JP5541930B2

JP5541930B2 - 工具ヘッド

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Publication number: JP5541930B2
Application number: JP2010002190A
Authority: JP
Inventors: 晃小野
Original assignee: Fuji Jukogyo KK
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2009-01-08
Filing date: 2010-01-07
Publication date: 2014-07-09
Anticipated expiration: 2030-01-07
Also published as: DE102010021668A1; CN102120277B; KR101767674B1; US20110164931A1; JP2010179455A; CN102120277A; KR20110081015A; US8747030B2

Description

本発明は、傘歯車を切削する工具ヘッドに関する。

湾曲した歯筋を有するハイポイドギヤ等の傘歯車は、複数のブレードを備えた円盤状の工具ヘッドを用いて切削される(例えば、特許文献１、２および３参照)。このような工具ヘッドは歯切り加工機に取り付けて使用され、工具ヘッドとワークとを所定の位置関係に制御することにより、ワークに対して所定形状の凹歯面や凸歯面を切削することが可能となる。

特開平８−１０８３１６号公報特開平１０−５８２３２号公報特許第３４１５８５２号公報

また、特許文献１〜３に記載された工具ヘッドにおいては、ヘッド本体の取付孔に対してブレードを挿入した後に、ヘッド本体の外周面からボルト部材等を締め付けてブレードを固定している。しかしながら、ヘッド本体の外周側から内周側に向けてブレードを押し付けるように固定した場合には、切削荷重の作用方向によってはブレードが緩んでしまうことも考えられる。例えば、ヘッド本体の外周側に向かう切削荷重がブレードに対して作用する場合、つまりボルト部材が切削荷重を受ける場合には、切削荷重によってボルト部材が緩んでしまうおそれがある。このようなブレードを固定するボルト部材の緩みは、ワークの切削精度を低下させる要因となっていた。

本発明の目的は、ブレードの緩みを防止して切削精度を向上させることにある。

本発明の工具ヘッドは、傘歯車を切削する工具ヘッドであって、一角に第１基準面と第２基準面とを備える取付孔が厚み方向に形成される円盤状のヘッド本体と、前記ヘッド本体の取付孔に挿入される基部と、前記基部に連なって前記ヘッド本体の一端面から突き出る刃部とを備えるブレードと、前記ヘッド本体に取り付けられ、前記ブレードの基部を前記第１基準面と前記第２基準面とに押し当てて固定する固定機構と、を有し、前記第１基準面と前記第２基準面とは、前記ブレードに作用する切削荷重を受ける向きに形成され、前記固定機構は、前記取付孔に収容されるネジ部材と、前記ネジ部材に取り付けられて前記ネジ部材の軸方向に移動自在となる締付部材と、前記締付部材に傾斜面を介して接触して前記ネジ部材の径方向に移動自在となる押付部材と、を備え、前記締付部材として、前記ネジ部材の一端側に取り付けられる第１締付部材と、前記ネジ部材の他端側に取り付けられる第２締付部材とが設けられ、前記押付部材には、前記第１締付部材の傾斜面に接触する第１傾斜面と、前記第２締付部材の傾斜面に接触する第２傾斜面とが形成され、前記押付部材によって前記ブレードの基部が前記第１基準面と前記第２基準面とに押し当てられる、ことを特徴とする。

本発明の工具ヘッドは、前記固定機構は、前記ヘッド本体の径方向外方に向けて前記ブレードを前記第１基準面と前記第２基準面とに押し当てることを特徴とする。

本発明の工具ヘッドは、前記第１基準面と前記第２基準面とは、前記ヘッド本体の回転方向に対して傾斜することを特徴とする。

本発明の工具ヘッドは、傘歯車を切削する工具ヘッドであって、基準面を備える取付孔が厚み方向に形成される円盤状のヘッド本体と、前記ヘッド本体の取付孔に挿入される基部と、前記基部に連なって前記ヘッド本体の一端面から突き出る刃部とを備えるブレードと、前記ヘッド本体の取付孔に設けられ、前記ブレードの基部を前記取付孔の基準面に押し当てて固定する固定機構と、を有し、前記ブレードは前記固定機構よりも前記ヘッド本体の径方向外方に配置される一方、前記固定機構は前記ブレードよりも前記ヘッド本体の径方向内方に配置され、前記固定機構は、前記取付孔に収容されるネジ部材と、前記ネジ部材に取り付けられて前記ネジ部材の軸方向に移動自在となる締付部材と、前記締付部材に傾斜面を介して接触して前記ネジ部材の径方向に移動自在となる押付部材と、を備え、前記締付部材として、前記ネジ部材の一端側に取り付けられる第１締付部材と、前記ネジ部材の他端側に取り付けられる第２締付部材とが設けられ、前記押付部材には、前記第１締付部材の傾斜面に接触する第１傾斜面と、前記第２締付部材の傾斜面に接触する第２傾斜面とが形成され、前記押付部材によって前記ブレードの基部が前記基準面に押し当てられる、ことを特徴とする。

本発明の工具ヘッドは、前記ブレードの基部の断面形状は四角形に形成され、前記押付部材には前記基部の一角に接触する第１押付面と第２押付面とが形成されることを特徴とする。

本発明の工具ヘッドは、前記ブレードは、前記傘歯車の凸歯面を切削する凸歯面ブレードであることを特徴とする。

本発明によれば、ブレードが押し当てられる第１基準面および第２基準面を、ブレードに作用する切削加重を受ける向きに形成したので、切削時におけるブレードの緩みを防止することが可能となる。これにより、切削精度を向上させることが可能となる。

本発明によれば、ブレードを固定機構よりもヘッド本体の径方向外方に配置し、固定機構をブレードよりもヘッド本体の径方向内方に配置したので、ブレードに対して径方向外方に切削荷重が作用した場合であっても、ブレードの緩みを防止することが可能となる。これにより、切削精度を向上させることが可能となる。

(Ａ)は本発明の一実施の形態である工具ヘッドを示す斜視図であり、(Ｂ)は工具ヘッドを示す側面図である。工具ヘッドによる傘歯車の切削状態を示す概略図である。工具ヘッドを部分的に拡大して示す平面図である。図３のａ−ａ線に沿って凹歯面ブレードの取付状態を示す断面図である。凹歯面ブレードの取付構造を示す分解斜視図である。 (Ａ)は図３のｂ方向から凹歯面ブレードの取付状態を示す断面図であり、(Ｂ)は図３のｃ方向から凹歯面ブレードの取付状態を示す断面図である。図３のｄ−ｄ線に沿って凸歯面ブレードの取付状態を示す断面図である。 (Ａ)は凹歯面ブレードによる凹歯面の切削状態を示す説明図であり、(Ｂ)は凸歯面ブレードによる凸歯面の切削状態を示す説明図である。 (Ａ)は凹歯面ブレードを垂直に取り付けた従来例を示す説明図であり、(Ｂ)は凸歯面ブレードを垂直に取り付けた従来例を示す説明図である。 (Ａ)は凹歯面ブレードの突き出し量と切削刃の径方向位置との関係を示す説明図であり、(Ｂ)は凸歯面ブレードの突き出し量と切削刃の径方向位置との関係を示す説明図である。 (Ａ)〜(Ｃ)はブレードのカッタ径と歯面の切削量との関係を示す説明図である。ブレードのカッタ径と歯面のスパイラル角との関係を示す線図である。ブレードのカッタ径と歯面の歯当たりとの関係を示す説明図である。本発明の他の実施の形態である工具ヘッドを示す平面図である。工具ヘッドを部分的に拡大して示す平面図である。工具ヘッドを構成するヘッド本体を示す平面図である。 (Ａ)は図１５の矢印ａ方向から凹歯面ブレードの取付状態を示す断面図であり、(Ｂ)は図１５の矢印ｂ方向から凹歯面ブレードの取付状態を示す断面図である。凹歯面ブレードの取付構造を示す分解斜視図である。 (Ａ)および(Ｂ)は固定機構を構成する押さえ駒を示す斜視図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１(Ａ)は本発明の一実施の形態である工具ヘッド１０を示す斜視図であり、図１(Ｂ)は工具ヘッド１０を示す側面図である。また、図２は工具ヘッド１０によるワークＷの切削状態を示す概略図である。図１(Ａ)および(Ｂ)に示すように、工具ヘッド１０は円盤状のヘッド本体１１を有しており、ヘッド本体１１には複数本の凹歯面ブレード(ブレード)１２と凸歯面ブレード(ブレード)１３とが取り付けられている。また、凹歯面ブレード１２の先端には傘歯車の凹歯面１５を切削加工する切削刃１２ａが形成されており、凸歯面ブレード１３の先端には傘歯車の凸歯面１６を切削加工する切削刃１３ａが形成されている。そして、ヘッド本体１１に取り付けられたブレード１２，１３は、ヘッド本体１１の一端面１１ａから切削刃１２ａ，１３ａを突き出した状態で固定されている。このように、凹歯面ブレード１２や凸歯面ブレード１３の先端には、切削刃１２ａ，１３ａを備える刃部１２ｂ，１３ｂが形成されている。

また、ヘッド本体１１には取付ボス１４が設けられており、この取付ボス１４を介して工具ヘッド１０は図示しない歯切り加工機に装着される。図２に示すように、歯切り加工機によって工具ヘッド１０を回転させながら、工具ヘッド１０とワークＷとを所定経路に沿って動かすことにより、ワークＷに対して所定形状の凹歯面１５や凸歯面１６を切削することが可能となっている。なお、歯切り加工機に入力される傘歯車の設計緒元や工具ヘッド１０の寸法等に基づいて、工具ヘッド１０やワークＷの移動経路は演算されている。

図３は工具ヘッド１０を部分的に拡大して示す平面図である。図１および図３に示すように、ヘッド本体１１を構成する円盤部２０の外周側には、凹歯面ブレード１２が取り付けられる第１取付孔(取付孔)として、複数のスロット孔２１が円周方向に並べて形成されている。このスロット孔２１には、凹歯面ブレード１２が前後進移動自在に挿入されるとともに、この凹歯面ブレード１２を任意の突き出し量で固定する固定機構２２が取り付けられている。同様に、ヘッド本体１１を構成する円盤部２０の内周側には、凸歯面ブレード１３が取り付けられる第２取付孔(取付孔)として、複数のスロット孔２３が円周方向に並べて形成されている。このスロット孔２３には、凸歯面ブレード１３が前後進移動自在に挿入されるとともに、この凸歯面ブレード１３を任意の突き出し量で固定する固定機構２４が取り付けられている。前述したように、ヘッド本体１１の厚み方向に形成されるスロット孔２１には、凹歯面ブレード１２および固定機構２２が組み付けられている。また、ヘッド本体１１の厚み方向に形成されるスロット孔２３には、凸歯面ブレード１３および固定機構２４が組み付けられている。このように、スロット孔２１，２３に対してブレード１２，１３および固定機構２２，２４を組み込む構造であることから、スロット孔２１，２３を大きく開口させてヘッド本体１１の重量を削減することが可能となっている。

また、図４は図３のａ−ａ線に沿って凹歯面ブレード１２の取付状態を示す断面図であり、図５は凹歯面ブレード１２の取付構造を示す分解斜視図である。図４および図５に示すように、ヘッド本体１１の円盤部２０に形成されるスロット孔２１は、凹歯面ブレード１２を突き当てて位置決めする２つの取付基準面２１ａ，２１ｂを備えている。このように、スロット孔２１の一角には、第１基準面(基準面)として機能する取付基準面２１ａと、第２基準面(基準面)として機能する取付基準面２１ｂとが形成されている。また、円盤部２０に形成されるスロット孔２１内には、固定機構２２を構成するボルト部材(ネジ部材)３０を回転自在に支持する隔壁部３１が設けられている。

固定機構２２は、隔壁部３１を介して対向する一対の押さえ駒(押付部材)３２，３３を有するとともに、それぞれの押さえ駒３２，３３に突き当てられる一対の締付駒(締付部材)３４，３５を有している。それぞれの押さえ駒３２，３３には、ボルト部材３０が貫通する長孔３２ａ，３３ａが形成されるとともに、凹歯面ブレード１２の側面に突き当てられる突き当て面(第１押付面，第２押付面)３２ｂ，３３ｂが形成されている。また、押さえ駒３２，３３とこれに対向する締付駒３４，３５とには、それぞれ傾斜面３２ｃ，３３ｃ，３４ａ，３５ａが形成されている。そして、これらの傾斜面３２ｃ，３３ｃ，３４ａ，３５ａを介して、押さえ駒３２，３３と締付駒３４，３５とは互いに接触した状態となっている。さらに、ボルト部材３０の端部にはそれぞれ逆位相となる雄ねじ部３０ａ，３０ｂが形成されており、この雄ねじ部３０ａ，３０ｂに対応する雌ねじ部３４ｂ，３５ｂが締付駒３４，３５に形成されている。

このように、ボルト部材３０、押さえ駒３２，３３および締付駒３４，３５によって構成される固定機構２２により、スロット孔２１に挿入された凹歯面ブレード１２の基部１２ｃはヘッド本体１１に対して固定されている。すなわち、図４に示すように、スロット孔２１に凹歯面ブレード１２の基部１２ｃを挿入した後に、固定機構２２のボルト部材３０を締め付けるようにすると、締付駒３４，３５が互いに近づくように移動し(矢印ａ方向)、押さえ駒３２，３３は凹歯面ブレード１２の基部１２ｃを取付基準面２１ａ，２１ｂに対して押し付けるように移動する(矢印ｂ方向)。つまり、ボルト部材３０を締め付けることにより、締付駒３４，３５がボルト部材３０の軸方向に移動し、押さえ駒３２，３３がボルト部材３０の径方向に移動することになる。これにより、スロット孔２１に挿入された凹歯面ブレード１２は、スロット孔２１の取付基準面２１ａ，２１ｂに押し付けられた状態で固定される。また、図３に示すように、スロット孔２１の取付基準面２１ａ，２１ｂはヘッド本体１１の回転方向の逆側(回転方向の逆向きの力を受ける側)に形成されるため、切削時に凹歯面ブレード１２に作用する応力をヘッド本体１１側の取付基準面２１ａ，２１ｂによって受けることが可能となる。

このように、スロット孔２１の取付基準面２１ａ，２１ｂは、凹歯面ブレード１２に作用する切削荷重(応力)を受ける向きに形成されている。これにより、複数の部品からなる固定機構２２によって切削荷重を受けるのではなく、ヘッド本体１１によって直に切削荷重を受けることが可能となる。すなわち、単一の部品であるヘッド本体１１によって直に切削荷重を受けることができるため、切削荷重によって凹歯面ブレード１２が緩むことはなく、凹歯面ブレード１２の取付位置を保持することが可能となる。これにより、ワークＷの切削精度を向上させることが可能となる。

また、スロット孔２１の取付基準面２１ａ，２１ｂは、ヘッド本体１１の回転方向に対して傾斜するように形成されている。これにより、２つの取付基準面２１ａ，２１ｂによって切削荷重を確実に受けることが可能となる。図３に矢印(応力方向)で示すように、切削荷重は基本的にヘッド本体１１の回転方向に対して逆向きに作用しているが、切削荷重の作用方向は常に一定方向ではなく、切削刃１２ａが歯面に接してから離れるまでの切削過程において所定範囲内で振れるようになっている。このような切削荷重をヘッド本体１１で確実に受けるため、ヘッド本体１１の回転方向に直交する１つの取付基準面を設けるのではなく、ヘッド本体１１の回転方向に対して傾斜する２つの取付基準面２１ａ，２１ｂを設けるようにしている。なお、前述したように、切削荷重の作用方向は所定範囲で振れることから、取付基準面２１ａ，２１ｂを形成する際の向きについては、歯面の切削過程において少なくとも一度は切削荷重を受ける向きに設定されている。

また、押さえ駒３２，３３には、凹歯面ブレード１２の基部１２ｃの一角に接触する２つの突き当て面３２ｂ，３３ｂが形成されている。これにより、断面形状が四角形となる基部１２ｃの一角に、押さえ駒３２，３３を突き当てることが可能となる。すなわち、凹歯面ブレード１２の基部１２ｃの断面形状を五角形等に形成することなく、図３に矢印Ｘで示すように、取付基準面２１ａ，２１ｂを備える一角に向けて凹歯面ブレード１２を押し付けることが可能となる。これにより、凹歯面ブレード１２の基部１２ｃの断面形状を四角形に形成することができるため、凹歯面ブレード１２の製作コストを低減することが可能となる。

また、図３に示すように、スロット孔２１に挿入された凹歯面ブレード１２の切削刃１２ａは、基準高さ位置の切削点とヘッド本体１１の回転中心Ｃとを結ぶ線に対して傾斜している。これにより、凹歯面ブレード１２の切削刃１２ａは、所定のすくい角α１を持ってワークＷを切削するようになっている。ここで、図６(Ａ)は図３のｂ方向から凹歯面ブレード１２の取付状態を示す断面図であり、図６(Ｂ)は図３のｃ方向から凹歯面ブレード１２の取付状態を示す断面図である。図６(Ａ)に示すように、凹歯面ブレード１２は回転方向に向けて所定の前傾け角β１で傾斜するように取り付けられ、図４および図６(Ｂ)に示すように、凹歯面ブレード１２は径方向外方に向けて所定の横傾け角β２で傾斜するように取り付けられる。なお、径方向外方とはヘッド本体１１の回転中心Ｃから外側に向かう方向である。

これまで説明したように、凹歯面ブレード１２は、所定のすくい角α１、前傾け角β１、横傾け角β２を持って、ヘッド本体１１に着脱自在に取り付けられている。また、凸歯面ブレード１３についても、凹歯面ブレード１２と同様の取付構造によって、ヘッド本体１１に対して着脱自在に取り付けられている。ここで、図７は図３のｄ−ｄ線に沿って凸歯面ブレード１３の取付状態を示す断面図である。図７に示すように、凸歯面ブレード１３を固定する固定機構２４は、前述した固定機構２２と同様に、ボルト部材(ネジ部材)４０、押さえ駒(押付部材)４２，４３および締付駒(締付部材)４４，４５によって構成されている。また、図３および図７に示すように、凸歯面ブレード１３の基部１３ｃが挿入されるスロット孔２３には、凹歯面ブレード１２を突き当てて位置決めする２つの取付基準面(第１基準面，第２基準面，基準面)２３ａ，２３ｂを備えている。さらに、図３に示すように、凸歯面ブレード１３は所定のすくい角α２や前傾け角を持ってヘッド本体１１に取り付けられ、図７に示すように、凸歯面ブレード１３は径方向内方に向けて所定の横傾け角β３で傾斜するように取り付けられる。なお、径方向内方とはヘッド本体１１の外側から回転中心Ｃに向かう方向である。

また、スロット孔２３の取付基準面２３ａ，２３ｂはヘッド本体１１の回転方向の逆側に形成されるため、切削時に凸歯面ブレード１３に作用する応力をヘッド本体１１側の取付基準面２３ａ，２３ｂによって受けることが可能となる。すなわち、スロット孔２３の取付基準面２３ａ，２３ｂは、切削時に凸歯面ブレード１３に対して作用する切削荷重(応力)を受ける向きに形成されている。これにより、単一の部品であるヘッド本体１１によって直に切削荷重を受けることが可能となり、凸歯面ブレード１３の緩みを防止してワークＷの切削精度を向上させることが可能となる。なお、前述した取付基準面２１ａ，２１ｂと同様に、スロット孔２３の取付基準面２３ａ，２３ｂについても、ヘッド本体１１の回転方向に対して傾斜するように設けられている。

また、図３に矢印(応力方向)で示すように、凸歯面ブレード１３によって凸歯面１６を切削する際には、凸歯面ブレード１３に対してヘッド本体１１の径方向外方側に切削荷重が作用している。つまり、凸歯面ブレード１３に対して径方向外方の分力を備えた切削加重が作用している。そこで、凸歯面ブレード１３は固定機構２４よりもヘッド本体１１の径方向外方に配置されており、固定機構２４は凸歯面ブレード１３よりもヘッド本体１１の径方向内方に配置されている。このように、凸歯面ブレード１３と固定機構２４とを配置することにより、固定機構２４によって切削荷重を受けるのではなく、ヘッド本体１１によって直に切削荷重を受けることが可能となる。これにより、凸歯面ブレード１３の緩みを防止してワークＷの切削精度を向上させることが可能となる。なお、ヘッド本体１１の内周側に固定機構２４を配置するためには、凸歯面ブレード１３を交換する際の作業性を良好に保つため、固定機構２４のようにヘッド本体１１の端面側から作業可能であることが望ましい。

続いて、工具ヘッド１０によるワークＷの切削状態について説明する。図８(Ａ)は凹歯面ブレード１２による凹歯面１５の切削状態を示す説明図であり、図８(Ｂ)は凸歯面ブレード１３による凸歯面１６の切削状態を示す説明図である。図８(Ａ)に示すように、凹歯面ブレード１２の切削刃１２ａによってワークＷには傘歯車の凹歯面１５が形成される一方、図８(Ｂ)に示すように、凸歯面ブレード１３の切削刃１３ａによってワークＷには傘歯車の凸歯面１６が形成される。このように、凹歯面ブレード１２を径方向外方に傾斜させ、凸歯面ブレード１３を径方向内方に傾斜させることにより、凹歯面ブレード１２や凸歯面ブレード１３の研削コストを引き下げることが可能となる。以下、その理由を説明する。

図９(Ａ)は凹歯面ブレード１００を垂直に取り付けた従来例を示す説明図であり、図９(Ｂ)は凸歯面ブレード１０１を垂直に取り付けた従来例を示す説明図である。図９(Ａ)および(Ｂ)に示すように、ヘッド本体１０２に対して凹歯面ブレード１００や凸歯面ブレード１０１を垂直に取り付けた場合には、切削する歯面に対向する歯面との干渉を回避するため、符号Ｘで示すように、切削刃１００ａ，１０１ａの反対側についてもブレード１００，１０１を大きく研削する必要があり、ブレード１００，１０１の研削コストを引き下げることが困難であった。これに対し、本発明の工具ヘッド１０にあっては、図８(Ａ)および(Ｂ)に示すように、凹歯面ブレード１２や凸歯面ブレード１３を径方向に傾斜させることから、ブレード１２，１３が非切削側の歯面に対して接触し難い位置関係となっている。これにより、ブレード１２，１３における切削刃１２ａ，１３ａの反対側の研削量を低減若しくは無くすことができるため、ブレード１２，１３の加工コストを引き下げることが可能となるのである。

また、前述したように、凹歯面ブレード１２や凸歯面ブレード１３は、径方向に傾斜してヘッド本体１１に取り付けられるだけでなく、固定機構２２，２４を用いることにより任意の突き出し量で固定することが可能である。このように、傾斜するブレード１２，１３の突き出し量を変化させることにより、ブレード１２，１３が備える切削刃１２ａ，１３ａを径方向に移動させることが可能となる。ここで、図１０(Ａ)は凹歯面ブレード１２の突き出し量と切削刃１２ａの径方向位置との関係を示す説明図であり、図１０(Ｂ)は凸歯面ブレード１３の突き出し量と切削刃１３ａの径方向位置との関係を示す説明図である。図１０(Ａ)に示すように、凹歯面ブレード１２の突き出し量を増加(矢印ａ１)させた場合には、凹歯面ブレード１２の切削刃１２ａは径方向外方に移動(矢印ｂ１)する一方、凹歯面ブレード１２の突き出し量を減少(矢印ａ２)させた場合には、凹歯面ブレード１２の切削刃１２ａは径方向内方に移動(矢印ｂ２)することになる。また、図１０(Ｂ)に示すように、凸歯面ブレード１３の突き出し量を増加(矢印ａ３)させた場合には、凸歯面ブレード１３の切削刃１３ａは径方向内方に移動(矢印ｂ３)する一方、凸歯面ブレード１３の突き出し量を減少(矢印ａ４)させた場合には、凸歯面ブレード１３の切削刃１３ａは径方向外方に移動(矢印ｂ４)することになる。

図１１(Ａ)〜(Ｃ)はブレード１２，１３のカッタ径と歯面の切削量との関係を示す説明図である。また、図１２はブレード１２，１３のカッタ径と歯面１５，１６のスパイラル角との関係を示す線図である。さらに、図１３はブレード１２，１３のカッタ径と歯面１５，１６の歯当たりとの関係を示す説明図である。

図１１(Ａ)〜(Ｃ)に示すように、ブレード１２，１３の突き出し量を減少させた場合には、凹歯面ブレード１２の切削刃１２ａが径方向内方に移動してカッタ径(回転中心Ｃから切削刃１２ａまでの距離)が減少し、凸歯面ブレード１３の切削刃１３ａが径方向外方に移動してカッタ径(回転中心Ｃから切削刃１３ａまでの距離)が増大することから、凹歯面１５および凸歯面１６の切削量が増加することになる。また、ブレード１２，１３の突き出し量を増加させた場合には、凹歯面ブレード１２の切削刃１２ａが径方向外方に移動してカッタ径が増大し、凸歯面ブレード１３の切削刃１３ａが径方向内方に移動してカッタ径が減少することから、凹歯面１５および凸歯面１６の切削量が減少することになる。また、図１２に示すように、ブレード１２，１３の突き出し量を変化させてカッタ径を変化させることにより、凹歯面１５や凸歯面１６のスパイラル角を変化させることが可能となる。なお、スパイラル角とはワークＷに形成される歯の捩れ角である。このように、凹歯面ブレード１２や凸歯面ブレード１３のカッタ径を変化させることにより、切削量やスパイラル角を変化させることができるため、凹歯面１５や凸歯面１６の歯面形状を修正することが可能となる。すなわち、図１３に示すように、ブレード１２，１３の突き出し量を変化させてカッタ径を変化させることにより、凹歯面１５や凸歯面１６の歯当たりを適切に調整することが可能となる。

これまで説明したように、凹歯面ブレード１２や凸歯面ブレード１３を径方向に傾斜させるようにしたので、凹歯面ブレード１２や凸歯面ブレード１３の突き出し量を変化させることにより、切削刃１２ａ，１３ａを径方向に移動させることが可能となる。すなわち、凹歯面ブレード１２や凸歯面ブレード１３のカッタ径を調整することができるため、容易に凹歯面１５や凸歯面１６の歯面形状を修正することが可能となる。また、凹歯面ブレード１２や凸歯面ブレード１３を径方向に傾斜させることにより、ブレード１２，１３と歯面とが干渉し難くなるため、ブレード１２，１３の研削量を低減若しくは無くすことができ、ブレード１２，１３の研削コストを引き下げることが可能となる。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、図示する場合には、１つのヘッド本体１１に対して凹歯面ブレード１２と凸歯面ブレード１３とを取り付けているが、ヘッド本体に対して凹歯面ブレード１２だけを取り付けても良く、ヘッド本体に対して凸歯面ブレード１３だけを取り付けても良い。また、本発明の工具ヘッド１０を用いることにより、ハイポイドギヤ、曲がり歯傘歯車等を切削することが可能である。さらに、本発明の工具ヘッド１０を用いることにより、勾配歯傘歯車を切削することが可能であり、等高歯傘歯車を切削することが可能である。

また、図示する場合には、凹歯面ブレード１２が径方向外方に傾斜して取り付けられ、凸歯面ブレード１３が径方向内方に傾斜して取り付けられているが、この傾斜方向に限られることはない。例えば、切削刃の形状等によっては、凹歯面ブレードを径方向内方に傾斜させても良く、凸歯面ブレードを径方向外方に傾斜させても良い。

さらに、凹歯面ブレード１２や凸歯面ブレード１３のカッタ径を調整することができるため、１つの工具ヘッド１０を用いて異なる寸法の歯車を切削することが可能である。すなわち、工具ヘッド１０の汎用性を高めることができ、歯車の切削コストを低減することが可能となる。

また、前述の説明では、カッタ径の調整を容易にするため、凹歯面ブレード１２や凸歯面ブレード１３をヘッド本体１１の径方向に傾斜させている。しかしながら、切削荷重による凹歯面ブレード１２や凸歯面ブレード１３の緩みを防止して切削精度を向上させるという観点からは、凹歯面ブレード１２や凸歯面ブレード１３をヘッド本体１１の径方向に傾斜させずに設けても良い。ここで、図１４は本発明の他の実施の形態である工具ヘッド４０を示す平面図である。また、図１５は工具ヘッド４０を部分的に拡大して示す平面図である。さらに、図１６は工具ヘッド４０を構成するヘッド本体４１を示す平面図である。

図１４に示すように、工具ヘッド４０は円盤状のヘッド本体４１を有しており、ヘッド本体４１には複数本の凹歯面ブレード(ブレード)４２および凸歯面ブレード(ブレード)４３が取り付けられている。また、凹歯面ブレード４２の先端に設けられる刃部４２ａには、傘歯車の凹歯面１５を切削する切削刃４２ｂが形成されている。同様に、凸歯面ブレード４３の先端に設けられる刃部４３ａには、傘歯車の凸歯面１６を切削する切削刃４３ｂが形成されている。そして、ヘッド本体４１に取り付けられたブレード４２，４３は、ヘッド本体４１の一端面４１ａから切削刃４２ｂ，４３ｂを突き出した状態で固定されている。

図１４〜図１６に示すように、ヘッド本体４１には、取付孔として複数のスロット孔４４，４５が円周方向に並んで形成されている。これらのスロット孔４４，４５はヘッド本体４１の厚み方向に貫通して形成されている。また、スロット孔４４はヘッド本体４１の外周側に形成されており、このスロット孔４４には凹歯面ブレード４２が取り付けられている。さらに、スロット孔４４には凹歯面ブレード４２を任意の突き出し量で固定する固定機構４６が取り付けられている。一方、スロット孔４５はヘッド本体４１の内周側に形成されており、このスロット孔４５には凸歯面ブレード４３が取り付けられている。さらに、スロット孔４５には凸歯面ブレード４３を任意の突き出し量で固定する固定機構４７が取り付けられている。このように、スロット孔４４，４５に対してブレード４２，４３および固定機構４６，４７が組み込まれる構造であることから、図１６に示すように、スロット孔４４，４５を大きく開口させてヘッド本体４１の重量を削減することが可能となる。

また、図１５および図１６に示すように、ヘッド本体４１に設けられるスロット孔４４の一角には、第１基準面(基準面)である取付基準面４４ａと、第２基準面(基準面)である取付基準面４４ｂとが形成されている。そして、スロット孔４４に収容される凹歯面ブレード４２の基部４２ｃは、スロット孔４４の２つの取付基準面４４ａ，４４ｂに突き当てられている。このように、凹歯面ブレード４２を２つの取付基準面４４ａ，４４ｂに突き当てることにより、凹歯面ブレード４２はヘッド本体４１に対して位置決めされている。同様に、ヘッド本体４１に設けられるスロット孔４５の一角には、第１基準面(基準面)である取付基準面４５ａと、第２基準面(基準面)である取付基準面４５ｂとが形成されている。そして、スロット孔４５に収容される凸歯面ブレード４３の基部は、スロット孔４５の２つの取付基準面４５ａ，４５ｂに突き当てられている。このように、凸歯面ブレード４３を２つの取付基準面４５ａ，４５ｂに突き当てることにより、凸歯面ブレード４３はヘッド本体４１に対して位置決めされている。

続いて、凹歯面ブレード４２を固定する固定機構４６について説明する。なお、凸歯面ブレード４３を固定する固定機構４７については、凹歯面ブレード４２の固定機構４６と同じ構造を有することから、同一の符号を付してその説明を省略する。図１７(Ａ)は図１５の矢印ａ方向から凹歯面ブレード４２の取付状態を示す断面図であり、図１７(Ｂ)は図１５の矢印ｂ方向から凹歯面ブレード４２の取付状態を示す断面図である。また、図１８は凹歯面ブレード４２の取付構造を示す分解斜視図である。さらに、図１９(Ａ)および(Ｂ)は固定機構４６を構成する押さえ駒５３を示す斜視図である。

図１７および図１８に示すように、固定機構４６はスロット孔４４に収容されるネジ部材５０を有しており、ネジ部材５０の端部にはそれぞれ逆位相となる雄ねじ部５０ａ，５０ｂが形成されている。また、固定機構４６は、対向する一対の締付駒(第１締付部材，第２締付部材，締付部材)５１，５２を有するとともに、これらの締付駒５１，５２に接触する押さえ駒(押付部材)５３を有している。それぞれの締付駒５１，５２には、ネジ部材５０の雄ねじ部５０ａ，５０ｂに対応する雌ねじ部５１ａ，５２ａが形成され、押さえ駒５３に接触する傾斜面５１ｂ，５２ｂが形成されている。また、図１９(Ａ)および(Ｂ)に示すように、押さえ駒５３には、ネジ部材５０が貫通する長孔５３ａが形成されるとともに、凹歯面ブレード４２の基部４２ｃの一角に突き当てられる突き当て面(第１押付面，第２押付面)５３ｂ，５３ｃが形成されている。また、図１９(Ａ)に示すように、押さえ駒５３には、締付駒５１に接触する第１傾斜面５３ｄと、締付駒５２に接触する第２傾斜面５３ｅとが形成されている。

このように、ネジ部材５０、押さえ駒５３および締付駒５１，５２によって構成される固定機構４６により、スロット孔４４に挿入された凹歯面ブレード４２の基部４２ｃはヘッド本体４１に対して固定されている。すなわち、図１７(Ｂ)に示すように、スロット孔４４に凹歯面ブレード４２の基部４２ｃを挿入した後に、ネジ部材５０を締め付けるようにすると、締付駒５１，５２が互いに近づくように移動し(矢印ａ方向)、押さえ駒５３は凹歯面ブレード４２の基部４２ｃを取付基準面４４ａ，４４ｂに押し付けるように移動する(矢印ｂ方向)。つまり、ネジ部材５０を締め付けることにより、締付駒５１，５２がネジ部材５０の軸方向に移動し、押さえ駒５３がネジ部材５０の径方向に移動することになる。これにより、凹歯面ブレード４２は、スロット孔４４の取付基準面４４ａ，４４ｂに押し付けられた状態で固定される。

なお、図１７(Ｂ)に示すように、締付駒５１，５２と押さえ駒５３とは傾斜面５１ｂ，５２ｂ，５３ｄ，５３ｅを介して接触することから、締付力を増大させて凹歯面ブレード４２を強固に固定することが可能となる。また、一対の締付駒５１，５２が互いに近づくように移動することから、これらの締付駒５１，５２に接触する押さえ駒５３がネジ部材５０に沿って移動することがなく、凹歯面ブレード４２の取付精度を高めることが可能となる。しかも、押さえ駒５３に対して２つの傾斜面５３ｄ，５３ｅを形成したので、１つの押さえ駒５３を２つの締付駒５１，５２に対応させることができ、固定機構４６の部品点数を削減することが可能となる。なお、図１４および図１５に示すように、ヘッド本体４１の外周部および内周部には、固定機構４６，４７の一部を覆うようにリング部材５４，５５が取り付けられている。このようにリング部材５４，５５を設けることにより、ブレード交換時における固定機構４６，４７の脱落を防止して作業性を向上させることが可能となる。

続いて、図１５に示すように、凹歯面ブレード４２が突き当てられる取付基準面４４ａ，４４ｂは、凹歯面ブレード４２に作用する切削荷重(応力)を受ける向きに形成されている。これにより、複数の部品からなる固定機構４６によって切削荷重を受けるのではなく、ヘッド本体４１によって直に切削荷重を受けることが可能となる。すなわち、単一の部品であるヘッド本体４１によって直に切削荷重を受けることができるため、切削荷重によって凹歯面ブレード４２が緩むことはなく、凹歯面ブレード４２の取付位置を保持することが可能となる。これにより、ワークＷの切削精度を向上させることが可能となる。

また、スロット孔４４の取付基準面４４ａ，４４ｂは、ヘッド本体４１の回転方向に対して傾斜するように形成されている。これにより、２つの取付基準面４４ａ，４４ｂによって切削荷重を確実に受けることが可能となる。図１５に矢印(応力方向)で示すように、切削荷重は基本的にヘッド本体４１の回転方向に対して逆向きに作用しているが、切削荷重の作用方向は常に一定方向ではなく、切削刃４２ｂが歯面に接してから離れるまでの切削過程において所定範囲内で振れるようになっている。このような切削荷重をヘッド本体４１で確実に受けるため、ヘッド本体４１の回転方向に直交する１つの取付基準面を設けるのではなく、ヘッド本体４１の回転方向に対して傾斜する２つの取付基準面４４ａ，４４ｂを設けるようにしている。なお、前述したように、切削荷重の作用方向は所定範囲で振れることから、取付基準面４４ａ，４４ｂを形成する際の向きについては、歯面の切削過程において少なくとも一度は切削荷重を受ける向きに設定されている。

また、押さえ駒５３には、凹歯面ブレード４２の基部４２ｃの一角に接触する２つの突き当て面５３ｂ，５３ｃが形成されている。これにより、断面形状が四角形となる基部４２ｃの一角に、押さえ駒５３を突き当てることが可能となる。すなわち、凹歯面ブレード４２の基部４２ｃの断面形状を五角形等に形成することなく、図１５に矢印Ｘで示すように、取付基準面４４ａ，４４ｂを備える一角に向けて凹歯面ブレード４２を押し付けることが可能となる。これにより、凹歯面ブレード４２の基部４２ｃの断面形状を四角形に形成することができるため、凹歯面ブレード４２の製作コストを低減することが可能となる。なお、図１５に符号αで示すように、締付駒５１，５２および押さえ駒５３の傾斜面５１ｂ，５２ｂ，５３ｄ，５３ｅは、取付基準面４４ａに対して傾斜するように形成されている。これにより、固定機構４６のネジ部材５０を締め付ける際には、矢印Ｘで示すように、取付基準面４４ａ，４４ｂを備える一角に向けて凹歯面ブレード４２を押し付けることが可能となる。

これまで説明したように、凹歯面ブレード４２に作用する切削荷重を受ける向きに取付基準面４４ａ，４４ｂを形成するようにしたので、切削荷重によって凹歯面ブレード４２が緩むことはなく、凹歯面ブレード４２によるワークＷの切削精度を向上させることが可能となる。また、凸歯面ブレード４３についても、凹歯面ブレード４２と同じ固定構造を有することから、切削荷重によって凸歯面ブレード４３が緩むことはなく、凸歯面ブレード４３によるワークＷの切削精度を向上させることが可能となっている。すなわち、スロット孔４５の取付基準面４５ａ，４５ｂは、切削時に凸歯面ブレード４３に対して作用する切削荷重(応力)を受ける向きに形成されている。これにより、単一の部品であるヘッド本体４１によって直に切削荷重を受けることが可能となり、凸歯面ブレード４３の緩みを防止してワークＷの切削精度を向上させることが可能となる。なお、前述した取付基準面４４ａ，４４ｂと同様に、スロット孔４５の取付基準面４５ａ，４５ｂについても、ヘッド本体４１の回転方向に対して傾斜するように設けられている。

また、図１５に矢印(応力方向)で示すように、凸歯面ブレード４３によって凸歯面１６を切削する際には、凸歯面ブレード４３に対してヘッド本体４１の径方向外方側に切削荷重が作用している。つまり、凸歯面ブレード４３に対して径方向外方の分力を備えた切削加重が作用している。そこで、凸歯面ブレード４３は固定機構４７よりもヘッド本体４１の径方向外方に配置されており、固定機構４７は凸歯面ブレード４３よりもヘッド本体４１の径方向内方に配置されている。このように、凸歯面ブレード４３と固定機構４７とを配置することにより、固定機構４７によって切削荷重を受けるのではなく、ヘッド本体４１によって直に切削荷重を受けることが可能となる。これにより、凸歯面ブレード４３の緩みを防止してワークＷの切削精度を向上させることが可能となる。なお、ヘッド本体４１の内周側に固定機構４７を配置するためには、凸歯面ブレード４３を交換する際の作業性を良好に保つため、固定機構４７のようにヘッド本体４１の端面４１ａ側から作業可能であることが望ましい。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、図示する場合には、１つのヘッド本体４１に対して凹歯面ブレード４２と凸歯面ブレード４３とを取り付けているが、ヘッド本体４１に対して凹歯面ブレード４２だけを取り付けても良く、ヘッド本体４１に対して凸歯面ブレード４３だけを取り付けても良い。また、本発明の工具ヘッド４０を用いることにより、ハイポイドギヤ、曲がり歯傘歯車等を切削することが可能である。さらに、本発明の工具ヘッド４０を用いることにより、勾配歯傘歯車を切削することが可能であり、等高歯傘歯車を切削することが可能である。

なお、以上説明した構成は、要約書の課題としては、次のように記載することができる。ブレードの緩みを防止して切削精度を向上させる。また、要約書の解決手段としては、次のように記載することができる。図１５に示すように、ヘッド本体１１には、凹歯面ブレード４２が挿入されるスロット孔４４と、凸歯面ブレード４３が挿入されるスロット孔４５とが形成される。スロット孔４４の一角には２つの取付基準面４４ａ，４４ｂが形成され、スロット孔４５の一角には取付基準面４５ａ，４５ｂが形成される。スロット孔４４には固定機構４６が組み込まれ、固定機構４６によって凹歯面ブレード４２が取付基準面４４ａ，４４ｂに押し当てられる。また、スロット孔４５には固定機構４７が組み込まれ、固定機構４７によって凸歯面ブレード４３が取付基準面４５ａ，４５ｂに押し当てられる。取付基準面４４ａ，４４ｂは凹歯面ブレード４２の切削荷重を受ける向きに形成される。また、取付基準面４５ａ，４５ｂは凸歯面ブレード４３の切削荷重を受ける向きに形成される。これにより、切削精度を向上させることが可能となる。

１０工具ヘッド
１１ヘッド本体
１１ａ一端面
１２凹歯面ブレード(ブレード)
１２ａ切削刃
１２ｂ刃部
１２ｃ基部
１３凸歯面ブレード(ブレード)
１３ａ切削刃
１３ｂ刃部
１３ｃ基部
１５凹歯面
１６凸歯面
２１スロット孔(第１取付孔，取付孔)
２１ａ取付基準面(第１基準面，基準面)
２１ｂ取付基準面(第２基準面，基準面)
２２固定機構
２３スロット孔(第２取付孔，取付孔)
２３ａ取付基準面(第１基準面，基準面)
２３ｂ取付基準面(第２基準面，基準面)
２４固定機構
４０工具ヘッド
４１ヘッド本体
４２凹歯面ブレード(ブレード)
４２ａ刃部
４２ｃ基部
４３凸歯面ブレード(ブレード)
４３ａ刃部
４４スロット孔(取付孔)
４４ａ取付基準面(第１基準面，基準面)
４４ｂ取付基準面(第２基準面，基準面)
４５スロット孔(取付孔)
４５ａ取付基準面(第１基準面，基準面)
４５ｂ取付基準面(第２基準面，基準面)
４６固定機構
４７固定機構
５０ネジ部材
５１締付駒(第１締付部材，締付部材)
５１ｂ傾斜面
５２締付駒(第２締付部材，締付部材)
５２ｂ傾斜面
５３押さえ駒(押付部材)
５３ｂ突き当て面(第１押付面)
５３ｃ突き当て面(第２押付面)
５３ｄ傾斜面(第１傾斜面)
５３ｅ傾斜面(第２傾斜面)
Ｃ回転中心

Claims

傘歯車を切削する工具ヘッドであって、
一角に第１基準面と第２基準面とを備える取付孔が厚み方向に形成される円盤状のヘッド本体と、
前記ヘッド本体の取付孔に挿入される基部と、前記基部に連なって前記ヘッド本体の一端面から突き出る刃部とを備えるブレードと、
前記ヘッド本体に取り付けられ、前記ブレードの基部を前記第１基準面と前記第２基準面とに押し当てて固定する固定機構と、を有し、
前記第１基準面と前記第２基準面とは、前記ブレードに作用する切削荷重を受ける向きに形成され、
前記固定機構は、前記取付孔に収容されるネジ部材と、前記ネジ部材に取り付けられて前記ネジ部材の軸方向に移動自在となる締付部材と、前記締付部材に傾斜面を介して接触して前記ネジ部材の径方向に移動自在となる押付部材と、を備え、
前記締付部材として、前記ネジ部材の一端側に取り付けられる第１締付部材と、前記ネジ部材の他端側に取り付けられる第２締付部材とが設けられ、
前記押付部材には、前記第１締付部材の傾斜面に接触する第１傾斜面と、前記第２締付部材の傾斜面に接触する第２傾斜面とが形成され、
前記押付部材によって前記ブレードの基部が前記第１基準面と前記第２基準面とに押し当てられる、ことを特徴とする工具ヘッド。
請求項１記載の工具ヘッドにおいて、
前記固定機構は、前記ヘッド本体の径方向外方に向けて前記ブレードを前記第１基準面と前記第２基準面とに押し当てることを特徴とする工具ヘッド。
請求項１または２記載の工具ヘッドにおいて、
前記第１基準面と前記第２基準面とは、前記ヘッド本体の回転方向に対して傾斜することを特徴とする工具ヘッド。
傘歯車を切削する工具ヘッドであって、
基準面を備える取付孔が厚み方向に形成される円盤状のヘッド本体と、
前記ヘッド本体の取付孔に挿入される基部と、前記基部に連なって前記ヘッド本体の一端面から突き出る刃部とを備えるブレードと、
前記ヘッド本体の取付孔に設けられ、前記ブレードの基部を前記取付孔の基準面に押し当てて固定する固定機構と、を有し、
前記ブレードは前記固定機構よりも前記ヘッド本体の径方向外方に配置される一方、前記固定機構は前記ブレードよりも前記ヘッド本体の径方向内方に配置され、
前記固定機構は、前記取付孔に収容されるネジ部材と、前記ネジ部材に取り付けられて前記ネジ部材の軸方向に移動自在となる締付部材と、前記締付部材に傾斜面を介して接触して前記ネジ部材の径方向に移動自在となる押付部材と、を備え、
前記締付部材として、前記ネジ部材の一端側に取り付けられる第１締付部材と、前記ネジ部材の他端側に取り付けられる第２締付部材とが設けられ、
前記押付部材には、前記第１締付部材の傾斜面に接触する第１傾斜面と、前記第２締付部材の傾斜面に接触する第２傾斜面とが形成され、
前記押付部材によって前記ブレードの基部が前記基準面に押し当てられる、ことを特徴とする工具ヘッド。
請求項１〜４のいずれか１項に記載の工具ヘッドにおいて、
前記ブレードの基部の断面形状は四角形に形成され、前記押付部材には前記基部の一角に接触する第１押付面と第２押付面とが形成されることを特徴とする工具ヘッド。
請求項１〜５のいずれか１項に記載の工具ヘッドにおいて、
前記ブレードは、前記傘歯車の凸歯面を切削する凸歯面ブレードであることを特徴とする工具ヘッド。