JP2009166179A - バレル研磨装置およびバレル研磨方法 - Google Patents

Abstract

【課題】研磨にかかる時間を短縮し得るバレル研磨装置を提供する。
【解決手段】バレル研磨装置１は、被加工物である歯車１０を収容するとともに歯車を研磨する砥粒が遊動可能に封入されたバレル槽１００と、歯車との間に存在する砥粒を歯車の表面に沿って加速させる砥粒ガイド手段１１０と、砥粒ガイド手段と歯車とを相対的に回転させる回転手段２０と、を有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、バレル研磨装置およびバレル研磨方法に関する。

歯車の製造においては、ホブやピニオンカッタによる歯形の形成後、傷やバリの除去、または歯車の強度の向上を目的として、表面処理が施される。歯車の表面処理としては、研磨用材料の砥粒を収容したバレル槽内に歯車を入れ、バレル槽を回転させたり振動させたりすることにより、歯車と砥粒との間に相対運動を生じさせ、歯車の研磨を行うバレル研磨がある。

バレル研磨では、バレル槽内の歯車と砥粒との衝突時に生ずる摩擦により歯車を研磨しているため、砥粒と歯車との相対速度を上げることにより加工時間を短縮できる。

例えば特許文献１では、モータに接続した歯車を、砥粒を収容した一面が開口したバレル槽内に入れ、バレル槽を回転させるとともに、モータにより歯車を回転させて砥粒と歯車との相対速度を増加させることにより、加工時間の短縮を図っている。また、特許文献１では、歯車をモータに接続するとともに超音波振動子にも接続しており、歯車を回転運動させるとともに超音波振動を付与し、砥粒と歯車との相対速度の増加を図っている。
特開２００２−１２６９９３号公報

しかし、加工時間をより短縮するために、上述のような一面が開口したバレル槽内で歯車を高速で回転させると、バレル槽内の砥粒が周囲に飛び散る等の危険がある。一方、砥粒を収容するバレル槽を高速で回転させると、バレル槽内の砥粒が、遠心力によりバレル槽の側壁側に移動してバレル槽の開口部から溢れ出す虞がある。したがって、バレル槽内の歯車やバレル槽を高速に回転させることが難しく、加工時間をより短縮することが困難であるという問題がある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、砥粒と研磨対象の歯車との相対速度を増加させ、歯車の加工時間を短縮し得るバレル研磨装置およびバレル研磨方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するためのバレル研磨装置は、被加工物である歯車を収容するとともに歯車を研磨する砥粒が遊動可能に封入されたバレル槽と、歯車との間に存在する砥粒を歯車の表面に沿って加速させる砥粒ガイド手段と、砥粒ガイド手段と歯車とを相対的に回転させる回転手段と、を有することを特徴とする。

また、上記目的を達成するためのバレル研磨方法は、砥粒が遊動可能に封入されたバレル槽内に被加工物である歯車を収容し、歯車と歯車に相対する砥粒ガイド手段とを相対的に回転させ、砥粒ガイド手段と歯車との間に存在する砥粒を歯車の表面に沿って加速させて歯車を研磨することを特徴とする。

本発明のバレル研磨装置は、バレル槽で砥粒を封入しているため研磨対象の歯車をより高速に回転させることができ、また、砥粒ガイド手段により砥粒を歯車の表面に沿って加速できるため、加工時間を短縮できる。

本発明のバレル研磨方法は、砥粒を封入したバレル槽内で研磨対象の歯車を回転させるため、歯車の回転速度をより上げることができ、また、砥粒ガイド手段により砥粒を歯車の表面に沿って加速させるため、加工時間を短縮できる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、各実施形態において同様の機能を有する部材には類似する符号を付し、また、重複する説明は省略する。

＜第１実施形態＞
図１は第１実施形態のバレル研磨装置の概略図、図２および図３は第１実施形態のバレル研磨装置の部分拡大概略断面図である。

図１において、第１実施形態のバレル研磨装置１について概説すると、バレル研磨装置１は、被加工物であるハイポイドピニオンギア１０（歯車）を収容するバレル槽１００、およびハイポイドピニオンギア１０を回転させる回転手段２０を有する。

回転手段２０は、ハイポイドピニオンギア１０を取り付けるスピンドル２２、スピンドル２２を回転させる動力源としてのモータ２４、およびモータ２４の動力をスピンドル２２に伝達するプーリ２６、２７とベルト２８を有する。ハイポイドピニオンギア１０は、ハイポイドピニオンギア１０と一体のシャフト１２によりスピンドル２２に接続する。

ハイポイドピニオンギア１０を収容するバレル槽１００は、ハイポイドピニオンギア１０の他に、研磨材の砥粒、研磨助剤のコンパウンド、および水（以下、これらの混合物をメディア１０５と称す。）を収容している。ハイポイドピニオンギア１０の回転時にメディア１０５がバレル槽１００の周囲に飛び散らないように、バレル槽１００は、メディア１０５封入している。また、バレル槽１００は、メディア１０５が遊動可能なように、内部に空間１２５を設けた状態でメディア１０５を収容している。

バレル槽１００は、ハイポイドピニオンギア１０およびメディア１０５を収容するとともに、ハイポイドピニオンギア１０に近接してハイポイドピニオンギア１０の周囲を囲む整流板１１０を内部に有する。バレル槽１００は、バレル槽１００の側壁１２０の内面から突出する複数の保持部材１１５により、整流板１１０を保持する。

図２に示すように、整流板１１０は、ハイポイドピニオンギア１０の回転軸に対して傾斜し、ハイポイドピニオンギア１０の歯先１４との間に隙間を設けて、歯先円に対向している。ハイポイドピニオンギア１０の歯先１４と整流板１１０との間の間隔Ｌ１は、ハイポイドピニオンギア１０の先端側からハイポイドピニオンギア１０の回転軸に沿って縮小している。なお、ハイポイドピニオンギア１０の歯先１４と整流板１１０との間の間隔Ｌ１は、回転軸に沿って等間隔であってもよく、種々設計できる。

次に、第１実施形態のバレル研磨方法について説明する。第１実施形態のバレル研磨方法は、ハイポイドピニオンギア１０をバレル槽１００内で回転させることにより、メディア１０５をハイポイドピニオンギア１０の歯面に沿って加速させ、歯面を研磨する。

図３に示すように、モータ２４に連結したスピンドル２２によりハイポイドピニオンギア１０を回転させると、ハイポイドピニオンギア１０と整流板１１０との間に存在するメディア１０５は、回転軸に対して垂直な方向に遠心力Ｆを受ける。整流板１１０がハイポイドピニオンギア１０の回転軸に対して傾斜しているため、整流板１１０の斜面に沿う遠心力Ｆの分力ｆが、ハイポイドピニオンギア１０と整流板１１０との間のメディア１０５に掛かり、メディア１０５は、ハイポイドピニオンギア１０の先端側からシャフト１２側に加速されて流れる。このとき、メディア１０５の中の砥粒が、ハイポイドピニオンギア１０の歯面と擦れ、歯面を研磨する。

ハイポイドピニオンギア１０と整流板１１０との間から流れ出たメディア１０５は、バレル槽１００の側壁１２０と整流板１１０との間を流れ、再度、ハイポイドピニオンギア１０の先端側に向かい循環する。ハイポイドピニオンギア１０の回転速度は、３００ｒｐｍ程度である。

整流板１１０とハイポイドピニオンギア１０との間に存在するメディア１０５は、整流板１１０の斜面に沿って、ハイポイドピニオンギア１０の先端側からシャフト１２側に向かう方向に力ｆを受けるため、メディア１０５の流速は、ハイポイドピニオンギア１０の先端側で小さく、シャフト１２側で大きい。

一方、整流板１１０とハイポイドピニオンギア１０との間の間隔は、ハイポイドピニオンギア１０の先端側から回転軸に沿って縮小しているため、整流板１１０とハイポイドピニオンギア１０との間に存在する砥粒の量は、流れ方向下流で少ない。

すなわち、ハイポイドピニオンギア１０と整流板１１０との間において、ハイポイドピニオンギア１０の先端側では砥粒の速度が小さくかつ砥粒の量が多く、シャフト１２側では砥粒の速度が大きくかつ砥粒の量が少ない。したがって、ハイポイドピニオンギア１０の先端側では、速度の小さい多量の砥粒が歯面に衝突し、シャフト１２側では、速度の大きい少量の砥粒が歯面に衝突し、歯面に対する砥粒の研磨作用が、歯面全体で略均一となり、歯面が略均一に研磨される。

以下に、第１実施形態の効果について説明する。

第１実施形態では、バレル槽１００がメディア１０５を封入しているため、メディア１０５の飛び散りを防止でき、ハイポイドピニオンギア１０の回転速度を上げることができる。したがって、加工時間を短縮できる。

また、第１実施形態では、ハイポイドピニオンギア１０の歯面に沿ったメディア１０５の流れを整流板１１０により加速でき、メディア１０５の流速をより増加できるため、加工時間を短縮できる。

第１実施形態では、研磨の対象であるハイポイドピニオンギア１０をバレル槽１００により収容し、研磨の対象でないシャフト１２をバレル槽１００の外部に出している。このため、ハイポイドピニオンギア１０の全体をバレル槽１００内に入れて研磨する一般的なバレル研磨に比べ、バレル槽１００の容積を小さくできる。また、必要のない部分を研磨せず、必要な部分を集中的に研磨できるため、加工時間を短縮できるとともに、砥粒の磨耗を抑制できる。

＜第２実施形態＞
図４は第２実施形態のバレル研磨装置の部分拡大概略断面図である。

図４に示すように、第２実施形態のバレル研磨装置は、両端がバレル槽２００に接続してバレル槽２００と連通する循環管２５０を有する。循環管２５０の一端は、シャフト１２が突き出しているバレル槽２００の上壁２３０に接続しており、循環路の他端は、バレル槽２００の上壁２３０に相対するバレル槽２００の底２４０に接続している。

また、第２実施形態のバレル研磨装置は、メディア２０５内の磨耗した砥粒を排出するための排管２６０、およびメディア２０５を補充するための補充管２７０を有する。排管２６０、および補充管２７０は、循環管２５０に接続しており、磨耗した砥粒を排出するための排管２６０は、入り口にふるい２６５を有する。

第１実施形態と異なり、第２実施形態では、バレル槽２００が、ハイポイドピニオンギア１０の周囲を囲む整流板１１０を有さず、バレル槽２００の側壁２２０が整流板１１０の役割を果たしている。すなわち、第２実施形態では、バレル槽２００の側壁２２０が、ハイポイドピニオンギア１０の歯先円に対向するように配置されている。

ハイポイドピニオンギア１０の歯先１４とバレル槽２００の側壁２２０との間の間隔Ｌ２は、ハイポイドピニオンギア１０の先端側からハイポイドピニオンギア１０の回転軸に沿って縮小している。

第２実施形態では、バレル槽２００およびバレル槽２００に接続した循環管２５０内でメディア２０５を循環させるため、第１実施形態のようにバレル槽２００内に空間１２５を設けておらず、バレル槽２００内にメディア２０５を充填させている。

次に、研磨方法について説明する。

第２実施形態では、バレル槽２００内でのハイポイドピニオンギア１０の回転により、メディア２０５を、ハイポイドピニオンギア１０の先端側からシャフト１２側に向かって歯面に沿って加速させ、歯面を研磨する。

バレル槽２００内のメディア２０５は、ハイポイドピニオンギア１０とバレル槽２００の側壁２２０との間を流れた後、バレル槽２００の上壁２３０に接続した循環管２５０の一端から循環管２５０内に流入し、循環管２５０内を通過してバレル槽２００の底２４０からバレル槽２００内に戻る。バレル槽２００内に流入したメディア２０５は、再度、ハイポイドピニオンギア１０とバレル槽２００の側壁２２０との間を流れ、バレル槽２００および循環管２５０内を循環する。循環管２５０内をメディア２０５が流れるとき、磨耗して粒径の小さくなった砥粒は、循環管２５０に接続した排管２６０内に、排管２６０の入り口のふるい２６５を通過して移動する。一方、減少する砥粒を補充するために、メディア２０５は、補充管２７０から循環管２５０内に随時流入する。

以下に、第２実施形態の効果について説明する。

第２実施形態は、第１実施形態の効果に加え、前述の如くバレル槽２００内に整流板１１０を有さないため、バレル槽２００をより小型化できるという効果を有する。

また、第２実施形態では、歯面を研磨しながら磨耗した砥粒の除去および新たな砥粒の補充ができるため、砥粒の交換が容易であり、作業時間を短縮できる。

さらに、第２実施形態では、バレル槽２００に接続した循環管２５０を通してメディア２０５を循環させているため、メディア２０５を加速させるコンプレッサー（不図示）を循環管２５０に接続することが可能であり、コンプレッサーによるメディア２０５の加速により加工時間を短縮できる。

本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で種々改変できる。例えば、研磨の対象である歯車は、図５に示すようにハイポイドピニオンギアと噛み合うハイポイドリングギア１０Ａであってもよいし、交差する２軸間で回転運動を伝達する傘歯車であってもよい。また、研磨の対象である歯車は、歯先曲面が歯底曲面の外側にある外歯車であれば、傾斜面を有する整流板１１０やバレル槽２００の側壁２２０との間で加速された砥粒により、歯面を研磨できる。

第１実施形態のバレル研磨装置の概略図である。 第１実施形態のバレル研磨装置の部分拡大概略断面図である。 第１実施形態のバレル研磨装置の部分拡大概略断面図である。 第２実施形態のバレル研磨装置の部分拡大概略断面図である。 変形例のバレル研磨装置の部分拡大概略断面図である。

符号の説明

１ バレル研磨装置、
１０ ハイポイドピニオンギア、
１２ シャフト、
２０ 回転手段、
２２ スピンドル、
２４ モータ、
２６、２７ プーリ、
２８ ベルト、
１００ バレル槽、
１０５ メディア、
１１０ 整流板、
１１５ 保持部材、
１２０ 側壁。

Claims (5)

1. 被加工物である歯車を収容するとともに当該歯車を研磨する砥粒が遊動可能に封入されたバレル槽と、前記歯車との間に存在する前記砥粒を前記歯車の表面に沿って加速させる砥粒ガイド手段と、当該砥粒ガイド手段と前記歯車とを相対的に回転させる回転手段と、を有することを特徴とするバレル研磨装置。
2. 前記ガイド手段が、前記歯車の歯先円に対向するように配置され前記歯車の回転軸に対して傾斜した整流板であることを特徴とする請求項１に記載のバレル研磨装置。
3. 前記ガイド手段が、前記歯車の歯先円に対向するように配置され前記歯車の回転軸に対して傾斜した前記バレル槽の側壁であり、前記砥粒を循環させるための循環管が、前記バレル槽に接続していることを特徴とする請求項１に記載のバレル研磨装置。
4. 前記歯車の歯先と前記ガイド手段との間の間隔が、前記歯車の先端側から前記歯車の回転軸に沿って、縮小することを特徴とする請求項２または３に記載のバレル研磨装置。
5. 砥粒が遊動可能に封入されたバレル槽内に被加工物である歯車を収容し、前記歯車と前記歯車に相対する砥粒ガイド手段とを相対的に回転させ、前記砥粒ガイド手段と前記歯車との間に存在する前記砥粒を前記歯車の表面に沿って加速させて前記歯車を研磨することを特徴とするバレル研磨方法。

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