JP2006224228A - 歯車加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 １つの装置内で歯切り加工と端縁処理加工とを連続して行うことができるとともに、ワークの端縁処理加工中に次のワークの歯切り加工を同時に行うことができて、作業能率を大幅に短縮することができる歯車加工装置を提供する。
【解決手段】 ワークＷの周面に歯切り加工を施すための歯切り機構１５を設ける。歯切り機構１５により歯切り加工されたワークＷを、歯切り機構１５から離間した所定位置まで搬送するオートローダ１２を設ける。オートローダ１２により所定位置まで搬送された歯切り加工済のワークＷの端縁にバリ取りや面取り等の端縁処理加工を施す端縁処理機構１７を設ける。
【選択図】 図１

Description

この発明は、歯車を創成加工する歯車加工装置に関するものである。

一般に、ホブ盤等の歯車加工装置において、ワークの周面に歯切り加工を施した場合、歯切り加工済のワークの一側端縁にバリが発生する。そのため、歯切り加工の終了後に、ワークの端縁に端縁処理加工を施して、その端縁のバリを切削除去する必要があった。

このような端縁処理加工を行うために、例えば、特許文献１及び特許文献２に開示されるような装置が従来から提案されている。
すなわち、特許文献１の従来構成においては、ホブ盤等の歯車加工装置と独立してバリ取り装置が構成され、歯車加工装置で歯切り加工されたワークをバリ取り装置に装着して、端縁処理加工を施すようになっている。

また、特許文献２の従来構成においては、ホブ盤等の歯車加工装置に面取り機構が組み込まれている。すなわち、ワークの一側部に歯切り機構が対向配置されるとともに、他側部に面取り機構が対向配置されている。そして、歯切り機構によりワークの周面に歯切り加工を施した後、歯切り機構を待機位置に移動させた状態で、面取り機構により歯切り加工済のワークの端縁に面取り加工を施すようになっている。
特開平９−２１６１２２号公報 特開平６−２３８５１６号公報

ところが、これらの従来の構成においては、次のような問題があった。すなわち、特許文献１の構成では、歯車加工装置で歯切り加工を行った後に、加工済のワークを歯車加工装置からバリ取り装置に装着しなおす必要がある。このため、ワークの脱着操作が面倒で、作業能率を著しく低下させるという問題があった。

また、特許文献２の構成では、歯切り機構による歯切り加工中には面取り機構による面取り加工を休止し、面取り機構による面取り加工中には歯切り機構による歯切り加工を休止する必要がある。このため、ワークの脱着操作を伴うことなく、歯切り加工と面取り加工とを連続して行うことができるものの、複数のワークに対して歯切り加工と面取り加工とを同時に行うことができず、作業能率を大幅に短縮することができないという問題があった。

この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的は、１つの装置内で歯切り加工と端縁処理加工とを連続して行うことができるとともに、ワークの端縁処理加工中に次のワークの歯切り加工を同時に行うことができて、作業能率を大幅に短縮することができ、しかも端縁処理加工を有効に行うことができる歯車加工装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、ワークの周面に歯切り加工を施す歯切り機構と、その歯切り機構により歯切り加工されたワークを、歯切り機構から離間した所定位置まで搬送する搬送機構と、その搬送機構により所定位置まで搬送された歯切り加工済のワークの端縁に端縁処理加工を施す端縁処理機構とを備え、その端縁処理機構には、端縁処理加工用の工具をワークの端縁に押し付けるためのバネ手段を設けたことを特徴とするものである。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記端縁処理機構が、歯切り加工済のワークの一側端縁に端縁処理加工を施す第１端縁処理加工部と、他側端縁に端縁処理加工を施す第２端縁処理加工部とを備えることを特徴とするものである。

請求項３に記載の発明においては、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記端縁処理機構は、前記バネ手段のバネ力を調整するためのバネ力調整手段を設けたことを特徴とするものである。

（作用）
請求項１に記載の発明においては、１つの装置内でワークの脱着操作を伴うことなく、歯切り機構による歯切り加工と端縁処理機構による端縁処理加工とを連続して行うことができる。また、先行するワークの端縁処理加工中に、後続するワークの歯切り加工を同時に行うことができる。よって、従来装置に比較して、作業能率を大幅に短縮することができる。しかも、バネ手段により、工具がワークの端縁に押し付けられ、ワークに対して有効に端面処理加工を施すことができる。

請求項２に記載の発明においては、ワークをセットし直すことなく、第１及び第２端縁処理加工部により、ワークの一側端縁及び他側端縁に端縁処理加工を施すことができる。
請求項３に記載の発明においては、ワークに対する加工用工具の押し付け力を調整して、ワークの形状や材質にあわせて適切な加工圧力を得ることできる。従って、端縁処理加工を適切に行うことができる。

以上のように、この発明によれば、１つの装置内で歯切り加工と端縁処理加工とを連続して行うことができるとともに、ワークの端縁処理加工中に次のワークの歯切り加工を同時に行うことができて、作業能率を大幅に短縮することができ、しかも端縁処理加工を有効に実行できる。

以下、この発明の歯車加工装置をホブ盤に具体化した一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、ホブ盤の基台１１上には搬送機構を構成するオートローダ１２が配設されている。オートローダ１２には１垂直軸線Ｃを中心に回転可能な旋回盤１３が装備され、その旋回盤１３の外周には各一対の開閉可能な把持爪１４ａよりなるクランプ１４が等間隔おきで突設されている。そして、旋回盤１３は図示しないモータにより図１の反時計回り方向へ９０度ずつ間欠回動されるようになっており、この間欠回動により、ワーク着脱位置Ｐ１でクランプ１４に把持されたワークＷが、待機位置Ｐ２、歯切り位置Ｐ３及び端面加工位置Ｐ４へ順に搬送されるようになっている。

図１に示すように、前記歯切り位置Ｐ３において、基台１１上には歯切り機構１５が配設されている。この歯切り機構１５には後述する端縁処理機構１７と同様のワーク支持回転機構が装備されている。そして、オートローダ１２により歯切り位置Ｐ３に搬送されたワークＷが、クランプ１４からこのワーク支持回転機構に受け渡されて回転されるようになっている。また、歯切り機構１５には歯切り用工具としてのホブ１６が設けられている。そして、このホブ１６が回転中のワークに対して接触回転されることにより、ワークＷの外周面に対して歯切り加工が施されるようになっている。

図１〜図３に示すように、前記端面加工位置Ｐ４において、基台１１上には端縁処理機構１７が配設されている。端縁処理機構１７にはワーク支持回転機構１８が装備され、そのワーク支持回転機構１８には支持円板１９及び押え円板２０が設けられている。支持円板１９は、図示しないシリンダにより昇降されるとともに、図示しないモータにより駆動回転されるようになっている。また、押え円板２０は、図示しないシリンダにより昇降されるとともに、支持円板１９の回転に伴って遊動回転されるようになっている。

そして、図３に鎖線で示すように、オートローダ１２により歯切り加工済のワークＷが端面加工位置Ｐ４に搬送された状態で、支持円板１９が上昇されるとともに、クランプ１４が開放されることにより、ワークＷが支持円板１９上に受け渡される。その後、支持円板１９が下降されるとともに、押え円板２０が下降されて、その下面の係合凹部２０ａが支持円板１９上の係合突起１９ａに係合されることにより、ワークＷが支持円板１９と押え円板２０との間に挟着支持される。この状態で、支持円板１９が駆動回転されることにより、ワークＷが図２の時計回り方向または反時計回り方向に回転されるようになっている。

図１及び図２に示すように、前記ワーク支持回転機構１８に対応して、基台１１上にはほぼ同一構成の第１端縁処理加工部２１及び第２端縁処理加工部２２が所定間隔をおいて配設されている。第１端縁処理加工部２１は、ワーク支持回転機構１８に支持された歯切り加工済のワークＷの上面側端縁に対してバリ取りや面取り等の端縁処理加工を施すようになっている。また、第２端縁処理加工部２２は、同ワークＷの下面側端縁に対して同様の端縁処理加工を施すようになっている。

図２〜図５に示すように、前記第１及び第２端縁処理加工部２１，２２においては、基台１１上に支持フレーム２３が上下方向及びワーク支持回転機構１８上のワークＷの放射方向へ移動可能に配設されている。そして、ワークＷの厚さや外形寸法に応じて、上下方向調節つまみ２４及び放射方向調節つまみ２５を回転させることにより、調節ネジ２６，２７を介して支持フレーム２３が上下方向及び放射方向に移動調節されるようになっている。

前記両支持フレーム２３には、それぞれエアモータよりなるカッタ駆動用モータ２８が回動軸２９を介して回動可能に支持されている。第１端縁処理加工部２１側のモータ２８のモータ軸には上面加工用工具としての上面加工用カッタ３０が取り付けられ、第２端縁処理加工部２２側のモータ２８のモータ軸には下面加工用工具としての下面加工用カッタ３１が取り付けられている。両支持フレーム２３には傾動用シリンダ３２が配設され、そのピストンロッドがそれぞれカッタ駆動用モータ２８に連結されている。そして、この傾動用シリンダ３２にてモータ２８が回動軸２９を中心に傾動されることにより、カッタ３０，３１がワークＷの歯部の上面または下面に接触する接触位置Ｑ１と、そこから離間した離間位置Ｑ２とに移動されるようになっている。

図２及び図４に示すように、前記第１端縁処理加工部２１側において、前記回動軸２９には連結アーム３３が固定されている。第１端縁処理加工部２１の支持フレーム２３には脚４０ａを介してスタンド４０が固定され、その上端には調節ネジ４１が回転可能に支持されている。このバネ力調整手段としての調節ネジ４１には、同じくバネ力調整手段としての調節コマ４２が螺合されており、この調節コマ４２は、回動不能で、かつ上下動可能であり、前記調節ネジ４１を回すことにより、ネジの作用により上下位置を変更調節される。前記連結アーム３３の先端と調節コマ４２との間にはバネ手段としてのスプリング４４が張設されており、調節コマ４２の上下位置に応じてそのバネ力が変更調節される。そして、図４に示すように、上面加工用カッタ３０が接触位置Ｑ１に配置された状態で、スプリング４４のバネ力に基づく支軸３４の回転力が回動軸２９に伝達され、カッタ駆動用モータ２８が同図の時計回り方向に回動付勢されて、カッタ３０がワークＷの上端縁に押し付けられるようになっている。

図２及び図５に示すように、前記第２端縁処理加工部２２側においては、連結アーム３３が支軸３４を介して取り付けられている。支軸３４は反転用の歯車３７，３８を介して回動軸２９に作動連結されている。第１端縁処理加工部２１と同様に第２端縁処理加工部２２の支持フレーム２３には脚４０ａを介してスタンド４０が固定され、その上端にはバネ力調整手段としての調節ネジ４１が回転可能に支持されている。この調節ネジ４１には、同じくバネ力調整手段としての調節コマ４２が螺合されており、この調節コマ４２は、この調節コマ４２は、回動不能で、かつ上下動可能であり、前記調節ネジ４１を回すことにより、ネジの作用により上下位置を変更調節される。前記連結アーム３３の先端と調節コマ４２との間にはスプリング４４が張設されており、調節コマ４２の上下位置に応じてそのバネ力が変更調節される。そして、図５に実線で示すように、下面加工用カッタ３１が接触位置Ｑ１に配置された状態で、スプリング４４のバネ力に基づく支軸３４の回転が歯車３７，３８を介して回動軸２９に伝達され、その回動軸２９の回転力がカッタ駆動用モータ２８に伝達され、そのモータ２８が同図の時計回り方向に回動付勢されて、カッタ３１がワークＷの下端縁に押し付けられるようになっている。

このように、歯切り加工済のワークＷがワーク支持回転機構１８に支持された状態で回転されるとともに、上面加工用カッタ３０及び下面加工用カッタ３１がカッタ駆動用モータ２８により回転されながら、ワークＷの上端縁または下端縁に押し付けられる。これにより、カッタ３０，３１がワークＷの歯溝に入ったり出たりしながら、ワークＷの歯形形状に倣って相対移動されて、歯部の上端縁及び下端縁のバリ取りや面取り加工が行われるようになっている。

次に、前記のように構成された歯車加工装置について、特に端縁処理機構１７の動作を説明する。
さて、この歯車加工装置において、歯切り機構１５にて歯切り加工を終了すると、ホブ１６がワークＷから退避した後、ワークＷが、オートローダ１２により歯切り位置Ｐ３から端面加工位置Ｐ４に搬送される。そして、ワーク支持回転機構１８の支持円板１９がワークＷの下面と接触する位置まで上昇される。この状態で、クランプ１４が開放され、ワークＷがクランプ１４から支持円板１９上に受け渡される。その後、支持円板１９がワークＷを支持した状態で下降されるとともに、押え円板２０がワークＷの上面と接触する位置まで下降されて、ワークＷが支持円板１９と押え円板２０との間に挟着支持される。そして、図６（ａ）に示すように、図示しないモータによる支持円板１９の回転駆動により、ワークＷが自身の軸線を中心に一方向に回転される。

続いて、第１端縁処理加工部２１のカッタ駆動用モータ２８により、上面加工用カッタ３０が回転されるとともに、傾動用シリンダ３２によりモータ２８が傾動されて、カッタ３０がワークＷの歯部の上端縁に接触する接触位置Ｑ１に移動される。そして、この状態でスプリング４４のバネ力に基づいて、カッタ３０がワークＷの上端縁に所要の押し付け力で押し付けられる。これにより、図６（ａ）に示すように、カッタ３０がワークＷの歯形形状に倣って上下動しながら円周方向に相対移動され、ワークＷが一回転される間で複数の歯部の上端縁に対してバリ取りや面取り等の端面加工が施される。

そして、ワークＷの上端縁に対する端面加工が終了すると、傾動用シリンダ３２によりカッタ駆動用モータ２８が傾動されて、カッタ３０がワークＷの歯部の上端縁から離間する離間位置Ｑ２に移動される。この状態で、カッタ駆動用モータ２８によるカッタ３０の回転が停止されるとともに、ワークＷの回転も一時的に停止される。

その後、図６（ｂ）に示すように、支持円板１９の回転駆動により、ワークＷが再び自身の軸線を中心に回転され始める。このとき、ワークＷが斜歯歯車である場合には、ワークＷの回転方向が逆方向に切り替えられる。そして、第２端縁処理加工部２２の下面加工用カッタ３１がモータ２８にて回転されるとともに、傾動用シリンダ３２によりモータ２８が傾動されて、カッタ３１がワークＷの歯部の下端縁に対する接触位置Ｑ１に移動される。そして、この状態でスプリング４４のバネ力に基づいて、カッタ３１がワークＷの下端縁に所要の押し付け力で押し付けられる。これにより、図６（ｂ）に示すように、カッタ３１がワークＷの歯形形状に倣って上下動しながら円周方向に相対移動され、ワークＷが一回転される間で複数の歯部の下端縁に対してバリ取りや面取り等の端面加工が施される。

そして、ワークＷの下端縁に対する端面加工が終了すると、傾動用シリンダ３２によりモータ２８が傾動されて、カッタ３１がワークＷの歯部の下端縁から離間する離間位置Ｑ２に移動される。この状態で、モータ２８によるカッタ３１の回転が停止されるとともに、ワークＷの回転も停止される。

その後、押え円板２０が上昇されて、ワークＷが支持円板１９と押え円板２０との間の挟着状態から開放される。続いて、支持円板１９がワークＷを支持した状態でクランプ１４と対応する位置まで上昇されるとともに、クランプ１４が閉じられて、ワークＷがクランプ１４に把持される。この状態で、支持円板１９が下降されることにより、ワークＷが支持円板１９からクランプ１４に受け渡される。そして、オートローダ１２により、ワークＷが端面加工位置Ｐ４からワーク着脱位置Ｐ１に搬送される。

以上のように、この実施形態の歯車加工装置においては、１つの装置内でワークＷの脱着操作を伴うことなく、歯切り機構１５による歯切り加工と端縁処理機構１７による端縁処理加工とを連続して行うことができる。また、先行するワークＷの端縁処理加工中に、後続するワークＷの歯切り加工を同時に行うことができる。よって、複数のワークＷに対して歯切り加工及び端縁処理加工を順次連続的に行うことができて、作業能率を大幅に短縮することができる。

さらに、端縁処理機構１７に第１及び第２端縁処理加工部２１，２２が設けられているため、ワークＷをセットし直すことなく、ワーク支持回転機構１８に支持したままの状態で、ワークＷの上端縁及び下端縁に対して端縁処理加工を施すことができる。しかも、第１及び第２端縁処理加工部２１，２２には、カッタ３０，３１をワークＷの端縁に押し付けるためのスプリング４４が設けられているため、その押し付け構成が簡単であるとともに、ワークＷや工具の変換時に、調節ネジ４１を回すことにより調節コマ４２の上下位置を調節して、スプリング４４のバネ力を調節することにより、押し付け力を容易に設定変更することができる。

以上に説明した実施形態においては、以下の効果を発揮する。
・ 端縁処理機構１７をホブ盤に搭載したため、ワークＷの歯切り工程と連続して、その歯切り工程の直後に、ワークＷに対して端面処理あるいは面取り加工を行うことができる。このため、端面処理や面取り加工を含む歯切り加工を効率よく実行できるとともに、専用の端面処理加工機等が不要になるため、加工システム全体をコンパクトにすることができて、設備コストを低減できるとともに、工場内スペースを有効利用できる。

・ 調節ネジ４１を回すことによりスプリング４４のバネ力を調節し、もってワークＷに対するカッタ３０，３１の押し付け力を簡単に調節することができる。従って、端面処理や面取りに際して、ワークＷの材質や径等が各種様々であっても、所要の切り込み量を任意にかつ簡単に設定できる。

・ ワークＷが旋回盤１３の回転により１垂直軸線Ｃを中心に回転することにより、各位置Ｐ１〜Ｐ４に配置されるため、ワークＷの移動領域を狭くすることができ、端縁処理機構１７を設けたとしても、ホブ盤の大型化を最小限にとどめることができる。

・ 第１及び第２端縁処理加工部２１，２２が同一位置Ｐ４（同一ステーション）に配置されているため、特に、端面処理加工時にワークＷの回転方向を反転させる必要がない場合（例えば、平歯車の端面処理加工をする場合）は、ワークＷの上下２箇所の端面処理を同時に行うことが可能になる。

（変更例）
なお、この実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・ 前記実施形態において、歯切り機構１５の歯切り用工具としてのホブ１６に代えてシェービングカッタを設け、このシェービングカッタによりワークＷにシェービング加工を施すように構成すること。

・ 前記実施形態において、端縁処理機構１７の第１及び第２端縁処理加工部２１，２２の加工用カッタ３０，３１に代えて回転砥石を設け、この回転砥石によりワークＷの歯部の端面処理加工を行うように構成すること。

カッタ駆動用モータ２８として、エアモータに代えて、電気モータ、油圧モータ等の他の種類のモータを用いること。
（他の技術的思想）
以下に、前記実施形態から把握される技術的思想について述べる。

（１） ワークＷが一軸線を中心にした環状領域を移送されて、ワーク着脱位置，待機位置，歯切り位置，端面加工位置に順次配置され、ワーク着脱位置で加工済みワークの取り出しと未加工ワークのセットとが行われ、待機位置で歯切り待機され、歯切り位置で歯切りが行われ、端面加工位置でワークのバリ取り加工あるいは面取り加工等の端面処理加工が行われることを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載の歯車加工装置。

（２） 第１，第２の端縁処理機構のカッタがワークの中心を中心とした放射方向及びワークの厚さ方向に位置調節するための手段を設けた請求項１〜３，前記技術的思想（１）項のうちのいずれか一項に記載の歯車加工装置。このようにすれば、ワークの径や厚さの相違に対応できる。

（３） 第１の端縁処理機構と第２の端面処理とが、同一ステーションに配置された請求項１〜３，前記技術的思想（１），（２）項のうちのいずれか一項に記載の歯車加工装置。

この発明の歯車加工装置をホブ盤に具体化した一実施形態を示す平面図。 図１のホブ盤の要部を拡大して示す部分平面図。 図１のホブ盤における上面バリ取り機構の要部拡大側断面図。 同じく上面バリ取り機構の異なった位置における要部拡大側断面図。 図１のホブ盤における下面バリ取り機構の要部拡大側面図。 （ａ）（ｂ）は、それぞれバリ取り機構による歯車のバリ取り加工状態を示す斜視図。

符号の説明

１１…基台、１２…搬送機構としてのオートローダ、１３…旋回盤、１４…クランプ、１５…歯切り機構、１６…歯切り用工具としてのホブ、１７…端縁処理機構、１８…ワーク支持回転機構、１９…支持円板、２０…押え円板、２１…第１端縁処理加工部、２２…第２端縁処理加工部、２８…カッタ駆動用モータ、３０…加工用工具としての上面加工用カッタ、３１…加工用工具としての下面加工用カッタ、３２…傾動用シリンダ、３３…連結アーム、４１…バネ力調整手段としての調節ネジ、４２…同じくバネ力調整手段としての調節コマ４２、４４…バネ手段としてのスプリング、Ｗ…ワーク、Ｐ１…ワーク着脱位置、Ｐ２…歯切り位置、Ｐ４…端面加工位置。

Claims (3)

1. ワークの周面に歯切り加工を施す歯切り機構と、
   その歯切り機構により歯切り加工されたワークを、歯切り機構から離間した所定位置まで搬送する搬送機構と、
   その搬送機構により所定位置まで搬送された歯切り加工済のワークの端縁に端縁処理加工を施す端縁処理機構と
   を備え、
   その端縁処理機構には、端縁処理加工用の工具をワークの端縁に押し付けるためのバネ手段を設けたことを特徴とする歯車加工装置。
2. 前記端縁処理機構は、歯切り加工済のワークの一側端縁に端縁処理加工を施す第１端縁処理加工部と、他側端縁に端縁処理加工を施す第２端縁処理加工部とを備えることを特徴とする請求項１に記載の歯車加工装置。
3. 前記端縁処理機構は、前記バネ手段のバネ力を調整するためのバネ力調整手段を設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の歯車加工装置。

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