JPH09271886A - ヘリカルギヤの成形方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 歯形の変形がない高精度のヘリカルギヤを成
形し得るようにする。 【解決手段】 固定台１８内に上下動自在に装着された
下ポンチ１６と、下ポンチ１６に対して上下動自在に配
置され、これとの協働によりワークＷを鍛造加工する上
ポンチ３０と、固定台１８に対して所定のストロークで
上下動自在に装着されたフローティングガイド２１と、
フローティングガイド２１に取り付けられるヘリカルダ
イス２２とを有し、ヘリカルダイス２２はワークＷの鍛
造加工時に弾性収縮変形した下ポンチ１６が上ポンチ３
０の上昇移動により伸びるときにワークＷとともに上昇
移動する。これにより、鍛造加工が終了した後における
ワークＷに形成されたはすば歯形部の変形や倒れの発生
を防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はヘリカルギヤを鍛造
により成形するヘリカルギヤの成形技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】歯面が螺旋曲面つまりヘリコイド面とな
ったはすば歯形部を有するはすば歯車つまりヘリカルギ
ヤを鍛造型を用いて鍛造により成形する場合には、ワー
クつまり製品であるヘリカルギヤのはすば歯形部に対応
した螺旋歯が形成された鍛造型が使用される。したがっ
て、鍛造形成後に鍛造型から成形後の製品を取り出す際
には、製品をそのまま軸方向に移動させただけでは、鍛
造型から製品を取り出すことができないので、製品を回
転させて製品に形成されたはすば歯形部を鍛造型の螺旋
歯に沿って滑らせるようにすることが必要となる。

【０００３】特開昭60-115341 号公報は、螺旋歯が形成
された下ダイスと、この下ダイスの螺旋歯に噛み合う螺
旋歯が形成されたノックアウトダイスとを有する鍛造型
を開示している。この鍛造型にあっては、鍛造成形され
た製品を取り出す際に、ノックアウトポンチによりノッ
クアウトダイスを突き上げると、ノックアウトダイスと
下ダイスとの噛み合いによりノックアウトダイスが回転
され、製品が回転しながら鍛造型から取り出されるよう
にしている。

【０００４】特開平6-31373 号公報は、螺旋歯が形成さ
れたダイと、製品と噛み合う突起を有するエジェクタ
と、ダイおよびエジェクタとの協働により鍛造加工する
パンチとを有する鍛造型を開示している。この公報に示
された鍛造型では、前記公報に記載された鍛造加工がバ
リを外部に突き出させない閉塞鍛造であるのに対して、
バリを鍛造型の外部に突き出させるバリ出し鍛造を行っ
ている。鍛造成形された製品を取り出す際には、エジェ
クタのヘリカル歯とエジェクタガイドのヘリカル歯との
噛み合いによって、エジェクタを回転させながら上昇さ
せて製品の取り出しを行うようにしている。

【０００５】さらに、特開平6-142861号公報には、鍛造
加工後の製品を取り出すためのノックアウト部材にリー
ド溝を形成し、このリード溝にピンを係合させることに
より、ノックアウト部材を上昇移動させると、ピンとの
係合によってノックアウト部材を回転させるようにした
鍛造型が開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ヘリカルギヤを成形す
る鍛造型は、前記公報に示されるように、螺旋歯が形成
されたヘリカルダイと、これの上下に配置されてキャビ
ティを形成する上下の両ポンチとを有している。ワーク
を鍛造成形する際には、下ポンチとヘリカルダイとによ
り構成される下側鍛造型に向けて上側鍛造型である上ポ
ンチを下降移動させており、鍛造加工後には下側のポン
チつまりエジェクタピンを上昇移動させながら回転させ
ることによって、製品に形成されたはすば歯形部をヘリ
カルダイの螺旋歯に沿って摺動させつつ製品の取り出し
を行っている。

【０００７】鍛造成形がなされる際には、鍛造型には大
きな応力ないし荷重が作用することになり、上側のポン
チのみならず、下側のポンチも応力を受けて歪んで収縮
変形することになり、鍛造加工が終了した後に上側ポン
チを上昇させると、下側ポンチに加わっていた荷重が開
放されることから、下側ポンチは伸びるように弾性変形
することになる。したがって、鍛造加工された製品は型
開きの初期には回転力を受けることなく、上昇移動のみ
の力を受けることになる。このため、下側ポンチの伸び
によってワークつまり製品の歯形の変形ないし倒れが避
けられない。

【０００８】下側ポンチの伸びに起因したワークの歯形
の変形を防止するために、下側ポンチが伸びる際にこの
上端部を回転させるには、この下側ポンチに形成される
螺旋歯部とこれをガイドするガイド部材に形成される螺
旋歯部とのクリアランスを小さくしなければならない。
しかしながら、このクリアランスを小さくすると、この
中にスケールなどの異物が入り込むことがあり、両者の
摺動不良やカジリが発生し、所定の形状の製品を加工す
ることができず、製品歩留りを低下させるおそれがあ
る。

【０００９】本発明の目的は、歯形の変形がない高精度
のヘリカルギヤを成形し得るようにすることにある。

【００１０】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【００１２】すなわち、本発明のヘリカルギヤの成形方
法は、下ポンチの鍛造加工面と、はすば歯形部を形成す
る螺旋歯を有するヘリカルダイスとにより形成されるキ
ャビティ内にワークを配置する配置工程と、前記ワーク
を介して前記下ポンチに向けて上ポンチを下降移動させ
て前記下ポンチを弾性収縮変形させながら前記ワークを
鍛造加工する加工工程と、鍛造加工終了後に前記上ポン
チを前記下ポンチから離反移動させる際における前記下
ポンチの伸び変形によって前記ワークを前記ヘリカルダ
イスとともに上昇移動させるダイス上昇工程と、前記ワ
ークに成形されたはすば歯形部を前記ヘリカルダイスの
螺旋歯に沿って摺動させるように、前記ワークを回転さ
せながら上昇移動して前記ワークを前記ヘリカルダイス
から取り出す取り出し工程とを有することを特徴とする
ものである。

【００１３】本発明のヘリカルギヤの成形装置は、固定
台内に上下動自在に装着され上面に鍛造加工面を有する
下ポンチと、前記下ポンチに対して上下動自在に配置さ
れるとともに、下面に鍛造加工面を有し、前記下ポンチ
との協働によりワークを鍛造加工する上ポンチと、前記
固定台に対して所定のストロークで上下動自在に装着さ
れたフローティングガイドと、前記フローティングガイ
ドに取り付けられるとともに、前記ワークにはすば歯形
部を成形する螺旋歯を有し、前記ワークの鍛造加工時に
弾性収縮変形した前記下ポンチが前記上ポンチの上昇移
動により伸びるときに前記ワークとともに上昇移動する
ヘリカルダイスと、前記ヘリカルダイスとともに前記ス
トロークだけ前記ワークが上昇した後に、前記ワークの
みを回転させながら上昇移動させる駆動手段とを有する
ことを特徴とするものである。

【００１４】また、本発明のヘリカルギヤ成形装置は、
前記下ポンチまたは前記固定台の一方に縦溝部と傾斜溝
部とを有するガイド溝を形成し、前記下ポンチと前記固
定台の他方に前記ガイド溝に係合するガイドピンを設
け、前記下ポンチを上下動する上下動部材を有し、前記
ワークが前記ヘリカルダイスとともに前記ストロークだ
け上昇した後には前記ワークのみを回転させながら上昇
移動するようにしたことを特徴とするものである。

【００１５】下ポンチを回転させながら上昇移動させる
ために、ガイド溝とガイドピンを係合させるようにして
も良い。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。

【００１７】図１は本発明の一実施の形態であるヘリカ
ルギヤの成形装置を示す図であり、鍛造加工が完了して
ヘリカルギヤの成形が完了した状態を示す。この成形装
置は下鍛造型１１とこれに対して上下動自在となった上
鍛造型１２とを有している。下鍛造型１１は基台１３の
上に取り付けられており、この基台１３にはラム１４を
有する駆動部１５が組み付けられ、下鍛造型１１の中心
部にはラム１４によって上下動する下ポンチ１６が設け
ら、この下ポンチ１６はラム１４の上端面に接触してい
る。

【００１８】下鍛造型１１は筒状の支持台１７を有し、
この中には下ポンチ１６を囲むようにして固定台１８が
組み込まれている。この固定台１８は台座部１８ａ、ガ
イドブロック１８ｂおよび下ダイス１８ｃにより構成さ
れている。固定台１８には筒状のフローティングガイド
２１が上下動自在に装着され、このフローティングガイ
ド２１の上昇限位置は、フローティングガイド２１に形
成された段部２１ａと支持台１７に形成された段部１７
ａとの当接により規制されるようになっており、フロー
ティングガイド２１は上下動ストロークＬの範囲で上下
動する。上下動ストロークＬの規制を段部１７ａ，２１
ａによって行うことなく、支持台１７とフローティング
ガイド２１の一方にピンを設け、他方に溝を形成するこ
とによって、フローティングガイド２１の上昇限位置を
設定するようにしても良い。

【００１９】フローティングガイド２１の内側にはアウ
ター部２２ａとインナー部２２ｂとからなるヘリカルダ
イス２２が取り付けられており、このヘリカルダイス２
２はフローティングガイド２１とともに上下動ストロー
クＬの範囲で上下動自在となっている。このヘリカルダ
イス２２には、はすば歯車、つまりヘリカルギヤのはす
ば歯形部を成形するための螺旋歯２３が形成されてい
る。

【００２０】上鍛造型１２は駆動部２４に取り付けられ
て上下動自在となっており、筒状の支持台２５を有し、
この中には台座ブロック２６と上ダイス２７が固定され
ている。上ダイス２７は、ワークに平歯形部を形成する
ための平歯形部２８を有するインナー部２７ａとアウタ
ー部２７ｂとから構成されている。台座ブロック２６と
上ダイス２７の中心部には上ポンチ３０がこれらに対し
て上下動自在に取り付けられ、この上ポンチ３０の中心
部にはエジェクタピン３１が上ポンチ３０に対して上下
動自在に装着されている。上下両ポンチ３０，１６と上
下両ダイス２７，１８ｃとヘリカルダイス２２とにより
囲まれる空洞部によって鍛造加工後の最終製品の形状に
対応したキャビティが形成される。

【００２１】下ポンチ１６は上端面が鍛造加工面となっ
たダイピン１６ａとこの下側のカム部１６ｂとこの下側
の基部１６ｃとを有し、カム部１６ｂには下ポンチ１６
の中心軸に沿った縦溝部３２ａと傾斜溝部３２ｂとを有
するガイド溝３２が形成されている。このガイド溝３２
に係合するガイドピン３３がガイドブロック１８ｂに固
定されている。図１にあっては、ガイド溝３２およびガ
イドピン３３はそれぞれ２つずつ示されているが、下ポ
ンチ１６の中心軸に対して円周方向に９０度の位相で合
計４つずつガイド溝３２とガイドピン３３が設けられて
いる。ただし、それぞれの数は任意に設定することがで
き、ガイド溝３２をガイドブロック１８ｂに形成し、こ
れに対応させてガイドピン３３を下ポンチ１６のカム部
１６ｂに設けるようにしても良い。

【００２２】下鍛造型１１のキャビティに被加工物つま
りワークＷを配置し、これに向けて上鍛造型１２を押し
付けると、図１に示す形状の歯形部付きワークＷつまり
はすば歯形部Ｈと平歯形部Ｓとを有する製品Ｗが形成さ
れる。このときには、上下両ポンチ３０，１６と上下両
ダイス２７，１８ｃとヘリカルダイス２２とにより囲ま
れる閉塞されたキャビティ空洞内でワークＷが鍛造加工
される。この鍛造加工に際しては、下ポンチ１６は上ポ
ンチ３０によって軸方向の圧縮荷重を受けることにな
り、鍛造加工が完了したときには、図１に示すように、
ダイピン１６ａは弾性収縮変形することになる。この収
縮変形量は、下ポンチ１６の長さや直径および鍛造加工
時に加えられる荷重などの条件によって設定され、それ
に合わせてストロークＬの値も設定される。ワークＷを
鍛造加工する前の状態にあっては、加工完了時と同様に
フローティングガイド２１が図１に示すように最下降限
位置となっているのに対して、下ポンチ１６が伸びてい
ることから、ダイピン１６ａの上端面つまり鍛造加工面
は図示する場合よりも僅かに上側に位置することにな
る。

【００２３】次に、前述したヘリカルギヤの成形装置に
よって、ワークＷを鍛造加工する手順について説明す
る。図６（ａ）は鍛造加工がなされる前に下鍛造型１１
のキャビティ内にワークＷを投入つまり配置した状態を
示す。成形前のワークＷは、図示するように、軸方向中
央部が円筒形状となり、その両端部には両端面に向けて
外径が細くなったテーパー部が設けられている。図６
（ａ）に示すようにワークＷの配置工程が終了した後
に、図６（ｂ）に示すように、上鍛造型１２を下降移動
させて鍛造金型を閉塞状態とする。

【００２４】この状態で上ポンチ３０を下方に向けて移
動させることにより、図７（ａ）に示すように、上下の
両ポンチ３０，１６によりワークＷは押し潰されて据え
込み加工がなされ、ワークＷは径方向に広がり、はすば
歯形部Ｈと平歯形部Ｓとを有する歯車製品の成形が完了
する。このようにして、鍛造加工工程が終了した状態に
あっては、下ポンチ１６は上ポンチ３０から加えられる
荷重により軸方向に弾性収縮変形している。次いで、図
７（ｂ）に示すように、上鍛造型１２を上昇させてこれ
を下鍛造型１１から離反させる。このときには、エジエ
クタピン３１を下方に突き出させてワークＷが上鍛造型
１１に付着するのが防止される。

【００２５】このようにして離反させると、図２に示す
ように、成形時に弾性収縮した下ポンチ１６に加わった
荷重が開放されるので、下ポンチ１６は成形前の長さに
戻るように伸びることになる。この伸び変形つまり伸長
変形によって成形が終了して製品となったワークＷは、
下ポンチ１６により上方に向けて押し上げられることに
なり、ワークＷははすば歯形部Ｈの部分とヘリカルダイ
ス２２の螺旋歯２３の部分とで噛み合っているので、ヘ
リカルダイス２２はフローティングガイド２１ともに上
昇移動することになる。

【００２６】このダイス上昇工程に次いで、図３に示す
ように、駆動部１５を作動させてラム１４を上昇移動さ
せると、ラム１４によって下ポンチ１６が上昇するの
で、ワークＷとヘリカルダイス２２とフローティングガ
イド２１が一体となって上昇移動する。図３はガイドピ
ン３３とガイド溝３２との間のクリアランスがなくなる
まで下ポンチ１６が上昇した状態を示し、この状態は図
８（ａ）に相当する。この状態となるまでは、ガイドピ
ン３３とガイド溝３２との間に大きなクリアランスを設
けることができ、これらの間にスケールなどが侵入して
もこれが噛み込まれることが防止されるだけでなく、こ
れらの許容誤差を大きく設定することができる。

【００２７】ガイドピン３３がガイド溝３２の傾斜溝部
３２ｂに接触した後における引き続く下ポンチ１６の上
昇移動によって、下ポンチ１６は図４に示すように、回
転駆動されることになり、この結果、ワークＷとヘリカ
ルダイス２２およびフローティングガイド２１も回転駆
動される。図４はフローティングガイド２１の段部２１
ａが支持台１７の段部１７ａに当接してフローティング
ガイド２１が上昇限位置となった状態を示す図である。

【００２８】引き続いて、ラム１４を上昇させると、図
５に示すように、下ポンチ１６は上昇移動しながら回転
することになる。このときには、フローティングガイド
２１は支持台１７との接触により上昇移動と回転移動が
規制されることになり、ワークＷのみが上昇移動しなが
ら回転する。下ポンチ１６の回転方向は、はすば歯車Ｈ
は螺旋歯２３の歯面に沿って摺動しながら、はすば歯形
部Ｈがヘリカルダイス２２の螺旋歯２３に対して上方に
離れる方向となっており、このようにして、ワークＷの
ノックアウトつまり取り出しが終了する。取り出し工程
が終了した状態は、図８（ｂ）に相当する。

【００２９】上述のように、ヘリカルダイス２２はフロ
ーティングガイド２１に取り付けられており、固定台１
８に対して上下動自在のフローティング構造となってい
る。したがって、上下両ポンチ３０，１６の間でワーク
Ｗに荷重を加えて鍛造加工を行うことにより、下ポンチ
１６は弾性収縮変形し、荷重を開放したときには、下ポ
ンチ１６は元の長さに戻るように弾性により伸長変形す
ることになるが、下ポンチ１６が伸長変形する際には、
ヘリカルダイス２２はワークＷとともに上昇移動し、ワ
ークＷをヘリカルダイス２２から取り出す際には、ワー
クＷは必ず回転しながら上昇移動することになる。

【００３０】これにより、成形終了後にワークＷのはす
ば歯形部Ｈの歯形が変形することを防止でき、高精度に
ヘリカルギヤを鍛造加工することができる。また、鍛造
成形の製品歩留りを向上させることができる。

【００３１】以上、本発明者によってなされた発明を実
施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実
施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱し
ない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

【００３２】たとえば、図示する実施の形態にあって
は、本発明を閉塞鍛造型に適用しているが、バリ出し鍛
造型の成形装置にも適用することができる。

【００３３】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【００３４】鍛造成形終了後に鍛造加工のための荷重を
開放したときには、ヘリカルダイスがワークとともに上
昇移動するので、はすば歯形部はポンチの反発による変
形ないし倒れがなく、高精度のヘリカルギヤを成形する
ことができる。また、ヘリカルギヤの鍛造成形の製品歩
留りを向上させることができる。ガイド溝とガイドピン
の摺動クリアランスを大きく確保することができ、摺動
不良の発生を防止し、効率良くヘリカルギヤを製造する
ことができる。さらに、鍛造型の許容誤差を大きくする
ことが可能となり、低コストで鍛造型を製造することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態であるヘリカルギヤの成
形装置における鍛造加工終了状態を示す断面図である。

【図２】鍛造加工終了後に下ポンチに対する荷重が開放
された状態における下鍛造型を示す断面図である。

【図３】ヘリカルダイスが上昇限位置まで上昇した状態
を示す断面図である。

【図４】加工終了後のワークをヘリカルダイスとともに
回転させながら上昇移動させている状態を示す断面図で
ある。

【図５】加工完了後のワークの取り出しが終了した状態
を示す断面図である。

【図６】（ａ）は下鍛造型のキャビティ内にワークを投
入した状態を示す一部切り欠き斜視図であり、（ｂ）は
鍛造型を閉塞した状態を示す一部切り欠き斜視図であ
る。

【図７】（ａ）は鍛造成形終了状態を示す一部切り欠き
斜視図であり、（ｂ）は上鍛造型を上昇させた状態を示
す一部切り欠き斜視図である。

【図８】（ａ）は成形後のワークの取り出しを開始した
状態を示す一部欠き斜視図であり、（ｂ）はワークの取
り出しが終了した状態を示す一部切り欠き斜視図であ
る。

【符号の説明】

１１ 下鍛造型 １２ 上鍛造型 １３ 基台 １４ ラム １５ 駆動部 １６ 下ポンチ １６ａ ダイピン １６ｂ カム部 １６ｃ 基部 １７ 支持台 １７ａ 段部 １８ 固定台 １８ａ 台座部 １８ｂ ガイドブロック １８ｃ 下ダイス ２１ フローティングガイド ２１ａ 段部 ２２ ヘリカルダイス ２７ 上ダイス ３０ 上ポンチ ３１ エジェクタピン ３２ ガイド溝 ３２ａ 縦溝部 ３２ｂ 傾斜溝部 ３３ ガイドピン

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下ポンチの鍛造加工面と、はすば歯形部
   を形成する螺旋歯を有するヘリカルダイスとにより形成
   されるキャビティ内にワークを配置する配置工程と、 前記ワークを介して前記下ポンチに向けて上ポンチを下
   降移動させて前記下ポンチを弾性収縮変形させながら前
   記ワークを鍛造加工する加工工程と、 鍛造加工終了後に前記上ポンチを前記下ポンチから離反
   移動させる際における前記下ポンチの伸び変形によって
   前記ワークを前記ヘリカルダイスとともに上昇移動させ
   るダイス上昇工程と、 前記ワークに成形されたはすば歯形部を前記ヘリカルダ
   イスの螺旋歯に沿って摺動させるように、前記ワークを
   回転させながら上昇移動して前記ワークを前記ヘリカル
   ダイスから取り出す取り出し工程とを有することを特徴
   とするヘリカルギヤの成形方法。
2. 【請求項２】 固定台内に上下動自在に装着され上面に
   鍛造加工面を有する下ポンチと、 前記下ポンチに対して上下動自在に配置されるととも
   に、下面に鍛造加工面を有し、前記下ポンチとの協働に
   よりワークを鍛造加工する上ポンチと、 前記固定台に対して所定のストロークで上下動自在に装
   着されたフローティングガイドと、 前記フローティングガイドに取り付けられるとともに、
   前記ワークにはすば歯形部を成形する螺旋歯を有し、前
   記ワークの鍛造加工時に弾性収縮変形した前記下ポンチ
   が前記上ポンチの上昇移動により伸びるときに前記ワー
   クとともに上昇移動するヘリカルダイスと、 前記ヘリカルダイスとともに前記ストロークだけ前記ワ
   ークが上昇した後に、前記ワークのみを回転させながら
   上昇移動させる駆動手段とを有することを特徴とするヘ
   リカルギヤの成形装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載のヘリカルギヤの成形装置
   であって、前記下ポンチまたは前記固定台の一方に縦溝
   部と傾斜溝部とを有するガイド溝を形成し、前記下ポン
   チと前記固定台の他方に前記ガイド溝に係合するガイド
   ピンを設け、前記下ポンチを上下動する上下動部材を有
   し、前記ワークが前記ヘリカルダイスとともに前記スト
   ロークだけ上昇した後には前記ワークのみを回転させな
   がら上昇移動するようにしたことを特徴とするヘリカル
   ギヤの成形装置。