JP2017007051A - 加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ウォームホイールのホブカッターによる歯切り加工と、バリ取り加工を効率よくできる加工装置を提供する。
【解決手段】ウォームホイール２４とホブカッター２２とを噛み合わせた状態で、ウォームホイール２４とホブカッター２２を回転させることにより、ウォームホイール２４に歯切り加工を行う歯車加工機械において、ホブカッター２２を、ウォームホイール２４の径方向に移動させて、ウォームホイール２４に歯形を形成させる歯切り手段と、ウォームホイール２４に歯形を形成させる位置と異なる周方向位置に、ウォームホイール２４の歯形の仕上げ加工を施す加工工具３０と、加工工具３０をウォームホイール２４に対して進退自在に押圧する押圧手段と、加工工具を両方向回転する駆動手段３９と、を備えた。
【選択図】図２

Description

本発明は、加工装置に関する。

例えば、操舵補助力発生用モータの回転を、ウォームと、このウォームに噛合うウォームホイールとを介して舵角が変化するように車輪に伝達する電動パワーステアリング装置において、そのウォームホイールを合成樹脂材製で高精度に作製することで軽量化と騒音低減とが図られている。

従来、そのウォームホイールは歯車加工機械でホブカッターによる歯切り加工することで作製されていた（特許文献１参照）。しかし、歯切り加工を行うと多量のバリが発生するため、そのバリを除去するためのバリ取り加工は、別の加工機を使用して実施している（特許文献２参照）。

特開２０１２−０００６９５号公報 特開２０１１−０１６１８０号公報

上記ウォームホイールの加工時のバリ取り加工には、精度良く制御された専用の加工機を利用してバリ取り加工が必要であり、そのために膨大な工数が必要とされて加工コスト大となっている。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、ウォームホイールのホブカッターによる歯切り加工と、バリ取りを効率よくできる加工装置を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明は、ベッドの一側に立設されたコラムに水平送り機構を介して水平方向にスライド可能に装着されたホブサドルと、ベッドの他側上に割出機構を介して回動可能に装着されたワークテーブルとを備え、前記ホブサドルに装着されたホブカッターと前記ワ−クテーブルに装着されたウォームホイールとを噛み合わせた状態で、前記ウォームホイールとホブカッターとを回転させることにより、前記ウォームホイールに歯切り加工を行う加工装置であって、前記ウォームホイールに歯切り加工を行う位置と異なる周方向位置に、前記ウォームホイールのバリ取り加工を施す加工工具と、前記加工工具を前記ウォームホイールに対して進退自在に押圧する押圧手段と、前記加工工具を揺動回転する駆動手段とを有するバリ取り装置を備えたことを要旨としている。

本発明では、ホブカッターによる歯切り加工と、同時にバリ除去の仕上げ加工の加工工具を備えたため、１度の設定で精度良く同時に加工できるため、効率よくウォームホイールの加工ができ、安価な加工装置を提供できる。

さらに、請求項２に記載の発明は、前記加工工具は、円盤状に形成された外径側側面に、円周方向の時計方向に向けて形成された第１の刃部と、反時計方向に向けて形成された第２の刃部と、前記第１の刃部と第２の刃部間に軸方向にスリットとを円周状に複数備えたことを要旨としている。

そのため、歯切り加工の後に同時にバリ取り装置の加工工具により、バリ取り加工ができるため、合成樹脂材のバリを加工しやすい状態で、効率良く同時に精度良く加工でき、安価な加工装置を提供できる。

上述した構成によれば、歯切り加工と、バリ取り加工を同時にできるため、効率よく安価な加工装置を提供できる。

本発明の一実施形態に係る加工装置によるワークが組み込まれたステアリング装置の概略構成を示す模式図。 本発明の一実施形態に係る加工装置の模式図。 図２における要部拡大図。 本発明の一実施形態に係る加工装置の加工工具平面図。 図４におけるＺ−Ｚ断面図。

以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図１は本発明に係る加工装置により加工された製品が組み込まれ使用されている電動パワーステアリング装置の断面図である。電動パワーステアリング装置は、上端が舵取りのためのステアリングホイール１に繋がり、下端に筒部を有する第１の操舵軸２と、前記筒部内に挿入されてその上端が前記操舵軸２の下端に同軸的に連結され、前記ステアリングホイール１に加わる操舵トルクの作用によって捩れるトーションバー３と、下端が前記トーションバー３の下端に同軸的に連結される第２の操舵軸４と、前記トーションバー３の捩れに応じた第１及び第２の操舵軸２，４の相対回転変位量によって前記操舵輪１に加わる操舵トルクを検出するトルクセンサ５と、該トルクセンサ５が検出したトルクに基づいて駆動される操舵補助用のモータ６と、該モータ６の回転に連動し、該回転を減速して第２の操舵軸４に伝達する駆動歯車（以下ウォームと云う）９及び従動歯車（以下ウォームホイールと云う）２４を有する減速機構７と、前記トルクセンサ５及び前記減速機構７が収容されるハウジング８とを備え、このハウジング８に前記モータ６が取付けられている。

ハウジング８は、前記トルクセンサ５を収容する第１の収容部８ａと、該収容部８ａに連続し、前記ウォームホイール２４を収容する第２の収容部８ｂと、該収容部８ｂに連続し、前記ウォーム９を収容する第３の収容部８ｃとを備えている。

減速機構７は、前記モータ６の回転軸としての出力軸６０に継手を介して連結された軸部を有するウォーム９と、前記第２の操舵軸４の中間に嵌合固定された合成樹脂製のウォームホイール２４とを備え、これらウォーム９及びウォームホイール２４の噛合により前記出力軸６０の回転を減速して第２の操舵軸４（減速機構７の出力軸）に伝達し、該第２の操舵軸４からユニバーサルジョイントを経て例えばラックピニオン式の舵取機構（図示せず）へ伝達するようにしている。

ウォーム９は、第３の収容部８ｃで、一端の軸部が第１の転がり軸受を介して回転可能に支持されており、他端の軸部が第２の転がり軸受を介してハウジング８に回転可能に支持されている。

ウォームホイール２４は、前記ウォーム９に噛合する複数の歯を外側に有する合成樹脂材製の環状歯体２４ａと、該環状歯体２４ａを保持した金属製の保持体２４ｂとを備え、該保持体２４ｂの中心部に穿設された貫通孔が前記第２の操舵軸４に嵌合されている。

本発明に係る加工装置１０は、上記ウォームホイール２４のウォーム９に噛合する複数の歯を外側に有する合成樹脂製の環状歯体２４ａを歯切り加工する加工装置１０である。

次に、本発明に係る加工装置１０について図２を使用して詳述する。加工装置１０は、ベッド１１の一側に立設されたコラム１２ａに水平方向送り機構１３を介して水平方向にスライド可能に装着されたホブサドル１４と、ホブサドル１４の前面側に角度変更機構１７を介して角度変更可能に装着されたホブヘッド１８と、ホブヘッド１８に両端支持され、コラム内のホブ駆動機構２０を介して回転駆動されるホブアーバー２１と、このホブアーバー２１に装着されるホブカッター２２と、ベッド１１の他側上に立設されたコラム１２ｂに割り出し機構を介して回動可能に装着されたワークテーブル１６と、ワークテーブル１６のワークアーバー２３に装着されるワークとしてのウォームホイール２４と、ワークアーバー２３の上端を支持するスライドヘッド２５とを具備している。さらに、ベッド１１の他側上に立設されたコラム１２ｂに、駆動装置３９に駆動されるバリ取り装置Ａがワークテーブル１６に固定治具２６を介して併設されている。

水平送り機構１３、割り出し機構１５およびホブ駆動機構２０は、ウォームホイール２４の合成樹脂材製の環状歯体２４ａを加工するために、所定の関連をもって駆動されなければならないため、制御装置（図示しない）により相互に連動せしめられる。この場合では、図２に示すように、ワークテーブル１６の割り出し機構１５を別のサーボモータ２７で駆動するようにしたものである。

また、角度変更機構１７は、ホブヘッド１８をホブサドル１４に対して水平軸線回りで旋回可能に装着され、左右にそれぞれ約半回転分だけ旋回可能とするものである。

上記加工装置１０によって、ウォームホイール２４を歯切り加工する場合は、ホブカッター２２を回転させつつ、水平方向に移動させてウォームホイール２４の外周部に歯溝２４ａを切削形成する。歯溝２４ａは１歯分ずつあるいは、複数個分ずつ形成され、これに対応してウォームホイール２４は割り出し回転する。なお、実際の加工でも逃げ角設定のために、螺旋系に形成されており、通常では、ホブカッター２２の１回転に対してウォームホイール２４を歯数分の１だけ回転させるように関連付けられている。

また、ヘリカルギヤを切削する場合では、角度変更機構１７によりホブヘッド１８を所定角度旋回させ、ホブアーバー２１の軸線をヘリカルギヤの歯筋に対応するように傾斜させ、この状態でウォームホイール２４もヘリカルギヤの歯筋のリード角に相当する回動を与えられる機能を有する。

次に、バリ取り装置Ａについて、図３を使用して説明する。バリ取り装置Ａは、円筒状のハウジング３８と、ハウジング３８に回転支持される回転軸３２と、回転軸３２の一端に固定される加工治具３０と、ハウジング３８に内装され、回転軸３２を上方に押圧する弾性体としてのコイルばね３３と他端に回転軸３２の駆動力を与えるプーリ４９と、駆動力を与えるサーボモータ３９とを有する。加工治具３０がウォームホイール２４の側面に押圧された状態で、駆動装置としてのサーボモータ３９による回転により、ウォームホイール２４の外周部に歯溝２４ａの歯切り加工後の剛性の低下した合成樹脂の状態でバリ取りを行う機能を有している。

ハウジング３８は、円筒状に形成され、回転軸３２が回転可能に係合されている。回転軸３２は、コイルばね３３を介して、係合されており、コイルばね３３により、加工工具３０の刃部をウォームホイール２４の側面部へ接触係合させている。

ウォームホイール２４の歯切り加工後のバリ取りする加工工具３０と、加工工具３０をウォームホイール２４に対して進退自在に押圧する押圧手段としてのコイルばね３３と、前記加工工具３０を揺動回転する駆動装置としてのサーボモータ３９とを有する。

加工工具３０は、詳細に後述する。加工工具３０を固定する固定部３１は、回転軸３２の一端に形成され、加工工具３０をボルト３５で固定し、他端に駆動装置としてのサーボモータ３９の減速機構４２のプーリ４９をボルト４０で固定されている。

ハウジング３８は、円筒状に形成され、外周部３８aはベース１１に固定されたコラム１２ｂに支持された固定治具２６で固定されており、内周には、回転軸３２を貫通し回転支持する内周部３８ｂを有し、さらに、下部にはコイルばね３３を支持する段部３８ｃが形成されている。段部３８ｃに支持されたコイルばね３３が回転軸３２を回転可能に支持して回転軸３２に固定された加工工具３０をウォームホイール２４に押圧する機能を有する。ハウジング３８内周部の上部には、シール３４が配置されて、回転軸３２とハウジング３８間を密封している。

回転軸３２は、一端に加工治具３０がボルト３５で固定されている、他端は、駆動力を付与するプーリ４９がボルト４０で固定されている。回転軸３２の外周は、ハウジング３８の内周と回転可能に係合している。そして、プーリ４９はサーボモータ３９の回転軸に一体化した駆動プーリ４８と連結されサーボモータ３９によって回転駆動され、加工治具３０を回転駆動する。このサーボモータ３９はコラム１２ｂに固定され、正逆回転可能に制御される。

次に、本発明の一実施形態のバリ取り装置Ａの加工工具３０について、図４および図５を参照して説明する。図４は加工工具３０を示す正面図である。図５は、図４のＺ−Ｚ線における加工工具３０の断面図である。

加工工具３０は、切削に適した合金工具鋼または高速度工具鋼等の金属材料から円盤状に形成され、外周がスプライン状に形成されている。スプライン状に形成するために、外周に断面台形形状の突出部３０ａが外径側へ突出して形成され、一対の突出部３０ａ間に断面台形形状の溝部３０ｂが形成されている。突出部３０ａおよび溝部３０ｂは、円周方向に等間隔に設けられ、軸方向に延びている。

また、加工工具３０は、両端、すなわち突出部３０ａおよび溝部３０ｂの両端に第１の刃部３０ｃおよび第２の刃部３０ｄを備えている。第１の刃部３０ｃは、突出部３０ａおよび溝部３０ｂの一端側で時計方向に向けて形成されており、第２の刃部３０ｄは、突出部３０ａおよび溝部３０ｂの他端側で反時計方向に向けて形成されている。

そして、第１の刃部３０ｃの刃先がウォームホイール２４の歯溝２４ａの一端側のバリ部に食い付く食付き部を形成し、第２の刃部３０ｄの刃先がウォームホイール２４の歯溝２４ａの他端側のバリ部に食い付く食付き部を形成している。図４に示すように第１の刃部３０ｃおよび第２の刃部３０ｄの間溝部３０ｂは、ウォームホイール２４の歯溝２４aのバリ部の削りくずを逃がす機能を有している。

さらに、突出部３０ａおよび溝部３０ｂの第１の刃部３０ｃおよび第２の刃部３０ｄの角部に形成された食付き部は、鋭いエッジを持っている。そしてウォームホイール２４の歯切り加工後の剛性の低下した合成樹脂材に食い付きやすい機能を有している。

仕上げ部は、突出部３０ａおよび溝部３０ｂの一端側の端面に形成され、食付き部から外径方向あるいは円周方向に傾斜角αで持って傾斜した面を持っている。仕上げ部のうち、突出部３０ａの内径側および溝部３０ｂの内径側は、内径方向に傾斜角αで持って傾斜した面を持つ。

逃がし部３０ｆは、突出部３０ａおよび溝部３０ｂの側面に形成され、食付き部から軸方向に傾斜角βで持って傾斜した面を持っている。

次に、図２に示す加工装置１０を使用して、ウォームホイール２４の歯切り加工およびバリ取り加工を説明する。

本発明の加工装置１０の実施例は、以上の構成よりなり、次に、歯切り加工の動作要領を説明する。先ず、ホブカッター２２をホブアーバー２１に装着し、ウォームホイール２４をワークアーバー２３に装着する。そして、ワークアーバー２３に対してホブアーバー２１をホブヘッド１８と共に０°〜９０°の範囲の所定の角度に設定する。ウォームホイール回転用ＮＣモータ２７、ホブカッター回転用ＮＣモータ２０、切り込み用ＮＣモータ２８は、加工しようとするウォームホイール２４に対応して予め設定されたプログラムによりＮＣ制御装置（図示省略）を介して相互に関連して制御駆動される。

歯切り加工は、ウォームホイール回転用ＮＣモータ２７によって回転せしめられているウォームホイール２４に対し、ホブカッター２２回転用ＮＣモータ２０によって回転せしめられたホブカッター２２をウォームホイール２４の軸方向に直交させてウォームホイール２４の接線方向から切り込み用ＮＣモータ２８によって送ることによって行なわれる。

バリ取り加工は、駆動装置としてのサーボモータ３９によって回転する加工治具３０によってウォームホイール２４の歯切り加工後のバリ加工するために、ウォームホイール２４に対して進退自在に押圧するコイルばね３３によりウォームホイール２４の側面に接触して行われる。

その後、ウォームホイール２４の歯部２４ａに発生したバリに、加工治具３０の第１の刃部３０ｃを食い付かせて除去し、逆回転させて、加工治具３０の第２の刃部３０ｄで残りを完全に除去する。第１の切削工程の往動でスプリングバックして加工できなかった量を、逆回転で除去加工するのでウォームホイール２４を精度良く仕上げることができる。

最後に、ワークアーバー１３からウォームホイール２４を取り外し歯切り加工およびバリ取り加工が完了する。

本構成によれば、ホブカッター２２による歯切り加工と、同時にバリ加工の加工工具３０を備えたため、１度の設定で効率よくウォームホイール２４の加工ができ、安価な加工装置１０を提供できる。

さらに、加工工具３０は、円盤状に形成された外径側側面に、円周方向の時計方向に向けて形成された第１の刃部３０ｃと、反時計方向に向けて形成された第２の刃部３０ｄと、第１の刃部３０ｃと第２の刃部３０ｄ間に軸方向に溝部３０ｂとを円周状に複数備えているため、歯切り加工の後に加工工具３０により、合成樹脂材のバリを剛性の低下した加工しやすい状態でバリ取り加工ができるため、効率が良くかつ精度良く加工でき、安価な加工装置１０を提供できる。

本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

上述した実施形態は、第１の刃部３０ｃと第２の刃部３０ｄは、同じ形状で同じ寸法としている。他の実施形態において、第１の刃部３０ｃと第２の刃部３０ｄは、異なる形状で異なる寸法としても良い。例えば、円周方向の傾斜角α、軸方向の傾斜角βの大きさを異なるものとしてもよい。うまく調整すれば、より精度良く仕上げることができる。

９：ウォーム 、１０：加工装置 、１１：ベース 、１２：コラム 、１３：水平送り機構 、１４：ホブサドル 、１５：割り出し機構 、１６：ワークテーブル 、１７：角度変更機構 、１８：ホブヘッド 、 ２１：ホブアーバー 、２２：ホブカッター 、２３：ワークアーバー 、２４：ウォームホイール 、２５：スライドヘッド 、２０：ホブ駆動用モータ、３０：加工工具 、３０ａ：突出部 、３０ｂ：溝部（スリット）、３１ｃ：第１の刃部 、３１ｄ：第２の刃部 、３１：固定部 、３２：回転軸 、３３：コイルばね（弾性部材） 、４９：プーリ 、３９：駆動装置（サーボモータ） 、Ａ：バリ取り装置

Claims (2)

1. ベッドの一側に立設されたコラムに水平送り機構を介して水平方向にスライド可能に装着されたホブサドルと、ベッドの他側上に割出機構を介して回動可能に装着されたワークテーブルとを備え、前記ホブサドルに装着されたホブカッターと前記ワ−クテーブルに装着されたウォームホイールとを噛み合わせた状態で、前記ウォームホイールとホブカッターとを回転させることにより、前記ウォームホイールに歯切り加工を行う加工装置であって、前記ウォームホイールに歯切り加工を行う位置と異なる周方向位置に、前記ウォームホイールのバリ取り加工を施す加工工具と、前記加工工具を前記ウォームホイールに対して進退自在に押圧する押圧手段と、前記加工工具を揺動回転する駆動手段とを有するバリ取り装置を備えたことを特徴とする加工装置。
2. 前記加工工具は、円盤状に形成された外径側側面に、円周方向の時計方向に向けて形成された第１の刃部と、反時計方向に向けて形成された第２の刃部と、前記第１の刃部および第２の刃部間に軸方向にスリットと、を円周状に複数備えたことを特徴とする請求項１に記載の加工装置。

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