JP4675839B2 - 外スプラインの転造装置及び転造方法 - Google Patents

Description

本発明は外スプラインの転造装置及び転造方法に関する。

ワークと歯車状のローラダイスとを同期回転させながらローラダイスをワークに押し込むことでワークの外周部にスプラインを成形する転造装置が知られている。ワーク及びローラダイスの各回転軸にはシンクロギアが設けられ、このシンクロギアを締結することでワークとローラダイスとを同期回転させる構成が特許文献１に記載されている。
特開２００１−２３９３４２公報

しかし、ワークのスプラインの成形がほとんど完了したとき、ワークとローラダイスとが互いに噛み合ってシンクロギアと同様に作用するので、ワーク軸とダイス軸との間で回転駆動力が伝達される箇所がシンクロギア間とワーク−ローラダイス間との２箇所となる。

これにより、シンクロギアにガタなどがあるとシンクロギア間とワーク−ローラダイス間との間のギア比にずれを生じ、ローラダイスの歯とこれに対応するワーク外周のスプラインとの相対的な位置がずれる可能性がある。ワークはローラダイスより強度が低いので、この位置ずれに相当する分ワークが余計に押し込まれてワークのスプラインの精度が悪化する。

また、シンクロギアを設けずワーク側の回転軸とダイス側の回転軸とをそれぞれＮＣ制御によって同期させる方法も知られているが、２つの軸をＮＣ制御するための装置が必要となりコストが上昇する。

本発明は、コストの上昇を抑制しながらワークに成形されるスプラインの精度を向上させることを目的とする。

本発明のある態様によれば、加工対象であるワークと一体回転するワーク軸と、複数の加工歯を外周に有するローラダイスと一体回転するダイス軸と、ワーク軸又はダイス軸を回転駆動する軸駆動手段と、ワーク軸及びダイス軸にそれぞれ設けられ、互いに噛み合うことでワーク軸の回転とダイス軸の回転とを同期させるシンクロギアと、ワーク軸とダイス軸とが同期回転しているとき、ローラダイスをワークに押し込む押し込み手段と、ローラダイスの押し込み量が全押し込み量の一部である所定の押し込み量を超えたとき、シンクロギアの締結を解除するシンクロギア解放手段とを備え、ローラダイスはワーク及びシンクロギアより幅が大きく、シンクロギア解放手段は、ダイス軸又はワーク軸を軸方向にスライドさせるスライド機構によってシンクロギアの締結を解除し、押し込み手段は、シンクロギアの締結を解除した後、ローラダイスの押し込み量が全押し込み量となるまでローラダイスをさらに押し込むことを特徴とする外スプラインの転造装置が提供される。
また、本発明の別の態様によれば、加工対象であるワークと一体回転するワーク軸と、複数の加工歯を外周に有するローラダイスと一体回転するダイス軸と、ワーク軸又はダイス軸を回転駆動する軸駆動手段と、ワーク軸及びダイス軸にそれぞれ設けられ、互いに噛み合うことでワーク軸の回転とダイス軸の回転とを同期させるシンクロギアと、ダイス軸に設けられるシンクロギアとダイス軸との間に設けられ、シンクロギアが一方に回転するときシンクロギアとダイス軸との間を締結し、他方に回転するときシンクロギアとダイス軸との間を解放するワンウェイクラッチと、ワーク軸とダイス軸とが同期回転しているとき、ローラダイスをワークに押し込む押し込み手段と、ローラダイスの押し込み量が全押し込み量の一部である所定の押し込み量を超えたとき、ワーク軸又はダイス軸を逆回転させることでシンクロギアの締結を解除するシンクロギア解放手段とを備え、押し込み手段は、シンクロギアの締結を解除した後、ローラダイスの押し込み量が全押し込み量となるまでローラダイスをさらに押し込むことを特徴とする外スプラインの転造装置が提供される。

本発明によれば、ワーク軸とダイス軸とをシンクロギアで同期回転させながらローラダイスをワークに押し込んでワークにスプラインを形成する際に、ローラダイスの押し込み量が所定量を超えたときシンクロギアの締結を解除することにより、ワーク軸とダイス軸との間で回転駆動力が伝達される箇所が１箇所となり、シンクロギアの噛み合いとワーク−ローラダイス間の噛み合いとの間にずれを生じることがないので、ワークのスプラインの精度を向上させることができる。また、ワーク軸及びダイス軸の２つの軸をＮＣ制御する必要がないのでコストの上昇を抑えることができる。

以下では図面等を参照して本発明の実施の形態について詳しく説明する。

（第１実施形態）
図１は本実施形態における外スプラインの転造装置を示す概略構成図である。転造装置１には、加工対象であるワーク２が取り付けられるワーク軸３と、歯車状のローラダイス４が取り付けられるダイス軸５とが平行に近接して配設される。ワーク軸３及びダイス軸５には一対のシンクロギア６、７が互いに噛み合う位置に設けられる。ワーク軸が駆動されることで駆動力がシンクロギア６、７を介してダイス軸５へ伝達され、ワーク軸３及びダイス軸５は同期回転する。

ダイス軸５は、ローラダイス４が取り付けられる部分５ａと、シンクロギア７が取り付けられる部分５ｂと、それらを連結するユニバーサルジョイント５ｃとによって構成される。ダイス軸５にはダイス軸５全体を軸方向にスライドさせるスライド機構８（シンクロギア解放手段）と、ローラダイス４をワーク２に押し込む押し込み機構９（押し込み手段）とが設けられる。これにより、ダイス軸５は軸方向に移動可能であり、ローラダイス４はシンクロギア７に対して径方向に移動可能である。

ローラダイス４を径方向にワーク側へ移動させワーク２に押し込んでいくと、ワーク２の外周にはローラダイスの歯形によってスプラインが形成される。これにより、例えばクラッチドラムなどを成形することができる。

図２はダイス軸を軸方向へスライドさせた状態を示す概略構成図である。ダイス軸５をスライドさせるとシンクロギア６、７の締結が解除される。また、シンクロギア６、７及びワーク２はともにローラダイス４より幅が狭くなっているので、シンクロギア６、７の締結が解除されてもワーク２とローラダイス４との接触は保持される。

次に図３のフローチャートを参照しながら本実施形態における外スプラインの転造装置の作動について説明する。

ステップＳ１では、ワーク軸３とダイス軸５とを同期回転させる。この時点では、まだローラダイス４はワーク２と接触していない。

ステップＳ２では、ワーク２にスプラインを成形するためにローラダイス４に送りを与えてローラダイス４をワーク２に押し込んでいく。これによりローラダイス４がワーク２と接触すると、ワーク２がローラダイス４の歯によって押しつけられて塑性変形し、ワーク２にスプラインが形成される。

ステップＳ３では、押し込み量が所定押し込み量を超えたか否かを判定する。押し込み量が所定押し込み量を超えたときステップＳ４へ進み、押し込み量が所定押し込み量以下であるときステップＳ２へ戻ってローラダイス４をワーク２にさらに押し込む。所定押し込み量は、ローラダイス４の全押し込み量の一部であり、スプラインの成形がほぼ完了したことを判断できる程度の値に設定される。所定押し込み量は例えばワーク２にスプラインを形成するのに必要な全押し込み量の９割に設定される。

ローラダイス４の押し込み量が所定押し込み量となると、ワーク２とローラダイス４とは十分噛み合い、シンクロギア６、７が締結していなくてもダイス軸５はワーク軸３と同期回転する。

ステップＳ４では、ダイス軸５を軸方向へスライドさせてシンクロギア６、７の締結を解除する。図２に示すようにダイス軸５を軸方向へスライドさせることでシンクロギア６、７の締結は解除されるが、ローラダイス４はワーク２より幅が広いのでローラダイス４とワーク２との接触は保持される。

ステップＳ５では、ローラダイス４の押し込み量が全押し込み量となるまでローラダイス４をワーク２に押し込むことでワーク２の仕上げ転造が行われる。これにより、ワーク２にはローラダイス４の歯形に対応するスプラインが形成される。

以上のように本実施形態では、ワーク軸３とダイス軸５とをシンクロギア６、７で同期回転させながらローラダイス４をワーク２に押し込むことでワーク２にスプラインを形成する際に、ローラダイス４の押し込み量が所定量を超えたときダイス軸５をスライドさせることでシンクロギア６、７の締結を解除することにより、ワーク軸３とダイス軸５との間で回転駆動力が伝達される箇所が１箇所となり、シンクロギア６、７の噛み合いとワーク−ローラダイス間の噛み合いとの間にずれを生じることがないので、ワーク２のスプライン精度を向上させることができる。（請求項１、３、５に対応）
また、ワーク軸３及びダイス軸５のうちワーク軸３のみを回転駆動することで、ダイス軸５に回転駆動させるための機構を設ける必要がなく、軸方向にスライドさせる軸と回転駆動する軸とを別々にすることができるので、構造が複雑化することを防止できる。（請求項２に対応）
（第２実施形態）
図４は本実施形態における外スプラインの転造装置を示す概略構成図である。本実施形態では転造装置２０の構造は第１実施形態と同様であり、第１実施形態のスライド機構８が設けられない代わりにワンウェイクラッチ２１が設けられる。ワンウェイクラッチ２１はシンクロギア７とダイス軸５との間に設けられ、シンクロギア７の回転とダイス軸５の回転を断続可能である。ワーク軸３及びシンクロギア６の回転によってシンクロギア７が一方に回転するときワンウェイクラッチ２１が締結してダイス軸５が同期回転し、ワーク軸３及びシンクロギア６が逆回転してシンクロギア７が逆回転するときワンウェイクラッチ２１が解放状態となってダイス軸に回転駆動力は伝達されない。

次に図５のフローチャートを参照しながら本実施形態における外スプラインの転造装置の作動について説明する。

ステップＳ１１では、ワーク軸３とダイス軸５とを同期回転させる。このとき、ダイス軸５はワンウェイクラッチ２１が締結する側に回転する。この時点では、まだローラダイス４はワーク２と接触していない。

ステップＳ１２では、ワーク２にスプラインを成形するためにローラダイス４に送りを与えてローラダイス４をワーク２に押し込んでいく。これによりローラダイス４がワーク２と接触すると、ワーク２がローラダイス４の歯によって押しつけられて塑性変形し、ワーク２にスプラインが形成される。

ステップＳ１３では、押し込み量が所定押し込み量を超えたか否かを判定する。押し込み量が所定押し込み量を超えたときステップＳ１４へ進み、押し込み量が所定押し込み量以下であるときステップＳ１２へ戻ってローラダイス４をワーク２にさらに押し込む。所定押し込み量は、第１実施形態と同様にローラダイス４の全押し込み量の一部であり、スプラインの成形がほぼ完了したことを判断できる程度の値に設定される。

ステップＳ１４では、ワーク軸３を逆回転させる。これにより、ダイス軸５とシンクロギア７との間のワンウェイクラッチ２１の締結が解除され、シンクロギア７の回転はダイス軸に伝達されなくなる。これにより、ワーク軸３からダイス軸５へとシンクロギア６、７を介して回転駆動力が伝達されることはないが、ワーク２とローラダイス４とが噛み合っているのでワーク軸３とダイス軸５とは同期回転する。

ステップＳ１５では、ローラダイス４の押し込み量が全押し込み量となるまでローラダイス４をワーク２に押し込むことでワーク２の仕上げ転造が行われる。これにより、ワーク２にはローラダイス４の歯形に対応するスプラインが形成される。

以上のように本実施形態では、ワーク軸３とダイス軸５とをシンクロギア６、７で同期回転させながらローラダイス４をワーク２に押し込むことでワーク２にスプラインを形成する際に、ローラダイス４の押し込み量が所定量を超えたときダイス軸５を逆回転させることでシンクロギア６、７の締結を解除することにより、ワーク軸３とダイス軸５との間で回転駆動力が伝達される箇所が１箇所となり、シンクロギア６、７の噛み合いとワーク−ローラダイス間の噛み合いとの間にずれを生じることがないので、ワーク２のスプライン精度を向上させることができる。（請求項１、４、５に対応）
以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能である。

例えば、第１、第２実施形態ではワーク軸３のみを駆動しているが、ダイス軸５のみを駆動しても同様の作用効果を得ることができる。

また、第１実施形態においてスライド機構８はダイス軸５を軸方向にスライドさせるものであるが、これに代えてワーク軸３をスライドさせるものであってもよい。

第１実施形態における外スプラインの転造装置の構成を示す概略構成図である。 ダイス軸を軸方向へスライドさせた状態を示す概略構成図である。 第１実施形態における外スプラインの転造装置の作動を示すフローチャートである。 第２実施形態における外スプラインの転造装置の構成を示す概略構成図である。 第２実施形態における外スプラインの転造装置の作動を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 転造装置
２ ワーク
３ ワーク軸
４ ダイス
５ ダイス軸
６ シンクロギア
７ シンクロギア
８ スライド機構（シンクロギア解放手段）
９ 押し込み機構（押し込み手段）
２０ 転造装置
２１ ワンウェイクラッチ（シンクロギア解放手段）

Claims (3)

1. 加工対象であるワークと一体回転するワーク軸と、
   複数の加工歯を外周に有するローラダイスと一体回転するダイス軸と、
   前記ワーク軸又は前記ダイス軸を回転駆動する軸駆動手段と、
   前記ワーク軸及び前記ダイス軸にそれぞれ設けられ、互いに噛み合うことで前記ワーク軸の回転と前記ダイス軸の回転とを同期させるシンクロギアと、
   前記ワーク軸と前記ダイス軸とが同期回転しているとき、前記ローラダイスを前記ワークに押し込む押し込み手段と、
   前記ローラダイスの押し込み量が全押し込み量の一部である所定の押し込み量を超えたとき、前記シンクロギアの締結を解除するシンクロギア解放手段と、
   を備え、
   前記ローラダイスは前記ワーク及び前記シンクロギアより幅が大きく、
   前記シンクロギア解放手段は、前記ダイス軸又は前記ワーク軸を軸方向にスライドさせるスライド機構によって前記シンクロギアの締結を解除し、
   前記押し込み手段は、前記シンクロギアの締結を解除した後、前記ローラダイスの押し込み量が全押し込み量となるまで前記ローラダイスをさらに押し込むことを特徴とする外スプラインの転造装置。
2. 加工対象であるワークと一体回転するワーク軸と、
   複数の加工歯を外周に有するローラダイスと一体回転するダイス軸と、
   前記ワーク軸又は前記ダイス軸を回転駆動する軸駆動手段と、
   前記ワーク軸及び前記ダイス軸にそれぞれ設けられ、互いに噛み合うことで前記ワーク軸の回転と前記ダイス軸の回転とを同期させるシンクロギアと、
   前記ダイス軸に設けられるシンクロギアと前記ダイス軸との間に設けられ、前記シンクロギアが一方に回転するとき前記シンクロギアと前記ダイス軸との間を締結し、他方に回転するとき前記シンクロギアと前記ダイス軸との間を解放するワンウェイクラッチと、
   前記ワーク軸と前記ダイス軸とが同期回転しているとき、前記ローラダイスを前記ワークに押し込む押し込み手段と、
   前記ローラダイスの押し込み量が全押し込み量の一部である所定の押し込み量を超えたとき、前記ワーク軸又は前記ダイス軸を逆回転させることで前記シンクロギアの締結を解除するシンクロギア解放手段と、
   を備え、
   前記押し込み手段は、前記シンクロギアの締結を解除した後、前記ローラダイスの押し込み量が全押し込み量となるまで前記ローラダイスをさらに押し込むことを特徴とする外スプラインの転造装置。
3. 前記軸駆動手段は前記ワーク軸を回転駆動することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の外スプラインの転造装置。

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