JP6400009B2 - 歯車転造機 - Google Patents
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Description
本発明の目的は、丸ダイスの押込み方向(X軸)の廻りで旋回させる傾斜軸(A軸)での旋回角度、Y軸の廻りで旋回させるテーパ軸(B軸)での旋回角度を制御モータ機構で調整することができる、歯車転造機を提供することにある。
本発明の他の目的は、案内面の位置を高くして剛性の高い歯車転造機を提供することにある。
本発明の更に他の目的は、歯車の歯すじ誤差、歯形誤差等を補正するために、丸ダイスの押込み方向(X軸)の廻りで旋回させる傾斜軸(A軸)での旋回角度、Y軸の廻りで旋回させるテーパ軸(B軸)での旋回角度を調整することができる歯車転造機を提供することにある。
本発明1の歯車転造機は、
被加工物である素材を中心に配置して、前記素材の外周から転造加工するための円筒状の複数の丸ダイスと、
前記丸ダイスを回転駆動するためのダイス回転駆動手段と、
前記素材を回転自在に支持するための素材支持手段と、
前記丸ダイスを同一方向に同期回転させながら前記外周から前記素材に向かって互いに接近させて押し込むための押込み手段と
を備えた転造機において、
前記丸ダイスの押込み方向(X軸)と直交するY軸の廻りで旋回するテーパー軸(B軸)で揺動するB軸揺動台と、
前記B軸揺動台上で、前記丸ダイスの押込み方向(X軸)の廻りで旋回する傾斜軸(A軸)で揺動するダイス台と、
前記テーパ軸(B軸)での前記B軸揺動台の揺動角度をB軸制御モータ(71)を駆動制御して調整するためのテーパ軸調整手段と、
前記傾斜軸(A軸)での前記ダイス台の揺動角度を傾斜軸制御モータ(31)を駆動制御して調整するための傾斜軸調整手段とを有し、
前記傾斜軸調整手段及び前記テーパ軸調整手段は、歯車の歯すじを補正するためのものであることを特徴とする。
本発明3の歯車転造機は、本発明2において、前記複数のリニアガイド機構(7,7,9)は、前記押込み方向の力点の位置から等距離に配置されていることを特徴とする。
本発明4の歯車転造機は、本発明1〜3において、前記丸ダイスの回転駆動と同期回転させて、前記素材の軸線の廻りでの回転を駆動制御するワーク回転駆動手段とを有することを特徴とする。
丸ダイス3は、移動主軸台50に搭載されている。ベッド2の上面には、間隔を置いて2本のリニアガイドレール7が固定配置されている(図2参照)。移動主軸台50を構成する下部フレーム6の下面には、転動部材が内蔵されたスライダ(可動部材)10が固定配置されている。リニアガイドレール7とスライダ10により、リニアガイド機構が構成されている。下部フレーム6は、このスライダ10に案内されて2本のリニアガイドレール7上を移動自在である。下部フレーム6の一側面には、これと一体に側面案内部53が固定されている。側面案内部53には、上部フレーム51が一体に設けられ固定されている。結局、下部フレーム6、側面案内部53、及び上部フレーム51は、移動主軸台50の本体フレームを構成する。
丸ダイス台21は、丸ダイス3の押込み方向(X軸)の廻りで、即ち、図4に示した傾斜軸(A軸)として旋回可能である。従って、丸ダイス台21上の丸ダイス3は、図4に示すように、下部フレーム6上の傾斜軸(A軸)で旋回可能である。本実施の形態でいう傾斜軸調整手段(A軸)30とは、丸ダイス3の押込み方向(X軸)の廻りで旋回する傾斜軸(A軸)上の旋回角度を、制御により動力で調整するための角度調整手段のことである。以下、この傾斜軸調整手段30の構造を説明する。移動主軸台50上のB軸揺動台60の前面には、軸63が設けられている(図8参照)。この軸63に、丸ダイス台21の後部が取り付けられおり、軸63を中心(A軸)に丸ダイス台21が旋回自在である。
テーパ軸調整手段(B軸)は、丸ダイス3の押込み方向(X軸方向)と直交し、転造加工を行う素材の軸線と直交するY軸の廻りで旋回させるテーパ軸(B軸)を中心として、旋回角度を調整するための角度調整手段である。以下、テーパ軸調整手段について、その詳細を説明する。図6は、移動主軸台50を上面から見た平面図である。図7は、図6の正面図である。図8は、図6をA−A線で切断した断面図である。移動主軸台50は、ボールねじ36からの押込み圧を受け止めて丸ダイス3に伝達し、かつB軸旋回台60を旋回自在に支持するためのフレームでもある。移動主軸台50は、前述したように、概略、板状部材である上フレーム51、下部フレーム6、及び前述した側面案内部53からなる。
次に、B軸の駆動機構70について、説明する。図9は、図6をB−B線で切断したときの一部断面図である。図10は、図9をC−C線で切断したときの断面図である。図11は、図9をD−D線で切断したときの断面図である。A軸の場合と同様に、数値的に回転角度制御のできるB軸制御モータ71は、移動主軸台50の上フレーム51の上面に、減速機74、モータブラケット71aを介して固定して搭載されている。B軸制御モータ71の出力軸は、減速機74、偏心リングを介して駆動B軸72に連結されている。軸72の上部75は、軸受73により上フレーム51に回転自在に支持されている。図10に示されているように、駆動B軸72の上端の挿入部75は、B軸制御モータ71の出力軸、減速機74、偏心リングと連結されている。
丸ダイス4は、丸ダイス3と対向して対称的に配置されている。丸ダイス4の回転、旋回の機能は、前述した丸ダイス3と実質的に同一であり、その構造と機能の説明は省略する。ただし、丸ダイス4を搭載している固定主軸台5は、ベッド2上に固定されており、本実施の形態のものは移動しない。転造加工のとき、丸ダイス3を搭載している移動主軸台50が接近することにより、転造加工を行う。ただし、丸ダイス4を搭載しているこの固定主軸台5もX軸方向に移動可能な構成にし、転造加工時に、丸ダイス3を搭載している移動主軸台50とを互いに接近させるようにしても良い。
転造機1は、図1に示すように、丸ダイス4と丸ダイス3の間に、転造加工を行う素材を供給し、かつ転造加工中に把持するためのワーク供給・把持機構90を備えている。ワーク供給・把持機構90は、X軸方向に自由に移動可能である。即ち、転造中は、X軸方向の位置は制御しない。丸ダイス4と丸ダイス3のX軸方向の転造圧により、ワーク供給・把持機構90の位置は自然に規定される。ワーク供給・把持機構90は、数値的に回転角度制御のできる回転制御モータ91を備えており、この回転は内蔵している減速歯車により減速されて、工作物を把持するコレットチャック92に伝えられる。コレットチャック92は、流体シリンダ93を制御して進退移動制御することにより、工作物の開放、把持が可能である。これらの機構は、本発明の要旨でもなく、かつ公知であるのでその詳細については説明しない。
本実施の形態の転造機1を用いて、焼結金属を素材とした平歯車の転造について説明する。焼結合金の歯車であり、焼結された歯車は歯形は最終製品に近い状態に形成されている。歯面に近い表層のみに塑性流動を発生させて転造し、成形する。このために工作物の回転制御は行わず、工作物はフリー回転であり、丸ダイス3及び丸ダイス4の回転駆動、及びX軸制御駆動モータ16の回転の制御を同時制御する。この制御により転造加工を行い、加工された歯車の歯すじ誤差を測定する。この結果、クラウニングが、所望形状との差が許容できなければ、前述した傾斜軸調整手段(A軸)30を作動させて、必要な微調整を行う。傾斜軸制御モータ31の回転駆動し、丸ダイス台21をA軸で旋回させてクラウニングを補正する。
図12は、本実施の形態の転造盤により、転造加工した歯車の歯面の状態を示すものであり、実測した歯すじデータの例を示したものである。2つのダイス軸の向きに応じ、A軸とB軸の角度を変えて加工した場合の歯すじを示す実測データである。A軸とB軸の角度調整は微少量であるが、前述した転造機1により所望の歯すじの設定が自在にできることを実証した。
本発明の構成は、前述した実施の形態に限定されず他の構成でもよいことはいうまでもない。次に、その他の実施の形態について、以下に複数例を説明する。A軸とB軸はともに丸ダイス3、4(以下、ダイスという。)の向きを変え角度を変える点において共通しているので、以下の説明ではA軸に適用した構成で説明する。従って、この構成はB軸にも適用可能であるので、B軸としての説明は省略する。
図13は、カムフォロア101を適用した構成例である。固定台102にモータ103が取り付けられており、このモータ103の出力軸に減速機104が連結して取り付けられている。このモータ103の駆動により、ボールスクリュー105を回転させる。このボールスクリュー105は、その両端部が軸受106により回転自在に支持されている。このボールスクリュー105には、ナット体107が噛み合っている。このナット体107は、ボールスクリュー105の軸方向に微少量制御されて移動可能である。このナット体107にはカムフォロア101が設けられている。
この構成は、図15に示すように、ダイス台201を駆動体に直結させて回転させるものである。モータ202はA軸線方向にそって固定台203に設けられている。モータ202の軸端が減速機構204を介してダイス台201に連結している。モータ202は数値的に回転角度制御されたもので、遅い速度に設定された微少量の回転の伴う減速機構204を介してダイス205を小角度回転させることができる。この構成は、構造的に簡素な構成となるが、モータ202を転造機の内部に取り付けねばならないことから、取り付け位置に制約がある。
この構成は、図16に示すように、歯車機構を介してダイス台301を旋回させるものである。この場合も図示はしていないが、モータ303の出力軸に連結して減速機を取り付けている。固定台302に設けられたモータ303の軸端にピニオン304が取り付けられている。モータ303は、図の垂直方向に取り付けられる。一方ダイス台301には、歯車305が一体になるように固定、又は一体に形成されているが、この歯車305は、一部に歯部を有する形状のセクター歯車であり、歯部がピニオン304と噛み合っている。この歯車305の回転中心は、ダイス306のA点と一致している。従って、数値的に回転角度制御されたモータ303により図示していない減速機構を介してピニオン304が回転されると、歯車305も回転し、歯車305と一体のダイス台301がA点を中心に矢印のように小角度揺動する。
この構成は、図18に示すように、数値的に回転角度制御されるモータ402の出力軸には、減速機構409が連結されている。固定台401には、独立して制御可能な2台のモータ402が配置されており、この出力軸にボールスクリュー403が連結され、ボールスクリュー403は軸受404により回転自在に支持されている。このボールスクリュー403に、ナット体405をねじ込まれている。ナット体405に一体的にカムフォロア406が形成されている。このカムフォロア406は、カムフォロア溝部材407に移動自在に挿入されている。従って、モータ402の駆動で、ナット体405が駆動されると、これと一体のカムフォロア406が移動し、このカムフォロア406がカムフォロア溝部材407を介してダイス台408を旋回させるものである。
この構成は、図19、図20に示すように、くさび構造になるものである。数値的に回転角度制御できるモータ502に、軸受503を介して回転するボールスクリュー504を減速機510を介して直結し、固定台501で支持する。このボールスクリュー504にはナット体505がかみ合い、軸方向移動が可能である。このナット体505には、ナット体505の移動方向に沿ってテーパ形状を有する雄係合体506が一体に固定されている。一方、ダイス台507には、この雄係合体506に係合し、略T溝を有するテーパ形状の雌係合体508が設けられている。
この構成は、2つの偏心カム601を適用したものである。図21に示す構成は、図22に示す形状のように、同形状の2つの円形偏心カム601を直列状に離間して重ね合わせた構造のものである。2つの円形偏心カム601の配置は、ダイス602のA点を挟んで、等距離離間して配置されており、モータ603で駆動される。このモータ603の出力軸には、駆動軸605が連結されている。駆動軸605は、この両端部に配置された軸受604により回転自在に支持されている。2つの円形偏心カム601には、駆動軸605により連結された構成となる。又、固定台606には、数値的に回転角度制御可能なモータ603が減速機607を介して取り付けられている。
他の実施の形態7の構成は、図9〜図11に示すB軸の駆動機構の変形例で、図25、図26にその例を示す。図25はその構成の断面図で、図26は、図25のE−E断面図で、図6に相当する部分平面図である。B軸揺動台801は、上フレーム51と下部クレーム6の間に挟持されている。このB軸揺動台801は、A軸の構成をなす丸ダイス台21を搭載する支持台となっている。
2…ベッド
3…丸ダイス
4…丸ダイス
5…固定主軸台
6…下部フレーム
7…リニアガイドレール
8…副ベッド
9…リニアガイドレール
14…X軸駆動機構固定台
16…X軸制御駆動モータ
21…丸ダイス台
30…傾斜軸調整手段(A軸)
31…傾斜軸制御モータ
46…カムフォロア
50…移動主軸台
51…上部フレーム51
53…側面案内部
60,801…B軸揺動台
70…B軸の駆動機構
71…B軸制御モータ
90…ワーク供給・把持機構
Claims (9)
- 被加工物である素材を中心に配置して、前記素材の外周から転造加工するための円筒状の複数の丸ダイスと、
前記丸ダイスを回転駆動するためのダイス回転駆動手段と、
前記素材を回転自在に支持するための素材支持手段と、
前記丸ダイスを同一方向に同期回転させながら前記外周から前記素材に向かって互いに接近させて押し込むための押込み手段と
を備えた転造機において、
前記丸ダイスの押込み方向(X軸)と直交するY軸の廻りで旋回するテーパー軸(B軸)で揺動するB軸揺動台と、
前記B軸揺動台上で、前記丸ダイスの押込み方向(X軸)の廻りで旋回する傾斜軸(A軸)で揺動するダイス台と、
前記テーパ軸(B軸)での前記B軸揺動台の揺動角度をB軸制御モータ(71)を駆動制御して調整するためのテーパ軸調整手段と、
前記傾斜軸(A軸)での前記ダイス台の揺動角度を傾斜軸制御モータ(31)を駆動制御して調整するための傾斜軸調整手段とを有し、
前記傾斜軸調整手段及び前記テーパ軸調整手段は、歯車の歯すじを補正するためのものである
ことを特徴とする歯車転造機。 - 請求項1に記載の歯車転造機において、
一方の前記丸ダイスは、ベッド上に固定された固定主軸台に搭載されており、
他方の前記丸ダイスは、前記ベッド上を移動する移動主軸台に搭載されており、前記移動主軸台の前記ベッド上の案内手段は、鉛直方向で高さの異なる複数のリニアガイド機構(7,7,9)である
ことを特徴とする歯車転造機。 - 請求項2に記載の歯車転造機において、
前記複数のリニアガイド機構(7,7,9)は、前記押込み方向の力点の位置から等距離に配置されている
ことを特徴とする歯車転造機。 - 請求項1ないし3から選択される1項に記載の歯車転造機において、
前記丸ダイスの回転駆動と同期回転させて、前記素材の軸線の廻りでの回転を駆動制御するワーク回転駆動手段と
を有することを特徴とする歯車転造機。 - 請求項1ないし3から選択される1項に記載の歯車転造機において、
前記傾斜軸調整手段及び/又は前記テーパ軸調整手段は、固定側に配置され、数値的に回転角度制御可能なモータ(103)により駆動されるネジ軸(105,403)を備え、前記ネジ軸(105,403)にねじ込まれ、前記ネジ軸(105,403)の回転により軸方向に移動可能な移動体(107,405)と一体に動作するカム部材(101,406)を、前記ダイス台(108,408)又は前記B軸揺動台(60)に当接させ、前記丸ダイスの向きを数値的に調整するように構成したことを特徴とする歯車転造機。 - 請求項1ないし3から選択される1項に記載の歯車転造機において、
前記傾斜軸調整手段及び/又は前記テーパ軸調整手段は、固定側に配置され、数値的に回転角度制御可能なモータ(71,112)により回転駆動される軸(76,113,802)を備え、前記軸(76,113,802)の回転駆動で動作する偏心カム部材(77,111,804a,804b)を、前記ダイス台(21)又は前記B軸揺動台(60,801)と一体のカムフォロワ(78,109,806a,806b)に当接させ、前記丸ダイスの向きを数値的に調整するように構成したことを特徴とする歯車転造機。 - 請求項1ないし3から選択される1項に記載の歯車転造機において、
前記傾斜軸調整手段及び/又は前記テーパ軸調整手段は、固定側に配置され、数値的に回転角度制御可能なモータ(303,307)により駆動される歯車伝達手段(304,305,311,312)を備え、前記歯車伝達手段(304,305,311,312)の回転動作でダイス台(301)又は前記B軸揺動台(60)を回転させ、前記丸ダイスの向きを数値的に調整するように構成したことを特徴とする歯車転造機。 - 請求項1ないし3から選択される1項に記載の歯車転造機において、
前記傾斜軸調整手段及び/又は前記テーパ軸調整手段は、固定側に配置され、数値的に回転角度制御可能なモータ(502)により駆動されるネジ軸(504)を備え、前記ネジ軸(504)にねじ込まれ、前記ネジ軸(504)の回転により、進退移動可能なテーパ部材(506,508)を備え、前記テーパ部材(506,508)の移動動作で前記ダイス台(507)又は前記B軸揺動台(60)を押圧し、前記丸ダイスの向きを数値的に調整するように構成したことを特徴とする歯車転造機。 - 請求項1ないし3から選択される1項に記載の歯車転造機において、
前記傾斜軸調整手段及び/又は前記テーパ軸調整手段は、固定側に配置され、数値的に回転角度制御可能なモータ(603,705)により駆動される軸(605,707)を備え、前記軸(605,707)にダイス台(608,701a,701b)に当接する2つの偏心部材(601,703a,703b)を軸線方向に離間して設け、前記軸(605,707)の回転に伴い前記偏心部材(601,703a,703b)を回転させ偏心距離を変え、前記ダイス台(608,701a,701b)又は前記B軸揺動台(60)を押圧し、前記丸ダイスの向きを数値的に調整するように構成したことを特徴とする歯車転造機。
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