JP6156176B2

JP6156176B2 - 内歯歯車の仕上げ加工装置

Info

Publication number: JP6156176B2
Application number: JP2014026116A
Authority: JP
Inventors: 守弘松本
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-02-14
Filing date: 2014-02-14
Publication date: 2017-07-05
Anticipated expiration: 2034-02-14
Also published as: JP2015150641A

Description

この発明は、内歯歯車の歯面の仕上げ加工を行う仕上げ加工装置に関するものである。

特許文献１に、内歯歯車の歯面仕上げ加工機に関する発明が記載されている。この特許文献１に記載されている歯面仕上げ加工機は、被加工内歯歯車の内周部分に嵌合可能な雄型の工具歯車を備えている。工具歯車は、歯車状の台金の表面に硬質砥粒を付着させることにより形成されている。そして、この歯面仕上げ加工機は、工具歯車を被加工内歯歯車の歯の間に挿入した状態で歯面の一方側が接触するようにトルクを掛けるトルク付与手段としてトルク付与モータを備えている。

なお、特許文献２には、外歯砥石と内歯ワークのいずれか一方を他方に対して軸方向に相対的に往復動させることにより、内歯ワークの歯面を研削することが記載されている。

特開２０１２−４５６７５号公報特開２００３−９４２４７号公報

上記の特許文献１に記載されている歯面仕上げ加工機では、被加工内歯歯車の歯面が硬質砥粒付きの工具歯車の歯面に押し付けられた状態で軸方向に往復動させられることにより、被加工内歯歯車の歯面が工具歯車の歯面に沿った形状に仕上げられる。その場合に被加工内歯歯車の歯面と工具歯車の歯面との間に作用する面圧の大きさや向きが、トルク付与モータによって制御される。すなわち、特許文献１に記載されている歯面仕上げ加工機では、被加工内歯車の歯面を研削加工する際に、トルク付与モータの出力トルクを制御して、被加工内歯歯車の回転を制動することにより、もしくは回転を止めることにより、歯面の加工面圧を所定の値に調整するようになっている。そのため、トルク付与モータの制御により、面圧を精度良く付与することができ、仕上げ加工精度を高めることができる、とされている。

上記の特許文献１に記載されている歯面仕上げ加工機では、研削加工を実行する際に被加工内歯歯車の回転を制動する必要があり、そのためにトルク付与手段としてトルク付与モータが設けられている。したがって、特許文献１に記載されている歯面仕上げ加工機では、上記のトルク付与モータのようなトルク付与手段が不可欠となり、その分、装置が大型化し、また装置の構造が複雑になっている。

この発明は上記の技術的課題に着目して考え出されたものであり、小型でかつ簡単な構成で、内歯歯車の歯面の仕上げ加工を行うことができる内歯歯車の仕上げ加工装置を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、この発明は、はす歯の内歯歯車を成形するための粗材としてはす歯の内歯が形成されたワーク歯車の歯面を仕上げ加工する加工装置であって、基台部にベアリングを介して取り付けられたチャック部を有するとともに、前記ワーク歯車を前記チャック部に固定して支持するワーク支持機構と、前記ワーク歯車の内歯の外形に合致する外形に形成されて前記ワーク歯車を研削または研磨することが可能な外歯を有するとともに、前記外歯を前記ワーク歯車の歯溝に嵌め合わせつつ前記ワーク歯車の内周部分に挿入された状態で前記ベアリングの回転中心軸線方向での移動が可能なツールとを備えた内歯歯車の仕上げ加工装置において、前記ワーク支持機構は、前記ワーク歯車に対して力を付与する装置または機構をいずれも有することなく、前記ワーク歯車を前記回転中心軸線を中心にして回転可能に支持し、前記外歯は、前記ワーク歯車の内歯よりも剛性が低くかつ弾性変形可能な弾性体を用いて形成され、前記外歯の歯面に、前記ツールを前記ワーク歯車の内周部分へ挿入する際に圧縮される弾性変形代が設けられていることを特徴とするものである。

この発明の内歯歯車の仕上げ加工装置では、はす歯の内歯歯車を製作する際に、はす歯の内歯が粗加工されたワーク歯車に対してツールを挿入し、そのツールを歯車の回転中心軸線方向に移動させることにより、ワーク歯車に形成された内歯の歯面が仕上げ加工される。その場合、ワーク歯車はワーク支持機構によって回転可能に支持されているので、ワーク歯車にツールを挿入して回転中心軸線方向に移動させる際には、はす歯の角度に対応してワーク歯車が回転する。したがって、ツールを回転中心軸線方向に直線移動させることにより、ワーク歯車の回転中心軸線方向の全長に亘ってツールを挿入して移動させることができる。もしくは、ワーク歯車を貫通してツールを引き抜くことができる。そして、ツールに形成された外歯は弾性変形が可能であり、なおかつ外歯の歯厚がワーク歯車の歯溝の幅よりも大きいことから、ワーク歯車にツールを挿入して回転中心軸線方向に移動させる際には、ツールの外歯が弾性的に圧縮変形する。したがって、ワーク歯車の内歯の歯面には、圧縮変形したツールの外歯の弾性力に応じた所定の面圧が作用する。そのため、ワーク歯車の内歯の歯面とツールの外歯の歯面との間に、例えば所定の砥粒を介在させてツールを挿入することにより、ワーク歯車の内歯の歯面を研削加工することができる。あるいは、所定の研磨材を介在させてツールを挿入することにより、ワーク歯車の内歯の歯面を研磨加工することができる。

このように、この発明の内歯歯車の仕上げ加工装置によれば、ワーク歯車の内歯の歯面を仕上げ加工する際に、ワーク歯車に対して制動力を付与したり、あるいはワーク歯車の回転位置を制御するためのトルクを付与したりするための特別な装置や機構を設けることなく、歯面に所定の面圧を与えることができる。そのため、装置の大型化や煩雑化を抑止しつつ、はす歯の内歯歯車の歯面に対して適切に仕上げ加工を行うことができる。

この発明を適用した内歯歯車の仕上げ加工装置の構成の一例を説明するための図である。図１に示す内歯歯車の仕上げ加工装置の構成の一例を説明するための図であって、（ａ）はツールの回転中心軸線に直角な方向の断面形状を示す断面図であり、（ｂ）はワーク支持機構の回転中心軸線に直角な方向の断面形状を示す断面図である。この発明を適用した内歯歯車の仕上げ加工装置の詳細な構成を示す図である。この発明を適用した内歯歯車の仕上げ加工装置の詳細な構成を示す図である。この発明を適用した内歯歯車の仕上げ加工装置の詳細な構成を示す図であり、その構成の他の例を説明するための図ある。

つぎに、この発明を具体例に基づいて説明する。図１，図２に示すように、この発明における内歯歯車の仕上げ加工装置１は、はす歯の内歯歯車の歯面を仕上げ加工する加工装置であって、ワーク支持機構２、および、ツール３を備えている。

ワーク支持機構２は、ワーク歯車４を回転可能に支持するための機構である。具体的には、ワーク支持機構２は、基台部２ａと、ベアリング２ｂと、チャック部２ｃとから構成されている。

基台部２ａは、移動不可能なように接地されている。もしくは、移動不可能なように接地された固定部（図示せず）に固定されている。

その基台部２ａに、ベアリング２ｂを介して、チャック部２ｃが取り付けられている。ベアリング２ｂは、図１に示す例では、スラストベアリングが用いられている。

チャック部２ｃは、例えば、少なくとも３つ以上の複数のブロック２ｄが、所定のピッチ円上に等間隔で配置されている。そして、それら複数のブロック２ｄをピッチ円の径方向の中心に向かって移動させ、ワーク歯車４などの被加工物の外周面に突き当てることにより、チャック部２ｃに被加工物を固定するように構成されている。

上記のベアリング２ｂの軸受径の中心と、チャック部２ｃの各ブロック２ｄが配置されているピッチ円の中心とが一致するように、ベアリング２ｂおよびチャック部２ｃが基台部２ａに取り付けられている。

ワーク歯車４は、はす歯の内歯歯車を成形するための粗材であって、この仕上げ加工装置１によって仕上げ加工される被加工物である。ワーク歯車４は、はす歯の内歯４ａが粗加工されていて、ほぼ内歯歯車の形状を呈している。その内歯４ａの歯面４ｂを、この仕上げ加工装置１によって仕上げ加工するようになっている。

したがって、上記のワーク支持機構２にワーク歯車４を取り付けた状態では、ベアリング２ｂの軸受径の中心ならびにチャック部２ｃの各ブロック２ｄが配置されているピッチ円の中心と、ワーク歯車４の歯車の回転中心軸線ＣＬとが一致するようになっている。

ツール３は、この仕上げ加工装置１による加工対象物であるワーク歯車４の内歯４ａの歯面４ｂを研削もしくは研磨する工具である。ツール３は、ワーク歯車４の内歯４ａの外形に合致する外形の外歯３ａを有している。そして、ツール３は、図示しない昇降機構もしくは移動機構によって、ツール３の外歯３ａをワーク歯車４の内歯４ａ間の歯溝４ｃに嵌め合わせつつワーク歯車４の内周部分に挿入された状態で、回転中心軸線ＣＬ方向に移動が可能なように構成されている。

ツール３の外歯３ａは、ワーク歯車４の内歯４ａよりも剛性が低くかつ弾性変形が可能なように形成されている。例えば、図２の（ａ）の「Ａ−Ａ断面」に示すように、鋼材やアルミニウム合金材などの剛性が高い材料で形成された基体部３ｂの外表面に、樹脂やゴムなどの弾性体３ｃを貼り付けることにより、もしくは、そのような弾性体３ｃをコーティングすることにより、ツール３の外歯３ａが形成されている。

図２の（ａ）の「Ａ−Ａ断面」に示すようなツール３の外歯３ａの外形は、図２の（ｂ）の「Ｂ−Ｂ断面」に示すようなワーク歯車４の内歯４ａの外形（すなわち、ワーク歯車４の中空部分の内表面の外形）とほぼ合致するように形成されている。「ほぼ合致する」としているのは、ツール３の外形がワーク歯車４の内歯４ａの外形よりも若干大きいためである。

すなわち、ツール３の外歯３ａは、その歯厚がワーク歯車４の歯溝４ｃの幅よりも大きくなるように形成されている。具体的には、図３，図４に示すように、外歯３ａの歯面３ｄには、外歯３ａをワーク歯車４の歯溝４ｃに嵌め込む際に圧縮される弾性変形代α_０が設けられている。したがって、ツール３の外歯３ａがワーク歯車４の歯溝４ｃを通過する際には、ツール３の外歯３ａが弾性変形する。そして、その弾性変形に伴う弾性力の反力がワーク歯車４の歯面４ｂに掛かり、歯面４ｂには弾性力の大きさに応じた面圧が作用することになる。そのため、ツール３の外歯３ａに形成する弾性変形代α_０の大きさを変更することにより、ワーク歯車４にツール３を挿入した際にワーク歯車４の歯面４ｂに作用する面圧の大きさを調整することができる。

このように、この仕上げ加工装置１では、ワーク歯車４に対して制動力を付与したり、あるいはワーク歯車４の回転位置を制御するためのトルクを付与したりするための特別な装置や機構を設けることなく、ワーク歯車４の歯面４ｂに所定の面圧を調整して作用させることができる。そのため、上記のような制動力やトルクを付与する機構を必要としない分、装置の大型化や煩雑化を抑止することができる。

この仕上げ加工装置１は、図１，図２に示すように、砥粒もしくは研磨材をワーク歯車４に供給する供給機構５が設けられている。したがって、供給機構５からワーク歯車４に砥粒を供給しながら、ツール３をワーク歯車４に挿入して回転中心軸線ＣＬ方向に移動させることにより、ワーク歯車４の歯面４ｂを研削加工することができる。あるいは、供給機構５からワーク歯車４に研磨材を供給しながら、ツール３をワーク歯車４に挿入して回転中心軸線ＣＬに移動させることにより、ワーク歯車４の歯面４ｂを研磨加工することができる。その場合にワーク歯車４の挿入されるツール３は、例えばブローチ加工のように、回転中心軸線ＣＬ方向におけるいずれか一方の方向（図１に示す例では、上から下へ向かう方向）に移動させて引き抜くことができる。もしくは、回転中心軸線ＣＬ方向に往復動させる（図１に示す例では、上下方向に往復動させる）ことができる。

上記のようにワーク歯車４のツール３を挿入して移動させる場合、ワーク歯車４がワーク支持機構２によって回転可能に支持されていることから、ワーク歯車４は、ツール３を挿入して回転中心軸線ＣＬ方向に移動させることにより、はす歯の角度に対応して回転する。したがって、上記のようにツール３を回転中心軸線ＣＬ方向に直線移動させることにより、ワーク歯車４の回転中心軸線ＣＬ方向の全長に亘ってツール３を移動させて、ワーク歯車４の歯面４ｂを研削加工もしくは研磨加工することができる。もしくは、ワーク歯車４を貫通してツール３を引き抜くことにより、ワーク歯車４の歯面４ｂを研削加工もしくは研磨加工することができる。

図５には、ツール３の外歯３ａに設ける弾性変形代を、外歯３ａの歯末部分と歯元部分とで異ならせた例を示している。すなわち、この図５に示すツール３では、外歯３ａの歯末部分に、弾性変形代α_１が設けられている。そして、外歯３ａの歯元部分に、弾性変形代α_１よりも大きな弾性変形代α_２が設けられている。

このように、この仕上げ加工装置１におけるツール３は、図３に示すように、外歯３ａの歯面３ｄに一様に弾性変形代α _０を設けることができる。あるいは、図５に示すように、外歯３ａの歯面３ｄの各部位で異なる大きさの弾性変形代α _１，α _２を設けることもできる。歯面３ｄの各部位で弾性変形代の大きさを異ならせることにより、そのツール３によって加工するワーク歯車４の歯面４ｂの面性状を調整することができる。すなわち、ワーク歯車４の歯面４ｂを所望する面性状に仕上げることができる。

なお、上述した具体例では、ワーク歯車４の回転中心軸線ＣＬが鉛直方向を向き、ツール３を回転中心軸線ＣＬ方向すなわち鉛直方向に移動させる構成を示しているが、この発明では、ワーク歯車４の回転中心軸線ＣＬが水平方向を向き、ツール３を回転中心軸線ＣＬ方向すなわち水平方向に移動させるように構成することもできる。

１…仕上げ加工装置、２…ワーク支持機構、３…ツール、３ａ…外歯、３ｃ…弾性体、３ｄ…歯面、４…ワーク歯車、４ａ…内歯、４ｂ…歯面、４ｃ…歯溝、５…供給機構。

Claims

はす歯の内歯歯車を成形するための粗材としてはす歯の内歯が形成されたワーク歯車の歯面を仕上げ加工する加工装置であって、基台部にベアリングを介して取り付けられたチャック部を有するとともに、前記ワーク歯車を前記チャック部に固定して支持するワーク支持機構と、前記ワーク歯車の内歯の外形に合致する外形に形成されて前記ワーク歯車を研削または研磨することが可能な外歯を有するとともに、前記外歯を前記ワーク歯車の歯溝に嵌め合わせつつ前記ワーク歯車の内周部分に挿入された状態で前記ベアリングの回転中心軸線方向での移動が可能なツールとを備えた内歯歯車の仕上げ加工装置において、
前記ワーク支持機構は、前記ワーク歯車に対して力を付与する装置または機構をいずれも有することなく、前記ワーク歯車を前記回転中心軸線を中心にして回転可能に支持し、
前記外歯は、前記ワーク歯車の内歯よりも剛性が低くかつ弾性変形可能な弾性体を用いて形成され、
前記外歯の歯面に、前記ツールを前記ワーク歯車の内周部分へ挿入する際に圧縮される弾性変形代が設けられている
ことを特徴とする内歯歯車の仕上げ加工装置。