特許 7421830 ギヤ切削加工装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-01-17

(45)【発行日】2024-01-25

(54)【発明の名称】ギヤ切削加工装置

(51)【国際特許分類】

   B23F 9/08 20060101AFI20240118BHJP

【ＦＩ】

B23F9/08

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2023094696

(22)【出願日】2023-06-08

【審査請求日】2023-10-06

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】502246997

【氏名又は名称】北井産業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100185270

【弁理士】

【氏名又は名称】原田 貴史

(74)【代理人】

【識別番号】100225347

【弁理士】

【氏名又は名称】鬼澤 正徳

(72)【発明者】

【氏名】北井 正之

【審査官】野口 絢子

(56)【参考文献】

【文献】特表平７－５０１２７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－４４５９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－１８１６２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第３９７４５９５（ＵＳ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０７８７６９０５（ＣＮ，Ａ）

【文献】韓国公開特許第１０－２０１５－０１３５１３９（ＫＲ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｆ １／００－２３／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ワークを第１仮想線を中心として回転可能に支持するワーク支持部と、前記ワークを切削加工する切削工具を第２仮想線を中心として回転可能に支持する切削工具支持部と、を有するギヤ切削加工装置であって、
前記ワーク支持部を、第３仮想線を中心とする円周方向に作動可能に支持し、かつ、前記第３仮想線を中心とする円周方向の所定位置で停止させる第１可動部と、
前記切削工具支持部を、前記第２仮想線と交差する第４仮想線を中心として作動及び停止可能に支持する第２可動部と、
前記切削工具支持部を鉛直方向に作動させる作動機構と、
を有し、
前記第３仮想線及び前記第４仮想線が水平に配置され、前記作動機構を前記鉛直方向の真上から見た平面内で、前記第２仮想線と前記第３仮想線とが平行に配置され、かつ、前記第１仮想線の延長上に前記第４仮想線が配置され、前記第１仮想線と前記第３仮想線とが９０度の角度で交差して配置され、かつ、前記第２仮想線と前記第４仮想線とが９０度の角度で交差して配置されている、ギヤ切削加工装置。

【請求項2】

請求項１記載のギヤ切削加工装置であって、
前記第１可動部は、前記第３仮想線に対して垂直な平面内で、前記ワークとしてのスパイラルベベルギヤのピッチ円錐に沿った第５仮想線と、前記切削工具の移動軌跡を示す第６仮想線とが平行になる位置で、前記第３仮想線を中心とする円周方向の前記所定位置で前記ワーク支持部を固定できる、ギヤ切削加工装置。

【請求項3】

請求項１記載のギヤ切削加工装置であって、
前記第３仮想線に対して垂直な平面内で、前記第１仮想線と前記第３仮想線とが交差されていない、ギヤ切削加工装置。

【請求項4】

請求項１記載のギヤ切削加工装置であって、
前記第１可動部を前記第４仮想線に沿った方向に作動させる水平作動機構が、更に設けられている、ギヤ切削加工装置。

【請求項5】

請求項１記載のギヤ切削加工装置であって、
前記第２可動部は、前記第４仮想線に対して垂直な平面内で、前記切削工具支持部を前記第４仮想線を中心として作動及び停止可能に支持する、ギヤ切削加工装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ワークを切削加工してギヤを製造する、ギヤ切削加工装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ワークを切削加工してギヤを製造する歯切り盤の一例が、特許文献１に記載されている。特許文献１に記載されたＣＮＣ加工装置は、スパイラルベベルギヤ又はハイポイド・ギヤのＣＮＣ加工装置であって、ワークギヤを回転自在に支持するワークギヤ・スピンドルと、ワークギヤを加工するツールを回転自在に支持するツール・スピンドルと、ワークギヤ・スピンドル及びツール・スピンドルを、異なる最大３方向に相対的に移動させる移動手段と、を有する。

【0003】

また、特許文献１に記載されたＣＮＣ加工装置は、ワークギヤ・スピンドル又はツール・スピンドルが、加工される全てのベベルギヤについて、基準軸線に対して固定された調整不能の傾斜角をもって傾斜しており、かつ旋回手段により、基準軸線を中心にして連続的に旋回されるべく適合されている。さらに、特許文献１に記載されたＣＮＣ加工装置は、他方のスピンドルが、その軸線及び基準軸線により基準面を画定し、加工される個々のベベルギヤについて、基準面に直交する回転軸線を中心にして角度位置が調整可能であって、しかも加工中に、その角度位置を変更することがない。さらに、特許文献１に記載されたＣＮＣ加工装置は、ワークギヤとツールとの間に所定の転動運動が実現されるように、傾斜角及び角度位置が設定され、傾斜角は、６軸装置でベベルギヤを加工する際のマシンルートアングルの回動範囲の最大値であるΔΓmax と同じ角度となるように設定されている。なお、ワークを切削加工してギヤを製造するギヤ切削加工装置の一例は、特許文献２にも記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特許第４３８１７８０号公報

【文献】特許第５０４０２０８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本願発明者は、特許文献１及び特許文献２に記載されている加工装置は、ストレートベベルギヤ、スパイラルベベルギヤ、スパーギヤ、ヘリカルギヤ、ウォームホイール、ウォーム等の複数種類のギヤを製造することについて記載されておらず、その点で改善の余地があった。

【0006】

本開示の目的は、ストレートベベルギヤ、スパイラルベベルギヤ、スパーギヤ、ヘリカルギヤ、ウォームホイール、ウォーム等の複数種類のギヤを製造することができるギヤ切削加工装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示は、ワークを第１仮想線を中心として回転可能に支持するワーク支持部と、前記ワークを切削加工する切削工具を第２仮想線を中心として回転可能に支持する切削工具支持部と、を有するギヤ切削加工装置であって、前記ワーク支持部を、第３仮想線を中心とする円周方向に作動可能に支持し、かつ、前記第３仮想線を中心とする円周方向の所定位置で停止させる第１可動部と、前記切削工具支持部を、前記第２仮想線と交差する第４仮想線を中心として作動及び停止可能に支持する第２可動部と、前記切削工具支持部を鉛直方向に作動させる作動機構と、を有し、前記第３仮想線及び前記第４仮想線が水平に配置され、前記作動機構を前記鉛直方向の真上から見た平面内で、前記第２仮想線と前記第３仮想線とが平行に配置され、かつ、前記第１仮想線の延長上に前記第４仮想線が配置され、前記第１仮想線と前記第３仮想線とが９０度の角度で交差して配置され、かつ、前記第２仮想線と前記第４仮想線とが９０度の角度で交差して配置されている、ギヤ切削加工装置である。

【発明の効果】

【0008】

本開示のギヤ切削加工装置によれば、ストレートベベルギヤ、スパイラルベベルギヤ、スパーギヤ、ヘリカルギヤ、ウォームホイール、ウォーム等の複数種類のギヤを製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】ギヤ切削加工装置の一例であるＣＮＣ縦型ホブ盤で製造できるスパイラルベベルギヤの模式図である。

【図2】ＣＮＣ縦型ホブ盤でワークを切削する切削工具の一例であるカッターの部分的な側面図である。

【図3A】図２に示すカッターの正面図である。

【図3B】ワークを切削する切削工具の他の例であるホブの正面図である。

【図3C】図３Ｂに示すホブの側面図である。

【図4A】ＣＮＣ縦型ホブ盤の全体構成を示す模式的な正面図である。

【図4B】ＣＮＣ縦型ホブ盤の全体構成を示す模式的な正面図である。

【図4C】ＣＮＣ縦型ホブ盤の全体構成を示す模式的な平面図である。

【図4D】ＣＮＣ縦型ホブ盤の制御系統を示すブロック図である。

【図5】ＣＮＣ縦型ホブ盤による加工例１を示す概念図である。

【図6】ＣＮＣ縦型ホブ盤による加工例２を示す概念図である。

【図7】ＣＮＣ縦型ホブ盤による加工例３を示す概念図である。

【図8】ＣＮＣ縦型ホブ盤による加工例４を示す概念図である。

【図9】ＣＮＣ縦型ホブ盤による加工例５を示す概念図である。

【図10】ＣＮＣ縦型ホブ盤による加工例６を示す概念図である。

【図11】ＣＮＣ縦型ホブ盤による加工例７を示す概念図である。

【図12】ＣＮＣ縦型ホブ盤による加工例８を示す概念図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

ギヤ切削加工装置の実施形態を、図面を参照して説明する。ギヤ切削加工装置の一例であるＣＮＣ縦型ホブ盤は、回転される切削工具によりワークを切削加工して、ストレートベベルギヤ、スパイラルベベルギヤ、スパーギヤ、ヘリカルギヤ、ウォームホイール、ウォーム等の複数種類のギヤを製造することができる装置である。回転される切削工具は、ワークに対して縦方向、つまり、鉛直方向に沿って移動される。ＣＮＣ縦型ホブ盤の実施形態を説明するための図において、同一部には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

【0011】

（ＣＮＣ縦型ホブ盤による製造対象のギヤの一例）
図１には、ＣＮＣ（Computerized Numerical Control：コンピュータ数値制御）縦型ホブ盤で製造可能な複数種類のギヤのうちの一例であるスパイラルベベルギヤ１０が示されている。スパイラルベベルギヤ１０は、金属材料製である。金属材料は、機械構造用合金鋼、例えば、クロム鋼（ＳＣｒ）、クロムモリブデン鋼（ＳＣＭ）、ニッケルクロム鋼（ＳＮＣ）等を含む。製品状態のスパイラルべべルギヤ１０は、例えば、車両の動力伝達装置の部品として用いられ、仮想線Ａ１を中心として回転される。スパイラルベベルギヤ１０は、回転方向に沿って配置される複数の歯を有する。スパイラルベベルギヤ１０の各歯の歯すじ１１は、ピッチ円錐上で曲線となり、かつ、歯すじ１１は、ねじれ角β１を有する。

【0012】

図１には、便宜上、右ねじれのスパイラルベベルギヤ１０が示されている。製造対象の一例であるスパイラルベベルギヤ１０のピッチ円は、上端面１２から下端面１３に近づくことに伴い相対的に大きくなっている。ピッチ円錐角δ１は、仮想線Ａ１と、スパイラルベベルギヤ１０のピッチ円錐を示す仮想線Ｂ１との間の鋭角側の角度である。ねじれ角β１は、仮想線Ａ１と、仮想線Ｂ２との間の鋭角側の角度である。仮想線Ｂ２は、歯すじ１１を示す曲線の接線であり、かつ、点Ｑ１を通る直線である。そして、仮想線Ａ１と仮想線Ｂ１とが、点Ｑ１で交差する。

【0013】

（切削工具の説明）
図２及び図３Ａには、切削工具としてのカッター１４の一例が示されている。カッター１４は、ワークを切削加工して製品としての歯車、例えば、スパイラルベベルギヤ１０を得るための特殊カッターである。カッター１４は、円筒形状のボス部１５と、ボス部１５の外周面に設けられた切刃１６と、を有する。切刃１６は、ボス部１５の外周面から突出され、かつ、ボス部１５の円周方向に所定間隔をおいて複数設けられている。カッター１４の回転中心が仮想線Ｃ１で示され、仮想線Ｃ１に対して直角な仮想線Ｅ１が示されている。スパイラルベベルギヤ１０を製造するカッター１４の場合、切刃１６は、仮想線Ｃ１を中心とする回転方向で所定角度θ３以下の範囲内に設けられている。所定角度θ３は、例えば、１８０度である。カッター１４の歯すじは、仮想線Ｅ１に対してねじれており、カッター１４の歯すじに沿った仮想線Ｄ１が示されている。カッター１４の歯すじが仮想線Ｅ１に対してねじれる向きは、右ねじれと左ねじれとがある。カッター１４は、仮想線Ｅ１と仮想線Ｄ１との間に進み角（ねじれ角）γ１を有する。進み角γ１は、仮想線Ｅ１と、仮想線Ｄ１との間に形成される鋭角側の角度である。

【0014】

（ホブ盤の説明）
図４Ａ、図４Ｂ及び図４Ｃには、ＣＮＣ縦型ホブ盤６０の一例が示されている。ＣＮＣ縦型ホブ盤６０は、ワーク支持機構２０、ワーク駆動機構２１、切削工具支持機構４０及び切削工具駆動機構４１を有する。ワーク支持機構２０は、ワークＷ１を支持する機構である。ワーク支持機構２０は、コレットスピンドル２２、ギヤケース２３、支持プレート２４、旋回台２５、及びテーブル２６を有する。コレットスピンドル２２は、ギヤケース２３により、仮想線Ｆ２を中心として回転可能に支持されている。ギヤケース２３は、支持プレート２４に固定されている。

【0015】

支持プレート２４は、旋回台２５に対し仮想線Ｆ２を中心とする円周方向に作動でき、かつ、円周方向の所定位置で停止及び固定できる。作業者は、支持プレート２４を旋回台２５に対して仮想線Ｆ２を中心とする所定角度の範囲内で作動させ、かつ、支持プレート２４を旋回台２５に対し所定位置で固定することができる。支持プレート２４を旋回台２５に対し所定位置で固定する作業は、例えば、ボルト、ナットの締め付け等により行われる。支持プレート２４が旋回台２５に対して仮想線Ｆ２を中心として作動されると、コレットスピンドル２２は、仮想線Ｆ２を中心として公転される。支持プレート２４を旋回台２５に対し固定する位置は、製造対象であるスパイラルベベルギヤ１０のピッチ円錐角δ１に応じて決定される。仮想線Ｆ２は、水平方向に沿って配置されている。また、図２のように、旋回台２５に対する支持プレート２４の停止位置に関わりなく、仮想線Ｆ２に対して垂直な平面内において、仮想線Ｆ１と仮想線Ｆ２とは交差していない。

【0016】

旋回台２５は、テーブル２６に取り付けられており、テーブル２６は、水平方向、図４Ｃにおいて左右方向に作動及びできるように構成されている。図４Ｄのように、テーブル２６を作動及び停止させるテーブル駆動機構７０が設けられている。テーブル駆動機構７０は、電動サーボモータ７１及びボールねじ機構等を有し、テーブル駆動機構７０は、テーブル２６を水平方向に作動させ、かつ、所定位置で停止させる。

【0017】

ワーク駆動機構２１は、ワークＷ１を回転及び停止させる機構である。ワーク駆動機構２１は、図４Ａのように、第１ギヤ２７、回転軸９１に固定された第２ギヤ２８、回転軸９１に固定された雄連結された第１ベベルギヤ（図示せず）、回転軸３１に固定されて第１ベベルギヤと噛み合う第２ベベルギヤ（図示せず）、回転軸３１に固定された第３ギヤ２９、第４ギヤ３０、及び電動サーボモータ３２を有する。回転軸９１は、仮想線Ｆ２を中心として回転される。第１ギヤ２７は、コレットスピンドル２２に固定されている。第２ギヤ２８は、第１ギヤ２７に噛み合わされている。第２ギヤ２８は回転軸３１に連結され、第３ギヤ２９は回転軸３１に取り付けられている。第３ギヤ２９は第４ギヤ３０に噛み合わされている。第４ギヤ３０は、電動サーボモータ３２により回転及び停止される。コレットスピンドル２２は、ワークＷ１が取り付け及び取り外しされるアタッチメントである。

【0018】

電動サーボモータ３２の回転力が第４ギヤ３０、回転軸３１、回転軸２８、第３ギヤ２９、第２ギヤ２８を介してコレットスピンドル２２に伝達されると、コレットスピンドル２２は、仮想線Ｆ１を中心として回転される。ワーク駆動機構２１により、ワークＷ１の回転方向が切り替えられ、かつ、ワークＷ１の回転速度が制御される。

【0019】

（切削工具支持機構及び切削工具駆動機構）
図４Ｃには、切削工具支持機構４０及び切削工具駆動機構４１が示されている。切削工具支持機構４０は、切削工具を支持する機構である。切削工具支持機構４０は、アーバ４２、ホルダ４６、アーバ支持部４３、支持テーブル４４、昇降台４５を有する。アーバ４２は、回転軸であり、作業者は、カッター１４をアーバ４２に取り付け及び取り外しできる。ホルダ４６及びアーバ支持部４３は、支持テーブル４４に取り付けられており、ホルダ４６及びアーバ支持部４３は、アーバ４２を仮想線Ｃ１を中心として回転可能に支持する。

【0020】

支持テーブル４４は、昇降台４５に取り付けられており、昇降台４５はガイドレール４７に取り付けられている。支持テーブル４４は、昇降台４５により仮想線Ｇ１を中心として作動及び停止でき、かつ、停止位置に固定できる構成を有する。仮想線Ｇ１は、例えば、水平方向に沿って配置されている。

【0021】

作業者は、カッター１４でワークＷ１を切削加工する前の段階において、手作業により支持テーブル４４を仮想線Ｇ１を中心として作動させ、かつ、支持テーブル４４を所定位置で停止させた後、支持テーブル４４を固定する作業を行う。支持テーブル４４を固定する作業は、例えば、ボルト、ナットを締め付けることである。支持テーブル４４の停止位置は、製造対象であるスパイラルベベルギヤ１０のねじれ角β１、及びカッター１４の進み角γ１に基づいて決定される。さらに、昇降台４５は、ガイドレール４７により鉛直方向に作動、つまり、上昇及び下降できるように支持されている。さらに、昇降台４５を上昇、下降及び停止させるテーブル昇降機構７２が設けられている。テーブル昇降機構７２は、例えば、電動サーボモータ７３及びボールねじ機構を有する。

【0022】

切削工具駆動機構４１は、切削工具を駆動させる機構である。切削工具駆動機構４１は、アーバ４２、歯車伝動装置、及び図４Ｄに示す電動スピンドルモータ４８を有する。電動スピンドルモータ４８は、支持テーブル４４により支持されている。電動スピンドルモータ４８は、回転方向を切り替えできる。電動スピンドルモータ４８の回転力が、歯車伝動装置を経由してアーバ４２に伝達されると、アーバ４２及びカッター１４が正回転または逆回転される。切削工具駆動機構４１により、カッター１４の回転方向が切り替えられ、かつ、カッター１４の回転速度が制御される。支持テーブル４４が仮想線Ｇ１を中心として回転及び停止されると、アーバ４２、アーバ支持部４３は、仮想線Ｇ１に対して垂直な平面内で仮想線Ｇ１を中心として回転及び停止される。このように、ＣＮＣ縦型ホブ盤６０は、カッター１４を鉛直方向に上昇及び下降させることができる。ＣＮＣ縦型ホブ盤６０は、カッター１４の回転速度、カッター１４の上昇速度及び下降速度、ワークＷ１の回転速度、等を制御部が数値制御する、ＮＣホブ盤である。

【0023】

さらに、図４Ｄに示す制御盤７４が設けられている。制御盤７４は、ＣＮＣ縦型ホブ盤６０を制御するためのものである。制御盤７４は、操作部７５、制御回路７６及び記憶回路７７を有する。操作部７５は作業者により操作される。操作部７５は、タッチパネル、スイッチ、モニタ等を有し、作業者は操作部７５を操作することにより、製造対象であるスパイラルベベルギヤ１０の諸元、電動サーボモータ３２の回転速度、電動スピンドルモータ４８の回転速度、等を設定できる。スパイラルベベルギヤ１０の諸元は、例えば、歯数、歯底円の直径、全歯たけ、歯幅、ピッチ円直径、ピッチ円錐角δ１、ねじれ角β１、等を含む。

【0024】

制御回路７６は、操作部７５から入力される信号、及び記憶回路７７に記憶されているデータ、プログラム等に基づいて、電動サーボモータ３２，７１，７３の回転方向、回転速度、回転及び停止、電動スピンドルモータ４８の回転方向、回転速度、回転及び停止を、それぞれ数値制御により自動化することができる。記憶回路７７には、制御回路７６が実行する制御に用いられるデータ、プログラム等が記憶されている。

【0025】

ＣＮＣ縦型ホブ盤６０のレイアウトを説明する。仮想線Ｆ２，Ｇ１は、水平に配置される。図４Ｃのように、ＣＮＣ縦型ホブ盤６０を鉛直方向の真上から見た平面内で、仮想線Ｃ１と仮想線Ｆ２とが平行に配置され、かつ、仮想線Ｆ１の延長上に仮想線Ｇ１が配置され、仮想線Ｆ１と仮想線Ｆ２とが９０度の角度で交差して配置され、かつ、仮想線Ｃ１と仮想線Ｇ１とが９０度の角度で交差して配置されている。図４Ａのように、ＣＮＣ縦型ホブ盤６０を正面から見ると、仮想線Ｆ１及び仮想線Ｇ１が同一平面上に位置する。

【0026】

（スパイラルベベルギヤの製造例）
スパイラルベベルギヤ１０の製造例、つまり、加工例は、次の通りである。図４Ａのように、ワークＷ１を取り付けたコレットスピンドル２２が回転され、かつ、カッター１４が回転される。そして、カッター１４が上昇または下降されることにより、ワークＷ１が切削加工されてスパイラルベベルギヤ１０が製造される。カッター１４が上昇してワークＷ１を切削する工法は、クライムと呼ばれる。カッター１４が下降してワークＷ１を切削する工法は、コンベンショナルと呼ばれる。何れの工法でワークＷ１を切削加工する場合も、カッター１４は、図４Ａにおいて時計回りに回転され、ワークＷ１を切削加工して生じる切粉は下へ落下する。

【0027】

本開示のＣＮＣ縦型ホブ盤６０でスパイラルベベルギヤ１０を製造する場合、図４Ａ及び図４Ｂのように、仮想線Ｆ２に対して垂直な平面内で、スパイラルベベルギヤ１０のピッチ円錐に相当する仮想線Ｂ１と、カッター１４の移動軌跡（動作軌跡）を示す仮想線Ｈ１とが平行になる位置で、支持プレート２４が旋回台２５に対し位置決めされ、かつ、支持プレート２４が旋回台２５に対し固定される。つまり、仮想線Ｆ１が仮想線Ｈ１に対して傾斜されている状態で、カッター１４がワークＷ１を切削加工する。また、カッター１４の移動軌跡は、例えば、カッター１４が、上昇または下降する場合における仮想線Ｃ１の移動軌跡を意味する。

【0028】

そして、カッター１４を回転させ、かつ、ワークＷ１を回転させることにより、カッター１４でワークＷを切削加工する工程が開始されると、カッター１４が１回転される毎に、ワークＷ１の回転方向に間隔をおいて所定長さの歯が「１個（１条）」ずつ形成される。さらに、ワークＷ１の１回転が完了する毎に、カッター１４を仮想線Ｈ１に沿った方向に所定量移動させる制御が行われる。

【0029】

ここで、カッター１４が１回転する間に、ワークＷ１が“１／歯数”回転され、かつ、ねじれ角β１に相当する補正回転量が、ワークＷ１の回転量に与えられるように、カッター１４の回転速度及びワークＷ１の回転速度が、制御盤７４により数値制御される。このため、ワークＷ１の歯すじ１１のねじれ方向に応じて、カッター１４が１回転する間に、ワークＷ１が“１／歯数”回転を超えて回転する場合と、カッター１４が１回転する間に、ワークＷ１が“１／歯数”回転未満で回転する場合と、が生じる。なお、スパイラルベベルギヤ１０の加工中、テーブル２６は停止されている。そして、スパイラルベベルギヤ１０の加工完了後、テーブル２６が水平方向に作動、例えば、図４Ａにおいて右側へ作動される。なお、図４Ａと図４Ｂとでは、仮想線Ｆ１と仮想線Ｈ１との間に形成される鋭角側の角度が異なる。

【0030】

［加工例１］
図５は、右ねじれのカッター１４によりワークＷ１を切削加工して、右ねじれのスパイラルベベルギヤ１０を製造する例を示す概念図である。なお、図５は、仮想線Ｇ１に対して垂直な平面を想定したものであり、仮想線Ｇ１は、水平方向の直線である。図５には、仮想線Ｃ１と仮想線Ｇ１と仮想線Ｆ１と、図４Ａに示す仮想線Ｈ１とが交差する位置が、交点Ｊ１で示されている。交点Ｊ１は、仮想線Ｃ１方向でカッター１４の中心に位置する。傾斜角度θ１は、仮想線Ｃ１と仮想線Ｈ２との間に形成される鋭角側の角度である。仮想線Ｈ２は、水平方向に沿った直線である。カッター１４は、仮想線Ｃ１を中心として第１方向Ｒ１で回転される。また、ワークＷ１は、仮想線Ｆ１を中心として第２方向Ｕ２で回転される。ここで、傾斜角度θ１は、
θ１＝β１－γ１
に設定される。

【0031】

ここで、ワークＷ１の切削加工を開始する前の段階において、カッター１４及びワークＷが停止している状態で、仮想線Ｃ１が水平であり、かつ、ホルダ４６が交点Ｊ１の右側に位置している状態を第１基準位置として想定する。作業者は、支持テーブル４４を第１基準位置から、仮想線Ｇ１を中心として反時計回りに傾斜角度θ１動作させて停止させた後、支持テーブル４４を固定している。

【0032】

［加工例２］
図６は、左ねじれのカッター１４を使用して、右ねじれのスパイラルベベルギヤ１０を製造する例を示す概念図である。カッター１４は、仮想線Ｃ１を中心として第１方向Ｒ１で回転される。また、ワークＷ１は、仮想線Ｆ１を中心として第１方向Ｕ１で回転される。ここで、傾斜角度θ１は、
θ１＝β１＋γ１
に設定される。

【0033】

作業者は、ワークＷ１の切削加工を開始する前に、カッター１４及びワークＷが停止している状態において、支持テーブル４４を第１基準位置から、仮想線Ｇ１を中心として反時計回りに傾斜角度θ１動作させて停止させた後、支持テーブル４４を固定している。

【0034】

［加工例３］
図７は、左ねじれのカッター１４を使用して、左ねじれのスパイラルベベルギヤ１０を製造する例を示す概念図である。カッター１４は、仮想線Ｃ１を中心として第１方向Ｒ１で回転される。また、ワークＷ１は、仮想線Ｆ１を中心として第１方向Ｕ１で回転される。ここで、傾斜角度θ１は、
θ１＝β１－γ１
に設定される。作業者は、ワークＷ１の切削加工を開始する前に、カッター１４及びワークＷが停止している状態において、作業者は、支持テーブル４４を第１基準位置から、仮想線Ｇ１を中心として時計回りに傾斜角度θ１動作させて停止させた後、支持テーブル４４を固定している。

【0035】

［加工例４］
図８は、左ねじれのカッター１４を使用して、左ねじれのスパイラルベベルギヤ１０を製造する例を示す概念図である。カッター１４は、仮想線Ｃ１を中心として第２方向Ｒ２で回転される。また、ワークＷ１は、仮想線Ｆ１を中心として第１方向Ｕ１で回転される。ここで、傾斜角度θ１は、
θ１＝β１－γ１
に設定される。

【0036】

作業者は、ワークＷ１の切削加工を開始する前に、カッター１４及びワークＷが停止している状態において、仮想線Ｃ１が水平であり、かつ、ホルダ４６が交点Ｊ１の左側に位置している状態を第２基準位置として想定する。作業者は、支持テーブル４４を第２基準位置から、仮想線Ｇ１を中心として時計回りに傾斜角度θ１動作させて停止させた後、支持テーブル４４を固定している。

【0037】

［加工例５］
図９は、右ねじれのカッター１４を使用して、左ねじれのスパイラルベベルギヤ１０を製造する例を示す概念図である。カッター１４は、仮想線Ｃ１を中心として第１方向Ｒ１で回転される。また、ワークＷ１は、仮想線Ｆ１を中心として第２方向Ｕ２で回転される。ここで、傾斜角度θ１は、
θ１＝β１＋γ１
に設定される。

【0038】

作業者は、ワークＷ１の切削加工を開始する前に、カッター１４及びワークＷが停止している状態において、作業者は、支持テーブル４４を第１基準位置から、仮想線Ｇ１を中心として時計回りに傾斜角度θ１動作させて停止させた後、支持テーブル４４を固定している。

【0039】

［加工例６］
図１０は、右ねじれのカッター１４を使用して、左ねじれのスパイラルベベルギヤ１０を製造する例を示す概念図である。カッター１４は、仮想線Ｃ１を中心として第２方向Ｒ２で回転される。また、ワークＷ１は、仮想線Ｆ１を中心として第２方向Ｕ２で回転される。ここで、傾斜角度θ１は、
θ１＝β１＋γ１
に設定される。

【0040】

作業者は、ワークＷ１の切削加工を開始する前に、カッター１４及びワークＷが停止している状態において、作業者は、支持テーブル４４を第２基準位置から、仮想線Ｇ１を中心として時計回りに傾斜角度θ１動作させて停止させた後、支持テーブル４４を固定している。

【0041】

（他のギヤの製造例）

【0042】

［加工例７］
図１１は、右ねじれのホブ１４Ａを使用して、スパーギヤ６１を製造する例を示す概念図である。スパーギヤ６１の歯すじは、仮想線Ｃ１と平行である。ホブ１４Ａは、仮想線Ｃ１を中心として第１方向Ｒ１で回転される。また、ワークＷ２は、仮想線Ｆ１を中心として第２方向Ｕ２で回転される。ホブ１４ＡによりワークＷ２が切削加工されて、スパーギヤ６１が製造される。ワークＷ２を切削加工する場合、図１１に示す仮想線Ｆ１が鉛直方向に沿う状態で、図４Ａに示す支持プレート２４が位置決めされ、かつ、固定される。つまり、仮想線Ｃ１に対して垂直な平面内において、仮想線Ｆ１と仮想線Ｈ１とが平行に配置される。

【0043】

また、傾斜角度θ１は、
θ１＝－γ１
に設定される。作業者は、ワークＷ２の加工を開始する前に、ホブ１４Ａ及びワークＷ２が停止している状態において、作業者は、支持テーブル４４を第１基準位置から、仮想線Ｇ１を中心として時計回りに傾斜角度θ１動作させて停止させた後、支持テーブル４４を固定している。

【0044】

［加工例８］
図１２は、左ねじれのカッター１４を使用して、スパーギヤ６１を製造する例を示す概念図である。ホブ１４Ａは、仮想線Ｃ１を中心として第１方向Ｒ１で回転される。また、ワークＷ２は、仮想線Ｆ１を中心として第１方向Ｕ１で回転される。ホブ１４ＡによりワークＷ２が切削加工されて、スパーギヤ６１が製造される。ここで、傾斜角度θ１は、
θ１＝γ１
に設定される。

【0045】

作業者は、ワークＷ２の加工を開始する前に、ホブ１４Ａ及びワークＷ２が停止している状態において、作業者は、支持テーブル４４を第１基準位置から、仮想線Ｇ１を中心として反時計回りに傾斜角度θ１動作させて停止させた後、支持テーブル４４を固定している。

【0046】

なお、加工例７及び加工例８は、スパーギヤ６１に代えて、ストレートベベルギヤを製造することもできる。また、切削工具の形状及び構造、例えば、仮想線を中心として切刃が設けられる所定角度の範囲、アーバの中心である仮想線に沿った方向で切刃が設けられる列の数は、製造するギヤの種類に応じて異なる。このため、加工例７及び加工例８において、切削工具の進み角γ１が“０度”以上であっても、傾斜角度θ１の設定に加味しない場合もある。

【0047】

（本開示の効果）
ＣＮＣ縦型ホブ盤６０によりワークＷ１を切削加工してスパイラルベベルギヤ１０を製造する場合、カッター１４の回転中心を示す仮想線Ｃ１に対して垂直な平面内において、スパイラルベベルギヤ１０のピッチ円錐に相当する仮想線Ｂ１と、カッター１４の仮想線Ｈ１とが平行となる状態で、カッター１４によりワークＷ１を切削加工する。

【0048】

また、作業者が、支持テーブル４４を仮想線Ｇ１を中心として作動させ、かつ、任意の位置で停止及び固定させることにより、右ねじれ及び左ねじれのスパイラルベベルギヤ１０を製造でき、かつ、任意のねじれ角β１を有するスパイラルベベルギヤ１０を製造できる。したがって、製造対象であるスパイラルベベルギヤ１０のねじれ角β１を、２０度以上、または、２０度未満の何れにも任意に設定できる。さらに、作業者が、支持プレート２４を仮想線Ｆ２を中心として作動させ、かつ、任意の位置で停止及び固定することにより、任意のピッチ円錐角δ１を有するスパイラルベベルギヤ１０を製造できる。

【0049】

さらに、作業者が、支持プレート２４を仮想線Ｆ２を中心として作動させ、かつ、任意の位置で停止及び固定することにより、仮想線Ｆ１と仮想線Ｈ１とを平行に位置させること、及び仮想線Ｆ１を仮想線Ｈ１に対して傾斜させること、の何れをも満足できる。したがって、ＣＮＣ縦型ホブ盤６０は、スパイラルベベルギヤ１０及び、歯すじが仮想線Ｃ１と平行なスパーギヤ６１の両方を製造できる。また、仮想線Ｃ１を第１基準位置または第２基準位置で停止させ、カッター１４によりワークＷ１を切削加工すると、歯すじが直線であるストレートベベルギヤ、ウォームを製造することもできる。

【0050】

また、図４Ａ及び図４Ｂのそれぞれに示すＣＮＣ縦型ホブ盤６０において、支持プレート２４を旋回台２５に対し固定する位置を調整し、仮想線Ｈ１と仮想線Ｆ1とを平行に位置させ、かつ、切削工具としてホブを使用すると、複数種類のギヤ、例えば、スパーギヤ、ヘリカルギヤ、ウォームホイールを製造することができる。図３Ｂ及び図３Ｃには、ホブ１４Ａの一例が示されている。ホブ１４Ａは、円筒形状のボス部１５と、ボス部１５の外周面に設けられた複数の切刃１６と、を有する。複数の切刃１６は、ボス部１５の全周に亘って所定間隔で、かつ、螺旋状に設けられている。ホブ１４Ａは、切刃１６のねじれ方向が異なる右ねじれ及び左ねじれがある。

【0051】

このように、ＣＮＣ縦型ホブ盤６０は、複数種類のギヤを製造できる。支持プレート２４を仮想線Ｆ２を中心とする作動方向に位置決め及び固定し、かつ、旋回台２５を仮想線Ｇ１に沿った方向の所定位置で固定することにより、複数種類のギヤ、例えば、スパーギヤ、ヘリカルギヤ、ストレートベベルギヤ、スパイラルベベルギヤを製造できる。

【0052】

例えば、スパーギヤまたはストレートベベルギヤの加工は、加工工具を仮想線Ｃ１を中心として１回転させる過程で、ワークに１個の歯を成形できるように、加工工具の回転速度と、ワークの回転速度とを同期させる。つまり、外周に１０枚の歯のあるスパーギヤまたはストレートベベルギヤを切削加工する場合は、まず、切削工具を1回転させる間に、ワークが３６度回転する回転速度でワークを回転させる。また、加工工具が１回転を完了する毎に、ワークを３６度回転させ、かつ、加工工具の１回転が完了する毎に、仮想線Ｈ１に沿った方向に加工工具を移動させる。上記の工程を繰り返すことにより、１個のスパーギヤまたはストレートベベルギヤの切削加工が完了する。なお、加工工具によりワークを切削加工してウォームホイールを製造する場合、テーブル２６及びワークを、水平方向、例えば、図４Ｃにおいて左右方向に作動させる工程が行われる。

【0053】

一方、歯数が１０個（１０条）のヘリカルギヤまたはスパイラルベベルギヤを切削加工する場合、加工工具が１回転する間にワークが１回転するワークの回転速度に対し、ワークが１回転に対し、ワークの回転角度が３６度を超える角度、または、ワークの回転角度が３６度未満、となるように、ワークの回転速度を制御して、加工工具によりワークを切削加工する。さらに、加工工具の１回転が完了する毎に、加工工具を仮想線Ｈ１に沿った方向に移動させる工程を繰り返すことで、全周に亘って歯数が１０個あり、かつ、各歯が右ねじれ、または、左ねじれであるヘリカルギヤまたはスパイラルベベルギヤを加工することができる。加工工具を仮想線Ｈ１に沿った方向に移動させる量は、製造しようとするギヤの歯幅に応じて決定される。

【0054】

本実施形態で説明した事項の技術的意味の一例は、次の通りである。ＣＮＣ縦型ホブ盤６０は、ギヤ切削加工装置の一例である。仮想線Ｆ１は、第１仮想線の一例である。仮想線Ｃ１は、第２仮想線の一例である。仮想線Ｆ２は、第３仮想線の一例である。仮想線Ｇ１は、第４仮想線の一例である。仮想線Ｂ１は、第５仮想線の一例である。仮想線Ｈ１は、第６仮想線の一例である。コレットスピンドル２２は、ワーク支持部の一例である。カッター１４及びホブ１４Ａは、切削工具の一例である。アーバ４２は、切削工具支持部の一例である。支持プレート２４及び旋回台２５は、第１可動部の一例である。支持テーブル４４は、第２可動部の一例である。昇降台４５及びガイドレール４７は、作動機構の一例である。テーブル駆動機構７０は、水平作動機構の一例である。図４Ｃは、“作動機構を鉛直方向の真上から見た平面”の一例である。図４Ａ及び図４Ｂは、“第３仮想線に対して垂直な平面”の一例である。図５－図１２のそれぞれは、“第４仮想線に対して垂直な平面”の一例である。

【0055】

本実施形態は、図面を用いて開示されたものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、本実施形態において、ギヤの諸元は任意に設定できる。

【産業上の利用可能性】

【0056】

本実施形態は、ワークを切削加工して複数種類のギヤを製造するギヤ切削加工装置として利用可能である。

【符号の説明】

【0057】

１４…カッター、１４Ａ…ホブ、２２…コレットスピンドル、２４…支持プレート、２５…旋回台、４２…アーバ、４４…支持テーブル、４５…昇降台、４７…ガイドレール、６０…ＣＮＣ縦型ホブ盤、７０…テーブル駆動機構、Ｂ１，Ｃ１，Ｆ１，Ｆ２，Ｇ１…仮想線、Ｈ１…移動軌跡

【要約】

【課題】複数種類のギヤを製造できるＣＮＣ縦型ホブ盤を提供する。
【解決手段】ワークを支持するコレットスピンドル２２と、ワークを切削加工するカッター１４を支持するアーバ４２と、を有するＣＮＣ縦型ホブ盤６０であって、コレットスピンドル２２を仮想線Ｆ２を中心として作動可能に支持し、かつ、仮想線Ｆ２を中心とする円周方向の所定位置で停止させる支持プレート２４と、カッター１４を、仮想線Ｃ１と交差する仮想線Ｇ１を中心として作動可能に支持する支持テーブル４４と、アーバ４２を鉛直方向に作動させる昇降台４５と、を有し、仮想線Ｆ２及び仮想線Ｇ１が水平に配置され、昇降台４５を鉛直方向の真上から見た平面内で、仮想線Ｃ１と仮想線Ｆ２とが平行に配置され、かつ、仮想線Ｆ１の延長上に仮想線Ｇ１が配置され、仮想線Ｆ１と仮想線Ｆ２とが９０度で交差され、かつ、仮想線Ｃ１と仮想線Ｇ１とが９０度で交差されている。
【選択図】図４Ｃ

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図4D】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】