(57)【要約】【課題】鍛造部品の周縁部に形成された縦バリを除去する縦バリ除去装置を提供する。【解決手段】鍛造部品５の周縁部６に形成された縦バリ７を除去する鍛造部品の縦バリ除去装置であって、鍛造部品５を装着しその鍛造部品端面５ａと同一平面を形成するダイ８と、鍛造部品５に形成された縦バリ７をダイ８側に折り曲げるとともに折り曲げた縦バリをダイ８との間に挟持するパンチ９と、パンチ９とダイ８３とで縦バリ７を挟持した状態において鍛造部品５をパンチ９およびダイ８に対して相対移動させるスリーブ２０とを備える構成とした。【選択図】  図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
周縁部に縦バリを有する鍛造部品を装着可能なダイと、前記ダイと対向し前記鍛造部品の端部と略同形状を形成し前記縦バリを折り曲げる曲折手段を備えるパンチとを備え、周縁部に縦バリを有する前記鍛造部品を前記ダイに装着し、前記パンチと前記ダイとの間に前記鍛造部品の縦バリを挟持し前記鍛造部品を相対移動することによって前記鍛造部品から縦バリを分離可能としたことを特徴とする鍛造部品の縦バリ除去装置。
【請求項２】
前記パンチは該パンチに対して相対的に摺動可能なスリーブを備え、該スリーブは前記パンチと前記ダイとで前記鍛造部品の縦バリを挟持した状態において、前記鍛造部品を前記パンチに対して相対移動可能としたことを特徴とする請求項１に記載の鍛造部品の縦バリ除去装置。
【請求項３】
前記パンチの端面の形状は前記パンチと対面する前記鍛造部品の端面と略同形状を備え、一定のねじれ角をなして形成される前記鍛造部品の縦バリを前記パンチと前記ダイで挟持する際に前記パンチが前記鍛造部品のねじれ角に沿って回動可能であることを特徴とする請求項１または２に記載の鍛造部品の縦バリ除去装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鍛造部品の周縁部に生じる縦バリを除去する縦バリ除去装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、平歯車やはすば歯車の鍛造方法として、例えば図１に示すように、ダイ１の歯形内径より僅かに小さい径を持つ素材２を、上パンチ３および下パンチ４とで加圧して素材２を横方向に流すことにより歯車の歯形部を形成する方法がある。この方法によれば、ダイ１に対して下パンチ４を摺動可能とするためにダイ１と下パンチ４との間にクリアランスが設けられるが、鍛造加工時にはこのクリアランス部に加圧された素材２が流れ込んでしまうため、図２に示すように鍛造部品５の歯形周縁部６に縦バリ７が形成されていた。この縦バリ７は鍛造工程後に切削加工を行うことにより除去されていたが、切削加工により新たにバリが発生し、この切削工程によるバリ取り作業も必要となり、工数を増加する原因となっていた。また、切削工程においては、断続切削によるバリ取りを行うため、切削工具の寿命が短くなりコストが上昇するという問題が発生していた。
【０００３】
これに対し、密閉鍛造成形により成形端面の外周縁に縦バリができた鍛造部品を、仕上げ型内に入れ、仕上げ上型と仕上げ下型とを相対移動して鍛造し仕上げ加工を行うことにより鍛造部品を完成する鍛造部品の縦バリ除去装置が開発されている。（例えば、特許文献１の図９（ａ）、（ｂ）、図１０（ａ）、（ｂ）参照）
上記特許文献１に示された従来の鍛造部品の縦バリ除去装置によれば、縦バリを成形端面の外周方向にフランジ状に拡げ、次いで外周方向に拡げたフランジ状の縦バリを固定した状態で鍛造部品を打ち抜くことにより、鍛造部品から縦バリを切断するものである。
【０００４】
具体的には、縦バリを成形端面の外周方向にフランジ状に拡げる工程では、特許文献１の図９（ａ）及び（ｂ）に示すように、縦バリを有する鍛造部品を移動型（上型８７）と固定型（下型８５）とを用いて押圧鍛造を行う。移動型は、押圧鍛造面（下面８７ａ）から離れるにつれて半径が大きくなるように傾斜した傾斜面（傾斜面８７ｂ）を備えている。この移動型によって鍛造部品を加工することによって、成形端面の縦バリは移動型の傾斜面に当接するので、移動型の傾斜にしたがって縦バリを外周部方向に拡げることができる。
【０００５】
次いで、鍛造部品から縦バリを切断する工程では、特許文献１の図１０（ａ）及び（ｂ）に示すように、鍛造部品を上型９１と下型９３とパンチ９５とを用いて打ち抜き鍛造を行う。前記の工程で成形端面の外周方向にフランジ状に広げられた縦バリを上型と下型とで挟み込み固定し、鍛造部品をパンチで打ち抜き縦バリを切断することによって、鍛造部品から縦バリを取り除くことができる。
【０００６】
以上のように、上記特許文献１に示された鍛造部品の縦バリ除去装置によれば、縦バリを外周方向に拡げる工程と、鍛造部品から縦バリを切断する工程とによって、鍛造部品に形成された縦バリを取り除くことができる。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−２２５１４０号公報（段落番号０００２〜０００５、図９（ａ）、図９（ｂ）、図１０（ａ）、図１０（ｂ））
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に示された上記の縦バリ除去装置は、鍛造部品と縦バリとの分離に２工程を必要とするため必然的にコストの上昇を招いており、コスト低減のために対策が必要とされていた。
【０００９】
また、鍛造部品の縦バリが、例えばはすば歯車の周縁部にねじれ角を持って形成された縦バリのように、複雑な形状の鍛造部品の縦バリに対しては適用できないという問題があった。即ち、はすば歯車の鍛造形成工程においては、パンチとダイとの間のクリアランスはねじれ角を持って形成されるため、縦バリもねじれ角を持って形成されることとなる。また、一部の縦バリは鍛造部品の内側方向に向かって形成されているため、従来の縦バリ除去装置を使用するとこの一部の縦バリは鍛造部品の内側方向にさらに折り曲げられることとなり、後工程であるバリ取り工程において上型と下型とによって挟み込まれることがないため、鍛造部品の打ち抜き後において縦バリが除去されず残ってしまう上に、折り曲げられた縦バリを再度取り除かなければならない。
【００１０】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、鍛造部品の製造時において、パンチとダイスとの間のクリアランス部に形成される縦バリを塑性加工手段により除去し、鍛造部品の製造コストの低減をはかることが本発明の課題である。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明の請求項１において講じた技術的手段は、歯形周縁部に縦バリを有する鍛造部品を、その歯形寸法よりわずかに大きな歯形寸法を有するダイ内に挿入して、鍛造部品の縦バリのみがダイ表面より突出した状態となるように配置する。そして、ダイに対向するパンチにより縦バリを鍛造部品の外側方向に折り曲げ、パンチとダイとによって鍛造部品の縦バリを狭持した状態において、鍛造部品をパンチとダイの対向面に対して相対移動することによって鍛造部品から縦バリを除去する鍛造部品の縦バリ除去装置である。
【００１２】
上記請求項１の発明によれば、鍛造部品を装着しその鍛造部品端面と同一平面を形成するダイと、鍛造部品に形成された縦バリをダイ側に折り曲げるとともに折り曲げた縦バリをダイとの間に挟持するパンチとを備え、パンチとダイとで縦バリを挟持した状態において鍛造部品をパンチおよびダイに対して相対移動することにより、鍛造部品に形成された縦バリを鍛造部品から除去することができるので、従来使用されてきた切削加工によるバリ取り加工が不要となり、これにより鍛造部品の製造コストの低減をはかることが可能となる。また、縦バリ除去工程が１工程で完了となるため工数の低減が可能となる。
【００１３】
また、上記課題を解決するために、本発明の請求項２において講じた技術的手段は、パンチはパンチに対して相対的に摺動可能なスリーブを備え、パンチとダイとの間で鍛造部品の縦バリを挟持した状態において、スリーブにより鍛造部品をパンチに対して相対移動させることが可能であることを特徴とする請求項１に記載の鍛造部品の縦バリ除去装置である。
【００１４】
上記請求項２の発明によれば、ダイとともに縦バリを挟持するパンチにパンチに対して相対的に移動可能なスリーブを備えることにより、パンチとダイによって縦バリを挟持した状態において、パンチとダイに対して鍛造部品を相対的に移動することが可能となる。また、縦バリ除去工程が１工程で完了となるため工数の低減をはかることができる。
【００１５】
また、上記課題を解決するために、本発明の請求項３において講じた技術的手段は、パンチの端面の形状はパンチと対面する鍛造部品の端面と略同形状を備え、一定のねじれ角をなして形成される鍛造部品の縦バリをパンチとダイで挟持する際にパンチは鍛造部品のねじれ角に沿って回動下降可能であることを特徴とする請求項１または２に記載の鍛造部品の縦バリ除去装置である。
【００１６】
上記請求項３の発明によれば、パンチの端面の形状が、パンチと対面する鍛造部品の端面と略同形状を備え、一定のねじれ角を成して形成される鍛造部品の縦バリに対してねじれ角に沿ってパンチを回動下降することにより、縦バリを折り曲げ成形しさらにダイとの間に挟持する際において、ねじれ角を備えて形成される縦バリを所定の方向に折り曲げることが可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
【００１８】
外はすば歯車の鍛造部品５の歯形周縁部６に縦バリ７の形成された状態を図２に示す。そして、鍛造部品５をダイ８にセットした状態を図３に示し、図３におけるａ−ｂ−ｃ−ｄ断面図を図４に示す。なお、図４はａ−ｂ−ｃ−ｄ断面を上方向に延長し、対向するパンチ９の断面図を併せて記載している。以下、これらの図を参照して鍛造部品５の縦バリ７の除去方法について説明を行う。
【００１９】
まず、図３に示すように、歯形周縁部６に縦バリ７を持つ外はすば歯車の鍛造部品５を、この鍛造部品５の歯形形状よりわずかに大きく鍛造部品５と螺合可能な形状を有するダイ８内に挿入し、鍛造部品５の端面５ａ（図４参照）とダイ８の上面８ａ（図４参照）とが同一平面となるように配置する。これによりダイ８の上面８ａには縦バリ７のみが突出する状態となる。
【００２０】
この場合において、歯底部および歯先部の縦バリは、ダイ８の上面８ａに対して垂直に突出するが、鍛造部品５ははすば歯車であり、ねじれ角を有する歯車であるから、歯面部の縦バリ７ａ、７ｂは、図４（ａ）に示すようにダイ８の上面８ａに対してねじれ角βだけ傾いて突出する。なお、図４（ａ）から明らかなように、一方の歯面部から形成された縦バリ７ａは、鍛造部品５の上面５ａとのなす角が鋭角となっており、鍛造部品５の歯部の内側方向に倒れこむように傾斜して突出されている。これに対し、他方の歯面部から形成された縦バリ７ｂは、鍛造部品５の上面５ａとのなす角が鈍角となっており、鍛造部品５の歯部から外側方向に倒れこむように傾斜して突出されている。
【００２１】
パンチ９はダイ上面８ａと略平行に対面して配設され、パンチ９の先端部９ｃは、ダイ上面８ａと略平行に配設され、鍛造部品５と同様のはすば歯車形状を備えている。また、パンチ９の下端面９ａは、鍛造部品５の歯形形状と略同形状を備え、下端面９ａの外周部の一部には面取り部９ｂを形成している。
【００２２】
ここで、パンチ９の下端面９ａに対して面取り部９ｂのなす角を面取り角αとすると、面取り角αは、β＜α＜９０°の範囲とされる。これは、縦バリ７ａを鍛造部品５の上面５ａに対して反対方向に折り曲げるために必要な要件である。即ち、縦バリ取り工程において、パンチ９がねじれ角βに沿って回転しながら、つまり図４（ａ）における矢印Ｂ方向からダイ８に当接することにより、鍛造部品５の上面５ａに対して鋭角を成して突出している縦バリ７ａは面取り部９ｂに当接する（図４（ｂ）参照）。このとき、面取り角αが上記範囲であれば、縦バリ７ａが傾斜している方向とは逆方向に、即ち鍛造部品５の上面５ａに対して反対の方向に押圧される。
【００２３】
また、鍛造部品５の上面５ａに対して鈍角を成して突出している縦バリ７ｂは、パンチ９の下面９ａに押圧されるが、このとき縦バリ７ｂは、傾斜している方向、即ち水平に寝込む方向にパンチ９に押圧されて折り曲げ加工される。なお、鍛造部品５の歯底部および歯先部に形成された縦バリ７は、パンチ９の縦バリ７に当接する部分に面取り部が形成されており、縦バリ７ａ等と同様にダイ８の上面側８ａに折り曲げ加工される。
【００２４】
このようにして鍛造部品５にパンチ９が当接することにより、縦バリ７ａ、７ｂは、上面５ａに対して外側方向に折り曲げ加工される。
【００２５】
上述のようにパンチ９は縦バリ７を折り曲げ加工しながらダイ８に向かって下降し、図４（ｂ）に示すように、パンチ下面９ａとダイ上面８ａとの距離が縦バリ７の厚さと略同じ厚さとなったところでパンチ９の下降が停止される。これにより縦バリ７ａ、７ｂはパンチ９とダイ８とによって挟み込まれた状態となり、この状態において鍛造部品５のみを下方向に移動させることによって、図４（ｃ）に示すように、鍛造部品５と縦バリ７ａ、７ｂとを分離することができる。
【００２６】
尚、パンチ９には先端部９ｃに形成された面取り部９ｂと同様に、歯底部、歯先部にも面取り部が形成されているので、鍛造部品５の歯底部、歯先部に形成された縦バリ７も歯面部の縦バリ７ａ，７ｂと同様にパンチ９によりダイ８の上面８ａに折り曲げ加工されパンチ下面９ａとダイ上面８ａとの間に挟み込まれ、鍛造部品５と分離される。
【００２７】
図５、図６、図７は、本発明を実現するための具体的な縦バリ除去装置の構成を示す概略断面図である。図５において、縦バリ除去装置１００は上型５２と下型５３とからなり、上型５２には、図示しない油圧装置により上下駆動する上部プレート１５と、上部プレート１５に取り付けられたパンチホルダー１６と、パンチホルダー１６に回動可能に取り付けられたパンチ９とを備えている。パンチ９の側面２か所には案内部材１２が配設され、案内部材１２は後述する案内溝１１と係合および摺動することによって、パンチ９を鍛造部品５に形成されたねじれ角βに沿って回動させる役目をする。パンチ９内部には、パンチ内部を相対移動し鍛造部品５とパンチ９とを相対離間させるためのスリーブ２０と、スリーブ２０を摺動可能に支持するスリーブホルダー１９と、スリーブ２０とスリーブホルダー１９との間に配設されスリーブ２０を常に上方向に付勢するスプリング２１と、スリーブ２０をスプリング２１の付勢力に抗して下方向に摺動させるプッシュロッド２２とが配設される。
【００２８】
また、下型５３には、固定された下型プレート１０と、該下型プレート１０上に取り付けられたダイ８と、ノックアウトプレート１４が配設されている。
【００２９】
ダイ８は、その中央に凹部８ｃが形成されている。この凹部８ｃは、略円筒状に形成されてなり、その径が鍛造部品５であるはすば歯車の外径よりもわずかに大きく設計されてなるとともに、その内壁部上方に歯形部８ｂが形成されている。従って、凹部８ｃに鍛造部品５であるはすば歯車が装着された際に、はすば歯車の歯部と凹部８ｃの歯型部８ｂが噛合ってセットされる。なお、歯形部８ｂとパンチ９とは、上下方向に対面する状態で形成及び配置されている。
【００３０】
また、ダイ８の上面８ａには前述の案内溝１１が形成されている。この案内溝１１は、上述したように案内部材１２が係合する溝であり、凹部８ｃの中心を中心として円弧状に開口されている。そして、案内部材１２が案内溝１１に係合した状態で上型５２が下降した場合にパンチ９が鍛造部品５の歯部のねじれ角βと略同じ角度で回転しながら下降するように、その底形状が傾斜して形成されている。
【００３１】
ダイ８の凹部８ｃ内には、ノックアウトプレート１４が配置されている。ノックアウトプレート１４の下面には、ロッド１３の一端が連結しており、該ロッド１３の他端は図示しない油圧装置に接続されている。
【００３２】
図８、図９は、案内部材１２と案内溝１１との係合関係を具体的に示した図である。案内部材１２は縦バリ除去前において案内溝１１の上方に位置し、縦バリ除去工程において上型５２を下型５３へ向かって下降する際には、図８に示すように、案内溝１１の溝深さの浅い側の側面１１ａに沿って下降する。そして、案内部材１２の下端部１２ｂが案内溝１１の底面１１ｂに当接した後は、図９に示すように案内溝１１の底面１１ｂの傾斜に沿って摺動しながら下降する。したがって案内部材１２を備えるパンチ９は、所定のねじれ角に沿って回動しながら下降することとなる。ここで、回転したパンチ９はバリ除去後、回動前の位置に復帰させる必要がある。そこで、パンチ９とパンチホルダー１６とをコイルバネで連結し、パンチ９の回動前の位置決めを行うストッパー２３をパンチホルダー１６に設け、パンチ９をストッパー２３方向に常に付勢する位置決め機構を設けている。
【００３３】
このような縦バリ除去装置によれば、まず歯形周縁部６に縦バリ７を持つ鍛造部品５をダイ８の凹部８ｃ内に装着し、鍛造部品５の歯形部を凹部８ｃの歯形部８ｂに噛合わせた状態でセットする。このとき鍛造部品５はノックアウトプレート１４上に載置されるが、鍛造部品５の上面５ａの高さがダイ８の上面８ａに一致するようにノックアウトプレート１４の位置が調整又は設定される。従って、ダイ８の上面８ａには鍛造部品５の縦バリ７のみが突出する状態となる（図５参照）。この状態において、上型５２を下降し、案内部材１２を案内溝１１に係合させて摺動させることにより、パンチ９がねじれ角βの回転を伴って下降する。そして、パンチ９は縦バリ７に当接し、縦バリ７をダイ８側に折り曲げ、さらに下降することにより縦バリ７をダイ８とパンチ９との間に挟み込み、パンチ９の下面９ａとダイ８の上面８ａとの間隔が縦バリ７の厚さと略同じになったところでパンチ９の下降を停止する（図６参照）。ここで、プッシュロッド２２を介してパンチ９に内蔵されたスリーブ２０を押出下降させ、鍛造部品５とノックアウトプレート１４とをダイ８およびパンチ９に対して相対的に下方向に移動させることにより、鍛造部品５と縦バリ７とを分離する（図７）。
【００３４】
鍛造部品５と縦バリ７とを分離した後は、上型５２を上昇させてパンチ９とダイ８とを離間し両者の間に挟持されていた縦バリ７を除去し、ロッド１３によりノックアウトプレート１４を上昇させて鍛造部品５をダイ８から取り出すことにより、鍛造部品５の縦バリ除去工程は完了となる。
【００３５】
したがって、本実施例の鍛造部品の縦バリ除去装置によれば、鍛造部品５を装着しその鍛造部品５の端面と同一平面を形成するダイ８と、鍛造部品５の端面周縁部６に形成された縦バリ７をダイ８側に折り曲げるとともに折り曲げた縦バリ７をダイ８との間に挟持するパンチ９とを備え、パンチ９とダイ８とで縦バリ７を挟持した状態において鍛造部品５をスリーブ２０により押圧しパンチ９およびダイ８に対して相対移動することにより、鍛造部品５に形成された縦バリ７を鍛造部品５から除去することが可能となる。
【００３６】
なお、本実施例においては、ヘリカルギヤの鍛造部品の歯形周縁部に形成された縦バリの除去装置について示したが、これに限らず、本発明は平歯車の歯形周縁部に形成された縦バリについても適用可能である。さらに、外歯車に限らず、内歯車に形成された縦バリについても適用可能であり、この場合には、内歯車に縲合可能な歯車形状を有するマンドレルを用意し、このマンドレルに内歯車を縲合し、マンドレルの端面と内歯車の縦バリの形成された端面とが略同一面となる状態とした上で、パンチにより縦バリをマンドレル側に折り曲げ挟み込むことにより、縦バリを除去することが可能となる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、鍛造部品の周縁部に形成された縦バリを除去する鍛造部品の縦バリ除去装置であって、鍛造部品を装着しその鍛造部品の端面と同一平面を形成するダイと、鍛造部品に形成された縦バリをダイ側に折り曲げるとともに折り曲げた縦バリをダイとの間に挟持するパンチとを備え、パンチとダイとで縦バリを挟持した状態において鍛造部品をパンチおよびダイに対して相対移動することにより、鍛造部品に形成された縦バリを鍛造部品から除去することができるので、従来使用されてきた切削加工によるバリ取り加工が不要となり、これにより鍛造部品の製造コストの低減をはかることが可能となる。また、縦バリ除去工程が１工程で完了となるため工数の低減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】鍛造加工による平歯車やはすば歯車の製造例である。
【図２】図１に示す鍛造加工で製造され歯形周縁部に縦バリが形成された鍛造部品の一例である。
【図３】図２の鍛造部品を本発明の一実施例の縦バリ除去装置のダイに装着した状態を示す模式図である。
【図４】図３に示す縦バリ除去装置のダイおよびパンチのバリ除去工程における断面図であり、（ａ）はパンチが鍛造部品に接触する前の状態を、（ｂ）はパンチが鍛造部品に接触して縦バリを挟持している状態を、（ｃ）はパンチで縦バリを挟持した状態で鍛造部品を移動させることにより縦バリを除去する状態を、それぞれ示す。
【図５】本発明の一実施例の縦バリ除去装置の構造を示す断面図であり、上型が駆動する前の状態を示すものである。
【図６】本発明の一実施例の縦バリ除去装置の構造を示す断面図であり、上型が駆動してパンチが鍛造部品の縦バリを挟持している状態を示すものである。
【図７】本発明の一実施例の縦バリ除去装置の構造を示す断面図であり、パンチで縦バリを挟持した状態で鍛造部品を移動させて縦バリが除去された状態を示すものである。
【図８】本発明の一実施例における縦バリ除去装置において、案内部材と案内溝との係合前の状態を示す図である。
【図９】本発明の一実施例における縦バリ除去装置において、案内部材と案内溝との係合状態を示す図である。
【符号の説明】
５・・・鍛造部品
７、７ａ、７ｂ・・・縦バリ
８・・・ダイ
９・・・パンチ
２０・・・スリーブ
５２・・・上型
５３・・・下型
１００・・・縦バリ除去装置
【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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