JP2580070Y2

JP2580070Y2 - 転造盤

Info

Publication number: JP2580070Y2
Application number: JP1993006678U
Authority: JP
Inventors: 司朗服部; 信之加藤
Original assignee: 朝明精工株式会社
Priority date: 1993-01-31
Filing date: 1993-01-31
Publication date: 1998-09-03
Anticipated expiration: 2008-01-31
Also published as: JPH0661339U

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、竪型又は横型の形態
で、平形状の２個の刃具がワークを挟んで相反方向に加
圧移動することで、ワークを転動させ、この外周に刃具
の刃形を圧印するようにした転造盤に関する。ワークに
スプラインやおねじ等を形成する装置として利用され
る。

【０００２】

【従来の技術】ガイドバー上を摺動する一対のテーブル
へホルダーを介して相対向するように取着した刃具を相
反方向に移動させ、この間に挿入したワークを転がし、
刃具の形を写し出す転造盤においては、一対の刃具を取
付けている２つのテーブルについてその送り速度、セン
ターピンの軸心との相互位置関係について同期をとる必
要がある。

【０００３】この同期をとる方法は、従来、以下のよう
な構成によった。ひとつは、実公平３−１８０２３号公
報，特開平２−１８７２２７号公報等に記載のごとく、
同期をとって相反方向に等速度に駆動制御した夫々２台
のサーボモータで一対のボールねじを回転させ、これら
のナットに固定した一対の刃具を等速でボールねじに沿
って移動させる構造である（従来技術１）。他に、特開
昭６３−２３５０３６号公報で示すように、回転速度フ
ィードバック制御による電気式サーボモータを採用し、
ラックとピニオンとの連係構造によってテーブル位置の
同期制御を行う方法がある（従来技術２）。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】しかし、従来のいずれ
の構造も欠点があった。従来技術１は、サーボモータの
駆動でボールねじのナットがテーブルを移動させる推力
の役割を担うことになるが、この推力に係る反力がナッ
トを介してボールねじを伸縮させ、テーブルの送り速度
やテーブルとセンターピンの軸心との相互位置関係に狂
いを生じさせた。

【０００５】一方、従来技術２も位置フィードバック制
御をせず、回転速度フィードバック制御のみ行い、ラッ
クとピニオンとに同期作動調整機能を依存しているた
め、加工精度に限界があった。刃具を取付けた２つのテ
ーブルの相互位置関係が制御されず、刃具の位置にズレ
が生じても修正がきかなかった。特に、同期をピニオン
とラックにのみ依存するため、時間経過と共にバックラ
ッシュが大きくなったり、両者刃具の推力にアンバラン
スが生じたりした場合に悪影響を及ぼした。

【０００６】本考案は上記問題点を克服するもので、ラ
ックとピニオンとからなる噛合機構と、ボールねじによ
るテーブルの移動機構と、ＮＣ装置とを備えるようにし
て、刃具を取付けている双方のテーブルが、その送り速
度と、センターピンの軸心との相互位置関係につき完全
な同期をとって、高精度で優れた転造製品を造る転造盤
を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本考案の転造盤は、フレ
ームに設けた一対のガイドバー上を摺動する一対のテー
ブルへホルダーを設け、該ホルダーに取着した一対の平
形状の刃具が相反方向に移動し、両刃具の間に挿入した
ワークを転動させ、該刃具の刃形を圧印する転造盤にあ
って、一対の上記テーブルに固着したラック（１ａ）
と、該ラックと噛み合い、ワークを回動自在に保持する
センターピンの基部に支持されるピニオン（１ｂ）とか
らなる噛合機構（１）と、上記ガイドバーと平行にした
一対のボールねじのボルトをフレームへ回転自在に軸着
し、且つ該ボールねじのナットをサポータを介して夫々
のテーブルへ係着させたテーブルの移動機構（２）とを
具備すると共に、上記フレームに固着し、伝達機構を介
して上記各ボールねじを回転駆動させる一対のサーボモ
ータ（３）と、該サーボモータに取付けたエンコーダで
位置と速度とを検出し、これをフィードバックして、位
置制御と速度制御を行うＮＣ装置（４）とを配設し、テ
ーブル移動時における双方のテーブルが、その送り速度
（Ａ）と、センターピンの軸心との相互位置関係（Ｂ）
について同期をとるように構成したことを特徴とする。

【０００８】

【作用】始動位置と、ワーク表面を加圧，転動した後、
停止する目標位置とを設定し、テーブルの送り速度をＮ
Ｃ装置に入力すると、この指令に基づいてサーボ制御ユ
ニットを通じてサーボモータが刻々と作動する。動いた
距離と速度は夫々フィードバックされ、指令された値と
の差が０になるよう制御されるので、加工精度を高く維
持する。そして、テーブルを移動させる推力に係る反力
がナットに作用し、ボールねじを弾性変形させ伸縮させ
ようとすると、テーブルに固着したラックとピニオンと
の噛合機構が弾性変形補償装置の役割を果たし、ナット
に加わる反力を弱め、これを抑制するようになる。一
方、ラックとピニオン間に発生するバックラッシュ等が
大きくなろうとすると、テーブルにナットを固着する移
動機構たるボールねじがこれを阻止する。こうして、噛
合機構と移動機構とが互いに補完しあい、しかも、速度
に加え位置も正確に検出してフィードバック制御が行わ
れると、２つのテーブルは完全に同期するようになる。
従って、機械の動きや時間の経過によって、機械の特性
が変化することもなく、安定して高い精度の転造加工を
達成する。

【０００９】

【実施例】以下、本考案を実施例に基づいて詳述する。（１）転造盤の構成図１〜図３は、本考案に係る転造盤の一実施例を示す。
油圧シリンダで駆動する転造盤を改造したものである。
枠体を形成するフレーム５と、このフレーム５へ水平且
つ平行に設けた一対のガイドバー６，６と、夫々のガイ
ドバー６，６上を摺動する一対のテーブル７，７は，改
造される転造盤のものをそのまま使用している。

【００１０】各テーブル７，７の一端にサポータ８，８
が形成され、このサポータ８にボールねじ９のナット９
ａを固着する。ボールねじ９のボルト９ｂは、ガイドバ
ー６と平行にして、フレーム５の両サイドに設けた軸受
１０，１０で回転自在に支持され、このボルト９ｂを回
転することによってボールねじ９がテーブル７を動かす
移動機構２を構成する。

【００１１】一対のテーブル７，７の対向面で、前方寄
りには、ホルダー１１，１１が対向するように設けら
る。符合１２，１２は、各ホルダー１１，１１の対向面
に取着された平形状の刃具を示す（図２）。これらの刃
具１２，１２が、心押台のセンターピン１３，１３で回
転自在に保持されたワーク１４を挟み、相反方向に往復
動することで、ワーク１４を転動させ、所望のスプライ
ン（又は、おねじ）を造るようになっている。図１に示
すごとく、刃具１２，１２は、平行にして、センターピ
ン１３，１３を通る軸心に対し軸対称（図１の平面図で
は点対称である。）となるよう相反する位置に配され
る。そして、夫々の刃具１２，１２の基準部１２ａを軸
心から等距離にしてテーブル７が配置される。一対のテ
ーブル７，７も、センターピン１３，１３を通る軸心に
対し、軸対称となるよう配置される。テーブル７，７が
反対方向へ移動し、転造する場合に荷重バランスがよい
からである。

【００１２】符号１ａ，１ａは、各テーブル７，７の後
面寄りに固着したラックを示す（図２）。ラック１ａ，
１ａの対向面には刃形を形成し、ピニオン１ｂがこれら
のラック１ａに挟まれるようにして噛み合う構成をと
る。このピニオン１ｂは、センターピン１３の基部１７
に支持される。かくのごとく、ラック１ａとピニオン１
ｂとで噛合機構１を形成する。ボールねじ９にのみ依存
した場合、ワーク１４に刃具１２の刃形を圧印する推力
に係る反力がボルト９ｂに弾性変形を生ぜしめるが、こ
れを小さくするためである。

【００１３】符号１８，１８は、軸受１０で支持された
ボールねじ９，９のボルト９ｂ，９ｂの片端に固着する
歯付きプーリを示す。そして、歯付きプーリ１８側のフ
レーム５側面にブラケット１９，１９を設け、このブラ
ケット１９，１９に一対のサーボモータ３，３が取付け
られる。歯付きプーリ２０は、サーボモータ３の軸にも
固着され、両歯付きプーリ１８，２０間に歯付ベルト２
１を掛けることで、伝達機構を形成する。斯る伝達機構
を介して、ボールねじ９へサーボモータ３の回転を正確
に伝達する。本実施例では、セミクローズドループ方式
を採用し、位置の検出をサーボモータ３の軸の回転角で
行う。ボールねじ９の精度エラー等があると、テーブル
７の実際の移動量はボールねじ９の回転角度に比例しな
い。そこで、噛合機構１がボールねじ９の静剛性を高め
る働きをする。また、噛合機構１によるピニオン，ラッ
ク間のバックラッシュ，ピニオン１ｂの楕円変形による
誤差量が大きくなろうとすると、移動機構２がこれを抑
制する。尚、サーボモータ３は、刃具１２がワーク１４
を転造成形するに必要な推力以上の推力を与える十分な
トルクを有する。

【００１４】サーボモータ３は、ＡＣサーボモータを用
い、この後部に位置検出器２２と速度検出器２３の機能
をもつエンコーダ２５を取付けている。サーボモータ３
の軸の回転角を検出するものと、回転速度を検出するも
のである。各テーブル７，７の時々刻々と変化する送り
速度と位置をこの位置検出器２２と速度検出器２３によ
って正確に検出し、検出した電気的信号を夫々のサーボ
モータと接続するＮＣ装置４にフィードバックする。一
対のテーブル７，７間で送り速度のバラツキとテーブル
７の相互の位置ズレをキャッチするためである。そし
て、ＮＣ装置４内部で比較処理された電気的信号は、サ
ーボモータ３を制御し、一対のテーブル７，７が、その
送り速度Ａと、テーブル７とセンターピン１３の軸心と
の相互位置関係Ｂについて同期をとる構成になってい
る。図３は、２つのテーブル７，７が、その送り速度Ａ
と、テーブル７（具体的には基準部１２ａの位置にな
る。）とセンターピン１３の軸心との相互位置関係Ｂに
ついて、いかに同期がとられているかそのＮＣ制御シス
テムを表した図である。

【００１５】（２）転造盤の操作と作用次に、転造盤の操作と作用について説明する。まず、刃
具１２の始動位置と、ワーク１４を転造した後、停止す
る目標位置とをＮＣ装置４に入力する。ここで、一対の
刃具１２，１２の移動距離を等しくなるよう設定する。
次に、相反方向へ動くテーブル７，７の送り速度を入力
する。

【００１６】その後、ワーク１４をセンターピン１３，
１３で回転自在に保持させ、ＮＣ装置４の始動スイッチ
を入れる。すると、２台のサーボモータ３，３が始動
し、一対のテーブル７，７が相反する方向へ互いの位置
関係と速度について同期をとりながら、ガイドバー６，
６に沿って移動する。こうして、刃具１２，１２がワー
ク１４の外周部に達する。刃具１２，１２がワーク１４
に達すると、刃具１２は、その成形加工面をワーク１４
表面に圧印しながら相反方向へ移動することで、ワーク
１４を軸心を中心に転動させ、ワーク１４表面にスプラ
イン（又は、おねじ）を転造形成する。

【００１７】この転造過程で、一対の刃具１２，１２が
ワーク１４に接圧する位置は、ワーク１４に対し相反す
る場所にある。刃具１２が移動することにより、ワーク
１４は軸心を中心に転動し、ワーク１４の一方の刃具１
２で成形された形状が他方の刃具１２の成形加工面まで
送られるため、ワーク１４の成形部と刃具１２の刃形が
一致しないと高精度の転造成形品は得られない。

【００１８】ところで、転造成形時には、テーブル７を
移動させる推力の反力がナット９ａを介してボールねじ
９のボルト９ｂを伸縮させようとする。しかし、テーブ
ル７に固着したラック１ａとピニオン１ｂとによる噛合
機構１が、別個に同期調整しているため、上記伸縮を阻
む。一方、ピニオン１ｂとラック１ａの構成から派生す
るバックラッシュ等の誤差を大きくしようとすると、ボ
ールねじ９の移動機構２に係るボルト９ｂとナット９ａ
との嵌合状態がブレーキをかけ、これを抑止する。こう
して、ＮＣ制御システムの中で、エンコーダ２５によっ
て速度と位置を正確に検出し、フィードバック制御をか
けるばかりでなく、メカニズムな面から噛合機構１と移
動機構２が相互に補完しあうので、双方のテーブル７，
７は、位置と送り速度について完全な同期をとるように
なる。従って、一方の刃具１２で成形されたワーク１４
の刃形は、ワーク１４が転動すれば、他方の刃具１２の
刃形に完全一致する。

【００１９】その後、一対の刃具１２，１２がワーク１
４を通過し目標位置に到達すると、サーボモータ３は停
止して、テーブル７も止まる。最後に、ワーク１４をセ
ンターピン１３から外す。そして、サーボモータ３を逆
転駆動させることで、テーブル７が始動位置に復帰す
る。尚、上記一連の操作は自動化されている。

【００２０】（４）実施例の効果以上の態様からなる転造盤によれば、エンコーダ２５で
位置と速度を検出してフィードバック制御を行っている
ので、回転速度フィードバック制御のみを行っている従
来のものに比べ、互いのテーブル７，７について、確度
の高い同期をとることができた。また、機械的にも移動
機構２のナット９ａ及び噛合機構１のラック１ａが共に
テーブル７に固着されるので、一の機構が誤差を大きく
しようとすると、他の機構がこれを抑制する働きをな
し、２つのテーブル７，７について、位置と速度のの両
面でアンバランス化が進むのを是正した。この結果、ボ
ールねじ９単独による同期伝達構造よりも、また、ラッ
ク１ａとピニオン１ｂだけの連係により同期制御を行う
構造よりも精度が一様で、対称性がよく、繰り返し精度
も高かった。そして、加工品に均一性があるために、斯
る転造品を用いた組立てが容易になった。更に、油圧シ
リンダで駆動する転造盤を改造したことで、古い装置の
更正復元を図るのみならず、油タンクが不要となり、作
業改善が図れた。そして、設計変更等も容易に対処で
き、機能を向上させることもできた。

【００２１】尚、本考案においては、前記実施例に示す
ものに限られず、目的、用途に応じて本考案の範囲内で
種々変更できる。例えば、サーボモータ３とボールねじ
９との伝達機構は、実施例に限定せず、カップリングに
よる直結であってもよい。また、サーボモータは、交流
サーボモータに代え直流サーボモータを使用することが
できる。

【００２２】

【考案の効果】以上のように本考案の転造盤は、刃具を
取付けている一対のテーブルが、制御システム系と機械
系の両面から、その送り速度，センターピンの軸心との
相互位置関係について、完全同期をとるよう構成したの
で、転造加工品の精度向上に優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例に用いた転造盤の正面図である。

【図２】図１のＸ−Ｘ断面図である。

【図３】実施例に係る転造盤で、一対のテーブルを同期
させる制御系を表わすブロック図である。

【符号の説明】

１噛合機構１ａラック１ｂピニオン２移動機構３サーボモータ４ＮＣ装置５フレーム６ガイドバー７テーブル８サポータ９ボールねじ９ａナット９ｂボルト１１ホルダー１２刃具１３センターピン１４ワーク１５ラック１６ピニオン１７基部

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】フレームに設けた一対のガイドバー上を
摺動する一対のテーブルへホルダーを設け、該ホルダー
に取着した一対の平形状の刃具が相反方向に移動し、両
刃具の間に挿入したワークを転動させ、該刃具の刃形を
圧印する転造盤にあって、一対の上記テーブルに固着したラック（１ａ）と、該ラ
ックと噛み合い、ワークを回動自在に保持するセンター
ピンの基部に支持されるピニオン（１ｂ）とからなる噛
合機構（１）と、上記ガイドバーと平行にした一対のボ
ールねじのボルトをフレームへ回転自在に軸着し、且つ
該ボールねじのナットをサポータを介して夫々のテーブ
ルへ係着させたテーブルの移動機構（２）とを具備する
と共に、上記フレームに固着し、伝達機構を介して上記
各ボールねじを回転駆動させる一対のサーボモータ
（３）と、該サーボモータに取付けたエンコーダで位置
と速度とを検出し、これをフィードバックして、位置制
御と速度制御を行うＮＣ装置（４）とを配設し、テーブ
ル移動時における双方のテーブルが、その送り速度
（Ａ）と、センターピンの軸心との相互位置関係（Ｂ）
について同期をとるように構成したことを特徴とする転
造盤。