JP4245943B2 - 転造盤 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、転造盤に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
転造盤は、外周面に転造用の凸部が形成されたダイスを回転させ、ワークにダイスを当接させる。ワークをダイスで押圧することにより、ワークの表面に凸部に対応表面に、ダイスの凸部に対応する凹部が転造され、ねじ、歯車或いはスプライン等が形成される。２つのダイスを用いる従来の転造盤が、次の特許文献１，２等に記載されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−２５４０７４号公報
【特許文献２】
特開平８−３１８３４０号公報
【０００４】
図６は、従来の転造盤の要部を示す説明図である。
特許文献１及び２に記載された転造盤は、図６のように、ダイス１を軸支する主軸台２と、ダイス３を軸支する主軸台４と、主軸台２と主軸台４との間で、ワークＷを回転自在に軸支するセンター台５と、ダイス１，３を軸中心に回転させる図示しないモータと、を備えている。
【０００５】
ダイス１，３の外周面には、ねじ、ギヤの歯、スプライン等を転造するための凸部が形成されている。ダイス１，３を用いてワークＷに転造加工を施す際には、転造盤は、例えば主軸台４を主軸台２側へ移動させる。そして、ダイス１，３を回転させて、ワークＷをダイス１，３で挟ませる。これにより、ワークＷに転造圧力が加わり、ワークＷもダイス１，３と同期して回転し、ワークＷの表面に転造加工が行われる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の転造盤においては、ワークＷは、ダイス１，３に押圧されて回転する。ところが、ワークＷとダイス１，３との接触が始まるときや、転造圧力が小さい場合には、ワークＷがダイス１，３に対してスリップすることがあった。また、ワークＷが、転造中にダイス１，３から瞬間的に離れるときには、ワークＷが惰性で回転するので、ダイス１，３の外周速度と、ワークＷの外周の速度が狂うことがあった。そのため、転造精度を十分に保てないことがあった。
【０００７】
本発明は、精度の高い転造が可能な転造盤を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の観点に係る転造盤は、外周面に転造用の凸部が形成されたダイスを回転可能にそれぞれ支持する複数のダイス支持手段と、前記複数のダイス支持手段の間でワークの一方の端を回転可能に支持し、ワークの他方の端を把持するワーク支持手段と、前記複数のダイス支持手段が支持した複数のダイスを同期させて回転させるダイス駆動手段と、前記複数のダイス支持手段を接近させて前記複数のダイスで前記ワークを挟ませ、前記凸部に対応する凹部を該ワークの外周面に転造する加圧手段と、前記ダイスの外周面の速度に対する前記ワークの外周面の速度比を任意に設定して該ワークを回転させ、前記複数のダイスが前記転造時に各ダイスの外周面に形成された前記凸部のいずれもが前記ワークの外周面に接触しない位相を持ち、該凸部のいずれもが該ワークの外周面に接触しないときでも該ワークを前記設定した速度比で強制的に回転させるワーク駆動手段と、を備え、前記ワーク支持手段は、前記ダイス支持手段の前記ワークへの接近方向と直交する方向に移動可能であることを特徴とする。
【０００９】
このような構成を採用したことにより、ワークは、ワーク駆動手段によって強制的に回転させられる。そのワークの外周面の速度と各ダイスの外周面の速度との比は、任意に設定される。そのため、ダイスの凸部が、ワークの転造予定位置にずれることなく当接させることが可能になる。よって、精度の高い転造が可能になる。
【００１０】
なお、前記ワーク駆動手段は、前記ワークの外周面の速度が前記ダイスの外周面の速度と等しくなるように該ワークを回転させてもよい。
又、前記各ダイスの外周面に形成された前記凸部は、該各ダイスの円周方向にピッチが不均一に配置されてもよい。
【００１１】
又、前記ダイス駆動手段を、前記各ダイスをそれぞれ回転させる複数のダイス用サーボモータで構成し、前記ワーク駆動手段を、前記ワークを回転させるワーク用サーボモータで構成してもよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る転造盤の要部を示す平面図である。図２は、図１のＡＡ部断面を示す図である。図３は、センタ台を示す側面図である。
【００１３】
この転造盤は、ワークＷに転造加工を施すものであり、ベッド１０の上部に固定された主軸台２０と、ベッド１０の上部に移動可能に取付けられた主軸台３０と、ベッド１０から立設された支持台４０と、主軸台２０と主軸台３０の間でワークＷを支持するためのセンタ台５０と、図示しない制御装置とを備えている。制御装置は、転造盤全体の動作を制御するものであり、転造のための各種パラメータ情報が入力可能になっている。
【００１４】
主軸台２０の主軸台３０側を向く壁面には、該壁に平行に、ダイス支持手段である主軸２１が取付けられている。主軸２１に、ダイス２２が着脱自在に軸支される。ダイス２２は、例えば円柱状をなし、その外周面に、ワークＷに例えば歯車の歯を転造するための複数の凸部が形成されている。即ち、ダイス２２の外周面が加工面になっている。主軸台２０に、ダイス用サーボモータ２３が搭載されている。サーボモータ２３は、主軸２１を回転させてダイス２２を回転させるダイス駆動手段である。
【００１５】
主軸台３０の主軸台２０側を向く壁面には、その壁に平行に、ダイス支持手段である主軸３１が取付けられている。主軸３１に、ダイス３２が着脱自在に軸支されている。ダイス３２はダイス２２と同様、例えば円柱状をなし、その外周面には、ワークＷに歯車の歯を転造するための凸部が形成されている。主軸台３０には、ダイス用サーボモータ３３が搭載されている。サーボモータ３３は、主軸３１を回転させてダイス３２を回転させるダイス駆動手段である。
【００１６】
支持台４０と主軸台２０との間には、例えば４本の平行なガイドバー４１、４２，４３，４４が横架されている。ガイドバー４１〜４４は、主軸台３０を貫通している。また、支持台４０と主軸台３０とがアーム４５で結合されている。支持台４０の内部には、加圧手段である図示しないサーボモータが設けられている。そのサーボモータによって、アーム４５が主軸台２０に向かう方向に移動する。主軸台３０は、アーム４５の移動に伴い、ガイドバー４１〜４４に支持されて滑動し、主軸台２０に向けて前進及び後退する。
【００１７】
センタ台５０は、概ね板状の台本体５１を備えている。台本体５１の一部は、ベッド１０の上部にかかり、残りは、ベッド１０から突出している。台本体５１の底部には、図３のようにガイドバー４１，４２がそれぞれ貫通する孔が形成され、台本体５１が、ガイドバー４１，４２に沿って滑動可能になっている。
【００１８】
台本体５１には、図２に示すように、ガイドバー４１，４２に直交する溝が形成され、その溝にガイドバー５２が収納されている。ガイドバー５２の外周面には、図示しない螺旋状の溝が形成されている。台本体５１上には、ガイドレール５３，５４が平行に取付けられている。台本体５１のベッド１０から突出した端部には、アクチュエータ５５及びエアシリンダ５６が搭載されている。ガイドレール５３，５４は、ガイドバー４１〜４４とは、直交する方向に敷設され、水平になっている。アクチュエータ５５は、ガイドバー５２の方向に突き出したアーム５５ａを持ち、アーム５５ａの先端には、ワークＷを把持するチャック５５ｂが設けられている。
【００１９】
アクチュエータ５５の上部には、さらに、ワーク用サーボモータ５７とギヤボックス５７ａとが、搭載されている。ギヤボックス５７ａ中の図示しないギヤは、サーボモータ５７とアクチュエータ５５とに結合している。サーボモータ５７とギヤボックス５７ａとは、ワークＷを回転させるワーク駆動手段であり、アクチュエータ５５のアーム５５ａを回転させてワークＷを回転させる。
【００２０】
ガイドレール５３，５４上には、後端台５８とワーク受台５９とが乗せられている。これら後端台５８とワーク受台５９とは、ガイドレール５３，５４及びガイドバー５２に沿って移動する。なお、ガイドレール５３，５４の代わりに、複数のロールを台本体５１の上に取付けておいてもよい。ワーク受台５９は、ワークＷを載置するものである。
【００２１】
エアシリンダ５６のピストンロッドの先端は、後端台５８と連結している。後端台５８には、円錐形の軸保持部５８ａが形成されている。この軸保持部５８ａは、ワークＷを回転可能に軸支するものであり、チャック５５ｂと対向している。エアシリンダ５６は、ピストンロッドの長さを調整することにより、後端台５８を移動させる。
【００２２】
台本体５１の下部には、さらに、サーボモータ６０と、ギヤボックス６０ａとが取付けられている。サーボモータ６０とギヤボックス６０ａとは、ガイドバー５２を回転させるものである。アクチュエータ５５の下部が、ガイドバー５２の外周面に形成された螺旋状の溝と結合し、ガイドバー５２が回転することにより、アクチュエータ５５、サーボモータ５７及びギヤボックス５７ａが、ガイドバー５２の方向に移動する構成になっている。
【００２３】
転造盤を起動させていない状態のセンタ台５０の位置は、主軸台２０と主軸台３０との間の中心に位置する。これがホームポジションである。
次に、この転造装置の動作と、この転造装置を用いた転造方法を説明する。
ワークＷに転造加工を施す前の準備段階には、オペレータは、制御装置に対して、ダイス２２，３２の種類とワークＷの径等のパラメータを入力する。又、オペレータは、各主軸台２０，３０の主軸２１，３１にダイス２２，３２をそれぞれ取付ける。ワークＷは、ワーク受台５９に載置される。
【００２４】
オペレータが転造盤を起動すると、制御装置は、サーボモータ６０を回転させ、アクチュエータ５５をベッド１０に近づくように前進させて所定位置に停止させ、ワークＷの取付けを促す。この時点でオペレータは、ワークＷをチャック５５ｂに取付ける。
【００２５】
オペレータが再度、転造盤を起動させると、制御装置は、エアシリンダ５６を稼働し、エアシリンダ５６のアームを突き出させ、後端台５８の軸保持部５８ａの先端をワークＷに当接させ、軸保持部５８ａでワークＷの一端に一定の圧力を加えるようにする。
【００２６】
制御装置は、さらに、エアシリンダ５６のピストンロッドとアクチュエータ５５とをガイドバー４１〜４４とは直交する方向に移動させ、ワークＷを所定位置で支持させる。
続いて、制御装置は、サーボモータ２３，３３，５７と、支持台４０に組込まれた図示しないサーボモータを起動させる。サーボモータ２３とサーボモータ３３は、主軸２１，３１を回転させ、ダイス２２とダイス３２を同期して回転させる。サーボモータ５７は、制御装置の指示により、アクチュエータ５５のアーム５５ａを回転させ、ワークＷの外周の速度がダイス２２，３２の外周の速度と等しくなるようにワークＷを強制的に回転させる。
【００２７】
一方、支持台４０に組込まれているサーボモータは、アーム４５の先端を主軸台２０に向けて前進させる。これにより、主軸台３０とセンタ台５０とがガイドバー４１〜４４に沿って滑動し、ホームポジションから、主軸台２０側へ向かって前進する。主軸台３０及びセンタ台５０が主軸台２０に向けて前進することにより、ダイス２２とダイス３２とで、ワークＷが挟まれて押圧される。ダイス２２，３２の外周面に形成された凸部が、ワークＷの表面に転造される。
【００２８】
ワークＷの転造が終了した段階で、制御装置は、支持台４０のサーボモータにより、アーム４５の先端を主軸台２０から離す方向に移動させる。これにより、主軸台３０及びセンタ台５０が後退する。制御装置は、主軸台３０及びセンタ台５０を後退させるのに前後し、サーボモータ２３，３３，５７を停止し、ダイス２２，３２の回転とワークＷの回転を止める。主軸台３０及びセンタ台５０は、ホームポジションまで後退する。
【００２９】
以上のように、本実施形態の転造盤には、サーボモータ５７が設けられ、ワークＷの外周面の速度をダイス２２，３２の外周面の速度とが等しくなるように、ワークＷを強制的に回転させる。そのため、次のような作用効果を奏する。図４（ａ），（ｂ）を用いて説明する。
【００３０】
図４（ａ），（ｂ）は、第１の実施形態の転造盤の効果を示す説明図である。
ダイス２２，３２の外周面には、ワークＷに歯車等を転造するための複数の凸部２２ａ，３２ａが、それぞれ形成されている。図４（ａ）のように、ダイス２２とダイス３２とが回転し、凸部２２ａと凸部３２ａとでワークＷの表面を押圧して、ワークＷに凸部２２ａ，３２ａに対応する凹部Ｗａが形成される。
【００３１】
ここで、従来のようにワークＷが強制駆動されない場合には、ワークＷは、凸部２２ａと凸部３２ａとによって回転させられる。凸部２２ａ及び凸部３２ａが、ワークＷから離れると、ワークＷには外部からの回転力が与えられない。そのため、ワークＷの外周面の速度とダイス２２及びダイス３２の外周面の速度との間に差が生じ、転造精度が劣化することがあった。さらに、図４（ｂ）のように、凸部２２ａの間隔及び凸部３２ａの間隔が広い場合には、外周面の速度の狂いにより、凹部Ｗａの形成予定位置から完全にずれた位置に、凹部Ｗａが形成される場合があった。即ち、従来の転造盤では、転造可能な歯車に歯数の下限値があった。
【００３２】
これに対し、本実施形態の転造盤では、ワークＷの外周速度とダイス２２，３２の外周面の速度とが等しくなるように、ワークＷを強制的に回転させる。そのため、凸部２２ａ及び凸部３２ａがワークＷから離れても、ワークＷの外周面の速度とダイス凸部２２ａ及び凸部３２ａの外周面の速度とがずれることがない。よって、精度の高い転造が可能である。また、転造可能な歯車に歯数の制限がない。
【００３３】
［第２の実施形態］
図５は、本発明の第２の実施形態に係るダイスの断面図である。
【００３４】
前記第１の実施形態では、各ダイス２２及びダイス３２に、均等な間隔で凸部２２ａ，３２ａが形成されていた。これに対し、図５のダイス７１，７２の外周面には、均等な間隔で並んでいない凸部７１ａ，７２ａがそれぞれ形成されている。このダイス７１，７２は、第１の実施形態のダイス２２，３２の代わりに、転造盤の主軸２１，主軸３１に取付けられる。
【００３５】
このようなダイス７１，７２が取付けられた転造盤は、第１の実施形態と同様に動作し、サーボモータ２３，サーボモータ３３を回転させると共に、サーボモータ５７を回転させる。即ち、ダイス７１，７２を同期して回転させ、ワークＷの外周面の速度が、ダイス７１，７２の外周面の速度と等しくなるようにワークＷを回転させる。ダイス７１，７２とワークＷが回転した状態で、ダイス７１，７２でワークＷを挟ませ、ワークＷに転造圧力を与える。
【００３６】
このようにすると、ワークＷの外周面には、ダイス７１，７２の凸部７１ａ，７２ａに対応する複数の凹部が形成される。ダイス７１，７２の凸部７１ａ，７２ａが、円周方向にピッチが不均一に配置されているので、ワークＷに形成される凹部も、円周方向にピッチが不均一となる。
【００３７】
以上のように、本実施形態では、ワークＷにピッチが不均一の凹部を形成するが、ワークＷの外周面の速度と、ダイス７１，７２の外周面の速度とが常に等しいので、精度の高い転造ができる。
【００３８】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されず、種々の変形が可能である。その変形例としては、次のようなものがある。
（１） 図１の転造盤は、２個のダイス２２，３２又はダイス７１，７２でワークＷを挟む構成であるが、これに限定されず、３個或いは４個のダイスでワークＷを挟ませるようにしてもよい。
【００３９】
（２） 上記実施形態では、転造により、ワークＷに歯車の歯を形成する例を説明したが、これに限定されるものではなく、ねじ等を形成してもよい。
（３） 図１の転造盤は、サーボモータ２３，３３を持つが、これらを１台のサーボモータとし、主軸２１，３１をギヤやチェーン等で連結し、１台のサーボモータでダイス２２，３２を同期回転させてもよい。
【００４０】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、ダイスの外周面の速度に対するワークの外周面の速度が設定されてワークが強制的に回転するので、転造精度の高い転造盤を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る転造盤の要部を示す平面図である。
【図２】図１のＡＡ部断面を示す図である。
【図３】図１のセンタ台を示す側面図である。
【図４】第１の実施形態の転造盤の効果を説明するための説明図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係るダイスの要部を示す図である。
【図６】従来の転造盤の要部を示す構成図である。
【符号の説明】
１０ ベッド
２０，３０ 主軸台
２１，３１ 主軸
２２，３２ ダイス
２３，３３ サーボモータ
４０ 支持台
４１〜４４ ガイドバー
４５ アーム
５０ センタ台
５７ サーボモータ

Claims (4)

1. 外周面に転造用の凸部が形成されたダイスを回転可能にそれぞれ支持する複数のダイス支持手段と、
   前記複数のダイス支持手段の間でワークの一方の端を回転可能に支持し、ワークの他方の端を把持するワーク支持手段と、
   前記複数のダイス支持手段が支持した複数のダイスを同期させて回転させるダイス駆動手段と、
   前記複数のダイス支持手段を接近させて前記複数のダイスで前記ワークを挟ませ、前記凸部に対応する凹部を該ワークの外周面に転造する加圧手段と、
   前記ダイスの外周面の速度に対する前記ワークの外周面の速度比を任意に設定して該ワークを回転させ、前記複数のダイスが前記転造時に各ダイスの外周面に形成された前記凸部のいずれもが前記ワークの外周面に接触しない位相を持ち、該凸部のいずれもが該ワークの外周面に接触しないときでも該ワークを前記設定した速度比で強制的に回転させるワーク駆動手段と、
   を備え、
   前記ワーク支持手段は、前記ダイス支持手段の前記ワークへの接近方向と直交する方向に移動可能であることを特徴とする転造盤。
2. 前記ワーク駆動手段は、前記ワークの外周面の速度が前記ダイスの外周面の速度と等しくなるように該ワークを回転させることを特徴とする請求項１に記載の転造盤。
3. 前記各ダイスの外周面に形成された前記凸部は、該各ダイスの円周方向にピッチが不均一に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の転造盤。
4. 前記ダイス駆動手段を、前記各ダイスをそれぞれ回転させる複数のダイス用サーボモータで構成し、
   前記ワーク駆動手段を、前記ワークを回転させるワーク用サーボモータで構成したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の転造盤。

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