JP3565704B2 - Round die rolling device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転する丸ダイスを用いて、ネジ、ウオーム、セレーション、スプライン、歯車等を転造加工する丸ダイス式転造装置に関し、特に転造中に丸ダイスに働く加工トルクを制御しながらワークの周面及び軸方向を転造加工する丸ダイス式転造装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種の丸ダイスを用いた転造装置の概念として、図6に示したものが知られている。これは、一対の丸ダイス1a,1bを回転させながらワーク3に向かって移動させ、ワーク3の半径方向に転造圧力を加えて転造加工するものである。丸ダイス1a,1bの主軸2a,2bは、一定速度で回転するように制御され、また主軸2a,2bの移動も一定の圧力又は速度を保つように制御される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図6に示したように、転造加工が開始されると丸ダイス1a,1bにはワーク3との接触面において法線方向の力ダイス荷重Fp、及び接線方向の力Ftが働くが、従来の丸ダイス式転造装置にあっては、主軸2a,2bが一定速度で回転し、また一定の圧力又は速度で移動するように制御されていたため、転造開始時から終了時にかけてダイス荷重Fpおよび丸ダイス1a,1bの主軸2a,2bに働く加工トルクTがいずれも変動してしまう。特に、転造加工中の主軸トルクTは、転造中に極端に増大する一時的なピークを示し、このピーク時の主軸トルクTのがダイス2a,2bの寿命に大きな影響を与える。そして、ピーク値が大きくなるにしたがってダイス寿命が低下してしまうといった問題があった。
【0004】
そこで、本発明は、転造加工中に丸ダイスの主軸に働く加工トルクの一時的な増大を防止してダイス寿命を伸ばすと共に、効率のよい転造加工のできる丸ダイス式転造装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
すなわち、上記課題を解決するために本発明の請求項1に係る丸ダイス式転造装置は、一組の丸ダイスでワークを挟んで転造加工する丸ダイス式転造装置において、前記丸ダイスに働く加工トルクを検出するトルク検出手段を設け、転造中の丸ダイスに働く加工トルクを一定範囲に保つよう前記丸ダイスの回転数、又は丸ダイスの移動速度の少なくとも一方を制御したことを特徴とする。
【0006】
また、本発明の請求項2に係る丸ダイス式転造装置は、一組の丸ダイスを軸支する一組のダイス移動台と、丸ダイスによるワークの転造位置の回りで前記一組のダイス移動台間に2本以上架け渡されたはり軸と、前記一組のダイス移動台を接近させる押込機構とを設け、前記ダイス移動台を前記はり軸にガイドさせて接近させると共に、転造圧力によって前記一組の丸ダイス間に生じる反力を前記はり軸に負担させるように構成した丸ダイス式転造装置であって、前記丸ダイスに働く加工トルクを検出するトルク検出手段を設け、転造中の丸ダイスに働く加工トルクを一定範囲に保つよう前記丸ダイスの回転数、又は丸ダイスの移動速度の少なくとも一方を制御したことを特徴とする。
【0007】
また、本発明の請求項3に係る丸ダイス式転造装置は、上記トルク検出手段によって検出された検出トルク値を設定トルク値と比較判断し、検出トルク値が設定トルク値より高い場合は丸ダイスの回転数を上げる一方、検出トルク値が設定トルク値より低い場合は丸ダイスの回転数を下げるように制御したことを特徴とする。
【0008】
また、本発明の請求項4に係る丸ダイス式転造装置は、上記トルク検出手段によって検出された検出トルク値を設定トルク値と比較判断し、検出トルク値が設定トルク値より高い場合は、丸ダイスの移動速度を下げる一方、検出トルク値が設定トルク値より低い場合は丸ダイスの移動速度を上げるように制御したことを特徴とする。
【0009】
さらに、本発明の請求項5及び請求項6に係る丸ダイス式転造装置は、設定トルク値に対応して複数の回転角加減速度または加減速度を設定し、この回転角加減速度または加減速度に基づいて上記丸ダイスの回転数または移動速度を制御することを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明に係る丸ダイス式転造装置の実施の形態を詳細に説明する。図1は、本発明に係る丸ダイス式転造装置の一実施例を示したものである。この図に示すように、丸ダイス式転造装置5は、一組の丸ダイス6a,6bでワーク7を挟み、丸ダイス6a,6bが回転しながら接近するように移動してワーク7を転造加工するものである。基台8上には左右対称のダイス移動台10a,10bが左右方向にスライド可能に取り付けられ、このダイス移動台10a,10bに一組の丸ダイス6a,6bの主軸9a,9bがそれぞれ軸支される。基台8上のダイス移動台10a,10bの両脇にはダイス押込み機構11a,11bが固定される。この押込み機構11a,11bは、ワーク7の軸中心に向かって丸ダイス6a,6bを移動させるもので、油圧シリンダ、空気圧シリンダ、モータ、スプライン等からなる。押込み機構11a,11bのシリンダ軸12a,12bと、ダイス移動台10a,10bとが固定される。主軸9a,9bは、サーボモータ等の駆動源14a,14bに接続される。なお、図示しないが、丸ダイス9a,9bはそれぞれのダイス移動台10a,10bに2個以上設けられることもあり、また、一方の丸ダイス9a又は9bは固定され、他方の丸ダイス9b又は9aのみが移動する場合もある。丸ダイス9a,9bを回転させながらワーク7の半径方向に押し付け、転造圧力を作用させると、ワーク7が転がって局部的な塑性変形を繰り返し、これによってワーク7に溝条が形成される。
【0011】
上記主軸9a,9bの軸線上には回転角を検出するための回転角検出手段15a,15bがそれぞれ取り付けられる。そして、この回転角検出手段15a,15bからの信号はフィードバックされて主軸9a,9bの回転が数値制御される。また、ダイス移動台10a,10b間には、移動台間の距離を検出する距離検出手段18が取り付けられる。そして、この距離検出手段18からの信号もフィードバックされ、移動台間の距離すなわち主軸間距離が数値制御される。さらに、主軸9a,9bのそれぞれにトルク検出手段16a,16bが取り付けられると共に、ダイス移動台10aの端部には転造中のダイス荷重を測定する荷重検出手段17が取り付けられる。上記トルク検出手段16a,16bとしては、例えばトルク値を直接に計測するトルク計やサーボモータの負荷を電流又は電圧で検出してトルク値を算出する手段などが用いられる。
【0012】
図2は、上記一実施例の制御システム構成例を示したものである。この制御システムは、メモリ46に格納されたプログラムや上記各検出手段からの測定データをCPU45で処理した後、同一バスライン43に接続された通信制御ユニット48を介して主軸回転用のサーボモータ14及び押込機構11a,11bのアクチュエータに伝達するものである。なお、これらのアクチュエータは、それぞれがドライバ回路を有し、これら複数のドライバとI/Oポート47は通信制御ユニット48に接続される。また、複数のドライバ、I/Oポート47及び通信制御ユニット48の間はシリアル通信ライン44で接続されている。
【0013】
図3は、本発明に係るトルク制御方法を実施した時のトルク変化を示したものである。横軸には転造時間、縦軸にはトルク検出手段16a,16bが検出したトルク値を示す。図中1点鎖線は設定トルク値を示す。この設定トルク値は、主軸9a,9bの回転数および移動速度を一定に保った状態で転造した時に発生するダイス荷重およびダイストルクの検出値を考慮して設定される。
【0014】
先ず、主軸9a,9bの回転数を制御することによって加工トルクを一定範囲内に制御する方法について説明する。一般に、主軸9a,9bの回転数を上げると転造中のワーク7の転がり数が増え、切込み量が減って発生するトルクが低くなる。一方、回転数を下げるとワーク7の転がり数が減り、発生するトルクは高くなる。本発明は、この関係を利用して、発生するトルクを一定に保つ制御をするものである。主軸9a,9bの回転数には上限値および下限値のリミッタが定められ、主軸9a,9bはリミッタの範囲内で自動可変する。転造開始直後の図中▲1▼の時点では、主軸9a,9bは予め設定されている初期回転数で回転する。発生するトルクが徐々に高くなり、設定トルク値に近づいた図中▲2▼の時点からトルク制御を開始する。ここでは、まず、トルク検出手段16a,16bによって検出されたトルク値を設定トルク値と比較判断する。検出トルク値が設定トルク値より低い場合は、主軸9a,9bに負の回転角減速度を与え、回転数を下げてトルク値が高くなるように制御する。トルクがさらに高くなり、設定トルク値を超えた場合(図中▲3▼)は、主軸9a,9bに正の回転角加速度を与え、回転数を上げてトルク値が低くなるよう制御する。このように制御してもトルクがさらに高くなるような場合(図中▲4▼)は、リミッタの上限値の回転数が設定される。このようにトルクを制御しつつ転造が終了に近づくとトルクは低減するのでトルクの制御を終了する(図中▲5▼)。そして、主軸9a,9bの回転数にはリミッタの下限値の回転数が設定される。なお、回転角加減速度を設定トルク値から離れるのに対応して順次大きくなるように段階的に複数設定することで、検出トルクが設定トルク値から離れた場合には設定トルク値に速やかに近づけることができ、設定トルク値に近づいた場合はトルクの変動幅を小さくすることができる。
【0015】
このように、転造中の加工トルクを予め設定したトルク値に近づけるように制御することで、ピーク時に一時的な主軸トルクの最大値が発生するのを防止でき、転造ダイス寿命を従来のものに比べて大幅に延長することができる。また、トルクを制御することで薄肉の中空部材でも転造加工することが可能になる。なお、上述した主軸9a,9bのトルク制御方法は、丸ダイス6a,6bの主軸を移動させないでワーク7をフィーダによって押込む差速式転造盤にも応用できる。
【0016】
次に、主軸移動速度を制御して主軸9a,9bに働く加工トルクを設定トルク値に近づけるように制御する方法について説明する。この場合、主軸移動速度を下げると転造中のワーク7の転がり数が増え、切込み量が減って発生するトルクが低くなる。一方、主軸移動速度を下げるとワークの転がり数が減り、発生するトルクは高くなる。本発明は、この関係を利用して発生するトルクを一定に保つ制御をするものである。上述した主軸の回転数と同様に、主軸移動速度には上限値および下限値のリミッタが定められ、主軸移動速度はリミッタの範囲内で自動可変する。図3に示したように、転造開始直後の図中▲1▼の時点では、主軸9a,9bは予め設定されている初速度で等速移動する。発生するトルクが徐々に高くなり、設定トルク値に近づいた図中▲2▼の時点からトルク制御を開始する。ここでは、まず、トルク検出手段16によって検出された検出トルク値を設定トルク値と比較判断する。検出トルク値が設定トルク値より低い場合は、主軸移動に加速度を与えて移動速度を上げてトルク値が高くなるように制御する。一方、加工トルクがさらに高くなり設定トルク値を超えた場合(図中▲3▼)は、主軸移動に減速度を与えて移動速度を上げ、トルク値が低くなるように制御する。このように制御してもトルクがさらに高くなった場合(図中▲4▼)は、リミッタの下限値の移動速度が設定される。このようにトルクを制御しつつ転造が終了に近づくとトルクは低減するのでトルクの制御を終了する(図中▲5▼)。そして、主軸移動速度にはリミッタの下限値の値が設定され主軸9a,9bは等速で移動する。また、上述した回転角加減速度の場合と同様に、主軸移動の加減速度を設定トルク値から離れるのに対応して順次大きくなるように段階的に複数設定することで、検出トルクが設定トルク値から離れた場合でも設定トルク値に速やかに近づけることができる。なお、主軸移動速度と、上述の主軸回転数との両方でトルク制御を行なうことも可能である。
【0017】
次に、上記主軸9a,9bのトルク制御を利用した丸ダイス式転造装置の他の実施例を図4及び図5に基づいて説明する。なお、図1に示した丸ダイス式転造装置と同じ部材には同一の符号を付して説明する。この実施例における丸ダイス6a,6bは、ダイス移動台移動機構によって互いにワーク7に向かってスライド移動する。ダイス移動台移動機構は、第1のダイス移動台10a、第2のダイス移動台10b及びこの第2のダイス移動台10bの外側に配置した圧力プレート26を基台8上に並列して備えたものである。これらのダイス移動台10a,10b及び圧力プレート26はいずれも、基台8上に固設した一対のスライドレール28に左右方向へスライド可能に取り付けられる。また、第1のダイス移動台10aと圧力プレート26との間には、互いに向かい合う内側面の四隅に4本の同じ円形断面のはり軸29が架け渡され、はり軸29の両端が第1のダイス移動台10a及び圧力プレート26にそれぞれ固定される。そのため、第1のダイス移動台10aと圧力プレート26とは、スライドレール28上を相対位置が変化することなく一体にスライドする。なお、4本のはり軸29の位置は、丸ダイス6a,6bによるワーク7の転造位置を中心としていずれも等距離にあり、且つ周方向に4等分して配置される。また、4本のはり軸29の剛性はいずれも等しく設定されている。
【0018】
第2のダイス移動台10bは、第1のダイス移動台10aと圧力プレート26との間でスライドレール28にスライド可能に取り付けられると共に、前記4本のはり軸29を挿通させるための貫通孔が側面の四隅に設けられている。また、前記圧力プレート26には、油圧シリンダ等の押込機構11が固定される。この押込機構11は、ダイス移動台10bと同一方向に伸縮するシリンダ軸12を備えており、シリンダ軸12の先端を第2のダイス移動台10bの外側面に固定してある。
【0019】
図5に示したように、押込機構11を作動させてシリンダ軸12が伸びると、第2のダイス移動台10bは押されてワーク7に向かって、スライドレール28上を図中▲1▼方向にスライド移動する。一方、第2のダイス移動台10bと圧力プレート26との間にはラック・ピニオンが設けられており、圧力プレート26は、第2のダイス移動台10bの移動方向と反対の図中▲2▼方向に第2のダイス移動台10bと同一距離スライド移動する。この時、圧力プレート26と4本のはり軸29で連結されている第1のダイス移動台10aも、圧力プレート26と同じ方向図中▲1▼方向にワーク7に向かって同一距離だけ移動する。したがって、第1のダイス移動台10aと第2のダイス移動台10bは、互いにワーク7に向かって同一距離だけスライド移動し接近することになる。この実施例では、上述の構成からなるダイス移動台移動機構を用いたことで、一本の押込機構11で左右のダイス移動台10a,10bを互いに接近させ、丸ダイス6a,6bを両側からワーク7に押し込むことで転造加工することができる。また、ラック・ピニオンを設けることによって、ワーク7の中心線Sを常に一定に保つことができ、ワーク7の供給、排出等の自動化が容易になる。
【0020】
ワーク7に転造圧力を作用させると、一対の丸ダイス6a,6bはワーク7から反力Pを受けるが、この反力Pはシリンダ軸12を介して4本のはり軸29で負担する。この4本のはり軸29はワーク7の上下に均等に剛性を等しく配設されているため、反力Pが4本のはり軸29に均等に4等分して負担される。その結果、はり軸29は軸方向に若干は伸びることになるが、4本とも均等にバランス良く伸びるため、ダイス移動台10a,10bが上方向に開いて丸ダイス6a,6bの上部が部分的に逃げるといったことがなく、ワーク7に対して高精度な転造加工を実行することができる。
【0021】
なお、主軸9a,9bの軸線上に配置される回転角検出手段15a,15b及びトルク検出手段16a,16b、第1及び第2のダイス移動台10a,10b間に取付けられる距離検出手段18は、上記実施例と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【0022】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の請求項1に係る丸ダイス式転造装置によれば、丸ダイスに働く転造時の加工トルクを検出し、この検出トルクを予め定めた設定トルク値に近づけるように丸ダイスの回転数及び移動速度の少なくとも一方を制御したので、従来のように一時的にダイストルクが大きくなるのを防止でき、転造ダイスの寿命を伸ばすことができると共に効率の良い転造加工が得られる。
【0023】
また、本発明の請求項2に係る丸ダイス式転造装置によれば、丸ダイスによるワークの転造位置の回りで前記一対のダイス移動台間に2本以上架け渡されたはり軸を設け、前記ダイス移動台を前記はり軸にガイドさせて接近させると共に、転造圧力によって前記一対の丸ダイス間に生じる反力を前記はり軸に負担させたので、転造時における丸ダイスの開きがなくなり丸ダイスのワークへの切込み量を高精度に制御することができる。このため、丸ダイスに働く加工トルクを制御できるのに相俟って切込み量も高精度に制御でき、転造精度をより一層上げることが可能になる。
【0024】
また、本発明の請求項3に係る丸ダイス式転造装置によれば、トルク検出手段によって検出された検出トルク値を設定トルク値と比較判断し、検出トルク値が設定トルク値より高い場合は丸ダイスの回転数を上げる一方、検出トルク値が設定トルク値より低い場合は丸ダイスの回転数を下げることで検出トルクを設定トルク値に近づけているので、転造開始から終了までの間トルクを一定に保持することが出来ると共に、転造時間を一定に保つことができワークの大量生産に適する。
【0025】
また、本発明の請求項4に係る丸ダイス式転造装置によれば、トルク検出手段によって検出された検出トルク値を設定トルク値と比較判断し、検出トルク値が設定トルク値より高い場合は丸ダイスの移動速度を下げる一方、検出トルク値が設定トルク値より低い場合は丸ダイスの移動速度を上げることで検出トルクを設定トルク値に近づけているので、転造開始から終了までの間トルクを一定に保持することが出来ると共に、ワーク毎の理想的な転造時間を知ることができる。
【0026】
さらに、本発明の請求項5及び請求項6に係る丸ダイス式転造装置によれば、設定トルク値に対応して複数の回転角加減速度または加減速度を設定し、この回転角加減速度または加減速度に基づいて上記丸ダイスの回転数または移動速度を制御したので、検出トルク値が設定トルク値から離れた場合でも設定トルク値に速やかに近づけることができ、トルク制御の信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る丸ダイス式転造装置の一実施例を示す平面図である。
【図2】上記丸ダイス式転造装置の制御システムの構成図である。
【図3】転造時間と発生トルクとの関係を示すグラフである。
【図4】本発明に係る丸ダイス式転造装置の他の実施例を示す平面図である。
【図5】図4における丸ダイス式転造装置の転造時の正面図である。
【図6】従来の丸ダイス式転造装置の概念図である。
【符号の説明】
5 丸ダイス式転造装置
6a,6b 丸ダイス
7 ワーク
9a,9b 主軸
10a,10b ダイス移動台
11 押込機構
16a,16b トルク検出手段
29 はり軸
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a round die rolling device for rolling a screw, a worm, a serration, a spline, a gear, and the like using a rotating round die, and in particular, while controlling a processing torque acting on the round die during rolling. The present invention relates to a round die-type rolling device that rolls a peripheral surface and an axial direction of a work.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a concept of a rolling device using a round die of this type, the concept shown in FIG. 6 is known. In this method, a pair of round dies 1a and 1b are moved toward the workpiece 3 while rotating, and rolling is performed by applying rolling pressure in the radial direction of the workpiece 3. The spindles 2a, 2b of the round dies 1a, 1b are controlled to rotate at a constant speed, and the movement of the spindles 2a, 2b is also controlled to maintain a constant pressure or speed.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, as shown in FIG. 6, when the rolling process is started, the normal dice force Fp and the tangential force Ft act on the round dies 1 a and 1 b on the contact surface with the work 3. In the conventional round die type rolling device, the main shafts 2a and 2b are controlled to rotate at a constant speed and to move at a constant pressure or speed. Both the load Fp and the machining torque T acting on the main shafts 2a, 2b of the round dies 1a, 1b fluctuate. In particular, the main shaft torque T during the rolling process shows a temporary peak that extremely increases during the rolling, and the main shaft torque T at this peak greatly affects the life of the dies 2a and 2b. Then, there is a problem that the life of the dice decreases as the peak value increases.
[0004]
Therefore, the present invention provides a round die-type rolling device capable of preventing the temporary increase in the processing torque acting on the main spindle of the round die during the rolling process, extending the life of the die, and performing the efficient rolling process. The purpose is to do.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
That is, in order to solve the above-mentioned problem, a round die-type rolling device according to claim 1 of the present invention is a round die-type rolling device that forms a work by sandwiching a work with a set of round dies. A torque detecting means for detecting a working torque acting on the round die is provided, and at least one of the rotation speed of the round die and the moving speed of the round die is controlled so as to keep the working torque acting on the round die during rolling within a certain range. Features.
[0006]
Further, the round die-type rolling device according to claim 2 of the present invention includes a pair of die moving tables that pivotally support a pair of round dies, and the one pair of rolls around a rolling position of a work by the round dies. A beam shaft extending between two or more dies and a push-in mechanism for bringing the set of dies into close proximity to each other; A round-die rolling device configured to bear a reaction force generated between the pair of round dies by pressure on the beam shaft, and a torque detecting unit that detects a processing torque applied to the round die is provided, At least one of the number of revolutions of the round die and the moving speed of the round die is controlled so that the processing torque acting on the round die during rolling is kept within a certain range.
[0007]
The round die rolling device according to claim 3 of the present invention compares the detected torque value detected by the torque detecting means with a set torque value, and determines that the detected torque value is higher than the set torque value if the detected torque value is higher than the set torque value. While the rotational speed of the dice is increased, when the detected torque value is lower than the set torque value, the rotational speed of the round die is controlled to be decreased.
[0008]
Further, the round die rolling device according to claim 4 of the present invention compares the detected torque value detected by the torque detecting means with a set torque value, and when the detected torque value is higher than the set torque value, While the moving speed of the round die is reduced, when the detected torque value is lower than the set torque value, the moving speed of the round die is controlled to be increased.
[0009]
Further, the round die type rolling device according to claim 5 and claim 6 of the present invention sets a plurality of rotation angle acceleration / deceleration corresponding to the set torque value, and sets the rotation angle acceleration / deceleration or acceleration / deceleration. The rotational speed or the moving speed of the round die is controlled based on the following.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a round die type rolling device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows an embodiment of a round die type rolling device according to the present invention. As shown in this figure, the round die rolling device 5 sandwiches the work 7 between a pair of round dies 6a and 6b, and moves the round dies 6a and 6b so as to approach while rotating. It is to be made. On the base 8, left and right symmetrical die moving bases 10a and 10b are mounted so as to be slidable in the left-right direction. Is done. Dice pushing mechanisms 11a and 11b are fixed to both sides of the die moving tables 10a and 10b on the base 8. The pushing mechanisms 11a and 11b move the round dies 6a and 6b toward the center of the axis of the work 7, and include a hydraulic cylinder, a pneumatic cylinder, a motor, a spline, and the like. The cylinder shafts 12a and 12b of the pushing mechanisms 11a and 11b and the die moving tables 10a and 10b are fixed. The spindles 9a and 9b are connected to drive sources 14a and 14b such as servo motors. Although not shown, two or more round dies 9a and 9b may be provided on each of the die moving tables 10a and 10b, and one round die 9a or 9b is fixed and the other round die 9b or 9a is fixed. Only the case may move. When the round dies 9a and 9b are pressed in the radial direction of the work 7 while rotating, and the rolling pressure is applied, the work 7 rolls and repeats local plastic deformation, thereby forming grooves in the work 7.
[0011]
Rotation angle detecting means 15a and 15b for detecting a rotation angle are mounted on the axes of the main shafts 9a and 9b, respectively. The signals from the rotation angle detecting means 15a and 15b are fed back to numerically control the rotation of the spindles 9a and 9b. Further, a distance detecting means 18 for detecting a distance between the moving tables is mounted between the moving tables 10a and 10b. The signal from the distance detecting means 18 is also fed back, and the distance between the moving tables, that is, the distance between the spindles is numerically controlled. Further, torque detecting means 16a, 16b are attached to each of the spindles 9a, 9b, and a load detecting means 17 for measuring a die load during rolling is attached to an end of the die moving base 10a. As the torque detecting means 16a and 16b, for example, a torque meter for directly measuring a torque value, a means for detecting a load of a servomotor by a current or a voltage, and calculating a torque value are used.
[0012]
FIG. 2 shows an example of a control system configuration according to the embodiment. The control system processes the program stored in the memory 46 and the measurement data from each of the detection means by the CPU 45, and then, through the communication control unit 48 connected to the same bus line 43, the servo motor 14 for rotating the spindle. And transmission to the actuators of the pushing mechanisms 11a and 11b. Each of these actuators has a driver circuit, and the plurality of drivers and the I / O port 47 are connected to a communication control unit 48. A plurality of drivers, an I / O port 47 and a communication control unit 48 are connected by a serial communication line 44.
[0013]
FIG. 3 shows a change in torque when the torque control method according to the present invention is performed. The horizontal axis shows the rolling time, and the vertical axis shows the torque value detected by the torque detecting means 16a, 16b. The dashed line in the figure indicates the set torque value. This set torque value is set in consideration of the detected values of the die load and the die torque generated when rolling is performed with the rotation speed and the moving speed of the spindles 9a and 9b kept constant.
[0014]
First, a method of controlling the processing torque within a certain range by controlling the rotation speed of the spindles 9a and 9b will be described. In general, when the number of revolutions of the spindles 9a and 9b is increased, the number of rolling of the workpiece 7 during rolling increases, and the amount of cut decreases to reduce the generated torque. On the other hand, when the number of rotations is reduced, the number of rolling of the work 7 is reduced, and the generated torque is increased. The present invention uses this relationship to perform control to keep the generated torque constant. Upper and lower limiters are set for the rotation speeds of the main shafts 9a and 9b, and the main shafts 9a and 9b are automatically changed within the range of the limiters. At the point (1) in the figure immediately after the start of rolling, the spindles 9a and 9b rotate at a preset initial rotation speed. The generated torque gradually increases, and the torque control is started at the point (2) in the figure when the torque approaches the set torque value. Here, first, the torque value detected by the torque detecting means 16a, 16b is compared with the set torque value and determined. If the detected torque value is lower than the set torque value, a negative rotation angle deceleration is given to the main shafts 9a and 9b, and control is performed so that the rotation speed is reduced and the torque value is increased. When the torque further increases and exceeds the set torque value ((3) in the figure), a positive rotation angular acceleration is applied to the spindles 9a and 9b to increase the rotation speed and control the torque value to decrease. In the case where the torque is further increased by such control ((4) in the figure), the upper limit rotation speed of the limiter is set. As the rolling approaches the end while controlling the torque in this way, the torque is reduced, so the torque control is ended ([5] in the figure). The rotation speed of the main shafts 9a and 9b is set to the lower limit rotation speed of the limiter. In addition, by setting a plurality of rotation angle acceleration / deceleration in steps so as to sequentially increase in correspondence with departure from the set torque value, when the detected torque departs from the set torque value, the detected torque is quickly approached to the set torque value. When the torque approaches the set torque value, the fluctuation range of the torque can be reduced.
[0015]
In this way, by controlling the processing torque during rolling to be close to the preset torque value, it is possible to prevent the maximum value of the temporary spindle torque from being generated at the peak time, and to reduce the life of the rolling die. It can be greatly extended compared to the ones. Also, by controlling the torque, it is possible to form a thin hollow member by rolling. The above-described method of controlling the torque of the spindles 9a and 9b can also be applied to a differential speed rolling machine in which the workpiece 7 is pushed by a feeder without moving the spindles of the round dies 6a and 6b.
[0016]
Next, a method of controlling the spindle moving speed to control the processing torque acting on the spindles 9a and 9b to approach the set torque value will be described. In this case, when the spindle moving speed is reduced, the number of rollings of the workpiece 7 during rolling increases, and the amount of cut decreases, so that the generated torque decreases. On the other hand, when the spindle moving speed is reduced, the number of rolling of the work decreases, and the generated torque increases. The present invention performs control to keep the generated torque constant using this relationship. Similarly to the spindle speed described above, the upper limit and the lower limit of the main shaft moving speed are defined, and the main shaft moving speed is automatically varied within the limiter range. As shown in FIG. 3, at the point (1) in the figure immediately after the start of rolling, the spindles 9a and 9b move at a constant initial speed set in advance. The generated torque gradually increases, and the torque control is started at the point (2) in the figure when the torque approaches the set torque value. Here, first, the detected torque value detected by the torque detecting means 16 is compared and determined with the set torque value. If the detected torque value is lower than the set torque value, acceleration is applied to the movement of the spindle to increase the moving speed and control is performed so that the torque value increases. On the other hand, when the machining torque further increases and exceeds the set torque value ((3) in the figure), control is performed such that the deceleration is given to the spindle movement to increase the movement speed, and the torque value is reduced. If the torque is further increased by this control ([4] in the figure), the lower limit of the moving speed of the limiter is set. As the rolling approaches the end while controlling the torque in this way, the torque is reduced, so the torque control is ended ([5] in the figure). Then, the lower limit value of the limiter is set as the spindle moving speed, and the spindles 9a and 9b move at a constant speed. Similarly to the case of the rotation angle acceleration / deceleration described above, the detection torque is set in a plurality of steps so that the acceleration / deceleration of the main shaft movement is sequentially increased in accordance with the deviation from the set torque value. Can be quickly brought close to the set torque value. It should be noted that torque control can be performed with both the spindle moving speed and the above-described spindle rotation speed.
[0017]
Next, another embodiment of the round die type rolling device utilizing the torque control of the spindles 9a and 9b will be described with reference to FIGS. Note that the same members as those of the round die-type rolling device shown in FIG. The round dies 6a and 6b in this embodiment slide toward each other by the die moving table moving mechanism. The die moving stage moving mechanism includes a first die moving stage 10a, a second die moving stage 10b, and a pressure plate 26 disposed outside the second die moving stage 10b, which are arranged in parallel on the base 8. Things. Each of the die moving tables 10a and 10b and the pressure plate 26 is attached to a pair of slide rails 28 fixed on the base 8 so as to be slidable in the left-right direction. Further, four beam shafts 29 having the same circular cross-section are bridged between the first die moving stage 10a and the pressure plate 26 at four corners of the inner surface facing each other, and both ends of the beam shaft 29 are the first shaft. It is fixed to the die moving table 10a and the pressure plate 26, respectively. Therefore, the first die moving base 10a and the pressure plate 26 slide integrally on the slide rail 28 without changing the relative position. The positions of the four beam shafts 29 are all equidistant from the rolling position of the work 7 by the round dies 6a and 6b, and are equally spaced in the circumferential direction. Further, the rigidity of each of the four beam shafts 29 is set to be equal.
[0018]
The second die moving base 10b is slidably mounted on the slide rail 28 between the first die moving base 10a and the pressure plate 26, and has a through hole through which the four beam shafts 29 are inserted. It is provided at the four corners of the side. The pushing mechanism 11 such as a hydraulic cylinder is fixed to the pressure plate 26. The pushing mechanism 11 includes a cylinder shaft 12 that expands and contracts in the same direction as the die moving table 10b, and the tip of the cylinder shaft 12 is fixed to the outer surface of the second die moving table 10b.
[0019]
As shown in FIG. 5, when the pushing mechanism 11 is operated to extend the cylinder shaft 12, the second die moving table 10b is pushed and moves toward the work 7 on the slide rail 28 in the direction (1) in the figure. Slide to. On the other hand, a rack and pinion is provided between the second die moving table 10b and the pressure plate 26, and the pressure plate 26 is positioned opposite to the moving direction of the second die moving table 10b in the figure (2). In the same direction as the second die moving table 10b. At this time, the first die moving table 10a connected to the pressure plate 26 by the four beam shafts 29 also moves by the same distance toward the workpiece 7 in the same direction as the pressure plate 26 in the direction (1) in the figure. . Therefore, the first die moving base 10a and the second die moving base 10b slide toward each other by the same distance toward the work 7 and approach each other. In this embodiment, the right and left die moving tables 10a and 10b are brought close to each other by one pushing mechanism 11 by using the die moving table moving mechanism having the above-described configuration, and the round dies 6a and 6b are moved from both sides. 7 can be rolled. Further, by providing the rack and pinion, the center line S of the work 7 can always be kept constant, and the supply and discharge of the work 7 can be easily automated.
[0020]
When a rolling pressure is applied to the work 7, the pair of round dies 6 a and 6 b receive a reaction force P from the work 7, and the reaction force P is borne by the four beam shafts 29 via the cylinder shaft 12. Since the four beam shafts 29 are equally arranged above and below the work 7 with equal rigidity, the reaction force P is equally divided and shared by the four beam shafts 29. As a result, the beam shaft 29 slightly extends in the axial direction. However, since all four beams are equally well-balanced, the die moving tables 10a and 10b open upward and the upper portions of the round dies 6a and 6b are partially expanded. The workpiece 7 can be subjected to high-precision rolling without escaping.
[0021]
The rotation angle detecting means 15a, 15b and the torque detecting means 16a, 16b, which are arranged on the axes of the spindles 9a, 9b, and the distance detecting means 18 attached between the first and second die moving tables 10a, 10b, Since it is the same as the above embodiment, detailed description is omitted.
[0022]
【The invention's effect】
As described above, according to the round-die rolling device according to the first aspect of the present invention, the processing torque at the time of rolling that acts on the round die is detected, and the detected torque is brought close to a predetermined set torque value. As described above, since at least one of the rotation speed and the moving speed of the round die is controlled, it is possible to prevent the die torque from temporarily increasing as in the related art, thereby extending the life of the rolling die and improving the efficiency of the rolling. Fabrication processing is obtained.
[0023]
Further, according to the round die rolling device according to claim 2 of the present invention, two or more beam shafts are provided between the pair of die moving tables around the rolling position of the work by the round die. Since the die moving base is guided by the beam shaft to approach the beam shaft, and the reaction force generated between the pair of round dies is caused to be applied to the beam shaft by the rolling pressure, so that the round die is opened at the time of rolling. The cutting amount of the round die into the work can be controlled with high precision. For this reason, in addition to being able to control the processing torque acting on the round die, the cutting depth can be controlled with high accuracy, and the rolling accuracy can be further increased.
[0024]
Further, according to the round die rolling device according to claim 3 of the present invention, the detected torque value detected by the torque detecting means is compared with the set torque value, and when the detected torque value is higher than the set torque value, If the detected torque value is lower than the set torque value while increasing the rotation speed of the round die, the detected torque is reduced to the set torque value by lowering the rotation speed of the round die. Can be kept constant, and the rolling time can be kept constant, which is suitable for mass production of workpieces.
[0025]
According to the round-die rolling device according to claim 4 of the present invention, the detected torque value detected by the torque detecting means is compared with the set torque value, and when the detected torque value is higher than the set torque value, If the detected torque value is lower than the set torque value while decreasing the moving speed of the round dies, the detected torque is close to the set torque value by increasing the moving speed of the round dies. Can be kept constant, and the ideal rolling time for each work can be known.
[0026]
Further, according to the round-die rolling device according to claims 5 and 6 of the present invention, a plurality of rotation angle acceleration / deceleration are set in accordance with the set torque value, and the rotation angle acceleration / deceleration or Since the rotation speed or the moving speed of the round die is controlled based on the acceleration / deceleration, even when the detected torque value is apart from the set torque value, the detected torque value can quickly approach the set torque value, thereby improving the reliability of the torque control. Can be.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing one embodiment of a round-die rolling device according to the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram of a control system of the round die rolling device.
FIG. 3 is a graph showing a relationship between a rolling time and a generated torque.
FIG. 4 is a plan view showing another embodiment of the round-die rolling device according to the present invention.
FIG. 5 is a front view of the round die-type rolling device in FIG. 4 during rolling.
FIG. 6 is a conceptual diagram of a conventional round die rolling device.
[Explanation of symbols]
5 Round die type rolling device 6a, 6b Round die 7 Work 9a, 9b Main shaft 10a, 10b Die moving base 11 Pushing mechanism 16a, 16b Torque detecting means 29 Beam shaft

Claims (6)

一組の丸ダイスでワークを挟んで転造加工する丸ダイス式転造装置において、
前記丸ダイスに働く加工トルクを検出するトルク検出手段を設け、転造中の丸ダイスに働く加工トルクを一定範囲に保つよう前記丸ダイスの回転数、又は丸ダイスの移動速度の少なくとも一方を制御したことを特徴とする丸ダイス式転造装置。
In a round die type rolling device that rolls a work with a set of round dies,
Providing torque detecting means for detecting the processing torque acting on the round die, controlling at least one of the rotation speed of the round die or the moving speed of the round die so as to keep the processing torque acting on the round die during rolling within a certain range. A round die-type rolling device characterized by the following.
一組の丸ダイスを軸支する一組のダイス移動台と、丸ダイスによるワークの転造位置の回りで前記一組のダイス移動台間に2本以上架け渡されたはり軸と、前記一組のダイス移動台を接近させる押込機構とを設け、前記ダイス移動台を前記はり軸にガイドさせて接近させると共に、転造圧力によって前記一組の丸ダイス間に生じる反力を前記はり軸に負担させるように構成した丸ダイス式転造装置であって、
前記丸ダイスに働く加工トルクを検出するトルク検出手段を設け、転造中の丸ダイスに働く加工トルクを一定範囲に保つよう前記丸ダイスの回転数、又は丸ダイスの移動速度の少なくとも一方を制御したことを特徴とする丸ダイス式転造装置。
A set of die slides that support a set of round dies, a beam shaft that is bridged between the pair of die slides around a rolling position of the work by the round dies, A pushing mechanism for bringing the set of die moving bases closer to each other, and guiding the die moving base to the beam shaft to approach the same, and a reaction force generated between the set of round dies by the rolling pressure is applied to the beam shaft. A round die type rolling device configured to bear a load,
Providing torque detecting means for detecting the processing torque acting on the round die, controlling at least one of the rotation speed of the round die or the moving speed of the round die so as to keep the processing torque acting on the round die during rolling within a certain range. A round die-type rolling device characterized by the following.
上記トルク検出手段によって検出された検出トルク値を設定トルク値と比較判断し、検出トルク値が設定トルク値より高い場合は丸ダイスの回転数を上げる一方、検出トルク値が設定トルク値より低い場合は丸ダイスの回転数を下げるように制御したことを特徴とする請求項1又は2記載の丸ダイス式転造装置。The detected torque value detected by the torque detecting means is compared with a set torque value, and when the detected torque value is higher than the set torque value, the rotation speed of the round die is increased, while when the detected torque value is lower than the set torque value. 3. The round-die rolling device according to claim 1, wherein the rotation speed of the round die is controlled to decrease. 上記トルク検出手段によって検出された検出トルク値を設定トルク値と比較判断し、検出トルク値が設定トルク値より高い場合は丸ダイスの移動速度を下げる一方、検出トルク値が設定トルク値より低い場合は丸ダイスの移動速度を上げるように制御したことを特徴とする請求項1又は2記載の丸ダイス式転造装置。The detected torque value detected by the torque detecting means is compared with a set torque value, and when the detected torque value is higher than the set torque value, the moving speed of the round die is decreased, while when the detected torque value is lower than the set torque value. 3. The rolling device according to claim 1, wherein the moving speed of the round die is controlled to increase. 上記設定トルク値に対応して複数の回転角加減速度を設定し、この回転角加減速度に基づいて上記丸ダイスの回転数を制御することを特徴とする請求項3記載の丸ダイス式転造装置。4. A round die rolling according to claim 3, wherein a plurality of rotation angle acceleration / deceleration are set in accordance with the set torque value, and the number of rotations of the round die is controlled based on the rotation angle acceleration / deceleration. apparatus. 上記設定トルク値に対応して複数の加減速度を設定し、この加減速度に基づいて上記丸ダイスの移動速度を制御することを特徴とする請求項4記載の丸ダイス式転造装置。The round die rolling device according to claim 4, wherein a plurality of acceleration / decelerations are set in accordance with the set torque value, and a moving speed of the round die is controlled based on the acceleration / deceleration.
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