ウォーム転造装置およびウォーム転造方法
【課題】転造装置の簡素化を図りつつ歩み現象による不具合を抑制することができるウォーム転造装置およびウォーム転造方法の提供。
【解決手段】各ロールダイス２３の外周部のそれぞれに、凹部４０，食い込み歯４１，成形歯４２および仕上げ歯４３を設け、各ロールダイス２３が１回転する範囲内でワークにウォームを成形するようにした。各ロールダイス２３の外周部の軸方向一端側には、ウォームの成形時におけるワークの軸方向への移動に伴い、成形歯４２ないし逃げ歯４４をウォームに追従させる面取り部５０を設けた。したがって、従前のように各ダイスをコントローラにより駆動制御させること無く歩み現象による不具合を抑制することができ、転造装置の簡素化を図ることができる。
【解決手段】各ロールダイス２３の外周部のそれぞれに、凹部４０，食い込み歯４１，成形歯４２および仕上げ歯４３を設け、各ロールダイス２３が１回転する範囲内でワークにウォームを成形するようにした。各ロールダイス２３の外周部の軸方向一端側には、ウォームの成形時におけるワークの軸方向への移動に伴い、成形歯４２ないし逃げ歯４４をウォームに追従させる面取り部５０を設けた。したがって、従前のように各ダイスをコントローラにより駆動制御させること無く歩み現象による不具合を抑制することができ、転造装置の簡素化を図ることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シャフトの外周面に転造加工によりウォームを成形するウォーム転造装置およびウォーム転造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用のワイパ装置やパワーウインド装置等の駆動源としては、電動モータ本体に減速機構を取り付けて１つのユニットとした減速機構付きモータが多く用いられている。このような減速機構付きモータでは、小型で大きな減速比を得られるウォームギヤ機構を減速機構として用いる場合が多く、この場合、モータ構成を簡素化するために、モータ本体のアマチュアシャフトの外周面にウォームを一体に成形するようにしている。
【０００３】
アマチュアシャフトの外周面にウォームを一体に成形する方法としては、電動モータ（駆動源）により回転駆動される一対のダイス間にワークとしてのシャフトを挟み込み、シャフトの外周面にウォームを転造する方法が知られている。この方法によれば、切削加工の場合に比して削りカスの排出が無く、加工時間の短縮が図れる等のメリットがある。一方、ウォームの歯先（山）と歯底（谷）との距離は、通常のネジ等に比して比較的大きくなっているため、ウォームの転造中にシャフトが軸方向に移動する所謂歩み現象が発生し易いというデメリットがある。この歩み現象は、ウォームの軸方向両端側にウォームが完全に成形されない部分、つまり不完全部を成形させ、ひいては、ウォームの仕上がり精度を低下させたり、アマチュアシャフトの軸方向長さの短縮化（小型化）を困難にさせたりする。
【０００４】
そこで、このような歩み現象を防止するようにした転造装置として、例えば、特許文献１に記載された技術が知られている。特許文献１に記載された転造装置は、各ダイス（丸ダイス）の回転軸（主軸）の回転角をそれぞれ検出する回転角検出手段（ロータリエンコーダ等）を設け、転造中のシャフト（ワーク）の径の変化に伴い、各ダイスの回転角の位相をコントローラ（制御システム）により互いに変化させて、これにより歩み現象を防止しようとするものである。
【特許文献１】特開平１１―２８５７６１号公報（図１，図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の特許文献１に記載された転造装置によれば、歩み現象を防止するために、一対の回転検出手段と各回転検出手段からの検出信号を受けるコントローラとを設けている。したがって、転造装置の複雑化が避けられず、また、転造装置の定期点検の煩雑化を招いていた。
【０００６】
本発明の目的は、転造装置の簡素化を図りつつ歩み現象による不具合を抑制することができるウォーム転造装置およびウォーム転造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のウォーム転造装置は、シャフトの外周面に転造加工によりウォームを成形するウォーム転造装置であって、所定方向に回転を行う駆動源と、前記駆動源により駆動され、加工歯が互いに向き合う一対のダイスと、前記各ダイスの対向面に設けられ、互いの底部間距離が前記シャフトの直径寸法よりも大きく設定された凹部と、前記各ダイスの前記各凹部の一端側に設けられ、互いの山頂間距離が前記シャフトの直径寸法よりも小さく設定され、前記シャフトに食い込む食い込み歯と、前記各ダイスの前記各食い込み歯の一端側に設けられ、互いの山頂間距離が前記シャフトの直径寸法よりも小さく設定され、前記シャフトの外周面に前記ウォームを成形する成形歯と、前記各ダイスの前記各成形歯の一端側に設けられ、前記ウォームを仕上げる仕上げ歯と、前記各ダイスの駆動による前記シャフトの軸方向への移動に伴って、前記ウォームを成形する前記各ダイスの前記加工歯の位置が移動するよう前記シャフトの軸方向に沿う前記各ダイスの少なくとも一端側に形成された面取り部とを備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明のウォーム転造装置は、前記シャフトは、減速機構付きモータのアマチュアシャフトであることを特徴とする。
【０００９】
本発明のウォーム転造方法は、駆動源により駆動される一対のダイス間にシャフトを配置し、前記各ダイスをそれぞれ駆動して前記シャフトの外周面に転造加工によりウォームを成形するウォーム転造方法であって、前記各ダイスの対向面に設けられた各凹部間に、前記各ダイスと非接触状態で前記シャフトを配置するシャフト配置工程と、前記各ダイスの前記各凹部の一端側に設けられた食い込み歯により、前記シャフトを前記各ダイス間に導入するシャフト導入工程と、前記各ダイスの前記各食い込み歯の一端側に設けられた成形歯により、前記シャフトの外周面に前記ウォームを成形するウォーム成形工程と、前記各ダイスの前記各成形歯の一端側に設けられた仕上げ歯により、前記ウォームを仕上げるウォーム仕上げ工程とを有し、前記ウォーム成形工程内に、前記シャフトの軸方向に沿う前記各ダイスの少なくとも一端側に設けられた面取り部により、前記ウォームの成形時における前記シャフトの軸方向への移動に伴い、前記成形歯を前記ウォームに追従させるウォーム追従工程を設けることを特徴とする。
【００１０】
本発明のウォーム転造方法は、前記シャフトは、減速機構付きモータのアマチュアシャフトであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、各ダイスの対向面のそれぞれに、凹部，食い込み歯，成形歯および仕上げ歯を設け、各ダイスの加工歯をそれぞれシャフトに対向させてウォームを成形するようにし、シャフトの軸方向に沿う各ダイスの少なくとも一端側には、ウォームの成形時におけるシャフトの軸方向への移動に伴い、成形歯をウォームに追従させる面取り部を設けるので、従前のように各ダイスをコントローラにより駆動制御させること無く歩み現象による不具合を抑制することができ、転造装置の簡素化を図ることができる。
【００１２】
本発明によれば、シャフトは、減速機構付きモータのアマチュアシャフトであり、ウォームの不完全部の成形を抑制することができるので、アマチュアシャフトの軸方向寸法を短くすることができる。したがって、減速機構付きモータの精度向上と小型化とを実現することができる。
【００１３】
本発明によれば、凹部によるシャフト配置工程と、食い込み歯によるシャフト導入工程と、成形歯によるウォーム成形工程と、仕上げ歯によるウォーム仕上げ工程と、ウォーム成形工程内における面取り部によるウォーム追従工程とによって、歩み現象による不具合を抑制したウォームを有するシャフトを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の第１実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
【００１５】
図１は減速機構付きモータを示す断面図を、図２は本発明に係るウォーム転造装置の要部を示す斜視図を、図３は図２のウォーム転造装置を模式的に示す説明図をそれぞれ表している。
【００１６】
図１に示すように、減速機構付きモータ１０は、車両用のワイパ装置の駆動源として用いられるものであり、電動モータ本体１１と電動モータ本体１１に固定される減速機１２とを備えている。電動モータ本体１１は、所謂ブラシ付き直流モータであり、モータヨーク１３とモータヨーク１３に回転自在に支持されるシャフト、つまりアマチュアシャフト１４を備えており、図示しないバッテリ（電源）から供給される直流電流により作動してアマチュアシャフト１４が回転するようになっている。
【００１７】
減速機１２は、モータヨーク１３に固定されるギヤケース１５の内部に減速機構としてのウォームギヤ機構１６を収容した構造を採っている。ウォームギヤ機構１６は、アマチュアシャフト１４の外周面に一体に形成されるウォーム１７と、出力軸１８に支持されてギヤケース１５内に回転自在に収容されるウォームホイル１９とを備えている。これにより、電動モータ本体１１が作動してアマチュアシャフト１４が回転すると、その回転はウォームギヤ機構１６により所定の回転数にまで減速されて出力軸１８から出力される。
【００１８】
減速機構付きモータ１０においては、アマチュアシャフト１４の素材となる外周面に何も成形していない無垢のワークＷ（シャフト）を転造加工することにより、ワークＷの外周面にウォーム１７を一体に成形するようになっている。
【００１９】
図２および図３に示すように、ウォーム転造装置２０は、作業場所の床等（図示せず）に固定されるベース筺体２１を備えている。ベース筺体２１に一体に設けられたダイス収容部２２には、略同一形状に形成された一対のロールダイス（ダイス）２３が収容されている。各ロールダイス２３は、略円盤状に形成された転造ダイスであり、それぞれの外周部（対向面）には、ウォーム１７を成形するための加工歯２４が設けられている。各ロールダイス２３は、互いの回転中心軸が平行となるようダイス収容部２２内に並べて配置されており、これにより、各ロールダイス２３の加工歯２４は互いに向き合わされている。
【００２０】
各ロールダイス２３は、ダイス収容部２２内に対向するよう固定された一対の固定ブロック２５に、それぞれ回転軸２６を介して回転自在に支持されている。各回転軸２６は、各固定ブロック２５の内部にそれぞれ設けられる駆動源としての電動モータ（図示せず）により回転駆動され、何れも同一の方向（例えば、時計回り方向）に回転するようになっている。このように、本実施の形態においては、各回転軸２６を中心に回転する各ロールダイス２３を用い、各ロールダイス２３の回転駆動のみで転造加工するため、例えば、一対の平ダイスを用いて各平ダイスをスライドさせる転造装置に比して、転造装置自体のコンパクト化を可能としている。
【００２１】
各固定ブロック２５間には、各ロールダイス２３により転造加工されるワークＷを支持する支持ブロック２７が設けられている。支持ブロック２７は、各ロールダイス２３の軸方向に平行な方向に貫通する支持孔２８を備えている。支持孔２８の内径寸法は、ワークＷの直径寸法よりも僅かに大きく形成されており、支持孔２８は、ワークＷを回転自在かつ軸方向に移動自在に支持するようになっている。
【００２２】
ベース筺体２１には、ワークＷを支持ブロック２７に向けて供給するためのワーク供給台２９が設けられている。ワーク供給台２９は断面が略Ｖ字形状に形成されており、ワークＷをＶ字形状の溝内に保持して待機させるようになっている。ワーク供給台２９には、ワークＷを支持ブロック２７に向けて移動させるワーク供給シリンダ３０が近接配置されている。ワーク供給台２９にワークＷをセットし、ワーク供給シリンダ３０を作動させることで、支持孔２８にワークＷを挿通させることができ、これにより支持ブロック２７がワークＷの基端側を支持し、ワークＷの先端側が各ロールダイス２３間に配置される。
【００２３】
ベース筺体２１には、転造加工後のワークＷ、つまりアマチュアシャフト１４をダイス収容部２２から取り出すための取り出し孔３１が設けられている。取り出し孔３１は、ダイス収容部２２における支持ブロック２７の支持孔２８と対向する箇所に設けられており、ワーク供給シリンダ３０によってアマチュアシャフト１４を押し出すことで、アマチュアシャフト１４を取り出し孔３１に挿通させることができる。
【００２４】
ここで、ウォーム１７の転造加工を滑らかに行うために、各ロールダイス２３の各加工歯２４には、それぞれ潤滑油供給装置（図示せず）により潤滑油が供給されるようになっている。
【００２５】
次に、各ロールダイス２３の詳細構造について図面を用いて説明する。
【００２６】
図４（ａ），（ｂ）はロールダイスの構造を説明する説明図を、図５（ａ）〜（ｄ）はロールダイスの加工歯の形状を説明する部分断面図を、図６はロールダイスの加工歯の歯先（山頂）と歯底（谷底）との関係を説明する展開図を、図７（ａ），（ｂ）は図４（ａ）のＡ矢視図およびＢ矢視図を、図８はロールダイスの外周部に形成される面取り部の形状を説明する展開図をそれぞれ表している。
【００２７】
図４に示すように、ロールダイス２３の外周部には、周方向に沿って凹部４０が設けられている。凹部４０は、ロールダイス２３の周方向に向けて、矢印（１）の範囲（範囲角度１１６°）に亘って設けられている。凹部４０の深さ寸法は、図３に示すように、各凹部４０を対向配置させた状態のもとで、各凹部４０の底部間距離がワークＷの直径寸法よりも大きくなる深さ寸法に設定されている。
【００２８】
ロールダイス２３の外周部の凹部４０の一端側には、周方向に沿って食い込み歯４１が設けられている。食い込み歯４１は、ロールダイス２３の周方向に向けて、矢印（２）の範囲（範囲角度７４°）に亘って設けられている。食い込み歯４１の外径寸法は、その全域に亘り、各食い込み歯４１を対向配置させた状態のもとで、各食い込み歯４１の山頂間距離がワークＷの直径寸法よりも小さくなる外径寸法に設定されている。
【００２９】
図５（ａ）に示すように、食い込み歯４１の歯先の断面形状は、その全域に亘り７０°以下であって、好ましくは５０°〜６５°の鋭角となっており、無垢のワークＷ（シャフト）が食い込みやすくなっている。また、図６に示すように、食い込み歯４１の始点を０°とした際に、周方向に０°から７４°に向かうにつれて、歯先（山頂稜線）の外径寸法が徐々に大きくなるとともに、歯底（谷底稜線）の外径寸法についても徐々に大きくなっている。
【００３０】
ここで、各ロールダイス２３は、各回転軸２６のそれぞれに互いに表裏反対となるよう固定されており、これにより、各ロールダイス２３を同一方向に回転駆動することで、各凹部４０間にあるワークＷに各食い込み歯４１がそれぞれ略同時に食い込み始め、ワークＷを各食い込み歯４１間に導入できるようになっている。
【００３１】
ロールダイス２３の外周部の食い込み歯４１の一端側には、周方向に沿って成形歯４２が設けられている。成形歯４２は、ロールダイス２３の周方向に向けて、矢印（３）の範囲（範囲角度１２１°）に亘って設けられている。成形歯４２の外径寸法は、その全域に亘り、各成形歯４２を対向配置させた状態のもとで、各成形歯４２の山頂間距離がワークＷの直径寸法よりも小さくなる外径寸法に設定されている。
【００３２】
図５（ｂ）に示すように、成形歯４２の歯先の断面形状は、その歯先に平坦部４２ａが形成されるとともに、図６に示すように、食い込み歯４１の始点を０°とした際に、周方向に７４°から１９５°に向かうにつれて、歯先（山頂稜線）の外径寸法は不変で、歯底（谷底稜線）の外径寸法が徐々に大きくなっている。これにより、隣り合う各成形歯４２間に塑性変形して入り込んだワークＷの一部を徐々に成形していき、ワークＷの外周面にウォーム１７を成形できるようになっている。
【００３３】
ロールダイス２３の外周部の成形歯４２の一端側には、周方向に沿って仕上げ歯４３が設けられている。仕上げ歯４３は、ロールダイス２３の周方向に向けて、矢印（４）の範囲（範囲角度１８°）に亘って設けられている。
【００３４】
図５（ｃ）に示すように、仕上げ歯４３の歯先の断面形状は、その歯先に平坦部４３ａが形成されるとともに、図６に示すように、食い込み歯４１の始点を０°とした際に、周方向に１９５°から２１３°に向けて、歯先（山頂稜線）の外径寸法および歯底（谷底稜線）の外径寸法は不変となっている。これにより、隣り合う仕上げ歯４３間のウォーム１７の表面を、平滑に仕上げることができるようになっている。
【００３５】
ロールダイス２３の外周部の仕上げ歯４３の一端側には、周方向に沿って逃げ歯４４が設けられている。逃げ歯４４は、ロールダイス２３の周方向に向けて、矢印（５）の範囲（範囲角度３１°）に亘って設けられている。
【００３６】
図５（ｄ）に示すように、逃げ歯４４の歯先の断面形状は、その歯先に平坦部４４ａが形成されるとともに、図６に示すように、食い込み歯４１の始点を０°とした際に、周方向に２１３°から２４４°に向かうにつれて、歯先（山頂稜線）の外径寸法および歯底（谷底稜線）の外径寸法が徐々に小さくなっている。これにより、隣り合う各逃げ歯４４間からウォーム１７が逃げるようにして離れていき、各ロールダイス２３間からウォーム１７を排出することができるようになっている。ここで、加工歯２４は、食い込み歯４１，成形歯４２，仕上げ歯４３および逃げ歯４４により構成されている。
【００３７】
各ロールダイス２３の外周部の軸方向一端側、つまり、各ロールダイス２３を各回転軸２６に固定した状態でのワーク供給台２９側（図２，３参照）には、各ロールダイス２３の周方向に沿って面取り部５０がそれぞれ設けられている。各面取り部５０は、ワークＷの加工時におけるワークＷの歩み現象による不具合を抑制するものである。
【００３８】
ここで、図４（ａ）に示すロールダイス２３は、図２，３の右側のロールダイス２３を示しており、図４（ａ）の図中上側に面取り部５０が形成されている。なお、図２，３の左側のロールダイス２３においては、図４（ａ）の図中下側に面取り部５０が形成されることになる。
【００３９】
図７の網掛け部分に示すように、面取り部５０は、凹部４０と食い込み歯４１との接続部分側が幅狭に形成されており、逃げ歯４４と凹部４０との接続部部分側が幅広に形成されている。面取り部５０は、図８の網掛け部分に示すように、食い込み歯４１の始点を０°とした際に、周方向に向けて０°から１６０°の範囲、つまり食い込み歯４１から成形歯４２の略後半までの範囲において、幅狭の状態となっている。また、食い込み歯４１の始点を０°とした際に、周方向に向けて１６０°から２４４°の範囲、つまり成形歯４２の略後半から逃げ歯４４までの範囲においては、幅狭の状態から幅広の状態に徐々に変化するようになっている。これにより、歩み現象によるワークＷの軸方向への移動に伴い、成形歯４２ないし逃げ歯４４の位置を移動させ、ウォーム１７に追従させることが可能となっている。
【００４０】
次に、以上のように形成したウォーム転造装置２０によるウォーム１７の転造手順について、図面を用いて詳細に説明する。
【００４１】
図９はウォーム転造装置によるウォームの転造手順を示すフローチャートを、図１０（ａ）〜（ｄ）はウォームの成形過程を説明する説明図を、図１１はワークの歩み現象を説明する説明図を、図１２（ａ），（ｂ）はウォームの完全部／不完全部の成形状態を説明する説明図を、図１３は各ロールダイスに対するワークの最適回転回数を説明する説明図をそれぞれ表している。
【００４２】
［シャフト配置工程（ステップＳ１）］
まず、ウォーム転造装置２０を初期状態として、各ロールダイス２３の各凹部４０をそれぞれ対向させておく。これにより、各凹部４０間には、各ロールダイス２３に非接触の状態でワークＷの先端側が配置可能となる。次いで、ワーク供給台２９にワークＷを載置し、その後、ワーク供給シリンダ３０を作動させる。すると、ワーク供給シリンダ３０によって、図中矢印（ａ）の方向にワークＷが移動されて、支持ブロック２７の支持孔２８に挿通される。これにより、ワークＷの基端側が支持ブロック２７に支持されるとともに、ワークＷの先端側が各凹部４０間に配置される。
【００４３】
［シャフト導入工程（ステップＳ２）］
シャフト配置工程に引き続き、ウォーム転造装置２０の電動モータを回転駆動し、各回転軸２６を図中矢印（ｂ），（ｃ）の方向にそれぞれ回転させる。すると、ワークＷが図中矢印（ｄ）の方向に回転しつつ、その外周部に各ロールダイス２３の各食い込み歯４１が食い込んでいく。これにより、各ロールダイス２３の各食い込み歯４１間にワークＷが導入される。このとき、各食い込み歯４１の始点側の山頂間距離は、ワークＷの直径寸法よりも僅かに大きく設定しているため、図１０（ａ）に示すように、ワークＷを各食い込み歯４１間にスムーズに導入できるようになっている。また、各食い込み歯４１の歯先は鋭角となっているので、図１０（ｂ）の矢印に示すように、各ロールダイス２３からの押圧力をワークＷの軸方向へ分散させることができる。
【００４４】
［ウォーム成型工程（ステップＳ３）］
シャフト導入工程に引き続き、各ロールダイス２３を継続して回転駆動すると、ワークＷの外周部には各成形歯４２が位置するようになる。すると、図１０（ｃ）の矢印に示すように、隣り合う各成形歯４２間にワークＷの一部が塑性変形して入り込んでいく。その後、各成形歯４２の歯底の外径寸法が徐々に大きくなるので（図５（ｂ）参照）、隣り合う各成形歯４２間に入り込むワークＷの一部を押し固めてウォーム１７が成形されていく。
【００４５】
ウォーム１７が成形されていくのにしたがって、図９の矢印（ｅ）および図１１の矢印に示すように、ワークＷがその軸方向へ移動する歩み現象が発生する。ワークＷは、図１１に示すように、移動距離Ｄ１，移動距離Ｄ２のように略一定の速度で移動していき、これに伴い、各ロールダイス２３の面取り部５０が幅広となっていく。これにより、成形歯４２ないし逃げ歯４４が、順次ウォーム１７に追従していき、ウォーム１７の基端側（図中左側）にウォーム１７の不完全部が成形されるのを抑制することができる（ウォーム追従工程）。
【００４６】
［ウォーム仕上げ工程（ステップＳ４）］
ウォーム成形工程に引き続き、各ロールダイス２３を継続して回転駆動すると、成形されたウォーム１７の外周部には各仕上げ歯４３が位置するようになる。すると、図１０（ｄ）に示すように、隣り合う各仕上げ歯４３間にウォーム１７が隙間無く満たされていく。これにより、ウォーム１７の表面が平滑に仕上げられていく。
【００４７】
［シャフト排出工程（ステップＳ５）］
ウォーム仕上げ工程に引き続き、各ロールダイス２３を継続して回転駆動すると、仕上げられたウォーム１７の外周部には逃げ歯４４が位置するようになる。すると、隣り合う各逃げ歯４４間からウォーム１７が逃げるようにして離れていき、その後、各凹部４０間にウォーム１７が排出されて、各ロールダイス２３間から出来上がったアマチュアシャフト１４を排出できるようになる。
【００４８】
その後、ワーク供給シリンダ３０を作動させて、アマチュアシャフト１４を取り出し孔３１に向けて移動し、これにより、アマチュアシャフト１４をウォーム転造装置２０から取り出すことができる。
【００４９】
図１２（ａ）は、ワークＷの歩み現象に対して対策を施さず、面取り部５０を備えない各ロールダイス２３により成形したウォーム１７を示し、図１２（ｂ）は、上述したように面取り部５０を備えた各ロールダイス２３により成形したウォーム１７を示している。ウォーム１７の成形状態について比較したところ、面取り部５０を備えない各ロールダイス２３を用いた場合には、ウォーム１７の基端側には長さ寸法Ｌ１の不完全部が成形された。一方、面取り部５０を備えた各ロールダイス２３を用いた場合には、ウォーム１７の基端側に成形される不完全部の長さ寸法をＬ２に抑えることができた（Ｌ２＜Ｌ１）。
【００５０】
また、ウォーム１７の成形状態は、各ロールダイス２３が１回転する間にワークＷが何回転するかによって変化し、図１３に示すように、ワークＷの直径寸法が大きく、ワークＷの回転回数が少ない場合には、ワークＷの中心部分に亀裂（ワーク中心亀裂）が発生し易くなり、逆にワークＷの直径寸法が小さくワークＷの回転回数が多い場合には、ウォーム１７の歯底に剥離（ワーク表面剥離）が発生し易くなる。
【００５１】
ワークＷの中心部分に亀裂が発生する要因としては、各ロールダイス２３の歯先が急激にワークＷに食い込むために、各ロールダイス２３からの押圧力がワークＷの中心部分に集中し易くなる点が挙げられる。また、ワークＷの歯底に剥離が発生する要因としては、各ロールダイス２３の歯先が長い時間ウォーム１７の歯底に接触する点が挙げられる。これらの不具合の発生を抑制してウォーム１７の成形状態を良好に保つには、図１３に示すように、各ロールダイス２３が１回転する間にワークＷが１０〜３５回転の範囲であって、好ましくは１５〜３０回転の範囲となるのが望ましい。したがって、ウォーム転造装置２０によって良好なウォーム１７を成形可能なワークＷとしては、各ロールダイス２３が１回転する間に１０〜３５回転する直径寸法のワークＷとなる。
【００５２】
以上詳述したように、第１実施の形態に係るウォーム転造装置２０によれば、各ロールダイス２３の外周部のそれぞれに、凹部４０，食い込み歯４１，成形歯４２および仕上げ歯４３を設け、各ロールダイス２３が１回転する範囲内でワークＷにウォーム１７を成形するようにした。また、各ロールダイス２３の外周部の軸方向一端側には、ウォーム１７の成形時におけるワークＷの軸方向への移動に伴い、成形歯４２ないし逃げ歯４４をウォーム１７に追従させる面取り部５０を設けた。したがって、従前のように各ダイスをコントローラにより駆動制御させること無く歩み現象による不具合を抑制することができ、転造装置の簡素化を図ることができる。
【００５３】
また、第１実施の形態に係るウォーム転造装置２０によれば、ワークＷは、減速機構付きモータ１０のアマチュアシャフト１４であり、ウォーム１７の不完全部の成形を抑制することができるので、アマチュアシャフト１４の軸方向寸法を短くすることができる。したがって、減速機構付きモータ１０の精度向上と小型化とを実現することができる。
【００５４】
さらに、第１実施の形態に係るウォーム転造方法によれば、凹部４０によるシャフト配置工程と、食い込み歯４１によるシャフト導入工程と、成形歯４２によるウォーム成形工程と、仕上げ歯４３によるウォーム仕上げ工程と、ウォーム成形工程内における面取り部５０によるウォーム追従工程とによって、歩み現象による不具合を抑制したウォーム１７を有するアマチュアシャフト１４を製造することができる。何れの工程においても、各ロールダイス２３を回転駆動させるだけなので、各ロールダイス２３の複雑な回転制御が不要となる。
【００５５】
次に、本発明の第２実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、上述した第１実施の形態と同様の機能を有する部分については同一の記号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００５６】
図１４は第２実施の形態に係る各ロールダイスの形状を説明する説明図を表している。
【００５７】
第２実施の形態に係る各ロールダイス６０は、第１実施の形態に係る各ロールダイス２３に比して、その幅寸法（厚み寸法）をｔ１（図１１参照）からｔ２に変更（ｔ２＞ｔ１）し、各ロールダイス６０の軸方向他端側（図中右側）にも面取り部６１を設けた点が異なっている。面取り部６１は、面取り部５０に対して各ロールダイス６０の表裏側で対象形状となるように形成されている。つまり、面取り部５０はウォーム１７の成形後段で徐々に幅広に変化するのに対し、面取り部６１はウォーム１７の成形後段で徐々に幅狭に変化するようになっている。
【００５８】
これにより、図１４に示すように、ワークＷに歩み現象が発生したとしても、各ロールダイス６０の各成形歯４２ないし各逃げ歯４４が、ウォーム１７の軸方向に向けてその略全域に亘り追従できるようになっている。
【００５９】
以上詳述したように、第２実施の形態においても、第１実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。これに加えて、第２実施の形態においては、各成形歯４２ないし各逃げ歯４４が、ウォーム１７の軸方向に向けてその略全域に亘り追従するので、ウォーム１７の先端側（図中右側）にウォーム１７の不完全部が形成されることも抑制することができる。したがって、アマチュアシャフト１４の軸方向寸法をより短くすることができ、減速機構付きモータ１０のさらなる小型化を実現することができる。
【００６０】
本発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。例えば、上記各実施の形態においては、減速機構付きモータ１０のアマチュアシャフト１４にウォーム１７を転造するためのウォーム転造装置２０を示したが、本発明はこれに限らず、他の用途に用いられるシャフトの外周面に、転造加工によりウォームを成形する際に本発明を適用することもできる。
【００６１】
また、上記各実施の形態においては、本発明における一対のダイスとして、回転駆動される各ロールダイス２３を用いたものを示したが、本発明はこれに限らず、一対のダイスとして、平板状に形成された一対の平ダイスを用いることもできる。この場合、各平ダイスの加工歯をそれぞれ対向配置し、各平ダイスの少なくともいずれか一方を水平方向に相対移動（スライド）させれば良い。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】減速機構付きモータを示す断面図である。
【図２】本発明に係るウォーム転造装置の要部を示す斜視図である。
【図３】図２のウォーム転造装置を模式的に示す説明図である。
【図４】（ａ），（ｂ）は、ロールダイスの構造を説明する説明図である。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は、ロールダイスの加工歯の形状を説明する部分断面図である。
【図６】ロールダイスの加工歯の歯先（山頂）と歯底（谷底）との関係を説明する展開図である。
【図７】（ａ），（ｂ）は、図４（ａ）のＡ矢視図およびＢ矢視図である。
【図８】ロールダイスの外周部に形成される面取り部の形状を説明する展開図である。
【図９】ウォーム転造装置によるウォームの転造手順を示すフローチャートである。
【図１０】（ａ）〜（ｄ）は、ウォームの成形過程を説明する説明図である。
【図１１】ワークの歩み現象を説明する説明図である。
【図１２】（ａ），（ｂ）は、ウォームの完全部／不完全部の成形状態を説明する説明図である。
【図１３】各ロールダイスに対するワークの最適回転回数を説明する説明図である。
【図１４】第２実施の形態に係る各ロールダイスの形状を説明する説明図である。
【符号の説明】
【００６３】
１０ 減速機構付きモータ
１１ 電動モータ本体
１２ 減速機
１３ モータヨーク
１４ アマチュアシャフト
１５ ギヤケース
１６ ウォームギヤ機構
１７ ウォーム
１８ 出力軸
１９ ウォームホイル
２０ ウォーム転造装置
２１ ベース筺体
２２ ダイス収容部
２３ ロールダイス（ダイス）
２４ 加工歯
２５ 固定ブロック
２６ 回転軸
２７ 支持ブロック
２８ 支持孔
２９ ワーク供給台
３０ ワーク供給シリンダ
３１ 取り出し孔
４０ 凹部
４１ 食い込み歯
４２ 成形歯
４２ａ 平坦部
４３ 仕上げ歯
４３ａ 平坦部
４４ 逃げ歯
４４ａ 平坦部
５０ 面取り部
６０ ロールダイス（ダイス）
６１ 面取り部
Ｗ ワーク（シャフト）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シャフトの外周面に転造加工によりウォームを成形するウォーム転造装置およびウォーム転造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用のワイパ装置やパワーウインド装置等の駆動源としては、電動モータ本体に減速機構を取り付けて１つのユニットとした減速機構付きモータが多く用いられている。このような減速機構付きモータでは、小型で大きな減速比を得られるウォームギヤ機構を減速機構として用いる場合が多く、この場合、モータ構成を簡素化するために、モータ本体のアマチュアシャフトの外周面にウォームを一体に成形するようにしている。
【０００３】
アマチュアシャフトの外周面にウォームを一体に成形する方法としては、電動モータ（駆動源）により回転駆動される一対のダイス間にワークとしてのシャフトを挟み込み、シャフトの外周面にウォームを転造する方法が知られている。この方法によれば、切削加工の場合に比して削りカスの排出が無く、加工時間の短縮が図れる等のメリットがある。一方、ウォームの歯先（山）と歯底（谷）との距離は、通常のネジ等に比して比較的大きくなっているため、ウォームの転造中にシャフトが軸方向に移動する所謂歩み現象が発生し易いというデメリットがある。この歩み現象は、ウォームの軸方向両端側にウォームが完全に成形されない部分、つまり不完全部を成形させ、ひいては、ウォームの仕上がり精度を低下させたり、アマチュアシャフトの軸方向長さの短縮化（小型化）を困難にさせたりする。
【０００４】
そこで、このような歩み現象を防止するようにした転造装置として、例えば、特許文献１に記載された技術が知られている。特許文献１に記載された転造装置は、各ダイス（丸ダイス）の回転軸（主軸）の回転角をそれぞれ検出する回転角検出手段（ロータリエンコーダ等）を設け、転造中のシャフト（ワーク）の径の変化に伴い、各ダイスの回転角の位相をコントローラ（制御システム）により互いに変化させて、これにより歩み現象を防止しようとするものである。
【特許文献１】特開平１１―２８５７６１号公報（図１，図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の特許文献１に記載された転造装置によれば、歩み現象を防止するために、一対の回転検出手段と各回転検出手段からの検出信号を受けるコントローラとを設けている。したがって、転造装置の複雑化が避けられず、また、転造装置の定期点検の煩雑化を招いていた。
【０００６】
本発明の目的は、転造装置の簡素化を図りつつ歩み現象による不具合を抑制することができるウォーム転造装置およびウォーム転造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のウォーム転造装置は、シャフトの外周面に転造加工によりウォームを成形するウォーム転造装置であって、所定方向に回転を行う駆動源と、前記駆動源により駆動され、加工歯が互いに向き合う一対のダイスと、前記各ダイスの対向面に設けられ、互いの底部間距離が前記シャフトの直径寸法よりも大きく設定された凹部と、前記各ダイスの前記各凹部の一端側に設けられ、互いの山頂間距離が前記シャフトの直径寸法よりも小さく設定され、前記シャフトに食い込む食い込み歯と、前記各ダイスの前記各食い込み歯の一端側に設けられ、互いの山頂間距離が前記シャフトの直径寸法よりも小さく設定され、前記シャフトの外周面に前記ウォームを成形する成形歯と、前記各ダイスの前記各成形歯の一端側に設けられ、前記ウォームを仕上げる仕上げ歯と、前記各ダイスの駆動による前記シャフトの軸方向への移動に伴って、前記ウォームを成形する前記各ダイスの前記加工歯の位置が移動するよう前記シャフトの軸方向に沿う前記各ダイスの少なくとも一端側に形成された面取り部とを備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明のウォーム転造装置は、前記シャフトは、減速機構付きモータのアマチュアシャフトであることを特徴とする。
【０００９】
本発明のウォーム転造方法は、駆動源により駆動される一対のダイス間にシャフトを配置し、前記各ダイスをそれぞれ駆動して前記シャフトの外周面に転造加工によりウォームを成形するウォーム転造方法であって、前記各ダイスの対向面に設けられた各凹部間に、前記各ダイスと非接触状態で前記シャフトを配置するシャフト配置工程と、前記各ダイスの前記各凹部の一端側に設けられた食い込み歯により、前記シャフトを前記各ダイス間に導入するシャフト導入工程と、前記各ダイスの前記各食い込み歯の一端側に設けられた成形歯により、前記シャフトの外周面に前記ウォームを成形するウォーム成形工程と、前記各ダイスの前記各成形歯の一端側に設けられた仕上げ歯により、前記ウォームを仕上げるウォーム仕上げ工程とを有し、前記ウォーム成形工程内に、前記シャフトの軸方向に沿う前記各ダイスの少なくとも一端側に設けられた面取り部により、前記ウォームの成形時における前記シャフトの軸方向への移動に伴い、前記成形歯を前記ウォームに追従させるウォーム追従工程を設けることを特徴とする。
【００１０】
本発明のウォーム転造方法は、前記シャフトは、減速機構付きモータのアマチュアシャフトであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、各ダイスの対向面のそれぞれに、凹部，食い込み歯，成形歯および仕上げ歯を設け、各ダイスの加工歯をそれぞれシャフトに対向させてウォームを成形するようにし、シャフトの軸方向に沿う各ダイスの少なくとも一端側には、ウォームの成形時におけるシャフトの軸方向への移動に伴い、成形歯をウォームに追従させる面取り部を設けるので、従前のように各ダイスをコントローラにより駆動制御させること無く歩み現象による不具合を抑制することができ、転造装置の簡素化を図ることができる。
【００１２】
本発明によれば、シャフトは、減速機構付きモータのアマチュアシャフトであり、ウォームの不完全部の成形を抑制することができるので、アマチュアシャフトの軸方向寸法を短くすることができる。したがって、減速機構付きモータの精度向上と小型化とを実現することができる。
【００１３】
本発明によれば、凹部によるシャフト配置工程と、食い込み歯によるシャフト導入工程と、成形歯によるウォーム成形工程と、仕上げ歯によるウォーム仕上げ工程と、ウォーム成形工程内における面取り部によるウォーム追従工程とによって、歩み現象による不具合を抑制したウォームを有するシャフトを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の第１実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
【００１５】
図１は減速機構付きモータを示す断面図を、図２は本発明に係るウォーム転造装置の要部を示す斜視図を、図３は図２のウォーム転造装置を模式的に示す説明図をそれぞれ表している。
【００１６】
図１に示すように、減速機構付きモータ１０は、車両用のワイパ装置の駆動源として用いられるものであり、電動モータ本体１１と電動モータ本体１１に固定される減速機１２とを備えている。電動モータ本体１１は、所謂ブラシ付き直流モータであり、モータヨーク１３とモータヨーク１３に回転自在に支持されるシャフト、つまりアマチュアシャフト１４を備えており、図示しないバッテリ（電源）から供給される直流電流により作動してアマチュアシャフト１４が回転するようになっている。
【００１７】
減速機１２は、モータヨーク１３に固定されるギヤケース１５の内部に減速機構としてのウォームギヤ機構１６を収容した構造を採っている。ウォームギヤ機構１６は、アマチュアシャフト１４の外周面に一体に形成されるウォーム１７と、出力軸１８に支持されてギヤケース１５内に回転自在に収容されるウォームホイル１９とを備えている。これにより、電動モータ本体１１が作動してアマチュアシャフト１４が回転すると、その回転はウォームギヤ機構１６により所定の回転数にまで減速されて出力軸１８から出力される。
【００１８】
減速機構付きモータ１０においては、アマチュアシャフト１４の素材となる外周面に何も成形していない無垢のワークＷ（シャフト）を転造加工することにより、ワークＷの外周面にウォーム１７を一体に成形するようになっている。
【００１９】
図２および図３に示すように、ウォーム転造装置２０は、作業場所の床等（図示せず）に固定されるベース筺体２１を備えている。ベース筺体２１に一体に設けられたダイス収容部２２には、略同一形状に形成された一対のロールダイス（ダイス）２３が収容されている。各ロールダイス２３は、略円盤状に形成された転造ダイスであり、それぞれの外周部（対向面）には、ウォーム１７を成形するための加工歯２４が設けられている。各ロールダイス２３は、互いの回転中心軸が平行となるようダイス収容部２２内に並べて配置されており、これにより、各ロールダイス２３の加工歯２４は互いに向き合わされている。
【００２０】
各ロールダイス２３は、ダイス収容部２２内に対向するよう固定された一対の固定ブロック２５に、それぞれ回転軸２６を介して回転自在に支持されている。各回転軸２６は、各固定ブロック２５の内部にそれぞれ設けられる駆動源としての電動モータ（図示せず）により回転駆動され、何れも同一の方向（例えば、時計回り方向）に回転するようになっている。このように、本実施の形態においては、各回転軸２６を中心に回転する各ロールダイス２３を用い、各ロールダイス２３の回転駆動のみで転造加工するため、例えば、一対の平ダイスを用いて各平ダイスをスライドさせる転造装置に比して、転造装置自体のコンパクト化を可能としている。
【００２１】
各固定ブロック２５間には、各ロールダイス２３により転造加工されるワークＷを支持する支持ブロック２７が設けられている。支持ブロック２７は、各ロールダイス２３の軸方向に平行な方向に貫通する支持孔２８を備えている。支持孔２８の内径寸法は、ワークＷの直径寸法よりも僅かに大きく形成されており、支持孔２８は、ワークＷを回転自在かつ軸方向に移動自在に支持するようになっている。
【００２２】
ベース筺体２１には、ワークＷを支持ブロック２７に向けて供給するためのワーク供給台２９が設けられている。ワーク供給台２９は断面が略Ｖ字形状に形成されており、ワークＷをＶ字形状の溝内に保持して待機させるようになっている。ワーク供給台２９には、ワークＷを支持ブロック２７に向けて移動させるワーク供給シリンダ３０が近接配置されている。ワーク供給台２９にワークＷをセットし、ワーク供給シリンダ３０を作動させることで、支持孔２８にワークＷを挿通させることができ、これにより支持ブロック２７がワークＷの基端側を支持し、ワークＷの先端側が各ロールダイス２３間に配置される。
【００２３】
ベース筺体２１には、転造加工後のワークＷ、つまりアマチュアシャフト１４をダイス収容部２２から取り出すための取り出し孔３１が設けられている。取り出し孔３１は、ダイス収容部２２における支持ブロック２７の支持孔２８と対向する箇所に設けられており、ワーク供給シリンダ３０によってアマチュアシャフト１４を押し出すことで、アマチュアシャフト１４を取り出し孔３１に挿通させることができる。
【００２４】
ここで、ウォーム１７の転造加工を滑らかに行うために、各ロールダイス２３の各加工歯２４には、それぞれ潤滑油供給装置（図示せず）により潤滑油が供給されるようになっている。
【００２５】
次に、各ロールダイス２３の詳細構造について図面を用いて説明する。
【００２６】
図４（ａ），（ｂ）はロールダイスの構造を説明する説明図を、図５（ａ）〜（ｄ）はロールダイスの加工歯の形状を説明する部分断面図を、図６はロールダイスの加工歯の歯先（山頂）と歯底（谷底）との関係を説明する展開図を、図７（ａ），（ｂ）は図４（ａ）のＡ矢視図およびＢ矢視図を、図８はロールダイスの外周部に形成される面取り部の形状を説明する展開図をそれぞれ表している。
【００２７】
図４に示すように、ロールダイス２３の外周部には、周方向に沿って凹部４０が設けられている。凹部４０は、ロールダイス２３の周方向に向けて、矢印（１）の範囲（範囲角度１１６°）に亘って設けられている。凹部４０の深さ寸法は、図３に示すように、各凹部４０を対向配置させた状態のもとで、各凹部４０の底部間距離がワークＷの直径寸法よりも大きくなる深さ寸法に設定されている。
【００２８】
ロールダイス２３の外周部の凹部４０の一端側には、周方向に沿って食い込み歯４１が設けられている。食い込み歯４１は、ロールダイス２３の周方向に向けて、矢印（２）の範囲（範囲角度７４°）に亘って設けられている。食い込み歯４１の外径寸法は、その全域に亘り、各食い込み歯４１を対向配置させた状態のもとで、各食い込み歯４１の山頂間距離がワークＷの直径寸法よりも小さくなる外径寸法に設定されている。
【００２９】
図５（ａ）に示すように、食い込み歯４１の歯先の断面形状は、その全域に亘り７０°以下であって、好ましくは５０°〜６５°の鋭角となっており、無垢のワークＷ（シャフト）が食い込みやすくなっている。また、図６に示すように、食い込み歯４１の始点を０°とした際に、周方向に０°から７４°に向かうにつれて、歯先（山頂稜線）の外径寸法が徐々に大きくなるとともに、歯底（谷底稜線）の外径寸法についても徐々に大きくなっている。
【００３０】
ここで、各ロールダイス２３は、各回転軸２６のそれぞれに互いに表裏反対となるよう固定されており、これにより、各ロールダイス２３を同一方向に回転駆動することで、各凹部４０間にあるワークＷに各食い込み歯４１がそれぞれ略同時に食い込み始め、ワークＷを各食い込み歯４１間に導入できるようになっている。
【００３１】
ロールダイス２３の外周部の食い込み歯４１の一端側には、周方向に沿って成形歯４２が設けられている。成形歯４２は、ロールダイス２３の周方向に向けて、矢印（３）の範囲（範囲角度１２１°）に亘って設けられている。成形歯４２の外径寸法は、その全域に亘り、各成形歯４２を対向配置させた状態のもとで、各成形歯４２の山頂間距離がワークＷの直径寸法よりも小さくなる外径寸法に設定されている。
【００３２】
図５（ｂ）に示すように、成形歯４２の歯先の断面形状は、その歯先に平坦部４２ａが形成されるとともに、図６に示すように、食い込み歯４１の始点を０°とした際に、周方向に７４°から１９５°に向かうにつれて、歯先（山頂稜線）の外径寸法は不変で、歯底（谷底稜線）の外径寸法が徐々に大きくなっている。これにより、隣り合う各成形歯４２間に塑性変形して入り込んだワークＷの一部を徐々に成形していき、ワークＷの外周面にウォーム１７を成形できるようになっている。
【００３３】
ロールダイス２３の外周部の成形歯４２の一端側には、周方向に沿って仕上げ歯４３が設けられている。仕上げ歯４３は、ロールダイス２３の周方向に向けて、矢印（４）の範囲（範囲角度１８°）に亘って設けられている。
【００３４】
図５（ｃ）に示すように、仕上げ歯４３の歯先の断面形状は、その歯先に平坦部４３ａが形成されるとともに、図６に示すように、食い込み歯４１の始点を０°とした際に、周方向に１９５°から２１３°に向けて、歯先（山頂稜線）の外径寸法および歯底（谷底稜線）の外径寸法は不変となっている。これにより、隣り合う仕上げ歯４３間のウォーム１７の表面を、平滑に仕上げることができるようになっている。
【００３５】
ロールダイス２３の外周部の仕上げ歯４３の一端側には、周方向に沿って逃げ歯４４が設けられている。逃げ歯４４は、ロールダイス２３の周方向に向けて、矢印（５）の範囲（範囲角度３１°）に亘って設けられている。
【００３６】
図５（ｄ）に示すように、逃げ歯４４の歯先の断面形状は、その歯先に平坦部４４ａが形成されるとともに、図６に示すように、食い込み歯４１の始点を０°とした際に、周方向に２１３°から２４４°に向かうにつれて、歯先（山頂稜線）の外径寸法および歯底（谷底稜線）の外径寸法が徐々に小さくなっている。これにより、隣り合う各逃げ歯４４間からウォーム１７が逃げるようにして離れていき、各ロールダイス２３間からウォーム１７を排出することができるようになっている。ここで、加工歯２４は、食い込み歯４１，成形歯４２，仕上げ歯４３および逃げ歯４４により構成されている。
【００３７】
各ロールダイス２３の外周部の軸方向一端側、つまり、各ロールダイス２３を各回転軸２６に固定した状態でのワーク供給台２９側（図２，３参照）には、各ロールダイス２３の周方向に沿って面取り部５０がそれぞれ設けられている。各面取り部５０は、ワークＷの加工時におけるワークＷの歩み現象による不具合を抑制するものである。
【００３８】
ここで、図４（ａ）に示すロールダイス２３は、図２，３の右側のロールダイス２３を示しており、図４（ａ）の図中上側に面取り部５０が形成されている。なお、図２，３の左側のロールダイス２３においては、図４（ａ）の図中下側に面取り部５０が形成されることになる。
【００３９】
図７の網掛け部分に示すように、面取り部５０は、凹部４０と食い込み歯４１との接続部分側が幅狭に形成されており、逃げ歯４４と凹部４０との接続部部分側が幅広に形成されている。面取り部５０は、図８の網掛け部分に示すように、食い込み歯４１の始点を０°とした際に、周方向に向けて０°から１６０°の範囲、つまり食い込み歯４１から成形歯４２の略後半までの範囲において、幅狭の状態となっている。また、食い込み歯４１の始点を０°とした際に、周方向に向けて１６０°から２４４°の範囲、つまり成形歯４２の略後半から逃げ歯４４までの範囲においては、幅狭の状態から幅広の状態に徐々に変化するようになっている。これにより、歩み現象によるワークＷの軸方向への移動に伴い、成形歯４２ないし逃げ歯４４の位置を移動させ、ウォーム１７に追従させることが可能となっている。
【００４０】
次に、以上のように形成したウォーム転造装置２０によるウォーム１７の転造手順について、図面を用いて詳細に説明する。
【００４１】
図９はウォーム転造装置によるウォームの転造手順を示すフローチャートを、図１０（ａ）〜（ｄ）はウォームの成形過程を説明する説明図を、図１１はワークの歩み現象を説明する説明図を、図１２（ａ），（ｂ）はウォームの完全部／不完全部の成形状態を説明する説明図を、図１３は各ロールダイスに対するワークの最適回転回数を説明する説明図をそれぞれ表している。
【００４２】
［シャフト配置工程（ステップＳ１）］
まず、ウォーム転造装置２０を初期状態として、各ロールダイス２３の各凹部４０をそれぞれ対向させておく。これにより、各凹部４０間には、各ロールダイス２３に非接触の状態でワークＷの先端側が配置可能となる。次いで、ワーク供給台２９にワークＷを載置し、その後、ワーク供給シリンダ３０を作動させる。すると、ワーク供給シリンダ３０によって、図中矢印（ａ）の方向にワークＷが移動されて、支持ブロック２７の支持孔２８に挿通される。これにより、ワークＷの基端側が支持ブロック２７に支持されるとともに、ワークＷの先端側が各凹部４０間に配置される。
【００４３】
［シャフト導入工程（ステップＳ２）］
シャフト配置工程に引き続き、ウォーム転造装置２０の電動モータを回転駆動し、各回転軸２６を図中矢印（ｂ），（ｃ）の方向にそれぞれ回転させる。すると、ワークＷが図中矢印（ｄ）の方向に回転しつつ、その外周部に各ロールダイス２３の各食い込み歯４１が食い込んでいく。これにより、各ロールダイス２３の各食い込み歯４１間にワークＷが導入される。このとき、各食い込み歯４１の始点側の山頂間距離は、ワークＷの直径寸法よりも僅かに大きく設定しているため、図１０（ａ）に示すように、ワークＷを各食い込み歯４１間にスムーズに導入できるようになっている。また、各食い込み歯４１の歯先は鋭角となっているので、図１０（ｂ）の矢印に示すように、各ロールダイス２３からの押圧力をワークＷの軸方向へ分散させることができる。
【００４４】
［ウォーム成型工程（ステップＳ３）］
シャフト導入工程に引き続き、各ロールダイス２３を継続して回転駆動すると、ワークＷの外周部には各成形歯４２が位置するようになる。すると、図１０（ｃ）の矢印に示すように、隣り合う各成形歯４２間にワークＷの一部が塑性変形して入り込んでいく。その後、各成形歯４２の歯底の外径寸法が徐々に大きくなるので（図５（ｂ）参照）、隣り合う各成形歯４２間に入り込むワークＷの一部を押し固めてウォーム１７が成形されていく。
【００４５】
ウォーム１７が成形されていくのにしたがって、図９の矢印（ｅ）および図１１の矢印に示すように、ワークＷがその軸方向へ移動する歩み現象が発生する。ワークＷは、図１１に示すように、移動距離Ｄ１，移動距離Ｄ２のように略一定の速度で移動していき、これに伴い、各ロールダイス２３の面取り部５０が幅広となっていく。これにより、成形歯４２ないし逃げ歯４４が、順次ウォーム１７に追従していき、ウォーム１７の基端側（図中左側）にウォーム１７の不完全部が成形されるのを抑制することができる（ウォーム追従工程）。
【００４６】
［ウォーム仕上げ工程（ステップＳ４）］
ウォーム成形工程に引き続き、各ロールダイス２３を継続して回転駆動すると、成形されたウォーム１７の外周部には各仕上げ歯４３が位置するようになる。すると、図１０（ｄ）に示すように、隣り合う各仕上げ歯４３間にウォーム１７が隙間無く満たされていく。これにより、ウォーム１７の表面が平滑に仕上げられていく。
【００４７】
［シャフト排出工程（ステップＳ５）］
ウォーム仕上げ工程に引き続き、各ロールダイス２３を継続して回転駆動すると、仕上げられたウォーム１７の外周部には逃げ歯４４が位置するようになる。すると、隣り合う各逃げ歯４４間からウォーム１７が逃げるようにして離れていき、その後、各凹部４０間にウォーム１７が排出されて、各ロールダイス２３間から出来上がったアマチュアシャフト１４を排出できるようになる。
【００４８】
その後、ワーク供給シリンダ３０を作動させて、アマチュアシャフト１４を取り出し孔３１に向けて移動し、これにより、アマチュアシャフト１４をウォーム転造装置２０から取り出すことができる。
【００４９】
図１２（ａ）は、ワークＷの歩み現象に対して対策を施さず、面取り部５０を備えない各ロールダイス２３により成形したウォーム１７を示し、図１２（ｂ）は、上述したように面取り部５０を備えた各ロールダイス２３により成形したウォーム１７を示している。ウォーム１７の成形状態について比較したところ、面取り部５０を備えない各ロールダイス２３を用いた場合には、ウォーム１７の基端側には長さ寸法Ｌ１の不完全部が成形された。一方、面取り部５０を備えた各ロールダイス２３を用いた場合には、ウォーム１７の基端側に成形される不完全部の長さ寸法をＬ２に抑えることができた（Ｌ２＜Ｌ１）。
【００５０】
また、ウォーム１７の成形状態は、各ロールダイス２３が１回転する間にワークＷが何回転するかによって変化し、図１３に示すように、ワークＷの直径寸法が大きく、ワークＷの回転回数が少ない場合には、ワークＷの中心部分に亀裂（ワーク中心亀裂）が発生し易くなり、逆にワークＷの直径寸法が小さくワークＷの回転回数が多い場合には、ウォーム１７の歯底に剥離（ワーク表面剥離）が発生し易くなる。
【００５１】
ワークＷの中心部分に亀裂が発生する要因としては、各ロールダイス２３の歯先が急激にワークＷに食い込むために、各ロールダイス２３からの押圧力がワークＷの中心部分に集中し易くなる点が挙げられる。また、ワークＷの歯底に剥離が発生する要因としては、各ロールダイス２３の歯先が長い時間ウォーム１７の歯底に接触する点が挙げられる。これらの不具合の発生を抑制してウォーム１７の成形状態を良好に保つには、図１３に示すように、各ロールダイス２３が１回転する間にワークＷが１０〜３５回転の範囲であって、好ましくは１５〜３０回転の範囲となるのが望ましい。したがって、ウォーム転造装置２０によって良好なウォーム１７を成形可能なワークＷとしては、各ロールダイス２３が１回転する間に１０〜３５回転する直径寸法のワークＷとなる。
【００５２】
以上詳述したように、第１実施の形態に係るウォーム転造装置２０によれば、各ロールダイス２３の外周部のそれぞれに、凹部４０，食い込み歯４１，成形歯４２および仕上げ歯４３を設け、各ロールダイス２３が１回転する範囲内でワークＷにウォーム１７を成形するようにした。また、各ロールダイス２３の外周部の軸方向一端側には、ウォーム１７の成形時におけるワークＷの軸方向への移動に伴い、成形歯４２ないし逃げ歯４４をウォーム１７に追従させる面取り部５０を設けた。したがって、従前のように各ダイスをコントローラにより駆動制御させること無く歩み現象による不具合を抑制することができ、転造装置の簡素化を図ることができる。
【００５３】
また、第１実施の形態に係るウォーム転造装置２０によれば、ワークＷは、減速機構付きモータ１０のアマチュアシャフト１４であり、ウォーム１７の不完全部の成形を抑制することができるので、アマチュアシャフト１４の軸方向寸法を短くすることができる。したがって、減速機構付きモータ１０の精度向上と小型化とを実現することができる。
【００５４】
さらに、第１実施の形態に係るウォーム転造方法によれば、凹部４０によるシャフト配置工程と、食い込み歯４１によるシャフト導入工程と、成形歯４２によるウォーム成形工程と、仕上げ歯４３によるウォーム仕上げ工程と、ウォーム成形工程内における面取り部５０によるウォーム追従工程とによって、歩み現象による不具合を抑制したウォーム１７を有するアマチュアシャフト１４を製造することができる。何れの工程においても、各ロールダイス２３を回転駆動させるだけなので、各ロールダイス２３の複雑な回転制御が不要となる。
【００５５】
次に、本発明の第２実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、上述した第１実施の形態と同様の機能を有する部分については同一の記号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００５６】
図１４は第２実施の形態に係る各ロールダイスの形状を説明する説明図を表している。
【００５７】
第２実施の形態に係る各ロールダイス６０は、第１実施の形態に係る各ロールダイス２３に比して、その幅寸法（厚み寸法）をｔ１（図１１参照）からｔ２に変更（ｔ２＞ｔ１）し、各ロールダイス６０の軸方向他端側（図中右側）にも面取り部６１を設けた点が異なっている。面取り部６１は、面取り部５０に対して各ロールダイス６０の表裏側で対象形状となるように形成されている。つまり、面取り部５０はウォーム１７の成形後段で徐々に幅広に変化するのに対し、面取り部６１はウォーム１７の成形後段で徐々に幅狭に変化するようになっている。
【００５８】
これにより、図１４に示すように、ワークＷに歩み現象が発生したとしても、各ロールダイス６０の各成形歯４２ないし各逃げ歯４４が、ウォーム１７の軸方向に向けてその略全域に亘り追従できるようになっている。
【００５９】
以上詳述したように、第２実施の形態においても、第１実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。これに加えて、第２実施の形態においては、各成形歯４２ないし各逃げ歯４４が、ウォーム１７の軸方向に向けてその略全域に亘り追従するので、ウォーム１７の先端側（図中右側）にウォーム１７の不完全部が形成されることも抑制することができる。したがって、アマチュアシャフト１４の軸方向寸法をより短くすることができ、減速機構付きモータ１０のさらなる小型化を実現することができる。
【００６０】
本発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。例えば、上記各実施の形態においては、減速機構付きモータ１０のアマチュアシャフト１４にウォーム１７を転造するためのウォーム転造装置２０を示したが、本発明はこれに限らず、他の用途に用いられるシャフトの外周面に、転造加工によりウォームを成形する際に本発明を適用することもできる。
【００６１】
また、上記各実施の形態においては、本発明における一対のダイスとして、回転駆動される各ロールダイス２３を用いたものを示したが、本発明はこれに限らず、一対のダイスとして、平板状に形成された一対の平ダイスを用いることもできる。この場合、各平ダイスの加工歯をそれぞれ対向配置し、各平ダイスの少なくともいずれか一方を水平方向に相対移動（スライド）させれば良い。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】減速機構付きモータを示す断面図である。
【図２】本発明に係るウォーム転造装置の要部を示す斜視図である。
【図３】図２のウォーム転造装置を模式的に示す説明図である。
【図４】（ａ），（ｂ）は、ロールダイスの構造を説明する説明図である。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は、ロールダイスの加工歯の形状を説明する部分断面図である。
【図６】ロールダイスの加工歯の歯先（山頂）と歯底（谷底）との関係を説明する展開図である。
【図７】（ａ），（ｂ）は、図４（ａ）のＡ矢視図およびＢ矢視図である。
【図８】ロールダイスの外周部に形成される面取り部の形状を説明する展開図である。
【図９】ウォーム転造装置によるウォームの転造手順を示すフローチャートである。
【図１０】（ａ）〜（ｄ）は、ウォームの成形過程を説明する説明図である。
【図１１】ワークの歩み現象を説明する説明図である。
【図１２】（ａ），（ｂ）は、ウォームの完全部／不完全部の成形状態を説明する説明図である。
【図１３】各ロールダイスに対するワークの最適回転回数を説明する説明図である。
【図１４】第２実施の形態に係る各ロールダイスの形状を説明する説明図である。
【符号の説明】
【００６３】
１０ 減速機構付きモータ
１１ 電動モータ本体
１２ 減速機
１３ モータヨーク
１４ アマチュアシャフト
１５ ギヤケース
１６ ウォームギヤ機構
１７ ウォーム
１８ 出力軸
１９ ウォームホイル
２０ ウォーム転造装置
２１ ベース筺体
２２ ダイス収容部
２３ ロールダイス（ダイス）
２４ 加工歯
２５ 固定ブロック
２６ 回転軸
２７ 支持ブロック
２８ 支持孔
２９ ワーク供給台
３０ ワーク供給シリンダ
３１ 取り出し孔
４０ 凹部
４１ 食い込み歯
４２ 成形歯
４２ａ 平坦部
４３ 仕上げ歯
４３ａ 平坦部
４４ 逃げ歯
４４ａ 平坦部
５０ 面取り部
６０ ロールダイス（ダイス）
６１ 面取り部
Ｗ ワーク（シャフト）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトの外周面に転造加工によりウォームを成形するウォーム転造装置であって、
所定方向に回転を行う駆動源と、
前記駆動源により駆動され、加工歯が互いに向き合う一対のダイスと、
前記各ダイスの対向面に設けられ、互いの底部間距離が前記シャフトの直径寸法よりも大きく設定された凹部と、
前記各ダイスの前記各凹部の一端側に設けられ、互いの山頂間距離が前記シャフトの直径寸法よりも小さく設定され、前記シャフトに食い込む食い込み歯と、
前記各ダイスの前記各食い込み歯の一端側に設けられ、互いの山頂間距離が前記シャフトの直径寸法よりも小さく設定され、前記シャフトの外周面に前記ウォームを成形する成形歯と、
前記各ダイスの前記各成形歯の一端側に設けられ、前記ウォームを仕上げる仕上げ歯と、
前記各ダイスの駆動による前記シャフトの軸方向への移動に伴って、前記ウォームを成形する前記各ダイスの前記加工歯の位置が移動するよう前記シャフトの軸方向に沿う前記各ダイスの少なくとも一端側に形成された面取り部とを備えることを特徴とするウォーム転造装置。
【請求項２】
請求項１記載のウォーム転造装置において、前記シャフトは、減速機構付きモータのアマチュアシャフトであることを特徴とするウォーム転造装置。
【請求項３】
駆動源により駆動される一対のダイス間にシャフトを配置し、前記各ダイスをそれぞれ駆動して前記シャフトの外周面に転造加工によりウォームを成形するウォーム転造方法であって、
前記各ダイスの対向面に設けられた各凹部間に、前記各ダイスと非接触状態で前記シャフトを配置するシャフト配置工程と、
前記各ダイスの前記各凹部の一端側に設けられた食い込み歯により、前記シャフトを前記各ダイス間に導入するシャフト導入工程と、
前記各ダイスの前記各食い込み歯の一端側に設けられた成形歯により、前記シャフトの外周面に前記ウォームを成形するウォーム成形工程と、
前記各ダイスの前記各成形歯の一端側に設けられた仕上げ歯により、前記ウォームを仕上げるウォーム仕上げ工程とを有し、
前記ウォーム成形工程内に、前記シャフトの軸方向に沿う前記各ダイスの少なくとも一端側に設けられた面取り部により、前記ウォームの成形時における前記シャフトの軸方向への移動に伴い、前記成形歯を前記ウォームに追従させるウォーム追従工程を設けることを特徴とするウォーム転造方法。
【請求項４】
請求項３記載のウォーム転造方法において、前記シャフトは、減速機構付きモータのアマチュアシャフトであることを特徴とするウォーム転造方法。
【請求項１】
シャフトの外周面に転造加工によりウォームを成形するウォーム転造装置であって、
所定方向に回転を行う駆動源と、
前記駆動源により駆動され、加工歯が互いに向き合う一対のダイスと、
前記各ダイスの対向面に設けられ、互いの底部間距離が前記シャフトの直径寸法よりも大きく設定された凹部と、
前記各ダイスの前記各凹部の一端側に設けられ、互いの山頂間距離が前記シャフトの直径寸法よりも小さく設定され、前記シャフトに食い込む食い込み歯と、
前記各ダイスの前記各食い込み歯の一端側に設けられ、互いの山頂間距離が前記シャフトの直径寸法よりも小さく設定され、前記シャフトの外周面に前記ウォームを成形する成形歯と、
前記各ダイスの前記各成形歯の一端側に設けられ、前記ウォームを仕上げる仕上げ歯と、
前記各ダイスの駆動による前記シャフトの軸方向への移動に伴って、前記ウォームを成形する前記各ダイスの前記加工歯の位置が移動するよう前記シャフトの軸方向に沿う前記各ダイスの少なくとも一端側に形成された面取り部とを備えることを特徴とするウォーム転造装置。
【請求項２】
請求項１記載のウォーム転造装置において、前記シャフトは、減速機構付きモータのアマチュアシャフトであることを特徴とするウォーム転造装置。
【請求項３】
駆動源により駆動される一対のダイス間にシャフトを配置し、前記各ダイスをそれぞれ駆動して前記シャフトの外周面に転造加工によりウォームを成形するウォーム転造方法であって、
前記各ダイスの対向面に設けられた各凹部間に、前記各ダイスと非接触状態で前記シャフトを配置するシャフト配置工程と、
前記各ダイスの前記各凹部の一端側に設けられた食い込み歯により、前記シャフトを前記各ダイス間に導入するシャフト導入工程と、
前記各ダイスの前記各食い込み歯の一端側に設けられた成形歯により、前記シャフトの外周面に前記ウォームを成形するウォーム成形工程と、
前記各ダイスの前記各成形歯の一端側に設けられた仕上げ歯により、前記ウォームを仕上げるウォーム仕上げ工程とを有し、
前記ウォーム成形工程内に、前記シャフトの軸方向に沿う前記各ダイスの少なくとも一端側に設けられた面取り部により、前記ウォームの成形時における前記シャフトの軸方向への移動に伴い、前記成形歯を前記ウォームに追従させるウォーム追従工程を設けることを特徴とするウォーム転造方法。
【請求項４】
請求項３記載のウォーム転造方法において、前記シャフトは、減速機構付きモータのアマチュアシャフトであることを特徴とするウォーム転造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１０−７５９６３（Ｐ２０１０−７５９６３Ａ）
【公開日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２４６６０６（Ｐ２００８−２４６６０６）
【出願日】平成２０年９月２５日（２００８．９．２５）
【出願人】（０００１４４０２７）株式会社ミツバ (2,083)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月２５日（２００８．９．２５）
【出願人】（０００１４４０２７）株式会社ミツバ (2,083)
【Ｆターム（参考）】
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