JP3835255B2 - ギア歯面加工方法及び装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はギア（歯車）の歯面加工方法と、その方法を実施する歯面加工装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のギア歯面加工方法の一つとして、内歯を有する内歯車形のワーク（又は砥石）と、外歯を有する外歯車形の砥石（又はワーク）の歯を噛み合わせて、それらのいずれか一方を回転させると共に軸方向に進退させて、他方を連れ回りさせながら、ワークの歯面を研削加工する方法及び装置が知られている。
【０００３】
この加工方法を実施する内歯の研削装置としては、例えば、外周側が円形で内周側が歯車形状に形成された内歯を有するワークに対して、外周側が歯車形状に形成された外歯を有する砥石を噛み合わせた後に、砥石とワークのいずれか一方を回転駆動することにより他方を連れ回りさせると共に、砥石とワークのいずれか一方を他方に対して軸方向（それらの中心軸線の方向）に相対的に往復動させることにより、ワークの内歯の歯面を研削する研削装置において、ワークの外周側に位置すると共に、ワークの内周側に位置する砥石との間でワークを挟持することにより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、それらのローラをそれぞれ回転可能に支持する軸受と、軸受を支持するブロックと、ブロック及びローラを介してワークを砥石に押し付けるローラ支持装置とを備えている内歯の研削装置が使用される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前述の従来技術を実施する場合には、加工前のワークとして、例えば冷間鍛造工程のような研削前工程から送られてくるものでは、歯先円が真円でなくて楕円形であって、中心から歯先までの長さが歯毎に異なるという歯先真円度の低いワークが送られてくる場合がある。そのような場合には歯先円を基準として芯出しを行なうが、真円度の低い歯先円を基準としているので、歯先円の中心が正確に定まらないため、研削加工の中心としてふさわしくない点を中心として選択する可能性が高い。そのような仮の中心を主軸の中心と一致させて、主軸の先端に強固に取り付けて研削加工を行なうことになるので、研削加工が終わっても楕円成分等が残った製品ができる可能性がある。このような製品では歯車としての性能が低下することは言うまでもない。
【０００５】
しかしながら、歯車の楕円成分を完全に除去するためには、加工時間を非常に長くして研削加工による取代を増加させる必要があるので、ギア歯面加工装置の台数を増加させる必要が生じ、それによってコストが大幅に高くなるだけでなく製品の歩留まりが悪くなるという問題がある。
【０００６】
本発明は、従来技術における前述のような問題に鑑み、研削前工程から送られてくる加工前ワークが、精度が低くてバラツキの多いものであっても、それらのワークを短い加工時間内に高い真円度や精度を有するものに仕上げることができるギア歯面加工方法及びギア歯面加工装置を提供することを発明の解決課題とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、前記の課題を解決するための手段として、請求項１に記載されたギア歯面加工方法が提供される。
【０００８】
本発明のギア歯面加工方法においては、内歯砥石を回転可能に、且つ半径方向に進退移動可能に支持し、外歯ワークを主軸手段によって回転可能に、且つ軸方向に進退移動可能に支持すると共に、外歯ワークを主軸手段へ緩やかに取り付けた状態で、外歯ワークを内歯砥石と噛み合わせて、主軸手段を所定の回転速度で所定の回転回数だけ回転させた後に、外歯ワークを主軸手段に強固に取り付けて研削加工を行なう。最初は外歯ワークを主軸手段へ比較的緩やかに取り付けているのと、内歯砥石の回転の軸と、主軸との相対的な位置関係を強固に維持していることにより、外歯ワークと内歯砥石の接触面の中でも、主軸の中心から比較的に遠く離れている部分では強い押し付け力が作用することから、外歯ワークのその部分は主軸の中心に向かって押されてずれる。この自動的な芯出し作用が所定の回数繰り返されることによって、外歯ワークはその歯面を基準として主軸に取り付けられるようになる。その状態で外歯ワークを主軸に強固に固定して、研削加工を続行することにより、比較的短時間内に高精度の製品を得ることができる。
【００１０】
いずれにしても、本発明によれば、精度の低いワークに無駄な研削加工を加えることなく、必要な部分だけ加工を施すことによって効率的に研削を終了させるので、短時間で高精度の製品としてのギアを得ることができ、従来技術の問題を解消させることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面に示した一実施例を参照しながら具体的に説明する。
図１は本発明の実施例であるギア歯面加工装置１の構成を説明するための正面図である。図２から図４に拡大して示すように、２は外周側が円形で内周側が歯車状に形成された内歯を有する内歯砥石ある。
３は外周側が歯車状に形成された、外歯を有する外歯ワーク（被加工材料）である。
４は、内歯砥石２の円形外周部の一部を受けるために設けられた相互に平行な２つの受軸である。受軸４の軸方向の長さは、内歯砥石２の幅（厚さ）よりも微小な量だけ大きくなっている。
【００１２】
５は、受軸４の一端を支持すると共に内歯砥石２の片側端面を摺動可能に支持するために、内歯砥石２の歯底面よりも大きい面積を有するガイドである。
６は内歯砥石２のガイド５とは反対側の端面を摺動可能に支持するために、内歯砥石２の歯底面よりも大径の円弧状の面を有すると共に、受軸４の他端をも支持する押えプレートである。
７は、内歯砥石２を回転可能に保持するこれらの受軸４とガイド５及び押えプレート６等から構成される砥石回転受け部の全体を示している。
【００１３】
８は砥石回転受け部７を支持する上下スライダであって、この上下スライダ８は後述の構成によって図１の上下方向に摺動可能に支持されている。
９は上下スライダ８を上下方向に移動可能に案内すると共に、その移動のための駆動力を与える上下駆動部である。上下駆動部９には、上下方向の移動を可能にするだけでなく、移動後の任意の位置において位置決め可能な構造を用いている。この構造は、例えばサーボモータ９ａによって駆動されるボールねじ９ｂを用いることにより構成することができる。
１０は、上下スライダ８と上下駆動部９と砥石回転受け部７を、図１において水平方向の左右へ移動可能に支持する前後スライダである。
１１は、前後スライダ１０を駆動するための前後駆動装置である。
【００１４】
１２は主軸であって、一端において外歯ワーク３を支持しており、それ自体が回転可能に、且つ軸方向に進退可能に支持されている。
１３は固定された主軸駆動部であって、主軸１２に回転及び主軸方向の進退駆動を与えることができる。なお、主軸駆動部の詳細な構造は示していない。
１４は、外歯ワーク３を主軸１２の先端に固着するための止め螺子である。
【００１５】
以上、ギア歯面加工装置１の構成について説明したが、以下に各構成要素の作動について説明する。なお、図３に内歯砥石２及び外歯ワーク３の動作関係を、図４にそれらに２個の受軸４を加えた部分の構成を拡大した斜視図として示している。
【００１６】
先ず、外歯ワーク３を主軸１２の先端に止め螺子１４によって固定する。この時の締め付けトルクは、最終的な締め付けトルク(規定トルク)の５分の１以下の小さな値とする。この時の芯合わせの精度はさほど高くする必要はなく、外歯ワーク３の中心が内歯砥石２を取り付けている主軸１２の中心に概ね合致していればよい。しかし、それらの中心があまり大きくずれていると、振れが大きくなって砥石にダメージを与える恐れがある。
【００１７】
次に、内歯砥石２を砥石回転受け部７に装着する。その後、前後スライダ１０を作動させることにより、内歯砥石２を主軸１２側へ軸方向に移動させる。移動の終端位置は、内歯砥石２と外歯ワーク３が噛み合うように嵌まりあう位置であって、且つ主軸１２の軸方向における進退動作によるストローク範囲内に内歯砥石２が納まる位置である。この関係については、詳細を図２に示す。
【００１８】
内歯砥石２の内側に外歯ワーク３が噛み合った状態で、上下駆動部９により上下スライダ８を上昇させる。このとき、内歯砥石２又は外歯ワーク３の歯先が相手の歯底に接触した時に噛み合いが完了したものとする。歯先と歯先が接触している状態では噛み合い位置が浅いので、上下スライダ８を一旦下降させた後に、所望の僅かな角度だけ主軸１２を回転させて、再度上下スライダ８を上昇させることにより噛み合い動作を行なわせる。それでも噛み合わない場合は、この動作を繰返して行なうことにより歯先と歯底を噛み合わせて接触させる。
【００１９】
内歯砥石２と外歯ワーク３の歯が噛み合った後に、相互の位置関係を決めるために、上下駆動部９を作動させて上下スライダ８を任意の位置まで移動させることにより位置決めをする。図示実施例においては、サーボモータ９ａによって駆動されるボールねじ９ｂを使用しているので、砥石回転受け部７を正確に所望の位置まで上下方向に、即ち内歯砥石２を半径方向に移動させた後に、その位置を確実に保持することができる。
【００２０】
上下スライダ８、従って、砥石回転受け部７を位置決めした後に、主軸１２と外歯ワーク３を所定の回転速度で所定の回転回数だけ回転させる。それによって外歯ワーク３は内歯砥石２を連れ回りさせる。この連れ回りによって外歯ワーク３の中心が主軸１２の中心から外れそうになると、両者の中心が大きくずれていない限り、外歯ワーク３の中心を主軸１２の中心に向かって押し戻そうとする押し付け力が作用するので、外歯ワーク３の中心が自動的に求心的に移動して、主軸１２の回転の中心と一致するようになる。
【００２１】
また、外歯ワーク３の歯面の中でも主軸１２の中心に近い部分では、内歯砥石２と噛み合う時に発生する押し付け力がきわめて小さいか、或いは殆ど発生しない。そのように押し付け力がきわめて小さい場合には、押し付け力の大きさが止め螺子１４の弱い最初の締め付け力によって主軸１２と外歯ワーク３との間に発生する小さな摩擦力よりも更に小さいため、主軸１２に対して外歯ワーク３がずれることなく保持されている。
【００２２】
この作用を繰り返すことにより、外歯ワーク３の外歯の歯面を基準とする実質的な中心が主軸１２の回転の中心に近づいて行く。それによって、外歯ワーク３を、その外歯の中心の回りに回転させることが可能になる。
【００２３】
この方法によって、外歯ワーク３を、その外歯の中心が主軸１２の中心に合致するように芯出しした後に、その状態を維持するために、止め螺子１４の締め付けトルクが規定の大きさになるまで増し締めする。
【００２４】
止め螺子１４の増し締めを行った後に、主軸１２によって外歯ワーク３を回転させながら軸方向に進退させる。外歯ワーク３が回転することによって内歯砥石２が連れ回りをして、外歯ワーク３の外歯を加工することが可能になるが、内歯砥石２と外歯ワーク３の歯数は同一ではないから、外歯ワーク３の各歯に噛み合う相手の内歯砥石２の歯は次々と替わる。それによって外歯ワーク３の各歯は満遍なく研磨されることになる。なお、内歯砥石２と外歯ワーク３との間における軸方向の相対的な進退動作は前後駆動部１１によって内歯砥石２を軸方向に進退させることにより行ってもよい。
【００２５】
本発明によるこのような芯出し操作を行なうことによって、外歯ワーク３の研削による取代を最少限度に抑えることが可能になるので、加工時間を短縮して生産性を向上させることができる。また、加工時間が短縮されることによって加工コストを低減させると共に、加工装置の台数を減らすことが可能になる。更に、製品の歩留まりが良くなって、砥石の損耗も少なくなるから、ランニングコストも低減する。
【００２６】
また、図示実施例における受軸４は、図４に示したように円柱形であるため、内歯砥石２の接触によって摩耗が進行した場合には、受軸４を回転させて接触部をずらすことにより容易に接触部を更新することが可能である。それによってメンテナンスに要する費用を低減させることができる。更に、受軸４を円筒形のローラ状のものとして、その中心に挿入した固定の軸の回りに回転可能に支持することにより、ローラ状の受軸４が内歯砥石２と接触して回転するように構成すれば、受軸４の耐摩耗性を著しく向上させることができる。更に、上記の構成においては、受軸４を２個用いて内歯砥石２の外周部を回転可能に支持しているが、この受軸４の代わりに、同じように内歯砥石２の外周部を受けるＶ字溝が形成された保持ブロックを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例であるギア歯面加工装置の正面図である。
【図２】実施例における砥石とワークの噛み合い前の位置関係と、噛み合い後の加工時の位置関係を説明するための正面図である。
【図３】砥石とワークの動作関係を説明するための斜視図である。
【図４】砥石とワークと受軸との関係を説明するための斜視図である。
【符号の説明】
１…ギア歯面加工装置
２…内歯砥石
３…外歯ワーク
４…受軸
５…ガイド
６…押えプレート
７…砥石回転受け部
８…上下スライダ
９…上下駆動部
９ａ…サーボモータ
９ｂ…ボールねじ
１０…前後スライダ
１１…前後駆動部
１２…主軸
１３…主軸駆動部
１４…止め螺子

Claims (1)

1. 外周側が円形で、内周側が歯車形状に形成された内歯を有する内歯砥石に対して、外周側が歯車形状に形成された外歯を有する外歯ワークを噛み合わせた後に、前記外歯ワークと前記内歯砥石のいずれか一方を回転駆動することにより他方を連れ回りさせると共に、前記外歯ワークと前記内歯砥石のいずれか一方を他方に対して軸方向に相対的に往復動させることにより、前記外歯ワークの外歯の歯面を研削する方法において、
   前記外歯ワークを主軸手段へ緩やかに取り付けた状態で、該外歯ワークを前記内歯砥石と噛み合わせて、前記主軸手段を所定の回転速度で所定の回転回数だけ回転させた後に、前記外歯ワークを前記主軸手段に強固に取り付けて研削加工を行なうことを特徴とするギア歯面加工方法。

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