JP7300693B2 - 歯車加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、歯車加工装置に関する。

従来より、歯車に対する仕上げ加工として、例えばホーニング加工が知られている。これらの加工においては、加工対象となる被加工歯車と砥石用歯車とを互いに噛み合わせた状態で、回転させて仕上げ加工を行っている。

例えば、特許文献１には、ホーニング加工を行う歯車加工装置が記載されている。この装置では、加工対象となる歯車は、一対の固定具により軸方向の両端から挟むことで支持されており、この歯車を内歯車状の工具を有する環状の工具に噛み合わせる。そして、この状態で工具と歯車とを連れ周り回転させることにより、歯車の仕上げを行っている。

特開２０１３－１８０８０号公報

ところで、上記特許文献１に記載のような装置では、工具と歯車との噛み合い位置にクーラントなどの冷却媒体を供給し、これによって加工により発生する熱を下げている。その際、工具の冷却とともに、工具の回転を支持するベアリングの内輪側も冷却される。しかしながら、ベアリングの外輪側は冷却がなされないため、本発明者は、ベアリングの内輪側と外輪側とで温度差が生じ、ベアリングの動作に不具合が生じるという問題を見出した。特に、ベアリングが高速で動作する場合には、このような不具合が顕著になっていた。本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、工具を回転させるためのベアリングを不具合なく安定的に動作させることができる歯車加工装置を提供することを目的とする。

本発明に係る歯車加工装置は、被加工歯車を加工する環状の工具ユニットと、被加工歯車を回転自在に支持し、前記工具ユニットに相対的に近接離間するワーク支持ユニットと、を備え、前記工具ユニットは、環状のハウジングと、前記ハウジングの内周面に取り付けられる環状のベアリングと、前記ベアリングを介して、前記ハウジングの内周側に回転自在に配置される環状の工具支持体と、前記工具支持体の内周側に取り付けられ、被加工歯車に噛合する内歯車形状の工具と、を備え、前記ハウジングにおいて、前記ベアリングと対応する位置には、冷却媒体が通過する環状の第１流路が形成されている。

この構成によれば、ハウジングにおいてベアリングの径方向外方に冷却媒体が通過する第１流路が形成されているため、ベアリングの径方向外方側を冷却することができる。一方、ベアリングの径方向内方は、工具と歯車との噛み合い位置に一般的に供給される冷却媒体によって冷却される。したがって、ベアリングを径方向の内外から冷却することができるため、ベアリングにおける径方向内外での温度差を低減することができる。その結果、ベアリングを安定的に動作させることができるため、工具をハウジングに対して安定的に回転させることができる。

上記歯車加工装置において、第１流路を形成する位置は特には限定されないが、例えば、前記第１流路を、前記ベアリングの径方向外方に、当該ベアリングとは間隔をあけて形成することができる。

上記各歯車加工装置において、前記ハウジングの内周側に取り付けられた環状のステータ部、及び前記支持体の外周に取り付けられ、前記ステータと対向配置されるロータ部を有し、前記工具支持体を前記ハウジングに対して回転させる駆動手段をさらに備えることができ、前記ハウジングにおいて、前記ステータ部と対応する位置には、冷却媒体が通過する環状の第２流路を形成することができる。

この構成によれば、ハウジングにおいてステータと対応する位置に冷却媒体が通過する第２流路が形成されているため、ステータを冷却することができる。その結果、ステータを安定的に動作させ、誤動作が生じるのを防止することができる。

上記歯車加工装置においては、前記第１流路及び第２流路を連通させる連通路をさらに備えることができる。

この構成によれば、ベアリングを冷却する第１流路とステータを冷却する第２流路が連通しているため、一方の通路に供給した冷却媒体を他方の通路にも流すことができる。したがって、冷却媒体の供給と排出を一箇所ずつで行うことができるため、構造を簡素化することができる。

上記各歯車加工装置では、前記工具ユニットにおいて、前記ベアリングと対応する位置には、潤滑油が通過する環状の第３通路を形成することができ、前記第３流路は、前記ベアリングに前記潤滑油を供給するための少なくとも１つの供給路を備えることができる。

この構成によれば、工具ユニットにおいて、ベアリングと対応する位置に潤滑油が通過する環状の第３流路が形成され、ここからベアリングに対して潤滑油が供給されるため、ベアリングのスムーズな動作を維持することができる。

以上のように、工具を回転させるためのベアリングを不具合なく安定的に動作させることができる。

本発明の一実施形態に係る歯車加工装置の斜視図である。 図１の正面図である。 図１の平面図である。 図２のＡ－Ａ線断面図である。 図４のＢ－Ｂ線断面図である。 図２のＣ－Ｃ線断面図である。 図６のＤ－Ｄ線断面図である。 図３のＥ－Ｅ線断面図である。 は図８のＦ－Ｆ線断面図である。 図８のＨ－Ｈ線断面図である。 図８のＧ－Ｇ線断面図である。 図８におけるハウジングの拡大断面図である。 図１２のＩ－Ｉ線断面図である。 図１２のＪ－Ｊ線断面図である。 図１２のＫ－Ｋ線断面図である。 図１２のＬ－Ｌ線断面図である。

以下、本発明に係る歯車加工装置の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１、図２、及び図３は、それぞれ本実施形態に係る歯車加工装置の斜視図、正面図、及び平面図である。なお、以下の説明では、図１の左右をＸ軸方向または左右方向、図１の上下をＺ軸または上下方向、図２の上下をＹ軸方向または前後方向と称し、これを基準に説明をしていく。但し、本発明はこれらの方向に限定されるものではない。

図１～図３に示すように、本実施形態に係る歯車加工装置は、基台１上に配置された工具ユニット２及びワーク支持ユニット３を備えている。工具ユニット２は、環状に形成され工具４が固定された環状のハウジング２１を有しており、その軸方向が、概ねＸ軸方向に向くように配置されて、ワークＷである歯車と噛合するようになっている。ワーク支持ユニット３は、ワークＷを挟持する主軸台３１と心押し台３２とで構成されており、これらは、工具ユニット２を挟んで、基台１のＸ軸方向の両側に配置されている。

まず、ワーク支持ユニット３について説明する。図１～図３に示すように、ワーク支持ユニット３は、上述した主軸台３１と、心押し台３２とで構成されており、これらは、Ｘ軸方向に互いに近接離間し、ワークＷを回転自在に挟持するようになっている。

次に、主軸台３１について、図４及び図５も参照しつつ説明する。図４は図３のＡ－Ａ線断面図、図５は図４のＢ－Ｂ線断面図である。図４及び図５に示すように、主軸台３１は、工具ユニットを挟んで基台１上の左側に配置された第１支持フレーム３１１上に配置されている。この第１支持フレーム３１１は、側面視三角形状に形成されており、Ｘ軸方向の両端部に、それぞれＹ軸方向に延びる一対のレール３１２が取り付けられている。すなわち、これらのレール３１２は、前方に行くにしたがって下降する傾斜面３１０上に配置されている。これらのレール３１２の傾斜角度は特には限定されないが、例えば、１０～４５度（本実施形態では約３０度）とすることができる。そして、第１支持フレーム３１１上には、両レール３１２に支持されＹ軸方向に傾斜して移動可能な第１支持ブロック３１３が配置されている。この第１支持ブロック３１３の下面にはナット３１４が連結されており、このナット３１４に、レール３１２と平行に延びるボールネジ３１５が螺合している。このボールネジ３１５は、軸周りに回転自在に第１支持フレーム３１１に支持されており、その上端部には第１支持フレーム３１１に支持されたモータ３１６が連結されている。したがって、モータ３１６によりボールネジ３１５が回転すると、これによって、第１支持ブロック３１３が第１支持フレーム３１１の傾斜面３１０に沿ってＹ軸方向に移動する。

第１支持ブロック３１３の上面には、Ｘ軸方向に平行に延びる一対のレール３１７が配置されており、これらレールに沿って主軸台３１がＸ軸方向に移動可能となっている。主軸台３１の下面にはナット３１８が連結されており、このナット３１８に、レール３１７と平行に延びるボールネジ３１９が螺合している。このボールネジ３１９は、軸周りに回転自在に第１支持ブロック３１３に支持されており、その左端部には第１支持ブロック３１３に支持されたモータ３１９０が連結されている。したがって、モータ３１９０によりボールネジ３１９が回転すると、これによって、主軸台３１が、第１支持ブロック３１３上をＸ軸方向に移動する。

主軸台３１の先端には、Ｘ方向に突出しワークＷを支持する軸部材３１０１が回転自在に設けられており、内蔵されているモータ（図示省略）によって回転駆動する。

次に、心押し台３２について、図６及び図７も参照しつつ説明する。図６は図３のＣ－Ｃ線断面図、図７は図６のＤ－Ｄ線断面図である。図６及び図７に示すように、心押し台３２も主軸台３１と同様に構成されている。すなわち、心押し台３２は、工具ユニット２を挟んで基台１上の右側に配置された第２支持フレーム３２１上に配置されている。この第２支持フレーム３２１は、側面視三角形状に形成されており、Ｘ軸方向の両端部に、それぞれＹ軸方向に延びる一対のレール３２２が取り付けられている。すなわち、これらのレール３２２は、前方に行くにしたがって加工する傾斜面３２０上に配置されている。このレール３２２の傾斜角度は、主軸台３１の傾斜角度と同じである。そして、第２支持フレーム３２１上には、両レール３２２に支持されＹ軸方向に傾斜して移動可能な第２支持ブロック３２３が配置されている。この第２支持ブロック３２３の下面にはナット３２４が連結されており、このナット３２４に、レール３２２と平行に延びるボールネジ３２５が螺合している。このボールネジ３２５は、軸周りに回転自在に第２支持フレーム３２１に支持されており、その上端部には第２支持フレーム３２１に支持されたモータ３２６が連結されている。したがって、モータ３２６によりボールネジ３２５が回転すると、これによって、第２支持ブロック３２３が第２支持フレーム３２１の傾斜面３２０に沿ってＹ軸方向に移動する。

第２支持ブロック３２３の上面には、Ｘ軸方向に平行に延びる一対のレール３２７が配置されており、これらレール３２７に沿って心押し台３２がＸ軸方向に移動可能となっている。心押し台３２の下面にはナット３２８が連結されており、このナット３２８に、レール３２７と平行に延びるボールネジ３２９が螺合している。このボールネジ３２９は、軸周りに回転自在に第２支持ブロック３２３に支持されており、その右端部には第２支持ブロック３２３に支持されたモータ３２９０が連結されている。したがって、モータ３２９０によりボールネジ３２９が回転すると、これによって、心押し台３２が、第２支持ブロック３２３上をＸ軸方向に移動する。

また、心押し台３２の先端には、ワークＷを支持する軸部材３２０１が回転自在に設けられており、主軸台３１の軸部材３１０１との間で、ワークＷを挟持するようになっている。主軸台３１と心押し台３２とは、一体的にＸ軸方向及びＹ軸方向に移動するように制御されており、両者がワークＷを狭持した状態でＸ軸方向及びＹ軸方向に移動し、ワークＷを工具ユニット２の工具に対して近接離間するようになっている。

次に、工具ユニット２について、図８及び図９を詳細に説明する。図８は図３のＥ－Ｅ線断面図、図９は図８のＦ－Ｆ線断面図である。工具ユニット２のハウジング２１は、環状に形成されており、ワークＷに交差角を形成したりクラウニングを施すために、Ｙ軸方向に移動可能で、且つＹＺ平面内でＹ軸と傾斜する回転軸Ｓ周りに回転可能となっている。そのため、工具ユニット２は、基台１上に配置され、上述したハウジング２１を支持する支持体２３を備えている。また、ハウジング２１は、上述した回転軸Ｓの両端で、支持体２３によって回転可能に支持されている。すなわち、ハウジング２１の回転軸Ｓの両端には、前端側に第１軸端部材４１が取り付けられ、後端側に第２軸端部材４２が取り付けられている。そして、これら第１及び第２軸端部材４１，４２が支持体２３によって、支持されている。以下、支持体２３について詳細に説明する。

図８に示すように、この支持体２３は基台１上をＹ軸方向に移動可能な基部２３１と、この基部２３１の前端部に設けられ、ハウジング２１の第１軸端部材４１を支持する第１支持部２３２と、基部２３１の後端部に設けられ、ハウジング２１の第２軸端部材４２を支持する第２支持部２３３と、を備えている。基部２３１は、側面視において、上方に向かって傾斜した前端面２３１１、この前端面２３１１に連続し円弧状に形成された中央面２３１２、及び中央面２３１２の後端に連続し上方に向かって傾斜した後端面２３１３を有しており、これらの面が、前方から後方へこの順で並んでいる。前端面２３１１と後端面２３１３の傾斜角度は、ワーク支持ユニット３の傾斜面と同じである。この構成において、後端面２３１３は、前端面２３１１よりも高い位置にあり、前端面２３１１には第１支持部２３２が取り付けられ、後端面２３１３に第２支持部２３３が取り付けられる。

そして、ハウジング２１の第１軸端部材４１が第１支持部２３２によって回転可能に支持されるとともに、第２軸端部材４２が第２支持部２３３によって回転自在に支持される。これにより、ハウジング２１は、上記傾斜角度で延びる回転軸Ｓ周りに回転可能となっている。なお、中央面２３１２の円弧形状は、ハウジング２１に外周面に沿うようにしたものである。また、図９に示すように、この中央面２３１２の下端部には、クーラントの排出溝２３１５が形成されており、ハウジング２１から流れ出たクーラントが排出されるようになっている。

次に、支持体のＹ軸方向の移動について説明する。図９に示すように、基台１上には、Ｙ軸方向に平行に延びる一対のレール１１が配置されており、これらレール１１上に支持体２３が移動可能に配置されている。そして、支持体２３の下面にはナット１２が取り付けられており、このナット１２にボールネジ１３が螺合している。ボールネジ１３は、Ｙ軸方向の両端において、基台１に回転自在に支持されており、ボールネジ１３の後端にモータ１４が連結されている。したがって、モータ１４が駆動し、ボールネジ１３が回転すると、支持体２３は、ハウジング２１とともにＹ軸方向に移動するようになっている。

続いて、ハウジング２１の回転軸周りの回転について、図１０及び図１１も参照しつつ説明する。図１０は図８のＨ－Ｈ線断面図、図１１は図３のＧ－Ｇ線断面図である。図１０に示すように、支持体２３の第２支持部２３３は、直方体状の筐体２３３１を有しており、この筐体２３３１内には、仕切り板２３３２で仕切られた第１収容部２３３３と第２収容部２３３４とが設けられている。そして、第１収容部２３３３には、ハウジング２１に取り付けられた第２軸端部材４２が、回転可能に収容されている。この第２軸端部材４２は、円筒状に形成されており、その外周面には外歯車状の係合部４２１が取り付けられている。一方、第２軸端部材４２の内部空間は、先端側において外部に開放されており、その先端部が筐体２３３１の仕切り板２３３２に形成された連通孔２３３５と対向している。そして、筐体２３３１の第２収容部２３３４に配置されたケーブル７１、７２が、第２軸端部材４２を貫通する中央空間４２０を介して、ハウジング２１へと延びている。また、第２収容部２３３４には、管部材２３３６により外部からエアが注入されており、このエアは、第２収容部２３３４から、仕切り板２３３２を介して第２軸端部材４２の中央空間４２０に供給され、さらにここからハウジング２１内へ供給されるようになっている。この点については、後述する。

また、図１１に示すように、第１収容部２３３３には、第２軸端部材４２に取り付けられた係合部４２１と噛み合う、ネジ部材２３３７が回転可能に取り付けられている。そして、このネジ部材２３３７の上端部は筐体２３３１から突出し、この突出部分には、モータ２３３８が取り付けられている。したがって、このモータ２３３８の駆動によって、ネジ部材２３３７が回転し、これにより第２軸端部材４２がハウジング２１とともに回転軸周りに回転するようになっている。

次に、ハウジングを含む、工具ユニット２における工具の取付構造等について、図１２～図１６を参照しつつ説明する。図１２は図８におけるハウジングの拡大断面図、図１３は図１２のＩ－Ｉ線断面図、図１４は図１２のＪ－Ｊ線断面図、図１５は図１２のＫ－Ｋ線断面図、図１６は図１２のＬ－Ｌ線断面図である。

図１２～図１６に示すように、工具ユニット２は、全体として環状のハウジング２１と、このハウジング２１の内周側に一対のベアリング２４１，２４２を介して回転自在に設けられた工具支持体２５と、この工具支持体２５の内周面に取り付けられた、内歯車状の工具４と、を備えている。また、工具ユニット２には、工具支持体２５をハウジング２１に対して回転させるためのモータ(駆動手段)５が設けられている。さらに、この工具ユニット２には、工具支持体２５の回転角度位置を検出するための検出器６が設けられている。以下、各部材について、詳細に説明する。

ハウジング２１は、環状のハウジング本体２１１と、このハウジング本体２１１における軸方向の左端部に設けられた環状の冷却部材２１２、この冷却部材２１２の左端部に設けられた環状の第１端部材２１３、及びハウジング本体２１１の軸方向の右端部に設けられた環状の第２端部材２１４を備えている。

ハウジング本体２１１は、軸方向の中央付近に位置する中央部位２１１０と、軸方向の左端部側において径方向外方に膨出する第１部位２１１１と、軸方向の右端部側に位置する第２部位２１１２と、を備え、これらが一体的に形成されている。中央部位２１１０の内径が最も小さく、中央部位２１１０の内周面には、上述した一対のベアリング２４１，２４２が軸方向に所定間隔をおいて取り付けられている。なお、各ベアリング２４１，２４２は、外輪、内輪、及びこれらの間の保持される転動体(ボールまたはコロ)を備えた公知のものである。第１部位２１１１は、径方向外方に膨出しているため、外径及び内径が中央部位２１１０よりも大きい。具体的には、第１部位２１１１の内周面は、中央部位２１１０の外周面よりも径方向外方に位置している。これにより、第１部位２１１１の内周面と工具支持体２５との間には、モータ５等が収容されるモータ収容空間２６が形成されている。

一方、第２部位２１１２の外径は中央部位２１１０と同じである。つまり、中央部位２１１０と第２部位２１１２の外周面は連続している。また、第２部位２１１２の内径は、中央部位２１１０よりもやや大きく、これによって、第２部位２１１２の内周面と工具支持体２５との間には、上述した検出器６が配置される検出器収容空間２７が形成されている。

図１６に示すように、ハウジング２１において、上述した第２支持部２３３と連結される部位においては、径方向外方に突出する円筒状の第２軸端部材４２が形成されている。そして、この第２軸端部材４２の内部には、上記のように、径方向に延びる中央空間４２０が形成されている。さらにこの中央空間４２０と、上述したモータ収容空間２６及び検出器収容空間２７とそれぞれ連通するように、ハウジング本体２１１の内部には、軸方向に延びる第１連通路２１１５、及び第２連通路２１１６が形成されている。

次に、ハウジング本体２１１の中央部位２１１０について説明する。図１２及び図１３に示すように、中央部位２１１０の内部には、ベアリング２４１，２４２の外周面側を冷却するためのクーラント（冷却媒体）が供給される第１クーラント流路（第１流路）２１１７が形成されている。この第１クーラント流路２１１７は、中央部位２１１０を概ね環状に延びるように形成されているが、図１２に示すように、上記第２軸端部材４２が配置されている部分を避けるようにＣ字状に形成されている。すなわち、この第１クーラント流路２１１７は第２軸端部材４２の上側付近を一端部として、環状に延び、第１軸端部材４１を通過して第２軸端部材４２の下側付近まで延びている。図１３に示すように、中央部位２１１０において、第１クーラント流路２１１７の一端部と対応する位置には、径方向に延びる供給孔８１が形成されており、この供給孔８１から第１クーラント流路２１１７にクーラントが供給される。また、この第１クーラント流路２１１７は、一対のベアリング２４１，２４２の外周面に対応するように、軸方向を長手方向とするように、断面矩形状に形成されている。

中央部位２１１０の内周面には、上述した一対のベアリング２４１，２４２が取り付けられているが、以下では、軸方向の左側のベアリングを第１ベアリング２４１と称し、右側のベアリングを第２ベアリング２４２と称することとする。そして、これら一対のベアリング２４１，２４２の間にはオイルミストを供給するための環状の供給部材２８が取り付けられている。また、図１３～図１６に示すように、中央部位２１１０において軸方向の左側を向く左側面には、第１ベアリング２４１を供給部材２８との間で挟んで固定するための環状の第１固定部材４０１が取り付けられている。第１固定部材４０１は、断面において軸方向に左側へ延びており、この第１固定部材４０１の内周側には、後述するように、第１ベアリング２４１から排出されたオイルミストが通過する第１排出路４７が形成されている。一方、中央部位２１１０において軸方向の右側を向く右側面には、第２ベアリング２４２を供給部材２８との間で挟んで固定するための環状の第２固定部材４０２が取り付けられている。第２固定部材４０２は、断面において径方向内方に延びるように形成されているが、第２固定部材４０２と第２ベアリング２４２との間には、後述するように、第２ベアリング２４２から排出されたオイルミストが通過する第２排出路４８が形成されている。

両ベアリング２４１，２４２の間に配置された供給部材２８の外周面には、溝２８１が形成されており、この溝２８１と中央部位２１１０の内周面との間に潤滑油としてのオイルミストが供給されるオイルミスト流路（第３流路）２８０が形成される。図１２に示すように、このオイルミスト流路２８０と、第２軸端部材４２の内部に径方向に延びるように形成された供給路４２５と連通しており、この供給路４２５に外部から供給されたオイルミストが、オイルミスト流路２８０に流れ込む。

また、図１３及び図１６に示すように、供給部材２８には、周方向に所定間隔をおいて、オイルミスト流路２８０と連通する複数の支流（供給路）２８３が形成されている。この支流２８３は、オイルミスト流路２８０から軸方向に向かって、各ベアリング２４１，２４２まで、それぞれ延びるように形成されている。すなわち、オイルミスト流路２８０に供給されたオイルミストは、各支流２８３において各ベアリング２４１，２４２に供給されるようになっている。そして、各ベアリング２４１，２４２に供給されたオイルミストは、各ベアリング２４１，２４２の軸方向の外方、つまり、上述した第１及び第２排出路４７，４８に流れ出すようになっている。

図１５に示すように、ハウジング本体２１１の鉛直方向の最下端付近においては、中央部位２１１０に、径方向に延びる排出孔２９０が形成されている。この排出孔２９０は、中央部位２１１０の内周側で軸方向に延びる下端通路２９１に連通している。また、ハウジング本体２１１の鉛直方向の下端部において、第１ベアリング２４１と第１固定部材４０１との間には隙間が形成されており、第１排出路４７を通過したオイルミストが、この隙間を通過して下端通路２９１に流れ込むようになっている（矢印参照）。同様に、第２ベアリング２４２と第２固定部材４０２との間にも隙間が形成されており、第２排出路４８を通過したオイルミストが、この隙間を通過して下端通路２９１に流れ込むようになっている。そして、下端通路２９１に流れ込んだオイルミストは、排出孔２９０からハウジング２１の外部に排出されるようになっており、このオイルミストは、上述した図９に示すように、支持体２３の排出溝２３１５から排出される。

次に、ハウジング本体２１１の軸方向（図１３～図１５の左右方向）の一方側にある第１部位２１１１について説明する。第１部位２１１１の内周面には、上述した環状の冷却部材２１２が取り付けられており、この冷却部材２１２の内周面には、環状に形成されたモータ５のステータ５１が取り付けられている。すなわち、このステータ５１が、上述したモータ収容空間２６に収容されている。そして、図１６に示すように、このステータ５１に電気を供給するためのケーブル７１が、モータ収容空間２６、第１連通路２１１５、及び中央空間４２０を通過して、ハウジング２１の外部の第２支持部２３３へ延びている。

冷却部材２１２の径方向の外周面には、溝２１２１が形成されており、この溝２１２１と第１部位２１１１の内周面によって囲まれる空間が、第２クーラント流路（第２流路）４９を構成している。そして、この第２クーラント流路４９を流れるクーラントによってステータ５１が冷却されるようになっている。この第２クーラント流路４９は、冷却部材２１２内を概ね環状に延びるように形成されているが、軸方向で位相の異なる上記第１クーラント流路２１１７と同様に、上記第２軸端部材４２が配置されている部分を避けるようにＣ字状に形成されている。すなわち、この第２クーラント流路４９は第２軸端部材４２の上側付近を一端部として、環状に延び、第１軸端部材４１を通過して第２軸端部材４２の下側付近を他端部とするように延びている。また、図１３に示すように、第１部位２１１１において、第２クーラント流路４９の一端部と対応する位置には、排出孔２１１９が形成されており、後述するように、この排出孔２１１９から第２クーラント流路４９のクーラントが排出される。

また、図１２及び図１４に示すように、ハウジング本体２１１の外周面において、第２軸端部材４２の下側付近には、第１クーラント流路２１１７と第２クーラント流路４９を連通させるための連通部２５０が設けられている。この連通部２５０の内部には、第１クーラント流路２１１７から径方向外方に延びる第１流路２５０１、この第１流路２５０１及び第２クーラント流路４９と連通し、軸方向に延びる第２流路２５０２とが形成されている。この第１及び第２流路（連通路）２５０１，２５０２によって、第１及び第２クーラント流路２１１７、４９とが連通する。したがって、上述した供給孔８１から供給されたクーラントは、第１クーラント流路２１１７を流れた後、連通部２５０の第１及び第２流路２５０１，２５０２を介して、第２クーラント流路４９に流れ込む。そして、この第２クーラント流路４９を流れたクーラントは、排出孔２１１９から排出されるようになっている。

図１３に戻って、第１部位２１１１の説明を続ける。冷却部材２１２の軸方向の左端部に取り付けられた第１端部材２１３は、ステータ５１の軸方向の左側の面を覆うように、板状に形成されている。この第１端部材２１３の径方向内方の端面は、軸方向の左端部側に位置する第１面２１３１と、この第１面２１３１と隣接し軸方向の右端部側に位置する第２面２１３２とを有している。そして、第１面２１３１の内径は、第２面２１３２より大きくなっている。すなわち、第１面２１３１が第２面２１３２よりも径方向外方に位置している。さらに、第１面２１３１には環状に延びる２つの溝２１３３が形成され、第２面にも環状に延びる１つの溝２１３３が形成されている。

また、図１５に示すように、ハウジング２１の鉛直方向の最下端付近においては、第１端部材２１３の各溝２１３３を外部に排出するための排出路２１３４が形成されている。すなわち、環状の溝２１３３を通過した油等は、ハウジング２１の最下端付近において、排出路２１３４から外部に排出されるようになっている。

続いて、ハウジング本体２１１の第２部位２１１２について説明する。第２部位２１１２の軸方向の右側の端面には、上述した第２端部材２１４が取り付けられている。第２端部材２１４は、径方向内方に延びるように板状に形成されており、第２部位２１１２の内周面、第２端部材２１４、及び第２固定部材４０２によって囲まれる空間が、上述した検出器収容空間２７を構成する。そして、図１６に示すように、検出器６を構成するエンコーダ６１が、この検出器収容空間２７に配置されている。エンコーダ６１は、第２固定部材４０２の軸方向の側面に固定されている。また、このエンコーダ６１から信号を出力するためのケーブル７２が、検出器収容空間２７、第２連通路２１１６、及び中央空間４２０を通過して、ハウジング２１の外部の第２支持部２３３へ延びている。

また、第２端部材２１４の径方向内方の端面は、軸方向の右端部側に位置する第１面２１４１と、この第１面２１４１と隣接し軸方向の左端部側に位置する第２面２１４２とを有している。そして、第１面２１４１の内径は、第２面２１４２より大きくなっている。すなわち、第１面２１４１が第２面２１４２よりも径方向外方に位置している。さらに、第１面２１４１には環状に延びる２つの溝２１４３が形成され、第２面２１４２にも環状に延びる１つの溝２１４３が形成されている。

また、図１５に示すように、ハウジング２１の鉛直方向の最下端付近においては、第２端部材２１４の各溝２１４３を外部に排出するための排出路２１４４が形成されている。すなわち、上述した第１端部材２１３と同様に、環状の溝２１４３を通過した油等は、ハウジング２１の最下端付近において、排出路２１４４から外部に排出されるようになっている。

次に、工具支持体２５について説明する。工具支持体２５は、環状の支持本体２５１と、この支持本体２５１における軸方向の左端部に設けられた環状の連結部材２５２、この連結部材２５２の左端部に設けられた環状の第１端部材２５３、及び支持本体２５１の軸方向の右端部に設けられた環状の第２端部材２５４を備えている。また、第１端部材２５３及び第２端部材２５４には、それぞれ第１カバー部材２５５及び第２カバー部材２５６が取り付けられている。以下、各部材について詳細に説明する。

支持本体２５１は、ハウジング本体２１１の中央部位２１１０及び第２部位２１１２に対応するよう位置に設けられており、軸方向に並ぶ中央部位２５１０、及びその右側の端部部位２５１１を有している。中央部位２５１０の外周面には、上述した両ベアリング２４１，２４２と供給部材２８とが固定されている。一方、中央部位２５１０の内周面には、工具４が固定されている。以下、工具支持体２５への工具４の取り付け構造について説明する。

図１３に示すように、中央部位２５１０の内周面の中心には、径方向に延びる流路５５が形成されており、この流路５５を覆うように、中央部位２５１０の内周面には浅い帯状の溝５６が形成されている。流路５５には、軸方向に左側へと延びる貫通孔５７が連通しており、この貫通孔５７にプッシュピン５８が差し込まれている。また、帯状の溝５６を覆うように、中央部位の内周面には環状の弾性部材５９が配置され、これを介して、上述した内歯車状の工具４が取り付けられている。また、貫通孔５７、流路５５及び溝５６には油が充填されており、プッシュピン５８を押し込むことで、油の圧力が増加する。これにより、弾性部材５９が径方向内方に突出するように変形し、工具４の外周面が押圧される。その結果、工具４が工具支持体２５に固定される。一方、プッシュピン５８を引き抜くと、貫通孔５７、流路５５及び溝５６の油の圧力が低下して、弾性部材５９が元の形状に戻り、工具４が取り外し可能となる。また、帯状の溝の軸方向の両端付近には、Ｏリングが設けられている。なお、このようなプッシュピン５８は、図１４にも示されるように、工具支持体２５の周方向に、所定間隔をおいて配置されている。但し、これ以外の工具の取り付け方法も採用可能である。

次に、支持本体２５１の端部部位２５１１について説明する。端部部位２５１１の外周面は、上述した検出器収容空間２７に面しており、この外周面には、検出器６を構成する環状のメモリスケール６２が取り付けられている。そして、図１６に示すように、このメモリスケール６２が、検出器収容空間２７において、上述したエンコーダ６１と対向している。

また、端部部位２５１１の右端部には、上述した第２端部材２５４が取り付けられている。第２端部材２５４は、端部部位２５１１から径方向外方に延びるように形成されており、第２端部材２５４の径方向外方の端面が、上述したハウジング２１の第２端部材２１４の端面と対向し、ラビリンス構造の隙間を形成している。具体的には、工具支持体２５の第２端部材２５４の端面は、ハウジング２１の第２端部材２１４の端面と対向するような形状を有しており、軸方向の右端部側に位置する第１面と２５４１、この第１面２５４１と隣接し軸方向の左端部側に位置する第２面２５４２とを有している。そして、第１面２５４１の外径は、第２面２５４２より大きくなっている。すなわち、第１面２５４１が第２面２５４２よりも径方向外方に位置している。さらに、第１面２５４１には環状に延びる２つの溝２５４３が形成され、第２面２５４２にも環状に延びる１つの溝２５４３が形成されている。これらの溝２５４３は、ハウジング２１の第２端部材２１４の端面に形成された溝２１４３と対向しており、これらの溝２１４３，２５４３を通過した油等は、図１５に示すように、ハウジング２１の第２端部材２１４に形成された溝から排出路２１４４を通過して外部に排出されるようになっている。

そして、第２端部材２５４の軸方向の右側面には、第２カバー部材２５６が取り付けられている。この第２カバー部材２５６は、ハウジング２１の第２端部材２１４と工具支持体２５の第２端部材２５４との隙間を、覆うように形成されている。したがって、例えば、加工中に、油や切粉等が、隙間を通過して検出器収容空間２７に入るのを防止している。

続いて、連結部材２５２について説明する。連結部材２５２は、支持本体２５１の軸方向の左端部に連結されており、第１ベアリング２４１との間に上述した第１排出路４７を形成するように右側面に凹部が形成されている。また、この連結部材２５２の外周面は、上述したモータ収容空間２６に面しており、この外周面には、モータ５を構成する環状のロータ５２が取り付けられている。そして、図１３に示すように、このロータ５２が、モータ収容空間２６において、上述したステータ５１と対向している。

また、この連結部材２５２の内周面には、軸方向に左側へ延びる第１端部材２５３が連結されている。第１端部材２５３の外周面は、モータ収容空間２６の一部を構成している。また、この外周面は、ハウジング２１の第１端部材２１３の端面と対向してラビリンス構造の隙間を形成する端面を有している。具体的には、工具支持体２５の第１端部材２５３の端面は、ハウジング２１の第１端部材２１３の端面と対向するような形状を有しており、軸方向の左端部側に位置する第１面２５３１と、この第１面２５３１と隣接し軸方向の右側に位置する第２面２５３２とを有している。そして、第１面２５３１の外径は、第２面２５３２より大きくなっている。さらに、第１面２５３１には環状に延びる２つの溝２５３３が形成され、第２面２５３２にも環状に延びる１つの溝２５３３が形成されている。これらの溝２５３３は、ハウジング２１の第１端部材２１３の端面に形成された溝２１３３と対向しており、これらの溝２１３３，２５３３を通過した油等は、図１５に示すように、ハウジング２１の第１端部材２１３に形成された溝２１３３から排出路２１３４を通過して外部に排出されるようになっている。

そして、第１端部材２１３の軸方向の左側面には、第１カバー部材２５５が取り付けられている。この第１カバー部材２５５は、ハウジング２１の第１端部材２１３と工具支持体２５の第１端部材２５３との隙間を、覆うように形成されている。したがって、例えば、加工中に、油や切粉等が、隙間を通過してモータ収容空間２６に入るのを防止している。

次に、上記のように構成された歯車加工装置の動作について説明する。まず、図１に示すように、歯車加工装置の近傍に配置された配置台８００上のワークＷをロボットアーム７００によって、歯車加工装置に設置する。すなわち、ワークＷに所定の交差角を形成するために、まず、モータ２３３８を駆動し、回転軸Ｓ周りに、工具ユニットを所定の角度に回転させる。次に、ワークＷを主軸台３１の軸部材３１０１に取り付けた後、主軸台３１及び心押し台３２を互いに近接させ、ワークＷを挟持する。この状態で、主軸台３１の軸部材３１０１をワークＷとともに回転させる。これと並行して、モータ５を駆動し工具ユニット２の工具４をワークＷと同期するように、回転させる。続いて、主軸台３１及び心押し台３２を一体的にＹ軸方向に移動させ、ワークＷを工具４に近接させる。そして、ワークＷと工具４とを噛み合わせ、連れ廻りさせることで、ワークＷの加工を行う。このとき、検出器６が工具支持体２５の回転角度位置を検出することで、工具４とワークＷの回転が同期するように、各モータの回転が制御される。また、必要に応じて支持体２３とともにハウジング２１をＹ軸方向に移動させ、ワークＷにクラウニングを施す。また、このような加工作業と同時に、工具４とワークＷとの噛み合わせ部分に切削油を噴射し、加工部位の冷却、潤滑、切り屑除去を行う。こうして、所定時間加工を行った後、各モータの駆動を停止し、加工されたワークＷを取り外す。

上記加工中、工具ユニット２は次のように動作する。まず、ベアリング２４１，２４２に対しては、オイルミストを供給する。すなわち、図１２に示す供給路４２５から供給された潤滑油は、オイルミストとして両ベアリング２４１，２４２の間のオイルミスト流路２８０から支流２８３を介して各ベアリング２４１，２４２に供給される。これにより、ベアリング２４１，２４２の外輪、内輪、及び転動体がオイルミストにより潤滑される。そして、各ベアリング２４１，２４２から排出されたオイルミストは、排出路４７，４８を周方向に流通しつつ、図１５に示す下端通路２９１を経て排出孔２９０から排出される。

また、上述したように、図１２の供給孔８１から供給されたクーラントは、第１クーラント流路２１１７をハウジング２１の周方向に流れながら、ハウジング２１の中央部位２１１０を冷却し、これによって両ベアリング２４１，２４２を径方向外方から冷却する。そして、このクーラントは、第２軸端部材４２の下方において、連通部２５０に流れ込み、ここから第２クーラント流路４９に流れ込む。上述したように、第２クーラント流路４９に流れ込んだクーラントは、ハウジング２１の周方向に流れながら、冷却部材２１２を冷却し、これによって、冷却部材２１２に取り付けられたモータ５のステータ５１を冷却する。そして、このクーラントは、第２軸端部材４２の上方に形成されている排出孔２１１９から排出される。なお、クーラントの流れは、これとは反対であってもよく、排出孔２１１９からクーラントを供給し、ステータを冷却した後、ベアリングを冷却し、その後、供給孔８１から排出されるようにしてもよい。このように、ワークＷの加工中は、以上のような動作が行われて工具ユニット２の安定的な動作が保証される。

また、ハウジング２１を支持する第２支持部２３３には、上述したように、管部材２３３６を介して外部からエアが供給されている。図１６に示すように、このエアは、ハウジング２１に取り付けられた第２軸端部材４２の中央空間４２０から、第１連通路２１１５及び第２連通路２１１６を介して、それぞれ、モータ収容空間２６及び検出器収容空間２７に供給される。これにより、モータ収容空間２６及び検出器収容空間２７の内圧が上昇し、ハウジング２１と工具支持体２５との間に形成されたラビリンス構造の隙間からエアが外部に放出される。そのため、このエアが壁となって、ハウジング２１内に切削油、切り屑が進入するのが防止される。また、仮に、各カバー部材２５５，２５６を超えて隙間に進入した油は、溝２１４３，２５４３に流れ込み、ここから排出路２１３４，２１４４を経て外部に排出される。

以上のように、本実施形態では、ハウジング２１においてベアリング２４１，２４２の径方向外方にクーラントが通過する第１クーラント流路２１１７が形成されているため、ベアリング２４１，２４２の外輪側を冷却することができる。一方、ベアリング２４１，２４２の内輪側は、工具４とワークＷとの噛み合い位置に供給されるクーラントによって冷却される。したがって、ベアリング２４１，２４２を径方向の内外から冷却することができるため、ベアリング２４１，２４２の外輪側と内輪側での温度差を低減することができる。その結果、ベアリング２４１，２４２を安定的に動作させることができるため、工具４をハウジング２１に対して安定的に回転させることができる。

また、ハウジング２１においてステータ５１と対応する位置にクーラントが通過する第２クーラント流路４９が形成されているため、ステータ５１を冷却することができる。その結果、ステータを安定的に動作させ、誤動作が生じるのを防止することができる。

そして、第１クーラント流路２１１７と第２クーラント流路４９が、連通部２５０において連通しているため、一方の流路に供給したクーラントを他方の流路にも流すことができる。したがって、クーラントの供給と排出を一箇所ずつで行うことができるため、構造を簡素化することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。なお、以下の変形例は適宜、組合せ可能である。

例えば、上記実施形態では、工具ユニット２を固定し、ワーク支持ユニット３を工具ユニット２に近接させることで、加工を行っているが、これとは反対に、ワーク支持ユニット３を固定し、工具ユニット２を移動させても良い。また、ワーク支持ユニット３においては、主軸台３１と心押し台３２とでワークＷを狭持しているが、主軸台３１のみでワークＷを支持するような形態であってもよい。

上記実施形態では、冷却媒体としてクーラントを用いているが、水や空気であってもよい。また、第１クーラント流路２１１７と第２クーラント流路４９とは必ずしも連通させる必要はなく、分離していてもよい。

また、上記実施形態では、ハウジング本体２１１の中央部位２１１０に第１クーラント流路２１１７を形成しているが、その位置は特に限定されない。したがって、ベアリング２４１，２４２の外周面と直接接するような流路を設けることができる。また、流路の数も特には限定されず、２以上設けることもできる。あるいは、ハウジング２１とは別途の冷却媒体用の流路を設けることもできる。さらに、ベアリングの構成、数は特には限定されない。また、その他の構成についても、少なくともハウジング２１に、ベアリング２４１，２４２を介して工具４が取り付けられた工具支持体２５が回転可能に支持されていればよい。

２ 工具ユニット
２１ ハウジング
２１１７ 第１クーラント流路（第１流路）
２４１，２４２ ベアリング
２５０１ 第１流路（連通路）
２５０２ 第２流路（連通路）
２８０ オイルミスト流路（第３流路）
３ ワーク支持ユニット
４ 工具
４９ 第２クーラント流路（第２流路）

Claims (4)

1. 被加工歯車を加工する環状の工具ユニットと、
   被加工歯車を回転自在に支持し、前記工具ユニットに相対的に近接離間するワーク支持ユニットと、
   を備え、
   前記工具ユニットは、
   ハウジングと、
   前記ハウジングの内周面に取り付けられる一対のベアリングと、
   前記ベアリングを介して、前記ハウジングの内周側に回転自在に配置される環状の工具支持体と、
   前記工具支持体の内周側に取り付けられ、被加工歯車に噛合する内歯車形状の工具と、
   を備え、
   前記ハウジングにおいて、前記ベアリングの外輪の径方向外方には、冷却媒体が通過する略Ｃ字状の第１流路が形成されており、
   前記工具とワークとの噛み合い位置に供給されるクーラントによって、前記ベアリングの内輪側が冷却されるように構成されており、
   前記工具ユニットにおいて、前記一対のベアリングの間には、前記第１流路の径方向内方に、潤滑油が通過する環状の第３流路が形成されており、
   前記第３流路は、外部から前記ベアリングに前記潤滑油を供給するための少なくとも１つの供給路を、前記第１流路の両端部の間に備え、
   前記供給路は、前記第１流路の径方向外方から、前記第１流路の両端部の間を通過し、前記第３流路に通じている、歯車加工装置。
2. 前記第１流路は、前記ベアリングの径方向外方に、当該ベアリングとは間隔をあけて形成されている、請求項１に記載の歯車加工装置。
3. 前記ハウジングの内周側に取り付けられた環状のステータ、及び前記工具支持体の外周に取り付けられ、前記ステータと対向配置されるロータを有し、前記工具支持体を前記ハウジングに対して回転させる駆動手段をさらに備え、
   前記ハウジングにおいて、前記ステータと対応する位置には、冷却媒体が通過する環状の第２流路が形成されている、請求項１に記載の歯車加工装置。
4. 前記第１流路及び第２流路を連通させる連通路をさらに備えている、請求項３に記載の歯車加工装置。
   
   

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