特許 7096115 工作機械、ねじ転造工具およびねじ転造方法

(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】

(24)【登録日】2022-06-27

(45)【発行日】2022-07-05

(54)【発明の名称】工作機械、ねじ転造工具およびねじ転造方法

(51)【国際特許分類】

   B21H 3/04 20060101AFI20220628BHJP

【ＦＩ】

B21H3/04 C

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2018179514

(22)【出願日】2018-09-25

(65)【公開番号】P2020049496

(43)【公開日】2020-04-02

【審査請求日】2021-06-02

(73)【特許権者】

【識別番号】000001960

【氏名又は名称】シチズン時計株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000137856

【氏名又は名称】シチズンマシナリー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002343

【氏名又は名称】特許業務法人 東和国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】千田 国秀

【審査官】石川 健一

(56)【参考文献】

【文献】独国実用新案第２９７１７２９２（ＤＥ，Ｕ１）

【文献】米国特許第３６８１８０２（ＵＳ，Ａ）

【文献】特開昭６２－０２８０３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０３－０８１２３５（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２１Ｈ ３／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

棒状のワークを同軸上で把持して回転する主軸と、前記ワークにネジ部を形成するねじ転造工具とを備え、前記ねじ転造工具が、前記ネジ部の加工に関して、前記ワークに対して作用する状態である閉状態と非作用な状態である開状態とに切り替え可能に構成され、前記ワークを、前記ねじ転造工具と同心の状態で回転させながら、前記閉状態のねじ転造工具に挿入することによって前記ネジ部を形成する工作機械であって、
前記ねじ転造工具の前記開状態と前記閉状態との切り替えを操作する操作部と相互に係合する係合部を前記主軸側に設け、
前記係合部が、前記ワークと前記ねじ転造工具との同心の状態で前記操作部と係合可能に配置され、
前記操作部と前記係合部との係合状態で前記主軸を回転させることによって、前記ねじ転造工具の前記開状態と前記閉状態とが切り替えられる、工作機械。

【請求項2】

前記操作部が、前記主軸に向かって突出するピンからなり、
前記係合部が、前記ピンと嵌合するピン穴からなり、
前記ピンと前記ピン穴とが、前記主軸の回転軸から偏心した位置に配置されている、請求項１に記載の工作機械。

【請求項3】

前記ピンが、前記ねじ転造工具の外周面に設けられた開閉レバーに形成された、請求項２に記載の工作機械。

【請求項4】

前記ピンが、前記主軸と対向する前記ねじ転造工具の対向面に形成された、請求項２に記載の工作機械。

【請求項5】

請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の工作機械に用いる、ねじ転造工具。

【請求項6】

棒状のワークを同軸上で把持して回転する主軸と、前記ワークにネジ部を形成するねじ転造工具とを備えた工作機械において、前記ねじ転造工具が、前記ネジ部の加工に関して、前記ワークに対して作用する状態である前記ネジ部を形成する前の閉状態と、非作用な状態である前記ネジ部を形成した後の開状態とに切り替え可能に構成され、前記ワークを、前記ねじ転造工具と同心の状態で回転させながら、前記閉状態のねじ転造工具に挿入することによって前記ネジ部を形成するねじ転造方法であって、
前記ネジ部を形成するねじ転造工程の後に前記ねじ転造工具と前記ワークとを離反させる工具離反工程と、
前記工具離反工程の後に前記ネジ部が形成された前記ワークを切り落とすワーク突っ切り工程と、
前記ワーク突っ切り工程の後に前記ねじ転造工具と前記主軸とを接近移動させて、前記ねじ転造工具の前記開状態と前記閉状態との切り替えを操作する操作部と該操作部と相互に係合する前記主軸側に設けられた係合部とを相互に係合させる係合工程と、
前記係合工程の後に前記ねじ転造工具を前記開状態から前記閉状態へ前記主軸を回転させることによって切り替える工具閉工程とを備えている、ねじ転造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、工作機械、ねじ転造工具およびねじ転造方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、工作機械のタレットに装着するねじ転造ヘッドとして、パレットに取り付けられた平板状のワークに対して雄ネジを形成するものが知られている（例えば、特許文献１）

【0003】

また、タレットに装着するねじ転造ヘッドのうち、丸棒状のワークに対して雄ネジを形成するねじ転造ヘッドとして、図７に示すねじ転造工具５００が知られている。
転造工具５００は、雄ネジ部を形成する際にワークと当接するロール５１０と、クラッチを開放してワークとロール５１０との当接を解除するクラッチ機構と、クラッチを閉じて雄ネジ部を形成する際にワークとロール５１０とを当接させるハンドル５２０とを備えている。

【0004】

このねじ転造工具５００を用いてワークに雄ネジ部を形成する場合、クラッチを閉じた状態（閉状態）で、前記ワークを、前記ねじ転造工具５００と同心の状態で回転させ、ねじ転造工具５００をワークに向けて直線移動することで、前記閉状態のねじ転造工具５００にワークを挿入すると、ワークとロール５１０とが当接し、ワークに雄ネジ部が形成される。
そして、所定長さに亘って雄ネジ部が形成された段階でクラッチが自動的に開放され（開状態）、ワークとロール５１０との当接が解除され、ワークをねじ転造工具５００から取り出すことができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開昭６２－２８０３７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

このようなねじ転造工具５００において、閉状態から開状態になった後、再度閉状態に戻すためにはハンドル５２０を都度手動で操作する必要があるため、この度重なる手動操作が面倒であり、ねじ転造加工の効率化が望めないという問題があった。

【0007】

そこで、本発明は、前述したような従来技術の問題を解決するものであって、すなわち、本発明の目的は、開状態から閉状態への切替を自動的に行えるねじ転造工具およびこれを備える工作機械を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、第１に、棒状のワークを同軸上で把持して回転する主軸と、前記ワークにネジ部を形成するねじ転造工具とを備え、前記ねじ転造工具が、前記ネジ部の加工に関して、前記ワークに対して作用する状態である閉状態と非作用な状態である開状態とに切り替え可能に構成され、前記ワークを、前記ねじ転造工具と同心の状態で回転させながら、前記閉状態のねじ転造工具に挿入することによって前記ネジ部を形成する工作機械であって、前記ねじ転造工具の前記開状態と前記閉状態との切り替えを操作する操作部と相互に係合する係合部を前記主軸側に設け、前記係合部が、前記ワークと前記ねじ転造工具との同心の状態で前記操作部と係合可能に配置され、前記操作部と前記係合部との係合状態で前記主軸を回転させることによって、前記ねじ転造工具の前記開状態と前記閉状態とが切り替えられることを特徴とする。

【0009】

第２に、前記操作部が、前記主軸に向かって突出するピンからなり、前記係合部が、前記ピンと嵌合するピン穴からなり、前記ピンと前記ピン穴とが、前記主軸の回転軸から偏心した位置に配置されていることを特徴とする。

【0010】

第３に、前記ピンが、前記ねじ転造工具の外周面に設けられた開閉レバーに形成されたことを特徴とする。

【0011】

第４に、前記ピンが、前記主軸と対向する前記ねじ転造工具の対向面に形成されたことを特徴とする。

【0012】

第５に、上記いずれかの工作機械に用いるねじ転造工具であることを特徴とする。

【0013】

第６に、棒状のワークを同軸上で把持して回転する主軸と、前記ワークにネジ部を形成するねじ転造工具とを備えた工作機械において、前記ねじ転造工具が、前記ネジ部の加工に関して、前記ワークに対して作用する状態である前記ネジ部を形成する前の閉状態と、非作用な状態である前記ネジ部を形成した後の開状態とに切り替え可能に構成され、前記ワークを、前記ねじ転造工具と同心の状態で回転させながら、前記閉状態のねじ転造工具に挿入することによって前記ネジ部を形成するねじ転造方法であって、前記ネジ部を形成するねじ転造工程の後に前記ねじ転造工具と前記ワークとを離反させる工具離反工程と、前記工具離反工程の後に前記ネジ部が形成された前記ワークを切り落とすワーク突っ切り工程と、前記ワーク突っ切り工程の後に前記ねじ転造工具と前記主軸とを接近移動させて、前記ねじ転造工具の前記開状態と前記閉状態との切り替えを操作する操作部と該操作部と相互に係合する前記主軸側に設けられた係合部とを相互に係合させる係合工程と、前記係合工程の後に前記ねじ転造工具を前記開状態から前記閉状態へ前記主軸を回転させることによって切り替える工具閉工程とを備えていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0014】

本発明は、複数個のワークのそれぞれに対してネジ部を形成する場合において、１個のワークに対してネジ部の形成が終わった段階で、ねじ転造工具の開状態から閉状態への切替を自動的に行えることが可能となるため、ねじ転造加工の効率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の第１実施例である工作機械を示す斜視図。

【図2】本発明の第１実施例である主軸の正面図。

【図3A】本発明の第１実施例であるねじ転造工具を示す斜視図。

【図3B】本発明の第１実施例であるねじ転造工具を示す正面図。

【図4A】ワークに雄ネジ部を加工する手順を示す図。

【図4B】ワークに雄ネジ部を加工する手順を示す図。

【図4C】ワークに雄ネジ部を加工する手順を示す図。

【図4D】ワークを突っ切る手順を示す図。

【図4E】ねじ転造工具を閉状態にする手順を示す図

【図4F】ねじ転造工具を閉状態にする手順を示す図

【図4G】ねじ転造工具を閉状態にする手順を示す図

【図5】本発明の第２実施例であるねじ転造工具を示す斜視図。

【図6】本発明の第３実施例であるねじ転造工具を示す斜視図。

【図7】従来のねじ転造工具を示す斜視図。

【発明を実施するための形態】

【0016】

本発明は、棒状のワークを同軸上で把持して回転する主軸と、ワークにネジ部を形成するねじ転造工具とを備え、ねじ転造工具が、ネジ部の加工に関して、ワークに対して作用する状態である閉状態と非作用な状態である開状態とに切り替え可能に構成され、ワークを、ねじ転造工具と同心の状態で回転させながら、閉状態のねじ転造工具に挿入することによってネジ部を形成する工作機械であって、ねじ転造工具の開状態と閉状態との切り替えを操作する操作部と相互に係合する係合部を主軸側に設け、係合部が、ワークとねじ転造工具との同心の状態で操作部と係合可能に配置され、操作部と係合部との係合状態で主軸を回転させることによって、ねじ転造工具の開状態と閉状態とが切り替えられることにより、ワークに対する開状態から閉状態への切替を自動的に行えるものであれば、その具体的な実施態様は、如何なるものであっても構わない。

【実施例1】

【0017】

以下、図１乃至図４Ｇに基づいて、本発明の第１実施例である工作機械１００について説明する。

【0018】

まず、図１および図２に基づいて、本発明の第１実施例である工作機械１００の概要について説明する。
図１は本発明の第１実施例である工作機械を示す斜視図であり、図２は本発明の第１実施例である主軸の正面図である。

【0019】

工作機械１００は、丸棒状のワークＷを把持して回転する主軸１１０と、この主軸１１０に対向配置されたタレット１２０とを備えている。
主軸１１０とタレット１２０とは、制御装置によって制御されている。

【0020】

主軸１１０は、図２に示す回転軸Ｏｓを中心に回転する。
主軸１１０には、主軸１１０と同心でチャックが設けられている。
ワークＷは、チャックによって把持されている。
主軸１１０の回転軸Ｏｓと、ワークＷの回転軸とは一致する。
また、主軸１１０には、正面視で円形のピン穴１１１が形成されている。
このピン穴１１１の中心軸Ｃｓは、その軸線方向が主軸１１０の回転軸Ｏｓの軸線方向と同じで、回転軸Ｏｓから距離Ｌｓだけ離間している。

【0021】

タレット１２０は正面視において八角形状であり、その旋回軸の軸線方向は主軸１１０の回転軸Ｏｓの軸線方向と同じである。
また、タレット１２０には、主軸１１０に把持されたワークＷを加工する工具が着脱可能に装着されている。
本実施例では、工具として、ねじ転造工具１３０が装着されている。

【0022】

次に、図３Ａおよび図３Ｂに基づいて、ねじ転造工具について説明する。
図３Ａは本発明の第１実施例であるねじ転造工具を示す斜視図であり、図３Ｂは本発明の第１実施例であるねじ転造工具を示す正面図である。

【0023】

ねじ転造工具１３０は、ワークに雄ネジ部を形成する際にワークと当接する３個のロール１３１と、クラッチを開放してワークとロール１３１との当接を解除するクラッチ機構と、ワークに雄ネジ部を形成しない開状態からクラッチを閉じてワークに雄ネジ部を形成可能な閉状態へ切り替える開閉レバー１３２とを有した従来公知の構造である。

【0024】

開閉レバー１３２は、ねじ転造工具１３０の外周面に設けられている。
そして、開閉レバー１３２の主軸１１０と対向する面には、主軸１１０に向かって突出する円柱状のピン１３２ａが形成されている。
このピン１３２ａの中心軸Ｃｔは、その軸線方向がねじ転造工具１３０の回転軸Ｏｔの軸線方向と同じで、回転軸Ｏｔから距離Ｌｔだけ偏心した位置に配置されている。
また、ピン１３２ａの直径φｔは主軸１１０のピン穴１１１の直径φｓよりもやや小さくなっており、主軸１１０の回転軸Ｏｓからピン穴１１１の中心軸Ｃｓまでの距離Ｌｓとねじ転造工具１３０の回転軸Ｏｔからピン１３２ａの中心軸Ｃｔまでの距離Ｌｔとはほぼ等しくなっている。
これにより、ピン１３２ａは、ピン穴１１１に嵌合自在となっている。

【0025】

次に図４Ａ乃至図４Ｇに基づいて、ワークに対するねじ転造方法について説明する。
図４Ａ乃至図４Ｃはワークに雄ネジ部を加工する手順を示す図であり、図４Ｄはワークを突っ切る手順を示す図であり、図４Ｅ乃至図４Ｇはねじ転造工具を閉状態にする手順を示す図である。

【0026】

ワークＷに雄ネジ部を形成する際、まず図４Ａに示すように、主軸１１０の回転軸Ｏｓとねじ転造工具１３０の回転軸Ｏｔとを一致させる。
そして、主軸１１０を回転してワークＷを回転させる。
この状態でタレット１２０を主軸１１０に向けて直線移動させることで、ねじ転造工具１３０が主軸１１０に向けて直線移動する。
なお、このとき、ねじ転造工具１３０はワークＷに対して作用する閉状態になっており、開閉レバー１３２の位置はＡ（図３Ｂ参照）となっている。

【0027】

ねじ転造工具１３０を主軸１１０に向けて直線移動させていくと、ねじ転造工具１３０が閉状態であるため、ワークＷが閉状態のねじ転造工具１３０に挿入され、ロール１３１がワークＷと当接して雄ネジ部が形成されていく（ねじ転造工程）。
ねじ転造工具１３０の直線移動が進み、ワークＷへの雄ネジ部の形成が完了すると、従来と同様にねじ転造工具１３０が自動的にワークＷに対して作用しない非作用な開状態になる（図４Ｂ）。
ねじ転造工具１３０が開状態になると、開閉レバー１３２が図３に示すＡの位置からＢの位置へと回転軸Ｏｔに対して回動する。

【0028】

ねじ転造工具１３０が開状態になった後、主軸１１０の回転を止める。
そして、タレット１２０を主軸１１０（回転軸Ｏｓ）の軸線方向に沿って主軸１１０から離反する方向に移動させ、ねじ転造工具１３０をワークＷから離反させる（工具離反工程；図４Ｃ）。

【0029】

ねじ転造工具１３０がワークＷから十分に離反した後、図４Ｄに示すように、主軸１１０を回転させつつ突っ切り工具ＴをワークＷの軸線に垂直な方向に突っ切るように移動させ、ワークＷを主軸１１０から切り落とす（ワーク突っ切り工程）。

【0030】

ワークＷを主軸１１０から切り落とした後、主軸１１０を回転させて主軸１１０のピン穴１１１の中心軸Ｃｓとねじ転造工具１３０のピン１３２ａの中心軸Ｃｔとを一致させる（図４Ｅ）。

【0031】

この状態でタレット１２０を主軸１１０（回転軸Ｏｓ）の軸線方向に沿って主軸１１０に近接する方向に接近移動させ、ねじ転造工具１３０を主軸１１０に向けて接近移動させて、ねじ転造工具１３０のピン１３２ａを主軸１１０のピン穴１１１に挿入する（図４Ｆ）。
これにより、ねじ転造工具１３０の開状態と閉状態との切り替えを操作する操作部となるピン１３２ａと、係合部となるピン穴１１１とが相互に係合される（係合工程）。

【0032】

この状態で、主軸１１０を所定角度だけ回転させて、ねじ転造工具１３０の開閉レバー１３２の位置をＢからＡにする（図４Ｇ）。
これにより、ねじ転造工具１３０が、開状態から閉状態へ切り替えられる（工具閉工程）。
なお、本実施例において、主軸１１０を時計回りに回転させることによりねじ転造工具１３０は閉状態に切り替えられるが、工具閉工程における主軸１１０の回転方向はねじ転造工具１３０に応じて、反時計回りであってもよい。

【0033】

この状態で、ねじ転造工具１３０を主軸１１０から離反させて、ワークＷを主軸１１０から繰り出す。

【0034】

以上説明したように、主軸１１０とねじ転造工具１３０とが、ピン１３２ａとピン穴１１１を介して係合した状態で主軸１１０がねじ転造工具１３０を操作することで、ワークＷに雄ネジ部を形成しない開状態からワークＷに雄ネジ部を形成可能な閉状態へ切り替えられる。

【0035】

なお、ピン１３２ａとピン穴１１１が係合した状態で主軸１１０の回転を固定し、タレット１２０の移動によりねじ転造工具１３０を主軸１１０に対して回転させることによって、相対的に主軸１１０をねじ転造工具１３０に対して回転させ、ねじ転造工具１３０を開状態から閉状態に切り替えてもよい。

【0036】

上述した本発明の第１実施例である工作機械１００によれば、複数個のワークＷのそれぞれに対して雄ネジ部ＥＴを形成する場合において、１個のワークＷに対して雄ネジ部ＥＴの形成が終わった段階で、ワークＷに対する開状態から閉状態への切替を自動的に行えることが可能となるため、ワークＷに対するねじ転造加工の効率を向上させることができる。

【0037】

また、距離Ｌｓ分だけねじ転造工具１３０に加えるトルクを大きくできるため、主軸１１０によって、比較的低トルクでねじ転造工具１３０の状態を切り替えることができることができる。

【0038】

また、突っ切り工程後に、主軸１１０がねじ転造工具１３０に近接して、ねじ転造工具１３０を開状態から閉状態に切替操作するため、切削工具とピン１３２ａとの接触を回避することができる。
なお、ねじ転造工具１３０をワークＷから離反させる際、タレット１２０を主軸１１０（回転軸Ｏｓ）の軸線方向に直交する方向に沿って移動させることもできる。

【実施例2】

【0039】

次に、本発明の第２実施例であるねじ転造工具を示す斜視図である図５に基づいて本発明の第２実施例であるねじ転造工具２３０について説明する。
第２実施例のねじ転造工具２３０は、第１実施例のねじ転造工具１３０における開閉レバー１３２の内部構造を変更したものであり、多くの要素について第１実施例のねじ転造工具１３０と共通するので、共通する事項については詳しい説明を省略し、下２桁が共通する２００番台の符号を付すのみとする。

【0040】

図５に示すように、開閉レバー２３２は、主軸１１０のピン穴１１１に挿入されるピン２３２ａと、ピン２３２ａを収容する側面視Ｌ字状で中空のハウジング２３２ｂと、ハウジング２３２ｂ内に挿入されてピン２３２ａを付勢するバネ２３２ｃと、ハウジング２３２ｂに螺合されてバネ２３２ｃを固定する封止栓２３２ｄとを備えている。
このように開閉レバー２３２が構成されていることにより、ピン２３２ａが前後方向に移動可能となり、バネ２３２ｃが収縮してピン２３２ａが後退するため、ピン２３２ａの損傷を防ぐことができる。

【実施例3】

【0041】

次に、本発明の第３実施例であるねじ転造工具を示す斜視図である図６に基づいて本発明の第３実施例であるねじ転造工具３３０について説明する。
第３実施例のねじ転造工具３３０は、第１実施例のねじ転造工具１３０におけるピン１３２ａの位置を変更したものであり、多くの要素について第１実施例のねじ転造工具１３０と共通するので、共通する事項については詳しい説明を省略し、下２桁が共通する３００番台の符号を付すのみとする。

【0042】

図６に示すように、ねじ転造工具３３０では、ワークＷに雄ネジ部ＥＴを形成する際に主軸１１０と対向する対向面３３３にピン３３３ａが設けられている。

【0043】

上述した本発明の第３実施例であるねじ転造工具３３０によれば、ピンをねじ転造工具の側方に設けた場合に比べてねじ転造工具の中心軸からピンの中心軸までの距離を短くすることができるため、比較的小径な主軸であってもワークＷに対する開状態から閉状態への切替を行うことが可能となる。

【符号の説明】

【0044】

１００ ・・・ 工作機械
１１０ ・・・ 主軸
１１１ ・・・ ピン穴（係合部）
１２０ ・・・ タレット
１３０、 ２３０、 ３３０ ・・・ ねじ転造工具
１３１、 ３３１ ・・・ ロール
１３２、 ２３２ ・・・ 開閉レバー
１３２ａ、２３２ａ、 ・・・ ピン（操作部）
２３２ｂ ・・・ ハウジング
２３２ｃ ・・・ バネ
２３２ｄ ・・・ 封止栓
３３３ ・・・ 対向面
３３３ａ ・・・ ピン（操作部）
５００ ・・・ ねじ転造工具
５１０ ・・・ ロール
５２０ ・・・ ハンドル
Ｗ ・・・ ワーク
ＥＴ ・・・ 雄ネジ部（ネジ部）
Ｔ ・・・ 突っ切り工具
Ｏｓ ・・・ 主軸の回転軸
Ｃｓ ・・・ ピン穴の長手方向の中心軸
φｓ ・・・ ピン穴の直径
Ｌｓ ・・・ 回転軸から中心軸までの距離
Ｏｔ ・・・ ねじ転造工具の回転軸
Ｃｔ ・・・ ピンの長手方向の中心軸
φｔ ・・・ ピンの直径
Ｌｔ ・・・ 回転軸から中心軸までの距離

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図4D】

【図4E】

【図4F】

【図4G】

【図5】

【図6】

【図7】