(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
棒状の転造用素材を軸周り回転可能且つ軸方向移動可能に支持する支持部と、
前記転造用素材の外周面にはすば状の歯部を創成するための歯型部が形成され、前記歯型部を前記支持部に支持された前記転造用素材の外周面に押し付けた状態で回転あるいはスライドすることにより、前記転造用素材を軸周り回転させるとともにその外周面にはすば状の歯部を創成する転造用ダイスと、
前記転造用ダイスにより前記転造用素材の外周面にはすば状の歯部が創成されているときに前記転造用ダイスから前記転造用素材に作用する軸方向移動力の作用方向と反対方向に作用する制動力を発生し、発生した制動力により、前記軸方向移動力により生じる前記転造用素材の初期位置からの軸方向移動を制動する制動力発生部と、
前記軸方向移動力によって前記転造用素材が初期位置から軸方向に移動する量を表す軸方向移動量が予め設定される基準移動量未満であるときに前記制動力発生部が前記軸方向移動力よりも小さい制動力を発生し、前記軸方向移動量が前記基準移動量以上であるときに前記制動力発生部が前記軸方向移動力以上の制動力を発生するように、前記制動力発生部により発生される制動力を調整する制動力調整部と、
を備え、
前記制動力調整部は、目標制動力を、転造加工中の前記転造用素材の軸方向移動量が大きくなるにつれて連続的に大きくなるように、前記転造用素材の軸方向移動量に基づいて演算するとともに、前記制動力発生部により発生される制動力が前記目標制動力となるように、前記制動力を調整する、
転造装置。
【請求項２】
請求項１に記載の転造装置において、
前記制動力調整部は、前記軸方向移動量が前記基準移動量よりも大きくなって前記制動力発生部が前記軸方向移動力以上の制動力を発生した場合、前記軸方向移動量が減少するように前記転造用素材を軸方向移動させるとともに、前記軸方向移動量が前記基準移動量まで減少した時点で前記転造用素材の軸方向移動が停止するように、制動力を調整する、転造装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の転造装置において、
前記制動力発生部は、制動力発生源としての電動モータを備え、
前記制動力調整部は、前記目標制動力に基づいて前記電動モータの制動力を調整する、転造装置。
【請求項４】
軸周りに回転可能且つ軸方向移動可能に支持された棒状の転造用素材の外周面に転造用ダイスを押し付けた状態で前記転造用ダイスを回転あるいはスライドさせることにより、前記転造用素材を軸周りに回転させるとともにその外周面にはすば状の歯部を創成するステップと、
前記転造用素材の外周面にはすば状の歯部が創成されているときに前記転造用ダイスから前記転造用素材に作用する軸方向移動力の作用方向と反対方向に作用する制動力を発生し、発生した制動力により、前記軸方向移動力により生じる前記転造用素材の初期位置からの軸方向移動を制動するステップを含み、
前記軸方向移動を制動するステップにて、前記制動力が、前記転造用素材が初期位置から軸方向に移動する量を表す軸方向移動量が大きくなるにつれて連続的に大きくなるように前記軸方向移動量に基づいて演算された目標制動力となるように調整されることにより、前記制動力が、前記軸方向移動量が予め設定される基準移動量未満であるときに前記軸方向移動力よりも小さく、前記軸方向移動量が前記基準移動量以上であるときに前記軸方向移動力以上になるように、調整される、転造方法。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は転造装置および転造方法に関する。特に、転造用素材の外周面にはすば状の歯部を創成するための転造装置および転造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
転造成形において、転造用素材の外周にはすば状の歯部を創成しているときに、転造用ダイスから転造用素材に軸方向移動力（転造用素材をその軸方向に移動させる力）が作用する。この軸方向移動力により転造用素材が軸方向に移動する。このような転造用素材の軸方向移動は「歩み」と呼ばれる。「歩み」による軸方向移動量は、転造用ダイスの回転方向（またはスライド方向）や切り込み量などに依存することが判明している。
【０００３】
転造加工中に転造用素材の「歩み」を完全に抑止した場合、抑止するための大きな力が転造用ダイスに作用する。転造用ダイスに作用する力が許容範囲を越えた場合、転造装置が故障する。また、「歩み」を完全に抑止すると、転造により創成される歯部の歯車精度などの加工品質が悪化する。したがって、上記した不具合の発生を防止するために、「歩み」を完全に抑止することなく転造加工を実施するのがよい。
【０００４】
特許文献１は、棒状の転造用素材を軸周り回転可能且つ軸方向移動可能に支持する支持部（芯受けセンタおよび芯押しセンタ）と、転造用素材の外周面にはすば状の歯部を創成するための歯型部が形成され、歯型部を支持部に支持された転造用素材の外周面に押し付けた状態で回転することにより、転造用素材を軸周り回転させるとともにその外周面にはすば状の歯部を創成する転造用ダイスと、を備える転造装置を開示する。
【０００５】
また、特許文献１に記載の転造装置は、芯押しセンタを転造用素材に芯押しさせる第１の推力発生部と、芯押しセンタと第１の推力発生部の全体を転造用素材に押し付ける第２の推力発生部と、第１および第２の推力発生部全体を転造用素材の軸線方向に移動および位置決めする手段と、芯受けセンタを転造用素材に押し付ける第３の推力発生部と、を備える。第１の推力発生部により発生される推力をＦ１、第２の推力発生部により発生される推力をＦ２、第３の推力発生部により発生される推力をＦ３とすると、Ｆ２＞Ｆ３＞Ｆ１となるように、各推力発生部により発生される推力が調整されている。さらに、各推力Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３の大きさは、転造加工中に転造用素材に作用する軸方向移動力よりも小さい値に設定されている。
【０００６】
特許文献１に記載の転造装置によれば、各推力Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３の大きさが転造用素材の軸方向移動力よりも小さい値に設定されているので、転造加工中に転造用素材の「歩み」が各推力により大きく抑止されることはない。このため、「歩み」を抑止することなく転造加工を実施することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−１３６１７３号公報
【発明の概要】
【０００８】
（発明が解決しようとする課題）
特許文献１記載の転造装置によれば、「歩み」の抑止によって引き起こされる不具合の発生を防止できるものの、「歩み」によって引き起こされる不具合が発生する。例えば、棒状の転造用素材から歯車を転造により加工しているときに転造用素材が「歩み」により軸方向移動した場合、転造用ダイスと転造用素材との位置関係が転造用素材の軸方向に変化する。このような位置関係の変化により、転造加工部分が転造用素材の軸方向にずれ、目的とする加工部以外の部分に転造用ダイスが乗り上げる。これにより目的とする加工部に隣接する非加工部に、不完全に加工された部分（不完全加工部）が形成される。不完全加工部の形成領域が大きいほど加工品質が悪化する。
【０００９】
本発明は、転造用素材の「歩み」の抑止によって転造用ダイスに作用する力が許容範囲に抑えられ、「歩み」の抑止により生じる加工品質の悪化も抑えられ、且つ、「歩み」により生じる加工品質の悪化も抑えられるように転造用素材を転造加工することができる転造装置および転造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
（課題を解決するための手段）
本発明は、棒状の転造用素材を軸周り回転可能且つ軸方向移動可能に支持する支持部と、前記転造用素材の外周面にはすば状の歯部を創成するための歯型部が形成され、前記歯型部を前記支持部に支持された前記転造用素材の外周面に押し付けた状態で回転あるいはスライドすることにより、前記転造用素材を軸周り回転させるとともにその外周面にはすば状の歯部を創成する転造用ダイスと、前記転造用ダイスにより前記転造用素材の外周面にはすば状の歯部が創成されているときに前記転造用ダイスから前記転造用素材に作用する軸方向移動力の作用方向と反対方向に作用する制動力を発生し、発生した制動力により、前記軸方向移動力により生じる前記転造用素材の初期位置からの軸方向移動を制動する制動力発生部と、前記軸方向移動力によって前記転造用素材が初期位置から軸方向に移動する量を表す軸方向移動量が予め設定される基準移動量未満であるときに前記制動力発生部が前記軸方向移動力よりも小さい制動力を発生し、前記軸方向移動量が前記基準移動量以上であるときに前記制動力発生部が前記軸方向移動力以上の制動力を発生するように、前記制動力発生部により発生される制動力を調整する制動力調整部と、を備え、前記制動力調整部は、目標制動力を、転造加工中の前記転造用素材の軸方向移動量が大きくなるにつれて連続的に大きくなるように、前記転造用素材の軸方向移動量に基づいて演算するとともに、前記制動力発生部により発生される制動力が前記目標制動力となるように、前記制動力を調整する、転造装置を提供する。
【００１１】
本発明の転造装置によれば、転造用素材の外周面に転造用ダイスが押し付けられた状態で転造用ダイスが回転あるいはスライドすることにより、転造用素材が軸周りに回転させられるとともに、その外周面にはすば状の歯部が創成される。歯部の創成時に転造用素材に軸方向移動力が作用して「歩み」が生じる。上記軸方向移動力に対抗して、制動力発生部が制動力を発生する。この制動力は、軸方向移動力の作用方向と反対方向に作用する。制動力発生部により発生された制動力によって、「歩み」による転造用素材の初期位置からの軸方向移動が制動される。
【００１２】
上記制動力の大きさは、「歩み」による転造用素材の初期位置からの移動量（軸方向移動量）が基準移動量未満であるときに軸方向移動力よりも小さく、軸方向移動量が基準移動量以上であるとき軸方向移動力以上になるように、制動力調整部により調整される。このため、「歩み」による転造用素材の初期位置からの軸方向移動量は上記基準移動量以下に抑制される。つまり、「歩み」による転造用素材の軸方向移動量が減少する。こうして転造用素材の軸方向移動量が減少することで、転造加工される部分（加工部）に隣接する不完全加工部の形成領域が減少する。よって、「歩み」による加工品質の悪化が抑えられる。また、上記基準移動量以下の「歩み」が許容されているので、完全に「歩み」を抑止する場合と比較して転造用ダイスに作用する力（負荷）が低減される。よって、制動力を調整することで、転造用ダイスに作用する力を、転造装置が故障しない程度の許容範囲に抑えることができる。また、「歩み」を完全に抑止する場合と比較して、転造加工品の歯車精度の悪化が少ない。よって、「歩み」の抑止による加工品質の悪化も抑えられる。
【００１３】
上記発明において、「初期位置」とは、転造用素材が転造加工される前に支持部に支持されている位置である。また、上記発明において、「基準移動量」は、転造加工品の要求品質および「歩み」の抑止により転造用ダイスに作用する力の大きさを考慮して適宜設定され得る。特に、転造加工品が要求品質を満たす範囲で設定するのが良い。より好ましくは、歯車精度、不完全加工部の形成領域の大きさに関する要求品質を満たす範囲で、できるだけ転造装置に大きな負荷をかけないように、「基準移動量」を設定するのがよい。さらに、転造加工中に転造用素材が軸方向に延びる場合には、この延びを考慮して「基準移動量」を設定してもよい。
【００１４】
また、前記制動力調整部は、目標制動力を、転造加工中の前記転造用素材の軸方向移動量が大きくなるにつれて連続的に大きくなるように、前記転造用素材の軸方向移動量に基づいて演算するとともに、前記制動力発生部により発生される制動力が前記目標制動力となるように、前記制動力を調整する。特に、転造用素材の軸方向移動量の大きさが大きくなるにつれて前記制動力の大きさが連続的に大きくなり、軸方向移動量の大きさが基準移動量であるときに制動力の大きさが軸方向移動力の大きさと一致するように、制動力の大きさを調整するのがよい。この構成によれば、「歩み」による転造用素材の軸方向移動量の変化（増加）に応じて制動力が連続的に変化（増加）するので、転造用素材に作用する制動力の急激な変化が抑えられる。その結果、制動力の急激な変化によって生じる転造加工品質の低下を防止することができる。
【００１５】
本発明は、転造加工中に、転造用ダイスの転造用素材に対するスライド方向あるいは回転方向が反転することにより転造用素材の軸方向移動方向が反転する場合にも適用され得る。この場合、前記制動力調整部は、前記転造用素材が初期位置から遠ざかる方向に軸方向移動したときに、前記制動力発生部が制動力を発生するように、制動力の大きさを調整するのがよい。特に、前記制動力調整部は、前記転造用素材が初期位置から遠ざかる方向に軸方向移動したときに、前記制動力発生部が制動力を発生し、前記転造用素材が初期位置に近づく方向に軸方向移動したときに前記制動力発生部が制動力を発生しないように、前記制動力発生部により発生される制動力の大きさを調整するのがよい。
【００１６】
また、前記制動力発生部は、制動トルクを出力する電動モータと、前記電動モータによって出力される制動トルクを前記軸方向移動力の作用方向と反対の方向に作用する制動力に変換する変換機構とを有するとよい。この構成によれば、電動モータの高い応答性を利用して、制動力をきめ細かに調整することができる。
【００１７】
また、前記支持部は、前記転造用素材の一方端を支持する第１支持部と、前記転造用素材の他方端を支持する第２支持部とを備えているのがよい。また、前記制動力発生部は前記第１支持部に取り付けられ、前記第２支持部には、前記転造用素材の加工中に生じる前記転造用素材の延びを吸収する吸収部材が取り付けられているとよい。
【００１８】
また、本発明は、軸周りに回転可能且つ軸方向移動可能に支持された棒状の転造用素材の外周面に転造用ダイスを押し付けた状態で前記転造用ダイスを回転あるいはスライドさせることにより、前記転造用素材を軸周りに回転させるとともにその外周面にはすば状の歯部を創成するステップと、前記転造用素材の外周面にはすば状の歯部が創成されているときに前記転造用ダイスから前記転造用素材に作用する軸方向移動力の作用方向と反対方向に作用する制動力を発生し、発生した制動力により、前記軸方向移動力により生じる前記転造用素材の初期位置からの軸方向移動を制動するステップを含み、前記軸方向移動を制動するステップにて、前記制動力が、前記転造用素材が初期位置から軸方向に移動する量を表す軸方向移動量が大きくなるにつれて連続的に大きくなるように前記軸方向移動量に基づいて演算された目標制動力となるように調整されることにより、前記制動力が、前記軸方向移動量が予め設定される基準移動量未満であるときに前記軸方向移動力よりも小さく、前記軸方向移動量が前記基準移動量以上であるときに前記軸方向移動力以上になるように、調整される、転造方法を提供する。
【００１９】
本発明の転造方法によれば、上述した本発明の転造装置と同様に、転造用素材の「歩み」の抑止によって転造用ダイスに作用する力が許容範囲に抑えられ、「歩み」の抑止により生じる加工品質の悪化も抑えられ、且つ、「歩み」により生じる加工品質の悪化も抑えられるように転造用素材を転造加工することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施形態に係る転造装置の側面図である。
【図２】本実施形態に係る転造装置の平面図である。
【図３】モータ制御部が制動力Ｆの大きさを調整するために実行する制動力調整ルーチンを表すフローチャートである。
【図４】移動量−制動力テーブルの一例を示す図である。
【図５】図４に示す移動量−制動力テーブルから導かれる軸方向移動量ΔＬと目標制動力Ｆ＊との関係を示すグラフである。
【図６】制動力により転造用素材Ｗの軸方向移動を制動させた場合における転造用素材Ｗの軸方向移動量ΔＬの時間変化と、制動力により転造用素材Ｗの軸方向移動を制動させない場合における転造用素材Ｗの軸方向移動量ΔＬの時間変化とを比較したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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、制動力付与部６とを備える。
【００２２】
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の左右方向に延びたガイドレール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。
【００２３】
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隔てて上板部２２上に設けられている。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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の外周面にはすば状の歯部を創成するための歯型部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歯型部４１ａ，４１ｂが支持部３に支持されている転造用素材Ｗの外周面に面接触し得るように、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。
【００２７】
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の外周面に形成されている歯型部４１ａ，４１ｂが支持部３に支持されている転造用素材Ｗの外周面に接近し、あるいは遠ざかる。
【００２８】
制動力付与部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、後述するように制動トルクを発生する。なお、本実施形態において、電動モータ６１は駆動回路を含むものとする。
【００２９】
ネジ軸６２はその一方端（図示右端）にて電動モータ６１の出力軸（図示省略）に同軸的に連結している。また、ネジ軸６２の他方端（図示左端）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。また、ネジ軸６２の軸方向およびネジ穴２２ｂの軸方向は共にガイドレール２１ａ，２２ａの延設方向に一致している。したがって、上板部２２が図１の左右方向に直線移動した場合、ネジ軸６２とネジ穴２２ｂとにより構成されるネジ送り機構によりネジ軸６２が回転させられる。ネジ軸６２が回転させられる力は電動モータ６１に伝達される。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。
【００３０】
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、後述する制動力に対応する制動トルクを発生する。電動モータ６１、ネジ軸６２およびネジ穴２２ｂが本発明の制動力発生部に相当し、モータ制御部６３が本発明の制動力調整部に相当する。
【００３１】
また、本実施形態の転造装置１は、移動量測定部７を備える。この移動量測定部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。
【００３２】
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称物は、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Ｌを演算する。演算部７３で演算された距離Ｌを表す信号は、モータ制御部６３に入力される。
【００３３】
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。
【００３４】
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、支持部３にて転造用素材Ｗがその軸周りに回転可能に支持される。また、転造用素材Ｗが支持部３で支持されている状態においては、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ことにより、転造用素材Ｗもその軸方向に移動し得る。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。
【００３５】
また、一対の転造用ローラダイス４ａ，４ｂを同一方向に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歯型部４１ａ，４１ｂが支持部３に支持された転造用素材Ｗの外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の歯型部４１ａ，４１ｂが転造用素材Ｗの外周面に押し付けられる。歯型部４１ａ，４１ｂを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が軸周りに回転させられるとともにその外周にはすば状の歯部が創成される。これにより転造加工が開始される。
【００３６】
転造加工が進むにつれて、転造用素材Ｗの外周径のうち加工部の径（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。本実施形態ではこの駆動力を「軸方向移動力」と呼ぶ。軸方向移動力が転造用素材Ｗに作用する結果、「歩み」が発生する。本実施形態では、図１に示すように軸方向移動力Ｒが転造用素材Ｗに対して図１の右方向に作用するものとする。なお、転造加工が進むにつれて、転造用素材Ｗが軸方向に延びることがある。この場合において、図１の左方向への転造用素材Ｗの延びは、エアシリンダユニット５のシリンダロッド５２ｂが収縮することによって吸収される。
【００３７】
軸方向移動力Ｒが図１の右方向に作用した場合、その力は転造用素材Ｗから第１支持部３１を経由して上板部２２に伝達される。ここで、上板部２２は、下板部２１上に形成されたガイドレール２１ａに沿って図の右方向に移動し得るように構成されている。また、上板部２２の図１において右側面部分に形成されているネジ穴２２ｂに制動力付与部６のネジ軸６２が螺合されている。したがって、軸方向移動力Ｒは、ネジ穴２２ｂとネジ軸６２とで構成されるネジ送り機構によって駆動トルクに変換される。この駆動トルクがネジ軸６２を介して電動モータ６１に伝達される。この場合において、電動モータ６１が伝達された駆動トルクに対してなんらの力も発生しない場合は、その駆動トルクにより電動モータ６１が回されるとともに、軸方向移動力Ｒによって上板部２２が図１において右方向に移動し、それに伴い上板部２２上の支持部３に支持された転造用素材Ｗも軸方向移動力Ｒにより図１の右方向に軸方向移動する。この場合、転造用素材Ｗの「歩み」が妨げられないので、「歩み」の抑止により生じる不具合の発生を防止することができるものの、その代わりに「歩み」により不具合が発生する。
【００３８】
本実施形態においては、制動力付与部６が、軸方向移動力Ｒ（電動モータ６１が回転させられる力）に対抗する力である制動力Ｆを発生する。制動力Ｆは電動モータ６１により発生される。具体的には、電動モータ６１が、電動モータ６１に作用する上記駆動トルクに抗する制動トルクを発生する。この場合において、転造加工中に転造用素材Ｗが初期位置から「歩み」により移動した距離（軸方向移動量）が後述する基準移動量以下であるときには、電動モータ６１が磁気ブレーキとして機能することにより制動トルクが発生されても良い。一方、軸方向移動量が基準移動量を越えたときには、軸方向移動量を基準移動量に戻すように電動モータ６１が積極的に回転する駆動装置として機能することにより制動トルクが発生されても良い。
【００３９】
電動モータ６１が発生する制動トルクは、ネジ軸６２に伝達され、さらにネジ軸６２とネジ穴２２ｂとで構成されるネジ送り機構によって制動力Ｆに変換される。図１に示すように、制動力Ｆは、軸方向移動力Ｒの作用方向とは反対の方向に作用する。制動力Ｆは、上板部２２、第１支持部３１を介して転造用素材Ｗに伝達される。したがって、この制動力Ｆにより転造用素材Ｗの初期位置からの軸方向移動が制動される。
【００４０】
制動力Ｆの大きさはモータ制御部６３により調整される。図３は、転造装置１による転造用素材Ｗの転造加工中に、モータ制御部６３が制動力Ｆの大きさを調整するために実行する制動力調整ルーチンを表すフローチャートである。以下、図３に基づきモータ制御部６３による制動力Ｆの調整について説明する。
【００４１】
転造加工が開始されると、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、移動量測定部７の演算部７３から入力された距離Ｌを読み込む。次いで、読み込んだ距離Ｌに基づいて、軸方向移動量ΔＬを演算する（Ｓ２０）。軸方向移動量ΔＬは、読み込んだ距離Ｌと、転造用素材Ｗの初期位置における距離Ｌ０との差（Ｌ−Ｌ０）により求められる。初期位置における距離Ｌ０は、転造用素材Ｗが初期位置、すなわち転造加工前（「歩み」により軸方向移動していないとき）に支持部３に支持されている位置、であるときにおける、レーザ光照射部７１と第１支持部３１との間の距離である。距離Ｌ０は予めモータ制御部６３に記憶させておいても良いし、転造加工の直前に移動量測定部７で測定させてもよい。
【００４２】
距離Ｌと距離Ｌ０との差（Ｌ−Ｌ０）は、転造加工中に転造用素材Ｗが初期位置から「歩み」により移動した距離（軸方向移動量）を表す。したがって、軸方向移動量ΔＬが０であるときは、「歩み」が生じておらず、転造用素材Ｗは初期位置に止まっていることを表す。
【００４３】
次いで、モータ制御部６３は、軸方向移動量ΔＬに基づいて目標制動力Ｆ＊を演算する（Ｓ３０）。このときモータ制御部６３は、自身の内部に予め記憶されている移動量−制動力テーブルを参照することにより、目標制動力Ｆ＊を演算する。
【００４４】
図４は、移動量−制動力テーブルの一例を示す図である。図４に示すように、移動量−制動力テーブルには、複数の軸方向移動量ΔＬと、複数の目標制動力Ｆ＊とが対応付けられている。したがって、モータ制御部６３はＳ３０にて、軸方向移動量ΔＬに対応する目標制動力Ｆ＊を移動量−制動力テーブルから抽出することによって、目標制動力Ｆ＊を演算する。
【００４５】
図５は、図４に示す移動量−制動力テーブルから導かれる軸方向移動量ΔＬと目標制動力Ｆ＊との関係を示すグラフである。図５に示すように、軸方向移動量ΔＬが大きくなるにつれて、その軸方向移動量ΔＬに対応する目標制動力Ｆ＊が連続的に且つなだらかに大きくなっていく。また、軸方向移動量ΔＬがΔＬｎであるときは、それに対応する目標制動力Ｆ＊の大きさは、転造加工時に転造用ローラダイス４ａ，４ｂから転造用素材Ｗに作用する軸方向移動力Ｒと等しい。軸方向移動量ΔＬがΔＬｎ未満であるときは、軸方向移動量ΔＬに対応する目標制動力Ｆ＊の大きさは軸方向移動力Ｒよりも小さく、軸方向移動量ΔＬがΔＬｎよりも大きいときは、軸方向移動量ΔＬに対応する目標制動力Ｆ＊の大きさは軸方向移動力Ｒよりも大きい。すなわち、この移動量−制動力テーブルによって、軸方向移動量ΔＬがΔＬｎ（基準移動量）未満であるときに目標制動力Ｆ＊が軸方向移動力Ｒよりも小さく、軸方向移動量ΔＬがΔＬｎに達したとき、およびΔＬｎを越えているときに、目標制動力Ｆ＊の大きさが軸方向移動力Ｒ以上となるように、軸方向移動量ΔＬと目標制動力Ｆ＊とが対応付けられている。
【００４６】
なお、軸方向移動力Ｒが軸方向移動量ΔＬに依存する場合、軸方向移動量ΔＬがΔＬｎ（基準移動量）未満であるときには、目標制動力Ｆ＊がそれぞれの軸方向移動量に対応する軸方向移動力Ｒよりも小さく、軸方向移動量ΔＬがΔＬｎ（基準移動量）に達したとき、およびΔＬｎを越えているときには目標制動力Ｆ＊がそれぞれの軸方向移動量に対応する軸方向移動力Ｒ以上となるように、移動量−制動力テーブルを予め作成しておけばよい。また、転造加工によって転造用素材Ｗが延びるときは、転造用素材Ｗの図１および図２における右方向への転造用素材Ｗの延びを考慮して（つまり、図１および図２における転造用素材Ｗの右方向への延び分の軸方向移動を許容するように）、移動量−制動力テーブルを作成してもよい。
【００４７】
モータ制御部６３はＳ３０にて目標制動力Ｆ＊を演算した後に、演算した目標制動力Ｆ＊に基づいて、電動モータ６１の制御量Ｕを算出する（Ｓ４０）。この制御量Ｕは、制動力Ｆを目標制動力Ｆ＊に一致させるために必要な電動モータ６１の制御量Ｕを表す。制御量Ｕは、例えば電動モータ６１が制動力を発生するために必要となる電動モータ６１への供給電流であっても良いし、あるいは駆動回路のスイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦのデューティ比であっても良い。その後、制御量Ｕに応じた指令信号を電動モータ６１に出力する（Ｓ５０）。電動モータ６１は指令信号を受けて所定の制動トルクを発生する。この制動トルクがネジ軸６２に伝達される。そして、ネジ軸６２とネジ穴２２ｂとで構成されるネジ送り機構により制動力に変換される。これによって目標制動力Ｆ＊に相当する大きさの制動力Ｆが発生される。
【００４８】
上述したように、発生した制動力Ｆは上板部２２に伝達され、さらに第１支持部３を介して転造用素材Ｗに伝達される。転造用素材Ｗには軸方向移動力Ｒも作用しており、制動力Ｆの作用方向は軸方向移動力Ｒの作用方向と反対方向であるので、軸方向移動力Ｒの大きさと制動力Ｆの大きさとの関係によって、転造用素材Ｗが軸方向移動するか否かが決定される。すなわち、制動力Ｆが軸方向移動力Ｒよりも小さければ転造用素材Ｗが軸方向移動量を増加する方向に軸方向移動し、制動力Ｆが軸方向移動力Ｒと等しければ転造用素材Ｗは軸方向移動せず、制動力Ｆが軸方向移動力Ｒよりも大きければ転造用素材Ｗが軸方向移動量を減少する方向に軸方向移動する。
【００４９】
続いて、モータ制御部６３は、終了条件が成立しているか否かを判断する（Ｓ６０）。この場合において、終了条件は、例えば転造加工の開始から所定時間経過したか否かという条件でも良いし、あるいは、Ｓ４０にて出力する指令信号に対応する目標電流が所定の電流以上であるか否か（すなわち目標制動力Ｆ＊が所定以上であるか否か）という条件でもよい。
【００５０】
Ｓ６０にて終了条件が成立していないと判断した場合（Ｓ６０：Ｎｏ）、モータ制御部６３はＳ１０に戻り、上記した動作を繰り返す。一方、Ｓ６０にて終了条件が成立していると判断した場合（Ｓ６０：Ｙｅｓ）は、モータ制御部６３はこのルーチンを終了する。
【００５１】
図６は、上記した制御によって調整された制動力により転造用素材Ｗの軸方向移動を制動した場合における転造用素材Ｗの軸方向移動量ΔＬの時間変化と、従来の転造装置により転造加工した場合（すなわち制動力により転造用素材Ｗの軸方向移動を制動していない場合）における転造用素材Ｗの軸方向移動量ΔＬの時間変化とを比較したグラフである。図６のグラフにおいて、横軸は時間、縦軸は軸方向移動量ΔＬをそれぞれ表わす。また、図中、実線で示されたグラフが、本実施形態で説明したように調整された制動力により転造用素材Ｗの軸方向移動を制動した場合における転造用素材Ｗの軸方向移動量ΔＬの時間変化を表し、一点鎖線で示されたグラフが、従来の転造装置により転造加工した場合における転造用素材Ｗの軸方向移動量ΔＬの時間変化を表す。
【００５２】
図６の実線のグラフと一点鎖線のグラフとを比較してわかるように、制動力Ｆにより転造用素材Ｗの軸方向移動を制動させた場合は、制動させない場合と比較して、転造用素材Ｗの軸方向移動量ΔＬが小さい。すなわち、制動力Ｆにより、軸方向移動量ΔＬが抑制されている。
【００５３】
また、制動力Ｆにより転造用素材Ｗの軸方向移動を制動させた場合において、軸方向移動量ΔＬがΔＬｎよりも小さい間は、軸方向移動量ΔＬが時間の経過とともに増加する。ただし、軸方向移動量ΔＬの時間変化量（増加量）は時間経過とともになだらかに減少する。これは、軸方向移動量ΔＬが大きくなるにつれて制動力Ｆも大きくなるので、軸方向移動量ΔＬが大きくなるほど制動力Ｆにより転造用素材Ｗの軸方向移動がより大きく制動されるためと考えられる。
【００５４】
また、制動力Ｆにより転造用素材Ｗの軸方向移動を制動させた場合において、軸方向移動量ΔＬがΔＬｎに達したときに、転造用素材Ｗの軸方向移動が停止する。つまり軸方向移動量が一定の大きさとなってそれ以上増加しない。軸方向移動量がΔＬｎに達した時には、制動力付与部６にて発生される制動力Ｆは、図５のグラフから、軸方向移動力Ｒに等しいことがわかる。このとき制動力Ｆと軸方向移動力Ｒが釣り合うので、転造用素材Ｗの軸方向移動が停止する。したがって、これ以降（図６における時間Ｔｎ以降）は、軸方向移動力Ｒと制動力Ｆが釣り合って、転造用素材Ｗのそれ以上の軸方向移動が抑止される。
【００５５】
また、制動力Ｆにより転造用素材Ｗの軸方向移動を制動させた場合において、図６の点線Ｘで示すようになんらかの原因により軸方向移動量ΔＬがΔＬｎよりも大きくなったときには、制動力Ｆが軸方向移動力よりも大きくなって、電動モータ６１が転造用素材Ｗの軸方向移動量ΔＬを減少させる方向に回転する。これにより軸方向移動量ΔＬがΔＬｎまで減少する。そして、軸方向移動量ΔＬがΔＬｎに達した時点以降は転造用素材Ｗの軸方向移動が停止する。
【００５６】
はすば状の歯部を棒状の転造用素材の外周に転造加工する場合において、転造用素材の「歩み」による軸方向移動量は、多すぎても少なすぎても良くない。軸方向移動量が多すぎる場合は、「歩み」によって加工領域に隣接する領域に形成される不完全加工部の形成領域が大きくなるため加工品質が悪化する。また、大きな不完全加工部の存在によって、転造成形品の軸方向長さが不必要に大きくなるので、小型歯車等の転造加工ができない。一方、軸方向移動量が少なすぎる場合には、「歩み」を抑止することにより転造用ダイスに過大な負荷がかかり、転造装置の故障を招くとともに、歯車精度が悪化する。
【００５７】
これに対し、本実施形態によれば、軸方向移動量ΔＬがΔＬｎになるまでは、制動力Ｆが軸方向移動力Ｒよりも小さいので、「歩み」により転造用素材が軸方向移動する。つまり、軸方向移動量ΔＬがΔＬｎになるまでは「歩み」が許容される。したがって、完全に「歩み」を抑止する場合と比較して、転造用ローラダイス４ａ，４ｂにかける負荷が小さい。このため転造装置１の故障を防止することができる。また、軸方向移動量ΔＬがΔＬｎに達した時には、制動力Ｆが軸方向移動力Ｒに等しく、軸方向移動量ΔＬがΔＬｎよりも大きい時には、制動力Ｆが軸方向移動力Ｒよりも大きい。このため軸方向移動量ΔＬはΔＬｎを越えない。このように転造用素材の「歩み」が制限されるので、「歩み」によって形成される不完全加工部の形成領域を小さくすることができる。よって、品質をさほど悪化させることがない。また、完全に「歩み」を抑止する場合と比較して、成形品の歯車精度を向上させることができる。
【００５８】
また、モータ制御部６３により、転造加工中に転造用素材の「歩み」による軸方向移動量の上限を制御することができる。転造加工される部材の特性により、どの程度の軸方向移動量が適切であるかは異なる。したがって、転造加工される製品ごとに適切な軸方向移動量を予め求めておき、求めた軸方向移動量を上限として転造用素材が軸方向移動するように、本実施形態で説明した軸方向移動量の調整方法を用いて転造加工時における転造用素材の軸方向移動を制御することができる。このため、様々な転造加工品の成形精度を悪化させることなく転造加工することができる。
【００５９】
以上のように、本実施形態の転造装置１は、転造用素材Ｗに軸方向移動力Ｒが作用することによって生じる転造用素材Ｗの軸方向移動を制動するための制動力を発生し、発生した制動力により、転造用素材Ｗの軸方向移動を制動する制動力発生部（電動モータ６１、ネジ軸６２、ネジ穴２２ｂ）と、軸方向移動力による転造用素材Ｗの初期位置からの軸方向移動量ΔＬが基準移動量（ΔＬｎ）未満であるときに制動力が軸方向移動力Ｒよりも小さく、軸方向移動量ΔＬが基準移動量（ΔＬｎ）に達したときに制動力が軸方向移動力Ｒと等しく、軸方向移動量ΔＬが基準移動量（ΔＬｎ）よりも大きいときに制動力が軸方向移動力Ｒよりも大きくなるように、制動力を調整する制動力調整部（モータ制御部６３）とを備える。このため、転造用素材Ｗの軸方向移動量が基準移動量（ΔＬｎ）以下に抑制される。これにより転造用素材Ｗの軸方向移動量が減少し、転造加工される部分（加工部）に隣接する不完全加工部の形成領域が減少する。よって、「歩み」による加工品質の悪化が抑えられる。また、基準移動量（ΔＬｎ）未満の「歩み」が許容されているので、「歩み」を完全に抑止する場合と比較して、転造用ダイスに作用する力が低減され、過剰な力の作用により生じる転造装置の故障を避けることができる。さらに、「歩み」を完全に抑止する場合と比較して、転造加工品の歯車精度の悪化も少ない。よって、「歩み」の抑止による加工品質の悪化も抑えられる。
【００６０】
また、制動力の大きさは、転造用素材Ｗの軸方向移動量の大きさが大きくなるにつれて連続的に大きくなるように調整される。これにより、「歩み」による転造用素材Ｗの軸方向移動量の増加に応じて制動力が連続的に増加するので、転造用素材Ｗに作用する制動力の急激な変化が抑えられる。その結果、制動力の急激な変化によって生じる転造加工品質の低下を防止することができる。
【００６１】
また、制動トルクを出力する電動モータ６１と、電動モータ６１によって出力される制動トルクを軸方向移動力の作用方向と反対の方向に作用する制動力に変換する変換機構（ネジ軸６２、ネジ穴２２ｂ）とにより制動力が発生される。制動力の発生源として応答性の高い電動モータ６１を使用しているので、制動力をきめ細かに調整することができる。
【００６２】
また、第２支持部３２にはエアシリンダユニット５が取り付けられている。このエアシリンダユニット５により、転造加工中に生じる転造用素材Ｗの延びを吸収することができる。
【００６３】
また、モータ制御部６３（制動力調整部）は、転造用素材Ｗの軸方向移動量ΔＬがΔＬｎ（基準移動量）未満であるときに目標制動力Ｆ＊が軸方向移動力Ｒよりも小さく、軸方向移動量ΔＬがΔＬｎ（基準移動量）以上であるときに目標制動力Ｆ＊が軸方向移動力Ｒ以上になるように、軸方向移動量ΔＬと目標制動力Ｆ＊とが対応付けられた移動量−制動力テーブルに基づいて、軸方向移動量ΔＬに対応する目標制動力Ｆ＊を演算し、演算した目標制動力Ｆ＊に基づいて電動モータ６１の制動力を調整している。このような調整方法により、転造用素材Ｗの軸方向移動量を所望の値に制御することができる。
【００６４】
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、「歩み」により転造用素材Ｗが一の軸方向に移動する例について説明したが、転造用ローラダイスの回転方向を反転させることによって、転造用素材Ｗが一の軸方向および他の軸方向に交互に移動する場合についても本発明を適用することができる。この場合には、モータ制御部６３は、転造加工中に転造用素材Ｗが初期位置から遠ざかるように軸方向移動しているときに電動モータ６１が制動トルクを発生し、近づくように軸方向移動しているときに電動モータ６１が制動トルクを発生しないように、制動トルクを調整するとよい。また、制動力発生部は、所望の制動力を付与することができるものであればよく、油圧シリンダ等を用いてもよい。また、軸方向移動量を検出する方法として、スケールや近接センサを用いてもよい。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】
【００６５】
１…転造装置、２…ベースプレート、２１…下板部、２１ａ…ガイドレール、２２…上板部、２２ａ…ガイドレール、２２ｂ…ネジ穴（制動力発生部）、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…歯型部、４２ａ，４２ｂ…駆動シャフト、５…エアシリンダユニット、５１…シリンダ取付台、５２…エアシリンダ、５２ａ…シリンダボディ、５２ｂ…シリンダロッド、６…制動力付与部、６１…電動モータ（制動力発生部）、６２…ネジ軸（制動力発生部）、６３…モータ制御部（制動力調整部）、７…移動量測定部、７１…レーザ光照射部、７２…反射光受光部、７３…演算部、Ｆ…制動力、Ｆ＊…目標制動力、Ｒ…軸方向移動力、Ｗ…転造用素材、ΔＬ…軸方向移動量、ΔＬｎ…軸方向移動量（基準移動量）
【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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