JP2021049603A - 歯車生成装置および歯車生成方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】歯部の面取りの加工時間を短縮することが可能な歯車生成装置および歯車生成方法を提供する。【解決手段】歯車生成装置は、ワーク軸回りの回転方向に複数の歯部が連続して設けられたワークにおいて、歯部のワーク軸方向の一端側の面と歯部の回転方向の一側の面とが交差する部分を含む第1角部の面取り加工を行う歯車生成装置であって、ワークを、ワーク軸回りに回転させる第1駆動部と、工具軸を有し、軸周方向に沿ってカッター刃を有する工具と、工具を工具軸回りに回転させる第2駆動部と、工具をワーク軸方向に変位させる第3駆動部と、工具を、カッター刃が第1角部に接触するようにワークの回転と同期して回転させ、工具を、ワークの回転に応じてワーク軸方向に変位させることで、第1角部の面取り加工を連続的に行うように第1駆動部、第2駆動部および第3駆動部を制御する駆動制御部と、を備える。【選択図】図1
Description
本開示は、歯車生成装置および歯車生成方法に関する。
従来、たとえば、変速機等に用いられるドグ歯を有する歯車を加工する方法として、ワークを旋削加工することで歯車の外形を整え、さらに歯切盤等で歯切りを行い、成形された歯部の歯端面をエンドミルで面取りすることが知られている。
また、たとえば、特許文献1には、マシニングセンタによる歯部の面取り加工が開示されている。
ところで、上記のエンドミルによる面取りは、エンドミルを用いて一つ一つの歯部を順番に加工することで行われる。
また、上記特許文献1に開示されたマシニングセンタによる面取りにおいても、歯部毎に行われる。
これにより、上記のエンドミルによる面取り、および、上記特許文献1に開示されたマシニングセンタによる面取りにおいては、歯部の面取りの加工時間が増大するという問題点があった。
本開示の目的は、歯部の面取りの加工時間を短縮することが可能な歯車生成装置および歯車生成方法を提供することである。
上記の目的を達成するため、本開示における歯車生成装置は、
ワーク軸回りの回転方向に複数の歯部が連続して設けられたワークにおいて、前記歯部の前記ワーク軸方向の一端側の面と前記歯部の前記回転方向の一側の面とが交差する部分を含む第1角部の面取り加工を行う歯車生成装置であって、
前記ワークを、前記ワーク軸回りに回転させる第1駆動部と、
工具軸を有し、軸周方向に沿ってカッター刃を有する工具と、
前記工具を前記工具軸回りに回転させる第2駆動部と、
前記工具を前記ワーク軸方向に変位させる第3駆動部と、
前記工具を、前記カッター刃が前記第1角部に接触するように前記ワークの回転と同期して回転させ、前記工具を、前記ワークの回転に応じて前記ワーク軸方向に変位させることで、前記第1角部の面取り加工を連続的に行うように前記第1駆動部、前記第2駆動部および前記第3駆動部を制御する駆動制御部と、
を備える。
ワーク軸回りの回転方向に複数の歯部が連続して設けられたワークにおいて、前記歯部の前記ワーク軸方向の一端側の面と前記歯部の前記回転方向の一側の面とが交差する部分を含む第1角部の面取り加工を行う歯車生成装置であって、
前記ワークを、前記ワーク軸回りに回転させる第1駆動部と、
工具軸を有し、軸周方向に沿ってカッター刃を有する工具と、
前記工具を前記工具軸回りに回転させる第2駆動部と、
前記工具を前記ワーク軸方向に変位させる第3駆動部と、
前記工具を、前記カッター刃が前記第1角部に接触するように前記ワークの回転と同期して回転させ、前記工具を、前記ワークの回転に応じて前記ワーク軸方向に変位させることで、前記第1角部の面取り加工を連続的に行うように前記第1駆動部、前記第2駆動部および前記第3駆動部を制御する駆動制御部と、
を備える。
また、本開示における歯車生成方法は、
ワーク軸回りの回転方向に複数の歯部が連続して設けられたワークにおいて、前記歯部の前記ワーク軸方向の一端側の面と前記歯部の前記回転方向の一側の面とが交差する部分を含む第1角部の面取り加工を行う歯車生成方法であって、
前記ワークを前記ワーク軸回りに回転させ、
工具を、前記工具の軸周方向に沿って設けられたカッター刃が前記第1角部に接触するように、前記ワークの回転と同期して工具軸回りに回転させ、
前記工具を、前記ワークの回転に応じて前記ワーク軸方向に変位させることで、前記第1角部の面取り加工を連続的に行う。
ワーク軸回りの回転方向に複数の歯部が連続して設けられたワークにおいて、前記歯部の前記ワーク軸方向の一端側の面と前記歯部の前記回転方向の一側の面とが交差する部分を含む第1角部の面取り加工を行う歯車生成方法であって、
前記ワークを前記ワーク軸回りに回転させ、
工具を、前記工具の軸周方向に沿って設けられたカッター刃が前記第1角部に接触するように、前記ワークの回転と同期して工具軸回りに回転させ、
前記工具を、前記ワークの回転に応じて前記ワーク軸方向に変位させることで、前記第1角部の面取り加工を連続的に行う。
本開示によれば、歯車の面取りの加工時間を短縮することができる。
以下、本開示の実施の形態に係る歯車生成装置について、図面を参照しながら説明する。なお、図1は、本開示の実施の形態に係る歯車生成装置100の加工対象であるワーク1および工具2の配置を概略的に示す正面図である。図1にX軸、Y軸、Z軸が描かれている。図1における左右方向をX方向、「ワークの回転方向」又は「ワークの周方向」といい、左方向を「+X方向」又は「ワークの右回転方向の前側」といい、右方向を「−X方向」又は「ワークの右回転方向の後側」という。また、図1における紙面に直交する方向をY方向又は「奥行き方向」といい、手前方向を「+Y方向」、奥方向を「−Y方向」という。また、図1における上下方向をZ方向又は「ワーク軸方向」といい、上方向を「+Z方向」、下方向を「−Z方向」という。また、図1における左下右斜め上方向を、「P方向」又は「工具軸方向」という。また、以下の説明においては、ワーク1の右回転方向をRR方向といい、ワーク1の左回転方向をRL方向という。また、工具2の右回転方向をR1方向といい、工具2の左回転方向をR2という。
ワーク1は、ワーク軸回りの回転方向に複数の歯部11が連続して設けられている。図1に、ワーク1の一例として平歯車を示す。図1には、一部の歯部11を示し、他の歯部11を省略して示す。ワーク1は、ホブ加工、ギヤシェーパ加工またはスカイビング加工等により形成される。
図1に示すように、ワーク1は、歯部11のワーク軸方向(Z方向)の一端側の面12とワーク1の右回転方向の前側(+X方向)の面13(左回転方向の後側の面)とが交差する部分を含む第1角部14を有する。また、ワーク1は、面12とワーク1の右回転方向の後側(−X方向)の面15(左回転方向の前側の面)とが交差する部分を含む第2角部16を有する。
図2は、ワーク1および工具2の配置を概略的に示す斜視図である。なお、図2において、実線で示す工具2のXYZ座標上の位置を第1位置S1とし、点線で示す工具2のXYZ座標上の位置を第2位置S2とする。
歯車生成装置100は、図2に示すように、ワーク1を回転自在に支持するテーブル(不図示)と、ワーク1を切削加工する工具2と、工具2を工具軸回りに回転可能に保持するシャフトホルダー(不図示)と、を備える。工具2は、たとえば、軸周方向(回転方向)に沿って所定のピッチでカッター刃が設けられたピニオン状のスカイビング加工用カッターである。スカイビング加工用カッターによるワーク1の加工においては、カッター刃がワーク1に接触して、カッター刃とワーク1との間に生じるすべり(相対速度)によってワーク1が削られる。
図3は、本開示の実施の形態に係る歯車生成装置100の構成を示す図である。歯車生成装置100は、テーブルモータ3(本開示の「第1駆動部」に対応する)、カッターモータ4(本開示の「第2駆動部」に対応する)、Z方向変位用モータ5(本開示の「第3駆動部」に対応する)、Y方向移動用モータ6(本開示の「第4駆動部」に対応する)、X方向移動用モータ7、傾動用モータ8、および、駆動制御部20を備える。
テーブルモータ3は、ワーク1を、テーブル(不図示)と一体的にワーク軸回りに回転させる。
カッターモータ4は、工具2を工具軸回りに回転させる。
Z方向変位用モータ5は、工具2をシャフトホルダー(不図示)と一体的にワーク軸方向(Z方向)に変位させる。
Y方向移動用モータ6は、工具2をシャフトホルダーと一体的にY方向に移動させる。
X方向移動用モータ7は、工具2を、シャフトホルダーと一体的にX方向に移動させる。
傾動用モータ8は、工具軸方向(P方向)を、シャフトホルダーと一体的にワーク軸方向(X方向)に対してワーク1の回転方向へ所定の角度だけ傾動させる。
駆動制御部20は、マイクロプロセッサー、RAM、ROM等のハードウエアを備えると共に、ソフトウエアで構成される傾動制御部21と、回転制御部22と、Z方向変位制御部23と、Y方向移動制御部24と、X方向移動制御部25とを備える。なお、傾動制御部21と、回転制御部22と、Z方向変位制御部23と、Y方向移動制御部24と、X方向移動制御部25とは、それぞれの一部をロジック回路等のハードウエアで構成することが可能である。
<第1角部14の面取り加工>
以下、第1角部14(図1を参照)の面取り加工が行われる場合における駆動制御部20の動作について説明する。
以下、第1角部14(図1を参照)の面取り加工が行われる場合における駆動制御部20の動作について説明する。
工具2が第1位置S1に移動するように、X方向移動制御部25はX方向移動用モータ7を制御し、Y方向移動制御部24はY方向移動用モータ6を制御し、Z方向変位制御部23はZ方向変位用モータ5を制御する。
また、傾動制御部21は、工具軸方向(P方向)をワーク軸に対してワーク1の右回転方向の後側(−X方向)に傾けるように傾動用モータ8を制御する。
回転制御部22は、工具2がワーク1の回転と同期して回転するように、テーブルモータ3およびカッターモータ4を制御する。また、回転制御部22は、ワーク1が右回転方向(RR方向)に回転し、かつ、工具2が左回転方向(R2方向)に回転するように、テーブルモータ3およびカッターモータ4を制御する。これにより、工具2の円周面(カッター刃が設けられた面)が、ある一つの歯部11の面12と面13の交差する部分である第1角部14(図1を参照)に接触する。そして、工具2の円周面が一つの歯部11の第1角部14からその歯部11と隣接する歯部11の第1角部14へ次々に接触する。その結果、第1角部14の面取り加工を連続的に行うことが可能となる。
上記するように、工具2がワーク1の回転と同期して回転している場合、Z方向変位制御部23は、工具2がワーク1の回転に応じて−Z方向に変位するようにZ方向変位用モータ5を制御する。これにより、第1角部14の面取り加工が深くなる。Z方向変位制御部23は、面取り加工が所定の深さとなった場合、換言すれば、工具2が−Z方向に所定量変位した場合、工具2の−Z方向の変位を停止するようにZ方向変位用モータ5を制御する。第1角部14の面取り加工は、歯部11の歯先から歯元にわたって行われる。以上により、第1角部14の面取り加工が終了する。図2に面取り加工された第1角部14の面取り部17を示す。
<第2角部16の面取り加工>
第1角部14の面取り加工に続けて、第2角部16(図1を参照)の面取り加工が行われる場合における駆動制御部20の動作について説明する。
第1角部14の面取り加工に続けて、第2角部16(図1を参照)の面取り加工が行われる場合における駆動制御部20の動作について説明する。
工具2が第1位置S1から第2位置S2に移動するように、Z方向変位制御部23はZ方向変位用モータ5を制御し、Y方向移動制御部24はY方向移動用モータ6を制御する。つまり、第2角部16の面取り加工においては、第1角部14の面取り加工に用いられた工具2が使われる。また、工具2が第1位置S1から第2位置S2に移動する場合、X方向移動制御部25によるX方向移動用モータ7の制御を行わなくてもよい。
また、工具2が第1位置S1から第2位置S2に移動する場合、工具軸方向(P方向)は、ワーク軸に対してワーク1の右回転方向の後側(−X方向)(左回転方向の前側)に傾けた状態に維持されるため、傾動制御部21による傾動用モータ8の制御を行わなくてもよい。
工具2が第2位置S2に移動されば場合、回転制御部22は、工具2がワーク1の回転と同期して回転するように、テーブルモータ3およびカッターモータ4を制御する。また、回転制御部22は、ワーク1が左回転方向(RL方向)に回転し、かつ、工具2が右回転方向(R1方向)に回転するように、テーブルモータ3およびカッターモータ4を制御する。つまり、第1角部14の面取り加工を行う場合と第2角部16の面取り加工を行う場合とにおいて、ワーク1の回転方向は互いに反対の方向であり、かつ、工具2の回転方向は互いに反対の方向である。これにより、工具2の円周面(カッター刃が設けられた面)が、ある一つの歯部11の面12と面15との交差する部分である第2角部16(図1を参照)に接触する。そして、工具2の円周面が一つの歯部11の第2角部16からその歯部11と隣接する歯部11の第2角部16へ次々に接触する。その結果、第2角部16の面取り加工を連続的に行うことが可能となる。
上記するように、工具2がワーク1の回転と同期して回転している場合に、Z方向変位制御部23は、工具2がワーク1の回転に応じて−Z方向に変位するようにZ方向変位用モータ5を制御する。これにより、第2角部16の面取り加工が深くなる。Z方向変位制御部23は、面取り加工が所定の深さとなった場合、換言すれば、工具2が−Z方向に所定量変位した場合、工具2の−Z方向の変位を停止するようにZ方向変位用モータ5を制御する。第2角部16の面取り加工は、歯部11の歯先から歯元にわたって行われる。以上により、第1角部14の面取り加工が終了する。図2に面取り加工された第2角部16の面取り部18を示す。また、図2に、面取り部17と面取り部18とが交差する部分である稜線19を示す。
次に、第1角部14および第2角部16の面取り加工を連続的に行う方法の一例について、図4を参照して説明する。図4は、歯車生成装置100の動作の一例を示すフローチャートである。
先ず、ステップS100において、工具2を第1位置S1に移動する。この場合、X方向移動制御部25はX方向移動用モータ7を制御し、Y方向移動制御部24はY方向移動用モータ6を制御し、Z方向変位制御部23はZ方向変位用モータ5を制御する。
次に、ステップS110において、工具2を傾動する。この場合、傾動制御部21は、傾動用モータ8を制御する。
次に、ステップS120において、第1角部14の面取り加工を行う。この場合、回転制御部22は、テーブルモータ3およびカッターモータ4を制御し、Z方向変位制御部23はZ方向変位用モータ5を制御する。
次に、ステップS130において、工具2を第1位置S1から第2位置S2に移動する。つまり、第1角部14の面取り加工に続けて、第2角部16の面取り加工を行う場合、第1角部14の面取り加工に用いられた工具2を、第2位置S2に移動すればよい。また、工具2を第1位置S1から第2位置S2に移動する場合、Z方向変位制御部23はZ方向変位用モータ5を制御し、Y方向移動制御部24はY方向移動用モータ6を制御する。つまり、第1角部14の面取り加工に続けて、第2角部16の面取り加工を行う場合、X方向移動制御部25によるX方向移動用モータ7の制御を行わなくてもよく、また、傾動制御部21による傾動用モータ8の制御を行わなくてもよい。
次に、ステップS140において、第2角部16の面取り加工を行う。この場合、回転制御部22は、テーブルモータ3およびカッターモータ4を制御し、Z方向変位制御部23はZ方向変位用モータ5を制御する。
上記実施の形態に係る歯車生成装置100によれば、ワーク軸回りの回転方向に複数の歯部11が連続して設けられたワーク1において、歯部11のワーク軸方向(Z方向)の一端側の面12と歯部11の回転方向の一側の面13とが交差する部分を含む第1角部14の面取り加工を行う歯車生成装置100であって、ワーク1を、ワーク軸回りに回転させるテーブルモータ3と、工具軸を有し、第1角部14に接触する工具2と、工具2を工具軸回りに回転させるカッターモータ4と、工具2をワーク軸方向(Z方向)に変位させるZ方向変位用モータ5と、工具2を、カッター刃が第1角部14に接触するようにワーク1の回転と同期して回転させ、工具2をワーク1の回転に応じてワーク軸方向に変位させることで、第1角部14の面取り加工を連続的に行うようにテーブルモータ3、カッターモータ4およびZ方向変位用モータ5を制御する駆動制御部20と、を備える。これにより、第1角部14の面取り加工を連続的に行うことが可能となる。その結果、ワーク1の面取り加工時間を短縮することができる。
また、上記実施の形態に係る歯車生成装置100によれば、第1角部14の面取り加工に続けて、第2角部16の面取り加工を行う場合、第1角部14の面取り加工に用いられた工具2を、第2位置S2に移動すればよい。これにより、一つの工具2により、第1角部14および第2角部16の面取り加工を行うことができる。
また、第1角部14の面取り加工に続けて、第2角部16の面取り加工を行う場合、X方向移動制御部25によるX方向移動用モータ7の制御を行わなくてもよく、傾動制御部21による傾動用モータ8の制御を行わなくてもよい。この点からも、歯部11の面取りの加工時間を短縮することができる。
なお、上記実施の形態では、工具軸方向(P方向)を、ワーク軸方向(Z方向)に対してワーク1の右回転方向の後側(−X方向)に所定の角度だけ傾けたが、たとえば、工具軸方向の−X方向の傾き角度を変えることにより、また、工具軸方向をさらに奥行き方向に傾けることにより、面取り部17,18(図2を参照)の形状を変えてもよい。また、たとえば、ワーク軸をX方向および/またはY方向に移動して、ワーク軸と工具軸との軸間距離を調整することで、面取り部17,18の形状を変更してもよい。また、たとえばワーク1と工具2の同期回転を、ワーク軸方向(Z方向)の移動に応じて調整することで面取り部17,18の形状を変更してもよい。
その他、上記実施の形態は、何れも本開示の実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本開示の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本開示はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
本開示は、歯部の面取りの加工時間を短縮することが要求される歯車生成装置に利用される。
1 ワーク
2 工具
3 テーブルモータ
4 カッターモータ
5 Z方向変位用モータ
6 Y方向移動用モータ
7 X方向移動用モータ
8 傾動用モータ
11 歯部
12,13,15 面
14 第1角部
16 第2角部
17,18 面取り部
19 稜線
20 駆動制御部
21 傾動制御部
22 回転制御部
23 Z方向変位制御部
24 Y方向移動制御部
25 X方向移動制御部
100 歯車生成装置
2 工具
3 テーブルモータ
4 カッターモータ
5 Z方向変位用モータ
6 Y方向移動用モータ
7 X方向移動用モータ
8 傾動用モータ
11 歯部
12,13,15 面
14 第1角部
16 第2角部
17,18 面取り部
19 稜線
20 駆動制御部
21 傾動制御部
22 回転制御部
23 Z方向変位制御部
24 Y方向移動制御部
25 X方向移動制御部
100 歯車生成装置
Claims (7)
- ワーク軸回りの回転方向に複数の歯部が連続して設けられたワークにおいて、前記歯部の前記ワーク軸方向の一端側の面と前記歯部の前記回転方向の一側の面とが交差する部分を含む第1角部の面取り加工を行う歯車生成装置であって、
前記ワークを、前記ワーク軸回りに回転させる第1駆動部と、
工具軸を有し、軸周方向に沿ってカッター刃を有する工具と、
前記工具を前記工具軸回りに回転させる第2駆動部と、
前記工具を前記ワーク軸方向に変位させる第3駆動部と、
前記工具を、前記カッター刃が前記第1角部に接触するように前記ワークの回転と同期して回転させ、前記工具を、前記ワークの回転に応じて前記ワーク軸方向に変位させることで、前記第1角部の面取り加工を連続的に行うように前記第1駆動部、前記第2駆動部および前記第3駆動部を制御する駆動制御部と、
を備える、
歯車生成装置。 - 前記工具を、前記第1角部に接触する第1位置から、前記歯部の前記ワーク軸方向の一端側の面と前記歯部の前記回転方向の他側の面とが交差する部分を含む第2角部に接触する第2位置へ移動させる第4駆動部をさらに備える、
請求項1に記載の歯車生成装置。 - 前記第1角部の面取り加工を行う場合と前記第2角部の面取り加工を行う場合とにおいて、前記ワークの回転方向は互いに反対の方向であり、かつ、前記工具の回転方向は互いに反対の方向である、
請求項2に記載の歯車生成装置。 - 前記工具は、スカイビング加工用カッターである、
請求項1から3のいずれか一項に記載の歯車生成装置。 - 前記工具軸は、前記第1角部の面取り加工が行われる場合、前記ワーク軸に対して前記回転方向の他側に傾けられる、
請求項4に記載の歯車生成装置。 - ワーク軸回りの回転方向に複数の歯部が連続して設けられたワークにおいて、前記歯部の前記ワーク軸方向の一端側の面と前記歯部の前記回転方向の一側の面とが交差する部分を含む第1角部の面取り加工を行う歯車生成方法であって、
前記ワークを前記ワーク軸回りに回転させ、
工具を、前記工具の軸周方向に沿って設けられたカッター刃が前記第1角部に接触するように、前記ワークの回転と同期して工具軸回りに回転させ、
前記工具を、前記ワークの回転に応じて前記ワーク軸方向に変位させることで、前記第1角部の面取り加工を連続的に行う、
歯車生成方法。 - 前記工具を、前記ワークの円周における前記第1角部の面取り加工を行う位置とは反対側の位置に移動し、
前記歯部の前記ワーク軸方向の一端側の面と前記歯部の前記回転方向の他側の面とが交差する部分を含む第2角部の面取り加工を行う、
請求項6に記載の歯車生成方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019174040A JP2021049603A (ja) | 2019-09-25 | 2019-09-25 | 歯車生成装置および歯車生成方法 |
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---|---|
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JP2019174040A Pending JP2021049603A (ja) | 2019-09-25 | 2019-09-25 | 歯車生成装置および歯車生成方法 |
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JP (1) | JP2021049603A (ja) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016000453A (ja) * | 2014-06-11 | 2016-01-07 | クリンゲルンベルク・アクチェンゲゼルシャフトKlingelnberg AG | ワークピースの歯車歯の歯面側部に面取り加工を施す方法及び装置 |
JP2019511379A (ja) * | 2016-04-05 | 2019-04-25 | グリーソン − プァウター マシネンファブリク ゲーエムベーハー | 歯端縁で材料除去を創成する方法およびそのために設計された装置 |
-
2019
- 2019-09-25 JP JP2019174040A patent/JP2021049603A/ja active Pending
Patent Citations (2)
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JP2019511379A (ja) * | 2016-04-05 | 2019-04-25 | グリーソン − プァウター マシネンファブリク ゲーエムベーハー | 歯端縁で材料除去を創成する方法およびそのために設計された装置 |
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