(57)【要約】本発明は、略円筒形の側壁部Ｎ１を有するカップ状の予備成形体Ｎと、形成対象の内歯に対応する外部プロファイル６を有するマンドレル５とを用いながら、送り込み動作時に前記円筒形の側壁部の外径を縮小することでマンドレル５の外部プロファイル６内に円筒壁部の原材料を流れ込ませる成形工具により内歯を有する部材、特に内歯車を製造するための装置及び方法に関する。本発明により、成形工具は、送り込み動作時に円筒壁部Ｎ１のしごき加工を行なう引抜きダイ１４として形成され、予備成形体Ｎには、しごき加工の間に、該予備成形体の円筒壁部Ｎ１内に軸線方向の圧縮応力を生成する二つの工具部材が作用する。本発明の方法により、引抜きダイを用いたしごき加工を行って外径を縮小させ、このしごき加工の間に、付加的に軸線方向の圧縮応力を前記予備成形体の円筒形の側壁部に加える。
2004512956.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略円筒形の側壁部（Ｎ１）を有するカップ状の予備成形体（Ｎ）と、形成対象の内歯に対応する外部プロファイル（６）を有するマンドレル（５）とを用いて内歯を有する部材、特に内歯車を製造するための装置であって、成形工具を有し、該成形工具が送り込み動作時に前記円筒形の側壁部の外径を縮小し、これにより前記円筒壁部の原材料が前記マンドレル（５）の外部プロファイル（６）内に流れ込むように構成されている装置において、
前記成形工具は、送り込み動作時に、前記円筒壁部（Ｎ１）のしごき加工を保証する引抜きダイ（１４）として形成され、前記予備成形体（Ｎ）には、前記しごき加工の間に、前記予備成形体の前記円筒壁部（Ｎ１）内に軸線方向の圧縮応力を生成する二つの工具部材が作用するように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、
前記予備成形体（Ｎ）の底部（Ｎ３）の下面に向けて、軸線方向に可動なカウンタホルダ（１２）としての第１の工具部材が設けられ、これにより、前記引抜きダイによる前記しごき加工の間に前記予備成形体（Ｎ）の前記底部（Ｎ３）の下面に対向保持力（Ｆ２）が作用するように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項２に記載の装置において、
前記カウンタホルダ（１２）は、前記底部（Ｎ３）の下面の方に向いた円形の押圧面を備え、概ね底部領域全体に作用するように設けられていることを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の装置において、
前記カウンタホルダ（１２）は、前記底部（Ｎ３）の下面の方に向いた環状の押圧面を備え、前記押圧面は、前記予備成形体（Ｎ）の前記円筒壁部（Ｎ１）の幅に合った大きさとされ、この幅に概ね真直ぐ揃えられており、前記予備成形体の前記底部の下面の縁部に作用するように設けられていることを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の装置において、
前記予備成形体（Ｎ）の前記円筒壁部（Ｎ３）の正面（Ｎ２）に向けて、軸線方向に可動な圧縮パンチ（９）としての第２の工具部材が設けられ、これにより、前記しごき加工の間に前記正面（Ｎ２）に力（Ｆ１）が作用するように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の装置において、
前記圧縮パンチ（９）は、前記しごき加工の間に、前記引抜きダイ（１４）を送る移動方向に、前記予備成形体（Ｎ）のしごきの長さに対応する軸線方向の移動分だけ軸線方向に可動とされていることを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項６に記載の装置において、
前記しごき加工の間になされる前記圧縮パンチ（９）の軸線方向の動きは、該圧縮パンチの対向保持力（Ｆ１）に応じて制御可能とされていることを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の装置において、
前記圧縮パンチ（１４）は、液圧ピストン（３）を介して軸線方向に可動に支持されていることを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の装置において、
ベッドプレート（１）とラム（Ｐ）とからなるプレス機に組み込まれるように構成され、前記ベッドプレート（１）には、マンドレル（４）が軸線方向に固定された状態で設けられ、該マンドレル（４）上には、前記圧縮パンチ（９）が液圧ピストンを介して軸線方向に移動自在に支持され、前記ラム（Ｐ）には、前記カウンタホルダ（１２）が圧力供給可能な状態で軸線方向に可動に設けられているとともに、前記引抜きダイ（１４）がフレーム固定された状態で設けられていることを特徴とする装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の装置において、
前記圧縮パンチ（９）は、円筒形の圧縮スリーブとして形成されていることを特徴とする装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の装置において、
前記マンドレル（５）の正面から前記圧縮パンチ（９）の押圧面までの、前記予備成形体（Ｎ）の長さに合わせられた距離は、スペーサリング（１０）によって調整可能とされていることを特徴とする装置。
【請求項１２】
請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の装置において、
前記マンドレル（５）は、前記部材（Ｎ）を放出させるために回転可能に支持されていることを特徴とする装置。
【請求項１３】
請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の装置において、
前記マンドレル（５）内に軸線方向に延びる突き出し具（７）が回転可能に支持されていることを特徴とする装置。
【請求項１４】
請求項１に記載の装置において、
前記部材の端部には、一方もしくは両方の側に材料オーバーフロー部が設けられていることを特徴とする装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の装置において、
前記カウンタホルダ（１２）内に材料オーバーフロー部（１２．２）が設けられていることを特徴とする装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の装置において、
内部に前記圧縮パンチ（９）が支持されるアダプタ（８）の中に材料オーバーフロー部が形成されていることを特徴とする装置。
【請求項１７】
内歯を有する部材、特に内歯車を製造するための方法であって、形成対象の内歯に対応する外部プロファイルを有するマンドレルによって、底部と略円筒形の側壁部とを有するカップ状の予備成形体を、該予備成形体の外径に関して縮小させ、これにより前記マンドレルの外部プロファイル内に前記円筒壁部の原材料を流れ込ませる方法において、
引抜きダイを用いてしごき加工することにより前記外径を縮小させ、前記しごき加工の間に、前記予備成形体の円筒形の側壁部にさらに軸線方向の圧縮応力を加えることを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の方法において、
前記円筒形の側壁部の領域に両側で作用する二つの工具部材を用いて前記軸線方向の圧縮応力を生成することを特徴とする方法。
【請求項１９】
請求項１７または請求項１８に記載の方法において、
前記しごき加工の間に、カウンタホルダとしての第１の工具部材によって対向保持力（Ｆ２）を前記底部に作用させるとともに、押圧マンドレルとしての第２の工具部材によって力（Ｆ１）を前記円筒形の側壁部の正面に働かせることを特徴とする方法。
【請求項２０】
請求項１７から請求項１９のいずれか１項に記載の方法において、
前記しごき加工の間に、前記引抜きダイを送る移動方向に、前記予備成形体のしごき長さに対応する軸線方向のストローク運動を前記圧縮パンチに行わせることを特徴とする方法。
【請求項２１】
請求項２０に記載の方法において、
前記しごき加工の間に行なわれる前記圧縮パンチの軸線方向のストローク運動を、該圧縮パンチの力（Ｆ２）に応じて制御することを特徴とする方法。
【請求項２２】
請求項１７から請求項２１のいずれか１項に記載の方法において、
前記カウンタホルダの対向保持力（Ｆ２）と、前記圧縮パンチの力（Ｆ１）とを相互に制御可能にして、これにより、全しごき工程の間、前記マンドレルの輪郭が完全に充填されるように半径方向の原材料の流れを保証することを特徴とする方法。
【請求項２３】
請求項１７から請求項２２のいずれか１項に記載の方法において、
前記しごき加工の終了後、調整のためにさらに高い軸線方向の圧力を前記部材に及ぼすことを特徴とする方法。
【請求項２４】
請求項１７から請求項２３のいずれか１項に記載の方法において、
前記しごき加工の間および／または前記調整圧力を加える間に、余分な原材料を材料オーバーフロー部に排出させることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、請求項１の前提部分おいて書き部に記載の、内歯を有する部材、特に内歯車を製造するための方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の内歯は、例えば、圧延によって形成される。この場合、独国特許出願公開第１９８３０８１７号明細書により、カップ状の予備成形体が、円錐ころにより、送り込み移動時に、形成対象の内歯の外部プロファイルを有する工具チャックに向けて押圧されて縮径される。このとき、予備成形体は、円錐ころに対して相対的に回転する。予備成形体の円筒壁部の原材料は、その際、工具チャックのプロフィール内に流れ込み、これによって部材の内側形状が形成される。
問題は、圧延時の曲げ加工による部材原材料への負荷と、そのために生じる内歯車製品の品質の低下にある。曲げ加工は、エネルギー損失につながる局所的な高いエネルギー供給に結びつく。工具チャックの高い負荷によって、転写成形された外歯車が頻繁に欠損する結果になる。
さらに、上記の方法による生産性は、装置がコスト高である割りには比較的低く、１分間あたりに３ないし４個しか製造できない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、エネルギーを節約しながら、内歯を有する部材、特に内歯車を製造するための方法及び装置であって、比較的簡単な構造上の装置構成でありながらも内歯の高い品質を維持して大幅な生産性の向上を保証する方法及び装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この課題は、請求項１および請求項１３の特徴によって解決される。内歯を有する部材、特に伝動装置の内歯車を製造するための装置は、形成対象の内歯に対応する外部プロファイルを有するマンドレルを備え、さらに、送り込み動作時にカップ状の予備成形体の外径を縮小する（縮径する）成形工具を備え、これによりマンドレルの外部プロファイル内に円筒壁部の原材料が流れ込むようになっている。本発明により、成形工具として引抜きダイが用いられる。この引抜きダイは、送り込み移動時に、円筒壁部のしごき加工を行なう。
【０００５】
予備成形体の底部の下面に向けて、軸線方向に可動なカウンタホルダが設けられ、これにより、しごき加工の間に前記予備成形体の底部の下面に対向保持力が作用するようになっている。ここで、カウンタホルダは、底部の下面の方に向いた円形の押圧面を備えて、この円形の押圧面が概ね底部領域全体に作用するように設けられてもよいし、あるいはリング状の押圧面を備えて、このリング状の押圧面が予備成形体の円筒壁部の幅にぴったり合わせられるとともにこの幅に概ね真直ぐ揃えられていて、予備成形体の底部の下面の縁部に作用するようになっていてもよい。
【０００６】
予備成形体の円筒形の側壁部の正面に向けて、軸線方向に可動な圧縮パンチが設けられ、これにより、しごき加工の間に前記正面に押圧力が作用するようになっている。圧縮パンチは、しごき加工の間、予備成形体のしごきの長さに対応する移動分だけ、引抜きダイを送る移動方向に向けて軸線方向に可動とされている。好ましいことに、しごき加工の間になされる圧縮パンチの軸線方向のストローク運動は、該圧縮パンチの押圧力に応じて制御可能とされている。そのために、圧縮パンチは、液圧ピストン（油圧ピストン）によって軸線方向に可動に支持されている。
【０００７】
上記装置は、好ましくも、ベッドプレートとラムとからなる油圧式のプレス機に組み込まれている。このとき、ベッドプレートには、マンドレルが軸線方向に固定された状態で設けられ、該マンドレル上には、圧縮パンチが液圧ピストンを介して軸線方向に移動自在に支持されている。ラムには、カウンタホルダが好ましくは液圧ピストンによって軸線方向に可動に設けられているとともに、引抜きダイが好ましくはフレーム固定された状態で設けられている。圧縮パンチは、円筒形の圧縮スリーブとして形成されていることが好ましい。予備成形体の長さに合わせられた、マンドレルの正面までの、圧縮パンチの押圧面の距離は、例えば、スペーサリングによって調整可能とされている。
はすば歯車を製造する場合のマンドレルは、部材が放出されるよう、回転可能に支持されている。
【０００８】
本発明の方法によれば、内歯を有する部材の製造は、形成対象の内歯に対応する外部プロファイルを有するマンドレルによって、底部と略円筒形の側壁部とを有するカップ状の予備成形体を、該予備成形体の外径に関して縮小させ、これにより前記マンドレルの外部プロファイル内に前記円筒壁部の原材料を流れ込ませることによって行なわれ、その際、本発明により、引抜きダイを用いてしごき加工することで外径を縮小させる。しごき加工の間に、予備成形体の円筒形の側壁部にさらに軸線方向の圧縮応力を加えることにより、マンドレルのプロファイル内への原材料の流れ込みが促進される。軸線方向の圧縮応力は、円筒壁部の正面に作用する圧縮パンチによって加えられることが好ましい。このとき、上記底部の下面には、底部領域の変形を防止するため、そして対向保持力を加えるために、カウンタホルダによって同時に作用が及ぼされる。カウンタホルダの対向保持力と圧縮パンチの力とは、マンドレルの輪郭を完全に埋めるための半径方向への原材料流れが、全しごき加工工程の間保証されるように相互に制御可能とされていなければならない。
圧縮パンチは、しごき加工の間、引抜きダイを送る移動方向に、予備成形体のしごき長さに対応する軸線方向のストローク運動を行う。このストローク運動は、圧縮パンチの押圧力に応じて制御される。
【０００９】
本発明により、通常のプレス機において、内歯が形成された部材を一層優れた品質でエネルギーを節約して製造することが初めて可能になる。このとき生産性は、圧延に比べて４倍から６倍に高めることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づき詳述する。
【００１１】
図１および図２には、プレス機内に組み込まれた装置の概略的な構成が示されている。ベッドプレート１上には、工具部材２が設けられている。この工具部材２は、第１の油圧ピストン３を備えている。この工具部材２には、軸線方向に動かないようにプランジャ４を介してマンドレル５が固定されている。このマンドレル５は、外部プロファイル６を有している。プランジャ４の内部およびマンドレル５の内部の中心には、突き出し具７が延在している。油圧ピストン３には、圧縮スリーブとして形成された圧縮パンチ９がアダプタ８を介して軸線方向に支持されている。圧縮パンチ９の軸線方向位置は、アダプタ８と圧縮パンチ９との間に挿入可能とされたスペーサ部材１０によって変更することができる。工具部材上部１１は、ラムＰ上に設けられ、カウンタホルダ１２を備えている。このカウンタホルダは、第２の油圧ピストン１３を介して軸線方向に調整可能とされている。ラム上には、さらに、引抜きダイ１４がアダプタ１５を介してフレーム固定された状態で取り付けられている。
【００１２】
図１に示すように、円筒形の縁部Ｎ１を有するカップ状の予備成形体Ｎを下に向けてマンドレル５上に載置し、これにより、正面Ｎ２が圧縮パンチ９の方に、そして底部Ｎ３の下面がカウンタホルダ１２の方に向くようにした。本発明の方法により、油圧ピストン１３によって、カウンタホルダ１２が底部Ｎ３の下面に当接するまで該カウンタホルダ１２を工具下部に向けて動かす。
【００１３】
ラムＰにフレーム固定された状態で設けられた引抜きダイ１４は、前進ストロークにおいてラムＰとともにベッドプレート１の方に移動し、同時に第１の油圧ピストン３に圧力が供給され、予備成形体Ｎの正面Ｎ２に向けて圧縮パンチ９を力Ｆ１で押圧する（図２）。同時に、カウンタホルダ１２は、対向保持力Ｆ２をカップの底部に及ぼす。しごき加工時には、圧縮パンチ９は、予備成形体Ｎのしごきに対応して、引抜きダイ１４の前進ストロークの方向へ移動し、このとき、壁部１２に作用する圧力がこれらの力Ｆ１及びＦ２によって維持される。このとき部材壁部Ｎ２内で生成される圧縮応力によって、原材料の流れが促され、その結果、材料が確実にマンドレル５のプロファイル６内に流れ込むようになる。こうして、優れた内歯の品質が保証される。しごき加工の終了後、工具上部１１は上方に動き、マンドレル５の突き出し具７によって部材が解放される。なお、はすば歯車において、前記突き出し具は回転可能に支持されている。
【００１４】
余分な材料を排出させ、それによって部材への過負荷を防止するために、図３及び図４に示すように、カウンタホルダ１２内に材料オーバーフロー部１２．２を設けることができる。これに加えて、カウンタホルダ１２は、部材Ｎの方に向いた押圧部１２．１を備え、この押圧部が同じように部材Ｎに向かって縮径し、これによって、該押圧部１２．１とアダプタ１５との間に隙間が生じて、この隙間の中に材料が流れることができるようになっており、この隙間がちょうど材料オーバーフロー部１２．２として機能するようになっている。
【００１５】
図５に示すように、図３及び図４において設けられた材料オーバーフロー部１２．２に加えて、さらに他の材料オーバーフロー部１２．３が円筒形の壁部の端部に設けられていてもよい。このオーバーフロー部には、押圧マンドレル９の外径と引抜きダイ１４との間の隙間を用いることができる。
【００１６】
さらに好ましいのは、成形工程終了時に、内歯の一層高い精度と一層優れた充填度とを実現するために、調整ないし修整のためのさらに高い軸線方向の圧力が加えられる場合である。このとき、場合によっては余分となるかもしれない材料は、上述のように排出することができる。成形工程終了時には、シリンダ３．１内を導かれるピストン３は、このピストンのとり得る最低位置にある。この時点で、より高い圧力は、例えば、外周側にネジＧを備えかつ該ネジを介してネジリングＧ１に接続されている中間部Ｚによって圧縮パンチ９が支えられ、前記ネジリングＧ１がさらにまた円筒部３．１、従って工具下部２を介してベッドプレート１上で支えられていることによって加えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】しごき加工前における、予備成形体がはめ込まれた状態の装置を示す図である。
【図２】しごき加工時の装置を示す図である。
【図３】しごき加工前における、カウンタホルダ内の材料オーバーフロー部を有する、予備成形体がはめ込まれた状態の装置を示す図である。
【図４】しごき加工時の図３の装置を示す図である。
【図５】しごき加工終了後における、部材の円筒形縁部の端部に付加的な材料オーバーフロー部及び付加的な調整圧力部を有する装置を示す図である。
【符号の説明】
１・・・ベッドプレート
２・・・工具部材
３，１３・・・油圧ピストン（液圧ピストン）
４・・・プランジャ（マンドレル）
５・・・マンドレル
６・・・外部プロファイル
７・・・突き出し具
８・・・アダプタ
９・・・圧縮パンチ
１０・・・スペーサ部材
１１・・・工具部材上部
１２・・・カウンタホルダ
１２．１・・・押圧部
１２．２，１２．３・・・材料オーバーフロー部
１４・・・引抜きダイ
１５・・・アダプタ
Ｆ１・・・力
Ｆ２・・・対向保持力
Ｎ・・・しごき加工前の予備成形体（しごき加工後の部材）
Ｎ１・・・円筒形の側壁部（円筒壁部）
Ｎ２・・・正面
Ｎ３・・・底部
Ｐ・・・ラム
【国際公開パンフレット】
2004512956.tif 000003
2004512956.tif 000004
2004512956.tif 000005
2004512956.tif 000006
2004512956.tif 000007
2004512956.tif 000008
2004512956.tif 000009
2004512956.tif 000010
2004512956.tif 000011
2004512956.tif 000012
2004512956.tif 000013
2004512956.tif 000014
2004512956.tif 000015
2004512956.tif 000016
2004512956.tif 000017
2004512956.tif 000018
2004512956.tif 000019
2004512956.tif 000020
2004512956.tif 000021
2004512956.tif 000022
2004512956.tif 000023
2004512956.tif 000024
2004512956.tif 000025
【国際調査報告】
2004512956.tif 000026
2004512956.tif 000027
2004512956.tif 000028
2004512956.tif 000029
2004512956.tif 000030
2004512956.tif 000031