(57)【要約】      （修正有）【課題】減速機のバックラッシュに起因する転造ダイスの位相の変化を簡便なプログラムによる補正動作で取り除く転造成形方法を提供する。【解決手段】２個の丸ダイスにより素材外面にギヤ歯を成形するための転造成形方法で、２個の丸ダイスの回転方向を正転と逆転とに交互に変換して成形するにあたり、第１ダイスを基準角度において正転操作で第２ダイスを位相合わせしたときの第２ダイスの位相と、第１ダイスを基準角度において逆転操作で第２ダイスを位相合わせしたときの第２ダイスの位相とに基づいて相互位相誤差を決定し、正転から逆転、逆転から正転へ変換したときのギヤ歯の成形において第１ダイス主軸回転角と第２ダイス主軸回転角とを相互位相誤差に従って補正する。【選択図】図６
2007167899.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２個の丸ダイスにより素材外面にギヤ歯あるいはねじ山を成形するための転造成形方法であって、前記２個の丸ダイスの回転方向を正転と逆転とに交互に変換して成形するにあたり、第１ダイスを基準角度において正転操作で第２ダイスを位相合わせしたときの前記第２ダイスの角度θ1と、前記第１ダイスを基準角度において逆転操作で前記第２ダイスを位相合わせしたときの前記第２ダイスの位相θ2とに基づいて相互位相誤差Ｅを決定し、正転から逆転、逆転から正転へ変換したときのギヤ歯あるいはねじ山の成形において第１ダイス主軸回転角と第２ダイス主軸回転角とを前記相互位相誤差Ｅに従って補正することを特徴とする転造成形方法。
【請求項２】
実行されるとき、計算機が（a）第１ダイスを基準角度において正転操作で第２ダイスを位相合わせしたときの前記第２ダイスの角度と、前記第１ダイスを基準角度において逆転操作で前記第２ダイスを位相合わせしたときの前記第２ダイスの位相とに基づいて相互位相誤差を決定するステップと、（ｂ）正転から逆転、逆転から正転へ変換したときのギヤ歯の成形において第１ダイス主軸回転角と第２ダイス主軸回転角とを前記相互位相誤差に従って補正するステップとを有する転造成形方法を用いる、ウォームの転造成形を制御するプログラム。
【請求項３】
実行されるとき、計算機が請求項２に記載される転造成形方法を用いる、ウォームの転造成形を制御するプログラムを格納した記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は転造ギヤ等の成形で減速機のバックラッシュに起因する転造ダイスの位相の変化を簡便なプログラムによる補正動作で取り除く転造成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
転造ねじの成形は丸ダイス式、平ダイス式およびプラネタリウム式転造盤によるものが主流となっており、素材に回転する複数の転造ダイスを押し当ててねじ山を成形する。転造ギヤの成形も転造ねじの成形で用いられるのと同じ転造盤でギヤ歯を成形することが可能で、とりわけ丸ダイス式転造盤は強度に優れ、精度が高く、寸法バラツキの小さい転造ギヤを得るのに適する転造盤として広く用いられている。この丸ダイス式転造盤で使用される２個の転造ダイスは同じ形状で、両者は同一方向に、同一速度で回転しながら、素材面にギヤ歯を成形する。
【０００３】
ところで、転造盤の成形では２個の転造ダイスの取付け位置は加工精度に決定的な影響を及ぼすので、取付け位置の調整が欠かせない。重要な調整は位相合わせと呼ぶ作業で、素材を転造ダイスの間に置いて食付かせ、素材を半回転だけ自転させる。この後、機械を逆転して２個の転造ダイスの間から素材を取り出し、成形した歯のピッチが正確に一致しているか、否かを調べる。一致している場合には転造ダイスの関係位置は正確で、再度の調整は不要であるが、一致しない場合には転造ダイスの関係位置を調整する。
【０００４】
転造盤では、図９に示すように、２個の主軸５１は同一平面に配置され、それぞれ主軸５１に丸ダイス５２が取付けられる。主軸５１は２個の丸ダイス５２を同一方向に、同一速度で回転させるためにサーボモータ５３と連結される。主軸速度を望ましい値に保つために両者の間には減速機５４がそれぞれ設けられる。一般に、この減速機５４はウォームとウォームホイールとで構成される。同様に、２個の丸ダイスを使用する転造盤が特開平１１−２８５７６１号公報（特許文献１）に記載される。ここに開示される転造盤は転造ねじの成形について詳述する。
【０００５】
ところで、転造ギヤの成形では主軸５１の回転方向を正転から逆転、逆転から正転へと交互に変換する成形法が用いられる。この成形法で転造した歯面は交互の変換を行わないものと比べて、転造中にワークに働く圧力の均一化でより良好な精度が得られる利点があり、多くの転造ギヤの成形で利用されている。しかしながら、この成形法によれば、主軸５１と連結する減速機５４に不可避的に生じるバックラッシュのために正転から逆転、逆転から正転への変換の度に丸ダイス５２の位相が変化してしまい、調整した位相合わせに狂いが生じる。
【０００６】
この成形中に発生する位相合わせの狂いを自動的に補正する手段の一例が上記の特許文献１に記述される。これは各主軸にロータリーエンコーダのような回転角検出手段を設けるもので、検出された回転角信号を転造ダイス回転制御手段にフィードバックしてサーボモータの回転を制御することでなし遂げられる。
【特許文献１】特開平１１−２８５７６１号公報、（第３−４頁、図１−２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
丸ダイス式転造盤により成形される、特に転造ねじのねじ面要求精度は１００〜数１００μｍオーダであり、減速機のバックラッシュによる位相の変化が問題視されることはなかった。しかし、同じ転造盤で転造ギヤを成形しようとすれば、バックラッシュによる位相の変化が歯面精度に大きく影響することから、これを無視することはできない。
【０００８】
近年、転造ギヤの歯面要求精度は、たとえば、電動パワーステアリング用減速機のウォームのように歯すじ誤差が約１０μｍという、通常のギヤ歯面精度よりも高い精度を求められ、この１０μｍの歯すじ誤差は転造盤で用いられる転造ダイスの位相で約０．００１７°（ウォームのギヤ諸元は後記試験のものと同一として計算した値）に相当する。
【０００９】
歯すじ誤差が約１０μｍという要求を満たすには転造成形中に発生する転造ダイスの位相の変化を可能な限り少なくすることが重要であるが、有利な解決策は見出されていない。上記の各主軸に回転角検出手段を設けてサーボモータの回転を制御するものは自動的にバックラッシュによる転造ダイスの位相の変化を取り除くことが可能で、この方法も有効である。しかしながら、このような検出手段を組み込むことで、制御装置が高価になることは避けられず、より簡便な方法が求められている。
【００１０】
本発明の目的は減速機のバックラッシュに起因する転造ダイスの位相の変化を簡便なプログラムによる補正動作で取り除くことを可能にした転造成形方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る転造成形方法は２個の丸ダイスにより素材外面にギヤ歯あるいはねじ山を成形するための転造成形方法であって、２個の丸ダイスの回転方向を正転と逆転とに交互に変換して成形するにあたり、第１ダイスを基準角度において正転操作で第２ダイスを位相合わせしたときの第２ダイスの位相θ1と、第１ダイスを基準角度において逆転操作で第２ダイスを位相合わせしたときの第２ダイスの位相θ2とに基づいて相互位相誤差Ｅを決定し、正転から逆転、逆転から正転へ変換したしたときのギヤ歯あるいはねじ山の成形において第１ダイス主軸回転角と第２ダイス主軸回転角を相互位相誤差Ｅに従って補正することを特徴とするものである。
【００１２】
転造盤に組み込まれる減速機のバックラッシュは最小であることが望ましいが、バックラッシュを零にすることはできない。減速機のバックラッシュは実際に２個の転造ダイスを使って位相合わせを行うならば、簡単に測定することができる。以下、２個の丸ダイス、すなわち図1に示す第１ダイスD1と第２ダイスD2とを用いて正転から逆転、逆転から正転への変換でそれぞれ位相差を求める方法を述べる。
【００１３】
第１ダイスD1と第２ダイスD2との間にワークをおいてダイス正転操作で第１ダイスD1の歯先をワークに写し、第２ダイスD2の歯先をワークに写す（ワーク上の刻まれた筋は歯底）。正転操作でダイス位相が合ったとき、ワーク上に転写された筋が１つにつながる。厳密にはダイス間には微少な差が生じており、第１ダイスD1と第２ダイスD2との間に、図２（ａ）に示すように、基準となる第１ダイスD1の位相を０°とすれば、正転操作での位相差が第２ダイスD2上に位相θ1のように見出すことができる。
【００１４】
逆転操作についても、第１ダイスD1と第２ダイスD2との間にワークをおいて第１ダイスD1の歯先をワークに写し、第２ダイスD2の歯先をワークに写す。逆転操作でダイス位相が合ったとき、ワーク上に転写された筋が１つにつながる。このとき、第１ダイスD1と第２ダイスD2との間に、図２（ｂ）に示すように、基準となる第１ダイスD1の位相を０°とすれば、逆転操作での位相差が第２ダイスD2上に位相θ2として見出すことができる。
【００１５】
結局、第１ダイスD1と第２ダイスD2との相互位相誤差Eは
E  =  ｜θ1−θ2｜
として求めることができる。
【００１６】
本発明においては、正転および逆転のそれぞれの操作で第１ダイス主軸回転角と第２ダイス主軸回転角とを相互位相誤差Eに従って補正する。
【００１７】
これにより、転造ギヤまたは転造ねじ成形中に与えられる補正動作によって正転から逆転、逆転から正転に移った時点から第１ダイスＤ1および第２ダイスＤ2の双方の位相が合い、バックラッシュに起因する位相の変化を取り除くことが可能になる。
【００１８】
また、本発明は、実行されるとき、計算機が第１ダイスを基準角度において正転操作で第２ダイスを位相合わせしたときの前記第２ダイスの角度と、第１ダイスを基準角度において逆転操作で前記第２ダイスを位相合わせしたときの第２ダイスの位相とに基づいて相互位相誤差を決定するステップと、正転から逆転、逆転から正転へ変換したときのギヤ歯の成形において第１ダイス主軸回転角と第２ダイス主軸回転角とを相互位相誤差に従って補正するステップとを有する転造成形方法を用いる、ウォームの転造成形を制御するプログラムを含む。
【００１９】
さらに、本発明は、実行されるとき、計算機が上記転造成形方法を用いる、ウォームの転造成形を制御するプログラムを格納した記憶媒体を含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明による転造成形方法の一実施の形態について説明する。本発明方法が適用される丸ダイス式転造盤は、図３に示すように、２個の主軸１ａ、１ｂを有し、各主軸１ａ、１ｂにそれぞれ丸ダイスが取付けられる。２個の丸ダイスはお互いを区別するために一方を第１ダイス２ａ、他方を第２ダイス２ｂと呼ぶ。第１ダイス２ａと第２ダイス２ｂとは各々主軸１ａ、１ｂを駆動するサーボモータ３ａ、３ｂによって同一方向に、同一速度で回転する。主軸１ａ、１ｂとサーボモータ３ａ、３ｂとの間には主軸速度を比較的遅い速度に落とす減速機４ａ、４ｂが設けられる。
【００２１】
また、丸ダイス式転造盤はサーボモータ３ａ、３ｂおよび図示しない押込み機構のアクチュエータなどを制御する制御装置５を備える。サーボモータ３ａ、３ｂは制御装置４内に設けられる、図４に示す位置制御用コントローラ６によって制御される。コントローラ６はＣＰＵとメモリで構成される計算機７を備え、メモリに保存されるデータをプログラムに従ってＣＰＵで処理する。ＣＰＵによる演算結果はサーボドライバに出力され、サーボモータ３ａ、３ｂが指令に従って回転するようになっている。
【００２２】
本発明方法によるウォームを転造成形する手順を説明する。図５に示すように、ウォーム８はねじ状の歯車で、多数の歯９を備える。ウォーム８の転造成形に必要なデータは記憶媒体（たとえば、CD-ROM）から計算機７に与えられ、次の連続するステップが実行される。
【００２３】
図６において、転造加工条件入力では主軸回転方向、転造圧力、ころがり回数などの加工条件を入力する（ステップ１０１）。ギヤデータ入力では条数、モジュール、圧力角、リード、歯先円直径、歯底円直径、ねじれ方向などのギヤデータを入力する（ステップ１０２）。相互位相誤差入力では実際に使用する転造ダイスを用いて位相合わせを行って得た相互位相誤差Ｅを入力する（ステップ１０３）。
【００２４】
転造加工条件入力で与えられる主軸回転方向と照合して第１ダイスおよび第２ダイスの逆転を判定する（ステップ１０４）。相互位相誤差Ｅに従って逆転時における第１ダイス主軸回転角と第２ダイス主軸回転角を計算する（ステップ１０５）。
【００２５】
同様に、転造加工条件入力で与えられる主軸回転方向と照合して第１ダイスおよび第２ダイスの正転を判定する（ステップ１０６）。相互位相誤差Ｅに従って正転時における第１ダイス主軸回転角と第２ダイス主軸回転角を計算する（ステップ１０７）。
【００２６】
上記ステップで得た逆転時における第１ダイス主軸回転角と第２ダイス主軸回転角に基づいて第１ダイス主軸回転制御指令と第２ダイス主軸回転制御指令を出力する（ステップ１０８）。さらに、正転時における第１ダイス主軸回転角と第２ダイス主軸回転角に基づいて第１ダイス主軸回転制御指令と第２ダイス主軸回転制御指令を出力する（ステップ１０９）。
【００２７】
こうして、ウォームの転造成形中に与えられる補正動作によって正転から逆転、逆転から正転に移った時点から第１ダイス２ａおよび第２ダイス２ｂの双方の位相が合うことから、バックラッシュに起因する位相の変化を取り除くことができる。
【００２８】
歯車試験機を用いて歯すじ誤差を測定した。本発明方法によるウォームと共に比較のためにバックラッシュの影響を除かない従来技術によるウォームも作製し、同じ条件で歯すじ誤差を測定した。
【００２９】
（実施例１）
丸ダイス式転造盤を用いて本発明方法に従ってウォームを作製した。ウォーム材質はＳ４５Ｃで、調質材を使用した。このウォームのギヤ諸元を表１に示す。
【００３０】
【表１】
2007167899.tif 000003
（比較例１）
バックラッシュの影響を除かないウォームを作製した。ウォーム材質はＳ４５Ｃで、調質材を用いた。
【００３１】
（測定結果）
それぞれのウォームの測定結果を図７および図８に示す。各々グラフのX軸は歯すじに沿う方向で、始点（左側）が歯底、終点（右側）が歯先に相当する。Y軸はうねりの程度を表わす。グラフはウォームの選ばれた３個の歯（合計６歯面）について歯底から歯先までのうねりを描いている。歯すじ誤差は従来技術によるものが非常に大きく、歯面精度が低いことが判る。これに対して、本発明方法により転造したものは、図７に示すように、歯底から歯先にかけてうねりが小さく、歯面精度が格段に優れていることが判る。実施例１と比較例１との比較では歯すじ方向誤差で０．０２ｍｍの精度向上が見出された。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
転造ギヤのギヤ歯の成形において減速機のバックラッシュによる転造ダイスの位相の変化を取り除いて成形するのに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明方法に係る第１ダイスおよび第２ダイスの配置関係を示す模式図である。
【図２】本発明による第１ダイスと第２ダイスとの位相合わせを説明する図で、（ａ）は正転時のダイス間の位相差を説明する図であり、（ｂ）は逆転時のダイス間の位相差を説明する図である。
【図３】本発明方法に係る転造盤の要部を示す構成図である。
【図４】本発明方法に係る転造ダイスを制御するコントローラを示す構成図である。
【図５】本発明方法により転造成形されるウォームの一例を示す斜視図である。
【図６】本発明によるウォームの転造成形手順を示すフローチャートである。
【図７】本発明方法に従い成形したウォームの歯すじ誤差測定値を表わすグラフである。
【図８】本発明方法によらないで成形したウォームの歯すじ誤差測定値を表わすグラフである。
【図９】従来の転造盤に取付けたダイスを示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３４】
１ａ、１ｂ…  主軸
２ａ…  第１ダイス
２ｂ…  第２ダイス
３ａ、３ｂ…  サーボモータ
４ａ、４ｂ…  減速機
５…  制御装置
６…  コントローラ
７…  計算機
８…  ウォーム
【図１】
2007167899.tif 000004
【図２】
2007167899.tif 000005
【図３】
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【図４】
2007167899.tif 000007
【図５】
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【図６】
2007167899.tif 000009
【図７】
2007167899.tif 000010
【図８】
2007167899.tif 000011
【図９】
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