JP2004209636A - カップリングを機械加工するための方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 この方法は、第１の環状カップリング部材１２と第２の環状カップリング部材１４とを含むカップリング１０を製作するのを容易にする。
【解決手段】 この方法は、第１のカップリング部材を、ツール収納部材１０８に結合された複数の研削ホイール１１０を有する機械組立体１００に結合する段階と、複数の研削ホイールの少なくとも１つを使用して第１のカップリング部材内に複数のトラフ４４を機械加工して、少なくとも１つの突起が隣接するトラフ間に形成されるようにする段階と、第２のカップリング部材を、機械組立体に結合する段階と、複数の研削ホイールの少なくとも１つを使用して第２のカップリング部材内に複数のトラフ４６を機械加工して、該第２のカップリング部材が、第１のカップリング部材に回転可能に結合されるような形状にされるようにする段階とを含む。
【選択図】 図３

Description

本発明は、一般的にカップリングに関し、より具体的には、カップリングを機械加工するための方法及び装置に関する。

タービンエンジン向けに製造される部品は、該部品が他のタービンエンジンシステムで適切に機能することを満たすのに必要な厳密な公差及び／又は精密な仕様を有する場合がある。例えば、エンジン内の回転部品は、互いに回転可能に係合される組立式カップリングとして結合される場合がある。部品は互いに係合されるので、該部品を精密な公差の範囲内に製造することは、部品の性能にとって必須なものといえる。

従って、このような部品を製造することは、時間がかかり人手がかかる作業となる可能性がある。これらの部品の製造プロセスを合理化するのを可能にするために、少なくとも一部の公知のプロセスでは、各部品を単一部品の流れで処理することを可能にするような単能機械を使用している。しかしながら、そのようなプロセスは、各製品の要求に基づいた異なる部品形状に対応するために、頻繁なプロセスの段取り替えを必要とする。具体的には、公知の単能機械は、１つの固定具と１つの研削ホイールとを含み、これらは、異なる部品形状が必要とされる度に人手により取り外し及び取り付けを行わなければならない。更に、プロセスの変動を減少させるのを可能にするために、典型的には、研削ホイール及び／又は固定具が交換される度毎に、製造開始に先立って人手による機械の調整がなされなければならない。

１つの態様において、第１の環状カップリング部材と第２の環状カップリング部材とを含むカップリングを製作する方法が、提供される。この方法は、第１のカップリング部材を、ツール収納部材に結合された複数の研削ホイールを有する機械組立体に結合する段階と、複数の研削ホイールの少なくとも１つを使用して第１のカップリング部材内に複数のトラフを機械加工して、少なくとも１つの突起が隣接するトラフ間に形成されるようにする段階と、第２のカップリング部材を、機械組立体に結合する段階と、複数の研削ホイールの少なくとも１つを使用して第２のカップリング部材内に複数のトラフを機械加工して、該第２のカップリング部材が第１のカップリング部材に回転可能に結合されるような形状にされるようにする段階とを含む。

本発明の別の態様において、カップリングを機械加工するのに使用するための機械組立体が、提供される。この機械組立体は、工作機械と、少なくとも２つの研削ホイールと、工作機械に結合されたツール収納部材とを含む。少なくとも２つの研削ホイールは、ツール収納部材に着脱可能に結合される。工作機械は、少なくとも２つの研削ホイールの少なくとも１つを使用して少なくとも１つのほぼ環状のカップリング部材内に複数のトラフを機械加工して、少なくとも１つの突起が隣接するトラフ間に形成されるように構成されており、カップリング部材が、突起及びトラフを用いて他方のカップリング部材に回転可能に結合されるような形状にされるようになっている。

更に別の態様において、研削ホイールが提供される。研削ホイールは、本体と、該本体から外向きに延びる少なくとも１つの研削面と、本体及び少なくとも１つの研削面の少なくとも１つを貫通して延びて少なくとも１つの研削面に冷却媒体を供給するようになった冷却システムとを含む。

図１は、例示的なカップリング１０の斜視図である。図２は、カップリング１０の一部の斜視図である。カップリング１０は、第１のカップリング部材１２と第２のカップリング部材１４とを含む。カップリング部材１２及び１４は各々、それぞれほぼ円筒形状の本体１６及び１８を含む。本体１６及び１８は各々、環状であり、それぞれの第１の端部２０又は２２とそれぞれの第２の端部２４又は２６との間で延びる。中心軸線２７が、それぞれ本体１６及び１８を通って延びている。ボア２８及び３０が、各それぞれの本体１６及び１８を貫通して、各それぞれの第１の端部２０又は２２と各それぞれの第２の端部２４又は２６との間で延びる。より具体的には、ボア２８及び３０は、それぞれ本体１６及び１８に対してほぼ同心である。

複数の歯３２が、各それぞれの本体の第２の端部２４及び２６から外向きに延びる。より具体的には、各歯３２は、それぞれの歯底３６からそれぞれの歯先３８まで延びる。より具体的には、各歯先３８は切頭状になっており、係合面４０を形成する。複数のそれぞれのトラフ４４及び４６が、隣接する歯３２の間に形成される。

例示的な実施形態において、部材１２及び１４は、互いに回転可能に結合される。より具体的には、互いに結合された時、部材１２及び１４は、本体１６から延びる歯３２がトラフ４６と整合されかつ該トラフ４６内に受けられるように、また本体１８から延びる歯３２がトラフ４４と整合されかつ該トラフ４４内に受けられるように整列されて、本体１６又は１８のそれぞれ他方の本体１８又は１６に対する回転運動が阻止されるようになる。

図３は、カップリング１０（図１及び図２に示す）のようなカップリングを機械加工するための例示的なマシニング組立体１００の斜視図である。組立体１００は、機械ベース１０２と、工作機械１０４と、パレットアセンブリ１０６とを含む。工作機械１０４は、機械ベース１０２に結合されており、任意の適切な方法により該工作機械に可動的に結合されたツール収納回転ラック１０８を含む。１つの実施形態においては、工作機械１０４は、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）マシニングセンタである。回転ラック１０８は、任意の適切な方法により該回転ラックに着脱可能に結合された複数の研削ホイール１１０を含み、更に、これもまた任意の適切な方法により該回転ラックに着脱可能に結合された任意の数の他の加工ツール１１２及び／又は検査ツール１１４を含むことができる。工作機械１０４はまた、任意の適切な方法により該工作機械に結合された自動ツールチェンジャ１１６と、任意の適切な方法により該工作機械に可動的に結合されたスクラバアセンブリ１１８と、チャック１２０とを含む。チャック１２０は、該チャックに結合されたツール、より具体的には、例示的な実施形態において研削ホイール１１０を含む。ツールチェンジャ１１６は、ツールをチャック１２０から取り外し、かつその取り外したツールを回転ラック１０８から選ばれた他のツールと交換する。チャック１２０は、回転軸線１２２の周りで回転するように構成されている。スクラバアセンブリ１１８もまた、回転軸線１２２の周りで回転可能であり、また冷却媒体をツールに供給する。

パレットアセンブリ１０６は、パレットベース１２４と、自動パレットチェンジャ１２６と、複数のパレット１２８とを含む。パレット１２８は各々、ベース１２４に着脱可能に結合され、各々が１つの固定具ベース部１３０と、該固定具ベース部１３０から外向き延びる固定具タワー１３２とを含む。各固定具タワー１３２は、任意の適切な方法により該固定具タワーに結合された複数のクイックチェンジ固定具１３４を含む。固定具１３４は各々、カップリング部材１２及び１４並びにドレッシングロール（図３には図示せず）の少なくとも１つに着脱可能に結合される。従って、各固定具タワー１３２は、複数の固定具１３４を含むことができ、各固定具は、異なった形状のカップリング部材１２及び１４或いはドレッシングロールと結合するように構成される。

各パレット１２８は、パレットベース１２４に着脱可能に結合される。パレットチェンジャ１２６は、パレットベース１２４に対して各パレット１２８を結合させまた結合を解く。パレットベース１２４は、軸線１２２に沿って位置決め可能であり、また各パレット１２８は、該パレット１２８がパレットベース１２４に結合している時に、該パレットベース１２４に対して回転軸線１３６に沿って回転可能である。

図４は、マシニング組立体１００（図３に示す）で使用される例示的な研削ホイール１１０の一部の部分切除した斜視図である。図５は、線５−５で取った、研削ホイール１１０の一部の断面図である。１つの実施形態においては、研削ホイール１１０は、酸化アルミニウムから製作されている。別の実施形態においては、研削ホイール１１０は、立方晶窒化ボロン（ＣＢＮ）から製作されている。研削ホイール１１０は、アーバ部２００と、研削ホイール本体２０２と、加工突出部２０４とを含む。アーバ部２００は、任意の適切な方法により工作機械チャック１２０（図３に示す）に着脱可能に結合される。

研削ホイール加工突出部２０４は、回転軸線２０６に沿ってかつ基部２０８と先端２１０との間を本体２０２から外向きに延びる。突出部２０４は、ほぼ環状であり、先端２１０に隣接する研磨加工表面２１２を含む。表面２１２は、歯のトラフ４４及び４６を機械加工して、歯３２が隣接するトラフ４４又は４６間に形成されるようにするように構成されている。１つの実施形態においては、表面２１２は、ビトリファイド研磨面となっている。

冷却媒体通路２１４は、アーバ部２００及び本体２０２を完全に貫通し、冷却媒体プレート２１８と該通路２１４の下流端２２０との間で本体２０２内に形成れた冷却媒体チャンバ２１６まで延びる。１つの実施形態においては、冷却媒体通路２１４は、ほぼ円筒状であり、軸線２０６及び突出部２０４に対して同心に整列される。冷却媒体通路２１４は、冷却媒体源（図示せず）に流れ連通した状態で結合されており、冷却流体をチャンバ２１６に供給する。冷却媒体プレート２１８は、突出部２０４の半径方向内側表面２２２と本体２０２の半径方向内側表面２２４に結合されている。冷却媒体プレート２１８は、突出部２０４に、より具体的には研磨面２１２に向けて冷却媒体を導くための複数の開口２２６を含む。冷却媒体開口２２６は各々、回転軸線２０６に対して斜め方向に表面２１２に向かって延びる中心線２２８を含む。より具体的には、作動中に、冷却媒体２３０は、冷却媒体源から通路２１４を通ってチャンバ２１６に導かれる。チャンバ２１６の内部では、冷却媒体２３０はプレート２１８の上流側表面２３２全体にわたってかつ開口２２６を通して導かれ、その後冷却流体は研磨面２１２に向けて導かれる。

研削ホイール突出部２０４は、本明細書では例示的な方法で記載されかつ図示されているが、該突出部２０４、より具体的には研磨面２１２の、特定の幾何学形状及び断面形状は、カップリング１０の特定の構成及び幾何学形状に応じて変化することになることを理解されたい。図示した実施形態は、あくまで例示を意図したものであり、研磨面２１２を含む突出部２０４の幾何学形状及び断面形状を限定することを意図するものではない。

図６は、研削ホイール１１０（図４に示す）で使用するための例示的なスクラバアセンブリ３００の作動位置における斜視図である。図７は、後退位置にあるスクラバアセンブリ３００の斜視図である。図８は、線８-８で取った、スクラバアセンブリ３００の一部の断面図である。アセンブリ３００は、以下に述べるように、洗浄流体を供給し、また任意の適切な方法により工作機械１０４（図３に示す）に結合された基部３０２を含む。基部３０２は、工作機械１０４に対してかつ工作機械チャック１２０（図３に示す）に対して、軸線１２２（図３に示す）の周りで回転可能である。

基部３０２は、該基部からほぼ軸線１２２に沿って外向きに延び、かつ内部に形成された流体通路３０６を有する第１の流体ダクト３０４を含む。第１の流体ダクト３０４は、軸線１２２に沿ってダクト３０４の下流側端部３０８まで外向きに延びる。通路３０６は、流体源（図示せず）に流れ連通した状態で結合される。第２の流体ダクト３１０が、第１のダクト３０４から外向きに延びており、ダクト３０４及び軸線１２２に対してほぼ垂直になっている。１つの実施形態においては、ダクト３０４は、ダクト３１０と一体に形成される。別の実施形態においては、ダクト３０４は、ダクト３１０に固定結合された独立した部品である。第２のダクト３１０は、その内部に形成されかつ通路３０６と流れ連通した通路３１２を含む。第２のダクト３１０はまた、軸線１２２に沿ってかつチャック１２０及びホイール１１０に向かってダクト３１０から外向きに延びる複数のノズル３１４を含む。

アセンブリ３００は、作動位置３１６（図６に示す）を含み、この作動位置３１６において、工作機械１０４、より具体的には研削ホイール１１０の作動時に、アセンブリ３００は、該研削ホイール１１０の周りで回転して、ノズル３１４が通路３０６及び３１２から供給された冷却媒体３１８をホイール１１０、より具体的には研磨面２１２（図４に示す）に向けるようにする。アセンブリ３００はまた、後退位置３２０（図７に示す）を含み、この後退位置３２０においては、アセンブリ３００は、研削ホイール１１０に洗浄流体を供給しない。より具体的には、後退位置３２０は、ホイール１１０、或いはツール１１２又は１１４の交換時に使用されることができ、更に従来型のツール１１２又は１１４をチャック１２０に結合する時に使用されることができる。

図９は、パレットアセンブリ１０６（図３に示す）で使用される例示的なドレッシングロール４００の斜視図である。上で説明したように、ドレッシングロール４００は、任意の適切な方法により固定具１３４（図３に示す）に着脱可能に結合されるように構成されている。ロール４００は、第１の環状部分４０２と、該第１の環状部分４０２から外向きに延びる第２の環状部分４０４と、該第２の環状部分４０４から外向きに延びる第３の環状部分４０６と、該第３の環状部分４０６から外向きに延びる第４の環状部分４０８とを含む。第２の環状部分４０４、第３の環状部分４０６及び第４の環状部分４０８は各々、ホイール１１０（図４に示す）の少なくとも１つの形状をドレスするように構成されている。加えて、他のドレッシングロール４００をアセンブリ１０６に結合して、より多くのホイール１１０の形状を備えるようにすることもできる。

更に、工作機械１０４と組み合わせて、ドレッシングロール４００は、連続軌跡（ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ−ｐａｔｈ）ドレッシングシステムを提供する。より具体的には、工作機械１０４は、ロール４００を使用して、ほぼ同時にホイール１１０を位置決めしかつ該ホイール１１０をドレスするように構成される。１つの実施形態においては、第２の部分４０４、第３の部分４０６又は第４の部分４０８の少なくとも１つは、その外側表面上に、ホイール１１０をドレスするためのダイアモンドプレーティングを含む。

ここで図１〜図９を参照してその作動について説明すると、オペレータは、カップリング部材１２及び１４の少なくとも１つを固定具１３４に装着し、加工されるべき特定のカップリング部材の形状が選択される。組立体１００は、自動ツールチェンジャ１１６を使用して、回転ラック１０８から適切な研削ホイール１１０を選択し、選択されたホイール１１０をチャック１２０に結合する。１つの実施形態においては、組立体１００は、自動パレットチェンジャ１２６を使用して、選択されたホイール１１０をドレスするための適切なドレッシングロール４００を含むパレット１２８を選択し、そのドレッシングロール４００が選択されたホイール１１０と整列されて、工作機械１０４がロール４００を使用してホイール１１０を研磨する。次に、組立体１００は、機械加工が望まれるカップリング部材１２又は１４を含むパレット１２８を選択し、選択されたカップリング部材１２又は１４を研削ホイール１１０と整列させ、選択された研削ホイール１１０を使用して、選択されたカップリング１２又は１４を機械加工する。例示的な実施形態においては、組立体１００は、カップリング１２又は１４を機械加工するための上述した方法を実行するのを可能にする少なくとも１つのプロセッサ（図示せず）に結合される。

上述のマシニング組立体は、カップリングの機械加工において、費用効果があり、高い信頼性があり、かつ高い精度がある。より具体的には、本発明の組立体は、機械のツール及び機械の固定具を人手により交換することなく、複数のカップリング形状を機械加工することを可能とし、その結果、サイク時間の短縮と在庫削減の可能性とをもたらす。更に、上述の組立体は、研削ホイールへの冷却の改善をもたらし、更に、連続軌跡ドレッシングシステムを提供する。上記に述べた理由により、本発明のマシニング組立体は、費用効果がありかつ高い信頼性がある方法で、寸法変動が減少したより高品質のカップリングを機械加工することを可能にする。

マシニング組立体の例示的な実施形態を、上記に詳細に説明した。本システムは、本明細書に記載した特定の実施形態に限定されるものではなく、むしろ、各組立体の部品は、本明細書に記載した他の部品から独立してかつ個別に利用されることができる。各マシニング組立体部品はまた、他のマシニング組立体部品と組み合わせて使用されることも可能である。

特許請求の範囲に示した参照符号は、本発明の技術的範囲を狭めるためではなく、むしろその理解を容易にするためのものである。

例示的なカップリングの斜視図。 図１に示すカップリングの一部の斜視図。 図１に示すカップリングのようなカップリングを製作するための例示的なマシニング組立体の斜視図。 図３に示すマシニング組立体ようなマシニング組立体に使用される例示的な研削ホイールの一部の部分切除した斜視図。 図４に示す研削ホイールの一部の断面図。 図４に示す研削ホイールような研削ホイール用のスクラバアセンブリの作動位置における斜視図。 後退位置にあるスクラバアセンブリを示している、図６に示すスクラバアセンブリの斜視図。 線８−８で取った、図６に示すスクラバアセンブリの一部の断面図。 図３に示すマシニング組立体ようなマシニング組立体のパレットアセンブリに使用される例示的なドレッシングロールの斜視図。

符号の説明

１００ マシニング組立体
１０４ 工作機械
１０６ パレットアセンブリ
１０８ ツール収納回転ラック
１１０ 研削ホイール
１１６ 自動ツールチェンジャ
１１８ スクラバアセンブリ
１２０ チャック
１２２ 回転軸線
１２６ 自動パレットチェンジャ
１２８ パレット
１３０ 固定具ベース部
１３２ 固定具タワー
１３４ 固定具

Claims (10)

1. 第１の環状カップリング部材（１２）と第２の環状カップリング部材（１４）とを含むカップリング（１０）を製作する方法であって、
   前記第１のカップリング部材を、ツール収納部材（１０８）に結合された複数の研削ホイール（１１０）を有する機械組立体（１００）に結合する段階と、
   前記複数の研削ホイールの少なくとも１つを使用して前記第１のカップリング部材内に複数のトラフ（４４）を機械加工して、少なくとも１つの突起が隣接するトラフ間に形成されるようにする段階と、
   前記第２のカップリング部材を、前記機械組立体に結合する段階と、
   前記複数の研削ホイールの少なくとも１つを使用して前記第２のカップリング部材内に複数のトラフ（４６）を機械加工して、該第２のカップリング部材が、前記第１のカップリング部材に回転可能に結合されるような形状にされるようにする段階と、
   を含むことを特徴とする方法。
2. 前記第１のカップリング部材（１２）内に複数のトラフ（４４）を機械加工する前記段階が、前記研削ホイール（１１０）内に形成された冷却媒体通路（２１４）通して冷却媒体（２３０）を該研削ホイールに供給する段階を更に含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記第１のカップリング部材（１２）内に複数のトラフ（４４）を機械加工する前記段階が、
   前記研削ホイールの少なくとも１つから延びる研磨研削面（２１２）を使用して、前記第１のカップリング部材（１２）内に複数のトラフを機械加工する段階と、
   前記研削ホイール内に形成された冷却媒体通路（２１４）を通して冷却媒体（２３０）を前記研磨研削面に供給する段階と、
   を更に含むことを特徴とする、請求項１記載の方法。
4. 前記第１のカップリング部材（１２）内に複数のトラフ（４４）を機械加工する前記段階が、
   前記研削ホイールの少なくとも１つから延びる研磨研削面（２１２）を使用して、前記第１のカップリング部材（１２）内に複数のトラフを機械加工する段階と、
   前記研削ホイール内に形成された複数の開口（２２６）を通して冷却媒体（２３０）を前記研磨研削面に供給する段階と、
   を更に含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
5. 前記機械組立体（１００）に結合されたドレッシングアセンブリ（３００）を使用して、前記複数の研削ホイール（１１０）の少なくとも１つのをドレスする段階を更に含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
6. カップリング（１０）を機械加工するのに使用するための機械組立体（１００）であって、
   工作機械（１０４）と、
   少なくとも２つの研削ホイール（１１０）と、
   前記工作機械に結合されたツール収納部材（１０８）と、
   を含み、
   前記少なくとも２つの研削ホイールが、前記ツール収納部材に着脱可能に結合され、前記工作機械が、前記少なくとも２つの研削ホイールの少なくとも１つを使用して少なくとも１つのほぼ環状のカップリング部材（１２）内に複数のトラフ（４４）を機械加工して、少なくとも１つの突起が隣接するトラフ間に形成されるようにするように構成されており、
   前記カップリング部材が、前記突起及びトラフを用いて他方のカップリング部材（１４）に回転可能に結合されるような形状にされている、
   ことを特徴とする機械組立体。
7. 前記少なくとも２つの研削ホイール（１１０）の少なくとも１つが、本体（２０２）と少なくとも１つの研削面（２１２）とを含み、前記本体が、該本体内に形成され、前記研削面を冷却するための冷却媒体（２３０）を受けるようになったチャンバ（２１６）を含むことを特徴とする、請求項６に記載の機械組立体（１００）。
8. 前記研削ホイール本体（２０２）が、該本体を貫通して延びかつ前記チャンバ（２１６）に流れ連通状態で結合された冷却媒体通路（２１４）を更に含み、前記冷却媒体通路が、前記チャンバに冷却媒体（２３０）を供給するためのものであることを特徴とする、請求項７に記載の機械組立体（１００）。
9. 前記少なくとも２つの研削ホイール（１１０）の少なくとも１つが、前記冷却媒体チャンバ（２１６）に隣接して前記本体（２０２）に結合されたプレート（２１８）を更に含み、前記プレートが、前記チャンバから前記少なくとも１つの研削面（２１２）に冷却媒体（２３０）を向けるための複数の開口（２２６）を含むことを特徴とする、請求項７に記載の機械組立体（１００）。
10. 前記少なくとも２つの研削ホイール（１１０）をドレスするために前記機械組立体によって使用されるドレッシングアセンブリ（３００）を更に含むことを特徴とする、請求項６に記載の機械組立体（１００）。
    
    

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