JP2004524169A - 歯付きベルトの型を製造する方法および装置 - Google Patents

Abstract

本発明は歯付きベルトの型を製造する方法および装置に関わる。フライスの代わりに、外周を異形化した研削板（９）を使用して、ロール状の未加工物（４）の外周に所望の歯付きベルトの歯部の母型を形成させる。研削板（９）の外周プロフィールを、ダイヤモンドを有するＣＮＣ制御型ドレッシングピン（１１）を用いて、或いは択一的にプロフィールダイヤモンド（１９）を用いてドレッシングする。

Description

【０００１】
本発明は、歯付きベルトの型を製造する方法および装置に関するものである。
歯付きベルトの型は通常鋼管円筒体であり、その側面外周には直線状に歯部が形成され、歯付きベルト（たとえばブナＮゴムまたはプラスチックから成っている）を製造する際の内部コアとして必要なものである。歯付きベルトの型の歯部には歯付きベルトの加熱された材料が押し付けられる。したがって歯付きベルトの型の歯部は歯付きベルト歯部の母型を形成している。
【０００２】
歯付きベルトの型を筒状の未加工物からフライス削りによって製造することが知られている。歯付きベルトの歯の形状精度に対する要求は非常に高度なものになってきており、したがって歯の表面はできるだけ平滑でなければならず、すなわち歯付きベルトの型の中にあるフライス条溝が転写されてはならない。このため、歯付きベルトの型をフライス削りする場合には、歯付きベルトの型の表面を後処理するのが通常である。
【０００３】
さらに歯の多様な形状が増えてきており、高能率および静寂性に対する要求を満足させる必要がある。
本発明の課題は、冒頭で述べた方法および装置において、高精度の形状ばかりでなく、歯付きベルトの型の高品質の表面をも可能にする前記方法および装置を提供することである。
【０００４】
本発明は、上記課題を解決するため、加工前にほぼ筒状の形状を持っている工作物外周に切削工具を用いて歯付きベルトの所望の歯部の母型または所望の歯車歯部を形成させるようにした、歯付きベルトの型を製造する方法において、切削工具として、異形外周を備えた少なくとも１つの回転する研削板を使用し、異形外周を備えた研削板の外周プロフィールが歯付きベルトの所望の型の全歯溝に対応していることを特徴とするものである。
【０００５】
本発明によれば、歯付きベルトの母型をフライス削りするのではなく、特殊に異形化した研削板を用いて工作物の長手中心軸線に対し平行に研削運動させて研削することによって創成させる。これにより、完成した工作物の表面は後処理の必要のないほどの品質が達成される。なお歯溝とは、１つの歯の頭部から隣の歯の頭部までの全領域を意味するものとする。したがって、隣り合う２つの歯溝を研削すると、歯付きベルトの１つの完全な歯が創成され、すなわち歯付きベルトの型の外径も研削される。歯付きベルトの型の歯溝の形状に対しては、製造工程時の冷却中の歯付きベルト材料の収縮を考慮する必要がある。
【０００６】
さらに、異形化した研削板を使用すると、たとえば歯フランクの領域にある波状のアンダープロフィール（Ｕｎｔｅｒｐｒｏｆｉｌ）のような、歯プロフィールの微細な小構造をも簡単に創成することができる。このために、たとえば歯付きベルトの型の軸線に対し平行に延びるダクトをプロフィールに形成させればよい。この種のアンダープロフィールを備えた歯付きベルトは、ドイツ連邦共和国特許第１９９０８９７２Ｃ１号公報に開示されている。
【０００７】
本発明による方法は、研削板の外周プロフィールをＣＮＣ制御型ドレッシングピンを用いて形成させる、および（または）、ドレッシングするように構成することもできる。研削板は漸次損耗するので、ドレッシング工程は必要である。ＣＮＣ制御を適用すると、ほとんど任意の高精度のプロフィールを研削板の外周に形成させ、ドレッシングを行なうことができ、よって比較的簡単に種々の歯部形状を創成させることができる。
【０００８】
本発明による方法は、外周プロフィールを、異形のドレッシング領域を備えた異形ドレッシング要素にて形成させる、および（または）ドレッシングするように構成することもできる。この場合、異形化したドレッシング領域が一定のプロフィールを与えるので、ドレッシングのためのＣＮＣ制御は必要ない。これは、特に同一の歯溝形状を備えた多数の部品を製造する場合に有利である。
【０００９】
最後に、本発明による方法は、回転する研削板のドレッシングと、その後の工作物の研削とを、工作物に対する研削板の１回の直線並進運動で行なうように構成することができる。これは異形ドレッシング要素を適当に位置決めすることにより達成できる。工作物に対する異形ドレッシング要素の高精度の位置決めと位置調整を行なうと、ドレッシング要素のドレッシング領域のプロフィール（異形部）の延在態様はどのような研削工程に対しても正確に断面部延在態様を与える。すなわちドレッシング領域は正確に所望の断面部延在態様と一致していなければならない。１つの歯溝の形状を工作物に研削した後、工作物を歯部形状の正面ピッチに対応する角度だけ回転させる。研削板を新たにドレッシングするため、工作物に対する次の研削工程のために直線並進運動を続行させながら研削板をドレッシング要素のドレッシング領域を介して案内する。ドレッシング領域があまり損耗していなかったと仮定すると、ドレッシング後の研削板は工作物に対し常に正確な相対高さにある。ドレッシング領域に損耗現象があれば、手動または自動で位置調整を行うことによってこれを修正する。
【００１０】
研削板と工作物との相対運動は、研削板を機台に対し運動させることにより、或いは、工作物保持部を運動させることにより行なうことができる。
本発明の前記課題は、装置に関しては、すなわち歯付きベルトの型を製造するための装置であって、工作物保持部と、工作物保持部に締め付け固定されている少なくとも１個のほぼ筒状の工作物をその長手中心軸線のまわりに所定の角度だけ回転制御するための回転手段と、工作物保持部に対し相対的に移動可能な切削工具とを有する前記装置において、少なくとも１つの工具が研削板であること、少なくとも１つの研削板の所定の外周プロフィールをドレッシングするためのドレッシング手段が設けられ、研削板の外周プロフィールが歯付きベルトの所望の型の全歯溝に対応するように外周プロフィールがドレッシングされていることによって解決される。
【００１１】
本発明による装置は、ドレッシング手段が、その研削板外周側の尖端に硬質体を有する少なくとも１つのドレッシングピンを有し、硬質体が付属の研削板に対し、研削板の軸線方向にも半径方向にも移動可能であり、且つプログラミング可能な制御ユニットにより制御可能であるように構成することもできる。
【００１２】
ドレッシングするため、ドレッシングピンはその硬質体（たとえばダイヤモンド）とともに、回転する研削板の外周に沿って移動する。ＣＮＣ制御を用いると、ほとんどの異形形状を創成させることができる。
【００１３】
さらに、本発明による装置を、少なくとも１つのドレッシングピンが、補助的に、軸線方向および半径方向に対し垂直で硬質体を通るドレッシング回動軸線のまわりに回動可能であるように構成するのが有利である。ドレッシング回動軸線は所望の異形形状に対し付加的にバリエーションを与えることができる。通常硬質体は、少なくとも、工作物を加工するために設けられている領域において円弧状の横断面を有している。このときドレッシング回動軸線は、この横断面に対し垂直に、硬質体の円弧半径の中心を通っている。
【００１４】
本発明による装置は、ドレッシング手段が、異形のドレッシング領域を備えた異形ドレッシング要素を有し、ドレッシング領域のプロフィールが少なくとも１つの研削板の所望の外周プロフィールの少なくとも一部分の反転プロフィールであるように構成してもよい。
【００１５】
この変形実施形態の利点は、ドレッシング手段を運動させるために高価なＣＮＣ制御を必要としないことである。異形ドレッシング要素は、特に異形形状のバリエーションを必要としない場合に有利である。
【００１６】
さらに、本発明による装置を、異形ドレッシング要素が、エッジ状のドレッシング領域を備えた、たとえばダイヤモンドから成るドレッシング硬質体であるように構成するのが有利である。
【００１７】
他方本発明による装置は、異形ドレッシング要素が、回転対称なドレッシング領域を備えた回転可能なドレッシングローラであるように構成してもよい。
工作物の高表面品質を伴う好適な切除を達成できるようにするには、研削板は十分安定でなければならない。他方研削板の材料は、ドレッシングに使用する手段が摩耗しない程度に柔軟でなければならない。
【００１８】
最後に、本発明による装置は、締め付け固定されている少なくとも１つの工具の長手中心軸線の方向に見て、工具端面側でのドレッシング領域のプロフィールの投影が、研削工程時の目標とする断面部分の横断面のプロフィールに対応しているように、少なくとも１つの異形ドレッシング要素が工作物保持部に対し相対的に位置決めされ且つ位置調整可能であるように構成してもよい。
【００１９】
このような構成では、回転する研削板を１回の直線並進運動で、まず異形硬質体に沿って案内させ、その際研削板の外周プロフィールの所望のドレッシングを達成させ、次に工作物の研削工程を実施することができる。したがって研削工程のために、研削板を工作物の長手中心軸線のほうへ半径方向に位置調整する必要はない。さらに、ドレッシングエッジのプロフィールまたはプロフィールローラのプロフィールは研削工程時の目標とする断面部と正確に一致しているので、ドレッシング工程時に研削板の直径からどの程度それたかは全く問題ではない。
【００２０】
図面には本発明の実施形態が図示されており、以下にこれを詳細に説明する。 図１は、機台１を備えた研削装置を示している。機台１には、水平方向に移動可能な研削テーブル２が装着されている。研削テーブル２は工作物保持部３を担持し、工作物保持部３では、歯付きベルト用の型のためのロール状の未加工物４が装置部分１６と対向支持部１７との間に締め付け固定されている。未加工物４は回転駆動部５を介して回転板６により水平回転軸線７のまわりを回転制御することができる。回転軸線７は、未加工物４において、該未加工物４の長手中心軸線をも形成している。工作物保持部３はここには特に図示していない高精度の直接測定システムを含んでおり、直接測定システムは回転角の正確な設定を可能にする。工作物保持部３の上方には、研削板保持部８に研削板９が回転可能に支持されている。研削板保持部８は鉛直方向に高精度に移動制御可能である。未加工物４から歯付きベルト用の型を得るためには、歯付きベルトの歯部の反転プロフィールを未加工物４の周囲に加工しなければならない。この場合、歯部は未加工物４の長手中心軸線の方向に直線状であり且つ一定である。このとき未加工物４の周囲は、横断面で見て歯付きベルトの歯部の母型を形成する。
【００２１】
研削板９は、その外周に、図２に拡大図で示したようなプロフィール１０を有している。研削板９の外周プロフィール１０は歯付きベルト用の型の歯溝の所望のプロフィールに対応している。歯付きベルト用の型を製造するため、研削板９を下降させた状態で未加工物４を研削テーブル２を用いて移動させることにより、研削板９が未加工物４の全長にわたって該未加工物４に歯付きベルトのすべての歯のための母型を切るようにする。その後未加工物４を所定の角度αだけ回転させ、次の歯の母型を創成させる。各研削工程において同時に未加工物４の外径も研削されるので、完成した歯付きベルト用の型においては、側面全体が研削されている。
【００２２】
研削板９は使用頻度が増大すると損耗するので、各研削工程の前にドレッシングピン１１を用いて研削板９の外周プロフィール１０の目立てを行なう。これはＣＮＣ制御プロセスにより行なう。ドレッシングピン１１は研削板の回転軸線に対し軸線方向にも半径方向にも移動可能である。さらにドレッシングピン１１は目立て用回動軸線１２をも有している。この目立て用回動軸線１２は実質的に半径方向および軸線方向に対し垂直に、且つドレッシングピン１１の尖端に設けた丸いダイヤモンド１３の中心を通るように延びている。ドレッシングピン１１はこのような自由度を備えているため、ドレッシングピン１１を用いてほとんどどのようなプロフィールをも研削板９の外周に与えることができる。＋／−０．０１ｍｍ以下の精度を得ることができる。この精度を達成できるようにするには、ドレッシングピン１１の送り速度を可変にし、その結果低い送り速度でたとえば外周プロフィール１０の小半径領域に加工を行なうのが有利である。さらに、仮想のダイヤモンド半径をＣＮＣ制御のために設定してもよい。このようにして、ＣＮＣプログラミング全体を変更させることなく、たとえばプロフィールにおける理想ラインからの一定のずれを容易に修正することができる。
【００２３】
ドレッシング工程のために、研削板は常に噴射ノズル対１４（図１）を用いて洗浄される。噴射ノズル対１４は外周プロフィール１０の両側面を十分均等に洗浄する。
【００２４】
研削工程の間は別の噴射ノズル対１５を使用する。この噴射ノズル対１５は研削板９を高圧で洗浄し、よって研削板９の目詰まりを阻止する。噴射ノズル対１５は研削板９のすぐ近くに配置されている。
【００２５】
全工程を経済的に構成するため、未加工物４を予め公知のフライス機で前処理して、研削板９の摩耗を少なくさせるのが有利である。
【００２６】
図４は研削装置の他の択一的な実施形態を示している。図において対応する部材には同一の符号を付している。図４の未加工物４ａは図１の未加工物よりも短い。工作物保持部３は、その装置部分１６と１７に関し、図１の場合と同じ間隔を有している。しかしながら、控え２０を備えた長さアダプタ１８が設けられている。１個または複数個の長さアダプタ１８を用いると、未加工物４ａの長さが異なっていても、工作物保持部３の装置部分１６と１７のずれを防止して、面倒な高精度の間隔調整を１回で行うことができる。
【００２７】
対向支持部１７にはプロフィールダイヤモンド１９が配置されている。プロフィールダイヤモンド１９は研削板９をドレッシングするもので、図５はその拡大図である。プロフィールダイヤモンド１９はドレッシングエッジ２１を有し、そのプロフィールは歯付きベルトの型の所望の歯溝のプロフィールに対応している。研削工程の前に研削テーブル２をホームポジションへ持ち来たし、該ホームポジションにおいて研削板９を図４においてプロフィールダイヤモンド１９の左側に位置決めする。次に研削板保持部８を下降させて、研削テーブル２を図４において左側へ移動させながら、回転している研削板９の外周にプロフィールダイヤモンド１９のドレッシングエッジ２１により適当な反転プロフィールを備えさせる。このようにして研削板９の外周は、所望の歯付きベルトの型の全部の歯溝のプロフィールを得る。
【００２８】
プロフィールダイヤモンド１９は次のように構成されており、すなわち研削テーブル２をさらに移動させることにより、研削板９が適正な作業位置で鉛直方向に位置変更することなく工作物４ａに達し、ただ１回の研削工程で歯付きベルトの全歯のための母型を歯元をも含めて形成させるように構成されている。その後研削板保持部８を持ち上げて、研削テーブル２を再びホームポジションへ移動させる。研削板保持部８を再び降下させるが、しかし研削工程の際に損耗したために、前回の処理の前よりもいくぶん降下距離を大きくさせる。回転軸線７に対するドレッシングエッジ２１の位置は変わっていないので、研削板９が再び正確な作業位置で工作物４ａに達し、工作物４ａに研削により形成される歯付きベルトの歯の母型が歯の形状および歯の高さに関し前回と全く同じてあるよう保証されている。このようにして歯付きベルトの型の外径をも含めてその外周全体が研削板９で研削される。
【００２９】
プロフィールダイヤモンド１９は鉛直方向の位置を可変に取り付けられているので、損耗すれば補償することができ、或いは工作物の種々の径への適合が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】
研削装置の側面図である。
【図２】
研削工程中の研削板と歯付きベルトの型との部分図である。
【図３】
ドレッシング中の研削板の部分図である。
【図４】
プロフィールダイヤモンドを固定した他の研削装置を示す図である。
【図５】
プロフィールダイヤモンドの部分図である。
【符号の説明】
１ 機台
２ 研削テーブル
３ 工作物保持部
４ 未加工物
５ 回転駆動部
６ 回転板
７ 回転軸線
８ 研削板保持部
９ 研削板
１０ 外周プロフィール
１１ ドレッシングピン
１２ ドレッシング回動軸線
１３ ダイヤモンド
１４ 噴射ノズル対
１５ ノズル
１６ 装置部分
１７ 対向支持部
１８ 長さアダプタ
１９ プロフィールダイヤモンド
２０ 控え
２１ ドレッシングエッジ

Claims (11)

1. 加工前にほぼ筒状の形状を持っている工作物外周に切削工具を用いて歯付きベルトの所望の歯部の母型を形成させるようにした、歯付きベルトの型を製造する方法において、
   切削工具として、異形外周を備えた少なくとも１つの回転する研削板（９）を使用し、異形外周を備えた研削板（９）の外周プロフィール（１０）が歯付きベルトの所望の型の全歯溝に対応していることを特徴とする方法。
2. 研削板（９）の外周プロフィール（１０）をＣＮＣ制御型ドレッシングピン（１１）を用いて形成させる、および（または）、ドレッシングすることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 外周プロフィールを、異形のドレッシング領域（２１）を備えた異形ドレッシング要素（１９）にて形成させる、および（または）ドレッシングすることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
4. 回転する研削板（９）のドレッシングと、その後の工作物（４，４ａ）の研削とを、工作物（４，４ａ）に対する研削板（９）の１回の直線並進運動で行なうことを特徴とする、請求項３に記載の方法。
5. 歯付きベルトの型を製造するための装置であって、
   ａ）工作物保持部（３）と、
   ｂ）工作物保持部（３）に締め付け固定されている少なくとも１個のほぼ筒状の工作物（４，４ａ）をその長手中心軸線のまわりに所定の角度だけ回転制御するための回転手段（６，５）と、
   ｃ）工作物保持部（３）に対し相対的に移動可能な切削工具と、
   を有する前記装置において、
   ｄ）少なくとも１つの工具が研削板（９）であること、
   ｅ）少なくとも１つの研削板（９）の所定の外周プロフィール（１０）をドレッシングするためのドレッシング手段が設けられ、研削板（９）の外周プロフィール（１０）が歯付きベルトの所望の型の全歯溝に対応するように外周プロフィール（１０）がドレッシングされていること、
   を特徴とする装置。
6. ドレッシング手段が、その研削板外周側の尖端に硬質体（１３）を有する少なくとも１つのドレッシングピン（１１）を有し、硬質体（１３）が付属の研削板（９）に対し、研削板（９）の軸線方向にも半径方向にも移動可能であり、且つプログラミング可能な制御ユニットにより制御可能であることを特徴とする、請求項５に記載の装置。
7. 少なくとも１つのドレッシングピン（１１）が、補助的に、軸線方向および半径方向に対し垂直で硬質体（１３）を通るドレッシング回動軸線（１２）のまわりに回動可能であることを特徴とする、請求項６に記載の装置。
8. ドレッシング手段が、異形のドレッシング領域（２１）を備えた異形ドレッシング要素（１９）を有し、ドレッシング領域（２１）のプロフィールが少なくとも１つの研削板（９）の所望の外周プロフィールの少なくとも一部分の反転プロフィールであることを特徴とする、請求項５に記載の装置。
9. 異形ドレッシング要素（１９）が、エッジ状のドレッシング領域を備えた、たとえばダイヤモンドから成るドレッシング硬質体であることを特徴とする、請求項８に記載の装置。
10. 異形ドレッシング要素が、回転対称なドレッシング領域を備えた回転可能なドレッシングローラであることを特徴とする、請求項８に記載の装置。
11. 締め付け固定されている少なくとも１つの工具の長手中心軸線の方向に見て、工具端面側でのドレッシング領域のプロフィールの投影が、研削工程時の目標とする断面部分の横断面のプロフィールに対応しているように、少なくとも１つの異形ドレッシング要素が工作物保持部に対し相対的に位置決めされ且つ位置調整可能であることを特徴とする、請求項８から１０までのいずれか一つに記載の装置。