JP2015127077A - 歯車加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】切粉を確実に除去することができる歯車加工装置を提供する。
【解決手段】 本発明は、被加工歯車の側面のバリ及び余肉除去を行う除去加工ユニットを有する歯車加工装置であって、前記除去加工ユニットは、円板状の第１カッター及び第２カッターと、前記第１カッターと第２カッターとが対向するように、当該第１カッター及び第２カッターをそれぞれ支持する第１カッター支持体及び第２カッター支持体と、前記各カッターの周縁の径方向外方に配置するよう第１カッター支持体及び第２カッター支持体に備えられて当該周縁の少なくとも一部に作用する第１ノズル及び第２ノズルと、前記第１ノズル及び第２ノズルから切粉を吸引する第１及び第２吸引機構と、を備え、前記第１カッター支持体及び第２カッター支持体は、前記第１カッター及び第２カッターの隙間が前記被加工歯車の厚さに対応するように、近接離間可能に構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、歯車加工装置に関する。

歯車を加工する際には、仕上げ時に歯車の側面に生じるバリや余肉の除去が行われる。このような歯車加工装置としては、例えば、特許文献１のようなものがある。この文献に開示されている歯車加工装置は、対向配置された一対のカッターを備え、両カッターの隙間を被加工歯車の厚みと同じになるように調整した上で、両カッターで被加工歯車を挟むようにしてバリを除去するようになっている。

特開２０１３−１８０３５１号公報

ところで、歯車のバリ取りを行う際には、切粉が発生する。このような切粉は、加工の妨げになり、加工精度を低下させることになるため、加工部位から除去する必要がある。そのため、一般的には、空気を吹き付けるなどして、切粉を加工部位から除去することが行われている。しかしながら、この方法では、単に空気を吹き付けているだけで、切粉の流れはコントロールされていないため加工部位付近での除去には有効であるが、除去された切粉は質量が軽いため装置全体に飛散する。したがって、シールドで密閉された歯車加工装置の内は清掃する必要があり、また切粉が歯車加工装置に付随する様々な可動部に挟まって動作不良を起こす原因となる等、切粉の問題の根本的な解決にはなっておらず、切粉を確実に除去する方法が望まれていた。本発明は、この問題を解決するためになされたものであり、切粉を確実に除去することができる歯車加工装置を提供することを目的とする。

本発明は、被加工歯車の側面のバリ及び余肉除去を行う除去加工ユニットを有する歯車加工装置であって、前記除去加工ユニットは、円板状の第１カッター及び第２カッターと、前記第１カッターと第２カッターとが対向するように、当該第１カッター及び第２カッターをそれぞれ支持する第１カッター支持体及び第２カッター支持体と、前記各カッターの周縁の径方向外方に配置するよう第１カッター支持体及び第２カッター支持体に備えられて当該周縁の少なくとも一部に作用する第１ノズル及び第２ノズルと、前記第１ノズル及び第２ノズルから切粉を吸引する第１及び第２吸引機構と、を備え、前記第１カッター支持体及び第２カッター支持体は、前記第１カッター及び第２カッターの隙間が前記被加工歯車の厚さに対応するように、近接離間可能に構成されている。

この構成によれば、各カッターの径方向外方に、カッターの周縁に沿って配置したノズルにより、切粉を吸引するようにしているため、加工時に発生した切粉を加工部位から確実に除去すると共に所定の場所に集めることができる。

上記歯車加工装置においては、前記第１カッター支持体及び第２カッター支持体を前記被加工歯車に対して近接離間可能に構成すると共に、前記第１ノズル及び第２ノズルは、前記各カッターの周縁方向に沿って延びた円弧状に形成してもよい。

第１カッター及び第２カッターは被加工歯車の歯部側面に重合摺接させてバリ及び余肉除去を行うが、被加工歯車がそれまでとは径が異なる場合には、両カッターの位置を被加工歯車に対して近接離間させることで、歯部側面の重合摺接状態を維持できバリ及び余肉除去を継続できる。そのとき被加工歯車の歯部側面に対する重合摺接位置はカッターの周縁方向に沿って移動する。前記第１ノズル及び第２ノズルが上記の円弧形状をしていることにより吸引力低下を抑制しつつも吸引エリアを効率的に広げ、径が異なる被加工歯車に対してもそこから発生する切粉を確実に吸引することができる。

前記第１及び第２吸引機構は、種々の構成にすることができるが、例えば、前記第１カッター支持体及び第２カッター支持体に設けられ、前記第１及び第２ノズルから、それぞれ通じる切粉の吸引流路と、当該第１カッター支持体及び第２カッター支持体の外部に開口し、前記各吸引流路を通過した切粉を排出する排出口と、を備えるように構成することができる。

このようにすることで、吸引された切粉は、各カッター支持体を貫通して排出口から排出されるため、切粉を加工部位から確実に除去することができる。

このとき、切粉の吸引は、種々の方法で行うことができるが、例えば、前記第１及び第２吸引機構が、前記各吸引流路の途中から前記排出口へ向けて負圧用空気を圧送することで、前記各吸引流路内に負圧を生じさせるように構成することができる。また、この負圧用空気は、歯車加工装置の各所で使用される空圧機器用の動力源を用いて発生させることができ、特別な動力を不要とし低コスト化が図れる。

上記各歯車加工装置においては、前記第１カッター支持体を着脱自在に固定する第１支持本体と、前記第２カッター支持体を着脱自在に固定する第２支持本体と、をさらに備え、前記負圧用空気は、前記第１支持本体及び前記第２支持本体から前記各吸引流路へそれぞれ圧送するように構成することができる。この構成により、カッターを交換する場合には、各カッター支持体を各支持本体から取り外せばよい。そして、負圧用の空気は、各支持本体に設けられるため、負圧用空気の供給経路を新たに設ける必要がない。したがって、装置の省スペース化が可能となる。

上記各歯車加工装置においては、前記第１吸引機構に、前記第１カッター支持体の排出口に連結され、切粉を案内する第１案内管を設けるとともに、前記第２吸引機構は、前記第２カッター支持体の排出口に連結され、切粉を案内する第２案内管を設け、前記第１排出管及び第２排出管を連結可能とすることができる。これにより、各案内管から個別に切粉を排出するのではなく、両案内管から排出される切粉を１箇所にまとめて集塵でき、省スペース化が可能となる。

本発明に係る歯車加工装置によれば、切粉を確実に除去し所定の場所に集めて装置内の清掃回数を低減させることができる。

本発明の一実施形態に係る加工装置及び交換装置の概略構成を示す正面図である。 加工装置の主軸ユニット及び交換装置の断面図である。 主軸ユニット及びこれに取り付けられた治具及びワークの拡大正面図である。 面取り加工ユニットの拡大側面図である。 図４のＡ−Ａ線断面図である。 図５のＢ−Ｂ線断面図である。 図５に示す支持フレームの拡大図（ａ）及びそのＣ−Ｃ線断面図（ｂ）である。 面取り加工具の拡大断面図である。 面取り加工具の交換を説明する図である。 面取り加工ユニットの動作を説明する平面図である。 図５のＤ−Ｄ線矢視図である。 除去加工ユニットの一部側面図であり、除去加工具のクランプの動作を示している。 切粉排出機構の側面図である。 図１３の縦断面図である。 図１４の横断面図である。 切粉排出機構の分解斜視図である。 図１３の動作説明図である。 除去加工ユニットの動作を説明する平面図である。 回転機構を下方から見た平面図及び動作図である。 固定機構の平面図である。 固定機構を主軸ユニット側から見た側面図である。 治具の交換を示す動作説明図である。 ワークの交換を示す動作説明図である。 ワークの加工を示す平面図である。 面取り加工具の交換を示す動作説明図である。 除去加工具の交換を示す動作説明図である。 他の例を示す、主軸ユニット及びこれに取り付けられた治具及びワークの拡大断面図である。 他の例を示す、主軸ユニット及びこれに取り付けられた治具及びワークの拡大断面図である。

以下、本発明に係る歯車加工装置を、歯車加工システムに適用した場合の一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。この歯車加工システムは、ワークである歯車の両側縁の面取り加工、及び面取りにより生じたバリ及び余肉を除去する除去加工を行うためのものである。具体的には、歯車を加工する歯車加工装置と、加工対象である歯車及び加工具を交換する交換装置（交換ユニット）とで構成されている。以下では、まず、歯車加工装置について説明し、その後、交換装置について説明する。なお、以下の説明では、図５の上側を「前」又は「前面側」、下側を「後」又は「背面側」と称するとともに、ワークに近い側を「先端側」、その反対側を「後端側」と称することがある。

図１は、本実施形態に係る歯車加工装置及び交換装置の概略構成を示す正面図である。図１に示すように、本実施形態に係る歯車加工装置１は、内部空間１１１及びこの内部空間１１１の上部を塞ぐ頂部１１２を有する基台１１を備えている。そして、この基台１１には、ワークＷである歯車を支持する主軸ユニット１２と、この主軸ユニット１２との間でワークＷを挟持する心押しユニット１３とが設けられている。さらに、基台１１上には、ワークＷに対して面取り加工を行う面取り加工ユニット１４、及びバリ及び余肉の除去を行う除去加工ユニット１８（図５参照）が前記面取り加工ユニット１４の裏側に設けられている。また、主軸ユニット１２を挟んでこれら加工ユニット１４・１８と対向するように交換装置２を配置する。以下、これら各ユニットについて詳細に説明する。

図２は、加工装置の主軸ユニット及び交換装置の断面図である。図２に示すように、主軸ユニット１２は、基台１１の頂部１１２に固定される筒状の基部１２１と、この基部１２１の内部に挿通される筒状の回転スリーブ１２２と、を備えている。基部１２１の下端部は、頂部１１２に固定されており、ここから上方へと延びている。そして、回転スリーブ１２２は、軸方向に離れて配置された一対の軸受１２３を介して、基部１２１の内部に回転自在に取り付けられている。また、回転スリーブ１２２の上下の両端部は、基部１２１の上端及び下端からそれぞれ突出している。このうち、回転スリーブ１２２の下端部は、基台１１の内部空間１１１に突出し、この突出部分に第１プーリー１２４が固定されている。また、基台１１の内部空間１１１には、回転スリーブ１２２と平行に延びる回転軸を有する駆動モータ１２５が配置され、この駆動モータ１２５の回転軸には第２プーリー１２６が取り付けられている。そして、第１及び第２プーリー１２４，１２６には伝動ベルト１２７が掛け渡されており、駆動モータ１２５を駆動することで、回転スリーブ１２２が軸周りに回転するようになっている。

回転スリーブ１２２の内部には、軸方向に上下動可能な可動ロッド１２８が設けられている。また、回転スリーブ１２２の上端部には、後述するワーク用治具Ｚを固定するためのチャック部（固定部）１２０が設けられている。このチャック部１２０には、後述するように、チャック部１２０の上面及び外周面を覆うように配置されるワーク用及び加工具用治具が取り付けられるようになっており、チャック部１２０の外周面に配置した可動係止部（図示せず）を治具の内壁面を径方向外方に進出・退避させることで、治具をチャック部１２０に固定・解除するようになっている。具体的には、上述した可動ロッド１２８が、下方からチャック部１２０の内部を押圧することで、チャック部１２０の外周面が治具の固定を解くように構成されており、可動ロッド１２８が下降すると、チャック部１２０が治具を固定するようになっている。チャック部１２０としては、公知のコレットチャックなどを用いることができる。

可動ロッド１２８の下端部は、回転スリーブ１２２の下端から下方に突出しており、この突出部分に支持板１２９が取り付けられている。支持板１２９と回転スリーブ１２２との間には、可動ロッド１２８の外周面に巻き付くようにバネ１２９０が配置されており、このバネ１２９０によって支持板１２９が下方に押し下げられている。また、支持板１２９には、可動ロッド１２８を囲むように周方向に上方へ突出する複数の支持棒１２９１が配置されている。各支持棒１２９１は、第１プーリー１２４の下面に形成された穴にそれぞれ挿入され、上下動可能となっている。したがって、第１プーリー１２４が回転すると、支持棒１２９１を介して連結された支持板１２９も回転し、これに伴って可動ロッド１２８も回転する。すなわち、可動ロッド１２８は回転スリーブ１２２とともに軸周りに回転する。

支持板１２９の下方には、支持板１２９を上方に押し上げるための押し上げ機構１５が設けられている。この押し上げ機構１５は、支持板１２９の下方に配置された複数の押し上げ棒１５１を備えており、これら押し上げ棒１５１が基板１５２によって支持されている。基板１５２の下方には油圧シリンダ１５３が配置されており、この油圧シリンダ１５３の作動によって基板１５２が上方に押し上げられる。これにより、押し上げ棒１５１が支持板１２９を上方に押し上げ、可動ロッド１２８がチャック部１２０に作用する。すなわち、チャック部１２０と治具の固定状態が解除される。一方、油圧シリンダ１５３の非作動時に押し上げ棒１５１が降下すると、可動ロッド１２８も下降し、チャック部１２０と治具が固定される。押し上げ棒１５１が降下すると、可動ロッド１２８はバネ１２９０によって下方に付勢されているため、チャック部１２０とワーク用治具Ｚとの固定状態が維持される。なお、油圧シリンダ１５３の非作動時、押し上げ棒１５１の上端と支持板１２９との間には隙間が形成されており、接触しないようになっている。そのため、支持板１２９は押し上げ棒１５１と干渉せず、可動ロッド１２８とともに回転可能となる。

また、この主軸ユニット１２には、チャック部１２０に対して空気を供給するための空気供給機構が設けられている。具体的には、以下の通りである。まず、支持板１２９の下面に、スイベルジョイント１６が回転可能に連結されており、このスイベルジョイント１６を介して、可動ロッド１２８内にエアを供給できるようになっている。可動ロッド１２８の内部には、軸方向に延びる貫通孔１２８１が形成されており、貫通孔１２８１の下端部が上述したスイベルジョイント１６に連結されている。この貫通孔１２８１は、可動ロッド１２８の上端付近で径方向に延び、回転スリーブ１２２の内部に開口している。このエアの流通路は、上方に延び、チャック部１２０の上面で開口している。このように形成されたエアの流通路からはエアが排出され、これによってチャック部１２０の上面のゴミを吹き飛ばすことができる。したがって、治具を正確に取り付けることができる。また、流通路１２２１とは別の流通路（図示せず）が可動ロッド１２８に設けられ、チャック部１２０に治具が装着されると、流通路（図示せず）が治具によって塞がれ、エアが排出されないようになるため、スイベルジョイント１６にエアを供給する供給源（図示省略）が、これを検出することで、治具が装着されたことを検知することができる。この点については、図２７及び図２８を用いて後述する。

図１に示すように、心押しユニット１３は、基台１１上に配置され、上方に延びる支持部１３１と、この支持部１３１に沿って上下動可能な心押し部１３２とを備えている。支持部１３１の上端には、モータ１３３が取り付けられており、このモータ１３３の回転軸に、下方へ延びるボールねじ１３４が連結されている。ボールねじ１３４には、ナット１３５が螺合しており、このナット１３５に心押し部１３２が取り付けられている。また、支持部１３１には、ボールねじ１３４と平行に、上下方向に延びるガイドレール１３６が取り付けられており、心押し部１３２は、このガイドレール１３６によってガイドされつつ上下動するようになっている。また、心押し部１３２の下端には、後述するように、治具を押圧する棒状の押圧部材１３２１が取り付けられている。

図３は主軸ユニット及びこれに取り付けられたワーク用治具及びワークの拡大正面図である。同図に示すように、本実施形態のワーク用治具Ｚは、ワークＷを支持するためのものであり、上述したように、主軸ユニット１２のチャック部１２０に取り付けられる。ワーク用治具Ｚは、主として３つの部位で構成されている。すなわち、下方から上方へ一体的に構成された、固定部Ｚ１、テーパ部Ｚ２、及び挿通軸部Ｚ３を備えている。固定部Ｚ１は、概ね円筒状に形成され、その下面にはチャック部１２０が挿入される開口Ｚ１１が形成されている。また、固定部Ｚ１の外周面には、周方向に延びる環状溝Ｚ１２が形成されている。この環状溝Ｚ１２には、後述する交換装置２のアーム１７６が係合するようになっており、これによってワーク用治具Ｚはアーム１７６により挟持されて、搬送される。そして、固定部Ｚ１の上端には上方に延びるテーパ部Ｚ２が一体的に連結されており、上方にいくにしたがってワーク用治具Ｚの径が小さくなる。テーパ部Ｚ２の上端には、径の小さい挿通軸部Ｚ３が設けられ、この挿通軸部Ｚ３がワークＷの中心穴Ｗ１に挿入される。挿通軸部Ｚ３には、上方から心押しユニット１３の押圧部材１３２１によって押圧されると、径方向外向きに移動する可動係止部（図示省略）が設けられており、この可動係止部がワークＷの中心穴Ｗ１を内側から押圧することで、ワークＷが挿通軸部Ｚ３に固定される。このような挿通軸部Ｚ３としては、例えば、公知のコレットチャックを用いることができる。

続いて、ワークの面取り加工を行う面取り加工ユニット１４について、図４〜図６を参照しつつ説明する。図４は面取り加工ユニットの拡大側面図、図５は図４のＡ−Ａ線断面図、図６は図５のＢ−Ｂ線断面図、図７は図５に示す支持フレームの拡大図（ａ）及びそのＣ−Ｃ線断面図（ｂ）である。図１，図４〜図７及びに示すように、面取り加工ユニット１４は、心押しユニット１３の支持部１３１に設けられた第１フレーム１３８に沿って、水平方向に移動可能なベースプレート１４１を有している。第１フレーム１３８の前面には、上下方向に所定間隔をおいて平行に配置され、水平方向に延びる一対のガイドレール１４１１が設けられており、このガイドレール１４１１に沿ってベースプレート１４１がワークＷに対して進退可能となっている。第１フレーム１３８内には、水平方向に延びるボールねじ１４１２が配置されており、このボールねじ１４１２に螺合するナット１４１３がベースプレート１４１の背面（図４の上側）に固定されている。また、ボールねじ１４１２の端部、つまりワークＷとは反対側の端部（図４の右側）には、モータ１４１４が取り付けられており、このモータ１４１４が駆動することで、ボールねじ１４１２が回転し、ナット１４１３とともにベースプレート１４１が移動する。

ベースプレート１４１の前面（図５の下側）には、環状の支持フレーム１４２が平面視で斜めに配置されている。より詳細には、図５に示すように、ワークＷとは反対側の端部が、ベースプレート１４１から離れるように斜めに配置されている（なお、ベースプレート１４１と支持フレーム１４２とは一体的に形成することもできる）。そして、この支持フレーム１４２の内部には、歯がベースプレート１４１を向くように第１ベベルギア１４２１が回転自在に設けられている。この第１ベベルギア１４２１は、支持フレーム１４２の傾きに対応するように、ベースプレート１４１の垂線から傾いた軸線Ｖ周りに回転可能となっている。また、図７に示すように、第１ベベルギア１４２１の外周面には、周方向６箇所において等間隔に凹部１４２２が形成されているが、これについては後述する。さらに、第１ベベルギア１４２１の前面には、円形の加工具支持部１４３が固定されており、第１ベベルギア１４２１とともに回転するようになっている。そして、この加工具支持部１４３の外周面には、等間隔に複数（本実施形態では６個）の面取り加工具（第１加工具）１４４が取り付けられており、加工具支持部１４３が回転することで、いずれかの面取り加工具１４４がワークＷに対向配置されて、ワークＷを加工するように構成されている。以下、この位置をワーク加工位置と称する。

なお、図５に示すように、この面取り加工ユニット１４は、面取り加工具１４４が進退する際に、面取り部材１４４２の回転中心が通る線上に、ワークＷの回転中心が位置していない。すなわち、面取り部材１４４２は、ワークＷの中心からずれた位置、つまりワークＷの前面側（図５の下側）に当接するようになっている。そして、ワークの背面側（図５の上側）には、後述するように、除去加工ユニット１８のカッター１８４６が揺動により接触する。

次に、面取り加工具１４４の選択について説明する。支持フレーム１４２は、ベースプレート１４１に対して斜めに取り付けられているが、図５に示すように、この取り付けによりベースプレート１４１と支持フレーム１４２との間に形成される隙間には、第１ベベルギア１４２１と噛み合う第２ベベルギア１４２３が設けられ、支持フレーム１４２に回転自在に支持される。第２ベベルギア１４２３の回転軸１４２４は上記隙間から軸方向外方へ延びるように配置されている。そして、その外端部にはモータ１４２５が連結されている。したがって、このモータ１４２５が回転することで、両ベベルギア１４２１，１４２３が回転し、これに伴って、加工具支持部１４３も回転する。なお、１４３２は加工具支持部１４３を回転支持する固定軸である。また、図７に示すように、第１ベベルギア１４２１の外周面に形成された凹部１４２２には、プッシュピン１４２６が係合するようになっている。より詳細に説明すると、このプッシュピン１４２６は、支持フレーム１４２に進退自在に支持されるとともに、第１ベベルギア１４２１から径方向外方に延びるように配置されているが、第２ベベルギア１４２３の回転軸１４２４とは、周方向にずれて配置されている。すなわち、図６に示すように、第２ベベルギア１４２３の回転軸１４２４が水平に延びているのに対し、上記プッシュピン１４２６は斜め上方に延びるように配置されている。そして、プッシュピン１４２６の外端部には、油圧シリンダ１４２７が配置されており、これによって、プッシュピン１４２６の内端部を第１ベベルギア１４２１の凹部１４２２に押し込み、第１ベベルギア１４２１を所定の回転位置に固定できるようになっている。すなわち、いずれかの面取り加工具１４４がワーク加工位置にあるときに、この状態をプッシュピン１４２６により固定できるようになっている。

次に、面取り加工具について、図８及び図９を参照しつつ説明する。図８は面取り加工具の拡大断面図であり、図９は面取り加工具の交換を説明する図である。図８に示すように、各面取り加工具１４４は、筒状の基材１４４１と、この基材１４４１の軸方向の両端に固定される一対の面取り部材１４４２とを備えており、さらに基材１４４１を回転自在に支持する支軸１４４３が設けられている。支軸１４４３は、面取り部材１４４２の回転中心から突出するように軸方向に延びている。両面取り部材１４４２は、ワークＷに噛み合うように歯車状に形成されており、ワークＷの両側縁を押圧できるような間隔で平行に配置されている。また、図９に示すように、各面取り加工具１４４の支軸１４４３の両端には、矩形状の突部１４４４がそれぞれ設けられており、この突部１４４４が加工具支持部１４３に形成された矩形状の凹部１４３１に嵌まるようになっている。なお、面取り加工具１４４がワーク加工位置にあるときには、支軸１４４３が鉛直方向に延びて、両面取り部材１４４２が水平となるように配置される。

そして、突部１４４４が凹部１４３１から離脱しないように、加工具支持部１４３には、加工具１４４の固定部材１４５が取り付けられている。この固定部材１４５は、Ｌ字型に形成された一対の固定片１４５１と、両固定片１４５１を連結する連結片１４５２とを備えている。各固定片１４５１は、加工具支持部１４３の外周にピン１４５４を介して揺動自在に取り付けられており、一端部が凹部１４３１を塞ぐように構成され、他端部同士が連結片１４５２によって連結されている。そして、固定片１４５１は揺動により、加工具１４４の回転軸１４４３の突部１４４４が凹部１４３１に嵌まったときに、凹部１４３１を覆って突部１４４４の抜け止めを行う第１の位置（図９（ａ））と、凹部１４３１から突部１４４４が離脱できるように凹部１４３１を開放する第２の位置（図９（ｂ））とをとり得るようになっている。そして、通常は、バネ１４５３によって固定片１４５１が付勢され、第１の位置を取るようになっている。その一方で、連結片１４５２が押圧され、バネ１４５３の付勢力に抗して固定片１４５１が揺動すると、第２の位置をとり得るようになっている。

連結片１４５２の押圧は、押圧シリンダ１４６により行われる。押圧シリンダ１４６は、図５に示すように、加工具支持部１４３の固定軸１４３２に取り付けられ、加工具支持部１４３が回転しても、これに追随しないように固定されている。そして、加工具支持部１４３が回転したときに、ワーク加工位置にある加工具１４４を固定する連結片１４５２に対してのみ、押圧できるようになっている。そして、図９（ｂ）に示すように、押圧シリンダ１４６が固定部材１４５の連結片１４５２を押圧すると、固定片１４５１は第２の位置に変位し、突部１４４４が凹部１４３１から離脱できるようになる。これにより、加工具１４４が加工具支持部１４３から取り外し可能となる。

取り外し可能となった加工具１４４は、主軸ユニット１２に取り付けられる面取り加工具用治具Ｕに引き渡し可能となっており、他の面取り加工具に交換することができる。この点について、図１０も参照しつつ説明する。図１０は面取り加工ユニットの動作を説明する平面図である。図８に示すように、面取り加工具用治具Ｕは、上述した主軸ユニット１２のチャック部１２０に取り付けられるものであり、ワーク用治具Ｚの固定部Ｚ１と同一構成の固定部Ｕ１を有している。固定部Ｕ１の上端には、支持部Ｕ２が設けられ、この支持部Ｕ２に、面取り加工具１４４の回転軸１４４３を挟持する一対の把持アームＵ３が取り付けられている。これら把持アームＵ３は、面取り加工具１４４の回転軸１４４３を挟持するように、上下方向に間隔をおいて配置されている。図９に示すように、各把持アームＵ３は、揺動可能な一対のアーム片Ｕ３１を有し、回転軸１４４３を挟持する一端側とは反対の端部にバネＵ３２が設けられている。このバネＵ３２は、アーム片Ｕ３１の他端部を離間するように付勢している。また、各アーム片Ｕ３１において、互いに対向する面には、回転軸１４４３を挟持できるように円弧状の切り欠きＵ３１１が形成されている。これにより、常時は、バネＵ３２によってアーム片Ｕ３１の一端側が近接し、回転軸１４４３を挟持できるようになっている。

面取り加工具１４４を面取り加工具用治具Ｕに引き渡すときは、まず、図１０（ａ）に示すように、主軸ユニット１２に面取り加工具用治具Ｕを配置するとともに、交換対象となる面取り加工具１４４をワーク加工位置に配置する。この状態で、ベースプレート１４１を前進させ、把持アームＵ３のアーム片Ｕ３１の間に加工具１４４の回転軸１４４３を押し込む。回転軸１４４３の押し込みにより、アーム片Ｕ３１の一端部はバネＵ３２に抗して押し広げられ、ベースプレート１４１がさらに前進することで、回転軸１４４３が切り欠きＵ３１１に嵌まる。そして、図１０（ｂ）に示すように、回転軸１４４３が切り欠きＵ３１１に嵌まると、ベースプレート１４１の前進を停止する。こうして、回転軸１４４３は、把持アームＵ３に固定される。この状態で、押圧シリンダ１４６を駆動し、固定部材１４５の連結片１４５２を押圧すると、回転軸１４４３が加工具支持部１４３から離脱可能な状態となる。そして、ここからベースプレート１４１を後退させると、図９（ｂ）に示すように、面取り加工具１４４は治具Ｕに固定されたまま、加工具支持部１４３から離脱する。その後、初期位置までベースプレート１４１を後退させた後、押圧シリンダ１４６の駆動を停止する。

続いて、除去加工ユニット１８について、図１１も参照しつつ説明する。図１１は図５のＤ−Ｄ線矢視図である。

図５及び図１１に示すように、心押しユニット１３の支持部１３１には、上述した第１フレーム１３８と隣接して（第１フレームの背面側）、第２フレーム１３９が設けられている。第２フレーム１３９内には、水平方向に延びるボールねじ１８１が設けられており、このボールねじ１８１において、ワークＷと反対側の端部には、モータ１８１１が取り付けられている。また、このボールねじ１８１には、ナット１８１２が螺合しており、このナット１８１２には、ワークＷ側に延びる２つの押圧ロッド１８２が取り付けられている。両押圧ロッド１８２は、上下方向に所定間隔をあけて平行に配置されており、ワークＷ側の端部には、上下方向に延び、両押圧ロッド１８２を連結する第１連結棒１８２１が進退自在に取り付けられている。第１連結棒１８２１の上下両端部には、揺動プレート１８２２が揺動自在に取り付けられており、さらに各揺動プレート１８２２の先端には、上下方向に延びる第２連結棒１８２３が揺動自在に取り付けられている。第２連結棒１８２３の上下両端部には、概ね三角形を成す第１及び第２支持プレート１８３１，１８３２の一端部が取り付けられており、両支持プレート１８３１，１８３２の間に、概ね三角形を成す支持ブロック１８６１，１８６２を介して除去加工具１８４が設けられている。各支持プレート１８３１，１８３２には、上下方向に延びる揺動軸１８５が遊嵌されており、この揺動軸１８５の上下の端部が、第２フレーム１３９のワークＷ側の端部に回転自在に取り付けられている。これにより、第１連結棒１８２１が進退移動するとき、支持プレート１８３１，１８３２は、揺動軸１８５を揺動中心として揺動し、これによって、除去加工具１８４が、背面側からワークＷへ近接するようになっている。

図１１に示すように、除去加工具１８４は、上下方向に配置されるブロック状の第１基部１８４１及び第２基部１８４２を備えている。第１基部１８４１は下側に配置され、上面に円板状の第１カッター１８４３が配置され、その上面に第１固定部材１８４４が配置されている。第１カッター１８４３は、その回転軸が下方向に延びて第１基部１８４１に支持されている。また、第１固定部材１８４４は第１カッター１８４３と同心位置にあり、筒状に形成された係合部１８４４１と、この係合部１８４４１の上面から上方に突出する突出部１８４４２を備えている。係合部１８４４１には、外周面に環状溝が形成されており、この環状溝に後述する除去加工具用治具Ｒの挟持アームの１つが固定可能とされる。また、第１基部１８４１において、揺動軸１８５側には、第２固定部材１８４５が配置されている。この第２固定部材１８４５は、第１固定部材１８４４とほぼ同様の構成である、筒状に形成された係合部１８４５１と、この係合部１８４５１の上面から上方に突出する突出部１８４５２を備えている。

一方、第２基部１８４２は、第１基部１８４１と向かい合って配置され、第１カッター１８４３と同心位置に円板状の第２カッター１８４６が配置されており、第２カッター１８４６の中央には、第１固定部材１８４４の突出部１８４４２が嵌まる係合穴（図示省略）が形成されている。また、第２基部１８４２において、第２固定部材１８４５と対向する位置には、突出部１８４５２が嵌まる係合穴（図示省略）が形成されている。第１基部１８４１及び第２基部１８４２は、次に説明する第１及び第２支持ブロック１８６１，１８６２にそれぞれ支持されており、互いに近接離間可能となっている。これにより、両カッター１８４３，１８４６の間の隙間をワークＷの厚さに対応するように調節可能となっている。また、両カッター１８４３，１８４６の間に第１固定部材１８４４が設けられているため、両カッター１８４３，１８４６が最も近接しても、第１固定部材１８４４の係合部１８４４１の高さだけ、両カッター１８４３，１８４６の間には隙間が形成される。そして、この状態で、両固定部材１８４４，１８４５の係合部１８４４１，１８４５１が外部に露出した状態となる。

次に、両基部１８４１，１８４２を支持する支持ブロック１８６１，１８６２について、図１２も参照しつつ説明する。図１２は除去加工ユニットの一部側面図であり、第１基部及び第２基部を除去加工具用治具に固定した状態で除去加工具のクランプの動作を示している（クランプ状態（ａ）、クランプ解除状態（ｂ））。図１１及び図１２に示すように、第１支持ブロック（第１支持本体）１８６１は、第１基部１８４１の下側に配置され、第１基部１８４１を上下動させるように支持する。この第１支持ブロック１８６１には、揺動軸１８５及び第２連結棒１８２３が貫通しており、これらに沿って上下動するようになっている。また、第２支持プレート１８３１の下面には第１駆動シリンダ１８７１が取り付けられており、この第１駆動シリンダ１８７１のピストン部が第１支持ブロック１８６１の下側に連結されている。したがって、第１駆動シリンダ１８７１のピストン部が伸縮することで、第１支持ブロック１８６１が第１基部１８４１とともに上下動するようになっている。また、図１４に示すように、第１支持ブロック１８６１と、第１基部１８４１とは、第１油圧クランプ１８８１によって着脱自在に固定されている。すなわち、第１支持ブロック１８６１に連結されたクランプ用給油管１８８３から供給される作動油によって、第１油圧クランプ１８８１が作動すると第１支持ブロック１８６１と第１基部１８４１とが固定され、第１油圧クランプ１８８１が解除されると第１支持ブロック１８６１から第１基部１８４１が上下方向で離脱可能となる。そのときに図１２（ｂ）では、第１駆動シリンダ１８７１を駆動して第１支持ブロック１８６１を下降させることで、第１支持ブロック１８６１から第１基部１８４１を離脱させた状態が示されている。

第２支持ブロック１８６２（第２支持本体）も、第１支持ブロック１８６１と同様の構成であり、揺動軸１８５及び第２連結棒１８２３が貫通し、これらに沿って上下動するようになっている。また、第２支持プレート１８３２の上面に配置された第２駆動シリンダ１８７２のピストン部によって、第２支持ブロック１８６２が上下動するようになっている。また、第２油圧クランプ１８８２が内蔵されており、これによって第２支持ブロック１８６２と第２基部１８４２とが着脱自在に固定されている。以上のような構成により、除去加工具１８４は、除去加工ユニット１８から取り外し可能となっており、交換することができる。

続いて、加工時に発生した切粉を除去するための切粉排出機構について、図１３〜図１７を参照しつつ説明する。図１３は切粉排出機構の側面図、図１４は図１３の縦断面図、図１５は図１４の横断面図、図１６は切粉排出機構の分解斜視図、図１７は図１３は切粉排出機構の側面図である。なお、上述した図１１及び図１２には、説明の便宜のため、切粉排出機構を示していない。

第１カッター１８４３側に設けられる切粉排出機構と第２カッター１８４６側に設けられる切粉排出機構との相違は主として上下が反転したことであるため、ここでは、主として第２カッター１８４６側に設けられた切粉排出機構について説明する。

図１３〜図１６に示すように、この切粉排出機構は、上述した第２基部１８４２に取り付けられる第２吸引ブロック４２を備えている。図１６に示すように、第２基部１８４２は、第２カッター１８４６を支持する支持部１８４２１と、この支持部１８４２１に隣接し、第２支持ブロック１８６２に固定される固定部１８４２２と、を備えている。固定部１８４２２の上面には、上述した第２油圧クランプ１８８２が挿入される一対の穴１８４２３が形成されている。一方、支持部１８４２１は、ブロック状に形成され、下面に第２カッター１８４６が回転自在に取り付けられている支持部本体１８４２４と、この支持部本体１８４２４の後端部に一体形成され、板状で上下幅の薄い空気導入部１８４２５と、を備えている。空気導入部１８４２５には上下方向に延びる貫通孔１８４２６が形成され、この貫通孔１８４２６には接続カプラ１８４２７が設けられている。

この接続カプラ１８４２７には、図１４に示すように、第２支持ブロック１８６２に設けられた接続カプラ１８６２１が嵌め込まれるようになっている。そして、第２支持ブロック１８６２の接続カプラ１８６２１には、第２支持ブロック１８６２を上下方向に貫通する通路を介して空気供給パイプ１８６２２が接続されている。上述したように、第２支持ブロック１８６２と第２基部１８４１とは、第２油圧クランプ１８８２を介して着脱自在に接続されているが、両者が接続されているときに、空気供給パイプ１８６２２からの空気が、両接続カプラ１８６２１、１８４２７を介して、空気導入部１８４２５に導入される。

そして、この第２基部１８４２に取り付けられる第２吸引ブロック４２は、次のように構成されている。図１６に示すように、この第２吸引ブロック４２は、固定板４２１とブロック本体４２２とを備えている。ブロック本体４２２は、支持部１８４２１の側面に隣接する直方体状の第１部４２２１と、この第１部４２２１に連結され空気導入部１８４２５の下側に重合配置される平面視三角形状の第２部４２２２とが一体的に形成さている。そして、上述した固定板４２１は第１部４２２１の前端面に備えられ、第１部４２２１の前端面に固定されており、固定板４２１と第２部４２２２とが第１部４２２１を挟んで対向するように配置されている。これにより形成される固定板４２１と第２部４２２２との隙間に、第２基部１８４２の支持部１８４２１が嵌め込まれている。このとき、固定板４２１は、第２カッター１８４６の直上に配置される。

図１４及び図１５に示すように、第２吸引ブロック４２の内部には、第１部４２２１及び第２部４２２２を貫通する吸引流路４２３が形成されており、この吸引流路４２３は第１部４２２１の前端面及び第２部４２２２の後端面に開口している。そして、第１部４２１１の前端面の開口が切粉の吸引口４２３１を構成し、第２部４２２２の後端面の開口が切粉の排出口４２３２を構成する。吸引口４２３１は、固定板４２１に形成された貫通孔を介して露出している。また、この吸引流路４２３の途中には、空気が供給される空気供給路４２４が連結されている。空気供給路４２４は、第２吸引ブロック４２の内部で水平方向に延び、第２部４２２２の上面に開口（４２４ａ）している。そして、この開口４２４ａは、空気導入部１８４２５の貫通孔１８４２６と一致している。空気導入部１８４２５の貫通孔１８４２６より導入された空気が、空気供給路４２４を通過して吸引流路４２３に合流した後、排出口４２３２へ流れる向きとなるように、排出口４２３２直前には、フロー制御バルブＦＶが装着される。該バルブＦＶは筒状で外周面から内周面にかけて貫通する複数の斜通路（図示せず）を有し、この斜通路に空気を通すことで排出口４２３２に向けて空気の流れが指向され、吸引流路４２３における吸引口４２３１側には負圧が生じる。そのため、吸引流路４２３には、吸引口４２３１から排出口４２３２へ向かう空気の流れが形成される。

また、固定板４２１の前面には、板状に形成された内壁部材４２５１と外壁部材４２５２が固定されている。図１４に示すように、内壁部材４２５１は、排出口４２３２の下側に配置され水平方向に延びる水平部と、水平部の先端から垂直方向に延びる垂直部とで断面Ｌ字型に形成されている。水平部は、固定板４２１から第２カッター１８４６の径方向外方まで延びており、垂直部は第２カッター１８４６の外周縁に沿って円弧状に延びるように形成されている。そして、垂直部の下端は、第２カッター１８４６の下面とほぼ同じ位置まで延びている。一方、外壁部材４２５２は、排出口４２３２の上側に配置され水平方向に延びる水平部と、水平部の先端から垂直方向に延びる垂直部とで断面Ｌ字型に形成されている。水平部は、固定板４２１からやや下方に傾斜しつつ、内壁部材４２５１の水平部を越えて第２カッター１８４６の径方向外方まで延びている。また、垂直部は、内壁部材４２５１の垂直部よりも径方向外方に配置されており、第２カッター１８４６の外周縁に沿って円弧状に延びるように形成されている。そして、垂直部の下端は、第２カッター１８４６の下面とほぼ同じ位置まで延びている。このように形成された内壁部材４２５１及び外壁部材４２５２の各々の水平部は、吸引口４２３１を挟むように配置されており、さらに、外壁部材４２５２の水平部両側端には、内壁部材４２５１の両側部を覆う側壁部材が一体形成され、吸引ノズル４２５を構成している。すなわち、内壁部材４２５１の垂直部の下端と外壁部材４２５２の垂直部の下端とで、第２カッター１８４６の外周縁に沿う円弧状のノズル４２５の開口を構成している。そして、内壁部材４２５１と外壁部材４２５２との間に形成される空間を介して、第２吸引ブロック４２の吸引口４２３１へ切粉が吸引される。

以上の構成により、カッター１８４６による被加工歯車の一側面のバリ及び余肉除去加工時には、空気供給パイプ１８６２２からの空気が、第２吸引ブロック４２の空気供給路４２４を介して、排出口４３２３へ流れ込み、これによって吸引流路４２３の吸引口４２３１側には負圧が生じる。その結果、カッター１８４６による加工で生じた切粉がノズル４２５から吸引される。吸引された切粉は、吸引流路４２３に流れ込み、その後、空気供給路４２４からの空気の流れに沿って排出口４２３２から排出される。以上のような第２基部１８４２、第２支持ブロック１８６２、及び第２吸引ブロック４２の構成は、上下が反転しただけで、第１基部１８４１側でも同じ構成であり、第１カッター１８４３により生じた切粉は、吸引ノズル４１５より第１吸引ブロック４１内の吸引流路に流れ込み、排出口４１３２から排出される。

図１３に示すように、第２支持ブロック１８６２には、取付ステー４３２を介して、Ｌ字型の第２案内パイプ４４２が取り付けられており、この第２案内パイプ４４２の上端側の開口が、第２吸引ブロック４２の排出口４２３２と対向するように配置されている。したがって、排出口４２３２から排出された切粉は、第２案内パイプ４４２へ流れ込むようになっている。但し、第２案内パイプ４４２の上端側の開口と、第２吸引ブロック４２の排出口４２３２との間にはわずかな隙間が形成されており、接続されていない。これにより、カッター１８４６の交換時には、第２案内パイプ４４２は残したまま、第２吸引ブロック４２を第２基部１８４２とともに、第２支持ブロック１８６２から容易に取り外すことができる。

一方、第１支持ブロック１８６１にも、第１案内パイプ４４１が取付ステー４３１を介して取り付けられている。この第１案内パイプ４４１は、上下方向に延びる断面矩形状のパイプであり、上下方向の途中に第１吸引ブロック４１の排出口４１３２と対向する流入路４４１１が連結されている。流入路４４１１は、排出口４１３２とは接続されておらず、わずかな隙間をあけて対向している。その理由は、上述したとおりであり、カッター１８４３の交換時に、第１案内パイプ４４１は残したまま、第１基部１８４１が、第１吸引ブロック４１とともに、第１支持ブロック１８６１から容易に取り外せるようにするためである。また、第１案内パイプ４４１の上端部は開口しており、この開口には、第２案内パイプ４４２の下端部が挿入可能となっている。より詳細には、ワークＷを加工するために、第１基部１８４１と第２基部１８４２とが近接した場合には、第１案内パイプ４４１に第２案内パイプ４４２が挿入される。これにより、加工時には、第１及び第２吸引ブロック４１，４２の双方から吸引された切粉が、第１案内パイプ４４１に集合排出される。なお、第１案内パイプ４４１の下端部は、下方に向いており、第１案内パイプから下方へ排出された切粉は、図１１に示すように、除去加工ユニット１８の下方にある切粉排出穴４８に向かって投下され図外のダストボックス内に集められる。

なお、第１基部１８４１と第１吸引ブロック４１が本発明の第１カッター支持体に相当し、第２基部１８４２と第２吸引ブロック４２が本発明の第２カッター支持体に相当する。

次に、除去加工具１８４の交換について説明する。取り外し可能な除去加工具１８４は、主軸ユニット１２に取り付けられる除去加工具用治具Ｒに引き渡し可能となっており、新しい除去加工具に交換することができる。この点について、図１８も参照しつつ説明する。図１８は除去加工ユニットの動作を説明する平面図である。図１２及び図１８に示すように、除去加工具用治具Ｒは、上述した主軸ユニット１２のチャック部１２０に取り付けられるものであり、ワーク用治具Ｚの固定部Ｚ１と同一構成の固定部Ｒ１を有している。固定部Ｒ１の上端には、支持部Ｒ２が設けられ、この支持部Ｒ２に、面取り加工具の基材を挟持する一対の把持アームＲ３が取り付けられている。これら把持アームＲ３は、除去加工具１８４の各係合部１８４４１，１８４５１の環状溝を挟持するものであり、水平方向に所定間隔をおいて配置されている。各把持アームＲ３の構成は、面取り加工用治具Ｕの把持アームＵ３とほぼ同じであるため、説明を省略する。

除去加工具１８４を除去加工具用治具Ｒに引き渡すときは、まず、図１８（ａ）に示すように、主軸ユニット１２に除去加工具用治具Ｒを配置する。この状態で、モータ１８１１によりボールねじ１８１を回転させ、ナット１８１２、両押圧ロッド１８２、第１及び第２連結棒１８２１，１８２３を主軸ユニット１２方向に前進させ、支持プレート１８３１，１８３２を揺動軸１８５を中心として紙面反時計まわりに揺動させる。これにより、図１８（ｂ）に示すように、除去加工具用治具Ｒの両挟持アームＲ３に、除去加工具１８４の各係合部１８４４１，１８４５１がそれぞれ係合する。このとき、両挟持アームＲ３に固定されるのは第１基部１８４１の両係合部１８４４１，１８４５１であるが、第２基部１８４２は、両突出部１８４４２，１８４５２により第１基部１８４１上に載置された状態となっているため、第２基部１８４２も除去加工具用治具Ｕに支持された状態となる。その後、図１２（ｂ）に示すように、両油圧クランプ１８８１，１８８２を解除し、両駆動シリンダ１８７１，１８７２を駆動して、各支持ブロック１８６１，１８６２をそれぞれ各基部１８４１，１８４２から離間させる。これにより、除去加工具１８４が除去加工ユニット１８から離脱する。この状態で、モータ１８１１を逆回転すれば、支持プレート１８３１，１８３２が揺動し、初期状態に復帰する。

続いて、交換装置について説明する。図２に示すように、交換装置２は、基台１１に固定される筒状の基部２１と、この基部２１に挿通される昇降ロッド２２を有しており、これらは主軸ユニット１２と隣接して配置されている。交換装置２の基部２１の下端部は、頂部１１２に固定されており、ここから上方へ延びている。昇降ロッド２２は、基部２１の内部で軸周りに回転可能で、且つ昇降可能であり、その下半分にはスプライン加工が施されたスプライン部２２１を構成している。そして、このスプライン部２２１が基部２１の下端から基台１１の内部空間１１１へ延び、その下端部には、スイベルジョイント２３が回転可能で、かつ軸方向移動不能に取り付けられている。昇降ロッド２２の内部には、４つの貫通孔（図１６参照）が軸方向に形成されており、スイベルジョイント２３を介して４つの貫通孔にエアが供給されるようになっている。

次に、昇降ロッド２２を上下方向に移動させる移動機構について説明する。まず、スイベルジョイント２３の側面には固定部材２３１を介して第１油圧シリンダ２４のピストン部が取り付けられており、さらに、この第１油圧シリンダ２４の下端には、第２油圧シリンダ２５のピストン部が取り付けられている。両油圧シリンダ２４，２５の各ピストン部は、上下方向に伸縮するように構成されており、第２油圧シリンダ２５の下端部が第２頂部１１２２から垂下させた取付ステーに固定されている。このような２つの油圧シリンダ２４，２５により、昇降ロッド２２は、上下方向に３つの位置を取り得る。すなわち、第１及び第２油圧シリンダ２４，２５がともに縮んだ第１の位置、第２油圧シリンダ２５が伸長し第１油圧シリンダ２４が縮んだ第２の位置、及び第１及び第２油圧シリンダ２４，２５がともに伸長した第３の位置、の３つの位置を取り得る。

続いて、昇降ロッド２２を軸周りに回転させるための回転機構について、図２及び図１９を参照しつつ説明する。図１９は、回転機構を下方から見た平面図及び動作図である。昇降ロッド２２のスプライン部２２１には、基部２１の下方においてスプラインナット２２２が螺合しており、このスプラインナット２２２の外周面には歯車が形成されている。また、スプラインナット２２２には、その約２倍の径の駆動歯車２２３が噛合している。この駆動歯車２２３の回転軸２２４は、基台１１の頂部１１２の下面に取り付けられている。すなわち、駆動歯車２２３が頂部１１２の下面から回転自在に吊り下げられた状態となっている。また、駆動歯車２２３の下面には、平面視円形のカム２２５が一体的に取り付けられている。このカム２２５には、径方向に延びる切欠き２２５１が形成されており、この切欠き２２５１には後述するカムフォロワー２２６が係合している。また、カム２２５の径は、駆動歯車２２３よりもやや大きく、駆動歯車２２３の外形よりも径方向に突出した部分にスプラインナット２２２が支持されている。カム２２５に隣接する位置には、平面視Ｌ字型のリンク部材２２９が設けられている。このリンク部材２２９は、頂部１１２の下面から下方へ延びる回転軸２２７に回転自在に支持されており、この回転軸２２７がリンク部材２２９の屈曲部分に連結されている。リンク部材２２９の一端部には、上述したカムフォロワー２２６が取り付けられ、他端部には、油圧シリンダ２２８が取り付けられている。油圧シリンダ２２８は、ピストン部２２８１とこれを収容するシリンダ本体２２８２によって構成され、シリンダ本体２２８２は固定部材２２８３を介して頂部１１２の下面に固定されている。また、ピストン部２２８１の先端は、リンク部材２２９の他端部に揺動自在に取り付けられている。

図１９（ａ）に示すように、油圧シリンダ２２８のピストン部２２８１は初期状態で伸長しており、図１９（ｂ）に示すように、ピストン部２２８１がシリンダ本体２２８２内に収容されることでリンク部材２２９が回転軸２２７周りに約９０度揺動する。これに伴って、カムフォロワー２２６と係合するカム２２５が約９０度回転し、これによってスプラインナット２２２は昇降ロッド２２とともに約１８０度正回転する。一方、この状態からピストン部２２８１が伸長すると、昇降ロッド２２は、約１８０度逆回転し、初期状態に復帰する。また、リンク部材２２９には、初期状態でストッパ２２０が当接しており、これによって初期状態を維持する。一方、リンク部材２２９が揺動すると、ストッパ２２０からリンク部材２２９が離間し、ピストン部２２８１の動作端で回転した位置を維持する。

次に、昇降ロッドの上端部に設けられた固定機構について、図２０及び図２１も参照しつつ説明する。図２０は固定機構の平面図であり、図２１はこの固定機構を主軸ユニット１２側から見た側面図である。この固定機構１７は、主軸ユニット１２に取り付けられたワークＷや治具Ｚを交換するためのものである。図２１に示すように、この固定機構１７は、昇降ロッド２２の上端部に取り付けられる支持板１７１を備えている。この支持板１７１は、初期状態において、一方の面が主軸ユニット１２側を向くように配置されている。以下、この面を第１面１７１１と称し、反対側の面を第２面１７１２と称することとする。また、支持板１７１の両面の構成は同じであるため、ここでは図２１に示す第１面について説明する。但し、以下では、同一部材であっても、第１面に配置された部材にａ，第２面に配置された部材にｂを付して説明することがある。

図２１に示すように、支持板１７１の第１面１７１１には、上下方向の中央付近に水平方向に延びるガイドレール１７２が取り付けられている。ガイドレール１７２には、図２１の左側に第１アーム支持部材１７４、右側に第２アーム支持部材１７５が取り付けられ、それぞれがガイドレール１７２に沿って水平方向に移動可能となっている。各アーム支持部材１７４，１７５の下端部には、棒状のアーム１７６がそれぞれ取り付けられている。各第１アーム１７６は、支持板１７１から水平方向に突出しており、両アーム１７６によってワークＷや治具Ｚを挟持可能となっている。図２０に示すように、各アーム１７６において互いに対向する面には、平面視三角形状の切欠き１７６１が形成されており、この切欠き１７６１によってワークＷなどを挟持しやすくなっている。

支持板１７１において、ガイドレール１７２の上方にはピニオンギア１７３が回転自在に取り付けられており、第１アーム支持部材１７４の上端部には、ピニオンギア１７３に下側から噛み合うラック１７４１が水平方向に延びるように設けられている。一方、第２アーム支持部材１７５の上端部には、第１アーム支持部材１７４側へ水平方向に延びるラック１７５１が取り付けられている。このラック１７５１は、ピニオンギア１７３に上方から噛み合うように配置され、さらに、支持板１７１には、このラック１７５１を挟んでピニオンギア１７３の上方にガイドローラ１７７が回転自在に取り付けられている。このようにピニオンギア１７３を上下から挟むように、各アーム支持部材１７４，１７５にはラック１７４１，１７５１が設けられており、これによって各アーム支持部材１７４，１７５は互いに近接離間するようになっている。

また、支持板１７１の上端部には、ピストン部１７８１と、このピストン部１７８１を収容するシリンダ本体１７８２とで構成された複動型のエアシリンダ１７８が取り付けられている。具体的には、ピストン部１７８１の進退方向がガイドレール１７２と平行に延びるようにシリンダ本体１７８２が支持板１７１に固定され、ピストン部１７８１の先端が第２アーム支持部材１７５に固定されている。これにより、ピストン部１７８１の進退とともに、第２アーム支持部材１７５がガイドレール１７２に沿って水平方向に移動し、これと同期して第１アーム支持部材１７４も移動する。これに伴って、上述したように、両アーム１７６は互いに近接離間するようになっている。なお、両アーム１７６が最も離れたとき、両者の距離は、治具Ｚの最大径またはワークＷよりも大きく、治具Ｚに干渉しないようになっており、両アーム１７６が近接したときには、後述するように、治具Ｚの環状溝Ｚ１２またはワークＷを挟持するようになっている。

上述したように、昇降ロッド２２の内部には、４つの貫通孔が形成されているが、図２１に示すように、この貫通孔１７９ｉ〜１７９ｉｖは、支持板１７１の内部に形成された４つの流通路１７１０に連通している。そのうちの２つ１７９ｉ，１７９ｉｉは、流通路１７１０及び連結チューブ（図示省略）などを介して、支持板１７１の第１面１７１１に設けられたエアシリンダ１７８ａに接続され、残りの２つは、同様に流通路１７１０及び連結チューブ（図示省略）などを介して、支持板１７１の第２面１７１２に設けられたエアシリンダ１７８ｂに接続されている。すなわち、各エアシリンダ１７８ａ，１７８ｂには、４つの流路からエアが供給され、上述したように複動式のエアシリンダとして機能する。

また、昇降ロッド２２の上下方向の位置と、アーム１７６との関係は以下の通りである。図２も参照して説明する。すなわち、昇降ロッド２２が最も低い第１の位置にあるとき、アーム１７６は、治具Ｚの環状溝Ｚ１２と対向する位置に配置され、両アームが近接することでアームが環状溝Ｚ１２に係合し、治具Ｚを挟持することができる。次に、第２の位置にあるときは、アーム１７６は、治具Ｚに取り付けられたワークＷと対向する位置に配置される。これにより、アーム１７６によってワークＷを挟持可能になる。そして、第３の位置にあるときは、アーム１７６はワークＷよりも上方で、両アーム１７６が近接してもワークＷとは干渉しない位置に配置される。なお、上述した各機構の操作は、図示を省略する制御部によって行われ、次に説明するように動作する。

次に、上記のように構成された歯車加工装置及び交換装置の動作について、図２２〜図２６を参照しつつ説明する。まず、加工装置１の主軸ユニット１２に治具Ｚが取り付けられていない状態で、スイベルジョイント１６から可動ロッド１２８内にエアを注入する。このエアは、可動ロッド１２８及び回転スリーブ１２２の流通路を介して、主軸ユニット１２の先端にあるチャック部１２０の上面から噴射され、チャック部１２０の上面のゴミを吹き飛ばすと共に治具Ｚの着座確認を待ち受ける。このようにエアの噴射を継続した状態で、治具Ｚ及びワークＷの取り付けを行う。

ワークＷの加工準備段階として最初に、図２２（ａ）に示すように、支持板１７１の第１面１７１１を主軸ユニット１２とは反対側に向け、第３の位置(3)において、ロボットアームなどの搬送装置（図示省略）を介して、アーム１７６ａに治具Ｚを挟持させる。そして、回転機構により、支持板１７１を１８０度回転させ、図２２（ｂ）に示すように、第２面１７１２が主軸ユニット１２と対向するようにする。次に、図２２（ｃ）に示すように、支持板１７１を降下させ、アーム１７６ｂに挟持された治具Ｚを主軸ユニット１２のチャック部１２０に装着する。すなわち、治具Ｚの装着前は、油圧シリンダ１５３を駆動して、可動ロッド１２８を上昇させ、チャック部１２０が治具Ｚを装着可能な状態とする。そして、治具Ｚの装着後は、油圧シリンダ１５３を駆動し、可動ロッド１２８を降下させる。これにより、チャック部１２０が治具Ｚを径方向外方に押圧し、治具Ｚがチャック部１２０に固定される。そして、チャック部１２０の上面への治具Ｚの着座が確認される。これに続いて、治具にワークを取り付ける。

まず、両アーム１７６ａを開いてアーム１７６ａを治具Ｚから離した後、支持板１７１を上昇させ、両アーム１７６ａ、１７６ｂを第３の位置(3)に配置する。このとき、上述したロボットアームなどを介して、支持板１７１の第２面１７１２にあるアーム１７６ｂにワークＷを挟持させる。これに続いて、支持板１７１を１８０度回転させ、図２３（ａ）に示すように、第２面１７１２を主軸ユニット１２に対向させる。この状態で、図２３（ｂ）に示すように、支持板１７１を下降させ、ワークＷを挟持したアーム１７６ｂを第２の位置(2)に配置する。これにより、ワークＷの中心穴に治具Ｚの挿通軸部Ｚ３が挿通される。これに続いて、両アーム１７６ｂを開いてワークＷから離した後、支持板１７１を下降させ、図２３（ｃ）に示すように、アーム１７６ａ、１７６ｂを第１の位置(1)に配置する。続いて、心押しユニット１３の心押し部１３２を下降させ、押圧部材１３２１で治具Ｚの挿通軸部Ｚ３を押圧すれば、挿通軸部Ｚ３が径方向外方にワークＷの中心穴を押圧し、ワークＷが治具Ｚに固定される。

上記の準備作業の後、またはこの作業と並行して、面取り加工具１４４の選択を行う。すなわち、図２４に示すように、主軸ユニット１２に固定されたワークＷに対応した面取り加工具１４４を選択し、面取り加工ユニット１４のモータ１４２５を駆動して加工具支持部１４３を回転させ、選択した加工具１４４をワーク加工位置に配置する。この状態で、面取り加工ユニット１４のモータ１４１４を駆動し、面取り加工具１４４をワークＷに向けて前進させる。そして、面取り加工具１４４の面取り部材１４４２をワークＷに噛み合わせ、主軸ユニット１２を回転させつつ、面取り加工具１４４をワークＷに押しつけて、面取り加工を行う。同時に、除去加工ユニット１８のモータ１８１１を駆動し、除去加工具１８４を矢印方向に揺動させる。そして、除去加工具１８４により、ワークＷの両側面に生じるバリや余肉を削り取る。このとき、両カッター１８４３，１８４６を近接させるように、ワークＷに対して押しつけて加工を行う。また、切粉排出機構を駆動して、加工により生じた切粉を吸引する。こうして、図２４に示すように、面取り加工と除去加工を所定時間行い、加工を完了させた後、面取り加工具１４４及び除去加工具１８４をそれぞれワークＷから離間させる。その後、主軸ユニット１２の駆動を停止させ、図５に示す初期状態に復帰させる。

なお、加工対象のワークＷを径の異なるものとする場合のバリや余肉の除去加工は、除去加工ユニット１８のモータ１８１１を制御して除去加工具１８４の揺動量を適切に調整し、除去加工具１８４の位置をワークＷに対して近接離間させることで、歯部側面の重合摺接状態を維持でき、バリ及び余肉除去を継続できる。

ワークＷへの加工が終了すると図２３（ｃ）の状態で、心押し部１３２を上昇させると、挿通軸部Ｚ３とワークＷとの固定状態が解除され、ワークＷがワーク用治具Ｚから取り外し可能な状態となる。続いて、アーム１７６ｂを第２の位置(2)に移動させた後、両アーム１７６ｂを閉じてワークＷを挟持する。そして、アーム１７６ｂを上昇させ、第３の位置(3)に配置する。このとき、支持板１７１の第１面１７１１のアーム１７６ａには次に加工を行うワークＷをロボットアーム（図外）を介して挟持させておく。そして、支持板１７１を１８０度回転させ、アーム１７６ｂに挟持された加工後のワークＷを、そこで待機しているロボットアーム（図外）で取り外し、新たなワークＷをアーム１７６ｂに挟持させ、この新たなワークＷに対しても、上述した工程で、加工を施す。

上記のように、ワークＷの加工と交換を繰り返した後、異種のワークを加工する場合にはワーク用治具Ｚの交換も行う。ワーク用治具Ｚの交換はワークＷの交換と同じであり、例えば、アーム１７６ａを第１の位置(1)に移動させて治具Ｚを挟持し、チャック部１２０から取り外す。そして、第３の位置(3)までアーム１７６ａを上昇させた後、支持板１７１を回転させる。このとき、第２面１７１２のアーム１７６ｂには新たなワーク用治具Ｚが挟持されており、支持板１７１が回転した後、アーム１７６ｂを第１の位置(1)まで下降させ、チャック部１２０に新たなワーク用治具Ｚを取り付ける。こうして、ワーク用治具Ｚの交換が行われると、この治具Ｚに対応したワークＷを取り付け、加工を行う。

次に、面取り加工具の交換について説明する。まず、治具Ｕの交換を行う。すなわち、主軸ユニット１２に取り付けられたワーク用治具Ｚを取り外し、主軸ユニット１２に面取り加工用治具Ｕを取り付ける。このときの手順は、ワーク用治具Ｚの交換と同じであり、新たなワーク用治具Ｚの代わりに面取り加工用治具Ｕを交換装置２により主軸ユニット１２に取り付ける。続いて、上述したように、交換すべき面取り加工具１４４をワーク加工位置に配置した後、これを、図１０に示すように、主軸ユニット１２に取り付けられた面取り加工用治具Ｕに近接させる。そして、上述した手順で面取り加工用治具Ｕに面取り加工具１４４を取り付けた後、加工具支持部１４３をワーク加工位置から後退させる。このとき、ワークＷと反対側にある交換装置のアーム１７６には、新たな面取り加工具１４４が取り付けられた面取り加工用治具Ｕ’を取り付けておく。その後、図２５（ａ）〜図２５（ｃ）に示すように、取り外された面取り加工具１４４が装着された治具Ｕと、新たな面取り加工具が装着された治具Ｕ’とを交換し、新たな治具Ｕ’を主軸ユニット１２に取り付ける。この後の手順は、図１０で示した面取り加工具用治具Ｕに面取り加工具１４４を取り付けるのとは反対の手順を行えばよい。すなわち、押圧シリンダ１４６を駆動させて固定片１４５１が凹部１４３１を開放した状態にした後、加工具支持部１４３を面取り加工具用治具Ｕに近接させる。そして、開放された凹部１４３１に新たな面取り加工具１４４の固定片１４４４を係合させる。次に、押圧シリンダ１４６の駆動を停止し、固定片１４５１によって凹部１４３１を覆い、凹部１４３１から固定片１４４４が抜けないようにする。この状態で、加工具支持部１４３を治具Ｕから後退させれば、加工具１４４は、治具ＵのバネＵ３２に抗して治具Ｕから取り外される。こうして、加工具支持部１４３に新たな加工具１４４が装着される。

除去加工具の交換も面取り加工具の交換と同じ手順で行われる。まず、主軸ユニット１２に除去加工具用治具Ｒを取り付ける。次に、上述したように、この治具Ｒに除去加工具１８４を装着する。続いて、図２６（ａ）〜図２６（ｃ）に示すように、取り外された除去加工具１８４が装着された治具Ｒと、新たな除去加工具１８４が装着された治具Ｒ’とを交換し、新たな治具Ｒ’を主軸ユニット１２に取り付ける。この後の手順は、除去加工具用治具Ｒに除去加工具１８４を取り付けるのとは反対の手順を行えばよいので、詳しい説明は省略する。

以上のように、本実施形態によれば、各カッター１８４３，１８４６の径方向外方に、カッターの周縁に沿って配置したノズル４１５，４２５により、切粉を吸引するようにしているため、加工時に発生した切粉を加工部位から確実に除去することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。例えば、以下の変更が可能である。

切粉吸引機構のノズル４１５，４２５の構成は特には限定されず、少なくともノズルの開口がカッターの径方向外方に配置され、カッターの外縁に沿う形状であれば、特には限定されない。但し、厳密にカッターの外縁に沿う形状でなくてもよく、切粉の吸引ができる程度に、カッターの外縁に沿っていればよい。

吸引のための機構も、上記実施形態では、空気供給路４２４からの空気の圧送により吸引流路４２３内に負圧を生じさせたが、空気の経路は特には限定されない。また、負圧を生じさせて間接的に吸引するのではなく、直接吸引するような構成でもよい。

ワーク用治具Ｚの構成は、特には限定されず、例えば、次のように構成することができる。この例は、ワークＷの着座確認を行うための機構である。図２７は、主軸ユニット１２にワーク用治具Ｚを取り付けているときの断面図である。同図に示すように、ワーク用治具Ｚの上端部には、ワークＷの貫通孔Ｗ１に挿入される挿通軸部Ｚ３が取り付けられており、この挿通軸部Ｚ３の基端部周縁に空気が排出される空気排出口５２が形成されている。この空気排出口５２は、ワークＷが正しくワーク用治具Ｚに装着されたときには、ワークＷの貫通孔Ｗ１を形成するボス部の下端面により塞がれるような位置に形成されている。そして、この空気排出口５２に通じる空気の第１流路５２１は、治具Ｚの下方へと延び、チャック部１２０が挿入される開口Ｚ１１に通じている。また、この開口Ｚ１１から治具Ｚを貫通する第２流路５２２が形成されている。第２流路５２２は、下方へ傾斜して延び、治具Ｚの外周面に開口している。そして、この開口が空気導入口５３となっており、接続カプラ５３１が取り付けられている。

また、主軸ユニット１２の側方には、治具Ｚの空気導入口５３へ空気を導入するための空気導入装置６が取り付けられている。この空気導入装置６は、空気を供給する導入ブロック６１を備えており、この導入ブロック６１が水平方向へ移動自在に支持されている。導入ブロック６１には、図示を省略する空気供給源より空気供給パイプが連結されている。また、導入ブロック６１の後端部には、エアシリンダ６２の可動部が連結されており、このエアシリンダ６２を駆動することで、導入ブロック６１が治具Ｚの空気導入口５３に対して近接離間するようになっている。また、導入ブロック６１において、空気導入口５３と対向する面には、空気排出口６３が形成されて、ここに接続カプラ６３１が取り付けられている。すなわち、導入ブロック６１が治具Ｚに近接すると、空気排出口６３の接続カプラ６３１と、空気導入口５３の接続カプラ５３１が接続されるようになっている。

また、導入ブロック６１の下方には空気を排出する排出パイプ６４が取り付けられており、排出パイプ６４の先端が治具Ｚの空気導入口５３に向けられている。この排出パイプ６４から排出される空気は、空気導入口５３に異物が混入しないように、吹き付けられるものである。

以上のような構成により、加工前にチャック部１２０にワーク用治具Ｚが固定されると、空気導入装置６のエアシリンダ６２が駆動し、導入ブロック６１が治具Ｚに向かって前進する。これにより、空気排出口６３の接続カプラ６３１と、空気導入口５３の接続カプラ５３１とが接続される。これに続いて、導入ブロック６１から空気が治具Ｚ内に導入される。この空気は、治具Ｚの第２流路５２２、開口Ｚ１１、及び第１流路５２１を介して、空気排出口５２から排出される。そして、ワークＷが治具Ｚに正確に着座した場合には、空気排出口５２が閉じられるため、空気導入の圧力が変化する。この圧力変化を空気の供給源で検知し、これが所定値以上であれば、ワークＷが正確に治具Ｚに着座したと判断し、加工を開始する。一方、圧力変化が所定値以内であれば、ワークＷが正確に治具Ｚに着座していないと判断し、着座の点検を行う。

なお、空気を導入するための経路は、上記のものに限定されず、治具Ｚ内のみを通過して空気排出口５２から空気が排出されてもよい。

また、図２８に他の例を示す。この例は、軸方向に長い歯車Ｗ’を加工する場合の例であり、治具Ｚ’の上部の構成が図２７の治具Ｚと相違しているが、空気の排出の構成は同じである。すなわち、治具Ｚ’の上部の中央に、円錐台状の支持部７１と、この支持部７１上に設けられ、ワークＷ’の貫通孔Ｗ１’に挿通される細い突出部７２とを備えている。ワークＷ’が着座すると、ワークＷ’の貫通孔Ｗ１’に突出部７２が挿入されるとともに、ワークＷ’の貫通孔Ｗ１’の周縁部が支持部７１の傾斜面によって支持される。また、ワークＷ’が正確に着座すると、ワークＷ’の側面（図２８では下面）が、治具Ｚ’の上部に形成された空気排出口５２を閉じる。これにより、ワークＷ’の着座確認を行うことができる。

上記実施形態では、面取り加工ユニットと、除去加工ユニットの駆動方法の一例を示したが、これに限定されるものではなく、ワークに近接離間できるように構成されていれば、種々の方法が適用可能である。

除去加工ユニットは、揺動により除去加工具をワークに近接されているが、上記実施形態の面取り加工ユニットと同様に、除去加工具を直線的にワークに近接離間させるように構成することもできる。

上記実施形態では、面取り加工具１４４の面取り部材１４４２を２つ設け、除去加工具１８４のカッター１８４３，１８４６も２つ設けているが、これらは一つでもよく、歯車Ｗの片面の面取りやバリ取りを行うようにしてもよい。

各ユニットの位置は特には限定されない。すなわち、ワークの周囲のいずれかに配置されていればよい。但し、装置をコンパクトにするには、上述したように隣接させるのがよい。

１８ 除去加工ユニット
１８４ 除去加工具（第２加工具）
１８４３ 第１カッター
１８４６ 第２カッター
４１３ 吸引流路
４１３１ 排出口
４１５ ノズル
４２３ 吸引流路
４２３１ 排出口
４２５ ノズル
Ｗ ワーク（被加工歯車）

Claims (6)

1. 被加工歯車の側面のバリ及び余肉除去を行う除去加工ユニットを有する歯車加工装置であって、
   前記除去加工ユニットは、
   円板状の第１カッター及び第２カッターと、
   前記第１カッターと第２カッターとが対向するように、当該第１カッター及び第２カッターをそれぞれ支持する第１カッター支持体及び第２カッター支持体と、
   前記各カッターの周縁の径方向外方に配置するよう第１カッター支持体及び第２カッター支持体に備えられて当該周縁の少なくとも一部に作用する第１ノズル及び第２ノズルと、
   前記第１ノズル及び第２ノズルから切粉を吸引する第１及び第２吸引機構と、
   を備え、
   前記第１カッター支持体及び第２カッター支持体は、前記第１カッター及び第２カッターの隙間が前記被加工歯車の厚さに対応するように、近接離間可能に構成されている、歯車加工装置。
2. 前記第１カッター支持体及び第２カッター支持体を前記被加工歯車に対して近接離間可能に構成すると共に、前記第１ノズル及び第２ノズルは、前記各カッターの周縁方向に沿って延びた円弧状に形成してある請求項１に記載の歯車加工装置。
3. 前記第１及び第２吸引機構は、
   前記第１カッター支持体及び第２カッター支持体に設けられ、前記第１及び第２ノズルから、それぞれ通じる切粉の吸引流路と、
   当該第１カッター支持体及び第２カッター支持体の外部に開口し、前記各吸引流路を通過した切粉を排出する排出口と、
   を備えている、請求項１に記載の歯車加工装置。
4. 前記第１及び第２吸引機構は、前記各吸引流路の途中から前記排出口へ向けて負圧用空気を圧送することで、前記各吸引流路内に負圧を生じさせるように構成されている、請求項２に記載の歯車加工装置。
5. 前記第１カッター支持体を着脱自在に固定する第１支持本体と、
   前記第２カッター支持体を着脱自在に固定する第２支持本体と、
   をさらに備え、
   前記負圧用空気は、前記第１支持本体及び前記第２支持本体から前記各吸引流路へそれぞれ圧送される、請求項３に記載の加工システム。
6. 前記第１吸引機構は、前記第１カッター支持体の排出口に連結され、切粉を案内する第１案内管を備え、
   前記第２吸引機構は、前記第２カッター支持体の排出口に連結され、切粉を案内する第２案内管を備え、
   前記第１排出管及び第２排出管は連結可能となっている、請求項２から４のいずれかに記載の歯車加工装置。

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