JPH0649252B2

JPH0649252B2 - 工作物の歯側面研削装置

Info

Publication number: JPH0649252B2
Application number: JP60004198A
Authority: JP
Inventors: ビイルツバルテア
Original assignee: ライスハオエルアクチエンゲゼルシヤフト
Priority date: 1984-02-10
Filing date: 1985-01-16
Publication date: 1994-06-29
Anticipated expiration: 2009-06-29
Also published as: CH664716A5; DE3447389A1; JPS60172415A; US4697387A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、らせん状の歯を有する略円筒状の工作物の歯
の側面を研削する装置に関する。

［従来の技術］歯状突起を有する少なくとも２つの駆動される工具を用
いて、歯の付いた回転する工作物の歯側面を研削するこ
とが知られている。そのような工具としては、通常の歯
状、つまりらせん状の突起を有する歯を付けられたホイ
ールあるいはウォームギアが用いられる。そして、前記
歯状突起（以下、単に駆動される工具の歯という）は、
仕上げられた工作物上の歯の関隙の望ましい幅よりも小
さい幅を有する。そのような既知の研削工程を用いる歯
研削処理においては、一工程において、駆動される工具
の１つが回転される。

米国特許４，５５９，７４４号公報（ＤＥ−ＯＳ３１５
０９６１）においては、歯の幅が減少されたグロボイド
型(globoidal)の研削ウォームギアを用いた研削処理が
開示されている。この研削装置は、工作物の軸に対して
望ましい軸間隔を有するように容易に調整され、このよ
うにして、研削される歯に対して容易に調整がなされ
る。研削工具が研削される歯に対して位置決めされた後
に、工作物に小さな角度変化を与えることにより、左側
及び右側の歯側面が、順に処理されるようになされてい
る。荒加工が開始されると研削ウォームギア側面と工作
物の歯側面との間に完全な線形接触がなされるので、効
果的な研削処理がなされる。しかしながら、このような
処理により研削される歯のリム幅には限界がある。

上述の方法に対する改良について、ドイツ国特許ＯＳ
３４０１３４０号公報に開示されている。この公報にお
いては、左側面の研削と右側面の研削との間に、研削ウ
ォームギアに対して工作物の軸位置を変化させることに
よって、研削可能な歯のリム幅を拡大することができる
処理工程が開示されている。この工程においては、研削
ウォームギア側面と工作物の歯との間の可能の接触線
が、工作物の軸と研削ウォームギアの軸との間の距離に
対して非対称であることを考慮にいれている。

上述の２つの方法は、右側の歯車と左側の歯車は順次に
研削されなければならず、加工時間が長くなるという欠
点を有している。それに加えて、非常に正確に動作する
とともに、ねじりに対して耐えることができ、且つ、荒
仕上げ，研削調整のための小さいねじれ変位を正確に実
行することができる工作物駆動装置が不可欠とされる。

［発明が解決しようとする問題点］本発明の目的は、単純な装置にもかかわらず、歯の研削
制御を精密自在に行いながら加工時間を短縮でき、改良
された生産性を有する歯の付いた工作物の歯側面を研削
する装置を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］上記目的を達成するために本発明においては、らせん状
の歯(2)を有する工作物(1)の歯(2)側面を研削するため
の装置であって、前記工作物(1)を回転自在に据え付け
るための手段(11)と、前記工作物の歯の間隙(15)と係合
するために、望ましく仕上げられた工作物の歯の間隙の
幅よりも狭い幅(14)を有する歯状突起をそれぞれ有し、
同等な形状を有する少なくとも２つのグロボイド型の工
具(3,4)と、互いに交差するとともに工作物の軸(10)か
ら同等の間隔(9)を有し且つ工作物の軸に対して同等の
角度を有する工具の回転軸(7,8)と、前記少なくとも２
つの工具(3,4)を同じ方向(5,6)に同時に回転させるため
の手段(20,21)と、一方の工具が工作物の歯の側面の右
側(13)のみに接触する間、もう一方の工具が工作物の歯
の側面の左側(12)のみに接触するように工作物が変位さ
れるようなトルクを前記工具の１つに他の工具に相対的
に付与する手段(20,21,22)と、前記トルクを付与する手
段に含まれる制御手段(22)であって、一方の工具が他方
の工具に対してねじれるように角度が変化される速度を
制御するとともに、該角度の変化量を制御することによ
り一方の工具の位置を他方の工具の位置に対して相対的
に制御するためのものと、を具備することを特徴とす
る。

［作用］少なくとも２つの工具を同じ方向に同時に回転させるた
めの手段により２つの工具が回転する際、トルクを付与する手段により、一方の工具が工作物の歯
の側面の右側のみに接触する間、もう一方の工具が工作
物の歯の側面の左側のみに接触するように工作物が変位
されるとともに、一方の工具が他の工具に対し相対的な
ねじれを有するように配置され、これによりトルクが発
生し、工具の歯が工作物の歯を研削するように接触する
状態となる。この際、制御手段により上記のような相対
的ななじれの大きさ及びこのねじれを発生させる速度を
制御することにより、工具による歯の研削加工を制御す
ることができる。

［実施例］第１図及び第２図に示すように、被加工物である工作物
１はらせん状の歯２を有する略円筒状のギアであり、前
記歯２は、工具としての２つのグロボイド型の研削ウォ
ームギア３，４と係合している。研削ウォームギア３，
４は、適切な駆動装置２０，２１により駆動され、工作
物の軸１０から等しい軸間隔９に離間された回転軸７，
８の回りに、矢印５，６が示す同一の方向に回転する。
工作物１は、固定芯棒１１により、回転可能に据えつけ
られている。

さらに詳しく説明すると、回転軸７，８それぞれと工作
物１の軸１０とは、９０゜で交差してように第１図で表
しているが、現実的には、いつも９０゜よりも小さく研
削ウォームギア３，４のずれ(start)の数に依存する。
したがって回転軸７，８は、第３図に示すように互いに
平行ではなく、互いに交差してしている。

２つの研削ウォームギア３，４は、同一の幾何学的形
状、すなわち同一の歯側面，らせん角，ずれの数を有す
る。したがって、回転軸７と軸１０との成す角度は、回
転軸８と軸１０との成す角度と同じである。

研削ウォームギア３，４の側面は、公知の方法で製造す
ることができるが、例えば、ダイヤモンド粒子あるいは
その他の硬い素材でできた粒子で被覆されることがで
き、加工されるべき工作物の歯車の寸法に正確に対応す
る歯寸法を有する回転研削工具を用いて製造することが
できる。この製造の際、研削ウォームギアは回転され、
この回転に対応して、前記回転研削工具が、望ましい断
面が研削ウォームギアの周囲に形成されるまで回転され
る。

第２図は、研削ウォームギア３，４の歯の幅１４が、工
作物１の望ましい歯の間隙１５よりも小さいので、研削
ウォームギア３，４が、工作物１の歯２の左側１２ある
いは右側１３に触れているだけとなっている状態を示し
ている。研削ウォームギア３，４が駆動されると、この
駆動により工作物１が駆動される。それ故、工作物１に
対しては何の他の駆動力も要せず、研削装置としての構
造の単純性が高められている。また、研削ウォームギア
３，４の工作物１との間の接触領域が複数の歯にわたっ
て拡大されるなかで、工作物１は、研削ウォームギア
３，４によりより確実に駆動されることになる。また、
荒仕上げにおいて生ずる歯の側面上の誤差が、研削ウォ
ームギア３，４の回転による工作物１の回転の際に自動
的に取り除かれる。

研削ウォームギア３，４が同期して回転する限り、工作
物１の歯の左側１２においても右側１３においても何の
研削も生じず、あたかも１つの研削ウォームギアの動作
のように、単に研削ウォームギア３，４による工作物１
の回転のみが生ずる。

しかしながら、研削ウォームギア３，４が回転する際、
もし１つの研削ウォームギアが他の研削ウォームギアに
対しわずかに角度をつけてすなわち相対的なねじれを有
して配置されると、トルクが発生し、研削ウォームギア
の歯が工作物１の歯２を研削するように接触する状態と
なる。このような相対的なねじれが発生する速度は、研
削ウォームギア３，４が工作物１の歯２を研削するよう
に接触する状態に置かれるべく変位される速度に対応す
る。また、このような前記相対的ななじれの大きさを制
御することにより、上述のような研削する接触状態に到
る研削ウォームギア３，４と歯２との位置関係が調節さ
れる。すなわち、必要に応じて上記相対的なねじれが発
生される速度及び相対的ねじれの大きさを変化させるこ
とにより、研削加工を制御することができる。また、回
転する研削ウォームギア同士の相対的な速度を変化させ
ることは、一方の研削ウォームギアから他方のウォーム
ギアへ分配されるトルクを変化させるに有効である。

このような研削ウォームギア３，４同士の同期する回転
を確実なものとし、研削ウォームギア３，４の相対的な
角度変化及びこの角度変化の速度を制御するために、第
２図に示したコントローラ２２が、研削ウォームギア
３，４に接続された駆動装置２０，２１を制御する。

２つの研削ウォームギア３，４を用いて工作物１の歯２
の左側１２及び右側１３を研削することにより、各研削
ウォームギアの片方の歯側面のみが使用されることにな
る。したがって、研削ウォームギア３，４の歯の片側に
より工作物１の歯２の片側を荒加工あるいは荒削りし、
その後、まだ使用していなかった研削ウォームギア３，
４の歯のもう一方の側を用いて工作物１の歯２のもう一
方の側を仕上げることが可能である。さらに、研削ウォ
ームギア３，４の両側にそれぞれ違った特性を有する研
削面を具備させることも可能であり、また、研削ウォー
ムギア３，４の回転速度をそれぞれ違わせることによ
り、様々なタイプの表面加工を適用することができる。
荒削りの際に使用されない側を続いて使用するようにす
るには、単に、研削ウォームギアに対して、小さな相対
的ねじれを与えてやるだけでよい。すなわち、研削ウォ
ームギア３，４の相対的な角度変化が１方向のみに与え
られる限り、研削ウォームギアの歯の一方の側面のみが
工作物１の歯２と接触するが、もし相対的な角度変化が
逆方向になされると、研削ウォームギアの歯のもう一方
の側面が工作物の歯と接触するようになるからである。

上記のように研削ウォームギアの一方の歯側面を使用し
た加工後に引続きもう一方の歯側面を使用した加工を行
う操作が非常に容易であるため、迅速な加工処理を行え
る。

また、以上説明したような装置を用いた加工処理によ
り、工具の寿命が飛躍的に延長されるとともに、歯に対
する仕上げの精度を改善することができる。

なお、らせん状の歯車を用いることにより、工作物の歯
の加工工程において、軸方向の力及び接線方向，半径方
向の力が工作物に与えられる。軸方向の力は工作物の応
力及び工作物の受け座により吸収される。半径方向の分
力は工作物のたわみあるいは止めピンに作用するが、こ
れは硬く締めることにより危険は生じない。これらの力
は、工作物の周囲に沿って研削ウォームギアを対称的に
配置することにより、比較的単純に吸収することができ
る。これは、同じ強度の対称的な力が工作物に引き起こ
されることによる効果によるものであり、たわみ効果を
排除する。何よりも望ましくないのは、周囲あるいは接
線方向の力である。このような力は、工作物の歯でのみ
支えられるモメンタムを生じる。しかしながら、このよ
うな力も、研削ウォームギアの回転方向を、工作物に生
じるモメンタムがゼロになるように選択することで単純
に相殺できる。このようなモメンタムをゼロにすること
は、研削ウォームギアの第１図の矢印５，６で示すよう
な回転方向により、達成される。このゼロにする際に
は、明らかに、軸方向の分力も自動的に相殺されてい
る。したがって、研削力の２倍に相当する半径方向の力
とともに残って存在するのは、工作物の軸１０に斜めに
働くモメンタムのみである。

グロボイド型の工具を用いた研削加工の１つの特徴は、
完全に仕上げられた表面が、工作物の軸と工具の軸７あ
るいは８との間の軸間隔９（第３図）に対し非対称であ
ることである。これは、研削ウォームギアの歯と工作物
の歯との接触線（これにより実際の加工幅が決定され
る）が、軸間隔９に対して非対称に置かれていることに
由来する。換言すれば、接触線は２つ異なる長さの弧１
６，１７から合成されているからである。短い方の弧１
６は、（平面的に見て工作物の軸１０までの延びる軸間
隔９を含みながら、普通、工作物の軸１０に向かっ
て、）研削ウォームギア３の横面により処理されるべき
歯２の部分を横切って延びている。長い方の弧１７は、
研削ウォームギア３の周囲面により主に処理されるべき
歯２の部分を横切って延びている。それ故、１つの研削
ウォームギアを用いて工作物を処理する際には、もし処
理可能な総加工幅を利用し尽くす場合は、工作物の歯の
左側の加工と右側の加工とを行う間に、工作物の軸方向
に沿って研削ウォームギアに対し工作物を動かす必要が
ある。

また、本実施例の装置を用いて加工処理をする際には、
歯の左側を処理している片方あるいは両方の研削ウォー
ムギアを、歯の右側を処理するときからある間隔１８
（第３図）ずらすことが可能であり、このずらしによ
り、処理されるべき歯の左側及び右側上において、歯の
リムの加工幅を可能な限り最大に処理することを可能と
する。第３図は、処理可能な総加工幅を用いる際の、工
作物に対する研削ウォームギア３，４の位置を示してい
る。

本実施例の装置を用いて加工処理する際に、研削ウォー
ムギアの断面と工作物の歯との間の最大適用範囲により
与えられたよりもさらに大きなリム幅を加工する必要の
ある場合は、例えば工作物に対しその軸１０方向におい
て往復運動を付与するための装置２３（第１図）によ
り、処理加工の間、工作物をその軸方向において単純に
移動させればよい。軸移動故にらせん状に噛み合うため
に必要となる工作物の相対的な角度変化は、必要とされ
る回転速度で工作物をガイドする研削ウォームギアそれ
自体により達成される。

唯２つの研削ウォームギア３，４を用いる代りに、上述
したような工作物の歯の左側及び右側の処理を行うため
に、２以上の研削ウォームギアを使用することも可能で
ある。また、上記実施例においては、２つのグロボイド
型の研削ウォームギア３，４を使用した例を述べたが、
このような研削ウォームギアは、研削円盤やホーニング
ホイールにより歯形成してもよいし、側面が硬い素材の
粒子で被覆された金属あるいは合成金属片で鋳造された
ものを用いることもできるし、鋼鉄、硬い金属より成る
あるいは硬い金属で被覆された研削工具を用いたもので
あってもよい。

上記実施例において、全自動あるいは半自動での動作に
際しては、研削ウォームギア等の研削工具は、一定の速
度で回転し、あるいは工作物と接触する前に迅速に要求
される回転速度を達成する。この場合、歯加工される工
作物と研削工具との間の必要とされる調整を達成するた
めに、最初に、研削工具に対して工作物を案内すること
が必要である。このような工作物に対する案内駆動は、
引続き行われる本発明に従って工作物が支持されながら
自由に回転する研削段階に対しては適用されず、研削工
具に対する工作物の位置決めの最初の段階あるいは開始
段階に対してのみ行われるもので、工作物の比較的荒い
設置を達成するものである。

［発明の効果］以上説明したように、本発明に係る歯の付いた工作物の
歯側面を研削する装置においては、少なくとも２つの工
具を同じ方向に同時に回転させるための手段により２つ
の工具が回転する際、トルクを付与する手段により、一
方の工具が工作物の歯の側面の右側のみに接触する間、
もう一方の工具が工作物の歯の側面の左側のみに接触す
るように工作物が変位されるとともに、一方の工具が他
の工具に対し相対的なねじれを有するように配置され、
これによりトルクが発生し、工具の歯が工作物の歯を研
削するように接触する状態となり、制御手段によりこの
ような相対的ななじれの大きさ及びこのねじれを発生さ
せる速度を制御することにより、工具による歯の研削加
工を制御することができるため、単純な装置にもかかわ
らず、歯の研削制御を精密自在に行いながら加工時間を
短縮でき、生産性を改良することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、歯の付いた工作物が２つの研削ウォームギア
により加工されている状態を示す工作物の軸方向に対し
て垂直な方向から見た概略図である。第２図は、第１図に示した工作物及び研削ウオームギア
を上方から見た状態を示すとともに、制御装置等との関
係を示す概略図である。第３図は、工作物に対して２つの相互にねじれを与えら
れた研削ウォームギア及びこれらの研削ウオームギアに
より加工される工作物を示す概略図である。１……工作物、２……歯、３，４……研削ウォームギア、５，６……矢印、７，８……回転軸、９……軸間隔、１０……工作物の軸、１１……固定芯棒、１２……歯の左側、１３……歯の右側、１４……歯の幅、１５……歯の間隙、２０，２１……駆動装置、２２……コントローラ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】らせん状の歯を有する略円筒状の工作物の
歯側面を研削するための装置であって、前記工作物を回転自在に据え付けるための手段と、前記工作物の歯の間隙と係合するために、望ましく仕上
げられた工作物の歯の間隙の幅よりも狭い幅を有する歯
状突起をそれぞれ有し、同等な形状を有する少なくとも
２つのグロボイド型(globoidal)の工具と、互いに交差するとともに工作物の軸から同等の間隔を有
し且つ工作物の軸に対して同等の角度を有する工具の回
転軸と、前記少なくとも２つの工具を同じ方向に同時に回転させ
るための手段と、一方の工具が工作物の歯の側面の右側のみに接触する
間、もう一方の工具が工作物の歯の側面の左側のみに接
触するように工作物が変位されるようなトルクを前記工
具の１つに他の工具に相対的に付与する手段と、前記トルクを付与する手段に含まれる制御手段であっ
て、一方の工具が他方の工具に対してねじれるように角
度が変化される速度を制御するとともに、該角度の変化
量を制御することにより一方の工具の位置を他方の工具
の位置に対して相対的に制御するためのものと、を具備することを特徴とする工作物の歯側面研削装置。
【請求項２】前記少なくとも２つの工具は、工作物の周
囲で正反対に対向するように一対となって配置されるも
のであることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
の工作物の歯側面研削装置。
【請求項３】前記一対の工具の一方は、工作物の軸に対
して所定の角度に傾いて配置され、この工作物の軸に対
する傾き方向と反対の方向に傾くように、前記一対の工
具のもう一方が配置されることを特徴とする特許請求の
範囲第２項に記載の工作物の歯側面研削装置。
【請求項４】前記工作物は、該工作物の軸の方向に沿っ
た往復運動を付与されることを特徴とする特許請求の範
囲第１項及び第３項のいずれかに記載の工作物の歯側面
研削装置。
【請求項５】前記各工具（３，４）は、歯状突起を有
し、少なくとも該歯状突起上を耐摩耗物質により被覆し
ながら素材を成形したものであることを特徴とする特許
請求の範囲第１項に記載の工作物の歯側面研削装置。
【請求項６】前記工具の歯状突起のそれぞれは、該突起
の２つのフランク上にそれぞれ違った研削特性の研削面
を有することを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
の工作物の歯側面研削装置。