(57)【要約】【課題】簡易な手法で歯形のクラウニングを成形すること。【解決手段】筒状のダイスは、所望のクラウニングが付けられた部分の歯幅に対応して、上端部から下端部まで同一歯幅の歯形が内周に形成された第１歯形ダイス部と、所望のクラウニングが付けられた部分以外の中央部の歯幅に対応して、上端部から下端部まで同一歯幅の歯形が内周に形成された第２歯形ダイス部と、を有する。クラウニング成形方法は、ダイスの第１歯形ダイス部の内周の歯形によって、素材の外周に歯形を形成するステップと、歯形が形成された素材を第２歯形ダイス部内に移動させ、素材の上下端部の径よりも中央部の径がより大きく拡張するように、素材の内周面を外側へ押圧することで、素材の歯形の中央部を第２歯形ダイス部の内周の歯形に押付けるステップと、を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状のダイスによって、円環状の素材外周の歯形に所望のクラウニングを成形するクラウニング成形方法であって、
前記筒状のダイスは、前記所望のクラウニングが付けられた部分の歯幅に対応して、上端部から下端部まで同一歯幅の歯形が内周に形成された第１歯形ダイス部と、前記所望のクラウニングが付けられた部分以外の中央部の歯幅に対応して、上端部から下端部まで同一歯幅の歯形が内周に形成された第２歯形ダイス部と、を有しており、
前記ダイスの第１歯形ダイス部の内周の歯形によって、前記素材の外周に歯形を形成するステップと、
前記歯形が形成された素材を前記第２歯形ダイス部内に移動させ、該素材の上下端部の径よりも中央部の径がより大きく拡張するように、前記素材の内周面を外側へ押圧することで、該素材の歯形の中央部を前記第２歯形ダイス部の内周の歯形に押付けるステップと、
を含む、
ことを特徴とするクラウニング成形方法。
【請求項２】
請求項１記載のクラウニング成形方法であって、
前記筒状のダイス内の中心に筒状のマンドレルが配置されており、
前記円環状の素材が前記マンドレルに挿入されることで、前記素材の外周に歯形のクラウニングが成形される、
ことを特徴とするクラウニング成形方法。
【請求項３】
請求項２記載のクラウニング成形方法であって、
前記筒状のマンドレル内には、先端側がテーパ状に形成された棒状の挿入部が挿入されており、
前記マンドレルは、前記第２歯形ダイス部の中央部に対応する位置の径が上下端部に対応する位置の径よりも大きくなるように構成されており、
前記挿入部を前記マンドレルの先端側に押し込み、前記挿入部のテーパ形状によって、前記マンドレルの径を拡張することで、前記素材の上下端部の径よりも中央部の径を大きく拡張させる、
ことを特徴とするクラウニング成形方法。
【請求項４】
第１及び第２歯形ダイス部によって、円環状の素材外周の歯形に所望のクラウニングを成形するクラウニング成形方法であって、
前記第１歯形ダイス部には、前記所望のクラウニングが付けられた部分の歯幅に対応して、上端部から下端部まで同一歯幅の歯形が内周に形成されており、
前記第２歯形ダイス部には、前記所望のクラウニングが付けられた部分以外の中央部の歯幅に対応して、上端部から下端部まで同一歯幅の歯形が内周に形成されており、
前記第１歯形ダイス部の内周の歯形によって、前記素材の外周に歯形を形成するステップと、
前記歯形が形成された素材を前記第２歯形ダイス部内に移動させ、該素材の上下端部の径よりも中央部の径がより大きく拡張するように、前記素材の内周面を外側へ押圧することで、該素材の歯形の中央部を前記第２歯形ダイス部の内周の歯形に押付けるステップと、
を含む、
ことを特徴とするクラウニング成形方法。
【請求項５】
円環状の素材外周の歯形に所望のクラウニングを成形するクラウニング成形装置であって、
所望のクラウニングが付けられた部分の歯幅に対応して、上端部から下端部まで同一歯幅の歯形が内周に形成された第１歯形ダイス部と、前記所望のクラウニングが付けられた部分以外の中央部の歯幅に対応して、上端部から下端部まで同一歯幅の歯形が内周に形成された第２歯形ダイス部と、を有する筒状のダイスと、
前記円環状の素材を、前記ダイス内に押し込み移動させる素材押圧部と、
前記素材の上下端部の径よりも中央部の径がより大きく拡張するように、前記素材の内周面を外側へ押圧することで、該素材の歯形の中央部を前記第２歯形ダイス部の内周の歯形に押付ける押付け部と、
を備える、
ことを特徴とするクラウニング成形装置。
【請求項６】
請求項５記載のクラウニング成形装置であって、
前記押付け部は、
前記筒状のダイス内の中心には位置され、前記第２歯形ダイス部の中央部に対応する位置の径が上下端部に対応する位置の径よりも大きくなるように構成された筒状のマンドレルと、
先端側がテーパ状に形成され、前記筒状のマンドレル内に挿入され、該マンドレルの先端側に押し込むことで、該マンドレルの先端側の外径を拡張させる棒状の挿入部と、
前記挿入部を前記マンドレルの先端側に押圧する挿入押圧部と、
を有する、
ことを特徴とするクラウニング成形装置。
【請求項７】
請求項６記載のクラウニング成形装置であって、
前記素材押圧部には、軸方向に貫通孔が形成されており、
前記挿入押圧部は、前記素材押圧部の貫通孔内に挿入され、前記挿入部の後端を押圧する第１ピンと、前記第１ピンの後端に配置され前記第１ピンを、前記マンドレルの先端側に押圧する第２ピンと、を有する、
ことを特徴とするクラウニング成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯形のクラウニングを成形するクラウニング成形方法及びクラウニング成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
円環状の素材にボブ加工などにより歯形を形成した後、シェービング加工などを行ってクラウニングを成形するクラウニング成形方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０７−３２３３４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記クラウニング成形方法において、ボブ加工、シェービング加工などの複数の工程を組み合わせる。このため、各工程毎に、装置や段替えなどが必要となり、多大な工数及びコストがかかる虞がある。
【０００５】
本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、簡易な手法で歯形のクラウニングを成形できるクラウニング成形方法及びクラウニング成形装置を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための本発明の一態様は、
筒状のダイスによって、円環状の素材外周の歯形に所望のクラウニングを成形するクラウニング成形方法であって、
前記筒状のダイスは、前記所望のクラウニングが付けられた部分の歯幅に対応して、上端部から下端部まで同一歯幅の歯形が内周に形成された第１歯形ダイス部と、前記所望のクラウニングが付けられた部分以外の中央部の歯幅に対応して、上端部から下端部まで同一歯幅の歯形が内周に形成された第２歯形ダイス部と、を有しており、
前記ダイスの第１歯形ダイス部の内周の歯形によって、前記素材の外周に歯形を形成するステップと、
前記歯形が形成された素材を前記第２歯形ダイス部内に移動させ、該素材の上下端部の径よりも中央部の径がより大きく拡張するように、前記素材の内周面を外側へ押圧することで、該素材の歯形の中央部を前記第２歯形ダイス部の内周の歯形に押付けるステップと、
を含む、
ことを特徴とするクラウニング成形方法である。
この一態様において、前記筒状のダイス内の中心に筒状のマンドレルが配置されており、前記円環状の素材が前記マンドレルに挿入されることで、前記素材の外周に歯形のクラウニングが成形されてもよい。
この一態様において、前記筒状のマンドレル内には、先端側がテーパ状に形成された棒状の挿入部が挿入されており、前記マンドレルは、前記第２歯形ダイス部の中央部に対応する位置の径が上下端部に対応する位置の径よりも大きくなるように構成されており、前記挿入部を前記マンドレルの先端側に押し込み、前記挿入部のテーパ形状によって、前記マンドレルの径を拡張することで、前記素材の上下端部の径よりも中央部の径を大きく拡張させてもよい。
上記目的を達成するための本発明の一態様は、
第１及び第２歯形ダイス部によって、円環状の素材外周の歯形に所望のクラウニングを成形するクラウニング成形方法であって、
前記第１歯形ダイス部には、前記所望のクラウニングが付けられた部分の歯幅に対応して、上端部から下端部まで同一歯幅の歯形が内周に形成されており、
前記第２歯形ダイス部には、前記所望のクラウニングが付けられた部分以外の中央部の歯幅に対応して、上端部から下端部まで同一歯幅の歯形が内周に形成されており、
前記第１歯形ダイス部の内周の歯形によって、前記素材の外周に歯形を形成するステップと、
前記歯形が形成された素材を前記第２歯形ダイス部内に移動させ、該素材の上下端部の径よりも中央部の径がより大きく拡張するように、前記素材の内周面を外側へ押圧することで、該素材の歯形の中央部を前記第２歯形ダイス部の内周の歯形に押付けるステップと、
を含む、
ことを特徴とするクラウニング成形方法
であってもよい。
上記目的を達成するための本発明の一態様は、
円環状の素材外周の歯形に所望のクラウニングを成形するクラウニング成形装置であって、
所望のクラウニングが付けられた部分の歯幅に対応して、上端部から下端部まで同一歯幅の歯形が内周に形成された第１歯形ダイス部と、前記所望のクラウニングが付けられた部分以外の中央部の歯幅に対応して、上端部から下端部まで同一歯幅の歯形が内周に形成された第２歯形ダイス部と、を有する筒状のダイスと、
前記円環状の素材を、前記ダイス内に押し込み移動させる素材押圧部と、
前記素材の上下端部の径よりも中央部の径がより大きく拡張するように、前記素材の内周面を外側へ押圧することで、該素材の歯形の中央部を前記第２歯形ダイス部の内周の歯形に押付ける押付け部と、
を備える、
ことを特徴とするクラウニング成形装置であってもよい。
この一態様において、前記押付け部は、前記筒状のダイス内の中心には位置され、前記第２歯形ダイス部の中央部に対応する位置の径が上下端部に対応する位置の径よりも大きくなるように構成された筒状のマンドレルと、先端側がテーパ状に形成され、前記筒状のマンドレル内に挿入され、該マンドレルの先端側に押し込むことで、該マンドレルの先端側の外径を拡張させる棒状の挿入部と、前記挿入部を前記マンドレルの先端側に押圧する挿入押圧部と、を有していてもよい。
この一態様において、前記素材押圧部には、軸方向に貫通孔が形成されており、前記挿入押圧部は、前記素材押圧部の貫通孔内に挿入され、前記挿入部の後端を押圧する第１ピンと、前記第１ピンの後端に配置され前記第１ピンを、前記マンドレルの先端側に押圧する第２ピンと、を有していてもよい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、簡易な手法で歯形のクラウニングを成形できるクラウニング成形方法及びクラウニング成形装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態１に係るクラウニング成形装置の概略的構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態１に係るクラウニング成形装置の概略的構成を示す図である。
【図３】マンドレルの先端側を部分的に拡大した断面図である。
【図４】マンドレルの第２歯形ダイス部に対応する位置の茶筅構造を示す図である。
【図５】図４に示す茶筅構造を直線Ａ−Ａで切断した際の断面図である。
【図６】挿入部がマンドレルの孔内に挿入された状態を示す図である。
【図７】図６に示すＢ部分を拡大した図であり、茶筅構造の太鼓形状を示す図である。
【図８】各素材に連続的に歯形及びクラウニングが成形される過程を示す図である。
【図９】素材の搬出方法の一例を示す図である。
【図１０】本発明の実施形態１に係るクラウニング成形方法のフローを示すフローチャートである。
【図１１】本発明の実施形態２に係るクラウニング成形装置の概略的な構成を示す図である。
【図１２】本発明の実施形態２に係るクラウニング成形装置の概略的な構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
実施形態１
本発明の実施形態１に係るクラウニング成形装置は、例えば、円環状の素材にヘリカルギアなどの歯形を冷間鍛造し、さらに、この歯形にクラウニングを据え込み成形するものである。
【００１０】
図１及び図２は、本発明の実施形態１に係るクラウニング成形装置の概略的な構成を示す図である。図１は、素材押圧部によって円環状の素材がマンドレルの先端側に押し込まれる状態を示す図である。図１において、マンドレル３の中心軸線Ｌ左側は、素材押し込み前の状態を示しており、中心軸線Ｌ右側は、素材押し込み後の状態を示している。
【００１１】
図２は、挿入押圧部によって挿入部がマンドレルの先端側に押し込まれる状態を示す図である。図２において、中心軸線Ｌ左側は、挿入部押し込み前の状態を示しており、中心軸線Ｌ右側は、挿入部押し込み後の状態を示している。
【００１２】
本実施形態１に係るクラウニング成形装置１は、筒状のダイス２と、筒状のマンドレル３と、素材Ｘを押圧する素材押圧部４と、筒状のマンドレル３内に挿入される挿入部５と、挿入部５を押圧する挿入押圧部６と、を備えている。
【００１３】
筒状のダイス２は、上側の第１歯形ダイス部２１と、第１歯形ダイス部２１の下側に配置され第１歯形ダイス部２１に接続された第２歯形ダイス部２２と、を有している。第１歯形ダイス部２１と第２歯形ダイス部２２とは、一体的に形成されていてもよい。
【００１４】
ここで、クラウニング成形装置１が、素材Ｘに対し、所望のクラウニングを付けるものとする。第１歯形ダイス部２１は、所望のクラウニングが付けられた部分の歯幅に対応して、上端部から下端部まで同一歯幅を有する歯形が内周に形成された歯形ダイスである。第１歯形ダイス部２１は、例えば、所望のクラウニングを付けた部分の歯幅で、素材Ｘの上端部から下端部まで同一歯幅の歯形が形成されるように、歯形が内周に形成されている。
【００１５】
第２歯形ダイス部２２は、所望のクラウニングが付けられた部分以外の中央部の歯幅に対応して、上端部から下端部まで同一歯幅を有する歯形が内周に形成された歯形ダイスである。第２歯形ダイス部２２は、例えば、所望のクラウニングが付けられていない中央部の歯幅で、素材Ｘの上端部から下端部まで同一歯幅の歯形が形成されるように、歯形が内周に形成されている。第２歯形ダイス部２２の歯形は、素材Ｘに形成する歯形の最終的な目標寸法に対応して、形成されている。
【００１６】
第１歯形ダイス部２１の歯形は、この第２歯形ダイス部２２よりもクラウニングを付けたいだけ小さく形成されている。逆に、第２歯形ダイス部２２の歯形は、第１歯形ダイス部２１の歯形に対して周方向に、クラウニングを付けたい量だけ大きくオフセット及び拡張させている。
【００１７】
筒状のマンドレル３は、筒状のダイス２内に挿入され、ダイス２の中心に配置されている。マンドレル３には、軸方向に孔３１が形成されている。図３は、マンドレルの先端側を部分的に拡大した断面図である。図３に示す如く、マンドレル３の孔３１の先端側における第２歯形ダイス部２２に対応する位置には、徐々に内径が小さくなるテーパ形状部３２が形成されている。
【００１８】
このマンドレル３のテーパ形状部３２は、例えば、茶筅構造３３となっている。図４は、マンドレル３の第２歯形ダイス部２２に対応する位置の茶筅構造３３を示す図である。図５は、図４に示す茶筅構造を直線Ａ−Ａで切断した際の断面図である。
【００１９】
図５に示す如く、茶筅構造３３は、例えば、マンドレル３の第２歯形ダイス部２２に対応する位置を周方向へ１２等分に割った構造となっている。茶筅構造３３は、先端部の外径寸法を変化させ、放射状に開く構造となっている。
【００２０】
茶筅構造３３の先端部は、第２歯形ダイス部２２の中央部に対応する位置の径が上下端部に対応する位置の径よりも大きくなるように構成されている。例えば、図４に示す如く、茶筅構造３３の先端部において、中央部３３−２の径は、上部３３−１及び下部３３−３の径よりも大きく設定されている。このような中央部３３−２がその両側の上部３３−１及び下部３３−３よりも大きく外側に盛り上がった形状を、以下、太鼓形状と称す。
【００２１】
本実施形態１において、上述の如く、第１及び第２歯形ダイス部２１、２２のいずれにも、クラウニング形状は形成されていない。ここで、本実施形態１に係るクラウニング成形原理について詳細に説明する。
【００２２】
本実施形態１において、素材Ｘの上下端部の径よりも中央部の径がより大きく拡張するように、素材の内周面を外側へ押圧することで、該素材の歯形の中央部を第２歯形ダイス部２２の内周の歯形に押付ける。
【００２３】
すなわち、マンドレル３の茶筅構造３３が放射状に開くと、この太鼓形状によって、中央部３３−２は、上部３３−１及び下部３３−３よりもより強く、素材の対応する内周面それぞれを外側へ押圧する。これにより、茶筅構造３３の中央部３３−２に対応する素材Ｘの中央部の径は、茶筅構造３３の上部３３−１及び下部３３−３に対応する素材Ｘの上下端部の径よりも大きく拡張する。
【００２４】
素材Ｘの中央部は、その径を大きく拡張させ、第２歯形ダイス部２２の内周の歯形に押付けられる。これにより、素材Ｘの中央部は、その歯幅を拡張させ、第２歯形ダイス部２２の歯形に従がって目標寸法の歯形形状に成形される。
【００２５】
一方、素材Ｘの上下端部は、その径があまり拡張せず、第２歯形ダイス部２２の内周の歯形に押付けられない。これにより、素材Ｘの上下端部は、その歯幅を拡張させることなく、第１歯形ダイス部２１で成形された目標寸法よりも小さな歯形形状を維持する。上述した、素材Ｘの中央部と上下端部との形状差によって、素材Ｘには、自然なクラウニング形状が成形される。
【００２６】
なお、上記茶筅構造３３は一例であり、これに限定されない。例えば、茶筅構造３３の周方向の等分数は任意でよい。
【００２７】
マンドレル３は、素材Ｘの孔を貫通する。素材Ｘは、マンドレル３とダイス２との間に挿入される。素材Ｘは、例えば、図１及び図２に示す如く、マンドレル３に連続的に挿入され、積み重なるようにして、マンドレル３とダイス２との間に配置される。
【００２８】
素材押圧部４は、例えば、ダイス２の上方に、上下方向に移動可能に配置される。素材押圧部４は、例えば、略円筒状に形成されており、その先端部で素材Ｘの後端を押圧する。素材押圧部４は、例えば、モータ、油圧、空気圧により駆動する押圧機構７により押圧され、上下方向へ移動する。
【００２９】
図６は、挿入部がマンドレルの孔内に挿入された状態を示す図である。
挿入部５は、例えば、棒状に形成されており、マンドレル３の孔３１内に挿入される。挿入部５の先端側は、マンドレル３の孔３１のテーパ形状部３２に対応させて、先端に行くほど徐々に径が増加するテーパ形状部５１が形成されている。
【００３０】
挿入部５は、マンドレル３の孔３１内に挿入され、マンドレル３の先端側に押し込まれることで、挿入部５のテーパ形状部５１がマンドレル３のテーパ形状部３２に当接し、マンドレル３の茶筅構造３３を放射状に開く（図４及び図５）。
【００３１】
このとき、マンドレル３の茶筅構造３３は、上下方向で中央部付近が山状に膨らむ太鼓形状となっている。図７は、図６に示すＢ部分を拡大した図であり、茶筅構造の太鼓形状を示す図である。図７に示す如く、挿入部５が、マンドレル３の孔３１内でマンドレル３の先端側に押し込まれると、茶筅構造３３の太鼓形状は先端側を支点として放射状に外側へ開く。茶筅構造３３の太鼓形状の中央部（頂部）が上下側よりも外側に大きく突出していることから、中央部がより強く素材Ｘ内周に当接する。
【００３２】
したがって、マンドレル３の茶筅構造３３は、素材Ｘ内周の上下方向で中央部付近をより強く押圧する。素材Ｘの外周の中央部付近の径は拡張し、その歯形が第２歯形ダイス部２２の歯形に強く押付けられる。これにより、その中央部（歯幅中央部）付近は、第２歯形ダイス部２２の歯形精度で成形される。一方で、素材Ｘの中央部付近以外の上端及び下端の径はあまり拡張せず、第２歯形ダイス部２２に押付けられない。この素材Ｘの中央部と、上下端部の径の拡張量の差によって、素材Ｘには自然なクラウニング形状が成形される。
【００３３】
このようにして、マンドレル３のテーパ形状部３２の径が拡張することで、素材Ｘの歯形を第２歯形ダイス部２２の歯形に押付け、素材Ｘの歯形にクラウニングを据込み成形することができる。
【００３４】
以上のように、本実施形態１において、まず、第１歯形ダイス部２１によって、素材Ｘの外周に、目標寸法よりも小さい歯形を形成する。続いて、挿入部５によって素材Ｘの中央部付近の径をより大きく拡張させて、素材Ｘの中央部付近を第２歯形ダイス部２２の内周の歯形に押付ける。これにより、従来のようにダイス自体に複雑なクラウニング形状を必要とせず、通常の歯形ダイス形状によって、素材Ｘに自然なクラウニング形状を成形できる。さらに、素材Ｘの歯形形成と同一工程及び同一装置によって歯形にクラウニングを成形できる。
【００３５】
挿入押圧部６は、例えば、図２に示す如く、円柱状に形成されており、先端部で挿入部５の後端を押圧する。挿入押圧部６は、例えば、挿入部５の上方に、上下方向に移動可能に配置される。挿入押圧部６は、例えば、素材押圧部４と同様に、押圧機構７などにより押圧され、上下方向へ移動する。
【００３６】
ダイス２の後端には、挿入押圧部６の下方への移動量を規制するための調整スペーサ８が設けられる。挿入押圧部６は、調整スペーサ８に当接することで、それ以上、下方へ移動できなくなり、その移動が規制される。調整スペーサ８の厚さを調整することで、挿入押圧部６の下方へ移動量が調整できる。これにより、挿入部５のマンドレル３の先端側へ押し込量を調整し、マンドレル３のテーパ形状部３２の径の拡張量を調整することで、素材Ｘの歯形のクラウニング形状を調整できる。本実施形態１においては、調整スペーサ８の厚さは、素材Ｘの歯形にクラウニングを最適に成形されるように調整される。なお、マンドレル３の茶筅構造３３の太鼓形状を調整することで、素材Ｘの歯形のクラウニング形状を調整してもよい。
【００３７】
ところで、従来のクラウニング成形方法において、ボブ加工、シェービング加工などの複数の工程を組み合わせる。このため、各工程毎に、装置や段替えなどが必要となり、多大な工数及びコストがかかる虞がある。
【００３８】
これに対し、本実施形態１に係るクラウニング成形装置１においては、上述の如く、ダイス２の第１歯形ダイス部２１の内周の歯形によって、素材Ｘの外周に歯形を形成し、歯形が形成された素材Ｘを第２歯形ダイス部２２内に移動させ、素材Ｘの上下端部の径よりも中央部の径がより大きく拡張するように、素材Ｘの内周面を外側へ押圧することで、素材Ｘの歯形の中央部を第２歯形ダイス部２２の内周の歯形に押付ける。
【００３９】
このように、ダイス２の第１歯形ダイス部２１により歯形が形成された素材Ｘを、同一のダイス２内の第２歯形ダイス部２２によってクラウニングを据え込み成形している。したがって、素材Ｘの歯形形成と同一工程及び同一装置によって歯形にクラウニングを成形できる。すなわち、簡易な手法で歯形のクラウニングを成形できる。
【００４０】
また、従来、歯形が形成された素材Ｘにクラウニングを成形する場合に、第１歯形ダイス部を弾性変形などさせていた。一方、本実施形態１に係るクラウニング成形装置１においては、従来のようにダイス自体に複雑なクラウニング形状を必要とせず、通常の歯形ダイス形状によって、クラウニング形状を成形できるため、精度管理が容易である。このため、高精度に、素材Ｘの歯形にクラウニングを成形できる。
【００４１】
このように、ダイス２はクラウニング形状を有することなく上端から下端まで同一歯幅であるにも関わらず、クラウニング形状を成形できる。更に、茶筅構造３３の先端形状を太鼓形状に変更することで、中央部から両端にかけて寸法が小さくなっていくという形状変更程度で済むというメリットも有している。すなわち、簡易な手法で歯形のクラウニングを成形できる。
【００４２】
さらに、別工程のダイス、別設備への素材Ｘの移動が不要であることから、低コストで素材Ｘに歯形及びクラウニングを成形できる。特に、従来の歯形工程とクラウニング工程が別工程の場合、工程間の素材Ｘの移動だけでなく、クラウニング工程で素材Ｘを設置する際に、歯形の位相決めなどを行うため、サイクルタイムが増加するという問題が生じる。一方で、本実施形態１に係るクラウニング成形装置１においては、上述の如く、素材Ｘの歯形形成と同一工程及び同一装置によって歯形にクラウニングを成形できる。このため、上記手間を省くことができ、サイクルタイムを大幅に短縮できる。
【００４３】
図８は、各素材に連続的に歯形及びクラウニングが成形される過程を示す図である。素材Ｘは、図８に示す如く、マンドレル３に連続的に挿入され、積み重なるようにして、マンドレル３とダイス２との間を通過する。この間、各素材Ｘには、第１歯形ダイス部２１及び第２歯形ダイス部２２によって、歯形及びクラウニングが成形される。なお、素材Ｘ２は、素材Ｘ１より１回前にマンドレル３に挿入され、素材Ｘ３は、素材Ｘ２より１回前にマンドレル３に挿入されている。同様に、素材Ｘ４は、素材Ｘ３より１回前にマンドレル３に挿入され、素材Ｘ５は、素材Ｘ４より１回前にマンドレル３に挿入されている。
【００４４】
例えば、図８の中心軸線Ｌ左側に示す如く、素材Ｘ１がマンドレル３に挿入される。このとき、素材押圧部４は、成形開始前の上死点に位置している。
【００４５】
続いて、素材押圧部４は、下死点に移動することで、素材Ｘ１を中心軸線Ｌ左側の位置から中心軸線Ｌ右側の位置へ１ストローク分だけ下方に移動させる。
【００４６】
同時に、各素材Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４、Ｘ５は、それぞれ、上方側の素材Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４によって押圧され、中心軸線Ｌ左側の位置から中心軸線Ｌ右側の位置へ１ストローク分だけ下方に移動する。この移動過程で、素材Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３の外周には、第１歯形ダイス部２１を通過することによって、第１歯形ダイス部２１によって歯形が形成される。
【００４７】
Ｘ１が成形され、Ｘ４が第２歯形ダイス部２２に完全に挿入された後、素材押圧部４が上死点に戻った時に、素材押圧部４を取り外し、図６の挿入押圧部６及び調整スペーサ８に代替えする。図６の中心軸線Ｌ右側に示す如く、挿入部５は、マンドレル３の先端側に押し込まれることで、テーパ形状部５１がマンドレル３のテーパ形状部３２に当接し、テーパ形状部５１を外側に押し広げる。これにより、マンドレル３のテーパ形状部３２の径が拡張することで、素材Ｘ４の歯形を第２歯形ダイス部２２の歯形に押付け、素材Ｘ４の歯形にクラウニングを成形する。
【００４８】
再び、素材押圧部４を図７のように戻し、歯形成形を行う。なお、素材Ｘ５は、上述の如く、１ストローク分だけ下方に移動することで、第２歯形ダイス部２２から解放され、下方に自由落下する。この素材Ｘ５には、歯形及びクラウニングが成形された成形完成品となっている。
【００４９】
この状態で、完成品の素材Ｘ５は、図８に示す如く、マンドレル３先端のスペーサ９上に留まっている。例えば、図９に示す如く、スペーサ９の搬出口９１がマンドレル３先端に移動し、素材Ｘ５は、この搬出口９１内に自由落下し搬出される。これにより、完成品の素材Ｘ５を連続的に搬出することができる。
【００５０】
本実施形態１においては、上記を繰り返すことで、連続的に挿入された各素材Ｘに対し歯形及びクラウニングを、同一工程及び同一装置によって効率的に成形できる。
【００５１】
本実施形態１においては、上述の如く、素材Ｘの歯形を第２歯形ダイス部２２内周の上端から下端まで同一寸法のクラウニング形状を持たない歯形ダイスへの押付けで、素材Ｘの外周の歯形にクラウニングを成形する。
【００５２】
すなわち、このクラウニング成形原理は、上述の如く、第２歯形ダイス部２２内で、マンドレル３により素材Ｘを外径方向に放射状に拡大させる際に、マンドレル３先端側の外径寸法差により素材Ｘの中央部の径を上下端部の径よりも大きく拡張させる。この拡大量の差により、第１歯形ダイス部２１で成形された上端から下端まで均一に成形された歯形は、その中央部の歯幅のみが第２歯形ダイス部２２によって拡張され、クラウニング形状が成形される。
【００５３】
従って、第２歯形ダイス部２２の内周の歯形寸法は、上端から下端まで同一歯幅とすることができる。この同一歯幅である事より、上述の如く、クラウニングを成形した素材Ｘが第２歯形ダイス部２２から押し出される際、そのクラウニング形状を維持した状態でスムーズに搬出できる。したがって、素材Ｘを、連続的に、マンドレル３に挿入し、挿入した素材Ｘにクラウニングを連続的に成形できる。すなわち、素材Ｘにクラウニングを高効率で成形できる。
【００５４】
次に、本実施形態１に係るクラウニング成形方法をより詳細に説明する。図１０は、本実施形態１に係るクラウニング成形方法のフローを示すフローチャートである。
【００５５】
素材押圧部４は、素材Ｘを、マンドレル３に沿って、ダイス２の第１歯形ダイス部２１内に押し込む（ステップＳ１０１）。これにより、第１歯形ダイス部２１の歯形によって、素材Ｘの外周に歯形が形成される（ステップＳ１０２）。
【００５６】
さらに、素材押圧部４は、歯形が形成された素材Ｘを、マンドレル３に沿って、ダイス２の第２歯形ダイス部２２内に押し込む（ステップＳ１０３）。
【００５７】
ここで、素材押圧部４は挿入押圧部６に交換され、所定の調整スペーサ８がダイス２上に設置される（ステップＳ１０４）。
【００５８】
挿入押圧部６は、挿入部５をマンドレル３の先端側に押し込む（ステップＳ１０５）。これにより、マンドレル３のテーパ形状部３２の径が拡張することで（ステップＳ１０６）、素材Ｘの歯形を第２歯形ダイス部２２の歯形に押付け、素材Ｘの歯形にクラウニングを成形する（ステップＳ１０７）。
【００５９】
以上、本実施形態１に係るクラウニング成形方法によれば、素材Ｘの歯形形成と同一工程及び同一装置によって歯形にクラウニングを成形できる。さらに、従来のようにダイス自体に複雑なクラウニング形状を必要とせず、通常の歯形ダイス形状によって、素材Ｘにクラウニング形状を高精度に成形できる。すなわち、簡易な手法で歯形のクラウニングを成形できる。
【００６０】
実施形態２
図１１は、本発明の実施形態２に係るクラウニング成形装置の概略的な構成を示す図である。本発明の実施形態２に係るクラウニング成形装置１０は、上記実施形態１に係る素材押圧部４及び挿入押圧部６を一体的に構成した押圧部材１１を備える構成であってもよい。これにより、素材押圧部を挿入押圧部に交換する段替え操作を削除できるため、より簡易な手法で歯形のクラウニングを成形できる。さらに、サイクルタイムが短縮でき、より製造コストを低減できる。
【００６１】
押圧部材１１は、素材Ｘを押圧する第１押圧部（素材押圧部）４０と、挿入部５を押圧する第２押圧部（挿入押圧部）６０と、を有する。第１押圧部４０は、ダイス２の上方に、上下方向に移動可能に配置される。第１押圧部４０は、軸方向に貫通孔４１が形成された略円筒状の部材である。第１押圧部４０は、先端部で、素材Ｘの後端部を押圧する。
【００６２】
第２押圧部６０は、棒状の部材である。第２押圧部６０は、第１押圧部４０の貫通孔４１内に挿入され、上下方向へ移動可能である。第２押圧部６０は、第１押圧部４０の貫通孔４１内に挿入され、先端で挿入部５の後端を押圧する第１ピン６１と、第１ピン６１の上方に配置され、先端で第１ピン６１の後端を押圧する第２ピン６２と、で構成されている。
【００６３】
押圧機構７は、第２ピン６２を押圧することで第１ピン６１を押圧し、挿入部５をマンドレル３の先端側に押し込む。ここで、第２ピン６２の径は、第１押圧部４０の貫通孔４１の径よりも大きく形成されている。このため、第１ピン６１は、押圧部材１１の下方への移動量を規制するための調整スペーサとしての機能も有している。すなわち、第２ピン６２が押圧され、下方に一定量移動すると、第２ピン６２の先端は第１押圧部４０の後端に当接することで、それ以上、下方へ移動できなくなり、その移動が規制される。
【００６４】
第１ピン６１の長さを調整することで、押圧部材１１の下方へ移動量が調整できる。これにより、挿入部５のマンドレル３の先端側へ押し込量が調整でき、マンドレル３のテーパ形状部３２の径の拡張量を高精度に調整できる。すなわち、第１ピン６１の長さを調整することで、素材Ｘの歯形にクラウニングを最適に成形できる。
【００６５】
続いて、本実施形態２に係るクラウニング成形装置１０の動作を、図１１及び図１２を用いて詳細に説明する。
【００６６】
（素材Ｘをマンドレル３の先端側に押込む場合）
図１２の中心軸線Ｌ左側の状態から中心軸線Ｌ右側の状態になるように、押圧機構７は、第１押圧部４０を押圧し下方に移動させる。これにより、第１押圧部４０は、素材Ｘを押圧し、下方に移動させる。
【００６７】
（挿入部５をマンドレル３の先端側に押込む場合）
図１１に示す如く、第１押圧部４０の貫通孔４１内に第１ピン６１が挿入され、第１ピン６１の上端に第２ピン６２が配置される。押圧機構７は、第２ピン６２を押圧することで、第１ピン６１を押圧し、下方に移動させる。これにより、挿入部５は、下方に移動し、マンドレル３の先端側に押し込まれる。押圧機構７は、第２ピン６２の先端が第１押圧部４０の後端に当接するまで、第２ピン６２を押圧し続け第１ピン６１を下方に移動させる。
なお、本実施形態２において、他の構成は上記実施形態１と略同一であるため、同一部分には同一符号を付して、詳細な説明は省略する。
【００６８】
実施形態３
上記実施形態１及び２において、第１歯形ダイス部２１と第２歯形ダイス部２２は、同一設備に組込まれる構成であるが、本実施形態３において、第１歯形ダイス部２１と第２歯形ダイス部２２は、別々の設備に組込まれる構成であってもよい。
【００６９】
例えば、第１設備において、素材Ｘを、第１歯形ダイス部２１内に押し込むことで、第１歯形ダイス部２１の歯形によって、素材Ｘの外周に歯形が形成する。第１設備は、より高速及び高効率的で歯形を成形できる設備としてもよい。
【００７０】
続いて、歯形が形成された素材Ｘを、第２設備の第２歯形ダイス部２２内に移動させる。そして、素材Ｘの上下端部の径よりも中央部の径がより大きく拡張するように、素材Ｘの内周面を外側へ押圧することで、素材Ｘの歯形の中央部を第２歯形ダイス部２２の内周の歯形に押付ける。これにより、従来のようにダイス自体に複雑なクラウニング形状を必要とせず、通常の歯形ダイス形状によって、素材Ｘに自然なクラウニング形状を成形できる。なお、本実施形態３において、他の構成は上記実施形態１及び２と略同一であるため、同一部分には同一符号を付して、詳細な説明は省略する。
【００７１】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他のさまざまな形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【００７２】
例えば、上記実施形態において、挿入部５を、マンドレル３の孔３１内に挿入し、太鼓形状の茶筅構造３３を放射状に開くことで、素材Ｘの上下端部の径よりも中央部の径がより大きく拡張させているが、この構成に限定されない。例えば、太鼓形状の弾性部材を放射状に拡大させる構成であってもよく、素材Ｘの内周面を外側へ押圧することで、該素材Ｘの歯形の中央部を第２歯形ダイス部２２の内周の歯形に押付けることができる構成であれば任意の構成が適用可能である。
【符号の説明】
【００７３】
１  クラウニング成形装置、２  ダイス、３  マンドレル、４  素材押圧部、５  挿入部、６  挿入押圧部、７  押圧機構、８  調整スペーサ、９  スペーサ、１０  クラウニング成形装置、１１  押圧部材、２１  第１歯形ダイス部、２２  第２歯形ダイス部、３１  孔、３２  テーパ形状部、３３  茶筅構造、４０  第１押圧部、４１  貫通孔、５１  テーパ形状部、６０  第２押圧部、６１  第１ピン、６２  第２ピン
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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