JP2002127004A - 歯車成形研削盤 - Google Patents

歯車成形研削盤

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JP2002127004A
JP2002127004A JP2000327634A JP2000327634A JP2002127004A JP 2002127004 A JP2002127004 A JP 2002127004A JP 2000327634 A JP2000327634 A JP 2000327634A JP 2000327634 A JP2000327634 A JP 2000327634A JP 2002127004 A JP2002127004 A JP 2002127004A
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grindstone
grinding wheel
grinding
gear
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JP2000327634A
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English (en)
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Kazuhiro Ikeno
一広 池野
Tsukasa Uchino
司 内野
Hidehiro Yoshino
英弘 吉野
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KARATSU IRON WORKS
KARATSU TEKKOSHO KK
SAGAKEN CHIIKI SANGYO SHIEN CT
Saga Prefectural Regional Industry Support Center
Original Assignee
KARATSU IRON WORKS
KARATSU TEKKOSHO KK
SAGAKEN CHIIKI SANGYO SHIEN CT
Saga Prefectural Regional Industry Support Center
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 1台の研削盤で歯車の加工ができるよう
に加工工程を集約化した歯車成形研削盤の提供。 【解決手段】 ワークWを保持するワーク保持装置1
と、ワークを成形加工する砥石を備えたワーク成形装置
2、砥石を交換する砥石交換装置3とを備えた歯車成形
研削盤において、ワーク保持装置2は、ワークを挟持し
回転可能に保持する主軸台5と心押し台6とがワークテ
ーブル1bに配置され、ワーク成形装置2は、前進後退
するコラムに上下動可能な砥石台支持フレームが設けら
れ、砥石台支持フレームには回転可能な砥石台が設けら
れ、砥石台には砥石ヘッドが設けられ、砥石ヘッドには
砥石を着脱可能なパワードローバが設けられ、砥石交換
装置3は、複数の砥石を載置する砥石載置台と、砥石を
搬送して交換する砥石ローダとが設けられている歯車成
形研削盤。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、歯車を砥石で成形
する歯車成形研削盤に関する。
【0002】
【従来の技術】歯車類(平歯車、はすば歯車、ウォー
ム、ねじ、スプライン、ラック)、回転形歯切り工具類
(ホブ、ピニオンカッタ、総形フライス)あるいはこれ
らに組み込む軸物類(円筒、テーパ、カム、クランク、
角軸)は、砥石を利用した研削により成形されている。
【0003】例えば、図5は従来の穴あき歯車の研削工
程を示す工程説明図で、円筒研削盤を用いて軸を研削す
る一方で、歯車研削盤を用いて歯車を研削し、研削が完
了した後、歯車と軸を組み立てる方法が一般的である。
【0004】また、図6は従来の歯切り工具(ホブ)の
研削工程を示す工程説明図で、二番取り研削盤を用いて
逃げ面を研削した後、刃付け盤を用いて切れ刃を研削す
る方法が一般的である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来の歯車の成形方法
では、前述のとおり研削工程ごとに別の研削盤を使用す
る必要がある。例えば、図5に示すように、軸付の歯車
を成形する場合は、円筒研削盤(数千万円)と歯車研削
盤(数千万円〜1億数千万円)が必要となり、また、段
取り換えによる誤差や組立誤差が生じる。
【0006】また、図6に示すように、1個のホブで多
数の歯車を切削すると、ホブに摩耗が生じるため、刃付
け盤を所有する歯車加工業者は刃付け盤を用いて切れ刃
を研削するが、刃付け盤を所有しない歯車加工業者は工
具メーカに刃付けを依頼する必要がある。
【0007】このように、従来の歯車の成形加工におい
ては、複数の研削盤が必要となるため設備費が高くな
り、また、誤差も生じやすいという欠点がある。マシニ
ングセンタやターニングセンタなどの切削機械では、加
工の自動化と加工工程の集約が進んでいるが、歯車研削
の分野ではこれらが非常に立ち遅れているのが実情であ
る。
【0008】そこで、本発明は、1台の研削盤で歯車や
歯切り工具および歯車軸の加工ができるように加工工程
を集約化した歯車成形研削盤を提供するものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、ワークを保持
するワーク保持装置と、ワークを成形加工する砥石を備
えたワーク成形装置、及び成形装置の砥石を交換する砥
石交換装置とを備えた歯車成形研削盤において、ワーク
保持装置は、ワークを挟持し回転可能に保持する主軸台
と心押し台とがワークの軸心方向に移動可能なワークテ
ーブルに配置され、ワーク成形装置は、ワークテーブル
の移動方向と直交する方向に前進後退するコラムに上下
動可能な砥石台支持フレームが設けられ、砥石台支持フ
レームには垂直方向に回転可能な砥石台が設けられ、砥
石台には取り付けられた砥石を回転させる砥石ヘッドが
設けられ、砥石ヘッドには砥石を着脱可能なパワードロ
ーバが設けられ、砥石交換装置は、複数の砥石を載置す
る砥石載置台と、砥石載置台とワーク成形装置の砥石ヘ
ッドとの間で砥石を搬送して交換する砥石ローダとが設
けられていることを特徴とする。歯車研削盤に砥石を整
形することのできる砥石整形装置を内蔵させてもよい。
【0010】
【発明の実施の形態】図1(a)は本発明の歯車成形研
削盤の配置図、(b)は同歯車成形研削盤の斜視図であ
る。本発明の歯車成形研削盤は、ワークWを保持するワ
ーク保持装置1と、ワークWを成形加工する砥石車4を
備えたワーク成形装置2、ワーク成形装置2の砥石車4
を交換する砥石交換装置3とからなる。
【0011】ワーク保持装置1は、ベッド1aの上にワ
ークテーブル1bがワークWの軸心方向(Z方向)に移
動可能に配置されており、ワークテーブル1bには主軸
台5と心押し台6が間隔をおいて設けられ、主軸台5と
心押し台6との間にワークWが保持される。主軸台5
は、ワークWをB方向に回転させるためのワーク回転軸
5aを備えている。ワーク回転軸5aの回転はNC制御
され、歯車の研削の場合、歯車の歯を割り出すために所
定の回動角度に制御され、円筒研削を行う場合には、回
転を留める必要がないので、操作性をよくするために、
スピンドル軸の機能に切り換えて回転させるように制御
する。
【0012】ワーク成形装置2は、ワークテーブル1b
の移動方向と直交する方向(X方向)に前進後退するコ
ラム2aにY方向に上下動可能な砥石台支持フレーム7
が設けられている。砥石台支持フレーム7には垂直方向
(A方向)に回転可能な砥石台8が設けられ、砥石台8
には、取り付けられた砥石車4を回転させる砥石ヘッド
9が設けられている。
【0013】砥石台支持フレーム7は砥石台8を上下動
させることにより、ラックを研削することができる。ま
た、砥石台8を回転させることにより、歯車やウォーム
のねじれ角に合わせて砥石車4の傾け角を変更すること
ができ、たとえば、円筒を研削する場合は砥石車4の軸
を時計の3時方向に向け、平歯車を研削する場合は12
時方向へ向けることができる。
【0014】さらに、砥石ヘッド9には、砥石車を着脱
自在とするために、公知のパワードローバ9a(図2)
を組み込む。パワードローバ9aは、砥石フランジのプ
ルスタッドをバネの反力で引き込むことによって砥石車
を固定し、また、逆にプルスタッドを油圧で押し出すこ
とにより砥石の取り外しが可能となる。
【0015】図2は本発明の砥石交換装置の概略図であ
る。
【0016】図2において、砥石交換装置3は、複数の
砥石車4を、回転軸を水平にして載置する砥石載置台1
0と、砥石載置台10とワーク成形装置2の砥石ヘッド
9との間で砥石車4を搬送して交換する砥石ローダ11
とで構成される。砥石ローダ11は上下及び水平方向に
移動可能に設けられ、砥石ローダ11の先端には、開閉
が可能なハンド11aがあり、砥石車4をつかんだり放
したりすることができる。
【0017】次に本発明の歯車成形研削盤の動作につい
て説明する。図3は本発明の歯車成形研削盤による軸を
取り付けた歯車部品の加工手順を示す図である。
【0018】本実施例では、形状の異なる2種類の砥石
車4を使用する。すなわち、軸部の研削に砥石車4aを
使用し、歯部の成形研削に砥石車4bを使用する。加工
工程は、まず、砥石車4aを用いて歯車部品の軸部を研
削する。つぎに、砥石車4bを用いて歯車部品の歯部を
研削する。歯部の研削には、砥石車4bの軸は歯車のね
じれ角(ウォームの場合は進み角)に合わせて旋回させ
る必要がある。
【0019】砥石車の交換動作は次のとおりである。
【0020】砥石載置台10に向けて砥石ローダ11を
下降させ、歯車の軸を研削する砥石車4aを砥石ローダ
11のハンド11aでつかんだ後、砥石ローダ11を上
昇させ、次いでワーク成形装置2へ水平移動させ、ワー
ク成形装置2へ達すると、下降させた後に前進させる。
砥石ローダ11を前進させると、砥石台8は砥石車の装
着のため、予め回転して砥石車を固定する砥石ヘッド9
のパワードローバ9aが水平状態になっているので、砥
石ローダ11のハンド11でつかんでいる砥石車がパワ
ードローバ9aに装着される。装着後、ハンド11を開
いて砥石車から離し、砥石ローダ11を後退、上昇、後
退させて待機位置に戻る。
【0021】ワーク成形装置2では、砥石台8が回転
し、砥石台支持フレーム7が上昇し、コラム2aが前進
して砥石車4がワークの軸の加工位置に位置決めされ、
研削が開始される。
【0022】軸の加工が終了すると、砥石車4の位置決
めと逆に、コラム2aが後進し、砥石台支持フレーム7
が上昇し、砥石台8が反対方向に回転し砥石車の交換の
ための待機位置へ移動する。
【0023】次いで、砥石ローダ11が前進、下降、前
進し、砥石車を砥石ローダ11のハンドでつかんだ後、
砥石ローダ11の後進、上昇、後進、下降により砥石載
置台10に砥石を載せ、ハンド11aを開いて砥石車か
ら離す。次に、砥石ローダ11を上昇させ、砥石載置台
10におかれている次の砥石車の位置に移動して砥石車
をつかみ、前述の移動動作によりパワードローバ9aに
砥石車を装着後、待機位置に戻り、ワーク成形装置2で
は、前述のとおり砥石車の位置決め動作を行った後、加
工を開始する。
【0024】以上の動作を繰り返すことにより、軸付き
歯車を他の加工装置に載せ換える(段取り換えする)こ
となく1台のワーク成形装置で加工することができる。
【0025】図4は砥石車の整形の説明図である。
【0026】自由な形状に砥石車を整形するために砥石
整形装置を配置することができる。
【0027】砥石車を交換した場合は、取付け誤差が生
じる。とくに、歯車研削では、砥石車の取付け誤差や研
削盤の熱変形が歯形精度に悪影響を及ぼす。これを相殺
するために、砥石車の整形を行う必要がある。
【0028】図1(a)及び図4において、砥石整形装
置は、主軸台5の側面に配置され、ワークテーブル1b
(Z方向)とコラム2a(X方向)の合成運動によっ
て、単石ドレッサ12により砥石車4を整形する。この
配置によって、研削盤に生じた熱変形のX方向成分を、
砥石車を整形する度に相殺することができる。
【0029】また、円筒を研削する場合は、単純な形状
(平形)に砥石車4aを整形すればよいが、歯車を成形
研削する場合は、歯車の歯溝に合った複雑な形状(一般
的に、インボリュート曲線に類似した形状)に砥石車4
bを整形する必要があり、ドレッサ保持部が砥石車に衝
突することを避けるため、ドレッサ12の向き(C方
向)を変化させながら整形を行う。たとえば、ドレッサ
1が常に砥石輪郭の法線方向を向くように制御すれば、
ドレッサ先端の形状誤差が生じた場合でも、高精度に砥
石車4bを整形することができる。
【0030】なお、これらの移動軸や回転軸はNC制御
されるため、全自動運転が可能である。
【0031】
【発明の効果】本発明により次の効果が得られる。
【0032】(1)歯車類、回転形歯切り工具類あるい
は軸物類を砥石を交換することによって、ワークを取り
外すことなく、1台の研削盤で連続して加工することが
できる。その結果、歯車部品や歯切り工具を取り外すこ
となく、連続して研削することができるため、段取り換
えによる誤差が生じない。また、半製品状態で研削がで
きるため、組立て誤差が生じない。また、1台の研削盤
でよいため、ユーザの設備投資、治工具、ランニングコ
スト、フロアスペースが削減でき、またオペレータは複
数の研削盤の操作方法を習得する必要がない。
【0033】(2)工具メーカに外注していたホブの刃
付けを自社内で行えるため、工具費が節減できる。ウォ
ームホブを独自に製作することにより、設計通りのウォ
ームギヤを短期間で製作できる。
【0034】(3)ワーク回転軸(NC軸)をスピンド
ル軸に切り換えられるため、円筒研削を行う場合のNC
プログラムが簡素化され、操作性が向上する。
【0035】(4)定寸装置を取り付けることによっ
て、一般的な円筒研削盤としても使用できる。砥石経路
を自由に指定できるため、プロファイル研削盤としても
使用できる。
【0036】(5)砥石交換後に内蔵の砥石整形装置を
用いて砥石を整形することにより、砥石交換時の砥石の
振れを除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 (a)は本発明の歯車成形研削盤の配置図、
(b)は同歯車成形研削盤の斜視図である。
【図2】 本発明の砥石交換装置の概略図である
【図3】 本発明の歯車成形研削盤による軸を取り付け
た歯車部品の加工手順を示す図である。
【図4】 本発明の砥石の整形の説明図である。
【図5】 従来の穴あき歯車の研削工程を示す工程説明
図である。
【図6】 従来の歯切り工具(ホブ)の研削工程を示す
工程説明図である。
【符号の説明】
1:ワーク保持装置 1a:ベッド 1b:ワークテーブル 2:ワーク成形装置 2a:コラム 3:砥石交換装置 4,4a,4b:砥石車 5:主軸台 5a:ワーク回転軸 6:心押し台 7:砥石台支持フレーム 8:砥石台 9:砥石ヘッド 9a:パワードローバ 10:砥石載置台 11:砥石ローダ 11a:ハンド 12:ドレッサ W:ワーク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 内野 司 佐賀県唐津市二夕子3−12−41 株式会社 唐津鐵工所内 (72)発明者 吉野 英弘 佐賀県佐賀市本庄町1番地 佐賀大学理工 学部内 Fターム(参考) 3C034 AA13 AA19 BB66 BB68

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ワークを保持するワーク保持装置と、ワ
    ークを成形加工する砥石を備えたワーク成形装置、及び
    成形装置の砥石を交換する砥石交換装置とを備えた歯車
    成形研削盤において、 ワーク保持装置は、ワークを挟持し回転可能に保持する
    主軸台と心押し台とがワークの軸心方向に移動可能なワ
    ークテーブルに配置され、 ワーク成形装置は、ワークテーブルの移動方向と直交す
    る方向に前進後退するコラムに上下動可能な砥石台支持
    フレームが設けられ、砥石台支持フレームには垂直方向
    に回転可能な砥石台が設けられ、砥石台には取り付けら
    れた砥石を回転させる砥石ヘッドが設けられ、砥石ヘッ
    ドには砥石を着脱可能なパワードローバが設けられ、 砥石交換装置は、複数の砥石を載置する砥石載置台と、
    砥石載置台とワーク成形装置の砥石ヘッドとの間で砥石
    を搬送して交換する砥石ローダとが設けられていること
    を特徴とする歯車成形研削盤。
  2. 【請求項2】 砥石の整形を行うドレッサを備えた砥石
    整形装置が設けられていることを特徴とする請求項1記
    載の歯車成形研削盤。
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