JP2010052020A - 平ダイス転造盤 - Google Patents

Abstract

【課題】サイクルタイムが２０秒以下程度の比較的短いサイクルタイム運転条件で使用しても、１対の摺動台に設けた１対の平ダイスの同期精度が狂わず、正確な同期運転を可能とすることにより、ワークの加工精度、特にインボリュート累積ピッチ誤差が小さい平ダイス転造盤を提供。
【解決手段】１対の平ダイスの位置をそれぞれ検出する各摺動台に設けたセンサーが検出した各摺動台の現位置から、平ダイスの被転造物軸心に対する点対称位置関係からのずれ量を演算し補正量を決定し、補正量に基づき、第２のサーボモータ２４を駆動しアイドラ軸２０を上下に移動させてアイドラ歯車２１と同軸の第４の歯車２２と第２の歯車１７との相対的噛み合い位相を変更して１対の平ダイスを被転造物軸心に対して点対称位置になるよう補正する制御手段を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、平ダイス転造盤の加工精度向上に関する。

一対の平ダイスを対称位置に平行に配置し、該平ダイス間に被転造物を回転可能に支持して平ダイス間に挟持し、平ダイスを相対的に同期移動させ被転造物外周、特にインボリュートスプラインなどを塑性加工する平ダイス転造盤において、平ダイスをできるだけ正確に被転造物の軸心に対して点対称となるように同期運転させる必要がある。この同期精度が崩れると、加工されたワークのインボリュートスプラインの累積ピッチ誤差が悪くなる。このため、一般的な油圧シリンダ駆動の転造盤では、被転造物の軸心と同軸状に同期用ピニオンを回転可能に設け、このピニオンを左右の１対の摺動台に設けた同期用ラックとかみ合うようにして、左右摺動台の同期運転を行うようにしている。しかしながら、こうしたラックとピニオンの間にはバックラッシがあり、時間経過とともにバックラッシが変化し、同期精度に限界があった。
また、ボールねじ駆動の平ダイス転造盤では、特許文献１に開示されているように、１対の摺動台の同期を、油圧シリンダ駆動の転造盤と同様に、被転造物の転心と同軸状に同期用ピニオンを回転可能に設け、このピニオンを左右の１対の摺動台に設けた同期用ラックとかみ合うようにするとともに、各摺動台を、１対のボールねじの各々を駆動する１対のサーボモータをＮＣ制御することにより、同期精度を高める方法があった。
実公平６−６１３３９

しかしながら、前記特許文献１に記載の方法では、通常の運転で問題が無くても、サイクルタイムが２０秒以下程度の比較的短い運転条件で使用すると、ボールねじの発熱によりボールねじが伸び、ＮＣ制御による各摺動台の位置決め精度に狂いが生じ、別に設けた同期用のラックとピニオンの歯面に強い摩擦抵抗を生じ、ＮＣ位置決めエラーが発生するという課題があった。

本発明の課題は、サイクルタイムが２０秒以下程度の比較的短いサイクルタイム運転条件で使用しても、１対の摺動台に設けた１対の平ダイスの同期精度が狂わず、正確な同期運転を可能とすことにより、ワークの加工精度、特にインボリュート累積ピッチ誤差が小さい平ダイス転造盤を提供することにある。

このため本発明は、１対の平ダイスを被転造物に対して点対称位置に平行に配置し、該平ダイス間に被転造物を両センター間で回転可能に支持して平ダイス間に挟持し、転造盤本体に一端を軸受で支持するよう設置された１対のボールねじの駆動により、平ダイスを相対的に同期移動させ被転造物外周にインボリュートスプラインまたは歯車を塑性加工する転造盤であって、
前記１対のボールねじ軸にそれぞれ固定された第１歯車及び第２の歯車と、
前記１対のボールねじ軸の一方に固定された前記第１の歯車と噛み合う第３の歯車を駆動する第１のサーボモータと、
前記第３の歯車と噛み合うアイドラ歯車と前記アイドラ歯車とはねじれ方向の異なる第４の歯車とをアイドラ軸に同軸上に配置し、前記第４の歯車は前記１対のボールねじ軸の他方に固定された前記第２の歯車と噛み合うようにされ、前記アイドラ軸を第２のサーボモータにより上下に移動する駆動機構と、
前記１対の平ダイスの位置をそれぞれ検出するセンサーと、該センサーの検出値から前記１対の平ダイスの、被転造物軸心に対する点対称位置関係からのずれ量を演算し補正量を決定するする補正量決定手段と、
前記補正量に基づき、前記第２のサーボモータを駆動し、前記アイドラ軸を上下に移動させて、前記アイドラ軸に同軸上に配置した前記第４の歯車と１対のボールねじ軸の他方に固定された前記第２の歯車との相対的噛み合い位相を変更して前記１対の平ダイスを被転造物軸心に対して点対称位置になるよう補正する制御手段と、を有することを特徴とする平ダイス転造盤を提供することにより上述した本発明の課題を解決した。

かかる構成により本発明では、第１のサーボモータが駆動する第３の歯車と噛み合うアイドラ歯車とねじれ方向の異なる第４の歯車とをアイドラ軸に同軸上に配置し、アイドラ軸を上下に移動させる第２のサーボモータを設けたので、
ボールねじに熱による伸びが発生した場合でも、１対の平ダイスの位置をそれぞれ検出するセンサーの検出値から１対の平ダイスの被転造物軸心に対する点対称位置関係からのずれ量を演算し補正量を決定し、
前記補正量に基づき、第２のサーボモータに適切な回転指令を与え、第２のサーボモータを駆動し、アイドラ軸を上下に移動させて、アイドラ軸に同軸上に配置した第４の歯車と１対のボールねじ軸の他方に固定された第２の歯車との相対的噛み合い位相を変更して、相対的に進めたり、遅らせたりすることができ、第４の歯車と１対のボールねじ軸の他方に固定された第２の歯車との相対的噛み合い位相を変更して１対の平ダイスを被転造物軸心に対して点対称位置になるよう補正することができ、被転造物の軸心に対して、左右平ダイスの位置を、点対称の関係を保って転造加工することができるので、ワークの累積ピッチ誤差が小さい転造加工が可能な平ダイス転造盤を提供するものとなった。

本発明の実施形態の平ダイス転造盤を図１乃至図５を参照して説明する。図１は本発明の実施形態の立型平ダイス転造盤の立面図を示すブロック図を示し、図２は図１上部のギヤボックス２付近の要部拡大ブロック図を示す。図３は図２の各歯車の相対的噛み合い位相関係を示し、図４は図２のアイドラ軸を上下移動させたとき相対的噛み合い状態を示し、図５は図１で示す、１対の平ダイスの被転造物軸心に対する点対称位置関係からのずれ量を演算する説明図である。

本発明の実施形態の立型平ダイス転造盤は、１対の平ダイス７、８を被転造物３中心４に対して点対称位置に平行に配置し、平ダイス７、８間に被転造物４を図示しない支持センター間で回転可能に支持して平ダイス７、８間に挟持し、転造盤本体１に、一端を転造盤本体１に設置されたサポート軸受２６、２７により支持された、左右１対のボールねじ軸９、１０を回転駆動することにより、平ダイス７、８を相対的に同期移動させ被転造物３外周に図示しないインボリュートスプラインまたは歯車を塑性加工する平ダイス転造盤である。

図２に示すように、１対のボールねじ軸９、１０にはそれぞれ第１の歯車１６及び第２の歯車１７が固定され、転造盤本体１の上部に第１のサーボモータ１５、ギヤボックス２が設置され、第１のサーボモータ１５によりギヤボックス２内で、第１のサーボモータ１５の出力軸にカップリング１８を介して固定された第３の歯車１９は、１対のボールねじ軸の一方９に固定された第１の歯車１６と、アイドラ歯車２１と、に同時に噛み合う。アイドラ歯車２１は、アイドラ歯車２１とはねじれ方向の異なる第４の歯車２２をアイドラ軸２０に同軸上に配置し、第４の歯車２２は１対のボールねじ軸の他方１０に固定された第２の歯車１７と噛み合うようにされ、アイドラ軸２０は回転可能に軸支され、軸支部２５はギヤボックス２に対して上下動可能に設置され、かつ第２のサーボモータ２４により、アイドラ上下駆動部２３を介して、所定量上下に位置決めできるようにされている。

１対の平ダイス７、８の位置をそれぞれ検出する各摺動台５、６に設けたセンサー１２、１４は、本体１とに設けた位置検出用スケール１１、１３を読み取り、各摺動台５、６ひいては１対の平ダイス７、８の現位置を検出する。本発明の平ダイス転造盤では、センサー１２、１４が検出した各摺動台５、６の現位置から、平ダイス７、８の被転造物３軸心４に対する点対称位置関係からのずれ量を演算し補正量を決定する図示しない補正量決定手段を有する。
図５に示すように、転造盤の連続運転によりボールねじが発熱して伸びると、被転造物３軸心４に対する右ダイス７の前端位置がａ→ｃに、左ダイス８の前端位置がａ→ｂに変化し、被転造物３軸心４に対して点対称でなくなる。本発明の平ダイス転造盤では、初期状態からの各摺動台の位置決めのずれ量を、図示しない補正量決定手段により、左右のダイスの位置ずれ量ｃ−ｂを演算することができる。

さらに本発明の平ダイス転造盤では、図３、図４に示すように、左右のダイスの位置ずれ量ｃ−ｂに対応した補正量に基づき、第２のサーボモータ２４を駆動し、アイドラ軸２０を上下に移動させて、アイドラ歯車２１に同軸上に配置した第４の歯車２２と、１対のボールねじ軸の他方１０に固定された第２の歯車１７と、の相対的噛み合い位相を変更して１対の平ダイス７、８を被転造物３軸心４に対して点対称位置になるよう補正する図示しない制御手段を有する。図示しない制御手段により、適切な指令値で第２のサーボモータ２４を駆動し、アイドラ軸２０を必要量上下に移動位置決めすることにより、アイドラ歯車２１に同軸上に配置した第４の歯車２２と、１対のボールねじ軸の他方１０に固定された第２の歯車１７と、の回転噛み合い位相をずらし、左右平ダイス７、８の位置ずれを補正し、被転造物３軸心４に対して点対称に位置決めすることができる。

アイドラ軸２０の必要量上下移動により、左右平ダイス７、８の位相差を補正する具体例について説明する。図３及び図４のギヤボックスの歯車噛合いの状態において、１対のボールねじ軸の一方の右ボールねじ軸９に固定される第１の歯車１６は右ねじれのヘリカル歯車、第１のサーボモータ１５のモータ軸に直結される第３の歯車１９は左ねじれのヘリカル歯車、アイドラ軸２０に固定される歯車２１、２２はそれぞれ、右ねじれ、左ねじれのヘリカル歯車、１対のボールねじ軸の他方の左ボールねじ軸１０に固定される第２の歯車１７は右ねじれのヘリカル歯車とし、各歯車のねじれ角ＨＡは３０°とし、アイドラ軸２０の上下移動ストロークを１０ｍｍ、各ボールねじ軸９、１０は右ねじれでリードを２０ｍｍとする。
転造盤の連続運転により生じた左右ダイスの位相ずれ量ｃ−ｂが０．１ｍｍの場合、右平ダイス７、８に対して、左平ダイス８を図４のａ→ｂまで０．１ｍｍ上へずらすことにより、右平ダイス７、８は被転造物３軸心４に対して点対称となる。アイドラ軸２０を図４のａ→ｂまで上方向へ移動させることにより、図３に示すように、歯車２１、２２はθ１だけ左回転、歯車１７はθ２だけ右回転する。このとき、左ボールねじは右ねじれなので、左ダイスは所定量上昇することになるが、今左ダイスを０．１ｍｍ上昇させたい場合、ボールねじリード、歯車のねじれ角、歯車のピッチ円径等から、アイドラ軸の必要なリフト量を求めることができる。こうして求めたリフト量を移動させるのに必要な指令値を第２のサーボモータ２４に与えることにより、左平ダイスを上昇させ、左右平ダイスの位相ずれ量がゼロとなるよう補正することができる。
このような、摺動台の位置の検出とずれの補正は、実際の転造加工ラインで、被転造物１個加工する毎に行ってもよいし、被転造物定数加工毎に行うようにしても良い。
このような構造の転造盤では、左右のボールねじが歯車で連結されているので、左右摺動台は自重で落下することは無く、機械的に重量バランスがとれている。このため、ボールねじ駆動用の第１のサーボモータ１５の出力により、各摺動台の自重を支える必要は無く、転造加工に必要な動力があれば良いため、各ボールねじを個別のサーボモータで駆動するよりも小容量のモータで良く、エネルギー効率がよい。

また、本実施例では、アイドラ軸２０の歯車を左ねじれ、右ねじれのヘリカル歯車としたが、ヘリカル歯車と平歯車の組み合わせ、または、ねじれ角を変えたヘリカル歯車の組み合わせでも同様の機能を有することは言うまでも無い。
また、アイドラ軸２０の上下駆動機構の詳細は図示しないが、ねじとウォーム減速機を組み合わせる方式など、既存の上下運動機構を採用すればよい。

〔本発明の実施形態の効果〕かかる構成により本発明の実施形態では、第１のサーボモータが駆動する第３の歯車と噛み合うアイドラ歯車とねじれ方向の異なる第４の歯車とをアイドラ軸に同軸上に配置し、アイドラ軸を上下に移動させる第２のサーボモータを設けたので、
ボールねじに熱による伸びが発生した場合でも、１対の平ダイスの位置をそれぞれ検出するセンサーの検出値から１対の平ダイスの被転造物軸心に対する点対称位置関係からのずれ量を演算し補正量を決定し、
前記補正量に基づき、第２のサーボモータに適切な回転指令を与え、第２のサーボモータを駆動し、アイドラ軸を上下に移動させて、アイドラ軸に同軸上に配置した第４の歯車と１対のボールねじ軸の他方に固定された第２の歯車との相対的噛み合い位相を変更して、相対的に進めたり、遅らせたりすることができ、第４の歯車と１対のボールねじ軸の他方に固定された第２の歯車との相対的噛み合い位相を変更して１対の平ダイスを被転造物軸心に対して点対称位置になるよう補正することができ、被転造物の軸心に対して、左右平ダイスの位置を、点対称の関係を保って転造加工することができるので、ワークの累積ピッチ誤差が小さい転造加工が可能な平ダイス転造盤を提供するものとなった。

本発明の実施形態の平ダイス転造盤の立面図を示すブロック図を示す。 図１上部のギヤボックス２付近の要部拡大ブロック図を示す。 図２の各歯車の相対的噛み合い位相関係を示す。 図２のアイドラ軸を上下移動させたとき相対的噛み合い状態を示す。 図１で示す、１対の平ダイスの、被転造物軸心に対する点対称位置関係からのずれ量を演算する説明図である。

符号の説明

１：転造盤本体、２：ギヤボックス、３：、４：ワーク、５、６：摺動台、７、８：コラム、９：１対のボールねじ軸の一方、１０：１対のボールねじ軸の他方、１２、１４：センサー、第１のサーボモータ１５、１６：第１の歯車、１７：第２の歯車、１９：第３の歯車、２０：アイドラ軸、２１：アイドラ歯車、２２：第４の歯車、２４：第２のサーボモータ

Claims (1)

1. １対の平ダイスを被転造物軸心に対して点対称位置に平行に配置し、該平ダイス間に被転造物を両センター間で回転可能に支持して平ダイス間に挟持し、転造盤本体に一端を軸受で支持するよう設置された１対のボールねじの駆動により、平ダイスを相対的に同期移動させ被転造物外周にインボリュートスプラインまたは歯車を塑性加工する転造盤であって、前記１対のボールねじ軸にそれぞれ固定された第１の歯車及び第２の歯車と、
   前記１対のボールねじ軸の一方に固定された前記第１の歯車と噛み合う第３の歯車を駆動する第１のサーボモータと、
   前記第３の歯車と噛み合うアイドラ歯車と前記アイドラ歯車とはねじれ方向の異なる第４の歯車とをアイドラ軸に同軸上に配置し、前記第４の歯車は前記１対のボールねじ軸の他方に固定された前記第２の歯車と噛み合うようにされ、前記アイドラ軸を第２のサーボモータにより上下に移動する駆動機構と、
   前記１対の平ダイスの位置をそれぞれ検出するセンサーと、該センサーの検出値から前記１対の平ダイスの、被転造物軸心に対する点対称位置関係からのずれ量を演算し補正量を決定するする補正量決定手段と、
   前記補正量に基づき、前記第２のサーボモータを駆動し、前記アイドラ軸を上下に移動させて、前記アイドラ軸に同軸上に配置した前記第４の歯車と１対のボールねじ軸の他方に固定された前記第２の歯車との相対的噛み合い位相を変更して前記１対の平ダイスを被転造物軸心に対して点対称位置になるよう補正する制御手段と、を有することを特徴とする平ダイス転造盤。

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