JPH10235519A

JPH10235519A - コリオリ運動歯車の加工装置

Info

Publication number: JPH10235519A
Application number: JP5445697A
Authority: JP
Inventors: Ichiro Kamimura; 一郎上村
Original assignee: NAMU KK; Namu Co Ltd Japan
Current assignee: NAMU KK; Namu Co Ltd Japan
Priority date: 1996-12-28
Filing date: 1997-03-10
Publication date: 1998-09-08

Abstract

(57)【要約】【課題】コリオリ運動歯車を大量にかつ低コストで生
産する。【解決手段】本体８の天面を旋回テーブル９として形
成し、その中心より駆動軸11を突出させる。その先端に
傾斜部11ａを形成し、該傾斜部でワーク13を据え付ける
ための回転盤12を回動自在に支持する。駆動軸11の１回
転に付き、前記コリオリ運動歯車対Ａ₁'，Ａ₂'の歯数差
だけ回転盤12が回転し、ワークの加工位置を割り出す。
また、ワーク13は回転盤12に、コリオリ運動歯車対の旋
回中心点Ｐ ₁ とワークが歯車装置に組み込まれてコリオ
リ運動をする際の旋回中心点とを一致させて保持され
る。よって、ワークの被加工面は回転盤12と一体をなす
コリオリ運動歯車としての移動軌跡を描く。カッタホイ
ール18を前記回転盤と同期してワークの歯すじ方向に移
動させると、ワークの被加工面には、該ワークと対をな
す歯車が係合するようにカッタホイール18が当接し、所
望の歯形を創成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コリオリ運動歯車
を量産するための加工装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、コリオリ運動を行ういわゆる
コリオリ運動歯車を用いた変速歯車装置（以下、コリオ
リ運動歯車装置という。）の原理が知られていた。この
コリオリ運動歯車装置は、４つの歯車のみで大減速比を
得ることが可能であり、様々な利点を有するものであ
る。しかしながら、コリオリ運動歯車はその歯形を高精
度かつ低コストでの生産が困難な球面インボリュート歯
形とする必要があり、実用化には至らなかった。本発明
者はこの球面インボリュート歯形に代わる歯形を用いる
ことによって、コリオリ運動歯車の実用化を可能とし
た。このコリオリ運動歯車装置の詳細については、特公
平7-56324 号公報に開示されている。

【０００３】図５には、上記公報に開示されたコリオリ
運動歯車装置と同様のものが示されている。コリオリ運
動歯車装置は、歯数の異なる４つの歯車として、第１〜
第４歯車Ａ₁ 〜Ａ₄ を有している。このうち第１歯車Ａ
₁ は、ハウジング６に一体的に固定され、回転をしない
固定歯車である。第２歯車Ａ₂ 、第３歯車Ａ₃ は、入力
軸１によって軸支される回転体３に形成されている。ま
た、第４歯車Ａ₄ は出力軸２に設けられ、ハウジング６
により回転自在に支持されている。そして、第１歯車Ａ
₁ と第２歯車Ａ₂ 、第３歯車Ａ₃ と第４歯車Ａ₄ が夫々
かみ合っている。

【０００４】回転体３は、入力軸１の軸線に対して所定
の角度をなす傾斜部１ａによって支持されている。入力
軸１自体も、ハウジング６によって回動自在に支持され
ている。入力軸１が回転すると、傾斜部１ａが首を振る
ような運動をし、これに軸支される回転体３は、あたか
も停止寸前のこまのように首振り運動をする。この回転
体３の動きをコリオリ運動という。そして、回転体３の
コリオリ運動により、第２歯車Ａ₂ を第１歯車Ａ₁ に、
また、第３歯車Ａ₃ を第４歯車Ａ₄ に夫々かみ合わせて
いく（図６（ａ），（ｂ）参照）。すると、第２歯車Ａ
₂ は、１周期のコリオリ運動（入力軸１の１回転）当
り、第１歯車Ａ₁ との歯数差に相当する分だけ第１歯車
Ａ₁ に対して回転する。すなわち、第１歯車Ａ₁ と、第
２歯車Ａ₂との間で、１段階の減速がなされる。第２歯
車Ａ₂ の運動は、第３歯車Ａ₃ に直接伝わり、第３歯車
Ａ₃ と第４歯車Ａ₄ との間でも、同様のかみ合いを行
う。よって、第３歯車Ａ₃ と第４歯車Ａ₄ との間でも、
１段階の減速がなされる。すなわち、入力軸１の回転運
動が出力軸２に伝達される際に、第１、第２歯車Ａ₁ ，
Ａ₂ と、第３、第４歯車Ａ₃ ，Ａ₄ とで、２段階の減速
作用を受けることになる。

【０００５】また、第２歯車Ａ₂ 、第３歯車Ａ₃ がコリ
オリ運動をしながら、第１歯車Ａ₁、第４歯車Ａ₄ とか
み合う際に、従来から知られているインボリュート歯形
又は球面インボリュート歯形では、各かみ合い面に摺動
を生じてしまう。この摺動が、騒音、振動および発熱を
発生し、焼き付きの原因となる。この問題を解決するた
めに、図５および図７に示すように、各歯車の歯には、
コロ４およびコロとの内接面５を採用している。具体的
には、図７に示すように、第１歯車Ａ₁ （第４歯車Ａ
₄ ）に形成されたコロとの内接面５にコロ４を浮遊支持
し、半円筒状の凸歯を形成している。また、第２歯車Ａ
₂ （第３歯車Ａ₃ ）にもコロとの内接面５を形成し、半
円溝状の凹歯を形成する。そして、回転体３が矢印Ｂで
示す方向にコリオリ運動を行うと、第２歯車Ａ₂ （第３
歯車Ａ₃ ）は矢印Ｃで示す方向に移動し、各凹歯と凸歯
とをかみ合わせていく。そして、各凹歯と凸歯との間に
生ずる摺動を、コロ４の回転で吸収している。（以上、
NIKKEI MECHANICAL 1996.10.28 no.492 より一部抜
粋。）したがって、バックラッシの設定を不要とするば
かりか、各歯車間に予圧を付与して、精密なかみ合わせ
を行うことができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように、歯形とし
てコロ４およびコロとの内接面５を用いることにより、
球面インボリュート歯形に比べて遥かに容易かつ低コス
トでの歯形の形成が可能となった。しかしながら、半円
筒状の内接面を正確なピッチおよび角度で、かつ精密に
形成するには、精密な治具等を用いて手作業により位置
の割り出しを行う必要があり、作業者の熟練を要する
等、大量生産にはいまだ不向きなものであった。

【０００７】本発明は上記課題に鑑みてなされたもので
あり、その目的とするところは、ワークの位置の割り出
しを正確にかつ連続的に行うことが可能な加工装置を提
供し、コリオリ運動歯車を大量にかつ低コストで生産す
ることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明に係る手段は、本体の天面を旋回テーブルとし
て形成し、該旋回テーブルの中心より駆動軸を突出さ
せ、その先端に軸線と所定の角度をなす傾斜部を形成
し、該傾斜部でワークを据え付けるための回転盤を回動
自在に支持し、該回転盤と前記旋回テーブルとの対向面
でコリオリ運動歯車体を形成し、前記回転盤は、前記コ
リオリ運動歯車体の旋回中心点とワークが歯車装置に組
み込まれてコリオリ運動をする際の旋回中心点とを一致
させてワークを保持可能とし、さらに、歯形断面と略同
一の断面形状をなし前記回転盤と同期してワークの歯す
じ方向に移動可能な、歯車形成手段を有することを特徴
とする。

【０００９】本発明によると、駆動軸を回転させること
により、回転盤と旋回テーブルとの対向面に形成された
コリオリ運動歯車体には噛み合いが生ずる。そして、駆
動軸の１回転に付き前記コリオリ運動歯車体の歯数差だ
け回転盤を回転させる。このとき、ワークは前記回転盤
により、前記コリオリ運動歯車体の旋回中心点とワーク
が歯車装置に組み込まれてコリオリ運動をする際の旋回
中心点とが一致した状態で保持されるので、ワークの被
加工面は前記回転盤と一体をなすコリオリ運動歯車とし
ての移動軌跡を描く。よって、歯車形成手段を前記回転
盤と同期してワークの歯すじ方向に移動させることによ
り、ワークの被加工面には、該ワークと対をなす歯車が
係合するがごとく前記歯車形成手段が当接し、所望の歯
形を創成する。

【００１０】また、本発明においては、前記旋回テーブ
ルは前記回転盤が一回転する間に所望の角度の旋回駆動
が可能であることが望ましい。そして、加工するワーク
の径に合わせて、前記回転盤の回転角度の増減を行い、
異なる径のワークに対応した加工位置の割り出しを行
う。そして異なる径のワークに対し同一ピッチの歯形を
創成する。

【００１１】さらに、本発明によると、前記旋回テーブ
ルの駆動手段としてコリオリ運動歯車機構を用いること
ができる。そして、コリオリ運動歯車機構によってワー
クの加工位置の割り出しを正確に行う。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。ここで、従来例と同一部分若
しくは相当する部分については同一符号で示し、詳しい
説明は省略する。

【００１３】図１には、本発明の第１の実施の形態に係
るコリオリ運動歯車の加工装置が示されている。この加
工装置７は、本体８の天面を、本体８に対して回動自在
な旋回テーブル９としている。また、旋回テーブル９の
中心より駆動軸11を突出させ、駆動軸11の下端部にサー
ボモータ10を連結している。また、駆動軸11の先端に
は、その軸線と所定の角度θをなす傾斜部11ａを設けて
いる。そして、傾斜部11ａにより、ベアリングを介して
回転盤12を支持している。この回転盤12と旋回テーブル
９との対向面で、コリオリ運動歯車体を形成している。
ここで、旋回テーブル９に形成された歯車を第１歯車Ａ
₁'とする。また、回転盤12に形成された歯車を第２歯車
Ａ₂'とする。旋回テーブル９と駆動軸11の軸線とは直交
するように配置されているので、旋回テーブル９と回転
盤12とがなす角度もθとなる。

【００１４】ところで、回転盤12はコリオリ運動歯車体
Ａ₁'，Ａ₂'の旋回中心点Ｐ₁ とワークＷが歯車装置に組
み込まれてコリオリ運動をする際の旋回中心点を一致さ
せて、ワーク13を保持することができる。本発明の実施
の形態では、図２に示すように、コリオリ運動歯車体Ａ
₁'，Ａ₂'の旋回中心点Ｐ₁ に向けて突起部12ａを延ば
し、ワーク13の中心穴13ａをこの突起部に嵌合させてい
る。さらに、中心穴13ａの上方からエンドキャップ14を
嵌め込み、突起部12ａとの間でワーク13を挟持してい
る。

【００１５】図１に示すように、旋回テーブル９は、軸
受15によって本体８に対し回動自在に支持されている。
そして、旋回テーブル９には同心円上にウォームホイー
ル16が取付けられている。また、本体８側には、ウォー
ムホイール16と噛み合う位置にウォーム17が設けられて
いる。そして、図示しないモータ等の駆動装置でウォー
ム17を回転させることにより、ウォームホイール16を駆
動し、旋回テーブル９を回転駆動する。

【００１６】さらに、本発明の第１の実施の形態に係る
加工装置は、歯形形成手段としてカッタホイール18を有
している。カッタホイール18は、ＮＣ制御される位置決
め装置19によって支持されており、ワーク13に対する近
接遠退が自在となっている。また、カッタホイール18
は、回転しながらワークに形成する歯すじ方向（図１の
例では、水平線との間でなす角θ’＝ 1/2θとなる方
向）に、ストロークＬだけ移動することができる。この
ストロークＬは所望の歯幅より若干長くする。ところ
で、カッタホイール18は、図３に示すように円周端部18
ａの断面形状が、歯形断面形状（図７のごとく半径ｒの
半円形）と略同一形状の半径ｒをなす砥石車である。こ
のカッタホイール18を回転駆動してワーク13の被加工面
に当接させ、歯すじ方向へと移動させることにより、断
面半円形の溝型歯を研削加工することができる。尚、本
加工装置に用いることができる歯形形成手段としては、
カッタホイール18に限らず、サイドカッタ、砥石カッタ
等のカッターホイールや、エンドミル（ボールエンドミ
ル）、カッターホイール18と同様の断面形状を有する放
電電極等も適用可能である。

【００１７】ここで、上記構成をなす加工装置の作動の
様子を説明する。まず、図１、図２に示すように、回転
板12の突起部12ａにワーク13を固定すると、前述のごと
く、ワーク13が歯車装置に組み込まれてコリオリ運動を
する際の旋回中心点と、コリオリ運動歯車体Ａ₁'，Ａ₂'
の旋回中心点Ｐ₁ とが一致する。そして、駆動軸11を回
転させると、傾斜部11ａが首を振るような運動をし、こ
れに軸支される回転盤13は、首振り運動すなわちコリオ
リ運動をする。そして、回転盤13に設けられた第１歯車
Ａ₁'と旋回テーブル９に設けられた第２歯車Ａ₂'とを噛
み合わせる。このとき、駆動軸11の１回転に付きコリオ
リ運動歯車体の歯数差の分だけ回転盤12を回転させるこ
とができる。例えば、Ａ₁'の歯数を 100、Ａ₂'の歯数を
101とすると、駆動軸11が１回正回転すると、第１歯車
Ａ₁'に対して第２歯車Ａ₂'は1/100 だけ正回転する。す
なわち、駆動軸11の１回転に付き、ワーク１周分の1/10
0づつ加工位置の割り出しをすることができる。

【００１８】したがって、駆動軸11が１回正回転するタ
イミングに同期させて、カッタホイール18を歯すじ方向
に移動することにより、ワーク13の被加工面には１個づ
つ歯形が形成されていく。また、コリオリ運動歯車体Ａ
₁'，Ａ₂'の旋回中心点Ｐ₁ と、ワーク13が歯車装置に組
み込まれてコリオリ運動をする際の旋回中心点とが一致
した状態で保持されるので、ワーク13の被加工面は回転
盤12に形成された第２歯車Ａ₂'と一体をなす第３歯車Ａ
₃'としての移動軌跡を描く。したがって、ワーク13の被
加工面にカッタホイール18で歯を研削すると、カッタホ
イール18がワーク13と対をなす歯車（仮想の第４歯車Ａ
₄'）となり、ワーク13の被加工面に創成される歯形は、
第３歯車Ａ₃'として理想の歯形となる。

【００１９】ところで、常に同一径のワークに対して同
一ピッチで歯を形成する場合には、上記のごとくコリオ
リ運動歯車体Ａ₁'，Ａ₂'の噛み合いにより加工位置の割
り出しを行い加工をすることで事足りるが、実際には、
径の異なるワークに対して、異なる歯数の歯車を作るた
めの加工を行う必要が生ずる。このような場合には、１
回の加工位置の割り出し毎に、回転盤12の回転角度を変
える必要がある。例えば、歯数40の歯車に対しては、１
周を40等分の角度で加工位置の割り出しを行うが、歯数
50の歯車に対しては、１周を50等分した角度で加工位置
の割り出しを行う必要がある。

【００２０】そこで、本発明の第１の実施の形態に係る
加工装置は、前記駆動軸11の回転に比例して、ウォーム
17およびウォームホイール16を所定量だけ回転させる。
そして、回転盤12が一回転する間に旋回テーブル９を所
望の角度で旋回駆動し、加工するワーク13の径に合わせ
て、１回の加工位置の割り出し毎の回転盤12の回転角度
の増減を行う。そして、異なる径のワークに対し同一ピ
ッチの歯形を創成する。また、同一径若しくは異なる径
のワークに対して、異なるピッチで歯を形成する場合に
も、同様に回転盤12の回転角度の増減を行う。この回転
角度の制御は、被加工ワークの径に対応した回転角度の
増減量、もしくは、歯を形成するピッチに対応した回転
角度の増減量を、加工装置を制御するコントローラに予
め設定しておく。そして、作業者がワーク径もしくは歯
のピッチを入力することによって、自動的にウォーム17
およびウォームホイール16の回転を制御することができ
る。

【００２１】上記構成をなす本発明の第１の実施の形態
に係る作用効果は、以下の通りである。本装置では、コ
リオリ運動をする回転盤12にワーク13を固定するので、
駆動軸11に１回転により生ずる（コリオリ運動歯車体Ａ
₁'，Ａ₂'の噛み合いによる）回転盤12の回転角度で、加
工位置の割り出しをすることができる。また、ワーク13
が歯車装置に組み込まれてコリオリ運動をする際の旋回
中心点と、コリオリ運動歯車体Ａ₁'，Ａ₂'の旋回中心点
Ｐ₁ とを一致させるようにして、ワーク13を回転盤12に
固定するので、ワーク13の被加工面は、回転盤12に形成
された第２歯車Ａ₂'と一体をなす第３歯車Ａ₃'としての
移動軌跡を描く。したがって、ワーク13の被加工面にカ
ッタホイール18で歯を研削することにより、カッタホイ
ール18がワーク13と対をなす仮想歯車となり、ワーク13
の被加工面に創成する歯形を理想の歯形とすることがで
きる。

【００２２】次に、図４に基づいて、本発明の第２の実
施の形態に係るコリオリ運動歯車の加工装置の説明を行
う。ここで、第１の実施の形態と同一部分若しくは相当
する部分については同一符号で示し、もしくは図示を省
略し、詳しい説明は省略する。

【００２３】第２の実施の形態において第１の実施の形
態と異なる点は、旋回テーブル９の回転駆動を行う駆動
機構として、ウォームギヤに変えてコリオリ運動歯車機
構を用いることにある。このコリオリ運動歯車機構は、
入力軸20が大径の中空軸となっており、駆動軸11や該駆
動軸の支持構造体等を、その中空内部に包含している。
そして、本体８には第１歯車Ａ₁"を、旋回テーブル９に
は第４歯車Ａ₄"を形成している。入力軸20の傾斜部20ａ
によって軸受を介して軸支される回転体21には、第２歯
車Ａ₂"および第３歯車Ａ₃"を形成している。また、入力
軸20には磁石22を取付け、本体８の磁石22に面する部位
にはコイル23を設けてモータを構成している。よって、
コイル23を励起することにより入力軸20を回転駆動する
ことができる。さらに、入力軸20にはエンコーダ24を取
付け、回転数の検出を正確に行う。

【００２４】このように、旋回テーブル９の回転駆動に
コリオリ運動歯車機構を用いることにより、旋回テーブ
ル９の回転角度の制御を精密に行い、位置の割り出しを
正確に行うことができる。第１の実施の形態のごとくウ
ォームギヤを用いる手法では、第２の実施の形態に係る
コリオリ運動歯車機構と同様の作動精度を得る為には、
超高精度のウォームギヤが要求され、その製作コストが
増大するという欠点がある。本実施の形態では、この欠
点を解消することができる。

【００２５】また、図示のごとく第２の実施の形態にお
いては、軸受として組み合わせアンギュラコンタクト軸
受を用いずに、クロスローラ軸受を用いている。このク
ロスローラ軸受の詳細については、本出願人が本発明と
同日付けで特許出願しているものと同様のクロスローラ
を用いることが、装置の小型化を図る上で望ましい。な
お、本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様
に、組み合わせアンギュラコンタクト軸受を用いること
も可能である。なお、クロスローラは組み合わせアンギ
ュラコンタクト軸受と同様の作用を有するものである。
そのほか、第１の実施の形態と同様の作用効果について
は、ここでの説明を省略する。

【００２６】

【発明の効果】本発明はこのように構成したので、以下
のような効果を有する。本発明の請求項１に係るコリオ
リ運動歯車の加工装置によると、駆動軸を回転させるこ
とにより、回転盤と旋回テーブルとの対向面に形成され
たコリオリ運動歯車体に噛み合いを発生させる。そし
て、駆動軸の１回転に付き前記コリオリ運動歯車体の歯
数差だけ回転盤を回転させることができるので、前記駆
動軸を１回転させる毎に、ワークの加工位置の割り出し
を行うことができる。このとき、ワークは前記回転盤に
より、前記コリオリ運動歯車体の旋回中心点とワークが
歯車装置に組み込まれてコリオリ運動をする際の旋回中
心点とが一致した状態で保持されるので、ワークの被加
工面は前記回転盤と一体をなすコリオリ運動歯車として
の移動軌跡を描く。よって、歯形形成手段を前記回転盤
と同期してワークの歯すじ方向に移動させることによ
り、ワークの被加工面には、該ワークと対をなす歯車が
係合するがごとく前記歯形形成手段が当接し、所望の歯
形を創成することができる。したがって、高精度の歯形
を有するコリオリ運動歯車を製造することが可能とな
る。

【００２７】また、本発明の請求項２に係るコリオリ運
動歯車の加工装置によると、前記旋回テーブルは、前記
回転盤が一回転する間に所望の角度の旋回駆動が可能で
あり、加工するワークの径に合わせて、前記回転盤の回
転角度の増減を行い、異なる径のワークに対応した加工
位置の割り出しを行うことができる。よって、様々な
径、歯数、歯のピッチを有するコリオリ運動歯車の製造
が可能となる。

【００２８】さらに、本発明の請求項３に係るコリオリ
運動歯車の加工装置によると、前記旋回テーブルの駆動
手段としてコリオリ運動歯車機構を用いることにより、
低コストで位置の割り出しを正確に行うことが可能な製
造装置を提供することができる。

【００２９】以上のごとく、本発明に係るコリオリ運動
歯車の加工装置を用いることにより、コリオリ運動歯車
を精密に製造することが容易となり、従来製造が困難で
あったコリオリ運動歯車を大量かつ低コストで生産する
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係るコリオリ運動
歯車の加工装置を示す断面概略図である。

【図２】図１に示すコリオリ運動歯車の加工装置の、ワ
ーク保持部近傍の拡大図である。

【図３】図１に示すコリオリ運動歯車の加工装置の、カ
ッタホイールの断面拡大図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態に係るコリオリ運動
歯車の加工装置を示す、部分的断面該略図である。

【図５】実用化されたコリオリ運動歯車装置を示す断面
摸式図である。

【図６】図５に示すコリオリ運動歯車装置の作動の様子
を示す概略断面図である。

【図７】図５に示すコリオリ運動歯車装置の作動の様子
を示す概略正面図である。

【符号の説明】

７加工装置８本体９旋回テーブル 10 サーボモータ 11 駆動軸 11ａ傾斜部 12 回転盤 13 ワーク 16 ウォームホイール 17 ウォーム 18 カッタホイール 19 位置決め装置Ａ₁' 第１歯車Ａ₂' 第２歯車

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】本体の天面を旋回テーブルとして形成
し、該旋回テーブルの中心より駆動軸を突出させ、その
先端に軸線と所定の角度をなす傾斜部を形成し、該傾斜
部でワークを据え付けるための回転盤を回動自在に支持
し、該回転盤と前記旋回テーブルとの対向面でコリオリ
運動歯車体を形成し、前記回転盤は、前記コリオリ運動
歯車体の旋回中心点とワークが歯車装置に組み込まれて
コリオリ運動をする際の旋回中心点とを一致させてワー
クを保持可能とし、さらに、歯形断面と略同一の断面形
状をなし前記回転盤と同期してワークの歯すじ方向に移
動可能な、歯形形成手段を有することを特徴とするコリ
オリ運動歯車の加工装置。
【請求項２】前記旋回テーブルは、前記回転盤が一回
転する間に所望の角度の旋回駆動が可能であることを特
徴とする請求項１記載のコリオリ運動歯車の加工装置。
【請求項３】前記旋回テーブルの駆動手段としてコリ
オリ運動歯車機構を用いることを特徴とする請求項２記
載のコリオリ運動歯車の加工装置。