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技術 歯車転造盤の運転方法

出願人 日産自動車株式会社
発明者 川井俊紀笹野秀史
出願日 2000年2月28日 (19年7ヶ月経過) 出願番号 2000-050550
公開日 2001年9月4日 (18年1ヶ月経過) 公開番号 2001-239342
状態 特許登録済
技術分野 回転塑性加工
主要キーワード 初期設定距離 相対位相関係 挟圧支持 正逆転動作 歯幅寸法 軸心間距離 同期ギヤ 通常加工
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2001年9月4日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (8)

課題

特定の歯だけに高い応力が加わるのを防ぎ、歯形ローラダイス全体の長寿命化を図る。

解決手段

通常加工時には、ローラダイス4と円板状のワークWとを1:1の速比にて同期回転させながら両者の軸心間距離を狭める方向の送りFを与え、且つ正転逆転とを繰り返すことで歯形創成転造を行う。ワークWの加工数所定枚数になったならば、ローラダイス4の円周方向および歯幅方向での加工開始位置を変更するとともに、加工開始時の回転方向も従前と逆方向となるように変更する。

概要

背景

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逆転とを交互に複数回繰り返すようにしている。

概要

特定の歯だけに高い応力が加わるのを防ぎ、歯形ローラダイス全体の長寿命化を図る。

通常加工時には、ローラダイス4と円板状のワークWとを1:1の速比にて同期回転させながら両者の軸心間距離を狭める方向の送りFを与え、且つ正転と逆転とを繰り返すことで歯形の創成転造を行う。ワークWの加工数所定枚数になったならば、ローラダイス4の円周方向および歯幅方向での加工開始位置を変更するとともに、加工開始時の回転方向も従前と逆方向となるように変更する。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
2件

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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縮める方向に送りを与えてワークに歯形創成する転造加工を繰り返し行う歯転造盤であって、下記(A)〜(E)の要件のうち少なくとも(A),(B),(D)もしくは(A),(B),(C),(E)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)ワーク一枚についての加工に際し歯形ローラダイスの正転逆転とを交互に複数回繰り返すものであること。(D)ワークn枚(n=整数)についての加工が終了する毎に、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。(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2

上記(D)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に記載の歯車転造盤の運転方法。

請求項3

上記(D)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4

上記(D)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。

技術分野

0001

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縮める方向に送りを与えてワークに歯形創成する歯車転造盤の運転方法に関する。

背景技術

0002

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逆転とを交互に複数回繰り返すようにしている。

発明が解決しようとする課題

0003

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。

課題を解決するための手段

0005

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、下記(A)〜(E)の要件のうち少なくとも(A),(B),(D)もしくは(A),(B),(C),(E)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。

0009

(C)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。

0010

(D)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

(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、(A),(B),(D)の要件を含む場合には、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2に記載の発明は、請求項1に記載の上記(D)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2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3に記載の発明は、請求項1に記載の上記(D)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3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4に記載の発明は、請求項1に記載の上記(D)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4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。

発明の効果

0025

請求項1〜4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、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2,3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。

発明を実施するための最良の形態

0028

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

0046

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31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。

--

0047

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

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