JP2008119825A - ギヤ成形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】成形ツールをその成形ストロークと戻りストロークとの双方において所望の経路に案内することのできるギヤ成形装置を提供し、延いては成形装置の振動や撓みに起因して発生するギヤの形状誤差を改善する。
【解決手段】成形ツール７と、成形ツール７を有する成形ヘッド８とを備え、成形ツール７をワーク６に対して当接又は離間させるべく成形ヘッド８をギヤ成形方向に対して横切る方向に移動可能に構成された、ギヤ製造用又は加工用のギヤ成形装置において、成形ヘッド８をギヤ成形方向に横切る方向に移動させるための直接駆動部３を備える。更に、ギヤ成形装置に対応する、ギヤの製造又は加工の方法を含んでいる。
【選択図】図１

Description

本発明は、成形ツールと、成形ツールを支持する成形ヘッドとを備えていて、成形ツールをワークに対して当接又は離間させるべく成形ヘッドをギヤ成形方向に対して横切る方向に移動可能に構成された、ギヤ製造用又は加工用のギヤ成形装置に関する。

この種のギヤ成形装置では、成形機構は、成形ツールの形状及び成形ツールの経路に対応する歯列をワークに形成しながら、該ワークを通過する往復ストローク動作を実行するように構成されている。成形ツール及びワークは、ギヤ結合によってそれぞれの軸心回りに回転する。ここで、該成形ツールは、その戻りストローク中にワークと擦れるのを避けるために、戻りストロークの１サイクルが完了するまでの間はワークから離間され、成形ストローク中はワークに当接される。そして、この成形ツールのワークへの当接／離間を実現する目的で、成形ツールを支持する成形ヘッドがギヤ成形方向に対して横切る方向に移動可能になっている。

また、公知のギヤ成形装置では、成形ツールの離間／当接は、通常、油圧要素や弾性復元要素ばかりでなく、ストローク駆動部に連結されて連続的に回転するカムやギヤを介して行われる。このような、ギヤ成形装置は、例えばＤＥ 16 27 370により公知とされており、カムの形状によって成形ツールの経路が実質的に決定されるようになっている。

しかしながら、従来のギヤ成形装置では、カムを交換しない限り、成形ツールの戻りストローク中におけるツールの離間経路を変更することができないという点で不利である。このことは、仕上げ加工時においては、ワークに加わる動的荷重を減らして成形装置をより一層円滑に動作させるために、粗加工時に比べて成形ツールの離間量をより一層小さなものとすることが要求される点からも重要である。カムの交換は、製造工程を内歯ギヤ用から外歯ギヤ用に転換する際にも必要とされ、また、その逆の転換に際しても必要とされる。なぜなら、内歯用と外歯用とで成形ツールを離間させる方向がそれぞれ異なるからである。ＤＥ38 09 082により公知とされる複雑なトグルシステムでは、トグルは、成形ツールの経路を決定するカムに連動してその長さを調整可能になっている。そして、このトグル長さの設定により、成形ツールのワークからの離間量を一応、幾分かはメカ的に操作可能になっている。

しかし、成形ストローク中においては、成形ツールを、所望の歯側面形状に対応する経路に正確に案内しなくてはならない。歯側面形状としては、円筒形、球形、円錐形、又はこれらの組合せ形状等が考えられる。しかし、公知のギヤ成形装置では、成形ツールの経路は依然としてカムの形状によって決定されており、異なる形状の歯側面を形成する際や、ギヤの修正加工を行う際には、カム交換がやはり必要とされる。

上記を鑑みて、本発明の根底を成す目的は、成形ツールをその成形ストロークと戻りストロークとの双方において所望の経路に案内することのできるギヤ成形装置を提供し、延いては成形装置の振動や撓みに起因して発生するギヤの形状誤差を改善することにある。

本発明の目的は、請求項１に記載のギヤ成形装置よって達成される。

具体的には、請求項１では、ギヤ成形装置は、成形ヘッドをギヤ成形方向に対して横切る方向に移動させる直接駆動部を備えている。このことにより、成形ヘッドの動作及びこれに伴う成形ツールの動作を、その戻りストロークと成形ストロークとの双方において所望の設定経路を辿るように直接制御することができる。また、カム及び油圧要素又は弾性復元要素を特に設けずに済ますことができて、成形ツールのワークへの離間及び当接動作を、そのストローク動作とは独立に行うことができる。こうして、所望の歯側面形状（円筒状、球状、円錐状、又はこれらの組合せ）を実現することができ、更に、成形装置のタイプ（荒加工用、仕上げ用）及び製造工程（内歯ギヤ用又は外歯ギヤ用）に応じて、戻りストローク時における成形ツールのワークからの離間経路を様々に設定することができる。

ここで、直接駆動部は、電気モータにより構成することが有利であり、その制御は電子機器を介して行われる。電気モータで直接駆動部を構成することによって、ワークに対する成形ツールの離間及び当接を電子機器を介して望み通りに制御でき、これによって、成形ツールをその往復ストローク動作中、正確に所望の経路に案内することができる。

上記直接駆動部は、中間レバーを介して上記成形ヘッドをギヤ成形方向に対して横切る方向に移動させる偏心シャフトを駆動することが有利とされる。こうすることで、直接駆動部にて発生する円運動が結果として、成形ヘッド及び成形ツールのギヤ成形方向に対して横切る方向の移動に直接変換されることとなる。これにより、成形ツールを正確に且つ高速に動作させることができる。

上記成形ヘッドは、軸受支持部に回動可能に支持されて、上記中間レバーは、上記軸受支持部と上記成形ツールとの間にて上記成形ヘッドに係合することが有利とされる。こうすることで、成形ヘッドは中間レバーを介して、ギヤ成形方向に対して横切る方向に延びる軸周りに回動支持可能になる。

また、本発明のギヤ成形装置では、上記直接駆動部に設けられ、該直接駆動部の動作を計測する計測装置を備えていることが有利とされる。これにより、成形ヘッドの位置を間接的に計測することができ、延いては直接駆動部の正確な制御が可能となる。

或いは、上記計測装置を、偏心シャフトの位置が計測できるよう該偏心シャフトに設けるようにしてもよい。

また、本発明のギヤ成形装置では、上記成形ヘッドに設けられ、該成形ヘッドの位置を計測する計測装置を備えていることが更に有利とされる。これにより、成形ヘッドのギヤ成形方向に対して横切る方向の移動を直接計測することができるとともに、成形ヘッドを所望の成形ツール経路にしたがって移動させることができる。

更に本発明のギヤ成形装置では、上記成形ヘッドに設けられる計測装置と、上記直接駆動部又は偏心シャフトに設けられる計測装置とを備えていることが有利とされる。これにより、２つの計測装置を使用して、成形ツールをより一層正確に所望の経路に案内することができる。また、該計測装置によりギヤ成形装置の振動や撓みを検知して修正することもできる。

また、ギヤ成形方向に対して横切る方向に成形ヘッドを動かす上記直接駆動部は、ブラシレストルクモータからなることが有利とされる。先行技術として既に知られる該トルクモータは比較的低速で回転するとともに、高加速度で且つ高回転精度であるという特徴を有している。このようなトルクモータを使用することで、たとえ成形ツールの往復ストローク動作が非常に高速であったとしても該成形ツールを正確に移動させることができる。そうして、ギヤ成形装置に汎用性を持たせながらその生産性をも向上させることが可能となる。

更に本発明では、成形ツールをワークに当接又は離間させるために、該成形ツールを有する成形ヘッドを直接駆動部によりギヤ成形方向に対して横切る方向に移動させる、ギヤの製造又は仕上げ加工の方法を含んでいる。この方法により、上述の効果を得ることができる。

この方法において、上記直接駆動部は、電子制御されるものであることが有利とされる。そして更に、上記成形ヘッドのギヤ成形方向に対して横切る方向の位置は、計測装置によって計測され、上記成形ヘッドは、上記成形ツールの理想経路にしたがって移動するように構成されることが有利とされる。

また、この方法は、請求項１乃至８のいずれか一項に記載のギヤ成形装置を使用して実行されることが有利とされる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係るギヤ成形装置の一例を示す斜視図である。

このギヤ成形装置は、成形スピンドル１２に強固に固定された成形ツール７を備えている。成形スピンドル１２は、成形ヘッド８に対して回動可能に静圧支持されている。成形ツール７は、成形スピンドル１２の往復ストローク動作によって、クランプ装置１０を介してテーブル１１に固定されたワーク６を通過するように構成されている。この過程で、成形ツール７を装着した成形スピンドル１２、及びワーク６は、ギヤ結合によりそれぞれの長軸周りに同時に回転する。成形スピンドル１２を介して成形ツール７を支持する成形ヘッド８は、該成形ツール７をそのストローク動作中にワーク６に当接／離間させるために、軸受支持部９に対して、ギヤ成形方向を横切る方向に延びる軸周りに回動可能に支持されている。このように、成形ツール７は、成形ヘッド８が軸受支持部９により形成された回転軸周りに回動することにより、ギヤ成形方向を横切る方向に移動可能になっている。

本発明の直接駆動部３は、成形ツール７をギヤ成形方向に対して横切る方向に移動させるために備えられていて、回動可能に支持された偏心シャフト１を駆動する。この偏心シャフト１は、中間レバー２及びボルト１３を介して成形ヘッド８に接続されていて、成形ツール７を有する成形スピンドル１２がその往復動作によりワーク６を通過する際に、上記成形ヘッド８を、所望の経路に沿って正確に移動させる。こうして、成形ツール７を、その成形ストローク中、所望の経路に案内することができる。これにより、所望の歯側面形状（円筒状、球状、円錐状、又はこれらの組合せ）を実現することができる。更に、成形ツール７の離間経路を、戻りストローク時に、機械のタイプ（粗加工用、仕上げ加工用）及び製造工程（内歯ギヤ用又は外歯ギヤ用）に応じて可変として選択することができる。

計測装置４は、直接駆動部３に設けられて、該直接駆動部３の動作量又は偏心シャフト１の位置を計測する。これによって、成形ヘッドのギヤ成形方向を横切る方向の位置を、間接的に計測することができる。成形ヘッドの位置決め精度をより一層正確なものとするためには、成形ヘッドの駆動系と移動系との間の相互作用による振動や固有の挙動を考慮する必要があり、成形ヘッド８には、該成形ヘッド８の位置を直接計測する計測装置５が設けられている。そうして、所望の成形ツール経路にしたがって、成形ヘッドを移動させることができ、これによって、装置の振動や撓みに起因する位置ずれ等がある状況下においても、高精度且つ高速加工を実現することができる。

直接駆動部３は、本実施形態では、ブラシレストルクモータとされ、このような比較的低速回転のモータは、非常に高い加速度と回転精度とを有することを特徴とする。電子制御装置又はフィードバック電子制御装置は、成形ヘッドの位置制御又はフィードバック制御のために設けられて、計測装置４及び５にて得られたデータを処理するとともに、これに対応して直接駆動部３を制御する。

本発明の実施形態に係るギヤ成形装置の一例を示す斜視図である。

Claims (12)

1. 成形ツール（７）と、該成形ツール（７）を有する成形ヘッド（８）とを備え、該成形ツール（７）をワークに対して当接又は離間させるべく該成形ヘッド（８）をギヤ成形方向に対して横切る方向に移動可能に構成された、ギヤ製造用又は加工用のギヤ成形装置であって、
   上記成形ヘッド（８）をギヤ成形方向に対して横切る方向に移動させる直接駆動部（３）を備えていることを特徴とするギヤ成形装置。
2. 請求項１記載のギヤ成形装置において、
   上記直接駆動部（３）は、中間レバー（２）を介して上記成形ヘッド（８）をギヤ成形方向に対して横切る方向に移動させる偏心シャフト（１）を駆動するように構成されていることを特徴とするギヤ成形装置。
3. 請求項２記載のギヤ成形装置において、
   上記成形ヘッド（８）は、軸受支持部（９）に回動可能に支持されており、
   上記中間レバー（２）は、上記軸受支持部（９）と上記成形ツール（７）との間にて上記成形ヘッド（８）に係合するように構成されていることを特徴とするギヤ成形装置。
4. 請求項１記載のギヤ成形装置において、
   上記成形ヘッド（８）に設けられ、該成形ヘッド（８）の位置を計測する計測装置（５）を備えていることを特徴とするギヤ成形装置。
5. 請求項１記載のギヤ成形装置において、
   上記直接駆動部（３）に設けられ、該直接駆動部（３）の動作を計測する計測装置（４）を備えていることを特徴とするギヤ成形装置。
6. 請求項２記載のギヤ成形装置において、
   上記偏心シャフト（１）に設けられ、該偏心シャフト（１）の位置を計測する計測装置を備えていることを特徴とするギヤ成形装置。
7. 請求項１又は２記載のギヤ成形装置において、
   上記成形ヘッド（８）に設けられる計測装置（５）と、
   上記直接駆動部（３）又は偏心シャフト（１）に設けられる計測装置（４）とを備えていることを特徴とするギヤ成形装置。
8. 請求項１記載のギヤ成形装置において、
   上記直接駆動部（３）は、ブラシレストルクモータからなることを特徴とするギヤ成形装置。
9. ギヤ成形装置を用いてギヤを製造し又は仕上げ加工する方法であって、
   成形ツールをワークに当接又は離間させるために、該成形ツールを有する成形ヘッドを直接駆動部によりギヤ成形方向に対して横切る方向に移動させることを特徴とする方法。
10. 請求項９記載の方法において、
    上記直接駆動部は、電子制御されるものであることを特徴とする方法。
11. 請求項９記載の方法において、
    上記成形ヘッドのギヤ成形方向に対して横切る方向の位置は、計測装置によって計測され、上記成形ヘッドは、上記成形ツールの所望のツール経路にしたがって移動するように構成されていることを特徴とする方法。
12. 請求項９記載の方法において、
    請求項１乃至８のいずれか一項に記載のギヤ成形装置を使用して実行されることを特徴とする方法。

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