JP5984615B2 - ドレッシング装置および歯車研削装置 - Google Patents

Description

本発明は、ネジ状砥石のドレッシング装置およびネジ状砥石を用いた歯車研削装置に関する。

歯車は使用用途等によって様々な種類に分類され、歯車の歯などには使用用途や使用環境等に合わせた細かな形状設定がなされている。例えば、歯形方向に圧力角θ（一般には、θ＝２０°）のインボリュート曲線を描いたインボリュート歯形には、隣接する歯車の中心間距離が多少変化してもスムーズに回転するなどの使い易さにおける利点がある。また、歯面に、歯筋方向に沿って歯の中央が膨らんで歯の両端が肉薄となるようなクラウニングを設けることで、歯面の片当りによる歯の折損等を防止することができる。

前述したような細かな形状は、歯車研削装置によって歯車に容易に設定することができる。しかし、前述したような細かな形状を併合して一つの歯車に設定する場合、例えば、前述したインボリュート歯形にクラウニングを設定しようとした場合には、インボリュート曲線およびクラウニングを共に一定で加工することは難しい。クラウニングを設けることによって、インボリュート曲線および圧力角θが歯筋方向において変化してしまい、ねじれたような歯面となってしまう。

このような歯面のねじれをバイアス、ねじれの度合いをバイアス量と呼ぶ。一般に、歯面のねじれがないようにバイアス量をゼロにするようなバイアス修正およびバイアス調整の技術研究がなされている。

特許４６４８２１９号公報

前述したような歯車におけるバイアスを修正する技術として、例えば、特許文献１がある。これは、ネジ状砥石を傾斜させてドレッシング工具によるドレッシングを行うことにより、ネジ状砥石の周面に螺旋状に形成した歯の圧力角θを歯筋方向に沿って変化させる技術である。これによれば、ネジ状砥石の圧力角θの変化に応じて、はすば歯車歯面の圧力角θが、歯筋方向に沿う一端側から他端側に向かうに従い徐々に変化するような、バイアス修正を与えることができる。

しかし、ネジ状砥石を旋回させて歯の圧力角θを変化させるためには、ネジ状砥石の旋回機構を高剛性に構成し、位置検出センサ等を備えて高精度な旋回動作を行うことが必要であり、歯車研削装置としての大型化や製造コストの増加を伴う技術である。

本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたもので、装置の大型化や製造コストの増加を伴わずに、歯車におけるバイアス量の調整を可能にすることを目的とする。

上記課題を解決する第一の発明に係るドレッシング装置は、歯車の加工に供するネジ状砥石を回転自在に支持する歯車研削工具軸と、前記歯車研削工具軸と平行でかつ回転自在に支持され、前記ネジ状砥石をドレッシングするドレッシング工具とを有し、前記ネジ状砥石を回転駆動させ、前記ネジ状砥石と前記ドレッシング工具とを接触させ、前記ネジ状砥石および前記ドレッシング工具の少なくとも一方を相対的に前記ネジ状砥石および前記ドレッシング工具の軸方向へ移動させることにより、前記ネジ状砥石のドレッシングを行うドレッシング装置であって、前記ネジ状砥石と前記ドレッシング工具の少なくとも一方を、前記軸方向に一定の速度で移動させると共に前記ネジ状砥石の回転速度を変化させ、または、前記ネジ状砥石を一定の速度で回転させると共に前記ネジ状砥石と前記ドレッシング工具の少なくとも一方の前記軸方向への移動速度を変化させることにより、前記ネジ状砥石に圧力角が歯筋方向に沿って変化するドレッシング加工を施すことを特徴とする。

上記課題を解決する第二の発明に係る歯車研削装置は、被削歯車を回転自在に支持する被削歯車軸と、前記被削歯車を研削するネジ状砥石を回転自在に支持し、前記被削歯車軸と直交する方向に平行な歯車研削工具軸とを有し、前記ネジ状砥石によって前記被削歯車のバイアス調整が可能な歯車研削装置であって、前記ネジ状砥石として、圧力角が歯筋方向に沿って変化する工具を用い、前記被削歯車および前記ネジ状砥石を回転駆動させると共に、前記被削歯車における歯面に前記ネジ状砥石における圧力角の変化する歯面が接触するように前記被削歯車と前記ネジ状砥石の少なくとも一方を前記ネジ状砥石の軸方向に移動させ、前記ネジ状砥石におけるリードの変化に対応するように前記被削歯車の回転数を制御することを特徴とする。

第一の発明に係るドレッシング装置によれば、ネジ状砥石とドレッシング工具の少なくとも一方をネジ状砥石およびドレッシング工具の軸方向に一定の速度で移動させると共にネジ状砥石の回転速度を変化させ、または、ネジ状砥石を一定の速度で回転させると共にネジ状砥石とドレッシング工具の少なくとも一方のネジ状砥石およびドレッシング工具の軸方向への移動速度を変化させることによって、歯車研削工具軸およびドレッシング工具を傾斜させることなく、ネジ状砥石に圧力角が歯筋方向に沿って変化するドレッシング加工を施すことができる。よって、歯車研削工具軸およびドレッシング工具を傾斜させる機構、傾斜を計測するセンサ等を備える必要がないので、ドレッシング装置の製造コスト増加を抑えることができる。

第二の発明に係る歯車研削装置によれば、被削歯車およびネジ状砥石を回転駆動させると共に、被削歯車における歯面にネジ状砥石における圧力角の変化する歯面が接触するように被削歯車とネジ状砥石の少なくとも一方をネジ状砥石の軸方向に移動させ、ネジ状砥石におけるリードの変化に対応するように被削歯車の回転数を制御することにより、リードが一定の被削歯車を所定の形状に製作し、バイアスの調整を容易に行うことができる。

実施例１に係る歯車研削装置におけるドレッシングを示す概略図である。 実施例１に係る歯車研削装置における歯車研削を示す概略図である。 実施例１に係る歯車研削装置を示す概略図である。

以下に、本発明に係る歯車研削装置の実施例について、添付図面を参照して詳細に説明する。もちろん、本発明は以下の実施例に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、各種変更が可能であることは言うまでもない。

本発明の実施例１に係る歯車研削装置の構造について、図１乃至図３を参照して説明する。

本実施例の歯車研削装置は、歯車の研削機能とネジ状砥石のドレッシング機能とを組み込んだ装置であり、図３に示すように、ベッド１、コラム２、テーブル３、カウンタコラム４を有する。ベッド１上には、コラム２が一方向（Ｘ方向）へ移動可能に設置され、コラム２の移動方向の先にテーブル３が回転可能に設置され、更に先にカウンタコラム４が設置されている。本実施例では、コラム２の移動方向をＸ軸、Ｘ軸に直交する鉛直方向をＺ軸、Ｘ軸およびＺ軸に直交する方向をＹ軸とし、Ｘ軸回りをＡ軸回転、Ｙ軸回りをＢ軸回転、Ｚ軸回りをＣ軸回転とする。

ベッド１においてＸ軸方向に移動可能なコラム２には、Ｚ軸方向に移動可能なＺ軸移動機構５およびＹ軸方向に移動可能なＹ軸移動機構６を介して歯車研削工具軸７が備えられ、歯車の研削工具であるネジ状砥石１０を回転自在に支持している。

本実施例の歯車研削装置における、歯車の研削に用いるネジ状砥石１０は、後述するネジ状砥石１０のドレッシング動作によって、従来と異なる形状にドレッシング加工される。ネジ状砥石１０には一条の歯が螺旋状に設けられ、ネジ状砥石１０における軸方向の一端側から他端側へ向かって歯のリードが漸減し、ネジ状砥石１０の歯筋方向の一端側から他端側へ向かって歯の圧力角θが漸増する形状である。このように歯筋方向で圧力角θを変化させることにより、ネジ状砥石１０による被削歯車２０の研削において、バイアス量の調整を行うことが可能となる。

カウンタコラム４には、その外周を旋回可能な旋回リング８が備えられている。旋回リング８に設けた図示しないグリッパによって被削歯車２０が把持され、旋回リング８が旋回することによって被削歯車２０のテーブル４への搬入および搬出を行う。被削歯車２０をテーブル４に搬入して固定すると、ネジ状砥石１０による被削歯車２０の研削を行うことができる（図２参照）。

なお、ネジ状砥石１０による被削歯車２０の研削においては、Ｃ軸回転する被削歯車２０に対して、Ｂ軸回転するネジ状砥石１０をコラム２のＸ軸方向の移動によって被削歯車２０に接近させ、コラム２のＺ軸移動機構５によってＺ軸方向へ移動させ、かつコラム２のＹ軸移動機構６によってＹ軸方向へ移動させる。

ネジ状砥石１０のドレッシングを行うドレッシングユニット９は、旋回リング８の図示しないグリッパとは別の位置に備えられ、ドレッシングユニット９にはドレッシング工具３０が取付けられている。ドレッシングユニット９は、旋回リング８が旋回することによってネジ状砥石１０に対して接近離反を行う。ドレッシングユニット９をネジ状砥石１０の近傍に位置させると、ドレッシング工具３０によるネジ状砥石１０のドレッシングを行うことができる（図１参照）。

なお、ドレッシング工具３０によるネジ状砥石１０のドレッシングにおいては、Ｂ軸回転するネジ状砥石１０に対して、ドレッシング工具３０が図示しない押圧機構によってネジ状砥石１０に当て付けられ、ネジ状砥石１０がコラム２のＹ軸移動機構６によってＹ軸方向へ移動する。

次に、本実施例の歯車研削装置におけるドレッシング動作について、図１および図３を参照して説明する。

被削歯車２０をテーブル３から離脱可能な状態とし、カウンタコラム４に備えた図示しないグリッパで把持する。図示しないグリッパで被削歯車２０を把持した状態でカウンタコラム４を回転させ、被削歯車２０をテーブル３から離脱させると共に、ドレッシングユニット９をネジ状砥石１０に近接させる。歯車研削工具軸７およびネジ状砥石１０を回転駆動させ、ドレッシング工具３０を図示しない押圧機構によって回転するネジ状砥石１０に当て付けてドレッシングを行う。

前述したように、歯筋方向において圧力角θの変化する一条の歯を有するネジ状砥石１０を形成するために、コラム２のＹ軸移動機構６によってネジ状砥石１０を一定の速度でＹ軸方向へ移動させ、歯車研削工具軸７によってネジ状砥石１０の回転速度を変化させる。ネジ状砥石１０におけるＹ軸送り速度を一定かつ回転速度を変動させることで、ネジ状砥石１０のリードを軸方向で変化させ、圧力角θが歯筋方向で変化した一条の歯を形成することができる。

本実施例では、ネジ状砥石１０のＹ軸送り速度が一定の状態で、ネジ状砥石１０にドレッシング工具３０を当て付ける位置がネジ状砥石１０の一端側から他端側へ至るまでに、ネジ状砥石１０の回転速度を低回転から高回転へ変化させる。ネジ状砥石１０における歯のリードを比較すると、一端側ではリードが大きく、他端側ではリードが小さい。また、ネジ状砥石１０における歯のリードの変化に伴い、ネジ状砥石１０における歯の圧力角θが変化する。ネジ状砥石１０における歯の圧力角θを比較すると、一端側では圧力角θが小さく、他端側では圧力角θが大きい。

もちろん、ネジ状砥石１０における歯の形状は本実施例に限定されない。例えば、ネジ状砥石１０のドレッシングにおいて、ネジ状砥石１０の一端側から中央部へ向けてネジ状砥石１０の回転速度を高回転から低回転へ変化させ、ネジ状砥石１０の中央部から他端側へ向けてネジ状砥石１０の回転速度を低回転から高回転へ変化させる。これにより、両端付近における圧力角θが大きく、中央付近における圧力角θが小さいネジ状砥石１０を形成することができる。

また、歯筋方向において圧力角θの変化する一条の歯を有するネジ状砥石１０を形成するために、歯車研削工具軸７によってネジ状砥石１０を一定の速度で回転させ、コラム２のＹ軸移動機構６によってネジ状砥石１０のＹ軸方向への移動速度を変化させる。ネジ状砥石１０における回転速度を一定かつＹ軸送り速度を変動させることで、ネジ状砥石１０のリードを軸方向で変化させ、圧力角θが歯筋方向で変化した一条の歯を形成しても良い。

以上のようにして、歯車研削工具軸７およびドレッシング工具３０を傾斜させることなく、歯筋方向において圧力角θの変化する歯をネジ状砥石１０に形成することができる。よって、歯車研削工具軸７およびドレッシング工具３０を傾斜させる機構、傾斜を計測するセンサ等を備える必要がないので、歯車研削装置の製造コスト増加を抑えることができる。

次に、本実施例の歯車研削装置における歯車研削動作について、図１および図２を参照して説明する。

本実施例では、被削歯車２０の歯にクラウニングを設け、一つの歯における圧力角θが歯筋方向において一定となるように被削歯車２０を研削する。つまり、バイアス量がゼロの被削歯車２０を製作する。

前述した歯車研削装置におけるネジ状砥石１０のドレッシング加工後に、未加工の被削歯車２０をテーブル３へ搬入するため、カウンタコラム４に備えた図示しないグリッパで未加工の被削歯車２０を把持する。グリッパによって被削歯車２０を把持した状態でカウンタコラム４を回転させ、ドレッシング工具３０をネジ状砥石１０から離脱させると共に、被削歯車２０をテーブル３へ搬入する。被削歯車２０はテーブル３に固定する。

ネジ状砥石１０のドレッシング加工を行わずに、被削歯車２０の歯車研削動作を連続して行う場合には、カウンタコラム４を回転させることで加工済みの被削歯車２０と未加工の被削歯車２０とを入れ替える。なお、図示しない供給装置が未加工の被削歯車２０を図示しないグリッパへ受け渡し、図示しない排出装置が加工済みの被削歯車２０を図示しないグリッパから受け取る。

歯車研削工具軸７およびネジ状砥石１０を回転駆動させ、被削歯車２０の研削を行う。被削歯車２０の研削は、図示しない制御装置によって以下に示すような制御がなされて行われる。

従来のネジ状砥石における圧力角θおよびリードは一定であるので、被削歯車の回転速度およびネジ状砥石の回転速度ならびにＺ軸送り速度を一定にして被削歯車の研削を行っていた。一方、本実施例においては、ネジ状砥石１０における圧力角θおよびリードを一定ではなく変化させているので、被削歯車２０の回転速度およびネジ状砥石１０の回転速度ならびにＺ軸送り速度を変化させることで、被削歯車２０を所定の形状に研削する。

なお、被削歯車２０の回転速度およびネジ状砥石１０の回転速度ならびにＺ軸送り速度については、図示しない制御装置によって各速度値を計算し、算出した値を基に被削歯車２０の回転およびネジ状砥石１０の回転ならびにＺ軸送りにおける駆動制御を行う。

設定よりも圧力角θが大きく加工される（以下、歯先下がりと呼ぶ）箇所には、ネジ状砥石１０における圧力角θの小さい一端側の歯を当て、設定よりも圧力角θが小さく加工される（以下、歯先上がりと呼ぶ）箇所には、ネジ状砥石１０における圧力角θの大きい他端側の歯を当てるようにする。

本実施例においては、被削歯車２０の歯先下がりが歯筋方向における一端側で、歯先上がりが歯筋方向における他端側であるので、被削歯車２０の歯における一端側にネジ状砥石１０の歯における一端側を当て、被削歯車２０の歯における他端側にネジ状砥石１０の歯における他端側を当てる。つまり、被削歯車２０における一条の歯に対してネジ状砥石１０における一条の歯の一端側から他端側を当てる。よって、被削歯車２０に対してネジ状砥石１０をＺ軸方向へ大きく移動させる。

このとき、ネジ状砥石１０における歯のリードは一端側から他端側へ変化しているので、ネジ状砥石１０における歯のリードの変化に対応するように、被削歯車２０の回転速度を変化させる。ネジ状砥石１０を歯のリードが大きい一端側から、歯のリードが小さい他端側へ移動させる場合には、被削歯車２０の回転速度を速くする。このようにネジ状砥石１０における歯のリードの変化に対応して被削歯車２０の回転速度を変化させることにより、リードが一定の被削歯車２０を所定の形状（本実施例ではバイアス量がゼロ）に製作することができる。

もちろん、被削歯車２０の形状は本実施例に限定されない。例えば、所定のバイアスが出るように調整して被削歯車２０を形成しても良い。また、被削歯車２０の歯における左歯面と右歯面とで異なるクラウニングを設定し、それぞれに合わせたバイアス調整を行っても良い。

１ ベッド
２ コラム
３ テーブル
４ カウンタコラム
５ Ｚ軸移動機構
６ Ｙ軸移動機構
７ 歯車研削工具軸
８ 旋回リング
９ ドレッシングユニット
１０ ネジ状砥石
２０ 被削歯車
３０ ドレッシング工具

Claims (2)

1. 歯車の加工に供するネジ状砥石を回転自在に支持する歯車研削工具軸と、前記歯車研削工具軸と平行でかつ回転自在に支持され、前記ネジ状砥石をドレッシングするドレッシング工具とを有し、
   前記ネジ状砥石を回転駆動させ、前記ネジ状砥石と前記ドレッシング工具とを接触させ、前記ネジ状砥石および前記ドレッシング工具の少なくとも一方を相対的に前記ネジ状砥石および前記ドレッシング工具の軸方向へ移動させることにより、前記ネジ状砥石のドレッシングを行うドレッシング装置であって、
   前記ネジ状砥石と前記ドレッシング工具の少なくとも一方を、前記軸方向に一定の速度で移動させると共に前記ネジ状砥石の回転速度を変化させ、または、前記ネジ状砥石を一定の速度で回転させると共に前記ネジ状砥石と前記ドレッシング工具の少なくとも一方の前記軸方向への移動速度を変化させることにより、前記ネジ状砥石に圧力角が歯筋方向に沿って変化するドレッシング加工を施すことを特徴とするドレッシング装置。
2. 被削歯車を回転自在に支持する被削歯車軸と、前記被削歯車を研削するネジ状砥石を回転自在に支持し、前記被削歯車軸と直交する方向に平行な歯車研削工具軸とを有し、前記ネジ状砥石によって前記被削歯車のバイアス調整が可能な歯車研削装置であって、
   前記ネジ状砥石として、圧力角が歯筋方向に沿って変化する工具を用い、
   前記被削歯車および前記ネジ状砥石を回転駆動させると共に、前記被削歯車における歯面に前記ネジ状砥石における圧力角の変化する歯面が接触するように前記被削歯車と前記ネジ状砥石の少なくとも一方を前記ネジ状砥石の軸方向に移動させ、
   前記ネジ状砥石におけるリードの変化に対応するように前記被削歯車の回転数を制御する
   ことを特徴とする歯車研削装置。

Images