JP3593452B2 - 丸ダイス式転造装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、転造加工によってネジ、歯車、シャフト及びパイプ等を製造するための転造装置に係り、特に一対の丸ダイスでワークを挟み、丸ダイスを回転させながらワークの周面及び軸方向を転造加工する丸ダイス式転造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の丸ダイス式転造装置としては、例えば図４及び図５に示したものが知られている。この丸ダイス式転造装置１は、一対の丸ダイス２ａ，２ｂを回転させながら油圧機構３ａ，３ｂによってワーク４の中心に向かって対称に押し込み、ワーク４の半径方向に転造圧力を加えてワーク４を転造加工するものである。基台５上には一対のスライドレール６ａ，６ｂが設けられ、このスレイドレール６ａ，６ｂ上には一対のダイス移動台７ａ，７ｂが左右方向にスライド可能に取り付けられ、このダイス移動台７ａ，７ｂに一対の丸ダイス２ａ，２ｂが回転可能に軸支されている。また、基台５上には一対の圧力プレート８ａ，８ｂが固定され、この圧力プレート８ａ，８ｂに油圧機構が３ａ，３ｂが固定されている。油圧機構３ａ，３ｂのシリンダ軸９ａ，９ｂの先端は、一対のダイス移動台７ａ，７ｂにそれぞれ固定される。また、丸ダイス２ａ，２ｂの間にはワーク支持台１０が設けられ、ワーク４はこのワーク支持台１０に載せられる。転造時には丸ダイス２ａ，２ｂを回転させながら油圧機構３ａ，３ｂを駆動し、一対のダイス移動台７ａ，７ｂを接近させることで歯車やネジ等を転造加工することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の丸ダイス式転造装置１にあっては、油圧機構３ａ，３ｂでワーク４に転造圧力を加えると、図５に示したように一対の丸ダイス２ａ，２ｂ間には反力Ｐが働く。この反力Ｐは圧力プレート８ａ，８ｂに伝わり、この反力Ｐによって基台５上に片持ち支持された圧力プレート８ａ，８ｂがたわみ、図中２点鎖線に示すように上方向に向かって開いてしまう。圧力プレート８ａ，８ｂが開いてしまうと、シリンダ軸９ａ，９ｂが傾き、ダイス移動台７ａ，７ｂもスライドレール６ａ，６ｂに支持された下部を中心として圧力プレート８ａ，８ｂと同様に上方向に開いてしまう。このため、丸ダイス２ａ，２ｂは、ワーク４の外側上方に逃げる。したがって、ダイス移動台７ａ，７ｂを位置決めしても、丸ダイス７ａ，７ｂが大きく逃げてしまい、ワーク４のネジ精度を高精度に転造加工することができなかったり、歯車の歯形誤差が生じることがあった。
【０００４】
そこで、本発明は、ワークに転造圧力を加えたときに、ワークからの反力によって、丸ダイスが外側上方に逃げてしまうのを防止できる丸ダイス式転造装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
すなわち、上記課題を解決するために本発明の請求項１に係る丸ダイス式転造装置は、基台と、一方の丸ダイスを支持し、前記基台にスライド可能に取付けられた第１のダイス移動台と、前記一方の丸ダイスに対向して配置されるように他方の丸ダイスを支持し、且つ前記他方の丸ダイスが一方の丸ダイスに接近したり離反したりするように前記基台にスライド可能に取付けられた第２のダイス移動台と、該第２のダイス移動台を押圧する押込機構と、該押込機構を支持し前記基台にスライド可能に取付けられた圧力プレートと、一端が前記第１のダイス移動台に固定され、他端が前記圧力プレートに固定された複数のはり軸と、前記第１のダイス移動台と前記第２のダイス移動台とを連結する伝達手段とを備えてなり、前記はり軸は中間部で前記第２のダイス移動台をスライド可能に支承し、前記伝達手段は、前記押込機構が前記第２のダイス移動台を一方向に押圧するとき、該一方向のスライドに伴って前記圧力プレート並びに前記第１のダイス移動台を前記一方向とは反対の他方向に同一距離だけ移動せしめ、これにより前記一方および他方の丸ダイスが互いに接近し、これら両方の丸ダイス間でワークを転造加工することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の請求項２に係る丸ダイス式転造装置は、前記はり軸がワークの転造位置の回りに３本又は４本バランス良く配置されることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の請求項３に係る丸ダイス式転造装置は、前記伝達手段が、前記基台に取付けられたピニオンと、このピニオンに噛み合う一対のラックとを有し、該一対のラックのうち一方のラックが前記圧力プレートに固定され、他方のラックが前記第２のダイス移動台に固定されたことを特徴とする。
【００１０】
さらに、本発明の請求項４に係る丸ダイス式転造装置は、前記第１および第２のダイス移動台間に取り付けられ、これら第１および第２のダイス移動台間の距離を計測する距離検出手段と、この距離検出手段の計測値に基づいて上記押込機構を駆動する数値制御手段とが設けられていることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明に係る丸ダイス式転造装置を詳細に説明する。図１及び図２は、本発明に係る丸ダイス式転造装置の一実施例を示したものである。この丸ダイス式転造装置は、一対の丸ダイス１２ａ，１２ｂが回転しながらワークを挟み込み、ワークを押圧して転造加工するものであって、基台１７上に一対の丸ダイス１２ａ，１２ｂを左右方向、即ちワークの半径方向に移動させ、丸ダイス１２ａ，１２ｂを互いに接近させるダイス移動台移動機構１３と、丸ダイス１２ａ，１２ｂを回転させる丸ダイス回転機構１４とを備える。
【００１２】
ダイス移動台移動機構１３は、一方の丸ダイス１２ａを内側面に設けた第１のダイス移動台１５ａと、他方の丸ダイス１２ｂを対向する内側面に設けた第２のダイス移動台１５ｂと、第２のダイス移動台１５ｂの外側に配置した圧力プレート１６とを基台１７上に並列して備えたものである。これらのダイス移動台１５ａ，１５ｂ及び圧力プレート１６は、いずれも基台１７上に固設した一対のスライドレール１８に左右方向へスライド可能に取り付けられる。また、第１のダイス移動台１５ａと圧力プレート１６との間には、互いに向かい合う内側面の四隅に４本のはり軸１９が架け渡され、はり軸１９の両端が第１のダイス移動台１５ａ及び圧力プレート１６にそれぞれ固定される。そのため、第１のダイス移動台１５ａと圧力プレート１６とは、スライドレール１８上を相対位置が変化することなく一体にスライドする。４本のはり軸１９は、いずれも剛性を等しくし、その位置は、丸ダイス１２ａ，１２ｂによるワークの転造位置を中心としていずれも等距離に且つ周方向に４等分して配置される。なお、剛性の等しいはり軸１９を３本で構成し、丸ダイス１２ａ，１２ｂによるワークの転造位置を中心としていずれも等距離に且つ周方向に３等分して配置してもよい。このように３本又は４本のはり軸をバランス良く配置することで、第１のダイス移動台１５ａと圧力プレート１６との間に圧力が加わった場合、第１のダイス移動台１５ａと圧力プレート１６とが平行を保ったまま、安定した状態ではり軸１９を伸ばすことができる。なお、第１のダイス移動台１５ａと圧力プレート１６とが平行を保ったまま、はり軸１９を伸ばすことができるものであれば、はり軸１９の剛性を変え、また、転造位置からの距離を変化させたものであってもよい。なお、上記実施例ではダイス移動台１５ａ，１５ｂのそれぞれに１個ずつの丸ダイス１２ａ，１２ｂを取付けた場合について説明したが、２個以上の丸ダイスを取付けてワークを挟み込んでも良い。
【００１３】
第２のダイス移動台１５ｂは、第１のダイス移動台１５ａと圧力プレート１６との間でスライドレール１８にスライド可能に取り付けられると共に、前記４本のはり軸１９を挿通させるための貫通孔が側面の四隅に設けられ、はり軸１９によってガイドされている。また、前記圧力プレート１６には、油圧シリンダ等の押込機構２０が固定される。この押込機構２０は、ダイス移動台と同一方向に伸縮するシリンダ軸２１を備えており、シリンダ軸２１の先端を第２のダイス移動台１５ｂの外側面に固定してある。なお、押込機構２０は、油圧シリンダに限られず、空圧機器、電動機及びボールネジを用いたものであってもよい。
【００１４】
丸ダイス回転機構１４は、第１の丸ダイス１２ａ及び第２の丸ダイス１２ｂを高精度で同速回転させるものであり、サーボモータ２３ａ，２３ｂでの回転力を丸ダイス１２ａ，１２ｂの主軸２７ａ，２７ｂに伝達する。
【００１５】
第２のダイス移動台１５ｂと圧力プレート１６との間には、一対のラック３１ａ，３１ｂとピニオン３２とが設けられる。ピニオン３２は、基台１７の上面に固定される。一対のラック３１ａ，３１ｂはそれぞれが前後からピニオン３２に噛み合うと共に、一方のラック３１ａが圧力プレート１６の下端に、また他方のラック３１ｂが第２のダイス移動台１５ｂの下端にそれぞれ固定される。なお、本実施例では、一対のラック３１ａ，３１ｂとピニオン３２は、第２のダイス移動台１５ｂと圧力プレート１６との間に設けてあるが、第１のダイス移動台１５ａと第２のダイス移動台１５ｂとの間に設けてもよい。
【００１６】
図２は、ダイス移動台移動機構１３を作動させた時の第１のダイス移動台１５ａ、第２のダイス移動台１５ｂ及び圧力プレート１６の動きを示したものである。押込機構２０を作動させてシリンダ軸２１が伸びた状態を図中２点鎖線で示す。シリンダ軸２１が伸びると、第２のダイス移動台１５ｂは押されてワーク３３の中心線３４に向かって（図中Ａ方向）、スライドレール１８上をスライド移動する。一方、第２のダイス移動台１５ｂと圧力プレート１６との間にはラック３１とピニオン３２が設けられているため、圧力プレート１６は、第２のダイス移動台の移動方向と反対方向（図中Ｂ方向）、即ち図２で示した右方向に第２のダイス移動台１５ｂと同一距離スライド移動する。この時、圧力プレート１６と４本のはり軸１９で連結されている第１のダイス移動台１５ａも、圧力プレート１６と同じ右方向（図中Ｂ方向）に同一距離だけ移動する。したがって、第１のダイス移動台１５ａと第２のダイス移動台１５ｂは、互いにワーク３３の中心線３４に向かって同一距離だけスライド移動して接近することになる。このように、本発明に係るダイス移動台移動機構１３によれば、一本の押込機構２０で左右のダイス移動台１５ａ，１５ｂを互いに接近させ、丸ダイス１２ａ，１２ｂを両側からワーク３３に押し込むことで転造加工することができる。また、ラック３１、ピニオン３２を設けることによって、ワーク３３の中心線３４を常に一定に保つことができ、ワーク３３の加工精度が向上するのに加えて、ワーク３３の供給及び排出等の自動化が容易になる。
【００１７】
上記丸ダイス１２ａ，１２ｂを回転させながら互いに接近させ、丸ダイス１２ａ，１２ｂをワーク３３の半径方向に押し付けて転造圧力を作用させる。転造圧力によってワーク３３が回転作用を受け、局部的な塑性変形を繰り返す。これにより、ワーク３３にネジ溝が形成される。ところで、ワーク３３に転造圧力を作用させると、一対の丸ダイス１２ａ，１２ｂにはワーク３３からの反力Ｐが働く。このうち、第１の丸ダイス１２ａに働く反力Ｐは第１のダイス移動台１５ａに伝わる。一方、第２の丸ダイス１２ｂに働く反力は第２のダイス移動台１５ｂに伝わるが、第２のダイス移動台１５ｂはシリンダ軸２１に固定されているため、第２のダイス移動台１５ｂに伝わった反力Ｐはシリンダ軸２１を介して圧力プレート１６に伝わる。
【００１８】
すなわち、転造圧力による反力Ｐは、結果的に第１のダイス移動台１５ａと圧力プレート１６との間に働くことになる。そして、第１のダイス移動台１５ａと圧力プレート１６とは４本のはり軸１９で連結されている一方、第１のダイス移動台１５ａと圧力プレート１６とが基台１７には固定されていないため、反力Ｐを４本のはり軸１９で負担することになる。この４本のはり軸１９は、ワーク３３の上下に均等に剛性を等しく配設されているため、反力Ｐは４本のはり軸１９に均等に４等分して負担され、一本当りにかかる引張り力はＰ／４となる。反力Ｐによって４本のはり軸１９は軸方向に若干は伸びることになるが、４本とも均等に良く伸びるために、従来のようにダイス移動台１５ａ，１５ｂが開いてしまい、丸ダイス１２ａ，１２ｂが外側上方に逃げることがない。また、はり軸１９を４本とすることによって、転造圧力によって丸ダイス１２ａ，１２ｂに生じる反力を、安定して前記４本のはり軸１９に均等に負担させることができる。
【００１９】
さらに、この実施例では一対のダイス移動台１５ａ，１５ｂ間に、図１及び図２に示したような距離検出手段としてのリニアスケール３５が取付けられ、ダイス移動台１５ａ，１５ｂ間の距離が直接に計測される。ダイス移動台１５ａ，１５ｂが外側上方に逃げることがないため、ダイス移動台１５ａ，１５ｂ間の距離を計測することで、転造時に丸ダイス１２ａ，１２ｂ間に発生する広がり寸法を正確に把握することができ、それに基づいて押込機構２０の駆動を制御することができる。即ち、転造時の反力を受けた時に丸ダイス１２ａ，１２ｂが左右に均等に開くために、その時のダイス移動台１５ａ，１５ｂ間の距離をリニアスケール３５で計測し、その計測信号をフィードバックして制御ループを構成し、押込機構２０の駆動を数値制御することで、主軸２７ａ，２７ｂ間の距離すなわち丸ダイス１２ａ，１２ｂの切込み量を高精度に制御することができる。また、丸ダイス１２ａ，１２ｂの回転角は、ロータリーエンコーダ（図示せず）によって計測されるが、この計測値もフィードバックして制御ループを構成することで、サーボモータ２３ａ，２３ｂの回転を数値制御することができる。このように押込機構２０の駆動力や丸ダイス１２ａ，１２ｂの回転角を数値制御することで、丸ダイス１２ａ，１２ｂの切込み量及び丸ダイス１２ａ，１２ｂの回転数を高精度に制御できることになる。なお、距離検出手段として、上記リニアスケール３５以外に磁歪センサやレーザセンサなどを用いることができる。
【００２０】
図３は、上記一実施例の制御システム構成例を示したものである。この制御システムは、メモリ４６に格納されたプログラムやデータをＣＰＵ４５で処理した後、同一バスライン４３に接続された通信制御ユニット４８を介してサーボモータ２３ａ，２３ｂや押込機構２０等のアクチュエータに伝達するものである。なお、これらのアクチュエータは、それぞれがドライバ回路を有し、これら複数のドライバとＩ／Ｏポート４７は上記通信制御ユニット４８に接続される。また、複数のドライバ、Ｉ／Ｏポート４７及び通信制御ユニット４８の間はシリアル通信ライン４４で接続されている。
【００２１】
上記実施例は左右のダイス移動台１５ａ，１５ｂを、両方一緒にスライド移動させた場合について説明したが、本発明はダイス移動台の一方側、若しくは圧力プレートのいずれか一つのみを固定し、それ以外をスライド移動させた場合にも適用できるものである。また、本発明の丸ダイス式転造装置は、主軸２７ａ，２７ｂを移動させないで、ワーク３３を丸ダイス１２ａ，１２ｂ間に押し込み、ワーク３３を回転駆動させながら転造する場合にも応用できる。さらに、数値制御することで、主軸２７ａ，２７ｂを相反する方向に回転させ、主軸２７ａ，２７ｂと直交させたワーク３３を上方または下方に移動させることで、ワーク３３の軸方向に溝条を転造することも可能になる。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の請求項１に係る丸ダイス式転造装置によれば、丸ダイスによるワークの転造加工位置を中心にその回りに左右のダイス移動台間にはり軸を架け渡し、転造圧力によって一組の丸ダイス間に生じる反力を前記はり軸に負担させたので、従来のように反力によってダイス移動台が開き丸ダイスが外側上方に逃げてしまうのを防止することができ、結果的にワークの加工精度を向上させることができる。
【００２３】
また、本発明の請求項１に係る丸ダイス式転造装置によれば、基台上に配置した一対のダイス移動台及び圧力プレートを基台にスライド可能に設け、一方のダイス移動台と圧力プレートとの間にはり軸を掛け渡して両端を固定する一方、一つの押込機構によってダイス移動台間を接近させたので、一つの押込機構を用いるだけの簡単な構成で一組の丸ダイス間に生じる反力を前記はり軸に負担させることができる。
【００２４】
また、本発明の請求項１に係る丸ダイス式転造装置によれば、基台上に左右方向へスライドする一対のダイス移動台と圧力プレートとを設け、一方のダイス移動台と圧力プレートとの間にはり軸を掛け渡して両端を固定する一方、ダイス移動台の一方を一つの押込機構によって両方一緒にスライド移動するようにしたので、左右のダイス移動台及び圧力プレートが基台に固定されることなく、丸ダイス間に生じる反力をはり軸でより一層均等に負担させることができる。
【００２５】
また、本発明の請求項２に係る丸ダイス式転造装置によれば、一対のダイス移動台間に掛け渡されたはり軸が、ワークの転造加工位置を中心にその回りに３本又は４本バランス良く配設することで、転造圧力によって上記丸ダイスに生じる反力を、安定して前記３本又は４本のはり軸に均等に負担させることができる。
【００２６】
また、本発明の請求項３に係る丸ダイス式転造装置によれば、基台にピニオンを設け、このピニオンに噛み合う一対のラックの一方を上記第１のダイス移動台又は上記圧力プレートのいずれかに、他方を上記第２のダイス移動台に固定したので、転造加工中のワークの中心線を常に一定に保つことができ、ワークの加工精度の向上が図られる他、ワークの供給及び排出等の自動化が容易になる。
【００２７】
また、本発明の請求項４に係る丸ダイス式転造装置によれば、上記一対のダイス移動台間に取り付けられた距離検出手段と、この計測値に基づいて上記押込機構を駆動する数値制御手段とを設けたことで、丸ダイスの切込み量を高精度に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る丸ダイス式転造装置の一実施例を示す平面図である。
【図２】上記図１における丸ダイス式転造装置の作動時に正面図である。
【図３】上記丸ダイス式転造装置の制御システム構成図である。
【図４】従来の丸ダイス式転造装置の一例を示す正面図である。
【図５】上記従来の丸ダイス式転造装置の転造加工時を示す正面図である。
【符号の説明】
１２ａ，１２ｂ 丸ダイス
１５ａ，１５ｂ ダイス移動台
１６ 圧力プレート
１７ 基台
１９ はり軸
２０ 押込機構
３１ ラック
３２ ピニオン
３３ ワーク
【発明の属する技術分野】
本発明は、転造加工によってネジ、歯車、シャフト及びパイプ等を製造するための転造装置に係り、特に一対の丸ダイスでワークを挟み、丸ダイスを回転させながらワークの周面及び軸方向を転造加工する丸ダイス式転造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の丸ダイス式転造装置としては、例えば図４及び図５に示したものが知られている。この丸ダイス式転造装置１は、一対の丸ダイス２ａ，２ｂを回転させながら油圧機構３ａ，３ｂによってワーク４の中心に向かって対称に押し込み、ワーク４の半径方向に転造圧力を加えてワーク４を転造加工するものである。基台５上には一対のスライドレール６ａ，６ｂが設けられ、このスレイドレール６ａ，６ｂ上には一対のダイス移動台７ａ，７ｂが左右方向にスライド可能に取り付けられ、このダイス移動台７ａ，７ｂに一対の丸ダイス２ａ，２ｂが回転可能に軸支されている。また、基台５上には一対の圧力プレート８ａ，８ｂが固定され、この圧力プレート８ａ，８ｂに油圧機構が３ａ，３ｂが固定されている。油圧機構３ａ，３ｂのシリンダ軸９ａ，９ｂの先端は、一対のダイス移動台７ａ，７ｂにそれぞれ固定される。また、丸ダイス２ａ，２ｂの間にはワーク支持台１０が設けられ、ワーク４はこのワーク支持台１０に載せられる。転造時には丸ダイス２ａ，２ｂを回転させながら油圧機構３ａ，３ｂを駆動し、一対のダイス移動台７ａ，７ｂを接近させることで歯車やネジ等を転造加工することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の丸ダイス式転造装置１にあっては、油圧機構３ａ，３ｂでワーク４に転造圧力を加えると、図５に示したように一対の丸ダイス２ａ，２ｂ間には反力Ｐが働く。この反力Ｐは圧力プレート８ａ，８ｂに伝わり、この反力Ｐによって基台５上に片持ち支持された圧力プレート８ａ，８ｂがたわみ、図中２点鎖線に示すように上方向に向かって開いてしまう。圧力プレート８ａ，８ｂが開いてしまうと、シリンダ軸９ａ，９ｂが傾き、ダイス移動台７ａ，７ｂもスライドレール６ａ，６ｂに支持された下部を中心として圧力プレート８ａ，８ｂと同様に上方向に開いてしまう。このため、丸ダイス２ａ，２ｂは、ワーク４の外側上方に逃げる。したがって、ダイス移動台７ａ，７ｂを位置決めしても、丸ダイス７ａ，７ｂが大きく逃げてしまい、ワーク４のネジ精度を高精度に転造加工することができなかったり、歯車の歯形誤差が生じることがあった。
【０００４】
そこで、本発明は、ワークに転造圧力を加えたときに、ワークからの反力によって、丸ダイスが外側上方に逃げてしまうのを防止できる丸ダイス式転造装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
すなわち、上記課題を解決するために本発明の請求項１に係る丸ダイス式転造装置は、基台と、一方の丸ダイスを支持し、前記基台にスライド可能に取付けられた第１のダイス移動台と、前記一方の丸ダイスに対向して配置されるように他方の丸ダイスを支持し、且つ前記他方の丸ダイスが一方の丸ダイスに接近したり離反したりするように前記基台にスライド可能に取付けられた第２のダイス移動台と、該第２のダイス移動台を押圧する押込機構と、該押込機構を支持し前記基台にスライド可能に取付けられた圧力プレートと、一端が前記第１のダイス移動台に固定され、他端が前記圧力プレートに固定された複数のはり軸と、前記第１のダイス移動台と前記第２のダイス移動台とを連結する伝達手段とを備えてなり、前記はり軸は中間部で前記第２のダイス移動台をスライド可能に支承し、前記伝達手段は、前記押込機構が前記第２のダイス移動台を一方向に押圧するとき、該一方向のスライドに伴って前記圧力プレート並びに前記第１のダイス移動台を前記一方向とは反対の他方向に同一距離だけ移動せしめ、これにより前記一方および他方の丸ダイスが互いに接近し、これら両方の丸ダイス間でワークを転造加工することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の請求項２に係る丸ダイス式転造装置は、前記はり軸がワークの転造位置の回りに３本又は４本バランス良く配置されることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の請求項３に係る丸ダイス式転造装置は、前記伝達手段が、前記基台に取付けられたピニオンと、このピニオンに噛み合う一対のラックとを有し、該一対のラックのうち一方のラックが前記圧力プレートに固定され、他方のラックが前記第２のダイス移動台に固定されたことを特徴とする。
【００１０】
さらに、本発明の請求項４に係る丸ダイス式転造装置は、前記第１および第２のダイス移動台間に取り付けられ、これら第１および第２のダイス移動台間の距離を計測する距離検出手段と、この距離検出手段の計測値に基づいて上記押込機構を駆動する数値制御手段とが設けられていることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明に係る丸ダイス式転造装置を詳細に説明する。図１及び図２は、本発明に係る丸ダイス式転造装置の一実施例を示したものである。この丸ダイス式転造装置は、一対の丸ダイス１２ａ，１２ｂが回転しながらワークを挟み込み、ワークを押圧して転造加工するものであって、基台１７上に一対の丸ダイス１２ａ，１２ｂを左右方向、即ちワークの半径方向に移動させ、丸ダイス１２ａ，１２ｂを互いに接近させるダイス移動台移動機構１３と、丸ダイス１２ａ，１２ｂを回転させる丸ダイス回転機構１４とを備える。
【００１２】
ダイス移動台移動機構１３は、一方の丸ダイス１２ａを内側面に設けた第１のダイス移動台１５ａと、他方の丸ダイス１２ｂを対向する内側面に設けた第２のダイス移動台１５ｂと、第２のダイス移動台１５ｂの外側に配置した圧力プレート１６とを基台１７上に並列して備えたものである。これらのダイス移動台１５ａ，１５ｂ及び圧力プレート１６は、いずれも基台１７上に固設した一対のスライドレール１８に左右方向へスライド可能に取り付けられる。また、第１のダイス移動台１５ａと圧力プレート１６との間には、互いに向かい合う内側面の四隅に４本のはり軸１９が架け渡され、はり軸１９の両端が第１のダイス移動台１５ａ及び圧力プレート１６にそれぞれ固定される。そのため、第１のダイス移動台１５ａと圧力プレート１６とは、スライドレール１８上を相対位置が変化することなく一体にスライドする。４本のはり軸１９は、いずれも剛性を等しくし、その位置は、丸ダイス１２ａ，１２ｂによるワークの転造位置を中心としていずれも等距離に且つ周方向に４等分して配置される。なお、剛性の等しいはり軸１９を３本で構成し、丸ダイス１２ａ，１２ｂによるワークの転造位置を中心としていずれも等距離に且つ周方向に３等分して配置してもよい。このように３本又は４本のはり軸をバランス良く配置することで、第１のダイス移動台１５ａと圧力プレート１６との間に圧力が加わった場合、第１のダイス移動台１５ａと圧力プレート１６とが平行を保ったまま、安定した状態ではり軸１９を伸ばすことができる。なお、第１のダイス移動台１５ａと圧力プレート１６とが平行を保ったまま、はり軸１９を伸ばすことができるものであれば、はり軸１９の剛性を変え、また、転造位置からの距離を変化させたものであってもよい。なお、上記実施例ではダイス移動台１５ａ，１５ｂのそれぞれに１個ずつの丸ダイス１２ａ，１２ｂを取付けた場合について説明したが、２個以上の丸ダイスを取付けてワークを挟み込んでも良い。
【００１３】
第２のダイス移動台１５ｂは、第１のダイス移動台１５ａと圧力プレート１６との間でスライドレール１８にスライド可能に取り付けられると共に、前記４本のはり軸１９を挿通させるための貫通孔が側面の四隅に設けられ、はり軸１９によってガイドされている。また、前記圧力プレート１６には、油圧シリンダ等の押込機構２０が固定される。この押込機構２０は、ダイス移動台と同一方向に伸縮するシリンダ軸２１を備えており、シリンダ軸２１の先端を第２のダイス移動台１５ｂの外側面に固定してある。なお、押込機構２０は、油圧シリンダに限られず、空圧機器、電動機及びボールネジを用いたものであってもよい。
【００１４】
丸ダイス回転機構１４は、第１の丸ダイス１２ａ及び第２の丸ダイス１２ｂを高精度で同速回転させるものであり、サーボモータ２３ａ，２３ｂでの回転力を丸ダイス１２ａ，１２ｂの主軸２７ａ，２７ｂに伝達する。
【００１５】
第２のダイス移動台１５ｂと圧力プレート１６との間には、一対のラック３１ａ，３１ｂとピニオン３２とが設けられる。ピニオン３２は、基台１７の上面に固定される。一対のラック３１ａ，３１ｂはそれぞれが前後からピニオン３２に噛み合うと共に、一方のラック３１ａが圧力プレート１６の下端に、また他方のラック３１ｂが第２のダイス移動台１５ｂの下端にそれぞれ固定される。なお、本実施例では、一対のラック３１ａ，３１ｂとピニオン３２は、第２のダイス移動台１５ｂと圧力プレート１６との間に設けてあるが、第１のダイス移動台１５ａと第２のダイス移動台１５ｂとの間に設けてもよい。
【００１６】
図２は、ダイス移動台移動機構１３を作動させた時の第１のダイス移動台１５ａ、第２のダイス移動台１５ｂ及び圧力プレート１６の動きを示したものである。押込機構２０を作動させてシリンダ軸２１が伸びた状態を図中２点鎖線で示す。シリンダ軸２１が伸びると、第２のダイス移動台１５ｂは押されてワーク３３の中心線３４に向かって（図中Ａ方向）、スライドレール１８上をスライド移動する。一方、第２のダイス移動台１５ｂと圧力プレート１６との間にはラック３１とピニオン３２が設けられているため、圧力プレート１６は、第２のダイス移動台の移動方向と反対方向（図中Ｂ方向）、即ち図２で示した右方向に第２のダイス移動台１５ｂと同一距離スライド移動する。この時、圧力プレート１６と４本のはり軸１９で連結されている第１のダイス移動台１５ａも、圧力プレート１６と同じ右方向（図中Ｂ方向）に同一距離だけ移動する。したがって、第１のダイス移動台１５ａと第２のダイス移動台１５ｂは、互いにワーク３３の中心線３４に向かって同一距離だけスライド移動して接近することになる。このように、本発明に係るダイス移動台移動機構１３によれば、一本の押込機構２０で左右のダイス移動台１５ａ，１５ｂを互いに接近させ、丸ダイス１２ａ，１２ｂを両側からワーク３３に押し込むことで転造加工することができる。また、ラック３１、ピニオン３２を設けることによって、ワーク３３の中心線３４を常に一定に保つことができ、ワーク３３の加工精度が向上するのに加えて、ワーク３３の供給及び排出等の自動化が容易になる。
【００１７】
上記丸ダイス１２ａ，１２ｂを回転させながら互いに接近させ、丸ダイス１２ａ，１２ｂをワーク３３の半径方向に押し付けて転造圧力を作用させる。転造圧力によってワーク３３が回転作用を受け、局部的な塑性変形を繰り返す。これにより、ワーク３３にネジ溝が形成される。ところで、ワーク３３に転造圧力を作用させると、一対の丸ダイス１２ａ，１２ｂにはワーク３３からの反力Ｐが働く。このうち、第１の丸ダイス１２ａに働く反力Ｐは第１のダイス移動台１５ａに伝わる。一方、第２の丸ダイス１２ｂに働く反力は第２のダイス移動台１５ｂに伝わるが、第２のダイス移動台１５ｂはシリンダ軸２１に固定されているため、第２のダイス移動台１５ｂに伝わった反力Ｐはシリンダ軸２１を介して圧力プレート１６に伝わる。
【００１８】
すなわち、転造圧力による反力Ｐは、結果的に第１のダイス移動台１５ａと圧力プレート１６との間に働くことになる。そして、第１のダイス移動台１５ａと圧力プレート１６とは４本のはり軸１９で連結されている一方、第１のダイス移動台１５ａと圧力プレート１６とが基台１７には固定されていないため、反力Ｐを４本のはり軸１９で負担することになる。この４本のはり軸１９は、ワーク３３の上下に均等に剛性を等しく配設されているため、反力Ｐは４本のはり軸１９に均等に４等分して負担され、一本当りにかかる引張り力はＰ／４となる。反力Ｐによって４本のはり軸１９は軸方向に若干は伸びることになるが、４本とも均等に良く伸びるために、従来のようにダイス移動台１５ａ，１５ｂが開いてしまい、丸ダイス１２ａ，１２ｂが外側上方に逃げることがない。また、はり軸１９を４本とすることによって、転造圧力によって丸ダイス１２ａ，１２ｂに生じる反力を、安定して前記４本のはり軸１９に均等に負担させることができる。
【００１９】
さらに、この実施例では一対のダイス移動台１５ａ，１５ｂ間に、図１及び図２に示したような距離検出手段としてのリニアスケール３５が取付けられ、ダイス移動台１５ａ，１５ｂ間の距離が直接に計測される。ダイス移動台１５ａ，１５ｂが外側上方に逃げることがないため、ダイス移動台１５ａ，１５ｂ間の距離を計測することで、転造時に丸ダイス１２ａ，１２ｂ間に発生する広がり寸法を正確に把握することができ、それに基づいて押込機構２０の駆動を制御することができる。即ち、転造時の反力を受けた時に丸ダイス１２ａ，１２ｂが左右に均等に開くために、その時のダイス移動台１５ａ，１５ｂ間の距離をリニアスケール３５で計測し、その計測信号をフィードバックして制御ループを構成し、押込機構２０の駆動を数値制御することで、主軸２７ａ，２７ｂ間の距離すなわち丸ダイス１２ａ，１２ｂの切込み量を高精度に制御することができる。また、丸ダイス１２ａ，１２ｂの回転角は、ロータリーエンコーダ（図示せず）によって計測されるが、この計測値もフィードバックして制御ループを構成することで、サーボモータ２３ａ，２３ｂの回転を数値制御することができる。このように押込機構２０の駆動力や丸ダイス１２ａ，１２ｂの回転角を数値制御することで、丸ダイス１２ａ，１２ｂの切込み量及び丸ダイス１２ａ，１２ｂの回転数を高精度に制御できることになる。なお、距離検出手段として、上記リニアスケール３５以外に磁歪センサやレーザセンサなどを用いることができる。
【００２０】
図３は、上記一実施例の制御システム構成例を示したものである。この制御システムは、メモリ４６に格納されたプログラムやデータをＣＰＵ４５で処理した後、同一バスライン４３に接続された通信制御ユニット４８を介してサーボモータ２３ａ，２３ｂや押込機構２０等のアクチュエータに伝達するものである。なお、これらのアクチュエータは、それぞれがドライバ回路を有し、これら複数のドライバとＩ／Ｏポート４７は上記通信制御ユニット４８に接続される。また、複数のドライバ、Ｉ／Ｏポート４７及び通信制御ユニット４８の間はシリアル通信ライン４４で接続されている。
【００２１】
上記実施例は左右のダイス移動台１５ａ，１５ｂを、両方一緒にスライド移動させた場合について説明したが、本発明はダイス移動台の一方側、若しくは圧力プレートのいずれか一つのみを固定し、それ以外をスライド移動させた場合にも適用できるものである。また、本発明の丸ダイス式転造装置は、主軸２７ａ，２７ｂを移動させないで、ワーク３３を丸ダイス１２ａ，１２ｂ間に押し込み、ワーク３３を回転駆動させながら転造する場合にも応用できる。さらに、数値制御することで、主軸２７ａ，２７ｂを相反する方向に回転させ、主軸２７ａ，２７ｂと直交させたワーク３３を上方または下方に移動させることで、ワーク３３の軸方向に溝条を転造することも可能になる。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の請求項１に係る丸ダイス式転造装置によれば、丸ダイスによるワークの転造加工位置を中心にその回りに左右のダイス移動台間にはり軸を架け渡し、転造圧力によって一組の丸ダイス間に生じる反力を前記はり軸に負担させたので、従来のように反力によってダイス移動台が開き丸ダイスが外側上方に逃げてしまうのを防止することができ、結果的にワークの加工精度を向上させることができる。
【００２３】
また、本発明の請求項１に係る丸ダイス式転造装置によれば、基台上に配置した一対のダイス移動台及び圧力プレートを基台にスライド可能に設け、一方のダイス移動台と圧力プレートとの間にはり軸を掛け渡して両端を固定する一方、一つの押込機構によってダイス移動台間を接近させたので、一つの押込機構を用いるだけの簡単な構成で一組の丸ダイス間に生じる反力を前記はり軸に負担させることができる。
【００２４】
また、本発明の請求項１に係る丸ダイス式転造装置によれば、基台上に左右方向へスライドする一対のダイス移動台と圧力プレートとを設け、一方のダイス移動台と圧力プレートとの間にはり軸を掛け渡して両端を固定する一方、ダイス移動台の一方を一つの押込機構によって両方一緒にスライド移動するようにしたので、左右のダイス移動台及び圧力プレートが基台に固定されることなく、丸ダイス間に生じる反力をはり軸でより一層均等に負担させることができる。
【００２５】
また、本発明の請求項２に係る丸ダイス式転造装置によれば、一対のダイス移動台間に掛け渡されたはり軸が、ワークの転造加工位置を中心にその回りに３本又は４本バランス良く配設することで、転造圧力によって上記丸ダイスに生じる反力を、安定して前記３本又は４本のはり軸に均等に負担させることができる。
【００２６】
また、本発明の請求項３に係る丸ダイス式転造装置によれば、基台にピニオンを設け、このピニオンに噛み合う一対のラックの一方を上記第１のダイス移動台又は上記圧力プレートのいずれかに、他方を上記第２のダイス移動台に固定したので、転造加工中のワークの中心線を常に一定に保つことができ、ワークの加工精度の向上が図られる他、ワークの供給及び排出等の自動化が容易になる。
【００２７】
また、本発明の請求項４に係る丸ダイス式転造装置によれば、上記一対のダイス移動台間に取り付けられた距離検出手段と、この計測値に基づいて上記押込機構を駆動する数値制御手段とを設けたことで、丸ダイスの切込み量を高精度に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る丸ダイス式転造装置の一実施例を示す平面図である。
【図２】上記図１における丸ダイス式転造装置の作動時に正面図である。
【図３】上記丸ダイス式転造装置の制御システム構成図である。
【図４】従来の丸ダイス式転造装置の一例を示す正面図である。
【図５】上記従来の丸ダイス式転造装置の転造加工時を示す正面図である。
【符号の説明】
１２ａ，１２ｂ 丸ダイス
１５ａ，１５ｂ ダイス移動台
１６ 圧力プレート
１７ 基台
１９ はり軸
２０ 押込機構
３１ ラック
３２ ピニオン
３３ ワーク
Claims (4)
- 基台と、
一方の丸ダイスを支持し、前記基台にスライド可能に取付けられた第１のダイス移動台と、
前記一方の丸ダイスに対向して配置されるように他方の丸ダイスを支持し、且つ前記他方の丸ダイスが一方の丸ダイスに接近したり離反したりするように前記基台にスライド可能に取付けられた第２のダイス移動台と、
該第２のダイス移動台を押圧する押込機構と、
該押込機構を支持し前記基台にスライド可能に取付けられた圧力プレートと、
一端が前記第１のダイス移動台に固定され、他端が前記圧力プレートに固定された複数のはり軸と、
前記第１のダイス移動台と前記第２のダイス移動台とを連結する伝達手段とを備えてなり、
前記はり軸は中間部で前記第２のダイス移動台をスライド可能に支承し、
前記伝達手段は、前記押込機構が前記第２のダイス移動台を一方向に押圧するとき、該一方向のスライドに伴って前記圧力プレート並びに前記第１のダイス移動台を前記一方向とは反対の他方向に同一距離だけ移動せしめ、これにより前記一方および他方の丸ダイスが互いに接近し、これら両方の丸ダイス間でワークを転造加工することを特徴とする丸ダイス式転造装置。 - 前記はり軸が、ワークの転造位置の回りに３本又は４本バランス良く配置される請求項１記載の丸ダイス式転造装置。
- 前記伝達手段が、前記基台に取付けられたピニオンと、このピニオンに噛み合う一対のラックとを有し、該一対のラックのうち一方のラックが前記圧力プレートに固定され、他方のラックが前記第２のダイス移動台に固定された請求項１記載の丸ダイス式転造装置。
- さらに、前記第１および第２のダイス移動台間に取り付けられ、これら第１および第２のダイス移動台間の距離を計測する距離検出手段と、
この距離検出手段の計測値に基づいて上記押込機構を駆動する数値制御手段とが設けられている請求項１載の丸ダイス式転造装置。
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