JP3678494B2 - 転造盤の主軸駆動装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ねじ等を転造する転造盤の主軸駆動装置に関するもので、特に長いワークを軸方向に移動させながらねじ等を転造する通し転造盤（歩き転造盤）の主軸駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ねじ等を転造する転造盤を図６に示す。１０１、１０１ａは右主軸頭、左主軸頭でそれぞれ一対のロールダイス１０３、１０３ａを取り付けた右主軸１０２、左主軸１０２ａが回転自在に軸支されている。左右の主軸頭１０１、１０１ａは旋回ピン１０５、１０５ａを中心にして左右の主軸台１０４、１０４ａに対して旋回できるようになっている。左右の主軸１０２、１０２ａには、モーター１１０の回転が駆動軸１１１を経て左右のギアボックス１０９、１０９ａで減速され、一対のユニバーサルジョイント１０６、１０７（１０６ａ、１０７ａ）とこれを結ぶ中間軸１００、１００ａからなる２段ユニバーサルジョイントを経て伝わる。
【０００３】
ワークＷを図の矢印Ａ方向からロールダイス１０３、１０３ａの間に入れ、図示していないが、油圧機構等により右主軸台１０４とともに右主軸頭１０１、右主軸１０２及びロールダイス１０３を矢印Ｂの内の左方向に移動させる。ロールダイス１０３をこのように移動させると同時に両ロールダイス１０３、１０３ａを回転させてワークＷの外径にロールダイス１０３、１０３ａのねじ山を押しつけてワークＷにねじ山を盛り上げながらねじを転造する。
【０００４】
ここにおいて、ロールダイス１０３、１０３ａの幅より長いねじを転造するには転造加工中にワークＷを矢印Ａ方向へ移動させる必要があり、従来より次の方法をとっている。
１．リードレスのロールダイス１０３、１０３ａを用いた場合は、転造する製品ねじのリード角だけ左右のロールダイス１０３、１０３ａを傾けることによって、ワークＷを１回転毎に１ピッチ分軸方向に移動させる。
２．ロールダイス１０３、１０３ａのリード角を製品ねじのリード角に対して角度差をつけたロールダイス１０３、１０３ａを用いた場合は、この角度差の分だけロールダイス１０３、１０３ａを傾けることによって、ワークＷを角度差分だけ軸方向に移動させる。
ロールダイス１０３、１０３ａを傾けるとき、主軸１０２、１０２ａが旋回ピン１０５、１０５ａを中心に旋回するため（左主軸１０２ａ等左側部分を示している図７参照）、主軸１０２、１０２ａとギアボックス１０９、１０９ａの距離が変わるが、これをスプライン１０８、１０８ａにより吸収している。また、スプライン１０８はロールダイス１０３が左右方向に移動する際の軸方向変位も吸収している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように２段ユニバーサルジョイント１０６、１００、１０７（１０６ａ、１００ａ、１０７ａ）を主軸１０２、１０２ａとギアボックス１０９、１０９ａとの間に直列に挟んだ従来機構では、図７から分かるように主軸１０２ａの傾斜角を大きくすると中間軸１００ａとギアボックス１０９ａの軸とでつくる入力角θαと、主軸１０２ａと中間軸１００ａとで作る出力角θβの差異が大きくなるため、主軸の等速性が悪くなる。即ち、主軸の回転ムラが生じることになり、したがって転造されるねじのピッチ精度が悪く、かつ酔歩が生じることになる。特に、左右の主軸の回転ムラが大きく、お互いに同期していない場合は、これらの現象が著しく大きく現れる。
【０００６】
この発明の目的は、以上の点に鑑み、主軸の傾斜角が変化してもユニバーサルジョイントの入力角と出力角を等しくして主軸の回転ムラが生じないようにした転造盤の主軸駆動装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的を達するため本発明にかかる転造盤の主軸駆動装置は、モーターからの回転が伝わる一対のモーター側駆動軸と、それぞれが該モーター側駆動軸と平行に配置された一対の減速側駆動軸と、前記一対の減速側駆動軸と前記一対のモーター側駆動軸の間を結ぶ一対の２段ユニバーサルジョイントと、前記一対の減速側駆動軸が前記一対の主軸と直角に交差するようにした一対の減速装置とからなり、前記一対の主軸の旋回角に応じて前記一対の２段ユニバーサルジョイントの入力角と出力角が等しく変化するようにしたことを特徴とする。
【０００８】
前記入力角はモーター側駆動軸の軸心と２段ユニバーサルジョイントの中間軸の軸心が交差してなる角度であり、前記出力角は減速側駆動軸の軸心と２段ユニバーサルジョイントの中間軸の軸心が交差してなる角度である。また減速装置は、ウォームと減速側駆動軸が共軸に接続されたウォームホィールを有している。さらにモーター側駆動軸の一つは自らの軸方向に摺動可能となっている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
この発明によれば、モーターの回転が一対のモーター側駆動軸に等しく伝わり、この一対のモーター側駆動軸はそれぞれ一対の２段ユニバーサルジョイントを介してそれぞれ減速側駆動軸に伝わる。減速側駆動軸の回転はウォームとウォームホィールによって減速され、左右の主軸に伝わることになる。ここで、ねじ等の通し転造を行うために左右の主軸を互いに逆方向に傾けてロールダイスを同様に互いに逆方向に傾ける。
【００１０】
主軸を傾けることによって、これと減速装置を介して結合されている減速側駆動軸も上下いずれかの方向へ移動する。主軸と減速側駆動軸は直角に交差しているので、減速側駆動軸は傾くことなくそのまま上下方向に平行移動する。この減速側駆動軸とモーター側駆動軸の間は２段ユニバーサルジョイントで結合しており、減速側駆動軸とモーター側駆動軸は平行状態を保っているので、主軸の傾斜角に関係なく、常にモーター側駆動軸の軸心と２段ユニバーサルジョイントの中間軸の軸心でなす入力角は、減速側駆動軸の軸心と２段ユニバーサルジョイントの中間軸の軸心とでなす出力角に等しくなる。したがって、左右の主軸の等速性が保たれ、主軸の回転ムラが生じなくなる。
【００１１】
また、ワークに転造加工を行う際、主軸の一方が接離するが、これに対応するモーター側駆動軸は自らの軸方向に摺動可能となっているので、これを吸収することができ、まったく問題ない。
【００１２】
【実施例】
以下、この発明の好適な実施例を図１から図５に基づいて説明する。図１は、この発明の主軸駆動装置を組み込んだ転造盤の正面図で、図２は背面図、図３はそのＭーＭ断面図である。図４は、モーターの駆動力がロールダイスまで伝わる構造を示す図、図５は平面図である。
【００１３】
１は転造盤本体のベースで、その上面に右主軸台２、左主軸台２ａが載せられている。左主軸台２ａはベース１上に固定されているが、右主軸台２は、油圧シリンダ等からなる油圧装置９により案内面２６に沿って矢印の左右方向に移動するようになっている。右主軸台２及び左主軸台２ａには、それぞれ右主軸頭３、左主軸頭３ａが互いに整合している旋回ピン７、７ａを中心にして垂直面内で旋回可能に取り付けられている（図３）。右主軸頭３及び左主軸頭３ａから軸受を介して（図１では前軸受４、４ａのみ示している）右主軸５、左主軸５ａが回転可能に軸支されている。右主軸５、左主軸５ａには一対のロールダイス６、６ａが一体的に取り付けられている。右主軸頭３及び左主軸頭３ａは、図３に示すようにほぼ直方体の形状をしており、その後方にウォーム箱８、８ａを取り付けている。１０は操作盤で、油圧計や各種スイッチ類が集中して設けられている。２５はワークＷを支えている支持台である。
【００１４】
ベース１の背面にはモーター１１が取り付けられ、モーター１１の回転がプーリー１１ａ、１１ｂ、ベルト１１ｃ、ギアボックス１２を介して２本のモーター側駆動軸１３、１４に伝わるようになっている（図４参照）。以下、駆動軸１３の回転が右主軸５に伝達する構造について述べる。
【００１５】
図４に示すようにモーター側駆動軸１３の一端はユニバーサルジョイント１６が結合され、他端はスプライン１３ａが設けられている。スプライン１３ａは歯車軸１５の内側の雌スプライン１５ａと嵌合して、モーター側駆動軸１３は軸方向に移動可能となっており、右主軸台２が左右方向に移動してもこれに追従できるようになっている。他のユニバーサルジョイント１７は減速側駆動軸１９に結合され、ユニバーサルジョイント１６、１７の間は比較的短い中間軸１８を介して結合されて２段ユニバーサルジョイント３９を構成している。中間軸１８はスプライン１８ａ等を設けた摺動軸を用いており、モーター側駆動軸１３と減速側駆動軸１９を結ぶ長さが変わってもこれに追従できる。
【００１６】
減速側駆動軸１９の先にはウォーム２０が設けられ、ウォームホィール２１と噛み合って減速するようになっている。ウォームホィール軸２２の歯車２３が右主軸５後端の歯車２４と噛み合って、減速側駆動軸１９の回転がこれと直角に交差した主軸５に伝わるようになっている。このウォーム２０、ウォームホィール２１、ウォームホィール軸２２及び歯車２３、２４がウォーム箱８に収納されて減速装置４０を構成している。このようにして、モーター１１の回転はモーター側駆動軸１３、２段ユニバーサルジョイント３９、減速側駆動軸１９及び減速装置４０を経て右主軸５に伝達される。
【００１７】
もう一方のモーター側駆動軸１４の回転が左主軸５ａに伝わる構造も前記したモーター側駆動軸１３の場合とまったく同じであるが、左主軸台２ａが移動しないので、モーター側駆動軸１３のように歯車軸との間をスプライン嵌合して軸方向に移動させる必要はない。モーター側駆動軸１４は、図４から分かるように歯車軸がそのまま延長して駆動軸となっており、先端がユニバーサルジョイント３０に結合している。３３は減速側駆動軸で、その一端（図４では左側）はもう一つのユニバーサルジョイント３１に結合している。ユニバーサルジョイント３０、３１の間は間隔が開いているため、これらの間に比較的長い中間軸３２を取り付けて２段ユニバーサルジョイント４１を構成している。中間軸３２も中間軸１８と同じようにスプライン３２ａ等を設けた摺動軸を用いている。ウォーム３４、これに噛み合うウォームホィール３５、ウォームホィール軸３６及びウォームホィール３５と共に回転する歯車３７、歯車３７と噛み合い主軸５ａを回転させる歯車３８がウォーム箱８ａに収納されて減速装置４２を構成している。このようにしてモーター１１の回転はモーター側駆動軸１４、２段ユニバーサルジョイント４１、減速側駆動軸３３及び減速装置４２を経て左主軸５ａに伝達される。
【００１８】
モーター側駆動軸１３、１４と減速側駆動軸１９、３３はそれぞれ平行に配置されている。
【００１９】
この発明ではロールダイスを傾けたとき、２段ユニバーサルジョイントとモーター側及び減速側駆動軸とがつくる角度は等しくなっている。即ち、図２から分かるようにモーター側駆動軸１３、１４と減速側駆動軸１９、３３は常に平行状態を保っているので、モーター側駆動軸１３、１４の軸心と中間軸１８、３２の軸心とで作る入力角θ１、θ２は、減速側駆動軸１９、３３の軸心と中間軸１８、３２の軸心とでつくる出力角θ３、θ４に常に等しくなる。即ち、θ１＝θ３、θ２＝θ４となる。この結果、モーター側駆動軸１３（１４）と減速側駆動軸１９（３３）の回転は同じ早さとなり、したがって左右の主軸５、５ａは等速性を保つことになる。
【００２０】
従来は主軸と減速装置の間に２段ユニバーサルジョイントを設けているため、この２段ユニバーサルジョイントには主軸と同じ大きなトルクが掛かり伝達容量の大きなものが必要であったが、この発明では２段ユニバーサルジョイントを減速装置の手前に設けたので、これらの２段ユニバーサルジョイントはトルクが小さく伝達容量の少ないものでよい。
【００２１】
以上のように構成された本発明の作用を次に述べる。
【００２２】
図３に示すように、ボルト等をゆるめて左右の主軸頭３、３ａを旋回ピン７、７ａを中心にして傾斜させ、左右の主軸５、５ａとロールダイス６、６ａを互いに傾ける。公知のごとくリードレスのロールダイス６、６ａを用いた場合は、転造する製品ねじのリード角だけ互いに傾け、製品ねじのリード角と角度差のあるロールダイス６、６ａを用いた場合は、この角度差だけロールダイス６、６ａを傾ける。右主軸５を反時計方向に傾け、左主軸５ａを時計方向に傾けると、右主軸５と結合しているウォーム箱８は上方へ移動し、左主軸５ａと結合しているウォーム箱８ａは下方へ移動する。
【００２３】
ここにおいて、主軸５、５ａと減速側駆動軸１９、３３は直角に交差しているので、減速側駆動軸１９、３３は傾くことなく、減速側駆動軸１９はモーター側駆動軸１３と平行状態を保ちながら上方へ移動し、また、減速側駆動軸３３はモーター側駆動軸１４と平行状態を保ちながら下方へ移動する。このため中間軸１８、３２は図２及び図４で示すように傾き、前記したようにモーター側駆動軸１３（１４）の軸心と中間軸１８（３２）の軸心が交差して作る入力角θ１（θ２）は、減速側駆動軸１９（３３）の軸心と中間軸１８（３２）の軸心が交差して作る出力角θ３（θ４）に等しくなる。
【００２４】
ワークＷを支持台２５に載せてロールダイス６、６ａを回転させながらロールダイス６を図１において左方向に移動させてワークＷをロールダイス６、６ａで押圧しながらねじを転造する。ワークＷは軸方向に移動しながら外周にねじが転造され、しかも左右の主軸５、５ａは等速性を保っているので、転造される製品のねじ精度は極めて良好となる。
【００２５】
これまで、ねじの転造について述べたが、ねじの転造以外にバニッシング転造を行う場合も、同様に一対のバニッシングロールダイスを互いに傾けることによってワークＷは軸方向に移動しながらバニッシング転造することができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上のように本発明の転造盤の主軸駆動装置によれば、次のような効果がある。
１．主軸の傾斜角が変化しても２段ユニバーサルジョイントの入力角と出力角は常に等しいため、主軸の等速性が保たれ、回転ムラが生じることがないので、精度の良いねじを転造することができる。
２．２段ユニバーサルジョイントは、伝達容量の小さいものを使用することができるので、安価である。
３．主軸の後方は減速装置が結合するだけであり、機械の奥行き寸法を大幅に短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の主軸駆動装置を組み込んだ転造盤の一実施例の正面図である。
【図２】図１の転造盤の背面図である。
【図３】図２のＭーＭ断面図である。
【図４】モーターの駆動力がロールダイスまで伝わる構造を示す図である。
【図５】図１の平面図である。
【図６】従来の転造盤の主要部の概略平面図である。
【図７】従来の転造盤の主軸の傾斜を示す図である。
【符号の説明】
１ ベース
２，２ａ 主軸台
３，３ａ 主軸頭
５，５ａ 主軸
６，６ａ ロールダイス
７，７ａ 旋回ピン
８，８ａ ウォーム箱
１１ モーター
１２ ギアボックス
１３，１４ モーター側駆動軸
１６，１７ ユニバーサルジョイント
１８ 中間軸
１９ 減速側駆動軸
２０ ウォーム
２１ ウォームホィール
３０，３１ ユニバーサルジョイント
３２ 中間軸
３３ 減速側駆動軸
３４ ウォーム
３５ ウォームホィール
３９ ２段ユニバーサルジョイント
４０ 減速装置
４１ ２段ユニバーサルジョイント
４２ 減速装置
Ｗ ワーク

Claims (4)

1. 垂直面内で旋回可能でかつ一方が他方に対して接離可能となっている一対の主軸を有する転造盤において、モーターからの回転が伝わる一対のモーター側駆動軸と、それぞれが該モーター側駆動軸と平行に配置された一対の減速側駆動軸と、それぞれが該減速側駆動軸を有し対応の主軸を回転させる一対の減速装置と、前記一対の減速側駆動軸と前記一対のモーター側駆動軸の間を結ぶ一対の２段ユニバーサルジョイントからなり、前記一対の減速側駆動軸が前記一対の主軸と直角に交差するようにして、前記一対の主軸の旋回角に応じて前記一対の２段ユニバーサルジョイントの入力角と出力角が等しく変化するようにしたことを特徴とする転造盤の主軸駆動装置。
2. 前記入力角は前記モーター側駆動軸の軸心と前記２段ユニバーサルジョイントの中間軸の軸心が交差してなる角度であり、前記出力角は前記減速側駆動軸の軸心と前記中間軸の軸心が交差してなる角度であることを特徴とする請求項１に記載の転造盤の主軸駆動装置。
3. 前記減速装置は、ウォームと前記減速側駆動軸が共軸に接続されたウォームホィールを有することを特徴とする請求項１または２に記載の転造盤の主軸駆動装置。
4. 前記モーター側駆動軸の一つは自らの軸方向に摺動可能であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかの１に記載の転造盤の主軸駆動装置。

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