(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のはすば状の加工歯が形成されているとともに、複数の加工歯のうちの所定枚数の加工歯が転造用素材の被加工面に創成される成形歯に噛み合う第１噛合領域および前記加工歯のうちの前記所定枚数とは異なる枚数の加工歯が前記被加工面に創成される成形歯に噛み合う第２噛合領域とを有する転造用ダイスを用いて前記被加工面にはすば状の成形歯を創成するはすば歯車の転造方法であって、
前記転造用素材の被加工面のうち第１被加工面に創成される成形歯が前記第１噛合領域に形成される加工歯に噛み合い、前記第１被加工面以外の第２被加工面に創成される成形歯が前記第２噛合領域に形成される加工歯に噛み合う第１噛み合い状態で、前記転造用素材を転動させることにより、前記第１被加工面および前記第２被加工面にはすば状の成形歯を創成する第１転造工程と、
前記転造用素材の被加工面のうち前記第２被加工面に創成される成形歯が前記第１噛合領域に形成される加工歯に噛み合い、前記第１被加工面に創成される成形歯が前記第２噛合領域に形成される加工歯に噛み合う第２噛み合い状態で、前記転造用素材を転動させることにより、前記第１被加工面および前記第２被加工面にはすば状の成形歯を転造する第２転造工程と、
前記第１被加工面および前記第２被加工面に創成される成形歯と前記加工歯との噛み合い面に相対的な滑りを強制的に生じさせ、前記相対的な滑りにより前記転造用ダイスに対して前記転造用素材を相対的に回転させることにより、前記成形歯と前記加工歯との噛み合い状態を前記第１噛み合い状態または前記第２噛み合い状態に変化させる噛み合い状態変化工程と、
を含む、転造方法。
【請求項２】
請求項１記載の転造方法において、
前記噛み合い状態変化工程は、前記転造用素材を前記転造用ダイスに対して強制的に軸方向移動させることにより、前記第１被加工面および前記第２被加工面に創成される成形歯と前記加工歯との噛み合い面に相対的な滑りを強制的に生じさせ、前記相対的な滑りにより前記転造用ダイスに対して前記転造用素材を相対的に回転させることにより、前記転造用素材と前記転造用ダイスとの噛み合い状態を前記第１噛み合い状態または前記第１噛み合い状態に変化させる工程である、転造方法。
【請求項３】
請求項２記載の転造方法において、
前記噛み合い状態変化工程は、転造成形される歯車の歯数がｎ、ねじれ角がβ、ピッチ円直径がｄｐである場合、前記転造用素材の軸方向移動量Δｘが下記式
Δｘ＝（π・ｄｐ）／（２ｎ・ｔａｎβ）
を満たすように、前記転造用素材を前記転造用ダイスに対して強制的に軸方向移動させる工程である、転造方法
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、はすば歯車の転造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
はすば歯車は転造用ダイスを用いて転造成形することができる。図１６は、一般的な転造用ダイスを表す斜視図である。図１６に示すように、この転造用ダイスＤ１は、一対の転造用ラックダイスＤ１１，Ｄ１２を備える。一対の転造用ラックダイスＤ１１，Ｄ１２間に丸棒状の転造用素材（ワーク）Ｗが挟持される。この状態で、一方の転造用ラックダイスＤ１１が他方の転造用ラックダイスＤ１２に対して歯幅方向に移動すると、転造用素材Ｗが両転造用ラックダイスＤ１１，Ｄ１２間で転動する。転造用素材Ｗの転動時に両転造用ラックダイスＤ１１，Ｄ１２に形成された加工歯ＤＨが転造用素材Ｗの被加工面（側周面）を押圧することにより被加工面が切り込まれる。これにより転造用素材Ｗの被加工面に歯が創成される。
【０００３】
図１７は、転造用ダイスＤ１（転造用ラックダイスＤ１１または転造用ラックダイスＤ１２）に形成されている加工歯ＤＨの正面図の一例を示す概略図である。図に太線で示した部分が加工歯（歯先）を表す。この転造用ダイスＤ１には複数の加工歯ＤＨ（ＤＨ１，ＤＨ２，ＤＨ３，ＤＨ４，ＤＨ５，ＤＨ６）が形成されている。加工歯ＤＨの形成面が転造用ダイスＤ１の加工面である。加工面上に形成される加工歯ＤＨと転造用素材の被加工面に創成される成形歯が噛み合った状態で転造用素材が転動することにより、転造用素材の被加工面にはすば状の歯が成形される。
【０００４】
図１７の矢印Ａで示した領域（領域Ａ）を図の上下方向に転造用素材が転動したときに、転造用素材が一回転すると仮定する。また、領域Ａ内を往復するように転造用素材が転動するものとする。このような転動によって転造用素材から２枚歯のはすば歯車が転造成形される。
【０００５】
ここで、領域Ａを図１７に示すように領域Ａ１、領域Ａ２、領域Ａ３、領域Ａ４の４つの領域に区分し、各領域を転造用素材が転動する場合について考察する。領域Ａ１および領域Ａ３上を転造用素材が転動した場合、転造用素材の被加工面に創成される成形歯は、領域Ａ１および領域Ａ３のそれぞれに形成されている２枚の加工歯に噛み合う。具体的には、領域Ａ１上で転造用素材の被加工面に創成される成形歯が加工歯ＤＨ２およびＤＨ３に噛み合い、領域Ａ３上で転造用素材の被加工面に創成される成形歯が加工歯ＤＨ３およびＤＨ４に噛み合う。一方、領域Ａ２および領域Ａ４上を転造用素材が転動した場合、転造用素材の被加工面に創成される成形歯は、領域Ａ２および領域Ａ４のそれぞれに形成されている３枚の加工歯に噛み合う。具体的には、領域Ａ２上で転造用素材の被加工面に創成される成形歯が加工歯ＤＨ２、ＤＨ３，ＤＨ４に噛み合い、領域Ａ４上で転造用素材の被加工面に創成される成形歯が加工歯ＤＨ３、ＤＨ４，ＤＨ５に噛み合う。つまり、図１７に示す転造用ダイスＤ１は複数の加工歯ＤＨを備えるとともに、２枚の加工歯が転造用素材の被加工面に創成される成形歯に噛み合う２歯噛合領域と、３枚の加工歯が転造用素材の被加工面に創成される成形歯に噛み合う３歯噛合領域とを有する。
【０００６】
２歯噛合領域では１枚の加工歯あたりから転造用素材の成形歯に加えられる押圧荷重が大きく、３歯噛合領域では１枚の加工歯あたりから転造用素材の成形歯に加えられる押圧荷重は小さい。つまり、転造用ダイスの加工部位によって１枚の加工歯あたりから加えられる押圧荷重が変動する。押圧荷重が大きい場合は切り込み量が大きく、押圧荷重が小さい場合は切り込み量が小さい。このため２歯噛合領域に配置される加工歯で創成される成形歯の切り込み量は大きく、３歯噛合領域に配置される加工歯で創成される成形歯の切り込み量は小さい。このような加工部位による切り込み量の変化によって、成形されるはすば歯車の歯底円が楕円状に形成される。図１８は、図１７に示す転造用ダイスＤ１を用いて転造成形されたはすば歯車の歯底円を示す図である。図において（１）で示した部分は領域Ａ１を転造することにより成形された歯車部分の歯底直径を表し、（２）で示した部分は領域Ａ２を転造することにより成形された歯車部分の歯底直径を表し、（３）で示した部分は領域Ａ３を転造することにより成形された歯車部分の歯底直径を表し、（４）で示した部分は領域Ａ４を転造することにより成形された歯車部分の歯底直径を表す。図に示すように、（１）および（３）で示される歯車部分の径は短く、（２）および（４）で示される歯車部分の径は長い。このため歯底円が楕円状に形成される。
【０００７】
また、図１７に示す転造用ダイスＤ１を用いて成形されるはすば歯車の歯筋には、うねりが生じる。このことについて、図１７に示す転造用ダイスＤ１の加工歯のうち、加工歯ＤＨ３によって成形される歯を例にとって考察する。加工歯ＤＨ３は、図１７に示すように全ての領域Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４に亘り形成されている。領域Ａ１および領域Ａ３では、転造用素材の成形歯が加工歯ＤＨ３を含む２枚の加工歯に噛み合うため、加工歯ＤＨ３から加工歯ＤＨ３により成形される成形歯に加えられる押圧荷重が大きく、そのため成形歯への切り込み量が多い。切り込み量が多いと加工歯ＤＨ３が成形歯に深く入り込むために、成形歯の歯厚が薄くなる。一方、領域Ａ２および領域Ａ４では、転造用素材の成形歯が加工歯ＤＨ３を含む３枚の加工歯に噛み合うため、加工歯ＤＨ３から成形歯に加えられる押圧荷重が小さく、そのため成形歯への切り込み量が少ない。切り込み量が少ないと加工歯ＤＨ３が成形歯にあまり入り込まないため、成形歯の歯厚が厚くなる。このため、図１９に示すように、加工歯ＤＨ３により加工された成形歯を直線状に展開した場合、歯筋方向（図１９のＣ方向）に沿って歯厚がばらつく。その結果、歯筋にうねりが生じる。
【０００８】
特許文献１は、所定枚数の加工歯が転造用素材の被加工面に創成される成形歯に噛み合う領域（第１噛合領域）および上記所定枚数とは異なる枚数の加工歯が転造用素材の被加工面に創成される成形歯に噛み合う領域（第２噛合領域）を有する転造用ダイス（例えば２歯噛合領域および３歯噛合領域を有する図１４に示す転造用ダイス）を備える転造装置であって、転造用ダイスの加工歯から転造用素材の成形歯に加えられる押圧荷重の変動を抑制した状態で転造用素材を転造することができる転造装置を開示する。図２０は、特許文献１記載の転造装置に用いられる転造用ダイスの斜視図である。図２０に示すように、この転造用ダイスは、主ダイスＤ２と、主ダイスＤ２の一方側に配置された第１補助ダイスＤ３と、主ダイスＤ２の他方側に配置された第２補助ダイスＤ４とを備える。主ダイスＤ２は上ダイスＤ２１および下ダイスＤ２２からなる一対のダイスを有し、第１補助ダイスＤ３は上ダイスＤ３１および下ダイスＤ３２からなる一対のダイスを有し、第２補助ダイスＤ４は上ダイスＤ４１および下ダイスＤ４２からなる一対のダイスを有する。主ダイスＤ２は、所定枚数の加工歯が転造用素材の被加工面に創成される成形歯に噛み合う第１噛合領域と、上記所定枚数とは異なる枚数の加工歯が被加工面に創成される成形歯に噛み合う第２噛合領域を有する。各ダイスＤ２，Ｄ３，Ｄ４の上ダイスＤ２１，Ｄ３１，Ｄ４１が一体的に下ダイスＤ２２，Ｄ３２，Ｄ４２に対して移動することにより、上下ダイス間に挟持された転造用素材Ｗが転造される。
【０００９】
図２１は、主ダイスＤ２、第１補助ダイスＤ３および第２補助ダイスＤ４のそれぞれの加工面に形成された加工歯の一例を示す正面図である。各加工面上に形成される加工歯と転造用素材の被加工面に創成される成形歯が噛み合った状態で転造用素材が転動することにより、転造用素材の被加工面にはすば状の歯が成形される。
【００１０】
図２１の矢印Ａで示した領域（領域Ａ）を上下方向に転造用素材Ｗが転動したときに、転造用素材が一回転すると仮定する。図２１からわかるように、領域Ａ上のどの位置で転造用素材が転動しても、転造用素材の被加工面に創成される成形歯は３枚の加工歯に噛み合う。例えば図２１の（１）で示した位置では、転造用素材の被加工面に創成される成形歯は、主ダイスＤ２に形成された２枚の加工歯と第１補助ダイスＤ３に形成された１枚の加工歯に噛み合う。また、図２１の（２）で示した位置では、転造用素材の被加工面に創成される成形歯は主ダイスＤ２に形成された３枚の加工歯に噛み合う。さらに、図２１の（３）で示した位置では、転造用素材の被加工面に創成される成形歯は、主ダイスＤ２に形成された２枚の加工歯と第２補助ダイスＤ４に形成された１枚の加工歯に噛み合う。このように、特許文献１によれば、転造用素材の成形歯に噛み合う加工歯の枚数が補助ダイスで調整される。そのため、転造用素材の転造中は常に同じ枚数の加工歯が転造用素材の成形歯に噛み合い、転造時に転造用ダイスから転造用素材の被加工面に加えられる押圧荷重が均等化される。その結果、押圧荷重の変動が抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開昭６１−１４０３４３号公報
【発明の概要】
【００１２】
（発明が解決しようとする課題）
特許文献１記載の転造方法によれば、転造加工中における押圧荷重の変動が抑制されるため、転造成形されたはすば歯車の歯筋精度が向上する。しかし、押圧荷重の変動を抑えるために主ダイスの両側に補助ダイスを設置するので、この補助ダイスによっても転造用素材が転造される。図２２は、特許文献１記載の転造方法に従って転造成形したはすば歯車を示す図である。図２２に示すように、このはすば歯車は、主ダイスで転造されることにより形成された歯車部Ｅ１と、補助ダイスで転造されることにより形成された歯車部Ｅ２，Ｅ３とを有する。歯車部Ｅ２およびＥ３は、本来必要のない部分であり、また歯車としての精度も悪い。つまり、特許文献１記載の転造方法によれば、歯筋精度の向上を図ることができるものの、不必要な部分まで加工してしまうという問題がある。このため歯車の小型化に支障をきたす。
【００１３】
本発明は、歯筋精度が十分に向上し、且つ、不必要な部分まで加工することなくはすば歯車を転造することができる転造方法を提供することを目的とする。
【００１４】
（課題を解決するための手段）
本発明の転造方法に用いられる転造用ダイスには複数のはすば状の加工歯が形成されている。また、本発明の転造方法に用いられる転造用ダイスは、複数の加工歯のうちの所定枚数の加工歯が転造用素材の被加工面に創成される成形歯に噛み合う第１噛合領域および上記所定枚数とは異なる枚数の加工歯が転造用素材の被加工面に創成される成形歯に噛み合う第２噛合領域とを有する。このような転造用ダイスを用いて転造用素材の被加工面にはすば状の成形歯を創成する本発明のはすば歯車の転造方法は、第１転造工程と、第２転造工程と、噛み合い状態変化工程とを含む。第１転造工程では、転造用素材の被加工面のうち第１被加工面に創成される成形歯が第１噛合領域に形成される加工歯に噛み合い、第１被加工面以外の第２被加工面に創成される成形歯が第２噛合領域に形成される加工歯に噛み合う第１噛み合い状態で、転造用素材を転動させることにより、第１被加工面および第２被加工面にはすば状の成形歯を創成する。第２転造工程では、転造用素材の被加工面のうち第２被加工面に創成される成形歯が第１噛合領域に形成される加工歯に噛み合い、第１被加工面に創成される成形歯が第２噛合領域に形成される加工歯に噛み合う第２噛み合い状態で、転造用素材を転動させることにより、第１被加工面および第２被加工面にはすば状の成形歯を転造する。噛み合い状態変化工程では、第１被加工面および第２被加工面に創成される成形歯と転造用ダイスの加工歯との噛み合い面に相対的な滑りを強制的に生じさせ、相対的な滑りにより転造用ダイスに対して転造用素材を相対的に回転させることにより、成形歯と加工歯との噛み合い状態を第１噛み合い状態または第２噛み合い状態に変化させる。
【００１５】
本発明によれば、第１転造工程にて、転造用素材の被加工面のうち第１被加工面の成形歯が転造用ダイスの第１噛合領域で転造されるとともに第２被加工面の成形歯が転造用ダイスの第２噛合領域で転造される。一方、第２転造工程にて、第１被加工面の成形歯が転造用ダイスの第２噛合領域で転造されるとともに第２被加工面の成形歯が転造用ダイスの第１噛合領域で転造される。ここで、転造用ダイスの第１噛合領域は、転造用ダイスに形成されている複数のはすば状の加工歯のうち所定枚数の加工歯が被加工面の成形歯に噛み合う領域であり、第２噛合領域は、複数のはすば状の加工歯のうち上記所定枚数とは異なる枚数の加工歯が被加工面の成形歯に噛み合う領域である。よって、第１噛合領域に形成されている１枚の加工歯あたりから被加工面の成形歯に加えられる押圧荷重と、第２噛合領域に形成されている１枚の加工歯あたりから被加工面の成形歯に加えられる押圧荷重は異なる。
【００１６】
本発明の転造方法は第１転造工程および第２転造工程を含むため、転造用素材は第１転造工程および第２転造工程を経て転造成形される。このため、転造用素材の第１被加工面は、第１転造工程で転造用ダイスの第１噛合領域で転造され、第２転造工程で転造用ダイスの第２噛合領域で転造される。一方、転造用素材の第２被加工面は、第１転造工程で転造用ダイスの第２噛合領域で転造され、第２転造工程で転造用ダイスの第１噛合領域で転造される。このように、第１被加工面も第２被加工面も、それぞれ第１噛合領域および第２噛合領域で転造される。すなわち、転造用素材の被加工面のうちの特定の部分のみが、第１噛合領域のみで、あるいは第２噛合領域のみで転造されることがなく、被加工面の全ての面が、第１噛合領域でも転造されるし、第２噛合領域でも転造される。よって、転造時に転造用ダイスから転造用素材の被加工面に加えられる押圧荷重が均等化された場合と同等の効果を得ることができる。その結果、被加工面の成形歯への転造用ダイスの切り込み量のばらつきが抑えられ、切り込み量のばらつきに起因した歯筋精度の悪化が抑えられる。すなわち、本発明によって、歯筋精度が十分に向上した転造方法が提供される。
【００１７】
また、特許文献１に示したように押圧荷重を均等化するために補助ダイス等の余分な工具を使用する必要がないので、転造用ダイスの製作費用を低減できるとともに、補助ダイスにより転造用素材に余分な転造領域が形成されることもない。すなわち、本発明によって、不必要な部分まで加工することなくはすば歯車を転造することができる転造方法が提供される。
【００１８】
加えて、転造用ダイスの加工歯と転造用素材の成形歯との噛み合い状態を第１噛み合い状態あるいは第２噛み合い状態に変化させる際に、第１被加工面および第２被加工面に創成される成形歯と加工歯との噛み合い面に相対的な滑りを強制的に生じさせる。加工歯と成形歯ははすば状の歯であるので、歯面間での相対的な滑りは転造用ダイスと転造用素材との間の相対的な回転を引き起こす。この相対回転により噛み合い状態が変化する。このように、本発明によれば、噛み合い面間での滑りを利用して、スムーズに噛み合い状態を第１噛み合い状態あるいは第２噛み合い状態に変化させることができる。よって、噛み合い状態を変化させるために一旦転造加工を停止させ、転造用ダイスと転造用素材との噛み合いを解消し、噛み合い状態を変化させてから再度噛み合わせ、その後に転造加工を開始するといったような手間を必要としない。すなわち本発明によれば、効率的に噛み合い状態を所望の噛み合い状態に変化させることができる。
【００１９】
本発明の転造方法において、各工程（第１転造工程、第２転造工程、噛み合い状態変化工程）は、それぞれ個別に実行されてもよい。例えば、第１転造工程を実行し、第１転造工程の終了後、噛み合い状態変化工程を実行し、次いで、第２転造工程を実行してもよい。また、第２転造工程を実行し、第２転造工程の終了後、噛み合い状態変化工程を実行し、次いで、第１転造工程を実行してもよい。ただし、第１転造工程と第２転造工程との間、あるいは第２転造工程と第１転造工程との間には、噛み合い状態変化工程が介在する。この場合、噛み合い状態変化工程を介在して第１転造工程と第２転造工程とを複数回実行してもよい。
【００２０】
また、上記噛み合い状態変化工程は、転造用素材を転造用ダイスで転造しながら実行してもよいし、第１転造工程あるいは第２転造工程の終了後に単独で実行してもよい。なお、転造しながら噛み合い状態変化工程を実行した場合、転造時間をより一層短縮することができる。
【００２１】
前記噛み合い状態変化工程は、前記転造用素材を前記転造用ダイスに対して強制的に軸方向移動させることにより、前記第１被加工面および前記第２被加工面に創成される成形歯と前記加工歯との噛み合い面に相対的な滑りを強制的に生じさせ、前記相対的な滑りにより前記転造用ダイスに対して前記転造用素材を相対的に回転させることにより、前記転造用素材と前記転造用ダイスとの噛み合い状態を前記第１噛み合い状態または前記第２噛み合い状態に変化させる工程であるのがよい。この場合、前記噛み合い状態変化工程は、前記噛み合い状態を前記第２噛み合い状態から前記第１噛み合い状態に、あるいは、前記第１噛み合い状態から前記第２噛み合い状態に、変化させる工程であってもよい。
【００２２】
また、前記噛み合い状態変化工程は、転造成形される歯車の歯数がｎ、ねじれ角がβ、ピッチ円直径がｄｐである場合、前記転造用素材の軸方向移動量Δｘが下記式
Δｘ＝（π・ｄｐ）／（２ｎ・ｔａｎβ）
を満たすように、前記転造用素材を前記転造用ダイスに対して強制的に軸方向移動させる工程であるのがよい。
【００２３】
転造用素材の成形歯と転造用ダイスの加工歯はいずれもははすば状の歯であるので、転造用素材を転造用ダイスに対して軸方向移動させることにより、噛み合い面に滑りが生じる。この滑りにより転造用素材が転造用ダイスに対して相対回転する。斯かる相対回転により、転造用素材と転造用ダイスとの噛み合い状態を移行させることができる。また、転造用素材の軸方向移動量Δｘが上記式を満たすように転造用素材を軸方向移動させることにより、転造用ダイスの加工歯と転造用素材の成形歯との噛み合い状態を第１噛み合い状態から第２噛み合い状態に、あるいは第２噛み合い状態から第１噛み合い状態に確実に移行させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態に係る転造装置の側面図である。
【図２】転造装置の平面図である。
【図３】第１実施形態においてモータ制御部が転造用素材Ｗの軸方向位置を制御するために実行する制御の流れを示すフローチャートである。
【図４】第１実施形態に係る転造用素材Ｗの軸方向位置Ｌを制御した場合における、軸方向位置Ｌの変化を示すグラフである。
【図５】図４の期間Ａ２における転造用ローラダイスの加工歯と転造用素材Ｗの成形歯との噛み合い状態を示す概略図である。
【図６】図４の期間Ｂ２における転造用ローラダイスの加工歯と転造用素材Ｗの成形歯との噛み合い状態を示す概略図である。
【図７】転造用素材Ｗの成形歯と転造用ローラダイスの加工歯との噛み合い位置の変化を示す図である。
【図８】転造用素材Ｗの軸方向移動量と、転造用素材Ｗの成形歯と転造用ローラダイスの加工歯との噛み合い位置の周方向変化量との関係を示すグラフである。
【図９】第１実施形態で示した転造方法により転造したはすば歯車を示す図である。
【図１０】本実施形態で示した転造方法により転造したはすば歯車の左右歯面のうねり量の測定結果と、転造用素材Ｗの軸方向位置を制御せずに転造したはすば歯車の左右歯面のうねり量の測定結果を示す図である。
【図１１】図１０に示す測定結果を表すたグラフである。
【図１２】第２実施形態においてモータ制御部が転造用素材Ｗの軸方向位置を制御するために実行する制御の流れを示すフローチャートである。
【図１３】第２実施形態に係る転造用素材Ｗの軸方向位置Ｌの制御を実行した場合における、軸方向位置Ｌの変化を示すグラフである。
【図１４】変形例に係る転造用ローラダイスの加工歯と転造用素材Ｗの成形歯との第１噛み合い状態を示す概略図である。
【図１５】変形例に係る転造用ローラダイスの加工歯と転造用素材Ｗの成形歯との第２噛み合い状態を示す概略図である。
【図１６】一般的な転造用ダイスの斜視図である。
【図１７】転造用ダイスに形成されている加工歯の正面図の一例を示す図である。
【図１８】図１５に示す転造用ダイスを用いて転造成形されたはすば歯車の歯底円を示す図である。
【図１９】加工歯により加工された歯を直線状に展開した図である。
【図２０】特許文献１記載の転造装置に用いられる転造用ダイスの斜視図である。
【図２１】主ダイス、第１補助ダイスおよび第２補助ダイスにそれぞれ形成された加工歯の一例を示す正面図である。
【図２２】特許文献１記載の転造方法に従って転造成形したはすば歯車を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係る転造装置の側面図、図２は平面図である。これらの図に示すように、本実施形態の転造装置１は、基台Ａ上に載置されたベースプレート２と、支持部３と、一対の転造用ローラダイス４ａ，４ｂ（図２参照）と、エアシリンダユニット５と、制御部６とを備える。
【００２６】
図１に示すように、ベースプレート２は下板部２１と上板部２２とを備える。下板部２１は基台Ａの上面に固定される。下板部２１の上面には、図１および図２の左右方向に延設されたガイドレール２１ａが形成される。このガイドレール２１ａには、上板部２２の下面部分に形成されている図示しない溝が嵌合している。したがって、上板部２２は、ガイドレール２１ａに沿って図１および図２の左右方向に移動可能且つそれ以外の方向に移動不能に下板部２１に取り付けられる。
【００２７】
支持部３は第１支持部３１と第２支持部３２とを備える。第１支持部３１は上板部２２の上面に固定される。また、上板部２２の上面には、下板部２１の上面に形成されているガイドレール２１ａの延設方向に一致する方向に延びたガイドレール２２ａが形成されていて、第２支持部３２の下面に形成されている図示しない溝がこのガイドレール２２ａに嵌合している。したがって、第２支持部３２は、ガイドレール２２ａに沿って図１および図２の左右方向に移動可能且つそれ以外の方向に移動不能に上板部２２に取り付けられる。図１および図２からわかるように、第１支持部３１と第２支持部３２は、図１および図２の左右方向に所定の間隔をおいて上板部２２上に設けられている。
【００２８】
第１支持部３１に第１支持ピン３１ａが、第２支持部３２に第２支持ピン３２ａが、それぞれ形成される。第１支持ピン３１ａと第２支持ピン３２ａは、軸芯が一致し且つそれぞれの先端が向かい合うように配設されている。第１支持ピン３１ａが棒状の転造用素材Ｗの一端を支持し、第２支持ピン３２ａが転造用素材Ｗの他端を支持する。
【００２９】
エアシリンダユニット５は、シリンダ取付台５１と、エアシリンダ５２とを備える。シリンダ取付台５１は上板部２２の上面に固定される。シリンダ取付台５１にエアシリンダ５２のシリンダボディ５２ａが固定される。シリンダボディ５２ａからはシリンダロッド５２ｂが図１および図２の左右方向に延びている。シリンダロッド５２ｂの先端は第２支持部３２に連結されている。
【００３０】
図２に示すように、一対の転造用ローラダイス４ａ，４ｂが、第１支持ピン３１ａと第２支持ピン３２ａとによりその両端が支持された転造用素材Ｗの軸芯を挟んで転造用素材Ｗの両側（図２において転造用素材Ｗの上下側）に対向配置される。一対の転造用ローラダイス４ａ，４ｂの外周部分には、転造用素材Ｗの側周面（被加工面）にはすば状の歯部を創成するための複数の加工歯４１ａ，４１ｂがそれぞれ形成されている。一対の転造用ローラダイス４ａ，４ｂは、それらに形成された両加工歯４１ａ，４１ｂが支持部３に支持されている転造用素材Ｗの側周面に接触し得るように、それらの軸方向が転造用素材Ｗの軸方向に一致した状態で配設されている。
【００３１】
本実施形態で用いられる一対の転造用ローラダイス４ａ，４ｂの加工面（外周面）は、図１４に示したものに類似する。具体的には、転造用ローラダイス４ａ，４ｂは、複数の加工歯を有するとともに、複数の加工歯のうちの４枚の加工歯が転造用素材Ｗの被加工面に創成される成形歯に噛み合う４歯噛合領域（第１噛合領域）と、複数の加工歯のうちの５枚の加工歯が転造用素材Ｗの被加工面に創成される成形歯に噛み合う５歯噛合領域（第２噛合領域）とを有する。
【００３２】
一対の転造用ローラダイス４ａ，４ｂには、それぞれ駆動シャフト４２ａ，４２ｂが同軸的に連結している。これらの駆動シャフト４２ａ，４２ｂは、それぞれ図示しない駆動モータによって軸周りに回転可能である。駆動シャフト４２ａ，４２ｂの回転に伴って、一対の転造用ローラダイス４ａ，４ｂがそれぞれ回転する。また、駆動シャフト４２ａ，４２ｂは、図２の上下方向（実際には水平方向）に移動可能に構成されている。駆動シャフト４２ａ，４２ｂの移動により、一対の転造用ローラダイス４ａ，４ｂの外周面（加工面）に形成されている加工歯４１ａ，４１ｂが支持部３に支持されている転造用素材Ｗの側周面（被加工面）に接近し、あるいは遠ざかる。
【００３３】
制御部６は、電動モータ６１と、ネジ軸６２と、モータ制御部６３（図１参照）とを備える。電動モータ６１は基台Ａ上に固定され、図示しない電源装置からの電力の供給により駆動する。
【００３４】
ネジ軸６２はその一方端（図１において右端）にて電動モータ６１の出力軸（図１において省略）に同軸的に連結している。また、ネジ軸６２の他方端（図１において左端）側は、上板部２２の図１における右側面に形成されているネジ穴２２ｂに螺合している。ネジ軸６２の軸方向およびネジ穴２２ｂの軸方向はガイドレール２１ａの延設方向に一致している。したがって、電動モータ６１の回転駆動に伴いネジ軸６２が回転した場合、ネジ軸６２がネジ穴２２ｂで回転することによって、その回転運動が上板部２２の直線運動に変換される。このため上板部２２および上板部２２上に配設された支持部３およびエアシリンダユニット５が図１の左右方向に移動する。なお、ネジ軸６２をボールネジ軸のように構成し、ネジ穴２２ｂを含む上板部２２の右側部分をボールネジナットのように構成してもよい。
【００３５】
モータ制御部６３は、マイコンあるいはシーケンサ回路を備えて構成されており、電動モータ６１に指令信号を出力する。電動モータ６１は、モータ制御部６３から入力した指令信号に基づいて駆動する。
【００３６】
また、転造装置１は、軸方向位置測定部７を備える。この軸方向位置測定部７は、レーザ光照射部７１と、反射光受光部７２と、演算部７３とを備える。レーザ光照射部７１は、レーザ光源およびレーザ駆動回路を有し、レーザ光を測定対象物に照射する。反射光受光部７２は、測定対象物に照射されたレーザ光の反射光を受光する。演算部７３は、反射光受光部７２で受光した反射光の強度や受光位置等に基づいて、レーザ光照射部７１と測定対象物との間の距離を演算する。この種のレーザ光を利用した距離の演算手法は周知であるので、その詳細な説明は省略する。
【００３７】
図１に示すように、本実施形態において、レーザ光照射部７１によりレーザ光が照射される測定対象物は、第１支持部３１である。したがって、演算部７３は、レーザ光照射部７１と第１支持部３１との間の距離を演算する。この距離は、転造用素材Ｗの軸方向に沿った位置を表す。つまり、この距離が転造用素材Ｗの軸方向位置Ｌに相当する。演算部７３で演算された軸方向位置Ｌを表す信号は、モータ制御部６３に入力される。
【００３８】
上記構成の転造装置１を用いて転造用素材Ｗを転造加工する方法について、以下に説明する。
【００３９】
まず、第１支持ピン３１ａの先端を転造用素材Ｗの一端に押し付けるとともに、第２支持ピン３２ａの先端を転造用素材Ｗの他端に押し付けることにより、転造用素材Ｗを支持部３で支持する。このとき、エアシリンダ５２のシリンダロッド５２ｂを伸長させて第２支持部３２を転造用素材Ｗに近づける方向への押圧力を第２支持部３２に作用させることにより、転造用素材Ｗがその軸周りに回転可能に支持される。この場合において、転造用素材Ｗが支持部３により支持されている状態で上板部２２がガイドレール２１ａに沿って図１および図２の左右方向に移動すると、転造用素材Ｗもその軸方向に移動する。つまり、図１および図２に示した状態において、転造用素材Ｗはその軸周りに回転可能且つ軸方向移動可能に支持部３に支持される。
【００４０】
また、一対の転造用ローラダイス４ａ，４ｂを同一方向に同速度で回転させるとともに、両転造用ローラダイス４ａ，４ｂの外周面に形成された加工歯４１ａ，４１ｂが支持部３に支持された転造用素材Ｗの側周面に近づく方向に、両駆動シャフト４２ａ，４２ｂを移動させる。そして、一対の転造用ローラダイス４ａ，４ｂを同時に転造用素材Ｗに接触させる。すると、転造用素材Ｗは一対の転造用ローラダイス４ａ，４ｂの回転方向とは反対方向に連れ回りする。また、一対の転造用ローラダイス４ａ，４ｂの加工歯４１ａ，４１ｂが転造用素材Ｗの側周面に押し付けられる。加工歯４１ａ，４１ｂを転造用素材Ｗの側周面に押し付けた状態で転造用ローラダイス４ａ，４ｂが回転することにより、転造用素材Ｗが転動させられるとともにその側周面にはすば状の歯部が創成される。このようにして転造加工が行われる。
【００４１】
転造加工が進むにつれて、転造用素材Ｗの外周径のうち被加工面の径（仕上がり径）が小さくなっていき、このことに起因して、一対の転造用ローラダイス４ａ，４ｂから転造用素材Ｗに軸方向に向かう駆動力が作用する。この駆動力によって、転造用素材Ｗが軸方向移動する。この軸方向移動は、「歩み」と呼ばれる。「歩み」が発生すると、転造用素材Ｗの軸方向位置Ｌが変化する。
【００４２】
転造用ローラダイス４ａ，４ｂは、上述したように複数の加工歯を有するとともに、複数の加工歯のうちの４枚の加工歯が転造用素材Ｗの被加工面に創成される成形歯に噛み合う４歯噛合領域（第１噛合領域）と、複数の加工歯のうちの５枚の加工歯が転造用素材Ｗの被加工面に創成される成形歯に噛み合う５歯噛合領域（第２噛合領域）とを有する。したがって、転造加工時において、転造用素材Ｗの側周面（被加工面）に創成される成形歯のうち４歯噛合領域で加工歯に噛み合う成形歯に加えられる押圧荷重は大きく、５歯噛合領域で加工歯に噛み合う成形歯に加えられる押圧荷重は小さい。
【００４３】
また、本実施形態において、転造加工時に、一対の転造用ローラダイス４ａ，４ｂは、互いに同期しながら、一方への回転（正回転）と他方への回転（逆回転）を交互に繰り返すように制御される。転造用ローラダイス４ａ，４ｂが正回転中であるか逆回転中であるかについての情報は、モータ制御部６３に入力される。本実施形態では、転造用素材Ｗの累積回転数Ｒに基づいて、転造用ローラダイス４ａ，４ｂの回転方向が切り換えられる。累積回転数Ｒとは、転造用素材Ｗの一方への回転数と他方への回転数の総和である。この場合、例えば転造用素材Ｗが一方の回転方向にＸ回転し、その後他方の回転方向へＸ回転することが繰り返されるように、転造用ローラダイス４ａ，４ｂの回転方向が累積回転数Ｒに基づいて切り換えられる。モータ制御部６３は、演算部７３から入力される転造用素材Ｗの軸方向位置Ｌに関する情報、および、転造用ローラダイスの回転方向に関する情報、に基づいて、転造用素材Ｗの軸方向位置Ｌを制御する。
【００４４】
図３は、モータ制御部６３が転造用素材Ｗの軸方向位置Ｌを制御するために実行する制御の流れを示すフローチャートである。この制御は、支持部３にセットした転造用素材Ｗの転造を開始する指令信号が入力されたときに開始される。この制御が開始されると、モータ制御部６３は、まず図３のステップ（以下、ステップ番号をＳと略記する）１０にて、軸方向位置測定部７の演算部７３から現在入力されている軸方向位置Ｌを、初期位置Ｌ０に設定する。次いで、トリガ条件を達成したか否かを判定する（Ｓ１２）。トリガ条件とは、転造用素材Ｗの強制的な軸方向移動を開始するきっかけ（制御開始ポイント）を与えるための条件である。本実施形態においては、転造用素材Ｗの軸方向位置Ｌ（あるいは軸方向移動量）が予め定められた基準軸方向位置（あるいは基準軸方向移動量）に達した回数が、予め設定された基準回数に達するという条件が、トリガ条件に設定されている。このトリガ条件を満たした場合、つまり、転造用素材Ｗの軸方向位置Ｌ（あるいは軸方向移動量）が予め定められた基準軸方向位置（あるいは基準軸方向移動量）に達した回数が、予め設定された基準回数に達した場合（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、モータ制御部６３は、転造用ローラダイス４ａ，４ｂが正回転しているか否かを判定する（Ｓ１４）。正回転している場合（Ｓ１４：Ｙｅｓ）、以下の（１）式に基づいて目標軸方向位置Ｌ＊を演算する（Ｓ１６）。
Ｌ＊＝Ｌ０＋Δｘ／２・・・（１）
【００４５】
一方、Ｓ１４にて、転造用ローラダイス４ａ，４ｂが正回転していないと判定したとき（Ｓ１４：Ｎｏ）は、モータ制御部６３は、転造用ローラダイス４ａ，４ｂが逆回転しているか否かを判定する（Ｓ１８）。逆回転している場合（Ｓ１８：Ｙｅｓ）、モータ制御部６３は、以下の（２）式に基づいて目標軸方向位置Ｌ＊を演算する（Ｓ２０）。
Ｌ＊＝Ｌ０−Δｘ／２・・・（２）
上記（１）式および（２）式において、Δｘ（Δｘ＞０）は、転造用素材Ｗの目標軸方向移動量である。（１）式と（２）とを比較してわかるように、転造用ローラダイス４ａ，４ｂが正回転している場合に設定される目標軸方向位置Ｌ＊と逆回転している場合に設定される目標軸方向位置Ｌ＊との差が、目標軸方向移動量Δｘである。目標軸方向移動量Δｘについては後述する。
【００４６】
Ｓ１６またはＳ２０にて目標軸方向位置Ｌ＊を演算した後は、モータ制御部６３は、転造用素材Ｗの軸方向位置Ｌが目標軸方向位置Ｌ＊に一致するように、電動モータ６１を駆動制御する（Ｓ２２）。この場合において、軸方向位置測定部７の演算部７３から入力した軸方向位置Ｌが目標軸方向位置Ｌ＊よりも小さい場合には、軸方向位置Ｌが増加するように電動モータ６１が正回転駆動する。電動モータ６１が正回転した場合、その回転がネジ軸６２に伝達されて、ネジ軸６２も正回転する。ネジ軸６２がネジ穴２２ｂ内で正回転することにより、ネジ軸６２の正回転運動が、上板部２２の図１における左方への直線運動に変換される。このため上板部２２が下板部２１に対して図１の左方に移動する。また、上板部２２には支持部３が取り付けられており、この支持部３には転造用素材Ｗが支持されている。このため、転造用素材Ｗには、その軸方向右端面から第１支持ピン３１ａを介して図１の左方向に駆動力が作用する。この駆動力、つまり外部から作用する力によって、転造用素材Ｗが強制的に図１の左方に軸方向移動させられる。また、転造用ローラダイス４ａ，４ｂは図１の左右方向に移動することができないように構成されている。したがって、電動モータ６１の正回転によって、転造用素材Ｗが転造用ローラダイス４ａ，４ｂに対して図１の左方に相対的に軸方向移動する。
【００４７】
一方、軸方向位置Ｌが目標軸方向位置Ｌ＊よりも大きい場合には、軸方向位置Ｌが減少するように電動モータ６１が逆回転駆動する。電動モータ６１が逆回転した場合、その回転がネジ軸６２に伝達されて、ネジ軸６２も逆回転する。ネジ軸６２がネジ穴２２ｂ内で逆回転することにより、ネジく６２の逆回転運動が、上板部２２の図１における右方への直線運動に変換される。このため上板部２２が下板部２１に対して図１の右方に移動する。よって、転造用素材Ｗには、その軸方向左端面から第２支持ピン３２ａを介して図１の右方向に駆動力が作用する。この駆動力によって転造用素材Ｗが強制的に図１の右方に軸方向移動させられる。また、転造用ローラダイス４ａ，４ｂは上述したように図１の左右方向に移動することができないように構成されている。したがって、電動モータ６１の逆回転によって、転造用素材Ｗが転造用ローラダイス４ａ，４ｂに対して、図１の右方に相対的に軸方向移動する。
【００４８】
このように、電動モータ６１が回転することにより、転造用素材Ｗが転造用ローラダイス４ａ，４ｂに対して相対的に軸方向移動する。なお、Ｓ２２にて転造用素材Ｗの軸方向位置を制御する際に、転造用素材Ｗの「歩み」を有効に利用するとよい。例えば、電動モータ６１による転造用素材Ｗの軸方向位置の制御中に、転造用ローラダイス４ａ，４ｂの回転方向が逆回転方向から正回転方向に切り替わったときには、その時点で一旦強制的な軸方向位置の制御を停止して転造用素材Ｗを「歩み」により自然に軸方向移動させ、「歩み」による軸方向移動量が所定の移動量に達した後に、「歩み」方向と同一方向に転造用素材Ｗを強制的に軸方向移動させるとよい。また、電動モータ６１による転造用素材Ｗの軸方向位置の制御中に、転造用ローラダイス４ａ，４ｂの回転方向が正回転方向から逆回転方向に切り替わったときには、その時点で一旦強制的な軸方向位置の制御を停止して転造用素材Ｗを「歩み」により自然に軸方向移動させ「歩み」による軸方向移動量が所定の移動量に達した後に、そのときの「歩み」方向と同一方向に転造用素材Ｗを強制的に軸方向移動させるとよい。
【００４９】
転造用素材Ｗの軸方向移動時に転造用素材Ｗに作用する駆動力は、転造用素材Ｗの成形歯に噛み合っている転造用ローラダイス４ａ，４ｂの加工歯に作用する。この駆動力によって、後述するように、転造用素材Ｗが転造用ローラダイス４ａ，４ｂに対して相対的に回転し、転造用素材Ｗと転造用ローラダイス４ａ，４ｂとの噛み合い状態が変化する。なお、「歩み」によっても噛み合い状態は変化する。本実施形態では、「歩み」を含めた転造用素材Ｗの軸方向移動を外部から作用する力により強制的に制御して、噛み合い状態を強制的に変化させている。
【００５０】
また、Ｓ２２では、速やかに軸方向位置Ｌが目標軸方向位置Ｌ＊に一致するように、応答性の高い電動モータ６１が制御される。例えば転造用ローラダイス４ａ，４ｂが正回転中であるときは、正回転中である間に、つまり転造用ローラダイス４ａ，４ｂの回転方向が正回転方向から逆回転方向に切り替わる前に、軸方向位置Ｌが目標軸方向位置Ｌ＊に達するように、電動モータ６１が制御される。同様に、転造用ローラダイス４ａ，４ｂが逆回転中であるときは、逆回転中である間に、つまり転造用ローラダイス４ａ，４ｂの回転方向が逆回転方向から正回転方向に切り替わる前に、軸方向位置Ｌが目標軸方向位置Ｌ＊に達するように、電動モータ６１が制御される。したがって、転造用ローラダイス４ａ，４ｂの回転方向がある方向に切り替わってから次に反対方向に切り替わるまでの期間に、転造用素材Ｗの軸方向位置Ｌが目標軸方向位置Ｌ＊まで変化する期間と、転造用素材Ｗの軸方向位置Ｌが目標軸方向位置Ｌ＊に一致している状態を維持する期間が存在する。
【００５１】
Ｓ２２にて転造用素材Ｗの軸方向位置Ｌが目標軸方向位置Ｌ＊に一致するように電動モータ６１を制御した後は、モータ制御部６３はＳ１４に戻る。そして上記した電動モータ６１の制御を繰り返す。
【００５２】
Ｓ１８にて、転造用ローラダイス４ａ，４ｂが逆回転していないと判定したとき（Ｓ１８：Ｎｏ）、つまり、転造が終了して転造用ローラダイス４ａ，４ｂが停止しているときは、モータ制御部６３はこの制御ルーチンを終了する。以上のようにして、転造加工中における転造用素材Ｗの軸方向位置Ｌが制御される。
【００５３】
図４は、上記のように転造用素材Ｗの軸方向位置Ｌが制御された場合における軸方向位置Ｌの変化を示すグラフである。図４の横軸は、転造用ローラダイス４ａ，４ｂによる転造用素材Ｗの転造が開始されてからの転造用素材Ｗの累積回転数Ｒであり、縦軸は転造用素材Ｗの軸方向位置Ｌである。なお、図４においては、転造用素材Ｗが図１の左方向に軸方向移動した場合に軸方向位置Ｌが増加し、右方向に軸方向移動した場合に軸方向位置Ｌが減少する。
【００５４】
図４に示すように、転造用素材Ｗの軸方向位置Ｌは転造加工中に変動する。また、転造加工の開始から転造用素材Ｗの累積回転数ＲがＲ１に達したときから転造用素材Ｗの軸方向位置Ｌが制御される。逆に、転造用素材Ｗの累積回転数ＲがＲ１に達する以前においては、転造用素材Ｗの軸方向位置Ｌは制御されない。軸方向位置Ｌが制御されていないときであっても、上述した「歩み」によって、転造用素材Ｗは自ら軸方向移動するため、軸方向位置Ｌが変化する。
【００５５】
また、累積回転数ＲがＲ１であるときにおける軸方向位置ＬがＬ１により表わされている。さらに累積回転数ＲがＲ１であるときに転造用ローラダイス４ａ，４ｂの回転方向が逆回転方向から正回転方向に切り替わっている。また、この時点から、転造用素材Ｗの軸方向位置ＬがＬ１からＬ０＋Δｘ／２まで変化（増加）するように、転造用素材Ｗが強制的に軸方向に移動される。この場合、図１に示す電動モータ６１が正回転駆動し、転造用素材Ｗが図１の左方に軸方向移動する。図１の左方への転造用素材Ｗの軸方向移動によって、軸方向位置ＬがＬ１からＬ０＋Δｘ／２まで変化（増加）する。そして、軸方向位置ＬがＬ０＋Δｘ／２に達した後は、軸方向位置ＬがＬ０＋Δｘ／２に一致した状態が維持される。したがって、図４に示すように、転造用ローラダイス４ａ，４ｂが正回転している期間Ａに、軸方向位置ＬがＬ０＋Δｘ／２まで変化（増加）する期間Ａ１と、軸方向位置ＬがＬ０＋Δｘ／２に一致した状態が維持される期間Ａ２が存在する。
【００５６】
また、累積回転数ＲがＲ２に達したときに、転造用ローラダイス４ａ，４ｂの回転方向が正回転方向から逆回転方向に切り替わる。この回転方向の切り替わりとともに、転造用素材Ｗの軸方向位置ＬがＬ０＋Δｘ／２からＬ０−Δｘ／２まで変化するように、転造用素材Ｗが強制的に軸方向に移動される。この場合、図１に示す電動モータ６１が逆回転駆動し、転造用素材Ｗが図１の右方に軸方向移動する。図１の右方への転造用素材Ｗの軸方向移動によって、軸方向位置ＬがＬ０＋Δｘ／２からＬ０−Δｘ／２まで変化（減少）する。そして、軸方向位置ＬがＬ０−Δｘ／２に達した後は、軸方向位置ＬがＬ０−Δｘ／２に一致した状態が維持される。したがって、図４に示すように、転造用ローラダイス４ａ，４ｂが逆回転している期間Ｂに、軸方向位置ＬがＬ０−Δｘ／２まで変化（下降）する期間Ｂ１と、軸方向位置ＬがＬ０−Δｘ／２に一致した状態が維持される期間Ｂ２が存在する。なお、転造用素材Ｗの軸方向移動中にエアシリンダユニット５のシリンダロッド５２ｂの長さが変化しないように（つまり、電動モータ６１の駆動による転造用素材Ｗの軸方向移動力に負けないように）、エアシリンダユニット５が構成されている。
【００５７】
図４から明らかなように、期間Ａ２での転造用素材Ｗの軸方向位置Ｌと期間Ｂ２での転造用素材Ｗの軸方向位置Ｌは異なる。期間Ａ２での軸方向位置（Ｌ０＋Δｘ／２）と期間Ｂ２での軸方向位置（Ｌ０−Δｘ／２）との差は、目標軸方向移動量Δｘである。また、期間Ａ１および期間Ｂ１では転造用素材Ｗの軸方向位置Ｌが変化する。ここで、転造用素材Ｗに創成される成形歯も転造用ローラダイス４ａ，４ｂの加工歯もはすば状の歯であるから、転造用ローラダイス４ａ，４ｂに対する転造用素材Ｗの軸方向位置Ｌが強制的に変化させられた場合、転造用素材Ｗを軸方向移動させるための駆動力が成形歯と加工歯との噛み合い面に作用する。このため上記噛み合い面で強制的な滑りが生じ、その滑りによって転造用素材Ｗが転造用ローラダイス４ａ，４ｂに対して相対的に回転する。この相対回転によって、成形歯と加工歯との噛み合い状態が変化する。よって、期間Ａ２における転造用ローラダイス４ａ，４ｂの加工歯と転造用素材Ｗの成形歯との噛み合い状態と、期間Ｂ２における転造用ローラダイス４ａ，４ｂの加工歯と転造用素材Ｗの成形歯との噛み合い状態は異なる。なお、図４中の点線で示した曲線Ｃは、転造用素材Ｗの累積回転数ＲがＲ１に達した後に上記した軸方向位置Ｌの制御を行わなかった場合における転造用素材Ｗの軸方向位置Ｌの変化、すなわち「歩み」による転造用素材Ｗの軸方向位置Ｌの変化を表す。
【００５８】
図５は、期間Ａ２における転造用ローラダイス４ａ，４ｂの加工歯と転造用素材Ｗの成形歯との噛み合い状態を示す概略図である。図５に示すように、一対の転造用ローラダイス４ａ，４ｂの外周面に、４歯噛合領域と５歯噛合領域とが交互に形成される。なお、図５において、４歯噛合領域が細い実線で、５歯噛合領域が太線で表示される。
【００５９】
また、転造用素材Ｗの側周面（被加工面）のうち一方の転造用ローラダイス４ａの４歯噛合領域に形成される加工歯に噛み合う成形歯が創成される面（第１被加工面）は他方の転造用ローラダイス４ｂの４歯噛合領域に形成される加工歯に噛み合い、一方の転造用ローラダイス４ａの５歯噛合領域に形成される加工歯に噛み合う成形歯が創成される面（第２被加工面）は他方の転造用ローラダイス４ｂの５歯噛合領域に形成される加工歯に噛み合うように、両転造用ローラダイス４ａ，４ｂの回転位相が調整されている。図５においては、転造用素材Ｗの側周面（被加工面）のうち領域Ａおよび領域Ｃで表わされる部分（第１被加工面）に創成される成形歯が両転造用ローラダイス４ａ，４ｂの４歯噛合領域に形成される加工歯に噛み合い、領域Ｂおよび領域Ｄで表わされる部分（第２被加工面）に創成される成形歯が両転造用ローラダイス４ａ，４ｂの５歯噛合領域に形成される加工歯に噛み合う。図５に示す噛み合い状態が本発明の第１噛み合い状態に相当する。また、期間Ａ２であるときにおける転造工程が、本発明の第１転造工程に相当する。さらに、期間Ａ１中にて転造用素材Ｗを軸方向移動させる工程が、本発明の噛み合い状態変化工程に相当する。
【００６０】
４歯噛合領域では、被加工面に創成される成形歯に４枚の加工歯が噛み合うので、１枚の加工歯あたりから成形歯に加えられる押圧荷重が大きい。一方、５歯噛合領域では、被加工面に創成される成形歯に５枚の加工歯が噛み合うので、１枚の加工歯あたりから成形歯に加えられる押圧荷重が小さい。このように噛み合い部位によって１枚の加工歯から成形歯に加えられる押圧荷重が異なるため、成形歯の歯厚が噛み合い部位によって異なる。図５に示す場合では、転造用素材Ｗの領域Ａおよび領域Ｃに創成される成形歯、つまり４歯噛合領域で加工される成形歯の歯厚が小さく、領域Ｂおよび領域Ｄに創成される成形歯、つまり５歯噛合領域で加工される成形歯の歯厚が大きい。したがって、期間Ａ２では、転造用素材Ｗの領域Ａおよび領域Ｃに創成される成形歯の歯厚が小さく、領域Ｂおよび領域Ｄに創成される成形歯の歯厚が大きくなるように、転造用素材Ｗが転造される。
【００６１】
図６は、期間Ｂ２における転造用ローラダイス４ａ，４ｂの加工歯と転造用素材Ｗの成形歯との噛み合い状態を示す概略図である。この図においても図５と同様に、転造用ローラダイス４ａ，４ｂの４歯噛合領域が細い実線で、５歯噛合領域が太線で表示される。
【００６２】
図６に示すように、期間Ｂ２においては、転造用素材Ｗの側周面（被加工面）のうち領域Ｂおよび領域Ｄで表わされる部分（第２被加工面）に創成される成形歯が両転造用ローラダイス４ａ，４ｂの４歯噛合領域に形成される加工歯に噛み合い、領域Ａおよび領域Ｃで表わされる部分（第１被加工面）に創成される成形歯が両転造用ローラダイス４ａ，４ｂの５歯噛合領域に形成される加工歯に噛み合う。したがって、期間Ｂ２では、転造用素材Ｗの領域Ｂおよび領域Ｄに創成される成形歯の歯厚が小さく、領域Ａおよび領域Ｃに創成される成形歯の歯厚が大きくなるように、転造用素材Ｗが転造される。図６に示す噛み合い状態が本発明の第２噛み合い状態に相当する。また、期間Ｂ２であるときにおける転造工程が、本発明の第２転造工程に相当する。さらに、期間Ｂ１にて転造用素材Ｗを軸方向移動させる工程が、本発明の噛み合い状態変化工程に相当する。
【００６３】
本実施形態では、図５に示す噛み合い状態（第１噛み合い状態）での転造（期間Ａ２における転造工程）と、図６に示す噛み合い状態（第２噛み合い状態）での転造（期間Ｂ２における転造工程）が、交互に実施される。したがって、転造用素材Ｗの被加工面のうちの特定の部分のみが、４歯噛合領域のみで、あるいは５歯噛合領域のみで転造されることがなく、被加工面の全ての面が、４歯噛合領域でも転造されるし５歯噛合領域でも転造される。よって、転造時に被加工面に加えられる押圧荷重が均等化されたものと同等の効果を得ることができる。その結果、被加工面の成形歯への切り込み量のばらつきが抑えられ、切り込み量のばらつきに起因した歯筋精度の悪化が抑えられる。すなわち、歯筋精度が十分に向上した転造方法を提供することができる。加えて、切り込み量のばらつきにより成形歯車の歯底円が楕円状になることが防止され、歯底円を真円に近づけることができる。
【００６４】
ところで、本実施形態では、転造用素材Ｗと両転造用ローラダイス４ａ，４ｂとの噛み合い状態が、図５に示す第１噛み合い状態と図６に示す第２噛み合い状態とを交互に繰り返すように、転造用素材Ｗの軸方向位置Ｌが制御される。具体的には、図４に示すグラフにおいて、転造用ローラダイス４ａ，４ｂが正回転している期間Ａのうち軸方向位置ＬがＬ０＋Δｘ／２に一致した状態が維持される期間Ａ２にて第１噛み合い状態で転造用素材Ｗが転造され、転造用ローラダイス４ａ，４ｂが逆回転している期間Ｂのうち軸方向位置ＬがＬ０−Δｘ／２に一致した状態が維持される期間Ｂ２にて第２噛み合い状態で転造用素材Ｗが転造されるように、転造用素材Ｗの軸方向位置Ｌが制御される。このときに用いられる軸方向移動量、すなわち噛み合い状態を第１噛み合い状態から第２噛み合い状態に、あるいは第２噛み合い状態から第１噛み合い状態に変化させるために必要な転造用素材Ｗの軸方向移動量が、目標軸方向移動量Δｘである。したがって、転造用素材ＷがΔｘだけ軸方向移動することにより、転造用素材Ｗと両転造用ローラダイス４ａ，４ｂとの噛み合い状態が第１噛み合い状態から第２噛み合い状態に、あるいは第２噛み合い状態から第１噛み合い状態に、変化する。
【００６５】
目標軸方向移動量Δｘの具体的な算出方法について説明する。
転造用素材Ｗと両転造用ローラダイス４ａ，４ｂとの噛み合い状態が図５に示す第１噛み合い状態である場合、例えば転造用ローラダイス４ａ，４ｂが２２．５°（π／８）回転するごとに、転造用素材Ｗの成形歯に噛み合う加工歯の形成領域が４歯噛合領域から５歯噛合領域に、あるいは５歯噛合領域から４歯噛合領域に切り替わる。また、転造用ローラダイス４ａ，４ｂが９０°（π／２）回転した場合に転造用素材Ｗが一回転するものとする。さらに、このような転造加工により転造用素材Ｗが２枚歯のはすば歯車に転造されるものとする。
【００６６】
図５に示した噛み合い状態と図６に示した噛み合い状態とを比較すると、転造用ローラダイス４ａ，４ｂに対する転造用素材Ｗの回転位置が９０°だけずれていることがわかる。したがって、転造用素材Ｗと両転造用ローラダイス４ａ，４ｂとの噛み合い状態を図５に示す第１噛み合い状態から図６に示す第２噛み合い状態に変化させるためには、転造用素材Ｗを両転造用ローラダイス４ａ，４ｂに対して９０°（π／２）だけ相対回転させればよい。よって、目標軸方向移動量Δｘは、転造用素材Ｗが両転造用ローラダイス４ａ，４ｂに対して９０°だけ相対回転するように噛み合い面間で滑りを生じさせるような軸方向移動量であるといえる。ちなみに、成形されるはすば歯車の歯数がｎ枚である場合、転造用ローラダイス４ａ，４ｂがπ／ｎだけ回転したときに、転造用素材Ｗが一回転する。したがって、ｎ枚歯のはすば歯車を転造により成形する場合、目標軸方向移動量Δｘは、転造用素材Ｗが両転造用ローラダイス４ａ，４ｂに対してπ／ｎだけ相対回転するように噛み合い面間で滑りを生じさせるような軸方向移動量である。
【００６７】
図７は、転造用素材Ｗの軸方向移動に伴う転造用素材Ｗの成形歯と転造用ローラダイスの加工歯との噛み合い位置の変化を示す図である。図７に示すように、転造用素材Ｗが距離Ｘだけ図の左方に強制的に軸方向移動された場合、図７の点Ａで示す位置で転造用素材Ｗの成形歯と噛み合っていた加工歯の部分は点Ｂで示す位置まで成形歯上をその周方向にスライドする。つまり、転造用素材Ｗの軸方向移動に伴って、転造用素材Ｗの成形歯と転造用ローラダイスの加工歯との噛み合い位置が、周方向に変化する。この周方向に沿った噛み合い位置の変化量を、周方向変化量と呼ぶ。
【００６８】
図８は、転造用素材Ｗの軸方向移動量Ｘと周方向変化量Ｓとの関係を示すグラフである。図において横軸が軸方向移動量であり、縦軸が周方向変化量である。軸方向移動量と周方向変化量との関係は、成形歯あるいは加工歯のねじれ角に依存する。例えばねじれ角がβである場合、軸方向移動量Ｘと周方向変化量Ｓとの関係が、以下の（３）式により表わされる。
ｔａｎβ＝Ｓ／Ｘ      （３）
【００６９】
また、周方向変化量Ｓを転造用素材Ｗの円周長（正確には成形されるはすば歯車のピッチ円周長）で除した値は、３６０°（２π）に対する転造用素材Ｗの相対回転角度α（α／２π）に等しい。したがって、相対回転角度αがπ／ｎであるための周方向変化量Ｓは、以下の（４）式によって導かれる。
Ｓ＝πｄｐ／２ｎ      （４）
上記（４）式において、ｄｐは成形されるはすば歯車のピッチ円直径である。
【００７０】
上記（３）式および上記（４）式から下記の（５）式が導かれる。
Ｘ＝πｄｐ／（２ｎ・ｔａｎβ）      （５）
上記（５）式により求められる軸方向移動量Ｘは、転造用素材Ｗの転造用ローラダイスに対する相対回転角度αがπ／ｎであるために必要な転造用素材Ｗの軸方向移動量、すなわち目標軸方向移動量Δｘである。よって、（５）式によって目標軸方向移動量Δｘを計算することができる。
【００７１】
例えば、ねじれ角４５°、歯数２のはすば歯車を転造により成形する場合、上記（５）式から計算される目標軸方向移動量Δｘはπｄｐ／４である。このとき相対回転角度αがπ／２（９０°）となる。
【００７２】
したがって、上記（５）式に基づいて目標軸方向移動量Δｘを予め算出しておき、転造加工時には図４に示すように転造用素材Ｗを目標軸方向移動量Δｘだけ移動させながら転造加工することによって、転造用素材Ｗの被加工面のうち４歯噛合領域で加工される部分と５歯噛合領域で加工される部分とを交互に入れ替えることができる。そのため転造用素材Ｗの被加工面の全ての領域が均等に４歯噛合領域および５歯噛合領域で加工される。よって、成形されるはすば歯車の歯部の歯厚が均一化され、歯部の歯筋精度が向上する。
【００７３】
図９は、本実施形態で示した転造方法により転造したはすば歯車Ｐを示す図である。図９からわかるように、成形されたはすば歯車Ｐは、両転造用ローラダイス４ａ，４ｂで転造されることにより形成された歯車部Ｅ１を有する。また、図１９に示すはすば歯車と異なり、本来必要のない歯車部が形成されない。このことからわかるように、本実施形態によれば、不必要な部分まで加工することなくはすば歯車を転造することができる。
【００７４】
図１０は、本実施形態で示した転造方法により転造したはすば歯車の左右歯面のうねり量の測定結果（図１０（ａ））と、転造用素材Ｗの軸方向位置を制御せずに転造したはすば歯車の左右歯面のうねり量の測定結果（図１０（ｂ））を示す図である。また、図１１は、図１０に示す測定結果を表すグラフである。
【００７５】
図１０に示すように、転造用素材Ｗの軸方向位置を制御しない場合（図１０（ｂ）の場合）、成形されるはすば歯車の左右歯面のうねり量は最大６０μｍであった。これに対し、本実施形態のように転造用素材Ｗの軸方向位置を制御した場合（図１０（ａ）の場合）、成形されるはすば歯車の左右歯面のうねり量は最大１６μｍであった。このことから、本実施形態によれば、歯面のうねり量が大幅に減少し、歯筋精度が十分に向上したことがわかる。また、図１１に示すように、軸方向位置を制御しない場合においても「歩み」により転造用素材Ｗが軸方向移動するが、その移動量は１．５ｍｍである。これに対し、軸方向位置を制御した場合、軸方向移動量は約２．７ｍｍである。このように、転造用素材Ｗを強制的に軸方向移動量を制御することによって、うねり量を大幅に減少させることができる。
【００７６】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。上記第１実施形態では、転造加工中に、転造用素材Ｗの軸方向位置ＬをＬ０＋Δｘ／２に一致させた状態とＬ０−Δｘ／２に一致させた状態とが交互に繰り返されるように、転造用素材Ｗの軸方向位置Ｌを制御する例について説明した。これに対し、本実施形態では、転造加工の後半に、転造用素材Ｗの軸方向位置Ｌが初期位置Ｌ０からΔｘだけ移動するように転造用素材Ｗの軸方向位置Ｌを制御する例について説明する。なお、本実施形態で使用する転造装置の構成は、上記第１実施形態にて説明した図１および図２に示す転造装置１と同一構成であるので、装置構成の具体的説明は省略する。また、本実施形態では、転造用ローラダイス４ａ、４ｂは、往復回転するのではなく、一方向（例えば正回転方向）のみに回転するように、その回転方向が制御されている。
【００７７】
図１２は、モータ制御部６３が転造用素材Ｗの軸方向位置Ｌを制御するために実行する制御の流れを示すフローチャートである。この制御は、支持部３にセットした転造用素材Ｗの転造を開始する指令信号が入力されたときに開始される。この制御が開始されると、モータ制御部６３は、まず図１０のＳ３０にて、軸方向位置測定部７の演算部７３から現在入力されている軸方向位置Ｌを初期位置Ｌ０に設定する。次いで、トリガ条件を達成したか否かを判定する（Ｓ３２）。トリガ条件とは上記第１実施形態で説明したように、転造用素材Ｗの強制的な軸方向移動を開始するきっかけ（制御開始ポイント）を与えるための条件である。本実施形態においては、転造用素材Ｗの軸方向位置（あるいは軸方向移動量）が予め定められた基準軸方向位置Ｌ２（あるいは基準軸方向移動量）に達するという条件が、トリガ条件に設定されている。このトリガ条件を満たした場合、つまり、転造用素材Ｗの軸方向位置（あるいは軸方向移動量）が予め定められた基準軸方向位置Ｌ２（あるいは基準軸方向移動量）に達した場合（Ｓ３２：Ｙｅｓ）、モータ制御部６３は、転造用素材Ｗの軸方向位置Ｌが、Ｌ０＋Δｘに一致するように、電動モータ６１を駆動制御する（Ｓ３４）。ここで、Δｘは転造用素材Ｗの目標軸方向移動量を表し、上記第１実施形態で説明した方法により求められる。
【００７８】
図１３は、上記のように転造用素材Ｗの軸方向位置Ｌが制御された場合における軸方向位置Ｌの変化を示すグラフである。図１３の横軸は転造用素材Ｗの累積回転数Ｒ、縦軸は転造用素材Ｗの軸方向位置Ｌである。
【００７９】
図１３によれば、転造用素材Ｗの軸方向位置の初期位置がＬ０で表わされる。また、転造用素材Ｗの累積回転数ＲがＲ０に達する前は、転造用素材Ｗは軸方向移動していない。累積回転数ＲがＲ０に達した直後に転造用素材Ｗが「歩み」による軸方向移動を開始する。そして、累積回転数ＲがＲ１に達したときに、軸方向位置Ｌが基準軸方向位置Ｌ２に達する。このときにトリガ条件を満たす。よって、このとき以降、転造用素材Ｗの軸方向位置が制御され、転造用素材Ｗの軸方向位置ＬがＬ２からＬ０＋Δｘまで変化するように、転造用素材Ｗが強制的に軸方向移動される。この場合において、転造用素材Ｗの「歩み」を促進する方向に転造用素材Ｗを強制的に軸方向移動させると良い。本実施形態では転造用ローラダイス４ａ，４ｂが正回転しているので、「歩み」により軸方向位置Ｌが増加する。したがって、転造用素材Ｗの軸方向位置Ｌが基準軸方向位置Ｌ２に達した後に（つまりトリガ条件を満たした後に）、軸方向位置Ｌが増加する方向に転造用素材Ｗが強制的に軸方向移動される。なお、図１３中の点線で示した曲線Ｃは、転造用素材Ｗの軸方向位置Ｌが基準軸方向位置Ｌ２に達した以降に上記した軸方向位置Ｌの制御を行わなかった場合における転造用素材Ｗの軸方向位置Ｌの変化、すなわち「歩み」による転造用素材Ｗの軸方向位置Ｌの変化を表す。
【００８０】
転造用素材Ｗの強制的な軸方向移動により、累積回転数ＲがＲ２に達したときに転造用素材Ｗの軸方向位置ＬがＬ０＋Δｘに達する。それ以降は軸方向位置ＬがＬ０＋Δｘに一致した状態が維持される。したがって、図１３に示すように、転造用素材Ｗの転造加工中、軸方向位置ＬがＬ０である期間Ｃ１（〜Ｒ０）と、軸方向位置ＬがＬ０〜Ｌ０＋Δｘまで連続的に変化する期間Ｃ２（Ｒ０〜Ｒ２）と、軸方向位置ＬがＬ０＋Δｘである期間Ｃ３（Ｒ２〜）が存在する。
【００８１】
図１３から明らかなように、期間Ｃ１での転造用素材Ｗの軸方向位置Ｌと期間Ｃ３での転造用素材Ｗの軸方向位置Ｌは異なる。また、期間Ｃ２では転造用素材Ｗの軸方向位置が連続的に変化する。ここで、転造用素材Ｗに創成される成形歯も転造用ローラダイス４ａ，４ｂの加工歯もはすば状の歯であるから、転造用ローラダイス４ａ，４ｂに対する転造用素材Ｗの軸方向位置Ｌが強制的に変化させられた場合、成形歯と加工歯との噛み合い面にて滑りが生じ、その滑りによって転造用素材Ｗが転造用ローラダイス４ａ，４ｂに対して相対的に回転する。この相対回転によって、成形歯と加工歯との噛み合い状態が変化する。よって、期間Ｃ１における転造用ローラダイス４ａ，４ｂの加工歯と転造用素材Ｗの成形歯との噛み合い状態と、期間Ｃ３における転造用ローラダイス４ａ，４ｂの加工歯と転造用素材Ｗの成形歯との噛み合い状態は異なる。期間Ｃ１における転造用ローラダイス４ａ，４ｂの加工歯と転造用素材Ｗの成形歯との噛み合い状態は、例えば図５に示す第１噛み合い状態であり、期間Ｃ３における転造用ローラダイス４ａ，４ｂの加工歯と転造用素材Ｗの成形歯との噛み合い状態は、例えば図６に示される第２噛み合い状態である。したがって、期間Ｃ１であるときにおける転造工程が本発明の第１転造工程に相当し、期間Ｃ３であるときにおける転造工程が本発明の第２転造工程に相当する。また、期間Ｃ２であるときに転造用素材Ｗを軸方向移動させる工程が、本発明の噛み合い状態変化工程に相当する。
【００８２】
このように、本実施形態では、図５に示す噛み合い状態（第１噛み合い状態）での転造工程（期間Ｃ１における転造工程）と、図６に示す噛み合い状態（第２噛み合い状態）での転造工程（期間Ｃ３における転造工程）が連続的に変化して、それぞれ実施される。したがって、転造用素材Ｗの被加工面のうちの特定の部分のみが、４歯噛合領域のみで、あるいは５歯噛合領域のみで転造されることがなく、被加工面の全ての面が、４歯噛合領域でも転造されるし、５歯噛合領域でも転造される。よって、転造時に被加工面に加えられる押圧荷重が均等化される。その結果、被加工面の成形歯への切り込み量のばらつきが抑えられ、切り込み量のばらつきに起因した歯筋精度の悪化が抑えられる。すなわち、歯筋精度が十分に向上した転造方法を提供することができる。加えて、切り込み量のばらつきにより成形歯車の歯底円が楕円状になることが防止され、歯底円を真円に近づけることができる。
【００８３】
以上のように、上記第１および第２本実施形態によれば、転造用素材Ｗの被加工面のうち第１被加工面（図５に示す領域Ａ，Ｃ）に創成される成形歯が４歯噛合領域に形成される加工歯に噛み合い、第１被加工面以外の第２被加工面（図５に示す領域Ｂ，Ｄ）に創成される成形歯が５歯噛合領域に形成される加工歯に噛み合う第１噛み合い状態で、転造用素材Ｗを転動させることにより、第１被加工面および第２被加工面にはすば状の成形歯を創成する第１転造工程（図４の期間Ａ２および図１３の期間Ｃ１で行われる転造工程）と、転造用素材Ｗの被加工面のうち第２被加工面（図６に示す領域Ｂ，Ｄ）に創成される成形歯が４歯噛合領域（第１噛合領域）に形成される加工歯に噛み合い、第１被加工面（図６に示す領域Ａ，Ｃ）に創成される成形歯が５歯噛合領域（第２噛合領域）に形成される加工歯に噛み合う第２噛み合い状態で、転造用素材Ｗを転動させることにより、第１被加工面および第２被加工面にはすば状の成形歯を転造する第２転造工程（図４の期間Ｂ２および図１３の期間Ｃ３で行われる転造工程）と、第１被加工面および第２被加工面に創成される成形歯と加工歯との噛み合い面に相対的な滑りを強制的に生じさせ、相対的な滑りにより転造用ローラダイス４ａ，４ｂに対して転造用素材Ｗを相対的に回転させることにより、成形歯と加工歯との噛み合い状態を第１噛み合い状態または第２噛み合い状態に変化させる噛み合い状態変化工程（図４の期間Ａ１，Ｂ１および図１３の期間Ｃ２で行われる転造工程）と、を含む。
【００８４】
上記第１実施形態および第２実施形態によれば、第１転造工程にて、転造用素材Ｗの被加工面のうち第１被加工面の成形歯が転造用ローラダイス４ａ，４ｂの４歯噛合領域で転造されるとともに第２被加工面の成形歯が転造用ローラダイス４ａ，４ｂの５歯噛合領域で転造される。一方、第２転造工程にて、第１被加工面の成形歯が転造用ローラダイス４ａ，４ｂの５歯噛合領域で転造されるとともに第２被加工面の成形歯が転造用ローラダイス４ａ，４ｂの４歯噛合領域で転造される。
【００８５】
したがって、転造用素材Ｗの被加工面のうち、第１被加工面が、第１転造工程にて４歯噛合領域で転造されるとともに、第２転造工程にて５歯噛合領域で転造される。また、転造用素材Ｗの被加工面のうち、第２被加工面が、第１転造工程にて５歯噛合領域で転造されるとともに、第２転造工程にて４歯噛合領域で転造される。すなわち、転造用素材Ｗの被加工面のうちの特定の部分のみが、４歯噛合領域のみで、あるいは５歯噛合領域のみで転造されることがなく、被加工面の全ての面が、４歯噛合領域でも転造されるし５歯噛合領域でも転造される。よって、転造時に転造用ローラダイス４ａ，４ｂから転造用素材Ｗの被加工面に加えられる押圧荷重が均等化される。その結果、被加工面の成形歯への転造用ローラダイス４ａ，４ｂの切り込み量のばらつきが抑えられ、切り込み量のばらつきに起因した歯筋精度の悪化が抑えられる。
【００８６】
また、特許文献１に示したように補助ダイス等の余分な工具を使用する必要がないので、転造用ダイスの製作費用を低減できるとともに、補助ダイスにより転造用素材Ｗに余分な転造領域が形成されることもない。すなわち、不必要な部分まで加工することなくはすば歯車を転造することができる。
【００８７】
加えて、転造用ローラダイス４ａ，４ｂの加工歯と転造用素材Ｗの成形歯との噛み合い状態を第１噛み合い状態あるいは第２噛み合い状態に変化させる際に、第１被加工面および第２被加工面に創成される成形歯と加工歯との噛み合い面に相対的な滑りを強制的に生じさせる。加工歯と成形歯ははすば状の歯であるので、歯面間での相対的な滑りは転造用ローラダイス４ａ，４ｂと転造用素材Ｗとの間の相対的な回転を引き起こす。この相対回転により噛み合い状態が変化する。このように、噛み合い面間での滑りを利用して、スムーズに噛み合い状態を第１噛み合い状態あるいは第２噛み合い状態に変化させることができる。
【００８８】
また、上記上記第１および第２実施形態によれば、噛み合い状態変化工程が、転造用素材Ｗを転造用ローラダイス４ａ，４ｂで転造しながら実行される。すなわち、図４の期間Ａ１，Ｂ１、図１３の期間Ｃ２では、転造用ローラダイス４ａ，４ｂ上を転造用素材Ｗが転動しつつ、転造用素材Ｗの軸方向位置Ｌが変化することにより噛み合い状態が変化する。このように転造しながら噛み合い状態変化工程を実行するため、転造時間を短縮することができる。
【００８９】
また、転造用ローラダイス４ａ，４ｂと転造用素材Ｗの噛み合い状態を変化させるために、外部から力を転造用素材Ｗに作用させることにより、転造用素材Ｗを転造用ローラダイス４ａ，４ｂに対して強制的に軸方向移動させている。斯かる軸方向移動により、転造用素材Ｗの第１被加工面および第２被加工面に創成される成形歯と転造用ローラダイス４ａ，４ｂの加工歯との噛み合い面に相対的な滑りが強制的に生じ、この相対的な滑りにより転造用ローラダイス４ａ，４ｂに対して転造用素材Ｗが相対的に回転する。このような転造用素材Ｗの相対回転により転造用素材Ｗと転造用ローラダイス４ａ，４ｂとの噛み合い状態が第１噛み合い状態から第２噛み合い状態に、あるいは第２噛み合い状態から第１噛み合い状態に、スムーズに変化する。
【００９０】
また、転造用素材Ｗを軸方向移動させる際には、上板部２２を転造用ローラダイス４ａ，４ｂに対して相対的に移動させることにより、第１支持ピン３１ａまたは第２支持ピン３２ａを介して転造用素材Ｗの軸方向端面から転造用素材Ｗに軸方向移動させるための駆動力を作用させている。このように転造用素材Ｗの軸方向端面から駆動力を作用させることにより、転造用素材Ｗを転造用ローラダイスに対して相対回転させつつ軸方向移動させることができる。
【００９１】
さらに、噛み合い状態変化工程において、転造用素材Ｗの軸方向移動量Δｘが下記式
Δｘ＝（π・ｄｐ）／（２ｎ・ｔａｎβ）
（ｎは転造成形される歯車の歯数、βはねじれ角、ｄｐはピッチ円直径）
を満たすように、転造用素材Ｗを転造用ローラダイス４ａ，４ｂに対して強制的に軸方向移動させている。転造用素材Ｗの軸方向移動量Δｘが上記式を満たすように転造用素材Ｗを軸方向移動させることにより、転造用ローラダイス４ａ，４ｂの加工歯と転造用素材Ｗの成形歯との噛み合い状態を確実に第１噛み合い状態から第２噛み合い状態に、あるいは第２噛み合い状態から第１噛み合い状態に移行させることができる。
【００９２】
また、転造用素材Ｗを軸方向移動させる際には、「歩み」による転造用素材Ｗの軸方向移動量を促進（増大）させるような方向に転造用素材Ｗを軸方向移動させている。つまり、「歩み」による転造用素材Ｗの移動方向と制御による転造用素材Ｗの移動方向が一致する。例えば、図４において、転造用ローラダイス４ａ，４ｂが正回転しているときおける転造用素材Ｗの「歩み」方向は、軸方向位置Ｌが増加する方向である。このとき、より軸方向位置が増加するように転造用素材Ｗの軸方向位置Ｌが制御される。また、転造用ローラダイス４ａ，４ｂが逆回転しているときにおける転造用素材Ｗの「歩み」方向は、軸方向位置Ｌが減少する方向である。このとき、より軸方向位置が減少するように転造用素材Ｗの軸方向位置Ｌが制御される。つまり、本実施形態によれば、「歩み」を促進する方向に軸方向位置を制御することにより、「歩み」による転造用素材Ｗの軸方向移動を利用している。よって、「歩み」による軸方向移動を利用する分だけ転造用素材Ｗを強制的に軸方向移動させるための駆動源（例えば電動モータ６１）に必要な駆動力を低減することができる。よって、効率的に転造用素材Ｗの軸方向位置を制御することができる。
【００９３】
また、上記第１実施形態に示した転造方法は、第１噛み合い状態で転造用素材Ｗを転動させることにより、第１被加工面および第２被加工面にはすば状の成形歯を創成する第１転造工程と、第１被加工面および第２被加工面に創成される成形歯と加工歯との噛み合い面に相対的な滑りを強制的に生じさせ、相対的な滑りにより転造用ローラダイス４ａ，４ｂに対して転造用素材Ｗを相対的に回転させることにより、成形歯と加工歯との噛み合い状態を第１噛み合い状態から第２噛み合い状態に変化させる噛み合い状態変化工程（第１噛み合い状態変化工程）と、第２噛み合い状態で転造用素材Ｗを転動させることにより、第１被加工面および第２被加工面にはすば状の成形歯を転造する第２転造工程と、第１被加工面および第２被加工面に創成される成形歯と加工歯との噛み合い面に相対的な滑りを強制的に生じさせ、相対的な滑りにより転造用ローラダイス４ａ，４ｂに対して転造用素材Ｗを相対的に回転させることにより、成形歯と加工歯との噛み合い状態を第２噛み合い状態から第１噛み合い状態に変化させる噛み合い状態変化工程（第１噛み合い状態変化工程）と、を含む。このようにして、転造用素材Ｗと転造用ローラダイスとの噛み合い状態を変化させることができる。また、上記した工程を繰り返し実行することにより、転造される歯車の歯筋精度を向上させることができる。さらに、上記第１実施形態によれば、転造用素材Ｗは、その初期位置Ｌ０を中心として、その軸方向位置が制御されている。このため安定して転造用素材Ｗを軸方向移動させることができる。
【００９４】
また、上記第２実施形態で示した転造方法は、転造用素材Ｗの初期位置Ｌ０で転造用素材Ｗを転造する工程（第１転造工程）と、転造用素材Ｗの軸方向位置Ｌが初期位置Ｌ０から目標軸方向移動量Δｘだけ変化するように転造用素材Ｗを強制的に軸方向移動させることにより、転造用素材Ｗの成形歯と転造用ローラダイス４ａ，４ｂの加工歯との噛み合い状態を変化させる工程（噛み合い状態変化工程）と、転造用素材Ｗの軸方向位置Ｌが初期位置Ｌ０から目標軸方向移動量Δｘだけ変化した位置Ｌ０＋Δｘで転造用素材Ｗを転造する工程（第２転造工程）とを含む。これによれば、転造用素材Ｗの軸方向位置Ｌの制御が簡便化される。
【００９５】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるべきものではない。例えば上記実施形態においては、２枚歯のはすば歯車を転造する場合について説明したが、３枚歯あるいはそれ以上の枚数の成形歯を有するはすば歯車を転造する場合についても本発明を適用することができる。
【００９６】
例えば、３枚歯のはすば歯車を転造する場合、第１転造工程では図１４に示すように転造用ローラダイス４ａ，４ｂと転造用素材Ｗとを噛み合わせるとともに、第２転造工程では図１５に示すように転造用ローラダイス４ａ，４ｂと転造用素材Ｗとを噛み合わせればよい。なお、図１４、図１５において、転造用ローラダイス４ａ，４ｂの４歯噛合領域が細い実線で、５歯噛合領域が太線で表示される。図１４からわかるように、第１転造工程では、転造用素材Ｗの被加工面のうち領域Ａ，Ｃ，Ｅで示される領域（第１被加工領域）が転造用ローラダイス４ａ，４ｂの４歯噛合領域で転造され、領域Ｅ，Ｄ，Ｆで表わされる領域（第２被加工領域）が転造用ローラダイス４ａ，４ｂの５歯噛合領域で転造される。一方、図１５からわかるように、第２転造工程では、転造用素材Ｗの被加工面のうち領域Ｂ，Ｄ，Ｆで表わされる領域（第２被加工領域）が転造用ローラダイスの４歯噛合領域で転造され、領域Ａ，Ｃ，Ｄで表わされる領域（第１被加工領域）が転造用ローラダイスの５歯噛合領域で転造される。この場合において、図１４と図１５とを比較してわかるように、転造用ローラダイス４ａ，４ｂに対して転造用素材が６０°（π／３）だけ相対回転するように転造用素材Ｗを強制的に軸方向移動させることにより、噛み合い状態が図１４に示す状態（第１噛み合い状態）から図１５に示す状態（第２噛み合い状態）に、あるいは図１５に示す状態から図１４に示す状態に、変化する。
【００９７】
また、上記実施形態では、転造用ダイスとして転造用ローラダイスを使用した例を示したが、転造用ラックダイス等でも本発明を適用することができる。さらに、上記実施形態では、噛み合い状態変化工程（図４の期間Ａ１およびＢ１、図１３の期間Ｃ２で行われる工程）が、転造用素材を転造しながら行われる。しかしながら、噛み合い状態変化工程のみを単独で実行するようにしてもよい。このように、本発明は、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、変形可能である。
【符号の説明】
【００９８】
１…転造装置、２…ベースプレート、２１…下板部、２２…上板部、２２ｂ…ネジ穴、３…支持部、３１…第１支持部、３１ａ…第１支持ピン、３２…第２支持部、３２ａ…第２支持ピン、４ａ，４ｂ…転造用ローラダイス、４１ａ，４１ｂ…加工歯、５…エアシリンダユニット、６…制御部、６１…電動モータ、６２…ネジ軸、６３…モータ制御部、７…軸方向位置測定部、７１…レーザ光照射部、７２…反射光受光部、７３…演算部、Ｌ…軸方向位置、Ｗ…転造用素材、Δｘ…目標軸方向移動量
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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