JP2001162442A - 内歯の研削装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小規模な加工設備によって高速で研削を行う
ことができ、高精度を維持しながら低コストで量産が可
能な内歯の研削装置を提供すること。 【解決手段】 本発明の内歯の研削装置１は、外周側が
円形で内歯を有する内歯車状のワーク２に対して、外歯
車状の砥石１５を噛み合わせて、それらの一方を回転駆
動することにより他方を連れ回りさせると共に、いずれ
か一方を他方に対して軸方向に相対的に往復動させるこ
とにより、ワーク２の内歯の歯面を研削する。また、研
削装置１は、ワーク２の外周に設けられて、ワークの内
部に位置する砥石１５との間でワークを挟持して加工位
置に保持する少なくとも２個のローラ３と、ローラを回
転可能に支持する軸受４と、軸受を支持するブロック
５，６と、ブロック及びローラを介してワークを砥石に
押し付けるローラ支持装置１４とを備えており、ワーク
２を回転可能に且つ安定に支持することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内歯車、リングギ
ヤー或いは内歯スプラインのように内歯を有する製品の
製造工程において、内歯の歯面を研削する研削装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】内歯の歯面を研削或いは研磨する方法と
しては、ワイヤーカット法や放電加工法等が知られてい
る。しかしながら、これらの従来技術においては、加工
時間がかなり長くなるために、小型の設備によっては量
産が難しいという問題がある。また、量産のために加工
設備を大型化すると、コストが高くなるために製品の価
格が高くなるという別の問題が生じる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来技術に
おける前述のような問題に対処して、小規模な加工設備
によっても高速で内歯の研削を行うことができ、高い精
度を維持しながらも、低コストにおいて量産が可能な、
改良された内歯の研削装置を提供することを目的として
いる。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記の課題を
解決するための手段として、特許請求の範囲の請求項１
に記載された内歯の研削装置を提供する。

【０００５】この内歯の研削装置は、基本的には歯車状
の砥石と内歯を有するワークの一方を回転駆動すること
によって、それに噛み合っている他方を連れ回りさせ
て、その間に砥石がワークの歯面を研削するが、連れ回
りによって生じる歯面の接触点を研削するだけでは、砥
石の外歯面と、それに接触して動力を伝えるワークの内
歯面との狭い接触点のみに力が集中的に作用し、両者の
歯面の間の僅かな滑りによって研削が行われるに過ぎな
いので、高速で高精度の研削を行うことができない。し
かし、本発明の内歯の研削装置においては砥石とワーク
を連れ回りさせるだけでなく、同時に両者を軸方向に相
対的に往復動させるので、ワークの歯先面及び歯底面を
も含めて、歯形面の全ての部分において高速でしかも高
精度の研削を行うことができる。この相対的な往復動の
効果は、砥石とワークが連れ回りをして接触面に力が作
用していることによって強められる。つまり、連れ回り
と往復動が相乗効果をもたらすのである。

【０００６】また、本発明の内歯の研削装置において
は、外周側が円形のワークを少なくとも２個のローラに
よって回転可能な状態で支持するので、ワークの外周
と、研削装置においてワークを支持する各部分における
摩耗を防止することができるために、加工の精度をより
一層高めると共に、研削装置の耐久性を向上させること
ができる。

【０００７】ワークと砥石を連れ回りさせながら、それ
らの間に回転の軸方向における相対的な往復動を与える
ためには、砥石を砥石支持装置によって回転駆動すると
共に、同じ砥石支持装置によって砥石が軸方向に往復動
するように駆動するのがよい。また、ローラを回転駆動
装置によって回転方向に駆動して、ワーク及び砥石をそ
れに連れ回りさせてもよいが、この場合は、砥石をその
砥石支持装置によって回転可能に支持するだけでなく、
砥石を軸方向に往復動するように駆動するのが好まし
い。

【０００８】本発明の内歯の研削装置においては、ロー
ラは２個以上使用されればよいが、望ましくは３個以上
使用されるのが望ましい。それによってワークの支持状
態がより安定なものとなるので、ワークの加工の精度及
び研削装置の耐久性が一層向上する。ローラを３個以上
設ける場合には、少なくとも１個のローラを支持するブ
ロックを他のローラを支持するブロックとは別のものと
して、前者を後者に対してローラの半径方向に相対的に
移動可能とすることにより、ローラの間隔を開閉してワ
ークを各ローラの間の加工位置へ取り付けたり、加工が
終わった後に加工位置からワークを取り出すことができ
るようにする。

【０００９】いずれの場合も、ローラの外周面に環状
溝、即ち周方向の溝を形成してワークの外周がその溝に
係合するようにすれば、ワークがローラから外れる恐れ
がなくなり、確実で精度の高い研削を行うことができ
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態と
しての内歯の研削装置１の詳細な構造を示す図面につい
て説明する。これらの図において、図１は研削装置１の
全体構成を示す縦断正面図、図２はその一部を切断する
と共に、他の一部を省略した研削装置１を一側から見た
横断側面図、図３は要部のみを拡大して示す斜視図であ
る。

【００１１】図３に明示したように、２は所定の厚さの
内歯車の形状を有する円環形のワークピース（「ワー
ク」と略称する）である。ワーク２の外周面２１が滑ら
かな円形であるのに対して、図示実施形態では内周面の
全周にわたって均等に多数の内歯２２が、先に行われる
予備加工工程によって形成されている。しかしながら、
本発明においては、内歯２２は円環形のワーク２の内周
面の全周にわたって均等に多数設けられている必要はな
く、内歯を有するワーク２は、例えばその内歯２２が内
周面の一部にのみ少なくとも１個以上形成された欠歯内
歯車状のものであって、内歯２２が形成されていない部
分の内周面（歯底面の延長部分）が円形等の形状となっ
ているようなものであってもよい。

【００１２】３は、外周面２１が円形であるワーク２を
加工位置において回転可能に支持するために設けられた
複数個のローラであって、図示実施形態の場合は、加工
状態において３個のローラ３ａ，３ｂ，３ｃが図２に示
すようにワーク２の周りの均等な角度位置に配置され
る。各ローラ３の外周面は円形で、それらの外周面には
ワーク２の外周面２１に接触してそれを受け入れるロー
ラ溝３１が周方向に環状に形成されている。各ローラ３
の中心に一体的に取り付けられたシャフト３２は複数個
の軸受４によって回転自在に軸支されるが、これらの軸
受４は後述の固定ブロック５又は可動ブロック６上に取
り付けられている。

【００１３】即ち、図示実施形態の場合は、３個のロー
ラ３のうちで最も上部に位置する唯１個のローラ３ａが
軸受４を介して可動ブロック６によって支持される。こ
れに対して下部の２個のローラ３ｂ，３ｃは、それぞれ
軸受４を介して所謂固定ブロック５上に支持される。７
は可動ブロック６を上下方向に移動させるために設けら
れた第１アクチュエータである。８は固定ブロック５を
一体的に保持するために設けられた第１スタンドであっ
て、前述の第１アクチュエータ７の基部もまた第１スタ
ンド８によって支持されている。従って、可動ブロック
６は第１アクチュエータ７の伸縮作動によって第１スタ
ンド８に対して、且つそれに沿って上下方向に移動可能
である。しかし、第１スタンド８自体や、それに対して
一体的に取り付けられている固定ブロック５も真の意味
で固定されている訳ではなく、第２アクチュエータ９の
伸縮作動によって、第２アクチュエータ９の基部が取り
付けられているフレーム状の第２スタンド１０に対し
て、且つそれに沿って上下方向に僅かに移動することが
できる。

【００１４】１１は第２スタンド１０の下部に取り付け
られた複数個のスライダであって、それらが研削装置１
全体を支持するベース１２上に相互に平行に取り付けら
れた一対のガイドレール１２ａ上に摺動可能に係合する
ことによって、第２スタンド１０や、それによって支持
されている第１スタンド８とかブロック５，６、ローラ
３等がシャフト３２の軸線と平行な方向に案内されて、
図１において横方向の左右に移動することができるよう
になっている。また、このように第２スタンド１０等を
ガイドレール１２ａの方向に移動させるために、図１の
左端に示された第３アクチュエータ１３が設けられてい
て、その基部１３ａがベース１２に取り付けられてい
る。

【００１５】図１においては、複数個のローラ３を回転
可能に、且つ変位可能に支持するために相互に結合され
ている複数個の部分からなる構成全体をローラ支持装置
として、参照符号１４によって概括的に示している。ロ
ーラ支持装置１４に対して、図１に示す研削装置１の右
端側には、図３に拡大して示したように、歯車のような
形状を有する砥石１５を回転可能に支持するための砥石
支持装置１６が設けられる。図示実施形態の場合、砥石
支持装置１６は砥石１５を単に回転可能に支持するだけ
でなく、砥石１５を砥石軸１５ａを介して動力によって
連続的に回転させると共に、軸方向に往復動させるよう
に駆動する機構をも含んでいる。

【００１６】砥石１５は、ワーク２の内歯２２と噛み合
い得る歯形の外歯１５ｂを備えているが、ワーク２が通
常のもので、欠歯歯車でない場合でも、砥石１５の外歯
１５ｂの数はワーク２の内歯２２の数よりも若干少なく
なるように設定されている。また大きさの点において
も、砥石１５が支障なくワーク２の内歯２２の内部に挿
入され得るように、砥石１５の外径（その歯先円の直
径）はワーク２の内径（その歯底円の直径）よりも若干
小さくなっている。なお、図示実施形態の場合は３個の
ローラ３によって加工位置に支持された状態におけるワ
ーク２の中心が、砥石軸１５ａの軸線に対して所定量だ
け偏心した位置となるように設定されている。

【００１７】第１アクチュエータ７、第２アクチュエー
タ９、或いは第３アクチュエータ１３としては、例え
ば、油圧シリンダや空圧シリンダ等の流体圧シリンダと
か、電気モータの出力回転を螺子機構やカム機構を用い
て直線方向の変位に変換するものなど、いずれかの直線
運動アクチュエータを選択して利用することができる。
この場合のアクチュエータは所謂サーボ機構のように、
図示しない電子式制御装置とセンサ類によって移動位置
をフィードバック制御することができるものとすること
が望ましい。

【００１８】次に、図示実施形態の内歯の研削装置１の
作動について説明する。まず、第１アクチュエータ７を
縮小作動させることにより可動ブロック６と、それによ
って支持されている上部のローラ３ａを上昇させて、下
部の２個のローラ３ｂ，３ｃとの間隔を拡げた後に、予
備工程において内歯を形成されたワーク２を、その外周
面２１が下部の２個のローラ３ｂ，３ｃのそれぞれのロ
ーラ溝３１内に同時に接触・係合するように載置する。
その後に第１アクチュエータ７を伸長作動させることに
より、可動ブロック６と上部のローラ３ａを下降させ
て、ワーク２の外周面２１の上部となっている部分にも
上部のローラ３ａのローラ溝３１を接触・係合させるこ
とにより、角度位置が均等に配置される３個のローラ３
ａ，３ｂ，３ｃの間にワーク２を挟持すると共に、ロー
ラ３ａに所定の大きさの力を加えることによりワーク２
を僅かに押し下げて、ワーク２のセット工程を終わる。

【００１９】ワーク２のセットが完了した後に第３アク
チュエータ１３を伸長作動させて、第２スタンド１０の
スライダ１１をベース１２のガイドレール１２ａ上にお
いて摺動させることにより、ワーク２の内部空間へ砥石
１５が挿入される位置まで移動させる。そして、ワーク
２の内歯２２と砥石１５の外歯との歯合わせ、即ち両者
を部分的に接触させて噛み合わせるために、第２アクチ
ュエータ９を僅かに縮小作動させる。それによって第２
スタンド１０が僅かに上昇し、主としてワーク２の下部
となった部分の内歯２２に、対応する砥石１５の外歯が
接触するので、砥石１５が砥石支持装置１６に内蔵され
た動力源によって回転駆動されると、砥石１５に噛み合
うワーク２も回転させられると共に、砥石１５がやはり
砥石支持装置１６に内蔵された機構によって砥石軸１５
ａの方向に往復動させられることにより、砥石１５の外
歯１５ｂの面とワーク２の内歯２２の面との接触点にお
いて２つの面の間に主として軸方向の大きな相対変位が
生じるので、効率的に研削が行われることになる。

【００２０】このように、砥石１５は砥石支持装置１６
によって砥石軸１５ａの方向に往復動するように駆動さ
れているだけでなく、前述のように回転方向にも駆動さ
れることによって、内歯を有するワーク２も砥石１５に
噛み合って回転するが、その際に、３個のローラ３もそ
れらのシャフト３２が軸受４によって軸支されているた
めに連れ回りをして、ワーク２の内歯２２が下部へ来た
時に万遍なく、且つ押しつけ力の強弱なしに砥石１５と
接触するようになる。以上の工程による研削を所定の時
間だけ繰り返して実行することにより、ワーク２の全内
周の内歯２２の歯形表面の研削を完了する。

【００２１】図示実施形態についての以上の説明では、
砥石１５が砥石支持装置１６によって回転駆動されるこ
とにより、それと噛み合う内歯を有するワーク２が連れ
回りをするようになっているが、その１つの変形例とし
て、ワーク２の側を連続的に回転駆動すると共に、それ
に噛み合う砥石１５が連れ回りをするように構成しても
よい。ワーク２を回転駆動する手段としては、図１に二
重鎖線によって示したような位置にローラ３のシャフト
３２を回転駆動する駆動装置３３を設けて、３個のロー
ラ３のうちの少なくとも１個を回転駆動するようにすれ
ばよい。この場合は、ワーク２を軸方向に往復動させる
機構が複雑なものになりやすいから、前述の実施形態と
同様に、砥石支持装置１６の内部に砥石１５を軸方向に
往復動させる機構を組み込むことが望ましい。

【００２２】なお、内歯を有するワーク２が欠歯歯車で
ある場合は、砥石１５及びワーク２の一方を回転駆動す
ることのみによって他方を回転させることができないの
で、両者を連動させる別の歯車機構を併設する必要があ
る。

【００２３】また、図示実施形態においては、３個のロ
ーラ３ａ，３ｂ，３ｃによってワーク２を支持している
が、内歯を有するワーク２の内周側に接触・係合する砥
石１５もまたワーク２を支持する作用をするので、少な
くともワーク２の下部の２個のローラ３ｂ，３ｃと、砥
石１５のみによってワーク２を加工位置に支持すること
も可能である。

【００２４】

【実施例】次に、図示実施形態について具体的な諸元を
例示する。より具体的な実施例においては、ワーク２の
内歯２２の数が１７個であるのに対して、それに噛み合
う砥石１５の外歯１５ｂの数が１４個となっていて、砥
石１５の外径はワーク２の内径（内歯２２の歯底円の直
径）よりも小さくなっている。また、砥石１５及びワー
ク２の回転速度は１００〜１０００ｒｐｍの範囲内から
選択されると共に、砥石１５の軸方向の往復動の周期は
１０〜３０Hzの範囲内から選択される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好適な実施形態としての内歯の研削装
置の全体構成を示す縦断正面図である。

【図２】図１に示す研削装置の一部を切断すると共に、
他の一部を省略したものを一側から見た横断側面図であ
る。

【図３】図１及び図２に示す研削装置の要部のみを拡大
して示す斜視図である。

【符号の説明】

１…内歯の研削装置 ２…内歯を有するワーク ３，３ａ，３ｂ，３ｃ…ローラ ５…固定ブロック ６…可動ブロック ７…第１アクチュエータ ８…第１スタンド ９…第２アクチュエータ １０…第２スタンド １１…スライダ １２…ベース １２ａ…ガイドレール １３…第３アクチュエータ １４…ローラ支持装置 １５…砥石 １６…砥石支持装置 ２１…ワークの外周面 ２２…ワークの内歯 ３１…ローラ溝 ３３…回転駆動装置

フロントページの続き (72)発明者 林 聡哉 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 小嶋 久稔 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 Ｆターム(参考） 3C025 DD09 DD14 3C058 AA11 AB01 CA02 CB01 CB05

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外周側が円形で、内周側が歯車状に形成
   された内歯を有するワークに対して、外周側が歯車状に
   形成された外歯を有する砥石を噛み合わせた後に、前記
   砥石と前記ワークのいずれか一方を回転駆動することに
   より他方を連れ回りさせると共に、前記砥石と前記ワー
   クのいずれか一方を他方に対して軸方向に相対的に往復
   動させることにより、前記ワークの内歯の歯面を研削す
   る研削装置であって、更に、 前記ワークの外周側に位置すると共に、前記ワークの内
   周側に位置する前記砥石との間で前記ワークを挟持する
   ことにより前記ワークを加工位置に保持する少なくとも
   ２個のローラと、 前記ローラをそれぞれ回転可能に支持する軸受と、 前記軸受を支持するブロックと、 前記ブロック及び前記ローラを介して前記ワークを前記
   砥石に押し付けるローラ支持装置とを備えていることを
   特徴とする内歯の研削装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記砥石が砥石支持
   装置によって回転駆動されると共に、回転の軸方向に往
   復動するように駆動されることを特徴とする内歯の研削
   装置。
3. 【請求項３】 請求項１において、前記ローラが回転駆
   動装置によって回転駆動されるのに伴って、前記ワーク
   及び砥石が従動的に回転することを特徴とする内歯の研
   削装置。
4. 【請求項４】 請求項３において、前記砥石がその回転
   の軸方向に往復動するように、砥石支持装置によって駆
   動されることを特徴とする内歯の研削装置。
5. 【請求項５】 請求項１ないし４のいずれかにおいて、
   前記ローラが３個以上用いられていることを特徴とする
   内歯の研削装置。
6. 【請求項６】 請求項５において、少なくとも１個のロ
   ーラを支持するブロックが他のローラを支持するブロッ
   クに対して、前記ローラの半径方向に相対的に移動可能
   となっていることを特徴とする内歯の研削装置。
7. 【請求項７】 請求項１ないし６のいずれかにおいて、
   前記ローラの外周面には周方向に環状の溝が形成されて
   おり、前記ワークの外周が前記溝に係合することを特徴
   とする内歯の研削装置。