JP2007326213A - ベベルギヤの軟式機械加工のための装置及び方法並びに該装置の使用方法 - Google Patents

Abstract

【課題】大型のベベルギヤの製造を容易化・迅速化するための手段を提供する。
【解決手段】ベベルギヤの軟式機械加工のための装置１０は、ベベルギヤ素材Ｋ１を受け入れるためのレセプタクル１２と、カッターヘッド１３．２を受け入れるための工具スピンドル１３．１とを有している。この装置１０は、旋回軸Ａ１を有する機械加工アーム１１を備えている。機械加工アーム１１は、その第１の側にカッターヘッド１３．２を受け入れるための工具スピンドル１３．１を有し、その第２の側に底刃カッター１４．２を受け入れるための工具スピンドル１４．２を有している。ＣＮＣ制御器Ｓは、工具スピンドル１４．２を高速回転させ、ベベルギヤ素材Ｋ１に、予め設定された数の歯間隙を切削・形成する。機械加工アーム１１が回転させられた後、ベベルギヤ仕上げ工具１３．２として用いられるカッターヘッドが用いられる。これは、低速で回転させられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ベベルギヤ（かさ歯車）の軟式機械加工のための装置、とくに乾式機械加工を行うように構成された装置に関するものである。また、本発明は、上記装置に対応する方法及び上記装置の使用方法に関するものでもある。本願は、２００６年６月６日に本願の譲受人の名において出願された欧州特許出願第０６１１５０４０．５号に係る優先権を主張するものである。

ベベルギヤ及びこれに類似する歯車の製造に用いられる種々雑多の機械装置が存在する。また、近年、例えば船舶や発電所ないしは動力装置（power plant construction）で用いられるような、とくに大モジュールのベベルギヤの製造を自動化することが求められている。

その結果、このような機械装置には、非常に複雑化して高価なものとなるだけでなく、非常に大型化して取り扱いがむずかしくなるといった問題が生じている。さらに、大モジュールのベベルギヤの機械加工は、その準備・組み立てに比較的多大な努力（装備時間）を必要とする。この種の機械装置の高価格化は、近年固定的な現象であり、かかる機械装置は経済性の観点からは不利である。

それゆえ、本発明は、大型のベベルギヤの製造を容易化し、さらには品質の低下を生じさせることなくその製造を迅速化するといった目的を達するためになされたものである。

本発明のさらなる目的は、大型のベベルギヤを低コストで機械加工することができるように構成された装置及び方法を提供することである。

上記目的は本発明により実現される。本発明は、請求項１の特徴を備えた装置と、請求項１０の特徴を備えた上記装置の使用方法と、請求項１３の特徴を備えた方法とを含んでいる。

さらに、有利な実施態様は、各従属請求項に開示されている。

本発明に係る方法は、とくに硬化処理（hardening process）の前に、すなわち軟性の状態（soft state）で歯面（tooth flank）に機械加工を施すように構成されている。用いられる器具ないしは工具は、適宜に選択される。

また、本発明を、その他の歯車の機械加工にも用いることができるのはもちろんである。ただし、上記装置は、とくに大モジュールのベベルギヤのために構成されたものであり（好ましくは、１２より多いモジュールを有する）、とくにこの特別な使用形態に対して低コストとなるものである。

以下、本発明の典型的な実施の形態を、添付の図面を参照しつつ、非常に詳しく説明する。

本明細書では、本願に関連する刊行物及び特許出願においても用いられている用語ないしは語句（term）が用いられている。しかしながら、これらの語句の使用は、単に本明細書を理解しやすくするためのものであるということに注目すべきである。本発明に係る技術思想及び本願の特許請求の範囲における権利保護範囲は、選択された特定の語句によって限定解釈されるべきものではない。本発明は、さらなる対策を講じることなく、他の語句であらわされたシステム及び／又は専門分野に転用ないしは適用することができるものである。したがって、これらの語句は、他の専門分野にも適用ないしは応用されるべきものである。

本発明は、大モジュール（large-module）のベベルギヤ（かさ歯車）の加工ないしは機械加工に関するものである。本明細書の定義によれば、この「ベベルギヤ」との語句はまた、冠歯車（crown wheel）及びベベルピニオン（bevel pinion）を含む。軸方向オフセット（axial offset）を伴わないベベルギヤ、及び、軸方向オフセットを伴ったベベルギヤ、いわゆるハイポイドギヤ（hypoid gear）も含まれる。しかしながら、本発明は、主として、大きな歯車構造（gearing）を有する冠歯車又はベベルピニオンの製造に関するものである。このタイプの冠歯車又はベベルピニオンの直径は、１メートルより大きく、例えば３メートルに達することもある。このような歯車構造は、１００ｍｍまでの歯高（tooth height）又はこれを超える歯高を有している。

本発明は、以下の知見に基づいている。すなわち、大型のベベルギヤの加工ないしは機械加工のコストパーフォーマンス（費用有効性）に寄与する種々の局面ないしは態様がある。機械の総括的な運転及び設置ないしはセットアップ（向き及び固定ないしはチャック）は、ワークピース（材料）の寸法及び重量に起因して、非常に複雑なものとなっている（すなわち、時間ないしは手間がかかる）。本願発明者の実験ないしは経験によれば、この手順ないしは手続きに、最大で２時間の時間を見込んでおかなければならないとういうことが判明している。これは、機械に、長い非生産状態（unproductive phase）を生じさせる結果となり、ひいては全体としての操業のコストパーフォーマンスに影響を及ぼすことになる。

現在までのところ、このタイプの大型の歯車構造は、湿式加工（湿式機械加工）、すなわち加工時に潤滑油（潤滑液）及び／又は冷却媒体（冷却液）が供給される加工により製造されてきている。しかしながら、このような液体を用いることは非常に望ましくなく、液体を供給し、かつ除去するための装置の費用は、無視することができないものである。その結果、乾式加工（乾式機械加工）を用いて大型の歯車構造を製造することが求められている。しかしながら、重大な摩耗が生じるのは、典型的には現在用いられているカッターヘッド（cutter head）である。これらのカッターヘッドは、複数のカッター（例えば、棒刃（bar blade）の形態のもの）を備えた本体部を備えている。これらのカッターは、非常に正確に調整ないしは調節しなければならず、かつ、そのカッターヘッドの位置は、非常に正確に設定ないしはセットしなければならない。カッターが摩耗した場合、カッターヘッドを取り外さなければならず、カッターを再研磨するか、又は新しいものと交換しなければならない。このようにしなければ、カッターヘッドを再び使用することはできない。これはまた、「乾式」に対する従来の手法の転用（transfer of previous approaches）は、コストパーフォーマンスが良いとはいえないという事実の一因となっている。

本発明は、以下でより詳しく説明するように、これらの観点に基づいている。

図１は、本発明に係るベベルギヤの製造の典型的な方法手順１００（method sequence）を概略的に示す図である。本発明は、図１に記載されたフローチャートにより、有利に用いることができる。しかしながら、これは、大モジュールの冠歯車又はベベルピニオンの加工（機械加工）の一例であるということに注目すべきである。この一連の手順は、ブランクないしは素材（ボックス１０１ないしはステップ１０１）の準備で始まる。図示している例では、これに続いて、軟式機械加工工程（soft machining step）が実施される。例えば、旋盤加工（lathe machining）により１つの（中央の）穴部が形成される。この後、素材（ブランク）は、さらなる機械加工を行うために回転させられる（ステップ１０３）。回転の後、これに続いて更新された旋盤加工が行われる（ステップ１０４）。これらのステップは、任意のものであり、この実施の形態では、これをプリフォーム製造工程ないしはプリフォーム製造部（preform production）ということにする。プリフォーム製造部の範囲内で、その他のステップ又は代替的なステップを実施してもよい。プリフォーム製造部の最後の段階において、ワークピース（加工対象物）は、輪状素材（wheel blank）又はワークピース素材（workpiece blank）Ｋ１ということにする。ステップ１０２又はステップ１０２〜１０４は、例えば、いわゆる予備加工機械ないしは前加工機械（pre-machining machine）によって、又は、複数もしくは多段の異なる機械によって実施してもよい。

これに続いて、いわゆる歯切り（gear cutting）が実施される。本発明によれば、例えば図２に示すような底刃カッター１４．２（end-milling cutter）を用いて、予備加工工程ないしは前加工工程の範囲内で、正規の寸法（形成すべき歯間隙の正しい寸法）に近似の（おおよその）寸法を有し、かつ、正規の位置（形成すべき歯間隙の正しい位置ないしは部位）ないしは部位に近似の（おおよその）位置ないしは部位において、ベベルギヤの材料Ｋ１の上に予め設定された数の歯間隙（tooth gap）を切削する方法として、（乾式の）ベベルギヤ切削（bevel gear milling）が用いられる（ステップ１０５）。本明細書では、ステップ１０５を、（ベベルギヤ）前切削（pre-milling）ということにする。これに続いて、（ベベルギヤ）仕上げ工程（finishing）が実施される（ステップ１０６）。このステップ１０６は、ベベルギヤ仕上げ工具１３．２を用いて本発明に係る手法により実行され、仕上げ機械加工により予め設定された精度を有する所望の形状の、歯間隙や、隣り合う歯面（tooth flank）を形成する。

ステップ１０５及びステップ１０６は、同様ないしは同一の機械１０（加工機）を用いて、本発明に係る方法により実施される。かくして、ワークピース素材Ｋ１は、再び固定（チャック）したり、又は輸送ないしは搬送したりする必要はない。

熱処理は、この後、典型的には以下のような手順で実施される（ステップ１０７）。この熱処理は、典型的には、もはや軟式機械加工には含まれない。これは、ワークピース素材Ｋ１を硬化させることを目的として実施される。この後、引き続いて任意（オプション）の工程である後加工ないしは後機械加工（post-machining）及び／又は精密加工ないしは精密機械加工（fine machining）を実施してもよい（ステップ１０８）。この後、例えば、研磨（ground）加工又は急回転（hard-turned）加工により軸受座を形成してもよく、また歯車構造の硬式機械加工（hard machining）を実施してもよい。この後、大モジュールのベベルギヤが仕上がる（完成する）。

以下、前記のものに対応する機械１０及びその使用方法についての典型的な実施の形態のより詳細な記述に基づいて、本発明をさらに詳しく説明する。

図２、図３及び図４に、本発明に係る機械１０の種々の図面を示し、図５に、この機械１０の一部を概略的ないしは模式的に示す。図２〜図５から明らかなとおり、機械１０は、鉛直方向ないしは上下方向に伸びる１つのガイド６（案内部材）を有する（又は、複数のガイドを有する）、鉛直方向ないしは上下方向に立ち上がっている機械構成部分（machine part）ないしはハウジング８を有している。このハウジング８には、これに対して横方句（laterally）ないしは水平方向に伸びる機械構成部分７（machine part）が取り付けられている。この機械構成部分７は、両方向矢印Ｖ１で示すように、１つ（又は複数の）ガイド６に沿って上向き又は下向きに（すなわち、ｙ軸に平行に）移動ないしは変位することができる。機械構成部分８は、順に（in turn）、水平方向の機械床部９（machine bed）に着座し、両方向矢印Ｖ２で示すように、この機械床部９に沿って、ｚ方向に移動ないしは変位させられることができる。機械構成部分７は、回転軸ないしは旋回軸Ａ１まわりに旋回ないしは回転することができる機械加工アーム１１（加工アーム）を担持している。この旋回軸Ａ１は、図２ではその紙面内に存在する。すなわち、ｘ軸に対して平行に伸びている。加工すべきベベルギヤ素材Ｋ１は、（例えば、スピンドル（spindle）又はスピンドル卓（spindle table）の形態の）容器ないしはレセプタクル１２（receptacle）の上又は内部において、機械加工アーム１１の下方で平坦に広がって（すなわち、ｘ−ｚ平面内で水平となるように）配置されている。このレセプタクル１２の回転軸Ａ２はｙ軸と平行に伸びている。

かくして、本発明においては、機械１０は、（機械加工アーム１１の位置ないしは姿勢に応じて）鉛直方向ないしは上下方向又は対角線方向に動作ないしは機能する機械である。ここにおいて、歯車の切削時には、輪状素材Ｋ１を有するワークピーススピンドル（workpiece spindle）は、歯車切削工具１３．２又は１４．２を有するワークピーススピンドルの下方に位置している。

図面中には示していないが、レセプタクル１２及び機械床部９は、両方とも、好ましく、共通ないしは共用の機械プラットホーム（machine platform）又は機械基礎部（foundation）に着座している。

機械加工アーム１１の第１の側（上側）には、ベベルギヤ仕上げ工具として用いられるカッターヘッド１３．２を受け入れるための第１のワークピーススピンドル１３．１が設けられている。機械加工アーム１１の第２の側（下側）には、歯車切削工具として用いられる底刃カッター１４．２を受け入れるための第２のワークピーススピンドル１４．１が取り付けられている。図２に示す例においては、底刃カッター１４．２はベベルギヤ素材Ｋ１の前切削（pre-milling）する状態で示され、他方カッターヘッド１３．２は上に向けられ、使用されていない。

本発明によれば、図５中に２つの円で模式的ないしは概略的に示すように、機械加工アーム１１は、より大きいトルクを生成するように構成された緩速の第１駆動部Ｍ１（first drive）と、より小さいトルクを生成するように構成された高速の第２駆動部Ｍ２（second drive）とを有している。これらの駆動部Ｍ１、Ｍ２は、好ましくは、機械加工アーム１１に着座しているモータと、必須のものではない増速歯車又は減速歯車とを備えている。駆動部の一部を機械１０の他の位置ないしは部位に収容し、シャフトを用いて、機械加工アーム１１からスピンドル１３．１、１４．１への回転移動と、機械加工アーム１１内への回転移動とを行わせるようにすることも可能である。

全体的な構造においては、第１の工具のスピンドル１３．１を第１の駆動部Ｍ１によって駆動することができ、第２の工具のスピンドル１４．１を第２の駆動部Ｍ２によって駆動することができる。そして、通常は、これらのいずれか一方又は他方が機能ないしは動作するといった形態に構成されている。

上記構成に代えて、２つのスピンドル１３．１、１４．１を交互に駆動する単一のモータを設け、該モータに対応する駆動変速列機構（drive train）によって必要な移動ないしは速度を生成するようにしてもよい。

本発明によれば、ベベルギヤ仕上げ工具は、好ましくは１００ｒｐｍ又はこれより緩速で駆動され、底刃カッターは８００ｒｐｍもしくは２５００ｒｐｍ又はこれらの間の速度で駆動される。

機械１０は、図２に模式的又は概略的に示すようにその内部にＣＮＣ制御器（コントローラ）Ｓを備えているか、又は、その外部のＣＮＣ制御器Ｓに接続されているかのいずれかである。ＣＮＣ制御器Ｓは、本発明に係る個々の移動手順ないしはシーケンスを制御するようにプログラムが組まれている。底刃カッター１４．２は、ＣＮＣ制御器Ｓによって、第２の駆動部Ｍ２を用いて、高速回転状態に設定ないしはセットされる。そして、機械の軸は、底刃カッター１４．２が、ワークピース素材Ｋ１内に突っ込まれ、ないしは入り込み（plunge）、歯車生成前加工工程（generating pre-machining process）において底刃カッター１４．２を用いてベベルギヤ素材Ｋ１を機械加工するといった形態で移動させられる（以下「供給移動（feed movement）」という。）。底刃カッター１４．２とワークピース素材Ｋ１との間における３次元の相対移動は、予め設定された形状を有する予め設定された数の歯間隙が、正規の位置に近似の位置において、正規の寸法に近似の寸法を有するように、ベベルギヤ素材Ｋ１が切除（cut）及び／又は切削される（milled）といった態様で実施される。

後加工工程（post-machining process）が始まる前において、前加工工程（pre-machining process）の実施時に、形成すべき歯間隙の領域における５０％ないし９５％の材料が、底刃カッター１４．２を用いてベベルギヤ素材Ｋ１から切除される。すなわち、これは粗加工（coarse machining）又はブローチ加工（broaching machining）である。これは、歯間隙を精密に形成するのではなく、単に前加工として実施するだけである。それゆえ、底刃カッター１４．２に何らかの摩耗が出現しても、これはとくには問題ないしは障害とはならない。なぜなら、この摩耗は、この後に続く後加工工程にほとんど又は全く影響を及ぼさないからである。

底刃カッター１４．２にさほど高度な要求を行う必要がないということが本発明の本質的な利点であるということが分かるであろう。大抵の場合、比較的コストパーフォーマンスに優れた標準の底刃カッター又はその適当な変形物を用いることができる。底刃カッター１４．２が摩耗した場合、ほとんど手間をかけずにこれを交換することができる。このため、スピンドル１４．１は好ましくは高速チャック装置ないしは高速固定装置（rapid chucking device）を有している。機械１０のこのような構造ないしは構成は、工具１３．２を用いて仕上げ工程の実施時に切削カッター１４．２の交換を行うことを可能にする。

例えば図４に示すように、底刃カッター１４．２は、好ましくは、その軸を含む平面においては（該平面で切断すれば）、円錐形（conical）又は台形の断面を有している。底刃カッター１４．２は、硬い金属ないしは超硬合金（hard metal）で形成されているのがとくに好ましい。底刃カッター１４．２は、１つ又は複数の切削刃１４．３（cutting edge）を有していてもよい。このような複数の切削刃は、図３中の記載により認識することができるであろう。さらに、これらの図によれば、底刃カッター１４．２の直径は、ベベルギヤの仕上げ工具として用いられるカッターヘッド１３．２の直径に比べてかなり小さいものである。好ましくは、底刃カッター１４．２の直径は、カッターヘッド１３．１の直径の２０％又はこれ未満である。底刃カッター１４．２は、これが生成する間隙（歯間隙）よりも小さくなければならないということに注目すべきである。

好ましくは、５００ｍｍないし１３００ｍｍの直径を有するベベルギヤ仕上げ工具が用いられる一方、底刃カッター１４．２の外周ないしは周囲は、典型的には、円錐（円錐台）の下端部では１０ないし２５ｍｍであり、円錐（円錐台）の上端部では８０ないし１００ｍｍである。

底刃カッター１４．２は、好ましくは、近似的に間隙に対応する経路に沿ってのみ案内され、その形状に対応する歯形（tooth profile）を形成する。最終的な歯形は、カッターヘッドを用いて仕上げ加工により形成される。この実施の形態によれば、ベベルギヤ素材Ｋ１は各歯間隙の前加工の実施時にワークピースの回転軸Ａ２のまわりに容易に回転することができ、又は、ベベルギヤ素材Ｋ１は各歯間隙の前加工の実施時に静止する（rest）ことができる。形成すべき次の歯間隙に移行する（jump）際に、ベベルギヤ素材Ｋ１は、常に、ワークピースの回転軸Ａ２のまわりに、いわゆる指標付け回転移動（indexing rotational movement）を行う（make）。

ベベルギヤ素材Ｋ１を連続的に又は段階的に回転させることを可能にするために、ワークピースの回転軸Ａ２のまわりにおける制御された回転を可能にするワークピース駆動部Ｍ３が設けられている。図３中には、このような駆動部Ｍ３が模式的ないしは概略的に示されている。

同一ないしは同様の機械１０で用いられる第２の工具は、すでに説明したとおり、ベベルギヤ仕上げ工具として用いられるカッターヘッド１３．２である。このカッターヘッド１３．２には、複数のカッター１３．３が設けられている。これらのカッター１３．３は、それらが予め仕上げられた歯間隙を有するワークピース素材Ｋ１の内部に入り込む際に仕上げ機械加工を実行するといった態様ないしは形態に形成され、配置されている。仕上げ機械加工時に、カッターヘッド１３．２は、スピンドルの軸Ｓ１のまわりで回転運動を行う。さらに、ベベルギヤ素材Ｋ１もまた、ワークピースの回転軸Ａ２のまわりで回転運動を行う。かくして、カッター１３．３の切削刃とベベルギヤ素材Ｋ１との間に、歯車生成回転移動（generating roll movement）が生じる。仕上げ加工はまた、連続法又は単一指標付き法（single-indexing method）によっても実施することができる。

例えば図５に示すように、カッターヘッド１３．２のカッター１３．３は、好ましくは、カッターヘッド１３．２の軸方向を向いている（すなわち、それらはスピンドルの軸Ｓ１に対して平行に位置している。）。

本発明によれば、それぞれ適切な硬い材料の被膜を有する、高性能スチール（high-performance metal）、硬い金属ないしは超硬合金（hard metal）、セラミック又は陶性合金ないしはサーメット（金属とセラミックの組み合わせ、ないしは結合物）で作成された工具が、その応用形態に応じてベベルギヤないしは歯車構造の機械加工に用いられる。

前記の動作又は移動の連続的な手順（シーケンス）は、前記のＣＮＣ制御器Ｓによって制御ないしは調整される（coordinated）。

仕上がったベベルギヤに対する（例えば、ベベルギヤ１つ当たりの）工具のコストは、大型の歯車構造を製作するための従来の典型的な方法に比べて、大幅に低いということが、本発明の利点である。１つの共通ないしは共用の機械加工アーム１１に２つの工具１３．２、１４．２を伴った構造を有する、機械１０の新規な構成は、とくに大型のベベルギヤを機械加工することも可能にするということが、本発明のさらなる利点である。なぜなら、水平に配置されたベベルギヤの上方で、機械加工アーム１１が何の問題もなく移動することができるからである。

本明細書及び図面に記載された実施の形態は、６軸式の機械１０であり、複数の方向について相対的な移動が可能である。すなわち、次のような移動が可能である。（横方向）の移動Ｖ１、（水平方向の）移動Ｖ２、旋回軸Ａ１まわりの旋回移動、スピンドルの軸Ｓ１のまわりの第１の工具１３．２の回転、スピンドルの軸Ｓ２のまわりの第２の工具１４．２の回転、及び、回転軸Ａ２まわりのワークピースＫ１の回転。

代替的な実施の形態においては、ベベルギヤ素材Ｋ１を移動させる（置き換える）ことにより、ｙ−ｚ面及びｘ−ｚ面について、その一方又は両方の移動を行うことができる。この場合、Ｖ１又はＶ２についての移動性ないしは可動性は、もはや必要とはされない。

種々の軸は、数値的に（すなわち、数値制御ないしはデジタル制御により）制御される軸である。かくして、個々の移動を、ＣＮＣ制御器Ｓによって数値的に制御することができる。好ましくは、制御器Ｓは、すべての軸を数値的に制御するといった態様に構成されている。個々の移動の連続的な手順（シーケンス）を制御ないしは調整された態様で実施することが重要である。この制御ないしは調整は、ＣＮＣ制御器Ｓによって実施される。

本発明に必須のないしは本質的な個々の構成要素を適切に組み合わせること（adaptation）により、さらに同様の実施の形態を得ることができる。

機械加工すべきベベルギヤを水平に配置することもまた有利である。このタイプの構成ないしは構造によれば、とくに質量が大きい場合の鉛直方向の固定（チャック）について問題を生じさせる、径方向に向く（又は、放射状の）力はもはや存在しない（少なくとも、工具によってベベルギヤに力がかけられない限り）。本発明によれば、軸方向、すなわち回転軸Ａ２と平行な方向にのみ力が作用する。さらに、種々の数値的に制御される軸の位置ないしは姿勢は、ワークピースＫ１の処理に対して最大限に移動可能性の自由度が得られる結果となるように選択される。

さらに、重量が大きい大型のベベルギヤ素材Ｋ１を、クレーンやその他の昇降手段を用いるといった問題を生じさせることなく、供給し除去することができる。

底刃カッター１４．２を用いることは有利である。なぜなら、このようなカッターは、とくに固体材料を処理することが意図ないしは予定されているからである。換言すれば、粗加工又はブローチ加工のために用いることが意図ないしは予定されているからである。

さらに、保守管理ないしはメンテナンスが容易な底刃カッター１４．２を用いてもよい。重量が大きい大型のカッターヘッド１３．２のためのこの種の高速駆動部に比べて、直径が小さい底刃カッター１４．２のための高速駆動部Ｍ２を用いる（設ける）ことにより、機械１０をより単純化することができるとともに、コストパーフォーマンスをより高くすることができる。さらに、すでに説明したとおり、工具の交換をより単純化することができるとともに、迅速化することができる。さらに、粗加工の実施時に機械１０に作用する力を大幅に低減することができる。

本発明に係るベベルギヤの機械加工の手順を示すフローチャートである。 本発明に係る第１の装置の概略的かつ典型的な側面図である。 第１の装置のもう１つの概略的な側面図である。 第１の装置の概略的な斜視図である。 第１の装置の加工アームの概略的な側面図である。

符号の説明

Ａ１ 旋回軸、Ａ２ ワークピースの回転軸、Ｋ１ ベベルギヤ素材、Ｍ１ 第１の駆動部、Ｍ２ 第２の駆動部、Ｓ ＣＮＣ制御器、６ ガイド、７ 機械構成部分、８ 機械構成部分、９ 機械床部、１０ 機械、１１ 機械加工アーム、１２ レセプタクル、１３．１ スピンドル、１３．２ カッターヘッド、１４．１ スピンドル、１４．２ 底刃カッター。

Claims (17)

1. ベベルギヤ素材（Ｋ１）を受け入れるためのレセプタクル（１２）を有するとともに、ベベルギヤ仕上げ工具として用いられるカッターヘッド（１３．２）を受け入れるための第１の工具スピンドル（１３．１）を有する、ベベルギヤの軟式機械加工において用いるための装置（１０）であって、
   該装置（１０）は、上記ベベルギヤ素材（Ｋ１）の歯車を切削形成するための旋回軸（Ａ１）を有し、ＣＮＣ制御器（Ｓ）によって制御される機械加工アーム（１１）を備えていて、
   上記機械加工アーム（１１）は、その第１の側でベベルギヤ仕上げ工具として用いられる上記カッターヘッド（１３．２）を受け入れるための第１の工具スピンドル（１３．１）を有するとともに、その第２の側で歯車切削工具として用いられる底刃カッター（１４．２）を受け入れるための第２の工具スピンドル（１４．１）を有し、
   上記機械加工アーム（１１）は、より大きいトルクを生成するように構成された緩速の第１駆動部（Ｍ１）と、より小さいトルクを生成するように構成された高速の第２駆動部（Ｍ２）とを有していて、上記第１の工具スピンドル（１３．１）は上記第１駆動部（Ｍ１）によって駆動することができ、かつ、上記第２の工具スピンドル（１４．１）は上記第２駆動部（Ｍ２）によって駆動することができ、
   上記ＣＮＣ制御器（Ｓ）は、歯車生成前加工工程において、上記第２駆動部（Ｍ２）を用いて上記底刃カッター（１４．２）を高速回転させるとともに、上記底刃カッター（１４．２）を用いて上記ベベルギヤ素材（Ｋ１）に機械加工を施して、上記ベベルギヤ素材（Ｋ１）に、正規の位置に近似する位置において正規の寸法に近似する寸法を有する予め設定された数の歯間隙を切削形成し、
   上記機械加工アーム（１１）は、旋回軸（Ａ１）のまわりで旋回させられ、
   上記ＣＮＣ制御器（Ｓ）は、後機械加工工程において、上記第１駆動部（Ｍ１）を用いて上記ベベルギヤ仕上げカッター（１３．２）を緩速回転させ、この後にベベルギヤ仕上げ工具（１３．２）を用いてベベルギヤ素材（Ｋ１）に機械加工を施すようになっていることを特徴とする装置。
2. ベベルギヤ仕上げ工具として用いられる上記カッターヘッド（１３．２）が、該カッターヘッド（１３．２）の軸方向に向けられた複数のカッター（１３．３）を備えていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 上記底刃カッター（１４．２）が、その軸を含む平面における断面が円錐形又は台形となるように形成され、かつ、上記底刃カッター（１４．２）が、好ましくは超硬合金製のカッターであることを特徴とする、請求項１又は２に記載の装置。
4. 上記底刃カッター（１４．２）が、１つ又は複数の切削刃（１４．３）を有することを特徴とする、請求項１に記載の装置。
5. 上記底刃カッター（１４．２）の直径が、ベベルギヤ仕上げ工具として用いられるカッターヘッド（１３．２）の直径よりも小さいことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１つに記載の装置。
6. 上記ベベルギヤ素材（Ｋ１）が水平な姿勢で受け入れられ、上記レセプタクル（１２）によって回転可能に取り付けられ、
   上記機械加工アーム（１１）が、上記ベベルギヤ素材（Ｋ１）の上方で該装置の上に着座していることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１つに記載の装置。
7. ワークピースの軸（Ａ２）と、機械加工時及び／又は中間のステップにおいて上記ワークピースの軸（Ａ２）のまわりに上記ベベルギヤ素材（Ｋ１）を回転させるためのワークピース駆動部（Ｍ３）とを備えていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１つに記載の装置。
8. 上記機械加工アーム（１１）の上記第１の側及び上記第２の側が、互いに正反対の位置にあり、上記第１の工具スピンドル（１３．１）が第１のスピンドル軸（Ｓ１）を有し、上記第２の工具スピンドル（１４．１）が第２のスピンドル軸（Ｓ２）を有し、これらのスピンドル軸が互いに平行に伸びていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１つに記載の装置。
9. 該装置（１０）が合計で６つの軸を有していることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１つに記載の装置。
10. 請求項１〜９のいずれか１つに記載の装置を、大モジュールのベベルギヤ、好ましくは螺旋状の歯をもつベベルギヤの機械加工のために用いることを特徴とする方法。
11. 上記機械加工を、潤滑液又は冷却液を用いることなく乾式で実施することを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
12. 後機械加工工程を開始する前において、底刃カッター（１４．２）を用いてベベルギヤ素材（Ｋ１）に前機械加工を施す工程の実施時に、形成すべき歯間隙の領域において５０％から９５％までの間の任意の量の材料を切除することを特徴とする、請求項１０又は１１に記載の方法。
13. ベベルギヤの軟式機械加工を行うための方法であって、
    機械加工すべきベベルギヤ素材（Ｋ１）を装置（１０）に水平な姿勢で導入するステップと、
    上記装置（１０）の機械加工アーム（１１）と上記ベベルギヤ素材（Ｋ１）との間で相対的な移動を行わせることにより、前歯車切削工具として用いられる底刃カッター（１４．２）を供給するステップであって、上記機械加工アーム（１１）が、その第１の側でベベルギヤ仕上げ工具として用いられるカッターヘッド（１３．２）を受け入れるための第１の工具スピンドル（１３．１）を有するとともに、その第２の側で前歯車切削工具として用いられる底刃カッター（１４．２）を受け入れるための第２の工具スピンドル（１４．１）を有しているステップと、
    底刃カッター（１４．２）を用いてベベルギヤ素材（Ｋ１）の前機械加工を行うステップであって、底刃カッター（１４．２）を高速回転させるとともに該底刃カッター（１４．２）を歯車生成動作時にベベルギヤ素材（Ｋ１）に入り込ませて、上記ベベルギヤ素材（Ｋ１）に、正規の位置に近似する位置において正規の寸法に近似する寸法を有する予め設定された数の歯間隙を切削形成するステップと、
    上記機械加工アーム（１１）を旋回させるとともに、相対的な供給運動を行わせて、カッターヘッド（１３．２）を動作開始位置に配置するステップと、
    上記カッターヘッド（１３．２）を用いて上記ベベルギヤ素材（Ｋ１）に後機械加工を施すステップであって、上記カッターヘッド（１３．２）を緩速で回転させるとともに、回転移動によりベベルギヤ素材（Ｋ１）に機械加工を施すステップとを有することを特徴とする方法。
14. 上記ベベルギヤ素材（Ｋ１）を、上記装置（１０）に導入する前に、別の装置に予め配置し、又は正確に固定することを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
15. 上記底刃カッター（１４．２）が摩耗した場合、又は他の底刃カッターと交換しなければならない場合には、該底刃カッター（１４．２）を取り外して除去し、好ましくはカッターヘッド（１３．２）を使用しながら上記取り外し及び除去を行うことを特徴とする、請求項１３又は１４に記載の方法。
16. 底刃カッター（１４．２）を用いてベベルギヤ素材（Ｋ１）に前機械加工を施すときに、ベベルギヤ素材（Ｋ１）を軸（Ａ２）のまわりに回転させるか、又は、ベベルギヤ素材（Ｋ１）を機械加工のときに静止させることを特徴とする、請求項１３〜１５のいずれか１つに記載の方法。
17. カッターヘッド（１３．２）を用いてベベルギヤ素材（Ｋ１）の後機械加工を施すときに、ベベルギヤ素材（Ｋ１）を軸（Ａ２）のまわりに回転させ、これにより回転移動を生じさせることを特徴とする、請求項１３〜１６のいずれか１つに記載の方法。

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