JP5868725B2 - 歯車バリ取り工具、歯車バリ取り装置およびそれらを用いた歯車加工装置並びに歯車バリ取り方法 - Google Patents

歯車バリ取り工具、歯車バリ取り装置およびそれらを用いた歯車加工装置並びに歯車バリ取り方法 Download PDF

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Description

本発明は、歯車の端面および歯面に生じたバリを取りする歯車バリ取り工具、歯車バリ取り装置、歯車加工装置および歯車バリ取り方法に関する。
歯車の加工においては、製作上の打痕傷や作業者の裂傷を防ぐため、ホブ盤などで歯切りされた被削歯車に対して歯車面取り工具によって面取り加工を施す。面取り加工は、歯車端面と歯車歯面との角部である歯形稜線部に歯車面取り工具を押し付けて当該歯形稜線部を押し潰す転造加工であるため、押し潰された歯形稜線部の余肉が歯車端面側および歯車歯面側に突出してバリとなる。このバリは、やはり製作上の打痕傷や作業者の裂傷の虞となるので除去される。
歯車端面に生じたバリは、円盤状の端面バリ取りカッタを用いて除去される。歯車加工の合理化および装置の縮小化を目的として、端面バリ取りカッタを歯車面取り工具の近傍に設置し、被削歯車に対して歯車面取り工具による面取り加工と共に端面バリ取りカッタによる端面バリ取り加工を施すのが一般的である。
歯車歯面に生じたバリについては、面取り形状を工夫することで大きなバリが生じ難く、微小なバリだけが生じるようにしている。そして、微小なバリを除去する工程を特に設けておらず、後工程である仕上げ加工工程または研磨工程において歯車歯面を切削または研磨する際に、歯車歯面に生じた微小なバリを除去するようにしている。しかし、歯車仕上げ工具や歯車研磨砥石によって微小なバリを除去することは、当該箇所において局所的に歯車仕上げ工具や歯車研磨砥石の摩耗を大きくし、歯車仕上げ工具や歯車研磨砥石の交換周期を短くしてしまう。
そこで、被削歯車の歯車歯面に生じたバリを除去する歯面バリ取り加工を施す新たな工程を追加する対応が考えられる。しかし、新たな工程を追加するには、歯車歯面に生じたバリを除去するための歯面バリ取りバニッシギヤだけでなく、歯面バリ取り加工を行うための装置および当該装置の設置空間が必要となり、歯車加工設備コスト増加へと繋がる。
また、歯面バリ取り加工を施す新たな工程を追加せず、面取り加工および端面バリ取り加工を施す装置に歯面バリ取りバニッシギヤを設置することで、面取り加工および端面バリ取り加工と共に歯面バリ取り加工を施す対応が考えられる。しかし、歯車面取り工具、端面バリ取りカッタおよび歯面バリ取りバニッシギヤの三つの歯車工具を設置し、被削歯車の加工位置まで三つの歯車工具を前後進させる空間を確保することは難しい。特に、歯切り加工を行うホブ盤等に面取り加工工程および端面バリ取り加工工程を組み込んだ歯車加工装置においては、歯面バリ取りバニッシギヤの設置空間の制約は更に厳しく、歯面バリ取りバニッシギヤの設置空間を確保するために装置を巨大化することは歯車加工装置コスト増加へと繋がる。
特開2009−172736号公報
上記した設置空間の制約を回避し、歯面バリ取りバニッシギヤを組み込んだ歯車工具として特許文献1がある。これは、同一円周上に面取り加工部と歯面バリ取り加工部を一体的に組付けまたは一体物として製作した歯車工具である。
この歯車工具の近傍に端面バリ取りカッタを設置した装置においては、被削歯車に対して面取り加工、歯面バリ取り加工および端面バリ取り加工を同時に行うことができる。
一般的に歯車の面取り加工は、歯車歯面の大きさを揃える等の目的で被削歯車の軸心に対して歯車面取り工具を所定の距離まで接近させて行われる。しかし、被削歯車の軸心に対して歯面バリ取りバニッシギヤを所定の距離まで接近させて歯面バリ取り加工を行うと、被削歯車の歯面に製作加工誤差などによる相対的な寸法差異があった場合には、歯面に生じたバリを除去し切れずに大きく残る虞がある。
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたもので、被削歯車の歯面に製作加工誤差などによる相対的な寸法差異があった場合にも、歯面に合わせた歯面バリ取り加工ができるようにすることを目的とする。
上記課題を解決する第一の発明に係る歯車バリ取り工具は、被削歯車の両端面に押付けられる一対の円盤状の端面バリ取りカッタと、前記被削歯車の歯面に押付けられる歯面バリ取りバニッシギヤとから成り、当該歯面バリ取りバニッシギヤは前記一対の円盤状の端面バリ取りカッタ間に組付けられていることを特徴とする。
上記課題を解決する第二の発明に係る歯車バリ取り工具は、前記歯面バリ取りバニッシギヤは、前記被削歯車の一方の端面側の歯面に押付けられる第一歯面バリ取りバニッシギヤと、前記被削歯車の他方の端面側の歯面に押付けられる第二歯面バリ取りバニッシギヤとに分割され、前記第一歯面バリ取りバニッシギヤは、前記被削歯車の一方の端面に押付けられる前記端面バリ取りカッタと一体となり、前記第二歯面バリ取りバニッシギヤは、前記被削歯車の他方の端面に押付けられる前記端面バリ取りカッタと一体となっていることを特徴とする。
上記課題を解決する第三の発明に係る歯車バリ取り装置は、被削歯車軸に支持された被削歯車の端面および歯面のバリを除去する歯車バリ取り装置であって、第一の発明または第二の発明に係る歯車バリ取り工具の前記一対の端面バリ取りカッタを前記被削歯車の端面に押付けるカッタ押付け機構と、前記歯車バリ取り工具の前記歯面バリ取りバニッシギヤを前記被削歯車の歯面に押付けるギヤ押付け機構とを具えることを特徴とする。
上記課題を解決する第四の発明に係る歯車加工装置は、被削歯車が取付けられる被削歯車軸に隣接して設けられ、前記被削歯車軸に取付けられた被削歯車に歯車面取り工具を噛み合わせることにより前記被削歯車の面取り加工を行う歯車面取り装置と、前記被削歯車軸に近接し、かつ歯車面取り装置と干渉しない領域に設けた第三の発明に係る歯車バリ取り装置を具えることを特徴とする。
上記課題を解決する第五の発明に係る歯車バリ取り方法は、駆動回転される被削歯車に歯車面取り工具を噛み合わせることにより歯形の面取り加工をする一方、被削歯車の端面に円盤状の端面バリ取りカッタを押し当てることにより、面取り加工後の歯形の端面に生じたバリを切削除去すると共に、被削歯車に歯面バリ取りバニッシギヤを押付けながら噛み合わせることによって、面取り加工後の歯形の歯面に生じたバリをバニッシ加工により除去することを特徴とする。
第一の発明に係る歯車バリ取り工具によれば、被削歯車に対して端面バリ取り加工と共に歯面バリ取り加工を行うことができる。また、歯面バリ取りバニッシギヤを面取り工具と一体的に組付けまたは一体物として製作した歯車工具ではなく、面取り加工によらない歯面バリ取り加工を行うことができるので、被削歯車の歯面に製作加工誤差などによる相対的な寸法差異があった場合にも歯面に生じたバリを除去することができる。
第二の発明に係る歯車バリ取り工具によれば、歯面バリ取りバニッシギヤは、第一歯面バリ取りバニッシギヤと第二歯面バリ取りバニッシギヤの分割構造であり、被削歯車が平歯車やはすば歯車など異なる歯面形状であった場合でも面取り加工が可能であるので、歯面形状の異なる被削歯車に対して歯車バリ取り工具の交換を必要としない。
第三の発明に係る歯車バリ取り装置によれば、被削歯車の端面および歯面に製作加工誤差などによる相対的な寸法差異があった場合にも、端面バリ取りカッタがカッタ押付け機構によって被削歯車の端面に対して所定圧力で押付けられることで、端面バリ取りカッタが被削歯車の端面に追従するように作動されるので、被削歯車の端面に生じたバリは除去され、歯面バリ取りバニッシギヤがギヤ押付け機構によって被削歯車の歯面に対して所定圧力で押付けられることで、歯面バリ取りバニッシギヤが被削歯車の歯面に追従するように作動されるので、被削歯車の歯面に生じたバリは除去される。
第四の発明に係る歯車加工装置によれば、被削歯車に対して面取り加工と共に、端面バリ取り加工および歯面バリ取り加工を行うことができるので、新たな工程を追加する際の追設する装置や当該装置の設置空間の確保または歯車加工装置の巨大化を必要としないので製造コスト増加を抑えることができる。
第五の発明に係る歯車バリ取り方法によれば、被削歯車に対して面取り加工と共に、端面バリ取り加工および歯面バリ取り加工を行うことができるので、新たな工程を追加する際の追設する装置や当該装置の設置空間の確保または歯車加工装置の巨大化を必要としないので製造コスト増加を抑えることができる。
実施例1に係る歯車バリ取り工具を備えた歯車加工装置を示す斜視図である。 実施例1に係る歯車バリ取り工具を備えた歯車加工装置を示す縦断面図(図1におけるII−II矢視断面)である。 実施例1に係る歯車バリ取り工具を備えた歯車加工装置を示す横断面図(図1におけるIII−III矢視部分断面)である。
以下に、本発明に係る歯車バリ取り工具、およびそれを備えた歯車加工装置の実施例について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。もちろん、本発明は以下の実施例に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各種変更が可能であることは言うまでもない。
本発明の実施例1に係る歯車バリ取り工具を備えた歯車加工装置の構造について、図1乃至図3を参照して説明する。
図1に示すように、本実施例の歯車加工装置10は、被削歯車20を設置し回転駆動する被削歯車軸21と、被削歯車軸21の軸方向と平行な軸方向であり、被削歯車軸21に対して接近離反可能に歯車面取り工具30を回転自在に支持する歯車面取り工具軸31と、被削歯車軸21の軸方向と平行な軸方向であり、被削歯車軸21に対して接近離反可能に歯車バリ取り工具40を回転自在に支持する歯車バリ取り工具軸41とを有する。なお、被削歯車軸21に取付けられた被削歯車20は図示しないホブによって歯切り加工を施されたものであり、図1に示すように駆動装置11(図3)による歯車面取り工具軸31および歯車バリ取り工具軸41の移動により、歯車面取り工具30および歯車バリ取り工具40が被削歯車20に接近する。
被削歯車20は歯車加工される被加工材(ワーク)であり、機械的締結手段によって被削歯車軸21に固定される。被削歯車軸21は、歯車加工装置10の図示しない駆動装置によって回転駆動される。
歯車面取り工具30は、歯車面取り工具軸31に回転自在に支持され、歯車面取り工具軸31に対して高さ可変に取付けられる第一の歯車面取り工具30aおよび第二の歯車面取り工具30bから成る。第一の歯車面取り工具30aは周方向に被削歯車20の歯形稜線部22aを転造加工する複数の角柱部32aを有し、被削歯車20の一端側の歯形稜線部22aの面取り量に合わせた高さで取付けられ、第二の歯車面取り工具30bは周方向に被削歯車20の歯形稜線部22bを転造加工する複数の角柱部32bを有し、被削歯車20の一端側の歯形稜線部22bの面取り量に合わせた高さで取付けられている。歯車面取り工具軸31は、図示しない駆動装置によって軸方向と直交する方向で可動となっている。
歯車バリ取り工具40は、被削歯車20の端面23a(図1の状態の上面)に生じたバリを除去する円盤状の第一の端面バリ取りカッタ43aと被削歯車20の歯面24における端面23a側に生じたバリを除去する第一の歯面バリ取りバニッシギヤ44aとを一体的に組付けた第一の歯車バリ取り工具40aと、被削歯車20の端面23b(図1の状態の下面)に生じたバリを除去する円盤状の第二の端面バリ取りカッタ43bと被削歯車20の歯面24における端面23b側に生じたバリを除去する第二の歯面バリ取りバニッシギヤ44bとを一体的に組付けた第二の歯車バリ取り工具40bとを対称に設置して成る。歯車バリ取り工具軸は第一の歯車バリ取り工具軸41aおよび第二の歯車バリ取り工具軸41bから成る分割構造であり、第一の歯車バリ取り工具40aは第一の歯車バリ取り工具軸41aに回転自在に支持され、第二の歯車バリ取り工具40bは第二の歯車バリ取り工具軸41bに回転自在に支持されている。第一の歯車バリ取り工具40aおよび第二の歯車バリ取り工具40bは、後述するカッタ押付け機構によって歯車バリ取り工具40の軸方向に可動であり、後述するギヤ押付け機構によって歯車バリ取り工具40の軸方向と直交する方向に可動となっている。なお、第一の歯車バリ取り工具40aおよび第二の歯車バリ取り工具40bは歯車面取り工具30と干渉しない領域に設けられ、第一の歯車バリ取り工具軸41aおよび第二の歯車バリ取り工具軸41bは、第一の歯車バリ取り工具40aおよび第二の歯車バリ取り工具40bが歯車面取り工具30と干渉しない領域で可動となっている。
図2に示すように、カッタ押付け機構は、歯車バリ取り工具軸41a、41bが円筒状の上下ピストン50a、50bに把持され、上下ピストン50a、50bが円柱空間を有する上下シリンダ60a、60bに抱持され、上下ピストン50a、50bおよび上下シリンダ60a、60bの間に設けた上下空気室70a、70bへ空気を吸排気することで上下ピストン50a、50bが上下シリンダ60a、60bに対して上下動する構成である。なお、上下シリンダ60a、60bは、後述するギヤ押付け機構における前後ピストン51a、51bおよび前後シリンダ61a、61bを介して歯車加工装置10本体側に固定されているため、上下方向には摺動不可である。カッタ押付け機構によって歯車バリ取り工具軸41a、41bに設置された第一の歯車バリ取り工具40aおよび第二の歯車バリ取り工具40bは個別に上下動され、図1に示すように、第一の歯車バリ取り工具40aにおける第一の端面バリ取りカッタ43aは被削歯車20の端面23aに対し所定圧力で押付けられ、第二の歯車バリ取り工具40bにおける第二の端面バリ取りカッタ43bは被削歯車20の端面23bに対し所定圧力で押付けられる。
被削歯車20の端面23a、23bに、製作加工誤差などによる相対的な寸法差異があった場合にも、第一の端面バリ取りカッタ43aおよび第二の端面バリ取りカッタ43bがカッタ押付け機構によって被削歯車20の端面23a、23bに対して所定圧力で押付けられることで、第一の端面バリ取りカッタ43aおよび第二の端面バリ取りカッタ43bが被削歯車20の端面23a、23bに追従するように作動され、被削歯車20の両端面23a、23bに生じたバリは除去される。
図2および図3に示すように、ギヤ押付け機構は、前述した上下シリンダ60a、60bに円柱状の前後ピストン51a、51bを機械的結合によって結合し、前後ピストン51a、51bが歯車加工装置10本体側に固定された円柱空間を有する前後シリンダ61a、61bに抱持され、前後ピストン51a、51bおよび前後シリンダ61a、61bには前後ガイドピン52a、52bが設置されており、前後ピストン51a、51bおよび前後シリンダ61a、61bの間に設けた前後空気室71a、71bへ空気を吸排気することで前後ピストン51a、51bが前後シリンダ61a、61bに対して前後ガイドピン52a、52bに案内されて前後動する構成である。ギヤ押付け機構によって、歯車バリ取り工具軸41a、41bに設置された第一の歯車バリ取り工具40aおよび第二の歯車バリ取り工具40bは被削歯車20に対して個別に前後動され、図1に示すように、第一の歯車バリ取り工具40aにおける第一の歯面バリ取りバニッシギヤ44aは被削歯車20の歯面24における端面23a側に対し所定圧力で押付けられ、第二の歯車バリ取り工具40bにおける第二の歯面バリ取りバニッシギヤ44bは被削歯車20の歯面24における端面23b側に対し所定圧力で押付けられる。
被削歯車20の歯面24に、製作加工誤差などによる相対的な寸法差異があった場合にも、第一の歯面バリ取りバニッシギヤ44aおよび第二の歯面バリ取りバニッシギヤ44bがギヤ押付け機構によって被削歯車20の歯面24に対して所定圧力で押付けられることで、第一の歯面バリ取りバニッシギヤ44aおよび第二の歯面バリ取りバニッシギヤ44bが被削歯車20の歯面24に追従するように作動され、被削歯車20の歯面24に生じたバリは除去される。
本発明の実施例1に係る歯車バリ取り工具を備えた歯車加工装置の動作について、図1乃至図3を参照して説明する。
被削歯車20は図1に示す被削歯車軸21に取付けられ、図示しないホブなどのカッタによって歯切り加工を施されたものである。歯車面取り工具軸31を、図示しない駆動装置によって移動させ、第一の歯車面取り工具30aおよび第二の歯車面取り工具30bを被削歯車20に接近させ、被削歯車20の歯形稜線部22を転造加工する面取り加工が可能なように第一の歯車面取り工具30aおよび第二の歯車面取り工具30bを被削歯車20に噛み合わせる。
ここで、歯車面取り工具30が第一の歯車面取り工具30aおよび第二の歯車面取り工具30bから成る分割構造であることで、被削歯車20が平歯車やはすば歯車など異なる歯面形状であった場合でも面取り加工が可能である。
次いで、図1乃至図3に示すように、歯車バリ取り工具軸41a、41bを、駆動装置11によって移動させ、被削歯車20が端面バリ取りカッタ43a、43bの範囲内かつ歯面バリ取りバニッシギヤ44a、44bの範囲外となる位置まで、歯車バリ取り工具40a、40bを被削歯車20に接近させる。歯車バリ取り工具軸41a、41bに備えたカッタ押付け機構によって、第一の歯車バリ取り工具40aにおける第一の端面バリ取りカッタ43aは被削歯車20における端面23aに接触し所定圧力で押付けられ、第二の歯車バリ取り工具40bにおける第二の端面バリ取りカッタ43bは被削歯車20における端面23bに接触し所定圧力で押付けられる。
ここで、端面バリ取りカッタが第一の端面バリ取りカッタ43aおよび第二の端面バリ取りカッタ43bから成る分割構造であり、カッタ押付け機構によって被削歯車20における各々の端面23a、23bに対して個別に押付けられるので、被削歯車20の端面23a、23bに製作加工誤差などによる相対的な寸法差異があった場合でも端面バリ取り加工が可能である。
次いで、図1乃至図3に示すように、歯車バリ取り工具軸41a、41bを駆動装置11によって更に移動させ、第一の歯面バリ取りバニッシギヤ44aおよび第二の歯面バリ取りバニッシギヤ44bを被削歯車20に接近させ、被削歯車20の歯面24に生じたバリを除去する歯面バリ取り加工が可能なように第一の歯面バリ取りバニッシギヤ44aおよび第二の歯面バリ取りバニッシギヤ44bを被削歯車20に噛み合わせる。
ここで、歯面バリ取りバニッシギヤが第一の歯面バリ取りバニッシギヤ44aおよび第二の歯面バリ取りバニッシギヤ44bから成る分割構造であることで、被削歯車20が平歯車やはすば歯車など異なる歯面形状であった場合でも面取り加工が可能である。
また、第一の歯面バリ取りバニッシギヤ44aおよび第二の歯面バリ取りバニッシギヤ44bがギヤ押付け機構によって被削歯車20における歯面24に対して個別に押付けられるので、被削歯車20の歯面24に、製作加工誤差などによる相対的な寸法差異があった場合でも歯面バリ取り加工が可能である。
以上の動作により、被削歯車20が第一の歯車面取り工具30aおよび第二の歯車面取り工具30bと噛み合い、端面バリ取りカッタ43a、43bに所定圧力で挟まれ、第一の歯面バリ取りバニッシギヤ44aおよび第二の歯面バリ取りバニッシギヤ44bに所定圧力で押付けられた状態となり、被削歯車20を備えた被削歯車軸21が回転駆動されると、被削歯車20と噛み合った歯車面取り工具30によって被削歯車20の歯形稜線部22が面取り加工される。並行して、被削歯車20を所定の圧力で挟んだ第一の端面バリ取りカッタ43aおよび第二の端面バリ取りカッタ43bによって被削歯車20の端面23a、23bに生じたバリを除去する端面バリ取り加工、および被削歯車20と噛み合った第一の歯面バリ取りバニッシギヤ44aおよび第二の歯面バリ取りバニッシギヤ44bによって被削歯車20の歯面24に生じたバリを除去する歯面バリ取り加工がなされる。
もちろん本発明に係る歯車バリ取り工具、歯車バリ取り装置、歯車加工装置および歯車バリ取り方法は、本実施例に限定されない。例えば、本発明に係る歯車バリ取り工具を、ギヤシェーパーまたはラックを備えた歯切り装置に適用しても良い。
10 歯車加工装置
11 駆動装置
20 被削歯車
21 被削歯車軸
22 歯形稜線部
23 端面
24 歯面
30 歯車面取り工具
31 歯車面取り工具軸
32 角柱部
40 歯車バリ取り工具
41 歯車バリ取り工具軸
43 端面バリ取りカッタ
44 歯面バリ取りバニッシギヤ
50 上下ピストン
51 前後ピストン
52 前後ガイドピン
60 上下シリンダ
61 前後シリンダ
70 上下空気室
71 前後空気室

Claims (5)

  1. 被削歯車の両端面に押付けられる一対の円盤状の端面バリ取りカッタと、前記被削歯車の歯面に押付けられる歯面バリ取りバニッシギヤとから成り、当該歯面バリ取りバニッシギヤは前記一対の円盤状の端面バリ取りカッタ間に組付けられていることを特徴とする歯車バリ取り工具。
  2. 前記歯面バリ取りバニッシギヤは、前記被削歯車の一方の端面側の歯面に押付けられる第一歯面バリ取りバニッシギヤと、前記被削歯車の他方の端面側の歯面に押付けられる第二歯面バリ取りバニッシギヤとに分割され、
    前記第一歯面バリ取りバニッシギヤは、前記被削歯車の一方の端面に押付けられる前記端面バリ取りカッタと一体となり、前記第二歯面バリ取りバニッシギヤは、前記被削歯車の他方の端面に押付けられる前記端面バリ取りカッタと一体となっていることを特徴とする請求項1に記載の歯車バリ取り工具。
  3. 被削歯車軸に支持された被削歯車の端面および歯面のバリを除去する歯車バリ取り装置であって、
    請求項1または請求項2に記載の歯車バリ取り工具の前記一対の端面バリ取りカッタを前記被削歯車の端面に押付けるカッタ押付け機構と、前記歯車バリ取り工具の前記歯面バリ取りバニッシギヤを前記被削歯車の歯面に押付けるギヤ押付け機構とを具えることを特徴とする歯車バリ取り装置。
  4. 被削歯車が取付けられる被削歯車軸に隣接して設けられ、前記被削歯車軸に取付けられた被削歯車に歯車面取り工具を噛み合わせることにより前記被削歯車の面取り加工を行う歯車面取り装置と、
    前記被削歯車軸に近接し、かつ歯車面取り装置と干渉しない領域に設けた前記請求項3に記載の歯車バリ取り装置を具えることを特徴とする歯車加工装置。
  5. 駆動回転される被削歯車に歯車面取り工具を噛み合わせることにより歯形の面取り加工をする一方、被削歯車の端面に円盤状の端面バリ取りカッタを押し当てることにより、面取り加工後の歯形の端面に生じたバリを切削除去すると共に、被削歯車に歯面バリ取りバニッシギヤを押付けながら噛み合わせることによって、面取り加工後の歯形の歯面に生じたバリをバニッシ加工により除去することを特徴とする歯車バリ取り方法。
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