JP5897210B2 - モジュールの大きい歯車用の多目的歯切り盤 - Google Patents

Description

本発明は、モジュールの大きい工業用歯車加工のための工作機械に関し、具体的には、モジュールの大きい円筒歯車およびモジュールの大きいスパイラルベベル歯車、ストレートベベル歯車およびヘリカルベベル歯車のための金属切削工作機械に関し、上記歯車の粗加工及び熱処理後の仕上げ加工に適用でき、さらに具体的にモジュールの大きい歯車用の多目的歯切り盤に関するものである。

従来、工業用円筒歯車に適用する加工方法には主に、ホブ加工、シェーパー加工、およびグライディング加工があり、それぞれ、ホブマシン、ギヤシェーパー、および成形砥石グラインディングマシンで製造完成される。

それらの加工方法には下記の問題が存在している。モジュールの大きい歯車に対して、たとえば、モジュールが２５よりも大きい歯車、特に螺旋角が大きい歯車であり、従来のホブ加工を用いる場合は、加工効率があまりよくなく、シェーパー加工の場合は、加工効率がさらに悪い。螺旋角が大きい歯車をホブする際、振動が大きいので、必要な全歯丈になるまで複数回の送りが必要となることが一般的である。ホブカッターのコストは高く、各モジュールの歯車のごとに相応なホブカッターを購入する必要があり、発注周期は長い。ホブカッターとシェーパーカッターがダメージを受けた後、修復できないことが一般的である。グラインディング加工する砥石はそれぞれ異なるワークに応じて形を修正する必要があり、単一品種少量で生産される工業用歯車に対して、砥石の修正損耗は砥石の研削消耗よりもはるかに大きい可能性があるので、生産コストが高く、生産準備の周期は長くなる。設備の初期投資が大きく、適用範囲が狭く、円筒歯車を加工する工作機械は、スパイラルベベル歯車とストレートベベル歯車を加工することができず、ディスク歯車を加工する工作機械は長軸を有する歯車を加工することができない。

本発明は、単一品種少量でのモジュールの大きい工業用歯車の生産コストおよび初期投資を削減し、加工効率を向上するために、モジュールの大きい歯車用の多目的加工工作機械を提供するものである。

本発明は、同一の歯切り盤で複数の種類のモジュールの大きい歯車、モジュールの大きいストレート円筒歯車、ヘリカル円筒歯車、モジュールの大きいスパイラルベベル歯車、ストレートベベル歯車、ヘリカルベベル歯車および鼓形ウォームギア対の粗加工及び熱処理後の仕上げ加工を完成できるモジュールの大きい歯車用の多目的歯切り盤を提供し、これにより、高効率かつ低コストで複数の種類のモジュールの大きい工業用歯車を加工するというニーズを満たすことを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の技術案は以下の手段を講じる。

本発明は、モジュールの大きい歯車用の多目的歯切り盤であって、前記モジュールの大きい歯車用の多目的歯切り盤は、歯切り盤のベッドと、歯切り盤のベッドに固定連結され、歯切り盤のベッドの方向に沿って配置されるテーブルと、ディスク状の歯車をクランプするための水平ターンテーブルであって、テーブルに対して偏心して埋め込まれ、テーブルとほぼ同じ高さの台面を有する水平ターンテーブルと、テーブルの一端に設けられ、テーブルの他端に設けられるセンターフレームまたは心押台と同じ軸線を有し、前記センターフレームまたは心押台と協働して軸歯車をクランプするための垂直ターンテーブルと、ディスク状のフライスを取り付けるためのフォーク状のキャリッジであって、ワークに対して３つの並進移動自由度を有する移動をさせることができるとともに、刃物軸線とワーク軸線とのなす角度を任意の角度に調整可能であって、歯切り盤のベッドに連結されるベースに設けられるフォーク状のキャリッジとを少なくとも備える。

本発明のモジュールの大きい歯車用の多目的歯切り盤の特徴及び利点は以下の通りである。

１．該水平ターンテーブルはディスク状の歯車をクランプすることができる。垂直ターンテーブルはセンターフレームまたは心押台と協働して軸歯車をクランプすることができる。ディスク状のフライスはフォーク状のキャリッジに取り付けられ、フォーク状のキャリッジに伴って移動可能かつ揺動可能である。フォーク状のキャリッジが揺動するとき、刃物軸線とワーク軸線とのなす角度を任意の角度に調整可能である。そのため、本発明は、同一の歯切り盤で複数の種類のモジュールの大きい歯車の粗加工及び熱処理後の仕上げ加工を完成でき、これにより、高効率かつ低コストで複数のモジュールの大きい工業用歯車を加工するというニーズを満たす。

２．前記の歯切り盤はモジュールの大きい工業用歯車を加工するとき、初期投資が少なく、加工効率が高く、刃物のコストが低く、刃物の通用性がよく、および製造準備周期が短いという特徴を有する。

本発明の実施形態の技術案をさらに明確に説明するために、以下、実施形態の記述に使用される添付図面を簡単に説明する。明らかに、以下に記載の添付図面はただ本発明のいくつかの実施形態に過ぎず、当業者にとって、それらの添付図面に基づいて、創造的な労力を払わない前提の他の図面を取得することができる。

本発明に係るモジュールの大きい歯車用の多目的歯切り盤の第１実施形態の構造の概略図である。 本発明に係るモジュールの大きい歯車用の多目的歯切り盤の第２実施形態の構造の概略図であり、ラムが突出していない状態を示す。 本発明に係るモジュールの大きい歯車用の多目的歯切り盤の第２実施形態の構造の概略図であり、ラムが突出している状態を示す。

以下、本発明の実施形態の添付図面を併せて、本発明の実施形態における技術案を明瞭かつ完全に説明する。明らかに、記載された実施形態はただ本発明の一部の実施形態に過ぎず、すべての実施形態ではない。本発明の実施形態に基づき、当業者が創造的な労力を払わない前提において、取得したすべての他の実施形態はいずれも、本発明の保護範囲に属している。

〈第１実施形態〉
図１〜図３に示されたように、本発明の実施形態において、歯切り盤のベッド１と、テーブル２と、水平ターンテーブル３と、垂直ターンテーブル４と、フォーク状のキャリッジとを少なくとも備えるモジュールの大きい歯車用の多目的歯切り盤が提案される。テーブル２は、歯切り盤のベッド１に固定連結され、歯切り盤のベッド１の方向に沿って配置される。水平ターンテーブル３はディスク状の歯車をクランプするためのものであり、テーブル２に対して偏心して埋め込まれ、水平ターンテーブル３の台面はテーブル２とほぼ同じ高さを有する。垂直ターンテーブル４はテーブル２の一端に設けられ、テーブル２の他端にセンターフレームまたは心押台４ａが設けられ、センターフレームまたは心押台４ａは垂直ターンテーブル４と同じ軸線を有し、垂直ターンテーブル４はセンターフレームまたは心押台４ａと協働して軸歯車をクランプするためのものである。フォーク状のキャリッジ５はディスク状のフライスを取り付けるためのものであり、フォーク状のキャリッジ５はワークに対して３つの並進移動自由度を有する移動をさせることがきるとともに、刃物軸線とワーク軸線とのなす角度を任意の角度に調整可能なベースに設けられ、ベースは歯切り盤のベッド1に連結されている。

具体的には、テーブル２の台面はその内部に埋め込まれた水平ターンテーブル３によって、左台面２ａと右台面２ｂという２つの台面に分割され、そのうち、左台面２ａと右台面２ｂは同一のテーブル２の左右にある２つの部分である。ここで、垂直ターンテーブル４は左台面２ａに設けられ、センターフレームまたは心押台４ａは対応して右台面２ｂに設けられている。軸歯車を加工する必要がある場合、軸歯車は垂直ターンテーブル４とセンターフレームまたは心押台４ａとの間にクランプされ、軸歯車の加工すべき箇所に対応するようにディスク状のフライスを調整する。

本発明の実施形態において、水平ターンテーブル３はディスク状の歯車をクランプすることができる。垂直ターンテーブル４はセンターフレームまたは心押台４ａと協働して軸歯車をクランプすることができる。ディスク状のフライスはフォーク状のキャリッジ５に設けられ、かつフォーク状のキャリッジ５とともに移動可能および揺動可能である。フォーク状のキャリッジ５が揺動するとき、刃物軸線（すなわち、ディスク状のフライスの軸線）とワーク軸線（すなわち、歯車の軸線）とのなす角度を任意の角度に調整可能である。したがって、本発明の実施形態は、同一の歯切り盤で複数の種類のモジュールの大きい歯車（モジュールの大きいストレート円筒歯車、ヘリカル円筒歯車、モジュールの大きいスパイラルベベル歯車、ストレートベベル歯車、ヘリカルベベル歯車および鼓形ウォームギア対を含む）に対する粗加工及び熱処理後の仕上げ加工を完成できる。それにより、高効率かつ低コストで複数の種類のモジュールの大きい工業用歯車を加工するというニーズを満たす。

本発明の一実施形態によれば、前記ベースは、揺動可能に設置されている揺動部６を備え、前記フォーク状のキャリッジ５は、揺動部６に固定され、揺動部６とともに揺動可能となっており、前記ディスク状のフライスはフォーク状のキャリッジ５内に設けられる。本実施形態において、フォーク状のキャリッジ５は揺動部６とともに３６０°以上揺動をすることができる。

前記ベースは、前記フォーク状のキャリッジを、３つの並進移動自由度で並進移動させることができる移動機構7をさらに備え、前記揺動部６は移動機構７に連結されて、揺動部６とフォーク状のキャリッジ５は移動機構７に伴って３つの並進移動自由度の方向に並進移動可能となっている。

図１に示されたように、前記移動機構７は直立コラム７ａと、第１のスライダー７ｂと、第２のスライダー７ｃと、縦方向ガイドレール７ｄとを備える。直立コラム７ａはテーブル２に面する側に垂直ガイドレール７ｅが設けられている。第１のスライダー７ｂは、垂直ガイドレール７ｅに垂直摺動可能に連結され、前記揺動部６が第１のスライダーに設けられ、第１のスライダー７ｂに対して揺動可能である。第２のスライダー７ｃの上面に横方向ガイドレール７ｆが設けられ、直立コラム７ａは横方向ガイドレールに横方向に摺動可能に連結されている。縦方向ガイドレール７ｄは歯切り盤のベッド１に設けられ、第２のスライダー７ｃが縦方向ガイドレール７ｄに縦方向に摺動可能に連結されている。

本実施形態において、揺動部６は第１のスライダー７ｂに設けられ、第１のスライダー７ｂは揺動部６とともに垂直ガイドレール７ｅに沿って垂直的に上下摺動することができる（すなわち、座標Ｚ方向に沿って摺動する）。直立コラム７ａは第１のスライダー７ｂと揺動部６とともに横方向ガイドレール７ｆに沿って横方向に摺動することができる（すなわち、座標Ｙ方向に沿って摺動する）。第２のスライダー７ｃは直立コラム７ａ、第１のスライダー７ｂおよび揺動部６とともに縦方向ガイドレール７ｄに沿って縦方向に摺動することができる（すなわち、座標Ｘ方向に沿って摺動する）。したがって、揺動部６及び揺動部６に連結されているフォーク状のキャリッジ５は座標Ｘ、Ｙ、Ｚの方向に沿って摺動することができ、かつ、揺動部６及びフォーク状のキャリッジ５は第１のスライダー７ｂを３６０°以上揺動をすることができる。それにより、フォーク状のキャリッジ５内におけるディスク状のフライスがよりよく、より利便的にワークを加工するようにすることができる。

テーブル２はフォーク状のキャリッジ５に近い側で水平ターンテーブル３とほぼ接している。それにより、直立コラム７ａの横方向のストロークをより効果的に利用することができ、フォーク状のキャリッジ５の突出長さを減少することができる。

図１に示されたように、前記フォーク状のキャリッジ５は２つの壁を有し、ディスク状のフライスは２つの壁の間に連結されており、前記２つの壁は異なる厚さを有する。壁厚が比較的厚い壁には、刃物を支持する軸受と伝動機構を備え、壁厚が比較的薄い壁には、刃物を支持する軸受のみを備える。ここで、フォーク状のキャリッジ５は左壁と右壁との２つの壁を有し、右壁は厚さが左壁よりも厚い。

前記フォーク状のキャリッジ５は揺動軸にロック機構を有してもよい（図示せず）。ストレート及びヘリカル円筒歯車またはある種類のウォームギア対を加工するとき、ロック機構を用いてフォーク状のキャリッジ５の揺動軸をロックすることができる。それにより、キャリッジの剛性を向上することができ、切削条件を改善することができる。

前記水平ターンテーブル３と垂直ターンテーブル４には、それぞれロック機構が設けられてもよい（図示せず）。ストレート円筒歯車およびある種類のウォームギア対を粗加工するとき、ロック機構を用いてターンテーブルをロックすることができる。それにより、ワークの剛性を向上することができ、切削条件を改善することができる。

ロック機構の構造は既に当業者によく知られているため、詳しい説明は省略する。

〈第２の実施形態〉
本実施形態の構造は上記実施形態とほぼ同じであるが、本実施形態では移動機構８である点で、上記実施形態の移動機構７と相違している。

図２と図３に示されたように、前記移動機構８は内フレーム８ａと、スライダー８ｂと、外フレーム８ｃと、ラム８ｄとを備える。内フレーム８ａはテーブル２に面する側に垂直ガイドレール８ｅが設けられている。スライダー８ｂは垂直ガイドレール８ｅに垂直摺動可能に連結されている。外フレーム８ｃはテーブル２に面する側に縦方向ガイドレール８ｆが設けられ、内フレーム８ａは縦方向ガイドレール８ｆに縦方向に摺動可能に連結されている。ラム８ｄはラム受け８ｇに横方向に摺動可能に設けられ、ラム受け８ｇはスライダー８ｂに連結されている。前記揺動部６がラム８ｄに設けられ、ラム８ｄに対して揺動可能である。

本実施形態において、揺動部６はラム８ｄに設けられ、ラム８ｄは揺動部６とともにスライダー８ｄにおけるラム受け８ｇに沿って横方向に摺動することができる（すなわち、座標Ｙ方向に沿って摺動する）。スライダー８ｂはラム受け８ｇ、ラム８ｄおよび揺動部６とともに垂直ガイドレール８ｅに沿って垂直に上下摺動することができる（すなわち、座標Ｚ方向に沿って摺動する）。内フレーム８ａはスライダー８ｂ、ラム８ｄおよび揺動部６とともに縦方向ガイドレール８ｆに沿って縦方向に摺動することができる（すなわち、座標Ｘ方向に沿って摺動する）。したがって、揺動部６及び揺動部６に連結されているフォーク状のキャリッジ５は座標Ｘ、Ｙ、Ｚの方向に沿って摺動することができ、かつ、揺動部６及びフォーク状のキャリッジ５はラム８ｄを３６０°以上揺動をすることができる。それにより、フォーク状のキャリッジ５内におけるディスク状のフライスがよく、利便的にワークを加工するようにすることができる。

また、前記歯切り盤のベッド１には、横方向ガイドレール８ｈも設けられており、前記外フレーム８ｃは横方向ガイドレール８ｈに横方向に摺動可能に連結されている。

本実施形態における移動機構８は外フレームに内フレームを設置するという技術で揺動部６とフォーク状のキャリッジ５が３つの並進移動自由度で並進移動することを実現したものである。外フレームに内フレームを設置するという方案において、外フレーム８ｃの体積が大きく、重量が重いので、横方向に移動させるには困難である。そのため、横方向ガイドレール８ｈにより外フレーム８ｃを横方向に粗調整作業を行わせることができる。そして、さらなる横方向位置の調整はラム８ｄによって実現できる。

テーブル２はフォーク状のキャリッジ５に近い側で水平ターンテーブル３とほぼ接している。それにより、ラム８ｄの横方向のストロークをより効率よく利用することができ、フォーク状のキャリッジ５の突出長さを減少することができる。

本実施形態にかかる他の構造、工作原理及び有益な効果は第１実施形態と同じなため、ここでは省略する。

以上の内容は本発明のいくつかの実施形態に過ぎず、当業者は、本発明の要旨や範囲を逸脱しない限りにおいて、出願書類に開示された内容に基づき、本発明の実施形態を種々の改良または変形を行うことができる。

１ 歯切り盤のベッド
２ テーブル
３ 水平ターンテーブル
４ 垂直ターンテーブル
５ フォーク状のキャリッジ
６ 揺動部
７、８ 移動機構
７ａ 直立コラム
７ｂ 第１のスライダー
７ｃ 第２のスライダー
７ｄ、８ｆ 縦方向ガイドレール
７ｅ、８ｅ 垂直ガイドレール
７ｆ、８ｈ 横方向ガイドレール
８ａ 内フレーム
８ｂ スライダー
８ｃ 外フレーム
８ｄ ラム

Claims (9)

1. モジュールの大きい歯車用の多目的歯切り盤であって、
   歯切り盤のベッドと、
   前記歯切り盤のベッドに固定連結され、前記歯切り盤のベッドの方向に沿って配置されるテーブルと、
   ディスク状の歯車をクランプするための水平ターンテーブルであって、前記テーブルに対して偏心して埋め込まれ、前記テーブルとほぼ同じ高さの台面を有する水平ターンテーブルと、
   前記テーブルの一端に設けられ、前記テーブルの他端に設けられるセンターフレームまたは心押台と同じ軸線を有し、前記センターフレームまたは前記心押台と協働して軸歯車をクランプするための垂直ターンテーブルと、
   ディスク状のフライスを取り付けるためのフォーク状のキャリッジであって、ワークに対して３つの並進移動自由度を有する移動をさせることができるとともに、刃物軸線とワーク軸線とのなす角度を任意の角度に調整可能であって、歯切り盤のベッドに連結されるベースに設けられるフォーク状のキャリッジとを少なくとも備える
   ことを特徴とするモジュールの大きい歯車用の多目的歯切り盤。
2. 前記ベースは、揺動可能に設置される揺動部を備え、
   前記フォーク状のキャリッジは、前記揺動部に固定され、前記揺動部とともに揺動可能であり、
   前記ディスク状のフライスは前記フォーク状のキャリッジ内に設けられる
   ことを特徴とする請求項１に記載のモジュールの大きい歯車用の多目的歯切り盤。
3. 前記ベースは、前記フォーク状のキャリッジを、３つの並進移動自由度で並進移動させることができる移動機構をさらに備え、
   前記揺動部は前記移動機構に連結されている
   ことを特徴とする請求項２に記載のモジュールの大きい歯車用の多目的歯切り盤。
4. 前記移動機構は、
   直立コラムと、第１のスライダーと、第２のスライダーと、縦方向ガイドレールとを備え、
   前記直立コラムは前記テーブルに面する側に垂直ガイドレールが設けられ、
   前記第１のスライダーは前記垂直ガイドレールに垂直摺動可能に連結され、前記揺動部は前記第1のスライダーに設けられ、前記第１のスライダーに対して揺動可能であり、
   前記第２のスライダーはその上面に横方向ガイドレールが設けられ、前記直立コラムが横方向ガイドレールに横方向に摺動可能に連結され、
   前記縦方向ガイドレールは前記歯切り盤のベッドに設けられ、第２のスライダーが縦方向に摺動可能に連結されている
   ことを特徴とする請求項３に記載のモジュールの大きい歯車用の多目的歯切り盤。
5. 前記移動機構は、
   内フレームと、スライダーと、外フレームと、ラムとを備え、
   前記内フレームは前記テーブルに面する側に垂直ガイドレールが設けられ、
   前記スライダーは前記垂直ガイドレールに垂直摺動可能に連結され、
   前記外フレームは前記テーブルに面する側に、前記内フレームが縦方向に摺動可能に連結されている縦方向ガイドレールが設けられ、
   前記ラムは前記スライダーに連結されているラム受けに横方向に摺動可能に設けられ、前記揺動部はラムに設けられ、かつ、前記揺動部がこのラムに対して揺動可能である
   ことを特徴とする請求項３に記載のモジュールの大きい歯車用の多目的歯切り盤。
6. 前記の歯切り盤のベッドに横方向ガイドレールが設けられ、
   前記外フレームは横方向ガイドレールに横方向に摺動可能に連結されている
   ことを特徴とする請求項５に記載のモジュールの大きい歯車用の多目的歯切り盤。
7. 前記フォーク状のキャリッジの揺動軸にロック機構を備える
   ことを特徴とする請求項２に記載のモジュールの大きい歯車用の多目的歯切り盤。
8. 前記水平ターンテーブルと前記垂直ターンテーブルには、それぞれロック機構が設けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載のモジュールの大きい歯車用の多目的歯切り盤。
9. 前記フォーク状のキャリッジは２つの壁を有し、前記ディスク状のフライスは２つの壁の間に連結されており、
   前記２つの壁は異なる厚さを有し、壁厚が比較的厚い壁には、刃物を支持する軸受と伝動機構を備え、壁厚が比較的薄い壁には、刃物を支持する軸受のみを備える
   ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のモジュールの大きい歯車用の多目的歯切り盤。

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