(57)【要約】【課題】  チェーンを構成するプレートの穴加工であって、チェーンの疲労強度を向上させるようにする。【解決手段】  プレス打抜きしたプレート１を熱処理し、ラッパ状の下穴２をシェービング加工してストレート穴４とし、そしてストレート穴４の両端にＣ面加工を行い、更に複数のリング状凸部８，９，１０を所定の間隔で設けた多段バニシングポンチ６をストレート穴４に圧入して、穴の寸法精度、穴面粗度を向上し、そして穴面１６に圧縮残留応力を生成する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピンを外プレート穴に嵌めた外リンクとブシュを内プレート穴に嵌めた内リンクを互いに屈曲可能に連結して成るチェーンにおいて、上記プレートの穴を多段バニシング加工を施したバニシング穴とし、外プレートのバニシング穴はバニシング方向を外向きに位置し、内プレートのバニシング穴はバニシング方向を内向きに位置させて組み立てたことを特徴とするチェーン。
【請求項２】
上記ピンを外プレートに圧入して外リンクを構成し、又ブシュを内プレートに圧入して内リンクを構成した請求項１記載のチェーン。
【請求項３】
複数枚のプレートがピンを介して屈曲可能に連結して成るリーフチェーンやサイレントチェーンにおいて、上記プレートの穴を多段バニシング加工を施したバニシング穴とし、ピンが圧入する両外側端のプレートのバニシング穴はバニシング方向を外向きに位置させて組み立てたことを特徴とするチェーン。
【請求項４】
上記多段バニシング加工の前にシェービング穴の端面にＣ面を設けた請求項１、請求項２、又は請求項３記載のチェーン。
【請求項５】
上記バニシング加工前のプレート下穴をプレス打抜きすると共にシェービング加工を施した請求項１、請求項２、請求項３、請求項４記載のチェーン。
【請求項６】
チェーンを構成するプレートの穴加工において、ラッパ状又は逆ラッパ状の下穴をシェービング加工して概略ストレート穴とし、そして複数のリング状凸部を所定の間隔で設けた多段バニシングポンチを上記ストレート穴に圧入して穴面粗度を向上し、さらに穴面に圧縮残留応力を生成することを特徴とするチェーンプレート穴の加工方法。
【請求項７】
チェーンを構成するプレートの穴加工において、ラッパ状又は逆ラッパ状の下穴をシェービング加工して概略ストレート穴とし、そしてストレート穴の両端にＣ面加工を行い、更に複数のリング状凸部を所定の間隔で設けた多段バニシングポンチを上記ストレート穴に圧入して穴面粗度を向上し、また穴面に圧縮残留応力を生成することを特徴とするチェーンプレート穴の加工方法。
【請求項８】
シェービング加工方向とは逆方向から多段バニシングポンチを圧入した請求項６、又は請求項７記載のチェーンプレート穴の加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は特にコンベヤチェーン及び該チェーンプレートの穴加工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コンベヤチェーンや動力伝達用のローラーチェーンの強度、特に疲労強度を向上させる為には、プレートのピン穴及びブシュ穴の寸法精度並びに面粗度を高めることが必要である。チェーンのプレートは一般にプレス打抜き加工される為に、穴のせん断面は一部に過ぎず、大半は破断面と成ってしまう。この破断面から亀裂が発生してプレートは破壊することに成り、結果的に該破断面の無い穴を加工することがプレート並びにチェーンの疲労強度を高める為の必須条件となる。
【０００３】
従来においては破断面を出さないプレスせん断加工も知られている。例えば、ファインブランキング加工(精密打ち抜き加工)、対向ダイスせん断加工が有名であるが、これらのせん断加工では、打抜かれる金属板の局部的せん断領域での静水圧を高めることで金属質の延性を向上させて破断面を発生させないせん断加工方法である。例えば、特開２００４−１８１４８１号に係る「ファインブランキング装置」、特開２００２−３３１３２１号に係る「精密打抜き方法、金型組立体及び油圧プレス」、特開平５−５０１５７号に係る「対向ダイスせん断加工型」、特開２００５−１４０６２号に係る「対向ダイスせん断加工装置及び対向ダイスせん断加工方法」などがある。
【０００４】
しかし、これら加工方法では一般に使われている汎用プレス機械を使用することが出来ず、又打抜き用金型も特殊な構造としなくてはならない。そして、打ち抜き速度も遅くなり生産性は必然的に低下する。従って、大量に製造しなくてはならないチェーンプレートのプレス打抜き加工には適さない。
【０００５】
そこで、プレートの穴精度を向上させてチェーンプレートの疲労強度を高める為に、従来からボール通し加工やバー通し加工が行われている。図６はチェーンプレート(イ)の穴精度を示す概略図であり、(ａ)はプレス打抜き加工した状態の打抜き穴(ロ)を示している。該打抜き穴(ロ)は上方からポンチが降下して穴加工させるが、該打抜き穴(ロ)は同図に示す如く下側の内径が拡大したラッパ形状であり、せん断面(ハ)は上側の一部に過ぎず、大半はラッパ形状の破断面(ニ)となる。
【０００６】
(ｂ)は上記プレス打抜き後にシェービング加工したシェービング穴(ホ)を示している。シェービング加工することで穴は概略ストレート穴となるが、縦筋が生じ、円周方向の引張残留応力が発生する。
【０００７】
(ｃ)は上記シェービング穴(ホ)にボール通し加工したボール通し穴(ヘ)の断面を示している。外観上はほぼストレートのボール通し穴(ヘ)と成り、破断面(ニ)がなくなるような穴面(ト)と成るが、該穴面(ト)には小さな溝(チ)、(チ)・・が多数残っている。そして、チェーンに負荷が作用した場合には、この溝(チ)から亀裂が発生してチェーンプレート(イ)は疲労破断してしまう。又、ボール通し穴(ヘ)は(ｃ)に示すように、極僅かではあるが中高の太鼓状になることが多い。
【０００８】
図４は前記図６(ａ)のプレス打抜き穴(ロ)を備えたチェーンプレート(イ)の疲労強度を、ボール通ししたボール通し穴(ヘ)を備えたチェーンプレート(イ)の疲労強度、及び多段バニシング穴を備えたチェーンプレートの疲労強度と比較して表している。グラフから明らかなように、ボール通し穴(ホ)を有すチェーンプレート(イ)の疲労強度が向上することは明らかであるが、理想に近い十分な強度は得られない。
【特許文献１】特開２００４−１８１４８１号に係る「ファインブランキング装置」
【特許文献２】特開２００２−３３１３２１号に係る「精密打抜き方法、金型組立体及び油圧プレス」
【特許文献３】特開平５−５０１５７号に係る「対向ダイスせん断加工型」
【特許文献４】特開２００５−１４０６２号に係る「対向ダイスせん断加工装置及び対向ダイスせん断加工方法」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このように従来のチェーンプレートの穴加工には上記のごとき問題がある。本発明が解決しようとする課題はこれら問題点であり、より簡単な装置でもって打抜き穴の穴面を加工して、従来のボール通し加工より疲労強度を向上させることが出来るチェーン及びチェーンプレートの穴加工方法を提供する。ここで、チェーンはコンベヤチェーンに限らずローラーチェーンやサイレントチェーンなども対象とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係るチェーンとしての基本構造は従来と同じであるが、該チェーンを構成するプレート穴に特徴を有す。チェーンはピンを外プレート穴に嵌めた外リンクとブシュを内プレート穴に嵌めた内リンクを互いに屈曲可能に連結して構成し、そして上記プレートの穴を多段バニシング加工を施したバニシング穴としている。
【００１１】
一般に上記プレートはその外形及び穴がプレス打抜き加工されて熱処理され、下穴はその後、シェービング加工され、そして多段バニシング加工が施されることで穴精度、特に面粗度が大きく改善される。これは従来のボール通しやバー通しに比較して格段の向上となる。
【００１２】
そして、穴端にＣ面加工を施した後で上記多段バニシング加工を行うこともあり、該Ｃ面との組合せで穴精度はさらに向上する。ところで、穴がバニシング加工されたプレートを組み立ててチェーンが構成されるが、外プレートと内プレートの向きを規制している。すなわち、外プレートはバニシング方向を外向きとし、内プレートの場合はバニシング方向を内向きに位置して組付けされる。さらに、バニシング加工の出入口側をＣ面加工することもある。特にバニシングポンチの圧入方向をシェービング加工の方向とは逆にすることでその効果が向上する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係るチェーンを構成するプレート穴はプレス打抜きされた後で多段バニシング加工が施され、これを組み立ててチェーンを構成したものであって、次のような効果を得ることが出来る。
(１)プレート穴精度の改善
本発明はプレス打抜きされたプレートの下穴をシェービング加工された後に多段バニシング加工を施すことで、穴径の寸法精度、特に穴の面粗度は大幅に改善される。又、上記多段バニシング加工を穴面端にＣ面加工した後で行うならば、穴径の寸法精度及び面粗度はさらに向上する。
【００１４】
(２)圧入力の改善
多段バニシング加工されることで穴寸法精度が改善され、又穴面粗度が良くなる。そして、穴円周方向に大きな圧縮残留を生成することで、プレート穴に圧入されるピン及びブシュの圧入力が高くなる。プレートへの圧入力の向上は、ピン及びブシュの抗回転力が増し、ピン及びブシュはより強力に保持され、チェーン駆動中のピン及びブシュの回転に基づくプレート穴の摩耗を防止出来る。
【００１５】
(３)プレートの疲労強度の改善
多段バニシング加工されたプレート穴は寸法精度及び穴面粗度が向上し、しかも穴内周方向に大きな圧縮残留応力が生成される。その結果、プレートの疲労強度が大幅に改善される。又、プレートのシェービング加工方向とは逆方向からバニシング加工することで、プレート下穴に生成される穴軸方向引張り応力を緩和すると共にバニシング終端部でのヒビ割れ発生を抑制して疲労強度が約２０％程度高くなる。さらに組立て時のピン圧入方向を多段バニシング方向と同一方向にし、ブシュ圧入方向を多段バニシング方向とは逆方向にすることで、チェーンの疲労強度が高くなる。
【００１６】
さらに、多段バニシングされた穴の塑性変形は、始端部及び終端部で大きくなり、疲労破壊の起点となるエッジ部より穴内側でピン及びブシュと接触・嵌合する為に、その分、疲労破壊に起点が発生しにくい。Ｃ面取り後に多段バニシングを施すならば、形状的に疲労破壊の起点の発生を抑制でき、該Ｃ面を施すことで圧縮残留応力が付与されて疲労強度は一段と高くなる。
【実施例】
【００１７】
図１は本発明に係るプレートの加工工程を示す具体例であり、(ａ)はプレス打抜きされたプレート１を表している。チェーンのプレート１は概略小判形を成して両端部には下穴２が設けられる。プレート１が外プレートであれば下穴２にはピンが嵌り、内プレートであればブシュが嵌合する。そして、プレス打抜きされたプレートは熱処理されてチェーンの部品として機能する為の強度が与えられる。熱処理に際して付与される焼入れ温度及び焼き戻し温度はプレートの材質やチェーンの用途などにより微妙に異なる。
【００１８】
熱処理されたプレート１の下穴２は(ｃ)のようにシェービング加工されるが、シェービングポンチ３が下穴２に挿入されて、プレス打抜きされたラッパ状の下穴２をシェービング加工することでストレート穴４となる。そして、シェービング加工後、ストレート穴４の端面にはＣ面５，５が加工される。
【００１９】
Ｃ面５，５が設けられたプレート１のストレート穴４にはバニシングポンチ６が圧入されてバニシング加工が施される。バニシングポンチ６は図２に示すように３段凸部を有している。すなわち、先には所定長さの先端部７を有し、第１凸部８、第２凸部９、第３凸部１０を順次形成し、そして、間には第１凹部１１、第２凹部１２、第３凹部１３、第４凹部１４を設けて軸部１５が連続して延びている。
【００２０】
上記第１凹部１１、第２凹部１２、第３凹部１３、第４凹部１４は滑らかな曲面で形成され、第１凸部８、第２凸部９、第３凸部１０の頂点は僅かな幅のストレート面２２，２２・・を有しているが、その外径Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３は先端部７より太く、しかも互いに僅かに違っている。すなわち、Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ３の関係に成っている。従って、このバニシングポンチ６をストレート穴４に圧入するならば、シェービングされたストレート穴４の内径は各第１凸部８、第２凸部９、第３凸部１０にて順次拡大すると共に穴精度は向上し、しかも穴面１６に存在している細かい溝が消えて面粗度は高くなり、滑らかな光沢面と成る。ここで、上記第１凸部８、第２凸部９、第３凸部１０の頂点は僅かな幅のストレート面２２，２２・・ではなく、滑らかな曲面とすることも出来る。
【００２１】
ストレート穴４にバニシングポンチ６を圧入することで、上記第１凸部８、第２凸部９、第３凸部１０によって段階的にしごかれ、ストレート穴４の穴面１６に存在する細かい溝１８，１８・・は伸展除去され、穴面１６の精度及び面粗度は向上し、そして強度上有益で極めて大きな圧縮残留応力が発生する。
【００２２】
図３は多段バニシング加工が施されたバニシング穴１７を表している拡大図であり、穴面１６には細かい溝１８，１８・・は存在しているが、おおむね滑らかな光沢面と成っている。そして図４は疲労強度を示すグラフであり、Ａはプレス打抜き穴加工のまま、Ｂはボール通し穴、Ｃは多段バニシング穴の場合を示している。本発明の多段バニシング穴は、従来のプレス打抜き穴の場合に比較して約８０％向上し、従来のボール通し穴は約４０％向上する。
【００２３】
図５は多段バニシングしたプレートを用いて組み立てたチェーンを表している。該チェーンは外プレート１ａ、内プレート１ｂ、ピン１９、ブシュ２０、及びローラ２１にて構成されている。そして、本発明のチェーンにおける外プレート１ａと内プレート１ｂの向きがバニシング方向によって規制した方向に組付けされている。
【００２４】
同図の外プレート１ａと内プレート１ｂに設けているバニシング穴１７，１７・・は、矢印(→)で示す方向がバニシング方向であり、外プレート１ａは外向きに位置し、内プレート１ｂでは内向きに位置している。ところで、本発明はプレート１のストレート穴４に多段バニシングポンチ６を圧入するが、例えば、基準穴径３５ｍｍ、公差±０．０４ｍｍとした場合のプレスシェービングストレート穴４で標準偏差０．０１５、工程能力指数Ｃｐ＝０．４５程度(Ｅランク)の粗悪な穴精度のものに１段バニシングを施工しても穴径精度の向上は僅かであるが、２段バニシングを施工すると標準偏差０．００５７、工程能力指数１．１７(Ｃランク)まで改善できる。
【００２５】
そして、プレスＣ面取り施工後にバニシング加工を施すことで穴寸法精度は更に向上する。例えば、ストレート穴４にＣ面取り施工し、１段バニシング加工を施すと、標準偏差０．００５４、工程能力指数１．２３(Ｃランク)程度に改善される。しかも、２段バニシング加工を施すならば、標準偏差０．００４、工程能力指数１．６８(Ａランク)程度に改善される。
【００２６】
一方、ピンの圧入力に関しては、ストレート穴４の場合に平均値が１９．３ｋＮ程度であるが、２段バニシング加工を施すならば平均値が２２．６ｋＮとなり、１７％向上する。更に、Ｃ面取りを行った後で３段バニシング加工を施すならば、平均値は２４．４ｋＮとなり、約２６％向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係るプレート穴加工の工程を示す。
【図２】３段バニシングポンチの具体例。
【図３】プレートのバニシング穴。
【図４】多段バニシング加工したチェーンの疲労強度。
【図５】多段バニシング加工したプレートを用いたチェーン。
【図６】従来のボール通し穴。
【符号の説明】
【００２８】
１  プレート
２  下穴
３  シェービングポンチ
４  ストレート穴
５  Ｃ面
６  バニシングポンチ
７  先端部
８  第１凸部
９  第２凸部
10  第３凸部
11  第１凹部
12  第２凹部
13  第３凹部
14  第４凹部
15  軸部
16  ストレート面
17  バニシング穴
18  溝
19  ピン
20  ブシュ
21  ローラ
22  穴面
【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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【図６】
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