CN102873410B - 齿轮加工装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够提高工具的旋转位置的检测精度，由此能够提高加工精度的齿轮加工装置。本发明的齿轮加工装置包括：对被加工齿轮进行加工的环状的工具单元；和以自由旋转的方式支承被加工齿轮，并与工具单元相对地接近分开的工件支承单元，工具单元包括：壳体；以自由旋转的方式配置于壳体的内周侧的环状的支承体；安装于支承体的内周侧，与被加工齿轮啮合的内齿轮形状的工具；驱动机构，其使支承体相对于所述壳体旋转，并具有安装于壳体的内周侧的环状的定子部和安装于支承体的外周且与前述定子相对配置的转子部；和安装于前述壳体上，对支承体的旋转角度位置进行检测的检测机构。

Description

齿轮加工装置

技术领域

本发明涉及一种使内齿轮状的工具与被加工齿轮啮合而进行加工的齿轮加工装置。

背景技术

一直以来，作为对齿轮的精加工，例如有珩磨加工。在这些加工中，在使作为加工对象的被加工齿轮与磨石用齿轮相互啮合的状态下，使其旋转而进行精加工。

例如，在专利文献1中记载了一种进行珩磨加工的齿轮精加工装置。在该装置中，利用一对固定件从轴向的两端进行夹持，以此来支承作为加工对象的齿轮，使配置于两个固定件之间且具有内齿轮状的工具的环状的工具头与齿轮啮合。在此状态下，使工具单元旋转，由此，进行齿轮的精加工。

专利文献1：日本特许2880407号公报

发明内容

发明要解决的课题

在上述专利文献1中记载的装置中，利用配置于工具单元的外部的电机，使工具单元内的工具旋转。此时，通过皮带和齿轮传递电机的旋转。但是，在齿轮中存在齿隙，因此，使工具旋转时的控制精度不高。因此，检测出工具的旋转位置的精度也低，因此加工精度也不高。

本发明就是为了解决上述问题，其目的在于，提供一种能够提高工具的旋转位置的检测精度，由此能够提高加工精度的齿轮加工装置。

用于解决课题的方法

本发明的齿轮加工装置包括：对被加工齿轮进行加工的环状的工具单元；和以自由旋转的方式支承被加工齿轮，并与所述工具单元相对地接近分开的工件支承单元，所述工具单元包括：壳体；环状的支承体，其以自由旋转的方式配置于所述壳体的内周侧；内齿轮形状的工具，其安装于所述支承体的内周侧，与被加工齿轮啮合；驱动机构，其使所述支承体相对于所述壳体旋转，并具有安装于所述壳体的内周侧的环状的定子部、和安装于所述支承体的外周且与所述定子相对配置的转子部；和检测机构，其安装于所述壳体上，对所述支承体的旋转角度位置进行检测。

根据该结构，在工具单元中具有由定子部和转子部构成的驱动机构。更具体而言，在工具单元的壳体上，以自由旋转的方式配置支承工具的支承体。另外，在壳体上安装定子部，在支承体上配置转子部，由此来使工具旋转。因此，不借助齿轮就能使工具及支承体旋转，由此，能够提高旋转位置的检测精度。这样也能提高加工精度。

在上述齿轮加工装置中，在壳体中，可以夹着工具，在轴向的一方设置配置驱动机构的驱动机构收纳部。另外，还可以在轴向的另一方设置配置检测机构的检测机构收纳部。根据该结构，夹着工具来配置驱动机构收纳部和检测机构收纳部，因此，能够将工具单元形成为小型。例如，在加工被加工齿轮的情况下，为了在该齿轮的轴线与工具的轴线之间形成交叉角，需要使工具单元倾斜。但是，考虑如果在工具的一侧配置驱动机构和检测机构双方，那么，工具的一侧就会膨大，在使工具单元倾斜时，会与周围的装置部件等相干涉。与此相反，如果如上述那样夹着工具，分别配置驱动机构和检测机构，那么，就不需要多余的空间，能够使装置紧凑化。

另外，在上述齿轮加工装置中，还可以设置：相对于壳体以能够旋转的方式支承支承体，且在驱动机构收纳部与检测机构收纳部之间配置的环状的轴承。能够在轴向的外方的两端的壳体与支承体之间的间隙中设置第一油封部。另外，还能够在驱动机构收纳部与轴承之间设置第二油封部。根据该结构，利用第一油封部，能够防止加工齿轮时产生的切削碎屑和切削油侵入壳体内的驱动机构收纳部中。此外，由于具有第二油封部，因此，万一切削碎屑等侵入驱动机构收纳部中，也能够防止它到达轴承。这样，通过设置两个油封部，能够防止切削碎屑等侵入壳体内。这样就能防止齿轮加工装置的驱动故障。

在上述齿轮加工装置中，还可以设置供给冷却介质的热交换部件。该热交换部件可以包括：安装于壳体的内周壁与定子部之间的基部；和在轴向的外方覆盖定子部的侧面部。根据该结构，能够从定子部的径向外方、以及轴向外方冷却定子部，因此，能够提高驱动机构的冷却效率。

另外，在上述齿轮加工装置中，还可以设置：分别向上述驱动机构收纳部和上述检测机构收纳部喷出空气的空气喷出机构。由此，上述驱动机构收纳部和上述检测机构收纳部各自的内压升高，能够防止壳体外的切削油和切削碎屑侵入壳体内。

发明效果

如以上所述，根据本发明的齿轮加工装置，能够提高工具的旋转位置的检测精度，由此能够提高加工精度。

附图说明

图1是表示本发明的齿轮加工装置的一个实施方式的主视图。

图2是图1的齿轮加工装置的仰视图。

图3是图1的齿轮加工装置的侧视图。

图4是图1的齿轮加工装置中的工具单元的壳体的主视图。

图5是图4的A-A线截面图。

图6是图5的B-B线截面图。

图7是与图5不同的位置的壳体的截面图。

图8是与图5和图7不同的位置的壳体的截面图。

符号说明

2工具单元

21壳体

25电机收纳部(驱动机构收纳部)

26检测器收纳部(检测机构收纳部)

3工件支承单元

4轴承

5支承体

6工具

7冷却套(热交换部件)

81定子部(驱动机构)

82辊部(驱动机构)

83带磁存储标度尺(检测器)

84磁编码器(检测器)

具体实施方式

下面，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、图2和图3分别是本实施方式的齿轮加工装置的主视图、仰视图和侧视图。此外，在以下的说明中，将图1的左右称作X轴方向，将图1的上下称作Z轴，将图2的上下称作Y轴方向，以此为基准进行说明。

如图1～图3所示，本实施方式的齿轮加工装置包括：配置于基台1上的工具单元2和工件支承单元3。工具单元2具有形成为环状的壳体21。另外，工具单元2按照其轴向大致朝着X轴方向的方式配置，与作为工件W的被加工齿轮啮合。另外，在通常的精加工时，为了与该齿轮的轴线形成交叉角，该工具单元2的壳体21能够围绕Y轴旋转，此外，为了进行凸面加工，还能够围绕Z轴旋转。因此，工具单元2包括配置于基台1上，并支承上述的壳体21的支承台23。如图3所示，该支承台23具有：在基台1上能够围绕Z轴旋转的基部231；和从该基部231的两端分别向上方延伸的支承片232，该支承台23整体上形成为U字形。壳体21配置于两个支承片232之间，以能够旋转的方式被支承。即，在两个支承片232上设置有向壳体21侧突出的轴部件233，将它们插入壳体21的外周面中，这样壳体21就能够旋转。根据该结构，支承台23能够与壳体21一同围绕Z轴旋转。此外，壳体21能够以轴部件233为中心围绕Y轴旋转。

如图1所示，工件支承单元3包括：夹着工具单元2配置的主轴台31；和尾架台32，它们在X轴方向上彼此接近分开，以自由旋转的方式夹持工件W。主轴台31配置于支承块33上，该支承块33配置于基台1上，该支承块33能够在沿着Y轴方向配置的轨道34上移动。另外，主轴台31在支承块33上能够在沿着X轴方向配置的轨道35上移动。在主轴台31的顶端，以自由旋转的方式设置有沿X方向突出且支承工件W的轴部件311，被内置的电机(图示省略)驱动旋转。尾架台32也采用同样的方式构成，配置于在基台1上能够通过轨道37沿Y轴方向移动的工作台36上。尾架台32本身也能够通过轨道38在工作台36上沿X轴方向移动。另外，在尾架台32的顶端，以自由旋转的方式设置有支承工件W的轴部件321。尾架台32与主轴台31相互向壳体21移动，在尾架台32的轴部件321与主轴台31的轴部件311之间夹持工件W。主轴台31与尾架台32被控制为，一体地沿Y轴方向移动，两者在夹持工件W的状态下沿Y轴方向移动，使工件W与工具单元2的工具啮合或分开。

下面，参照图4～图6，对工具单元进行说明。图4是壳体的主视图，图5是图4的A-A线截面图，图6是图5的B-B线截面图。如图4～图6所示，壳体21整体形成环状，但是轴向的中央部向径向内方下陷。由此，在壳体21的外周面上形成环状的凹部211，与此对应，在内周面上形成凸部212。在该凸部212的内周面上，利用衬垫按照规定间隔配置有两个轴承4。在两个轴承4的两个外侧，与它们的外轮侧面抵接的一对环状部件41安装于壳体21上，并沿着轴向固定轴承4。另外，在壳体21的内周侧，借助轴承4以自由旋转的方式安装有环状的支承体5。在该支承体5的内周面，以自由拆装的方式安装有内齿轮状的工具6。

接着，参照图7及图8，对轴承4的润滑构造进行说明。图7及图8是与图5不同的圆周方向位置的壳体21的截面图。如图7所示，在壳体外周面的凹部211中形成与轴承4相通的供给孔213，用来供给油雾。另外，还配置环状的分配部件43，该分配部件43具有用来将从供给孔213供给向两个轴承4的外轮间的油雾向两个轴承4分配的流道。利用上述环状部件41来阻止被供给向两个轴承4的油雾向轴承外泄漏。另一方面，如图8所示，在壳体21上，在与供给孔213不同的位置设置有在下表面形成开口的排出口214。该排出孔214用来将结束对两个轴承4的润滑然后变成液状的油雾向壳体21的外部排出。

下面，返回图5，对支承体5进行说明。如该图所示，支承体5包括：覆盖壳体21的轴向的一个端部(图5的下侧)和轴承4的基部51；和与该基部51连结，覆盖壳体21的另一个端部(图5的上侧)的延伸部52。由此，在工具单元2上夹着凸部212在轴向形成有两个空间。即，在图5的下侧，由支承体5的基部51与壳体21形成用来收纳电动电机的电机收纳部25。另一方面，在图5的上侧，由支承体5的延伸部52与壳体21形成用来收纳检测器的检测器收纳部26，由该检测器检测出支承体5的旋转角度位置。

接着，对电机收纳部25的结构进行说明。如图5所示，在电机收纳部25中，安装有采用热传导性高的材料形成为环状的冷却套7。该冷却套7包括：沿着壳体21的内周面安装的基部71；和与该基部71一体地连结且覆盖壳体21的轴向的外方的侧板部72，该冷却套7整体上形成为截面呈L字的形状。在基部71上，在径向外方形成有槽711，在该槽711与壳体21的内周面之间形成有呈环状延伸的环状空间。如图7所示，从形成于壳体21的外周面的供给孔73向该环状空间供给冷却油。所供给的冷却油沿着壳体21的圆周方向流经环状空间后，如图8所示，从与供给孔73不同的形成于壳体21的外周面的排出孔74，向壳体21的外部排出。

如图5及图6所示，在冷却套7的基部71的内周面与侧板部72的台阶部中，嵌合固定有形成为环状的电机的定子部81。另一方面，在支承体5的外周面上，在与该定子部81相对的位置固定有形成为环状的电机的转子部82。在定子部81上，借助壳体21的凹部211，从外部连结导线(图示省略)，能够向定子部81的线圈供电。因此，由该定子部81与转子部82构成电动电机。此外，定子部81以及转子部82能够使用配备多个线圈和磁铁的众所周知的部件。

接下来，对在工具单元2中，用来防止加工过程中的切削碎屑和切削油等异物侵入的构造进行说明。如图5所示，在冷却套7的侧板部72上，在径向内方的顶端安装有环状的第一罩部件91。另一方面，在支承体5的轴向的端部，按照沿着径向与第一罩部件91相对的方式，安装有环状的第二罩部件92。在第一罩部件91和第二罩部件92上分别按照交界处的截面成阶梯状的方式形成端面。另外，在该交界处的一部分上形成有环状的空间，在第一罩部件91的端部形成有沿着圆周方向延伸的第一环状槽94，在该槽94中供给后述的空气清洗用的空气。此处，第一罩部件91固定在壳体21上，第二罩部件92固定在支承体5上，因此，第二罩部件92与支承体5一同旋转。因此，两个罩部件91、92的交界处是固定部分与可动部分的交界处，异物可以从该交界处侵入壳体21内。因此，为了防止发生这种情况，两个罩部件91、92的交界处如上所述，截面形成为阶梯状，成为曲折构造(第一油封部)。另外，在环状槽94中供给空气清洗用的空气，因此，通过交界处，提高电机收纳部25内的压力，防止异物的侵入。此外，在第二罩部件92上安装第三罩部件93，从轴向的外方覆盖第一和第二罩部件91、92的交界处。由此，进一步防止异物侵入第一和第二罩部件91、92的间隙。另外，在第三罩部件93与第一和第二罩部件91、92的交界处之间，形成有沿着圆周方向延伸的第二环状槽95，越过第三罩部件93后进入的异物被收纳在该环状槽95中。该第二环状槽95与前述第一环状槽94的外侧邻接，但是由于第一环状槽94的内压较高，因此，第二环状槽95内的异物不会向第一环状槽94一侧移动。

上述的曲折构造(油封部)也可以设置于电机收纳部25至轴承4的路径中。如图5所示，安装于电机收纳部25与轴承4之间的环状部件41被固定在支承体5上，其交界处形成从电机收纳部25至轴承4的路径45。该路径45由凹凸形成，并形成曲折构造(第二油封部).因此，根据电机收纳部25的内压高，以及由环状部件41与支承体5构成的曲折构造，防止润滑轴承4后的油雾到达电机收纳部25。此外，对油封部的方式并没有特别的限定，能够适当应用众所周知的方式。此外，同样的曲折构造也设置于检测器收纳部26中。

另外，如图7所示，在电机收纳部25一侧的第一罩部件91上，开设有向所述第一环状槽94供给空气的供给孔913，高压空气从此处，经由冷却套7的侧板部72与第一罩部件91之间的长槽74a，再次从第一罩部件91的引导路96a被导入第一环状槽94。另外，如图8所示，贮存在第二环状槽95中的异物从形成于第一罩部件91上的引导路96b，经由冷却套7的侧板部72与第一罩部件91之间的长槽74b，从在第一罩部件91上开口的排出孔915排出。

接着，对检测器收纳部26进行说明。如图5所示，在检测器收纳部26中收纳有检测支承体5的旋转角度位置的检测器。该检测器包括：固定在支承体5的延伸部52上的环状的带磁存储标度尺83；和固定在壳体21上的磁编码器84。磁编码器84按照与带磁存储标度尺83相对的方式配置，与向壳体21的外部延伸的导线85连接。另外，覆盖检测器收纳部26的油封部的构造与电机收纳部25大致相同，安装同样方式的第一～第三罩部件101～103，配备第一、第二环状槽104、105。如图7所示，向第一环状槽104供给空气是从供给孔215通过设置于第一罩部件101上的引导路97a来进行的。

此外，如图8所示，贮存在第二环状槽105内的异物通过第一罩部件101的引导路97b，从壳体21的排出孔216排出。此外，排出孔214具有朝着壳体21内的各个环状部件41的内侧面的分支通道214a。供给到电机收纳部25、检测器收纳部26内的空气从各个环状部件41与壳体21之间的间隙漏出，与油雾一同向壳体21外排出。

下面，对在支承体5上安装工具的构造进行说明。如图5所示，在支承体5的内周面的中心形成有沿着径向延伸的凹部55，以覆盖该凹部55的方式，在圆周方向上形成有薄的带状槽56。在凹部55中，L字形状的油孔57的一端连通，另一端向支承体5的外端面开口，插入推压销58。以覆盖带状槽56的方式，在径向的内侧配置有环状的弹性部件59，借助该弹性部件嵌入上述内齿轮状的工具6。在支承体5的油孔57、凹部55以及槽56中填充油，并压入并固定推压销58，由此，使油的压力增加。由此，弹性部件59以向径向内方突出的方式变形，工具6的外周面被按压。其结果，工具6就被固定在支承体5上。另一方面，如果解除推压销58的固定并将其拔出，那么，油孔57、凹部55以及槽56的油的压力就会下降，弹性部件59返回初始的形状，能够拆下工具6。但是，也能采用除此之外的工具的安装方法。

下面，对采用上述方式构成的齿轮加工装置的操作进行说明。首先，为了在与工件W之间形成规定的交叉角，使工具单元2的壳体21围绕Y轴旋转，在与工具6对应的交叉角的位置定位。接着，在将工件W安装在主轴台31的轴部件311上后，使主轴台31和尾架台32相互接近，在工具单元2中夹持工件W。在此状态下，使主轴台31的轴部件311与工件W一同旋转。与此同时，驱动电机，使工具单元2的工具6与工件W同步旋转。接下来，使主轴台31和尾架台32一体地沿Y轴方向移动，使工件W与工具6接近。使工件W与工具6啮合，以此来进行工件W的加工。另外，根据需要，使壳体围绕Z轴旋转，对工件W实施凸面加工。此时，检测器检测出支承体5的旋转角度位置，由此控制各个电机的旋转，以使工具6与工件W的旋转同步。另外，在这种加工作业的同时，向工具6与工件W的啮合部分喷射切削油，进行加工部位的冷却、润滑、除去切削碎屑。于是，在进行规定时间加工后，停止各个电机的驱动，取下被加工的工件W。

在上述加工过程中，工具单元2按照以下方式操作。首先，向轴承4供给润滑油。即，从图7所示的供给孔213供给的润滑油作为油雾从两个轴承4的间隙，借助分配部件43供给向各个轴承4。该润滑油沿着圆周方向流经环状的空间，并从图8所示的排出孔214排出。在此过程中，向轴承4供给润滑油。另外，在电机收纳部25一侧，从空气的供给孔913供给高压的空气。该空气向形成于第一和第二罩部件91、92的交界处的第一环状槽94排放。因此，该空气变成一道墙壁，防止切削油、切削碎屑进入壳体21内。另外，越过第三罩部件93而进入的油暂时贮存在第二环状槽95中，经由排出孔915向外部排出。以上是电机收纳部25一侧的说明，在检测器收纳部26一侧的罩部件101～103中也进行同样的操作。此外，通过向冷却套7的槽711供给冷却油，冷却套7的基部71和侧板部72被冷却。由此，嵌合固定在冷却套7上的定子部81从圆周方向的外方以及轴向的外方被冷却，防止定子部81变成高温。在工件W的加工过程中，进行以上的操作以保证工具单元2的稳定操作。

如以上所述，在本实施方式中，以自由旋转的方式在工具单元2的壳体21上配置支承工具6的支承体5。在壳体21上安装定子部81，在支承体5上配置转子部82，由此使工具6通电直接旋转。因此，不借助像现有技术那样的齿轮，就能够使支承体5及工具6旋转，因此，能够提高旋转位置的检测精度。其结果，也能提高加工精度。

以上，对本发明的一个实施方式进行了说明，但本发明并不限定于此，只要不脱离其宗旨，能够进行各种各样的更改。例如，在上述实施方式中，固定工具单元2，使工件支承单元3接近工具单元2，以此来进行加工，但也可以与此相反，固定工件支承单元3，使工具单元2移动。另外，在工件支承单元3中，用主轴台31与尾架台32夹持工件W，但是，也可以是仅用主轴台31来支承工件W的方式。

在上述实施方式中，由带磁存储标度尺与磁编码器构成检测器，但是也可以是除此之外的结构，只要能够检测出支承体5的旋转角度位置，并没有特别的限定。另外，冷却构造可以是水冷以和空冷的任意一种。

另外，在上述实施方式中，作为油封部设置有三个罩部件91～93，但是，只要堵住作为固定部位的壳体21与作为可动部位的支承体5的间隙，那么，其结构就没有特别的限定。例如，也可以不设置单独的罩部件，将它们与壳体21和支承体5一体地形成。只要能够从该间隙喷出空气，那么，空气清洗的安装位置等没有限定。

Claims (5)

1.一种齿轮加工装置，其特征在于，包括：

对被加工齿轮进行加工的、在轴向的周围形成为环状的工具单元；和

以自由旋转的方式支承被加工齿轮，并与所述工具单元相对地接近分开的工件支承单元，

所述工具单元包括：

壳体；

环状的支承体，其以自由旋转的方式配置于所述壳体的内周侧；

内齿轮形状的工具，其安装于所述支承体的内周侧，与被加工齿轮啮合；

驱动机构，其具有安装于所述壳体的内周侧的环状的定子部、和安装于所述支承体的外周且与所述定子部相对配置的转子部，该驱动机构使所述支承体相对于所述壳体旋转；和

检测机构，其安装于所述壳体上，对所述支承体的旋转角度位置进行检测。

2.如权利要求1所述的齿轮加工装置，其特征在于：

所述壳体，夹着所述工具，在所述轴向的一方具有配置所述驱动机构的驱动机构收纳部，在所述轴向的另一方具有配置所述检测机构的检测机构收纳部。

3.如权利要求2所述的齿轮加工装置，其特征在于：

还包括相对于所述壳体以能够旋转的方式支承所述支承体，并配置在所述驱动机构收纳部与检测机构收纳部之间的环状的轴承，

在所述轴向的外方的两端的所述壳体与支承体之间的间隙中具有第一油封部，

在所述驱动机构收纳部与所述轴承之间具有第二油封部。

4.如权利要求1至3中任一项所述的齿轮加工装置，其特征在于：

在所述工具单元的所述轴向的一方还包括供给冷却介质的热交换部件，

该热交换部件具有：安装于所述壳体的内周壁与定子部之间的基部；和从所述轴向的一方覆盖所述定子部的侧面部。

5.如权利要求3所述的齿轮加工装置，其特征在于：

还包括向所述驱动机构收纳部和所述检测机构收纳部喷出空气的空气喷出机构。