(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状の素材を準備し，該素材をリング体に面内曲げ加工し，その一巻き分を切断して初期リングを作製し，次いで，該初期リングの切断端部を当接させて中間リングを作製し，その後，該中間リングの内周部を凹凸加工することにより円板状リングを製造する方法であって，
上記面内曲げ加工においては，リング状に曲げた後さらにリング外周側から内周方向に向けて，上記リング体の縮径方向に押圧することを特徴とする内周部に凹凸部を有する円形状リングの製造方法。
【請求項２】
請求項１において，上記素材の断面形状は台形状であって，その短辺側を上記リング体の内周面側として面内曲げ加工することを特徴とする内周部に凹凸部を有する円形状リングの製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２において，上記面内曲げ加工時における円周方向への押圧は，上記リング体の外周側にプッシュバックロールを当接させた状態で行うことを特徴とする内周部に凹凸部を有する円形状リングの製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項において，上記素材の面内曲げ加工は，内周側に設けた芯金ロールと外周側に設けたガイドロール及び曲げロールとの間に上記素材を送入して，面内曲げ加工を行うと共にそれよりも後方において上記リング体の外周部を内周方向に押圧することを特徴とする内周部に凹凸部を有する円形状リングの製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項において，上記初期リングの切断端部は，当接させた後，溶接することを特徴とする内周部に凹凸部を有する円板状リングの製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項において，上記円板状リングの凹凸部は，スプライン又はギヤであることを特徴とする内周部に凹凸部を有する円板状リングの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は，内周部に凹凸部を有する円板状リングの製造方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
例えば図１１に示すごとく，内周部に凹凸部９７を有し，幅に比べて厚みが小さい円板状リング９０は，いわゆるギア，その他の機械部品として，種々の用途に大量に利用されている。
従来，上記円板状リング９０は，図１２に示すごとく，平板９１を素材として用い，プレス打ち抜き法により製造していた。即ち，図１２に示すごとく，平板を円形状に打ち抜き，次いでその内部を内部屑９２として凹凸状に打ち抜くことによって上記円板状リング９０を得ていた。
【０００３】
【課題の解決手段】
しかしながら，上記従来の内周部に凹凸部を有する円板状リングの製造方法においては，次の問題がある。
即ち，上記プレス打ち抜き法によれば，平板９１を素材として用いるため，図１２に示すごとく，円形状に打ち抜いた残りのスケルトン９１１と，凹凸状に打ち抜いた内部屑９２とが発生する。そのため，製品歩留りが非常に悪く，２０〜３０％となる場合もある。それ故，得られた円板状リングの製造コストは高く，コストダウン要求に対応できない。
【０００４】
本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので，製品歩留りを大幅に向上させることができ，かつ寸法形状に優れた，内周部に凹凸部を有する円板状リングの製造方法を提供しようとするものである。
【０００５】
【課題の解決手段】
本発明は，帯状の素材を準備し，該素材をリング体に面内曲げ加工し，その一巻き分を切断して初期リングを作製し，次いで，該初期リングの切断端部を当接させて中間リングを作製し，その後，該中間リングの内周部を凹凸加工することにより円板状リングを製造する方法であって，上記面内曲げ加工においては，リング状に曲げた後さらにリング外周側から内周方向に向けて，上記リング体の縮径方向に押圧することを特徴とする内周部に凹凸部を有する円形状リングの製造方法にある。
【０００６】
本発明において最も注目すべきことは，上記面内曲げ加工によって上記リング体を形成することである。そして，上記面内曲げ加工においては，リング状に曲げた後さらにリング外周側から内周方向に向けて押圧することである。
【０００７】
ここで，上記面内曲げ加工とは，厚みよりも大きい幅を有する帯状の素材において，幅方向にのみ曲げ加工を施し，厚み方向には曲げを与えない加工をいう。従って，得られるリングの幅はリングの厚みよりも大きい。
また，上記円板状リングの凹凸部としては，例えばスプライン又はギヤがある。そして，その加工方法としては，例えばプレス打ち抜き，切削等の方法がある。
【０００８】
また，上記素材の断面形状は台形状であって，その短辺側を上記リング体の内周面側として面内曲げ加工することが好ましい。これにより，得られた円板状リングの厚み偏差を小さくすることができる。これは，次のように考えられる。即ち，面内曲げ加工時における素材の厚みは，内周部側は増加し，外周部側は減少する。そのため，その変化量を加味して，内周部側が外周部側よりも薄い素材を用いることによって，厚み偏差を小さくすることができると考えられる。
【０００９】
特に，厚み精度の厳しい円板状リングを製造する際には，できる限り正確に最適な素材厚みを予測しておくことが必要である。そのためには，曲げ加工前後において厚み変化のない中立点の位置，内周側及び外周側の厚み変化量等を正確に予測することが必要である。種々の調査の結果，具体的には，上記中立点の位置は素材幅と素材硬度によって予測することができ，一方上記厚み変化量はリング内径と製品板厚によって予測することができることが分かっている。
【００１０】
また，上記面内曲げ加工時における円周方向への押圧は，上記リング体の外周側にプッシュバックロールを当接させた状態で行うことが好ましい。これにより，安定して連続的に押圧することができる。上記プッシュバックロールとしては，例えば，後述する実施例に示すごとく，自由回転可能なロールがある。
【００１１】
また，上記素材の面内曲げ加工は，内周側に設けた芯金ロールと外周側に設けたガイドロール及び曲げロールとの間に上記素材を送入して，面内曲げ加工を行うと共にそれよりも後方において上記リング体の外周部を内周方向に押圧することが好ましい。これにより，容易に面内曲げ加工を行うことができると共に，曲げ加工直後に連続して押圧することができる。
【００１２】
また，上記初期リングの切断端部は，当接させた後，溶接することが好ましい。これにより，上記切断端部を強固に接合することができ，使用時等におけるリング径の変動を確実に防止することができる。
【００１３】
【作用および効果】
本発明の内周部に凹凸部を有する円板状リングの製造方法においては，上記帯状の素材を用いて面内曲げ加工を行う。そのため，従来の平板を用いた場合に比べて屑化する部分を大幅に削減することができる。それ故，製品歩留りは格段に向上し，大幅なコストダウンを図ることができる。
【００１４】
また，上記面内曲げ加工においては，リング状に曲げた後さらにリング外周側から内周方向に向けて押圧する。これにより，その後上記中間リングの内周部を凹凸加工する際に，リング形状が変化することを抑制することができ，寸法形状に優れた円板状リングを得ることができる。即ち，上記面内曲げ加工後の押圧を実施しない場合には，中間リングはその内周部の凹凸加工後に縮径方向に変形してしまうが，本発明においては，上述のごとくこの変形を抑制することができる。
【００１５】
この理由は，次のように考えられる。面内曲げ加工直後においては，リング内周側と外周側にそれぞれ逆方向の残留応力が発生する。この状態において，内周側のみを凹凸加工時に取り除くと残留応力のバランスが崩れ，リングはこれを開放する方向，即ち縮径方向に変形する。
しかしながら，本発明においては，面内曲げ加工直後にさらに縮径方向に押圧することによって，凹凸加工前におけるリングの残留応力を緩和することができる。そのため，その後，内周側を取り除いても変形を抑制できるのだと考えられる。
【００１６】
したがって，本発明によれば，製品歩留りを大幅に向上させることができ，かつ寸法形状に優れた，内周部に凹凸部を有する円板状リングの製造方法を提供することができる。
【００１７】
【実施例】
本発明の実施例にかかる内周部に凹凸部を有する円板状リングの製造方法につき，図１〜図８を用いて説明する。
本例においては，図８に示すごとく，凹凸部としてのギア５４１を内周部に有する円板状リング５４を製造する。
これを製造するに当たっては，図１，図２に示すごとく，まず帯状の素材５を準備し，これをリング体５１に面内曲げ加工し，その一巻き分を切断して初期リング５２（図５）を作製する。
【００１８】
次いで，図６，図７に示すごとく，初期リング５２の切断端部５２１を当接させて中間リング５３を作製し，その後，図８に示すごとく，中間リング５３の内周部を凹凸加工することにより円板状リング５４を製造する。
また，上記面内曲げ加工においては，リング状に曲げた後さらにリング外周側から内周方向に向けて押圧する。
【００１９】
以下，これを詳述する。
上記帯状の素材５としては，図３に示すごとく，その断面形状が台形状のものを用いる。そして，その短辺側５０１を上記リング体５１の内周面側として面内曲げ加工する。
【００２０】
上記面内曲げ加工は，図１に示すごとく，リング成形機１０を用いて行う。リング成形機１０は，内周側に設けた芯金ロール１２と外周側に設けたガイドロール１３及び曲げロール１４の３つのロールを有し，かつその前方にはリング体５１の外周部を内周方向に押圧するためのプッシュバックロール１５を配設してなる。
【００２１】
リング成形機１０の素材送入側には，図１に示すごとく，素材５を挟んで上記３つのロール１２，１３，１４の間に送り込むための２組のフィードロール１１が配設されている。また，上記プッシュバックロール１５は，素材５に接触して自由に回転できるフリーロールであって，上記３つのロール１２，１３，１４の出側に設けられている。
【００２２】
また，プッシュバックロール１５は，リングの中心に向かって移動可能に構成されており，後述するごとく，成形されたリング体５１を，その直径が小さくなる方向，即ち縮径方向に押圧する。本例においては，押圧前後の内径の変化が０．７〜１．２ｍｍとなるように設定してある。
また，上記リング成形機１０には，図１に示すごとく，リング体５１の一巻き分を切断するための切断機１６が配設されている。
【００２３】
上記リング成形機１０を用いて面内曲げ加工する際には，図１に示すごとく，まず上記フィードロール１１を用いてガイドロール１２と芯金ロール１４との間に素材５を送り込む。送り込まれた素材５は，曲げロール１４により芯金ロール１２側に曲げ加工される。この曲げ加工が連続的に行われることによって，素材５はリング状に成形される。
【００２４】
リング状に成形された素材５は，上記プッシュバックロール１５によってさらに縮径方向に順次押圧され，図２に示すごとく，素材５の送入に伴って螺旋状のリング体５１に成長する。次いで，螺旋状に成長したリング体５１の一巻き分を上記切断機１６を用いて粗切断し（図２符号Ｃ位置），初期リング５２（図５）を得る。
また，図４に示すごとく，リング体５１の断面は，幅方向においてほぼ均一な厚みに変化している。
【００２５】
得られた初期リング５２は，図６（ａ），（ｂ）に示すごとく，切断端部５２１が互いに当接するように切断した後，図７に示すごとく，当接面５３１を溶接する。これにより，中間リング５３を得る。
その後，図８に示すごとく，中間リング５３の内周部をプレスにより打ち抜くことにより，内周部にギア５４１を有する円板状リング５４を得る。
【００２６】
次に，本例における作用効果につき説明する。
本例の製造方法においては，上記帯状の素材５を用いて面内曲げ加工を行う。そのため，従来の平板を用いた場合に比べて屑化する部分を大幅に削減することができる。それ故，製品歩留りは大幅に向上し，大幅なコストダウンを図ることができる。
【００２７】
また，上記面内曲げ加工においては，リング状に曲げた後さらに上記プッシュバックロール１５を用いてリング外周側から内周方向に向けて押圧する。これにより，その後上記中間リングの内周部を凹凸状に打ち抜いても，リング形状が大きく変化することがなく，寸法形状に優れた円板状リングが得られる。
【００２８】
次に，本例においては，上記プッシュバックロール１５の作用効果を残留応力面から調査した。尚，残留応力の測定は，Ｘ線残留応力測定装置を用いて行った。
調査結果を図９，図１０に示す。図９，図１０は，横軸にリングの幅方向の位置，縦軸に残留応力をとり，中央より上側を引張応力，下側を圧縮応力とした。
【００２９】
まず，図９には，上記リング成形機１０において面内曲げ加工をした直後，即ちプッシュバックロール１５による押圧前のリング体の残留応力状態を示す。
図９より知られるごとく，上記押圧前のリング体の残留応力は，幅中心よりも内周側においては，全体的に圧縮応力側に分布し，そのピーク６１は幅中心近辺にあり，最内周部付近６２のみが引張応力側に分布している。一方，幅中心よりも外周側においては，内周側と全く逆の傾向を示し，全体的に引張応力側に分布し，そのピーク６３は幅中心近辺にあり，最外周部付近６４のみが引張応力側に分布している
【００３０】
この応力状態において内周部を凹凸加工した場合には，例えば図９における点線Ｄ１よりも内周側が削除される。その場合，削除部分はその大半が圧縮応力部分６５である。そのため，凹凸加工後においては，圧縮応力の一部が消失する。それ故，応力のバランスが崩れ，縮径方向に変形してしまうと考えられる。
【００３１】
次に，図１０には，上記リング成形機１０において面内曲げ加工をした後さらにプッシュバックロール１５によって外周側から内周方向に向かって押圧したリング体の残留応力状態を示す。
図１０より知られるごとく，上記押圧後のリング体の残留応力は，その全体的な傾向は押圧前と変わらないものの，分布状態が大きく変化した。即ち，幅中心よりも内周側においては，圧縮応力がより幅中心付近に集中し，最内周側には，引張応力が増加した。一方，幅中心よりも外周側は，内周側と全く逆の傾向を示した。
【００３２】
この応力状態において内周部を凹凸加工した場合には，例えば図１０における点線Ｄ２よりも内周側が削除される。その場合，削除部分の応力は，圧縮側６６と引張側６７の大きさがほぼ同等である。そのため，凹凸加工後においても，応力バランスがほとんど変化しない。それ故，リング形状が大きく変化することがないのだと考えられる。
【００３３】
なお，上記作用効果を利用して，プッシュバックロール１５による押圧を調整することによって残留応力状態を変化させることができ，内周部打ち抜き後のリング変形を故意に発生させたりすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例における，リング成形機の平面図。
【図２】実施例における，リング体の成形状態を示す説明図。
【図３】実施例における，素材の断面図（図１のＡ−Ａ線矢視断面図）。
【図４】実施例における，リング体の断面図（図１のＢ−Ｂ線矢視断面図）。
【図５】実施例における，初期リングの，（ａ）平面図，（ｂ）正面図。
【図６】実施例における，溶接前の中間リングの，（ａ）平面図，（ｂ）正面図。
【図７】実施例における，溶接後の中間リングの正面図。
【図８】実施例における，内周部に凹凸部を有する円板状リングの平面図。
【図９】実施例における，プッシュバックロールによる押圧前の残留応力状態を示す説明図。
【図１０】実施例における，プッシュバックロールによる押圧後の残留応力状態を示す説明図。
【図１１】従来例における，内周部に凹凸部を有する円板状リングの平面図。
【図１２】従来例の製造方法を示す説明図。
【符号の説明】
１０．．．リング成形機，
１１．．．フィードロール，
１２．．．芯金ロール，
１３．．．ガイドロール，
１４．．．曲げロール，
１５．．．プッシュバックロール，
１６．．．切断機，
５．．．素材，
５１．．．リング体，
５２．．．初期リング，
５３．．．中間リング，
５４．．．円板状リング，
５４１．．．凹凸部としてのギア，
【図１】
0003598584.tif 000002
【図２】
0003598584.tif 000003
【図３】
0003598584.tif 000004
【図４】
0003598584.tif 000005
【図５】
0003598584.tif 000006
【図６】
0003598584.tif 000007
【図７】
0003598584.tif 000008
【図８】
0003598584.tif 000009
【図９】
0003598584.tif 000010
【図１０】
0003598584.tif 000011
【図１１】
0003598584.tif 000012
【図１２】
0003598584.tif 000013