(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
歯車の噛み合いの関係における一方を平歯車状の歯形ローラダイスとするとともに他方を円板状のワークとし、両者を同期回転させながらその両者間の軸心間距離を縮める方向に送りを与えてワークに歯形を創成する転造加工を繰り返し行う歯車転造盤であって、
少なくとも下記（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）の要件を含むことを特徴とする歯車転造盤の運転方法。
（Ａ）加工に先立つ待機状態では、歯形ローラダイスが常に定角停止位置に割り出されているとともに、その歯形ローラダイスとワークとが接触しないように両者が初期設定距離だけ離れていること。
（Ｂ）加工開始時には、待機状態にて歯形ローラダイスとワークとの等速同期回転を開始し、同時に両者を接近させる方向に送りを与えること。
（Ｃ）ワークｎ枚（ｎ＝整数）についての加工が終了する毎に、歯形ローラダイスの円周方向および歯幅方向のうちの少なくともいずれか一方の加工開始位置をずらすこと。
【請求項２】
上記（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）の要件に加えて下記（Ｄ）および（Ｅ）の要件を含むことを特徴とする請求項１に記載の歯車転造盤の運転方法。
（Ｄ）ワーク一枚についての加工に際し歯形ローラダイスの正転と逆転とを交互に複数回繰り返すものであること。
（Ｅ）ワークｎ枚（ｎ＝整数）についての加工が終了する毎に、加工開始時の歯形ローラダイスの回転方向を変更すること。
【請求項３】
上記（Ｃ）の要件のうち歯形ローラダイスの円周方向の加工開始位置をずらす手段として、予め待機状態での初期設定距離を変更することを特徴とする請求項１または２に記載の歯車転造盤の運転方法。
【請求項４】
上記（Ｃ）の要件のうち歯形ローラダイスの円周方向の加工開始位置をずらす手段として、下記の（ａ），（ｂ）の要件を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の歯車転造盤の運転方法。
（ａ）ワークが装着された主軸と歯形ローラダイスとが機械的同期手段を介して等速同期回転するようになっていて、その同期動力伝達系にクラッチが介装されていること。
（ｂ）ワークｎ枚（ｎ＝整数）についての加工が終了する毎に、歯形ローラダイスが空転している状態で瞬間的に上記クラッチを断接することにより歯形ローラダイスの位相を変更すること。
【請求項５】
上記（Ｃ）の要件のうち歯形ローラダイスの円周方向の加工開始位置をずらす手段として、下記の（ｃ），（ｄ）の要件を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の歯車転造盤の運転方法。
（ｃ）ワークが装着された主軸と歯形ローラダイスとが互いに噛み合う一対の同期ギヤを介して等速同期回転するようになっていて、その同期ギヤが噛合離脱可能となっていること。
（ｄ）ワークｎ枚（ｎ＝整数）についての加工が終了する毎に、同期ギヤ同士の噛み合いを一旦外して一歯もしくは複数歯ずらした上で再度噛み合わせることにより歯形ローラダイスの位相を変更すること。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は歯車転造盤の運転方法に関し、特に歯車の噛み合いの関係における一方を平歯車状の歯形ローラダイスとするとともに他方を円板状のワークとし、両者を同期回転させながらその両者間の軸心間距離を縮める方向に送りを与えてワークに歯形を創成する歯車転造盤の運転方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の歯車転造盤においては、上記のような歯車の噛み合いの関係における一方を平歯車状の歯形ローラダイスとするとともに他方を円板状のワークとしてその両者を同期回転させることを前提とする一方、加工に先立つ待機状態では歯形ローラダイスが常に定角停止位置に割り出されているとともに、その歯形ローラダイスとワークとが接触しないように両者が初期設定距離だけ離れていて、加工開始時には、待機状態にて歯形ローラダイスとワークとの等速同期回転を開始し、同時に両者を接近させる方向に送りを与えるようになっている。そして、ワーク側に創成される歯のばらつきを解消しつつ歯形精度を安定化させるために、ワーク一枚についての加工に際し歯形ローラダイスの正転と逆転とを交互に複数回繰り返すようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような歯形転造加工では、歯形ローラダイスとワークとをほぼ同径なものとした上でその両者を１：１の関係のもとで同期回転させること、すなわち両者を等速にて同期回転させることを基本としていることから、歯形ローラダイスとワークとが噛み合いを開始してから加工完了まで常に同じ歯が同じだけの塑性加工のための仕事をしていることになり、結果として転造時の応力が最も高くなる時点で噛み合っている歯は常に特定の歯となり、その部位の歯が他の歯に比べてより強い応力を受けることで歯形ローラダイス全体の寿命が低下するという問題がある。
【０００４】
本発明は以上のような課題に着目してなされたもので、歯形ローラダイスのうち特定の歯への応力集中を回避することで歯形ローラダイスの長寿命化を可能とした歯車転造盤の運転方法を提供しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、歯車の噛み合いの関係における一方を平歯車状の歯形ローラダイスとするとともに他方を円板状のワークとし、両者を同期回転させながらその両者間の軸心間距離を縮める方向に送りを与えてワークに歯形を創成する転造加工を繰り返し行う歯車転造盤の運転方法であることを前提としている。
【０００６】
その上で、少なくとも下記（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）の要件を含んでいることを特徴としている。
【０００７】
（Ａ）加工に先立つ待機状態では、歯形ローラダイスが常に定角停止位置に割り出されているとともに、その歯形ローラダイスとワークとが接触しないように両者が初期設定距離だけ離れていること。
【０００８】
（Ｂ）加工開始時には、待機状態にて歯形ローラダイスとワークとの等速同期回転を開始し、同時に両者を接近させる方向に送りを与えること。
【００１０】
（Ｃ）ワークｎ枚（ｎ＝整数）についての加工が終了する毎に、歯形ローラダイスの円周方向および歯幅方向のうちの少なくともいずれか一方の加工開始位置をずらすこと。
【００１１】
この場合において、請求項２に記載のように、上記（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）の要件に加えて下記（Ｄ）および（Ｅ）の要件を含んでいることが望ましい。
（Ｄ）ワーク一枚についての加工に際し歯形ローラダイスの正転と逆転とを交互に複数回繰り返すものであること。
（Ｅ）ワークｎ枚（ｎ＝整数）についての加工が終了する毎に、加工開始時の歯形ローラダイスの回転方向を変更すること。
【００１２】
したがって、請求項１に記載の発明では、加工に先立つ待機状態では歯形ローラダイスが常に定角停止位置に割り出されているとともに、その歯形ローラダイスとワークとが接触しないように両者が初期設定距離だけ離れていることから、加工開始時には、待機状態にて歯形ローラダイスとワークとの等速同期回転を開始し、同時に両者を接近させる方向に送りを与える。そして、ワークｎ枚（ｎ＝整数）についての加工が終了する毎に、歯形ローラダイスの円周方向および歯幅方向のうちの少なくともいずれか一方の加工開始位置を積極的にずらす。
【００１３】
こうすることにより、例えば歯形ローラダイスの円周方向の加工開始位置をずらした場合には、高い応力を受ける歯が特定の歯に偏ることなくその都度ずれることから、特定の歯への応力集中が緩和され、歯形ローラダイス全体としての寿命が延びることになる。
【００１４】
また、例えば歯形ローラダイスの歯幅方向の加工開始位置をずらした場合には、応力集中を受ける歯が特定の歯に偏ることになるものの、ワークと噛み合うべき位置すなわち歯幅方向位置がその都度ずれることから、特定の歯のうち特定部位への応力集中が緩和され、結果として歯形ローラダイス全体としての寿命が延びることになる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の上記（Ｃ）の要件のうち歯形ローラダイスの円周方向の加工開始位置をずらす手段として、予め待機状態での初期設定距離を変更することを特徴としている。
【００１６】
上記歯形ローラダイスとワークとが初期設定距離だけ離れている状態で、定角停止位置に割り出されている歯形ローラダイスとワークとの同期回転を開始して所定速度にて両者を接近させる方向に送りを与えることを前提とした場合、上記初期設定距離および送り速度が一定であるあぎりｎ枚のワークの加工を繰り返し行ったとしても歯形ローラダイスのうちワークに噛み込み始める歯は常に特定の歯となってしまうことになる。そこで、請求項３に記載の発明では、ワークｎ枚についての加工が終了する毎に、予め待機状態での初期設定距離を変更することにより、最初にワークに噛み込み始める歯がその都度ずれることになり、高い応力を集中的に受ける歯が特定の歯に偏ることなく、特定の歯への応力集中が緩和され、歯形ローラダイス全体としての寿命が延びることになる。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の上記（Ｃ）の要件のうち歯形ローラダイスの円周方向の加工開始位置をずらす手段として、下記の（ａ），（ｂ）の要件を含んでいることを特徴としている。
【００１８】
（ａ）ワークが装着された主軸と歯形ローラダイスとが機械的同期手段を介して等速同期回転するようになっていて、その同期動力伝達系にクラッチが介装されていること。
【００１９】
（ｂ）ワークｎ枚（ｎ＝整数）についての加工が終了する毎に、歯形ローラダイスが空転している状態で瞬間的に上記クラッチを断接することにより歯形ローラダイスの位相を変更すること。
【００２０】
したがって、この請求項４に記載の発明では、同期動力伝達系のクラッチを瞬間的に遮断して直ちに接続すると、歯形ローラダイスの空転のためにそれまでの歯形ローラダイスの回転位相とワークの回転位相とが互いにずれることになり、結果として上記と同様に最初にワークに噛み込み始める歯がその都度ずれることになる。
【００２１】
請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の上記（Ｃ）の要件のうち歯形ローラダイスの円周方向の加工開始位置をずらす手段として、下記の（ｃ），（ｄ）の要件を含んでいることを特徴としている。
【００２２】
（ｃ）ワークが装着された主軸と歯形ローラダイスとが互いに噛み合う一対の同期ギヤを介して等速同期回転するようになっていて、その同期ギヤが噛合離脱可能となっていること。
【００２３】
（ｄ）ワークｎ枚（ｎ＝整数）についての加工が終了する毎に、同期ギヤ同士の噛み合いを一旦外して一歯もしくは複数歯ずらした上で再度噛み合わせることにより歯形ローラダイスの位相を変更すること。
【００２４】
したがって、この請求項５に記載の発明では、上記一対の同期ギヤをクラッチのごとく作動させて、その一対の同期ギヤ同士の噛み合いをを一旦外して一歯もしくは複数歯ずらした上で再度噛み合わせることにより、上記と同様に最初にワークに噛み込み始める歯がその都度ずれることになる。
【００２５】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、ワークｎ枚についての加工が終了する毎に、歯形ローラダイスの円周方向および歯幅方向のうち少なくともいずれか一方の加工開始位置を積極的にずらすことにより、塑性加工に伴い高い応力を受ける歯もしくは部位が一箇所とならず適宜分散されることから、特定の歯もしくは部位の疲労を招くことがなくなり、歯形ローラダイス全体の長寿命化を達成できる効果がある。
【００２６】
特に請求項２に記載のように、ワークｎ枚についての加工が終了する毎に、加工開始時の歯形ローラダイスの回転方向を変更した場合には歯形ローラダイスの各歯の両面に均等に応力を負担させることができ、歯形ローラダイスの寿命が一段と長くなる効果がある。
【００２７】
また、請求項３，４に記載の発明のように、歯形ローラダイスの円周方向の加工開始位置をずらす手段として、予め待機状態での初期設定距離を変更したり、あるいは同期動力伝達系のクラッチを断接する場合には、その動作をＮＣ制御等のプログラム制御によってわめて容易に実行できる効果がある。
【００２８】
【発明の実施の形態】
図１，２は本発明に係る歯車転造盤の運転方法を説明するための要部構成説明図であって、加工対象となる円板状のワークＷは、互いに同一軸線上に位置するように配置された主軸たる左右一対のマンドレル１，２によって挟圧支持されており、このマンドレル１，２は図示しない回転駆動手段によって回転駆動される。また、マンドレル１，２と平行に回転軸３に支持された平歯車状の歯形ローラダイス（以下、単にローラダイスという）４が配置されており、このローラダイス４は速比が１：１の関係にある一対の同期ギヤ５，６のほかユニバーサルジョイント７を介してマンドレル１，２と同期回転回転駆動されるようになっている。
【００２９】
ローラダイス４の歯幅寸法はワークＷの板厚寸法の数倍程度となるように十二分に大きく設定されているとともに、ワークＷとローラダイス４はともに同径に設定されていて、したがって、ワークＷとローラダイス４とは１：１の関係をもって等速同期回転し、同時に両者の軸間距離を狭める方向に所定速度の送りＦが与えられるようになっている。
【００３０】
ここで、図１，２に示す状態を待機状態すなわちマンドレル１，２に対するワークＷの脱着等に際してローラダイス４が原点位置で待機している状態とすると、この状態では、ローラダイス４は制御系のポジショニング機能により常にその回転方向位置が一定位置に割り出されるいわゆる定角停止位置にて静止しているとともに、ローラダイス４とワークＷとの間の軸心間距離もまた予め定められた初期設定距離Ｘに保たれている。
【００３１】
そして、上記待機状態においてローラダイス４とワークＷとの同期回転を開始し、同時に所定速度の送りＦを与える（送り量は予め設定されている）ことにより、ワークＷに創成歯形転造加工が施されることになる。この場合、１枚のワークＷについての加工を開始してからその加工を終了するまでを１サイクルとすると、図３に示すようにその１サイクル内でローラダイス４とワークＷとの正転同期回転と逆転同期回転とを交互に繰り返し、その正逆転動作を複数回繰り返すことで始めて１サイクルが完了する。なお、これらの正逆転切り換えや上記の定角停止位置制御および送り制御等は全て図示外のＮＣコントローラによってなされるようになっている。
【００３２】
本実施の形態では、上記のようなワークＷの創成歯形転造加工を繰り返し行うにあたり、例えば所定枚数のワークＷの加工が完了する毎に、例えば５０枚のワークＷの加工が完了する毎に上記加工条件をその都度変更するものとする。
【００３３】
より具体的には、ワークＷに創成歯形転造加工を連続的に施すにあたり、１枚目から５０枚目のワークＷの加工に際してはＸ，Ｚに関する加工条件を固定とし、例えば初期設定距離Ｘ＝２００ｍｍ、ローラダイス４とワークＷとの歯幅方向での相対位置関係としてローラダイス４の歯幅寸法のほぼ中央部にてワークＷが噛み合うようにＺ＝０ｍｍに設定した上で、図３に示すような正転同期回転から始まるサイクルを１サイクルとして加工を繰り返す。この時、１サイクル毎にローラダイス４とワークＷとを初期設定距離Ｘ＝２００ｍｍまで戻し、マンドレル１，２に装着されているワークＷの交換を待って次の加工サイクルに移行する。
【００３４】
ここで、先に説明したように、ローラダイス４が定角停止位置にある状態でワークＷとの同期回転を開始させた上で所定速度の送りＦを与えるものとすれば、Ｘ，Ｚの値が固定であるかぎりローラダイス４のうち常に特定の歯がワークＷに対して噛み込み始めることになり、またローラダイス４とワークＷとが１：１にて等速同期回転しているかぎりはローラダイス４側の特定の歯とワークＷ側の特定の歯が常に噛み合うことになり、この関係はワークＷの加工数が５０枚になるまでは不変である。
【００３５】
そこで、本実施の形態では、ワークＷの加工数が５０枚になった時点で上記Ｘ，Ｚの値を変更し、図４に示すように初期設定距離Ｘをαだけ増やしてＸ＋αとし、例えばＸの値を０．１ｍｍ増やしてＸ＝２００．１ｍｍにするとともに、Ｚの値もβだけ増やしてＺ＋βとし、例えばＺの値を１２ｍｍ増やしてＺ＝１２ｍｍに変更する。すなわち、初期設定距離Ｘを０．１ｍｍだけ長くするとともに、ローラダイス４とワークＷとの噛み合い位置を１２ｍｍだけ歯幅方向にオフセットさせ、さらにサイクルスタート時の回転方向を図３に破線で示すようにそれまでの正転同期回転とは逆に逆転同期回転とする。
【００３６】
この状態で次の加工サイクルに移行する場合には、ローラダイス４が定角停止位置から同期回転を開始することに変わりはないことから、最初の回転方向が逆となり且つ初期設定距離Ｘが０．１ｍｍだけ増加したことによってローラダイス４がワークＷに最初に噛み込み始める位相角が従前のものと異なり、その結果としてローラダイス４のうちワークＷに最初に噛み込み始める歯が従前のものとは異なることになり、同時にローラダイス４とワークＷとの歯幅方向での相対位置を１２ｍｍオフセットさせたことによって歯幅方向での噛み込み位置も従前のものと異なることとなる。こうすることにより、従来のように特定の歯の特定の部位だけが常に応力が高い状態となるのを避けることができる。
【００３７】
なお、上記の例では、初期設定距離Ｘを０．１ｍｍだけ増やすととともにＺの値を＋１２ｍｍとしていいるが、初期設定距離Ｘの値を所定寸法だけ減じるとともにＺの値を負の値としても同様の条件となる。また、上記の条件変更は先に延べたＮＣコントローラに予めプログラムしておくことにより常に自動的になされることになる。
【００３８】
そして、上記の条件での加工をワークＷの加工数が例えば１００枚になるまで繰り返し、ワークＷの加工数が１００枚になったならば初期設定値Ｘの値をさらに０．１ｍｍだけ増やすとともに、Ｚの値もさらに１２ｍｍだけ増やし、さらにサイクルスタート時の回転方向も逆として再び正転同期回転となるように設定する。
【００３９】
このように本実施の形態によれば、ワークＷの所定加工枚数毎にＸ，Ｚの値を変更するとともにサイクルスタート時の回転方向を変更することにより、ローラダイス４のうち特定の歯の特定の部位だけに高い応力が作用するのを回避できるようになり、またローラダイス４の回転方向をも変更することでそのローラダイス４の各歯の両面に均等に応力を負担させることができることから、ローラダイス４の耐久性が大幅に向上し、その長寿命化が図れるようになる。
【００４０】
図５，６は本発明に係る第２，３の実施の形態を示す図で、いずれの実施の形態においても同期ギヤ６からローラダイス４への同期動力伝達系に電磁クラッチ８または９を介装したもので、必要に応じてその電磁クラッチ８または９を瞬間的に断接するようにしてある。
【００４１】
より詳しくは、ワークＷの加工数が所定の枚数（例えば、上記と同様に５０枚とする）になった時点で、その加工を終了したローラダイス４とワークＷとが相互に離れて初期設定距離Ｘになるまで戻る際に、ローラダイス４が空転している状態で電磁クラッチ８または９を瞬間的に断接させる。これにより、同期ギヤ６とローラダイス４との回転位相がそれまでの相対位相関係とは異なることになる。そして、ローラダイス４とワークＷとが初期設定距離Ｘになるのを待って次のサイクルの加工に移行した場合、上記のように予めローラダイス４の位相がランダムに変化していることから、ローラダイス４のうち相手側のワークＷに最初に噛み込み始める歯は必然的に従前のものとは異なることになる。これによってもまた第１の実施の形態のものと同様の効果が得られることになる。
【００４２】
ただし、この第２，３の実施の形態においても、第１の実施の形態と同様にローラダイス４の位相変化により円周方向での加工開始位置を変化させるのと同時に歯幅方向での加工開始位置をも変化させるのが望ましい。
【００４３】
図７は本発明の第４の実施の形態を示す図で、この実施の形態では一対の同期ギヤ５，６同士を噛合離脱可能な構成とし、必要に応じて同期ギヤ５，６同士を積極的に噛合離脱させるようにした点で第１の実施の形態のものと異なっている。
【００４４】
図７に示すように、ワークＷの加工数が所定の枚数（例えば、上記と同様に５０枚とする）となり、その加工を終了したローラダイス４とワークＷとが相互に離れて初期設定距離Ｘなるまで戻ったならば、ローラダイス４を定角停止位置に割り出しながら両者の同期回転を一時停止させる。そして、同期ギヤ５，６同士の噛み合いを一旦外し、例えば一歯もしくは数歯ずらした上で再度双方の同期ギヤ５，６同士を噛み合わせる。これにより、その定角停止位置におけるローラダイス４の位相が上記のずらした歯数分だけ従前のもの異なってくる。したがって、マンドレル１，２側に新たなワークＷを装着した上で次の加工サイクルに移行した場合には、上記のように予めローラダイス４の位相が変化していることから、ローラダイス４のうち相手側のワークＷに最初に噛み込み始める歯は必然的に従前のものとは異なることになる。これによってもまた第１の実施の形態のものと同様の効果が得られることになる。
【００４５】
ただし、この第４の実施の形態においても、第１の実施の形態と同様にローラダイス４の位相変化により円周方向での加工開始位置を変化させるのと同時に歯幅方向での加工開始位置も変化させるのが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい第１の実施の形態を示す要部構成説明図。
【図２】図１の右側面説明図。
【図３】１加工サイクル内での正逆転特性を示す説明図。
【図４】加工条件変更時の説明図。
【図５】本発明の第２の実施の形態を示す要部構成説明図。
【図６】本発明の第３の実施の形態を示す要部構成説明図。
【図７】本発明の第４の実施の形態を示す要部構成説明図。
【符号の説明】
１，２…マンドレル（主軸）
４…歯形ローラダイス
５，６…同期ギヤ
８，９…電磁クラッチ
Ｗ…ワーク
【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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