JP5133544B2 - 歯車製造機械及び該歯車製造機械の作動方法 - Google Patents

Description

本発明は、歯車製造機械、特に硬質加工機械及び該歯車製造機械の作動方法に関する。

歯車の歯の機械加工は、歯車装置製造の分野では比較的高価な方法である。これは、すでに軟質加工に適用されているが、特に硬化後の機械加工、すなわち精密硬質仕上げ加工に適用されている。高容量で高精度な機械には、歯車の最高精度という高い目標に従って、被加工品を精密に固定し、未加工の歯溝を加工具に対して正確に並べ、最後に好ましい配置にすることが要求される。今日知られている加工方法は、第一に研削があるが、硬質フライス加工、ホーニング仕上げ、剥離ホブ切り、硬質剥離その他の方法がある。

歯の機械加工、特に硬質仕上げ加工の作業は高価となるため、機械を削減して最大限の生産性を得ると同時に可能な限り遊休時間を減らすことに高い関心がある。最近では、機械加工工程を改善することにより、数倍生産性を高めることが可能となった。同時に、被加工品の機械への供給は、大方、以前の一般的手動積載から自動積載へと進展した。今日では、大量の歯車を製造するのに、純加工時間はしばしばごくわずかな遊休時間を上回るが、これは特に被加工品処理にとっては非常に好ましくない状況の結果である。というのは、冷却及び注油の過程で用いられる油と、機械研削作業により発生した細かい削りくずが、機械が故障なく正確な積載を行うのに支障を与えるからである。この観点から、遊休時間の削減と冷却／注油過程の二次的効果の減少が、更なる能率増進に大きく貢献しうるということは明らかである。

高速被加工品変換装置は、長い間知られている。例えばホブ盤では、二つの被加工品把持部が取付けられたリングローダと機械本体部に設置される軸を用いて、加工対象物及び完成品を同時に把持し交換する。加工対象物を機械外部の積載移動台から作業領域の作業軸の締め付け装置へと旋回させて、前記軸上に取付け、同時に完成品を締め付け装置から取り除き、移動台へ旋回させる。この方法の欠点は、積載要素が全体的に冷却剤／注油剤及び削りくず沈殿剤と接触し、完成加工品は機械研削作業で非常に油っぽくなりこの状態で続くシステムへと送られる点である。

高速ロボット又は二つの把持部を備えたロボット類似装置によって、積載扉により開閉可能な開口部を介して被加工品を作業領域内へ運ぶ方法もまた知られている。この解決法の欠点は、要求される装置が比較的巨大であること、振動に対する過敏性、積載システムのほとんどが機械外に設置されているため被加工品の位置合わせが比較的不正確であること、そしてここでも被加工品に油状液が放出されることである。

高速被加工品変換機を備えた機械は、機械を異なる被加工品用に組み立てることがめったになく、自動化の費用が短期間に償却できる場合には、自動車のギアボックス製造のような大量生産に生かされる。しかしながら、中小連続生産において機械が比較的頻繁に組み立てられる場合には、自動被加工品積載は組立費用によりしばしば経済的ではない。よって自動被加工品積載のない標準的な機械がしばしば選択される。

したがって、メーカーの観点からの最適な経済的解決法は、被加工品積載装置の有無にかかわらず供給されうる高性能標準機械を得ることである。高速集積積載システムという既知の解決法の場合、手動積載の関連標準機械から構成上非常に大きく逸脱するので、被加工品積載を備えた標準機械を単に提供するだけでは高性能自動化への大きな需要を満足させることはできない。

本発明の目的は、使用される装置が小規模であるにもかかわらず、遊休時間が実質的に短縮され、積載要素を基本的に冷却／注油媒体や削りくずから保護し、完成部品が機械から排出される前に油まみれにならない歯車製造機械を生産し、機械の作動方法を提供することにある。所定の作業に加えて、分離積載モジュールを接続することにより、手動積載機械から高性能自動被加工品積載機械への変更には最小限の資源と最小限の修正のみを必要とし、且つ完成品一式の移送の容易性、作業媒体の使用並びに機械の制御システムなどといった集積システムの利点を失うことはない。

本発明によれば、当該目的は請求項１及び２０の全特徴により達成される。本発明の核心は、遠心分離装置としての移動台を考案することにある。これにより、加工後すぐに機械内で簡単且つ時間を節約する方法で完成部品を浄化することができる。

本発明記載の歯車製造機械の第一の特徴は、機械作業領域と移送領域の間に固定分割壁が設置され、その固定分割壁は開閉可能な開口部を設置し、当該開口部を介して加工対象物及び完成部品が制約なく動かされ、且つ閉鎖状態での前記壁は移送領域から機械作業領域を分離し、オイルミストや油飛沫を締め出す。

本発明記載の歯車製造機械の他の特徴は、分割壁の開口部を閉鎖するために積載扉が設置されて分割壁面を摺動するように配置され、旋回装置は垂直軸の周りを旋回するために設置された旋回軸を含み、前記軸は上下することができ且つ相互に対向するよう配置された二つの旋回アームを取り付け、当該移送領域は機械台、機械ケーシング、機械作業領域への分割壁及び移送扉、ロードロック部を密閉して機械周囲からオイルミスト並びに飛沫を締め出す移送扉に囲まれたロードロック部として設計され、移送扉と分割壁の開口部は同時には開くことができないという点にある。

本発明記載の歯車製造機械の好ましい特徴は、移動台上の完成品は移送領域が閉じている場合のみ遠心分離されうる点である。

移送領域を清潔に保つために、移送領域に下降可能な飛沫よけ、特に完成品上に降ろすことができるフード形状の飛沫よけを設けることにより、遠心分離中の移動台を保護するようにする。

この特徴をさらに発展させると、移動台は機械台に対して振動を伝えないか、または機械台から独立する床に直接取付けられる。

それにより、浄化工程により生じる加工工程の好ましくない影響は無事に回避されうる。機械台から移動台を独立させた場合、機械のこの部分は、状況に応じてモジュール構造体の形をとって付加されうる。

分割壁の開口部及び移送扉は、自動開閉に利用されうる。

同様に、旋回アームを自動作動加工把持部として設計することができる。

本発明の範囲内で、旋回アームを形状嵌合式被加工品支持要素として設計することもできる。

分割壁による、移送領域と機械作業領域との、オイルミスト及び飛沫が掛からないようになされる分離は、旋回アームを支える旋回軸が円柱状である場合に促進され、旋回アームを持つ旋回軸は好適には旋回アームの両方の端縁部に設置されることにより回転し、軸方向に変位する。最適に密封するため、旋回軸の湾曲面に接触する積載扉の縁部はリップシールを設ける。

移動台の積み降ろしを促進するために、移動台を移送領域から引込むことのできる送り台上に配置することにより上方から積み降ろしするようにすると好都合である。

本発明記載の歯車製造機の他のモジュラー型では、積載扉と移送扉を備えた分割壁を備え、機械台及び機械ケーシングから分離して分離ケーシングの床上に直接配置されるようにした旋回軸と移動台を提供し、オイルミスト及び飛沫が掛からないように機械ケーシングに接続され、特に当該モジュールは機械の残存部から取り外し可能である。

後のモジュールの再装備は、モジュール自体が作業媒体を供給するためにモジュールを歯車製造機械の内部供給部、特に冷却／注油システム、オイルミスト摘出システム、水力システム、空気圧式システム、電力システム及び制御システムと接続することができる場合にはとりわけ容易である。

本発明記載の作動方法の好ましい特徴は、作業領域と移動台間の分割壁の積載扉が旋回アームの旋回動作中に開口し、ロードロック部の移送扉が完成品の除去中と加工対象物の積載中に開口して、移動台は遠心分離装置として設計され、積載扉と移送扉の両方とも完成品が移動台で遠心分離される際に閉鎖される点にある。

以下では、添付の図面で示される好ましい実施形態に言及して本発明を詳細に説明する。

歯側面研削盤の実施例を用いて本発明を詳細に説明する。図１及び２は、機械内部領域の被加工品部門の線図を示す。機械台に設置される作業軸１に被加工品２を固定して垂直軸の周りを回転させるようにする。被加工品２は、被加工品把持部１６により囲まれる。被加工品２の後ろで機械の作業領域１２を隣接する移送領域（図２の２０）から分割壁９により隔離する。図１及び３では閉じており図２では開いている二つの積載扉１０、１１は、分割壁に垂直に移動できるよう配置される。明確にするため、当該機械の研削具部門は、省略した。

加工位置で被加工品２を保持する被加工品把持部１６は、被加工品把持部として設計された二つの相互対向旋回アーム５、６の先頭部であり、旋回アーム５、６は垂直軸の周りを回転し機械台に対して上下するように設置された円筒型の旋回軸４に固定される。二つの旋回アームは同じデザインで、その用途は移送領域２０の移動台８から加工対象物を取り上げ、それを加工位置７へと旋回させ、作業軸１に押し出して加工後にもう一度つかみ、作業軸１から持ち上げ、再び旋回した後に移動台８に戻すことである。ここで完成品を手動又は適当な処理システムによって新しい加工対象物と交換する。被加工品２の機械加工中、被加工品把持部１６は開口している。

好適な実施形態（図には示さず）では、旋回軸４がその上下端縁部で連結されることにより、旋回し機械台３に対して上下する。

被加工品２の機械加工中であり、且つ二重把持部方式のおかげで同時に完成部品が取り除かれ移動台８に再積載する間に、加工位置７及び移動台８は分割壁９及び閉鎖した積載扉１０、１１によりお互いにオイルミスト及び飛沫がかからないように相互に分離され、積載作業中に垂直位置又は把持部アーム５、６の動作から独立していることにより、移動台８をオイル沫及び削りくずから安全に保護するようにする。密封を確保するために、積載扉１０、１１が旋回軸４の湾曲面に接触する縁部にリップシール１７を設置する。積載扉１０、１１は旋回アーム５、６の旋回中にもっぱら開いており、分割壁９を通って被加工品２と旋回アーム５、６が衝突なく通過できるようにする。

移動台８は、機械台３と、機械ケーシング１３と、機械作業領域及び移送扉１４への分割壁９と、機械周辺からのオイルミスト及び飛沫からロードロック部１５を遮断する移送扉１４とにより囲まれたロードロック部１５に収納される。図５は、移送扉１４を閉じた機械の被加工品部門の外観を示す。移送扉１４は、加工され遠心分離された被加工品がロードロック部１５から取り除かれ新しい加工対象物が積載される時にのみ開口する。これは、もっぱら積載扉１０、１１が閉じている時に行なわれる。

本発明の好適な実施形態では、移動台８は機械台内で回転するために設置された作業固定具であり、作業把持部１６により置かれた完成品を取り除いて新しい加工対象物と取り替える前に回転して油かすや削りくずを除去する。遠心分離中に当該機械に振動が伝わらないように、回転移動台８は機械台３と対向して振動から隔離するか或いは床の上に直接設置される。遠心分離中に移送領域２０を汚さないように、下降可能な飛沫よけ（図示せず）を、特に完成品上に下降可能なフードの形で移動台８に設置することが有利である。

本発明の別の実施形態では、積載扉５、６及び移送扉１４を具備した分割壁９を備えた旋回軸４及び移動台８を、直接別のケーシングの床に置かれた独立積載遠心分離モジュールとして機械台３及び機械ケーシング１３から分離して配置し、オイルミスト及び飛沫が掛からないように機械ケーシングに接続される。そのようなモジュールの解決法は、図６及び７に単純な形で示されており、図６はモジュールが接続された歯車製造機械を示しているが、図７ではモジュールが機械から離れている。

図６、７の上部では、歯車製造機械が機械台３とその上部の機械作業領域１２により示される。機械作業領域１２は、機械ケーシング１３により囲まれる。機械台３上の加工点７で示されるのは固定された被加工品２を具備した作業軸１である。被加工品（歯車）２の加工のために、例えば研削ワームなどの回転軸の周りを回転する道具１８が設置される。

機械作業領域１２での被加工品の積み降ろしは、ロードロック部１５として設計され、そのケーシングでその周辺から全周囲を遮断する分離、引込み式モジュールによって行なわれる。当該モジュールのケーシング内で、機械部門の方に垂直に移動可能な積載扉１０及び１１が設置され、開いた状態の積載扉を介して被加工品２をロードロック部１５（移送領域）内部と機械作業領域１２の間で交換することができる。当該モジュールのケーシングは、同時に分割壁９として機械作業領域１２を移送領域から分離するのに役に立つ。モジュールケーシングの対向側に移送扉が設置され、被加工品２をロードロック部１５と周辺空間との間で交換することができる。

モジュールの部分は、旋回軸４、二つの旋回アーム５、６及び旋回アームに取付けられた把持部１６を具備した旋回装置である。ここで示す構成では、移動台８は水平に移動可能な送り台１９上でロードロック部１５の外に移送扉１４を介して引込むことができ、摘出装置は単純な方法で被加工品２の交換を実行することができる。

この改良型の利点は、モジュールを省いて単一壁を備えた機械ケーシング３を閉鎖することにより、当該機械を自動積載の代わりにより安価な改良型手動積載機械として設計することができるという点である。当該モジュールは、独立供給システムを必要としないが、歯車製造機械の内部システム、特に冷却／注油システム、オイルミスト抽出システム、水力システム、空気圧式システム、電力及び制御システムに接続することもできる。

主要な外部の被加工品積載システムに関して、提案する解決法は非常に柔軟である。例えば顧客が最小限の自動化のみを要求する場合にも、本発明の範囲には追加的道具を除いた全積載システムが含まれる。他方で、製造システムの主要な連結装置に接続しなければならない場合には、既に油を除去した被加工品を容易に利用しやすい回収点へと降ろすことができる。

本発明に記載の積載システムを備えた機械にはまた、簡単に様々な種類の被加工品保存システムを備えた自動化セルを追加することもできる。

本発明に関する説明は、垂直に配置された作業軸を備えた歯付被加工品用硬質加工機に言及する。これは、この機種の最大の概念の基礎となる設計である。しかしながら本発明はまた、異なる位置の作業軸及び加工方法にも適用することができる。

歯車製造機械の作業領域の被加工品部門の線図である。 積載扉が開いた状態である図１に記載する歯車製造機械の作業領域の被加工品部門の拡大線図である。 積載扉が閉じた状態である図１に記載する歯車製造機械の作業領域の被加工品部門の拡大線図である。 移送扉が開いた状態である図１に記載する当該機械の被加工品部門外壁の線図である。 移送扉が閉じた状態である図１に記載する当該機械の被加工品部門外壁の線図である。 旋回装置を含む移送領域がロードロック部として設計され且つ機械から格納可能な分離モジュールの一部分である本発明の実施例の簡易平面図である。 図６と同じ図においてモジュールが引込まれた図６の機械の簡易平面図である。

１ 作業軸
２ 被加工品
３ 機械台
４ 旋回軸
５、６ 旋回アーム
７ 加工位置
８ 移動台
９ 分割壁
１０、１１ 積載扉
１２ 機械作業領域
１３ 機械ケーシング
１４ 移送扉
１５ ロードロック部
１６ 被加工品把持部
１７ リップシール
１８ 道具
１９ 送り台
２０ 移送領域

Claims (20)

1. 機械台（３）と、
   その機械台（３）上に配置される機械作業領域（１２）であって、前記機械作業領域（１２）は加工位置（７）を含む前記機械作業領域（１２）と、
   その機械作業領域（１２）に隣接して配置される移送領域（２０）であって、前記移送領域（２０）は遠心分離装置として設計された移動台（８）を含む前記移送領域（２０）と、
   自動加工品積載のための旋回装置（４，５，６）であって、同一の積載サイクルでその装置により、完成された加工品は機械作業領域（１２）から移動台（８）へ送り出され、同時に加工対象物は移動台（８）から機械作業領域（１２）へ送り出され、この旋回装置は旋回軸（４）を含み、前記旋回軸（４）は相互に対向して配置された二つの旋回アーム（５，６）に取り付けられた前記旋回装置（４，５，６）と、
   機械作業領域（１２）と移送領域（２０）との間に位置する固定分割壁（９）であって、前記固定分割壁（９）は開閉可能な開口部（１０，１１）を備え、この開口部を通して加工対象物と完成された加工品とは制約なく旋回可能であり、閉鎖状態での前記固定分割壁（９）は前記移送領域（２０）から前記機械作業領域（１２）をオイルミストと飛沫が掛からないように隔離する前記固定分割壁（９）と、
   前記固定分割壁（９）内の前記開口部を閉じるための２つの積載扉（１０，１１）であって、この積載扉は前記固定分割壁（９）の面内で移動するよう配置され、前記積載扉（１０，１１）は前記旋回軸（４）の湾曲面と接触する縁部上にリップシール（１７）を設けてなる前記積載扉（１０，１１）と
   を備える歯車製造機械。
2. 垂直軸の周りを旋回し上下するように設置された旋回軸（４）を備えることを特徴とする請求項１に記載の歯車製造機械。
3. 移送領域（２０）はロードロック部（１５）として設計され、前記ロードロック部（１５）は機械台（３）と、機械ケーシング（１３）と、機械作業領域（１２）への分割壁（９）と、移送扉（１４）とによって囲まれ、前記移送扉（１４）は機械周辺からのオイルミスト及び飛沫をこのロードロック部（１５）を閉めることで遮断することを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の歯車製造機械。
4. 移送扉（１４）及び分割壁（９）の開口部を同時に開口することができないことを特徴とする請求項３に記載の歯車製造機械。
5. 移動台（８）上の完成品は移送領域が閉鎖している場合にのみ遠心分離することができることを特徴とする請求項１に記載の歯車製造機械。
6. 移動台（８）は機械台（３）に対して隔離されて振動を伝えず、又は機械台（３）から独立して直接床に設置されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の歯車製造機械。
7. 分割壁（９）の開口部及び移送扉（１４）を自動的に開閉することができることを特徴とする請求項３又は４のいずれかに記載の歯車製造機械。
8. 旋回アーム（５、６）が自動的に作動する被加工品把持部（１６）として設計されることを特徴とする請求項１又は２に記載の歯車製造機械。
9. 旋回アーム（５、６）が形状嵌合式被加工品支持要素として設計されることを特徴とする請求項１又は２に記載の歯車製造機械。
10. 旋回アーム（５、６）を支持する旋回軸（４）は円筒型デザインであることを特徴とする請求項１又は２に記載の歯車製造機械。
11. 旋回アーム（５、６）を支持する旋回軸（４）がその両端部に設置されることにより旋回し軸方向に移動することを特徴とする請求項１又は２に記載の歯車製造機械。
12. 旋回軸（４）と、移動台（８）と、積載扉（５、６）及び移送扉（１４）を備えた分割壁（９）とが、別のケーシング内の床に直接置かれた分離モジュールとして機械台（３）及び機械ケーシング（１３）から分離して配置され、オイルミスト及び飛沫が掛からないように機械ケーシング（１３）に接続されることを特徴とする請求項３に記載の歯車製造機械。
13. 前記モジュールが機械の残存部から取り外し可能であることを特徴とする請求項１２に記載の歯車製造機械。
14. 作動媒体を供給するために、前記モジュールが歯車製造機械の内部作業媒体供給部、特に冷却／注油システム、オイルミスト抽出システム、水力システム、空気圧式システム、電力システム及び制御システムに接続することができることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の歯車製造機械。
15. 移動台（８）は移送領域（２０）から引込むことのできる送り台（１９）上に配置され、上部から積み降ろしができることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれかに記載の歯車製造機械。
16. 下降可能な飛沫よけが、特に完成品上に下降可能なフードの形で移送領域（２０）に設置され、遠心分離中に被加工品（２）を保護することを特徴とする請求項１に記載の歯車製造機械。
17. 加工対象物を運搬する旋回アームが加工中に被加工品（２）の近くにとどまると同時に加工対象物の加工により加工された被加工品が移動台（８）上の対向旋回アームから除去されて新しい加工対象物が補給され、積載サイクル中に完成品が機械作業領域（１２）から移動台（８）へと送られ、同時に加工対象物が移動台（８）から機械作業領域（１２）の中に送られることを特徴とする請求項３に記載の歯車製造機械の作動方法。
18. 作業領域（１２）と移動台（８）の間の分割壁（９）の積載扉（１０、１１）は旋回アーム（５、６）の旋回中に開口することを特徴とする請求項１７に記載の方法。
19. ロードロック部（１５）の移送扉（１４）は完成品の抽出と加工対象物の補給中に開口することを特徴とする請求項１７又は１８に記載の方法。
20. 移動台（８）は遠心分離装置として設計され、二つの積載扉（１０、１１）及び移送扉（１４）は完成品が移動台（８）上で遠心分離される時に閉鎖することを特徴とする請求項１７乃至１９のいずれかに記載の方法。

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