JP2019022926A - 内歯を有するワークピースの面取りを行うための装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】内歯を有するワークピースの内歯の縁部を面取りするための改良された装置及び改良された方法を提供する。【解決手段】装置は、ワークピース２１を保持するための、回転可能に支持された少なくとも１つのワークピースホルダ２０と、面取ホブ１１、特に、面取切削ホブを保持するための、回転可能に支持された少なくとも１つの工具ホルダ１０とを備える。工具ホルダは内部ホブアーム３０に配置され、内部ホブアームの自由端部は、装置の機械軸に沿って移動して、ワークピースの内歯が形成する中央開口部の中に少なくとも部分的に入ることができる。【選択図】図１

Description

本発明は、内歯を有するワークピースの内歯の少なくとも一方の表面側縁部を面取りするための装置及び方法に関する。この装置及び方法は、ワークピースを保持するための、回転可能に支持された少なくとも１つのワークピースホルダと、少なくとも１つの面取ホブを保持するための、回転可能に支持された少なくとも１つの工具ホルダとを備える。面取ホブは、特に、面取切削ホブであってもよい。

ワークピース素材片に歯切りを行うことによるワークピースの機械加工では、機械加工されたワークピースの縁部から材料が鋭い突起として突出する。バリと呼ばれるこれらの突起は、後のプロセスの妨げになる可能性があり、また、手作業時にはマシンオペレータが負傷する原因となり得るので、歯の縁部のバリ取りを行うことによって取り除かなくてはならない。さらには、歯縁部に特別な保護的面取りが施されることも多い。

ワークピースの面取は、典型的には、ワークピースに歯を作製した後で、特殊なバリ取り工具を使用して行われる。従来技術によれば、この面取プロセスのための複数の方法が存在する。特許文献１のバリ取り方法や、特許文献２及び３の面取切削バリ取り方法は、特に、大量生産において利用されている。

特許文献２には、いわゆる面取切削ホブを使用する面取切削バリ取りが開示されている。この面取切削ホブは、ディスク型バリ取り工具１１である。バリ取り工具１１は、切削歯１２を有し、好ましくは同じ周囲間隔で周囲部に縦溝を彫る工具である。切削歯は、周方向に螺旋状に延びる。面取切削ホブは複数のネジ山を有し、１つのネジ山に１つの歯が設けられている。ただし、回転方向における前方の歯の側部に形成された切削エッジは、共通の回転円上に配置されている。

上記の面取方法は、典型的には、外歯を有するワークピースを面取りするために使用される。この面取りでは、例えば、バリ取り工具をホブ切り工具とともに同じ工具軸に固定し、ホブ切りプロセス後、バリ取り工具を歯の縁部に係合させる。

特許文献４からは、面取ホブ、特に、面取切削ホブが工具スピンドルにおける唯一の工具として使用される、面取ホブ切りユニットの使用が公知である。この文献には、内歯を面取りするための記載の装置を、内歯を有するワークピースの内部に配置できることも記載されている。より大きい内歯では、加工台の中央又は加工台の上方の支持部に設けられた固定位置コンソール上の歯付きワークピースの内部に装置を配置して、内歯の面取加工を行うことになる。より内径の小さい内歯では、この態様のためのスペースは十分ではなくなってしまう。

さらに、例えば特許文献４から公知の従来技術によれば、ワークピースの上下両側において面取ホブと歯との切削方向を同じにしようとする場合には、ワークピースの上側又は下側において歯の面取りを行うときに２つの面取ホブを使用しなければならない。

特許文献５からは、外歯の面取りにおいて、両方の縁部を同じ面取ホブで機械加工することが公知である。この文献では、工具ホルダを１８０°回転させて、面取ホブと外歯との切削方向を同じにしている。しかし、内歯の面取りについては、記載がない。また、特許文献５から公知の態様は、設計にかなりの労力を必要とする。

独国特許出願公開第８３２８２３７号明細書 独国特許出願公開第２０３２０２９４号明細書 独国特許出願公開第２０２００７０１６７４０号明細書 独国特許出願公開第１０２０１３０１５２４０号明細書 独国特許出願公開第１０２００９０１９４３３号明細書

したがって、第１の態様によれば、本発明の目的は、内歯を有するワークピースの内歯の縁部を面取りするための改良された装置及び改良された方法を提供することである。第２の態様によれば、本発明は、同じ面取ホブを使用して、上側及び下側において、内歯の縁部を面取りするための改良された装置及び改良された方法を提供することを目的とする。

本発明のこれらの目的は、本出願の独立請求項に記載の装置及び方法により達成される。本発明の好適な実施形態は、従属請求項の主題を構成する。

第１の態様によると、本発明は、内歯を有するワークピースの内歯の少なくとも一方の表面側縁部を面取りするための装置を包含する。この装置は、ワークピースを保持するための、回転可能に支持された少なくとも１つのワークピースホルダと、少なくとも１つの面取ホブ、特に、面取切削ホブを保持するための、回転可能に支持された少なくとも１つの工具ホルダとを備える。本発明の第１の態様によれば、工具ホルダは内部ホブアームに配置され、内部ホブアームの自由端部は、装置の機械軸に沿って移動して、ワークピースの内歯が形成する中央開口部の中に少なくとも部分的に入ることができる。

本発明の装置のこの実施形態では、内部ホブアームの自由端部をワークピースの中央開口部に入り込ませることにより、より簡便化された内歯の歯切り加工が可能となり、特に、比較的小さい内歯の歯切り加工も可能となる。

好ましくは、本発明の装置は、内径が５０〜８００ｍｍの範囲にある、内歯を有するワークピースを機械加工できるように構成されている。本発明の装置は、内径が１５０〜５００ｍｍの範囲にあるワークピースを機械加工できることが好ましい。

内部ホブアームの自由端部は、ワークピースの上側から、ワークピースの中央開口部を通って移動可能であることが好ましい。より好ましくは、内部ホブアームの自由端部は、ワークピースの中央開口部から外に出るまで移動可能であることが好ましい。

内部ホブアームが移動可能であることで、面取り時の機能性を損なうことなく、特に、問題なくワークピースを移送することが可能である。

本願において、ワークピースの上側又は下側と言うとき、又は、構成要素がワークピースの上方、下方、又はワークピースに隣接して配置されていると言うとき、ワークピースホルダが垂直な回転軸を有していなければならないこと、又は、垂直方向において上側が下側の上方に配置されていること、又は、構成要素が実際に垂直方向におけるワークピースの上方又は下方、若しくは、水平方向にワークピースに隣接して配置されていることを意味するものではない。

これらの用語は、むしろ、ワークピースの回転軸により予め定義される方向であって、ワークピースの上側と下側とが規定される方向における相対的配置を示しているだけである。内部ホブアームが内歯の中央開口部に入り込む側をワークピースの上側と見なし、及び／又は、ワークピースホルダに面する側をワークピースの下側と見なすのが好適である。

機械の概念によっては、例えば、機械加工中にワークピースの軸が水平に配置され、これにより、ひいては本発明の装置の水平方向の位置合わせが必要となる配置も想定され得る。

好ましくは、内部ホブアームに配置された工具ホルダは、ワークピースの中央開口部を通って、面取ホブをワークピースの下側の内歯縁部に係合させてもよい。これにより、本発明の装置では、ワークピースにおけるワークピースホルダに面する下側の内歯縁部の面取りが可能になる。従来は、ワークピースにおけるワークピースホルダに面する下側にはアクセスできなかった。本発明は、内歯に特異的なこの課題を、内部ホブアームの使用によって解決する。

好ましくは、内部ホブアームの自由端部は、ワークピースホルダに保持された内歯を有するワークピースの中央開口部を通って大きく移動し、その結果、工具ホルダの回転軸が、面取ホブの半径の１０％以上、ワークピースホルダに保持された内歯を有するワークピースの下側の内歯縁部よりもワークピースホルダの軸方向に下方に位置する。

より好ましくは、内部ホブアームは、ワークピースの中央開口部を通って大きく移動し、その結果、工具ホルダの回転軸が、面取ホブの半径の２０％以上、より好ましくは３０％以上、ワークピースホルダに保持された内歯を有するワークピースの下側の内歯縁部よりもワークピースホルダの軸方向に下方に位置する。

本発明の好ましい実施形態では、ワークピースホルダはカップ型凹部を有する。カップ型凹部によって、ワークピースにおけるカップ型凹部に面する下側の内歯縁部の下方での面取ホブの移動が可能になる。ワークピースホルダのカップ型凹部は、したがって、ワークピースの下側の内歯縁部を機械加工することを可能にすることが好ましい。

ワークピースの下側を支持する支持縁部からのカップ型凹部の深さは、好ましくは面取ホブの半径の５０％よりも大きく、より好ましくは、面取ホブの半径の６０％よりも大きく、７０％よりも大きく、又は８０％よりも大きい。

より好ましくは、カップ型凹部の側壁が径方向に奥まっており、その結果、面取ホブが、その半径の一部がワークピースにおける歯切りされていない領域の下方に位置するように配置された状態で、内歯付き領域の縁部を機械加工できる。

本発明の装置は、内部ホブアームの自由端部が中央開口部の中に移動するための機械軸が、それ自体はワークピースの中央開口部の中には延びないように構成されているのが好ましい。好ましくは、上記機械軸は、ワークピースホルダの上方か、又は、ワークピースホルダに隣接して配置される。この実施形態では、ワークピースの外に配置された１つ又は複数の機械軸に沿って全体が移動可能な、特に細い内部ホブアームを設けてもよい。これにより、比較的小さい内歯の機械加工も可能である。

内部ホブアームが、上記機械軸に沿って、ワークピースホルダの軸方向に移動可能であってもよい。上記機械軸は直線軸であることが好ましい。

本発明の可能な実施形態では、内部ホブアームには移動軸がないが、内部ホブアームが配置された機械加工ヘッドの移動軸に沿って移動する。

好ましい実施形態では、内部ホブアームを、ワークピースホルダに隣接して配置された又はワークピースホルダの上方に配置された機械加工ヘッドに配設して、ワークピースホルダに対して移動させてもよい。

機械加工ヘッドは、内部ホブアームをワークピースホルダの軸方向に動かすための機械軸、内部ホブアームをワークピースホルダの回転軸及び／又は工具ホルダの回転軸に直交する旋回軸周りに旋回させるための旋回軸、及び、内部ホブアームをワークピースホルダの回転軸及び／又は工具ホルダの回転軸に直交する方向に移動させるための機械軸のうちの少なくとも１つを有する。好ましくは、これらの機械軸は、装置の制御部により動かされるＮＣ軸である。

好ましくは、機械加工ヘッドを機械スタンドに配置する。機械スタンドは、機械台上のワークピースホルダに隣接して配置され、移動軸を提供する。

本発明の枠組みにおいて、当初、内部ホブアームの形状については、内部ホブアームの自由端部又は工具ホルダが、そこに配置された工具とともに中央開口部に入り込めるか、内部ホブアームの移動によって中央開口部を通ることができるように選択されればよく、さらに規定されることはない。ここで、内部ホブアームは、すべての機械加工位置において、内歯に衝突することなく、内歯のねじれ角と工具の進み角とに応じて、装置の旋回軸周りに内方に旋回可能でなければならない。

直径が異なる複数の工具を保持するために、大きさの異なる内部ホブアームを設けて、直径の異なる内歯に対応できるようにしてもよい。これらの内部ホブアームは、適切な接続具を介して、装置内で入れ替え可能であってもよい。

好ましい実施形態では、内部ホブアームは、少なくとも、工具ホルダの回転軸に直交する方向に延びる。さらに好ましくは、装置の移動軸を移動することにより、内部ホブアームを、少なくともワークピースホルダの軸方向に延びるように配置するか、配置可能である。

好ましくは、内部ホブアームの主軸は、工具ホルダの軸方向に直交する方向に延びる。さらに好ましくは、装置の機械軸、特に、移動軸及び／又は旋回軸を移動することにより、内部ホブアームの主軸がワークピースホルダの軸方向に対して内歯のねじれ角及び工具の進み角に起因する角度を成して延びるように、及び／又は、内部ホブアームの主軸が、ワークピースホルダの軸方向に対して±３０°の角度範囲、好ましくは±１５°の角度範囲に延びるように、内部ホブアームを配置するか又は配置可能である。

本発明の好ましい実施形態では、内部ホブアームは取付具に配置されている。好ましくは、取付具は、ワークピースホルダに隣接して配置された機械加工ヘッドから、工具ホルダの軸方向とワークピースホルダの軸方向とに直交する方向に延びる。その代わりに、あるいはそれに加えて、内部ホブアームは、取付具とともに鉤形状を形成し、機械加工ヘッドから間隔をあけて延びていてもよい。さらに好ましくは、工具ホルダの駆動部は取付具に設けられる。

本発明の好ましい実施形態では、内部ホブアームの中に動力伝達機構が設けられている。動力伝達機構は、本体側に設けられた駆動部と内部ホブアームに配置された工具ホルダとを内部ホブアームを介して接続する。これにより、駆動部を工具ホルダの領域に直接配置する必要がなくなり、干渉輪郭を形成することもなくなる。

動力伝達機構は、内部ホブアームに沿って配置された互いに噛み合う複数の歯車を有していてもよい。その代わりに、あるいはそれに加えて、動力伝達機構はベルト伝動部及び／又は内部ホブアーム内に延びるチェーン伝動部を有していてもよい。

本発明の内部ホブアームは、面取ホブと機械加工対象のワークピースの縁部とを係合させるように設計されている。この目的のために、内部ホブアームは、比較的細い構造形状を有することが好ましい。

好ましくは、工具ホルダの工具軸には、１つの面取ホブのみが支持されている。したがって、短い工具軸だけが必要なので、内部ホブアームの工具軸を含めた幅を狭くできる。

本発明の可能な実施形態では、工具軸の幅は、面取ホブの幅の５倍未満であり、さらに好ましくは、３倍未満である。

本発明の可能な実施形態では、内部ホブアームの、工具軸を含めた工具ホルダの軸に沿った幅は、面取ホブの幅の１０倍未満であり、好ましくは、５倍未満である。その代わりに、あるいはそれに加えて、工具軸を含み工具ホルダの軸に沿った内部ホブアームの幅は、機械加工対象のワークピースの内歯の内径の５０％未満であってもよい。

本発明の可能な実施形態では、工具ホルダ及び／又は内部ホブアームの自由端部により構成される干渉縁部の、工具ホルダの回転軸を通って延びる面から始まって一方側に向かう最大範囲は、工具ホルダに保持された面取ホブの半径よりも少なくとも１０％小さく、好ましくは少なくとも２０％、より好ましくは少なくとも２５％小さい。

干渉縁部からの距離を決定する面は、内部ホブアームの中心面であってもよい。可能な実施形態では、この面は、ワークピースの回転軸と平行に延びていてもよい。ただし、代替的には、ワークピースホルダの回転軸に向かって傾斜した面を基準面として利用してもよい。

本発明の好ましい実施形態では、本発明の装置は、ワークピースの内歯に面取ホブを進入させる及び／又は噛み合わせるためのセンサを備える。

このようなセンサは、特に、本発明の装置が独立設置用に設計される場合に必要である。又は、縁部が面取りされるワークピースが、歯切り工程中には別のワークピースホルダに配置されており、例えば、ワークピース移送部により本発明の装置のワークピースホルダに移送される場合には必要である。なぜなら、このような場合には、装置に対する内歯の位置が不明であるからである。

センサとしては、非接触型センサが好ましい。例えば、誘導センサ及び／又は光学センサが使用できる。

センサは、内部ホブアームに配置されるのが好ましい。好ましくは、内部ホブアームに配置されたセンサは、ワークピースにおける内歯の位置を判定するために、内部ホブアームによって内歯に向かって移動する。そして、ワークピースは、ワークピースホルダによってセンサの先で回転する。このようにして、例えば歯先の位置を検知することにより、内歯の位置を判定する。

好ましくは、内部ホブアームに配設されたセンサは、工具ホルダの上方又は下方に配置されており、センサが内歯に向かって移動するときには、面取ホブが内歯に干渉しない。好ましくは、内部ホブアームによって、センサが内歯の中央開口部に入り込み、及び／又は、内歯に向かって移動可能である。センサは、工具ホルダの下方で、内部ホブアームの自由端部に配置されることが好ましい。

ただし、代替的な実施形態では、面取ホブを進入させる及び／又は噛み合わせるために、センサを別のアームに配置してもよい。この別のアームにより、センサは内歯内に移動可能である。例えば、光学センサを使用する場合には、内歯の外側にセンサを配置することもさらに想定される。

好ましくは、本発明の装置は、ワークピースの下側の内歯縁部の機械加工を少なくとも可能にする。この機械加工は、特に、内部ホブアームの自由端部を工具ホルダとともに、ワークピースの上側から下側へ、内歯が形成するワークピースの中央開口部を通過させて行われる。

可能な実施形態では、本発明の装置は、ワークピースの一方の表面側の内歯縁部の機械加工のみに使用できる。そして、必ずしも本発明に従って構成されていなくてもよい別の装置を使用して、ワークピースのもう一方の縁部の機械加工を行ってもよい。

ただし、本発明の好ましい代替的実施形態では、本発明の装置は、ワークピースの上下両側の内歯縁部を機械加工できるように構成される。

以下では、本発明の各実施形態を説明する。これらの実施形態では、好ましくは、ワークピースの上下両側の内歯縁部を機械加工可能である。

第１の実施形態では、装置は、面取ホブ、特に、面取切削ホブを保持するための２つの工具ホルダを備える。好ましくは、一方の工具ホルダに保持された面取ホブを使用して、下側の内歯縁部を機械加工し、他方の工具ホルダに保持された面取ホブを使用して、上側の内歯縁部を機械加工する。

ワークピースの上下両側の内歯縁部を機械加工するための２つの工具ホルダと、したがって、２つの面取ホブとの使用は、ワークピースの形状のせいで上側と下側で異なる面取ホブを使用する必要がある場合に、特に有利である。２つの工具ホルダ及び／又は２つの別々の面取ホブは、円錐形ワークピース又は表面の設計が異なる歯を有するワークピースに使用するのが好ましい。

２つの工具ホルダの使用、つまり、２つの面取ホブの使用は、２種類のワークピースを交互に機械加工する場合にも有利である。一方の面取ホブを使用して第１のワークピースの面取りを行い、他方の面取ホブを使用して第２のワークピースを面取りする。

２つの工具ホルダは、少なくとも１つの共通の機械軸に沿って移動可能であることが好ましい。これにより、設計に要する労力が軽減される。特に好ましくは、２つの工具ホルダは、複数の共通の機械軸に沿って移動可能である。特に、複数の工具ホルダを同じ機械加工ヘッドに配設してもよい。

本発明の可能な実施形態では、２つの工具ホルダは互いに対しては相対的に移動せず、特に、機械加工ヘッドに固定的に配設されている。

好ましくは、２本の工具ホルダの回転軸は、互いに平行に延びる。

好ましくは、２つの工具ホルダは、互いに反対の回転方向に作動可能である。好ましい実施形態では、２つの工具ホルダの回転方向を互いに逆にして、上側及び下側における内歯縁部の機械加工を行うことにより、ワークピースの上側及び下側における内歯縁部の機械加工が、工具と内歯との切削方向を同じにして行われる。これには、面取り時に残るバリが、上下両側で歯の表面側か、上下両側で歯の奥側かに残るという効果がある。

第１の代替的態様では、２つの工具ホルダが同一の内部ホブアームに配置される。特に、２つの工具ホルダが、内部ホブアームに沿って上下に並べて配置される。

ワークピースの下側の内歯縁部の面取り時及び／又は上側の内歯縁部の面取り時に、内部ホブアームがワークピースの中央開口部を通って延びている状態で、下側の工具ホルダを、特に、ワークピースの下側の内歯縁部の下方に配置可能であり、上側の工具ホルダをワークピースの上側の内歯縁部の上方に配置可能である。

最初に、一方の工具ホルダに配置された面取ホブを一方の内歯縁部に係合させ、そして、内部ホブアームをワークピースホルダの軸方向に移動させることにより、他方の工具ホルダに保持された面取ホブを他方の内歯縁部に係合させることができる。

第２の代替的態様では、２つの工具ホルダが別々の内部ホブアームに配置される。好ましくは、これらの別々の内部ホブアームは、１つの機械加工ヘッドにおいて、間隔をあけて工具ホルダの軸方向に配置される。好ましくは、これらの内部ホブアームは、互いに平行に延びる。すなわち、内部ホブアームの主軸が互いに平行に配置される。

好ましくは、２つの内部ホブアーム及び工具ホルダは、一方の内部ホブアームに配置された面取ホブでワークピースの内歯縁部を機械加工しているときは、他方の内部ホブアームがワークピースの外に配置され、また、その逆となるように配置される。

好ましくは、ワークピースの下側の内歯縁部は、一方の内部ホブアームに保持された面取ホブで機械加工され、ワークピースの上側の内歯縁部は、他方の内部ホブアームに保持された面取ホブで機械加工される。

なお、その代わりに、あるいはそれに加えて、異なる２つのワークピースを工具交換をせずに機械加工する場合にも、２つの別々の内部ホブアームを使用することができる。この場合には、内部ホブアームに配置された面取ホブを使用して、一方のワークピースの上下両側の内歯縁部を機械加工してもよく、他方の工具ホルダに保持された面取ホブを使用して、他方のワークピースの上下両側の内歯縁部を機械加工してもよい。

この場合、形状の異なる及び／又は構造的大きさが異なる複数の内部ホブアームを設けてもよい。このような内部ホブアームは、内径が異なる内歯を機械加工するために、直径が異なる面取ホブを保持可能であり、及び／又は、ワークピースにおける異なる深さ位置に１つ又は複数の歯付領域が設けられている内歯を機械加工するために長さが異なっている。これは、特に、本発明の独立した第２の態様に関して以下により詳細に説明する各例に適用される。

本発明の別の実施形態では、工具ホルダは、工具ホルダの回転軸に直交する旋回軸周りに約１８０°回転可能である。この旋回軸は、内部ホブアームに配置されるのが好ましい。特に、上記旋回軸は、内部ホブアームの下側部分をワークピースホルダとともに、内部ホブアームの上側部分に対して、又は、取付具の接続部に対して、旋回させることができる。好ましくは、上記旋回軸は、内部ホブアームの主軸に平行に延び、及び／又は、工具ホルダの回転軸と交差する。より好ましくは、工具ホルダの回転軸がワークピースホルダの回転軸に直交する場合には、上記旋回軸はワークピースホルダの回転軸に平行に延びる。ワークピースの上側及び下側の内歯縁部の面取加工は、工具ホルダを約１８０°旋回させ、ワークピースに対する切削方向が同じになるように、ワークピースホルダの回転方向は同じままで行われるのが好ましい。

独立した第２の態様によると、本発明は、歯付きワークピースの歯の少なくとも一方の表面側縁部を面取りするための装置を包含する。この装置は、ワークピースを保持するための、回転可能に支持された少なくとも１つのワークピースホルダと、面取ホブ、特に、面取切削ホブを保持するための、回転可能に支持された少なくとも１つの工具ホルダとを備える。工具ホルダは、少なくとも１つの機械軸に沿って、ワークピースホルダに対して移動可能である。第２の態様によると、装置は、工具ホルダに保持された面取ホブを、ワークピースの第１側の縁部領域と、ワークピースの回転軸についての第１の径方向に係合させ、工具ホルダをワークピースホルダに対して移動させて、工具ホルダに保持された面取ホブを、ワークピースの第２側の径方向反対側の縁部領域と、ワークピースホルダの回転軸についての第２の径方向に係合させることにより、同一の面取ホブを使用して、ワークピースの両方の表面側の歯縁部を面取可能である。

面取ホブを第２の縁部領域と係合させる移動に加え、工具ホルダ及び／又はワークピースホルダの回転軸に直交する旋回軸周りに工具ホルダを旋回させることが好ましい。これにより、特に、面取ホブとワークピースとの配置を、面取ホブの進み角及び／又は内歯のねじれ角に適合させることができる。

面取ホブをこのように移動させて、好ましくは互いに反対の径方向に、ワークピースの上下両側の歯縁部と係合させることは、内歯及び外歯の両方で可能である。

好ましくは、ワークピースの上側での歯縁部の面取りを、ワークピースの下側の歯縁部の面取りのときと工具の回転方向を同じにして行う。ただし、ワークピースの回転方向は逆にするのが好ましい。これにより、上側と下側の両側について、工具は歯を基準にした切削方向を有する。特に、上下両側において、歯から外側への切削方向又は外側から歯への切削方向で、作業は行われる。これにより、面取り後に上側及び下側に残るバリは同じ側、すなわち、表面側又は歯領域のどちらかに並ぶことになる。

好ましくは、工具ホルダはホブアームに配置され、工具ホルダに保持された面取ホブは、その第１側がワークピースの上側の歯縁部領域と係合可能であり、第２側がワークピースの下側の歯縁部領域と係合可能なように、工具ホルダの回転軸について互いに反対の２つの側からアクセス可能である。この目的のために、面取ホブの半径は、工具ホルダ及びホブアームを超えて突出していることが好ましい。

好ましくは、ホブアームを移動させることによって、工具ホルダをワークピースホルダに対して移動させてもよい。

第２の態様に従って、外歯を有するワークピースを機械加工する場合には、一方の側の縁部領域を面取りした後、面取ホブとともに工具ホルダをワークピースの周囲を回るように移動させる。これは、ワークピースの片側を把持するワークピースホルダの軸方向への移動と、ワークピースホルダの回転軸に直交する面内での工具ホルダの移動とにより行われる。

ただし、第２の態様の装置は、内歯の面取りに使用するのが好ましい。面取ホブとともに工具ホルダを第１の係合位置から第２の係合位置に移動させることは、特に簡単である。なぜなら、この目的のためには、面取ホブを径方向及び軸方向に移動させて、内歯の中央開口部を通過させるだけでよいからである。これは、特に、工具ホルダを面取ホブとともにワークピースホルダの軸方向に向けて径方向に移動させ、さらに、工具ホルダの回転軸方向に、必要に応じて重畳させて動かすことにより行われる。

第１及び第２の態様に係る装置は本発明の主題であり、これらの主題は最初は互いに独立している。ただし、両方の態様を１つの装置で実施することが特に好ましい。

したがって、第２の態様に係る装置は、特に、第１の態様に係る内歯を機械加工するための内部ホブアームを有していてもよい。

本発明の装置は、典型的には量産用に使用され、特に、大量生産用に使用される。ワークピースの機械加工、及び、よってこの場合には面取プロセスは、装置の制御部によって自動的に行われる。

したがって、本発明の装置は、ワークピースの少なくとも一方の表面側、好ましくは両方の表面側の内歯縁部を面取りする目的で、装置の機械軸を自動制御する制御部を備えることが好ましい。

好ましくは、本発明の装置がその作用及び／又は使用について上述した工程を自動的に行うように、本発明の装置の制御部はプログラムされている。

特に、制御部は、マイクロプロセッサと、装置の制御プログラムが保存されるメモリとを備える。制御プログラムは、マイクロプロセッサにより実行される。

本発明は、まず、面取ホブ、特に、面取切削ホブを工具ホルダに保持して、上記のアプリケーションを実行するのに適した、上記で詳述したような装置を提供する。

ただし、本発明は、少なくとも１つの面取ホブが工具ホルダに保持される上述のような装置、又は、複数の工具ホルダにそれぞれ面取ホブが保持される装置も同様に包含する。複数の面取切削ホブは、特に、１つ又は複数の工具ホルダに保持される。

本発明は、さらに、上述のような装置、歯切り盤、及びワークピース移送部等を備える歯車製造機械加工センターに関する。好ましくは、歯切り盤は内歯を機械加工する機械であり、特に、フライス盤及び／又は面取切削バリ取り装置、又は、スカイビング機である。

ワークピースの歯切り加工及び面取りは、好ましくは、歯車製造機械加工センターにおいて行われる。歯切り盤によって歯切りされたワークピースは、特に、ワークピース移送部によって、本発明に係る面取装置に移送されて、面取りされる。その間に、歯切り盤によって次のワークピースの歯切りがすでに行われている。ワークピースの面取りを、荒加工工程と仕上げ加工工程との間に行うことも想定される。この目的で、ワークピースは歯切り盤から本発明の装置に移送され、その後、歯切り盤に戻されるのが好ましい。

ワークピース移送部は、好ましくは、循環型自動制御機械であり、より好ましくは、本発明の面取装置と歯切り盤とが、循環型自動制御機械における異なる角度位置に配置されている。

好ましくは、歯切り盤と本発明の装置とは、別々のワークピースホルダを有する。この場合、ワークピース移送部は、歯切り盤による歯切り加工の後、歯切り盤のワークピースホルダから本発明の面取装置のワークピースホルダに、ワークピースを移送する。

ただし、代替的実施形態では、歯車製造機械加工センターは、複数のワークピースホルダを有していてもよく、これらのワークピースホルダに保持したままの状態でワークピースを歯切り加工及び面取加工してもよい。この場合、ワークピースホルダは、歯切り盤から本発明の装置へ、及び／又は、その逆に移動することが好ましい。

好ましくは、ワークピース移送部を使用して、外部運搬経路又は他の機械加工ユニットから、１つ又は複数のワークピースホルダにワークピースを配置し、及び、１つ又は複数のワークピースホルダからワークピースを取り除く。

本発明のさらなる態様によれば、本発明の装置は独立した機械として設計されてもよい。好ましくは、この機械は、運搬経路及び／又は自動制御装置から歯切り済みのワークピースを受け取って、面取加工を行う。このようにして機械加工されたワークピースは、好ましくは、再度、運搬経路及び／又は自動制御装置に移送される。

第１の態様によると、本発明は、内歯を有するワークピースの内歯の少なくとも一方の表面側縁部を、回転可能に支持された工具ホルダに保持された面取ホブ、特に、面取切削ホブで面取りする方法を包含する。本発明によれば、工具ホルダは内部ホブアームに配置されており、内部ホブアームの自由端部は、面取加工のために、内歯が形成するワークピースの中央開口部の中に少なくとも部分的に移動する。好ましくは、内部ホブアームを移動させることにより、工具ホルダが、ワークピースの中央開口部を通って、面取ホブをワークピースの下側の前記内歯に係合させる。

本発明の方法は、本発明の第１の態様に関してすでに詳述したように実施されるのが好ましい。本発明の方法は、特に、第１の態様に関して説明した上記のような装置により実施してもよい。

第２の態様によると、本発明は、工具ホルダに保持された面取ホブ、特に面取切削ホブによって、歯付ワークピースの歯の少なくとも一方の表面側縁部を面取りする方法を包含する。本発明の方法の一部として、歯縁部の面取りは、ワークピースの両方の表面側で同じ面取ホブを使用して行われる。すなわち、工具ホルダに保持された面取ホブを、ワークピースの軸についての第１の径方向に、ワークピースの第１の側の縁部領域と係合させる。そして、工具ホルダをワークピースに対してワークピースの軸方向についての第２の径方向に移動させて、面取ホブをワークピースにおける径方向反対側の縁部領域に係合させる。

この方法は、本発明の第２の態様に係る装置に関連して詳述したように実施されるのが好ましい。特に、本発明の方法は、第２の態様に係る装置を使用して実施されるのが好ましい。

特に、本発明の第２の態様に係る方法は、外歯の面取り及び内歯の面取りの両方に使用できる。

本発明の第１及び第２の態様に係る方法を、互いに組み合わせるのが好ましい。

本発明の方法及び装置は、スプールギヤの縁部を面取りするために使用されることが好ましい。

好ましくは、本発明に係るワークピースは、歯車、特に、少なくとも１つの内歯を有する歯車である。内歯を有するこのような歯車は、環形状を有し、内周面に内歯が配置されているのが好ましい。

好ましくは、本発明によれば、面取りは、面取切削ホブを使用して行われる。面取切削ホブは、特に、独国特許出願公開第１０３３０４７４号明細書に記載のバリ取り工具のように設計されていてもよい。さらに好ましくは、面取りは、独国特許出願公開第１０３３０４７４号明細書がバリ取りプロセス用として記載しているような、面取切削ホブによって行われる。

独国特許出願公開第１０３３０４７４号明細書に記載のものとは異なり、本発明では、面取切削ホブは歯切りのために使用される工具が設けられた同じ工具軸に把持されるのではなく、面取切削ホブ用の工具ホルダに、好ましくは、面取切削ホブ用の工具ホルダにおける唯一の工具として把持される。

本発明に係る面取装置の第１の実施形態を示す斜視図である。 図１に示す装置の内部ホブアームと工具ホルダを示す斜視図である。 内部ホブアームが機械加工対象のワークピースの中央開口部の中に入る前の状態を示す、内部ホブアームとワークピースホルダの側面図である。 内歯領域への噛合い及び／又は進入のために内部ホブアームに配置されたセンサと、この目的のために、内部ホブアームが部分的に内歯に入り込んだ状態を示す側面図である。 内部ホブアームに配置された工具ホルダが、中央孔部を通ってワークピースの下側に到達し、面取ホブによって下側の内歯の縁部を機械加工する様子を示す側面図である。 ワークピースホルダの回転軸について径方向に移動して、歯切りされたワークピースの中央を通った内部ホブアームが、ワークピースで上側の内歯の縁部を機械加工する様子を示す側面図である。 ２つの別々の内部ホブアームを備える、本発明に係る装置の第２の実施形態を示す斜視図である。 第１の内部ホブアームに保持された面取ホブを使用して、第１のワークピースの下側で内歯縁部の面取りを行う様子を示す斜視図である。 ワークピースホルダの回転軸について径方向反対側に移動させた第１の内部ホブアームに保持された面取ホブを使用して、第１のワークピースの上側で内歯縁部の面取りを行う様子を示す斜視図である。 第２の内部ホブアームに保持された面取ホブを使用して、第２のワークピースの下側で内歯縁部の面取りを行う様子を示す斜視図である。 ワークピースホルダの回転軸について径方向反対側に移動させた第２の内部ホブアームに保持された面取ホブを使用して、第２ワークピースの上側で内歯縁部の面取りを行う様子を示す斜視図である。 内部ホブアームに配置された２つの工具ホルダを備える、本発明の装置の第３の実施形態を示す斜視図である。 噛合い及び／又は進入用センサが移動して、歯車の中央開口部に入った姿勢を示す、図１２に示す実施形態の側面図である。 下側工具ホルダに保持された面取ホブを使用して、第１の回転方向で、ワークピースの下側の内歯縁部の面取りを行う様子を示す、図１２及び図１３に示す装置の側面図である。 図１２〜図１４に示す実施形態において、上側工具ホルダに保持された面取ホブを使用して、逆の回転方向で、ワークピースの上側において内歯縁部の面取りに使用される様子を示す側面図である。 本発明の装置の第１の実施形態、及び、リングローダを備える歯車切削センターを示す斜視図である。

以下、図面及び実施形態を参照して、本発明をより詳細に説明する。

以下に図面を参照して説明する本発明の装置の各実施形態は、それぞれ、内歯を有するワークピース２１を保持するための、回転可能に支持されたワークピースホルダ２０と、面取ホブ１１を保持するための、回転可能に支持された工具ホルダ１０とを備える。

ワークピースホルダ２０及び工具ホルダ１０は、それぞれ、駆動部によって、回転軸Ｃ３及び回転軸Ｂ３周りに回転可能である。この装置は、ワークピースホルダ２０の回転運動及び工具ホルダ１０の回転運動を制御可能な制御部を備える。これらの回転運動は、制御部によって互いに同期可能であることが好ましい。

本発明の第１の態様によれば、工具ホルダ１０は、内部ホブアーム３０に配置されている。内部ホブアーム３０は、装置の機械軸に沿って、ワークピースホルダ２０に保持されたワークピース２１の内歯が形成する中央開口部の中に、少なくとも部分的に移動可能である。

この実施形態では、この目的のために、内部ホブアーム３０は、機械加工ヘッド４０に配置されている。機械加工ヘッド４０は、ワークピースホルダ２０に隣接して配置され、複数の機械軸に沿って移動可能に構成されている。

機械加工ヘッド４０は、特に、工具ホルダ１０の回転軸Ｂ３とワークピースホルダ２０の回転軸Ｃ３とに直交する旋回軸Ａ３周りに旋回可能である。機械加工ヘッド４０は、さらに、直線状のＺ３軸に沿って、ワークピースホルダ２０の回転軸Ｃ３と平行に移動可能である。この目的のために、機械加工ヘッド４０は、特に、この目的のためのフレーム５０内に、往復台を介して配置されている。機械加工ヘッド４０は、さらに、（フレーム５０内で）直線状のＸ３軸に沿って、工具ホルダ１０の回転軸Ｂ３とワークピースホルダ２０の回転軸Ｃ３とに直交する方向に移動可能である。本実施形態では、この目的のために、機械スタンド５５が往復台を介してコンソール６０に対して移動可能に構成されている。コンソール６０上では、ワークピースホルダ２０が機械台に配置されている。

本実施形態では、機械加工ヘッド４０を工具ホルダ１０の回転軸Ｂ３の方向に移動可能とするシフト軸Ｖ３がさらに設けられている。その代わりに、あるいはそれに加えて、機械加工ヘッド４０を、Ｘ３軸とＺ３軸とに直交する方向に移動可能とするＹ３軸を設けてもよい。

本実施形態では、内部ホブアーム３０は、Ｚ３軸に沿って中央開口部内へ移動する。さらなる軸を使用して、内部ホブアーム３０及び／又は面取ホブ１１の内歯に対する位置が設定される。

機械加工ヘッド４０を移動するための機械軸の他の機械的な実施形態も想定される。例えば、上記機械軸のうちの１つ又は複数（例えば、Ｖ３軸及び／又はＡ３軸）を省略することも可能である。

本実施形態のように、機械加工ヘッド４０は、ワークピースホルダ２０に隣接して配置する代わりに、ワークピースホルダ２０の上方に吊り下げるように機械スタンドに配置することも可能である。なお、機械加工ヘッド４０を機械スタンド５５に配置することには、構造的な利点がある。

この例示的な本実施形態では、内部ホブアーム３０が、取付具３１を介して、機械加工ヘッド４０に配置されている。取付具３１は、設置プレート３３を有する。設置プレート３３は、好ましくは、回転軸Ｂ３及びＣ３が規定する面に平行に延びており、設置プレート３３を介して、取付具３１が機械加工ヘッド４０に固定されている。この固定は、旋回軸Ａ３が工具ホルダ１０の回転軸Ｂ３と交差するように実施されるのが好ましい。

取付具３１は、機械加工ヘッド４０の前面から延びる。機械加工ヘッド４０の前面は、回転軸Ｂ３とＣ３とに直交する方向にワークピースに面する。内部ホブアーム３０は、取付具３１の接続領域から、工具ホルダ１０の回転軸Ｂ３に直交する方向に延びる。内部ホブアーム３０は、ワークピース２１に面する機械加工ヘッド４０の前面から離れる方向に延びる取付具３１の一端側から延びている。本実施形態では、内部ホブアーム３０の主軸は、機械加工ヘッド４０のワークピース２１に面する前面に平行に、及び／又は、回転軸Ｂ３及びＣ４が規定する面に平行に延びる。

内部ホブアーム３０は、旋回軸Ａ３が対応する旋回位置にある状態で、ワークピース２１の中央開口部の中に入り込むように構成されている。この目的のために、内部ホブアーム３０の主軸は、工具ホルダ１０の回転軸Ｂ３に直交する方向に延びるのが好ましく、工具ホルダ１０に保持された工具が、その進み角に応じてワークピース２１に対して配置されるように、旋回軸Ａ３周りに旋回されて配置されるのがさらに好ましい。

内部ホブアーム３０は、取付具３１とともに、鉤形状に設計されている。そのため、内部ホブアーム３０を中央開口部に入り込ませると、ワークピース２１の一部分が、内部ホブアーム３０と機械加工ヘッド４０との間に位置するようになる。好ましくは、内歯におけるこの部分又は反対側の部分が、面取ホブにより機械加工される。

本実施形態では、工具ホルダ１０の駆動部３２は、内部ホブアーム３０ではなく、取付具３１に配置されている。これにより、内部ホブアーム３０を細い形状に設計することができ、よって、内径が小さいワークピースにも入り込ませることができる。

工具ホルダ１０を駆動するための動力伝達機構が、内部ホブアーム３０及び取付具３１を通って延びている。この目的で、好ましくは、ベルト伝動部が設けられる。ベルト伝動部は、駆動側ベルトプーリから、内部ホブアーム３０と取付具３１との間の接続領域に配置されたベルトプーリ対にまで延び、このベルトプーリ対から、別のベルト伝動部が、内部ホブアーム３０を通って、工具ホルダ１０の回転軸上に設けられたベルトプーリに延びている。

あるいは、歯車及び／又はシャフトを介して駆動を行ってもよい。

さらに、内部ホブアーム３０には、面取ホブ１１を内歯に進入させる及び／又は噛み合わせるために、センサ６０が設けられている。センサ６０は、特に、非接触型センサであってもよく、例えば、誘導センサ及び／又は光学センサを使用できる。内部ホブアーム３０をワークピース２１の中央開口部の中に移動させることにより、センサ６０が有効表面６１をワークピース２１の内歯に隣接させた状態で配置される。そして、ワークピースホルダ２０が、センサ６０の先で内歯を動かすようにワークピースを動かしながら、センサ６０が内歯の歯の位置を検知する。

本実施形態では、センサ６０は、工具ホルダ１０の下方で、内部ホブアーム３０の自由端部に配置されている。したがって、図３及び図１３に示すように、内部ホブアーム３０の自由端部は、ワークピース２１の内歯が形成する中央開口部に入り込み、センサ６０の有効表面６１が内歯に隣接して配置される。センサ６０は、工具ホルダ１０の下方に離間して配置されるので、工具ホルダ１０に保持された面取ホブ１１が、測定位置にあるワークピース２１に接触することがなく、また、干渉縁部が形成されないようになっている。

本発明の装置では、さらに、内部ホブアーム３０によって、面取ホブ１１の工具ホルダ１０にワークピース２１の中央開口部を通過させて、面取ホブ１１を使用してワークピース２１の下側で内歯の縁部２７を面取りすることができる。

したがってこの目的のために、内部ホブアーム３０は、中央開口部を通過することができるように細長い形状である。

特に図４及び図５に断面を示すように、ワークピースホルダ２０は、さらに、カップ形状に設計されており、これにより、ワークピース２１の中央開口部の下方に、内部ホブアーム３０の自由端部及び面取ホブ１１を受容するのに十分な空間が設けられている。

この例示的実施形態のワークピースホルダ２０は、ワークピース２１の下部の外側領域を支持する支持縁部２３を有する。この外側領域には、内歯は到達していない。さらに、ワークピース２１の外周部と係合するクランプジョー２４が設けられている。クランプジョー２４は、好ましくは、中央クランプ手段２５によりクランプ可能に構成されている。

内部ホブアーム３０及び面取ホブ１１を受容可能なカップ型凹部２６が、支持縁部２３の下方に設けられている。凹部２６の深さは、この目的に対応する深さでなければならない。さらに、カップ型凹部２６の側壁２８は、面取ホブ１１の切削歯１２がワークピース２１の内歯のない領域の下方に位置するように、径方向外方に十分に離れている。この目的のために、側壁２８を支持縁部２３よりも後退した（径方向に奥まった）位置としてもよい。その代わりに、あるいはそれに加えて、ワークピース２１の内歯のない領域が完全には支持縁部２３上に収まらないように、支持縁部２３の幅を狭くしてもよい。

図５に示す機械加工位置では、内歯の縁部２７が、ワークピース２１の下側において機械加工される。ワークピースホルダ２０の回転軸Ｃ３と、工具ホルダ１０の回転軸Ｂ３から機械加工対象である下側の縁部２７にまっすぐに延びる直線との間の角度は、好ましくは３０〜６０°であり、より好ましくは４５〜６０°である。これにより、ワークピース２１において対応の面取角度が達成される。したがって、工具ホルダ１０は、機械加工対象の縁部の下方に配置されなくてはならない。この目的のために、必要な空間が設けられるように凹部２６が設計されている。

内部ホブアーム３０の幅は、工具ホルダ１０の領域では狭くなっている。したがって、面取ホブ１１の切削歯１２が、内部ホブアーム３０の少なくとも一方側に形成された干渉縁部に向き、よって、内歯の縁部と係合可能である。好ましくは、面取ホブ１１は、少なくとも機械加工ヘッド４０に向いた側が、内歯と係合可能である。

ただし、図示の実施形態では、内部ホブアーム３０は、面取ホブ１１の２つの側が内歯と係合できるように設計されている。面取ホブ１１の切削歯１２は、機械加工ヘッド４０から遠い側でも、内部ホブアーム３０から突出している。これにより、以下に詳述する利点が得られる。

すべての実施形態において、内歯の縁部の機械加工は、次のように行われる。内歯を有するワークピースが装填された後、まずセンサ６０により内歯の測定を行い、面取ホブ１１を内歯に進入及び／又は噛み合わせることを可能にする（図４及び図１３参照）。ただし、例えば、同一のクランプでワークピースをすでに歯切り加工したため、内歯の位置がすでにわかっている場合には、必要に応じてこれを省略してもよい。

いずれの場合も、ワークピース２１の下側での内歯の縁部の面取りは、内部ホブアーム３０の自由端部を、ワークピース２１の中央開口部を通ってワークピースホルダ２０の内部まで移動させ、面取ホブ１１を保持する工具ホルダ１０を内歯縁部の下方に位置させて、面取ホブ１１を内歯縁部に斜め下方から係合させるようにして行う（図５，８，１０及び１４を参照）。

図示の実施形態では、面取ホブ１１の機械加工ヘッド４０に面する側を、ワークピース２１の下側で内歯縁部と係合させる。ただし、これは必須の構成ではない。例えば、面取ホブ１１の機械加工ヘッド４０から遠い側を、ワークピース２１の下側で内歯縁部と係合させることも可能である。

ワークピース２１の上側の内歯縁部を機械加工するときは、ワークピースホルダ２０に配置された内部ホブアーム３０の面取ホブ１１を内歯縁部に斜め上方から係合させる。この目的のために、内部ホブアームを動かして、面取ホブをワークピースの中央開口部の領域内に移動させて、面取ホブの切削歯を中央開口部に入り込ませる。本実施形態では、この目的のために、内部ホブアームの自由端部も中央開口部に入り込む（図６，９，１１及び１５を参照）。

実施形態によっては、面取ホブ１１の機械加工ヘッド４０に面する側又は機械加工ヘッド４０から遠い側を、ワークピース２１の上側で内歯縁部と係合させる。

ワークピース２１の下側での内歯縁部の機械加工は、ワークピース２１の上側での内歯縁部の機械加工の前又は後に行うことができる。

本発明の第２の態様は、上記したような内歯の面取加工からは独立して使用することもできる。本発明の第２の態様によれば、同一の面取ホブを使用して、ワークピースの両方の表面側の内歯縁部を面取りすることが可能になる。以下、図１〜図６に示した実施形態を参照して、第２の態様を説明する。この実施形態では、本発明の第１の態様も実施される。ただし、第２の態様は、第１の態様から独立したものである。

第２の態様では、図１〜図６の実施形態における下側の内歯縁部の機械加工の後、ワークピース２１の第１側の内歯の第１の縁部を機械加工し、その後、面取ホブ１１を、ワークピースホルダ２０の回転軸Ｃ３について反対側の、ワークピース２１の他方側の内歯の第２の縁部領域に移動させる。図６では、これはワークピース２１の上側における内歯縁部２９である。そして、この第２の縁部は、第１の縁部のときと同じ工具回転方向で機械加工される。ただし、ワークピース２１について径方向反対側に位置しているので、内歯縁部の機械加工は、面取ホブ１１とワークピース２１との切削方向が同じになるように行われる。この場合、ワークピース２１の回転方向を逆にしなくてはならない。本実施形態では、下側の縁部２７の機械加工と上側の縁部２９の機械加工との両方において、ワークピース２１の表面（下面又は上面）側から内歯の内部の方向に切削が実施される。代替的な実施形態では、縁部２７及び２９の機械加工を、それぞれ、内歯から表面（下面又は上面）側の方向に行ってもよい。

第２の態様を利用して内歯の面取りを行うとともに、本発明の第１の態様を実施する場合、第１の縁部２７を機械加工する工程と第２の縁部２９を機械加工する工程との間で、面取ホブ１１をワークピースホルダ２０の回転軸Ｃ３の方向に、ワークピース２１の中央開口部を通過するように移動させる。そして、面取ホブ１１を、中央開口部の中心を通ってワークピースホルダ２０の回転軸Ｃ３について径方向に移動させ、下側では第１の径方向位置で縁部２７と係合させる一方、上側では径方向反対側の位置で縁部２９と係合させる。工具ホルダ１０又は内部ホブアーム３０は、機械加工ヘッド４０のＺ３軸及びＸ３軸に沿って移動することが好ましい。

本実施形態では、上記２つの径方向位置は、工具ホルダ１０の回転軸Ｂ３に直交する方向について反対に配置されている。つまり、面取ホブ１１の機械加工ヘッド４０に面する側及び機械加工ヘッド４０から遠い側が係合する。

図６からわかるように、内部ホブアーム３０は、面取ホブ１１の切削歯１２が、ワークピース２１の２つの側面の内歯と係合するように設計されている。

なお、同一の面取ホブを使用して、ワークピースに対して同じ切削方向で、ワークピースの両方の表面側（上面及び下面側）の内歯縁部の面取りを可能する本発明の第２の態様は、内歯に限定されない。同じ原理が、外歯の機械加工にも利用できる。

この目的のために、工具、すなわち、面取ホブ１１も、互いに反対の２つの側で内歯と係合可能でなくてはならない。この目的のために、例えば、工具ホルダ１０も同様にホブアームに配置してもよい。その代わりに、あるいはそれに加えて、面取ホブを長い工具軸に配置してもよい。

ただし、内歯の機械加工時とは異なり、面取ホブはワークピースの中心を通って移動することはできず、ワークピースの周りを移動しなければならない。ワークピースの一方の側だけが把持されている場合及び／又はワークピースが周方向において把持されている場合には、これは工具をワークピースの回転軸の方向に移動することによって行われる。

本発明の第１及び第２の態様の両方が実施される、図１〜図６に示す本発明の第１の実施形態では、工具ホルダを有する内部ホブアームが１つだけ設けられている。

第２の態様によれば、工具ホルダに保持された工具を使用して、上側と下側とで内歯縁部を機械加工することができるので、複数の応用例のために、さらなる工具ホルダ又は内部ホブアームを必要としない。

なお、本発明は、複数の内部ホブアーム及び／又は複数の工具ホルダを有する設計も包含する。以下、そのような設計について詳細に説明する。

図７〜図１１には、２本の別々の内部ホブアーム３０及び３０’を有する実施形態を示す。２本の内部ホブアームは、共通の取付具３１に配置されている。内部ホブアーム３０及び３０’の設計と使用は、図１〜図６に示した第１の実施形態に相当するので、その説明をここに援用する。装置のその他の構成要素についても同様である。

２本の内部ホブアーム３０及び３０’は、間隔をあけて取付具３１に配置されている。本実施形態では、２本の内部ホブアーム３０及び３０’の２つの工具ホルダ１０及び１０’の回転軸が、互いに平行に延び、好ましくは一直線上に並ぶように配置されている。

本実施形態では、２本の内部ホブアーム３０及び３０’の２つの工具ホルダ１０及び１０’用に、共通の駆動部３２が設けられている。別々の駆動部を設けることも想定される。２本の内部ホブアーム３０及び３０’用の別々の取付具３１を、機械加工ヘッド４０に単に隣接させて配置することも想定される。

２本の内部ホブアームを備える本実施形態の第１の応用例は、途中で工具を交換することなく、異なる種類のワークピースを機械加工することを含む。特に、第１のワークピースを機械加工する面取ホブ１１を、第１の内部ホブアーム３０に設けてもよい。歯の形状が異なる第２のワークピースを機械加工する面取ホブ１１’を、第２の内部ホブアーム３０’に設けてもよい。第１の内部ホブアーム３０を使用して第１のワークピースを機械加工し、他方の内部ホブアーム３０’を使用して他方のワークピースを機械加工できる。この目的のためには、それぞれの内部ホブアームをＶ３軸に沿って移動させて、ワークピースと係合させるだけでよい。

この場合、それぞれのワークピースの上側及び下側での機械加工は、図１〜図６に示す実施形態についてすでに詳述したように、本発明の第２の態様に従って行うことができる。この機械加工を、図８〜図１０に示す。図８は、第１の内部ホブアーム３０に保持された第１の面取ホブ１１によって、第１のワークピース２１の下側縁部を機械加工する様子を示す。図９は、同じ内部ホブアーム３０と同じ面取ホブ１１によって、第１のワークピース２１の上側縁部２９を機械加工する様子を示す。この目的のために、面取ホブ１１は、中央開口部の中心を通って径方向に移動する。

同様に、図１０及び図１１は、第２のワークピース２１’の下側縁部２７及び上側縁部２９を、第２の内部ホブアーム３０’に保持された第２の面取ホブ１１’で機械加工する様子を示す。

あるいは、２本の内部ホブアーム３０及び３０’を使用して、ワークピース２１の下側縁部２７の加工は一方の内部ホブアーム３０で、同じワークピース２１の上側縁部の加工は他方の内部ホブアーム３０’で行ってもよい。この場合、内歯に対する切削方向が同じになるように、２本の内部ホブアームの面取ホブは互いに反対の回転方向で作動するのが好ましい。

２本の内部ホブアームを使用して、１つのワークピースの下側縁部及び上側縁部を機械加工することは、機械加工対象のワークピースの内径が大きいせいで、面取ホブを歯の中心を通って径方向反対側に移動させることができない場合に特に有利である。

２本の内部ホブアームを使用して、１つのワークピースの下側縁部及び上側縁部を機械加工することは、ワークピースの形状のせいで、下側及び上側縁部の機械加工を異なる面取ホブで行う必要がある場合にも有利である。例えば、べべロイド歯車のような円錐形歯車又は表面側が傾斜したワークピースの場合がこれに該当する。

図７〜図１１に示す２本の内部ホブアームを備える本発明の第２の実施形態の応用例の両方について、一方の内部ホブアームが歯の外に配置され、他方の内部ホブアームが歯の中央開口部に入り込んで内歯縁部を機械加工するという点は共通する。これにより、応用可能性は一定の制約を受ける。

図１２〜図１５には、本発明の第３の実施形態を示す。この実施形態では、２つの工具ホルダ１０及び１０’が、同じ内部ホブアーム３０’’に配置されている。

本実施形態では、２つの工具ホルダ１０及び１０’が、内部ホブアーム３０’’に沿って上下に並べて配置されている。好ましくは、２つの工具ホルダ１０及び１０’に保持された面取ホブ１１及び１１’により、ワークピース２１の下側縁部及び上側縁部の機械加工が可能である。

さらに、第３の実施形態は、内部ホブアームにもう１つの工具ホルダが備えられていることに加えて、ワークピースホルダが有するカップがいくぶんより深く設計されていることがわかる。このカップは、上側面取ホブで上側縁部の機械加工を行っているときに、下側面取ホブを受容するためのものである。

その他の点については、第３の実施形態は、図１〜図６に示した第２の実施形態と同じであるので、さしあたっては、その記載をここに援用する。

２つの工具ホルダ１０及び１０’はともに、動力伝達機構を介して、駆動部３２に駆動可能に接続されている。なお、各縁部領域の機械加工時には、２つの面取ホブが逆の回転方向に作動するのが好ましい。

まず、図１３に、面取ホブを内歯に進入又は噛み合わせることができるように、センサ６０が設けられた自由端部を内歯内方に入り込ませる様子を示す。

次に、図１４には、面取ホブ１１によるワークピース２１の下側の縁部２７の機械加工を示す。図１５には、面取ホブ１１’によるワークピース２１の上側の縁部２９の機械加工を示す。この機械加工は、それぞれ回転方向を逆にして行い、その結果、内歯に対する切削方向が同じになる。

内部ホブアーム３０’’のワークピースホルダの回転軸Ｃ３の方向への移動は、一方の面取ホブを対応する縁部から離す工程と、他方の面取ホブを他方の縁部と係合させる工程との間で行われる。

図１４及び図１５からわかるように、両方の面取ホブが、ワークピースの同じ径方向側、特に、機械加工ヘッドに面する側を機械加工する。

したがって、第３の実施形態は、本発明の第２の態様では可能な中心を通っての径方向の移動ができない、内径が非常に大きいワークピースにも利用できる。

ただし、第２の態様で示した工具ホルダを２つ備える内部ホブアームを使用する場合には、図１４及び図１５に示した第３の実施形態の代わりに、第２の態様に係るワークピースの中心を通っての移動を行うことも可能である。この場合、２つの面取ホブは同じ回転方向で作動するのが好ましい。

第３の実施形態及び上記の代替的態様は、ワークピースの形状のせいで、上側及び下側の縁部に異なる面取ホブを使用する必要がある場合に特に適している。

図示しない第４の実施形態では、本発明の第２の態様に代えて、図１〜図６に示す実施形態の工具ホルダ１０を回転軸Ｂ３に直交する旋回軸周りに回転可能に構成することにより、同一の面取ホブを使用してワークピースの上側及び下側の縁部を機械加工できる。工具ホルダを、ワークピースホルダの回転軸についての径方向に、ワークピースの反対側にまで移動させるのではなく、面取ホブとともに回転させて、同じ径方向位置のワークピースの他方の縁部を機械加工する。

例えば、内部ホブアーム３０における、ワークピースホルダ１０が設けられた下側部分を、上側部分に対して又は取付具３１の接続部に対して回転可能に設計することも想定される。特に、内部ホブアーム３０の主方向に平行な回転軸を設けてもよい。したがって、内部ホブアーム３０を通って延びる動力伝達機構は、工具ホルダ１０を両方の旋回位置で動力伝達できるように設計されなければならない。

このような旋回軸は、内部ホブアーム３０の工具ホルダ１０を備える前側部分を、下側縁部と上側縁部の機械加工に必要な２つの位置の間で旋回させることができる調整軸として設計されていてもよい。

好ましくは、面取切削ホブが、具体的な実施形態とは独立して、本発明の枠組みにおける面取ホブとして構成される。面取切削ホブは、切削歯１２を有するディスク形状のバリ取り工具１１であって、好ましくは同じピッチで周囲部に縦溝を彫るものである。

面取切削ホブの切削歯１２の歯形は、内歯の縁部を面取加工するために特殊設計されていることが好ましい。

切削歯は、周方向に螺旋状に延びる。面取切削ホブは複数のネジ山を有し、１つのネジ山に１つの歯が設けられている。ただし、回転方向における前方の歯の側部に形成された切削エッジは、共通の回転円上に配置されている。面取切削ホブで内歯縁部を面取りするには、各切削歯がワークピースの内歯の間隙に合致するように、面取切削ホブとワークピースとの間で回転運動を同期する。

直線歯歯車では、切削歯の切削エッジの歯形は、バリ取り工具の中心面について対称である。一方、斜歯歯車では、切削エッジの歯形は非対称である。

面取りのために、面取切削ホブ１１は、図５に示すような位置に配置される。歯溝の表面側縁部の機械加工の間、ワークピース２１及び面取切削ホブ１１が所定の速度比で回転し、該当する切削歯１２により歯溝の表面側縁部が機械加工される。面取切削ホブ１１又は切削歯１２は、歯溝の表面側縁部との所望の係合がなされるように、ワークピース２１の内歯のパラメータに従って構成されることを理解されたい。

本発明の装置は、好ましくは、工具ホルダ及びワークピースホルダの回転軸ならびに機械軸を制御して、工具ホルダとワークピースホルダとの相対位置を調節するための制御部を備える。制御部は、本発明の装置を自動的に制御することが好ましい。制御部は、上記で詳述した本発明の装置の適用方法又は適用手順が自動的に実行されるように、特別にプログラムされている。

ワークピースを面取りするための本発明の装置は、マシニングセンターにおいて、ワークピースに予め歯を創成する歯切り盤と組み合わせて使用可能である。歯切り盤は、好ましくは、内歯を機械加工するための機械であり、特に、フライス盤、面取切削バリ取り装置、又は、スカイビング機であってよい。

歯切り盤及び本発明の装置は、それぞれ、別々のワークピースホルダを有していてもよい。この場合、ワークピースを歯切り盤から本発明の面取装置に移送するためにワークピース移送部が設けられる。あるいは、ワークピースは、ワークピースホルダに把持されたままの状態でワークピースホルダごと、歯切り盤から本発明の装置に移送されてもよい。

本発明の第１の実施形態に係る装置１を備える、歯車切削センターの実施形態を図１６に示す。図中左側が装置１である。なお、本発明のその他の実施形態のすべてを使用することも可能である。

この実施形態では、ワークピースホルダ２０は、本発明の装置と固定的に関連付けられており、リングローダ３を介して、ワークピースの供給を受ける。歯切り盤（図１６には図示せず）は、別の角度位置２に配置されている。この位置は、例えば、リングローダ３について、本発明の装置１まで９０°の角度位置である。したがって、リングローダ３は、歯切り盤で歯切りされたワークピースを、本発明の装置に移送可能である。必要に応じて、ワークピースを歯切り盤に戻して、例えば、荒加工工程と仕上げ加工工程との間での面取りを可能にしてもよい。

Claims (17)

1. 内歯を有するワークピースの表面側で前記内歯の少なくとも１つの縁部を面取りするための装置であって、前記装置は、
   前記ワークピースを保持するための、回転可能に支持された少なくとも１つのワークピースホルダと、
   少なくとも１つの面取ホブ、特に、面取切削ホブを保持するための、回転可能に支持された少なくとも１つの工具ホルダとを備え、
   前記工具ホルダは内部ホブアームに配置され、前記内部ホブアームの自由端部は、前記装置の機械軸に沿って移動して、前記ワークピースの前記内歯が形成する中央開口部の中に少なくとも部分的に入ることができる
   ことを特徴とする装置。
2. 請求項１に記載の装置において、
   前記内部ホブアームの自由端部を前記中央開口部の中に移動させ、前記面取ホブを少なくとも部分的に前記中央開口部に入り込ませて前記内歯の縁部を機械加工し、
   好ましくは、前記工具ホルダは、前記ワークピースの中央開口部を通って、前記面取ホブを前記ワークピースの下側で前記内歯の縁部に係合させることができる
   ことを特徴とする装置。
3. 請求項１又は２に記載の装置において、
   前記ワークピースホルダはカップ型凹部を有し、
   前記ワークピースにおける前記カップ型凹部に面する下側の前記内歯の縁部の下方で面取ホブが移動することができ、
   好ましくは、前記ワークピースホルダの前記カップ型凹部は、切削屑及び／又は切削油を取り除くための切欠き、前記ワークピースを把持するために上側端部に設けられるクランプジョー、及び、前記ワークピースの下側を支持するための支持縁部のうちの少なくとも１つを有する
   ことを特徴とする装置。
4. 請求項１から３のいずれか１つに記載の装置において、
   前記内部ホブアームの自由端部が前記中央開口部の中に移動するための前記機械軸は、前記ワークピースの前記中央開口部の中には延びておらず、好ましくは、前記ワークピースホルダの上方に又は前記ワークピースホルダに隣接して配置されており、
   好ましくは、前記機械軸によって、前記内部ホブアームが前記ワークピースホルダの軸方向に移動可能である
   ことを特徴とする装置。
5. 請求項１から４のいずれか１つに記載の装置において、
   前記内部ホブアームの中には動力伝達機構が延びて、本体側に設けられた駆動部と前記内部ホブアームに配置された前記工具ホルダとを前記内部ホブアームを介して接続しており、
   好ましくは、前記動力伝達機構は、前記内部ホブアームに沿って配置された互いに噛み合う複数の歯車、ベルト伝動部、及び、前記内部ホブアームの中に延びるチェーン伝動部のうちの少なくとも１つを有する
   ことを特徴とする装置。
6. 請求項１から５のいずれか１つに記載の装置において、
   前記工具ホルダの工具軸には、１つの面取ホブのみが支持されており、及び／又は
   前記内部ホブアームの、前記工具軸を含んだ前記工具ホルダの軸に沿った幅は、前記面取ホブの幅の１０倍未満であり、好ましくは５倍未満であり、及び／又は
   前記工具軸の幅は、前記面取ホブの幅の５倍未満であり、好ましくは３倍未満である
   ことを特徴とする装置。
7. 請求項１から６のいずれか１つに記載の装置において、
   前記ワークピースの前記内歯に前記面取ホブを進入させる及び／又は噛み合わせるために、好ましくは前記内部ホブアームに配置されたセンサをさらに備え、
   好ましくは、前記センサは、前記工具ホルダの下方で、前記内部ホブアームの自由端部に配置され、及び／又は、非接触で作動する
   ことを特徴とする装置。
8. 請求項１から７のいずれか１つに記載の装置において、
   面取ホブ、特に、面取切削ホブを保持するために２つの工具ホルダを備え、
   前記２つの工具ホルダは、前記内部ホブアームに沿って上下方向に並んで配置されている
   ことを特徴とする装置。
9. 請求項１から８のいずれか１つに記載の装置において、
   面取ホブ、特に、面取切削ホブを保持するための２つの工具ホルダを備え、
   前記２つの工具ホルダは別々の内部ホブアームに配置され、
   好ましくは、前記別々の内部ホブアームは、機械加工ヘッドにおいて前記工具ホルダの軸方向に互いに間隔をあけて配置されており、及び／又は、互いに平行に延びている
   ことを特徴とする装置。
10. 請求項１から９のいずれか１つに記載の装置において、
    前記工具ホルダは、前記工具ホルダの回転軸に直交する旋回軸の周りに１８０°回転可能であり、
    好ましくは、前記旋回軸は、前記内部ホブアームに配置され、
    さらに好ましくは、前記旋回軸によって、内部ホブアームの下側部分が前記ワークピースホルダとともに、前記内部ホブアームの上側部分に対して又は取付具の接続部に対して回転可能である
    ことを特徴とする装置。
11. 歯付のワークピースの内歯の少なくとも一方の表面側縁部を面取りするための、特に請求項１から１０のうちのいずれか１つに記載の装置であって、
    前記装置は、前記ワークピースを保持するための、回転可能に支持された少なくとも１つのワークピースホルダと、
    少なくとも１つの面取ホブ、特に、面取切削ホブを保持するための、回転可能に支持された少なくとも１つの工具ホルダとを備え、
    前記工具ホルダは、少なくとも１つの機械軸に沿って、前記ワークピースホルダに対して移動可能であり、
    前記工具ホルダに保持された前記面取ホブを、前記ワークピースホルダの回転軸についての第１の径方向に、前記ワークピースの第１側における前記内歯の縁部領域と係合させ、前記工具ホルダを前記ワークピースホルダに対して移動させて、前記工具ホルダに保持された前記面取ホブを、前記ワークピースホルダの回転軸についての第２の径方向に、前記ワークピースの第２側における径方向反対側の前記内歯の縁部領域と係合させることにより、同じ面取ホブを使用して、前記ワークピースの両方の表面側の前記内歯の縁部を面取可能である
    ことを特徴とする装置。
12. 請求項１１に記載の装置において、
    前記工具ホルダは内部ホブアームに配置され、
    前記工具ホルダに保持された面取ホブは、その第１側が前記ワークピースの上側の縁部領域と係合可能であり、かつ、第２側が前記ワークピースの下側の縁部領域と係合可能なように、前記工具ホルダの回転軸について互いに反対の２つの側からアクセス可能であり、
    好ましくは、前記面取ホブの半径は、前記工具ホルダ及び前記内部ホブアームを超えて、前記２つの側に延びている
    ことを特徴とする装置。
13. 請求項１から１２のいずれか１つに記載の装置において、
    前記ワークピースの少なくとも一方の表面側の、及び、好ましくは両方の表面側の前記内歯の縁部を面取りするための機械軸を自動制御する制御部を備え、及び／又は
    前記工具ホルダに保持された少なくとも１つの面取ホブ、特に、前記工具ホルダに保持された少なくとも１つの面取切削ホブを備える
    ことを特徴とする装置。
14. 請求項１から１３のいずれか１つに記載の装置と、歯切り盤と、ワークピース移送部とを備える歯車製造機械加工センターであって、
    前記歯切り盤は、好ましくは、ギヤホブ切り盤又は面取切削バリ取り装置及び／又はスカイビング機であり、及び／又は
    前記ワークピースの歯切り加工及び面取りは、並行して行われ、及び／又は
    前記ワークピース移送部は、循環型自動制御機械であり、
    請求項１〜１３のいずれか１つに記載の前記装置と前記歯切り盤とが、循環型自動制御機械の互いに異なる角度位置に配置されている
    ことを特徴とする歯車製造機械加工センター。
15. 特に、請求項１から１３のいずれか１つに記載の前記装置を使用して、回転可能に支持された工具ホルダに保持された面取ホブ、特に、面取切削ホブによって、内歯を有するワークピースの前記内歯の少なくとも一方の表面側縁部を面取りする方法であって、
    前記工具ホルダは、内部ホブアームに配置されており、
    前記内部ホブアームの自由端部は、面取加工のために、前記内歯が形成する前記ワークピースの中央開口部の中に少なくとも部分的に移動し、
    好ましくは、前記内部ホブアームを移動させることにより、前記工具ホルダが、前記ワークピースの前記中央開口部を通って、前記面取ホブをワークピースの下側で前記内歯の縁部に係合させる
    ことを特徴とする方法。
16. 特に、請求項１から１３のいずれか１つに記載の前記装置を使用して、回転可能に支持された工具ホルダに保持された面取ホブ、特に、面取切削ホブによって、歯付ワークピースの内歯の少なくとも一方の表面側縁部を面取りする方法であって、
    前記工具ホルダに保持された前記面取ホブを、前記ワークピースの回転軸についての第１の径方向に、前記ワークピースの第１側の前記内歯の縁部領域と係合させ、前記工具ホルダを前記ワークピースに対して移動させて、前記工具ホルダに保持された前記面取ホブを、前記ワークピースホルダの回転軸についての第２の径方向に、前記ワークピースの第２側における径方向反対側の縁部領域と係合させることにより、同じ面取ホブを使用して、前記ワークピースの両方の表面側の前記内歯の縁部を面取りする
    ことを特徴とする方法。
17. 請求項１５及び１６の少なくとも一方に記載の方法を実施するための、及び／又は、請求項１から１３のいずれか１つに記載の装置における
    面取ホブ、特に、面取切削ホブの使用方法。