JPH0645295Y2 - 歯車の精密加工装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 考案の目的 〔産業上の利用分野〕 本考案は、歯車を熱処理後に仕上げ加工する装置の改良
に係るものである。

〔従来の技術〕

近年、特に自動車メーカにおいて騒音対策・小形および
軽量化の必要性から、歯車を熱処理後に仕上げ加工する
ことが望まれている。

その熱処理後で歯車を加工する手段として従来は、皿砥
石やネジ砥石等を使用しての研削加工法が一般的であっ
た。しかしその手段では生産性が低く、またコストも高
くついた。そこで熱処理後の歯車のシェービング法が開
発されており、例えば特開昭59-156613号公報・同60-13
0712号公報・同60-180714号公報等に記載のものがそれ
である。

これらはツールギヤとワーク、マスターギヤ同士の２つ
の噛み合い系で構成されており、ツールギヤは表面に研
磨材が電着され、ツールギヤとワークの噛み合い面とマ
スターギヤ同士の噛み合い面は左右相反する面で噛み合
わされ、互いに競い合いマスターギヤの歯形に沿った研
削加工が行われるものである。

上記歯車のシェービング法によれば、ワークに対する１
歯の作用面積が小さく、作用時間が短いためギヤ歯面上
に悪影響を残さないし、加工時間の短縮化ができ、また
片歯面研削のため加工精度が出やすく、かつ加工面がマ
スターギヤと同じインボリュート歯面になり、ギヤ噛み
合い時の騒音が小さい等の特徴がある。

〔考案が解決しようとする課題〕

上記歯車のシェービング法は、ツールギヤとワーク、そ
してマスターギヤ同士の２つの噛み合い系で構成されて
いるが、その動力伝達手段には従来大別して２つのもの
があった。

その１は、上記特開昭59-156613号公報に記載のものの
如く、ツールギヤを軸装したツール軸に駆動モータを接
続するとともに、ブレーキと原動側マスターギヤを軸装
し、他方ワークを軸装したワーク軸に従動側マスターギ
ヤを軸装して、マスターギヤ間を噛合させるとともに、
ツールギヤとワークとを噛合させるようにしたものであ
る。しかしこれは、マスターギヤとツールギヤを同一緒
元のものにしないと、加工できないという問題点があっ
た。

その２は、上記特開昭60-180714号公報に記載のものの
如く、ツールギヤを軸装したツール軸に従動ギヤを軸装
し、ワークを軸装したワーク軸に従動側マスターギヤと
ブレーキを軸装し、かつ上記両軸と別個で、ツール軸と
並行状に駆動軸を設け、該軸をモータに接続するととも
に原動側マスターギヤと駆動ギヤを軸装し、上記マスタ
ーギヤ間・ツールギヤとワーク間を各々噛合するととも
に、駆動ギヤと従動ギヤをアイドルギヤを介して噛合さ
せるようにしたものである。

しかしこれは、交差して噛合するマスターギヤ間・ツー
ルギヤとワーク間で、作動中に各々同方向への推力が生
じることになり、強度上装置が大型化してしまう。また
ワーク軸には、トルクを生じさせるためにブレーキが設
けられているが、これでは低速回転時のトルクは大きい
ものの、高速回転時にトルクが小さくなってしまうとい
う問題点があった。

本考案は、上記従来の歯車の精密加工装置がもつ問題点
を解決しようとするものである。即ち本考案の目的は、
マスターギヤとワークギヤの歯数とピッチが同一で同調
さえできれば使用可能であり、また作動中の推力を打ち
消して装置の小形化を図れ、かつ低速回転から高速回転
にかけて、ワーク軸に必要なトルクを生じさせられて、
より精密な研削仕上げを可能とした、歯車の精密加工装
置を提供することにある。

考案の構成 〔課題を解決するための手段〕 本考案の歯車の精密加工装置は、駆動モータ（４）で回
転する駆動軸（１）と、一側にワーク（５）を軸装する
ワーク軸（２）と、一側にツールギヤ（６）を軸装した
ツール軸（３）とが三角形状をなすように配設し、上記
駆動軸（１）は一側に原動側マスターギヤ（７）を軸装
するとともに、他側に原動側等速伝導手段（８）を軸装
し、ワーク軸（２）は他側に上記マスターギヤ（７）と
噛合する従動側マスターギヤ（９）を軸装し、またツー
ル軸（３）は他側に上記伝導手段（８）と関係する従動
側等速伝導手段（10）を軸装し、かつワーク軸（１）に
研削圧力調節用の可変負荷手段（11）を接続してなるも
のである。

上記構成において、駆動軸（１）とワーク軸（２）とツ
ール軸（３）とは、上記の如く三角形状をなす如く配設
する。それには例えば第１図で示すように、駆動軸
（１）とワーク軸（２）とをマスターギヤ（７）（９）
で噛合させ、ワーク軸（２）とツール軸（３）とをワー
ク（５）とツールギヤ（６）とで噛合させ、かつ駆動軸
（１）とツール軸（３）とを、原動側等速伝導手段
（８）および従動側等速伝導手段（10）としての各変角
ベベルギヤにて、ほぼ直角状に噛合関係させればよい。

可変負荷手段（11）としては、例えば油圧トルクポンプ
の如く、駆動モータ（４）によるワーク軸（２）の回転
に対し、それと逆方向でかつワーク軸（２）の回転数に
比例して変化するトルクを生じさせるものである。

駆動モータ（４）は可変式のものが望ましく、該モータ
（４）から駆動軸（１）への動力の伝達は、例えばタイ
ミングベルト（12）とタイミングプーリ（13）（13）と
を用いるのがよい。

ツールギヤ（６）は、歯車形状をしたスチール製のボデ
ィに、例えばCBN（Cubic Boron Nitride,立方晶窒化ほ
う素）を電着したものを用いるのがよい。さらに研削性
能を向上させるため、例えば第２図で示す如く、各歯面
に半径方向の凹溝（14）を多数個形成した表面に、CBN
を電着したものを用いるのが望ましい。

油圧トルクポンプ（11）とツール軸（３）間の接続は、
例えばタイミングベルト（15）とタイミングプーリ（1
6）（16）とで行えばよい。

なお、駆動軸（１）には中央部にクラッチ（17）を設け
てあり、またツール軸（３）には等速伝導手段（８）
（10）でのバックラッシ吸収するため、ブレーキ（18）
を設けてある。

また、等速伝導手段（８）（10）としては、等速性をも
ったジョイントを用いることも可能である。

〔作用〕

本考案の歯車の精密加工装置の作動状態は次ぎのように
なる。

駆動モータ（４）を回転させると駆動軸（１）が回転
し、該駆動軸（１）の一側に軸装の原動側マスターギヤ
（７）が、それと噛合する従動側マスターギヤ（９）を
介してワーク軸（２）を回転させる。同時に駆動軸
（１）の他側に軸装の原動側等速伝導手段（８）が、そ
れと関係した従動側等速伝導手段（10）を介してツール
軸（３）を回転させる。上記ワーク軸（２）の回転によ
り、該ワーク軸（２）の他側に軸装したワーク（５）が
回転するとともに、ツール軸（３）の回転により該軸
（３）他側に軸装のツールギヤ（６）が回転する。上記
ワーク（５）とツールギヤ（６）とが噛合しているとと
もに、ワーク軸（２）に可変負荷手段（11）にて研削圧
力が加わっているので、ワーク（５）はツールギヤ
（６）によるシェービングを受けて加工される。

上記場合に、本考案の駆動軸（１）とワーク軸（２）と
ツール軸（３）とは、三角形状をなす如くに配設されて
いる。そのため、上記ワーク（５）および各ギヤ（６）
（７）（９）の各噛合によって生じる推力は、矢印
（ａ）（ｂ）の如くに相反する方向になり、力は相殺さ
れることになる。

またワーク軸（２）へ連結されている可変負荷手段（1
1）は、駆動モータ（４）によるワーク軸（２）の回転
時に、ワーク軸（２）に対してその回転方向とは逆方向
のトルクを加えて、研削圧力を生じさせる。そしてこの
逆方向のトルクは、駆動モータ（４）によるワーク軸
（２）の回転数に比例し、ワーク（５）・ツールギヤ
（６）の回転数が低いときは小さく、回転数が高くなる
と大きい圧力となる。そのため研削圧力が自動的に調節
される。

なおツールギヤ（６）として、第２図の如く各歯面に半
径方向の凹溝（14）を多数個並設させたものを用いる
と、その凹溝（14）に目ヅマリが生じ難くなるし、かつ
研削油もそこを通じて研削箇所へ供給される。また本装
置は熱処理後の歯車の研削に用いるものであるが、熱処
理前のものに用いてもよいことは言うまでもない。

考案の効果 以上で明らかな如く、本考案の歯車の精密加工装置は、
次の効果を奏する。

ｉ装置をシンプルで小型・軽量化できる。

即ち、従来のこの種の歯車の精密加工装置では、作動時
にワークおよび各ギヤの噛合によって生じる推力が同一
方向になり、そのため強度上の必要から、装置は大型で
重量もかなりなものであった。

これに対して本考案では、駆動軸とワーク軸とツール軸
は、三角形状をなす如くに配設したことにより、ワーク
およびギヤの各噛合によって生じる推力は、相反する方
向になって力を相殺できる。そのため本考案の装置は、
従来のように各部に大きな強度をもたせる必要がなくな
り、構造をシンプルで小型・軽量化できる。

ii研削圧力を自動的に調節ができて、加工精度を向上で
きる。

即ち、従来のこの種の歯車の精密加工装置では、研削圧
力用として、ツール軸またはワーク軸に例えばバンドブ
レーキ状のブレーキを設けていた。そのため、駆動モー
タによるワーク・ツールギヤの回転数が低い際に研削圧
力が大きく、回転数が高くなると研削圧力が小さくなり
がちであり、回転ムラ・研削ムラが生じやすく、加工精
度上に問題が残っていた。

これに対して本考案の歯車の精密加工装置は、ワーク軸
に可変負荷手段を連結したことにより、駆動モータの回
転数に比例して逆方向のトルクを生じさせられる。その
ため従来と異なり、駆動モータの回転数即ちワーク・ツ
ールギヤの回転数に応じて、研削圧力を移動的に調節で
きることになる。したがって、本考案の歯車の精密加工
装置によれば、回転ムラ・研削ムラがなく、高精度の仕
上げ加工ができる。

【図面の簡単な説明】

図は本考案の実施例を示すもので、第１図は等速伝導手
段としてベベルギヤを用いた本歯車の精密加工装置の平
面図、第２図はツールギヤの一例で、一部の拡大斜視図
である。 図面符号 （１）……駆動軸、（７）……原動側マスターギヤ （２）……ワーク軸、（８）……原動側等速伝導手段 （３）……ツール軸、（９）……従動側マスターギヤ （４）……駆動モータ、（10）……従動側等速伝導手段 （５）……ワーク、（11）……可変負荷手段 （６）……ツールギヤ

Claims (5)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】駆動モータ（４）で回転する駆動軸（１）
   と、一側にワーク（５）を軸装するワーク軸（２）と、
   一側にツールギヤ（６）を軸装したツール軸（３）とが
   三角形状をなすように配設し、上記駆動軸（１）は一側
   に原動側マスターギヤ（７）を軸装するとともに、他側
   に原動側等速伝導手段（８）を軸装し、ワーク軸（２）
   は他側に上記マスターギヤ（７）と噛合する従動側マス
   ターギヤ（９）を軸装し、またツール軸（３）は他側に
   上記伝導手段（８）と関係する従動側等速伝導手段（1
   0）を軸装し、かつワーク軸（１）に研削圧力調節用の
   可変負荷手段（11）を接続したことを特徴とする、歯車
   の精密加工装置。
2. 【請求項２】原動側等速伝導手段（８）および従動側等
   速伝導手段（10）として、ベベルギヤを用いた請求項１
   に記載した歯車の精密加工装置。
3. 【請求項３】原動側等速伝導手段（８）および従動側等
   速伝導手段（10）として、等速性をもつジョイントを用
   いた請求項１に記載した歯車の精密加工装置。
4. 【請求項４】ツールギヤ（６）として、歯車のほぼ歯形
   方向に凹溝（14）を多数個並設し、表面にCBNを電着し
   てなるツールを用いた請求項１に記載した歯車の精密加
   工装置。
5. 【請求項５】可変負荷手段（11）として、油圧トルクポ
   ンプを用いた請求項１に記載した歯車の精密加工装置。