JP5581074B2

JP5581074B2 - 円弧凹状研削砥石車砥石車のツルーイング装置

Info

Publication number: JP5581074B2
Application number: JP2010037093A
Authority: JP
Inventors: 俊哉倉田; 明仁松山; 優佐藤; 富美夫久保
Original assignee: 株式会社岡本工作機械製作所
Priority date: 2010-02-23
Filing date: 2010-02-23
Publication date: 2014-08-27
Anticipated expiration: 2030-02-23
Also published as: JP2011173180A

Description

本発明は、割り出し装置（芯出し装置）に支持されたワークを前後方向に移動可能に設置された円弧凹状砥石車を用いてトロコイド形状歯車を研削加工する研削装置に据え付けられる研削砥石車のツルーイング装置に関する。このツルーイング装置を用いてドレス成形されたトロコイド形状歯車を成形するのに用いた研削砥石車は、０．２〜０．３μｍ寸法まで精度よくツルーイングされるので、研削砥石車の使用保証期間を長くする（トロコイド形状歯車の研削砥石車の交換時期を長くする）ことができる。

トリコロイドポンプは、日本オイルポンプ社のホームページのカタログ「トロコイドポンプ」（非特許文献１）に開示されるように、外歯車（アウターロータ）とその内側に納まる内歯車（インナーロータ）とが噛み合って回転する内接歯車型ポンプであり、歯形がトコロイド曲線によって形成されており、トロコイドポンプは円形のケースと外側円板状で内側に歯を出し中空部は五角形のアウターローターとそれに噛み合う四つの歯を持った糸巻状のインナーローターからなっており駆動軸はインナーローターの中心に附けられておりインナーローターの中心とアウターローターの中心は偏心になっている。インターローターが回転するとアウターローターは同一方向に駆動される。回転について両者の距離の短いところではインナーローターの山とアウターローターの谷が噛み合うが距離の遠い方ではインナーローターの山が一つ少ないためにアウターローターとの間に形成される三つの空間は拡がったり縮まったりしてポンプ作用をなし液体を強制的に吸い込み、吐出する。

特公平３−３０７５号公報（特許文献１）は、トロコイド形モータあるいはポンプにおける歯形の接触面形状として、歯形の研削目の歯筋方向及び該研削目の歯筋方向と交差する奉公に凹凸面が形成された接触面と、前記凹凸の高さよりも低い膜厚で前記接触面に形成された化成処理皮膜を有する歯形の接触面を開示する。

また、特許第４，３４５，４６８号明細書（特許文献２）は、被加工物（砥石）を固定して搬送する保持器に固定し、前記被加工物に対して加工機（成形砥石）を用いてツルーイングを行うツルーイング装置であって、固定された前記被加工物の位置測定を行うことで、所定の基準位置に対しての前記被加工物の配置および基準位相からの位相ズレを測定する位置測定器と、前記位置測定器にて測定された前記ワークの配置および前記位相ズレとに基づいて、前記被加工物を加工することによりツルーイングを行う加工機（成形砥石）を備えているツルーイング装置を提案する。

このツルーイング装置を用いて前記被加工物を保持器に固定して搬送し、前記位置測定行程と前記加工工程とを位置測定器および加工機にてそれぞれ行うようにし、前記保持器に第１位置決め手段を備えると共に、前記位置測定器および前記加工機に、前記第１位置決め手段と対応する位置決め第２位置決め手段を備えておき、前記保持器を前記位置測定器に搬送した際には、前記第１位置決め手段および前記位置測定器に備えられた前記第２位置決め手段により、前記保持器を前記位置測定器の所定位置に配置すると共に、前記保持器を前記加工機に搬送した際には、前記第１位置決め手段および前記加工機に備えられた前記第２位置決め手段により、前記保持器を前記位置測定器の所定位置に配置し、前記位置測定器にて測定された前記被加工物の配置および前記位相ズレを、前記保持器を前記加工機に搬送した後にも適用するツルーイング方法を提案する。

上記特許第４，３４５，４６８号明細書２は、１７個の歯山を有するアウターローターと１６個の歯山を有するインナーローターの組み合わせを図面で開示するが、インナーロータの歯山がアウターローターの歯山より１個少ない共通点を除けばアウターローターの歯山数が５〜２０個の歯車を利用したトロコイドポンプが市販されている。

図２にトロコイド形状歯車の円弧凹状研削砥石車２５の駆動機構の部分断面図を、図３に円弧凹状研削砥石車２５を用いてワークｗを部分研削加工している状態図を示す。

この円弧凹状研削砥石車２５の成形砥石（成形ドレッサ）としては、現在、首振り型電着ＣＢＮ砥石が用いられている。この首振り型電着ＣＢＮ砥石を用いて円弧凹状研削砥石車２５の円弧凹状部分をコンタリングドレス成形加工すると、研削砥石車の円弧凹状部の中心Ｒに対し円弧凹状裾部のＲが若干０．５Ｒ前後なだらかとなっているので３００〜５００μｍ修正ドレス成形する必要があることが判明した。この修正成形を行わないと円弧凹状研削砥石車の交換時期が早くなる。

一方、特開２０１０−２３２００号公報（特許文献３）は、円盤状に形成され、外周面にワークを研削する研削部位を有する砥石車と、円盤状に形成され、外周面に前記砥石車の前記研削部位を転写したツルーイング凹溝が形成された総形ツルア(固定型成形砥石)と、前記総形ツルアに設けられた被検出部と、前記砥石車と前記総形ツルアの他方に設けられ前記被検出部の位置を検出可能な距離センサと、前記距離センサによる検出距離の変化に基づいて前記凹部または前記周状溝部の角部を算出し、前記角部の位置に基づいて前記総形ツルアと前記砥石車とが対向する位置を割り出す前記センサの出力に基づいて前記総形ツルアと前記砥石車とが対向する位置を割り出す割出部とを備える数値制御研削装置を用い、この数値制御研削装置の砥石軸に設けられている砥石車を回転させながら前記ツルアに接触させてツルーイングする方法が開示されている。

本発明者らは、既存のトロコイド形状歯車成形用研削装置を前述の記特許第４，３４５，４６８号明細書および特開２０１０−２３２００号公報に記載のＸＹＺ位置決め可能な数値制御を利用する研削装置に改造し、固定型の成形砥石をロータリードレッサ（円柱状ドレッサまたは図２に示される円弧凹状研削砥石車の円弧凹状溝を転写した凸状円盤ドレッサ）に換えることを想定し数値制御研削装置を組み立てたところ、ロータリードレッサの数値制御研削装置への取り付け手段、機枠上への取り付け位置を工夫する必要があることが判明した。

日本オイルポンプのホームページカタログ"トロコイドポンプ"、〔online〕、〔平成２２年２月１６日検索〕、＜ＵＲＬ:http://www.mootaro.com/c/061/569/> 特公平３−３０７５号公報特許第４，３４５，４６８号明細書特開２０１０−２３２００号公報

従来の首振り型電着ＣＢＮ成形砥石を用いる前記精密ドレスできない欠点を改良するため、トロコイド形状歯車成形用数値制御研削装置の機枠上に取り付けるドレッサとして回転式のロータリードレッサを選択し、このロータリードレッサの機枠上の取り付け位置を決める。

請求項１の発明は、機枠（Ｂ）上に芯出し機構（１１）のワーク（ｗ）に対し前後（Ｘ軸）方向に延びる回転軸（１２）に軸承されたクランプ機構（１３）に挟持された複数のワーク（ｗ）を固定したワークステージ（１０）と、前記機枠（Ｂ）上に前後（Ｘ軸）方向に移動可能なツールテーブル（２３）に上下（Ｙ軸）方向に昇降可能でかつ前後（Ｘ軸）方向に移動可能な案内装置に円弧凹状研削砥石車（２５）の円弧凹状部が前記ワーク（ｗ）に対向して設けられ、この円弧凹状研削砥石車（２５）を駆動ベルト（２９）で回転駆動させる砥石車回転機構を備えたツールステージ（２０）を設けたトロコイド形状歯車加工用数値制御研削装置に用いる円弧凹状研削砥石車（２５）のツルーイング装置（１）であって、
前記ワークステージ（１０）の機枠（Ｂ）上に前記芯出し機構（１１）の回転軸（１２）の軸心に平行な鉛直面（ＸＹ面）上の位置にドレッサ砥石支持アーム（３２）にロータリードレッサ砥石（３１）を昇降案内機構（３３）で上下方向（Ｙ軸方向）に昇降自在に設けたツルーイングステージ（３０）を備えることを特徴とする、研削砥石車のツルーイング装置（１）を提供するものである。

請求項２の発明は、ロータリードレッサ砥石（３１）が円弧凹状研削砥石車（２５）の円弧凹状溝を転写した円盤状総形砥石であり、ＣＢＮビトリファイド砥石またはダイヤモンドビトリファイド砥石を素材とすることを特徴とする、請求項１に記載の研削砥石車のツルーイング装置（１）を提供するものである。

トロコイド形状歯車加工用数値制御研削装置のＸＹＺ軸座標読み取り機構を利用して円弧凹状研削砥石車の位置座標およびロータリードレッサ砥石の位置座標を検出し、両者間の距離を算出し、ロータリードレッサ砥石を昇降移動、ついで円弧凹状研削砥石車を前進させて回転しているロータリードレッサ砥石に回転している円弧凹状研削砥石車を回転接触させ、円弧凹状研削砥石車のコンタリング・ツルーイング（成形ドレス加工）を開始する。ついで、前記ロータリードレッサ砥石の昇降移動、および円弧凹状研削砥石車の前後進退移動を繰り返すコンタリング・ツルーイングを続行し、砥石車のツルーイングを終了させる。

ツルーイング後の砥石車の表面寸法精度を測定し、１０μｍ以上であればコンタリング・ツルーイングを再開して円弧凹状研削砥石車のワークに対するＸＹＺ座標位置を調整しつつ表面寸法精度５μｍ以下となるまでコンタリング・ツルーイングを行う。

ロータリードレッサ砥石がＣＢＮビトリファイド砥石またはダイヤモンドビトリファイド砥石を素材とする総形砥石であるときは、１回のコンタリング・ツルーイングで２〜３μｍの寸法精度を出すことができ、コンタリング・ツルーイングを再開する機会は稀である。

図１はトロコイド形状歯車成形用数値制御研削装置の一部分を切り欠いた正面図である。図２は円弧凹状研削砥石車の駆動機構の一部を切り欠いた正面図である。（公知）図３はアウターローターの歯山および谷の一部を円弧凹状研削砥石車で研削加工している状態を示す側面図である。（公知）図４は円弧凹状研削砥石車および円柱状ロータリードレッサの寸法を示す図である。図５は円盤状総形砥石の斜視図である。

以下、図１と図４を用いて本発明をさらに詳細に説明する。図１に示すトロコイド形状歯車成形用数値制御研削装置用の研削砥石車のツルーイング装置１は、機枠Ｂ上に芯出し機構（アクチェエーター）１１により回転される回転軸１２に軸承されたワーク押さえ板１３ａ，１３ｂとスライドロッド１３ｃを備えたクランプ機構１３に挟持された複数の板状ワークｗを固定したワークステージ１０と、前記機枠Ｂ上に前後（Ｘ軸方向）移動可能なツールテーブル２２および左右方向（Ｚ軸方向）に移動可能なツールテーブル２３上にサーボモータ２４により上下方向（Ｙ軸方向）に昇降可能な案内装置に搭載された円弧凹状研削砥石車２５をこの研削砥石車の円弧凹状部がワークｗに対向して設けられたツールステージ２０と、前記ワークステージ１０の機枠Ｂ上方に前記芯出し機構の回転軸１２の軸心に平行な鉛直面（ＸＹ面）上に設けたドレッサ砥石支持アーム３２にロータリードレッサ砥石３１を昇降案内機構３３で上下方向（Ｙ軸方向）に昇降自在に設けたツルーイングステージ３０を備える。

クランプ機構１３に挟持された複数の板状ワークｗは、回転軸１２を目的とするワーク（トロコイド形状歯車）の山数ｎで３６０度を割った角度回転し、前記円弧凹状研削砥石車２５に対するワークの位置決め（芯出し）を行う。

前記円弧凹状研削砥石車２５は前記ツールテーブル２３を左右方向（Ｚ軸方向）に移動させて前記ワークｗに対向するＺ軸座標を決め、ついで、前記案内装置の上下（Ｙ軸）移動で円弧凹状研削砥石車２５に対するＹ軸座標を決めることで円弧凹状研削砥石車２５のワークｗに対向する位置座標（Ｙ，Ｚ）が決定される。

ツールステージ２０上の駆動モータ２７の回転駆動を駆動ベルト２９に伝えて前記円弧凹状研削砥石車２５を軸芯周りに回転させ、ついで、ツールテーブル２２をサーボモータ２６で前後方向（Ｘ軸方向）に移動させてワークｗに当接させ、歯車１／ｎ部分の歯山と谷を研削加工する。研削中は、ワークの角度出し、円弧凹状研削砥石車２５のＸＹＺ軸座標移動が行われ、所望の寸法精度のトロコイド形状歯車ｗが得られる。

ロータリードレッサ砥石３１としては、図４に示す円弧凹状研削砥石車２５の円弧凹状Ｒよりも小さい直径を有する円柱状ロータリードレッサ、円弧凹状研削砥石車２５の円弧凹状を転写した転写した図５に示す凸状円盤ロータリードレッサが使用でき、砥石素材がＣＢＮビトリファイド砥石またはダイヤモンドビトリファイド砥石であるものが電着ＣＢＮ砥石よりは好ましい。円柱状オータリードレッサ砥石３１はその直径面が円弧凹状研削砥石車２５の円弧凹状面に対向するように下降移動される。

このロータリードレッサ砥石３１を用いて円弧凹状研削砥石車２５の円弧凹状面のドレス成形を行うには、ロータリードレッサ砥石３１を上昇させた後、ロータリードレッサ砥石３１の直径軸のＹ座標位置で停止させる。ついで、回転している円弧凹状研削砥石車２５を前進させて回転しているロータリードレッサ砥石３１に接触させてコンタリングドレス成形（ツルーイング）を行う。ドレス成形中は、円弧凹状研削砥石車２５のＸＹＺ座標位置移動が行われ、必要により芯出し機構１１によりクランプ機構１３を微小に傾斜することも行われる。

本発明の円弧凹状研削砥石車２５のツルーイング装置１は、円弧凹状研削砥石車２５のＸＹＺ座標位置決め、ロータリードレッサ砥石３１傾斜の芯出しが可能であるので寸法精度良く（２μｍ以下の精度）円弧凹状研削砥石車２５の円弧凹状面をドレス成形できる。

１円弧凹状研削砥石車のツルーイング装置
Ｂ機枠
ｗワーク
１０ワークステージ
１１芯出し機構
１２回転軸
１３クランプ機構
２０ツールステージ
２３ツールテーブル
２５円弧凹状研削砥石車
２９駆動ベルト
３０ツルーイングステージ(ドレスステージ)
３１ロータリードレッサ砥石
３２ドレッサ支持アーム

Claims

機枠（Ｂ）上に芯出し機構（１１）のワーク（ｗ）に対し前後（Ｘ軸）方向に延びる回転軸（１２）に軸承されたクランプ機構（１３）に挟持された複数のワーク（ｗ）を固定したワークステージ（１０）と、前記機枠（Ｂ）上に前後（Ｘ軸）方向に移動可能なツールテーブル（２３）に上下（Ｙ軸）方向に昇降可能でかつ前後（Ｘ軸）方向に移動可能な案内装置に円弧凹状研削砥石車（２５）の円弧凹状部が前記ワーク（ｗ）に対向して設けられ、この円弧凹状研削砥石車（２５）を駆動ベルト（２９）で回転駆動させる砥石車回転機構を備えたツールステージ（２０）を設けたトロコイド形状歯車加工用数値制御研削装置に用いる円弧凹状研削砥石車（２５）のツルーイング装置（１）であって、
前記ワークステージ（１０）の機枠（Ｂ）上に前記芯出し機構（１１）の回転軸（１２）の軸心に平行な鉛直面（ＸＹ面）上の位置にドレッサ砥石支持アーム（３２）にロータリードレッサ砥石（３１）を昇降案内機構（３３）で上下方向（Ｙ軸方向）に昇降自在に設けたツルーイングステージ（３０）を備えることを特徴とする、研削砥石車のツルーイング装置（１）。
ロータリードレッサ砥石（３１）が円弧凹状研削砥石車（２５）の円弧凹状溝を転写した円盤状総形砥石であり、ＣＢＮビトリファイド砥石またはダイヤモンドビトリファイド砥石を素材とすることを特徴とする、請求項１に記載の研削砥石車のツルーイング装置（１）。