截面图。

图10是图8的H-H线截面图。

图11是同时设置有剃齿装置的装置整体的平面图。

图12是图1的B-B线截面图。

图13是图5的E-E线截面图。

图14是图7的F-F线截面图。

图15是图14的变形例。

图16是图15的I-I线截面图。

2 保持单元

3 液压缸(驱动部)

4 齿条

G 齿轮

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的齿轮加工装置的一个实施方式进行说明。图1是本实施方式的齿轮加工装置的正面图，图2是图1的A-A线截面图，图3是图1的B-B线截面图，图4是图1的C-C线截面图。

如图1～图3所示，该齿轮加工装置具备截面为コ字形的主体框架1，在该主体框架1中配置有保持齿轮G的保持单元2。保持单元2构成为能够在主体框架1的长度方向、即图1的X方向往复运动。此外，以下为了便于说明，将图1的主体框架1的左侧称为上流，右侧称为下流。

如图2所示，主体框架1通过由沿垂直方向延伸的连接部件13连接沿X方向延伸的基台11和在其上方平行配置的上支撑部件12的一端部之间而形成。在基台11和上支撑部件12，在与安装有连接部件13一侧相反侧的端部，安装有沿X方向延伸的导轨111、121，保持单元2沿着该导轨111、121在X方向上往复运动。保持单元2在初始状态下配置在图1的上流一侧。并且，固定在主体框架1的下流一侧的端部的液压缸3沿X方向延伸，与保持单元2连接。由此，以使保持单元2沿X方向往复运动的方式进行驱动。

如图1所示，在上支撑部件12的上表面的两端部、即X方向的两端部，分别设置有位置检测传感器122、123，通过该传感器122、123检测保持单元2的X方向的位置。此外，在上支撑部件12的下表面，经由齿条安装台12a安装有沿X方向延伸的一对倒角用齿条4a、4b。两个齿条4a、4b以与作为加工对象的齿轮G的齿的侧面抵接并啮合的间隔配置。

在图1、图2和图4中，表示了齿条的定位机构的部分剖视图。以下，参照上述图对于定位机构进行说明。两个齿条4a、4b相对于齿轮G自由接近/分离地在相对于齿条的齿的排列方向成直角的方向上能够自由调整地安装在齿条安装台12a上。即，在两个齿条4a、4b的上表面和齿条安装台12a的下表面之间，设置有具备沿着齿条的齿的排列方向倾斜(齿条的高度在下流侧较高，在上流侧较低)的凸轮面的中间块体12b。中间块体12b在齿条安装台12a的一端侧露出，与被在齿条安装台12a的下流侧固定的支撑板12c支撑的两个螺栓B1、B2相对。

第一螺栓B1，其基部被埋入中间块体12b的右端侧。此外，在该螺栓B1，在贯穿支撑板12c的前端部切有螺纹，将螺母旋入。当螺母旋转时中间块体12b被拉向下游侧，由于其变位在中间齿条安装台12a下表面和中间块体12b的凸轮面之间产生间隙。由此，两个齿条4a、4b相对于齿轮G能够向分离方向仅移动该间隙的距离。

第二螺栓B2被旋入支撑板12c，将其前端面对中间块体12b的下流侧端部。拧松第一螺栓B1的螺母，将第二螺栓B2旋入时中间块体12b被向上流侧按压。而后，通过其变位对中间块体12b的凸轮面施加推力使两个齿条4a、4b能够相对于齿轮G向接近的方向移动。

如图4所示，在基台11，形成有在长度方向上排列的多个开口112，如后所述，通过倒角加工和去飞边加工削去的切粉落到上述开口112内被回收。此外，在图1中上流侧的端部，设置有调整齿轮G的初始的旋转位置的位置调整单元5和调整向去飞边用工具的齿轮的抵接/分离的间隔调整部件6，将在后文详细说明。它们配置在主体框架1的最端部，保持单元2由此被配置在下流侧。

而后，关于保持单元2进行说明。如图2所示，保持单元2由配置在上侧的齿轮保持部21和配置在下侧的去飞边用工具保持部22构成。首先，参照图5～图8关于齿轮保持部21进行说明。图5是图2的D-D线截面图，图6是图5的动作图，图7是图5的E-E线截面图，图8是图7的动作图。

如图7所示，齿轮保持部21具备在上表面和下表面具有开口2111、2112的截面圆弧状的保持凹部211。如该图所示，齿轮G从保持凹部211的上端开口2111插入，将旋转轴配置为水平。在该状态下，齿轮G的齿尖被圆弧状的保持凹部211的壁面支撑，并且齿轮G的下部成为从保持凹部211的下端开口2112突出的状态。如图5所示，在齿轮保持部21，设置有用于将齿轮G自由旋转地支撑的齿轮支撑轴212。该齿轮支撑轴212被插入沿着齿轮G的轴线形成的贯穿孔G1。进一步详细地说，齿轮支撑轴212沿图5的Y方向配置为能够自由往复运动，当支撑齿轮G时，一个端部向保持凹部211内凸出，被插入齿轮G的贯穿孔G1中。在该状态下齿轮G围绕支撑轴212自由旋转。此外，齿轮支撑轴212通过设置在齿轮保持部21的侧面的液压缸213沿Y方向被驱动，当设置齿轮G和取出齿轮G时，如图6所示，驱动液压缸213使齿轮支撑轴212从保持凹部211退出。

接着，参照图9和图10关于去飞边用工具保持部22进行说明。图9是图7的F-F线截面图，图10是图8的H-H线截面图。

如图2和图7所示，去飞边用工具保持部22，在其上端部安装有去飞边用工具221。该工具221由从轴方向夹住从齿轮保持部21的下端部突出的齿轮G的下部的一对工具片221a、221b组成。如图7所示，各工具片221a、221b形成为沿X方向延伸的板状，与齿轮G抵接的前端部分成为实行去飞边加工的刀具。此外，在下端部，多个切口部2211沿X方向隔开规定间隔形成，各切口部2211在下方开口。并且，各工具片221a、221b被一对块状的支撑体222支撑。在各支撑体222的上端部分，突出有沿X方向延伸的板状的固定部223，在该固定部223，工具片221a、221b通过两个螺栓224被固定。各个螺栓224插通工具片221a、221b的切口部2211，旋入固定部223。此时，工具片221a、221b将螺栓224插通在任意的切口部2211而固定即可，当与齿轮G接触的部分磨损时，沿X方向偏移位置，将螺栓224插通在任意的切口部2211并固定即可。由此，未被磨损的新的部分与齿轮G接触。

上述两个支撑体222，配置在上部开口的箱形的支撑框架225内。如图9所示，在支撑框架225，设置有沿Y方向延伸的两个下部支撑轴226，上述各下部支撑轴226，被插入在各支撑体222上形成的贯通孔2221。由此，各支撑体222能够沿着下部支撑轴226向Y方向移动。此外，在支撑框架225的内壁面和各支撑体222之间分别安装有弹簧227，通过该弹簧227，两个支撑体222被向互相接近的方向施力。进而，在该支撑框架225，设置在Y方向的端部(图9的下端部)的端部面板2251能够被分离。即，如图9所示，将在支撑框架225的两端沿Y方向安装的固定螺栓2252被分离时，能够取下端部面板2251。由此，能够在维护时从支撑框架225取下支撑体222和工具片221a、221b。此外，如图7所示，固定螺栓2252的端部通过能够摇动的钩2253被固定在端部面板2251。

接着，关于支撑体222的接近/分离机构进行说明。在本体框架1上流侧端部，安装有如上所述的棒状的间隔调整部件6，沿X方向延伸。间隔调整部件6，当保持单元2位于初始位置附近时，被插入两个支撑体222之间。如图2和图9所示，在各支撑体222的下部，在相互面对的面，形成有用于使间隔调整部件6进入的切口部2122，在两个支撑体222抵接的状态下，通过该切口部2122在两个支撑体222之间形成有间隙。并且，间隔调整部件6进入该间隙中。切口部2122在X方向的上流侧切口较深，随着向下游侧移动切口逐渐变浅。因此，两个支撑体222，随着间隔调整部件6进入该间隙，逐渐地分离拉。在该状态下，伴随着支撑体222的分离，工具片221a、221b也与齿轮G分离。另一方面，保持单元2，从初始位置移动至齿条与齿轮开始啮合的加工开始位置时，如图10所示，间隔调整部件6从两个支撑体222之间脱离。由此，两个支撑体222逐渐接近，与此相伴使两个工具片221a、221b与齿轮G抵接并挟持。

接着，关于齿轮G的初始位置的调整方法进行说明。齿轮G通过与两个齿条4a、4b啮合，实行倒角加工，当保持单元2移动至加工开始位置时，如果齿轮G与齿条4a、4b没有啮合，就无法进行加工。为此，需要对齿轮G的初始旋转位置预先确定相位。为了实行该相位确定，保持单元从初始位置进一步移动至上流侧的调整位置实行齿轮的旋转位置的调整。

如图6和图7所示，在主体框架1的上流侧，如上所述，设置有位置调整单元5。该位置调整单元5，设置有沿X方向延伸的棒状的抵接传感器51。该抵接传感器51被支撑为能够在向下流侧突出的基准位置和没入上流侧的错误位置之间沿X方向往复运动，通常，通过弹簧52被向基准位置侧施力。此外，在齿轮保持部21的上流侧，当保持单元2移动至调整位置时，形成有抵接传感器51进入的开口214。并且，进入该开口214的抵接传感器51与齿轮G的齿面抵接。此时，如图7所示，当抵接传感器51进入齿轮G的齿与齿之间时，抵接传感器51成为被保持在基准位置的状态。另一方面，与齿的齿尖抵接时，被向错误位置按压。像这样，当抵接传感器51被向错误位置按压时，能够检测到齿轮G的旋转位置不合适。为了修正该旋转位置，在位置调整单元5，设置有配置在抵接传感器51的下方的棒状的位置调整部件53。

如图7所示，位置调整部件53，沿X方向延伸，与从齿轮保持部21的下端突出的齿轮G的下部接触。位置调整部件53，由从主体框架1的下流侧端部延伸的棒状的基部531、和在该基部531通过沿X方向延伸的弹簧532安装的圆筒状的抵接部533构成。抵接部533由于被弹簧532支撑，所以能够以基部531的轴为中心上下左右弯曲。

例如，当保持单元2从下流侧向上流侧移动时，齿轮G的下部、即向下方突出的齿尖，与位置调整部件53接触，被向X方向下流侧按压。由此，齿轮G旋转，调整至适当的旋转位置。此时，由于位置调整部件53的抵接部533被弹簧532支撑，按压齿轮G的齿尖，由于按压的反作用力而发生弯曲。因此，不会侵犯齿轮G的齿尖，防止了齿的损伤。由此，由于保持单元2在从初始位置回到调整位置的过程中，被位置调整部件53按压，所以齿轮G的旋转位置被调节。并且，当回到调整位置时，抵接传感器51进入齿与齿之间时，就能够被调整到适当的旋转位置。此时，抵接传感器51仍然与齿尖抵接并被向错误位置施力时，再次使保持单元2返回初始位置，并再次移动至调整位置。由此，通过位置调整部件53反复进行齿的按压，将齿轮G调整至适当的旋转位置。

接着，关于如上所述构成的齿轮加工装置的动作进行说明。首先，将保持单元2移动至初始位置，在齿轮保持部21的保持凹部211设置作为加工对象的齿轮G。即，在使支撑轴212避让的状态下，将齿轮G插入保持凹部211后，使支撑轴212进入保持凹部211内。由此，支撑轴212被插入齿轮G的贯穿孔G1，齿轮G能够旋转地固定在保持凹部211内。接着，如上所述使保持单元2在初始位置和调整位置之间往复运动，调整齿轮G的旋转位置。

而后，当齿轮G被调整至适当的旋转位置时，使保持单元2向下流侧移动。在该过程中，由于间隔调整部件6从两个支撑体222之间脱离，去飞边加工用工具片221a、221b从两侧将齿轮G的下部挟持。并且，使保持单元2进一步向下流侧移动，在加工开始位置与齿条4a、4b的齿啮合后开始加工。即，当使保持单元2向下流移动时，齿轮G在旋转的同时，与齿条4a、4b啮合，而实行齿轮G的倒角加工。与此同时，由于去飞边加工用工具片221a、221b与旋转的齿轮G抵接，因而同时削去飞边，实行去飞边加工。由此，当使保持单元2多次往复运动时，结束倒角加工和去飞边加工。然后，使保持单元2返回初始位置时，由于间隔调整部件6进入两个支撑部222之间，因而去飞边加工用工具片221a、221b从齿轮G分离。而后，使齿轮支撑轴212避让，从齿轮G的贯穿孔G1脱离，能够将齿轮G从齿轮保持部21取出。

如上所述，根据本实施方式，设置将齿轮G保持为能够旋转的保持单元2，使其相对于倒角用的齿条4a、4b能够往复运动。由此，在使齿轮G与齿条4a、4b啮合的状态下，如果使保持单元2往复运动，则能够实行齿轮G的倒角加工。因此，由于只设置有一个齿条4a、4b，所以与现有技术示例相比，能够实现装置的小型化。

另外，在上述装置中，由于在保持单元2设置有去飞边用工具片4a、4b，所以能够同时实行去飞边加工。即，在保持单元2相对于齿条4a、4b往复运动期间，由于齿轮G与齿条4a、4b啮合的同时进行旋转，因而如果在保持单元2设置有去飞边用工具221，则通过使去飞边工具与旋转的齿轮G抵接，能够削去飞边。因此，在倒角加工的同时能够实行去飞边加工，所以能够更高效地实行齿轮G的加工。

以上，对于本发明的一个实施方式进行了说明，但本发明不限于此，在不脱离其主旨的范围内能够进行各种改变。例如，用该装置加工的齿轮，由于在此之后通过剃齿装置精加工，为了更高效地实行加工动作，能够将该加工装置与剃齿装置邻接配置。其示例如图11所示。图11是表示使本发明的加工装置与剃齿装置8邻接的状态的平面图。如该图所示，以加工装置的长度方向、即X方向与剃齿装置8的长度方向平行的方式配置。由此，能够缩小整体的设置面积。而且，能够将上述加工装置的切粉和剃齿装置的切粉收集在同一位置。例如，在如图3所示的回收切粉用的开口112的下方，设置有倾斜面115，使该倾斜面115延伸到剃齿装置的切粉回收位置即可。由此，能够将在加工装置中产生的切粉搬运至剃齿装置的切粉回收位置，能够更高效地实行切粉回收。

在上述实施方式中，使用了板状的去飞边用工具，但也能够使用盘状的工具。参照图12～图14说明该示例。以下，关于在图1～图10所示的装置中使用盘状工具作为去飞边用工具的情况进行说明。图12是图1的B-B线截面图，图13是图5的E-E线截面图，图14是图7的F-F线截面图。在这些附图中，关于与图1～图10相同的结构标注相同的符号，省略说明。

如图12和图13所示，在该装置的去飞边用工具保持部22，在配置在齿轮支撑轴212下方的支撑框架225和端部面板2251之间，支撑有与齿轮支撑轴212平行的一根支撑轴226a，并在左右能够自由旋转地并列配置有支撑体222。在各支撑体222相互相对的面形成有圆形的隆起部2225，在该隆起部2225，分别嵌入固定盘状工具228a、228b。各盘状工具228，周边部构成去飞边用的刀具，通过该刀具挟持齿轮G的下部。

如果作为加工对象的齿轮G的齿的两个侧面平行(相对于旋转轴线成直角)，则如在图中所示该各盘状工具228与齿轮G一同旋转，上述挟持面与齿的两个侧面滑动接触的同时实行去飞边。

此外，如图14所示，在两个盘状工具228之间，上述隆起部2225相互面对，在上述隆起部2225之间，前端锐利的间隔调整部件65进入，使两个盘状工具228分离。即，在初始状态下，间隔调整部件65进入两个隆起部2225之间，使两个工具228从齿轮G分离(图14(a))。另一方面，保持单元2向下流侧前进，间隔调整部件65从两个隆起部2225之间脱离时，支撑体222的弹簧302的作用力使两个工具228接近，与齿轮G抵接(图14(b))。

但是，加工对象的齿轮G的齿的两个侧面以钝角形成山形的情况下，能够使用如下所示的盘状工具。以下，参照图15和图16对该示例进行说明。图15是图14的变形例，图16是图15的I-I线截面图。

如图15和图16所示，在该示例中，在各盘状工具228的各挟持面，在周方向上以规定间隔形成有多个缝隙2229。其中规定的缝隙2229与旋转的齿轮G的两个侧面滑动接触实行去飞边。这时，各盘状工具228，需要将去飞边作用的规定的缝隙2229维持在该位置，即不可旋转地固定。由此，在各盘状工具228的支撑体222的外周面上，形成有多个沟2223。而且，在支撑框架225和端部面板2251分别支撑有沿与支撑轴226a成直角的方向能够自由进退的槽口销303a、303b。并且，如果通过弹簧304a、304b使各销303a、303b的前端突入沟2223内并卡止后，停止盘状工具的旋转。此外，支撑体222外周面上的沟2223在周方向上与缝隙2229的数量相对应地设置有多个。由此，当去飞边作用的缝隙2229磨损的情况下，与弹簧304a、304b相抵抗而使槽口销303a、303b后退，各盘状工具228能够旋转。并且，当切换为新的缝隙2229后，槽口销303a、303b卡止在新的沟2223并固定各盘状工具228。由此，通过新的缝隙2229，能够实行齿轮G的两个侧面的去飞边。

在上述实施方式中，安装去飞边用工具实行去飞边加工，但也能够不设置去飞边用工具，作为只实行倒角加工的装置使用。作为移动保持单元的单元，除了上述的液压缸之外，还能够使用例如伺服马达和滚珠丝杠等实行保持单元的位置控制。

Claims (5)

1.一种齿轮加工装置，其特征在于，包括：

自由旋转地保持作为加工对象的齿轮的保持单元；

倒角用的齿条部；

使所述齿条部在与齿轮啮合的状态下相对于所述保持单元相对地往复运动的驱动部。

2.如权利要求1所述的齿轮加工装置，其特征在于：

所述保持单元具备与齿轮的齿的侧面中至少一方抵接的去飞边用工具。

3.如权利要求1或者2所述的齿轮加工装置，其特征在于：

所述去飞边用工具具备从轴方向的两侧挟持齿轮的齿的侧面的一对工具片；

所述各工具片构成为相对于齿轮能够接近分离，并且按照在所述保持单元设置齿轮的初始状态下从齿轮分离，并在齿轮与齿条部开始啮合的加工开始状态下与齿轮抵接的方式构成。

4.如权利要求3所述的齿轮加工装置，其特征在于：

所述保持单元构成为相对于所述齿条部能够往复运动，

还具备：

向使所述工具片相互接近的方向施力的施力部件；和

在所述初始状态下，进入所述两个工具片之间使其分离的间隔调整部件；

所述保持单元从所述初始状态移动至加工开始状态的期间，所述间隔调整部件从所述两个工具片之间脱离。

5.如权利要求1～4中任一项所述的齿轮加工装置，其特征在于：

所述保持单元构成为相对于所述齿条部能够往复运动，

还具备能够与齿轮的齿尖接触的位置调整部件；

在所述保持单元的移动中，通过所述位置调整部件按压齿轮的齿尖，使齿轮定位于所需要的旋转位置。

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