JP2007167899A - Rolling-forming method - Google Patents
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Description
本発明は転造ギヤ等の成形で減速機のバックラッシュに起因する転造ダイスの位相の変化を簡便なプログラムによる補正動作で取り除く転造成形方法に関する。 The present invention relates to a rolling forming method for removing a phase change of a rolling die caused by a backlash of a speed reducer by forming a rolling gear or the like by a correction operation using a simple program.
転造ねじの成形は丸ダイス式、平ダイス式およびプラネタリウム式転造盤によるものが主流となっており、素材に回転する複数の転造ダイスを押し当ててねじ山を成形する。転造ギヤの成形も転造ねじの成形で用いられるのと同じ転造盤でギヤ歯を成形することが可能で、とりわけ丸ダイス式転造盤は強度に優れ、精度が高く、寸法バラツキの小さい転造ギヤを得るのに適する転造盤として広く用いられている。この丸ダイス式転造盤で使用される2個の転造ダイスは同じ形状で、両者は同一方向に、同一速度で回転しながら、素材面にギヤ歯を成形する。 Rolled screws are formed by round die type, flat die type and planetarium type rolling machines, and a plurality of rotating dies are pressed against a material to form a thread. Rolling gears can be formed on the same rolling machine as that used for forming rolling screws. Especially, round die type rolling machines are excellent in strength, precision, and dimensional variation. Widely used as a rolling machine suitable for obtaining small rolling gears. The two rolling dies used in this round die rolling machine have the same shape, and both form gear teeth on the material surface while rotating in the same direction and at the same speed.
ところで、転造盤の成形では2個の転造ダイスの取付け位置は加工精度に決定的な影響を及ぼすので、取付け位置の調整が欠かせない。重要な調整は位相合わせと呼ぶ作業で、素材を転造ダイスの間に置いて食付かせ、素材を半回転だけ自転させる。この後、機械を逆転して2個の転造ダイスの間から素材を取り出し、成形した歯のピッチが正確に一致しているか、否かを調べる。一致している場合には転造ダイスの関係位置は正確で、再度の調整は不要であるが、一致しない場合には転造ダイスの関係位置を調整する。 By the way, in the forming of the rolling machine, the mounting position of the two rolling dies has a decisive influence on the machining accuracy, so adjustment of the mounting position is indispensable. An important adjustment is called phasing, where the material is placed between the rolling dies and eaten, and the material is rotated half a turn. Thereafter, the machine is reversed to take out the material from between the two rolling dies, and it is checked whether or not the pitches of the formed teeth are exactly the same. If they match, the relative position of the rolling die is accurate and does not need to be adjusted again. If they do not match, the relative position of the rolling die is adjusted.
転造盤では、図9に示すように、2個の主軸51は同一平面に配置され、それぞれ主軸51に丸ダイス52が取付けられる。主軸51は2個の丸ダイス52を同一方向に、同一速度で回転させるためにサーボモータ53と連結される。主軸速度を望ましい値に保つために両者の間には減速機54がそれぞれ設けられる。一般に、この減速機54はウォームとウォームホイールとで構成される。同様に、2個の丸ダイスを使用する転造盤が特開平11−285761号公報(特許文献1)に記載される。ここに開示される転造盤は転造ねじの成形について詳述する。
In the rolling machine, as shown in FIG. 9, the two
ところで、転造ギヤの成形では主軸51の回転方向を正転から逆転、逆転から正転へと交互に変換する成形法が用いられる。この成形法で転造した歯面は交互の変換を行わないものと比べて、転造中にワークに働く圧力の均一化でより良好な精度が得られる利点があり、多くの転造ギヤの成形で利用されている。しかしながら、この成形法によれば、主軸51と連結する減速機54に不可避的に生じるバックラッシュのために正転から逆転、逆転から正転への変換の度に丸ダイス52の位相が変化してしまい、調整した位相合わせに狂いが生じる。
By the way, in forming the rolling gear, a forming method is used in which the rotation direction of the
この成形中に発生する位相合わせの狂いを自動的に補正する手段の一例が上記の特許文献1に記述される。これは各主軸にロータリーエンコーダのような回転角検出手段を設けるもので、検出された回転角信号を転造ダイス回転制御手段にフィードバックしてサーボモータの回転を制御することでなし遂げられる。
丸ダイス式転造盤により成形される、特に転造ねじのねじ面要求精度は100〜数100μmオーダであり、減速機のバックラッシュによる位相の変化が問題視されることはなかった。しかし、同じ転造盤で転造ギヤを成形しようとすれば、バックラッシュによる位相の変化が歯面精度に大きく影響することから、これを無視することはできない。 The required accuracy of the thread surface of the rolling screw formed by a round die type rolling machine is on the order of 100 to several hundreds of μm, and the phase change due to the backlash of the reduction gear has not been regarded as a problem. However, if the rolling gear is to be formed on the same rolling machine, the phase change due to backlash greatly affects the tooth surface accuracy, and this cannot be ignored.
近年、転造ギヤの歯面要求精度は、たとえば、電動パワーステアリング用減速機のウォームのように歯すじ誤差が約10μmという、通常のギヤ歯面精度よりも高い精度を求められ、この10μmの歯すじ誤差は転造盤で用いられる転造ダイスの位相で約0.0017°(ウォームのギヤ諸元は後記試験のものと同一として計算した値)に相当する。 In recent years, the required tooth surface accuracy of a rolled gear has been required to be higher than the normal gear tooth surface accuracy, such as a tooth trace error of about 10 μm, like the worm of an electric power steering reduction gear. The tooth trace error corresponds to a phase of a rolling die used in a rolling machine and is approximately 0.0017 ° (a value calculated assuming that the gear specifications of the worm are the same as those in the test described later).
歯すじ誤差が約10μmという要求を満たすには転造成形中に発生する転造ダイスの位相の変化を可能な限り少なくすることが重要であるが、有利な解決策は見出されていない。上記の各主軸に回転角検出手段を設けてサーボモータの回転を制御するものは自動的にバックラッシュによる転造ダイスの位相の変化を取り除くことが可能で、この方法も有効である。しかしながら、このような検出手段を組み込むことで、制御装置が高価になることは避けられず、より簡便な方法が求められている。 In order to satisfy the requirement that the tooth trace error is about 10 μm, it is important to minimize the phase change of the rolling die that occurs during the rolling process, but no advantageous solution has been found. An apparatus for controlling the rotation of the servo motor by providing a rotation angle detection means on each of the main shafts can automatically remove the phase change of the rolling die due to backlash, and this method is also effective. However, it is inevitable that the control device becomes expensive by incorporating such detection means, and a simpler method is demanded.
本発明の目的は減速機のバックラッシュに起因する転造ダイスの位相の変化を簡便なプログラムによる補正動作で取り除くことを可能にした転造成形方法を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a rolling forming method that can remove a phase change of a rolling die caused by a backlash of a reduction gear by a correction operation using a simple program.
本発明に係る転造成形方法は2個の丸ダイスにより素材外面にギヤ歯あるいはねじ山を成形するための転造成形方法であって、2個の丸ダイスの回転方向を正転と逆転とに交互に変換して成形するにあたり、第1ダイスを基準角度において正転操作で第2ダイスを位相合わせしたときの第2ダイスの位相θ1と、第1ダイスを基準角度において逆転操作で第2ダイスを位相合わせしたときの第2ダイスの位相θ2とに基づいて相互位相誤差Eを決定し、正転から逆転、逆転から正転へ変換したしたときのギヤ歯あるいはねじ山の成形において第1ダイス主軸回転角と第2ダイス主軸回転角を相互位相誤差Eに従って補正することを特徴とするものである。 The rolling forming method according to the present invention is a rolling forming method for forming gear teeth or a thread on the outer surface of a material with two round dies, and the rotational directions of the two round dies are forward rotation and reverse rotation. When the first die is rotated at the reference angle and the second die is phase-adjusted by the forward rotation operation at the reference angle, the second die phase θ 1 and the first die are rotated at the reference angle by the reverse operation. The mutual phase error E is determined on the basis of the phase θ 2 of the second die when the two dies are phase-matched, and the gear teeth or threads are formed when converted from normal rotation to reverse rotation and from reverse rotation to normal rotation. The first die spindle rotation angle and the second die spindle rotation angle are corrected according to the mutual phase error E.
転造盤に組み込まれる減速機のバックラッシュは最小であることが望ましいが、バックラッシュを零にすることはできない。減速機のバックラッシュは実際に2個の転造ダイスを使って位相合わせを行うならば、簡単に測定することができる。以下、2個の丸ダイス、すなわち図1に示す第1ダイスD1と第2ダイスD2とを用いて正転から逆転、逆転から正転への変換でそれぞれ位相差を求める方法を述べる。 Although it is desirable that the backlash of the speed reducer incorporated in the rolling machine is minimal, the backlash cannot be reduced to zero. The reduction gear backlash can be easily measured if phase matching is actually performed using two rolling dies. Hereinafter, a method for obtaining the phase difference by the conversion from the normal rotation to the reverse rotation and from the reverse rotation to the normal rotation using the two round dies, that is, the first die D 1 and the second die D 2 shown in FIG. 1 will be described.
第1ダイスD1と第2ダイスD2との間にワークをおいてダイス正転操作で第1ダイスD1の歯先をワークに写し、第2ダイスD2の歯先をワークに写す(ワーク上の刻まれた筋は歯底)。正転操作でダイス位相が合ったとき、ワーク上に転写された筋が1つにつながる。厳密にはダイス間には微少な差が生じており、第1ダイスD1と第2ダイスD2との間に、図2(a)に示すように、基準となる第1ダイスD1の位相を0°とすれば、正転操作での位相差が第2ダイスD2上に位相θ1のように見出すことができる。 A workpiece is placed between the first die D 1 and the second die D 2, and the tooth tip of the first die D 1 is copied to the workpiece by forward rotation of the die, and the tooth tip of the second die D 2 is copied to the workpiece ( The carved muscle on the workpiece is the tooth bottom). When the dice phase is matched in the forward operation, the streaks transferred onto the work are connected to one. Strictly has occurred slight differences between the dies, between the first die D 1 and the second die D 2, as shown in FIG. 2 (a), serving as a reference of the first die D 1 If the phase is 0 °, the phase difference in the forward rotation operation can be found on the second die D 2 as the phase θ 1 .
逆転操作についても、第1ダイスD1と第2ダイスD2との間にワークをおいて第1ダイスD1の歯先をワークに写し、第2ダイスD2の歯先をワークに写す。逆転操作でダイス位相が合ったとき、ワーク上に転写された筋が1つにつながる。このとき、第1ダイスD1と第2ダイスD2との間に、図2(b)に示すように、基準となる第1ダイスD1の位相を0°とすれば、逆転操作での位相差が第2ダイスD2上に位相θ2として見出すことができる。 Also for the reverse rotation operation, a work is placed between the first die D 1 and the second die D 2 and the tooth tip of the first die D 1 is copied to the work, and the tooth tip of the second die D 2 is copied to the work. When the dice phase is matched by the reverse operation, the streaks transferred onto the work are connected to one. At this time, if the phase of the reference first die D 1 is 0 ° between the first die D 1 and the second die D 2 as shown in FIG. A phase difference can be found as phase θ 2 on the second die D 2 .
結局、第1ダイスD1と第2ダイスD2との相互位相誤差Eは
E = |θ1−θ2|
として求めることができる。
After all, the mutual phase error E between the first die D 1 and the second die D 2 is
E = | θ 1 −θ 2 |
Can be obtained as
本発明においては、正転および逆転のそれぞれの操作で第1ダイス主軸回転角と第2ダイス主軸回転角とを相互位相誤差Eに従って補正する。 In the present invention, the first die spindle rotation angle and the second die spindle rotation angle are corrected according to the mutual phase error E in each of forward rotation and reverse rotation.
これにより、転造ギヤまたは転造ねじ成形中に与えられる補正動作によって正転から逆転、逆転から正転に移った時点から第1ダイスD1および第2ダイスD2の双方の位相が合い、バックラッシュに起因する位相の変化を取り除くことが可能になる。 As a result, the phases of both the first die D 1 and the second die D 2 are matched from the point of time when the rotation is changed from normal rotation to reverse rotation and from reverse rotation to normal rotation by the correction operation given during the rolling gear or rolling screw forming. It becomes possible to remove the phase change caused by the backlash.
また、本発明は、実行されるとき、計算機が第1ダイスを基準角度において正転操作で第2ダイスを位相合わせしたときの前記第2ダイスの角度と、第1ダイスを基準角度において逆転操作で前記第2ダイスを位相合わせしたときの第2ダイスの位相とに基づいて相互位相誤差を決定するステップと、正転から逆転、逆転から正転へ変換したときのギヤ歯の成形において第1ダイス主軸回転角と第2ダイス主軸回転角とを相互位相誤差に従って補正するステップとを有する転造成形方法を用いる、ウォームの転造成形を制御するプログラムを含む。 In addition, when the present invention is executed, the angle of the second die when the computer rotates the first die with the normal rotation operation at the reference angle and the second die is phase-adjusted, and the reverse operation with the first die at the reference angle. In the step of determining the mutual phase error based on the phase of the second die when the second die is phase-adjusted, and in the gear tooth forming when converting from forward rotation to reverse rotation and from reverse rotation to normal rotation, A program for controlling the rolling forming of the worm using the rolling forming method including the step of correcting the die main shaft rotation angle and the second die main shaft rotation angle according to the mutual phase error is included.
さらに、本発明は、実行されるとき、計算機が上記転造成形方法を用いる、ウォームの転造成形を制御するプログラムを格納した記憶媒体を含む。 Furthermore, the present invention includes a storage medium storing a program for controlling the worm roll forming using the above roll forming method when the computer is executed.
本発明による転造成形方法の一実施の形態について説明する。本発明方法が適用される丸ダイス式転造盤は、図3に示すように、2個の主軸1a、1bを有し、各主軸1a、1bにそれぞれ丸ダイスが取付けられる。2個の丸ダイスはお互いを区別するために一方を第1ダイス2a、他方を第2ダイス2bと呼ぶ。第1ダイス2aと第2ダイス2bとは各々主軸1a、1bを駆動するサーボモータ3a、3bによって同一方向に、同一速度で回転する。主軸1a、1bとサーボモータ3a、3bとの間には主軸速度を比較的遅い速度に落とす減速機4a、4bが設けられる。
An embodiment of the rolling molding method according to the present invention will be described. As shown in FIG. 3, the round die type rolling machine to which the method of the present invention is applied has two
また、丸ダイス式転造盤はサーボモータ3a、3bおよび図示しない押込み機構のアクチュエータなどを制御する制御装置5を備える。サーボモータ3a、3bは制御装置4内に設けられる、図4に示す位置制御用コントローラ6によって制御される。コントローラ6はCPUとメモリで構成される計算機7を備え、メモリに保存されるデータをプログラムに従ってCPUで処理する。CPUによる演算結果はサーボドライバに出力され、サーボモータ3a、3bが指令に従って回転するようになっている。
Further, the round die type rolling machine is provided with a control device 5 for controlling
本発明方法によるウォームを転造成形する手順を説明する。図5に示すように、ウォーム8はねじ状の歯車で、多数の歯9を備える。ウォーム8の転造成形に必要なデータは記憶媒体(たとえば、CD-ROM)から計算機7に与えられ、次の連続するステップが実行される。
A procedure for rolling and forming a worm according to the method of the present invention will be described. As shown in FIG. 5, the worm 8 is a screw-like gear and includes a large number of teeth 9. Data necessary for the rolling forming of the worm 8 is given to the
図6において、転造加工条件入力では主軸回転方向、転造圧力、ころがり回数などの加工条件を入力する(ステップ101)。ギヤデータ入力では条数、モジュール、圧力角、リード、歯先円直径、歯底円直径、ねじれ方向などのギヤデータを入力する(ステップ102)。相互位相誤差入力では実際に使用する転造ダイスを用いて位相合わせを行って得た相互位相誤差Eを入力する(ステップ103)。 In FIG. 6, in the rolling processing condition input, processing conditions such as the spindle rotation direction, the rolling pressure, and the number of rolling are input (step 101). In gear data input, gear data such as the number of threads, module, pressure angle, lead, tip diameter, root diameter, and twist direction are input (step 102). In the mutual phase error input, a mutual phase error E obtained by performing phase alignment using a rolling die actually used is input (step 103).
転造加工条件入力で与えられる主軸回転方向と照合して第1ダイスおよび第2ダイスの逆転を判定する(ステップ104)。相互位相誤差Eに従って逆転時における第1ダイス主軸回転角と第2ダイス主軸回転角を計算する(ステップ105)。 The reverse rotation of the first die and the second die is determined by collating with the spindle rotation direction given by the rolling process condition input (step 104). In accordance with the mutual phase error E, the first die spindle rotation angle and the second die spindle rotation angle at the time of reverse rotation are calculated (step 105).
同様に、転造加工条件入力で与えられる主軸回転方向と照合して第1ダイスおよび第2ダイスの正転を判定する(ステップ106)。相互位相誤差Eに従って正転時における第1ダイス主軸回転角と第2ダイス主軸回転角を計算する(ステップ107)。 Similarly, normal rotation of the first die and the second die is determined by collating with the spindle rotation direction given by the rolling process condition input (step 106). In accordance with the mutual phase error E, the first die spindle rotation angle and the second die spindle rotation angle during forward rotation are calculated (step 107).
上記ステップで得た逆転時における第1ダイス主軸回転角と第2ダイス主軸回転角に基づいて第1ダイス主軸回転制御指令と第2ダイス主軸回転制御指令を出力する(ステップ108)。さらに、正転時における第1ダイス主軸回転角と第2ダイス主軸回転角に基づいて第1ダイス主軸回転制御指令と第2ダイス主軸回転制御指令を出力する(ステップ109)。 A first die spindle rotation control command and a second die spindle rotation control command are output based on the first die spindle rotation angle and the second die spindle rotation angle at the time of reverse rotation obtained in the above step (step 108). Further, a first die spindle rotation control command and a second die spindle rotation control command are output based on the first die spindle rotation angle and the second die spindle rotation angle during forward rotation (step 109).
こうして、ウォームの転造成形中に与えられる補正動作によって正転から逆転、逆転から正転に移った時点から第1ダイス2aおよび第2ダイス2bの双方の位相が合うことから、バックラッシュに起因する位相の変化を取り除くことができる。
In this way, since the phases of both the
歯車試験機を用いて歯すじ誤差を測定した。本発明方法によるウォームと共に比較のためにバックラッシュの影響を除かない従来技術によるウォームも作製し、同じ条件で歯すじ誤差を測定した。 Tooth trace error was measured using a gear testing machine. For comparison, a worm according to the prior art that does not remove the influence of backlash was also produced for comparison, and the tooth trace error was measured under the same conditions.
(実施例1)
丸ダイス式転造盤を用いて本発明方法に従ってウォームを作製した。ウォーム材質はS45Cで、調質材を使用した。このウォームのギヤ諸元を表1に示す。
Example 1
A worm was produced according to the method of the present invention using a round die rolling machine. The worm material was S45C, and a tempered material was used. Table 1 shows the gear specifications of the worm.
バックラッシュの影響を除かないウォームを作製した。ウォーム材質はS45Cで、調質材を用いた。
A worm that does not remove the effect of backlash was produced. The worm material was S45C, and a tempered material was used.
(測定結果)
それぞれのウォームの測定結果を図7および図8に示す。各々グラフのX軸は歯すじに沿う方向で、始点(左側)が歯底、終点(右側)が歯先に相当する。Y軸はうねりの程度を表わす。グラフはウォームの選ばれた3個の歯(合計6歯面)について歯底から歯先までのうねりを描いている。歯すじ誤差は従来技術によるものが非常に大きく、歯面精度が低いことが判る。これに対して、本発明方法により転造したものは、図7に示すように、歯底から歯先にかけてうねりが小さく、歯面精度が格段に優れていることが判る。実施例1と比較例1との比較では歯すじ方向誤差で0.02mmの精度向上が見出された。
(Measurement result)
The measurement results of each worm are shown in FIGS. The X-axis of each graph is the direction along the tooth trace, with the start point (left side) corresponding to the root and the end point (right side) corresponding to the tooth tip. The Y axis represents the degree of swell. The graph depicts the undulation from the root to the tip of the three selected worm teeth (total 6 tooth surfaces). It can be seen that the tooth trace error is very large due to the prior art and the tooth surface accuracy is low. On the other hand, as shown in FIG. 7, the product rolled by the method of the present invention has a small undulation from the root to the tip of the tooth, and it can be seen that the tooth surface accuracy is remarkably excellent. In comparison between Example 1 and Comparative Example 1, an accuracy improvement of 0.02 mm was found in the tooth trace direction error.
転造ギヤのギヤ歯の成形において減速機のバックラッシュによる転造ダイスの位相の変化を取り除いて成形するのに有用である。 This is useful for forming the gear teeth of the rolling gear by removing the phase change of the rolling die due to the backlash of the reduction gear.
1a、1b… 主軸
2a… 第1ダイス
2b… 第2ダイス
3a、3b… サーボモータ
4a、4b… 減速機
5… 制御装置
6… コントローラ
7… 計算機
8… ウォーム
1a, 1b ...
Claims (3)
A storage medium storing a program for controlling the worm roll forming, wherein the computer uses the roll forming method according to claim 2 when executed.
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Cited By (1)
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EP2015267A2 (en) | 2007-06-26 | 2009-01-14 | Aruze Corporation | Game processing apparatus for performing area authentication of gaming information |
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- 2005-12-22 JP JP2005368969A patent/JP2007167899A/en active Pending
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