(57)【要約】【課題】小型かつ簡素なサイジング装置で外歯斜歯歯車の総形サイジングを実施して焼結外歯斜歯歯車のＯ．Ｂ．Ｄや歯車精度を向上させられるようにすることを課題とする。【解決手段】焼結外歯斜歯歯車２１をダイ１に設けたガイド孔２に位置合わせして挿入する行程、その外歯斜歯歯車２１を上パンチ４で加圧し、上パンチ４と一緒に外歯のリードに合わせて回転させながらダイの成形孔３に押し込む行程、成形孔３に押し込んだ外歯斜歯歯車２１を上パンチ４と下パンチ５により所定の圧力で軸方向に加圧する行程、上パンチ４を回転上昇させてダイ１から引き抜く行程、下パンチ５で外歯斜歯歯車２１を回転させながら突き上げてダイ１から抜き出す行程を経て、成形孔３に設けた成形用のねじれた歯溝３ａで歯車の外歯２２をしごいて矯正するようにした。【選択図】図１
2007077434.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼結して製造された外歯斜歯歯車を、定位置固定のダイと、対向配置された上パンチおよび下パンチと、定位置に保持されるコアロッドを使用して、
外歯斜歯歯車をダイの成形孔の入り口に設けられたガイド孔に位置合わせして挿入する行程、
ガイド孔に挿入した外歯斜歯歯車を、上パンチで加圧し、上パンチと共に成形孔の内面に設けられた成形用のねじれた歯溝のリードに合わせて回転させながら前記ダイの成形孔に押し込む行程、
成形孔に押し込んだ外歯斜歯歯車を上パンチと下パンチにより所定の圧力で軸方向に加圧する行程、
上パンチを回転上昇させてダイから引き抜く行程、
下パンチで受け支えた外歯斜歯歯車を下パンチと共に前記外歯のリードに合わせて回転させながら下パンチで突き上げて前記ダイから抜き出す行程、
を経て、前記成形孔の内面の歯溝で前記外歯を矯正する外歯斜歯歯車のサイジング方法。
【請求項２】
外歯斜歯歯車をダイの成形孔に押し込むときに前記コアロッドを外歯斜歯歯車と一体的に回転させながら外歯斜歯歯車の中心の軸孔に圧入することを特徴とする請求項１に記載の外歯斜歯歯車のサイジング方法。
【請求項３】
入り口にガイド孔を備える成形孔を有し、その成形孔の内面に設けた成形用のねじれた歯溝で外歯斜歯歯車の外歯を矯正するダイと、前記成形用の歯溝に噛み合う斜歯をそれぞれが外周に有する上パンチおよび下パンチと、定位置に保持されるコアロッドとを備えたサイジング金型と、
前記上パンチをダイに対して周方向に位置決めし、かつ、前記ダイの成形孔に進入した上パンチを前記外歯のリードに合わせて回転させるガイド機構を有し、
前記ダイを定位置に固定し、前記下パンチと上パンチを昇降可能かつ回転可能に支持し、前記下パンチをダイの上端まで上昇可能となした外歯斜歯歯車のサイジング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、焼結して製造された斜歯歯車をサイジングして高精度に仕上げる焼結斜歯歯車のサイジング方法と、その方法を実施するサイジング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
粉末成形体を焼き固めて製造される焼結歯車は、焼結後にサイジング処理して精度を高める方法が通常採られる。サイジングによる矯正では、機械加工に匹敵するほどの精度は得にくいが、サイジングは切削や研削による仕上げと違って量産性に優れ、粉末冶金法の利点を維持できることから、要求精度が極端に厳しくないときの仕上げはサイジングでなされている。
【０００３】
ところで、最近では、斜歯歯車も粉末冶金法で製造することが行われ出している。斜歯歯車には、外歯斜歯歯車、内歯斜歯歯車、斜歯を内外周の両方に設けた歯車などがある。図４に、焼結外歯斜歯歯車２１の一例を示す。この焼結外歯斜歯歯車２１は、外周に斜歯の外歯２２を有し、内径は丸孔の軸孔２３になっている。この発明は、その焼結外歯斜歯歯車、中でも厚み寸法の小さい図４に示すような焼結外歯斜歯歯車のサイジング仕上げを行うものである。
【０００４】
従来、焼結外歯斜歯歯車については、外歯がねじれているので、焼結後、真円の成形孔を有するダイを用いて外歯の歯先のみをサイジングする方法を採っていたが、この方法では歯車の端面の平行度は向上するが、Ｏ．Ｂ．Ｄ（オーバーボールダイヤ）や歯車精度（歯形精度と歯すじ精度）は改善されない。Ｏ．Ｂ．Ｄは、図４に示すように、中心対称位置の歯間に玉を挟む測定法であり、オーバーピン径と称される測定法のピンを玉に置き換えた測定法である。
【０００５】
ここで、下記特許文献１は、ダイ（ダイス)と上パンチとコアロッド(コア部材)を回転可能となしたサイジング金型を使用し、内周と外周の双方に斜歯を有する歯車（成形体）を、その歯車に対してダイとコアロッドを個別に相対回転させながらダイと下パンチとコアロッドとの間に形成されたキャビティに押し込む再圧装置と再圧方法を開示している。また、下記特許文献２は、斜歯の内歯を有する焼結歯車を、内歯が噛み合ったコアロッドを斜歯のリードに合わせて回転させながら上パンチで加圧してダイ（ダイス)に押し込む方法をそれぞれ開示している。これらの方法は、所謂総形サイジングとなるので、歯の全域を矯正してＯ．Ｂ．Ｄや歯車精度を向上させることができる。
【０００６】
しかしながら、特許文献１の方法は、ダイを回転させるので、回転支持部などが必要になってダイが大きくなることを避けられない。また、ダイを回転させる場合、上下パンチによる均等加圧のために下パンチに対してダイを相対的に下降させながら加圧する方法が一般的に採られるのでダイのストローク分のスペース増加が起こり、装置の動きも複雑になる。従って、サイジング装置が大掛かりで複雑なものになり、装置コストも高くなってしまう。
【０００７】
特許文献２の方法も、ダイと係合する部分が斜歯の外歯である場合にはダイを回転可能となすと述べている（同文献段落００３４)ので、焼結外歯斜歯歯車の外歯をサイジングして矯正する場合には特許文献１と同様の問題が発生する。
【特許文献１】特開平１１−６１２０２号公報
【特許文献２】特開２００４−２７３１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
この発明は、小型かつ簡素なサイジング装置で外歯斜歯歯車の総形サイジングを実施して焼結外歯斜歯歯車のＯ．Ｂ．Ｄや歯車精度を向上させられるようにすることを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するため、この発明においては、焼結して製造された外歯斜歯歯車を、定位置固定のダイと、対向配置された上パンチおよび下パンチと、定位置保持のコアロッドを使用して、
外歯斜歯歯車をダイの成形孔の入り口に設けられたガイド孔に位置合わせして挿入する行程、
ガイド孔に挿入した外歯斜歯歯車を、上パンチで加圧し、上パンチと共に成形孔の内面に設けられた成形用のねじれた歯溝のリードに合わせて回転させながら前記ダイの成形孔に押し込む行程、
成形孔に押し込んだ外歯斜歯歯車を上パンチと下パンチにより所定の圧力で軸方向に加圧する行程、
上パンチを回転上昇させてダイから引き抜く行程、
下パンチで受け支えた外歯斜歯歯車を下パンチと共に前記外歯のリードに合わせて回転させながら下パンチで突き上げて前記ダイから抜き出す行程、
を経て、前記成形孔の内面のねじれた歯溝で前記外歯を矯正する。
【００１０】
このサイジング方法では、外歯斜歯歯車をダイの成形孔に押し込むときに前記コアロッドを外歯斜歯歯車の中心の軸孔に圧入する。そのとき、コアロッドは回転不可に固定しておいてもよいし、外歯斜歯歯車と一体的に回転させながら軸孔に圧入されるようにしておいてもよい。
【００１１】
上記の方法を実施するため、この発明においては、入り口にガイド孔を備える成形孔を有し、その成形孔の内面に設けた成形用のねじれた歯溝で外歯斜歯歯車の外歯を矯正するダイと、前記成形用の歯溝に噛み合う斜歯をそれぞれが外周に有する上パンチおよび下パンチと、定位置に保持されるコアロッドを備えたサイジング金型と、前記上パンチをダイに対して周方向に位置決めし、かつ、前記ダイの成形孔に進入した上パンチを前記外歯のリードに合わせて回転させるガイド機構を有し、前記ダイを定位置に固定し、前記下パンチと上パンチを昇降可能かつ回転可能に支持し、前記下パンチをダイの上端まで上昇可能となした外歯斜歯歯車のサイジング装置も提供する。
【発明の効果】
【００１２】
この発明では、外歯斜歯歯車を上パンチと一緒に回転させながら上パンチで加圧して定位置に固定したダイの成形孔に押し込む。こうすると、ねじれた外歯(斜歯)を、無理な負担をかけずにダイの成形孔に設けた成形用のねじれた歯溝でしごいてその外歯を矯正することができ、焼結外歯斜歯歯車のＯ．Ｂ．Ｄや歯車精度を生産性に優れるサイジングによって向上させることが可能になる。
【００１３】
また、ダイを回転させずにサイジングを行うので、サイジング装置の小型化、構造の簡素化、コスト低減などを図ることも可能になる。
【００１４】
なお、コアロッドを外歯斜歯歯車と一緒に回転させながら外歯斜歯歯車の軸孔に圧入すると、成形孔に外歯斜歯歯車を押し込むときの歯車の回転抵抗が軽減される。また、外歯斜歯歯車とコアロッドの相対回転が起こらないので、コアロッドの摩耗が減少し、コアロッドの寿命も向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、この発明の実施の形態を添付図面の図１乃至図３に基づいて説明する。図１は、この発明で使用するサイジング装置の概要を示している。図中１はダイであり、ガイド孔２と成形孔３を有する。４は上パンチ、５は上部をダイの成形孔３に挿入して上パンチ４に対向させる下パンチ、６は下パンチ５の内側に挿入して中心に配置するコアロッド、７はダイに対する上パンチの周方向位置決めと、成形孔３に進入した上パンチ４を斜歯歯車の外歯のリードに合わせて回転させるガイド機構である。
【００１６】
ダイ１は、ベースプレート８に取付けて定位置に固定される。このダイ１に設けたガイド孔２は、成形孔３の入り口部にある。そのガイド孔２は、孔の断面形状をサイジング処理する焼結外歯斜歯歯車２１の外周の輪郭と相似形にし、さらに、成形孔３とのつながり部を除く部分の寸法を外歯斜歯歯車２１の寸法よりも大きくしている。このガイド孔２は、サイジング処理する焼結外歯斜歯歯車２１を成形孔３に案内する孔であり、下端側は成形孔３にテーパでつながっている。
【００１７】
成形孔３は、ねじれた歯溝３aを内径面に有し、その歯溝３aで外歯２２をしごいて外歯の歯形や歯すじを矯正する。
【００１８】
上パンチ４は、２組のスラスト軸受を使って上パンチプレート９に回転可能に取付けており、プレス機の上ラム１０に駆動されて昇降する。この上パンチ４は、歯溝３aに対応させた斜歯４aを下側の所定長さ範囲に設けており、サイジング時に下側部分が成形孔３に適合して挿入される。この上パンチ４の外周には斜歯４aと同一リードのガイド溝７ａも設けている。ガイド機構７の構成要素となるこのガイド溝７ａは、少なくとも1条あればよいが、荷重バランスを考えると、周方向に定ピッチで複数条設けるのが望ましい。
【００１９】
下パンチ５は、下パンチプレート１１に取付けている。下パンチプレート１１は昇降可能なヨーク１２に回転可能に取付けており、従って、下パンチ５は、昇降可能であり、回転も可能になっている。この下パンチ５には、上パンチ4と同様、歯溝３aに対応させた斜歯５aを外周に設けており、その斜歯５aを歯溝３aに噛み合わせて下パンチの上端側を成形孔３に挿入している。
【００２０】
コアロッド６は、支持部材１３によって定位置回転可能に支持される。このコアロッド６は、下端に設けたフランジ６aの両端面をそれぞれスラスト軸受を使用して支えており、押し下げ力を受けた状態での回転と引き上げ力を受けた状態での回転がともにスムーズに起こる。
【００２１】
ガイド機構７は、上パンチ４の外周に設けた前述のガイド溝７ａと、上パンチプレート９に垂下して設けたガイドロッド７ｂと、このガイドロッド７ｂで軸方向相対移動可能に支えた可動プレート７ｃと、可動プレート７ｃに垂下して取り付けたストッパ７ｄと、可動プレート７ｃに取付けて前記ガイド溝７ａに係合させるカムピン７ｅを組み合わせて構成されている。このガイド機構７の機能を利用して上パンチ４をダイ１に対して周方向に位置決めし、かつ、ダイ１の成形孔３に進入した上パンチ４を外歯２２のリードに従って回転させる。
【００２２】
このガイド機構７は、上パンチ４を上死点から降下させると、ガイドロッド７ｂを介して上パンチプレート９に吊り上げられている可動プレート７ｃが一緒に降下する。このとき、上パンチ４と可動プレート７ｃの軸方向相対移動は起こらず、ベースプレート８にストッパ７ｄが当たるまでは両者の相対位置が固定された状態が保たれる。
【００２３】
次に、ストッパ７ｄがベースプレート８に当たった位置から引き続いて上パンチ４(上パンチプレート９)が降下すると、可動プレート７ｃと上パンチ４との間に軸方向の相対移動が起こり、ガイド溝７ａとカムピン７ｅの働きによって上パンチ４がガイド溝７ａのリード(これは成形用歯溝３ａのリードと同一)に従って回転する。これにより、ガイド孔２に対して上パンチ４が周方向に位置決め（ダイと上パンチに設けた斜歯と歯溝の位相合わせ）され、ガイド孔２に上パンチ４が干渉せずに入り込む。また。外歯２２のリードに合わせた上パンチ４の回転も起こる。
【００２４】
図１の１４は、外歯斜歯歯車２１をガイド孔２に供給し、サイジング後にその外歯斜歯歯車２１を外部に払い出すハンドリング部材であり、必要に応じて設けられる。
【００２５】
以上の構成とした例示のサイジング装置による外歯斜歯歯車のサイジング動作を以下に記す。
【００２６】
ハンドリング部材１４が、ワーク供給点（図示せず）において、セット孔１４ａに外歯斜歯歯車２１を位置決めして受け入れた後、ベースプレート８上でスライドして図示の位置に移動する。このとき下パンチ５は上端がダイの上面と同じ高さに成る位置に上昇して待機している。その下パンチ５が、この後、図１に実線で示す位置に降下し、それに伴い、ハンドリング部材１４のセット孔１４ａに挿入されている外歯斜歯歯車２１がガイド孔２の中に沈み込んでサイジングの準備が整う(図１)。
【００２７】
次に、プレス機の上ラム１０が駆動されて上パンチ４が降下する。その降下に対してガイド機構７も途中まで追従する。ガイド機構７の追従はストッパ７ｄがベースプレート８に当たった位置で止る。以後、引き続き降下する上パンチ４のガイド溝７ａのリードに従った回転が起こり、ガイド孔に進入したこの上パンチ４が回転しながら降下し続けて外歯斜歯歯車２１を歯溝３ａのリードに沿って回転させながら成形孔３に押し込む。このために、いわゆる総形サイジングが実施され、外歯斜歯歯車２１の外歯２２が成形孔３の歯溝３ａにしごかれて歯形と歯すじが矯正される。
【００２８】
また、押し込み終点に達した位置(図２参照)で、上パンチ４と下パンチ５が所定の圧力で外歯斜歯歯車２１を軸方向に加圧し、これにより、外歯斜歯歯車２１の端面の平行度も矯正される。
【００２９】
この後、上パンチ４が逆転しながら復帰する。このときの上パンチ４の回転は、ストッパ７ｄがベースプレート８から離れた位置で止り、以後、上パンチ４は回転せずに上昇する。このために、上パンチ４とダイ１の次回サイジングのための相対位置（位相の一致状態）が保持される。
【００３０】
上パンチ４が復帰を開始する（或いは復帰し終える)と、下パンチ５が回転しながら上昇し、外歯斜歯歯車２１を歯溝３ａのリードに従って回転させながら突き上げてダイ１から押し出す(図３参照)。このときの下パンチ５の回転は、歯溝３ａとの係合部に生じる力によって起こる。
【００３１】
サイジングを終了してダイ１から押し出された外歯斜歯歯車２１は、ハンドリング部材１４のセット孔１４ａ内に戻っており、ハンドリング部材１４によってサイジング装置の外部に払い出される。
【００３２】
総形サイジングによる歯車精度の向上効果の確認試験を行った。その結果を以下に記す。
試験は、モジュール：１．５、圧力角：１７．５°、歯数：４０、歯のねじれ角：１９．０°、基準ピッチ円形：φ６３．５ｍｍ、基礎円直径：φ６０．２ｍｍ、歯たけ：４．２ｍｍ、歯底Ｒ半径：０．５以下、歯先Ｒ半径：０．５、歯車厚みｔ：４．５ｍｍ、軸孔内径：φ３４．０ｍｍの諸元の図４に示す焼結外歯斜歯歯車２１をワークにして行った。
【００３３】
試料数ｎ＝１５個とし、この発明の方法による斜歯の外歯の総形サイジングを行う前と行った後のＯ．Ｂ．Ｄと歯形誤差と歯すじ誤差の標準偏差を調べた。この試験でのダイによる斜歯のしごき代は、０に設定した。測定結果を表１にまとめる。
ダイ固定方式の場合、ダイの内側でワークが回転するため、ワークにかかる抵抗が大きくなり可能性があるが、しごき代を０に設定するとその抵抗を低減できる。
【００３４】
【表１】
2007077434.tif 000003
【００３５】
なお、Ｏ．Ｂ．Ｄの測定は、φ３．０ｍｍのボールを使用して行った。ここでのＯ．Ｂ．Ｄの要求値は、φ６８．９３−０．０５〜−０．２３である。このＯ．Ｂ．Ｄや歯形誤差、歯すじ誤差の測定は、ＪＩＳ  Ｂ  １７０２  に規定された方法で実施した。
【００３６】
この試験結果からわかるように、この発明の方法によれば、外歯斜歯歯車のＯ．Ｂ．Ｄと歯車精度を量産性の面で有利なサイジングによって高めることができる。また、この発明においては、上下のパンチとワークの外歯斜歯歯車を回転させることによりダイを回転させずにサイジングを行うので、サイジング装置の小型化、構造の簡素化、コスト低減などを図ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】この発明の方法の実施に利用するサイジング装置の一例の概要を示す断面図
【図２】図１の装置のダイに外歯斜歯歯車を押し込んだ状態を示す断面図
【図３】外歯斜歯歯車をダイから抜き出した状態の断面図
【図４】（ａ）外歯斜歯歯車の一例を示す正面図、（ｂ）同上の歯車の断面図
【符号の説明】
【００３８】
１          ダイ
２          ガイド孔
３          成形孔
３ａ        歯溝
４          上パンチ
５          下パンチ
５ａ        斜歯
６          コアロッド
７          ガイド機構
７ａ        ガイド溝
７ｂ        ガイドロッド
７ｃ        可動プレート
７ｄ        ストッパ
７ｅ        カムピン
８          ベースプレート
９          上パンチプレート
１０        上ラム
１１        下パンチプレート
１２        ヨーク
１３        支持部材
１４        ハンドリングプレート
１４ａ      セット孔
２１        焼結外歯斜歯歯車
２２        斜歯の外歯
２３        軸孔
【図１】
2007077434.tif 000004
【図２】
2007077434.tif 000005
【図３】
2007077434.tif 000006
【図４】
2007077434.tif 000007