JP5331072B2 - 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する歯車研削盤に関し、特に、砥石を交換する砥石交換機能を有する歯車研削盤に関する。

従来から、熱処理後の歯車を砥石により研削し、そ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。また、このような歯車研削盤に用いられる砥石は、その重量が比較的重いものであるため、その交換作業は困難を有していた。

そこで、従来の歯車研削盤の中には、砥石を自動交換可能とした砥石交換装置を備えたものが提供されている。そして、このような、砥石交換装置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２００２−１２７００４号公報

上記従来の砥石交換装置では、複数の砥石を載置可能な砥石載置台と、砥石を把持可能な砥石ローダとを備えており、砥石載置台と砥石ヘッドとの間で、砥石ローダを移動させることにより、砥石の交換を可能としている。

しかしながら、このような従来の歯車研削盤においては、上記砥石交換装置を機械側部に設けているため、砥石ローダを上下方向及び水平方向に移動させなくてはならず、更に、この砥石ローダを支持するガイドレールを機械上方に配置しなくてはならない。この結果、従来の歯車研削盤では、機械構成が複雑となり、機械自体の大型化を招くおそれがある。

従って、本発明は上記課題を解決するものであって、砥石を容易に交換することができると共に、機械の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、
被加工歯車と砥石とを噛み合わせた状態で互いに回転させることにより、被加工歯車に研削加工を行う歯車研削盤において、
被加工歯車を保持して、ワーク回転軸周りに回転する回転テーブルと、
前記砥石を回転可能で、且つ、着脱可能に支持し、前記ワーク回転軸に対して前記砥石を移動させる砥石移動手段と、
前記回転テーブルと同軸上で、且つ、当該回転テーブルの径方向外側に配置され、前記ワーク回転軸周りに旋回可能に支持されるリング状の旋回テーブルと、
前記旋回テーブルに設けられ、前記砥石を載置可能な砥石受け台と、
前記砥石移動手段に対して前記砥石を交換可能な砥石交換位置と、前記砥石受け台に対して前記砥石を搬入及び搬出可能な砥石搬入出位置との間で、前記砥石受け台が移動するように、前記旋回テーブルを前記ワーク回転軸周りに旋回させるテーブル旋回手段とを備える
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、
前記砥石交換位置に配置された前記砥石受け台は、前記砥石を載せた状態で、前記砥石移動手段の移動による当該砥石移動手段に対する前記砥石の着脱を可能とする
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、
前記砥石受け台は、前記旋回テーブルに対して着脱可能に装着される
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、被加工歯車を保持してワーク回転軸周りに回転する回転テーブルの径方向外側において、旋回テーブルをワーク回転軸周りに旋回させて、砥石受け台を砥石交換位置と砥石搬入出位置との間で移動させることにより、砥石を容易に交換することができると共に、機械の小型化を図ることができる。

本発明の一実施例に係る歯車研削盤の側面図である。 本発明の一実施例に係る歯車研削盤の平面図である。 図１の要部拡大図である。 ドレッシング装置をドレッシング位置に配置させたときの様子を示した図であって、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその側面図である。 ドレッシング装置をドレッサ交換位置に配置させると共に、砥石受け台を砥石交換位置に配置させたときの様子を示した図であって、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその側面図である。 ドレッシング装置を退避位置に配置させると共に、砥石受け台を砥石搬入出位置に配置させたときの様子を示した図である。

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及び図２に示すように、歯車研削盤１には、ベッド１１が設けられており、このベッド１１上には、コラム１２が水平なＸ軸方向に移動可能に支持されている。また、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、砥石ヘッド１４が砥石回転軸Ｂ１の軸方向（水平なＹ軸方向）に移動可能に支持されている。

更に、砥石ヘッド１４には、砥石回転用モータ１５が設けられており、この砥石回転用モータ１５には、砥石軸１６が砥石回転軸Ｂ１周りに回転可能に支持されている。そして、砥石軸１６には、外周面にねじ山が螺旋状に形成された、ねじ状の砥石１７が着脱可能に装着されている。

なお、砥石１７を砥石軸１６に取り付けるための砥石取付構造は、円筒状の砥石１７の貫通孔の両側から、それぞれフランジ部材を嵌入して、当該砥石１７をそのフランジ部材のフランジ部１８で挟持させた状態で、砥石軸１６に固着するものとなっている。

従って、コラム１２、サドル１３、砥石ヘッド１４を駆動させることにより、砥石１７をＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向及び砥石回転軸Ｂ１の軸方向に移動させることができる。また、砥石回転用モータ１５を駆動させることにより、砥石１７を砥石軸１６を介して砥石回転軸Ｂ１周りに回転させることができる。なお、コラム１２、サドル１３、砥石ヘッド１４は、砥石１７を移動させるための砥石移動手段を構成するものである。

また、ベッド１１の上部には、円筒状の固定テーブル２１が設けられており、この固定テーブル２１の径方向内側には、軸状の回転テーブル２２が、軸受２３ａ，２３ｂを介して、鉛直なワーク回転軸Ｃ周りに回転可能に支持されている。

固定テーブル２１と回転テーブル２２との間には、テーブル回転用モータ２４が設けられており、このテーブル回転用モータ２４は、固定テーブル２１の内周面に固定された固定子２４ａと、回転テーブル２２の外周面に固定された回転子２４ｂとから構成されている。そして、回転テーブル２２の上面には、ワーク（被加工歯車）Ｗが、取付治具２５を介して、取り付けられている。従って、テーブル回転用モータ２４を駆動させることにより、回転テーブル２２と共にワークＷを、ワーク回転軸Ｃ周りに回転させることができる。

一方、固定テーブル２１には、その径方向外側に、上方に開口した環状の環状溝２１ａが、当該固定テーブル２１の周方向に沿うように形成されている。この環状溝２１ａ内には、リング状の旋回テーブル３１が、軸受３２を介して、ワーク回転軸Ｃ周りに旋回可能に収容されている。即ち、旋回テーブル３１は、固定テーブル２１及び回転テーブル３１と同軸上に配置されている。

また、旋回テーブル３１の外周面には、旋回用ギヤ３１ａがその周方向に沿うように形成されている。更に、旋回テーブル３１の内周面における下部には、位置決め用ギヤ３１ｂがその周方向に沿うように形成されている。

ここで、環状溝２１ａには、中空状のギヤボックス部２１ｂが、一体に形成されている。このギヤボックス部２１ｂは、回転テーブル２１の中心（ワーク回転軸Ｃ）から径方向外側（Ｘ軸方向）で、且つ、コラム１２とは反対側に延設するものであって、その外端上部には、テーブル旋回用モータ（テーブル旋回手段）３３が設けられている。テーブル旋回用モータ３３の駆動軸３４は、ギヤボックス部２１ｂ内に配置されており、この駆動軸３４の外周面には、駆動ギヤ３４ａがその周方向に沿うように形成されている。

また、ギヤボックス部２１ｂ内には、中間軸３５及び従動軸３６が回転可能に支持されている。中間軸３５には、上中間ギヤ３５ａ及び下中間ギヤ３５ｂが設けられており、従動軸３６には、従動ギヤ３６ａが設けられている。そして、駆動ギヤ３４ａと下中間ギヤ３５ｂとが噛み合い、上中間ギヤ３５ａと従動ギヤ３６ａとが噛み合い、従動ギヤ３６ａと旋回用ギヤ３１ａとが噛み合っている。

更に、図１及び図３に示すように、環状溝２１ａの内壁面（固定テーブル２１の外周面）と旋回テーブル３１の内周面との間には、リング状の摺動部材３７及び固定部材３８が上下に並ぶように設けられている。

環状溝２１ａの内壁面には、凹状のシリンダ部２１ｃが形成されており、摺動部材３７は、そのシリンダ部２１ｃを介して、上下方向に摺動可能に支持されている。また、シリンダ部２１ｃにおける上部及び下部には、油圧が給排可能となっており、シリンダ部２１ｃの上部に油圧を供給すると、摺動部材３７は下降する一方、シリンダ部２１ｃの下部に油圧を供給すると、摺動部材３７は上昇するようになっている。更に、摺動部材３７の下面には、位置決め用ギヤ３７ａが形成されている。一方、固定部材３８は、環状溝２１ａ内に固定されており、その上面には、位置決め用ギヤ３８ａが形成されている。

そして、摺動部材３７の位置決め用ギヤ３７ａと、旋回テーブル３１の位置決め用ギヤ３１ｂ及び固定部材３８の位置決め用ギヤ３８ａとは、上下方向において噛み合い可能となっている。即ち、位置決め用ギヤ３１ｂ，３７ａ，３８ａは、ギヤカップリングを構成するものであって、これらの噛み合いによって、旋回テーブル３１の旋回方向の位置決めが行われる。

従って、テーブル旋回用モータ３３を駆動させることにより、旋回テーブル３１を、各ギヤ３４ａ，３５ａ，３５ｂ，３６ａ，３１ａを介して、ワーク回転軸Ｃ周りに回転させることができる。このとき、摺動部材３７が最上位に摺動した状態では、位置決め用ギヤ３７ａと位置決め用ギヤ３１ｂ，３８ａとが噛み合わないため、旋回テーブル３１の旋回が可能となっている。一方、摺動部材３７が最下位に摺動した状態では、位置決め用ギヤ３７ａと位置決め用ギヤ３１ｂ，３８ａとが噛み合うため、旋回テーブル３１の旋回方向の位置決めが可能となっている。

また、旋回テーブル３１の上面には、ドレッシング装置（ドレッシング手段）４０及び砥石受け台５０が設けられている。なお、ドレッシング装置４０と砥石受け台５０とは、旋回テーブル３１の周方向において、位相が９０°ずれた位置に配置されている。

ドレッシング装置４０は、砥石１７をドレッシングするものであって、旋回テーブル３１の上面に固定される装置本体４１と、この装置本体４１に設けられるドレッサ回転用モータ４２と、このドレッサ回転用モータ４２に着脱可能に装着される円盤状のドレッサ４３とから構成されている。従って、ドレッサ回転用モータ４２を駆動させることにより、ドレッサ４３を水平なドレッサ回転軸Ｂ２周りに回転させることができる。

一方、砥石受け台５０は、砥石１７を載置するものであって、旋回テーブル３１の上面に着脱可能に装着される受け台本体５１と、この受け台本体５１の幅方向両側に設けられる左右一対の受け部材５２とから構成されている。なお、左右一対の受け部材５２間の距離は、砥石１７の両端部に設けられるフランジ部１８間の長さと同じになるように設定されており、これら受け部材５２は、そのフランジ部１８を嵌め込むことができるように、その上面が円弧状に形成されている。

そして、図１、図２、図４乃至図６に示すように、旋回テーブル３１を所定の旋回角度で旋回させて位置決めすることにより、ドレッシング装置４０を、ドレッシング位置Ｄ１、退避位置Ｄ２、ドレッサ交換位置Ｄ２のいずれかに配置させることができると共に、砥石受け台５０を、砥石交換位置Ｇ１または砥石搬入出位置Ｇ２に配置させることができる。

ここで、ドレッシング位置Ｄ１（旋回テーブル３１の旋回角度が０°の状態）は、ドレッシング装置４０が砥石軸１６に装着された砥石１７と対向する位置である。そして、ドレッシング装置４０をドレッシング位置Ｄ１に配置させることにより、砥石１７をドレッサ４３によりドレッシングすることができる。

また、退避位置Ｄ２（旋回テーブル３１の旋回角度が１８０°の状態）は、ドレッシング装置４０がドレッシング位置Ｄ１から最も遠ざかった位置、即ち、回転テーブル２１を挟んだコラム１２の反対側の位置である。そして、ドレッシング装置４０を退避位置Ｄ２に配置させることにより、ワークＷを砥石１７により研削することができる。

更に、ドレッサ交換位置Ｄ３（旋回テーブル３１の旋回角度が９０°の状態）は、ドレッシング位置Ｄ１と退避位置Ｄ２との間の中間点で、且つ、作業者と対向する位置である。そして、ドレッシング装置４０をドレッサ交換位置Ｄ３に配置させることにより、作業者がドレッサ４３の交換を行うことができる。

一方、砥石交換位置Ｇ１（旋回テーブル３１の旋回角度が９０°の状態）は、砥石受け台５０が砥石軸１６に装着された砥石１７と対向する位置である。そして、砥石受け台５０を砥石交換位置Ｇ１に配置させることにより、砥石ヘッド１４に対して砥石１７を交換することができる。

また、砥石搬入出位置Ｇ２（旋回テーブル３１の旋回角度が１８０°の状態）は、作業者と対向する位置である。そして、砥石受け台５０を砥石搬入出位置Ｇ２に配置させることにより、作業者が砥石受け台５０に対して砥石１７の搬入及び搬出（載せ替え）を行うことができる。

次に、歯車研削盤１の動作について、図４乃至図６を用いて説明する。

ワークＷを砥石１７により研削する場合には、先ず、砥石１７を、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向及び砥石回転軸Ｂ１の軸方向に移動させて、取付治具２５に取り付けられたワークＷの上側または下側に待機させる。

次いで、砥石１７を砥石回転軸Ｂ１周りに回転させると共に、ワークＷをワーク回転軸Ｃ周りに回転させた後、砥石１７をＺ軸方向に移動させて、ワークＷに噛み合わせる。これにより、砥石１７の刃面によって、ワークＷの歯面が研削される。

なお、上述した研削加工においては、図６に示すように、旋回テーブル３１を旋回させて、ドレッシング装置４０を予め退避位置Ｄ２に配置させておく。一方、図４（ａ），（ｂ）の二点鎖線で示すように、砥石受け台５０は、予め旋回テーブル３１から取り外しておく。

ここで、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、砥石１７をドレッサ４３により定期的にドレッシングする必要がある。

そこで、砥石１７をドレッサ４３によりドレッシングする場合には、図４（ａ），（ｂ）に示すように、先ず、ワークＷを取付治具２５に取り付けたままの状態で、旋回テーブル３１を旋回させて、ドレッシング装置４０を退避位置Ｄ２からドレッシング位置Ｄ１に配置させる。

次いで、ドレッサ４３をドレッサ回転軸Ｂ２周りに回転させた後、砥石１７を、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向及び砥石回転軸Ｂ１の軸方向に移動させて、ドレッシング位置Ｄ１に配置されたドレッサ４３に噛み合わせる。

そして、このような噛み合い状態から、砥石１７を、砥石回転軸Ｂ１周りに回転させると共に、Ｙ軸方向及び砥石回転軸Ｂ１の軸方向に移動させる。これにより、ドレッサ４３の刃面によって、砥石１７の刃面がドレッシングされる。

また、ドレッサ４３が磨耗して、新たなドレッサ４３に交換したり、砥石１７の刃形に応じて、別種類のドレッサ４３に交換したりする場合には、先ず、図５（ａ），（ｂ）に示すように、ワークＷを取付治具２５に取り付けたままの状態で、旋回テーブル３１を旋回させて、ドレッシング装置４０をドレッシング位置Ｄ１または退避位置Ｄ２からドレッサ交換位置Ｄ３に配置させる。

次いで、ドレッサ交換位置Ｄ３に配置されたドレッシング装置４０に対して、ドレッサ４３の交換作業が作業者により行われる。

そして、図４（ａ），（ｂ）に示すように、旋回テーブル３１を旋回させて、ドレッサ交換作業が完了したドレッシング装置４０をドレッサ交換位置Ｄ３からドレッシング位置Ｄ１に配置させた後、砥石１７を、交換したドレッサ４３により続けてドレッシングする。

または、図６に示すように、旋回テーブル３１を旋回させて、ドレッサ交換作業が完了したドレッシング装置４０をドレッサ交換位置Ｄ３から退避位置Ｄ２に配置させた後、交換したドレッサ４３を、次回のドレッシングに備えて待機させる。

更に、砥石１７が磨耗して、新たな砥石１７に交換したり、ワークＷの歯形に応じて、別種類の砥石１７に交換したりする場合には、先ず、ワークＷを取付治具２５に取り付けたままの状態で、旋回テーブル３１を旋回させて、作業者によって、空の砥石受け台５０を、砥石搬入出位置Ｇ２における旋回テーブル３１の所定位置に装着する。

次いで、図５（ａ）に示すように、旋回テーブル３１を旋回させて、空の砥石受け台５０を砥石搬入出位置Ｇ２から砥石交換位置Ｇ１に配置させる。

そして、砥石１７を、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向及び砥石回転軸Ｂ１の軸方向に移動させて、砥石交換位置Ｇ１に配置された空の砥石受け台５０に載せる。このとき、砥石１７のフランジ部１８が、砥石受け台５０の受け部材５２に嵌め込まれる。

次いで、図５（ｂ）に示すように、砥石１７を砥石受け台５０に載せた状態で、砥石ヘッド１４をＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向及び砥石回転軸Ｂ１の軸方向に移動させて、当該砥石１７から砥石軸１６を引き抜く。これにより、砥石１７が砥石ヘッド１４から離脱したことになる。

そして、図６に示すように、旋回テーブル３１を旋回させて、砥石１７を載せた砥石受け台５０を、砥石交換位置Ｇ１から砥石搬入出位置Ｇ２に配置させる。

次いで、砥石搬入出位置Ｇ２に配置された砥石受け台５０に対して、砥石１７の搬入出（載せ替え）作業が作業者により行われる。即ち、砥石受け台５０から、載置済みの砥石１７を搬出した後、新たな砥石１７を、空になった砥石受け台５０に搬入する。

そして、図５（ｂ）に示すように、旋回テーブル３１を旋回させて、新たな砥石１７を載せた砥石受け台５０を、砥石搬入出位置Ｇ２から砥石交換位置Ｇ１に配置させる。

次いで、図５（ａ）に示すように、砥石１７を砥石受け台５０に載せた状態で、砥石ヘッド１４をＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向及び砥石回転軸Ｂ１の軸方向に移動させて、当該砥石１７に砥石軸１６を嵌入する。これにより、新たな砥石１７が砥石軸１６に装着されたことになり、砥石１７の交換が完了する。

そして、図６に示すように、旋回テーブル３１を旋回させて、空の砥石受け台５０を砥石交換位置Ｇ１から砥石搬入出位置Ｇ２に配置させた後、当該砥石受け台５０は作業者により取り外される。

なお、上述した実施形態においては、本発明に係る歯車研削盤を、ねじ状の砥石１７による創成研削法を採用した歯車研削盤に適用したが、円盤状砥石による成形研削法を採用した歯車研削盤に適用することも可能である。

従って、本発明に係る歯車研削盤によれば、ワークＷを保持してワーク回転軸Ｃ周りに回転する回転テーブル２２の径方向外側において、旋回テーブル３１をワーク回転軸Ｃ周りに旋回させて、砥石受け台５０を砥石交換位置Ｇ１と砥石搬入出位置Ｇ２との間で移動させることにより、ワークＷを回転テーブル２２に取り付けた状態で、砥石１７を容易に交換することができる。更に、砥石受け台５０を旋回テーブル３１によって移動させることにより、砥石受け台５０の移動経路（移動範囲）を小さくすることができるので、機械の小型化を図ることができる。

また、砥石交換位置Ｇ１に配置された砥石受け台５０が、砥石１７を載せた状態で、砥石ヘッド１４の移動による砥石軸１６に対する砥石１７の着脱を可能とすることにより、砥石１７の着脱時に、砥石受け台５０を移動させる必要がなく、砥石ヘッド１４のみを移動させれば良いので、砥石１７の着脱動作の簡素化を図ることができる。

更に、砥石受け台５０を旋回テーブル３１に対して着脱可能とすることにより、砥石受け台５０を必要としないときには、当該砥石受け台５０を取り外しておくことができる。これにより、研削時やドレッシング時において、砥石受け台５０と砥石１７との接触を防止することができる。

本発明は、省スペース化を図るようにした歯車研削盤に適用可能である。

１ 歯車研削盤
１１ ベッド
１２ コラム
１３ サドル
１４ 砥石ヘッド
１５ 砥石回転用モータ
１６ 砥石軸
１７ 砥石
１８ フランジ部
２１ 固定テーブル
２２ 回転テーブル
２４ テーブル回転用モータ
３１ 旋回テーブル
３３ テーブル旋回用モータ
３７ 摺動部材
３８ 固定部材
４０ ドレッシング装置
４２ ドレッサ回転用モータ
４３ ドレッサ
５０ 砥石受け台
５２ 受け部材
Ｗ ワーク
Ｂ１ 砥石回転軸
Ｂ２ ドレッサ回転軸
Ｃ ワーク回転軸
Ｄ１ ドレッシング位置
Ｄ２ 退避位置
Ｄ３ ドレッサ交換位置
Ｇ１ 砥石交換位置
Ｇ２ 砥石搬入出位置

Claims (3)

1. 被加工歯車と砥石とを噛み合わせた状態で互いに回転させることにより、被加工歯車に研削加工を行う歯車研削盤において、
   被加工歯車を保持して、ワーク回転軸周りに回転する回転テーブルと、
   前記砥石を回転可能で、且つ、着脱可能に支持し、前記ワーク回転軸に対して前記砥石を移動させる砥石移動手段と、
   前記回転テーブルと同軸上で、且つ、当該回転テーブルの径方向外側に配置され、前記ワーク回転軸周りに旋回可能に支持されるリング状の旋回テーブルと、
   前記旋回テーブルに設けられ、前記砥石を載置可能な砥石受け台と、
   前記砥石移動手段に対して前記砥石を交換可能な砥石交換位置と、前記砥石受け台に対して前記砥石を搬入及び搬出可能な砥石搬入出位置との間で、前記砥石受け台が移動するように、前記旋回テーブルを前記ワーク回転軸周りに旋回させるテーブル旋回手段とを備える
   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、
   前記砥石交換位置に配置された前記砥石受け台は、前記砥石を載せた状態で、前記砥石移動手段の移動による当該砥石移動手段に対する前記砥石の着脱を可能とする
   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、
   前記砥石受け台は、前記旋回テーブルに対して着脱可能に装着される
   ことを特徴とする歯車研削盤。

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