JP5148400B2 - 歯車研削盤 - Google Patents

Description

本発明は、被加工歯車を砥石により研削加工する歯車研削盤に関し、特に、砥石をドレッシングするドレッシング機能を有する歯車研削盤に関する。

従来から、熱処理後の被加工歯車であるワークに対し、研削工具である砥石を用いて研削し、ワークの歯面を効率良く仕上げ加工するものとして、歯車研削盤が提供されている。このような歯車研削盤では、研削加工を行っていくと、砥石が磨耗して切れ味が低下するため、所定数量のワークを研削した後には、磨耗した砥石に対し、ドレッシングを行って鋭い刃面に再生させることが必要となる。

これにより、従来の歯車研削盤には、磨耗した砥石をドレッサによりドレッシングするドレッシング機能が備えられている。このような、ドレッシング機能を備えた歯車研削盤は、例えば、特許文献１に開示されている。

特開２００５−１１１６００号公報

上述した従来の歯車研削盤では、砥石に対向して立設させたカウンタコラムの外周に、旋回リングを旋回可能に支持し、更にこの旋回リングに、ワークを把持可能な一対のグリッパと、この一対のグリッパ間に配置されるドレッサとを設けている。そして、ワークを保持可能な回転テーブルに対し、グリッパを旋回して対向させることにより、ワークの搬入及び搬出を可能とする一方、砥石に対し、ドレッサを旋回して対向させることにより、ドレッシングを可能としている。

しかしながら、このような従来の構成では、グリッパ及びドレッサの両方が旋回リングに設けられているため、研削またはドレッシングのいずれか一方の加工を行っている場合には、他方のメンテナンスを行うことができない。また、通常、ドレッサにはこれを回転駆動させるドレッサ駆動手段等が付設されているため、ドレッサは重量物となる場合が多い。このような重いドレッサを支持するためには、旋回リングも大きくしなくてはならない。更に、旋回リングを大きくすると、これを旋回させるための大きな駆動力が必要となり、旋回リングを旋回させる旋回リング駆動手段も大きくなってしまう。この結果、歯車研削盤の大型化に繋がるおそれがある。

従って、本発明は上記課題を解決するものであって、メンテナンス性の向上及び小型化を図ることができる歯車研削盤を提供することを目的とする。

上記課題を解決する第１の発明に係る歯車研削盤は、
砥石と被加工歯車とを噛み合せた状態で回転させて、前記被加工歯車に研削加工を行う歯車研削盤であって、
回転駆動して前記砥石にドレッシングを行うドレッサと、
前記ドレッサを、前記砥石をドレス可能なドレス位置と研削時に前記ドレス位置から退避した退避位置との間で、被加工歯車のワーク回転軸と平行で、且つ、前記砥石の被加工歯車への送り方向と直交する旋回軸周りに旋回させるドレッサ旋回手段を備え、
前記ドレッサ旋回手段は、
前記ドレッサを回転可能に支持すると共に、前記旋回軸を中心に回転する回転部と、
前記回転部を回転可能に支持する固定部と、
前記固定部に対して前記回転部の回転を位置決めする位置決め手段と、
前記固定部に設けられ、てこの作用により前記位置決め手段による位置決めを解除する位置決め解除手段と、
前記位置決め解除手段が作動したときに、前記回転部を回転可能にする回転手段とを有し、
前記位置決め解除手段は、
前記固定部に形成されるシリンダ部と、
前記シリンダ部内に旋回軸方向に摺動可能に収納されるピストン部材と、
前記回転部に形成される環状の溝部と、
基端部が前記固定部に揺動可能に支持される一方、先端部が前記ピストン部材に保持されるてこレバーと、
前記溝部に嵌合すると共に、前記てこレバーに回転可能に支持されるころと、
前記シリンダ部に対して圧力を給排して前記ピストン部材を摺動可能にする圧力給排手段とを有する
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第２の発明に係る歯車研削盤は、
前記てこレバーに形成される貫通孔内に、前記溝部を配置し、
前記貫通孔の内周面に、前記ころを回転可能に支持する
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第３の発明に係る歯車研削盤は、
二股状に形成した前記てこレバーの先端部間に、保持ピンを支持し、
前記ピストン部材に、前記保持ピンを保持する保持溝を形成する
ことを特徴とする。

従って、本発明に係る歯車研削盤によれば、回転駆動して砥石にドレッシングを行うドレッサを、砥石をドレス可能なドレス位置と研削時にドレス位置から退避した退避位置との間で、被加工歯車のワーク回転軸と平行で、且つ、砥石の被加工歯車への送り方向と直交する旋回軸周りに旋回させることにより、メンテナンス性の向上及び小型化を図ることができる。

以下、本発明に係る歯車研削盤について図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明の一実施例に係る歯車研削盤の斜視図、図２はドレッサ旋回装置の斜視図、図３はドレッサ旋回装置の平面図、図４は図３のＡ−Ａ矢視断面図、図５は図４のＢ−Ｂ矢視断面図である。

図１に示すように、歯車研削盤１のベッド１１上には、コラム１２が水平なＸ軸方向（送り方向）に移動可能に支持されている。コラム１２には、サドル１３が鉛直なＺ軸方向に昇降可能に支持されており、このサドル１３には、旋回ヘッド１４が水平なＡ軸周りに旋回可能に支持されている。旋回ヘッド１４には、スライドヘッド１５が水平なＹ軸方向に移動可能に支持されており、このスライドヘッド１５には、砥石ヘッド１６が設けられている。そして、砥石ヘッド１６には、樽形のねじ状砥石１７が着脱可能で、且つ、鉛直なＢ軸周りに回転可能に支持されており、このねじ状砥石１７は、砥石ヘッド１６に内蔵された図示しない砥石駆動モータにより回転駆動するようになっている。

また、ベッド１１上におけるコラム１２の正面には、回転テーブル１８が鉛直なＣ１軸（ワーク回転軸）周りに回転可能に設けられている。回転テーブル１８の上面には、円筒状の取付治具１９が取り付けられており、この取付治具１９の上端内周面には、内歯車素材であるワーク（被加工歯車）Ｗが着脱可能に取り付けられている。そして、回転テーブル１８の側方には、ドレッサ旋回装置（ドレッサ旋回手段）２０が設けられており、このドレッサ旋回装置２０には、詳細は後述するが、ねじ状砥石１７をドレッシングするディスクドレッサ６６がＣ２軸（旋回軸）周りに旋回可能に支持されている。

図１及び図２に示すように、ドレッサ旋回装置２０は、ベース部３１とこのベース部３１の上部に設けられる旋回部３２とから構成されている。ベース部３１はベッド１１上に設けられており、旋回部３２はそのベース部３１の上面中央部にＣ２軸周りに旋回可能に支持されている。

図３乃至図５に示すように、ベース部３１は固定部４１及び回転部４２を備えている。固定部４１はベッド１１上に固定されており、回転部４２はその固定部４１の中央部において回転可能に支持されている。

回転部４２は、Ｃ２軸と同軸に配置されており、円形の回転板４２ａ及び軸状の軸部４２ｂを有している。回転部４２の回転板４２ａと固定部４１との間には、ギヤカップリング（位置決め手段）４３が介在されており、回転板４２ａの下面には、ギヤカップリング４３の上ギヤ部４３ａが設けられる一方、固定部４１の上面には、ギヤカップリング４３の下ギヤ部４３ｂが設けられている。また、軸部４２ｂの軸方向中間部には、キー４４が設けられており、軸部４２ｂの下端には、円筒状のフランジ部材４５が嵌入されている。そして、軸部４２ｂの下端とフランジ部材４５の外周面及びフランジ部４５ａとにより、軸部４２ｂの外周面よりも凹んだ環状の溝部４６が形成されている。

固定部４１の側部には、水平旋回駆動用モータ（回転手段）４７が設けられており、固定部４１内の高さ方向中間部には、駆動ギヤ４８、中間ギヤ４９、及び、従動ギヤ５０が回転可能に支持されている。駆動ギヤ４８と中間ギヤ４９とが噛み合い、中間ギヤ４９と従動ギヤ５０とが噛み合っており、駆動ギヤ４８は水平旋回駆動用モータ４７の出力軸に嵌合されると共に、従動ギヤ５０は回転部４２の軸部４２ｂの外側に配置されている。そして、従動ギヤ５０の内周面には、キー溝５０ａが形成されており、このキー溝５０ａには、軸部４２ｂのキー４４がＣ２軸方向に摺動可能に支持されている。

固定部４１内の下方には、てこレバー５１が収納されている。てこレバー５１は、幅が狭い基端部５１ａと二股状の先端部５１ｂとを有しており、基端部５１ａは揺動ピン５２を介して固定部４１内に揺動可能に支持される一方、先端部５１ｂはその間に保持ピン５３を支持している。更に、てこレバー５１には貫通孔５１ｃが形成されており、この貫通孔５１ｃには軸部４２ｂのフランジ部材４５が貫通されている。そして、貫通孔５１ｃの内周面には、ころ５４が回転可能に支持されており、このころ５４は溝部４６に嵌合されている。

また、てこレバー５１の先端部５１ｂの間には、シリンダ部５５が形成されており、このシリンダ部５５内には、ピストン部材５６がＣ２軸方向に摺動可能に収納されている。ピストン部材５６のてこレバー５１側の側壁には、その幅方向において凹状の保持溝５６ａが形成されており、この保持溝５６ａには、先端部５１ｂの保持ピン５３が保持されている。そして、シリンダ部５５の上部及び下部には、油圧通路５７ａ，５７ｂが連通されており、この油圧通路５７ａ，５７ｂは油圧給排装置（圧力給排手段）５８に接続している。即ち、油圧給排装置５８によって、油圧が油圧通路５７ａ，５７ｂを介してシリンダ部５５内に給排されるようになっている。

なお、溝部４６、てこレバー５１、ころ５４、シリンダ部５５、ピストン部材５６、及び、油圧給排装置５８等は、位置決め解除手段を構成するものである。

一方、図２及び図３に示すように、旋回部３２は本体部６１及びモータ収納部６２を備えている。本体部６１はその基端がベース部３１の回転板４２ａ上に固定されており、モータ収納部６２は筒状に形成されて本体部６１の先端に設けられている。

モータ収納部６２内には、垂直旋回駆動用モータ６３が内蔵されている。この垂直旋回駆動用モータ６３の出力軸は、水平なＢ２軸周りに回転駆動するものであって、回転板６４とモータ収納部６２の外側において接続している。また、回転板６４には、ドレッサ回転駆動用モータ６５が設けられている。このドレッサ回転駆動用モータ６５の出力軸は、Ｃ３軸周りに回転駆動するものであって、円盤状のディスクドレッサ６６を着脱可能に装着している。

即ち、油圧給排装置５８から油圧通路５７ｂを介してシリンダ部５５の下部に油圧を供給することにより、ピストン部材５６が上方に摺動する。これにより、てこレバー５１の先端部５１ｂが、揺動ピン５２を中心にして、ピストン部材５６と共に上方に揺動することになり、これに伴って、ころ５４が溝部４６の上面を押圧する。この結果、固定部４１に対して回転部４２が上方（図４の２点鎖線で示す位置）に持ち上げられることになり、固定部４１と回転部４２との間のギヤカップリング４３の噛み合いが解除される。つまり、固定部４１に対する回転部４２の位置決めが解除されることになる。

また逆に、このように回転部４２が持ち上げられた状態で、油圧給排装置５８から油圧通路５７ａを介してシリンダ部５５の上部に油圧を供給することにより、ピストン部材５６が下方に摺動する。これにより、てこレバー５１の先端部５１ｂが、揺動ピン５２を中心にして、ピストン部材５６と共に下方に揺動することになり、これに伴って、ころ５４が溝部４６の下面を押圧する。この結果、回転部４２が固定部４１内の最下位（図４の実線で示す位置）に降下されることになり、固定部４１と回転部４２との間のギヤカップリング４３が噛み合わされる。つまり、固定部４１に対して回転部４２が位置決めされることになる。

更に、回転部４２が持ち上げられた状態で、水平旋回駆動用モータ４７を駆動させることにより、その駆動力が駆動ギヤ４８、中間ギヤ４９、従動ギヤ５０と順に伝達され、回転部４２がＣ２軸周りに回転する。このとき、ころ５４の回転によって溝部４６が滑らかに摺動するため、持ち上げられた回転部４２がスムーズに回転する。これにより、旋回部３２のディスクドレッサ６６がＣ２軸周りに旋回することになり、このディスクドレッサ６６が後述する退避位置Ｐ１とドレス位置Ｐ２との間で旋回されることになる（図２及び図３参照）。

そして、ドレス位置Ｐ２においてディスクドレッサ６６がギヤカップリング４３に位置決めされた状態で、垂直旋回駆動用モータ６３を駆動させることにより、ディスクドレッサ６６がＢ２軸周りに旋回されると共に、ドレッサ回転駆動用モータ６５を駆動させることにより、ディスクドレッサ６６がＣ３軸周りに回転駆動する。これにより、ディスクドレッサ６６が対向したねじ状砥石１７をドレッシングすることになる。

従って、歯車研削盤１を用いてワークＷに研削加工を行う場合には、先ず、ワークＷを取付治具１９に装着する。次いで、コラム１２、サドル１３、旋回ヘッド１４、スライドヘッド１５を駆動して、ねじ状砥石１７を、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向に移動させると共に、ワークＷのねじれ角に応じてＡ軸周りに旋回させて、ワークＷの内側に配置させる。そして、砥石ヘッド１６を駆動して、ねじ状砥石１７をＢ軸周りに回転駆動させると共に、回転テーブル１８を駆動して、ワークＷをＣ１軸周りに回転駆動させた後、この状態で、コラム１２を駆動して、ねじ状砥石１７をＸ軸方向（図１の左側方向）に移動させてワークＷに噛み合わせる。次いで、更に、コラム１２及びサドル１３を駆動して、ねじ状砥石１７をＸ軸方向に移動させながら、Ｚ軸方向に揺動させる。これにより、ねじ状砥石１７がワークＷに切り込んで、ねじ状砥石１７の刃面によりワークＷの歯面が研削されることになる。

ここで、ねじ状砥石１７を用いて所定数量のワークＷを研削すると、その刃面が磨耗して切れ味が低下するため、定期的にディスクドレッサ６６を旋回させて、ねじ状砥石１７のドレッシングを行う。

そこで、ねじ状砥石１７をディスクドレッサ６６によりドレッシングする場合には、先ず、油圧給排装置５８から油圧通路５７ｂを介してシリンダ部５５の下部に油圧を供給し、ピストン部材５６を上方に摺動させる。これにより、ベース部３１において、てこレバー５１のてこ作用によって、固定部４１に対して回転部４２が持ち上げられ、ギヤカップリング４３の噛み合いが解除される（図４の２点鎖線で示す位置）。即ち、旋回部３２が上方に持ち上げられ、退避位置Ｐ１のディスクドレッサ６６の位置決めが解除される。次いで、水平旋回駆動用モータ４７を駆動して、ベース部３１の回転部４２を回転させ、旋回部３２を所定角度で旋回させる。これにより、図２及び図３に示すように、ディスクドレッサ６６は、退避位置Ｐ１からドレス位置Ｐ２に旋回されることになる。なお、本実施例においては、ディスクドレッサ６６を９０°旋回させている。

そして、油圧給排装置５８から油圧通路５７ａを介してシリンダ部５５の上部に油圧を供給し、ピストン部材５６を下方に摺動させる。これにより、ベース部３１において、てこレバー５１のてこ作用によって、回転部４２が固定部４１内の最下位に降下され、ギヤカップリング４３が噛み合わされる（図４の実線で示す位置）。即ち、旋回部３２が下方に押され、ドレス位置Ｐ２のディスクドレッサ６６が位置決めされる。次いで、垂直旋回駆動用モータ６３を駆動して、ディスクドレッサ６６をねじ状砥石１７のねじれ角に応じてＢ２軸周りに旋回させる。

一方、コラム１２、サドル１３、スライドヘッド１５を駆動して、ねじ状砥石１７をＸ，Ｙ，Ｚ軸方向に移動させて、ドレス位置Ｐ２に配置されたディスクドレッサ６６に対向させる。なお、上述したねじ状砥石１７の移動時においては、旋回ヘッド１４の駆動により、ねじ状砥石１７は、その軸心が鉛直方向に配置されるように（旋回角０°）に旋回される。

そして、ドレッサ回転駆動用モータ６５を駆動して、ディスクドレッサ６６をＣ３軸周りに回転駆動させた後、この状態で、スライドヘッド１５を駆動して、ねじ状砥石１７をＹ軸方向に移動させて、ドレス位置Ｐ２に配置されたディスクドレッサ６６に噛み合わせる。次いで、更に、サドル１３及びスライドヘッド１５を駆動して、ねじ状砥石１７をＹ軸方向に移動させながら、Ｚ軸方向に揺動させる。これにより、ねじ状砥石１７がディスクドレッサ６６に切り込まれることになり、ディスクドレッサ６６の刃面によりねじ状砥石１７の刃面がドレッシングされることになる。このドレッシング動作は、ねじ状砥石１７の刃溝の数量分行われることになる。

このように、ドレッシング動作が終了すると、ディスクドレッサ６６をドレス位置Ｐ２から退避位置Ｐ１に旋回させて、待機状態とする一方、ドレッシングされたねじ状砥石１７により所定数量のワークＷが研削される。そして、このような一連の動作が繰り返し行われることになる。

なお、本実施例においては、本発明に係る歯車研削盤を、内歯車素材のワークを研削する内歯車研削盤に適用したが、外歯車素材のワークを研削する外歯車研削盤に適用しても構わない。

従って、本発明に係る歯車研削盤によれば、ディスクドレッサ６６を、退避位置Ｐ１とドレス位置Ｐ２との間で、ワークＷの回転軸であるＣ１軸と平行で、且つ、ねじ状砥石１７のワークＷへの送り方向（Ｘ軸方向）と直交するＣ２軸周りに旋回させることにより、ドレッサ旋回装置２０を、ねじ状砥石１７を支持するコラム１２及びワークＷが取り付けられる回転テーブル１８よりも、幅方向（Ｙ軸方向）外側へ配置することができる。これにより、退避位置Ｐ１に配置されたディスクドレッサ６６は、研削加工やワーク交換作業と干渉することがなくなり、このディスクドレッサ６６に対して機外からのアプローチが容易になるので、ドレッサ交換作業等のメンテナンス性を向上させることができる。しかも、ディスクドレッサ６６を旋回させるように構成したことにより、ねじ状砥石１７に対してディスクドレッサ６６を省スペースで進退させることができるので、歯車研削盤１の小型化を図ることができる。

また、退避位置Ｐ１及びドレス位置Ｐ２において、ギヤカップリング４３によってディスクドレッサ６６を位置決めすることにより、退避位置Ｐ１及びドレス位置Ｐ２におけるディスクドレッサ６６を、常に同じ位置に配置させることができると共に、高い剛性を有して支持することができる。これにより、ドレス位置Ｐ２に配置されたディスクドレッサ６６の再現性が向上されるので、ドレッシング精度が向上されるだけでなく、一定の品質を保つことができる。

更に、てこレバー５１のてこ作用を利用して、ギヤカップリング４３の噛み合い及びその解除、即ち、固定部４１に対する回転部４２の昇降を行うことにより、小さな駆動力でディスクドレッサ６６の位置決め動作及び位置決め解除動作を行うことができる。これにより、シリンダ部５５及びこれに収納されるピストン部材５６や油圧給排装置５８を小さくすることができる。この結果、固定部４１の高さを抑えることができるので、ドレッサ旋回装置２０の小型化を図ることができる。

本発明は、非研削時におけるドレッシング動作の高速化を図る歯車研削盤に適用可能である。

本発明の一実施例に係る歯車研削盤の斜視図である。 ドレッサ旋回装置の斜視図である。 ドレッサ旋回装置の平面図である。 図３のＡ−Ａ矢視断面図である。 図４のＢ−Ｂ矢視断面図である。

符号の説明

１ 歯車研削盤
１１ ベッド
１２ コラム
１３ サドル
１４ 旋回ヘッド
１５ スライドヘッド
１６ 砥石ヘッド
１７ ねじ状砥石
１８ 回転テーブル
１９ 取付治具
２０ ドレッサ旋回装置
３１ ベース部
３２ 旋回部
４１ 固定部
４２ 回転部
４３ ギヤカップリング
４６ 溝部
４７ 水平旋回駆動用モータ
５１ てこレバー
５２ 揺動ピン
５３ 保持ピン
５４ ころ
５５ シリンダ部
５６ ピストン部材
５７ 油圧通路
５８ 油圧給排装置
６３ 垂直旋回駆動用モータ
６５ ドレッサ回転駆動用モータ
６６ ディスクドレッサ
Ｗ ワーク
Ｐ１ 退避位置
Ｐ２ ドレス位置

Claims (3)

1. 砥石と被加工歯車とを噛み合せた状態で回転させて、前記被加工歯車に研削加工を行う歯車研削盤であって、
   回転駆動して前記砥石にドレッシングを行うドレッサと、
   前記ドレッサを、前記砥石をドレス可能なドレス位置と研削時に前記ドレス位置から退避した退避位置との間で、被加工歯車のワーク回転軸と平行で、且つ、前記砥石の被加工歯車への送り方向と直交する旋回軸周りに旋回させるドレッサ旋回手段を備え、
   前記ドレッサ旋回手段は、
   前記ドレッサを回転可能に支持すると共に、前記旋回軸を中心に回転する回転部と、
   前記回転部を回転可能に支持する固定部と、
   前記固定部に対して前記回転部の回転を位置決めする位置決め手段と、
   前記固定部に設けられ、てこの作用により前記位置決め手段による位置決めを解除する位置決め解除手段と、
   前記位置決め解除手段が作動したときに、前記回転部を回転可能にする回転手段とを有し、
   前記位置決め解除手段は、
   前記固定部に形成されるシリンダ部と、
   前記シリンダ部内に旋回軸方向に摺動可能に収納されるピストン部材と、
   前記回転部に形成される環状の溝部と、
   基端部が前記固定部に揺動可能に支持される一方、先端部が前記ピストン部材に保持されるてこレバーと、
   前記溝部に嵌合すると共に、前記てこレバーに回転可能に支持されるころと、
   前記シリンダ部に対して圧力を給排して前記ピストン部材を摺動可能にする圧力給排手段とを有する
   ことを特徴とする歯車研削盤。
2. 請求項１に記載の歯車研削盤において、
   前記てこレバーに形成される貫通孔内に、前記溝部を配置し、
   前記貫通孔の内周面に、前記ころを回転可能に支持する
   ことを特徴とする歯車研削盤。
3. 請求項１または２に記載の歯車研削盤において、
   二股状に形成した前記てこレバーの先端部間に、保持ピンを支持し、
   前記ピストン部材に、前記保持ピンを保持する保持溝を形成する
   ことを特徴とする歯車研削盤。

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