JP2002532265A - 機械加工前のギヤ等の歯付き被加工物を機械加工する方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 研磨用スピンドル上の研磨ウォーム４は回転駆動される。回転プレート７上には２本の被加工物用スピンドル６ａ、６ｂが互いに離れて配置され、それぞれ回転駆動される。そのうちの１本の被加工物用スピンドルに留められた被加工物５は、研磨ウォーム４によって研磨される。他方もう１本の被加工物用スピンドルでは、研磨を終えた被加工物８ａが、装填器１０を使って未加工の被加工物８ｂと交換される。各スピンドル６ａ，６ｂは、それぞれセンタリングプローブ９ａ，９ｂを備えている。このプローブ９ａ，９ｂからの信号と制御機構によって、新しく留められた被加工物８ｂは、未加工の被加工物８ｂに研磨ウォーム４が入り込む位置まで回転プレートが回転される前に、センタリングされる。こうして、生産に直接係らない時間は大幅に短縮することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の背景技術】

本発明は、機械加工前の歯付き被加工物、特にギヤを機械加工する方法および
装置に関する。

【０００２】 機械加工前の歯の付いた被加工物は、あらゆる技術分野で利用されている。多
くの場合、ギヤの歯は、機械加工前の状態で熱処理にかけられ、その後例えば研
磨によって機械加工を完了する。但し、機械加工前のギヤを自動化された機械加
工にかける場合は、研磨砥石、研磨ウォーム等の仕上げ工具が衝突することなく
入り込めるように、歯と歯の間の隙間を発見するのが難題である。現在使われて
いる、被加工物を留めるスピンドルが一本しかない装置の場合、この問題は、例
えば誘導センサでギヤの歯の外径をスキャンする等の公知の方法で解決している
。このいわゆる心出し（センタリング）操作の間、被加工物用スピンドルは、す
べての、あるいは少なくとも数個の歯のフランク（左右両フランク）の実際の位
置を測定するため、通常加工時より少ない回転数で回転する。続いての評価工程
では、種々の測定時の偏りやギヤ硬化時の歪みをならすため、実際のフランク位
置の平均値を求める。こうして求めた位置は、歯と歯の隙間の真中に仕上げ工具
を挿入するための制御の目標値として特定する。そしてこの後、実際の機械加工
を開始することができる。

【０００３】 連続研磨加工をする装置の場合、被加工物用スピンドルは、加工を始めるに当
たって、研磨ウォームを被加工物の歯と歯の間に挿入する前に、まず加工速度ま
で加速し、研磨スピンドルの角速度に同期しなければならない。

【０００４】 これらの工程のすべて、すなわち被加工物を交換する工程と、歯のフランク位
置を測定する工程と、その平均値を算出する工程と、被加工物を制御位置まで回
転させて運ぶ工程と、そして加工速度まで加速する工程にかかる時間は、直接に
生産にかかる時間ではないため、研磨加工物をコスト高なものにしている。

【０００５】 ギヤの研磨を連続工程で行うためには、多数のＮＣ（数値制御）軸をもつ研磨
装置が必要である。研磨ウォームの位置合わせをする場合、従来の位置合わせ装
置にあっては、多数の位置合わせ用のＮＣ軸を追加する必要があった。従って、
軸の数を減らすことができれば、製造コストを減らすことができ、研磨加工物に
上乗せされる償却費も減らすことができる。

【０００６】

【発明の概要】

本発明の目的は、機械加工前の歯の付いた被加工物を精密加工する際のコスト
を減らすことである。

【０００７】 上記の目的は、一態様において装置台を備えた仕上げ加工装置上で、機械加工
前の歯の付いた被加工物を機械加工する本発明によって達成される。本発明にお
いては、仕上げ工具を留める仕上げ工具用のスピンドルは、第１のスライドに取
り付けられ、この第１のスライドは装置台上で移動することができる。被加工物
を運ぶキャリヤは、装置台上で移動可能に配置され、少なくとも２つの位置まで
移動することができる。キャリヤ上には、少なくとも２本の被加工物用スピンド
ルが回転可能に取り付けられ、それぞれが１個のモータで駆動される。また、キ
ャリヤには、少なくとも１本のセンタリングプローブが設置される。仕上げ工具
が被加工物の歯の間に入り込む際不要な衝突をさせないために行うセンタリング
操作は、被加工物用スピンドルの１本に新しく留められた機械加工前の被加工物
について、この機械加工前の被加工物に仕上げ工具が入り込む位置にキャリヤが
到達する前に行われる。

【０００８】 本発明のもう一つの態様においては、上述の目的は、機械加工前の歯の付いた
被加工物を機械加工する装置によって達成される。本発明の装置は装置台を備え
、この装置台上には、仕上げ工具を留める仕上げ工具用スピンドルが第１の軸の
回りに回転可能に支持され、第１のモータで駆動される。また、装置台上には第
２のモータで少なくとも二つの位置まで移動するキャリヤも設置される。そして
、被加工物を留める少なくとも２本の被加工物用スピンドルは、キャリア上に回
転可能に支持される。各被加工物用スピンドルは、第３のモータで駆動され、ま
たそれぞれロータリエンコーダに接続される。そして、被加工物に仕上げ工具が
入り込む際にキャリアからはみ出すギヤの歯のフランクの位置を測定するため、
少なくとも１本のセンタリングプローブが設置される。

【０００９】 本発明の他の態様は、以下の記述により明らかとなろう。

【００１０】 装置台１上では、研磨ウォーム４を運ぶ研磨ヘッド３を備えた研磨スライド２
がスライド可能に案内される。研磨ウォーム４は、回転プレート７上に回転可能
に支持された被加工物用スピンドル６ａに留められた被加工物５を機械加工する
。他方、機械加工を終えた被加工物８ａを未加工の新たな被加工物８ｂと交換す
るのに用いられる第２の被加工物用スピンドル６ｂは、回転プレート７上に配置
される。被加工物８ａと８ｂの交換は、被加工物５の機械加工中に、装填器１０
を使って行われる。本発明によれば、センタリングも時間の無駄なく行うことが
できる。センタリングは、被加工物用スピンドル６ａ，６ｂのどちらが研磨位置
あるいは装填位置にあるかによって、回転プレート７上に配置されたセンサ９ａ
または９ｂを使って行われる。このセンタリングは、装填工程が完了し、未加工
の新しい被加工物８ｂが加工用スピンドル６ｂに留められるや否や直ちに開始さ
れる。今日では加工に要する時間は短くなっているが、本発明よれば、センタリ
ングが被加工物の研磨工程もしくは回転プレート７の回転中に完全に並行して行
われるため、加工時間がセンタリングのために犠牲にならないことを意味する。

【００１１】 本発明においては、直接の加工に関係しない時間は、回転プレート７が回転状
態にあるときに、両被加工物用スピンドル６ａ，６ｂに付加的な回転を与えるこ
とによっても短縮される。この回転は、回転プレート７の回転とは反対方向のも
のであるが、被加工物５が衝突することなく研磨ウォーム４と噛み合い、また噛
み合い状態から外れるときには回転プレート７の動きと同期するように動く。こ
のようにして、ひとつの被加工物を研磨した後次の新しい被加工物の研磨を開始
する前に後退と前進を行わねばならない研磨スライド２は、未加工の新しい被加
工物８ｂを研磨する際に削られる材料の量に相当する小幅な移行をするだけでよ
くなる。なお被加工物用スピンドルの回転に付加的に回転を加える代わりに、一
定の速度で回転する研磨用スピンドルに付加的な回転を加えてもよい。

【００１２】 図２から分るように、研磨スライド２は横送り台である。第１のスライド１５
は、装置台１の上で、研磨スピンドル１７の軸１６と直角の方向ｘに変位するこ
とができ、行程センサ１９の付いたサーボモータ１８によって移動させられる。
第１のスライド１５上には、キャリア２０が回動可能に取付けられ、このキャリ
ヤ２０は、研磨スピンドルの軸１６と直交する軸２２の回りでスピンドル２１に
よって回動する。スピンドル２１は、傾き角を設定したりあるいは図示のような
ロータリエンコーダ２４を備えたサーボモータ２３の設定をする手動の設定装置
を備えることもできる。キャリヤ２０上では、第２のスライド２５が軸１６と平
行方向に変位することができる。研磨ウォーム４のこのｙ方向の動きは、移行（
シフティング）に用いられる。第２のスライド２５は、ロータリエンコーダ２７
を備えた付加サーボモータ２６によって駆動される。第２のスライド２５上には
、研磨スピンドル１７が、回転可能に取付けられ、ロータリエンコーダ３０を備
えたサーボモータ２９によって駆動される。

【００１３】 ２つのスピンドル６ａと６ｂは、ロータリエンコーダ３２ａと３２ｂをそれぞ
れ備えたサーボモータ３１ａと３１ｂによって駆動され、それぞれスピンドル軸
３３ａ，３３ｂの回りで回転する。回転プレート７は、装置台１上において軸３
３ａ，３３ｂと平行な軸３４の回りに回転可能に支持されたシャフト３５に固定
される。シャフト３５は、サーボモータ３６によって駆動され、またロータリエ
ンコーダ３７に接続されている。

【００１４】 すべてのサーボモータ、ロータリエンコーダおよび行程センサは、制御装置３
８に接続される。

【００１５】 被加工物５と仕上げ工具４の間で被加工物５の軸方向（ｚ方向）に、ギヤの歯
幅にわたって機械加工を行うのに必要な相対運動を行うため、両被加工物用スピ
ンドル６ａ，６ｂは、スライド４１ａ，４１ｂにそれぞれ回転可能に支持される
とともに、それぞれ回転プレート７上でｚ方向にスライド可能に支持される。ス
ライドガイドは、スライド４１ａ，４１ｂの下方への動きを制限する下方ストッ
パ４２を備える。各スライド４１ａ，４１ｂ上では、ロール４３が水平軸の回り
で回転することができる。研磨位置にあるスライド４１ａの場合は、もう一つの
スライド４４が、装置台１上に、軸３３ａ，３３ｂおよび３４に対して傾いた方
向に変位可能に取り付けられる。スライド４４は、ロータリエンコーダ４６を備
えたサーボモータ４５によって駆動される。軸３３ａ，３３ｂと直角に水平面上
で回転する回転面４７を含む。モータ４５によってスライド４４が前方に駆動さ
れると、ロール４３は回転面４７上を移動して、スライド４１ａがストッパ４２
からもちあがり、ｚ方向にシフトする。回転プレート７の回転運動は、スライド
４４が出発位置（ロール４３が回転面４７から離れる）まで引き込まれない限り
は止められている。

【００１６】 各ｚ−スライド４１ａ，４１ｂは第１および第２のスライド１５，２５から分
離されているため容易に形成でき、またより剛性でかつ体積の少ないものにする
ことができる。よって、製造コストと製造に必要なスペースを減らすことができ
る。また、ｚ−スライド４１ａ，４１ｂを駆動するのに、駆動装置は１個ですむ
ため、これによってもコストを減らすことができる。

【００１７】 回転プレート７上には、さらに位置合わせ装置５４が取り付けられる。この位
置合わせ装置５４は、位置合わせディスク５７が取り付けられた出力シャフト５
６を備えたモータ５５を含む。位置合わせディスク５７は、例えばデンマーク国
特許ＤＥ−Ａ−１９６ ２４ ８４２に従って形成される。位置合わせ装置５４
はまた、シャフト５６の軸と直交する軸５８の回りで回転する図示していないモ
ータによって回動することができる。したがって、回転プレート７は３つの位置
に向けて動くことができる。即ち、図示のようにギヤ５に研磨ウォーム４が入り
込む第１の位置、次に第１の位置から１８０°回転したギヤ８ｂを装填する第２
の位置、そして位置合わせ装置５４によって研磨ウォーム４の位置合わせを行う
ため第２の位置から９０°回転した第３の位置である。

【００１８】 従来の位置合わせ工程と比較すると、本発明においては、位置合わせが、ギヤ
５に研磨ウォームを入り込ませるその同じ位置で行われる。また研磨ウォーム４
の回転によって生ずる偏りが自動的に補償されるため、より精度の高い位置合わ
せが行われる。位置合わせは、研磨のために必ず必要なＮＣスライド軸ｘ、ｙ、
ｚに関してと、希望ならば、軸５８の回りにおける位置合わせ装置５４の付加的
な回動運動に関してとを、行うことができる。

【００１９】 図示の態様からは離れるが、被加工物用スピンドル６ａと６ｂのキャリヤ７は
、軸３４の回りで回転する代わりに２つないし３つの位置に直線的にスライドす
るようにすることもできる。しかし、この場合は装填器１０が２台必要になる。

【００２０】 また状況が許す場合は、ギヤ８のセンタリングを、回転プレート７がギヤ８の
位置で静止している間に独立して、即ちギヤ５の研磨工程の最中に行うこともで
きる。この場合は、ただ１個のセンタリングプローブ９を用いるが、このプロー
ブ９は装置台１にしっかりと固定する。

【００２１】 最後に、本発明の工程は、シリンダ状の研磨ウォーム４以外の他の研磨工具、
例えば研磨ディスクを用いても行うことができる。この場合、ギヤ５は、研磨し
ながら徐々に厚さ方向にずらしていくか、あるいはギヤの厚さ方向全体にわたっ
て同じように研磨できるよう球状の研磨ウォームを用いる。さらに、本発明は、
ギヤの他の精密加工操作（ホーニング加工やシェービング等、仕上げ工具が歯の
付いた被加工物に入り込まねばならないもの）を行う場合にも応用できる。これ
らの場合、研磨ウォーム４はホーニングホイールやシェービングギヤに置き換え
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る歯付きギヤ研磨装置の模式的な平面図である。

【図２】 図１の研磨装置の模式的な側面図である。

【図３】 図２のIII−III線断面図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｒ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ， ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，Ｋ Ｚ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ， ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，Ｓ Ｋ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 装置台と、この装置台上で動く第１のスライドと、この第１
   のスライド上に取り付けられて仕上げ工具を留める仕上げ工具用スピンドルと、
   前記装置台上において少なくとも２つの位置に移動可能に設置されるキャリヤと
   、このキャリヤ上に回転可能に取り付けられる少なくとも２本の被加工物用スピ
   ンドルであって、それぞれが１個のモータで駆動される被加工物用スピンドルと
   、少なくとも１本のセンタリングプローブを備える仕上げ装置に配置された機械
   加工前の歯の付いた被加工物を機械加工する方法であって、 前記仕上げ工具が被加工物の歯の隙間に衝突することなく入り込めるようにす
   るために必要なセンタリング操作が、前記被加工物用スピンドルの一本に新しく
   留められた未加工の被加工物について、前記未加工の被加工物に前記仕上げ工具
   が入り込む位置にキャリヤが到達する前に行われる方法。
2. 【請求項２】 前記仕上げ工具が作動する領域の内外で前記被加工物に衝突
   が生じないようにする新しい動きが生起するよう、前記キャリヤの移動の最中に
   前記被加工物用スピンドルの回転に、前記キャリヤの移動に同期された仕上げ工
   具用スピンドルの回転と異なるよう、付加的な回転が加えられる請求項１記載の
   方法。
3. 【請求項３】 装置台と、個の装置台に設けられ第１の軸の回りに回転可能
   で第１のモータによって駆動される仕上げ工具を留めるための仕上げ工具用スピ
   ンドルと、第２のモータによって動かされ少なくとも前記装置台上で２つの位置
   まで移動可能なキャリヤと、それぞれが１個の第３のモータを備え被加工物を留
   める少なくとも２本の被加工物用スピンドルであって、前記キャリヤ上でそれぞ
   れが互いに距離をおいて設置され２本の第２の軸の回りで回転する被加工物用ス
   ピンドルを備える、機械加工前の歯の付いた被加工物を機械加工する装置であっ
   て、 前記両被加工物用スピンドルはそれぞれが１個のロータリエンコーダに接続さ
   れ、前記仕上げ工具が被加工物に入りこむ際に前記キャリヤからはみだした被加
   工物の歯のフランクの位置を測定する少なくとも１個のセンタリングプローブを
   備えた装置。
4. 【請求項４】 前記被加工物用スピンドルそれぞれにセンタリングプローブ
   が与えられ、これらのセンタリングプローブは前記キャリヤに取り付けられる請
   求項３記載の装置。
5. 【請求項５】 前記キャリヤは第３の軸の回りに回転することができ、この
   第３の軸と前記第２の軸は互いに平行である請求項３記載の装置。
6. 【請求項６】 前記装置はさらに、前記仕上げ工具が入り込む位置にはない
   被加工物を留めた前記被加工物用スピンドルの一方について、機械加工を完了し
   た被加工物と未加工の被加工物を交換する被加工物の自働交換器を具備する請求
   項３記載の装置。
7. 【請求項７】 前記装置にはさらに、前記仕上げ工具の位置合わせをする位
   置合わせ装置が前記キャリヤに取付けられ、また前記キャリヤは、前記位置合わ
   せ装置が仕上げ工具の位置合わせをする位置を含む少なくとも３つの位置まで移
   動することができる請求項３記載の装置。
8. 【請求項８】 前記被加工物用スピンドルはそれぞれ、前記キャリヤ上の第
   ２の軸に対して平行に移動できる１個の第１のスライド上に回転可能に取り付け
   られ、前記第１のスライドはそれぞれ、この第１のスライドが作動位置にあると
   きに、前記装置台上で移動可能な第２のスライドと係り合うキャリヤ要素を含む
   請求項３記載の装置。