(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
保持手段に保持された円筒状のワークの外周面に成形ローラを圧接させてワークの軸方向に転動させることによりスプラインを順次成形するスプライン成形方法において、成形ローラに設けられたスプライン溝成形用の突条と、その両側方に設けられた頂部成形面とをワークの外周面に圧接させてワークを内方側に押圧することにより、上記突条に対応したスプライン溝をワークの軸方向に成形するとともに、その両側方に位置するスプラインの頂部を上記頂部成形面によってしごき加工し、かつこれと同時に、上記頂部成形面の側方に設けられた外窄まり形状のテーパ面からなる予備成形面をワークの外周面に圧接させることにより、次のスプライン成形工程で成形されるワークの外周部を上記予備成形面によって予備成形することを特徴とするスプライン成形方法。
【請求項２】
予備成形面によって予備成形されたワークの外周部を、次のスプライン成形工程の加工時に、成形ローラの突条に対向した位置に相対移動させた後、この成形ローラの突条を上記予備成形されたワークの外周部に圧接させてこの部分にスプライン溝を成形すること特徴とする請求項１記載のスプライン成形方法。
【請求項３】
保持手段に保持された円筒状のワークの外周面に成形ローラを圧接させてワークの軸方向に転動させることによりスプラインを順次成形するスプライン成形装置において、上記成形ローラに、スプライン溝成形用の突条と、その両側方に設けられた頂部成形面と、この頂部成形面の側方に設けられた外窄まり形状のテーパ面からなる予備成形面とを設け、上記成形ローラの突条と、頂部成形面と、予備成形面とをワークの外周面に圧接させてワークを内方側に押圧し、上記突条によってワークの軸方向に伸びるスプライン溝を成形するとともに、その両側方に位置するスプラインの頂部を上記頂部成形面によってしごき加工し、かつその側方部を上記予備成形面によって予備成形するように上記ワークに対して成形ローラを相対移動させる駆動手段を備えたことを特徴とするスプライン成形装置。
【請求項４】
予備成形面によって予備成形されたワークの外周部が、成形ローラによる次のスプライン成形工程の加工時に、成形ローラの突条に対向した位置に配設されるように上記予備成形面の設置範囲を設定したことを特徴とする請求項３記載のスプライン成形装置。
【請求項５】
請求項３または請求項４記載のスプライン成形装置に使用される成形ローラであって、スプライン溝成形用の突条と、その両側方に設けられた頂部成形面と、この頂部成形面の側方に設けられた外窄まり形状のテーパ面からなる予備成形面とを有する成形ローラを、ローラヘッドに着脱自在に支持させるように構成したことを特徴とするスプライン成形装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、円筒状のワークにスプラインを成形するスプライン成形方法およびその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば特開平８−１７４１２５号公報に示されるように、スプライン形状の凹凸を有するマンドレルに円筒状のワーク（素材）を外嵌して固定するとともに、上記ワークの外周面に成形ローラを押し付けた状態で、この成形ローラとワークとをその軸方向に相対移動させることにより、成形ローラによってワークの軸方向に伸びる凹溝を成形加工し、この作業を繰り返してワークの全周にスプラインを成形することが行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記公報に記載されたスプライン成形方法は、図８に示すように、スプライン溝を成形するように断面が台形状に形成された突条２１と、その左右に設けられてスプラインの頂部を成形する頂部成形面２２，２２とを有する成形ローラ２３を使用して、ワーク２４にスプラインを形成するように構成されている。そして、上記頂部成形面２２，２２が、スプラインの外形に対応して外広がり形状に形成されるとともに、この頂部成形面２２，２２と成形ローラ２３の側端面とのコーナ部２５が鋭角αに形成されるため、上記成形ローラ２３によってワーク２４の外周部を成形加工する際に、上記コーナ部に対応した鋭角の段部２６がワーク２５の外周面に形成されることになる。
【０００４】
上記鋭角の段部２６は、次のスプライン成形工程の加工時に、成形ローラ２３の突条２１によって押圧される際にバリとなってワーク２４の外周面に残存し易いため、欠陥品の原因となる。したがって、スプラインの成形後に、上記バリを除去するための研磨工程が必要となり、作業工数が増えるという問題があった。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑み、成形ローラを使用して円筒状のワークにスプラインを順次成形する際に、バリが生成されるのを効果的に防止することができるスプライン成形方法およびその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】
請求項１に係る発明は、保持手段に保持された円筒状のワークの外周面に成形ローラを圧接させてワークの軸方向に転動させることによりスプラインを順次成形するスプライン成形方法において、成形ローラに設けられたスプライン溝成形用の突条と、その両側方に設けられた頂部成形面とをワークの外周面に圧接させてワークを内方側に押圧することにより、上記突条に対応したスプライン溝をワークの軸方向に成形するとともに、その両側方に位置するスプラインの頂部を上記頂部成形面によってしごき加工し、かつこれと同時に、上記頂部成形面の側方に設けられた外窄まり形状のテーパ面からなる予備成形面をワークの外周面に圧接させることにより、次スプライン成形工程で成形されるワークの外周部を上記予備成形面によって予備成形するものである。
【０００７】
上記構成によれば、成形ローラによってワークの外周部にスプライン溝を形成するとともに、その側方に位置するスプラインの頂部をしごき加工する際に、この頂部の側方に位置するワークの外周部が、上記外窄まり形状のテーパ面からなる予備成形面によって予備成形されることになり、上記ワークの外周部に鋭角の段部が形成されるのを防止しつつ、このワークの外周部が所定の形状に予備成形されることになる。
【０００８】
請求項２に係る発明は、上記請求項３記載のスプライン成形方法おいて、予備成形面によって予備成形されたワークの外周部を、次のスプライン成形工程の加工時に、成形ローラの突条に対向した位置に相対移動させた後、この成形ローラの突条を上記予備成形されたワークの外周部に圧接させてこの部分にスプライン溝を成形するものである。
【０００９】
上記構成によれば、成形ローラの予備成形面によって予備成形されたワークの外周部が、次のスプライン成形工程の加工時に、成形ローラの突条に対向した設置された状態で、成形ローラの突条により内方側に押圧されて上記ワークにスプライン溝が形成されることになる。
【００１０】
請求項３に係る発明は、保持手段に保持された円筒状のワークの外周面に成形ローラを圧接させてワークの軸方向に転動させることによりスプラインを成形するスプライン成形装置において、上記成形ローラに、スプライン溝成形用の突条と、その両側方に設けられた頂部成形面と、この頂部成形面の側方に設けられた外窄まり形状のテーパ面からなる予備成形面とを設け、上記成形ローラの突条と、頂部成形面と、予備成形面とをワークの外周面に圧接させてワークを内方側に押圧し、上記突条によってワークの軸方向に伸びるスプライン溝を成形するとともに、その両側方に位置するスプラインの頂部を上記頂部成形面によってしごき加工し、かつその側方部を上記予備成形面によって予備成形するように上記ワークに対して成形ローラを相対移動させる駆動手段を備えたものである。
【００１１】
上記構成によれば、成形ローラによってワークにスプライン溝を形成するとともに、その側方に位置するスプラインの頂部をしごき加工する際に、この頂部の側方に位置するワークの外周部が、上記外窄まり形状のテーパ面からなる予備成形面によって予備成形されることになり、上記ワークの外周部に鋭角の段部が形成されるのを防止しつつ、このワークの外周部が所定の形状に予備成形されることになる。
【００１２】
請求項４に係る発明は、上記請求項３記載のスプライン成形装置おいて、予備成形面によって予備成形されたワークの外周部が、成形ローラによる次のスプライン成形工程の加工時に、成形ローラの突条に対向した位置に配設されるように上記予備成形面の設置範囲を設定したものである。
【００１３】
上記構成によれば、成形ローラの予備成形面によって予備成形されたワークの外周部が、次のスプライン成形工程の加工時に、成形ローラの突条に対向した設置された状態で、成形ローラの突条により内方側に押圧されて上記ワークにスプライン溝が形成されることになる。
【００１４】
請求項５に係る発明は、請求項３または請求項４記載のスプライン成形装置に使用される成形ローラであって、スプライン溝成形用の突条と、その両側方に設けられた頂部成形面と、この頂部成形面の側方に設けられた外窄まり形状のテーパ面からなる予備成形面とを有する成形ローラを、ローラヘッドに着脱自在に支持させるように構成したものである。
【００１５】
上記構成によれば、ローラヘッドに着脱自在に支持された成形ローラの突条、頂部成形面および予備成形面により、ワークの外周部が内方側に押圧されて適正形状に成形加工されることになる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係るスプライン成形装置の実施形態を示している。このスプライン成形装置は、円筒状のワーク１を保持する保持手段２と、ワーク１にスプラインを順次成形する成形ローラ３を有する一対のローラユニット４とを備えている。このローラユニット４は、成形ローラ３を回転自在に支持する支持部を備えたローラヘッド５と、上記保持手段２に保持されたワーク１の径方向にローラヘッド５を移動させて成形ローラ３をワーク１の加工位置と退避位置とに接離させる図外の接離手段と、必要に応じて上記ローラヘッド５を旋回させる図外の旋回手段とを有している。
【００１７】
上記ワーク１の保持手段２は、図２に示すように、ワーク１に形成されるスプラインの内周面に対応した凹凸部を有するマンドレル６と、ワーク１をセンタリングした状態で、その一端部をマンドレル６に圧接して固定する固定部材７と、マンドレル６に保持されたワーク１をその軸方向に押動して移動させる図外の駆動手段と、マンドレル６に保持されたワーク１をスプラインの１ピッチ毎に間欠回転させる図外の回転手段とを有している。
【００１８】
上記成形ローラ３は、図３に示すように、ワーク１の外周面に沿って軸方向に伸びるスプライン溝を成形するための突条８と、その両側方に設けられたスプラインの頂部成形面９，９と、その両側方に設けられたワーク１の予備成形面１０，１０と、成形ローラ３の両端部に設けられた円柱状の軸部１１，１１とを有し、この軸部１１，１１が上記ローラヘッド５に設けられた支持部に着脱可能に支持されるようになっている。
【００１９】
上記突条８は、ワーク１の外周面に成形されるスプライン溝に対応した台形のの断面形状を有し、かつ上記頂部成形面９は、ワーク１の外周面に成形されるスプラインの頂部に対応して外広がり形状のテーパ面に形成されている。また、予備成形面１０は、上記頂部成形面９と逆方向に傾斜した外窄まり形状のテーパ面に構成され、これによって上記予備成形面１０とその側端面とのコーナ部が、鈍角θに形成されるようになっている。さらに、後述するように、予備成形面１０によって予備成形されたワーク１の外周部１６が、次のスプライン成形工程の加工時に、成形ローラ３の突条８に対向した位置に配設されるように上記予備成形面１０の設置範囲が設定されている。
【００２０】
上記構成のスプライン成形装置を使用してワーク１にスプラインを成形するには、上記保持手段２にワーク１を位置決めして保持させるとともに、上記接離手段によりローラヘッド５をワーク１の外周面に接近させて成形ローラ３をワーク１の加工位置に移動させた後、上記マンドレル６に保持されたワーク１を駆動手段によりワーク１の軸方向に押動して所定の長さに亘り移動させる。
【００２１】
上記ワーク１の移動に応じて成形ローラ３がワーク１の外周面に沿ってその軸方向に転動しつつ、図４に示すように、成形ローラ３の突条８、頂部成形面９，９および予備成形面１０がワーク１の外周面に圧接されてワーク１が内方側に押圧される。この結果、上記突条８に対応したスプライン溝１２がワーク１の軸方向に所定長さに亘って成形されるとともに、ワーク１の内周面がマンドレル６の外周面に圧接されて、このマンドレルの凹部に対応したスプライン歯１３がワーク１の内周面に成形される。
【００２２】
また、上記頂部成形面９，９により、スプライン溝１２の両側方に位置するスプラインの頂部１４，１４が所定径となるようにワーク１がしごき加工されるとともに、ワーク１の内周面がマンドレル６の外周面に圧接されて、このマンドレルの突部に対応したスプライン溝１５，１５がワーク１の内周面に形成される。さらに、上記頂部成形面９の側方に形成された予備成形面１０の一方により、次のスプライン成形工程でスプライン溝が形成されるワーク１の外周部１６が、上記予備成形面１０に対応したテーパ面に成形加工されることになる。
【００２３】
そして、上記成形ローラ３によりワーク１を所定長さに亘って成形する作業が終了した時点で、上記接離手段によりローラヘッド５をワーク１から離間させて成形ローラ３を退避位置に移動させた状態で、上記回転手段によりワーク１をスプラインの１ピッチ分だけ回転させて、図５に示すように、上記予備成形面１０により予備成形されたワーク１の外周部１６を含む次のスプライン成形工程で成形される被加工部を、成形ローラ３の突条８に対向した位置に移動させる。
【００２４】
その後、上記接離駆動手段によりローラヘッド５をワーク１に接近させて成形ローラ３をワーク１の加工位置に移動させた状態で、上記ワーク１を移動手段により押動してワーク１の軸方向に移動させることにより、次のスプライン成形工程の加工を行う。また、上記成形加工が繰り返されてワーク１の全周に亘りスプラインが成形された時点で、ワーク１の長さ方向の加工位置を変化させて同様の成形加工を行い、この成形加工がワーク１の長さ方向の全長に亘って行われ時点で、ワークの成形作業を終了する。
【００２５】
このように成形ローラ３に設けられたスプライン溝成形用の突条８と、その両側方に設けられた頂部成形面９，９とをワーク１の外周面に圧接させることにより、ワーク１の軸方向に伸びるスプライン溝１２を成形するとともに、その両側方に位置するスプラインの頂部１４をしごき加工し、かつこれと同時に、上記頂部成形面９，９の側方に設けられた外窄まり形状のテーパ面からなる予備成形面１０，１０の一方をワーク１の外周面に圧接させることにより、次のスプライン成形工程で加工されるワークの外周部１６を予備成形するように構成したため、ワーク１の外周面にバリが生成されるのを効果的に防止しつつ、スプラインを成形することができる。
【００２６】
すなわち、上記のように外広がり形状のテーパ面に形成された成形ローラ３の頂部成形面９の側方に、外窄まり形状のテーパ面に形成された予備成形面１０を設けることにより、この予備成形面１０とその側端面とのコーナ部が、鈍角θに形成されるように構成したため、上記成形ローラ３によってワーク１の外周部を成形加工する際に、図８に示すような鋭角αの段部２６がワーク１の外周部に形成されるのを防止することができる。したがって、上記回転手段によってワーク１を間欠回転させた後にスプラインを成形する次工程の加工時に、上記鋭角の段部が残存することに起因したバリがワーク１の外周面に生成されるのを効果的に防止することができ、これによってバリを除去するための研磨作業を省略することができる。
【００２７】
特に、図４に示すように、上記予備成形面１０の幅寸法Ｗ１を、この予備成形面１０によって予備成形されるワーク１の外周部１６の幅寸法Ｗ２よりも大きな値に設定することにより、上記コーナ部に対応した段部がワーク１の外周部に形成されるのを防止するように構成した場合には、ワーク１の外周面にバリが生成されるのを、さらに効果的に防止することができる。
【００２８】
また、上記実施形態では、予備成形面１０によって予備成形されたワーク１の外周部１６が、成形ローラ３による次のスプライン成形工程の加工時に、成形ローラ３の突条８に対向した位置に配設されるように上記予備成形面１０の設置範囲を設定したため、成形ローラ３によりワーク１が成形加工される際に、このワーク１の先端部が拡開する方向に変形して反りが生じるを効果的に防止できるという利点がある。
【００２９】
すなわち、図６に示すように、頂部成形面９の側方に設けられた予備成形面１０ａにより予備成形されたワーク１の外周部１６ａが、成形ローラ３による次のスプライン成形工程の加工時に、成形ローラ３の頂部成形面９に対向した位置に配設されるように上記予備成形面１０の設置範囲を設定することもできるが、このように構成した場合には、上記成形ローラ３の突条８によってマンドレル６の凹部内に導入されるワーク１のしごき量が、図４および図５に示す実施形態に比べて多くなることが避けられない。
【００３０】
そして、上記成形ローラ３の突条８によってマンドレル６の凹部内に導入されるワーク１のしごき量に対応したワーク１の面積が大きくなって、この面積と、上記予備成形面１０によって予備成形されるワーク１のしごき量に対応したワーク１の面積との差が増大するのに従い、図７に示すように、ワーク１の先端部が拡開する方向に変形する反り量が大きくなることが、実験によって確認されている。したがって、図５に示す示すように、予備成形面１０によって予備成形されたワーク１の外周部１６が、成形ローラ３による次のスピンドル成形工程の加工時に、成形ローラ３の突条８に対向した位置に配設されるように上記予備成形面１０の設置範囲を設定することにより、上記面積差を小さな値となるように構成するこが望ましい。
【００３１】
また、上記実施形態では、スプライン溝成形用の突条８と、その両側方に設けられた頂部成形面９，９と、この頂部成形面９，９の側方に設けられた外窄まり形状のテーパ面からなる予備成形面１０，１０とを有する成形ローラ３を、ローラヘッド５に着脱自在に支持させるように構成したため、上記成形ローラ３が摩耗した場合等に、その交換作業を容易に行うことができるという利点がある。さらに、上記ローラヘッド５の外周部に、複数の成形ローラ３を支持する複数の支持部を設けるとともに、上記ローラヘッド５を旋回駆動してワーク１の成形加工に使用する成形ローラ３を順次交換するように構成した場合には、この成形ローラ３の摩耗を効果的に抑制することができる。
【００３２】
なお、上記成形ローラ３に必ずしも一対の予備成形面１０を設ける必要はなく、上記頂部成形面９，９の一方の側方部のみに予備成形面１０を設けた構造とすることもできる。しかし、上記実施形態に示すように、頂部成形面９，９の側方にそれぞれ上記予備成形面１０，１０を設けた場合には、成形ローラ３を左右対称形状に形成することができるため、上記ローラヘッド５に成形ローラ３を支持させる際に、その方向性を考慮する必要がないという利点がある。
【００３３】
また、上記マンドレル６に保持されたワーク１をその軸方向に移動させる移動手段からなる駆動手段が設けられた上記実施形態に代え、上記ワーク１を固定した状態で、ローラユニット４をワーク１の軸方向に相対移動させる駆動手段を設けることにより、ワーク１の外周面に沿ってその軸方向に上記成形ローラ３を転動させるように構成してもよい。さらに、上記ワーク１を固定した状態で、ローラユニット４をワーク１の周方向に旋回させる駆動手段を設けることにより、ワークの加工位置をスプラインの１ピッチ毎に間欠的に変化させるように構成してもよい。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、成形ローラに設けられたスプライン溝成形用の突条と、その両側方に設けられた頂部成形面とをワークの外周面に圧接させることにより、ワークの軸方向に伸びるスプライン溝を成形するとともに、その両側方に位置するスプラインの頂部をしごき加工し、かつこれと同時に、上記頂部成形面の側方に設けられた外窄まり形状のテーパ面からなる予備成形面をワークの外周面に圧接させることにより、次のスプライン成形工程で成形されるワークの外周部を予備成形するように構成したため、上記成形ローラによってワークの外周部を成形加工する際に、鋭角の段部が生成されるのを防止することができる。したがって、ワークに次のスプライン成形を行う際に、上記鋭角の段部が残存することに起因したバリがワークの外周面に形成されるのを効果的に防止することができ、これによってスプラインのバリを除去するための研磨作業を省略することができる等の利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るスプライン成形装置の実施形態を示す斜視図である。
【図２】ワークの保持手段の具体的構成を示す分解斜視図である。
【図３】成形ローラの具体的構成を示す正面図である。
【図４】ワークの加工状態を示す説明図である。
【図５】次のスプライン成形工程の加工状態を示す説明図である。
【図６】本発明の別の実施形態を示す図５相当図である。
【図７】ワークの加工時における面積差と、ワークの反り量との関係を示すグラフである。
【図８】本発明の従来例を示す図５相当図である。
【符号の説明】
１  ワーク
２  保持手段
３  成形ローラ
８  突条
９  頂部成形面
１０  予備成形面
１６  ワークの外周部
【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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【図７】
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【図８】
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