セクタギアの転造装置とその転造方法
【課題】セクタギアを高剛性で高能率に転造できるようにし、丸物歯車並みに転造できるようにする。
【解決手段】対向する第１主軸４と第２主軸５を、周速が一定になるように正転、逆転させて回転制御を行う。第１主軸４の前面端部に転造ロールダイス３を取り付け、第２主軸５の前面端部にセクタギア保持具２１を介してセクタギア２を取り付ける。セクタギア保持具２１は第２主軸５を支承する軸受体１８の内輪１８ｂに直結させた構成にし剛性を高めている。２つの主軸の回転制御と押し込み制御をＣＮＣ装置による制御によって高精度に、主軸前面端部で短時間の操作によりセクタギアの歯部の転造を行う。
【解決手段】対向する第１主軸４と第２主軸５を、周速が一定になるように正転、逆転させて回転制御を行う。第１主軸４の前面端部に転造ロールダイス３を取り付け、第２主軸５の前面端部にセクタギア保持具２１を介してセクタギア２を取り付ける。セクタギア保持具２１は第２主軸５を支承する軸受体１８の内輪１８ｂに直結させた構成にし剛性を高めている。２つの主軸の回転制御と押し込み制御をＣＮＣ装置による制御によって高精度に、主軸前面端部で短時間の操作によりセクタギアの歯部の転造を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ギアの転造装置とその転造方法に関する。さらに詳しくは、部分的に歯車になっているセクタギアの歯部を転造ロールダイスにより転造する装置とその転造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から歯車を転造する技術及びその装置は、種々の形態が知られている。例えば、自動車等の産業分野では、動力伝達装置、変速装置等に多くの歯車が使用されているが、その一部にセクタギアも使用されている。又、カップリング装置において、ウォーム軸との間の減速動力伝達機構では、ウォームホイールと出力軸との関係で、変換機構としてセクタギアが駆動連結のために使用されている例が知られている。
【０００３】
歯車は、通常、切削、研削加工、ワイヤカット加工、転造等の種々の加工法により製造され、使用条件に合う加工法が適用されている。このように製造される多くの歯車で、特に転造対象の歯車の現状は、全周に歯の形成された丸物歯車、即ち円筒歯車（例えば、平歯車）や傘歯車等がほとんどである。歯車の転造に関しては、本出願人も焼結等で製造された歯車を転造によって仕上げる製造技術を提案している（特許文献１参照）。
【０００４】
転造対象の歯車は、焼結素材の歯車であり丸物歯車である。プランジ式転造方式で、チャックに取り付けられた焼結素材の歯車を挟んで対向する２つのダイスで転造する構成のものである。焼結素材の歯車は押し込み転造に伴い、ダイスに倣い従動して回転する。この提案技術は、焼結素材の歯車を加熱する点に特徴がある。又、丸物歯車であるが、ローラダイスを使用して転造する例として、圧力角に応じた加工歯を有する３つのローラダイスを軸方向にずらしながら３工程により創成する技術が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
更に、歯車の歯部と面取りを同時に行う構成の装置も知られている（例えば、特許文献３参照）。以上述べた装置のダイスは丸形状のローラダイスであるが、平ダイスにより転造する技術も知られている。これは対向して設けられた一対の平ダイスを歯車を挟む状態に配置し、駆動位置を互いに同期させて平ダイスを直進させ歯車素材に押し付けて転造する構成のものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２８１２６４号公報
【特許文献２】特開２００８−２２９６６５号公報
【特許文献３】特開平１１−３３６６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述したように、従来のいずれの歯車転造技術も全周に歯部の設けられた丸物歯車を対象とするものである。しかしながら、部分的に歯部の設けられたいわゆるセクタギアにおいては、その転造技術は確立されていない。セクタギアは、前述したように円周方向に部分的に歯部が形成されたもので、歯車としては対称的に丸形状になされた形状のものではない。
【０００８】
このため従来のようなダイス構成によっては転造できない。仮に転造すると押し付け力が一方向になりバランスが取れないので不向きであり、従ってセクタギアにおいての転造技術は確立されていなかった。このため大半のセクタギアは切削加工等での製造が行われている。即ち、歯車を両ダイスで挟んで加工を施す等の対称性がないので、ダイス動力を利用して同期回転させて転造する従来の構成は困難である。転造の特徴は、切削、研削等と比較した場合に、加工の時間短縮が図られることから大幅なコスト削減が可能であることである。
【０００９】
加工時間の短縮や設備コストの削減等により、生産性が向上し、特に大量生産の場合には使用エネルギーの削減にもなる。従って、従来丸物歯車で適用されていたように、セクタギアにおいても、切削、研削加工並みの精度を有する転造を施すことができれば理想であり、それが望まれている。自動車分野等で使用される歯車は、一般に機械構造用合金鋼を使用し、浸炭焼き入れ等を施し曲げ疲労強度、面圧疲労強度を高めている。通常このような歯車は、高精度を要することから切削、研削加工により行われ多くの加工工程を要している。
【００１０】
近年、焼結鋼に鍛造や転造を施し、表面層を緻密化し強度を高めることが行われている。このような背景から特に丸物歯車においては、２つのローラダイスで転造する構成のものではあるが、回転軸移動式歯車仕上げ転造の種々の利点が注目されている。これは加工時間が短く、自動化しやすい、工具寿命が長い、仕上げ面が鏡面に近い仕上げである等によっている。本発明は、このような従来の問題点に鑑み、それを解決するために創案されたものであり、セクタギアにおいても高能率の転造加工を実現するようにしたもので、次の目的を達成する。本発明の目的は、セクタギアを高剛性で高能率に転造できるようにし、丸物歯車並みに転造できるようにしたセクタギアの転造装置とその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】
【００１１】
本発明は、上記目的を達成するために、次の手段で達成される。
即ち、本発明１のセクタギアの転造装置は、
対向する２つの主軸を同期回転させ、この２つの主軸を軸線方向の直角方向に相対的に押し込み制御を行い、歯車を転造する転造装置において、前記２つの主軸の一方であり、端部にダイスが固定されている第１主軸と、前記２つの主軸の他方であり、端部にセクタギア保持具を介してセクタギアを保持する第２主軸と、前記第１主軸を正転、逆転駆動させる第１駆動装置と、前記第２主軸を正転、逆転駆動させる第２駆動装置と、前記第１主軸又は前記第２主軸を軸線方向の直角方向に相対的に移動させ位置決め押し込み動作を行う第３駆動装置とからなることを特徴とする。
【００１２】
本発明２のセクタギアの転造装置は、本発明１において、
前記第１駆動装置及び前記第２駆動装置の回転制御と、前記第３駆動装置の位置決め押し込み動作制御は、予めプログラム化された数値制御指令に従って制御を行うＣＮＣ装置により制御されることを特徴とする。
本発明３のセクタギアの転造装置は、本発明１において、
前記セクタギア保持具は、端面に前記セクタギアを位置決め固定し着脱自在な取り付け部を有している構成になっていることを特徴とする。
【００１３】
本発明４のセクタギアの転造装置は、本発明１において、
前記セクタギア保持具は、前記第２主軸を支承する軸受体の内輪に直結させた構成であることを特徴とする。
本発明５のセクタギアの転造装置は、本発明１において、
前記セクタギアの素材形状は、転造円周歯部の両端部位が、前記転造円周歯部の円周中心の径寸法より大きくなるように肉厚部を形成した形状であることを特徴とする。
【００１４】
本発明６のセクタギアの転造方法は、
対向する２つの主軸を同期回転させ、この２つの主軸を軸線方向の直角方向に相対的に押し込み制御を行い、歯車を転造する転造方法において、
前記主軸の一方の第１主軸の端部に転造加工を行うためのダイスを取り付ける工程と、前記主軸の他方の第２主軸の端部にセクタギア保持具を介してセクタギアの素材を取り付ける工程と、前記第１主軸を第１駆動装置により正転、逆転駆動させる工程と、前記第２主軸を第２駆動装置により正転、逆転駆動させる工程と、前記第１主軸又は前記第２主軸を軸線方向の直角方向に第３駆動装置を介して駆動し相対的に位置決め押し込み動作をして前記素材に前記セクタギアの歯部を転造する工程とからなることを特徴とする。
【００１５】
本発明７のセクタギアの転造方法は、本発明６において、
前記セクタギア保持具に取り付ける工程の前に、前記セクタギアの素材形状を転造円周歯部の両端部位が、前記転造円周歯部の円周中心の径寸法より大きくなるように肉厚部を形成する形状工程を含むことを特徴とする。
本発明８のセクタギアの転造方法は、本発明６又は７において、
前記第１駆動装置及び前記第２駆動装置の回転制御と、前記第３駆動装置の位置決め押し込み動作制御は、予めプログラム化された数値制御指令に従って制御を行うＣＮＣ装置により制御されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のセクタギアの転造装置とその転造方法は、２つの主軸構成の転造装置により高剛性に高精度にセクタギアの転造が可能となった。又、主軸の回転を１回転内で正転、逆転できるような回転駆動制御にし、又、主軸の回転制御と押し込み制御をＣＮＣ装置による制御にしたので、転造により加工されたセクタギアは丸物歯車と同様に高精度で緻密化された歯車とすることができた。更に、セクタギア保持具を主軸の軸受体に近接して設けたので、転造加工に際しセクタギアの取り付け取り外しを主軸前面端部で容易に行える構成になった。この結果、従来の切削加工等の加工法に比し、短時間で高能率に、低コストで高剛性にセクタギアを製造することができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明によるセクタギアの転造装置の全体構成を示す正面図である。
【図２】図２は、対向する２つの主軸構成を示す断面図である。
【図３】図３は、転造ロールダイスによるセクタギアの転造形態を示す説明図である。
【図４】図４は、２つの主軸の駆動の制御形態を示す説明図である。
【図５】図５は、セクタギアの取り付けベースを示す単体図である。
【図６】図６は、第２主軸の横移動の案内構成を模式的に示す説明図である。
【図７】図７は、転造対象のセクタギア素材を示す単体図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明のセクタギア転造装置の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、セクタギア転造装置１の全体を示す正面図である。図２は、対向する２つの主軸構成の断面図で、図３は、ダイスによるセクタギアの転造形態を示す説明図である。図４は、２つの主軸の制御形態を示す説明図で、図５は、第２主軸の横移動の案内構成を模式的に示す部分説明図である。図６は、セクタギアの取り付けベースの単体を示す外観図である。図７は、適用するセクタギア素材の単体構成図である。
【００１９】
本発明における転造対象のセクタギア（セクタギヤともいう）２とは、円筒歯車を一部、又は１８０度以上を切り欠いた形状の歯車である。例えば、扇形の歯車で一定角度内で往復運動を行う歯車である。この歯車の歯形形状は、インボリュート歯形、サイクロイド歯形等の一般的な歯形以外にセレーション等を含むものである。本実施の形態の転造装置は、２つの主軸を対向させて配置したものであり、セクタギア素材に転造加工を行い、歯部を形成させ、セクタギアを製造するものである。２つの主軸の一方の主軸は、転造ローラダイス３を取り付ける第１主軸４であり、他方の主軸はセクタギア２を転造加工するためのセクタギア素材（セクタギアの歯部が転造加工される前の状態のもの）をセクタギア保持具を介して保持するための第２主軸５である。
【００２０】
本実施の形態で示す図１の構成は、カバーで覆われているので細部な構造は図示されていないが、このセクタギア転造装置１は、概略すると、本体Ａに付随してＣＮＣ（ｃｏｍｐｕｔｅｒｉｚｅｄ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ；コンピュータ数値制御）装置Ｂ、油圧ユニットＣ、クーラント装置Ｄ、操作盤Ｅ等で構成されている。本体Ａには、２つの主軸を回転させるための回転駆動装置が、即ち第１主軸４の後端部に第１回転駆動装置６が、又第２主軸５の後端部に第２回転駆動装置７が配置されている。第１主軸４は、第１主軸４の軸線の周り方向に、第１主軸台９ａに回転可能に支持されている。また、第２主軸５は、第２主軸５の軸線の周り方向に、第２主軸台９ｂに回転可能に支持されている。
【００２１】
又、この２つの主軸の一方を軸線方向の直角方向に、即ち押し込み方向（矢印Ｘ方向）に移動（以降「横移動」という。）させるための駆動装置が設けられている。本実施の形態においては、第２主軸５を回転可能に搭載している第２主軸台９ｂを矢印Ｘ方向（図２、４参照）に横移動させる構成にしている。従って、この第２主軸台９ｂが取り付けられた移動台１０を横移動させるための移動用駆動装置８が、本体Ａの基台１１に搭載されている。図示していないが、この２つの主軸、即ち第１主軸４と第２主軸５は、同期して回転駆動され、両主軸を回転駆動するためにノーバックラッシュタイプの精密減速機と等速ジョイントとで互いに連結されている。
【００２２】
第１回転駆動装置６及び第２回転駆動装置７は、サーボモータでセミクローズドループ制御により回転が制御されている。この第１回転駆動装置６のサーボモータ、第２回転駆動装置７のサーボモータは、ＣＮＣ装置Ｂで各々回転制御されている。同様に、横移動の押し込み方向に、２つの主軸の一方、即ち第２主軸５を横移動させる構造は、第１主軸台９ｂ、移動台１０を介して駆動される構造である。この横移動のための構造は、高剛性のＶ型ベアリングスライド１０ａを採用したものとなっている（図５参照）。即ち、この構造は、第２主軸５を搭載している第２主軸台９ｂが取り付けられた移動台１０が、基台１１に対し移動方向が規制されて横移動の押し込み方向（矢印Ｘ方向）のみの進退移動自在とされている。
【００２３】
従って、第１主軸４を搭載している第１主軸台９ａは基台１１に固定されており、第２主軸台９ｂに搭載されている第２主軸５は第１主軸４に対し相対移動が可能である。前述したように、この移動台１０（第２主軸５）の移動は、Ｖ型ベアリングスライド１０ａを介して高剛性に安定して案内することができる。この案内駆動は、油圧サーボ弁を用いた油圧駆動による移動用駆動装置８により、フルクローズドループ位置制御により行われている。移動台１０は、基台１１に対して、横移動の押し込み方向（矢印Ｘ方向）に、位置、速度等がＣＮＣ装置Ｂでフルクローズドループ位置制御される移動用駆動装置８を介して移動制御されている。図２は、２つの主軸（第１主軸４、第２主軸５）の構成を示す部分断面図である。第１主軸４は、２つの軸受体１２、１３により支承され、各々の軸受体１２、１３の内輪１２ａ、１３ａ内に嵌め込まれ、第１主軸台９ａに回転自在に支持されている。
【００２４】
第１主軸４の前面端部には、転造ロールダイス３が取り付けられている。この転造ロールダイス３は、第１主軸４とキー１４を介して一体回転される。また、転造ロールダイス３は、第１主軸４にボルト１５により着脱可能に固定されている。更に、第１主軸４の中間部には、スペースカラー１６ａが挿入されて配置されている。又、この転造ロールダイス３は高剛性を維持するため、軸受体１２に近接して設けられている。転造ロールダイス３は、スペースカラー１６ｂを介して支持部材１７で挟み込み、ボルト１５を第１主軸４の端部にねじ込むことで固定されている。
【００２５】
このボルト１５を外すことで、転造ロールダイス３は簡単に取り付け取り外しができ、歯形等の仕様が異なる他の転造ロールダイス３との交換が容易である。一方、第２主軸５は、２つの軸受体１８、１９により第２主軸台９ｂに支承され、軸受体１８、１９の内輪１８ａ、１９ａに嵌め込まれて回転自在である。又、前述の第１主軸４と同様に、第２主軸５の中間部にもスペースカラー１６ｃが挿入されて配置されている。主軸前面の内輪１８ａは、キー２０を介して第２主軸５と一体回転するように規制された構成となっている。この内輪１８ａは段付形状をなし、軸受体１８の支承部から外れた部位が内輪大径部１８ｂを構成している。
【００２６】
この内輪大径部１８ｂの前端面には、セクタギア素材を取り付けるための取り付けベース（セクタギア保持具）２１が設けられている。セクタギア素材に転造加工を行っているとき、取り付けベース２１はセクタギア素材（セクタギア）を保持している。セクタギア素材は、セクタギア２に転造加工を行うための素材であって、歯部形成前（転造加工前）の状態のものである。この取り付けベース２１は、セクタギア素材を取り付けるためのものであって、内輪大径部１８ｂに４つのボルト２３で固定されている。第２主軸５のねじ穴５ａには、ねじ体２４がねじ込まれている。ねじ体２４のねじ穴には、止めねじ２５がねじ込まれている。止めねじ２５の先端部が第２主軸５のねじ穴の端部に当接することにより、ねじ体２４の雄ねじが第２主軸５の雌ねじに対してゆるまないように固定されている。ねじ体２４のねじ穴の一部は、セクタギア素材を取り付けるための固定ボルト２２をねじ込むためのねじ穴となる。
【００２７】
取り付けベース２１は、図６に示すようにセクタギア２の外周より寸法の小さい円板状を成している。この前端面には、セクタギア素材（セクタギア２）の取り付けのために、扇形（Ｖ形）の凹みである切欠き部２１ａが形成されている。この切欠き部２１ａは、セクタギア２、セクタギア素材の外形に合わせた凹形状を成し、セクタギア素材を取り付け可能に余裕のある形状となっている。切欠き部２１ａの段差高さ（凹みの深さ）は、セクタギア２、セクタギア素材の肉厚に一致させている。この取付けベース２１は、セクタギア２、セクタギア素材の取付け用の切欠き部２１ａの両側の対称位置に逃げ用切欠き部２１ｂが形成されている。この取付けベース２１は、２つの逃げ用切欠き部２１ｂ間が、切欠き部２１ａを挟んで所定の肉厚を有する凸部２１ｃとなっている。
【００２８】
この凸部２１ｃの一方の側壁には、２つのねじ穴２１ｄが形成されていて、切欠き部２１ａの外側、即ち逃げ用切欠き部２１ｂの側から固定ねじ部材２１ｈ、２１ｈをねじ込むことができる（図３参照）。又、この凸部２１ｃの他方の側壁は、基準面２１ｅとなっている。即ち、２つの固定ねじ部材２１ｈ、２１ｈをねじ込むことにより、セクタギア素材を基準面２１ｅに押圧して所定位置に位置決めしている。更に、この取り付けベース２１の周面の等角度位置の４箇所に、座グリ穴、貫通穴であるボルト穴２１ｆが設けられている。この座グリ穴、ボルト穴２１ｆは、この取り付けベース２１をボルト２３により内輪大径部１８ｂに取り付けるためのものである（図２参照）。
【００２９】
取り付けベース２１はこのような構成になっていて、セクタギア２を転造加工するときには、このセクタギア素材をこの切欠き部２１ａに挿入し、固定ねじ部材２１ｈ、２１ｈでセクタギア素材を基準面２１ｅに押し付け、セクタギア素材は取り付けベース２１に位置決めされる。更に、固定ボルト２２を、セクタギア２の穴部２ｄ、ボルト穴２１ｇに挿入後、固定ボルト２２をねじ体２４にねじ込むことにより、このセクタギア素材が取り付けベース２１に固定される。このセクタギア素材の取り付け位置は、転造ロールダイス３に対向しており、取り付けベース２１が内輪大径部１８ｂに直接取り付けられることで、軸受体１８に近接して設けられているので、高剛性を維持した構成になる。
【００３０】
又、転造加工されたセクタギア２は、ねじ体２４にねじ込まれた固定ボルト２２を緩めた後取り外し、位置決め用の固定ねじ部材２１ｈ、２１ｈによるねじ止め（ねじ固定）を解除することで、次に転造加工するためのセクタギア素材と容易に交換することができる。また、取り付けベース２１も、セクタギアの種類によって交換することができる。この構成は、２つの主軸（第１主軸４、第２主軸５）の前面側で交換操作できるようにしている。即ち、セクタギア２とセクタギア素材との交換操作、転造ロールダイス３、取り付けベース２１の交換操作等を本体Ａの前面側で作業者が行える構成としているので、安定して、短時間に容易に行える。又、セクタギア２と転造ロールダイス３の取り付け位置が、軸受体１２、１８に近接して配置されているので、転造に伴う一方への押圧力にも耐えられる高剛性の転造が行える。
【００３１】
取り付けベース２１は前述したように、内輪大径部１８ｂに直接固定されているので、第２主軸５が回転駆動されるとセクタギア２（セクタギア素材）は内輪大径部１８ｂを介して回転駆動される。セクタギア素材がこの取り付けベース２１に固定されたときは、図３に示すように、セクタギア２の歯部形成部分２ａが、取り付けベース２１からよりはみ出した状態となる。図４に示すように、第１主軸４、及び第２主軸５は、独立して、ＣＮＣ装置Ｂで、第１主軸４の軸線の周り方向、及び第２主軸５の軸線の周り方向に、回転位置、速度を制御されて回転可能である。また、第１主軸４のサーボモータ、及び第２主軸５のサーボモータは、第１主軸４、第２主軸５が１回転内で正転、逆転できるようにＣＮＣ装置Ｂで回転制御されている。即ち、転造の際には、転造ロールダイス３とセクタギア２の歯部が同一直径であると、第１主軸４と第２主軸５とは向き（回転方向）は異なるものの同期して同じ回転制御される。
【００３２】
転造ロールダイス３とセクタギア２の歯部が同一直径でない場合には、転造ロールダイス３とセクタギア２の回転周速が一定になるように回転制御される。同時にセクタギア２の歯面を均一にし、緻密化するために、転造ロールダイス３とセクタギア２の正転、逆転を繰り返すように回転制御される。正転、逆転を行うことで、歯面を良好な状態にする調整が図られ、歯面の仕上がりがよくなる。第２主軸台９ｂが横移動することで、第１主軸４と第２主軸５とは軸線方向の直角方向に相対して相対移動が可能である。このための移動用駆動装置８、移動体１０が第２主軸５（第２主軸台９ｂ）側に設けられている。
【００３３】
本実施の形態においては、図５に示すように第２主軸５を搭載した第２主軸台９ｂを案内部であるＶ型ベアリングスライド１０ａ、移動台１０を介して横移動させるようにしている。この移動用駆動装置８は、油圧サーボ弁を用いたフルクローズドループ位置制御により矢印Ｘ方向（図４参照）に進退移動自在に駆動される。従って、本構成は、第１主軸４の軸線の周り方向、第２主軸５の軸線の周り方向、第２主軸５の横移動方向（矢印Ｘ方向）の３軸の位置、速度等が、ＣＮＣ装置Ｂで制御されるサーボ駆動式の構成としている。このようなサーボ駆動式構成にしたことで、高精度のセクタギアの転造加工を可能にしている。
【００３４】
本実施の形態の構成においては、２つの主軸（第１主軸４、第２主軸５）の回転同期誤差は例えば０．１度以下としている。又、横移動の位置制御では、第１主軸４に対する第２主軸５の軸間距離を例えば最小１μｍ単位で位置調整できるようになっている。この制御は前述のように、２つの主軸（第１主軸４、第２主軸５）を同期回転させながら、即ち転造ロールダイス３とセクタギア２の周速が一致するように回転制御することで達成している。横移動については、第２主軸台９ｂを所定の速度で押し込み、第１主軸４、第２主軸５間の間隔が所望の設定値に達したとき、規定時間その状態を保持させ、正転、逆転を繰り返してセクタギア２の転造加工を完了する。
【００３５】
第１主軸４、第２主軸５の正転、逆転を繰り返して転造加工を行うことは、特に焼結鋼等の焼結素材からなるセクタギア２に対して効果が大きい。セクタギア素材が焼結素材製である場合には、歯面を緻密化し、歯すじを平坦にし、気孔を消滅させる等の効果がある。又、セクタギア素材が、点（例えば、セクタギア２の穴部２ｄの中心）を中心として、一定形状の円弧を描くものであると、転造加工されたセクタギア２の両側の歯部端部は転造の押圧でセクタギア２の円周方向に沿ってセクタギア２の側壁部２ｂ側に、張り出しダレてしまう。これは、転造圧力が一定であると、両端部ではセクタギア素材の弾性等により圧力が逃げるためである。
【００３６】
この結果、セクタギア２の円周中心による円弧形状の径寸法（半径Ｒで示す）より、両端部のみの歯たけが小さくなってしまう問題点がある。その解決手段として、本実施の形態においては、セクタギア素材の歯部端部側に円周中心の円弧形状より径方向外側に肉厚部２ｃを形成するようにしている。従って、転造前のセクタギア素材の形状は、円周中心による一定の円弧形状に対し、歯部両端部位を肉厚にし体積を大きくした形状としている。
【００３７】
この形状にしたことで、セクタギア２の歯部両端部位は転造の際、肉厚部２ｃの一部はセクタギア２の側壁部２ｂ側に張り出すが、歯たけは小さくならず両端部位を含め歯部全周に亘って均一な正規の歯部を形成することができる。この肉厚部２ｃの形成はどのような形状であってもよいが、実施の形態においては、図７の寸法Ｓで示すようにセクタギア２を転造するためのセクタギア素材の両端部をＲより外側に体積を大きくし、即ち円周中心による一定の円弧形状の径寸法に対し径方向外側に円弧Ｒ１で示すなめらかな形状の肉厚部２ｃを形成するようにしている。
【００３８】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されないことはいうまでもなく、目的、趣旨を変えない範囲において変更可能なこともいうまでもない。例えば、転造ロールダイスの転造歯部はロール全周に設ける必要はなく、セクタギアを転造する範囲のみを転造歯としてもよい。これにより転造ロールダイスのコストダウンが図られる。
【符号の説明】
【００３９】
１…セクタギア転造装置
２…セクタギア
３…転造ロールダイス
４…第１主軸
５…第２主軸
６…第１回転駆動装置
７…第２回転駆動装置
８…移動用駆動装置
９ａ…第１主軸台
９ｂ…第２主軸台
１０…移動台
１２、１３、１８、１９…軸受体
２１…取り付けベース
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ギアの転造装置とその転造方法に関する。さらに詳しくは、部分的に歯車になっているセクタギアの歯部を転造ロールダイスにより転造する装置とその転造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から歯車を転造する技術及びその装置は、種々の形態が知られている。例えば、自動車等の産業分野では、動力伝達装置、変速装置等に多くの歯車が使用されているが、その一部にセクタギアも使用されている。又、カップリング装置において、ウォーム軸との間の減速動力伝達機構では、ウォームホイールと出力軸との関係で、変換機構としてセクタギアが駆動連結のために使用されている例が知られている。
【０００３】
歯車は、通常、切削、研削加工、ワイヤカット加工、転造等の種々の加工法により製造され、使用条件に合う加工法が適用されている。このように製造される多くの歯車で、特に転造対象の歯車の現状は、全周に歯の形成された丸物歯車、即ち円筒歯車（例えば、平歯車）や傘歯車等がほとんどである。歯車の転造に関しては、本出願人も焼結等で製造された歯車を転造によって仕上げる製造技術を提案している（特許文献１参照）。
【０００４】
転造対象の歯車は、焼結素材の歯車であり丸物歯車である。プランジ式転造方式で、チャックに取り付けられた焼結素材の歯車を挟んで対向する２つのダイスで転造する構成のものである。焼結素材の歯車は押し込み転造に伴い、ダイスに倣い従動して回転する。この提案技術は、焼結素材の歯車を加熱する点に特徴がある。又、丸物歯車であるが、ローラダイスを使用して転造する例として、圧力角に応じた加工歯を有する３つのローラダイスを軸方向にずらしながら３工程により創成する技術が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
更に、歯車の歯部と面取りを同時に行う構成の装置も知られている（例えば、特許文献３参照）。以上述べた装置のダイスは丸形状のローラダイスであるが、平ダイスにより転造する技術も知られている。これは対向して設けられた一対の平ダイスを歯車を挟む状態に配置し、駆動位置を互いに同期させて平ダイスを直進させ歯車素材に押し付けて転造する構成のものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２８１２６４号公報
【特許文献２】特開２００８−２２９６６５号公報
【特許文献３】特開平１１−３３６６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述したように、従来のいずれの歯車転造技術も全周に歯部の設けられた丸物歯車を対象とするものである。しかしながら、部分的に歯部の設けられたいわゆるセクタギアにおいては、その転造技術は確立されていない。セクタギアは、前述したように円周方向に部分的に歯部が形成されたもので、歯車としては対称的に丸形状になされた形状のものではない。
【０００８】
このため従来のようなダイス構成によっては転造できない。仮に転造すると押し付け力が一方向になりバランスが取れないので不向きであり、従ってセクタギアにおいての転造技術は確立されていなかった。このため大半のセクタギアは切削加工等での製造が行われている。即ち、歯車を両ダイスで挟んで加工を施す等の対称性がないので、ダイス動力を利用して同期回転させて転造する従来の構成は困難である。転造の特徴は、切削、研削等と比較した場合に、加工の時間短縮が図られることから大幅なコスト削減が可能であることである。
【０００９】
加工時間の短縮や設備コストの削減等により、生産性が向上し、特に大量生産の場合には使用エネルギーの削減にもなる。従って、従来丸物歯車で適用されていたように、セクタギアにおいても、切削、研削加工並みの精度を有する転造を施すことができれば理想であり、それが望まれている。自動車分野等で使用される歯車は、一般に機械構造用合金鋼を使用し、浸炭焼き入れ等を施し曲げ疲労強度、面圧疲労強度を高めている。通常このような歯車は、高精度を要することから切削、研削加工により行われ多くの加工工程を要している。
【００１０】
近年、焼結鋼に鍛造や転造を施し、表面層を緻密化し強度を高めることが行われている。このような背景から特に丸物歯車においては、２つのローラダイスで転造する構成のものではあるが、回転軸移動式歯車仕上げ転造の種々の利点が注目されている。これは加工時間が短く、自動化しやすい、工具寿命が長い、仕上げ面が鏡面に近い仕上げである等によっている。本発明は、このような従来の問題点に鑑み、それを解決するために創案されたものであり、セクタギアにおいても高能率の転造加工を実現するようにしたもので、次の目的を達成する。本発明の目的は、セクタギアを高剛性で高能率に転造できるようにし、丸物歯車並みに転造できるようにしたセクタギアの転造装置とその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】
【００１１】
本発明は、上記目的を達成するために、次の手段で達成される。
即ち、本発明１のセクタギアの転造装置は、
対向する２つの主軸を同期回転させ、この２つの主軸を軸線方向の直角方向に相対的に押し込み制御を行い、歯車を転造する転造装置において、前記２つの主軸の一方であり、端部にダイスが固定されている第１主軸と、前記２つの主軸の他方であり、端部にセクタギア保持具を介してセクタギアを保持する第２主軸と、前記第１主軸を正転、逆転駆動させる第１駆動装置と、前記第２主軸を正転、逆転駆動させる第２駆動装置と、前記第１主軸又は前記第２主軸を軸線方向の直角方向に相対的に移動させ位置決め押し込み動作を行う第３駆動装置とからなることを特徴とする。
【００１２】
本発明２のセクタギアの転造装置は、本発明１において、
前記第１駆動装置及び前記第２駆動装置の回転制御と、前記第３駆動装置の位置決め押し込み動作制御は、予めプログラム化された数値制御指令に従って制御を行うＣＮＣ装置により制御されることを特徴とする。
本発明３のセクタギアの転造装置は、本発明１において、
前記セクタギア保持具は、端面に前記セクタギアを位置決め固定し着脱自在な取り付け部を有している構成になっていることを特徴とする。
【００１３】
本発明４のセクタギアの転造装置は、本発明１において、
前記セクタギア保持具は、前記第２主軸を支承する軸受体の内輪に直結させた構成であることを特徴とする。
本発明５のセクタギアの転造装置は、本発明１において、
前記セクタギアの素材形状は、転造円周歯部の両端部位が、前記転造円周歯部の円周中心の径寸法より大きくなるように肉厚部を形成した形状であることを特徴とする。
【００１４】
本発明６のセクタギアの転造方法は、
対向する２つの主軸を同期回転させ、この２つの主軸を軸線方向の直角方向に相対的に押し込み制御を行い、歯車を転造する転造方法において、
前記主軸の一方の第１主軸の端部に転造加工を行うためのダイスを取り付ける工程と、前記主軸の他方の第２主軸の端部にセクタギア保持具を介してセクタギアの素材を取り付ける工程と、前記第１主軸を第１駆動装置により正転、逆転駆動させる工程と、前記第２主軸を第２駆動装置により正転、逆転駆動させる工程と、前記第１主軸又は前記第２主軸を軸線方向の直角方向に第３駆動装置を介して駆動し相対的に位置決め押し込み動作をして前記素材に前記セクタギアの歯部を転造する工程とからなることを特徴とする。
【００１５】
本発明７のセクタギアの転造方法は、本発明６において、
前記セクタギア保持具に取り付ける工程の前に、前記セクタギアの素材形状を転造円周歯部の両端部位が、前記転造円周歯部の円周中心の径寸法より大きくなるように肉厚部を形成する形状工程を含むことを特徴とする。
本発明８のセクタギアの転造方法は、本発明６又は７において、
前記第１駆動装置及び前記第２駆動装置の回転制御と、前記第３駆動装置の位置決め押し込み動作制御は、予めプログラム化された数値制御指令に従って制御を行うＣＮＣ装置により制御されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のセクタギアの転造装置とその転造方法は、２つの主軸構成の転造装置により高剛性に高精度にセクタギアの転造が可能となった。又、主軸の回転を１回転内で正転、逆転できるような回転駆動制御にし、又、主軸の回転制御と押し込み制御をＣＮＣ装置による制御にしたので、転造により加工されたセクタギアは丸物歯車と同様に高精度で緻密化された歯車とすることができた。更に、セクタギア保持具を主軸の軸受体に近接して設けたので、転造加工に際しセクタギアの取り付け取り外しを主軸前面端部で容易に行える構成になった。この結果、従来の切削加工等の加工法に比し、短時間で高能率に、低コストで高剛性にセクタギアを製造することができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明によるセクタギアの転造装置の全体構成を示す正面図である。
【図２】図２は、対向する２つの主軸構成を示す断面図である。
【図３】図３は、転造ロールダイスによるセクタギアの転造形態を示す説明図である。
【図４】図４は、２つの主軸の駆動の制御形態を示す説明図である。
【図５】図５は、セクタギアの取り付けベースを示す単体図である。
【図６】図６は、第２主軸の横移動の案内構成を模式的に示す説明図である。
【図７】図７は、転造対象のセクタギア素材を示す単体図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明のセクタギア転造装置の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、セクタギア転造装置１の全体を示す正面図である。図２は、対向する２つの主軸構成の断面図で、図３は、ダイスによるセクタギアの転造形態を示す説明図である。図４は、２つの主軸の制御形態を示す説明図で、図５は、第２主軸の横移動の案内構成を模式的に示す部分説明図である。図６は、セクタギアの取り付けベースの単体を示す外観図である。図７は、適用するセクタギア素材の単体構成図である。
【００１９】
本発明における転造対象のセクタギア（セクタギヤともいう）２とは、円筒歯車を一部、又は１８０度以上を切り欠いた形状の歯車である。例えば、扇形の歯車で一定角度内で往復運動を行う歯車である。この歯車の歯形形状は、インボリュート歯形、サイクロイド歯形等の一般的な歯形以外にセレーション等を含むものである。本実施の形態の転造装置は、２つの主軸を対向させて配置したものであり、セクタギア素材に転造加工を行い、歯部を形成させ、セクタギアを製造するものである。２つの主軸の一方の主軸は、転造ローラダイス３を取り付ける第１主軸４であり、他方の主軸はセクタギア２を転造加工するためのセクタギア素材（セクタギアの歯部が転造加工される前の状態のもの）をセクタギア保持具を介して保持するための第２主軸５である。
【００２０】
本実施の形態で示す図１の構成は、カバーで覆われているので細部な構造は図示されていないが、このセクタギア転造装置１は、概略すると、本体Ａに付随してＣＮＣ（ｃｏｍｐｕｔｅｒｉｚｅｄ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ；コンピュータ数値制御）装置Ｂ、油圧ユニットＣ、クーラント装置Ｄ、操作盤Ｅ等で構成されている。本体Ａには、２つの主軸を回転させるための回転駆動装置が、即ち第１主軸４の後端部に第１回転駆動装置６が、又第２主軸５の後端部に第２回転駆動装置７が配置されている。第１主軸４は、第１主軸４の軸線の周り方向に、第１主軸台９ａに回転可能に支持されている。また、第２主軸５は、第２主軸５の軸線の周り方向に、第２主軸台９ｂに回転可能に支持されている。
【００２１】
又、この２つの主軸の一方を軸線方向の直角方向に、即ち押し込み方向（矢印Ｘ方向）に移動（以降「横移動」という。）させるための駆動装置が設けられている。本実施の形態においては、第２主軸５を回転可能に搭載している第２主軸台９ｂを矢印Ｘ方向（図２、４参照）に横移動させる構成にしている。従って、この第２主軸台９ｂが取り付けられた移動台１０を横移動させるための移動用駆動装置８が、本体Ａの基台１１に搭載されている。図示していないが、この２つの主軸、即ち第１主軸４と第２主軸５は、同期して回転駆動され、両主軸を回転駆動するためにノーバックラッシュタイプの精密減速機と等速ジョイントとで互いに連結されている。
【００２２】
第１回転駆動装置６及び第２回転駆動装置７は、サーボモータでセミクローズドループ制御により回転が制御されている。この第１回転駆動装置６のサーボモータ、第２回転駆動装置７のサーボモータは、ＣＮＣ装置Ｂで各々回転制御されている。同様に、横移動の押し込み方向に、２つの主軸の一方、即ち第２主軸５を横移動させる構造は、第１主軸台９ｂ、移動台１０を介して駆動される構造である。この横移動のための構造は、高剛性のＶ型ベアリングスライド１０ａを採用したものとなっている（図５参照）。即ち、この構造は、第２主軸５を搭載している第２主軸台９ｂが取り付けられた移動台１０が、基台１１に対し移動方向が規制されて横移動の押し込み方向（矢印Ｘ方向）のみの進退移動自在とされている。
【００２３】
従って、第１主軸４を搭載している第１主軸台９ａは基台１１に固定されており、第２主軸台９ｂに搭載されている第２主軸５は第１主軸４に対し相対移動が可能である。前述したように、この移動台１０（第２主軸５）の移動は、Ｖ型ベアリングスライド１０ａを介して高剛性に安定して案内することができる。この案内駆動は、油圧サーボ弁を用いた油圧駆動による移動用駆動装置８により、フルクローズドループ位置制御により行われている。移動台１０は、基台１１に対して、横移動の押し込み方向（矢印Ｘ方向）に、位置、速度等がＣＮＣ装置Ｂでフルクローズドループ位置制御される移動用駆動装置８を介して移動制御されている。図２は、２つの主軸（第１主軸４、第２主軸５）の構成を示す部分断面図である。第１主軸４は、２つの軸受体１２、１３により支承され、各々の軸受体１２、１３の内輪１２ａ、１３ａ内に嵌め込まれ、第１主軸台９ａに回転自在に支持されている。
【００２４】
第１主軸４の前面端部には、転造ロールダイス３が取り付けられている。この転造ロールダイス３は、第１主軸４とキー１４を介して一体回転される。また、転造ロールダイス３は、第１主軸４にボルト１５により着脱可能に固定されている。更に、第１主軸４の中間部には、スペースカラー１６ａが挿入されて配置されている。又、この転造ロールダイス３は高剛性を維持するため、軸受体１２に近接して設けられている。転造ロールダイス３は、スペースカラー１６ｂを介して支持部材１７で挟み込み、ボルト１５を第１主軸４の端部にねじ込むことで固定されている。
【００２５】
このボルト１５を外すことで、転造ロールダイス３は簡単に取り付け取り外しができ、歯形等の仕様が異なる他の転造ロールダイス３との交換が容易である。一方、第２主軸５は、２つの軸受体１８、１９により第２主軸台９ｂに支承され、軸受体１８、１９の内輪１８ａ、１９ａに嵌め込まれて回転自在である。又、前述の第１主軸４と同様に、第２主軸５の中間部にもスペースカラー１６ｃが挿入されて配置されている。主軸前面の内輪１８ａは、キー２０を介して第２主軸５と一体回転するように規制された構成となっている。この内輪１８ａは段付形状をなし、軸受体１８の支承部から外れた部位が内輪大径部１８ｂを構成している。
【００２６】
この内輪大径部１８ｂの前端面には、セクタギア素材を取り付けるための取り付けベース（セクタギア保持具）２１が設けられている。セクタギア素材に転造加工を行っているとき、取り付けベース２１はセクタギア素材（セクタギア）を保持している。セクタギア素材は、セクタギア２に転造加工を行うための素材であって、歯部形成前（転造加工前）の状態のものである。この取り付けベース２１は、セクタギア素材を取り付けるためのものであって、内輪大径部１８ｂに４つのボルト２３で固定されている。第２主軸５のねじ穴５ａには、ねじ体２４がねじ込まれている。ねじ体２４のねじ穴には、止めねじ２５がねじ込まれている。止めねじ２５の先端部が第２主軸５のねじ穴の端部に当接することにより、ねじ体２４の雄ねじが第２主軸５の雌ねじに対してゆるまないように固定されている。ねじ体２４のねじ穴の一部は、セクタギア素材を取り付けるための固定ボルト２２をねじ込むためのねじ穴となる。
【００２７】
取り付けベース２１は、図６に示すようにセクタギア２の外周より寸法の小さい円板状を成している。この前端面には、セクタギア素材（セクタギア２）の取り付けのために、扇形（Ｖ形）の凹みである切欠き部２１ａが形成されている。この切欠き部２１ａは、セクタギア２、セクタギア素材の外形に合わせた凹形状を成し、セクタギア素材を取り付け可能に余裕のある形状となっている。切欠き部２１ａの段差高さ（凹みの深さ）は、セクタギア２、セクタギア素材の肉厚に一致させている。この取付けベース２１は、セクタギア２、セクタギア素材の取付け用の切欠き部２１ａの両側の対称位置に逃げ用切欠き部２１ｂが形成されている。この取付けベース２１は、２つの逃げ用切欠き部２１ｂ間が、切欠き部２１ａを挟んで所定の肉厚を有する凸部２１ｃとなっている。
【００２８】
この凸部２１ｃの一方の側壁には、２つのねじ穴２１ｄが形成されていて、切欠き部２１ａの外側、即ち逃げ用切欠き部２１ｂの側から固定ねじ部材２１ｈ、２１ｈをねじ込むことができる（図３参照）。又、この凸部２１ｃの他方の側壁は、基準面２１ｅとなっている。即ち、２つの固定ねじ部材２１ｈ、２１ｈをねじ込むことにより、セクタギア素材を基準面２１ｅに押圧して所定位置に位置決めしている。更に、この取り付けベース２１の周面の等角度位置の４箇所に、座グリ穴、貫通穴であるボルト穴２１ｆが設けられている。この座グリ穴、ボルト穴２１ｆは、この取り付けベース２１をボルト２３により内輪大径部１８ｂに取り付けるためのものである（図２参照）。
【００２９】
取り付けベース２１はこのような構成になっていて、セクタギア２を転造加工するときには、このセクタギア素材をこの切欠き部２１ａに挿入し、固定ねじ部材２１ｈ、２１ｈでセクタギア素材を基準面２１ｅに押し付け、セクタギア素材は取り付けベース２１に位置決めされる。更に、固定ボルト２２を、セクタギア２の穴部２ｄ、ボルト穴２１ｇに挿入後、固定ボルト２２をねじ体２４にねじ込むことにより、このセクタギア素材が取り付けベース２１に固定される。このセクタギア素材の取り付け位置は、転造ロールダイス３に対向しており、取り付けベース２１が内輪大径部１８ｂに直接取り付けられることで、軸受体１８に近接して設けられているので、高剛性を維持した構成になる。
【００３０】
又、転造加工されたセクタギア２は、ねじ体２４にねじ込まれた固定ボルト２２を緩めた後取り外し、位置決め用の固定ねじ部材２１ｈ、２１ｈによるねじ止め（ねじ固定）を解除することで、次に転造加工するためのセクタギア素材と容易に交換することができる。また、取り付けベース２１も、セクタギアの種類によって交換することができる。この構成は、２つの主軸（第１主軸４、第２主軸５）の前面側で交換操作できるようにしている。即ち、セクタギア２とセクタギア素材との交換操作、転造ロールダイス３、取り付けベース２１の交換操作等を本体Ａの前面側で作業者が行える構成としているので、安定して、短時間に容易に行える。又、セクタギア２と転造ロールダイス３の取り付け位置が、軸受体１２、１８に近接して配置されているので、転造に伴う一方への押圧力にも耐えられる高剛性の転造が行える。
【００３１】
取り付けベース２１は前述したように、内輪大径部１８ｂに直接固定されているので、第２主軸５が回転駆動されるとセクタギア２（セクタギア素材）は内輪大径部１８ｂを介して回転駆動される。セクタギア素材がこの取り付けベース２１に固定されたときは、図３に示すように、セクタギア２の歯部形成部分２ａが、取り付けベース２１からよりはみ出した状態となる。図４に示すように、第１主軸４、及び第２主軸５は、独立して、ＣＮＣ装置Ｂで、第１主軸４の軸線の周り方向、及び第２主軸５の軸線の周り方向に、回転位置、速度を制御されて回転可能である。また、第１主軸４のサーボモータ、及び第２主軸５のサーボモータは、第１主軸４、第２主軸５が１回転内で正転、逆転できるようにＣＮＣ装置Ｂで回転制御されている。即ち、転造の際には、転造ロールダイス３とセクタギア２の歯部が同一直径であると、第１主軸４と第２主軸５とは向き（回転方向）は異なるものの同期して同じ回転制御される。
【００３２】
転造ロールダイス３とセクタギア２の歯部が同一直径でない場合には、転造ロールダイス３とセクタギア２の回転周速が一定になるように回転制御される。同時にセクタギア２の歯面を均一にし、緻密化するために、転造ロールダイス３とセクタギア２の正転、逆転を繰り返すように回転制御される。正転、逆転を行うことで、歯面を良好な状態にする調整が図られ、歯面の仕上がりがよくなる。第２主軸台９ｂが横移動することで、第１主軸４と第２主軸５とは軸線方向の直角方向に相対して相対移動が可能である。このための移動用駆動装置８、移動体１０が第２主軸５（第２主軸台９ｂ）側に設けられている。
【００３３】
本実施の形態においては、図５に示すように第２主軸５を搭載した第２主軸台９ｂを案内部であるＶ型ベアリングスライド１０ａ、移動台１０を介して横移動させるようにしている。この移動用駆動装置８は、油圧サーボ弁を用いたフルクローズドループ位置制御により矢印Ｘ方向（図４参照）に進退移動自在に駆動される。従って、本構成は、第１主軸４の軸線の周り方向、第２主軸５の軸線の周り方向、第２主軸５の横移動方向（矢印Ｘ方向）の３軸の位置、速度等が、ＣＮＣ装置Ｂで制御されるサーボ駆動式の構成としている。このようなサーボ駆動式構成にしたことで、高精度のセクタギアの転造加工を可能にしている。
【００３４】
本実施の形態の構成においては、２つの主軸（第１主軸４、第２主軸５）の回転同期誤差は例えば０．１度以下としている。又、横移動の位置制御では、第１主軸４に対する第２主軸５の軸間距離を例えば最小１μｍ単位で位置調整できるようになっている。この制御は前述のように、２つの主軸（第１主軸４、第２主軸５）を同期回転させながら、即ち転造ロールダイス３とセクタギア２の周速が一致するように回転制御することで達成している。横移動については、第２主軸台９ｂを所定の速度で押し込み、第１主軸４、第２主軸５間の間隔が所望の設定値に達したとき、規定時間その状態を保持させ、正転、逆転を繰り返してセクタギア２の転造加工を完了する。
【００３５】
第１主軸４、第２主軸５の正転、逆転を繰り返して転造加工を行うことは、特に焼結鋼等の焼結素材からなるセクタギア２に対して効果が大きい。セクタギア素材が焼結素材製である場合には、歯面を緻密化し、歯すじを平坦にし、気孔を消滅させる等の効果がある。又、セクタギア素材が、点（例えば、セクタギア２の穴部２ｄの中心）を中心として、一定形状の円弧を描くものであると、転造加工されたセクタギア２の両側の歯部端部は転造の押圧でセクタギア２の円周方向に沿ってセクタギア２の側壁部２ｂ側に、張り出しダレてしまう。これは、転造圧力が一定であると、両端部ではセクタギア素材の弾性等により圧力が逃げるためである。
【００３６】
この結果、セクタギア２の円周中心による円弧形状の径寸法（半径Ｒで示す）より、両端部のみの歯たけが小さくなってしまう問題点がある。その解決手段として、本実施の形態においては、セクタギア素材の歯部端部側に円周中心の円弧形状より径方向外側に肉厚部２ｃを形成するようにしている。従って、転造前のセクタギア素材の形状は、円周中心による一定の円弧形状に対し、歯部両端部位を肉厚にし体積を大きくした形状としている。
【００３７】
この形状にしたことで、セクタギア２の歯部両端部位は転造の際、肉厚部２ｃの一部はセクタギア２の側壁部２ｂ側に張り出すが、歯たけは小さくならず両端部位を含め歯部全周に亘って均一な正規の歯部を形成することができる。この肉厚部２ｃの形成はどのような形状であってもよいが、実施の形態においては、図７の寸法Ｓで示すようにセクタギア２を転造するためのセクタギア素材の両端部をＲより外側に体積を大きくし、即ち円周中心による一定の円弧形状の径寸法に対し径方向外側に円弧Ｒ１で示すなめらかな形状の肉厚部２ｃを形成するようにしている。
【００３８】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されないことはいうまでもなく、目的、趣旨を変えない範囲において変更可能なこともいうまでもない。例えば、転造ロールダイスの転造歯部はロール全周に設ける必要はなく、セクタギアを転造する範囲のみを転造歯としてもよい。これにより転造ロールダイスのコストダウンが図られる。
【符号の説明】
【００３９】
１…セクタギア転造装置
２…セクタギア
３…転造ロールダイス
４…第１主軸
５…第２主軸
６…第１回転駆動装置
７…第２回転駆動装置
８…移動用駆動装置
９ａ…第１主軸台
９ｂ…第２主軸台
１０…移動台
１２、１３、１８、１９…軸受体
２１…取り付けベース
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する２つの主軸（４、５）を同期回転させ、この２つの主軸（４、５）を軸線方向の直角方向に相対的に押し込み制御を行い、歯車を転造する転造装置において、
前記２つの主軸の一方であり、端部に、転造加工を行うためのダイス（３）が固定されている第１主軸（４）と、
前記２つの主軸の他方であり、端部に、セクタギア保持具（２１）を介してセクタギア（２）を保持する第２主軸（５）と、
前記第１主軸（４）を正転、逆転駆動させる第１駆動装置（６）と、
前記第２主軸（５）を正転、逆転駆動させる第２駆動装置（７）と、
前記第１主軸（４）又は前記第２主軸（５）を軸線方向の直角方向に相対的に移動させ位置決め押し込み動作を行う第３駆動装置（８）と
からなるセクタギアの転造装置。
【請求項２】
請求項１に記載のセクタギアの転造装置において、
前記第１駆動装置（６）及び前記第２駆動装置（７）の回転制御と、前記第３駆動装置（８）の位置決め押し込み動作制御は、予めプログラム化された数値制御指令に従って制御を行うＣＮＣ装置（Ｂ）により制御される
ことを特徴とするセクタギアの転造装置。
【請求項３】
請求項１に記載のセクタギア転造装置において、
前記セクタギア保持具（２１）は、端面に前記セクタギア（２）を位置決め固定し着脱自在な取り付け部（２１ａ）を有している構成になっている
ことを特徴とするセクタギアの転造装置。
【請求項４】
請求項１に記載のセクタギアの転造装置において、
前記セクタギア保持具（２１）は、前記第２主軸（５）を支承する軸受体の内輪（１８ｂ）に直結させた構成である
ことを特徴とするセクタギアの転造装置。
【請求項５】
請求項１に記載のセクタギアの転造装置において、
前記セクタギア（２）の素材形状は、転造円周歯部の両端部位が、前記転造円周歯部の円周中心の径寸法より大きくなるように肉厚部（２ｃ）を形成した形状である
ことを特徴とするセクタギアの転造装置。
【請求項６】
対向する２つの主軸（４、５）を同期回転させ、この２つの主軸（４、５）を軸線方向の直角方向に相対的に押し込み制御を行い、歯車を転造する転造方法において、
前記主軸（４、５）の一方の第１主軸（４）の端部に転造加工を行うためのダイス（３）を取り付ける工程と、
前記主軸（４、５）の他方の第２主軸（５）の端部にセクタギア保持具（２１）を介してセクタギア（２）の素材を取り付ける工程と、
前記第１主軸（４）を第１駆動装置（６）により正転、逆転駆動させる工程と、
前記第２主軸（５）を第２駆動装置（７）により正転、逆転駆動させる工程と、
前記第１主軸（４）又は前記第２主軸（５）を軸線方向の直角方向に第３駆動装置（８）を介して駆動し相対的に位置決め押し込み動作をして前記素材に前記セクタギア（２）の歯部を転造する工程と
からなるセクタギアの転造方法。
【請求項７】
請求項６に記載のセクタギア転造方法において、
前記セクタギア保持具（２１）に取り付ける工程の前に、前記セクタギア（２）の素材形状を転造円周歯部の両端部位が、前記転造円周歯部の円周中心の径寸法より大きくなるように肉厚部（２ｃ）を形成する形状工程を含む
ことを特徴とするセクタギアの転造方法。
【請求項８】
請求項６又は７に記載のセクタギア転造方法において、
前記第１駆動装置（６）及び前記第２駆動装置（７）の回転制御と、前記第３駆動装置（８）の位置決め押し込み動作制御は、予めプログラム化された数値制御指令に従って制御を行うＣＮＣ装置により制御される
ことを特徴とするセクタギアの転造方法。
【請求項１】
対向する２つの主軸（４、５）を同期回転させ、この２つの主軸（４、５）を軸線方向の直角方向に相対的に押し込み制御を行い、歯車を転造する転造装置において、
前記２つの主軸の一方であり、端部に、転造加工を行うためのダイス（３）が固定されている第１主軸（４）と、
前記２つの主軸の他方であり、端部に、セクタギア保持具（２１）を介してセクタギア（２）を保持する第２主軸（５）と、
前記第１主軸（４）を正転、逆転駆動させる第１駆動装置（６）と、
前記第２主軸（５）を正転、逆転駆動させる第２駆動装置（７）と、
前記第１主軸（４）又は前記第２主軸（５）を軸線方向の直角方向に相対的に移動させ位置決め押し込み動作を行う第３駆動装置（８）と
からなるセクタギアの転造装置。
【請求項２】
請求項１に記載のセクタギアの転造装置において、
前記第１駆動装置（６）及び前記第２駆動装置（７）の回転制御と、前記第３駆動装置（８）の位置決め押し込み動作制御は、予めプログラム化された数値制御指令に従って制御を行うＣＮＣ装置（Ｂ）により制御される
ことを特徴とするセクタギアの転造装置。
【請求項３】
請求項１に記載のセクタギア転造装置において、
前記セクタギア保持具（２１）は、端面に前記セクタギア（２）を位置決め固定し着脱自在な取り付け部（２１ａ）を有している構成になっている
ことを特徴とするセクタギアの転造装置。
【請求項４】
請求項１に記載のセクタギアの転造装置において、
前記セクタギア保持具（２１）は、前記第２主軸（５）を支承する軸受体の内輪（１８ｂ）に直結させた構成である
ことを特徴とするセクタギアの転造装置。
【請求項５】
請求項１に記載のセクタギアの転造装置において、
前記セクタギア（２）の素材形状は、転造円周歯部の両端部位が、前記転造円周歯部の円周中心の径寸法より大きくなるように肉厚部（２ｃ）を形成した形状である
ことを特徴とするセクタギアの転造装置。
【請求項６】
対向する２つの主軸（４、５）を同期回転させ、この２つの主軸（４、５）を軸線方向の直角方向に相対的に押し込み制御を行い、歯車を転造する転造方法において、
前記主軸（４、５）の一方の第１主軸（４）の端部に転造加工を行うためのダイス（３）を取り付ける工程と、
前記主軸（４、５）の他方の第２主軸（５）の端部にセクタギア保持具（２１）を介してセクタギア（２）の素材を取り付ける工程と、
前記第１主軸（４）を第１駆動装置（６）により正転、逆転駆動させる工程と、
前記第２主軸（５）を第２駆動装置（７）により正転、逆転駆動させる工程と、
前記第１主軸（４）又は前記第２主軸（５）を軸線方向の直角方向に第３駆動装置（８）を介して駆動し相対的に位置決め押し込み動作をして前記素材に前記セクタギア（２）の歯部を転造する工程と
からなるセクタギアの転造方法。
【請求項７】
請求項６に記載のセクタギア転造方法において、
前記セクタギア保持具（２１）に取り付ける工程の前に、前記セクタギア（２）の素材形状を転造円周歯部の両端部位が、前記転造円周歯部の円周中心の径寸法より大きくなるように肉厚部（２ｃ）を形成する形状工程を含む
ことを特徴とするセクタギアの転造方法。
【請求項８】
請求項６又は７に記載のセクタギア転造方法において、
前記第１駆動装置（６）及び前記第２駆動装置（７）の回転制御と、前記第３駆動装置（８）の位置決め押し込み動作制御は、予めプログラム化された数値制御指令に従って制御を行うＣＮＣ装置により制御される
ことを特徴とするセクタギアの転造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−２２４６２５（Ｐ２０１１−２２４６２５Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９７７９０（Ｐ２０１０−９７７９０）
【出願日】平成２２年４月２１日（２０１０．４．２１）
【出願人】（５９４１６７１４１）株式会社ニッセー (13)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月２１日（２０１０．４．２１）
【出願人】（５９４１６７１４１）株式会社ニッセー (13)
【Ｆターム（参考）】
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