JP2011156557A - スプロケットセグメントの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】大型の設備や加圧能力の高い設備等を設置することなく、低コストで所望の形状のスプロケットセグメントを製造することが可能なスプロケットセグメントの製造方法を提供する。
【解決手段】本製造方法は、特定の歯部３０の一部に最終製品の形状に対して欠肉した欠肉部１５を形成し、スプロケットセグメント１０の歯面１２ａが加圧方向に対して傾いた状態で斜め鍛造成形を行う鍛造成形ステップと、鍛造成形ステップにおいて金型からはみ出した不要なバリ１４を除去するバリ抜きステップと、特定の歯部３０の歯面１２ａに対して変形部材を当接させた状態で歯部３０の歯筋方向に移動させて欠肉部１５を含む特定の歯部３０の形状を所望の形状に変形させる変形ステップと、を備えている。
【選択図】図１１

Description

本発明は、ブルドーザ等の建設機械や農業用車両を含む装軌車両のスプロケットを構成するスプロケットセグメントの製造方法に関する。

近年、ブルドーザや油圧ショベル等の建設機械、あるいは農業用車両等の装軌車両の下部走行体に用いられるスプロケットは、外周部分に複数の歯が設けられており、大型のものになると一体として成形することが困難である。よって、周方向に複数に分割されたスプロケットセグメント単位で鍛造され、これを組み合わせて１つのスプロケットが構成される。

このようなスプロケットセグメントの鍛造方法には、スプロケットセグメントの歯面に垂直な方向に加圧成形する縦打ちと呼ばれる方法と、歯面に平行な方向に加圧成形する横打ちと呼ばれる方法とがある。
例えば、特許文献１，２には、縦打ちによる５枚歯のスプロケットセグメントの鍛造成形において、アンダーカットを生じないように両端の歯部を予め変形させておき、鍛造後（通常はバリ抜き後）に変形させておいた歯部を、専用の設備、金型等を用いて所望の形状に変形させる方法について開示されている。

しかしながら、上記従来のスプロケットセグメントの製造方法では、以下に示すような問題点を有している。
すなわち、上記公報に開示されたスプロケットセグメントの製造方法では、アンダーカットを考慮して成形された歯部を変形させるために高い成形力が必要であることから、特殊な設備や加圧能力の高いプレス装置等が必要になる。

また、鍛造成形時において金型内において所定の形状に成形する際には、スプロケットセグメントの端部まで材料を充填させるために金型に高圧をかける必要がある。このとき、材料が充填しやすい中央部分には大きな内圧がかかり、かつ材料を端部にまで行き渡らせるために不要な材料が金型からはみ出すおそれがある。よって、大きな内圧に耐え得るように金型を大型化したり、金型からはみ出す材料が増大して製品歩留まりが低下したりする等の問題がある。

本発明の課題は、大型の設備や加圧能力の高い設備等を設置することなく、低コストで所望の形状のスプロケットセグメントを製造することが可能なスプロケットセグメントの製造方法を提供することにある。

第１の発明に係るスプロケットセグメントの製造方法は、アンダーカットを考慮した形状で鍛造成形された特定の歯部を所望の形状に変形させるスプロケットセグメントの製造方法であって、鍛造成形ステップと、バリ抜きステップと、変形ステップと、を備えている。鍛造成形ステップは、所望の形状に変形させる特定の歯部の一部に、最終製品の形状に対して欠肉した欠肉部を形成し、スプロケットセグメントの歯面が加圧方向に対して傾いた状態で斜め鍛造成形を行う。バリ抜きステップは、鍛造成形ステップにおいて金型からはみ出した不要なバリを除去する。変形ステップは、特定の歯部の歯面に対して変形工具を当接させた状態で歯部の歯筋方向に移動させて欠肉部を含む特定の歯部の形状を所望の形状に変形させる。

ここでは、鍛造成形時における金型内における材料の充填のし易さを考慮して、鍛造成形時には敢えて最終製品の形状に対して端部を欠肉させた形状で成形する。そして、バリ抜きステップの後、アンダーカットを考慮した形状で鍛造成形された特定の歯部を変形させる工程において、欠肉部分を含む特定の歯部をしごきながら最終製品の形状になるまで充填していく。

ここで、上記欠肉部とは、鍛造成形時において金型内における端部まで材料が充填しやすいように、最終製品の形状から一部を欠肉させて小さくした部分であって、例えば、スプロケットセグメントの歯先の端部の曲率を大きくした部分等が考えられる。
また、上記変形工具には、例えば、変形させた後の歯部の歯形形状に倣って歯筋方向に沿って移動する部材等を用いることができる。また、変形工具によって変形させる鍛造成形後の歯部の歯筋は、他の所望の形状の歯部に対して平行に形成されていてもよいし、斜めに形成されていてもよい。

そして、上記変形工具が移動するスプロケットセグメントの歯筋方向とは、所望の形状に形成された歯部の歯筋方向を意味している。つまり、アンダーカットを考慮して鍛造成形された歯部の歯筋が他の歯部の歯筋に対して斜めになっている場合には、変形工具は変形させる歯部の歯筋方向に対して斜めに移動することで、歯部を所望の形状に変形させる。

また、上記変形工具を歯筋方向に沿って移動させる手段としては、油圧シリンダ等を用いることができる。
これにより、鍛造成形ステップ時の金型内における材料の充填性を向上させつつ、その後の変形ステップにおいて、アンダーカットが生じないように成形された特定の歯部を変形させる際に最終製品の形状になるように整形と充填とを同時に行うことができる。この結果、鍛造成形時の金型内における材料の充填のために金型にかかる圧力を低減し、歯部を変形させるための特殊な設備や加圧能力の高い設備等を設置することなく、低コストで所望の形状のスプロケットセグメントを製造することができる。

第２の発明に係るスプロケットセグメントの製造方法は、第１の発明に係るスプロケットセグメントの製造方法であって、欠肉部は、歯部の先端付近に形成されたＲ部分を含む。
ここでは、鍛造成形時において金型内で最も充填しにくいスプロケットセグメントの歯部の端部に、充填されやすい形状（Ｒ部分）を設けている。

ここで、上記Ｒ部分は、例えば、５枚歯のスプロケットセグメントにおけるアンダーカットが生じないように予め変形させた歯部の先端に形成されていることが好ましい。
これにより、最も充填しにくい部分の形状を工夫したことで、鍛造成形時の金型内におけるスプロケットセグメントの元になる部材の成形性を向上させることができる。そして、鍛造成形時に金型にかかる圧力を小さくすることができる。また、鍛造成形時に生じるバリの量を減らして製品歩留まりを向上させることができる。

第３の発明に係るスプロケットセグメントの製造方法は、第１または第２の発明に係るスプロケットセグメントの製造方法であって、変形ステップでは、変形工具として、スプロケットセグメントの特定の歯部の歯面に対して当接した状態で回転しながら移動して歯部の形状を所望の形状に変形させるロール工具を用いている。
ここでは、鍛造成形後のスプロケットセグメントに対して、変形させる歯部の歯面に対してロール工具を当接させた状態で回転させながら歯筋方向に沿って移動させて、歯部を所望の形状に変形させる。
これにより、予め変形させた歯部を所望の形状に変形させることと、歯部をつぶしながら延伸させて欠肉部を製品形状まで充填させることとを、簡素な構成を用いて同時に効率よく実施することができる。

第４の発明に係るスプロケットセグメントの製造方法は、第１から第３の発明のいずれか１つに係るスプロケットセグメントの製造方法であって、鍛造成形ステップでは、５つの歯部を有するスプロケットセグメントにおける両端に配置された歯部の部分に欠肉部を形成する。

ここでは、アンダーカットが生じないように予め変形させて鍛造成形される５枚歯のスプロケットセグメントの両端の歯部に、鍛造成形時に材料が充填しやすい欠肉部を形成している。
これにより、鍛造成形によって成形された欠肉部を含む歯部をロール工具等を用いて所望の形状に変形させる際に、欠肉した部分も所望の形状になるように変形させることができる。この結果、歯部の変形と製品形状への充填とを、同時に効率よく処理することができる。

第５の発明に係るスプロケットセグメントの製造方法は、第４の発明に係るスプロケットセグメントの製造方法であって、変形ステップでは、スプロケットセグメントの両端に配置された歯部を、ほぼ同時に所望の形状に変形させる。
これにより、スプロケットセグメントに対して左右両端からほぼ均等な圧力を付与してバランスよく歯部を変形させることができる。

第６の発明に係るスプロケットセグメントの製造方法は、第１から第５の発明のいずれか１つに係るスプロケットセグメントの製造方法であって、変形ステップでは、他の歯部の歯筋方向に対して斜めに成形された特定の歯部の歯筋方向を、他の歯部の歯筋方向に対して平行になるように変形させる。
これにより、変形させる歯部の歯筋方向が他の歯部の歯筋方向に対して平行な場合と比較して、変形させる量を少なくすることができる。

本発明に係るスプロケットセグメントの製造方法によれば、鍛造成形や歯部を変形させるための特殊な設備や加圧能力の高い設備等を設置することなく、低コストで所望の形状のスプロケットセグメントを製造することができる。

本発明の一実施形態に係るスプロケットセグメントを用いたスプロケットを搭載したブルドーザの構成を示す斜視図。 図１のブルドーザに搭載されたスプロケットの構成を示す斜視図。 （ａ）〜（ｃ）は、図２のスプロケットを構成するスプロケットセグメントの構成を示す全体斜視図、正面図、側面図。 図３のスプロケットセグメントの鍛造成形後の構成を示す斜視図。 （ａ），（ｂ）は、図４の鍛造成形後のスプロケットセグメントの構成を示す側面図。 図４のスプロケットセグメントを鍛造成形する金型の構成を示す模式図。 図６の金型の上側に配置される第１金型を示す斜視図。 図６の金型の下側に配置される第２金型を示す斜視図。 （ａ），（ｂ）は、図３のスプロケットセグメントの製造工程の流れを示す説明図。 図３のスプロケットセグメントの製造工程の流れを示すフローチャート。 鍛造成形後のスプロケットセグメントを示す説明図。 図１１の鍛造成形の工程において成形されたスプロケットセグメントの成形体の構成を示す側面図。 図１２のスプロケットセグメントの成形体からバリを除去した構成を示す側面図。 図３のスプロケットセグメントを製造するしごき成形装置の構成を示す正面図。 図１４のしごき成形装置の構成を示す側面図。 図１４のしごき成形装置に含まれるロール工具とスプロケットセグメントの歯部との位置関係を示す平面図。 （ａ）〜（ｃ）は、図１４のしごき成形装置によって特定の歯部を変形させる際のスプロケットセグメントの形状の変化を示すためのスプロケットセグメントの一部を拡大した斜視図。

本発明の一実施形態に係るスプロケットセグメントの製造方法によって製造されるスプロケットセグメント１０およびこれを搭載したブルドーザ１について、図１〜図１７（ｃ）を用いて説明すれば以下の通りである。
［ブルドーザ１の構成］
本実施形態に係るブルドーザ１は、不整地において整地作業を行う建設機械であって、図１に示すように、主として、キャブ２、車体フレーム３、ブレード４、リッパ（作業機）５、および走行装置７を備えている。

キャブ２には、運転者（オペレータ）が着座するためのオペレータシート（運転席）や各種操作のためのレバー、ペダルおよび計器類等が内装されている。
車体フレーム３は、ブレード４やリッパ５等の作業機構および走行装置７が取り付けられており、その上部にはキャブ２が載置されている。
ブレード４は、車体フレーム３の前方に設けられており、地面を削り取って土砂を押し運ぶための作業機であって、ブレード操作レバーの操作に応じて油圧シリンダによって駆動される。

リッパ５は、車体フレーム３の後方に設けられており、略鉛直下向きに突出する先端のシャンク部分を岩石等に突き刺して、走行装置７による牽引力によって切削、破砕を行う。また、リッパ５は、ブレード４と同様に、リッパ操作レバーの操作に応じて油圧シリンダによって駆動される。
走行装置７は、スプロケット９（図２参照）を介して、車体フレーム３の左右下部にそれぞれ設けられた一対の無端状の履帯７ａを回転させることで不整地における走行を可能としている。

［スプロケットセグメント１０の構成］
本実施形態に係るスプロケットセグメント１０は、図２および図３（ａ）〜図３（ｃ）に示すように、ブルドーザ１等の装軌車両の下部走行体に用いられるスプロケット９が周方向に分割された５枚歯を含む略円弧状の部材である。
このスプロケットセグメント１０の詳細な成分としては、Ｃ（０．４ｗｔ％）、Ｓｉ（０．２ｗｔ％）、Ｍｎ（１．４５ｗｔ％）、Ｐ（０．０１ｗｔ％）、Ｓ（０．０１ｗｔ％）、Ｃｒ（０．１８ｗｔ％）、Ｍｏ（０．０３ｗｔ％）、Ｂ（０．００１５ｗｔ％）を含み、それ以外の残部がＦｅおよび不可避的不純物によって構成されている。

また、スプロケットセグメント１０は、図３（ａ）〜図３（ｃ）に示すように、取付部１１と、フランジ部１２と、５つの歯部１３と、バリ除去加工部１４ｃ（図５（ｂ）参照）と、が一体として成形されている。
取付部１１は、複数のスプロケットセグメント１０を組み合わせて円環状のスプロケットを構成した際に下部走行体の駆動部に対して取り付けられる部分であって、図３（ａ）〜図３（ｃ）に示すように、略円弧状のスプロケットセグメント１０における径方向における最内部（最内周側）に配置されており、内周側に向かって突出している。

フランジ部１２は、取付部１１の径方向外側（外周側）に配置されており、図３（ｃ）等に示すように、略円弧状のスプロケットセグメント１０の軸方向における両側に突出するように形成されている。
５つの歯部１３は、スプロケットセグメント１０の最外周側の面（歯面１２ａ）から径方向外側に向かって突出するように形成されている。また、５つの歯部１３のうち、両端に配置された歯部１３は、スプロケットセグメント１０の鍛造成形時には、金型５０の抜き勾配を考慮してアンダーカットが生じないように予め両端側を変形させ、一部が欠肉した欠肉部１５を含む歯部（特定の歯部）３０（図１２および図１３参照）として成形されている。歯部３０は、後述するしごき成形装置２０によってしごき成形処理されて、他の歯部１３と同じ形状になるように変形される。なお、このアンダーカットが生じない形状であって欠肉部１５を含む歯部３０のしごき成形処理については、後段にて詳述する。

バリ除去加工部１４ｃは、図５（ｂ）に示すように、鍛造成形時に生じるバリ部１４（図４参照）を機械加工によって除去した加工跡であって、バリ部１４が形成されるスプロケットセグメント１０の稜線付近に沿って形成されている。
バリ部１４は、図４に示すように、仕上げ成形時（鍛造成形時）に、スプロケットセグメント１０の稜線付近から側面部分、取付部１１の端部にかけて形成される。本実施形態では、バリ部１４は、上記稜線付近であって、歯部１３の幅方向における一方の端部に形成されたＲ面か、それよりも外側の側面に沿って形成されている。よって、バリ部１４が歯面１２ａに影響することはなく、歯面１２ａおよび歯部１３を精度よく成形することができる。

ここで、スプロケットセグメント１０の稜線付近とは、５つの歯部１３によって形成される山の部分を結ぶ尾根に沿った線の近傍をいう。これにより、バリ部１４が歯面１２ａ上に形成されることを回避して、歯面１２ａの加工精度を向上させることができる。なお、このバリ部１４を含むスプロケットセグメント１０の成形体１０ａの製造用の金型（スプロケットセグメントの製造用金型）５０および製造工程については、後段にて詳述する。

［スプロケットセグメント１０の製造用の金型５０］
本実施形態では、上述した構成を備えたスプロケットセグメント１０の製造工程において、図６に示す鍛造成形用の金型５０を用いている。
金型５０は、主として、上型となる第１金型部５１と下型となる第２金型部５２とを備えている。金型５０内では、取付部１１の長手方向両端を結ぶ線を回転軸として鍛造方向に対して所定の角度だけ歯筋方向が傾いた状態でスプロケットセグメント１０が鍛造成形（荒成形、仕上げ成形）される。この鍛造成形時には、金型５０内においてスプロケットセグメント１０が斜めに配置されるため、歯面１２ａに掛からないようにスプロケットセグメント１０の稜線付近に沿ってバリ部１４を形成することができる。また、金型５０内において鍛造方向に対して傾けた歯面がそのまま抜け勾配となるため、抜け勾配を意識した形状、取り代を設ける必要がない。

第１金型部５１は、図６に示すように、金型５０の上半分として配置されており、図７に示すように、３つのステップ（つぶし成形、荒成形、仕上げ成形（図９（ａ）参照））にしたがって順次成形するための型彫りがなされている。また、第１金型部５１は、後述するしごき成形装置２０によって正規の形状に変形される両端の歯部３０の端部に、最終製品の形状から欠落した欠肉部１５（図１２および図１３参照）が形成されるように設計されている。具体的には、第１金型部５１では、鍛造成形時において金型内において材料が充填されにくいスプロケットセグメント１０の両端の歯部３０の端部を一部小さく成形するように設計されている。なお、この第１金型部５１等を用いたスプロケットセグメント１０の鍛造成形については、後段にて詳述する。

なお、上記の欠肉部１５とは、鍛造成形時に材料が金型内において充填されやすいようにスプロケットセグメント１０の両端に配置される歯部の一部の形状を最終製品の形状よりも小さく欠肉させた部分を意味している。
第２金型部５２は、図６に示すように、金型５０の下半分として配置されており、図８に示すように、第１金型部５１と同様に、３つのステップ（つぶし成形、荒成形、仕上げ成形（図９（ａ）参照））にしたがって順次成形するための型彫りがなされている。

第１金型部５１（図７参照）と第２金型部５２（図８参照）との間において、第２成形ステップの荒成形と第３成形ステップの仕上げ成形とでは、上述したスプロケットセグメント１０を鍛造方向に対して、歯筋方向を斜めに傾けた状態で鍛造成形を行う。なお、この鍛造成形時における金型５０内のスプロケットセグメント１０の傾きは、上述したバリ部１４が歯面１２ａに掛からない位置、つまり稜線付近に沿って形成される角度で設定される。
また、本実施形態の金型５０では、図６に示すように、上述したバリ部１４のうち、取付部１１側のバリ部１４ａと、歯部１３側のバリ部１４ｂとが、金型取付面に対して略平行になるように形成される。

［しごき成形装置２０］
本実施形態では、図１４および図１５に示すしごき成形装置２０を用いて、アンダーカットが生じないように予め変形させ欠肉部１５を含む両端の歯部３０を所望の形状に変形させるようにしごき成形を行う。
なお、図１４は、しごき成形装置２０の正面図、図１５は、図１４のしごき成形装置２０を図中Ａ方向から見た側面図、図１６は、図１５のしごき成形装置２０を図中Ｂ方向を手前側として示した平面図である。
しごき成形装置２０は、図１４、図１５および図１６に示すように、ロールユニット２１と、油圧シリンダ２２ａ，２２ｂと、受け台２３ａ，２３ｂと、クランプ用シリンダ２４と、クランプ用ウェッジ２５と、ロール用ホルダ２６と、を備えている。

ロールユニット２１は、左右一対のロール工具２１ａ，２１ｂと、ロール用ホルダ２６と、を有している。
ロール工具２１ａ，２１ｂは、図１５および図１６に示すように、回転軸２１ａａ，２１ｂａを中心として回転する部材であって、ロールユニット２１内に左右一対で設けられている。また、ロール工具２１ａ，２１ｂは、略半球状の部材の曲面同士を互いに連結させたような輪郭形状であって、歯部の歯形に倣った形状である。そして、この略半球状の曲面は、当接するスプロケットセグメント１０の特定の歯部３０を所望の形状に変形させるように設計されている。左右それぞれのロール工具２１ａ，２１ｂは、スプロケットセグメント１０の両端に設けられた特定の歯部３０，３０に対して対応する位置に設けられている。つまり、左右一対のロール工具２１ａ，２１ｂは、アンダーカットが生じないように成形され欠肉部１５を含む特定の歯部３０，３０に対してそれぞれ当接し、特定の歯部３０，３０を歯筋方向にしごくように移動させて所望の形状の歯部１３，１３になるように変形させる。なお、このロール工具２１ａ，２１ｂを用いた特定の歯部３０，３０のしごき成形処理については、後段にて詳述する。

ロール用ホルダ２６は、図１５および図１６に示すように、ロール工具２１ａ，２１ｂの回転軸２１ａａ，２１ｂａを支持しており、ロール工具２１ａ，２１ｂを回転可能な状態で保持する。
油圧シリンダ２２ａ，２２ｂは、図１４に示すように、左右一対のロール工具２１ａ，２１ｂをそれぞれ駆動するために左右一対で設けられている。そして、油圧シリンダ２２ａ，２２ｂは、図１５に示すように、本体部２２ａａ，２２ｂａ、ロッド２２ａｂ，２２ｂｂを有している。油圧シリンダ２２ａ，２２ｂは、本体部２２ａａ，２２ｂａからロッド２２ａｂ，２２ｂｂを伸縮させることで、油圧シリンダ２２ａ，２２ｂの下部にそれぞれ配置されたロール工具２１ａ，２１ｂを上下方向において移動させる。これにより、ロール工具２１ａ，２１ｂをスプロケットセグメント１０における特定の歯部３０の歯面に対して当接させた状態で、油圧シリンダ２２ａ，２２ｂがロール工具２１ａ，２１ｂを下向きに移動させることで、鍛造成形後のスプロケットセグメント１０に含まれる特定の歯部３０を所望の形状に変形させることができる。

受け台２３ａ，２３ｂは、しごき成形処理されるスプロケットセグメント１０の側面を上下から挟み込むようにして支持する。よって、しごき成形装置２０内において、スプロケットセグメント１０は、歯部１３がほぼ水平方向を向くようにセットされる。
クランプ用シリンダ２４は、受け台２３ａ，２３ｂにセットされたスプロケットセグメント１０を、受け台２３ａ，２３ｂ間に挟み込む力を付与する。具体的には、クランプ用シリンダ２４は、楔状のクランプ用ウェッジ２５を略水平方向に押圧することで、間接的に接触している上側の受け台２３ｂを下向きに押圧する。これにより、クランプ用シリンダ２４から付与される押圧力が、受け台２３ａ，２３ｂに作用してスプロケットセグメント１０が固定される。
クランプ用ウェッジ２５は、クランプ用シリンダ２４のロッド先端に取り付けられた楔状の部材であって、クランプ用シリンダ２４から付与される横向きの押圧力を下向きに変換する。

＜スプロケットセグメント１０の製造方法＞
ここで、上述したスプロケットセグメント１０の製造工程について、図９〜図１１を用いて説明すれば以下の通りである。
すなわち、本実施形態のスプロケットセグメント１０は、図９（ａ）および図９（ｂ）に示すような工程を経て、丸棒状態の素材からスプロケットセグメント１０へと成形されていく。
具体的には、図１０のフローチャートに示すように、まず、ステップＳ１１において、素材を加熱処理する。

次に、ステップＳ１２（鍛造成形ステップ）において、加熱された丸棒状の素材を鍛造用ハンマもしくはプレス等の鍛造機械に設置した金型５０内の第１成形ステップでつぶし成形を行い、図９（ａ）および図１１（ａ）に示すように、スプロケットセグメント１０の大まかな形状に近づける。
次に、ステップＳ１３（鍛造成形ステップ）において、つぶし成形後の成形体を金型５０内の第２成形ステップで、図９（ａ）および図１１に示すように、鍛造用ハンマによって荒成形を行う。このとき、荒成形後の成形体１０ａには、稜線付近に沿ってバリ部１４が形成される。

次に、ステップＳ１４（鍛造成形ステップ）において、荒成形後の成形体１０ａを金型５０内の第３成形ステップで、図９（ａ）および図１１に示すように、鍛造用ハンマによって仕上げ成形を行う。このとき、仕上げ成形後のスプロケットセグメント１０の成形体１０ａには、両端に配置された歯部３０が他の歯部１３寄りに成形されている。さらに、歯部３０の端部には、図１１に示すように、鍛造成形時に材料が充填しやすいように設計された金型５０によって欠肉部１５が成形されている。

この欠肉部１５は、図１２および図１３に示すように、予め変形させて鍛造成形された歯部３０の歯先の端部を最終製品の形状（図１３中点線部分）に対して欠肉させて小さく成形された部分である。そして、欠肉部１５は、鍛造成形時において金型５０内における材料の充填がしやすいように、最終製品の形状よりも曲率が大きいＲ面（Ｒ部分）１５ａを含むように形成されている。これにより、材料の流動抵抗が低減されることにより、鍛造成形時には、金型５０内において丸棒等の材料が徐々につぶされていきスプロケットセグメント１０の成形体１０ａに近づいていく過程において、金型５０の端部にまでスムーズに材料を行き渡らせることができる。よって、従来と比較して、金型５０にかかる内圧を小さくして金型等の設備の小型化が図れる。さらに、金型５０内における材料の充填性の向上によって、鍛造成形時に金型５０からはみ出すバリ部１４の量を従来よりも減らすことができるため、スプロケットセグメント１０の製品歩留まりを向上させることができる。

次に、ステップＳ１５（バリ抜きステップ）において、図９（ａ）に示すように、仕上げ成形後の成形体１０ａのバリ部１４をプレスによって除去するバリ抜き処理を行う。これにより、スプロケットセグメント１０が成形される。
その後、ステップＳ１６において、図９（ｂ）に示すように、スプロケットセグメント１０に含まれる複数の歯部１３のうち、両端に配置された特定の歯部３０を、適正な形状に変形させるために、上述したしごき成形装置２０の受け台２３ａ，２３ｂにスプロケットセグメント１０を固定する。

続いて、ステップＳ１７（変形ステップ）において、しごき成形装置２０において、ロール工具２１ａ，２１ｂをスプロケットセグメント１０の歯部３０の歯面に対して当接させた状態で回転させながら歯筋方向に沿って下向きに移動させて歯部３０を所望の形状に変形させる。なお、このアンダーカットが生じないように予め変形させ欠肉部１５を含む歯部３０のしごき成形工程については、後段にて詳述する。
最後に、ステップＳ１８において、スプロケットセグメント１０を熱処理した後、図９（ｂ）に示すように、機械加工によってボルト穴等を形成する。

＜しごき成形装置２０によるしごき成形方法＞
本実施形態では、上述したように、図１４、図１５および図１６に示すしごき成形装置２０を用いて、ステップＳ１６およびステップＳ１７のしごき成形処理を行う。
より詳細には、まず、図１５に示すように、受け台２３ａ，２３ｂ間に、鍛造成形直後のスプロケットセグメント１０を横向きにセットする。

次に、図１５示すように、油圧シリンダ２２ａ，２２ｂによって一対のロール工具２１ａ，２１ｂを、上部の初期位置からスプロケットセグメント１０に当接して歯部３０の変形を完了する位置まで、スプロケットセグメント１０の歯筋方向に沿って下向きに移動させる。このとき、スプロケットセグメント１０は、受け台２３ａ，２３ｂに支持された状態で固定されている。そして、スプロケットセグメント１０は、歯部３０の内側の歯面１２ａにおいてロール工具２１ａ，２１ｂの一部が当接した状態で、油圧シリンダ２２ａ，２２ｂがロール工具２１ａ，２１ｂを図中下向きに移動させることで、図１７（ａ）〜図１７（ｃ）に示すように、ロール工具２１ａ，２１ｂによって歯部３０がしごかれるようにして所望の形状に変形していく。

より具体的には、ロール工具２１ａ，２１ｂが歯部３０に当接する前には、図１７（ａ）に示すように、歯部３０はアンダーカットが生じないように、スプロケットセグメント１０の内側に傾斜した状態で、かつ端部に欠肉部１５を含むように成形されている。さらに、しごき成形前の歯部３０の歯筋方向は、他の歯部１３の歯筋方向に対して斜めになっている。そして、ロール工具２１ａ，２１ｂが歯部３０の一部に当接しながら所望の歯筋方向にしごくように回転移動していくことで、図１７（ｂ）に示すように、ロール工具２１ａ，２１ｂによって荷重がかかった歯部３０の部分が徐々に外側へと変形していき、歯部３０の歯筋方向が他の歯部１３の歯筋方向と平行に揃えられる。同時に、欠肉部１５の部分が伸ばされて最終製品のスプロケットセグメント１０の歯部１３の寸法に変形していく。そして、ロール工具２１ａ，２１ｂが歯部３０の歯筋方向に沿って移動し終えると、図１４（ｃ）に示すように、歯部３０は他の歯部１３と同じ形状となり、スプロケットセグメント１０の歯部１３が最終製品の形状となる。

なお、この鍛造成形時に欠肉部１５を形成したことを考慮して、ロール工具２１ａ，２１ｂによって延伸した部分が最終製品の形状になるように、延伸部分に移動する材料を歯部３０の歯面１２ａに配分しておけばよい。
これにより、アンダーカットが生じないように予め変形させ欠肉部１５を含む歯部３０は、ロール工具２１ａ，２１ｂが当接しながら歯筋方向に沿って移動する際に付与される荷重によって、適正な形状の歯部１３に変形・延伸するように加工される。

よって、ロール工具２１ａ，２１ｂと歯部３０との接触面積が従来のしごき成形装置よりも小さくて済むため、小さな圧力を局所的に付与することで、効率よく歯部３０のしごき成形を行うことができる。この結果、本実施形態のしごき成形装置２０を用いることにより、大掛かりな設備等を必要とすることなく、簡易な構成によって小さな圧力で容易にしごき成形を実施することができる。
また、本実施形態では、スプロケットセグメント１０の両端に配置された歯部３０を同時に変形させることで、左右のバランスよくしごき成形処理を実施することができる。よって、受け台２３ａ，２３ｂによって、変形中のスプロケットセグメント１０を保持する荷重も小さくすることができる。

［比較例］
ここで、上述した本実施形態のしごき成形装置２０によってスプロケットセグメント１０のしごき成形を実施した場合に必要な圧力を、従来のしごき成形装置と比較した結果について説明する。

なお、ここで用いたスプロケットセグメント１０は、両端の歯間距離Ｌ＝５０９ｍｍの大きさのワークを用いた（図３（ｂ）参照）。
ここでは、成形に必要な工具にかかる荷重Ｐは、以下の式によって求められる。
Ｐ＝Ｓ×σ
ただし、Ｓは工具と歯面との接触面積、σはスプロケットセグメント１０の材料の変形抵抗（鋼の熱間時）（ここでは、２０ｋｇ／ｍｍ²＝２ｔｏｎ／ｃｍ²）である。

特許文献１に開示された従来のしごき成形装置の場合には、工具にかかる荷重Ｐは１０８９ｔｏｎであった。
また、特許文献２に開示された従来のしごき成形装置では、工具にかかる荷重Ｐは３７６ｔｏｎであった。
これに対して、上述した本実施形態に係るしごき成形装置２０では、ロール工具２１ａ，２１ｂにかかる荷重Ｐは１０ｔｏｎ程度であった。

以上の結果から分かるように、本実施形態のしごき成形装置２０のように、ロール工具２１ａ，２１ｂを歯部３０の歯面１２ａに当接させた状態でスプロケットセグメント１０の歯筋方向に移動させることで、アンダーカットが生じないように予め変形させた特定の歯部３０のしごき成形を行うことができる。そして、このロール工具２１ａ，２１ｂと歯面との接触面積を小さくできるため、従来のしごき成形装置と比較して、装置にかかる圧力を大幅に小さくすることができた。よって、本実施形態によれば、従来と比較して、装置を簡素化、かつ小型化することができる。

具体的には、特許文献１，２に開示された従来のしごき成形装置の場合には、加圧能力が４００〜１２００ｔｏｎのプレス装置を用いる必要がある。一方、本実施形態のしごき成形装置２０では、加圧能力が1０ｔｏｎ程度の油圧シリンダ等の押圧手段を用いて十分に成形することが可能になる。また、工具に掛かる荷重も小さくでき、成形品を保持する金型もコンパクトなものを用いることができる。

以上のことから、本実施形態によれば、鍛造成形時における金型５０内の材料の充填性を向上させて製品歩留まりを向上させるとともに、大型プレス装置のない製造ラインにも用いることができ、かつ装置全体として従来よりも小型化できる。
［他の実施形態］
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

（Ａ）
上記実施形態では、アンダーカットが生じないように成形された特定の歯部３０を所望の形状に変形させる変形工具として、一対のロール工具２１ａ，２１ｂを用いた例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、変形工具としては、上述したロール工具に限らず、単に歯面に当接しながら歯部をしごくように歯筋方向に移動して所望の形状に変形させる部材であればよい。
つまり、本発明によれば、変形工具の種類や形状、回転の有無によらず、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

（Ｂ）
上記実施形態では、５枚歯のスプロケットセグメント１０の両端に配置された歯部３０の一部に欠肉部１５を設けた例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、欠肉部は必ずしもスプロケットセグメントの両端の歯部に設けられている必要はなく、後工程においてロール工具等によって変形させる歯部の一部に形成されていえばよい。

（Ｃ）
上記実施形態では、左右一対のロール工具２１ａ，２１ｂを、５枚歯を含むスプロケットセグメント１０の両端に配置された歯部１３に対して当接させて所望の形状に変形させる例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。

例えば、歯部を変形させるロール工具としては必ずしも左右一対設けられている必要はなく、単体のロール工具によって歯部を変形させる構成であってもよい。
ただし、５枚歯の両端に配置された歯部が、アンダーカットが生じないように最終製品の形状から変形させて成形されている場合には、バランスよく両端の歯部を同時に所望の形状に変形させることができるという点では、上記実施形態のような構成とすることがより好ましい。

（Ｄ）
上記実施形態では、つぶし成形、荒成形、仕上げ成形の３工程の鍛造成形を行う例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、荒成形を省略して、つぶし成形と仕上げ成形の２段階でスプロケットセグメントを成形してもよい。

本発明のスプロケットセグメントの製造装置は、歯部を変形させるための特殊な設備や加圧能力の高い設備等を設置することなく、低コストで所望の形状のスプロケットセグメントを製造することができるという効果を奏することから、各種車両に用いられるスプロケットのスプロケットセグメントの製造方法に対して広く適用可能である。

１ ブルドーザ
２ キャブ
３ 車体フレーム
４ ブレード
５ リッパ
７ 走行装置
７ａ 履帯
９ スプロケット
１０ スプロケットセグメント
１０ａ 成形体
１１ 取付部
１２ フランジ部
１２ａ 歯面
１３ 歯部
１４ バリ部
１４ａ，１４ｂ バリ部
１４ｃ バリ除去加工部
１５ 欠肉部
１５ａ Ｒ面（Ｒ部分）
２０ しごき成形装置（スプロケットセグメントの製造装置）
２１ ロールユニット
２１ａ，２１ｂ ロール工具
２１ａａ，２１ｂａ 回転軸
２２ａ，２２ｂ 油圧シリンダ（駆動部）
２２ａａ，２２ｂａ 本体部
２２ａｂ，２２ｂｂ ロッド
２３ａ，２３ｂ 受け台（支持部）
２４ クランプ用シリンダ
２５ クランプ用ウェッジ
２６ ロール用ホルダ
３０ 歯部（特定の歯部）
５０ 金型
５１ 第１金型部
５２ 第２金型部
Ｓ ステップ

実用昭６０−１８１２３９号公報 特開昭６３０２６２２９号公報

Claims (6)

1. アンダーカットを考慮した形状で鍛造成形された特定の歯部を所望の形状に変形させるスプロケットセグメントの製造方法であって、
   前記所望の形状に変形させる前記特定の歯部の一部に、最終製品の形状に対して欠肉した欠肉部を形成し、前記スプロケットセグメントの歯面が加圧方向に対して傾いた状態で斜め鍛造成形を行う鍛造成形ステップと、
   前記鍛造成形ステップにおいて金型からはみ出した不要なバリを除去するバリ抜きステップと、
   前記特定の歯部の歯面に対して変形工具を当接させた状態で前記歯部の歯筋方向に移動させて前記欠肉部を含む前記特定の歯部の形状を前記所望の形状に変形させる変形ステップと、
   を備えているスプロケットセグメントの製造方法。
2. 前記欠肉部は、前記歯部の先端付近に形成されたＲ部分を含む、
   請求項１に記載のスプロケットセグメントの製造方法。
3. 前記変形ステップでは、前記変形工具として、前記スプロケットセグメントの特定の歯部の歯面に対して当接した状態で回転しながら移動して前記歯部の形状を前記所望の形状に変形させるロール工具を用いている、
   請求項１または２に記載のスプロケットセグメントの製造方法。
4. 前記鍛造成形ステップでは、５つの歯部を有する前記スプロケットセグメントにおける両端に配置された前記歯部の部分に前記欠肉部を形成する、
   請求項１から３のいずれか１項に記載のスプロケットセグメントの製造方法。
5. 前記変形ステップでは、前記スプロケットセグメントの両端に配置された前記歯部を、ほぼ同時に前記所望の形状に変形させる、
   請求項４に記載のスプロケットセグメントの製造方法。
6. 前記変形ステップでは、他の歯部の歯筋方向に対して斜めに成形された前記特定の歯部の歯筋方向を、前記他の歯部の歯筋方向に対して平行になるように変形させる、
   請求項１から５のいずれか１項に記載のスプロケットセグメントの製造方法。
   
   

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