JP3620382B2

JP3620382B2 - 内歯の研削装置

Info

Publication number: JP3620382B2
Application number: JP35161599A
Authority: JP
Inventors: 正裕浅野; 勝己長坂; 聡哉林; 久稔小嶋
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1999-12-10
Filing date: 1999-12-10
Publication date: 2005-02-16
Anticipated expiration: 2019-12-10
Also published as: JP2001162442A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内歯車、リングギヤー或いは内歯スプラインのように内歯を有する製品の製造工程において、内歯の歯面を研削する研削装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内歯の歯面を研削或いは研磨する方法としては、ワイヤーカット法や放電加工法等が知られている。しかしながら、これらの従来技術においては、加工時間がかなり長くなるために、小型の設備によっては量産が難しいという問題がある。また、量産のために加工設備を大型化すると、コストが高くなるために製品の価格が高くなるという別の問題が生じる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来技術における前述のような問題に対処して、小規模な加工設備によっても高速で内歯の研削を行うことができ、高い精度を維持しながらも、低コストにおいて量産が可能な、改良された内歯の研削装置を提供することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記の課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の請求項１に記載された内歯の研削装置を提供する。
【０００５】
この内歯の研削装置は、基本的には歯車状の砥石と内歯を有するワークの一方を回転駆動することによって、それに噛み合っている他方を連れ回りさせて、その間に砥石がワークの歯面を研削するが、連れ回りによって生じる歯面の接触点を研削するだけでは、砥石の外歯面と、それに接触して動力を伝えるワークの内歯面との狭い接触点のみに力が集中的に作用し、両者の歯面の間の僅かな滑りによって研削が行われるに過ぎないので、高速で高精度の研削を行うことができない。しかし、本発明の内歯の研削装置においては砥石とワークを連れ回りさせるだけでなく、同時に両者を軸方向に相対的に往復動させるので、ワークの歯先面及び歯底面をも含めて、歯形面の全ての部分において高速でしかも高精度の研削を行うことができる。この相対的な往復動の効果は、砥石とワークが連れ回りをして接触面に力が作用していることによって強められる。つまり、連れ回りと往復動が相乗効果をもたらすのである。
【０００６】
また、本発明の内歯の研削装置においては、外周側が円形のワークを少なくとも２個のローラによって回転可能な状態で支持するので、ワークの外周と、研削装置においてワークを支持する各部分における摩耗を防止することができるために、加工の精度をより一層高めると共に、研削装置の耐久性を向上させることができる。
【０００７】
ワークと砥石を連れ回りさせながら、それらの間に回転の軸方向における相対的な往復動を与えるためには、砥石を砥石支持装置によって回転駆動すると共に、同じ砥石支持装置によって砥石が軸方向に往復動するように駆動するのがよい。また、ローラを回転駆動装置によって回転方向に駆動して、ワーク及び砥石をそれに連れ回りさせてもよいが、この場合は、砥石をその砥石支持装置によって回転可能に支持するだけでなく、砥石を軸方向に往復動するように駆動するのが好ましい。
【０００８】
本発明の内歯の研削装置においては、ローラは２個以上使用されればよいが、望ましくは３個以上使用されるのが望ましい。それによってワークの支持状態がより安定なものとなるので、ワークの加工の精度及び研削装置の耐久性が一層向上する。ローラを３個以上設ける場合には、少なくとも１個のローラを支持するブロックを他のローラを支持するブロックとは別のものとして、前者を後者に対してローラの半径方向に相対的に移動可能とすることにより、ローラの間隔を開閉してワークを各ローラの間の加工位置へ取り付けたり、加工が終わった後に加工位置からワークを取り出すことができるようにする。
【０００９】
いずれの場合も、ローラの外周面に環状溝、即ち周方向の溝を形成してワークの外周がその溝に係合するようにすれば、ワークがローラから外れる恐れがなくなり、確実で精度の高い研削を行うことができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態としての内歯の研削装置１の詳細な構造を示す図面について説明する。これらの図において、図１は研削装置１の全体構成を示す縦断正面図、図２はその一部を切断すると共に、他の一部を省略した研削装置１を一側から見た横断側面図、図３は要部のみを拡大して示す斜視図である。
【００１１】
図３に明示したように、２は所定の厚さの内歯車の形状を有する円環形のワークピース（「ワーク」と略称する）である。ワーク２の外周面２１が滑らかな円形であるのに対して、図示実施形態では内周面の全周にわたって均等に多数の内歯２２が、先に行われる予備加工工程によって形成されている。しかしながら、本発明においては、内歯２２は円環形のワーク２の内周面の全周にわたって均等に多数設けられている必要はなく、内歯を有するワーク２は、例えばその内歯２２が内周面の一部にのみ少なくとも１個以上形成された欠歯内歯車状のものであって、内歯２２が形成されていない部分の内周面（歯底面の延長部分）が円形等の形状となっているようなものであってもよい。
【００１２】
３は、外周面２１が円形であるワーク２を加工位置において回転可能に支持するために設けられた複数個のローラであって、図示実施形態の場合は、加工状態において３個のローラ３ａ，３ｂ，３ｃが図２に示すようにワーク２の周りの均等な角度位置に配置される。各ローラ３の外周面は円形で、それらの外周面にはワーク２の外周面２１に接触してそれを受け入れるローラ溝３１が周方向に環状に形成されている。各ローラ３の中心に一体的に取り付けられたシャフト３２は複数個の軸受４によって回転自在に軸支されるが、これらの軸受４は後述の固定ブロック５又は可動ブロック６上に取り付けられている。
【００１３】
即ち、図示実施形態の場合は、３個のローラ３のうちで最も上部に位置する唯１個のローラ３ａが軸受４を介して可動ブロック６によって支持される。これに対して下部の２個のローラ３ｂ，３ｃは、それぞれ軸受４を介して所謂固定ブロック５上に支持される。７は可動ブロック６を上下方向に移動させるために設けられた第１アクチュエータである。８は固定ブロック５を一体的に保持するために設けられた第１スタンドであって、前述の第１アクチュエータ７の基部もまた第１スタンド８によって支持されている。従って、可動ブロック６は第１アクチュエータ７の伸縮作動によって第１スタンド８に対して、且つそれに沿って上下方向に移動可能である。しかし、第１スタンド８自体や、それに対して一体的に取り付けられている固定ブロック５も真の意味で固定されている訳ではなく、第２アクチュエータ９の伸縮作動によって、第２アクチュエータ９の基部が取り付けられているフレーム状の第２スタンド１０に対して、且つそれに沿って上下方向に僅かに移動することができる。
【００１４】
１１は第２スタンド１０の下部に取り付けられた複数個のスライダであって、それらが研削装置１全体を支持するベース１２上に相互に平行に取り付けられた一対のガイドレール１２ａ上に摺動可能に係合することによって、第２スタンド１０や、それによって支持されている第１スタンド８とかブロック５，６、ローラ３等がシャフト３２の軸線と平行な方向に案内されて、図１において横方向の左右に移動することができるようになっている。また、このように第２スタンド１０等をガイドレール１２ａの方向に移動させるために、図１の左端に示された第３アクチュエータ１３が設けられていて、その基部１３ａがベース１２に取り付けられている。
【００１５】
図１においては、複数個のローラ３を回転可能に、且つ変位可能に支持するために相互に結合されている複数個の部分からなる構成全体をローラ支持装置として、参照符号１４によって概括的に示している。ローラ支持装置１４に対して、図１に示す研削装置１の右端側には、図３に拡大して示したように、歯車のような形状を有する砥石１５を回転可能に支持するための砥石支持装置１６が設けられる。図示実施形態の場合、砥石支持装置１６は砥石１５を単に回転可能に支持するだけでなく、砥石１５を砥石軸１５ａを介して動力によって連続的に回転させると共に、軸方向に往復動させるように駆動する機構をも含んでいる。
【００１６】
砥石１５は、ワーク２の内歯２２と噛み合い得る歯形の外歯１５ｂを備えているが、ワーク２が通常のもので、欠歯歯車でない場合でも、砥石１５の外歯１５ｂの数はワーク２の内歯２２の数よりも若干少なくなるように設定されている。また大きさの点においても、砥石１５が支障なくワーク２の内歯２２の内部に挿入され得るように、砥石１５の外径（その歯先円の直径）はワーク２の内径（その歯底円の直径）よりも若干小さくなっている。なお、図示実施形態の場合は３個のローラ３によって加工位置に支持された状態におけるワーク２の中心が、砥石軸１５ａの軸線に対して所定量だけ偏心した位置となるように設定されている。
【００１７】
第１アクチュエータ７、第２アクチュエータ９、或いは第３アクチュエータ１３としては、例えば、油圧シリンダや空圧シリンダ等の流体圧シリンダとか、電気モータの出力回転を螺子機構やカム機構を用いて直線方向の変位に変換するものなど、いずれかの直線運動アクチュエータを選択して利用することができる。この場合のアクチュエータは所謂サーボ機構のように、図示しない電子式制御装置とセンサ類によって移動位置をフィードバック制御することができるものとすることが望ましい。
【００１８】
次に、図示実施形態の内歯の研削装置１の作動について説明する。まず、第１アクチュエータ７を縮小作動させることにより可動ブロック６と、それによって支持されている上部のローラ３ａを上昇させて、下部の２個のローラ３ｂ，３ｃとの間隔を拡げた後に、予備工程において内歯を形成されたワーク２を、その外周面２１が下部の２個のローラ３ｂ，３ｃのそれぞれのローラ溝３１内に同時に接触・係合するように載置する。その後に第１アクチュエータ７を伸長作動させることにより、可動ブロック６と上部のローラ３ａを下降させて、ワーク２の外周面２１の上部となっている部分にも上部のローラ３ａのローラ溝３１を接触・係合させることにより、角度位置が均等に配置される３個のローラ３ａ，３ｂ，３ｃの間にワーク２を挟持すると共に、ローラ３ａに所定の大きさの力を加えることによりワーク２を僅かに押し下げて、ワーク２のセット工程を終わる。
【００１９】
ワーク２のセットが完了した後に第３アクチュエータ１３を伸長作動させて、第２スタンド１０のスライダ１１をベース１２のガイドレール１２ａ上において摺動させることにより、ワーク２の内部空間へ砥石１５が挿入される位置まで移動させる。そして、ワーク２の内歯２２と砥石１５の外歯との歯合わせ、即ち両者を部分的に接触させて噛み合わせるために、第２アクチュエータ９を僅かに縮小作動させる。それによって第１スタンド８と固定ブロック５が僅かに上昇し、主としてワーク２の下部となった部分の内歯２２に、対応する砥石１５の外歯が接触するので、砥石１５が砥石支持装置１６に内蔵された動力源によって回転駆動されると、砥石１５に噛み合うワーク２も回転させられると共に、砥石１５がやはり砥石支持装置１６に内蔵された機構によって砥石軸１５ａの方向に往復動させられることにより、砥石１５の外歯１５ｂの面とワーク２の内歯２２の面との接触点において２つの面の間に主として軸方向の大きな相対変位が生じるので、効率的に研削が行われることになる。
【００２０】
このように、砥石１５は砥石支持装置１６によって砥石軸１５ａの方向に往復動するように駆動されているだけでなく、前述のように回転方向にも駆動されることによって、内歯を有するワーク２も砥石１５に噛み合って回転するが、その際に、３個のローラ３もそれらのシャフト３２が軸受４によって軸支されているために連れ回りをして、ワーク２の内歯２２が下部へ来た時に万遍なく、且つ押しつけ力の強弱なしに砥石１５と接触するようになる。以上の工程による研削を所定の時間だけ繰り返して実行することにより、ワーク２の全内周の内歯２２の歯形表面の研削を完了する。
【００２１】
図示実施形態についての以上の説明では、砥石１５が砥石支持装置１６によって回転駆動されることにより、それと噛み合う内歯を有するワーク２が連れ回りをするようになっているが、その１つの変形例として、ワーク２の側を連続的に回転駆動すると共に、それに噛み合う砥石１５が連れ回りをするように構成してもよい。ワーク２を回転駆動する手段としては、図１に二重鎖線によって示したような位置にローラ３のシャフト３２を回転駆動する駆動装置３３を設けて、３個のローラ３のうちの少なくとも１個を回転駆動するようにすればよい。この場合は、ワーク２を軸方向に往復動させる機構が複雑なものになりやすいから、前述の実施形態と同様に、砥石支持装置１６の内部に砥石１５を軸方向に往復動させる機構を組み込むことが望ましい。
【００２２】
なお、内歯を有するワーク２が欠歯歯車である場合は、砥石１５及びワーク２の一方を回転駆動することのみによって他方を回転させることができないので、両者を連動させる別の歯車機構を併設する必要がある。
【００２３】
また、図示実施形態においては、３個のローラ３ａ，３ｂ，３ｃによってワーク２を支持しているが、内歯を有するワーク２の内周側に接触・係合する砥石１５もまたワーク２を支持する作用をするので、少なくともワーク２の下部の２個のローラ３ｂ，３ｃと、砥石１５のみによってワーク２を加工位置に支持することも可能である。
【００２４】
【実施例】
次に、図示実施形態について具体的な諸元を例示する。より具体的な実施例においては、ワーク２の内歯２２の数が１７個であるのに対して、それに噛み合う砥石１５の外歯１５ｂの数が１４個となっていて、砥石１５の外径はワーク２の内径（内歯２２の歯底円の直径）よりも小さくなっている。また、砥石１５及びワーク２の回転速度は１００〜１０００ｒｐｍの範囲内から選択されると共に、砥石１５の軸方向の往復動の周期は１０〜３０Ｈｚの範囲内から選択される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な実施形態としての内歯の研削装置の全体構成を示す縦断正面図である。
【図２】図１に示す研削装置の一部を切断すると共に、他の一部を省略したものを一側から見た横断側面図である。
【図３】図１及び図２に示す研削装置の要部のみを拡大して示す斜視図である。
【符号の説明】
１…内歯の研削装置
２…内歯を有するワーク
３，３ａ，３ｂ，３ｃ…ローラ
５…固定ブロック
６…可動ブロック
７…第１アクチュエータ
８…第１スタンド
９…第２アクチュエータ
１０…第２スタンド
１１…スライダ
１２…ベース
１２ａ…ガイドレール
１３…第３アクチュエータ
１４…ローラ支持装置
１５…砥石
１６…砥石支持装置
２１…ワークの外周面
２２…ワークの内歯
３１…ローラ溝
３３…回転駆動装置

Claims

外周側が円形で、内周側が歯車状に形成された内歯を有するワークに対して、外周側が歯車状に形成された外歯を有する砥石を噛み合わせた後に、前記砥石と前記ワークのいずれか一方を回転駆動することにより他方を連れ回りさせると共に、前記砥石と前記ワークのいずれか一方を他方に対して軸方向に相対的に往復動させることにより、前記ワークの内歯の歯面を研削する研削装置であって、更に、
前記ワークの外周側に位置すると共に、前記ワークの内周側に位置する前記砥石との間で前記ワークを挟持することにより前記ワークを加工位置に保持する少なくとも２個のローラと、
前記ローラをそれぞれ回転可能に支持する軸受と、
前記軸受を支持するブロックと、
前記ブロック及び前記ローラを介して前記ワークを前記砥石に押し付けるローラ支持装置とを備えていて、
前記ローラの外周面には周方向に環状の溝が形成されており、前記ワークの外周が前記溝に係合することを特徴とする内歯の研削装置。
請求項１において、前記砥石が砥石支持装置によって回転駆動されると共に、回転の軸方向に往復動するように駆動されることを特徴とする内歯の研削装置。
請求項１において、前記ローラが回転駆動装置によって回転駆動されるのに伴って、前記ワーク及び砥石が従動的に回転することを特徴とする内歯の研削装置。
請求項３において、前記砥石がその回転の軸方向に往復動するように、砥石支持装置によって駆動されることを特徴とする内歯の研削装置。
請求項１ないし４のいずれかにおいて、前記ローラが３個以上用いられていることを特徴とする内歯の研削装置。
請求項５において、少なくとも１個のローラを支持するブロックが他のローラを支持するブロックに対して、前記ローラの半径方向に相対的に移動可能となっていることを特徴とする内歯の研削装置。