JP3095979B2 - 熱間転造歯車の仕上転造装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は熱間転造された転造
歯車を仕上転造する熱間転造歯車の仕上転造装置に関す
る。本発明は、例えば車両における歯部を備えたフライ
ホィール、駆動系の歯車の製造に適用できる。

【０００２】

【従来の技術】歯車は、円盤状の素材をホブ切削、シェ
ービング仕上を経て製造するのが一般的である。しかし
この方法では、歯車の外径や歯幅が大きくなると、生産
能率が悪化し、コストアップの要因となる。そこで産業
界では、歯車の歯部を熱間転造で創成する技術が開発さ
れている。熱間転造により歯車を製造するには、粗材を
高周波加熱などにより加熱し、加熱された粗材の外周部
にその両側からローラダイスを押し込みつつ回転させ
て、粗材の外周部に所定の歯部を創成する。このように
熱間転造により製造された歯車は、歯車精度を向上させ
るため、熱間転造後、温間又は冷間で仕上転造されるの
が一般的である。

【０００３】仕上転造は、通常、熱間転造後の転造歯車
を挟装するように配置された一対の仕上ローラダイスを
用いて行う。この場合、一方の仕上ローラダイスを回転
させながら転造歯車に接触させ、仕上ローラダイスの歯
溝と転造歯車の歯溝との位相を合わせた後、他方の仕上
ローラダイスを上記一方の仕上ローラダイスと位相を合
わせた状態で同期的に回転させつつ転造歯車に押し込む
ことにより、仕上転造が行われる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の仕
上転造方法では、仕上ローラダイスの歯溝と転造歯車の
歯溝との位相を合わせる際に、まず一方の仕上ローラダ
イスを転造歯車に接触させ、その後他方の仕上ローラダ
イスを接触させるため、温間転造の場合、転造歯車に温
度ムラができ、精度劣化の要因になるという問題があっ
た。また、転造歯車に先に接触する一方の仕上ローラダ
イスは、転造歯車の位相と整合していない状態で転造歯
車に接触するため、転造歯車に打痕ができるという問題
もあった。

【０００５】また、従来の仕上転造方法では、熱間転造
後の転造歯車の直径に関係なく、一律に予め決められた
押込量で仕上ローラダイスを押し込むため、熱間転造時
の寸法誤差により仕上ローラダイスの押し込みに過不足
を生じることがあり、歯車の精度確保が難しいという問
題もあった。本発明は上記実情に鑑みてなされたもので
あり、熱間転造歯車の仕上転造において、より高精度に
転造歯車を仕上転造することを解決すべき技術課題とす
るものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する請求
項１記載の熱間転造歯車の仕上転造装置は、熱間転造さ
れた転造歯車を挟装するように配置された一対の仕上ロ
ーラダイスを、該転造歯車に同期的に回転させつつ押し
込むことにより、該転造歯車を仕上転造する装置であっ
て、上記転造歯車の外形状に応じて転造歯車の位相を非
接触式で検出する位相検出手段と、該位相検出手段の検
出信号に応じて上記一対の仕上ローラダイスの位相を転
造歯車の位相に合うように決定する位相決定手段とを有
することを特徴とする。

【０００７】請求項１記載の仕上転造装置では、転造歯
車の位相を位相検出手段により非接触式で検出し、この
検出信号に応じて位相決定手段により一対の仕上ローラ
ダイスの位相を転造歯車の位相に整合させるため、両仕
上ローラダイスを位相合わせした状態で転造歯車に同時
に押し込むことができる。このため、仕上ローラダイス
が前後して転造歯車に接触することによる温度ムラの発
生や、仕上ローラダイスが位相がずれた状態で転造歯車
に接触することによる打痕の発生を防止することが可能
である。

【０００８】上記課題を解決する請求項２記載の熱間転
造歯車の仕上転造装置は、熱間転造された転造歯車を挟
装するように配置された一対の仕上ローラダイスを、該
転造歯車に同期的に回転させつつ押し込むことにより、
該転造歯車を仕上転造する装置であって、上記転造歯車
の外形状に応じて転造歯車の半径方向の長さを非接触式
で検出する半径検出手段と、該半径検出手段の検出信号
に応じて上記一対の仕上ローラダイスの押込量を決定す
る押込量決定手段とを有することを特徴とする。

【０００９】請求項２記載の仕上転造装置では、転造歯
車の半径方向の長さを半径検出手段により非接触式で検
出し、この検出信号に応じて押込量決定手段により一対
の仕上ローラダイスの押込量を決定するため、仕上転造
する各々の転造歯車の外径に応じて仕上ローラダイスの
押込量を微調整しうる。このため、熱間転造時の寸法誤
差により仕上ローラダイスの押し込みに過不足を生じる
ことがない。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の熱間転造歯車の仕
上転造装置の実施の形態について図面を参照しつつ説明
する。なお、この仕上転造装置は、ブランク（粗材）を
熱間転造及び仕上転造して歯車を製造する熱間転造歯車
の製造装置に組み込まれたものであり、また請求項１記
載の仕上転造装置及び請求項２記載の仕上転造装置の双
方に係る実施形態である。

【００１１】まず熱間転造歯車の製造装置の全体の構成
について図１を参照して説明する。図１は装置全体の平
面図である。図２は要部の正面図である。図１におい
て、ブランク保持部１は、互いに対向する太径の第１保
持軸１１ａを備えた第１ブランク保持部１１と、太径の
第２保持軸１２ａを備えた第２ブランク保持部１２とで
構成されている。

【００１２】ブランク回転手段として機能する第１モー
タ２１が駆動すると、第１ブランク保持部１１はこれの
周方向（図２における矢印Ｅ１方向）に回転される。更
に第１ブランク保持部１１を移動するためのブランク搬
送用の第２モータ２２が装備されている。第２モータ２
２が回転すると、ボール螺子軸２４がこれの周方向に回
転し、第１ブランク保持部１１ひいてはブランク７が矢
印Ｙ１、Ｙ２方向に搬送される。

【００１３】更に図１においてブランク回転手段として
機能する第３モータ２３が駆動すると、伝達トルク可変
クラッチ２６（例えばパウダークラッチ）を介して第２
ブランク保持部１２はこれの周方向つまり第１ブランク
保持部１１の回転方向と同じ方向に回転される。また第
２ブランク保持部１２搬送用の油圧シリンダ２９が駆動
すると、第２ブランク保持部１２はボールスプライン２
６ｆにより第１ブランク保持部１１に向けて矢印Ｙ３方
向に移動され、第２ブランク保持部１２と第１ブランク
１１とでブランク７を挟持して圧着できる。

【００１４】第１ブランク保持部１１の先方には、ブラ
ンク７を誘導加熱するためのリング状をなす加熱手段と
して機能する高周波加熱コイル２８が配置されている。
高周波加熱コイル２８によるブランクの加熱状況は、放
射温度計である温度センサ２８ｃにより検出される。ロ
ーラ押込装置３は、ブランクの半径方向においてブラン
ク７を挟装する様に配置された対をなす第１ローラ押込
装置３１と第２ローラ押込装置４１とで構成されてい
る。第１ローラ押込装置３１は、熱間加工用の転造工具
として機能する第１ローラダイス３２と、温間仕上加工
用の仕上転造工具として機能する第１仕上ローラダイス
３３と、第１ローラダイス３２と第１仕上ローラダイス
３３とを同軸的に直結する第１連結軸３４と、第１ロー
ラダイス３２及び第１仕上ローラダイス３３を回転可能
に保持する第１ハウジング３６とを備えている。更に第
１ローラ押込装置３１は、第１ダイス押込用モータ２
４、第１ボール螺子軸３７とを備えている。

【００１５】図１において、同様に第２ローラ押込装置
４１は、熱間加工用の転造工具として機能する第２ロー
ラダイス４２と、温間仕上加工用の仕上転造工具として
機能する第２仕上ローラダイス４３と、第２ローラダイ
ス４２と第２仕上ローラダイス４３とを同軸的に直結す
る第２連結軸４４と、第２ローラダイス４２及び第２仕
上ローラダイス４３を回転可能に保持する第２ハウジン
グ４６とを備えている。更に第２ローラ押込装置４１
は、第２ダイス押込用モータ２５、第２ボール螺子軸４
７とを備えている。

【００１６】第１ハウジング３６は、ブランク７に対し
て矢印Ｘ１方向に押込可能および矢印Ｘ２方向に離間可
能とされている。第２ハウジング４６は、ブランク７に
対して矢印Ｘ１方向に押込可能および矢印Ｘ２方向に離
間可能とされている。図１から理解できる様に第１ハウ
ジング３６は平面『コ』の字形状をなしており、互いに
対向する２個の厚肉の第１対向壁部３６ａ、３６ｂと、
第１対向壁部３６ａ、３６ｂ同士をつなぐ厚肉の第１連
設壁部３６ｃとを備えている。第２ハウジング４６も同
様に平面『コ』の字形状をなしており、互いに対向する
２個の厚肉の第２対向壁部４６ａ、４６ｂと、第２対向
壁部４６ａ、４６ｂ同士をつなぐ厚肉の第２連設壁部４
６ｃとを備えている。

【００１７】図２から理解できる様に第１ハウジング３
６及び第２ハウジング４６はそれぞれ、これらを支持す
る基台３ａの案内部３ｂにそって矢印Ｘ１、Ｘ２方向に
移動可能に配置されている。さて図１において第１ダイ
ス押込用モータ２４が駆動すると、その駆動力は第１減
速機２４ｉで減速されて第１ボール螺子軸３７に伝達さ
れ、第１ボール螺子軸３７がこれの周方向に回転し、こ
れにより第１ハウジング３６が矢印Ｘ１方向に搬送さ
れ、ひいては第１ハウジング３６に保持されている第１
ローラダイス３２及び第１仕上ローラダイス３３が同方
向に搬送され、ブランク７を熱間転造して得られた転造
歯車７’に押し込まれる。

【００１８】またこの第１ダイス押込用モータ２４が逆
動すると、第１ボール螺子軸３７がこれの周方向に逆回
転し、これにより第１ハウジング３６が矢印Ｘ２方向に
搬送され、第１ローラダイス３２及び第１仕上ローラダ
イス３３が同方向に搬送され、転造歯車７’から離間す
る。従って第１ダイス押込用モータ２４、第１ボール螺
子軸３７は、第１ローラダイス３２及び第１仕上ローラ
ダイス３３をブランク７や転造歯車７’に押し込む押込
駆動手段として機能する。

【００１９】同様に図１において第２ダイス押込用モー
タ２５が駆動すると、その駆動力は第２減速機２５ｉで
減速されて第２ボール螺子軸４７に伝達され、第２ボー
ル螺子軸４７がこれの周方向に回転し、これにより第２
ハウジング４６が矢印Ｘ１方向に搬送され、第２ローラ
ダイス４２及び第２仕上ローラダイス４３が同方向に搬
送され、転造歯車７’に押し込まれる。

【００２０】この第２ダイス押込用モータ２５が逆動す
ると、第２ボール螺子軸４７がこれの周方向に逆回転
し、これにより第２ハウジング４６が矢印Ｘ２方向に搬
送され、第２ローラダイス４２及び第２仕上ローラダイ
ス４３が同方向に搬送され、転造歯車７’から離間す
る。従って第２ダイス押込用モータ２５、第２ボール螺
子軸４７は、第２ローラダイス４２及び第２仕上ローラ
ダイス４３をブランク７や転造歯車７’に押し込む押込
駆動手段として機能する。

【００２１】第１ハウジング３６に作用する負荷荷重は
第１ロードセル３６ｒで検知され、第１ハウジング３６
の移動量は第１リニヤスケール３６ｋで検知される。第
２ハウジング４６に作用する負荷荷重は第２ロードセル
４６ｒで検知され、第２ハウジング４６の移動量は第２
リニヤスケール４６ｋで検知される。各検知信号は制御
系に入力される。

【００２２】前記した第１ダイス押込用モータ２４及び
第２ダイス押込用モータ２５はそれぞれサーボモータで
あり、制御系からの押込同期指令信号や離間同期指令信
号等により制御され、第１ボール螺子軸３７及び第２ボ
ール螺子軸４７を同期して作動させる。これにより第１
ローラダイス３２と第２ローラダイス４２とを同期させ
て矢印Ｘ１方向に同期させて押し込んだり、矢印Ｘ２方
向に同期させて離間させ得る。

【００２３】また図１において制御系からの駆動指令信
号によりサーボモータであるダイス回転用モータ５が駆
動すると、減速用の歯車５０、歯車５１を介して第１減
速機５２が作動し、更に回転軸５２ｅ、第１等速ユニバ
ーサルジョイント５３を介して第１連結軸３４、第１仕
上ローラダイス３３、第１ローラダイス３２が共に回転
し、転造が行われる。

【００２４】更にダイス回転用モータ５の駆動力は、位
相合せ機構５５ｘ、第２減速機５５、回転軸５５ｅ、第
２等速ユニバーサルジョイント５６を介して第２連結軸
４４、第２仕上ローラダイス４３、第２ローラダイス４
２に伝達され、これらが回転し、転造が行われる。位相
合せ機構５５ｘは、第１ローラダイス３２の加工歯の周
方向の位相と第２ローラダイス４２の加工歯の周方向の
位相とを対応させるものであり、第１ローラダイス３２
と第２ローラダイス４２とのダイス位相差を解消させる
機能をもつ。例えば、この位相合せ機構５５ｘは、放射
方向にのびる多数個の係合歯が周方向に列設された一対
の盤体５５ｙと、一対の盤体５５ｙを連結する連結手段
とで構成でき、盤体５５ｙの周方向における係合歯の噛
み合い位置を調整することにより、ダイス位相差を調整
できる。

【００２５】次に図３を参照してブランク保持部１の保
持機構について説明を加える。即ち、図３に示す様に第
１ブランク保持部１１は、先端に向かうにつれて外径が
小さくなる第１円錐面１１ｃを備えた剛性の高い第１保
持軸１１ａと、第１保持軸１１ａの挿通孔１１ｄに摺動
可能に挿通された作動軸１４と、作動軸１４の先端の鍔
部１４ｃに係合して第１保持軸１１ａの先端に配置され
たスリーブ状の締め体１５と、半径方向外方つまり矢印
Ｃ１方向に変位可能な係合爪として機能するコレット１
６と、第１保持軸１１ａの先端面に図略のボルトで保持
されたリング状の押圧体１７とを備えている。

【００２６】図３において作動軸１４が矢印Ｄ１方向に
作動すると、締め体１５が同方向に変位し、これにより
締め体１５の円錐面１５ｈがコレット１６の円錐面１６
ｔを強圧し、コレット１６が矢印Ｃ１方向に変位し、こ
れによりコレット１６がブランク７の中央孔の内壁面７
１を矢印Ｃ１方向に付勢し、以て第１ブランク保持部１
１にブランクが保持される。

【００２７】第２ブランク保持部１２は、軸先端に形成
された圧入孔１８と、軸先端に図略のボルトで保持され
たリング状の押圧体１９とを備えている。圧入孔１８に
は、若干のテーパをもつ案内壁面１８ｋが形成されてい
る。そして、ブランク７を保持するために、第１ブラン
ク保持部１１と第２ブランク保持部１２とが軸長方向に
おいて相対的に接近すると、図３に示す様に第２ブラン
ク保持部１２の第２保持軸１２ａの圧入孔１８が締め体
１５に圧入される。すると、締め体１５の半径方向にお
ける変位が拘束される。よってコレット１６がブランク
７を拘束する力が高剛性化し、第１ブランク保持部１１
と第２ブランク保持部１２とでブランク７が強固に保持
される。従って第１ブランク保持部１１及び第２ブラン
ク保持部１２で保持されたブランク７は、押込方向つま
り矢印Ｘ１、Ｘ２方向において実質的に浮動できず、固
定式とも呼ばれる非浮動式とされている。

【００２８】次に、本実施形態の仕上転造装置につい
て、さらに説明する。上述したように、一対の仕上ロー
ラダイス３３、４３は、転造歯車７’を挟装するように
配置され、この一対の仕上ローラダイス３３、４３を、
転造歯車７’に同期的に回転させつつ押し込むことによ
り、転造歯車７’を仕上転造可能とされている。図４に
示すように、仕上転造位置Ｒ２に位置する転造歯車７’
の外周縁付近の端面両側には、それぞれ該端面から所定
距離離れた位置に投光部６１及び受光部６２が配設され
ている。投光部６１はレーザー光等の平行光を発光しう
るものであればよく、本実施形態ではレーザ照射装置を
採用した。この投光部６１は、投光部６１から発光され
た平行光が転造歯車７’の外周縁に成形された歯部に照
射されるように配設され、投光部６１の対向位置に受光
部６２が配設される。受光部６２は、投光部６１から転
造歯車７’の歯部に平行光が照射されることにより歯形
が投影され、その明暗を検出しうるものであればよく、
本実施形態ではイメージセンサを採用した。このような
投光部６１及び受光部６２によれば、投光部６１から平
行光を発光することにより、図５に示すように、受光部
６２に転造歯車７’の歯部における歯形が投影され、歯
形の暗部７ａが形成される。なお、投光部６１及び受光
部６２には、投光角度調整機構６３が設けられており、
転造歯車７’がはす歯状の場合に、投光角度を歯すじ角
度に平行にしうるようになされている。

【００２９】そして、イメージセンサよりなる受光部６
２で検出された検出信号はセンサコントローラ６４を介
してコンピュータ６５に入力される。コンピュータ６５
では、明暗部エッジｘ₁ 、ｘ₂ から、転造歯車７’の位
相と基準歯車の位相とのずれ（Δθ）や、転造歯車７’
の半径と基準歯車の半径との差（Δｒ）が算出される。
そして、位相のずれ（Δθ）に応じた出力信号がコンピ
ュータ６５から第１サーボアンプ６６を介してダイス回
転用モータ（サーボモータ）５に送られ、第１仕上ダイ
スローラ３３及び第２仕上ダイスローラ４３の位相が転
造歯車７’の位相に合わせられる。また、転造歯車７’
の半径の差（Δｒ）に応じた出力信号がコンピュータ６
５から第２サーボアンプ６７を介して第１ダイス押込用
モータ２４及び第２ダイス押込用モータ２５に送られ、
第１ローラ押込装置３１及び第２ロー等押込装置４１が
転造歯車７’の半径に応じた所定の押込量で作動され
る。

【００３０】従って、本実施形態に係る仕上転造装置で
は、投光部６１及び受光部６２が、請求項１に係る位相
検出手段及び請求項２に係る半径検出手段として機能
し、コンピュータ６５が請求項１に係る位相決定手段及
び請求項２に係る押込量決定手段として機能する。さら
に図２から理解できる様に、転造加工を終えた第１ロー
ラダイス３２に対面する様に、液状の潤滑剤を噴射する
第１噴射装置７６が装備され、転造加工を終えた第２ロ
ーラダイス４２に対面する様に、黒鉛粉末が含まれた液
状の潤滑剤を噴射する第２噴射装置７７が装備されてい
る。つまり転造位置から９０°離れた位置に第１噴射装
置７６及び第２噴射装置７７はそれぞれ装備されてお
り、潤滑剤の塗布タイミングの均一化、塗布時間の均一
化が図られ、更に第１ローラダイス３２への潤滑剤塗布
量と第２ローラダイス４２への潤滑剤塗布量との均一化
が図られている。

【００３１】（実施例に係る転造方法）まず、図１にお
いて第１ブランク保持部１１にブランク７を保持する。
次に第２モータ２２を駆動して、ブランク７を矢印Ｙ１
方向に搬送して高周波加熱コイル２８内に配置すると共
に、第１モータ２１を駆動させてブランク７をその周方
向（図２の矢印Ｅ１方向）に回転させる。そしてブラン
ク７を回転させながら、ブランク７の外周部を高周波加
熱コイル２８で誘導加熱する。９００℃以上の温度に誘
導加熱する領域は、ブランク７の外周面から歯丈の約
１．３倍程度の深さとする。加熱時間は数秒〜３０秒間
程度である。

【００３２】ブランク７が所定温度域（９００°以上）
に加熱されたら、加熱終了から転造開始までの時間は５
秒以内とする。ブランク７の内部への伝熱を抑制してブ
ランクの中央域の温度上昇を軽減し、ブランク７におけ
る温度分布を良好にするためである。加熱が終了した
ら、第２モータ２２によりボール螺子軸２４を作動させ
ブランク７を更に矢印Ｙ１方向に搬送し、ブランク７を
加工位置Ｒ１に配置する。このとき第２ブランク保持部
１２を矢印Ｙ３方向に移動させて第２ブランク保持部１
２と第１ブランク保持部１１との双方により、図３に示
す形態でブランク７を挟持して圧着する。圧着力は、第
２ブランク保持部１２を押圧する油圧シリンダ２９によ
り１〜数ｔｏｎｆに確保される。

【００３３】この状態では第３モータ２３の駆動力でブ
ランク７はこれの周方向に回転される。このとき第１モ
ータ２１の駆動はオフとする。よってブランク７は第３
モータ２３のみで回転される。なおブランク７の目標回
転数Ｎ_B は次の様に設定される。即ち、ローラダイス３
２、４２の回転数をＮ_R とし、ローラダイス３２、４２
の歯数をＺ_RHとし、ブランク７で形成される転造歯車の
歯数をＺ_B とすると、Ｎ_B ＝Ｎ_R ×〔Ｚ_B ／（Ｚ_B ＋Ｚ
_RH）〕となる。

【００３４】またダイス回転用モータ５の作動により、
第１ローラダイス３２及び第２ローラダイス４２を等速
で同期回転させておく。そして、制御系による押込同期
指令信号により、第１ダイス押込用モータ２４を作動さ
せて第１ローラダイス３２を矢印Ｘ１方向に移動してブ
ランク７の外周部に押し込むと共に、第２ダイス押込用
モータ２５を作動させて第２ローラダイス４２を矢印Ｘ
１方向に移動してブランク７の外周部に互いに同期させ
て押し込む（ブランク半回転当たりの加工量はモジュー
ルの０．２倍）とともに押込前進端で保持を行う。これ
によりブランク７の外周部には歯部の盛り上がりとサイ
ジングが生じ、適数個の歯部が熱間転造で創成され、転
造歯車７’が成形される。その後、制御系からの離間同
期指令信号により第１ローラダイス３２及び第２ローラ
ダイス４２を矢印Ｘ２方向に同期させて移動させてブ転
造歯車７’から離脱させる。

【００３５】この様にして熱間転造が終了したら、第２
モータ２２により転造歯車７’を更に矢印Ｙ１方向に搬
送させ、転造歯車７’を仕上加工位置Ｒ２に配置する。
そして、投光部６１を作動させて投光部６１から平行光
を転造歯車７’の歯部に照射し、その歯形を受光部６２
に投影させる。そして、イメージセンサよりなる受光部
６２で検出された検出信号はセンサコントローラ６４を
介してコンピュータ６５に入力される。イメージセンサ
よりなる受光部６２で検出された検出信号がセンサコン
トローラ６４を介してコンピュータ６５に入力される
と、図６のフローチャートに示すように、以下の処理が
なされる。

【００３６】すなわち、イメージセンサとしての受光部
６２からセンサコントローラ６４を介して、明暗部エッ
ジｘ₁ の検出信号と、明暗部エッジｘ₂ の検出信号とが
コンピュータ６５に送られると、コンピュータ６５で
は、下記（１）式により歯溝中央位置ｘ_m を算出する。 ｘ_m ＝（ｘ₁ ＋ｘ₂ ）／２ …（１） そして、この歯溝中央位置ｘ_m の値と、基準歯車の半径
ｒの値とから、下記（２）式により転造歯車７’の位相
のずれΔθを算出する。

【００３７】 Δθ＝（ｘ_m ／ｒ）×３６０／２π 〔ｄｅｇ〕 …（２） そして、歯溝中央位置ｘ_m が明部にあることを確認す
る。なお、歯溝中央位置ｘ_m が暗部にある場合は、ブラ
ンク回転用モータ２３を歯形１ピッチ分ＣＷ（時計回り
の略）回転させて、歯溝中央位置ｘ_m が明部に位置する
ようにする。そして、転造歯車７’の位相と第１仕上ロ
ーラダイス３３及び第２仕上ローラダイス４３の位相と
を整合させるべく、ダイス回転用モータ５を基準位置よ
りΔθ×（ギヤ歯数／ダイス歯数）回転させる出力信号
を第１サーボアンプ６６を介してダイス回転用モータ５
に送る。

【００３８】なお、第１仕上ローラダイス３３及び第２
仕上ローラダイス４３の基準位置は、予め基準歯車の歯
溝中心が受光部中心にある時にかみ合うダイス歯位置エ
ンコーダ４３０として記憶させておくことにより行う。
また、上記明暗部エッジｘ₁ の検出信号と、明暗部エッ
ジｘ₂ の検出信号とから、下記（３）によりｘ₁ 及びｘ
₂ 間の距離Ｌを算出する。

【００３９】 Ｌ＝｜ｘ₁ −ｘ₂ ｜ …（３） そして、ｘ₁ 及びｘ₂ 間の距離Ｌの値と、ｘ₁ 及びｘ₂
間の基準歯車における距離Ｌ₀ の値と、基準歯車の圧力
角αの値とから、下記（４）により転造歯車７’の半径
と基準歯車の半径との差Δｒを算出する。 Δｒ＝｛（Ｌ₀ −Ｌ）／２｝／ｔａｎα …（４） そして、第１仕上ローラ３３及び第２仕上ローラ４３の
転造歯車７’への押込量を転造歯車７’の半径に応じた
所定の押込量とさせるべく、転造歯車７’の半径と基準
歯車の半径との差Δｒに応じた出力信号を、第２サーボ
アンプ６７を介して第１ダイス押込用モータ２４及び第
２ダイス押込用モータ２５に送る。

【００４０】この状態で、制御系からの押込同期指令信
号により、上記コンピュータ６５からの出力信号に応じ
て所定の位相で回転する第１仕上ローラダイス３３を矢
印Ｘ１方向に移動してブランク７に押し込むと共に、同
じく所定の位相で回転する第２仕上ローラダイス４３を
矢印Ｘ１方向に移動してブランク７に互いに同期させ
て、上記コンピュータ６５からの出力信号に応じた所定
の押込量で押し込む。これによりブランク７の歯部が温
間領域（仕上転造の開始温度７００〜終了温度４００°
Ｃ）で仕上転造される。その後、第１仕上ローラダイス
３３及び第２仕上ローラダイス４３を矢印Ｘ２方向に移
動させてブランク７から離脱させる。

【００４１】このように本実施形態では、第１仕上ロー
ラダイス３３及び第２仕上ローラダイス４３の位相を仕
上転造位置２に配置された転造歯車７’の位相に整合さ
せた状態で、第１仕上ローラダイス３３及び第２仕上ロ
ーラダイスを同時に転造歯車７’に押し込むことができ
るので、第１仕上ローラダイス３３及び第２仕上ローラ
ダイス４３が前後して転造歯車７’に接触することによ
る温度ムラの発生や、第１仕上ローラダイス３３及び第
２仕上ローラダイス４３が位相ずれした状態で転造歯車
７’に接触することによる打痕の発生を防止することが
可能である。

【００４２】また、仕上転造する転造歯車７’の半径に
応じて第１仕上ローラダイス３３及び第２仕上ローラダ
イス４３の押込量を決定しているので、仕上転造する各
々の転造歯車７’の半径に応じて第１仕上ローラダイス
３３及び第２仕上ローラダイス４３の押込量を微調整す
ることができる。このため、熱間転造時の寸法誤差によ
り第１仕上ローラダイス３３及び第２仕上ローラダイス
４３の押し込みに過不足を生じることがない。

【００４３】また、図１に示した様に精密なボール螺子
軸３７、４７を用いるボール螺子方式を採用すると共
に、サーボモータである第１、第２ダイス押込用モータ
２４、２５でボール螺子軸３７、４７を同期作動制御す
るサーボ制御方式を採用しているので、第１仕上ローラ
ダイス３３や第２仕上ローラダイス４３を押込方向に送
る精度を高めることができ、押込量を高精度に調整可能
である。

【００４４】したがって、本実施形態によれば、転造歯
車７’を高精度に仕上転造することができ、精度の高い
熱間転造歯車を製造することが可能となる。なお、本発
明は、熱間転造後の転造歯車７’を温間で仕上転造する
場合を想定してなされたものであり、したがって転造歯
車７’の位相及び半径を検出する手段として、非接触式
で検出するものに限定しているが、冷間で仕上転造する
場合は、位置決めピン等の接触式の検出手段を採用しう
ることは勿論である。熱間転造後に温間で仕上転造する
場合、位置決めピン等の接触式の検出手段を用いると、
位置決めピン等が転造歯車７’に接触することにより温
度ムラ等が発生するという問題があるが、冷間で仕上転
造する場合はそのような問題が発生しないからである。

【００４５】

【実施例】

（実施例１）Ｓ５８Ｃ材よりなるブランク７を上記実施
形態で説明した方法に準じて熱間転造、及び温間仕上転
造し、外径１９０ｍｍ、内径１０８ｍｍ、モジュールが
２．４の歯車を製造した。なお、熱間転造条件は、ダイ
ス回転３００ｒｐｍ、ダイスローラ押込速度６ｍｍ／ｓ
ｅｃ、サイジング時間４ｓｅｃ、加工開始温度９００
℃、加工終了温度６２０℃とした。温間仕上条件は、同
じくダイス回転３００ｒｐｍ、歯面圧下量３０μｍ、加
工開始温度６００℃、加工終了温度５００℃、転造時間
５ｓｅｃとした。

【００４６】得られた歯車について、歯溝の振れ、及び
圧力角誤差を調べた。なお、歯溝の振れはＪＩＳ規格に
基づき、ベアリングボール等の接触片を歯溝を形成する
歯面においてピッチ円付近に接触させたときの半径方向
における変位を意味する。また、圧力角誤差は１７１．
１７３ｍｍの基礎円径を持つインボリュート曲線からの
変位量を回帰直線によって内挿し、歯先部分と歯元部分
のインボリュート曲線からのかい離量で定義することに
より調べた。

【００４７】歯車加工代（ＯＢＤ変化量）と歯溝の振れ
との関係を図７に、歯車加工代と圧力角誤差との関係を
図８に示す。比較のため、仕上転造時に、仕上ダイスロ
ーラの位相を転造歯車の位相に合わせること、及び転造
歯車の半径に応じて仕上ダイスローラの押込量を微調整
することをしなかったこと以外は、上記実施例と同様に
製造した比較例の歯車についても同様に評価した。

【００４８】図７及び図８から明らかなように、本実施
例に係る歯車は、歯溝の振れ及び圧力角ともに、比較例
の歯車と比べて精度が格段と向上した。 （実施例２）実施例１と同一諸元の歯車を熱間転造した
後、いったん取り出して冷却した後、再度第１ブランク
保持部１１に取り付けて、高周波加熱コイル２８で７０
０℃まで１０ｓｅｃ間で歯部を加熱した後、仕上転造位
置Ｒ２に移動した。そして、上記実施形態で説明した方
法に準じて、仕上ダイスローラの位相と押込量を調整し
て温間仕上転造した。

【００４９】得られた歯車について、上記実施例１と同
様、歯溝の振れ及び圧力角誤差を調べたところ、図７及
び図８と同様の結果が得られた。 （実施例３）実施例１と同一諸元の歯車をボブ切で製作
したあと、実施例２と同様に仕上転造した。

【００５０】得られた歯車について、上記実施例１と同
様、歯溝の振れ及び圧力角誤差を調べたところ、図７及
び図８と同様の結果が得られた。

【００５１】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１記載の仕
上転造装置では、一対の仕上ローラダイスの位相を転造
歯車の位相に整合させた状態で、両仕上ローラダイスを
同時に転造歯車に押し込むことができるので、両ローラ
ダイスが前後して転造歯車に接触することによる温度ム
ラの発生や、両ローラダイスが位相ずれした状態で転造
歯車に接触することによる打痕の発生を防止することが
可能である。したがって、転造歯車を高精度に仕上転造
することができる。

【００５２】また、請求項２記載の仕上転造装置では、
仕上転造する各々の転造歯車の半径方向の長さに応じて
一対の仕上ローラダイスの押込量を微調整することがで
きるため、熱間転造時の寸法誤差により仕上ローラダイ
スの押し込みに過不足を生じることがない。したがっ
て、転造歯車を高精度に仕上転造することができる。さ
らに請求項１及び請求項２記載の仕上転造装置は、非接
触式の検出手段を採用しているため、熱間転造後の転造
歯車を温間で仕上転造する場合にも良好に適用すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】装置全体を概略して示す平面図である。

【図２】装置の要部の正面図である。

【図３】ブランク保持部の内部構造を示す断面図であ
る。

【図４】仕上ローラダイスの位相及び押込量を決定する
手段を説明するブロック図である。

【図５】受光部における歯形の投影状態を示す説明図で
ある。

【図６】仕上ローラダイスの位相及び押込量を決定する
方法を説明するフローチャートである。

【図７】歯車加工代と歯溝の振れとの関係を示す図であ
る。

【図８】歯車加工代と圧力角誤差との関係を示す図であ
る。

【符号の説明】

図中、１はブランク保持部、１１は第１ブランク保持
部、１１ａは第１保持軸、１２は第１ブランク保持部、
１２ａは第１保持軸、３はローラ押込装置、３１は第１
ローラ押込装置、３３は第１仕上ローラダイス、３６は
第１ハウジング、４１は第２ローラ押込装置、４３は第
２仕上ローラダイス、４６は第２ハウジング、７はブラ
ンク、７’は転造歯車、５はダイス回転用モータ、２４
は第１ダイス押込用モータ、２５は第２ダイス押込用モ
ータ、６１は投光部、６２は受光部、６４はセンサコン
トローラ、６５はコンピュータ、６６は第１サーボアン
プ、６７は第２サーボアンプである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮本 典孝 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 田中 利秋 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41 番地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 五十嵐 新太郎 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41 番地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 北村 義宏 富山県富山市不二越本町一丁目１番１号 株式会社不二越内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B21H 5/00 B21H 5/02 B21H 5/04

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】熱間転造された転造歯車を挟装するように
   配置された一対の仕上ローラダイスを、該転造歯車に同
   期的に回転させつつ押し込むことにより、該転造歯車を
   仕上転造する装置であって、 上記転造歯車の外形状に応じて転造歯車の位相を非接触
   式で検出する位相検出手段と、該位相検出手段の検出信
   号に応じて上記一対の仕上ローラダイスの位相を転造歯
   車の位相に合うように決定する位相決定手段とを有する
   ことを特徴とする熱間転造歯車の仕上転造装置。
2. 【請求項２】熱間転造された転造歯車を挟装するように
   配置された一対の仕上ローラダイスを、該転造歯車に同
   期的に回転させつつ押し込むことにより、該転造歯車を
   仕上転造する装置であって、 上記転造歯車の外形状に応じて転造歯車の半径方向の長
   さを非接触式で検出する半径検出手段と、該半径検出手
   段の検出信号に応じて上記一対の仕上ローラダイスの押
   込量を決定する押込量決定手段とを有することを特徴と
   する熱間転造歯車の仕上転造装置。