JP3312796B2 - 転造盤 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スプラインやねじ等を
製造する転造盤に関し、更に詳しくは、転造開始時のワ
ークの回転ムラをなくす転造盤に関する。

【０００２】

【従来の技術】転造は、被加工物であるワークにラック
を押し付けながら転動させ、ラック表面の逆形をワーク
に写して塑性変形させる方法である。転造されたスプラ
イン等は、その転造組織が流線（ファイバー）となって
連続し、また、転造中に特に谷部が応力集中を受けて著
しく加工硬化し、且つねじ面が滑らかになっている。こ
うしたことから、転造品は切削スプライン等よりも機械
的強度などにおいて優れ、スプライン軸等の加工には、
転造盤が専ら用いられてきた。

【０００３】この種の転造盤には、油圧シリンダーに代
って、ボールねじを回転駆動させるサーボモータを使用
し、一対のラックを相反する方向に移動させて転造を行
う構造のものが提案されている（実公平３−１８０２３
号公報，特開昭６３−２３５０３６号公報等）。ここで
は、センターピン３，３でワーク２の両サイドの中心を
支持し、一対のラック６，６をボールねじ７，７を介し
てサーボモータ１６で同期をとりながら相反方向に移動
させることで、ラック６とワーク２との間の食いつき摩
擦でワーク２が転動して、加工が施されていた（図４，
図５）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のサー
ボモータ１６駆動による転造盤には、以下のような問題
があった。ワーク２は、センターピン３，３によってワ
ーク両端の中心で支持されているが、ラック６が食いつ
くまでは静止状態にあり、ラック６とワーク２との間に
発生する摩擦のみに依存してワーク２を回転させている
ため、ワーク２が静止状態から回転する状態へと移行す
るときに、不安定な状態になった。その結果、ラック６
とワーク２との間で滑りが発生して、ワーク２の回転に
ムラが起きていた。

【０００５】しかるに、上下のラック６，６について
は、サーボモータ１６によって完全な同期がとられてい
るものの、上述のようなラック６とワーク２間での滑り
については何等考慮されていなかった。故に、ワーク２
の上記回転ムラによって、適切な送りスピードが維持で
きず、加工精度にバラツキを生じさせていた。斯る対策
として、ラック６の傾斜部Ａにブラストショット等の加
工を施し（図６）、食いつき摩擦をよくし、ラック６と
ワーク２との摩擦力を向上させる工夫などが試みられて
はいるが、上記問題を解決するに至っていなかった。

【０００６】本発明は上記問題点を解決するもので、ラ
ックとワーク間での回転ムラをなくして、加工精度のバ
ラツキを小さくし、品質安定に寄与する転造盤を提供す
ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の転造盤は、フレ
ームに回転可能に軸支される一対のボールねじと、各ボ
ールねじと噛合してボールねじの回転により平行移動す
る一対のスライダーと、各スライダーに装着される一対
のラックと、該一対のラックを相反方向に移動するよう
上記ボールねじを回転駆動させるサーボモータとを有し
て、上記ラック間に挿入したワークを転動させ、該ラッ
クの刃形を圧印する転造盤にあって、上記ワークを両端
で回転自在に挟持するセンターピンの少なくとも一つ
を、該ワークと一体に回転するドライブセンターに置き
換え、更に該ドライブセンターを回転駆動させる速度制
御用モータを取付け、且つ前記サーボモータに取付けら
れたエンコーダにより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装置にフィードバックし、該Ｎ
Ｃ装置内部で比較処理された電気的信号がサーボモータ
を制御し、一対のスライダーがその送り速度と、スライ
ダーとセンターピンの軸心との相互位置関係について同
期をとると共に、該電気的信号がまた前記速度制御用モ
ータにも送られこれを駆動し、ラックがワークに噛み合
う前に、ラックの加工スピードとワーク周速とが同速度
となるよう同期をとり、該ワークに対するラックの加工
速度に合わせてワークを回転せしめるようにしたことを
特徴とする。

【０００８】ここで、「ドライブセンター」とは、被加
工物たるワークと一体で回転する主軸用回りセンターの
役割を担うものをいい、その形状は問わない。

【０００９】

【作用】本発明に係る転造盤によれば、ラックがワーク
と噛み合って転造を開始するに先立ち、速度制御用モー
タの駆動によって、ドライブセンターを介してワークが
ラックの移動速度に合わせて回転する。このため、ワー
クの回転をラックの食いつき摩擦に頼る必要もなく、ワ
ークの回転にムラはなくなる。そして、このワークの回
転によって、ラックとワーク間での滑りも抑制され、ま
た、転造開始時点での急激な負荷変動が緩和される方向
に働く。

【００１０】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて詳述する。
図１〜図３は、本発明に係る転造盤の一実施例を示す。
図１は転造盤の正面図、図２は図１のＸ−Ｘ線断面図、
図３はワーク周りの拡大図を示す。

【００１１】符号１は、転造盤のフレームで、鋳造によ
り製造されたものである。フレーム１の略中央には、被
加工物であるワーク２が、図２に示すごとく、その両端
を心押台のセンターピン３とドライブセンター４とに挟
まれて、回転自在に保持されている。このドライブセン
ター４は、先端に係止爪４１を有し、ワーク２にかみ込
んでワーク２と一体で回転する構成にある。係止爪４１
は、軸芯４２を取囲むようにして１２０度間隔で、３箇
所に配設されている（図３）。

【００１２】符号５は、上記ドライブセンター４と連結
する速度制御用モータである（図２）。ここでは、ドラ
イブセンター４に直結するサーボモータを用いている。
速度制御用モータ５は、回転専用モータで、後述のラッ
ク６の移動速度とワーク２の外周速度とが同速度になる
よう、同期をとってモータの回転が制御されるようにな
っている。具体的には、ラック６の送り速度を捉えて、
これとワーク２の周速を同じ速度とするオープン制御に
なっている。これに代え、フィードバック制御を利用し
てもよい。ラック６がワーク２と噛み合って転造を開始
する時点までには、速度制御用モータ５が駆動して、ワ
ーク２を回転させるようになっている。

【００１３】符号７は、ワーク２と等距離になる位置に
平行に配された一対のボールねじ７で、このボールねじ
７は軸受８により回転可能に支持されている。ボールね
じ７には、リティナーに多数の鋼球を保持し、ボールね
じ７の回転によりボールねじ７に沿って移動する摺動体
９が取付けられている。摺動体９には、連結部材１０が
固設されている。

【００１４】一方、フレーム１には、ボールねじ７と平
行に蟻溝形状の一対のガイドバー１１，１１が固着され
ている（図１）。また、各々のガイドバー１１の蟻溝に
嵌合して摺動可能な一対のスライダー１２，１２が付設
されている。夫々のスライダー１２には、ラックホルダ
ー１３が固定されている。ラック６，６は、このラック
ホルダー１３，１３に着脱自在に取付けられることで、
スライダー１２へ装着される。一対のラック６，６は、
ワーク２のセンターに対して点対象に位置する。ラック
６の表面には、ワーク２に転造する所定の刃形が形成さ
れている。ここで、スライダー１２は連結部材１０とね
じ連結されているため、ラック６，ラックホルダー１
３，スライダー１２，連結部材１０及び摺動体９は、ボ
ールねじ７に対して一体となって移動する。

【００１５】符号１４，１４は、軸受８で支持されたボ
ールねじ７，７の片側に固着する歯付きプーリを示す。
そして、歯付きプーリ１４側のフレーム１側面にブラケ
ット１５，１５を設け、このブラケット１５に一対のサ
ーボモータ１６，１６が取付けられている。歯付きプー
リ１７はサーボモータ１６の軸にも固着され、両歯付き
プーリ１４，１７間に歯付きベルト１８を掛けること
で、ボールねじ７へサーボモータ１６の回転を正確に伝
達する。サーボモータ１６，１６が起動すると、ボール
ねじ７が回転し、一対のラック６，６は相反方向に移動
する。サーボモータ１６は、ラック６がワーク２を転造
成形するに必要な推力以上の推力を与えるに十分なトル
クを有する。

【００１６】サーボモータ１６には、エンコーダ１９が
取付けられ、エンコーダ１９により検出した電気的信号
を夫々のサーボモータ１６と接続するＮＣ装置（図示せ
ず）にフィードバックしている。そして、ＮＣ装置内部
で比較処理された電気的信号は、サーボモータ１６を制
御し、一対のスライダー１２，１２がその送り速度と、
スライダー１２とセンターピン３の軸心との相互位置関
係について同期をとる構成になっている。一方、上記電
気的信号は、また速度制御用モータ５にも送られ、ラッ
ク６がワーク２に噛み合う前に、ラック６の加工スピー
ドとワーク２の周速とが、同速度となるよう同期をとっ
て速度制御用モータ５を駆動するようにしている。

【００１７】このように構成した転造盤は、ラック６と
ワーク２と噛み合って転造を開始するときには、速度制
御用モータ５によってワーク２がラック６の加工速度に
合わせて回転するので、ワーク２自体の回転ムラがなく
なり、従来のような不安定さが解消され、加工速度が安
定した。また、ワーク２の周速がラック６の移動速度と
同じ速度になるので、転造開始時におけるラック６に与
える負荷が軽減し、ラック６の高寿命化につながった。
更に、ワーク２の回転をラック６との摩擦に頼らないた
め、ラック６のショットブラスト等も不要になり、コス
ト低減に寄与した。

【００１８】尚、本発明においては前記実施例に示すも
のに限られず、目的、用途に応じて本発明の範囲で種々
変更できる。例えば、速度制御用モータ５はサーボモー
タの他、スピンドルモータ（旋盤等で用いられる主軸モ
ータ）やその他汎用モータにラック６の加工スピードに
合わす機能をもたせたものであれば、いかなるものでも
構わない。また、ドライブセンター４と速度制御用モー
タ５は、直結する場合のみならず、歯付プーリ，歯付ベ
ルト等の伝達機構を伴うものを用いることもできる。速
度制御用モータ５によるワーク２の回転は、ラック６の
加工速度に同期をとって回転させるものだけでなく、そ
のスピードに追随するものも含む。

【００１９】

【発明の効果】以上のごとく、本発明に係る転造盤は、
ワークの加工精度のバラツキが小さく、品質安定に威力
を発揮し、更には、工具への負荷を軽減させラックの高
寿命化等にも貢献し多大な効を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例に係る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】図１のワーク周りのの拡大側面図である。

【図４】従来技術の概略説明図である。

【図５】図４のワーク周りの拡大側面図である。

【図６】図４のワークの拡大図である。

【符号の説明】

１ フレーム ２ ワーク ３ センターピン ４ ドライブセンター ５ 速度制御用モータ ６ ラック ７ ボールねじ １２ スライダー １６ サーボモータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B21H 1/00 B21H 3/06

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フレームに回転可能に軸支される一対の
   ボールねじと、各ボールねじと噛合してボールねじの回
   転により平行移動する一対のスライダーと、各スライダ
   ーに装着される一対のラックと、該一対のラックを相反
   方向に移動するよう上記ボールねじを回転駆動させるサ
   ーボモータとを有して、上記ラック間に挿入したワーク
   を転動させ、該ラックの刃形を圧印する転造盤にあっ
   て、上記ワークを両端で回転自在に挟持するセンターピ
   ンの少なくとも一つを、該ワークと一体に回転するドラ
   イブセンターに置き換え、更に該ドライブセンターを回
   転駆動させる速度制御用モータを取付け、且つ前記サー
   ボモータに取付けられたエンコーダにより検出した電気
   的信号を夫々のサーボモータと接続するＮＣ装置にフィ
   ードバックし、該ＮＣ装置内部で比較処理された電気的
   信号がサーボモータを制御し、一対のスライダーがその
   送り速度と、スライダーと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と共に、該電気的信号がま
   た前記速度制御用モータにも送られこれを駆動し、ラッ
   クがワークに噛み合う前に、ラックの加工スピードとワ
   ーク周速とが同速度となるよう同期をとり、該ワークに
   対するラックの加工速度に合わせてワークを回転せしめ
   るようにしたことを特徴とする転造盤。