JP2008062290A

JP2008062290A - 冷間板金成形装置

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Publication number: JP2008062290A
Application number: JP2006245113A
Authority: JP
Inventors: Kaoru Shori; 馨勝利; Takuya Yamazaki; 卓矢山崎
Original assignee: JATCO Ltd
Current assignee: JATCO Ltd
Priority date: 2006-09-11
Filing date: 2006-09-11
Publication date: 2008-03-21
Anticipated expiration: 2026-09-11
Also published as: JP4606395B2

Abstract

【課題】コストの大幅なアップを招くことなく、小荷重で大きなスプラインを成形でき、しかも、止まりのスプラインも成形できる冷間板金成形装置を提供する。
【解決手段】冷間板金成形装置（１）は、外歯（１５ａ）を有し、自身の軸心（１７）を中心として回転する第１金型（１５）と、内歯（１３ａ）を有し、前記第１金型の軸心に対して所定角度（θ）をもって交差する軸心（１８）を有する第２金型（１３）と、前記第２金型を回転運動させる回転手段（８）と、を備え、前記第２金型の軸心は、前記第１金型の軸心を中心として円錐状の軌跡を描いて回転し、前記第２金型の内歯は、前記第１金型の外歯と一部で噛み合うように成形され、前記第１金型と前記第２金型の間に加工板金部材（１６）を配して該板金部材にスプライン成形する。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷間板金成形装置に関し、詳しくは、板金部材の周壁部に沿ってスプラインを成形する冷間板金成形装置に関する。

たとえば、自動変速機の部品の一つであるクラッチドラムは、その周壁部に、スプライン（クラッチスプライン）が成形されており、このスプラインの成形方法としては、従来より、プレス加工によるもの（たとえば、下記の特許文献１参照）などが知られている。

プレス加工によるスプライン成形は、カップ状板金部材の内外周面に沿って、それぞれダイとパンチを配置し、そのダイとパンチの間で板金部材を加圧挟持して、それらのダイとパンチの歯面に対応した形状のスプラインを板金部材の周壁部に成形するというものである。

また、グローブ転造よるスプライン成形は、被成形部材を一対の転造ローラによって挟み込み、その一対の転造ローラを互いに回転させながら板金部材の周壁部に成形するというものである。

特開平７−１７４１６２号公報

しかしながら、上記公知のスプライン成形方法にあっては、以下の問題点がある。すなわち、プレス加工によるものにあっては、大きなドラムスプラインを成形しようとした場合、大荷重のプレス加工機が必要であり、設備コストのアップを免れない。また、長尺スプラインを成形する際には、“かじり”の防止のために、被成形部材表面の補強処理（冷間鍛造用のリン酸塩処理等のボンデ処理）を行う場合があり、製造コストのアップも免れない。

一方、グローブ転造よるものにあっては、スプラインの大小にかかわらず、大がかりな機械（したがって、高価な機械）が必要である上、止まりのスプラインを成形できないという欠点がある。

そこで、本発明の目的は、コストの大幅なアップを招くことなく、小荷重で大きなドラムスプラインを成形でき、しかも、止まりのスプラインも成形できる冷間板金成形装置を提供することにある。

請求項１記載の発明は、外歯を有し、自身の軸心を中心として回転する第１金型と、内歯を有し、前記第１金型の軸心に対して所定角度をもって交差する軸心を有する第２金型と、前記第２金型を回転運動させる回転手段と、を備え、前記第２金型の軸心は、前記第１金型の軸心を中心として円錐状の軌跡を描いて回転し、前記第２金型の内歯は、前記第１金型の外歯と一部で噛み合うように成形され、前記第１金型と前記第２金型の間に加工板金部材を配して該板金部材にスプライン成形することを特徴とする冷間板金成形装置である。
請求項２記載の発明は、前記第１金型と前記第２金型を、前記第１金型の軸心に沿って相対移動可能としたことを特徴とする請求項１記載の冷間板金成形装置である。
請求項３記載の発明は、前記第２金型を前記第１金型に押圧する押圧手段を有することを特徴とする請求項１記載の冷間板金成形装置である。
請求項４記載の発明は、前記押圧手段は、軸心に回転自在に支持されたローラであって、該ローラの軸心を前記第１金型の軸心に向けて移動可能とすることにより、前記第２金型を前記第１金型に押圧することを特徴とする請求項３記載の冷間板金成形装置である。

本発明では、第１金型と第２金型の間に板金部材をセットして当該板金部材にスプラインをプレス成形する際に、前記第２金型が所定揺動角（後述の実施形態における軸交差角度θを参照のこと。）にて回転運動させられる。
このため、第１金型に対して所定揺動角をなす第２金型を公転させつつ、その第２金型を板金部材に押しつけながら、第２金型の軸心方向への送り量を加減するだけで、小さな荷重で長いスプラインを容易に成形することができる。
さらに、第２金型の軸心方向への送りを途中で停止することにより、止まりのスプラインも容易に成形することができる。
加えて、第２金型が第１金型に対して所定揺動角をなすように回転運動させられるので、部分的接触となって、部材の金型への焼き付きが発生しにくくなり、潤滑油が不要となる。

以下、本発明の実施例を、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明における様々な細部の特定ないし実例および数値や文字列その他の記号の例示は、本発明の思想を明瞭にするための、あくまでも参考であって、それらのすべてまたは一部によって本発明の思想が限定されないことは明らかである。また、周知の手法、周知の手順、周知のアーキテクチャおよび周知の回路構成等（以下「周知事項」）についてはその細部にわたる説明を避けるが、これも説明を簡潔にするためであって、これら周知事項のすべてまたは一部を意図的に排除するものではない。かかる周知事項は本発明の出願時点で当業者の知り得るところであるので、以下の説明に当然含まれている。

図１は、実施形態に係る冷間板金成形装置の構成図である。この図において、冷間板金成形装置１は、床面２に設置された台座３と、その台座３の上に上下方向に延設された複数本の昇降シリンダ４とを備える。昇降シリンダ４の本数は、たとえば、３本ないしは４本であり、各昇降シリンダ４は、不図示のアクチュエータによって図面の上下方向（矢印Ａ）に伸縮駆動されるアーム５を備える。

各アーム５の先端付近は、水平方向に張り渡された上プレート６で連結されており、また、各アーム５の中間付近も、水平方向に張り渡された下プレート７で連結されている。これらの上プレート６及び下プレート７は、各アーム５と一体となって、各アーム５と一緒に図面の上下方向（矢印Ａ）に伸縮駆動されるようになっている。

上プレート６の上面にはモータ等の回転駆動装置８（回転手段）が設けられており、この回転駆動装置８の回転シャフト９の先端には偏心アーム１０が水平方向に取り付けられている。

偏心アーム９の端部には、斜行シャフト１１の先端が揺動自在に取り付けられており、この斜行シャフト１１の略下端部付近は、下プレート７を貫通し、且つ回転自在に下プレート７に軸支されている。

下プレート７を貫通した斜行シャフト１１の先端部には、下向き開放の筒状のダイスケース１２が固定されており、このダイスケース１２の開口端には、その内周面に沿って、内歯１３ａ（図２参照）を有する内歯ダイス１３（第２金型）が取り付けられている。

一方、台座３の上には、マンドレルシャフト１４が立設固定されており、このマンドレルシャフト１４の先端に、外歯１５ａ（図２参照）を有するマンドレル１５（第１金型）が取り付けられ、このマンドレル１５と、前記の内歯ダイス１３との間にカップ状の板金部材１６が装着されている。

ここで、回転駆動装置８の回転シャフト９と、マンドレルシャフト１４及びマンドレル１５の軸心は、回転軸心１７に沿って同軸上に配置されており、これに対して、斜行シャフト１１の軸心は、上記の回転軸心１７と所定の軸交差角度θ（所定角度）をなす交差軸心１８に沿って斜めに配置されている。軸交差角度θの大きさは、偏心アーム１０の長さに比例し、正確には、回転シャフト９の取り付け中心（Ｐａ）から斜行シャフト１１の取り付け中心（Ｐｂ）までの長さＬに比例する。

これにより、内歯ダイス１３の軸心（交差軸心１８）が、マンドレル１５の軸心（回転軸心１７）を中心として円錐状の軌跡を描いて回転するようになっている。

図２は、冷間板金成形装置１の要部拡大図であり、詳細には、ダイスケース１２、内歯ダイス１３、マンドレル１５及び板金部材１６の相互関係を示す要部拡大図である。この図において、マンドレル１５及び板金部材１６の軸心（回転軸心１７）に対してダイスケース１２と内歯ダイス１３の軸心（交差軸心１８）は、所定の軸交差角度θをなしている。

ダイスケース１２と内歯ダイス１３は、台座３の上の昇降シリンダ４を縮小方向に駆動することにより、上記の軸交差角度θを保ったまま、圧力Ｆを印加しつつ図面の下方向に下降し、マンドレル１５の上に装着された板金部材１６の側面に加圧接触する。一方、内歯ダイス１３は、回転駆動装置８の回転駆動力を受けて、マンドレル１５及び板金部材１６の周囲を公転するようになっており、上記の加圧接触と公転とにより、板金部材１６の周方向に沿って、内歯ダイス１３とマンドレル１５の双方の歯面（内歯１３ａと外歯１５ａ）形状に対応したスプライン、たとえば、クラッチスプラインが成形されるようになっている。

内歯ダイス１３の歯面１３ａは下拡がりのテーパ状をなしている。このことを、図（ｂ）を参照しながら説明すると、内歯ダイス１３の歯面１３ａは、内歯ダイス１３の軸心（交差軸心１８）と平行する仮想線１８ａに対して所定の角度θａをなすように下拡がりのテーパ状になっており、この角度θａは、前記の回転軸心１７と交差軸心１８との軸交差角度θに一致する。つまり、θａ＝θの関係にある。これにより、内歯ダイス１３の内歯１３ａが、マンドレル１５の外歯１５ａと一部で噛み合うようになっている。

図３は、冷間板金成形装置１の作用説明図であり、（ａ）はスプライン成形開始の初期状態図、（ｂ）は板金部材１６の周囲略１／４にスプラインを成形したときの状態図である。これらの図において、マンドレル１５の中心（以下、マンドレル中心Ｐ１５）に対して、内歯ダイス１３の中心（以下、ダイス中心Ｐ１３）は所定量だけ偏心しており、この偏心量は、先に説明した軸交差角度θの大きさに対応する。

スプライン成形開始の初期状態（ａ）において、マンドレル１５の上に装着された板金部材１６は、内歯ダイス１３の一部の歯面１３ａと接触しており、たとえば、この図（ａ）では、図面右方のイ部で接触し、このイ部において、板金部材１６に、内歯ダイス１３とマンドレル１５の双方の歯面形状に対応したスプラインが成形される。

かかる状態のまま、マンドレル中心Ｐ１５の周りを内歯ダイス中心Ｐ１３が公転するように、内歯ダイス１３を動かしていく（揺動させていく）と、上記のイ部が、マンドレル１５の周囲（したがって、板金部材１６の周囲）に沿って時計回り方向に移動し、たとえば、図（ｂ）に示すように、板金部材１６の周囲略１／４を移動した後は、その板金部材１６の周囲略１／４に、内歯ダイス１３とマンドレル１５の双方の歯面形状に対応したスプラインが成形される。

したがって、上記のイ部の移動を、板金部材１６の全周にわたって継続することにより、板金部材１６の周囲全てに、内歯ダイス１３とマンドレル１５の双方の歯面形状に対応したスプラインを成形することができる。

以上、説明したとおり、本実施形態の冷間板金成形装置１によれば、マンドレル１５の軸心（回転軸心１７）に対して内歯ダイス１３の軸心（交差軸心１８）を所定の軸交差角度θをなすようにするとともに、マンドレル中心Ｐ１５の周りをダイス中心Ｐ１３が公転するようにしたので、マンドレル１５と内歯ダイス１３の双方が自転せず、それぞれの歯形の噛み合い歯を常に一定に保つことができる。

加えて、マンドレル１５に対して所定の軸交差角度θをなす内歯ダイス１３を公転させつつ、その内歯ダイス１３を板金部材１６に押しつけながら、内歯ダイス１３の軸心（回転軸心１７）方向への送り量を加減するだけで、小さな荷重で長いスプラインを容易に成形することができる。

さらに、内歯ダイス１３の軸心（回転軸心１７）方向への送りを途中で停止することにより、止まりのスプラインも容易に成形することができる。

また、内歯ダイス１３が常に傾いているため、部分接触になって金型と部材との焼き付きが発生しない。その結果、潤滑油を不要にできると共に、板金部材１６の表面処理、たとえば、ボンデ処理等を不要にでき、製造工程の簡素化を図ることもできる。

なお、上記の実施形態では、マンドレル１５を回転固定とし、且つ、マンドレル中心Ｐ１５の周りをダイス中心Ｐ１３が公転しているが、これに限定されない。以下に示すように、マンドレルと内歯ダイスを共に同方向且つ同速度で自転させるようにしてもよい。

図４は、他の実施形態に係る冷間板金成形装置の構成図である。この図において、冷間板金成形装置２０は、床面２１に設置された台座２２と、その台座２２の上に上下方向に延設された複数本の昇降シリンダ２３とを備える。昇降シリンダ２３の本数は、たとえば、３本ないしは４本であり、各昇降シリンダ２３は、不図示のアクチュエータによって図面の上下方向（矢印Ａ）に伸縮駆動されるアーム２４を備える。

各アーム２４の先端付近は、水平方向に張り渡された上プレート２５で連結されており、また、各アーム２４の中間付近も、水平方向に張り渡された下プレート２６で連結されている。これらの上プレート２５及び下プレート２６は、各アーム２４と一体となって、各アーム２４と一緒に図面の上下方向（矢印Ａ）に伸縮駆動されるようになっている。

上プレート２５の上にはモータ等の第１回転駆動装置２７（回転手段）が所定の角度（後述の軸交差角度θ）で斜めに取り付けられており、この第１回転駆動装置２７の回転シャフト２８の略下端部付近は、下プレート２６を貫通し、且つ回転自在に下プレート２６に軸支されている。

下プレート２６を貫通した回転シャフト２８の先端部には、下向き開放の筒状のダイスケース２９が固定されており、このダイスケース２９の開口端には、その内周面に沿って、内歯１３ａ（図２参照）を有する内歯ダイス３０（第２金型）が取り付けられている。

一方、台座２２の内部には、第２回転駆動装置３１が取り付けられており、この第２回転駆動装置３１の回転シャフト３２の先端に、外歯１５ａ（図２参照）を有するマンドレル３３（第１金型）が取り付けられ、このマンドレル３３と、前記の内歯ダイス３０との間にカップ状の板金部材３４が装着されている。

ここで、第２回転駆動装置３１の回転シャフト３２及びマンドレル３３の軸心（回転軸心３５）に対して、第１回転駆動装置２７の回転シャフト２８と、ダイスケース２９及び内歯ダイス３０の軸心（交差軸心３６）は、所定の軸交差角度θ（所定角度）をなしており、この軸交差角度θの大きさは、第１回転駆動装置２７の回転シャフト２８の傾きに対応する。

台座２２の上にはローラ基台３７が設けられており、このローラ基台３７に回転自在に取り付けられたローラシャフト３８と一体のローラ３９（押圧手段）が、ダイスケース２９の側面を所定の力で水平方向に押圧するようになっている。つまり、ローラ３９の軸心をマンドレル３３の軸心に向けて移動可能とすることにより、内歯ダイス３０をマンドレル３３に押圧するようになっている。

図５は、冷間板金成形装置２０の作用説明図である。この図において、マンドレル３３の中心（以下、マンドレル中心Ｐ３３）に対して、内歯ダイス３０の中心（以下、ダイス中心Ｐ３０）は所定量だけ偏心しており、この偏心量は、先に説明した軸交差角度θの大きさに対応する。

マンドレル３３の上に装着された板金部材３４は、ローラ３９の押圧部分（ロ部）において、内歯ダイス３０の一部の歯面３０ａと接触しており、このロ部において、板金部材３４に、内歯ダイス３０の歯面３０ａとマンドレル３３の歯面３３ａの双方歯形に対応したスプライン、たとえば、クラッチスプラインが成形される。

かかる状態のまま、マンドレル３３と内歯ダイス３０を共に同方向且つ同速度で自転させていくと、マンドレル中心Ｐ３３の周りを内歯ダイス中心Ｐ３０が公転する。そして、この公転運動に伴い、上記のロ部が、マンドレル３３の周囲（したがって、板金部材３４の周囲）に沿って時計回り方向に移動するので、結局、上記のロ部の移動を、板金部材３４の全周にわたって継続することにより、板金部材３４の周囲全てに内歯ダイス３０とマンドレル３３の双方の歯面形状に対応したスプラインを成形することができるのである。

以上、説明したとおり、本実施形態の冷間板金成形装置２０においても、マンドレル３３の軸心（回転軸心３５）に対して内歯ダイス３０の軸心（交差軸心３６）を所定の軸交差角度θをなすようにするとともに、マンドレル中心Ｐ３３の周りをダイス中心Ｐ３０が公転するようにしたので、それぞれの歯形の噛み合い歯を常に一定に保つことができる。

加えて、マンドレル３３に対して所定の軸交差角度θをなす内歯ダイス３０を公転させつつ、その内歯ダイス３０を板金部材３４に押しつけながら、内歯ダイス３０の軸心（交差軸心３６）方向への送り量を加減するだけで、小さな荷重で長いスプラインを容易に成形することができる。

さらに、内歯ダイス３０の軸心（交差軸心３６）方向への送りを途中で停止することにより、止まりのスプラインも容易に成形できる。

また、内歯ダイス３０が常に傾いているため、その傾き部分から潤滑油を供給することが可能となり、その結果、板金部材３４の表面処理、たとえば、ボンデ処理等を不要にでき、製造工程の簡素化を図ることもできる。

実施形態に係る冷間板金成形装置１の構成図である。冷間板金成形装置１の要部拡大図である。冷間板金成形装置１の作用説明図である。他の実施形態に係る冷間板金成形装置２０の構成図である。冷間板金成形装置２０の作用説明図である。

符号の説明

θ 軸交差角度（所定角度）
８回転駆動装置（回転手段）
１３内歯ダイス（第２金型）
１３ａ内歯
１５マンドレル（第１金型）
１５ａ外歯
１６板金部材
１７軸心
１８軸心
２７第１回転駆動装置（回転手段）
３０内歯ダイス（第２金型）
３３マンドレル（第１金型）
３９ローラ（押圧手段）

Claims

外歯を有し、自身の軸心を中心として回転する第１金型と、
内歯を有し、前記第１金型の軸心に対して所定角度をもって交差する軸心を有する第２金型と、
前記第２金型を回転運動させる回転手段と、を備え、
前記第２金型の軸心は、前記第１金型の軸心を中心として円錐状の軌跡を描いて回転し、
前記第２金型の内歯は、前記第１金型の外歯と一部で噛み合うように成形され、
前記第１金型と前記第２金型の間に加工板金部材を配して該板金部材にスプライン成形することを特徴とする冷間板金成形装置。
前記第１金型と前記第２金型を、前記第１金型の軸心に沿って相対移動可能としたことを特徴とする請求項１記載の冷間板金成形装置。
前記第２金型を前記第１金型に押圧する押圧手段を有することを特徴とする請求項１記載の冷間板金成形装置。
前記押圧手段は、軸心に回転自在に支持されたローラであって、該ローラの軸心を前記第１金型の軸心に向けて移動可能とすることにより、前記第２金型を前記第１金型に押圧することを特徴とする請求項３記載の冷間板金成形装置。