(57)【要約】【課題】ラッピング加工用歯車の寿命を延ばすことが可能なラッピング加工装置およびラッピング加工方法を提供する。【解決手段】被加工歯車２及び当該被加工歯車２と噛み合うラッピング加工用歯車３を、砥粒を含むラッピング剤を介在させた状態で噛み合わせつつ回転させて被加工歯車２の歯面を研磨するラッピング加工装置１であり、当該装置１は、前記ラッピング加工用歯車３の温度を変更する温度変更手段１０を有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工歯車及び当該被加工歯車と噛み合うラッピング加工用歯車を、砥粒を含むラッピング剤を介在させた状態で噛み合わせつつ回転させて被加工歯車の歯面を研磨するラッピング加工装置であって、
前記ラッピング加工用歯車の温度を変更する温度変更手段を有することを特徴とするラッピング加工装置。
【請求項２】
前記ラッピング加工用歯車の摩耗量が増加するのに従って、温度を上昇させるように前記温度変更手段を制御する制御部を有することを特徴とする請求項１に記載のラッピング加工装置。
【請求項３】
前記温度変更手段は、前記ラッピング加工用歯車の噛み合い始めの部位の温度を変更することを特徴とする請求項１または２に記載のラッピング加工装置。
【請求項４】
前記温度変更手段は、前記ラッピング加工用歯車に加熱された流体を吐出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のラッピング加工装置。
【請求項５】
前記温度変更手段は、前記ラッピング加工用歯車に加熱されたラッピング剤を吐出することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のラッピング加工装置。
【請求項６】
被加工歯車及び当該被加工歯車と噛み合うラッピング加工用歯車を、砥粒を含むラッピング剤を介在させた状態で噛み合わせつつ回転させて被加工歯車の歯面を研磨するラッピング加工方法であって、
前記ラッピング加工用歯車の温度を加工条件に応じて変更することを特徴とするラッピング加工方法。
【請求項７】
前記ラッピング加工用歯車の温度を、当該ラッピング加工用歯車の摩耗量が増加するのに従って上昇させることを特徴とする請求項６に記載のラッピング加工方法。
【請求項８】
前記ラッピング加工用歯車の噛み合い始めの部位の温度を変更することを特徴とする請求項６または７に記載のラッピング加工方法。
【請求項９】
前記ラッピング加工用歯車に加熱された流体を吐出することを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載のラッピング加工方法。
【請求項１０】
前記ラッピング加工用歯車に加熱されたラッピング剤を吐出することを特徴とする請求項６〜９のいずれか１項に記載のラッピング加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯車の歯面を研磨するラッピング加工装置およびラッピング加工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、鋼製の被加工歯車にナイロン製の歯車を噛み合わせ、ラッピング剤であるラップコンパウンドを介在させながら回転させることにより被加工歯車の歯面を研磨し、歯面粗度を大幅に向上させるラッピング加工方法が用いられている（例えば、非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】中江  道彦、外２名、「はすば歯車形ナイロンラップによる歯面仕上げ（試作加工装置および加工例）」、日本機械学会論文集（Ｃ編）６２巻５９４号（１９９６−２）、論文Ｎｏ．９５−０９２１、ｐ７３５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上述の方法で鋼製の被加工歯車の研磨を続けていくと、ナイロン製のラッピング加工用歯車の歯面の一部が摩耗し、摩耗した部分が噛み合わなくなるため、ラッピング加工用歯車が使用できなくなる。
【０００５】
本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたものであり、ラッピング加工用歯車の寿命を延ばすことが可能なラッピング加工装置およびラッピング加工方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成する本発明に係るラッピング加工装置は、被加工歯車及び当該被加工歯車と噛み合うラッピング加工用歯車を、砥粒を含むラッピング剤を介在させた状態で噛み合わせつつ回転させて被加工歯車の歯面を研磨するラッピング加工装置である。当該装置は、前記ラッピング加工用歯車の温度を変更する温度変更手段を有している。
【０００７】
上記目的を達成する本発明に係るラッピング加工方法は、被加工歯車及び当該被加工歯車と噛み合うラッピング加工用歯車を、砥粒を含むラッピング剤を介在させた状態で噛み合わせつつ回転させて被加工歯車の歯面を研磨するラッピング加工方法である。当該方法は、前記ラッピング加工用歯車の温度を、加工条件に応じて変更する。
【発明の効果】
【０００８】
上記のように構成した本発明に係るラッピング加工装置は、ラッピング加工用歯車の温度を変更する温度変更手段を有するため、ラッピング加工用歯車の剛性を変化させて歯の撓み量を変化させ、噛み合い時の接触面積を広げることができる。これにより、噛み合い時の面圧を抑制し、ラッピング加工用歯車の寿命を延ばすことができる。
【０００９】
上記のように構成した本発明に係るラッピング加工方法は、ラッピング加工用歯車の温度を加工条件に応じて変更するため、ラッピング加工用歯車の剛性を変化させて歯の撓み量を変化させ、噛み合い時の接触面積を広げることができる。これにより、噛み合い時の面圧を抑制し、ラッピング加工用歯車の寿命を延ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態に係るラッピング加工装置を示す斜視図である。
【図２】第１実施形態に係るラッピング加工装置の歯車を示す拡大斜視図である。
【図３】ラッピング加工用歯車の摩耗量と温度の関係を示すグラフである。
【図４】比較例における被加工歯車の歯面を示す概略図である。
【図５】第２実施形態に係るラッピング加工装置を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態を説明する。
【００１２】
＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係るラッピング加工装置を示す斜視図、図２は、同ラッピング加工装置の歯車を示す拡大斜視図、図３は、ラッピング加工用歯車の摩耗量と温度の関係を示すグラフ、図４は、比較例における被加工歯車の歯面を示す概略図である。
【００１３】
本発明の第１実施形態に係るラッピング加工装置１は、図１に示すように、ハイポイドギアの歯面を研磨して仕上げ加工を行うものであり、研磨される被加工歯車２と、被加工歯車２と噛み合って被加工歯車２の歯面６を研磨するラッピング加工用歯車３とを有している。ラッピング加工装置１では、加工が完了すると、順次他の被加工歯車２に取り換えることができ、複数の被加工歯車２が加工される。本実施形態では、被加工歯車２がピニオンギアであり、ラッピング加工用歯車３がリングギアであるが、逆であってもよい。この被加工歯車２とラッピング加工用歯車３の噛み合う部位には、砥粒が混入したラップコンパウンドであるラッピング剤がノズル５により供給される。ラッピング剤を介在させつつ被加工歯車２とラッピング加工用歯車３を噛み合わせて回転させることで、被加工歯車２の歯面６の仕上げ加工が行われる。
【００１４】
ラッピング剤は、タンク７に収容されており、ポンプ８によってノズル５へ供給される。ノズル５から吐出されたラッピング剤は、受け部９により回収されて、再びタンク７へ収容されて再利用される。
【００１５】
被加工歯車２とラッピング加工用歯車３の各々は、軸受に回転可能に支持された回転軸に固定されており、一方の回転軸にはモータ等の駆動源が連結され、他方の回転軸にはブレーキ等の負荷が連結される。なお、駆動歯車は、被加工歯車２およびラッピング加工用歯車３のいずれであってもよい。
【００１６】
被加工歯車２は、鋼製であるが、材料は限定されない。また、ラッピング加工用歯車３は、例えばナイロン製であるが、ナイロン製に限定されず、他の樹脂やアルミ等の、被加工歯車２よりも軟らかい材料であれば、他の材料であってもよい。
【００１７】
ラッピング加工用歯車３の近傍には、ラッピング加工用歯車３へ加熱された空気を送風する加熱部１０（温度変更手段）が設けられる。加熱部１０は、ラッピング加工用歯車３の歯面の外周部に温風を供給するように設置されている。加熱部１０は、例えば加熱源としてのヒータとファンを組み合わせて温風を供給するノズル形態で設けられる。なお、加熱できるのであれば、必ずしもノズル形態でなくてもよく、また、送風しなくてもよい。加熱部１０は、１つでも複数でもよく、本実施形態では、２つ設けられる。各々の加熱部１０は、加熱位置を変更できるように、移動可能に設けられる。
【００１８】
加熱部１０は、制御部１１に接続されて制御可能となっている。制御部１１は、予め設定された動作で加熱部１０を制御する。本実施形態では、制御部１１は、被加工歯車の加工数に応じて、加熱部１０による加熱温度を変更し、また、加熱部１０を移動させることができる。加熱部１０による加熱温度は、材料等の条件によって適宜設定される。なお、加熱温度の変更は、１つの被加工歯車２毎でなくてもよく、複数の被加工歯車２の加工毎に変更してもよい。すなわち、加工するワーク（被加工歯車）の数が増えると磨耗量が増加するので、加工数が増えるに従って温度を上昇させても良く、例えば複数個加工するごとに温度上昇させても良い。また、被加工歯車２毎に加熱温度を変更するのではなく、１つの被加工歯車２を加工している間に、加熱温度を変更することもできる。
【００１９】
本実施形態に係るラッピング加工装置１により、被加工歯車２を加工する際には、まず、図２に示すように、ラッピング加工用歯車３および被加工歯車２を装置１に取り付けた後、ノズル５からラッピング剤を供給しつつ、駆動源により歯車を回転させる。
【００２０】
１つ目の被加工歯車２の加工の際には、加熱部１０は作動させずに、仕上げ加工が実施される。１つ目の被加工歯車２の歯面６の仕上げ加工が完了すると、加工された被加工歯車２をラッピング加工装置１から取り外し、新たな被加工歯車２をラッピング加工装置１に取り付ける。
【００２１】
２つ目の被加工歯車２の加工の際には、加熱部１０を作動させて、ラッピング加工用歯車３を加熱しつつ仕上げ加工を行う。
【００２２】
すなわち、１つ目の被加工歯車２の加工が終了すると、ラッピング加工用歯車３の歯面７も摩耗しているため、２つ目の被加工歯車２において、必ずしも最適な歯当たりが得られない。図４に示す比較例は、加熱されないラッピング加工用歯車３により順次加工される被加工歯車２の歯面６を示し、（Ａ）は１個目、（Ｂ）は２個目、（Ｃ）は５個目、（Ｄ）は１０個目の被加工歯車２の歯面６であるが、被加工歯車２の加工数が増えるにしたがい、斜線で示す研磨できない部位Ｓが増加している。
【００２３】
これに対し、本実施形態では、２つ目の被加工歯車２を加工する際に、ラッピング加工用歯車３を加熱するため、ラッピング加工用歯車３の温度が上昇して軟化し、歯の撓み量が変化して、噛み合い時の接触面積が広がる。これにより、噛み合い時の面圧を抑えることができ、ラッピング加工用歯車３の寿命を延ばすことができる。さらに、噛み合い時の接触面積が広がることで、良好な研磨を維持することができる。
【００２４】
また、加熱部１０は、ラッピング加工用歯車３の歯面の外周部に温風を供給する。ハイポイドギアにおいては、歯面の噛み合い始めの部分が外周部に位置するため、噛み合い始めの部分が局所的に加熱される。歯面の噛み合い始めの部分は、通常、他の部位に比べて面圧が高くなり摩耗が激しいため、この部位を加熱することで、摩耗の激しい部位の面圧を低減して摩耗を減少させ、寿命を延ばすことができる。
【００２５】
２つ目の被加工歯車２の仕上げ加工が完了すると、加工された被加工歯車２をラッピング加工装置１から取り外す。
【００２６】
この後も、順次新たなラッピング加工用歯車３を取り付け、加熱部１０を作動させて、ラッピング加工用歯車３を加熱しつつ仕上げ加工を行う。加熱部１０の加熱温度は、被加工歯車２の加工数が増加するにしたがい、高くなることが好ましい。図３は、加工数に対するラッピング加工用歯車の温度を示しているが、加工数が増加するほど、温度を高く設定している。すなわち、加工数が増加するにしたがい、ラッピング加工用歯車３の摩耗が進行するため、摩耗量の増加に応じて、ラッピング加工用歯車３の温度を上昇させる。これにより、摩耗量の増加に応じて、歯の撓み量を増加させて噛み合い時の接触面積を広げ、噛み合い時の面圧を抑えることができ、ラッピング加工用歯車３の寿命を延ばすことができる。
【００２７】
第１実施形態に係るラッピング加工装置１によれば、ラッピング加工用歯車３の温度を変更する加熱部１０（温度変更手段）を有するため、ラッピング加工用歯車３の剛性を変化させて歯の撓み量を変化させ、噛み合い時の接触面積を広げることができる。これにより、噛み合い時の面圧を抑制し、ラッピング加工用歯車３の寿命を延ばすことができる。さらに、噛み合い時の接触面積が広がることで、良好な研磨を維持することができる。
【００２８】
また、ラッピング加工用歯車３の摩耗量に応じて、加熱部１０（温度変更手段）を制御する制御部１１を有するため、ラッピング加工用歯車３の摩耗の進行に応じて、噛み合い時の面圧を抑制でき、ラッピング加工用歯車３の寿命をより長く延ばすことができる。
【００２９】
また、加熱部１０（温度変更手段）は、ラッピング加工用歯車３の噛み合い始めの部位の温度を変更するため、摩耗の激しい部位の面圧を低減して摩耗を減少させ、寿命を延ばすことができる。
【００３０】
また、加熱部１０（温度変更手段）は、ラッピング加工用歯車３に加熱された流体を吐出するため、ラッピング加工用歯車３の温度を容易に変更できる。
【００３１】
＜第２実施形態＞
図５は、第２実施形態に係るラッピング加工装置を示す斜視図である。なお、第１実施形態と同一の機能を有する部位には、同一の符号を付し、説明を省略する。
【００３２】
第２実施形態に係るラッピング加工装置２０は、加熱部２１が、第１実施形態に係るラッピング加工装置１と異なる。
【００３３】
第２実施形態における加熱部２１は、タンク７に設置されており、タンク７内のラッピング剤を加熱する。したがって、加工の際にノズル５から吐出されるラッピング剤により、ラッピング加工用歯車３を加熱することができる。なお、ラッピング剤自体を加熱するのではなく、ラッピング剤とともに吐出される空気を加熱してもよい。また、加熱部２１の設置位置は、ラッピング剤を加熱できればタンク７内でなくてもよく、例えばノズル５に設けることもできる。また、ノズル５を移動可能としてもよく、ノズル５から吐出されるラッピング剤を、ラッピング加工用歯車３の噛み合い始めの部位に供給して、摩耗の激しい部位の面圧を低減して寿命を延ばすこともできる。
【００３４】
第２実施形態に係るラッピング加工装置２０によれば、加熱部２１（温度変更手段）が、ラッピング加工用歯車３に加熱されたラッピング剤を吐出するため、ラッピング加工用歯車３の周囲に別途の温度変更手段を設ける必要がない。したがって、設備の大型化を抑制しつつ、ラッピング加工用歯車３の温度を容易に変更できる。
【００３５】
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で種々改変することができる。例えば、対象となる被加工歯車２およびラッピング加工用歯車３は、ハイポイドギアに限定されず、他の構造の歯車であってもよい。また、温度変更手段として加熱部１０，２１が設けられるが、ラッピング加工用歯車３を冷却する冷却部とすることもできる。冷却部とした場合には、例えば、ラッピング加工用歯車３の摩耗が進む前は冷却し、摩耗が進んだ後に、冷却の程度を低減または停止し、若しくは加熱部で加熱することができる。また、ラッピング加工用歯車３の温度を計測する計測器を設けて制御部１１に接続し、望ましい温度を維持するためにフィードバック制御を行うこともできる。また、加工するワークの数が増えると磨耗量が増加するので、加工数が増えるに従って温度を上昇させても良く、例えば複数個加工するごとに温度上昇させても良い。
【符号の説明】
【００３６】
１，２０    ラッピング加工装置、
２    被加工歯車、
３    ラッピング加工用歯車、
１０，２１    加熱部、
１１    制御部。
【図１】
2010207970.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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