JP6182453B2

JP6182453B2 - 内外スプライン成形装置及び内外スプライン成形方法

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Publication number: JP6182453B2
Application number: JP2013267839A
Authority: JP
Inventors: 良志賀; 康弘加
Original assignee: Subaru Corp
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2013-12-25
Filing date: 2013-12-25
Publication date: 2017-08-16
Anticipated expiration: 2033-12-25
Also published as: JP2015123456A

Description

本発明は、内外スプライン成形装置及び内外スプライン成形方法に関し、特に軸状のワークの端部及び外周面にそれぞれ内径スプライン及び外径スプラインを成形する内外スプライン成形装置及び内外スプライン成形方法に関する。

従来、軸状のワークの端部に形成された内径に内径スプラインを成形し、外周面に外径スプラインを成形する場合、冷間鍛造により内径スプラインと外径スプラインを１回の作動サイクルで成形する成形装置がある。

この種の内径スプライン及び外径スプラインを１回の作動サイクルで成形する成形装置の一例として、例えば、特許文献１の内外スプライン成形装置がある。

この内外スプライン成形装置は、一端側にフランジ部が形成された軸状のワークに対し、フランジ部の端面から伸びる内径に内径スプラインを成形し、円柱状の外周面に外径スプラインを成形する装置であって、ワークの外周面を移動可能に収容する保持孔及びこの保持孔の内周に外径スプライン成形部を備えた第２ダイスと、この第２ダイスに対して軸方向に移動可能で内径の外周を外側から規制する第１ダイスと、内径スプライン成形部を有するパンチを備え、パンチがワーク内径内に所定距離進入して内径スプラインを成形したときにフランジ部に当接し、更にパンチが進入しようとしたときにワークをパンチと共に移動させる当接面が形成される。

そして、ワークは第１ダイスによって内径スプラインが成形される内径に対応する外周が外側から規制された状態で保持され、パンチがワークの内径内に挿入して内径スプラインを成形し、次に内径スプラインの成形が終了してパンチの当接面がワークのフランジ部に当接してパンチと共に移動するとワークの外周面が第２ダイスの外径スプライン成形部に押圧摺動されて外径スプラインを成形する。

特開平４−８１２４２号公報

特許文献１によると、外径スプライン成形部を備えた第２ダイスと、内径スプライン成形部を有すると共にフランジ部に当接可能な当接面を有するパンチを備え、パンチを内径内に挿入して内径スプラインを成形し、更にパンチの当接面がワークのフランジ部に当接してパンチと共に移動するとワークの円柱状外周面が第２ダイスの外径スプライン成形部に押圧されて外径スプラインを成形することから、１回の作動サイクルでワークに内径スプラインと外径スプラインを成形することができる。

しかし、パンチを内径に挿入して内径スプラインを成形し、更にパンチの当接面をフランジに当接してワークをパンチと共に移動して第２ダイスにより外径スプラインを成形することから、パンチの当接面による押圧に対応する強度、形状及び配設位置が確保されたフランジ部を備えたワークに限定され、ワークの形状や仕様が制限される。

かかる点に鑑みなされた本発明の目的は、ワークの形状や仕様に制限されることなく、種々のワークに対応可能で汎用性に優れ、かつ生産性良く１回の作動サイクルで内径スプライン及び外径スプラインが成形できる内外スプライン成形装置及び内外スプライン成形方法を提供することにある。

上記目的を達成する請求項１の内外スプライン成形装置は、外径スプライン成形ダイスを設けた下型及び軸線に沿って昇降して前記下型に接離する上型にパンチを備え、段差面を隔てた一方に軸状の外径スプライン被加工部を備え他方に軸状で端面に内径を有する基端部を備えた軸状のワークに対し、前記外径スプライン被加工部に外径スプラインを成形し、前記内径内周面に内径スプラインを成形する内外スプライン成形装置において、前記パンチは、シャンク部に、先端側に前記端面の内径口元部に接触可能な環状のパンチショルダ部を備えた内径スプライン成形部が前記端面に当接して前記内径スプライン成形部の内径への挿入量を規制する環状のパンチセンタ接触部を介在して一体形成され、前記外径スプライン成形ダイスは、前記外径スプライン被加工部を該外径スプライン被加工部の先端側から移動可能に嵌挿して該外径スプライン被加工部に外径スプライン被加工部を賦形する外径スプライン成形孔及び前記段差面に当接して前記外径スプライン被加工部の外径スプライン成形孔への挿入量を規制する挿入規制部を備え、前記上型の下降に伴うパンチによるワーク押圧により、前記パンチ内径スプライン成形部の内径挿入による前記内径内周面の内径スプライン賦形及び外径スプライン被加工部の外径スプライン成形ダイスの外径スプライン成形孔への挿入による外径スプライン被加工部の外径スプライン賦形が１回の作動サイクルで連続することを特徴とする。

これによると、上型の下降によってパンチの内径スプライン成形部が内径に内径スプラインを成形する際の成形力に対する外径スプライン被加工部を外径スプライン成形ダイスの外径スプライン成形孔に移動可能に嵌挿して外径スプラインを賦形する際の外径スプライン成形力に従って、外径スプライン被加工部が外径スプライン成形ダイスに移動可能に嵌挿して外径スプライン成形ダイスにより外径スプラインを賦形し、段差面が外径スプライン成形ダイスの挿入規制部に当接してワークの移動が阻止されて上型の下降でパンチが内径に圧入されて内径スプラインを賦形し、或いは外径スプライン成形ダイスの外径スプライン成形孔と外径スプライン加工部との外径スプライン成形力によってワークの移動が抑制され、パンチが内径に圧入されて内径スプラインを賦形し、パンチセンタ接触面と端面との接触でパンチの挿入が阻止されると、パンチによってワークを押動して外径スプライン被加工部が外径スプライン成形ダイスの外径スプライン成形孔に移動可能に嵌挿して外径スプラインが賦形されることから、内径スプラインの賦形及び外径スプラインの賦形が１回の作動サイクルで連続して行われると共に、パンチにより内径に内径スプラインを賦形し、かつパンチによる直接的なワークに付与する押し付けによってワークを外径スプライン成形ダイスの外径スプライン成形孔に移動可能に嵌挿して外径スプラインを賦形することから、ワークのフランジ部の形状やフランジ部の位置等のワークの形状や仕様が制限されることなくなく外径スプライン及び内径スプラインが成形でき、種々のワークに対応可能で優れた汎用性が得られ、生産性良く１回の作動サイクルで内径スプライン及び外径スプラインが成形できる。

請求項２の発明は、請求項１に記載の内外スプライン加工装置において、前記上型は、前記パンチのシャンク部が貫通するパンチ嵌通孔及び基端部外周面が嵌合可能な内径スプライン外周孔が形成された貫通孔を有してパンチを覆うパンチケースを備えたことを特徴とする。

これによると、パンチの内径スプライン成形部が内周面を押圧摺動しても基端部の外周面がパンチケースの内径スプライン外周孔に嵌合保持されて外方への変形が拘束される。

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の内外スプライン加工装置において、前記パンチのパンチショルダ部及びパンチセンタ接触部は環状の円錐テーパ状であり、ワークの内径口元部は環状の円錐テーパ状であることを特徴とする。これによると、パンチとワークとの求心性が得られ、内径スプラインと外径スプラインの同芯性、即ち同軸度が得られる。

請求項４の発明は、請求項１〜３にいずれか１項に記載の内外スプライン加工装置において、前記外径スプライン成形ダイスの挿入規制部は、該外径スプライン成形ダイスのダイス上面であることを特徴とする。これによると、外径スプライン成形ダイスの挿入規制部を外径スプライン成形ダイスのダイス上面によって構成できる。

上記目的を達成する請求項５の内外スプライン成形方法は、外径スプライン成形ダイス及び該外径スプライン成形ダイスに接離するパンチを備え、段差面を隔てた一方に軸状の外径スプライン被加工部を備え他方に軸状で端面に開口する内径を有する基端部を備えた軸状のワークに対し、前記外径スプライン被加工部に外径スプラインを成形し、前記内径内周面に内径スプラインを成形する内外スプライン成形方法において、前記パンチは、シャンク部に、先端側に前記端面の内径口元部に接触可能な環状のパンチショルダ部を備えた内径スプライン成形部が前記端面に当接して前記内径スプライン成形部の内径への挿入量を規制する環状のパンチセンタ接触部を介在して一体形成され、前記外径スプライン成形ダイスは、前記外径スプライン被加工部を該外径スプライン被加工部の先端側から移動可能に嵌挿して該外径スプライン被加工部に外径スプライン被加工部を賦形する外径スプライン成形孔及び前記段差面に当接して前記外径スプライン被加工部の外径スプライン成形孔への挿入量を規制する挿入規制部を備え、パンチによるワーク押圧により、前記パンチ内径スプライン成形部の内径挿入による前記内径内周面の内径スプライン賦形及び外径スプライン被加工部の外径スプライン成形ダイスの外径スプライン成形孔への挿入による外径スプライン被加工部の外径スプライン賦形が１回の作動サイクルで連続することを特徴とする。

これによるとパンチの内径スプライン成形部が内径に内径スプラインを成形する際の成形力及び外径スプライン被加工部を外径スプライン成形ダイスの外形スプライン成形孔に移動可能に嵌挿して外径スプラインを賦形する際の外径スプライン成形力に従って、パンチの内径スプライン成形部の内径挿入による内径スプラインの賦形及び外径スプライン被加工部の外径スプライン成形ダイスの外径スプライン成形孔へ移動可能な嵌挿による外径スプラインの賦形が１回の作動サイクルで連続して行われると共に、パンチにより内径に内径スプラインを賦形しかつパンチにより直接的にワークに付与する押し付けによってワークを外径スプライト成形ダイスの外径スプライン成形孔に圧入して外径スプラインを賦形することから、ワークのフランジ部の形状やフランジ部の位置等のワークの形状や仕様が制限されることなくワークに対する汎用性に優れ、生産性良く内径スプライン及び外径スプラインが成形できる。

本発明によると、パンチの内径スプライン成形部が内径に内径スプラインを成形する際の成形力及び外径スプライン被加工部を外径スプライン成形ダイスの外形スプライン成形孔に移動可能に嵌挿して外径スプラインを賦形する際の外径スプライン成形力に従い、パンチにより内径に内径スプラインを賦形しかつパンチにより直接的にワークに付与する押し付けによってワークを外径スプライン成形ダイスの外径スプライン成形孔に移動可能に嵌挿して外径スプラインを賦形することから、ワークのフランジ部の形状やフランジ部の位置等のワークの形状や仕様が制限されることなくワークに対する汎用性に優れ、生産性良く内径スプライン及び外径スプラインが成形できる。

実施の形態における内外スプライン成形装置の概要を説明する断面図である。内外スプライン成形装置の作動工程を示す図であり、ワークのセット状態を示す図である。同じく、内外スプライン成形装置の作動工程を示す図である。同じく、内外スプライン成形装置の作動工程を示す図である。同じく、内外スプライン成形装置の作動工程を示す図である。同じく、内外スプライン成形装置の作動工程を示す図である。同じく、内外スプライン成形装置の作動工程を示す図であり、内外スプライン鍛造成形終了状態を示す図である。内外スプライン成形装置の作動工程を示す図であり、ワークのセット状態を示す図である。同じく、内外スプライン成形装置の作動工程を示す図である。同じく、内外スプライン成形装置の作動工程を示す図である。同じく、内外スプライン成形装置の作動工程を示す図である。同じく、内外スプライン成形装置の作動工程を示す図であり、内外スプライン鍛造成形終了状態を示す図である。ワークの説明図であって、（ａ）は鍛造成形前のワークの断面図、（ｂ）は鍛造終了後のワークの断面図である。

以下、本発明による内外スプライン成形装置及び内外スプライン成形方法の一実施の形態を、フランジ部及び円柱状の軸部が一体形成されたワークの軸部に内径スプライン及び外径スプラインを鍛造成形する場合を例に図を参照して説明する。

本実施の形態における内外スプライン成形装置及び内外スプライン成形方法の説明に先立って、素材となる鍛造成形前のワーク及び内径スプライン及び外径スプラインを成形した鍛造後のワークを図１３に基づいて説明する。

図１３（ａ）は素材となる鍛造成形前のワーク１００Ａの概要を示す断面図、図１３（ｂ）は鍛造成形終了後のワーク１００Ｂの概要を示す断面図である。

素材となる鍛造成形前のワーク１００Ａは、図１３（ａ）に示すように、円柱状の軸部１０１及びフランジ部１１８が一体形成される。軸部１０１は、鍛造成形の際に後述する外径スプライン成形ダイス１７のダイス上面１７ｃに当接する接触面となる環状の第１段差面１０２を介して大径円柱状の基部１０３と小径円柱状の軸状部１１５を有する。

基部１０３は、第１段差面１０２側の基部先端１０４と、この基部先端１０４に段部１０５を介して連続形成される基部本体１０６と、基部本体１０６に環状の第２段差面１０７を介して外周面１０９が連続する基端部１０８とが連続形成される。基端部１０８の端面１１０に内径スプライン被加工部となる内周面１１２を有する断面円形の内径１１１が形成される。内周面１１２と端面１１０との間に円錐面取り形状、即ち円錐テーパ面状の内径口元部１１３が形成される。

軸状部１１５は第１段差面１０２側から順に円柱状の外径スプライン被加工部１１６及び外径スプライン加工部１１６より小径の先端部１１７が連続形成される。

軸部１０１の基部本体１０６の外周にフランジ部１１８が一体形成される。この素材となるワーク１００Ａは、例えば軸部１０１及びフランジ部１１８を一体に熱間鍛造成形し、旋盤加工等の切削機械加工を施すことによって製造される。

成形終了後のワーク１００Ｂは、図１３（ｂ）に示し、同図（ａ）に示すワーク１００Ａと対応する部分に同一符号を付して詳細な説明を省略するが、ワーク１００Ａの内径スプライン被加工部となる内径１１１の内周面１１２に内径スプライン１２１が賦形され、軸状部１１５の外径スプライン被加工部１１６に外径スプライン１２２が賦形される。

次に、内外スプライン成形装置１について説明する。図１は内外スプライン成形装置の概要を示す断面図である。

内外スプライン成形装置１は、下型１１及び軸線Ｌに沿って昇降して下型１１に接離する上型３１を備える。

下型１１は、ベース１２に固定されるダイセット１３を有し、ダイセット１３に軸線Ｌと同芯のノックアウトピン挿通孔１４ａが穿孔されると共に、周囲に複数のガススプリング装着孔１４ｂが形成されたバンパ１４が固定される。

バンパ１４の上面１４ｃ上に固定ダイス１５が設けられる。固定ダイス１５は、軸線Ｌと同芯の外径ダイス装着孔１６が開口し、バンパ１４の各ガススプリング装着孔１４ｂに連続する複数のガススプリング装着孔１５ｂを有する円筒状に形成される。

固定ダイス１５の外径ダイス装着孔１６内に円筒状の外径スプライン成形ダイス１７が嵌合保持される。外径スプライン成形ダイス１７はダイス下面１７ａがバンパ１４の上面１４ｃに当接し、ワーク１００Ａの第１段差面１０２が当接して外径スプライン被加工部１１６の挿入量を規制する挿入規制部となるダイス上面１７ｃが固定ダイス１５の上面１５ｃと略面一な状態で外径ダイス装着孔１６に嵌合して固定ダイス１５に装着される。外径スプライン成形ダイス１７には軸線Ｌと同芯でワーク１００Ａの先端部１１７が嵌挿可能な先端挿入部１８ａ及び外径スプライン成形歯を有する外径スプライン成形部１８ｂが連続形成された外径スプライン成形孔１８を有する。

固定ダイス１５の上方に、浮動ダイスホルダ１９が設けられる。浮動ダイスホルダ１９は、円筒状で内周面に沿って後述する浮動ダイス２５が軸線Ｌ方向となる上下方向に移動可能に嵌挿するガイド孔２０を有し、基端１９ａが固定ダイス１５の上縁に嵌合支持され、上端に浮動ダイス２５の上面２５ｃが当接可能な環状フランジ状の浮動ダイス当接面２１ａを有する浮動ダイス移動規制部２１が形成される。浮動ダイス移動規制部２１には軸線Ｌと同芯で上型３１のパンチケース４１の外周面４５が嵌入可能なパンチケース嵌入孔２１ｂが形成される。

浮動ダイス２５は、浮動ダイスホルダ１９のガイド孔２０に摺接可能な外周面２５ａ及び下面２５ｂ、上面２５ｃを有する円板状であって、軸線Ｌと同芯にワーク１００Ａの基部先端１０４及び基部本体１０６がそれぞれ嵌入可能な基部先端挿入部２６ａ、段部２６ｂ及び基部本体挿入部２６ｃが連続形成された軸部挿入孔２６が形成される。

この浮動ダイス２５は、バンパ１４及び固定ダイス１５のガススプリング装着孔１４ｂ、１５ｂに装着されてベース１２と浮動ダイス２５の下面２５ｂとの間に架設されたガススプリング２７によって上型３１方向となる上面２５ｃが浮動ダイス移動規制部２１の浮動ダイス当接面２１ａに当接する上方方向に常時押圧付勢される。

なお、バンパ１４のノックアウトピン挿通孔１４ａには、成形後のワーク１００Ｂを内外スプライン成形装置１から取り出すためのノックアウトピン２８が出没可能に配設される。

一方、上型３１は、ラム３２にパンチ３５を軸線Ｌ上に保持するパンチホルダ３３を有する。パンチ３５はパンチホルダ３３に基端が保持されて軸線Ｌに沿って下型１１方向に延在する円柱状のシャンク部３６、及びこのシャンク部３６の先端にワーク１００Ａの端面１１０に形成された内径口元部１１３に当接可能な円錐テーパ状のパンチセンタ接触部３７を介在して外周に内径スプライン成形歯を有する内径スプライン成形部３８が連続形成され、内径スプライン成形部３８にワーク１００Ａの内径口元部１１３に当接可能な円錐テーパ状のパンチショルダ部３８ａを介してワーク１００Ａの内径１１に挿入可能な先端部３９が形成される。

パンチホルダ３３に、パンチパッド４０を介して軸方向に移動可能に保持されてパンチ３５を覆う略有底円筒状のパンチケース４１を有する。パンチパッド４０は、基端がパンチホルダ３３に嵌合支持されて後述するパンチケース４１のフランジ４２を摺動可能に保持する内周面４０ａを有する円筒状で、先端にフランジ４２に当接してパンチケース４１の移動を規制する環状のパンチケース移動規制部４０ｂを有する。パンチケース移動規制部４０ｂはパンチケース４１の外周面４５に摺接する環状のガイド面４０ｃを備える。

パンチケース４１は、基端にフランジ４２が形成された円筒状の外周部４３及び外周部４３の先端を閉塞する円板状の先端部４４を備えた有底円筒状であって、軸線Ｌと同芯上にパンチ３５のシャンク部３６が摺動可能に貫通するパンチ嵌通孔４６ａと、このパンチ嵌通孔４６ａより大径でワーク１００Ａの基端部１０８の外周面１０９が嵌入可能な内径スプライン外周孔４６ｂと、ワーク１００Ａの第２段差面１０７に当接可能なワーク接触面４６ｃとが連続形成されたパンチ貫通孔４６が形成される。また、先端部４４の頂面にワーク１００Ａのフランジ部１１８に当接可能な環状のワーク当接面４７が形成される。

パンチケース４１内にパンチ３５のシャンク部３６が嵌通するパンチ嵌通孔４８ａ及び複数のガススプリング装着孔４８ｂが形成されたガススプリングケース４８が設けられる。パンチケース４１は、ガススプリングケース４８のガススプリング装着孔４８ｂに装着されてパンチケース４１の先端部４４とパンチホルダ３３との間に架設されたガススプリング４９によって下型２１に接近する方向となるフランジ４２がパンチパッド４０のパンチケース移動規制部４０ｂに当接する下方方向に常時押圧付勢される。

このように構成された内外スプライン成形装置１は、上型３１が図１に示すように下型１１から離れた上方に退避した状態では、下型１１の浮動ダイス２５は、ガススプリング２７によって上面２５ｃが浮動ダイスホルダ１９に形成された浮動ダイス移動規制部２１の浮動ダイス当接面２１ａに押圧付勢された上昇位置に保持される。上型３１のパンチケース４１は、ガススプリング４９によってフランジ４２がパンチパッド４０のパンチケース移動規制部４０ｂに押圧付勢された下降位置に保持され、パンチ３５の内径スプライン成形部３８及び先端部３９はパンチ貫通孔４６の内径スプライン外周孔４６ｂ内に保持される。

また、浮動ダイス２５に上型１１側となる上方から所定以上の押圧力が付与されると、浮動ダイス２５がガススプリング２７の付勢に抗して下面２５ｂが外径スプライン成形ダイス１７の上面１４ｃに当接する下降位置まで下降する。同様に、パンチケース４１に下型３１側となる下方から所定以上の押圧力が付与されると、パンチケース４１がガススプリング４９の付勢に抗してパンチ３５のシャンク部３６に誘導されて上昇する。

これらガススプリング２７による浮動ダイス２５に付与する付勢力に対してガススプリング４９によるパンチケース４１に付与する付勢力が大きく設定される。これらガススプリング２７及びガススプリング４９による付勢力は後述する上型３１の下降によりワーク１００Ａに内径スプライン１２１及び外径スプライン１２２を成形する際に要する成形力に比べて極めて小さく設定され、内径スプライン１２１及び外径スプライン１２２の成形に実質的に影響することはない。

次に、図１に示す内外スプライン成形装置１により図１３（ａ）に示すワーク１００Ａの内径１１１の内周面１１２に内径スプライン１２１を成形し外径スプライン被加工部１１６に外径スプライン１２２を成形して、図１３（ｂ）に示すワーク１００Ｂを製造する作動サイクルの作動工程について、パンチ３５により内径スプライン１２１を成形する成形力が外径スプライン成形ダイス１７による外径スプライン１２２を成形する成形力より大きい場合を図２乃至図７を参照して説明し、続いて外径スプライン１２２の成形力が内径スプライン１２１の成形力より大きい場合を図８乃至図１２を参照して説明する。

図１に示すように、上型３１が下型１１から上方に離れ、かつノックアウトピン２８が下降した状態で素材となるワーク１００Ａをセットする。即ち、図２に示すようにワーク１００Ａを、その軸状部１１５の先端部１１７を浮動ダイス２５の軸部挿入孔２６に上方から挿入してフランジ部１１８を浮動ダイス２５の上面２５ｃに当接させてセットする。このセットされたワーク１００Ａは、先端部１１７が外径スプライン成形ダイス１７の外径スプライン成形孔１８における先端挿入部１８ａに若干の間隙を有して挿入され、基部先端１０４及び基部本体１０６等が軸部挿入孔２６に若干の間隙を有して貫通してフランジ部１１８が浮動ダイス２５の上面２５ｃに支持された、いわゆる宙吊り状態で保持される。

このワーク１００Ａがセットされた状態で、上型３１を下型１１に向けて接近移動、即ち下降移動させると、上型１１の下降によって、まず、パンチケース４１のパンチ貫通孔４６の内径スプライン外周面４６ｂが、ワーク１００の基端部１０８の外周面１０９を囲む。

上型３１の更なる下降によって図３に示すように、パンチケース４１に形成されたパンチ貫通孔４６のワーク接触面４６ｃがワーク１００Ａの第２段差面１０７に圧接すると共にワーク接触面４７がフランジ部１１８に圧接してワーク１００Ａを浮動ダイス２５上に固定する。一方、ワーク１００Ａの基部先端１０４及び基部本体１０６が軸部挿入孔２６の基部先端挿入部２６ａ及び基部本体挿入部２６ｃに嵌合して段部１０５が段部２６ｂに当接した状態に保持される。このとき、ワーク１００Ａの基端部１０８の外周面１０９はパンチ貫通孔４６の内径スプライン外周部４６ｂに嵌合して保持される。

更に、上型３１が下降すると、下降するパンチケース４１によって、ワーク１００Ａと共にガススプリング２７の付勢に抗して浮動ダイス２５が押し下げられて、設定された寸法下降すると、ワーク１００Ａの外形スプライン被加工部１１６が外径スプライン成形ダイス１７の外径スプライン成形孔１８に形成され外径スプライン成形部１８ｂに接触する。

このとき外径スプライン成形ダイス１７による外径スプライン１２２の成形が開始すると共に、この成形に伴う反力がワーク１００Ａに作用し、ワーク１００Ａの第２接触部１０７とパンチケース４１のワーク接触面４６ｃとの接触部を介してパンチケース４１がガススプリング４９の付勢に抗して相対的に押し上げられる。

これにより相対的にパンチ３５がワーク１００Ａの内径１１１内に挿入されて図４に示すように、パンチショルダ部３８ａがワーク１００Ａの内径口元部１１３に接触する。このとき、パンチ３５の内径スプライン成形部３８が内径１１１の内周面１１２を多少押圧するが、基端部１０８の外周面１０９がパンチケース４１の内径スプライン外周部４６ｂに嵌合保持されて変形が拘束される。

更に、上型３１の下降によりパンチ３５の内径スプライン成形部３８が内径１１１の内周面１１２に圧接して内径スプライン成形と外径スプライン被加工部１１６が外径スプライン成形ダイス１７の外径スプライン成形部１８ｂに圧接して外径スプライン成形を開始する。

ここで、パンチ３５の内径スプライン成形部３８の押圧による内径１１１の外周面１１２に内径スプライン１２１を成形する際の内径スプライン成形力に対して外径スプライン被加工部１１６を外径スプライン成形ダイス１６の外形スプライン成形部１８ｂに移動可能に嵌挿して外径スプライン１２２を賦形する際の外径スプライン成形力が小さく設定されることから、パンチ３５による内径スプライン成形の抗力に対して外径スプライン成形ダイス１７による外径スプライン成形の抗力が小さくなり、図５に示すようにパンチ３５によってワーク１００Ａが下方に押し出される。

これにより、外径スプライン被加工部１１６が外径スプライン成形ダイス１７の外径スプライン成形部１８ｂに先端から移動可能に嵌挿して外径スプライン被加工部１１６が外径スプライン成形ダイス１７の外径スプライン成形部１８ｂを押圧摺動して外径スプライン１２２が成形され、図６に示すように固定ダイス接触面となる第１段差面１０２が外径スプライン成形ダイス１７のダイス上面１７ｃに当接してワーク１００Ａの移動が阻止されて外径スプライン１２２の賦形が終了する。

この外径スプライン１２２の成形にあたり、ワーク１００Ａの第２接触部１０７にワーク接触面４６ｃが接触するパンチケース４１にはガススプリング４９の付勢力のみが作用し、外径スプライン成形の成形力は、ワーク１００Ａの円錐テーパ面状の内径口元部１１３にパンチ３５の円錐テーパ面状のパンチシャルダ部３８ａが圧接して押圧力が伝達されることから、パンチ３５とワーク１００Ａとが求心され、内径スプライン１２１と外径スプライン１２２との同芯性、即ち同軸度が向上する。

更に、第１段差面１０２が外径スプライン成形ダイス１７のダイス上面１７ｃに当接してワーク１００Ａの下降が阻止された状態で、更に上型３１を下降すると、図７に示すようにパンチ３５が内径１１１に圧入されて内径スプライン成形部３８が内周面１１２を押圧摺動して内周面１１２に内径スプライン１２１を成形する。このとき、基端部１０８の外周面１０９が常にパンチケース４１の内径スプライン外周孔４６ｂに嵌合保持されて外方への変形が規制されパンチ３５の内径スプライン成形部３８が内周面１１２を押圧摺動しても基端部１０８の外周面１０９が変形することはない。

上型３１が更に下降して図７に示すようにパンチセンタ接触部３７がワーク１００Ａの基端部１０８の内径口元部１１３に当接してパンチ３５の移動が阻止されて内径スプライン１２１の賦形が終了する。

しかる後、上型３１が上昇してパンチ３５を内径１１１から引き出して退避させた状態で、下型１１に設けられたノックアウトピン２８を上昇させて、内径スプライン１２１及び外径スプライン１２２が鍛造成形されたワーク１００Ｂを下型１１から押し出し搬出する。この搬出されたワーク１００Ｂは、旋盤加工、歯切り等の仕上げ加工が施される。

次に、外径スプラインの成形力が内径スプラインの成形力より大きい場合の作動工程を図８乃至図１２を参照して説明する。

図８に示すように、ワーク１００Ａを、その軸状部１１５の先端部１１７を浮動ダイス２５の軸部挿入孔２６に上方から挿入してフランジ部１１８を浮動ダイス２５の上面２５ｃに当接させてセットする。

このワーク１００Ａがセットされた状態で、上型３１を下降移動させると、パンチケース４１のパンチ貫通孔４６の内径スプライン外周部４６ｂが、ワーク１００Ａの基端部１０８の外周面１０９を囲む。

上型３１の更なる下降によって図９に示すように、パンチケース４１に形成されたパンチ貫通孔４６のワーク接触面４６ｃがワーク１００Ａの第２段差面１０７に圧接すると共にワーク接触面４７がフランジ部１１８に圧接してワーク１００Ａを浮動ダイス２５上に固定する。一方、ワーク１００Ａの基部先端１０４及び基部本体１０６が軸部挿入孔２６の基部先端挿入部２６ａ及び基部本体挿入部２６ｃに嵌合して段部１０５が段部２６ｂに当接した状態に保持される。このとき、ワーク１００Ａの基端部１０８の外周面１０９はパンチ貫通孔４６の内スプライン外周孔４６ｂに嵌合して保持される。

更に、上型３１が下降すると、パンチケース４１によって、ワーク１００Ａと共に浮動ダイス２５が押し下げられて、ワーク１００Ａの外形スプライン被加工部１１６が外径スプライン成形ダイス１７の外径スプライン成形孔１８に形成された外径スプライン成形部１８ｂに接触する。

このとき外径スプライン成径ダイス１７による外径スプライン１２２の成形が開始すると共に、この成形に伴う反力がワーク１００Ａに作用し、ワーク１００Ａの第２接触部１０７とパンチケース４１のワーク接触面４６ｃとの接触部を介してパンチケース４１がガススプリング４９の付勢に抗して相対的に押し上げられる。これにより相対的にパンチ３５がワーク１００Ａの内径１１１内に挿入されてパンチショルダ部３８ａが内径口元部１１３に接触する。

更に、上型３１の下降によりパンチ３５の内径スプライン成形部３８が内径１１１の内周面１１２に圧接して内径スプラインの成形と外径スプライン加工部１１６が外径スプライン成形ダイス１７の外径スプライン成形部１８ｂに圧接して外径スプラインの成形を開始する。

ここで、パンチ３５の内径スプライン成形部３８の押圧による内径１１１の外周面１１２に内径スプライン１２１を成形する際の内径スプライン成形力に対して外径スプライン被加工部１１６を外径スプライン成形ダイス１７の外形スプライン成形部１８ｂに移動可能に嵌挿して外径スプライン１２２を成形する際の外径スプライン成形力が大きく設定される。

これにより外径スプライン成形ダイス１７の外径スプライン成形部１８ｂと外径スプライン被加工部１１６との圧接、即ち外径スプライン成形ダイス１７の外径スプライン成形孔１８ｂと外径スプライン被加工部１１６との外径スプライン成形力の反力によってワーク１００Ａの下降移動が抑制され、更に上型３１を下降すると、図１０に示すようにパンチ３５が内径１１１に圧入されて内径スプライン成形部３８が内周面１１２を押圧摺動して内周面１１２に内径スプライン１２１を成形する。このとき、基端部１０８の外周面１０９が常にパンチケース４１の内径スプライン外周孔４６ｂに嵌合されて外方への変形が規制されパンチ３５の内径スプライン成形部３８が内周面１１２を押圧摺動しても基端部１０８の外周面１０９が変形することはない。

上型３１が更に下降して図１０に示すようにパンチセンタ接触部３７がワーク１００Ａの基端部１０８の端面１１０に形成された内径口元部１１３に当接してパンチ３５の挿入移動が阻止されて内径スプライン１２１の賦形が終了する。

更に、パンチセンタ接触部３７が基端部１０８の内径口元部１１３に当接した状態で上型３１を下降させると、図１１に示すようにパンチ３５のパンチセンタ接触部３７によってワーク１００Ａが下方に押動され、外径スプライン被加工部１１６が外径スプライン成形ダイス１７の外径スプライン成形部１８ｂに移動可能に嵌挿して外径スプライン被加工部１１６が外径スプライン成形ダイス１７の外径スプライン成形部１８ｂを押圧摺動して外径スプライン１２２が賦形され、図１２に示すように第１段差面１０２が外径スプライン成形ダイス１７のダイス上面１７ｃに当接してワーク１００Ａの移動が阻止されて外径スプライン１２２の賦形が終了する。

この外径スプライン１２２の成形にあたり、外径スプライン成形の成形力は、ワーク１００Ａの円錐テーパ面状の内径口元部１１３にパンチ３５の円錐テーパ面状のパンチセンタ接触部３７が圧接して押圧力が伝達されることから、パンチ３５とワーク１００Ａとのが求心性が得られ、内径スプライン１２１と外径スプライン１２２との同芯性、即ち同軸度が向上する。

しかる後、上型３１を上昇してパンチ３５を内径１１１から引き出して退避させた状態で、下型１１の設けられたノックアウトピン２８を上昇させて、内径スプライン１２１及び外径スプライン１２２が成形されたワーク１００Ｂを下型１１から押し出し搬出する。

従って、本実施の形態によると、上型３１の下降によってパンチ３５の内径スプライン成形部３８が内径１１１の外周面１１２に内径スプライン１２１を成形する際の内径スプライン成形力に対して外径スプライン被加工部１１６を外径スプライン成形ダイス１６の外形スプライン成形部１８ｂに移動可能に嵌挿して外径スプライン１２２を賦形する際の外径スプライン成形力が小さいときには、外径スプライン被加工部１１６が外径スプライン成形ダイス１７の外径スプライン成形部１８ｂの先端側から移動可能に嵌挿して外径スプライン被加工部１１６が外径スプライン成形ダイス１７の外径スプライン成形部１８ｂを押圧摺動して外径スプライン１２２を賦形し、第１段差面１０２が外径スプライン成形ダイス１７のダイス上面１７ｂに当接してワーク１００Ａの移動が阻止され、更なる上型３１の下降でパンチ３５が内径１１１に圧入されて内径スプライン成形部３８が内周面１１２を押圧摺動して内周面１１２に内径スプライン１２１を賦形する。

一方、内径スプライン成形力に対して外径スプライン成形力が小さいときには、外径スプライン成形ダイス１７の外径スプライン成形部１８ｂと外径スプライン加工部１１６との外径スプライン成形力よってワーク１００Ａの下降移動が抑制さて、パンチ３５が内径１１１に圧入されて内径スプライン成形部３８が内径スプライン１２２を賦形し、パンチセンタ接触部３７が基端部１０８の内径口元部１１３に当接してパンチ３５の進入が阻止されると、パンチ３５のパンチセンタ接触部３７によってワーク１００Ａが下方に押動されて外径スプライン被加工部１１６が外径スプライン成形ダイス１７の外径スプライン成形部１８ｂに移動可能に嵌挿されて外径スプライン１２２が賦形されることから、パンチ３５の内径スプライン成形部３８の内径１１１への進入による内径スプライン１２１の成形及び外径スプライン被加工部１１６の外径スプライン成形ダイス１７の外径スプライン成形孔１８への移動可能な嵌挿による外径スプライン１２２の成形が１回の作動サイクルで連続して行われる。更にパンチ３５により内径１１１に内径スプライン１２１を成形しかつパンチ３５により直接的にワーク１００に付与する押し付けによってワーク１００を外径スプライン成形ダイス１７の外径スプライン成形孔１８に圧入して外径スプライン１２２を成形することから、ワーク１００Ａのフランジ部１１８の形状やフランジ部１１８の位置等のワーク１００Ａの形状や仕様が制限されることなく、内径スプライン１２１及び外径スプライン１２２の成形が可能になり、種々のワークに対する汎用性に優れ、生産性良く内径スプライン１２１及び外径スプライン１２２が成形できる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、上記実施の形態では下型に外径スプライン成形ダイスを配置し、上型にパンチを配置したが、上型に外径スプライン成形ダイスを配置し下型にパンチを配置することもできる。また、外径スプライン成形ダイスのダイス上面によって挿入規制部を構成したが、外径スプライン成形ダイスを保持する固定ダイスの上面等によって挿入規制部を構成することもできる。

１内外スプライン成形装置
１１下型
１７外径スプライン成形ダイス
１７ｃダイス上面（挿入規制部）
１８外径スプライン成形孔
１８ａ先端嵌挿部
１８ｂ外径スプライン成形部
３１上型
３５パンチ
３６シャンク部
３７パンチセンタ接触部
３８内径スプライン成形部
３８ａパンチショルダ部
３９先端部
４１パンチケース
４６貫通孔
４６ａパンチ嵌通孔
４６ｂ内径スプライン外周孔
１００Ａ鍛造成形前のワーク
１００Ｂ鍛造成形終了後のワーク
１０１軸部
１１８フランジ部
１０２第１段差面
１０３基部
１０８基端部
１０９外周面
１１０端面
１１１内径
１１２内周面
１１３内径口元部
１１５軸状部
１１６外径スプライン被加工部
１１７先端部
１１８フランジ部
１２１内径スプライン
１２２外径スプライン

Claims

外径スプライン成形ダイスを設けた下型及び軸線に沿って昇降して前記下型に接離する上型にパンチを備え、段差面を隔てた一方に軸状の外径スプライン被加工部を備え他方に軸状で端面に内径を有する基端部を備えた軸状のワークに対し、前記外径スプライン被加工部に外径スプラインを成形し、前記内径内周面に内径スプラインを成形する内外スプライン成形装置において、
前記パンチは、シャンク部に、先端側に前記端面の内径口元部に接触可能な環状のパンチショルダ部を備えた内径スプライン成形部が前記端面に当接して前記内径スプライン成形部の内径への挿入量を規制する環状のパンチセンタ接触部を介在して一体形成され、
前記外径スプライン成形ダイスは、前記外径スプライン被加工部を該外径スプライン被加工部の先端側から移動可能に嵌挿して該外径スプライン被加工部に外径スプライン被加工部を賦形する外径スプライン成形孔及び前記段差面に当接して前記外径スプライン被加工部の外径スプライン成形孔への挿入量を規制する挿入規制部を備え、
前記上型の下降に伴うパンチによるワーク押圧により、前記パンチ内径スプライン成形部の内径挿入による前記内径内周面の内径スプライン賦形及び外径スプライン被加工部の外径スプライン成形ダイスの外径スプライン成形孔への挿入による外径スプライン被加工部の外径スプライン賦形が１回の作動サイクルで連続することを特徴とする内外スプライン加工装置。
前記上型は、前記パンチのシャンク部が貫通するパンチ嵌通孔及び基端部外周面が嵌合可能な内径スプライン外周孔が形成された貫通孔を有してパンチを覆うパンチケースを備えたことを特徴とする請求項１に記載の内外スプライン加工装置。
前記パンチのパンチショルダ部及びパンチセンタ接触部は環状の円錐テーパ状であり、
ワークの内径口元部は環状の円錐テーパ状であることを特徴とする請求項１又は２に記載の内外スプライン加工装置。
前記外径スプライン成形ダイスの挿入規制部は、該外径スプライン成形ダイスのダイス上面であることを特徴とする請求項１〜３にいずれか１項に記載の内外スプライン加工装置。
外径スプライン成形ダイス及び該外径スプライン成形ダイスに接離するパンチを備え、段差面を隔てた一方に軸状の外径スプライン被加工部を備え他方に軸状で端面に開口する内径を有する基端部を備えた軸状のワークに対し、前記外径スプライン被加工部に外径スプラインを成形し、前記内径内周面に内径スプラインを成形する内外スプライン成形方法において、
前記パンチは、シャンク部に、先端側に前記端面の内径口元部に接触可能な環状のパンチショルダ部を備えた内径スプライン成形部が前記端面に当接して前記内径スプライン成形部の内径への挿入量を規制する環状のパンチセンタ接触部を介在して一体形成され、
前記外径スプライン成形ダイスは、前記外径スプライン被加工部を該外径スプライン被加工部の先端側から移動可能に嵌挿して該外径スプライン被加工部に外径スプライン被加工部を賦形する外径スプライン成形孔及び前記段差面に当接して前記外径スプライン被加工部の外径スプライン成形孔への挿入量を規制する挿入規制部を備え、
パンチによるワーク押圧により、前記パンチ内径スプライン成形部の内径挿入による前記内径内周面の内径スプライン賦形及び外径スプライン被加工部の外径スプライン成形ダイスの外径スプライン成形孔への挿入による外径スプライン被加工部の外径スプライン賦形が１回の作動サイクルで連続することを特徴とする内外スプライン加工方法。