特許 5661294 工作機械内にクランプされた加工品を生成機械加工するための工作機械、装置およびギアを有する加工品を製造するための方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5661294

(24)【登録日】2014年12月12日

(45)【発行日】2015年1月28日

(54)【発明の名称】工作機械内にクランプされた加工品を生成機械加工するための工作機械、装置およびギアを有する加工品を製造するための方法

(51)【国際特許分類】

   B23Q 1/48 20060101AFI20150108BHJP

   B23F 5/20 20060101ALI20150108BHJP

   B23Q 3/155 20060101ALI20150108BHJP

【ＦＩ】

   B23Q1/48 F

   B23F5/20

   B23Q3/155 H

【請求項の数】14

【外国語出願】

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2010-26272(P2010-26272)

(22)【出願日】2010年2月9日

(65)【公開番号】特開2010-179456(P2010-179456A)

(43)【公開日】2010年8月19日

【審査請求日】2013年1月9日

(31)【優先権主張番号】10 2009 008 122.4

(32)【優先日】2009年2月9日

(33)【優先権主張国】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】506381599

【氏名又は名称】ディッケル マホ プロンテン ゲーエムベーハー

(74)【代理人】

【識別番号】100075177

【弁理士】

【氏名又は名称】小野 尚純

(74)【代理人】

【識別番号】100113217

【弁理士】

【氏名又は名称】奥貫 佐知子

(72)【発明者】

【氏名】ニューマイヤー ジョセフ

(72)【発明者】

【氏名】ロハビハラー トーマス

(72)【発明者】

【氏名】ハンセン ウヴェ‐カルステン

【審査官】 村上 哲

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−０１１６１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６３−００７４１３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平０２−１５２７１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−２６９１３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１４１１２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０１８６４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０６６８４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１０３１３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１３２５８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６２−０２９２３７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 米国特許第０５６３４２５０（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許第０２３１２３５４（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｑ １／４８

Ｂ２３Ｆ １／００ −２３／１２

Ｂ２３Ｑ ３／１５５ − ３／１５７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

工作機械（２００）が少なくとも３本の数値制御リニア軸と少なくとも２本の数値制御回転軸を有し、工作機械（２００）内にクランプされた加工品（１００）を機械加工するための工作機械において、
工具を支持し、および／または工具を備える工具装置を支持するための支持手段（２１１）を有するフライスヘッド（２１０）と、
前記フライスヘッド（２１０）の支持手段（２１１）内に支持された工具を駆動するためのワークスピンドル（２２０）とを備え、
工作機械（２００）は、該工作機械（２００）内にクランプされた加工品（１００）を機械加工するためのホブフライス装置（３００）を装備し、
該ホブフライス装置（３００）は、
ホブフライスにより加工品（１００）上にローリング可能なプロフィルを成形するため、前記加工品（１００）の材料を除去するためのホビング工具（３１０）と、
前記ホビング工具（３１０）を支持するためのホビング工具支持手段（３２０）と、
前記工作機械（２００）のフライスヘッド（２１０）の支持手段（２１１）内に、前記ホブフライス装置（３００）を固定するようになっているフライスヘッド固定手段（３３０）とを備え、
加工品は、少なくとも２本の数値制御可能な回転軸の一つの回転軸に対して中心にクランプした状態又は偏心してクランプした状態で工作機械（２００）にクランプされたとき、加工品の平ギア又はヘリカルギアを成形するために加工品に対して３の並進自由度と２の回転自由度をもって、ホブフライス装置のフライスヘッド固定手段（３３０）が、工作機械（２００）のフライスヘッド（２１０）の支持手段（２１１）に支持され固定されたときに、少なくとも３本の数値制御可能なリニア軸と少なくとも２本の数値制御可能な回転軸の同時に移動する制御によって、前記ホビング工具（３１０）を移動するよう構成したことを特徴とする、工作機械（２００）にクランプされた加工品（１００）を機械加工するための工作機械。

【請求項2】

前記フライスヘッド固定手段（３３０）は、前記工作機械（２００）の前記フライスヘッド（２１０）の前記支持手段（２１１）内に前記ホブフライス装置（３００）をロックすることにより、前記ホブフライス装置（３００）を固定するようになっていることを特徴とする、請求項１に記載の工作機械。

【請求項3】

前記フライスヘッド固定手段（３３０）は、前記工作機械（２００）の前記フライスヘッド（２１０）の前記支持手段（２１１）内の前記ホブフライス装置（３００）の固定をアンロックすることにより、前記ホブフライス装置（３００）を解放するようになっていることを特徴とする、請求項２に記載の工作機械。

【請求項4】

前記ホブフライス装置（３００）が前記フライスヘッド（２１０）の前記支持手段（２１１）内に固定されている場合に、回転運動をギアユニットを介して前記工作機械（２００）のワークスピンドル（２２０）から前記ホビング工具（３１０）へ伝えることにより、前記ホビング工具（３１０）を駆動するようになっているギアユニットによって更に特徴づけられる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の工作機械。

【請求項5】

前記ギアユニットは、アンギュラーギアを備えることを特徴とする、請求項４に記載の工作機械。

【請求項6】

前記工作機械（２００）は、ＣＮＣ工作機械であり、この工作機械は、ホブフライス装置（３００）が前記工作機械（２００）の前記フライスヘッド（２１０）の前記支持手段（２１１）に固定されている場合に、前記工作機械（２００）内にクランプされた前記加工品（１００）に対して５の運動自由度でプログラム制御によりホビング工具（３１０）を同時に移動するようになっている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の工作機械。

【請求項7】

前記ホブフライス装置（３００）は、前記フライスヘッド（２１０）の前記支持手段（２１１）内に自動的に移動され、前記フライスヘッド（２１０）の前記支持手段（２１１）内に固定されるようになっていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の工作機械。

【請求項8】

前記ホブフライス装置（３００）が前記フライスヘッド（２１０）の前記支持手段（２１１）内に固定されるまで、前記ホブフライス装置（３００）は、前記工作機械（２００）のマガジン（２３０）内に維持されるようになっていることを特徴とする、請求項７に記載の工作機械。

【請求項9】

前記ホビング工具支持手段（３２０）は、前記ホビング工具支持手段（３２０）内に支持された第１ホビング工具（３１０）を交換のための第２ホビング工具に自動的に交換できるようになっていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の工作機械。

【請求項10】

前記ホブフライス装置（３００）を前記フライスヘッド（２１０）の前記支持手段（２１１）内に支持された別の工具に自動的に交換するようになっており、および／または前記ホブフライス装置（３００）を前記フライスヘッド（２１０）の前記支持手段（２１１）内に支持されている、工具を含む工具装置に自動的に交換するようになっている、請求項１〜９のうちいずれか１項に記載の工作機械。

【請求項11】

前記工作機械（２００）は、マガジンを備え、このマガジンは、１つまたは複数のホビング工具（３１０）を支持し、および／または前記ホブフライス装置（３００）が前記フライスヘッド（２１０）の前記支持手段（２１１）に固定されるまで、ホブフライス装置（３００）を支持するようになっていることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の工作機械。

【請求項12】

前記工作機械（２００）は、前記ホビング工具支持手段（３１０）に支持されている第１ホビング工具（３２０）を第２ホビング工具に自動的に交換するようになっていることを特徴とする、請求項１〜１１のうちのいずれか１項に記載の工作機械。

【請求項13】

ローリング可能なプロフィル、加工品（１００）を成形するよう、請求項１〜１２のうちのいずれか１項に記載の工作機械（２００）上で、加工品（１００）を機械加工することを特徴とする、ホブフライスによりギアを有する加工品（１００）を製造するための方法。

【請求項14】

ホブフライスにより加工品（１００）上にローリング可能なプロフィルを成形するため、前記加工品（１００）の材料を除去するためのホビング工具（３１０）と、
前記ホビング工具（３１０）を支持するためのホビング工具支持手段（３２０）とを備える、工作機械（２００）内にクランプされた加工品（１００）を機械加工するための装置において、
前記工作機械（２００）のフライスヘッド（２１０）の支持手段（２１１）内に、本装置（３００）を固定するようになっているフライスヘッド固定手段（３３０）を備え、
前記工作機械（２００）は、少なくとも５本の軸を備え、
前記装置（３００）が前記フライスヘッド（２１０）の前記支持手段（２１１）内に固定されている場合に、回転運動をアンギュラーギアを介して前記工作機械（２００）のワークスピンドル（２２０）から前記ホビング工具（３１０）へ伝えることにより、前記ホビング工具（３１０）を駆動するようになっているギアユニットによって更に特徴づけられる、工作機械（２００）にクランプされた加工品（１００）を機械加工するための装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ホブフライス加工により加工品上にローリング（転動）可能なプロフィル、特にギアを成形するため、加工品の材料を除去するためのホビング工具と、ホビング工具を支持するためのホビング工具支持手段とを備える、工作機械内にクランプされた加工品を機械加工するための装置に関する。更に本発明は、特にフライス／ターニング工作機械、フライス／ドリル工作機械、ターニング／フライス工作機械またはかかる本発明の装置が設けられたユニバーサル機械加工センターにも関する。

【0002】

更に本発明は、ホブフライス加工および／またはホブ研削加工により、特にホブフライス加工により加工品上にローリング可能なプロフィル、特にギアを成形するため、加工品の材料を除去するためのホビング工具と、ホビング工具を支持するためのホビング工具支持手段とを備える、工作機械内にクランプされた加工品を機械加工するための装置によりローリング可能なプロフィルを有する加工品、特に例えばギアを製造するための方法にも関する。

【背景技術】

【0003】

従来技術は、ホブフライス工具を支持するためのホブフライス工具支持手段に、ホブフライスによって加工品上でギアを成形するよう加工品の材料を除去するためのホブフライス工具が支持されている、機械加工により特殊なホブフライス装置上でギアホイールを製造することを開示している。

【0004】

加工品のギアをホブフライス加工するために、回転軸線を中心としてホブフライス工具が回転するようにホブフライス工具が駆動され、よって機械加工、特にホブフライスによって加工品の材料を加工品から除去するようになっている。この目的のために、従来技術はホブフライス加工により加工品のギアを成形することを可能にする切削エッジ形状をホブフライス工具が有することを開示している。特に従来技術では、上記ホブフライス加工により、ローリング可能なプロフィルを有する加工品の異なる形状を製造すること、特に異なるギア形状、特に平ギア形状、ヘリカルギア形状、円弧ギア形状およびスパイラルギア形状を有するギアホイール、例えば平ギアまたはベベルギアの異なる形状を製造することが開示されている。特にホブフライスによりローリング可能なプロフィルを製造するには、ローリング可能なプロフィル、特にギアの所望する幾何学的形状を製造できるように工具の運動と加工品の運動とを正確に同期化しなければならない。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、従来技術のこの方法では、ホブフライス工具支持手段内のホブフライス工具を使ってホブフライス加工で加工品上のギアを成形するよう加工品を機械加工するためのかかる特殊な工作機械は、専ら加工品上のギアの製造にしか使用できないという問題がある。

【0006】

従って、加工品の所望する場合に必要とされる予備的機械加工または再機械加工では、加工品に対して粗い機械加工、中間機械加工、再機械加工または最終機械加工を実行できるようにするために、恐らくはコストのかかる別の工作機械が必要となる。従って、このためにコストのかかる複数の工作機械を購入しなければならない。

【0007】

更に、複数の工作機械で製造する間に、加工品を最初の工作機械から取り出すようクランプを解除（アンクランプ）し、次に加工品を別の第２の工作機械にクランプしなければならない場合、加工品の製造プロセスで長期の機械加工を行うかまたは長い時間が経過する。

【0008】

本発明の目的は、従来技術により開示された方法および装置の上記問題を解消した、加工品上でローリング可能なプロフィル、特にギアを成形するための工作機械にクランプされた加工品を機械加工するための装置、およびホブフライス加工またはホブ研削加工によりローリング可能なプロフィルまたはギアを有する加工品を製造するための対応する方法を提供することにある。

【0009】

更に本発明の目的は、従来技術により開示された方法または従来技術により開示された装置よりも、フレキシブルかつ効率的に、更に所望するプロフィルの幾何学的形状またはギアの幾何学的形状に対して少ない誤差で、加工品上にローリング可能なプロフィルまたはギアを製造できるようにする、工作機械にクランプされた加工品を機械加工するための装置およびローリング可能なプロフィルまたはギアを有する加工品を製造するための対応する方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明の上記目的を達成するために、請求項１、１４に記載の、工作機械にクランプされた加工品を機械加工するための工作機械、装置、および請求項１３に記載の、ギアを有する加工品を製造するための方法を提案するものである。

【0011】

従属項には、好ましい実施形態および実施例が記載されている。

【0012】

本発明によれば、工作機械にクランプされた加工品を機械加工するための装置は、
ホブフライス加工またはホブ研削加工により加工品上にローリング可能なプロフィル、特にギアを成形するため、加工品の材料を除去するためのホビング工具と、
ホビング工具を支持するためのホビング工具支持手段を備えている。
本発明の装置は工作機械のフライスヘッドの支持手段内に本装置を固定するようになってフライスヘッド固定手段を備え、
工作機械は、少なくとも５本の軸を備えることを特徴とする。

【0013】

このことは、生成機械加工により、加工品上でローリング可能なプロフィル、特にギアを成形するための、工作機械にクランプされた加工品を機械加工するための装置が、ホビング工具とは別のフライスヘッド固定手段と、ホビング工具を支持するために設けられたホビング工具支持手段とを更に備え、フライスヘッド固定手段が、少なくとも５本の軸を含む工作機械のフライスヘッドの支持手段内に装置を固定し、特に少なくとも５本の軸を含むフライス／ターニング工作機械、ターニング／フライス工作機械、またはフライス／ドリル工作機械、もしくは少なくとも５本の軸を含むユニバーサル機械加工センターの工具保持固定具内に装置を固定するようになっているという利点を提供できる。

【0014】

従って、少なくとも５本の軸を含み、フライス工具およびドリル工具のための工具保持固定具を有する工作機械内で加工品を機械加工できるようにする有利な装置が提供され、この場合、生成機械加工、例えばホブフライスまたはホブ研削により装置のホビング工具を使って工作機械内の加工品のローリング可能なプロフィル、特にギアを成形することが可能である。特に本装置は、固定手段を有し、この固定手段によりこの装置を装置工作機械の工具保持固定具に支持し、ロックすることができる。

【0015】

このことは、生成機械加工、特にホブフライス加工またはホブ研削加工により、加工品上でローリング可能なプロフィル、特にギアを成形するように加工品を機械加工する際に、少なくとも５本の軸を含む工作機械のフライスヘッドの制御時のフレキシブルな運動自由度を使って、特に小さい誤差で加工品上に多数の異なるギア形状を効果的、効率的かつ精密に成形できるという利点を提供する。特に、一部がローリング可能なプロフィルまたは一部がギアを有する、部分的に機械加工された加工品、および完全なギアを有する加工品を製造することができ、この場合、特に偶数のギアおよび奇数のギアを製造できる。特に、少なくとも５本の軸を含む工作機械で本発明の装置を使って、生成機械加工、例えばホブフライス加工またはホブ研削加工により、ギアの異なる形状を有する、例えばベベルギアおよび平ギアを製造することができる。

【0016】

ホビング工具支持手段内に支持されたホビング工具を、ホブフライス工具、例えば円筒形ホブカッターとして形成できる。更に、ホビング工具をサイドフライスカッターとして形成できるし、またはこのホビング工具は数個のサイドフライスカッターを含むことができる。更に、ホビング工具をホブ研削工具として、例えばホビング工具支持手段内に支持された１つ以上のプロフィルホイール研削工具または１つ以上のディッシュホイール研削工具を含むホブ研削工具として、または更にホブ研削ウォームとして、特にホビング工具支持手段内に支持されたエンベローピングウォームまたは円筒形研削ウォームとしても形成できる。１つ以上のサイドフライスカッターまたは１つ以上のホブ研削工具をホビング工具として使用する場合、サイドフライスカッターまたはホブ研削工具は、１回のステップで一方の側面または両面に歯のフランク形状を形成できるように、形成すべき歯のフランク形状に従って一方の面または両面にプロフィルの幾何学的形状を有することができる。これとは異なり、サイドフライスカッターまたはホブ研削工具は、歯のフランク形状の幾何学的形状またはプロフィルとは異なる幾何学的形状またはプロフィルを有することができ、この場合、少なくとも５本の軸に起因し、運動のフレキシビリティが高いことのみにより可能となっているそれぞれの適当な角度で、多数の行に沿って工具を制御することにより、多段方法にて歯のフランクを形成できる。

【0017】

ここで、少なくとも５本の軸を含む工作機械で、特に好ましい態様で、工作機械の中心だけでなく、偏心したクランプ状態で加工品にギアを製造することが可能であり、少なくとも５本の軸による制御は、加工品が中心にクランプされているか、偏心的にクランプされているかどうかとは無関係に、ローリング可能なプロフィル、特にギアを仕様に従って正確に成形するよう、工具の運動と加工品の運動とを正確に同期化することを可能にする。この目的のためには、工具の運動を制御するための少なくとも１つの回転軸と、加工品の運動を制御するための少なくとも１つの回転軸および所望する場合にリニア軸の少なくとも１つの制御とを正確に同期化することが特に可能である。かかる同期化によって、仕様に従って正確にギアを形成または成形できるように、クランプされた加工品に対するホビング工具の運動を制御することが保証される。更に、加工品を移動させる回転軸が駆動されるときに、加工品の運動に影響する工具の偏心状態のクランプは、加工品が偏心状にクランプされている場合でも、工具の制御中に他の軸の対応するバランスのとれた運動および対応する同期化によってバランスをとることができるので、クランプされた加工品に対するホビング工具の運動を制御して仕様に従ってギアを正確に形成または成形できる。少なくとも５本の軸のフレキシビリティが高いことに起因し、加工品がクランプされているロータリーテーブルの回転軸に対して加工品の軸が傾斜している加工品の斜め状態のクランプでもバランスさせることができる。クランプし直すか、またはクランプを補正する必要はない。ここで、実際のクランプ状態に従って軸の制御を適応させることができるように、検出要素または測定デバイスにより、クランプ状態を光学的または機械的に測定することが可能である。

【0018】

特に工作機械の少なくとも５本の軸は、５の自由度の運動を可能にする。すなわち好ましくは少なくとも３の並進またはリニア自由度および少なくとも２の回転自由度を可能にする。このことは、特に工具の制御と加工品の制御とを正確に同期化した場合、加工品に対して制御可能な工具位置および加工品配向にて、工作機械の少なくとも３本のリニア軸および少なくとも２本の回転軸を介し、ホビング工具を含む装置を必要な各位置および配向に迅速かつ精密に移動できるという利点を提供する。従って、自由度が５であることに起因し、５の自由度にて、特に加工品に対して斜めの任意の位置で、装置またはホビング工具を加工品に対して位置決めしたり駆動することが可能である。このように、製造すべき平ギアまたはベベルギアのヘリカルギアに対し、所定の角度に従い、好ましくフレキシブルな態様で、加工品に対する装置の斜め位置を調節することが可能である。更に、ベベルギアの製造時の加工品に対する装置の斜めの位置決めを、ベベルギアの所定のベベル角にフレキシブルに適合できる。従って、少なくとも５本の軸によって５の自由度でフレキシブルに位置決めできることに起因し、任意のベベル角を有するベベルギアを製造することが可能である。従って、生成機械加工、例えばホブフライス加工またはホブ研削加工により、本発明の装置を使って、加工品上でギアを機械加工するよう、少なくとも５本の軸を含む工作機械で加工品を機械加工することは、最大３本のリニア軸と１本の回転軸しか含まない従来のホビング機械で機械加工するよりも、好ましいことによりフレキシブルである。

【0019】

工作機械の少なくとも５本の軸の自由度に基づく高いフレキシビリティに起因し、ホブフライス加工またはホブ研削加工のための装置および装置のホビング工具のそれぞれを、特に任意の角度および任意の斜め位置にて工作機械内にクランプされている加工品に向けて移動できる。ここで、特に本発明によれば、得るべき所定のギア形状に対応する生成機械加工中にホビング工具に対するクランプされた加工品の相対的運動を可能にするように、少なくとも５本の軸のすべてを同時に移動し、互いに同期化することが可能である。このコースにおいて、移動軸の数が少なかったことに起因し、従来のホブフライス工作機械では不可能であった、クランプされた加工品に対するホビング工具の同期化された運動が可能となる。ここで、回転軸により回転可能に制御できるよう、工作機械内に加工品がクランプされている場合、回転軸と、加工品を機械加工するための装置の運動を制御する他の軸の制御とを、好ましく同期化できる。更に、ホビング工具の回転速度も加工品の回転速度と同期化できる。

【0020】

特に工作機械の５軸制御に基づく自由度に起因し、例えば５軸の自由度がない場合に従来製造できなかった円弧ギアまたはスパイラルギアの構成、または５軸の自由度を有しない従来の機械で不可能であった装置の傾斜により、ギアの凸部を有するギアの構成を含む任意のギア形状をフレキシルブかつ正確に製造することが可能である。

【0021】

好ましくは、フライスヘッド固定手段は、工作機械のフライスヘッドの支持手段内に装置をロックすることにより、装置を固定するようになっている。

【0022】

このことは、フライスヘッド固定手段を使ってロッキングによって工作機械のフライスヘッドの支持手段内に装置を固定できるという利点を提供するものであり、ここで、支持手段内の装置のロッキングは、工作機械のフライスヘッドの支持手段に工具を支持するための共通する装置のロッキングに類似するように、好ましく行うことができる。

【0023】

このことは、工具を支持するための共通の装置に類似するよう、フライスヘッドの支持手段に特に装置を固定またはロックするのに適したものにすることができる。従って、少なくとも５本の軸を含む共通する工作機械のフライスヘッドに、本発明に係わる工作機械にクランプされた加工品を機械加工するための装置を好ましく固定し、ロックし、特に本装置を自動的に、および／またはプログラム制御により所望する場合に交換し、ロックすることが可能である。

【0024】

工作機械のフライスヘッドの支持手段内に本装置が固定されている場合、フライスヘッド固定手段は、工作機械のフライスヘッドの支持手段内への装置の固定をアンロックすることにより、装置を解放するようになっていることが好ましい。

【0025】

このことは、工作機械の工具または工具自体を支持するための共通装置に、装置を交換し、所望する場合に置換により置換できるよう、フライスヘッドが支持手段に固定されている状態から装置を解放することを可能にする。

【0026】

本発明によれば、装置が、フライスヘッドの支持手段内に固定されている場合に、この装置は、回転運動をギアユニットを介して工作機械のワークスピンドルからホビング工具へ伝えることにより、ホビング工具を駆動するようになっているギアユニットを更に含むことが好ましい。

【0027】

このことは、ホブフライスにより加工品から材料を除去できるよう、ホビング工具支持手段内でホビング工具を駆動することを可能にする。この目的のために、ギアユニットは、装置がフライスヘッドの支持手段に固定されている場合に、このギアユニットを介し、ワークスピンドルからの回転運動をホビング工具に伝達することにより、工作機械のワークスピンドルによる駆動を好ましいことに可能にする。更にこの目的のために、フライスヘッド固定手段が工作機械のフライスヘッドの支持手段内に装置を固定および／またはロックするとすぐに、工作機械のワークスピンドルからの回転運動の伝達が可能となるよう、ギアユニットは、フライスヘッド固定手段の一部であるか、またはフライスヘッド固定手段と少なくとも協働する手段を、好ましく含むことができる。

【0028】

このことは、工作機械内にクランプされた加工品を機械加工するために装置のホビング工具を駆動するのに、工作機械の工具、特にフライス工具またはドリル工具を駆動するために所望する場合に使用されるワークスピンドルも有利に使用できるという利点を提供する。従って、工作機械内に別のスピンドルを設けたり、または工作機械内でホビング工具を駆動するための特殊な手段を設ける必要はない。

【0029】

ギアユニットは、アンギュラーギアを含むことが好ましく、すなわちギアユニットをアンギュラーギアとすることが好ましい。

【0030】

このことは、工作機械のワークスピンドルの回転運動を特に有効かつ空間的に便利な態様でホビング工具に伝えることを可能にする。その理由は、工作機械のフライスヘッド上のスピンドル軸または駆動軸に対して基本的に直交するホビング工具の回転軸を設けることができる、本発明に係わる装置を提供することが可能であるからである。

【0031】

別の案として、本発明の単に好ましい実施形態では、ギアユニットはホビング工具に対する回転ガイド路を提供する、ピンを含むカウンター支持体も含むことができ、このホビング工具はギアユニットの簡単な実施形態を介し、ワークスピンドルによって回転方向に駆動される。このことには、ピンを含むカウンター支持体と組み合わせた簡単な構造により本発明の利点を提供できるという利点がある。

【0032】

好ましくは、本装置は、工作機械が、ＣＮＣ工作機械であり、装置が工作機械のフライスヘッドの支持手段に固定されている場合に、工作機械内にクランプされた加工品に対して５の運動自由度でプログラム制御によりホビング工具を同時に移動するようになっていることを更に特徴とする。

【0033】

このことには、プログラム制御および好ましい５の運動自由度、特に３の並進自由度および２の回転自由度で、同時に、迅速かつ精密に、加工品に対して加工品の機械加工を移動できるという利点がある。従って、本発明の装置のホビング工具により、好ましくは複雑な、プログラム制御された工具パスを実行することが特に可能である。従って、少なくとも５本の軸を含むＣＮＣ工作機械で複雑な幾何学的形状を可能にする正確なプログラム制御された機械加工が可能となり、この機械加工は更に、ホブフライス加工による加工品でのギアの製造を特に有利に可能にする。

【0034】

更に、かかるＣＮＣ工作機械は、好ましくはプログラム制御によりフライスヘッド内または工作機械のフライスヘッドの支持手段内で、加工品を機械加工する間に使用される工具の交換または置換を可能にし、よってホビング工具を使ったホブフライスまたはホブ研削による加工品のギアの製造の他に、特に少ない通過回数で時間的に効率的かつ好ましい態様で、好ましくは自動的に、すなわちプログラム制御により、他の工具を用い、所望する場合に工作機械の標準的工具を用いて、更に粗い機械加工、中間機械加工、再機械加工および最終機械加工を実施することが可能である。

【0035】

この目的のために、装置はフライスヘッドの支持手段内に固定するよう、フライスヘッドの支持手段内に自動的に移動するようになっていることが特に好ましく、少なくとも５本の軸を含む工作機械のフレキシブルな機能をオプションとして使用でき、このことによってプログラム制御により自動的に工作機械のフライスヘッドの支持手段内の工具または工具を支持するための装置を交換および／または置換することが可能となる。

【0036】

好ましいことに、本発明に係わる装置は、更にこの装置がフライスヘッドの支持手段内に固定されるまで、工作機械のマガジン内即ち工具マガジン内に維持されるようになっている。

【0037】

このことによって、工作機械の別の工具または工具を支持するための別の装置を使って加工品の機械加工が実行されている場合、少なくとも５本の軸を含む工作機械で加工品の機械加工している間の装置を、工作機械のマガジンまたは工具マガジンに維持することが可能となる。

【0038】

好ましいことに、本発明に係わるホビング工具支持手段は、このホビング工具支持手段内に支持された第１ホビング工具を交換のための第２ホビング工具に自動的に好ましくはプログラム制御により交換できるようになっている。

【0039】

このことは、フライスヘッドの支持手段内で本発明の装置の所望する場合に可能な置換の他に、それに加え、またはその代わりに本発明の装置のホビングツール支持手段内でホビング工具の置換を行うことができるという利点を提供する。これによって、工作機械のフライスヘッドの支持手段内で装置を置換することなく、第１ホビング工具を第２ホビング工具に置換することが可能となり、この場合、第１ホビング工具および第２ホビング工具は、可能な場合には異なる切削エッジ形状を有し、１つの加工品または可能な場合には２つ以上の加工品上で異なるローリング可能なプロフィル形状またはギア形状を所望する場合に成形するようになっている。

【0040】

更に本発明は、
工具を支持し、および／または工具を備える工具装置を支持するための支持手段を有するフライスヘッドと、
フライスヘッドの支持手段内に支持された工具を駆動するためのワークスピンドルとを備える、少なくとも５本の軸を備えた、工作機械内にクランプされた加工品を機械加工するための工作機械を提供するものであり、
本発明の工作機械は、上記のような工作機械にクランプされた加工品を機械加工するための装置が装備されていることを特徴とするものである。

【0041】

ここで、工作機械が装備された本発明に係わる装置は、これまで説明した好ましい特徴を有する上記本発明の装置のうちの１つ、または上記好ましい特徴の組み合わせを有する装置に対応することが好ましい。

【0042】

本発明に係わる工作機械は、更に上記装置をフライスヘッドの支持手段に自動的に固定するようになっていることが好ましい。これにより、所望する場合にプログラム制御により、フライスヘッドの支持手段に本発明の装置を自動的に固定し、更に本発明の装置を工具または工具を支持するための装置に置換するように、本発明の装置を可能な場合にロックし、および／またはアンロックすることが可能となる。

【0043】

この目的のために、この工作機械は、装置を、前記フライスヘッドの支持手段内に支持された別の工具に自動的に交換するようになっており、および／または装置を、フライスヘッドの支持手段内に支持されている、工具を含む工具装置に自動的に交換するようになっていることが好ましい。好ましくはプログラム制御により行われることである。

【0044】

本発明に係わる工作機械は、更にマガジンまたは工具マガジンを備え、このマガジンは、フライスヘッドの支持手段に装置が固定されるまで１つ以上の本発明装置に工具を支持し、および／または、１つ以上のホビング工具、例えばホブフライス工具および／またはホブ研削工具を支持するようになっている。

【0045】

このことには、工作機械のマガジンまたは工具マガジンは、本発明の１つの装置および／または本発明の複数の装置で使用するよう、共通する工具または標準的工具、例えばドリル工具およびフライス工具の他に、１つ以上のホブフライス工具および／またはホブ研削工具を所望する場合に支持し、および／またはクランプされた加工品と機械加工中に、好ましくはプログラム制御により、所望する場合に本発明の装置を交換または置換できるという利点がある。

【0046】

好ましいことに、本発明に係わる工作機械は、本発明のホビング工具支持手段に支持されている第１ホビング工具を第２ホビング工具に自動的に交換するようになっている。

【0047】

これによって、本発明の装置を所望する場合に交換または置換できる他に、加工品で異なるギアを製造するために、好ましくはそれぞれ異なる切削エッジ形状を有する第１ホブフライス工具と第２ホブフライス工具とを更に交換または置換することが可能となる。ここで例えばホブスライス工具とホブ研削工具との交換も勿論可能である。

【0048】

最後に、本発明は、上記本発明のうちの１つにより、可能な場合には上記好ましい特徴のうちの１つまたは複数の上記好ましい特徴の組み合わせを有する装置により、加工品上でギアを成形するための、少なくとも５本の軸を含む工作機械で加工品を機械加工するということを特に特徴とする、ホブフライスによりギアを有する加工品を製造するための方法を更に提供するものである。

【図面の簡単な説明】

【0049】

【図1】本発明の一実施形態に係わる工作機械を示す。

【0050】

【図2】本発明の一実施形態に係わる装置、特にホブフライス装置の一実施形態を示す。

【発明を実施するための形態】

【0051】

以下の記載では、図により、工作機械内にクランプされた加工品を機械加工するための、本発明に係わる本発明の装置の一実施形態が特に装備された、本発明に係わる工作機械の一実施形態を参照することにより、本発明について詳細に記載し、説明する。この方法では、ギアを有する加工品の製造について特に詳細に説明する。しかしながら、本発明は、加工品上へのギアの成形に限定されるものではなく、むしろ適当なホブフライス工具またはホブ研削工具、またはホブフライス工具または適当な切削エッジ幾何学的形状、もしくはプロフィル幾何学的形状を有するホブ研削幾何学的形状を使用することにより、加工品上で任意のローリング可能なプロフィルを成形することもできる。ここで、ローリング可能なプロフィルは、従来技術が開示しているホブフライス装置ではローリングできないが、少なくとも５本の軸を含む工作機械でのフレキシブルな運動自由度によってしか可能とならない、すなわちローリングできないプロフィル形状を含む。

【0052】

図１は、フライスヘッド２１０と、ロータリーテーブル２３０とを含む工作機械２００を示し、ロータリーテーブル２３０は、ロータリーテーブル２４０上に加工品１００をクランプするための手段（図示せず）を含む。図１は、ホブフライス工具３１０を使って加工品１００の材料を除去し、ホブフライスにより加工品上にギアを成形することによって、工作機械２００内にクランプされた加工品１００を機械加工するための本発明の装置３００の一実施形態を示す。

【0053】

この実施形態では、図示されている工作機械２００は、５本の軸、特にクランプされた加工品に対してフライスヘッドを移動させるための３本のリニア軸と、２本の回転軸を備える、ＣＮＣ制御された工作機械である。しかしながら本発明は、５軸の工作機械だけに限定されることはなく、むしろプログラム制御により６本以上の軸、例えば少なくとも３本の並進リニア軸および少なくとも３本の回転軸を同時に駆動できる工作機械に対しても使用できる。

【0054】

ここで、この工作機械の少なくとも５本の軸によって、工具のガイド路すなわちホブフライス工具のガイド路が可能となり、このガイド路において、工具すなわちホブフライス工具は３の並進自由度と２の自由度、特に工具の軸の自由配向を可能にする回転自由度を含む５の運動自由度で移動できる。

【0055】

拡大されている図２の装置３００と共に図１の工作機械２００のフライスヘッド２１０が、示されている。図２は、フライスヘッド２１０と、このフライスヘッド２１０内に組み込まれた支持手段２１１を示し、この支持手段は、工具支持装置、特にフライス工具支持装置および本発明の装置３００を支持するようになっている。更に図２は、以下、ホブフライス装置３００と称される本発明の装置３００の一実施形態を示し、この装置３００はホブフライス工具３１０を支持するためのホブフライス工具支持手段３２０を含む。

【0056】

更に図２は、ギア１１０を有する加工品１００の最終部品の一例、ここではヘリカルギアを有する平ギアを示しており、この図には、ホブフライス装置３００の位置が示されており、この装置３００によってフライスヘッド２１０をガイドし、図示されているギア１１０を製造するように加工品１００を機械加工することが可能となっている。図２では、加工品１００をクランプするための工作機械２００のクランプ手段、特にロータリーテーブル２４０は示されておらず、加工品のクランプにより加工品１００は所望する場合に回転軸を中心として移動することが可能となっている。

【0057】

要約すれば、工作機械の５の自由度により、ホブフライス工具３１０を含むホブフライス装置３００を、クランプされた加工品１００に対して任意の配向とし、かつパス運動することが可能となり、よって加工品１００のすべての面でギア１１０を製造できる。

【0058】

フライスヘッド２１０の支持手段２１１にホブフライス装置３００が固定され、ホビングにより加工品１００から材料を除くよう、ホブフライス工具３１０を駆動できるようになっているとき、工作機械２００の加工ピンドルの回転運動（図示せず）をワークスピンドル２２０からホブフライス工具３１０へ伝えることを可能にするホブフライス装置３００のハウジング内に組み込まれたギアユニットは示されていない。

【0059】

この装置のこの実施形態では、ギアユニットの伝達手段の回転軸は、本実施形態のギアユニットがアンギュラーギアとなるように、ホブフライス工具の回転軸に直交している。

【0060】

しかしながら、本発明は、アンギュラーギアだけに限定されず、ホブフライス装置３００が固定されているときに工作機械２００のワークスピンドル２２０の回転運動をホブフライス工具３１０に伝達するようになっているギアユニットの異なる実施形態で提供できる。更に、所望する場合にプログラム制御により、特に所望する場合に他の伝達手段により、ホブフライス工具３１０の回転速度を制御することが可能である。

【0061】

更に、ホブフライス工具を固定し、ホブフライス工具の工具軸を中心とする回転を可能にするピンを含むカウンター支持体を備える構造体を有するホブフライス装置により、本発明の別の実施形態で本発明の利点を提供することが可能である。この場合、本装置は、ワークスピンドルまたは別のスピンドルによりホビング工具を回転角方向に駆動することを可能にするギアユニットを備える。更に、フライスヘッド固定手段により、工作機械の支持手段に本装置を固定することもできる。

【0062】

かかる支持手段、特に図２に示されているフライスヘッド２１０の支持手段２１１は、ホブフライス装置３００およびホブフライス装置のフライスヘッド固定手段３３０を、ロックによってフライスヘッド２１０上の支持手段２１１内にそれぞれ固定するようになっている。従って、支持手段２１１、よってフライスヘッド固定手段３３０も、アンロックによって、フライスヘッド２１０へのホブフライス装置３００の固定を解除するようになっている。

【0063】

更に、本発明のこの実施形態における工作機械２００は、工作機械の複数のフライス工具およびドリル工具を含むマガジン（図示せず）を備え、このマガジンは、更にフライス工具またはドリル工具を支持するようになっている工具装置を備える。このマガジンは、１つのホブフライス装置３００または加工品１００を機械加工するのに複数のホブフライス装置３００が必要でない場合、所望する場合にこれらホブフライス装置３００を保管するようになっている。

【0064】

本発明のこの実施形態では、少なくとも５本の軸を含む工作機械の制御は、ＣＮＣ制御データを使用して行われ、このＣＮＣ制御データを使用するプログラム制御により、あらかじめ決められたパスに沿った工具の運動、特にホブフライス工具３１０の運動を制御する。この場合、工具のパスは、加工品１００に対する５の自由度で自由運動を可能にする。従って、ＣＮＣ制御データは所望する場合に工作機械２００のすべての軸または一部の軸を同時に駆動することにより、最終部品１００のプログラム制御機械加工を制御する。

【0065】

このプロセスでは、工作機械２００は、ＣＮＣ制御データを実行するようになっており、ＣＮＣ制御データは、加工品１００の機械加工中の更なる加工ステップを実行するよう、機械加工中に加工品１００を機械加工するよう、工具または工具を支持する装置を交換する旨の命令を与える。従って、特に工作機械２００上の加工品１００を機械加工することが可能であり、この場合、フライスヘッド固定手段３３０を介して、フライスヘッド２１０の支持手段２１１内にホブフライス工具３１０を有する本発明のホブフライス装置３００を自動的に支持し、挿入し、および／またはロックすることにより、ホブフライスによって少なくとも１工程で加工品１００上にギア１１０を製造できる。

【0066】

更に工作機械２００は、フライス装置３００を工具、特にフライス工具またはドリル工具を支持するための工具装置に置換し、加工品１００を機械加工するよう、別の機械加工パスを移動できるようにする。

【0067】

更に、本発明のこの実施形態に係わるホブフライス装置３００は、第１ホブフライス工具３１０を第２ホブフライス工具またはホブ研磨工具に置換することを可能にし、この場合の第２ホブフライス工具は、所望する場合に加工品１００上に異なるギア形状１１０を製造するための異なる切削エッジを有し、この場合、フライスヘッド２１０上のホビング装置３００を交換することなく、ホビングフライス工具３１０を第２ホブフライス工具へ置換することができる。

【0068】

要約すれば、本発明は、少なくとも５本の軸を備える工作機械２００上で、ギア１１０を有する加工品１００を機械加工するための工作機械２００、ホブフライス装置３００およびその方法を提案するものであり、これら発明は、少なくとも５本軸を備える工作機械２００上で、効率的かつ精密に、所望する場合にプログラム制御により、ギア、特にギアホイール、例えば任意のタイプのギアを有する平ギアまたはベベルギア、特に平ギア、ヘリカルギア、円弧ギア、インボリュートギア、スパイラルギアなどを製造することを可能にする。従って、特に最大３本のリニア軸および１本の回転軸を備える従来のホブフライス装置では製造できなかったギア形状を形成することが可能である。

【0069】

このことは、更に高価な特殊な機械、例えば特殊なホブフライス装置を必要とすることなく、ローリング可能なプロフィル、特にギアを有する加工品を製造するために、例えば標準的な５軸ユニバーサルフライス盤およびドリル装置、もしくは少なくとも５軸を備える別の工作機械を特に有利な態様で使用することを可能にする。ここで、本発明に係わるホブフライス装置は、プログラム制御によって自動的に交換し、置換し、および／または例えばアタッチメントスピンドルと同じように自動的にロックできる。

【0070】

本発明によれば、ギア１１０を成形するために加工品１００から材料を除去するための回転ホブフライス工具３１０の駆動は、ギアユニットによって実行され、このギアユニットはホブフライス装置３００のハウジング内にオプションとして組み込まれたアンギュラーギアを介して、ワークスピンドルによって駆動される。

【0071】

ここで、ホブフライスにより加工品１００上にギア１１０を成形するために工作機械２００内にクランプされる、加工品１００を機械加工するための装置が提供され、少なくとも５本の軸を含む工作機械上のホブフライス工具３１０を含む装置３００は、工作機械の少なくとも３本のリニア軸および少なくとも２本の回転軸を介し、加工品、特に平ギアまたはベベルギアのようなギアホイールに対し、必要とされ、所望される任意の位置および／または配向に移動できる。

【図1】

【図2】