JP2003117729A - ギア歯面加工方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 歯車の歯面の研削加工において、予め歯車形
状を与えられたワーク毎に取代の量にバラツキがあって
も、加工時間にバラツキが生じないようにする。 【解決手段】 内歯車形状のワーク（又は砥石）２に対
して、外歯車形状の砥石（又はワーク）３を噛み合わせ
て連れ回りさせると共に、一方を他方に対して軸方向に
進退駆動することによりワークの歯面を研削する。ワー
クの歯面にバラツキがあって取代の量が個別に変化する
と、加工時間にバラツキが生じて生産性に悪影響が及
ぶ。それを避けるために、ストッパ駆動部１４によって
移動ストッパ１３を移動させて、テーパー面同士で摺動
可能に接触している固定ストッパ１２を下方から押し上
げる。それによってワーク回転受け部７の剛性が向上
し、取代が増大している部分でもワーク回転受け部７が
半径方向に逃げない。主軸１５もガイドキャップ１８と
ガイド球６、リテーナ１７等により撓みを阻止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はギア（歯車）の歯面
加工方法と、それを実施する装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のギア歯面加工方法の一つとして、
内歯を有する内歯車形のワーク（又は砥石）と、外歯を
有する外歯車形の砥石（又はワーク）の歯を噛み合わせ
た後に、片方を回転させると共に軸方向に進退させて、
他方を連れ回りさせながら、ワークの歯面を研削加工す
る方法が知られている。

【０００３】この加工方法を実施する内歯の研削装置と
しては、例えば、外周側が円形で、内周側が歯車形状に
形成された内歯を有するワークに対して、外周側が歯車
形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（前後
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において、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け
と、前記軸受け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内歯の研削装置が使用
される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
従来技術においては、例えば、研削前工程から送られて
くる加工前ワークの歯面の取代にバラツキ（変動）が発
生した場合に、それに十分に対応することができない。
即ち、従来技術においては、ワーク（又は砥石）を砥石
（又はワーク）に一定の力で押し当てて加工しているた
め、単位時間当りの除去能率が一定であるから、取代に
バラツキのあるワークを所望の寸法に研削する場合に
は、ワーク毎に加工時間に大きなバラツキが生じる。従
って、従来技術には、個々のワークの取代のバラツキに
より、生産性に悪影響が生じるという問題がある。

【０００５】本発明は、従来技術における前述のような
問題に鑑み、例えば、研削前工程から送られてくる加工
前ワークの歯面の取代にバラツキがあっても、それらの
ワークを所望の寸法に研削する場合に大きな時間のバラ
ツキが生じることがなく、取代のバラツキが生産性に悪
影響を与えるという問題を解決したギア歯面加工方法及
び装置を提供することを課題とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、前記の
課題を解決するための手段として、請求項１又は２に記
載されたギア歯面加工方法及び請求項３乃至８に記載さ
れたギア歯面加工装置が提供される。

【０００７】上記手段を採用したことにより、ワーク
（又は砥石）を砥石（又はワーク）に押し当てると共
に、ワークの取代が大きくなる部分においては、ストッ
パ手段によって、ワーク（又は砥石）が半径方向に後退
しようとするのを阻止する。それによって押し当て力が
増大して、加工量もその部分だけ増大する。その反力に
よる主軸の撓みはガイド手段によって減少させる。この
ようにして、取代が大きくなる部分だけ単位時間当たり
の除去能率を向上させるので、取代のバラツキによる生
産性の低下を抑制して、効率を上げることができる。

【０００８】請求項５のギア歯面加工装置においては保
持部材が円柱形状の２個の受軸からなっており、更に、
請求項６のそれにおいては、加工を多数回繰り返して行
うことにより内歯砥石、或いは内歯ワークとの接触面が
摩耗したとしても、受軸を回転させることにより、接触
面を容易に変更することが可能になる。請求項７のギア
歯面加工装置においては保持部材としてＶ溝を有する保
持ブロックを用いて、内歯砥石或いは内歯ワークとの接
触面を形成する。請求項８のギア歯面加工装置において
は、テーパ部とテーパ受け部の接触面に微小な溝を設け
ることにより、接触面間に研削液等の流体が挟み込まれ
て、ダンパとして作用するのを防止する。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、添付の図面に示した一実施
例を参照しながら具体的に説明する。図１は本発明の実
施例であるギア歯面加工装置１の構成を説明するための
正面図である。図２から図４に拡大して示すように、２
は外周側が円形で内周側が歯車状に形成された内歯を有
する内歯ワーク（被加工材）である。３は外周側が歯車
状に形成された外歯を有する外歯砥石である。４は、内
歯ワーク２の円形外周部の一部を受けるために設けられ
た相互に平行な２つの受軸である。受軸４の軸方向の長
さは、内歯ワーク２の幅（厚さ）よりも微小な量だけ大
きくなっている。

【００１０】５は、受軸４の一端を支持すると共に、内
歯ワーク２の片側端面を摺動可能に支持するために、内
歯ワーク２の歯底面よりも大きい面積を有するガイドで
ある。６は、内歯ワーク２のガイド５とは反対側の端面
を摺動可能に支持するために、内歯ワーク２の歯底面よ
りも大径の円弧状の面を有すると共に、受軸４の他端を
も支持する押えプレートである。７は、内歯ワーク２を
回転可能に保持するこれらの受軸４とガイド５、押えプ
レート６から構成されるワーク回転受け部の全体を示し
ている。

【００１１】８はワーク回転受け部７を支持する上下ス
ライダであって、この上下スライダ８は後述の構成によ
って図１の上下方向に摺動可能に支持されている。９
は、上下スライダ８を上下方向に移動可能に案内すると
共に、その移動のための駆動力を与える上下駆動部であ
る。なお、図１では上下駆動部９を簡略化して示してい
る。１０は、上下スライダ８と上下駆動部９とワーク回
転受け部７を、図１において水平方向の左右へ移動可能
に支持する前後スライダである。１１は、前後スライダ
１０を駆動するための前後駆動装置である。

【００１２】１２は固定ストッパであって、ワーク回転
受け部７の下側に固着されており、その下端面がテーパ
形状に形成されたテーパ部１２ａとなっている。１３は
移動ストッパであって、固定ストッパ１２のテーパ部１
２ａと面接触をするように、その上面がテーパ形状に形
成されたテーパ受け部１３ａとなっている。１４はスト
ッパ駆動部であって、固定ストッパ１２のテーパ部１２
ａと移動ストッパ１３のテーパ受け部１３ａとが互いに
テーパ面において摺動可能に接触している状態におい
て、移動ストッパ１３を進退させることができる。

【００１３】１５は主軸であって、外歯砥石３を一端に
おいて保持しており、それ自体が回転可能に、且つ進退
可能に支持されている。１６は複数個の主軸ガイド球で
あって、球軸受として主軸１５の一部１５ａを軸支する
ことにより、主軸１５の回転及び進退動作を外歯砥石３
の近傍において案内する。主軸ガイド球１６は、通常の
球軸受と同様に、円環状のリテーナ１７によってその円
周方向、及び主軸１５の進退動作方向（軸方向）に保持
される。

【００１４】１８は固定のガイドキャップであって、リ
テーナ１７を主軸１５の軸方向に保持すると共に、主軸
ガイド球１６に対する主軸１５の一部１５ａの接触面と
は反対側において、主軸ガイド球１６を受け入れるガイ
ド溝１８ａを有する。１９は固定された主軸駆動部であ
って、ガイドキャップ１８を保持していると共に、主軸
１５に回転及び主軸方向の進退駆動を与える。なお、駆
動部の詳細な構造は示していない。

【００１５】以上、ギア歯面加工装置１の構成について
説明したが、以下に各構成要素の作動について説明す
る。なお、図３に内歯ワーク２及び外歯砥石３の動作関
係を、図４にそれらに２個の受軸４を加えた部分の構成
を拡大した斜視図として示す。先ず、内歯ワーク２をワ
ーク回転受け部７に装着する。主軸１５の先端には砥石
３が予め取り付けられている。その後、前後スライダ１
０を作動させてワーク２を主軸１５側へ軸方向に移動さ
せる。移動の終端位置は、内歯ワーク２と外歯砥石３が
嵌まりあう位置で、且つ主軸１５の軸方向における進退
動作によるストローク範囲内に内歯ワーク２が納まる位
置である。この関係については、詳細を図２に示す。

【００１６】内歯ワーク２の内側に外歯砥石３が嵌まり
合った状態で、上下駆動部９により上下スライダ１０を
上昇させる。この際に、互いに噛み合う歯の一方の歯底
に他方の歯の歯先が接触した時に噛み合いが完了したも
のとする。歯先と歯先が接触している状態では、噛み合
い位置が浅いので、上下スライダ８を下降させた後に、
所望の角度だけ主軸１５を回転させて、再度上下スライ
ダ８を上昇させることにより噛み合い動作を行なわせ
る。これでも噛み合わない場合は、この動作を繰返して
行なうことにより、歯先と歯底を噛み合わせて接触させ
る。

【００１７】内歯ワーク２と外歯ワーク３の歯が噛み合
った後にストッパ駆動部１４によって移動ストッパ１３
を図１において左方向へ移動させる。この移動によっ
て、テーパ受け部１３ａと固定ストッパ１２のテーパ部
１２ａが強く接触する。それによって、ワーク回転受け
部７が何らの遊隙なしにワーク２を下方から支持するの
で、ワーク回転受け部７の剛性が向上し、ワーク２の取
代が増加する部分において加工反力が増大しても、ワー
ク２が逃げない。この場合、移動ストッパ１３のテーパ
受け部１３ａとは反対側の下面は、前後スライダ１０の
上面の一部に接触して、それに沿って摺動しているた
め、テーパ受け部１３ａとテーパ部１２ａが相対的に摺
動することにより、テーパ面による楔効果が得られる。
従って、小さな引き込み力によって大きな推力を得るこ
とができるため、ストッパ駆動部１４等のストッパ関係
の構造部分は小さく構成することができるだけでなく、
非常にシンプルなものとすることができる。

【００１８】ストッパ駆動部１４によって互いのテーパ
部１２ａ，１３ａを接触させた後に、主軸１５と砥石３
を主軸駆動部１９によって回転させながら、前後駆動部
１１によってワークの進退動作を行なう。これにより、
内歯ワーク２は、外歯砥石２との歯の噛み合い点を隣の
歯に移し替えながら連れ回りをする。この時、内歯ワー
ク２の一部の歯において取代が大きくなることによって
加工反力が増加した場合には、楔効果による強力な支持
作用によって反力の増加に対抗するのと、ガイドキャッ
プ１８に形成された円環状のガイド溝１８ａと主軸ガイ
ド球１６とを介して、主軸１５への反力の増加に対抗す
る強固な支持作用が生まれるため、互いに剛性が高くな
って、単位時間当たりの除去能率を大幅に向上させるこ
とが可能となる。従って、取代が大きくなる部分でも加
工時間は一定でよい。加工終了後には、主軸１５の回転
と進退動作を終了させて、上記とは反対の動作を順次行
なうことにより、全体の加工が終了する。最後に加工後
の内歯ワーク２をワーク回転受け部７から取出すことに
なる。

【００１９】上記の説明においては内歯ワーク２と外歯
砥石３との関係として述べてきたが、それらの関係を逆
にして、内歯砥石によって外歯ワークを研削加工する構
成としてもよい。

【００２０】上記において、図４にモデル図を示したよ
うに、２個の受軸４はいずれも円柱形状であるため、内
歯ワーク２の接触によって摩耗が進行した場合には、受
軸４を回転させて、その位相をずらすことによって再度
接触部を初期化することが可能である。つまり、部品を
再製作することなく、容易に且つ安価にメンテナンスを
実行することができる。また、受軸４を回転可能に支持
することによって、耐摩耗性を向上させることもでき
る。上記の構成においては、受軸４を２個用いて内歯ワ
ーク２の外周部を回転可能に支持しているが、この受軸
４の代わりに、同じように内歯ワーク２の外周部をうけ
るＶ字溝を形成した保持ブロックを用いてもよい。

【００２１】上記においては、固定ストッパ１２と移動
ストッパ１３の各テーパ面であるテーパ部１２ａとテー
パ受け部１３ａに、加工に用いられる研削液とスラッジ
を溜めて流すための微小な溝を設けることが望ましい。
この微小な溝により、テーパ面同士の当りが研削液やス
ラッジのダンパ効果によって影響されることがなく、安
定した楔効果を発揮することができるようになる。上記
において、主軸ガイド球１６を砥石３の更に近傍へ軸方
向に近づけることにより、生産性の更なる向上を期待す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例であるギア歯面加工装置の正面
図である。

【図２】実施例における砥石とワークの噛み合い前の位
置関係と、噛み合い後の加工時の位置関係を説明するた
めの正面図である。

【図３】砥石とワークの動作関係を説明するための斜視
図である。

【図４】砥石とワークと受軸との関係を説明するための
斜視図である。

【符号の説明】

１…ギア歯面加工装置 ２…内歯ワーク ３…外歯砥石 ４…受軸 ５…ガイド ６…押えプレート ７…ワーク回転受け部 ８…上下スライダ ９…上下駆動部 １０…前後スライダ １１…前後駆動部 １２…固定ストッパ １２ａ…テーパ部 １３…移動ストッパ １３ａ…テーパ受け部 １４…ストッパ駆動部 １５…主軸 １６…主軸ガイド球 １７…リテーナ １８…ガイドキャップ １９…主軸駆動部

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外周側が円形で、内周側が歯車形状に形
   成された内歯を有する内歯ワークに対して、外周側が歯
   車形状に形成された外歯を有する外歯砥石を噛み合わせ
   た後に、前記外歯砥石と前記内歯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、前記外歯砥石と前記内歯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、
   前記内歯ワークの内歯の歯面を研削する方法において、 前記内歯ワークを回転可能に支持するワーク保持手段
   と、 該ワーク保持手段の剛性を向上させるためのストッパ手
   段と、 前記外歯砥石を回転可能に保持する主軸手段と、 該主軸手段の剛性を向上させるためのガイド手段と、 前記外歯砥石と前記内歯ワークのいずれか一方を回転駆
   動する回転駆動手段と、 前記外歯砥石と前記内歯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往復駆動手段とか
   らなるギア歯面加工装置を使用して、前記内歯ワークと
   前記外歯砥石の加工を行う前に、前記ストッパ手段によ
   りワーク保持手段の剛性を高めて、加工力の作用による
   ワークの位置ずれを予防することを特徴とするギア歯面
   加工方法。
2. 【請求項２】 外周側が円形で、内周側が歯車形状に形
   成された内歯を有する内歯砥石に対して、外周側が歯車
   形状に形成された外歯を有する外歯ワークを噛み合わせ
   た後に、前記内歯砥石と前記外歯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、前記内歯砥石と前記外歯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、
   前記外歯ワークの外歯の歯面を研削する方法において、 前記内歯砥石を回転可能に支持する砥石保持手段と、 該砥石保持手段の剛性を向上させるためのストッパ手段
   と、 前記外歯ワークを回転可能に保持する主軸手段と、 該主軸手段の剛性を向上させるためのガイド手段と、 前記外歯ワークと前記内歯砥石のいずれか一方を回転駆
   動する回転駆動手段と、 前記外歯ワークと前記内歯砥石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往復駆動手段とか
   らなるギア歯面加工装置を使用して、前記内歯砥石と前
   記外歯ワークの加工を行う前に、前記ストッパ手段によ
   り前記砥石保持手段の剛性を高めて、加工力の作用によ
   る砥石の位置ずれを予防することを特徴とするギア歯面
   加工方法。
3. 【請求項３】 外周側が円形で、内周側が歯車形状に形
   成された内歯を有する内歯ワークに対して、外周側が歯
   車形状に形成された外歯を有する外歯砥石を噛み合わせ
   た後に、前記外歯砥石と前記内歯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、前記外歯砥石と前記内歯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、
   前記内歯ワークの内歯の歯面を研削する装置において、 前記内歯ワークを回転可能に支持するために、該内歯ワ
   ークの厚さと実質的に同じ長さの接触部分を有する保持
   部材と、 該保持部材の一端を支持すると共に、前記内歯ワークの
   一端面を受け止めるガイドと、 該ガイドとは反対側の前記内歯ワークの面を受け止める
   と共に、前記保持部材の他端を支持する押えプレート
   と、 前記ガイドと前記押えプレートと前記保持部材からなる
   ワーク回転受け部と、該ワーク回転受け部を支持する上
   下スライダと、 前記上下スライダを上下方向に移動させ得る上下駆動部
   と、 該上下駆動部と前記上下スライダと前記ワーク回転受け
   部を前後方向に移動可能に支持する前後スライダと、 該前後スライダに前進後退駆動を与える前後駆動部と、 前記ワーク回転受け部の一部において下端にテーパ部を
   有する固定ストッパと、 該固定ストッパの前記テーパ部に対して摺動可能に接触
   するように上端にテーパ受け部を有する移動ストッパ
   と、 該移動ストッパに前記固定ストッパに対する前進後退駆
   動を与えるストッパ駆動部と、 前記外歯砥石を回転可能に保持する主軸と、 前記外歯砥石の近傍において前記主軸の一部に接触し、
   該主軸を回転方向及び軸方向においてガイドする主軸ガ
   イド球と、 該主軸ガイド球を前記主軸の軸方向に保持するリテーナ
   と、 前記リテーナを前記主軸の軸方向に保持すると共に、前
   記主軸ガイド球を前記主軸の半径方向に保持する円環状
   のガイド溝を有するガイドキャップと、 前記主軸を回転駆動するための主軸駆動部とから構成さ
   れていることを特徴とするギア歯面加工装置。
4. 【請求項４】 外周側が円形で、内周側が歯車形状に形
   成された内歯を有する内歯砥石に対して、外周側が歯車
   形状に形成された外歯を有する外歯ワークを噛み合わせ
   た後に、前記内歯砥石と前記外歯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、前記内歯砥石と前記外歯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、
   前記外歯ワークの外歯の歯面を研削する装置において、 前記内歯砥石を回転可能に支持するために、該内歯砥石
   の厚さと実質的に同じ長さの接触部分を有する保持部材
   と、 該保持部材の一端を支持すると共に、前記内歯砥石の一
   端面を受け止めるガイドと、 該ガイドとは反対側の前記内歯砥石の面を受け止めると
   共に、前記保持部材の他端を支持する押えプレートと、 前記ガイドと前記押えプレートと前記保持部材からなる
   砥石回転受け部と、該砥石回転受け部を支持する上下ス
   ライダと、 前記上下スライダを上下方向に移動させ得る上下駆動部
   と、 該上下駆動部と前記上下スライダと前記砥石回転受け部
   を前後方向に移動可能に支持する前後スライダと、 該前後スライダに前進後退駆動を与える前後駆動部と、 前記砥石回転受け部の一部において下端にテーパ部を有
   する固定ストッパと、 該固定ストッパの前記テーパ部に対して摺動可能に接触
   するように上端にテーパ受け部を有する移動ストッパ
   と、 該移動ストッパに前記固定ストッパに対する前進後退駆
   動を与えるストッパ駆動部と、 前記外歯ワークを回転可能に保持する主軸と、 前記外歯ワークの近傍において前記主軸の一部に接触
   し、該主軸を回転方向及び軸方向においてガイドする主
   軸ガイド球と、 該主軸ガイド球を前記主軸の軸方向に保持するリテーナ
   と、 前記リテーナを前記主軸の軸方向に保持すると共に、前
   記主軸ガイド球を前記主軸の半径方向に保持する円環状
   のガイド溝を有するガイドキャップと、 前記主軸を回転駆動するための主軸駆動部とから構成さ
   れていることを特徴とするギア歯面加工装置。
5. 【請求項５】 前記保持部材が、円柱形状を有する２個
   の受軸からなることを特徴とする請求項３又は４に記載
   のギア歯面加工装置。
6. 【請求項６】 前記受軸は、加工を任意の回数だけ行な
   った後に回転させて、前記内歯砥石或いは内歯ワークと
   の接触面を変更することができるようにしたことを特徴
   とする請求項５に記載のギア歯面加工装置。
7. 【請求項７】 前記保持部材が、Ｖ溝を有する保持ブロ
   ックからなり、該ブロックの前記Ｖ溝の面に前記内歯砥
   石或いは内歯ワークとの接触面が形成されるようにした
   ことを特徴とする請求項３又は４に記載のギア歯面加工
   装置。
8. 【請求項８】 前記テーパ部と前記テーパ受け部の少な
   くとも一方に油を逃がすための微小な溝を設けたことを
   特徴とする請求項３ないし７のいずれかに記載のギア歯
   面加工装置。