JP5493963B2 - 揺動歯車の加工装置 - Google Patents
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Description
凹歯と凸歯が周方向に連続して形成され、当該凹歯が相手歯車の凸歯に噛合することにより前記相手歯車との間で動力伝達可能な揺動歯車の加工装置であって、
前記揺動歯車は、前記相手歯車の回転中心軸に対して交差する交差軸を中心として回転する歯車であり、
前記相手歯車の凸歯の外周面における当該凸歯の基準軸直交方向の断面形状は、円弧状に形成され、
前記加工装置は、前記凹歯の加工前の前記揺動歯車である円盤状ワークに対して加工工具を相対的に移動可能な、相互に直交する2つの直動軸と2つの回転軸とを備え、前記相手歯車と前記揺動歯車との間で動力を伝達する際における前記揺動歯車に対する前記相手歯車の凸歯の相対動作軌跡を抽出し、抽出された前記相手歯車の凸歯の前記相対動作軌跡に基づいて前記加工工具により前記揺動歯車の凹歯を加工し、
前記相手歯車と前記揺動歯車との間で動力を伝達する際における前記揺動歯車に対する前記相手歯車の凸歯の相対動作軌跡は、
前記相手歯車の凸歯の基準位置を、前記円盤状ワークの凹歯形成面に接する面に直交する方向に移動させる第一直動軸と、
前記相手歯車の凸歯の基準位置を、前記円盤状ワークの凹歯形成面に接する面上であって、前記揺動歯車の凹歯の歯溝方向に移動させる第二直動軸と、
前記相手歯車の凸歯の基準位置を、前記円盤状ワークの凹歯形成面に接する面上であって、前記第二直動軸に直交する方向に移動させる第三直動軸と、
前記相手歯車の凸歯の基準位置を前記第一直動軸の回りに回転させる第四回転軸と、
前記相手歯車の凸歯の基準位置を前記第三直動軸の回りに回転させる第五回転軸と、
前記揺動歯車の回転中心軸に一致し前記揺動歯車の回転位相を割り出す第六割出軸と、
により表わされ、
前記相手歯車の凸歯の歯長さが無限長と考えた場合に、前記第二直動軸における前記相手歯車の凸歯の基準位置の動作を前記第三直動軸の上にて行うことにより、前記揺動歯車に対する前記相手歯車の凸歯の相対動作軌跡を前記2つの直動軸と前記2つの回転軸とにより表現することで、前記揺動歯車の凹歯の加工を行うことである。
請求項3に係る発明の特徴は、請求項1または2において、前記第四回転軸を前記第六割出軸に一致させることにより、前記2つの直動軸を前記第一直動軸および前記第三直動軸に対応させ、前記2つの回転軸を前記第五回転軸および前記第六割出軸に対応させて、前記揺動歯車の凹歯の加工を行うことである。
請求項7に係る発明によれば、加工工具を相手歯車の凸歯に一致または相似する形状とすることで、加工工具の動作を相手歯車の凸歯と同様の動作とすることで、最適な揺動歯車の凹歯を形成することができる。
第一実施形態の揺動型歯車装置の揺動歯車の加工装置について、図1〜図13を参照して説明する。本実施形態における加工装置は、2つの直交する直動軸と、2つの回転軸を有する4軸構成の場合を示している。
図1に示すように、加工装置100は、3軸横型マシニングセンタをベースとして、1つの直動軸を削除し、かつ、円盤状ワークW(揺動歯車)を載置するテーブルが、2つの回転軸回りに回転する構成である。ここで、図1および以下の図において、○の中の数字が、当該各軸の番号に一致する。例えば、○の中の数字が「1」で示される軸は、第一直動軸となる。
次に、本発明の加工対象である揺動歯車が用いられる揺動型歯車装置の構成について、図2〜図5を参照して説明する。ここで、図2(a)は、凸歯ピン12b,13bが、固定軸本体12aおよび出力軸本体13aに対して別体形成されている場合を示し、図2(b)は、凸歯ピン12b,13bが、固定軸本体12aおよび出力軸本体13aに対して一体形成されている場合を示す。なお、以下において、主として図2(a)を参照して説明し、図2(b)については、図2(a)と相違する点のみについて説明する。
次に、上述した揺動型歯車装置における内輪15(以下、「揺動歯車」と称する)の揺動凹歯15bの加工方法について説明する。なお、揺動歯車15の揺動凹歯15cの加工方法についても同様である。まず、加工方法の処理手順について、図6を参照して説明する。図6に示すように、揺動歯車15および凸歯ピン12bの三次元CADのモデルまたは数式モデルを生成する(S11)。このモデルは、揺動歯車15と固定軸12とが差動回転する動作モデルである。
本実施形態によれば、4軸構成の加工装置(NC工作機械)を用いて、揺動歯車15の揺動凹歯15bを加工することが可能となる。つまり、揺動歯車15の外径が異なる場合や、揺動凹歯15bの形状が異なる場合にも、同一のNC工作機械で揺動凹歯15bを加工することができる。
第二実施形態の加工装置200について、図16を参照して説明する。本実施形態における加工装置は、2つの直交する直動軸と、2つの回転軸を有する5軸構成の場合を示している。
第三実施形態の加工装置300について、図17を参照して説明する。本実施形態における加工装置は、2つの直交する直動軸と、2つの回転軸を有する5軸構成の場合を示している。
第一実施形態〜第三実施形態においては、加工工具として円盤状工具であるトロイダル砥石140,240,350を用いることとした。この他に、凸歯ピン12bの外周形状に一致または相似するピン形状の工具とすることもできる。また、図18に示すような回転するベルト状の工具を用いることもできる。このベルト状の工具とは、図18に示すように、回転方向に直線部を有する。そして、この直線部の外周側の形状が、凸歯ピン12bの外周形状の一部に一致または相似する。これらの加工工具を用いる場合には、図14を用いて説明したような削り残しがなくなる。この場合の加工手順は、図19に示すフローチャートのように行うことができる。つまり、第一実施形態において、加工シミュレーションを行い、切り込み位置の算出を行っていたが、この処理が不要となる。なお、これらの加工工具を用いた場合にも、実質的に上述と同様の効果を奏する。
上記第一〜第四実施形態においては、揺動型歯車装置の揺動歯車を加工対象としての加工方法について説明した。揺動型歯車装置は、それぞれの回転中心軸が交差する揺動歯車と相手歯車との関係を2組有する構成である。このような揺動歯車と相手歯車との関係を1組有する構成からなる動力伝達装置について図20(a)(b)を参照して説明する。
また、上記実施形態においては、凸歯ピン12bの基準軸直交方向の断面形状が円弧状であるとして説明したが、この他に、図21に示すように、凸歯ピン12bが、台形形状、インボリュート形状などの場合にも適用できる。
12:固定軸、 12a:固定軸本体、 12b:凸歯ピン
12C:ピン中心点、 12X:基準軸
13:出力軸、 13a:出力軸本体、 13b:凸歯ピン
14:外輪
15:内輪(揺動歯車)、 15a:転動面、 15b,15c:揺動凹歯
15X:歯溝方向
16:転動体
140,240,350:トロイダル砥石
Claims (9)
- 凹歯と凸歯が周方向に連続して形成され、当該凹歯が相手歯車の凸歯に噛合することにより前記相手歯車との間で動力伝達可能な揺動歯車の加工装置であって、
前記揺動歯車は、前記相手歯車の回転中心軸に対して交差する交差軸を中心として回転する歯車であり、
前記相手歯車の凸歯の外周面における当該凸歯の基準軸直交方向の断面形状は、円弧状に形成され、
前記加工装置は、前記凹歯の加工前の前記揺動歯車である円盤状ワークに対して加工工具を相対的に移動可能な、相互に直交する2つの直動軸と2つの回転軸とを備え、前記相手歯車と前記揺動歯車との間で動力を伝達する際における前記揺動歯車に対する前記相手歯車の凸歯の相対動作軌跡を抽出し、抽出された前記相手歯車の凸歯の前記相対動作軌跡に基づいて前記加工工具により前記揺動歯車の凹歯を加工し、
前記相手歯車と前記揺動歯車との間で動力を伝達する際における前記揺動歯車に対する前記相手歯車の凸歯の相対動作軌跡は、
前記相手歯車の凸歯の基準位置を、前記円盤状ワークの凹歯形成面に接する面に直交する方向に移動させる第一直動軸と、
前記相手歯車の凸歯の基準位置を、前記円盤状ワークの凹歯形成面に接する面上であって、前記揺動歯車の凹歯の歯溝方向に移動させる第二直動軸と、
前記相手歯車の凸歯の基準位置を、前記円盤状ワークの凹歯形成面に接する面上であって、前記第二直動軸に直交する方向に移動させる第三直動軸と、
前記相手歯車の凸歯の基準位置を前記第一直動軸の回りに回転させる第四回転軸と、
前記相手歯車の凸歯の基準位置を前記第三直動軸の回りに回転させる第五回転軸と、
前記揺動歯車の回転中心軸に一致し前記揺動歯車の回転位相を割り出す第六割出軸と、
により表わされ、
前記相手歯車の凸歯の歯長さが無限長と考えた場合に、前記第二直動軸における前記相手歯車の凸歯の基準位置の動作を前記第三直動軸の上にて行うことにより、前記揺動歯車に対する前記相手歯車の凸歯の相対動作軌跡を前記2つの直動軸と前記2つの回転軸とにより表現することで、前記揺動歯車の凹歯の加工を行うことを特徴とする揺動歯車の加工装置。 - 請求項1において、
前記相手歯車の凸歯の数と前記揺動歯車の凹歯の数が異なることを特徴とする揺動歯車の加工装置。 - 請求項1または2において、
前記第四回転軸を前記第六割出軸に一致させることにより、前記2つの直動軸を前記第一直動軸および前記第三直動軸に対応させ、前記2つの回転軸を前記第五回転軸および前記第六割出軸に対応させて、前記揺動歯車の凹歯の加工を行うことを特徴とする揺動歯車の加工装置。 - 請求項1〜3の何れか一項において、
前記相手歯車は、前記凸歯を一体形成する相手歯車本体、または、前記凸歯と別体形成され前記凸歯を支持する前記相手歯車本体を備え、
前記相手歯車の凸歯の外周面における当該凸歯の基準軸直交方向の断面形状は、円弧状に形成され、
前記加工工具は、円盤状工具であることを特徴とする揺動歯車の加工装置。 - 請求項4において、
前記円盤状ワークおよび前記加工工具の少なくとも一方を移動させて加工シミュレーションを行うシミュレーション手段と、
予め設定された理想形状モデルと、前記加工シミュレーションの結果の形状とを比較して、前記円盤状工具の中心軸を前記揺動歯車の凹歯の歯溝方向にずらして切り込み動作の位置を算出する切り込み位置算出手段と、
を備え、
前記加工装置は、前記切り込み位置算出手段にて算出された切り込み動作の位置に基づいて、前記揺動歯車の凹歯の加工を行うことを特徴とする揺動歯車の加工装置。 - 請求項5において、
前記切り込み位置算出手段は、前記加工シミュレーションの結果の形状と前記理想形状モデルとの誤差が設定された許容値以内にしつつ、加工時間が最も短くなるような前記切り込み動作の位置を算出することを特徴とする揺動歯車の加工装置。 - 請求項1〜3の何れか一項において、
前記相手歯車は、前記凸歯を一体形成する相手歯車本体、または、前記凸歯と別体形成され前記凸歯を支持する前記相手歯車本体を備え、
前記相手歯車の凸歯の外周面における当該凸歯の基準軸直交方向の断面形状は、円弧状に形成され、
前記加工工具は、前記凸歯の外周形状に一致または相似するピン形状に形成されていることを特徴とする揺動歯車の加工装置。 - 請求項1〜3の何れか一項において、
前記相手歯車は、前記凸歯を一体形成する相手歯車本体、または、前記凸歯と別体形成され前記凸歯を支持する前記相手歯車本体を備え、
前記相手歯車の凸歯の外周面における当該凸歯の基準軸直交方向の断面形状は、円弧状に形成され、
前記加工工具は、回転するベルト状の工具であって、回転方向に直線部を有することを特徴とする揺動歯車の加工装置。 - 請求項1〜8の何れか一項において、
前記円盤状ワークを保持するワーク保持部を、前記2つの回転軸に動作させるワーク動作手段と、
前記加工工具を、前記2つの直動軸に動作させる工具動作手段と、
を備えることを特徴とする揺動歯車の加工装置。
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