JP3753829B2

JP3753829B2 - はすば歯車の粉末成形装置

Info

Publication number: JP3753829B2
Application number: JP03804997A
Authority: JP
Inventors: 理馬渡; 次憲菖蒲
Original assignee: Hitachi Powdered Metals Co Ltd
Current assignee: Hitachi Powdered Metals Co Ltd
Priority date: 1997-02-21
Filing date: 1997-02-21
Publication date: 2006-03-08
Anticipated expiration: 2017-02-21
Also published as: JPH10230396A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は粉末冶金法によるはすば歯車、特に図５に例示したようなはすばの傘歯車（イ）やボス付きはすば歯車（ロ）の製造に関するものである。ちなみに一般に多く用いられる“曲がり歯傘歯車”をも含め、この明細書では学術用語の“はすば傘歯車”を統一使用する。
【０００２】
【従来の技術】
粉末冶金における粉末の成形を焼結歯車を例として略述すると、歯車の歯形を成形するダイ，下パンチおよび歯車の軸孔を成形するコアロッドで形成するダイキャビティ内に充填した原料粉末を上パンチと下パンチとの間に圧縮することにより、所望の形状の製品（圧粉体）が得られる。
【０００３】
粉末の成形に際し、圧粉密度の均一化を図るためダイと下パンチとは相対的に上下動する訳であるが、そのいずれをプレスに固定するかにより、ダイセットの組み方がダイ固定，下パンチ可動式と、一般にウイズドロアルダイセットと呼ばれる下パンチ固定，ダイ可動式とに大別されるが、両方式とも粉末成形の基本的原理に差違はない。後述するこの発明は便宜上後者の方式で説明してあるが、両方式の何れにも適用可能なものである。
【０００４】
図６は傘歯車を成形する下パンチ固定式の従来装置の例であるが、この図面で下パンチ固定式ダイセットの一般的構成を先ず簡単に述べると、下パンチ２０はグランドプレート５２を介してプレスの基台に固定されている。一方ダイ１０はダイプレート５１に，コアロッド３０はプレスの下ラム６０に固定されたコラムプレート５３に装着され、ダイプレートとコラムプレートとはグランドプレートを貫通するコラム５４で連結されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
成形対象品が図５（イ）の如きはすば傘歯車の場合、ダイ内で圧縮成形された圧粉体は、図６（イ）に示されている如くその歯部がダイ１０のはすばの歯形溝１１と螺合しているので、そのまま垂直に下パンチ２０で押し上げようとしても動かず、無理をすると圧粉体の脆い歯部が損傷する虞れがある。
【０００６】
これを避けるためには圧粉体を回転させればよい訳であるが、圧粉体の軸孔に図５の如きスプラインやキー溝がある場合は、それを成形するコアロッドの凸条３１が上パンチおよび下パンチの内径に設けた溝に嵌合しているため、圧粉体を回転させることができない。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明は、ダイ１０から圧粉体を押し出す際にダイ１０をその歯形溝１１のリードと等しいリードで回転させることを骨子とするものであって、その手段としてダイ１０をダイプレート５１に回転自在に装着するとともに、押し出す際のダイの下降運動を利用してダイ１０を回転させる機構を設けたものである。以下この発明を、その実施例により詳細に説明する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
（実施例１）図１および図２は、図５（イ）に示すはすば傘歯車を成形する一実施例に係るもので、先ず装置の構成を説明すると傘歯車の下端面を成形する下パンチ２０は傘歯車の歯部を成形するダイ１０と嵌合し、その中心を貫通して傘歯車の軸孔を成形するコアロッド３０と共にダイキャビティを形成している。そして下パンチ２０はパンチ台２１を介してグランドプレート５２に固定され、このグランドプレートは図示を省いたプレスの基台に固定されている。
【０００９】
傘歯車のはすばに対応する歯形溝１１を備えるダイ１０は鋼球７０が象徴するスラスト軸受によりダイプレート５１に回転自在に装着され，コアロッド３０はプレスの下ラム６０に固定したコラムプレート５３に固定され、ダイプレートとコラムプレートとはグランドプレートを貫通するコラム５４で連結されている。従ってダイ１０とコアロッド３０は下ラム６０の昇降につれて同時に上下する。
【００１０】
またダイ１０とパンチ台２１とは、パンチ台２１の外周面に設けたはすば２２とダイ１０を下方に延長してその内周に設けたはすば溝１２との螺合によって、常時係合されている。このはすば２２およびはすば溝１２は、傘歯車のはすばに対応するダイの歯形溝１１とリードを等しく設定してある。一方、傘歯車の上端面を成形する上パンチ４０は、上ラムプレート５５に固定され、図示を省略したプレスの上ラムにより上下する。
【００１１】
図５の傘歯車はその軸孔にスプラインがあるので、これを成形するための凸条３１が所要数、コアロッド３０の上部外周に設けられる。そして上・下パンチの内径にも、コアロッドの凸条３１に対応する溝が設けられる。ちなみにキー溝もスプラインも訳は同じなので、図面には凸条３１を一本だけ示してある。
【００１２】
次にこの装置の作動を説明すると、図１（イ）はダイキャビティに粉末を充填した状態を、（ロ）は上パンチ４０が下降し粉末の圧縮成形が終了した状態を、図２（ハ）は上パンチ４０を復帰させ、圧粉体の押し出しを開始する直前の状態を、（ニ）は圧粉体がダイから抜け出した状態を示している。なおこの（イ）〜（ロ）の過程では、両押し効果を得るためにダイ１０が若干下降するのに伴って下パンチ２０は相対的に上昇し、粉末を押し上げる。
【００１３】
（ハ）〜（ニ）の過程がダイの引き下げにより圧粉体をダイから排出（便宜上この明細書では押し出しという）する問題の工程で、圧粉体の歯部はダイ１０のはすばの歯形溝１１と螺合しているので、押し出しに際して歯形溝に沿って回転させつつ歯形溝から離さないと、圧粉体の脆い歯部が損傷する。
【００１４】
この実施例においては、（ハ）の状態からダイプレート５１を下降させると、これに回転自在に装着されているダイ１０はその下部のはすば溝１２がパンチ台２１のはすば２２に案内され、ダイの歯形溝１１のリードと等しいリードで回転し乍ら下降する。従って圧粉体の歯部が歯形溝１１に沿って相対的に回転し乍ら無理なく離脱するので、押し出しに伴い圧粉体の損傷を生じることはない。なおダイ１０の歯形溝部を除く内周上部には、押し出し時の摩擦抵抗を軽減するため抜きテーパーを付けてあるが、これは慣用手段である。
【００１５】
（実施例２）次にこの発明の方式を図５（ロ）のボス付きはすば歯車の成形に適用した実施例を、図３および図４について説明する。装置の基本的な構成と各部材の名称は実施例１の場合と共通している。但しダイ１０と下パンチ２０の係合手段について、実施例１の場合はダイ１０に設けたはすば溝１２と螺合するはすば２２をパンチ台２１の外周面に設けたのに対し、実施例２ではこの部分を独立したガイド部材２３としてその外周面にはすば２２を設け、これを下パンチ２０とは別個にグランドプレート５２に固定した点が異なっている。このガイド部材２３は一体の環状でもよく、数個の扇状片に分割して、円周上に配置してもよい。これらと実施例１の何れによるかは、各部材の加工の難易とかガイド部材２３の他製品成形への流用可能性などに応じて適宜に選択される。
【００１６】
なお上パンチ側は、成形対象品がはすばの平歯車でしかもその軸孔にキー溝がある関係から、実施例１の場合より構造がやや複雑になっている。即ち上パンチ４０を中心軸と同心の円筒面で内外２部材に分割してキー溝付き軸孔に対応する内側部材４０Ａは上ラムプレート５５に固定する一方、ダイの歯形溝１１と螺合する外側部材４０Ｂは上ラムプレート５５に、スラスト軸受７０により回転自在に装着してある。
【００１７】
また外側部材４０Ｂとダイ１０との歯形の位相合わせのため外側部材４０Ｂの上部外周にはすば４１を設け、このはすば４１に螺合するはすば溝８１を備えるガイドプレート８０を上ラムプレート５５に、ピン８２とスプリング８３により上下自在に懸垂してある。その下部に設けたスペーサー８４は上パンチがダイと嵌合する瞬間に両者の歯形が合致するように、その長さが設定されている。但しこれらの方式自体は特公昭４８−３７５４４号および特公昭５１−４３０３号で本出願人が開示した技術であって、この発明の要旨ではない。ちなみに成形品の軸孔が単なる丸孔の場合は、上パンチの分割を要しないことは勿論である。
【００１８】
次にこの装置の作動を説明すると、図３（イ）はダイキャビティに粉末を充填した状態を、（ロ）は上パンチ４０が下降し粉末の圧縮成形が終了した状態を、図４（ハ）は上パンチ４０を復帰させ、圧粉体の押し出しを開始する直前の状態を、（ニ）は圧粉体がダイから抜け出した状態を示している。なおこの（イ）〜（ロ）の過程では、上パンチの内側部材４０Ａは回転せずに，外側部材４０Ｂは回転しつつダイ１０と嵌合し、原料粉を圧縮成形する。なおこの間、ダイ１０が回転しつつ若干下降するのに伴って下パンチ２０は相対的に上昇し、粉末を押し上げて両押し効果を奏する。
【００１９】
（ハ）〜（ニ）の過程が実施例１の場合と同様ダイの引き下げにより圧粉体をダイから押し出す問題の工程であるが、実施例２においては、（ハ）の状態からダイプレート５１を下降させると、これに回転自在に装着されているダイ１０はその下部のはすば溝１２がガイド部材２３のはすば２２に案内され、ダイの歯形溝１１のそれと等しいリードで回転し乍ら下降する。
【００２０】
従ってダイの歯形溝１１は、実施例１の場合と同じくコアロッドの凸条３１に拘束されて回転しない圧粉体の歯部に沿って回転し乍ら無理なく離脱するので、押し出しに伴い圧粉体の損傷を生じることはない。この様に、この発明は図５の（イ）のはすば傘歯車に限らず、同図（ロ）の如きボス付きはすば歯車にも全く同様にして適用することができるものである。
【００２１】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明により、従来は圧粉後の抜き出し工程に問題があったはすば傘歯車やボス付きはすば歯車，特にその軸孔にキー溝やスプラインのある製品の粉末成形が容易になし得るようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】図５の成形品に係る、この発明の一実施例を説明する図面である。
【図２】この発明の一実施例を説明する、図１の続きの図面である。
【図３】この発明の他の実施例を説明する図面である。
【図４】この発明の他の実施例を説明する、図３の続きの図面である。
【図５】この発明における成形対象品の形状を例示する図面である。
【図６】従来の成形装置における問題点を説明する図面である。
【符号の説明】
１０…ダイ，１１…歯形溝，１２…はすば溝，２０…下パンチ
２１…パンチ台，２２…はすば，２３…ガイド部材
３０…コアロッド，３１…凸条，４０…上パンチ，４１…はすば
５１…ダイプレート，５２…グランドプレート，５３…コラムプレート
５４…コラム，５５…上ラムプレート
６０…下ラム，７０…鋼球（スラスト軸受），８０…ガイドプレート
８１…はすば溝，８２…ピン，８３…スプリング，８４…スペーサー

Claims

傘歯車成形用歯形溝を具えるダイ，下パンチおよびコアロッドで形成するダイキャビティ内に充填した原料粉末を上パンチと下パンチとの間に圧縮してはすば傘歯車形状の圧粉体を得る粉末成形装置であって、成形された圧粉体のダイからの抜き出しに際し、不回転の下パンチに対してダイが傘歯車のねじれ角に同期して回転しつつ相対的に下降するよう構成された装置において、ダイを回転させる手段としてダイを回転自在に装着するとともに、下パンチの下部外周に設けたはすばとダイの下方延長部の内周に設けたはすば溝とを常時螺合させたことを特徴とする、はすば傘歯車の粉末成形装置。
傘歯車成形用歯形溝を具えるダイ，下パンチおよびコアロッドで形成するダイキャビティ内に充填した原料粉末を上パンチと下パンチとの間に圧縮してはすば傘歯車形状の圧粉体を得る粉末成形装置であって、成形された圧粉体のダイからの抜き出しに際し、不回転の下パンチに対してダイが傘歯車のねじれ角に同期して回転しつつ相対的に下降するよう構成された装置において、ダイを回転させる手段としてダイを回転自在に装着するとともに、下パンチから分離されたガイド部材の外周に設けたはすばとダイの下方延長部の内周に設けたはすば溝とを常時螺合させたことを特徴とする、はすば傘歯車の粉末成形装置。