JP5206260B2 - 平ダイス転造盤 - Google Patents

Description

本発明は、平ダイス転造盤の加工精度向上に関する。

一対の平ダイスを対称位置に平行に配置し、該平ダイス間に被転造物を回転可能に支持して平ダイス間に挟持し、平ダイスを相対的に同期移動させ被転造物外周、特にインボリュートスプラインなどを塑性加工する平ダイス転造盤において、平ダイスをできるだけ正確に被転造物の軸心に対して点対称となるように同期運転させる必要がある。この同期精度が崩れると、加工されたワークのインボリュートスプラインの累積ピッチ誤差が悪くなる。このため、一般的な油圧シリンダ駆動の転造盤では、被転造物の軸心と同軸状に同期用ピニオンを回転可能に設け、このピニオンを左右の１対の摺動台に設けた同期用ラックとかみ合うようにして、左右摺動台の同期運転を行うようにしている。しかしながら、こうしたラックとピニオンの間にはバックラッシがあり、時間経過とともにバックラッシが変化し、同期精度に限界があった。
また、ボールねじ駆動の平ダイス転造盤では、特許文献１に開示されているように、１対の摺動台の同期を、油圧シリンダ駆動の転造盤と同様に、被転造物の転心と同軸状に同期用ピニオンを回転可能に設け、このピニオンを左右の１対の摺動台に設けた同期用ラックとかみ合うようにするとともに、各摺動台を、１対のボールねじの各々を駆動する１対のサーボモータをＮＣ制御することにより、同期精度を高める方法があった。
実公平６−６１３３９

しかしながら、前記特許文献１に記載の方法では、通常の運転で問題が無くても、サイクルタイムが２０秒以下程度の比較的短い運転条件で使用すると、ボールねじの発熱によりボールねじが伸び、ＮＣ制御による各摺動台の位置決め精度に狂いが生じ、別に設けた同期用のラックとピニオンの歯面に強い摩擦抵抗を生じ、ＮＣ位置決めエラーが発生するという課題があった。

本発明の課題は、サイクルタイムが２０秒以下程度の比較的短いサイクルタイム運転条件で使用しても、１対の摺動台に設けた１対の平ダイスの同期精度が狂わず、正確な同期運転を可能とすことにより、ワークの加工精度、特にインボリュート累積ピッチ誤差が小さい平ダイス転造盤を提供することにある。

このため本発明は、１対の平ダイスを被転造物軸心に対して点対称位置に平行に配置し、該平ダイス間に被転造物を支持センター間で回転可能に支持して平ダイス間に挟持し、転造盤本体に一端を軸受で支持するよう設置された１対のボールねじ軸の駆動により、平ダイスを相対的に同期移動させ被転造物外周にインボリュートスプラインまたは歯車を塑性加工する転造盤であって、転造盤本体のギヤボックスに、前記１対のボールねじ軸にそれぞれ固定された第１の歯車及び第２の歯車と、
前記１対のボールねじ軸の一方に固定された前記第１の歯車と噛み合い、駆動軸に固定した第３の歯車と、前記駆動軸に結合された第１のサーボモータと、
前記駆動軸に前記第３の歯車と直列に回転可能に設置されかつ前記第２の歯車と噛み合うようにされた第４の歯車と、
前記駆動軸を中心に前記駆動軸に回動可能に支持された一対の回転板に、前記駆動軸に回動可能に支持された中間軸と、
前記中間軸に回転可能に支持されかつ前記第４の歯車と噛み合う第５の歯車と、
前記中間軸に回転可能に支持され、前記第５の歯車に固定または一体化されかつ前記第３の歯車と噛み合う第６の歯車と、
前記一対の回転板の少なくとも一方の外周に設けられたラック歯と、
前記ギヤボックスに回転可能に支持され、前記ラック歯と噛み合う第７の歯車を駆動する第２のサーボモータと、を有し、
前記１対の平ダイスの位置をそれぞれ検出するセンサーと、該センサーの検出値から前記１対の平ダイスの、被転造物軸心に対する点対称位置関係からのずれ量を演算し補正量を決定するする補正量決定手段と、
前記補正量に基づき、前記第２のサーボモータを駆動し、前記第７の歯車を駆動させて、前記一対の回転板を回転させて前記第４の歯車と噛み合う前記第２の歯車の、前記第１の歯車に対する、相対的噛み合い位相を変更して、前記１対の平ダイスを被転造物軸心に対して点対称位置になるよう補正する制御手段と、を有することを特徴とする平ダイス転造盤を提供することにより上述した本発明の課題を解決した。

かかる構成により本発明では、ボールねじに熱による伸びが発生した場合でも、１対の平ダイスの位置をそれぞれ検出するセンサーの検出値から１対の平ダイスの被転造物軸心に対する点対称位置関係からのずれ量を演算し補正量を決定し、
前記補正量に基づき、第２のサーボモータに適切な回転指令を与え、第２のサーボモータを駆動して、第７の歯車を駆動させ前記一対の回転板を回転させて前記第４の歯車と噛み合う前記第２の歯車の、前記第１の歯車に対する、相対的噛み合い位相を変更して、前記１対の平ダイスを被転造物軸心に対して点対称位置になるよう補正するようにしたので、第１のサーボモータの駆動軸に固定した第３の歯車と、一対のボールねじ軸の他方に固定された前記第２の歯車との相対的噛み合い位相を変更して相対的に進めたり、遅らせたりすることができ、１対の平ダイスを被転造物軸心に対して点対称位置になるよう補正することができ、被転造物の軸心に対して、左右平ダイスの位置を、点対称の関係を保って転造加工することができるので、ワークの累積ピッチ誤差が小さい転造加工が可能な平ダイス転造盤を提供するものとなった。

本発明の実施形態の平ダイス転造盤を図１乃至図８を参照して説明する。図１は本発明の実施形態の立型平ダイス転造盤の立面図を示すブロック図、図２は図１のギヤボックス２のＡ−Ａ線断面図、図３は図２のＢ−Ｂ線断面図、図４は図２のＣ−Ｃ線断面図、図５は本発明の別の実施形態の図２に対応する断面図、をそれぞれ示し、図６は図２の第７の歯車３５を主軸３１回りに反時計方向に２０°回動させた状態を示し、図７は図２の第７の歯車３５を主軸３１回りに時計方向に２０°回動させた状態を示し、図８は図１で示す、１対の平ダイスの被転造物軸心に対する点対称位置関係からのずれ量を演算する説明図である。

本発明の実施形態の立型平ダイス転造盤は、１対の平ダイス１０、１１を被転造物軸心７に対して点対称位置に平行に配置し、平ダイス１０、１１間に被転造物６を図示しない支持センター間で回転可能に支持して平ダイス１０、１１間に挟持し、転造盤本体１に一端を軸受４１、４１で支持するよう設置された１対のボールねじ軸２２、２８の駆動により、平ダイス１０、１１を相対的に同期移動させ被転造物６外周に図示しないインボリュートスプラインまたは歯車を塑性加工する平ダイス転造盤である。
図２に示すように、転造盤本体１のギヤボックス２に、１対のボールねじ軸２２、２８にはそれぞれ第１の歯車２１及び第２の歯車２７が固定され、１対のボールねじ軸の一方２２に固定された前記第１の歯車２１と噛み合い、駆動軸３１に固定した第３の歯車２０と、前記駆動軸３１に結合された第１のサーボモータ１８と、前記駆動軸３１に第３の歯車２０と直列に回転可能に配置されかつ前記第２の歯車２７と噛み合うようにされた第４の歯車２６が設けられている。

図４に示すように、転造盤本体１のギヤボックス２には、駆動軸３１を中心に駆動軸３１に回動可能に軸支部材３２，３３により支持された一対の回転板２９、３０に回動可能に支持された中間軸２３と、中間軸２３に回転可能に支持されかつ第４の歯車２６と噛み合う第５の歯車２５と、中間軸２３に回転可能に支持され、第５の歯車２５に固定または一体化されかつ第３の歯車２０と噛み合う第６の歯車２４と、一対の回転板の少なくとも一方２９の外周に設けられたラック歯３４と、ギヤボックス２に回転可能に支持され、ラック歯３４と噛み合う第７の歯車３５を駆動する第２のサーボモータ３６と、が設けられ、第２のサーボモータ３６を所定量回転させることにより、一対の回転板２９、３０、中間軸２３を、駆動軸３１回りに所定量回動するようにされている。

さらに本発明の平ダイス転造盤では、図１に示すように、１対の平ダイス１０、１４の位置をそれぞれ検出する各摺動台８、９に設けたセンサー１３、１４は、転造盤本体１に設けた位置検出用スケール１２、１４を読み取り、各摺動台８、９ひいては１対の平ダイス１０、１４の現位置を検出する。本発明の平ダイス転造盤では、センサー１３、１４が検出した各摺動台８、９の現位置から、図８に示す、平ダイス１０、１４の被転造物６軸心７に対する点対称位置関係からのずれ量を演算し補正量を決定する図示しない補正量決定手段を有する。さらに、前記補正量に基づき、図４に示す、第２のサーボモータ３６を駆動し、第７の歯車３５を駆動させて、一対の回転板２９、３０を回転させて第６の歯車２４と一対のボールねじ軸の他方２８に固定された第２の歯車２７との相対的噛み合い位相を変更して１対の平ダイスを被転造物６軸心７に対して点対称位置になるよう補正する制御手段と、を有する。

図８に示すように、転造盤の連続運転によりボールねじ軸が発熱して伸びると、被転造物６軸心７に対する右ダイス１１の前端位置がａ→ｃに、左ダイス８の前端位置がａ→ｂに変化し、被転造物６軸心７に対して点対称でなくなる。本発明の平ダイス転造盤では、初期状態からの各摺動台の位置決めのずれ量を、図示しない補正量決定手段により、左右のダイスの位置ずれ量ｃ−ｂを演算することができる。
このようにして得られた左右ダイスの位置ずれ量ｃ−ｂに基づき、図４に示す、中間軸２３を駆動軸３１回りに所定量回動させることにより、左右ダイス８、１１の位相差を補正する具体例について以下に説明する。
図３、図４に示す各歯車２０、２１、２４、２５、２６、２７の噛み合いの位置関係を図２ではピッチ線で示す。本実施例では、各歯車の歯数はすべて異なり、かつ、左右のボールねじ軸２８、２２の回転数が同一となるよう適宜選択した。このとき、第２のサーボモータ３６に指令を与えて、第７の歯車３５を回転させることにより、中間軸２３、および歯車２４、２５を主軸３１回りに反時計方向に２０°回動させた状態を図６に示す。このとき、右ボールねじ軸２２に対して、左ボールねじ軸２８は、反時計方向に７．８°相対的に回転するようギヤ比を選定した。ボールねじ軸２８、２２のリードピッチは２０ｍｍであり、このとき、右摺動台９に対して左摺動台８は０．４３ｍｍ位相がずれることになる。また、第２のサーボモータ３６を逆方向に回転させ、図７の状態とすれば、右摺動台９に対して左摺動台８を逆方向にずらすこともできる。適切な指令値で前記サーボモータ３６を駆動し、中間軸２３を駆動軸３１を中心に所定量だけ回動することにより、左右のボールねじ軸２２、２８の回転位相をずらし、左右ダイス１０、１１の位置ずれを補正し、被転造物６軸心７に対して点対称に位置決めすることができる。すなわち、右摺動台９に対する左摺動台８の位相を、第２のサーボモータ３６に任意の指令を与えることにより制御できることにより、第６の歯車２４と一対のボールねじ軸の他方２８に固定された第２の歯車２７との相対的噛み合い位相ををずらし、１対の平ダイス１０、１１を被転造物６軸心７に対して点対称位置に位置決めすることができる。

このような、摺動台の位置の検出とずれの補正は、実際の転造加工ラインで、ワーク１個加工する毎に行ってもよいし、ワーク定数加工毎に行うようにしても良い。
図５の別の実施例で示すように、ボールねじの軸間ピッチが広い場合は、ギヤ連結にアイドルギヤ４６を適宜挿入すればよい。
また、本実施例では、駆動軸まわりの中間軸の回動は、ラック歯３４と噛み合う第７の歯車３５を介して第２のサーボモータにより駆動位置決めするようにしたが、リンク機構を介して油圧シリンダにより駆動、位置決めしてもよい。
さらに、本実施例では平ダイスの位置検出センサーは各摺動台に位置検出用スケールを設置したが、各摺動台の加工端位置を図１の１６、１７で示すセンサーに、渦電流変位計、またはレーザー式変位計、差動トランスなどの変位センサーに替えて、検出するようにしてもよい。
このような構造の転造盤では、左右のボールねじ軸が歯車で連結されているので、同期運転は機械的に保証されており、低速で食いつき、途中から高速に切り替える場合でも常に安定した同期が得られ、かつ、左右摺動台は自重で落下することは無く、機械的に重量バランスがとれている。このため、ボールねじ駆動用のサーボモータにより、各摺動台の自重を支える必要は無く、転造加工に必要な動力があれば良いため、各ボールねじを個別のサーボモータで駆動する場合に比べ小容量のモータで良く、エネルギー効率がよい。

〔本発明の実施形態の効果〕かかる構成により本発明の実施形態では、ボールねじに熱による伸びが発生した場合でも、１対の平ダイスの位置をそれぞれ検出するセンサーの検出値から１対の平ダイスの被転造物軸心に対する点対称位置関係からのずれ量を演算し補正量を決定し、
前記補正量に基づき、第２のサーボモータに適切な回転指令を与え、第２のサーボモータを駆動して、第７の歯車を駆動させ前記一対の回転板を回転させて前記第４の歯車と噛み合う前記第２の歯車の、前記第１の歯車に対する、相対的噛み合い位相を変更して、前記１対の平ダイスを被転造物軸心に対して点対称位置になるよう補正するようにしたので、第１のサーボモータの駆動軸に固定した第３の歯車と、一対のボールねじ軸の他方に固定された前記第２の歯車との相対的噛み合い位相を変更して相対的に進めたり、遅らせたりすることができ、１対の平ダイスを被転造物軸心に対して点対称位置になるよう補正することができ、被転造物の軸心に対して、左右平ダイスの位置を、点対称の関係を保って転造加工することができるので、ワークの累積ピッチ誤差が小さい転造加工が可能な平ダイス転造盤を提供するものとなった。

本発明の実施形態の立型平ダイス転造盤の立面図を示すブロック図。 図１のギヤボックス２のＡ−Ａ線断面図。 図２のＢ−Ｂ線断面図。 図２のＣ−Ｃ線断面図。 本発明の別の実施形態の図２に対応する断面図。 図２の第７の歯車３５を主軸３１回りに反時計方向に２０°回動させた状態を示す。 図２の第７の歯車３５を主軸３１回りに時計方向に２０°回動させた状態を示す。 図１で示す、１対の平ダイスの被転造物軸心に対する点対称位置関係からのずれ量を演算する説明図である。

符号の説明

１：転造盤本体、２：ギヤボックス、３：、６：被転造物、７：被転造物軸心
１０、１１：一対の平ダイス、１３、１５：センサー、１８：第１のサーボモータ
２０：第３の歯車、２１：第１の歯車、２２：１対のボールねじ軸の一方
２３：中間軸、２４：第６の歯車、２５：第５の歯車、２６：第４の歯車
２７：第２の歯車、２８：１対のボールねじ軸の他方、２９、３０：一対の回転板
３１：駆動軸、３４：ラック歯，３６：第２のサーボモータ

Claims (1)

1. １対の平ダイスを被転造物軸心に対して点対称位置に平行に配置し、該平ダイス間に被転造物を支持センター間で回転可能に支持して平ダイス間に挟持し、転造盤本体に一端を軸受で支持するよう設置された１対のボールねじ軸の駆動により、平ダイスを相対的に同期移動させ被転造物外周にインボリュートスプラインまたは歯車を塑性加工する転造盤であって、転造盤本体のギヤボックスに、前記１対のボールねじ軸にそれぞれ固定された第１の歯車及び第２の歯車と、
   前記１対のボールねじ軸の一方に固定された前記第１の歯車と噛み合い、駆動軸に固定した第３の歯車と、前記駆動軸に結合された第１のサーボモータと、
   前記駆動軸に前記第３の歯車と直列に回転可能に設置されかつ前記第２の歯車と噛み合うようにされた第４の歯車と、
   前記駆動軸を中心に前記駆動軸に回動可能に支持された一対の回転板に、前記駆動軸に回動可能に支持された中間軸と、
   前記中間軸に回転可能に支持されかつ前記第４の歯車と噛み合う第５の歯車と、
   前記中間軸に回転可能に支持され、前記第５の歯車に固定または一体化されかつ前記第３の歯車と噛み合う第６の歯車と、
   前記一対の回転板の少なくとも一方の外周に設けられたラック歯と、
   前記ギヤボックスに回転可能に支持され、前記ラック歯と噛み合う第７の歯車を駆動する第２のサーボモータと、を有し、
   前記１対の平ダイスの位置をそれぞれ検出するセンサーと、該センサーの検出値から前記１対の平ダイスの、被転造物軸心に対する点対称位置関係からのずれ量を演算し補正量を決定するする補正量決定手段と、
   前記補正量に基づき、前記第２のサーボモータを駆動し、前記第７の歯車を駆動させて、前記一対の回転板を回転させて前記第４の歯車と噛み合う前記第２の歯車の、前記第１の歯車に対する、相対的噛み合い位相を変更して、前記１対の平ダイスを被転造物軸心に対して点対称位置になるよう補正する制御手段と、を有することを特徴とする平ダイス転造盤。

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