JP2006224228A - 歯車加工装置 - Google Patents

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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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