(57)【要約】【課題】比較的簡易な構成で面取り作業の迅速化及び自動化を図ることができ、かつ面取り精度を高めることができる面取り装置を提供する。【解決手段】砥石１６が初期位置にセットされると、砥石１６がエアーリュータ１２により中心軸回りに回転させられるとともに、エアーリュータ１２がＹ軸方向に移動される。これにより、リングギヤ３２の隣接する角部が砥石１６により同時に面取り加工される。このように、作業者の手によらず、砥石１６により自動的に角部の面取り加工を行うことができる。この結果、作業者の熟練度や技能レベルに影響されることがなく、角部の面取り精度を安定させることができる。【選択図】      図４
2007061950.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物の角部を面取り加工する面取り装置であって、
前記被加工物の隣接する前記角部と接触し隣接する前記角部を同時に面取り加工する円錐形状の切削手段と、
前記切削手段を支持するとともに前記切削手段を中心軸回りに回転させる回転支持手段と、
前記切削手段が前記角部の切削面に沿うように前記回転支持手段を移動させる第１移動手段と、
前記切削手段が前記切削面に対して所定の角度をなすように前記回転支持手段を移動させる第２移動手段と、
を含んで構成されていることを特徴とする面取り装置。
【請求項２】
所定の揺動点を中心に前記回転支持手段を揺動可能にするための揺動手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の面取り装置。
【請求項３】
前記切削手段の前記角部に対する移動を規制する規制手段を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の面取り装置。
【請求項４】
前記規制手段は、前記回転支持手段に接触して所定の弾性力を作用させる弾性部材であることを特徴とする請求項３に記載の面取り装置。
【請求項５】
前記切削手段の前記切削面に対して所定の角度をなす方向への移動量を調整する移動量調整手段を設けたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の面取り装置。
【請求項６】
前記切削手段の前記角部への接触位置は、前記被加工物の中心線上から所定の距離だけ離れていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の面取り装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばリングギヤなどのギヤの面取りを行うのに適した面取り装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来からリングギヤなどのギヤの歯には鋭角な角部があり、この角部を面取りしている。すなわち、図１０に示すように、作業者が先端部に切削部１００が取り付けられたリュータ１０２を手に持ち、切削部１００を中心軸回りに回転させた状態で、切削部１００を歯１０４の角部に当て歯１０４の角部に沿ってなぞることにより、歯１００の面取り作業が行われていた。
【特許文献１】米国特許第４３０３３５９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、歯には凸部側の角部と、凹部側の角部が存在するが、従来の面取り作業では、１つの歯の凸部側の角部の面取りと、凹部側の角部の面取りを別々にいっていた。このため、面取り作業に多くの時間が必要となる問題があった。
【０００４】
また、従来の面取り作業は手作業で行っていたため、作業者の熟練度あるいは技能レベルなどにより面取り精度が異なる問題が生じていた。
【０００５】
さらに、歯の角部の面取り作業を作業者の手作業ではなく機械などにより自動化することも考えられるが、設備が複雑になり、設備費用が大幅に増大してしまう問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、上記事情を考慮し、比較的簡易な構成で面取り作業の迅速化及び自動化を図ることができ、かつ面取り精度を高めることができる面取り装置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】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、被加工物の角部を面取り加工する面取り装置であって、前記被加工物の隣接する前記角部と接触し隣接する前記角部を同時に面取り加工する円錐形状の切削手段と、前記切削手段を支持するとともに前記切削手段を中心軸回りに回転させる回転支持手段と、前記切削手段が前記角部の切削面に沿うように前記回転支持手段を移動させる第１移動手段と、前記切削手段が前記切削面に対して所定の角度をなすように前記回転支持手段を移動させる第２移動手段と、を含んで構成されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、切削手段が被加工物の角部の切削面に沿うように回転支持手段が第１移動手段により移動され、切削手段が切削面に対して所定の角度をなすように回転支持手段が第２移動手段により移動されて、切削手段が所定の部位にセットされる。切削手段が所定の部位にセットされると、回転支持手段により中心軸回りに回転させられ、回転支持手段が第１移動手段により移動されることにより、被加工物の隣接する角部が切削手段により同時に面取り加工される。このように、作業者の手によらず、切削手段により自動的に角部の面取り加工を行うことができる。これにより、作業者の熟練度や技能レベルに影響されることがなく、角部の面取り精度を安定させることができる。また、円錐形状の切削手段を用いることにより、隣接する角部を同時に面取り加工することができる。これにより、迅速に角部を面取り加工することができる。さらに、比較的簡易な構成で角部の面取り加工を実現できるため、設備コストを低減することができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の面取り装置において、所定の揺動点を中心に前記回転支持手段を揺動可能にするための揺動手段を設けたことを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明によれば、揺動手段を設けたことにより、回転支持手段が所定の揺動点を中心に揺動可能となる。これにより、角部が曲線状になっている場合でも、切削手段をその角部の形状に対応させて移動させることができる。また、回転支持手段及び切削手段を３次元に移動させることが可能となる。この結果、面取り精度をより一層高めることができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の面取り装置において、前記切削手段の前記角部に対する移動を規制する規制手段を設けたことを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、規制手段を設けたことにより、切削手段の角部に対する移動を規制することができる。これにより、切削手段が第１移動手段又は第２移動手段などにより移動される場合でも、切削手段が角部から大きく離れてしまうことがなく、角部の面取り精度が低下することを防止できる。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の面取り装置において、前記規制手段は、前記回転支持手段に接触して所定の弾性力を作用させる弾性部材であることを特徴とする。
【００１４】
請求項４に記載の発明によれば、規制手段が回転支持手段に接触して所定の弾性力を作用させる弾性部材であることにより、弾性部材からの弾性力が作用する範囲において回転支持手段の移動に自由度をもたせることができる。この結果、切削手段の移動の自由度を増し、角部の面取り精度を高めることができる。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の面取り装置において、前記切削手段の前記切削面に対して所定の角度をなす方向への移動量を調整する移動量調整手段を設けたことを特徴とする。
【００１６】
請求項５に記載の発明によれば、移動量調整手段を設けたことにより、切削手段の切削面に対して所定の角度をなす方向への移動量を調整することができる。これにより、面取り量を調整することができ、面取り加工に自由度をもたせることができる。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の面取り装置において、前記切削手段の前記角部への接触位置は、前記被加工物の中心線上から所定の距離だけ離れていることを特徴とする。
【００１８】
請求項６に記載の発明によれば、切削手段の角部への接触位置が被加工物の中心線上から所定の距離だけ離れていることにより、被加工物の重心位置と切削手段の角部への接触位置とが重なることがない。これにより、面取り加工時において、被加工物が中心線を揺動中心として揺れてしまうことを防止できる。この結果、面取り精度を高めることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、比較的簡易な構成で面取り作業の迅速化及び自動化を図ることができ、かつ面取り精度を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
次に、本発明の一実施形態に係る面取り装置について、図面を参照して説明する。
【００２１】
図１乃至図４に示すように、面取り装置１０は、エアーリュータ（回転支持手段）１２を備えている。このエアーリュータ１２の先端部から外部に回転軸１４が露出しており、この回転軸１４には円錐形状の砥石（切削手段）１６が取り付けられている。エアーリュータ１２の作動により砥石１６が回転軸１４とともに回転することができるようになっている。なお、回転支持手段は、エアーリュータ１２に限られるものではなく、水などの液体により回転軸１４を回転させるようにしてもよく、回転軸１４を回転させることができる手段であればモータなどの既存のものでよい。
【００２２】
エアーリュータ１２の外周面には、アーム部材１８の一方の端部が取り付けられている。このアーム部材１８の他方の端部には、ボールジョイント（揺動手段）２０を介して支持部材２２に取り付けられている。また、エアーリュータ１２の先端部近傍は、ブラケット２４により保持されている。このブラケット２４は、支持部材２２に固定されている。すなわち、図３に示すように、ブラケット２４には、貫通孔２４が形成されており、この貫通孔２４にエアーリュータ１２の先端部が挿通された状態となっている。そして、ブラケット２４には略９０度の等間隔で４個のスプリング（規制手段、弾性部材）２６が配置されており、この各スプリング２６の先端部がエアーリュータ１２の先端部外周面に接触している。このため、エアーリュータ１２の先端部が所定の方向に移動しようとすると、その方向にあるスプリング２６の弾性力によりエアーリュータ１２の先端部の移動が規制される。
【００２３】
このように、エアーリュータ１２及び砥石１６は、ボールジョイント２０の中心点を揺動中心点として３６０度の方向に揺動することができるように構成されている。また、エアーリュータ１２の移動は、４個のスプリング２６の弾性力により規制されている。
【００２４】
また、図１に示すように、支持部材２２には、エアーリュータ１２と略平行となるようにスライド部材（第２移動手段）２８が取り付けられている。このスライド部材２８の上側端部には昇降用エアーシリンダ（第２移動手段）３０が接続されている。この昇降用エアーシリンダ３０により、砥石１６がリングギヤ（被加工物）３２の歯３２Ａの切削面に対して所定の角度をなすようなＺ軸方向（図１中矢印Ｚ方向）にスライド部材２８が移動される。また、スライド部材２８にはスライド部２８Ａが設けられており、このスライド部２８Ａが土台部材３４に形成された傾斜部３４Ａのレール３４Ｂ上をスライド移動することにより、昇降用エアーシリンダ３０による移動に伴い、スライド部材２８が傾斜部３４Ａ上を移動できるように構成されている。さらに、傾斜部３４Ａにはショックアブソーバ（移動量調整手段）３６が取り付けられており、スライド部材２８が下側方向に移動したときにその下側端部がショックアブソーバ３６と接触するように構成されている。
【００２５】
図２に示すように、土台部材３４は、Ｘ軸スライドユニットを介してＹ軸スライドテーブル３８に載置されている。すなわち、土台部材３４の底面にはスライド部３４Ａが設けられており、土台部材３４がＹ軸スライドテーブル３８上に形成されたＸ軸方向（図２中矢印Ｘ方向）に延びるＸ軸レール３８Ａ上をＸ軸方向に移動できるようになっている。また、土台部材３４は、Ｙ軸スライドテーブル３８に固定されたＸ軸スライドモータ（第１移動手段）４０の軸部４０Ａと接続されている。このＸ軸スライドモータ４０の軸部４０ＡはＸ軸方向に伸縮可能となるように設けられており、Ｘ軸スライドモータ４０の駆動により軸部４０Ａを介して土台部材３４をＸ軸方向に移動させることが可能となっている。
【００２６】
また、Ｙ軸スライドテーブル３８は、Ｙ軸スライドユニットを介して取付台４２に載置されている。すなわち、Ｙ軸スライドテーブル３８の底面にはスライド部３８Ｂが設けられており、Ｙ軸スライドテーブル３８が取付台４２上に形成されたＹ軸方向（図１中矢印Ｙ方向）に延びるＹ軸レール４２Ａ上をＹ軸方向に移動できるようになっている。また、Ｙ軸スライドテーブル３８は、取付台４２上に設けられたＹ軸スライドモータ（第１移動手段）４４の軸部（図示省略）と接続されている。このＹ軸スライドモータ４４の軸部はＹ軸方向に伸縮可能となるように設けられており、Ｙ軸スライドモータ４４の駆動により軸部を介してＹ軸スライドテーブル３８をＹ軸方向に移動させることが可能となっている。
【００２７】
また、図１及び図４に示すように、面取り装置１０の近傍には、リングギヤ（被加工物）３２を取り付けるための取付部（図示省略）が設けられている。詳細は後述するが、この取付部にリングギヤ３２がセットされた状態で、砥石１６がリングギヤ３２の歯３２Ａの角部と接触し砥石１６が回転しながらリングギヤ３２の径方向内側から径方向外側（図４中矢印Ｓ方向側）に移動することにより、リングギヤ３２の歯３２Ａの面取り加工が行われる。このとき、砥石１６の中心軸と歯３２Ａの切削面とは所定の角度となるように設定されており、また、図５に示すように、砥石１６が歯３２Ａに接触する接触位置はリングギヤ３２の中心線Ｌ上から所定の距離Ａだけオフセットされるように設定されている。また、取付部にセットされたリングギヤ３２は、駆動モータＭにより中心軸回りに回転できるように構成されている。
【００２８】
次に、本実施形態の面取り装置１０の作用について説明する。
【００２９】
図１及び図４に示すように、取付部に面取り加工の対象となるリングギヤ３２をセットする。このとき、砥石１６は、リングギヤ３２の径方向外側に位置（待機）している。図１及び図２に示すように、リングギヤ３２が取付部にセットされると、スライド部材２８が昇降用エアーシリンダ３０により上方向に移動されるとともに、Ｘ軸スライドモータ４０及びＹ軸スライドモータ４４の駆動により砥石１６がリングギヤ３２の径方向内側に移動される。さらに、スライド部材２８が昇降用エアーシリンダ３０により下方向に移動され、砥石１６が隣接する歯３２Ａの間にある溝部（初期位置）に移動される（図４参照）。このとき、砥石１６の中心軸と歯３２Ａの切削面とのなす角度が約４５度となるように設定されている。
【００３０】
ここで、図１及び図４に示すように、スライド部材２８が昇降用エアーシリンダ３０により下方向に移動されたときには、スライド部材２８の下側端部がショックアブソーバ３６に衝突することによりその衝撃を吸収することができるとともに、ショックアブソーバ３６の支持部材２２に対する取付位置を適宜調整することによりスライド部材２８の下方向への移動量を容易に変更することができるため、砥石１６の歯３２Ａの切削面に対する移動量を容易に調整することができる。これにより、歯３２Ａの面取り量を容易に変更し、あるいは調整することができる。
【００３１】
砥石１６の初期位置設定が終了すると、エアーリュータ１２が駆動し、回転軸１４とともに砥石１６が回転する。同時に、Ｙ軸スライドモータ４４の駆動によりＹ軸スライドテーブル３８が取付台４２上をリングギヤ３２から離れる方向に移動されていく。これにより、砥石１６が接触している歯３２Ａの角部の面取り加工が行われる。特に、砥石１６は、隣接する２つの歯３２Ａの角部と接触しながら移動していくため、２つの歯３２Ａの角部を同時に面取り加工することができる。
【００３２】
このとき、エアーリュータ１２及び砥石１６がボールジョイント２０の中心点を揺動点として３６０度の方向に揺動可能に構成されているため、歯３２Ａの角部が曲線状になっている場合でも、砥石１６をその角部の形状に容易に対応させて移動させることができる。この結果、歯３２Ａの面取り精度をより一層高めることができる。また、エアーリュータ１２及び砥石１６がボールジョイント２０の中心点を揺動点として３６０度の方向に揺動可能に構成されていることにより、エアーリュータ１２及び砥石１６をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させるだけで砥石１６のＺ軸方向に対する移動が可能となる。このように、エアーリュータ１２及び砥石１６の二次元方向の動きだけで、３次元方向の動きを実現することができる。
【００３３】
また、図３に示すように、エアーリュータ１２の先端部には４個のスプリング２６が接触している構成であるため、エアーリュータ１２が外力の作用により所定の方向に移動しようとすると、その方向に位置するスプリング２６の弾性力によりエアーリュータ１２が阻止される。これにより、砥石１６が切削面から大きくずれてしまうことを防止できる。また、エアーリュータ１２の先端部に４個のスプリング２６が接触している構成であるため、スプリング２６の伸縮量の範囲ではエアーリュータ１２及び砥石１６の移動が自由となる。この結果、砥石１６の移動の自由度を増し、歯３２Ａの面取り精度を高めることができる。
【００３４】
また、図５に示すように、砥石１６の歯３２Ａの角部への接触位置がリングギヤ３２の中心線Ｌ上から所定の距離Ａだけオフセットされていることにより、リングギヤ３２の重心位置と砥石１６の歯３２Ａの角部への接触位置とが重なることがない。これにより、歯３２Ａの面取り加工時において、リングギヤ３２が中心線Ｌを揺動中心として左右に揺れてしまうことを防止できる。この結果、歯３２Ａの面取り精度を高めることができる。
【００３５】
なお、砥石１６がリングギヤ３２の径方向外側まで移動すると、隣接する２つの歯３２Ａの角部の面取り加工が終了し、リングギヤ３２が駆動モータＭの駆動により１ピッチだけ回転される。そして、同様にして、次の面取り加工の対象となる歯３２Ａと歯３２Ａの間の初期位置に砥石１６がセットされ、新たに面取り加工が開始される。以後、これを繰り返して、リングギヤ３２の全ての歯３２Ａの面取り加工が行われる。
【００３６】
以上のように、本実施形態の面取り装置１０によれば、作業者の手によらず、砥石１６により自動的に歯３２Ａの角部の面取り加工を行うことができる。これにより、作業者の熟練度や技能レベルに影響されることがなく、面取り精度を安定させることができる。また、円錐形状の砥石１６を用いることにより、隣接する歯３２Ａの角部を同時に面取り加工することができる。この結果、歯３２Ａの角部を迅速に面取り加工することができる。さらに、比較的簡易な構成で面取り加工を実現できるため、設備コストを低減することができる。
【００３７】
次に、本実施形態の面取り装置１０を用いて行った実験結果について説明する。
【００３８】
本実験では、図６に示すように、３９個の歯３２Ａが形成されているリングギヤ３２を用いた実験を行った。この結果、歯３２Ａの角部の凸部外側（ＩＢ側）の面取り幅Ｈ１（図６参照）は、以下の表１及び図７に示すようになった。
【表１】
2007061950.tif 000003
【００３９】
上記表１及び図７に示すように、全ての歯３２Ａの角部の凸部外側の面取り幅は、規格値の範囲におさまっており、面取り精度が安定していることが証明できた。
【００４０】
また、歯３２Ａの角部の凸部内側（ＯＢ側）の面取り幅Ｈ２（図８参照）は、以下の表２及び図９に示すようになった。
【表２】
2007061950.tif 000004
【００４１】
上記表２及び図９に示すように、全ての歯３２Ａの角部の凸部外側の面取り幅は、規格値の範囲におさまっており、面取り精度が安定していることが証明できた。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施形態に係る面取り装置の側面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る面取り装置の背面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る面取り装置の一部を示す平面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る面取り装置の要部の構成図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る面取り装置により被加工物を面取り加工するときの状態図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る面取り装置により被加工物の歯の凸部外側の角部を面取り加工した部分的な斜視図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る面取り装置により被加工物の歯の凸部外側の角部を面取り加工したときの面取り幅の実測値を示すグラフである。
【図８】本発明の一実施形態に係る面取り装置により被加工物の歯の凸部側内側の角部を面取り加工した部分的な斜視図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る面取り装置により被加工物の歯の凸部内側の角部を面取り加工したときの面取り幅の実測値を示すグラフである。
【図１０】従来の被加工物の面取り作業を示す図である。
【符号の説明】
【００４３】
１０    面取り装置
１２    エアーリュータ（回転支持手段）
１６    砥石（切削手段）
２０    ボールジョイント（揺動手段）
２６    スプリング（規制手段、弾性部材）
２８    スライド部材（第２移動手段）
３０    昇降用エアーシリンダ（第２移動手段）
３２    リングギヤ（被加工物）
３４    土台部材（第１移動手段）
３６    ショックアブソーバ（移動量調整手段）
３８    Ｙ軸スライドテーブル（第１移動手段）
４０    Ｘ軸スライドモータ（第１移動手段）
４４    Ｙ軸スライドモータ（第１移動手段）
【図１】
2007061950.tif 000005
【図２】
2007061950.tif 000006
【図３】
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【図４】
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【図５】
2007061950.tif 000009
【図６】
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【図７】
2007061950.tif 000011
【図８】
2007061950.tif 000012
【図９】
2007061950.tif 000013
【図１０】
2007061950.tif 000014