(57)【要約】      （修正有）【課題】ハスバ歯車先端部に抜きダレを発生させず、剪断面を鏡面に仕上げることができるハスバ歯車のプレス生産方法の提供。【解決手段】歯山外周部の抜きダレ発生予想場所に、ダレ部発生防止用土手凸部を設け、外周歯形輪郭形状部、穴部の剪断面を鏡面に仕上げ、精密な狙い寸法精度を得る生産方法で、歯部成形前素材のスタートを摂氏１２５０度より７００度の間で行い、冷却を待って１３０度迄の間で歯部を最終打ち抜き加工を行う。初期に加熱した素材の余熱を各工程間で利用し、パンチに対面するメスダイスの中心部は、ハスバ歯形を有し、ハスバ歯形入口には片面テーパー角度を５度より４５度の間に設置し、テーパー部の長さは３ミリより１５ミリの間で設け、その奥にストレート部を設置し、素材歯形状によりストレート部を僅かに残した残存部には、直径０．３ミリより３ミリ迄の間で歯形輪郭部を拡大した逃し部を設け、素材の厚さとモジュールの大小で適正に寸法設定を行う。【選択図】図１
2005111555.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドーナツ状素材の外周部にハスバ歯車を有し、中心に穴又はキー溝やスプラインを有しフラットドーナツ状や中央部に段付きボス部を有するハスバ歯車の生産は、歯山外周部に抜きダレ発生予想場所に、ダレ部発生防止用土手凸部を設け、外周歯形輪郭形状部、穴部の剪断面を鏡面に仕上げ、精密な狙い寸法精度を得る生産方法で、歯部成形前素材のスタートを摂氏１２５０度より７００度の間で行い、その後、冷却を待って１３０度迄の間で歯部を最終打ち抜き加工を行う。
初期に加熱した素材の余熱を各工程間で利用し、パンチに対面するメスダイスの中心部は、ハスバ歯形を有し、ハスバ歯形入口には片面テーパー角度を５度より４５度の間に設置し、テーパー部の長さは３ミリより１５ミリの間で設け、その奥にストレート部を設置し、素材歯形状によりストレート部を僅かに残した残存部には、直径０．３ミリより３ミリ迄の間で歯形輪郭部を拡大した逃し部を設け、前記の寸法設定は、素材の厚さとモジュールの大小で適正に寸法設定を行い、プレス打ち抜きによる生産方法
【請求項２】
ダイスに対面する歯形パンチは、パンチ歯部外周部に、上下移動可能な歯部を有するストリッパーを設け、ストリッパー中心部には歯形パンチが上部圧力体により強制上下移動する。歯形ダイスとパンチ外周歯形が被接触を保つ為、０．０３ミリより０．１ミリのクリアランスを持ち、ストリッパーが下ストッパーに当った時点で、歯形パンチのみストリッパー歯部をガイドレールとして下降させながらダイス内に挿入させ、回転する歯部パンチの中心部に小径パンチを内蔵させ、小径パンチは、回転歯形パンチ下面部より出ていて、その部分が素材中心穴を貫通し、且つメスダイス内部で上下移動するカウンターを設け、カウンター上面部の凹部底へ到達させた後より、歯部の打ち抜き加工を開始するハスバ歯車の生産方法。
【請求項３】
前記の下部カウンターを設置した金型で生産する時は、素材を加工後ダイス上面まで推し上げてハスバ歯車の加工を終了する。
【請求項４】
請求項３と異なり、下部カウンターを取り除いて加工する場合は、素材をダイス上にセットし、歯部打ち抜き後、ダイス下方向へ抜き落としてハスハ歯車の歯部打ち抜き加工を終了する生産方法。
【請求項５】
ハスバ歯形状を有すダイス歯形状部とストリッパーのハスバ歯形状部のクリアランスは直径で０．０８ミリより０．１５ミリ間にダイス歯部を大きく設定し、ストリッパー歯形状と歯形パンチのクリアランスは０．０４ミリより０．０７ミリ間に設定する。ストリッパーはストリッパー用圧力体により下方向へ圧力を常時掛けている。メスダイス上面部の下ストッパーにストリッパー下面部が当ると、それより歯形パンチ自身のみ下降し、ストリッパー歯形部ガイドに沿って回転しながら素材をメスダイス内の逃がし部迄押し下げて素材外周歯部の打ち抜き加工を行う、ハスバ歯車の生産方法である。
【請求項６】
メスダイス上面部を上より見た時、歯スジ方向にネジレ角度が有る為、左右インボリュート曲線を表側と裏側に区分し、左右のインボリュート曲線部を上面部より左右被対称にダイステーパー部の面取りを行う。ダイス上面部より深さはストレート部迄の間で左右のネジレ角度に応じて左右別々のＣ面ないしＲ面取りを加える。左右の面取り非対称値は６０対４０〜９０対１０の割合で面取りを行い、成形加工時にハスバ歯車素材は、左右のインボリュウト曲線が正確に打ち抜き形成される用に、前記の数値の内で、最も良い被対称面取りを行い、非対称面取りによりハスバ歯車を生産する方法である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、複雑な形状を有する歯車荒素材の製作は、丸棒材を所定の寸法に切断し、高温加熱後、熱間鍛造、温間鍛造により歯車前の一定形状まで製作し、その後プレス下降時にメスダイス上面部上に設置した下ストッパーにストリッパー下面部が当った時点より歯部パンチはストリッパー歯部を案内に強制回転下降させる。ダイス歯形テーパー部の上へ素材を乗せ小径パンチにより素材の位置決めを容易行い歯部パンチ下面部がダイス上面部より奥の逃げ部まで素材を押し下げてハスバ歯車の打抜き加工を行う生産方法である。
【背景技術】
【０００２】  従来の生産方法では、熱間鍛造や温間鍛造による歯車素形材を製作し、その後、全切削加工により仕上げていた。歯車精度がＪＩＳ３級と高い場合では、歯車曲線部の歯形は研磨加工を施して完成させる為多くの生産工数を掛ける必要が有った。中心穴の仕上げにも旋盤等による切削工程を加える事で総加工工程数は、１０〜１４工程になる。高額な加工費を必要とするハスバ歯車の生産方法である。【０００３】
【特許文献１】
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  本発明は、熱間鍛造、温間鍛造による素材製作と同時にハスバ歯形状部及び穴明けに精密さを要求された場合は、従来、全切削及び歯研磨で仕上げ加工を行っていた為、加工工数が多く又、著しく生産性の低い生産方法に基づいていた。
【発明が解決するための手段】
【０００５】  本発明では、熱間鍛造、温間鍛造加工により素材の製作より完成まで連続加工を行い、プレス機の１ストローク加工でハスバ歯車の各工程並列型により行うことが可能で、最終工程の抜き加工時には、歯車の歯先部の抜きダレ発生部へ凸型土手部を設けた素材の打抜き加工を行う事で仕上がり時歯先部に抜きダレの発生が無い。
【０００６】  ハスバ歯車の歯山先端部に抜きダレを発生させず、且つ精密な外周歯部と中心穴部の精度と、ダイステーパー部の効果で剪断面を一般の熱間、温間鍛造品と比べて鏡面に仕上げる事が可能で、生産性も高く、安価なハスバ歯車のプレス生産方法である。
【発明の効果】
【０００７】  本発明の効果として、従来の切削生産方法と比較して全工程平均の生産性は１５〜２０倍と高く、その為、設備投資費用も安く、生産効率が高い分、バリアフリーの生産計画が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】  以下本発明の実施の形態を図１〜図４に基ずいて説明する。図１はハスバ歯車製作用歯部打ち抜き金型の正面図であるが、打ち抜き用ハスバ素材前の各工程は、一般汎用熱、温間鍛造技術を踏襲して生産する。
ダイス３は、下側に設置しダイス３と対面する歯部パンチ１１は、上側へ設置する。本実施例では素材の厚さ２０ミリ、外径φ１００、中心穴φ３０、モジュール３、ネジレ角度３０度のハスバ歯車素材図４４は、φ６０を所定の長さに切断し４１、高周波加熱炉を用いて８００度に加熱し、丸棒材を厚さ２０ミリ、外径φ１００の円盤状までコイニング成形４２．４３．し、φ３０の中心穴明け４４加工迄を連続的に加工を行う。【０００９】  素材４４の温度が６５０度以下に下がるのを待って第１加工プレス機と第２加工プレス機間距離と移動装置のスピード調整により自然冷却を行う。
６５０度以下で打ち抜き加工を行う理由は、素材表面部に初期加熱による素材表面深さ０．２ミリ程度の脱炭素の発生があり、その部分を打ち抜き加工で数ミリ取り除く事で脱炭素部を削除する目的がある。【００１０】  温間打ち抜き用金型図１を使用し、打ち抜き加工を行う為、素材４４はダイス６の中央上面８上に置き、ダイス上面８よりやや下がった位置になる。素材外周部は素材位置決めを兼ねるダイステーパー部２８の凹部へ素材４４の凸部４６を下へ向けセッティングする。【００１１】  歯部パンチ１１が下降し、ストリッパー２１の中心部は、ハスバ歯形部が形成されていて、その内部には歯形パンチ１１が噛み合っていて直径で０．０５ミリと小さなクリアランスで噛み合い、ストリッパー２１の下面部２が下側ストッパー４に当ると歯形パンチ１１は回転下降を始め、ダイス中心歯形部の逃がし部までクリアランスの範囲で非接触で入り込む。【００１２】  歯部パンチとストリッパー歯部とダイス歯部状部は型製作上密接な関連性を持ち歯部パンチ１１とダイス３の歯形部が接触した場合、双方の内、一方ないし双方とも破損する為、小さいクリアランで保持しながら綿密な打ち抜き加工が成される。この実施では、パンチ歯部とストリッパー歯部との間では、歯形パンチ外周部直径で０．０５ミリマイナスさせ、メスダイス歯形部は、パンチ歯部より０．１ミリプラスに製作してダイスとパンチが絶対的非接触にしてある。この３つの部品の各クリアランスは適正で、ダイス歯部とパンチ歯部が接触する事は無く生産し、その型寿命は永い。【００１３】  カウンター６下部２４は、上下移動時にはハスバ歯車のネジレ角度３０度と同等角度で押し上げる事が可能な装置が有り素材排出を助ける様に設定している。
小径パンチ下面部３４は２０ミリ歯部パンチ下面部１より下がった位置にある。パンチ下面部１より２５ミリ出ている。これは素材がメスダイス中心部に置いた時に微量に動いた場合の修正で、小径パンチが素材を貫通し、カウンターの上面凹部３５の底部４７迄入り込み、素材を正しい位置に微妙に移動させた後より、打ち抜き加工を行う為、歯車の最必要条件の有る歯ミゾフレや内外形の同芯度の確保を可能としている。【００１４】  素材は入口テーパー部２８よりストレート部２９を通過し、逃げ部３０に達し、これでこの打ち抜き加工を半分終了する。  逃げ部３０に達した時の素材形状３１は、メスダイス２１の入口テーパーを通過する時、そのテーパーが素材の外周歯部に転写され微量に残る。そのテーパーを取り除く処置は、加工材３１をメスダイス内より排出時、下部圧力対の力を利用し、逃げ部３０よりストレート部２９を逆通過する時に小さい逆テーパー部３６を通りメスダイス上面部８まで下部強力圧力体４０よりカウンター６を介してダイス上面迄押し出される。【００１５】  プレス上昇時の追加工でメスダイス３より排出された素材の寸法は、プレス下降時の仕事により発生した直径０．０４ミリ〜０．０６ミリの厚さ方向のテーパー部３１を取り除き、メスダイス３より排出された時点での素材膨張分は、直径で０．０３〜０．０５ミリとなり、メスダイスの加工部の歯形精度決めであるストレート部２９の製作寸法は、前記膨張率をみこして製作し、その必要寸法より直径で０．０４ミリ小さく製作し、加工後の素材外周寸法誤差は、直径で０．０１８ミリ以内の極めて精密なハスバ歯車の製作が可能と成った。【００１６】  小径パンチ１２の上下移動の役目は、先端部３４がメスダイス逃げ部３０に達した以降では、素材外周テーパー部３１が発生し、その削除加工を行う。その時必要な圧力は、下部圧力対７とハスバモードを持つハスバスライド部２４により上方へ３０度の角度で回転しながら素材を推し上げる。【００１７】この行為で素材外周テーパー部を取り除くことが出来るが、その時、上部歯形パンチ１１と中心小径パンチ１２は上昇するが上部圧力体１９は、常に小径パンチを推し下げている為、歯形パンチがメカ式プレスの上昇スピードが早く、素材を排出する油圧式圧力体を使用している場合では、そのスピードの差が発生し、素材がメスダイス内に置いて行かれる場合に備えて、小径パンチの出っ張り分２０ミリの範囲でこのタイムラグ分を任意に考え適切な穴保護に関しコントロールを可能とする。【００１８】  この上昇時の遅れは、歯車素材の中心穴φ３０の穴保持を主の目的とし、その処置で、中心穴小径パンチがメスダイス内に残存している時点で上昇をすると、素材は、中心穴の保護が抜けて無い状態となり、メスダイス逃げ部３０より上昇する時小テーパー３６の逆通過時に穴が収縮変形する。それを防止する為には、小径パンチ１１は上下に独自で移動する必要があり、ダイスを抜け出す上昇時に穴保護を行い、それらの処置で排出完了まで穴径を精密に保つことが可能である。【００１９】  小径パンチ１２の上下移動は、小径パンチ１２の上部ツバ部３７は、上部圧力体により下方工へ常圧を受けている。ツバ部より小さい縦穴３８を用意し、小径パン���のツバ部上部に圧力体が挿入されている。上ダイセット２２にも同径穴を明けて圧力体のたわみ量は、加工素材厚さにより異なるが、小径パンチの上下必要運動量に応じて圧力体の長さを決定する。圧力体の上部固定は２個の虫ネジ２０により上部より蓋をし、締め付け量ないしはその強弱で調整をする事ができる。【００２０】  素材外周部の抜きカスの発生は上部歯形パンチ外周部に食い付き、一周状に食込んでいる抜きカスの排出は、ストリッパー２１によりプレス上昇時に一定の高さでストリッパーを下部へ瞬時に推し下げる圧力体１３によりパンチ外周下面部１より排出され、下方のメスダイス上は、加工を終えた素材がある為、素材上部へ落下する以前に素早くエアブローにより金型外部へ排出される。【００２１】  カウンター上面部８には単独ないし複数のエジェクターピン３９が配置されている。一方、歯部パンチ内にもエジエクターピン４８が内蔵する。素材歯部外周部に発生する抜きバリが、カウンター上面部１の外周部及び、歯部パンチ下面部１に食い付く可能性を考慮し、加工終了素材をカウンター上面より安定して取り外す事を目的に、エジェクターピン３９を配置している。トランスファ装置や他の素材自動搬入搬出を高速で行う事がこれにより可能と成り、ここで製作されたハスバ歯車は驚くべき効果を以下の様にもたらした。【００２２】  外周部歯形状部と中心穴切断面のアラサは３Ｓを確保し、各所の精度誤差は１８ミクロンの範囲をクリアし、生産性は１分間１５個の生産を実現可能とした。
これによりハスバ歯車の熱間鍛造、温間鍛造よりスタートした素材は加熱温度が１５０度迄冷えた時点で完成するという驚くべき省エネによる生産が可能となった。又、鍛造加工で利用されている球状化焼鈍やボンデ処理を行う事無しにハイカーボン材であるＳ５５Ｃ、ＳＣＭ４５０、ＳＵＪ２等の特殊鋼で合っても一般軟材と同等な生産可能という画期的な生産方法である。
【発明の効果】
【００２３】  上記実施例で記した通り、従来の熱間、温間鍛造により素材製作後オール切削加工や研磨加工で製作する生産方法と比較しても、本生産では、素材製作を熱間、温間鍛造加工により歯部成形打ち抜き迄を一貫生産する事で生産性を向上をはじめ、として、類を見ない技術で、この複合加工技術により製品を安価に生産し、ハスバ歯車を大量に提供出来き又、著しい省エネ工法でもある。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】ハスバ歯車のプレス打ち抜き型の正面図である。
【図２】丸棒素材からの各工程素形材図。
【図３】メスダイス内部の構成を示す図である。
【図４】プレス最下降時のテーパー付き素材図と完成品図。
【図５】ダイス表面のテーパー部よりストレート部迄の歯部表裏Ｃ面取り図図では表側２０％裏側８０％とする。
【符号の説明】
【００２５】１．．歯部パンチ下面部  ２．．上ストリッパー  ３．．ダイス  ４．．下ストッパー
５．．ダイスプレート  ６．．カウンター  ７．．下部ノックアウトピン
８．．カウンター上面部  ９．．下ダイセット  １０．．下セットプレート
１１．．歯部パンチ又は歯形パンチ  １２．．中心ガイドパンチ  １３．．上部圧力対
１４．．歯部パンチホルダー  １５．．パンチホルダー上  １６．．パンチ回転用硬球
１７．．パンチ上固定円盤  １８．．パンチプレート
１９．．小径パンチ押し下げ用圧力体
２０．．Ｗ虫ネジ  ２１．．歯付きストリッパー  ２２．．上セットプレート
２３．．上ガイドポスト  ２４．．              ２５．．下ガイドポスト
２６．．ダレ防止用凸部  ２７．．ダイス上面部  ２８．．入口テーパー部
２９．．ストレート部  ３０．．逃がし部  ３１．．ダイス内素材形状
３２．．加工後の素材形状  ３３．．ダレの発生が無い素材形状
３４．．小径パンチ下面部  ３５．．カウンター上面凹部
３６．．メスダイス内のテーパー部２９とストレート部３０の繋ぎ小テーパー部
３７．．小径パンチのツバ部
３８．．小径パンチツバより小さい穴  ３９．．素材押し上げ用エジエクターピン
４０．．下部強力圧力体  ４１．．丸棒切断素材  ４２．．第１コイニング成形材
４３．．ダレ防止用土手凸部成形後素材  ４４．．中心穴明け後の素材
４５．．ハスバ歯車素材  ４６．．抜きダレ防止用凸部の土手部
４７．．カウンター凹部底  ４８．歯部パンチ内エジエクターピン
【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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