本発明は、ギアをホーニング仕上げするための機械であって、ワークピーススピンドルであって、そのスピンドル軸線は垂直に向けられ、機械加工されるワークピースはワークピーススピンドルの自由端部の領域に取り付け可能であるワークピーススピンドルと、ホーニング仕上げリングキャリアであって、その中でワークピーススピンドルに対して取り付けられたワークピースを機械加工するためのホーニング仕上げリングがクランプ可能でありかつその中心軸線周りに回転駆動可能であるホーニング仕上げリングキャリアと、その上にワークピーススピンドルおよびホーニング仕上げリングキャリアが搭載される機械フレームとを備えた機械に関する。

ギアをホーニング仕上げするためのこの種の機械が知られている。外歯ギアの製造において、ワークピースの基本的なプロファイリングに続いて、ホーニング仕上げリングは、それと相互にオフセットした軸線を伴って機械加工されるワークピース上を転がる。このようなホーニング仕上げ機械は、とりわけ、例えば乗用車およびトラック等のビークルの駆動コンポーネント用のギアの大量生産のために使用される。研削されたギアと比較して、ホーニング仕上げされたギアは、それらの有利なノイズ特性および低摩耗によって区別される。ホーニング仕上げ中、低い切削速度が採用され、その結果、ワークピースへの熱負荷を低く抑えることができる。

特許文献1(Honda)は、水平方向に延びるガイド部を有するフレームと、内歯車の形態の環状砥石車を支持する砥石車ヘッドを有する砥石車キャリアユニットとを有するギア精密加工装置を示しており、キャリアユニットは水平軸線の周りで固定可能かつ回転可能である。砥石車キャリアユニットは、駆動部によって砥石車ヘッドの回転軸線の方向に水平に延びるガイド部に沿って追加的に変位可能である。装置はさらに、外歯ギアワークピースを保持するためのスピンドルを備えたワークキャリアユニットを備え、当該キャリアユニットは、ワークピースWの軸線の方向に変位可能であるようにガイドされる。フレームは例えば直方体であり、ワークピースキャリアユニットはその側面に取り付けられる。それはさらに、ワークピースキャリアユニットの変位のための垂直に延びるガイド部を有する。

公知の機械は、通常、複雑な構造を有している。それらは相応に高価であり、かつ、大きな据え付け容積を必要とする。

独国特許発明第4329822号明細書

本発明が解決しようとする課題は、シンプルかつ省スペース構造を有する、冒頭で述べた技術分野に属する、ギアをホーニング仕上げするための機械を提供することである。

課題の解決策は請求項1の特徴によって規定される。本発明によれば、機械フレームはホーニング仕上げリングキャリアを取り囲み、ホーニング仕上げリングキャリアは機械フレーム上の二つの支承点に取り付けられ、この支承点は、支承点を通って延在する水平軸線に沿って直線的に移動可能であるように、かつ、当該軸線を中心として回転動作可能であるように、ホーニング仕上げリングキャリアに関して、実質的に直径方向に互いに対向する。

本発明による解決策は、ホーニング仕上げ機械の簡単かつコンパクトな構造を可能にする。例えば特許文献1とは対照的に、ホーニング仕上げリングキャリアの取り付けは、両側のサポートによって、より小さな寸法で実施することができる。ホーニング仕上げリングキャリアの本発明による配置は、特に、潤滑剤および削屑の流出に関して、作業スペースを閉鎖することを容易にする。機械フレームは、機械の個々のコンポーネントおよび全ての必要なシャフトを取り付けるための構造的要素としてだけではなく、その中で機械加工が行われる作業スペースを少なくとも部分的に形成するようにも機能する。

内歯をホーニング仕上げするために、機械加工されるワークピースはまた、ホーニング仕上げリングキャリア内でクランプでき、そして今度は(外部プロファイルド)ホーニング仕上げツール(研磨剤ギア)をワークピーススピンドル上でクランプすることができる。

好ましくは、ワークピーススピンドルの自由端部は上方に向けられ、かつ、ワークピーススピンドルは機械フレームによって取り囲まれる。このようにして、スピンドルはまた、機械フレーム内に収容され、かつ、それによって取り囲まれる。スペースをとるスピンドル搭載のための複雑な構造は不要である。さらに、例えばそれらはホーニング仕上げリングキャリアを介してワークピーススピンドルから取り外されるかあるいはワークピーススピンドル上でクランプされるので、ワークピースは上から容易に交換可能である。

シャフトの本発明に係る配置によって、これらは僅かなストロークを実行する必要があるに過ぎない。したがって、安価で、信頼性が高く、コンパクトなコンポーネントを使用することができる。

有利なことには、ワークピーススピンドル用の駆動部は、ワークピーススピンドルの自由端部の下方に、例えばワークピーススピンドルの底端部に配置される。これは簡単かつ安定した構造をもたらす。使用される駆動部は例えばダイレクト駆動部である。代替的に駆動部はワークピーススピンドルに対して側方に配置され、かつ、スピンドルに対する伝達は、例えばギア駆動部またはベルト駆動部を介してなされる。

代替実施形態では、スピンドルは、ワークピーススピンドルの自由端部が下向きになるように上部に配置することができる。スピンドルは、ホーニング仕上げリングキャリアを取り囲む機械フレームにまたは追加の要素に横方向に取り付けられたキャリア上に配置できる。駆動部は、この場合、例えば、ワークピーススピンドルの上端部に配置される。

好ましくは、機械フレームは、作業スペースを取り囲む実質的に閉鎖されたエンクロージャを形成する。特に、エンクロージャは、潤滑剤または削屑の流出を確実に防止するように構成される。同時に、それは、怪我につながる可能性がある人との接触を防止する。その結果、ホーニング仕上げリングキャリアを取り囲む、さらなる遮閉は概ね不要である。機械フレームは、例えば下方にそしてケーシングにおいて閉鎖され、上部においてのみ作業スペースに対する開口を有する。この開口を介して、例えば機械加工されるワークピースおよびホーニング仕上げリングを交換するために、ホーニング仕上げリングキャリアのみにアクセス可能であるだけでなく、ワークピーススピンドルにもアクセス可能である。機械フレームはさらに、特にメンテナンスのために、さらなる開口を有することができる。

特に、機械フレームは、作業空間が機械の動作のための平坦なカバーによって上部において閉鎖可能であるよう構成される。カバーを簡単に付与するかあるいは挿入することにより、作業スペースは完全に閉鎖される。カバーは固定機能を持たないので、軽量でかつ費用対効果の高い方法で形成することができる。好ましくは、その中にカバーを配置できるかまたは適切な嵌合を伴って導入できるレセプタクルは機械フレーム上に形成することができる。

代替的に、異なる、例えばドーム状のジオメトリを有する閉鎖要素もまた使用でき、あるいは機械フレームはホーニング仕上げリングキャリアへのアクセスを可能とする可動要素を備える。

好ましくは、機械フレームは、直筒状に、特に円筒状に構成される。直円筒の形状は、コンパクトで、かつ同時に安定したジオメトリを可能にする。直筒の基部のその他の形状、例えば正方形、長方形、多数のコーナーを有する多角形あるいは楕円径も同様に可能である。

好ましくは、支承点は滑り軸受または静圧軸受を備える。その結果、本発明に係る機械は、費用対効果が高くかつメンテナンスコストの低い方式で実現することができる。滑り軸受はさらに高い剛性および高い減衰性を有する。有利なことには、滑り軸受は、機械フレームの対応する開口内に挿入されかつ埃に対するシールが設けられたプレーンブッシュによって形成される。例えば、相応の寸法とされた支持要素、例えばスチールチューブ(これは水平軸線内でホーニング仕上げリングキャリアの両側において延在し、したがって同時にホーニング仕上げリングを支持すると共にその直線移動軸線に沿ってそれを案内する)は、プレーンブッシュと相互作用することができる。好ましくは、滑り軸受は、水平軸線を中心とするホーニング仕上げリングキャリアのこの水平移動および回転移動の両方を可能とし、すなわち二つの自由度、一つの直線自由度および一つの回転自由度を備えたラジアル軸受として機能する。

支持要素は、特に好ましくは、その延長部がホーニング仕上げリングキャリアの中心点を通って延びるようにホーニング仕上げリングキャリアに取り付けられる。これは、特に簡単で安定した構造を可能とする。

代替的に、滑り軸受ではなく、例えば転がり軸受が使用される。キャリアはまた、転がり軸受が使用される場合、上述したジオメトリに従って構成することができる。回転可動性は、例えばキャリアが回転的に固定された部分およびキャリアの長手方向軸線を中心としてそれに対して回転可能である部分を有するので、機械加工フレーム上の支承点に関係なく実現できる。

さらなる可能性はボールブッシュを使用である。したがって、プレーンベアリングの場合のように、両方向の運動が同じベアリングユニットによって可能となり得る。

好ましい実施形態では、機械は、その上に、支承点を通って延在する水平軸線に沿って直線的にホーニング仕上げリングキャリアを動作させるための第1の駆動部および当該軸線を中心としてホーニング仕上げリングキャリアを回転動作させる第2の駆動部が配置されるキャリアを備える。当該キャリアは機械フレームの外側に配置され、かつ、ホーニング仕上げリングキャリアと共に水平軸線に沿って変位可能である。ホーニング仕上げリングキャリアのための対応する支持要素は、有利なことには、軸方向にキャリアと共に一つのものとして回転可能であるが、キャリアに対して特定の角度範囲にわたって、その長手方向軸線を中心として回転可能である。

機械フレームの外側に配置された駆動部は機械加工作業からの影響から保護されており、ワークピーススピンドルまたはホーニング仕上げリングキャリアと干渉しない。駆動部の協働動作配置は、作動させられるシャフトへの単純な力伝達をもたらす。キャリアの、したがってまた同時動作駆動部(例えばサーボモーター)の移動量は小さいので、エネルギー供給およびその制御は、通常のフレキシブルラインを用いて容易に行うことができる。

有利なことには、第1の駆動部はボールネジに対して連結され、ボールネジは機械フレーム上で支持される。これは、ホーニング仕上げリングキャリアの支持要素のための簡単で信頼性の高い直線的調整可能性をもたらす。第1の駆動部は、例えばトランスミッションを介して、ボールネジに連結され、そして当該ボールネジは、機械フレームの内部への対応する開口を通って延在できる。トランスミッションは、例えば遊星トランスミッションあるいはハーモニックドライブ(登録商標)トランスミッションとすることができる。

代替的に、例えば、直接型、歯付きベルト、さまざまなタイプのスピンドルまたはラック介在型などの、さまざまなタイプのトランスミッションが採用される。最後にリニアモーターを使用することも可能である。

好ましくは、ガイド要素はさらに、キャリア上に固定的に配置され、ガイド要素は機械フレーム上のさらなる支承点と相互作用する。このガイド要素は、第2の駆動部が支持要素の回転動作のためにキャリア上で容易に支持されることができるように、キャリアのための回転防止デバイスを体現する。

有利なことには、機械フレームは実質的に擬石から製造される。そうしたフレームは費用対効果の高い方式で製造可能であり、かつ、本発明に係る機械のための安定した基礎を形成する。

さらなる好ましい実施形態では、機械フレームは実質的にスチールから製造される。この材料の選択は機械の特にコンパクトな実施形態を可能にする。機械フレームのケーシングに好適なスチールチューブは市場で比較的低コストで追加的に入手可能である。

機械フレームはまた、例えば、花崗岩または上記材料の組み合わせから製造することができる。

好ましくは、ワークピーススピンドルは垂直ストロークを実行できる。ホーニング仕上げリングにクランプされたホーニング仕上げリングを垂直方向に移動させることを要さずに、ホーニング仕上げリングとワークピースとの間の、ホーニング仕上げプロセスにおいて必要な往復運動は、このようにしてもたらされ得る。対応する振幅は小さく、原則としてせいぜい数mmである。ワークピーススピンドル自体は垂直ストロークを提供することができ、あるいはワークピーススピンドルは、直線ガイド上で上昇または降下させることができるキャリッジ上に配置される。

有利なことには、ワークピーススピンドルは、垂直方向に調整可能でありかつ所望の垂直位置で固定可能である。非常に小さなストロークを伴う動的シャフトである上記往復動ストロークとは対照的に、ワークピーススピンドルは、異なる機械加工作業およびワークピースジオメトリーのために、さまざまなに設定することができる。対応するストロークは例えば数cmであってもよい。往復動および調整シャフトは、同じ機構または別の機構によって提供することができる。二つのシャフトは、例えば、直線軸線に沿って移動可能でありかつその上にワークピーススピンドルが配置されるスライドによって実現することができる。スライドは駆動部を介して配置されるが、これは、例えば固定様式で機械フレーム上に配置でき、そしてボールネジを介してスライドに作用できる。代替的に、静的高さ調整および動的往復動ストロークのために別個に複数のドライブが存在する。

有利なことには、ワークピーススピンドルは水平方向に固定的に配置される。必要な位置決め動作は、ホーニング仕上げリングキャリアの水平移動により実施される。その結果、機械の構造は可能な限り簡単に維持される。

好ましい実施形態では、ワークピーススピンドルと相互作用するための心押し台が存在する。この心押し台はワークピーススピンドルの追加の支持を可能とし、かつ、主として機械加工作業の状況および/または長いワークピース長の場合に強い半径方向の力がワークピースに作用するときに支持される。そうでない場合、心押し台の使用は不要である。

有利なことに、心押し台は力依存方式で、例えば弾性的に搭載され、かつ、心押し台とワークピーススピンドルとの間の機械的結合は機械の動作中には生じない。これは、例えばワークピースおよび/または工具交換の状況において、心押し台とスピンドルとの間の接続部の容易な結合および分離を可能とする。

特に好ましくは、搭載は力依存であって移動依存ではない。したがって、心押し台は高さ調節可能なワークピーススピンドルに結合する必要はない。その結果、非常に簡単な方式で当該構造を実現することができる。

好ましい実施形態では、心押し台は、そのチップによって回動可能な様式で機械フレームに対して固定される。使用時、心押し台はホーニング仕上げスピンドル上で傾斜する。心押し台の先端は直線的に搭載され、規定された力でワークピーススピンドルに対して押し付けられる。力は、空気圧、油圧、電気によって、またはスプリングあるいはカウンターウェイト(レバー、ケーブル牽引等)によって発生させることができる。

発生トルクおよびワークピーススピンドルの寸法に依存して、機械の構造を可能な限り簡単に維持することができかつホーニング仕上げリングキャリアおよびワークピーススピンドルへのアクセスがとにかく損なわれないという結果を伴って、心押し台の使用は不要であるかもしれない。

さらなる有利な実施形態および本発明の特徴の組み合わせは、以下の詳細な説明および特許請求の範囲全体から明らかとなる。

ギアをホーニング仕上げするための本発明に係る機械の一実施形態の斜視図である。

機械の側面図である。

機械の平面図である。

機械を通る垂直断面図である。

異なる角度から見た機械の斜視図であり、機械フレームは透明であるかのように示されている。

異なる角度から見た機械の斜視図であり、機械フレームは透明であるかのように示されている。

原則として、同一の部品には図中で同一の参照符号を付与する。

ギアをホーニング仕上げするための本発明に係る機械の例示的な実施形態を図1〜5に示す。図1は機械の斜視図、図2の側面図、図3は平面図、図4は機械を通る垂直断面図、そして図5A,5Bは機械フレームが透明であるかのように示された異なる角度から見た機械の斜視図である。

機械1は機械フレーム10を備える。そのケーシング11は円筒スチールチューブによって形成される。円形ベース12はチューブ内に水平に固定された相応の形状を有するスチールプレートによって形成される。さらなる薄いスチールプレート13は、ベース12上で、ケーシング11内に固定される。この薄いスチールプレート13はベース12に対して斜めに配向され、したがって、それが機械フレームのケーシング11を塞ぐように楕円形状を有する。薄いスチールプレート13は潤滑剤および削屑を受け取り、その後、それらは重力によってスチールプレート13上を下方に移動し、そしてプレートの下端において収集し、そして任意選択で取り出すことができる。

その上端において、機械フレーム10のケーシング11は、端部側に開口する内部リセスによって形成される包囲収容溝14を有している。平坦な円筒形カバーを、機械フレーム10によって形成された収容スペースを閉鎖するために上からこの収容溝14内に挿入することができる。カバーは、機械加工操作を視覚的にモニターすることが可能なままであるように透明な材料から製造することができる。

機械フレーム10に形成されるのは四つの円形開口15,16,17,18であり、その軸線はそれぞれ、ケーシング11の側面に対して水平および垂直に延びる。二つの開口15,16が直径方向に互いに対向して配置されており、その軸線は一致する。それらはそれぞれのケーシング厚みの略中間位置に段部を有し、開口15,16の断面は段部において外側から内側へと拡大する。プレーンブッシュ21,22が開口15,16内に挿入される。プレーンブッシュ21,22の外側輪郭は段部を備えた開口15,16の内側輪郭に適合される。プレーンブッシュ21,22およびその機能について以下でより詳細に説明する。

開口17が開口16の下方に垂直に配置される。それは、同様に、ケーシング厚みの略中間位置に段部を有するが、この断面は外側から内側へと減少する。プレーンブッシュ23は、同様に、開口17内に挿入される。開口17の、そしてプレーンブッシュ23の直径は開口15,16のそれよりも小さい。

最終開口18が、一方が他方の下方に配置された開口16,17の中心間の接続ライン上に位置させられる。その直径は、やはり下側開口17のそれよりもある程度小さい。ボールネジ30のナット31は中央開口18内に挿入される。

ワークピーススピンドルデバイス50が機械フレーム10に搭載される。このワークピーススピンドルデバイス50は、機械フレーム10のケーシング11の内部に固定された三つの垂直に延在するガイドレール51.1,51.2,51.3を備える。第1のガイドレール51.1は単一の円形開口15の直下に配置され、そして二つのさらなるガイドレール51.2,51.3は、その角度位置に関して、三つのさらなる開口16,17,18に対して対称に配置され、開口15,16,17の軸線との角度は、いずれの場合でも約40°である。キャリッジ52.1,52.2,52.3はレール51.1…3のそれぞれと相互作用し、キャリッジ51.1…3のそれぞれは二つのローラーユニットを有し、これは、それ自体公知の方式で、レール51.1…3の外部プロファイリングと相互作用する。

キャリッジ51.1...3はスピンドルキャリア53に対して堅固に取り付けられる。後者は平面視で略Y字状であり、三つの脚は各キャリッジ51.1...3と同じ距離まで延在している。ワークピーススピンドル54は、スピンドルキャリア53の中央開口に搭載される。このワークピーススピンドル54は、ダイレクト駆動部を備えたそれ自体公知のスピンドルである。ワークピーススピンドル54の自由端部は、直接的または間接的にワークピースを固定するための結合手段を備える。

ボールネジ55のナット56は、同様に、スピンドルキャリア53に搭載される。ボールネジは、スピンドルキャリア53から垂直に下方に延び、かつ、斜めに配置されたスチールプレート13の開口を通って延び、その下端部は機械フレーム10のベース12上で支持される。ボールネジ55は、スピンドルキャリア53の外側でフランジ搭載されたモーター57によって歯付きベルトを介して駆動され、かつ、それと共に垂直方向に上下移動させられる。

ワークピーススピンドル54は、このワークピーススピンドル54の自由端部が結合手段を備えたホーニング仕上げリングレセプタクル内の必要な平面(下記参照)に到達できるように、キャリッジ51.1...3の直線運動によってガイドレール51.1...3に対して垂直方向に移動することができる。ホーニング仕上げ作業中、ワークピーススピンドル54は、例えば約2mmの振幅で動的に往復動ストロークを行う。さらに、その作業高さは約60mm程度の範囲内で(静的に)調整することができる。両方の動作はボールネジ55を介してモーター57によって行われる。

ホーニング仕上げリングキャリア60用の支持デバイスは、機械フレーム10における開口15,16,17内に収容された滑り軸受21,22,23内に搭載される。ホーニング仕上げリングキャリアはそれ自体公知の方式でトロイド状に形成され、かつ、ダイレクト駆動部を介してトーラス軸線の周りの回転運動へと設定することができるホーニング仕上げリングレセプタクルを備える。支持デバイスは、直径方向に互いに対向するホーニング仕上げリングキャリア60の外部ケーシングに対して固定された二つのスチールチューブ61,62を備える。スチールチューブ61,62は、機械フレーム10の対応する開口15,16を経て、ホーニング仕上げリングキャリア60から両側において外部へと延在する。それらの外形寸法は、それらが、正確な嵌合を伴って、対応するプレーンブッシュ21,22と相互作用できるように選択される。別個の開口15と相互作用するスチールチューブ61はその外側端部において自由であるが、直径方向に対向するスチールチューブ62の外側端部は駆動部キャリア70に搭載される。搭載は、スチールチューブ62が駆動部キャリア70に対してその長手方向軸線を中心として回転することができるように実施されるが、スチールチューブ62は、駆動部キャリア70に対して軸方向に固定される。

駆動部キャリア70の半径方向外面に固定されかつそれに対して支持されたサーボモーター71の出力シャフトは、スチールチューブ62の長手方向軸線と整列させられる。出力軸シャフトは、ロボットトランスミッション72を介して、スチールチューブ62に作用し、そして駆動部キャリア70に対してスチールチューブを回転させることができる。したがって、二つのスチールチューブ61,62の共通の長手方向軸線周りのホーニング仕上げリングキャリア60の変更された角度位置がもたらされる。

さらなるサーボモーター73は、同様に、駆動部キャリア70の外側に固定されかつそれに対して支持される。さらなるサーボモーター73は、ボールネジ30とクラッチを介して相互作用するが、これは、再び、中央開口18内に挿入された上述のナット31と相互作用する。サーボモーター73の作動により、駆動部キャリア70は、機械フレーム10に対して水平方向に半径方向内向きまたは外向きに変位させることができる。ホーニング仕上げリングキャリアの位置は相応に変化する。

最後に、さらにスチールチューブ74は駆動部キャリア70に対して固定的に取り付けられる。それは、下側開口17を経て機械フレーム10の内部へと水平方向にかつ半径方向に延在する。このスチールチューブ74は、特にサーボモーター71によってスチールチューブ62に加えられるトルクのたの回転防止デバイスおよびサポートとして機能する。

本発明は図示の実施形態に限定されるものではない。したがって、特に、個々のコンポーネントの、例えば機械フレームの、駆動部キャリアの、ホーニング仕上げリングレセプタクルの、あるいはスピンドルキャリアのジオメトリ異なるように選択することができる。駆動部は異なるように構成または異なるように配置することができる。

機械フレームに固定されたレールを介するのではなく、スピンドルキャリアはまた、例えば、機械フレームに対して固定された内向きに延在する支持構造体上に配置されたガイドに対して垂直方向に変位可能であってもよい。ガイドは、例えば、ガイドチューブおよびプレーンブッシュなどによって実現することができる。スピンドルの垂直移動のための駆動部は、同様に、支持構造体上に、すなわち先に説明した例示的実施形態とは対照的に静止様式で配置することができる。

要約すると、シンプルかつ省スペース構造を有するギアをホーニング仕上げするための機械が本発明によって得られる。

1 機械 10 機械フレーム 11 ケーシング 12 円形ベース 13 スチールプレート 14 収容溝 15 円形開口 16 円形開口 17 円形開口 18 円形開口 21 軸受(プレーンブッシュ) 22 軸受(プレーンブッシュ) 23 軸受(プレーンブッシュ) 30 ボールネジ 31 ナット 50 ワークピーススピンドルデバイス 53 スピンドルキャリア 54 ワークピーススピンドル 55 ボールネジ 56 ナット 57 モーター 60 リングキャリア 61 スチールチューブ 62 スチールチューブ 70 駆動部キャリア 71 サーボモーター 72 ロボットトランスミッション 73 サーボモーター 74 スチールチューブ