JPH0748367Y2 - 油圧倣いバルブにおけるトレーサー・スタイラス装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、歯車の歯形の端面また
は複雑な加工曲面を有する溶接鉄板の面取機等に好適に
使用される油圧倣いバルブにおけるトレーサー・スタイ
ラス装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、内歯歯車、外歯歯車やスプロケッ
ト等の焼入時のクラックの発生を防止したり、打痕防止
のために歯車等の端面における面取りや複雑な曲線形状
を有する溶接鉄板に対して自動面取りを行う必要があっ
た。

【０００３】この種面取装置には、例えば図６ないし図
８に示すようにワークＷとしての歯車Ｇのピッチ円Ｃの
仮想円心Ｏを中心として一定の速度でカッター２等の工
具をワークＷに対して相対回転するためにワークＷを矢
印Ｂに示す方向に回転させる支持ローラ、駆動ローラ等
の回転手段３と、前記ワークＷの歯形等の加工曲面Ｋに
追従して移動自在に押込み操作されるように前記カッタ
ー２等の工具に対して同軸上に昇降自在に設けたスタイ
ラスピン１と、前記工具とスタイラスピン１とを前記ピ
ッチ円Ｃの仮想円心Ｏに向けて油圧シリンダー４のシリ
ンダーロッド４ａにより摺動自在に搭載したスライド板
５とよりなる構造のものがあり、前記回転手段３により
ワークＷをピッチ円Ｃの仮想円心Ｏを中心に回転すると
ともにスタイラスピン１を歯車Ｇの加工曲面Ｋとしての
歯形に倣って移動することにより、前記カッター２を回
転しながらスタイラスピン１に追従するように駆動制御
し、歯車Ｇの成型時の面取りを行うものである。

【０００４】歯車Ｇおよびカッター２を歯車Ｇのピッチ
円Ｃの仮想円心Ｏを中心に相対回転するのには、上記説
明とは逆にワークＷを固定してカッター２を自転させな
がら歯車Ｇのピッチ円Ｃの仮想円心Ｏを中心に回転させ
ても面取りが行なえる。

【０００５】ところでワークＷとしての歯車Ｇの歯形
等、その加工曲面Ｋに追従するスタイラスピン１および
工具としてのカッター２相互の移動を制御するために
は、従来油圧回路を形成する油圧倣いバルブＶにスタイ
ラスピン１を突出したトレーサー装置が使用されてい
た。

【０００６】このトレーサー装置の一例として図９に示
すように、ワークＷの加工曲面Ｋに追従して移動自在に
押込み操作されるスタイラスピン１と、工具としてのカ
ッター２の移動を制御する油圧回路を形成するスプール
部１０を外周に有し、且つ前記スタイラスピン１の下方
部に設けられたピストン部１Ａと、該ピストン部１Ａが
摺動自在に挿入され、入力ポートｖ１および出力ポート
ｖ２，ｖ３を開設したシリンダー１１と、前記シリンダ
ー１１内において前記ピストン部１Ａを一方向（前方）
に附勢するスプリング２３′とから形成される。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
のトレーサー装置は、スタイラスピン１がシリンダー１
１に対してピストン部１Ａと一体にその軸長方向（Ｙ軸
方向Ｙ）の１軸方向のみに摺動自在になるが、ピストン
部１Ａに対して交叉する方向には移動が規制される構造
なので、ワークＷの加工曲面Ｋに対するスタイラスピン
１の傾斜角度が最大６０度前後までしか傾斜しないとい
う構造上の制約があった。従ってスタイラスピン１がワ
ークＷに追従して押込み操作されない。

【０００８】スタイラスピン１のワークＷに対する傾斜
角度が６０度よりも大きくなると、スタイラスピン１に
対して相対回転するワークＷの回転力が、１つの歯形の
回転方向側の片側の歯形面においてスタイラスピン１に
無理な力として加わるので、スタイラスピン１は機械強
度に耐え切れずに折損することになる。

【０００９】しかも上記従来の構造のトレーサー装置で
は、ワークＷとしての歯車Ｇにおける１つの歯形の回転
方向側とは反対側の片歯形面しかスタイラスピン１を追
従することができない。従って自動的にワークＷとして
の全歯形を倣い加工することはできなかった。

【００１０】さらにスタイラスピン１のワークＷに対す
る加工曲面Ｋが前記限界傾斜角度を越す場合には、スタ
イラスピン１に対してワークＷの加工曲面Ｋからの接触
圧がスタイラスピン１の機械的強度以上になって限界を
越すので、油圧倣いバルブＶのピストン部１Ａの移動速
度がスタイラスピン１に対応できずに誤作動するととも
にスタイラスピン１はいわゆるジャンピング現象を起こ
し、ワークＷに対する高精度の倣い加工が行えないとい
う不都合があった。

【００１１】そこで本考案は、ワークの加工曲面に追従
するスタイラスピンに対してピストン部の押込み操作が
応答性よく忠実に行え、またスタイラスピンの限界傾斜
角度を従来よりも大幅に拡大し、スタイラスピンが折損
することなくワークの加工曲面に対するジャピング現象
が防止され、高精度の倣い加工を自動的に行えるように
なした油圧倣いバルブにおけるトレーサー・スタイラス
装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本考案は上記課題を解決
するために、ワークの加工曲面に追従して移動自在とな
るスタイラスピンと、工具の移動を制御する油圧回路を
形成するスプール部を外周に有し前記スタイラスピンの
後方部に設けられたピストン部と、該ピストン部が摺動
自在に挿入されるシリンダーとから成る油圧倣いバルブ
におけるトレーサー・スタイラス装置にして、スタイラ
スピンとピストン部との間にはスタイラスピンの端部に
筒状収容部の内径に略一致する大きさのフランジ部を該
スタイラスピンに垂直に設け、前記ピストン部の端部に
は前記フランジ部と対向するフランジ受部を前記筒状収
容部内に軸方向に摺動自在に設け、前記フランジ部には
常時、フランジ部をフランジ受部に当接するように作動
する第１のスプリングが、前記筒状収容部の端部に取付
けたスプリング受皿と前記フランジ部との間にピストン
部の後部を押圧する第２のスプリングの附勢力に対し略
均衡して設けられ、スタイラスピンが後退する方向に作
用する際、フランジ部をフランジ受部に傾倒させてワー
クの接触圧をピストン部に伝えるという手段を採用し
た。

【００１３】

【作用】油圧倣いバルブのピストン部とスタイラスピン
とは分離され、夫々の当接端にフランジ部と、フランジ
部を支持するフランジ受部とを固着しているので、ワー
クの大小の角度よりなる加工曲面に沿ってスタイラスピ
ンはその軸長方向としてのＹ軸方向に後退されてＹ軸方
向に交叉するＸ軸方向に傾倒してフランジ部をフランジ
受部に傾倒してピストン部に伝達する。

【００１４】このようにしてＹ軸方向およびＸ軸方向の
２軸方向にスタイラスピンが移動されるので、スタイラ
スピンは油圧倣いバルブのピストン部をワークの加工曲
面に沿ってジャンピングがなく、応答性良く忠実に動作
する。

【００１５】

【実施例】以下、図１乃至図５に従って本考案の一実施
例について歯車の自動面取装置に適用した場合を例とし
て説明する。なお本実施例において自動面取装置自体の
構成について図６乃至図９に示す従来例と同様な構造で
あり、同一部分については同一符号で示す。

【００１６】１はスタイラスピンであり、このスタイラ
スピン１は、工具としてのカッター２の下方部に設けら
れ、ワークＷとしての歯車Ｇの側面の歯形等の加工曲面
Ｋに追従する略球状の接触子１ａを前端に設け、且つワ
ークＷに対して移動自在になるように、公知の油圧倣い
バルブＶの前方に設けた筒状収容部２０から大半前方部
が突出される。

【００１７】そして工具としてのカッター２と前記スタ
イラスピン１とは、後記油圧倣いバルブＶに接続される
油圧シリンダー４のシリンダーロッド４ａによりワーク
Ｗとしての歯車Ｇの前記ピッチ円Ｃの仮想円心Ｏに向け
て該円心Ｏを通る中心線Ｉ上を進退自在に移動するスラ
イド板５上に設けられる。前記カッター２は前記スライ
ド板５に設けた駆動装置５Ａのチャック（図示せず）に
挾持されることによって取付けられて前述のようにスタ
イラスピン１の例えば接触子１ａに対して昇降自在にな
る。

【００１８】前記スタイラスピン１は、第１のスプリン
グ２３の附勢力によりスタイラスピン１と一体のフラン
ジ部２４をスタイラスピン１に垂直にピストン部１Ａの
一端に形成されたフランジ受部２５に当接するように構
成され、前記スプリング２３は前記筒状収容部２０を被
閉する蓋部材２１の上面に重合したスプリング受皿２２
と後記フランジ部２４との間に介装される。このスプリ
ング２３は、その前方部２３ａが径大であり、後方部２
３ｂはそれよりも径小の全体形状が逆円錐台状に形成さ
れたものがスタイラスピン１が傾倒する際に安定性を有
するとともに復帰を円滑にするために好適に使用され、
ピストン部１Ａの後部に介装した第２のスプリング２
３′の附勢力と均衡している。

【００１９】また前記スタイラスピン１の後方部は前記
油圧倣いバルブＶのピストン部１Ａと分離される。

【００２０】このように分離された前記ピストン部１Ａ
と前記スタイラスピン１の夫々の当接端に略中心部を固
着した円盤状のフランジ部２４と、このフランジ部２４
を常時、重合するように支持するフランジ受部２５とが
固着され、このうちフランジ部２４は半径ｒを有してそ
の外周に前記筒状収容部２０の内壁２０ａに接触する曲
面部２４ａを設け、またフランジ部２４と対向するフラ
ンジ受部２５は筒状収容部２０内に軸方向に摺動自在に
設けている。

【００２１】そしてフランジ部２４は、常時はスプリン
ング２３の附勢力によりフランジ受部２５に押付けられ
ているが、歯車Ｇの歯形が歯先、歯元、歯底等の一様で
はなく、角度変化する加工曲面Ｋに沿ってスタイラスピ
ン１がその軸心線に一致するＹ軸方向Ｙに移動されると
一体に移動自在になるほか、スタイラスピン１がＹ軸方
向Ｙ対して交叉するＸ軸方向Ｘに適宜の角度θだけ傾倒
されると、これに伴ってフランジ部２４はフランジ受部
２５上において一側が外周下面を支点Ｓとするとともに
他側の外周上面が蓋部材２１の下面に当接点Ｓ′が当接
するので、前記角度θに相応する角度θ′傾倒される。

【００２２】なお前記スタイラスピン１はこの実施例に
おいては前述のようにＹ軸方向Ｙに対して移動自在であ
るとともに、このＹ軸方向Ｙに交叉するＸ軸方向Ｘおよ
び他の交叉方向としてのＺ軸方向Ｚとの合計３軸方向に
傾倒可能である。

【００２３】本考案の一実施例は以上の構成からなり、
ワークＷとしての歯車Ｇがカッター２に対して加工テー
ブル上等において相対回転するようにワークＷが図４の
矢印イに示す方向に回転すること、および歯車Ｇの歯形
の側面、すなわち図４に示すように歯底面Ｍ或いは歯先
面Ｎ等の加工曲面Ｋにスタイラスピン１は、その先端の
接触子１ａを当接しながら全歯たけＨに相当する距離だ
け、前後方向に進退を繰り返すことにより、カッター２
にて歯車Ｇの歯形の端縁に付いているバリ等を切削し、
面取を行う点は従来と同様である。

【００２４】ところが本実施例においては、例えば起動
スイッチを押すと、油圧倣いバルブＶのピストン部１Ａ
に背圧がかかって油圧シリンダー４のシリンダーロッド
４ａが伸びてスライド板５が前進することにより図４お
よび図５（Ａ），（Ｂ）に示すように歯車Ｇの歯底面Ｍ
位置に、接触圧Ｐにてスタイラスピン１は当接される。
そしてスタイラスピン１が、Ｙ軸方向Ｙに交叉するＸ軸
方向Ｘに近く位置している歯底面Ｍ位置イから該歯底面
Ｍ位置に対し曲線に描かれている歯底湾曲部ロにさしか
かると、歯車Ｇの倣い加工面は任意の傾斜角度θを有す
るので、スタイラスピン１は第１のスプリング２３の附
勢力に抗して前記接触圧Ｐを越えて傾斜角度θに相応し
て押込み操作される。

【００２５】この時、スタイラスピン１にはワークＷが
矢印方向に回転することもあって歯底面Ｍ位置を倣い加
工する場合よりも大きな接触圧Ｐがかかる。

【００２６】そして図４に示す如く、任意の１つの歯形
の回転方向側の歯形面Ａの歯底湾曲部ロから歯先に向か
う歯車Ｇの加工曲面Ｋに沿ってスタイラスピン１が移動
して行くと、当然のことながらスタイラスピン１の押し
込みによって油圧倣いバルブＶのピストン部１ＡがＹ軸
方向Ｙ（後退方向）に押込まれることによって油圧倣い
バルブＶのシリンダー１１に対して後退用の出力ポート
ｖ２が開かれて入力ポートｖ１からの油圧は連通状態に
あるポートｖ２，ｖ３を通り、スライド板５の後退移動
速度が増加して行く。

【００２７】この時、図４に示すように、スタイラスピ
ン１が歯形の歯形面Ａにおける歯先面に向かう加工曲面
Ｋに対して倣いが進み、押込みされると、スタイラスピ
ン１が例えば図５Ａに示すように例えば略３０度を越え
る傾斜角度θを傾倒する。

【００２８】このため、スタイラスピン１の押込力が今
まで、直線的なＹ軸方向Ｙの成分が主であったものが、
球状の接触子１ａの歯車Ｇの加工曲面Ｋに対する接触点
ａからフランジ部２４の筒状収容部２０に対する接触点
ｂまでの距離Ｌをフランジ部２４の半径ｒで除し、さら
にＸ軸方向Ｘ成分の力Ｆを乗じた力がＹ方向成分Ｙの力
Ｐ（後退力）に加わることになる。すなわち

【式１】 Ｌ×Ｆ＝ｒ×Ｐ の関係が成立する。

【００２９】そして仮にスタイラスピン１が接触する歯
車Ｇの加工曲面Ｋの傾斜角度θが、図５（Ｂ）に示すよ
うに、略４５度以上になると、スタイラスピン１の先端
の歯車Ｇの加工曲面Ｋに対する接触力のＸ軸方向Ｘ成分
の力Ｆが、Ｙ軸方向Ｙ成分の力Ｐよりも大きい値にな
る。

【００３０】このように図５（Ｂ）に示すように、歯車
Ｇの歯底湾曲部ロの歯底面Ｍに対する曲率が急になりス
タイラスピン１に歯車Ｇの加工曲面Ｋに対する傾斜角度
θが略４５度以上になってＸ軸方向Ｘ成分の力ＦがＹ軸
方向Ｙ成分の力Ｐよりも大きくなった状態で、スプリン
グ２３の附勢力に抗して一端、スタイラスピン１が傾き
始めると、式１に関係からＸ軸方向Ｘ成分の力Ｆに、ス
タイラスピン１の球状の接触子１ａの歯車Ｇの加工曲面
Ｋに対する接触点ａからフランジ部２４の筒状収容部２
０に対する接触点ｂまでの距離Ｌをフランジ部２４の半
径ｒに除した値、すなわちＬ／ｒが加算されてピストン
部１Ａに伝達される（図４参照）。

【００３１】従ってＬ／ｒの値が大き過ぎると、ピスト
ン部１Ａを収容する油圧倣いバルブＶの内壁に形成され
てピストン部１Ａが摺接することによって開口度が決定
される後退用のポートｖ２，ｖ３の開口度が急激に増加
するので、歯車Ｇの加工曲面Ｋの曲率が２ｍｍ乃至３ｍ
ｍと小さかったり、Ｙ軸方向Ｙに対し略９０度に近い状
態で急激な加工曲面Ｋに形成されている場合でも、スタ
イラスピン１はこの傾斜角度に追従し、この油圧倣いバ
ルブＶの駆動によって油圧シリンダー４を作動し、スラ
イド板５上の搭載されているカッター２およびスタイラ
スピン１は、歯車Ｇの加工曲面Ｋに沿って忠実に移動す
ることによって応答性良く確実に倣い移動する。

【００３２】このためワークＷの加工曲面Ｋにおける加
工は直線部と曲線部、または曲線部相互の継目に段差を
生ずることがなく、しかも凹凸がなく平滑面に形成され
るというジャンピング現象が防止されて外観上、綺麗な
仕上がり面となる。

【００３３】このようにＬ／ｒだけ増加した力で油圧倣
いバルブＶのピストン部１Ａはスタイラス１の押し込み
によりフランジ部２４とフランジ受部２５とを介して押
込まれるので、油圧倣いバルブＶの後退用のポートｖ
２，ｖ３の開口度が急速に増加し、スタイラスピン１は
急速に略９０度にまで傾倒することも可能である。

【００３４】従って歯車Ｇの加工曲面Ｋの曲率が、Ｙ軸
方向Ｙに対して６０度からほぼ９０度に近い急傾斜角度
であったとしてもスタイラスピン１の倣い加工が可能に
なる。

【００３５】その後、歯車Ｇの歯先面Ｎにスタイラスピ
ン１が移動して位置すると、スタイラスピン１はスプリ
ング２３の附勢力によって急速に中立位置（図３の実線
に示すように初期位置）に戻り、傾倒角度が０度に戻
る。

【００３６】この時、歯車Ｇの歯先面Ｎにおいては、歯
車Ｇが内歯および外歯ともにレース加工等によって図４
に示す如く既に面取加工を済ませていることと、面取加
工を行っているカッター２はスタイラスピン１が中立位
置に戻った状態で加工を行うので、急激な運動変化がお
こらない。

【００３７】従って油圧倣いバルブＶによるスタイラス
ピン１の移動速度を、ワークＷの歯底面Ｍ付近から歯車
Ｇの仮想円としてのピッチ円Ｃ付近にかけてのスタイラ
スピン１の移動速度を基準にして油圧倣いバルブＶのピ
ストン部１Ａの後方への移動速度や歯車Ｇの回転移動速
度を選択すればよい。

【００３８】さらに加工が進んで歯車Ｇの反対側の歯形
面Ｂにスタイラスピン１が移動すると、ワークＷはスタ
イラスピン１の先端の押付け力を逃げる方向に所定速度
にて移動されるので、スタイラスピン１は略中立位置に
維持されたまま、歯先から歯元までワークＷの歯車Ｇの
加工曲面Ｋを移動して倣い加工する。

【００３９】なお上記実施例においては、ワークＷを歯
車Ｇとし、その面取装置として代表的な実施例として説
明したが、ワークＷはこれに限ることなく、スプロケッ
ト、そのほか溶接に使用する複雑な曲線形状を有する鉄
板等についても応用することもできる。

【００４０】また上記実施例においてはスタイラスピン
１を後方向に附勢するためのスプリング２３の形状を、
その前方部２３ａが径大であり、後方部２３ｂがそれよ
りも径小の逆円錐台形状のスプリング２３を用いている
が、スプリング２３の形状はこれに限ることなく、その
前方部２３ａおよび後方部２３ｂともに同径の通常のス
プリング２３を使用することもできる。しかも歯底面Ｍ
に対して当接するスタイラスピン１を附勢するためのス
プリング２３，２３′の初期設定圧を強弱調整すること
によってスタイラスピン１がワークＷの加工曲面に対し
て中立位置から急激に傾倒する限界傾倒角度を所望の角
度に選択して調整することも容易である。

【００４１】また上記実施例における面取装置において
は、スタイラスピン１の軸長方向に一致するＹ軸方向Ｙ
とこれに交叉するＸ軸方向Ｘとの２軸方向にスタイラス
ピン１を移動する場合について説明したが、スタイラス
ピン１はＹ軸方向ＹおよびＸ軸方向Ｘに交叉するＺ軸方
向Ｚの合計３軸方向に移動可能である。

【００４２】

【考案の効果】上述のように本考案は、ワークのスタイ
ラスピンに対してピストン部の移動操作が応答性良く確
実に行え、またスタイラスピンの限界傾斜角度を従来よ
りも大幅に拡大でき、またスタイラスピンの限界傾斜角
度が略６０度以上に拡大したとしても油圧倣いバルブの
ピストン部がワークの加工曲面からの接触圧を無理なく
確実に受圧して伝達されるので、スタイラスピンは従来
のように機械的強度に耐えられずに折損するのを防止で
き、またジャンピング現象が防止され、高精度の倣い加
工が自動的に行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は歯車の面取装置に適用した場合の本考案
の一実施例を示す側面図である。

【図２】図２は図１の平面図である。

【図３】図３は本実施例を構成するトレーサー・スタイ
ラス装置の断面図である。

【図４】図４は本実施例を構成するトレーサー・スタイ
ラス装置の動作を説明的に示した断面図である。

【図５】図５（Ａ）はワークの加工曲面に対するスタイ
ラスピンの傾斜角度が４５度以下の場合のＸ軸方向Ｘの
成分とＹ軸方向Ｙの成分との分力の関係を示す説明的な
平面図、（Ｂ）はスライラスピンの傾斜角度が略４５度
の場合の分力の関係を示す説明的な平面図である。

【図６】図６はこの種、従来の歯車の面取装置を示す側
面図である。

【図７】図７は図６の平面図である。

【図８】図８は使用状態を示す説明用の斜面図である。

【図９】図９は従来の面取装置に使用される従来の油圧
倣いバルブの一例を示す断面図である。

【符号の説明】

１ スタイラスピン １Ａ ピストン部 ２ カッター １１ シリンダー ２０ 筒状収容部 ２３ スプリング ２３ａ 前方部 ２３ｂ 後方部 ２４ フランジ部 ２５ フランジ受部 Ｋ 加工曲面 Ｖ 油圧倣いバルブ Ｗ ワーク

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワークの加工曲面に追従して移動自在と
   なるスタイラスピンと、工具の移動を制御する油圧回路
   を形成するスプール部を外周に有し前記スタイラスピン
   の後方部に設けられたピストン部と、該ピストン部が摺
   動自在に挿入されるシリンダーとから成る油圧倣いバル
   ブにおけるトレーサー・スタイラス装置にして、スタイ
   ラスピンとピストン部との間にはスタイラスピンの端部
   に筒状収容部の内径に略一致する大きさのフランジ部を
   該スタイラスピンに垂直に設け、前記ピストン部の端部
   には前記フランジ部と対向するフランジ受部を前記筒状
   収容部内に軸方向に摺動自在に設け、前記フランジ部に
   は常時、フランジ部をフランジ受部に当接するように作
   動する第１のスプリングが、前記筒状収容部の端部に取
   付けたスプリング受皿と前記フランジ部との間にピスト
   ン部の後部を押圧する第２のスプリングの附勢力に対し
   略均衡して設けられ、スタイラスピンが後退する方向に
   作用する際、フランジ部をフランジ受部に対し傾倒させ
   てワークの接触圧をピストン部に伝えることを特徴とし
   た油圧倣いバルブにおけるトレーサー・スタイラス装
   置。
2. 【請求項２】 前記スタイラスピンは、その軸長方向の
   Ｙ軸方向に摺動自在であるとともに該Ｙ軸方向に直交す
   るＸ軸方向およびＺ軸方向との２軸方向に傾倒自在に設
   けられ、前記油圧倣いバルブを動作することを特徴とし
   た請求項１に記載の油圧倣いバルブにおけるトレーサー
   ・スタイラス装置。
3. 【請求項３】 前記フランジ部は、前記筒状収容部の内
   壁よりも僅かに小さい半径にスタイラスピンに垂直に形
   成されるとともに前記スタイラスピンが傾倒する時に前
   記筒状収容部の内壁に密接する曲面部を外周に形成した
   ことを特徴とする請求項１に記載の油圧倣いバルブにお
   けるトレーサー・スタイラス装置。