特許 6273715 可変ギヤ比ラックの加工装置および加工方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6273715

(24)【登録日】2018年1月19日

(45)【発行日】2018年2月7日

(54)【発明の名称】可変ギヤ比ラックの加工装置および加工方法

(51)【国際特許分類】

   B23F 5/22 20060101AFI20180129BHJP

   B23F 15/00 20060101ALI20180129BHJP

   B23F 21/26 20060101ALI20180129BHJP

【ＦＩ】

   B23F5/22

   B23F15/00

   B23F21/26

【請求項の数】11

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2013-162251(P2013-162251)

(22)【出願日】2013年8月5日

(65)【公開番号】特開2015-30067(P2015-30067A)

(43)【公開日】2015年2月16日

【審査請求日】2016年7月20日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001247

【氏名又は名称】株式会社ジェイテクト

(74)【代理人】

【識別番号】100089082

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 脩

(74)【代理人】

【識別番号】100130188

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 喜一

(72)【発明者】

【氏名】小林 恒

(72)【発明者】

【氏名】水野 幹

【審査官】 青山 純

(56)【参考文献】

【文献】 実開昭５９−０２０９４２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開昭５７−０４１１２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５７−１５６１２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−１１５８２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５９−１１０４４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実公昭２５−０００２０３（ＪＰ，Ｙ１）

【文献】 特開昭６０−０２５６１８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｆ １／００ − ２３／１２

Ｂ２３Ｄ ４３／００ − ４３／０８

Ｂ２１Ｈ １／００ − ９／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

棒状ワークに可変ギヤ比のラックを加工する装置であって、
周方向に形成されるピニオン歯状の複数の突条部であり、前記ラックの各歯の歯すじ長さより長い所定長さを有するようにそれぞれ形成された前記複数の突条部を有し、ピニオン型工具の軸線方向を前記棒状ワークの軸線方向に対して交差角を有するように配置される前記ピニオン型工具と、
前記ピニオン型工具の軸線回りに前記ピニオン型工具を回転させる手段と、
前記ピニオン型工具と前記棒状ワークとを前記棒状ワークの軸線方向に相対移動させる手段と、
前記ピニオン型工具の回転と前記ピニオン型工具と前記棒状ワークとの相対移動との関係を前記可変ギヤ比に応じて変化させるように、前記ピニオン型工具の回転と前記相対移動とを同期して動作させる手段と、
を備え、
前記ピニオン型工具の回転と前記相対移動との同期動作、および、前記ピニオン型工具の各前記突条部が前記所定長さを有することにより、前記棒状ワークに、前記棒状ワークの軸方向に向かって前記可変ギヤ比のラックの各歯を連続的に形成し、
前記ピニオン型工具は、転造用工具であって、
各前記突条部は、連続的に前記所定長さを有し、
前記加工装置は、それぞれ円筒状に形成され、前記ピニオン型工具の両端側のそれぞれを前記棒状ワーク側に押し付けると共に、前記ピニオン型工具の回転に同期しながら回転する押さえ部材を備える、可変ギヤ比ラックの加工装置。

【請求項2】

前記ピニオン型工具は、完成品の前記ラックに噛み合うピニオンと同じ諸元であり、
前記交差角は、完成品のラック軸とピニオン軸との交差角である、請求項１の可変ギヤ比ラックの加工装置。

【請求項3】

前記押さえ部材の内周面は、円筒状に形成される、請求項１または２の可変ギヤ比ラックの加工装置。

【請求項4】

前記押さえ部材の内周面には、内歯が形成される、請求項１〜３の何れか一項の可変ギヤ比ラックの加工装置。

【請求項5】

前記押さえ部材の回転軸線は、前記棒状ワークの軸線方向に直交する方向に平行である、請求項１〜４の何れか一項の可変ギヤ比ラックの加工装置。

【請求項6】

前記押さえ部材の回転軸線は、前記ピニオン型工具の回転軸線に平行である、請求項１〜４の何れか一項の可変ギヤ比ラックの加工装置。

【請求項7】

棒状ワークに可変ギヤ比のラックを加工する装置であって、
周方向に形成されるピニオン歯状の複数の突条部であり、前記ラックの各歯の歯すじ長さより長い所定長さを有するようにそれぞれ形成された前記複数の突条部を有し、ピニオン型工具の軸線方向を前記棒状ワークの軸線方向に対して交差角を有するように配置される前記ピニオン型工具と、
前記ピニオン型工具の軸線回りに前記ピニオン型工具を回転させる手段と、
前記ピニオン型工具と前記棒状ワークとを前記棒状ワークの軸線方向に相対移動させる手段と、
前記ピニオン型工具の回転と前記ピニオン型工具と前記棒状ワークとの相対移動との関係を前記可変ギヤ比に応じて変化させるように、前記ピニオン型工具の回転と前記相対移動とを同期して動作させる手段と、
を備え、
前記ピニオン型工具の回転と前記相対移動との同期動作、および、前記ピニオン型工具の各前記突条部が前記所定長さを有することにより、前記棒状ワークに、前記棒状ワークの軸方向に向かって前記可変ギヤ比のラックの各歯を連続的に形成し、
前記ピニオン型工具は、ブローチ加工用工具であって、
各前記突条部は、前記所定長さの範囲において鋸状の複数の切刃を有する、可変ギヤ比ラックの加工装置。

【請求項8】

２個の前記棒状ワークを前記ピニオン型工具を挟んだ状態で配置し、
２個の前記棒状ワークに対して前記可変ギヤ比のラックを同時に加工する、請求項７の可変ギヤ比ラックの加工装置。

【請求項9】

２個の前記棒状ワークを前記ピニオン型工具を挟んだ状態で配置し、
一方の前記棒状ワークに対して前記可変ギヤ比のラックを加工すると同時に、他方の前記棒状ワークに対して不変ギヤ比のラックを加工する、請求項７の可変ギヤ比ラックの加工装置。

【請求項10】

棒状ワークに可変ギヤ比のラックを加工する加工方法であって、
周方向に形成されるピニオン歯状の複数の突条部であり、前記ラックの各歯の歯すじ長さより長い所定長さを有するようにそれぞれ形成された前記複数の突条部を有し、ピニオン型工具の軸線方向を前記棒状ワークの軸線方向に対して交差角を有するように配置される前記ピニオン型工具を用い、
前記加工方法は、
前記ピニオン型工具の軸線回りに前記ピニオン型工具を回転させ、
前記ピニオン型工具と前記棒状ワークとを前記棒状ワークの軸線方向に相対移動させ、
前記ピニオン型工具の回転と前記ピニオン型工具と前記棒状ワークとの相対移動との関係を前記可変ギヤ比に応じて変化させるように、前記ピニオン型工具の回転と前記相対移動とを同期して動作させ、
さらに、前記加工方法は、前記ピニオン型工具の回転と前記相対移動との同期動作、および、前記ピニオン型工具の各前記突条部が前記所定長さを有することにより、前記棒状ワークに、前記棒状ワークの軸方向に向かって前記可変ギヤ比のラックの各歯を連続的に形成し、
前記ピニオン型工具は、転造用工具であって、
各前記突条部は、連続的に前記所定長さを有し、
それぞれ円筒状に形成された押さえ部材によって、前記ピニオン型工具の両端側のそれぞれを前記棒状ワーク側に押し付けると共に、前記押さえ部材を前記ピニオン型工具の回転に同期しながら回転させる、可変ギヤ比ラックの加工方法。

【請求項11】

棒状ワークに可変ギヤ比のラックを加工する加工方法であって、
周方向に形成されるピニオン歯状の複数の突条部であり、前記ラックの各歯の歯すじ長さより長い所定長さを有するようにそれぞれ形成された前記複数の突条部を有し、ピニオン型工具の軸線方向を前記棒状ワークの軸線方向に対して交差角を有するように配置される前記ピニオン型工具を用い、
前記加工方法は、
前記ピニオン型工具の軸線回りに前記ピニオン型工具を回転させ、
前記ピニオン型工具と前記棒状ワークとを前記棒状ワークの軸線方向に相対移動させ、
前記ピニオン型工具の回転と前記ピニオン型工具と前記棒状ワークとの相対移動との関係を前記可変ギヤ比に応じて変化させるように、前記ピニオン型工具の回転と前記相対移動とを同期して動作させ、
さらに、前記加工方法は、前記ピニオン型工具の回転と前記相対移動との同期動作、および、前記ピニオン型工具の各前記突条部が前記所定長さを有することにより、前記棒状ワークに、前記棒状ワークの軸方向に向かって前記可変ギヤ比のラックの各歯を連続的に形成し、
前記ピニオン型工具は、ブローチ加工用工具であって、
各前記突条部は、前記所定長さの範囲において鋸状の複数の切刃を有する、可変ギヤ比ラックの加工方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、可変ギヤ比ラックの加工装置および加工方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

可変ギヤ比ラックの加工方法は、特許文献１〜３に記載されている。特許文献１には、ホブ盤を用い、ラック素材をピニオンカッタの切れ刃に対し上下動（Ｚ方向）させる往復切削運動に、ピニオンカッタの往復回転動（Ｃ方向）と、ラック素材を左右動（Ｙ方向）させる動作とを合成させる動作を、繰り返し行うことが記載されている。ここで、切れ刃は、ピニオンカッタの端部のみに形成されている。

【0003】

特許文献２には、工具回転速度およびワーク送り速度は一定とし、工具を軸心方向に往復動させることにより、可変ギヤ比ラックを加工することが記載されている。特許文献３には、ピニオン型電極を一定回転速度で回転させつつ、ラック素材を一定速度で送り、ピニオン型電極を軸線方向に変位させることにより、可変ギヤ比ラックを加工することが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００３−３０６１５７号公報

【特許文献2】特開昭５７−４１１２１号公報

【特許文献3】特開昭６３−１１２４０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１，２に記載の加工方法は、端面に切れ刃を有する工具を用いて、工具を軸方向へ送ることによってラックの歯を切削している。そのため、次の歯を切削するためには、一旦、工具を軸方向の反対方向へ戻した後に、再び工具を軸方向へ送る。このように、工具を軸方向に往復移動させることにより、順次隣りの歯が切削される。そのため、ラックの各歯を連続して切削することができない。

【0006】

ところで、完成品の可変ギヤ比ラックは、ピニオンをある速度で回転させたときに、移動量が異なるものである。つまり、完成品において、ピニオンの回転速度が一定であった場合に、ラックの移動量が一定となることはない。

【0007】

特許文献３に記載の加工方法は、放電加工であるため、加工時間が長くなる。さらに、当該加工方法では、ピニオンに相当する工具の回転速度とラックに相当する素材の送り速度とを一定としており、工具の軸方向の送り速度を変化させている。つまり、工具と素材の動作は、完成品のピニオンとラックの動作とは異なる動作である。そして、放電加工ではなく、高速な加工を適用した場合に、上記動作を適用すると、所望の可変ギヤ比を得るのは容易ではない。

【0008】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ラックの隣り合う各歯を連続して高精度に加工することができる可変ギヤ比ラックの加工装置および加工方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

（可変ギヤ比ラックの加工装置）
（請求項１）本手段に係る可変ギヤ比ラックの加工装置は、棒状ワークに可変ギヤ比のラックを加工する装置であって、周方向に形成されるピニオン歯状の複数の突条部であり、前記ラックの各歯の歯すじ長さより長い所定長さを有するようにそれぞれ形成された前記複数の突条部を有し、ピニオン型工具の軸線方向を前記棒状ワークの軸線方向に対して交差角を有するように配置される前記ピニオン型工具と、前記ピニオン型工具の軸線回りに前記ピニオン型工具を回転させる手段と、前記ピニオン型工具と前記棒状ワークとを前記棒状ワークの軸線方向に相対移動させる手段と、前記ピニオン型工具の回転と前記ピニオン型工具と前記棒状ワークとの相対移動との関係を前記可変ギヤ比に応じて変化させるように、前記ピニオン型工具の回転と前記相対移動とを同期して動作させる手段と、を備え、前記ピニオン型工具の回転と前記相対移動との同期動作、および、前記ピニオン型工具の各前記突条部が前記所定長さを有することにより、前記棒状ワークに、前記棒状ワークの軸方向に向かって前記可変ギヤ比のラックの各歯を連続的に形成する。前記ピニオン型工具は、転造用工具であって、各前記突条部は、連続的に前記所定長さを有し、前記加工装置は、それぞれ円筒状に形成され、前記ピニオン型工具の両端側のそれぞれを前記棒状ワーク側に押し付けると共に、前記ピニオン型工具の回転に同期しながら回転する押さえ部材を備える。

【0010】

このように、ピニオン型工具の回転と前記相対移動との同期動作と、突条部の長さを所定長さにすることで、確実に、ラックの各歯を連続的に形成できる。その結果、実際の動作を所望のギヤ比にすることができ、かつ、実際の動作を円滑にすることができる。また、ピニオン型工具の回転とピニオン型工具と棒状ワークとの相対移動との関係を可変ギヤ比に応じて変化させるように、同期して動作させる。つまり、完成品としてのピニオンの回転と完成品としてのラックの移動と同様の動作を、ピニオン型工具と棒状ワークとに付与している。従って、高精度にラックを加工することができる。
さらに、ピニオン型工具は、転造用工具であって、各突条部は、連続的に前記所定長さを有することにより、高速に加工することができる。そして、転造により高速な加工を行った場合であっても、上記動作を付与することにより、高精度な加工が可能となる。さらに、加工装置は、それぞれ円筒状に形成され、前記ピニオン型工具の両端側のそれぞれを前記棒状ワーク側に押し付けると共に、前記ピニオン型工具の回転に同期しながら回転する押さえ部材を備える。これにより、確実に、転造用工具を棒状ワークに転写することができ、高精度なラックを加工できる。さらに、ラックの軸方向全長に対して、押さえ部材の長さを短くできる。

【0011】

（請求項２）好ましくは、前記ピニオン型工具は、完成品の前記ラックに噛み合うピニオンと同じ諸元であり、前記交差角は、完成品のラック軸とピニオン軸との交差角である。このように、完成品であるラックとピニオンの使用態様と同一態様で加工するため、所望の可変ギヤ比ラックを加工できる。

【0019】

（請求項３）好ましくは、前記押さえ部材の内周面は、円筒状に形成される。これにより、押さえ部材が容易な構成となる。
（請求項４）好ましくは、前記押さえ部材の内周面には、内歯が形成される。押さえ部材がピニオン型工具に対して歯の噛み合いとなるため、ピニオン型工具を安定した状態で押し付けることができる。さらに、ピニオン型工具の長寿命化を図ることができる。

【0020】

（請求項５）好ましくは、前記押さえ部材の回転軸線は、前記棒状ワークの軸線方向に直交する方向に平行である。つまり、押さえ部材が棒状ワークに平行に対向するように配置される。その結果、装置全体の小型化を図ることができる。

【0021】

（請求項６）好ましくは、前記押さえ部材の回転軸線は、前記ピニオン型工具の回転軸線に平行である。これにより、押さえ部材がピニオン型工具に対して滑り動作することを抑制できる。その結果、突条部の長寿命化を図ることができる。

【0024】

（請求項７）本手段に係る可変ギヤ比ラックの加工装置は、棒状ワークに可変ギヤ比のラックを加工する装置であって、周方向に形成されるピニオン歯状の複数の突条部であり、前記ラックの各歯の歯すじ長さより長い所定長さを有するようにそれぞれ形成された前記複数の突条部を有し、ピニオン型工具の軸線方向を前記棒状ワークの軸線方向に対して交差角を有するように配置される前記ピニオン型工具と、前記ピニオン型工具の軸線回りに前記ピニオン型工具を回転させる手段と、前記ピニオン型工具と前記棒状ワークとを前記棒状ワークの軸線方向に相対移動させる手段と、前記ピニオン型工具の回転と前記ピニオン型工具と前記棒状ワークとの相対移動との関係を前記可変ギヤ比に応じて変化させるように、前記ピニオン型工具の回転と前記相対移動とを同期して動作させる手段と、を備え、前記ピニオン型工具の回転と前記相対移動との同期動作、および、前記ピニオン型工具の各前記突条部が前記所定長さを有することにより、前記棒状ワークに、前記棒状ワークの軸方向に向かって前記可変ギヤ比のラックの各歯を連続的に形成する。前記ピニオン型工具は、ブローチ加工用工具であって、各前記突条部は、前記所定長さの範囲において鋸状の複数の切刃を有する。このように、ブローチ加工を適用して、ラックの各歯を連続的に加工できる。

【0025】

（請求項８）好ましくは、２個の前記棒状ワークを前記ピニオン型工具を挟んだ状態で配置し、２個の前記棒状ワークに対して前記可変ギヤ比のラックを同時に加工する。２個の棒状ワークを同時に加工して、２個の可変ギヤ比のラックを加工できるため、加工時間の短縮を図ることができる。

【0026】

（請求項９）また、好ましくは、２個の前記棒状ワークを前記ピニオン型工具を挟んだ状態で配置し、一方の前記棒状ワークに対して前記可変ギヤ比のラックを加工すると同時に、他方の前記棒状ワークに対して不変ギヤ比のラックを加工する。

【0027】

このように、２個の棒状ワークを同時に加工する場合に、一方を可変ギヤ比のラックとし、他方を不変ギヤ比のラックとすることが可能である。つまり、ニーズに応じて、適宜加工対象を変えることができる。

【0028】

（可変ギヤ比ラックの加工方法）
（請求項１０）本手段に係る可変ギヤ比ラックの加工方法は、棒状ワークに可変ギヤ比のラックを加工する方法であって、周方向に形成されるピニオン歯状の複数の突条部であり、前記ラックの各歯の歯すじ長さより長い所定長さを有するようにそれぞれ形成された前記複数の突条部を有し、ピニオン型工具の軸線方向を前記棒状ワークの軸線方向に対して交差角を有するように配置される前記ピニオン型工具を用いる。

【0029】

前記加工方法は、前記ピニオン型工具の軸線回りに前記ピニオン型工具を回転させ、前記ピニオン型工具と前記棒状ワークとを前記棒状ワークの軸線方向に相対移動させ、前記ピニオン型工具の回転と前記ピニオン型工具と前記棒状ワークとの相対移動との関係を前記可変ギヤ比に応じて変化させるように、前記ピニオン型工具の回転と前記相対移動とを同期して動作させる。
さらに、前記加工方法は、前記ピニオン型工具の回転と前記相対移動との同期動作、および、前記ピニオン型工具の各前記突条部が前記所定長さを有することにより、前記棒状ワークに、前記棒状ワークの軸方向に向かって前記可変ギヤ比のラックの各歯を連続的に形成する。
前記ピニオン型工具は、転造用工具であって、各前記突条部は、連続的に前記所定長さを有し、それぞれ円筒状に形成された押さえ部材によって、前記ピニオン型工具の両端側のそれぞれを前記棒状ワーク側に押し付けると共に、前記押さえ部材を前記ピニオン型工具の回転に同期しながら回転させる。
これにより、上述した加工装置と同様の効果を奏する。
（請求項１１）本手段に係る可変ギヤ比ラックの加工方法は、棒状ワークに可変ギヤ比のラックを加工する方法であって、周方向に形成されるピニオン歯状の複数の突条部であり、前記ラックの各歯の歯すじ長さより長い所定長さを有するようにそれぞれ形成された前記複数の突条部を有し、ピニオン型工具の軸線方向を前記棒状ワークの軸線方向に対して交差角を有するように配置される前記ピニオン型工具を用いる。
前記加工方法は、前記ピニオン型工具の軸線回りに前記ピニオン型工具を回転させ、前記ピニオン型工具と前記棒状ワークとを前記棒状ワークの軸線方向に相対移動させ、前記ピニオン型工具の回転と前記ピニオン型工具と前記棒状ワークとの相対移動との関係を前記可変ギヤ比に応じて変化させるように、前記ピニオン型工具の回転と前記相対移動とを同期して動作させる。
さらに、前記加工方法は、前記ピニオン型工具の回転と前記相対移動との同期動作、および、前記ピニオン型工具の各前記突条部が前記所定長さを有することにより、前記棒状ワークに、前記棒状ワークの軸方向に向かって前記可変ギヤ比のラックの各歯を連続的に形成する。
前記ピニオン型工具は、ブローチ加工用工具であって、各前記突条部は、前記所定長さの範囲において鋸状の複数の切刃を有する。

【図面の簡単な説明】

【0030】

【図1】ラックアンドピニオンの構成図である。

【図2】本実施形態における加工態様の斜視図である。

【図3】第一実施形態における加工装置の構成図である。

【図4】第一実施形態における棒状ワーク、ピニオン型工具および押さえ部材の移動方向を示す図である。

【図5】第一実施形態における時間経過に対する各装置の動作を示すタイムチャートである。

【図6】第二実施形態における棒状ワーク、ピニオン型工具および押さえ部材の移動方向を示す図である。

【図7】第三実施形態における加工態様の斜視図である。

【図8】第四実施形態における加工態様の斜視図である。

【図9】第四実施形態における棒状ワーク、ピニオン型工具および押さえ部材の移動方向を示す図である。

【図10】第五実施形態における棒状ワーク、ピニオン型工具および押さえ部材の移動方向を示す図である。

【図11】第六実施形態における加工態様の斜視図である。

【図12】第七実施形態における加工態様の斜視図である。

【図13】第七実施形態における棒状ワーク、ピニオン型工具および押さえ部材の移動方向を示す図である。

【図14】第八実施形態におけるピニオン型工具の拡大斜視図である。

【図15】第八実施形態における加工態様の斜視図である。

【図16】第九実施形態における棒状ワーク、ピニオン型工具および押さえ部材の移動方向を示す図である。

【図17】第九実施形態における時間経過に対する各装置の動作を示すタイムチャートである。

【図18】第十実施形態における棒状ワーク、ピニオン型工具および押さえ部材の移動方向を示す図である。

【図19】第十実施形態における時間経過に対する各装置の動作を示すタイムチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0031】

＜第一実施形態＞
（完成品としてのラックアンドピニオンの説明）
本実施形態により加工されるラックは、例えば、ステアリング装置などに適用されるラックアンドピニオンを構成する。完成品としてのラックアンドピニオンについて図１を参照して説明する。

【0032】

ピニオン１は、軸方向先端側（図１の下側）の外周面に螺旋状の複数の歯１ａを有し、軸方向基端側（図１の上側）をステアリングホイール側に連結される。つまり、ステアリングホイールの回転に伴って、ピニオン１がその軸回りに回転する。

【0033】

ラック２は、可変ギヤ比ラックであり、複数の歯２ａが形成されている。ピニオン１の軸とラック２の軸とは、図１に示すように、交差角θを有している。さらに、ラック２の各歯２ａの歯すじ方向が軸方向位置に応じて異なる。つまり、ピニオン１がラック２の軸方向中央部の歯２ａに噛み合っている状態では、ラック２の軸方向移動量が小さくなり、ピニオン１がラック２の軸方向両端部の歯２ａに噛み合っている状態では、ラック２の軸方向移動量が大きくなる。このように、ピニオン１の回転に対して、ラック２の移動量が可変となる。

【0034】

（ラックの加工の概要）
次に、図１に示すラック２の加工の概要について、図２を参照して説明する。ピニオン型工具Ｔにより、ラック２の素材としての棒状ワークＷを加工することにより、可変ギヤ比のラックの歯Ｗａを形成する。ここで、ピニオン型工具Ｔは、転造用工具であり、周方向に形成されるピニオン歯状の複数の突条部Ｔａを有する。複数の突条部Ｔａは、完成品としてのラック２の各歯２ａの歯すじ長さＬより長い所定長さを連続的に有するようにそれぞれ形成される。

【0035】

さらに、ピニオン型工具Ｔの突条部Ｔａの諸元は、図１に示す完成品としてのピニオン１と同じ諸元である。具体的には、両者において、歯厚、歯の高さ、モジュール、ピッチ角、ねじれ角などが同一である。さらに、ピニオン型工具Ｔの軸線方向Ｔ_ｘ−ｙは、棒状ワークＷの軸線方向（Ｘ軸方向）に対して交差角θを有する。この交差角θは、図１に示したように、完成品のラック２の軸とピニオン１の軸との交差角θと同一である。

【0036】

そして、ピニオン型工具Ｔをその軸線回りに回転させながら、棒状ワークＷを棒状ワークＷの軸線方向（Ｘ軸方向）に送ることにより、ピニオン型工具Ｔの各突条部Ｔａが棒状ワークＷを加工して、ラックの歯を形成する。このとき、ピニオン型工具Ｔの回転速度は、一定としながら、棒状ワークＷの送り速度は、実際のラック２の移動速度に対応するように変化させる。つまり、棒状ワークＷの送り速度は、軸方向両端部において速くし、軸方向中央部において遅くする。また、本実施形態においては、上記動作に対して、ピニオン型工具Ｔをその軸線方向へ送る動作を同期させる。

【0037】

（加工装置および加工方法の詳細）
加工装置の構成について、図３〜図５を参照して説明する。加工装置１０は、図３に示すように、棒状ワークＷと、ピニオン型工具Ｔと、押さえ部材１１と、ワーク直動装置１２と、工具回転装置１３と、工具直動装置１４と、押さえ部材用移動装置１５と、制御装置１６とを備える。

【0038】

棒状ワークＷおよびピニオン型工具Ｔは、上述したとおりである。押さえ部材１１は、図３および図４に示すように、平板状に形成されており、ピニオン型工具Ｔを挟んだ状態で棒状ワークＷに対向するように配置され、ピニオン型工具Ｔの突条部Ｔａの外面を棒状ワークＷに向かって押し付ける。つまり、押さえ部材１１は、転造する際にピニオン型工具Ｔが棒状ワークＷから離れようとする力に抗する力を発揮する。その結果、押さえ部材１１は、ピニオン型工具Ｔの突条部Ｔａを棒状ワークＷに対して確実に転写させる。ここで、押さえ部材１１は、棒状ワークＷに対する突条部Ｔａによる加工部位に対して、ピニオン型工具Ｔの径方向反対側の部位を、棒状ワークＷに向かって押し付ける。従って、押さえ部材１１は、ピニオン型工具Ｔが撓むことを抑制し、加工精度を良好にできる。

【0039】

ワーク直動装置１２は、棒状ワークＷをその軸線方向（Ｘ軸方向）に直動させる装置である。ワーク直動装置１２は、例えば、ボールねじと回転モータにより構成される場合や、リニアモータにより構成される場合がある。

【0040】

工具回転装置１３は、ピニオン型工具Ｔをその軸線回りに回転させる。工具回転装置１３は、例えば、回転モータにより構成される。本実施形態においては、工具回転装置１３は、ピニオン型工具ＴをＴ_ｘ−ｙ軸回りに回転させる。工具直動装置１４は、ピニオン型工具Ｔをその軸線方向（Ｔ_ｘ−ｙ方向）に直動させる装置である。

【0041】

押さえ部材用移動装置１５は、押さえ部材１１を所定方向に移動させる装置である。本実施形態においては、押さえ部材用移動装置１５は、押さえ部材１１を棒状ワークＷの軸線方向（Ｘ軸方向）に直動可能である。具体的には、押さえ部材１１は、棒状ワークＷの直動方向（Ｘプラス方向）とは反対方向（Ｘマイナス方向）へ直動する。

【0042】

制御装置１６は、ワーク直動装置１２、工具回転装置１３、工具直動装置１４および押さえ部材用移動装置１５を同期して動作させるように制御する。つまり、制御装置１６は、棒状ワークＷの直動と、ピニオン型工具Ｔの回転と、ピニオン型工具Ｔの直動と、押さえ部材１１の直動とを同期して動作させる。

【0043】

ここで、図３〜図５を参照して、時間経過に対する各装置１２〜１５の動作について説明する。図５の第一、第二段目に示すように、ピニオン型工具Ｔの回転速度および送り速度は、一定である。このとき、図５の第三段目に示すように、棒状ワークＷの送り速度は、棒状ワークＷの一端部付近にて所定の一定速度で移動させ、中央部付近にて一端部のときより遅くした一定速度で移動させ、他端部付近にて再び一端部と同じ一定速度で移動させる。つまり、棒状ワークＷの直動、ピニオン型工具Ｔの回転および直動の関係を可変ギヤ比に応じて変化させるように、棒状ワークＷおよびピニオン型工具Ｔを同期して動作させる。

【0044】

ここで、押さえ部材１１は、図５の第四段目に示すように、ピニオン型工具Ｔの回転速度に応じて移動させる。すなわち、本実施形態においては、押さえ部材１１は、一定速度で、Ｘマイナス方向に直動させる。詳細には、押さえ部材１１は、ピニオン型工具Ｔの突条部Ｔａの先端部のＸ軸方向成分の速度に一致するように直動する。これにより、押さえ部材１１による突条部Ｔａに対する摩耗をできるだけ少なくできる。

【0045】

以上の加工方法により、以下の効果を奏する。棒状ワークＷおよびピニオン型工具Ｔの同期動作、並びに、ピニオン型工具Ｔの各突条部Ｔａが所定長さを有することにより、棒状ワークＷに、棒状ワークＷの軸方向に向かって可変ギヤ比のラックの各歯２ａを連続的に形成することができる。つまり、棒状ワークＷとピニオン型工具Ｔの上記動作によって、各歯２ａが一度に形成される。換言すると、ピニオン型工具Ｔをその軸線方向に往復移動させる必要がない。このような動作による加工を実現することによって、実際の動作を所望のギヤ比にすることができ、かつ、実際のラックアンドピニオンの動作を円滑にすることができる。ただし、押込量（加工深さ）を段階的に複数回に分ける場合には、上記動作を複数回行うようにしてもよい。

【0046】

また、棒状ワークＷおよびピニオン型工具Ｔの動作の関係を可変ギヤ比に応じて変化させるように、棒状ワークＷおよびピニオン型工具Ｔを同期して動作させる。つまり、完成品としてのピニオン１の回転と完成品としてのラック２の移動と同様の動作を、ピニオン型工具Ｔと棒状ワークＷとに付与している。従って、高精度にラックを加工することができる。

【0047】

さらに、ピニオン型工具Ｔは、完成品のピニオン１と同じ諸元であり、交差角θは、完成品のラック軸とピニオン軸との交差角θと同一としている。このように、完成品であるラック２とピニオン１の使用態様と同一態様で加工するため、所望の可変ギヤ比ラックを加工できる。

【0048】

また、押さえ部材１１が、棒状ワークＷの軸線方向（Ｘ軸方向）に向かって直動させている。つまり、両者の駆動軸の方向を平行に形成することができる。これにより、機械構成の容易化を図ることができる。さらに、押さえ部材１１を棒状ワークＷと同方向に延びるように配置できるため、機械構成の小型化を図ることができる。

【0049】

なお、上記実施形態においては、ピニオン型工具Ｔをその軸線方向（Ｔ_ｘ−ｙ方向）に直動させたが、ピニオン型工具Ｔをその軸線方向（Ｔ_ｘ−ｙ方向）に対して動かさないようにしてもよい。この場合、ピニオン型工具Ｔの回転速度と棒状ワークＷの送り速度との関係を適宜調整する。

【0050】

＜第二実施形態＞
次に、第二実施形態の加工装置および加工方法について図６を参照して説明する。本実施形態は、第一実施形態と相違する点のみについて説明する。図６に示すように、押さえ部材１１は、一方面にラックの歯が形成されているラックとする。そして、押さえ部材１１の各歯１１ａが、ピニオン型工具Ｔの各突条部Ｔａに噛み合った状態で、各突条部Ｔａを棒状ワークＷに向かって押し付ける。そして、押さえ部材１１の送り速度は、ピニオン型工具Ｔの回転速度に同期される。

【0051】

ここで、押さえ部材１１のラックは、不変ギヤ比のラックとしてもよいし、完成品のラック２と同様の可変ギヤ比のラックとしてもよい。不変ギヤ比のラックを適用する場合には、押さえ部材１１の送り速度は、一定速度となる。このように、押さえ部材１１をラックとすることにより、ピニオン型工具Ｔに対して歯の噛み合いとなるため、ピニオン型工具Ｔを安定した状態で押し付けることができる。さらに、ピニオン型工具Ｔの長寿命化を図ることができる。

【0052】

＜第三実施形態＞
次に、第三実施形態の加工装置および加工方法について図７を参照して説明する。本実施形態は、第一実施形態と相違する点のみについて説明する。図７に示すように、押さえ部材１１は、ピニオン型工具Ｔの軸線方向（Ｔ_ｘ−ｙ方向）に直交する方向Ｐ_ｘ−yに向かって直動する。これにより、押さえ部材１１がピニオン型工具Ｔに対して滑り動作することを抑制できる。その結果、ピニオン型工具Ｔの突条部Ｔａの長寿命化を図ることができる。
また、本実施形態における押さえ部材１１を、第二実施形態における押さえ部材１１のようにラックを適用することもできる。この場合は、両者の効果を奏する。

【0053】

＜第四実施形態＞
次に、第四実施形態の加工装置および加工方法について図８および図９を参照して説明する。本実施形態は、第一実施形態と相違する点のみについて説明する。図８および図９に示すように、押さえ部材１１，１１は、それぞれ円筒状に形成される。特に、押さえ部材１１，１１の内周面は、円筒内周面形状に形成される。押さえ部材１１，１１は、ピニオン型工具Ｔの両端側それぞれの突条部Ｔａの外面を棒状ワークＷ側に押し付けると共に、ピニオン型工具Ｔの回転に同期しながら回転する。ここで、本実施形態において、図３に示す押さえ部材用移動装置１５は、各押さえ部材１１，１１を回転させる装置となる。

【0054】

そして、押さえ部材１１，１１の回転軸線は、ピニオン型工具Ｔの回転軸線Ｔ_ｘ−ｙに平行である。これにより、押さえ部材１１，１１がピニオン型工具Ｔに対して滑り動作することを抑制できる。その結果、突条部Ｔａの長寿命化を図ることができる。さらに、上記構成により、棒状ワークＷの軸方向全長に対して、押さえ部材１１，１１の長さ（外径）を小さくできる。また、押さえ部材１１，１１を回転駆動にすることで、装置構成の小型化を図ることができる。

【0055】

＜第五実施形態＞
次に、第五実施形態の加工装置および加工方法について図１０を参照して説明する。本実施形態は、第四実施形態と相違する点のみについて説明する。図１０に示すように、押さえ部材１１，１１は、円筒状に形成されている。ただし、押さえ部材１１，１１の内周面には、内歯１１ｂが形成される。そして、押さえ部材１１，１１の各歯が、ピニオン型工具Ｔの各突条部Ｔａに噛み合った状態で、各突条部Ｔａを棒状ワークＷに向かって押し付ける。従って、押さえ部材１１，１１がピニオン型工具Ｔに対して歯の噛み合いとなるため、ピニオン型工具Ｔを安定した状態で棒状ワークＷに押し付けることができる。さらに、ピニオン型工具Ｔの長寿命化を図ることができる。

【0056】

＜第六実施形態＞
次に、第六実施形態の加工装置および加工方法について図１１を参照して説明する。本実施形態は、第四実施形態と相違する点のみについて説明する。図１１に示すように、押さえ部材１１，１１の回転軸線は、棒状ワークＷの軸線方向（Ｘ軸方向）に直交する方向（Ｙ軸方向）に平行である。つまり、押さえ部材１１，１１が棒状ワークＷに平行に対向するように配置される。その結果、装置全体の小型化を図ることができる。

【0057】

＜第七実施形態＞
次に、第七実施形態の加工装置および加工方法について図１２および図１３を参照して説明する。本実施形態は、第四実施形態と相違する点のみについて説明する。図１２および図１３に示すように、押さえ部材１１は、ピニオン型工具Ｔの突条部Ｔａの外面に当接可能な凹状湾曲面１１ｃを有し、かつ、直動する棒状ワークＷに干渉しないように窓部１１ｄを有する。

【0058】

この押さえ部材１１は、棒状ワークＷに対するピニオン型工具Ｔの突条部Ｔａによる加工部位に対して、ピニオン型工具Ｔの径方向反対側（図１３の上側）の部位を、棒状ワークＷに向かって押し付ける。このとき、押さえ部材１１は、位置決めされており、ピニオン型工具Ｔが回転することに伴って、突条部Ｔａの外面を摺動させる。

【0059】

このように押さえ部材１１を位置決めするため、押さえ部材１１を安定した状態にできる。さらに、凹状湾曲面１１ｃは、加工部位に対してピニオン型工具Ｔの径方向反対側の部位を棒状ワークＷに向かって押し付ける。これらにより、押さえ部材１１がピニオン型工具Ｔを確実に押し付けることができる。

【0060】

＜第八実施形態＞
次に、第八実施形態の加工装置および加工方法について図１４および図１５を参照して説明する。本実施形態は、図１４に示すように、ピニオン型工具Ｔが、転造用工具ではなく、ブローチ加工用工具である。すなわち、ピニオン型工具Ｔの各突条部Ｔａは、鋸状の複数の切刃Ｔａ１，Ｔａ２，Ｔａ３，・・・を有する。そして、各突条部Ｔａは、第一実施形態と同様に、ラック２（図１に示す）の各歯の歯すじ長さより長い所定長さを有する。

【0061】

この場合、棒状ワークＷの直動、ピニオン型工具Ｔの回転および直動を同期させることにより、突条部Ｔａの各切刃Ｔａ１，Ｔａ２，Ｔａ３，・・・が棒状ワークＷを切削する。その結果、棒状ワークＷにラックの歯Ｗａが形成される。このとき、本実施形態においても、上記実施形態と同様に、ラックの各歯Ｗａを連続的に加工できる。

【0062】

＜第九実施形態＞
次に、第九実施形態の加工装置および加工方法について図１６および図１７を参照して説明する。本実施形態は、第八実施形態と相違する点のみについて説明する。図１６に示すように、本実施形態では、２個の可変ギヤ比のラックを同時に加工する。つまり、２個の棒状ワークＷ１，Ｗ２をピニオン型工具Ｔを挟んだ状態で配置し、２個の棒状ワークＷ１，Ｗ２に対して歯Ｗ１ａ，Ｗ２ａを形成する。

【0063】

このとき、図１７に示すように、ピニオン型工具Ｔの回転速度および送り速度は、一定とし、第一棒状ワークＷ１の送り速度と第二棒状ワークＷ２の送り速度は、最初と最後が早く、中間が遅くなるようにしている。ここで、第一棒状ワークＷ１の直動方向と第二棒状ワークＷ２の直動方向とは、図１６に示すように、逆方向である。このようにして、２個の可変ギヤ比のラックを加工する。従って、２個の可変ギヤ比のラックを同時に加工できるため、加工時間の短縮を図ることができる。

【0064】

＜第十実施形態＞
次に、第十実施形態の加工装置および加工方法について図１８および図１９を参照して説明する。本実施形態は、第九実施形態と相違する点のみについて説明する。図１８に示すように、第一棒状ワークＷ１に対して可変ギヤ比のラックを加工し、第二棒状ワークＷ２に対して不変ギヤ比のラックを加工する。このとき、図１９に示すように、ピニオン型工具Ｔの回転速度および送り速度は、一定とし、第一棒状ワークＷ１の送り速度は、最初と最後が早く、中間が遅くなるようにし、第二棒状ワークＷ２の送り速度は、一定としている。

【0065】

このように、２個の棒状ワークＷ１，Ｗ２を同時に加工する場合に、一方を可変ギヤ比のラックとし、他方を不変ギヤ比のラックとすることが可能である。つまり、ニーズに応じて、適宜加工対象を変えることができる。

【0066】

なお、上記実施形態において、ピニオン型工具Ｔは棒状ワークＷの軸線方向（Ｘ軸方向）に直動させることなく、棒状ワークＷをその軸線方向（Ｘ軸方向）に直動させた。この他に、ピニオン型工具Ｔを棒状ワークＷの軸線方向（Ｘ軸方向）に直動させて、棒状ワークＷを直動させないようにしてもよいし、両者を直動させるようにしてもよい。このとき、ピニオン型工具Ｔの回転とピニオン型工具Ｔと棒状ワークＷとの相対移動との関係を可変ギヤ比に応じて変化させるように、ピニオン型工具Ｔの回転と前記相対移動とを同期して動作させればよい。

【符号の説明】

【0067】

１：ピニオン、 １ａ：ピニオン歯、 ２：ラック、 ２ａ：ラック歯、 １０：加工装置、 １１：押さえ部材、 １１ａ：各歯、 １１ｂ：内歯、 １１ｃ：凹状湾曲面、 １２：ワーク直動装置（工具とワークとを相対移動させる手段）、 １３：工具回転装置（工具を回転させる手段）、 １４：工具直動装置（工具を直動させる手段）、 １５：押さえ部材用移動装置（押さえ部材を移動させる手段）、 １６：制御装置（同期して動作させる手段）、 Ｔ：ピニオン型工具、 Ｔａ：突条部、 Ｔａ１，Ｔａ２，Ｔａ３：切刃、 Ｗ，Ｗ１，Ｗ２：棒状ワーク、 Ｗａ，Ｗ１ａ，Ｗ２ａ：歯、 θ：交差角

【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15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】