JP5103785B2 - 内歯シェービング装置 - Google Patents

Description

本発明は、内歯シェービング装置に関する。

従来の内歯シェービング装置は、水平軸線回りに回転自在に支持した内歯車に、シェービングカッターを所定の交差角で噛み合わせ、シェービングカッター及びワークチャックの少なくとも一方を回転駆動させつつ内歯車の歯面を仕上げるのが一般的であった（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−１１７７２９号公報

しかしながら、上記従来の内歯シェービング装置では、シェービング中に生じる削り粕が内歯車の内歯上に残り、加工精度に悪影響を与えるという問題があった。また、ワークを交換しづらく、交換時のシェービングカッターと内歯車との噛み合わせ（位相合わせ）が難しいという問題もあった。

そこで、本発明は、上記従来の問題を一掃し得る内歯シェービング装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る内歯シェービング装置は、シェービングカッターとワークチャックに把持される内歯車とを、交差角を与えて噛み合わせ、シェービングカッター及びワークチャックの少なくとも一方を回転駆動させつつ前記内歯車の歯面を仕上げ加工する内歯シェービング装置であって、前記ワークチャックとシェービングカッターとは、該ワークチャックを上側として上下方向において接近・離反可能に支持され、且つ、水平方向に相対移動可能に支持されており、前記ワークチャックは、前記内歯車の回転軸線を上下方向に向けて、シェービングカッターによる加工時に生じる削り粕が前記内歯車から下方へ落下し得るように、前記内歯車を下方開放状にして前記内歯車の外周面を把持する構成とされていることを特徴とする。

前記ワークチャックが側方へ移動可能に支持されるとともに前記内歯車の回転軸線を鉛直方向に向けて把持するように構成され、前記ワークチャックの前記側方位置においてワーク交換するためのワーク搬送部を更に有し、該ワーク搬送部は、前記ワークチャックが該ワーク搬送部上の前記内歯車を上方から把持し得るように、該内歯車をその回転軸線を鉛直方向に向けて支持する構成とされていることが好ましい。

或いは、前記ワークチャックが前記内歯車をその回転軸線を鉛直方向に向けて把持するように構成され、前記ワークチャックと前記シェービングカッターとの間に位置するワーク交換位置に、前記内歯車を搬入し、該ワーク交換位置から前記内歯車を搬出するワーク搬送部を更に有し、該ワーク搬送部は、前記ワークチャックが該ワーク搬送部上の前記内歯車を上方から把持し得るように、該内歯車をその回転軸線を鉛直方向に向けて支持する構成とされていることとしても良い。この場合に、前記ワークチャックが上下方向に移動可能に支持されており、前記ワーク搬送部は、前記ワークチャックの回転軸線と平行な第１揺動軸線を有して、前記ワークチャックの上下方向移動経路上に位置するワーク交換位置と該ワーク交換位置から側方へ離隔したワーク投入位置との間を、揺動するワーク搬入アームと、該ワークチャックの回転軸線と平行な第２揺動軸線を有して、前記ワーク交換位置と該ワーク交換位置から側方へ離隔したワーク取出位置との間を揺動するワーク搬出アームと、有することが好ましい。

さらに、前記シェービングカッター及び前記ワーク搬送部の各々が、前記シェービングカッターと前記ワークチャックに把持される内歯車との位相合わせを可能とするように、該内歯車の割り出し要素を有することが好ましい。

本発明に係る内歯シェービング装置によれば、加工中の削り粕はワークの歯面から下方に落下し、歯面上に残らないため、加工精度が向上し得る。

本発明に係る内歯シェービング装置の第１実施形態について、以下に図１〜７を参照して説明する。図１は内歯シェービング装置の正面図、図２は側面図、図３は平面図をそれぞれ示している。

内歯シェービング装置１は、シェービング加工されるべきワークとしての内歯車を把持するワークチャック２と、内歯車と噛み合わせて仕上げ加工するシェービングカッター３と、を備えている。

ワークチャック２とシェービングカッター３とは、ワークチャック２を上側として上下方向に配置されている。

ワークチャック２は、スピンドルモータ４によって鉛直軸線回りに回転駆動可能であり、スピンドルモータ４とともに、昇降アクチュエータ５によって上下方向に移動可能に支持されている。さらに、ワークチャック２は、側方へ水平移動可能に支持され、アクチュエータ７によって駆動する。

ワークチャック２はコレットチャックを採用でき、ワークチャック２に把持された内歯車は、ワークチャック２と同一回転軸線を有している。

シェービングカッター３は、ワークチャック２に把持された内歯車と交差角を与えて噛み合わせるために、噛み合い中心点回りに揺動自在に支持され、駆動部６の駆動によって揺動し、所定の揺動角度で停止することができる。図示例においてシェービングカッター３は、回転駆動する内歯車に連れ回りするようになっている。

ワークチャック２は、図４に断面を拡大して示すように、ワークチャック２を支持して回転駆動する主軸２ｍ内にその軸線に沿って挿入され且つ主軸２ｍに対して上下方向に往復駆動可能に支持された駆動軸２ａ、駆動軸２ａに着脱自在に結合されたプルスタッド２ｐ、プルスタッド２ｐに螺着されたアーム２ｂ、及び連結ロッド２ｃを介して連結されたコレット挟持環２ｄ、２ｅ、これらの環２ｄ、２ｅの間に支持されて円周方向にスリット（不図示）を有していて半径方向に拡縮可能なコレット２ｆ、ワークストッパー２ｇ、及び、コレット２ｆのテーパー外面を案内するテーパー内面を有する案内部材２ｉを有している。

なお、図４（ｂ）に示すワークチャック２は、図４（ａ）に示すワークチャック２の変更態様であり、駆動軸２ａ及びアーム２ｂ内にクーラント供給孔２ｈが形成され、加工中のワークＷにクーラントを吐出させて、削り粕を除去できるようになっている。クーラント供給孔２ｈの図示しない上部は、駆動軸２ａの上端に装着される公知のロータリージョイント（不図示）と連通する。

斯かるワークチャック２は、ワークＷとしての内歯車に上方から接近し、コレット２ｆが該内歯車の外周面を把持することによって、該内歯車にその下方からのシェービングカッター３の進入を許容する。従って、ワークチャック２に把持された前記内歯車は、歯面により形成される開口が下方を向き、下方開放状態となっている。

上記構成を有する内歯シェービング装置１は、シェービングカッター３を揺動させて、ワークチャック２に把持されたワークＷとしての内歯車と所定の交差角とし、ワークチャック２の上下方向移動及び水平方向移動により、コンベンショナル加工等のシェービングを行う。

加工中、ワークである内歯車は歯面により形成される開口が下方を向いており、加工中の削り粕は下方に落下するため、削り粕が内歯上に残ることがない。従って、加工精度が向上する。削り粕は、シューターＳを通じて、ダストボックスＤに集められる。

ワークチャック２の側方に、ワーク搬送部１０が配置されている。ワーク搬送部１０は、水平移動可能なテーブル１１を備え、ワークチャックの水平移動軌道上にあるワーク交換位置Ｙｃに、加工前の内歯車を搬入する。テーブル１１は、水平面上にワークＷとしての内歯車を支持することにより、支持されている内歯車はその回転軸線が鉛直方向を向いている。

ワーク交換位置Ｙｃにおいて、ワークチャック２はワーク搬送部１０から未加工のワークを受け取り、ワーク搬送部１０はワークチャック２から加工済みのワークを受け取る。図示例では、ワークチャック２がワーク交換位置で下降動してワークを把持・開放した後、上昇動し、さらに水平移動して加工位置に戻る。

第１実施形態におけるワーク交換作業を、以下に、図５の平面図を参照して、説明する。

図示例のワーク搬送部１０は、テーブル１１に２つのワークを水平面上に載置可能である。テーブル１１は、手前側（図５の下側）に位置する未加工ワーク載置部１０ａと、テーブル奥側（図５の上側）に位置する加工済みワーク載置部１０ｂを有している。

図５（ａ）は、未加工ワーク載置部１０ａがワーク投入位置Ｙinに位置していて未加工のワークＷが載置されている一方、加工済みワーク載置部１０ｂがワーク交換位置にあって、加工済みのワークを受け入れる体勢にある状態を示している。

ワーク交換位置Ｙｃは、ワークチャック２の水平移動軌道（Ｈ）上に位置している。一方、ワーク投入位置Ｙinは、ワークチャック２の水平移動軌道上から離隔した位置にあり、図示例ではワーク交換位置Ｙｃの手前側（図５の下側）に位置している。

図５（ａ）において、ワーク投入位置Ｙinにある未加工ワーク載置部１０ａに、未加工のワークＷが載置されている。ワークチャック２は、加工済みのワークＷを把持して加工位置Ｍからワーク交換位置の側（図５の左側）へ水平移動し、ワーク交換位置Ｙｃに加工済みワークを搬送する。ワークチャック２は、ワーク交換位置Ｙｃにおいて下降動し、加工済みワーク載置部１０ｂ上に加工済みのワークを開放して載置させ、一旦上昇してワーク交換位置の上方で待機する。

次に、図５（ｂ）に示すように、テーブル１１は、未加工ワーク載置部１０ａ上の未加工ワークＷがワーク交換位置Ｙｃに位置するように、ワークチャック２の水平移動方向と直角な方向（図５の上方）へ水平移動する。そして、ワーク交換位置Ｙｃの上方で待機していたワークチャック２が再び下降して未加工のワークＷを把持し、上昇する。ワークチャック２が未加工のワークＷを把持し上昇した後、図５（ｃ）に示すように、ワークチャック２は水平移動して加工位置に戻る一方、テーブル１１が再び図５（ａ）と同じ位置に戻り、ワーク交換位置Ｙｃにおいて加工済みのワークＷが取り出され、ワーク投入位置Ｙinにある未加工ワーク載置部１０ａにワーク未加工ワークが投入される。このようにしてワークの交換がなされる。

上記構成を有するワーク搬送部によれば、ワークＷが水平面上に載置され交換されるので、ワークの回転軸が水平方向を向いている従来の内歯シェービング装置に比べて、ワークの投入・取り出しが容易であり、ワークの交換作業が容易になる。

なお、ワーク搬送部は、テーブル１１が、上記のような水平移動に代えて、ワーク投入位置Ｙinとワーク交換位置Ｙｃとの中間位置を回転中心として旋回することにより、加工済みワークと未加工ワークの位置が入れ替わるように構成してもよい。

ワーク搬送部１０は、未加工ワーク載置部１０ａに未加工ワークの割り出し要素を備えることができる。割り出し要素は、たとえば、テーブル１１上に設けた、位置決めピンまたは位置センサーによることができる。

図６は、位置決めピンによるワーク搬送部の割り出し要素の例を示す平面図である。テーブル１１は、未加工ワーク載置部１０ａに、ワークＷである内歯車の歯面に３方で当接し内歯車の中心軸線位置を確定する３つのガイド部２１と、ガイド部２１の一つに外方向突出状に設けられ、ワークＷとしての内歯車の歯溝と係合して内歯の歯位置を確定可能な位置決めピン２２とを備えている。加工済みワーク載置部１０ｂには、内歯の歯位置を確定する位置決めピンは無く、内歯車の中心軸線位置を確定するための円柱状突部２３が形成されている。

ワークチャック２は、位置決めピン２２によって所定位置に位置決めされたワークＷを把持し、当該位置決め状態を維持して加工位置に戻る。位置決めピン２２によってワークＷである内歯車の内歯位置が予め分かっているため、ワークチャック２に把持された内歯車の内歯にシェービングカッター３がスムースに噛み合うことができるよう、シェービングカッター３を予め位置合わせする。

シェービングカッター３は、図示例では、加工時に強制駆動しないが、位置合わせのために、たとえば、シェービングカッターの回転軸と係合可能な位相決めピンを設け、或いは、サーボモータ（不図示）を内部に設ける等により、シェービングカッターの歯が所定の位相で停止できるような割り出し要素を備えることができる。こうして、シェービングカッター３と、ワークチャック２に把持された内歯車との位相合わせがなされる。

図７は、近接センサーによるワーク搬送部の割り出し要素の例を示す平面図である。図７の割り出し要素は、図６の割り出し要素の位置決めピンに代えて、近接センサー２５が設けられている。近接センサー２５は、動作距離内に歯が存在するか否かを検知することにより、近接センサー２５に対向する位置にある内歯の位置情報（位相情報）を検出することができる。近接センサー２５によって検出された歯位置の位置情報は図外の制御装置に送られ、該制御装置がシェービングカッターの前記サーボモータを所定回転角度だけ回転させて、ワークチャック２に把持された内歯車の歯位置と、シェービングカッター３の歯位置が位相合わせされ、スムースな噛み合いを実現する。

上記のように、ワーク搬送部１０とシェービングカッター３の各々が割り出し要素を有することにより、ワーク交換時のシェービングカッターと内歯車との噛み合わせ（位相合わせ）が容易に行われる。

次に、本発明に係る内歯シェービング装置の第２実施形態について、以下に図８〜１３を参照して説明する。なお、上記第１実施形態と同様の構成部分については、同符号を付して詳細な説明を省略することがある。

第２実施形態の内歯シェービング装置は、上記第１実施形態と同様に、ワークチャック２を上側としてワークチャック２とシェービングカッター３とが上下方向において接近・離反可能に支持され、ワークチャック２が、内歯車の回転軸線を鉛直方向に向けて、シェービングカッターによる加工時に生じる削り粕が内歯車から下方へ落下し得るように、内歯車を下方開放状に把持する。

ワークチャック２は、昇降アクチュエータ５により鉛直方向に上下に移動することができるようになっている。シェービングカッター３は、交差角を与えるために揺動可能に支持され駆動部（不図示）により揺動するとともに、駆動部３０により水平方向（図９のＹ方向）に移動することができるようになっている。

図１１は、シェービングカッター３の詳細を示す縦断面図である。図１１には、シェービングカッター３を揺動させるための揺動軸３１と、揺動軸３１の後端に固定されたウォームホイール３２と、ウォームホイール３２と噛み合うウォーム３３とが図示されている。

さらに、図１１には、シェービングカッター３を所望の揺動角度で固定するためのクランプ装置３４が図示されている。クランプ装置３４は、油圧で駆動するピストン３４ａ、ピストン３４ａに固定されたピストンロッド３４ｂ、ピストンロッド３４ｃの先端に連結されたクランパー３４ｃを有し、クランパー３４ｃは、シェービングカッター３の周縁フランジ部３ａを押圧し、シェービングカッター３を所望の揺動角度に設定後、固定することが可能である。

第２実施形態のワーク搬送部は、ワーク搬入アーム４１と、ワーク搬出アーム４２とを有している。

ワーク搬入アーム４１は、ワークチャック２の回転軸線と平行な第１揺動軸線４１ａの周りに揺動自在に支持されており、ワークチャック２の上下方向移動経路上に位置するワーク交換位置Ｙｃとこのワーク交換位置から手前側右方へ離隔したワーク投入位置Ｙinとの間を、揺動する。

ワーク搬出アーム４２は、ワークチャック２の回転軸線と平行な第２揺動軸線４２ａの周りに揺動自在に支持されており、ワーク交換位置Ｙｃとワーク交換位置Ｙｃから手前側左方へ離隔したワーク取出位置Ｙoutとの間を揺動する。

ワーク搬入アーム４１は、ワークチャック２がワーク搬入アーム４１上の内歯車を上方から把持し得るように、内歯車をその回転軸線を鉛直方向に向けて支持する。

ワーク搬入アーム４１は、ワークＷである内歯車の割り出し要素を備えることができる。割り出し要素は、上記第１実施形態で示したものと同様の構成のものを採用することができ、図１２は、位置決めピン２２による例を示し、図１３は、近接センサー２５による例を示している。

ワークの交換及び加工は、次のようにして行われる。先ずワーク投入位置Ｙinにおいてワークが載置されると、ワーク搬入アーム４１がワーク交換位置に揺動してワークを搬入する。次いで、ワークチャック２が下降してワーク搬入アーム４１上のワークを把持し、上昇すると、ワーク搬入アーム４１は、揺動してワーク投入位置に戻る。ワークチャック２が再び下降して、ワークをシェービングカッター３と係合させる。シェービングカッター３は、ワークと所望の交差角を為すように、水平軸回りに揺動する。ワークチャック２がワークを強制回転駆動することにより、シェービングカッター３がワークに連れ回りし、ワークチャック２を上下方向に移動させ、且つ、シェービングカッター３を水平方向に移動させることにより、クラウニング加工等の仕上げ加工が行われる。

仕上げ加工が完了した後、ワークチャック２が上昇し、シェービングカッター３から離隔すれば、その離隔間に位置するワーク交換位置Ｙｃに、ワーク搬出アーム４２が揺動して加工済みワークを受けとる準備をする。ワークチャック２が下降してワーク搬出アーム４２に加工済みワークを渡すと、ワーク搬出アーム４２は揺動してワーク交換位置Ｙｃから加工済みワークをワーク取出位置Ｙoutに搬出する。

上記実施形態においては、ワークの交換のために、ワークチャックを上下動させたが、ワーク搬送部が上下動し得る構成としても良い。また、ワーク搬送部は、上記実施形態のものに限らず、ワークを搬送することできる他の公知手段を採用することができる。

上記の実施形態においては、シェービングカッターが揺動自在であるが、ワークチャックを揺動自在に構成することもできる。また、ワークを強制駆動するのに代えて、シェービングカッターを強制駆動してもよいし、シェービングカッターとワークの双方を強制駆動することも可能である。さらに、上記実施形態では、ワークチャックとしてコレットチャックを示したが、ドリルチャックその他の把持手段を採用することもできる。

本発明に係る内歯シェービング装置の第１実施形態を示す正面図である。 図１に示す内歯シェービング装置の側面図である。 図１に示す内歯シェービング装置の平面図である。 図１に示す内歯シェービング装置の構成要素であるワークチャックの内部構造を示す縦断面図である。 図１の内歯シェービング装置の構成要素であるワーク搬送部を示す平面図である。 図１の内歯シェービング装置の構成要素であるワーク搬送部が有する割り出し要素の例を示す平面図である。 図１の内歯シェービング装置の構成要素であるワーク搬送部が有する割り出し要素の他の例を示す平面図である。 本発明に係る内歯シェービング装置の第２実施形態を示す正面図である。 図８に示す内歯シェービング装置の側面図である。 図８に示す内歯シェービング装置の平面図である。 図８の内歯シェービング装置の構成要素であるシェービングカッターヘッドの揺動部の内部構造を示す部分断面図である。 図８に示す内歯シェービング装置の構成要素であるワーク搬送部が有する割り出し要素の例を示す平面図である。 図８に示す内歯シェービング装置の構成要素であるワーク搬送部が有する割り出し要素の他の例を示す平面図である。

符号の説明

１ 内歯シェービング装置
２ ワークチャック
３ シェービングカッター

Claims (7)

1. シェービングカッターとワークチャックに把持される内歯車とを、交差角を与えて噛み合わせ、シェービングカッター及びワークチャックの少なくとも一方を回転駆動させつつ前記内歯車の歯面を仕上げ加工する内歯シェービング装置であって、
   前記ワークチャックとシェービングカッターとは、該ワークチャックを上側として、水平方向に相対移動可能に支持されており、
   且つ、前記ワークチャックは前記シェービングカッターに対して加工時に接近・離反可能なよう支持され、前記シェービングカッターは、前記内歯車の回転軸線との交差角を与えるように、水平軸線回りに揺動自在に支持され、
   前記ワークチャックは、前記内歯車の回転軸線を上下方向に向けて、シェービングカッターによる加工時に生じる削り粕が前記内歯車から下方へ落下し得るように、前記内歯車の外周面を把持して駆動する構成とされており、
   前記ワークチャックは、上下方向に移動可能に支持され、前記内歯車の上方から、前記内歯車内に前記シェービングカッターが進入する位置まで移動するように構成されており、
   前記シェービングカッターは、前記内歯車内に進入した位置で、該内歯車を切り込み加工するために、水平移動自在に支持されていることを特徴とする、内歯シェービング装置。
2. 前記ワークチャックは、側方へ移動可能に支持されるとともに前記内歯車の回転軸線を鉛直方向に向けて把持するように構成され、
   前記ワークチャックの前記側方位置においてワーク交換するためのワーク搬送部を更に有し、
   該ワーク搬送部は、前記ワークチャックが該ワーク搬送部上の前記内歯車を上方から把持し得るように、該内歯車をその回転軸線を鉛直方向に向けて支持する構成とされていることを特徴とする請求項１記載の内歯シェービング装置。
3. 前記ワークチャックと前記シェービングカッターとの間に位置するワーク交換位置に、前記内歯車を搬入し、該ワーク交換位置から前記内歯車を搬出するワーク搬送部を更に有し、
   該ワーク搬送部は、前記ワークチャックが該ワーク搬送部上の前記内歯車を上方から把持し得るように、該内歯車をその回転軸線を鉛直方向に向けて支持する構成とされていることを特徴とする請求項１記載の内歯シェービング装置。
4. 前記シェービングカッター及び前記ワーク搬送部の各々が、前記シェービングカッターと前記ワークチャックに把持される内歯車との位相合わせを可能とするように、該内歯車の割り出し要素を有することを特徴とする請求項２又は３に記載の内歯シェービング装置。
5. 前記ワーク搬送部は、
   前記ワークチャックの回転軸線と平行な第１揺動軸線を有して、前記ワークチャックの上下方向移動経路上に位置するワーク交換位置と該ワーク交換位置から側方へ離隔したワーク投入位置との間を、揺動するワーク搬入アームと、
   該ワークチャックの回転軸線と平行な第２揺動軸線を有して、前記ワーク交換位置と該ワーク交換位置から側方へ離隔したワーク取出位置との間を揺動するワーク搬出アームと、有することを特徴とする請求項３記載の内歯シェービング装置。
6. 前記ワークチャックを回転駆動させる主軸が該ワークチャックから上方に延設され、加工されるべき内歯車にクーラントを供給するクーラント供給孔が、前記主軸内に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の内歯シェービング装置。
7. 前記シェービングカッターは、回転駆動する前記内歯車から連れ回り回転自在に支持されている請求項１記載の内歯シェービング装置。

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