JP2012006091A - 歯車用自動面取り装置 - Google Patents

Abstract

【課題】多様な形状の歯車に対応可能な自走式の自動面取り装置を提供する。
【解決手段】面取り対象歯車Ｗの片面周縁に移動自在に載置される移動台４と、移動台４に回転可能に設けられて歯車Ｗの外周部に当接（噛合）する駆動輪６と、駆動輪６を回転させる原動機５と、を有する自走ユニット１と、自走ユニット１に設けられた支持部材１４と、支持部材１４に対し揺動可能に軸着されると共に先端に設けた切削工具２２の回転により歯車Ｗの歯Ｗ２の面取りをする切削ユニット２と、を備えた歯車用自動面取り装置において、自走ユニット１は、歯車Ｗの回転中心部に回転自在に設置される牽引ベース部材７と、その牽引ベース部材７と移動台４とを連結する連結部材８と、移動台４を牽引ベース部材７側に向けて付勢する付勢部材９と、を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、歯車の歯の角部を切削工具で切削して面取りをする歯車用自動面取り装置に関し、特に、切削工具を歯車の外周縁に沿って自走させる自走式の面取り装置に関する。なお、本発明の「面取り」の概念には「バリ取り」の概念を含み、また、「切削」の概念には「研削」の概念を含む。

加工直後の歯車には角部にバリが発生している可能性があり、多くの場合、歯車の歯の角部の面取りが行われる。
この面取りを自動的に行う自動面取り装置として、固定的な支持部材に切削機を揺動可能に軸着し、歯の形状に倣って切削工具を切削機ごと揺動させるようにしたものが、例えば特許文献１や特許文献２に記載されている。

このうち特許文献１の自動面取り装置は、前記支持部材を機台に固定して切削機を定点で揺動させ、面取り対象の歯車を機台上で回転させるものであり、比較的小径の歯車の面取りに適する。

一方、特許文献２の歯車用自動面取り装置は、直径が数十ｃｍから数百ｃｍにも及ぶような大径の歯車の面取りを対象とするものであって、面取り対象となる歯車の軸方向と直交する片面（水平な作業台の上に歯車を寝かせた状態でその上面）の周縁に移動自在に載置される移動台と、その移動台に装着した原動機と、その原動機の回転軸に取り付けられて前記歯車の外周部に当接（噛合）する小歯車形状の駆動輪と、を備えた自走ユニットを有し、その自走ユニットの前記移動台に前記支持部材を設け、もって切削機を面取り対象の歯車の上面で前記自走ユニットにより支持部材ごと移動させるようになっている。

特開昭５０−１４５９９８号公報 実公昭５１−３１４３４号公報

自走式である特許文献２の歯車用自動面取り装置は、移動台に外周垂直ローラと内周垂直ローラを垂設し、その外周垂直ローラと内周垂直ローラで歯車周縁の段部を挟んで面取り対象の歯車の歯と、移動台の駆動輪の歯との噛合を確実にするようにしている。したがって、周縁に段部を有する歯車に面取り対象が限定され、しかもその段部の深さが浅い場合や、スポーク状に盛り上げられたリブ等により段部が複数に分断されているような場合には対応できない問題があった。

本発明は上記に鑑みなされたもので、その目的は、多様な形状の歯車に対応可能な自走式の歯車用自動面取り装置を提供することにある。

上記の目的を達成するため本発明は、請求項１に記載したように、
面取り対象となる歯車の軸方向と直交する片面の周縁に移動自在に載置される移動台と、その移動台に回転可能に設けられて前記歯車の外周部に当接する駆動輪と、その駆動輪を回転させる原動機と、を有する自走ユニットと、
その自走ユニットに設けられた支持部材と、その支持部材に対し揺動可能に軸着されると共に先端に設けた切削工具の回転により前記歯車の歯の面取りをする切削ユニットと、を備えた歯車用自動面取り装置において、
前記自走ユニットは、
前記歯車の回転中心部に回転自在に設置される牽引ベース部材と、
その牽引ベース部材と前記移動台とを連結する連結部材と、
前記移動台を前記牽引ベース部材側に向けて付勢する付勢部材と、
を備えたものである歯車用自動面取り装置を提供する。

また、請求項２に記載したように、前記連結部材は、前記牽引ベース部材側に位置調節可能に支持される主軸と、前記移動台側に支持される副軸とを伸縮可能に接続して構成されており、
また、前記付勢部材は、前記主軸と前記副軸とを収縮方向に向けて引っ張るバネで形成されているものである請求項１記載の歯車用自動面取り装置を提供する。

また、請求項３に記載したように、前記主軸と前記副軸の接続部に前記付勢部材のバネの張力を加減し得るバネ力調整装置を設け、前記歯車に設置した状態で前記バネ力調整装置によってバネの張力を増大させ得るようにした請求項２に記載の歯車用自動面取り装置を提供する。

また、請求項４に記載したように、前記移動台に、前記自走ユニットと前記切削ユニットとを制御する制御ユニットを設置した請求項１〜３の何れか１項に記載の歯車用自動面取り装置を提供する。
を提供する。

また、請求項５に記載したように、前記移動台の駆動輪を回転させる前記原動機と、前記切削工具を回転させる原動機が電動モータであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の歯車用自動面取り装置を提供する。

本発明の歯車用自動面取り装置は、歯車の回転中心部に設置した牽引ベース部材と移動台とを連結部材で連結し、その移動台を牽引ベース部材側に向けて付勢部材で付勢するようにしたため、周縁に段部のない歯車に対しても自動で面取りを行うことができる。

また、請求項３の歯車用自動面取り装置は、歯車に設置する際は付勢部材のバネの張力を弱めた状態で行い、歯車に設置してからバネ力調節装置によってバネの張力を増大させることができるため、面取り対象の歯車と移動台の駆動輪との間に適度な弾性を付与して移動台の移動を円滑に行わせることができる。

また、請求項４の歯車用自動面取り装置は、移動台に制御ユニットを設置したことにより、作業者が移動しなくとも面取り対象の歯車に対する切削ユニットの調節やその歯車の歯数の入力等の操作が効率よく行えると共に制御ユニットの荷重によって自走ユニットの浮き上がりやビビリ等が抑制されて安定度が増す効果がある。

また、請求項５の歯車用自動面取り装置は、移動台の移動と切削工具の回転を電動モータで行うようにしたため、電源設備がある場所なら例え工場でなくともどこでも面取りが行えるため、流体の配管設備が整った専用の作業場に大きな歯車を搬送・設置しなければならない煩わしさがない。

歯車に設置した状態を示す歯車用自動面取り装置の左前方から見た斜視図である。 図１の歯車用自動面取り装置の分解斜視図である。 歯車に設置した状態を示す歯車用自動面取り装置の右前方から見た斜視図である。 図３の歯車用自動面取り装置の分解斜視図である。 歯車に設置した状態を示す歯車用自動面取り装置の平面図である。 図５の制御ユニットを外した状態を示す要部拡大平面図である。 制御ユニットを外して図５のＡ方向から見た正面図である。 図５のＢ−Ｂ線断面図である。 面取り時に状態を示す図５のＡ方向から見た正面図である。

以下に本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
本発明の歯車用自動面取り装置は、図２，図４の分解斜視図に示したように、自走ユニット１と、切削ユニット２と、制御ユニット３とにより概略構成される。

［自走ユニット］
自走ユニット１は、面取り対象となる大径の歯車Ｗの軸方向と直交する片面（水平な作業台（図示せず）の上に歯車Ｗを寝かせた状態にした場合の上面）の周縁に移動自在に載置される移動台４と、その移動台４に装着される原動機たる電動モータ５と、その電動モータ５の回転軸５ａに取り付けられて前記歯車Ｗの外周部に当接（噛合）する小歯車状の駆動輪６と、前記歯車Ｗの回転中心部に回転自在に設置される牽引ベース部材７と、その牽引ベース部材７と前記移動台４とを連結する連結部材８と、前記移動台４を前記牽引ベース部材７側に向けて付勢する付勢部材９と、から概略構成される。

［自走ユニット・・移動台］
前記移動台４は、図２，図４に示したように平板状の基板１０に３個の車輪１１ａ，１１ｂ，１１ｃを取り付けて移動可能としたものである。３個の車輪１１ａ，１１ｂ，１１ｃは、基板１０の上面に固着した車輪ホルダー１２に回転自在に軸着されており、そのうち１個の車輪１１ｃは基板１０に開設した窓孔１０ａから基板１０の下面に臨むようになっている。３個の車輪１１ａ，１１ｂ，１１ｃは、夫々の車軸１３が前記連結部材８の軸線又はその軸線に対して垂直方向に平行な線上の１点（実施形態では図示した面取り対象の歯車Ｗの回転中心）で交差するように傾きが設定されており、したがって移動台４は、車輪１１ａ，１１ｂ，１１ｃによって車軸１３同士の交点を中心とする円弧を近似的に描くように方向付けられている。
また、移動台４には、前記基板１０の上面に前記切削ユニット２を支持する柱状の支持部材１４が固着され、また、基板１０の上面には前記電動モータ５がその回転軸５ａを下向きにした状態に固定的に装着され、さらにその電動モータ５の回転軸５ａに駆動輪６が装着されている。

［自走ユニット・・牽引ベース部材］
前記牽引ベース部材７は、面取り対象の歯車Ｗの回転中心部の軸穴Ｗ１に嵌め込んで装着されるもので、その軸穴Ｗ１に整合する台部材１５と、その台部材１５の垂直丸軸部１５ａに回転自在に外嵌させた逆さカップ形状の回転ホルダー１６と、により概略構成される。
前記回転ホルダー１６には径方向に貫通する１本の主軸通孔１６ａが穿設されており、その主軸通孔１６ａに前記連結部材８の後述する主軸８ａが挿通され、その主軸８ａを回転ホルダー１６の頂部中心に取り付けたハンドル付き固定ネジ１６ｂの締め付けで位置固定し得るようになっている。
また、回転ホルダー１６には、周面に逆さＬ字状の受部材１６ｃが固着されており、その受部材１６ｃに棒状の配線ガイド軸１６ｄが立設されている。
なお、回転ホルダー１６は、台部材１５に対して着脱自在になっており、歯車Ｗの軸穴Ｗ１の直径の相違に対しては台部材１５を交換して対応する。

［自走ユニット・・連結部材］
連結部材８は、前記牽引ベース部材７と前記移動台４とを連結するためのものであり、図８に示したように、中実丸棒状の主軸８ａと、その主軸８ａを受け入れ可能なパイプ状の副軸８ｂとを伸縮可能に接続してなる。この連結部材８の主軸８ａは、前記のように牽引ベース部材７の回転ホルダー１６の主軸通孔１６ａにハンドル付き固定ネジ１６ｂで位置固定されている。一方、連結部材８の副軸８ｂは、前記移動台４の基板１０の上面に固着した固定受片１７に固着されている。
なお、主軸８ａと副軸８ｂの軸線は共通であり、その軸線の延長線と前記電動モータ５（駆動輪６）の回転軸５ａの軸線の延長線とは交差する関係にある。

［自走ユニット・・付勢部材］
付勢部材９は、前記移動台４を前記牽引ベース部材７に向けて付勢するものであり、具体的には、図８に示したように、連結部材８の主軸８ａに突設したバネ掛けピン１８と、副軸８ｂの上面に固定取付片１９を介して固定した箱枠状のバネ掛け部材２０とに両端を引っ掛かけて、主軸８ａと副軸８ｂとを収縮方向に向けて引っ張るバネで形成されている。

［自走ユニット・・バネ力調整装置］
実施形態の自走ユニット１には、前記付勢部材９のバネの張力を加減し得るバネ力調整装置２１が設けられている。このバネ力調整装置２１は、図８の拡大図に示したように、副軸８ｂの上面に固定した前記バネ掛け部材２０に組み込まれている。すなわち、バネ力調整装置２１は、バネ掛け部材２０の内部に摺動可能に内装したスライダ２１ａと、カム２１ｂを一体に有する回動可能な調節ハンドル２１ｃと、を備えており、スライダ２１ａから枠下面に突設した引っ掛け片２１ｄに前記付勢部材９のバネの一端を係止させ、もって付勢部材９の張力によりスライダ２１ａが調節ハンドル２１ｃのカム２１ｂに摺接するようになっている。

一方、調節ハンドル２１ｃのカム２１ｂは、調節ハンドル２１ｃを図８実線のように倒した状態でスライダ２１ａとの接点から回転中心までの距離が小さく、逆に図８想像線のように調節ハンドル２１ｃを起立させた状態でスライダ２１ａとの接点から回転中心までの距離が大きくなるように形状が設定されている。したがって図８実線のように調節ハンドル２１ｃを倒した状態では付勢部材９のバネが縮んで主軸８ａと副軸８ｂの間に殆ど張力が作用せず、一方、図８想像線のように調節ハンドル２１ｃを起立させた状態では付勢部材９のバネが伸びて主軸８ａと副軸８ｂの間の張力が増大する。

なお、スライダ２１ａのカム２１ｂとの接触面にはローレット加工が施されていてその摩擦抵抗により起立した調節ハンドル２１ｃが自然に戻らないようにしてある。また、スライダ２１ａの引っ掛け片２１ｄと付勢部材９の間にはネジ軸２１ｅが介装されており、そのネジ軸２１ｅの螺合長さを調節することによって付勢部材９の初期張力が調節できる。

［切削ユニット］
切削ユニット２は、図２に示したように、面取りを実行する切削工具２２を先端に備えた切削機２３と、その切削機２３を前記移動台４の支持部材１４に取り付けるためのジョイント部材２４と、前記切削機２３の姿勢を切削姿勢と非切削姿勢とに切り換える姿勢切換部材２５と、切削機２３（切削工具２２）を前傾方向に付勢する揺動付勢部材２６と、から概略構成される。

［切削ユニット・・切削機］
切削機２３は、原動機たる電動モータ２７と、その電動モータ２７の回転軸の先端に装着された円盤形の切削工具２２と、からなり、電動モータ２７で切削工具２２を回転させてその切削工具２２の表裏両面でワークの切削を可能とした公知のものである。

［切削ユニット・・ジョイント部材］
ジョイント部材２４は、前記移動台４の支持部材１４に上下位置調節と角度調節可能に装着された昇降ブロック２４ａと、その昇降ブロック２４ａから水平に突設した水平アーム２４ｂと、その水平アーム２４ｂに対し摺動・固定可能に装着された横スライドアーム２４ｃと、その横スライドアーム２４ｃに対し摺動・固定可能に装着された逆さ凹状の支持ブロック２４ｄと、を備えており、この支持ブロック２４ｄの下向き二股部２４ｅに通した揺動軸２８に前記電動モータ２７が揺動可能に軸着されている。

なお、図５において符合２９は前記昇降ブロック２４ａを固定するハンドル付き固定ネジ、符合３０は横スライドアーム２４ｃを固定するハンドル付き固定ネジ、符合３１は支持ブロック２４ｄを固定するハンドル付き固定ネジであり、これらのハンドル付き固定ネジ２９，３０，３１を締め付け又は緩めることによりジョイント部材２４の各可動要素の位置・角度を任意に調整・固定することができる。

［切削ユニット・・姿勢切換部材］
姿勢切換部材２５は、切削機２３を揺動可能に前傾させた図９の切削姿勢と、切削機２３を水平に強制保持した図７の非切削姿勢とに切り換えるものであり、前記ジョイント部材２４の支持ブロック２４ｄに取り付けられて下端の押圧子３２を電気的駆動源により昇降させる電動昇降機３３で構成される。この電動昇降機３３は、押圧子３２を下降させて切削機２３の後端に突設した押圧受板２３ａを押し下げ、もって切削機２３を水平な非切削姿勢に強制回動させ、また、押圧子３２を上昇させて切削機２３の前記押圧受板２３ａに触れないようになっている。もちろん押圧子３２が切削機２３の押圧受板２３ａから離れると、切削機２３は電動昇降機３３から解放されて自由に揺動し得る。

［切削ユニット・・揺動付勢部材］
前記切削機２３は、前記のように揺動自在であり、切削工具２２側が下がって前傾するバランスで支持ブロック２４ｄに軸着されているが、実施形態ではさらに切削機２３を前傾方向に付勢する揺動付勢部材２６が設けられている。この揺動付勢部材２６は、前記支持ブロック２４ｄの揺動軸２８の一端に付設されるもので、その揺動軸２８の端部に回転可能に装着されて内部に設けた渦巻きバネ（図示せず）を介して揺動軸２８と連結されるカップ形状のホイール２６ａと、支持ブロック２４ｄの側面に固着されたホイール受け２６ｂと、そのホイール受け２６ｂに螺合して先端部をホイール２６ａ周面の凹部２６ｃに係合させ得るホイールストッパ２６ｄと、を備えており、ホイールストッパ２６ｄでロックされたホイール２６ａ内の渦巻きバネで揺動軸２８を付勢し、もって切削機２３を前傾方向に付勢する。なお、揺動付勢部材２６は、ホイールストッパ２６ｄを後退させてホイール２６ａのロックを解除し、ホイール２６ａを任意の方向に回転させて別の凹部２６ｃにホイールストッパ２６ｄを係合させることにより付勢力を調節し得る。

［制御ユニット］
制御ユニット３は、前記自走ユニット１と前記切削ユニット２を制御するためのものであり、具体的には自走ユニット１の電動モータ５と、切削ユニット２の電動モータ２７と、電動昇降機３３と、自走ユニット１の移動台４の前記窓孔１０ａに設けられて面取り対象の歯車Ｗの歯Ｗ２を検出するセンサー３４等の出入力を制御する。この制御ユニット３は、把手３５を有するケース体３６で覆われており、自走ユニット１の移動台４の上面にネジ止め固定されている。また、制御ユニット３には、前記牽引ベース部材７の回転ホルダー１６に立設した配線ガイド軸１６ｄと連結部材８を伝うようにして外部電源コード（図示せず）が接続されている。なお、制御ユニット３のケース体３６には、運転開始スイッチや停止スイッチ或は歯車Ｗの歯数などの入力値を表示する表示部等を設けた操作部３７が頂部に形成されている。

［歯車用自動面取り装置の設置］
実施形態の歯車用自動面取り装置は以上のように構成されているため、まず、面取り対象となる歯車Ｗを適宜な台上にほぼ水平に寝かせた状態に載置する。
次に、牽引ベース部材７の台部材１５を歯車Ｗの軸穴Ｗ１に嵌め、さらに台部材１５の垂直丸軸部１５ａに回転ホルダー１６を装着する。
次に、回転ホルダー１６の主軸通孔１６ａに連結部材８の主軸８ａを通し、自走ユニット１の駆動輪６の歯６ａを面取り対象の歯車Ｗの歯Ｗ２に噛合させ、この状態で回転ホルダー１６の頂部のハンドル付き固定ネジ１６ｂを締めて連結部材８の長さを決める。このときバネ力調整装置２１の調節ハンドル２１ｃは、図８実線の傾倒状態になっていて付勢部材９のバネの張力が最小になっている。この段階で歯車用自動面取り装置は、図１，図３，図５，図７のように面取り対象の歯車Ｗの上に設置される。

次に、バネ力調整装置２１の調節ハンドル２１ｃを図８想像線のように起立させることによりスライダ２１ａを移動させて付勢部材９のバネの張力を増大させる。これにより面取り対象の歯車Ｗと移動台４の駆動輪６との間に歯同士の噛み合わせを円滑にするための適度な弾性が付与される。
次に、電動昇降機３３の押圧子３２を上昇させて切削機２３を自由揺動可能な状態に切り換え、ジョイント部材２４の可動要素を適宜調節して面取り対象の歯車Ｗの歯Ｗ２との関連において図９のように切削機２３の位置と角度を設定し、さらに必要とする面取り量に応じて揺動付勢部材２６の前記ホイール２６ａの角度を前記の要領で調節して切削機２３の前傾方向への付勢力を設定する。
そして全ての設定が完了した状態で電動昇降機３３の押圧子３２を下降させて切削機２３を非切削姿勢に切り換える。

［歯車用自動面取り装置の運転］
以上のようにして歯車用自動面取り装置を歯車Ｗへ設置した後、制御ユニット３の操作部３７から例えば歯車Ｗの歯数と面取り回数（本説明では面取り回数＝１とする。）を入力して運転開始を選択する。
そうすると先ず切削機２３の電動モータ２７が回転し、回転数が上昇するのに必要な時間をおいてから電動昇降機３３の押圧子３２が上昇する。これにより切削機２３が前傾し、切削工具２２が歯車Ｗの歯Ｗ２の角部に当たって面取りされるため、駆動輪６を回転させて移動台４を図５，図６において反時計回りにゆっくり走行させる。この移動台４の走行によって切削工具２２が歯車Ｗの歯Ｗ２の形状に倣いつつ揺動しながら面取りする。一方、移動台４に設置した前記センサー３４によって通過した歯数がカウントされ、そのカウントした歯数と先に入力した歯車Ｗの歯数とが一致したとき、電動昇降機３３の押圧子３２を下げて切削機２３を非切削姿勢に切り換え、切削工具２２を停止して面取りを終える。なお、操作部３７への入力で面取り回数を「２」とした場合には、歯車Ｗ上で切削ユニット２等がもう一周して面取りを終える。

以上、本発明を実施の形態について説明したが、もちろん本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば実施形態では牽引ベース部材７を歯車Ｗの軸穴Ｗ１に嵌め込むものとして説明したが、回転中心部に回転軸が突設されている歯車に対しては牽引ベース部材７の回転ホルダー１６を直接回転軸に被せるようにしてもよい。
また、実施形態では、円盤形の切削工具２２を採用したが、棒状の切削工具２２を使用して面取りすることもできる。
さらにまた実施形態では、切削工具２２を回転させる原動機として電動モータ２７を例示したが、切削機２３の原動機として一般的なエアモータを使用することももちろん可能である。

１ …自走ユニット
２ …切削ユニット
３ …制御ユニット
４ …移動台
５ …電動モータ（原動機）
６ …駆動輪
７ …牽引ベース部材
８ …連結部材
８ａ …主軸
８ｂ …副軸
９ …付勢部材
１４ …支持部材
２１ …バネ力調整装置
２２ …切削工具
２７ …電動モータ（原動機）
Ｗ …歯車
Ｗ２ …歯

Claims (5)

1. 面取り対象となる歯車の軸方向と直交する片面の周縁に移動自在に載置される移動台と、その移動台に回転可能に設けられて前記歯車の外周部に当接する駆動輪と、その駆動輪を回転させる原動機と、を有する自走ユニットと、
   その自走ユニットに設けられた支持部材と、その支持部材に対し揺動可能に軸着されると共に先端に設けた切削工具の回転により前記歯車の歯の面取りをする切削ユニットと、を備えた歯車用自動面取り装置において、
   前記自走ユニットは、
   前記歯車の回転中心部に回転自在に設置される牽引ベース部材と、
   その牽引ベース部材と前記移動台とを連結する連結部材と、
   前記移動台を前記牽引ベース部材側に向けて付勢する付勢部材と、
   を備えたものであることを特徴とする歯車用自動面取り装置。
2. 前記連結部材は、前記牽引ベース部材側に位置調節可能に支持される主軸と、前記移動台側に支持される副軸とを伸縮可能に接続して構成されており、
   また、前記付勢部材は、前記主軸と前記副軸とを収縮方向に向けて引っ張るバネで形成されているものであることを特徴とする請求項１記載の歯車用自動面取り装置。
3. 前記主軸と前記副軸の接続部に前記付勢部材のバネの張力を加減し得るバネ力調整装置を設け、前記歯車に設置した状態で前記バネ力調整装置によってバネの張力を増大させ得るようにしたことを特徴とする請求項２に記載の歯車用自動面取り装置。
4. 前記移動台に、前記自走ユニットと前記切削ユニットとを制御する制御ユニットを設置したことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の歯車用自動面取り装置。
5. 前記移動台の駆動輪を回転させる前記原動機と、前記切削工具を回転させる原動機が電動モータであることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の歯車用自動面取り装置。

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