JP5145744B2 - はすば状突起含有転造物の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、はすば状突起を含有するはすば状突起含有転造物の製造方法に関する。はすば状突起（荒転造突起、仕上転造突起）は、歯すじがつる巻き線の少なくとも一部に沿った突起を意味し、突起状をなすはすば歯、突起状をなすウォーム歯、突起状をなす雄螺子等が代表的なものである。従って、はすば状突起含有転造物は、はすば歯車類やウォーム類等といった歯車類、雄ねじ類を含む。

従来、はすば状をなす転造歯を転造により形成する転造物の製造方法が開発されている。この方法によれば、切削工程が廃止または簡略化されるため、コスト低減に有利である。しかしながら近年の機械部品の高精度化の要請により、はすば状をなす転造歯においても精度の向上がますます要請されている。

この技術に関して非特許文献１が知られている。当該文献によれば、はすば状をなす転造用工具歯をもつ転造加工領域を有するローラダイス状をなす１対の転造用工具を用いる。そして、丸棒状をなす素材ワークに対して１対の転造用工具の転造用工具歯により転造し、はすば状をなす転造歯を素材ワークに形成してピニオンを製造する。当該文献には、はすば状をなす転造歯において、図２２に示すように、○印で示す歯厚の厚い部分と、△印で示す歯厚の薄い部分とが形成される旨が記載されている。更に、はすば状をなす転造歯を形成する互いに背向する２つの歯面には、うねりが歯すじ方向に沿って発生していることが記載されている。
塑性と加工（日本塑性加工学会誌）第４１巻 第４６９号(２０００−２) １５１〜１５５頁

ところで、近年の機械部品の高精度化の要請により、はすば状をなす転造歯、ウォーム歯、雄螺子等においても、歯形精度の向上がますます要請されている。

本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、はすば状をなす転造歯、ウォーム歯、雄螺子等を形成できる仕上転造突起の歯すじ方向に沿ったうねりを低減させることができ、歯形精度の向上を図り得るはすば状突起含有転造物の製造方法を提供することを課題とする。

（１）様相１に係るはすば状突起含有転造物の製造方法は、はすば状をなす荒転造突起を形成するための荒転造用工具歯をもつ荒転造加工領域と、はすば状をなす仕上転造突起を形成するための仕上転造用工具歯をもつ仕上転造加工領域とを有する転造用工具とを準備する準備工程と、
丸棒状をなす素材ワークに対して荒転造用工具歯により荒転造し、はすば状をなすと共に歯すじ方向に沿ってうねりを有する荒転造突起を備える荒ワークを形成する荒転造工程と、
荒ワークの荒転造突起に対して仕上転造用工具歯により仕上転造し、はすば状をなす仕上転造突起を有する仕上転造品を形成する仕上転造工程とを実施し、
荒転造加工領域において、素材ワークに噛み合う荒転造用工具歯の歯数の多い部分の歯数をＮrough-largeとし、素材ワークに噛み合う荒転造用工具歯の歯数の少ない部分の歯数をＮrough-smallとし、
仕上転造加工領域において、荒ワークに噛み合う仕上転造用工具歯の歯数の多い部分の歯数をＮfinish-largeとし、荒ワークに噛み合う仕上転造用工具歯の歯数の少ない部分の歯数をＮfinish-smallとするとき、
荒転造加工領域における歯数Ｎrough-largeの領域で創成された荒転造突起に対して、仕上転造加工領域において歯数Ｎfinish-smallの領域を噛み合わせ、且つ、
荒転造加工領域における歯数Ｎrough-smallの領域で創成された荒転造突起に対して、仕上転造加工領域において歯数Ｎfinish-largeの領域を噛み合わせることを特徴とする。
更に前記荒転造加工領域における転造方向と交差する方向の幅寸法Ｄ１に対して、前記仕上転造加工領域における転造方向と交差する方向の幅寸法Ｄ２とが狭く設定されており、
前記仕上転造加工領域において、歯数Ｎfinish-largeの領域の位置と歯数Ｎfinish-smallの領域の位置とが逆転し、逆転により、歯数Ｎfinish-largeとなるはずの領域が歯数Ｎfinish-smallの領域となると共に、歯数Ｎfinish-smallとなるはずの領域が歯数Ｎfinish-largeの領域とされている。

本明細書によれば、はすば状突起は、歯すじがつる巻き線の少なくとも一部に沿って形成された突起をいう。本発明に係るはすば状突起含有転造物は、つる巻き線の少なくとも一部に沿った突起を転造で形成した転造物を意味する。本発明に係るはすば状突起含有転造物は、はすば歯車類やウォーム類等といった歯車類、雄ねじ類を含む。

様相１によれば、荒転造工程において荒転造突起が創成される。これにより荒転造突起を備える荒ワークが創成される。仕上転造工程において仕上転造突起が創成される。これにより仕上転造突起を備える仕上転造品が形成される。また、荒転造加工領域と仕上転造加工領域とを転造方向に直列に連続させることが可能となる。従って、素材ワークに対して荒転造工程および仕上転造工程を連続的に実施することができ、生産性を高めることができる。

ところで、荒転造工程において、荒ワークの荒転造突起を形成する互いに背向する２個の歯面には、歯すじ方向に沿って山部と谷部とが交互に連続するうねりが形成される。仕上転造工程においても、ワークの仕上転造突起の歯面に歯すじ方向に沿ってうねりが形成されるように仕上転造される。このとき、荒転造工程において発生するうねりと、仕上転造工程において発生するうねりとは、基本的には位相が逆の関係となる。このため、仕上転造品の仕上転造突起におけるうねりの高さが低減される。これにより仕上転造品の仕上転造突起における形状精度が向上する。仕上転造品としては、歯車類、ウォーム類、ねじ類等が例示される。

（２）様相２に係るはすば状突起含有転造物の製造方法によれば、上記した様相において、転造用工具は、荒転造用工具歯をもつ荒転造用工具と、仕上転造用工具歯をもつ仕上転造用工具とで形成されており、荒転造用工具は２個１組のラック型工具で形成されており、仕上転造用工具は２個１組のラック型工具で形成されていることを特徴とする。２個１組のラック型工具の作動で荒ワークを荒転造できる。２個１組のラック型工具の作動で仕上転造品を転造できる。このとき、荒転造工程において発生するうねりと、仕上転造工程において発生するうねりとは、基本的には位相が逆の関係となる。このため、仕上転造品のはすばにおけるうねりの高さが低減される。これにより仕上転造品の仕上転造歯における形状精度が向上する。

（３）様相３に係るはすば状突起含有転造物の製造方法によれば、上記した様相において、転造用工具は荒転造工程および仕上転造工程の双方において共通しており、荒転造用工具歯と、仕上転造用工具歯とは、共通する転造用工具の同一面に形成されていることを特徴とする。この場合、荒転造用工具と仕上転造用工具とを交換する操作を実施せずとも良く、生産性が向上する。

本発明によれば、荒転造工程において発生するうねりと、仕上転造工程において発生するうねりとは、基本的には位相が逆の関係となる。このためはすば状をなす仕上転造突起を有する仕上転造品を形成するとき、仕上転造突起の歯すじ方向の精度を向上させることができる。従って、高精度および高品質の仕上転造突起を形成することができる。

今回の補正により、以下に「実施形態」として記載された形態のうち、実施形態２及び３が直接本発明について説明する態様に該当し、その他の形態は本発明を説明するために有用な態様になっている。
（実施形態１）
本発明の実施形態１について図１〜図７を参照しつつ説明する。本実施形態に係る製造方法に係る準備工程では、図１に示すように、丸棒状をなす金属製の素材ワーク１と、図１に示す荒転造用工具２とを準備する。更に、図４に示す仕上転造用工具３を準備する。素材ワーク１を形成する金属としては、特に限定されるものではなく、炭素鋼、合金鋼（ステンレス鋼を含む）、アルミ合金、チタン合金が例示される。

荒転造用工具２は、図１に示すように、転造方向（矢印Ａ１方向）に沿って同期移動可能な２個１組の可動式の荒ラック型工具２ａで形成されている。図２は、荒ラック型工具２ａの平面図を示す。図２に示すように、荒ラック型工具２ａは、荒ラック形工具２ａの移動方向（矢印Ａ１方向）に対して傾斜した荒転造用工具歯２０をもつ荒転造加工領域２２を備える。

仕上転造用工具３は、図４に示すように、転造方向（矢印Ａ２方向）に同期移動可能な可動式の２個１組の仕上ラック型工具３ａで形成されている。図５は、仕上ラック型工具３ａの平面図を示す。図５に示すように、仕上ラック型工具３ａは、仕上ラック形工具３ａの移動方向（矢印Ａ２方向）に対して傾斜した仕上転造用工具歯３０をもつ仕上転造加工領域３２を有する。荒転造用工具２および仕上転造用工具３は、互いに別体をなす。傾斜状をなす荒転造用工具歯２０のピッチ（素材ワーク１の軸線方向に沿ったピッチ）Ｐ１と、傾斜状をなす仕上転造用工具歯３０のピッチ（素材ワーク１の軸線方向に沿ったピッチ）Ｐ２とは対応しており、実質的に同一の大きさとされている。

なお、荒転造加工領域２２の荒転造用工具歯２０の表面を粗面化（例えばＲａ：０．４〜０．８、または、０．４〜０．６）させておいても良い。この場合、荒転造用工具歯２０と素材ワーク１との滑りが抑制される。また仕上転造加工領域３２の仕上転造用工具歯３０の表面をラッピング処理等により鏡面化（例えばＲａ：０．１〜０．３、または、０．１〜０．２）させておいても良い。

さて、素材ワーク１を転造する場合について説明する。まず、図１に示すように、素材ワーク１を２個１組の荒ラック型工具２ａの間に配置する。そして２個１組の荒ラック型工具２ａを転造方向（矢印Ａ１方向）に移動させることにより、素材ワーク１をこれの軸線ＰＡ回りで回転させつつ、素材ワーク１の外周部に対して荒ラック型工具２ａの荒転造加工領域２２の荒転造用工具歯２０により荒転造工程を実施し、荒ワーク４を形成する。荒ワーク４は、はすば状（つる巻き線に沿った形状）の荒転造歯４０（荒転造突起）をもつ。

その後、荒ワーク４を荒ラック型工具２ａから取り外す。そして荒ワーク４に対して仕上転造工程を実施する。この場合、荒ワーク４の荒転造歯４０と、２個１組の仕上ラック型工具３ａの仕上転造用工具歯３０とを位相合わせする。その後、図４に示すように、２個１組の仕上ラック型工具３ａを転造方向（矢印Ａ２方向）に移動させる。これにより荒ワーク４のはすば状（つる巻き線に沿った形状）荒転造歯４０に対して仕上転造用工具３の仕上転造用工具歯３０により仕上転造する。この結果、仕上転造品５（図７参照）を形成する。仕上転造品５においては、軸線ＰＡに対して傾斜しているはすば状をなす仕上転造歯５０（仕上転造突起）が形成される。

上記したように本実施形態によれば、荒転造工程では、丸棒状をなす金属製の素材ワーク１に対して荒転造用工具２の荒転造用工具歯２０により荒転造する。この結果、棒状をなす荒ワーク４を形成する。荒ワーク４は、はすば状をなす荒転造歯４０を備える。荒転造歯４０は、荒転造歯４０の歯すじ方向に沿ってうねりを有する。図３は荒転造歯４０のうねりを拡大したプロフィールを示す。図３に示すように、荒転造歯４０の歯すじ方向に沿って山部および谷部が交互に連続するように、うねりが形成されている。

上記したうねりが形成される理由としては、次のようであると推察される。即ち、荒転造工程によれば、荒転造加工領域２２において、素材ワーク１に荒転造用工具歯２０が噛み合う。このように素材ワーク１と荒転造用工具２とが噛み合うとき、図２の軌跡Ｋ１において、素材ワーク１に噛み合う荒転造用工具歯２０の歯数の多い部分の歯数をＮrough-large（図２において●印で示される領域）とする。図２の軌跡Ｋ２において、素材ワーク１に噛み合う荒転造用工２０の歯数の少ない部分の歯数をＮrough-small（図２において■印で示される領域）とする。ここで、歯数については、●印で示される歯数Ｎrough-largeは、■印で示される歯数Ｎrough-smallよりも大きくされている（歯数Ｎrough-large＞歯数Ｎrough-small）。なお、具体的には、図２では、■印で示される歯数Ｎrough-smallは４個とされており、●印で示される歯数Ｎrough-largeは５個とされている。軌跡Ｋ１，Ｋ２は、荒転造加工領域２２の移動方向（転造方向）に対して直交する方向に沿っている。

また上記した仕上転造工程では、仕上転造加工領域３２において、図５に示すように、図５の軌跡Ｍ１において、荒ワーク４に噛み合う仕上転造用工具歯３０の歯数の多い部分の歯数をＮfinish-large（図５において●印で示す領域）とする。また図５の軌跡Ｍ２において、荒ワーク４に噛み合う仕上転造用工具歯３０の歯数の少ない部分の歯数を、Ｎfinish-small（図５において■印で示す領域）とする。ここで、歯数について、歯数Ｎfinish-largeは歯数Ｎfinish-smallよりも大きくされている（歯数Ｎfinish-large＞歯数Ｎfinish-small）。なお、図５では、■印で示される歯数Ｎfinish-smallは４個とされており、●印で示される歯数Ｎfinish-largeは５個とされている。軌跡Ｍ１，Ｍ２は、仕上転造加工領域３２の移動方向に対して直交する方向に沿っている。

歯数が多いと、それだけ転造面積が増加するため、単位面積当たりの加工荷重が小さくなる。ここで、上記した荒転造工程では、歯数については、前述したように、歯数Ｎrough-large＞歯数Ｎrough-smallとされている。このため、歯数Ｎrough-largeの部分における単位面積当たりの加工荷重は、歯数Ｎrough-smallの部分における単位面積当たりの加工荷重よりも相対的に小さくされている。この場合、荒転造加工領域２２において、歯数Ｎrough-largeの部分で創成される部分は、単位面積当たりの加工荷重が相対的に小さいため、うねりの山部を生成させ易いと推察される。

また荒転造工程では、歯数Ｎrough-smallの部分における単位面積当たりの加工荷重は、歯数Ｎrough-largeの部分における単位面積当たりの加工荷重よりも相対的に大きくされている。この場合、歯数Ｎrough-smallの部分で創成される部分は、単位面積当たりの加工荷重が相対的に大きいため、うねりの谷部を生成させ易いと推察される。

このような事情（歯数と単位面積当たりの加工加重との関係）は、仕上転造加工領域３２においても同様である。即ち、仕上転造加工領域３２の歯数については、歯数Ｎfinish-large＞歯数Ｎfinish-smallとされている。このため、歯数Ｎfinish-largeの部分における単位面積当たりの加工荷重は、歯数Ｎfinish-smallの部分における単位面積当たりの加工荷重よりも相対的に小さくされており、うねりの山部を生成させ易いと推察される。また歯数Ｎfinsish-smallの部分における単位面積当たりの加工荷重は、歯数Ｎfinish-largeの部分における単位面積当たりの加工荷重よりも相対的に大きくされており、うねりの谷部を生成させ易いと推察される。

従って、図３に示すように、荒転造工程を実施した荒転造歯４０の歯すじ方向のうねりについては、荒転造歯４０の互いに背向する２つの歯面において、うねりの山部同士は互いに背向される傾向があり、うねりの谷部同士は互いに背向される傾向がある。このため歯数Ｎrough-largeの部分（図２の●印で示される領域）で創成される部分については、歯数Ｎrough-smallの部分で創成される部分よりも、はすば状をなす荒転造歯４０の歯厚は相対的に厚くなる傾向がある。また、歯数Ｎrough-smallの部分で創成される部分（図２の■印で示される領域）については、歯数Ｎrough-largeの部分で創成される部分よりも、はすば状をなす荒転造歯４０の歯厚は相対的に薄くなる傾向がある。

ここで、図３のデータは、荒ワーク４を荒転造工程で形成し、その荒ワーク４の２つの歯（Ｎｏ１およびＮｏ２）の軸長方向の一端から他端に向けて歯丈の中央付近を歯形歯すじ測定装置により測定したものである。荒ワーク４の先端部から荒ワーク４を見て、歯山の右側を右歯面とし、歯山の左側を左歯面としている。図３の左半分は荒ワーク４のＮｏ１およびＮｏ２の左歯面を示す。図３の右半分は荒ワーク４のＮｏ１およびＮｏ２の右歯面を示す。左歯面の右側が歯肉部となり、右歯面の左側が歯肉部となる。

本実施形態によれば、荒転造工程を実施した後に仕上転造工程を実施するにあたり、荒転造加工を実施した荒ワーク４の荒転造歯４０と、仕上転造用工具３の仕上転造用工具歯３０とのかみ合わせ位相を調整する。この場合、荒転造用工具２の荒転造加工領域２２における歯数Ｎrough-largeの部分で創成された領域に対して、仕上転造用工具３の仕上転造加工領域３２の歯数Ｎfinish-smallの領域を噛み合わせて仕上転造歯５０を創成する。且つ、荒転造用工具２の荒転造加工領域２２における歯数Ｎrough-smallの部分で創成された領域に対して、仕上転造用工具３の仕上転造加工領域３２の歯数Ｎfinish-largeの領域を噛み合わせて仕上転造歯５０を創成する。

このような条件で仕上転造工程を実施すれば、荒転造工程におけるうねりと、仕上転造工程におけるうねりとが実質的に相殺される。即ち、荒転造工程におけるうねりの山部と、仕上転造工程におけるうねりの谷部とが対応する。同様に、荒転造工程におけるうねりの谷部と、仕上転造工程におけるうねりの山部とが対応する。これにより仕上転造歯５０におけるうねりが実質的に相殺される。よって、仕上転造品５の仕上転造歯５０における歯すじ方向の精度が向上する。

図６は、荒転造工程におけるうねりと仕上転造工程におけるうねりとが実質的に相殺され、歯すじ方向の精度が向上している状態を示す。即ち、図６は、仕上転造歯５０の互いに背向する２つの歯面における歯すじ方向のうねりを示す。図６に示すように、うねりの山部および谷部は低減されており、仕上転造歯５０の歯すじ方向において平滑性が向上しており、仕上転造歯５０の歯すじ方向の歯すじ誤差が低減していることがわかる。

なお図６のデータは、仕上転造品５を用い、その仕上転造品５の２つの歯（Ｎｏ１およびＮｏ２）の軸長方向の一端から他端に向けて歯丈の中央付近を歯形歯すじ測定装置により測定したものである。仕上転造品５の先端部から仕上転造品５を見て、歯山の右側を右歯面とし、歯山の左側を左歯面としている。図６の左半分は仕上転造品５のＮｏ１およびＮｏ２の左歯面を示す。図６の右半分は仕上転造品５のＮｏ１およびＮｏ２の右歯面を示す。左歯面の右側が歯肉部となり、右歯面の左側が歯肉部となる。

ところで、金属加工の分野では、一般的には、母材が同一であれば、加工量（単位面積あたりの加工荷重）が大きいほど、加工硬化量が大きい。加工量（単位面積あたりの加工荷重）が少ないほど、加工硬化量が少ない。この点について本実施形態によれば、前述したように荒転造工程の歯数については、歯数Ｎrough-large＞歯数Ｎrough-smallとされているため、歯数Ｎrough-largeの部分における単位面積当たりの加工荷重は、歯数Ｎrough-smallの部分における単位面積当たりの加工荷重よりも相対的に小さくされている。この結果、歯数Ｎrough-largeの部分で創成される部分の加工硬化量は、歯数Ｎrough-smallの部分で創成される部分の加工硬化量よりも相対的に小さくされている。そして仕上転造工程によれば、荒転造加工領域２２における歯数Ｎrough-largeの部分で創成された領域に対して、仕上転造加工領域３２の歯数Ｎfinish-smallの領域を噛み合わせて仕上転造歯５０を創成する。且つ、荒転造用工具２の荒転造加工領域２２における歯数Ｎrough-smallの部分で創成された領域に対して、仕上転造加工領域３２の歯数Ｎfinish-largeの領域を噛み合わせて仕上転造歯５０を創成する。

このため、一般的には、荒転造工程において加工硬化量が相対的に大きい領域は、仕上転造工程において加工硬化量が相対的に少ない領域となる。且つ、荒転造工程において加工硬化量が相対的に小さい領域は、仕上転造工程において加工硬化量が相対的に大きい領域となる。このため荒転造工程および仕上転造工程の双方を実施した仕上転造歯５０については、加工硬化量の局部的なバラツキを抑制させるのに有利となる。

本実施形態では、仕上転造品５の仕上転造歯５０（荒ワーク４の荒転造歯４０）の歯数が少ない方が効果的である。その理由としては、歯数が少ない方が、一つの歯当たりにおいて、荒転造工程と仕上転造工程との間における単位面積あたりの加工荷重の差を増加できるためである。なお、仕上転造品５の仕上転造歯５０の歯数および軸線ＰＡに対する仕上転造歯５０のねじれ角βは特に限定されるものではないが、歯数は１０以下が例示され、更に８以下、５以下が例示される。ねじれ角βは８８°以下が例示され、更に７５°以下、６５°以下が例示される。

（試験例）
図８は、仕上転造品５の仕上転造歯５０（ねじれ角β：４５°）の歯数を２に設定した状態で、実際に試験した歯すじ誤差の測定結果を示す。図８は、荒転造用工具歯２０と仕上転造用工具歯３０との間の位相差と、仕上転造品５の仕上転造歯５０の歯すじ誤差との関係を示す。図８の特性線に示すように、位相差が９０°のとき、歯すじ誤差は最も抑えられている。２歯であるため、位相差が９０°のとき、荒転造用工具歯２０で形成されるうねりと、仕上転造用工具歯３０で形成されるうねりとが、基本的には逆の位相となるためであると推察される。なお、位相差は仕上転造品５の仕上転造歯５０の歯数に応じて選択されることが好ましい。例えば、歯数が３のときには、位相差は６０°とすることが好ましい。歯数が４のときには、位相差は４５°とすることが好ましい。

（実施形態２）
図９〜図１２は実施形態２を示す。本実施形態は実施形態１と基本的には同様の構成および作用効果を有する。以下、実施形態１と異なる部分を中心として説明する。図１０および図１２に示すように、荒転造用工具２のはすば状をなす荒転造用工具歯２０のピッチＰ１と、仕上転造型のはすば状をなす仕上転造用工具歯３０のピッチＰ２とは対応しており、実質的に同一とされている。

また、荒転造用工具歯２０による荒転造加工領域２２の幅寸法（転造方向である矢印Ａ１方向と直交する方向の幅寸法）を、Ｄ１（図１０参照）とする。仕上転造用工具歯３０による仕上転造加工領域３２の幅寸法（転造方向である矢印Ａ２方向と直交する方向の幅寸法）を、Ｄ２（図１２参照）とする。

ここで、Ｄ１およびＤ２は、互いに異なる大きさに設定されている。具体的にはＤ１＞Ｄ２とされている。図１２に示すように、仕上転造加工領域３２において、幅方向の一方の片側にはΔＤａに相当する領域が形成されている。更に、幅方向の他方の片側にはΔＤｂに相当する領域が形成されている。領域ΔＤａ、ΔＤｂには、仕上転造用工具歯３０が形成されていない。

仕上転造加工領域３２において領域ΔＤａおよび領域ΔＤｂが存在すると仮定すると、図１２から理解できるように、軌跡Ｋ１においては、幅方向の端側に位置する歯３０ｘ、歯３０ｙが残存しているはずであり、軌跡Ｋ１においては本来的には合計５歯となるはずである。

しかしながら図１２に示すように、仕上転造加工領域３２において領域ΔＤａおよび領域ΔＤｂに相当する部分が存在しないため、軌跡Ｋ１においては、幅方向の端側の歯３０ｘ、歯３０ｙが存在せず、最終的には、歯３０ｕ、３０ｖ、３０ｗの合計３歯（■印は３個）となる。なお、ΔＤａは仕上転造用工具歯３０のピッチＰ２の約１／２に相当する。ΔＤｂはピッチＰ２の約１／２に相当する。

上記したように、仕上転造加工領域３２の幅方向の両側において、仕上転造用工具歯３０が形成されていない領域ΔＤａおよびΔＤｂが存在するとすれば、仕上転造加工領域３２において、歯数Ｎfinish-largeの領域の位置と、歯数Ｎfinish-smallの領域の位置とが逆転する。この結果、仕上転造加工領域３２において、領域ΔＤａおよびΔＤｂが存在しなければ、歯数Ｎfinish-largeとなるはずの領域が、領域ΔＤａおよびΔＤｂが存在するため、位相の逆転により歯数Ｎfinish-smallの領域となる。同様に、位相の逆転により、歯数Ｎfinish-smallとなるはずの領域が歯数Ｎfinish-largeの領域となる。

本実施形態においても、荒転造工程において、素材ワーク１と荒転造用工具２とが噛み合うとき、素材ワーク１に噛み合う荒転造用工具歯２０の歯数の多い部分の歯数を、Ｎrough-large（図１０において●印で示す領域）とする。素材ワーク１に噛み合う荒転造用工具歯２０の歯数の少ない部分の歯数を、Ｎrough-small（図１０において■印で示す領域）とする。歯数については、歯数Ｎrough-largeは、歯数Ｎrough-smallよりも大きくされている（歯数Ｎrough-large＞歯数Ｎrough-small）。具体的には、図１０によれば、■印で示される歯数Ｎrough-smallは４個とされており、●印で示される歯数Ｎrough-largeは５個とされている。

また仕上転造加工領域３２において、荒ワーク４に噛み合う仕上転造用工具歯３０の歯数の多い部分の歯数をＮfinish-large（図１２において●印で示す領域）とする。荒ワーク４に噛み合う仕上転造用工具歯３０の歯数の少ない部分の歯数をＮfinish-small（図１２において■印で示す領域）とする。歯数については、●印で示される歯数Ｎfinish-largeは、■印で示される歯数Ｎfinish-smallよりも大きくされている（歯数Ｎfinish-large＞歯数Ｎfinish-small）。具体的には、図１２によれば、■印で示される歯数Ｎfinish-smallは３個とされており、●印で示される歯数Ｎfinish-largeは４個とされている。このように歯数Ｎfinish-large＞歯数Ｎfinish-smallとされている。

本実施形態においても、実施形態１と同様に、仕上転造工程を実施するにあたり、荒転造加工を実施した荒ワーク４の荒転造歯４０と仕上転造用工具歯３０とのかみ合わせ位相を調整する。これにより荒転造用工具２の荒転造加工領域２２における歯数Ｎrough-largeの領域で創成された領域に対して、仕上転造加工領域３２の歯数Ｎfinish-smallの領域を噛み合わせて仕上転造歯５０を創成する。且つ、荒転造用工具２の荒転造加工領域２２における歯数Ｎrough-smallの領域の領域で創成された領域に対して、仕上転造加工領域３２の歯数Ｎfinish-largeの領域を噛み合わせて仕上転造歯５０を創成する。このような条件で仕上転造を実施すれば、実施形態１と同様に、荒転造工程におけるうねりと、仕上転造工程におけるうねりとが実質的に相殺され、仕上転造歯５０の歯すじ方向の精度が向上する。

（実施形態３）
図１３及び図１４は実施形態３を示す。本実施形態は実施形態１と基本的には同様の構成および作用効果を有する。図１３に示すように、共通転造型８は、荒転造および仕上転造の双方を行うものであり、２個１組のラック型工具８ａで形成されている。２個１組みのラック型工具８ａの互いに対向する表面８ｘ（同一面）には、転造方向（矢印Ａ１方向）に対して傾斜した荒転造用工具歯２０をもつ荒転造加工領域２２と、転造方向（矢印Ａ１方向）に対して傾斜した仕上転造用工具歯３０をもつ仕上転造加工領域３２とが、転造方向（矢印Ａ１方向）において直列に配置されている。さらに、図１４に示すように、ラック型工具８ａにおいて、仕上転造加工領域３２の幅方向（転造方向と直交する方向）の外縁には、面取部８ｅが形成されている。面取部８ｅは、前記した図１２における領域ΔＤａおよび領域ΔＤｂに相当する領域であり、工具歯を有していない。

このように領域ΔＤａおよび領域ΔＤｂとして機能する面取部８ｅが形成されているため、図１４に示すように、はすば状をなす荒転造用工具歯２０による荒転造加工領域２２の幅寸法Ｄ１（転造方向と交差する方向の幅寸法）と、はすば状をなす仕上転造用工具歯３０による仕上転造加工領域３２の幅寸法Ｄ２（転造方向と交差する方向の幅寸法）とは、異なる大きさに設定されている。具体的にはＤ１＞Ｄ２とされている。

更に、領域ΔＤａおよび領域ΔＤｂに相当する面取部８ｅがラック型工具８ａに形成されているため、前述したように、仕上転造加工領域３２において、歯数Ｎfinish-largeの領域の位置と、歯数Ｎfinish-smallの領域の位置とが逆転する。従って、領域ΔＤａおよび領域ΔＤｂが存在しなければ、歯数Ｎfinish-largeとなるはずの領域が、領域ΔＤａおよび領域ΔＤｂの存在によって位相が逆転し、歯数Ｎfinish-smallの領域となる。同様に、位相の逆転により、歯数Ｎfinish-smallとなるはずの領域が歯数Ｎfinish-largeの領域となる。

上記した結果、図１４に示すように、ラック型工具８ａにおいて荒転造加工領域２２と仕上転造加工領域３２とは、転造方向（矢印Ａ１方向）において直列にかつ連続的に配置されている。このため、素材ワーク１に対して荒転造工程および仕上転造工程の双方を連続的に実施することが可能となり、生産性が向上する。殊に、荒転造工程から仕上転造工程に移行するにあたり、荒ワーク４の荒転造歯４０と仕上転造加工領域３２の仕上転造用工具歯３０との位相合わせを実施せずとも良く、生産性が高まる。

上記したように荒転造工程および仕上転造工程の双方を実施すれば、前述したように、荒転造工程におけるうねりと、仕上転造工程におけるうねりとが実質的に相殺される。よって、仕上転造歯５０において歯すじ方向の精度が向上する。

ところで、図１４に示すように、荒転造加工領域２２の転造方向（矢印Ａ１方向）の長さをＬ１として、仕上転造加工領域３２の転造方向（矢印Ａ１方向）の長さをＬ２として示す。本実施形態によれば、仕上転造品５の種類または用途などに応じて、Ｌ１＝Ｌ２、Ｌ１≒Ｌ２としても良い。またＬ１＜Ｌ２、Ｌ１＞Ｌ２としても良い。例えば、転造歯のモジュールが小さい場合には、転造歯の彫り込み比率が小さくて済むため、荒転造加工領域２２の転造方向の長さＬ１を相対的に短縮させ、仕上転造加工領域３２の転造方向の長さをＬ２を相対的に長くし、Ｌ１＜Ｌ２にすることができる。また、モジュールが大きい場合には、転造歯の彫り込みが相対的に大きいため、Ｌ１＞Ｌ２にすることができる。

（実施形態４）
図１５は実施形態４を示す。本実施形態は実施形態１と基本的には同様の構成および作用効果を有する。図１５に示すように、共通転造型８Ｂは、荒転造工程および仕上転造工程の双方を行うものであり、２個１組のラック型工具８ｂで形成されている（図１５では１個のみ図示）。２個１組のラック型工具８ｂの表面８ｘ（同一面）には、転造方向（矢印Ａ１方向）に対して傾斜した荒転造用工具歯２０をもつ荒転造加工領域２２と、転造方向（矢印Ａ１方向）に対して傾斜した仕上転造用工具歯３０をもつ仕上転造加工領域３２とが、面取部８ｅを介して転造方向（矢印Ａ１方向）において直列に配置されている。面取部８ｅには、工具歯が形成されていない。荒転造加工領域２２の幅寸法Ｄ１と仕上転造加工領域３２の幅寸法Ｄ２とは実質的に同一とされている。

荒転造工程から仕上転造工程に移行するにあたり、荒ワーク４の荒転造歯４０と仕上転造加工領域３２の仕上転造用工具歯３０との噛み合わせ位相を調整することが好ましい。なお、仕上転造歯５０の歯数によっては、荒転造工程を実施した荒ワーク４を仕上転造するにあたり、荒ワーク４をこれの軸線ＰＡに沿って移動させて位置調整することが好ましい。

（実施形態５）
図１６は実施形態５を示す。本実施形態は実施形態１と基本的には同様の構成および作用効果を有する。図１６に示すように、共通転造型８Ｃは、荒転造工程および仕上転造工程の双方を行うものであり、２個１組のラック型工具８ｃで形成されている。ラック型工具８ｃの表面８ｘ（同一面）には、荒転造用工具歯２０をもつ荒転造加工領域２２と、仕上転造用工具歯３０をもつ仕上転造加工領域３２とが面取部８ｆを介して転造方向（矢印Ａ３，Ａ４方向）において並列に配置されている。図１６に示すように、ラック型工具８ｃにおいて、互いに並列配置された仕上転造加工領域３２と荒転造加工領域２２との間には、面取部８ｆが形成されている。面取部８ｆには工具歯が形成されていない。

転造にあたり、素材ワーク１に対してラック型工具８ｃを転造方向（矢印Ａ３方向）に往移動させる。このように荒転造工程を実施した後、荒ワーク４およびラック型工具８ｃを相対移動させて、荒ワーク４をラック型工具８ｃの仕上転造加工領域３２に対面させる。更に、荒転造工程を実施した荒ワーク４の荒転造歯４０と仕上転造用工具歯３０とのかみ合わせ位相を調整する。この状態で荒ワーク４に対してラック型工具８ｃを転造方向（矢印Ａ４方向）に復移動させ、仕上転造工程を行う。

仕上転造工程においては、前述したように、荒転造加工領域２２における歯数Ｎrough-largeの部分で創成された領域に対して、仕上転造加工領域３２において歯数Ｎfinish-smallの領域を噛み合わせて転造歯を創成する。且つ、荒転造加工領域２２における歯数Ｎrough-smallの部分で創成された領域に対して、仕上転造加工領域３２において歯数Ｎfinish-largeの領域を噛み合わせて転造歯を創成する。このような条件で仕上転造工程を実施すれば、前述したように、荒転造工程におけるうねりと、仕上転造工程におけるうねりとが実質的に相殺される。よって、仕上転造歯５０において歯すじ方向の精度が向上する
（実施形態６）
図１７は実施形態６を示す。本実施形態は実施形態１と基本的には同様の構成および作用効果を有する。以下、異なる部分を中心として説明する。図１７に示すように、共通転造型８Ｄは、荒転造工程および仕上転造工程の双方を実施するものであり、２個１組のラック型工具８ｄで形成されている。ラック型工具８ｄの同一の表面には、転造方向（矢印Ａ１方向）に対して傾斜した荒転造用工具歯２０をもつ荒転造加工領域２２と、転造方向（矢印Ａ１方向）に対して傾斜した仕上転造用工具歯３０をもつ仕上転造加工領域３２とが、転造方向（矢印Ａ１方向）において直列に配置されている。

転造の際には、素材ワーク１に対してラック型工具８ｄを転動方向（矢印Ａ１方向）に移動させれば、荒転造工程および仕上転造工程とが連続して実施される。本実施形態でも、仕上転造工程においては、荒転造加工領域２２における歯数Ｎrough-largeの部分で創成された領域に対して、仕上転造加工領域３２において歯数Ｎfinish-smallの領域を噛み合わせて創成する。且つ、荒転造加工領域２２における歯数Ｎrough-smallの部分で創成された領域に対して、仕上転造加工領域３２において歯数Ｎfinish-largeの領域を噛み合わせ創成する。このような条件で仕上転造を実施すれば、前述したように、荒転造工程におけるうねりと、仕上転造工程におけるうねりとが実質的に相殺される。よって、仕上転造歯５０において歯すじ方向の精度が向上する。

（実施形態７）
図１８および図１９は実施形態７を示す。本実施形態は実施形態１と基本的には同様の構成および作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。荒転造用工具２Ｆは、転造方向に同期移動可能な２個１組の荒ピニオン型工具２００で形成されており、はすば状をなす荒転造用工具歯２０Ｆをもつ荒転造加工領域２２Ｆを備える。素材ワーク１をワークホルダ９で回転可能に保持させつつ、荒ピニオン型工具２００を回転させて荒転造工程を実施する。

また、図１９に示すように、仕上転造用工具３Ｆは、転造方向に同期移動可能な可動式の２個１組の仕上ピニオン型工具３００で形成されており、はすば状をなす仕上転造用工具歯３０Ｆをもつ仕上転造加工領域３２Ｆを有する。荒ワーク４をワークホルダ９で回転可能に保持させつつ、仕上ピニオン型工具３００を回転させて仕上転造工程を実施する。

荒転造用工具２Ｆおよび仕上転造用工具３Ｆは互いに別体をなす。はすば状をなす荒転造用工具歯２０Ｆのピッチと、はすば状をなす仕上転造用工具歯３０Ｆのピッチとは互いに対応しており、実質的に同一の大きさとされている。ここで、２個１組の荒ピニオン型工具２００のうち、一方は固定側とされ、他方は可動側とされている。２個１組の仕上ピニオン型工具３００のうち、一方は固定側とされ、他方は可動側とされている。

（実施形態８）
図２０は実施形態８を示す。本実施形態は実施形態１と基本的には同様の構成および作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。本実施形態では、荒転造工程および仕上転造工程により、ウォーム（図２０参照）を形成している。ウォームは、つる巻き線に沿った突起を有する。

（適用形態）
図２１は適用形態を示す。図２１に示すように、減速機付き小型モータは、ハウジング４００と、ハウジング４００に軸受４０１を介して収容されたロータ４０２と、ハウジング４００に収容された減速用のへリカルギヤ４２０と、へリカルギヤ４２０に結合された出力軸４３０とを備えている。ロータ４０２は、シャフト４０３とロータコア４０４とをもち、ハウジング４００に固定された固定コアとの間に発生する回転磁界により軸線Ｐｃ回りで回転する。ロータ４０２のシャフト４０３の外周部には、へリカルギヤ４２０と噛み合うはすば４０８が形成されている。はすば４０８は上記した転造方法により形成されている。へリカルギヤ４２０のピッチ円の径は、シャフト４０３のはすばのピッチ円の径よりも大きくされている。ロータ４０２が回転すると、シャフト４０３のはすばとへリカルギヤ４２０との噛み合によりヘリカルギヤ４２０が軸線Ｐｄの回りで回転し、出力軸４３０が軸線Ｐｄの回りで回転する。シャフト４０３のはすばの軸長寸法Ｈは小さく抑えられ、ハウジング４００の寸法Ｈ１が小さく抑えられており、小型化に有利となる。

（その他）
上記した実施形態によれば、はすば歯車を転造するのに適用したものであるが、これに限らず、はすば状突起含有転造物として機能できるウォーム類、雄ねじ類の転造に適用することができる。上記した適用形態によれば、減速機付き小型モータに適用したものであるが、これに限らず、はすばを備える歯車装置、ウォーム類を備える歯車装置、雄ねじ類を備えるねじ部材であれば、適用できる。ある実施形態に特有の構造および機能は他の実施形態についても適用できる。

実施形態１に係り、荒転造工程を模式的に示す構成図である。 実施形態１に係り、荒転造工程で用いられる荒転造用工具の荒転造用工具歯を模式的に示す平面図である。 実施形態１に係り、荒転造工程を実施した後の荒ワークにおける荒転造歯の歯すじ曲線を示すグラフである。 実施形態１に係り、仕上転造工程を模式的に示す構成図である。 実施形態１に係り、仕上転造工程で用いられる仕上転造用工具の仕上転造用工具歯を模式的に示す平面図である。 実施形態１に係り、仕上転造工程を実施した後の仕上転造品における仕上転造歯の歯すじ曲線を模式的に示すグラフである。 実施形態１に係り、仕上転造工程を実施した後の仕上転造品を模式的に模式的に示す側面図である。 試験結果を示し、位相差と歯すじ誤差との関係を模式的に示すグラフである。 実施形態２に係り、荒転造工程を模式的に示す構成図である。 実施形態２に係り、荒転造工程で用いられる荒転造用工具の荒転造用工具歯を模式的に示す平面図である。 実施形態２に係り、仕上転造工程を模式的に示す構成図である。 実施形態２に係り、仕上転造工程で用いられる仕上転造用工具の仕上転造用工具歯を模式的に示す平面図である。 実施形態３に係り、転造工程を模式的に示す構成図である。 実施形態３に係り、造工程で用いられる転造用工具の転造用工具歯を模式的に示す平面図である。 実施形態４に係り、転造工程で用いられる転造用工具の転造用工具歯を模式的に示す平面図である。 実施形態５に係り、転造工程で用いられる転造用工具の転造用工具歯を模式的に示す平面図である。 実施形態６に係り、転造工程で用いられる転造用工具の転造用工具歯を模式的に示す平面図である。 実施形態７に係り、荒転造用工具で荒転造工程を実施している状態を模式的に示す平面図である。 実施形態７に係り、仕上転造用工具で仕上転造工程を実施している状態を模式的に示す平面図である。 実施形態８に係り、ウォームの斜視図である。 適用形態に係り、減速機付き小型モータの断面図である。 非特許文献１で開示されている構成図である。

符号の説明

１は素材ワーク、２は荒転造用工具、２０は荒転造用工具歯、２２は荒転造加工領域、３は仕上転造用工具、３０は仕上転造用工具歯、３２は仕上転造加工領域、４は荒ワーク、４０は荒転造歯（荒転造突起）、５は仕上転造品、５０は仕上転造歯（仕上転造突起）を模式的に示す。

Claims (4)

1. はすば状をなす荒転造突起を形成するための荒転造用工具歯をもつ荒転造加工領域と、はすば状をなす仕上転造突起を形成するための仕上転造用工具歯をもつ仕上転造加工領域とを有する転造用工具とを準備する準備工程と、
   丸棒状をなす素材ワークに対して前記荒転造用工具歯により荒転造し、はすば状をなすと共に歯すじ方向に沿ってうねりを有する荒転造突起を備える荒ワークを形成する荒転造工程と、
   前記荒ワークの前記荒転造突起に対して前記仕上転造用工具歯により仕上転造し、はすば状をなす仕上転造突起を有する仕上転造品を形成する仕上転造工程とを実施し、
   前記荒転造加工領域において、前記素材ワークに噛み合う前記荒転造用工具歯の歯数の多い部分の歯数をＮrough-largeとし、前記素材ワークに噛み合う荒転造用工具歯の歯数の少ない部分の歯数をＮrough-smallとし、
   前記仕上転造加工領域において、前記荒ワークに噛み合う前記仕上転造用工具歯の歯数の多い部分の歯数をＮfinish-largeとし、前記荒ワークに噛み合う前記仕上転造用工具歯の歯数の少ない部分の歯数をＮfinish-smallとするとき、
   前記荒転造加工領域における歯数Ｎrough-largeの領域で創成された前記荒転造突起に対して、前記仕上転造加工領域において歯数Ｎfinish-smallの領域を噛み合わせ、且つ、
   前記荒転造加工領域における歯数Ｎrough-smallの領域で創成された前記荒転造突起に対して、前記仕上転造加工領域において歯数Ｎfinish-largeの領域を噛み合わせており、
   前記荒転造加工領域における転造方向と交差する方向の幅寸法Ｄ１に対して、前記仕上転造加工領域における転造方向と交差する方向の幅寸法Ｄ２とが狭く設定されており、
   前記仕上転造加工領域において、歯数Ｎfinish-largeの領域の位置と歯数Ｎfinish-smallの領域の位置とが逆転し、逆転により、歯数Ｎfinish-largeとなるはずの領域が歯数Ｎfinish-smallの領域となると共に、歯数Ｎfinish-smallとなるはずの領域が歯数Ｎfinish-largeの領域とされていることを特徴とするはすば状突起含有転造物の製造方法。
2. 請求項１において、前記転造用工具は、前記荒転造用工具歯をもつ荒転造用工具と、前記仕上転造用工具歯をもつ仕上転造用工具とで形成されており、
   前記荒転造用工具は２個１組のラック型工具で形成されており、前記仕上転造用工具は２個１組のラック型工具で形成されていることを特徴とするはすば状突起含有転造物の製造方法。
3. 請求項１において、前記転造用工具は、前記荒転造工程および前記仕上転造工程の双方に共通しており、前記荒転造用工具歯と前記仕上転造用工具歯とは、共通する前記転造用工具の同一面に形成されていることを特徴とするはすば状突起含有転造物の製造方法。
4. 前記仕上転造加工領域の幅方向の両側を前記仕上転造用工具歯のピッチの１／２だけ狭くする請求項１〜３のうちの何れか１項に記載のはすば状突起含有転造物の製造方法。

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