JP2018065243A - 砥石車によって工作物の内側プロフィルを研磨するための研磨アーム - Google Patents

Abstract

【課題】はすば歯車または同様のプロフィルを、任意のねじれ角で研磨可能な研磨アームを提供する。【解決手段】研磨アーム１は、縦軸を有する管状基体３を備え、砥石車２は軸端領域のうちの１つ４で支持され、砥石車用の第１の駆動部はこの他の軸端領域に配置され、第１の駆動部から砥石車までの回転の伝達は、第１の伝達システム７によって行われる。研磨アームにおける砥石車の任意の傾斜角を調節するために、砥石車が、第１の伝達システムによって駆動される砥石軸８上に配置され、かつ回転軸Ａを中心に回転しており、砥石軸が、縦軸に垂直でありかつ回転軸に垂直である軸Ｂを中心に回転可能に基体に配置されるキャリア本体９において支持され、回転軸および軸Ｂが交差する構造とする。【選択図】図３

Description

本発明は、砥石車によって工作物の内側プロフィルを研磨するための研磨アームに関する。この研磨アームは、縦軸を有する管状基体を備え、ここで、砥石車は軸端領域のうちの１つで支持され、砥石車用の第１の駆動部はこの他の軸端領域に配置される。第１の駆動部から砥石車までの回転の伝達は、第１の伝達システムによって行われる。

一般的な種類の研磨アームは特許文献１から既知である。管状アームはここで、この軸端のうちの１つで駆動シャフトによって駆動され、この場合、ピニオンが駆動されることで歯付きベルトを駆動する。該アームの他の軸端では、歯付きベルトによって駆動されるピニオンも支えるさらなるシャフトが配置される。そして、砥石軸がこのシャフトを介して駆動される。それによって、砥石車が、はすば歯車の研磨の場合に必要である所望のねじれ角に調節できるような配置がなされる。

他の解決策は、特許文献２、特許文献３、および特許文献４に開示されている。

上記のねじれ角に対する調節については、かなり労力を要し、とりわけ、ある特定の角度範囲に限定されることは好ましくない。

欧州特許第０４１６１５１号明細書 独国実用新案第２０２０１６００４２８４号明細書 独国特許出願公開第１０２０１１１０３２１６号明細書 独国特許出願公開第１０２０１１１１８３１２号明細書

本発明の目的は、はすば歯車または同様のプロフィルの研磨のためのねじれ角で、とりわけ容易に調節可能とする一般的な研磨アームを提案することである。さらに、本発明の特殊な態様は、ねじれ角が限定されないものとする、すなわち、任意の角度で調節できることを可能とすることである。

本発明によるこの目的の解決策は、砥石車が、第１の伝達システムによって駆動される砥石軸上に配置され、かつ回転軸を中心に回転しており、砥石軸が、縦軸に垂直でありかつ回転軸に垂直である軸を中心に回転可能に基体に配置されるキャリア本体において支持され、回転軸および該軸は交差することを特徴とする。

有利には、キャリア本体を含む砥石車を軸を中心に３６０度回転させることが可能である。

好ましくは、キャリア本体が、第２の駆動部によって第２の伝達システムを介して基体において回転できるようにされる。

さらなる実施形態によると、クランプ手段が配置可能であることによって、キャリア本体は相対位置において基体でクランプ可能である。クランプ手段の好ましい設計として、油圧式拡げ心棒を設けることができる。

第１の伝達システムは、好ましくは、基体の２つの軸端領域の間で（対応するプーリおよびピニオンそれぞれを介して）作動する第１のベルト、とりわけ第１の歯付きベルト、または第１のチェーンを備える。それによって、第１のベルトまたは第１のチェーンは、好ましくは、基体の１つの軸端領域において回転可能に支持される第１の歯車要素、とりわけ、冠歯車、かさ歯車、または摩擦車を駆動し、第１の歯車要素は、砥石軸に直接または間接的に接続される第２の歯車要素、とりわけピニオンを駆動する。第２の歯車要素は、さらなる実施形態に従って、さらなる対の歯車装置を介して砥石軸を駆動する中間シャフト上に配置される。

また、第２の伝達システムは、好ましくは、基体の２つの軸端領域の間で（対応するプーリおよびピニオンそれぞれを介して）作動する第２のベルト、とりわけ第２の歯付きベルト、または第２のチェーンを備える。それによって、好ましくは、第２のベルトまたは第２のチェーンが、キャリア本体に接続され、かつ、軸を中心にキャリア本体を回転させることができるようにし、砥石軸はキャリア本体において支持される。好ましくは、基体の１つの軸端領域における２つのころ軸受によって、キャリア本体が支えられるようにする。

第１の歯車要素として述べられるように、冠歯車、および円錐状歯部を有するかさ歯車が採用され、それによって、ピニオンである第２の歯車要素が駆動されることが好ましい。しかしながら、ここで、駆動されたプーリの砥石軸への（直接的または間接的な）回転運動の伝達のために、一組の摩擦車の使用も可能である。

種々の構成要素、とりわけ砥石車のサイズは、研磨されなければならない歯車装置が困難なく研磨できるように選択される。小径の砥石車が選択される場合、該当する場合、小さなピッチ円径で内歯部も研磨することができる。そのため、内歯部の小さな歯先円径の研磨が可能である。

有益には、提案された研磨アームによって、砥石車を際限なく枢動可能なままにすること、すなわち、ねじれ角に対して、任意の歯部および同様のプロフィルが研磨可能であるように、全角度範囲（３６０度）を旋回することが可能である。

そのため、３５０ｍｍまでの投入の深さは、任意のねじれ角で困難なく実現可能である。

研磨アームの長さ（例えば３５０ｍｍ）は、当然ながら、状況に適応させることができる。

短いアームが通常は好ましい剛性設計について、アームはまた、他の工作物に対してより長く設計可能であり、それぞれのケースでは、適正な研磨技術が適用される。

アームの横断面が大きいほど、屈曲耐性のある剛性アーム設計を長くすることもできる。研磨アームの横断面は、曲げ剛性に影響を及ぼし、適応された技術で極端な長さおよび横断面比で好ましい影響が与えられ得る。

搬送される研磨油の供給はまた際限なく（すなわち３６０度で）枢動可能であることで、潤滑油の供給は最適なやり方で可能である。

有益には、測定システムは、全周囲（３６０度）にも搬送されるように、研磨アームに統合可能である。

目直し可能な砥石車のみならず研磨材で被覆される鋼鉄基体の砥石車も使用可能である。砥石軸に対する砥石車の精確なクランプのために、好ましくは、油圧式拡げ心棒が使用される。前板の変更によって、または、拡げ心棒の迅速な分解および組み付けによって、砥石車の迅速かつ安全な変更を行うことができる。

高い位置の工作物は困難なく１つのクランプで研磨可能である。また、クラスタクランプ（ｃｌｕｓｔｅｒ ｃｌａｍｐｉｎｇ）の研磨が可能である。

提案された概念はまた、砥石車のサイズの実現された変断面に対して互換性のある保持板（前板）を使用することによってモジュール式に設計可能である。

そのため、任意のねじれ角による内歯部および外歯部は、提案された研磨アームによって研磨可能である。（内部および外部）溝およびねじ山も、また、肩、平面、および自由造形面でもある特殊なプロフィルを有する（内部および外部に配置された）軸受座で研磨可能である。

有益には、これまで与えられていた砥石車の枢動角の制限はもはや現存しない。旋回軸に対して精確に砥石車を保持しかつ対応して設置することは、問題なく可能である、すなわち、砥石車の中心は厳密に旋回軸上にある。

また、研磨結果の直接測定を行うことができる。３６０度角測定システムは旋回軸上に直接位置する。

研磨油の供給は、研磨プロセスを支持する最適なやり方で設計可能である。これは、３６０度での研磨油の効果的な供給を可能にする、研磨油の同心送給によって行われる。

砥石車が所望されるねじれ角で調節される時、その角度での砥石軸のクランプは、精確な研磨を行うことができるように生じさせることができる。好ましくは、それによって、油圧式拡げ心棒（油圧式エキスパンドリング）が採用される。

よって、提案された研磨アームによって、研磨機における歯部および他のプロフィルの研磨に対する高い柔軟性での機能の拡張を生じさせることができる。

砥石車の駆動力の伝達は、第１の歯車要素および第２の歯車要素によって（とりわけ、一組の冠歯車または一組のかさ歯車によって）生じさせることで、それぞれの動力の高度な伝達が可能になる。

砥石車の駆動力の伝達のみならず、所望されるねじれ角に対して砥石車および砥石軸をそれぞれ枢動させるための回転運動の伝達について、とりわけ別個の１枚歯ベルト（および同様の要素それぞれ）が使用される。

有益には、提案された研磨アームは、異なる種類の研磨機に対して、容易に調節し対応して適応させることが可能である。

利点として、全荷重方向の設計の高い剛性、さらには良好な減衰特性がある。

図面において、本発明の実施形態が示される。

研磨させなければならない工作物と共に、本発明による研磨アームの第１の実施形態を示す側面図である。 研磨アームの第２の実施形態を示す前面図である。 研磨アームの下軸端の高さにおける、図１および図２それぞれによる研磨アームの断面図である。

図１には、研磨アーム１が示され、この研磨アーム１によって、工作物２８、すなわち、中空円筒状設計の工作物２８の内周に配置される、工作物２８の内歯はすば歯車装置が研磨される。研磨アーム１は、略管状に設計される基体３を有する。その（下）軸端領域４のうちの１つには、砥石車２が基体３に配置され、基体３の他の（上）軸端領域５には、砥石車２を駆動されるための第１の駆動部６が配置される。砥石車２を駆動させるために、駆動力を、第１の駆動部６から砥石車２に伝達する歯付きベルトが基体３の内側で作動していることは、図１では見ることができない。

砥石車２は、工作物２８のはすば歯車装置を研磨するために必要であるねじれ角に調節されなければならない。砥石車２の枢動は、基体３の縦軸Ｌに、および砥石車２の回転軸Ａに垂直である軸Ｂを中心に生じる（図１では、回転軸Ａは投影面に垂直である）。

砥石車２を所望のまたは必要とされる枢動角に調節するために、基体３の（上）軸端領域５にまた配置される第２の駆動部１１が設けられる。

図１および図２を比較する時（図２には、縦軸Ｌを中心に９０度で回転させた研磨アーム１が示されている）、第１の駆動部６による砥石車２の駆動は、基体３の（上）端領域５における構造に関して異なるように生じ得ることが分かる。図１に示されるように、研磨アーム１において駆動部６の直接的な配置を行うことができ、または、さらには、図２に示されるように、外側へずらされる駆動手段（歯付きベルト、中間シャフト）を介して駆動力が伝達される間接的な配置を行うことができる。どの解決策が選択されるかは、研磨アーム１が採用される研磨機における状況による。

研磨アーム１の具体的な特有の設計は、図３による断面図から明らかとなるが、ここで、縦軸Ｌに垂直な切断面が、すなわち、砥石車２の高さで示され、砥石車２はここで、明瞭にするために０度の枢動角に調節される。

研磨アーム１の（上）軸端領域５では、既に述べられているように、駆動部６および１１によって駆動される２つの（図示されない）プーリが支持される。第１の歯付きベルト１３は、基体３の軸端領域４の領域へと研磨アーム１の内側で下方に作動する。図３において、かさ歯車の形態の第１の歯車要素１４と耐トルク性で接続される第１のベルトプーリ２６を中心に作動する第１の歯付きベルト１３が示される（ベルトプーリ２６および歯車要素１４は一体型として設計可能である）。かさ歯車１４は、基体３の下軸端領域４において回転可能に支持され、かつ、ピニオンの形態の第２の歯車要素１５を有するかさ歯車装置とかみ合う。ピニオン１５は、キャリア本体９において回転可能に配置される中間シャフト１６上で支持される（中間シャフト１６は、現在は、ころ軸受が配置されるピンおよびボルトそれぞれとして設計され、これによって該ころ軸受が支持される）。基体３の下軸端領域４において軸Ｂを中心に支持されるキャリア本体９は、回転可能である。２つのころ軸受２０および２１はこれを目的とした役割を果たす。

回転軸Ａおよび軸Ｂが交差することは不可欠である。それによって、有益には、キャリア本体９を含む砥石車２の、軸Ｂを中心とした３６０度の回転が可能である。

中間シャフト１６上に、第２の対の歯車装置１７および１８が配置され（平歯車）、歯車装置１８は、砥石車２を支える砥石軸８と耐トルク性で接続される。

それゆえに、第１の歯付きベルト１３が第１の駆動部６によって駆動される場合、第１の歯付きベルト１３は、かさ歯車１４を、ひいては、ピニオン１５を介して中間シャフト１６を回転させる。中間シャフト１６は、その結果として、歯車装置１７および１８の対を介して、砥石軸８を、それゆえに砥石車２を駆動する。

よって、第１の歯付きベルト１３、かさ歯車１４、ピニオン１５、中間シャフト１６、および歯車装置１７、１８の対は、第１の伝達システム７を形成し、これによって、第１の駆動部６の駆動力は、砥石軸８に、ひいては砥石車２に移される。

この他に、第２の伝達システム１０が存在し、これによって、回転運動は第２の駆動部１１からキャリア本体９上に移されることが可能であり、そうすることで、砥石車２は、軸Ｂを中心に、所望のねじれ角に調節される。

第２の伝達システム１０は第２の歯付きベルト１９を備え、この第２の歯付きベルト１９は第２のベルトプーリ１７を中心に作動し、ひいては、キャリア本体９を中心に作動する。それゆえに、第２の駆動部１１が稼働される場合、第２のベルトプーリ２７は第２の歯付きベルト１９、ひいては、軸Ｂを中心にキャリア本体９を介して回転させられる。そうするために、全周囲（３６０度）に及ぶように、すなわち、砥石車２が軸Ｂを中心に完全に回転可能であるように、抑制装置は存在しない。

所望のねじれ角が調節される場合、油圧式クランプ手段の形態のクランプ手段１２は、キャリア本体９を、研磨アーム１の底部領域に対してクランプするために始動させることができる。

砥石軸８上で砥石車２をクランプするために、油圧式拡げ心棒２５が設けられる。

調節されたねじれ角全てにおいて砥石車２に常に十分な研磨油を供給するために、研磨油分配部２３へ案内する研磨油供給部２２が設けられ、ここから、砥石車２には研磨油が供給される。

研磨された歯部および研磨されたプロフィルそれぞれを測定するために役に立つ測定システム２４についてはさらに述べられるべきである。

上記の説明において、研磨工具は、砥石車２であるとして扱われた。当然ながら、一般に、本発明による研磨アームが研磨ウォームに関連して使用されることも可能である。

１ 研磨アーム
２ 砥石車
３ 基体
４ 基体の軸端領域
５ 基体の軸端領域
６ 第１の駆動部
７ 第１の伝達システム
８ 砥石軸
９ キャリア本体
１０ 第２の伝達システム
１１ 第２の駆動部
１２ クランプ手段
１３ 第１のベルト（歯付きベルト）／第１のチェーン
１４ 第１の歯車要素（冠歯車／かさ歯車／摩擦車）
１５ 第２の歯車要素（ピニオン）
１６ 中間シャフト
１７、１８ 一対の歯車装置
１９ 第２のベルト（歯付きベルト）／第２のチェーン
２０ ころ軸受
２１ ころ軸受
２２ 研磨油供給部
２３ 研磨油分配部
２４ 測定システム
２５ 油圧式拡げ心棒
２６ 第１のベルトプーリ
２７ 第２のベルトプーリ
２８ 工作物
Ｌ 縦軸
Ａ 回転軸
Ｂ 軸

Claims (10)

1. 砥石車（２）によって工作物の内側プロフィルを研磨するための研磨アーム（１）であって、
   前記研磨アーム（１）は、縦軸（Ｌ）を有する管状基体（３）を備え、前記砥石車（２）は軸端領域のうちの１つ（４）で支持され、前記砥石車（２）用の第１の駆動部（６）はこの他の軸端領域（５）に配置され、前記第１の駆動部（６）から前記砥石車（２）までの回転の伝達は、第１の伝達システム（７）によって行われ、
   前記砥石車（２）は、前記第１の伝達システム（７）によって駆動される砥石軸（８）上に配置され、かつ回転軸（Ａ）を中心に回転しており、前記砥石軸（８）は、前記縦軸（Ｌ）に垂直でありかつ前記回転軸（Ａ）に垂直である軸（Ｂ）を中心に回転可能に前記基体（３）に配置されるキャリア本体（９）において支持され、前記回転軸（Ａ）および前記軸（Ｂ）は交差することを特徴とする、研磨アーム。
2. 前記キャリア本体（９）は、第２の駆動部（１１）によって第２の伝達システム（１０）を介して前記基体（３）において回転可能であることを特徴とする、請求項１に記載の研磨アーム。
3. クランプ手段（１２）が配置されることによって、前記キャリア本体（９）は相対位置において前記基体（３）でクランプ可能であることを特徴とする、請求項１または２に記載の研磨アーム。
4. 前記クランプ手段（１２）は、油圧式拡げ心棒として設計されることを特徴とする、請求項３に記載の研磨アーム。
5. 前記第１の伝達システム（７）は、前記基体（３）の２つの前記軸端領域（４、５）の間で作動する第１のベルト（１３）、とりわけ第１の歯付きベルト、または第１のチェーンを備えることを特徴とする、請求項１〜４のうちいずれか１項に記載の研磨アーム。
6. 前記第１のベルト（１３）または前記第１のチェーンは、前記基体（３）の１つの軸端領域（４）において回転可能に支持される第１の歯車要素（１４）、とりわけ、冠歯車、かさ歯車、または摩擦車を駆動し、前記第１の歯車要素（１４）は、前記砥石軸（８）に直接または間接的に接続される第２の歯車要素（１５）、とりわけピニオンを駆動することを特徴とする、請求項５に記載の研磨アーム。
7. 前記第２の歯車要素（１５）は、さらなる対の歯車装置（１７、１８）を介して前記砥石軸（８）を駆動する中間シャフト（１６）上に配置されることを特徴とする、請求項６に記載の研磨アーム。
8. 前記第２の伝達システム（１０）は、前記基体（３）の前記２つの軸端領域（４、５）の間で作動する第２のベルト（１９）、とりわけ第２の歯付きベルト、または第２のチェーンを備えることを特徴とする、請求項２〜７のうちいずれか１項に記載の研磨アーム。
9. 前記第２のベルト（１９）または前記第２のチェーンは、前記キャリア本体（９）に接続され、かつ、前記軸（Ｂ）を中心に該キャリア本体（９）を回転させることができることを特徴とする、請求項８に記載の研磨アーム。
10. 前記基体（３）の１つの軸端領域（４）における２つのころ軸受（２０、２１）によって、前記キャリア本体（９）が支えられるようにすることを特徴とする、請求項９に記載の研磨アーム。

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