(57)【要約】【課題】転造加工中にワークを支持するレストを用いない。【解決手段】素材Ｍを支持刃取付台５３の上面に落とし、この上面で受け止めこの素材Ｍを位置決めする。第１転造ダイス１００と第２転造ダイス１０１を同一回転方向に回転させながら素材Ｍに向かって互いに押込み送りをすると、第１転造ダイス１００及び第２転造ダイス１０１が素材Ｍに接触を開始する。素材Ｍの対向する両側面、即ち１８０度の角度間隔を置いて、第１転造ダイス１００及び第２転造ダイス１０１が接触している状態となる。素材Ｍは、１８０度の角度間隔を置いて素材Ｍの対向する両側面で、第１転造ダイス１００と第２転造ダイス１０１で正確な位置で保持されているので、素材Ｍを支持刃５４で支える必要はない。第１転造ダイス１００と第２転造ダイス１０１に素材Ｍが接触した後、エアシリンダ７６を駆動して、支持刃５４を転造加工領域から待避させる。【選択図】        図７
2005028365.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の第１ダイスと、
前記第１ダイスを回転駆動するための第１ダイス回転駆動手段と、
前記第１ダイスと平行に配置された円筒状の第２ダイスと、
前記第２ダイスを回転駆動するための第２ダイス回転駆動手段と、
前記第１ダイス及び前記第２ダイスを互いに接近させて押し込むための押込み手段とからなり、
前記第１ダイスと前記第２ダイスとの間に円筒状の素材を配置して転造加工を行う転造加工機による転造加工方法において、
前記第１ダイスと前記第２ダイスの間で素材を支持する素材位置決め手段により所定位置に支持する位置決め工程と、
前記第１ダイス及び前記第２ダイスを同一回転方向に同期回転させながら前記素材に向かって互いに押込み送りをして、前記第１ダイス及び前記第２ダイスが前記素材に接触を開始する加工開始工程と、
前記加工開始工程の完了後、前記素材位置決め手段を転造加工領域から待避させる待避工程と、
前記加工固定開始工程が終了した後、前記素材の転造加工を行う転造工程とからなることを特徴とする丸ダイスによる転造加工方法。
【請求項２】
請求項１に記載の転造加工方法において、
前記転造機の前記第１ダイス及び前記第２ダイスは、前記第１ダイス及び前記第２ダイスを互いに接近させるためのガイドが４本のガイドで案内され、４本の前記ガイドの略中心に配置されていることを特徴とする丸ダイスによる転造加工方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の転造加工方法において、
前記素材は、前記第１ダイスと前記第２ダイスの間の上方から前記素材位置決め手段に供給され、
前記転造加工終了後に、前記素材位置決め手段に設けられた排出シュートで排出されることを特徴とする丸ダイスによる転造加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、丸ダイスによる転造加工方法に関する。更に詳しくは、転造加工によって、ネジ、ウォームギヤ、歯車等を転造により加工するとき、レストを使用せずに丸ダイスで転造加工を行うことを特徴とする丸ダイスによる転造加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
オネジ等の転造には、丸ダイスが用いられている。丸ダイスで転造加工する場合、通常は固定ダイスと可動ダイスの間で素材を加工中に回転自在に支持するためのレストが配置されている。しかしながら、このレストを配置すると、転造加工中にワークの外周がレストに接触しその摩擦のために製品の形状精度に悪影響を与える。更に、レストを使用して支持する方法は、レストがあるためにこれと干渉するので、素材、製品の形状がネジのような円筒状の製品に限定される。
【０００３】
また、歯車のように複雑な形状のワークの場合、ワークの両端をセンターで支持する方法も使用されている。即ち、この両センターによる支持と、この支持からの解放のための動作が必要となり、これらの動作に時間がかかるので生産性が落ちるという問題がある。
【０００４】
一方、固定ダイスと可動ダイスで加工する従来の方法は、固定ダイスに可動ダイスを高圧力で押し付けるので、転造加工中に機体が変形する。また、熱による機体の変形も発生する。この機体の熱変形により、固定ダイス、丸ダイスがワークに接触する位置、即ち塑性加工が行われる加工位置は、１８０度の対向角度位置から若干ずれる。このために固定ダイスに可動ダイスを加圧すると、その反力でアンバランスとなり転造加工中にワークは正規の転造加工位置、即ち固定ダイスと可動ダイスが最も接近する転造加工位置から移動する。
このためにワークの移動を止めるレストが配置されている。しかしながら、前述したように、レストは可能な限り配置しないほうが、転造加工にとっては良い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、転造精度を十分確保しながらしかも加工中にレストを使用しない丸ダイスによる転造加工方法を提供することを目的とする。
本発明の他の目的は、転造加工ができなかったワークの転造ができる丸ダイスによる転造加工方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記目的を達成するため、次の手段を採る。
本発明の丸ダイスによる転造加工方法は、
円筒状の第１ダイスと、
前記第１ダイスを回転駆動するための第１ダイス回転駆動手段と、
前記第１ダイスと平行に配置された円筒状の第２ダイスと、
前記第２ダイスを回転駆動するための第２ダイス回転駆動手段と、
前記第１ダイス及び前記第２ダイスを互いに接近させて押し込むための押込み手段とからなり、
前記第１ダイスと前記第２ダイスとの間に円筒状の素材を配置して転造加工を行う転造加工機による転造加工方法において、
前記第１ダイスと前記第２ダイスの間で素材を支持する素材位置決め手段により所定位置に支持する位置決め工程と、
前記第１ダイス及び前記第２ダイスを同一回転方向に同期回転させながら前記素材に向かって互いに押込み送りをして、前記第１ダイス及び前記第２ダイスが前記素材に接触を開始する加工開始工程と、
前記加工開始工程の完了後、前記素材位置決め手段を転造加工領域から待避させる待避工程と、
前記加工固定開始工程が終了した後、前記素材の転造加工を行う転造工程とからなることを特徴とする。
【０００７】
前記転造機の前記第１ダイス及び前記第２ダイスは、前記第１ダイス及び前記第２ダイスを互いに接近させるためのガイドが４本のガイドで案内され、４本の前記ガイドの略中心に配置されていると加工位置が正確に保たれる、効果がある。
前記素材は、前記第１ダイスと前記第２ダイスの間の上方から前記素材位置決め手段に供給され、前記転造加工終了後に、前記素材位置決め手段に設けられた排出シュートで排出されると良い。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した実施の形態を説明する。図１は、本発明に係るウォームギヤを転造するための転造機の全体を示す立体外観図である。図２は、図１をＩＩ−ＩＩ線で切断したときの一部断面図である。図３は、転造機の正面図である。図４は、切断平面図である。転造機１は、円筒状のダイスを対向させて配置し素材を塑性変形させて塑性加工する丸ダイス転造機である。通常の丸ダイス転造機は、回転駆動される可動ダイスとこれと連れ回りする固定ダイスとは、その回転軸線が平行になるように対向して配置され、その中間に素材が配置されている。
【０００９】
本発明に係るウォームギヤ加工用の転造機１は、加工中は２個の丸ダイスを同期させて同時に同一回転方向に回転駆動するものである。以下、そのための詳細構造について説明する。ベッド２は、転造機１の本体を構成し内部が空洞の構造物の台である（図２参照）。ベッド２は、概ね箱形をしており、鋳物、又は鋼板を溶接して造られたものである。ベッド２の上面には、２本の第１案内レール３が平行にボルト等で固定配置されている。２本の第１案内レール３上には、第１ダイス移動支持台４がリニアベアリングブロック５を介して移動自在に搭載されている。第１ダイス移動支持台４の前面には、第１ダイス移動台６が一体に固定支持されている。第１ダイス移動台６もリニアベアリングブロック５を介して２本の第１案内レール３上に移動自在に設けられている。
【００１０】
第１ダイス移動台６の前面７には、第１丸ダイス支持台８が後述する理由から回動自在に支持されて搭載されている（図３参照）。第１丸ダイス支持台８には、２台の第１丸ダイス軸受９、及び第２丸ダイス軸受１０が間隔をおいて配置されている。第１丸ダイス軸受９、及び第２丸ダイス軸受１０の間には、第１丸ダイス軸１１が水平方向に配置されており、この両端を第１丸ダイス軸受９、及び第２丸ダイス軸受１０がそれぞれ支持している。
【００１１】
第１丸ダイス支持台８は、第１主軸傾斜機構（図示せず）により、第１丸ダイス軸１１の中心軸線と直交する回動軸線を中心にして回動可能である。第１主軸傾斜機構は、第１ダイス移動台６の側面に配置されたギヤと、このギヤと噛み合うサーボモータとで構成されている。第１丸ダイス支持台８を回動駆動するこのサーボモータ１４２は、ＣＮＣ装置（図示せず。）により、第１丸ダイス支持台８の位置を制御する。第１主軸傾斜機構は、ネジ、ウォームギヤ等のような螺旋形状を有したワークの転造加工を行うときに発生する歩み現象（軸線方向の移動）をなくすためのものである。この機構を設けることにより加工誤差を防ぐものであるが、本発明の要旨ではないので、その説明は省略する。
【００１２】
第２丸ダイス軸受１０の端部には歯車箱１２が配置され、この歯車箱１２内には検出器１３４（図９参照）が内蔵されている。歯車箱１２内の歯車機構は、ユニバーサルジョイント１３を介して駆動軸１４からの回転を第１丸ダイス軸１１に回転を伝達するものである。駆動軸１４は、更にユニバーサルジョイント１５を介して減速機構１６の出力軸（図示せず）に連結されている。減速機構１６は、ブラケット１８により支持固定されている。
【００１３】
ブラケット１８は、駆動機構支持台２０の上に搭載されている。駆動機構支持台２０は、ベッド２の側面の中央部に隣接してベッド２と一体に固定配置されている。減速機構１６の入力軸（図示せず）には、サーボモータ１７の出力軸が連結されている。結局、サーボモータ１７の回転出力は、減速機構１６により減速され、更にユニバーサルジョイント１５、駆動軸１４、ユニバーサルジョイント１３、及び歯車箱１２内の歯車機構を介して、第１丸ダイス軸１１を回転速度指令に従って回転駆動する。サーボモータ１７の回転出力の制御は、ＣＮＣ装置により行う。
【００１４】
サーボモータ１７の回転駆動を第１丸ダイス軸１１に伝達するために、２個のユニバーサルジョイント１５、及びユニバーサルジョイント１３から構成される回転駆動伝達機構を採用した。サーボモータ１７が駆動機構支持台２０上に固定されているのに対し、第１丸ダイス軸１１が２本の第１案内レール３の上を第１ダイス移動台６が移動するので位置が一定しないので、通常の継手構造では円滑に回転を伝達できない。この回転駆動伝達機構は、円滑にかつ等速度でサーボモータ１７の回転を第１丸ダイス軸１１に伝達する機能を果たす。
【００１５】
他方、第１ダイス移動台６と対向するベッド２上の位置には、第２ダイス移動台２５が配置されている。ベッド２の上面には、２本の第２案内レール２６がボルト等で固定配置されている。第２案内レール２６は、第１ダイス移動台６を案内する２本の第１案内レール３を直線上で延長した位置に配置されている（図４参照）。２本の第２案内レール２６上には、第２ダイス移動台２５がリニアベアリングブロック２７を介して移動自在に搭載されている（図３参照）。
【００１６】
第２ダイス移動台２５の前面２８には、第２丸ダイス支持台２９が後述する理由から回動自在に支持されて搭載されている（図５参照）。第２丸ダイス支持台２９には、２台の第３丸ダイス軸受３０、及び第４丸ダイス軸受３１が間隔をおいて配置されている（図２参照）。第３丸ダイス軸受３０、及び第４丸ダイス軸受３１の間には、第２丸ダイス軸３２が水平方向に向いて配置されており、この両端を第３丸ダイス軸受３０、及び第４丸ダイス軸受３１がそれぞれ回転自在に支持している。
【００１７】
第２丸ダイス支持台２９は、第２主軸傾斜機構（図示せず）により、第２丸ダイス軸３２の中心軸線と直交する回動軸線Ｏを中心に角度＋α、又は−αだけ回動する（図５参照）。第２主軸傾斜機構は、第２ダイス移動台２５の側面に配置されたギヤと、このギヤと噛み合うサーボモータとで構成されている。第２主軸傾斜機構は、前述したようにネジ、ウォーム等のような螺旋構造を有する部品の形状精度に影響する歩み現象を防ぎ、それによる誤差を防ぐための機構であるが、本発明の要旨ではないのでその説明は省略する。
【００１８】
第４丸ダイス軸受３１の端部には、歯車箱３３が配置され、歯車箱３３内には回転検出機構（図示せず）が内蔵されている。歯車箱３３内の歯車機構は、ユニバーサルジョイント３４を介して駆動軸３５からの回転を第２丸ダイス軸３２に伝達するものである。駆動軸３５は、更にユニバーサルジョイント３６を介して減速機構３７の出力軸（図示せず）に連結されている。減速機構３７は、前述したブラケット１８により支持固定されている。
【００１９】
減速機構３７の入力軸には、サーボモータ３８の出力軸が連結されている。結局、サーボモータ３８の回転出力は、減速機構３７により減速され、ユニバーサルジョイント３６、駆動軸３５、ユニバーサルジョイント３４、及び歯車箱３３内の歯車機構を介して、第２丸ダイス軸３２をＣＮＣ装置の指令に従って制御される。
【００２０】
第１ダイス移動支持台４と第１ダイス移動台６の外周の４隅には、軸固定部４１が配置されている。軸固定部４１には、４本の連結軸４０の一端が固定されている。４本の連結軸４０は、互いに平行になるように配置され、かつ第１案内レール３、及び第２案内レール２６と互いに平行になるように配置されている。４本の連結軸４０には、第２ダイス移動台２５の外周の４隅にガイド部４２が配置され、ガイド部４２に組み込まれた軸受を介して移動自在に第２ダイス移動台２５を支持している。
【００２１】
［ダイス送り装置４９］
図６は、ダイス送り装置の概略機構を示す転造機の略平面図である。以上の説明で理解されるように、第２ダイス移動台２５は、第２案内レール２６と４本の連結軸４０に案内されて、第１ダイス移動台６に対して相対的に接近、又は離反移動が可能である。連結軸４０の他端は、圧力プレート４５に連結固定されている。圧力プレート４５には、油圧シリンダから構成される油圧シリンダ５０が固定されている。油圧シリンダ５０は、ピストンの伸長位置を高精度で制御できるサーボバルブを備えたものである。油圧シリンダ５０の出力軸であるピストンロッド５１の先端は、第２ダイス移動台２５の背面５２に固定されている。
【００２２】
油圧シリンダ５０に油圧を導入して駆動すると、ピストンロッド５１が伸長する。油圧シリンダ５０は圧力プレート４５とに固定され、かつ圧力プレート４５と第１ダイス移動台６は連結軸４０により互いに連結されているので、ピストンロッド５１の伸長により第１ダイス移動台６と第２ダイス移動台２５とは互いに接近する。
【００２３】
図６に示すように、第２ダイス移動台２５の移動方向と同一方向に向けてラック９１が配置され、このラック９１の一端が第２ダイス移動台２５が固定されている。圧力プレート４５には、ラック９０の一端が固定されている。ラック９０とラック９１は、互いに平行になるように配置されている。
【００２４】
ラック９０とラック９１は、ピニオン９３に噛み合っている。ピニオン９３のピニオン軸９４は、ベッド２に回転自在に設けられている。結局、油圧シリンダ５０を駆動すると、ピストンロッド５１が伸長する。油圧シリンダ５０は圧力プレート４５とに固定され、かつ圧力プレート４５と第１ダイス移動台６は連結軸４０により互いに連結されているので、ピストンロッド５１の伸長により第１ダイス移動台６と第２ダイス移動台２５とは互いに接近する。
【００２５】
このとき、ピニオン軸９４はベッド２に回転自在支持されているので回転はするが移動しない。この結果、第１ダイス移動台６と第２ダイス移動台２５の間の間隔の中心位置は、常にベッド２上の一定位置に位置されることになる。この一定位置にワーク（工作物）の中心軸線を一致させると、ワークの加工精度が向上すると共に、転造機１へのワークの供給、及び排除等が容易となる。
【００２６】
第１ダイス移動台６と第２ダイス移動台２５の間の間隔は、第２ダイス移動台２５に配置された後述する移動台間隔計測手段により、計測される。移動台間隔計測手段は、第２ダイス移動台２５の上部に固定されたリニアスケール１１１、リニアスケール１１１の磁気目盛りを読みとるためのセンサー（図示せず）、センサーを固定した棒状のセンサー台１１０等からなる（図４参照）。
【００２７】
センサー台１１０の一端は、第１ダイス移動台６に固定されている。従って、第１ダイス移動台６と第２ダイス移動台２５が相対移動すれば、センサーはリニアスケール１１１の磁気目盛りを読み取り、その間の間隔を読みとることができる。以上のような、転造機１の第１丸ダイス軸１１、及び第２丸ダイス軸３２の回転駆動はＣＮＣ装置により同期制御される。
【００２８】
［支持刃取付台移動装置６０］
図７は、工作物であるワークＷを支持し送るための支持刃取付台移動装置６０の側面図である。図８は、図７の左側面図である。基板６１上には１本のリニアレール５８がボルトにより固定されている。リニアブロック５７には、リニアベアリングを内蔵しており、このリニアベアリングがリニアレール５８の上を移動自在に移動する。リニアブロック５７の上には支持刃取付台５３が一体に設けられている。
【００２９】
支持刃取付台５３の側面には、支持刃５４がボルト５５が固定されている。支持刃５４は、矩形の一部が欠けた板状の部材で作られたものであり、転造加工開始前に素材を受け止めて位置決めするものである。支持刃５４は、転造加工が開始されると転造加工が終了するまで、ワークに接触しない位置まで待避する（図７の２点鎖線）。従って、この支持刃５４は、転造加工中にワーク、又は製品を支持するものではなく、あくまでも加工開始までの間までワークを保持するものであり、従来のワークを支持するレストとは異なる。支持刃取付台５３の端部には、ジョイン７４の一端が固定されている。
【００３０】
ジョイン７４の他端は、エアシリンダ７６のピストンロッド７７に連結さけている。エアシリンダ７６は、Ｌ字状のシュート支え６２に固定されている。従って、エアシリンダ７６を駆動すると、支持刃取付台５３がリニアレール５８の上を前後移動する。即ち、素材Ｍを支持刃取付台５３の上面で受け取る位置、又は転造加工の領域から待避する待避領域の何れかの２位置に位置する。
【００３１】
シュート支え６２の下部は、ボルト６３により基板６１に固定されている。シュート支え６２の上部側面には、ボルト６４により排出シュート５６が固定されている。シュート５６の上面は、上方に角度を成したガイド６５が形成されている。ガイド６５は、転造されたワークＷを排出するための案内溝である。排出シュート５６の一端には、スリット５９が形成されている。スリット５９には、支持刃５４が挿入されている。
【００３２】
［支持刃取付台移動装置６０を用いた転造加工方法］
以上のような転造機１において、支持刃取付台移動装置６０を用いた転造加工方法の一例を説明する。支持刃取付台移動装置６０の作動は以下の通りである。
最初にエアシリンダ７６を駆動して、支持刃５４を第１転造ダイス１００と第２転造ダイス１０１の間に位置させる。第１転造ダイス１００と第２転造ダイス１０１の間の上部から、素材Ｍを支持刃取付台５３の上面に落とし、この上面で受け止めこの素材Ｍを位置決めする。
【００３３】
第１転造ダイス１００と第２転造ダイス１０１を同一回転方向に回転させながら素材Ｍに向かって互いに押込み送りをすると、第１転造ダイス１００及び第２転造ダイス１０１が素材Ｍに接触を開始する。素材Ｍの対向する両側面、即ち１８０度の角度間隔を置いて、第１転造ダイス１００及び第２転造ダイス１０１が接触している状態となる。
【００３４】
素材Ｍは、１８０度の角度間隔を置いて素材Ｍの対向する両側面で、第１転造ダイス１００と第２転造ダイス１０１で保持されているので、素材Ｍを支持刃５４で支える必要はない。特に、本実施の形態に係る転造機１は、互いに平行に配置された４本の連結軸４０の中心位置で転造加工されるので、転造位置が変動することなく同じ位置に保たれるので、転造加工中でも素材Ｍを支持刃５４で支える必要は全くない。
【００３５】
第１転造ダイス１００と第２転造ダイス１０１に素材Ｍが接触した後、エアシリンダ７６を駆動して、支持刃５４を転造加工領域から待避させる（図７参照）。支持刃５４を待避させるので、異形のワークでも加工が容易となる。第１転造ダイス１００、及び第２転造ダイス１０１は、所定位置に位置決めされている。
第１転造ダイス１００、及び第２転造ダイス１０１を同一回転方向に回転するように起動させ、かつ互いに同期回転させる。第１転造ダイス１００、及び第２転造ダイス１０１が互いに同期回転しながら、油圧シリンダ５０を駆動させて、互いに接近するように押込みを行う。
【００３６】
この押し込みにより、転造加工が開始される。加工が終了すると、第１転造ダイス１００、及び第２転造ダイス１０１を待避させるので、転造が終了したワークは、排出シュート５６のガイド６５上に落下し、製品となったボルトを排出する。転造加工中に支持刃５４等がワークに接することもないので、ワークに余分な加工圧がかからないので変形が少なく加工精度も良い。
【００３７】
［その他の実施の形態］
前述したワークは、ボルトであったが、製品はネジ限らず、ウォームギヤ、セレーション、スプライン、螺旋溝を有したギヤポンプの羽根等も本発明の転造加工方法が可能である。従って、両センターで支持して転造加工するウォームギヤ等も変形が少なく、形状精度、面粗度も良い。また、ワークの供給方法も前述した実施の形態に限ることはなく、支持刃取付台移動装置６０に搭載させて、加工位置まで移動させるものであっても良い。
【００３８】
【発明の効果】
以上詳記したように、本発明によると、転造加工中にワークを支える必要がなく、転造加工が可能になったので、従来転造が困難であった複雑なワークでも転造加工ができるようになった。また、転造加工中にレスト等がワークに接することもないので、ワークに余分な加工圧がかからないので変形が少なく加工精度も良くなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明に係るウォームギヤを転造するための転造機の全体を示す立体外観図である。
【図２】図２は、図１をＩＩ−ＩＩ線で切断したときの一部断面図である。
【図３】図３は、転造機の正面図である。
【図４】図５は、転造機の平面図である。
【図５】図５は、第２ダイス移動台の左側面図である。
【図６】図６は、ダイス送り装置の概略機構を示す転造機の平面図である。
【図７】図７は、工作物であるワークＷを支持し送るための支持刃取付台移動装置の側面図である。
【図８】図８は、図７の左側面図である。
【符号の説明】
１…転造機
２…ベッド
３…第１案内レール
４…第１ダイス移動支持台
６…第１ダイス移動台
８，２９…丸ダイス支持台
９…第１丸ダイス軸受
１０…第２丸ダイス軸受
１１…第１丸ダイス軸
１３，３４…ユニバーサルジョイント
１４…駆動軸
１６…減速機構
１７…サーボモータ
２５…第２ダイス移動台
３２…第２丸ダイス軸
５４…支持刃
６０…支持刃取付台移動装置
１００…第１転造ダイス
１０１…第２転造ダイス
【図１】
2005028365.tif 000003
【図２】
2005028365.tif 000004
【図３】
2005028365.tif 000005
【図４】
2005028365.tif 000006
【図５】
2005028365.tif 000007
【図６】
2005028365.tif 000008
【図７】
2005028365.tif 000009
【図８】
2005028365.tif 000010