JPH08508939A - 冠歯車の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 角度αを有して円筒状ピニオンに噛合することのできる円錐状又はカップ状の冠歯車の製造方法。該冠歯車は創成方法によって製造される。工具（１，４３）は、外周部に加工部（５３）が設けられたディスク（３）を備えており、該加工部の切削エッジ部は、ディスクの周部をピッチ角γで螺旋リブ（４）の形態で延びるように外形面に存しており、リブ（４）の螺旋方向に垂直な各断面に於いて該外形は、多数の隣接する切削歯（５３）からなる形状となっており、該外形形状は、冠歯車の特徴を有する円筒状ピニオンの基本形状を基礎としており、その中心点は、工具の回転軸に垂直な平面内に存在し工具（１，４３）の回転軸上に中心点を有した円ある。創成工程中に於いて工具（１；４３）は、ワークピース（２０，３８）と噛合状態にある切削歯（５３）の中心点（５，４７）がワークピースの回転軸（２２，３９）及び工具の回転軸（２，４６）に存する工具（１，４３）の中心点によって形成される平面内に本質的に存在し、前記中心点（５，４７）は角度αをもってワークピース（２０，３８）の回転軸（２２，３９）と交差又はクロスする直線に沿って移動されることを特徴とする方法。

Description

【発明の詳細な説明】 冠歯車の製造方法 本発明は、９０°からずれる角度αを有して冠歯車の回転軸に対し交差若しく はクロスする回転軸を有する円筒状ピニオンに噛合することのできる円錐状又は カップ形状の冠歯車の製造方法であって、該冠歯車は、創成方法によってワーク ピースから製造され、該創成方法に於いては、工具及びワークピースが一定の回 転速度比率で回転し、且つ、工具が連続的に該ワークピースを加工するよう工具 及びワークピースが相対移動されることを特徴とする方法に関する。 本発明を適切に理解するため、角度αが０°と９０°の間である相互の回転軸 位置で円筒状ピニオンと噛合できる冠歯車を円錐状冠歯車と称し、もし該角度α が９０°から１８０°の間にある場合には、カップ状冠歯車と称することにする 。 円錐状及びカップ状の冠歯車を製造する創成方法は、米国特許第３，１８４， ９８８号により知られるところである。この公知の方法の場合、使用される工具 はホブ切りカッタであり、軸方向から見た場合の該カッタの加工形状は、 インヴォリュート形円筒状ピニオンを加工する工具を使用する場合に一般的なラ ック形となっている。ホブ切りカッタを使用する結果、該公知方法は樽状の側面 が特徴となる歯を持った冠歯車を製造する。樽状の側面を有する冠歯車は、噛合 する円筒状ピニオンに対し歯の幅全体で接触するとは限らず、限られた範囲でし か負荷をかけることができないという欠点を持っている。 冠歯車の製造には、公報ＷＯ ９１／０４８１９号で説明されるタイプのホブ 切りカッタを使用することが好ましい。しかし、所望の歯を有する円錐状又はカ ップ状冠歯車を精巧に製造するために、冠歯車を製造するべきワークピース及び 工具を相対的に位置決めし移動する方法については従来技術に於いて公知ではな い。 従って本発明の目的は、改良された円錐状又はカップ状の冠歯車を製造する方 法を提供する方策を提案するものである。 本目的は、前提部分で言及され請求項１の特徴説明部によって特徴づけられる タイプの方法によって達成される。この方策に従えば、工具の回転軸がワークピ ースの加工されるべき部分の表面に対して平行となるよう工具をワークピースに 対して位置決めされる。このことは、対称的に工具に負荷がかけられ、工具の磨 耗が最小限となることを意 味する。請求項１で提案される方法は、好適にも円筒状ピニオンに噛合できる冠 歯車の製造に使用することができ、この場合、冠歯車及び円筒状ピニオンの回転 軸は互いに交差している。 本発明はまた、前提部分で言及されるタイプの方法であって、請求項２の特徴 説明部において特徴づけられる方法をも提供する。該方法は、円筒状ピニオンと 噛合できる冠歯車の製造であって、冠歯車の回転軸と円筒状ピニオンの回転軸と が互いにクロスする場合に特に好適である。この状態は、一般に「中心から外れ た状態（off-center）」として知られるものである。請求項２に従う方法は、簡 単に実施することができ、精巧な結果をもたらす。工具に対する対称負荷は、冠 歯車の歯幅の全ての地点で達成されるものではないが、それでも平均して均一な 磨耗が生じるものである。 請求項３は、工具が万能歯車ホブ上で望ましい状態で位置決めされる方法を説 明しており、工具の供給動作については請求項４で説明されている。 請求項５、６及び７は、意図される設定の正確な値について説明している。 以下、本発明に係る方法を、図面を参照しつつより詳細に説明する： 図１は、製造されるべき冠歯車に対する工具の動きを上から見た模式図であり 、冠歯車は、冠歯車の回転軸に対し交差する回転軸を有する円筒状ピニオンに噛 合することができ； 図２は、図１の矢符１１方向から見た工具の位置を示す図であり； 図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面を模式的に示し； 図４は、本発明に係る方法を実施する装置の概略的な側面であり； 図５は、図４の装置の概略的な平面図であり； 図６は、ホブ切りカッタによる円錐状冠歯車の製造を概略的に示す図であって 、該冠歯車は、円筒状ピニオンに噛合することができ、この場合冠歯車の回転軸 と円筒状ピニオンの回転軸とは互いに交差しており； 図７は、図６のホブ切りカッタの一部を示しており、ここで歯は円錐状冠歯車 の外周に噛合する状態として示されており； 図８は、図６で示されるのと同様の作動状態を示しており、この場合ホブ切り カッタは、ワークピースの表面に対して直角に歯の全幅が保持されており； 図９は、図６と同様の作動状態を示しており、この場合 ホブ切りカッタは、ワークピースの回転軸に対して平行な単一の平面に於いて移 動される。 図１、図２及び図３は、本発明に係る方法を用いてワークピース２０から冠歯 車を製造するためのカッタ１を示している。本実施例に於いて製造されるべき冠 歯車は円錐状であって、円筒状ピニオンと冠歯車の交差する回転軸間に角度αを もって、冠歯車が平歯（spur toothing）を有する円筒状ピニオンと噛合するこ とができ、該角度αは、０°と９０°の間にある。 図面に於いては模式的にのみ示されているカッタ１は、ディスク３から構成さ れており、該ディスク３は、回転軸２を中心に回転することができ、加工部がそ の外周に設けられており、該加工部の切削エッジは外形面に存し、ディスク３の 周面にピッチ角（pitch angle）γで螺旋リブ４の形態で延びている。この場合 、該外形の、リブ４の螺旋方向に対して垂直な断面は、多数の隣接する切削歯か ら成る形状となっており、該形状は、製造されるべき冠歯車の特徴を持つインヴ ォリュート歯を備えた円筒状ピニオンの基本形状を基礎として構成されており、 その基礎円の中心は、カッタの回転軸２上に垂直な平面に存在し、カッタの回転 軸２に中心点５を有する円の中心にある。本発明を実施するために、カッタ１に 代え、上記説明に応じた研削工 具を、使用することも可能である。 意図される歯は、創成方法によってワークピース２０の歯領域２１に設けられ る。この場合カッタ１は、回転軸２を中心に矢符Ａ方向に回転し、ワークピース ２０は回転軸２２を中心に矢符Ｂ方向に回転する。カッタ１の回転速度とワーク ピース２０の回転速度との回転比率は、創成工程中一定とされ、カッタ１は連続 的にワークピース２０を加工する。 創成工程中カッタ１の回転軸２の中心点５は、ワークピース２０の回転軸２２ を含む第１平面Ｖに於いてワークピース２０に対して相対移動される。該第１平 面Ｖは、ワークピース２０の回転軸を同様に含む第２平面Ｗに対し角度βを形成 してている。第２平面Ｗは、工具１の回転軸に対して直角（９０°）を形成して いる。 図２は、カッタ１の回転軸２が、ワークピース２０の回転軸２２に垂直に延び ている平面Ｕに対し、角度δを形成していることを示す。 図３は、カッタ１の中心点５が平面Ｖ内の線ｐに沿って移動され、線ｐがワー クピース２０の回転軸２２に対し角度αに等しい角度を形成することを示す。 冠歯車を製造するために工具１は、以下のものが第１平面Ｖと第２平面Ｗとの 間の角度βに適用されるようワーク ピース２０に対して移動される。即ちβ＝tan^-1（−sinα・tan γ）である。角 度δは、創成工程前に於いて、以下のものが適用されるようにセッティングされ る。即ち、δ＝tan^-1（cos α・tan γ・cos β）である。 以下の説明は、平歯を有する円筒状ピニオンに噛合することのできる冠歯車を 基礎としている。この場合、カッタ１がワークピース２０と噛み合う平面に於い て、カッタ１の螺旋リブ４は、平面Ｖに対し原則的に平行となっている。しかし 本発明方法は、螺旋歯を有する円筒状ピニオンと噛合することのできる冠歯車を 製造する際にも使用することができる。この場合には、カッタ１がワークピース ２０と噛み合う面に於いて、該特徴的な円筒状ピニオンの歯角に対応する角度が 、カッタ１の螺旋リブ４と平面Ｖとの間に存在する。 図４及び図５は、本発明に係る方法を使用して冠歯車を製造するのに適した装 置例を示している。該装置は、機台３２を有するフライス盤３１（miller）を備 えている。ワークピース２０を固定することのできるターンテーブル３３が、機 台３２に装着されている。フライス盤３１には、ターンテーブル３３を回転軸３ ４を中心に回転させるための駆動装置（図示せず）が設けられている。ワークピ ース２０は、その回転軸２２が、ターンテーブル３３の回転軸 ３４と一致するようターンテーブル３３に載置されている。フライス盤３１はさ らに、図示しない駆動装置によって矢符Ｘ方向に移動することのできるコラム３ ５を備えている。フライスヘッド３６は、コラム３５に取り付けられており、該 コラム３５に対して軸３７を中心に傾けることができる。フライスヘッド３６は また、コラム３５に対して矢符Ｙ及び矢符Ｚ方向に移動することができる。工具 １の回転軸２は、その両端部がフライスヘッド３６に回動可能に装着されている 。回転軸２は、矢符Ａ方向に駆動することができる。このような装置を使用し、 図１、図２及び図３を参照して説明した方法に従って、カッタ１又は上記説明に 対応する工具により、冠歯車を製造することができる。 本発明に係る他の実施例に於いては、次のものが角度δに適用される。即ちδ ＝γ・cos αである。そして、次のものが角度βに適用される。即ちβ＝tan^-1 （−sin α・tan γ）である。本実施例は、値δの計算を簡単にするものであっ て、冠歯車の歯形に関して実用上満足のいく結果をもたらすものである。 図６は、円錐状冠歯車に加工されるべき、回転軸３９を有するワークピース３ ８の一部を示す。該ワークピース３８の外周面４０には、所望の歯が設けられよ うとしている。このようにして製造されるべき冠歯車は、円筒状ピニオン （図示せず）に噛合することができ、該円筒状ピニオンの回転軸４１は、距離４ ２を保って冠歯車の回転軸３９と交差する。本発明に従う方法でワークピース３ ８に歯を設けるために、ワークピース３８は、ホブ切りカッタ４３によって加工 される。ホブ切りカッタ４３は、図１〜図３を参照して説明したタイプのもので ある。ワークピース３８との噛合領域の位置にあるカッタ４３の外周部に螺旋状 に設けられた歯が、円筒状ピニオン（図示せず）の歯の方向に確実に延びるよう に、カッタ４３は適切に位置決めされる。所望の位置決めを達成すること及びそ の効果については図７を参照しつつ説明する。 図７は、カッタ４３の一部を示している。該カッタ４３は、中心点５１を有す る外形を持つ切削歯５３を有している。切削歯５３の外形は、冠歯車に噛合する ことのできる円筒状ピニオンに対応している。中心点５１は、カッタ４３の中央 部５０の円の中心に存する。切削歯５３をできるだけ安定したものとするために 、カッタ４３の外周部５４は、本実施例に於いてできるだけ広いものとなるよう にされているが、カッタ４３はまた、より狭い輪郭５７を有するものとすること もできる。 線５５は、カッタ４３が加工されるべきワークピースの加工表面４０に対して 直角に位置決めされるときの、該加 工されるべき表面４０に対する接線を示す。カッタの回転軸の位置が保持された 状態で、切削が中心からずれたもの（off-center）となる場合は、ワークピース ３８の前記表面に対する接線は、カッタ４３が中心からずれた状態となった後に 、線５６に沿って延びるたものとなる。このことは望ましくない状態とされる。 なぜなら切削歯５３はその結果として中心からずれた状態で荷重が懸かるからで あり、また不均一な磨耗が生じるからである。本発明に係る方法の場合には、こ のような望ましくない事態をさけるために、カッタ４３の回転軸が、ワークピー ス３８に係合する切削歯の中心点４９を中心にして、位置４４から位置４６にま で回転する。これにより中心点４９、カッタ４３の中心点４７及び創成されるべ き冠歯車の回転軸３９が単一平面上に移動することとなる。この平面は、図６に 於いて“１”で示されている。このような適切な位置決めは、カッタ４３がワー クピースを均一に加工することを意味し、さらに工程中に於いて対称的な磨耗が 生じることを意味するのである。 図８に於いて簡単に示した本発明に係る方法の場合には、上述のカッタ４３の 位置関係は、ワークピース３８の加工中維持されている。このことは、カッタ４ ３が加工開始時には５９で示す位置、即ち図６の位置４４に対応する位置 にあり、加工終了時には６１で示す位置にあることを意味する。図８から、外周 面４０を大径部分から小径部分へと加工するに於いて、ワークピースに噛み合っ ている切削歯の中心点４９が、創成されるべき冠歯車に噛合することのできる円 筒状ピニオンの回転軸に沿って移動することが理解されよう。既に触れたように 、カッタ４３の中心点４７、カッタ４３の歯の中心点４９、及びワークピース３ ８の回転軸３９は、切削工程中に於いて単一の平面上に位置する。カッタ４３の 位置５９に於いては、この面は５８であり、６１の位置に於いてはこの面は６０ である。 このことは、この方法の場合には、カッタ４３は、大径から小径へ移動中に、 噛合する切削歯の中心点４９を中心に回動することを意味する。これを達成する ためにカッタ４３及びワークピース３８間の相対移動は、螺旋歯を有する円筒状 ピニオンによる加工中の差動に対応するため追加的に回転しなければならない。 図４及び図５に示される装置が使用される場合には、このことはワークピース上 に歯を創成する加工中に、カッタヘッド３６を回転軸３７を中心に回転させる必 要があることを意味する。 図９は、中心から外れて置かれた円筒状ピニオン（図示せず）と噛合しうる冠 歯車を創成するための本発明方法を示している。該方法の場合、図８を参照して 説明した方法 とは異なり、回転軸に位置するカッタ４３の中心点４７、噛合する切削歯の中心 点４９、及び加工中のワークピース３８の回転軸３９は、単一の位置関係、例え ば単一の平面６５に於ける外周面４０の中心（カッタ４３の位置６３）での位置 関係をとる。さらに図９から明確にと示されるところとして、カッタ４３は、位 置６２から位置６４を、冠歯車に噛合しうる円筒状ピニオンの回転軸に平行な直 線上を移動する。この結果位置６２及び６４に於いて、例えばカッタが加工する べきワークピースの表而に対して直角となる位置に正確には存在しないが、平均 してこのような位置に存するので、図８を参照して説明する方法の場合の、カッ タの磨耗は許容できる範囲内のものとなる。カッタが単一平面を移動することで 、カッタヘッド３６の回転軸３７を中心とする回転は、不要とすることができる 。

───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】 スする直線に沿って移動されることを特徴とする方法。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． ９０°からずれる角度αを有して冠歯車の回転軸に対し交差若しくはクロ スする回転軸を有する円筒状ピニオンに噛合することのできる円錐状又はカップ 状の冠歯車の製造方法であって、該冠歯車は、創成方法によってワークピースか ら製造され、該創成方法に於いては、工具及びワークピースが一定の回転速度の 比率で回転し、且つ、工具が連続的にワークピースを加工するよう工具及びワー クピースが相対移動され、 工具（１；４３）は、回転軸（４；４６）を中心に回転可能であり外周部に加 工部（５３）が設けられたディスク（３）を備えており、該加工部の切削エッジ 部は、ディスクの周部をピッチ角γで螺旋リブ（４）の形で延びるように外形面 に存しており、リブ（４）の螺旋方向に垂直な各断面に於いて該外形は、多数の 隣接する切削歯（５３）からなる形状となっており、該外形形状は、製造される べき冠歯車の特徴を有する円筒状ピニオンの基本形状を基礎としており、その中 心点は、工具の回転軸に垂直な平面内に存在し工具（１；４３）の回転軸（２； ４６）上に中心点（５；４７）を有した円の中心にあり、創成工程中に於いて工 具（１；４３）は、ワークピース（３８） と噛合状態にある隣接する切削歯（５３）の中心点がワークピースの回転軸（２ ２；３９）及び工具の回転軸（２；４６）に存する工具の中心点（５；４７）に よって形成される平面（Ｖ；５８、６０）内に本質的に存在し、角度αをもって ワークピースの回転軸と交差又はクロスする直線に沿って移動されることを特徴 とする方法。 ２． ９０°からずれる角度αを有して冠歯車の回転軸に対し交差若しくはクロ スする回転軸を有する円筒状ピニオンに噛合することのできる円錐状又はカップ 状の冠歯車の製造方法であって、該冠歯車は、創成方法によってワークピースか ら製造され、該創成方法に於いては、工具及びワークピースが一定の回転速度の 比率で回転し、且つ、工具が連続的にワークピースを加工するよう工具及びワー クピースが相対移動され、 工具（４３）は、回転軸を中心に回転可能であり外周部に加工部（５３）が設 けられたディスク（３）から成っており、該加工部の切削エッジ部は、ディスク の周部をピッチ角γで螺旋リブの形で延伸びる外形面に存しており、リブの螺旋 方向に垂直な各断面に於いて該外形は、多数の隣接する切削歯からなる形状とな っており、該外形形状は、製造されるべき冠歯車の特徴を有する円筒状ピニオン の基 本形状を基礎としており、その中心は、工具の回転軸に垂直な平面に存在し、工 具の回転軸上に中心点を有し、他方創成工程中に於いて工具（４３）は、少なく とも製造するべき冠歯車の歯の中心点（６３）に対して、ワークピース（３８） と噛合する隣接する切削歯（５３）の中心点（４９）が本質的にワークピースの 回転軸（３９）及び工具（４３）の回転軸（４６）上の工具の中心点（４７）に よって形成される平面（６５）上に存することを特徴とし、ワークピース（３８ ）と噛合する隣接する切削歯（５３）の中心点（４９）は、角度αをもってワー クピースの回転軸と交差又はクロスする直線に沿って移動させられることを特徴 とする方法。 ３． 工具及びワークピースの回転軸に対して直角に向いた軸を中心に工具の回 転シャフトを回転させることを通じてそれらがワークピースと噛合状態となる場 所で、工具の螺旋リブは、特徴的な円筒状ピニオンに対して対応する第１平面（ Ｖ）に対して角度を形成するようにされ、該第１平面（Ｖ）は、工具の回転シャ フトと冠歯車及び噛合することのできる円筒状ピニオンの回転軸に位置する工具 の中心点を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。 ４． 創成工程中に於いて、工具の回転シャフト上に位置する工具の中心点は、 第１平面（Ｖ）内に存する直線ｐに沿って移動せられ、該第１平面は冠歯車と噛 合することにのできる円筒状ピニオンの回転軸と、工具の回転軸に存する工具の 中心点とを含み、前記直線ｐは、角度αを持ってワークピースの回転軸と交差又 はクロスすることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の方法。 ５． 前記第１平面（Ｖ）は、ワークピースの回転軸を含む第２平面（Ｗ）に対 して角度βを形成し、工具の回転軸に対して直角を形成することを特徴とし、工 具の回転軸はワークピースの回転軸に対して直角に延びる第３平面（Ｕ）に対し て角度δを形成することを特徴とする請求項３又は４に記載の方法。 ６． 前記第１平面（Ｖ）及び第２平面（Ｗ）間の角度βに、β＝tan^-1（−sin α・tan γ） が適用され、 創成工程前に前記角度αに、δ＝tan^-1（cos α・tan γ・cos β） が適用されるように設定されることを特徴とする請求項５に記載の冠歯車の製造 方法。 ７． 前記第１平面（Ｖ）及び前記第２平面（Ｗ）の間の角度βに対して、 β＝tan^-1（−sin α・tan γ） が適用されることを特徴とし、創成工程前に前記角度δに、 δ＝（γ・cos α） が適用されることを特徴とする請求項５に記載の冠歯車の製造方法。