专利名称：齿轮加工机械的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在进行砂轮对被加工齿轮的磨削之前，进行成为螺纹状砂轮与被加工齿轮能够啮合的旋转相位关系那样的对齿动作的齿轮加工机械。
背景技术：
一直以来，作为利用螺纹状砂轮等对热处理后的齿轮进行磨削并高效率地对该齿轮的齿面进行精加工的装置，提供有齿轮磨床。在这种齿轮磨床中，在使螺纹状砂轮与齿轮啮合的状态下，通过使它们相对旋转，来磨削齿轮，因此在螺纹状砂轮与齿轮啮合之前，进行成为螺纹状砂轮的刃(山谷)与齿轮的齿(山谷)能够啮合的旋转相位关系那样的对齿动作。另外，在齿轮磨床中，提供一种如下的方式以实现加工周期的缩短为目的，在将 齿轮搬入工件加工位置之前，控制该齿轮的旋转相位，从而预先完成上述的对齿动作。这种进行了对齿动作的齿轮磨床例如在专利文献I中有公开。在先技术文献专利文献专利文献I :日本特表2002-532265号公报这里，磨削时的齿轮需要用于确保成为目标的加工精度的高精度的定位和耐受加工负载的大的旋转驱动力。由此，在磨削时用于使该齿轮旋转的工件加工用电动机处于成为高精度且大的电动机的倾向。并且，在上述以往的齿轮磨床中，在用于更换为未加工的齿轮的工件更换位置与用于磨削齿轮的工件加工位置之间，为了通过旋转板使齿轮回旋，而在该旋转板自身设有多个上述的工件加工用电动机。然而，在这种结构中，使旋转板旋转的电动机也不可避免地成为高精度且大的电动机。而且，由于难以高精度地定位重量化的旋转板，因此可能会导致加工精度的下降。
发明内容
因此，本发明用于解决上述课题，目的在于提供一种能够以简单的结构且高精度地进行齿轮的加工的齿轮加工机械。解决上述课题的第一发明的齿轮加工机械在齿轮加工用工具进行被加工齿轮的加工之前，进行使所述齿轮加工用工具与被加工齿轮成为能够啮合的旋转相位关系那样的对齿动作，其特征在于，具备工件加工用旋转轴，其由床身支承为能够旋转，且使配置在用于由所述齿轮加工用工具进行加工的工件加工位置的被加工齿轮旋转；尾座，其能够保持被加工齿轮；工件回旋机构，其由所述床身支承为能够旋转，将所述尾座支承为能够在所述工件加工位置侧与用于更换为未加工的被加工齿轮的工件更换位置侧之间绕着工件回旋轴回旋并能够沿着工件回旋轴方向移动；工件移动机构，其设置于所述工件回旋机构，并使所述尾座沿着工件回旋轴方向移动；工件对齿用旋转轴，其设置于所述尾座，并使由该尾座保持的被加工齿轮旋转；旋转相位检测机构，其检测借助所述工件对齿用旋转轴而旋转的被加工齿轮的旋转相位；以及控制机构，其对所述工件对齿用旋转轴的旋转进行控制，以便于在通过所述工件回旋机构及所述工件移动机构将由所述尾座保持的被加工齿轮配置在所述工件加工位置上之前，基于所述旋转相位检测机构检测到的旋转相位，使被加工齿轮成为能够与所述齿轮加工用工具啮合的旋转相位。解决上述课题的第二发明的齿轮加工机械的特征在于， 所述齿轮加工用工具是在外周面上形成有螺旋状的螺纹牙的螺纹状砂轮，所述控制机构对所述工件对齿用旋转轴的旋转进行控制，以便于在通过所述工件回旋机构及所述工件移动机构将由所述尾座保持的被加工齿轮配置在所述工件加工位置上之前，基于所述旋转相位检测机构检测到的旋转相位，使被加工齿轮成为能够与所述螺纹砂轮啮合的旋转相位，然后，再对所述工件对齿用旋转轴的旋转进行控制，以便于使被加工齿轮以与所述螺纹状砂轮同步旋转的所述工件加工用旋转轴的旋转速度的相同的旋转速度进行旋转。发明效果因此，根据本发明的齿轮加工机械，工件加工用旋转轴由床身支承为能够旋转，而工件对齿用旋转轴由工件回旋机构的尾座支承为能够旋转，该工件回旋机构由床身支承为能够旋转，从而能够使工件加工用旋转轴和工件对齿用旋转轴分别旋转，因此能够以简单的结构且高精度地进行被加工齿轮的加工。
图I是本发明的一个实施例的齿轮磨床的主视图。图2是本发明的一个实施例的齿轮磨床的俯视图。图3是本发明的一个实施例的齿轮磨床的主要部分放大图。图4是本发明的其他实施例的齿轮磨床的主要部分放大图。
具体实施例方式以下，使用附图，详细说明本发明的齿轮加工机械。需要说明的是，下述记载的实施方式将本发明的齿轮加工机械适用于齿轮磨床。实施例如图I及图2所示，在齿轮磨床(齿轮加工机械)I设有床身11，在该床身11上支承有能够沿着水平的X轴方向移动的柱12。在柱12上支承有沿着铅垂的Z轴方向能够升降的滑鞍13，在该滑鞍13上支承有能够沿着与X轴方向及Z轴方向正交的Y轴方向移动的砂轮头14。并且，在砂轮头14上支承有能够绕着与Y轴方向平行的砂轮旋转轴B旋转的砂轮主轴15，在该砂轮主轴15的前端安装有在外周面上形成有螺旋状的螺纹牙的可拆装的螺纹状砂轮(齿轮加工用工具)16。因此，通过驱动柱12、滑鞍13、砂轮头14，而能够使螺纹状砂轮16沿着X轴方向、Y轴方向、Z轴方向移动，并且，通过砂轮头14使砂轮主轴15旋转，从而能够使螺纹状砂轮16绕着砂轮旋转轴B旋转。另外，如图I及图3所示，圆筒状的工作台21以与柱12的螺纹状砂轮16对置的方式设置在床身11上。在工作台21内，圆筒状的工件加工用旋转轴22经由轴承23被支承为能够绕着铅垂的工件旋转轴Cl旋转，在该工件加工用旋转轴22的上端，能够夹紧作为被加工外齿轮的工件W1。而且，在工件加工用旋转轴22内，工件夹紧用杆24被支承为能够沿着其轴(工件旋转轴Cl)方向滑动。在工件夹紧用杆24的上端形成有把持部24a，该把持部24a能够把持后述的卡合构件56的卡合部56a。而且，在工件夹紧用杆24的中间部形成有大径的活塞部24b，该活塞部24b由汽缸室22a收容，该汽缸室22a形成在工件加工用旋转轴22内。
S卩，若向汽缸室22a与活塞部24b之间的上侧空间部供给液压，则活塞部24b被向下方按压，因此该工件夹紧用杆24朝向下方滑动。另一方面，若向汽缸室22a与活塞部24b之间的下侧空间部供给液压，则活塞部24b被向上方按压，因此该工件夹紧用杆24朝向上方滑动。并且，在工作台21的内周面与工件加工用旋转轴22的外周面之间设有由定子和转子构成的工件加工用电动机25。因此，通过驱动工件加工用电动机25，而工件夹紧用杆24与工件加工用旋转轴22 —起旋转，因此能够使该工件加工用旋转轴22的上端夹紧的工件Wl绕着工件旋转轴Cl旋转。此时，工件加工用旋转轴22的旋转角度由设置在工件加工用旋转轴22的下端的未图示的旋转角度检测器来检测。而且，如图I至图3所示，在床身11上，工件回旋装置(工件回旋机构)30设置在柱12的隔着工作台21的相反侧。详细情况后述，该工件回旋装置30在用于更换为未加工的工件Wl的工件更换位置Pl与用于通过螺纹状砂轮16对该未加工的工件Wl进行磨削的工件加工位置P2之间，搬运尾座50保持的工件Wl。工件回旋装置30具有固定部31和旋转部32。固定部31固定在床身11上，旋转部32在该固定部31的上部经由轴承33、34被支承为能够绕着工件回旋轴C2旋转。在旋转部32的下端形成有轴部32a。在该轴部32a的外周面与固定部31的内周面之间设有由定子和转子构成的工件回旋用电动机35，在该轴部32a的下端设有旋转角度检测器36。因此，通过使工件回旋用电动机35驱动，而能够使旋转部32绕着工件回旋轴C2旋转。此时，旋转部32的旋转角度由旋转角度检测器36检测。另外，在固定部31中的与工作台21对置的侧面的相反侧的侧面上设有工件更换台41。在工件更换台41上安装有圆筒状的工件安装夹具42，在该工件安装夹具42能够安装工件Wl。S卩，工件Wl通过安装于工件安装夹具42，而配置在上述的工件更换位置Pl上。并且，对齿用传感器(旋转相位检测机构)43经由安装板44而安装在工件更换台41上。该对齿用传感器43是接近式传感器等非接触式传感器，检测工件Wl的齿部及齿槽部(山谷)或左右两齿面的位置。需要说明的是，对齿用传感器43的安装位置设定成与工件Wl对置，该工件Wl位于比工件更换位置Pl稍靠上方。另一方面，在旋转部32中的对置的各侧面上分别设有沿着Z轴方向延伸的左右一对导轨37。在这各组导轨37上支承有能够沿着Z轴方向升降的尾座50，在旋转部32的上部设有与各尾座50对应的尾座升降用电动机(工件移动机构)51。因此，通过尾座升降用电动机51的驱动，而能够使尾座50沿着Z轴方向升降。在尾座50内，圆筒状的工件对齿用旋转轴52经由轴承53被支承为能够旋转，在其下端连接有工件心轴54。并且，在所述工件对齿用旋转轴52内及工件心轴54内支承有能够沿着它们的轴向滑动的工件保持用杆55。而且，在工件保持用杆55的下端连接有卡合构件56,在该卡合构件56的下端形成有球状的卡合部56a。需要说明的是,该卡合部56a能够与上述的工件夹紧用杆24的把持部24a卡合。而且，在工件心轴54的下端与工件保持用杆55的下端之间且遍及它们的外周面设有环状的夹头57。夹头57能够从其内侧保持工件W1，其外径形成得比工件Wl的内径稍小。另外，夹头57的内周面由以其轴向中间部为边界的2个上侧倾斜面及下侧倾斜面构成，所述上侧倾斜面和下侧倾斜面与在工件心轴54的下端形成的心轴倾斜面和在工件 保持用杆55的下端形成的杆倾斜面分别能够接触。因此，通过使工件保持用杆55滑动，在该杆倾斜面的向下侧倾斜面的楔形作用下，夹头57进行扩径或缩径，因此能够进行该夹头57对工件Wl的保持或保持解除(脱离)。并且，在工件对齿用旋转轴52的上端形成有大径的弹簧收容部52a，而在工件保持用杆55的上端形成有按压部55a。按压部55a在弹簧收容部52a内被支承为能够滑动，在弹簧收容部52a与按压部55a之间夹设有压缩状态的工件保持用弹簧58。而且，在尾座50的上端设有工件保持解除用汽缸59，该工件保持解除用汽缸59的杆59a能够按压工件保持用杆55的按压部55a。因此，通过工件保持用弹簧58将工件保持用杆55朝向上方拉伸，由此，其杆倾斜面上升，而按压夹头57的下侧倾斜面(内周面)。由此，夹头57扩径，因此能够通过该夹头57来保持工件Wl。另一方面，通过工件保持解除用汽缸59的杆59a按压工件保持用杆55的按压部55a，使工件保持用弹簧58收缩，由此，其杆倾斜面下降，而从夹头57的下侧倾斜面(内周面)分离。由此，夹头57缩径，因此能够解除该夹头57对工件Wl的保持。另外，在尾座50的内周面与工件对齿用旋转轴52 (弹簧收容部52a)的外周面之间设有由定子和转子构成的工件对齿用电动机60，在该工件对齿用旋转轴52的上端设有旋转角度检测器61。因此，通过工件对齿用电动机60的驱动，而工件保持用杆55与工件对齿用旋转轴52 —起旋转，因此能够使由夹头57保持的工件Wl旋转。此时，工件对齿用旋转轴52的旋转角度由旋转角度检测器61检测。并且，在齿轮磨床I上设有对该齿轮磨床I整体进行统一控制的NC装置(控制机构)90，该NC装置90与例如柱12、滑鞍13、砂轮头14、工件回旋装置30、对齿用传感器43、尾座50等连接。由此，在NC装置90中，基于输入的工件各种因素或加工(磨削)条件，来控制螺纹状砂轮16对工件Wl的磨削动作，并且在进行该磨削动作之前，对成为螺纹状砂轮16与工件Wl能够啮合的旋转相位关系那样的对齿动作进行控制。因此，在使用齿轮磨床I进行工件Wl的磨削时，如图3所示，首先，在工件更换位置Pl即工件安装夹具42上，从加工完的工件Wl更换为未加工的工件Wl。
接下来，在工件更换位置Pl的轴上，使回旋完的尾座50下降，将其夹头57配置在工件Wl的内侧。然后，通过工件保持用弹簧58的作用，使夹头57扩径，保持了工件Wl之后，使尾座50稍上升。接下来，驱动工件对齿用电动机60，使工件Wl以低速的对齿用旋转速度旋转。此时，通过对齿用传感器43，根据工件Wl的齿(山谷)来检测其旋转相位误差。然后，基于检测到的工件Wl的旋转相位误差，为了修正该旋转相位误差而进一步驱动工件对齿用电动机60，使工件Wl以高速的加工用旋转速度旋转。与此同时，在使尾座50进一步上升之后，驱动工件回旋用电动机35，使保持有工件Wl的尾座50绕着工件回旋轴C2回旋。由此，工件Wl向工件加工位置P2侧移动，配置在与工件旋转轴Cl同轴上。
接下来，使尾座50下降，将工件Wl配置在成为工件加工位置P2的工件加工用旋转轴22上。此时，卡合构件56的卡合部56a由工件夹紧用杆24的把持部24a把持，并且向汽缸室22a的上侧空间部供给液压，从而使工件夹紧用杆24朝向下方滑动，因此在工件加工用旋转轴22与工件心轴54之间将工件Wl夹紧。由此，工件Wl在被夹紧的状态下绕着工件旋转轴Cl以加工用旋转速度旋转。需要说明的是，工件加工用旋转轴22在工件Wl被夹紧之前预先以上述加工用旋转速度旋转。然后，驱动柱12、滑鞍13、砂轮头14、砂轮主轴15，使螺纹状砂轮16沿着砂轮旋转轴B旋转并与夹紧的工件Wl啮合。接下来，从这种啮合的状态开始，使螺纹状砂轮16沿着Z轴方向摆动，从而利用该螺纹状砂轮16的刃面来磨削工件Wl的齿面。然后，当工件Wl的磨削完成时，在使螺纹状砂轮16从该工件Wl分离之后，停止工件加工用旋转轴22及工件对齿用旋转轴52的驱动。此时，向汽缸室22a的下侧空间部供给液压，而工件夹紧用杆24朝向上方滑动，因此在工件加工用旋转轴22与工件心轴54之间将工件Wl松开。接下来，在使尾座50上升之后，使其回旋再下降，将保持的加工完的工件Wl配置在工件安装夹具42上。并且，通过驱动工件保持解除用汽缸59，而使夹头57缩径，将工件Wl的保持解除，之后，使尾座50上升。由此，再更换为新的未加工的工件W1，反复进行上述的对齿动作及磨削动作。需要说明的是，在上述的实施方式中，作为磨削工件Wl的砂轮，使用了螺纹状砂轮16,但也可以使用圆盘状的砂轮(齿轮加工用工具)。在使用这种砂轮时，通过对齿用传感器43检测到工件Wl的旋转相位误差之后，通过工件对齿用电动机60以修正该旋转相位误差的方式定位工件Wl。接着，使定位的状态的工件Wl回旋，在工件加工位置P2处进行夹紧。并且，通过使工件加工用旋转轴22及工件对齿用旋转轴52以工件Wl的I个齿槽量进行分度旋转并绕着砂轮旋转轴B旋转的上述砂轮，来进行该工件Wl的磨削。此外，在上述的实施方式中，用于进行磨削的被加工齿轮为外齿轮的工件Wl，但也可以为内齿轮的工件W2。因此，使用图4 (a)、(b)，详细说明能够磨削这种被加工内齿轮即工件W2的齿轮磨床(齿轮加工机械)。需要说明的是，对于与上述的实施方式中说明的构件相同的构件，标注同一标号，省略重复的说明。如图4 Ca)所示，在工件加工用旋转轴22的上端形成有圆筒状的夹头收容部71，在工件夹紧用杆24的上端连接有圆筒状的工件夹紧用夹头72。并且，工件夹紧用夹头72以收容在夹头收容部71内的方式配置。工件夹紧用夹头72能够从工件W2的外侧夹紧工件W2，其内径形成得比工件W2的外径稍大。而且，在工件夹紧用夹头72的上端外周面形成有外侧倾斜面，该外侧倾斜面能够与在夹头收容部71的上端形成的内侧倾斜面接触。因此，通过使工件夹紧用杆24滑动，在内侧倾斜面的向外侧倾斜面的楔形作用下，工件夹紧用夹头72的上端进行扩径或缩径，因此能够进行该工件夹紧用夹头72对工件W2的夹紧或松开。
此外，如图4 (b)所示，在工件对齿用旋转轴52的下端连接有圆筒状的工件心轴81，在该工件心轴81内支承有能够沿着其轴向滑动的工件保持用杆55。并且，在工件保持用杆55的下端连接有圆筒状的工件保持用夹头82，该工件保持用夹头82以收容在工件心轴81内的方式配置。工件保持用夹头82能够从工件W2的外侧保持工件W2，其内径形成得比工件W2的外径稍大。而且，在工件保持用夹头82的下端外周面形成有外侧倾斜面，该外侧倾斜面能够与在工件心轴81的下端形成的内侧倾斜面接触。因此，通过使工件保持用杆55滑动，在内侧倾斜面的向外侧倾斜面的楔形作用下，工件保持用夹头82的下端进行扩径或缩径，因此能够进行该工件保持用夹头82对工件W2的保持或保持解除(脱离)。需要说明的是，如图4(b)所示，对齿用传感器43设置在工件安装夹具42的内侧。而且，螺纹状砂轮16变更为能够与工件W2的内齿啮合的尺寸的部件。并且，在利用工件夹紧用夹头72将工件W2夹紧之后，将工件保持用夹头82的保持解除，使该工件保持用夹头82向上方退避。接着，利用移动到工件W2内的螺纹状砂轮16进行该工件W2的磨削。因此，根据本发明的齿轮磨床，将工件加工用旋转轴22由床身11支承为能够旋转，而将工件对齿用旋转轴52在工件回旋装置30的尾座50内支承为能够旋转，该工件回旋装置30由该床身11支承为能够旋转，从而能够分别设置用于使工件加工用旋转轴22旋转的工件加工用电动机25和用于使工件对齿用旋转轴52旋转的工件对齿用电动机60。由此，工件对齿用电动机60在工件Wl、W2的对齿时，仅使工件Wl、W2旋转，在磨削工件Wl时，在与工件加工用旋转轴22之间夹紧工件Wl而以与该工件加工用旋转轴22相同的加工用旋转速度旋转，在磨削工件W2时，无需从该工件W2退避进行旋转。其结果是，能够使工件对齿用电动机60为廉价且小型的部件，而且，用于使具备该工件对齿用电动机60的尾座50回旋的工件回旋用电动机35也能够为比较小的部件。而且，工件加工用旋转轴22由具有高刚性的床身11支承为能够旋转，从而能够不受到来自螺纹状砂轮16的加工负载的影响地使该工件加工用旋转轴22旋转。由此，能够以简单的结构且高精度地进行工件Wl、W2的磨削。需要说明的是，在上述的实施方式中，说明了将本发明的齿轮加工机械适用于齿轮磨床的情况，但也可以适用于进行基于滚刀的滚切或基于硬质合金刮削滚刀的旋刮加工的滚齿机。
工业实用性
本发明能够适用于以短时间内且适当地进行砂轮与被加工齿轮之间的对齿为目的的齿轮磨床。
权利要求
1.一种齿轮加工机械，在利用齿轮加工用工具进行被加工齿轮的加工之前，进行使所述齿轮加工用工具与被加工齿轮成为能够啮合的旋转相位关系的对齿动作，其特征在于，具备 工件加工用旋转轴，由床身支承为能够旋转，且使配置在用于由所述齿轮加工用工具进行加工的工件加工位置的被加工齿轮旋转； 尾座，能够保持被加工齿轮； 工件回旋机构，由所述床身支承为能够旋转，将所述尾座支承为能够在所述工件加工位置侧与用于更换为未加工的被加工齿轮的工件更换位置侧之间绕着工件回旋轴回旋，并能够沿着工件回旋轴方向移动； 工件移动机构，设置于所述工件回旋机构，并使所述尾座沿着工件回旋轴方向移动； 工件对齿用旋转轴，设置于所述尾座，并使由该尾座保持的被加工齿轮旋转； 旋转相位检测机构，检测借助所述工件对齿用旋转轴而旋转的被加工齿轮的旋转相位；以及 控制机构，对所述工件对齿用旋转轴的旋转进行控制，以便于在通过所述工件回旋机构及所述工件移动机构将由所述尾座保持的被加工齿轮配置在所述工件加工位置之前，基于所述旋转相位检测机构检测到的旋转相位，使被加工齿轮成为能够与所述齿轮加工用工具啮合的旋转相位。
2.根据权利要求I所述的齿轮加工机械，其特征在于， 所述齿轮加工用工具是在外周面上形成有螺旋状的螺纹牙的螺纹状砂轮， 所述控制机构对所述工件对齿用旋转轴的旋转进行控制，以便于在通过所述工件回旋机构及所述工件移动机构将由所述尾座保持的被加工齿轮配置在所述工件加工位置之前，基于所述旋转相位检测机构检测到的旋转相位，使被加工齿轮成为能够与所述螺纹砂轮啮合的旋转相位，然后，再对所述工件对齿用旋转轴的旋转进行控制，以便于使被加工齿轮以与所述螺纹状砂轮同步旋转的所述工件加工用旋转轴的旋转速度相同的旋转速度进行旋转。
全文摘要
本发明提供一种能够以简单的结构且高精度地进行齿轮的加工的齿轮加工机械。因此，在进行磨削之前进行对齿动作的齿轮磨床中，具备工件加工用旋转轴(22)，其使工件加工位置(P2)的工件(W1)旋转；工件回旋装置(30)，其使保持工件(W1)的尾座(50)在工件更换位置(P1)侧与工件加工位置(P2)侧之间回旋；工件对齿用旋转轴(52)，其使尾座(50)的工件(W1)旋转；对齿用传感器(43)，其检测借助工件对齿用旋转轴(52)而旋转的工件(W1)的旋转相位，其中，对工件对齿用旋转轴(52)的旋转进行控制，以便于在将尾座(50)的工件(W1)配置在工件加工位置(P2)上之前，基于检测到的旋转相位，使工件(W1)与螺纹状砂轮(16)啮合。
文档编号B23F23/00GK102791411SQ201080065089
公开日2012年11月21日 申请日期2010年9月30日 优先权日2010年3月31日
发明者增尾光一, 桥谷道明, 胜间俊文, 芦泽祐二 申请人:三菱重工业株式会社