JP6110705B2 - 偏心移動研削工具を使用してかさ歯車を機械加工する装置及び方法 - Google Patents
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Description
しかしながら、これらの用語の使用はより良い理解に役立つのみであることに注意すべきである。本発明による考え及び特許請求の範囲の保護範囲は、用語の特定の選択による解釈に限定されるものではない。本発明は、他の用語のシステム及び/又は技術分野に容易に移し変えることができる。従って、用語は、別の技術分野において適用されるものである。
−偏心率EVが1であるとき、1面切削の場合は外面28.1又は内面28.2において1つのみの接触が存在する。
−偏心率EVが1であるとき、2面切削の場合は外面28.1及び内面28.2において1つのみの接触が存在し、それらの接触点が180度だけ角度的にねじれている。
−偏心率EVが2であるとき、1面切削の場合は外面28.1又は内面28.2において2つのみの接触が存在する。
−偏心率EVが2であるとき、2面切削の場合は外面28.1において2つの接触が存在すると共に内面28.2において2つの接触が存在し、それらの接触点が90度だけ角度的にねじれている。外面28.1の接触点は、例えば0度及び180度に存在し、内面28.2の接触点は、例えば90度及び270度に存在する。
が適用される。
−1面切削の場合、偏心率EVは、原則として全回転ごとの外面28.1又は内面28.2の接触点数を特定する。さらに正確に言えば、偏心率EVは、従ってむしろ回転ごとの切削数の平均値又は単に回転に対する切削の割合である。
−2面切削の場合、偏心率EVは、直接的に全回転ごとの外面28.1及び内面28.2の接触点数を特定し、外面28.1の接触点は、内面28.2の接触点に対して360°/2×EVだけ互いに角度的にねじれている。内面28.2の接触点にはいつも外面28.1の接触点が続いている、など。
a)2つの同軸上に配置された駆動装置B1及びB3が使用され、それらは共にCNC制御装置50によって制御される。これらの駆動装置のそれぞれは、角度デコーダを有し、該角度デコーダは、CNC制御装置50によって読み出すことができる又はCNC制御装置50に現在の角度位置及び/又は速度を用いた信号を伝達する。2つの駆動装置B1及びB3は、全実施形態において、好ましくは同軸上に入れ子式に配置される。2つの駆動装置B1及びB3は工具スピンドル42内に又は工具スピンドル42上に同軸上に配置されるので、この構成は、偏心運動の実行中に加速される比較的大きい移動質量を有する。
b)例えば、図10に示すように、ベルト45,46を介して工具スピンドル42に接続される2つの駆動装置B1及びB3が使用される。駆動装置B1は、工具スピンドル42.1に接続されるベルトプーリ46.1をベルト46を用いて駆動する。駆動装置B1は、ベルトプーリ46.1、従ってまたスピンドル本体42.1を、ベルト46を介して回転軸R1の周りに回転させる。駆動装置B3は、偏心ブッシュ47に接続されるベルトプーリ45.1をベルト45を用いて駆動する。2つのベルト45,46を有する構成は、工具スピンドル42を装置20に移動可能であるように取り付けることができると共にベルト45,46が小さい偏心運動を補償するという利点がある。
c)偏心駆動装置B3が工具スピンドル42上に直接に位置すると共に駆動装置B1がベルト46及びベルトプーリ46.1を介して駆動装置本体42.1と(図10と同様に)駆動接続を有する。偏心駆動装置B3は、偏心ブッシュ47への直接駆動接続を有することができる。
d)あるいは、駆動装置B1が工具スピンドル42上に直接に位置すると共に偏心駆動装置B3がベルト45及びベルトプーリ45.1を介して偏心ブッシュ47と(図10と同様に)駆動接続を有する。
2 研削工具/研削カップ
3 ワグリホイール
4 領域
5 歯面
5.1 凹状歯面
5.2 凸状歯面
6 歯
8 輪郭
8.1 外周
8.2 内周
20 装置
21 工作物スピンドル
24 研削砥石/カップ状研削砥石
26 凹部
28 領域/輪郭
28.1 周囲外面
28.2 周囲内面
28.3 ヘッド表面
31 かさ歯車工作物
31.1 冠歯車
31.2 ピニオン
32,33 歯
40 対応能動手段
41 外側スピンドル本体
42 工具スピンドル
42.1 スピンドル本体
42.2 工具アダプター
44 位置決め要素
45 ベルト
45.1 ベルトプーリ
46 ベルト
46.1 ベルトプーリ
47 偏心ブッシュ
48 中央ボアホール
49.1 スピンドル軸受
49.2 偏心軸受
50 CNC制御装置
A1〜A7 瞬間図
B1 第1駆動モータ
B2 第2駆動モータ
B3 第3駆動モータ
Δφ 角距離
Δφmin 角度分解能
DV 速度比
e 距離
E 偏心運動
E1 偏心信号
EV 偏心率
H ストローク
I1,I2 制御接続
k 接触点数
K1 円
k 接触点数
L 線
m 接触点数
M1 ホイール中心点
M2 中心点
n 接触点数
n1 (主)速度
n3 偏心速度
P1.1,P1.1,P1.3,P1.4,P2.1,P2.2,P3.1,P3.2 接触点
Q 有理数
r 半径
r1 半径
R1 回転軸
R2 工作物回転軸
s1 円弧長
S1,S2,S3,S4,S5,S6 円弧セグメント
v1 切削速度
U1 全周囲
ω1 角速度
X,Y,Z,B,C,A1 駆動装置
X1−X1 断面
Claims (17)
- かさ歯車工作物(31)を収容するための工作物スピンドル(21)と、研磨表面(28.1,28.2)を備えた研削砥石(24)を収容するための工具スピンドル(42)と、前記かさ歯車工作物(31)のCNC制御の機械加工のための複数の駆動装置(B1,B2,B3)とを有し、前記研削砥石(24)が、前記かさ歯車工作物(31)の機械加工中に、前記工具スピンドル(42)の回転軸(R1)の周りの回転を実行し、前記研削砥石(24)が、材料を取り除くために前記かさ歯車工作物(31)に係合し、前記工具スピンドル(42)の回転軸(R1)の周りの回転が、偏心運動(E)に重ね合わせられ、それによって、前記研削砥石(24)が、第1機械加工(I)段階中に前記研磨表面(28.1,28.2)の円全体(K1)のnの接触領域(P1.1,P1.2)において前記かさ歯車工作物(31)と接触する装置(20)であって、
前記装置(20)は、前記研磨表面(28.1,28.2)の円全体(K1)のmの接触領域(P2.1,P2.2)であって、前記第1機械加工(I)段階後、前記第1機械加工(I)段階とは異なる更なる機械加工(II)段階の間における前記nの接触領域(P1.1,P1.2)に重ならない前記mの接触領域(P2.1,P2.2)を特定するために前記偏心運動(E)の調整を可能にするように設計される、
ことを特徴とする装置(20)。 - 前記mの接触領域(P2.1,P2.2)は、角度ねじりによって前記nの接触領域(P1.1,P1.2)に関して角距離(Δφ)をあけて離れて配置され、それによって、前記mの接触領域(P2.1,P2.2)と前記nの接触領域(P1.1,P1.2)とは重なることはなく、mは、nに等しい、
ことを特徴とする請求項1に記載の装置(20)。 - 前記装置(20)は、偏心工具スピンドル(42)を有し、前記偏心工具スピンドル(42)のストローク点は、前記研削砥石(24)に関して特定される、
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の装置(20)。 - 前記装置(20)は、前記かさ歯車工作物(31)のCNC制御の機械加工のためのCNC制御装置(50)を有し、前記CNC制御装置(50)は、特定されるある角距離を付与し、前記第1機械加工(I)段階後に、前記研削砥石(24)は、前記更なる機械加工(II)段階が始まる前に前記CNC制御装置(50)によってこの距離だけねじられる、
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の装置(20)。 - 以下の条件、すなわちn≠mが適用される、
ことを特徴とする請求項1に記載の装置(20)。 - 前記研削砥石(24)は、整数の円弧セグメント(S1,S2,S3,S4,S5,S6)に制御側において細分され、CNC制御装置(50)は、全接触領域(P1.1,P1.2,P2.1,P2.2)がそれぞれ前記機械において特定される角度位置において前記円弧セグメント(S1,S2,S3,S4,S5,S6)内にあるように前記偏心運動(E)を制御する、
ことを特徴とする請求項1から請求項4の何れか1項に記載の装置(20)。 - 前記研削砥石(24)は、複数の円弧セグメント(S1,S2,S3,S4,S5,S6)に細分され、これらの円弧セグメント(S1,S2,S3,S4)の少なくとも1つは特に荒削りのために設計され、これらの円弧セグメント(S1,S2)の別の少なくとも1つは仕上げ削りのために設計される、
ことを特徴とする請求項1から請求項4及び請求項6の何れか1項に記載の装置(20)。 - 前記工具スピンドル(42)は、2つの駆動装置(B1、B3)に機械的に接続され、前記2つの駆動装置(B1、B3)は、前記回転軸(R1)上において互いに同軸上に配置される、
ことを特徴とする請求項1から請求項7の何れか1項に記載の装置(20)。 - 前記工具スピンドル(42)は、ベルト(45、46)を介して2つの駆動装置(B1、B3)に機械的に接続される、
ことを特徴とする請求項1から請求項7の何れか1項に記載の装置(20)。 - CNC制御装置(50)を有し、前記CNC制御装置(50)は、前記回転軸(R1)の周りの前記工具スピンドル(42)の回転の速度(n1,n3)及び/又は速度比(DV)と、前記偏心運動(E)とを特定するようにプログラムされている、
ことを特徴とする請求項1から請求項7の何れか1項に記載の装置(20)。 - CNC制御装置(50)を有し、前記CNC制御装置(50)は、前記工具スピンドル(42)の相対角度位置と、前記偏心運動(E)とを特定するようにプログラムされている、
ことを特徴とする請求項1から請求項7の何れか1項に記載の装置(20)。 - 研磨表面(28.1,28.2)を備えた研削砥石(24)を用いてかさ歯車工作物を機械加工するための方法であって、以下のステップ、すなわち、
工具スピンドル(42)に前記研削砥石(24)を備えるステップと、
前記工具スピンドル(42)の回転軸(R1)の周りに前記研削砥石(24)を回転するステップと、
工作物スピンドル(21)に第1かさ歯車工作物(31)を備えるステップと、
前記研削砥石(24)を用いて前記第1かさ歯車工作物(31)のCNC制御の第1研削機械加工を実行するステップであって、前記研削砥石(24)の回転が、前記研磨表面(28.1,28.2)が前記第1かさ歯車工作物(31)の材料に円全体(K1)のnの接触領域(P1.1,P1.2)において係合するのみであるように重ね合わせられる偏心運動(E)を有するステップと、
前記研削砥石(24)を用いて前記第1かさ歯車工作物(31)又は更なるかさ歯車工作物のいずれかのCNC制御の第2研削機械加工を実行するステップであって、偏心運動(E)が、前記研磨表面(28.1,28.2)が前記第1かさ歯車工作物(31)又は前記更なるかさ歯車工作物の材料に前記円全体(K1)のmの接触領域(P2.1,P2.2)において係合するのみであるように前記研削砥石(24)の回転に重ね合わせられ、前記mの接触領域(P2.1,P2.2)が前記nの接触領域(P1.1,P1.2)から空間的に離れて配置されるステップと、を有する、
ことを特徴とする方法。 - 前記第1研削機械加工は荒削りであり、前記第2研削機械加工は仕上げ削りである、
ことを特徴とする請求項12に記載の方法。 - 前記方法は、CNC制御装置(50)を有する研削機械(20)において実行され、前記CNC制御装置(50)は少なくとも、
前記接触領域(P1.1,P1.2)の数n、及び/又は、
前記接触領域(P2.1,P2.2)の数m、及び/又は、
前記研削砥石(24)の円形セグメント(S1−S6)の数、及び/又は、
前記研削砥石(24)の円形セグメント(S1−S6)の最少円弧長(s1)、及び/又は、
前記研削砥石(24)の隣接円形セグメント(S1−S6)間の最少距離、
を規定する又は選択することができる、
ことを特徴とする請求項12又は請求項13に記載の方法。 - 前記方法は、CNC制御装置(50)を有する研削機械(20)において実行され、前記CNC制御装置(50)は少なくとも、前記回転軸(R1)の周りの前記工具スピンドル(42)の回転の速度(n1,n3)及び/又は速度比(DV)と、前記偏心運動(E)とを特定することができる、
ことを特徴とする請求項12又は請求項13に記載の方法。 - 前記方法は、CNC制御装置(50)を有する研削機械(20)において実行され、前記CNC制御装置(50)は少なくとも、前記工具スピンドル(42)の相対角度位置と、偏心マウントとを特定することができる、
ことを特徴とする請求項12又は請求項13に記載の方法。 - 請求項1から請求項11の何れか1項に記載の装置(20)において使用するためのCNC制御装置(50)であって、前記装置(20)を操作する場合に請求項12から請求項16の何れか1項に記載の方法を実行するようにプログラムされる又は設計される、
ことを特徴とするCNC制御装置(50)。
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