JP2019166619A - スピンドルユニット及びこれを備えた歯車加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークの加工前に、ワークが正しい位置に取り付けられているか否かを効率的に確認することができる、スピンドルユニット、及びこれを備えた歯車加工装置を提供する。【解決手段】スピンドルユニット５は、ワーク支持体７と、ワークの貫通孔に挿入可能で、径が拡縮可能な固定部材と、固定部材を先端側に配置する第１位置と、後端側に配置する第２位置との間で軸方向に移動可能な移動部材７３と、移動部材を第２位置側に付勢する第１バネ部材７４と、移動部材を軸方向後端側から第１位置に押圧可能な押圧部材８と、を備え、ワーク支持体には、ワークの着座面と、着座面から空気を噴出可能な開口と、開口に連通する第１連通路と、が形成され、移動部材には、第１連通路と連通する第２連通路が形成され、押圧部材には、空気の噴射口が形成され、移動部材が第２位置にあるときに噴射口から第２連通路及び第１連通路を介して、開口から空気を噴出可能とする。【選択図】図３

Description

本発明は、スピンドルユニット及びこれを備えた歯車加工装置に関する。

歯切りされたワークの歯の表面を仕上げる際には、スピンドルユニットにワーク（被加工歯車）を取り付けた後、歯車状の工具をワークと噛み合わせ、両者を同期駆動させながら、ワークを加工する装置がある（例えば、特許文献１）。

特開２００９−１２１７５号

ところで、ワークを正しく工具に噛み合わせるには、ワークがワーク支持具に正しく取り付けられていなければならない。しかしながら、従来は、ワークが正しく取り付けられているか否かを作業者が都度、確認していたため、作業効率が低いという問題があった。本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、ワークが正しい位置に取り付けられているか否かを効率的に確認することができる、スピンドルユニット、及びこれを備えた歯車加工装置を提供することを目的とする。

本発明は、ワークを着脱自在に固定するスピンドルユニットであって、円柱状の取付部を有し、軸周りに回転駆動可能に支持されたワーク支持体と、前記ワークの貫通孔に挿入可能で、前記取付部を覆うように配置され、軸方向の先端側に移動すると径が小さくなり、軸方向の後端側に移動すると径が大きくなるように径が拡縮可能な固定部材と、前記ワーク支持体の内部に軸方向に挿通され、前記固定部材を前記先端側に配置する第１位置と、前記後端側に配置する第２位置との間で軸方向に移動可能な移動部材と、前記移動部材を前記第２位置側に付勢する第１バネ部材と、前記移動部材を軸方向の後端側から前記第１位置に押圧可能な押圧部材と、を備え、前記ワーク支持体には、前記固定部材に取り付けられたときのワークの着座面と、該着座面から空気を噴出可能な開口と、前記開口に連通する第１連通路と、が形成され、前記移動部材には、前記第１連通路と連通する第２連通路が形成され、前記押圧部材には、空気を噴射する噴射口が形成され、前記移動部材が前記第２位置にあるとき前記移動部材との接触を維持可能とし、その状態のときに前記噴射口から前記第２連通路及び第１連通路を介して、前記開口から空気を噴出可能に構成されている。

上記スピンドルユニットにおいて、前記押圧部材は、前記移動部材を前記第１位置に移動させるように、前記第１バネ部材に抗して前記移動部材を押圧する押圧位置と、前記前記移動部材が第２位置に移動した状態で、前記移動部材に接触する接触位置と、前記移動部材から離間した待避位置と、を取り得るように軸方向に移動可能に支持することができる。

上記スピンドルユニットにおいて、前記押圧部材は、軸方向に移動可能な押圧本体と、前記押圧本体の軸方向の先端部に、前記第１バネ部材よりも弱い付勢力の第２バネ部材を介して取り付けられ、前記噴射口が形成された可動部と、を備え、前記押圧部材が前記接触位置にあるとき、前記押圧部材は、前記第２バネ部材により前記可動部を前記移動部材に押しつけるように構成することができる。

上記スピンドルユニットにおいては、前記移動部材が、前記第２位置から第１位置へ移動する距離Ａ、前記待避位置にある前記押圧部材の可動部先端と前記移動部材の後端との距離Ｂ、及び前記可動部が、自由長にある前記第２バネ部材により前記移動部材から突出した距離Ｃ、を規定したとき、前記押圧部材の、押圧位置への移動量が距離Ａ＋距離Ｂ＋距離Ｃとなるように設定することができる。

上記スピンドルユニットにおいて、前記ワーク支持体は、回転可能に支持された支持本体と、前記支持本体の先端部に着脱自在に取り付けられ、前記取付部が設けられた治具と、を備え、前記移動部材は、前記支持本体内に、軸方向に移動可能に収容されて前記第１バネ部材の付勢力を受けるプッシュロッドと、前記治具内に、軸方向に移動可能に収容され、前記固定部材を軸方向に移動させるための軸部材と、を備えることができる。

本発明に係る歯車加工装置は、上述したいずれかのスピンドルユニットと、前記ワークの外周面を加工して歯車形状に仕上げるための歯車状もしくはネジ状の工具、を有する工具ユニットと、を備えている。

本発明によれば、ワークが正しい位置に取り付けられているか否かを効率的に確認することができる。

本発明の一実施形態に係る歯車加工装置の正面図である。 図１の工具ユニットの側面図である。 スピンドルユニットの断面図である。 治具の先端付近の断面図である。 スピンドルユニットの断面図である。 押圧部材を示す拡大断面図である。 スピンドルユニットの動作を示す断面図である。 スピンドルユニットの動作を示す断面図である。 スピンドルユニットの動作を示す断面図である。

以下、本発明に係る歯車加工装置の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は、本実施形態に係る歯車加工装置の正面図である。なお、以下の説明では、図１の左右をＸ軸方向または左右方向、図１の上下をＺ軸または上下方向、図１の紙面と垂直な方向をＹ軸方向または前後方向と称し、これを基準に説明をしていく。但し、本発明はこれらの方向に限定されるものではない。

図１に示すように、本実施形態に係る歯車加工装置は、基台１上に配置された工具ユニット２及びワーク支持ユニット３０を備えている。工具ユニット２は、その内部に環状の工具４が保持された環状のハウジング２１を有しており、その軸方向が、概ねＸ軸方向に向くように配置されて、ワークＷである歯車と噛合するようになっている。ワーク支持ユニット３０は、ワークＷを両持ち状に挟持するスピンドルユニット５と心押し台３とで構成されており、これらは、工具ユニット２を挟んで、基台１のＸ軸方向の両側に配置されている。

まず、ワーク支持ユニット３０について説明する。図１に示すように、ワーク支持ユニット３０は、上述したスピンドルユニット５と、心押し台３とで構成されており、これらは、Ｘ軸方向に互いに近接離間し、ワークＷを回転自在に挟持するようになっている。

次に、スピンドルユニット５について説明する。スピンドルユニット５は、工具ユニット２を挟んで基台１上の左側に配置された第１支持フレーム３１１上に配置されている。第１支持フレーム３１１上には、両レール３１２に支持されＹ軸方向に傾斜して移動可能な第１支持ブロック３１３が配置されている。この第１支持ブロック３１３の下面にはナット（図示せず）が連結されており、このナットに、レール３１２と平行に延びるボールネジ（図示せず）が螺合している。このボールネジの一端部には、軸受３１６が連結されている。該ボールネジの他端側に設けた図外のモータによりボールネジが回転すると、これによって、第１支持ブロック３１３が傾斜したレール３１２の傾斜面に沿ってＹ軸方向に移動する。

第１支持ブロック３１３の上面には、Ｘ軸方向に平行に延びる一対のレール３１７が配置されており、これらレール３１７に沿ってスピンドルユニット５がＸ軸方向に移動可能となっている。スピンドルユニット５の下面にはナット（図示せず）が連結されており、このナットに、レール３１７と平行に延びるボールネジ（図示せず）が螺合している。このボールネジは、モータ３１９０が連結されている。したがって、モータ３１９０によりボールネジが回転すると、これによって、スピンドルユニット５が、第１支持ブロック３１３上をＸ軸方向に移動する。

スピンドルユニット５の先端には、ワークＷが取り付け可能となっており、ワークＷは、スピンドルユニット５に内蔵されている電動モータ６３によって回転駆動される。なお、スピンドルユニット５の構成の詳細は、後述する。

次に、心押し台３について説明する。心押し台３もスピンドルユニット５と同様にＸ-Ｙ方向に移動自在に構成されている。すなわち、心押し台３は、工具ユニット２を挟んで基台１上の右側に配置された第２支持フレーム３２１上に配置されている。第２支持フレーム３２１上には、両レール３２２に支持されＹ軸方向に傾斜して移動可能な第２支持ブロック３２３が配置されている。この第２支持ブロック３２３の下面にはナット（図示せず）が連結されており、このナットに、レール３２２と平行に延びるボールネジ（図示せず）が螺合している。このボールネジの一端側には、軸受３２６が連結されている。該ボールネジの他端側に設けた図外のモータによりボールネジが回転すると、これによって、第２支持ブロック３２３が傾斜したレール３２２に沿ってＹ軸方向に移動する。

第２支持ブロック３２３の上面には、Ｘ軸方向に平行に延びる一対のレール３２７が配置されており、これらレール３２７に沿って心押し台３がＸ軸方向に移動可能となっている。心押し台３の下面にはナット（図示せず）が連結されており、このナットに、レール３２７と平行に延びるボールネジ（図示せず）が螺合している。このボールネジは、モータ３２９０が連結されている。したがって、モータ３２９０によりボールネジが回転すると、これによって、心押し台３が、第２支持ブロック３２３上をＸ軸方向に移動する。

また、心押し台３の先端には、スピンドルユニット５の先端に当接する軸部材３２０１が同一軸線上で回転自在に設けられており、スピンドルユニット５の先端を支持するようになっている。スピンドルユニット５と心押し台３とは、一体的にＸ軸方向及びＹ軸方向に移動するように制御されており、両者がワークＷを狭持した状態でＸ軸方向及びＹ軸方向に移動し、ワークＷを工具ユニット２の工具４に対して近接離間するようになっている。

次に、工具ユニット２について、図２を参照しつつ説明する。図２は工具ユニットをＸ軸方向から見た側面図である。図２に示すように、工具ユニット２のハウジング２１は、環状に形成されており、ワークＷに対して交差角を形成したりクラウニングを施すために、Ｙ軸方向に移動可能で、且つＹＺ平面内でＹ軸と傾斜する回転軸Ｓ周りに揺動可能となっている。そのため、工具ユニット２は、基台１上に配置され、上述したハウジング２１を支持する支持体２３を備えている。また、ハウジング２１は、上述した回転軸Ｓの両端で、支持体２３によって回転可能に支持されている。すなわち、ハウジング２１の回転軸Ｓの両端には、前端側に第１軸端部材４１が取り付けられ、後端側に第２軸端部材４２が取り付けられている。そして、これら第１及び第２軸端部材４１，４２が支持体２３によって、揺動可能に支持されている。以下、支持体２３について詳細に説明する。

図２に示すように、この支持体２３は基台１上をＹ軸方向に移動可能な基部２３１と、この基部２３１の前端部に設けられ、ハウジング２１の第１軸端部材４１を支持する第１支持部２３２と、基部２３１の後端部に設けられ、ハウジング２１の第２軸端部材４２を支持する第２支持部２３３と、を備えている。基部２３１は、側面視において、上方に向かって傾斜した前端面２３１１、この前端面２３１１に連続し円弧状に形成された中央面２３１２、及び中央面２３１２の後端に連続し上方に向かって傾斜した後端面２３１３を有しており、これらの面が、前方から後方へこの順で並んでいる。前端面２３１１と後端面２３１３の傾斜角度は、ワーク支持ユニット３の傾斜面と同じである。この構成において、後端面２３１３は、前端面２３１１よりも高い位置にあり、前端面２３１１には第１支持部２３２が取り付けられ、後端面２３１３に第２支持部２３３が取り付けられる。

そして、ハウジング２１の第１軸端部材４１が第１支持部２３２によって回転可能に支持されるとともに、第２軸端部材４２が第２支持部２３３によって回転自在に支持される。これにより、ハウジング２１は、上記傾斜角度で延びる回転軸Ｓ周りに所定角度範囲内で揺動可能となっている。なお、中央面２３１２の円弧形状は、ハウジング２１に外周面に沿うようにしたものである。

次に、ハウジング２１を含む、工具ユニット２における工具４の取付構造等について、説明する。工具ユニット２は、全体として環状のハウジング２１と、このハウジング２１の内周側にベアリングを介して回転自在に設けられた工具支持体２５と、この工具支持体２５の内周面に取り付けられた、内歯車状の工具４と、を備えている。また、工具ユニット２には、工具支持体２５をハウジング２１に対して回転させるための電動モータ(図示省略)が設けられている。

次に、スピンドルユニット５について、図３を参照しつつ詳細に説明する。図３は、スピンドルユニットの断面図である。以下では、図３の右側を先端側または前方、左側を後端側または後方、図３の左右方向を軸方向と称することとし、この方向にしたがって説明を行う。

図３に示すように、スピンドルユニット５は、軸線がＸ軸方向に延びる円筒状の筐体６と、この筐体６の内部に収容される円筒状のワーク支持体７とを備えており、ワーク支持体７は、筐体６の内部で軸線周りに回転可能に支持されている。また、ワーク支持体７の後方には、後述するように、ワーク支持体７内のプッシュロッド７３を軸方向に押圧する押圧部材８が同一軸線上に配置されている。

ワーク支持体７は、円筒状の支持本体７１と、この支持本体７１の先端に着脱自在に取り付けられるワーク支持用の治具７２と、を備えており、これらはボルトなどによって固定されている。支持本体７１の先端は、筐体６から突出しており、この突出部分に、加工対象となるワークＷの形状に応じて選定される治具７２が取り付けられている。

筐体６の内部においては、支持本体７１の前端側及び後端側が、ベアリング６１，６２によって回転可能に支持されており、これらベアリング６１，６２の間の支持本体７１上に、スピンドルモータ等の電動モータ６３のロータが取付けられている。このモータ６３により、ワーク支持体７は、軸線周りに回転駆動するようになっている。また、支持本体７１の内部には、軸方向に延びる内部空間７０が形成されており、この内部空間７０にプッシュロッド（移動部材）７３が軸方向に移動可能に配置されている。

内部空間７０は、支持本体７１の先端側で外部に開放される断面円形の第１部位７０１、第１部位７０１の後端に連結され、第１部位７０１よりも径が小さい断面円形の第２部位７０２、及び第２部位７０２の後端に連結され、第２部位７０２よりも径が大きい断面円形の第３部位７０３、が連通するように形成されている。そして、第３部位７０３の後端は、支持本体７１の後部から筐体６の内部に開放されている。

プッシュロッド７３は、棒状の本体部７３１と、この本体部７３１の先端に連結された第１ストッパ７３２と、本体部７３１の後端に連結された第２ストッパ７３３と、を備えている。第１ストッパ７３２及び第２ストッパ７３３は、いずれも本体部７３１よりも大径の円柱状に形成されている。第１ストッパ７３２は、内部空間７０の第１部位７０１に配置され、本体部７３１が第２部位７０２及び第３部位７０３に亘って延びている。また、第１ストッパ７３２は、第１部位７０１の内壁面に気密に接する一方、第１ストッパ７３２近傍の本体部７３１も第２部位７０２の内壁面に気密に接しており、第１ストッパ７３２の後端面と第１部位７０１の後端面との間には気密な空間が形成されている。第２ストッパ７３３は、第３部位７０３の内壁面にスライド可能に接しており、第３部位７０３の後端から筐体６内に露出するように配置されている。さらに、第３部位７０３において、この第３部位７０３の先端面と第２ストッパ７３３との間には、本体部７３１の周囲を覆うように、皿ばね（第１バネ部材）７４が配置されている（図３では一部のみ表示）。これにより、皿ばね７４が第２ストッパ７３３を後端側に押し出すように弾性力が作用している。一方、第１ストッパ７３２は、第１部位７０１と第２部位７０２との段差に係合する抜け止めになっており、皿ばね７４の弾性力によってプッシュロッド７３が後端側に抜けるのを防止している。このように、プッシュロッド７３は、皿ばね７４により、常時、後方に押されており、押し込まれた位置が本発明の第２位置に相当する。そして、後述する押圧部材８によって前方に押し込まれた位置が本発明の第１位置に相当する。

また、第１ストッパ７３２の先端には、チャック７５が取り付けられており、後述する治具７２の軸部材７７を押し引きするように形成されている。より詳細には、チャック７５は、プッシュロッド７３が前進すると、先端側の径が大きくなるように開き、プッシュロッド７３が後退すると、径が小さくなるように閉じる複数の爪が設けられている。そのため、このチャック７５は、プッシュロッド７３が第１位置または第２位置に配置されているときには、後述するように、軸部材７７の後端部の係合部７７４を介して、ワークＷを治具７２に対して解放あるいは拘束するようになっている。

次に、治具７２について、図４も参照しつつ説明する。図４は、治具の先端付近の断面図である。図３及び図４に示すように、治具７２は、円柱状の治具本体７２１と、この治具本体７２１の後端付近の外周面から径方向外方に突出するフランジ部７２２と、を備えている。図４に示すように、治具本体７２１の先端部には、外径が小さい円柱状の取付部７２３が設けられている。この取付部７２３の外周面には、先端にいくにしたがって径が細くなるテーパ面７２４が形成されている。そして、この取付部７２３の外周面を覆うように、円筒状の、コレットチャックと称される固定部材７６が取り付けられている。この固定部材７６の内壁面の後端部には、後方にいくにしたがって内径が大きくなるテーパ面７６１が形成されている。また、この固定部材７６には、軸方向に延びる複数のスリット（図示省略）が形成されており、径方向に拡縮可能に構成されている。そして、取付部７２３のテーパ面７２４と固定部材７６のテーパ面７６１とが接した状態で、固定部材７６が軸方向の後方に移動すると（後端位置）、固定部材７６のテーパ面７６１は、取付部７２３のテーパ面７２４に押圧され拡径するように構成されている。一方、固定部材７６が軸方向の前方に移動すると（先端位置）、固定部材は縮径するように構成されている。

このように固定部材７６は軸方向に移動することで、拡縮するが、固定部材７６を軸方向に移動させるため、治具７２には、軸方向に延びる軸部材７７が取り付けられている。治具本体７２１の内部には、軸方向に延びる貫通孔が形成されており、この貫通孔に軸部材７７が挿通されている。軸部材７７は、治具本体７７１に挿通される棒状の本体部７７１と、この本体部７７１の先端に取り付けられ、固定部材７６を軸方向の後方へ押圧する押圧部７７２と、本体部７７１の後端に取り付けられ、後方へ延びる連結部７７３とを備えている。押圧部７７２は、円柱状に形成され、本体部７７１よりも大径に形成されている。一方、連結部７７３は、治具本体７２１から後方に突出し、支持本体７１の内部空間７０の第１部位７０１に収容されている。そして、連結部７７３の後端部には、径のやや大きい算盤珠状の係合部７７４が設けられている。ワークＷを治具７２に拘束する際はこの係合部７７４の外周面が、上述したように、プッシュロッド７３の先端のチャック７５に連結されて軸部材７７を後方に引き込む。ワークＷの拘束を解く際は、係合部７７４の後端面がプッシュロッド７３の第１ストッパ７３２の前端面に当接して軸部材７７を前方に押し込むようになっている。

次に、スピンドルユニット５の内部に形成された、ワークＷの着座を確認するための空気の通路について、図５を参照しつつ説明する。図５はスピンドルユニットの断面図である。図５に示すように、プッシュロッド７３の内部には軸方向に延びる第１通路５１が形成されている。この第１通路５１は、後述するように、空気が注入されるようになっている。そして、この第１通路５１の前方の端部は、内部空間７０の第１部位７０１に開放されるように第１部位７０１基部側の外周面に開口している。また、支持本体７１の内部には、後端が第１部位７０１を介して第１通路５１と連通し、前方に延びる複数の第２通路５２が形成されている。この第２通路５２の前端は、治具７２の内部に形成された第３通路５３の後端に連通している。図４に示すように、治具７２に形成された第３通路５３は、取付部７２３よりも径方向の外側の面に開放している。そして、第３通路５３の先端はワーク着座面５４に開口して、固定部材７６にワークＷが正しい姿勢で取り付けられたときにワークＷによって塞がれるようになっている。

続いて、押圧部材８について、図６も参照しつつ説明する。図６は、押圧部材を示す拡大断面図である。図６に示すように、押圧部材８は、筐体６の後端部において、ワーク支持体７のプッシュロッド７３を押圧するための部材であり、棒状の本体８１と、この本体８１の先端部にバネ（第２バネ部材）８２を介して取り付けられた可動部８３と、本体８１の軸方向の中心付近に形成され、径方向外方に延びるピストン部８４と、本体８１の後端部に取り付けられた円板状の検出体８５とを備えている。図６に示すように、本体８１及び可動部８３には、軸方向に延びる貫通孔８０１が形成されており、本体８１の後端から注入された空気を可動部８３の先端から噴射できるようになっている。また、図示を省略するが、押圧部材８に空気を注入する空気注入手段は、コンプレッサ等を用いるほか、貫通孔８０１から第３通路に至る空気圧を計測することもできるようになっている。

可動部８３は、先端に大径部を備えて円柱状に形成されており、先端面が、プッシュロッド７３の第２ストッパ７３３に接触可能となっている。貫通孔８０１の開口端周囲には、第２ストッパ７３３と接触した箇所から空気漏れを防ぐシール８３ａが装備され、また、可動部８３は、前記皿ばね７４の弾性力よりも弱いバネ８２によって前方に押し出された前方位置と、バネ８２に抗して後方に押し込まれた後方位置との間を往復動可能となっており、その摺動面には気密保持のためのシール８３ｂが装備されている。

本体８１に取り付けられたピストン部８４は、筐体６の後端部に形成された円筒状の油室６４に収容されており、この油室６４内を前後方向に移動可能となっている。より詳細に説明すると、ピストン部８４の径方向外方の端面にはシール８４１が取り付けられており、このシール８４１によってピストン部８４は油室６４の内壁面に液密に接している。そのため、油室６４においては、ピストン部８４を挟んで前側及び後側に液密の空間が形成されている。そして、ピストン部８４の前側の空間または後側の空間に作動油を択一供給することで、ピストン部８４は本体８１とともに、前方または後方に移動するようになっている。

また、筐体６の後端からは、本体８１が突出し、その突出した部分に、上記検出体８５が取付られている。そして、筐体６の後端には、検出体８５を検出する３つのポジションセンサ６５〜６７が取り付けられている。これらポジションセンサ６５〜６７は、軸方向に並んでおり、押圧部材８の軸方向の３つの位置を検出可能となっている。すなわち、押圧部材８が最も前進した押圧位置、押圧部材８が最も後退した待避位置、及びこれら押圧位置及び待避位置の間の接触位置の３つのポジションを検出することができる。

また、図６に示すように押圧部材８が最も後退した待避位置にあるとき、プッシュロッド７３は第２位置にあり、第１位置へ移動させるにはその後端面を距離Ａだけ押し込む必要がある。一方、可動部８３の大径部は、待避位置にある押圧部材８の先端から、自由長となったバネ８２の長さにより距離Ｃだけ突出するように位置設定すると共にプッシュロッド７３との間には距離Ｂを設ける。したがってプッシュロッド７３が第１位置をとるためのピストン部８４の最大移動距離Ｓは、基本的には、距離Ａ＋距離Ｂ＋距離Ｃとなるように油圧空間６４の軸方向の長さを設定すればよい。押圧部材８が接触位置のときは、距離Ｂ以上で、かつ、距離Ｂ＋距離Ｃ以下だけピストン部８４を移動させるようにポジションセンサ６６の位置を定めている。

次に、上記のように構成されたスピンドルユニット５の動作について、図７〜図９も参照しつつ説明する。以下では、スピンドルユニット５にワークＷを取り付ける動作について説明する。

まず、図５及び図６に示す初期状態から、収縮側の油室６４に給油し、待避位置にある押圧部材８を押圧位置まで前進させる。この過程で、押圧部材８がバネ８２を介して可動部８３をプッシュロッド７３の後端の第２ストッパ７３３に押しつける。そして、可動部８３が第２ストッパ７３３に接した状態で、本体８１がさらに前進し、可動部８３は、バネ８２を縮めながら、本体８１側に押し込まれていく。そして、可動部８３が本体８１側に完全に押し込まれた状態から、本体８１がさらに前進し、図７に示すように、押圧部材８により第２ストッパ７３３が押圧され、プッシュロッド７３が皿ばね７４の弾性力に抗して前進する。これにより、プッシュロッド７３は、治具７２の軸部材７７を押圧し、軸部材７７が前進する。

そして、固定部材７６を押圧していた押圧部７７２も前進するため、固定部材７６に作用していた後方への押圧力が開放され、固定部材７６が自身の弾性力で縮径し、固定部材７６にワークＷの貫通孔が挿通可能となる。

次に、この固定部材７６にワークＷを取り付ける。このとき、図４に示すように、ワークＷは、治具７２の先端部に形成された第３通路５３の開口５４を塞いだ状態となる。続いて、ピストン部８４の収縮側油室に給油し、押圧部材８を後退させる。これにより、プッシュロッド７３は、皿ばね７４により押圧され、第２位置まで後退する。このとき、プッシュロッド７３の後退とともに、チャック７５が治具７２の係合部７７４を掴みつつ後退するため、治具７２の軸部材７７は後退し、これに伴い、押圧部７７２が固定部材７６を後方に押圧する。そのため、固定部材７６は取付部７２３のテーパ面７２４により押圧され、径方向に拡経する。その結果、固定部材７６がワークＷの貫通孔を内側から押圧し、ワークＷが固定部材７６に拘束される。

そして、図８に示すように、押圧部材８が接触位置まで後退したときには、プッシュロッド７３も連れて第２位置に後退するが、可動部８３は、本体８１により依然としてバネ８２に抗して押し込まれている。したがって、可動部８３は、プッシュロッド７３の第２ストッパ７３３に対して密着した状態（距離Ｂがゼロ、可動部８３の大径部と本体８１との間が距離Ｂ＋距離Ｃ）となる。押圧部材８のバネ８２による弾性力は、プッシュロッド７３の皿ばね７４の弾性力よりも弱く、これによって、第２位置にあるプッシュロッド７３を第１位置側へと押し込まれることがない。したがってワークＷの拘束が解かれる心配がない。

押圧部材８の接触位置をポジションセンサ６６が検知すると図外の空気注入手段を作動させるのがよい。押圧部材８の後端から空気が注入されると、押圧部材８、プッシュロッド７３の第１通路５１、第１部位７０１、第２通路５２、及び第３通路５３を経て治具７２の開口５４から噴射される。このとき、ワークＷにより開口５４が塞がれている場合には、開口５４から空気が噴射されないため、空気圧が上昇する。これにより、ワークＷが正しい位置に取り付けられていることが検知できる。一方、ワークＷが正しい位置に取り付けられていない場合には、開口５４から空気が漏れるため、空気圧が下がる。そのため、これを検出した場合には、図外のアラームを作動させると共に押圧部材８を再度、押圧位置に前進させワークＷを正しい位置に取り付けるのを促すのがよい。

こうして、ワークＷの取付位置の確認が完了すると、図９に示すように、押圧部材８を待避位置まで後退させる。これにより、押圧部材８の可動部８３は、プッシュロッド７３から離間するため、ワーク支持体７は、ワークＷを固定したままで電動モータ６３により回転可能な状態となる。

次に、上記のように構成された歯車加工装置の動作について説明する。まず、上記のようにワークＷをスピンドルユニット５の取付部７２３に取り付けた後、スピンドルユニット５及び心押し台３を互いに近接させ、スピンドルユニット５の押圧部７７２に、心押し台３の軸部材３２０１を当接させるとともに、ハウジング２１の内方にワークＷを配置する。この状態で、スピンドルユニット５のワーク支持体７をワークＷとともに回転させる。これと並行して、モータ(図示せず)を駆動し工具ユニット２の工具４をワークＷと同期するように、回転させる。続いて、スピンドルユニット５及び心押し台３を一体的にＹ軸方向に移動させ、ワークＷを工具４に近接させる。そして、ワークＷと工具４とを噛み合わせことで、ワークＷの加工を行う。また、必要に応じて支持体２３とともにハウジング２１をＹ軸方向に移動させ、ワークＷにクラウニングを施す。また、このような加工作業と同時に、工具４とワークＷとの噛み合わせ部分に切削油を噴射し、加工部位の冷却、潤滑、切り屑除去を行う。こうして、所定時間加工を行った後、各モータの駆動を停止し、加工されたワークＷを取り外す。

以上のように、本実施形態では、押圧部材８により、プッシュロッド７３を押圧することで、ワークＷを拘束する固定部材７６の拡縮を行うことできる。そして、押圧部材８がプッシュロッド７３から離間した状態では、プッシュロッド７３とともにワーク支持体７が回転できるため、加工のために、ワークＷを拘束して回転させることができる。また、押圧部材８の可動部８３をプッシュロッド７３に接触した状態で、プッシュロッド７３内に空気を注入し、ワークＷの取付位置に形成された開口５４から空気を噴射することができるようになっている。そのため、開口５４がワークＷによって塞がれ、空気が漏れないときには、空気圧が低下しないため、ワークＷが正しく取り付けられていると判断することができ、空気が開口５４から漏れるときには、空気圧が低下するため、ワークＷが正しく取り付けられていると判断することができる。

このとき可動部８３はプッシュロッド７３に接触するもプッシュロッド７３を押圧するまでには至らないのでワークＷの拘束は持続され着座確認を精度良く行うことができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれ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。なお、以下の変形例は適宜、組合せ可能である。

上記実施形態において、図７に示すように、プッシュロッド７３が軸部材７７を押圧しているときには、チャック７５が開き、軸部材７７の係合部７７４を掴んでいないため、この状態で、ボルト等を外し、支持本体７１から治具７２を取り外すこともできる。これにより、歯車の大きさ、形状等に応じて、治具７２を交換することができる。但し、軸部材７７とプッシュロッド７７とを一体化し、治具７２が交換できないようにすることもできる。この場合、支持本体７１と治具７２とを一体化してもよい。

上記実施形態では、ワーク支持ユニット３０においては、スピンドルユニット５と心押し台３とでワークＷを支持しているが、スピンドルユニット５のみでワークＷを支持するような形態であってもよい。

上記実施形態で説明した工具ユニット２の構成は一例であり、スピンドルユニット５に取り付けられたワークＷの外周面に歯車を成形できるような工具を備えていればよい。したがって、外歯車状あるいはねじ状の工具を備えた歯切り用や歯車研削用の工具ユニットであってもよい。

また、工具ユニット２及びワーク支持ユニット３０の少なくとも一方が移動し、歯車を加工できればよいため、これらの移動機構についても特には限定されない。

２ 工具ユニット
５ スピンドルユニット
７ ワーク支持体
７１ 支持本体
７２ 治具
７３ プッシュロッド
７４ 皿ばね（第１バネ部材）
７６ 固定部材
７７ 軸部材
８ 押圧部材
８２ バネ（第２バネ部材）
８３ 可動部

Claims (6)

1. ワークを着脱自在に固定するスピンドルユニットであって、
   円柱状の取付部を有し、軸周りに回転駆動可能に支持されたワーク支持体と、
   前記ワークの貫通孔に挿入可能で、前記取付部を覆うように配置され、軸方向の先端側に移動すると径が小さくなり、軸方向の後端側に移動すると径が大きくなるように径が拡縮可能な固定部材と、
   前記ワーク支持体の内部に軸方向に挿通され、前記固定部材を前記先端側に配置する第１位置と、前記後端側に配置する第２位置との間で軸方向に移動可能な移動部材と、
   前記移動部材を前記第２位置側に付勢する第１バネ部材と、
   前記移動部材を軸方向の後端側から前記第１位置に押圧可能な押圧部材と、
   を備え、
   前記ワーク支持体には、前記固定部材に取り付けられたときのワークの着座面と、該着座面から空気を噴出可能な開口と、前記開口に連通する第１連通路と、が形成され、
   前記移動部材には、前記第１連通路と連通する第２連通路が形成され、
   前記押圧部材には、空気を噴射する噴射口が形成され、前記移動部材が前記第２位置にあるとき前記移動部材との接触を維持可能とし、その状態のときに前記噴射口から前記第２連通路及び第１連通路を介して、前記開口から空気を噴出可能に構成されているスピンドルユニット。
2. 前記押圧部材は、
   前記移動部材を前記第１位置に移動させるように、前記第１バネ部材に抗して前記移動部材を押圧する押圧位置と、
   前記前記移動部材が第２位置に移動した状態で、前記移動部材に接触する接触位置と、
   前記移動部材から離間した待避位置と
   を取り得るように軸方向に移動可能に支持されている、請求項１に記載のスピンドルユニット。
3. 前記押圧部材は、
   軸方向に移動可能な押圧本体と、
   前記押圧本体の軸方向の先端部に、前記第１バネ部材よりも弱い付勢力の第２バネ部材を介して取り付けられ、前記噴射口が形成された可動部と、
   を備え、
   前記押圧部材が前記接触位置にあるとき、前記押圧部材は、前記第２バネ部材により前記可動部を前記移動部材に押しつけるように構成されている、請求項２に記載のスピンドルユニット。
4. 前記移動部材が、前記第２位置から第１位置へ移動する距離Ａ、
   前記待避位置にある前記押圧部材の可動部先端と前記移動部材の後端との距離Ｂ、及び
   前記可動部が、自由長にある前記第２バネ部材により前記移動部材から突出した距離Ｃ、
   を規定したとき、
   前記押圧部材の、押圧位置への移動量が距離Ａ＋距離Ｂ＋距離Ｃとなるように設定されている、請求項３に記載のスピンドルユニット。
5. 前記ワーク支持体は、
   回転可能に支持された支持本体と、
   前記支持本体の先端部に着脱自在に取り付けられ、前記取付部が設けられた治具と、
   を備え、
   前記移動部材は、
   前記支持本体内に、軸方向に移動可能に収容されて前記第１バネ部材の付勢力を受けるプッシュロッドと、
   前記治具内に、軸方向に移動可能に収容され、前記固定部材を軸方向に移動させるための軸部材と、
   を備えている、請求項２から４のいずれかに記載のスピンドルユニット。
6. 請求項１から５のいずれかに記載のスピンドルユニットと、
   前記ワークの外周面を加工して歯車形状に仕上げるための歯車状もしくはネジ状の工具、を有する工具ユニットと、
   を備えている、歯車加工装置。