JP2641303B2 - 歯車の歯形整形装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は歯車製造装置に関し、特に、歯切加工終了後
に、該歯車の縁部の面取を実施するために用いられる歯
車の歯形整形装置に関する。

従来の技術 一般に、平歯歯車の製造においては、歯車用ホブによ
りインボリュート歯形を創成切削した後に、歯形側縁部
の面取加工を実施して歯車の歯形を整形するようにして
いる。そして、歯切加工はかなりの部分が自動化されて
いるのに対し、この歯形整形の自動化は遅れており、作
業者がその先端に円形砥石を取り付けたハンドグライン
ダ等で面取加工を手作業により実施しているのが現状で
ある。

発明が解決しようとする課題 このように従来は歯形整形を手作業で実施していたた
め、面取幅が一定にならないなど、精度の良い加工がで
きないという問題があった。特に、軸付歯車（ピニオン
シャフト）の歯形整形作業においては、歯底部とシャフ
ト部が近接しているため、シャフト部に砥石が干渉し、
その作業性が悪いとともに、シャフト部等の加工すべき
でない部分に砥石を接触させてしまい、品質を劣化させ
てしまうなどの問題があった。

また、超硬カッター等により作業を実施した場合には
切削粉等が飛散し、作業者の健康を害するという問題も
あった。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、
その目的とするところは、歯車側縁部の面取等の歯車整
形を自動で実施することができる歯車の歯形整形装置を
提供することである。

課題を解決するための手段 上述した技術的課題を解決するため、以下に示す歯車
の歯形整形装置を提供する。

すなわち、その軸方向両端に基準穴を被整形歯車を、
害被整形歯車の中心軸が基準軸近傍に位置するように載
置する手段と、該基準軸上に該載置手段を挟んで対向配
置された一対の円錐状センタの一方を、該基準軸方向に
移動可能に構成し、該一方の円錐状センタを他方の円錐
状センタに近接する方向に移動して、該一対の円錐状セ
ンタの先端部をそれぞれ対応する該基準穴に挿入して、
該一対の円錐状センタで該被整形歯車を挟み込むことに
より、該被整形歯車の中心軸を該基準軸に一致させる芯
出手段と、該被整形歯車を該基準軸を中心として回転さ
せる歯車回転手段と、該被整形歯車の縁部に接触して該
縁部を研削するカッターと該カッターを回転駆動するモ
ータを有するカッター手段を、カッター移動手段に取り
付けてなる面取手段と、該被整形歯車の歯先を検出する
センサ手段と、該センサ手段からの信号と被整形歯車の
歯形データに基づいて、該カッターが該被整形歯車の該
縁部に接触しつつ該縁部に沿って移動するように、該歯
車回転手段及び該カッター移動手段の作動を制御する手
段を具備し、前記面取手段のカッターは棒状に形成され
ており、該カッター手段は可撓性を有するサポートアー
ムを介して、前記カッター移動手段に取り付けられてい
ることを特徴とする歯車の歯形整形装置である。

作用 以下、本発明の作用を実際の歯車の歯形整形を実地し
た際の動作に従って説明する。

作業者により被整形歯車が載置手段上にセットされ、
本歯形整形装置の運転が開始されると、芯出手段の円錐
状に形成されたセンタの一方が被整形歯車側に移動して
被整形歯車の一方の基準穴に挿入され、さらに、該一方
のセンタにより被整形歯車は押圧・移動されて、被整形
歯車の他方の基準穴に他方のセンタが挿入され、被整形
歯車の中心軸が基準軸に一致される。次いで、被整形歯
車の歯先検出用のセンサ手段により歯先の検出が開始さ
れるとともに、制御手段により歯車回転手段が駆動さ
れ、被整形歯車が回転する。センサ手段により被整形歯
車の歯先の１つが検出されると、制御手段は歯車回転手
段の駆動を停止し、この位置を基準位置とする。

その後、制御手段により面取手段のカッター手段のモ
ータの回転が開始され、被整形歯車の歯形データに従っ
て、歯車回転手段、カッター移動手段が適宜、制御・駆
動されて被整形歯車の側縁部の面取が自動でなされるよ
うになっている。前記歯形データは、例えばティーチン
グにより１歯について８点の座標値として制御手段にイ
ンプットされており、この８点間をカッター手段が直線
補間移動するように制御される。

カッター手段は可撓性を有するサポートアームを介し
て、カッター移動手段に取り付けられているから、例え
ば上記の８点間を直線補間移動しても、サポートアーム
が弾性変形することにより、実際の歯車の歯形と歯形デ
ータとの間の誤差等を吸収することができ、実際の歯形
に沿った適度が面取が行われる。

実 施 例 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳述する。

第１図は軸付歯車（ピニオンシャフト）の歯形整形を
行うために構成した本発明一実施例の全体構成を示す斜
視図である。

本実施例における歯形整形装置は被整形歯車を載置す
る載置台110、歯車回転手段120、押圧手段130、面取手
段140、バリ取手段150、センサ手段160が基台１上に配
置され、図示はしていないが、これらの手段を制御する
手段とで構成されている。本歯形整形装置が対象とする
被整形歯車は、図中中央部に示されているように軸部10
0aの両端に平歯部100b,100cが形成された軸付歯車100で
ある。載置台110は２本のレール110a,110aを有してお
り、レール110a,110aの一端部近傍には凹部が形成さ
れ、軸付歯車100の軸部100aがこれら凹部に支承される
形で軸付歯車100が載置され、軸付歯車100の概略の位置
決めがなされるようになっている。尚、第１図におい
て、バリ取手段130の近傍には切削粉を吸引するための
吸引器170が設けられている。

以下、各構成手段について説明する。

第２図及び第３図は面取手段140の構成を示す図であ
り、第２図は断面図、第３図は一部破断斜視図である。
基台１の上面にはベアリングケース２がボルトにより固
着されており、ベアリングケース２に形成されて縦設穴
にはベアリング３がその外輪が固着される形で取り付け
られ、このベアリング３の内輪にはシャフト４が挿入固
定されている。６は基台１の下側に設けられたステッピ
ングモータであり、ステッピングモータ６はフランジ７
を介してベアリングケース２に固定されており、その出
力回転軸はカプリング５を介してシャフト４の下端に連
結されている。ステッピングモータ６の下側にはさらに
フランジ10を介してエンコーダ９が取り付けられてお
り、ステッピングモータ６の出力回転軸とエンコーダ９
の入力回転軸がカプリング８を介して連結されている。

シャフト４の上側端部には横設穴11aを有するアーム
固定部材11が一体的に固着されており、このアーム固定
部材11の横設穴11aにアーム12が挿入されネジ12aにより
固定されている。14は弾性を有する部材により略コの字
状に形成されてなるサポートアームであり、サポートア
ーム14の壁部にはそれぞれ横設穴が形成され、一方の横
設穴にアーム12の先端が挿入されてネジ固定されてい
る。他方の横設穴にはサポート15の一端が挿入され、ネ
ジ固定されている。サポート15の他端側は凸状に形成さ
れ、この凸部にジョイント16の凹状に形成された一端側
が嵌合され、ネジにより固定されている。ジョイント16
の他端側にはスリ割り溝を有する穴17が形成され、この
穴17に超硬ロータリカッター19が取り付けられたエアモ
ータ18が挿入されてネジにより固定されている。このロ
ータリカッター19は小径（φ6mm）の棒状カッターであ
る。

ベアリングケース２にはサポートプレート20が螺合さ
れており、このサパートプレート20上には３個のリミッ
トスイッチ21が配設され、アーム12の回転による位置が
検出されるようになっている。検出値は制御手段に送ら
れ、アーム12の回転角度が制限されるようになってい
る。

第４図及び第５図は歯車回転手段120の構成を示す図
であり、第４図は断面図、第５図は一部破断斜視図であ
る。基台１の上面にはケーシング24が固着され、ケーシ
ング24に形成された横設穴にはベアリング25がその外輪
が固着される形で取り付けられ、ベアリング25の内輪に
はシャフト26が挿入固定されている。このシャフト26の
一端部には穴26aが形成され、この穴26a内には圧縮コイ
ルバネ27を介してその先端が円錐状に形成されたローリ
ングセンタ28が摺動自在に設けられている。シャフト26
の穴26aが形成された側の端面にはその先端が鋭利に形
成された３個のクランプ爪30が配設されている。シャフ
ト26の他端側にはプーリ31が固着され、このプーリ31と
基台１の下部に取り付けられたステッピングモータ33の
回転軸に固着されたプーリ34との間に無端状のタイミン
グベルト32が巻回されている。さらにプーリ31の後方に
はフランジ37を介してエンコーダ36が設けられ、プール
31の回転がカプリング35を介してエンコーダ36の入力回
転軸に伝達されるようになっている。

歯車回転手段120の近傍には、第５図に示されている
ように、センサ手段160が設けられている。歯車回転手
段120のケーシング24の横端面には、シリンダ受けプレ
ート38がボルトにより固着され、このシリンダ受けプレ
ート38にピストン40をスライドせしめるシリンダ39が固
着されている。ケーシング24の横端面にはさらに、２本
のガイドシャフト41,41をスライド可能に嵌合したサポ
ート42がボルトにより固着され、ガイドシャフト41,41
の両端部にはそれぞれプレート43,43が固着されてい
る。このプレート43の一方の中央部にはピストン40の先
端が固着されており、他方のプレート43には被整形歯車
の歯先検出用のセンサ44が取り付けられている。このセ
ンサ44は被整形歯車の歯形を検出することができる。

第７図は歯車回転手段120に対して載置台110を挟んで
対向する位置に設けられた押圧手段130の構成を示す斜
視図である。基台１上には横設穴が形成されたシリンダ
受けサポート45がボルトにより固着され、このシリンダ
受けサポート45の後方にエアシリンダ46が取り付けられ
ている。47はシリンダ受けサポート45の横設穴にスライ
ド自在に設けられたピストンであり、このピストン47の
一端側はエアシリンダ46に連結され、他端にはその先端
部が円錐状に形成されたローリングセンタ48が固着され
ている。

バリ取手段150の構成を第１図及び第６図を参照して
説明する。第６図はバリ取手段150の一部を示す斜視図
である。まず、第１図を参照すると、基台１上には突起
部49aを有する第１支持部材49がネジにより固着されて
おり、この突起部49aには第２支持部材50の一端部側が
スライド可能に嵌合され、ネジにより固定されている。
第２支持部材50の先端部には、第３支持部材51が連結部
材52を介することによって位置調整可能に取り付けられ
ている。

第６図を参照すると、第３支持部材51の連結部材52の
反対側にはモータサポート51aが一体固着され、モータ
サポート51a上にはトラニオンサポート53が取り付けら
れており、このトラニオンサポート53にトラニオン54が
回転自在に軸支されている。トラニオン54には貫通穴55
が形成されており、この貫通穴55にバリ取モータ56の胴
体部分が挿入され、ネジ56a,56aにより固定されてい
る。バリ取モータ56の先端部には砥石60が取り付けられ
ている。モータサポート51aには、その先端にボス59が
取り付けられたピストンロッド58を有する駆動シリンダ
57が取り付けられ、このボス59はバリ取モータ56の胴体
の下側に当接しており、駆動シリンダ57が作動されるこ
とにより、バリ取モータ56が回転されるようになってい
る。

第８図は制御手段の概略構成を示すブロック図であ
る。ベースユニット200上には、8KbitのEPROMを有するC
PU201が搭載され、このCPU201には位置決めユニット20
2、高速カウンタユニット203、位置決めユニット204、
高速カウンタユニット205、及び入力ユニット206、出力
ユニット207が接続されている。位置決めユニット202に
は位置決めティーチングユニット208が接続されてい
る。

ステッピングモータユニット209は、歯車回転手段120
のステッピングモータ33と、これを駆動するステッピン
グモータドライブユニット210からなり、位置決めユニ
ット202は、ステッピングモータドライブユニット210に
正転パルス及び逆転パルスを送出し、ステッピングモー
タ33の回転が制御される。ステッピングモータ33の駆動
軸に連動されるエンコーダ36からの帰還パルスは高速カ
ウンタユニット203に入力され、この信号がCPU201に渡
されて、ステッピングモータ33がループ制御される。ま
た、ステッピングモータドライブユニット210にはCPU20
1から非常停止等の信号211が直接送出されるようになっ
ている。

ステッピングモータユニット212は、面取手段140のス
テッピングモータ６と、これを駆動するステッピングモ
ータドライブユニット213からなり、位置決めユニット2
04は、ステッピングモータドライブユニット213に正転
パルス及び逆転パルスを送出し、ステッピングモータ６
の回転を制御する。ステッピングモータ６の駆動軸に連
動されるエンコーダ９からの帰還パルスは高速カウンタ
ユニット205に入力され、この信号がCPU201に渡され
て、ステッピングモータ６がループ制御される。また、
ステッピングモータドライブユニット213にはCPU201か
ら非常停止等の信号214が直接送出されるようになって
いる。

センサ手段160の歯先検出用センサ44からの信号、リ
ミットスイッチ21、その他のリミットスイッチからの信
号、及び操作ボタン等からの信号は入力ユニット206を
介してCPU201に入力され、押圧手段130のエアシンダ46
の駆動、センサ手段160のシリンダ39の駆動、バリ取手
段150の駆動シリンダ57の駆動等は出力ユニット207を介
して制御される。パイロットランプの点燈や各種のリレ
ー等もこの出力ユニット207を介して制御される。尚、
同図において、LSはリミットスイッチ、PBはプッシュボ
タン、SOLはソレノイド、PLはパイロットランプ、Ｒは
リレーを意味している。

然して、作業者により軸付歯車100が載置台110上にセ
ットされ、運転開始ボタンが押されると、まず、押圧手
段130のエアシリンダ46の電磁弁が開かれ、ローリング
センタ48が軸付歯車100側に移動して軸付歯車100の基準
穴に挿入され、さらに、ローリングセンタ48により軸付
歯車100は押圧・移動されて、軸付歯車100の他方の基準
穴に、歯車回転手段120側に設けられたローリングセン
タ28が挿入され、軸付歯車100の中心軸が基準軸に一致
される。軸付歯車100はさらに、押圧手段130側のローリ
ングセンタ48により押圧されると、歯車回転手段120側
のローリングセンタ28が圧縮バネ27の付勢力に抗してシ
ャフト26の穴26a内に入り込み、軸付歯車100の端面がロ
ーリングセンタ28近傍に配置された複数の先端が鋭利な
クランプ爪30に当接し、このクランプ爪30の先端が軸付
歯車100の端面に若干食い込んだ状態で、エアシンダ46
の電磁弁が閉じられ、ローリングセンタ48の移動が停止
されて、この状態で保持される。

次いで、センサ手段160のシリンダ39によりピストン4
0が突出し、これに連動してセンサ44が移動し、軸付歯
車の平歯部100bの側方に位置して検出を開始する。制御
手段により歯車回転手段120のステッピングモータ33の
回転が開始され、これに連動してクランプ爪30が配設さ
れたシャフト26が回転することにより、このクランプ爪
30を介して軸付歯車100に回転力が伝達されて軸付歯車1
00が回転する。前記センサ44により軸付歯車100の平歯
部100bの歯先の１つが検出されると、制御手段はステッ
ピングモータ33の回転を停止し、この位置をステッピン
グモータ33及びエンコーダ36の基準位置とする。

そして、制御手段により面取手段140のエアモータ18
の回転が開始され、ステッピングモータ６と、歯車回転
手段120のステッピングモータ33が歯形データに基づい
て適宜、制御・駆動され、軸付歯車100の平歯部100bの
軸部100a側側縁部の面取が実施される。

この制御に使用される歯形データは第９図に示されて
いるように、一歯について８点（P1〜P8）分のデータで
あり、この８点間をカッター19が直線補間移動するよう
に、ステッピングモータ６及び33の回転が制御される。
カッター19が取り付けられたエアモータ18はサポートア
ーム14を介してアーム12に取り付けられているから、上
記８点間を直線補間移動しても、サポートアーム14が弾
性変形することにより実際の歯形に沿った適度な面取が
行われる。

一方、上記面取手段140による面取と同時にバリ取手
段150のバリ取モータ56の回転が開始され、駆動シリン
ダ57によりピストンロッド58が引込まれることにより、
バリ取モータ56が自重で回転し、先端の砥石60が軸付歯
車100の平歯部100cの軸部100a側でない方の縁部に接触
し、この部分の面取が行われる。このバリ取手段150が
駆動シリンダ57により回転しうるように構成されている
のは、軸付歯車100を載置台110に載置する際に障害とな
らないようにするためである。また、上記のセンサ手段
160がシリンダ39により移動しうるように構成されてい
るのも同様の理由による。

制御手段において歯車回転手段120及び面取手段140の
制御のために使用される被整形歯車の歯形データは、手
入力によりインプットすることができるようになってい
るとともに、ティーチング方式によりインプットするこ
ともできる。即ち、センサ手段160は被整形歯車の歯先
のみならず歯形をも検出することができるものであると
ともに、この制御手段は位置決めティーチングユニット
208を有しており、整形を実施する前に被整形歯車を歯
車回転手段120により回転せしめて、センサ手段160によ
り歯形を検出することにより、概略の歯形データを自動
入力することができるようになっている。歯形データは
例えば、第９図に示されているように、１歯について８
点（P1〜P8）の座標データであり、第10図（ａ）及び
（ｂ）に示されているような手順で新規に作成し、また
は、自在に修正することができる。第10図（ａ）及び
（ｂ）は上記歯形データの変更時の操作手順を示す図で
あり、（ａ）は第９図のカッター移動軸（横軸ｘ）の回
転角度データの入力又は修正を、（ｂ）は第９図の歯車
回転軸（縦軸）の回転角度データの入力又は修正を示し
ている。カッター移動軸についてのデータの変更は第10
図（ａ）に示されているように、まず、手動モートであ
ることを確認し、例えば、F2キー（ファンクションキ
ー）を押す。修正したいデータ番号（P1〜P8）を入力
し、読出しキーを押す。対応するデータが表示され、変
更する場合には新しいデータをインプットし、書き込み
キーを押す。データ表示後、データを変更しない場合に
は次に処理したいデータ番号を押し、以下これらを必要
回数繰り返すことにより、データの変更を行う。歯車回
転軸についてのデータの変更手順は、同図（ｂ）に示さ
れる通りであり、（ａ）の場合と同様なのでその説明は
省略する。

本実施例によれば、面取手段140のカッター19を棒状
の小径カッターとすることにより、軸付歯車100の平歯
部100bの軸部100a側の縁部を該軸部100aに干渉すること
なく、面取加工ができ、このカッター19は弾性を有する
サポートアーム14を介して設けられているから、軸付歯
車100の面取時に、はじかれて破損することが少なくな
るとともに、実際の歯車の歯形と、制御に用いられる歯
形データとの誤差等を吸収でき、適宜な面取を行うこと
ができる。また、第10図を参照して説明したように、歯
形データの変更等が容易に実施できるので、形状が異な
る種々の歯車の面取を行うことができその汎用性が高
い。さらに、本実施例の構成では、面取手段140とバリ
取手段150を設けているから、１度に２箇所の面取を実
施することができ、その効率が高いとともに、ティーチ
ング方式により被整形歯車の歯形データを容易に入力す
ることができ、その操作性が良い。

発明の効果 本発明は以上詳述したように、カッター手段を可撓性
を有するサポートアームを介してカッター移動手段に取
り付け、実際の歯車の歯形と歯形データとの間の誤差等
を吸収し、実際の歯形に沿った適度な面取を実施できる
ようにしたので、歯切加工終了後の歯車の歯形側縁部の
面取等の歯形整形を自動で実施することができるから、
ロッド間でバラツキが少なく、精度の良い加工をなすこ
とができるようになるとともに、作業者を悪循環から解
放することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明一実施例の全体構成を示す斜視図、 第２図は本発明一実施例の面取手段の構成を示す断面
図、 第３図は本発明一実施例の面取手段の構成を示す一部破
断斜視図、 第４図は本発明一実施例の歯車回転手段の構成を示す断
面図、 第５図は本発明一実施例の歯車回転手段の構成を示す一
部破断斜視図、 第６図は本発明一実施例のバリ取手段の構成を示す一部
破断斜視図、 第７図は本発明一実施例の押圧手段の構成を示す一部破
断斜視図、 第８図は本発明一実施例の制御手段の構成を示すブロッ
ク図、 第９図は本発明一実施例の歯形データを説明するための
図、 第10図（ａ）及び（ｂ）は本発明一実施例の歯形データ
の作成及び変更の手順を示す図である。 １……基台、 ６……ステッピングモータ、 12……アーム、 14……サポートアーム、 19……カッター、 26……シャフト、 27……圧縮コイルバネ、 28……ローリングセンタ、 30……クランプ爪、 33……ステッピングモータ、 39……シリンダ、 44……センサ、 46……エアシリンダ、 48……ローリングセンタ、 57……駆動シリンダ、 56……バリ取モータ、 60……砥石、 100……軸付歯車、 110……載置台、 120……歯車回転手段、 130……押圧手段、 140……面取手段、 150……バリ取手段、 160……センサ手段。

フロントページの続き (72)発明者 松原 良一 東京都港区北青山１丁目２番３号 新キ ャタピラー三菱株式会社内 (72)発明者 森本 選三郎 東京都港区北青山１丁目２番３号 新キ ャタピラー三菱株式会社内 (56)参考文献 実開 昭62−144118（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭62−5861（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】その軸方向両端に基準穴を有する被整形歯
   車を、該被整形歯車の中心軸が基準軸近傍に位置するよ
   うに載置する手段と、 該基準軸上に該載置手段を挟んで対向配置された一対の
   円錐状センタの一方を該基準軸方向に移動可能に構成
   し、該一方の円錐状センタを他方の円錐状センタに近接
   する方向に移動して、該一対の円錐状センタの先端部を
   それぞれ対応する該基準穴に挿入して、該一対の円錐状
   センタで該被整形歯車を挟み込むことにより、該被整形
   歯車の中心軸を該基準軸に一致させる芯出手段と、 該被整形歯車を該基準軸を中心として回転させる歯車回
   転手段と、 該被整形歯車の縁部に接触して該縁部を研削するカッタ
   ーと該カッターを回転駆動するモータを有するカッター
   手段を、カッター移動手段に取り付けてなる面取手段
   と、 該被整形歯車の歯先を検出するセンサ手段と、 該センサ手段からの信号と被整形歯車の歯形データに基
   づいて、該カッターが該被整形歯車の該縁部に接触しつ
   つ該縁部に沿って移動するように、該歯車回転手段及び
   該カッター移動手段の作動を制御する手段を具備し、 前記面取手段のカッターは棒状に形成されており、該カ
   ッター手段は可撓性を有するサポートアームを介して、
   前記カッター移動手段に取り付けられていることを特徴
   とする歯車の歯形整形装置。