(57)【要約】【課題】一定幅のフラット部を加工物に設ける必要がなくワーク形状の制限が少なく、転造加工による曲がりが小さく、曲がり矯正が不要となる転造用平ダイスを提供。【解決手段】ウォーム軸10の転造加工による歩き方向ｍｃ、ｏｐと反対側のダイス 7上面のダイス歯面71を形成するねじ部71端部を、円柱状素材の周面転造部 2端部が転造加工により形成する歩き軌跡に合致させて連続的に変化させた境界線 23、24とし、境界線 23、24外のダイス上面に逃がし面 20、21を形成した。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対のダイス間に配置して円柱状素材の周面転造部にウォームギヤを形成するウォーム軸の転造用平ダイスにおいて、ウォーム軸の転造加工による歩き方向と反対側のダイス上面のダイス歯面を形成するねじ部端部を、前記円柱状素材の周面転造部端部が転造加工により形成する歩き軌跡に合致させて連続的に変化させた境界線とし、前記境界線外のダイス上面に逃がし面を形成したことを特徴とするウオーム軸用平ダイス。
【請求項２】
前記平ダイスのリード角又は円柱状素材の材質を、転造時のウォーム軸の歩き方向が一方向となるように設定したことを特徴とする請求項１記載のウオーム軸用平ダイス。
【請求項３】
前記ウォーム軸の転造加工による歩き方向と同じ側のダイス上面のダイス歯面を形成するねじ部端部を、前記円柱状素材の同じ側の周面転造部端部が転造加工により形成する歩き軌跡に合致させて連続的に変化させた境界線とし、前記境界線外のダイス上面に逃がし面を形成したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のウオーム軸用平ダイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はウォームギヤ付シャフトであるウオーム軸の転造加工用平ダイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、小形モータなどに使用されるウォームギヤ付シャフトであるウオーム軸は、転造加工により円柱状素材の周面転造部にウォームギヤが形成される。すなわち、円柱状素材を一対の転造用平ダイスにて押圧しながら互いに逆方向に移動させ、これにより円柱状素材を回転させてその周面転造部にウォームギヤを形成させる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
かかる従来の転造加工によりウォーム軸を形成する場合、転造用ダイスの端部での荷重アンバランスにより、図１に示すように、ウォーム軸切れ上がり部、即ち円柱状素材の周面転造部 2の端部、に曲がり 5が生じる。ウォーム軸10に生じた曲がり 5は、小形モータに組み込まれると、異常振動や騒音の原因となるので、ウォーム軸10の曲がり 5を一定レベル以内とするため、曲がり取り矯正などの工程が必要であるという課題があった。こうした課題を解決する手段として、特許文献１では、ウォーム軸の転造で生じる歩きを利用して、転造中の平ダイスにに併設された矯正ダイスで曲がりを矯正する方法を提案する。しかしながらこの方法は、ウォーム軸加工部、即ち円柱状素材の周面転造部、に隣接して矯正ダイスの押し当て部として一定幅のフラット部を加工物に設ける必要があり、適用ワークに制限が必要であった。また、ウォーム転造加工では、加工が進むに従い、平ダイスのリード角に対応した転がり半径と実際のころがり半径にずれが生じ、加工物が軸方向に移動する歩きが生じ、ウォーギヤの有効歯幅が短くなるという課題があった。
【特許文献１】特開２００３−１４５２４２号公報
【０００４】
本発明の課題は、かかる従来の課題を解決した、一定幅のフラット部を加工物に設ける必要がなくワーク形状の制限が少なく、転造加工による曲がりが小さく、曲がり矯正が不要となる転造用平ダイスを提供することである。
本発明の別の課題は、転造加工による歩きにより有効歯幅が短くならない転造用平ダイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このため本発明は、一対のダイス間に配置して円柱状素材の周面転造部にウォームギヤを形成するウォーム軸の転造用平ダイスにおいて、ウォーム軸の転造加工による歩き方向と反対側のダイス上面のダイス歯面を形成するねじ部端部を、前記円柱状素材の周面転造部端部が転造加工により形成する歩き軌跡に合致させて連続的に変化させた境界線とし、前記境界線外のダイス上面に逃がし面を形成したことを特徴とするウオーム軸用平ダイスを提供することにより上記課題を解決した。
【発明の効果】
【０００６】
本発明では、ウォーム軸の転造加工による歩き方向と反対側のダイス上面のダイス歯面を形成するねじ部端部を、前記円柱状素材の周面転造部端部が転造加工により形成する歩き軌跡に合致させて連続的に変化させた境界線とし、前記境界線外のダイス上面に逃がし面を形成したので、歩き方向と反対側での切れ上がり部、即ち円柱状素材の周面転造部の端部、の転造量が増加することは無くなり、ウォーム軸の曲がりは小さくなり、曲がり矯正が不要となった。また、ウォーム軸が軸方向に移動しても転造初期から終了までのウォームギヤの位置に応じて、ウォームギヤが形成されるべき範囲、即ち円柱状素材の周面転造部、のみにダイスの歯が作用するようにしたので、歩き方向と反対側での切れ上がり部の曲がりを発生させる力が大きくかかることがなくなると共に、歩きと共に歯幅が変わることはなくなり、ウォームに必要な有効歯幅を確保できるものとなった。
【０００７】
すなわち、ウォーム軸の転造においては、平ダイスのリード角に対応した設計上のころがり半径に対し、実際の加工ワークのころがり半径は加工が進むにしたがって変化し、ウォーム軸が軸方向に移動する歩き現象が知られているが、ウォーム軸の転造で発生する曲がりの大きな要因は、ウォーム端部の切れ上がり部で生じるアンバランス荷重であり、そのアンバランス荷重は、ウォーム軸の歩き方向とは反対側のウォームギヤ端部で大きくなることに着目し、該ウォームギヤ端部の転造量を減らすため、ウォーム軸が転造中に軸方向に移動しても、転造初期から終了までのウォーム軸の位置に応じて、ウォームギヤが形成されるべき範囲のみにダイスの歯、即ちダイス上面のダイス歯面を形成するねじ部、が作用するように、それ以外のダイス上面部分に逃がし面を形成し、面取りで逃がすようにした。
【０００８】
好ましくは、前記平ダイスのリード角又は円柱状素材の材質を、転造時のウォーム軸の歩き方向が一方向となるように設定することが望ましい。すなわち、転造平ダイスのリード角の設定又は円柱状素材の材質を適切に設定することにより、転造時の歩きを一方向とすることができる。この場合、平ダイスの面取り逃がしは、歩き方向側と反対側にのみ設ければ良いので、ダイスの製造が容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明を図２乃至図４を参照して説明する。図２は本発明の実施形態を示すウオーム軸転造用平ダイスの要部断面図で、小形モータなどに使用されるウォームギヤ付シャフトであるウォーム軸10は、転造加工により円柱状素材の周面転造部 2にウォームギヤ 4が形成される。円柱状素材であるワーク 8は両端にワーク柄部 1、3を有し、ワーク柄部 1、3を図示しないセンタ保持装置により回転可能に保持し、ワーク 8の転造部 2を、一対の転造用平ダイス 6、7で挟み込んで転がすことにより押圧しながら互いに逆方向に移動させ、これにより円柱状素材を回転させてウォーム軸10の周面転造部 2にウォームギヤ 4をを塑性加工により形成させる。一般に、ねじやウォーム軸の転造加工では、加工中にワーク 8がワーク軸心に沿って軸方向に移動するいわゆる歩き現象が知られている。通常平ダイスのダイス歯、即ちダイス上面のダイス歯面を形成するねじ部、のリード角αは一定で製作されるので、転造加工の進行にともなってワーク 8の転がりの半径が変化すると、ワークは軸方向に移動することになり、歩き現象が起きる。発明者等の観察によると、図１に示すようにワークの歩き方向が11の方向であるような転造加工を行うと、ワークの歩き方向とは反対側のウォームギヤ4 と柄部 3付近でワークの曲がり 5が発生することがわかった。
【００１０】
図３（ａ）は本発明の第１の実施の形態の図２のＡ矢視方向でみて、即ち下ダイス 7を立面図としてみた、要部側面図で、（ｂ）は（ａ）における加工中にワークが転造加工により半径方向移動位置ａ，ｂ，ｃにおける下ダイス 7断面を示す。図４（ａ）は図３（ａ）におけるワークが転造加工により軸方向に移動する移動量である歩き量を示すグラフ、（ｂ）は図５（ａ）におけるワークが転造加工により軸方向に移動する移動量である歩き量を示すグラフである。
【００１１】
第１の実施例においては、図３に示すように、平ダイス 7とワーク13の相対位置関係は、13→14→15のように加工が進むにつれ変化する。平ダイスとワークの相対位置関係を、ワークの軸方向に着目すると、加工開始位置13から位置14までのあいだに、ワークは図のｍｃ方向に歩き、加工位置14から加工終了位置近くの位置15までのあいだに、ワークは図のｏｐ方向に歩く。すなわち、ウォームギヤ 4が加工されるべき部位を72とすると、加工部位72は、ワークが13→14→15と、加工が進むにつれ軸方向に途中で方向を変えて移動する。このとき、ワークの軸方向の動きは図４（ａ）に示すようなカーブを描く。本実施例の特徴として、ウォーム軸10の転造加工による歩き方向ｍｃ、ｏｐと反対側のダイス 7上面のダイス歯面71を形成するねじ部71端部を、円柱状素材の周面転造部 2端部が転造加工により形成する歩き軌跡に合致させて連続的に変化させた境界線 23、24とし、歩き方向ｍｃと同じ側のダイス 7上面のダイス歯面71を形成するねじ部71端部の境界線を22とし、境界線 22、23、24 外のダイス上面に逃がし面19、20、21を形成した。この面取りにより、ウォーム 4が加工されるべき部位72のみが平ダイス 7に接触し、加工に関与するようにされている。面取り逃がし面19、20、21は図３（ｂ）の断面に示すように、ダイスの進行方向とともに、面取り逃がし面19、20、21の大きさが連続的に変化するよう形成されている。このため、ワークに歩きが発生しても、常に必要で十分な範囲のみが転造されるので、ワークの曲がりが非常に小さいものとなるとともに、歩き方向と反対側での切れ上がり部の曲がりを発生させる力が大きくかかることがなくなるので、歩きと共に歯幅が変わることはなくなり、ウォームに必要な有効歯幅を確保できるものとなった。本実施例では、面取り逃がし面19、20、21の境界線 22、23、24 が曲線になるように形成したが、製造が容易な、この曲線に沿った直線、または直線の組合せで形成してもほぼ同等の効果が得られる。
【００１２】
図５（ａ）は本発明の第２の実施の形態の図２のＡ矢視方向でみて、即ち下ダイス7aを立面図としてみた、要部側面図で、（ｂ）は（ａ）における加工中にワークが転造加工により半径方向移動位置ａ’，ｂ’，ｃ’における下ダイス7a断面を示す。下ダイス7aリード角βを第１の実施例のリード角αより若干大きめに設定し（又は代わりにワーク材質を選定してもよい）、転造加工時に歩きの方向がｏｐ側のみとなるようにしたものである。図４（ｂ）は図５（ａ）におけるワークが転造加工により軸方向に移動する移動量である歩き量を示すグラフである。第２の実施例においては、図５（ａ）に示すように、平ダイス7aとワーク16の相対位置関係は、16→17→18のように加工が進むにつれ変化する。このとき、ワークは図のｏｐ方向に歩く。すなわち、ウォーム 4が加工されるべき部位 2とすると、加工部位 2は、16→17→18と、加工が進むにつれｏｐ側に移動する。このとき、ワークの軸方向の動きは図４（ｂ）に示すようなカーブを描く。本実施例では、平ダイス7aには、ウォーム軸10の転造加工による歩き方向ｏｐと反対側のダイス7a上面のダイス歯面73を形成するねじ部73端部を、円柱状素材の周面転造部 2端部が転造加工により形成する歩き軌跡に合致させて連続的に変化させた境界線27とし、歩き方向ｏｐと同じ側のダイス7a上面のダイス歯面73を形成するねじ部73端部の境界線を28とし、境界線 27、28外のダイス上面に逃がし面 25,26を形成した。この面取りにより、ウォーム 4が加工されるべき部位74のみが平ダイス7aに接触し、加工に関与するようにされている。面取り逃がし面 25,26は図５（ｂ）の断面に示すように、ダイスの進行方向とともに、面取り逃がし面 25,26の大きさが連続的に変化するよう形成されている。このため、ワークに歩きが発生しても、常に必要で十分な範囲のみが転造されるので、ワークの曲がりが非常に小さいものとなるとともに、必要な歯幅が確保できるものとなった。本実施例では、境界線 27、28が曲線になるように形成したが、製造が容易な、この曲線に沿った直線で形成してもほぼ同等の効果が得られる。本発明の第２の実施の形態では、ウォーム軸の転造加工による歩き方向と同じ側のダイス上面のダイス歯面を形成するねじ部端部75を、ワークの同じ側の周面転造部端部2aが転造加工により形成する歩き軌跡に合致させて連続的に変化させた境界線27とし、境界線27外のダイス上面に逃がし面25を形成した。これにより、より広い範囲で必要な歯幅が確保できるものとなった。なお面取り部は歩みと反対側の26のみとし、面取り部25を省略するようにしても、ワークの曲がり防止に関しては同等の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】従来の転造加工によりウォーム軸を形成したウォーム軸の平面図。
【図２】本発明の実施形態を示すウオーム軸転造用平ダイスの要部断面図。
【図３】（ａ）は本発明の第１の実施の形態の図２のＡ矢視方向でみて、即ち下ダイス 7を立面図としてみた、要部側面図で、図３（ｂ）は（ａ）における加工中にワ−クが転造加工により半径方向移動位置ａ，ｂ，ｃにおける下ダイス 7断面を示す。
【図４】（ａ）は図３（ａ）におけるワークが転造加工により軸方向に移動する移動量である歩き量を示すグラフ、（ｂ）は図５（ａ）におけるワークが転造加工により軸方向に移動する移動量である歩き量を示すグラフである。
【図５】（ａ）は本発明の第２の実施の形態の図２のＡ矢視方向でみて、即ち下ダイス 7を立面図としてみた、要部側面図で、（ｂ）は（ａ）における加工中にワークが転造加工により半径方向移動位置ａ’，ｂ’，ｃ’における下ダイス7a断面を示す。
【符号の説明】
【００１４】
1、3 ：円筒状の柄部              2 ：円柱状素材の周面転造部  
4 ：ウォームギヤ                6,7、7a：転造用平ダイス  
8、13、14、15、16、17、18 ：ワーク    10：ウォーム軸
23、24、27、28 ：境界線            19、20、21、25,26：逃がし面  
71、73 ：ダイス歯面（ねじ部）
ｍｃ、ｏｐ：歩き方向  
α、β：ダイス歯面のリード角
【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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