JP4885621B2 - リング状溝逐次転造方法及びリング状溝逐次転造装置 - Google Patents

Description

本発明は、リング状溝逐次転造方法及びリング状溝逐次転造装置に関するものであり、特に、車両用クラッチ板等のワークに微細な溝を精密成形できるようにしたリング状溝逐次転造方法及びリング状溝逐次転造装置に関するものである。

従来、ディスク状ワーク（素材）たとえばクラッチ板の摩擦係合面にはリング状溝が形成される。この溝を加工する場合、専用のプレス専用機を用いた方法が広く普及している（例えば、特許文献１参照）。この方法では、金型面に溝形状に応じたリング状の突起状刃部を形成し、該金型面を前記ワークに大きな力で加圧することにより、ワーク表面にリング状溝をプレス成形している。
特開平１１−３０３９１１号公報

ところで、上記従来例では、金型面をワーク面に大きなプレス力を加えて溝を成形しているので、加工ダレ（又は盛り上がり）などの不具合が生じ易く、加工精度の高い要求品質に対応することが困難であった。又、従来のプレス専用機では、刃部先端に大きなプレス圧力が一時的に集中するので、刃具寿命が短くなるという欠点があった。加えて、従来例では、大型のプレス装置が必要となり、刃具費と設備費を含めたイニシャルコスト及びランニングコストが高いという問題があった。

そこで、加工ダレなどの不具合を解消し、加工精度の高い要求品質に容易に対応でき、大幅なコスト低減が図られるようにするために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明は該課題を解決することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、先端側傾斜面に溝転造用突条部が形成されてなる円錐台形ダイスを用いたリング状溝逐次転造方法であって、ワーク治具にクランプされたワークの上面に前記ダイスの溝転造用突条部を押し付けながら、該ダイス及び前記治具を互いに同期回転させることにより、前記ワーク上面に溝を逐次転造加工するリング状溝逐次転造方法を提供する。

この構成によれば、治具上にワークをクランプした後、該ワークの上面に前記ダイスの溝転造用突条部を押し付けながら、ダイス及び治具を互いに同期回転させる。すると、ワークの上面には、突条部に見合った寸法形状のリング状溝が逐次転造される。この成形加工時では、突条部をワーク上面に一定の力で押付けた状態で逐次転造するので、成形加工に伴い変化するリング状溝の深さに応じて、突条部がワーク側に逐次微小変位して、ミクロンレベルの精密溝加工が行われる。この場合、ダイスの突条部はワーク片面に線接触した状態となり、溝の幅方向に位置ずれしないので、溝付け加工ダレ等の不具合の発生がなくなる。

請求項２記載の発明は、ワーク治具を備えた回転テーブルの上方に、先端側傾斜面に溝転造用突条部を形成してなる円錐台形ダイスが昇降可能、且つ、回転駆動可能に設けられていると共に、該ダイスの突条部を前記ワークの上面に押し付けるための押付け手段が配設され、前記ダイス及び回転テーブルは同期回転して駆動されるように構成したリング状溝逐次転造装置を提供する。

この構成によれば、回転テーブルの治具にワークをクランプした後、円錐台形のダイスを治具側に下降させて、該治具上のワーク上面にダイスの溝転造用突条部を押付け手段で押し付けながら、ダイス及び回転テーブルの治具を互いに同期して回転駆動する。すると、ワークの上面には、突条部に見合った寸法形状のリング状溝が逐次転造される。

この逐次転造中、ダイスの突条部は、押付け手段でリング状溝の加工深さに応じて、ワーク側に逐次微小変位して、ミクロンレベルの精密溝加工が行われる。又、ワーク片面に溝を逐次転造していくので、大がかりなプレス設備が不要になるだけでなく、刃具寿命が長くなり、設備費及び刃具交換費が従来に比べて半減する。

請求項３記載の発明は、上記ダイスの回転中心線は、上記ワーク上面で該ワークの回転中心線と交差する請求項２記載のリング状溝逐次転造装置を提供する。

この構成によれば、ワークの上面において、ダイスの回転中心線とワークの回転中心線とが互いに交差するので、ダイスはワークのリング状加工溝に対して、溝幅方向に位置ずれを発生しない。

請求項４記載の発明は、上記押付け手段は、サーボモータによるボールネジ駆動により動作制御される請求項２又は３記載のリング状溝逐次転造装置を提供する。

この構成によれば、ダイスの突条部をワークの上面に押し付けるための押付け手段は、モータによるボールネジ駆動により動作制御されるので、加工中、時々刻々変わる加工溝の深さに応じて、ダイスの突条部は、ワーク上面に最適な力で常に押し付けられる。

請求項１記載の発明は、ダイスの溝転造用突条部により、ワークの片面にリング状溝が逐次転造されるので、ミクロンレベルの溝加工を従来に比べ高精度に行うことができる。特に、溝付け加工ダレの発生がなくなるので、溝加工の精度が安定化して、高い要求品質に容易に対応できるという優れた効果がある。

請求項２記載の発明は、溝転造用突条部により、ワーク片面にリング状溝が逐次転造されるので、溝加工精度を向上させ、且つ、溝付け加工ダレの無い、高レベルの要求品質に対応できるリング状溝逐次転造装置を安価に提供できる。

請求項３記載の発明は、ワークのリング状加工溝に対して、ダイスが溝幅方向に位置ずれを発生しないので、請求項２記載の発明の効果に加えて、溝の加工精度を一層高めることができる。

請求項４記載の発明は、溝加工中、ダイスの突条部は、ワーク上面に最適な力で常に押し付けられるので、請求項２又は３記載の発明の効果に加えて、加工精度の高い溝逐次転造をより確実容易に行うことができる。

本発明は、先端部側円周傾斜面にリング状溝転造用突条部を有する円錐台形のダイスを用いたリング状溝逐次転造方法であって、ワーク治具上にクランプされたワークの上面に前記ダイスの溝転造用突条部を押し付けながら、該ダイス及び前記治具を互いに同期回転させることにより、前記ワークの上面に溝を逐次転造させることにより、加工ダレなどの不具合を解消し、加工精度の高い要求品質に容易に対応でき、大幅なコスト低減が図られるようにするという目的を実現した。

以下、本発明の一実施の形態を図１乃至図８に従って説明する。本実施例の特徴は、ワーク片面にリング状溝を逐次転造すべく、ワーク治具７を備えたインデックステーブル６と、該インデックステーブル６の上方に昇降可能かつ回転駆動可能に設けれ、先端側傾斜面１５ａに溝転造用突条部を形成してなる円錐台形ダイス１５と、該ダイス１５の突条部をワーク片面に押し付けるための押付軸２１とを具備し、同期回転駆動されるダイス１５及びインデックステーブル６、並びに押付軸２１は、サーボモータ４，１２，１７による自動制御させた点にある。

図示せぬ制御装置の構成は、指令データを入力・解釈し各軸に接続されたサーボモータ４，１２，１７等への指令値を生成する情報処理部と、サーボモータ４，１２，１７等を駆動し所望の位置及び速度を得るサーボ機構と、リング状溝逐次転造装置１特有の動作シーケンスを制御するシーケンス制御部に大別される。

図１はリング状溝逐次転造装置１の段階的押し込み動作を説明する概念図、図２はダイス１５とワーク駆動を説明する要部拡大説明図、図３は工具軸１４とワークＷとの回転中心線の関係を示す説明概念図、図４はリング状溝逐次転造装置１を示す正面部分断面図、図５乃至図８はリング状溝逐次転造装置１の加工動作を説明する要部斜視図である。尚、ワークＷとしては、自動車用クラッチ板を一例に挙げるが、本発明は、これ以外のワークＷにリング状溝を加工する場合にも幅広く適用できることは勿論である。

図４において、２は上下縦長型のリング状溝逐次転造装置１の装置本体部であり、装置本体部２は架台３によって支持されている。架台３の一傾斜面には、テーブル駆動用サーボモータ４が設けられ、該サーボモータ４の上側出力部には減速機５が連結されている。

又、装置本体部２の下半部側には、インデックステーブル（回転テーブル）６が回転自在に配設され、インデックステーブル６は、ワークＷが載置固定されるワーク治具７を備えている。更に、インデックステーブル６の駆動軸と減速機５の出力軸との間には、無端状のタイミングベルト８が掛け渡されている。従って、インデックステーブル６はサーボモータ４の駆動により、減速機５及びタイミングベルト８を介して回転駆動される。

図５に示すように、治具７の上側には平面視円環状のワーククランパー１０が配設され、ワーククランパー１０の内周部は、ワークＷの外周部と対応した大きさに形成されている。このワーククランパー１０は駆動手段を介して、インデックステーブル６及び治具７に対し昇降駆動可能に設けられている。これにより、治具７上にセットされたワークＷは、ワーククランパー１０の下降又は上昇に応じて、クランプ固定又は固定解除されるようになっている。

装置本体部２の中間部の他側には、可動体１１が斜め方向に配置され、この可動体１１は、装置本体部２に対して上下方向へ変位動可能に設けられている。可動体１１の上部にはダイス回転用サーボモータ１２が傾斜して設けられ、該サーボモータ１２の下側出力部には減速機１３が連結されている。サーボモータ１２及び減速機１３の出力軸（工具軸）１４は、インデックステーブル６の上面に対して、所定の角度Ａ°傾斜して配置されている（図２、図３参照）。工具軸１４の下端部には、溝加工用ダイス１５が交換可能に取り付けられている。

ダイス１５は円錐台形状に形成され、断面形状は等脚台形を呈している。ダイス１５の断面台形傾斜面は加工接触面１５ａとされ、該加工接触面１５ａの全周には、複数本のリング形の溝加工用突条部が同芯状に形成されている。この突条部は、ワークＷに成形すべき溝のピッチ、深さに応じたピッチ、深さに形成されている。

また、ダイス１５の加工接触面１５ａと先端面１５ｂとのなす角をＢ°とすると、Ａ°＋Ｂ°＝１８０°の関係にある。これにより、ダイス１５の加工接触面１５ａは、インデックステーブル６上のワークＷに接触するようにされている。つまり、加工接触面１５ａをワークＷに押し付けた状態で、ワークＷを回転させることによって、同芯状の突条部と対応した複数の溝形状がワークＷに逐次転造される。

装置本体部２の最上部には、ダイス押付用サーボモータ１７が設けられ、該サーボモータ１７の下側出力部には減速機１８が連結されている。更に、減速機１８の下側出力部には、カップリング１９を介してボールネジ２０が回転駆動可能に連結されている。ボールネジ２０の下側部分は、装置本体部２の上半部に上下方向へ軸移動可能に螺合されている。

ボールネジ２０の下端部は、上下方向に延びる押付軸（押付け手段）２１の上端に連結されていると共に、該押付軸２１は可動体１１に一体的に結合されている。従って、サーボモータ１７の正逆回転により、減速機１８及びカップリング１９を介して、ボールネジ２０を駆動すると、可動体１１は装置本体部２に対して、接近離反（昇降動作）するようになっている。

次に、上記したリング状溝逐次転造装置１の動作を図５乃至図８により説明する。図５はワークセット前の状態、図６はワークセット後の状態、図７はワーククランプ後の状態、図８はワーク加工中の状態を示す。

まず、インデックステーブル６の治具７にワークＷをセットする前は、図５に示すように、ワーククランパー１０は治具７に対して上方離間したアンクランプ位置にある。また、ダイス１５は治具７の上方に位置しており、ダイス側工具軸１４は治具７上面に対し所定の傾斜角をなしている。この場合、ダイス１５の下側加工接触面１５ａは治具７上面と平行関係にある。

次に、治具７に円環状のワークＷをセットするときは、図６に示すように、治具７の上にワークＷを載置して、ワークＷを治具７に対して同芯位置にセットする。そして、図７に示すように、ワーククランパー１０を治具７側に下降させることにより、治具７上のワークＷをクランプ状態に固定する。

しかる後、ダイス押付用サーボモータ１７により、ダイス１５をワークＷ側に下降駆動させて、加工接触面１５ａをワークＷの上面に面接触させることで、ワークＷの上面に溝加工を行う。この溝加工時では、テーブル駆動用サーボモータ４によりインデックステーブル６及び治具７を回転駆動する。この場合、インデックステーブル６及びダイス１５は同期して回転し、ワークＷが所定の速度で回転される。

上記溝加工中に、押付軸２１は、ダイス押付用サーボモータ１７の回転によりボールネジ２０を介して、逐次微小量だけ押し込み下降させる。これにより、可動体４は、溝加工に伴う溝深さの変化量に応じて、ワークＷを押し込んだ状態のままで微小変位する。斯くして、ダイス１５の加工接触面１５ａは、加工中、ワークＷの上面に所定圧力で押圧接触しながら、溝深さの変化に応じて逐次微小変位して、複数本の溝の転造加工が同時に行われる。この場合、上述のように、治具７及びワークＷは、ダイス１５の回転に追従して同期回転する。

従って、ダイス１５と治具７が同期回転した状態で、ダイス１５の加工接触面１５ａがワークＷ上面に逐次押しつけられるので、加工接触面１５ａの突条部と対応した溝が、ワークＷ上面に正確に精度良く転写加工される。

尚、このあと、上記溝の逐次転造が完了したら、ダイス押付用サーボモータ１７の逆回転により、ダイス１５を元位置に上昇させると共に、ダイス回転用サーボモータ１２及び１１テーブル駆動用サーボモータ４の運転停止により、ダイス１５及び治具７の回転を停止させ、ワークＷをアンクランプして取り出す。

上述したリング状溝逐次転造装置１による溝成形は、図１乃至図３に示すように、次の３つの条件を特徴とするものである。即ち、（１）ワークＷに円錐台形状のダイス１５を段階的に押し込みながら、溝成形を徐々に実施する。尚、段階押し込み伸び量は通常０．１ｍｍ以内とする。（２）ダイス１５とワークＷは、互いに同期して回転駆動する。（３）工具軸１４はワーク中心と合致させる。具体的には、ワークＷ上面において、ワークＷの回転中心延長線と工具軸１４の中心延長線は、互いに交差させる。

上記（１）により、ミクロンレベルの高い品質が要求される溝加工であっても、従来に比べて高精度の溝加工を容易に行える。また、上記（２）により、ダイス１５とワークＷ間における加工滑りがゼロになり、加工溝の形状寸法の安定性が向上する。更に、上記（３）により、ワークＷの加工溝に対する工具軸１４の溝幅方向（円環状ワークＷの径方向）への位置ずれが発生しないので、前記溝の加工精度が一層高まる。

以上の如く本発明は、治具７上にワークＷをクランプした後、ワークＷの上面にダイス１５の溝転造用側面突条部（１５ａ）を押し付けながら、ダイス１５及び治具７を互いに同期回転させることにより、突条部（１５ａ）に見合ったリング状溝が、ワーク面に逐次転造される。この場合、突条部（１５ａ）をワーク面に押し付けるための押付軸（押付け手段）２１は、サーボモータ１７によるボールネジ駆動により、微小量ずつ変位動作制御されるので、加工中、突条部（１５ａ）は、ワーク面に最適な力で常に押し付けられる。よって、加工精度の高い溝逐次転造をより確実容易に行うことができる。

本発明では、加工に伴って溝深さが逐次大きくなるが、この溝深さの変化に応じて、前記突条部（１５ａ）もワーク面に追従接触して常に微小変位するため、高精度のミクロンレベルの精密溝加工が良好に行われる。又、ダイス１５の工具軸中心線（回転中心線）とワークＷの素材中心軸Ｃ（回転中心線）とは、ワーク上面で互いに交差している。その結果、前記突条部（１５ａ）はワークＷ面に対し溝幅方向に位置ずれしないので、溝付け加工ダレ等の発生もみられない。

尚、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。

本発明の一実施の形態を示し、リング状溝逐次転造装置の段階的押し込み動作を説明する概念図。 同上リング状溝逐次転造装置のダイスとワーク駆動を説明する要部拡大説明図。 同上リング状溝逐次転造装置の工具軸とワークとの回転中心線の関係を示す説明概念図。 同上リング状溝逐次転造装置の全体断面図。 同上リング状溝逐次転造装置のワークセット前の状態を示す要部斜視図。 同上リング状溝逐次転造装置のワークセット後の状態を示す要部斜視図。 同上リング状溝逐次転造装置のワーククランプ後の状態を示す要部斜視図。 同上リング状溝逐次転造装置のワーク加工中の状態を示す要部斜視図。

符号の説明

１ リング状溝逐次転造装置
２ 装置本体部
３ 架台
４ テーブル駆動用サーボモータ
５ 減速機
６ インデックステーブル（回転テーブル）
７ ワーク治具
８ タイミングベルト
４ 可動体
１０ ワーククランパー
１１ 可動体
１２ ダイス回転用サーボモータ
１３ 減速機
１４ 工具軸
１５ 溝転造用ダイス
１５ａ 加工接触面（先端側の傾斜面、溝転造用突条部）
１５ｂ 先端面
１７ ダイス押付用サーボモータ
１８ 減速機
１９ カップリング
２０ ボールネジ
２１ 押付軸（押付け手段）
Ｗ ワーク

Claims (4)

1. 先端側傾斜面に溝転造用突条部が形成されてなる円錐台形ダイスを用いたリング状溝逐次転造方法であって、ワーク治具にクランプされたワークの上面に前記ダイスの溝転造用突条部を押し付けながら、該ダイス及び前記治具を互いに同期回転させることにより、前記ワーク上面に溝を逐次転造加工することを特徴とするリング状溝逐次転造方法。
2. ワーク治具を備えた回転テーブルの上方に、先端側傾斜面に溝転造用突条部を形成してなる円錐台形ダイスが昇降可能、且つ、回転駆動可能に設けられていると共に、該ダイスの突条部を前記ワークの上面に押し付けるための押付け手段が配設され、前記ダイス及び回転テーブルは同期回転して駆動されるように構成したことを特徴とするリング状溝逐次転造装置。
3. 上記ダイスの回転中心線は、上記ワーク上面で該ワークの回転中心線と交差することを特徴とする請求項２記載のリング状溝逐次転造装置。
4. 上記押付け手段は、サーボモータによるボールネジ駆動により動作制御されることを特徴とする請求項２又は３記載のリング状溝逐次転造装置。
   
   
   
   

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