(57)【要約】【課題】カップ状歯車を、短時間の加工によって、しかも、小さな成形力によって製造することができるカップ状歯車の製造方法及び製造装置、並びに、このような製造方法及び製造装置に好適に使用できる外歯成形ローラーを提供する。【解決手段】外周面に内歯成形型２０ａを有するマンドレル２０に、カップ状に形成されたワーク２を外嵌し、該ワーク２を前記マンドレル２０と共に回転させ、外周面に外歯成形型３０ａを有する外歯成形ローラー３０を、前記外歯成形型３０ａが前記内歯成形型２０ａと同調するように回転させると共にマンドレル２０の軸方向に移動させ、前記マンドレル２０と前記外歯成形ローラー３０とで前記ワーク２を押圧変形させて、ワーク２の内周面と外周面とに夫々内歯と外歯とを成形する。【選択図】図３
2005254255.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に内歯成形型を有するマンドレルに、カップ状に形成されたワークを外嵌し、
該ワークを前記マンドレルと共に回転させ、
外周面に外歯成形型を有する外歯成形ローラーを、前記外歯成形型が前記内歯成形型と同調するように回転させると共にマンドレルの軸方向に移動させ、
前記マンドレルと前記外歯成形ローラーとで前記ワークを押圧変形させて、ワークの内周面と外周面とに夫々内歯と外歯とを成形することを特徴とするカップ状歯車の製造方法。
【請求項２】
板状の素材を前記マンドレルに載置し、該素材を外形加工ローラによってマンドレルの外形に倣って押圧変形させることで、前記ワークを形成すると共にマンドレルに外嵌された状態とすることを特徴とする請求項１に記載のカップ状歯車の製造方法。
【請求項３】
外周面に内歯成形型を有し、カップ状に形成されたワークが外嵌されると共に回転駆動されるマンドレルと、
外周面に外歯成形型を有し、該外歯成形型と前記内歯成形型とが同調するように回転駆動されると共に前記マンドレルの軸方向に移動駆動され、マンドレルとでワークを押圧変形させることで該ワークの内周面と外周面とに夫々内歯と外歯とを成形する外歯成形ローラーと
を備える特徴とするカップ状歯車の製造装置。
【請求項４】
前記マンドレルを回転駆動するマンドレル用駆動モーターと、
前記外歯成形ローラーを回転駆動する外歯成形ローラー用駆動モーターと、
前記外歯成形型と前記内歯成形型とが同調するように、前記マンドレル用駆動モーターと前記外歯成形ローラー用駆動モーターとを電気的に制御する制御装置と
を備えることを特徴とする請求項３に記載のカップ状歯車の製造装置。
【請求項５】
前記マンドレルと前記外歯成形ローラーとの相互の回転を機構的に連動させる連動機構を備えることを特徴とする請求項３に記載のカップ状歯車の製造装置。
【請求項６】
前記マンドレル側に設けられたマンドレル側連動機構と、
該マンドレル側連動機構とは別個に前記外歯成形ローラー側に設けられ、ワークの加工開始前の段階にて前記マンドレル側連動機構に連結されて、ワークの加工中に前記マンドレルと前記外歯成形ローラーとの相互の回転を機構的に連動させる外歯形成ローラー側連動機構と、
前記マンドレルを回転駆動するマンドレル用駆動モーターと、
前記外歯成形ローラーを回転駆動する外歯成形ローラー用駆動モーターと、
前記マンドレル側連動機構と前記外歯形成ローラー側連動機構とが連結される前の段階にてマンドレル側連動機構と外歯形成ローラー側連動機構とが同調するように、前記マンドレル用駆動モーターと前記外歯成形ローラー用駆動モーターとを電気的に制御する制御装置と
を備えることを特徴とする請求項３に記載のカップ状歯車の製造装置。
【請求項７】
外周面に外歯成形型を有し、カップ状に形成されたワークに対して回転しつつワークの軸方向に移動して、前記外歯成形型によってワークを押圧変形させて該ワークの外周面に外歯を成形する外歯成形ローラーであって、
加工開始時にてワークに接触する部位に、ワークに食付く食付き部を備えることを特徴とする外歯成形ローラー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カップ状歯車の製造方法及び製造装置、並びに、外歯成形ローラーに関するものであり、詳しくは、カップ状に形成されたワークを押圧変形させることで、内周面と外周面とに夫々内歯と外歯とを有するカップ状歯車を製造する製造方法及び製造装置、並びに、その製造方法や製造装置等に使用される外歯成形ローラーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
カップ状に形成されたワークを押圧変形させることによって内周面と外周面とに夫々内歯と外歯とが成形されてなるカップ状歯車がある。なお、このようなカップ状歯車は、内歯及び外歯の双方が歯車として使用されるものばかりではなく、内歯或いは外歯の一方が歯車として使用されるものもある。例えば、内向きの歯をもつ内歯歯車或いは外向きの歯をもつ外歯歯車として使用されるものではあるが、材料の削減や重量の低減のために、薄板状の素材を押圧変形して歯車全体を形成しようとすると、内歯或いは外歯の成形に伴い、必然的に、この内歯或いは外歯と反転した形状の外歯或いは内歯が成形されることから、全体として内歯及び外歯を備えるものとなるからである。
【０００３】
ところで、このようなカップ状歯車の製造方法としては、以下の２つの方法を代表的に例示することができる。
【０００４】
（１）内歯を成形するための内歯成形型を有するマンドレルにカップ状のワークを外嵌し、外歯の歯溝を成形する歯溝成形ローラーにてワークの外周面を衝打しつつ、この歯溝成形ローラーをワークの軸方向に移動させて、外歯の歯溝を一づつ、換言すれば、内歯を一歯づつ成形する方法（下記「特許文献１」参照）。
【０００５】
（２）内歯を成形するための内歯成形型を有するマンドレルにカップ状のワークを外嵌してマンドレルを回転させ、外歯を成形するための外歯成形型を有する外歯成形ローラーを、回転させつつワークの径方向に移動させてワークに押し付る所謂「転造」によって、ワークの内周面と外周面とに夫々内歯と外歯とを成形する方法（下記「特許文献２」参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開平６−１２６３７３号公報
【特許文献２】特開２００１−５８２３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記（１）の製造方法では、内歯を一歯づつ成形しなければならないため、歯数の多い歯車を製造する場合には、加工時間が長くなる、といった問題を生じる。一方、上記（２）の製造方法は、転造成形であるため、短時間で歯車を成形することができるものの、カップ状に形成されたワークの周面全体を一気に押圧変形させる方法であるが故に、大きな成形力を必要とし、大型の製造装置を用いなければならない、といった問題を生じる。
【０００８】
本発明は、上記実状を鑑みてなされたものであり、カップ状歯車を、短時間の加工によって、しかも、小さな成形力によって製造することができるカップ状歯車の製造方法及び製造装置の提供、並びに、このような製造方法及び製造装置に好適に使用できる外歯成形ローラーの提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために本発明の採った主要な手段は、まず、製造方法としては、
「外周面に内歯成形型を有するマンドレルに、カップ状に形成されたワークを外嵌し、
該ワークを前記マンドレルと共に回転させ、
外周面に外歯成形型を有する外歯成形ローラーを、前記外歯成形型が前記内歯成形型と同調するように回転させると共にマンドレルの軸方向に移動させ、
前記マンドレルと前記外歯成形ローラーとで前記ワークを押圧変形させて、ワークの内周面と外周面とに夫々内歯と外歯とを成形することを特徴とするカップ状歯車の製造方法」
である。
【００１０】
次に、製造装置としては、
「外周面に内歯成形型を有し、カップ状に形成されたワークが外嵌されると共に回転駆動されるマンドレルと、
外周面に外歯成形型を有し、該外歯成形型と前記内歯成形型とが同調するように回転駆動されると共に前記マンドレルの軸方向に移動駆動され、マンドレルとでワークを押圧変形させることで該ワークの内周面と外周面とに夫々内歯と外歯とを成形する外歯成形ローラーと
を備える特徴とするカップ状歯車の製造装置」
である。
【００１１】
上記構成の製造方法及び製造装置では、まず、回転するマンドレルと回転する外歯成形ローラーとでワークを押圧変形させるため、内歯を一歯づつ成形する場合に比して、短時間で、ワークの内周面と外周面とに夫々内歯と外歯とを成形することが可能となる。次に、外歯成形ローラーを、回転させると共にマンドレルの軸方向に移動させ、これにより、ワークを押圧変形させるため、ワークを一度に押圧変形させる量は少なく、ワークの周面全体を一気に押圧変形させる場合に比して、必要な成形力は小さくてすむ。従って、この製造方法及び製造装置によれば、カップ状歯車を、短時間の加工によって、しかも、小さな成形力によって製造することができる。
【００１２】
上述の製造方法において、
「板状の素材を前記マンドレルに載置し、該素材を外形加工ローラによってマンドレルの外形に倣って押圧変形させることで、前記ワークを形成すると共にマンドレルに外嵌された状態とすることを特徴とするカップ状歯車の製造方法」
としてもよい。
【００１３】
このような製造方法によれば、一連の工程によって、板状の素材から、カップ状のワークを経てカップ状歯車を成形することができる。なお、外形加工ローラによって素材を押圧変形させた時点で、素材の肉が内歯成形型に全く流入していなければ、ワークの内周面は平滑な状態のままである。一方、素材の肉をマンドレルの内歯成形型に僅かに流入させれば、ワークの内周面に、未完成ながら、内歯を成形することができ、素材の肉をマンドレルの内歯成形型に完全に流入させれば、ワークの内周面に、内歯成形型に倣った内歯を完成させることできる。ここで、ワークの内周面に既に内歯が形成されている態様では、上述の製造方法において、外歯成形ローラーによって、ワークの外周面のみが押圧変形されて、ワークの外周面に外歯が成形されることになる。また、このような態様では、内歯が成形された後に外歯が成形されるため、成形精度を向上させることができる。
【００１４】
上述の製造装置において、
「前記マンドレルを回転駆動するマンドレル用駆動モーターと、
前記外歯成形ローラーを回転駆動する外歯成形ローラー用駆動モーターと、
前記外歯成形型と前記内歯成形型とが同調するように、前記マンドレル用駆動モーターと前記外歯成形ローラー用駆動モーターとを電気的に制御する制御装置と
を備えることを特徴とするカップ状歯車の製造装置」
としてもよい。
【００１５】
マンドレルと外歯形成ローラーとを、内歯成形型と外歯成形型とが同調するように回転させる手段としては、種々の手段を採用することができるのであるが、上記構成の製造装置では、マンドレル用駆動モーターと、外歯成形ローラー用駆動モーターと、マンドレル用駆動モーター及び外歯成形ローラー用駆動モーターを電気的に制御する制御装置とを備える手段を採用する。このような手段を採用することで、制御装置による電気的な制御といった簡便な手法によって、マンドレルと外歯形成ローラーとの回転状態を制御して、内歯成形型と外歯成形型とを確実に同調させることができる。また、製造するカップ状歯車の種類の伴い、マンドレルと外歯形成ローラーとを変更した場合であっても、マンドレルと外歯形成ローラーとの双方の回転状態を制御装置によって変更することが容易であり、このことから、製造装置としての汎用性を向上させることもできる。
【００１６】
また、上述した製造装置において、
「前記マンドレルと前記外歯成形ローラーとの相互の回転を機構的に連動させる連動機構を備えることを特徴とするカップ状歯車の製造装置」
としてもよい。
【００１７】
ここで、連動機構としては、ギア、チェーン、タイミングベルト、各種リンク等の適宜の機器を用いて一方の部材の回転駆動力を他方の部材に伝達する適宜の駆動伝達装置を採用することができる。
【００１８】
上記構成の製造装置では、内歯成形型と外歯成形型とを同調させるための手段として、マンドレルと外歯成形ローラーとの相互の回転を機構的に連動させる連動機構を採用するため、内歯成形型と外歯成形型とを確実に同調させることができる。
【００１９】
さらに、上述した製造装置において、
「前記マンドレル側に設けられたマンドレル側連動機構と、
該マンドレル側連動機構とは別個に前記外歯成形ローラー側に設けられ、ワークの加工開始前の段階にて前記マンドレル側連動機構に連結されて、ワークの加工中に前記マンドレルと前記外歯成形ローラーとの相互の回転を機構的に連動させる外歯形成ローラー側連動機構と、
前記マンドレルを回転駆動するマンドレル用駆動モーターと、
前記外歯成形ローラーを回転駆動する外歯成形ローラー用駆動モーターと、
前記マンドレル側連動機構と前記外歯形成ローラー側連動機構とが連結される前の段階にてマンドレル側連動機構と外歯形成ローラー側連動機構とが同調するように、前記マンドレル用駆動モーターと前記外歯成形ローラー用駆動モーターとを電気的に制御する制御装置と
を備えることを特徴とするカップ状歯車の製造装置」
としてもよい。
【００２０】
マンドレルと外歯成形ローラーとの回転状態を、夫々を回転駆動させるモーターによって制御することは、簡便であるが、マンドレルと外歯成形ローラーとによってワークを押圧変形させる加工においては、マンドレルや外歯成形ローラーに大きな応力が加わるため、マンドレルの回転と外歯成形ローラーの回転とに、モーターの制御だけでは吸収できないズレが生じる虞がある。特に、加工開始時には、マンドレルや外歯成形ローラーに瞬間的に多大な応力が加わるため、マンドレルの回転と外歯成形ローラーの回転とに大きなズレが生じ易い。このため、寸法精度が良好な高品質のカップ状歯車を製造できない虞がある。
【００２１】
一方、マンドレルの回転と外歯成形ローラーの回転とを、機構的に連動させることで、マンドレルと外歯成形ローラーとを確実に同調させることはできる。しかしながら、この場合には、次のような問題を生じる。すなわち、マンドレルと外歯成形ローラーとは、適宜の移動駆動手段によって、相対的に移動駆動されるため、マンドレルと外歯成形ローラーとの相対的な位置の変化に拘わらず、常に、夫々の回転を連動させようとすると、この連動を実現するための構造が複雑で大掛かりとなり、装置全体が複雑化及び大型化してしまう。
【００２２】
そこで、上記構成では、マンドレル側にマンドレル側連動機構を設け、外歯成形ローラー側に、マンドレル側連動機構とは別個の外歯形成ローラー側連動機構を設け、マンドレル側連動機構と外歯形成ローラー側連動機構とを、ワークの加工開始前の段階にて連結して、ワークの加工中にマンドレルと外歯成形ローラーとの相互の回転を機構的に連動させることとする。これにより、ワークの加工中において、マンドレルと外歯成形ローラーとを機構的に確実に同調させることができる。また、マンドレル側連動機構と外歯形成ローラー側連動機構とは個別に設けられているため、マンドレルと外歯成形ローラーとの相対的な位置の変化に拘わらず、常に、夫々の回転を連動させる構造のような複雑で大掛かりな構造を必要とせず、装置全体が無用に複雑化及び大型化してしまうこともない。
【００２３】
しかも、マンドレル側連動機構と外歯形成ローラー側連動機構とは、ワークの加工開始前の段階にて連結されるのであるが、この連結に際しては、マンドレルを回転駆動するマンドレル用駆動モーターと、外歯成形ローラーを回転駆動する外歯成形ローラー用駆動モーターとを電気的に制御する制御装置によって、マンドレル側連動機構と外歯形成ローラー側連動機構とが同調するように制御される。従って、マンドレル側連動機構と外歯形成ローラー側連動機構とを、円滑に連結することができ、装置全体を良好に作動させることができる。
【００２４】
外歯成形ローラーとしては、
「外周面に外歯成形型を有し、カップ状に形成されたワークに対して回転しつつワークの軸方向に移動して、前記外歯成形型によってワークを押圧変形させて該ワークの外周面に外歯を成形する外歯成形ローラーであって、
加工開始時にてワークに接触する部位に、ワークに食付く食付き部を備えることを特徴とする外歯成形ローラー」
である。
【００２５】
外歯成形ローラーによってワークを押圧変形させる際において、外歯成形ローラーがワークに接触し始める加工開始初期の段階では、外歯成形ローラーの外歯成形型がワークに十分に食い付いておらず、ワークと外歯成形ローラーとの間に滑りが生じてしまう場合がある。このように滑りが生じると、ワークの外周面の正確な部位に外歯が成形されず、加工精度が低下する虞がある。特に、上述した製造方法や製造装置に用いられる外歯成形ローラーのように、ワークの軸方向に移動駆動される外歯成形ローラーでは、加工開始時にワークの外周面に対してズレが生じていると、そのズレが修正されないまま、外歯成形ローラーがワークの軸方向に移動して、外歯の成形加工を進行させてしまう。なお、たとえ、電気的な制御や機構的な連動によって外歯成形ローラーの回転をワークの回転に同調させたとしても、高負荷によるモーターの回転遅れ等によって、電気的な制御では吸収できない滑りや、ギアのバックラッシュ等による位相ズレが発生することがある。
【００２６】
これに対して、上記構成の外歯成形ローラーでは、加工開始時にてワークに接触する部位に、ワークに食付く食付き部を備えるため、加工開始初期の段階にて、ワークと外歯成形ローラーとの間に滑りが生じ難くなる。よって、この外歯成形ローラーによれば、ワークの外周面の正確な部位に外歯を成形することができ、加工精度を向上させることができる。
【００２７】
なお、食付き部は、ワークとの間に滑りが生じ難くなるように、ワークとの接触抵抗を増大させるものであればよく、具体的な形態として、突条、突起、凹凸、ローレット目、ヤスリ目等を例示することができる。
【発明の効果】
【００２８】
上述の通り、本発明によれば、カップ状歯車を、短時間の加工によって、しかも、小さな成形力によって製造することができるカップ状歯車の製造方法及び製造装置を提供することができ、また、このような製造方法及び製造装置に好適に使用できる外歯成形ローラーを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
次に、本発明に係るカップ状歯車の製造方法及び製造装置、並びに、外歯成形ローラーの実施形態の一例を、図面に従って詳細に説明する。
【００３０】
図１に、カップ状歯車の製造装置１００の一例を示す。この製造装置１００は、カップ状のワーク２を後述するマンドレル２０に外嵌すると共に回転させ、マンドレル２０と後述する外歯成形ローラー３０とでワーク２を押圧変形させて、ワーク２の内周面と外周面とに夫々内歯と外歯とを成形して、カップ状歯車を製造するものである。なお、本例の製造装置１００は、平板の円盤状の素材を、カップ状の外形に成形加工する外形加工装置（図示省略）をも備えるものであり、素材の外形加工終了後において、カップ状に形成されたワーク２が、マンドレル２０に外嵌された状態となるものである。
【００３１】
この製造装置１００は、装置の基台を構成するフレーム（図示省略）に回転自在に支持された主軸１０を備えており、この主軸１０には、ワーク２の内周面に内歯を成形するための内歯成形型２０ａが外周面に設けられたマンドレル２０が、交換可能に装着されている。また、主軸１０は、タイミングベルト１４、中間プーリー１３等を用いて構成された駆動伝達装置を介して、主軸用駆動モーター１２により回転駆動されるものである。ここで、主軸１０が回転すると、当然、主軸１０に装着されたマンドレル２０も回転する。よって、主軸用駆動モーター１２は、マンドレル２０を回転駆動するマンドレル用駆動モーターでもある。なお、主軸用駆動モータ１２としては、回転数や回転角度を高精度に制御することのできるサーボモーターが用いられており、この主軸用駆動モーター１２は、制御装置４０に接続され、この制御装置４０によって駆動が制御される。
【００３２】
一方、フレームには、ワーク２の外周面に外歯を成形するための外歯成形型３０ａが外周面に設けられた外歯成形ローラー３０が、主軸１０に対して、主軸１０の軸方向及び径方向に移動自在に支持されている。この外歯成形ローラー３０は、制御装置４０に接続されてこの制御装置４０によって駆動が制御される移動駆動装置（図示省略）により、主軸に対して移動駆動されるものである。ここで、移動駆動装置としては、流体圧シリンダーや送りネジ機構等の適宜の機器により構成された装置を用いることができる。
【００３３】
また、外歯成形ローラー３０は、外歯成形ローラー用駆動モーター３２によって回転駆動されるものでもある。ここで、外歯成形ローラー用駆動モーター３２としては、回転数や回転角度を高精度に制御することのできるサーボモーターが用いられている。そして、この外歯成形ローラー用駆動モータ３２は、制御装置４０に接続されており、この制御装置４０によって駆動が制御される。なお、外歯成形ローラー用駆動モーター３２と外歯成形ローラー３０との間には、減速ギア等の適宜の駆動伝達装置（図示省略）が介在されており、小出力の外歯成形ローラー用駆動モーター３２によっても、外歯成形ローラー３０の十分な回転駆動力を得ることができる。
【００３４】
ところで、主軸１０と外歯成形ローラー３０とは、個別に回転駆動可能なものであるが、マンドレル２０と外歯成形ローラー３０とによってワーク２を押圧変形させて、ワーク２の周面に内歯及び外歯を成形加工する間においては、主軸１０の回転駆動力が外歯成形ローラー３０に伝達され、主軸１０と外歯成形ローラ−３０とが連動し、これにより、マンドレル２０の内歯成形型２０ａと外歯成形ローラー３０の外歯成形型３０ａとが同調して回転する。具体的に、主軸１０におけるマンドレル２０の下方の部位には、主軸側ギア１１が装着されており、外歯成形ローラー３０の下端には、外歯成形ローラー側ギア３１が取付けられている。主軸１０へのワークの着脱時等においては、主軸１０から外歯成形ローラー３０が大きく離間し、主軸側ギア１１と外歯成形ローラー側ギア３１とが噛合しない状態となるのであるが、ワーク２の加工開始に伴って、主軸１０に外歯成形ローラー３０が接近すると、加工開始前の段階にて、主軸側ギア１１と外歯成形ローラー側ギア３１とが噛合する。これにより、主軸１０に連動して外歯成形ローラー３０が回転する。また、主軸側ギア１１と外歯成形ローラー側ギア３１との噛合後は、マンドレル２０の内歯成形型２０ａと外歯成形ローラー３０の外歯成形型３０ａとが同調したままで維持される。
【００３５】
このような主軸側ギア１１及び外歯成形ローラー側ギア３１を用いたギア機構は、マンドレル２０の回転と外歯成形ローラー３０の回転とを連動させる連動機構の一具体例を示すものである。また、上記主軸側ギア１１は、マンドレル側連動機構の一具体例を示すものであり、上記外歯成形ローラー側ギア３１は、外歯成形ローラー側連動機構の一具体例を示すものでもある。なお、マンドレル側連動機構や外歯成形ローラー側連動機構としては、夫々、単一のギアにより構成されたものに限らず、複数のギアを用いたギア機構であってもよく、また、ギア機構に限らず、各種リンクやチェーン等を用いた他の適宜構造の駆動伝達機構であってもよい。
【００３６】
本例では、主軸１０がフレームに移動不能に固定されており、この主軸１０から高出力の回転駆動力が得られる構造となっている。よって、主軸用駆動モーター１２として、インバーターモーターを採用することは好適である。この場合、図１において、２点鎖線で示すように、例えば、中間プーリー１３に、回転数や回転角度を正確に割り出すことができるエンコーダー等の検出装置１５を設け、この検出装置１５を制御装置４０に接続して、検出装置１５からの情報に基づいて主軸用駆動モーター１２を制御するようにしてもよい。なお、検出装置１５を設ける部位としては、中間プーリー１３に限らず、主軸用駆動モーター１２自体の軸や主軸１０等の他の部位であってもよい。
【００３７】
次に、本例の製造装置１００の作動態様を、カップ状歯車の製造方法と共に、以下に説明する。なお、本例の製造装置１００は、上述した通り、平板の円盤状の素材を、カップ状の外形に成形加工する外形加工装置を備えるものであり、まず、この外形加工装置による素材の成形加工から説明する。
【００３８】
図２に示すように、鋼板を打ち抜くことで平板の円盤状に形成された素材１を、主軸１０のマンドレル２０の上面に載置し（ａ）、主軸１０上方の押え部材１６を下降させ、マンドレル２０と押え部材１６とで、素材１を挟持固定する（ｂ）。次に、主軸１０を回転させ、これに伴い素材１を回転させると共に、外形加工装置の外形加工ローラー５０によって、マンドレル２０の外形に倣って、素材１を押圧変形させ（ｃ）、平板状の素材１から、カップ状の外観を呈するワーク２を成形する（ｄ）。ここで、このようにカップ状に成形されたワーク２は、上端側に円盤状のフランジ部２ａと、このフランジ部２ａの下方に延出する筒状部２ｂとを有する形状となる。また、ワーク２は、素材１の成形加工の終了時点にて、マンドレル２０に外嵌された状態となる。さらに、本例では、外形加工ローラー５０によって素材１を押圧変形させてワーク２を成形した時点で、ワーク２の筒状部２ｂの内面に、完成した内歯が成形されている。
【００３９】
なお、詳細は省略するが、外形加工ローラー５０は、フレームに移動自在に支持されたものであり、制御装置４０によって駆動が制御される駆動装置（図示省略）によって移動駆動されるものである。また、外形加工ローラー５０は、フレームに移動自在に支持された台座部（図示省略）に回転自在に支持されており、主軸１０に伴って回転する素材１に倣って回転し、素材１を円滑にカップ状に押圧変形するものである。さらに、本例の外形加工装置では、例えば二つ等、複数の外形加工ローラー５０を備えており、素材１は、カップ状のワーク２となるまでに、複数の外形加工ローラー５０によって複数回の押圧変形加工がなされる。
【００４０】
次に、図３に示すように、カップ状に形成され、マンドレル２０に外嵌された状態のワーク２の周面である筒状部２ｂに、マンドレル２０と外歯成形ローラ３０とによって、内歯と同位相に外歯を成形加工する。この成形加工では、まず、素材１の成形加工時に邪魔にならないように、主軸１０から十分に離間された部位に位置していた外歯成形ローラー３０を、主軸１０、すなわちワーク２に接近させる（ａ）。この時、主軸１０は、回転駆動されており、マンドレル２０及びワーク２も回転したままの状態であるため、主軸１０の回転状態を制御装置４０によって監視すると共に、この監視結果をフィードバックさせ、マンドレル２０の内歯成形型２０ａに外歯成形型３０ａが同調するように、外歯成形ローラー３０を回転させる。また、この状態では、主軸側ギア１１と外歯成形ローラー側ギア３１とは、相互に連結されておらず、主軸１０と外歯成形ローラー３０とは、夫々、連動せず、独立して回転可能な状態となっている。
【００４１】
次に、外歯成形ローラー３０を主軸１０に対して下降させ、加工開始前の段階、すなわち、外歯成形ローラー３０がワーク２に接触する前の段階にて、主軸側ギア１１と外歯成形ローラー側ギア３１とを噛合させる。この時、主軸側ギア１１と外歯成形ローラー側ギア３１とが同調するように、主軸１０及び外歯成形ローラー３０の回転が制御されており、主軸側ギア１１と外歯成形ローラー側ギア３１とは、円滑に噛合する。
【００４２】
主軸側ギア１１と外歯成形ローラー側ギア３１とを噛合させた後、外歯成形ローラー３０を主軸１０に対してさらに下降させ、すなわち、外歯成形ローラー３０をマンドレル２０の軸方向に移動駆動させ、外歯成形ローラー３０によってワーク２を押圧して、マンドレル２０の内歯成形型２０ａと外歯成形ローラー３０の外歯成形型３０ａとで、ワーク２の周面を変形させる（ｂ）。この時、当然、マンドレル２０の内歯成形型２０ａと外歯成形ローラー３０の外歯成形型３０ａとは、同調したままの状態となっており、ワーク２の周面の正確な部位に、内歯と外歯とが成形され、寸法精度が良好な高品質のカップ状歯車３が形成される。なお、外歯成形ローラー３０は、加工中においても、外歯成形ローラー用駆動モーター３２により回転駆動されているのであるが、主軸側ギア１１と外歯成形ローラー側ギア３１とが噛合した後には、主軸１０に連動して回転するため、外歯成形ローラー用駆動モーター３２の作動を停止して、主軸１０の回転駆動力によって、外歯成形ローラー３０を回転させることとしてもよい。
【００４３】
ところで、加工開始時点においては、主軸側ギア１１と外歯成形ローラー側ギア３１との噛合によって外歯成形ローラー３０が主軸１０に連動して回転する状態で、ワーク２のフランジ部２ａに外歯成形ローラー３０が接触し始める。そして、外歯成形ローラー３０のワーク２に対する軸方向の移動に伴い、外歯成形型３０ａがワーク２の筒状部２ｂの外周面を押圧して、ワーク２の周面を押圧変形させるのであるが、外歯成形ローラー３０の先端側には、円錐台状のテーパー部３３が設けられており、加工初期段階では、このテーパー部３３が、フランジ部２ａと筒状部２ｂとの境界部分であるワーク２の角部に接触して、ワーク２の押圧変形を円滑に開始させる。なお、外歯成形ローラー３０のテーパー部３３は、円錐台状に限らず、Ｒ面や適宜曲率を組み合わせた曲面等の曲面状であってもよい。このようにテーパー部３３を設けることで、外歯成形型３０ａによってワーク２を押圧変形させる前の段階にて、ワーク２の肉を軸方向に良好に流動させることができる。
【００４４】
また、図４に示すように、外歯成形ローラー３０のテーパー部３３には、食付き部３４が設けられている。このため、加工初期段階にて、外歯成形ローラー３０とワーク２との間に滑りが生じ難く、外歯成形型３０ａがワーク２に対して正確に位置決めされた状態で加工が進行する。なお、本例では、食付き部３４の形態として、９０〜１５０°、より具体的には１００〜１２０°、さらに具体的には１１２°程度の鈍角の突状を採用しているが、これに限らず、鋭角の突条、突起、凹凸、ローレット目、ヤスリ目等、ワーク２との接触抵抗を増大させるものであればよい。
【００４５】
また、図５に示すように、食付き部３４をテーパー部３３に設けず、外歯成形型３０ａの端面に設けてもよい。この例では、外歯成形型３０ａの端面に円弧状に形成された食付き部３４が設けられている。さらに、外歯成形ローラー３０にテーパー部３３を設けない場合においても、外歯成形型３０ａの先端面等、ワーク２に接触し始める部位に、適宜形態の食付き部３４を設ければよい。
【００４６】
上述のように、マンドレル２０の内歯成形型２０ａと外歯成形ローラー３０の外歯成形型３０ａとが同調した状態で、外歯成形ローラー３０を回転させつつ、マンドレル２０の軸方向に移動させると、ワーク２は、その筒状部２ｂがマンドレル２０と外歯成形ローラー３０とによって押圧変形され、図６に示すように、マンドレル２０の内歯成形型２０ａに倣った内歯と同位相に、外周面に、外歯成形ローラー３０の外歯成形型３０ａに倣った外歯が成形されたカップ状歯車３となる。そして、詳細は省略するが、一連の加工の終了後には、外歯成形ローラー３０が主軸１０から大きく離間するように移動する。また、マンドレル２０に外嵌された状態のカップ状歯車３は、主軸１０の内部に組み付けられた押し出し装置（図示省略）の作動によって、主軸１０の上方に押し出されてマンドレル２０から離脱される。このように成形されたカップ状歯車３では、内歯が成形された後に外歯が成形されるので、成形精度に優れたものとなる。
【００４７】
以上、本発明に係るカップ状歯車の製造方法及び製造装置、並びに、外歯成形ローラーの一例を詳細に説明したが、本発明は、これに限らず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、適宜の変更が可能である。例えば、外歯成形ローラー３０は、回転しつつマンドレル２０の軸方向に移動して、マンドレル２０とでワーク２を押圧変形させるものであればよく、加工開始初期段階において、ワーク２に対して径方向から接近し、ワーク２の周面の一部、すなわちワーク２の筒状部２ｂの一部に接触し始めると共に、この筒状部２ｂの一部に内歯及び外歯を成形するようにワーク２の一部を径方向に押圧変形させた後、マンドレル２０の軸方向に移動して、ワーク２の筒状部２ｂの全長に渡って、内歯及び外歯を成形するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】カップ状歯車の製造装置の一例を示す概略図である。
【図２】素材をカップ状のワークに成形加工する工程を示す概略図である。
【図３】カップ状のワークからカップ状歯車を製造する工程を示す概略図である。
【図４】外歯成形ローラーの一例を示す斜視図である。
【図５】外歯成形ローラーの別例を示す斜視図である。
【図６】マンドレルと外歯成形ローラーとによってカップ状歯車を成形した状態を示す断面平面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１      素材
２      ワーク
２ａ    フランジ部
２ｂ    筒状部
３      カップ状歯車
１０    主軸
１１    主軸側ギア（連動機構、マンドレル側連動機構）
１２    主軸用駆動モーター（マンドレル用駆動モーター）
１３    中間プーリー
１４    タイミングベルト
１５    検出装置
１６    押え部材
２０    マンドレル
２０ａ  内歯成形型
３０    外歯成形ローラー
３０ａ  外歯成形型
３１    外歯成形ローラー側ギア（連動機構、外歯成形ローラー側連動機構）
３２    外歯成形ローラー用駆動モーター
３３    テーパー部
３４    食付き部
４０    制御装置
５０    外形加工ローラー
【図１】
2005254255.tif 000003
【図２】
2005254255.tif 000004
【図３】
2005254255.tif 000005
【図４】
2005254255.tif 000006
【図５】
2005254255.tif 000007
【図６】
2005254255.tif 000008