JP2015116634A - ギヤ研磨用工具及びそれに用いる研磨シート - Google Patents

Abstract

【課題】被加工ギヤと噛合うギヤ形状に成形されたギヤ状本体を備え、ギヤ状本体が被加工ギヤと噛合って研磨を行うギヤ研磨用工具であって、ギヤ状本体の歯部の研磨側面側に、研磨部を、低コストで容易に設けることが可能なギヤ研磨用工具及びそれに用いる研磨シートを提供することを課題とする。【解決手段】被加工ギヤ２と噛合う歯部７を有するギヤ形状に成形されたギヤ状本体８を備え、ギヤ状本体８とは別体形成された研磨シート９を、上記歯部７の少なくとも研磨側面７ａに貼付し、該研磨シート９はフレキシブルに変形可能に構成され、該研磨シート９の少なくもと表面側には、砥粒を含む研磨部２１が形成され、被加工ギヤ２と噛合って状態でギヤ状本体８を回転させ、研磨シート９の研磨部２１によって、被加工ギヤ２の歯面３ａを研磨する。【選択図】図４

Description

この発明は、被加工ギヤの歯面の研磨を行うギヤ研磨用工具及びそれに用いる研磨シートに関する。

被加工ギヤと噛合う歯部を有するギヤ形状に成形されたギヤ状本体を備え、前記歯部の少なくとも研磨側面には、砥粒を含む研磨部が一体で形成され、ギヤ状本体を、被加工ギヤに噛合った状態で、回転作動させることにより、被加工ギヤの歯面の研磨を行う技術が公知になっている（例えば、特許文献１を参照。）。

実公平７−８１３７号公報

上記文献では、砥粒を複雑な形状をなす研磨側面に直接接着することにより、研磨部となる砥粒層を研磨側面側に形成するか、或いは、一体焼結等によって、研磨部となる砥粒層を研磨側面側に形成している。このため、研磨側面側に研磨部を設ける作業には熟練を要し、手間も掛かり、コスト高になる他、上記砥粒層の表面に凹凸が存在すると、この意図しない凹凸が被加工ギヤに転写されるため、不要な凹凸を省く作業も必要になり、さらにコスト高になる。

本発明は、被加工ギヤと噛合うギヤ形状に成形されたギヤ状本体を備え、ギヤ状本体が被加工ギヤと噛合って研磨を行うギヤ研磨用工具であって、ギヤ状本体の歯部の研磨側面側に、研磨部を、低コストで容易に設けることが可能なギヤ研磨用工具及びそれに用いる研磨シートを提供することを課題とする。

本発明のギヤ研磨用工具は、被加工ギヤの歯面の研磨を行うギヤ研磨用工具であって、被加工ギヤと噛合う歯部を有するギヤ形状に成形されたギヤ状本体を備え、ギヤ状本体とは別体形成された研磨シートを、上記歯部の少なくとも研磨側面に貼付し、該研磨シートはフレキシブルに変形可能に構成され、該研磨シートの少なくもと表面側には、砥粒を含む研磨部が形成され、被加工ギヤと噛合った状態でギヤ状本体を回転させ、研磨シートの研磨部によって、被加工ギヤの歯面を研磨することを特徴とする。

上記構成によれば、ギヤ状本体とは別体形成された研磨シートを、ギヤ状本体の研磨側面に貼付することにより、該研磨側面側に研磨部を設けるが、この研磨シートは、例えば、フラットに変形させた状態で、その表面側に、砥粒を接着等によって固着することにより、研磨部を形成するか、形成時に砥粒を含ませて該研磨シート自体を研磨部とすることが可能であるため、ギヤ状本体の歯部の研磨側面側に、研磨部を、低コストで容易に設けることが可能である他、この容易化によって、研磨部の表面に凹凸が形成されることも抑制され、さらに低コスト化に寄与する。

前記研磨シートはフレキシブルに変形可能な変形シートを含み、該変形シートの表面には、砥粒を含んだ研磨部を形成したものとしてもよい。

前記変形シートの表面に、砥粒を付着させることにより、前記研磨部を構成したものとしてもよい。

前記変形シートの表面に、砥粒を含む糸状パイルを電気植毛することにより、前記研磨部を構成したものとしてもよい。

前記研磨シートが、砥粒を含み且つフレキシブルに変形可能な単一層シートであるものとしてもよい。

前記ギヤ状本体は、多条ネジ状に成形されたものとしてもよい。

また、本発明の研磨シートは、ギヤ研磨用工具のギヤ状本体に貼付される研磨シートであって、被加工ギヤと噛合う歯部を有するようにギヤ形状に成形されたギヤ状本体の該歯部における研磨側面に貼付されるシート本体を備え、該シート本体の少なくとも表面側には、砥粒を含む研磨部が形成され、被加工ギヤと噛合った状態でギヤ状本体を回転させ、前記研磨部によって、被加工ギヤの歯面の研磨を行うことを特徴とする。

ギヤ状本体とは別体形成された研磨シートを、ギヤ状本体の研磨側面に貼付することにより、該研磨側面側に研磨部を設けるが、この研磨シートは、例えば、フラットに変形させた状態で、その表面側に、砥粒を接着や電着等によって固着することにより、研磨部を形成するか、形成時に砥粒を含ませて該研磨シート自体を研磨部とすることが可能であるため、ギヤ状本体の歯部の研磨側面側に、研磨部を、低コストで容易に設けることが可能である他、この容易化によって、研磨部の表面に凹凸が形成されることも抑制され、さらに低コスト化に寄与する。

本発明を適用した研磨装置の側断面図である。 （Ａ），（Ｂ）は図１に示すギヤ研磨用工具の平面図及び側面図である。 （Ａ）は研磨作業状態を示す要部拡大図であり、（Ｂ）は研磨シートの切抜形状を示す説明図である （Ａ），（Ｂ）はそれぞれ研磨シートの構成を示す断面図である。 研磨装置の他の実施例に示す側断面図である。

図１は、本発明を適用した研磨装置の側断面図であり、図２は、（Ａ），（Ｂ）は図１に示すギヤ研磨用工具の平面図及び側面図であり、図３（Ａ）は研磨作業状態を示す要部拡大図であり、（Ｂ）は研磨シートの切抜形状を示す説明図である。図示される研磨装置１は、加工対象となる被加工ギヤ２の歯３と噛合うギヤ形状に成形されたギヤ研磨用工具４と、該ギヤ研磨用工具４を回転作動させる作動機構６と、被加工ギヤ２を、ギヤ研磨用工具４と噛合った状態で回転作動するように支持する図示しない支持機構とを備えている。

被加工ギヤ２の歯３と噛合ったギヤ研磨用工具４を作動機構６によって回転作動させることにより、支持機構に回転可能に支持された被加工ギヤ２の歯３の歯面３ｂ，３ｃに対して研磨作業（研削作業，磨き作業）を行う。この研磨作業によって、歯面３ｂ，３ｃの一般的な研磨加工の他、歯面３ｂ，３ｃの傷、打痕の削除から、歯面３ｂ，３ｃを鏡面に仕上げることができる。

上記ギヤ研磨用工具４は、はす歯車である被加工ギヤ２の歯３と噛合う螺旋状の歯部７を外周面側に有するギヤ形状（具体的には、多状ネジ状）に成形されたギヤ状本体（本体）８と、ギヤ状本体８の外周面側に形成された上記歯部７の少なくとも一部に貼付される研磨シート９とから構成されている。

ギヤ状本体８は、必要強度を満たす任意の材料（例えば、金属材料や、硬質プラスチック等）によって構成され、その形状は、被加工ギヤ２と噛合い可能なギヤ形状に成形されていればよく、上記多条ネジ状に限定されるものではない。例えば、被加工ギヤ２が外歯式の平歯車又ははす歯車である場合、ギヤ状本体８は、山形のネジ状歯車形状に成形されるか、或いは内歯式の上記歯車状に成形される。

また、このギヤ本体８の円筒形状の軸心となる回転中心部には、円柱状の取付孔８ａが穿設され、これによって、ギヤ研磨用工具４は、全体形状が円形リング状に成形されている。上記作動機構６は、ギヤ研磨用工具４を、該ギヤ研磨用工具４の環状形状の周方向に回転作動させる。詳細は後述する。

歯部７は、歯先側端面７ａと、該歯先側端面７ａからそれぞれ両脇側に下降傾斜した一対の側面７ｂ，７ｃとを有し、この歯部７は断面視で山形に成形されている。一方、被加工ギヤ２の歯３も、歯先側端面３ａと、該歯先側端面３ａからそれぞれ両側側に下降傾斜した一対の側面３ｂ，３ｃとを有している。ちなみに、この歯３の側面３ｂ、３ｃがそれぞれ歯面になる。

そして、ギヤ研磨用工具４が被加工ギヤ２と噛合っている際、歯部７の側面７ｂ、７ｃの少なくとも一方が被加工ギヤ２の歯３の側面３ｂ、３ｃに接触する。ちなみに、ギヤ研磨用工具４が、自身の軸心を回転軸心Ｓとして回転している最中、ギヤ研磨用工具４の歯部７の一方側側面７ｂが、被加工ギヤ２の歯３の一方側歯面３ｂに接当して、該歯部３を、ギヤ研磨用工具４の螺旋形状をなす歯部３の進行する方向に送る。

すなわち、図示する例では、被加工ギヤ２の上記一方側歯面３ｂが研磨される被加工側歯面になるとともに、ギヤ研磨用工具４の上記一方側側面７ｂが研磨時における研磨側面になる。この他、被加工ギヤ２の歯３における被加工側歯面３ｂと反対側の歯面３ｃは、非加工側歯面になるとともに、歯部７における研磨側面７ｂと反対側の側面７ｃは、非作用面になり、非加工側歯面３ｃと非作用面７ｃとの間には、図示する通り、若干の隙間が形成される。

ちなみに、ギヤ状本体８の外周面側において、隣接する歯部７，７間には、溝状の谷部８ｂが歯部７，７に沿って凹状成形されている。なお、ギヤ研磨用工具４の回転軸心Ｓの回転方向を反対側に設定すると、被加工ギヤ２の歯３の上記一方側側面３ｂが非加工側歯面、上記他方側側面３ｃが被加工面にそれぞれなるとともに、ギヤ研磨用工具４の歯部７の上記一方側側面７ｂが非作用面、他方側側面が研磨面にそれぞれなる。

上記研磨シート９はシート本体１０から構成され、該研磨シート９は、フレキシブルに変形可能に構成され、その表面側には、研磨機能（研削機構、磨き機構）が付与されている。この研磨シート９は、図示しないシート材から切抜形成され、具体的には、シート材が研磨側面７ａの形状に対応した円弧状に切抜かれる。

このようにして形成された円弧状の複数の研磨シート９を、歯部７の少なくとも研磨側面７ｂに順次貼付し、歯部７の螺旋状の形成方向全体に亘って、研磨側面７ｂを、研磨シート９により、カバーさせる。この研磨シート９の研磨側面７ｂへの貼付によって、該研磨側面７ｂに、適切な研磨機能を付与される。なお、研磨シート９のさらに具体的な構成は、後述する。

上記作動機構６は、ギヤ研磨用工具４の軸心を回転軸心Ｓとして、該ギヤ研磨用工具４を上記環状形状の周方向に回転作動させる。具体的には、この作動機構６は、上記回転軸心Ｓ上に出力軸（駆動軸）１１ａが回転駆動可能に配置されたモータ（動力源）１１と、ギヤ研磨用工具４をモータ１１の出力軸１１ａに取付ける取付具１２とを備えている。

取付具１２は、ギヤ研磨用工具４を回転軸心Ｓの両側端面（両規制面側）から挟持して保持し且つ出力軸１１ａに一体回転するように取付固定する一対の保持部材１３，１４から構成されている。駆動軸１１ａに近い側の保持部材１３は、該駆動軸１１ａの先端部に取付固定される円盤状且つフランジ状の被取付部１６と、被取付部１６から駆動軸１１ａから離間する側に一体的に突出形成されて上記回転軸心Ｓを軸心とする軸部１７とを有している。この軸部１７は、ギヤ本体８の取付孔８ａに嵌合挿入可能な円柱状に成形されている。一方、駆動軸１１ａから違い側の保持部材１４は、回転軸心Ｓの軸方向視で、被取付部１６と同一の円盤形状に成形され、この保持部材１４には、上記保持部材１３側に一体で突出して上記取付孔８ａに嵌合挿入される凸状部１４ａを有している。

保持部材１３の軸部１７及び保持部材１４の凸状部１４ａを、取付孔８ａの両側の開放端から嵌合挿入して、該一対の保持部材１３，１４を、ボルト１５によって互いに締着固定することにより、ギヤ研磨用工具４が保持部材１３の被取付部１６と、保持部材１４との間に挟持固定され、これによって、ギヤ研磨用工具４が駆動軸１１ａに一体回転するように装着された状態になる。ちなみに、被取付部１６及びギヤ状本体８の互いの対向面には、互いの空間が連接される凹部４ｃ，１６ａが形成され、この上下の凹部４ｃ，１６ｃによって形成される空間内に規制ピン２０が嵌合収容され、この規制ピン２０によって、取付具１２に対するギヤ研磨用工具４の相対回転が規制（具体的には禁止）される。

次に、図４に基づき、研磨シート９の構成について詳述する。

図４（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ研磨シートの構成を示す断面図である。同図（Ａ）に示す例では、シート本体１０からなる研磨シート９は、フレキシブルに弾性変形可能な変形シート１８を含み、この変形シート１８が、歯部７の少なくとも研磨側面７ｂに貼付される。変形シート１８は、金属箔、布、紙又は合成樹脂片等の柔軟性及び弾力性を有してフレキシブルに変更可能な材料によって構成される。

上記貼付の手段としては、変形シート１８と研磨側面７ｂとの間に介在させる接着剤１９や、両面テープ（図示しない）を用いる。ちなみに、接着剤１９を用いる場合、変形シート１８の裏面（研磨側面７ｂに接する側の面）と、研磨側面７ｂの何れか一方又は両方に、接着剤１９を塗布した状態で、両者を接合させればよい。

この変形シート１８の研磨側面７ｂと接しない側の面である表面には、微細な砥粒を接着等で付着させるか、或いは該砥粒を含む糸状パイルを電気植毛することにより、研磨部２１を形成している。この研磨部２１によって、被加工ギヤ２における歯部３の被加工側歯面３ｂの研磨作業を行う。

また、この研磨部２１を形成させる作業は、研磨側面７ｂへの貼付前に予め行ってもよいし、或いは、研磨側面７ｂに貼付した状態の変形シート１８に対して、行ってもよい。

なお、図示する例では、研磨側面７ｂのみに、研磨シート９を貼付する例について、説明したが、仮想線Ｌで示すように、歯部７を構成する研磨側面７ｂ以外の面である非作用面７ｃ及び歯先側端面７ｃをカバーするように、研磨シート９を貼付してもよい。この場合、単一の研磨シート９によって、一対の側面７ｂ，７ｃ及び歯先側端面７ａをまとめてカバーしてもよいし、或いは、複数の研磨シート９によって、これらを各別にカバーしてもよい。

一方、図４（Ｂ）では、フレキシブルに変形可能であって且つ柔軟性及び弾力性を有する研磨シート９自体を、微細な砥粒が混同された材料によって一体成形し、この研磨シート９全体を、上記研削部２１とする例を示している。言換えると、本例では、砥粒を含み且つフレキシブルに弾性変形可能な単一層シートを、上記研磨シート９として用いている。

上記構成の研削装置１による研磨作業について説明すると、ギヤ研磨用工具４と被加工ギヤ２とが噛合った状態で、両者を回転作動させることにより、被加工ギヤ２の被加工側歯面３ｂの研磨作業を行うことが可能である。この際、上述の例では、ギヤ研磨用工具４から被加工ギヤ２に動力を伝動して、互いが反対方向に回転するが、被加工ギヤ２を、ギヤ研磨用工具４と同一方向に同期回転させて、研磨作業を行うことも可能である。ちなみに、この場合には、互いを遅らせるか、或いは進ませる方向のトルクが発生するように同期回転させる。

以上のように構成される研削装置１によれば、研磨部２１が形成された部材である研磨シート９と別体で、ギヤ状本体８が構成されるため、該ギヤ状本体８が研磨用の材質に限定されることなく、硬質で歯部７等の各部の形状が高精度に成形可能な材料を、ギヤ状本体８の材料として、選択することが可能になり、これによって必要な研磨精度や、強度が容易に確保できる。

また、ギヤ状本体８の研磨シート９を貼付する部分は、該研磨シート９の厚み分、歯厚を、薄く成形するが、研磨シート９の厚みは、ほぼ均一とすることが可能であるため、高精度なギヤ研磨用工具４を、安価に製造可能になる。

また、研磨シート９の弾性力及び柔軟性により、該研磨シート９が緩衝材として機能するとともに、被加工ギヤ２の被加工側歯面３ｂに沿って変形するため、研削作業時に所定部位に集中的に荷重が作用することが防止され、砥粒の脱落や破損が抑制できる他、研削作業の作業効率も向上する。この他、研磨シート９の弾性力及び柔軟性により、被加工ギヤ２の噛合い誤差や、研磨シート９のギヤ状本体８への取付誤差もある程度許容される。

また、程度の個数の被加工ギヤ２に対して、研削加工を行った後に、通常のドレス加工をして、歯部７の再成形を行う必要があるが、研磨シート９の交換によって、このドレス加工が不要になるため、ドレス加工のための装置が不要になり、装置が簡略化される。具体的には、ドレス加工の成形装置や、成形用ロータリダイヤ等が不要になる。また、加工時に被加工ギヤ２に作用する圧力を適切に調整すれば、研磨部２１の砥粒の磨耗を極めて小さくすることが可能であり、ギヤ研磨用工具４の目詰まりもコントロール容易になる。

また、研磨シート９は、様々な形状の歯部７に対応して自身がフレキシブルに変形し、貼付されるため、歯部７の形状を精密にすれば、研削制度もさらに向上する。また、これによって、ダイヤモンドやＣＢＮ等の高価な砥粒を用いた研磨シート９を用いて安価な研削装置１を製造することが容易になる。

すなわち、研磨部２１の砥粒として、微粒子を砥粒として用いて歯部７の片側面７ｂのみにより研磨を行うにあたり、ギヤ研磨用工具４に作用する加工圧をコントロールすることにより、研磨部２１の砥粒の磨耗、脱落を防止し、砥粒表面の目詰まりを防止できると同時に、研磨シート９の弾性によるダンパー効果によって、鏡面に仕上げることも容易になり、この鏡面加工によって、被加工ギヤ２の性能が飛躍的に向上する。

さらに、軽量な材料を用いてギヤ状本体８を形成すれば、全体を軽量化可能になり、加工エネルギーを低減できる。ちなみに、ギヤ状本体８として、軽量な剛性材を材料として用いる手段や、中空状の形状を採用することにより、上記軽量化を容易に図ることが可能になる。

また、高硬度のショット玉を、焼入れした被加工ギヤ２に衝突させて、表面に残留応力を付与する工法が広く用いられているが、この工程では、表面に残った圧痕や傷に起因して、当面の磨耗が促進される場合がある。しかし、上記のような微粒子を用いた研削部２１では、被加工ギヤ２の表面の細かい凹凸（特に凸部）も排除できるため、このような不具合への対策も万全になる。

なお、研磨シート９の材料として、薄金属片を用いることも可能である。

次に、研磨装置１の他の実施例について、上述した例と異なる部分を説明すると、上述した例では、取付具１２が一対の保持部材１３，１４から構成される例につき説明したが、図５に示す他例では、駆動軸１１ａ側の保持部材１３のみによって、取付具１２を構成している。そして、ギヤ研磨用工具４の取付孔８ａに、軸部１７を嵌合挿入した状態で、被取付部１６及びギヤ研磨用工具４にボルト２２を挿入し、締付けることによって、該ギヤ研磨用工具４を、駆動軸１１ａに取付固定している。

１ 研磨装置
２ 被加工ギヤ（ワーク）
３ｂ 歯面
３ｃ 歯面
７ 歯部
７ｂ 研磨側面（歯面側面）
７ｃ 研磨側面（歯面側面）
８ ギヤ状本体（本体）
９ 研磨シート
１０ シート本体
１８ 変形シート
２１ 研磨部（研磨層）

Claims (7)

1. 被加工ギヤの歯面の研磨を行うギヤ研磨用工具であって、
   被加工ギヤと噛合う歯部を有するギヤ形状に成形されたギヤ状本体を備え、
   ギヤ状本体とは別体形成された研磨シートを、上記歯部の少なくとも研磨側面に貼付し、
   該研磨シートはフレキシブルに変形可能に構成され、
   該研磨シートの少なくもと表面側には、砥粒を含む研磨部が形成され、
   被加工ギヤと噛合った状態でギヤ状本体を回転させ、研磨シートの研磨部によって、被加工ギヤの歯面を研磨する
   ことを特徴とするギヤ研磨用工具。
2. 前記研磨シートはフレキシブルに変形可能な変形シートを含み、
   該変形シートの表面には、砥粒を含んだ研磨部を形成した
   請求項１に記載のギヤ研磨用工具。
3. 前記変形シートの表面に、砥粒を付着させることにより、前記研磨部を構成した
   請求項２に記載のギヤ研磨用工具。
4. 前記変形シートの表面に、砥粒を含む糸状パイルを電気植毛することにより、前記研磨部を構成した
   請求項２に記載のギヤ研磨用工具。
5. 前記研磨シートが、砥粒を含み且つフレキシブルに変形可能な単一層シートである
   請求項１に記載のギヤ研磨用工具。
6. 前記ギヤ状本体は、多条ネジ状に成形された
   請求項１乃至５の何れかに記載のギヤ研磨用工具。
7. ギヤ研磨用工具のギヤ状本体に貼付される研磨シートであって、
   被加工ギヤと噛合う歯部を有するようにギヤ形状に成形されたギヤ状本体の該歯部における研磨側面に貼付されるシート本体を備え、
   該シート本体の少なくとも表面側には、砥粒を含む研磨部が形成され、
   被加工ギヤと噛合った状態でギヤ状本体を回転させ、前記研磨部によって、被加工ギヤの歯面の研磨を行う
   ことを特徴とする研磨シート。

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