JP2011131345A - バリ取り治具、バリ取り装置及びバリ取り方法 - Google Patents

バリ取り治具、バリ取り装置及びバリ取り方法 Download PDF

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Abstract

【課題】歯車等のワークに形成されたバリを取り除くバリ取り装置及びバリ取り方法を提供する。
【解決手段】歯車形状を有するワーク(20)の一方の端面を旋削する第1のチップ(131a)と、ワーク(20)の歯車の一方の端面の稜線上及び他方の端面の稜線上で噛み合いながら回転可能に備えられた第1の歯車(12a)と、を備え、回転されるワークの歯車の端面のバリを前記第1のチップ(131a)により削除する。
【選択図】図1

Description

本発明は、歯車等のワークに形成されたバリを取り除くバリ取り治具、バリ取り装置及びバリ取り方法に関する。
内歯車の歯車加工は、ギヤシェーパー、ブローチ、プレス加工等により形成し、形成後、歯端面を旋削加工する。この形成工程及び旋削行程において、端部に、バリ、カエリ、盛り上がり等(以降、「バリ」とのみ表記する)が発生する。
このようなバリを除去するために、次のような方法が知られている。
まず、作業者が、ヤスリ、ナイフ状のカッタ等により、手作業で一歯ずつ、片端面ずつ削り取る方法がある。
また、歯溝形状をしたフォームドバイトを機械的に往復運動させて、一歯ずつ旋削加工する方法もある。
また、エンドミル形状の回転工具を、機械的に歯端面の稜線部に倣わせながら、一歯ずつバリを除去する方法も知られている。
また、回転可能なカッタ軸に摺動可能に嵌合した2つのスリーブに、バリ取り工具をそれぞれ互いに背中合わせの状態で取り付け、2つのスリーブの間に圧縮コイルスプリングを配設して互いに離間する向きに付勢し、内歯車を回転させ、バリ取り工具の一方をバリの生じている内側端面、スプリングの弾性力により押し付け、バリ取り工具が内歯車につれ回りしつつバリを除去する方法(特許文献1参照。)も知られている。
特開2005−22026号公報
前述のような方法では、いずれも内歯車の歯面への切り込みを伴い、切り込み量も工具や設備の調整量でばらつきが発生し、歯面に損傷を与える可能性がある。
また、部品の形状によっては、切削工具を挿入することが物理的に困難である場合があり、片端面にフランジが設けられた形状の内歯車では、適用不可能である場合があった。
また、いずれの方法においても、ばらつきの制御がシビアであり、品質の低下が免れず、作業工数が増加するため、コストアップの要因となっていた。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、部品の品質を低下させることなく、コストを増加することがないバリ取り治具、バリ取り装置及びバリ取り方法を提供することを目的とする。
本発明の一実施態様によると、歯車形状を有するワークの端面を旋削する第1のチップと、ワークの歯車の一方の端面の稜線上及び他方の端面の稜線上で噛み合いながら回転可能に備えられた第1の歯車と、を備え、回転されるワークの歯車の端面のバリを前記第1のチップにより削除することを特徴とする。
本発明によると、回転されるワークの端面を第1のチップにより旋削することでバリを削除できると共に、ワークの一方の端面の歯車部分と噛み合いながら回転可能に備えられた第1の歯車によって、ワークの歯面側に移動したバリをワーク端面へと押し出し、押し出されたバリは再び第1のチップにより旋削されるので、複雑な形状のワークにおいても、特別な設備を必要とせず、ワークの端面のバリを少ない工程でかつ精度よく削除することができる。
本発明の実施形態のバリ取り装置の構成を示す説明図である。 本発明の実施形態のバリ取り治具の詳細な説明図である。 本発明の実施形態のバリ押さえ歯車の説明図である。 本発明の実施形態のワークの説明図である。 本発明の実施形態のバリ取り装置によるバリ取り方法を示す説明図である。 本発明の実施形態のバリ取り装置によるバリ取り方法を示す説明図である。 本発明の実施形態のバリ取り装置によるバリ取り方法を示す説明図である。 本発明の実施形態のバリ取り装置によるバリ取り方法を示す説明図である。
以下に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図1は本発明の実施形態のバリ取り装置1の構成を示す説明図である。
本実施形態のバリ取り装置1は、図4で後述するような内歯車形状のワーク20の歯車の端面に形成されたバリを除去することを目的とするものである。
バリ取り装置1は、ワーク20のバリを除去するバリ取り治具10と、ワーク20を保持し、ワーク20を回転させる回転装置30と、から構成される。
バリ取り治具10は、ベース11、バリ押さえ歯車12、チップホルダ13から構成される。
ベース11は、バリ押さえ歯車12、チップホルダ13を固定する基部である。
バリ押さえ歯車12は、バリをワーク20の歯面から端面へと押し出すためのものである。
バリ押さえ歯車12は、図3で後述するように、ワーク20の内歯車の形状に対応した歯車形状を有し、ワーク20の上端面及び下端面に対応した一組の歯車から構成される。
また、バリ押さえ歯車12は、ベース11から上方に突出して形成された軸111を介して回転自在に備えられる。
チップホルダ13は、回転するワーク20と接することでワーク20の端面を旋削して、ワーク20の端面に形成されたバリを削除する。
バリ取り治具10には、ワーク20の歯車の下端面側及び上端面側に対応した一組のチップホルダ13a及び13bが備えられる。チップホルダ13a(第1のチップホルダ)は、ワーク20の歯車の下端面側を旋削し、チップホルダ13b(第1のチップホルダ)は、ワーク20の歯車の上端面側を旋削する。
チップホルダ13a、13bには、バリを削除するためのチップ131a(第1のチップ)、チップ131b(第2のチップ)がそれぞれ備えられる。
これらチップホルダ13a、13bは、ベース11から上方に突出して形成された突設台110に螺旋止め等の方法によって固定される。
ワーク20は、バリ取り治具10のベース11を相対して備えられる回転装置30に固定される。回転装置30はワーク20を保持すると共にワーク20を回転させる。
バリ取り治具10と回転装置30とは、相対的な位置を変更可能に構成される。具体的には、図示しない位置変更手段によって、バリ取り治具10が回転装置30に対して移動可能に構成することで、バリ取り治具10と回転装置30との相対的な位置(軸方向の距離及び軸方向と垂直な位置)を変更できる。
図2は、本実施形態のバリ取り治具10のより詳細な説明図である。
なお、図2(a)はバリ取り治具10の上面図を示し、図2(b)は図2(a)のA−A断面図を、図2(c)は図2(a)の矢視Pを、図2(d)は図2(a)の矢視Qを、それぞれ示す。
図2(a)に示すように、バリ取り治具10は、ベース11、バリ押さえ歯車12及び一組のチップホルダ13a、13bを備える。
チップホルダ13a及び13bは、ベース11から上方に突設した突設台110に、お互いが遠ざかる方向にハの字型となるように固定されている。
チップホルダ13a及び13bの先端には、ワーク20の端面を旋削するチップ131a及び131bがそれぞれ備えられている。
チップ131aは、ワーク20の下端面側のバリを旋削する。図2(c)に示すように、チップホルダ13aに備えられるチップ131aは、バリ取り治具10の上側に向かって、ワーク20の端面と平行に取り付けられている。
また、チップ131bは、ワーク20の上端面側のバリを旋削する。図2(d)に示すように、チップホルダ13bに備えられるチップ131bは、バリ取り治具10の下側に向かって、ワーク20の端面と平行に取り付けられている。
チップホルダ13aのチップ131aの先端、チップホルダ13bのチップ131bの先端及びバリ押さえ歯車12の外周部は、ワーク20の内周の直径よりも小さい範囲に収まる位置に設定される。
具体的には、図2(a)において、点線で示したワーク20の内周は、ワーク20とバリ押さえ歯車12とが噛み合っている状態、かつ、ワーク20の中心がチップホルダ13aとチップホルダ13bとの中間に置かれている状態では、ワーク20の内周は、チップホルダ13aのチップ131aの先端、チップホルダ13bのチップ131bの先端のいずれにも接していない。
このように構成することによって、ワーク20をバリ取り治具10の上面側よりスムーズに移動させて、バリ取り治具10のバリ押さえ歯車12と噛み合わせることができる。
図2(b)に示すように、バリ押さえ歯車12は、ワーク20の上端面及び下端面に対応した一組の歯車から構成されており、ベース11から突出して形成された軸111を介して備えられる。
バリ押さえ歯車12は、ワーク20の上端面側に対応した第1の歯車12aと、ワーク20の下端面側に対応した第2の歯車12bとから構成される。これら第1の歯車12aと第2の歯車12bとは、互いに自在に回転するように構成されている。
このバリ押さえ歯車12の第1の歯車12aの上端側と、第2の歯車12bの下端側とは、それぞれ点線で示すワーク20の上端側及び下端側から僅かにはみ出るような形状に構成される。
軸111の内部は空洞になっており、この空洞部分には、バリ押さえ歯車12を固定するためのボルト112及びスプリング113が備えられる。
また、軸111の上端部はやや球面状に形成されている。
このように、バリ押さえ歯車12が、スプリング113を介してボルト112によって軸111に固定されることにより、バリ押さえ歯車12は、軸111の軸方向又は径方向の揺動が許可される。
これにより、バリ押さえ歯車12とワーク20との噛み合わせ時に、ショックを吸収すると共に、かみ合わせを容易にすることができる。
図2(c)に示すように、チップホルダ13aは、突設台110に固定される基部から水平方向に伸びた腕の先にチップ131aが備えられる。
図2(d)に示すように、チップホルダ13aは、突設台110に固定される基部からまず垂直方向に伸ばされた後に水平方向に延設された腕の先にチップ131bが備えられる。
チップホルダ13aは、チップホルダ13bと比べてベースに近い側に備えられると共に、チップ131aの切削面が上に向って固定される。
また、チップホルダ13bは、チップホルダ13aと比べてベース11から遠い側に備えられると共に、チップ131bの切削面が下に向って固定される。
これらチップ131aの切削面とチップ131bの切削面との間の距離は、丁度、ワーク20の内歯車の上端面と下端面との間の距離とほぼ等しく構成されている。
図3は、本実施形態のバリ押さえ歯車12の説明図である。
なお、図3(a)は、バリ押さえ歯車12の歯車形状の説明図であり、図3(b)は、バリ押さえ歯車12の断面図である。
図3(a)に示すように、バリ押さえ歯車12は、ワーク20の内歯車(ヘリカル歯車)の諸元と近似のモジュール、圧力角、捩れ角を有する歯車を備える。
また、バリ押さえ歯車12の歯厚は、ワーク20の歯車の歯幅中心部に向かうにつれて連続的に減少するようにマイナス転位させている。
また、バリ押さえ歯車12の歯面は、ワーク20の上端面及び下端面側に向かうにつれて徐々に径が拡大するようにテーパさせて構成されている。
図3(b)に示すように、バリ押さえ歯車12は、上側と下側との一組の歯車が対になって構成されている。
すなわち、バリ押さえ歯車12は、ワーク20の上端面側に対応した第1の歯車12aと、ワーク20の下端面側に対応した第2の歯車とから構成され、これらは互いに自在に回転するように構成されている。
このような構成により、バリ押さえ歯車12は、ワーク20の歯車の端面の稜線上で噛み合って回転する。これにより、バリ押さえ歯車12の歯面が、ワーク20の歯車の端面の稜線上を、満遍なく這うように、かつ、端面側へと滑りながら回転する。
この作用により、ワーク20の歯面側に移動したバリを、歯端側へと押し出すことができる。
図4は、本実施形態のワーク20の説明図である。
ワーク20は、円筒形の外形を有し、その内側内周にヘリカル形状の内歯車が形成されている。
また、ワーク20の上面側には、フランジ20aが軸中心方向に張り出している。このフランジ20aの軸中心部分には開口部20bが形成されており、この開口部20bの周辺に円筒状の突設部20cが形成されている。
以上のように構成されたバリ取り装置1について、次に動作を説明する。
図5から図8は本実施形態のバリ取り装置1によるバリ取り動作を示す説明図であり、ワーク20、バリ押さえ歯車12、チップ131a及びチップ131bの水平方向の位置を示すものである。
ワーク20は、例えばギヤシェーパー、ブローチ、プレス加工等により形成される。この加工の際に、歯車の上端側及び下端側にバリが形成される。
このバリを削除するため、本実施形態では、前述のように構成されたバリ取り装置1を用いて、次のようにしてバリを削除する。
まず、ワーク20を回転装置30へと固定する(図1参照)。回転装置30は、チャック等の固定装置を備えており、これによりワーク20を固定する。回転装置30は、固定されたワーク20を、ワークの軸を中心として所定の回転速度で回転させる。
ワーク20を回転させた状態で、位置変更手段により、バリ取り治具10を回転装置30側へと軸方向に移動させて、バリ取り治具10を回転装置30へと近づける。そして、ワーク20の歯車の上端面と下端面とが、バリ取り治具10のバリ押さえ歯車12の上端面及び下端面と略同一の面となる位置へと移動させる。
このとき、バリ押さえ歯車2の歯車とワーク20の歯車とは噛み合っていない状態である(図5参照)。
次に、位置変更手段により、回転装置30とバリ取り治具10との軸方向の距離を変更せず、バリ取り治具10を軸方向と垂直な方向に移動させて、バリ押さえ歯車12の歯車とワーク20の歯車とを噛み合わせる。そして、互いにバックラッシのない状態まで移動させる(図6参照)。
このとき、回転装置30によりワーク20が回転されているため、ワーク20と噛み合うバリ押さえ歯車12も共に回転する。
次に、位置変更手段により、回転装置30とバリ取り治具10との軸方向の位置を変更せず、バリ取り治具10を軸方向と垂直な方向に(バリ取り治具10のベースと平行方向に)移動させて、ワーク20とバリ押さえ歯車12とが噛み合った状態のまま、ワーク20の歯車の下端面にチップ131aを接触させる。
より具体的には、位置変更手段により、ワーク20の軸を中心としてバリ押さえ歯車12の軸が円弧状に移動するように、バリ取り治具10の位置を移動する。この移動によって、バリ取り治具のチップ131aがワーク20の下端面の歯車へと徐々に移動してワーク20の歯車の歯面を横切り、最終的にワーク20の歯車の端面の歯型部分を全て切削可能な状態にまで移動する(図7参照)。
このとき、ワーク20は回転装置30により回転されているので、回転するワーク20の歯車の下端面とチップ131aとが互いに回転接触することとなり、ワーク20の歯車の下端面が、チップ131aによって旋削される。
このように、チップ131aがワーク20に対して円周状に移動することによって、ワーク20の歯車の一つ一つの歯の下端面のバリが削除される。
ここで、この旋削時に、ワーク20の歯車の下端面とチップ131aとが互いに回転接触すると、チップ131aによって、バリが歯面側へと折りたたまれる場合がある。
このとき、バリ押さえ歯車12は、ワーク20の歯車の端面の稜線上で噛み合って回転しているので、バリはワーク20の端面側に押し出される。
より具体的には、回転と共に噛み合うワーク20とバリ押さえ歯車12とは、まず、歯面の歯先側で、かつ端面側から離れた位置で接触する。回転が進むにつれて、これらの接触部分は、歯面の歯元側、かつ端面側へと徐々に移動する。すなわち、バリ押さえ歯車12の歯が、ワーク20の歯面を、端面側へと移動しながら回転する。この動きによって、ワーク20の歯面側へと折りたたまれたバリが、バリ押さえ歯車12によって端面側へと押し出される。
このときワーク20は常に回転しているので、ワーク20の端面のバリはチップ131aによって削除される。ワーク20の歯面側へと折りたたまれたバリは、バリ押さえ歯車によって端面側へと押し出される。押し出されたバリは、回転により再び接触したチップ131aによって削除される。このような動きを連続して行うことにより、ワークの下端面のバリが全て削除される。
このように、ワーク20の下端面側のバリの削除を行った後、次に、回転装置30は、ワーク20の上端面側のバリを削除するために、位置変更手段により、回転装置30とバリ取り治具10との軸方向の位置を変更せず、軸方向と垂直な方向に(バリ取り治具10のベースと平行方向に)移動させて、ワーク20とバリ押さえ歯車12とが噛み合っている状態のまま、ワーク20の歯車の上端面にチップ131bを接触させる。
より具体的には、前述の下端面側と同様に、位置変更手段により、ワーク20の軸を中心としてバリ押さえ歯車12の軸が円弧状に移動するように、回転装置30とバリ取り治具10との位置を移動する。この移動によって、バリ取り治具のチップ131bがワーク20の上端面の歯車へと徐々に移動してワーク20の歯車の歯面を横切り、最終的にワーク20の歯車の端面の歯型部分を全て切削可能な状態にまで移動する(図8参照)。
このとき、ワーク20は回転装置30により回転されているので、回転するワーク20の歯車の上端面とチップ131bとが互いに回転接触することとなり、ワーク20の歯車の上端面が、チップ131bによって旋削される。
このように、チップ131bがワーク20に対して円周状に移動することによって、ワーク20の歯車の一つ一つの歯の上端面のバリが削除される。
このときも前述のの下端面側と同様に、バリ押さえ歯車12の歯が、ワーク20の歯面を、端面側へと移動しながら回転する。この動きによって、ワーク20の歯面側へと折りたたまれたバリが、バリ押さえ歯車12によって端面側へと押し出される。
このときワーク20は常に回転しているので、ワーク20の端面のバリはチップ131bによって削除される。ワーク20の歯面側へと折りたたまれたバリは、バリ押さえ歯車によって端面側へと押し出される。押し出されたバリは、回転により再び接触したチップ131bによって削除される。このような動きを連続して行うことにより、ワークの上端面のバリが全て削除される。
このような手順によって、ワーク20の歯車の上端面側及び下端面側のバリが削除される。
なお、以上の説明では、バリ取り治具10が回転装置30に対して相対的に移動すると説明したがこれに限られない。位置変更手段によって、回転装置30がバリ取り治具10に対して相対的に移動するように構成してもよい。
以上のように、本発明の実施形態のバリ取り装置1は、内歯車形状のワーク20に対して、該ワーク20の歯車の上端面と下端面とに対応したチップ131a及び131bをそれぞれ備えた。
さらに、バリ取り治具10は、ワーク20の歯面側にの内側に折りたたまれたバリを端面側に押し出すバリ押さえ歯車12を備えた。
このような構成によって、ワーク20が複雑な形状(例えば内歯車かつ一方の端面にフランジがある歯車)であっても、ワーク20の歯車の上端面と下端面とに形成されたバリを、少ない工程で削除することができる。
特に、チップ131a、131bをワーク20の端面に水平に当てることで、歯面側への切り込みを行うことがないので、歯車の精度を保ったままバリを削除することができる。
また、複雑な形状のワークにおいても、バリ取り治具10及び回転装置30をNC旋盤等に備えることで、特別な設備を必要とすることなく、ワークの端面のバリを削除するコストを削減することができる。
特に、ワーク20の一端面側に内周面に向けてフランジが張り出した形状を備えるものにおいても、ワーク20を回転させながら移動させるだけでワーク20の歯車の上端面と下端面とに形成されたバリを削除することができる。
また、バリ押さえ歯車12は、ワーク20の内歯車と諸元と近似のモジュール、圧力角、捩れ角を有する歯車を備える。また、バリ押さえ歯車12の歯厚は、ワーク20の歯車の歯幅中心部に向かうにつれて連続的に減少するようにマイナス転位させている。
これにより、ワーク20との噛み合い抵抗が少なくなりの内歯車と確実に噛み合いながら回転させることができる。
また、バリ押さえ歯車12の歯面は、ワーク20の上端面及び下端面側に向かうにつれて徐々に径が拡大するようにテーパさせているので、ワーク20の歯面に移動したバリを端面側に押し出して、バリを確実に削除することができる。
特に、ギヤポンプに用いられる歯車の歯車端面等、面取りを限りなく零に設定した歯車におけるバリの削除にも適用することができる。
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内でなしうるさまざまな変更、改良が含まれることは言うまでもない。
1 バリ取り装置
10 バリ取り治具
11 ベース
12 バリ押さえ歯車
13a チップホルダ
13b チップホルダ
110 突設台
111 軸部
112 ボルト
113 スプリング
131a チップ(第1のチップ)
131b チップ(第2のチップ)
20 ワーク
30 回転装置

Claims (9)

  1. 歯車形状を有するワークの一方の端面を旋削する第1のチップと、
    前記ワークの歯車の一方の端面の稜線上で噛み合いながら回転可能に備えられた第1の歯車と、
    を備え、回転されるワークの歯車の端面のバリを前記第1のチップにより削除することを特徴とするバリ取り治具。
  2. 前記ワークの歯車の他方の端面の稜線上で噛み合いながら回転可能に備えられた第2の歯車と、前記ワークの歯車の他方の端面を旋削する第2のチップと、を更に備えることを特徴とする請求項1に記載のバリ取り治具。
  3. 前記第1の歯車は、前記ワークと噛み合う歯面の径及び歯厚が、前記ワークの歯車の端面側に向かうにつれて拡大することを特徴とする請求項1に記載のバリ取り治具。
  4. 前記第1の歯車は、前記ワークの歯車の歯幅中心部に向かうにつれて減少するように負側に転位していることを特徴とする請求項1に記載のバリ取り治具。
  5. 前記ワークは内歯車形状であり、前記第1の歯車は、前記ワークに内接することを特徴とする請求項1に記載のバリ取り治具。
  6. 前記第1のチップと前記第2のチップとは、前記ワークの内周の径よりも小さい間隔に配置されることを特徴とする請求項2に記載のバリ取り治具。
  7. 歯車形状を有するワークの一方の端面を旋削する第1のチップと、前記ワークの歯車の一方の端面の稜線上で噛み合いながら回転可能に備えられた第1の歯車と、を備えるバリ取り治具と、
    前記ワークを、該ワークの軸を中心として回転させる回転装置と、
    前記バリ取り治具と、前記回転装置との相対的な位置関係を変更させて、前記ワークと前記第1の歯車とが噛み合った状態で、前記ワークの中心に対して前記第1の歯車の中心を円弧状に移動させる位置変更手段と、
    を備え、前記回転装置によって回転されるワークの歯車の端面のバリを前記第1のチップにより削除することを特徴とするバリ取り装置。
  8. 歯車形状を有するワークの一方の端面を旋削する第1のチップと、
    前記ワークの歯車の一方の端面の稜線上で噛み合いながら回転可能に備えられた第1の歯車と、を備えたバリ取り装置におけるバリ取り方法であって、
    前記ワークを回転させて、前記ワークに前記第1の歯車を噛み合わせ、
    前記ワークと前記第1の歯車とが噛み合った状態で、前記ワークの中心に対して前記第1の歯車の中心を円弧状に移動させて、前記第1のチップと前記ワークの歯車の端面とを接触させ、
    前記第1のチップにより前記歯車の端面を旋削することを特徴とするバリ取り方法。
  9. 前記バリ取り装置は、前記ワークの歯車の他方の端面の稜線上で噛み合いながら回転可能に備えられた第2の歯車と、前記ワークの歯車の他方の端面を旋削する第2のチップと、を更に備え、
    前記ワークと前記第1及び第2の歯車とが噛み合った状態で、前記ワークの中心に対して前記第1及び第2の歯車の中心を円弧状に移動させて、前記第1のチップと前記ワークの歯車の一方の端面とを接触させ、
    前記第1のチップによって前記ワークの歯車の一方の端面を旋削し、
    前記ワークと前記第1及び第2の歯車とが噛み合った状態で、前記ワークの中心に対して前記第1及び第2の歯車の中心を円弧状に移動させて、前記第2のチップと前記ワークの他方の端面とを接触させ、
    前記第2のチップによって前記ワークの歯車の他方の端面を旋削することを特徴とする請求項8に記載のバリ取り方法。
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