JP2007327874A - 金型寿命判断装置及び金型寿命判断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】歯車の各歯底部に現出した余肉部の進展状況を速やかに定量的に算出して、金型の寿命を判断することのできる金型寿命判断装置及び金型寿命判断方法を提供する。
【解決手段】本金型寿命判断装置１は、かさ歯車６０を支持する支持具２と、該支持具２に支持されたかさ歯車６０の歯底部に対向して接触・離間可能に進退運動する測定子３と、該測定子３の先端を歯底部に押し当てた際の測定子３の先端の位置を測定するダイヤルゲージ４とを具備している。これにより、２回目以降に成形されたかさ歯車６０の各歯底部の高さ方向の変位量、すなわち、各歯底部に現出した余肉部の進展状況を速やかに定量的に算出でき、この算出結果に基いて、金型の各歯先部の摩耗量の増加を把握して、その寿命を判断することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、金型寿命判断装置及び金型寿命判断方法に関し、詳しくは、成形後の歯車の形状変化に基いて、金型の寿命を判断する金型寿命判断装置及び金型寿命判断方法に関するものである。

一般に、歯車、詳細にはかさ歯車成形用の金型は、成形負荷の大きい各歯先部の摩耗量を判断基準としてその寿命が判断されている。
そこで、図７に示すように、鍛造回数が増加して、金型５０の各歯先部の摩耗が進行すると、かさ歯車６０の各歯底部で、金型５０の各歯先部の摩耗部位５１に対応する部位に余肉部６１が現出される。
そして、従来、金型５０の寿命を判断する際には、作業者が、かさ歯車６０の各歯底部に現出された余肉部６１の進展状況を目視により判断したり、図８に示すように、作業者が、限度ゲージ７０をかさ歯車６０の各歯底部に押し当てて、限度ゲージ７０とかさ歯車６０の各歯先部との隙間７１の有無を目視により判断することで、金型５０の寿命を判断していた。
しかしながら、前述のような作業者による目視判断であると、各作業者によって判断基準にバラツキがあるために、金型５０の正確な寿命を判断することができなかった。

また、前記以外で金型の寿命を判断する手段として、歯車の形状測定機を使用して、歯車の各歯形の歯面及び歯底部の形状変化を解析することにより、金型５０の寿命を判断することができる。
すなわち、図９に示すように、形状測定機に備えられた測定子８０を、かさ歯車６０の各歯形の歯面及び歯底部に沿って移動させて、各歯形の歯面及び歯底部の形状を高精度に測定すると共に、基準となるかさ歯車６０の各歯形の歯面及び歯底部の形状と比較して、その形状相違を解析することにより、金型５０の各歯先部の摩耗量の増加を把握して、金型５０の寿命を判断することができる。
しかしながら、この形状測定機では、かさ歯車６０の各歯形の歯面及び歯底部の形状測定、形状算出並びに基準となるかさ歯車の各歯形の歯面及び歯底部の形状との比較解析を行うために、かさ歯車６０の各歯底部に現出した余肉部６１の進展状況を把握するまでに相当の時間が費やされ、当該金型５０による成形途中にタイミング良くその寿命を判断することができない。

さらに、特許文献１には、回転駆動される被測定歯車の回転角を検出する角度検出手段と、被測定歯車の歯面に接触した状態で直線移動する測定子と、前記歯面に対する測定子の接触状態を保つように被測定歯車の回転に応じて移動する移動体と、測定子の移動位置を定位置で直接検出する位置検出手段とを具備し、歯車の歯面形状を高精度に測定する歯車測定機が開示されている。
特開２００２−１０７１４２号公報

しかしながら、特許文献１の発明に係る歯車測定機によって、歯車の各歯形の歯面及び歯底部の形状変化を解析することにより、金型の寿命を判断することは可能であるが、この特許文献１の発明に係る歯車測定機においても、前述した形状測定機と同様に、歯車の各歯底部に現出した余肉部の進展状況を把握するまでに相当の時間が費やされ、当該金型による成形途中にタイミング良くその寿命を判断することができない。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、歯車の各歯底部に現出した余肉部の進展状況を速やかに定量的に算出して、金型の各歯先部の摩耗量の増加を把握しその寿命を判断することのできる金型寿命判断装置及び金型寿命判断方法を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するための第１の手段として、請求項１に記載した金型寿命判断装置の発明は、成形後の歯車の形状変化に基いて、金型の寿命を判断する金型寿命判断装置であって、該金型寿命判断装置は、前記歯車を支持する支持具と、該支持具に支持された前記歯車の歯底部に対向して接触・離間可能に進退運動する測定子と、該測定子の先端を前記歯底部に押し当てた際の前記測定子の先端の位置を測定する位置測定手段と、を具備していることを特徴とするものである。
請求項２に記載した金型寿命判断装置の発明は、請求項１に記載した発明において、前記支持具は、前記歯車を、回動自在で、且つ、任意の歯位置で固定自在に支持することを特徴とするものである。

また、本発明は、上記課題を解決するための第２の手段として、請求項３に記載した金型寿命判断方法の発明は、成形後の歯車の形状変化に基いて、金型の寿命を判断する金型寿命判断方法であって、前記歯車の各歯底部の高さ方向の変位量を定量的に算出すると共に、該算出結果に基いて金型の寿命を判断することを特徴とするものである。

従って、請求項１に記載した金型寿命判断装置の発明では、まず、基準となる歯車、すなわち、１回目に成形された歯車を支持具にセットし、測定子及び位置測定手段により、歯車の各歯底部の高さ方向の位置を測定して、その測定値を基準値とする。次に、２回目以降に成形された歯車を支持具にセットし、同様に、測定子および位置測定手段により、当該歯車の各歯底部の高さ方向の位置を測定する。そして、２回目以降に成形された歯車の各歯底部の測定値と基準値との差分により算出した当該歯車の各歯底部の高さ方向の変位量、すなわち、歯車の各歯底部に現出された余肉部の進展状況を定量的に算出した算出結果に基いて、金型の各歯先部の摩耗量の増加を把握して、金型の寿命が判断される。
請求項２に記載した金型寿命判断装置の発明では、歯車の全ての歯底部の高さ方向の位置が容易に測定される。

また、請求項３に記載した金型寿命判断方法の発明では、歯車の各歯底部の高さ方向の変位量、すなわち、歯車の各歯底部に現出された余肉部の進展状況を定量的に算出した算出結果に基いて、金型の各歯先部の摩耗量の増加を把握してその寿命を判断できるので、金型の寿命を判断する際の判断基準が統一される。しかも、歯車の各歯底部の高さ方向の位置を測定してその変位量を算出する時間が、従来、形状測定機によって歯車の各歯形の形状を測定して、基準となる歯車の各歯形の形状と比較解析させる時間に比べて大幅に短縮されるので、当該金型による成形途中に速やかにその寿命を判断することが可能となる。

本発明によれば、歯車の各歯底部に現出した余肉部の進展状況を速やかに定量的に算出して、金型の各歯先部の摩耗量の増加を把握しその寿命を判断することのできる金型寿命判断装置及び金型寿命判断方法を提供できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図１〜図６に基いて詳細に説明する。
前述したように、歯車、例えばかさ歯車成形用の金型５０の各歯先部の摩耗が進行すると、成形後のかさ歯車６０の各歯底部で、金型５０の各歯先部の摩耗部位５１に対応する部位に余肉部６１（図７参照）が現出される。

そして、本発明の実施の形態に係る金型寿命判断装置１は、成形後のかさ歯車６０の形状変化、すなわち、かさ歯車６０の各歯底部に現出された余肉部６１の進展状況を定量的に算出して金型５０の寿命を判断するためのものであり、図１に示すように、かさ歯車６０を、各歯底部が下向きになる状態で回動自在に支持する支持具２と、該支持具２に支持されたかさ歯車６０の歯底部に対向して接触・離間可能に進退運動する測定子３と、該測定子３の先端をかさ歯車６０の歯底部に押し当てた際の測定子３の先端の位置を測定する位置測定手段４とを具備している。

支持具２は、図１及び図２に示すように、垂直板部５ａがベース板６に固定されたＬ字状の支持台５と、該支持台５の水平板部５ｂの上面に配設される、回動自在な回転台７と、該回転台７の上面に、円環状に所定間隔を開けて複数突設される位置決めシャフト８と、かさ歯車６０を回転台７との間に挟持する固定具９とから構成されている。

回転台７の上面には、各先端がかさ歯車６０の各歯形間に嵌合して、かさ歯車６０を位置決めする位置決めシャフト８が円環状に所定間隔を開けて複数突設されている。これらの位置決めシャフト８の数は、かさ歯車６０の全歯底部に対応する数を配置しても良いし、かさ歯車６０を位置決めできる程度の数に設定してもよい。本実施の形態では、かさ歯車６０の１３個の歯底部に対して、６本の位置決めシャフト８が回転台７上に配設されている。
また、これらの位置決めシャフト８は、図１及び図５に示すように、先端に向かって先細り形状となる円錐状に形成されている。各位置決めシャフト８の先端部は、その外周面の一部が、該外周面から軸心方向に向かって斜上方向に面取り８ａされており、これら各面取部８ａがそれぞれ外方に向くように配置されている。
なお、図３から解るように、各位置決めシャフト８の面取部８ａは、測定子３の先端が、かさ歯車６０の歯底部に押し当てられた際に、測定子３の先端が位置決めシャフト８の先端部に干渉しないようにするために設けられている。

また、回転台７には、回転止め構造が内蔵されており、作業者が、回転台７を回動させて所定位置で制止させた後、図示しない回転止めレバーをロック方向にスライドさせれば、回転台７がその位置でロックされ、一方、回転止めレバーを解除方向にスライドさせればロックが解除されて、回転台７を回動自在にすることが可能になっている。

測定子３は、図１に示すように、棒状に形成され、その先端が支持具２に支持されたかさ歯車６０の歯底部（歯すじ方向略中央の歯底部）に対向するように斜上方向に傾斜して配置されている。測定子３は、その中間部から先端部に亘って先細りの円錐形状に形成されている。また、測定子３の先端部は、図３に示すように、位置決めシャフト８の先端部との干渉を避けるべく、円錐形状の一部を切り欠いた半円錐形状部２０が軸方向に所定範囲形成されている。この半円錐形状部２０の先端には、平板部２０ａが連設されている。そして、平板部２０ａは、図４に示すように、対向する傾斜面部２１ａ、２１ａと、対向する平面部２１ｂ、２１ｂ’と、各傾斜面部２１ａ、２１ａ及び平面部２１ｂを円弧面で接続する各円弧面部２１ｃ、２１ｃとから構成されている。なお、対向する傾斜面部２１ａ、２１ａ間の距離Ｗは、かさ歯車６０の歯底部の幅よりも若干短く設定されている。

そして、測定子３は、図１、図４及び図６に示すように、その平板部２０ａの各傾斜面部２１ａ、２１ａが、かさ歯車６０の各歯形間で隣接する歯面と対向するように位置決めされて、その基端部がスライドシャフト２２の一端に固定されている。
このスライドシャフト２２は、図１に示すように、支持ブロック２３の内部に軸方向にスライド自在に挿通されている。この支持ブロック２３は、上部ブロック２３ａと下部ブロック２３ｂとからなるく字状に形成されている。また、支持ブロック２３は、支持台５の側方で、支持台５の水平板部５ｂの下方空間に下部ブロック２３ｂの一部が入り込むようにベース板６に固定されている。そして、スライドシャフト２２が、支持ブロック２３の上部ブロック２３ａで、かさ歯車６０の歯底部に臨む前面２３ｃからその内部にスライド自在に挿通されている。
また、図１及び図２に示すように、スライドシャフト２２には、上部ブロック２３ａの前面２３ｃとは反対側の後面２３ｄから突出した部位に変位プレート２４が上方に突設されている。さらに、スライドシャフト２２の他端は、作動レバー２５が回動する際、スライドシャフト２２が直線的にスライドするように作動レバー２５に固定部材２６により連結されている。

作動レバー２５は、図１及び図２に示すように、支持ブロック２３の上部ブロック２３ａの後面２３ｄと間隔を開けて、支持ブロック２３の両側面から突出するように延びている。また、支持ブロック２３の一側面から突出した作動レバー２５の部位と、支持台５側に間隔を置いて同じ方向に延びる棒状の固定ハンドル２７が支持ブロック２３に固定されている。
また、図２に示すように、支持ブロック２３の上部ブロック２３ａの他側面には、シャフト３５が上部ブロック２３ａの後面２３ｄから突出するように配設されている。このシャフト３５と略平行にスプリング３６が配置され、このスプリング３６の一端は、シャフト３５の一端から突設されたロッド３７に固定されると共に、スプリング３６の他端は、作動レバー２５の他端に固定されている。さらに、作動レバー２５は、シャフト３５の他端にピン３８により回動自在に支持されている。

位置測定手段４は、図１及び図２に示すように、ダイヤルゲージで構成されている。このダイヤルゲージ４は、支持ブロック２３の上部ブロック２３ａの上面で、その測定子３０が支持ブロック２３の上部ブロック２３ａの後面２３ｄから突出するように配置されている。すなわち、支持ブロック２３の上部ブロック２３ａの上面には、ダイヤルゲージ支持ブロック３１が配設されている。このダイヤルゲージ支持ブロック３１に、ダイヤルゲージ４のロッド部４ａが支持されて、ダイヤルゲージ４が支持ブロック２３の上部ブロック２３ａの上面に配置されると共に、ロッド部４ａから出没自在の測定子３０が上部ブロック２３ａの後面２３ｄから突出するようになる。
そして、図１及び図２に示すように、ダイヤルゲージ４の測定子３０の先端と、スライドシャフト２２から突設された変位プレート２４の上部とが互いに対向して接触可能な位置に配置される。

次に、以上のように構成された金型寿命判断装置１を使用して、金型５０の寿命を判断する手順を説明する。
まず、１回目に成形されたかさ歯車６０を、各歯底部が下向きになるように回転台７の上方に配して、かさ歯車６０を、その各歯形間に回転台７上の各位置決めシャフト８が嵌合するように回転台７に対して位置決めして載置し、固定具９によりかさ歯車６０を押圧して、かさ歯車６０を固定具９と回転台７とで挟持する。
続いて、回転止めレバーを解除方向にスライドさせて回転台７を回動自在の状態とし、回転台７を、かさ歯車６０の全歯底部の内の１つの歯底部が測定子３の先端に対向するように回動させてその位置でロックし、図１の状態とする。

そして、図１の状態から、作動レバー２５を固定ハンドル２７側に引く。すると、図２に示すように、スプリング３６が伸びて、作動レバー２５がシャフト３５の下端のピン３８を支点に時計回りに回動すると共に、スライドシャフト２２がかさ歯車６０の歯底部に向かって直線的に前進して、図５及び図６（ａ）に示すように、測定子３の先端がかさ歯車６０の歯底部に押し当てられた状態となる。これと同時に、図２に示すように、スライドシャフト２２から突設された変位プレート２４が、ダイヤルゲージ４の測定子３０を押し込み、測定子３の先端の位置がダイヤルゲージ４により測定可能となる。
測定後は、作動レバー２５への力を開放すれば、スプリング３６が縮み、作動レバー２５がピン３８を支点に反時計回りに回動して、スライドシャフト２２と共に測定子３が後退して元の位置に戻る。

引き続き、回転台７を、かさ歯車６０の各歯底部が測定子３の先端に対向するように順次回動させると共に、前述した操作を繰り返して、１回目に成形されたかさ歯車６０の全ての歯底部の高さ方向の位置を測定する。この測定結果が、かさ歯車６０の各歯底部の高さ方向の位置の基準値となる。

次に、固定具９を取り外し、１回目に成形されたかさ歯車６０を回転台７から取り外す。
続いて、２回目以降に成形されたかさ歯車６０を前述したように回転台７にセットして、回転台７を、かさ歯車６０の全歯底部の内の１つの歯底部が測定子３の先端に対向するように回動させてその位置でロックする。
続いて、作動レバー２５を固定ハンドル２７側に引くと、前述した通り、測定子３の先端がかさ歯車６０の歯底部に向かって前進して、図５及び図６（ｂ）に示すように、測定子３の先端がかさ歯車６０の歯底部に現出された余肉部６１に押し当てられて、その状態における測定子３の先端の位置がダイヤルゲージ４により測定可能となる。
引き続き、回転台７を、かさ歯車６０の各歯底部が測定子３の先端に対向するように順次回動させると共に、前述した操作を繰り返して、２回目以降に成形されたかさ歯車６０の全ての歯底部の高さ方向の位置を測定する。

そして、２回目以降に成形されたかさ歯車６０の各歯底部の高さ方向の位置の測定値と、１回目に成形されたかさ歯車６０の各歯底部の高さ方向の位置の測定値（基準値）との差分を、２回目以降に成形されたかさ歯車６０の各歯底部の高さ方向の変位量として算出する。
その結果、２回目以降に成形されたかさ歯車６０の全ての歯底部の高さ方向の変位量の内の最大変位量を、予め設定されてあった、金型５０の歯先部の限界摩耗量に対応したかさ歯車６０の歯底部の高さ方向の限界変位量と比較しその差を確認することで、金型５０の寿命を判断することができる。

以上説明したように、本発明の実施の形態によれば、１回目に成形されたかさ歯車６０の各歯底部の高さ方向の位置及び２回目以降に成形されたかさ歯車６０の各歯底部の高さ方向の位置を本実施の形態に係る金型寿命判断装置１にてそれぞれ測定すると共に、それぞれの測定結果により、２回目以降に成形されたかさ歯車６０の各歯底部の高さ方向の変位量を算出する。この算出結果、すなわち、２回目以降に成形されたかさ歯車６０の各歯底部に現出された余肉部６１の進展状況を定量的に算出した算出結果に基いて、金型５０の各歯先部の摩耗量の増加を把握し、その寿命を判断することができる。
このように、本発明の実施の形態によれば、２回目以降に成形されたかさ歯車６０の各歯底部に現出された余肉部６１の進展状況を定量的に算出した算出結果に基いて、金型５０の寿命を判断できるので、各作業者によって金型５０の寿命を判断する際の判断基準が統一されて、金型５０の寿命を正確に判断でき、金型５０をその寿命まで有効に使用することができる。

また、本発明の実施の形態によれば、２回目以降に成形されたかさ歯車６０の各歯底部の高さ方向の変位量の内の最大変位量を、鍛造回数ごとにプロットすることにより金型５０の寿命までの鍛造回数を予測することも可能である。
しかも、本発明の実施の形態によれば、かさ歯車６０の各歯底部の高さ方向の位置を測定してその変位量を算出する時間は、従来、形状測定機によってかさ歯車６０の各歯形の形状を測定して、基準となるかさ歯車６０の各歯形の形状と比較解析させる時間に比べて大幅に短縮されているので、当該金型５０による成形途中にタイミング良くその寿命を判断することができる。

また、本発明の実施の形態に係る金型寿命判断装置１では、測定子３は、かさ歯車６０の周りに１箇所配設されているが、測定子３がかさ歯車６０を介して向き合うように２箇所配置されてもよく、測定子３の数量について限定されるものではない。

なお、本発明の実施の形態に係る金型寿命判断装置１では、作業者の手動によって回転台７や測定子３を作動させているが、これらの作動を自動化して、かさ歯車６０の各歯底部の高さ方向の位置を測定する作業をさらに簡略化させても良い。
また、本発明の実施の形態では、１回目に成形されたかさ歯車６０の全ての歯底部の高さ方向の位置を測定する（基準値）と共に、２回目以降に成形されたかさ歯車６０の全ての歯底部の高さ方向の位置を測定して、これら測定値の差分を、２回目以降に成形されたかさ歯車６０の各歯底部の高さ方向の変位量として算出しているが、１回目に成形されたかさ歯車６０の各歯底部の高さ方向の位置のバラツキが小さく許容できる範囲内であれば、１回目に成形されたかさ歯車６０の１つの歯底部の高さ方向の位置を測定すると共に、該測定値を基準値としてダイヤルゲージ４に予め入力（基準値を０設定にする）して、２回目以降に成形されたかさ歯車６０の各歯底部の高さ方向の位置の測定値をそのまま変位量として置換し、その変位量に基いて金型５０の寿命を判断しても良い。

図１は、本発明の実施の形態に係る金型寿命判断装置の斜視図である。 図２は、図１のＡ方向から見た斜視図である。 図３は、図１の測定子の先端の側面図である。 図４は、図３の測定子の平板部の正面図である。 図５は、測定子の先端をかさ歯車の歯底部に押し当てた状態の斜視図である。 図６（ａ）は、測定子の先端を１回目に成形されたかさ歯車の歯底部に押し当てた状態の図で、（ｂ）は、測定子の先端を２回目以降に成形されたかさ歯車の歯底部に現出した余肉部に押し当てた状態の図である。 図７は、金型の各歯先部の摩耗状態と、かさ歯車の各歯底部に現出された余肉部とを示した図である。 図８は、従来の金型寿命判断方法で、限度ゲージをかさ歯車の各歯底部に押し当てた状態の図である。 図９は、従来の金型寿命判断方法で、形状測定機の測定子によりかさ歯車の各歯形の各歯面及び歯底部の形状を測定している様子を示した図である。

符号の説明

１ 金型寿命判断装置，２ 支持具，３ 測定子，４ ダイヤルゲージ（位置測定手段），５０ 金型，６０ かさ歯車

Claims (3)

1. 成形後の歯車の形状変化に基いて、金型の寿命を判断する金型寿命判断装置であって、
   該金型寿命判断装置は、前記歯車を支持する支持具と、
   該支持具に支持された前記歯車の歯底部に対向して接触・離間可能に進退運動する測定子と、
   該測定子の先端を前記歯底部に押し当てた際の前記測定子の先端の位置を測定する位置測定手段と、を具備していることを特徴とする金型寿命判断装置。
2. 前記支持具は、前記歯車を、回動自在で、且つ、任意の歯位置で固定自在に支持することを特徴とする請求項１に記載の金型寿命判断装置。
3. 成形後の歯車の形状変化に基いて、金型の寿命を判断する金型寿命判断方法であって、
   前記歯車の各歯底部の高さ方向の変位量を定量的に算出すると共に、該算出結果に基いて金型の寿命を判断することを特徴とする金型寿命判断方法。
   

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