JP3364811B2 - 歯車の製造装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、円板状の素材を用いて
行なわれるギヤの製造装置に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】本発明者は、特開平４−２７９２３９号
公報にて開示されたドライブプレートの製造方法を先願
として提案した。この先願の発明に係るドライブプレー
トの製造方法は、円板素材の外周部をスエジングダイに
て軸心方向にスエジング加工してこの円板素材の外周部
を肉厚にし、ついでこのスエジング加工部の内側部を軸
方向に押圧して皿状のブランクを成形し、さらにこのブ
ランクの外周部と内周部の一方に支持ダイを圧入し、他
方の歯型ダイを圧入して上記ブランクの外周部と内周部
の一方に歯車を成形するようにしており、さらに、この
ようにして製造されたブランクの外周部と内周部の一方
に転造加工や機械加工により歯車を成形するようにして
いる。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】上記先行技術における
ドライブプレートの製造方法にて用いられる円板状の素
材は、一般に高炭素鋼板であり、あるいは、強度をそれ
ぞれ必要とせず、スエジング加工による加工硬化により
必要な強度となるような場合には軟鋼板が用いられる。 【０００４】ところで、上記先行技術におけるスエジン
グ加工は常温で行なわれていたため、素材の流動性が低
く、スエジング加工により素材にひび割れが生じること
があり、また加工刃具の寿命が短かった。この素材の割
れを防止する手段として特願平４−１７１４０８号に示
された方法が知られているが、この方法では、球状化処
理によるコスト高が考えられ、また加工限界による材質
の制約があり、しかも加圧による塑性変形に要する力が
大で加工工程が多く、加工時間も大幅に長くなり、この
点からもコスト高はまぬがれなかった。 【０００５】本発明は上記のことにかんがみなされたも
ので、円板状の素材の外周部のスエージング加工及び、
このスエージング加工による肉厚部の歯形転造（ローリ
ング）加工時における素材のひび割れを防止でき、また
上記スエージング加工及びローリング加工用の加工装置
を小型化できると共に、工具及びダイの長寿命化を図る
ことができ、さらに加工工程を短縮できて加工時間を短
縮でき生産性の向上を図る等の作用効果を奏することが
できるようにした歯車の製造装置を提供することを目的
とするものである。 【０００６】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る歯車の製造装置は、円板状の素材を支
持する素材支持部の周囲に、粗成形加工ユニットと、仕
上げ成形加工ユニットと、高周波加熱ユニットをそれぞ
れの工具支持部を上記素材支持部に対して放射方向に接
離可能にして設け、上記粗成形加工ユニットの工具支持
部を上記素材支持部に対して選択的に対向可能にして複
数設けると共に、この各工具支持部に、素材支持部に支
持された素材の外周部を肉厚にするスエジングダイと、
この肉厚部に歯車を粗成形する歯車粗成形用のローリン
グダイとを順次素材支持部に対向するようにしてそれぞ
れ支持し、また仕上げ成形加工ユニットに歯車仕上げ成
形用の密閉鍛造状に余肉をガイドするローリングダイを
支持し、この両ローリングダイを、歯形成形部材と、こ
の歯形成形部材の軸方向両側に固着され、かつ歯形成形
部材より大径にしたフランジとにて構成した。 【０００７】 【作 用】支持部に支持された円板状の素材の外周部は
スエジン加工にて肉厚にされ、ついで、この肉厚部に粗
成形用と仕上げ成形用のローリングダイにて歯車が塑性
成形される。この歯車成形部は必要に応じて高周波加熱
して焼入れされる。そして上記粗成形用及び仕上げ成形
用のローリングダイによる歯車の成形は部分的に密閉鍛
造状に行なわれる。 【０００８】 【実 施 例】本発明に係る歯車の製造装置にて製造し
ようとする歯車の製造工程を図１〜図５にて説明する。 【０００９】（第１工程） 板厚が２〜３ｍｍの板材を円板状に打抜き成形した円板
状の素材１を、図１に示すように、これの外周部のスエ
ンジング加工部１ａを避けた軸心側を固定台２と押圧板
３にて挾持して固定する。このとき、固定台２の軸心に
設けた位置決めピン４を円板素材１の軸心に嵌合して位
置決めを行なう。 （第２工程） ついで、図２に示すように、上記スエジング加工部１ａ
を高周波加熱装置５にて４００〜５００℃に加熱する。 【００１０】（第３工程） ついで、図３に示すように、スエジングダイ６にて上記
素材１のスエジング加工部１ａを軸心方向のスエジング
加工を行なう。このときの加工形状は図に示すように、
外周側が細くなるようにする。 （第４工程） ついで、図４に示すように、肉厚状になったスエジング
加工部を、歯車粗成形用のローリングダイ７にてローリ
ング加工して、この部分に断面形状を角状にした歯車８
が粗成形される。 【００１１】（第５工程） ついで、図５に示すように、歯車仕上げ成形用のローリ
ングダイ９にて上記歯車８をローリング加工にて仕上げ
成形する。 【００１２】上記スエジング加工及びローリング加工時
における素材１のそれぞれの加工部の温度は、まず第２
工程にて加熱されて４００〜５００℃になり、その後、
第３工程のスエジング加工による塑性変形による摩擦に
より５００℃より高い温度に昇温する。しかしながらこ
のときの温度は再結晶温度である７００℃を越えない。
これは第４・第５の工程においても同様であり、上記ス
エジング加工及びローリング加工は４００℃以上、７０
０℃にて行なわれる。 【００１３】従って素材１の加工部は加熱による流動性
を付加された状態で塑性加工されることになり、加工圧
力は冷間加工の場合の１／２程度となる。そして、しか
もこの温度が実質的に７００℃以下であることにより加
工部にスケールが発生することがない。 【００１４】また上記加工部はスエジング加工及びロー
リング加工による塑性変形による加工硬化が生じ、素材
１の本来の硬度より硬度が高くなる。このため、強度を
それ程必要としない部分である場合は、この第５工程に
よる成形品を完成品として実用に供する。なおこの場合
の素材１は成品として特に熱処理を行なわないことによ
り、高炭素鋼以外にＳＰＣ材等の軟鋼板を用いてもよ
い。 【００１５】一方強度を必要とする部品として用いる場
合には、素材１に高炭素鋼板を用いる。そして上記第５
工程の次に、第６工程として塑性成形部を第２工程で用
いた高周波加熱装置５にてこの部分を焼入れ温度まで加
熱して、第７工程として急冷して焼入れを行なう。この
加熱及び冷却は固定台２と押圧板３にて挾持された状態
で行なわれるので、加熱、冷却による歪み変形が防止さ
れる。 【００１６】上記のようにスエジング加工及びローリン
グ加工の前にスエジング加工部分を４００〜５００℃に
加熱する理由を以下に述べる。鋼材の伸び率は、図６に
示すように、４００℃から４５０℃を越える部分にわた
って急激に良くなる、これは加熱によって成生される低
炭素マルテンサイトがフェライトと２次元的セメンタイ
トに分解し、ε炭化物が消え、２次元的セメンタイトが
析出してセメタイトが軟化するためである。一方を加熱
上限を５００℃にしたのは、これ以上加熱すると、スエ
ジング加工時の塑性変形の摩擦熱により、この塑性加工
部が７００℃を越えてしまって加工部にスケールが発生
することによる。 【００１７】次に上記のような製造工程にて製造される
歯車を製造する本発明に係る歯車の製造装置の実施例を
図７から図１０に基づいて説明する。図７、図８は歯車
の製造装置の全体を示すもので、１０は素材支持部であ
り、この素材支持部１０の周囲に粗成形加工ユニット１
１と、仕上げ成形加工ユニット１２と高周波加熱ユニッ
ト１３がそれぞれの工具支持部を素材支持部１０に対し
て放射方向に接離可能にして配置されている。 【００１８】粗成形加工ユニット１１は複数のステーシ
ョンがタレット状に順次上記素材支持部１０に対向する
ようにして設けてあり、この各ステーションに、第３工
程用のスエジングダイ６、第４工程用の粗成形用のロー
リングダイ７がそれぞれ装備されている。なお上記ステ
ーションが多い場合には、上記スエジングダイ及びロー
リングダイ７は、それぞれ成形度を変えて複数づつ分け
て各ステーションに装着してもよい。また複数のダイの
組合せにより、複数の形状の成形が必要に応じて加工が
可能になる。 【００１９】そして各ステーションのダイは素材支持部
１０に対してそれぞれボールねじとサーボモータにより
正確に位置制御され、素材支持部１０に支持された素材
１に対する嵌合位置をセンサにて確認の上、加圧移動す
るようになっている。そして各ステーションによる成形
加工は素材１を回転して行ない、各ダイはこれに従動し
て回転させる。 【００２０】粗成形加工ユニット１１による粗成形加工
が終了したら、この粗成形加工ユニット１１の最後の加
工ダイを後退させてから仕上げ成形加工ユニット１２を
前進させてこれの歯車仕上げ成形用のローリングダイ９
を素材１に嵌合して仕上げ成形加工を行なう。仕上げ成
形加工ユニット１２の前進動作は上記粗成形加工ユニッ
ト１１の各ステーションと同様にボールねじとサーボモ
ータにより正確に行なわれる。 【００２１】高周波加熱ユニット１３は素材支持部１０
に対して離接するようになっていて、両加工ユニット１
１，１２が素材支持部１０より後退していることを確認
してから前進動して素材１の加工部を所定の温度、すな
わち、加工前には４００〜５００℃に、また加工後には
焼入れ温度、例えば９００℃にそれぞれ加熱する。 【００２２】このときの高周波加熱ユニット１３の温度
切替えは、（１）電極を取替えて電圧を変える、（２）
周波数を変える、（３）コイルと被加熱部品の距離を変
える、（４）加熱時間を変える、等の条件設定により行
なう。 【００２３】図９、図１０はローリングダイを示すもの
で、これは歯形成形部品１４と、この歯形成形部品１４
の軸方向両側を挾着する両側のフランジ部材１５，１６
とからなっていて、この両フランジ部材１５，１６の外
径は歯形成形部材１４の先端より大径になっている。こ
のローリングダイの構成は粗成形用、仕上げ成形用でそ
れぞれダイ形状が異なるだけで同じである。 【００２４】この構成のダイを用いることにより、ロー
リングされる歯車８は、歯形成形部材１４と、これの両
側のフランジ部１５，１６にて構成される凹状部で、部
分的に密閉鍛造状に成形される。 【００２５】図１１（ａ），（ｂ）は成形度の異なる粗
成形用ダイ１１ａ，１１ｂによる粗成形状態を示すもの
で、素材１の歯車８は各ダイにより順次正常の歯形に成
形されていく。 【００２６】 【発明の効果】本発明によれば、歯車の塑性成形時に、
円板状の素材１の外周部のスエジング加工及び、このス
エジング加工による肉厚部のローリング加工時における
素材１のひび割れを防止できる。 【００２７】また、高周波加熱ユニットにて素材１を加
熱できることにより、上記スエジング加工及びローリン
グ加工のそれぞれの加工圧力が冷間加工時より１／２程
度と小さくなるため各加工用の装置を小形化できると共
に、工具及びダイの長寿命化を図ることができる。さら
に加工工程を短縮できて加工時間を短縮できる。従って
生産性が向上される。 【００２８】そしてさらに本発明によれば上記のように
素材１を加熱して加工するにもかかわらず、その温度は
７００℃を越えないことにより、成形加工時のスケール
の発生をゼロにすることができて肌荒れのない成形品を
得ることができる。 【００２９】歯車成形用のローリングダイにて歯形部が
部分的に密閉鍛造状に行なわれるので、歯形部はヒケが
生じることなく正確な形状に成形される。

【図面の簡単な説明】 【図１】円板状の素材をスエジング加工状態に固定した
状態を示す断面図である。 【図２】外周部を加熱する工程を示す断面図である。 【図３】外周部をスエジングする工程を示す断面図であ
る。 【図４】歯車の粗成形加工するローリング工程を示す断
面図である。 【図５】歯車の仕上げ成形加工するローリング工程を示
す断面図である。 【図６】鋼材の温度変化に対する伸び率の変化を示す線
図である。 【図７】本発明に係る歯車の製造装置を示す平面図であ
る。 【図８】本発明に係る歯車の製造装置を示す正面図であ
る。 【図９】歯車成形用のローリングダイを示す斜視図であ
る。 【図１０】歯車成形用のローリングダイを示す断面図で
ある。 【図１１】（ａ），（ｂ）は歯車の成形工程を示す断面
図である。 【符号の説明】 １…素材、１ａ…スエジング加工部、２…固定台、３…
押圧板、４…位置決めピン、５…高周波加熱装置、６…
スエジングダイ、７，９…ローリングダイ、８…歯車、
１０…素材支持部、１１…粗成形加工ユニット、１２…
仕上げ成形加工ユニット、１３…高周波加熱ユニット、
１４…歯車成形部材、１５，１６…フランジ部材。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−6235（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−121464（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−191538（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−88936（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−74554（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−3935（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−137534（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−64739（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−111435（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭30−4018（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B21H 5/00 B21J 1/06 B21J 5/06

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 円板状の素材を支持する素材支持部の周
   囲に、粗成形加工ユニットと、仕上げ成形加工ユニット
   と、高周波加熱ユニットをそれぞれの工具支持部を上記
   素材支持部に対して放射方向に接離可能にして設け、上
   記粗成形加工ユニットの工具支持部を上記素材支持部に
   対して選択的に対向可能にして複数設けると共に、この
   各工具支持部に、素材支持部に支持された素材の外周部
   を肉厚にするスエジングダイと、この肉厚部に歯車を粗
   成形する歯車粗成形用のローリングダイとを順次素材支
   持部に対向するようにしてそれぞれ支持し、また仕上げ
   成形加工ユニットに歯車仕上げ成形用の密閉鍛造状に余
   肉をガイドするローリングダイを支持し、この両ローリ
   ングダイを、歯形成形部材と、この歯形成形部材の軸方
   向両側に固着され、かつ歯形成形部材より大径にしたフ
   ランジとにて構成したことを特徴とする歯車の製造装
   置。