(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工軸上に支持された状態のワークの歯厚を計測するため、当該ワークに噛合するマスタギヤを有する歯厚計測装置を、計測位置とそこから退避する位置との間を取付台上で移動可能に設けるとともに、
計測位置に移動したときに前記歯厚計測装置に設けられた係合ローラが、ワークを支持する治具としての加工軸の外周面に係合して前記歯厚計測装置を前記計測位置に位置決めすることを特徴としたホブ盤。
【請求項２】
ホブ軸に支持された状態のホブの外径を計測するためのホブの外周面に接触する接触子を有したホブ径計測装置を、計測位置とそこから退避する位置との間を移動可能に設けた請求項１に記載のホブ盤。
【請求項３】
前記ホブ径計測装置の接触子のホブに対する接触面は、燐青銅によりホブの外周形状に添うよう円弧状に形成され、計測時にはワーク加工時と逆の方向にホブを回転させて計測する請求項２に記載のホブ盤。
【請求項４】
請求項２又は請求項３に記載のホブ盤による歯車素材としてのワークの創成歯切り加工方法であって、
加工開始時において、前記ホブ径計測装置によりホブの径を計測し、それに従って切り込み量をまず設定する工程と、
その後歯厚計測装置の計測結果に従って前記切り込み量の補正を継続する工程と
を備えた創成歯切り加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ホブにより歯車素材としてのワークに創成歯切り加工を行うようにしたホブ盤及び創成歯切り加工方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ホブ盤において、ワークの歯切り加工を開始する際には、ホブの外径をホブ盤の機外に設置した計測器等により計測した後、ホブをホブ盤のホブ軸に装着している。そして、このホブの外径計測結果に応じて、ワークに対するホブの切込み量を設定し、この状態でホブ及びワークを一定の対応関係で回転運動させるとともに、ホブをワークに対して送り移動させて、ワークの外周に歯切り加工を行うようになっている。
【０００３】
また、最初のワークを歯切り加工した後、あるいは複数のワークの歯切り加工を行う毎に、加工済みのワークをホブ盤の加工軸から取り外した状態で、そのワークの歯厚を計測器等により計測している。そして、この歯厚計測結果に基づいて、ワークに対するホブの切込み量を補正している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来のホブ盤においては、ホブをホブ軸に装着する前に、そのホブの外径を計測しているため、その外径の計測作業が面倒であるとともに、ホブの外径をホブ軸に支持された実際の加工状態で正確に計測することができなかった。また、計測値をボブ盤へセットまたは入力するのも面倒な作業であった。このため、ワークに対するホブの切込み量を正確に設定することができないという問題と、オペレータがホブ盤についていなければならないという問題とがあった。
【０００５】
また、従来のホブ盤においては、加工済みのワークを加工軸から取り外した状態で、ワークの歯厚を計測しているため、その歯厚の計測作業が面倒であるとともに、ワークの歯厚を加工軸上に支持された実際の加工状態で正確に計測することができなかった。特に、複数のワークを連続して歯切り加工していると、ワークを支持する加工軸やその周辺機構等が加熱して熱歪みを生じ、ワークの支持位置に狂いが発生する。このため、従来のホブ盤及び創成歯切り加工方法では、この加工軸等の熱歪みを加味して、ワークに対するホブの切込み量を正確に補正することができず、ワークの歯切り加工精度を一定に維持することができないという問題があった。
【０００６】
この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その主たる目的は、ホブがホブ軸に支持された実際の加工状態で、ホブの外径を容易かつ正確に計測することができ、そのホブの外径計測結果に基づいて、ワークに対するホブの切込み量を正確に設定することができて、ワークの歯切り加工精度を向上させることができるホブ盤及び創成歯切り加工方法を提供することにある。
【０００７】
この発明のその上の目的は、初品のワーク加工から装置のオペレータが不要で、しかも、加工済みのワークが加工軸上に支持された実際の加工状態で、ワークの歯厚を容易かつ正確に計測することができ、そのワークの歯厚計測結果に基づいて、機械の熱歪みを加味してワークに対するホブの切込み量を正確に補正することができて、ワークの歯切り加工精度を一定に維持することができるホブ盤及び創成歯切り加工方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、加工軸上に支持された状態のワークの歯厚を計測するため、当該ワークに噛合するマスタギヤを有する歯厚計測装置を、計測位置とそこから退避する位置との間を取付台上で移動可能に設けるとともに、計測位置に移動したときに前記歯厚計測装置に設けられた係合ローラが、ワークを支持する治具としての加工軸の外周面に係合して前記歯厚計測装置を前記計測位置に位置決めすることを特徴としたものである。
【０００９】
従って、係合ローラは、ワークを支持する加工軸の外周面に接触され、これに基づいて計測装置外の取付台を支持するサポート等の熱変形をキャンセルし、高精度の計測を行い得るようになっている。
また、例えば、ワークの歯切り加工時や、ホブ径計測装置による計測時には、歯厚計測装置が計測位置から退避位置に移動配置されて、ホブやホブ径計測装置が、歯厚計測装置に干渉することなく歯切り加工や計測を行うことができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のホブ盤において、ホブ軸に支持された状態のホブの外径を計測するためのホブの外周面に接触する接触子を有したホブ径計測装置を、計測位置とそこから退避する位置との間を移動可能に設けたことを特徴とするものである。
【００１１】
従って、接触子の接触面をホブの外周形状に添わせて確実に接触させることができて、ホブの外径を正確に計測することができる。
また、ワークの歯切り加工時には、ホブ径計測装置が計測位置から退避位置に移動配置されて、そのホブ径計測装置に干渉することなく歯切り加工を行うことができる。
請求項３に記載の発明では、請求項２に記載のホブ盤において、前記ホブ径計測装置の接触子のホブに対する接触面は、燐青銅によりホブの外周形状に添うよう円弧状に形成され、計測時にはワーク加工時と逆の方向にホブを回転させて計測するものである。
【００１２】
従って、燐青銅は柔らかいために、ホブの外周面に接触子が接触する際に、ホブがチッピング等により傷付くおそれを防止することができる。
さらに、ホブをワーク加工時と逆の方向に回転させるため、接触子の接触面を傷つけないようになっている。
【００１３】
請求項４に記載の発明では、請求項２又は請求項３に記載のホブ盤による歯車素材としてのワークの創成歯切り加工方法であって、加工開始時において、前記ホブ径計測装置によりホブの径を計測し、それに従って切り込み量をまず設定する工程と、その後歯厚計測装置の計測結果に従って前記切り込み量の補正を継続する工程とを備えたことを特徴とするものである。
【００１４】
従って、最初のワークを歯切り加工した後、または複数のワークの歯切り加工を行う毎に、加工済みのワークが加工軸上に支持された実際の加工状態で、歯厚計測装置により、ワークの歯厚を容易かつ正確に計測することができる。よって、このワークの歯厚計測結果に基づいて、加工軸等の熱歪みを加味してワークに対するホブの切込み量を正確に補正することができて、ワークの歯切り加工を高精度に維持して行うことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明を立て形ホブ盤に具体化した一実施形態を、図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１及び図２に示すように、ベッド１１上にはコラム１２がＸ方向へ移動可能に立設配置され、このコラム１２の側面にはホブヘッド１３がＺ方向へ送り移動可能及び回転可能に支持されている。ホブヘッド１３の側面にはホブ軸１４が回転可能及びＹ方向へシフト移動可能に支持され、このホブ軸１４にはホブ１５が着脱可能に支持されている。ベッド１１上には加工軸１６が回転可能に配設され、この加工軸１６上には歯車素材としてのワーク１７が着脱可能に支持されている。
【００１７】
そして、ホブヘッド１３の回転により、ホブ１５が水平位置または所定の傾斜位置に配置される。これとともに、切込み量設定用モータ１８により歯車伝達機構１９を介してボールネジ２０が回転され、コラム１２が加工軸１６側に接近移動されて、ホブ１５がワーク１７に対する所定の切込み位置に配置される。この状態で、ホブ１５及びワーク１７が一定の関係を保って回転運動されるとともに、ホブ１５がＺ方向に送り移動される。これにより、ワーク１７の外周に創成歯切り加工が施されるようになっている。
【００１８】
図１に示すように、前記ホブ１５の上部にはホブ径計測装置２１が、ホブ１５に対応する下方の計測位置と、そこから上方に退避した退避位置との間で移動可能に配設されている。そして、ワーク１７の歯切り加工の開始時に、このホブ径計測装置２１が計測位置に移動配置されて、ホブ軸１４に支持された状態のホブ１５の外径が計測される。さらに、このホブ１５の外径計測結果に基づいて、切込み量設定用モータ１８の回転が制御されて、ワーク１７に対するホブ１５の切込み量が設定されるようになっている。
【００１９】
前記ワーク１７の側部には歯厚計測装置２２が、ワーク１７に対応する計測位置と、そこから側方に退避した退避位置との間で移動可能に配設されている。そして、最初のワーク１７の歯切り加工が行われた後、及び所定個数のワーク１７の歯切り加工が連続して行われる毎に、この歯厚計測装置２２が計測位置に移動配置されて、加工軸１６上に支持された状態の加工済みのワーク１７の歯厚が計測される。さらに、このワーク１７の歯厚計測結果に基づいて、切込み量設定用モータ１８の回転が制御されて、ワーク１７に対するホブ１５の切込み量が補正されるようになっている。
【００２０】
そこで、前記ホブ径計測装置２１の構成について詳細に説明する。図３及び図４に示すように、コラム１２には移動用シリンダ２５がブラケット２６を介して取り付けられている。移動用シリンダ２５の側面には支持板２７がガイドレール２８を介して上下動可能に支持され、その上端が移動用シリンダ２５のピストンロッド２５ａに連結されている。そして、この移動用シリンダ２５の没入及び突出動作により、支持板２７に支持されたホブ径計測装置２１のほぼ全体が、図３及び図４に鎖線で示すようにホブ１５に接近した下方の計測位置Ｐ１と、同図に実線で示すようにホブから離間した上方の退避位置Ｐ２とに移動されるようになっている。
【００２１】
前記支持板２７の側面には支持ブロック２９が固定されている。支持ブロック２９にはディジタルスケール等の計測器３０が嵌着支持され、その計測子３０ａが支持ブロック２９の下方に突出されている。支持ブロック２９の下部には作動体３１が一対のガイドピン３２，３３を介して上下方向へ相対移動可能に支持され、その一側には計測器３０の計測子３０ａに当接可能な作動部３１ａが突設されている。
【００２２】
前記支持ブロック２９に螺合された調節ネジ３４と一方のガイドピン３２との間にはバネ３５が介装され、このバネ３５により、作動体３１が支持ブロック２９に対し、下方に向かって相対的に移動付勢されている。コラム１２には四角筒状のガイド筒３６が取り付けられ、このガイド筒３６により作動体３１の上下動が案内されるようになっている。
【００２３】
前記作動体３１の下端には接触子３７が着脱可能に取り付けられ、その下端の接触面３７ａがホブ１５の外周形状に添うように、ホブ１５の外径とほぼ同一径の円弧状に形成されている。また、この接触子３７の接触面３７ａは燐青銅により構成され、ホブ１５に対する接触時に、そのホブの外周面をチッピング等が生じるのを防止して、傷付けないようになっている。この場合、燐青銅は少なくとも接触面３７ａにあればよい。従って、燐青銅を接触子の下面に張り付けてもよいが、接触子３７全体が燐青銅であってもよい。
【００２４】
そして、図３及び図４に鎖線で示すように、ホブ１５がホブ軸１４に支持された状態で加工位置から計測位置にシフト移動されるとともに、ホブ径計測装置２１が計測位置Ｐ１に移動されたとき、この接触子３７の接触面３７ａがホブ１５の外周面に接触されて、作動体３１の下方移動が規制される。この状態で、支持ブロック２９及びそれに支持された計測器３０が作動体３１に対して下方へさらに相対移動され、作動体３１の作動部３１ａにより計測器３０の計測子３０ａが押圧移動される。これにより、計測子３０ａの移動量に応じて、計測器３０からホブ１５の外径計測信号が出力されるようになっている。
【００２５】
次に、前記歯厚計測装置２２の構成について詳細に説明する。図５及び図６に示すように、ベッド１１上には取付板３９が取付台４０を介して配設され、その上面には支持板４１がガイドレール４２を介して移動可能に支持されている。取付板３９の下部には移動用シリンダ４３が取り付けられ、この移動用シリンダ４３の突出及び没入動作により、支持板４１が緩衝器４４を介して移動される。これにより、支持板４１に支持された歯厚計測装置２２のほぼ全体が、図５に鎖線で示すように加工済みのワーク１７側に接近した計測位置Ｐ３と、同図に実線で示すようにワーク１７から離間した退避位置Ｐ４とに移動されるようになっている。
【００２６】
前記支持板４１の端部には支持アーム４５が突設され、この支持アーム４５には係合ローラ４６が回転可能に支持されている。そして、移動用シリンダ４３の突出動作により支持板４１がワーク１７側に接近移動されたとき、この係合ローラ４６がワーク１７を支持する冶具としての加工軸１６に係合して、歯厚計測装置２２が所定の計測位置Ｐ３に位置決めされるようになっている。すなわち、係合ローラ４６は、ワーク１７を支持する加工軸１６の外周面に接触され、これに基づいて計測装置２２外の取付台４０を支持するサポート等の熱変形をキャンセルし、高精度の計測を行い得るようになっている。
【００２７】
前記支持板４１上には移動板４７がガイドレール４８を介して相対移動可能に支持され、その端部上面には支持ブロック４９が取り付けられている。支持ブロック４９には支持軸５０がベアリング５１を介して回転可能に支持され、その上端にはマスタギヤ５２が着脱可能に取り付けられている。このマスタギヤ５２は歯切り加工するワーク１７の設計寸法と同一のモジュールを有し、歯厚計測装置２２が計測位置Ｐ３に移動されたとき、図６に示すように加工軸１６上に支持された加工済みのワーク１７に噛合されるようになっている。
【００２８】
前記支持板４１上にはディジタルスケール等の計測器５３が取付ブロック５４を介して取り付けられ、その計測子５３ａが側方に突出されて、支持ブロック４９上の作動体５５に当接されている。支持ブロック４９にはピン５６が突設され、その先端が取付ブロック５４の収容孔５４ａに摺動可能に嵌挿されている。取付ブロック５４の収容孔５４ａ内において、取付ブロック５４に螺合された調節ボルト５７とピン５６との間にはバネ５８が介装され、このバネ５８により、支持ブロック４９が取付ブロック５４に対し、ワーク１７側に向かって相対的に移動付勢されている。
【００２９】
そして、加工軸１６上に支持された加工済みのワーク１７の歯厚を計測する際には、図５及び図６に示すように、歯厚計測装置２２が計測位置Ｐ３に移動されて、マスタギヤ５２が加工軸１６上の加工済みのワーク１７に噛合される。この状態で、ワーク１７が加工軸１６により回転されて、マスタギヤ５２が従動回転される。このとき、加工済みのワーク１７の歯厚とマスタギヤ５２の歯厚との間に差がある場合には、マスタギヤ５２がバネ５８の付勢力に従いまたは付勢力に抗して、ワーク１７に対し接近または離間する方向に移動される。これにより、作動体５５を介して計測器５３の計測子５３ａが出没移動されて、その計測子５３ａの移動量に応じて、計測器５３からワーク１７の歯厚計測信号が出力されるようになっている。
【００３０】
次に、前記のように構成されたホブ盤の動作を説明する。
さて、このホブ盤において、ワーク１７の歯切り加工を開始する際には、ホブ１５がホブ軸１４に支持され状態で、ホブ径計測装置２１が図３及び図４に鎖線で示す計測位置Ｐ１に移動配置されて、そのホブ径計測装置２１により、ホブ１５の外径が計測される。この場合、接触子３７の接触面３７ａを傷つけないように、ホブ１５をワーク加工時と逆の方向に回転させる。そして、このホブ１５の外径計測結果に基づいて、切込み量設定用モータ１８の回転が制御されて、ワーク１７に対するホブ１５の切込み量が設定される。
【００３１】
その後、ホブ径計測装置２１が図３及び図４に実線で示す退避位置Ｐ２に移動配置される。この状態で、ホブ１５及びワーク１７が一定の関係を保って回転運動されるとともに、ホブ１５がワーク１７に対して送り移動されて、最初のワーク１７の外周に創成歯切り加工が施される。
【００３２】
この最初のワーク１７の歯切り加工が終了すると、そのワーク１７が加工軸１６上に支持されたままの状態で、歯厚計測装置２２が図５に鎖線で示す計測位置Ｐ３に移動配置されて、その歯厚計測装置２２により、加工済みのワーク１７の歯厚が計測される。そして、この最初のワーク１７の歯厚計測結果に基づいて、切込み量設定用モータ１８の回転が制御されて、ワーク１７に対するホブ１５の切込み量が補正される。
【００３３】
その後は、歯厚計測装置２２が図５に実線で示す退避位置Ｐ４に移動配置された状態で、所定個数のワーク１７の歯切り加工が連続して行われる。そして、このワーク１７の連続歯切り加工が終了する毎に、前記と同様に歯厚計測装置２２により加工済みのワーク１７の歯厚が計測されて、その歯厚計測結果に基づいて、ワーク１７に対するホブ１５の切込み量が補正される。
【００３４】
前記の実施形態によって期待できる効果について、以下に記載する。
・  この実施形態のホブ盤においては、ホブ軸１４に支持された状態のホブ１５の外径を計測するためのホブ径計測装置２１が、計測位置Ｐ１とそこから退避する位置Ｐ２との間を移動可能に配設されている。
【００３５】
このため、ワーク１７の歯切り加工の開始時には、ホブ１５がホブ軸１４に支持された実際の加工状態で、ホブ径計測装置２１により、ホブ１５の外径を容易かつ正確に計測することができる。よって、このホブ１５の外径計測結果に基づいて、ワーク１７に対するホブ１５の切込み量を正確に設定することができて、ワーク１７を高精度に歯切り加工することができる。また、ワーク１７の歯切り加工時には、ホブ径計測装置２１が計測位置Ｐ１から退避位置Ｐ２に移動配置されて、そのホブ径計測装置２１に干渉することなく歯切り加工を行うことができる。
【００３６】
・  この実施形態のホブ盤においては、ホブ径計測装置２１がホブ１５の外周面に接触する接触子３７を備えている。そして、この接触子３７のホブ１５に対する接触面３７ａが、ホブ１５の外周形状に添うように円弧状に形成されている。このため、接触子３７の接触面３７ａをホブ１５の外周形状に添った状態で確実に接触させることができて、ホブ１５の外径を一層正確に計測することができる。
【００３７】
・  この実施形態のホブ盤においては、接触子３７の接触面３７ａが燐青銅により構成されている。このため、ホブ１５がたとえ超硬製のように損傷しやすいものであっても、ホブ１５の外周面に接触子３７が接触する際に、ホブ１５が傷付くおそれを防止することができる。
【００３８】
・  この実施形態のホブ盤においては、加工軸１６上に支持された状態のワーク１７の歯厚を計測するための歯厚計測装置２２が、計測位置Ｐ３とそこから退避する位置Ｐ４との間を移動可能に配設されている。
【００３９】
このため、最初のワーク１７の歯切り加工を行った後、及び複数のワーク１７の歯切り加工を行う毎に、加工済みのワーク１７が加工軸１６上に支持された実際の加工状態で、歯厚計測装置２２により、ワーク１７の歯厚を容易かつ正確に計測することができる。よって、このワーク１７の歯厚計測結果に基づいて、加工軸１６等の熱歪みを加味してワーク１７に対するホブ１５の切込み量を正確に補正することができて、ワーク１７の歯切り加工を高精度に維持して行うことができる。そして、実施形態のように、所定数のワーク１７の加工が終了するごとに計測を行い、その計測結果に応じてホブ１５の切り込み量を補正すれば、常に高精度加工を継続できる。しかも、歯厚計測装置２２とホブ径計測装置２１とを組み合わせることにより、より一層の高精度加工が可能になる。例えば、実施形態にように、加工開始時において、ホブ径計測装置２１によりホブ１５の径を計測し、それに従って切り込み量をまず設定し、その後歯厚計測装置２２の計測結果に従って補正を継続して行けば、加工開始から加工終了まで、高精度を均一に維持できる。
また、ワーク１７の歯切り加工時には、歯厚計測装置２２が計測位置Ｐ３から退避位置Ｐ４に移動配置されて、その歯厚計測装置２２に干渉することなく歯切り加工を行うことができる。
【００４０】
・  この実施形態のホブ盤においては、歯厚計測装置２２がワーク１７に噛合するマスタギヤ５２を備えている。このため、マスタギヤ５２を加工済みのワーク１７に噛合させるという簡単な構成で、加工済みのワーク１７の歯厚を容易かつ正確に計測することができる。
【００４１】
（変更例）
なお、この実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・  前記実施形態において、ホブ１５の外径を計測するためのホブ径計測装置２１の構成を適宜に変更すること。
【００４２】
・  前記実施形態において、加工済みのワーク１７の歯厚を計測するための歯厚計測装置２１の構成を適宜に変更すること。
・  接触子３７の全体あるいは接触面３７ａの材質を、燐青銅以外のものに変更すること。例えば、鉄や銅あるいは銅合金、アルミニウム等を用いてもよく、特に、ホブ１５が高速度鋼製の場合は、他種類の材質に対応できる。
【００４３】
（他の技術的思想）
前述した実施形態から把握できる技術的思想であって、請求項に未記載のものは以下の通りである。
【００４４】
加工軸上に支持された状態のワークの歯厚を計測するための歯厚計測装置を、計測位置とそこから退避する位置との間を移動可能に設けたホブ盤。
従って、前記と同様に、ワークの歯厚計測結果に基づいて、加工軸等の熱歪みを加味してワークに対するホブの切込み量を正確に補正することができて、ワークの歯切り加工を高精度に維持して行うことができる。また、ワークの歯切り加工時には、歯厚計測装置が計測位置から退避位置に移動配置されて、その歯厚計測装置に干渉することなく歯切り加工を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明のホブ盤の一実施形態を示す正面図。
【図２】  図１のホブ盤の側面図。
【図３】  ホブ径計測装置の構成を拡大して示す要部破断正面図。
【図４】  図３のホブ径計測装置の要部破断側面図。
【図５】  歯厚計測装置の構成を拡大して示す要部側断面図。
【図６】  図５の歯厚計測装置の要部平面図。
【符号の説明】
１２…コラム、１４…ホブ軸、１５…ホブ、１６…加工軸、１７…ワーク、１８…切込み量設定用モータ、２０…ホールネジ、２１…ホブ径計測装置、２２…歯厚計測装置、２５…移動用シリンダ、２９…支持ブロック、３０…計測器、３０ａ…計測子、３１…作動体、３１ａ…作動部、３５…バネ、３７…接触子、３７ａ…接触面、４１…支持板、４３…移動用シリンダ、４６…係合ローラ、４７…移動板、４９…支持ブロック、５０…支持軸、５２…マスタギヤ、５３…計測器、５３ａ…計測子、５４…取付ブロック、５５……作動体、５８…バネ、Ｐ１…ホブ径計測装置の計測位置、Ｐ２…ホブ径計測装置の退避位置、Ｐ３…歯厚計測装置の計測位置、Ｐ４…歯厚計測装置の退避位置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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