JP5192748B2 - 面取り装置およびそれを具備する歯車加工機 - Google Patents

Description

本発明は、面取り装置およびそれを具備する歯車加工機に関する。

ホブ盤などによりワークに歯車を加工した後、必要に応じて、歯車端面の歯形稜線を面取り（歯車面取り）を行っている。上述した面取り機能は、面取りカッタおよびバリ取りカッタを用いて行われている（例えば特許文献１参照）。すなわち、ワークの歯車が形成された箇所に面取りカッタを押し当てて塑性変形させると共に、この塑性変形によりワークの縁に生じてしまうバリを円盤状の刃を持つバリ取りカッタで切削除去している。

上述した面取り機能を持つ面取り装置としては、それぞれのカッタ（面取りカッタおよびバリ取りカッタ）を送り台に設けた装置（複数の軸送り機構をもつ装置）や、一つの送り台に面取りカッタおよびバリ取りカッタを設けて、コンパクト化した装置（一つの軸送り機構をもつ装置）がある。

一方、上述した面取り機能を上記ホブ盤内における器具が設置されていない空間に設置したいという市場の要求があった。

登録実用新案第３０５６８８２号公報

しかしながら、上述した複数の軸送り機構をもつ装置は、ワークの大きさが変わった場合にワークに対する各カッタの位置を調整することができるものの、カッタ毎に軸送り機構を設置しなければならず、その構造が複雑になってしまう。また、上記軸送り機構の設置による占有スペースが大きくなってしまう。

上述した一つの軸送り機構をもつ装置は、装置自体のコンパクト化を図ることができるものの、ワークの大きさが変わった場合には、ワークに対して面取りカッタおよびバリ取りカッタの位置を調整する必要があるため、一つの軸送り機構によりワークに対して面取りカッタの位置を調整しても、面取りカッタの直径とバリ取りカッタの直径とが異なっているために、ワークに対してバリ取りカッタが適切な位置に配置されておらず、前記軸送り機構の調整の他にバリ取りカッタの位置を別途調整しなければならなかった。また、逆に、一つの軸送り機構によりワークに対してバリ取りカッタの位置を調整したとしても、上記同様、バリ取りカッタの直径と面取りカッタの直径とが異なっているために、ワークに対して面取りカッタが適切な位置に配置されておらず、前記軸送り機構の調整の他に面取りカッタの位置を別途調整しなければならなかった。

そこで、本発明は、前述した問題に鑑み提案されたもので、簡易な構造にて、ワークに対する面取りカッタおよびバリ取りカッタの位置調整を容易に行うことができる面取り装置およびそれを具備する歯車加工機を提供することを目的とする。

上述した課題を解決する第１の発明に係る面取り装置は、歯車加工されたワークを面取りする面取りカッタと、前記ワークのバリを除去するバリ取りカッタと、前記面取りカッタおよび前記バリ取りカッタを回転可能に支持し、当該面取りカッタの軸心および当該バリ取りカッタの軸心と前記ワークの軸心との距離が同一となるように位置調整可能な送り台とを具備し、前記送り台が、２つの送り台と、一方の送り台を前記ワーク側へ軸送り可能な軸送り機構とからなり、前記一方の送り台を他方の送り台に対して支持可能に配置される軸と、前記軸による前記一方の送り台の旋回を規制する規制手段と、前記一方の送り台と前記他方の送り台との間に配置されると共に、前記面取りカッタに向けて前記一方の送り台を付勢するように配置される弾性体とをさらに具備することを特徴とする。

上述した課題を解決する第２の発明に係る歯車加工機は、第１の発明に係る面取り装置を具備することを特徴とする。

第１の発明に係る面取り装置によれば、面取りカッタと、バリ取りカッタと、面取りカッタおよびバリ取りカッタを回転可能に支持し、面取りカッタの軸心およびバリ取りカッタの軸心とワークの軸心との距離が同一となるように位置調整可能な送り台とを具備することにより、外径の大きさが異なるワークであっても、これらワークの軸心と面取りカッタの軸心間の距離、およびこれらワークの軸心とバリ取りカッタの軸心間の距離が同一となり、これら面取りカッタおよびバリ取りカッタの位置調整が容易となる。また、構造も簡易である。
軸による一方の送り台の旋回を規制する規制手段を具備することにより、面取りカッタの軸心およびバリ取りカッタの軸心とワークとの距離を同一となる箇所に当該面取りカッタおよびバリ取りカッタを配置することができる。よって、簡易な構造にて、ワークに対する面取りカッタおよびバリ取りカッタの位置調整を容易に行うことができる。
一方の送り台と他方の送り台との間に配置される弾性体をさらに具備することにより、一方の送り台をワーク側に移動させて、ワークに面取りカッタまたはバリ取りカッタが接触した時の衝撃を弾性体により軽減することができる。
弾性体が、面取りカッタに向けて一方の送り台を付勢するように配置されることにより、一方の送り台をワーク側に移動させたときに、バリ取りカッタよりも先に面取りカッタをワークに容易に接触させることができる。さらに、ワークと面取りカッタの噛み合わせ時に、ワークと面取りカッタの歯の山同士が接した場合でも、ワークを回転させることで、面取りカッタがワークにより押されるため当該面取りカッタの歯の山位置が変わりワークと面取りカッタの歯の山谷にて噛み合わせることができる。よって、ワークに対して面取りカッタおよびバリ取りカッタの位置調整が容易となる。

第２の発明に係る歯車加工機によれば、第１の発明に係る面取り装置を具備することで、歯車加工を行ったワークに対して必要に応じて同一装置内にて面取り加工およびバリ取り加工を行うことができる。

以下に、本発明に係る面取り装置およびそれを具備する歯車加工機を実施するための最良の形態を実施例に基づき具体的に説明する。

以下に、本発明の第１の実施例に係る歯車加工機につき、図面を用いて具体的に説明する。
図１は、本発明の第１の実施例に係る歯車加工機の斜視図であり、図１（ａ）にワークの歯車加工時およびワークの面取り加工時の状態を示し、図１（ｂ）にその加工前の状態を示す。図２は、本発明の第１の実施例に係る歯車加工機の平面図であり、図３は、それが具備する面取り装置の概略図であり、図４は、その斜視図である。図５は、本発明の第１の実施例に係る歯車加工機が具備する面取り装置の作業状態の説明図である。ただし、図３にて、実線は外径が大きいワークＷ１の場合のワークおよび面取りカッタならびにバリ取りカッタの位置を示し、破線は外径が小さいワークＷ２の場合のワークおよび面取りカッタならびにバリ取りカッタの位置を示す。

本発明の第１の実施例に係る歯車加工機１００は、図１，２に示すように、ホブを用いてワークを歯車加工するホブ盤である。この歯車加工機１００は、ベッド１と、ベッド１上に立設するカウンタコラム１０と、カウンタコラム１０の下部外周に旋回可能に設けられる旋回リング（４ステーションリングローダ）１１と、旋回リング１１に設けられ、ワークＷを把持する４つのグリッパ１２とを有する。

これらグリッパ１２は、搬入・搬出位置Ｐ１、準備位置Ｐ２、ホブ加工位置Ｐ３、および面取り加工位置Ｐ４にそれぞれ配置される。旋回リング１１が時計回りに９０°毎に回転することで、グリッパ１２は、上述した所定位置（搬入・搬出位置Ｐ１、準備位置Ｐ２、ホブ加工位置Ｐ３、および面取り加工位置Ｐ４）に順次移動して配置される。ホブ加工位置Ｐ３および面取り加工位置Ｐ４には、ワークＷを軸回転可能に搭載する設置台（駆動装置）１６がそれぞれ配置される。

上述したカウンタコラム１０に対向してコラム２０が配置される。このコラム２０には、グリッパ１２に把持されて上述したホブ加工位置Ｐ３に配置されたワークＷを歯車加工するホブ２１が回転可能に支持される。ホブ２１の近傍に、歯車加工されたワークＷを面取り加工する面取り装置３０が配置される。ただし、歯車加工機１００では、ホブ２１が歯車加工可能に配置される（図４に示すワークＷ参照）。

上述したカウンタコラム１０には、ワークＷの上方に位置して、ワークＷを回転可能に支持するワークアーバ１３と、ワークＷを回転駆動する駆動装置１６と、ワークアーバ支え１４を介してワークアーバ１３を上下方向に移動可能に支持する移動機構１５が備えられている。

上述した面取り装置３０は、図３および図４に示すように、周面が歯車状に形成された、上下一対の面取りカッタ３１ａ，３１ｂと、円盤状であり、周面に刃が形成された、上下一対のバリ取りカッタ３２ａ，３２ｂとを有する。面取りカッタ３１とバリ取りカッタ３２とは同一直径Ｌである。このように面取りカッタ３１とバリ取りカッタ３２とが同一直径Ｌであることにより、外径が大きなワークＷ１であっても、外径が小さなワークＷ２であっても、これらワークＷ１，Ｗ２の軸心Ｗｃと面取りカッタ３１の軸心３１ａ間の距離、およびワークＷ１，Ｗ２の軸心とバリ取りカッタ３２の軸心３２ａ間の距離が同一となりこれらカッタ３１，３２の位置調整が容易となる。

面取りカッタ３１は回転可能に支持する支持台３３に配置され、バリ取りカッタ３２は、回転、上下可能に支持する支持台３４に配置される。バリ取りカッタ３２の上下動は支持台３４に組み込まれた図示しないピストンと、図示しない加圧手段により行われる。これら支持台３３，３４は、カッタ旋回台（一方の送り台）３５の先端３５ｂ側に固定される。カッタ旋回台３５の側部には、面取りカッタ３１およびバリ取りカッタ３２を当該カッタ旋回台３５に固定するための固定ハンドル３８，３９がそれぞれ取り付けられる。なお、カッタ旋回台３５の先端３５ｂ側の上部には、面取りカッタ３１およびバリ取りカッタ３２の高さ位置を調整するための高さ調整ネジ３６，３７ａ，３７ｂがそれぞれ取り付けられる。よって、これら高さ調整ネジ３６，３７ａ，３７ｂにより、ワークＷの高さに合わせて、面取りカッタ３１ａ，３１ｂの高さ方向の位置およびバリ取りカッタ３２ａ，３２ｂの高さ方向の位置を調整することができる。

カッタ旋回台３５の基端３５ｃ側には穴３５ａが形成される。この穴３５ａ内にカッタ前後送り台（他方の送り台）４２の先端４２ｂ側が挿入された状態にて配置されると共に、穴３５ａにおける、カッタ旋回台３５の先端３５ｂ側の端面とカッタ前後送り台４２の先端４２ｂとの間に空隙がある状態にて配置される。このような状態にて、カッタ旋回台３５およびカッタ前後送り台４２を貫通して旋回軸４１が配置される。よって、カッタ旋回台３５は、旋回軸４１を介してカッタ前後送り台４２に支持されており、旋回軸４１を旋回中心としてカッタ前後送り台４２に旋回可能に支持される。

カッタ前後送り台４２は、基台４３上に配置される。基台４３の一方の端部側にカッタ前後送りモータ４４が固定される。前後送りモータ４４はカッタ旋回台３５に向けて延在する軸体４５を有する。ただし、前後送りモータ４４は、軸体４５の延在方向に面取りカッタ３１が位置するように配置される。軸体４５は、カッタ前後送り台４２に形成された穴４２ａ内を通るように配置される。この穴４２ａにおけるカッタ前後送りモータ４４側のカッタ前後送り台４２の端面近傍には、内面にネジ部が形成された円筒状の部材（以下、円筒部材と称す）４６が固定される。この円筒部材４６のネジ部は、軸体４５の周面に形成されたネジ部と噛み合わされる。よって、カッタ前後送りモータ４４を駆動して軸体４５が正逆転することで、カッタ前後送り台４２が基台４３上を摺動し、ワークＷと面取りカッタ３１とが噛み合う位置と、ワークＷに対して面取りカッタ３１およびバリ取りカッタ３２が離間する位置との間にてカッタ旋回台３５の位置が調整される。なお、上述した軸体４５および円筒部材４６が軸送り機構をなす。

上述したカッタ旋回台３５とカッタ前後送り台４２の間に弾性体である旋回力付加ばね５０が配置される。具体的には、カッタ旋回台３５に形成された穴３５ｄおよびカッタ前後送り台４２に形成された穴４２ｅ内に旋回力付加ばね５０が配置される。この旋回力付加ばね５０により、カッタ前後送り台４２の反力を得てカッタ旋回台３５を付勢する。よって、旋回軸４１を旋回中心としてカッタ旋回台３５が旋回し、カッタ旋回台３５に固定される面取りカッタ３１がバリ取りカッタ３２よりもワークＷ近傍に配置される。その結果、カッタ旋回台３５をワークＷ側に移動させたときに、バリ取りカッタ３２よりも先に面取りカッタ３１をワークＷに容易に接触させることができる。さらに、ワークＷと面取りカッタ３１の噛み合わせ時に、ワークＷと面取りカッタ３１の歯の山同士が接した場合でも、ワークＷを回転させることで、面取りカッタ３１がワークＷにより押されるため当該面取りカッタ３１の歯の山位置が変わりワークＷと面取りカッタ３１の歯の山谷にて噛み合わせることができる。

カッタ前後送り台４２の側部４２ｄにおけるワークＷ側には、規制手段である旋回ストッパ５１が固定される。ワークＷに面取りカッタ３１が噛み合わされた状態にて、カッタ旋回台３５をワークＷ近傍に向けて軸送りした時に、カッタ旋回台３５の穴３５ａに旋回ストッパ５１の先端５１ａが接して、当該カッタ旋回台３５の旋回（図３中反時計回りの移動）が規制される。よって、ワークＷと面取りカッタ３１とが噛み合わされた後でも、面取りカッタ３１の軸心３１ａおよびバリ取りカッタ３２の軸心３２ａとワークＷの軸心Ｗｃとの距離が同一となるように面取りカッタ３１およびバリ取りカッタ３２を配置することができる。

上述したカッタ前後送り台４２の側部４２ｄには、ワークＷと面取りカッタ３１とが噛み合わされた状態を検出する噛み合い確認検出器４８が固定具４７を介して配置される。

ここで、上述した面取り装置３０による歯車加工されたワークＷの面取り作業について、図５を用いて詳細に説明する。図５（ａ）に面取り装置の起動位置に配置した状態を示し、図５（ｂ）に面取り装置をワークに近接して配置した状態を示し、図５（ｃ）に面取り装置の面取りカッタとワークとの噛み合いが未完の状態を示し、図５（ｄ）に面取り装置の面取りカッタとワークとの噛み合いが完了した状態を示し、図５（ｅ）に面取り装置のワーク加工時の状態を示す。

面取りを開始する前には、図５（ａ）に示すように、歯車加工されたワークＷから離間して、面取りカッタ３１およびバリ取りカッタ３２が位置する。

続いて、図５（ｂ）に示すように、カッタ前後送りモータ４４を駆動し軸体４５を回転して、ワークＷの歯車と面取りカッタ３１の刃とが干渉しない位置までカッタ前後送り台４２をワークＷ側へ移動させる（前進させる）。

続いて、図５（ｃ）に示すように、ワークＷを回転させて、カッタ前後送り台４２を噛み合い確認位置へ位置決めする。具体的には、カッタ前後送り台４２をワークＷ側に移動させる。ワークＷの歯と面取りカッタ３１の歯との噛み合いが未完（歯の山同士が当る）場合には、上述した旋回軸４１を旋回中心として、カッタ旋回台３５が旋回し、面取りカッタ３１が押し戻される。このとき、噛み合い確認検出器４８の先端４８ａは、カッタ旋回台３５の穴３５ａの内面に接しておらず、ＯＦＦとなる。この押し戻される力は、旋回力付加ばね５０によりワークＷに傷が生じない程度に軽減される。すなわち、ワークＷと面取りカッタ３１との接触時の衝撃が旋回力付加ばね５０により軽減される。なお、旋回ストッパ５１は、作用しない位置に配置されており、軸体４５の力は作用しない。

続いて、図５（ｄ）に示すように、カッタ旋回台３５は旋回力付加ばね５０により旋回軸４１を旋回中心として旋回し、ワークＷと面取りカッタ３１との噛み合いが完了する。このとき、噛み合い確認検出器４８の先端４８ａが、カッタ旋回台３５の穴３５ａに接してＯＮ（噛み合いが完了）となる。

続いて、図５（ｅ）に示すように、カッタ前後送り台４２をワークＷ側に前進させて配置する。これにより、面取りカッタ３１がワークＷの縁に配置されることとなる。このとき、カッタ旋回台３５の旋回は旋回ストッパ５１により規制され、面取り加工の加工力は旋回ストッパ５１、カッタ前後送り台４２、円筒部材４６、軸体４５を経由して、カッタ前後送りモータ４４が受ける。続いて、バリ取りカッタ３２をワークＷに押し付け（バリ取りカッタ３２ａは下に、バリ取りカッタ３２ｂは上に押し付け）、面取り加工で生じたバリを除去する。

よって、上述した作業にて、ワークＷに面取りカッタ３１およびバリ取りカッタ３２を同時に作用させて、ワークＷの歯車の面取りおよびワークＷの縁のバリ取りが同時に行われることとなる。具体的には、ワークＷのはすば歯車の上側および下側の縁Ｗ_T，Ｗ_L（図４のワークＷの太線箇所参照）に面取りカッタ３１の平歯が押し当てられ塑性変形されて当該箇所の面取りが行われる。このとき、ワークＷの上側および下側にバリが生じる。このバリは、バリ取りカッタ３２の歯により切削除去される。また、面取りカッタ３１およびバリ取りカッタ３２が同一のカッタ旋回台３５に配置されるため、面取りカッタ３１およびバリ取りカッタ３２を個別に位置決めを行う必要が無く、作業が容易になる。また、構造自体も簡易であり、設備コストの増加を抑制することができる。

したがって、上述した面取り装置３０によれば、面取りカッタ３１と、面取りカッタ３１と同一の外径Ｌを有するバリ取りカッタ３２と、面取りカッタ３１およびバリ取りカッタ３２を回転可能に支持し、面取りカッタ３１の軸心３１ａおよびバリ取りカッタ３２の軸心３２ａとワークＷの軸心Ｗｃとの距離が同一となるように位置調整可能なカッタ旋回台３５、カッタ前後送り台４２、および基台４３とを具備することにより、外径の大きさが異なるワークＷ１，Ｗ２であっても、これらワークの軸心Ｗｃと面取りカッタ３１の軸心３１ａ間の距離、およびこれらワークの軸心Ｗｃとバリ取りカッタ３２の軸心３２ａ間の距離が同一となり、これら面取りカッタ３１およびバリ取りカッタ３２の位置調整が容易となる。また、面取り装置３０の構造も簡易である。また、上述した軸送り機構が、面取りカッタ３１に向けて軸送り可能に配置されることにより、カッタ旋回台３５をワークＷ側に移動させたときに、バリ取りカッタ３２よりも先に面取りカッタ３１をワークＷに確実に接触させることができる。

上述した歯車加工機１００によれば、歯車加工を行ったワークＷに対して必要に応じて同一装置内にて面取り加工およびバリ取り加工を行うことができる。

面取りカッタの仕様によっては、わずかにバリ取りカッタと違った軸心距離に設定する必要があるが、旋回ストッパ５１の調整で設定することができる。また、バリ取りカッタの刃付けにより、外形が小さくなることに対しても、同様に旋回ストッパ５１の調整で対応することができる。

なお、上記では、面取り装置３０を具備する歯車加工機１００を用いて説明したが、面取り装置単体の設備としても良い。このような装置であっても、上述した面取り装置３０と同様な作用効果を奏する他、現在使用している歯車加工機に対して上記面取り装置だけを導入すれば良いので、設備コストの増大を抑制することができる。

上記では、歯車加工機１００としてホブ盤を用いて説明したが、ホブ盤以外の歯車加工機に面取り装置を設置した設備であっても良い。このような設備であっても、上述した歯車加工機と同様な作用効果を奏する。

上記では、はすば歯車加工されたワークＷに対して面取り加工およびバリ取り加工を行う面取り装置３０を用いて説明したが、面取りカッタの歯形状を変えることで平歯車加工されたワークに対して面取り加工およびバリ取り加工を行うこともできる。

上記では、一対の面取りカッタ３１ａ，３１ｂおよび一対のバリ取りカッタ３２ａ，３２ｂを具備する面取り装置３０を用いて説明したが、ワークの上部側または下部側にのみ面取りカッタおよびバリ取りカッタが配置された面取り装置としても良い。このような面取り装置では、ワークにおける一方側の面取りおよびバリ取りした後に、前記ワークの表裏を反転して配置することでワークにおける他方側の面取りおよびバリ取りすることができる。よって、このような面取り装置であっても、上述した面取り装置３０と同様な作用効果を奏する。

本発明の第１の実施例に係る歯車加工機の斜視図である。 本発明の第１の実施例に係る歯車加工機の平面図である。 本発明の第１の実施例に係る歯車加工機が具備する面取り装置の概略図である。 本発明の第１の実施例に係る歯車加工機が具備する面取り装置の斜視図である。 本発明の第１の実施例に係る歯車加工機が具備する面取り装置の作業状態の説明図である。

符号の説明

１ ベッド
１０ カウンタコラム
１１ 旋回リング
１２ グリッパ
１３ ワークアーバ
１４ ワークアーバ支え
１５ 移動機構
１６ 駆動装置
２０ コラム
２１ ホブ
３０ 面取り装置
３１ 面取りカッタ
３２ バリ取りカッタ
３３，３４ 支持台
３５ カッタ旋回台
４１ 旋回軸
４２ カッタ前後送り台
４４ カッタ前後送りモータ
４５ 軸体
４８ 噛み合い確認検出装置
５０ 旋回力付加ばね
５１ 旋回ストッパ
１００ 歯車加工機

Claims (2)

1. 歯車加工されたワークを面取りする面取りカッタと、
   前記ワークのバリを除去するバリ取りカッタと、
   前記面取りカッタおよび前記バリ取りカッタを回転可能に支持し、当該面取りカッタの軸心および当該バリ取りカッタの軸心と前記ワークの軸心との距離が同一となるように位置調整可能な送り台とを具備し、
   前記送り台は、２つの送り台と、一方の送り台を前記ワーク側へ軸送り可能な軸送り機構とからなり、
   前記一方の送り台を他方の送り台に対して支持可能に配置される軸と、前記軸による前記一方の送り台の旋回を規制する規制手段と、前記一方の送り台と前記他方の送り台との間に配置されると共に、前記面取りカッタに向けて前記一方の送り台を付勢するように配置される弾性体とをさらに具備する
   ことを特徴とする面取り装置。
2. 請求項１に記載された面取り装置を具備する
   ことを特徴とする歯車加工機。

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