JP2804910B2 - 外周歯付円筒部品の成形方法及びその装置 - Google Patents

外周歯付円筒部品の成形方法及びその装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は円板状素材、特に薄
肉円板状素材から外周歯付円筒部品の成形方法及びその
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】上記外周歯付円筒部品の成形方法の１つ
として特開平７―４７４３９に開示される装置により成
形する方法がある。その従来方法を図９及び図１０に示
す。即ち図９ａに示す如く薄肉円板状素材１は受容室７
を有する工具２と前方部３との間に固定され、縁曲げロ
ーラ４により縁曲げ６が施される。その状態を同図ｂに
示す。８は折り曲げにより形成される空隙部を示す。そ
の後、図１０ａに示す如く、歯付けローラ５の歯部９を
縁曲り部６に押し付けながら工具２と共に回転せしめ、
歯切り加工を施し外周に歯型を形成する（同図ｂ）。図
１１は上記方法により形成された円筒部品Ｗａの歯型形
成部の縦断面図で、１０は歯型を示す。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この場合、上
記加工における素材１の肉厚は比較的肉薄であるとき
は、縁曲げ加工の際に生じる空隙部８は歯切り加工を施
した時に押圧されて縮小するとしても、変形空隙部８ａ
が残存し、図１１に示す如く、製品の歯底部に肉薄部ｑ
が形成される。また縁曲げ加工に替え、図１２に示す曲
げ加工を施した後に歯切り加工を行う方法も提案されて
いるが、本方法によるときは図１３に示す如く内側にク
ラックｒが発生し、上記肉薄部ｑと共に、形成された製
品の歯強度を著しく低下させる他、高周波による焼き入
れ等を行った際の焼き入れ不良の原因ともなる。また、
歯付けローラ５は歯幅を規制するためガイド１１を設け
る必要がありローラ製作に手数を要すると共にその寿命
は他のローラに比して短く、一側方よりの押圧によるた
め、回転軸と直角方向に対したわみを生じ製品精度が劣
る。なお、工具製作の簡便化及び、その寿命を延ばすた
めに歯付けローラ５にガイド１１を設けずに歯付加工終
了後に別途切削加工によりその歯幅を規制する方法も採
られているが、歯付けローラの押圧の際歯筋方向にしか
肉流れ（メタルフロー）が生じず、形成された歯型は噛
み合い方向の曲げ強度が劣る等の問題点を有する。
【０００４】本発明はかゝる点に鑑み、空隙部８による
肉薄部ｑ及びクラックｒを形成しないよう予めローラ加
工により増肉加工を施し、その後カーリング加工により
増肉部を一側方に折り曲げ、その後歯付け加工を施して
外周歯付円筒部を形成すると共に、歯型の肉厚を略々一
定とした外周歯付円筒部品を成形することを目的とす
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の外周歯付円筒部品の成形方法に関する第１の発明は、
円板状素材外周を複数回のローラ加工を施して素材外周
に環状増肉部を形成せしめた後カーリング加工を施して
一側に突出した増肉の円筒部とした中間素材を形成し、
ついでこの中間素材の増肉円筒部を歯付けローラの押圧
により所定の歯型を外周に形成した円筒部を形成するこ
とを特徴とするものである。
【０００６】上記の方法からなる本発明は、複数回のロ
ーラ加工を施して素材外周に環状増肉部を形成せしめる
ことにより、薄肉の円板状素材に対しても、外周に歯型
形成に必要な肉厚部を形成することができる。ついでカ
ーリングを施すことにより外周に一側に突出した増肉の
円筒部が形成される。これに対して歯付けローラの押圧
により所定の歯型を外周に形成することが出来、押圧形
成される歯型部は、所要の肉厚とすることが出来る。
【０００７】また、第２の発明は、上記成形方法に際
し、ローラ加工は、最初はローラ溝角度狭小の初期増肉
ローラにより素材外周を押圧して台形状の増肉円筒部を
形成し、ついでそれより溝角度を大とした第２の増肉ロ
ーラにより上記増肉円筒部の肉厚を増したことを特徴と
するものである。
【０００８】上記の方法によるときは、薄肉の素材に対
しても、無理なく、破断、亀裂、挫屈を生ずることはな
く所要の肉厚部を形成することが出来る。
【０００９】また、第３の発明は、上記成形方法に際
し、歯付けローラの押圧の際、該歯付けローラと対向す
る位置に歯幅を規制するバックアップローラを設けたこ
とを特徴とするものである。
【００１０】上記の方法によるときは、歯付けローラと
対向する位置にバックアップローラを設けたから歯付け
加工と同時にその歯幅を規制しながら形成することが出
来る。
【００１１】また、第４の発明は、上記方法を実施する
ための装置に関し、回転主軸と、該回転主軸に素材を固
定せしめるテールストックと複数の工具を取り付けるこ
とが出来るターレット台を有するスピニングマシンにお
いて、ターレット台には素材の初期増肉を行う溝ローラ
とカーリング加工を施すカーリングローラ及び歯幅を規
制するバックアップローラを有し該バックアップローラ
と対向する位置に歯付けローラを設けたことを特徴とす
るものである。
【００１２】上記装置によれば複数の段取り替え及び、
多行程を経ることなく、一つの装置で所定の外周歯付円
筒部品を成形することが出来る。
【００１３】
【発明の実施の形態】図１は本発明方法を実施するスピ
ニングマシンＭを示すもので、素材Ａはプレス機等適宜
手段にて形成された薄板円盤状のもので、該素材Ａはス
ピニングマシンＭの回転主軸Ｄのマンドレルと、他方の
テールストックＴのマンドレルによって挟持固定する。
Ｃは往復工具台を示し、該工具台Ｃにはターレット台Ｇ
を取り付け、これに第１工程加工用初期増肉ローラＲ１
と、第２工程加工用増肉ローラＲ２と、第３工程加工用
カーリングローラＫと、第４工程加工用歯付けローラＦ
とを取付ける。Ｐ１は工具取付け台Ｂの横行用パルスモ
ータ、Ｐ２はターレット台Ｅの前進用パルスモータを、
Ｕは前記往復工具台Ｃと対向的に設けられた刃物台Ｈに
取り付けられたバックアップローラを示す。
【００１４】本発明は上記各工具により順次加工を行う
ようにしたもので、外周歯付円筒部品の形成方法は、図
２に示す第１工程と、図３に示す第２工程と、図４に示
す第３工程並びに図６に示す第４工程とよりなる。まず
第１工程において図２（ａ）に示す如く、素材Ａを回転
し素材外周に初期増肉ローラＲ１を対設して、ローラ加
工を施し素材周縁部を押圧することにより、素材Ａの端
部を、同図（ｂ）に示す如く初期増肉ローラＲ１の溝部
Ｓ１に閉じこめ、外周を断面台形状の増肉円筒部ｂとし
た中間素材Ｂを形成する初期増肉を施す。
【００１５】この際、初期増肉ローラＲ１の溝部Ｓ１の
角度α（ローラ溝角度）は、素材の肉厚ｔを考慮して決
定するもので、比較的小角度とすることが好ましく、例
えば５乃至６度とする。これにより増肉部ｂの肉厚さｍ
は素材肉厚ｔに比べて２〜３倍程度とすることが好まし
い。
【００１６】次ぎに、図３に示す如く溝部Ｓ２の角度β
が前記初期増肉ローラＲ１の角度αより大きい角度、例
えば３５乃至３７度の第２増肉ローラＲ２を用いて増肉
円筒部ｂを押圧せしめ増肉円筒部ｂよりも厚肉の所定の
肉厚ｎを有する増肉円筒部ｃとした中間素材Ｃを形成す
る。初期増肉ローラＲ１を省略し第２増肉ローラＲ２の
みで行うと、素材Ａに無理な荷重が加わり破断、亀裂の
原因となる。
【００１７】次ぎに、図４に示す如く素材外周にカーリ
ングロールＫを対設して、カーリング加工を施し増肉円
筒部ｃを押圧せしめ、同図（ｂ）に示す如く加圧部をカ
ーリングロールＫと回転主軸Ｄのマンドレルとによる閉
空間に閉じこめ、外周を断面蒲鉾状の増肉円筒部ｅとし
た中間素材Ｅを形成する。図５はその中間素材Ｅの縦断
面図を示す。
【００１８】ついでこの中間素材Ｅの増肉円筒部ｅを図
６に示す如く歯付けローラＦの歯部ｆを断面蒲鉾状の増
肉円筒部ｅに押し当てると共に、歯付けローラＦの対向
位置に設けられたバックアップローラＵによって歯幅を
規制しながら行う歯付け工程を施し、図７、図８に示す
所定形状の製品（外周歯付円筒部品）Ｗを成形するもの
である。これにより、製品Ｗの歯ｇの歯底ｈは素材Ａの
肉厚ｔが薄肉（２乃至３ｍｍ）の場合であっても全面均
一で十分な厚みを保つことができる。
【００１９】なお、上記第１工程、第２工程及び第３工
程は、初期増肉ローラＲ１，第２増肉ローラＲ２、カー
リングローラＣ及び、バックアップローラＵは、上記ス
ピニングマシンのターレットを利用することにより、自
動的に順次切り換え、連続して能率的に製作可能なこと
は言うまでもない。また、本実施例においては片持ちの
外周歯付円筒部品の製造方法を示しているが、いわゆる
センターリブの外周歯付円筒部品の場合には、第３工程
のカーリング加工を省略することができる。これは、カ
ーリング加工が増肉部ｃを更に増肉させることのみなら
ず、素材Ａの一側に移行させることを目的としているか
らである。
【００２０】
【発明の効果】以上の如く本発明によるときは、円板状
素材外周に複数回のローラ加工を施して増肉せしめるこ
とにより、素材が薄肉状であっても充分な肉厚を得るこ
とができる。従ってカーリングローラによる加工が単な
る縁曲げ加工とはならず、その外周部が断面蒲鉾状の増
肉部を形成することが出来、歯付け工程における歯付け
加工による筒状部の形成に際しては肉薄となることを防
止し、歯付けローラの押圧による歯型形成に対し、筒状
部の肉厚を十分確保することができる。また、第２の発
明によるときは、上記ローラ加工は、最初はローラ溝角
度狭小の初期増肉ローラにより素材外周を押圧して台形
状の増肉円筒部を形成し、ついでそれより溝角度を大と
した第２の増肉ローラにより上記増肉円筒部の肉厚を増
すようにしたから、素材の板厚が薄い場合に於いても増
肉に際し無理な荷重が加わらず、増肉を円滑に行うこと
ができる。更に、歯付け加工の際歯付けローラと別に該
歯付けローラと対向する位置にバックアップローラを設
けたので歯付きローラの製造が容易であり、その寿命が
大幅に延長されると共に、回転軸と直角方向に対してた
わみを生じることが無く、更に歯筋方向だけでなく歯高
さ方向にも肉流れ（メタルフロー）を生じ高精度、かつ
高強度な外周歯付円筒部品の製造が可能となる等の効果
を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法を実施するスピニングマシンの概略
説明図である。
【図２】本発明成形方法の第１工程を示すもので、同図
（ａ）はその加工要領説明図、同図（ｂ）は該加工によ
る成形部を示す。
【図３】本発明成形方法の第２工程を示すもので、同図
（ａ）はその加工要領説明図、同図（ｂ）は該加工によ
る成形部を示す。
【図４】本発明成形方法の第３工程を示すもので、同図
（ａ）はその加工要領説明図、同図（ｂ）は該加工によ
る成形部を示す。
【図５】第３工程により形成される中間素材の縦断面図
である。
【図６】歯付け工程の加工要領説明図である。
【図７】本発明成形方法により形成された外周歯付円筒
部品の正面図である。
【図８】本発明成形方法により形成された外周歯付円筒
部品の縦断面図である。
【図９】従来加工方法の第１工程を示すもので、同図
（ａ）はその加工要領説明図、同図（ｂ）は該加工によ
る成形部を示す。
【図１０】従来加工方法の第２工程を示すもので、同図
（ａ）はその加工要領説明図、同図（ｂ）は該加工によ
る成形部を示す。
【図１１】従来加工方法により形成された外周歯付円筒
部品の一部縦断面図である。
【図１２】他の従来加工方法の中間素材の縦断面図であ
る。
【図１３】他の従来加工方法により形成された外周歯付
円筒部品の一部縦断面図である。
【符号の説明】
Ａ 素材 Ｒ１ 初期増肉ローラ Ｒ２ 第２増肉ローラ Ｋ カーリングローラ Ｅ 中間素材 Ｆ 歯付けローラ Ｕ バックアップローラ Ｍ スピニングマシン ｂ 増肉部 ｃ 増肉部 ｅ 増肉部 Ｗ 外周歯付円筒部品
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B21D 53/28

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 円板状素材外周を複数回のローラ加工を
    施して素材外周に環状増肉部を形成せしめた後カーリン
    グ加工を施して一側に突出した増肉の円筒部とした中間
    素材を形成し、ついでこの中間素材の増肉円筒部を歯付
    けローラの押圧により所定の歯型を外周に形成した円筒
    部を形成することを特徴とする外周歯付円筒部品の成形
    方法。
  2. 【請求項２】 ローラ加工は、最初はローラ溝角度狭小
    の初期増肉ローラにより素材外周を押圧して台形状の増
    肉円筒部を形成し、ついでそれより溝角度を大とした第
    ２の増肉ローラにより上記増肉円筒部の肉厚を増したこ
    とを特徴とする請求項１記載の外周歯付円筒部品の成形
    方法。
  3. 【請求項３】 歯付けローラの押圧の際、該歯付けロー
    ラと対向する位置に歯幅を規制するバックアップローラ
    を設けたことを特徴とする請求項１、２記載の外周歯付
    円筒部品の成型方法。
  4. 【請求項４】 回転主軸と、該回転主軸に素材を固定せ
    しめるテールストックと複数の工具を取り付けることが
    出来るターレット台を有するスピニングマシンにおい
    て、ターレット台には素材の初期増肉を行う溝ローラと
    カーリング加工を施すカーリングローラ及び歯幅を規制
    するバックアップローラを有し該バックアップローラと
    対向する位置に歯付けローラを設けたことを特徴とする
    外周歯付円筒部品の成形装置。
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