CN1144640C - 外齿齿轮的研磨方法及研磨装置 - Google Patents

Abstract

提供一种提高外齿齿轮齿面的光洁度，降低伴随啮合产生的噪声的外齿齿轮的研磨方法和研磨装置。相对于外齿齿轮(W)的齿面，由压板(120)通过支撑按压薄膜研磨材料(110)，在此状态下外齿齿轮(W)相对薄膜研磨材料(110)在齿形方向上相对回转，同时外齿齿轮(W)在齿向方向振动，对齿面进行研磨。

Description

外齿齿轮的研磨方法及研磨装置

本发明涉及一种在内齿齿轮的内侧与该内齿轮内接啮合的内接外齿齿轮的研磨方法以及装置，特别是涉及一种适于研磨用于内齿齿轮的中心位于外齿齿轮圆周内侧的齿轮传动装置的外齿轮的齿面的研磨方法和研磨装置。

以往，具有在内齿齿轮的内侧与该内齿轮内接啮合的外齿齿轮，并且前述内齿齿轮的中心位于外齿齿轮圆周内侧的齿轮传动装置(相当于国际分类F16H1/32的传动装置)为已知技术。

作为这种传动装置的代表性例子，为具有由第1轴、随该第1轴的回转而回转的偏心体、通过轴承安装于该偏心体上并可偏心回转的多个外齿齿轮、通过该外齿齿轮上由销构成的内齿内接啮合的内齿齿轮、通过仅将该外齿齿轮的自转成份取出的内销与前述外齿齿轮连接的第2轴构成的内接啮合行星齿轮构造。

这种构造的以往例如图7及图8所示。此以往例通过将前述第1轴作为输入轴，同时，将第2轴作为输出轴，并将内齿齿轮固定，上述构造适用于减速机。

在输入轴1上以所定的相位差(此例中为180°)嵌合有偏心体3a、3b。该偏心体3a、3b分别相对于输入轴1(中心O1)仅以偏心量e偏心(中心O2)。在各偏心体3a、3b上通过轴承4a、4b多列地安装有2枚外齿齿轮5a、5b。在这些外齿齿轮5a、5b上设有多个内滚子孔6a、6b，嵌入有内销7及内滚子8。

外齿齿轮为两枚(多列)的目的主要是保持传递容量的增大、强度的维持和回转的平衡。

在前述外齿齿轮5a、5b的外周上设有次摆线齿形或圆弧齿形的外齿9。这些外齿9与固定于壳体12上的内齿齿轮20内接嵌合。内齿齿轮20曲在内周上沿轴线方向具有多个半圆状的销保持孔13的销保持环10、易回转地转动配合于前述销保持孔13中并且从销保持孔13露出的部分形成圆弧状齿形的外销11构成。

贯通前述外齿齿轮5a、5b的内销7固定或嵌入输出轴2附近的缘部。

输入轴1转1转时偏心体3a、3b转1转。通过这些偏心体3a、3b转1转，外齿齿轮5a、5b在输入轴1的周围进行摇动回转，但由于内齿齿轮20约束了其回转，外齿齿轮5a、5b在与此内齿齿轮20相内接的同时几乎只进行摇动。

例如在外齿齿轮5a、5b的齿数为N、内齿齿轮20的齿数为N+1的场合，其齿数差N为1。因此，输入轴1每转1转，外齿齿轮5a、5b相对于固定于壳体12上的内齿齿轮20仅错动1齿(自转)。这意味着输入轴1的1转减速为外齿齿轮5a、5b的1/N转。

这些外齿齿轮5a、5b的回转通过内滚子孔6a、6b及内销7(内滚8)的间隙将其摇动成份吸收，仅将自转成份通过该内销7向输出轴2传递。

结果是得到最终减速比为-1/N(负数表示反向旋转)的减速。

此外，这种内接啮合行星齿轮构造适用于目前各种减速器或增速器。例如，在上述构造中，在第1轴为输入轴，第2轴为输出轴的同时，将内齿齿轮固定，但也可以在第1轴作为输入轴，内齿齿轮作为输出轴的同时，通过将第2轴固定来构成减速器。还可以在这些构造中通过使输出、输入轴相反地转动来构成“增速器”。

为使这种内接啮合行星齿轮机构体积小，负荷能力高，在持有啮合部或滑动部的部件中，内齿齿轮20必需具有高强度的特性，外齿齿轮5a、5b、外销11、内滚8、内销7、轴承4a、4b、偏心体3a、3b必需具有高强度及高硬度特性。通常，通过用具有这样特性的金属材料来制造上述部件。

但是，由于具有高强度、高硬度特性的金属材料通常有比较高的磨擦系数，在使用了这样的金属材料的滑动接触面上，需要用油或油脂来润滑，由于润滑是通过在接触面上形成油膜来进行，因此需要在传动机构的接触面之间作出间隙。这些间隙是吸收动力传递时的弹性变形及部件的加工误差所必需的。

这些间隙造成机构整体的游隙或间隙，造成一侧的回转不能立即成为另一侧的回转。以下将这种回应的延迟称为角度游移。

由于这样的角度游移在传动机构作为例如工业机器人的关节等伴有正反回转的位置控制机构使用时，使其控制精度降低，因此前述间隙应该小到没有该角度游移。但是，从保持润滑油方面看该间隙小没有好处，结果，角度游移的降低与润滑性能的提高成为矛盾。

另一方面，在滑动部分上形成磷酸盐保护膜等化学转换处理保护膜，降低滑动部分的磨擦系数为公知技术。这种化学转换处理保护膜并不是自身的磨擦系数低，而是由于在微小的凸凹中保持有多量的润滑油使磨擦系数降低。

在传动机构的啮合、滑动接触面上可考虑形成上述公知的化学转换处理保护膜，但化学转换处理保护膜也有自身容易磨耗，保护膜在短时间内失效的缺点。

在特愿昭60-271649号(特公平2-36825号公报、特许1623717号)中，提出了如下方案，即以提供减小传动机构的接触面的间隙，并能够长期稳定地维持润滑油保持的接触面构造及其制造方法为目的，在现齿形磨削的齿向方向及与该现磨削的齿向方向相交差的面(齿形方向)上形成凸凹面，并提出了以比此凸凹的高度要低的膜厚对保护膜施加化学转换处理的接触面。

但是，这些公知的方法均为通过润滑油的存在(保持)来减少外齿齿轮与内齿齿轮的齿形接触面的磨擦系数，以实现高寿命、高效率，没有掌握使接触面平滑的构想。特别是由于化学转换处理保护膜自身不是低磨擦物质，而是通过在具有凸凹的保护膜间保持润滑油来获得低磨擦，如果过于平滑，将无法保持润滑油，因此接触面的表面的光洁度不会很好。

在这种以往的传动机构中，由于是以通过润滑油的保持来降低磨擦系数为主要目的，不会积极地提高齿轮的齿面(接触面)的光洁度。因此，会有在外齿齿轮与内齿齿轮的外销啮合部伴随着滑动接触时，由于接触面的粗糙而生产滑动噪声及转动噪声的问题。此外，由于以上理由造成的滑动噪声大，外齿齿轮与内齿齿轮的间隙难以小于目前，这也是前述角度游移增大的原因。

考虑到上述情况，本发明的目的是提供一种能够在降低外齿齿轮的齿啮合所产生的噪声的同时，通过所谓的流体润滑来防止接触部分的烧蚀，以降低与之相适应的角度游移的外齿齿轮的研磨方法及在实施这种方法时使用的研磨装置。

本发明在外齿齿轮的研磨方法中，通过相对外齿齿轮的齿面，以推压部件支撑来按压研磨材料，在此状态下通过外齿齿轮的齿与研磨材料形成的薄膜在齿形方向(齿的排列方向，即外齿齿轮的圆周方向)的相对滑动来解决上述课题。

这种摇动内接啮合构造的外齿齿轮一般由包括齿根部分为圆弧形或次摆线齿形那样平滑的齿形形成，采用本发明，减少齿面的齿形方向的起伏及粗糙，能增加表面平滑度。由此，在齿与齿啮合情况下伴随滑动转动接触时，能够抑制滑动噪声及转动噪声的发生。此特性作为此种摇动内接啮合机构所要求的特性具有非常大的意义。

此外，通过减小表面的粗糙度，在接触面间能够进行流体润滑。因此，不会产生烧蚀，可以减小齿与齿之间的间隙，在减少噪声的同时还可以降低角度游移。

此外，在前述外齿齿轮的齿在齿向方向用成形砂轮进行研磨后，可以使用前述研磨材料形成的薄膜进行齿形方向的按压研磨。这样，能够进行更高效率的研磨(权利要求2)。

再者，在使用前述研磨材料形成的薄膜进行齿形方向的按压研磨时，可以使前述外齿齿轮的齿相对研磨材料形成的薄膜在齿向方向相对地振动。这样，能够使表面的光洁度进一步提高(权利要求3)。

再者，可以将前述推压部件的推压面形成为比前述外齿齿轮的齿形的凹曲面曲率小的凸曲面，由该凸曲面将研磨材料形成的薄膜按压于齿轮的齿面上。这样，特别能够有效地进行齿形的谷部齿面的研磨(权利要求4)。

再者，通过使前述研磨材料形成的薄膜相对于前述外齿齿轮的轴心在半径方向可以进退，使外齿齿轮以该轴心为中心回转，研磨对象的外齿齿轮的齿相对于研磨材料形成的薄膜可在齿形方向相对滑动。

由于前述的这种外齿齿轮的齿形由包括齿根部分的圆弧形或次摆线齿形那样平滑的齿形构成，通过齿轮的回转，可以在齿形方向可靠地研磨沿这样的齿形曲线构成的齿面(权利要求5)。

此外，作为研磨材料形成的薄膜，可使用在聚脂薄膜的表面涂以氧化铝、金刚砂、金刚石等微粒子研磨剂的制品。

另一方面，本发明的外齿齿轮的研磨装置通过具备有用于研磨前述外齿齿轮的齿面的研磨材料形成的薄膜、设有相对于外齿齿轮的轴心在半径方向可进退的推压部件并通过该推压部件将前述研磨材料形成的薄膜以所定的压力按压于外齿齿轮的齿面上的按压机构、使外齿齿轮的齿与研磨材料形成的薄膜在齿形方向相对滑动的研磨驱动机构，以解决上述课题(权利要求6)。

作为用所定的压力将研磨材料形成的薄膜按压于齿面的装置，可以使用例如空气压缩缸机构。

再者，作为研磨驱动机构，可以使用将长条状的研磨材料形成的薄膜在长度方向上进给(牵引)移动的薄膜进给装置及支持做为工件的外齿齿轮回转的齿轮回转装置。在驱动外齿齿轮的场合，由于可简单地在齿向、齿形的两方向精细地往复回转驱动，比较往复滑动的研磨可以取得更好的效果。

此外，如果具有将外齿齿轮的齿相对于研磨材料形成的薄膜在齿向方向相对振动的摆动机构，可以进一步提高研磨的效果。

图1为本发明实施例的研磨装置的示意构成图，

图2为图1的主要部分的放大图，

图3为前述研磨装置中使用的研磨材料形成的薄膜的放大剖视图，

图4为进行本发明的实施例的研磨方法前工序中进行的磨削加工的说明图，

图5表示进行本发明的研磨方法前加工面粗糙度数据的特性图，

图6表示进行本发明的研磨方法后加工面粗糙度数据的特性图，

图7为包含有本发明的研磨对象工件的内接啮合行星外齿齿轮机构的剖视图，

图8为沿图7VIII D VIII的剖面图。

以下，根据附图对本发明的实施例进行说明。

图1示出了实施本发明的研磨方法所使用的研磨装置的概略结构图，图2为其主要部位关系的放大图。

在此，研磨对象的工件是与图7、图8所示的内接啮合行星外齿齿轮机构的外齿齿轮5a、5b同属一类的外齿齿轮W。

此外齿齿轮W在外周上具有次摆线齿形，由水平的驱动轴101支持。驱动轴101在支持外齿齿轮W的状态下，在其齿形方向(外齿齿轮W的圆周方向；参照图2)上往复回转驱动的同时，在其齿向方向(外齿齿轮W的轴方向；参照图2)产生微小振动(摆动)，在图1中，102为回转驱动用的回转驱动装置(研磨驱动机构)、103为微小振动用的摆动装置。

在由驱动轴101支持的外齿齿轮W的外周上，覆盖有研磨外齿齿轮W的齿面用的研磨材料形成的薄膜110，研磨材料形成的薄膜110大致覆盖了外齿齿轮W的半周。

研磨材料形成的薄膜110的断面如图3所示，在聚脂薄膜110a的表面上，使用了热硬化性粘着剂将氧化铝、金刚砂、金刚石等研磨粒子(微粒子研磨剂)110d等敷层而成，研磨粒子110d露出方为研磨侧。

回到图1，在外齿齿轮W的上方及下方，配置有作为按压机构的推压部件的压板120，用于将研磨材料形成的薄膜110按压到外齿齿轮W的齿面上。这些压板120支持于内藏有空气压缩缸体机构等的定压按压装置130的臂131上，作为以一定的压力P将研磨材料形成的薄膜110推压到外齿齿轮W的齿面上的支撑部件，。

各压板120的推压面形成比次摆线齿形的凹曲面曲率小的凸曲面(伴随外齿齿轮W的回转追从齿面程度的曲率R的曲面)，通过用该凸曲面将研磨材料形成的薄膜110按压到齿面上，能够可靠、高效地对齿形的谷部进行研磨。

作为其他的装置，装备有控制回转装置102及摆动装置103的研磨控制装置、研磨材料形成的薄膜110的进给(牵拉)移动用的薄膜进给装置及定压按压装置的控制装置(图中均未示出)等。

以下，对外齿齿轮的W的齿的精加工方法进行说明。

在齿的精加工工序中，在第1工序中通过砂轮进行磨削加工，在第2工序中使用研磨装置进行研磨加工。

第1工序如图4所示，成形为齿形形状的砂轮201与外齿齿形一同地回转，通过外齿齿轮W在齿向方向(与图面垂直的方向)运动对齿进行磨削。由于此工序是加工的基础，齿的齿节精度及齿形精度在此工序中得以保证。此时，在齿面的齿形方向上剩余有如图5所示的粗糙及起伏。

以下进行第2工序的研磨。

在此工序中，首先如图1所示，将研磨材料形成的薄膜110以围绕外齿齿轮W的外形的方法设置，使定压按压装置130动作，通过压板120将研磨材料形成的薄膜110以一定压力P向外齿齿轮W的齿面按压。

此后，在此状态下外齿齿轮W间歇性或连续性地向顺时针方向或逆时针方向回转(相对地滑动)。由此，由研磨材料形成的薄膜110在齿形方向研磨齿面。此时，通过在齿向方向微振动(摆动)外齿齿轮W，以提高齿面的研磨效果。

图6示出第2工序后的数据。通过第2工序，除去了第1工序中的齿形方向的起伏和粗糙。

研磨材料形成的薄膜110在规定时间研磨的阶段，或以所确定角度或所确定齿数进行研磨外齿齿轮W的阶段仅以所确定的量进给(牵拉)，使能够用新面来进行研磨。

此外，外齿齿轮W及研磨材料形成的薄膜110由于在研磨中最好有相对滑动，可以为在例如外齿齿轮W仅在齿向方向振动时间内将研磨材料形成的薄膜110进给(牵拉)的结构。

这样，由于外齿齿轮W除去了齿形方向的粗糙及起伏，提高了表面的光洁度，在齿形方向上移动的同时与伴有滑动地回转接触的外销11(相当于内齿外齿齿轮齿，参照图7、图8)之间能够进行流体润滑。其结果，可以容易地保证适当的油膜，因此即使齿与齿之间的间隙较小也难以发生烧蚀，也降低了角度游移。

此外，由于提高了齿形方向的表面光洁度，在主要降低了滑动及转动噪声的同时，减少了外销11与外齿齿轮5a、5b(外齿齿轮W)的动载荷，实际的啮合效率得以提高，进一步降低了噪声。

如以上所述，根据本发明，由于可以提高外齿齿轮齿面的齿形方向的表面光洁度，能够降低伴随外齿齿轮的啮合产生的噪声，通过对接触面的流体润滑确保油膜的实现。从而，抑制了齿面的烧蚀，齿与齿之间的间隙可以减小，这样能够减小噪声，也能够降低角度游移。

Claims (7)

1、一种外齿齿轮的研磨方法，其特征为：相对外齿齿轮的齿面，通过以推压部件支撑来按压研磨材料形成的薄膜，在此状态下通过外齿齿轮的齿与研磨材料形成的薄膜在齿形方向的相对滑动研磨齿面。

2、按照权利要求1所述的外齿齿轮的研磨方法，其特征为：在所述外齿齿轮的齿在齿向方向由成形砂轮进行研磨后，使用所述研磨材料形成的薄膜进行齿形方向的按压研磨。

3、按照权利要求1或2所述的外齿齿轮的研磨方法，其特征为：在使用所述研磨材料形成的薄膜进行齿形方向的按压研磨时，所述外齿齿轮的齿相对研磨材料形成的薄膜在齿向方向相对地振动。

4、按照权利要求1或2所述的外齿齿轮的研磨方法，其特征为：所述推压部件的推压面形成为比所述外齿齿轮的齿形的凹曲面曲率小的凸曲面，由该凸曲面将研磨材料形成的薄膜按压于齿轮的齿面上。

5、按照权利要求1或2所述的外齿齿轮的研磨方法，其特征为：所述研磨材料形成的薄膜相对于所述外齿齿轮的轴心在半径方向可以进退，通过外齿齿轮以该轴心为中心回转，研磨对象的外齿齿轮的齿相对于研磨材料形成的薄膜在齿形方向相对滑动。

6、一种外齿齿轮的研磨装置，其特征为，具有：用于研磨所述外齿齿轮的齿面的研磨材料形成的薄膜，设有相对于外齿齿轮的轴心在半径方向可进退的推压部件、且通过该推压部件将前述研磨材料形成的薄膜以规定的压力按压外齿齿轮的齿面的按压机构，以及使外齿齿轮的齿与研磨材料形成的薄膜在齿形方向相对滑动的研磨驱动机构。

7、按照权利要求6所述的外齿齿轮的研磨装置，其特征为：具有使所述外齿齿轮的齿相对于研磨材料形成的薄膜在齿向方向相对振动的摆动机构。

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