JP5684203B2 - 歯車加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、ワーク、ワーク用治具、加工具、及び加工具用治具が取り付け可能な加工システムに関する。

ワークを主軸ユニットで支持した状態で、これをカッターなどで加工する加工装置においては、ワークの交換を効果的に行うため、種々の提案がなされている。例えば、特許文献１では、アームによってワークを掴み、これをワークパレットに搬送することでワークの交換を行っている。

特開平７−８８７０２号公報

ところで、上述した装置では、ワークの交換はできるものの、ワークの種類によってはこれを支持する治具も交換する必要がある。しかしながら、この装置では治具を自動的に交換することはできないため、治具の交換は手動で行うしかなかった。また、治具のみならず、加工具の交換も自動化されていない。そのため、ワーク、治具、及び加工具の交換作業についは、効率化の観点から未だ改善の余地があった。本発明は、この問題を解決するためになされたものであり、ワークのみならず、治具や加工具の交換も自動化することが可能な交換装置を提供することを目的とする。

本発明は、ワーク、ワーク用治具、加工具、及び加工具用治具が取り付け可能な加工システムであって、前記ワーク用治具を介してワークを支持するとともに、前記加工具用治具を介して加工具を支持可能な主軸ユニットと、前記主軸ユニットに支持されたワークを加工する少なくとも１つの前記加工具が取り付けられる、少なくとも１つの加工ユニットと、前記主軸ユニットに支持されたワーク、ワーク用治具、加工具、または加工具用治具の少なくとも１つを交換可能な交換ユニットと、を備え、前記加工ユニットは、前記主軸ユニットに着脱自在に取り付けられる加工具用治具との間で、前記加工具の引き渡し及び受け取りを行うように構成されている。

この構成によれば、主軸ユニットに支持されたワーク用治具及びワークを、交換ユニットによって他のワーク用治具及びワークに交換することができる。そして、主軸ユニットには、加工具を支持するための加工具用治具を取り付けることができ、さらに、加工ユニットを、主軸ユニットに取り付けられた加工具用治具との間で、加工具の引き渡し及び受け取りを行うように構成しているため、加工具の交換も主軸ユニットに取り付けられた加工具用治具を介して、交換ユニットによって行うことができる。したがって、ワークのみならず、治具や加工具の交換も自動化することも可能となる。

なお、上記加工システムでは、ワークの種類は特には限定されず、また、これを加工する加工具も特には限定されない。しかし、以下のように設定することもできる。

例えば、前記ワークを被加工歯車とし、前記加工ユニットの１つを、前記被加工歯車に対して面取り加工を行う面取り加工ユニットとし、前記加工具を、前記被加工歯車の側縁の少なくとも一方に噛み合い、回転可能に支持された少なくとも一つの面取り部材を有する第１加工具とすることができる。そして、前記面取り加工ユニットに、少なくとも１つの前記第１加工具を着脱可能に支持する第１支持機構と、前記第１加工具を支持し、当該第１加工具を前記主軸ユニットに支持された前記被加工歯車に対して近接離間させる第１駆動機構と、を設けることができる。

あるいは、前記ワークを被加工歯車とし、前記加工ユニットの１つを、前記被加工歯車の側面のバリ及び余肉除去を行う除去加工ユニットとし、前記加工具を、前記歯車の少なくとも一方の側面のバリ及び余肉の除去を行う少なくとも一つのカッターを有する第２加工具とすることができる。そして、前記除去加工ユニットに、少なくとも１つの前記第２加工具を着脱可能に支持する第２支持機構と、前記第２加工具を支持し、当該第２加工具を前記主軸ユニットに支持された前記歯車に対して近接離間させる第２駆動機構と、を設けることができる。

また、次のように構成することもできる。すなわち、前記ワークを被加工歯車とし、前記加工ユニットとして、前記被加工歯車に対して面取り加工を行う面取り加工ユニットと、前記面取り加工ユニットとは独立して駆動可能で、前記被加工歯車の側面のバリ及び余肉除去を行う除去加工ユニットと、を設け、前記加工具として、前記被加工歯車の側縁の少なくとも一方に噛み合い、回転可能に支持された少なくとも一つの面取り部材を有する第１加工具と、前記歯車の少なくとも一方の側面のバリ及び余肉の除去を行う少なくとも一つのカッターを有する第２加工具と、を準備することができる。そして、前記面取り加工ユニットに、少なくとも１つの前記第１加工具を着脱可能に支持する第１支持機構と、前記第１加工具を支持し、当該第１加工具を前記主軸ユニットに支持された前記歯車に対して近接離間させる第１駆動機構と、を設けることができる。また、前記除去加工ユニットに、少なくとも１つの前記第２加工具を着脱可能に支持する第２支持機構と、前記第２加工具を支持し、当該第２加工具を前記主軸ユニットに支持された前記歯車に対して近接離間させる第２駆動機構と、を設けることかできる。
前記第２加工具は、円板状の第１カッター及び第２カッターと、前記第１カッターと第２カッターとが対向するように、当該第１カッター及び第２カッターがそれぞれ配置された第１基部及び第２基部と、を備えることができ、前記第１基部及び第２基部は、前記第１カッター及び第２カッターの隙間が前記被加工歯車の厚さに対応するように、近接離間可能に構成することができる。
ここで、前記第２支持機構は、前記第１基部を着脱自在に固定する第１支持ブロックと、前記第２基部を着脱自在に固定する第２支持ブロックと、をさらに備え、前記第１基部が前記第１支持ブロックから離脱するとともに、前記第２基部が前記第２支持ブロックから離脱すると、前記第１基部は、前記第１カッター、前記第２カッター、及び前記第２基部を支持した状態で、前記除去加工ユニットから離脱するように構成することができる。

この構成によれば、歯車の面取りを行う面取り加工ユニットと、歯車の側面のバリ及び余肉除去を行う除去加工ユニットとが、それぞれ独立して駆動可能であるため、面取り加工の切り込み量とバリ取り加工の除去量を個別に調整することができる。面取り加工においては、切り込み量に応じて生じるバリの量も変化するため、面取り加工ユニットと除去加工ユニットとをそれぞれ独立して駆動できるようにすることで、面取りによって生じたバリを正確に除去することができる。

また、前記交換ユニットに、前記治具及びワークに着脱自在に固定される少なくとも１つの固定部を有する、固定機構と、前記固定部を、前記主軸ユニットと平行に延びる軸線に沿って、少なくとも、前記主軸ユニットに取り付けられた前記治具に着脱自在に固定可能な第１の位置、前記治具に取り付けられた前記ワークに着脱自在に固定可能な第２の位置、及び前記軸線方向で前記治具及びワークと干渉しない第３の位置に、移動可能な移動機構と、を設けることができる。

この構成によれば、ワーク及び治具に着脱自在に固定される固定部を有し、この固定部が、少なくとも、治具に着脱自在に固定可能な第１の位置、ワークに着脱自在に固定可能な第２の位置、及び軸線方向で治具及びワークと干渉しない第３の位置に、移動可能となっている。そのため、ワークのみならず、これを支持する治具の交換も可能となる。例えば、固定部を第２の位置でワークに固定し、この状態で第３の位置に移動させれば、ワークを治具から取り外すことができ、この第３の位置で新たなワークに交換することができる。さらに、ワークを治具から取り外した後、固定部を第１の位置に移動させて治具に固定し、これを第３の位置に移動させれば、治具を主軸ユニットから取り外すことができ、この第３の位置で治具の交換が可能となる。このように、ワーク及び治具に固定可能な固定具を、軸方向の少なくとも３つの位置に移動可能とすることで、ワーク及び治具の交換を自動化することができる。

本発明に係る加工システムによれば、ワークのみならず、治具や加工具の交換も自動化することができる。

本発明の一実施形態に係る加工装置及び交換装置の概略構成を示す正面図である。 加工装置の主軸ユニット及び交換装置の断面図である。 主軸ユニット及びこれに取り付けられた治具及びワークの拡大正面図である。 面取り加工ユニットの拡大側面図である。 図４のＡ−Ａ線断面図である。 図５のＢ−Ｂ線断面図である。 図５に示す支持フレームの拡大図（ａ）及びそのＣ−Ｃ線断面図（ｂ）である。 面取り加工具の拡大断面図である。 面取り加工具の交換を説明する図である。 面取り加工ユニットの動作を説明する平面図である。 図５のＤ−Ｄ線矢視図である。 除去加工ユニットの一部側面図であり、除去加工具のクランプの動作を示している。 除去加工ユニットの動作を説明する平面図である。 回転機構を下方から見た平面図及び動作図である。 固定機構の平面図である。 固定機構を主軸ユニット側から見た側面図である。 治具の交換を示す動作説明図である。 ワークの交換を示す動作説明図である。 ワークの加工を示す平面図である。 面取り加工具の交換を示す動作説明図である。 除去加工具の交換を示す動作説明図である。

以下、本発明に係る加工システムを歯車加工システムに適用した場合の一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。この歯車加工システムは、ワークである歯車の両側縁の面取り加工、及び面取りにより生じたバリ及び余肉を除去する除去加工を行うためのものである。具体的には、歯車を加工する歯車加工装置と、加工対象である歯車及び加工具を交換する交換装置（交換ユニット）とで構成されている。以下では、まず、歯車加工装置について説明し、その後、交換装置について説明する。なお、以下の説明では、図５の上側を「前」又は「前面側」、下側を「後」又は「背面側」と称するとともに、ワークに近い側を「先端側」、その反対側を「後端側」と称することがある。

図１は、本実施形態に係る歯車加工装置及び交換装置の概略構成を示す正面図である。図１に示すように、本実施形態に係る歯車加工装置１は、内部空間１１１及びこの内部空間１１１の上部を塞ぐ蓋部１１２を有する基台１１を備えている。そして、この基台１１には、ワークＷである歯車を支持する主軸ユニット１２と、この主軸ユニット１２との間でワークＷを挟持する心押しユニット１３とが設けられている。さらに、基台１１上には、ワークＷに対して面取り加工を行う面取り加工ユニット１４、及びバリ及び余肉の除去を行う除去加工ユニット１８が設けられている。以下、これら各ユニットについて詳細に説明する。

図２は、加工装置の主軸ユニット及び交換装置の断面図である。図２に示すように、主軸ユニット１２は、基台１１の蓋部１１２に固定される筒状の基部１２１と、この基部１２１の内部に挿通される筒状の回転スリーブ１２２と、を備えている。基部１２１の下端部は、蓋部１１２に固定されており、ここから上方へと延びている。そして、回転スリーブ１２２は、軸方向に離れて配置された一対の軸受１２３を介して、基部１２１の内部に回転自在に取り付けられている。また、回転スリーブ１２２の上下の両端部は、基部１２１の上端及び下端からそれぞれ突出している。このうち、回転スリーブ１２２の下端部は、基台１１の内部空間１１１に突出し、この突出部分に第１プーリー１２４が固定されている。また、基部１１の内部空間１１１には、回転スリーブ１２２と平行に延びる回転軸を有する駆動モータ１２５が配置され、この駆動モータ１２５の回転軸には第２プーリー１２６が取り付けられている。そして、第１及び第２プーリー１２４，１２６には伝動ベルト１２７が掛け渡されており、駆動モータ１２５を駆動することで、回転スリーブ１２２が軸周りに回転するようになっている。

回転スリーブ１２２の内部には、軸方向に上下動可能な可動ロッド１２８が設けられている。また、回転スリーブ１２２の上端部には、治具Ｚを固定するためのチャック部１２０が設けられている。このチャック部１２０には、後述するように、チャック部１２０の上面及び側面を覆うように配置される治具Ｚが取り付けられるようになっており、チャック部１２０が治具Ｚの内壁面を径方向外方に押圧することで、治具Ｚをチャック部１２０に固定するようになっている。具体的には、上述した可動ロッド１２８が、下方からチャック部１２０の内部を押圧することで、チャック部１２０の外周面が治具Ｚの拘束を解くように構成されており、可動ロッド１２８が下降すると、チャック部１２０が治具Ｚを固定するようになっている。チャック部１２０としては、公知のコレットチャックなどを用いることができる。

可動ロッド１２８の下端部は、回転スリーブ１２２の下端から下方に突出しており、この突出部分に支持板１２９が取り付けられている。支持板１２９と回転スリーブ１２２との間には、可動ロッド１２８の外周面に巻き付くようにバネ１２９０が配置されており、このバネ１２９０によって支持板１２９が下方に押し下げられている。すなわち、このバネ１２９０により、可動ロッド１２８は、通常は下方に押し遣られ、チャック部１２０に力を及ばせないようにしている。また、支持板１２９には、可動ロッド１２８を囲むように周方向に上方へ突出する複数の支持棒１２９１が配置されている。各支持棒１２９１は、第１プーリー１２４の下面に形成された穴にそれぞれ挿入され、上下動可能となっている。したがって、第１プーリー１２４が回転すると、支持棒１２９１を介して連結された支持板１２９も回転し、これに伴って可動ロッド１２８も回転する。すなわち、可動ロッド１２８は回転スリーブ１２２とともに軸周りに回転する。

支持板１２９の下方には、支持板１２９を上方に押し上げるための押し上げ機構１５が設けられている。この押し上げ機構１５は、支持板１２９の下方に配置された複数の押し上げ棒１５１を備えており、これら押し上げ棒１５１が基板１５２によって支持されている。基板１５２の下方には油圧シリンダ１５３が配置されており、この油圧シリンダ１５３によって基板１５２が上方に押し上げられる。これにより、押し上げ棒１５１が支持板１２９を上方に押し上げ、可動ロッド１２８がチャック部１２０に作用する。すなわち、チャック部１２０と治具Ｚの固定状態が解除される。一方、押し上げ棒１５１が降下すると、可動ロッド１２８も下降し、チャック部１２０と治具Ｚが固定される。押し上げ棒１５１が降下すると、可動ロッド１２８はバネ１２９０によって下方に付勢されているため、チャック部１２０と治具Ｚとの固定状態が維持される。なお、押し上げ棒１５１の上端と支持板１２９との間には隙間が形成されており、油圧シリンダ１５３が作動していないときには押し上げ棒１５１は支持板１２９に接触しないようになっている。そのため、支持板１２９は押し上げ棒１５１と干渉せず、可動ロッド１２８とともに回転可能となる。

また、この主軸ユニット１２には、チャック部１２０に対して空気を供給するための空気供給機構が設けられている。具体的には、以下の通りである。まず、支持板１２９の下面に、スイベルジョイント１６が回転可能に連結されており、このスイベルジョイント１６を介して、可動ロッド１２８内にエアを供給できるようになっている。可動ロッド１２８の内部には、軸方向に延びる貫通孔１２８１が形成されており、貫通孔１２８１の下端部が上述したスイベルジョイント１６に連結されている。この貫通孔１２８１は、可動ロッド１２８の上端付近で径方向に延び、回転スリーブ１２２の内部に開口している。このエアの流通路は、上方に延び、チャック部１２０の上面で開口している。このように形成されたエアの流通路からはエアが排出され、これによってチャック部１２０の上面のゴミを吹き飛ばすことができる。したがって、治具Ｚを正確に取り付けることができる。また、流通路１２２１とは別の流通路（図示せず）が可動ロッド１２８に設けられ、チェック部１２０に治具Ｚが装着されると、流通路（図示せず）が治具Ｚによって塞がれ、エアが排出されないようになるため、ロータリジョイント１６にエアを供給する供給源（図示省略）が、これを検出することで、治具Ｚが装着されたことを検知することができる。

図１に示すように、心押しユニット１３は、基台１１上に配置され、上方に延びる支持部１３１と、この支持部１３１に沿って上下動可能な心押し部１３２とを備えている。支持部１３１の上端には、モータ１３３が取り付けられており、このモータ１３３の回転軸に、下方へ延びるボールねじ１３４が連結されている。ボールねじ１３４には、ナット１３５が螺合しており、このナット１３５に心押し部１３２が取り付けられている。また、支持部１３１には、ボールねじ１３４と平行に、上下方向に延びるガイドレール１３６が取り付けられており、心押し部１３２は、このガイドレール１３６によってガイドされつつ上下動するようになっている。また、心押し部１３２の下端には、後述するように、治具Ｚを押圧する棒状の押圧部材１３２１が取り付けられている。

図３は主軸ユニット及びこれに取り付けられた治具及びワークの拡大正面図である。同図に示すように、本実施形態のワーク用治具Ｚは、ワークＷを支持するためのものであり、上述したように、主軸ユニット１２のチャック部１２０に取り付けられる。ワーク用治具Ｚは、主として３つの部位で構成されている。すなわち、下方から上方へ一体的に構成された、固定部Ｚ１、テーパ部Ｚ２、及び挿通部Ｚ３を備えている。固定部Ｚ１は、概ね円筒状に形成され、その下面にはチャック部１２０が挿入される開口Ｚ１１が形成されている。また、固定部Ｚ１の外周面には、周方向に延びる環状溝Ｚ１２が形成されている。この環状溝Ｚ１２には、治具を把持するロボットアームなどが係合するようになっており、これによって治具の交換がなされる。そして、固定部Ｚ１の上端には上方に延びるテーパ部Ｚ２が一体的に連結されており、上方にいくにしたがってワーク用治具Ｚの径が小さくなる。テーパ部Ｚ２の上端には、径の小さい挿通部Ｚ３が設けられ、この挿通部Ｚ３がワークＷの中心穴Ｗ１に挿入される。挿通部Ｚ３には、上方から心押しユニット１３の押圧部材１３２１によって押圧されると、径方向に移動する可動部（図示省略）が設けられており、この可動部がワークＷの中心穴Ｗ１を内側から押圧することで、ワークＷが挿通部Ｚ３に固定される。このような挿通部Ｚ３としては、例えば、公知のコレットチャックを用いることができる。

続いて、ワークの面取り加工を行う面取り加工ユニット１４について、図４〜図６を参照しつつ説明する。図４は面取り加工ユニットの拡大側面図、図５は図４のＡ−Ａ線断面図、図６は図５のＢ−Ｂ線断面図、図７は図５に示す支持フレームの拡大図（ａ）及びそのＣ−Ｃ線断面図（ｂ）である。図１，図４〜図７及びに示すように、面取り加工ユニット１４は、心押しユニット１３の支持台１３１に設けられた第１フレーム１３８に沿って、水平方向に移動可能なベースプレート１４１を有している。第１フレーム１３８には、上下方向に所定間隔をおいて平行に配置され、水平方向に延びる一対のガイドレール１４１１が設けられており、このガイドレール１４１１に沿ってベースプレート１４１が移動可能となっている。第１フレーム１３８には、水平方向に延びるボールねじ１４１２が配置されており、このボールねじ１４１２に螺合するナット１４１３がベースプレート１４１の背面（図４の上側）に固定されている。また、ボールねじ１４１２の端部、つまりワークＷとは反対側の端部（図４の右側）には、モータ１４１４が取り付けられており、このモータ１４１４が駆動することで、ボールねじ１４１２が回転し、ナット１４１３とともにベースプレート１４１が移動する。

ベースプレート１４１の前面（図５の下側）には、環状の支持フレーム１４２が平面視で斜めに配置されている。より詳細には、図５に示すように、ワークＷとは反対側の端部が、ベースプレート１４１から離れるように斜めに配置されている（なお、ベースプレート１４１と支持フレーム１４２とは一体的に形成することもできる）。そして、この支持フレーム１４２の内部には、歯がベースプレート１４１を向くように第１ベベルギア１４２１が回転自在に設けられている。この第１ベベルギア１４２１は、支持フレーム１４２の傾きに対応するように、ベースプレート１４１の垂線から傾いた軸線Ｖ周りに回転可能となっている。また、図７に示すように、第１ベベルギア１４２１の外周面には、６箇所において凹部１４２２が形成されているが、これについては後述する。さらに、第１ベベルギア１４２１の前面には、円形の加工具支持部１４３が固定されており、第１ベベルギア１４２１とともに回転するようになっている。そして、この加工具支持部１４３の外周面には、等間隔に複数（本実施形態では６個）の面取り加工具（第１加工具）１４４が取り付けられており、加工具支持部１４３が回転することで、いずれかの面取り加工具１４４がワークＷに対向配置されて、ワークＷを加工するように構成されている。以下、この位置をワーク加工位置と称する。

なお、図５に示すように、この面取り加工ユニット１４は、面取り加工具１４４が進退する際に、面取り部材１４４２の回転中心が通る線上に、ワークＷの回転中心が位置していない。すなわち、面取り部材は、ワークの中心からずれた位置、つまりワークＷの前面側（図５の下側）に当接するようになっている。そして、ワークの背面側（図５の上側）には、後述するように、除去加工ユニット１８のカッター１８４６が揺動により接触する。

次に、面取り加工具１４４の選択について説明する。支持フレーム１４２は、ベースプレート１４１に対して斜めに取り付けられているが、図５に示すように、この取り付けによりベースプレート１４１と支持フレーム１４２との間に形成される隙間には、第１ベベルギア１４２１と噛み合う第２ベベルギア１４２３が設けられている。この第２ベベルギア１４２３の回転軸１４２４は、支持フレーム１４２に回転自在に支持されるとともに、上記隙間から径方向外方へ延びるように配置されている。そして、その端部にはモータ１４２５が連結されている。したがって、このモータ１４２５が回転することで、両ベベルギア１４２１，１４２３が回転し、これに伴って、加工具支持部１４３も回転する。また、図７に示すように、第１ベベルギア１４２１の外周面に形成された凹部１４２２には、プッシュピン１４２６が係合するようになっている。より詳細に説明すると、このプッシュピン１４２６は、支持フレーム１４２に進退自在に支持されるとともに、第１ベベルギア１４２１から径方向外方に延びるように配置されているが、第２ベベルギア１４２３の回転軸１４２４とは、周方向にずれて配置されている。すなわち、図６に示すように、第２ベベルギア１４２３の回転軸１４２４が水平に延びているのに対し、上記プッシュピン１４２６は斜め上方に延びるように配置されている。そして、プッシュピン１４２６の端部には、油圧シリンダ１４２７が配置されており、これによって、プッシュピン１４２６を第１ベベルギア１４２１の凹部１４２２に押し込み、第１ベベルギア１４２１を所定の回転位置に固定できるようになっている。すなわち、いずれかの面取り加工具１４４がワーク加工位置にあるときに、この状態をプッシュピン１４２６により固定できるようになっている。

次に、面取り加工具について、図８及び図９を参照しつつ説明する。図８は面取り加工具の拡大断面図であり、図９は面取り加工具の交換を説明する図である。図８に示すように、各面取り加工具１４４は、筒状の基材１４４１と、この基材１４４１の軸方向の両端に固定される一対の面取り部材１４４２とを備えており、さらに基材１４４１を回転自在に支持する回転軸１４４３が設けられている。回転軸１４４３は、面取り部材１４４２から突出するように軸方向に延びている。両面取り部材１４４２は、ワークＷに噛み合うように歯車状に形成されており、ワークＷの両側縁を押圧できるような間隔で平行に配置されている。また、図９に示すように、各面取り加工具１４４の回転軸１４４３の両端には、矩形状の固定片１４４４がそれぞれ設けられており、この固定片１４４４が加工具支持部１４３に形成された矩形状の凹部１４３１に嵌まるようになっている。なお、面取り加工具１４１がワーク加工位置にあるときには、回転軸１４４３が鉛直方向に延びて、両面取り部材１４４２が水平となるように配置される。

そして、固定片１４４４が凹部１４３１から離脱しないように、加工具支持部１４３には、加工具１４４の固定部材１４５が取り付けられている。この固定部材１４５は、Ｌ字型に形成された固定片１４５１と、両固定片１４５１を連結する連結片１４５１とを備えている。各固定片１４５１は、加工具支持部１４３の外周に揺動自在に取り付けられており、一端部が凹部１４３１を塞ぐように構成され、他端部同士が連結片１４５２によって連結されている。そして、固定片１４５１は揺動により、加工具１４４の回転軸１４４３の固定片１４４４が凹部１４３１に嵌まったときに、凹部１４３１を覆って固定片１４４４の抜け止めを行う第１の位置（図９（ａ））と、凹部１４３１から固定片１４４４が離脱できるように凹部１４３１を開放する第２の位置（図９（ｂ））とをとり得るようになっている。そして、通常は、バネ１４５３によって固定片１４５１が付勢され、第１の位置を取るようになっている。その一方で、連結片１４５２が押圧され、バネ１４５３の付勢力に抗して固定片１４５１が揺動すると、第２の位置をとり得るようになっている。

連結片１４５２の押圧は、押圧シリンダ１４６により行われる。押圧シリンダ１４６は、図５に示すように、加工具支持部１４３の回転軸１４３２に取り付けられ、加工具支持部１４３が回転しても、これに追随しないように固定されている。そして、加工具支持部１４３が回転したときに、ワーク加工位置にある加工具１４４を固定する連結片１４５２に対してのみ、押圧できるようになっている。そして、図９（ｂ）に示すように、押圧シリンダ１４６が固定部材１４５の連結片１４５２を押圧すると、固定片１４５１は第２の位置に変位し、固定片１４４４が凹部１４３１から離脱できるようになる。これにより、加工具１４４が加工具支持部１４３から取り外し可能となる。

取り外し可能となった加工具１４４は、主軸ユニット１２に取り付けられる面取り加工具用治具Ｕに引き渡し可能となっており、他の面取り加工具に交換することができる。この点について、図１０も参照しつつ説明する。図１０は面取り加工ユニットの動作を説明する平面図である。図８に示すように、面取り加工具用治具Ｕは、上述した主軸ユニット１２のチャック部１２０に取り付けられるものであり、ワーク用治具Ｚの固定部Ｚ１と同一構成の固定部Ｕ１を有している。固定部Ｕ１の上端には、支持部Ｕ２が設けられ、この支持部Ｕ２に、面取り加工具１４４の回転軸１４４３を挟持する一対の把持アームＵ３が取り付けられている。これら把持アームＵ３は、面取り加工具１４４の回転軸１４４３を挟持するように、上下方向に間隔をおいて配置されている。図９に示すように、各挟持アームＵ３は、揺動可能な一対のアーム片Ｕ３１を有し、回転軸１４４３を挟持する一端側とは反対の端部にバネＵ３２が設けられている。このバネＵ３２は、アーム片Ｕ３１の他端部を離間するように付勢している。また、各アーム片Ｕ３１において、互いに対向する面には、回転軸１４４３を挟持できるように円弧状の切り欠きＵ３１１が形成されている。これにより、常時は、バネＵ３２によってアーム片Ｕ３１の一端側が近接し、回転軸１４４３を挟持できるようになっている。

面取り加工具１４４を面取り加工具用治具Ｕに引き渡すときは、まず、図１０（ａ）に示すように、主軸ユニット１２に面取り加工具用治具Ｕを配置するとともに、交換対象となる面取り加工具１４４をワーク加工位置に配置する。この状態で、ベースプレート１４１を前進させ、把持アームＵ３のアーム片Ｕ３１の間に加工具１４４の回転軸１４４３を押し込む。回転軸１４４３の押し込みにより、アーム片Ｕ３１の一端部はバネＵ３２に抗して押し広げられ、ベースプレート１４１がさらに前進することで、回転軸１４４３が切り欠きＵ３１１に嵌まる。そして、図１０（ｂ）に示すように、回転軸１４４３が切り欠きＵ３１１に嵌まると、ベースプレート１４１の前進を停止する。こうして、回転軸１４４３は、把持アームＵ３に固定される。この状態で、押圧シリンダ１４６を駆動し、固定部材１４５の連結片１４５２を押圧すると、回転軸１４４３が加工具支持部１４３から離脱可能な状態となる。そして、ここからベースプレート１４１を後退させると、図９（ｂ）に示すように、面取り加工具１４４は治具Ｕに固定されたまま、加工具支持部１４３から離脱する。その後、初期位置までベースプレート１４１を後退させた後、押圧シリンダ１４６の駆動を停止する。

続いて、除去加工ユニット１８について、図１１も参照しつつ説明する。図１１は図５のＤ−Ｄ線矢視図である。

図５及び図１１に示すように、心押しユニット１３の支持台１３１には、上述した第１フレーム１３８と隣接して（第１フレームの背面側）、第２フレーム１３９が設けられている。第２フレーム１３９には、水平方向に延びるボールねじ１８１が設けられており、このボールねじ１８１において、ワークＷと反対側の端部には、モータ１８１１が取り付けられている。また、このボールねじ１８１には、ナット１８１２が螺合しており、このナット１８１２には、ワークＷ側に延びる２つの押圧ロッド１８２が取り付けられている。両押圧ロッド１８２は、上下方向に所定間隔をあけて平行に配置されており、ワークＷ側の端部には、上下方向に延び、両押圧ロッド１８２を連結する第１連結棒１８２１が取り付けられている。第１連結棒１８２１の両端部には、揺動プレート１８２２が揺動自在に取り付けられており、さらに各揺動プレート１８２２の先端には、上下方向に延びる第２連結棒１８２３が揺動自在に取り付けられている。第２連結棒１８２３の両端部には、第１及び第２支持プレート１８３１，１８３２が回転自在に取り付けられており、両支持プレート１８３１，１８３２の間に除去加工具１８４が取り付けられている。各支持プレート１８３１，１８３２には、上下方向に延びる揺動軸１８５が固定されており、この揺動軸１８５の上下の端部が、第２フレーム１３９のワークＷ側の端部に回転自在に取り付けられている。これにより、支持プレート１８３１，１８３２は、揺動軸１８５を揺動中心として揺動し、これによって、除去加工具１８４が、背面側からワークＷへ近接するようになっている。

図１１に示すように、除去加工具１８４は、上下方向に配置されるブロック状の第１基部１８４１及び第２基部１８４２を備えている。第１基部１８４１は下側に配置され、上面に円板状の第１カッター１８４３が配置され、その上面に第１固定部材１８４４が配置されている。第１カッター１８４３は、回転軸が上下方向に延びるように配置されている。また、第１固定部材１８４４は、筒状に形成された係合部１８４４１と、この係合部１８４４１の上面から上方に突出する突出部１８４４２を備えている。係合部１８４４１には、外周面に環状溝が形成されており、この環状溝に後述する除去加工具用治具Ｒの把持アームの１つが固定される。また、第１基部１８４１において、揺動軸１８５側には、第２固定部材１８４５が配置されている。この第２固定部材１８４５は、第１固定部材１８４４とほぼ同様の構成である、筒状に形成された係合部１８４５１と、この係合部１８４５１の上面から上方に突出する突出部１８４５２を備えている。

一方、第２基部１８４２は、第１基部１８４１を覆うように配置され、第１カッター１８４３と対向する位置に円板状の第２カッター１８４６が配置されており、第２カッター１８４６の中央には、第１固定部材１８４４の突出部１４２が嵌まる係合穴が形成されている。また、第２基部１８４２において、第２固定部材１８４５と対向する位置には、突出部１８４５２が嵌まる係合穴が形成されている。第１基部１８４１及び第２基部１８４２は、次に説明する第１及び第２支持ブロック１８６１，１８６２にそれぞれ支持されており、互いに近接離間可能となっている。これにより、両カッター１８４３，１８４６の間の隙間をワークＷの厚さに対応するように調節可能となっている。また、両カッター１８４３，１８４６の間に第１固定部材１８４４が設けられているため、両カッター１８４３，１８４６が最も近接しても、第１固定部材１８４４の係合部１８４４１の高さだけ、両カッター１８４３，１８４６の間には隙間が形成される。そして、この状態で、両固定部材１８４４，１８４５の係合部１８４４１，１８４５１が外部に露出した状態となる。

次に、両基部１８４１，１８４２を支持する支持ブロック１８６１，１８６２について、図１２も参照しつつ説明する。図１２は除去加工ユニットの一部側面図であり、除去加工具のクランプの動作を示している。図１１及び図１２に示すように、第１支持ブロック１８６１は、第１基部１８４１の下側に配置され、第１基部１８４１を上下動させるように支持する。この第１支持ブロック１８６１には、揺動軸１８５及び第２連結棒１８２３が貫通しており、これらに沿って上下動するようになっている。また、第２支持プレート１８３１の下面には第１駆動シリンダ１８７１が取り付けられており、この第１駆動シリンダ１８７１が第１支持ブロック１８６１の下側に連結されている。したがって、第１駆動シリンダ１８７１が伸縮することで、第１支持ブロック１８６１が第１基部１８４１とともに上下動するようになっている。また、図１２に示すように、第１支持ブロック１８６１と、第１基部１８４１とは、第１油圧クランプ１８８１によって着脱自在に固定されている。すなわち、第１支持ブロック１８６１に連結されたクランプ用給油管１８８３から供給される作動油によって、第１油圧クランプ１８８１が作動すると第１支持ブロック１８６１と第１基部１８４１とが固定され、第１油圧クランプ１８８１が解除されると第１支持ブロック１８６１から第１基部１８４１が離脱可能となる。実際に、第１支持ブロック１８６１から第１基部１８４１を離脱させるには、第１駆動シリンダ１８７１を駆動し、第１支持ブロック１８６１を下降させる。

第２支持ブロック１８６２も、第１支持ブロック１８６１と同様の構成であり、揺動軸１８５及び第２連結棒１８２３が貫通し、これらに沿って上下動するようになっている。また、第２支持プレート１８３２の上面に配置された第２駆動シリンダ１８７２によって、第２支持ブロック１８６２が上下動するようになっている。また、第２油圧クランプ１８８２が内蔵されており、これによって第２支持ブロック１８６２と第２基部１８４２とが着脱自在に固定されている。以上のような構成により、除去加工具１８４は、除去加工ユニット１８から取り外し可能となっており、交換することができる。

取り外し可能となった除去加工具１８４は、主軸ユニット１２に取り付けられる除去加工具用治具Ｒに引き渡し可能となっており、他の加工具に交換することができる。この点について、図１３も参照しつつ説明する。図１３は除去加工ユニットの動作を説明する平面図である。図１２及び図１３に示すように、除去加工具用治具Ｒは、上述した主軸ユニット１２のチャック部１２０に取り付けられるものであり、ワーク用治具Ｚの固定部Ｚ１と同一構成の固定部Ｒ１を有している。固定部Ｒ１の上端には、支持部Ｒ２が設けられ、この支持部Ｒ２に、面取り加工具の基材を挟持する一対の把持アームＲ３が取り付けられている。これら把持アームＲ３は、除去加工具１８４の各係合部１８４４１，１８４５１の環状溝を挟持するものであり、水平方向に所定間隔をおいて配置されている。各挟持アームＲ３の構成は、面取り加工用治具Ｕの把持アームＵ３とほぼ同じであるため、説明を省略する。

除去加工具１８４を除去加工具用治具Ｒに引き渡すときは、まず、図１３（ａ）に示すように、主軸ユニット１２に除去加工具用治具Ｒを配置する。この状態で、モータ１８１１によりボールねじ１８１を回転させ、ナット１８１２、両押圧ロッド１８２、第１及び第２連結棒１８２１，１８２２を前進させ、支持プレート１８３１，１８３２を揺動軸１８５を中心として揺動させる。これにより、図１３（ｂ）に示すように、除去加工具用治具Ｒの両把持アームＲ３に、除去加工具１８４の各係合部１８４４１，１８４５１がそれぞれ係合する。このとき、両把持アームＲ３に固定されるのは第１基部１８４１の両係合部１８４４１，１８４５１であるが、第２基部１８４２は、両突出部１８４４２，１８４５２により第１基部１８４１上に支持された状態となっているため、第２基部１８４２も除去加工具用治具Ｕに支持された状態となる。その後、図１２（ｂ）に示すように、両油圧クランプ１８８１，１８８２を解除し、両駆動シリンダ１８７１，１８７２を駆動して、各支持ブロック１８６１，１８６２をそれぞれ各基部１８４１，１８４２から離間させる。これにより、除去加工具１８４が除去加工ユニット１８から離脱する。この状態で、モータ１８１１を逆回転すれば、支持プレート１８３１，１８３２が揺動し、初期状態に復帰する。

続いて、交換装置について説明する。図２に示すように、交換装置２は、基台１１に固定される筒状の基部２１と、この基部２１に挿通される昇降ロッド２２を有しており、これらは主軸ユニット１２と隣接して配置されている。交換装置２の基部２１の下端部は、蓋部１１２に固定されており、ここから上方へ延びている。昇降ロッド２２は、基部２１の内部で軸周りに回転可能で、且つ昇降可能であり、その下半分にはスプライン加工が施されたスプライン部２２１を構成している。そして、このスプライン部２２１が基部２１の下端から基台１１の内部空間１１１へ延び、その下端部には、スイベルジョイント２３が回転可能に取り付けられている。昇降ロッド２２の内部には、４つの貫通孔（図１６参照）が軸方向に形成されており、スイベルジョイント２３を介して４つの貫通孔にエアが供給されるようになっている。

次に、昇降ロッド２２を上下方向に移動させる移動機構について説明する。まず、スイベルジョイント２３の側面には固定部材２３１を介して第１油圧シリンダ２４が取り付けられており、さらに、この第１油圧シリンダ２４の下端には、第２エアシリンダ２５が取り付けられている。両油圧シリンダ２４，２５は、上下方向に伸縮するように構成されており、第２油圧シリンダ２５の下端部が基台１１に固定されている。このような２つの油圧シリンダ２４，２５により、昇降ロッド２２は、３つの位置を取り得る。すなわち、第１及び第２油圧シリンダ２４，２５がともに縮んだ第１の位置、第２油圧シリンダ２５が伸長し第１油圧シリンダ２４が縮んだ第２の位置、及び第１及び第２油圧シリンダ２４，２５がともに伸長した第３の位置、の３つの位置を取り得る。

続いて、昇降ロッド２２を軸周りに回転させるための回転機構について、図２及び図１４を参照しつつ説明する。図１４は、回転機構を下方から見た平面図及び動作図である。昇降ロッド２２のスプライン部２２１には、基部２１の下方においてスプラインナット２２２が螺合しており、このスプラインナット２２２の外周面には歯車が形成されている。また、スプラインナット２２２には、その約２倍の径の駆動歯車２２３が噛合している。この駆動歯車２２３の回転軸２２４は、基台１１の蓋部１１２の下面に取り付けられている。すなわち、駆動歯車２２３が蓋部１１２の下面から回転自在に吊り下げられた状態となっている。また、駆動歯車２２３の下面には、平面視円形のカム２２５が一体的に取り付けられている。このカム２２５には、径方向に延びる切欠き２２５１が形成されており、この切欠き２２５１には後述するカムフォロワー２２６が係合している。また、カム２２５の径は、駆動歯車２２３よりもやや大きく、駆動歯車２２３の外形よりも径方向に突出した部分にスプラインナット２２２が支持されている。カム２２５に隣接する位置には、平面視Ｌ字型のリンク部材２２９が設けられている。このリンク部材２２９は、蓋部１１２の下面から下方へ延びる回転軸２２７に回転自在に支持されており、この回転軸２２７がリンク部材２２９の屈曲部分に連結されている。リンク部材２２９の一端部には、上述したカムフォロワー２２６が取り付けられ、他端部には、油圧シリンダ２２８が取り付けられている。油圧シリンダ２２８は、ピストン部２２８１とこれを収容するシリンダ本体２２８２によって構成され、シリンダ本体２２８２は固定部材２２８３を介して蓋部１１２の下面に固定されている。また、ピストン部２２８１の先端は、リンク部材２２９の他端部に揺動自在に取り付けられている。

図１４（ａ）に示すように、油圧シリンダ２２８のピストン部２２８１は初期状態で伸長しており、図１４（ｂ）に示すように、ピストン部２２８１がシリンダ本体２２８２内に収容されることでリンク部材２２６が回転軸２２７周りに約９０度揺動する。これに伴って、カムフォロワー２２６と係合するカム２２５が約９０度回転し、これによってスプラインナット２２２は昇降ロッド２２とともに約１８０度正回転する。一方、この状態からピストン部２２８１が伸長すると、昇降ロッド２２は、約１８０度逆回転し、初期状態に復帰する。また、リンク部材２２９には、初期状態でストッパ２２０が当接しており、これによって初期状態を維持する。一方、リンク部材２２９が揺動すると、ストッパ２２０からリンク部材２２９が離間し、ピストン部２２８１の動作端で回転した位置を維持する。

次に、昇降ロッドの上端部に設けられた固定機構について、図１５及び図１６も参照しつつ説明する。図１５は固定機構の平面図であり、図１６はこの固定機構を主軸ユニット１２側から見た側面図である。この固定機構１７は、主軸ユニット１２に取り付けられたワークＷや治具Ｚを交換するためのものである。図１６に示すように、この固定機構１７は、昇降ロッド２２の上端部に取り付けられる支持板１７１を備えている。この支持板１７１は、初期状態において、一方の面が主軸ユニット１２側を向くように配置されている。以下、この面を第１面１７１１と称し、反対側の面を第２面１７１２と称することとする。また、支持板１７１の両面の構成は同じであるため、ここでは図１６に示す第１面について説明する。但し、以下では、同一部材であっても、第１面に配置された部材にａ，第２面に配置された部材にｂを付して説明することがある。

図１６に示すように、支持板１７１の第１面１７１１には、上下方向の中央付近に水平方向に延びるガイドレール１７２が取り付けられている。ガイドレール１７２には、図１６の左側に第１アーム支持部材１７４、右側に第２アーム支持部材１７５が取り付けられ、それぞれがガイドレール１７２に沿って水平方向に移動可能となっている。各アーム支持部材１７４，１７５の下端部には、棒状のアーム１７６がそれぞれ取り付けられている。各第１アーム１７６は、支持板１７１から水平方向に突出しており、両アーム１７６によってワークＷや治具Ｚを挟持可能となっている。図１５に示すように、各アーム１７６において互いに対向する面には、平面視三角形状の切欠き１７６１が形成されており、この切欠き１７６１によってワークＷなどを挟持しやすくなっている。

支持板１７１において、ガイドレール１７２の上方にはピニオンギア１７３が回転自在に取り付けられており、第１アーム支持部材１７４の上端部には、ピニオンギア１７３に下側から噛み合うラック１７４１が水平方向に延びるように設けられている。一方、第２アーム支持部材１７５の上端部には、第１アーム支持部材１７４側へ水平方向に延びるラック１７５１が取り付けられている。このラック１７５１は、ピニオンギア１７３に上方から噛み合うように配置され、さらに、支持板１７１には、このラック１７５１を挟んでピニオンギア１７３の上方にガイドローラ１７７が回転自在に取り付けられている。このようにピニオンギア１７３を上下から挟むように、各アーム支持部材１７４，１７５にはラック１７４１，１７５１が設けられており、これによって各アーム支持部材１７４，１７５は互いに近接離間するようになっている。

また、支持板１７１の上端部には、ピストン部１７８１と、このピストン部１７８１を収容するシリンダ本体１７８２とで構成された複動型のエアシリンダ１７８が取り付けられている。具体的には、シリンダ本体１７８２が水平方向に延びるように支持板１７１に固定され、ピストン部１７８１の先端が第２アーム支持部材１７５に固定されている。これにより、ピストン部１７８１の進退とともに、第２アーム支持部材１７５が水平方向に移動し、これと同期して第１アーム支持部材１７４も移動する。これに伴って、上述したように、両アーム１７６は互いに近接離間するようになっている。なお、両アーム１７６が最も離れたとき、両者の距離は、治具Ｚの最大径よりも大きく、治具Ｚに干渉しないようになっており、両アーム１７６が近接したときには、後述するように、治具Ｚの環状溝Ｚ１２またはワークＷを挟持するようになっている。

上述したように、昇降ロッド２２の内部には、４つの貫通孔が形成されているが、図１６に示すように、この貫通孔１７９ｉ〜１７９ｉｖは、支持板１７１の内部に形成された４つの流通路１７１０に連通している。そのうちの２つ１７９ｉ，１７９ｉｉは、流通路１７１０及び連結チューブ（図示省略）などを介して、支持板１７１の第１面１７１１に設けられたエアシリンダ１７８ａに接続され、残りの２つは、同様に流通路１７１０及び連結チューブ（図示省略）などを介して、支持板１７１の第２面１７１２に設けられたエアシリンダ１７８ｂに接続されている。すなわち、各エアシリンダ１７８ａ，１７８ｂには、４つの流路からエアが供給され、上述したように複動式のエアシリンダとして機能する。

また、昇降ロッド２２の上下方向の位置と、アーム１７６との関係は以下の通りである。図２も参照して説明する。すなわち、昇降ロッド２２が最も低い第１の位置にあるとき、アーム１７６は、治具Ｚの環状溝と対向する位置に配置され、両アームが近接することでアームが環状溝Ｚ１２に係合し、治具Ｚを挟持することができる。次に、第２の位置にあるときは、アーム１７６は、治具Ｚに取り付けられたワークＷと対向する位置に配置される。これにより、アーム１７６によってワークＷを挟持可能になる。そして、第３の位置にあるときは、アーム１７６はワークＷよりも上方で、両アーム１７６が近接してもワークＷとは干渉しない位置に配置される。なお、上述した各機構の操作は、図示を省略する制御部によって行われ、次に説明するように動作する。

次に、上記のように構成された歯車加工装置及び交換装置の動作について、図１７〜図２１を参照しつつ説明する。まず、加工装置１の主軸ユニット１２に治具Ｚが取り付けられていない状態で、ロータリジョイント１６から可動ロッド１２８内にエアを注入する。このエアは、可動ロッド１２８及び回転スリーブ１２２の流通路を介して、主軸ユニット１２の先端にあるチャック部１２０の上面から噴射され、チャック部１２０の上面のゴミを吹き飛ばすと共に治具Ｚの着座確認を待ち受ける。このようにエアの噴射を継続した状態で、治具Ｚ及びワークＷの取り付けを行う。

最初に、図１７（ａ）に示すように、支持板１７１の第２面１７１２を主軸ユニット１２とは反対側に向け、第３の位置(3)において、ロボットアームなどの搬送装置（図示省略）を介して、アーム１７６ｂに治具Ｚを挟持させる。そして、回転機構により、支持板１７１を１８０度回転させ、図１７（ｂ）に示すように、第２面１７１２が主軸ユニット１２と対向するようにする。次に、図１７（ｃ）に示すように、支持板１７１を降下させ、アーム１７６ｂに挟持された治具Ｚを主軸ユニット１２のチャック部１２０に装着する。すなわち、油圧シリンダ１５３を駆動して、可動ロッド１２８を上昇させ、チャック部１２０へ治具Ｚが装着可能な状態とする。そして、油圧エアシリンダ１５３を駆動し、可動ロッド１２８を降下させる。これにより、チャック部１２０が治具Ｚを径方向外方に押圧し、治具Ｚがチャック部１２０に固定される。そして、チャック部１２０の上面への治具Ｚの着座が確認される。これに続いて、治具にワークを取り付ける。

まず、両アーム１７６ｂを離間させ、アーム１７６ｂを治具Ｚから離した後、支持板１７１を上昇させ、アーム１７６ｂを第３の位置(3)に配置する。このとき、上述したロボットアームなどを介して、支持板１７１の第１面１７１１にあるアーム１７６ａにワークＷを挟持させる。これに続いて、支持板１７１を１８０度回転させ、図１８（ａ）に示すように、第１面１７１１を主軸ユニット１２に対向させる。この状態で、図１８（ｂ）に示すように、支持板１７１を下降させ、ワークＷを挟持したアーム１７６ａを第２の位置(2)に配置する。これにより、ワークＷの中心穴に治具Ｚの挿通部Ｚ３が挿通される。これに続いて、両アーム１７６ａを互いに離間させ、ワークＷから離した後、支持板１７１を下降させ、図１８（ｃ）に示すように、アーム１７６ａを第１の位置(1)に配置する。続いて、心押しユニット１３の心押し部１３２を下降させ、押圧部材１３２１で治具Ｚの挿通部Ｚ３を押圧すれば、挿通部Ｚ３が径方向外方にワークＷの中心穴を押圧し、ワークＷが治具Ｚに固定される。

上記の準備作業の後、またはこの作業と並行して、面取り加工具１４４の選択を行う。すなわち、主軸ユニット１２に固定されたワークＷに対応した面取り加工具１４４を選択し、面取り加工ユニット１４のモータ１４２５を駆動して加工具支持部１４３を回転させ、選択した加工具１４４をワーク加工位置に配置する。この状態で、面取り加工ユニット１４のモータ１４１４を駆動し、面取り加工具１４４をワークＷに向けて前進させる。そして、面取り加工具１４４の面取り部材１４４２をワークＷに噛み合わせ、主軸ユニット１２を回転させつつ、面取り加工具１４４をワークＷに押しつけて、面取り加工を行う。同時に、除去加工ユニット１８のモータ１８１１を駆動し、除去加工具１８４を揺動させる。そして、除去加工具１８４により、ワークＷの両側面に生じるバリや余肉を削り取る。このとき、両カッター１８４３，１８４６を近接させるように、ワークＷに対して押しつけて加工を行う。こうして、図１９に示すように、面取り加工と除去加工を所定時間行い、加工を完了させた後、面取り加工具１４４及び除去加工具１８４をそれぞれワークＷから離間させる。その後、主軸ユニット１２の駆動を停止させ、図５に示す初期状態に復帰させる。

この状態で、心押し部１３２を上昇させると、挿通部Ｚ３とワークＷとの固定状態が解除され、ワークＷがワーク用治具Ｚから取り外し可能な状態となる。続いて、アーム１７６ａを第２の位置(2)に移動させた後、両アーム１７６ａを互いに近接させてワークＷを挟持する。そして、アーム１７６ａを上昇させ、第３の位置(3)に配置する。このとき、支持板１７１の第２面１７１１のアーム１７６ｂには次に加工を行うワークＷを挟持させておく。そして、支持板１７１を１８０度回転させ、アーム１７６ａに挟持された加工後のワークＷを、ロボットアームなどで取り外し、新たなワークＷをアーム１７６ａに挟持させる。主軸ユニット１２に対向した第２面１７１２のアーム１７６ｂのワークＷに対しては、上述したように、加工を施す。

上記のように、ワークＷの加工と交換を繰り返した後、必要に応じてワーク用治具Ｚの交換も行う。ワーク用治具Ｚの交換はワークＷの交換と同じであり、例えば、アーム１７６ａを第１の位置(1)に移動させて治具Ｚを挟持し、チャック部１２０から取り外す。そして、第３の位置(3)までアーム１７６ａを上昇させた後、支持板１７１を回転させる。このとき、第２面１７１２のアーム１７６ｂには新たなワーク用治具Ｚが挟持されており、支持板１７１が回転した後、アーム１７６ｂを第１の位置(1)まで下降させ、チャック部１２０に新たなワーク用治具Ｚを取り付ける。こうして、ワーク用治具Ｚの交換が行われると、この治具Ｚに対応したワークＷを取り付け、加工を行う。

次に、面取り加工具の交換について説明する。まず、治具Ｕの交換を行う。すなわち、主軸ユニット１２に取り付けられたワーク用治具Ｚを取り外し、主軸ユニット１２に面取り加工用治具Ｕを取り付ける。このときの手順は、ワーク用治具Ｚの交換と同じであり、新たなワーク用治具Ｚの代わりに面取り加工用治具Ｕを交換装置２により主軸ユニット１２に取り付ける。続いて、上述したように、交換すべき面取り加工具Ｕをワーク加工位置に配置した後、これを、図１０に示すように、主軸ユニット１２に取り付けられた面取り加工用治具Ｕに近接させる。そして、上述した手順で面取り加工用治具Ｕに面取り加工具１４４を取り付けた後、加工具支持部１４３をワーク加工位置から後退させる。このとき、ワークＷと反対側にある交換装置のアーム１７６には、新たな面取り加工具１４４が取り付けられた面取り加工用治具Ｕ’を取り付けておく。その後、図２０（ａ）〜図２０（ｃ）に示すように、取り外された面取り加工具１４４が装着された治具Ｕと、新たな面取り加工具が装着された治具Ｕ’とを交換し、新たな治具Ｕ’を主軸ユニット１２に取り付ける。この後の手順は、図１０で示した面取り加工具用治具Ｕに面取り加工具１４４を取り付けるのとは反対の手順を行えばよい。すなわち、押圧シリンダ１４６を駆動させて固定片１４５１が凹部１４３１を開放した状態にした後、加工具支持部１４３を面取り加工具用治具Ｕに近接させる。そして、開放された凹部１４３１に新たな面取り加工具１４４の固定部１４４４を係合させる。次に、押圧シリンダ１４６の駆動を停止し、固定片１４５１によって凹部１４３１を覆い、凹部１４３１から固定部１４４４が抜けないようにする。この状態で、加工具支持部１４３を治具Ｕから後退させれば、加工具１４４は、治具ＵのバネＵ３２に抗して治具Ｕから取り外される。こうして、加工具支持部１４３に新たな加工具１４４が装着される。

除去加工具の交換も面取り加工具の交換と同じ手順で行われる。まず、主軸ユニット１２に除去加工具用治具Ｒを取り付ける。次に、上述したように、この治具Ｒに除去加工具１８４を装着する。続いて、図２１（ａ）〜図２１（ｃ）に示すように、取り外された除去加工具１８４が装着された治具Ｒと、新たな除去加工具１８４が装着された治具Ｒ’とを交換し、新たな治具Ｒ’を主軸ユニット１２に取り付ける。この後の手順は、除去加工具用治具Ｒに除去加工具１８４を取り付けるのとは反対の手順を行えばよいので、詳しい説明は省略する。

以上のように、本実施形態によれば、主軸ユニット１２に支持されたワーク用治具Ｚ及びワークＷを、交換装置２によって他のワーク用治具及びワークに交換することができる。そして、主軸ユニット１２には、加工具１４４，１８４を支持するための加工具用治具Ｕ，Ｒを取り付けることができ、さらに、面取り加工ユニット１４及び除去加工ユニット１８を、主軸ユニット１２に取り付けられた加工具用治具Ｕ，Ｒとの間で、加工具１４４，１８４の引き渡し及び受け取りを行うように構成しているため、加工具１４４，１８４の交換も主軸ユニット１２に取り付けられた加工具用治具Ｕ，Ｒを介して、交換装置２によって行うことができる。したがって、ワークＷのみならず、治具Ｚ，Ｕ，Ｒや加工具１４４，１８４の交換も自動化することも可能となる。

また、ワークＷの面取りを行う面取り工具ユニット１４と、ワークＷの側面のバリ及び余肉除去を行う除去工具ユニット１８とが、それぞれ独立して駆動可能であるため、面取りの切り込み量とバリ取りの除去量を個別に調整することができる。すなわち、面取りの切り込み量に応じて生じるバリの量も変化するため、面取り工具ユニットと除去工具ユニットとをそれぞれ独立して駆動できるようにすることで、面取りによって生じたバリを正確に除去することができる。

さらに、図５及び図１９に示すように、この面取り加工ユニット１４において、面取り部材１４４２は、ワークＷの中心からずれた位置、つまりワークＷの前面側（図５の下側）に当接するようになっている。そして、ワークの背面側（図５の上側）には、除去加工ユニット１８のカッター１８４６が揺動により接触する。ここで、例えば、面取り加工具１４４と除去加工具１８４がともに、ワークＷに対して直線的に近接離間するように構成すると、ワークＷの径は小さいため、両工具ユニット１４，１８を隣接して配置することはできない。そこで、上記のように、除去工具ユニット１８において、除去加工具１８４が揺動するように構成すると、面取り工具ユニット１４と除去工具ユニット１８とを隣接して配置しても、両加工具をともにワークＷに対して近接させることができ、しかも両ユニット１４，１８が配置される幅を小さくすることができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。例えば、以下の変更が可能である。

上記実施形態では、面取り加工ユニットと、除去加工ユニットの駆動方法の一例を示したが、これに限定されるものではなく、ワークに近接離間できるように構成されていれば、種々の方法が適用可能である。

面取り加工ユニットに取り付けられる面取り加工具の数は複数でなくてもよく、１つでもよい。

除去加工ユニットは、揺動により除去加工具をワークに近接されているが、上記実施形態の面取り加工ユニットと同様に、除去加工具を直線的にワークに近接離間させるように構成することもできる。

上記実施形態では、面取り加工具１４４の面取り部材１４４２を２つ設け、除去加工具１８４のカッター１８４３，１８４６も２つ設けているが、これらは一つでもよく、歯車Ｗの片面の面取りやバリ取りを行うようにしてもよい。

各ユニットの位置は特には限定されない。すなわち、ワークの周囲のいずれかに配置されていればよい。但し、装置をコンパクトにするには、上述したように隣接させるのがよい。

また、上記実施形態では、本発明の固定部として、一対のアーム１７６でワークＷや治具Ｚを挟持したが、ワークや治具を着脱自在に固定できるものであれば、その態様は特には限定されない。例えば、１つの固定部をワークや治具に係合させてもよいし、ワークや治具に形成された穴や溝に係合させてもよい。

なお、上記加工システムでは、ワークの種類は特には限定されず、また、これを加工する加工具も特には限定されない。したがって、歯車以外のワークを適用することもできるし、面取り加工及び除去加工以外の加工具を用いることもできる。

１２ 主軸ユニット
１４ 面取り加工ユニット
１４１ ベースプレート（第１支持部）
１４１４ モータ（第１駆動部）
１４１２ ボールネジ（第１駆動部）
１４４ 面取り加工具（第１加工具）
１８ 除去加工ユニット
１８３１，１８３２ 支持プレート（第２支持部）
１８１１ モータ（第２駆動部）
１８１ ボールネジ（第２駆動部）
１８４ 除去加工具（第２加工具）
Ｗ ワーク（歯車）
Ｕ 面取り加工具用治具
Ｒ 除去加工具用治具

Claims (7)

1. ワーク、ワーク用治具、加工具、及び加工具用治具が取り付け可能な加工システムであって、
   前記ワーク用治具を介してワークを支持すること、及び前記加工具用治具を介して前記加工具を支持すること、を選択的に行う１つの主軸ユニットと、
   前記主軸ユニットに支持されたワークを加工する少なくとも１つの前記加工具が取り付けられる、少なくとも１つの加工ユニットと、
   前記主軸ユニットに支持されたワーク、ワーク用治具、加工具、または加工具用治具の少なくとも１つを交換可能な交換ユニットと、
   を備え、
   前記主軸ユニットにおいて、前記ワーク用治具を介して支持されたワークが、前記加工ユニットに取り付けられた前記加工具により加工され、
   前記加工ユニットは、前記主軸ユニットに着脱自在に取り付けられる前記加工具用治具との間で、前記加工具の引き渡し及び受け取りを行うように構成されている、加工システム。
   
2. 前記ワークが被加工歯車であり、
   前記加工ユニットの１つが、前記被加工歯車に対して面取り加工を行う面取り加工ユニットであり、
   前記加工具は、前記被加工歯車の側縁の少なくとも一方に噛み合い、回転可能に支持された少なくとも一つの面取り部材を有する第１加工具であり、
   前記面取り加工ユニットは、
   少なくとも１つの前記第１加工具を着脱可能に支持する第１支持機構と、
   前記第１加工具を支持し、当該第１加工具を前記主軸ユニットに支持された前記被加工歯車に対して近接離間させる第１駆動機構と、を備えている、請求項１に記載の加工システム。
3. 前記ワークが被加工歯車であり、
   前記加工ユニットの１つが、前記被加工歯車の側面のバリ及び余肉除去を行う除去加工ユニットであり、
   前記加工具は、前記歯車の少なくとも一方の側面のバリ及び余肉の除去を行う少なくとも一つのカッターを有する第２加工具であり、
   前記除去加工ユニットは、
   少なくとも１つの前記第２加工具を着脱可能に支持する第２支持機構と、
   前記第２加工具を支持し、当該第２加工具を前記主軸ユニットに支持された前記歯車に対して近接離間させる第２駆動機構と、を備えている、請求項１に記載の加工システム。
4. 前記第２加工具は、
   円板状の第１カッター及び第２カッターと、
   前記第１カッターと第２カッターとが対向するように、当該第１カッター及び第２カッターがそれぞれ配置された第１基部及び第２基部と、
   を備え、
   前記第１基部及び第２基部は、前記第１カッター及び第２カッターの隙間が前記被加工歯車の厚さに対応するように、近接離間可能に構成されている、請求項３に記載の加工システム。
5. 前記第２支持機構は、
   前記第１基部を着脱自在に固定する第１支持ブロックと、
   前記第２基部を着脱自在に固定する第２支持ブロックと、
   をさらに備え、
   前記第１基部が前記第１支持ブロックから離脱するとともに、前記第２基部が前記第２支持ブロックから離脱すると、前記第１基部は、前記第１カッター、前記第２カッター、及び前記第２基部を支持した状態で、前記除去加工ユニットから離脱するように構成される、請求項４に記載の加工システム。
6. 前記ワークが被加工歯車であり、
   前記加工ユニットとして、前記被加工歯車に対して面取り加工を行う面取り加工ユニットと、前記面取り加工ユニットとは独立して駆動可能で、前記被加工歯車の側面のバリ及び余肉除去を行う除去加工ユニットと、を備え、
   前記加工具として、前記被加工歯車の側縁の少なくとも一方に噛み合い、回転可能に支持された少なくとも一つの面取り部材を有する第１加工具と、前記歯車の少なくとも一方の側面のバリ及び余肉の除去を行う少なくとも一つのカッターを有する第２加工具と、が準備され、
   前記面取り加工ユニットは、
   少なくとも１つの前記第１加工具を着脱可能に支持する第１支持機構と、
   前記第１加工具を支持し、当該第１加工具を前記主軸ユニットに支持された前記歯車に対して近接離間させる第１駆動機構と、を備え、
   前記除去加工ユニットは、
   少なくとも１つの前記第２加工具を着脱可能に支持する第２支持機構と、
   前記第２加工具を支持し、当該第２加工具を前記主軸ユニットに支持された前記歯車に対して近接離間させる第２駆動機構と、
   を備えている、請求項１に記載の加工システム。
7. 前記交換ユニットは、
   前記治具及びワークに着脱自在に固定される少なくとも１つの固定部を有する、固定機構と、
   前記固定部を、前記主軸ユニットと平行に延びる軸線に沿って、少なくとも、前記主軸ユニットに取り付けられた前記治具に着脱自在に固定可能な第１の位置、前記治具に取り付けられた前記ワークに着脱自在に固定可能な第２の位置、及び前記軸線方向で前記治具及びワークと干渉しない第３の位置に、移動可能な移動機構と、
   を備えている、請求項１から６のいずれかに記載の加工システム。

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