JP5858231B2

JP5858231B2 - ラッピング加工装置

Info

Publication number: JP5858231B2
Application number: JP2012016402A
Authority: JP
Inventors: 知巳今泉
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-01-30
Filing date: 2012-01-30
Publication date: 2016-02-10
Anticipated expiration: 2032-01-30
Also published as: JP2013154429A

Description

本発明は、被加工歯車の歯面をラッピング加工するラッピング加工装置に関する。

例えば、歯車の歯面を加工するラッピング加工では、被加工歯車と歯車を互いに噛合わせ、被加工歯車と歯車との間にラップ剤を介在させた状態で回転させることで、被加工歯車の歯面を加工することができる。

また、例えば、特許文献１には、２個のラップ歯車の間に被加工歯車を噛合わせ、ラップ歯車と被加工歯車との噛合い点に砥粒とラップ油を混合させたラップ液を供給し、一方のラップ歯車に回転を与えて駆動し、他方のラップ歯車にブレーキをかけて加工負荷を与えることにより、２個のラップ歯車で被加工歯車の両歯面を加工する心なし歯車ラッピング盤が開示されている。

特開２００７−７５９８３号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された心なし歯車ラッピング盤では次のような問題がある。ラッピング加工する際に、回転駆動を与えるラップ歯車は、回転方向と逆行する反力を受ける。このため、この反力に対抗することができる容量を備えた駆動装置、すなわち、モータの容量アップや、減速機によるトルクアップを可能にした駆動装置が必要となるので、設備が大きくなり、設備コストが増大する。

また、駆動装置のトルクアップのために、減速機を入れることにより、減速機の誤差成分でラップ歯車の回転変動がより大きくなり、被加工歯車の加工精度が低下する。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、被加工歯車の脱着が容易であり、被加工歯車の歯面によく倣い、精度よく加工できると共に、駆動装置の容量を小さくすることができるラッピング加工装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、請求項１のラッピング加工装置に係る発明は、被加工歯車に噛合うウォーム状のラップウォームと、該ラップウォームを回転駆動する駆動手段と、前記被加工歯車に噛合う外歯車であるブレーキラップ歯車と、前記ブレーキラップ歯車の回転を制動する制動手段とを備え、前記ブレーキラップ歯車を前記ラップウォームに近接して配置して、前記被加工歯車の移動を拘束し、前記被加工歯車を前記ラップウォーム及び前記ブレーキラップ歯車に噛合わせた状態で軸支することなく回転可能に保持し、前記被加工歯車と前記ラップウォーム及び前記ブレーキラップ歯車との噛合いによって、前記被加工歯車の両歯面を同時にラッピング加工することを特徴とする。
また、上記の課題を解決するために、請求項２のラッピング加工装置に係る発明は、被加工歯車に噛合うウォーム状のラップウォーム及びウォーム状のブレーキラップウォームと、前記ラップウォーム及び前記ブレーキラップウォームをそれぞれ回転駆動する駆動手段と、前記被加工歯車を前記ラップウォーム及び前記ブレーキラップウォームに噛み合わせた状態で軸支することなく回転可能に保持する保持手段とを備え、前記ラップウォーム及び前記ブレーキラップウォームの駆動軸を互いに交差する方向に傾斜させ、前記被加工歯車に噛合わせることによって、前記被加工歯車の両歯面を同時にラッピング加工することを特徴とする。
また、上記の課題を解決するために、請求項３のラッピング加工装置に係る発明は、被加工歯車に噛合う鼓状ウォーム型のラップウォームと、該ラップウォームを回転駆動する駆動手段と、前記被加工歯車を前記ラップウォーム側に押圧し、前記被加工歯車を前記ラップウォームに噛み合わせた状態で軸支することなく回転可能に保持する保持手段とを備え、前記被加工歯車を前記ラップウォームにバックラッシのない状態で噛合わせて、前記被加工歯車の両歯面を同時にラッピング加工することを特徴とする。

本発明に係るラッピング加工装置によれば、被加工歯車の脱着が容易であり、被加工歯車の歯面によく倣い、精度よく加工できると共に、駆動装置の容量を小さくすることができる。

本発明の第１実施形態に係るラッピング加工装置の概略構造を示す正面図である。本発明の第２実施形態に係るラッピング加工装置の概略構造を示す正面図である。本発明の第３実施形態に係るラッピング加工装置の概略構造を示す正面図である。本発明の第４実施形態に係るラッピング加工装置の概略構造を示す正面図である。本発明の第４実施形態の変形例に係るラッピング加工装置の概略構造を示す正面図である。本発明の第５実施形態に係るラッピング加工装置の概略構造を示す正面図である。

以下、本発明の第１実施形態を図１に基づいて詳細に説明する。
第１実施形態に係るラッピング加工装置の概略構造を示す正面図を図１に示す。図１に示すように、ラッピング加工装置１は、外歯車である被加工歯車２の歯面をラッピング加工するためのものであって、互いに所定の間隔で配置されて被加工歯車２の両側に噛合い、回転駆動力を与えるウォーム状のラップウォーム３と、被加工歯車２の回転に対してブレーキをかける外歯車であるブレーキラップ歯車４と、被加工歯車２の飛び出しを防止するガイドローラ５Ａとで構成されている。

被加工歯車２は、ラップウォーム３及びブレーキラップ歯車４との噛合い、並びに、ガイドローラ５Ａとの当接により、回転可能に支持され、回転軸Ｃ１によって軸支されていない。また、被加工歯車２は、案内部材（図示せず）によって軸方向に保持され、また、保持位置を移動可能になっている。被加工歯車２とラップウォーム３及びブレーキラップ歯車４との歯面間には、ノズル等の供給装置（図示せず）によって砥粒を含むラップ剤が供給される。

ガイドローラ５Ａは、回転軸Ｃ３によって回転可能に支持され、被加工歯車２に当接して、被加工歯車２がラップウォーム３によって回転されたとき、被加工歯車２が回転軸Ｃ１に直交する方向に押し出されないように支持している。

ラップウォーム３は、被加工歯車２と噛合い可能なウォーム状で、回転により、被加工歯車２の歯面との間で滑りが生じるように歯形が形成されている。また、ラップウォーム３は、モータ（図示せず）の駆動軸Ｍ１に連結されて回転駆動される。モータは、制御部（図示せず）によって回転速度、回転方向を制御することができる。

ブレーキラップ歯車４は、回転軸Ｃ２によって回転可能に支持されている。また、ブレーキラップ歯車４は、被加工歯車２と噛合い可能な外歯車であり、回転により、被加工歯車２の歯面との間で滑りが生じるように歯形が形成されている。ブレーキラップ歯車４の回転軸Ｃ２は、被加工歯車２の回転軸Ｃ１に対して軸交差角が設けられて、これらの回転により、歯面に滑りが生じるようになっている。ブレーキラップ歯車４は、被加工歯車２の回転に対して、ブレーキをかけるために、回転軸Ｃ２に加工負荷を与えるためのブレーキ装置（図示せず）が設けられている。
なお、図１中の符号Ｄ１は、被加工歯車２の基礎円、符号Ｄ２は、ブレーキラップ歯車４の基礎円、符号Ｅは、被加工歯車２の歯先円を示す。

以上のように構成した本実施形態の動作について次に説明する。
被加工歯車２をラップウォーム３とブレーキラップ歯車４との間の近傍に配置し、ラップウォーム３及びブレーキラップ歯車４に接触させる。そして、モータにより、ラップウォーム３を低速回転させる。これにより、被加工歯車２が図１に示すラッピング加工位置に送り込まれ、ガイドローラ５Ａに当接する。すなわち、被加工歯車２は、ラップウォーム３とブレーキラップ歯車４とで挟み込まれ、噛合わされて配置される。このとき、ブレーキラップ歯車４は、被加工歯車２の回転軸Ｃ１に対して、軸交差角を持たせた状態で配置される。

そして、被加工歯車２とラップウォーム３及びブレーキラップ歯車４との歯面間にラップ剤を供給し、制御部により適当な回転速度を設定してモータを回転させる。この回転によりモータの駆動軸Ｍ１と連結したラップウォーム３と、ラップウォーム３と噛合う被加工歯車２が回転し、更に、被加工歯車２の回転により、被加工歯車２と噛合うブレーキラップ歯車４が回転する。また、ブレーキラップ歯車４は、回転軸Ｃ２に設けられたブレーキ装置によって、ブレーキ力が調整され、このブレーキ力により被加工歯車２の回転に対して加工負荷をかける。このブレーキ力により、被加工歯車２の歯面の一方がラップウォーム３の歯面に押付けられ、他方がブレーキラップ歯車４の歯面に押付けられるので、被加工歯車２の歯面の両方を同時に加工することができる。このとき、回転軸Ｃ１に直交する方向に移動しようとする被加工歯車２をガイドローラ５Ａによって支持する。

その結果、被加工歯車２とラップウォーム３の噛合いにより歯面に相対滑り運動が生じ、両歯面間に介在されるラップ剤により被加工歯車２の一方の歯面がラッピング加工される。また、ブレーキラップ歯車４は、被加工歯車２の回転軸Ｃ１に対して、軸交差角を持たせた状態で回転されることで、歯面に相対滑り運動が生じ、両歯面間に介在されるラップ剤により被加工歯車２の他方の歯面がラッピング加工される。これにより、被加工歯車２の歯面の両方を同時にラッピング加工することができ、加工時間を短縮することができる。

被加工歯車２をラップウォーム３で回転駆動することにより、減速比を大きくすることができ、また、この回転駆動力の伝達は不可逆であり、被加工歯車２の回転の反力がラップウォーム３の回転の反力にならないので、モータの負荷を軽減することができる。これにより、モータの容量を小さくすることができるので、小型化、省エネルギー化及び低コスト化を達成することができる。
また、ラップウォーム３及びブレーキラップ歯車４は、被加工歯車２と噛合う位置が限られているため、摩耗した場合には、噛合う位置を変更することにより、交換することなく加工を継続することができるので、多数の被加工歯車２をラッピング加工することができる。

被加工歯車２のラッピング加工後、制御部によりモータの回転を低速逆回転させることにより、被加工歯車２をラップウォーム３及びブレーキラップ歯車４との噛合いから取外すことができる。あるいは、ブレーキラップ歯車４を回転駆動して、その回転を増速することによっても被加工歯車２を取外すことができる。このように、被加工歯車２の脱着は、ラップウォーム３の回転方向、あるいは、ブレーキラップ歯車４の回転の増速により容易に行うことができる。

次に、本発明の第２乃至第５実施形態について、それぞれ図２乃至図６を参照して説明する。なお、以下の説明において、上記第１実施形態に対して、同様の部分には同じ参照符号を用いて、異なる部分についてのみ詳細に説明する。

本発明の第２実施形態に係るラッピング加工装置の概略構造を示す正面図を図２に示す。図２に示すように、第２実施形態のラッピング加工装置１Ａでは、被加工歯車２の歯面をラッピング加工するために、上記第１実施形態のブレーキラップ歯車４の代わりにブレーキラップウォーム１０を用いている。

ブレーキラップウォーム１０は、モータの駆動軸Ｍ２に取付けられ、ラップウォーム３と同様に、その回転速度及び回転方向を調整できるようになっている。ブレーキラップウォーム１０は、ラップウォーム３とは反対側に被加工歯車２と噛合わされている。

そして、モータによりラップウォーム３及びブレーキラップウォーム１０を回転駆動して、被加工歯車２を回転させる。このとき、ラップウォーム３とブレーキラップウォーム１０の回転速度の微小差分をコントロールすることで、ブレーキラップウォーム１０によりブレーキ力を発生させ、これを調整することができる。これにより、加工負荷を発生させ、被加工歯車２の歯面の一方にラップウォーム３の歯面を押圧し、他方にブレーキラップウォーム１０の歯面を押圧して、被加工歯車２の歯面の両面を同時に加工することができる。すなわち、被加工歯車２とラップウォーム３及びブレーキラップウォーム１０の噛合いにより歯面に相対滑り運動が生じ、両歯面間に介在されるラップ剤により被加工歯車２の歯面がラッピング加工される。これにより、上記第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

また、上記第２実施形態の場合、ラップウォーム３とブレーキラップウォーム１０の駆動軸Ｍ１，Ｍ２をハの字状に傾斜させることにより、これらの間に径の異なる被加工歯車２を噛合わせることが可能となり、径の異なる被加工歯車２をラッピング加工することができる。

本発明の第３実施形態に係るラッピング加工装置の概略構造を示す正面図を図３に示す。図３に示すように、第３実施形態のラッピング加工装置１Ｂでは、上記第１実施形態のガイドローラ５Ａを省略している。

ブレーキラップ歯車４をラップウォーム３に接近して配置している。これにより、ラップウォーム３の駆動による被加工歯車２の移動を拘束することができる。

ガイドローラ５Ａが無くても、被加工歯車２を図３に示す加工位置に保持することができる。その結果、上記第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

また、上記第３実施形態の場合、ラップウォーム３及びブレーキラップ歯車４の間に径の異なる被加工歯車２を噛合わせることができるので、径の異なる被加工歯車２をラッピング加工することができる。

本発明の第４実施形態に係るラッピング加工装置の概略構造を示す正面図を図４に示す。図４に示すように、第４実施形態のラッピング加工装置１Ｃでは、上記第１実施形態のブレーキラップ歯車４を省略し、複数のガイドローラ５Ａ，５Ｂ，５Ｃによって被加工歯車２を図示の加工位置に回転可能に支持している。

そして、ガイドローラ５Ａ，５Ｂにより、被加工歯車２をラップウォーム３の軸に沿った方向に対して拘束し、ガイドローラ５Ｃにより、被加工歯車２をラップウォーム３側に押付けて、被加工歯車２とラップウォーム３とをノーバックラッシ状態、すなわち、被加工歯車２の歯面とラップウォーム３の歯面との間に隙間がない状態で噛合わせている。これにより、被加工歯車２の歯面の両方を同時にラッピング加工することができる。

なお、本発明の第４実施形態の変形例に係るラッピング加工装置では、図５に示すように、２つのガイドローラ１５Ａ，１５Ｂにより、被加工歯車２を保持して、ラップウォーム３にノーバックラッシ状態で噛合わせることもできる。この場合、被加工歯車２の脱着は、一方のガイドローラを図示の加工位置から後退させて、ラップウォーム３を低速回転、低速逆回転させることにより、容易に行うことができる。
また、図４及び５に示す実施形態において、ガイドローラの代わりに被加工歯車２に噛合うガイド歯車、または、ラッピング加工用のラップ歯車としてもよい。

本発明の第５実施形態に係るラッピング加工装置の概略構造を示す正面図を図６に示す。図６に示すように、第５実施形態のラッピング加工装置１Ｄでは、上記第１実施形態のラッピング加工装置１のブレーキラップウォーム４を省略し、ガイドローラ５Ｃをブレーキラップ歯車４の位置に配置して、ガイドローラ５Ｃによって被加工歯車２をラップウォーム２０に押圧している。

また、ラップウォーム２０は、両端部に対して中央部を小径とした略鼓状の形状であり、被加工歯車２をラップウォーム２０の軸に沿った方向に対して拘束している。

そして、ガイロドローラ５Ｃにより被加工歯車２をラップウォーム２０側に押付けることで、被加工歯車２とラップウォーム２０とをノーバックラッシ状態で噛合わせている。これにより、被加工歯車２の歯面の両方を同時にラッピング加工することができる。

なお、第１及び３実施形態において、ブレーキラップ歯車４のブレーキ装置として発電機を用いて、ブレーキ力を付与すると共に、発電し、その電力を蓄電池等に充電し、充電された電力を設備稼働に利用することで、省エネルギーを可能にすることができる。

１…ラッピング加工装置、２…被加工歯車、３…ラップウォーム、４…ブレーキラップ歯車

Claims

被加工歯車に噛合うウォーム状のラップウォームと、該ラップウォームを回転駆動する駆動手段と、前記被加工歯車に噛合う外歯車であるブレーキラップ歯車と、前記ブレーキラップ歯車の回転を制動する制動手段とを備え、前記ブレーキラップ歯車を前記ラップウォームに近接して配置して、前記被加工歯車の移動を拘束し、前記被加工歯車を前記ラップウォーム及び前記ブレーキラップ歯車に噛合わせた状態で軸支することなく回転可能に保持し、前記被加工歯車と前記ラップウォーム及び前記ブレーキラップ歯車との噛合いによって、前記被加工歯車の両歯面を同時にラッピング加工することを特徴とするラッピング加工装置。
被加工歯車に噛合うウォーム状のラップウォーム及びウォーム状のブレーキラップウォームと、前記ラップウォーム及び前記ブレーキラップウォームをそれぞれ回転駆動する駆動手段と、前記被加工歯車を前記ラップウォーム及び前記ブレーキラップウォームに噛み合わせた状態で軸支することなく回転可能に保持する保持手段とを備え、前記ラップウォーム及び前記ブレーキラップウォームの駆動軸を互いに交差する方向に傾斜させ、前記被加工歯車に噛合わせることによって、前記被加工歯車の両歯面を同時にラッピング加工することを特徴とするラッピング加工装置。
被加工歯車に噛合う鼓状ウォーム型のラップウォームと、該ラップウォームを回転駆動する駆動手段と、前記被加工歯車を前記ラップウォーム側に押圧し、前記被加工歯車を前記ラップウォームに噛み合わせた状態で軸支することなく回転可能に保持する保持手段とを備え、前記被加工歯車を前記ラップウォームにバックラッシのない状態で噛合わせて、前記被加工歯車の両歯面を同時にラッピング加工することを特徴とするラッピング加工装置。