JP4563017B2 - 歯車研削盤および歯車研削盤砥石のドレッシング方法 - Google Patents

Description

本発明は、歯車を製作する歯車研削盤および歯車研削盤砥石のドレッシング方法に関する。

従来、熱処理後の歯車形状の加工物に対し、歯車研削工具である砥石により研削することにより、歯車を仕上げ加工する歯車研削盤が知られている。研削加工を行っていくと砥石は磨耗し、切れ味が低下するので、多数個の歯車を連続して加工後は、磨耗した砥石を
ドレッシングして鋭い切れ刃を再生させるドレッシング装置を備えた歯車研削盤もまた知
られている。
このドレッシング装置に必要な性能として次のものが求められる。

（１）加工物の研削加工時には加工領域外にあり、ドレッシング時にのみ砥石近傍に配置（対面）される。（２）高精度位置決め、高剛性支持。（３）配置位置は砥石正面（加工物側）が望ましい。そうすれば、研削加工時に機械を駆動するＮＣ軸を使用して加工に近い状態での砥石のドレッシングが可能となり、また、より高精度のドレッシングが可能となる。

従来の歯車研削盤はそのベッド上面にドレッシング装置の配置スペースを確保して設置していたので、ベッドが大型化し、コスト高なものとなっていた。

特表２００２−５３２２６５号公報（図１） 特開平１０−７６４２４号公報（図１） 特開２００３−３９２３７号公報（図１）

本発明は、上述の問題点に鑑み、ドレッシング装置が合理的に配置されている歯車研削盤を提案することを目的とする。

また、ドレッシング装置による砥石の研削再生が簡略なドレッシング方法を提案することを目的とする。

本発明は、上記の課題を解決するために、以下の手段（１）〜（８）を提案するものである。

（１）ベッドと、前記ベッド上に設けられ、加工物を載置保持して第１の軸を中心に回転するテーブルと、前記ベッド上に立設され、前記加工物の一端を支える台である心押台と、前記ベッド上で前記第１の軸に対し前進及び後進するコラムと、前記コラムに設けられ、前記加工物を研削加工する砥石を装着するための砥石軸とを備え、前記心押台の外周に第２の軸を中心として旋回可能な輪状部材を設けると共に、前記輪状部材に前記砥石をドレッシングするドレッシング装置を設けたことを特徴とする歯車研削盤。

上記（１）の歯車研削盤によれば、輪状部材を旋回することで、通常時には退避しているドレッシング装置を砥石に対面させ、砥石をドレッシングすることができると共に、ドレッシング後、逆旋回することで、ドレッシング装置を加工領域外に退避できる。

（２）前記輪状部材は、加工物を搬入出するための加工物保持部を備えたことを特徴とする前記（１）に記載の歯車研削盤。

上記歯車研削盤によれば、輪状部材を旋回することで、ドレッシング装置による砥石のドレッシングが行い得ると共に、加工物保持部による加工物の搬入、搬出が行い得る。

（３）前記加工物保持部は、前記第２の軸を中心として設置された１対の前記加工物保持部であることを特徴とする前記（２）に記載の歯車研削盤。

上記歯車研削盤によれば、輪状部材を１８０度、繰り返し旋回することで、加工物の搬入と搬出が連続して行い得る。

（４）前記ドレッシング装置は、前記一対の加工物保持部間の輪状部材に配置されたことを特徴とする前記（３）に記載の歯車研削盤。

（５）前記ドレッシング装置は、前記輪状部材の旋回中心を中心として前記加工物保持部から９０度の位置に配置されたことを特徴とする前記（２）ないし（４）の何れかに記載の歯車研削盤。

（６）前記砥石が加工物を研削加工中は、前記一対の加工物保持部のうちいずれか１つが前記砥石と対面し、前記砥石のドレッシングを行う際は、前記輪状部材が旋回し、前記ドレッシング装置が前記砥石と対面することを特徴とする前記（３）ないし（５）の何れかに記載の歯車研削盤。

（７）ベッドと、同ベッド上でスライドするコラムと、同コラムに設けられ加工物を研削加工する砥石と、加工物を載置保持して回転するテーブルと、前記砥石と対面して前記ベッド上に立設されていている心押台とを備え、前記心押台の外周に前記心押台の軸を中心として旋回可能な輪状部材を設けると共に、前記輪状部材に前記砥石をドレッシングするドレッシング装置を設け、前記砥石が連続して研削加工する前記加工物の加工数を所定設定数として設定しておき、前記加工物の加工数が前記所定設定数に達した時に、前記輪状部材が旋回され、ドレッシング装置が前記砥石と対面し、前記ドレッシング装置により前記砥石のドレッシングを行うことを特徴とする歯車研削盤砥石のドレッシング方法。

上記ドレッシング方法によれば、砥石は常に適正な研削形状に維持できる。

（８）前記砥石のドレッシングは、前記ドレッシング装置に対し、前記研削加工時と同様に前記砥石の移動がＮＣ制御駆動されることを特徴とする前記（７）に記載の歯車研削盤砥石のドレッシング方法。
上記ドレッシング方法によれば、砥石を加工物の加工時に用いる制御軸で駆動することに
なる。

なお、上記加工物は、砥石による加工前の加工素材および加工後の歯車を意味するものである。

上記手段（１）〜（６）の何れも、輪状部材は、ベッド上に立設されている心押台の外周に設けられ、また、ドレッシング装置は輪状部材に設けられているので、ドレッシング装置のためにベッドの平面スペースを広げる必要がない。

上記手段（２）〜（６）の何れも、輪状部材を旋回することで、砥石へのドレッシング装置の対面、又は、加工物の搬入出が行い得るので、心押台の設置位置自由度が高い。

加工物の加工時およびその搬入出時に、ドレッシング装置は加工領域（テーブル側）や加工物の搬入出位置には配置されないので、加工や搬入出動作の邪魔にならない。

上記手段（７）、（８）の何れも、加工物の所定設定加工数毎に、ドレッシング装置により砥石を研削再生するので、砥石は常に最適の研削形状に維持され、加工物の加工精度が保たれる。

また、ドレッシング装置による砥石のドレッシング時には、砥石を加工物の加工時に使用する制御軸で駆動するので、ドレッシング装置の移動等に使用する制御軸、駆動装置を別途必要とせず、ドレッシング装置の簡略化による低コスト化が図れると共に、高精度、高剛性条件下での砥石再生化が行いうる。

請求項１ないし請求項６に記載の発明に係る歯車研削盤によれば、ベッド上に立設されている心押台の外周に旋回可能に輪状部材が設けられ、同輪状部材にドレッシング装置が設けられているので、歯車研削工具である砥石はドレッシング装置によりドレッシングでき、多数の歯車を連続して研削製作できる。また、ドレッシング後、旋回することで、ドレッシング装置を加工領域外に退避しておくことができる。

更に、ドレッシング装置のためにベッドの平面スペースを広げる必要がなく、省スペース化が図れ、ひいては、ベッドの小型化が図れ、低コスト化が達成できる。

請求項２ないし請求項６に記載の発明に係る歯車研削盤によれば、輪状部材を旋回することで、砥石へのドレッシング装置の対面、または、加工物の搬入出が行い得るので、心押台の設置位置自由度が高く、種々のレイアウトの歯車研削盤が提案できる。

また、加工物の加工時およびその搬入出時に、ドレッシング装置は加工領域（テーブル側）や加工物の搬入出位置には配置されないので、加工や搬入出動作の邪魔にならない効果がある。

請求項７及び８に記載の発明に係る歯車研削盤砥石のドレッシング方法によれば、加工物の所定設定加工数毎に、ドレッシング装置により砥石をドレッシングするので、砥石は常に最適の研削形状に維持され、加工物の加工精度が保たれる効果がある。

また、ドレッシング装置による砥石のドレッシング時には、砥石を加工物の加工時に使用する制御軸で駆動するので、ドレッシング装置の移動等に使用する制御軸や駆動装置を別途必要とせず、ドレッシング装置の簡略化が図れると共に、低コストでの高精度、高剛性条件下での砥石再生化が行いうる効果がある。

本発明に係る歯車研削盤の実施の形態を、図１ないし図４に基づき説明する。

図１は、ねじ状砥石（ウォーム状砥石）３を装着した歯車研削盤の斜視図であり、ねじ状砥石３を、ドレッシング工具１０ａによりドレッシング（研削再生）している状態を示す。このねじ状砥石３は、そのラック歯が加工物（被研削ギア）Ｗと噛み合うことにより、歯車研削を行うものである。

図２は、前記加工物の一端を支える心押台であるカウンタコラム５周辺をその上方から見た場合での説明図で、図２の（ａ）（ｂ）は、テーブル４への加工物Ｗの搬入、搬出動作を説明するものであり、図２の（ｃ）はドレッシング状態を説明するものである。図２の（ｄ）は、カウンタコラム５の配置をテーブル４に対し斜めに配置した事例を示すものである。

図３は、カウンタコラム（心押台）５の側面図、図４は図３のＡ部分の説明図である。

図１において、１はベッド、２はコラム、３は加工物を研削加工するねじ状砥石、４は加工物を載置保持するテーブル、５はベッド１上に立設するカウンタコラム（心押台）、６はカウンタコラム５の下部外周に旋回可能に設けられている旋回リング（輪状部材）、７及び８は加工物を搬出入するグリッパ、１０はねじ状砥石３をドレッシングするドレッシング装置を示す。

コラム２に対面する位置にテーブル４が設けられていて、コラム２はベッド１上において、図２に示す第１の軸Ｃ１（テーブル４）に対し前進および後進（Ｘ方向にスライド）する。また、コラム２には、ねじ状砥石３を装着するための砥石軸である研削スピンドル１４を備えている。テーブル４は、図２に示す第１の軸Ｃ１を中心にＣ矢印方向に回転する。

カウンタコラム５は、テーブル４上の加工物をその上方から押さえる機能を有するものであり、そのテーブル４面側において上下方向に昇降し、加工物をその上方から押さえる心押具（図示せず）を備えている。なお、カウンタコラム５は、ＪＩＳＢ０１０６−１９９６に記載の心押台と同等のものである。また、図１中、５ａはカウンタコラム５の基部を示す。

図２（ａ）に示すように、カウンタコラムの外周には、第２の軸Ｏを中心として図示しない駆動手段によりＢ矢印方向に旋回する旋回リング（輪状部材）６が設けられ、この旋回リング６には、加工物保持部である一対のグリッパ７、８と、ドレッシング装置１０とが設けられている。一対のグリッパ７、８は、第２の軸Ｏに対し対称に設けられており、グリッパ７、８により、加工物Ｗをテーブル４に搬入及び搬出する。
旋回リング６は、グリッパ７、８により加工物Ｗをテーブル４へ搬入及び搬出しやすい高さを考慮し、カウンタコラム５の下部外周に設けることが望ましい。グリッパ７、８は、開閉する一対のホーク７ａ、８ａにより、加工物Ｗをその両側から挟み把持する機構であるが、加工物Ｗを下からすくい上げる機構や、磁力や吸着機構の保持手段でもよい。また、ドレッシング装置１０は、グリッパ７、８の間に備えられており、好ましくは、第２の軸Ｏを中心として、グリッパ７、８間の中央（９０度）位置に備えられる。

本実施形態では、図２（ｃ）に示すように、ねじ状砥石３に対面するテーブル４とカウンタコラム５とは直線状に配置されているが、カウンタコラム５は、ねじ状砥石３とテーブル４との直線状になくてもよく、例えば、図２（ｄ）のように配置してもよい。ドレッシング装置１０には、ドレッサー中心軸１０ｃを中心として回転駆動されるドレッシング工具１０ａを具えているが、このドレッシング工具１０ａは回転駆動しないものであってもねじ状砥石３のドレッシングは可能である。

コラム２におけるテーブル４方向の側面（前面）において、第１の軸Ｃ１と平行（Ｚ方向）にスライド可能な垂直スライド１１と、垂直スライド１１の前面にてＡ方向に軸旋回可能な旋回ヘッド１２と、旋回ヘッド１２の前面にて第１の軸Ｃ１に対し水平方向（Ｙ方向）にスライドする研削スライダ１３とを有している。研削スライダ１３は、ねじ状砥石３を装着するための研削スピンドル１４を有している。上記Ａ方向の軸旋回は、この研削スピンドル１４全体を傾ける動きを意味するものである。研削スピンドル１４は、砥石中心軸３ａを中心として回転することによりねじ状砥石３により加工物Ｗの研削加工が可能となる。
また、旋回ヘッド１２にクーラントノズル９が設けられていて、同ノズル９から研削油が、加工物Ｗ及びねじ状砥石３の研削中、研削部位上方より吐出され、研削の円滑性、研削屑の排除および冷却を図っている。上記Ｘ，Ａ，Ｚ，Ｙ，Ｃ方向の移動及び研削スピンドル１４によるねじ状砥石３の回転駆動をＮＣ制御することで、ねじ状砥石３がテーブル４上の加工物Ｗに対し、研削加工する。

加工物Ｗの搬入搬出及び加工動作を図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に基づき説明する。図２（ａ）は、グリッパ７側にて加工物Ｗをテーブル４上に搬入すると共に、グリッパ８側に次に研削する加工物Ｗ１を把持させた状態を示す図である。
グリッパ７が図示しない移動手段により所定の距離だけ下降し加工物Ｗがテーブル４上の加工物取付具（ワークアーバ）に設置される。グリッパ７の把持を開放後、図示しない締付装置にて加工物Ｗがワークアーバに固定支持される。その後、Ｘ，Ａ，Ｚ，Ｙ，Ｃの移動及びねじ状砥石３の回転駆動をＮＣ制御することで、ねじ状砥石３が加工物Ｗを研削加工して歯車Ｗ２を製作する。
次に、歯車Ｗ２のワークアーバへの固定支持が解除され、歯車Ｗ２をグリッパ７で把持し、グリッパ７が移動手段により所定の距離だけ上昇し、歯車Ｗ２がワークアーバから離間する。次いで、旋回リング６を１８０度右回転（Ｄ矢印）し、図２（ｂ）に示す状態となる。このとき、グリッパ８は、次に研削加工を行う加工物Ｗ１を把持しており、グリッパ８が加工物Ｗ１をテーブル４上に搬入すると共にグリッパ７が完成した歯車Ｗ２を搬出する。

図２の（ａ）（ｂ）を交互に繰り返すことで歯車を連続して数十個製作した後に、旋回リング６を、図２の（ｂ）の状態から、右に９０度、Ｆ矢印方向に旋回して、図２の（Ｃ）及び図３に示す状態とし、ドレッシング装置１０をねじ状砥石３に対面させ、ドレッシング工具１０ａがドレッサー中心軸１０ｃを中心として回転駆動され、さらに、Ｘ，Ａ，Ｚ，Ｙの移動及びねじ状砥石３の回転駆動を加工物Ｗの加工時と同様にＮＣ制御駆動して、ねじ状砥石３をドレッシング装置１０により研削再生する。
ドレッシング装置１０によりねじ状砥石３のドレッシングを行うタイミングは、研削加工を行う前にあらかじめ、ねじ状砥石３により連続して研削加工を行う加工物Ｗの数を所定の設定数として歯車研削盤のＮＣ装置に設定しておく。このようにしておくことで、図２（ａ）、（ｂ）を交互に繰り返し、ねじ状砥石３が加工物Ｗを所定の数だけ連続した後、旋回リング６が図２（ｃ）の状態になるよう旋回することにより、ドレッシング装置１０がねじ状砥石３と対面し、ねじ状砥石３のドレッシング装置１０によるドレッシングが可能となる。

ドレッシングは、ドレッシング工具１０ａがドレッサー中心軸１０ｃを中心として回転駆動され、さらに、Ｘ，Ａ，Ｚ，Ｙの移動及びねじ状砥石３の回転駆動を加工物Ｗの加工時と同様にＮＣ制御駆動することにより行われる。なお、加工物Ｗの加工数は、旋回リング６の旋回数をカウントしておくことで検知してもよい。
また、このドレッシング時には、旋回リング６を油圧シリンダ（図示なし）により、所定の距離だけ下降して、図４に示す旋回リング６裏面に設けている突起６ｂを、座金固定部５ｂの溝部５ｃにはめ込むことにより、旋回リング６（ドレッシング装置１０）の位置固定を確実にしている。なお、同左はクランプ機構の一例であり、座金、ピン等でクランプする機構としてもよい。
カウンタコラム５は加工中の加工物Ｗを上方から押さえる機能を有するものであり、本来的に十分な剛性を具えている。座金固定部５ｂはカウンタコラム５に、旋回リング６は座金固定部５ｂに、ドレッシング装置１０は旋回リング６にそれぞれ固定支持されているので、ドレッシング時におけるドレッシング装置１０は、十分な剛性構造によって支持固定されている。よって、精度の高いドレッシングが行い得る。また、図４中、６ａは、旋回リング６をカウンタコラム５の軸方向に沿って上下動案内するスライダである。
旋回リング６に設けるドレッシング装置１０は、グリッパ設置箇所以外であれば、旋回リング６の上面または外周面のいずれに設けても良い。また、旋回リング６にドレッシング装置１０のみを設けても良く、その場合には、テーブル４への加工物Ｗの搬入、搬出はロボットアーム等、別途、搬入出手段を用いればよい。

本実施形態によれば次の効果がある。
ベッド１上に立設されているカウンタコラム５の下部外周に設けられている旋回リング６に、ドレッシング装置１０が設けられており、ねじ状砥石３の再生研削時のみ旋回リング６の旋回によりねじ状砥石３と対面するので、ドレッシング装置１０の設置のためにベッド１の平面スペースを広げる必要がなく、省スペース化が図れる。

旋回リング６は、通常、旋回リング６にグリッパ７、８を備え、旋回リング６が旋回して加工物Ｗの搬入搬出を行うものであり、ドレッシング装置１０の旋回のために別の旋回手段を設ける必要がなく、省スペース化及び低コストが計れる。
加工物Ｗの加工時およびその搬入出時に、ドレッシング装置１０は常に加工領域（テーブル側）や加工物の搬入出位置には配置されないので、加工や搬入出動作の邪魔にならない。また、加工物Ｗの所定設定加工数毎に、ドレッシング装置１０によりねじ状砥石３を研削再生するので、砥石３は常に最適の研削形状に維持され、加工物Ｗの加工精度が保たれる。ドレッシング装置１０は、旋回リング６、座金固定部５ｂ、を介して、剛性の大きいカウンタコラム５に設けられているので、精度の高いドレッシングが行える。
ドレッシング装置１０によるねじ状砥石３の研削加工時には、ねじ状砥石３を加工物Ｗの加工時に使用する制御軸で駆動しているので、ドレッシング装置の移動等に使用する制御軸、駆動装置を別途必要とせず、ドレッシング装置の簡略化による低コスト化が図れると共に、高精度、高剛性条件下での砥石再生化が行いうる。

なお、本実施の形態では、ねじ状砥石を使用する歯車研削盤を用いて説明を行ったが、砥石はねじ状に限らず、例えば、成形砥石を使用する歯車研削盤へも適用可能であり、同様の効果が得られる。

本発明に係る歯車研削盤の実施形態を示した斜視図である。 （ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は本発明に係る歯車研削盤の実施形態を示し、（ａ）（ｂ）は、加工物の搬入搬出を示す説明図、（ｃ）はドレッシング状態を示す説明図、（ｄ）はカウンタコラムの他の配置例を示す説明図である。 本発明に係る歯車研削盤の実施形態を示したカウンタコラム部分の側面図である。 図３のＡ部分の説明図である。

符号の説明

１ ベッド
２ コラム
３ （ねじ状）砥石
４ テーブル
５ カウンタコラム（心押台）
６ 輪状部材（旋回リング）
７，８ グリッパ
１０ ドレッシング装置
１４ 研削スピンドル（砥石軸）
Ｗ 加工物

Claims (8)

1. ベッドと、前記ベッド上に設けられ、加工物を載置保持して第１の軸を中心に回転するテーブルと、前記ベッド上に立設され、前記加工物の一端を支える台である心押台と、前記ベッド上で前記第１の軸に対し前進及び後進するコラムと、前記コラムに設けられ、前記加工物を研削加工する砥石を装着するための砥石軸とを備え、前記心押台の外周に第２の軸を中心として旋回可能な輪状部材を設けると共に、前記輪状部材に前記砥石をドレッシングするドレッシング装置を設けたことを特徴とする歯車研削盤。
2. 前記輪状部材は、加工物を搬入出するための加工物保持部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の歯車研削盤。
3. 前記加工物保持部は、前記第２の軸を中心として設置された１対の前記加工物保持部であることを特徴とする請求項２に記載の歯車研削盤。
4. 前記ドレッシング装置は、前記一対の加工物保持部間の輪状部材に配置されたことを特徴とする請求項３に記載の歯車研削盤。
5. 前記ドレッシング装置は、前記輪状部材の旋回中心を中心として前記加工物保持部から９０度の位置に配置されたことを特徴とする請求項２ないし請求項４の何れかに記載の歯車研削盤。
6. 前記砥石が加工物を研削加工中は、前記一対の加工物保持部のうちいずれか１つが前記砥石と対面し、前記砥石のドレッシングを行う際は、前記輪状部材が旋回し、前記ドレッシング装置が前記砥石と対面することを特徴とする請求項３ないし請求項５の何れかに記載の歯車研削盤。
7. ベッドと、同ベッド上でスライドするコラムと、同コラムに設けられ加工物を研削加工する砥石と、加工物を載置保持して回転するテーブルと、前記砥石と対面して前記ベッド上に立設されていている心押台とを備え、前記心押台の外周に前記心押台の軸を中心として旋回可能な輪状部材を設けると共に、前記輪状部材に前記砥石をドレッシングするドレッシング装置を設け、前記砥石が連続して研削加工する前記加工物の加工数を所定設定数として設定しておき、前記加工物の加工数が前記所定設定数に達した時に、前記輪状部材が旋回され、ドレッシング装置が前記砥石と対面し、前記ドレッシング装置により前記砥石のドレッシングを行うことを特徴とする歯車研削盤砥石のドレッシング方法。
8. 前記砥石のドレッシングは、前記ドレッシング装置に対し、前記研削加工時と同様に前記砥石の移動がＮＣ制御駆動されることを特徴とする請求項７に記載の歯車研削盤砥石のドレッシング方法。

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