(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
棒状素材（Ｗ）に、一対の転造用ダイス（３１，３２）及び転造時に発生する該棒状素材の軸方向への移動方向に対応して該転造用ダイスに並設される一対の矯正用ダイス（３３，３４）を対向配置し、
前記転造用ダイスにて前記棒状素材を押圧してねじ山（２０）を転造加工するとともに、
前記矯正用ダイスにより、棒状素材のねじ山加工時に発生する曲がり作用によって形成されるとともにねじ山の端部から軸方向にずれた該ねじ山の形成されていない曲面部（Ｗ３）を支点として、ねじ山加工時に移動している前記棒状素材のねじ山の端部を潰しながら押圧し、前記ねじ山加工時に発生する曲がりを矯正することを特徴とするねじ山付シャフトの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ねじ山付シャフトの製造方法に係り、詳しくは回転電機に適用されるねじ山付シャフトの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば回転電機としてのモータに適用されるねじ山付シャフトとしてのウォーム軸にねじ山としてのウォームを形成する際には、図７に示す転造加工が行われる。すなわち、ウォーム軸９０へと加工される棒状素材（ワーク）Ｗを一対の転造用ダイス９１，９２にて押圧しながら互いに逆方向に移動させ、これにより棒状素材Ｗを回転させてウォーム９０ａを形成する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、転造加工にてウォーム９０ａを形成する場合、両転造用ダイス９１，９２の端部でのモーメントにより、棒状素材Ｗ（ウォーム軸９０）に曲がりが発生する。このモーメントは、例えば１条ねじ（奇数条ねじ）の場合のようにウォーム９０ａを形成するために設けられた転造用ダイス９１，９２の各歯（ラック）の山が互い違いに形成されて軸方向にずれていることにより発生するものである。そして、この曲がりの有するウォーム軸９０がモータに適用される（組み込まれる）と、回転に伴い異常振動や騒音を発生することが知られている。
【０００４】
図８は、このウォーム軸９０の軸方向の位置と上記曲がりに対応するウォーム振れとの関係を示すグラフである。同図から明らかなように、上記両転造用ダイス９１，９２の端部に対応するウォーム９０ａの端部（切上り部）において上記ウォーム振れが略最大となり、曲がりの起点になっている。
【０００５】
こうしたウォーム軸９０の曲がりは、その悪影響をなくすために転造後の曲がり測定・修正工程において矯正されている。しかしながら、この測定・修正工程の分だけ製造コストの増大を余儀なくされている。
【０００６】
本発明の目的は、ねじ山の転造加工時に発生する曲がりを該転造加工中に矯正して、転造後の該曲がりの修正工程を割愛することができるねじ山付シャフトの製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、棒状素材に、一対の転造用ダイス及び転造時に発生する該棒状素材の軸方向への移動方向に対応して該転造用ダイスに並設される一対の矯正用ダイスを対向配置し、前記転造用ダイスにて前記棒状素材を押圧してねじ山を転造加工するとともに、前記矯正用ダイスにより、棒状素材のねじ山加工時に発生する曲がり作用によって形成されるとともにねじ山の端部から軸方向にずれた該ねじ山の形成されていない曲面部を支点として、ねじ山加工時に移動している前記棒状素材のねじ山の端部を潰しながら押圧し、前記ねじ山加工時に発生する曲がりを矯正することを要旨とする。
【００１３】
（作用）
一般に、一対の転造用ダイスにて棒状素材を押圧してねじ山を転造加工し、ねじ山付シャフトを製造する際、ねじ山の成長に伴って転造用ダイスと棒状素材との間の摩擦力の釣り合う径が変化して同素材は軸方向一側に移動する（いわゆる歩み、歩き）。
【００１５】
本発明によれば、棒状素材には、一対の転造用ダイス及び転造時（ねじ山加工時）に発生する棒状素材の軸方向への移動方向に対応して同転造用ダイスに並設される一対の矯正用ダイスが対向配置される。そして、ねじ山加工時に発生する曲がりは、同ねじ山加工時の上記棒状素材の軸方向への移動作用を利用して同棒状素材が矯正用ダイスにて押圧されることで矯正される。すなわち、ねじ山加工時に発生する曲がりは、ねじ山の転造加工中に上記転造用ダイスに並設された一対の矯正用ダイスにて同時に矯正される。従って、転造後の上記曲がりの修正工程は不要とされる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図６に従って説明する。
図１は、本実施形態が適用される回転電機としてのモータの要部断面図を示す。モータは、モータ本体１と、減速部２と、クラッチ３とを備えている。モータ本体１は、略有底円筒形状のヨーク４と、ヨーク４に対して固定された軸受５ａ，５ｂと、軸受５ａ，５ｂに回転可能に支持された回転軸６と、回転軸６に固定された電機子７とを備える。
【００１７】
減速部２は、ギヤハウジング８と、軸受９，１０と、ねじ山付シャフトとしての金属製のウォーム軸１１と、ウォームホイール１２と、出力軸１３とを備える。ギヤハウジング８は、樹脂製であって、その一端部（図１中、左側端部）がヨーク４にネジ止めされる。
【００１８】
ギヤハウジング８には、一端部（図１中、左側端部）から回転軸６の軸方向に沿って延びるようにウォーム軸収容部１４が形成されている。また、ギヤハウジング８には、ウォーム軸収容部１４の中間部の軸線直交方向（図１中、上方向）に同ウォーム軸収容部１４と連通するホイール収容部１５が形成されている。
【００１９】
軸受９，１０は、略円筒形状のすべり軸受であって、それぞれウォーム軸収容部１４の各端部に内嵌されている。
図２に併せ示すように、ウォーム軸１１は、その軸中間部にねじ山としてのウォーム２０が形成されている。このウォーム２０は奇数条ねじ（本実施形態では１条ねじ）となっている。そして、ウォーム軸１１は、ウォーム２０の両端部でウォーム軸収容部１４に内嵌された軸受９，１０に回転可能に支持されてウォーム軸収容部１４内に収容されている。
【００２０】
なお、上記ウォーム軸１１の基端部には、上記クラッチ３の一部を構成する従動回転部１１ａが一体形成されている。そして、ウォーム軸１１の従動回転部１１ａ及びウォーム２０の切上り部（不完全山）である端部間の外周面は、後述の態様で振れ矯正された矯正部１１ｂとなっている。
【００２１】
ウォームホイール１２は、ウォーム２０と噛合され、ウォーム軸１１と直交する方向（図１の紙面直交方向）の軸中心で回転可能にホイール収容部１５内に収容されている。そして、出力軸１３は、ウォームホイール１２の回転に伴って同軸で回転するように同ウォームホイール１２に連結されている。
【００２２】
前記回転軸６は、クラッチ３を介してウォーム軸１１に連結されている。このクラッチ３は、回転軸６からウォーム軸１１に回転を伝達するとともに、同ウォーム軸１１から同回転軸６への回転伝達を阻止するものである。
【００２３】
以上の構成を有するモータは、外部電源から電流が供給されて回転軸６が回転駆動される。そして、この回転はクラッチ３、ウォーム軸１１及びウォームホイール１２を介して出力軸１３に伝達される。一方、出力軸１３（負荷）からの回転は、上記クラッチ３において回転軸６側に伝達されるのを阻止され、その逆回転が防止されている。
【００２４】
次に、上記ウォーム軸１１の製造態様について、図３及び図４に基づき説明する。ここで、図３（ａ）はウォーム軸１１のウォーム２０の転造加工態様を示す部分断面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）の領域Ｂを示す拡大図であり、図３（ｃ）は図３（ａ）を矢印Ｃ方向から見た平面図である。また、図４は、ウォーム加工時に発生するウォーム軸１１（棒状素材Ｗ）の曲がりの矯正態様を説明する模式図である。
【００２５】
図３（ａ）（ｂ）に示すように、ウォーム軸１１へと加工される棒状素材（ワーク）Ｗは、ウォーム２０の形成部Ｗ１において対向配置された一対の板状の転造用ダイス３１，３２にて挟持されている。これら転造用ダイス３１，３２には、それぞれウォーム２０と互い違いになる歯（ラック）３１ａ，３２ａが形成されている。既述のように、本実施形態のウォーム２０は１条ねじを形成しており、従って上記転造用ダイス３１，３２の各歯３１ａ，３２ａの山は互い違いに形成されて軸方向にずれている。上記転造用ダイス３１，３２は、上記棒状素材Ｗを押圧しながら互いに逆方向に移動し、これにより図３（ｃ）に示すように棒状素材Ｗを回転させてその形成部Ｗ１にウォーム２０を刻設する。
【００２６】
上記棒状素材Ｗには、転造時に発生する棒状素材Ｗの軸方向への移動方向（いわゆる歩み、歩きの方向）に対応して転造用ダイス３１，３２に並設された一対の矯正用ダイス３３，３４が対向配置されている。これら矯正用ダイス３３，３４は、ウォーム加工時の棒状素材Ｗの軸方向への移動作用を利用して棒状素材Ｗを押圧し、同ウォーム加工時に発生する曲がりを矯正するものである。
【００２７】
すなわち、図４に示すように、これら矯正用ダイス３３，３４は、棒状素材Ｗの前記矯正部１１ｂの形成部Ｗ２に対して若干の間隙を有して対向配置されており、ウォーム加工後半における棒状素材Ｗの軸方向への移動によりこの間隙に対して形成部Ｗ１（ウォーム２０）の端部（切上り部）が所定量だけ送り出される。また、転造用ダイス３１，３２の歯（ラック）３１ａ，３２ａの山が互い違いに形成されて軸方向にずれていることにより発生するモーメントにより、棒状素材Ｗ（ウォーム軸１１）に曲がりが発生する。同図においては、端部において転造用ダイス３１の歯３１ａの山が転造用ダイス３２の歯３２ａの山よりも矯正用ダイス３３，３４側に近接していることから、棒状素材Ｗの形成部Ｗ２には矯正用ダイス３４側への曲がりが発生する。従って、一方の矯正用ダイス３３に曲がりの起点となっている上記ウォーム２０端部の山が押圧され、他方の矯正用ダイス３４に上記曲がりの発生した形成部Ｗ２の曲面部Ｗ３が押圧される。このとき、ウォーム２０の形成されていない上記曲面部Ｗ３が支点となり、ウォーム２０の端部の山が力点となって、矯正用ダイス３３にて同端部の山を潰しつつ、ウォーム加工時に発生する曲がりを無理なく矯正する。すなわち、上記力点はウォーム２０の端部であることから、その山の高さは低い状態から徐々に高くなり、１〜２周して本来の状態（高さ）になる。従って、ウォーム加工の進行に伴う棒状素材Ｗの軸方向の移動によって低い山から潰し、徐々に高い山を潰していく。そして、低い山から徐々に高い山を潰していくことで、上記曲がりの矯正が徐々に進行するようになっている。
【００２８】
なお、上記矯正用ダイス３３，３４と棒状素材Ｗ（形成部Ｗ２）との径方向の間隙は、ウォーム加工時の棒状素材Ｗの所要の軸方向への移動量を確保し、且つ、発生する曲がりを矯正する押圧力を確保しうるように設定されている。図６は、各材質についてウォーム加工の進行に伴う棒状素材Ｗの軸方向への移動量の測定結果を示すグラフである。同図において、ウォーム加工の進行を転造用ダイス３１，３２の移動量に対応するダイス位置として示している。従って、ダイス位置がグラフの右に移動するに従い、ウォーム加工が進行することを示している。そして、グラフの右端がウォーム加工の完了点（完了位置）を示している。また、棒状素材Ｗの材質として焼鈍材、硬引材及びボンデ除去の硬引材の各場合をそれぞれ実線、破線及び２点鎖線にて示している。同図から明らかなように、ウォーム加工時の棒状素材Ｗの軸方向への移動量は、材質が異なることで変化する。材質のみならず、例えば転造速度や温度等の加工条件が変わることでも上記移動量が変化することが知られている。このように、加工条件が変わってもウォーム加工時に発生する曲がりの矯正に必要な移動量等を確保しうるように上記間隙の設定を行っている。特に、ウォーム加工時の棒状素材Ｗの軸方向への移動量を計測しながら上記間隙をリアルタイムで設定していくことで、加工条件が多少異なっても上記曲がりを好適に矯正したウォーム軸１１が得られる。
【００２９】
図５は、従来例でのウォーム軸９０と、本実施形態でのウォーム軸１１とで、ウォーム振れの測定結果を示すグラフである。同図から明らかなように、ウォーム加工時に発生するウォーム軸１１（棒状素材Ｗ）の曲がりが転造加工中に上記矯正用ダイス３３，３４にて同時に矯正されることで、ウォーム振れが抑制されている。
【００３０】
以上詳述したように、本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）本実施形態では、ウォーム加工時に発生するウォーム軸１１（棒状素材Ｗ）の曲がりは、転造加工中に上記転造用ダイス３１，３２に並設された一対の矯正用ダイス３３，３４にて同時に矯正される。従って、転造後の曲がりの修正工程を割愛することができる。そして、この修正工程が不要となる分、製造コストを削減できる。
【００３１】
あるいは、転造工程のみに関わらず、ウォーム振れの低減された高品質なウォーム軸１１を得ることができる。そして、このウォーム軸１１が適用された（組み込まれた）モータ（減速部２）において回転に伴う異常振動や騒音の発生を抑制するとともに、ウォーム軸１１及びウォームホイール１２間のギヤ噛み合い効率も向上することができる。
【００３２】
なお、本発明の実施の形態は上記実施形態に限定されるものではなく、次のように変更してもよい。
・前記実施形態においては、回転軸６及びウォーム軸１１をクラッチ３を介して連結したが、クラッチ３を割愛してこれらを直結してもよい。またこの場合には、回転軸６及びウォーム軸１１を一体成形して、モータ本体１の回転軸に同様のウォームを形成してもよい。
【００３３】
・前記実施形態においては、金属製のウォーム軸１１を採用したが、その他の材質からなるウォーム軸であってもよい。
・前記実施形態においては、ウォーム軸１１のウォーム２０等の加工を板状の転造用ダイス３１，３２及び矯正用ダイス３３，３４により押圧して行った。これに対して、ウォーム軸１１のウォーム２０等の加工を、例えば上記に準じた外周面を有する一対のローラにより押圧して行ってもよい。このように変更をしても前記実施形態と同様の効果が得られる。
【００３４】
・前記実施形態においては、ねじ山としてウォーム軸１１のウォーム２０の転造加工に本発明を適用した。これに対して、例えばボルトのねじ山の転造加工に本発明を適用してもよい。
【００３５】
次に、以上の実施形態から把握することができる技術的思想を、その効果とともに以下に記載する。
（イ）前記矯正用ダイスと前記棒状素材との間隙は、ねじ山加工時の該棒状素材の所要の軸方向への移動量を確保し、且つ、発生する曲がりを矯正する押圧力を確保しうるように設定される。一般に、加工条件が異なるとねじ山加工時の棒状素材の軸方向への移動量が変化する。同構成によれば、上記矯正用ダイスと棒状素材との間隙は、ねじ山加工時の該棒状素材の所要の軸方向への移動量を確保し、且つ、発生する曲がりを矯正する押圧力を確保しうるように設定されることで、加工条件が異なっても上記曲がりを好適に矯正したねじ山付シャフトが得られる。
【００３６】
（ロ）前記矯正用ダイスと前記棒状素材との間隙は、該棒状素材の材質、転造速度及び温度の少なくとも１つに基づき設定される。同構成によれば、ねじ山加工時の棒状素材の軸方向への移動量に及ぼす加工条件である棒状素材の材質、転造速度及び温度の少なくとも１つに基づき上記間隙が設定される。
【００３７】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、ねじ山の転造加工時に発生する曲がりを該転造加工中に矯正して、転造後の該曲がりの修正工程を割愛することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態が適用されるモータの要部断面図。
【図２】同実施形態の側面図。
【図３】同実施形態の製造態様を示す図。
【図４】同実施形態の製造態様を示す模式図。
【図５】同実施形態の効果を示すグラフ。
【図６】ダイス位置と移動量との測定結果を示すグラフ。
【図７】従来形態の製造態様を示す部分断面図。
【図８】測定位置とウォーム振れとの関係を示すグラフ。
【符号の説明】
Ｗ…棒状素材、Ｗ３…曲面部、１１…ねじ山付シャフトとしてのウォーム軸、１１ｂ…矯正部、２０…ねじ山としてのウォーム、３１，３２…転造用ダイス、３３，３４…矯正用ダイス。
【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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