(57)【要約】【課題】スプライン等の歯の転造においても安価かつ安定した加工ができる転造装置を提供する。【解決手段】一対の平ダイス間に被加工物を回転自在に支持しつつ各平ダイスを相反方向に移動させてスプライン等の転造を行う転造装置において、対向して設置された一対のコラム１５，１６と、前記コラムの各々に沿って移動可能に設けられた一対のスライダ７，８と、前記スライダの各々に固定された一対の同期用ラックと、該同期用ラックの間に設けられるとともに同期用ラックのそれぞれと噛合された同期用ピニオン１１と、スライダの駆動のために設けられた一対のボールねじ５、６と、カップリング３、４を介してボールねじの各々に接続された誘導モータ１，２と、誘導モータを駆動するインバータ装置１７と、を有し、誘導モータをインバータ装置により同期駆動させた転造装置１４とした。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向して設置された一対のコラムと、
前記コラムの各々に沿って移動可能に設けられた一対のスライダと、
前記スライダの各々に固定された一対の同期用ラックと、
該同期用ラックの間に設けられるとともに同期用ラックのそれぞれと噛合された同期用ピニオンと、
前記スライダの駆動のために設けられた一対のボールねじと、
カップリングを介して前記ボールねじの各々に接続された誘導モータと、
該誘導モータを駆動するインバータ装置と、
を有し、前記誘導モータを前記インバータ装置によりオープンループで同期駆動させることを特徴とする転造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は平ダイスによる転造装置に関し、特に平ダイス転造装置の駆動構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車部品等の量産部品であるスプライン、ねじなどの加工は転造加工で行われるのが一般的である。転造加工は、被加工物の左右に昇降自在に設けた一対の平ダイスを同期用ピニオンなどで同期させて駆動して行われるが、この平ダイスの駆動には通常数トンの大きな力が必要である。そうした中で安定裡に定着して広く用いられている一般の転造装置として、フレームに一対のコラムを立設し、該各コラムの相対向するスライドホルダに各々スライダを昇降自在に設けてフレームの上部にアクチュエータとしての油圧シリンダを設置していた。しかしながら、かかる油圧シリンダのアクチュエータによる大入力装置では油圧ポンプも大型化、堅牢化するために振動・騒音も大きいという問題があった。そのため、転造装置における動力伝達装置に対して様々な試みがなされ、上記問題を解決する手段として特許文献１においては、２つの回転速度制御型サーボモータを同一の速度指令で駆動し２台のサーボモータを電気的に同期させて、かつラック・ピニオンにより同期をとりウォームなどの転造加工を行う例が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特許第２５０３４９３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１のものにおいては、コストの高いサーボモータが２個必要で、サーボアンプ、制御装置のコストも高いという問題があった。さらに、ウォーム等の転造加工に比べ、スプライン等の歯の転造などでは負荷の変動が大きいため、フィードバックによるサーボエラーが発生しやすく、特許文献１には振動が発生しやすいスプライン等の歯の転造については開示されてない。
【０００５】
本発明の目的はかかる従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、スプライン等の転造においても安価かつ安定に加工できる転造装置を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は研究の結果、スプライン等の断続的に転造が行われる場合、負荷が周期的に変動するため、サーボ制御を行うと、負荷変動に対するラック・ピニオンの同期とサーボ制御とが互いに干渉し合い、サーボエラーが生じること、及びピニオン・ラックのみで確実に同期をとらせ、モータ側での制御はフィードバックを極力避けることが必要なことを知得した。この知得により、本発明においては、対向して設置された一対のコラムと、前記コラムの各々に沿って移動可能に設けられた一対のスライダと、前記スライダの各々に固定された一対の同期用ラックと、該同期用ラックの間に設けられるとともに同期用ラックのそれぞれと噛合された同期用ピニオンと、前記スライダの駆動のために設けられた一対のボールねじと、カップリングを介して前記ボールねじの各々に接続された誘導モータと、該誘導モータを駆動するインバータ装置と、を有し、前記誘導モータを前記インバータ装置によりオープンループで同期駆動させることを特徴とする転造装置を提供することにより前述した課題を解決した。
【０００７】
即ち、平ダイスによる転造装置において、左右ダイスを固定したスライダを、同スライダに設けた同期用ラックとこれに噛み合った同期用ピニオンにより同期して、左右スライダ駆動用に各々設けたボールねじと、インバータ装置により入力電圧の周波数を制御された誘導モータとにより駆動し、転造加工を行う。誘導モータはオープンループの制御であり、フィードバックによる制御を行わないため、スプライン等の負荷変動に伴うエラーはないものとなる。この時、回転速度は指令値よりも０〜５％程度低くなり、電気的な同期制御は不十分となるが、左右平ダイスの同期はスライダに設けた同期用ラックとこれに噛み合うようにされた同期用ピニオンにより機械的に保証されるので、転造速度が厳密に制御されていなくても、左右平ダイスの同期が十分確保でき、モータの異常発熱などの発生も無く、良好な転造加工が行われる。なお、誘導モータの回転数はインバータ装置により任意に設定できることはいうまでもない。
【０００８】
左右平ダイスはスライダに設けた同期用ラックとこれに噛み合うようにされた同期用ピニオンにより同期動作が保証されるので、誘導モータとインバータ装置という安価な構成で良好な転造が実現できる。このとき左右の誘導モータには同じ速度指令を与えれば良く、１台のインバータ装置で２個の誘導モータを制御するようにすればさらに安価となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る転造装置の実施の形態について、図を参照しつつ説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。図１は本発明における転造装置の内面の機構図を示す。一対のコラム１５，１６を対向して設置し、これらのコラム１５，１６のそれぞれに上下方向へ摺動可能に一対のスライダ７，８を設置する。スライダ７，８に各々図示しない左右一対の平ダイスを固定し、各スライダ７，８を被加工物中心１２に対して点対称に運動させることにより、平ダイスを被加工物に押しつけ、スプライン、ねじなどの転造加工を行う。この装置において、スライダ７，８の駆動は誘導モータ１，２にカップリング３，４を介して接続されたリード１０ｍｍの同一ねじれ方向の転造ボールねじ５，６により行う。誘導モータ１，２の回転速度は、同モータに接続された１台のインバータ装置１７により、設定する。このとき、誘導モータ１，２の回転方向が逆になるようにモータ１，２とインバータ装置１７の結線を行い、モータ１，２の回転が同一回転数で逆方向となるようにする。これにより、例えば、図１において、スライダ７が下降するとき、スライダ８はスライダ７の下降速度と同じ速度で上昇することになる。
【００１０】
スライダ７，８のそれぞれには同期用ラック９，１０が設けてあり、これら同期用ラック９、１０のそれぞれは被加工物中心１２の回りに回転可能に設けた同期用ピニオン１１と係合している。インバータ装置１７において設定した所定の出力周波数で誘導モータ１，２に電流を与えると、機械的な摩擦などの負荷がかかることによりモータのステータとロータの間ですべりが生じ、誘導モータ１，２はインバータ装置の出力周波数に基づく速度よりも若干遅い速度で回転する。転造加工による変動負荷がかかると、負荷に応じて回転速度も変動するが、左右スライダ７，８の同期は同期用ラック９，１０と同期用ピニオン１１により保証されているので、被加工物の加工精度への影響は無い。このとき左右スライダ７，８の駆動装置としての誘導モータ１，２はサーボ制御を行っていないので、追従エラーなどは発生せず堅牢な駆動系となる。
【００１１】
また、本実施例では、同一ねじれ方向のボールねじ５，６を使用し、誘導モータ１，２の回転方向が逆になるようにインバータ１７との結線を行ったが、互いにねじれ方向が逆のボールねじを使用し、誘導モータ１，２の回転方向を同じくするようにインバータ装置１７との結線を行ってもよい。なお、この場合は、使用するボールねじが２種類必要となることになり、コストが高くなり、保守部品が多くなる。
【００１２】
また、本実施例では、個々の誘導モータ１，２を１つのインバータ装置１７により駆動する構造となっているが、本発明はこれに限定されず、２つのインバータ装置１７を用いてもよい。この場合は、２つのインバータ装置１７のそれぞれが誘導モータ１，２のそれぞれを駆動することになる。但し、この場合、誘導モータの数と同数のインバータ装置が必要となるので、その分だけ費用がかかるということは言うまでもない。
【００１３】
【発明の効果】
本発明によれば、スライダの駆動は誘導モータとインバータ装置によるオープンループでの駆動となるので負荷変動によるフィードバックエラーが起こらず、安定したシステムが実現できる。従って、ウォーム等の負荷変動の少ない転造はもとより、負荷変動の大きなスプライン等の歯の転造も可能となった。また、スライダの同期はスライダに設けた同期用ラックとこれに噛み合った同期用ピニオンにより機械的に保証されるので、転造速度が厳密に制御されていなくても、同期が十分確保でき、モータの異常発熱などの発生も無く、良好な転造加工が行われる。また、サーボモータを使用せず、通常の誘導モータを使用することにより安価に転造装置を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における転造装置の機構図である。
【符号の説明】
１，２　　　　誘導モータ
３，４　　　　カップリング
５，６　　　　ボールねじ
７，８　　　　　　スライダ
９，１０　　　同期用ラック
１１　　　　　同期用ピニオン
１４　　　　　転造装置
１５，１６　　コラム
１７　　　　　インバータ装置
【図１】
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