歯車仕上げ装置
【課題】適度で安定した大きさの加工負荷を連続して被加工歯車に加えることにより、歯の歯面の仕上げ処理に要する時間を短縮することができ、しかも、仕上げ処理による歯形の変形を抑制することができる歯車仕上げ装置を提供する。
【解決手段】被加工歯車５０は、駆動用モータ２０によって回転駆動される駆動側ラップ歯車２１と、ブレーキ用モータ３３に駆動トルクを伝達するブレーキ側ラップ歯車３４と、回転自在に支持される案内歯車とにより心なし状態で保持される。駆動用モータ２０は、予め設定された第１回転数で運転され、ブレーキ用モータ３３は、第１回転数よりも低い第２回転数を目標指令回転数として運転される。ブレーキ用モータ３３は、駆動用モータ２０から両ラップ歯車２１，３４及び被加工歯車５０を介して加わる駆動トルクに対して逆方向のブレーキトルクを連続的に発生する。
【解決手段】被加工歯車５０は、駆動用モータ２０によって回転駆動される駆動側ラップ歯車２１と、ブレーキ用モータ３３に駆動トルクを伝達するブレーキ側ラップ歯車３４と、回転自在に支持される案内歯車とにより心なし状態で保持される。駆動用モータ２０は、予め設定された第１回転数で運転され、ブレーキ用モータ３３は、第１回転数よりも低い第２回転数を目標指令回転数として運転される。ブレーキ用モータ３３は、駆動用モータ２０から両ラップ歯車２１，３４及び被加工歯車５０を介して加わる駆動トルクに対して逆方向のブレーキトルクを連続的に発生する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、歯車形状の工具を用いて被加工歯車の歯面を仕上げ処理する歯車ラップ装置、歯車ホーニング装置及び歯車シェービング装置などの歯車仕上げ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の歯車仕上げ装置としては、例えば特許文献１に開示される歯車ラップ装置がある。この歯車ラップ装置は、駆動用モータによって回転駆動される駆動軸に被加工歯車を支持し、この被加工歯車に対し、従動軸に支持されたラップ歯車を噛み合わせている。そして、被加工歯車を回転させ、被加工歯車の歯面とラップ歯車の歯面とを摺り合わせることによって、被加工歯車の歯面をラップ仕上げしてその面粗度を上げるようになっている。この構成において、従動軸には、メカブレーキによるブレーキトルクが常時付与されている。従って、被加工歯車には、そのブレーキトルクに対応した大きさの加工負荷が加えられ、この加工負荷によってラップ仕上げの効率が高められている。
【特許文献１】特開２０００−３４３３２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、被加工歯車の歯面を精度良く仕上げるためには、被加工歯車に対して適度な大きさの加工負荷を連続して加えることが必要である。すなわち、加工負荷が大きすぎると、歯面が均一にラップされず、歯形精度が低下する。一方、加工負荷の大きさが小さすぎると、ラップ仕上げに要する時間が長くなる。しかしながら、上記ラップ装置においては、メカブレーキのブレーキトルクによって加工負荷を生成しているため、適度な大きさの加工負荷を連続して被加工歯車に加えることができなかった。すなわち、メカブレーキは、機械的なブレーキ力を回転体に加えて摩擦を発生させることよってブレーキトルクを生成するため、所望の大きさのブレーキトルクを連続して生成するためには、摩擦力を安定させる必要がある。ところが、回転体に対して連続してブレーキ力を加えると、摩擦発熱により摩擦部分の摩擦係数が変動してしまう。しかも、この摩擦係数の変動に応じてブレーキ力を調節することは、一般のメカブレーキにおいては困難である。このため、適度な大きさのブレーキトルクを連続して発生させることは困難であり、適度な大きさの加工負荷を被加工歯車に対して連続して加えることができなかった。
【０００４】
この発明の目的とするところは、適度で安定した大きさの加工負荷を連続して被加工歯車に加えることにより、歯の歯面の仕上げ処理に要する時間を短縮することができ、しかも、仕上げ処理による歯形の変形を抑制することができる歯車仕上げ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、仕上げ用歯車と被加工歯車とを噛み合わせ、そのいずれか一方に駆動用モータから駆動トルクを作用させるとともに他方に対してブレーキトルクを作用させることより、そのブレーキトルクの大きさに対応する加工負荷を両歯車間に付与するように構成した歯車仕上げ装置であって、前記ブレーキトルクを、電磁気力により非接触で生成するブレーキトルク生成手段を備えたことを特徴とする。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明に加えて、前記ブレーキトルクの大きさを検出する検出手段と、そのブレーキトルクの大きさに基づいて前記ブレーキトルク生成手段を制御する制御手段とを備え、同制御手段は、同ブレーキトルクの大きさを設定値に維持させることを特徴とする。
【０００７】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明に加えて、前記ブレーキトルク生成手段は、前記駆動用モータから前記被加工歯車に作用される被加工歯車の回転数と、ブレーキ用モータから同被加工歯車に作用される被加工歯車の回転数との間に差を持たせることによってブレーキトルクを発生させることを特徴とする。
【０００８】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の発明に加えて、前記駆動用モータの駆動トルクを前記被加工歯車に伝達する第１の仕上げ用歯車と、同被加工歯車から駆動トルクが伝達される第２の仕上げ用歯車とにより前記仕上げ用歯車を構成したことを特徴とする。
【０００９】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明に加えて、前記第１の仕上げ用歯車及び前記第２の仕上げ用歯車の少なくともいずれか一方の歯数と、前記被加工歯車の歯数とを、その一方が他方によって割り切れないように設定したことを特徴とする。
【００１０】
請求項６に記載の発明は、請求項４または請求項５に記載の発明において、回転自在に支持されるとともに前記被加工歯車に噛み合わされる案内歯車を備え、前記第１の仕上げ用歯車、第２の仕上げ用歯車、及び、前記案内歯車により、被加工歯車を心なし状態で回転駆動するように構成したことを特徴とする。
【００１１】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の発明において、前記仕上げ用歯車により被加工歯車をラップ仕上げすることを特徴とする。
（作用）
請求項１に記載の発明によれば、ブレーキトルク生成手段が電磁気力により非接触で生成するブレーキトルクは、適度な大きさで安定したものとなる。このブレーキトルクにより、適度な大きさの加工負荷が仕上げ用歯車及び非加工歯車に連続して加えられる。このため、歯の歯面の仕上げ処理に要する時間が短縮されるとともに、仕上げ処理による歯形の変形が抑制される。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、ブレーキトルクの大きさが設定値に精度良く維持されるため、被加工歯車の歯形の変形が有効に抑制されるとともに、歯面の仕上げ処理に要する時間が有効に短縮される。
【００１３】
請求項３に記載の発明によれば、駆動用モータ及びブレーキ用モータの少なくとも一方の回転数を変化させることにより、ブレーキトルクの大きさを制御によって変更することができるため、被加工歯車の仕上げ処理中に加工負荷の大きさを変更することができる。従って、例えば、被加工歯車の各歯に対する仕上げ処理の程度を各歯の幅すじ方向において意図的に変化させたり、あるいは、均一化させたりすることができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明によれば、第１の仕上げ用歯車と、第２の仕上げ用歯車とにより、被加工歯車の各歯の両歯面が同時に仕上げ処理される。従って、１つの被加工歯車に対する仕上げ処理を、歯車仕上げ装置に対して被加工歯車を装着し直すことなく行うことができるため、仕上げ処理に要する時間が短縮される。
【００１５】
請求項５に記載の発明によれば、被加工歯車の各歯の仕上げ処理に作用する第１の仕上げ用歯車及び第２の仕上げ用歯車の少なくともいずれか一方の各歯が順次入れ替わる。このため、被加工歯車の各歯間における仕上げ処理の程度のばらつきが抑制される。
【００１６】
請求項６に記載の発明によれば、歯車仕上げ装置に対する被加工歯車の取り付け及び取り外しが容易となる。このため、１つの被加工歯車の仕上げ処理に要する時間が短縮される。
【００１７】
請求項７に記載の発明によれば、歯車の歯面のラップ仕上げを行う歯車仕上げ装置において、請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の作用が発揮される。
【発明の効果】
【００１８】
この発明によれば、適度で安定した大きさの加工負荷を連続して被加工歯車に加えることにより、歯の歯面の仕上げ処理に要する時間を短縮することができ、しかも、仕上げ処理による歯形の変形を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（第１実施形態）
次に、この発明を、外歯車用の歯車ラップ装置に具体化した第１実施形態について図１〜図８を用いて説明する。この歯車ラップ装置は、外歯車よりなる被加工歯車を心なし状態で支持する構成を備えている。
【００２０】
図１、図２及び図３に示すように、歯車仕上げ装置としての歯車ラップ装置１０の基台１１上には、駆動側ラップ歯車支持部１２の駆動側移動台１５が、第１スライド機構１３を介して図１に矢印ｃで示す左右方向において移動可能に支持されている。そして、駆動側ラップ歯車支持部１２は、駆動側移動ハンドル１４によって矢印ｃ方向に移動されるとともに任意の位置に位置決めされる。駆動側移動台１５には、駆動側支持軸１６が回動可能に支持されるとともに、その端部には、第２スライド機構１７を介して駆動側フレーム１８が支持されている。駆動側支持軸１６は、手動操作によってＯＮ／ＯＦＦされるサーボモータにより回動されるとともに任意の回動位置に位置決めされる。前記駆動側フレーム１８は、第２スライド機構１７を介して駆動側支持軸１６の中心軸に対する径方向において移動可能であるとともに、サーボモータよりなる駆動側シフトモータ１９により同方向において往復移動される。
【００２１】
前記駆動側フレーム１８には、駆動用モータ２０が固定支持されるとともに、駆動側ラップ歯車２１を支持するための支持軸２２が設けられている。駆動用モータ２０の出力軸は、図示しない伝達経路を介して支持軸２２に連結される。駆動側ラップ歯車２１の中心軸線は、前記駆動側支持軸１６の回動により、水平方向から例えば上向きに最大４５°まで、及び、水平方向から下向きに最大−４５°までの任意の傾斜角度に配置される。駆動用モータ２０には、例えばサーボモータが用いられる。また、駆動側ラップ歯車２１には、例えばモノマーキャスト（ＭＣ）ポリアミド系合成樹脂製のものが用いられる。
【００２２】
図１、図４及び図５に示すように、前記基台１１上には、ブレーキ側ラップ歯車支持部２５のブレーキ側移動台２８が、第３スライド機構２６を介して図１に矢印ｃで示す左右方向において移動可能に支持されている。そして、ブレーキ側ラップ歯車支持部２５は、ブレーキ側移動ハンドル２７によって矢印ｃ方向に移動されるとともに任意の位置に位置決めされる。ブレーキ側移動台２８には、前記駆動側支持軸１６と中心軸線を共有するブレーキ側支持軸２９が回動可能に支持されるとともに、その端部には、第４スライド機構３０を介してブレーキ側フレーム３１が支持されている。ブレーキ側支持軸２９は、手動操作によってＯＮ／ＯＦＦされるサーボモータにより回動されるとともに任意の回動位置に位置決めされる。前記ブレーキ側フレーム３１は、第４スライド機構３０を介してブレーキ側支持軸２９の中心軸線に対する径方向において移動可能であるとともに、サーボモータよりなるブレーキ側シフトモータ３２により同方向において往復移動される。
【００２３】
前記ブレーキ側フレーム３１には、ブレーキトルク生成手段としてのブレーキ用モータ３３が固定支持されるとともに、ブレーキ側ラップ歯車３４を支持するための支持軸２３が設けられている。ブレーキ用モータ３３の出力軸は、図示しない伝達経路を介して支持軸２３に連結される。ブレーキ側ラップ歯車３４の中心軸線は、前記ブレーキ側支持軸２９の回動により、水平方向から上向きに最大４５°まで、及び、水平方向から下向きに最大−４５°までの任意の傾斜角度に配置される。そして、ブレーキ側ラップ歯車３４の中心軸線の傾斜角度は、前記駆動側ラップ歯車２１の同傾斜角度に対し、水平方向を挟んで上下逆向きに、かつ、同じ大きさに設定される。また、この実施形態において、ブレーキ側ラップ歯車３４の歯数は、駆動側ラップ歯車２１の歯数と同じに設定されている。
【００２４】
この駆動トルク伝達経路上には、ブレーキ用モータ３３の出力軸に加わるトルクを検出するための検出手段としてのトルク検出器３５が配設されている。ブレーキ用モータ３３には、例えば前記駆動用モータ２０と同様なサーボモータが用いられる。また、ブレーキ側ラップ歯車３４には、例えば駆動側ラップ歯車２１と同様にＭＣポリアミド系合成樹脂製のものが用いられる。この実施形態においては、第１の仕上げ用歯車としての駆動側ラップ歯車２１と、第２の仕上げ用歯車としてのブレーキ側ラップ歯車３４とが仕上げ用歯車を構成する。
【００２５】
図３及び図５に示すように、前記基台１１上には、被加工歯車案内機構４０が昇降機構４１を介して配設されている。被加工歯車案内機構４０は、昇降ハンドル４２によって昇降機構４１が操作されることにより昇降されるとともに任意の位置に位置決めされる。被加工歯車案内機構４０の歯車支持台４３には、案内歯車４４が水平軸線上において回転自在に支持されている。この案内歯車４４の回転中心軸線は、前記駆動側支持軸１６及びブレーキ側支持軸２９の中心軸線に対する垂直面上に位置している。案内歯車４４には、前記両ラップ歯車２１，３４と同様にＭＣポリアミド系合成樹脂製のものが用いられる。
【００２６】
図１及び図６に示すように、前記基台１１上には、外歯車からなる被加工歯車５０を回転可能に保持する被加工歯車保持部５１が支持台５２を介して配設されている。図６に示すように、被加工歯車保持部５１の基台５３上には、往復移動される移動部材５５が配置されている。移動部材５５は、自動制御される送りモータ５４によって水平方向に往復移動される。移動部材５５には、前記水平方向に延びる支持軸５６が固定され、この支持軸５６の端部には、下向きに開いた支持部材５７が固定支持されている。支持部材５７における手前側の板片には、円形の固定側保持板５８が固定されている。また、支持部材５７における奥側の板片には、送りねじを備えるとともに手動操作される位置調節機構５９が設けられ、この位置調節機構５９により、固定側保持板５８に対面する円形の可動側保持板６０が前記水平方向において位置調節可能に支持されている。固定側保持板５８と可動側保持板６０との間には、被加工歯車５０が起立した状態で保持される。
【００２７】
図１〜図５に示すように、前記基台１１上には、前記駆動側ラップ歯車２１と被加工歯車５０との間、及び、ブレーキ側ラップ歯車３４と被加工歯車５０との間にラップ液を供給するラップ液供給装置６１が、支柱６２を介して配設されている。
【００２８】
図７に示すように、前記駆動側シフトモータ１９、駆動用モータ２０、ブレーキ側シフトモータ３２、ブレーキ用モータ３３、トルク検出器３５及び送りモータ５４は、制御手段としての制御部６３に対して電気的に接続されている。前記駆動用モータ２０及びブレーキ用モータ３３は、制御部６３により、予め設定されたラップ仕上げ時間ずつ回転制御される。すなわち、駆動用モータ２０は、被加工歯車５０、駆動側ラップ歯車２１及びブレーキ側ラップ歯車３４のサイズ、被加工歯車５０及び両ラップ歯車２１，３４の種類、ラップ剤の粒度、被加工歯車５０における歯面の仕上げ表面粗さ等の条件に基づいて予め設定されている所定の第１回転数を目標指令回転数として制御部６３により回転制御される。ブレーキ用モータ３３は、第１回転数よりも低い値に設定された所定の第２回転数を目標指令回転数として制御部６３により回転制御される。また、ブレーキ用モータ３３の目標指令回転数は、制御部６３がトルク検出器３５から入力するブレーキトルクの検出値に基づいて第２回転数から可変制御される。そして、この可変制御により、ブレーキトルクの検出値が予め設定されているトルク目標値に維持される。前記駆動側シフトモータ１９、ブレーキ側シフトモータ３２及び送りモータ５４は、１つの被加工歯車５０に対するラップ仕上げ時間の間に、制御部６３によって所定時間毎に回転方向が切り替えられる。
【００２９】
次に、前記のように構成された歯車ラップ装置の動作について説明する。
この実施形態の歯車ラップ装置１０によって歯面のラップ仕上げを行うことができる被加工歯車５０（外歯車）の種類は、平歯車、又は、ハスバ歯車である。平歯車をラップ仕上げする場合には、駆動側ラップ歯車２１及びブレーキ側ラップ歯車３４として、ねじれ方向が同一で、かつ、適度な大きさのねじれ角（例えば３０°）を有するハスバ歯車が用いられる。これは、両ラップ歯車２１，３４と被加工歯車とに歯すじ方向のすべり運動を与え、被加工歯車５０の歯面全体が均一にラップ仕上げされるようにするためである。この場合、駆動側ラップ歯車２１及びブレーキ側ラップ歯車３４は、図２〜図５に示すように、それぞれが被加工歯車５０に噛み合うように、互いに逆方向に傾斜した状態で支持される。
【００３０】
駆動側ラップ歯車２１の中心軸線の傾斜角は、駆動側ラップ歯車支持部１２の駆動側支持軸１６の回動位置を調節することにより設定される。ブレーキ側ラップ歯車３４の中心軸線の傾斜角は、ブレーキ側ラップ歯車支持部２５のブレーキ側支持軸２９の回動位置を調節することにより設定される。なお、ハスバ歯車をラップ仕上げする場合、そのねじれ角が例えば３０°であるときには、駆動側ラップ歯車２１及びブレーキ側ラップ歯車３４として平歯車を用いる。また、ラップ仕上げするハスバ歯車のねじれ角が例えば１０°であるときには、駆動側ラップ歯車２１及びブレーキ側ラップ歯車３４として、ねじれ方向が被加工歯車のねじれ方向とは逆方向であり、かつ、ねじれ角の大きさが例えば２０°であるハスバ歯車を用いる。なお、前記駆動側ラップ歯車２１及びブレーキ側ラップ歯車３４の歯数と、被加工歯車５０の歯数とは、その一方が他方によって割り切れないように設定される。すなわち、駆動側ラップ歯車２１及びブレーキ側ラップ歯車３４の歯数は、例えば５０とされ、被加工歯車５０の歯数は、例えば５１とされる。これは、記駆動側ラップ歯車２１及びブレーキ側ラップ歯車３４と、被加工歯車５０との間で同じ歯同士が噛み合わないようにするためである。
【００３１】
被加工歯車５０を歯車ラップ装置１０にセットするには、まず被加工歯車５０を駆動側ラップ歯車２１に噛み合わせた状態で駆動用モータ２０が低速運転される。すると、被加工歯車５０は、駆動側ラップ歯車２１の回動に伴ってブレーキ側ラップ歯車３４側へ移動する。この結果、被加工歯車５０は、被加工歯車保持部５１の固定側保持板５８と可動側保持板６０との間に入り込む。なお、両保持板５８，６０と被加工歯車５０との間には、被加工歯車５０を回転自在な状態で保持するための隙間（例えば、０．２ｍｍ）が設けられている。すると、被加工歯車５０は、図６に示すように、固定側保持板５８と可動側保持板６０との間において回転可能な状態で保持されるとともに、図８に示すように、駆動側ラップ歯車２１、ブレーキ側ラップ歯車３４及び案内歯車４４にそれぞれ噛み合った状態となる。この結果、被加工歯車５０は、心なし状態で回転可能に保持される。なお、案内歯車４４の位置（高さ）は、被加工歯車５０の直径に応じて被加工歯車案内機構４０の昇降機構４１を手動操作することにより設定される。また、駆動側ラップ歯車２１と被加工歯車５０との間隔は、被加工歯車５０の半径に応じて駆動側ラップ歯車支持部１２の第１スライド機構１３を手動操作することにより設定され、ブレーキ側ラップ歯車３４と被加工歯車５０との間隔は、ブレーキ側ラップ歯車支持部２５の第３スライド機構２６を手動操作することにより設定される。
【００３２】
この状態において、制御部６３により、駆動用モータ２０が第１回転数（例えば２０００ｒｐｍ）を目標指令回転数として運転制御されるとともに、ブレーキ用モータ３３が、第１回転数よりも低い第２回転数（例えば１９６０ｒｐｍ）を目標指令回転数として運転制御される。すると、図８に示すように、駆動用モータ２０によって駆動側ラップ歯車２１が回転駆動されるとともに、この駆動側ラップ歯車２１により被加工歯車５０が回転駆動され、さらに、被加工歯車５０によりブレーキ側ラップ歯車３４が回転駆動される。このとき、ブレーキ側ラップ歯車３４は、駆動側ラップ歯車２１と同じ歯数であることから、駆動側ラップ歯車２１と同じ回転数で回される状態となる。一方、駆動用モータ２０の目標指令回転数である第１回転数よりも低い第２回転数を目標指令回転数として運転されるブレーキ用モータ３３は、駆動用モータ２０から伝達される駆動トルクに対するブレーキトルクを発生させる。すなわち、ブレーキ用モータ３３は、駆動用モータ２０から入力される駆動トルクに対し、電磁気力によってその回転数の増大を阻止しようとする。従って、ブレーキ用モータ３３は、電磁気力により非接触で自身の回転子の回転にブレーキをかけた状態となり、駆動用モータ２０によって回転される方向と逆方向のブレーキトルクを発生する。そして、このブレーキトルクにより、駆動側ラップ歯車２１及びブレーキ側ラップ歯車３４と、被加工歯車５０との間に加工負荷が加えられる。この加工負荷の大きさは、ブレーキトルクの大きさに対応する。
【００３３】
一方、駆動側ラップ歯車２１と被加工歯車５０との噛み合い部、及び、被加工歯車５０とブレーキ側ラップ歯車３４との噛み合い部には、ラップ液供給装置６１からラップ液が供給される。この結果、駆動側ラップ歯車２１によって被加工歯車５０における各歯の一方の歯面がラップ仕上げされるとともに、ブレーキ側ラップ歯車３４によって被加工歯車５０における各歯の他方の歯面がラップ仕上げされる。このとき、ブレーキ用モータ３３が生成する加工負荷により、被加工歯車５０の各歯の両歯面に対するラップ仕上げの効率が高まる。
【００３４】
ブレーキ用モータ３３によりブレーキ側ラップ歯車３４に加えられるブレーキトルクは、トルク検出器３５により検出される。そして、このブレーキトルクが設定値に維持されるように、制御部６３によりブレーキ用モータ３３の目標指令回転数が第２回転数から可変制御される。このため、両ラップ歯車２１，３４及び被加工歯車５０には、適度な大きさの加工負荷が連続して加えられる。
【００３５】
また、駆動用モータ２０及びブレーキ用モータ３３の運転に伴って、制御部６３により、駆動側シフトモータ１９及びブレーキ側シフトモータ３２の回転方向が所定時間毎に切り替えられる。この両ラップ歯車２１，３４の回転方向の切り替えにより、被加工歯車５０に対する駆動側ラップ歯車２１及びブレーキ側ラップ歯車３４の歯すじ方向における噛み合い位置が変更され、両ラップ歯車２１，３４の歯面全体によって被加工歯車５０がラップ仕上げされる。
【００３６】
さらに、制御部６３により送りモータ５４の回転方向が所定時間毎に切り替えられ、被加工歯車５０がその中心軸線方向に往復動作する。この被加工歯車５０の往復動作により、駆動側ラップ歯車２１及びブレーキ側ラップ歯車３４に対する被加工歯車５０の歯すじ方向における噛み合い位置が変更され、被加工歯車５０の歯面全体が両ラップ歯車２１，３４によってラップ仕上げされる。従って、被加工歯車５０の歯面は、適度な大きさの加工負荷により効率良くラップ仕上げされ、その面粗度が短時間で向上する。
【００３７】
ラップ仕上げの終了後に被加工歯車５０を歯車ラップ装置１０から取り外すには、被加工歯車５０を駆動側ラップ歯車２１に噛み合わせた状態を保持しながら駆動用モータ２０を停止状態から低速運転させる。すると、被加工歯車５０は、駆動側ラップ歯車２１の回動に伴ってブレーキ側ラップ歯車３４との噛み合い状態から離脱するとともに、被加工歯車保持部５１の両保持板５８，６０の間から外側へ移動する。この結果、被加工歯車５０は、ブレーキ側ラップ歯車３４及び案内歯車４４と噛み合わない状態となり取り出すことが可能となる。
【００３８】
以上詳述したこの実施形態は、以下の効果を有する。
（１） 加工負荷を得るためのブレーキトルクを、ブレーキ用モータ３３の電磁気力により非接触で生成するようにした。このため、ブレーキ用モータ３３により適度な大きさのブレーキトルクが安定して生成され、このブレーキトルクにより、適度な大きさの加工負荷が連続して両ラップ歯車２１，３４及び被加工歯車５０に付与される。従って、被加工歯車５０の歯面のラップ仕上げに伴う歯形の変形を抑制するとともに、ラップ仕上げに要する時間を短縮することができる。
【００３９】
（２） ブレーキトルクの大きさをトルク検出器３５により検出し、この検出値に基づいてブレーキ用モータ３３の目標指令回転数を制御することにより、ブレーキトルクの大きさを設定値に維持するようにした。従って、ブレーキトルクの大きさが設定値に精度良く維持されるため、被加工歯車５０の歯形の変形を有効に抑制するともに、歯面のラップ仕上げに要する時間を有効に短縮することができる。
【００４０】
（３） 駆動用モータ２０から入力された駆動トルクを被加工歯車５０に伝達する駆動側ラップ歯車２１と、被加工歯車５０から駆動トルクが伝達されるブレーキ側ラップ歯車３４とを被加工歯車５０に噛み合わせ、両ラップ歯車２１，３４によって被加工歯車５０をラップ仕上げするようにした。このため、被加工歯車５０の各歯の両歯面が同時にラップ仕上げされる。従って、１つの被加工歯車５０に対するラップ仕上げを、歯車ラップ装置１０に対して被加工歯車５０を装着し直すことなく行うことができるため、ラップ仕上げに要する時間を短縮することができる。
【００４１】
（４） 駆動側ラップ歯車２１及びブレーキ側ラップ歯車３４の歯数と、被加工歯車５０の歯数とを、その一方が他方によって割り切れないように設定した。従って、被加工歯車５０の各歯のラップ仕上げに作用する両ラップ歯車２１，３４の歯が順次入れ替わるため、被加工歯車５０の各歯間におけるラップ仕上げの程度のばらつきが抑制される。
【００４２】
（５） 駆動側ラップ歯車２１、ブレーキ側ラップ歯車３４及び案内歯車４４により、外歯車からなる被加工歯車５０を心なし状態で保持するように構成した。このため、歯車ラップ装置１０に対する被加工歯車５０の取り付け及び取り外しを容易に行うことができ、１つの被加工歯車５０のラップ仕上げに要する時間を短縮することができる。
【００４３】
（第２実施形態）
次に、この発明を、内歯車用の歯車ラップ装置に具体化した第２実施形態について図９〜図１５を用いて説明する。なお、この第２実施形態においては、前記第１実施形態における被加工歯車案内機構４０に代えて別の構成の被加工歯車案内機構７１を設け、また、被加工歯車保持部５１に代えて別の構成の被加工歯車保持機構７７を設けている。このため、被加工歯車案内機構７１及び被加工歯車保持機構７７以外の第１実施形態と共通の構成については、符号を同じにしてその説明を省略する。
【００４４】
図９及び図１０に示すように、歯車仕上げ装置としての歯車ラップ装置７０は、前記駆動側ラップ歯車支持部１２（図示せず）とブレーキ側ラップ歯車支持部２５との間に、案内歯車４４を支持した被加工歯車案内機構７１を備えている。被加工歯車案内機構７１は、前記基台１１の底板１１ａ上に設置された昇降機構７２を備え、この昇降機構７２によって昇降される支持板７３上には、前記案内歯車４４を支持した支持軸７４が一対の支持部７５ａ，７５ｂを介して支持されている。昇降機構７２は、図示しない昇降ハンドルによって操作され、案内歯車４４の高さを設定する。
【００４５】
被加工歯車案内機構７１の正面側には、内歯車からなる被加工歯車７６を回転可能に保持する被加工歯車保持機構７７が設けられている。図１１，１２に示すように、被加工歯車保持機構７７において前記底板１１ａ上に設置された副基台７８には一対のレール７９が配設され、この両レール７９上には、前記案内歯車４４の中心軸線方向に沿って移動可能な被加工歯車保持台８０が支持されている。図９，１０に示すように、被加工歯車保持台８０は、送りモータ８１を備えた送り機構８２によって同中心軸線方向に送られる。被加工歯車保持台８０は、送り機構８２の作動により、駆動側ラップ歯車２１及びブレーキ側ラップ歯車３４によるラップ仕上げが行われる加工位置（図９に図示）と、被加工歯車保持台８０に対する被加工歯車７６の取り付け及び取り外しを行うための準備位置（図１０に図示）とに切り替えられる。さらに、被加工歯車保持台８０は、送り機構８２の作動により、加工位置を基準とする所定の移動範囲内において往復移動される。
【００４６】
図９〜１２に示すように、被加工歯車保持台８０は、前記レール７９上に支持された移動部材８３を備え、この移動部材８３上には、案内歯車４４の中心軸線に対して直交する水平方向に沿って移動可能な一対の被加工歯車保持部材８４ａ，８４ｂが支持されている。一対の被加工歯車保持部材８４ａ，８４ｂは、移動部材８３との間に設けられるとともに正ねじ軸及び逆ねじ軸を備えるとともに手動操作される位置調節機構８５により、互いに接近又は離間するように移動される。
【００４７】
図１０，１１，１３，１４に示すように、各被加工歯車保持部材８４ａ，８４ｂの支持壁８６ａ，８６ｂにおいて、前記被加工歯車案内機構７１側の側面には、被加工歯車７６の両側面の一方に当接される４つの固定側保持ローラ８７が支持部材８８を介して支持されている。
【００４８】
また、図１０〜１４に示すように、被加工歯車保持部材８４ａ，８４ｂの支持壁８６ａ，８６ｂにおいて、前記被加工歯車案内機構７１側とは反対側の側面には、被加工歯車７６の外周面に当接する複数の周面保持ローラ８９が支持板９０を介して支持されている。各周面保持ローラ８９は、支持板９０の回動により、被加工歯車７６の外径の大きさに応じて位置調節可能となっている。
【００４９】
また、図１１，１２，１３，１４に示すように、被加工歯車保持部材８４ａ，８４ｂの支持壁８６ａ，８６ｂにおいて、周面保持ローラ８９が設けられた側面には、被加工歯車７６の両端面の他方に当接される４つの可動側保持ローラ９１がガイド付きシリンダ９２を介して支持されている。可動側保持ローラ９１は、ガイド付きシリンダ９２の作動により、被加工歯車７６の端面に当接可能な保持位置（図１２，１４に示す状態）と、同端面に当接不能な退避位置（図１１，１３に示す状態）とに切り替えられる。
【００５０】
図１５に示すように、前記被加工歯車保持機構７７の送りモータ８１は、前記駆動側シフトモータ１９、駆動用モータ２０、ブレーキ側シフトモータ３２、ブレーキ用モータ３３及びトルク検出器３５とともに制御部６３に対して電気的に接続されている。送りモータ８１は、駆動側シフトモータ１９及び駆動用モータ２０とともに、１つの被加工歯車７６に対する所定のラップ仕上げ時間の間に、制御部６３によって所定時間毎に回転方向が切り替えられる。
【００５１】
次に、前記のように構成された歯車ラップ装置の動作について説明する。
この実施形態の歯車ラップ装置７０は、被加工歯車７６として、平歯、又は、ハスバを有する内歯車の歯面のラップ仕上げを行うことができる。平歯を有する内歯車をラップ仕上げする場合には、駆動側ラップ歯車２１及びブレーキ側ラップ歯車３４として、ねじれ方向が同一で、かつ、適度な大きさのねじれ角を有するハスバ外歯車を用いる。この場合、駆動側ラップ歯車２１及びブレーキ側ラップ歯車３４は、第１実施形態と同様に、それぞれが被加工歯車７６に噛み合うように、互いに逆方向に傾斜した状態で支持される。
【００５２】
被加工歯車保持機構７７への被加工歯車７６の取り付けは、図９に示すように、被加工歯車保持台８０を準備位置に配置するとともに、図１１，１３に示すように、可動側保持ローラ９１を退避位置に切り替えた状態で行われる。
【００５３】
被加工歯車保持機構７７へ被加工歯車７６を取り付けるには、まず被加工歯車７６を、両被加工歯車保持部材８４ａ，８４ｂ間に配置し、被加工歯車７６の両端面の一方を各固定側保持ローラ８７に当接させるとともに、被加工歯車７６の外周面を各周面保持ローラ８９に当接させる。次に、この状態において両ガイド付きシリンダ９２を作動させ、可動側保持ローラ９１を退避位置から保持位置に切り替える。すると、各可動側保持ローラ９１は、被加工歯車７６の両端面の他方に当接する。この結果、図１２，１４に示すように、被加工歯車７６は、その外周面に当接する複数の周面保持ローラ８９と、その両側面に当接する複数の固定側保持ローラ８７及び可動側保持ローラ９１によって回転可能な状態で保持される。そして、被加工歯車７６、図１６に示すように、駆動側ラップ歯車２１、ブレーキ側ラップ歯車３４及び案内歯車４４にそれぞれ噛み合った状態となる。この結果、被加工歯車７６は、被加工歯車保持機構７７によって心なし状態で回転可能に保持される。なお、案内歯車４４の高さは、被加工歯車７６の直径に応じて昇降機構７２を手動操作することにより設定される。また、周面保持ローラ８９の位置は、被加工歯車７６の直径に応じて各支持板９０の位置を調節することにより設定される。
【００５４】
次に、被加工歯車保持機構７７の送りモータ８１を作動させ、被加工歯車保持台８０を準備位置から加工位置に移動させる。すると、被加工歯車７６に、駆動側ラップ歯車２１、ブレーキ側ラップ歯車３４及び案内歯車４４がそれぞれ噛み合う。このとき、固定側保持ローラ８７、周面保持ローラ８９及び可動側保持ローラ９１により回動可能に支持されている被加工歯車７６には、駆動側ラップ歯車２１、ブレーキ側ラップ歯車３４及び案内歯車４４が容易に噛み合う。
【００５５】
この状態において、駆動用モータ２０、ブレーキ用モータ３３、駆動側シフトモータ１９、ブレーキ側シフトモータ３２及び送りモータ８１を制御部６３によって運転制御させると、駆動側ラップ歯車２１によって被加工歯車７６が回転駆動されるとともに、被加工歯車７６を介してブレーキ側ラップ歯車３４及び案内歯車４４が回転駆動される。このとき、ブレーキ用モータ３３のブレーキトルクに基づく加工負荷が、駆動側ラップ歯車２１、ブレーキ側ラップ歯車３４及び被加工歯車７６に付与される。このため、この加工負荷により、駆動側ラップ歯車２１及びブレーキ側ラップ歯車３４による被加工歯車７６の歯の両面に対するラップ仕上げが行われる。
【００５６】
また、１つの被加工歯車７６に対する所定のラップ仕上げ中に送りモータ８１の回転方向が所定時間毎に切り替えられ、被加工歯車保持台８０が加工位置を基準とする移動範囲内を往復移動される。この被加工歯車７６の往復移動により、被加工歯車７６の各歯の歯面全体が両ラップ歯車２１，３４によってラップ仕上げされる。
【００５７】
被加工歯車７６に対するラップ仕上げが終了した後、被加工歯車７６を被加工歯車保持機構７７から取り外すには、送りモータ８１を作動させて被加工歯車保持台８０を加工位置から準備位置まで移動させる。次に、各ガイド付きシリンダ９２を作動させ、各可動側保持ローラ９１を保持位置から退避位置に退避させる。この結果、被加工歯車７６は、被加工歯車保持機構７７から取り出し可能となる。
【００５８】
以上詳述したこの実施形態は、前記第１実施形態における（１）〜（４）に記載の各効果に加えて、以下の効果を有する。
（６） 駆動側ラップ歯車２１、ブレーキ側ラップ歯車３４及び案内歯車４４に加えて、複数の周面保持ローラ８９、固定側保持ローラ８７及び可動側保持ローラ９１によって、内歯車からなる被加工歯車７６を心なし状態で保持するように構成した。このため、歯車ラップ装置１０に対する被加工歯車７６の取り付け及び取り外しを容易に行うことができ、１つの被加工歯車７６のラップ仕上げに要する時間を短縮することができる。
【００５９】
（その他の実施形態）
なお、この実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・ 第１又は第２実施形態において、前記駆動側ラップ歯車２１の歯数と、ブレーキ側ラップ歯車３４の歯数とを互いに異ならせる。この場合であっても、駆動用モータ２０による被加工歯車５０の回転数よりもブレーキ用モータ３３による被加工歯車５０の回転数が小さければ、ブレーキ用モータ３３によりブレーキトルクが生成される。
【００６０】
・ 第１又は第２実施形態において、前記駆動側ラップ歯車２１及びブレーキ側ラップ歯車３４のいずれか一方の歯数と、被加工歯車５０，７６の歯数とを、その一方が他方によって割り切れないように設定する。一方、両ラップ歯車２１，３４の他方の歯数と、被加工歯車５０，７６の歯数とを、その一方が他方によって割り切れるように設定する。この場合、被加工歯車５０の各歯のラップ処理に作用する駆動側ラップ歯車２１及びブレーキ側ラップ歯車３４のいずれか一方の各歯が順次入れ替わる。従って、被加工歯車５０の各歯間において、駆動側ラップ歯車２１及びブレーキ側ラップ歯車３４のいずれか一方によってラップ処理される歯面におけるラップ処理の程度のばらつきが抑制される。
【００６１】
・ 被加工歯車５０，７６のラップ仕上げ中において、例えば被加工歯車５０，７６の中心軸線方向における往復移動の半ストロークに対応する周期で、ブレーキ用モータ３３を第２回転数からより低い回転数に一時的に変化させる。すなわち、被加工歯車５０，７６の各歯の歯面に対する加工負荷の大きさを、各歯の歯すじ方向において変化させる。この場合には、被加工歯車５０，７６の各歯の歯面において、その歯すじ方向における両側部のラップ仕上げの程度を、その中央部におけるラップ仕上げの程度よりも高くすることができる。従って、被加工歯車５０，７６の歯の歯形が悪いときに各歯の歯形を歯すじ方向において均一化させたり、あるいは、各歯の歯形を歯すじ方向において意図的に変化させたりすることができる。
【００６２】
・ 第１又は第２実施形態において、駆動用モータ２０からブレーキ用モータ３３に伝達されるトルクの大きさを、ブレーキ用モータ３３が発生するトルクの大きさよりも大きく設定する。さらに、駆動用モータ２０から伝達されるトルクによってブレーキ用モータ３３の回転子が回転される方向とは逆方向にブレーキ用モータ３３を回転駆動するための駆動信号をブレーキ用モータ３３に入力する。そして、この状態において、ブレーキ用モータ３３により発生されるブレーキトルクを加工負荷とする。
【００６３】
・ 第１又は第２実施形態において、前記ブレーキトルク生成手段として、ブレーキ用モータ３３に代えてヒステリシスブレーキを用いる。このヒステリシスブレーキにおいては、励磁コイルによって磁束が供給される内側及び外側のヨークの間に、回転リングが非接触状態で挟まれている。そして、ブレーキ力は、両ヨークを流れる磁束が回転リングを貫くときに両ヨークと回転リングとの間に発生する磁気摩擦によって生成される。この場合においても、ヒステリシスブレーキにより適度な大きさのブレーキトルクが安定した状態で生成され、このブレーキトルクに対応した加工負荷が両ラップ歯車２１，３４及び被加工歯車５０（７６）に連続して付与される。
【００６４】
・ 第１実施形態において、被加工歯車５０の上方から同被加工歯車５０に噛み合う第２の案内歯車を設け、両ラップ歯車２１，３４、案内歯車４４及び第２の案内歯車によって、被加工歯車５０を心なし状態で保持する構成とする。この第２の案内歯車は、例えば被加工歯車保持部５１の支持部材５７に対し上下位置が調節可能に支持される。そして、歯車ラップ装置１０に対する被加工歯車５０の取り付け又は取り外し時には、第２の案内歯車を被加工歯車５０から退避させることができるようにする。この場合には、ラップ仕上げに伴う被加工歯車５０の径方向における無駄な動きを有効に抑制し、歯形の変形を有効に抑制することができる。
【００６５】
・ 第１実施形態の被加工歯車保持部５１において、固定側保持板５８及び可動側保持板６０をそれぞれ回転可能に支持部材５７に支持させるとともに、両保持板５８，６０により被加工歯車保持部５１を挟持する構成とする。このような構成では、被加工歯車５０の軸方向及び径方向における無駄な動きが抑制され、被加工歯車５０の各歯面が精度良くラップ仕上げされる。
【００６６】
・ 第１実施形態において、心なし構成ではなく、被加工歯車５０を支持軸に対し相対回転不能に支持させるとともに、ブレーキ側ラップ歯車３４を設けない構成とする。この場合には、被加工歯車５０の支持軸に対してブレーキ用モータ３３を作動連結することにより、ブレーキトルクを被加工歯車５０に直接付与する。
【００６７】
また、被加工歯車５０を支持軸に対して相対回転不能に支持させるとともにブレーキ側ラップ歯車３４を設けない構成とした歯車ラップ装置１０において、駆動用モータ２０を被加工歯車５０の支持軸に作動連結するとともに、ブレーキ用モータ３３を駆動側ラップ歯車２１に作動連結した構成とする。この場合には、ブレーキ用モータ３３から駆動側ラップ歯車２１にブレーキトルクが直接付与される。
【００６８】
・ 第１の実施形態において、案内歯車４４に代えて、被加工歯車５０の外周面に当接する斜面を有する案内部材を設けた構成とする。この場合には、被加工歯車５０がハスバ歯車であるときに、両ラップ歯車２１，３４及び案内部材によって被加工歯車５０が心なし状態で回転駆動される。
【００６９】
・ この発明を、仕上げ用歯車としてのシェービングカッターにより、被加工歯車５０の歯を仕上げ切削する歯車仕上げ装置としての歯車シェービング装置に具体化する。
・ この発明を、仕上げ用歯車としてのホーニング砥石により、被加工歯車５０の歯面を仕上げ研削する歯車仕上げ装置としての歯車ホーニング装置に具体化する。
【００７０】
以下、上記各実施形態から把握される技術的思想を記載する。
・ 請求項４または請求項５に記載の歯車仕上げ装置において、前記被加工歯車の外周面に当接する案内部材を備え、前記第１の仕上げ用歯車、第２の仕上げ用歯車、及び、前記案内部材により、被加工歯車を心なし状態で回転駆動するように構成したことを特徴とする歯車仕上げ装置。このような構成によれば、歯車仕上げ装置に対する被加工歯車の取り付け及び取り外しが容易となる。このため、１つの被加工歯車の仕上げ処理に要する時間が短縮される。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】第１実施形態の歯車ラップ装置を示す正面図。
【図２】同じく右側面図。
【図３】図１におけるａ−ａ断面図。
【図４】歯車ラップ装置を示す左側面図。
【図５】図１におけるｂ−ｂ断面図。
【図６】被加工歯車保持機構を示す側面図。
【図７】電気的構成を示すブロック図。
【図８】被加工歯車、駆動側ラップ歯車、ブレーキ側ラップ歯車及び案内歯車の噛み合い状態を示す模式図。
【図９】第２実施形態の歯車ラップ装置の要部を示す縦断面図。
【図１０】同じく要部を示す縦断面図。
【図１１】図１０におけるｅ−ｅ線断面図。
【図１２】図９におけるｄ−ｄ線断面図。
【図１３】図１１におけるｆ−ｆ線断面図。
【図１４】図１２におけるｇ−ｇ線断面図。
【図１５】電気的構成を示すブロック図。
【図１６】被加工歯車、駆動側ラップ歯車、ブレーキ側ラップ歯車及び案内歯車の噛み合い状態を示す模式図。
【符号の説明】
【００７２】
１０…歯車仕上げ装置としての歯車ラップ装置、２０…駆動用モータ、２１…仕上げ用歯車及び第１の仕上げ用歯車としての駆動側ラップ歯車、３３…ブレーキトルク生成手段としてのブレーキ用モータ、３４…仕上げ用歯車及び第２の仕上げ用歯車としてのブレーキ側ラップ歯車、３５…検出手段としてのトルク検出器、４４…案内歯車、５０…被加工歯車、６３…制御手段としての制御部、７０…歯車仕上げ装置としての歯車ラップ装置、７６…被加工歯車。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、歯車形状の工具を用いて被加工歯車の歯面を仕上げ処理する歯車ラップ装置、歯車ホーニング装置及び歯車シェービング装置などの歯車仕上げ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の歯車仕上げ装置としては、例えば特許文献１に開示される歯車ラップ装置がある。この歯車ラップ装置は、駆動用モータによって回転駆動される駆動軸に被加工歯車を支持し、この被加工歯車に対し、従動軸に支持されたラップ歯車を噛み合わせている。そして、被加工歯車を回転させ、被加工歯車の歯面とラップ歯車の歯面とを摺り合わせることによって、被加工歯車の歯面をラップ仕上げしてその面粗度を上げるようになっている。この構成において、従動軸には、メカブレーキによるブレーキトルクが常時付与されている。従って、被加工歯車には、そのブレーキトルクに対応した大きさの加工負荷が加えられ、この加工負荷によってラップ仕上げの効率が高められている。
【特許文献１】特開２０００−３４３３２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、被加工歯車の歯面を精度良く仕上げるためには、被加工歯車に対して適度な大きさの加工負荷を連続して加えることが必要である。すなわち、加工負荷が大きすぎると、歯面が均一にラップされず、歯形精度が低下する。一方、加工負荷の大きさが小さすぎると、ラップ仕上げに要する時間が長くなる。しかしながら、上記ラップ装置においては、メカブレーキのブレーキトルクによって加工負荷を生成しているため、適度な大きさの加工負荷を連続して被加工歯車に加えることができなかった。すなわち、メカブレーキは、機械的なブレーキ力を回転体に加えて摩擦を発生させることよってブレーキトルクを生成するため、所望の大きさのブレーキトルクを連続して生成するためには、摩擦力を安定させる必要がある。ところが、回転体に対して連続してブレーキ力を加えると、摩擦発熱により摩擦部分の摩擦係数が変動してしまう。しかも、この摩擦係数の変動に応じてブレーキ力を調節することは、一般のメカブレーキにおいては困難である。このため、適度な大きさのブレーキトルクを連続して発生させることは困難であり、適度な大きさの加工負荷を被加工歯車に対して連続して加えることができなかった。
【０００４】
この発明の目的とするところは、適度で安定した大きさの加工負荷を連続して被加工歯車に加えることにより、歯の歯面の仕上げ処理に要する時間を短縮することができ、しかも、仕上げ処理による歯形の変形を抑制することができる歯車仕上げ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、仕上げ用歯車と被加工歯車とを噛み合わせ、そのいずれか一方に駆動用モータから駆動トルクを作用させるとともに他方に対してブレーキトルクを作用させることより、そのブレーキトルクの大きさに対応する加工負荷を両歯車間に付与するように構成した歯車仕上げ装置であって、前記ブレーキトルクを、電磁気力により非接触で生成するブレーキトルク生成手段を備えたことを特徴とする。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明に加えて、前記ブレーキトルクの大きさを検出する検出手段と、そのブレーキトルクの大きさに基づいて前記ブレーキトルク生成手段を制御する制御手段とを備え、同制御手段は、同ブレーキトルクの大きさを設定値に維持させることを特徴とする。
【０００７】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明に加えて、前記ブレーキトルク生成手段は、前記駆動用モータから前記被加工歯車に作用される被加工歯車の回転数と、ブレーキ用モータから同被加工歯車に作用される被加工歯車の回転数との間に差を持たせることによってブレーキトルクを発生させることを特徴とする。
【０００８】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の発明に加えて、前記駆動用モータの駆動トルクを前記被加工歯車に伝達する第１の仕上げ用歯車と、同被加工歯車から駆動トルクが伝達される第２の仕上げ用歯車とにより前記仕上げ用歯車を構成したことを特徴とする。
【０００９】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明に加えて、前記第１の仕上げ用歯車及び前記第２の仕上げ用歯車の少なくともいずれか一方の歯数と、前記被加工歯車の歯数とを、その一方が他方によって割り切れないように設定したことを特徴とする。
【００１０】
請求項６に記載の発明は、請求項４または請求項５に記載の発明において、回転自在に支持されるとともに前記被加工歯車に噛み合わされる案内歯車を備え、前記第１の仕上げ用歯車、第２の仕上げ用歯車、及び、前記案内歯車により、被加工歯車を心なし状態で回転駆動するように構成したことを特徴とする。
【００１１】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の発明において、前記仕上げ用歯車により被加工歯車をラップ仕上げすることを特徴とする。
（作用）
請求項１に記載の発明によれば、ブレーキトルク生成手段が電磁気力により非接触で生成するブレーキトルクは、適度な大きさで安定したものとなる。このブレーキトルクにより、適度な大きさの加工負荷が仕上げ用歯車及び非加工歯車に連続して加えられる。このため、歯の歯面の仕上げ処理に要する時間が短縮されるとともに、仕上げ処理による歯形の変形が抑制される。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、ブレーキトルクの大きさが設定値に精度良く維持されるため、被加工歯車の歯形の変形が有効に抑制されるとともに、歯面の仕上げ処理に要する時間が有効に短縮される。
【００１３】
請求項３に記載の発明によれば、駆動用モータ及びブレーキ用モータの少なくとも一方の回転数を変化させることにより、ブレーキトルクの大きさを制御によって変更することができるため、被加工歯車の仕上げ処理中に加工負荷の大きさを変更することができる。従って、例えば、被加工歯車の各歯に対する仕上げ処理の程度を各歯の幅すじ方向において意図的に変化させたり、あるいは、均一化させたりすることができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明によれば、第１の仕上げ用歯車と、第２の仕上げ用歯車とにより、被加工歯車の各歯の両歯面が同時に仕上げ処理される。従って、１つの被加工歯車に対する仕上げ処理を、歯車仕上げ装置に対して被加工歯車を装着し直すことなく行うことができるため、仕上げ処理に要する時間が短縮される。
【００１５】
請求項５に記載の発明によれば、被加工歯車の各歯の仕上げ処理に作用する第１の仕上げ用歯車及び第２の仕上げ用歯車の少なくともいずれか一方の各歯が順次入れ替わる。このため、被加工歯車の各歯間における仕上げ処理の程度のばらつきが抑制される。
【００１６】
請求項６に記載の発明によれば、歯車仕上げ装置に対する被加工歯車の取り付け及び取り外しが容易となる。このため、１つの被加工歯車の仕上げ処理に要する時間が短縮される。
【００１７】
請求項７に記載の発明によれば、歯車の歯面のラップ仕上げを行う歯車仕上げ装置において、請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の作用が発揮される。
【発明の効果】
【００１８】
この発明によれば、適度で安定した大きさの加工負荷を連続して被加工歯車に加えることにより、歯の歯面の仕上げ処理に要する時間を短縮することができ、しかも、仕上げ処理による歯形の変形を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（第１実施形態）
次に、この発明を、外歯車用の歯車ラップ装置に具体化した第１実施形態について図１〜図８を用いて説明する。この歯車ラップ装置は、外歯車よりなる被加工歯車を心なし状態で支持する構成を備えている。
【００２０】
図１、図２及び図３に示すように、歯車仕上げ装置としての歯車ラップ装置１０の基台１１上には、駆動側ラップ歯車支持部１２の駆動側移動台１５が、第１スライド機構１３を介して図１に矢印ｃで示す左右方向において移動可能に支持されている。そして、駆動側ラップ歯車支持部１２は、駆動側移動ハンドル１４によって矢印ｃ方向に移動されるとともに任意の位置に位置決めされる。駆動側移動台１５には、駆動側支持軸１６が回動可能に支持されるとともに、その端部には、第２スライド機構１７を介して駆動側フレーム１８が支持されている。駆動側支持軸１６は、手動操作によってＯＮ／ＯＦＦされるサーボモータにより回動されるとともに任意の回動位置に位置決めされる。前記駆動側フレーム１８は、第２スライド機構１７を介して駆動側支持軸１６の中心軸に対する径方向において移動可能であるとともに、サーボモータよりなる駆動側シフトモータ１９により同方向において往復移動される。
【００２１】
前記駆動側フレーム１８には、駆動用モータ２０が固定支持されるとともに、駆動側ラップ歯車２１を支持するための支持軸２２が設けられている。駆動用モータ２０の出力軸は、図示しない伝達経路を介して支持軸２２に連結される。駆動側ラップ歯車２１の中心軸線は、前記駆動側支持軸１６の回動により、水平方向から例えば上向きに最大４５°まで、及び、水平方向から下向きに最大−４５°までの任意の傾斜角度に配置される。駆動用モータ２０には、例えばサーボモータが用いられる。また、駆動側ラップ歯車２１には、例えばモノマーキャスト（ＭＣ）ポリアミド系合成樹脂製のものが用いられる。
【００２２】
図１、図４及び図５に示すように、前記基台１１上には、ブレーキ側ラップ歯車支持部２５のブレーキ側移動台２８が、第３スライド機構２６を介して図１に矢印ｃで示す左右方向において移動可能に支持されている。そして、ブレーキ側ラップ歯車支持部２５は、ブレーキ側移動ハンドル２７によって矢印ｃ方向に移動されるとともに任意の位置に位置決めされる。ブレーキ側移動台２８には、前記駆動側支持軸１６と中心軸線を共有するブレーキ側支持軸２９が回動可能に支持されるとともに、その端部には、第４スライド機構３０を介してブレーキ側フレーム３１が支持されている。ブレーキ側支持軸２９は、手動操作によってＯＮ／ＯＦＦされるサーボモータにより回動されるとともに任意の回動位置に位置決めされる。前記ブレーキ側フレーム３１は、第４スライド機構３０を介してブレーキ側支持軸２９の中心軸線に対する径方向において移動可能であるとともに、サーボモータよりなるブレーキ側シフトモータ３２により同方向において往復移動される。
【００２３】
前記ブレーキ側フレーム３１には、ブレーキトルク生成手段としてのブレーキ用モータ３３が固定支持されるとともに、ブレーキ側ラップ歯車３４を支持するための支持軸２３が設けられている。ブレーキ用モータ３３の出力軸は、図示しない伝達経路を介して支持軸２３に連結される。ブレーキ側ラップ歯車３４の中心軸線は、前記ブレーキ側支持軸２９の回動により、水平方向から上向きに最大４５°まで、及び、水平方向から下向きに最大−４５°までの任意の傾斜角度に配置される。そして、ブレーキ側ラップ歯車３４の中心軸線の傾斜角度は、前記駆動側ラップ歯車２１の同傾斜角度に対し、水平方向を挟んで上下逆向きに、かつ、同じ大きさに設定される。また、この実施形態において、ブレーキ側ラップ歯車３４の歯数は、駆動側ラップ歯車２１の歯数と同じに設定されている。
【００２４】
この駆動トルク伝達経路上には、ブレーキ用モータ３３の出力軸に加わるトルクを検出するための検出手段としてのトルク検出器３５が配設されている。ブレーキ用モータ３３には、例えば前記駆動用モータ２０と同様なサーボモータが用いられる。また、ブレーキ側ラップ歯車３４には、例えば駆動側ラップ歯車２１と同様にＭＣポリアミド系合成樹脂製のものが用いられる。この実施形態においては、第１の仕上げ用歯車としての駆動側ラップ歯車２１と、第２の仕上げ用歯車としてのブレーキ側ラップ歯車３４とが仕上げ用歯車を構成する。
【００２５】
図３及び図５に示すように、前記基台１１上には、被加工歯車案内機構４０が昇降機構４１を介して配設されている。被加工歯車案内機構４０は、昇降ハンドル４２によって昇降機構４１が操作されることにより昇降されるとともに任意の位置に位置決めされる。被加工歯車案内機構４０の歯車支持台４３には、案内歯車４４が水平軸線上において回転自在に支持されている。この案内歯車４４の回転中心軸線は、前記駆動側支持軸１６及びブレーキ側支持軸２９の中心軸線に対する垂直面上に位置している。案内歯車４４には、前記両ラップ歯車２１，３４と同様にＭＣポリアミド系合成樹脂製のものが用いられる。
【００２６】
図１及び図６に示すように、前記基台１１上には、外歯車からなる被加工歯車５０を回転可能に保持する被加工歯車保持部５１が支持台５２を介して配設されている。図６に示すように、被加工歯車保持部５１の基台５３上には、往復移動される移動部材５５が配置されている。移動部材５５は、自動制御される送りモータ５４によって水平方向に往復移動される。移動部材５５には、前記水平方向に延びる支持軸５６が固定され、この支持軸５６の端部には、下向きに開いた支持部材５７が固定支持されている。支持部材５７における手前側の板片には、円形の固定側保持板５８が固定されている。また、支持部材５７における奥側の板片には、送りねじを備えるとともに手動操作される位置調節機構５９が設けられ、この位置調節機構５９により、固定側保持板５８に対面する円形の可動側保持板６０が前記水平方向において位置調節可能に支持されている。固定側保持板５８と可動側保持板６０との間には、被加工歯車５０が起立した状態で保持される。
【００２７】
図１〜図５に示すように、前記基台１１上には、前記駆動側ラップ歯車２１と被加工歯車５０との間、及び、ブレーキ側ラップ歯車３４と被加工歯車５０との間にラップ液を供給するラップ液供給装置６１が、支柱６２を介して配設されている。
【００２８】
図７に示すように、前記駆動側シフトモータ１９、駆動用モータ２０、ブレーキ側シフトモータ３２、ブレーキ用モータ３３、トルク検出器３５及び送りモータ５４は、制御手段としての制御部６３に対して電気的に接続されている。前記駆動用モータ２０及びブレーキ用モータ３３は、制御部６３により、予め設定されたラップ仕上げ時間ずつ回転制御される。すなわち、駆動用モータ２０は、被加工歯車５０、駆動側ラップ歯車２１及びブレーキ側ラップ歯車３４のサイズ、被加工歯車５０及び両ラップ歯車２１，３４の種類、ラップ剤の粒度、被加工歯車５０における歯面の仕上げ表面粗さ等の条件に基づいて予め設定されている所定の第１回転数を目標指令回転数として制御部６３により回転制御される。ブレーキ用モータ３３は、第１回転数よりも低い値に設定された所定の第２回転数を目標指令回転数として制御部６３により回転制御される。また、ブレーキ用モータ３３の目標指令回転数は、制御部６３がトルク検出器３５から入力するブレーキトルクの検出値に基づいて第２回転数から可変制御される。そして、この可変制御により、ブレーキトルクの検出値が予め設定されているトルク目標値に維持される。前記駆動側シフトモータ１９、ブレーキ側シフトモータ３２及び送りモータ５４は、１つの被加工歯車５０に対するラップ仕上げ時間の間に、制御部６３によって所定時間毎に回転方向が切り替えられる。
【００２９】
次に、前記のように構成された歯車ラップ装置の動作について説明する。
この実施形態の歯車ラップ装置１０によって歯面のラップ仕上げを行うことができる被加工歯車５０（外歯車）の種類は、平歯車、又は、ハスバ歯車である。平歯車をラップ仕上げする場合には、駆動側ラップ歯車２１及びブレーキ側ラップ歯車３４として、ねじれ方向が同一で、かつ、適度な大きさのねじれ角（例えば３０°）を有するハスバ歯車が用いられる。これは、両ラップ歯車２１，３４と被加工歯車とに歯すじ方向のすべり運動を与え、被加工歯車５０の歯面全体が均一にラップ仕上げされるようにするためである。この場合、駆動側ラップ歯車２１及びブレーキ側ラップ歯車３４は、図２〜図５に示すように、それぞれが被加工歯車５０に噛み合うように、互いに逆方向に傾斜した状態で支持される。
【００３０】
駆動側ラップ歯車２１の中心軸線の傾斜角は、駆動側ラップ歯車支持部１２の駆動側支持軸１６の回動位置を調節することにより設定される。ブレーキ側ラップ歯車３４の中心軸線の傾斜角は、ブレーキ側ラップ歯車支持部２５のブレーキ側支持軸２９の回動位置を調節することにより設定される。なお、ハスバ歯車をラップ仕上げする場合、そのねじれ角が例えば３０°であるときには、駆動側ラップ歯車２１及びブレーキ側ラップ歯車３４として平歯車を用いる。また、ラップ仕上げするハスバ歯車のねじれ角が例えば１０°であるときには、駆動側ラップ歯車２１及びブレーキ側ラップ歯車３４として、ねじれ方向が被加工歯車のねじれ方向とは逆方向であり、かつ、ねじれ角の大きさが例えば２０°であるハスバ歯車を用いる。なお、前記駆動側ラップ歯車２１及びブレーキ側ラップ歯車３４の歯数と、被加工歯車５０の歯数とは、その一方が他方によって割り切れないように設定される。すなわち、駆動側ラップ歯車２１及びブレーキ側ラップ歯車３４の歯数は、例えば５０とされ、被加工歯車５０の歯数は、例えば５１とされる。これは、記駆動側ラップ歯車２１及びブレーキ側ラップ歯車３４と、被加工歯車５０との間で同じ歯同士が噛み合わないようにするためである。
【００３１】
被加工歯車５０を歯車ラップ装置１０にセットするには、まず被加工歯車５０を駆動側ラップ歯車２１に噛み合わせた状態で駆動用モータ２０が低速運転される。すると、被加工歯車５０は、駆動側ラップ歯車２１の回動に伴ってブレーキ側ラップ歯車３４側へ移動する。この結果、被加工歯車５０は、被加工歯車保持部５１の固定側保持板５８と可動側保持板６０との間に入り込む。なお、両保持板５８，６０と被加工歯車５０との間には、被加工歯車５０を回転自在な状態で保持するための隙間（例えば、０．２ｍｍ）が設けられている。すると、被加工歯車５０は、図６に示すように、固定側保持板５８と可動側保持板６０との間において回転可能な状態で保持されるとともに、図８に示すように、駆動側ラップ歯車２１、ブレーキ側ラップ歯車３４及び案内歯車４４にそれぞれ噛み合った状態となる。この結果、被加工歯車５０は、心なし状態で回転可能に保持される。なお、案内歯車４４の位置（高さ）は、被加工歯車５０の直径に応じて被加工歯車案内機構４０の昇降機構４１を手動操作することにより設定される。また、駆動側ラップ歯車２１と被加工歯車５０との間隔は、被加工歯車５０の半径に応じて駆動側ラップ歯車支持部１２の第１スライド機構１３を手動操作することにより設定され、ブレーキ側ラップ歯車３４と被加工歯車５０との間隔は、ブレーキ側ラップ歯車支持部２５の第３スライド機構２６を手動操作することにより設定される。
【００３２】
この状態において、制御部６３により、駆動用モータ２０が第１回転数（例えば２０００ｒｐｍ）を目標指令回転数として運転制御されるとともに、ブレーキ用モータ３３が、第１回転数よりも低い第２回転数（例えば１９６０ｒｐｍ）を目標指令回転数として運転制御される。すると、図８に示すように、駆動用モータ２０によって駆動側ラップ歯車２１が回転駆動されるとともに、この駆動側ラップ歯車２１により被加工歯車５０が回転駆動され、さらに、被加工歯車５０によりブレーキ側ラップ歯車３４が回転駆動される。このとき、ブレーキ側ラップ歯車３４は、駆動側ラップ歯車２１と同じ歯数であることから、駆動側ラップ歯車２１と同じ回転数で回される状態となる。一方、駆動用モータ２０の目標指令回転数である第１回転数よりも低い第２回転数を目標指令回転数として運転されるブレーキ用モータ３３は、駆動用モータ２０から伝達される駆動トルクに対するブレーキトルクを発生させる。すなわち、ブレーキ用モータ３３は、駆動用モータ２０から入力される駆動トルクに対し、電磁気力によってその回転数の増大を阻止しようとする。従って、ブレーキ用モータ３３は、電磁気力により非接触で自身の回転子の回転にブレーキをかけた状態となり、駆動用モータ２０によって回転される方向と逆方向のブレーキトルクを発生する。そして、このブレーキトルクにより、駆動側ラップ歯車２１及びブレーキ側ラップ歯車３４と、被加工歯車５０との間に加工負荷が加えられる。この加工負荷の大きさは、ブレーキトルクの大きさに対応する。
【００３３】
一方、駆動側ラップ歯車２１と被加工歯車５０との噛み合い部、及び、被加工歯車５０とブレーキ側ラップ歯車３４との噛み合い部には、ラップ液供給装置６１からラップ液が供給される。この結果、駆動側ラップ歯車２１によって被加工歯車５０における各歯の一方の歯面がラップ仕上げされるとともに、ブレーキ側ラップ歯車３４によって被加工歯車５０における各歯の他方の歯面がラップ仕上げされる。このとき、ブレーキ用モータ３３が生成する加工負荷により、被加工歯車５０の各歯の両歯面に対するラップ仕上げの効率が高まる。
【００３４】
ブレーキ用モータ３３によりブレーキ側ラップ歯車３４に加えられるブレーキトルクは、トルク検出器３５により検出される。そして、このブレーキトルクが設定値に維持されるように、制御部６３によりブレーキ用モータ３３の目標指令回転数が第２回転数から可変制御される。このため、両ラップ歯車２１，３４及び被加工歯車５０には、適度な大きさの加工負荷が連続して加えられる。
【００３５】
また、駆動用モータ２０及びブレーキ用モータ３３の運転に伴って、制御部６３により、駆動側シフトモータ１９及びブレーキ側シフトモータ３２の回転方向が所定時間毎に切り替えられる。この両ラップ歯車２１，３４の回転方向の切り替えにより、被加工歯車５０に対する駆動側ラップ歯車２１及びブレーキ側ラップ歯車３４の歯すじ方向における噛み合い位置が変更され、両ラップ歯車２１，３４の歯面全体によって被加工歯車５０がラップ仕上げされる。
【００３６】
さらに、制御部６３により送りモータ５４の回転方向が所定時間毎に切り替えられ、被加工歯車５０がその中心軸線方向に往復動作する。この被加工歯車５０の往復動作により、駆動側ラップ歯車２１及びブレーキ側ラップ歯車３４に対する被加工歯車５０の歯すじ方向における噛み合い位置が変更され、被加工歯車５０の歯面全体が両ラップ歯車２１，３４によってラップ仕上げされる。従って、被加工歯車５０の歯面は、適度な大きさの加工負荷により効率良くラップ仕上げされ、その面粗度が短時間で向上する。
【００３７】
ラップ仕上げの終了後に被加工歯車５０を歯車ラップ装置１０から取り外すには、被加工歯車５０を駆動側ラップ歯車２１に噛み合わせた状態を保持しながら駆動用モータ２０を停止状態から低速運転させる。すると、被加工歯車５０は、駆動側ラップ歯車２１の回動に伴ってブレーキ側ラップ歯車３４との噛み合い状態から離脱するとともに、被加工歯車保持部５１の両保持板５８，６０の間から外側へ移動する。この結果、被加工歯車５０は、ブレーキ側ラップ歯車３４及び案内歯車４４と噛み合わない状態となり取り出すことが可能となる。
【００３８】
以上詳述したこの実施形態は、以下の効果を有する。
（１） 加工負荷を得るためのブレーキトルクを、ブレーキ用モータ３３の電磁気力により非接触で生成するようにした。このため、ブレーキ用モータ３３により適度な大きさのブレーキトルクが安定して生成され、このブレーキトルクにより、適度な大きさの加工負荷が連続して両ラップ歯車２１，３４及び被加工歯車５０に付与される。従って、被加工歯車５０の歯面のラップ仕上げに伴う歯形の変形を抑制するとともに、ラップ仕上げに要する時間を短縮することができる。
【００３９】
（２） ブレーキトルクの大きさをトルク検出器３５により検出し、この検出値に基づいてブレーキ用モータ３３の目標指令回転数を制御することにより、ブレーキトルクの大きさを設定値に維持するようにした。従って、ブレーキトルクの大きさが設定値に精度良く維持されるため、被加工歯車５０の歯形の変形を有効に抑制するともに、歯面のラップ仕上げに要する時間を有効に短縮することができる。
【００４０】
（３） 駆動用モータ２０から入力された駆動トルクを被加工歯車５０に伝達する駆動側ラップ歯車２１と、被加工歯車５０から駆動トルクが伝達されるブレーキ側ラップ歯車３４とを被加工歯車５０に噛み合わせ、両ラップ歯車２１，３４によって被加工歯車５０をラップ仕上げするようにした。このため、被加工歯車５０の各歯の両歯面が同時にラップ仕上げされる。従って、１つの被加工歯車５０に対するラップ仕上げを、歯車ラップ装置１０に対して被加工歯車５０を装着し直すことなく行うことができるため、ラップ仕上げに要する時間を短縮することができる。
【００４１】
（４） 駆動側ラップ歯車２１及びブレーキ側ラップ歯車３４の歯数と、被加工歯車５０の歯数とを、その一方が他方によって割り切れないように設定した。従って、被加工歯車５０の各歯のラップ仕上げに作用する両ラップ歯車２１，３４の歯が順次入れ替わるため、被加工歯車５０の各歯間におけるラップ仕上げの程度のばらつきが抑制される。
【００４２】
（５） 駆動側ラップ歯車２１、ブレーキ側ラップ歯車３４及び案内歯車４４により、外歯車からなる被加工歯車５０を心なし状態で保持するように構成した。このため、歯車ラップ装置１０に対する被加工歯車５０の取り付け及び取り外しを容易に行うことができ、１つの被加工歯車５０のラップ仕上げに要する時間を短縮することができる。
【００４３】
（第２実施形態）
次に、この発明を、内歯車用の歯車ラップ装置に具体化した第２実施形態について図９〜図１５を用いて説明する。なお、この第２実施形態においては、前記第１実施形態における被加工歯車案内機構４０に代えて別の構成の被加工歯車案内機構７１を設け、また、被加工歯車保持部５１に代えて別の構成の被加工歯車保持機構７７を設けている。このため、被加工歯車案内機構７１及び被加工歯車保持機構７７以外の第１実施形態と共通の構成については、符号を同じにしてその説明を省略する。
【００４４】
図９及び図１０に示すように、歯車仕上げ装置としての歯車ラップ装置７０は、前記駆動側ラップ歯車支持部１２（図示せず）とブレーキ側ラップ歯車支持部２５との間に、案内歯車４４を支持した被加工歯車案内機構７１を備えている。被加工歯車案内機構７１は、前記基台１１の底板１１ａ上に設置された昇降機構７２を備え、この昇降機構７２によって昇降される支持板７３上には、前記案内歯車４４を支持した支持軸７４が一対の支持部７５ａ，７５ｂを介して支持されている。昇降機構７２は、図示しない昇降ハンドルによって操作され、案内歯車４４の高さを設定する。
【００４５】
被加工歯車案内機構７１の正面側には、内歯車からなる被加工歯車７６を回転可能に保持する被加工歯車保持機構７７が設けられている。図１１，１２に示すように、被加工歯車保持機構７７において前記底板１１ａ上に設置された副基台７８には一対のレール７９が配設され、この両レール７９上には、前記案内歯車４４の中心軸線方向に沿って移動可能な被加工歯車保持台８０が支持されている。図９，１０に示すように、被加工歯車保持台８０は、送りモータ８１を備えた送り機構８２によって同中心軸線方向に送られる。被加工歯車保持台８０は、送り機構８２の作動により、駆動側ラップ歯車２１及びブレーキ側ラップ歯車３４によるラップ仕上げが行われる加工位置（図９に図示）と、被加工歯車保持台８０に対する被加工歯車７６の取り付け及び取り外しを行うための準備位置（図１０に図示）とに切り替えられる。さらに、被加工歯車保持台８０は、送り機構８２の作動により、加工位置を基準とする所定の移動範囲内において往復移動される。
【００４６】
図９〜１２に示すように、被加工歯車保持台８０は、前記レール７９上に支持された移動部材８３を備え、この移動部材８３上には、案内歯車４４の中心軸線に対して直交する水平方向に沿って移動可能な一対の被加工歯車保持部材８４ａ，８４ｂが支持されている。一対の被加工歯車保持部材８４ａ，８４ｂは、移動部材８３との間に設けられるとともに正ねじ軸及び逆ねじ軸を備えるとともに手動操作される位置調節機構８５により、互いに接近又は離間するように移動される。
【００４７】
図１０，１１，１３，１４に示すように、各被加工歯車保持部材８４ａ，８４ｂの支持壁８６ａ，８６ｂにおいて、前記被加工歯車案内機構７１側の側面には、被加工歯車７６の両側面の一方に当接される４つの固定側保持ローラ８７が支持部材８８を介して支持されている。
【００４８】
また、図１０〜１４に示すように、被加工歯車保持部材８４ａ，８４ｂの支持壁８６ａ，８６ｂにおいて、前記被加工歯車案内機構７１側とは反対側の側面には、被加工歯車７６の外周面に当接する複数の周面保持ローラ８９が支持板９０を介して支持されている。各周面保持ローラ８９は、支持板９０の回動により、被加工歯車７６の外径の大きさに応じて位置調節可能となっている。
【００４９】
また、図１１，１２，１３，１４に示すように、被加工歯車保持部材８４ａ，８４ｂの支持壁８６ａ，８６ｂにおいて、周面保持ローラ８９が設けられた側面には、被加工歯車７６の両端面の他方に当接される４つの可動側保持ローラ９１がガイド付きシリンダ９２を介して支持されている。可動側保持ローラ９１は、ガイド付きシリンダ９２の作動により、被加工歯車７６の端面に当接可能な保持位置（図１２，１４に示す状態）と、同端面に当接不能な退避位置（図１１，１３に示す状態）とに切り替えられる。
【００５０】
図１５に示すように、前記被加工歯車保持機構７７の送りモータ８１は、前記駆動側シフトモータ１９、駆動用モータ２０、ブレーキ側シフトモータ３２、ブレーキ用モータ３３及びトルク検出器３５とともに制御部６３に対して電気的に接続されている。送りモータ８１は、駆動側シフトモータ１９及び駆動用モータ２０とともに、１つの被加工歯車７６に対する所定のラップ仕上げ時間の間に、制御部６３によって所定時間毎に回転方向が切り替えられる。
【００５１】
次に、前記のように構成された歯車ラップ装置の動作について説明する。
この実施形態の歯車ラップ装置７０は、被加工歯車７６として、平歯、又は、ハスバを有する内歯車の歯面のラップ仕上げを行うことができる。平歯を有する内歯車をラップ仕上げする場合には、駆動側ラップ歯車２１及びブレーキ側ラップ歯車３４として、ねじれ方向が同一で、かつ、適度な大きさのねじれ角を有するハスバ外歯車を用いる。この場合、駆動側ラップ歯車２１及びブレーキ側ラップ歯車３４は、第１実施形態と同様に、それぞれが被加工歯車７６に噛み合うように、互いに逆方向に傾斜した状態で支持される。
【００５２】
被加工歯車保持機構７７への被加工歯車７６の取り付けは、図９に示すように、被加工歯車保持台８０を準備位置に配置するとともに、図１１，１３に示すように、可動側保持ローラ９１を退避位置に切り替えた状態で行われる。
【００５３】
被加工歯車保持機構７７へ被加工歯車７６を取り付けるには、まず被加工歯車７６を、両被加工歯車保持部材８４ａ，８４ｂ間に配置し、被加工歯車７６の両端面の一方を各固定側保持ローラ８７に当接させるとともに、被加工歯車７６の外周面を各周面保持ローラ８９に当接させる。次に、この状態において両ガイド付きシリンダ９２を作動させ、可動側保持ローラ９１を退避位置から保持位置に切り替える。すると、各可動側保持ローラ９１は、被加工歯車７６の両端面の他方に当接する。この結果、図１２，１４に示すように、被加工歯車７６は、その外周面に当接する複数の周面保持ローラ８９と、その両側面に当接する複数の固定側保持ローラ８７及び可動側保持ローラ９１によって回転可能な状態で保持される。そして、被加工歯車７６、図１６に示すように、駆動側ラップ歯車２１、ブレーキ側ラップ歯車３４及び案内歯車４４にそれぞれ噛み合った状態となる。この結果、被加工歯車７６は、被加工歯車保持機構７７によって心なし状態で回転可能に保持される。なお、案内歯車４４の高さは、被加工歯車７６の直径に応じて昇降機構７２を手動操作することにより設定される。また、周面保持ローラ８９の位置は、被加工歯車７６の直径に応じて各支持板９０の位置を調節することにより設定される。
【００５４】
次に、被加工歯車保持機構７７の送りモータ８１を作動させ、被加工歯車保持台８０を準備位置から加工位置に移動させる。すると、被加工歯車７６に、駆動側ラップ歯車２１、ブレーキ側ラップ歯車３４及び案内歯車４４がそれぞれ噛み合う。このとき、固定側保持ローラ８７、周面保持ローラ８９及び可動側保持ローラ９１により回動可能に支持されている被加工歯車７６には、駆動側ラップ歯車２１、ブレーキ側ラップ歯車３４及び案内歯車４４が容易に噛み合う。
【００５５】
この状態において、駆動用モータ２０、ブレーキ用モータ３３、駆動側シフトモータ１９、ブレーキ側シフトモータ３２及び送りモータ８１を制御部６３によって運転制御させると、駆動側ラップ歯車２１によって被加工歯車７６が回転駆動されるとともに、被加工歯車７６を介してブレーキ側ラップ歯車３４及び案内歯車４４が回転駆動される。このとき、ブレーキ用モータ３３のブレーキトルクに基づく加工負荷が、駆動側ラップ歯車２１、ブレーキ側ラップ歯車３４及び被加工歯車７６に付与される。このため、この加工負荷により、駆動側ラップ歯車２１及びブレーキ側ラップ歯車３４による被加工歯車７６の歯の両面に対するラップ仕上げが行われる。
【００５６】
また、１つの被加工歯車７６に対する所定のラップ仕上げ中に送りモータ８１の回転方向が所定時間毎に切り替えられ、被加工歯車保持台８０が加工位置を基準とする移動範囲内を往復移動される。この被加工歯車７６の往復移動により、被加工歯車７６の各歯の歯面全体が両ラップ歯車２１，３４によってラップ仕上げされる。
【００５７】
被加工歯車７６に対するラップ仕上げが終了した後、被加工歯車７６を被加工歯車保持機構７７から取り外すには、送りモータ８１を作動させて被加工歯車保持台８０を加工位置から準備位置まで移動させる。次に、各ガイド付きシリンダ９２を作動させ、各可動側保持ローラ９１を保持位置から退避位置に退避させる。この結果、被加工歯車７６は、被加工歯車保持機構７７から取り出し可能となる。
【００５８】
以上詳述したこの実施形態は、前記第１実施形態における（１）〜（４）に記載の各効果に加えて、以下の効果を有する。
（６） 駆動側ラップ歯車２１、ブレーキ側ラップ歯車３４及び案内歯車４４に加えて、複数の周面保持ローラ８９、固定側保持ローラ８７及び可動側保持ローラ９１によって、内歯車からなる被加工歯車７６を心なし状態で保持するように構成した。このため、歯車ラップ装置１０に対する被加工歯車７６の取り付け及び取り外しを容易に行うことができ、１つの被加工歯車７６のラップ仕上げに要する時間を短縮することができる。
【００５９】
（その他の実施形態）
なお、この実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・ 第１又は第２実施形態において、前記駆動側ラップ歯車２１の歯数と、ブレーキ側ラップ歯車３４の歯数とを互いに異ならせる。この場合であっても、駆動用モータ２０による被加工歯車５０の回転数よりもブレーキ用モータ３３による被加工歯車５０の回転数が小さければ、ブレーキ用モータ３３によりブレーキトルクが生成される。
【００６０】
・ 第１又は第２実施形態において、前記駆動側ラップ歯車２１及びブレーキ側ラップ歯車３４のいずれか一方の歯数と、被加工歯車５０，７６の歯数とを、その一方が他方によって割り切れないように設定する。一方、両ラップ歯車２１，３４の他方の歯数と、被加工歯車５０，７６の歯数とを、その一方が他方によって割り切れるように設定する。この場合、被加工歯車５０の各歯のラップ処理に作用する駆動側ラップ歯車２１及びブレーキ側ラップ歯車３４のいずれか一方の各歯が順次入れ替わる。従って、被加工歯車５０の各歯間において、駆動側ラップ歯車２１及びブレーキ側ラップ歯車３４のいずれか一方によってラップ処理される歯面におけるラップ処理の程度のばらつきが抑制される。
【００６１】
・ 被加工歯車５０，７６のラップ仕上げ中において、例えば被加工歯車５０，７６の中心軸線方向における往復移動の半ストロークに対応する周期で、ブレーキ用モータ３３を第２回転数からより低い回転数に一時的に変化させる。すなわち、被加工歯車５０，７６の各歯の歯面に対する加工負荷の大きさを、各歯の歯すじ方向において変化させる。この場合には、被加工歯車５０，７６の各歯の歯面において、その歯すじ方向における両側部のラップ仕上げの程度を、その中央部におけるラップ仕上げの程度よりも高くすることができる。従って、被加工歯車５０，７６の歯の歯形が悪いときに各歯の歯形を歯すじ方向において均一化させたり、あるいは、各歯の歯形を歯すじ方向において意図的に変化させたりすることができる。
【００６２】
・ 第１又は第２実施形態において、駆動用モータ２０からブレーキ用モータ３３に伝達されるトルクの大きさを、ブレーキ用モータ３３が発生するトルクの大きさよりも大きく設定する。さらに、駆動用モータ２０から伝達されるトルクによってブレーキ用モータ３３の回転子が回転される方向とは逆方向にブレーキ用モータ３３を回転駆動するための駆動信号をブレーキ用モータ３３に入力する。そして、この状態において、ブレーキ用モータ３３により発生されるブレーキトルクを加工負荷とする。
【００６３】
・ 第１又は第２実施形態において、前記ブレーキトルク生成手段として、ブレーキ用モータ３３に代えてヒステリシスブレーキを用いる。このヒステリシスブレーキにおいては、励磁コイルによって磁束が供給される内側及び外側のヨークの間に、回転リングが非接触状態で挟まれている。そして、ブレーキ力は、両ヨークを流れる磁束が回転リングを貫くときに両ヨークと回転リングとの間に発生する磁気摩擦によって生成される。この場合においても、ヒステリシスブレーキにより適度な大きさのブレーキトルクが安定した状態で生成され、このブレーキトルクに対応した加工負荷が両ラップ歯車２１，３４及び被加工歯車５０（７６）に連続して付与される。
【００６４】
・ 第１実施形態において、被加工歯車５０の上方から同被加工歯車５０に噛み合う第２の案内歯車を設け、両ラップ歯車２１，３４、案内歯車４４及び第２の案内歯車によって、被加工歯車５０を心なし状態で保持する構成とする。この第２の案内歯車は、例えば被加工歯車保持部５１の支持部材５７に対し上下位置が調節可能に支持される。そして、歯車ラップ装置１０に対する被加工歯車５０の取り付け又は取り外し時には、第２の案内歯車を被加工歯車５０から退避させることができるようにする。この場合には、ラップ仕上げに伴う被加工歯車５０の径方向における無駄な動きを有効に抑制し、歯形の変形を有効に抑制することができる。
【００６５】
・ 第１実施形態の被加工歯車保持部５１において、固定側保持板５８及び可動側保持板６０をそれぞれ回転可能に支持部材５７に支持させるとともに、両保持板５８，６０により被加工歯車保持部５１を挟持する構成とする。このような構成では、被加工歯車５０の軸方向及び径方向における無駄な動きが抑制され、被加工歯車５０の各歯面が精度良くラップ仕上げされる。
【００６６】
・ 第１実施形態において、心なし構成ではなく、被加工歯車５０を支持軸に対し相対回転不能に支持させるとともに、ブレーキ側ラップ歯車３４を設けない構成とする。この場合には、被加工歯車５０の支持軸に対してブレーキ用モータ３３を作動連結することにより、ブレーキトルクを被加工歯車５０に直接付与する。
【００６７】
また、被加工歯車５０を支持軸に対して相対回転不能に支持させるとともにブレーキ側ラップ歯車３４を設けない構成とした歯車ラップ装置１０において、駆動用モータ２０を被加工歯車５０の支持軸に作動連結するとともに、ブレーキ用モータ３３を駆動側ラップ歯車２１に作動連結した構成とする。この場合には、ブレーキ用モータ３３から駆動側ラップ歯車２１にブレーキトルクが直接付与される。
【００６８】
・ 第１の実施形態において、案内歯車４４に代えて、被加工歯車５０の外周面に当接する斜面を有する案内部材を設けた構成とする。この場合には、被加工歯車５０がハスバ歯車であるときに、両ラップ歯車２１，３４及び案内部材によって被加工歯車５０が心なし状態で回転駆動される。
【００６９】
・ この発明を、仕上げ用歯車としてのシェービングカッターにより、被加工歯車５０の歯を仕上げ切削する歯車仕上げ装置としての歯車シェービング装置に具体化する。
・ この発明を、仕上げ用歯車としてのホーニング砥石により、被加工歯車５０の歯面を仕上げ研削する歯車仕上げ装置としての歯車ホーニング装置に具体化する。
【００７０】
以下、上記各実施形態から把握される技術的思想を記載する。
・ 請求項４または請求項５に記載の歯車仕上げ装置において、前記被加工歯車の外周面に当接する案内部材を備え、前記第１の仕上げ用歯車、第２の仕上げ用歯車、及び、前記案内部材により、被加工歯車を心なし状態で回転駆動するように構成したことを特徴とする歯車仕上げ装置。このような構成によれば、歯車仕上げ装置に対する被加工歯車の取り付け及び取り外しが容易となる。このため、１つの被加工歯車の仕上げ処理に要する時間が短縮される。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】第１実施形態の歯車ラップ装置を示す正面図。
【図２】同じく右側面図。
【図３】図１におけるａ−ａ断面図。
【図４】歯車ラップ装置を示す左側面図。
【図５】図１におけるｂ−ｂ断面図。
【図６】被加工歯車保持機構を示す側面図。
【図７】電気的構成を示すブロック図。
【図８】被加工歯車、駆動側ラップ歯車、ブレーキ側ラップ歯車及び案内歯車の噛み合い状態を示す模式図。
【図９】第２実施形態の歯車ラップ装置の要部を示す縦断面図。
【図１０】同じく要部を示す縦断面図。
【図１１】図１０におけるｅ−ｅ線断面図。
【図１２】図９におけるｄ−ｄ線断面図。
【図１３】図１１におけるｆ−ｆ線断面図。
【図１４】図１２におけるｇ−ｇ線断面図。
【図１５】電気的構成を示すブロック図。
【図１６】被加工歯車、駆動側ラップ歯車、ブレーキ側ラップ歯車及び案内歯車の噛み合い状態を示す模式図。
【符号の説明】
【００７２】
１０…歯車仕上げ装置としての歯車ラップ装置、２０…駆動用モータ、２１…仕上げ用歯車及び第１の仕上げ用歯車としての駆動側ラップ歯車、３３…ブレーキトルク生成手段としてのブレーキ用モータ、３４…仕上げ用歯車及び第２の仕上げ用歯車としてのブレーキ側ラップ歯車、３５…検出手段としてのトルク検出器、４４…案内歯車、５０…被加工歯車、６３…制御手段としての制御部、７０…歯車仕上げ装置としての歯車ラップ装置、７６…被加工歯車。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
仕上げ用歯車と被加工歯車とを噛み合わせ、そのいずれか一方に駆動用モータから駆動トルクを作用させるとともに他方に対してブレーキトルクを作用させることより、そのブレーキトルクの大きさに対応する加工負荷を両歯車間に付与するように構成した歯車仕上げ装置であって、
前記ブレーキトルクを、電磁気力により非接触で生成するブレーキトルク生成手段を備えたことを特徴とする歯車仕上げ装置。
【請求項２】
前記ブレーキトルクの大きさを検出する検出手段と、
そのブレーキトルクの大きさに基づいて前記ブレーキトルク生成手段を制御する制御手段とを備え、
同制御手段は、同ブレーキトルクの大きさを設定値に維持させることを特徴とする請求項１に記載の歯車仕上げ装置。
【請求項３】
前記ブレーキトルク生成手段は、前記駆動用モータから前記被加工歯車に作用される被加工歯車の回転数と、ブレーキ用モータから同被加工歯車に作用される被加工歯車の回転数との間に差を持たせることによってブレーキトルクを発生させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の歯車仕上げ装置。
【請求項４】
前記駆動用モータの駆動トルクを前記被加工歯車に伝達する第１の仕上げ用歯車と、同被加工歯車から駆動トルクが伝達される第２の仕上げ用歯車とにより前記仕上げ用歯車を構成したことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の歯車仕上げ装置。
【請求項５】
前記第１の仕上げ用歯車及び前記第２の仕上げ用歯車の少なくともいずれか一方の歯数と、前記被加工歯車の歯数とを、その一方が他方によって割り切れないように設定したことを特徴とする請求項４に記載の歯車仕上げ装置。
【請求項６】
回転自在に支持されるとともに前記被加工歯車に噛み合わされる案内歯車を備え、前記第１の仕上げ用歯車、第２の仕上げ用歯車、及び、前記案内歯車により、被加工歯車を心なし状態で回転駆動するように構成したことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の歯車仕上げ装置。
【請求項７】
前記仕上げ用歯車により被加工歯車をラップ仕上げすることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の歯車仕上げ装置。
【請求項１】
仕上げ用歯車と被加工歯車とを噛み合わせ、そのいずれか一方に駆動用モータから駆動トルクを作用させるとともに他方に対してブレーキトルクを作用させることより、そのブレーキトルクの大きさに対応する加工負荷を両歯車間に付与するように構成した歯車仕上げ装置であって、
前記ブレーキトルクを、電磁気力により非接触で生成するブレーキトルク生成手段を備えたことを特徴とする歯車仕上げ装置。
【請求項２】
前記ブレーキトルクの大きさを検出する検出手段と、
そのブレーキトルクの大きさに基づいて前記ブレーキトルク生成手段を制御する制御手段とを備え、
同制御手段は、同ブレーキトルクの大きさを設定値に維持させることを特徴とする請求項１に記載の歯車仕上げ装置。
【請求項３】
前記ブレーキトルク生成手段は、前記駆動用モータから前記被加工歯車に作用される被加工歯車の回転数と、ブレーキ用モータから同被加工歯車に作用される被加工歯車の回転数との間に差を持たせることによってブレーキトルクを発生させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の歯車仕上げ装置。
【請求項４】
前記駆動用モータの駆動トルクを前記被加工歯車に伝達する第１の仕上げ用歯車と、同被加工歯車から駆動トルクが伝達される第２の仕上げ用歯車とにより前記仕上げ用歯車を構成したことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の歯車仕上げ装置。
【請求項５】
前記第１の仕上げ用歯車及び前記第２の仕上げ用歯車の少なくともいずれか一方の歯数と、前記被加工歯車の歯数とを、その一方が他方によって割り切れないように設定したことを特徴とする請求項４に記載の歯車仕上げ装置。
【請求項６】
回転自在に支持されるとともに前記被加工歯車に噛み合わされる案内歯車を備え、前記第１の仕上げ用歯車、第２の仕上げ用歯車、及び、前記案内歯車により、被加工歯車を心なし状態で回転駆動するように構成したことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の歯車仕上げ装置。
【請求項７】
前記仕上げ用歯車により被加工歯車をラップ仕上げすることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の歯車仕上げ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２００８−１１０４２７（Ｐ２００８−１１０４２７Ａ）
【公開日】平成２０年５月１５日（２００８．５．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２９４４６５（Ｐ２００６−２９４４６５）
【出願日】平成１８年１０月３０日（２００６．１０．３０）
【出願人】（３９１００５４６６）株式会社カシフジ (6)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年５月１５日（２００８．５．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１０月３０日（２００６．１０．３０）
【出願人】（３９１００５４６６）株式会社カシフジ (6)
【Ｆターム（参考）】
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