JP2001193823A - 外歯を有する成形品及びその成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 外歯を効率良くしかも強度の低下を招くこと
なく高精度に成形する。 【解決手段】 セット台１にセットされた被加工物Ｂを
セット台１の回転軸心Ｙ１回りの回転動作により回転さ
せ、型ローラ１２を被加工物Ｂに接近するようその回転
軸心Ｙ２と直交する方向に移動させて被加工物Ｂの外周
に被加工物Ｂの回転を停止させることなく連続して各歯
部成形部１５ａ，１６ａ，１７ａ，１８ａを歯丈の低い
方から高い方へと順に圧接させ、上記被加工物Ｂの回転
力を型ローラ１２に伝達して型ローラ１２を回転させな
がら各歯部成形部１５ａ，１６ａ，１７ａ，１８ａで被
加工物Ｂの外周に複数の所定形状の歯部を段階的に成形
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ギヤ等外歯を有
する成形品及びその成形方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ギヤ等外歯を有する成形品の
成形方法として、鍛造ブランク材等の被加工物を切削加
工したり、あるいは鍛造成形することで歯部を成形する
方法がある。前者の切削加工の場合は、加工速度が遅
く、また、切削加工後に歯部の面粗度を良くするために
研磨工程を必要とし、成形に時間が掛かるという欠点を
有している。後者の鍛造成形の場合は、莫大な設備投資
や金型製作の困難性、さらには金型の寿命及び成形性を
良くするためのボンデライト等の潤滑剤による作業環境
の悪化等の問題が生ずる。

【０００３】一方、独国特許第１９６１３４５７号の明
細書及び図面に開示されているように、歯丈が回転軸心
方向に４段階にわたって変化して次第に外径が大きくな
る４つの歯部成形部が外周に形成された型ローラを備え
た外歯成形装置を用いて外歯を成形する方法がある。こ
の成形方法では、型ローラの各歯部成形部を回転する被
加工物の外周に歯丈の低い方から高い方へと順に圧接さ
せ、被加工物の回転力を型ローラに伝達して型ローラを
回転させながら各歯部成形部で被加工物の外周に複数の
所定形状の歯部を段階的に成形するようになっている。
そして、この成形方法によれば、塑性変形により歯部を
成形するため、上述の如き切削加工時の欠点は生じず、
また、型ローラは比較的製作が容易でかつ安価であるた
め、上述の如き鍛造成形時の問題も生じない。なお、こ
のように所定形状の歯部（所定深さの歯溝）を成形する
のに成形工程を４段階に分けて少しずつ行うのは、一気
に１工程で行うと肉のはみ出しや食い込みが生じてきれ
いな歯形ができないからである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の公報
例の成形方法に用いる型ローラでは、各歯部成形部の歯
丈を回転軸心方向に４段階にわたって変化させるため
に、回転中心から歯底面までの距離を同じにし、かつ回
転中心から各歯部成形部の歯先面までの距離を回転軸心
方向に４段階にわたって変化させている。つまり、歯先
面の外径が４段階に異なって段差が生じている。

【０００５】このため、１段階目の歯部成形が終わって
２段階目の歯部成形に移行する際、このままの状態で移
行すると、２段階目の歯部成形部が１段階目の歯部成形
部よりも出っ張っているため引っ掛かって移行できない
事態が生ずる。したがって、被加工物の回転を一旦停止
させて型ローラを段差分だけ後退させる必要がある。こ
のように回転・停止を繰り返すことは、非常に時間の無
駄であり、歯部成形効率が悪くなる。

【０００６】また、上記の公報例の成形方法では、被加
工物及び型ローラを回転させながら成形する方法である
ため、成形される歯部の噛合面である両側面に対して型
ローラの歯部成形部の当たりが均等になり難く、歯部の
噛合面で成形精度にムラが生じ易い。このことは、高精
度が要求される歯車等においては由々しき問題である。
このムラを解消するためには、歯部を切削加工により仕
上げる必要があるが、この方法では、成形過程で歯形に
沿って形成されている金属組織のフローラインが切断さ
れてしまい、強度低下を招くことになる。

【０００７】この発明はかかる点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、外歯を効率良くしか
も強度の低下を招くことなく高精度に成形しようとする
ことにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明は、上記の公報例の如く被加工物（金属素
材）及び型ローラを回転させる回転成形に加えて冷間圧
縮成形を採用することと、型ローラの歯部成形部の構造
が上記の公報例と逆になっている外歯成形装置を用いて
装置を停止させることなく一気に外歯を成形することを
特徴とする。

【０００９】具体的には、この発明は、外歯を有する成
形品及びその成形方法を対象とし、そのうち、請求項
１，２に記載の発明は、前者の外歯を有する成形品に関
するものであり、請求項３〜６に記載の発明は、後者の
成形方法に関するものであり、それぞれ次のような解決
手段を講じた。

【００１０】すなわち、請求項１に記載の発明は、外周
に複数の歯部が成形された外歯を有する成形品におい
て、上記各歯部は、歯丈が回転軸心方向に次第に高くな
っている複数の歯部成形部が外周に列設された型ローラ
を、回転する金属素材の外周に上記各歯部成形部を歯丈
の低い方から高い方へと順に圧接させ、上記金属素材の
回転力を型ローラに伝達して型ローラを回転させること
で上記各歯部成形部で上記金属素材の外周に段階的に成
形された後、冷間圧縮加工により圧縮成形されているこ
とを特徴とする。

【００１１】上記の構成により、請求項１に記載の発明
では、回転成形により歯部の噛合面で成形精度にムラが
生じていても、この成形ムラは次工程である冷間圧縮工
程で修正されて歯部が高精度に仕上げられる。しかも、
この修正は冷間圧縮加工によるため、金属組織のフロー
ラインが切断されず強度が確保される。

【００１２】請求項２に記載の発明は、請求項１記載の
発明において、成形品は、スパーギヤ、ヘリカルギヤ、
スプロケットホィール又はスプライン軸であることを特
徴とする。

【００１３】上記の構成により、請求項２に記載の発明
では、成形品の対象が具体化される。

【００１４】請求項３に記載の発明は、被加工物がセッ
トされ回転軸心回りに回転してこの被加工物を回転させ
るセット台と、上記セット台に並設されこのセット台の
回転軸心と平行な回転軸心回りに回転するとともにこれ
ら回転軸心と直交する方向に移動する型ローラとを備
え、複数の歯部成形部が上記型ローラの外周に回転軸心
方向に列設され、全ての歯部成形部において回転中心か
ら歯先面までの距離が同じであり、かつ回転中心から歯
底面までの距離が回転軸心方向に複数段階にわたって次
第に短くなって各歯部成形部の歯丈が回転軸心方向に次
第に高くなっている外歯成形装置を用意し、上記外歯成
形装置のセット台にセットされた被加工物をセット台の
回転軸心回りの回転動作により回転させ、上記型ローラ
を上記被加工物に接近するようその回転軸心と直交する
方向に移動させて被加工物の外周に被加工物の回転を停
止させることなく連続して上記各歯部成形部を歯丈の低
い方から高い方へと順に圧接させ、上記被加工物の回転
力を型ローラに伝達して型ローラを回転させながら上記
各歯部成形部で上記被加工物の外周に複数の所定形状の
歯部を段階的に成形することにより、外周に複数の歯部
が成形された外歯を有する成形品を得ることを特徴とす
る。

【００１５】上記の構成により、請求項３に記載の発明
では、被加工物がセットされたセット台を回転軸心回り
に回転させ、型ローラを回転軸心と直交する方向に移動
させて歯丈が最も低い１段階目の歯部成形部を上記被加
工物の外周に圧接させると、被加工物の回転力が上記型
ローラに伝達され、型ローラが回転しながら上記１段階
目の歯部成形部で被加工物の外周にその歯部成形部に対
応した歯部が成形される。その後、歯丈がその次に低い
２段階目の歯部成形部を上記被加工物の外周に圧接させ
る際、この２段階目の歯部成形部と１段階目の歯部成形
部とは回転中心から歯部成形部の歯先面までの距離が同
じ、つまり最外径が同じであることから、２段階目の歯
部成形部が１段階目の歯部成形部よりも出っ張っている
ため引っ掛かって移行できないという事態が生じず、よ
って、２段階目の歯部成形部を被加工物に対応させる際
に移動をスムーズに行わせるために型ローラを僅かに後
退させるだけでよい。したがって、上記被加工物の回転
を停止させることなく回転させたままで型ローラの回転
軸心方向への移動が可能であり、２段階目の歯部成形部
が速やかに被加工物に対応する。上記と同様の動作を歯
丈が最も高い最終段階の歯部成形部まで繰り返し、被加
工物の外周に複数の所定形状の歯部が段階的に成形され
る。

【００１６】このように、被加工物の回転を停止させる
ことなく、連続して複数段階の歯部成形部で歯部が成形
され、回転・停止を繰り返す場合に比べて歯部成形時間
が短縮されて歯部成形効率が向上する。

【００１７】請求項４に記載の発明は、請求項３に記載
の発明において、被加工物の外周に複数の所定形状の歯
部を段階的に成形した後、上記歯部を冷間圧縮加工によ
り圧縮成形して仕上げることを特徴とする。

【００１８】上記の構成により、請求項４に記載の発明
では、上記請求項１で述べた如く歯部噛合面に成形ムラ
がなく高精度で、かつ金属組織のフローラインが切断さ
れない高強度の成形品が得られる。

【００１９】請求項５に記載の発明は、被加工物がセッ
トされ回転軸心回りに回転してこの被加工物を回転させ
るセット台と、上記セット台に並設されこのセット台の
回転軸心と平行な回転軸心回りに回転するとともにこれ
ら回転軸心と直交する方向に移動する型ローラとを備
え、複数の歯部成形部が上記型ローラの外周に回転軸心
方向に列設され、全ての歯部成形部において回転中心か
ら歯底面までの距離が同じであり、かつ回転中心から歯
先面までの距離が回転軸心方向に複数段階にわたって次
第に長くなって各歯部成形部の歯丈が回転軸心方向に次
第に高くなっている外歯成形装置を用意し、上記外歯成
形装置のセット台にセットされた被加工物をセット台の
回転軸心回りの回転動作により回転させ、上記型ローラ
を上記被加工物に接近するようその回転軸心と直交する
方向に移動させて被加工物の外周に被加工物の回転を停
止させることなく連続して上記各歯部成形部を歯丈の低
い方から高い方へと順に圧接させ、上記被加工物の回転
力を型ローラに伝達して型ローラを回転させながら上記
各歯部成形部で上記被加工物の外周に複数の所定形状の
歯部を段階的に成形することにより、外周に複数の歯部
が成形された外歯を有する成形品を得、その後、上記各
歯部を冷間圧縮加工により圧縮成形して仕上げることを
特徴とする。

【００２０】請求項５に記載の発明は、上記請求項４と
同様に、歯部噛合面に成形ムラがなく高精度で、かつ金
属組織のフローラインが切断されない高強度の成形品が
得られる。

【００２１】請求項６に記載の発明は、請求項３又は５
に記載の発明において、被加工物は、スパーギヤ、ヘリ
カルギヤ、スプロケットホィール又はスプライン軸を成
形するための金属素材であることを特徴とする。

【００２２】上記の構成により、請求項６に記載の発明
では、上記請求項２で述べた如く成形品としての対象が
具体化される。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて図面に基づいて説明する。

【００２４】図１はこの発明の外歯を有する成形品を成
形するために用いられる外歯成形装置を概略的に示す。
まず、外歯成形装置の構成について説明する。

【００２５】同図中、１は受け治具２と押さえ治具３と
からなるセット台であり、このセット台１の上記受け治
具２は、装置ベース側固定部Ａ１に据え付けられた駆動
モータ４の出力軸に駆動連結され、上記押さえ治具３
は、上記装置ベース側固定部Ａ１上方の上方固定部Ａ２
に設置された第１流体圧シリンダ５の下方に延びるピス
トンロッド５ａ先端にベアリング６を介して連結されて
いる。そして、上記受け治具２に被加工物Ｂを載置し、
第１流体圧シリンダ５の伸長作動により上記押さえ治具
３を下降させて被加工物Ｂを動かないように押さえ付け
てセット台１にセットし、この状態でセット台１を上記
駆動モータ４の正逆回転駆動により鉛直方向に延びる回
転軸心Ｙ１回りに正逆回転させることで被加工物Ｂを正
逆回転させるようになっている。この実施の形態では、
被加工物Ｂが外周に複数の歯部Ｔを有するスパーギヤＧ
（図８（ｂ）参照）のブランク材（図８（ａ）参照）で
ある場合を示す。

【００２６】上記セット台１の側方には、支柱７が装置
ベース側移動部Ａ３に立設され、この支柱７は、装置側
方固定部Ａ４に設置された第２流体圧シリンダ８の水平
に延びるピストンロッド８ａ先端に連結されている。上
記支柱７には上下方向に延びるガイドレール９が取り付
けられ、このガイドレール９には、コの字形の支持部材
１０の基端がスライダ１１を介して昇降可能に連結され
ている。この支持部材１０の二股に分かれた先端側に
は、型ローラ１２が上下方向に延びる回転軸１３に上記
セット台１の回転軸心Ｙ１と平行な回転軸心Ｙ２回りに
回転自在に取り付けられて上記セット台１に並設され、
この型ローラ１２は、上記第２流体圧シリンダ８の伸縮
作動により上記回転軸心Ｙ１，Ｙ２と直交する方向に移
動するようになっており、第２流体圧シリンダ８の伸長
作動により装置ベース側移動部Ａ３ごとセット台２に接
近して被加工物Ｂに圧接され、被加工物Ｂの回転力が伝
達されることで回転するようになっている。この型ロー
ラ１２は、上記装置ベース側移動部Ａ３に設置された第
３流体圧シリンダ１４の上方に延びるピストンロッド１
４先端に上記スライダ１１を介して連結され、この第３
流体圧シリンダ１４の伸縮作動によりガイドレール９に
沿って上記回転軸心Ｙ１，Ｙ２方向に移動するようにな
っている。

【００２７】図７（ａ），（ｂ）に拡大詳示するよう
に、上記型ローラ１２の外周には、歯丈（歯溝）が回転
軸心Ｙ２方向下方に４段階にわたって変化して次第に高
くなる（深くなる）４つの歯部成形部１５ａ，１６ａ，
１７ａ，１８ａが形成され、型ローラ１２はこれら各歯
部成形部１５ａ，１６ａ，１７ａ，１８ａごとに分割さ
れた４個のローラ構成部材１５，１６，１７，１８を組
み付けて構成されている。なお、型ローラ１２は、上述
の如き分割タイプ以外に、図７（ｃ）に示すような一体
物で構成されていてもよい。この発明の特徴として、上
記型ローラ１２は、全ての歯部成形部１５ａ，１６ａ，
１７ａ，１８ａにおいて回転軸心Ｙ２から歯先面までの
距離が同じであり、かつ回転軸心Ｙ２から歯底面までの
距離が回転軸心Ｙ２方向下方に４段階にわたって次第に
短くなって各歯部成形部１５ａ，１６ａ，１７ａ，１８
ａの歯丈が回転軸心Ｙ２方向に次第に高くなっており、
歯部成形時、上記被加工物Ｂの回転を停止させることな
く連続して各歯部成形部１５ａ，１６ａ，１７ａ，１８
ａを歯丈の低い方から高い方へと順に圧接させるように
構成されている。図７（ｃ）の一体物の型ローラ１２の
場合も、同様にローラ本体１２ａの外周に歯丈（歯溝）
が回転軸心方向下方に４段階にわたって変化して次第に
高くなる（深くなる）４つの歯部成形部１２ｂ，１２
ｃ，１２ｄ，１２ｅが形成されている。

【００２８】そして、上記セット台１に被加工物Ｂをセ
ットし、セット台１を駆動モータ４の起動により回転軸
心Ｙ１回りに回転させることで被加工物Ｂを回転させ、
この状態で、上記型ローラ１２を第３流体圧シリンダ１
４の収縮作動により上方から下降させて歯丈の最も低い
歯部成形部１５ａを上記被加工物Ｂの外周に対応させ
る。続いて、上記型ローラ１２を第２流体圧シリンダ８
の伸長作動により装置ベース側移動部Ａ３ごと被加工物
Ｂに接近するようその回転軸心Ｙ２と直交する方向に移
動させて被加工物Ｂの外周に上記歯部成形部１５ａを圧
接させる。これにより、上記被加工物Ｂの回転力が型ロ
ーラ１２に伝達されて型ローラ１２が回転しながら上記
歯部成形部１５ａで上記被加工物Ｂの外周にこの歯部成
形部１５ａに対応する歯丈の最も低い複数の歯部を成形
する。この操作を歯丈の低い方から高い方へと順に繰り
返すことで被加工物Ｂの外周に各歯部成形部１５ａ，１
６ａ，１７ａ，１８ａで歯丈の異なる歯部（図３〜６の
各（ｃ）参照）を段階的に成形し、図８（ｂ）に示すよ
うな所定形状の歯部Ｔを有する完成品としてのスパーギ
ヤＧを成形する。

【００２９】次に、上述の如く構成された外歯成形装置
を用いて被加工物Ｂの外周に歯部Ｔを成形してスパーギ
ヤＧを得る要領について図２〜６に基づき説明する。

【００３０】（１） 図２は前回の成形作業を終えて歯
部Ｔが成形された完成品としてのスパーギヤＧを取り外
した直後の状態を示し、セット台１の押さえ治具３は受
け治具２の上方に距離をあけており、型ローラ１２は押
さえ治具３の側方に上昇している。この状態で、第１流
体圧シリンダ５を伸長作動させて押さえ治具３を下降さ
せ、被加工物Ｂを押さえ治具３で押さえ付けてセット台
１にセットする。

【００３１】（２） 図３（ａ）に示すように、駆動モ
ータ４を一方向に回転駆動させてセット台１つまり被加
工物Ｂを回転軸心Ｙ１回りに回転させる。この状態で第
３流体圧シリンダ１４を収縮作動させて型ローラ１２を
下降させ、歯丈の最も低い最上段の歯部成形部（以下、
１段階目の歯部成形部という）１５ａを被加工物Ｂの外
周に対応させた後、第２流体圧シリンダ８を伸長作動さ
せて型ローラ１２を装置ベース側移動部Ａ３ごとセット
台１に接近させ、上記１段階目の歯部成形部１５ａを上
記被加工物Ｂの外周に圧接させる。これにより、被加工
物Ｂの回転力が型ローラ１２に伝達され、型ローラ１２
は被加工物Ｂとは逆の方向に回転しながら上記１段階目
の歯部成形部１５ａで被加工物Ｂの外周に１段階目の歯
部成形部１５ａの歯部に対応する複数の歯部ｔ１を成形
する（図３（ｂ），（ｃ）参照）。この際、上記駆動モ
ータ４を所定周期で正逆回転駆動させ、成形される歯部
ｔ１の噛合面である両側面の成形精度を良くするように
する。

【００３２】（３） 図４（ａ）に示すように、第３流
体圧シリンダ１４を伸長作動させて型ローラ１２を上昇
させ、歯丈の２番目に低い上から２段階目の歯部成形部
（以下、２段階目の歯部成形部という）１６ａを被加工
物Ｂの外周に対応させる。この際、第２流体圧シリンダ
８を収縮作動させて型ローラ１２を僅かに後退させ、１
段階目の歯部成形部１５ａが被加工物Ｂの歯部ｔ１先端
を擦らないようにする。この間、型ローラ１２には被加
工物Ｂの回転力が途切れることなく伝達されており、型
ローラ１２は回転している。その後、第２流体圧シリン
ダ８を伸長作動させて上記２段階目の歯部成形部１６ａ
を被加工物Ｂの外周（歯部ｔ１）に圧接させる。これに
より、上記２段階目の歯部成形部１６ａで被加工物Ｂの
外周に２段階目の歯部成形部１６ａの歯部に対応する複
数の歯部ｔ２を成形する（図４（ｂ），（ｃ）参照）。
この際にも、上記駆動モータ４を所定周期で正逆回転駆
動させ、成形される歯部ｔ２の噛合面である両側面の成
形精度を良くするようにする。

【００３３】（４） 図５（ａ）に示すように、第３流
体圧シリンダ１４を伸長作動させて型ローラ１２を上昇
させ、歯丈の３番目に低い上から３段階目の歯部成形部
（以下、３段階目の歯部成形部という）１７ａを被加工
物Ｂの外周に対応させる。この際も、第２流体圧シリン
ダ８を収縮作動させて型ローラ１２を僅かに後退させ、
２段階目の歯部成形部１６ａが被加工物Ｂの歯部ｔ２先
端を擦らないようにする。この間、型ローラ１２には被
加工物Ｂの回転力が途切れることなく伝達されており、
型ローラ１２が回転していることは上記（３）の工程と
同じである。その後、第２流体圧シリンダ８を伸長作動
させて上記３段階目の歯部成形部１７ａを被加工物Ｂの
外周（歯部ｔ２）に圧接させる。これにより、上記３段
階目の歯部成形部１７ａで被加工物Ｂの外周に３段階目
の歯部成形部１７ａの歯部に対応する複数の歯部ｔ３を
成形する（図５（ｂ），（ｃ）参照）。この際にも、上
記駆動モータ４を所定周期で正逆回転駆動させ、成形さ
れる歯部ｔ３の噛合面である両側面の成形精度を良くす
るようにする。

【００３４】（５） 図６（ａ）に示すように、第３流
体圧シリンダ１４を伸長作動させて型ローラ１２を上昇
させ、歯丈の最も高い最下段の歯部成形部（以下、４段
階目の歯部成形部という）１８ａを被加工物Ｂの外周に
対応させる。この際も、第２流体圧シリンダ８を収縮作
動させて型ローラ１２を僅かに後退させ、３段階目の歯
部成形部１７ａが被加工物Ｂの歯部ｔ３先端を擦らない
ようにする。この間においても、型ローラ１２には被加
工物Ｂの回転力が途切れることなく伝達されており、型
ローラ１２が回転していることは上記（３）の工程と同
じである。その後、第２流体圧シリンダ８を伸長作動さ
せて上記４段階目の歯部成形部１８ａを被加工物Ｂの外
周（歯部ｔ３）に圧接させる。これにより、上記４段階
目の歯部成形部１８ａで被加工物Ｂの外周に４段階目の
歯部成形部１８ａの歯部に対応する複数の歯部ｔ４（完
成品であるスパーギヤＧの歯部Ｔ）を成形する（図６
（ｂ），（ｃ）及び図８（ｂ）参照）。この際にも、上
記駆動モータ４を所定周期で正逆回転駆動させ、成形さ
れる歯部ｔ４（歯部Ｔ）の噛合面である両側面の成形精
度を良くするようにする。特にこの最終段階では、被加
工物Ｂの回転を完成品であるスパーギヤＧの実際に使用
されるときの回転方向と同じにし、使用時に相手側のス
パーギヤＧと噛み合う歯部Ｔ噛合面をなめらかに精度良
く仕上げるようにする。

【００３５】（６） 駆動モータ４の回転駆動を停止し
て完成品であるスパーギヤＧの回転を停止する。これに
より、型ローラ１２も回転を停止する。この状態で、第
２流体圧シリンダ８を収縮作動させて型ローラ１２を後
退させた後、第３流体圧シリンダ１４を伸長作動させて
型ローラ１２を上方に移動させて次回の作業に備えると
ともに、第１流体圧シリンダ５を収縮作動させて押さえ
治具３を上方に移動させ、完成品であるスパーギヤＧを
受け治具２から取り出す。

【００３６】上記（１）〜（６）の工程を繰り返してス
パーギヤＧを量産する。

【００３７】このように、この実施の形態では、歯丈が
最も低い１段階目から歯丈が最も高い４段階目までの歯
部成形部１５ａ，１６ａ，１７ａ，１８ａを有する型ロ
ーラ１２を、全ての各歯部成形部１５ａ，１６ａ，１７
ａ，１８ａにおいて、回転軸心Ｙ２から歯先面までの距
離つまり最外径を同じにし、かつ回転軸心Ｙ２から歯底
面までの距離を回転軸心Ｙ２方向に４段階にわたって次
第に短くして各歯部成形部１５ａ，１６ａ，１７ａ，１
８ａの歯丈を回転軸心Ｙ２方向に次第に高くしているこ
とから、歯部成形部が隣の歯部成形部よりも出っ張って
いるため引っ掛かって移行できないという事態が生じな
い。したがって、次段階の歯部成形部を被加工物Ｂに対
応させる際に移動をスムーズに行わせるために型ローラ
１２を僅かに後退させるだけで、上記被加工物Ｂの回転
を停止させることなく回転させたままで型ローラ１２を
回転軸心Ｙ２方向に移行させることができ、次段階の歯
部成形部を速やかに被加工物Ｂに対応させることができ
る。これにより、被加工物Ｂの回転を停止させることな
く、連続して４段階の歯部成形部１５ａ，１６ａ，１７
ａ，１８ａで歯部ｔ１〜ｔ４を成形でき、回転・停止を
繰り返す場合に比べて歯部成形時間を短縮できて歯部成
形効率を向上させることができる。

【００３８】また、型ローラ１２を図７（ｃ）のように
一体物で構成すれば、上記のような分割タイプの如き各
ローラ構成部材１５，１６，１７，１８を組み付ける際
に組付け誤差が生じるおそれがなく、位置合わせに神経
を使うことなく成形精度を高めることができる。

【００３９】ところで、本例では、上述の如く駆動モー
タ４の正逆回転駆動により歯部ｔ１〜ｔ４の噛合面の成
形精度を良くしているが、歯部Ｔ（ｔ４）の仕上げにさ
らなる高精度が要求される場合は、次の仕上げ行程を経
ることになる。図９はその仕上げ加工装置を示し、この
仕上げ加工装置は、中央にセット孔１９ａを有するダイ
１９を備え、このダイ１９のセット孔１９ａ上端内周に
は、上記スパーギヤＧの歯部Ｔ（ｔ４）に対応する複数
の歯型１９ｂが全周に亘って形成されている。上記ダイ
１９のセット孔１９ａ上方には、パンチ２０がロッド２
１下端を挿入孔２０ａに挿入せしめて配置されている。
このパンチ２０は、ロッド２１下端に螺合されたナット
２２とその上方のベアリング２３とによってロッド２１
下端から脱落しないように、かつロッド２１の軸心回り
に回転自在に支持されている。このように、パンチ２０
をロッド２１に対して回転自在にしているのは、ヘリカ
ルギヤ等のように外歯が斜め向きに形成されている場合
に対応させるためであるが、本例のスパーギヤＧの場合
には、パンチ２０をロッド２１に対して回転自在にする
必要はなく、パンチ２０をロッド２１にリジットに固定
していてもよい。

【００４０】そして、上述の如く外歯成形装置で被加工
物Ｂの外周に複数の所定形状の歯部ｔ１〜ｔ４を段階的
に成形した後、歯部Ｔ（ｔ４）が成形されたスパーギヤ
Ｇをダイ１９のセット孔１９ａ上端にセットし、ロッド
２１を図示しない作動装置により下降させてパンチ２０
で上記スパーギヤＧを上方から加圧し、スパーギヤＧを
セット孔１９ａに押し込んで歯部Ｔ（ｔ４）を歯型１９
ｂで冷間圧縮加工により塑性変形させて圧縮成形し、歯
部Ｔ（ｔ４）を正規の寸法に仕上げる。

【００４１】したがって、外歯成形装置で成形された歯
部Ｔ（ｔ４）の噛合面で成形精度にムラが生じていて
も、この成形ムラを次工程である冷間圧縮工程で修正し
て歯部歯部Ｔ（ｔ４）を高精度に仕上げることができ
る。しかも、この修正を冷間圧縮加工により行うため、
金属組織のフローラインを切断せずに強度を確保するこ
とができる。

【００４２】なお、本例では、上記仕上げ加工装置で冷
間圧縮加工に供されるスパーギヤＧは、上述の如く、歯
丈が最も低い１段階目から歯丈が最も高い４段階目まで
の歯部成形部１２ｂ〜１２ｅの歯先面までの回転軸心Ｙ
２からの距離つまり最外径が同じで、かつ回転軸心Ｙ２
から歯底面までの距離を回転軸心Ｙ２方向に４段階にわ
たって次第に短くなるように変化させた型ローラ１２を
備えた外歯成形装置を用いて成形された場合を例示した
が、これとは逆に、歯丈が最も低い１段階目から歯丈が
最も高い４段階目までの歯部成形部の歯底面までの回転
軸心からの距離が同じであり、かつ回転軸心から各歯部
成形部の歯先面までの距離を回転軸心方向に４段階にわ
たって長くなるように変化させた型ローラを備えた外歯
成形装置を用いて成形したスパーギヤにも同様に適用す
ることができるものである。

【００４３】また、本例では、完成品がスパーギヤＧで
ある場合を示したが、例えばヘリカルギヤ、スプロケッ
トホィール又はスプライン軸等であってもよいことは言
うまでもない。したがって、それに用いる被加工物Ｂも
目的用途に応じて適正な材料、例えば鍛造用ブランク
材、丸棒鋼材及び板材等の金属素材を適宜選定すればよ
い。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように、外歯成形装置のセ
ット台にセットされた被加工物をセット台の回転軸心回
りの回転動作により回転させ、上記型ローラを上記被加
工物に接近するようその回転軸心と直交する方向に移動
させて被加工物の外周に被加工物の回転を停止させるこ
となく連続して上記各歯部成形部を歯丈の低い方から高
い方へと順に圧接させ、上記被加工物の回転力を型ロー
ラに伝達して型ローラを回転させながら上記各歯部成形
部で上記被加工物の外周に複数の所定形状の歯部を段階
的に成形するので、歯部を効率良く成形することができ
る。また、被加工物の外周に複数の所定形状の歯部を段
階的に成形した後、上記歯部を冷間圧縮加工により圧縮
成形して仕上げることで、金属組織のフローライン切断
による強度低下を回避することができるとともに、回転
成形に起因する歯部の成形ムラを修正できて歯部を高精
度に仕上げることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】外歯成形装置の全体概略構成図である。

【図２】被加工物をセット台に固定した状態を示す工程
図である。

【図３】（ａ）は型ローラの１段階目の歯部成形部が被
加工物に対応した状態を示す工程図、（ｂ）は型ローラ
の１段階目の歯部成形部が被加工物に１段階目の歯部を
成形をした状態を示す工程図、（ｃ）は１段階目の歯部
成形後の被加工物を示す断面図である。

【図４】（ａ）は型ローラの２段階目の歯部成形部が被
加工物に対応した状態を示す工程図、（ｂ）は型ローラ
の２段階目の歯部成形部が被加工物に２段階目の歯部を
成形をした状態を示す工程図、（ｃ）は２段階目の歯部
成形後の被加工物を示す断面図である。

【図５】（ａ）は型ローラの３段階目の歯部成形部が被
加工物に対応した状態を示す工程図、（ｂ）は型ローラ
の３段階目の歯部成形部が被加工物に３段階目の歯部を
成形をした状態を示す工程図、（ｃ）は３段階目の歯部
成形後の被加工物を示す断面図である。

【図６】（ａ）は型ローラの４段階目の歯部成形部が被
加工物に対応した状態を示す工程図、（ｂ）は型ローラ
の４段階目の歯部成形部が被加工物に４段階目の歯部を
成形をした状態を示す工程図、（ｃ）は４段階目の歯部
成形後の完成品を示す断面図である。

【図７】（ａ）は（ｂ）のＩ−Ｉ線における断面図、
（ｂ）は型ローラの部分斜視図、（ｃ）は変形例を示す
（ａ）相当図である。

【図８】（ａ）は歯部成形前の被加工物の斜視図、
（ｂ）は歯部成形後の完成品の斜視図である。

【図９】仕上げ加工装置の断面図である。

【符号の説明】

１ セット台 １２ 型ローラ １２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ 歯部成形部 １５，１６，１７，１８ ローラ構成部材 １５ａ，１６ａ，１７ａ，１８ａ 歯部成形部 Ｂ 被加工物 Ｙ１ セット台の回転軸心 Ｙ２ 型ローラの回転軸心

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外周に複数の歯部が成形された外歯を有
   する成形品であって、 上記各歯部は、歯丈が回転軸心方向に次第に高くなって
   いる複数の歯部成形部が外周に列設された型ローラを、
   回転する金属素材の外周に上記各歯部成形部を歯丈の低
   い方から高い方へと順に圧接させ、上記金属素材の回転
   力を型ローラに伝達して型ローラを回転させることで上
   記各歯部成形部で上記金属素材の外周に段階的に成形さ
   れた後、冷間圧縮加工により圧縮成形されていることを
   特徴とする外歯を有する成形品。
2. 【請求項２】 請求項１記載の外歯を有する成形品にお
   いて、 成形品は、スパーギヤ、ヘリカルギヤ、スプロケットホ
   ィール又はスプライン軸であることを特徴とする外歯を
   有する成形品。
3. 【請求項３】 被加工物がセットされ回転軸心回りに回
   転してこの被加工物を回転させるセット台と、上記セッ
   ト台に並設されこのセット台の回転軸心と平行な回転軸
   心回りに回転するとともにこれら回転軸心と直交する方
   向に移動する型ローラとを備え、複数の歯部成形部が上
   記型ローラの外周に回転軸心方向に列設され、全ての歯
   部成形部において回転中心から歯先面までの距離が同じ
   であり、かつ回転中心から歯底面までの距離が回転軸心
   方向に複数段階にわたって次第に短くなって各歯部成形
   部の歯丈が回転軸心方向に次第に高くなっている外歯成
   形装置を用意し、 上記外歯成形装置のセット台にセットされた被加工物を
   セット台の回転軸心回りの回転動作により回転させ、上
   記型ローラを上記被加工物に接近するようその回転軸心
   と直交する方向に移動させて被加工物の外周に被加工物
   の回転を停止させることなく連続して上記各歯部成形部
   を歯丈の低い方から高い方へと順に圧接させ、上記被加
   工物の回転力を型ローラに伝達して型ローラを回転させ
   ながら上記各歯部成形部で上記被加工物の外周に複数の
   所定形状の歯部を段階的に成形することにより、外周に
   複数の歯部が成形された外歯を有する成形品を得ること
   を特徴とする外歯を有する成形品の成形方法。
4. 【請求項４】 請求項３記載の外歯を有する成形品の成
   形方法において、 被加工物の外周に複数の所定形状の歯部を段階的に成形
   した後、上記各歯部を冷間圧縮加工により圧縮成形して
   仕上げることを特徴とする外歯を有する成形品の成形方
   法。
5. 【請求項５】 被加工物がセットされ回転軸心回りに回
   転してこの被加工物を回転させるセット台と、上記セッ
   ト台に並設されこのセット台の回転軸心と平行な回転軸
   心回りに回転するとともにこれら回転軸心と直交する方
   向に移動する型ローラとを備え、複数の歯部成形部が上
   記型ローラの外周に回転軸心方向に列設され、全ての歯
   部成形部において回転中心から歯底面までの距離が同じ
   であり、かつ回転中心から歯先面までの距離が回転軸心
   方向に複数段階にわたって次第に長くなって各歯部成形
   部の歯丈が回転軸心方向に次第に高くなっている外歯成
   形装置を用意し、 上記外歯成形装置のセット台にセットされた被加工物を
   セット台の回転軸心回りの回転動作により回転させ、上
   記型ローラを上記被加工物に接近するようその回転軸心
   と直交する方向に移動させて被加工物の外周に被加工物
   の回転を停止させることなく連続して上記各歯部成形部
   を歯丈の低い方から高い方へと順に圧接させ、上記被加
   工物の回転力を型ローラに伝達して型ローラを回転させ
   ながら上記各歯部成形部で上記被加工物の外周に複数の
   所定形状の歯部を段階的に成形することにより、外周に
   複数の歯部が成形された外歯を有する成形品を得、 その後、上記各歯部を冷間圧縮加工により圧縮成形して
   仕上げることを特徴とする外歯を有する成形品の成形方
   法。
6. 【請求項６】 請求項３又は５に記載の外歯を有する成
   形品の成形方法において、 被加工物は、スパーギヤ、ヘリカルギヤ、スプロケット
   ホィール又はスプライン軸を成形するための金属素材で
   あることを特徴とする外歯を有する成形品の成形方法。