JP5866642B2 - 回転塑性加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、軸心方向視で円状の外周面を有する被加工素材を支持する状態で、主軸周りに回転駆動手段により回転駆動される素材支持部と、被加工素材を塑性加工するローラを主軸に直交する方向に移動して当該ローラを被加工素材に押し付ける押し付け機構と、ローラを素材支持部と同期回転させるように、主軸の回転をローラに伝達する同期回転機構とが設けられた回転塑性加工装置に関する。

かかる回転塑性加工装置は、被加工素材を支持した素材支持部を回転駆動し、並びに、同期回転機構によってローラを素材支持部と同期回転させる状態で、押し付け機構によりローラを被加工素材に押し付けることにより、被加工素材を塑性加工するものである。例えば、外歯を有する歯車を製造する場合は、ローラとして、外周面に外歯成形型が備えられたものを用いて、被加工素材の一例である円盤状素材の外周面に外歯を成形する。

このような回転塑性加工装置において、従来は、同期回転機構として、素材支持部と共に回転する同期ギアと、ローラと共に回転し且つ同期ギアに噛み合わせ可能な従動ギアと、ローラ及び従動ギアを主軸と直交する方向に一体的に移動させて、従動ギアを同期ギアに噛み合わせると共にその噛み合わせと同時にローラを被加工素材に押し付ける押し付け機構とを備えて構成していた（例えば、特許文献１参照。）。
そして、押し付け機構を働かせることにより、被加工素材を塑性加工していた。

特許第３４２９７１１号公報

ところで、ローラを的確に素材支持部と同期回転させるには、従動ギアを同期ギアに十分に深く噛み合わせて、同期ギアの回転を従動ギアに的確に伝達する必要がある。
しかしながら、従来の回転塑性加工装置では、ローラ及び従動ギアを主軸と直交する方向に一体的に移動させる構成であるため、ローラが被加工素材に接触してから、加工が完了する位置まで移動する間に従動ギアも同様に移動することになり、加工当初は従動ギアと同期ギアが深く噛み合わずに、バックラッシが生じてしまい、結果、被加工素材を塑性加工する加工精度が悪くなる虞があった。

そこで、このような問題を解消するために、図１０に示すように、所謂、偏心カップリング４０を用いる比較例が想定される。尚、図１０は、偏心カップリング４０を用いた場合の回転塑性加工装置の比較例を示し、図１０（ａ）は、回転塑性加工装置における偏心カップリング４０の周辺の正面図であり、図１０（ｂ）は、横断平面図である。

図１０に示すように、偏心カップリング４０は、リング状の従動プレート４１、回転軸心Ａ３が従動プレート４１の回転軸心Ａ２と偏心し且つ従動プレート４１に回転を伝達可能に複数（例えば３本）の従動側リンク４４により従動プレート４１に連結されたリング状の中間プレート４２、及び、回転軸心Ａ４が中間プレート４２の回転軸心Ａ３と偏心し且つ中間プレート４２に回転を伝達可能に複数（例えば３本）の駆動側リンク４５により中間プレート４２に連結されたリング状の駆動プレート４３を備えて構成されている。

複数の従動側リンク４４は、互いに平行になる状態で、従動プレート４１の回転軸心Ａ２周りに分散配置され、複数の駆動側リンク４５も、互いに平行になる状態で、駆動プレート４３の回転軸心Ａ４周りに分散配置されている。各従動側リンク４４の一端及び各駆動側リンク４５の一端は、同心の枢支軸心にて中間プレート４２に枢支され、各従動側リンク４４の他端は従動プレート４１に枢支され、並びに、各駆動側リンク４５の他端は駆動プレート４３に枢支されている。複数の従動側リンク４４夫々における両側の枢支軸心間の間隔、及び、複数の駆動側リンク４５夫々における両側の枢支軸心間の間隔は、全て同一である。つまり、この偏心カップリング４０は、所謂、シュミットカップリングであり、駆動プレート４３の回転が中間プレート４２を介して従動プレート４１に同期伝達可能で、且つ、駆動プレート４３の回転軸心Ａ４と従動プレート４１の回転軸心Ａ２とが偏心可能に構成されている。
そして、駆動プレート４３における中間プレート４２の側とは反対側に、伝達ギア９が回転軸心Ａ４にて同心状で一体回転可能に連結され、従動プレート４１における中間プレート４２の側とは反対側に、ローラ４が可動軸４６を介して回転軸心Ａ２にて同心状で一体回転可能に連結されている。
つまり、伝達ギア９の回転軸心Ａ４は、ローラ４の回転軸心Ａ２と偏心可能である。

そして、油圧シリンダ（図示省略）等により、駆動プレート４３を主軸（図示省略）側に押圧して、伝達ギア９を、主軸周りに素材支持部（図示省略）と一体回転する同期ギア（図示省略）に噛み合わせた状態で、押し付け機構（図示省略）により、ローラ４を主軸に直交する方向に移動してローラ４を被加工素材（図示省略）に押し付けることにより、被加工素材を塑性加工する。
つまり、伝達ギア９を同期ギア（図示省略）に十分に深く噛み合わせた状態で、既に素材支持部と同期回転しているローラ４を、被加工素材から離間した位置から被加工素材に近づけて被加工素材に押し付けることができるので、ローラ４が被加工素材に押し付けられる当初から、伝達ギア９にバックラッシが生じないようにすることができる。
しかしながら、この比較例の場合、ローラ４は、従動プレート４１を介して偏心カップリング４０に片持ち状に支持されており、ローラ４に対してその回転軸心Ａ２に直交する方向に力が作用した場合、片持ちによる根元の曲げモーメントは従動側リンク４４に直接作用することになる。この曲げモーメントはさらに駆動側リンク４５を介して駆動プレート４３に伝達されるため、従動側リンク４４と駆動側リンク４５の２面のリンク部では、大きな撓み角が発生し同調回転が不安定となり、被加工素材の加工精度を低下させる。更には、リンク結合の耐力を超える曲げモーメントが発生することにより、偏心カップリング４０の損傷につながる虞がある。

本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、加工精度を向上し得る回転塑性加工装置を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係る回転塑性加工装置は、軸心方向視で円状の外周面を有する被加工素材を支持する状態で、主軸周りに回転駆動手段により回転駆動される素材支持部と、被加工素材を塑性加工するローラを前記主軸に直交する方向に移動して当該ローラを被加工素材に押し付ける押し付け機構と、前記ローラを前記素材支持部と同期回転させるように、前記主軸の回転を前記ローラに伝達する同期回転機構とが設けられた回転塑性加工装置であって、その特徴構成は、
前記同期回転機構が、
前記主軸周りに前記素材支持部と一体回転する同期ギアと、
当該同期ギアに噛み合う状態で配設された伝達ギアと、
可動軸に一体回転可能に連結された従動プレート、前記可動軸の外周部に配設されると共に、回転軸心が前記可動軸と偏心し且つ前記従動プレートに回転を伝達可能に従動側リンク機構により前記従動プレートに連結された内径が前記可動軸よりも大径の中間プレート、及び、前記可動軸の外周部に配設されると共に、回転軸心が前記可動軸と偏心し且つ前記中間プレートに回転を伝達可能に駆動側リンク機構により前記中間プレートに連結された内径が前記可動軸よりも大径の駆動プレートを備えた偏心カップリングと、
前記伝達ギアの位置を、前記同期ギアに噛み合わせた状態で保持する伝達ギア位置保持機構とを備えて構成され、
前記偏心カップリングにおいて、前記駆動プレートが前記伝達ギアに同心状で一体回転可能に連結され、且つ、前記可動軸における前記駆動プレートを貫通した端部が前記ローラに同心状で一体回転可能に連結されて、当該偏心カップリングが、前記可動軸を前記主軸に平行にした姿勢で当該可動軸の両端を軸受にて回転可能に支持した状態で設けられ、
前記押し付け機構が、前記可動軸を当該可動軸の回転軸心と前記主軸の回転軸心とを結ぶ軸心間垂線に沿って移動するように設けられている点にある。

上記特徴構成によれば、伝達ギア位置保持機構により、伝達ギアの位置が同期ギアに噛み合わされた状態で位置保持されるので、素材支持部の回転が同期ギアを介して伝達ギアに同期伝達されて、伝達ギアが素材支持部と同期回転する。そして、その伝達ギアと共に駆動プレートが一体回転し、その駆動プレートの回転が、駆動側リンク機構、中間プレート、従動側リンク機構を介して従動プレートに同期伝達されるので、その従動プレート及びローラを同心状で一体回転可能に支持した可動軸が、その回転軸心が駆動プレート（即ち、伝達ギア）の回転軸心と偏心可能な状態で、且つ、その両端が軸受にて支持された状態で素材支持部と同期回転する。
そして、可動軸の回転軸心は伝達ギアの回転軸心と偏心可能であるので、素材支持部と同期回転する伝達ギアの回転軸心が一定の位置に保持された状態で、押し付け機構により、素材支持部と同期回転する可動軸を軸心間垂線に沿って主軸に向けて移動することができる。
つまり、伝達ギアを同期ギアに十分に深く噛み合わせた状態で、既に素材支持部と同期回転しているローラを、被加工素材から離間した位置から被加工素材に近づけて被加工素材に押し付けることができるので、ローラが被加工素材に押し付けられる当初から、伝達ギアにバックラッシが生じないようにすることができて、被加工素材の加工精度を向上することができる。
しかも、伝達ギアの回転軸心とローラの回転軸心とを偏心可能な偏心カップリングを用いながらも、ローラと一体回転可能な可動軸の両端が軸受を介して支持部材により支持されていることにより、回転力については、伝達ギアから、駆動プレート、中間プレート、従動プレートを介して、ローラにバックラッシの発生がほとんど無い状態で伝達され、ローラの回転軸心に直交する方向に作用する力については、可動軸を介してせん断力として支持部材に直接、伝達される合理的な構造を実現している。これにより、曲げ耐力については、脆弱なリンク結合部分に直接、伝達される曲げモーメントは微少となり、同期回転機構そのものの耐力が向上すると共に、ローラの回転軸心の面外変位が小さくなり、被加工素材の加工精度の向上につながる。
従って、加工精度を向上し得る回転塑性加工装置を提供することができる。

本発明に係る回転塑性加工装置の更なる特徴構成は、前記偏心カップリングにおいて、前記従動側リンク機構が、一端が前記中間プレートに枢支され且つ他端が前記従動プレートに枢支された複数の従動側リンクを備えて構成されて、それら複数の従動側リンクが互いに平行になる状態で前記可動軸の周方向に分散配置され、前記駆動側リンク機構が、一端が前記中間プレートに枢支され且つ他端が前記駆動プレートに枢支された複数の駆動側リンクを備えて構成されて、それら複数の駆動側リンクが互いに平行になる状態で前記可動軸の周方向に分散配置され、
前記伝達ギア位置保持機構が、前記伝達ギアを、当該伝達ギアの回転軸心を前記軸心間垂線から当該軸心間垂線に直交する方向に設定量偏倚させた位置にて、前記同期ギアに噛み合わせた状態で保持するように構成されている点にある。

上記特徴構成によれば、伝達ギアが、その回転軸心を軸心間垂線からその軸心間垂線に直交する方向に設定量偏倚させた位置にて同期ギアに噛み合わせた状態で保持されているので、押し付け機構により、既に素材支持部と同期回転している可動軸が軸心間垂線に沿って主軸に向けて移動される間中、伝達ギアと同心状で一体回転する駆動プレートの回転軸心と可動軸と同心状で一体回転する従動プレートの回転軸心とが軸心間垂線に直交する方向に離間する状態に維持される。
そして、駆動プレートの回転軸心と従動プレートの回転軸心とが軸心間垂線に直交する方向に離間する状態では、従動プレートの回転軸心方向視において、従動側リンクの両側の枢支軸心を結ぶ直線と駆動側リンクの両側の枢支軸心を結ぶ直線とが交差する状態（以下、「従動側リンクの長手方向と駆動側リンクの長手方向が交差する状態」と記載する場合がある）となる。
従って、素材支持部と同期回転するローラを、被加工素材から離間する位置から被加工素材に近づけて被加工素材に押し付けて加工を終了するまでの間中、従動側リンクの長手方向と駆動側リンクの長手方向が交差する状態に維持することができる。
そして、従動側リンクの長手方向と駆動側リンクの長手方向が交差する状態になっていると、中間プレートの回転軸心のふらつきを十分に抑制することができるようになり、それに伴い、従動プレートの回転軸心、即ち、ローラの回転軸心や、駆動プレートの回転軸心、即ち、伝達ギアの回転軸心のふらつきを十分に抑制することができるので、塑性加工精度を一層向上することができる。

一方、伝達ギアの回転軸心を軸心間垂線からその軸心間垂線に直交する方向に偏倚させない場合、素材支持部と同期回転する可動軸が軸心間垂線に沿って主軸に向けて移動される間に、伝達ギアと同心状で一体回転する駆動プレートの回転軸心と可動軸と同心状で一体回転する従動プレートの回転軸心とが同心状になるときがある。
そして、駆動プレートの回転軸心と従動プレートの回転軸心とが同心状になると、従動プレートの回転軸心方向視において、従動側リンクの両側の枢支軸心を結ぶ直線と駆動側リンクの両側の枢支軸心を結ぶ直線とが平行状態（以下、「従動側リンクの長手方向と駆動側リンクの長手方向が平行状態」と記載する場合がある）となる。
従動側リンクの長手方向と駆動側リンクの長手方向が平行状態となると、中間プレートの回転軸心のふらつきを十分に抑制し難くなり、それに伴い、従動プレートの回転軸心、即ち、ローラの回転軸心や、駆動プレートの回転軸心、即ち、伝達ギアの回転軸心のふらつきを十分に抑制し難くなるので、塑性加工精度を十分には向上し難い場合がある。
要するに、本特徴構成によれば、被加工素材の加工精度を更に向上することができる。

本発明に係る回転塑性加工装置の更なる特徴構成は、前記ローラの外周面に外歯成形型が備えられ、
前記被加工素材の外周面に外歯を成形して、外歯を有する歯車を製造する点にある。

上記特徴構成によれば、回転状態にあるローラの外歯成形型が、回転状態にある素材支持部に支持された被加工素材に押し付けられるので、被加工素材の外周面に外歯が成形されて、外歯を有する歯車が製造される。
従って、外歯を有する歯車の加工精度を向上することができる。

本発明に係る回転塑性加工装置の更なる特徴構成は、前記主軸と同心状に回転可能な保持部材を前記素材支持部に向けて移動させて、前記素材支持部に支持された被加工素材を前記素材支持部とにより挟持する素材保持機構と、
前記素材保持機構を働かせて、被加工素材を前記素材支持部と前記保持部材とにより挟持する素材保持工程を実行し、前記押し付け機構を働かせて、前記伝達ギア位置保持機構により前記伝達ギアが前記同期ギアに噛み合わされた状態で、前記ローラにより被加工素材を塑性加工する加工工程を実行する制御手段とが設けられている点にある。

上記特徴構成によれば、被加工素材を素材支持部と保持部材とにより挟持する素材保持工程が実行され、伝達ギアが同期ギアに噛み合わされた状態で、素材支持部と同期回転するローラを被加工素材から離間した位置から被加工素材に押し付けて、被加工素材を塑性加工する加工工程が実行される。
従って、加工精度を向上し得るように被加工素材を加工する工程が、順次自動的に実行される。

回転塑性加工装置の概略の全体構成及び偏心カップリングを示す図 偏心カップリングを示す図 外歯を有する歯車の製造手順を説明する図 外歯を有する歯車の製造手順を説明する図 外歯を有する歯車の製造手順を説明する図 外歯を有する歯車の製造手順を説明する図 素材支持部及びローラを示す回転塑性加工装置の要部の横断面図 円盤状素材及び外歯を有する歯車を示す斜視図 別実施形態に係るフレキシブルカップリングを示す横断平面図 偏心カップリングを用いた場合の比較例に係る回転塑性加工装置の要部を示す図

以下、図面に基づいて、本発明を外歯を有する歯車を製造する回転塑性加工装置に適用した場合の実施形態を説明する。
先ず、図１に基づいて、回転塑性加工装置の全体構成を説明する。尚、図１（ａ）は、回転塑性加工装置の概略の全体構成を示す正面図であり、図１（ｂ）は、偏心カップリング１０の分解斜視図である。
図１（ａ）に示すように、回転塑性加工装置は、円盤状素材（軸心方向視で円状の外周面を有する被加工素材の一例）Ｗを支持する状態で、主軸１周りに回転駆動装置（回転駆動手段の一例）２により回転駆動される素材支持部３と、円盤状素材Ｗを塑性加工するローラ４を主軸１に直交する方向に移動して当該ローラ４を円盤状素材Ｗに押し付ける押し付け機構Ｄと、ローラ４を素材支持部３と同期回転させるように、主軸１の回転をローラ４に伝達する同期回転機構Ｓとを備えて構成されている。
更に、回転塑性加工装置には、主軸１と同心状に回転可能な押圧部材５（保持部材の一例）を素材支持部３に向けて移動させて、素材支持部３に支持された円盤状素材Ｗを押圧部材５と素材支持部３とにより挟持するワーク保持機構（素材保持機構の一例）Ｈ、及び、回転塑性加工装置の運転を制御する制御部７が設けられている。

この実施形態の回転塑性加工装置は、図７にも示すように、ローラ４の外周面に外歯成形型４ｍが備えられ、図８に示すように、円盤状素材Ｗの外周面に外歯Ｗｏを成形して、外歯Ｗｏを有する歯車（以下、単に歯車と記載する場合がある）Ｗを製造する。尚、図８（ａ）は、塑性加工前の円盤状素材Ｗの斜視図であり、図８（ｂ）は歯車Ｗの斜視図である。図８（ａ）に示すように、円盤状素材Ｗは、軸心方向視で円状の外周面を有すると共に、軸心と同心状で貫通する軸孔Ｗｈを有する。ローラ４の外歯成形型４ｍの長さ（軸心方向での長さに該当する）が、円盤状素材Ｗの外周面に形成する外歯の目標長さよりも多少長くなるように設定されている。

尚、以下の説明では、図１（ａ）に示すように、主軸１の回転軸心Ａ１に沿った方向をＺ方向、主軸１の回転軸心Ａ１に直交する方向をＸ方向、Ｚ方向及びＸ方向の両方向に直交する方向をＹ方向と夫々記載する場合がある。又、Ｚ方向において、主軸１の基端（回転駆動装置２に伝動連結される端部）に近づく方向を−Ｚ方向とし、主軸１の基端から遠ざかる方向を＋Ｚ方向とする。又、Ｘ方向において、主軸１の回転軸心Ａ１に近づく方向を−Ｘ方向とし、主軸１の回転軸心Ａ１から遠ざかる方向を＋Ｘ方向とする。

図１及び図２に示すように、本発明では、同期回転機構Ｓが、主軸１周りに素材支持部３と一体回転する同期ギア８と、当該同期ギア８に噛み合う状態で配設された伝達ギア９と、可動軸１１に一体回転可能に連結された従動プレート１２、可動軸１１の外周部に配設されると共に、回転軸心Ａ３が可動軸１１と偏心し且つ従動プレート１２に回転を伝達可能に従動側リンク機構Ｌｓにより従動プレート１２に連結された内径が可動軸１１よりも大径の中間プレート１３、及び、可動軸１１の外周部に配設されると共に、回転軸心Ａ４が可動軸１１と偏心し且つ中間プレート１３に回転を伝達可能に駆動側リンク機構Ｌｄにより中間プレート１３に連結された内径が可動軸１１よりも大径の駆動プレート１４を備えた偏心カップリング１０と、伝達ギア９の位置を、同期ギア８に噛み合わせた状態で保持する伝達ギア位置保持機構Ｋとを備えて構成されている。
そして、偏心カップリング１０において、駆動プレート１４が伝達ギア９に同心状で一体回転可能に連結され、且つ、可動軸１１における駆動プレート１４を貫通した端部がローラ４に同心状で一体回転可能に連結されて、当該偏心カップリング１０が、可動軸１１を主軸１に平行にした姿勢で当該可動軸１１の両端を可動軸用軸受２１にて回転可能に支持した状態で設けられ、押し付け機構Ｄが、可動軸１１を当該可動軸１１の回転軸心Ａ２と主軸１の回転軸心Ａ１とを結ぶ軸心間垂線αに沿って移動するように設けられている。つまり、Ｘ方向は、軸心間垂線αに沿う方向となる。尚、この実施形態では、軸心間垂線αは、移動開始時点において所定の開始位置Ｐｓ（図３参照）に位置する可動軸１１の回転軸心Ａ２と主軸１の回転軸心Ａ１とを結ぶ垂線として、定義される。

ここで、可動軸１１の回転軸心Ａ２と同心状の従動プレート１２の回転軸心、及び、ローラ４の回転軸心も共に、符号Ａ２にて示す。又、駆動プレート１４の回転軸心Ａ４と同心状の伝達ギア９の回転軸心も、符号Ａ４にて示す。
尚、図２（ａ）は、偏心カップリング１０の周辺を詳細に示す正面図であり、図２（ｂ）は、偏心カップリング１０を示す横断平面図である。

次に、回転塑性加工装置の各部について、説明を加える。
図１（ａ）に示すように、架台（図示省略）上に、主軸１が鉛直方向に沿う回転軸心Ａ１周りに回転自在に支持されて設けられ、電動モータ等の回転駆動装置２が、この主軸１を回転駆動するように設けられ、この主軸１の先端に素材支持部３が装着され、主軸１における素材支持部３の下方近くの外周面に、同期ギア８が設けられている。素材支持部３は、円柱状の本体部３ｂと、その本体部３ｂの先端面から同心状に突出する本体部３ｂよりも小径の円柱状の挿通軸部３ａを備えて構成され、その挿通軸部３ａは、円盤状素材Ｗの軸孔Ｗｈに内嵌可能である。この素材支持部３が、主軸１の先端に、その回転軸心Ａ１と同心状になる状態で装着されている。
つまり、円盤状素材Ｗが、その軸孔Ｗｈに素材支持部３の挿通軸部３ａを挿通させて、素材支持部３の本体部３ｂの先端面に当接された状態で、素材支持部３に、主軸１の回転軸心Ａ１と同心状に装着される。
そして、回転駆動装置２が作動されると、主軸１の回転軸心Ａ１回りに素材支持部３と同期ギア８が同心で一体回転する。

図１（ａ）に示すように、ワーク保持機構Ｈは、押圧部材５と、その押圧部材５を主軸１の回転軸心Ａ１方向（Ｚ方向）に沿って往復移動駆動するワーク保持用油圧シリンダ６とを備えて構成され、押圧部材５が素材支持部３に対向して位置するように配設されている。押圧部材５は、主軸１の回転軸心Ａ１と同心で回転可能なようにベアリング（図示省略）等を介してワーク保持用油圧シリンダ６のシリンダロッドの先端に回転自在に支持されている。
押圧部材５を素材支持部３に装着された円盤状素材Ｗに押し付けるようにワーク保持用油圧シリンダ６を作動させることにより、円盤状素材Ｗを素材支持部３と押圧部材５とにより挟持するように構成されている。
そして、回転駆動装置２により主軸１を回転駆動することにより、円盤状素材Ｗを素材支持部３と押圧部材５とにより挟持した状態で素材支持部３と一体的に回転させるように構成されている。

図１及び図２に基づいて、偏心カップリング１０について説明を加える。
従動プレート１２は、可動軸１１に回転軸心Ａ２周りに一体回転可能に外嵌状に取り付けられている。
駆動プレート１４及び中間プレート１３は、夫々、内径が可動軸１１よりも大径のリング状に構成され、リング状の中間プレート１３が、可動軸１１の外周部に位置し（可動軸１１が中間プレート１３に挿通され）且つその回転軸心Ａ３が従動プレート１２の回転軸心Ａ２と平行になる状態で、可動軸１１に取り付けられた従動プレート１２に従動側リンク機構Ｌｓにより連結され、並びに、リング状の駆動プレート１４が、可動軸１１の外周部に位置し（可動軸１１が駆動プレート１４に挿通され）且つその回転軸心Ａ４が従動プレート１２の回転軸心Ａ２と平行になる状態で、駆動側リンク機構Ｌｄにより中間プレート１３に連結されている。
駆動プレート１４における中間プレート１３の側とは反対側に、伝達ギア９がその回転軸心Ａ４を駆動プレート１４の回転軸心Ａ４と同心状にして固定されている。つまり、駆動プレート１４が伝達ギア９に回転軸心Ａ４周りに同心状で一体回転可能に連結されている。
可動軸１１は、従動プレート１２及び伝達ギア９のいずれからも突出し、その可動軸１１における伝達ギア９からの突出部分の中間に、ローラ４が同心状で一体回転可能に外嵌状に取り付けられている。つまり、可動軸１１における駆動プレート１４を貫通した端部がローラ４に回転軸心Ａ２周りに同心状で一体回転可能に連結されている。

偏心カップリング１０において、従動側リンク機構Ｌｓは、一端が中間プレート１３に枢支され且つ他端が従動プレート１２に枢支された４本の従動側リンク１５を備えて構成されて、それら４本の従動側リンク１５が互いに平行になる状態で可動軸１１の周方向に分散配置され、駆動側リンク機構Ｌｄが、一端が中間プレート１３に枢支され且つ他端が駆動プレート１４に枢支された４本の駆動側リンク１６を備えて構成されて、それら４本の駆動側リンク１６が互いに平行になる状態で可動軸１１の周方向に分散配置されている。
この実施形態では、各従動側リンク１５の一端及び各駆動側リンク１６の一端は、同心の枢支軸心ａ１にて中間プレート１３に枢支されている。ここで、各従動側リンク１５の他端が従動プレート１２に枢支されている枢支軸心を、符号ａ２で示し、各駆動側リンク１６の他端が駆動プレート１４に枢支されている枢支軸心を、符号ａ３で示す。４本の従動側リンク１５夫々における両側の枢支軸心ａ１，ａ２間の間隔、及び、４本の駆動側リンク１６夫々における両側の枢支軸心ａ１，ａ３間の間隔は、全て同一である。

偏心カップリング１０において、中間プレート１３の回転軸心Ａ３に対する駆動プレート１４の回転軸心Ａ４及び従動プレート１２の回転軸心Ａ２夫々の相対位置が各別に変更自在に構成されて、駆動プレート１４の回転軸心Ａ４と従動プレート１２の回転軸心Ａ２とが所定の範囲で偏心可能に構成されている。
駆動プレート１４の回転軸心Ａ４と従動プレート１２の回転軸心Ａ２とを必要とされる所定の範囲で偏心させても、従動プレート１２、中間プレート１３、駆動プレート１４、４本の従動側リンク１５及び４本の駆動側リンク１６が可動軸１１と干渉しないように構成されている。
そして、駆動プレート１４が回転すると、その駆動プレート１４の回転が４本の駆動側リンク１６により中間プレート１３に同期伝達されると共に、その中間プレート１３の回転が４本の従動側リンク１５により従動プレート１２に同期伝達されるので、駆動プレート１４が回転すると、中間プレート１３、従動プレート１２及び可動軸１１が駆動プレート１４と同期回転する。

図６に示すように、従動プレート１２の回転軸心Ａ２と駆動プレート１４の回転軸心Ａ４とが同心状になると、従動プレート１２の回転軸心方向（Ｚ方向）視において、従動側リンク１５の両側の枢支軸心ａ１，ａ２を結ぶ直線（図示省略）と駆動側リンク１６の両側の枢支軸心ａ１，ａ３を結ぶ直線（図示省略）とが重なる（即ち、平行になる）ように構成されている。

そして、図１（ａ）に示すように、伝達ギア９及びローラ４が上述のように組み付けられた偏心カップリング１０の可動軸１１の両端が、一対の可動軸用軸受２１により、正面視でコの字形状の支持枠２２に回転自在に支持されて、ユニット状の加工ユニットＵが構成されている。
そして、この加工ユニットＵが、可動軸１１を主軸１に平行にした姿勢で、Ｘ方向に往復移動自在に支持台２３上の一対のレール２４に支持され、このように一対のレール２４に支持された加工ユニットＵの支持枠２２に、回転軸心を軸心間垂線αに沿わせたネジ軸２５が螺挿されている。
そして、ネジ軸２５を正逆回転させることにより、加工ユニットＵをＸ方向に往復移動させるパルスモータ等のＸ方向駆動装置２６が設けられている。つまり、加工ユニットＵがＸ方向に往復移動する際は、可動軸１１の回転軸心Ａ２が軸心間垂線α上を移動する状態で往復移動する。

つまり、Ｘ方向駆動装置２６が、ローラ４を主軸１に直交する方向（Ｘ方向）に移動してローラ４を円盤状素材Ｗに押し付ける押し付け機構Ｄとして機能させるように構成されている。そして、偏心カップリング１０が、可動軸１１を主軸１に平行にした姿勢で当該可動軸１１の両端を可動軸用軸受２１にて回転可能に支持した状態で設けられていることになる。又、Ｘ方向駆動装置２６が、可動軸１１を当該可動軸１１の回転軸心Ａ２と主軸１の回転軸心Ａ１とを結ぶ軸心間垂線αに沿って移動するように設けられていることになる。

次に、伝達ギア位置保持機構Ｋについて説明を加えると、図１（ａ）及び図２に示すように、この伝達ギア位置保持機構Ｋは、駆動プレート１４を駆動プレート用軸受２７を介して回転自在に支持する回転支持フレーム２８、及び、その回転支持フレーム２８を軸心間垂線αに沿って移動させる伝達ギア保持用油圧シリンダ２９を備えて構成されている。つまり、駆動プレート１４は、回転支持フレーム２８により、駆動プレート用軸受２７を介して回転自在に支持されている。
この実施形態では、伝達ギア保持用油圧シリンダ２９は、駆動プレート１４を、その回転軸心Ａ４が軸心間垂線α上を移動する状態でＸ方向に往復移動させるように設けられている。
そして、伝達ギア位置保持機構Ｋは、伝達ギア９の位置を同期ギア８に噛み合わせた状態で保持するように構成されている。
つまり、軸心間垂線αと主軸１の回転軸心Ａ１との両方に直交する方向（即ち、Ｙ方向）においては、駆動プレート１４の回転軸心Ａ４と従動プレート１２の回転軸心Ａ２とは偏心させないように構成されている。

次に、図３〜図６に基づいて、この回転塑性加工装置により歯車を製造するときの制御部７の制御動作を説明する。尚、図３〜図６の夫々において、（ａ）は、回転塑性加工装置における偏心カップリング１０の周辺の正面図であり、（ｂ）は、横断平面図である。
尚、Ｘ方向駆動装置２６により、ローラ４を−Ｘ方向に移動して円盤状素材Ｗを成形するに当たって、開始時にローラ４を位置させる開始位置Ｐｓ（可動軸１１の回転軸心Ａ２の位置）、及び、成形を終了する終了位置Ｐｅ（可動軸１１の回転軸心Ａ２の位置）が、Ｘ方向において予め設定されて制御部７のメモリに記憶されている。

この実施形態では、図３及び図４に示すように、開始位置Ｐｓは、伝達ギア位置保持機構Ｋにより同期ギア８に噛み合わせた状態で位置が保持された伝達ギア９の回転軸心Ａ４に対して、回転軸心Ａ２が軸心間垂線αに沿って主軸１とは反対側に設定量（例えば５ｍｍ）偏倚したローラ４の位置に設定されている。ローラ４がこの開始位置Ｐｓに位置する状態では、ローラ４は、素材支持部３に支持された円盤状素材Ｗから軸心間垂線αに沿う方向に離間している。
又、図６に示すように、終了位置Ｐｅは、回転状態にあるローラ４の外歯成形型４ｍが、円盤状素材Ｗの外周面に押し付けられて、円盤状素材Ｗの外周面に所定の高さの外歯Ｗｏを成型可能な位置である。例えば、伝達ギア位置保持機構Ｋにより同期ギア８に噛み合わせた状態で位置が保持された伝達ギア９の回転軸心Ａ４と、回転軸心Ａ２が軸心間垂線α上において同位置となるローラ４の位置に設定されている。
つまり、図３及び図４に示すように、ローラ４が開始位置Ｐｓに位置する状態では、従動プレート１２の回転軸心Ａ２は駆動プレート１４の回転軸心Ａ４に対して、軸心間垂線αに沿って主軸１とは反対側に設定量偏倚している。又、図６に示すように、ローラ４が終了位置Ｐｅに位置すると、従動プレート１２の回転軸心Ａ２と駆動プレート１４の回転軸心Ａ４とは同心となる。

図３〜図６に示すように、歯車の製造を開始する前に、伝達ギア保持用油圧シリンダ２９により、伝達ギア９の位置が同期ギア８に噛み合わせた状態で保持されている。
図３に示すように、制御部７は、開始指令が指令されると、Ｘ方向駆動装置２６を働かせて、ローラ４を開始位置Ｐｓに位置させ、並びに、ワーク供給装置（図示省略）を働かせて、加工対象の円盤状素材Ｗを素材支持部３に対向する位置に位置させると共に、ワーク保持用油圧シリンダ６を働かせて、図４に示すように、押圧部材５を−Ｚ方向に移動させて、円盤状素材Ｗを素材支持部３と押圧部材５とにより挟持するワーク保持工程（素材保持工程に相当する）を実行する。すると、円盤状素材Ｗが、その軸孔Ｗｈに素材支持部３の挿通軸部３ａが挿通された状態で、素材支持部３（具体的には本体部３ｂ）と押圧部材５とにより挟持される。

続いて、制御部７は、図４に示すように、伝達ギア９の位置が同期ギア８に噛み合わされた状態で保持され、且つ、円盤状素材Ｗが素材支持部３と押圧部材５とにより挟持された状態で、回転駆動装置２を所定の回転速度で作動させる。すると、素材支持部３に支持された円盤状素材Ｗが素材支持部３と一体回転すると共に、主軸１の回転が、同期ギア８、伝達ギア９及び偏心カップリング１０により可動軸１１に同期伝達されて、ローラ４が素材支持部３と同期回転する。
続いて、制御部７は、Ｘ方向駆動装置２６を働かせて、図５に示すように、素材支持部３と同期回転しているローラ４を、軸心間垂線αに沿って所定の速度で−Ｘ方向に移動させて、素材支持部３に支持されて素材支持部３と一体回転する円盤状素材Ｗに押し付ける加工工程を実行する。すると、回転状態にあるローラ４の外歯成形型４ｍが円盤状素材Ｗの外周面に当接して、円盤状素材Ｗの外周面に外歯Ｗｏが成型され始め、そのように成型される外歯Ｗｏの高さが徐々に高くなる。

そして、図６に示すように、ローラ４が終了位置Ｐｓに達して、円盤状素材Ｗの外周面に成型される外歯Ｗｏの高さが所定の高さに達して、円盤状素材Ｗの成形が終了すると、制御部７は、Ｘ方向駆動装置２６を働かせて、ローラ４を開始位置Ｐｓに戻し、次いで、回転駆動装置２を停止し、次いで、ワーク保持用油圧シリンダ６をそのシリンダロッドを引っ込めるように作動させると共に、ワーク排出装置（図示省略）を作動させて、製造された歯車を素材支持部３から取り外す。

つまり、制御部７が、ワーク保持機構Ｈを働かせて、円盤状素材Ｗを素材支持部３と押圧部材５とにより挟持する素材保持工程を実行し、後続して、押し付け機構Ｄを働かせて、伝達ギア位置保持機構Ｋにより伝達ギア９が同期ギア８に噛み合わされた状態で、ローラ４により円盤状素材Ｗを塑性加工する加工工程を実行するように構成されていることになる。

従って、伝達ギア９を同期ギア８に十分に深く噛み合わせた状態で、既に素材支持部３と同期回転しているローラ４を、円盤状素材Ｗから離間した位置から円盤状素材Ｗに近づけて円盤状素材Ｗに押し付けることができるので、ローラ４が円盤状素材Ｗに押し付けられる当初から、伝達ギア９にバックラッシが生じないようにすることができて、歯車の加工精度を向上することができる。
しかも、伝達ギア９の回転軸心Ａ４とローラ４の回転軸心Ａ２とを偏心可能な偏心カップリング１０を用いながらも、その偏心カップリング１０に、ローラ４を同心状に一体回転可能に支持する可動軸１１を備えて、その可動軸１１を両端が可動軸用軸受２１を介して支持枠２２にて支持された状態で素材支持部３と同期回転させる構成とすることにより、ローラ４の回転軸心Ａ２のブレを抑制することができ、このことによっても、歯車の加工精度を向上することができる。

図１０に、本発明の偏心カップリング１０に代えて、本発明の偏心カップリング１０における可動軸１１に相当するものを備えない偏心カップリング４０、所謂、シュミットカップリング４０を用いた場合の回転塑性加工装置の比較例を示す。
この比較例の場合は、先述のように、ローラ４は、従動プレート４１を介してシュミットカップリング４０に片持ち状で回転可能に支持されているので、ローラ４の回転軸心Ａ２がぶれ易く、歯車の加工精度を向上し難い。

〔別実施形態〕
（Ａ）従動側リンク機構Ｌｓを構成する複数の従動側リンク１５の本数、及び、駆動側リンク機構Ｌｄを構成する複数の駆動側リンク１６の本数は、夫々、上記の実施形態において例示した４本に限定されるものではなく、例えば、３本でも良い。
又、上記の実施形態では、各従動側リンク１５の一端及び各駆動側リンク１６の一端を、同心の枢支軸心ａ１にて中間プレート１３に枢支したが、別々の枢支軸心にて中間プレート１３に枢支しても良い。

（Ｂ）ローラ４の外歯成形型４ｍの軸心方向での長さを、円盤状素材Ｗに成形する外歯Ｗｏの軸心方向の長さよりも短くなるように設定しても良い。この場合、Ｘ方向駆動装置２６に加えて、加工ユニットＵを主軸１の回転軸心Ａ１に沿うＺ方向に往復移動させるＺ方向駆動装置を設けて、そのＺ方向駆動装置によりローラ４をＺ方向に移動させることにより、円盤状素材Ｗにローラ４の外歯成形型４ｍよりも長い所望の長さの外歯Ｗｏを形成することができる。

（Ｃ）伝達ギア位置保持機構Ｋを構成するに、図９に示すように、伝達ギア９（図示省略）を、当該伝達ギア９の回転軸心Ａ４を軸心間垂線αから当該軸心間垂線αに直交する方向に設定量偏倚させた位置にて、同期ギア８（図示省略）に噛み合わせた状態で保持するように構成しても良い。
この場合、伝達ギア位置保持機構Ｋは、上記の実施形態における回転支持フレーム２８及び伝達ギア保持用油圧シリンダ２９に加えて、回転支持フレーム２８を軸心間垂線αと主軸１の回転軸心Ａ１との両方に直交する方向（即ち、Ｙ方向）に位置調整するＹ方向位置調整部を備えて構成する。又、伝達ギア保持用油圧シリンダ２９を、Ｙ方向位置調整部によりＹ方向での位置が調整された回転支持フレーム２８を軸心間垂線αに沿って移動させるように設ける。
図９に示すように、伝達ギア９の回転軸心Ａ４方向視において、伝達ギア９の回転軸心Ａ４の位置を、主軸１（即ち、同期ギア８）の回転軸心Ａ１を中心とする円において、軸心間垂線αとにより形成される中心角βが例えば５°となる半径の延長線上に位置して、伝達ギア９が同期ギア８に噛み合う位置に設定することができる。尚、図９は、ローラ４が終了位置Ｐｅに位置する状態を示している。

この場合、ローラ４が終了位置Ｐｅに位置する状態を図９に示すように、ローラ４が開始位置Ｐｓから終了位置Ｐｅに移動する間中、従動プレート１２の回転軸心Ａ２方向視において、従動側リンク１５の両側の枢支軸心ａ１，ａ２を結ぶ直線（図示省略）と駆動側リンク１６の両側の枢支軸心ａ１，ａ３を結ぶ直線（図示省略）とが交差する状態に維持される。この別実施形態では、各従動側リンク１５の一端及び各駆動側リンク１６の一端が、同心の枢支軸心ａ１にて中間プレート１３に枢支されているので、従動プレート１２の回転軸心Ａ２方向視において、従動側リンク１５の両側の枢支軸心ａ１，ａ２を結ぶ直線（図示省略）と駆動側リンク１６の両側の枢支軸心ａ１，ａ３を結ぶ直線（図示省略）とがＶ字状（以下、「従動側リンク１５と駆動側リンク１６とがＶ字状」と記載する場合がある）となる。
ローラ４が円盤状素材Ｗに押し付けられている状態では、従動プレート１２の回転軸心Ａ２に直交する方向に力が作用するが、各従動側リンク１５と各駆動側リンク１６とがＶ字状になっていると、中間プレート１３の回転軸心Ａ３のふらつきを十分に抑制することができるようになり、それに伴い、従動プレート１２の回転軸心Ａ２、即ち、ローラ４の回転軸心Ａ２や、駆動プレート１４の回転軸心Ａ４、即ち、伝達ギア９の回転軸心Ａ４のふらつきを十分に抑制することができる。
従って、被加工素材Ｗの加工精度を効果的に向上することができる。

（Ｄ）駆動プレート１４の外周面に、同期ギア８に噛み合う歯を形成して、駆動プレート１４を伝達ギア９に兼用しても良い。

（Ｅ）ローラ４を−Ｘ方向に移動して円盤状素材Ｗを成形する際のローラ４の開始位置Ｐｓや終了位置Ｐｅは、適宜変更可能である。例えば、上記の実施形態では、終了位置Ｐｅを、ローラ４の回転軸心Ａ２が伝達ギア９の回転軸心Ａ４と軸心間垂線α上において同位置となるように設定したが、ローラ４の回転軸心Ａ２が伝達ギア９の回転軸心Ａ４と軸心間垂線α上において異なるように設定しても良い。

（Ｆ）被加工素材を塑性加工する形態は、上記の実施形態のように、外周面に外歯Ｗｏを成形する形態に限定されるものではなく、例えば、被加工素材の軸心周りに沿って一定のピッチで凹凸を形成する形態でも良い。
又、被加工素材の具体的な例としては、上記の実施形態において例示した如き円盤状素材Ｗに限定されるものではない。

以上説明したように、塑性加工精度を向上し得る回転塑性加工装置を提供することができる。

１ 主軸
２ 回転駆動装置（回転駆動手段）
３ 素材支持部
４ ローラ
４ｍ 外歯成形型
５ 押圧部材（保持部材）
７ 制御部（制御手段）
８ 同期ギア
９ 伝達ギア
１０ 偏心カップリング
１１ 可動軸
１２ 従動プレート
１３ 中間プレート
１４ 駆動プレート
１５ 従動側リンク
１６ 駆動側リンク
２１ 可動軸用軸受（軸受）
Ａ１ 主軸の回転軸心
Ａ２ 可動軸の回転軸心
Ａ３ 中間プレートの回転軸心
Ａ４ 駆動プレートの回転軸心、伝達ギアの回転軸心
Ｄ 押し付け機構
Ｈ ワーク保持機構（素材保持機構）
Ｋ 伝達ギア位置保持機構
Ｌｄ 駆動側リンク機構
Ｌｓ 従動側リンク機構
Ｓ 同期回転機構
Ｗ 円盤状素材（被加工素材）
Ｗｏ 外歯
α 軸心間垂線

Claims (4)

1. 軸心方向視で円状の外周面を有する被加工素材を支持する状態で、主軸周りに回転駆動手段により回転駆動される素材支持部と、被加工素材を塑性加工するローラを前記主軸に直交する方向に移動して当該ローラを被加工素材に押し付ける押し付け機構と、前記ローラを前記素材支持部と同期回転させるように、前記主軸の回転を前記ローラに伝達する同期回転機構とが設けられた回転塑性加工装置であって、
   前記同期回転機構が、
   前記主軸周りに前記素材支持部と一体回転する同期ギアと、
   当該同期ギアに噛み合う状態で配設された伝達ギアと、
   可動軸に一体回転可能に連結された従動プレート、前記可動軸の外周部に配設されると共に、回転軸心が前記可動軸と偏心し且つ前記従動プレートに回転を伝達可能に従動側リンク機構により前記従動プレートに連結された内径が前記可動軸よりも大径の中間プレート、及び、前記可動軸の外周部に配設されると共に、回転軸心が前記可動軸と偏心し且つ前記中間プレートに回転を伝達可能に駆動側リンク機構により前記中間プレートに連結された内径が前記可動軸よりも大径の駆動プレートを備えた偏心カップリングと、
   前記伝達ギアの位置を、前記同期ギアに噛み合わせた状態で保持する伝達ギア位置保持機構とを備えて構成され、
   前記偏心カップリングにおいて、前記駆動プレートが前記伝達ギアに同心状で一体回転可能に連結され、且つ、前記可動軸における前記駆動プレートを貫通した端部が前記ローラに同心状で一体回転可能に連結されて、当該偏心カップリングが、前記可動軸を前記主軸に平行にした姿勢で当該可動軸の両端を軸受にて回転可能に支持した状態で設けられ、
   前記押し付け機構が、前記可動軸を当該可動軸の回転軸心と前記主軸の回転軸心とを結ぶ軸心間垂線に沿って移動するように設けられている回転塑性加工装置。
2. 前記偏心カップリングにおいて、前記従動側リンク機構が、一端が前記中間プレートに枢支され且つ他端が前記従動プレートに枢支された複数の従動側リンクを備えて構成されて、それら複数の従動側リンクが互いに平行になる状態で前記可動軸の周方向に分散配置され、前記駆動側リンク機構が、一端が前記中間プレートに枢支され且つ他端が前記駆動プレートに枢支された複数の駆動側リンクを備えて構成されて、それら複数の駆動側リンクが互いに平行になる状態で前記可動軸の周方向に分散配置され、
   前記伝達ギア位置保持機構が、前記伝達ギアを、当該伝達ギアの回転軸心を前記軸心間垂線から当該軸心間垂線に直交する方向に設定量偏倚させた位置にて、前記同期ギアに噛み合わせた状態で保持するように構成されている請求項１に記載の回転塑性加工装置。
3. 前記ローラの外周面に外歯成形型が備えられ、
   前記被加工素材の外周面に外歯を成形して、外歯を有する歯車を製造する請求項１又は２に記載の回転塑性加工装置。
4. 前記主軸と同心状に回転可能な保持部材を前記素材支持部に向けて移動させて、前記素材支持部に支持された被加工素材を前記素材支持部とにより挟持する素材保持機構と、
   前記素材保持機構を働かせて、被加工素材を前記素材支持部と前記保持部材とにより挟持する素材保持工程を実行し、前記押し付け機構を働かせて、前記伝達ギア位置保持機構により前記伝達ギアが前記同期ギアに噛み合わされた状態で、前記ローラにより被加工素材を塑性加工する加工工程を実行する制御手段とが設けられている請求項１〜３のいずれか１項に記載の回転塑性加工装置。

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