JP2009195916A - 内歯車部材の成形方法及び成形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】歯車部の板厚にバラツキが生じる場合や、歯車部に欠肉が生じることなく、製品精度の高い内歯車部材を成形することができる内歯車部材の成形方法及び成形装置を提供すること。
【解決手段】外周面に歯形成形部２ａを有するマンドレル２に素材Ｗを取り付け、該素材Ｗを絞りローラＲによってマンドレル２に押し付けて素材Ｗの内周面に歯車部を成形するようにした、フランジ部を備えた内歯車部材の成形方法において、前記素材Ｗに円筒状の素材を使用し、絞りローラＲによって素材Ｗの端部をマンドレル２の端面に沿って折り曲げて前記フランジ部を成形する。
【選択図】図１

Description

本発明は、内歯車部材の成形方法及び成形装置に関し、特に、歯車部の板厚を均一に成形することができる内歯車部材を成形する方法及び成形装置に関するものである。

従来、内歯車部材の成形方法として、カップ状の素材を用い、外周面に歯形成形部を有するマンドレルに覆せるように取り付け、絞りローラにより押圧することによって塑性加工する方法が提案されている。
しかし、この場合には素材をカップ状にする工程としてプレス加工や鍛造加工等の工程が必要となり製品１個当たりの製作時間に多くの時間を費いやすとともに、素材の単価が高くなるという問題があった。

一方、円板状素材からスピニング装置を使った塑性加工によって直ちにカップ状に成形すると同時に内歯車部材を成形する方法としては、円板状の素材を外周面に歯形成形部が形成されている金型と該金型上に配置される上型とによって、円板状素材のほぼ中央を挟持し、素材を自転若しくは押圧する絞りローラを公転させながら絞りローラ若しくは素材を金型の軸方向に移動しつつ、絞りローラによって素材を金型に押し当て、塑性変形させる方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

この場合、仕上がった内歯車部材においてカップ状とされた素材の内側隅部の所々に肉ヒケ現象による欠肉が生じる場合があり、部品の強度や耐久性が劣るとともに、欠肉の程度によっては製品検査に合格しないという問題点があった。

この問題を解決するために、本出願人が先に出願した内歯車部材の成形方法及び成形装置を図５に示す。

この内歯車部材の成形装置では、図５に示すように、回転する主軸（図示省略）の先端に配設した外周面に歯形成形部２ａを有するマンドレル２の端面に円板状素材Ｐを取り付け、絞りローラＲ１の押圧によって円板状素材Ｐを円錐台形状に塑性加工する第一工程と、該第一工程によって円錐台形状になった素材を絞りローラＲ２の押圧によってマンドレル２に押し付け、塑性加工によって円筒形の内歯車部材を形成する第二工程とからなるようにしたものである。

図において、まず、円板状素材Ｐを、外周側面に歯形成形部２ａを有するマンドレル２の端面に取り付ける。この際、図示の如く、円板状素材Ｐの中心にはマンドレル２の先端の突起部分２ｃに嵌入する孔Ｐａを穿孔して取り付け、マンドレル２の端面に対向する押圧部材６により挟み込むようにして挟持固定する（図５（ａ）参照）。

そして、絞りローラＲ１を円板状素材Ｐが円錐台の形状になるように矢符方向に移行しつつ押し当てることによって円板状素材Ｐを円錐台形状に塑性加工を施す（図５（ｂ）参照）。

次いで、絞りローラＲ２をマンドレル２の軸心に対して平行に移動させ、絞りローラＲ２の押圧によって、円錐台形状に成形された円板状素材Ｐの内面は、マンドレル２の外周側面に形成された歯形成形部２ａと同形状に塑性変形され、カップ状の内歯車部材が完成する（例えば、特許文献２参照）。

特開平５−７６９８２号公報 特開２００４−２９８９５３号公報

ところで、この内歯車部材の成形方法及び成形装置は、円板状素材をカップ状に塑性加工していく段階で、板厚を均一にすることが難しく、成形した歯車部の板厚にバラツキが生じる場合や、歯車部に欠肉が生じる場合があり、製品精度が劣るという問題があった。
また、押圧部材によってマンドレルに押圧される素材の部分（フランジ部）が加工時に歯車部側に引っ張られることによって減肉しやすいという問題もあった。

本発明は、上記従来の内歯車部材の成形方法及び成形装置の有する問題点に鑑み、歯車部の板厚にバラツキが生じる場合や、歯車部に欠肉が生じることなく、製品精度の高い内歯車部材を成形することができる内歯車部材の成形方法及び成形装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の内歯車部材の成形方法は、外周面に歯形成形部を有するマンドレルに素材を取り付け、該素材を絞りローラによってマンドレルに押し付けて素材の内周面に歯車部を成形するようにした、フランジ部を備えた内歯車部材の成形方法において、前記素材に円筒状の素材を使用し、絞りローラによって素材の端部をマンドレルの端面に沿って折り曲げて前記フランジ部を成形することを特徴とする。

この場合において、歯車部を成形した後、フランジ部を成形することができる。

また、フランジ部を成形した後、歯車部を成形することもできる。

また、上記方法に使用する本発明の内歯車部材の成形装置は、フランジ部を備えた内歯車部材の成形装置において、外周面に歯形成形部を、端面にフランジ成形部を、それぞれ有するマンドレルと、該マンドレルに対して円筒状の素材を非回転状態に取り付けるための把持機構と、マンドレルに取り付けた素材を成形する絞りローラとからなることを特徴とする。

本発明の内歯車部材の成形方法によれば、素材に円筒状の素材を使用し、絞りローラによって素材の端部をマンドレルの端面に沿って折り曲げてフランジ部を成形するようにしたから、円板状素材をカップ状に塑性加工する場合のように成形した歯車部の板厚にバラツキや欠肉が発生しにくく、精度の高い内歯車部材を成形することができる。
また、フランジ部を有するカップ状の素材と比べて素材の費用を低廉化することができる。

また、歯車部を成形した後、フランジ部を成形するときは、フランジ部分の減肉を有効に防止することができる。

また、フランジ部を成形した後、歯車部を成形するときは、歯車部の板厚の均一化に優れ、歯車部を高精度に塑性加工することができる。

また、上記方法に使用する本発明の内歯車部材の成形装置によれば、外周面に歯形成形部を、端面にフランジ成形部を、それぞれ有するマンドレルと、該マンドレルに対して円筒状の素材を非回転状態に取り付けるための把持機構と、マンドレルに取り付けた素材を成形する絞りローラとから構成することによって、素材をマンドレルに押圧する押圧部材を配設する必要がなく、装置全体を小型化することができる。特に、立型の成形装置の場合には、機械高さを低くすることができる。

以下、本発明の内歯車部材の成形方法及び成形装置の実施の形態を、図面に基づいて説明する。

図１〜図３に、本発明の内歯車部材の成形方法及び成形装置の第１実施例を示す。

この内歯車部材の成形装置１は、外周面に歯形成形部２ａを、端面にフランジ成形部２ｂを、それぞれ有するマンドレル２と、該マンドレル２に対して円筒状の素材Ｗを非回転状態に取り付けるための把持機構３と、マンドレル２に取り付けた素材Ｗを成形する絞りローラＲとからなる。

マンドレル２は、主軸２０に主軸２０の軸心Ｍと一致させて取り付けられ、本実施例においては、駆動機構（図示省略）によって、主軸２０とともに回転する例を示すが、主軸２０を固定し、絞りローラＲを主軸２０の軸心Ｍを公転軸として回転させるようにしても構わない。

把持機構３は、その構成を特に限定されず、主軸２０の軸心Ｍに対して直角方向に移動し、マンドレル２に取り付ける円筒状の素材Ｗを固定するものであればよく、例えば、主軸２０の上面２０ａに配設され、主軸２０とともに回転するチャック機構等を利用することができる。

絞りローラＲの配設数は、特に限定されず、主軸２０の軸心Ｍを中心に対向する位置に２つ配設することができる。また、絞りローラＲは、歯車部とフランジ部とを１種類の絞りローラで成形することができるように、傾斜して配設する他、歯車部とフランジ部との成形用に別の絞りローラＲを配設することもできる。
また、絞りローラＲは、ホルダーに配設される軸にベアリング等によって回動自在に配設される。

上記構成において、この実施例の内歯車部材の成形方法を説明する。

まず、図１に示すように、マンドレル２の外径よりも若干大径となる内径の円筒状の素材Ｗをマンドレル２に取り付け、把持機構３によって固定し、素材Ｗに歯車部を成形した後、フランジ部を成形する。
素材Ｗは、図１に示すように、上面及び底面のない直円筒状の素材を利用する。
これによって、鍛造等によって作られるカップ状の素材よりも、素材費用を低廉化することができる。

そして、この実施例では、図２に示すように、素材Ｗに歯車部を成形した後、フランジ部を成形する。
歯車部の成形は、図２（ａ）に示すように、素材Ｗを絞りローラＲによってマンドレル２の外周面の歯形成形部２ａに押し付けて行うもので、絞りローラＲは、軸心Ｍと平行方向に移動させればよく、把持機構３側から素材Ｗの開放端側（図例、下側から上側）に移動させる他、素材Ｗの開放端側から把持機構３側（図例、上側から下側）に移動させるようしても構わない。

次に、フランジ部の成形は、図２（ｂ）に示すように、歯車部の成形時に絞りローラＲによって成形されていない素材Ｗの端部を、絞りローラＲによってマンドレル２の端面のフランジ成形部２ｂに押し付けて行うもので、絞りローラＲは、主軸２０の軸心Ｍに向かって直角方向に移動させるようにする。

歯車部及びフランジ部が成形された後、把持機構３を開放し、素材Ｗを内歯車部材の成形装置１から取り外し、図３に示す形状で製品として使用する他、把持機構３によって把持されていた未加工の部分を、必要となる歯車部分の寸法に応じて切断線Ｃに沿って切断し、端面に仕上げ加工を施すこともできる。

この実施例では、歯車部を成形した後、フランジ部を成形するから、フランジ部分を押圧部材で押圧しながら行う塑性加工と比較して、フランジ部分の減肉を有効に防止することができる。

図４に、本発明の内歯車部材の成形方法の第２実施例を示す。
内歯車部材の成形方法の第２実施例に使用する成形装置は、第１実施例と同様であり、その説明を省略する。

この実施例の内歯車部材の成形方法では、フランジ部を成形した後、歯車部を成形するもので、使用する素材Ｗは、第１実施例と同様、マンドレル２の外径よりも若干大径となる内径で、上面及び底面のない直円筒状の素材Ｗを利用する。

この実施例の内歯車部材の成形方法は、第１実施例と同様、まず、図１に示すように、素材Ｗをマンドレル２に取り付け、把持機構３によって固定する。

そして、図４（ａ）に示すように、素材Ｗの端部を絞りローラＲによってマンドレル２の端面のフランジ成形部２ｂに押し付けてフランジ部を成形する。

次いで、素材Ｗの周面を絞りローラＲによってマンドレル２の外周面の歯形成形部２ａに押し付け歯車部の成形を行う。
この場合、絞りローラＲの移動は、第１実施例と同様に、軸心Ｍと平行方向に移動させればよく、把持機構３側から素材Ｗの開放端側（図例、下側から上側）に移動させる他、素材Ｗの開放端側から把持機構３側（図例、上側から下側）に移動させるようしても構わない。

その後、第１実施例と同様に、把持機構３を開放し、素材Ｗを内歯車部材の成形装置１から取り外した形状で製品として使用する他、把持機構３によって把持されていた未加工の部分を、必要となる歯車部分の寸法に応じて切断線Ｃに沿って切断し、端面に仕上げ加工を施すこともできる。

この実施例では、フランジ部を成形した後、歯車部を成形するから、歯車部の板厚の均一化に優れ、歯車部を高精度に塑性加工することができる。

以上、本発明の内歯車部材の成形方法及び成形装置について、複数の実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。

本発明の内歯車部材の成形方法及び成形装置は、歯車部の板厚にバラツキが生じる場合や、歯車部に欠肉が生じることなく、製品精度の高い内歯車部材を成形することができるという特性を有していることから、高い精度が要求される内歯車部材を成形する用途に好適に用いることができる。

本発明の内歯車部材の成形装置の一部断面の正面図である。 同装置を用いた成形方法の第１実施例を示す説明図で、（ａ）は歯車部の成形を、（ｂ）はフランジ部の成形を説明する一部断面図である。 完成した内歯車の断面正面図である。 同装置を用いた成形方法の第２実施例を示す説明図で、（ａ）はフランジ部の成形を、（ｂ）は歯車部の成形を説明する一部断面図である。 従来の内歯車部材の成形装置の説明図で、（ａ）は素材取り付け状態を説明する一部断面図を、（ｂ）は第一工程を説明する一部断面図を、（ｃ）は第２工程を説明する一部断面図を示す。

符号の説明

１ 内歯車部材の成形装置
２ マンドレル
２ａ 歯形成形部
２ｂ フランジ成形部
３ 把持機構
Ｍ 主軸及びマンドレルの軸心
Ｒ 絞りローラ
Ｗ 素材

Claims (4)

1. 外周面に歯形成形部を有するマンドレルに素材を取り付け、該素材を絞りローラによってマンドレルに押し付けて素材の内周面に歯車部を成形するようにした、フランジ部を備えた内歯車部材の成形方法において、前記素材に円筒状の素材を使用し、絞りローラによって素材の端部をマンドレルの端面に沿って折り曲げて前記フランジ部を成形することを特徴とする内歯車部材の成形方法。
2. 歯車部を成形した後、フランジ部を成形することを特徴とする請求項１記載の内歯車の成形方法。
3. フランジ部を成形した後、歯車部を成形することを特徴とする請求項１記載の内歯車の成形方法。
4. フランジ部を備えた内歯車部材の成形装置において、外周面に歯形成形部を、端面にフランジ成形部を、それぞれ有するマンドレルと、該マンドレルに対して円筒状の素材を非回転状態に取り付けるための把持機構と、マンドレルに取り付けた素材を成形する絞りローラとからなることを特徴とする内歯車の成形装置。

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