(57)【要約】【課題】安価に、簡単な構成で歯車の歯面に潤滑剤を継続して供給することができる技術を提供する。【解決手段】駆動軸５０の回転力は、第１および第２の傘歯車６１および６２を介して主軸７０に伝達される。ハウジング１０の内側には、潤滑剤を収容する収容室３０が形成されている。収容室３０は、互いに連通している第１〜第３の分割領域３０Ａ〜３０Ｃを有している。第１の分割領域３０Ａは、第１および第２の傘歯車６１および６２の歯面の小径側端部に接し、第２の分割領域３０Ｂは、第１の傘歯車６１の歯面の大径側端部に接し、第３の分割領域３０Ｃは、第２の傘歯車６２の歯面の大径側端部に接している。主軸７０の外周には螺旋溝２５Ａが設けられている。第２および第３の分割領域３０Ｂおよび３０Ｃ内の潤滑剤は、絞り通路３０ａを介して第１の分割領域３０Ａ内に押し出され、螺旋溝２５Ａによって第１および第２の傘歯車６１および６２の歯面の小径側端部方向に送られる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、前記ハウジングに回転可能に配置された第１の回転部材および第２の回転部材と、前記第１の回転部材に連結された第１の傘歯車と、前記第１の傘歯車と噛み合うように前記第２の回転部材に連結された第２の傘歯車と、前記第１の傘歯車および前記第２の傘歯車に供給する潤滑剤を収容する収容室を備える歯車装置であって、
前記収容室は、前記第１の傘歯車および前記第２の傘歯車の歯面の小径側端部に接する第１の領域と、前記第１の傘歯車および前記第２の傘歯車の歯面の大径側端部に接するとともに、前記第１の領域と連通している第２の領域を有し、
前記第２の回転部材は、前記第１の領域内の潤滑剤を移動させる潤滑剤移動部を有し、
前記潤滑剤移動部は、前記第２の回転部材が回転することにより、前記第１の領域内の潤滑剤が、前記第２の回転部材の軸方向に沿って前記第２の傘歯車の歯面の小径側端部の方向に移動するように構成されていることを特徴とする歯車装置。
【請求項２】
請求項１に記載の歯車装置であって、
前記潤滑剤移動部は、前記第２の回転部材の外周に、前記第２の回転部材の軸方向に沿って延在するように形成された螺旋溝であることを特徴とする歯車装置。
【請求項３】
請求項２に記載の歯車装置であって、
前記螺旋溝は、潤滑剤を前記第２の傘歯車の歯面の小径側端部に対応する領域に移動させるように構成されていることを特徴とする歯車装置。
【請求項４】
請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載の歯車装置であって、
前記潤滑剤のちょう度番号が０００号〜２号の範囲内であることを特徴とする歯車装置。
【請求項５】
駆動手段と、前記駆動手段により駆動される第１の回転部材と、工具を把持する工具ホルダを有する第２の回転部材と、前記第１の回転部材の回転力を前記第２の回転部材に伝達する歯車装置を備える工作機械であって、前記歯車装置として請求項１〜４のうちのいずれか一項に記載の歯車装置を用いた工作機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械等に用いられる歯車装置に関し、特に、歯車に潤滑剤を供給する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械として、駆動軸と、工具を把持する工具保持部を有する主軸（「スピンドル」と呼ばれている）と、駆動軸の回転力を主軸に伝達する歯車装置を備える工作機械が知られている。なお、歯車の摩耗を防止するために、歯車の歯面にグリースが供給される。
近年、工作機械の高性能化にともない、工具を高速回転させる機会が増えている。工具を高速回転させるためには、歯車も高速回転させる必要がある。歯車を高速回転させると、歯車の歯面の周速度が高くなり、歯面に付着しているグリースが遠心力によって飛散する。高速で飛散したグリースは、ハウジングの内周面に付着する。このため、歯車が無潤滑状態で回転し、歯面が摩耗するおそれがある。無潤滑状態での歯車の回転による歯面の摩耗を防止するためには、常に歯面にグリースを供給する必要がある。
従来、歯車の歯面に潤滑油を供給する潤滑方法として、特許文献１および特許文献２に開示されている方法が知られている。特許文献１に開示されている潤滑方法は、油槽に貯留されている潤滑剤をポンプで吸引して噴射部から歯車の歯面に直接噴射する方法である。また、特許文献２に開示されている潤滑方法は、貯留室の内壁面に螺旋溝を形成し、主軸の回転時に、貯留室に貯留されている潤滑剤を螺旋溝により移動させて歯車の歯面に供給する方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１９３０７１号公報
【特許文献２】特開２００７−２８７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示されている潤滑方法は、潤滑剤を強制的に供給するための強制潤滑剤供給装置が必要であるとともに、強制潤滑剤供給装置の設置スペースも必要である。また、特許文献に２に開示されている潤滑方法は、貯留室に貯留されている潤滑剤が無くなった場合には、貯留室に潤滑剤を補充する作業が必要である。
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、安価に、簡単な構成で歯車の歯面に潤滑剤を継続して供給することができる技術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】
【０００５】
一つの発明は、歯車装置に関する。
本発明の歯車装置は、ハウジングと、ハウジングに回転可能に配置された第１の回転部材および第２の回転部材と、歯車機構を備えている。歯車機構は、第１及び第２の回転部材それぞれに連結された第１および第２の傘歯車により構成されている。傘歯車は、小径端面と大径端面の間の斜面（円錐面）上に歯が刻まれている。また、歯面は、小径側端部と大径側端部を有している。そして、第１および第２の傘歯車は、歯面の小径側端部同士および大径側端部同士が当接するように噛み合わされている。傘歯車としては、例えば、すぐ歯傘歯車やまがり歯傘歯車等が用いられる。第１および第２の回転部材は、交差する２軸、典型的には、直交する２軸に沿って延在するように配置される。
ハウジングの内周面と第１および第２の傘歯車との間には、歯面に供給する潤滑剤を収容する収容室が設けられている。潤滑剤としては、典型的には、グリースが用いられる。収容室は、第１および第２の傘歯車の歯面の小径側端部に接する第１の領域と、大径側端部に接する第２の領域を有している。第２の領域は、第１の領域と連通している。好適には、第２の領域は、第１の傘歯車の歯面の大径側端部より、第２の回転部材の延在方向に沿って第２の傘歯車と反対側の方向に離れた箇所で第１の領域と連通される。
そして、第２の回転部材は、第１の領域内の潤滑剤を移動させる潤滑剤移動部を有している。潤滑剤移動部は、第２の回転部材の回転により、第１の領域内の潤滑剤が、第２の回転部材の軸方向に沿って第２の傘歯車の歯面の小径側端部の方向に移動するように構成されている。潤滑剤移動部は、第２の回転部材の回転を利用して潤滑剤を移動させる部材により構成される。例えば、第２の回転部材の外周に形成された溝や壁等により構成される。
本発明では、駆動手段を用いて潤滑剤を強制的に供給する強制潤滑剤供給装置を設けることなく、また、潤滑剤の補充作業を行うことなく、歯車の歯面に潤滑剤を継続して供給することができる。
本発明の異なる形態では、潤滑剤移動部として、第２の回転部材の外周に、第２の回転部材の軸方向に沿って延在するように形成された螺旋溝が用いられている。螺旋溝の数、長さ、配設位置等は適宜選択可能である。
本形態では、潤滑剤移動部を容易に形成することができる。
本発明の他の異なる形態では、螺旋溝は、潤滑剤を第２の傘歯車の歯面の小径側端部に対応する領域に移動させるように構成されている。
本形態では、潤滑剤を第１および第２の傘歯車の歯面の小径側端部に効果的に供給することができる。
本発明の他の異なる形態では、ちょう度番号が０００号〜２号の範囲内である潤滑剤が用いられている。「ちょう度」は、動粘度を表す数値であり、「ちょうど番号」は、ちょう度範囲を表す番号である。
本形態では、潤滑剤による歯面の潤滑効果を高め、潤滑剤による回転損失を低減しながら潤滑剤の循環効率を高めることができる。
他の発明は、工作機械に関する。
本発明の工作機械は、駆動手段と、駆動手段により駆動される第１の回転部材と、工具を把持する工具保持部を有する第２の回転部材と、第１の回転部材の回転力を第２の回転部材に伝達する歯車装置を備えている。そして、歯車装置として前述した歯車装置のいずれかを用いている。
本発明においても、前述した各歯車装置と同様の効果を有する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の歯車装置および加工装置では、安価に、簡単な構成で歯車の歯面に潤滑剤を継続して供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の工作機械の一実施形態で用いられている歯車装置の一実施形態の概略構成を示す図である。
【図２】図１の矢印ＩＩの部分の拡大図である。
【図３】図１の部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
本発明の工作機械の一実施形態で用いられている歯車装置の一実施形態を、図１〜３を参照して説明する。図１は、一実施形態の歯車装置１００の概略構成を示す断面図である。また、図２は、図１の矢印ＩＩの部分の拡大図であり、図３は、歯車装置１００の要部の拡大図である。
本実施形態の歯車装置１００は、ハウジング１０、駆動軸５０、主軸（「スピンドル」と呼ばれている）７０、歯車機構により構成されている。
【０００９】
駆動軸５０は、軸受１１および１２によってハウジング１０に対して回転可能に配置されている。駆動軸５０は、回転軸Ｙに沿って延在している。駆動軸５０は、電動機等の駆動手段（図示省略）により駆動される。
駆動軸５０が、本発明の「第１の回転部材」に対応する。
なお、矢印Ｄで示されている方向を、「駆動Ｄ側」と呼ぶ。
【００１０】
主軸７０は、軸受１３、１４および１５によってハウジング１０に対して回転可能に配置されている。主軸７０は、回転軸Ｘに沿って延在している。主軸７０の、Ｘ軸に沿ったフロント側（図３に示されているＦ側）には、加工用の種々の工具を把持する工具保持部が設けられている。矢印Ｆの方向を、「フロントＦ側」という。また、Ｘ軸に沿って、矢印Ｒの方向を、「リアＲ側」という。
主軸７０が、本発明の「第２の回転部材」に対応する。
本実施形態では、Ｙ軸とＸ軸は、直交している。
【００１１】
歯車機構は、第１の傘歯車６１と第２の傘歯車６２により構成されている。
第１の傘歯車６１は、小径端面（図１、図３の左側の端面）と大径端面（図１、図３の右側の端面）の間の斜面（円錐面）（図１、図３の上下の斜面）上に歯が刻まれている。また、第１の傘歯車６１の歯面は、小径端面側の端部Ａ１（図３参照）と大径端面側の端部Ａ２（図３参照）を有している。同様に、第２の傘歯車６２は、小径端面（図１、図３の下側の端面）と大径端面（図１、図３の上側の端面）の間の斜面（円錐面）（図１、図３の左右の斜面）上に歯が刻まれている。また、第２の傘歯車６２の歯面は、小径端面側の端部Ｂ１（図３参照）と大径端面側の端部Ｂ２（図３参照）を有している。
【００１２】
第１の傘歯車６１は、キー２１を介して駆動軸５０に連結されている。なお、キー２１と軸受１２の間には、スペーサ２２が配置されている。
第２の傘歯車６２は、キー２３を介して主軸７０に連結されている。なお、キー２３と軸受１３の間には、スペーサ２４が配置されている。
本実施形態では、第１の傘歯車６１および第２の傘歯車６２として、まがり歯傘歯車が用いられている。
第１の傘歯車６１が、本発明の「第１の回転部材に連結された第１の傘歯車」に対応し、第２の傘歯車６２が、本発明の「第２の回転部材に連結された第２の傘歯車」に対応する。
また、第１の傘歯車６１の歯面の小径端面側の端部Ａ１および第２の傘歯車６２の歯面の小径端面側の端部Ｂ１が、本発明の「第１の傘歯車および第２の傘歯車の歯面の小径側端部」に対応し、第１の傘歯車６１の歯面の大径端面側の端部Ａ２および第２の傘歯車６２の歯面の大径端面側の端部Ｂ２が、本発明の「第１の傘歯車および第２の傘歯車の歯面の大径側端部」に対応する。
【００１３】
また、主軸７０の外周には、スペーサ２５が取り付けられている。スペーサ２５の外周面には、Ｘ軸（主軸７０の軸方向）に沿って延在する螺旋溝２５Ａが形成されている。
また、ハウジング１０の内周面とスペーサ２５の外周面（螺旋溝２５Ａ）との間には、スリーブ２６が配置されている。スリーブ２６は、螺旋溝２５Ａの外周側に形成される第１の分割領域３０Ａの間隔を狭くし、螺旋溝２５Ａによる領域３０Ａ内の潤滑剤の移動効率を高めるために設けられている（螺旋溝２５Ａの動作は後述する）。螺旋溝２５Ａは、Ｘ軸方向に沿って、第３の分割領域３０Ｃと第１の分割領域３０Ａとの連通箇所（絞り通路３０ａ）に対応する領域と、第２の傘歯車６２の歯面の小径側端部に対応する領域の間に形成されている。
主軸７０の外周に取り付けたスペーサ２５の外周面に形成された螺旋溝２５Ａが、本発明の「潤滑剤移動部」あるいは「第２の回転部材の外周に形成された螺旋溝」に対応する。
【００１４】
ハウジング１０と第１の傘歯車６１および第２の傘歯車６２の間には、歯面を潤滑するための潤滑剤が収容される収容室３０が形成されている。
本実施形態では、収容室３０は、第１の分割領域３０Ａ、第２の分割領域３０Ｂおよび第３の分割領域３０Ｃを有している。
第１の分割領域３０Ａは、第１の傘歯車６１および第２の傘歯車６２の歯面の小径側端部（図３のＡ１およびＢ１）に接する領域として定義される。第１の分割領域３０Ａは、主に、第１の傘歯車６１、第２の傘歯車６２、ハウジング１０の内周面、スリーブ２６の外周面、主軸７０に取り付けられているスペーサ２５の外周面（螺旋溝２５Ａの内周面を含む）により形成されている。
第２の分割領域３０Ｂは、第２の傘歯車６２の歯面の大径側端部（図３のＢ２）に接する領域として定義される。第２の分割領域３０Ｂは、主に、第２の傘歯車６２、ハウジング１０の内周面、スペーサ２４の外周面により形成されている。
第３の分割領域３０Ｃは、第１の傘歯車６１の歯面の大径側端部（図３のＡ２）に接する領域として定義される。第３の分割領域３０Ｃは、主に、第１の傘歯車６１、ハウジング１０の内周面、スペーサ２２の外周面により形成されている。
【００１５】
なお、第１の分割領域３０Ａと第２の分割領域３０Ｂ、第２の分割領域３０Ｂと第３の分割領域３０Ｃ、第３の分割領域３０Ｃと第１の分割領域３０Ａは、絞り通路を介して連通されている。
例えば、第３の分割領域３０Ｃは、絞り通路３０ａを介して第１の分割領域３０Ａに連通されている。本実施形態では、絞り通路３０ａ（第３の分割領域３０Ｃと第１の分割領域３０Ａとの連通箇所）は、第１の傘歯車６１の歯面の大径側端部Ａ２より、Ｘ軸（主軸７０の軸方向）に沿って第２の傘歯車６２と反対側の箇所、すなわち、第１の傘歯車６１の歯面の大径側端部Ａ２よりフロントＦ側の箇所で連通されている。
また、本実施形態では、螺旋溝２５Ａは、Ｘ軸に沿って、絞り通路３０ａに対応する箇所（絞り通路３０ａ付近）から、第２の傘歯車６２の歯面の小径側端部Ｂ１に対応する箇所（小径側端部Ｂ１付近）まで延在している。これにより、第３の分割領域３０Ｃから第１の分割領域３０Ａに押し出された潤滑剤を、効率良く、第１の傘歯車６１および第２の傘歯車６２の歯面の小径側端部Ａ１およびＢ１に戻すことができる。
【００１６】
第１の分割領域３０Ａが、本発明の「第１の傘歯車および第２の傘歯車の歯面の小径側端部に接する第１の領域」に対応し、第２の分割領域３０Ｂおよび第３の分割領域３０Ｃが、本発明の「第１の傘歯車および第２の傘歯車の歯面の大径側端部に接する第２の領域」に対応する。また、第２の分割領域３０Ｂが、本発明の「第２の傘歯車の歯面の大径側端部に接する第１の分割領域」に対応し、第３の分割領域３０Ｃが、本発明の「第１の傘歯車の歯面の大径側端部に接する第２の分割領域」に対応する。
【００１７】
収容室３０には、潤滑剤が収容される。
本実施形態では、潤滑剤として、ちょう度番号が０００号〜２号の範囲内であるグリースを用いている。なお、「ちょう度」は、グリースの硬さ・柔らかさ・流動性（「動粘度」と呼ばれることもある）を表す数値である。また、「ちょうど番号」は、ちょう度範囲をグループに分けした時の、各グループを表す番号である。例えば、ちょう度番号「０００号」は、ちょう度が４４５〜４７５の範囲であることを示し、ちょう度番号「２号」は、ちょう度が２６５〜２９５の範囲であることを示す。ちょうど番号が大きいほど硬いことを示す。
ちょうど番号が０００号〜２号の範囲内のグリースを用いることにより、歯面の潤滑効果を高め、潤滑剤による回転損失を低減しながら、潤滑剤の循環効率を高めることができる。
【００１８】
次に、本実施形態の歯車装置１００の動作を説明する。
駆動手段により駆動軸５０が回転駆動されると、駆動軸５０の回転力は、キー２１を介して第１の傘歯車６１に伝達される。
第１の傘歯車６１が回転すると、第１の傘歯車６１と噛み合っている第２の傘歯車６２も回転する。
第２の傘歯車６２の回転力は、キー２３を介して主軸７０に伝達される。
【００１９】
第２の傘歯車６２が回転すると、歯面に付着している潤滑剤は、遠心力によって小径側端部Ｂ１から大径側端部Ｂ２の方向に移動し、第２の分割領域３０Ｂ内に流れる。第２の分割領域３０Ｂ内に潤滑剤が貯まると、潤滑剤は、絞り通路を介して第３の分割領域３０Ｃに押し出される。
また、第１の傘歯車６１が回転すると、歯面に付着している潤滑剤は、遠心力によって小径側端部Ａ１から大径側端部Ａ２の方向に移動し、第３の分割領域３０Ｃ内に流れる。第３の分割領域３０Ｃ内に潤滑剤が貯まると、潤滑剤は、絞り通路３０ａを介して第１の分割領域３０Ａに押し出される。
第１の分割領域３０Ａ内に押し出された潤滑剤のうち、スペーサ２５の外周面に形成されている螺旋溝２５Ａに入った潤滑剤は、主軸７０の回転により、Ｘ軸（主軸７０の軸方向）に沿って、第２の傘歯車６２の歯面の小径側端部Ｂ１の方向（図３に示されているリアＲ方向）に送られる。なお、本実施形態では、スリーブ２６を配置することによって、第１の分割領域３０Ａの、螺旋溝２５Ａに対向する箇所の間隔を狭くしている。これにより、螺旋溝２５Ａによる、第１の分割領域２５Ａ内の潤滑剤の移動効率を高めている。
螺旋溝２５Ａによって第２の傘歯車６２の歯面の小径側端部Ｂ１に対応する箇所（小径端部Ｂ１付近）まで送られた潤滑剤は、第１の傘歯車６１および第２の傘歯車６２の歯面の小径側端部Ａ１およびＢ１に付着する。
以後、同様にして、収容室３０内に収容されている潤滑剤は、主軸７０の回転により循環される。
【００２０】
本実施形態の歯車装置では、歯車の歯面を潤滑する潤滑剤を、主軸の回転を利用して収容室内で循環させることができる。
これにより、潤滑剤を強制的に供給する強制潤滑剤供給装置を設ける必要がない。したがって、強制潤滑剤供給装置の設置スペースが不要であり、コストも低減することができる。また、潤滑剤を補充する作業が不要であるため、メンテナンスに要する負担を軽減することができる。
【００２１】
本発明は、実施形態で説明した構成に限定されず、種々の変更、追加、削除が可能である。
実施形態では、主に、歯車装置の構成および動作について説明したが、本発明は、実施形態で説明した歯車装置を備える工作機械として構成することもできる。さらに、実施形態で説明した歯車装置は、工作機械以外の種々の装置の歯車装置として用いることもできる。
まがり歯傘歯車により歯車機構を構成したが、歯車機構を構成する歯車としては、すぐ歯傘歯車等の他の傘歯車や、傘歯車以外の種々の歯車を用いることができる。
駆動軸（第１の回転部材）および主軸（第２の回転部材）の配置態様は、直交する２軸に沿って配置する態様に限定されず、種々の配置態様を採用することができる。
主軸（第２の回転部材）に取り付けたスペーサの外周面に螺旋溝を形成したが、主軸の外周面に螺旋溝を形成することもできる。
潤滑剤移動部として螺旋溝を用いたが、潤滑剤移動部は、螺旋溝に限定されない。例えば、主軸（第２の回転部材）の外周に設けた壁を用いることもできる。さらに、潤滑剤駆動部の数、形状、配設箇所等は、適宜選択することができる。
潤滑剤移動部を主軸（第２の回転部材）に設けたが、駆動軸（第１の回転部材）に設けることもできる。
収容室を、第１の傘歯車および第２の傘歯車の歯面の小径側端部に接する第１の分割領域、第２の傘歯車の歯面の大径側端部に接する第２の分割領域および第１の傘歯車の歯面の大径側端部に接する第３の領域に分割したが、収容室を分割する態様はこれに限定されない。例えば、第１の傘歯車および第２の傘歯車の歯面の小径側端部に接する第１の領域と、第１および第２の傘歯車の歯面の大径側端部に接する第２の領域に分割することもできる。
第１の分割領域と第２の分割領域、第２の分割領域と第３の分割領域、第３の分割領域と第１の分割領域を絞り通路を介して連通したが、各分割領域を連通する通路は絞り通路に限定されない。
歯面を潤滑する潤滑剤としては、好適には、グリースが用いられるが、グリース以外の潤滑剤を用いることもできる。
実施形態で説明した各構成は、単独で用いることもできるし、適宜選択した複数の構成を組み合わせて用いることもできる。
【符号の説明】
【００２２】
１０  ハウジング
１１、１２、１３、１４、１５  軸受
２１、２３  キー
２２、２４、２５  スペーサ
２６  スリーブ
３０  収容室
３０ａ  絞り通路
３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ  分割領域
５０  駆動軸（第１の回転部材）
６１、６２  傘歯車
７０  主軸（スピンドル）（第２の回転部材）
１００  歯車装置
【図１】
2016186353.tif 000003
【図２】
2016186353.tif 000004
【図３】
2016186353.tif 000005