JP7089563B2 - 面取り加工方法及び面取り加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、内歯歯車の歯端面を面取りする面取り加工方法及び面取り加工装置に関する。

内歯歯車の歯溝の歯端面に残るバリなどを取り除くため、内歯歯車の歯端面を面取り加工することが行われている。

かかる内歯歯車の歯端面の面取り加工は、従来より、面取り加工用の先細りの回転工具を用いて行われている（特許文献１参照）。

特開平４－２５３１８号公報

しかしながら、上述のような内歯歯車の歯端面の面取り加工方法は、内歯歯車の歯溝毎に、先細りの回転工具を内歯歯車の内側から歯溝に挿入し歯溝の溝方向に移動させる必要があり、回転工具の動作工程が多く複雑になるため、内歯歯車の全ての歯溝の歯端面を面取りするのに時間がかかる。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、内歯歯車の歯端面の面取り加工に要する時間を短縮することができる面取り加工方法及び面取り加工装置を提供することをその目的とする。

本発明の一態様に係る面取り加工方法は、内歯歯車の歯端面を面取りする面取り加工方法であって、内歯歯車が歯車軸周りに回転し、刃部が、歯車軸に直角をなし回動軌跡に内歯歯車の歯端面を含む回動軸周りに回動し、当該刃部が前記内歯歯車の歯端面に接触して歯端面が面取りされる。

この態様によれば、内歯歯車の回転と刃部の回動により歯端面の面取りが行われるので、刃部の動作が単純になり、内歯歯車の歯端面の面取り加工に要する時間を短縮することができる

上記態様において、内歯歯車が歯車軸周りに連続的に回転した状態で、歯端面が面取りされるようにしてもよい。

上記態様において、内歯歯車が歯車軸周りに１回転するときに、刃部が回動軸周りに、歯数Ｎ÷刃部数Ａ（Ａは、回動軸周りの同一円周上にある刃部の数）で示される回数回動するようにしてもよい。

上記態様において、互いに同じ回動軸を有し、回動軸方向に並べて配置された複数の刃部を用いて歯端面が面取りされるようにしてもよい。

上記態様において、歯溝の左右の歯端面が別々の刃部で面取りされるようにしてもよい。

上記態様において、回動軸周りの同一円周上に配置された複数の刃部を用いて歯端面が面取りされるようにしてもよい。

上記態様において、刃部は、切削インサートであり、その切削インサートのコーナー刃、又は当該コーナー刃に連続する切れ刃の少なくともいずれかにより歯端面が面取りされるようにしてもよい。

本発明の一態様に係る面取り加工装置は、内歯歯車の歯端面を面取りする面取り加工装置であって、刃部と、内歯歯車を歯車軸周りに回転させる回転部と、刃部を、歯車軸に直角をなし回動軌跡に内歯歯車の歯端面を含めることができる回動軸周りに回動させる回動部と、刃部を内歯歯車の歯端面に接触させる駆動部と、を備える。

上記態様において、回動部は、刃部を保持し、回動軸周りに回転する回転体と、回転体を保持し、前記回動軸となる軸体と、を有するようにしてもよい。

上記態様において、回転体は、円盤形状を有し、回転体は、外周に形成され刃部が取り付けられる切り欠き部と、中心に軸体が挿通する貫通孔とを有するようにしてもよい。

上記態様において、軸体は、複数の回転体を軸方向に並べて保持しているようにしてもよい。

上記態様において、軸体には、隣り合う回転体の間隔を規定するスペーサが設けられていてもよい。

上記態様において、回転体は、回動軸周りの同一円周上に複数の刃部を保持していてもよい。

上記態様において、面取り加工装置は、内歯歯車が歯車軸周りに１回転するときに、刃部が回動軸周りに、歯数Ｎ÷刃部数Ａ（Ａは、回動軸周りの同一円周上にある刃部の数）で示される回数回動するように回転部と回動部を制御する制御部を、さらに備えるようにしてもよい。

上記態様において、刃部は、少なくともコーナー刃と、そのコーナー刃に連続する切れ刃を有する切削インサートであってもよい。

面取り加工装置の構成の概略を示す説明図である。 面取り加工装置を上方から見た説明図である。 刃部の取り付け部を拡大した図である。 回転体を回動軸方向から見た側面図である。 回転体の正面図である。 図２の面取り加工装置のＸ－Ｘ断面図である。 刃部による面取り加工の様子を示す説明図である。 面取りされた溝端面を示す説明図である。 回転体が一つの面取り加工装置の構成を示す説明図である。 ２つの刃部を有する回転体の側面図である。

以下、図面を参照して、本発明の好ましい実施の形態について説明する。

図１は、本実施の形態に係る面取り加工装置１の構成の概略を示す説明図である。図２は、面取り加工装置１を上方から見た説明図である。なお、本明細書において、「上」、「下」は、図１に示す面取り加工装置１の姿勢を基準とする。

図１に示すように例えば面取り加工装置１は、刃部１０と、内歯歯車２０をその歯車軸Ｂ１周りに回転させる回転部１１と、刃部１０を、歯車軸Ｂ１に直角をなし回動軌跡に内歯歯車２０の歯端面２１を含むす回動軸Ｂ２周りに回動させる回動部１２と、刃部１０を内歯歯車２０の歯端面２１に接触させる駆動部１３と、制御部１４などを備えている。

刃部１０は、例えば切削インサートである。刃部１０は、例えば図３に示すように６面からなる直方体形状を有している。刃部１０は、例えば方形の端面３０と、端面３０との間で交差稜線を形成する側面３１と、端面３０と側面３１との間の交差稜線に形成された切れ刃部３２を有している。切れ刃部３２は、端面３０の一つの角に形成されるコーナー刃４０と、コーナー刃４０に連続する第１の切れ刃４１及び第２の切れ刃４２を少なくとも有している。コーナー刃４０は、例えば４５°程度のコーナー角（第１の切れ刃４１と第２の切れ刃４２の間のコーナー刃４０の内角）を有している。

図１に示すように回転部１１は、例えば円筒状の内歯歯車２０を歯端面２１を上にした状態で保持する保持部５０と、保持部５０を鉛直軸（歯車軸Ｂ１）周りに回転駆動する回転駆動部５１を備えている。

保持部５０は、例えばチャックなどの機械的手段、吸着手段、磁力による接着手段等により内歯歯車２０を保持することができる。

回転駆動部５１は、例えばモータにより保持部５０を回転させることができる。

回動部１２は、刃部１０を保持し回動軸Ｂ２周りに回転する２つの回転体６０、６１と、回転体６０、６１を保持し回動軸Ｂ２となる軸体としてのシャフト６２と、シャフト６２を回転駆動する回転駆動部６３と、スペーサ６４を有している。

回転体６０は、内歯歯車２０の内側から見て歯溝２２の右歯端面２１の面取りを行う刃部１０を保持するものであり、回転体６１は、歯溝２２の左歯端面２１の面取りを行う刃部１０を保持するものである。回転体６０、６１は、円盤形状を有している。回転体６０、６１は、例えば互いに同じ大きさで同じ外径を有している。回転体６０、６１は、例えば図４に示すように外周に形成された切り欠き部７０と、中心に形成された貫通孔７１を有している。

切り欠き部７０は、回転体６０、６１を回動軸Ｂ２の軸方向から見て、例えば第１の外縁部８０から中心Ｏに向かい、その後中心Ｏに達する前に略直角に曲がり、第１の外縁部８０とは別の第２の外縁部８１に到達するような切欠き端面９０を有している。第１の外縁部８０と中心Ｏを結ぶ回転体６０、６１の径方向の仮想線Ｃと、第２の外縁部８１と中心Ｏを結ぶ回転体６０、６１の径方向の仮想線Ｄがなす内角α１は、例えば９０°未満である。

切欠き端面９０は、回転体６０、６１の回動軸Ｂ２周りの回転方向Ｒに対し略垂直であり回転方向Ｒに向いた保持部９１を有している。保持部９１は、第１の外縁部８０付近に位置する。保持部９１には、刃部１０がねじ等により保持される。なお、切り欠き部７０は、切りくずポケットとしても機能する。

例えば図１、図３及び図４に示すように回転体６０、６１は、刃部１０を、端面３０が回転体６０、６１の回転方向Ｒに向いて露出するように保持している。また、回転体６０、６１は、図１、図３及び図５に示すようにコーナー刃４０が回転体６０、６１の径方向の外方に位置し、図３乃至図６に示すようにコーナー刃４０が回転体６０、６１の第１の外縁部８０（外縁）から外側に突出するように刃部１０を保持している。図５に示すように回動軸Ｂ２に垂直でコーナー刃４０の頂点を通る垂直面Ｅと第１の切れ刃４１とがなす角度α２と、垂直面Ｅと第２の切れ刃４２とがなす角度α３とが、同じ角度の例えば４５°程度となっている。すなわち、第１の切れ刃４１及び第２の切れ刃４２は、垂直面Ｅに対して傾斜している。

図１に示すようにシャフト６２は、回転体６０、６１の貫通孔７１に挿通され、回転体６０、６１を回動軸Ｂ２の方向に並べて保持している。シャフト６２は、自身が回転し、回転体６０、６１を回転させることで各回転体６０、６１の刃部１０を回動軸Ｂ２周りに回動させることができる。シャフト６２は、自身が内歯歯車２０の歯端面２１に近づくことで刃部１０の回動軌跡に内歯歯車２０の歯端面２１を含めることができる。

回転駆動部６３は、例えばモータによりシャフト６２を回転させることができる。

スペーサ６４は、例えば円筒形状を有し、シャフト６２の回転体６０と回転体６１の間に取り付けられている。スペーサ６４の両端面は回転体６０、６１に当接しており、これにより、回転体６０、６１の間の距離が所定の距離に保たれている。

駆動部１３は、例えばシリンダであり、回転部１１の保持部５０を歯車軸Ｂ１方向に上下動させることができる。これにより駆動部１３は、内歯歯車２０の歯端面２１と、回転体６０、６１（刃部１０）との距離を調整し、刃部１０を歯端面２１に接触させたり離したりすることができる。なお、駆動部１３は、内歯歯車２０の歯端面２１と刃部１０を互いに進退するように相対的に移動させるものであればよく、刃部１０側を移動させるものであったり、内歯歯車２０の歯端面２１と刃部１０の両方を移動させるものであってもよい。

制御部１４は、例えばコンピュータであり、ＣＰＵがメモリに格納された所定のプログラムを実行することにより、回転部１１の回転駆動部５１や回動部１２の回転駆動部６３、駆動部１３の動作を制御することができる。

例えば制御部１４は、内歯歯車２０が歯車軸Ｂ１周りに１回転するときに、刃部１０が回動軸Ｂ２周りに、歯数Ｎ÷刃部数Ａ（Ａは、回動軸Ｂ２周りの同一円周上にある刃部数）で示される回数回動するように、回転部１１の回転数と回動部１２の回動数を制御する制御機能を有している。本実施の形態では、各回転体６０、６１の刃部１０が１つ（Ａ＝１）であるので、内歯歯車２０の回転と刃部１０の回動の比は、１対Ｎとなる。

次に、面取り加工装置１を用いた面取り加工方法について説明する。先ず、図１に示すように内歯歯車２０が歯端面２１を上にした状態で回転部１１の保持部５０に保持される。また、刃部１０が取り付けられている回転体６０、６１がシャフト６２に固定される。回転体６０、６１同士の間隔は、スペーサ６４により調整される。

そして、内歯歯車２０は、回転駆動部５１により歯車軸Ｂ１周りに回転し、回転体６０、６１は、回転駆動部６３によるシャフト６２の回転により、回動軸Ｂ２周りに回転する。これにより、各回転体６０、６１に取り付けている刃部１０が回動軸Ｂ２周りに回動する。このときの刃部１０の回動方向は、前方回動、後方回動のどちらでもよいが、例えば前方回動とする。なお、前方回動とは、端面３０が向いている方向に向けた回動であり、後方回動とは、前方回動の逆方向の回動である。

次に、駆動部１３により、保持部５０に保持された内歯歯車２０が各回転体６０、６１の刃部１０に近づけられ、刃部１０の回動軌跡が内歯歯車２０の歯端面２１に 到達する。これにより、各回転体６０、６１の刃部１０が内歯歯車２０の歯端面２１に接触して歯端面２１を面取りする。このとき、内歯歯車２０は、歯車軸Ｂ１周りに一定の速度で連続的に回転し、刃部１０は、回動軸Ｂ２周りに一定の速度で連続的に回動する。内歯歯車２０が歯車軸Ｂ１周りに１回転するときに、刃部１０が回転軸Ｂ２周りにＮ回転する。つまり、内歯歯車２０が歯溝２２の１ピッチ分回転する間に、刃部１０が１回回動し、一つの歯溝２２の歯端面２１が面取りされる。

回転体６０の刃部１０は、内歯歯車２０を内側から見て、歯溝２２の右歯端面２１の面取りを行い、回転体６１の刃部１０は、歯溝２２の左歯端面２１の面取りを行う。

図７に示すように刃部１０は、歯端面２１の外周側（歯溝２２の歯底側）に接触し、次第に歯端面２１の内周側（歯溝２２の歯先側）に接触していき、内歯歯車２０の内側に貫ける。これにより、図８に示すように一つの歯溝２２の歯端面２１が面取りされる。なお、面取りが行われる際には、歯端面２１に一定の幅の面取りが行われるように各種諸元が適宜選択されている。例えば内歯歯車２０の種類や歯形（歯数、圧力角等）に応じて、回転体６０、６１の外径、刃部１０の切れ刃４０、４１、４２のサイズ、刃部１０の歯端面２１に対する切込み量、刃部１０のコーナー刃４０の曲率半径などが適宜選択される。

内歯歯車２０が歯車軸Ｂ１周りを１回転する間に、刃部１０がＮ回回動し、内歯歯車２０の全周の歯端面２１が面取りされる。なお、内歯歯車２０の歯端面２１の面取りは、内歯歯車２０を１回転させる間にすべて行ってもよいし、複数回転させる間に行ってもよい。その後、駆動部１３により内歯歯車２０の歯端面２１が刃部１０から離され、内歯歯車２０と回転体６０、６１の回転がそれぞれ停止される。こうして、内歯歯車２０の歯端面２１の面取りが終了する。

本実施の形態によれば、内歯歯車２０が歯車軸Ｂ１周りに回転しながら、刃部１０が回動軸Ｂ２周りに回転し、当該刃部１０が内歯歯車２０の歯端面２１に接触して歯端面２１が面取りされるので、刃部１０の動作が単純となり、内歯歯車２０の歯端面２１の面取り加工に要する時間を短縮することができる。また、小径のエンドミルでなく、大径のカッタ（回転体６０）でも加工できるため、切削速度が高く、また切込みを大きくすることが可能となり、この結果、加工時間を短縮することができる。

また、内歯歯車２０が連続的に回転した状態で、歯端面２１が面取りされるので、内歯歯車２０の回転が止まることなく、歯端面２１の面取り加工時間を短縮することができる。

内歯歯車２０が歯車軸Ｂ１周りに１回転するときに、刃部１０が回動軸Ｂ２周りに、歯数Ｎ÷刃部数Ａ（Ａは、回動軸Ｂ２周りの同一円周上にある刃部の数（本実施の形態ではＡ＝１））で示される回数回動するので、歯端面２１の面取り加工時間を効率的に短縮することができる。

互いに同じ回動軸Ｂ２を有し、回動軸Ｂ２方向に並べて配置された２つの刃部１０を用いて歯端面２１が面取りされるので、歯端面２１の面取り加工時間を短時間で行うことができる。

歯溝２２の左右の歯端面２１が別々の刃部１０で面取りされるので、歯溝２２の左右の各歯端面２１の面取りが安定的に適切に行われる。

刃部１０は、切削インサートであり、その切削インサートのコーナー刃４０と、当該コーナー刃４０に連続する切れ刃４１、４２により歯端面２１が面取りされるので、歯端面２１の面取りが好適に行われ、面取りの形状も安定する。

上記実施の形態において、２つの回転体６０、６１を用いて内歯歯車２０の歯端面２１の面取りを行っていたが、２つに限られず、３つ以上の回転体を用いて内歯歯車２０の歯端面２１の面取りを行ってもよい。

また、図９に示すように一つの回転体６０を用いて内歯歯車２０の歯端面２１の面取りを行ってもよい。かかる場合、例えば初め、回転体６０の刃部１０は、内歯歯車２０を内側から見て、歯溝２２の左右の一方の歯端面２１の面取りを行い、次に、歯溝２２の左右の他方の歯端面２１の面取りを行うようにしてもよい。

以上の実施の形態において、各回転体６０、６１に一つの刃部１０が設けられていたが、回動軸Ｂ２周りの同一円周上に複数の刃部１０が設けられていてもよい。例えば図１０に示すように各回転体６０、６１に、それぞれ２つの刃部１０が設けられていてもよい。２つの刃部１０は、各回転体６０、６１を回動軸Ｂ２方向から見て、中心Ｏに対する点対称となるように設けられている。かかる場合、回転体６０、６１の１回の回転で、刃部１０による２回の面取りを行うことができるので、内歯歯車２０の回転と刃部１０の回動の比は、１対２Ｎ（Ｎは歯数）（刃部数Ａ＝２）とする。すなわち、内歯歯車２０が歯溝２２の２ピッチ分回転する間に、刃部１０が１回転し、２つの歯溝２２の歯端面２１が面取りされる。こうすることにより、歯端面２１の面取り加工時間をさらに短縮することができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば上記実施の形態における刃部１０、回転部１１、回動部１２及び駆動部１３等の構成はこれに限られない。また、回動部１１の回転体６０、６１の形状や構成は別のものであってもよい。回転体６０、６１とシャフト６２は一体成型されたものであってもよい。図４の回転体６０、６１が右回りの回転方向Ｒに回転することで、刃部１０が内歯歯車２０の歯端面２１の径方向の外側から内側に向かって面取りするものであったが、回転体６０、６１が、図４の回転体６０、６１を左右反転した構成を有し左回りの回転方向に回転することで、刃部１０が内歯歯車２０の歯端面２１の径方向の内側から外側に向かって面取りするものであってもよい。

本発明は、内歯歯車の歯端面の面取り加工に要する時間を短縮することができる面取り加工方法及び面取り加工装置を提供する際に有用である。

１ 面取り加工装置
１０ 刃部
１１ 回転部
１２ 回動部
１３ 駆動部
２０ 内歯歯車
２１ 溝端面
Ｂ１ 歯車軸
Ｂ２ 回動軸

Claims (10)

1. 内歯歯車の歯端面を面取りする面取り加工方法であって、
   内歯歯車が歯車軸周りに回転し、刃部が、前記歯車軸に直角をなし回動軌跡に内歯歯車の歯端面を含む回動軸周りに回動し、当該刃部が前記内歯歯車の歯端面に接触して歯端面が面取りされ、
   前記内歯歯車が歯車軸周りに一定の速度で連続的に回転し、前記刃部が回動軸周りに一定速度で連続的に回動して、前記歯端面が面取りされ、
   前記内歯歯車が歯車軸周りに１回転するときに、前記刃部が回動軸周りに、歯数Ｎ÷刃部数Ａ（Ａは、回動軸周りの同一円周上にある刃部の数）で示される回数回動し、
   互いに同じ回動軸を有し、回動軸方向に並べて配置された複数の刃部を用いて歯端面が面取りされ、
   歯溝の左右の歯端面が、前記回動軸方向に並べて配置された前記複数の刃部のうちの別々の刃部で面取りされる、面取り加工方法。
2. 回動軸周りの同一円周上に配置された複数の刃部を用いて歯端面が面取りされる、請求項１に記載の面取り加工方法。
3. 前記刃部は、切削インサートであり、その切削インサートのコーナー刃、又は当該コーナー刃に連続する切れ刃の少なくともいずれかにより歯端面が面取りされる、請求項１又は２に記載の面取り加工方法。
4. 内歯歯車の歯端面を面取りする面取り加工装置であって、
   刃部と、
   内歯歯車を歯車軸周りに回転させる回転部と、
   刃部を、前記歯車軸に直角をなし回動軌跡に内歯歯車の歯端面を含めることができる回動軸周りに回動させる回動部と、
   刃部を前記内歯歯車の歯端面に接触させる駆動部と、
   前記内歯歯車を歯車軸周りに一定の速度で連続的に回転させ、前記刃部を回動軸周りに一定速度で連続的に回動させ、前記内歯歯車が歯車軸周りに１回転するときに、前記刃部が回動軸周りに、歯数Ｎ÷刃部数Ａ（Ａは、回動軸周りの同一円周上にある刃部の数）で示される回数回動するように回転部と回動部を制御する制御部と、を備え、
   前記回動部は、互いに同じ回動軸を有し、回動軸方向に並べて配置された複数の刃部を有し、歯溝の左右の歯端面が、前記回動軸方向に並べて配置された前記複数の刃部のうちの別々の刃部で面取りされるように構成されている、面取り加工装置。
5. 前記回動部は、
   前記刃部を保持し、前記回動軸周りに回転する回転体と、
   前記回転体を保持し、前記回動軸となる軸体と、を有する、請求項４に記載の面取り加工装置。
6. 前記回転体は、円盤形状を有し、
   前記回転体は、外周に形成され刃部が取り付けられる切り欠き部と、中心に軸体が挿通する貫通孔とを有し、
   前記切り欠き部は、第１の外縁部から回転体の中心に向かい、当該中心に達する前に略直角に曲がり、その後直線的に進んで第２の外縁部に到達する切り欠き端面を有する、請求項５に記載の面取り加工装置。
7. 前記軸体は、複数の回転体を軸方向に並べて保持している、請求項５又は６に記載の面取り加工装置。
8. 前記軸体には、隣り合う回転体の間隔を規定するスペーサが設けられている、請求項７に記載の面取り加工装置。
9. 前記回転体は、回動軸周りの同一円周上に複数の刃部を保持している、請求項４～８のいずれか一項に記載の面取り加工装置。
10. 前記刃部は、少なくともコーナー刃と、そのコーナー刃に連続する切れ刃を有する切削インサートである、請求項４～９のいずれか一項に記載の面取り加工装置。

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