JP2895062B2 - 面取り装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、自動車の終減速装置に用いられるドライ
ブピニオン等、不等リードの曲がり歯を有するギヤの歯
先面取りに用いて好適な面取り装置に関する。

［従来の技術］ 互いに傾いた２軸間に回転運動を伝達する手段とし
て、一対のかさ歯車が用いられる機会が多いが、このか
さ歯車は、その用途に応じて従来より多種多様な形状の
ものが提案されている。中でもハイポイドギヤは、食い
違い軸の間に回転運動を伝達する円錐状の歯車として知
られている。このハイポイドギヤは、まがりばかさ歯車
に比べてかみ合い率が大きいため、回転時の騒音が小さ
いという長所が有り、特に自動車の終減速装置に好んで
使用されるもので、その一例を第３図に示す。

第３図において符号１は、自動車の終減速装置に用い
られるドライブピニオンである。このドライブピニオン
１は、原動機側から伝えられた軸部1aの軸線回りの回転
運動を、その軸線が該ドライブピニオン１軸線と直交す
る方向に一定の距離だけ離された状態で、該ドライブピ
ニオン１と、噛み合わされ、図示しない車軸と連結され
たリングギヤ２に減速して伝えるためのものである。

上記ドライブピニオン１は、その歯先面が円錐状に形
成されたハイポイドギヤの一種ではあるが、歯部1bが、
その捩れ角が微妙に変化する、いわゆる不等リードの歯
すじ曲線を描く曲がり歯となっているのが特徴であり、
また、その歯先の両側には、第４図に示すように所定形
状の面取りが施されているが、この面取りは、噛み合い
時の歯先欠けや噛み合い不良を防止して、回転時の騒音
をより低減させるために行われているものである。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、上記ドライブピニオン１の歯部1bに、第４
図のように面取り加工を施す場合、以下に述べる問題点
があった。

一般に自動車部品は量産効果を得るために、その加工
を人手に頼らず自動化させることが図られるが、上記ド
ライブピニオン１の歯部1bは既述のように不等リードで
あるため、その自動化は容易でない。すなわち、面取り
工具を歯部1bに沿って自動に移動させるためには、加工
装置に複雑な数値制御装置を備え付けることが必要とな
り、そのコストが膨大なものとなってしまう。また、数
値制御装置を備え付けたとしても、そのプログラム作成
がまた複雑で、多大な労力を必要としてしまう。

従って、従来より上記面取り加工は手作業とせざるを
得なかったのであるが、この作業時間は、作業重要度を
考慮したうえで他の歯切り工程等重要度の高い作業に要
する時間と比較した場合、非常に不経済なものであり、
その製造工程中に占める比率は無視できるものではなか
った。また、手作業に頼ると品質が一定せず、歩留まり
率が低下してしまうという問題もあり、上記面取り加工
の自動化は、かねてより、その解決が強く望まれる課題
となっていた。

この発明は、このような背景の下になされたもので、
上記ドライブピニオン１のように不等リードの凸部をそ
の表面に有するワークの、凸部頂点面取り作業を、複雑
な制御装置を使用することなく自動で行う面取り装置を
提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するための本発明の面取り装置は、上
記ドライブピニオン１のように不等リードの凸部が形成
されたワークを、その軸線回りに等速度で回転させる回
転機構と、上記ワークの凸部頂点に当接された面取り工
具と、この面取り工具と上記ワークの少なくともいずれ
か一方を、上記ワークの軸線方向に相対的に等速度で移
動させる移動機構と、上記面取り工具を上記ワーク凸部
頂点に押圧する押圧機構と、上記回転機構と移動機構を
制御する制御装置とを具備してなり、この制御装置によ
り上記ワークの回転と上記面取り工具とワークとの相対
移動とを同時に制御して不等リードの上記ワーク凸部頂
点に面取り加工を施すことを特徴とする。

［作用］ 上記構成の面取り装置を用いて面取りを行うには、ま
ず押圧手段によって面取り工具をワーク凸部頂点の加工
開始点に押圧する。ついで、上記制御装置により上記回
転機構および移動機構を同時に制御して、ワーク凸部が
面取り工具に押し付けられるように、ワークを回転機構
によって等速度で回転させるとともに、面取り工具がワ
ークの加工終了点の方向に向かって相対運動するよう
に、面取り工具ないしはワークを移動機構によって等速
度で移動させる。すると、上記回転機構と移動機構の速
度の比率に応じて面取り工具と、ワーク凸部頂点の間に
等リード捩れ運動が与えられるので、この等リード捩れ
運動の軌跡がワーク凸部の描く不等リード曲線と近似の
曲線を描くように上記制御装置によりワークの回転と面
取り工具とワークとの相対移動とを同時に制御すること
によって、上記凸部が面取り工具を押し上げようとする
力と、押圧機構の押圧力との釣り合いにより、面取り工
具がワークの凸部頂点の不等リード曲線をなぞり、ワー
クの凸部頂点に一定量の面取り加工が施されるのであ
る。

［実施例］ 以下、第１図ないし第２図を参照して、本発明の実施
例を説明する。

第１図において、符号３は移動機構である。この移動
機構３は、案内台3aと、この案内台3a上に摺動可能に設
けられた直方体状の移動台3bとからなるものである。そ
して、上記案内台3aの後端面には、送りモータ3cが固定
されており、この送りモータ3cの回転運動は、案内台3a
内部の、図示しないボールネジによって移動台3bの直線
運動に変換され、移動台3bを図中矢印方向及び逆方向に
送ることができるようになっている。また、送りモータ
3cは、図示しない制御装置と接続され、制御装置に入力
された回転数で、一定に回転することが可能である。

上記移動台3bの上部には、不当リードの曲がり歯を有
するドライブピニオン１を、その軸線回りに回転させる
回転機構４が設けられている。この回転機構４は、上記
移動台3bの正面に、その軸線を上記移動台3bの移動方向
と一致させて回転自在に固定され、上記ドライブピニオ
ン１の軸部1aを把持して、ドライブピニオン１を同軸上
に支持するスクロールチャック（以下、チャックと略称
する）4aと、上記移動台3bの背面に固定され、上記チャ
ック4aと同軸上に、図示しないスピンドルによって連結
されたワーク回転用サーボモータ（以下サーボモータと
略称する）4bとからなるものである。上記サーボモータ
4bは、上記送りモータ3cが接続された図示しない制御装
置に接続され、任意速度で定回転可能であると共に、該
サーボモータ4b内部に内蔵されたロータリーエンコーダ
によってモータ回転軸の位相を常時検出し、所定の位相
でモータ回転軸を停止させる割り出し動作を行うことが
可能である。

一方、上記移動機構３正面の上記ドライブピニオン１
の軸線と直交する方向には、面取り工具５と、この面取
り工具５をドライブピニオン１の歯部1bに押圧する押圧
機構６が設けられている。上記面取り工具５は、第２図
（Ａ）に示すように円錐体の外周面を研磨面とする砥石
5aと、この砥石5aと砥石スピンドル5bを介して連結され
た砥石モータ5c（第１図参照）とからなるものであり、
上記砥石5aの研磨面の傾斜角度は、ドライブピニオン１
の所要の面取り角度と同一に定められている。

また、上記押圧機構６は、案内台6aと、この案内台6a
に摺動可能に固定され、さらにその先端に上記面取り工
具５が固定された工具台6bと、上記案内台6aの工具台6b
反対側に配置されたバランスウェイト6cとからなるもの
であり、上記工具台6bと上記バランスウェイト6cとは、
上記案内台6a上部四隅に回転自在に配置されたスプロケ
ットホイール6dに巻回されたバランスチェイン6eによっ
て互いに連結されている。そして、上記バランスウェイ
ト6cの重量は、上記工具台6bの面取り工具５を含めた重
量よりやや軽く定められており、当該押圧機構６は、こ
の重量差を上記面取り工具５の砥石5aをドライブピニオ
ン１の歯部1bに押圧する図中矢印方向の押圧力として利
用するものなのである。なお、上記案内台6aには、上記
工具台6bの移動を固定する、図示しないストッパーが設
けられている。また、バランスウェイト6cには、図示し
ないサブウェイトが数枚固定されていて、上記面取り工
具５の押圧力を調整することができるようになってい
る。

以上の構成からなる面取り装置を用いて、上記ドライ
ブピニオン１の歯部1bの歯先面取りを行うには、以下の
手順で行う。

まず、チャック4aによってドライブピニオン１の軸部
1aを把持し、ドライブピニオン１を回転機構４と同軸上
に保持する。ついで、移動機構３と回転機構４によって
ドライブピニオン１の位置を調整し、押圧機構６の案内
台6aの図示しないストッパーを外して工具台6bを移動さ
せ、面取り工具５の砥石5aの研磨面を、第２図（Ａ）に
示すようにドライブピニオン１の歯部1b先端部分の歯先
に当接させる。そして、砥石モータ5cによって砥石5aを
回転させ、図示しない制御装置によって、移動機構３の
送りモータ3cを等速度で回転させてドライブピニオン１
を軸線方向前方に移動させると同時に、回転機構４のサ
ーボモータ4bにって、ドライブピニオン１を図中矢印方
向に等速度で回転させる。

すると、ドライブピニオン１の歯部1bと砥石5aとの間
に等リードの捩れ運動が与えられ、この等リード捩れ運
動によって、砥石5aと歯部1bの接触点には、砥石５を押
し上げようとする力が作用する。従って、この砥石５を
押し上げようとする力と、押圧機構６の押圧力が釣り合
った状態において、ドライブピニオン１の歯部1bの歯先
に、砥石５が所定量だけ切り込むように、バランスウェ
イト6cの図示しないサブウェイトの枚数を調整すれば、
歯部1aに所定形状の面取り加工が施される。そして、上
記等リード捩れ運動の軌跡が、ドライブピニオン１の歯
部1bの描く不等リード曲線と近似の曲線を描くように、
図示しない制御装置によって各モータ3c、4bの回転数を
制御すれば、砥石5aがドライブピニオン１の歯部1bの不
等リード部分を通過する場合、上記砥石押し上げ力や研
削抵抗に微少変動をきたしても、押圧機構６の工具台6b
が、この微少変動を吸収するように上方もしくは下方に
移動して、砥石5aの切り込み量を常に一定に保とうとす
る。従って、砥石5aは、常にドライブピニオン１の歯部
1b歯先を一定量の切り込みが与えられた状態で不等リー
ド曲線に沿ってなぞっていき、ドライブピニオン１の歯
部1bの歯先部分には、一定形状の面取り加工が施される
のである。

そして、以上により一歯分の歯先面取り加工が終了し
たら、ついで、サーボモータ4cによってドライブピニオ
ン１を一歯分の角度だけ回転させ、上記と同様の手順に
よって面取り加工を行い、順次同様手順を繰り返して各
歯の片側に面取りを施し、ついで、第２図（Ｂ）に示す
ように砥石5aを逆向きに装着し、各モータ3c,4bを上記
手順と逆の方向に回転させれば、上記の場合と同様に砥
石5aが不等リード曲線をなぞり、歯部1bの残る歯先に所
定形状の面取り加工を施すことができるのである。

以上述べたように、本実施例の面取り装置によれば、
不等リードの歯部1cを有するドライブピニオン１の歯先
面取りを、送りモータ3cとサーボモータ4bとを一定比率
で回転させるだけで行うことができる。よって、その制
御も極めて容易で、装置の構成も簡素となっており、容
易に面取り加工の自動化を図ることができる。そして、
各モータ3c,4bの速度比率と、押圧機構６の押圧力の組
み合わせを変化させれば、ドライブピニオン１の歯部1b
形状が変化しても容易に対応することができる。

ところで、上記実施例においてはドライブピニオン１
の片側面取りを片側ずつ行う場合について説明したが、
第２図（Ｃ），（Ｄ）における砥石5d,5eのように二つ
の研磨面を有する砥石を用いれば、歯先両側の面取りを
同時に行うことができ、より効率的である。

また、本実施例においては、移動機構３を回転機構４
と一体に設けたが、これに限らず押圧機構６側に設けて
面取り工具５をドライブピニオン１の軸線方向に移動さ
せても良い。さらに、押圧機構６もバランスウェイト6c
との重量差によるものに限らず、エアーシリンダー等の
アクチュエーターを用いたり、バネによる押し付け力を
用いたものとしても良い。

また、本実施例ではワークをドライブピニオン１に限
って説明したが、例えば第３図のリングギヤ２を加工す
る場合には、チャック4aを内径把持形式のものに変更
し、リングギヤ２内径を把持して加工すれば何等問題は
ない。また、これらハイポイドギヤに限らず、同様の不
等リードを有する円筒体のカム溝口元や、ヘリカルギヤ
やヘリカルスプラインなどの等リード凸部の面取りも当
然加工可能であることは言うまでもない。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明の面取り装置では、回
転機構によるワークの等速度回転と移動機構によるワー
クと面取り工具との等速度相対移動とを制御装置によっ
て同時に制御することにより、ワークと面取り工具の間
に、ワークの凸部が描く不等リード曲線と近似の曲線を
描く等リード捩れ運動を与えることができるので、押圧
機構によって面取り工具をワーク凸部に押圧すれば、等
リード捩れ運動による面取り工具押し上げ力と押圧機構
の押圧力との釣り合いによって、面取り工具をワークの
不等リード凸部頂点をなぞらせることができ、所定形状
の面取り加工を、複雑な数値制御装置を用いることなく
自動的に行うことができる。

従って、手作業に頼らざるを得なかった面取り加工の
自動化と、品質の安定化を図ることが可能であり、特に
対象ワークが大量生産される場合には、その効果は絶大
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の面取り装置を示す斜視図、第
２図は本発明の実施例における面取り工具とワークの位
置関係を示す図であり、（Ａ）及び（Ｂ）は片側ずつ面
取り加工を行う場合，（Ｃ）及び（Ｄ）は両側に同時に
面取り加工を行う場合，第３図は自動車の終減速装置に
用いられるハイポイドギヤの一例を示す斜視図、第４図
は第３図のハイポイドギヤの歯部軸直角断面図である。 １……ドライブピニオン、３……移動機構、４……回転
機構、５……面取り工具、６……押圧機構

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 弘志 東京都品川区西品川１丁目27番20号 三 菱金属株式会社東京製作所内 (72)発明者 米浜 賢 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 小林 宣文 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 吉川 寿郎 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−48214（ＪＰ，Ａ) 特公 昭52−2518（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭42−10157（ＪＰ，Ｂ１)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】軸線を中心として回転せしめられて使用さ
   れ、その外周面に不等リードの凸部が形成されたワーク
   を、その軸線回りに等速度で回転させる回転機構と、上
   記ワークの凸部頂点に当接された面取り工具と、この面
   取り工具と上記ワークの少なくともいずれか一方を、上
   記ワークの軸線方向に相対的に等速度で移動させる移動
   機構と、上記面取り工具を上記ワーク凸部頂点に押圧す
   る押圧機構と、上記回転機構と移動機構を制御する制御
   装置とを具備してなり、この制御装置により上記ワーク
   の回転と上記面取り工具とワークとの相対移動とを同時
   に制御して不等リードの上記ワーク凸部頂点に面取り加
   工を施すことを特徴とする面取り装置。