JP2013132678A - 揺動鍛造方法および揺動鍛造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】２つの偏心リングの回転速度，回転方向の関連制御を歯車列の噛合いの切換えにより行い、そのために第１型の揺動運動を一旦停止させることが必要である、現在実用されている揺動鍛造装置，方法を改良する。
【解決手段】偏心リング１６，１８をそれぞれＮＣサーボモータ８０，８２により駆動して各回転速度，回転方向を任意に設定し、揺動軸１４が保持した上型１２に任意の時期に任意のパターンの揺動運動を付与する。ＮＣサーボモータ１２４が駆動する油圧ポンプ１２２が作動させる油圧シリンダ１２０により下型２６を昇降させ、下型２６の上型１２に対する接近運動の途中の予め設定した位置において上型１２の揺動運動を停止させることなく揺動運動のパターンを変更し、被加工物１７２の成形性，成形精度を向上させる。第１型の第２型に対する相対傾斜角度の増大過程と減少過程とにおいて互に異なるパターンの揺動運動を第１型に付与することもできる。
【選択図】図１

Description

本発明は、揺動鍛造方法および揺動鍛造装置に関するものであり、特に、２つの偏心リングの回転を関連制御することにより第１型に揺動運動を付与し、第２型との間で被加工物を揺動鍛造する方法および装置に関する。

現在実用されている揺動鍛造装置は、例えば、下記特許文献１に記載されているように、(i)回転軸線まわりに回転可能であり、その回転軸線に対して偏心した第１内周面を有する第１偏心リングと、その第１内周面の中心線である第１偏心軸まわりに回転可能であり、その第１偏心軸に対して偏心した第２内周面を有する第２偏心リングとを備えたダブル偏心リングと、(ii)第１偏心リングおよび第２偏心リングを回転駆動する回転駆動装置と、(iii)第２偏心リングの第２内周面に嵌合された自動調心軸受と、(iv)１点のまわりに揺動可能であり、かつ、自動調心軸受により揺動および回転可能に保持された揺動軸と、(v)その揺動軸に設けられた第１型取付部と、(iv)その第１型取付部に対向した状態に第２型を取り付け可能な第２型取付部と、(vii)その第２型取付部を第１型取付部に対して接近，離間させる接近，離間装置とを含むものとされている。そして、回転駆動装置が、１つの駆動モータの回転を歯車列によって構成される回転伝達装置により第１偏心リングと第２偏心リングとに伝達して両偏心リングの回転速度および回転方向を関連制御するとともに、歯車列の噛合いの切換えによって両偏心リングの回転速度および回転方向の関係を変更して、第１型に円，スパイラル，デージおよびシーソ等の運動を選択的に行わせるものとされており、駆動モータとしては交流誘導モータが使用されている。

一方、特殊な揺動鍛造装置においては、ＮＣサーボモータを駆動モータをとして使用することが提案されている。下記特許文献２に記載の揺動鍛造装置がその一例である。この揺動鍛造装置は、２つのダブル偏心リングと、トグル機構とを利用して、第１型に揺動運動のみならず軸方向の往復運動をも与え得るようにしたものである。ダブル偏心リングを軸方向に距離を隔てて２つ設け、それら２つのダブル偏心リングの内周面にそれぞれ自動調心軸受を介して中空の型保持部材の両端部を嵌合し、その型保持部材に２つのダブル偏心リングの共同による揺動運動を付与するとともに、その型保持部材の軸方向の中間部と、装置本体のその中間部に対向する部分とに、それぞれ球面座を形成し、それら球面座の間に両端を球面とした棒状部材を配設してその棒状部材と型保持部材とによりトグルリンクを形成し、そのトグルリンクの傾きの変化に基づいて型保持部材に軸方向の往復運動をも付与するのである。そして、上記２つのダブル偏心リングの各第１偏心リングと第２偏心リングとをＮＣサーボモータにより駆動し、合計４つのＮＣサーボモータの回転制御により型保持部材の一端に保持させた第１型に所望の揺動運動と軸方向運動を行わせるのである。

ＮＣサーボモータを駆動モータとして使用する揺動鍛造装置の別の一例が下記特許文献３に記載されている。ここに記載の揺動鍛造装置においては、ダブル偏心リングの第１偏心リングと第２偏心リングとの回転をそれぞれＮＣサーボモータにより制御することによって、第１型を保持する第１型保持部材に付与される揺動運動を制御するとともに、第１型を保持する第１型保持部材と、第２型を保持する第２型保持部材とを、それぞれＮＣサーボモータにより回転させるようになっている。それによって、第１型と、第２型および被加工物との相対回転を制御することが可能となり、第１型と被加工物との接触面間のすべりを防止したり、第１型と被加工物との接触部の位置を意図的に変更して第１型の表面の凹凸を被加工物に転写したりすることが可能になる。

特開平８−４７７４１号公報 特開平２−１５１３３７号公報 特開平３−１１００３８号公報

本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、２つの偏心リングの回転速度および回転方向の関連制御が歯車列の噛合いの切換えにより行われ、歯車列の噛合いの切換えを行うために、第１型の揺動運動を一旦停止させることが必要である、現在実用されている揺動鍛造装置およびそれを使用した揺動鍛造方法の改良を課題とする。

上記の課題は、回転軸線まわりに回転可能であり、その回転軸線に対して偏心した第１内周面を有する第１偏心リングと、その第１内周面の中心線である第１偏心軸まわりに回転可能であり、その第１偏心軸に対して偏心した第２内周面を有する第２偏心リングとの回転を関連制御することにより、第１型に揺動運動を付与するとともに、その第１型に第２型を対向させて配置し、それら第１型と第２型との間で被加工物を揺動鍛造する方法を、前記第１偏心リングと前記第２偏心リングとをそれぞれＮＣサーボモータに駆動させ、それら２台のＮＣサーボモータを制御プログラムに基づいて関連制御することにより前記第１型に所望の揺動運動を付与するとともに、その第１型と前記第２型とを互いに接近させることにより、それら第１型と第２型との間で被加工物を揺動鍛造する方法とすることにより解決される。

上記の課題はまた、(A)回転軸線まわりに回転可能であり、その回転軸線に対して偏心した第１内周面を有する第１偏心リングと、(B)その第１内周面の中心線である第１偏心軸まわりに回転可能であり、その第１偏心軸に対して偏心した第２内周面を有する第２偏心リングと、(C)それら第１偏心リングおよび第２偏心リングを回転駆動する回転駆動装置と、(D)前記第２偏心リングの前記第２内周面に嵌合された自動調心軸受と、(E)１点のまわりに揺動可能であり、かつ、前記自動調心軸受により揺動および回転可能に保持された揺動軸と、(F)その揺動軸に設けられ、第１型が取り付け可能な第１型取付部と、(G)その第１型取付部に対向した状態に第２型を取り付け可能な第２型取付部と、(H)その第２型取付部を前記第１型取付部に対して接近，離間させる接近，離間装置とを含む揺動鍛造装置の前記回転駆動装置を、(a)前記第１偏心リングを回転駆動する第１ＮＣサーボモータと、(b)前記第２偏心リングを回転駆動する第２ＮＣサーボモータと、(c)揺動運動制御プログラムの実行により前記第１ＮＣサーボモータと前記第２ＮＣサーボモータとを関連制御することによって、前記第１型取付部に取り付けられた第１型に所定の揺動運動を行わせる揺動運動用ＮＣコントローラとを含むものとすることにより解決される。

特許文献１に記載の揺動鍛造装置においては、１つの駆動モータの回転を第１，第２偏心リングに伝達する歯車列の構成により、第１，第２偏心リングに得られる回転速度および回転方向の関係が決まるため、決まった態様の揺動運動しか第１型に付与することができず、それ以外の態様の揺動運動を付与しようとすれば、歯車列の噛合いの変更が必要である。それに対し、第１，第２偏心リングをそれぞれＮＣサーボモータによって回転させれば、任意の回転速度で任意の方向に回転させることができるため、第１型に、円周方向と半径方向とにおいて任意の運動を付与し、任意のパターンの揺動運動を付与することができる。従来、よく知られているデージパターン，シーソパターン，円パターンおよびスパイラルパターンのいずれかの揺動運動を第１型に付与することができることは勿論、それらの組合わせによるパターンやそれらとは異なるパターンの揺動運動を第１型に付与することができるのであり、揺動鍛造装置の機械的な構成（歯車列の噛合い）を変更することなく、所望のパターンの揺動運動を第１型に付与することができる。あるいは揺動運動のパターンを任意の時期に変更して多彩な態様で揺動鍛造を行うことができる。
本発明に係る揺動鍛造装置によれば、本発明にかかる揺動鍛造方法を好適に実施し得る。

発明の態様

以下に、本願において特許請求が可能と認識されている発明（以下、「請求可能発明」という場合がある。請求可能発明は、特許請求の範囲に記載された発明である本願発明の下位概念発明や、本願発明の上位概念あるいは別概念の発明を含むことがある。）の態様をいくつか例示し、それらについて説明する。各態様は請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号を引用する形式で記載する。これは、あくまでも請求可能発明の理解を容易にするためであり、請求可能発明を構成する構成要素の組み合わせを、以下の各項に記載されたものに限定する趣旨ではない。つまり、請求可能発明は、各項に付随する記載，実施例の記載，従来技術，技術常識等を参酌して解釈されるべきであり、その解釈に従う限りにおいて、各項の態様にさらに他の構成要素を付加した態様も、また、各項の態様から構成要素を削除した態様も、請求可能発明の一態様となり得るのである。

なお、以下の各項において、（１）項が請求項１に相当し、（１１）項が請求項２に、（１２）項が請求項３に、（１３）項が請求項４に、（１５）項が請求項５に、（１６）項が請求項６に、（２３）項が請求項７に、（２４）項が請求項８に、（２５）項が請求項９に、（３１）項が請求項１０に、（５１）項が請求項１１に、（５２）項が請求項１２に、（５３）項が請求項１３に、（５４）項が請求項１４に、それぞれ相当する。

（１）回転軸線まわりに回転可能であり、その回転軸線に対して偏心した第１内周面を有する第１偏心リングと、その第１内周面の中心線である第１偏心軸まわりに回転可能であり、その第１偏心軸に対して偏心した第２内周面を有する第２偏心リングとの回転を関連制御することにより、第１型に揺動運動を付与するとともに、その第１型に第２型を対向させて配置し、それら第１型と第２型との間で被加工物を揺動鍛造する方法であって、
前記第１偏心リングと前記第２偏心リングとをそれぞれＮＣサーボモータに駆動させ、それら２台のＮＣサーボモータを制御プログラムに基づいて関連制御することにより前記第１型に所望の揺動運動を付与するとともに、その第１型と前記第２型とを互いに接近させることにより、それら第１型と第２型との間で被加工物を揺動鍛造することを特徴とする揺動鍛造方法。
回転軸線は、鉛直軸線でもよく、水平軸線でもよく、鉛直方向および水平方向に対して傾斜した軸線でもよい。
（１１）前記第１型と前記第２型との１ストロークの接近運動の途中に、前記第１型の揺動運動を停止させることなく、少なくとも１回、前記揺動運動のパターンを変更することを特徴とする(1)項に記載の揺動鍛造方法。
第１，第２ＮＣサーボモータの関連制御による揺動運動のパターンの任意の時期における変更の一例が本項の態様である。
（１２）前記第１型と前記第２型との前記１ストロークの接近運動の初期にはそれら両型の相対傾斜角度の変化を伴うパターンの揺動運動を付与し、末期にはその相対傾斜角度の変化を伴わない円パターンの揺動運動を付与する(11)項に記載の揺動鍛造方法。
第１，第２型の相対傾斜角度の変化を伴うパターンの揺動運動の例がデージパターン，シーソパターンおよびスパイラルパターンの揺動運動である。
円パターンの揺動運動によれば、加工時の圧力変動が小さく、成形むらが少ないのに対し、被加工物の加工により得られる成形品の形状によっては、被加工物と第２型との密着性が悪く、成形性が悪い場合がある。それに対し、デージパターンの揺動運動によれば、成形性はよいのに対し、加工時の圧力変動が大きく、成形むらが大きくなる場合がある。したがって、本項の方法によれば、２種類の揺動運動パターンの各長所が得られる加工を行うことが可能となり、成形性および成形精度良く被加工物を加工することが可能となる。
（１３）前記第１型と前記第２型とに、それら両型の相対傾斜角度の増大過程と減少過程とにおいて互いに異なるパターンの揺動運動を付与する(1)項，(11)項，(12)項のいずれかに記載の揺動鍛造方法。
第１，第２ＮＣサーボモータの関連制御による揺動運動のパターンの任意の時期における変更の別の例が本項の態様である。
（１４）両型の相対傾斜角度の増大過程と減少過程との一方の少なくとも一部においてデージパターンの揺動運動を付与し、その他の過程においてシーソパターンの揺動運動を付与する(13)項に記載の揺動鍛造方法。
両型の相対傾斜角度の増大過程と減少過程との一方の全部においてデージパターンの揺動運動を付与してもよく、増大過程と減少過程との一方の一部においてデージパターンの揺動運動を付与してもよい。後者の場合、増大過程と減少過程との一方の残りにおいてはシーソパターンの揺動運動が付与される。
なお、ここにおいて、例えば、「両型の相対傾斜角度の増大過程の全部においてデージパターンの揺動運動を付与し、相対傾斜角度の減少過程の全部においてシーソパターンの揺動運動を付与する」とは、図７に示すような揺動運動を付与することであり、「両型の相対傾斜角度の増大過程の全部においてシーソパターンの揺動運動を付与し、相対傾斜角度の減少過程の一部においてデージパターンの揺動運動を付与する」とは、図１２(a)に例示する揺動運動を付与することである。すなわち、通常、「デージパターンの揺動運動」と称される揺動運動は、図３(a)に示すように、両型の相対傾斜角度の増大過程の全部と減少過程の全部とにおいて傾斜角度の変化と位相の変化とを共に含む揺動運動を行い、一半径に対して互いに対称な曲線を描くパターンの揺動運動であるが、本明細書においては、このデージパターンの揺動運動を、両型の相対傾斜角度の増大過程と減少過程とに分けて、それぞれの曲線を描く部分をデージパターンの揺動運動と称することとし、「増大過程あるいは減少過程の一部」についてもこの考え方の延長上で考えることとするのである。そして、両型の相対傾斜角度の増大過程と減少過程との一方のみにおいて付与されるデージパターンの揺動運動を片側デージパターンと称し、それとの対比において、増大過程と減少過程との両方の全部において付与されるデージパターンの揺動運動を通常デージパターンと称することとする。
（１５）一体に軸部を含む被加工物を、軸部の回転を阻止した状態で固定し、その軸部の一端に揺動鍛造を施す(1)項，(11)項ないし(14)項のいずれかに記載の揺動鍛造方法。
本項の方法に適した製品としては、例えば、軸付きのかさ歯車，軸付きのハイポイドギヤ等がある。
一体に軸部を含む被加工物は、第１，第２型の相対傾斜角度の変化を伴うパターンの揺動運動によって加工すれば、軸部のねじれが軽減できる。
（１６）前記被加工物をかさ状歯車に加工する(1)項，(11)項ないし(15)項のいずれかに記載の揺動鍛造方法。
本明細書において「かさ状歯車」なる用語は、交差軸歯車および食違い軸歯車のうち慨形がかさ状を成す歯車の総称として使用する。前者にはすぐばかさ歯車やまがりばかさ歯車が含まれ、後者にはハイポイドギヤが含まれる。ただし、「かさ状歯車」といっても、揺動鍛造後、さらに熱処理や切削，研削，研磨等の機械加工が施されることが多く、その意味では、かさ状歯車中間製品と称すべきものである。
かさ状歯車は形状が複雑であるが、複数種類の揺動パターンを組み合わせることにより成形性良く、精度良く加工することができる。
（１７）前記被加工物をハイポイドギヤに加工する(16)項に記載の揺動鍛造方法。
（２１）前記第１型と前記第２型とを接近，離間させる運動である接近，離間運動を液圧アクチュエータに対する作動液の供給，排出により行う(1)項，(11)項ないし(17)項のいずれかに記載の揺動鍛造方法。
接近，離間運動は、電動モータの回転をねじ部材およびナットを含む送りねじ機構により直線運動に変換することによっても得ることができるが、速度より力の大きさが重要である揺動鍛造には、液圧アクチュエータの方が優れている。
液圧アクチュエータには、例えば、往復直線移動式のアクチュエータである液圧シリンダや回転式のアクチュエータである液圧モータがある。後者の場合、アクチュエータの回転を直線運動に変換する運動変換機構と組み合わせて使用される。運動変換機構は、例えば、送りねじ機構とされる。
（２２）前記第１型と前記第２型との揺動運動と、それら両型の前記接近，離間運動とを同期させて制御する(21)項に記載の揺動鍛造方法。
被加工物の加工の進行状況に応じて揺動運動の制御を行うことができる。
本項に記載の特徴は、(1)項，(11)項ないし(17)項の各々に記載の特徴とは別に採用することも可能である。
（２３）前記液圧アクチュエータへの前記作動液の供給，排出のうち少なくとも供給をＮＣサーボモータを駆動源とする液圧ポンプによって行う(21)項または(22)項に記載の揺動鍛造方法。
第１，第２型の接近運動の速度および位置を任意に制御することができる。本項が(22)項に従属する態様では、第１型と第２型との揺動運動と、第１，第２型の接近運動とを同期させることが容易である。
作動液の排出は、液圧ポンプによって行ってもよく、あるいは電磁弁の切換えによって行ってもよい。
（２４）前記液圧アクチュエータへの前記作動液の供給および排出を、正逆両方向の回転が可能な液圧ポンプと、その液圧ポンプを駆動するＮＣサーボモータとによって行う(21)項または(22)項に記載の揺動鍛造方法。
第１，第２型の接近運動および離間運動の両方について速度および位置を任意にかつ精度良く制御することができる。
（２５）前記第１型と前記第２型とのうち前記接近，離間運動を行う側の型である接近，離間型の位置を検出し、その位置検出の結果に基づいて前記第１型と前記第２型との１ストロークの接近，離間運動の途中において少なくとも１回、前記揺動運動のパターンの変更を行う(21)項ないし(24)項のいずれかに記載の揺動鍛造方法。
揺動運動のパターンの変更を加工の進行状況に応じた位置において行うことができ、複数種類の揺動運動のパターンによる成形を良好に行うことができる。特に、液圧アクチュエータがＮＣサーボモータを駆動源とする液圧ポンプによって作動させられる場合、１ストロークの接近運動と離間運動との少なくとも一方において、運動途中の任意の位置における揺動運動パターンの変更を正確に行うことができ、複数種類の揺動運動パターンをそれぞれ、１ストロークの接近運動と離間運動との少なくとも一方の任意の範囲において正確に実行することができる。
揺動運動のパターンの変更は、第１，第２型の接近運動の途中に行われてもよく、離間運動の途中に行われてもよい。
（２６）前記少なくとも１回の前記揺動運動のパターンの変更を前記第１型と前記第２型との１ストロークの接近運動の途中において行う(25)項に記載の揺動鍛造方法。
（３１）前記第１型と前記第２型とを接近，離間させる運動である接近，離間運動において、接近運動の終了後、予め設定された距離離間させて、前記揺動鍛造を行う揺動鍛造装置と前記被加工物との弾性変形の一部を解放し、その状態で設定時間の揺動鍛造を継続した上で、前記第１型と前記第２型とを十分離間させる(1)項，(11)項ないし(17)項，(21)項ないし(26)項のいずれかに記載の揺動鍛造方法。
弾性変形が多くが残った状態で第１型と第２型とを離間させて加工を終了すれば、被加工物に形状の急変部が残り、精度の良い製品が得られない。接近運動の終了後も第１型と第２型とを離間させず、弾性変形量が十分小さくなるまで第１型に揺動運動を付与し続ければ、上記不具合の発生を回避し得るが、加工終了までに長時間を要する。それに対し、第１，第２型の離間により弾性変形の一部を解放し、その状態で設定時間の揺動鍛造を継続した上で第１型と第２型とを十分離間させれば、被加工物に形状の急変部が残ることを回避しつつ加工時間の短縮を図ることができる。ただし、弾性変形の一部を解放する分、被加工物の成形が不足することを避け得ないため、弾性変形の一部を解放する前に、成形が不足することとなる分だけ第１型と第２型とを余分に接近させて置くことが必要である。この余分な第１型と第２型との接近に要する時間は、弾性変形量が十分小さくなるまで第１型に揺動運動を付与し続ける時間に比較して短くて済むため、全体として加工時間の短縮を図ることができるのである。
本項に記載の特徴は(1)項に記載の特徴とは別に採用することも可能である。
（３２）前記第１型と前記第２型とのうち前記接近，離間運動を行う側の型である接近，離間型の位置を検出し、その位置検出の結果に基づいて前記接近運動の終了後における予め設定された距離の離間を行わせる(31)項に記載の揺動鍛造方法。
本項の特徴によれば弾性変形の解放量を正確に制御し得る。
（４１）互いに続いて実行される２つの被加工物の揺動鍛造の間に前記２台のＮＣサーボモータを停止させる(1)項，(11)項ないし(17)項，(21)項ないし(26)項，(31)項，(32)項のいずれかに記載の揺動鍛造方法。
相続く２つの被加工物の揺動鍛造の間にＮＣサーボモータを停止させれば、消費エネルギを節減することができる。
（５１）回転軸線まわりに回転可能であり、その回転軸線に対して偏心した第１内周面を有する第１偏心リングと、
その第１内周面の中心線である第１偏心軸まわりに回転可能であり、その第１偏心軸に対して偏心した第２内周面を有する第２偏心リングと、
それら第１偏心リングおよび第２偏心リングを回転駆動する回転駆動装置と、
前記第２偏心リングの前記第２内周面に嵌合された自動調心軸受と、
１点のまわりに揺動可能であり、かつ、前記自動調心軸受により揺動および回転可能に保持された揺動軸と、
その揺動軸に設けられ、第１型が取り付け可能な第１型取付部と、
その第１型取付部に対向した状態に第２型を取り付け可能な第２型取付部と、
その第２型取付部を前記第１型取付部に対して接近，離間させる接近，離間装置と
を含む揺動鍛造装置であって、前記回転駆動装置が、
前記第１偏心リングを回転駆動する第１ＮＣサーボモータと、
前記第２偏心リングを回転駆動する第２ＮＣサーボモータと、
揺動運動制御プログラムの実行により前記第１ＮＣサーボモータと前記第２ＮＣサーボモータとを関連制御することによって、前記第１型取付部に取り付けられた第１型に所定の揺動運動を行わせる揺動運動用ＮＣコントローラと
を含むことを特徴とする揺動鍛造装置。
上記揺動運動制御プログラムを、前記(11)項ないし(17)項のいずれかに記載の特徴を実現するためのプログラムを含むものとすることができ、その場合は、揺動鍛造装置の、それらプログラムを実行する部分が(11)項ないし(17)項のいずれかに記載の特徴を実現する構成要素となる。
接近，離間装置は第１型取付部と第２型取付部との一方を他方に対して接近，離間させる装置としてもよく、第１型取付部と第２型取付部との両方を互いに接近，離間させる装置としてもよい。しかし、揺動運動させられる第１型取付部より、揺動運動させられない第２型取付部を接近，離間させる方が接近，離間装置を簡易に構成することができる。
（５２）前記接近，離間装置が、
液圧シリンダと、
その液圧シリンダに作動液を圧送する液圧ポンプと、
その液圧ポンプを駆動する第３ＮＣサーボモータと、
接近，離間運動制御プログラムの実行により前記第３ＮＣサーボモータを制御し、前記液圧ポンプの回転を制御して、少なくとも、前記第２型取付部に取り付けられた第２型の第１型に対する接近運動を制御する接近，離間運動用ＮＣコントローラと
を含む(51)項に記載の揺動鍛造装置。
本項に記載の特徴は(51)項に記載の特徴とは別に採用することも可能である。
上記接近，離間運動制御プログラムを、(22)項ないし(24)項のいずれかに記載の特徴を実現するためのプログラムを含むものとすることができ、その場合は、揺動鍛造装置の、それらプログラムを実行する部分が(22)項ないし(24)項のいずれかに記載の特徴を実現する構成要素となる。
（５３）前記液圧ポンプが正逆両方向に回転可能なものであり、正方向の回転により前記第１型を前記第２型に接近させ、逆方向の回転により前記第１型を前記第２型から離間させる(52)項に記載の揺動鍛造装置。
本項の特徴によれば、第１型と第２型との接近のみならず、離間も精度良く制御することが可能となる。
（５４）さらに、前記揺動運動制御プログラムと前記接近，離間運動制御プログラムとを関連付けて実行する総合制御部を含む(52)項または(53)項に記載の揺動鍛造装置。
上記揺動運動制御プログラム，接近，離間運動制御プログラムおよび総合制御を、(25)項，(26)項，(31)項，(32)項，(41)項のいずれかに記載の特徴を実現するためのプログラム等を含むものとすることができ、その場合は、揺動鍛造装置の、それらプログラムを実行する部分が(25)項，(26)項，(31)項，(32)項，(41)項のいずれかに記載の特徴を実現する構成要素となる。

請求可能発明の一実施形態である揺動鍛造機を示す正面断面図である。 上記揺動鍛造機による被加工物の揺動鍛造により成形されるすぐばかさ歯車を示す正面図である。 上記揺動鍛造機における上型の揺動運動のパターンを例示する図であり、(a)は通常デージパターン、(b)は円パターンを示す図である。 上記揺動鍛造機による被加工物の揺動鍛造時における時間と下型の位置および揺動運動パターンとの関係を示すタイムチャートである。 上記揺動鍛造機による被加工物の仕上げ加工時に被加工物および揺動鍛造機等に残存する荷重の変化を示すグラフである。 上記揺動鍛造機を構成するＮＣサーボモータの立上がりおよび立下がりの各時間を従来の揺動鍛造機と比較して示すタイムチャートである。 上記揺動鍛造機によって上型に付与される別の揺動運動のパターンを示す図である。 上記揺動鍛造機による被加工物の揺動鍛造により成形されるハイポイドギヤを示す正面図である。 上記ハイポイドギヤの歯を、ハイポイドギヤの中心線に平行で歯すじに直角な平面で切断した場合の歯の断面形状を示す図である。 上記ハイポイドギヤを成形するための下型を示す正面図である。 図１１(a)は上記揺動鍛造機により成形される別の歯車の歯を歯すじに直角な平面で切断した場合の歯の断面形状を概略的に示す図であり、図１１(b)はその歯車の成形に使用される下型の溝の断面形状を概略的に示す図である。 上記揺動鍛造機によって上型に付与されるさらに別の揺動運動のパターンを示す図である。

以下、請求可能発明の実施形態を、図を参照しつつ説明する。なお、請求可能発明は、下記実施形態の他、上記〔発明の態様〕の項に記載された態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更を施した態様で実施することができる。

図１に請求可能発明の一実施形態である揺動鍛造装置たる揺動鍛造機を示す。本揺動鍛造機により、請求可能発明の一実施形態である揺動鍛造方法が実施される。本揺動鍛造機の本体１０には、上部に第１型たる上型１２，揺動軸１４，偏心リング１６，１８および回転駆動装置２０が設けられ、下部に第２型たる下型２６，ラムスライド２８および昇降装置３０が設けられている。

揺動軸１４は、軸状部４０および半球状部４２を含む。本体１０内の空間４４に設けられた水平な支持壁４６には、内面が半球面状の受け面４８とされた凹部５０が下向きに形成され、揺動軸１４は、半球状部４２が凹部５０に揺動可能に嵌合され、軸状部４０は、支持壁４６に凹部５０に続いて形成された貫通穴５２を通って支持壁４６から上方へ突出させられている。

半球状部４２には、その揺動軸１４の軸線Ｏに直角な一平面状を成す下面に開口して凹部６０が設けられ、この凹部６０に上型１２が嵌合され、ボルト等、適宜の固定手段（図示省略）により着脱可能に固定されている。半球状部４２の凹部６０が設けられた部分が第１型取付部たる上型取付部６２を構成している。

前記偏心リング１６は、本体１０により軸受７０を介して鉛直な回転軸線まわりに回転可能に保持されている。偏心リング１６の内周面７２は、回転軸線に対して偏心させられており、その内周面７２により、前記偏心リング１８が軸受７４を介して内周面７２の中心線まわりに回転可能に保持されている。内周面７２の中心線は、偏心リング１６の回転軸線に対して偏心させられた偏心軸である。偏心リング１８は、その回転軸線である偏心軸に対して偏心した内周面７６を有し、その内周面７６に嵌合された自動調芯軸受たる自動調芯ころ軸受７８により、前記揺動軸１４の軸状部４０の上端部が保持され、揺動軸１４が１点のまわりに揺動および回転可能に保持されている。

前記回転駆動装置２０は、偏心リング１６を回転駆動するＮＣサーボモータ８０，偏心リング１８を回転駆動するＮＣサーボモータ８２，およびＮＣサーボモータ８０，８２を関連制御する揺動運動用ＮＣコントローラ８４を含む。ＮＣサーボモータ８０は、本体１０の外に鉛直な姿勢で設けられ、その回転は回転伝達装置８６により偏心リング１６に伝達される。回転伝達装置８６は、ＮＣサーボモータ８０の出力軸８８に固定のプーリ９０，本体１０の上に鉛直軸線まわりに回転可能に取り付けられたプーリ９２，プーリ９２と同心に設けられ、本体１０内に配設された歯車９４，偏心リング１６に固定され、歯車９４と噛み合わされた歯車９６およびプーリ９０，９２間に巻き掛けられたベルト９８を含む。本実施形態においては、プーリ９０，９２はタイミングプーリとされ、ベルト９８はタイミングベルトとされている。

ＮＣサーボモータ８２も本体１０の外に鉛直な姿勢で設けられ、その回転は回転伝達装置１００により偏心リング１８に伝達される。回転伝達装置１００は回転伝達装置８６と同様に、プーリ９０，９２，歯車９４，９６およびベルト９８を含む。これらプーリ９０，９２，歯車９４，９６の各直径は、回転伝達装置８６のプーリ９０，９２，歯車９４，９６と同じにされているが、歯車９６は、本体１０により偏心リング１６の回転軸線と同心の回転軸線まわりに回転可能に支持された駆動軸１０２に取り付けられている。駆動軸１０２には、反対側の面に互いに直交する溝を備えた継手部材１０４を含む自在継手１０６を介して偏心リング１８が取り付けられており、自在継手１０６は偏心リング１８の駆動軸１０２に対する偏心を許容しつつ、駆動軸１０２の回転を偏心リング１８に伝達する。

揺動運動用ＮＣコントローラ８４は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，入出力インタフェースおよびそれらを接続するバスを含むコンピュータを主体として構成されており、ＮＣサーボモータ８０，８２をそれぞれ、駆動回路を介して制御する。ＮＣサーボモータ８０，８２は回転量検出装置たるエンコーダ付きであり、その検出信号がコンピュータに入力される。また、コンピュータのＲＡＭには揺動運動制御プログラムが記憶させられており、その実行によりＮＣサーボモータ８０，８２が制御される。

本体１０の空間４４内には、揺動軸１４の下方に前記ラムスライド２８が上下方向に移動可能に嵌合されている。ラムスライド２８の上面に開口して設けられた凹部１１０に下型２６が嵌合され、ボルト等、適宜の固定手段により着脱可能に固定されている。ラムスライド２８の凹部１００が設けられた部分が、第２型取付部たる下型取付部１１２を構成し、前記上型取付部６２に対向させられている。

前記昇降装置３０は、本実施形態においては、液圧シリンダの一種である油圧シリンダ１２０と、液圧ポンプの一種である油圧ポンプ１２２と、ＮＣサーボモータ１２４と、接近，離間運動用ＮＣコントローラたる昇降運動用ＮＣコントローラ１２６とを含む。空間４４の下部に固定して設けられた油圧シリンダ１２０のシリンダハウジング１３０には、ピストン１３２が油密かつ上下方向に摺動可能に嵌合され、ピストンロッド１３４はシリンダハウジング１３０から上方へ突出させられ、その突出端部にラムスライド２８が固定されている。シリンダハウジング１３０内にピストン１３２の上下両側にそれぞれ形成された油室１３６，１３８はそれぞれ、油通路１４０，１４２によって油圧ポンプ１２２に接続されている。

油圧ポンプ１２２は正逆両方向に回転可能なものであり、ＮＣサーボモータ１２４により駆動され、油室１３６，１３８の一方から作動油を汲み出して他方へ圧送する。それによりピストン１３２が上方あるいは下方へ移動させられ、ラムスライド２８が昇降させられて、下型取付部１１２が上型取付部６２に対して接近，離間させられる。下型２６の上型１２への接近時における油圧ポンプ１２２の回転方向を正方向、離間時における回転方向を逆方向とする。本実施形態においては、下型２６が接近，離間型である。

油圧ポンプ１２２はＮＣサーボモータ１２４により駆動される。そのため、油圧ポンプ１２２の回転数および回転方向を任意の時期に任意の数および方向に制御し、ラムスライド２８の移動速度および移動方向を任意の時期に任意の大きさおよび方向に制御することができ、また、ラムスライド２８を任意の位置において停止させることができる。本実施形態においては、ラムスライド２８が可動部材の一種である移動部材たる昇降部材を構成し、昇降装置３０が接近，離間装置を構成している。昇降装置３０が可動部材駆動装置たる昇降部材駆動装置を構成し、ラムスライド２８と共に昇降装置を構成していると考えることもできる。

昇降運動用ＮＣコントローラ１２６はコンピュータを主体として構成され、駆動回路を介してＮＣサーボモータ１２４を制御する。コンピュータのＲＡＭには、接近，離間運動制御プログラムたる昇降運動制御プログラムが記憶させられており、その実行により下型２６の昇降が制御される。なお、下型２６，ラムスライド２８およびピストンロッド１２４にわたって、成形品突き出し装置１５０が設けられている。この成形品突き出し装置１５０は油圧シリンダにより構成され、その油室１５２，１５４の一方に、図示を省略する油通路によって作動油が供給されることにより、ピストン１５６が昇降させられる。

揺動運動用ＮＣコントローラ８４によるＮＣサーボモータ８０，８２の制御と、昇降運動用ＮＣコントローラ１２６によるＮＣサーボモータ１２４の制御とは、統合制御コントローラ１６０を介して関連付けて行われ、上型１２の揺動運動と下型１２の昇降とが同期して制御される。統合制御コントローラ１６０はコンピュータを主体として構成されており、揺動運動用ＮＣコントローラ８４および昇降運動用ＮＣコントローラ１２６が接続され、統合制御部を構成している。統合制御コントローラ１６０にはまた、本体１０に設けられたリニアスケール１６２が接続されている。リニアスケール１６２は位置検出装置の一種であり、ラムスライド２８の上下方向の位置を検出し、下型２６の上下方向の位置を検出する。

なお、本揺動鍛造機の構成を１つの図で表すためにＮＣサーボモータ８０，８２が本体１０の左右両側に図示され、油圧ポンプ１２２およびＮＣサーボモータ１２４は本体１０の右側に図示されているが、それらは実際には本体１０の背面側に配設されている。ＮＣサーボモータ８０，８２，油圧ポンプ１２２およびＮＣサーボモータ１２４は、揺動鍛造機が配設される場所，スペース等の都合により、本体１０に対して適宜の位置に配設すればよい。

以上のように構成された揺動鍛造機においては、偏心リング１６，１８が回転させられ、揺動軸１４が揺動させられて上型１２が揺動させられるのと並行して下型２６が上昇させられ、上型１２に接近させられて被加工物に加工が施される。偏心リング１６，１８はそれぞれ、ＮＣサーボモータ８０，８２によって回転させられるため、各々の回転方向，回転速度比および初期の位相を任意に設定することができ、それら設定された条件に従って揺動運動用ＮＣコントローラ８４がＮＣサーボモータ８０，８２を制御することにより、上型１２にはデージパターン等を始めとする種々のパターンの揺動運動を付与することができる。

また、偏心リング１６，１８の各回転方向および回転速度比は、加工開始後の任意の時期、例えば、下型２６の上型１２に対する１ストロークの接近運動の途中で変更することができ、揺動運動パターンを変更することができる。その変更のためにＮＣサーボモータ８０，８２を停止させることは不可欠ではなく、１ストロークの接近運動は、下型２６が予め設定された原位置である下降端位置から成形端である上昇端位置まで上昇させられる運動である。そして、ラムスライド２８は、ＮＣサーボモータ１２４を含む昇降装置３０により昇降させられ、揺動運動パターンの変更時にラムスライド２８を停止させることも不可欠ではない。また、ラムスライド２８は、上下方向の任意の位置において停止させることができるとともに、その位置がリニアスケール１６２によって検出されるため、上型１２の揺動運動パターンの変更を下型２６の上型１２に対する位置、すなわち成形の進行状況に正確に合わせて行うことができる。

図２に示すすぐばかさ歯車１７０の製造を例に取り、被加工物１７２の加工を説明する。揺動鍛造前の被加工物１７２はリング状を成し、加工は、図３(a)に示す通常デージパターンおよび図３(b)に示す円パターンの組合わせにより行われる。下型２６の上型１２に対する１ストロークの接近運動の前期には上型１２をデージパターンで揺動させて被加工物１７２に荒加工を施し、後期には上型１２を円パターンで揺動させて被加工物１７２に仕上げ加工を施すのである。上型１２には、下型２６に対する傾斜角度の増大過程と減少過程とのいずれにおいても傾斜角度と位相との両方が変化する通常デージパターンの揺動運動が付与され、上型１２は図３(a)に示す通常デージパターンで運動する。

揺動運動パターンの変更は、下型２６の位置に応じて行われる。そのため、揺動運動制御プログラムは、上型１２に通常デージパターンおよび円パターンの揺動運動が付与されるようにＮＣサーボモータ８０，８２が駆動されるとともに、リニアスケール１６２により検出される下型２６の位置に応じて揺動運動パターンが変更されるように作成される。また、昇降運動制御プログラムは、下型２６の上昇速度および下降速度が下型２６の位置と対応付けて設定されるとともに、下型２６の昇降が加工の進行状況と対応して行われるように作成される。

下型２６は、加工開始時には下降端位置に位置し、被加工物１７２は下型２６に位置決めされて支持される。そして、昇降運動用ＮＣコントローラ１２６により昇降運動制御プログラムが実行され、ラムスライド２８が上昇させられて下型２６が上型１２に接近させられる。下型２６は、図４のタイムチャートに示すように、まず、予め設定された大きい速度でアプローチ位置へ上昇させられる。アプローチ位置は、被加工物１７２が上型１２に接触する直前の位置であって、被加工物１７２が上型１２から僅かに離れた位置である。

アプローチ位置はリニアスケール１６２の検出値に対して予め設定されており、下型２６のアプローチ位置への到達の検出が統合制御コントローラ１６０から昇降運動用ＮＣコントローラ１２６へ出力される。それによりＮＣサーボモータ１２４が制御され、油圧ポンプ１２２の回転数が減少させられて、下型２６はアプローチ位置への上昇時より低速で初期成形位置へ上昇させられる。下型２６のアプローチ位置への到達はまた、統合制御コントローラ１６０から揺動運動用ＮＣコントローラ８４へ出力され、それに基づいてＮＣサーボモータ８０，８２が起動されて偏心リング１６，１８が回転させられる。それにより、上型１２が通常デージパターンでの揺動運動を開始させられる。アプローチ位置への到達検出から短時間後に、被加工物１７２が上型１２に接触して成形が開始され、以後逐次下型２６に押し込まれる。

初期成形位置は、仕上成形位置に基づいて決められる。下型２６の初期成形位置への到達後、被加工物１７２は上型１２の円パターンの揺動運動により成形される。下型２６は仕上成形位置への到達後、停止させられるが、上型１２の揺動運動は続けられ、下型２６が仕上成形位置に到達するまでの間に被加工物１７２，上型１２および下型２６等に生じさせられた弾性変形の減少を伴って加工が進行する。仕上成形位置は、所望の成形品寸法に基づいて設定されるが、この設定については、後に説明する。

初期成形位置は、仕上成形位置より設定距離、下方の位置に設定されている。この設定距離は、通常デージパターンでの加工により生じる歯のピッチエラー量に基づいて決められる。ピッチエラー量は、通常デージパターンによる荒加工により、被加工物１７２に実際に生じたピッチエラーの量を測定することにより取得され、あるいは経験則により決められる。設定距離は、仕上成形量、すなわち下型２６の初期成形位置から仕上成形位置への上昇中および下型２６の仕上成形位置への到達後も続いて行われる上型１２の円パターンの揺動運動による成形の量がピッチエラー量を解消することができる量となる距離に設定される。

下型２６の初期成形位置への上昇がリニアスケール１６２によって検出されたならば、揺動運動用ＮＣコントローラ８４によるＮＣサーボモータ８０，８２の制御が変更され、上型１２の揺動パターンが通常デージパターンから円パターンに徐々に変更される。偏心リング１６，１８の回転方向が互いに逆であり、回転速度の差が小さい状態から、回転方向および回転速度が同じになるようにされるのである。また、昇降運動用ＮＣコントローラ１２６によるＮＣサーボモータ１２４の制御により、油圧ポンプ１２２が逆方向に回転させられ、油室１３８から作動油が排出される。この作動油の排出は、リニアスケール１６２による下型２６の下降量が設定量となるように行われる。通常デージパターンの揺動運動により形成された被加工物１７２の上面は波打った状態となっているのに対し、円パターンの揺動運動により形成される上面は殆ど平面であるため、揺動運動のパターン変更時には、波打った上面を徐々に平面に成形することが望ましい。下型２６の上昇を停止させたのみで通常デージパターンから円パターンに急激に変更すれば、上型１２と下型２６とに過大な力が作用する場合があるため、その危険を回避するために、本実施形態においては下型２６が設定量だけ下降させられるのである。しかし、下型２６を下降させることは常に不可欠というわけではなく、油圧ポンプ１２２を停止させて油圧シリンダ１２０を停止させるのみでもよく、あるいは油圧ポンプ１２２の回転数を減少させ、下型２６の上昇速度を減少させるのみでもよい場合もある。図４において、パターン変更の間、下型２６の位置が不変の状態に描かれているのはこのことを表している。

揺動運動パターンの変更が終了したならば、下型２６が上昇を再開させられ、被加工物１７２は上型１２の円パターンの揺動運動により加工されつつ上昇させられる。パターン変更の終了は、揺動運動用ＮＣコントローラ８４においてわかり、終了が統合制御コントローラ１６０を介して昇降運動用ＮＣコントローラ１２６に伝達される。そして、ＮＣサーボモータ１２４が制御され、下型２６が油圧シリンダ１２０によりアプローチ位置から初期成形位置への上昇時より低い速度で上昇させられる。リニアスケール１６２により下型２６の仕上成形位置への到達が検出されたならば、ＮＣサーボモータ１２４が停止させられ、油圧ポンプ１２２が停止させられる。それにより、油圧シリンダ１２０への作動油の供給による下型２６の積極的な押し上げは停止させられる。

その後も上型１２の円パターンの揺動運動は続けられ、被加工物１７２に円パターンでの揺動運動による加工が施される。下型２６が仕上成形位置へ到達するまでの加工により、本体１０をはじめとする揺動鍛造機の構成要素，上型１２，下型２６および被加工物１７２等に生じた弾性変形ならびに作動油の圧縮（以下、弾性変形等と略称する）が、油圧シリンダ１２０への作動油の供給停止後における被加工物１７２の加工の進行により徐々に解放され、下型１２が積極的に押し上げられなくても、上型１２による被加工物１７２に対する加工が進行し、仕上げ加工が施される。下型２６は、仕上成形位置への到達から設定時間の経過後、図４に示すように小距離下降させられ、弾性変形等の一部が積極的に短時間で解放される（図５参照）。解放後、残っている弾性変形等により、さらに上型１２の円パターンでの揺動運動により加工が設定時間行われ、成形が終了する。

下型２６は、リニアスケール１６２の検出値が、仕上成形位置から設定距離下降した位置を検出する値になる位置へ下降させられた後、その位置に設定時間保たれる。この設定時間は、弾性変形等の一部解放後、残った弾性変形等により加工が行われて、弾性変形等の一部解放により被加工物１７２に生じた段差が消滅させられるに必要かつ十分な時間であり、設定時間が経過した時点では、上記段差が消滅させられるとともに弾性変形等は十分に小さくなっており、下型２６が下降端位置へ下降させられ、下降後、ＮＣサーボモータ１２４への電力の供給が遮断される。この設定時間の経過は、昇降運動用ＮＣコントローラ１２６から統合制御コントローラ１６０を介して揺動運動用ＮＣコントローラ８４へ伝達され、ＮＣサーボモータ８０，８２への電力供給も遮断され、停止させられる。そして、成形品突き出し装置１５０が作動させられ、成形品を下型２６から上方へ突き出す。

突き出された成形品は下型２６から取り外され、次に加工が施される被加工物１７２が下型２６にセットされる。そして、ＮＣサーボモータ１２４に電力が供給されて起動され、下型２６が上昇を開始させられる。下型２６のアプローチ位置への到達に伴ってＮＣサーボモータ８０，８２に電力が供給されて起動され、上型１２が揺動させられて被加工物１７２への加工が開始される。駆動モータとして交流誘導モータが使用される従来の揺動鍛造機の場合、図６に示すように、モータの立上がりおよび立下がりに要する各時間が長く、一旦、止めれば、再起動までに、すなわち駆動再開後に所望の回転速度が得られるまでに時間がかかり、１サイクルの成形時間が長くなるため、成形品と被加工物１７２との交換等が行われる間であって、相続く２つの被加工物の揺動鍛造の間も交流誘導モータを回転し続けることが行われていた。それに対し、ＮＣサーボモータは、一旦停止させても立上がりおよび立下がりに要する時間が短く、短時間で所望の回転速度が得られ、１サイクルの成形時間の増大が抑制されるため、加工終了後にＮＣサーボモータ８０，８２，１２４への電力供給を遮断し、相続く２つの被加工物の揺動鍛造の間にＮＣサーボモータ８０，８２を停止させ、エネルギ消費を節約することができる。

なお付言すれば、前述の弾性変形等の一部の積極的な解放により、積極的な解放が行われない場合に比較して仕上加工時間を短縮することができるが、歯のピッチ精度を確保し得ることも必要である。そのため、下型２６の仕上成形位置への到達後、弾性変形等の一部解放までの設定時間は、その解放までに行われる仕上げ加工により歯がピッチ精度良く成形される長さに設定され、また、設定時間経過後の下型２６の下降距離は、設定時間の経過時に残存する弾性変形等の一部を解放し、残りの弾性変形等によって被加工物１７２に仕上げ加工が施され、弾性変形等の一部解放により被加工物１７２に生じた段差が消滅させられる距離に設定される。

しかも、弾性変形等の積極的な一部解放に起因する加工量の不足が考慮されることが望ましい。下型２６が弾性変形等の一部解放のために小距離下降させられれば、その分、被加工物の加工量が減少することを避け得ないため、この加工量の減少によっても、所望の寸法の成形品が得られるように、前記下型２６の仕上成形位置が設定されることが望ましいのである。下型２６が弾性変形等の一部解放のために小距離下降させられた位置が本来の仕上成形位置であって、図４に記載の仕上成形位置は本来の仕上成形位置より弾性変形等の一部解放分だけ高く設定される位置と考えることもできる。本来の仕上成形位置とは、弾性変形等が十分解放されるとともに、設定された寸法の成形品が得られる位置であり、弾性変形等の十分な解放とは、下型２６を上型１２から離間させても、被加工物１７２に寸法精度に影響が及ばない状態になるまでの解放である。

以上説明したように、上型１２の通常デージパターンおよび円パターンの揺動運動によって被加工物１７２に加工が行われることにより、短時間で歯のピッチ精度の良い成形品が得られる。上型１２の通常デージパターンの揺動運動により、下型２６のすぐばかさ歯車１７０の歯を形成する部分への材料の押込みが、左右歯面の両方について良好に行われるため成形性が良く、短時間でほぼ満足な成形品が得られ、円パターンの揺動運動により荷重変動少なく加工が行われることにより、歯のピッチ精度が向上させられるのである。また、成形性の向上により、材料歩留まりの向上，成形荷重の低減および揺動鍛造機の小型化等の各効果も得られる。上型１２の円パターンの揺動運動のみによって加工が行われれば、下型２６への材料の十分な押込みのために時間がかかる上、成形品の余肉部が大きくなって歩留まりが悪いのに対し、上型１２の通常デージパターンの揺動運動を組み合わせることにより、材料の下型２６への押込みが容易になって加工時間が短くて済むとともに、余肉部が小さくなって歩留まりが向上するのであり、生産性が向上する。また、通常デージパターンの揺動運動により、上型１２の下型２６に対する傾斜角度が変化しつつ加工が行われることによって成形荷重が低減し、さらに、成形荷重の低減およびＮＣサーボモータ８０，８２の使用による回転駆動装置２０の小形化により、揺動鍛造機を小形化することができる。また、成形性およびピッチ精度の向上により、加工後に成形品に施す処理、例えば、熱処理後に研削等を行うにあたり取り代が少なくて済み、処理時間が短くて済む上、鍛流線が切られることが少なく、強度上良好な成形品が得られる。

第１型には、第１型と第２型との相対傾斜角度の増大過程と減少過程との一方の全部に片側デージパターンの揺動運動を付与し、他方の全部にシーソパターンの揺動運動を付与することが望ましい場合もある。その一例を図７に示す。この揺動運動のパターンは、例えば、図８に示すハイポイドギヤ１８０の成形時に上型に付与するのに適している。図７のパターンは、上型に、上型と下型との相対傾斜角度の増大過程の全部において片側デージパターンの揺動運動を付与し、減少過程の全部においてシーソパターンの揺動運動を付与するパターンである。ハイポイドギヤ１８０は、歯１８２が湾曲させられており、ハイポイドギヤ１８０の中心線に平行で歯すじに直角な平面１８４で切断した場合の歯１８２の断面形状において、図９に示すように、歯面１８６，１８８の傾斜が歯１８２の湾曲の凸側において凹側より急である。したがって、図１０に示すように、ハイポイドギヤ１８０を成形するための下型１９０の歯１８２を形成する溝１９２も湾曲させるとともに、溝側面１９４，１９６の傾斜を、溝１９２の湾曲の凸側において凹側より急にする必要があり、揺動鍛造時における材料の充填性が、傾斜が急な溝側面１９４側において傾斜の緩やかな溝側面１９６側に比較して悪くなる。そのため、図８に示すハイポイドギヤ１８０の揺動鍛造を行う場合には、図７に示すように、上型と下型との相対傾斜角度の増大過程において片側デージパターンの揺動運動を付与する一方、相対傾斜角度の減少過程においてはシーソパターンの揺動運動を付与して、被加工物１７２の材料の、傾斜が急な側の溝側面１９４に向かう向きの流れを、傾斜が緩やかな側の溝側面１９６に向かう流れより強く促すことが、両溝側面１９４，１９６への材料の密着性（下型１９０のキャビティへの充填性）を可及的に均等にし、図８に示すハイポイドギヤ１８０の揺動鍛造を行う上で有利なのである。

なお、上型と下型との相対傾斜角度の減少過程の全部において片側デージパターンの揺動運動を付与し、増大過程の全部においてシーソパターンの揺動運動を付与するパターンによっても類似の効果を得ることができる。しかし、増大過程の全部において片側デージパターンの揺動運動を付与し、減少過程の全部においてシーソパターンの揺動運動を付与する方が望ましい。

第１，第２型の相対傾斜角度の増大過程の全部において片側デージパターンの揺動運動を付与し、減少過程の全部においてシーソパターンの揺動運動を付与する揺動運動パターンは、図１１(a)に一部を概略的に示す歯車２００のように、歯２０２の歯先面２０４と一方の歯面２０６との成す角が鋭角であり、歯先面２０４と他方の歯面２０８との成す角が鈍角である歯車の成形に特に適している。この歯車２００の成形は、図１１(b)に一部を概略的に示す下型２１０により行われ、この下型２１０の溝２１２の底面２１４と一方の溝側面２１６とが鋭角を成し、底面２１４と他方の溝側面２１８とが鈍角を成す。そのため、溝２１２の底面２１４との成す角が鈍角である溝側面２１８は上方へ開放されていて材料が押し込まれ易いのに対し、溝２１２の底面２１４との成す角が鋭角である溝側面２１６は下方を向いていて材料が押し込まれ難い。したがって、溝２１２の溝側面２１６側の部分について片側デージパターンによって材料が押し込まれ、隅まで充填されるようにすることが特に有効なのである。

第１型に付与する揺動運動パターンは、図１２(a)〜図１２(d)に示すように、第１型に、第１，第２型の相対傾斜角度の増大過程と減少過程との一方の全部においてシーソパターンの揺動運動を付与し、他方の一部において片側デージパターンの揺動運動を付与し、残りにおいてシーソパターンの揺動運動を付与するパターンとすることもできる。揺動鍛造による歯車の歯の成形は、相対傾斜角度の増大過程の後期および減少過程の前期における第１型の揺動により行われる。したがって、片側デージパターンの揺動運動を、図１２(a)に示すように、相対傾斜角度の減少過程の後期において付与し、あるいは図１２(b)に示すように、相対傾斜角度の増大過程の前期において付与するようにすれば、歯車の歯の部分の成形は、相対傾斜角度の増大過程においても減少過程においてもシーソパターンにより行われ、相対傾斜角度の減少過程から増大過程への移行が第１型の揺動運動の片側デージパターンからシーソパターンへの変更あるいはシーソパターンから片側デージパターンへの変更により滑らかに行われる。これら揺動運動パターンは、すぐば歯車の成形に適している。また、片側デージパターンの揺動運動を、図１２(c)に示すように、相対傾斜角度の増大過程の後期において付与し、あるいは図１２(d)に示すように、相対傾斜角度の減少過程の前期において付与するようにすれば、第２型の溝への材料の充填性が、片側デージパターンの揺動運動が付与される部分において、シーソパターンの揺動運動が付与される部分に比較して良好になる。これら揺動運動パターンは、ハイポイドギヤ等の曲がりば歯車の成形に適している。片側デージパターンを含む揺動運動パターンにより、第２型の傾斜が急な溝側面側への材料の充填を行う場合、片側デージパターンの揺動運動は相対傾斜角度の増大過程において行われることが望ましく、図１２(c)に示す揺動運動パターンの方が図１２(d)に示す揺動運動パターンより望ましい。

なお付言すれば、第１型の揺動運動の制御と、第１型と第２型との接近，離間の制御と、それらの統合制御とは、１つのコントローラによる１つのプログラムの実行により行うことも可能であり、その場合、１つのコンピュータおよび駆動回路が、揺動運動用ＮＣコントローラ，接近，離間運動制御用ＮＣコントローラおよび統合制御コントローラを兼ねると考えればよい。

１２：上型 １４：揺動軸 １６，１８：偏心リング ２０：回転駆動装置 ２６：下型 ３０：昇降装置 ６２：上型取付部 ８０，８２：ＮＣサーボモータ ８４：揺動運動用ＮＣコントローラ １１２：下型取付部 １２０：油圧シリンダ １２２：油圧ポンプ １２４：ＮＣサーボモータ １２６：昇降運動用ＮＣコントローラ １６０：統合制御コントローラ １６２：リニアスケール １７０：すぐばかさ歯車 １７２：被加工物 １８０：ハイポイドギヤ １９０：下型 ２００：歯車 ２１０：下型

Claims (14)

1. 回転軸線まわりに回転可能であり、その回転軸線に対して偏心した第１内周面を有する第１偏心リングと、その第１内周面の中心線である第１偏心軸まわりに回転可能であり、その第１偏心軸に対して偏心した第２内周面を有する第２偏心リングとの回転を関連制御することにより、第１型に揺動運動を付与するとともに、その第１型に第２型を対向させて配置し、それら第１型と第２型との間で被加工物を揺動鍛造する方法であって、
   前記第１偏心リングと前記第２偏心リングとをそれぞれＮＣサーボモータに駆動させ、それら２台のＮＣサーボモータを制御プログラムに基づいて関連制御することにより前記第１型に所望の揺動運動を付与するとともに、その第１型と前記第２型とを互いに接近させることにより、それら第１型と第２型との間で被加工物を揺動鍛造することを特徴とする揺動鍛造方法。
2. 前記第１型と前記第２型との１ストロークの接近運動の途中に、前記第１型の揺動運動を停止させることなく、少なくとも１回、前記揺動運動のパターンを変更することを特徴とする請求項１に記載の揺動鍛造方法。
3. 前記第１型と前記第２型との前記１ストロークの接近運動の初期にはそれら両型の相対傾斜角度の変化を伴うパターンの揺動運動を付与し、末期にはその相対傾斜角度の変化を伴わない円パターンの揺動運動を付与する請求項２に記載の揺動鍛造方法。
4. 前記第１型と前記第２型とに、それら両型の相対傾斜角度の増大過程と減少過程とにおいて互いに異なるパターンの揺動運動を付与する請求項１ないし３のいずれかに記載の揺動鍛造方法。
5. 一体に軸部を含む被加工物を、軸部の回転を阻止した状態で固定し、その軸部の一端に揺動鍛造を施す請求項１ないし４のいずれかに記載の揺動鍛造方法。
6. 前記被加工物をかさ状歯車に加工する請求項１ないし５のいずれかに記載の揺動鍛造方法。
7. 前記第１型と前記第２型とを接近，離間させる運動である接近，離間運動を液圧アクチュエータに対する作動液の供給，排出により行うとともに、その液圧アクチュエータへの前記作動液の供給，排出のうち少なくとも供給をＮＣサーボモータを駆動源とする液圧ポンプによって行う請求項１ないし６のいずれかに記載の揺動鍛造方法。
8. 前記第１型と前記第２型とを接近，離間させる運動である接近，離間運動を液圧アクチュエータに対する作動液の供給，排出により行うとともに、その液圧アクチュエータへの前記作動液の供給および排出を、正逆両方向の回転が可能な液圧ポンプと、その液圧ポンプを駆動するＮＣサーボモータとによって行う請求項１ないし６のいずれかに記載の揺動鍛造方法。
9. 前記第１型と前記第２型とのうち前記接近，離間運動を行う側の型である接近，離間型の位置を検出し、その位置検出の結果に基づいて前記第１型と前記第２型との１ストロークの接近，離間運動の途中において少なくとも１回、前記揺動運動のパターンの変更を行う請求項７または８に記載の揺動鍛造方法。
10. 前記第１型と前記第２型とを接近，離間させる運動である接近，離間運動において、接近運動の終了後、予め設定された距離離間させて、前記揺動鍛造を行う揺動鍛造装置と前記被加工物との弾性変形の一部を解放し、その状態で設定時間の揺動鍛造を継続した上で、前記第１型と前記第２型とを十分離間させる請求項１ないし９のいずれかに記載の揺動鍛造方法。
11. 回転軸線まわりに回転可能であり、その回転軸線に対して偏心した第１内周面を有する第１偏心リングと、
    その第１内周面の中心線である第１偏心軸まわりに回転可能であり、その第１偏心軸に対して偏心した第２内周面を有する第２偏心リングと、
    それら第１偏心リングおよび第２偏心リングを回転駆動する回転駆動装置と、
    前記第２偏心リングの前記第２内周面に嵌合された自動調心軸受と、
    １点のまわりに揺動可能であり、かつ、前記自動調心軸受により揺動および回転可能に保持された揺動軸と、
    その揺動軸に設けられ、第１型が取り付け可能な第１型取付部と、
    その第１型取付部に対向した状態に第２型を取り付け可能な第２型取付部と、
    その第２型取付部を前記第１型取付部に対して接近，離間させる接近，離間装置と
    を含む揺動鍛造装置であって、前記回転駆動装置が、
    前記第１偏心リングを回転駆動する第１ＮＣサーボモータと、
    前記第２偏心リングを回転駆動する第２ＮＣサーボモータと、
    揺動運動制御プログラムの実行により前記第１ＮＣサーボモータと前記第２ＮＣサーボモータとを関連制御することによって、前記第１型取付部に取り付けられた第１型に所定の揺動運動を行わせる揺動運動用ＮＣコントローラと
    を含むことを特徴とする揺動鍛造装置。
12. 前記接近，離間装置が、
    液圧シリンダと、
    その液圧シリンダに作動液を圧送する液圧ポンプと、
    その液圧ポンプを駆動する第３ＮＣサーボモータと、
    接近，離間運動制御プログラムの実行により前記第３ＮＣサーボモータを制御し、前記液圧ポンプの回転を制御して、少なくとも、前記第２型取付部に取り付けられた第２型の第１型に対する接近運動を制御する接近，離間運動用ＮＣコントローラと
    を含む請求項１１に記載の揺動鍛造装置。
13. 前記液圧ポンプが正逆両方向に回転可能なものであり、正方向の回転により前記第１型を前記第２型に接近させ、逆方向の回転により前記第１型を前記第２型から離間させる請求項１２に記載の揺動鍛造装置。
14. さらに、前記揺動運動制御プログラムと前記接近，離間運動制御プログラムとを関連付けて実行する総合制御部を含む請求項１２または１３に記載の揺動鍛造装置。

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