JPH11285761A

JPH11285761A - 丸ダイス式転造装置

Info

Publication number: JPH11285761A
Application number: JP9030598A
Authority: JP
Inventors: Toshinaka Shinbutsu; 利仲新仏; Minoru Yoshizawa; 稔吉沢; Shuichi Amano; 秀一天野; Katsuyuki Nakada; 克之仲田; Hiroshi Yoshikawa; 紘吉川; Hiroshi Okino; 弘沖野
Original assignee: NISSEE KK; Sanyo Electric Co Ltd; Sanyo Denki Co Ltd
Current assignee: NISSEE KK; Sanyo Electric Co Ltd; Sanyo Denki Co Ltd
Priority date: 1998-04-02
Filing date: 1998-04-02
Publication date: 1999-10-19
Anticipated expiration: 2018-04-02
Also published as: JP3565703B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ワークにセレーションやスプライン等の軸方
向溝または軸方向と直交する一定ピッチを有するネジ溝
等を転造する場合に、歯面を円滑に仕上げると共に転造
中のワークの歩みを防止して転造加工面の仕上がり精度
を向上させる。【解決手段】一対の丸ダイス１２ａ，１２ｂでワーク
を挟み、該丸ダイス１２ａ，１２ｂの主軸１４ａ，１４
ｂが回転しながら接近してワークを転造加工する丸ダイ
ス式転造装置において、前記一対の丸ダイス１２ａ，１
２ｂのそれぞれを回転させるサーボモータ２１ａ，２１
ｂと、前記一対の丸ダイス１２ａ，１２ｂそれぞれの回
転角を検出する回転角検出手段５２ａ，５２ｂとを備
え、転造中のワーク径の変化に伴い前記丸ダイス１２
ａ，１２ｂの回転角の位相を互いに変化させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、転造加工によって
ネジ、歯車、シャフト及びパイプ等を製造するための丸
ダイス式転造装置に係り、特に丸ダイスの主軸の回転角
を制御しながらワークの周面及び軸方向を転造加工する
丸ダイス式転造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の丸ダイス式転造装置としては、例
えば図５に示したものが知られている。この丸ダイス式
転造装置１は、一対の丸ダイス２ａ，２ｂでワーク３を
挟み、平行を保った一対の主軸４ａ，４ｂをギア等の組
み合わせによって同速度で回転させると共に、油圧機構
５ａ，５ｂによって丸ダイス２ａ，２ｂをワーク３に向
かって徐々に押し込み、ワーク３にネジ、歯車等を転造
加工するものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図６に示し
たように、ワーク３にセレーションを転造する場合、主
軸４ａ及び４ｂをお互いに接近させ、丸ダイス２ａ，２
ｂを図中２点鎖線の位置からワーク３に向かって徐々に
実線の位置まで押し込むと、ワーク３の歯底６を結んだ
歯底円は、図中２点鎖線の大きさから実線の所まで小さ
くなる。一方、丸ダイス２ａ，２ｂが有するモジュール
は一定であるため、歯底円が小さくなるに伴い、切込み
開始時にワーク３に刻まれたピッチと、切込み完了時に
ワーク３に刻まれるピッチとの間で部分的に大きくズレ
が生じることになる。従来の丸ダイス式転造装置１は、
一対の丸ダイス２ａ，２ｂがギア等の組み合わせによっ
て同速度で回転するために、このピッチの部分的なズレ
を吸収することができず、ワーク３の歯面がダイスに強
く接触する部分と、弱く接触する部分とが生じる。この
ため、加工された歯面の仕上がり精度が悪くなってしま
うという問題があった。

【０００４】また、ワーク３にネジ溝を転造する場合
も、丸ダイス２ａ，２ｂをワーク３に向かって徐々に押
し込むにつれ、ワーク３のネジ溝の谷径が小さくなる。
このため、ワーク３の切込み開始時に比べて切込み完了
時は、ワーク３の谷部の円周長が短くなる。図７は従来
の丸ダイス式転造装置を用いて、ワーク３にネジ溝を転
造した場合におけるワーク３の円周長とピッチとの関係
を示したものである。ワーク３の円周長は、切込み開始
時の円周長Ｌから切込み完了時の円周長Ｌ１に変化し、
δＬ分だけその長さが短くなる。この場合、ワーク３の
谷径が変化してもワーク３に転造されるリード角βは一
定を保つため、切込み開始時のワーク３のピッチＰと、
切込み完了時のワーク３のピッチＰ１との間にはピッチ
のズレδＰが発生し、このズレδＰ分だけ転造中にワー
ク３が軸方向に移動してしまう。この転造中にワーク３
が軸方向に移動する現象は、ワーク３の歩みと呼ばれ、
特に外径と谷径との差が大きいネジ溝を転造する場合に
最も顕著に現れる。歩みが発生すると、歩みによるワー
ク３の移動方向のネジ山のフランク面が、丸ダイス２
ａ，２ｂに強く接触する一方、ワーク３の移動方向と逆
のフランク面の丸ダイス２ａ，２ｂとの接触が弱くな
り、結果的に転造加工面の仕上がり精度が悪くなるとい
った問題があった。

【０００５】そこで、本発明は、ワークにセレーション
やスプライン等のワークの軸方向溝または軸方向と直交
する一定ピッチを有するネジ溝等を転造する場合に、歯
面が円滑に仕上げられると共に転造中のワークの歩みを
防止して転造加工面の仕上がり精度を向上する丸ダイス
式転造装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】すなわち、上記課題を解
決するために本発明の請求項１に係る丸ダイス式転造装
置は、一組の丸ダイスでワークを挟み、該丸ダイスの主
軸が回転しながら接近してワークを転造加工する丸ダイ
ス式転造装置において、前記一組の丸ダイスのそれぞれ
を回転させるサーボモータと、前記一組の丸ダイスそれ
ぞれの回転角を検出する回転角検出手段とを備え、転造
中のワーク径の変化に伴い前記一組の丸ダイスの回転角
の位相を互いに変化させることを特徴とする。

【０００７】また、本発明の請求項２に係る丸ダイス式
転造装置は、一組の丸ダイスを軸支する一組のダイス移
動台と、丸ダイスによるワークの転造位置の回りで前記
一組のダイス移動台間に２本以上架け渡されたはり軸
と、前記一組のダイス移動台を接近させる押込機構とを
設け、前記ダイス移動台を前記はり軸にガイドさせて接
近させると共に、転造圧力によって前記一組の丸ダイス
間に生じる反力を前記はり軸に負担させるように構成し
た丸ダイス式転造装置であって、前記一組の丸ダイスの
それぞれを回転させるサーボモータと、前記一組の丸ダ
イスそれぞれの回転角を検出する回転角検出手段とを備
え、転造中のワーク径の変化に伴い前記一組の丸ダイス
の回転角の位相を互いに変化させることを特徴とする。

【０００８】また、本発明の請求項３に係る丸ダイス式
転造装置は、上記回転角検出手段を上記丸ダイスの主軸
に直結させたことを特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づいて本発明
に係る丸ダイス式転造装置を詳細に説明する。図１及び
図２は、本発明に係る丸ダイス式転造装置の一実施例を
示したものである。本実施例の丸ダイス式転造装置１１
は、一対の丸ダイス１２ａ，１２ｂでワーク１３を挟
み、主軸１４ａ及び１４ｂが回転しながらお互いに接近
してワーク１３を転造加工するものである。一方の丸ダ
イス１２ａはダイス移動台１６ａの内側面に設けられ、
他方の丸ダイス１２ｂはダイス移動台１６ｂの対向する
内側面に設けられる。主軸１４ａ，１４ｂのそれぞれ
は、水平方向に平行を保ってダイス移動台１６ａ及び１
６ｂに回転可能に軸支される。なお、上記実施例ではダ
イス移動台１６ａ，１６ｂのそれぞれに１個ずつの丸ダ
イス１２ａ，１２ｂを取付けた場合について説明した
が、２個以上の丸ダイスを取付けてワークを挟み込んで
も良い。

【００１０】主軸１４ａ，１４ｂは、それぞれがダイス
回転伝達系２０によって回転される。ダイス回転伝達系
２０は、一対の丸ダイス１２ａ，１２ｂに回転を伝達す
ると共にその回転を制御するもので、一対の丸ダイス１
２ａ，１２ｂに対応して一対の減速機付きの主軸回転用
サーボモータ２１ａ，２１ｂを有し、この主軸回転用サ
ーボモータ２１ａ，２１ｂの回転が主軸１４ａ，１４ｂ
に伝達される。また、主軸１４ａ，１４ｂにはロータリ
ーエンコーダ等の回転角検出手段５２ａ，５２ｂが直接
取り付けられる。したがって、回転角検出手段５２ａ，
５２ｂで主軸１４ａ，１４ｂの回転角を直接測定するこ
とができ、この回転角の測定値を丸ダイス回転制御手段
（図示せず）にフィードバックして主軸回転用サーボモ
ータ２１ａ，２１ｂの回転を制御する。主軸１４ａ，１
４ｂの回転をフルクローズドループ制御することで、ギ
ア等で発生するバックラッシュやねじれによる誤差が生
じても、主軸１４ａ，１４ｂの回転角度を目標値に合わ
せて高精度に数値制御することができる。

【００１１】次に、上記主軸１４ａ，１４ｂの回転角を
制御しながらワークを転造する場合について説明する。
先ず、スプライン軸やセレーション等の軸方向溝をワー
ク１３に転造する場合について説明すると、一対の丸ダ
イス１２ａ，１２ｂは、転造中のワーク１３の径変化に
伴って回転角が互いに制御される。即ち、転造開始時に
は両方の丸ダイス１２ａ，１２ｂは同一方向に同一速度
で回転するが、転造によってワーク１３の溝が次第に深
くなるのに伴って、一方側の丸ダイス１２ａの回転角に
対して他方側の丸ダイス１２ｂの回転角を徐々に変えて
いくような制御が行なわれる。例えば、転造中のワーク
１３の円周長を刻まれる歯で割って補正すべきピッチを
算出し、この補正後のピッチが得られるような回転角制
御を行なう。このように制御することで、切込み開始時
から切込み完了時に向かいワーク１３の溝径が次第に変
化しても、ピッチが部分的に大きくズレることなく１ピ
ッチ毎に振り分け吸収することができ、円滑なワーク１
３の歯面が得られて仕上がり精度が向上する。なお、こ
のような制御は、モジュールの大きい歯車を転造する場
合にも応用できる。また、主軸１４ａ，１４ｂの回転角
の変化率は、転造するワーク１３の径や材質、転造する
ネジ溝の種類やピッチなど種々の要因によっても異なっ
てくる。

【００１２】次に、螺旋状のネジ溝をワーク１３の外周
に転造する場合を説明する。上述の場合と同様に、一対
の丸ダイス１２ａ，１２ｂは、転造中のワーク１３径の
変化に伴い回転角が互いに制御される。即ち、転造開始
時には両方の丸ダイス１２ａ，１２ｂは同一方向に同一
速度で回転するが、転造によってワーク１３のネジ溝が
次第に深くなるのに伴って、一方側の丸ダイス１２ａの
回転角に対して他方側の丸ダイス１２ｂの回転角を徐々
に変えていくような制御が行なわれる。このように回転
角を制御することで、図３に示したように、切込み開始
時から切込み完了時に向かいワーク１３の円周長がＤか
らＤ１に変化したとしても、ワーク１３のリード角をβ
から補正後のリード角β１へ徐々に変化させることがで
き、ピッチＰを一定に保つことが可能になる。したがっ
て、従来のように転造中にピッチＰが変化してワーク１
３が軸方向に歩んでしまうことがなく、丸ダイス１２
ａ，１２ｂとワーク１３のフランク面との接触も均一化
されて、結果的に転造加工面の仕上がり精度が向上す
る。

【００１３】次に、上記回転角制御を伴う丸ダイス１２
ａ，１２ｂのスライド機構について説明する。図１及び
図２に示したように、１２ａ，１２ｂは、ダイス移動台
移動機構２４によって互いにワーク１３に向かってスラ
イド移動する。ダイス移動台移動機構２４は、第１のダ
イス移動台１６ａ、第２のダイス移動台１６ｂ及びこの
第２のダイス移動台１６ｂの外側に配置した圧力プレー
ト２６を基台２７上に並列して備えたものである。これ
らのダイス移動台１６ａ，１６ｂ及び圧力プレート２６
はいずれも、基台１７上に固設した一対のスライドレー
ル２８に左右方向へスライド可能に取り付けられる。ま
た、第１のダイス移動台１６ａと圧力プレート２６との
間には、互いに向かい合う内側面の四隅に４本の同じ円
形断面のはり軸２９が架け渡され、はり軸２９の両端が
第１のダイス移動台１６ａ及び圧力プレート２６にそれ
ぞれ固定される。そのため、第１のダイス移動台１６ａ
と圧力プレート２６とは、スライドレール２８上を相対
位置が変化することなく一体にスライドする。なお、４
本のはり軸２９の位置は、丸ダイス１２ａ，１２ｂによ
るワーク１３の転造位置を中心としていずれも等距離に
あり、且つ周方向に４等分して配置される。また、４本
のはり軸２９の剛性はいずれも等しく設定されている。

【００１４】第２のダイス移動台１６ｂは、第１のダイ
ス移動台１６ａと圧力プレート２６との間でスライドレ
ール２８にスライド可能に取り付けられると共に、前記
４本のはり軸２９を挿通させるための貫通孔が側面の四
隅に設けられている。また、前記圧力プレート２６に
は、油圧シリンダ等の押込機構３０が固定される。この
押込機構３０は、ダイス移動台１６ｂと同一方向に伸縮
するシリンダ軸３１を備えており、シリンダ軸３１の先
端を第２のダイス移動台１６ｂの外側面に固定してあ
る。なお、押込機構３０は、油圧シリンダに限られず、
空圧機器、電動機を用いたものであってもよい。

【００１５】第２のダイス移動台１６ｂと圧力プレート
２６との間には、一対のラックとピニオンとが設けられ
る（図示せず）。ピニオンは基台２７の上面に固定さ
れ、このピニオンに対して一方のラックが圧力プレート
２６の下端に、また他方のラックが第２のダイス移動台
１６ｂの下端にそれぞれ固定され、いずれもピニオンと
噛み合っている。

【００１６】図２に示すように、押込機構３０を作動さ
せてシリンダ軸３１が伸びると、第２のダイス移動台１
６ｂは押されてワーク１３に向かって、スライドレール
２８上を図中方向にスライド移動する。一方、第２の
ダイス移動台１６ｂと圧力プレート２６との間にはラッ
ク・ピニオンが設けられているため、圧力プレート２６
は、第２のダイス移動台１６ｂの移動方向と反対の図中
方向に第２のダイス移動台１６ｂと同一距離スライド
移動する。この時、圧力プレート２６と４本のはり軸２
９で連結されている第１のダイス移動台１６ａも、圧力
プレート２６と同じ方向図中方向にワーク１３に向か
って同一距離だけ移動する。したがって、第１のダイス
移動台１６ａと第２のダイス移動台１６ｂは、互いにワ
ーク１３に向かって同一距離だけスライド移動し接近す
ることになる。このように、本発明に係るダイス移動台
移動機構２４によれば、一本の押込機構３０で左右のダ
イス移動台１６ａ，１６ｂを互いに接近させ、丸ダイス
１２ａ，１２ｂを両側からワーク１３に押し込むことで
転造加工することができる。また、ラック、ピニオンを
設けることによって、ワーク１３の中心線Ｓを常に一定
に保つことができ、ワーク１３の供給、排出等の自動化
が容易になる。

【００１７】ワーク１３に転造圧力を作用させると、一
対の丸ダイス１２ａ，１２ｂはワーク１３から反力Ｐを
受けるが、この反力Ｐはシリンダ軸３１を介して４本の
はり軸２９で負担する。この４本のはり軸２９はワーク
１３の上下に均等に剛性を等しく配設されているため、
反力Ｐが４本のはり軸２９に均等に４等分して負担され
る。その結果、はり軸２９は軸方向に若干は伸びること
になるが、４本とも均等にバランス良く伸びるため、従
来のようにダイス移動台１６ａ，１６ｂが上方向に開い
て丸ダイス１２ａ，１２ｂの上部が部分的に逃げるとい
ったことがなく、ワーク１３に対して所定の転造加工を
実行することができる。ワーク１３に転造圧力を作用さ
せる際に、上述した丸ダイス１２ａ，１２ｂの回転角制
御を行なうことで、高精度な転造加工が実行されること
になる。

【００１８】また、この実施例ではダイス移動台１６
ａ，１６ｂ間に丸ダイス１２ａ，１２ｂ間の距離を測定
するためのリニアスケール５３が取付けられている。こ
のリニアスケール５３による測定結果をフィードバック
して丸ダイス１２ａ，１２ｂ間の隙間寸法を制御し、丸
ダイス１２ａ，１２ｂによるワーク１３への切込み量を
高精度に数値制御することが可能になる。このように、
丸ダイス１２ａ，１２ｂの回転角を高精度に数値制御で
きるのに相俟って切込み量も高精度に数値制御できるた
め、転造精度をより一層上げることが可能になる。

【００１９】図４は、上記一実施例の制御システム構成
例を示したものである。この制御システムは、メモリ４
６に格納されたプログラムやデータをＣＰＵ４５で処理
した後、同一バスライン４３に接続された通信制御ユニ
ット４８を介して主軸回転用サーボモータ２１ａ，２１
ｂ及び押込機構３０等のアクチュエータに伝達するもの
である。なお、これらのアクチュエータは、それぞれが
ドライバ回路を有し、これら複数のドライバとＩ／Ｏポ
ート４７は通信制御ユニット４８に接続される。また、
複数のドライバ、Ｉ／Ｏポート４７及び通信制御ユニッ
ト４８の間はシリアル通信ライン４４で接続されてい
る。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
に係る丸ダイス式転造装置によれば、転造中のワーク径
の変化に伴い一組の丸ダイスの回転角を互いに変化する
ように制御したので、ワークに軸方向溝を転造加工する
場合は、切込み開始時から切込み完了時に向かいワーク
の円周長の変化を１ピッチ毎に振り分け吸収することが
でき、円滑なワークの歯面が得られる。また、ネジ溝を
ワークに転造する場合は、切込み開始時から切込み完了
時に向かいワークの円周長が変化しても、ワークのリー
ド角を徐々に変化させることができ、ワークの歩みを防
止してピッチを一定に保つことができ、転造加工面の仕
上がり精度の向上を図ることができる。

【００２１】また、本発明の請求項２に係る丸ダイス式
転造装置によれば、丸ダイスによるワークの転造位置の
回りで前記一対のダイス移動台間に２本以上架け渡され
たはり軸を設け、前記ダイス移動台を前記はり軸にガイ
ドさせて接近させると共に、転造圧力によって前記一対
の丸ダイス間に生じる反力を前記はり軸に負担させたの
で、転造時における丸ダイスの開きがなくなり丸ダイス
のワークへの切込み量を高精度に制御することができ
る。このため、丸ダイスの回転角を高精度に制御できる
のに相俟って切込み量も高精度に制御でき、転造精度を
より一層上げることが可能になる。

【００２２】また、本発明の請求項３に係る丸ダイス式
転造装置によれば、上記回転角検出手段を上記主軸に直
結させため、ダイス回転伝達系で発生するバックラッシ
やねじれによる誤差が生じても、丸ダイスの回転角を正
確に知ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る丸ダイス式転造装置の一実施例を
示す平面図である。

【図２】上記丸ダイス式転造装置の転造時の正面図であ
る。

【図３】上記丸ダイス式転造装置を使用した場合のワー
クの円周長とピッチとの関係を示すグラフである。

【図４】上記丸ダイス式転造装置の制御システムの構成
図である。

【図５】従来の丸ダイス式転造装置一例を示す正面図で
ある。

【図６】従来の丸ダイス式転造装置の丸ダイスとワーク
とを関係を示す模式図である。

【図７】従来の丸ダイス式転造装置を使用した場合のワ
ークの円周長とピッチとの関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１１丸ダイス式転造装置１２ａ，１２ｂ丸ダイス１３ワーク１４ａ，１４ｂ主軸１６ａ，１６ｂダイス移動台２１ａ，２１ｂ主軸回転用サーボモータ（サーボモー
タ）２９はり軸３０押込機構５２ａ，５２ｂ回転角検出手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者天野秀一山梨県大月市富浜町鳥沢2022番地株式会社ニッセー内 (72)発明者仲田克之東京都豊島区北大塚一丁目15番１号山洋電気株式会社内 (72)発明者吉川紘東京都豊島区北大塚一丁目15番１号山洋電気株式会社内 (72)発明者沖野弘東京都豊島区北大塚一丁目15番１号山洋電気株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一組の丸ダイスでワークを挟み、該丸ダ
イスの主軸が回転しながら接近してワークを転造加工す
る丸ダイス式転造装置において、前記一組の丸ダイスのそれぞれを回転させるサーボモー
タと、前記一組の丸ダイスそれぞれの回転角を検出する
回転角検出手段とを備え、転造中のワーク径の変化に伴
い前記一組の丸ダイスの回転角の位相を互いに変化させ
ることを特徴とする丸ダイス式転造装置。
【請求項２】一組の丸ダイスを軸支する一組のダイス
移動台と、丸ダイスによるワークの転造位置の回りで前
記一組のダイス移動台間に２本以上架け渡されたはり軸
と、前記一組のダイス移動台を接近させる押込機構とを
設け、前記ダイス移動台を前記はり軸にガイドさせて接
近させると共に、転造圧力によって前記一組の丸ダイス
間に生じる反力を前記はり軸に負担させるように構成し
た丸ダイス式転造装置であって、前記一組の丸ダイスのそれぞれを回転させるサーボモー
タと、前記一組の丸ダイスそれぞれの回転角を検出する
回転角検出手段とを備え、転造中のワーク径の変化に伴
い前記一組の丸ダイスの回転角の位相を互いに変化させ
ることを特徴とする丸ダイス式転造装置。
【請求項３】上記回転角検出手段を上記丸ダイスの主
軸に直結させたことを特徴とする請求項１又は２記載の
丸ダイス式転造装置。