JP2010207854A - 転造方法及び転造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加工済みの加工品の品質を確保する。
【解決手段】丸棒状のワークＷに対する径方向両側から一対の丸ダイス８８をワークＷの外周面に押し付けた状態で、一対の丸ダイス８８を回転させることにより、ワークＷを回転させ、これにより、ワークＷの外周面にウォームを構成する螺旋溝を転造する。このときに、ワークＷの歩みが抑制されるように、ワークＷの回転速度を調節する。
【選択図】図１

Description

本発明は、転造方法及び転造装置に関する。

特許文献１には、一対の丸ダイスでワークを転造することが開示されており、特許文献２には、一対の平ダイスでワークを転造することが開示されている。

特開２００５−２３８３１５号公報 特許第３７３９６９２号公報 実開昭６０−１８７号公報

しかしながら、この種の転造加工では、加工中にワークが軸線方向に進む歩みという現象が生ずることがある。そして、加工中に歩みが生ずると、加工済みの加工品の品質に影響が生ずる虞がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、加工済みの加工品の品質を確保することができる転造方法及び転造装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、請求項１に記載の転造方法は、丸棒状のワークに対する径方向両側から一対のダイスを前記ワークの外周面に押し付けた状態で前記一対のダイスを作動させることにより前記ワークを回転させて前記ワークの外周面に螺旋溝を転造すると共に、前記ワークの歩みが抑制されるように、前記ワークの回転速度を調節する方法である。

この転造方法では、丸棒状のワークに対する径方向両側から一対のダイスをワークの外周面に押し付けた状態で、一対のダイスを作動させることにより、ワークを回転させ、これにより、ワークの外周面に螺旋溝を転造する。

ここで、この種の転造加工では、上述の如く、加工中にワークが軸線方向に進む歩みという現象が生ずることがある。つまり、加工が進行して各ダイスとワークの速度差が生ずると歩みが発生し、各ダイスとワークの速度差が大きくなるに従って（各ダイスに対してワークの速度が遅くなるに従って）、ワークの歩み量が大きくなる。

ところが、この転造方法によれば、ワークの歩みが抑制されるように、ワークの回転速度を調節する。従って、加工中に歩みが生ずることを抑制することができるので、加工済みの加工品の品質を確保することができる。

請求項２に記載の転造方法は、請求項１に記載の転造方法において、前記各ダイスと前記ワークの速度差に応じて、前記ワークの回転速度を調節する方法である。

この転造方法によれば、ワークの歩みの直接的な原因となる各ダイスとワークの速度差に応じて、ワークの回転速度を調節するので、加工中に歩みが生ずることをより一層効果的に抑制することができる。

請求項３に記載の転造方法は、請求項１に記載の転造方法において、前記ワークの歩み量に応じて、前記ワークの回転速度を調節する方法である。

この転造方法によれば、ワークの歩み量に応じて、ワークの回転速度を直接的に調節するので、加工中に歩みが生ずることをより一層効果的に抑制することができる。

また、前記課題を解決するために、請求項４に記載の転造装置は、丸棒状のワークの外周面に螺旋溝を転造するための加工部を有し、前記ワークに対する径方向両側から前記ワークの外周面に押し付けられる一対のダイスと、前記一対のダイスを作動させる駆動部と、前記ワークの回転速度を調節する回転速度調節部と、前記ワークが回転されて前記ワークの外周面に螺旋溝が転造されるように前記駆動部を制御すると共に、前記ワークの歩みが抑制されるように前記回転速度調節部を制御する制御部と、を備えている。

この転造装置では、丸棒状のワークに対する径方向両側から一対のダイスがワークの外周面に押し付けられた状態で、一対のダイスが駆動部によって作動させられることにより、ワークが回転され、これにより、ワークの外周面に螺旋溝が転造される。

ここで、この種の転造加工では、上述の如く、加工中にワークが軸線方向に進む歩みという現象が生ずることがある。つまり、加工が進行して各ダイスとワークの速度差が生ずると歩みが発生し、各ダイスとワークの速度差が大きくなるに従って（各ダイスに対してワークの速度が遅くなるに従って）、ワークの歩み量が大きくなる。

ところが、この転造装置によれば、ワークの歩みが抑制されるように、ワークの回転速度が回転速度調節部によって調節される。従って、加工中に歩みが生ずることを抑制することができるので、加工済みの加工品の品質を確保することができる。

請求項４に記載の転造装置は、請求項４に記載の転造装置において、前記各ダイスと前記ワークの速度差を検出するための速度差検出部を備え、前記制御部が前記速度差検出部の検出結果に基づいて前記回転速度調節部を制御する構成とされている。

この転造装置では、各ダイスとワークの速度差が速度差検出部によって検出され、この速度差検出部の検出結果に基づいてワークの回転速度が回転速度調節部によって調節される。

従って、この転造装置によれば、ワークの歩みの直接的な原因となる各ダイスとワークの速度差に応じて、ワークの回転速度が調節されるので、加工中に歩みが生ずることをより一層効果的に抑制することができる。

請求項５に記載の転造装置は、請求項４に記載の転造装置において、前記ワークの歩み量を検出するための歩み量検出部を備え、前記制御部が前記歩み量検出部の検出結果に基づいて前記回転速度調節部を制御する構成とされている。

この転造装置では、ワークの歩み量が歩み量検出部によって検出され、この歩み量検出部の検出結果に基づいてワークの回転速度が回転速度調節部によって調節される。

従って、この転造装置によれば、ワークの歩み量に応じて、ワークの回転速度が直接的に調節されるので、加工中に歩みが生ずることをより一層効果的に抑制することができる。

なお、上記転造方法及び転造方法において、一対のダイスは、同一方向に回転される丸ダイスでも良く、また、互いに異なる方向に平行移動される平ダイスでも良い。

また、各ダイスとワークの速度差とは、一対のダイスが丸ダイスである場合には、各ダイスとワークの回転速度の差であり、一対のダイスが平ダイスである場合には、各ダイスの平行移動速度とワークの接線速度の差である。

本発明の一実施形態に係る転造装置の全体構成を示す平面図である。 図２の供給排出ユニットの全体構成を示す平面図である。 本発明の一実施形態に係る転造装置（回転駆動ユニット）の変形例を示す図である。

以下、図面に基づき、本発明の一実施形態について説明する。

本発明の一実施形態に係る転造装置１０は、例えば、丸棒状のワークＷ（シャフト）にウォームを形成するためのものであり、供給排出ユニット１２と、一対のダイス回転ユニット１４，１６と、回転速度調節部としての回転駆動ユニット１８と、ベースユニット２０と、サブベースユニット２２と、制御部としての制御ユニット２４とを主要な構成として備えている。

供給排出ユニット１２は、被加工物であるワークＷの供給と、加工済みの加工品の排出とを行うためのものであり、サブベースユニット２２に支持されている。この供給排出ユニット１２には、図２に示されるように、コラム２６が備えられている。コラム２６には、スライドユニット２８が取り付けられており、このスライドユニット２８には、ワークＷの軸線方向と平行な方向に移動可能にブラケット３０が支持されている。

ブラケット３０は、サーボモータ３２によって移動される構成とされており、このブラケット３０には、一対のホルダロック３４，３６が固定されている。各ホルダロック３４，３６には、一対のボールスプラインフランジ３８，４０がそれぞれ固定されており、この一対のボールスプラインフランジ３８，４０には、ワークＷの軸線方向にスライド可能にスプライン軸４２が内蔵されている。

スプライン軸４２の長手方向端側には、ワークＷを掴むためのコレット４４、スリーブ４６、ストップピン４８を内蔵したホルダ５０が固定されており、コレット４４、ストップピン４８は、ピン５２によってホルダ５０に移動不可能に連結されている。

スリーブ４６には、ロッド５４が連結されており、このロッド５４の長手方向端側は、一対のベアリング５６，５８によって回転可能に支持されている。ジョイントプレート６０は、ジョイントブラケット６２を介してシリンダ６４と連結されている。そして、ロッド５４をワークＷの軸線方向と平行な方向にスライドさせることで、スリーブ４６がスライドされ、このスリーブ４６のテーパ部と、コレット４４のテーパ部が勘合することでワークＷを保持できる構成とされている。

また、上述のスプライン軸４２は、ベアリング６８によって回転可能に支持されており、このベアリング６８は、プレート７０に内蔵されている。このプレート７０には、一対のシャフト７２，７４を介してシリンダプレート７６が連結されている。また、プレート７０は、スプライン軸４２に移動不可能に固定されている。そして、これにより、ホルダ５０からシリンダ６４までが一体構造体７８とされており、この一体構造体７８は、スプライン軸４２と共にスライド可能とされている。

ホルダ５０とボールスプラインフランジ４０との間には、圧縮コイルバネ８０が設けられており、一体構造体７８は、この圧縮コイルバネ８０により常にコレット４４側に付勢されている。そして、カラー８２の側面とボールスプラインフランジ４０の側面が当接することで一体構造体７８が定位置に制止される構成とされている。また、サーボモータ３２により一体構造体７８が転造加工時の位置へ移動されたときには、回転駆動ユニット１８に設けられた図示しないガイドリングがホルダ５０を回転且つ移動可能に支持する構成とされている。

図１に示されるように、一対のダイス回転ユニット１４，１６は、ワークＷに対する径方向両側に線対称状に配置されている。なお、ダイス回転ユニット１４，１６は、同様の構成とされており、ここでは、一方のダイス回転ユニット１４の構成について説明し、他方のダイス回転ユニット１６の構成については説明を省略する。

ダイス回転ユニット１４は、ダイスとしての丸ダイス８８を備えている。この丸ダイス８８は、ワークＷの外周面に螺旋溝を転造するための加工部を有すると共に、シャフト９０と同軸状に配置されて、このシャフト９０に一体回転可能に固定されている。シャフト９０は、減速機構９２を介して駆動部としての駆動モータ９４と動力伝達可能に連結されている。また、シャフト９０には、速度差検出部としてのエンコーダ９６が一体に設けられており、エンコーダ９６は、シャフト９０の回転速度に応じた信号を制御ユニット２４に出力する構成とされている。

また、この一対のダイス回転ユニット１４，１６は、丸ダイス８８の軸間ピッチを調節可能にベースユニット２０に支持されている。

回転駆動ユニット１８は、ワークＷを保持するためのコレット、スリーブ、ストップピン（いずれも不図示）を内蔵したホルダ１００を備えている。ホルダ１００は、シャフト１０２に同軸状に設けられており、シャフト１０２は、減速機付きモータ１０４と動力伝達可能に連結されている。

制御ユニット２４は、転造装置１０の適宜位置に設けられており、上述のエンコーダ９６から出力された信号や、その他の操作信号等に応じてサーボモータ３２、駆動モータ９４、減速機付きモータ１０４を制御する構成とされている。

次に、上記構成からなる転造装置１０を用いた転造方法と併せてその作用及び効果について説明する。

先ず、制御ユニット２４によってサーボモータ３２が駆動されることにより、供給排出ユニット１２のホルダ５０と共にこのホルダ５０に保持されたワークＷが転造加工時の位置にまで前進される。そして、このホルダ５０と対向する回転駆動ユニット１８のホルダ１００とでワークＷの長手方向両端側が保持される。

続いて、ワークＷに対する径方向両側から一対の丸ダイス８８がワークＷの外周面に押し付けられた状態とされ、この状態で制御ユニット２４によって駆動モータ９４が駆動されることにより、一対の丸ダイス８８が回転される。なお、このとき、一対の丸ダイス８８は、同一方向に回転される。そして、一対の丸ダイス８８が回転されると、ワークＷが回転され、これにより、ワークＷの外周面に螺旋溝が転造される。

ここで、この種の転造加工では、上述の如く、加工中にワークＷが軸線方向に進む歩みという現象が生ずることがある。つまり、加工が進行して各丸ダイス８８とワークＷの速度差が生ずると歩みが発生し、各丸ダイス８８とワークＷの速度差が大きくなるに従って（各丸ダイス８８に対してワークＷの回転速度が遅くなるに従って）、ワークＷの歩み量が大きくなる。

ところが、この転造装置１０では、各丸ダイス８８と一体に回転されるシャフト９０の回転速度に応じた信号がエンコーダ９６から制御ユニット２４に出力される。そして、制御ユニット２４は、各丸ダイス８８とワークＷの回転速度差を算出し、この算出結果と予め記憶した制御パターンとに基づいて各丸ダイス８８とワークＷの回転速度差が小さくなるように（より好適には、回転速度差が無くなるように）、減速機付きモータ１０４を制御する。これにより、ワークＷの回転速度が調節されて、各ダイスとワークＷの回転速度差が小さくなり、ワークＷの歩みが抑制される。

このように、この転造装置１０によれば、ワークＷの歩みが抑制されるように、ワークＷの回転速度が回転駆動ユニット１８によって調節される。従って、加工中に歩みが生ずることを抑制することができるので、加工済みの加工品の品質を確保することができる。

特に、この転造装置１０によれば、例えば、鼓形のウォームを転造する場合でも、このウォームの歯面を精度良く形成することができる。

また、この転造装置１０によれば、ワークＷの歩みの直接的な原因となる各丸ダイス８８とワークＷの回転速度差に応じて、ワークＷの回転速度が調節されるので、加工中に歩みが生ずることをより一層効果的に抑制することができる。

また、この転造装置１０によれば、ワークＷに螺旋溝が転造されるに従ってワークＷに伸びが生じても、供給排出ユニット１２の一体構造体７８がワークＷの軸線方向にスライドされることにより、この伸びを吸収することができると共に、回転駆動ユニット１８及び供給排出ユニット１２への負荷を低減することができる。これにより、加工済みの加工品の品質をより一層確保することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施することが可能であることは勿論である。

例えば、上記実施形態では、エンコーダ９６からの出力信号に基づいて各丸ダイス８８とワークＷの回転速度差が算出され、この算出結果に基づいて各丸ダイス８８とワークＷの回転速度差が小さくなるように減速機付きモータ１０４が制御される構成とされていたが、次のように構成されていても良い。

すなわち、図３に示される変形例では、回転駆動ユニット１８に、シャフト１０２と一体的にワークＷの軸線方向に移動可能なスライドプレート１０５と、歩み量検出部としてのリニアセンサ１０６とが備えられている。

リニアセンサ１０６は、スライドプレート１０５のスライド量（ワークＷの歩み量）に応じた信号を制御ユニット２４に出力し、制御ユニット２４は、この検出結果に基づいてワークＷの歩み量が小さくなるように（より好適には、歩み量が無くなるように）、減速機付きモータ１０４を制御する。

このように構成されていると、ワークＷの歩み量に応じて、ワークＷの回転速度が直接的に調節されるので、加工中に歩みが生ずることをより一層効果的に抑制することができる。

また、上記実施形態では、ワークＷを転造するために一対の丸ダイス８８が用いられていたが、互いに異なる方向に平行移動される平ダイスが用いられていても良い。なお、一対の平ダイスが用いられる場合には、各平ダイスの平行移動速度とワークＷの接線速度の差が小さくなるように減速機付きモータ１０４が制御される。

また、上記実施形態及び上記変形例では、エンコーダ９６又はリニアセンサ１０６から出力された検出信号に基づいて減速機付きモータ１０４が制御される構成とされていたが、次のように構成されていても良い。

すなわち、同一のワークＷが複数転造される場合には、最初のワークＷについての検出信号のパターンを制御ユニット２４に記憶させ、その後のワークＷについてはエンコーダ９６又はリニアセンサ１０６から出力される検出信号ではなくその記憶パターンに基づいて減速機付きモータ１０４が制御される構成とされていても良い。

また、上記実施形態及び上記変形例では、エンコーダ９６又はリニアセンサ１０６から出力された検出信号に基づいて制御ユニット２４が減速機付きモータ１０４を制御する構成とされていたが、次のように構成されていても良い。

すなわち、エンコーダ９６又はリニアセンサ１０６の検出結果（例えば、回転速度差や歩み量など）を表示するモニタ等を備え、このモニタ等の表示に基づいて作業者が手動で減速機付きモータ１０４を制御しても良い。

また、上記実施形態では、ワークＷにウォームを構成する螺旋溝を転造していたが、例えば、ワークＷにネジ等を構成する螺旋溝を転造しても良い。

１０・・・転造装置、１２・・・供給排出ユニット、１４，１６・・・ダイス回転ユニット、１８・・・回転駆動ユニット（回転速度調節部）、２４・・・制御ユニット（制御部）、８８・・・丸ダイス（ダイス）、９４・・・駆動モータ（駆動部）、９６・・・エンコーダ（速度差検出部）、１０４・・・減速機付きモータ、１０６・・・リニアセンサ（歩み量検出部）

Claims (6)

1. 丸棒状のワークに対する径方向両側から一対のダイスを前記ワークの外周面に押し付けた状態で前記一対のダイスを作動させることにより前記ワークを回転させて前記ワークの外周面に螺旋溝を転造すると共に、前記ワークの歩みが抑制されるように、前記ワークの回転速度を調節する、転造方法。
2. 前記各ダイスと前記ワークの速度差に応じて、前記ワークの回転速度を調節する、
   請求項１に記載の転造方法。
3. 前記ワークの歩み量に応じて、前記ワークの回転速度を調節する、
   請求項１に記載の転造方法。
4. 丸棒状のワークの外周面に螺旋溝を転造するための加工部を有し、前記ワークに対する径方向両側から前記ワークの外周面に押し付けられる一対のダイスと、
   前記一対のダイスを作動させる駆動部と、
   前記ワークの回転速度を調節する回転速度調節部と、
   前記ワークが回転されて前記ワークの外周面に螺旋溝が転造されるように前記駆動部を制御すると共に、前記ワークの歩みが抑制されるように前記回転速度調節部を制御する制御部と、
   を備えた転造装置。
5. 前記各ダイスと前記ワークの速度差を検出するための速度差検出部を備え、
   前記制御部は、前記速度差検出部の検出結果に基づいて前記回転速度調節部を制御する、
   請求項４に記載の転造装置。
6. 前記ワークの歩み量を検出するための歩み量検出部を備え、
   前記制御部は、前記歩み量検出部の検出結果に基づいて前記回転速度調節部を制御する、
   請求項４に記載の転造装置。

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