JP3620382B2 - Internal tooth grinding machine - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内歯車、リングギヤー或いは内歯スプラインのように内歯を有する製品の製造工程において、内歯の歯面を研削する研削装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
内歯の歯面を研削或いは研磨する方法としては、ワイヤーカット法や放電加工法等が知られている。しかしながら、これらの従来技術においては、加工時間がかなり長くなるために、小型の設備によっては量産が難しいという問題がある。また、量産のために加工設備を大型化すると、コストが高くなるために製品の価格が高くなるという別の問題が生じる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来技術における前述のような問題に対処して、小規模な加工設備によっても高速で内歯の研削を行うことができ、高い精度を維持しながらも、低コストにおいて量産が可能な、改良された内歯の研削装置を提供することを目的としている。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記の課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の請求項1に記載された内歯の研削装置を提供する。
【0005】
この内歯の研削装置は、基本的には歯車状の砥石と内歯を有するワークの一方を回転駆動することによって、それに噛み合っている他方を連れ回りさせて、その間に砥石がワークの歯面を研削するが、連れ回りによって生じる歯面の接触点を研削するだけでは、砥石の外歯面と、それに接触して動力を伝えるワークの内歯面との狭い接触点のみに力が集中的に作用し、両者の歯面の間の僅かな滑りによって研削が行われるに過ぎないので、高速で高精度の研削を行うことができない。しかし、本発明の内歯の研削装置においては砥石とワークを連れ回りさせるだけでなく、同時に両者を軸方向に相対的に往復動させるので、ワークの歯先面及び歯底面をも含めて、歯形面の全ての部分において高速でしかも高精度の研削を行うことができる。この相対的な往復動の効果は、砥石とワークが連れ回りをして接触面に力が作用していることによって強められる。つまり、連れ回りと往復動が相乗効果をもたらすのである。
【0006】
また、本発明の内歯の研削装置においては、外周側が円形のワークを少なくとも2個のローラによって回転可能な状態で支持するので、ワークの外周と、研削装置においてワークを支持する各部分における摩耗を防止することができるために、加工の精度をより一層高めると共に、研削装置の耐久性を向上させることができる。
【0007】
ワークと砥石を連れ回りさせながら、それらの間に回転の軸方向における相対的な往復動を与えるためには、砥石を砥石支持装置によって回転駆動すると共に、同じ砥石支持装置によって砥石が軸方向に往復動するように駆動するのがよい。また、ローラを回転駆動装置によって回転方向に駆動して、ワーク及び砥石をそれに連れ回りさせてもよいが、この場合は、砥石をその砥石支持装置によって回転可能に支持するだけでなく、砥石を軸方向に往復動するように駆動するのが好ましい。
【0008】
本発明の内歯の研削装置においては、ローラは2個以上使用されればよいが、望ましくは3個以上使用されるのが望ましい。それによってワークの支持状態がより安定なものとなるので、ワークの加工の精度及び研削装置の耐久性が一層向上する。ローラを3個以上設ける場合には、少なくとも1個のローラを支持するブロックを他のローラを支持するブロックとは別のものとして、前者を後者に対してローラの半径方向に相対的に移動可能とすることにより、ローラの間隔を開閉してワークを各ローラの間の加工位置へ取り付けたり、加工が終わった後に加工位置からワークを取り出すことができるようにする。
【0009】
いずれの場合も、ローラの外周面に環状溝、即ち周方向の溝を形成してワークの外周がその溝に係合するようにすれば、ワークがローラから外れる恐れがなくなり、確実で精度の高い研削を行うことができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態としての内歯の研削装置1の詳細な構造を示す図面について説明する。これらの図において、図1は研削装置1の全体構成を示す縦断正面図、図2はその一部を切断すると共に、他の一部を省略した研削装置1を一側から見た横断側面図、図3は要部のみを拡大して示す斜視図である。
【0011】
図3に明示したように、2は所定の厚さの内歯車の形状を有する円環形のワークピース(「ワーク」と略称する)である。ワーク2の外周面21が滑らかな円形であるのに対して、図示実施形態では内周面の全周にわたって均等に多数の内歯22が、先に行われる予備加工工程によって形成されている。しかしながら、本発明においては、内歯22は円環形のワーク2の内周面の全周にわたって均等に多数設けられている必要はなく、内歯を有するワーク2は、例えばその内歯22が内周面の一部にのみ少なくとも1個以上形成された欠歯内歯車状のものであって、内歯22が形成されていない部分の内周面(歯底面の延長部分)が円形等の形状となっているようなものであってもよい。
【0012】
3は、外周面21が円形であるワーク2を加工位置において回転可能に支持するために設けられた複数個のローラであって、図示実施形態の場合は、加工状態において3個のローラ3a,3b,3cが図2に示すようにワーク2の周りの均等な角度位置に配置される。各ローラ3の外周面は円形で、それらの外周面にはワーク2の外周面21に接触してそれを受け入れるローラ溝31が周方向に環状に形成されている。各ローラ3の中心に一体的に取り付けられたシャフト32は複数個の軸受4によって回転自在に軸支されるが、これらの軸受4は後述の固定ブロック5又は可動ブロック6上に取り付けられている。
【0013】
即ち、図示実施形態の場合は、3個のローラ3のうちで最も上部に位置する唯1個のローラ3aが軸受4を介して可動ブロック6によって支持される。これに対して下部の2個のローラ3b,3cは、それぞれ軸受4を介して所謂固定ブロック5上に支持される。7は可動ブロック6を上下方向に移動させるために設けられた第1アクチュエータである。8は固定ブロック5を一体的に保持するために設けられた第1スタンドであって、前述の第1アクチュエータ7の基部もまた第1スタンド8によって支持されている。従って、可動ブロック6は第1アクチュエータ7の伸縮作動によって第1スタンド8に対して、且つそれに沿って上下方向に移動可能である。しかし、第1スタンド8自体や、それに対して一体的に取り付けられている固定ブロック5も真の意味で固定されている訳ではなく、第2アクチュエータ9の伸縮作動によって、第2アクチュエータ9の基部が取り付けられているフレーム状の第2スタンド10に対して、且つそれに沿って上下方向に僅かに移動することができる。
【0014】
11は第2スタンド10の下部に取り付けられた複数個のスライダであって、それらが研削装置1全体を支持するベース12上に相互に平行に取り付けられた一対のガイドレール12a上に摺動可能に係合することによって、第2スタンド10や、それによって支持されている第1スタンド8とかブロック5,6、ローラ3等がシャフト32の軸線と平行な方向に案内されて、図1において横方向の左右に移動することができるようになっている。また、このように第2スタンド10等をガイドレール12aの方向に移動させるために、図1の左端に示された第3アクチュエータ13が設けられていて、その基部13aがベース12に取り付けられている。
【0015】
図1においては、複数個のローラ3を回転可能に、且つ変位可能に支持するために相互に結合されている複数個の部分からなる構成全体をローラ支持装置として、参照符号14によって概括的に示している。ローラ支持装置14に対して、図1に示す研削装置1の右端側には、図3に拡大して示したように、歯車のような形状を有する砥石15を回転可能に支持するための砥石支持装置16が設けられる。図示実施形態の場合、砥石支持装置16は砥石15を単に回転可能に支持するだけでなく、砥石15を砥石軸15aを介して動力によって連続的に回転させると共に、軸方向に往復動させるように駆動する機構をも含んでいる。
【0016】
砥石15は、ワーク2の内歯22と噛み合い得る歯形の外歯15bを備えているが、ワーク2が通常のもので、欠歯歯車でない場合でも、砥石15の外歯15bの数はワーク2の内歯22の数よりも若干少なくなるように設定されている。また大きさの点においても、砥石15が支障なくワーク2の内歯22の内部に挿入され得るように、砥石15の外径(その歯先円の直径)はワーク2の内径(その歯底円の直径)よりも若干小さくなっている。なお、図示実施形態の場合は3個のローラ3によって加工位置に支持された状態におけるワーク2の中心が、砥石軸15aの軸線に対して所定量だけ偏心した位置となるように設定されている。
【0017】
第1アクチュエータ7、第2アクチュエータ9、或いは第3アクチュエータ13としては、例えば、油圧シリンダや空圧シリンダ等の流体圧シリンダとか、電気モータの出力回転を螺子機構やカム機構を用いて直線方向の変位に変換するものなど、いずれかの直線運動アクチュエータを選択して利用することができる。この場合のアクチュエータは所謂サーボ機構のように、図示しない電子式制御装置とセンサ類によって移動位置をフィードバック制御することができるものとすることが望ましい。
【0018】
次に、図示実施形態の内歯の研削装置1の作動について説明する。まず、第1アクチュエータ7を縮小作動させることにより可動ブロック6と、それによって支持されている上部のローラ3aを上昇させて、下部の2個のローラ3b,3cとの間隔を拡げた後に、予備工程において内歯を形成されたワーク2を、その外周面21が下部の2個のローラ3b,3cのそれぞれのローラ溝31内に同時に接触・係合するように載置する。その後に第1アクチュエータ7を伸長作動させることにより、可動ブロック6と上部のローラ3aを下降させて、ワーク2の外周面21の上部となっている部分にも上部のローラ3aのローラ溝31を接触・係合させることにより、角度位置が均等に配置される3個のローラ3a,3b,3cの間にワーク2を挟持すると共に、ローラ3aに所定の大きさの力を加えることによりワーク2を僅かに押し下げて、ワーク2のセット工程を終わる。
【0019】
ワーク2のセットが完了した後に第3アクチュエータ13を伸長作動させて、第2スタンド10のスライダ11をベース12のガイドレール12a上において摺動させることにより、ワーク2の内部空間へ砥石15が挿入される位置まで移動させる。そして、ワーク2の内歯22と砥石15の外歯との歯合わせ、即ち両者を部分的に接触させて噛み合わせるために、第2アクチュエータ9を僅かに縮小作動させる。それによって第1スタンド8と固定ブロック5が僅かに上昇し、主としてワーク2の下部となった部分の内歯22に、対応する砥石15の外歯が接触するので、砥石15が砥石支持装置16に内蔵された動力源によって回転駆動されると、砥石15に噛み合うワーク2も回転させられると共に、砥石15がやはり砥石支持装置16に内蔵された機構によって砥石軸15aの方向に往復動させられることにより、砥石15の外歯15bの面とワーク2の内歯22の面との接触点において2つの面の間に主として軸方向の大きな相対変位が生じるので、効率的に研削が行われることになる。
【0020】
このように、砥石15は砥石支持装置16によって砥石軸15aの方向に往復動するように駆動されているだけでなく、前述のように回転方向にも駆動されることによって、内歯を有するワーク2も砥石15に噛み合って回転するが、その際に、3個のローラ3もそれらのシャフト32が軸受4によって軸支されているために連れ回りをして、ワーク2の内歯22が下部へ来た時に万遍なく、且つ押しつけ力の強弱なしに砥石15と接触するようになる。以上の工程による研削を所定の時間だけ繰り返して実行することにより、ワーク2の全内周の内歯22の歯形表面の研削を完了する。
【0021】
図示実施形態についての以上の説明では、砥石15が砥石支持装置16によって回転駆動されることにより、それと噛み合う内歯を有するワーク2が連れ回りをするようになっているが、その1つの変形例として、ワーク2の側を連続的に回転駆動すると共に、それに噛み合う砥石15が連れ回りをするように構成してもよい。ワーク2を回転駆動する手段としては、図1に二重鎖線によって示したような位置にローラ3のシャフト32を回転駆動する駆動装置33を設けて、3個のローラ3のうちの少なくとも1個を回転駆動するようにすればよい。この場合は、ワーク2を軸方向に往復動させる機構が複雑なものになりやすいから、前述の実施形態と同様に、砥石支持装置16の内部に砥石15を軸方向に往復動させる機構を組み込むことが望ましい。
【0022】
なお、内歯を有するワーク2が欠歯歯車である場合は、砥石15及びワーク2の一方を回転駆動することのみによって他方を回転させることができないので、両者を連動させる別の歯車機構を併設する必要がある。
【0023】
また、図示実施形態においては、3個のローラ3a,3b,3cによってワーク2を支持しているが、内歯を有するワーク2の内周側に接触・係合する砥石15もまたワーク2を支持する作用をするので、少なくともワーク2の下部の2個のローラ3b,3cと、砥石15のみによってワーク2を加工位置に支持することも可能である。
【0024】
【実施例】
次に、図示実施形態について具体的な諸元を例示する。より具体的な実施例においては、ワーク2の内歯22の数が17個であるのに対して、それに噛み合う砥石15の外歯15bの数が14個となっていて、砥石15の外径はワーク2の内径(内歯22の歯底円の直径)よりも小さくなっている。また、砥石15及びワーク2の回転速度は100〜1000rpmの範囲内から選択されると共に、砥石15の軸方向の往復動の周期は10〜30Hzの範囲内から選択される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の好適な実施形態としての内歯の研削装置の全体構成を示す縦断正面図である。
【図2】図1に示す研削装置の一部を切断すると共に、他の一部を省略したものを一側から見た横断側面図である。
【図3】図1及び図2に示す研削装置の要部のみを拡大して示す斜視図である。
【符号の説明】
1…内歯の研削装置
2…内歯を有するワーク
3,3a,3b,3c…ローラ
5…固定ブロック
6…可動ブロック
7…第1アクチュエータ
8…第1スタンド
9…第2アクチュエータ
10…第2スタンド
11…スライダ
12…ベース
12a…ガイドレール
13…第3アクチュエータ
14…ローラ支持装置
15…砥石
16…砥石支持装置
21…ワークの外周面
22…ワークの内歯
31…ローラ溝
33…回転駆動装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a grinding apparatus for grinding a tooth surface of an internal tooth in a manufacturing process of a product having an internal tooth such as an internal gear, a ring gear or an internal spline.
[0002]
[Prior art]
As a method for grinding or polishing the tooth surface of the internal teeth, a wire cut method, an electric discharge machining method, or the like is known. However, these conventional techniques have a problem that mass production is difficult depending on small-sized equipment because the processing time becomes considerably long. In addition, when the processing equipment is enlarged for mass production, another problem arises that the cost increases and the price of the product increases.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention addresses the above-mentioned problems in the prior art, and can grind internal teeth at high speed even with a small-scale processing facility, enabling mass production at low cost while maintaining high accuracy. An object of the present invention is to provide an improved internal tooth grinding apparatus.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides an internal tooth grinding apparatus according to
[0005]
This internal tooth grinding device basically rotates one of a gear-shaped grindstone and a workpiece having internal teeth to rotate the other meshed with the other, and the grindstone is in between the tooth surface of the workpiece. However, if only the contact point of the tooth surface caused by the rotation is ground, the force is concentrated only at the narrow contact point between the outer tooth surface of the grindstone and the inner tooth surface of the workpiece that contacts and transmits power. Since the grinding is only performed by a slight slip between the tooth surfaces, high-speed and high-precision grinding cannot be performed. However, in the internal tooth grinding apparatus of the present invention, not only the grindstone and the work are rotated together, but both are relatively reciprocated in the axial direction, so that the tooth tip surface and the tooth bottom surface of the work are also included. High-speed and high-precision grinding can be performed on all portions of the tooth profile surface. The effect of this relative reciprocation is strengthened by the force acting on the contact surface as the grindstone and the work rotate. In other words, the rotation and the reciprocating motion have a synergistic effect.
[0006]
Further, in the internal tooth grinding apparatus of the present invention, since the outer circumferential side of the workpiece is supported in a state that it can be rotated by at least two rollers, the wear on the outer circumference of the workpiece and each part that supports the workpiece in the grinding device. Therefore, it is possible to further improve the processing accuracy and improve the durability of the grinding apparatus.
[0007]
In order to give a relative reciprocating motion in the axial direction of rotation while rotating the workpiece and the grindstone, the grindstone is driven to rotate by the grindstone support device, and the grindstone is axially moved by the same grindstone support device. It is good to drive so that it may reciprocate. The roller may be driven in the rotational direction by a rotation driving device to rotate the workpiece and the grindstone. In this case, not only the grindstone is supported rotatably by the grindstone support device but also the grindstone is supported. It is preferable to drive so as to reciprocate in the axial direction.
[0008]
In the internal tooth grinding apparatus of the present invention, two or more rollers may be used, but three or more rollers are preferably used. Thereby, the support state of the workpiece becomes more stable, so that the accuracy of processing the workpiece and the durability of the grinding device are further improved. When three or more rollers are provided, the block supporting at least one roller is separated from the block supporting other rollers, and the former can be moved relative to the latter in the radial direction of the roller. Thus, the interval between the rollers can be opened and closed to attach the workpiece to a machining position between the rollers, or the workpiece can be taken out from the machining position after the machining is completed.
[0009]
In any case, if an annular groove, that is, a circumferential groove is formed on the outer peripheral surface of the roller so that the outer periphery of the work is engaged with the groove, there is no risk that the work will come off from the roller. High grinding can be performed.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, drawings showing a detailed structure of an internal
[0011]
As shown in FIG. 3,
[0012]
[0013]
That is, in the case of the illustrated embodiment, only one roller 3 a located at the uppermost position among the three
[0014]
[0015]
In FIG. 1, the entire configuration composed of a plurality of portions coupled to each other to rotatably and displaceably support a plurality of
[0016]
The
[0017]
As the first actuator 7, the second actuator 9, or the
[0018]
Next, the operation of the internal
[0019]
After the
[0020]
Thus, the
[0021]
In the above description of the illustrated embodiment, the
[0022]
If the
[0023]
In the illustrated embodiment, the
[0024]
【Example】
Next, specific specifications of the illustrated embodiment will be exemplified. In a more specific embodiment, the number of the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal front view showing the overall configuration of an internal tooth grinding apparatus as a preferred embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional side view of the grinding apparatus shown in FIG. 1 with a part thereof cut and another part omitted, as viewed from one side.
3 is an enlarged perspective view showing only a main part of the grinding apparatus shown in FIGS. 1 and 2. FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記ワークの外周側に位置すると共に、前記ワークの内周側に位置する前記砥石との間で前記ワークを挟持することにより前記ワークを加工位置に保持する少なくとも2個のローラと、
前記ローラをそれぞれ回転可能に支持する軸受と、
前記軸受を支持するブロックと、
前記ブロック及び前記ローラを介して前記ワークを前記砥石に押し付けるローラ支持装置とを備えていて、
前記ローラの外周面には周方向に環状の溝が形成されており、前記ワークの外周が前記溝に係合することを特徴とする内歯の研削装置。After the outer peripheral side is circular and the inner peripheral side is engaged with a grindstone having external teeth formed in a gear shape on the outer peripheral side, either the grindstone or the workpiece is engaged. While rotating the other, the other is rotated, and the tooth surface of the internal teeth of the workpiece is ground by reciprocating either the grindstone or the workpiece relative to the other in the axial direction. A grinding device that further comprises:
At least two rollers that are located on the outer peripheral side of the workpiece and hold the workpiece in a machining position by sandwiching the workpiece with the grindstone located on the inner peripheral side of the workpiece;
A bearing for rotatably supporting the rollers;
A block that supports the bearing;
A roller support device that presses the workpiece against the grindstone via the block and the roller ;
An internal tooth grinding apparatus , wherein an annular groove is formed in a circumferential direction on an outer peripheral surface of the roller, and an outer periphery of the work is engaged with the groove .
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