(57)【要約】【課題】製造コストの低減が図れると共に歯形部に高い強度を確保できる旋回用駆動軸の製造方法を提供する。【解決手段】第１鍛造金型（下型２００及び上型２２０）を用いた前方押出し鍛造により軸部１３０及び歯形部用被加工部１４０を連続して有する予備成形体１２０を形成する第１鍛造工程を実施し、続いて第２鍛造金型（下型３００及び上型３３０）を用いた密閉鍛造により予備成形体１２０の歯形部用被加工部１４０を加圧変形させて歯形部４００を形成する第２鍛造工程を実施する。第２鍛造工程では歯形形成空洞部３０２の内面３０４の歯形形状と加圧部３３１の外面３３２の歯形形状との噛み合いによる密閉によって予備成形体１２０の歯形部用被加工部１４０が加圧方向と反対方向（上向き）に流動することを抑制する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
建設用機械等における旋回用駆動軸の製造方法であって、
第１鍛造金型を用いた前方押出し鍛造により素材を加圧変形させて軸部及び歯形部用被加工部を連続して有する予備成形体を形成する第１鍛造工程と、
第２鍛造金型を用いた密閉鍛造により予備成形体の歯形部用被加工部を加圧変形させて歯形部を形成する第２鍛造工程とを含み、
第２鍛造金型の下型には所定の歯形形状を内面に有する歯形形成空洞部が設けられ、且つ、上型には下型の歯形形成空洞部の内面の歯形形状と密閉状態で噛み合う歯形形状を外面に有する加圧部が設けられており、第２鍛造工程では歯形形成空洞部の内面の歯形形状と加圧部の外面の歯形形状との噛み合いによる密閉によって予備成形体の歯形部用被加工部が加圧方向と反対方向に流動することが抑制される。
【請求項２】
請求項１に記載の旋回用駆動軸の製造方法において、
第１鍛造金型を用いた前方押出し鍛造における加圧変形と第２鍛造金型を用いた密閉鍛造における加圧変形には各々の加圧源として油圧プレスが使用される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建設用機械等における旋回用駆動軸の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
韓国公開特許第１９９８−００５７５４７号公報及び同第２００４−００５５９５４号公報には、建設用機械おいて、旋回減速機を介して旋回モータに連結された駆動軸に動力を伝達して上部旋回体を旋回できるようにしたものが開示されている。
【０００３】
通常、建設用機械等で使用される旋回用駆動軸は、図１に示すように、切断により得た素材を加熱し、次に、加熱された素材を左右９０度で反復回転させながらハンマーによる上下打撃を施しておおよその予備成形を行い、次に、ハンマー型の半密閉鍛造によって予備成形体に歯形部用被加工部を成形し、次に、半密閉鍛造により生じたフラッシュの除去を行い、次に、切削によって歯形部用被加工部の外面を歯形形状に加工して歯形部を形成する、ことによって製造されている。
【０００４】
しかしながら、この製造方法では半密閉鍛造時にフラッシュが生じると共に歯形形状加工時に切削屑が生じるため、素材重量に対する回収率が低下してしまう。また、切削加工によって歯形部を形成するときに鍛流線が切れてしまうため、旋回用駆動軸の歯形部が疲労や衝撃によって破断する恐れが高い。
【０００５】
一方、韓国特許第４２９９４６号公報及び同第６９２６２０号公報には、自動車スタートモータ用のピニオンギヤを冷間鍛造により製造する方法が開示されている。詳しくは、外径ギヤ部及び内径ヘリカルギヤ部を切削加工で形成する代わりに、冷間鍛造により外径ギヤ部及び内径ヘリカルギヤ部を同時成形することによって、寸法精度の向上と加工コストの削減を図っている。
【０００６】
しかしながら、この製造方法は主に小型製品の製造に採用されるものであって、該製造方法を建設用機械等で使用される大型の旋回用駆動軸に採用すると成形の難しさが増すと共に鍛造金型に破損を生じる恐れがあることからその適用が困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】韓国公開特許第１９９８−００５７５４７号公報
【特許文献２】韓国公開特許第２００４−００５５９５４号公報
【特許文献３】韓国特許第４２９９４６号公報
【特許文献４】韓国特許第６９２６２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、製造コストの低減が図れると共に歯形部に高い強度を確保できる旋回用駆動軸の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するため、本発明は、建設用機械等における旋回用駆動軸の製造方法であって、第１鍛造金型を用いた前方押出し鍛造により素材を加圧変形させて軸部及び歯形部用被加工部を連続して有する予備成形体を形成する第１鍛造工程と、第２鍛造金型を用いた密閉鍛造により予備成形体の歯形部用被加工部を加圧変形させて歯形部を形成する第２鍛造工程とを含み、第２鍛造金型の下型には所定の歯形形状を内面に有する歯形形成空洞部が設けられ、且つ、上型には下型の歯形形成空洞部の内面の歯形形状と密閉状態で噛み合う歯形形状を外面に有する加圧部が設けられており、第２鍛造工程では歯形形成空洞部の内面の歯形形状と加圧部の外面の歯形形状との噛み合いによる密閉によって予備成形体の歯形部用被加工部が加圧方向と反対方向に流動することが抑制される、ことをその特徴とする。
【００１０】
この製造方法によれば、第１鍛造金型を用いた前方押出し鍛造により軸部及び歯形部用被加工部を連続して有する予備成形体を形成する第１鍛造工程を実施し、続いて第２鍛造金型を用いた密閉鍛造により予備成形体の歯形部用被加工部を加圧変形させて歯形部を形成する第２鍛造工程を実施することによって、所期の旋回用駆動軸を製造することができる。つまり、旋回用駆動軸の製造に際して、従来のようなフラッシュの除去や歯形部の切削加工を不要にできると共に素材重量に対する回収率を向上させることができ、これにより製造時間の短縮を含む製造コストの節減を図ることができる。
【００１１】
また、第２鍛造金型の下型には所定の歯形形状を内面に有する歯形形成空洞部が設けられ、且つ、上型には下型の歯形形成空洞部の内面の歯形形状と密閉状態で噛み合う歯形形状を外面に有する加圧部が設けられているので、第２鍛造工程では歯形形成空洞部の内面の歯形形状と加圧部の外面の歯形形状との噛み合いによる密閉によって予備成形体の歯形部用被加工部が加圧方向と反対方向に流動することを抑制することができる。つまり、第２鍛造工程においてフラッシュが発生することを防止してその除去作業を不要にでき、且つ、下型の歯形形成空洞部の内面の歯形形状に整合した高寸法精度の歯形部を成形することができる。しかも、歯形部を成形するときに該歯形部の鍛流線が切れないので、該歯形部に高い疲労強度及び衝撃強度を確保することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、製造コストの低減が図れると共に歯形部に高い強度を確保できる旋回用駆動軸の製造方法を提供することができる。
【００１３】
本発明の前記目的とそれ以外の目的と、構成特徴と、作用効果は、以下の説明と添付図面によって明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】従来における旋回用駆動軸の製造方法の説明図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る旋回用駆動軸の製造方法の説明図である。
【図３】図２に示した予備成形体の側面図である。
【図４】図２に示した製品の斜視図である。
【図５】図２に示した第２鍛造金型による歯形部の成形プロセスの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明の一実施形態に係る旋回用駆動軸の製造方法について図２〜図５を引用して説明する。
【００１６】
図２から分かるように、同図に示した製造方法は、第１鍛造金型（下型２００及び上型２２０）を用いた前方押出し鍛造により素材１１０を加圧変形させて軸部１３０及び歯形部用被加工部１４０を連続して有する予備成形体１２０を形成する第１鍛造工程と、第２鍛造金型（下型３００及び上型３３０）を用いた密閉鍛造により予備成形体１２０の歯形部用被加工部１４０を加圧変形させて歯形部４００を形成する第２鍛造工程とを含んでいる。
【００１７】
図２に示した素材１１０は、製品に応じた長さに切断して得た円柱形の素材１００を所定温度に加熱したものである。この加熱により素材１１０の流動性が向上され、特に製品が大きさが大きい場合に後述する成形が容易となる。
【００１８】
図２に示した第１鍛造金型は、下型２００と上型２２０とから構成されている。下型２００は、加熱された素材１１０（以下、単に素材１１０と言う）を挿入するために該素材１１０よりも僅かに大きな直径を有する横断面円形の上側空洞部２０１と、基準横断面形が円形で素材１１０よりも小さな縦断面形を有する下側空洞部２０２とを、段部２０３を介して備えている。図面には下側空洞部２０２としてその上部が円錐台状になっているものを示してあるが、該下側空洞部２０２の形状は予備成形体１２０の軸部１３０に求める形状に応じて任意に変更することができる。また、段部２０３と上側空洞部２０１との境界、並びに、段部２０３と下側空洞部２０２との境界には、素材１１０の流動抵抗を減少するための丸みが設けられている。一方、上型２２０は、下型２００の上側空洞部２０１への挿入を可能とした加圧部２２１を備えている。この加圧部２２１は下型２００の上側空洞部２０１よりも僅かに小さな直径を有しており、横断面形は円形で、縦断面形の側面は直線である。
【００１９】
前記第１鍛造工程では、まず、素材１１０を下型２００の上側空洞部２０１に挿入する。上側空洞部２０１の直径は素材１１０の直径よりも僅かに大きいため、前記挿入は容易に行える。また、上側空洞部２０１に挿入された素材１１０はその下面１１１を段部２０３によって支持される。
【００２０】
次に、第１鍛造金型の上型２２０を油圧プレスを利用して所定距離下降させて、その加圧部２２１を下型２００の上側空洞部２０１に挿入する。この下降過程では上型２２０の加圧部２２１の下面が素材１１０の上面１１２に当接し、当接後は素材１１０全体が下方に加圧されて所期の前方押し出し鍛造が行われる。
【００２１】
詳しくは、加圧に伴って素材１１０の一部が上側空洞部２０１から下側空洞部２０２に流動して軸部１３０が成形されると共に、上側空洞部２０１に残存した素材１１０の一部によって該軸部１３０の上に歯形部用被加工部１４０が成形される。また、上側空洞部２０１は素材１１０よりも僅かに大きな直径を有しているため、歯形部用被加工部１４０の直径は素材１１０よりも僅かに増加する。
【００２２】
先に述べたように、加圧部２２１の直径は上側空洞部２０１よりも僅かに小さいため、素材１１０を加圧するときに加圧部２２１が上側空洞部２０１の内面に接触すること及び接触によって両者に摩擦を生じることを防止して、上型２２０の加圧方向への移動を支障無く行うことができる。
【００２３】
このようにして、軸部１３０及び歯形部用被加工部１４０を連続して有する予備成形体１２０が形成される。図３にも示すように、この予備成形体１２０は、素材１１０よりも横断面形が小さい軸部１３０と、素材１１０よりも直径が僅かに大きい歯形部用被加工部１４０とを、段部１５０を介して一体に有している。下型２００の下側空洞部２０２としてその上部が円錐台状になっているものを用いていることから、予備成形体１２０の軸部１３０の上部には歯形部用被加工部１４０から離れるに従って横断面積が減少する円錐台状部分が成形される。また、予備成形体１２０の歯形部用被加工部１４０の横断面形は円形で、縦断面形の側面は直線である。
【００２４】
図２に示した第２鍛造金型は、下型３００と上型３３０とから構成されている。下型３００は、予備成形体１２０の軸部１３０を収容して支持する軸部支持凹部３０１と、予備成形体１２０の歯形部用被加工部１４０を挿入するために該歯形部用被加工部１４０よりも大きな直径を有する歯形形成空洞部３０２とを、平坦な段部３０３を介して備えている。軸部支持凹部３０１の上下寸法は予備成形体１２０の軸部１３０の長さ寸法と同じであるが、その縦断面形は軸部１３０を挿入するために該軸部１３０の縦断面形よりも僅かに大きい。また、歯形形成空洞部３０２の内面３０４は、予備成形体１２０の歯形部用被加工部１４０に加工しようとする所定の歯形形状となっている。一方、上型３３０は、下型３００の歯形形成空洞部３０２への挿入を可能とした加圧部３３１を備えている。この加圧部３３１の外面３３２は、下型３００の歯形形成空洞部３０２の内面３０４の歯形形状と密閉状態で噛み合う歯形形状となっている。
【００２５】
前記第２鍛造工程では、まず、予備成形体１２０の軸部１３０を下型３００の軸部支持凹部３０１に挿入すると共に歯形部用被加工部１４０を下型３００の歯形形成空洞部３０２に挿入する。軸部支持凹部３０１の縦断面形は軸部１３０の縦断面形よりも僅かに大きく、且つ、歯形形成空洞部３０２の直径は予備成形体１２０の歯形部用被加工部１４０の直径よりも大きいため、前記挿入は容易に行える。また、歯形形成空洞部３０２に挿入された予備成形体１２０の歯形部用被加工部１４０の下端外周部分（段部１５０）は、段部３０３によって支持される。
【００２６】
次に、第２鍛造金型の上型３３０を油圧プレスを利用して所定距離下降させて、その加圧部３３１を下型３００の歯形形成空洞部３０２に両者の歯形形状が噛み合うように挿入する。この下降過程では上型３３０の加圧部３３１の下面が予備成形体１２０の上面１４２に当接し、当接後は予備成形体１２０の主に歯形部用被加工部１４０が下方に加圧されて所期の密閉鍛造が行われる。
【００２７】
詳しくは、図５に示すように、加圧に伴って予備成形体１２０の歯形部用被加工部１４０が横方向に流動するようにして変形し、その外面１４１が歯形形成空洞部３０２の内面３０４の歯形形状に埋め込まれるようにして歯形部４００が成形されると共に、該歯形部４００の下に軸部５００が成形される。また、軸部支持凹部３０１の縦断面形は予備成形体１２０の軸部１３０の縦断面形よりも僅かに大きいため、軸部５００の縦断面形は予備成形体１２０の軸部１３０の縦断面形よりも僅かに増加する。
【００２８】
先に述べたように、加圧部３３１の外面３３２の歯形形状は歯形形成空洞部３０２の内面３０４の歯形形状と密閉状態で噛み合うようになっているため、予備成形体１２０の歯形部用被加工部１４０を加圧するときに該歯形部用被加工部１４０が加圧方向と反対方向（上向き）に流動すること、要するに歯形形成空洞部３０２の内面３０４と加圧部３３１の外面３３２との間から上方に漏れ出すことが抑制されてフラッシュの発生が防止される。
【００２９】
このようにして、軸部５００及び歯形部４００を連続して有する旋回用駆動軸（符号無し）が形成される。図４にも示すように、この旋回用駆動軸は、予備成形体１２０の軸部１３０よりも縦断面形が僅かに大きい軸部５００と、歯形形成空洞部３０２の内面３０４の歯形形状に合致した歯形形状を外面に有する歯形部４００とを、一体に有している。
【００３０】
前述の製造方法によれば、第１鍛造金型（下型２００及び上型２２０）を用いた前方押出し鍛造により軸部１３０及び歯形部用被加工部１４０を連続して有する予備成形体１２０を形成する第１鍛造工程を実施し、続いて第２鍛造金型（下型３００及び上型３３０）を用いた密閉鍛造により予備成形体１２０の歯形部用被加工部１４０を加圧変形させて歯形部４００を形成する第２鍛造工程を実施することによって、所期の旋回用駆動軸を製造することができる。つまり、旋回用駆動軸の製造に際して、従来のようなフラッシュの除去や歯形部の切削加工を不要にできると共に素材重量に対する回収率を向上させることができ、これにより製造時間の短縮を含む製造コストの節減を図ることができる。
【００３１】
具体的数値を挙げて述べれば、従来の製造方法の場合は、素材重量が２１ｋｇ、予備成形体重量が１８ｋｇ、製品重量が１３．６ｋｇ、製品加工量が４．４ｋｇが必要であるのに対し、前述の製造方法の場合は、素材重量が１５．６ｋｇ、製品重量が１３．６ｋｇ、製品加工量が２ｋｇとなり、素材重量に対する回収率を大幅に向上できると共に製品加工量も少なくなってその加工工具の寿命を延長させることができる。
【００３２】
また、前述の製造方法によれば、第２鍛造金型の下型３００には所定の歯形形状を内面３０４に有する歯形形成空洞部３０２が設けられ、且つ、上型３３０には下型３００の歯形形成空洞部３０２の内面３０４の歯形形状と密閉状態で噛み合う歯形形状を外面３３２に有する加圧部３３０が設けられているので、第２鍛造工程では歯形形成空洞部３０２の内面３０４の歯形形状と加圧部３３１の外面３３２の歯形形状との噛み合いによる密閉によって予備成形体１２０の歯形部用被加工部１４０が加圧方向と反対方向（上向き）に流動することを抑制することができる。つまり、第２鍛造工程においてフラッシュが発生することを防止してその除去作業を不要にでき、且つ、下型３００の歯形形成空洞部３０２の内面３０４の歯形形状に整合した高寸法精度の歯形部４００を成形することができる。しかも、歯形部４００を成形するときに該歯形部４００の鍛流線が切れないので、該歯形部４００に高い疲労強度及び衝撃強度を確保することができる。
【００３３】
さらに、前述の製造方法によれば、第１鍛造金型を用いた前方押出し鍛造における加圧変形と第２鍛造金型を用いた密閉鍛造における加圧変形には各々の加圧源として油圧プレスが用いられているので、可動ストロークが長い油圧プレスを用いることによって、掘削機のような建設用機械等で使用される長さが長い大型の旋回用駆動軸を前記同様の手順で製造でき、且つ、前記同様の作用，効果を得ることができる。
【００３４】
以上、本発明の一実施形態に係る旋回用駆動軸の製造方法について説明したが、第１鍛造工程（前方押し出し鍛造）の前後及び第２鍛造工程（密閉鍛造）の後工程において旋回用駆動軸の製造に必要な他の工程を施しても良い。また、当該技術分野に属する当業者であれば、特許請求の範囲に記載の本発明の思想及び領域から外れない範囲内で本発明を多様に修正または変形して実施することができる。
【符号の説明】
【００３５】
１００…素材、１１０…加熱された素材、１１１…素材１１０の下面、１１２…素材１１０の上面、１２０…予備成形体、１３０…予備成形体１２０の軸部、１４０…予備成形体１２０の歯形部用被加工部、１４１…歯形部用被加工部１４０の外面、１４２…予備成形体１２０の上面、２００…第１鍛造金型の下型、２０１…上側空洞部、２０２…下側空洞部、２０３…段部、２２０…第１鍛造金型の上型、２２１…加圧部、３００…第２鍛造金型の下型、３０１…軸部支持凹部、３０２…歯形形成空洞部、３０３…段部、３０４…歯形形成空洞部３０２の内面、３３０…第２鍛造金型の下型、３３１…加圧部、３３２…加圧部３３１の外面、４００…製造後の旋回用駆動軸の歯形部、５００…製造後の旋回用駆動軸の軸部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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