(57)【要約】  本発明は、プレスされ焼結された粉末金属からなる工作物（２）の外周（６）又は内周の歯形（７）を加工する方法であって、２つの回転可能な型圧延ホイール（８）によって、歯形（７）に実施される圧延工程によって歯形が加工され、２つの回転可能な型圧延ホイール（８）の歯型（１３）が、工作物（２）の歯形（７）に係合する。２つの型圧延ホイール（８）は、型圧延ホイール軸（９）の間に少なくとも一定の軸間隔（１６）で、共通の保持フレーム（１０）内に回転可能に配置されている。本発明は、歯形を圧延加工する装置にも関する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能な２つの型圧延ホイール（８）を用いた圧延工程による、プレスされ焼結された粉末金属からなる工作物（２）の外周（６）又は内周の歯形（７）を加工する方法であって、
前記２つの型圧延ホイール（８）が、前記工作物（２）の前記歯形（７）に係合する歯型（１３）を有し、
前記２つの型圧延ホイール（８）が、型圧延ホイール軸（９）相互の間に少なくとも一定の軸間隔（１６）を有する共通の保持フレーム（１０）内に、回転可能に配置されていることを特徴とする、歯形を加工する方法。
【請求項２】
前記圧延工程の間、前記工作物（２）と前記型圧延ホイール（８）との間に、軸方向（２７）に振動する相対運動が更に行われることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記振動する相対運動の振幅（２８）が、少なくとも０．５ｍｍであることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記圧延工程が進行する間、前記工作物（２）の回転軸（４）と前記型圧延ホイール軸（９）との間の間隔（３１）の段階的な減少と、前記工作物（２）と前記型圧延ホイール（８）との間の軸方向（２７）の相対運動の複数のサイクルとが、交互に行われることを特徴とする、請求項２又は３に記載の方法。
【請求項５】
回転方向（２５）の反転を含む前記圧延工程が実施されることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記圧延工程の前に、前記圧延ホイール（８）が、前記保持フレーム（１０）とともに、半径方向（２６）に、前記工作物（２）と接触するまで近づけられることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記圧延工程のための駆動トルクが、駆動装置（２４）から前記工作物（２）に加えられることを特徴とする、請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記圧延工程の間、前記工作物（２）が、収容部（３）によって前記駆動装置（２４）に保持されることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記圧延工程が、はす歯歯形を有する前記２つの型圧延ホイール（８）によって実施されることを特徴とする、請求項１から８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記圧延工程において、孔を除いた粉末金属の密度の９５％以上にわたる圧縮が、歯形（７）の表面の０．３ｍｍの深さまで行われることを特徴とする、請求項１から９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
プレスされ焼結された粉末金属からなる工作物（２）の外周（６）又は内周の歯形（７）を圧延加工する装置（１）において、
前記装置が、
前記工作物（２）を収容する収容部（３）と、
前記工作物（２）を回転軸（４）周りに回転可能にする軸受と、
収容された工作物（２）の歯形（７）に係合する歯型（１３）を有する２つの型圧延ホイール（８）を備え、歯形（７）を圧延する、圧延工具（５）と、
を備え、
前記型圧延ホイール（８）が、保持フレーム（１０）内に、一定の軸間隔（１６）で、回転可能に支持されていることを特徴とする、歯形を圧延加工する装置。
【請求項１２】
前記型圧延ホイール（８）、又は工作物（２）を保持した回転収容部（３）が、調節装置によって、回転軸（４）に対して少なくとも平行な軸方向（２７）に、振動を介して調節することができることを特徴とする、請求項１１に記載の装置（１）。
【請求項１３】
前記型圧延ホイール（８）の、型圧延ホイール軸（９）が、前記収容部（３）の回転軸（４）に対して平行に配置されていることを特徴とする、請求項１１又は１２に記載の装置（１）。
【請求項１４】
前記圧延工具（５）又は前記保持フレーム（１０）が、前記収容部（３）の回転軸（４）に対して平行なピボット軸受（２０）上に配置されていることを特徴とする、請求項１１から１３のいずれか１項に記載の装置（１）。
【請求項１５】
１つの型圧延ホイール軸（９）が、前記保持フレーム（１０）上に、第２の型圧延ホイール軸（９）に対して少なくとも接線方向（１７）に可動に配置されていることを特徴とする、請求項１１から１４のいずれか１項に記載の装置（１）。
【請求項１６】
可動な型圧延ホイール軸（９）が、前記保持フレーム（１０）に配置されたスロット（１８）内で案内されていることを特徴とする、請求項１５に記載の装置（１）。
【請求項１７】
前記型圧延ホイール（８）に設けられた歯型（１３）のピッチ円直径（３０）に対する、前記工作物（２）の歯形（７）におけるピッチ円直径（２９）の比が、下限１．０と上限３．５の範囲から選択されていることを特徴とする、請求項１１から１６のいずれか１項に記載の装置（１）。
【請求項１８】
２つの型圧延ホイール軸（９）の間の軸間隔（１６）に対する、前記型圧延ホイール（８）のピッチ円直径（３０）の比が、下限０．２５と上限０．７５の範囲から選択されていることを特徴とする、請求項１１から１７のいずれか１項に記載の装置（１）。
【請求項１９】
前記工作物（２）の回転軸（４）から導かれ、２つの型圧延ホイール軸（９）を通る、２つの平面（３２）が、下限６０°と上限１７０°の範囲から選択された広がり角（３３）を形成することを特徴とする、請求項１１から１８のいずれか１項に記載の装置（１）。
【請求項２０】
前記工作物（２）の歯形（７）と、前記型圧延ホイール（８）の歯型（１３）とが、下限０．３ｍｍと上限３ｍｍの範囲から選択された歯の高さ（３７）を有していることを特徴とする、請求項１１から１９のいずれか１項に記載の装置（１）。
【請求項２１】
前記歯型（１３）が、歯付きベルトプロフィール、歯付きチェーンホイールプロフィール、インボリュート歯形プロフィール、又はその他の歯型プロフィールに対するカウンタープロフィールを有していることを特徴とする、請求項１１から２０のいずれか１項に記載の装置（１）。
【請求項２２】
少なくとも１つの型圧延ホイール（８）が、前記工作物（２）の軸方向の歯すじ長さ（１５）よりも大きい、軸方向の歯すじ長さ（１４）を有していることを特徴とする、請求項１１から２１のいずれか１項に記載の装置（１）。
【請求項２３】
前記圧延工程を実施するために、駆動装置（２４）が、前記工作物（２）の前記収容部（３）と直接結合されていることを特徴とする、請求項１１から２２のいずれか１項に記載の装置（１）。
【請求項２４】
前記型圧延ホイール（８）の軸方向の相対運動を発生させ、又は、前記工作物（２）の回転軸（４）と前記型圧延ホイール軸（９）との間の間隔（３１）を調節する調節装置が、加工機械の、数値制御される調節軸によって形成されていることを特徴とする、請求項１１から２３のいずれか１項に記載の装置（１）。
【請求項２５】
前記型圧延ホイール（８）が、歯型（１３）として、はす歯歯形を有していることを特徴とする、請求項１１から２４のいずれか１項に記載の装置（１）。
【請求項２６】
外周（６）又は内周に歯形（７）を有する、プレスされ焼結された粉末金属からなる工作物（２）、特に歯車、歯付きベルト車、又は歯付きチェーンホイールであって、
前記歯形（７）が、請求項１から１０のいずれか１項に記載の方法によって加工されていることを特徴とする、工作物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１と１１に記載された、プレスされ焼結された粉末金属からなる工作物の外周又は内周の歯形を加工する方法と装置、及び、請求項２６に記載された、プレスされ焼結された燒結金属からなる工作物に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属粉末からプレスされ、次に焼結された工作物は、焼結後は、製造プロセスに基づいて、多かれ少なかれ明確な多孔性を示している。この多孔性は、特に歯車、歯付きベルト車あるいは歯付きチェーンホイール等において、歯元の領域の繰返し曲げ強さを減少させ、歯面の領域の摩耗強度の減少をもたらす。更に、焼結された工作物は、粉末金属の組成、及びプレスし焼結する際のプロセスパラメータに基づいて、焼結工程の間の伸び縮みによって、多かれ少なかれ明確な寸法変化を受ける。高い精度が要求される工作物の場合には、焼結工程後に得られた寸法及び形状の精度は、場合により不十分である。この欠点を回避するために、プレスされ焼結された粉末金属からなる工作物の表面を、圧延によって後処理することが、知られている。このような圧延工程によって、焼結された工作物の表面層が圧縮され、一方では、耐久強度と耐摩耗性が増大し、他方では、寸法と形状の誤差が減少する。
【０００３】
プレスされ焼結された粉末金属からなる歯車をこのように後処理することは、特許文献１によって公知である。特許文献１は、圧延機械による歯車の表面加工を記載しており、歯の領域内の表面が圧延によって圧縮され、少なくとも３８０μｍの深さにわたる圧縮の９０から１００％が達成される。記載されているシングルとツインの圧延機械において、加工される歯車は、固定軸上に回転可能に配置され、可動の被駆動軸上に配置された圧延ホイールが、この歯車に係合される。次に、圧延ホイールの歯が、加工される歯車の歯に沿って転動し、歯車の表面を圧縮する。圧延工程の間、可動の移送手段が、圧延ホイールの軸を、加工される歯車の軸に向かって半径方向に、所望の表面圧縮が行われるまで動かす。
【０００４】
このような圧延方法の欠点は、圧延によって達成できる工作物の寸法精度と形状精度とが、焼結された工作物の初期精度及び圧延ホイールの寸法精度と形状精度に著しく依存することである。例えば、焼結された工作物の形状誤差、例えば軸方向のテーパー誤差は、圧延機械によって加えられ可動の移送手段に作用する、相当な調節力によってしか減少させることはできない。というのは、圧縮によって生じる工作物表面の硬化が、必要な形状補正を妨害するからである。
【０００５】
歯形の形状と寸法の精度をより向上させるためには、圧延加工の際に２つ以上の圧延ホイールを同時に工作物と接触させる方法がある。この目的で使用される装置は、高価な特殊設計の装置であり、調節駆動手段によってガイドに沿って相互に対して調節でき、様々な工作物寸法に適合させることができる、圧延ホイールを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】独国特許公報ＤＥ６９１０５７４９Ｔ２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このような技術の現状に基づき、本発明の課題は、プレスされ焼結された粉末金属からなる工作物の歯形の圧延加工方法を提供することであり、この方法は、焼結された工作物における形状誤差と寸法誤差の補正を簡単な手段で可能にする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題は、請求項１の特徴部分による方法と、請求項１１の特徴部分による装置によって解決される。本発明に基づいて共通の保持フレーム内に２つの型圧延ホイールを使用又は配置することの、驚くべき利点は、圧延工具が極めて単純に構成され、型圧延ホイールを相互に調節する特別な装置を持たないことである。１つの型圧延ホイールのわずかな形状又は寸法誤差は、他方の型圧延ホイールによって減少させ又は除去することができる。というのは、圧延が完了した工作物表面は、いわば、２つの型圧延ホイールによる加工の平均値となるからである。特に、圧延機械内に２つの型圧延ホイールを正確に使用することによって、型圧延ホイールを、又は型圧延ホイール軸を、互いに対して動かす必要なしに、種々の大きさのピッチ円直径を有する工作物を加工することができる。すなわち、保持フレームは、例えば互いに離れた２枚の平行なプレートから、簡単で強固に形成することができる。
【０００９】
本発明による方法の変形例は、圧延工程の間、工作物と型圧延ホイールとの間で、振動する相対運動を軸方向に発生させることである。工作物と型圧延ホイールの間の、この振動する軸方向の相対運動の効果は、工作物の表面の材料変位が、かなり容易に行えることである。本発明に基づく方法では、半径方向の圧縮応力に加えて、工作物表面に軸方向の剪断応力が発生し、これにより、焼結された工作物が塑性変形可能であることが、更に良好に利用され、特に軸方向において、材料変位が改良され、その結果、形状誤差の除去が全体的に改良され、間接的には寸法誤差もまた、改良され得る。
【００１０】
振動する相対運動の振幅、すなわち、工作物と型圧延ホイールとの間の軸方向の相対変位は、特に少なくとも０．５ｍｍとすることができ、互いに接触する表面に顕著な滑動効果をもたらし、焼結された工作物の材料が塑性変形可能であることが、最適に利用される。
【００１１】
本方法はまた、圧延工程が進行する間、工作物の回転軸と圧延工具との間の間隔を段階的に減少させ、工作物と型圧延ホイールとの間の軸方向における１つ以上のサイクルの相対運動を、交互に行うように実施すると有利である。すなわち、特に、一定の軸間隔によって、工作物の歯形全体を、次に軸間隔を減少させる前に、相対運動を常に維持しながら、一度完全に圧延加工することができる。このシーケンスは、回転部品の単純な旋盤加工における、送り運動と前進運動の間の繰返しに似ている。
【００１２】
工作物の歯形が、それぞれ両方の歯面において同じ特性を得るようにするために、回転方向の少なくとも１回の反転を含む圧延工程が実施されると、効果的である。歯の両方の歯面にほぼ同一の塑性変形が生じ、従って、同様な幾何学的及び機械的な特性が確実に得られる。
【００１３】
型圧延ホイールは、本来の圧延工程の前に、半径方向に、工作物と接触するまで近づけられ、工作物の歯形と型圧延ホイールの歯型とが噛合うことが好ましい。２つの歯形が軸方向に接近する場合には、工作物の歯と型圧延ホイールに設けられた歯がぶつからないように、工作物と型圧延ホイールの相対的な回転位置を調節する、複雑な準備措置が必要になる。半径方向に近づく場合には、圧延工具内で型圧延ホイールが自由に回転できることによって、２つの歯先が互いに衝突することは、ほぼ防止される。このような衝突に対する更なる安全策として、型圧延ホイール軸を工作物に関して摺動でき、弾性的に支持することができ、これによって、歯形の相互の係合が、更に容易になる。
【００１４】
本方法の変形例は、圧延工程のための駆動トルクが、回転駆動装置から直接工作物へ加えられることである。この構成は、圧延工程を実施するための回転駆動装置が、工作物の収容部と直接結合されていることによって、行うことができる。この場合において、圧延工具は、型圧延ホイールのための駆動装置を必要とせず、簡単に構成することができる。その代わりに、駆動装置が型圧延ホイールに作用して、工作物が駆動装置なしで回転可能に支持されるようにすることもできる。
【００１５】
その場合に回転駆動装置は、適切な収容部によって同時に工作物を保持することができ、工作物の回転可能な支持をすることができる。工作物を収容部内に保持して、収容部から独立した回転駆動装置によって駆動することも、もちろん可能ではあるが、工作物の保持と駆動の機能は、１つの収容部によってもたらすことができる。
【００１６】
はす歯歯形を有する工作物を圧延加工するために、圧延工程が、はす歯歯形を有する型圧延ホイールによって実施されることも、可能である。この場合においては、まっすぐな歯形を有する工作物を加工する場合と同様に、型圧延ホイール軸は、工作物の回転軸に対して平行に配置することができる。
【００１７】
工作物の歯形を幅にわたって異なった形状に形成することは、型圧延ホイール軸を工作物の回転軸に対して斜めに設置することによって可能である。すなわち、例えば、工作物の歯形の圧縮を、端縁領域と比較して、工作物の幅の中央において高めることができ、従って歯の厚みは、端縁においては圧縮が少ないことに基づいて、工作物の中央におけるよりもわずかに大きくなる。同様に、工作物における歯形は、型圧延ホイール又はその歯形の特殊な形状によって調節することができる。すなわち、例えば、型圧延ホイールの歯型をほぼ凹状に形成することによって、工作物の歯形の、凸状の、すなわちクラウン状の形をもたらすことができる。
【００１８】
圧延工程は、工作物の歯形の表面において孔を除いた粉末金属の密度、すなわち全材料の密度の、９５％以上に圧縮が行われるように、実施されるのが好ましい。このような圧縮によって、寸法及び形状誤差の補正の他に、歯の剛性と摩耗強度の増大も得られる。
【００１９】
工作物と型圧延ホイールとの間に、上述した軸方向の相対運動を発生させるために、本装置においては、型圧延ホイール又は工作物を有する収容部は、調節装置によって、回転軸に対して少なくとも軸方向に振動するように、調節することができる。
【００２０】
２つの型圧延ホイールに均一に負荷がかかるようにするためには、圧延工具又は保持フレームが、収容部又は工作物の回転軸に対して平行なピボット軸周りに支持されていると、効果的である。
【００２１】
圧延工具のコンパクトな構造は、型圧延ホイールのピッチ円直径に対する、加工される工作物の歯形のピッチ円直径の比が、下限１．０と上限３．５の範囲から選択されている場合に、達成される。すなわち、型圧延ホイールは、工作物よりも小さい。型圧延ホイールの小さい寸法のために、より小さい寸法と形状誤差を得るために、それほど高い製造コストは必要とされず、低い工具コストにおいて、工作物の高い寸法及び形状精度を得ることができる。２つの型圧延ホイールは、同じピッチ円直径を有することができるが、また、ピッチ円直径と軸方向の長さの両方において、異なる寸法を有することもできる。
【００２２】
工具設計のためには、更に、２つの型圧延ホイール軸の間の軸間隔に対する、型圧延ホイールのピッチ円直径の比が、下限０．２５と上限０．７５の範囲から選択されていると、効果的である。上述した、工作物と型圧延ホイールとの間のサイズ比と共に、２つの型圧延ホイールの間の工作物の好ましい配置が得られる。
【００２３】
工作物の回転軸から２つの型圧延ホイール軸を通る２つの平面が、下限６０°と上限１７０°の範囲から選択された角度を形成する場合に、型圧延ホイールに関する工作物の、別の好ましい配置が得られる。この場合、型圧延ホイール軸の間の間隔が一定に維持されている場合でも、異なるピッチ円直径を有する歯形の工作物を、加工することができ、それに対して角度が１８０°である場合には、２つの型圧延ホイール軸の間の間隔は、可変でなければならない。
【００２４】
本発明に基づく圧延加工の方法は、特に、歯の大きさが小さい歯形に適している。というのは、この場合には、この方法は、焼結された工作物の後処理にも使用される校正方法に対する、経済的な代替案となるからである。特に歯数が多く、歯寸法が小さく、従って許容誤差が小さい場合に、適切な校正工具の製造は、極めて煩雑でコストがかかり、従って本方法は、工作物と型圧延ホイールの歯型が、下限０．５ｍｍと上限５ｍｍの範囲から選択された歯の高さを有している場合に、特に効果的である。
【００２５】
型圧延ホイールの歯型は、歯付きベルトプロフィール、歯付きチェーンホイールプロフィールとして、又はインボリュート歯形プロフィールとして形成することができる工作物の、歯形プロフィールに対する転動可能なカウンタープロフィールとして、形成されており、これらのプロフィールについては、従来技術から十分に適切な幾何学配置が知られている。
【００２６】
型圧延ホイールが、加工される工作物の歯形よりも狭いことは、可能であるが、型圧延ホイールが、工作物の軸方向の歯すじ長さよりも長い、軸方向の歯すじ長さを有していると、効果的である。これによって、軸方向に相対移動した場合に、型圧延ホイールの端縁の焼結材料が削り取られないことを、確実にすることができる。このような削り取りを回避するために、型圧延ホイールの端縁に、面取り又は丸みを設けることもできる。
【００２７】
型圧延ホイールを軸方向に相対移動させる、又は工作物の回転軸と型圧延ホイール軸の間の間隔を調節する、調節装置は、加工機械の、数値制御される調節軸によって形成されていることが好ましい。
【００２８】
以下、図面に示す実施例を用いて、本発明を詳細に説明する。
【００２９】
図は、それぞれ単純化された説明図である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に基づく装置の、圧延工具と係合する、収容部上の工作物を示す、斜視図である。
【図２】図１による、係合する圧延工具と工作物とを示す、断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
始めに、異なるように記載される実施形態において、同一の部分は、同一の参照符号又は構成部品名を有し、従って、説明全体に含まれる開示は、同一の参照符号又は構成部品名を有する同一の部分に、変換することができる。また、説明内で選択された、上、下、側方等のような位置記載は、直接説明され図示されている図に関するものであって、位置が変化した場合には、意味に従って新しい位置に移し替えられる。更に、図示され、説明される、様々な実施例からなる個別特徴、又は特徴の組合せは、それ自体自立した、進歩的又は発明に基づく解決手段を、代表することができる。
【００３２】
本願明細書における数値に関する詳細は、任意かつすべての部分的数値を含むものであると理解すべきであって、例えば、１から１０という記載は、下限の１と上限の１０に基づくすべての部分領域、すなわち下限の１以上から始まって、上限の１０以下の、すべての部分領域、例えば１から１．７、又は３．２から８．１、或いは５．５から１０を含むものであると、理解すべきである。
【００３３】
図１は、プレスされ焼結された粉末金属からなる工作物２を圧延加工する装置１を示す斜視図である。装置１は、圧延加工を実施するために、工作物２が固定され、回転軸４を中心に回転可能な収容部３と、圧延工具５と、を有し、この圧延工具によって、工作物２の外周６に配置された歯形７が、圧延加工される。
【００３４】
圧延工具５は、２つの型圧延ホイール８を有し、それら型圧延ホイールは、それぞれ型圧延ホイール軸９を中心に回転可能に、圧延工具５内に支持されている。この支持は、保持フレーム１０内で行われ、この保持フレームは、特に一体的に形成することもでき、従って高い強度又は剛性を有している。構造的に、型圧延ホイール軸９は、型圧延ホイールの軸方向に突出し、保持フレームの軸受箇所１２内に配置される、軸ピン１１によって形成することができる。軸ピン１１は、例えば、型圧延ホイール８に一体的に形成することができるが、型圧延ホイール８内へ導入される、専用の軸部材によって形成することもできる。
【００３５】
型圧延ホイール８は、外周に歯型１３を有しており、歯型は、型圧延ホイール８の全周面にわたって延びており、型圧延ホイール軸９の方向に、軸方向の歯すじ長さ１４を有している。歯すじ長さ１４は、図１から明らかなように、工作物２の歯形７の軸方向の歯すじ長さ１５より大きい。図示の実施例において、型圧延ホイール８の、型圧延ホイール軸９は、工作物２の回転軸４に対して平行に配置されているが、これとは異なって、型圧延ホイール軸９が、回転軸４に関してやや傾いて配置される、圧延工具５の形態も可能である。２本の型圧延ホイール軸９は、互いに対して軸間隔１６を有しており、この軸間隔は一定である。これは、保持フレーム１０に設けられた軸受箇所１２が、互いに対して変位できないように、特に固定的に配置されることによって、もたらされる。軸間隔１６の最小限の変化は、第１の型圧延ホイール軸９、すなわち、図１において上側に示されている型圧延ホイール軸が、第２の型圧延ホイール軸９、すなわち、図１において下側に示されている型圧延ホイール軸、に関して少なくともほぼ接線方向１７に可動に、保持フレーム１０に支持されていることによって、生じさせることができる。このために、可動の型圧延ホイール軸９の軸受箇所１２を、軸ピン１１が、他方の型圧延ホイール軸９に関して、ほぼ接線方向１７に移動することができるように、スロット１８の形式で形成することができる。スロット１８は、例えば、保持フレーム１０に、従来の穴の代わりに長穴を形成するようにして、形成することができる。図示の形態の代わりに、両方の型圧延ホイール軸９を、同様に、可動に保持フレーム１０に支持することもできる。
【００３６】
圧延工具５は、その保持フレーム１０によって、加工機械（図示せず）の工具支持体１９に固定されている。この支持は、固定的に行うことができるが、保持フレーム１０と工具支持体１９との間に、ピボット軸受２０を形成することによって、保持フレーム１０と工具支持体１９との間に可動性を持たせることもできる。この可動な支持のための揺動可能角度は、安定ストッパによって制限され、数度の範囲内に保持されている。というのは、この支持における可動性が大きすぎると、駆動中の圧延工具５の安定性に悪い影響を与えることがあるからである。
【００３７】
加工される工作物２を固定することができる収容部３は、図示の実施例においては、クランプアーバ２１を有しており、クランプアーバによって工作物２の内径を締め付けることができる。クランプアーバ２１は、このために、２つ以上のクランプ部材２２を有しており、これらクランプ部材は、クランプ装置（図示せず）によって工作物２の内径に対して押圧することができ、工作物２が回転軸４に関して同心に位置決めされ、同時に工具２と収容部３との間にねじれなしの結合を行うことができる。収容部３は、被動スピンドル２３に配置されており、スピンドル２３は、回転駆動装置２４（一部分のみ示す）と結合されている。
【００３８】
以下、工作物２の歯形７を加工するための、本発明に基づくプロセスの、実施における可能な変形例を説明する。プロセスの開始の前に、工作物２が、回転軸４の方向にクランプアーバ２１上に取り付けられ、クランプ部材２２を用いて固定される。圧延工具５は、回転軸４に対して適切な距離に配置されている。収容部３に工作物２を固定した後、圧延工具５は、加工位置に移動される。２つの型圧延ホイール８を備える保持フレーム１０は、工具支持体１９を用いて、回転軸４に関して少なくともほぼ半径方向に、回転軸に近づけられ、型圧延ホイール８の歯型１３が、工作物２の歯形７と係合する。この間、工作物２は、まだ静止状態であることが好ましいが、回転軸４を中心に、すでに回転運動を実施していてもよい。圧延工具５が、工作物２に対して半径方向に接近すると、型圧延ホイール８が自由に動けることによって、歯形７の歯は、容易に歯型１３の歯の間に達することができる。例外的に、型圧延ホイール８の歯先が、工作物２の歯形７の歯先と半径方向に一致し、歯形の相互の係合がブロックされることが生じ得るので、保持フレーム１０に関する型圧延ホイール軸９の可動性の付与は、歯形７に歯型１３が係合することを支援する。
【００３９】
工作物２の歯形７内に型圧延ホイール８が係合した後、この工作物が収容部と共に回転駆動装置２４によって回転され、２つの型圧延ホイール８が歯形７に接して転動する。回転運動は、例えば第１の回転方向２５で行われる。
【００４０】
歯形７に所望の圧延変形プロセスを実施することができるようにするために、歯型１３と歯形７との間に、適切な圧延力が作用しなければならず、この圧延力は、圧延工具５に働く力によって、回転軸４の方向に、少なくともほぼ半径方向２６に、供給される。これは、工具支持体１９が、適切な力で、半径方向２６に押圧されることによって行われる。この半径方向２６に加えられる力が、工作物２と型圧延ホイール８の間に作用する圧延力をもたらし、この圧延力は、寸法的な関係、特に直径比に従って、極めて高い値をとることもできる。
【００４１】
工作物２の回転によって行われる、型圧延ホイール８の転動工程において、歯形７は歯型１３のプロフィールによって、寸法及び形状の精度を改良され、表面密度が上昇する。すなわち、例えば、歯形７におけるわずかな弾性変形によって歯の厚さ又は歯の高さが補正され、寸法誤差の補正を行うことができる。形状誤差の補正は、例えば、回転軸４の方向におけるテーパー誤差の改善、又は歯先円或いは歯元円における真円度の改善によって、可能である。表面圧縮によって、例えば、歯面の耐摩耗性や、歯元強度を改良することができる。
【００４２】
この弾性−塑性変形工程を容易にするために、付加的に、圧延工程の間、歯形７と歯型１３の間に、回転軸４の方向における相対運動を重畳させることが可能であって、半径方向に作用する圧延力に加えて、軸方向に作用する摩擦力が有効になり、歯形７の表面における応力状態の多軸性によって、工作物材料の塑性変形可能性を、更によく利用することができる。この相対運動は、例えば、圧延工具５が、回転軸４に対して平行な軸方向２７に振動運動を行うことによって、もたらすことができる。この振動運動の振幅２８は、少なくとも０．５ｍｍであって、相互に作用する歯形の間に顕著な軸方向の滑動を発生させることができる。
【００４３】
圧延工程の際に発生する圧延力は、圧延工具５から工作物２にもたらされる力を、工具支持体１９に作用する力によって、例えば線形的な増加又は段階的な増加に、調節することができる。或いは、圧延力を、圧延工具５が、初期位置から始まって、圧延工程中に、所定の距離ステップだけ回転軸４に近づけられ、それに応じて圧延力が生じるように、調節することも可能である。第２の方法において、型圧延ホイール８と工作物２との間に作用する圧延力は、回転軸４に対する工作物５の間隔が一定に保持されている場合には、組成変形プロセスの結果、圧延工具５が再び小さい調節距離だけ回転軸４に近づけられるまで、減少する。従って圧延工程は、力の制御でも、距離の制御でも、実施することができる。
【００４４】
圧延工程の終了は、例えば、所定の最大圧延力への到達によって、又は、圧延工具が回転軸４から所定の最小間隔に到達したことによって、或いは、所定の力又は設定距離において工作物２が所定の回転数回転した後、決定することができ、圧延工具５は、半径方向２６とは逆方向に、再び工作物２から離間され、工作物２は、クランプ部材２２を緩めた後に、再び収容部３から取り外すことができる。
【００４５】
圧延工程中に、図１に、反転された回転方向２５に対する破線の矢印によって示されるように、回転方向２５を少なくとも１回反転させることも、可能である。歯形７の個々の歯において、それぞれ両方の歯面が同じ程度に圧延加工され、これによって、歯形特性の対称的な改良を、ある程度得ることができる。
【００４６】
図１に示す実施例は、直歯の歯形７を有する工作物を示しており、従って、型圧延ホイール８の歯型１３も、直歯に形成されている。しかし、これとは異なり、はす歯歯形を有する工作物２を加工することができるように、方法又は装置１を修正することも、同様に可能である。この修正は、型圧延ホイール８の歯型１３を、はす歯歯形として形成することによって、達成することができる。
【００４７】
上述した方法が、プレスされ焼結された粉末金属からなる工作物２の、内歯を圧延加工するために使用される場合に、当業者は、上述した方法を、この場合に適合するように、容易に修正することができる。この場合においては、圧延工具５は、歯形７の領域内に軸方向に挿入されなければないことは、明らかであり、更に、圧延加工の経過において、所望の圧延力を得るために、回転軸４と圧延工具５との間の距離を、増加させることになる。内歯加工の場合には、型圧延ホイール８は、工作物２の種々のピッチ円直径領域をカバーすることができるようにするために、外側加工の場合よりも小さく形成されることが好ましい。
【００４８】
図２は、図１に示す装置を、工作物２及び圧延工具５と共に、作業位置において示しており、作業位置において、型圧延ホイール８の歯型１３は、工作物２の外周６の歯形７と係合している。
【００４９】
以下、プロセスの実施に影響する、工作物２と圧延工具５の間の幾何学的な関係を考察する。
【００５０】
工作物２の歯形７は、ピッチ円直径２９を有し、このピッチ円直径は、図示の実施例においては、型圧延ホイール８の歯型１３のピッチ円直径３０の、約２倍に相当する。従って、回転軸４から型圧延ホイール軸９まで測定した間隔３１は、工作物２のピッチ円直径２９と、考察する型圧延ホイール９のピッチ円直径３０との、合計の半分に相当する。
【００５１】
圧延加工による工作物２のわずかな寸法変化を無視すれば、工作物２と係合する場合の圧延工具５の位置は、２つの型圧延ホイール軸９の一定の軸間隔１６と共に、ピッチ円直径２９、３０と軸間隔１６とによって、あらかじめ定められている。
【００５２】
回転軸４から、２つの型圧延ホイール軸９を通る、２つの平面３２の間に、広がり角３３が形成され、広がり角３３は、型圧延ホイール８から、工作物２の半径方向にもたらされる、２つの圧延力の間の角度に一致する。
【００５３】
型圧延ホイール８のピッチ円直径３０は、図示の実施例においては、同じ大きさに選択されているが、２つの型圧延ホイール８が、異なるピッチ円直径３０を有することも、可能である。
【００５４】
工作物２のピッチ円直径２９と、型圧延ホイール８のピッチ円直径３０との比は、下限１．０と上限３．５の範囲から選択されることが好ましい。更に、型圧延ホイール８のピッチ円直径３０と、型圧延ホイール軸９の間の軸間隔１６との比は、下限０．２５と上限０．７５の範囲から選択されることが好ましい。
【００５５】
このサイズ比の選択によって、広がり角３３の可能な範囲も調節され、その範囲は、下限６０°と上限１７０°との間であることが好ましい。特に広がり角３３が大きい場合には、圧延工具５上に半径方向２６に作用する、全体として小さい力で、型圧延ホイール８と工作物２との間に、大きな半径方向圧延力を働かせることができ、これは、保持フレーム１０の、頑丈で剛性の高い実施形態によって、実施されなければならない。これは、図１に示すような、一体型の保持フレーム１０の実施形態によって、最適に実施され得る。
【００５６】
図２は更に、ピボット軸受２０を用いて工具支持体１９に保持フレーム１０を固定することを示しており、この場合、可能な揺動角度は、保持フレーム１０に設けられたストッパ面３５と、工具支持体１９に設けられたストッパ面３６との間の、あそび３４を小さくすることによって、小さく抑えられる。というのは、２つの型圧延ホイール９の間の力のバランスは、保持フレーム１０の動きの最小のバランスで、達成させることができるからである。この揺動運動する支持はまた、歯型１３が歯形７と転動運動することにより発生する、保持フレーム１０に加わる脈動力を、確実に減衰させて工具支持体１９に伝達させる。
【００５７】
本発明に基づく方法は、複数の比較的小さい歯を有する工作物において、寸法及び形状誤差を減少させるのに、極めて適している。というのは、特にこの場合、本方法は、例えば、１つの工作物寸法のためにしか使用できない、高精度で形成された校正工具による校正よりも、ずっと効果的だからである。一方、本発明に基づく装置では、工作物形状の全範囲、特に様々なピッチ円直径２９をカバーすることができ、より少ない装置コストで、例えば高速作動する弁駆動用の歯付きベルトディスクにおいて必要とされるような、寸法及び形状の極めて正確な歯形を、焼結された工作物２に形成することができる。
【００５８】
図２に示す、本発明に基づく方法によって形成された工作物２の歯の高さ３７は、０．５ｍｍと５ｍｍの間であることが好ましい。
【００５９】
実施例においては、方法又は装置１の可能な実施変形例を示しているが、ここで注意すべきことは、本発明は、具体的に示されたその実施変形例に限定されるものではなく、むしろ個々の説明された実施変形例を互いに様々に組み合わせることが可能であって、この変形可能性は、本発明による技術的実施についての教示に基づいて、この技術分野における当業者の、裁量の範囲であることである。従って、説明した実施変形例の個々の詳細の組合せによって可能な、考えられる実施変形例は、全て、保護範囲に含まれる。
【００６０】
念のために、最後に述べておくが、装置１の構造をより良く理解するために、装置又はその構成部分は、部分的に寸法通りではなく、拡大又は縮小して示されている。
【００６１】
個々の発明の解決の基礎となる課題は、明細書から読み取ることができる。
【００６２】
特に、図１と図２に示す個々の形態は、個々の発明的な解決の主要部を形成することができる。これに関連する発明の課題と解決手段は、これらの図の詳細な説明から理解できるであろう。
【符号の説明】
【００６３】
１    装置
２    工具
３    収容部
４    回転軸
５    圧延工具
６    外周
７    歯形
８    型圧延ホイール
９    型圧延ホイール軸
１０    保持フレーム
１１    軸ピン
１２    軸受箇所
１３    歯型
１４    歯すじ長さ
１５    歯すじ長さ
１６    軸間隔
１７    方向
１８    スロット
１９    工具支持体
２０    ピボット軸受
２１    クランプアーバ
２２    クランプ部材
２３    スピンドル
２４    回転駆動装置
２５    回転方向
２６    半径方向
２７    軸方向
２８    振幅
２９    ピッチ円直径
３０    ピッチ円直径
３１    間隔
３２    平面
３３    広がり角
３４    あそび
３５    ストッパ面
３６    ストッパ面
３７    歯の高さ
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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