JP5384866B2 - 斜歯歯車形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、斜歯歯車をプレスによる打ち抜き加工によって形成するための装置に関するものである。

特許文献１には、斜歯歯車をプレスによって形成する装置について開示されている。この装置は、斜歯を形成するための螺旋状の山部と谷部とを内周に有するダイス孔を備えた雌ダイスと、歯車材料を上下両側から挟持するポンチ及びカウンタポンチとを有し、これらのポンチとカウンタポンチとの間に挟持した歯車材料を回転させながら上記ダイス孔に圧入することにより、該歯車材料の外周に螺旋状の斜歯を形成するものである。

上記装置においては、歯車材料をポンチとカウンタポンチとの間に挟持し、それを回転させながらダイス孔に圧入する方法を用いているが、斜歯の形成時に該歯車材料に非常に大きな力が作用するため、ポンチとカウンタポンチとで歯車材料を両側から挟持してダイス孔に圧入するやりかたでは、該歯車材料の支持が不安定となり、スリップや位置ずれあるいは傾き等によって精度良く斜歯を形成することが難しい。
特開平８−５７５７０号公報

そこで本発明の目的は、歯車材料に斜歯を簡単且つ確実に形成することができる斜歯歯車形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の斜歯歯車形成装置は、固定的に配設された下型と、プレス装置により加工中心軸線に沿って昇降自在の上型とを有し、上記下型は、加工時の圧力を受ける受圧板と、歯車材料を載置するため該受圧板に固定された台駒とを有し、上記上型は、上記プレス装置で昇降されるポンチホルダと、該ポンチホルダに上記加工中心軸線方向に相対的に変位自在なるように連結され、離反ばねで該ポンチホルダから離れる方向に付勢されたガイドプレートとを有している。
上記ポンチホルダには、斜歯形成のための螺旋状の打抜歯を内周に備えた円形の打抜ポンチが、上記加工中心軸線方向には固定されているが該加工中心軸線の回りには回転自在なるように保持され、該打抜ポンチの先端部分は上記ガイドプレートのガイド孔内に嵌合し、上記ガイドプレートには、上記打抜ポンチの打抜歯と噛合し合う螺旋状の案内歯を外周に有し、この案内歯で上記打抜ポンチに加工中心軸線方向及び回転方向の変位を生じさせるガイド駒が、上記打抜ポンチの内部に嵌合した状態で固定的に取り付けられると共に、上記打抜ポンチの変位をガイドする上記ガイド孔が設けられている。
更に、上記台駒の外周の上記案内歯を取り囲む位置には、該案内歯と噛合する歯を備えていて、上記打抜ポンチによる打抜屑を排出のために受ける可動ストリッパが、該案内歯に沿って上下動自在に設けられている。
そして、上記上型の下降による斜歯歯車の形成時に、上記ガイドプレートのガイド駒が歯車材料を上記台駒に押し付けて該台駒との間に歯車材料を挟持、固定した位置で下降を停止したあと、上記ポンチホルダが離反ばねを圧縮しながらさらに下降することにより、上記ポンチホルダに保持された上記打抜ポンチが上記ガイド駒の案内歯に案内されて回転しながら下降し、内周の打抜歯で上記歯車材料の円周部の外周に螺旋状に傾斜する斜歯を打ち抜き、打抜屑を台駒の外周の凹部内の可動ストリッパの上に溜めるように構成されている。

本発明において好ましくは、上記台駒の外周に、歯車材料に形成される斜歯と同じピッチの受け歯が形成され、上記打抜ポンチの打抜歯が歯車材料の外周に斜歯を打ち抜いたあとこの受け歯と噛み合うように構成されていることである。

本発明によれば、下型と上型との間に挟持、固定された歯車材料に対し、ガイド駒に案内されて回転しながら下降する打抜ポンチによって斜歯を打ち抜くようにしたので、歯車材料を両側から挟持して回転させながらダイス孔に圧入する従来方法に比べ、歯車材料を安定的に支持した状態で斜歯を簡単かつ確実に打ち抜き加工することができ、精度の良い斜歯歯車を形成することができる。

図１及び図２には本発明に係る斜歯歯車形成装置の一実施形態が示されている。この実施形態の斜歯歯車形成装置は、図３に示すような、扇形をした歯車材料Ｍの円周部分に斜歯Ｈを有する部分歯車状の斜歯歯車Ｇを、打ち抜き加工によって形成するものである。
上記斜歯歯車形成装置は、固定的に配設された下型１と、プレス装置３により加工中心軸線Ｌに沿って昇降自在の上型２とを有し、上記下型１に設けられた２本の案内柱４によって該上型２の昇降が案内されるようになっている。上記加工中心軸線Ｌは、形成される斜歯歯車のピッチ円の中心を通る軸線である。

上記下型１は、図４からも分かるように、左右に細長い矩形の下型ベース板７と、該下型ベース板７の上面中央部に固定されて打ち抜き加工時の圧力を受ける左右方向寸法が該下型ベース板７より短い矩形の受圧板８とを有し、上記下型ベース板７の左右両端部に上記案内柱４が設けられている。
また、上記受圧板８の上面中央部には、斜歯歯車Ｇに加工される扇形の歯車材料Ｍを載置するための略半円形状をした台駒９と、この台駒９の円周部分の回りを取り囲む円弧状の凹部１０とが設けられている。上記台駒９の円周部分には、歯車材料Ｍに形成される斜歯Ｈと同じピッチ及び捻れ角を有する螺旋状の受け歯９ａが形成され、歯車材料Ｍに斜歯Ｈを打ち抜いたあと打抜ポンチ１１が、この受け歯９ａと噛み合うようになっている。従って、この台駒９における上記受け歯９ａのピッチ円の中心は、上記加工中心軸線Ｌ上に位置している。
なお、上記受け歯９ａと打抜ポンチ１１とが噛み合う長さはごく僅かであるため、この受け歯９ａは、必ずしも螺旋状に傾斜している必要はなく、上記加工中心軸線Ｌ方向に真っ直ぐであっても良い。

上記台駒９は、受圧板８とは別の部材であって、上記受け歯９ａが形成された半円状の先端部９Ａと、この先端部９Ａに連なる角張った基端部９Ｂとを有し、この基端部９Ｂを受圧板８の取付孔８ａ内に嵌合させてボルト等で固定したものである。
上記台駒９の上面には、歯車材料Ｍを嵌合させて位置決めするため、該歯車材料Ｍの厚さより浅い凹段部１３が形成されると共に、上記加工中心軸線Ｌ上に、歯車材料Ｍの位置決め孔１４に嵌合することによって該歯車材料Ｍの加工中心を決めるセンターピン１５が設けられ、さらに、歯車材料Ｍを台駒９から若干浮かせた状態に支持する複数の支持ピン１６が設けられている。この支持ピン１６は、ピン孔１７内の浮上ばね１８で上向きに付勢され、加工時に歯車材料Ｍが上型２で押されて上記台駒９に押し付けられるときには、上記浮上ばね１８を圧縮してピン孔１７内に没入し、打抜ポンチ１１による斜歯の加工が終わって上型２が上昇すると、上記浮上ばね１８により突出して歯車材料Ｍを押し上げるものである。
なお、上記凹段部１３を設ける代わりに、歯車材料Ｍに開けられた位置決め孔に嵌合する位置決めピンを設け、この位置決めピンと上記センターピン１５とで歯車材料Ｍの位置決めを行うように構成することもできる。

上記凹部１０は、歯車材料Ｍに斜歯を打ち抜いたあとの打抜ポンチ１１の逃げのためのスペースとなるだけでなく、打抜屑を受ける屑受けとしても機能するものである。このため、この凹部１０内には、上記台駒９の受け歯９ａと噛合する歯１９ａを備えた円弧状の可動ストリッパ１９が該受け歯９ａに沿って上下動自在に設けられ、この可動ストリッパ１９で打抜屑を受けて排出するようになっている。この可動ストリッパ１９は、下型ベース板７及び受圧板８の内部の複数箇所に設けたエアシリンダなどのアクチュエータ２０によって昇降操作することができる。

一方、上記上型２は、図５からも分かるように、プレス装置３に連結された左右に細長い矩形の上型ベース板２３と、該上型ベース板２３の下面中央部に固定された左右方向寸法が該上型ベース板２３より短い矩形のポンチホルダ２４と、該ポンチホルダ２４に上記加工中心軸線Ｌ方向に相対的に変位自在なるように連結され、離反ばね２６で該ポンチホルダ２４から離れる方向即ち下方に向けて付勢された矩形のガイドプレート２５とを有している。
上記上型ベース板２３の左右両端部の位置には、上記下型１の案内柱４に嵌合する２つの案内筒２７が設けられ、この案内筒２７にガイドされて上型ベース板２３が上記案内柱４に沿って昇降するようになっている。
図中２８は、上記案内筒２７の下端と下型ベース板７の上面との間に介在するコイル状の押し上げばねであって、上記上型２をこの押し上げばね２８で上昇端の位置に押し上げるものである。しかし、上記上型２は、プレス装置３に支持させ、このプレス装置３で昇降させるように構成することもできる。

上記上型ベース板２３とポンチホルダ２４とガイドプレート２５とは、次のようにして相互に連結されている。即ち、上記上型ベース板２３とポンチホルダ２４とにおける打抜ポンチ１１の回りの位置には、ピン挿通孔３１とばね収容孔３２とが同心状に形成され、これらのピン挿通孔３１とばね収容孔３２とに、上型ベース板２３の上方から、係止頭３３ａ付きの吊支ピン３３が遊挿状態に挿入されると共に、該吊支ピン３３を取り囲むコイル状の上記離反ばね２６が上記ばね収容孔３２内に収容され、上記吊支ピン３３の先端の雄螺子部３３ｂが、上記ガイドプレート２５のねじ孔２５ａに螺着されている。図１では一つの吊支ピン３３と離反ばね２６とについてしか示されていないが、実際には、図５に示すように、上記打抜ポンチ１１の回りを取り囲む複数の位置にこのような吊支ピン３３と離反ばね２６とが設けられている。

上記吊支ピン３３の係止頭３３ａは、上型ベース板２３に上面側から形成された係止頭収容孔３５内に変位自在なるよう収容され、該係止頭収容孔３５の深さの範囲内で変位できるようになっており、これにより、斜歯歯車を加工していない通常の状態では、図１に示すように、上記係止頭３３ａが係止頭収容孔３５の下端の孔縁に係止することによって上記ガイドプレート２５がポンチホルダ２４から離反した最下端の位置を占め、斜歯歯車を加工しているとき、図１０に示すように、上記係止頭３３ａが上記係止頭収容孔３５内を上方に変位することにより、下型１に押された上記ガイドプレート２５がポンチホルダ２４に接近する方向（上向き）に変位できるようになっている。
上記離反ばね２６の両端は、上記上型ベース板２３の下面とガイドプレート２５の上面とに当接し、このガイドプレート２５をポンチホルダ２４から離れる方向に常時付勢している。

上記ガイドプレート２５のポンチホルダ２４に対する相対的な変位は、これらのガイドプレート２５及びポンチホルダ２４の四隅に設けられたガイドピン３７とガイドピン孔３８とによって案内される。即ち、上記ポンチホルダ２４の四隅には、上記ガイドピン３７が下向きに突出するように固定され、これに対して上記ガイドプレート２５の四隅には、このガイドピン３７が摺動自在に貫通するガイドピン孔３８が形成されている。また、上記下型１の受圧板８の四隅にもガイドピン孔３８が形成され、このガイドピン孔３８内に上記ガイドピン３７の先端が摺動自在に嵌合している。

上記ポンチホルダ２４の下面中央部に形成された円形のポンチ保持孔４０の中には、内周の一部に螺旋状の打抜歯１１ａを有する円環形の上記打抜ポンチ１１（図６参照）が、上記加工中心軸線Ｌ方向には固定されているが該加工中心軸線Ｌの回りには回転自在なるように保持されている。打抜ポンチ１１をこのように保持するため、該打抜ポンチ１１の上面全周と上記ポンチ保持孔４０の内底面との間には、複数のベアリング４１が二重のリング状に介設され、また、上記ポンチホルダ２４の下面の該打抜ポンチ１１を取り囲む位置には、該打抜ポンチ１１の外周の係止縁１１ｂに摺動自在に係止する複数の止めボルト４２が取り付けられ、これらの止めボルト４２により、上記打抜ポンチ１１が、上記加工中心軸線Ｌの回りには回転できるが該加工中心軸線Ｌ方向には固定された状態に支持されている。
なお、上記ポンチ保持孔４０と打抜ポンチ１１とは互いに同心状をなしていて、それらの中心は上記加工中心軸線Ｌと一致している。

上記打抜ポンチ１１は、図６及び図８から分かるように、一半周側の軸線方向長さが長く、他の半周側の軸線方向長さは短く形成されていて、長さの長い半周部分の内周面に上記打抜歯１１ａが形成されている。そして、この打抜ポンチ１１の基端部が上記ポンチ保持孔４０内に嵌合すると共に、上記打抜歯１１ａを有する半周部分の先端部が上記ポンチホルダ２４から延出して上記ガイドプレート２５のガイド孔内に摺動自在に嵌合し、長さの短い半周部分は、上記ポンチ保持孔４０から外部に延出することなく該ポンチ保持孔４０内に丁度収まった状態に保持されている。

上記ガイドプレート２５には、図５、図７及び図８からも分かるように、上記打抜ポンチ１１の打抜歯１１ａと噛合し合う螺旋状の案内歯４４ａを外周に有する半円形状をしたガイド駒４４が、上記案内歯４４ａのピッチ円の中心を上記加工中心軸線Ｌ上に一致させて固定されると共に、このガイド駒４４における上記案内歯４４ａの回りを取り囲む円弧状のガイド孔４５が、該ガイドプレート２５を上下に貫通するように形成され、このガイド孔４５内に、上記打抜ポンチ１１の打抜歯１１ａが形成された半周部分が摺動自在に嵌合している。そして、斜歯歯車Ｇの形成時に、上記打抜ポンチ１１が、上記ガイド駒４４の案内歯４４ａにガイドされて回転方向及び加工中心軸線Ｌ方向に変位しながら上記ガイド孔４５から突出し、打抜歯１１ａによって歯車材料Ｍの外周に螺旋状の斜歯Ｈを打ち抜くようになっている。
上記ガイド駒４４は、図７に示すように、上記案内歯４４ａが形成された半円状の先端部４４Ａと、この先端部４４Ａに連なる角張った基端部４４Ｂとを有し、この基端部４４Ｂを上記ガイドプレート２５の取付孔２５ｂ内に嵌合させてボルト等で固定したものである。

上記構成を有する斜歯歯車形成装置で斜歯歯車を形成するときは、図１及び図２に示すように上型２を上昇させた状態で、斜歯歯車に加工する扇形の歯車材料Ｍを、下型１の台駒９上に位置決めした状態で載置する。このとき該歯車材料Ｍは、支持ピン１６に支持されることによって上記台駒９から若干浮上した位置を占めている。

その状態でプレス装置３を作動させ、上記上型２を下降させると、最初は上型ベース板２３とポンチホルダ２４とガイドプレート２５とが一体となって下降し、図９に示すように、上記ガイドプレート２５のガイド駒４４が上記歯車材料Ｍに当接したあと、該歯車材料Ｍを押し下げて上記台駒９に押し付けるため、該歯車材料Ｍはこれらガイド駒４４と台駒９との間に挟持、固定される。このとき、上記支持ピン１６は歯車材料Ｍに押し下げられ、浮上ばね１８を圧縮しながらピン孔１７内に没入する。

上記ガイド駒４４と台駒９との間に歯車材料Ｍが挟持、固定されると、上記ガイドプレート２５はその位置で下降を停止するが、上記ポンチホルダ２４は上型ベース板２３と共に離反ばね２６を圧縮しながらさらに下降を続ける。このため、このポンチホルダ２４に保持された上記打抜ポンチ１１が、上記ガイド駒４４の螺旋状の案内歯４４ａにガイドされることによって正方向（例えば時計回り）に回転しながら下降し、内周の打抜歯１１ａで上記歯車材料Ｍの円周部の外周に螺旋状に傾斜する斜歯Ｈ（図３参照）を打ち抜き、それによって斜歯歯車Ｇが形成される。

歯車材料Ｍの外周に斜歯Ｈを打ち抜いたあと、上記ポンチホルダ２４は、図１０に示すように、上記ガイドプレート２５の上面に当接する位置まで下降し、それと共に上記打抜ポンチ１１も下降し、凹部１０内に嵌合して打抜歯１１ａの下端部分が上記台駒９の外周の受け歯９ａと噛合する。

かくして上記歯車材料Ｍを斜歯歯車Ｇに打ち抜き加工したあと、プレス装置３による加圧が解除され、上記上型２が該プレス装置３又は押し上げばね２８によって図１０の位置から上昇を開始すると、ガイドプレート２５はガイド駒４４と台駒９との間に歯車材料Ｍを挟持する上記位置を保持したまま、先ず、上記ポンチホルダ２４が上型ベース板２３と共に離反ばね２６の伸長により上昇し、上記ガイドプレート２５から次第に離反する。それと同時に、上記打抜ポンチ１１がガイド駒４４の案内歯４４ａにガイドされて逆方向（例えば反時計回り）に回転しながら上昇し、台駒９の受け歯９ａから離反する。そして、吊支ピン３３の係止頭３３ａが係止頭収容孔３５の下端の孔縁に係止する位置までポンチホルダ２４が上昇すると、それ以降は上記ガイドプレート２５もこの吊支ピン３３に支持されてポンチホルダ２４と一緒に上昇し、図９の位置を経たあと、上型２は図１の位置まで上昇する。
このとき、斜歯歯車に加工された上記歯車材料Ｍは、浮上ばね１８で上向きに付勢された支持ピン１６によって押し上げられ、上記台駒９から浮上させられる。そこで、この加工が終わった歯車材料Ｍを適宜方法で取り出し、新たな歯車材料Ｍをセットすれば、上述した動作が繰り返されることによって次の斜歯歯車が形成される。

上記斜歯歯車を打ち抜き加工したとき発生する打抜屑は、凹部１０内に落下して可動ストリッパ１９の上に溜まる。一定量の打抜屑が溜まったところで、この可動ストリッパ１９を、アクチュエータ２０で押し上げることにより、該打抜屑を上記凹部１０から排出することができる。

上記斜歯歯車形成装置においては、上型２のガイド駒４４と下型１の台駒９との間に挟持、固定された歯車材料Ｍに対し、上記ガイド駒４４に案内されて回転しながら下降する打抜ポンチ１１によって斜歯を打ち抜き加工するようにしているため、加工時の歯車材料Ｍの支持が非常に強固かつ安定的で、スリップや位置ずれ等を生じることがなく、歯車材料を両側から挟持して回転させながらダイス孔に圧入する従来方法に比べ、歯車材料を安定的に支持した状態で斜歯を簡単かつ確実に打ち抜き加工することができ、精度の良い斜歯歯車を形成することができるものである。

上記実施形態の斜歯歯車形成装置は、扇形をした部分歯車状の斜歯歯車を形成するためのものであるが、上記装置の上型２と下型１とに若干の改変を施すことにより、全周に斜歯を有する円形の斜歯歯車を形成するための装置とすることもできる。
即ち、打抜ポンチ１１として、図１１及び図１３に示すように、全周にわたり軸線方向長さが均一で、内周全体に螺旋状の打抜歯１１ａを有するものを使用し、また、ガイド駒４４として、図１２及び図１３に示すように、螺旋状の案内歯４４ａを全周に有する円形のものを使用し、これらの打抜ポンチ１１とガイド駒４４とを、上型２のポンチホルダ２４とガイドプレート２５とに取り付け、図１３に示すように噛合させて使用する。このとき、下型１の受圧板８に固定される台駒９も、全体が円形に形成され、その外周全体に受け歯９ａが設けられることになる。

また、上記ガイドプレート２５のガイド孔４５も、上記ガイド駒４４の回りを取り囲む完全なリング状に形成され、上記受圧板８の凹部１０も、上記台駒９の回りを取り囲む完全なリング状に形成される。さらに、この凹部１０に中に設けられる可動ストリッパ１９も、完全なリング状に形成されることになる。

本発明に係る斜歯歯車形成装置の一実施形態を示す縦断面図である。 図１の側断面図である。 図１の装置で形成される部分歯車状をした斜歯歯車の平面図である。 図１の装置における下型の平面図である。 図１の装置における上型の下面図である。 斜歯を形成する打抜ポンチの下面図である。 打抜ポンチをガイドするガイド駒の下面図である。 上記打抜ポンチとガイド駒との噛合状態を示す断面図である。 図１の装置による歯車形成工程の途中の段階を示す縦断面図である。 図１の装置による歯車形成工程の最後の段階を示す縦断面図である。 円形の斜歯歯車を形成するのに使用される打抜ポンチの平面図である。 円形の斜歯歯車を形成するのに使用されるガイド駒の平面図である。 図１１の打抜ポンチと図１２のガイド駒との噛合状態を示す断面図である。

符号の説明

１ 下型
２ 上型
３ プレス装置
８ 受圧板
９ 台駒
９ａ 受け歯
１１ 打抜ポンチ
１１ａ 打抜歯
１９ 可動ストリッパ
１９ａ 歯
２４ ポンチホルダ
２５ ガイドプレート
２６ 離反ばね
４４ ガイド駒
４４ａ 案内歯
４５ ガイド孔
Ｌ 加工中心軸線
Ｇ 斜歯歯車
Ｍ 歯車材料
Ｈ 斜歯

Claims (2)

1. 固定的に配設された下型と、プレス装置により加工中心軸線に沿って昇降自在の上型とを有し、
   上記下型は、加工時の圧力を受ける受圧板と、歯車材料を載置するため該受圧板に固定された台駒とを有し、
   上記上型は、上記プレス装置で昇降されるポンチホルダと、該ポンチホルダに上記加工中心軸線方向に相対的に変位自在なるように連結され、離反ばねで該ポンチホルダから離れる方向に付勢されたガイドプレートとを有し、
   上記ポンチホルダには、斜歯形成のための螺旋状の打抜歯を内周に備えた円形の打抜ポンチが、上記加工中心軸線方向には固定されているが該加工中心軸線の回りには回転自在なるように保持され、該打抜ポンチの先端部分は上記ガイドプレートのガイド孔内に嵌合し、
   上記ガイドプレートには、上記打抜ポンチの打抜歯と噛合し合う螺旋状の案内歯を外周に有し、この案内歯で上記打抜ポンチに加工中心軸線方向及び回転方向の変位を生じさせるガイド駒が、上記打抜ポンチの内部に嵌合した状態で固定的に取り付けられると共に、上記打抜ポンチの変位をガイドする上記ガイド孔が設けられ、
   上記台駒の外周の上記案内歯を取り囲む位置には、該案内歯と噛合する歯を備えていて、上記打抜ポンチによる打抜屑を排出のために受ける可動ストリッパが、該案内歯に沿って上下動自在に設けられ、
   上記上型の下降による斜歯歯車の形成時に、上記ガイドプレートのガイド駒が歯車材料を上記台駒に押し付けて該台駒との間に歯車材料を挟持、固定した位置で下降を停止したあと、上記ポンチホルダが離反ばねを圧縮しながらさらに下降することにより、上記ポンチホルダに保持された上記打抜ポンチが上記ガイド駒の案内歯に案内されて回転しながら下降し、内周の打抜歯で上記歯車材料の円周部の外周に螺旋状に傾斜する斜歯を打ち抜き、打抜屑を台駒の外周の凹部内の可動ストリッパの上に溜める、
   ことを特徴とする斜歯歯車形成装置。
2. 上記台駒の外周には、歯車材料に形成される斜歯と同じピッチの受け歯が形成され、上記打抜ポンチの打抜歯が歯車材料の外周に斜歯を打ち抜いたあとこの受け歯と噛み合うように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の斜歯歯車形成装置。

Images