JP4575965B2 - 転造盤 - Google Patents

Description

本発明は、ワークに対して転造圧力を与えてワークの表面に、例えば、ねじを形成する転造丸形ダイスを用いた転造盤に関するものである。

図５（ａ）、（ｂ）は、従来の転造丸形ダイスを示す構成図であり、同図（ａ）は転造丸形ダイスの正面図を示し、同図（ｂ）は転造丸形ダイスの側面図を示している。

この転造丸形ダイス（以下、単にダイスという）１０は、図示しない円柱状のワークの外周面に、螺旋状のねじ溝を形成するものであり、ワークの外径と関連した外径を持つ円筒状の部材で構成されている。

ダイス１０の中心孔１１に面する内周面１２には、溝１３が形成されている。溝１３は、転造盤の主軸に設けられたキーに嵌合するものである。ダイス１０の外周面１４には、螺旋状の凸部１５が形成されている。凸部１５は、ワークにねじ溝を陰刻するものである。凸部１５の高さｈ、ピッチｐ、条数等は、ワークに転造するねじの種類に応じて異なる。

ワークに転造加工を施してねじを転造する場合には、同様の構成の２個のダイス１０が対をなして用いられる。転造盤には、２本の主軸が設けられ、２個のダイス１０がそれぞれの主軸に装着される。転造盤は、２本の主軸を回転させてダイス１０を同期して回転させるとともに、２本の主軸を接近させる。これにより、ダイス１０間でワークが挟まれて加圧される。ワークは、転造ダイス１０の回転方向とは逆方向に回転する。ダイスが１〜２回転すると、ワークの外周面に凸部１５によるねじが形成される。

図５（ａ）、（ｂ）のダイス１０は、高速度鋼等の母材を加工して形成したものであるが、次に示す特許文献１には、凸部１５の形成される外周部分を別部材で構成して取替えを可能にしたダイスが、記載されている。また、特許文献２には、対をなすダイス１０の位置決めが容易なダイス１０が、記載されている。

特開２００１−１０５０７４号公報 実用新案登録第２５８９６４７号公報

しかしながら、従来のダイス１０には、次のような課題があった。
転造盤の主軸に装着するダイス１０は、ねじの種類ごとに異なる。例えば、日本工業規格（ＪＩＳ）に規定されるＭ１０＊１．５のねじをワークに転造する際には、凸部１５のピッチｐが１．５［ｍｍ］のダイス１０が用いられる。Ｍ８＊１．２５のねじをワークに転造する際には、凸部１５のピッチｐが１．２５［ｍｍ］のダイス１０が使用される。即ち、生産するねじの種類を切替えるごとに、ダイス１０を交換するという段取りを行う必要があった。よって、少数ロットのねじを多品種生産する際には、段取りに要する手間と時間が増加し、生産効率を悪化させていた。

さらに、ダイス１０の外径は、使用される転造盤によっても異なるが、通常、ワークの外径に対して十分大きくなっており、例えばＭ１０のねじの転造を行うダイスの外径は、９０［ｍｍ］以上である。このような外径の大きなダイス１０をねじの種類ごとにそろえるには、費用がかさむという問題もあった。

本発明は、以上のような現状に鑑みてなされた発明であり、生産効率を向上できると共に、ねじ生産者の費用負担を軽減できる転造丸形ダイスを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の第１の観点に係る転造丸形ダイスは、円柱状をなし、転造盤の持つ主軸に取付けられ、当該主軸が軸を中心にして回転することにより回転させられると共に、回転可能なワークに当該円柱状の外周面が押圧され、当該ワークに凹凸を転造する転造丸形ダイスにおいて、当該転造丸形ダイスを、その中心軸が前記主軸の軸と同軸になるように当該主軸に取付けるための取付け部を備え、前記円柱状の外周面は、複数の加工面で構成され、互いに異なる種類の前記凹凸を前記ワークに転造するための凸部が、当該複数の加工面に分けて形成されていることを特徴とする。複数の加工面は、例えば、当該ダイスの円周を複数に分割した領域から構成される。

このような構成を採用したことにより、１個の転造丸形ダイスで種類の異なる凹凸をワークに転造できるようになる。

上記目的を達成するために、本発明の第２の観点に係る転造方法は、互いに平行な第１の主軸及び第２の主軸と、当該第１及び第２の主軸間の距離を調整する距離調整手段と、当該第１及び第２の主軸を駆動して回転させる駆動手段と、当該第１及び第２の主軸の間でワークを回転可能に支持するセンタ台とを備える転造盤を用いてワークに所望の凹凸を転造する転造方法において、前記第１の主軸及び第２の主軸に同軸にそれぞれ取付けられ、おのおのが円柱状をなし、その外周面には互いに種類の異なる凹凸を転造するための凸部が形成された複数の加工面が配置され、当該複数の加工面のうちの１つには前記所望の凹凸を転造するための凸部が形成された第１の転造丸形ダイス及び第２の転造丸形ダイスを、前記駆動手段により回転させる処理と、前記所望の凹凸を転造するための凸部が形成された前記第１の転造丸形ダイスの加工面及び前記第２の転造丸形ダイスの加工面が対向する期間内に、前記距離調整手段により前記第１の主軸と第２の主軸との間隔を狭め、当該第１の転造丸形ダイスと当該第２の転造丸形ダイスとの間に前記ワークを挟ませ、前記ワークの表面に前記凸部に対応する凹凸を転造させる処理と、を行うことを特徴とする。なお、駆動手段は、例えば、第１と第２の主軸を、同期して回転させ、回転角度を制御して回転させ、或いは正逆回転させることが可能なように構成される。

以上詳細に説明したように、本発明によれば、一対の転造丸形ダイスで複数種類の凹凸の転造が可能になるので、生産効率を向上できると共に、生産者の費用負担を軽減できる。

［第１の実施形態］
図１（ａ）、（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る一対の転造丸形ダイス２０、３０をそれぞれ示す図である。

転造丸形ダイス（以下、単に「ダイス」という）２０とダイス３０とは、ねじを転造する際に用いられる治具であり、２個のダイス２０及びダイス３０が対をなして用いられる。各ダイス２０及びダイス３０は、例えば高速度鋼や炭素鋼等でそれぞれ構成され、円柱状をなしている。

図１（ａ）のダイス２０の外周面には、円柱状の中心軸方向に平行な４本の溝２１、２２、２３、２４が形成され、これらの溝２１〜２４により、ダイス２０の外周面が４つの加工面２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄに区分されている。各加工面２５ａ〜２５ｄには、それぞれ異なったねじを転造するためのすじ状の凸部２６ａ〜２６ｄがそれぞれ形成されている。また、ダイス２０の中心には、中心軸と同軸の中心孔２７が形成され、中心孔２７に面するダイス２０の内周面２７には、溝２８が形成されている。中心孔２７及び溝２８は、後述する転造盤にダイス２０を取り付ける取付け部となる。

一方、図１（ｂ）のダイス３０の外周面にも、ダイス２０と同様、円柱状の中心軸方向に平行な４本の溝３１、３２、３３、３４が形成され、これらの溝３１〜３４により、ダイス３０の外周面が４つの加工面３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄに区分されている。各加工面３５ａ〜３５ｄには、それぞれ異なったねじを転造するためのすじ状の凸部３６ａ〜３６ｄがそれぞれ形成されている。ダイス３０の中心には、中心軸と同軸の中心孔３７が形成され、中心孔３７に面するダイス３０の内周面３７には、溝３８が形成されている。中心孔３７及び溝３８は、転造盤にダイス３０を取り付ける取付け部となる。

ダイス２０の加工面２５ａに形成された凸部２６ａと、ダイス３０の加工面３５ａに形成された凸部３６ａとは、同じ種類の例えばＭ１０＊１．５のねじ（呼び径が１０［ｍｍ］でピッチが１．５［ｍｍ］のねじ）を転造するものである。

ダイス２０に形成された凸部２６ｂと、ダイス３０に形成された凸部３６ｂとは、同じ種類の例えばＭ８＊１．２５のねじ（呼び径が８［ｍｍ］でピッチが１．２５［ｍｍ］のねじ）を転造するものである。

ダイス２０に形成された凸部２６ｃと、ダイス３０に形成された凸部３６ｃとは、同じ種類の例えばＭ１２＊１．７５のねじ（呼び径が１２［ｍｍ］でピッチが１．７５［ｍｍ］のねじ）を転造するものである。
ダイス２０に形成された凸部２６ｄと、ダイス３０に形成された凸部３６ｄとは、同じ種類の例えばＭ１６＊２のねじ（呼び径が１６［ｍｍ］でピッチが２［ｍｍ］のねじ）を転造するものである。

ダイス２０、３０は、次の図2のような転造盤に取付けられる。
図2は、図1（ａ），（ｂ）のダイス２０、３０が装着される転造盤４０の概要を示す構成図である。

転造盤４０には、２本の主軸４１、４２と、主軸４１、４２を平行に支持するダイス台４３、４４と、ワークＷを回転自在に支持するセンタ台４５と、各主軸４１、４２をそれぞれ回転させるサーボモータ４６、４７と、ダイス台４４をダイス台４３側に移動させる位置調整手段としてのサーボモータ４８と、位置センサ４９と、２個の角度センサ５０、５１と、図示しないＮＣ制御装置とを備えている。

各主軸４１、４２は柱状をなし、その外周面には、各ダイス２０、３０の溝２８、３８に係合する図示しないキーがそれぞれ設けられている。センタ台４５は、例えば主軸４１側に移動可能になっている。モータ４８は、ダイス台４４を移動させる。位置センサ４９は、ダイス台４４の位置を検出するものである。角度センサ５０、５１は、主軸４１、４２の回転角度を検出するものである。ＮＣ制御装置は、サーボモータ４６、４７を同方向に同期して回転させる機能と、モータ４８を駆動してダイス台４４を移動させて主軸４１、４２間の距離を調整する機能を有する。

次に、転造盤４０を用いて例えば、Ｍ１０＊１．５とＭ８＊１．２５のねじとを転造する転造方法を、説明する。
図３は、ねじの転造方法を示す概念図である。

ワークＷをセンタ台４５に取付けた後に、段取りを行う。この段取りでは、主軸４１、４２に、各ダイス２０、３０の中心孔２７、３７を嵌合させる。これにより、主軸４１、４２に設けられたキーと各ダイス２０、３０の溝２８、３８が係合し、主軸４１、４２に対してダイス２０、３０が回転しないように取付けられる。さらに、主軸４１、４２のいずれか一方をわずかに回転させて、主軸４１に取付けられたダイス２０の加工面２５ａ〜２５ｄ上のすじ状の凸部２６ａ〜２６ｄと、ダイス３０の加工面３５ａ〜３５ｄ上のすじ状の凸部３６ａ〜３６ｄとの相対位置関係を調整し、凸部２６ａ〜２６ｄで転造されるワークＷのねじ凹部と、凸部３６ａ〜３６ｄで転造されるワークＷのねじ凹部との位相ずれをなくしておく。なお、ダイス２０、３０と主軸４１、４２とに係合手段を設け、ダイス２０、３０を主軸４１、４２に取付けた状態でその位相ずれがなくなるようにしてもよい。

段取りが終了した後、転造盤を稼働する。転造盤４０のＮＣ制御装置は、サーボモータ４６、４７を駆動し、主軸４１、４２を所定の回転速度で回転させる。ＮＣ制御装置は、位置センサ４９から与えられる主軸４２の位置情報を参照した数値制御により、モータ４８を駆動し、主軸４２を主軸４１側に所定量接近させる。

転造盤４０のＮＣ制御装置は、角度センサ５０、５１から与えられる主軸４１、４２の回転角度に基づき、ダイス２０、３０の回転角度を検出している。ＮＣ制御装置は、回転角度から加工面２５ａと加工面３５ａとが対向する状態になったことを検知したときに、モータ４８を駆動し、図３のように、主軸４２を主軸４１側へ移動させ、ダイス２０とダイス３０とでワークＷを挟ませて、ワークＷに転造圧力を加えさせる。ワークＷには、加工面２５ａと加工面３５ａが押圧される。主軸４１、４２は、継続して回転しているので、ワークＷも回転し、ワークＷの外周面には、すじ状の凸部２６ａ、３６ａに対応する凹部が螺旋状に転造される。ワークＷに螺旋状の凹部が転造されることにより、Ｍ１０＊１．５のねじが形成される。

転造盤４０のＮＣ制御装置は、主軸４１、４２の回転に伴って、加工面２５ａと加工３５ａとが対向しなくなる前に、モータ４８を駆動して主軸４２を主軸４１から離して元の位置に戻す。これにより、ワークＷへの転造は終了する。転造盤４０のＮＣ制御装置は、サーボモータ４６、４７を停止させると共に、モータ４８を停止させる。

サーボモータ４６、４７及びモータ４８が停止した状態で、新たなワークＷをセンタ台４５に取付ける。センタ台４５に新たなワークＷを取付けた後に、転造盤を再び稼働すると、転造盤４０のＮＣ制御装置は、サーボモータ４６、４７を駆動して主軸４１、４２を所定の回転速度で回転させると共に、モータ４８を駆動して主軸４２を主軸４１側に所定量接近させる。

転造盤４０のＮＣ制御装置は、角度センサ５０、５１から与えられるダイス２０、３０の回転角度に基づき、加工面２５ｂと加工面３５ｂとが対向する状態になったときに、モータ４８を駆動し、主軸４２を主軸４１側へ移動させ、ダイス２０とダイス３０とでワークＷを挟ませて、ワークＷに転造圧力を加えさせる。ワークＷには、加工面２５ｂと加工面３５ｂが押圧される。主軸４１、４２は、継続して回転しているので、ワークＷも回転し、ワークＷの外周面には、すじ状の凸部２６ｂ，３６ｂに対応する凹部が螺旋状に転造される。ワークＷに螺旋状の凹部が転造されることにより、Ｍ８＊１．２５のねじが形成される。

転造盤４０のＮＣ制御装置は、主軸４１、４２の回転に伴って、加工面２５ｂと加工面３５ｂとが対向しなくなる前に、モータ４８を駆動して主軸４２を主軸４１から離して元の位置に戻す。これにより、ワークＷへの転造は終了する。

以上のように、本実施形態のダイス２０、３０では、その外周面に互いに異なるねじを形成するための複数の加工面２５ａ〜２５ｄ、３５ａ〜３５ｄを配置しているので、１対のダイス２０、３０で複数種類のねじが転造できる。よって、生産者がそろえるダイス２０、３０の数量を減じることができ、生産者の負担を低減できる。また、１対のダイス２０、３０で、複数種類のねじが形成できるので、１対のダイス２０、３０で転造可能なねじを連続して生産する場合、ダイス２０、３０を取替える必要がない。即ち、段取りに要する手間と時間が削減でき、生産効率を大幅に向上できる。

［第２の実施形態］
図４は、本発明の第２の実施形態に係る転造丸形ダイス７０を示す構成図である。

このダイス７０は、柱状のダイス本体７１と、複数の例えば２個の外郭部材７２、７３とで構成されている。ダイス本体７１には、柱状の中心軸と同軸の孔７１ａが形成されると共に、孔７１ａに面するダイス本体７１の内周面には、溝７１ｂが形成されている。孔７１ａ及び溝７１ｂは、例えば第１の実施形態で示した転造盤４０の主軸４１、４２に取付けられる取付部である。

外郭部材７２、７３は、ねじ７４により、着脱自在にダイス本体７１に取付けられている。外郭部材７２、７３は、ダイス本体７１と相まって円柱状をなす。外郭部材７２、７３の円柱状の外周面に相当する位置は、加工面７２ａ、７３ａになる。加工面７２ａ、７３ａには、互いに異なるねじを転造するためのすじ状の凸部７２ｂ、７３ｂが、それぞれ形成されている。

このようなダイス７０は、第１の実施形態のダイス２０、３０と同様に、２個が対となって、転造盤４０の主軸４１、４２に取付けられる。２個のダイス７０が取付けられた転造盤４０は、第１の実施形態と同様にして、ワークＷにねじを転造する。

以上のように、この第２の実施形態のダイス７０は、第１の実施形態のダイス２０、３０と同様に、異なる種類のねじを転造するための加工面７２ａ、７３ａを複数持つので、第１の実施形態と同様の効果を奏する。さらに、ダイス７０の外郭部材７２、７３は、取替えが可能なので、破損や減耗が発生した場合でも、その破損や減耗が発生した外郭部材７２又は７３を取替えるだけよい。その上、ねじを転造する際の生産計画にしたがって、異なる種類のねじを転造するための、外郭部材７２、７３をダイス本体７１に取付けておけば、ダイス７０を主軸４１、４２に取付ける段取りの回数を減少させることが可能となって、合理的になる。

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） 各ダイス２０、３０の外周面を構成する加工面２５ａ〜２５ｄの数は、４個に限定されず、ねじの太さに応じて可変である。例えば、ダイス７０と同様に２個にしてもよい。
（２） ダイス７０の外郭部材７２、７３の数は、２個に限定されず、ねじの太さに応じて可変である。例えば、ダイス２０、３０と同様に、４個でもよい。
（３） ダイス２０、３０、７０の加工面には、ねじを転造する凸部が形成されているが、ねじ以外のものを転造する凸部を形成し、ねじ以外の例えばギア等を転造する構成にしてもよい。

本願の第１の実施形態に係る一対の転造丸形ダイスを示す構成図である。 転造丸形ダイスが装着される転造盤の概要を示す構成図である。 ねじの転造方法を示す概念図である。 本願の第２の実施形態に係る転造丸形ダイスを示す構成図である。 従来の転造丸形ダイスを示す正面図及び側面図である。

符号の説明

２０、３０、７０ 転造丸形ダイス
２５ａ〜２５ｄ、３５ａ〜３５ｄ、７２ａ、７３ａ 加工面
２６ａ〜２６ｄ、３６ａ〜３６ｄ、７２ｂ、７３ｂ 凸部
４０ 転造盤
４１、４２ 主軸
７１ ダイス本体
７２、７３ 外郭部材

Claims (1)

1. 互いに平行な第１の主軸と第２の主軸と、
   前記第１の主軸と前記第２の主軸間の距離を調整する距離調整手段と、
   前記第１の主軸及び前記第２の主軸を正逆回転させる駆動手段と、
   少なくとも２つの外郭部材が転造丸形ダイス本体に取付けられ、当該各外郭部材の外周面全面に１８０度以下の角度の範囲でワークを各外郭部材ごとに異なる形状に加工することができる加工面を備え、前記第１の主軸と同軸になるように前記第１の主軸に取付けられた円柱状の第１の転造丸形ダイスと、
   少なくとも２つの外郭部材が転造丸形ダイス本体に取付けられ、当該各外郭部材が前記第１の転造丸形ダイスの各外郭部材の加工面に対応する加工面を備え、前記第２の主軸と同軸になるように前記第２の主軸に取付けられた円柱状の第２の転造丸形ダイスと、
   を有し、
   前記第１の転造丸形ダイスと前記第２の転造丸形ダイスの前記外郭部材それぞれは、前記第１の主軸に平行な方向のねじによって、前記転造丸形ダイス本体に取り付けられ、
   前記駆動手段は、前記第１の主軸と前記第２の主軸とを回転させ、前記第１の主軸と前記第２の主軸の回転角度に基づいて前記第１の転造丸形ダイスの加工面と当該加工面に対応する前記第２の転造丸形ダイスの加工面とが対向する状態になったことを検知したときに、前記距離調整手段に前記第１の転造丸形ダイスの加工面と前記第２の転造丸形ダイスの加工面とでワークを挟ませ、前記第１の主軸と前記第２の主軸を正逆回転させることにより、前記第１の転造丸形ダイスと前記第２の転造丸形ダイスを正逆回転することによって、前記第１の転造丸形ダイスの加工面と前記第２の転造丸形ダイスの加工面を正逆回転することにより前記ワークを加工する、
   ことを特徴とする転造盤。

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