JP2501935B2 - 長手方向に湾曲した歯車と、それを形成する方法及び機械 - Google Patents

長手方向に湾曲した歯車と、それを形成する方法及び機械

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JP2501935B2 JP2138666A JP13866690A JP2501935B2 JP 2501935 B2 JP2501935 B2 JP 2501935B2 JP 2138666 A JP2138666 A JP 2138666A JP 13866690 A JP13866690 A JP 13866690A JP 2501935 B2 JP2501935 B2 JP 2501935B2
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23F21/02—Grinding discs; Grinding worms
    • B23F21/023—Face-mill-type, i.e. cup-shaped, grinding wheels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23F—MAKING GEARS OR TOOTHED RACKS
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は長手方向に湾曲した歯車を形成する機械およ
び方法に関する。本発明は、特に、湾曲した歯車、例え
ば、はすばかさ歯車およびハイポイド歯車を精密形成す
るためにさら形工具を使用する機械および方法に関す
る。
さら形といし車は、はすばかさ歯車およびハイポイド
歯車を仕上げ研削すめための歯車研削盤に50年間にわた
って使用されてきた。これらの研削盤は、さら形のとい
し車をその軸線のまわりに回転し、その間といし車をは
すば歯車またはハイポイド歯車の歯の所望の長手方向の
計上に合致した円弧に沿って同時に揺動させるようにな
っている。このようなさら形のといし車の使用に関する
利点は、よく知られておりかつテーラー氏に発行された
米国特許第1,830,971号の明細書に明瞭に開示されてい
る。これらのといし車の主な利点は、研削領域への冷却
液の接近を促進しかつ歯面の過熱および損傷を防止する
ためにといし車の作動面と研削される歯面との間に十分
な間隔を設けたことである。
ハイポイド歯車またはかさ歯車の歯を研削する既知の
方法によれば、１組の被加工歯車の一方の部材の隣接し
た歯の側部を同時に総形研削するために、さら形といし
車を有する研削盤が使用されているが、他方の歯車部材
の隣接した歯の側部は慣用のコップ形といし車により別
個に歯切りされる。総形研削された部材の長手方向の歯
の曲率を適当に不整合にするために、１組の被加工歯車
の一方の部材の歯車の歯の側部を別個に処理することが
必要であった。かみ合う歯車の作動位置を若干調節可能
にするために、代表的には、かみ合う歯の曲線を若干不
整合にすることが望ましい。しかしながら、既知の方法
により１組のかみ合う歯車の両方の部材に隣接した歯を
同時に形成しようとする場合に付随する不整合の量は、
かみ合う歯の曲線の間の望ましい不整合の量を大幅に超
えることがある。同様に、両方の部材に隣接した歯を同
時に形成する代わりに、かみ合う１組の被加工歯車の少
なくとも一方の部材に隣接した歯の側部を別の加工工程
または匝瑳により形成することは時間がかかりかつ１組
の被加工歯車の製造コストを可成り高めることになる。
また、既知の方法によれば、１組の歯車の一方の部材
の歯の側部を研削するために使用されるコップ形といし
車の半径を該歯車の他方の部材のかみ合う歯の側部を研
削するために使用されるさら形といし車の揺動半径に対
して調節することにより、かみ合うかさ歯車およびハイ
ポイド歯車の歯の間に長手方向の不整合が与えられる。
かみ合う歯の側部の間の長手方向の不整合は、カップ形
といし車の半径とさら形といし車の弓形揺動通路の半径
との差により決定される。したがって、かみ合うかさ歯
車およびハイポイド歯車の間の既知の不整合は、単一の
点において理論的に合致する異なる半径の二つの円弧の
間の隔離距離として表わすことができる。しかしなが
ら、かみ合う歯は、荷重をうけているときに、僅かに変
形する傾向があり、かつ二つの面の接触が歯の長さの一
部分にわたって外方に拡がる。
既知の不整合のかさ歯車およびハイポイド歯車の歯面
は作動位置に対してある程度の調節を行なうことができ
るが、かみ合う歯面の接触は、心出し不良または大きい
荷重をうけている場合には、歯の両端部まで極めて迅速
に移動する傾向がある。歯の両端部における接触は、極
めて望ましくなくかつ過大な騒音または歯の破損を生ず
ることがある。また、かみ合う歯面の歯のそれぞれの曲
率半径の差を増大することにより不整合を増大すること
が知られている。不整合が増大すると、歯の接触の歯の
両端までの移動を阻止する傾向が生ずる。しかしなが
ら、不整合量が増大すると、かみ合う歯の間の接触パタ
ーンが望ましくない程度まで短縮して、その結果、接触
応力および摩耗が増大しかつ歯の負荷能力を減少する傾
向が生ずる。したがって、既知の方法により形成された
不整合のかさ歯車およびハイポイド歯車の歯により許容
可能な調節量は歯車の歯に要求される負荷能力により望
ましくない程度に制限されることになる。
発明の要約 本発明はかみ合う１組の歯の他方の部材の同時に歯切
りされた隣接した歯の側部を適当に不整合にするため
に、１組のかみ合うかさ歯車またはハイポイド歯車の一
方の部材の隣接した歯の側部を同時に総形研削する機械
および方法を含む。この明細書に関連して、「隣接した
歯の側部を同時に総形研削する」という文は、被加工歯
車の歯の長手方向に垂直な隣接した歯のフランクを隣接
した歯のフランクを研削するために使用されるといし車
の形状に形成する方法を定義することを意図している。
「同時に歯切りされた隣接した歯の側部」という文は、
被加工歯車とといし車との間に付加的なころがり運動を
与えてかみ合う１組の被加工歯車の総形研削されたフラ
ンクと一緒に転動するような形状を有する隣接した歯の
フランクを形成する方法を定義することを意図してい
る。
本発明の機械は、機械ベース、該機械ベースに装着さ
れた加工物サポートおよび工具サポートと、工具サポー
ト内にそれ自体の軸線のまわりに回転するように軸支さ
れたクレードルと、クレードル内に軸線のまわりに回転
するように軸支されたさら形といし車と、といし車を加
工物サポートに対してクレードルの軸線のまわりに相対
揺動する装置の慣用の特徴を含む。本発明の機械は、ま
た、加工物サポートを工具サポートに対してクレードル
の軸線に全体として沿った方向にかつさら形といし車の
加工通路を形成するための揺動装置と時限関係に、即
ち、揺動装置と同期して相対的に往復動する新規の装置
をも含む。加工物サポートの往復動とといし車の揺動と
の間の時限関係、即ち、往復動と揺動との間の同期関係
は、加工通路の両端において被加工歯車をさら形といし
車に対して引っ込めることができるように規制すること
ができる。この特殊に規制された時限関係は、１組の被
加工歯車のかみ合う部材に同時に形成された隣接した歯
を適当に不整合にするために、１組の被加工歯車の一方
の部材の隣接した歯の長手方向の歯のそれぞれの曲率半
径を調整するために設定されている。長手方向の歯の曲
線の適当な整合は、１組の歯車の相対的な作動位置にお
いてある程度の調節を可能にするように意図された少量
の不整合を含む。そのほかに、往復動する加工物サポー
トと揺動する工具サポートとの間の時限関係は、１組か
み合う歯車の改良された作動特性が得られるようにさら
に規制することができる。
また、本発明はハイポイド歯車およびかさ歯車を研削
するための改良された方法を提供するものである。本発
明の方法は、被加工歯車およびさら形といし車をそれぞ
れのサポート上に既知の態様で取り付けかつといし車を
被加工歯車に形成しようとする歯の長手方向に実質的に
垂直に延びるクレードルの軸線のまわりに相対揺動する
工程を含む。また、本発明の方法は加工物サポートをと
いし車の揺動と時限関係で実質的にクレードル軸線に沿
って往復動し、かつクレードルの軸線に沿った加工物サ
ポートの変位速度がクレードルの軸線のまわりのといし
車の角変位に対して変化するようにこの時限関係を制御
する重要な工程をも含む。
上記の時限関係は、加工物サポートの変移量がさら形
といし車の角変位の関数として決定されるベキ級数の方
程式によりさらに規制することができる。ベキ級数の方
程式の特定の項は、かみ合う歯の不整合の改良された形
態を得るために機械の相対運動を制御するために使用す
ることができる。例えば、加工物サポートの往復動とさ
ら形といし車の揺動との間の時限関係は、加工物サポー
トの引込み速度が揺動加工通路の各々の端部に向うさら
形といし車の角変位に対して増大するように制御するこ
とができる。これらの相対運動は、かみ合うかさ歯車お
よびハイポイド歯車の歯の間の過大な不整合を減少する
ために使用される。
また、この特殊の時限関係は、加工物サポートの引込
み速度が加工通路の一部分において増大し、その後、さ
ら形といし車が加工通路の各々の端に接近するときに加
工通路の第２部分において減少するように制御すること
ができる。この場合には、かみ合う歯の曲線の間の正規
の不整合量をかみ合う歯の中央加工部分に与え、一方、
歯の両端部に付加的な不整合を与えることができる。こ
の改良された型式の不整合は、広範囲の負荷および取付
け調節にわたってかみ合う歯の間に望ましい接触特性を
維持するものと考えられている。
好ましい実施例の説明 本発明に使用するように意図された一般的な機械を第
１図に例示した。この機械は、ベース10、工具サポート
12および加工物サポート14の一般的な特徴を含んでい
る。工具サポート12はベース10上に直接に装着され、か
つ加工物サポート14はスライダベース16上に装着されて
いる。スライダベース16はベース10の上面に形成された
台18により担持されている。被加工歯車20は主軸台22内
に軸支されている。主軸台22は加工物サポート14内で垂
直方向に調節するためにスライダ24上に担持されてい
る。さら形といし車26がクレードル28内にその軸線のま
わりに回転するように軸支されている。次に、クレード
ル28は工具サポート12内にクレードル軸線66のまわりに
揺動するように軸支されている。
工具および被加工歯車の駆動機構を第２図および第３
図に例示してある。さら形といし車26は、変速プーリ3
2,34、連結ベルト36、およびクレードル28の内部に担持
された歯車列38を介してモータ30により駆動される。ウ
ォーム46に至る減速歯車42,44を介してクレードル28に
クレードル軸線66のまわりの揺動運動を伝達するため
に、モータ40が設けられている。ウォーム46は、クレー
ドル28に関して共軸をなして装着されたウォーム歯車48
と係合している。被加工歯車20を割出しするために、同
様な型式の駆動機構を設けてある。ウォーム歯車58が加
工物スピンドル60に共軸をなして装着され、かつウォー
ム56および減速歯車52,54により駆動される。減速歯車5
2,54は駆動モータ50に作動関係に連結されている。
さら形といし車26は工具スピンドル62（第２図参照）
上に回転するように軸支されている。工具スピンドル62
は偏心輪64内に担持されている。しかしながら、といし
車26は工具サポートのその他の特徴を不明瞭にしないよ
うに第10図では僅かに小さく図示してあることに留意さ
れたい。クレードル28内には、偏心輪64をクレードル軸
線66から偏位した位置で回転するように装着するため
に、ジャーナル装置を設けてある。クレードル軸線66か
らといし車26の作動部分までの距離Ｒを調節するため
に、クレードル28内の偏心輪64の角度を調節することが
できるようになっている。中心位置68を円弧長Ｌにわた
って揺動するように規制するために、クレードル軸線66
のまわりのクレードル28の角度もまた調節可能である。
前述した機械の基本的な構成および駆動機構は、かさ
歯車およびハイポイド歯車の製造技術分野においてよく
知られかつ理解されている。これと同様なまたは相当す
る構造が米国特許第1,982,050号、米国特許第2,099,694
号、米国特許第2,133,386号および米国特許第2,424,271
号の各明細書に記載されている。これらの米国特許のす
べては、本発明の譲受人により共有されておりかつ本明
細書において参考として引用されている。
第１図、第４図および第５図には、クレードル28に取
り付けられたさら形といし車26のクレードル軸線66のま
わりの揺動に対するスライダベース16上の被加工歯車20
の往復動を特殊の時限機構により制御する本発明に特定
の装置を例示してある。工具サポート12に装着された変
位変換器70がカム72の偏心部分と接触するように配置さ
れてカム72の偏心距離に応じた信号を発生するようにな
っている。第２変位変換器74がベース10上にスライダベ
ース16と接触して装着されており、クレードル軸線66に
沿ったスライダベース16の直線移動に比例した第２信号
を発生するようになっている。スライダベース16を台18
上で前進しかつ後退するために、モータ80が使用されて
いる。減速歯車82,84は、モータ80により駆動されて回
転運動をねじ86に伝達する。ねじ86は、スライダ延長部
90に固定されたナット88とねじ係合している。ねじ86の
回転運動により、ナット88およびスライダ延長部90がモ
ータ80の回転方向によりねじ80に沿って前進しまたは後
退せしめられる。
第４図および第５図には、変位変換器70,74の拡大横
断面図を示してある。変換器70,74の各々は、カム72お
よびスライダベース16とそれぞれ接触させるためのプロ
ーブ100を含む。コア102がプローブ100に取り付けられ
かつ振動子−復調器の胴体104内に形成された穴の内部
に摺動可能に担持されている。変換器70,74のそれぞれ
により、胴体104内のゼロ位置、すなわち、中心位置78
からのコア102の変位に比例した信号を発生するように
なっている。カム72がクレードル軸線66のまわりに例え
ば角度ｑだけ回転すると、コア102がその中心位置78か
らカム72の関連した偏心距離に相当する距離ｈだけ変位
せしめられる。変換器70により、この変位に比例した信
号が発生せしめられる。同様に、変換器74の出力信号
は、ベース10上のスライダベース16の変位に比例する。
変位変換器70（第６図参照）からの出力信号は、除算
回路94により受信される。除算回路94には、取扱者によ
り符号92で示すように除数を入力することができる。変
換器74からの入力と、変換器70からの信号の所定の部分
を出力する除算回路94からの入力とを受信するために、
合計回路96が設けられている。二つの変換器70,74の信
号は合計回路96において組み合わされ、かつ出力信号が
増幅器98に送られて、モータ80を駆動するために使用さ
れる。このようにして、スライダベース16の位置は２個
の変位変換器70,74の間の信号が相互に比例するように
調節される。したがって、スライダベース16上の被加工
歯車20の直線位置をクレードル28上のさら形といし車26
の角位置に対して制御することができる。
クレードル28の角位置に対してスライダベース16の直
線位置を制御するために多数のその他の別の構成を使用
できることを理解すべきである。このような構成は完全
に機械的な型式とするかまたは別の電気制御装置に基づ
く型式とすることができる。例えば、スライダベース16
と直接に衝接するように配置されたカムを回転してカム
の回転によりスライダに直線運動を伝達するように駆動
列をクレードルと連結することができる。また、別の態
様として、変位変換器のかわりに光学エンコーダを設け
ることができ、かつクレードルの角位置に対して出力信
号を発生するためにコンピュータに特定の方程式を計数
として記憶することができる。本発明の目的のために
は、クレードルの軸線にほぼ沿った被加工歯車の位置が
クレードルの軸線のまわりのさら形といし車の角位置に
対して制御されることが肝要である。本発明によるクレ
ードルの軸線66のまわりのさら形のといし車26の角位置
に対するクレードルの軸線66に沿った被加工歯車の運動
の特定の関係について以下に説明する。
第７図には、両方の部材の隣接した歯の側部が同時に
研削される方法においてさら形といし車を使用すること
を阻害した問題を例示するために、ピニオンの歯110お
よびかみ合う歯車の歯112および114の横断面を略図で示
してある。ピニオンの歯および加工される歯車の歯が例
示するようにかみ合っているときに、ピニオンの凸面12
0の曲率半径116がかみ合う歯112の凹面130の曲率半径12
6よりもはるかに小さいことが理解されよう。それに加
えて、ピニオンの歯110の凹面122が歯114のかみ合う凸
面128の曲率半径124よりもはるかに大きい曲率半径118
を含む。かみ合う歯の曲率半径のこれらの望ましくない
程に大きい差異は、両方の歯車部材に歯の凹面を形成す
るためにそれぞれのといし車の外側材料除去面が使用さ
れかつ両方の歯車部材の歯の凸面を形成するためにそれ
ぞれのといし車の内側材料除去面が使用されるので、交
互の歯の側部を研削する工程中に発生することがある。
しかしながら、かみ合う１組の歯の一方の回転方向にお
いては、ピニオン部材の歯の凸面が歯車の歯の凹面とか
み合うことが必要であり、かつその反対の回転方向にお
いては、ピニオンの歯の凹面が歯車の凸面とかみ合うこ
とが必要である。したがって、両方の部材の歯の空間を
同時に研削するために既知の方法により歯の側部を交互
に研削する方法が使用されるとすれば、歯の両端おい
て、かみ合う歯面の間に過大な不整合132が生ずる。
第８図は第７図に示した改良されていない歯車および
ピニオンがかみ合って転動する場合に生ずる断面の望ま
しくない接触パターンを示す。線134は両方の部材の間
の別個のころがり角度において歯車およびピニオンの歯
面の間の瞬間的な接触線を表わしている。この接触パタ
ーンは歯車の歯の長手方向において望ましくない程に短
く、その結果、過大な接触応力を生じかつ使用中に二つ
の部材の間の動力の伝達に乱れを生ずる。
さて、第７図について再び述べると、ダッシュ線136
および138は本発明により改良された歯車の歯112および
114のそれぞれの歯面を表わしている。歯車およびピニ
オンの歯のかみ合う歯面の間の不整合140が大幅に減少
していることを留意すべきである。第９図は本発明の方
法により得られると期待される歯面の望ましい接触パタ
ーンを示す。瞬間的な接触線142の各々は歯の長さの望
ましい部分にわたって延びている。
第11図には、本発明により意図されたさら形といし車
26および被加工歯車20の相対運動を既知の相対運動と対
照して例示してある。さら形といし車26は、通常、その
軸線76のまわりに回転せしめられかつ被加工歯車20の面
を横切って線44に沿ってクレードルの軸線66のまわりに
前後に揺動せしめられる。しかしながら、本発明の一つ
の方法によれば、被加工歯車20は、歯の長手方向にほぼ
垂直に延びるクレードルの軸線66に全般的に沿う方向
に、さら形といし車26の揺動と時限関係で往復動せしめ
られ、それによりといし車26が歯の空間の中心68から離
れたいずれか一方向に揺動されるときに、被加工歯車20
が僅か引っ込められる。軸線66に沿った被加工歯車20の
運動を例示するために、ダッシュ線で描いた被加工歯車
の輪郭を使用している。このような付加的な運動から生
ずるといし車26の相対加工通路をダッシュ線46で示して
ある。
第12図には、被加工歯車20の歯の空間の中央部に通さ
れたさら形といし車26の横断面を示してある。といし車
26は、隣接した歯の側部を加工するために該といし車の
周囲に配置された内側材料除去面148と、外側材料除去
面150とを含む。といし車26が例示した歯の中央の位置
からクレードルの軸線66のまわりに前後に揺動するとき
に、被加工歯車20はといし車26に対して距離ｈだけ引っ
込められる。距離ｈだけ引っ込められたこの被加工歯車
の歯の空間の端末位置は、第12図にダッシュ線で示して
ある。この引込み運動により、歯車の歯の両端の材料の
除去量がより少なくなる。被加工歯車のピッチ面160内
で測定された被加工歯車の凹面の瞬間曲率半径152は、
被加工歯車をといし車26に対して距離ｈだけ引っ込めた
ために、同一ピッチ面内の瞬間曲率半径154よりも僅か
大きい。それに加えて、被加工歯車の凸面の瞬間曲率半
径156は被加工歯車20を距離ｈだけ引っ込めた後に得ら
れる瞬間曲率半径158よりも小さい。したがって、被加
工歯車20がクレードルの軸線66に沿ってさら形といし車
26から引っ込められたときに、被加工歯車20の歯の凹面
の曲率半径が減少しかつ被加工歯車20の歯の凸面の曲率
半径が増大する。
クレードルの軸線66に沿った被加工歯車20の往復動に
対する被加工歯車20の面を横切るさら形といし車26の揺
動の定量的な関係は、第13図および第14図を参照すると
さらに十分に理解できよう。といし車26をクレードルの
軸線66のまわりに、例えば、角度ｑだけ揺動させるとき
に、被加工歯車20が特定の距離ｈだけ引っ込められる。
この関係はｑに関するｈに対する次のベキ級数の方程式
により数学的に表わすことができる。
ｈ＝ａ×ｑ＋ｂ×q2＋ｃ×q3＋ｄ×q4‥‥ 式中、計数ａからｄ等は、さら形といし車の運動と被
加工歯車の運動との間の正確な関係を制御するために選
択される。単一または組み合わせて考えられたベキ級数
の次項は独立変数ｑに関するｈの特定の曲線を定義す
る。偶数の次項（ｂ×q2,d×q4等）の各々は、「Ｕ」字
形の曲線の系の定義づけに寄与する。また、奇数の次項
（ａ×q,c×q3等）は、「段」形の曲線の系を定義して
いる。
例えば、ピニオンの歯110内に同時に形成された歯を
ほぼ整合させる目的のために、ベキ級数の方程式を２次
項のみを含めるように下記のとおり短縮することができ
る。
ｈ＝ｂ×q2 この方程式は、といし車を歯の長さの中心位置、すな
わち、ゼロ位置68のいずれか一方の側に揺動させるとき
にさら形といし車に対する被加工歯車の加速した引込み
を行うために２次項を含む。第14図の曲線162はｑに関
するｈの２次曲線を表わしている。この曲線は、前記の
２次方程式によりカム72の半径をカムの回転角ｑに対し
てｈ（またはｈの倍数）だけ増大するように、カム72の
表面上に形成することができる。したがって、被加工歯
車20を担持してスライダベース16は、クレードルおよび
それに取り付けられたカム72を角度ｑだけ回転させると
きに、増大する変化ｈだけ移動せしめられる。この特定
の相対運動の作用は、かみ合う歯面の間の長手方向の不
整合を減少することである。例えば、第７図のピニオン
の歯110とかみ合う歯車の歯112および114との間の不整
合132は、といし車が歯の両端に接近するときにといし
車が加速引込みされるために、符号140で示した測定さ
れた不整合の量まで減少させることができる。
第14図はベキ級数の方程式の４次項の曲線を表わす曲
線164を例示している。第４図のダッシュ線166はベキ級
数の方程式の２次項および４次項の合計から得られた曲
線を表わす。本発明の好ましい一実施例によれば、ｑに
関するｈのベキ級数は次の方程式により表わされる。
ｈ＝ｂ×q2＋ｄ×q4 第14図から、曲線166に対して、４次項が２次項によ
るｑに関するｈの増大を緩和することに寄与することが
理解されよう。換言すると、２次曲線162および４次曲
線164を組み合わせて曲線166を得ることにより、ｑをそ
のゼロ位置からいずれか一方の側（正または負）に変化
したときに、ｈの変化割合が増大し、その後ｈの変化割
合が減少する。この関係は、第15図に例示した新しい型
式の不整合を生ずるためにさら形といし車と被加工歯車
との間の相対運動を制御するために使用される。第７図
と比較すると、改良された歯の曲線168,169とピニオン
の歯110との間に測定された不整合170が改良された歯の
曲線136,138に付随した不整合140よりもかなり大きいこ
とに気付かれよう。しかしながら、第15図においてかみ
合う歯車の歯の中心部分に向かって生ずる不整合は第７
図と対比して僅か変化している。第15図におけるかみ合
うピニオンおよび歯車の歯面の間の接触パターンは第９
図と対比して実質的に変化していないけれども、歯の両
端の付近に付加的な不整合が与えられている。かみ合う
歯車セットが使用中に僅かに移動して整列状態からずれ
るかまたは大きい負荷をうけたときに、この付加的な不
整合がかみ合う歯の中心に向かって接触パターンを維持
することに寄与すると考えられる。
また、ベキ級数の４次項の係数ｄをベキ級数の２次項
の係数ｂのほぼ５倍から10倍の範囲から選択しかつ反対
の符号を与えることが好ましい。次式はこの好ましい関
係に対する標本値を示す。
ｈ＝（0.22）q2＋（−1.10）×q4 ｑ（ラジアン） ｈ（インチ） ０ 0 ＋／−0.1222 0.0030 ＋／−0.2444 0.0092 本発明により形成された歯車の歯の接触パターンおよ
び負荷挙動に対して特定の寄与をなすためにベキ級数の
方程式のその他の項を付け加えまたは代入することがで
きることは理解されよう。例えば、一般的なベキ級数の
方程式の３次項（ｃ×q3）を使用して歯車の歯の一方の
端部に向かう接触パターンを長くし、一方歯車の歯の他
方の端部に向う接触パターンの長さを短くすることがで
きる。このようにして、歯車の歯に沿った接触パターン
の正確な位置を制御することができる。
また接触パターンの制御は、本発明により、回転軸線
196を有しかつ工具の周囲に二つの突起部172,174を有す
るさら形といし車176（第16図参照）を使用して行なう
ことができる。といし車176は、歯車の歯の対向側部を
加工するためにそれぞれの環状突出部に配置された内側
材料除去面178および外側材料除去面180を含む。被加工
歯車の歯の両端部から付加的な材料を除去してかみ合う
歯の間に望ましい不整合量を与えるためにクレードル軸
線66に沿った被加工歯車180の往復動が使用される。第1
2図に示したようなさら形といし車の使用を含む説明と
対比して、といし車176が歯の中心位置198（第17図参
照）から揺動して歯の両端において、付加的な材料を除
去するときに、被加工歯車190がといし車176に向かって
前進せしめられる。被加工歯車190がといし車176に対し
て距離ｈ′だけ前進するために、ピッチ面192内で測定
された被加工歯車190の凹面の瞬間的な曲率半径182は同
一ピッチ面内の瞬間的な曲率半径184よりも僅か小さ
い。それに加えて、被加工歯車190の凸面の瞬間的な曲
率半径186は被加工歯車190が距離ｈ′だけ前進した後の
瞬間的な曲率半径188よりも大きい。したがって、被加
工歯車190をクレードルの軸線66に沿ってさら形といし
車176に向かって前進させるときに、被加工歯車190の歯
の凹面の曲率半径が増大しかつ被加工歯車190の歯の凸
面の曲率半径が減少する。
第17図はクレードルの角度ｑの運動に対する被加工歯
車190の距離ｈ′の相対前進量を例示している。しかし
ながら、この場合には、値ｈ′は加工通路194に沿った
歯の両端において付加的な材料が除去される負の値であ
ると考えられる。この相対運動は、下記のベキ級数の一
般的な方程式の４次項を使用して制御されることが好ま
しい。
ｈ′＝ｄ×q4 この方程式は歯の両端に最大量の不整合を与えると共
にかみ合う歯の中央加工領域に最小量の不整合を維持す
るために使用することができる。この場合にかみ合う歯
の間に生ずる接触パターンは、第９図に示した望ましい
接触パターンから僅か異なっているが、上記の特殊の４
次項の関係によって与えられる歯の両端における付加的
な不整合は、かみ合う歯に作用する負荷が増大しかつ歯
の整列不良を生じた場合に望ましい接触パターンを維持
するように意図されている。
上記の例において、本発明の一般的な原理を説明した
が、かさ歯車およびハイポイド歯車の製造技術に精通し
た技術者にとって明らかな小変更を行うことにより上記
の原理による多くのその他の組み合わせも可能である。
例えば、歯車の歯を構成する部材を既知の方法により形
成することができ、かつ歯車の歯面を適当に不整合にす
るためにピニオン部材を本発明の特徴である特殊の相対
運動により変更することができる。また、被加工歯車を
固定した状態に保ちながら本発明のさら形といし車を全
体としてクレードルの軸線に沿って前進させることも同
様に可能であろう。また、本発明の原理は、間欠的な割
出し操作を使用して別々に形成しうる型式のかさ歯車ま
たはハイポイド歯車の歯または連続的な割出し操作を使
用して歯車部材に集合的に形成されるかさ歯車またはハ
イポイド歯車の歯にも適用される。したがって、本発明
に概説した原理は、本発明において概説した特殊の相対
運動により改良されたはすばかさ歯車またはハイポイド
歯車の歯を形成するための広範囲の応用を含むように意
図されている。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例により構成された機械を部分
的に横断面で示した側面図、第２図はさら形工具に運動
を伝達する駆動機構を例示した略図、第３図は被加工歯
車を割出しする駆動機構を例示した略図、第４図はカム
と接触した変位変換器の横断面図、第５図は加工物サポ
ートを移動するスライドと接触した変位変換器の横断面
図、第６図は第１図に例示した機械に使用される第４図
および第５図の変位変換器を含む制御回路を例示した
図、第７図は本発明による変型歯形と比較して、両方の
部材の隣接した歯の側部を既知の方法により同時に形成
しようとする場合の各々のかみ合う歯車部材を示したか
み合う歯の横断面図、第８図は既知の方法を使用する場
合に付随した第７図のかみ合う歯の間の望ましくない接
触パターンを示した歯車の歯の側面図、第９図は本発明
により得られる望ましい接触パターンを示した歯車の歯
の側面図、第10図は第１図の機械と組み合わされた工具
サポートの部分正面図、第11図は被加工歯車の半径方向
の平面を通る横断面を示したさら形工具と被加工歯車と
の間の新規の作用関係を例示した図、第12図は被加工歯
車の歯面に垂直な平面内で被加工歯車と係合したさら形
工具の横断面図、第13図はさら形工具の角位置と被加工
歯車の相対直線位置との間の新規の関係を例示した図、
第14図はベキ級数の方程式の２次項および４次項を例示
したグラフ、第15図は一つの好ましい歯形の変型を示し
た第７図に示した図と同様なかみ合う歯車の歯の横断面
図、第16図は２個のさら形突起部を特徴とする工具の別
の形態の横断面図、第17図はさら形工具の角位置と被加
工歯車の相対直線位置との間の別の関係を例示した第13
図と同様な図である。 10……ベース、12……工具サポート、14……加工物サポ
ート、26……といし車、28……クレードル、30……モー
タ、32,34……連結プーリ、36……連結ベルト、38……
歯車列、40……モータ、42,44……減速歯車、46……ウ
ォーム、48……ウォーム歯車、66……クレードル軸線、
80……モータ、82,84……減速歯車、86……ねじ、88…
…ナット、90……スライダ延長部。

Claims (17)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】機械のベースと、前記ベースに装着された
    加工物サポートと、前記ベースに装着された工具サポー
    トと、前記工具サポート内に軸支されたクレードルと、
    前記クレードルが回転するように軸支された前記工具サ
    ポートを通るクレードルの軸線と、前記クレードルの軸
    線から偏位した位置において前記クレードル内に回転す
    るように軸支されたさら形工具と、前記さら形工具を回
    転する装置と、前記工具を前記加工物サポートに対して
    前記クレードルの軸線のまわりに相対揺動させる装置
    と、前記加工物サポートを前記工具に対して前記クレー
    ドルの軸線に実質的に沿った方向にしかも前記工具が前
    記揺動装置により揺動させられることに同期して相対往
    復動させる装置とを含み、同期された前記工具と前記加
    工物サポートの動作のたびごとに長手方向に湾曲した工
    具加工行程が形成され、前記工具と加工物サポートとの
    間の同期する相対移動が、長手方向に湾曲した歯車のか
    み合う長手方向歯面の間のすきまを減少するために、前
    記クレードルの軸線のまわりでの前記工具の相対角変位
    に対する前記クレードルの軸線に沿った前記加工物サポ
    ートの相対引込みを含んでいる、長手方向に湾曲した歯
    車を形成する機械。
  2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項に記載の長手方向に
    湾曲した歯車を形成する機械において、歯車の歯の長さ
    の中心位置から歯車の歯の長さの終端に向って前記工具
    が進む間、前記工具の揺動角度変位の変化量に対する前
    記加工物サポートの引込み距離変位の変化量の割合は、
    前記中心位置から前記終端に向って増大していく、長手
    方向に湾曲した歯車を形成する機械。
  3. 【請求項３】特許請求の範囲第２項に記載の長手方向に
    湾曲した歯車を形成する機械において、前記割合の増大
    に引き続いて、前記割合は、前記終端に向って前記工具
    が更に進むに従い、減少していく、長手方向に湾曲した
    歯車を形成する機械。
  4. 【請求項４】特許請求の範囲第３項に記載の長手方向に
    湾曲した歯車を形成する機械において、前記さら形工具
    が隣接した歯の側部を同時に形成するために前記工具の
    周囲に配置された内側材料除去面および外側材料除去面
    を含む長手方向に湾曲した歯車を形成する機械。
  5. 【請求項５】特許請求の範囲第１項に記載の長手方向に
    湾曲した歯車を形成する機械において、前記同期する相
    対移動がさらに前記クレードルの軸線のまわりの前記工
    具の相対角変位に関してベキ級数により決定される前記
    クレードルの軸線に沿った前記加工物サポートの相対引
    込みを含む、長手方向に湾曲した歯車を形成する機械。
  6. 【請求項６】特許請求の範囲第５項に記載の長手方向に
    湾曲した歯車を形成する機械において、前記ベキ級数
    が、前記工具の揺動角度変位の変化量に対する前記加工
    物サポートの引込み距離変位の変化量の割合の増大を、
    歯車の歯の長さの中心位置から歯車の歯の長さの終端に
    向かって前記工具が進む時に生じさせるゼロでない２次
    係数を含む、長手方向に湾曲した歯車を形成する機械。
  7. 【請求項７】特許請求の範囲第６項に記載の長手方向に
    湾曲した歯車を形成する機械において、前記ベキ級数
    が、前記割合の増大に引き続いて、前記割合の減少を、
    前記工具が更に前記終端に向かって進む時に生じさせる
    ゼロでない４次係数を含む、長手方向に湾曲した歯車を
    形成する機械。
  8. 【請求項８】特許請求の範囲第７項に記載の長手方向に
    湾曲した歯車を形成する機械において、前記４次係数が
    ２次形成の５倍から10倍でありかつ反対の符号を有する
    長手方向に湾曲した歯車を形成する機械。
  9. 【請求項９】被加工歯車を加工物サポートに装着し、さ
    ら形工具の工具サポートに装着し、前記さら形工具を前
    記工具の実質的に中心を通る軸線のまわりに回転し、前
    記工具を前記加工物サポートに対して前記被加工歯車に
    形成しようとする歯の長手方向に実質的に垂直に延びる
    クレードル軸線のまわりに相対揺動させ、前記加工物サ
    ポートを前記工具に対して前記クレードルの軸線に実質
    的に沿った方向にしかも前記工具の揺動に同期して相対
    往復動させ、同期された前記工具と前記加工物サポート
    の動作のたびごとに長手方向に湾曲した工具加工行程が
    形成され、かつ長手方向に湾曲した歯車のかみ合う長手
    方向歯面の間のすきまを減少するために前記クレードル
    の軸線のまわりでの前記工具の相対角変位に対して前記
    クレードルの軸線に沿った前記加工物サポートの相対引
    込みを行うように前記工具と加工物サポートとの間の同
    期する相対移動を制御する諸工程を含む長手方向に湾曲
    した歯車を形成する方法。
  10. 【請求項１０】特許請求の範囲第９項に記載の長手方向
    に湾曲した歯車を形成する方法において、歯車の歯の対
    向する側部が同時に形成され、かつ前記同期する相対移
    動がさらに前記工具の揺動角度変位の変化量に対する前
    記加工物サポートの引込み距離変位の変化量の割合を、
    歯車の歯の長さの中心位置から歯車の歯の長さの終端に
    向かって前記工具が進む時に増大するように制御され
    る、長手方向に湾曲した歯車を形成する方法。
  11. 【請求項１１】特許請求の範囲第10項に記載の長手方向
    に湾曲した歯車を形成する方法において、前記割合の増
    大に引き続いて、前記割合を、前記工具が更に前記終端
    に向かって進む時に減少させる、長手方向に湾曲した歯
    車を形成する方法。
  12. 【請求項１２】特許請求の範囲第10項に記載の長手方向
    に湾曲した歯車を形成する方法において、前記さら形工
    具が隣接した歯の側部を同時に加工するために前記工具
    の周囲に配置された内側材料除去面および外側材料除去
    面を含む長手方向に湾曲した歯車を形成する方法。
  13. 【請求項１３】特許請求の範囲第９項に記載の長手方向
    に湾曲した歯車を形成する方法において、かつ前記同期
    する相対移動がさらに前記クレードルの軸線のまわりの
    前記工具の相対角変位に関してベキ級数により決定され
    る前記クレードルの軸線に沿った前記加工物サポートの
    相対引込みを含む、長手方向に湾曲した歯車を形成する
    方法。
  14. 【請求項１４】特許請求の範囲第13項に記載の長手方向
    に湾曲した歯車を形成する方法において、前記ベキ級数
    が前記工具の揺動角度変位の変化量に対する前記加工物
    サポートの引込み距離変位の変化量の割合の増大を、歯
    車の歯の長さの中心位置から歯車の歯の長さの終端に向
    かって前記工具が進む時に生じさせるゼロでない２次係
    数を含む、長手方向に湾曲した歯車を形成する方法。
  15. 【請求項１５】特許請求の範囲第14項に記載の長手方向
    に湾曲した歯車を形成する方法において、前記ベキ級数
    が、前記割合の増大に引き続いて、前記割合の減少を、
    前記工具が更に前記終端に向かって進む時に生じさせる
    ゼロでない４次係数を含む、長手方向に湾曲した歯車を
    形成する方法。
  16. 【請求項１６】特許請求の範囲第15項に記載の長手方向
    に湾曲した歯車を形成する方法において、前記４次係数
    が２次係数の５倍から10倍でありかつ反対の符号を有す
    る、長手方向に湾曲した歯車を形成する方法。
  17. 【請求項１７】被加工歯車を加工物サポートに装着し、
    さら形工具を工具サポートに装着し、前記さら形工具を
    前記工具の実質的に中心を通る軸線のまわりに回転し、
    前記工具を前記加工物サポートに対して前記被加工歯車
    に形成しようとする歯の長手方向に実質的に垂直に延び
    るクレードルの軸線のまわりに相対揺動せさ、前記加工
    物サポートを前記工具に対して前記クレードルの軸線に
    実質的に沿った方向にしかも前記工具の揺動と同期して
    往復動させ、同期された前記工具と前記加工物サポート
    の動作のたびごとに長手方向に湾曲した工具加工行程が
    形成され、長手方向に湾曲した歯車のかみ合う長手方向
    歯面の間のすきまを減少するために前記クレードルの軸
    線のまわりでの前記工具の相対角変位に対して前記クレ
    ードルの軸線に沿った前記加工物サポートの相対変位を
    行うように前記工具と加工物との間の同期する相対移動
    を制御する諸行程を含み、前記相対移動がさらに、前記
    工具の揺動角度変位の変化量に対する前記加工物サポー
    トの引込み距離変位の変化量の割合を、歯車の歯の長さ
    の中心位置から歯車の歯の長さの終端に向かって前記工
    具が進む時に増大させ、前記割合の増大に引き続いて、
    前記割合を、前記工具が更に前記終端に向かって進む時
    に減少させるように制御される方法により形成された長
    手方向に湾曲した歯を有する歯車。
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