JP2003145349A - ギア歯面加工方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 外歯歯車の歯面の研削加工において、予め歯
車形状を与えて供給されるワークの精度が低くても、短
時間内にそれを矯正加工する。 【解決手段】 内歯車状の砥石２に対して、主軸１２の
先端に取り付けられた外歯ワーク３を噛み合わせて連れ
回りさせると共に、相対的に軸方向に進退させてワーク
３の歯面を研削する。主軸１２には止め螺子１４が設け
られていて、ワーク３を取り付ける締め付け力を変化さ
せ得る。ワーク３の精度が低いために芯出しが困難で、
主軸１２との芯合わせ状態によっては加工時間が非常に
長くなる恐れがある場合でも、最初はワーク３を緩やか
に取り付けることにより、ワーク３の歯面に作用する押
し付け力が歯面を主軸１２の中心に向かって押して動か
すために、自動的に芯出し作用が行われて、歯面を基準
とするワーク３の中心が主軸１２の中心に整合する。そ
こで強く締め付けて研削加工を続行する。

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、その方法を実施する歯面加工装置に関する
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
て、それらのいずれか一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及び装置が知られている。

【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、
砥石と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、砥石とワークのいずれか
一方を他方に対して軸方向（それらの中心軸線の方向）
に相対的に往復動させることにより、ワークの内歯の歯
面を研削する研削装置において、ワークの外周側に位置
すると共に、ワークの内周側に位置する砥石との間でワ
ークを挟持することにより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、それらのローラをそれぞれ
回転可能に支持する軸受と、軸受を支持するブロック
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】前述の従来技術を実施
する場合には、加工前のワークとして、例えば冷間鍛造
工程のような研削前工程から送られてくるものでは、歯
先円が真円でなくて楕円形であって、中心から歯先まで
の長さが歯毎に異なるという歯先真円度の低いワークが
送られてくる場合がある。そのような場合には歯先円を
基準として芯出しを行なうが、真円度の低い歯先円を基
準としているので、歯先円の中心が正確に定まらないた
め、研削加工の中心としてふさわしくない点を中心とし
て選択する可能性が高い。そのような仮の中心を主軸の
中心と一致させて、主軸の先端に強固に取り付けて研削
加工を行なうことになるので、研削加工が終わっても楕
円成分等が残った製品ができる可能性がある。このよう
な製品では歯車としての性能が低下することは言うまで
もない。

【０００５】しかしながら、歯車の楕円成分を完全に除
去するためには、加工時間を非常に長くして研削加工に
よる取代を増加させる必要があるので、ギア歯面加工装
置の台数を増加させる必要が生じ、それによってコスト
が大幅に高くなるだけでなく製品の歩留まりが悪くなる
という問題がある。

【０００６】本発明は、従来技術における前述のような
問題に鑑み、研削前工程から送られてくる加工前ワーク
が、精度が低くてバラツキの多いものであっても、それ
らのワークを短い加工時間内に高い真円度や精度を有す
るものに仕上げることができるギア歯面加工方法及びギ
ア歯面加工装置を提供することを発明の解決課題とする
ものである。

【０００７】

【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に記載され
たギア歯面加工方法と、請求項２乃至４に記載されたギ
ア歯面加工装置が提供される。

【０００８】本発明のギア歯面加工方法においては、内
歯砥石を回転可能に、且つ半径方向に進退移動可能に支
持し、外歯ワークを主軸手段によって回転可能に、且つ
軸方向に進退移動可能に支持すると共に、外歯ワークを
主軸手段へ緩やかに取り付けた状態で、外歯ワークを内
歯砥石と噛み合わせて、主軸手段を所定の回転速度で所
定の回転回数だけ回転させた後に、外歯ワークを主軸手
段に強固に取り付けて研削加工を行なう。最初は外歯ワ
ークを主軸手段へ比較的緩やかに取り付けているのと、
内歯砥石の回転の軸と、主軸との相対的な位置関係を強
固に維持していることにより、外歯ワークと内歯砥石の
接触面の中でも、主軸の中心から比較的に遠く離れてい
る部分では強い押し付け力が作用することから、外歯ワ
ークのその部分は主軸の中心に向かって押されてずれ
る。この自動的な芯出し作用が所定の回数繰り返される
ことによって、外歯ワークはその歯面を基準として主軸
に取り付けられるようになる。その状態で外歯ワークを
主軸に強固に固定して、研削加工を続行することによ
り、比較的短時間内に高精度の製品を得ることができ
る。

【０００９】本発明のギア歯面加工装置は、外歯ワーク
を主軸に取り付けるための止め螺子を備えているので、
止め螺子の締め付け力を調整することにより、外歯ワー
クが主軸に対して多少移動可能に緩やかに取り付けられ
た状態と、締め付け力を強化して強固に固着された状態
を選択的にとることができる。従って、止め螺子に弱い
締め付けトルクを加えて、主軸に外歯ワークを緩やかに
取り付けた状態では、外歯ワークの歯面に強い押し付け
力が作用した時に、その力が作用した部分が主軸の中心
に向かって押されることによって、前述のように、外歯
ワークが主軸に対してずれて、歯面を基準とする中心が
主軸の中心と一致するようになり、自動的に最適の芯出
し作用が行われる。芯出しが終わった時に止め螺子に強
い締め付けトルクを加えることによって外歯ワークを主
軸に強固に取り付けて、残りの研削加工を行なわせる
と、最短の時間で加工を終了することができる。

【００１０】いずれにしても、本発明によれば、精度の
低いワークに無駄な研削加工を加えることなく、必要な
部分だけ加工を施すことによって効率的に研削を終了さ
せるので、短時間で高精度の製品としてのギアを得るこ
とができ、従来技術の問題を解消させることができる。

【００１１】

【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
する内歯砥石ある。３は外周側が歯車状に形成された、
外歯を有する外歯ワーク（被加工材料）である。４は、
内歯砥石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、内歯砥石２の幅（厚さ）よりも微小な量だけ大き
くなっている。

【００１２】５は、受軸４の一端を支持すると共に内歯
砥石２の片側端面を摺動可能に支持するために、内歯砥
石２の歯底面よりも大きい面積を有するガイドである。
６は内歯砥石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、内歯砥石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、内歯砥石２を回転可能に保持
するこれらの受軸４とガイド５及び押えプレート６等か
ら構成される砥石回転受け部の全体を示している。

【００１３】８は砥石回転受け部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。上
下駆動部９には、上下方向の移動を可能にするだけでな
く、移動後の任意の位置において位置決め可能な構造を
用いている。この構造は、例えばサーボモータ９ａによ
って駆動されるボールねじ９ｂを用いることにより構成
することができる。１０は、上下スライダ８と上下駆動
部９と砥石回転受け部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。

【００１４】１２は主軸であって、一端において外歯ワ
ーク３を支持しており、それ自体が回転可能に、且つ軸
方向に進退可能に支持されている。１３は固定された主
軸駆動部であって、主軸１２に回転及び主軸方向の進退
駆動を与えることができる。なお、主軸駆動部の詳細な
構造は示していない。１４は、外歯ワーク３を主軸１２
の先端に固着するための止め螺子である。

【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に内歯砥石２及び外歯ワーク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している。

【００１６】先ず、外歯ワーク３を主軸１２の先端に止
め螺子１４によって固定する。この時の締め付けトルク
は、最終的な締め付けトルク(規定トルク)の５分の１以
下の小さな値とする。この時の芯合わせの精度はさほど
高くする必要はなく、外歯ワーク３の中心が内歯砥石２
を取り付けている主軸１２の中心に概ね合致していれば
よい。しかし、それらの中心があまり大きくずれている
と、振れが大きくなって砥石にダメージを与える恐れが
ある。

【００１７】次に、内歯砥石２を砥石回転受け部７に装
着する。その後、前後スライダ１０を作動させることに
より、内歯砥石２を主軸１２側へ軸方向に移動させる。
移動の終端位置は、内歯砥石２と外歯ワーク３が噛み合
うように嵌まりあう位置であって、且つ主軸１２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砥石
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。

【００１８】内歯砥石２の内側に外歯ワーク３が噛み合
った状態で、上下駆動部９により上下スライダ８を上昇
させる。このとき、内歯砥石２又は外歯ワーク３の歯先
が相手の歯底に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を一旦下降させた後に、所
望の僅かな角度だけ主軸１２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。そ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。

【００１９】内歯砥石２と外歯ワーク３の歯が噛み合っ
た後に、相互の位置関係を決めるために、上下駆動部９
を作動させて上下スライダ８を任意の位置まで移動させ
ることにより位置決めをする。図示実施例においては、
サーボモータ９ａによって駆動されるボールねじ９ｂを
使用しているので、砥石回転受け部７を正確に所望の位
置まで上下方向に、即ち内歯砥石２を半径方向に移動さ
せた後に、その位置を確実に保持することができる。

【００２０】上下スライダ８、従って、砥石回転受け部
７を位置決めした後に、主軸１２と外歯ワーク３を所定
の回転速度で所定の回転回数だけ回転させる。それによ
って外歯ワーク３は内歯砥石２を連れ回りさせる。この
連れ回りによって外歯ワーク３の中心が主軸１２の中心
から外れそうになると、両者の中心が大きくずれていな
い限り、外歯ワーク３の中心を主軸１２の中心に向かっ
て押し戻そうとする押し付け力が作用するので、外歯ワ
ーク３の中心が自動的に求心的に移動して、主軸１２の
回転の中心と一致するようになる。

【００２１】また、外歯ワーク３の歯面の中でも主軸１
２の中心に近い部分では、内歯砥石２と噛み合う時に発
生する押し付け力がきわめて小さいか、或いは殆ど発生
しない。そのように押し付け力がきわめて小さい場合に
は、押し付け力の大きさが止め螺子１４の弱い最初の締
め付け力によって主軸１２と外歯ワーク３との間に発生
する小さな摩擦力よりも更に小さいため、主軸１２に対
して外歯ワーク３がずれることなく保持されている。

【００２２】この作用を繰り返すことにより、外歯ワー
ク３の外歯の歯面を基準とする実質的な中心が主軸１２
の回転の中心に近づいて行く。それによって、外歯ワー
ク３を、その外歯の中心の回りに回転させることが可能
になる。

【００２３】この方法によって、外歯ワーク３を、その
外歯の中心が主軸１２の中心に合致するように芯出しし
た後に、その状態を維持するために、止め螺子１４の締
め付けトルクが規定の大きさになるまで増し締めする。

【００２４】止め螺子１４の増し締めを行った後に、主
軸１２によって外歯ワーク３を回転させながら軸方向に
進退させる。外歯ワーク３が回転することによって内歯
砥石２が連れ回りをして、外歯ワーク３の外歯を加工す
ることが可能になるが、内歯砥石２と外歯ワーク３の歯
数は同一ではないから、外歯ワーク３の各歯に噛み合う
相手の内歯砥石２の歯は次々と替わる。それによって外
歯ワーク３の各歯は満遍なく研磨されることになる。な
お、内歯砥石２と外歯ワーク３との間における軸方向の
相対的な進退動作は前後駆動部１１によって内歯砥石２
を軸方向に進退させることにより行ってもよい。

【００２５】本発明によるこのような芯出し操作を行な
うことによって、外歯ワーク３の研削による取代を最少
限度に抑えることが可能になるので、加工時間を短縮し
て生産性を向上させることができる。また、加工時間が
短縮されることによって加工コストを低減させると共
に、加工装置の台数を減らすことが可能になる。更に、
製品の歩留まりが良くなって、砥石の損耗も少なくなる
から、ランニングコストも低減する。

【００２６】また、図示実施例における受軸４は、図４
に示したように円柱形であるため、内歯砥石２の接触に
よって摩耗が進行した場合には、受軸４を回転させて接
触部をずらすことにより容易に接触部を更新することが
可能である。それによってメンテナンスに要する費用を
低減させることができる。更に、受軸４を円筒形のロー
ラ状のものとして、その中心に挿入した固定の軸の回り
に回転可能に支持することにより、ローラ状の受軸４が
内歯砥石２と接触して回転するように構成すれば、受軸
４の耐摩耗性を著しく向上させることができる。更に、
上記の構成においては、受軸４を２個用いて内歯砥石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、同じように内歯砥石２の外周部を受けるＶ字溝
が形成された保持ブロックを用いてもよい。

【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…内歯砥石 ３…外歯ワーク ４…受軸 ５…ガイド ６…押えプレート ７…砥石回転受け部 ８…上下スライダ ９…上下駆動部 ９ａ…サーボモータ ９ｂ…ボールねじ １０…前後スライダ １１…前後駆動部 １２…主軸 １３…主軸駆動部 １４…止め螺子

Claims (4)

【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
   を回転駆動することにより他方を連れ回りさせると共
   に、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、 前記外歯ワークを主軸手段へ緩やかに取り付けた状態
   で、該外歯ワークを前記内歯砥石と噛み合わせて、前記
   主軸手段を所定の回転速度で所定の回転回数だけ回転さ
   せた後に、前記外歯ワークを前記主軸手段に強固に取り
   付けて研削加工を行なう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受軸と、
   該受軸の一端を支持すると共に、前記内歯砥石の一端面
   をも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、前記受軸の他端を支持
   する押えプレートと、前記ガイドと前記押えプレートと
   前記受軸からなる砥石回転受け部と、該砥石回転受け部
   を前記内歯砥石の半径方向に移動可能に支持する上下ス
   ライダと、該上下スライダを前記内歯砥石の半径方向に
   移動させると共に、任意の位置において高精度に位置決
   めをすることができる上下駆動部と、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軸方向に移動可
   能に支持する前後スライダと、該前後スライダに軸方向
   の前進後退駆動を与える前後駆動部と、前記外歯ワーク
   を回転可能に支持する主軸と、前記外歯ワークを前記主
   軸に取り付けるための止め螺子と、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。
3. 【請求項３】 請求項２において、前記止め螺子は、弱
   い締め付けトルクによって前記主軸に前記外歯ワークを
   緩やかに取り付けるができる一方、強い締め付けトルク
   によって前記主軸に前記外歯ワークを強固に取り付ける
   ことができるものであることを特徴とするギア歯面加工
   装置。
4. 【請求項４】 請求項３において、前記止め螺子は、締
   め付けトルクを変化させることによって、前記外歯ワー
   クを最初に前記主軸に取り付ける時には緩やかに取り付
   けるが、前記主軸を所定の回転速度で所定の回転回数だ
   け回転させた後には、規定の強い締め付け力によって前
   記外歯ワークを前記主軸に強固に取り付けることができ
   るものであることを特徴とするギア歯面加工装置。