JP6815913B2 - ウォーム加工装置、ウォーム加工方法及びウォーム - Google Patents

Description

本発明は、ウォーム加工装置、ウォーム加工方法及びウォームに関するものである。

車両の電装品（例えば、パワーウィンドウ等）の駆動源に用いられる減速機付モータには、ウォームギヤを有するものがある（例えば、下記特許文献１参照）。ウォームギヤは、モータの回転軸に連結されたウォームと、ウォームに噛合するウォームホイールと、を有している。

上述したウォームは、回転軸が連結される連結孔を有するウォーム軸と、ウォーム軸の外周面に形成された螺旋状の歯部と、を有している。この構成によれば、モータの駆動に伴い回転軸が回転すると、ウォームが回転軸と一体で回転する。ウォームの回転に伴い、ウォームホイールが回転することで、モータの回転力が減速されて電装品に出力される。

ところで、上述したウォームの歯部は、丸棒状のワークを主軸チャックユニットにより保持した状態で、ワークの外周面を切削加工することにより形成される。その後、別工程において、切削時に歯部の終端部に発生するバリを除去する。

特開平５−１７５８号公報

しかしながら、上述した従来技術では、歯部加工とバリ取り加工をそれぞれ別のツールや場所で行うため、ウォーム加工装置の小型化やサイクルタイムを短縮させる点で、未だ改善の余地があった。

そこで、本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、小型化やサイクルタイムの短縮を図ることができるウォーム加工装置及びウォーム加工方法を提供するものである。

上記課題を解決するために、本発明は以下の態様を採用した。
本発明の一態様に係るウォーム加工装置は、ウォーム軸の外周面に螺旋状の歯部が形成されたウォームを加工するウォーム加工装置であって、第１方向に延びる棒状のワークを保持する主軸チャックユニットと、前記主軸チャックユニットに対して前記第１方向に相対移動可能に構成され、前記ワークの外周面を切削する切削ユニットと、を備え、前記切削ユニットは、前記第１方向に直交する第２方向において前記主軸チャックユニットに対して一方に配置され、前記第１方向に沿って延びる軸線回りに回転するとともに、前記主軸チャックユニットに対して前記第２方向に相対移動可能に構成されたメタルソーを有し、前記メタルソーは、前記主軸チャックユニットに対して前記第１方向の一方に向かう過程で前記歯部を形成するとともに、前記主軸チャックユニットに対して前記第１方向の他方に向かう過程で前記ワークのうち前記第１方向の第１端部及び第２端部において前記歯部の形成時に発生するバリを前記歯部の一部とともに切削し、前記バリを切削する際における前記ワークの外周面に対する前記第２方向への前記メタルソーの進入量は、前記歯部を形成する際における前記ワークの外周面に対する前記第２方向への進入量よりも小さい。
本発明の一態様に係るウォーム加工方法は、上記態様に係るウォーム加工装置を用いたウォーム加工方法であって、前記切削ユニットにより、前記ワークの外周面を切削して前記歯部を形成する切削工程と、前記ワークのうち前記第１方向の少なくとも第１端部において、前記切削ユニットにより前記歯部の一部とともに前記バリを切削して除去するバリ取り工程と、を備えている。

この構成によれば、切削ユニットにより歯部加工とバリ取りの双方を行うことで、従来のように歯部加工とバリ取りを別々のツールや場所で行う場合に比べてサイクルタイムを短縮できる。また、歯部加工とバリ取りそれぞれについてツールや場所を確保する必要がないので、ウォーム加工装置の小型化を図ることができる。

また、ワークに対する切削ユニットの第２方向での位置を変更できるので、歯部の形成後、ワークから第２方向に離間した状態で、切削ユニットが第１方向に移動できる。これにより、同一のツール及び場所で歯部加工及びバリ取りを行う場合であっても、歯部と切削ユニットとの干渉を避けることができる。

また、切削ユニットが往復移動する過程で歯部加工及びバリ取りを行うことができるので、サイクルタイムの更なる短縮を図ることができる。

さらに、切削ユニットが軸線回りに回転するメタルソーを有しているため、例えばワーリング加工のようにワークの周囲を取り囲んで加工を行う場合に比べて、ウォーム加工装置のレイアウト性を向上させることができる。
また、ワーリング加工のように、複数のワーリングチップで切削を行う場合に比べて交換する部品点数を削減できる。これによりメンテナンス性を向上させることができる。

上記態様に係るウォーム加工装置において、前記主軸チャックユニットに対して前記第１方向に対向配置され、回転軸が連結される連結孔を前記ワークに形成するドリルユニットを備え、前記切削ユニット及び前記ドリルユニットは、前記主軸チャックユニットに対して前記第１方向に相対移動する過程で、前記ワークのうち前記主軸チャックユニットから突出した突出領域に対して前記連結孔及び前記歯部を一括して形成してもよい。
この構成によれば、歯部加工及び連結孔加工の各工程を別々に行う場合に比べて、サイクルタイムを短縮させることができる。また、各工程毎にワークまたはツールを搬送することがないので、従来のように歯部加工や連結孔加工の際に、各工程毎にワークまたはツールを搬送する場合に比べて、切削ユニット及びドリルユニットを近接して配置できる。これにより、ウォーム加工装置の小型化を図ることができる。

本発明の一態様に係るウォームは、上記態様に係るウォーム加工装置により形成されたウォームであって、前記歯部のうち少なくとも一方の終端部の頂部は、前記ウォーム軸の径方向に直交する平坦面に形成されている。
この構成によれば、歯部の終端部における頂部が平坦面になるまで切削することで、バリの残存を確実に低減し、高品質なウォームを提供できる。

本発明に係る態様によれば、小型化やサイクルタイムの短縮を図ることができる。

減速機付モータの概略断面図である。 ウォームの側面図である。 実施形態に係るウォーム加工装置の一部を−Ｘ方向から見た斜視図である。 実施形態に係るウォーム加工装置においてドリルを含む部分の平面図である。 実施形態に係るウォーム加工装置の一部を＋Ｘ方向から見た斜視図である。 ウォームの加工方法を説明するための工程図である。 ウォームの加工方法を説明するための工程図である。 ウォームの加工方法を説明するための工程図である。 ウォームの加工方法を説明するための工程図である。 ウォームの加工方法を説明するための工程図である。 ウォームの加工方法を説明するための工程図である。 ウォームの加工方法を説明するための工程図である。

次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
［減速機付モータ］
図１は、減速機付モータ１の概略断面図である。
図１に示す減速機付モータ１は、車両の電装品（例えば、パワーウィンドウ等）を駆動するためのものである。但し、減速機付モータ１は、車両以外の電装品を駆動するためのものであってもよい。

減速機付モータ１は、電動モータ２と、電動モータ２の回転軸３に接続されたウォームギヤ１０と、がユニット化されて構成されている。なお、以下の説明では、回転軸３の軸線方向を回転軸方向Ｏ１という場合がある。また、回転軸方向Ｏ１のうち、ウォームギヤ１０に対してヨーク５に向かう方向を第１端側とし、ウォームギヤ１０に対してヨーク５から離間する方向を第２端側とする。
電動モータ２は、回転軸３に固定されたアーマチュア６が、ヨーク５内で回転可能に配置されて構成されている。

ウォームギヤ１０は、ウォーム１１と、ウォームホイール１２と、を備えている。
ウォーム１１は、上述した回転軸３のうち、ヨーク５よりも外側に突出した部分に連結されている。具体的に、ウォーム１１は、回転軸方向Ｏ１に沿って延びる筒状のウォーム軸１３と、ウォーム軸１３の外周面に形成された歯部１４と、を有している。

図２は、ウォーム１１の側面図である。
図２に示すように、ウォーム軸１３には、ウォーム軸１３を回転軸方向Ｏ１に貫通する連結孔１５が形成されている。連結孔１５は、ストレート部１５ａと、テーパ部１５ｂと、が連なって形成されている。ストレート部１５ａは、連結孔１５のうち内径が一様に形成された部分である。ストレート部１５ａは、ウォーム軸１３における回転軸方向Ｏ１の第１端面１６ａ以外の部分に全長に亘って形成されている。すなわち、ストレート部１５ａは、ウォーム軸１３における第２端面１６ｂで開口している。

テーパ部１５ｂは、ウォーム軸１３における回転軸方向Ｏ１の第１端面１６ａに形成されている。テーパ部１５ｂは、ウォーム軸１３における回転軸方向Ｏ１の第２端面１６ｂから第１端面１６ａに向かうに従い漸次拡径されている。テーパ部１５ｂは、ウォーム軸１３における第１端面１６ａで開口している。本実施形態のウォーム１１は、例えば上述した回転軸３がテーパ部１５ｂを通して連結孔１５内に圧入されることで、アーマチュア６に固定される。

歯部１４は、ウォーム軸１３の外周面に螺旋状に形成されている。歯部１４のうち、回転軸方向Ｏ１における両端部に位置する外側歯部１４ａ，１４ｂは、回転軸方向Ｏ１における中央部に位置する中央歯部１４ｃに比べて歯たけが低くなっている（刃先円直径が小さくなっている。）。なお、外側歯部１４ａ，１４ｂ及び中央歯部１４ｃそれぞれの刃先円直径は、適宜変更が可能である。

外側歯部１４ａ，１４ｂにおける頂部は、回転軸方向Ｏ１に沿う縦断面視において、回転軸３の径方向に直交する平坦面に形成されている。なお、外側歯部１４ａ，１４ｂは、両終端部を含む所定の範囲（所定のピッチ分）の頂部が平坦面に形成されていれば構わない。また、図２の例では、両外側歯部１４ａ，１４ｂの頂部が平坦面に形成されているが、少なくとも一方の外側歯部１４ａ，１４ｂの頂部が平坦面に形成されていれば構わない。
中央歯部１４ｃにおける頂部は、回転軸方向Ｏ１に沿う縦断面視において、径方向の外側に凸の円弧状に形成されている。

図１に示すように、ウォームホイール１２は、いわゆるヘリカルギヤである。すなわち、ウォームホイール１２は、回転軸方向Ｏ１に直交する方向に延びるホイール軸線Ｏ２回りに回転可能に構成された円板状に形成されている。ウォームホイール１２の外周面には、ウォーム１１の歯部１４に噛合するホイール歯部１７が形成されている。

この構成によれば、電動モータ２の駆動に伴い回転軸３が回転すると、ウォーム１１が回転軸３と一体で回転する。ウォーム１１の回転に伴い、ウォームホイール１２が回転することで、電動モータ２の回転力が減速されて電装品に出力される。

［ウォーム加工装置］
次に、上述したウォーム１１を製造するためのウォーム加工装置（以下、単に加工装置３０という。）について説明する。図３は、加工装置３０の一部を−Ｘ方向から見た斜視図である。以下の説明では、必要に応じてＸ，Ｙ，Ｚの直交座標系を用いて説明する。この場合、上下方向をＺ方向とし、Ｚ方向に直交する水平方向をそれぞれＸ方向（第１方向）、及びＹ方向（第２方向）とする。また、図中の矢印方向を＋方向とし、矢印方向とは反対の方向を−方向とする。この場合、＋Ｚ方向は、鉛直上方を示している。

図３に示すように、本実施形態の加工装置３０は、上述したウォーム１１を製造するためのものであって、ワークＷに対して歯部１４及び連結孔１５（図２参照）を加工した後、ワークＷを所定長さに切断することで、上述したウォーム１１を形成する。本実施形態のワークＷは、金属材料により形成されるとともに、上述したウォーム１１複数本分の長さを有する丸棒状のものである。但し、ワークＷは樹脂材料等であっても構わない。

加工装置３０は、主軸チャックユニット３１、ツールユニット３２及び搬送ユニット３３が架台３５に支持されて構成されている。
主軸チャックユニット３１は、架台３５に固定された主軸４１と、主軸４１に支持されたチャック部４２と、を備えている。

チャック部４２は、Ｘ方向に延びる筒状に形成されている。チャック部４２は、Ｘ方向に延びるチャック軸線（第１軸線）Ｃ１回りに回転可能に、主軸４１に支持されている。チャック部４２は、ワークＷを保持した状態で、図示しない駆動源の駆動によってチャック軸線Ｃ１回りに回転することで、ワークＷをチャック軸線Ｃ１回りに回転させる。

ワークＷは、主軸チャックユニット３１に対して＋Ｘ方向に配置された供給源（不図示）において、チャック軸線Ｃ１と同軸上に保持されている。供給源に保持されたワークＷは、主軸チャックユニット３１に向けてチャック軸線Ｃ１に沿って−Ｘ方向に搬送される。すなわち、供給源から搬送されるワークＷは、チャック部４２内を貫通するとともに、−Ｘ方向の端部が所定長さ突出した状態で、チャック部４２に保持される。なお、ワークＷにおいて、チャック部４２から−Ｘ方向に突出した部分（以下、突出領域という場合がある。）の長さは、例えばウォーム１１の１本分の長さよりも長く、例えばウォーム１１の２本分の長さ未満程度に設定されている。但し、突出領域の長さは、適宜調整が可能である。

ツールユニット３２は、主軸チャックユニット３１に対して−Ｘ方向に間隔をあけて配置されている。ツールユニット３２は、ドリルユニット５１、振れ防止部５２、切削ユニット５３及び切断ユニット５４が可動ベース５５に支持されて構成されている。
可動ベース５５は、Ｘ方向にスライド移動可能に架台３５に支持されたメインテーブル５７と、Ｙ方向にスライド移動可能にメインテーブル５７に支持されたサブテーブル５８と、を有している。

ドリルユニット５１は、主軸チャックユニット３１に対してＸ方向で対向配置されている。ドリルユニット５１は、メインテーブル５７上に支持されたドリルベース６１に、スピンドル６２が回転可能に支持されて構成されている。
ドリルベース６１は、メインテーブル５７に対するＸ方向の位置を調整可能に、メインテーブル５７に支持されている。

スピンドル６２は、上述したチャック軸線Ｃ１と同軸上に位置するドリル軸線Ｃ２回りに回転可能に、ドリルベース６１に支持されている。スピンドル６２は、ドリルベース６１に搭載された駆動源の駆動によって回転する。スピンドル６２における＋Ｘ方向端部には、ドリル６３が着脱可能に装着されている。ドリル６３は、スピンドル６２の回転に伴い、スピンドル６２とともにドリル軸線Ｃ２回りに回転する。なお、ドリル軸線Ｃ２は、チャック軸線Ｃ１と同軸に限らず、チャック軸線Ｃ１に対して平行に配置されていても構わない。

図４は、加工装置３０において、ドリル６３を含む部分の平面図である。
図４に示すように、ドリル６３は、先端（＋Ｘ方向の端部）に向かうに従い段々と外径が縮小する多段形状に形成されている。具体的に、ドリル６３は、基端部（−Ｘ方向の端部）に位置する大径部６６と、テーパ部６７を介して大径部６６の先端に連なる小径部６８と、を有している。

大径部６６は、Ｘ方向の全長に亘って外径が一様に形成されている。大径部６６の基端部は、ドリル６３の装着時にスピンドル６２に保持される。
テーパ部６７は、大径部６６の先端に連なり、＋Ｘ方向に向かうに従い漸次外径が縮小している。
小径部６８は、テーパ部６７の先端から＋Ｘ方向に一様な外径で延在した後、先端が先鋭している。なお、ドリル６３のうち、少なくともテーパ部６７及び小径部６８の外周面には、螺旋状のドリル刃（不図示）が形成されている。

図５は、加工装置３０の一部を＋Ｘ方向から見た斜視図である。
図５に示すように、振れ防止部５２は、メインテーブル５７のうち、Ｘ方向における主軸チャックユニット３１とドリルユニット５１との間に位置する部分から＋Ｚ方向に立設されている。振れ防止部５２において、Ｘ方向から見てチャック軸線Ｃ１（ドリル軸線Ｃ２）と重なり合う位置には、スピンドル収容部７１、ドリル収容部７２、ワーク収容部７３及びメタルソー９２の切削刃収容部（不図示）が形成されている。スピンドル収容部７１、ドリル収容部７２及びワーク収容部７３は、−Ｘ方向から＋Ｘ方向に順に連なっている。

スピンドル収容部７１は、Ｘ方向から見て半円形状の窪みである。スピンドル収容部７１は、−Ｘ方向及び−Ｙ方向に開口している。スピンドル収容部７１内には、上述したスピンドル６２の一部（＋Ｙ方向に位置する部分）が収容されている。
ドリル収容部７２は、スピンドル収容部７１に対して＋Ｘ方向に連なっている。ドリル収容部７２は、スピンドル収容部７１よりも小径で、かつワークＷが進入可能な大きさに形成された半円形状の窪みである。ドリル収容部７２内には、上述したドリル６３の一部（＋Ｙ方向に位置する部分）が収容されている。

ワーク収容部７３は、ドリル収容部７２に対して＋Ｘ方向に連なっている。ワーク収容部７３は、ドリル収容部７２内に連通するとともに、＋Ｘ方向に開口する孔である。ワーク収容部７３内には、ワークＷが通過可能に構成されている。なお、本実施形態では、スピンドル収容部７１及びドリル収容部７２が窪み、ワーク収容部７３が孔である構成について説明したが、この構成のみに限られない。各収容部７１〜７３は、窪みや孔等の何れであっても構わない。また、ワーク収容部７３は取り外し可能なブッシュでも構わない。

図３に示すように、切削ユニット５３は、サブテーブル５８において上述したドリル軸線Ｃ２に対して−Ｙ方向に位置する部分に支持されている。すなわち、切削ユニット５３は、ドリル軸線Ｃ２を間に挟んで振れ防止部５２とは反対側に配置されている。切削ユニット５３は、切削ベース８１と、ツール保持部８２と、切削部８３とを主に有している。
切削ベース８１は、サブテーブル５８から＋Ｚ方向に立設されている。なお、切削ベース８１は、架台３５に対する切削部８３のＺ方向の位置、Ｙ方向に延びる調整軸線Ｃ３回りの切削部８３の傾きを調整可能に構成されている。

ツール保持部８２は、切削ベース８１における＋Ｙ方向を向く面に固定されている。
図５に示すように、切削部８３は、ツール保持部８２に着脱可能に取り付けられている。切削部８３は、ホルダ９１と、ホルダ９１に固定されたメタルソー９２と、を備えている。

ホルダ９１は、ツール保持部８２から＋Ｘ方向に突出した状態で、ツール保持部８２に支持されている。ホルダ９１は、図示しない駆動源の駆動により、上述した調整軸線Ｃ３に直交する切削軸線Ｃ４回りに回転可能に構成されている。なお、本実施形態において、切削軸線Ｃ４は、上述したドリル軸線Ｃ２に対してＹ方向に並んで配置されている。具体的に、切削軸線Ｃ４は、Ｚ方向から見た平面視でドリル軸線Ｃ２と平行に延び、かつＹ方向から見た平面視でＸ方向に対して僅かに傾いた状態でＸ方向に沿って延在している。なお、切削軸線Ｃ４は、ツール保持部８２の調整軸線Ｃ３回りの位置に応じてＸ方向とのなす角度（歯部１４のピッチ）が調整される。

メタルソー９２は、リング状に形成されている。メタルソー９２の外周縁には、切削刃が形成されている。メタルソー９２は、ホルダ９１に着脱可能に取り付けられている。メタルソー９２は、切削軸線Ｃ４と同軸に配置されている。すなわち、メタルソー９２は、ホルダ９１の回転に伴い、切削軸線Ｃ４回りに回転する。

切断ユニット５４は、サブテーブル５８において上述したドリル軸線Ｃ２に対して＋Ｙ方向に位置する部分に支持されている。切断ユニット５４は、上述した切削ユニット５３とともにサブテーブル５８に支持され、メインテーブル５７に対してＹ方向に移動可能に構成されている。切断ユニット５４は、切断ベース１００と、切断ベース１００に支持されたバイト１０１及びストッパ１０２と、を備えている。

切断ベース１００は、サブテーブル５８から＋Ｚ方向に立設されている。
バイト１０１は、刃先を−Ｙ方向に向けた状態で切断ベース１００に支持されている。切断ユニット５４は、サブテーブル５８のＹ方向へのスライド動作に伴い、バイト１０１がチャック軸線Ｃ１から＋Ｙ方向に退避したバイト退避位置（図６参照）と、バイト１０１がチャック軸線Ｃ１に交わる切断位置（図１２参照）と、に移動する。バイト１０１は、バイト退避位置から切断位置に向かう過程において、ワークＷの突出領域に接触してワークＷを切断する。

ストッパ１０２は、切断ベース１００のうち、バイト１０１よりも−Ｘ方向に位置している。ストッパ１０２は、サブテーブル５８のＹ方向へのスライド移動に伴い、チャック軸線Ｃ１に対して進退する。具体的に、ストッパ１０２は、メタルソー９２によるワークＷの切削時（図７等における歯部加工位置）において、チャック軸線Ｃ１から＋Ｙ方向に退避している。一方、ストッパ１０２は、上述したバイト退避位置において、チャック軸線Ｃ１上に位置する。バイト退避位置において、ストッパ１０２には、ワークＷの先端面（−Ｘ方向端面）が当接可能とされている。これにより、ストッパ１０２は、ワークＷの供給時において、ワークＷの−Ｘ方向への移動を規制して、ワークＷの突出領域の長さを規定している。

図３に示すように、搬送ユニット３３は、架台３５から＋Ｚ方向に立設された縦ベース１１０において、主軸チャックユニット３１よりも＋Ｚ方向に位置する部分に設けられている。具体的に、搬送ユニット３３は、Ｙ方向に延びるスライドレール１１１と、Ｙ方向に移動可能にスライドレール１１１に支持されたアームユニット１１２と、を有している。

スライドレール１１１は、縦ベース１１０から−Ｘ方向に突出したステー１１５に固定されている。
アームユニット１１２は、スライドベース１２０と、スライドベース１２０に支持された一対の把持アーム１２１，１２２と、複数の支持ローラ１２５と、を有している。

スライドベース１２０は、スライドレール１１１に吊り下げられた状態で、Ｙ方向に往復移動可能に支持されている。具体的に、スライドベース１２０は、スライドレール１１１における＋Ｙ方向端部に位置する受け取り位置と、スライドレール１１１における−Ｙ方向端部に位置する受け渡し位置と、の間をスライド移動する。

各把持アーム１２１，１２２は、スライドベース１２０の先端部（−Ｘ方向、かつ−Ｚ方向に位置する端部）に、Ｙ方向に並んで配設されている。各把持アーム１２１，１２２は、Ｘ方向に互いに平行に延びる軸線Ｐ１，Ｐ２回りに回動可能に、スライドベース１２０に片持ちで支持されている。
各支持ローラ１２５は、各把持アーム１２１，１２２の先端部に、Ｘ方向に互いに平行に延びる軸線回りに回転可能にそれぞれ支持されている。本実施形態において、支持ローラ１２５は、把持アーム１２１に２つ設けられ、把持アーム１２２に１つ設けられている。

図５に示すように、各把持アーム１２１，１２２は、上述した受け取り位置において、軸線Ｐ１，Ｐ２回りの回動に伴い、チャック軸線Ｃ１に対して接近離間する。各把持アーム１２１，１２２は、受け取り位置において、チャック軸線Ｃ１に最も接近した際に、Ｘ方向における上述したバイト１０１及びストッパ１０２の間に位置する部分で、各支持ローラ１２５がチャック軸線Ｃ１を取り囲む。これにより、各支持ローラ１２５がワークＷの突出領域の外周面に接触して、ワークＷを保持できる。

［ウォーム加工方法］
次に、上述した加工装置３０を用いて、ウォーム１１を製造する方法について説明する。図６〜図１２は、加工装置３０の要部を＋Ｚ方向から見た概略平面図であって、ウォーム１１の加工方法を説明するための工程図である。なお、以下の説明では、図６に示す状態を初期状態とする。すなわち、初期状態では、ドリルユニット５１（メインテーブル５７）が−Ｘ方向端部に位置し、切断ユニット５４（サブテーブル５８）がバイト退避位置に位置し、搬送ユニット３３が受け取り位置に位置している。
本実施形態のウォーム加工方法は、ワークセット工程と、切削工程と、バリ取り工程と、ワーク保持工程と、切断工程と、搬送工程と、を主に備えている。

図６に示すように、ワークセット工程では、ワークＷの供給源からワークＷを送り出す。供給源から送り出されたワークＷは、チャック部４２をＸ方向に通過した後、ストッパ１０２に突き当たる。これにより、チャック部４２に対してワークＷが位置決めされ、ワークＷの突出領域がチャック部４２から所定の長さ分だけ突出する。その後、チャック部４２によりワークＷを保持する。

続いて、切削工程では、まずチャック部４２、スピンドル６２及び切削部８３をそれぞれの軸線Ｃ１，Ｃ２，Ｃ４回りに回転させる。本実施形態において、上述したチャック部４２及びスピンドル６２（ドリル６３）の回転方向は同一方向に設定されている。この場合、スピンドル６２の回転速度は、チャック部４２の回転速度に比べて速く設定されている。また、切削部８３の回転方向は、チャック部４２及びスピンドル６２（ドリル６３）の回転方向と逆方向に設定されている。

次に、図７に示すように、チャック部４２、スピンドル６２及び切削部８３を回転させた状態で、メインテーブル５７を＋Ｘ方向に移動させるとともに、サブテーブル５８を＋Ｙ方向に移動させる。具体的に、メインテーブル５７は、＋Ｘ方向に一定の速度で移動させる。また、サブテーブル５８は、メタルソー９２及びドリル６３間の隙間（最も狭い部分）をワークＷの半径よりも接近させ、メタルソー９２がワークＷの外周面に対して＋Ｙ方向に所定の進入量となる位置（歯部加工位置）まで移動させる。なお、サブテーブル５８が歯部加工位置に移動することで、ストッパ１０２はチャック軸線Ｃ１から＋Ｙ方向に退避する。

図８に示すように、サブテーブル５８が歯部加工位置で停止した状態で、メインテーブル５７が＋Ｘ方向に移動することで、ドリル６３及びメタルソー９２が＋Ｘ方向に向けて同期して移動する。具体的に、ドリル６３がワークＷの−Ｘ方向端面から進入するとともに、メタルソー９２がワークＷの外周面に対して−Ｘ方向端部から進入する。この際、スピンドル６２の回転速度は、チャック部４２の回転速度に比べて速く設定されているため、メインテーブル５７の移動に伴い、ワークＷのうちドリル軸線Ｃ２上に位置する部分がＸ方向に切削される。
また、メタルソー９２は、Ｚ方向から見た平面視でドリル軸線Ｃ２と平行に延びる切削軸線Ｃ４がＸ方向に対して傾いた状態で、チャック部４２と逆方向に回転しているため、メインテーブル５７の移動に伴い、ワークＷの外周面が螺旋状に切削される。これにより、ウォーム１１の歯部１４及び連結孔１５に相当する部分がワークＷに加工される。

図３に示すように、切削工程では、メインテーブル５７の＋Ｘ方向への移動を所定のストロークで停止する。本実施形態では、ドリル６３のうち、テーパ部６７がワークＷ内に進入しテーパ部１５ｂを形成して第１端面１６ａと連結孔１５との縁部を押圧することでテーパ部１５ｂを形成し、かつ小径部６８の先端部がワークＷの突出領域において次に形成されるウォーム１１の一部に進入する位置までメインテーブル５７を移動させる。すなわち、ワークＷの−Ｘ方向端面からのメインテーブル５７の移動量は、ウォーム１１の１本分とバイト１０１による切断代Ｗａ（図３における鎖線で囲まれた領域）との合計よりも長く設定されている。これにより、切断工程での切断後、ワークＷの−Ｘ方向端面に、ドリル６３の先端部に倣った切削痕Ｗｂが残存する。その結果、次に形成するウォーム１１の切削工程において、切削痕Ｗｂがドリル６３のガイドとなり、ドリル６３とチャック軸線Ｃ１との同軸度を高めることができる。なお、メインテーブル５７の＋Ｘ方向へのストロークは、適宜変更が可能である。

上述した切削工程において、メインテーブル５７の＋Ｘ方向への移動に伴い、ワークＷが上述したワーク収容部７３を通して振れ防止部５２内に進入する。これにより、ワークＷの外周面の一部が、ワーク収容部７３又はドリル収容部７２の内周面に近接又は当接しながら、切削が行われる。すなわち、ワークＷは、ワークＷに対してメタルソー９２とは反対側から振れ防止部５２に支持された状態で、切削が行われる。そのため、切削時にメタルソー９２からワークＷに作用する＋Ｙ方向に向けた荷重によってワークＷが＋Ｙ方向に傾くのを抑制できる。その結果、歯部１４及び連結孔１５を一括で形成する場合であっても、ワークＷを高精度に加工できる。

次に、図９に示すように、バリ取り工程では、メインテーブル５７を−Ｘ方向に移動させる過程（初期状態に復帰させる過程）で、メタルソー９２による切削によりワークＷの外周面（外側歯部１４ａ，１４ｂ）に発生したバリを除去する。具体的には、まずメタルソー９２がワークＷの外周面から退避し、かつストッパ１０２がチャック軸線Ｃ１上に進入しない位置（一時退避位置）まで、サブテーブル５８を−Ｙ方向に移動させる。続いて、メタルソー９２が歯部１４のうち外側歯部１４ｂとＸ方向で同じ位置に配置されるように、メインテーブル５７を−Ｘ方向に移動させる。

続いて、チャック部４２をチャック軸線Ｃ１回りに回転させ、外側歯部１４ｂの終端部とメタルソー９２とのチャック軸線Ｃ１回りの位置合わせを行う。この際、チャック部４２は、チャック軸線Ｃ１を中心として、外側歯部１４ｂの終端部とメタルソー９２におけるワークＷとの接触部分とがなす中心角のうち、狭い方の角度（劣角）を０°にする方向に回転させることが好ましい。

外側歯部１４ｂの終端部とメタルソー９２との位置合わせを行った後、メタルソー９２とチャック部４２を互いに逆方向に回転させる。続いて、サブテーブル５８を再び＋Ｙ方向に移動させ、メタルソー９２を外側歯部１４ｂに進入させる。この際、メタルソー９２のワークＷの外周面への進入量は、上述した歯部加工位置よりも小さく設定されている（バリ取り位置）。メタルソー９２が外側歯部１４ｂに進入することで、外側歯部１４ｂの頂部が切削されるとともに、外側歯部１４ｂに発生したバリが切削される。このように、外側歯部１４ｂの一部とともにバリを切削することで、バリを確実に除去できる。但し、バリのみを切削により除去しても構わない。

また、外側歯部１４ｂのバリを除去するには、図１０に示すように、サブテーブル５８を一時退避位置まで−Ｙ方向に移動させた状態で、メタルソー９２が外側歯部１４ａとＸ方向で同じ位置に配置されるようにメインテーブル５７を−Ｘ方向に移動させる。その後、上述した外側歯部１４ｂのバリ取り方法と同様の方法により、外側歯部１４ａの頂部及び外側歯部１４ａに発生したバリをメタルソー９２により切削する。

バリ取り工程の終了後、図１１に示すように、メインテーブル５７及びサブテーブル５８を初期状態の位置まで復帰させる。

図１２に示すように、アーム保持工程では、搬送ユニット３３の把持アーム１２１，１２２を回動させる。そして、把持アーム１２１，１２２（図５参照）の支持ローラ１２５によってワークＷのうち歯部１４が形成された部分（加工領域）を保持する。

切断工程では、チャック部４２を回転させながら、サブテーブル５８を切断位置まで−Ｙ方向にスライドさせる。サブテーブル５８の移動に伴い、バイト１０１がワークＷに対して−Ｙ方向に移動することで、ワークＷがＹ方向に沿って切断される。これにより、ワークＷの突出領域が、加工領域と非加工領域とに分離される。なお、ワークＷの加工領域は、切断後にも把持アーム１２１，１２２により保持されている。また、切断工程後は、サブテーブル５８をバイト退避位置まで復帰させ、次のワーク加工に備える。

搬送工程では、上述した切断工程で切断されたワークＷの加工領域を保持した状態で、アームユニット１１２を受け渡し位置まで移動させる。受け渡し位置まで搬送されたワークＷは、その後仕上転造等の仕上げ工程を経て上述したウォーム１１となる。また、搬送工程中において、上述した主軸チャックユニット３１及びツールユニット３２により、上述したウォーム１１の加工方法を並行して行うことが好ましい。

このように、本実施形態では、切削ユニット５３により歯部１４の加工とバリ取りの双方を行うことで、従来のように歯部１４の加工とバリ取りを別々のツールや場所で行う場合に比べてサイクルタイムを短縮できる。また、歯部１４の加工とバリ取りそれぞれについてツールや場所を確保する必要がないので、加工装置３０の小型化を図ることができる。

本実施形態では、切削ユニット５３がＸ方向及びＹ方向に移動可能に構成されている構成とした。
この構成によれば、ワークＷに対する切削ユニット５３のＹ方向での位置を変更できるので、歯部１４の形成後、ワークＷからＹ方向に離間した状態で、切削ユニット５３を初期状態に復帰させることができる。これにより、同一のツール及び場所で歯部１４の加工及びバリ取りを行う場合であっても、歯部１４と切削ユニット５３との干渉を避けることができる。

本実施形態では、切削ユニット５３が＋Ｘ方向に移動する過程で歯部１４を形成し、切削ユニット５３が−Ｘ方向に移動する過程でバリ取りを行う構成とした。
この構成によれば、切削ユニット５３が往復移動する過程で歯部１４の加工及びバリ取りを行うことができるので、サイクルタイムの更なる短縮を図ることができる。

本実施形態では、切削ユニット５３が切削軸線Ｃ４回りに回転するメタルソー９２を有しているため、例えばワーリング加工のようにワークＷの周囲を取り囲んで加工を行う場合に比べて、加工装置３０のレイアウト性を向上させることができる。
また、ワーリング加工のように、複数のワーリングチップで切削を行う場合に比べて交換する部品点数を削減できる。これによりメンテナンス性を向上させることができる。

本実施形態では、切削工程において、メタルソー９２による歯部１４の加工と、ドリル６３による連結孔１５の加工を、一括して行う構成とした。
この構成によれば、各工程を別々に行う場合に比べて、サイクルタイムを短縮させることができる。また、各工程毎にワークＷまたはツールを搬送することがないので、従来のように歯部１４の加工や連結孔１５の加工の際に、各工程毎にワークＷまたはツールを搬送する場合に比べて、メタルソー９２及びドリル６３を近接して配置できる。これにより、加工装置３０の小型化を図ることができる。

本実施形態のウォーム１１では、外側歯部１４ａ，１４ｂにおける頂部が、回転軸方向Ｏ１に沿う縦断面視において、回転軸３の径方向に直交する平坦面に形成されている構成とした。
この構成によれば、外側歯部１４ａ，１４ｂにおける頂部が平坦面になるまで切削することで、バリの残存を確実に低減し、高品質なウォーム１１を提供できる。

なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上述した実施形態では、切削ユニット５３がメタルソー９２を有している構成について説明したが、この構成のみに限られない。切削ユニット５３がワークＷの外周面を切削可能なツールを有していれば構わない。

上述した実施形態では、Ｚ方向から見た平面視でドリル軸線Ｃ２と切削軸線Ｃ４とが平行に配置される構成について説明したが、この構成のみに限られない。
上述した実施形態では、ドリルユニット５１と切削ユニット５３を同期して移動させる構成について説明したが、この構成のみに限られない。歯部１４及び連結孔１５を一括して形成できる構成（例えば、歯部１４及び連結孔１５加工の終了タイミングが同じ構成）であれば、切削工程においてドリルユニット５１と切削ユニット５３をそれぞれ独立して動作させても構わない。

上述した実施形態では、主軸チャックユニット３１に対してドリルユニット５１と切削ユニット５３をＸ方向に移動させる構成について説明したが、この構成のみに限られない。例えば、ドリルユニット５１と切削ユニット５３に対して主軸チャックユニット３１を移動させてもよく、主軸チャックユニット３１、ドリルユニット５１及び切削ユニット５３全てを移動させてもよい。
上述した実施形態では、切削ユニット５３及び切断ユニット５４がサブテーブル５８の移動によって一体で移動する構成について説明したが、この構成のみに限らず、切削ユニット５３及び切断ユニット５４が独立して移動する構成であっても構わない。
上述した実施形態では、歯部１４が一条形成された場合について説明したが、歯部１４が多条であっても構わない。

上述した実施形態では、加工装置３０において、歯部１４と連結孔１５とを一括して形成する構成について説明したが、この構成のみに限らず、少なくとも歯部１４を形成した後、バリ取りを行う構成であれば構わない。この場合、連結孔１５は他の装置で行っても構わない。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上述した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上述した変形例を適宜組み合わせてもよい。

１１…ウォーム
１３…ウォーム軸
１４…歯部
１５…連結孔
３０…ウォーム加工装置
３１…主軸チャックユニット
５１…ドリルユニット
５３…切削ユニット
９２…メタルソー

Claims (4)

1. ウォーム軸の外周面に螺旋状の歯部が形成されたウォームを加工するウォーム加工装置であって、
   第１方向に延びる棒状のワークを保持する主軸チャックユニットと、
   前記主軸チャックユニットに対して前記第１方向に相対移動可能に構成され、前記ワークの外周面を切削する切削ユニットと、を備え、
   前記切削ユニットは、前記第１方向に直交する第２方向において前記主軸チャックユニットに対して一方に配置され、前記第１方向に沿って延びる軸線回りに回転するとともに、前記主軸チャックユニットに対して前記第２方向に相対移動可能に構成されたメタルソーを有し、
   前記メタルソーは、前記主軸チャックユニットに対して前記第１方向の一方に向かう過程で前記歯部を形成するとともに、前記主軸チャックユニットに対して前記第１方向の他方に向かう過程で前記ワークのうち前記第１方向の第１端部及び第２端部において前記歯部の形成時に発生するバリを前記歯部の一部とともに切削し、
   前記バリを切削する際における前記ワークの外周面に対する前記第２方向への前記メタルソーの進入量は、前記歯部を形成する際における前記ワークの外周面に対する前記第２方向への進入量よりも小さいことを特徴とするウォーム加工装置。
2. 前記主軸チャックユニットに対して前記第１方向に対向配置され、回転軸が連結される連結孔を前記ワークに形成するドリルユニットを備え、
   前記切削ユニット及び前記ドリルユニットは、前記主軸チャックユニットに対して前記第１方向に相対移動する過程で、前記ワークのうち前記主軸チャックユニットから突出した突出領域に対して前記連結孔及び前記歯部を一括して形成することを特徴とする請求項１に記載のウォーム加工装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載のウォーム加工装置を用いたウォーム加工方法であって、
   前記切削ユニットにより、前記ワークの外周面を切削して前記歯部を形成する切削工程と、
   前記ワークのうち前記第１方向の少なくとも第１端部において、前記切削ユニットにより前記歯部の一部とともに前記バリを切削して除去するバリ取り工程と、を備えていることを特徴とするウォーム加工方法。
4. 請求項１又は請求項２に記載のウォーム加工装置により形成されたウォームであって、
   前記歯部のうち少なくとも一方の終端部の頂部は、前記ウォーム軸の径方向に直交する平坦面に形成されていることを特徴とするウォーム。

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