JP2006341364A - 内歯シェービング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 シェービング中に生じる削り粕が内歯車の内歯上に残らず、加工精度を向上し得る内歯シェービング装置を提供する。
【解決手段】 ワークチャック２とシェービングカッター３は、ワークチャック２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、ワークチャック２は、シェービングカッター３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、前記内歯車の回転軸線を上下方向に向けて該内歯車の外周面を把持するよう構成され、前記内歯車の回転軸線を上下方向に向けて該内歯車の軸線方向上端面を受ける座面２ｓ_１を備え、座面２ｓ_１に前記内歯車の着座を検知する着座センサーを備えている。
【選択図】 図６

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、ワークである内歯車を交換しづらく、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、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回転軸線を上下方向に向けて該内歯車の外周面を把持するように構成されるとともに、前記内歯車の回転軸線を上下方向に向けて該内歯車の軸線方向上端面を受ける座面を備え、前記座面に前記内歯車の着座を検知する着座センサーを備えていることを特徴とする。

前記着座センサーは、前記座面に開口する通孔と、該通孔に連通接続されたエアギャップセンサーとを備えることが好ましい。

前記ワークチャックを回転駆動する主軸が上下方向に延設され、前記ワークチャックはコレットチャックであって、該コレットチャックを作動するプルスタッドが駆動軸に着脱自在に連結され、前記駆動軸が前記主軸の内部を該主軸の軸線方向に貫通して配置され且つ該主軸に対して上下動自在に支持されており、前記通孔が、前記プルスタッド及び駆動軸内に連通して形成されていることが好ましい。

該ワークチャックを回転駆動する主軸が上下方向に延設され、前記ワークチャックが前記主軸の下端に着脱自在に取り付けられ、前記ワークチャックを、前記シェービングカッターの上方位置において受け取る仮受け台を更に備えることが好ましい。

前記仮受け台が、受け台本体と、受け台本体に立設された脚部と、を有し、前記シェービングカッターの軸ケースに、前記脚部を載置するための肩部が形成されていることが好ましい。

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、歯面上に残らず、しかも、ワーク交換時において着座センサーによってワークの位置を正確に把握することができるため、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好適な実施形態について、以下に図１〜９を参照して説明する。なお、全図を通し、同様の構成部分には同符号を付した。

図１〜３に示すように、内歯シェービング装置１は、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るとともに、水平方向に相対移動可能に支持されている。

図示例では、ワークチャック２が、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。

そして、シェービングカッター３が、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３５により揺動し、所定の揺動角度で停止することができる。さらに、シェービングカッター３は、駆動部３０により水平方向（図２のＹ方向）に水平移動できるようになっている。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、シェービングカッター３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、内歯車の回転軸線を鉛直方向に向けて内歯車の外周面を把持するコレットチャックを採用することができる。

図４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４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４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。

次に、ワークチャック２の詳細を、図５〜７を参照して説明する。昇降アクチュエータ５は、図５に示すように、モータ軸の回転軸線が上下方向を向くように配置され、構造フレームＦに固定されている。昇降アクチュエータ５の回転軸５ａには螺子軸５ｂが接続され、その螺子軸５ｂが上下方向に延びている。螺子軸５ｂにはナット体６が螺入されている。ナット体６は、支持体７と連結されている。支持体７は、構造フレームＦに設けた鉛直レール８（図１参照）上に摺動可能に取り付けられている。

支持体７には、スピンドルモータ４、主軸９が支持されている。スピンドルモータ４および主軸９は、各々の軸線が鉛直方向を向いており、ギア１０によって駆動連結されている。主軸９は、支持体７内のベアリング１１、１２、１３（図６）によって、軸回りに回転可能に支持されている。主軸９には、図６に示すように、ワークチャック２が支持されている。

昇降アクチュエータ５を駆動すると、螺子軸５ｂに沿って、支持体７が昇降動し、それによって、主軸９とともにワークチャック２も昇降動する。スピンドルモータ４を駆動すれば、主軸９が回転し、ワークチャック２を回転させる。

ワークチャック２は、図６に断面を拡大して示すように、ワークＷである内歯車の回転軸線を上下方向に向けて内歯車の外周面を把持するコレット２ｆと、ワークＷの回転軸線を上下方向に向けてワークＷの軸線方向上端面を受ける座面２ｓ_１（図７参照）を備えるワークストッパー２ｓと、を有している。

主軸９の下端に、座板ブロック２ｊがボルトＢ１によって固定されている。座板ブロック２ｊは、主軸９の下端凹部９ａに嵌入される筒状部２ｊ_１を有している。

コレット２ｆを駆動する駆動軸２ａが、主軸９の内部を主軸９の軸線方向に貫通して配置されている。駆動軸２ａの下端には、プルスタッド２ｐが抜脱自在に装着されている。

プルスタッド２ｐは、座板ブロック２ｊの筒状部２ｊ_１内に挿入されている。プルスタッド２ｐには、放射状に延びるアーム２ｂが螺着され、アーム２ｂは、座板ブロック２ｊの開放空間２ｊｓ内に収容されている。なお、図６では、図示都合上、１方向に延びるアームのみが示されているが、実施例では等角度間隔で３方向に延びている。

座板ブロック２ｊには、テーパー状内周面を有する案内部材２ｉがボルトＢ２によって固定されている。ワークストッパー２ｓは、座板ブロック２ｊと案内部材２ｉとの間に挟まれている。

アーム２ｂには、連結ロッド２ｃがボルトＢ３によって固定されている。連結ロッド２ｃは、案内部材２ｉを貫通している。案内部材２ｉは、コレット挟持環２ｄがボルトＢ４によって連結されている。コレット挟持環２ｄには、コレット挟持環２ｅがボルトＢ５によって固定されている。これらの挟持環２ｄ、２ｅの間にコレット２ｆの鍔部２ｆ_１が挟持されている。

コレット２ｆは、スリット（不図示）及び案内部材２ｉのテーパー状内周面に案内されるテーパー状外面を有している。従って、駆動軸２ａを図の上方へ引き上げると、コレット２ｆのテーパー状外周面が案内部材２ｉのテーパー状内周面に案内され、コレット２ｆは、弾性変形によって半径方向に縮径し、ワークＷである内歯車の外周面を締め付けて挟持する。なお、図６中、符号Ｐは、クーラント供給管を示し、図外においてシェービングカッター３の軸ケースに支持されている。

駆動軸２ａの下端に連結されたプルスタッド２ｐは、ワークストッパー２ｓに形成されている嵌合孔２ｓ_２に摺動自在に嵌入され、シールリング１４によって気密性を保たれている。

嵌合孔２ｓ_２に通じる通孔１５がワークストッパー２ｓの座面２ｓ_１に開口している（図７参照）。プルスタッド２ｐ内には、通孔１５と連通する通孔１６が、プルスタッド２ｐの中心軸線位置を貫通するようにして形成されている。駆動軸２ａには、通孔１６と連通する通孔１７が、駆動軸２ａの軸線位置を貫通するようにして形成されている。

駆動軸２ａの上端部には、ロータリージョイント１８が取り付けられている。ロータリージョイント１８は、上部ジョイント１９と下部ジョイント２０とがボルトＢ６によって連結されている。

上部ジョイント１９は、通孔１７に連通するポート２１を備える。ポート２１には、可撓性管（不図示）を介して、図外のエアギャップセンサーが接続される。エアギャップセンサーは、公知のものを使用でき、一般に、レギュレータ、コントローラ等と組み合わされて、アナログ入力信号を空電変換して所定圧力の空気を送り、２次圧力を検出する圧力センサーを内蔵している。ポート２１に圧送された空気は、通孔１７、１６、１５で構成される空気流路に送られ、座面２ｓ_１の開口に達する。ワークＷである内歯車がワークストッパー２ｓの座面２ｓ_１に密接していれば、通孔１５から空気が漏れない。従って、そのような場合には、圧力減少が無いため、圧力センサーがそれを検知し、ワークＷである内歯車がワークストッパー２ｓの座面２ｓ_１に密接していること、即ち、着座していることを検知することができる。

図７を参照すれば、座面２ｓ_１への開口は、等角度間隔で少なくとも３カ所以上の開口を有することが好ましい。それによって、ワークチャック２に把持されたワークがもし傾いていても、エアギャップセンサーが傾きの存在を検出することができる。

なお、着座センサーは、エアギャップセンサーに限らず、電気プローブ、感圧センサー、その他のセンサーを座面２ｓ_１に配置することによって構成することもできる。

下部ジョイント２０は、作動油ポート２２、２３（図８）を備えている。駆動軸２ａにはピストン２４が固定されている。ピストン２４はピストン室２５に収容されており、ピストン室２５は、図５に示すように、主軸９にギア１０を介して固定されたギアホルダ２６に螺子結合されている。従って、ピストン室２５は、支持体７に対して上下に移動せず、主軸９とともに回転する。

ピストン室２５の内部には、図６に示すように、ピストン２４によって上下に仕切られた作動油室２５ａ、２５ｂが形成されている。作動油ポート２２、２３は、各々、作動油室２５ａ、２５ｂに連通している。なお、図示例では、駆動軸２ａは、ピストン２４及びロータリージョイント１８が取り付けられている上部軸部分２ａ_１が、下部軸部分２ａ_２に螺子結合されている。

図６の下方の作動油室２５ｂに作動油を供給し上方の作動油室２５ａから作動油を排出すれば、ピストン２４が図６の上方に押され、それによって、駆動軸２ａが引き上げられ、コレット２ｆがワークＷを締め付ける。逆の場合は、コレット２ｆが拡開して、挟持していたワークＷを取り外すことができる。

駆動軸２ａの上下移動は、センサー２７、２８によって位置検出されている。センサー２７、２８は近接スイッチを採用することができる。センサー２７、２８は、支持体７のカバーケーシング７ａに立設されたプレート２９に固定されている。センサー２７、２８は、下部ジョイント２０の外周面に形成された上下一対の凸部２０ａ、２０ｂを検知する。

プレート２９は、下部ジョイント２０に形成された縦溝２０ｃ（図８参照）に摺動可能に係合する突片２９ａを備えている。従って、ロータリージョイント１８は、突片２９ａによって、軸線回りの回転を規制されているが、上下方向の移動を許容されている。

ピストン室２５を形成しているケーシングには、側方に突起２５ｐが形成されている。この突起２５ｐを、プレート２９に固定されたセンサー５０が検知する。センサー５０は、主軸９の回転角度に関する原位置（０角度位置）を、突起２５ｐによって検出する。ワークＷである内歯車とシェービングカッター３の歯の位相合わせのために、主軸９の原位置を検出することが必要となる。

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、及びシェービングカッター３の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、図示しないシューターを通じて、ダストボックス（不図示）に集められる。

さらに、着座センサーは、内歯車が所定位置にあることを検出するので、内歯車とシェービングカッター３との位相合わせ精度に寄与する。また、エアギャップセンサーは、エアーの吹付けで、内歯車のゴミを吹き飛ばすことができる。

内歯シェービング装置１は、ワークチャック２とシェービングカッター３との間に位置するワーク交換位置に、内歯車を搬入し、該ワーク交換位置から内歯車を搬出するワーク搬送部を備えている。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、位置決めピン、近接センサー等によって構成することができる。

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の上下移動とシェービングカッター３の水平移動とを組み合わせて、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。

図９に示すように、駆動軸２ａからプルスタッド２ｐを抜脱することによって、駆動軸２ａからワークチャック２の本体を分離することができる。ワークチャック２の本体は、ワークである内歯車の種類（径の異なるもの）に応じて、交換される。

ワークチャック２の本体の交換を容易にするため、シェービングカッター３の上方位置においてワークチャック２の本体を受け取る仮受け台６０を準備することが好ましい。

仮受け台６０は、受け台本体６１と、受け台本体６１に立設された４本の脚部６２と、を有している。シェービングカッター３の軸ケースには、図９に示すように、脚部６２を載置するための肩部３ｂが形成されている。

ワークチャック２の本体の交換時には、図６に示されているボルトＢ１を外して、予め、主軸９から分離しておく。ボルトＢ１は、案内部材２ｊ、コレット挟持環２ｄ、２ｅを外さなくても、外せるように、各部材に貫通孔（不図示）が形成されている。シェービングカッター３の揺動角度を０にし、仮受け台６０の受け台本体６１の受け面を水平に保つ。

そして、支持体７を下降動させて、ワークチャック２本体の回転軸線を主軸９の軸線と略同じ状態に維持して、ワークチャック２本体の下端面を仮受け台本体６１上に近接させる。

次に、駆動軸２ａを、図９に示すように、プルスタッド２ｐを係止しているボール２ａ_１が拡径孔部１７ａに位置する迄押し出すことによって、プルスタッド２ｐが駆動軸２ａの本体から抜脱される。

そして支持体７を上昇させれば、ワークチャック２の本体仮受け台６０に載置される。ワークチャック２の本体が載置された仮受け台６０を、シェービングカッター３上から取り外し、別のワークチャック本体を載置した仮受け台を、シェービングカッター３の肩部３ｂに載せ、前記した手順と逆の手順をたどれば、ワークチャック２の本体を、駆動軸２ａ及び主軸９に付け替えることができる。

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であっても、着座センサーを備えることがきる。

本発明に係る内歯シェービング装置の第１実施形態を示し、図３のＩ−Ｉ視に相当する正面図である。 図１に示す内歯シェービング装置の側面図である。 図２のIII-III視に相当する平面図である。 図１に示す内歯シェービング装置の構成要素であるシェービングカッターの内部構造を示す縦断面図である。 図１のＶ−Ｖ線に沿う拡大縦断面図である。 図５の一部を省略して拡大した縦断面図である。 本発明の構成要素であり、図６に示されたワークストッパーを拡大して示す斜視図である。 図３を更に拡大した平面図である。 本発明の構成要素であるワークチャックの分離状体を示す断面図である。

符号の説明

１ 内歯シェービング装置
２ ワークチャック
２ａ 駆動軸
２ｐ プルスタッド
２ｓ ワークストッパー
２ｓ_１ 座面
３ シェービングカッター
３ｂ 肩部
９ 主軸
１５、１６、１７ 通孔
６０ 仮受け台
６１ 仮受け台本体
６２ 脚部

Claims (5)

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、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回転軸線を上下方向に向けて該内歯車の外周面を把持するように構成されるとともに、前記内歯車の回転軸線を上下方向に向けて該内歯車の軸線方向上端面を受ける座面を備え、
   前記座面に前記内歯車の着座を検知する着座センサーを備えていることを特徴とする、内歯シェービング装置。
2. 前記着座センサーは、前記座面に開口する通孔と、該通孔に連通接続されたエアギャップセンサーとを備え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。
3. 該ワークチャックを回転駆動する主軸が上下方向に延設され、前記ワークチャックはコレットチャックであって、該コレットチャックを作動するプルスタッドが駆動軸に着脱自在に連結され、前記駆動軸が前記主軸の内部を該主軸の軸線方向に貫通して配置され且つ該主軸に対して上下動自在に支持されており、前記通孔が、前記プルスタッド及び前記駆動軸内に連通して形成されていることを特徴とする請求項２に記載の内歯シェービング装置。
4. 該ワークチャックを回転駆動する主軸が上下方向に延設され、前記ワークチャックが前記主軸の下端に着脱自在に取り付けられ、前記ワークチャックを、前記シェービングカッターの上方位置において受け取る仮受け台を更に備え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。
5. 前記仮受け台が、受け台本体と、受け台本体に立設された脚部と、を有し、前記シェービングカッターの軸ケースに、前記脚部を載置するための肩部が形成されていることを特徴とする請求項４に記載の内歯シェービング装置。
   
   
   

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