JPS62277218A - ギヤシエ−パの無段調整ヘリカルガイド機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ３発明の詳細な説明 〈産業上の利用分野〉 本発明はギヤシェーパのヘリカルガイド機構に関する。

〈従来の技術〉 ギヤシェーパにおいて、ヘリカルギヤを加工する場合、
歯切工具（カッタ）を軸方向に移動させると同時に回転
させて、カッタにヘリカル連動を与えなけらばならない
。従来、とのカッタのヘリカル運動はヘリカルガイド機
構により与丸られている。第９図は従来のヘリカルガイ
ド機構の縦断面図を表わしている。第９図に示すように
、カッタ１が装着された主軸２は静圧軸受３で軸方向に
往復移動自在且つ回転自在に案内され、クランク機構で
駆動されろコネクティングロッド４により球面軸受５を
介して軸方向に往復移動されろようになっている。主軸
２には第１０図にその斜視を示すようなヘリカルガイド
のオス形６が固定されており、フランジ７に嵌合された
ヘリカルガイドのメス形８によりオス形６が案内され、
主軸２はその軸方向の移動に伴って回転するようになっ
ている。７ランジ７はウオームホイール９と図示しない
ウオームによって歯切り加工中には被加工物であるヘリ
カルギヤと同期回転駆動されるようになっている。

第１１．１２図はカッタの諸元とヘリカルガイドのリー
ドとの関係を示す説明図であるが、同図に示すように、
ヘリカルガイドのり−ドＬとカッタ１のピッチ円直径ｄ
ｃｐとには次のような関係がある。

Ｌｔ息ｎφ＝π・ｄ　　・・・・・・・・・＋１１ここ
で、φはカッタ１のねじれ角、ｍ　はカッタ１の歯直角
モジュール、２はカッタ１の歯数である。

従って、一つのヘリカルガイドに対して（よ加工できる
ねじれ角はｄ。ｐ＝一定の範囲でＺが整数の条件を満足
する場合に限られる。このため同じリードで使用できろ
カッタは特定の歯車諸元に限定され、加工されるヘリカ
ルギヤのヘリカルアングルは任意に変えることができな
い。

〈発明が解決しようとする問題点〉 このように、従来のヘリカルガイド機構においては、ヘ
リカルガイドはヘリカルアングルが固定されたものであ
り、それに使用できろカッタ１は特定の歯車諸元に限定
されろばかりでなく、加工されろへりカルギヤの・＼リ
カルアングルを変更する場合はヘリカルガイドのオス形
６及びメス形８をそれに見合ったヘリカルアングルを有
するものと交換しなければならいという問題点があった
。そのため、それが歯車設計上の制約となり、その制約
を考慮しなかった場合には加工の段取り替え時間が非常
に長くなるという問題が生じる。また、コネクティング
ロッド４を有するクランク方式では、完全な単弦運動を
行なわないため、主軸２の回転連動と軸方向運動とを同
期させるのは困難となる。このため、この状態で歯車を
加工すると歯面が彼を打った様になり実用的な歯車を加
工できず、また加工の途中で工具に異常負荷がかかり工
具を破損する可能性も大きい。

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、主軸の移動
速度に係らずヘリカルアングルを無段階にしかも正確に
調整することができるギヤシェーパの無段ｉＩ！Ｊ整ヘ
リカルガイド８１構を提供し、もってヘリカルランゲル
の異なる複数１１１１Ｍのヘリカギャを段取り替え無し
で加工可能にし、へりカルギヤの設計上の制約を少なく
すると共に加工の段取り替え時間を短縮して生産能率向
上を図ることを目的とする。

く問題点を解決するための手段〉 上記目的を達成するための本発明の構成は、軸方向に往
復動可能且つ軸まわりに回転自在な主軸と、該主軸に連
結もしくは一体化され任意のねじれ角に対応するリード
及び方向を有する第一ヘリカル凸部が形成されたオス形
と、該オス形の第一ヘリカル凸部に嵌合する第一ヘリカ
ル凹部を内周に有し外周に前記第一ヘリカル凸部とリー
ド及び方向が同じ又は異なる第二ヘルカル凸部が形成さ
れた第一メス形と、該第一メス形の第二へりカル凸部に
嵌合する第二ヘリカル凹部を有し駆動回転されろ第二メ
ス形と、第一クランク軸の回転により前記主軸と共に前
記オス形を軸方向に往復動させる第一クランク機構と、
前記オス形との間で位相が０度又は１８０度で同期する
相対往復動を前記第一メス形に前記第一クランク軸と同
期回転する第二クランク軸の回転により与える第二クラ
ンク機構とを備えたことを特徴とする。

く作　　　用〉 第一クランク機構の第一クランク軸の回転により主軸を
軸方向に往復動させることによりオス形と第一メス形の
嵌合している第一へイリカル凸部のリードに沿った往復
回転動を主軸は行なうが、この時第二クランク機構の第
二クランク軸の回転により主軸の動きと同期して第一メ
ス形を軸方向に相対移動させると、主軸は、第一ヘリカ
ル凸部のリードに沿った往復回転動に第二ヘリカル凸部
のリードに沿った往復回転動が合成されて回転する。

第一クラン軸と第二クランク軸との同期回転により主軸
移動速度に追従した第一メス形とオス形の相対移動を得
て移動速度に応じた主軸の回転を得ろ。ヘリカルアング
ルが変更になった場合は第一クランク軸及び第二クラン
ク軸のクランク径を調整して第一メス形とオス形の相対
移動量を変える。

〈実　施　例〉 第１図には本発明の一実施例に係るギヤシェーパの無段
調整ヘリカルガイド機構の縦断面、第２図には第１図中
の■−■線矢視、第３図には第１図中のＩ−ＩＩ線矢視
、第４図には駆動機構の概、を斜視、第５図にはクラン
ク径とねじれ角との関係を表わすグラフを示しである。

主軸１１の下端部にはカッタ１２が装着され、主軸１１
はカッタヘッド１３に嵌着された軸受１４により軸方向
及び回転力向に摺動自在に案内されている。主軸１１の
上部には任念のねじれ角に対応するリード及び方向を有
する第一ヘリカル凸部１５ａを有するオス形１５が嵌合
されている。オス形１５の外周には第一メス形１６が配
設され、オス形１５の第一ヘリカル凸部１５ａは第一メ
ス形１６の内周に設けられた第一ヘリカル凹１６ａに嵌
合している。第一メス形１６の外周には第二ヘリカル凸
部１６ｂが設けられ、第一メス形１６の外周には第二メ
ス形１７が配設されている。第二ヘリカル凸部１６ｂは
第二メス形１７の内周に設けらな第二ヘリカル凹部１７
ａに嵌合している。第二メス形１７はウオームホイール
１８と図示しないウオームによって歯切９加工中には被
加工物であるへりカルギヤと同期回転駆動されるように
なっている。

オス形１５の上部にはハウジング１９が嵌着され、ハウ
ジング１９には送りねじ２０の一端に取付られな球面軸
受２１が回転自在且っ揺動自在に設けらている。送りね
じ２０の他端はブロック２２のめねじに螺合し、ブロッ
ク２２にはギヤボックス２３に回転自在に支持されたロ
ッド２４が取付けられている。

送りねし２０とめねじの螺合部は図示しないクランプ装
置により動作中に固定され、送りねじ２０．ブロック２
２、ロッド２４の一体物は球面軸受２１とギヤボックス
２３で両端支持されている。

オス形１５用の第一クランク軸２５はギヤボックス２３
に回転自在に支持され、第一クランク軸２５の端面には
ブラケット２６が軸方向に摺動可能に設けられている。

ブラケット２６には７ランジ２７が取付けられ、ブラケ
ット２６とフランジ２７とに亘り円板２８が回転自在に
支持されている。円板２８にはビン２９を介してローラ
フォロア３０が三個支持され、ブロック２２には主軸１
１の軸心に直交する方向にヨーク３１が設けられ、三個
のローラフォロア３０（まヨーク３１に嵌合している。

第一クランク軸２５の端部にはフランジ３２が取付けら
れ、フランジ３２には送りねし３３が回転自在に支持さ
れている。

送りねじ３３の先端には歯車３４が取付られ、送りねじ
３３はナツト３５により軸方向に固定されている。ブラ
ケット２６にはめねじ３６が設けられ、めねじ３６は送
りねじ３３に螺合している。

第一メス形１６上端には円板部３７が形成された円筒３
８が設けられ、円筒３８の円板部３７にはローラフォロ
ア３９が嵌合している。ローラフォロア３９はビン４ｏ
を介してスライダ４１に支持され、スライダ４１はリニ
アガイド４２に摺動自在に支持されている。

第一メス形１６月の第二クランク軸４３は第一クランク
軸２５と同一軸上で且つ対称にギヤボックス２３に回転
自在に支持されている。

第二クランク軸４３には第一クランク軸２５と同様に三
個のローラフォロア４４、ピン４５、円板４６、フラン
ジ４７、ブラケット４８、めねし４９、送りねし５０、
フランジ５１、ナツト５２、歯車７０が取付けられてい
る。

三個のローラフォロア４４はスライダ４１の摺動方向に
直交する方向に延びるヨーク５３に嵌合している。

第一クランク軸２５と第二クランク軸４３は、第４図に
示すようにギヤトレーンにより位相が０度または１８０
度で結ばれている。

第一クランク軸２５の回転動は、第一クランク軸２５、
ブラケット２６、フランジ２７、ローラフォロア３０と
ヨーク３１で構成されろ第一クランク機構であるスコッ
チョーク機構によって、ヨーク３１、ブロック２２、送
りねし２０、球面軸受２１、ハウジング１９を介してオ
ス形１５と主軸１１の軸方向への単弦（正弦）運動の往
復動に変換される。この時第一メス形１６も、第二クラ
ンク軸４３の回転動がスコッチコーク機構によって、ヨ
ーク５３、スライダ４１、三個のローラフォロア４４を
介して軸方向への単弦（正弦）運動の往（ｙ動に変換さ
れて往復動する。したがって主軸１１ば、軸方向の往復
動に加えオス形１５と第一メス形１６の相対移動ストロ
ークに応じた第一メス形１６に対するオス形１５の回転
、及び第二メス形１７に対する第一メス形１６の回転が
加わり、第一メス形１６と第二メス形１７のス１−０−
り幅比によって決まる一定（軸方向速度とねじ運動によ
る回転速度の比が一定）のねし運？ＩＪ令する。

（ｆｉＩＩＩ３４を駆動することにより送りねじ３３を
回転させてめねじ３６を介してブラケット２６を摺動さ
せオス形１５側のクランク径Ｒ１を変丸主軸１１のスト
ロークを決定する。クランク径Ｒ１に応じて歯Ｊ１７０
を駆動するとととにより同様にブラケット４８を摺動さ
せて第一メス形１６側のクランク径Ｒ２を変え第一メス
形１６のストロークを適性に調整する。

オス形１５と第一メス形１６の相対移動によって主軸１
１の回転角度αが変化する状態を第５図に示す。αの符
号がプラスの場合上方から見て右回転、マイナスの場合
左回転を表わしている。尚、ここではオス形１５の第一
ヘリカル凸部１５ａに右リード、第一メス形１６の第二
ヘリカル凸部１６ａに左リードを用い、リードの大きさ
を同一としている。

例えば、第一メス形１６が静止した状態の場合は主軸１
１はオス形１５の第一ヘリカル凸部１６ａに治った右ね
じれの運動を行ない、第一メス形１６がオス形１５と等
しい速度で位相０度で動くと第二ヘリカル凸部１６ｂに
沿った左ねじれの運動を行なう。また、第一メス形１６
がオス形１５の半分の速度で位相０度で動くと主軸１１
は両方向の回転運動が相殺されて軸方向だけの運動を行
なう。また、第一メス形１６がオス形１５と位相１８０
度で軸方向に動くと主軸１１は第一ヘリカル凸１１Ｉ５
１５　ａのリードより小さい右ねしれ運動を行なう。

クランク半径Ｒ１とＲ２を適正にＬｒ！４整することに
より、オス形１５に対する第一メス形１６は位相０度で
速度比０〜１．２まで、位相１８０度で速度比Ｏ〜２．
０まで変化させることができるので、任意のリード（大
きさ向き）の選択が可能となる。

オス形１５と第一メス形１６の位相は、ギヤトレーンを
用いずＮＣ装置を用いたりクランク半径Ｒ１，Ｒ２の向
きを同方向にしたり逆方向にすることで、０度又は１８
０度に調整することもできる。また、オス形１５と第一
メス形１６の速度比の変更はヨーク３１゜５３の角度θ
を変丸ることによっても実施できろ。

歯車３４は第４図に示すように、サーボモ−タ５４によ
り歯車５５，５６及び歯車５７゜５８と歯車６１を介し
て駆動し、同様に歯車７０はサーボモータ５４により歯
車５５，５６及び歯車５９，６０と歯車６２を介して駆
動する。歯車６１と歯車３４及び歯ｌＸ６２と歯車７０
はオス形１５及び第一メス形１６のストロークを調整す
る時だけ噛み合わせ、それ以外の場合は歯車６１．６２
を図示しない油圧シリンダにより軸方向に移動させ噛み
合いを外しておく。主軸１１の位置を上下させる機構は
歯車６３．６４を駆動してＮＪ＠整するが、説明は省略
しである。

次にオス形１５と第一メス形１６との同期駆動の原理を
第６．７，８図を参照して説明する。

オス形１５のねじれ角は、オス形１５と第一メス形１６
の相対移動量に相当するリード分だけねじられろ。オス
形１５と第一メス形１６の移ｙｈ量が全（同じで相対す
べりがなけらばオス形１５にねじれ運動は生じない。

従って、オス形１５と第一メス形１６の相対連動によっ
て生じろオス形１５のねじれ回転角をαとすると、 ａ　＝　−□　（Ｓ±Ｓ　）　ｔａｎθｄ、　／；　　
Ｉ　　　Ｏ また、第一メス形１６の連動によるオス形１５のねじれ
回転角をβとすると、 β＝□・５−ｔａｎθ ｄ　／２　　°　　　・ ＝□・５−ｔａｎθ　　　・・−・（２）ｄ。　　　。

オス形１５及び第一メス形１６が備えられたカッタヘッ
ド１３の本体側（上部）から見たオス形１５（つまり主
軸１１）のねじれ回転角γは次式で表わされろ。

γ＝ａ＋β　　　・・・・（３） （１）式中子、−の符号は次の事を表わしている。

＋：オス形１５と第一メス形１６の上下運動が逆位相。

一：オス形１５と第一メス形１６の上下運動が同位相。

つまり、（Ｓ２±８０）はオス形１５と第一メス形１６
の相対すべり１を表わしている。

尚、第６．？、８図及び（１１（２１式中の符号で、Ｓ
、はオス形１５の軸方向の移動量、 Ｓｏは第一メス形１６の軸方向の移動量、ｄｌはオス形
１５の有効径、 ｄ、ｌよ第一メス形１６の有効径、 θ、はオス形１５の進み角、 θ。は第一メス形１６の進み角、 θはオス形１５の合成進み角である。

オス形１５と第一メス形１６の相対連動によるオス形１
５の合成ねじれ連動により、ヘリカル（はすば）歯車を
加工するためにはオス形１５の上下方向の連動と回転方
向の連動が任意のストローク位置においても一定でなけ
らばならい。即ち、 この時、合成されたオス形１５と第一メス形１６のみか
けの進み角θは、 θ；（亀ｎ−’Ｋ　　　　　　　　・・・・・（５）と
なる。

θ＝ｊａｎ−’に ＝　ｔａｎ−”　（□（α＋β）） Ｓ。

の定数なのでθが一定であるためにに工が−８゜ 定であれば良い。オス形１５と第一、メス形１６の上下
部ｗＪ機構がスコッチョーク式機構の様に正弦運動を行
うならば、クラレフ回転角ω（におけるオス形１５と第
一メス形１６の軸方向の移動量は次式で表わされる。

Ｓ、、　＝　Ｒ，（１−ｃｏｓωｔ　）　−（７）Ｓ、
、＝Ｒ。　　（１−ｃｏｓ　ω　ｔ　　）　　−−（８
）ただし、Ｒ１はオス形１５のクランク半径、Ｒｏは第
一メス形１６のクランク半径である。

したがって、 とな’Ｊ　、（６＋弐で表わされろ合成ねしれ角θもク
ランク回転角ω【に無関係に一定となるので、オス形１
５の上下方向の運動と回転方向の運動が任意のストロー
ク位置においても一定になる。その結果、精度の良いヘ
リカル（はすば）歯車が加工できることになる。

ちなみに、コンロッド（コネクティングロッド）のある
クランク方式でオス形１５と第一メス形１６が駆動され
る場合、コンロッドの長さを１１クランク半径／ｌを＾
とすると、Ｓ、、＝Ｒｊｌ−ｃｏｓωｔ）＋１’　（１
（”コ〒ｎ’ｕ　ｔ）　−側Ｓｏ、＝Ｒ０（１−ｃｏｓ
ωｔ）＋１（１−１−１”ｓｉｎ”ｅａ　ｔ）　・−（
■１１したがって、 Ｓ、、ｌ、　Ｒ，、（１−ｃｏｓωｔ）＋ｆ’　（１−
１−Ａ’ｓｉｎ”ｕ　ｔ）つまり、ｌ（１−１−Ａ”ｓ
ｉｍ’；ｔ）がねしれ角の変動要因となって、オス形１
５の合成ねじれ角θはクランクの回転角により変動する
事になり、一定のねじれ角を有する歯車を精度良く加工
することができない。本実施例のようにスコッチョーク
＠横の場合は（圃（１１）式（こおいてコンロノドがな
いｔこめ（こ！＝０となり（９）式で表わされろように
θが一定となる。

上述したｉ構によると、オス形１５と第一、メス形１６
との相対移ｒｊＪ量、速度を任意に設定することにより
、任意のヘリカルアングルを得ることが可能となる。ま
た、オス形１５と第一メス形１６の上下駆動機構として
スコッチョーク式機構を用いているので、クランク回転
角に対するオス形１５と第一メス形１６の移動量の比は
常に一定となり、オス形１５の上下方向の運動と回転方
向の運動が任意のストローク位置においても一定となる
。そのため精度の良いヘリカル歯車が加工できる。

〈発明の効果〉 本発明のギヤシェーバの無段ｉ！Ｊ整へりカルガイド機
構は、主軸の移動速度に係らずヘリカルアングルを無段
階にしかも正確に１ｌｓＪｌ＆することがで、）るので
、ヘリカルアングルの異なる複数皿頭のへりカルギヤが
段取り替え無しで加工可能になる。その結果、へりカル
ギヤの設計上の制約が少なくなり加工の段取り替又時間
が短縮し生産能率向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るギヤシェーパの無段調
整ヘリカルガイド機構の縦断面図、第２図は第１図中の
ＩＩ−］Ｉｉ矢視図、第３図は！１図中のｌｌ−１［線
矢視図、第４図は駆動機構の概念斜視図、第５図はクラ
ンク径とねじれ角との関係を表わすグラフ、第６図はオ
ス形のねじれ角を説明する概念図、第７図は第一メス形
のねじれ角を説明する概念図、第８図はオス形の合成ね
しれ角を説明する概念図、第９図は従来のヘリカルガイ
ド機構の縦断面図、第１０図はそのｌ＼リカルガイドの
オス形の斜視図、第１１図はカッタの諸元とヘリカルガ
イドのリードとの関係を表わす説明図、第１２図は第１
１図のＰ視図である。 図　　面　　中、 １１は主軸、 １５ばオス形、 １５ａは第一ヘリカル凸部、 １６は第一メス形、 １６ａは第一ヘリカル凹部、 １７は第二メス形、 １７ａは第二へイリヵル凹部１ ２５は第一クランク軸、 ４３は第二クランク軸である。 特　　許　　出　　願　　人 三菱重工業株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 軸方向に往復動可能且つ軸まわりに回転自在な主軸と、
   該主軸に連結もしくは一体化され任意のねじれ角に対応
   するリード及び方向を有する第一ヘリカル凸部が形成さ
   れたオス形と、該オス形の第一ヘリカル凸部に嵌合する
   第一ヘリカル凹部を内周に有し外周に前記第一ヘリカル
   凸部とリード及び方向が同じ又は異なる第二ヘルカル凸
   部が形成された第一メス形と、該第一メス形の第二ヘリ
   カル凸部に嵌合する第二ヘリカル凹部を有し駆動回転さ
   れる第二メス形と、第一クランク軸の回転により前記主
   軸と共に前記オス形を軸方向に往復動させる第一クラン
   ク機構と、前記オス形との間で位相が０度又は１８０度
   で同期する相対往復動を前記第一メス形に前記第一クラ
   ンク軸と同期回転する第二クランク軸の回転により与え
   る第二クランク機構とを備えたギヤシェーパの無段調整
   ヘリカルガイド機構。