JPH0661339U - 転造盤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 刃具を取付けている双方のテーブルが、完全
な同期をとって、高精度で優れた転造製品を造る転造盤
を提供する。 【構成】 一対のガイドバー６上を摺動する一対のテー
ブル７へホルダー１１を設け、ホルダー１１に取着した
一対の平形状の刃具１２が相反方向に移動し、ワーク１
４を転動させる転造盤にあって、テーブル７に固着した
ラック１ａと、ピニオン１ｂとからなる噛合機構１と、
一対のボールねじ９のボルト９ａをフレーム５へ軸着
し、ナット９ｂをテーブル７へ係着させた移動機構２と
を具備すると共に、フレーム５に固着し、ボールねじ９
を回転駆動させる一対のサーボモータ３と、位置と速度
とを検出し、これをフィードバックして位置制御と速度
制御を行うＮＣ装置４とを配設し、双方のテーブル７，
７が、その送り速度Ａ及びテーブルとセンターピンの軸
心との相互位置関係Ｂに同期をとるように構成する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、竪型又は横型の形態で、平形状の２個の刃具がワークを挟んで相反 方向に加圧移動することで、ワークを転動させ、この外周に刃具の刃形を圧印す るようにした転造盤に関する。 ワークにスプラインやおねじ等を形成する装置として利用される。

【０００２】

【従来の技術】

ガイドバー上を摺動する一対のテーブルへホルダーを介して相対向するように 取着した刃具を相反方向に移動させ、この間に挿入したワークを転がし、刃具の 形を写し出す転造盤においては、一対の刃具を取付けている２つのテーブルは、 その送り速度、センターピンの軸心との相互位置関係について同期をとる必要が ある。

【０００３】 この同期をとる方法は、従来、以下のような構成によった。 ひとつは、実公平３−１８０２３号公報，特開平２−１８７２２７号公報等に 記載のごとく、同期をとって相反方向に等速度に駆動制御した夫々２台のサーボ モータで一対のボールねじを回転させ、これらのナットに固定した一対の刃具を 等速でボールねじに沿って移動させる構造である（従来技術１）。 他に、特開昭６３−２３５０３６号公報で示すように、回転速度フィードバッ ク制御による電気式サーボモータを採用し、ラックとピニオンとの連係構造によ ってテーブル位置の同期制御を行う方法がある（従来技術２）。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、従来のいずれの構造も欠点があった。 従来技術１は、サーボモータの駆動でボールねじのナットがテーブルを移動さ せる推力の役割を担うことになるが、この推力に係る反力がナットを介してボー ルねじを伸縮させ、テーブルの送り速度やテーブルとセンターピンの軸心との相 互位置関係に狂いを生じさせた。

【０００５】 一方、従来技術２も位置フィードバック制御をせず、回転速度フィードバック 制御のみ行い、ラックとピニオンとに同期作動調整機能を依存しているため、加 工精度に限界があった。刃具を取付けた２つのテーブルの相互位置関係が制御さ れず、刃具の位置にズレが生じても修正がきかなかった。特に、同期をピニオン とラックにのみ依存するため、時間経過と共にバックラッシュが大きくなったり 、両者刃具の推力にアンバランスが生じたりした場合に悪影響を及ぼした。

【０００６】 本考案は上記問題点を克服するもので、ラックとピニオンとからなる噛合機構 と、ボールねじによるテーブルの移動機構と、ＮＣ装置とを備えるようにして、 刃具を取付けている双方のテーブルが、その送り速度と、センターピンの軸心と の相互位置関係につき完全な同期をとって、高精度で優れた転造製品を造る転造 盤を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

本考案の転造盤は、フレームに設けた一対のガイドバー上を摺動する一対のテ ーブルへホルダーを設け、該ホルダーに取着した一対の平形状の刃具が相反方向 に移動し、両刃具の間に挿入したワークを転動させ、該刃具の刃形を圧印する転 造盤にあって、一対の上記テーブルに固着したラック（１ａ）と、該ラックと噛 み合い、ワークを回動自在に保持するセンターピンの基部に支持されるピニオン （１ｂ）とからなる噛合機構（１）と、上記ガイドバーと平行にした一対のボー ルねじのボルトをフレームへ回転自在に軸着し、且つ該ボールねじのナットをサ ポータを介して夫々のテーブルへ係着させたテーブルの移動機構（２）とを具備 すると共に、上記フレームに固着し、伝達機構を介して上記各ボールねじを回転 駆動させる一対のサーボモータ（３）と、該サーボモータに取付けたエンコーダ で位置と速度とを検出し、これをフィードバックして、位置制御と速度制御を行 うＮＣ装置（４）とを配設し、テーブル移動時における双方のテーブルが、その 送り速度（Ａ）と、センターピンの軸心との相互位置関係（Ｂ）について同期を とるように構成したことを特徴とする。

【０００８】

【作用】

始動位置と、ワーク表面を加圧，転動した後、停止する目標位置とを設定し、 テーブルの送り速度をＮＣ装置に入力すると、この指令に基づいてサーボ制御ユ ニットを通じてサーボモータが刻々と作動する。そして、動いた距離と速度は夫 々フィードバックされ、指令された値との差が０になるよう制御されるので、加 工精度を高く維持する。 また、テーブルを移動させる推力に係る反力がナットに作用し、ボールねじを 弾性変形させ伸縮させようとすると、テーブルに固着したラックとピニオンとの 噛合機構が弾性変形補償装置の役割を果たし、ナットに加わる反力を弱め、これ を抑制するようになる。 一方、ラックとピニオン間に発生するバックラッシュ等が大きくなろうとする と、テーブルにナットを固着する移動機構たるボールねじがこれを阻止する。 こうして、噛合機構と移動機構とが互いに補完しあうだけでなく、速度に加え 位置も正確に検出してフィードバック制御が行われると、２つのテーブルは完全 に同期するようになる。従って、機械の動きや時間の経過によって、機械の特性 が変化することもなく、安定して高い精度の転造加工を達成する。

【０００９】

【実施例】

以下、本考案を実施例に基づいて詳述する。 （１）転造盤の構成 図１〜図３は、本考案に係る転造盤の一実施例を示す。油圧シリンダで駆動す る転造盤を改造したものである。 枠体を形成するフレーム５と、このフレーム５へ水平且つ平行に設けた一対の ガイドバー６，６と、夫々のガイドバー６，６上を摺動する一対のテーブル７， ７は，改造される転造盤のものをそのまま使用している。

【００１０】 各テーブル７，７の一端にサポータ８，８が形成され、このサポータ８にボー ルねじ９のナット９ａを固着する。ボールねじ９のボルト９ｂは、スライドバー ６と平行にして、フレーム５の両サイドに設けた軸受１０，１０で回転自在に支 持され、このボルト９ｂを回転することによってボールねじ９がテーブル７を動 かす移動機構２を構成する。

【００１１】 一対のテーブル７，７の対向面で、前方寄りには、ホルダー１１，１１が対向 するように設けらる。符合１２，１２は、各ホルダー１１，１１の対向面に取着 された平形状の刃具を示す（図２）。これらの刃具１２，１２が、心押台のセン ターピン１３，１３で回転自在に保持されたワーク１４を挟み、相反方向に往復 動することで、ワーク１４を転動させ、所望のスプライン（又は、おねじ）を造 るようになっている。 図１に示すごとく、刃具１２，１２は、平行にして、センターピン１３，１３ を通る軸心に対し軸対称（図１の平面図では点対称である。）となるよう相反す る位置に配される。そして、夫々の刃具１２，１２の基準部１２ａを軸心から等 距離にしてテーブル７が配置される。一対のテーブル７，７も、センターピン１ ３，１３を通る軸心に対し、軸対称となるよう配置される。テーブル７，７が反 対方向へ移動し、転造する場合に荷重バランスがよいからである。

【００１２】 符号１ａ，１ａは、各テーブル７，７の後面寄りに固着したラックを示す（図 ２）。ラック１ａ，１ａの対向面には刃形を形成し、ピニオン１ｂがこれらのラ ック１ａに挟まれるようにして噛み合う構成をとる。このピニオン１ｂは、セン ターピン１３の基部１７に支持される。 かくのごとく、ラック１ａとピニオン１ｂとで噛合機構１を形成する。ボール ねじ９にのみ依存した場合、ワーク１４に刃具１２の刃形を圧印する推力に係る 反力がボルト９ｂに弾性変形を生ぜしめるが、これを小さくするためである。

【００１３】 符号１８，１８は、軸受１０で支持されたボールねじ９，９のボルト９ｂ，９ ｂの片端に固着する歯付きプーリを示す。そして、歯付きプーリ１８側のフレー ム５側面にブラケット１９，１９を設け、このブラケット１９，１９に一対のサ ーボモータ３，３が取付けられる。 歯付きプーリ２０は、サーボモータ３の軸にも固着され、両歯付きプーリ１８ ，２０間に歯付ベルト２１を掛けることで、伝達機構を形成する。斯る伝達機構 を介して、ボールねじ９へサーボモータ３の回転を正確に伝達する。 本実施例では、セミクローズドループ方式を採用し、位置の検出をサーボモー タ３の軸の回転角で行う。ボールねじ９の精度エラー等があると、テーブル７の 実際の移動量はボールねじ９の回転角度に比例しない。そこで、噛合機構１がボ ールねじ９の静剛性を高める働きをする。また、噛合機構１によるピニオン，ラ ック間のバックラッシュ，ピニオン１ｂの楕円変形による誤差量が大きくなろう とすると、移動機構２がこれを抑制する。 尚、サーボモータ３は、刃具１２がワーク１４を転造成形するに必要な推力以 上の推力を与える十分なトルクを有する。

【００１４】 サーボモータ３は、ＡＣサーボモータを用い、この後部に位置検出器２２と速 度検出器２３の機能をもつエンコーダ２５を取付けている。サーボモータ３の軸 の回転角を検出するものと、回転速度を検出するものである。各テーブル７，７ の時々刻々と変化する送り速度と位置をこの位置検出器２２と速度検出器２３に よって正確に検出し、検出した電気的信号を夫々のサーボモータと接続するＮＣ 装置４にフィードバックする。一対のテーブル７，７間で送り速度のバラツキと テーブル７の相互の位置ズレをキャッチするためである。 そして、ＮＣ装置４内部で比較処理された電気的信号は、サーボモータ３を制 御し、一対のテーブル７，７が、その送り速度Ａと、テーブル７とセンターピン １３の軸心との相互位置関係Ｂについて同期をとる構成になっている。図３は、 ２つのテーブル７，７が、その送り速度Ａと、テーブル７（具体的には基準部１ ２ａの位置になる。）とセンターピン１３の軸心との相互位置関係Ｂについて、 いかに同期がとられているかそのＮＣ制御システムを表した図である。

【００１５】 （２）転造盤の操作と作用 次に、転造盤の操作と作用について説明する。 まず、刃具１２の始動位置と、ワーク１４を転造した後、停止する目標位置と をＮＣ装置４に入力する。ここで、一対の刃具１２，１２の移動距離を等しくな るよう設定する。 次に、相反方向へ動くテーブル７，７の送り速度を入力する。

【００１６】 その後、ワーク１４をセンターピン１３，１３で回転自在に保持させ、ＮＣ装 置４の始動スイッチを入れる。 すると、２台のサーボモータ３，３が始動し、一対のテーブル７，７が相反す る方向へ互いの位置関係と速度について同期をとりながら、ガイドバー６，６に 沿って移動する。こうして、刃具１２，１２がワーク１４の外周部に達する。 刃具１２，１２がワーク１４に達すると、刃具１２は、その成形加工面をワー ク１４表面に圧印しながら相反方向へ移動することで、ワーク１４を軸心を中心 に転動させ、ワーク１４表面にスプライン（又は、おねじ）を転造形成する。

【００１７】 この転造過程で、一対の刃具１２，１２がワーク１４に接圧する位置は、ワー ク１４に対し相反する場所にある。刃具１２が移動することにより、ワーク１４ は軸心を中心に転動し、ワーク１４の一方の刃具１２で成形された形状が他方の 刃具１２の成形加工面まで送られるため、ワーク１４の成形部と刃具１２の刃形 が一致しないと高精度の転造成形品は得られない。

【００１８】 ところで、転造成形時には、テーブル７を移動させる推力の反力がナット９ａ を介してボールねじ９のボルト９ｂを伸縮させようとする。しかし、テーブル７ に固着したラック１ａとピニオン１ｂとによる噛合機構１が、別個に同期調整し ているため、上記伸縮を阻む。 一方、ピニオン１ｂとラック１ａの構成から派生するバックラッシュ等の誤差 を大きくしようとすると、ボールねじ９の移動機構２に係るボルト９ｂとナット ９ａとの嵌合状態がブレーキをかけ、これを抑止する。 こうして、ＮＣ制御システムの中で、エンコーダ２５によって速度と位置を正 確に検出し、フィードバック制御をかけるばかりでなく、メカニズムな面から噛 合機構１と移動機構２が相互に補完しあうので、双方のテーブル７，７は、位置 と送り速度について完全な同期をとるようになる。従って、一方の刃具１２で成 形されたワーク１４の刃形は、ワーク１４が転動すれば、他方の刃具１２の刃形 に完全一致する。

【００１９】 その後、一対の刃具１２，１２がワーク１４を通過し目標位置に到達すると、 サーボモータ３は停止して、テーブル７も止まる。 最後に、ワーク１４をセンターピン１３から外す。そして、サーボモータ３を 逆転駆動させることで、テーブル７が始動位置に復帰する。 尚、上記一連の操作は自動化されている。

【００２０】 （４）実施例の効果 以上の態様からなる転造盤によれば、エンコーダ２５で位置と速度を検出して フィードバック制御を行っているので、回転速度フィードバック制御のみを行っ ている従来のものに比べ、互いのテーブル７，７について、確度の高い同期をと ることができた。 また、機械的にも移動機構２のナット９ａ及び噛合機構１のラック１ａが共に テーブル７に固着されるので、一の機構が誤差を大きくしようとすると、他の機 構がこれを抑制する働きをなし、２つのテーブル７，７について、位置と速度の の両面でアンバランス化が進むのを是正した。この結果、ボールねじ９単独によ る同期伝達構造よりも、また、ラック１ａとピニオン１ｂだけの連係により同期 制御を行う構造よりも精度が一様で、対称性がよく、繰り返し精度も高かった。 そして、加工品に均一性があるために、斯る転造品を用いた組立てが容易になっ た。 更に、油圧シリンダで駆動する転造盤を改造したことで、古い装置の更正復元 を図るのみならず、油タンクが不要となり、作業改善が図れた。そして、設計変 更等も容易に対処でき、機能を向上させることもできた。

【００２１】 尚、本考案においては、前記実施例に示すものに限られず、目的、用途に応じ て本考案の範囲内で種々変更できる。例えば、サーボモータ３とボールねじ９と の伝達機構は、実施例に限定せず、カップリングによる直結であってもよい。ま た、サーボモータは、交流サーボモータに代え直流サーボモータを使用すること ができる。

【００２２】

【考案の効果】

以上のように本考案の転造盤は、刃具を取付けている一対のテーブルが、制御 システム系と機械系の両面から、その送り速度，センターピンの軸心との相互位 置関係について、完全同期をとるよう構成したので、転造加工品の精度向上に優 れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例に用いた転造盤の正面図である。

【図２】図１のＸ−Ｘ断面図である。

【図３】実施例に係る転造盤で、一対のテーブルを同期
させる制御系を表わすブロック図である。

【符号の説明】

１ 噛合機構 １ａ ラック １ｂ ピニオン ２ 移動機構 ３ サーボモータ ４ ＮＣ装置 ５ フレーム ６ ガイドバー ７ テーブル ８ サポータ ９ ボールねじ ９ａ ナット ９ｂ ボルト １１ ホルダー １２ 刃具 １３ センターピン １４ ワーク １５ ラック １６ ピニオン １７ 基部

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 フレームに設けた一対のガイドバー上を
   摺動する一対のテーブルへホルダーを設け、該ホルダー
   に取着した一対の平形状の刃具が相反方向に移動し、両
   刃具の間に挿入したワークを転動させ、該刃具の刃形を
   圧印する転造盤にあって、 一対の上記テーブルに固着したラック（１ａ）と、該ラ
   ックと噛み合い、ワークを回動自在に保持するセンター
   ピンの基部に支持されるピニオン（１ｂ）とからなる噛
   合機構（１）と、上記ガイドバーと平行にした一対のボ
   ールねじのボルトをフレームへ回転自在に軸着し、且つ
   該ボールねじのナットをサポータを介して夫々のテーブ
   ルへ係着させたテーブルの移動機構（２）とを具備する
   と共に、上記フレームに固着し、伝達機構を介して上記
   各ボールねじを回転駆動させる一対のサーボモータ
   （３）と、該サーボモータに取付けたエンコーダで位置
   と速度とを検出し、これをフィードバックして、位置制
   御と速度制御を行うＮＣ装置（４）とを配設し、テーブ
   ル移動時における双方のテーブルが、その送り速度
   （Ａ）と、センターピンの軸心との相互位置関係（Ｂ）
   について同期をとるように構成したことを特徴とする転
   造盤。