(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周に歯部を有し、中央部分にピアス加工による中心孔を有するリングギヤのプレス成形方法であって、
素材の中央部に予備ピアス孔をあける工程と、外周の歯部が素材につながった状態の中間製品を半抜き加工するのと同時に、予備ピアス孔に成形パンチを挿入することで、予備ピアス孔の内径を押し広げるように加圧して該予備ピアス孔の周辺の肉を中間製品の外周に向けて移動させる工程と、中間製品を素材から分離するとともに、予備ピアス孔よりも径が大きいパンチにて中間製品の中央部分を打ち抜いて中心孔をピアス加工する工程とからなるプレス成形方法。
【請求項２】
請求項１に記載されたプレス成形方法に用いる装置であって、
中間製品を半抜き加工するためのギヤパンチおよびギヤダイスと、このギヤダイスの中心部に配置され、半抜き加工と同時に中間製品の予備ピアス孔に挿入される成形パンチとを備え、この成形パンチは、ギヤパンチおよびギヤダイスによる半抜き加工の進行に連れて径が大きくなるテーパ形状に設定されているプレス成形装置。
【請求項３】
請求項２に記載されたプレス成形装置であって、
ギヤダイスには、素材を外側から受け止めて中間製品における歯部の端部から素材への肉の流出を抑えるストッパーが設けられているプレス成形装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プレスによって金属板などの素材から主としてリングギヤなどを成形するためのプレス成形方法及びそれに用いる装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のプレス成形に関しては、例えば特開平9-248646号に開示されている技術が公知である。この技術では、まず第１工程においてプレスのダイスとパンチとの間にセットされた板状の素材をプレス加工によって打ち抜く。この打ち抜きにより、外周に歯部を有し、かつ周縁部分にフランジが生じたリングギヤの中間製品（粗型）を成形する。つぎに、この中間製品の表裏を反転して第２工程のダイスとパンチとの間にセットし、第１工程とは逆の方向からプレス加工する。このプレス加工によって中間製品のフランジが加圧され、その分の余肉が第１工程で生じた歯部先端の肩だれに寄せられ、この肩だれが補修される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし打ち抜き加工によって生じる成形品の肩だれを補修するためには、第１工程のプレス型で成形された中間製品を第２工程のプレス型に移す必要があり、プレス成形の作業効率が低下する。また打ち抜き加工で一度生じてしまった肩だれを、その後の第２工程で補修しようとしても中間製品を加圧したときの肉の流動性がわるく、成形品の仕上がり精度が低下する。
本発明は前記課題を解決しようとするもので、その目的は、半抜き加工中において中間製品の外周に生じる肩だれを随時補修することにより、プレス成形の作業効率、ならびにプレスによる型抜き成形品の仕上がり精度をともに向上させることである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するためのもので、以下のように構成されている。
第１の発明は、外周に歯部を有し、中央部分にピアス加工による中心孔を有するリングギヤのプレス成形方法であって、以下の各工程からなっている。
素材の中央部に予備ピアス孔をあける工程。
外周の歯部が素材につながった状態の中間製品を半抜き加工するのと同時に、予備ピアス孔に成形パンチを挿入することで、予備ピアス孔の内径を押し広げるように加圧して該予備ピアス孔の周辺の肉を中間製品の外周に向けて移動させる工程。
中間製品を素材から分離するとともに、予備ピアス孔よりも径が大きいパンチにて中間製品の中央部分を打ち抜いて中心孔をピアス加工する工程。
このプレス成形方法においては、中間製品の半抜き加工時に予備ピアス孔を利用して該予備ピアス孔の内周を外向きに加圧することにより、予備ピアス孔の周辺の肉を中間製品の外周に向けて移動させるので、半抜き加工時に外周の歯部から素材側への肉の流出分が効率よく補充される。これにより、半抜き加工中は歯部の肩だれが随時補修されプレス成形の作業性が向上するとともに、プレス成形品の仕上がり精度が向上する。
【０００５】
第２の発明は、第１の発明のプレス成形方法に用いる装置であって、中間製品を半抜き加工するためのギヤパンチおよびギヤダイスと、このギヤダイスの中心部に配置され、半抜き加工と同時に中間製品の予備ピアス孔に挿入される成形パンチとを備えている。この成形パンチは、ギヤパンチおよびギヤダイスによる半抜き加工の進行に連れて径が大きくなるテーパ形状に設定されている。
【０００６】
このように設定された成形パンチのテーパ形状により、中間製品の半抜き加工と同時に予備ピアス孔の周辺の肉を中間製品の外周に向けて効果的に移動させることができる。
【０００７】
第３の発明は、第２の発明において、ギヤダイスには、素材を外側から受け止めて中間製品における歯部の端部から素材への肉の流出を抑えるストッパーが設けられている。
これにより、中間製品における予備ピアス孔の周辺から外周の歯部に向けて移動する肉が該歯部の端部から素材側に流れることが抑えられ、この歯部の端部に肉が効果的に充填され、歯部の肩だれが適正に補修される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
図１はリングギヤの予備成形品を表した説明図、図２，３はリングギヤの中間製品を成形工程順に表した説明図、図４は仕上げ工程でのリングギヤの完成製品を表した説明図、図５はリングギヤの完成製品のみを表した説明図である。なお図１〜５において各図面の（Ａ）は平面図、（Ｂ）は断面図を表している。
【００１１】
図１（Ａ）（Ｂ）で示すリングギヤ用の素材１０は、所定寸法（5mm程度）の肉厚をもった円形の金属板であり、この素材１０の中央部には予備ピアス孔１２があけられている。なお図１（Ｂ）には、予備ピアス孔１２を加工したときに素材１０から打ち抜かれたピアス屑１４が示されている。この予備ピアス孔１２の加工は、図６で示すピアス金型機構３０によって行われる。
【００１２】
図２においては、外周に歯部１８を有するリングギヤの中間製品１６を素材１０から半抜き加工した状態が示されている。この中間製品１６は、素材１０がその予備ピアス孔１２を基準としてトリム加工されたものであるが、完全にトリムするのではなく、中間製品１６の外周（歯部１８）と素材１０とは未だつながっている。図２（Ｂ）の円形で囲んだ部分が図２（Ｃ）に拡大して示されている。この図で明らかなように素材１０と、中間製品１６における歯部１８の先端部とは、薄肉の連通部分１９でつながっている。また中間製品１６においては、予備ピアス孔１２の内周部分が加圧され、その内径が押し広げられた格好に変形している。このトリム加工は、図７で示すトリム金型機構４０によって行われる。
【００１３】
図３では、図２における第１の中間製品１６を素材１０の側に押し戻した状態が示されている。これによって中間製品１６と素材１０とをつないでいた薄肉の連通部分１９が切断され、第２の中間製品２０が得られる。この加工は、図９で示す平押し金型機構６０によって行われる。
【００１４】
図４では、図３で示す第２の中間製品２０を素材１０から打ち抜くとともに、中間製品２０の中央部分を打ち抜いた状態が示されている。これによって図５でも示すように、外周に完成歯部２４を備え、かつ中心孔２６を有するリングギヤ２２（完成製品）が得られる。なお図４（Ｂ）には、中心孔２６を形成したときに中間製品２０から打ち抜かれたピアス屑２８が示されている。図４の加工は、図１０で示す仕上げ金型機構８０によって行われる。
【００１５】
図６（Ａ）（Ｂ）で示すピアス金型機構３０は、プレス装置の上型（図示外）側にパンチホルダー３２が設けられ、このパンチホルダー３２の中央部にピアスパンチ３４が設けられている。またパンチホルダー３２には、ピアスパンチ３４の外周に位置するストリッパー３６が設けられている。パンチホルダー３２およびピアスパンチ３４は共に昇降動作し、これらに対してストリッパー３６は相対的な昇降動作が可能となっている。なおストリッパー３６には、複数本のピン３７を通じて上型側から所定の押し下げ力（油圧力）が作用している。
ピアス金型機構３０は、下型（図示外）側にピアスダイス３８が設けられ、このピアスダイス３８はピアスパンチ３４と対向する箇所において凹部３９を備えている。
【００１６】
図６（Ａ）で示すように、ピアス金型機構３０のストリッパー３６とピアスダイス３８とによって素材１０をクランプする。この状態でプレス装置の上型がパンチホルダー３２およびピアスパンチ３４と共に下降すると、図６（Ｂ）で示すようにピアスパンチ３４とピアスダイス３８とによって図１で示す予備ピアス孔１２が加工される。このときに打ち抜かれたピアス屑１４は、ピアスダイス３８の凹部３９に落ちる。
【００１７】
図７で示すトリム金型機構４０は、プレス装置の上型（図示外）側にパンチホルダー４２、ギヤパンチ４４およびストリッパー４６が設けられている。また下型（図示外）側にダイホルダー４８、ギヤダイス５０、エジェクター５２および成形パンチ５６が設けられている。
【００１８】
上型側のギヤパンチ４４はパンチホルダー４２と共に昇降可能で、かつ下型における成形パンチ５６の先端部が進入可能な中空形状になっている。またストリッパー４６はギヤパンチ４４の外周に位置し、パンチホルダー４２およびギヤパンチ４４に対して相対的に昇降動作するようになっている。このストリッパー４６には複数本のピン４７を通じて上型側から所定の押し下げ力（油圧力）が作用している。
【００１９】
下型側のギヤダイス５０はダイホルダー４８に固定されているとともに、内周に中間製品１６の歯部１８を成形するための歯形（図示外）を備えた円筒形状をしている。このギヤダイス５０の内側にエジェクター５２が位置し、さらにエジェクター５２の内側に成形パンチ５６が位置している。エジェクター５２は、ギヤダイス５０および成形パンチ５６に対して相対的に昇降可能であり、かつ複数本のピン５４を通じて下型側から所定の押し上げ力（油圧力）を受けている。成形パンチ５６はダイホルダー４８に固定され、その先端部はテーパ形状になっている。
【００２０】
トリム金型機構４０によるプレス加工にあたっては、図７（Ａ）で示すように予備ピアス孔１２が加工された素材１０をギヤパンチ４４とエジェクター５２とによってクランプする。この状態でプレス装置の上型（パンチホルダー４２）が下降することにより、ギヤパンチ４４およびストリッパー４６によって素材１０がエジェクター５２と共にその押し上げ力に抗して押し下げられる。
【００２１】
これによって図７（Ｂ）で示すように素材１０は上型側のギヤパンチ４４、ストリッパー４６と、下型側のエジェクター５２、ギヤダイス５０とによってクランプされた状態になる。これと同時に予備ピアス孔１２の内周が成形パンチ５６のテーパ面に押し付けられて密着する。したがって、これ以上に予備ピアス孔１２の内周が成形パンチ５６のテーパ面に押し付けられると、予備ピアス孔１２の周辺が加圧されて素材１０の肉が中央部分から外周に向かって移動することになる。また図７（Ｂ）で示す状態における素材１０の外周は、ギヤダイス５０に形成されているストッパー５１によって外側から受け止められている。
【００２２】
図７（Ｂ）の状態からパンチホルダー４２がさらに下降することにより、図７（Ｃ）で示すようにストリッパー４６を残してギヤパンチ４４のみが下降する。これによって素材１０は、ギヤパンチ４４とエジェクター５２でクランプされている部分が、ストリッパー４６とギヤダイス５０でクランプされている外周部分に対して押し下げられ、図２で示す第１の中間製品１６が半抜き加工（トリム成形）される。これと並行して予備ピアス孔１２に成形パンチ５６のテーパ面が押し込まれ、予備ピアス孔１２の周辺が加圧される。この結果、予備ピアス孔１２の周辺の肉が中間製品１６の外周に向かって移動する。
【００２３】
一般に、中間製品１６のトリム成形が開始された直後から素材１０における板厚の約30％のストロークでは、この中間製品１６における歯部１８の先端部からその外周部に位置する素材１０へ肉が流出して肩だれが生じる。しかし予備ピアス孔１２の周辺の肉が外周に向かって移動することにより、歯部１８の先端部から流出する肉が随時補充され、歯部１８の肩だれが補修される。また、このときに素材１０の外周はギヤダイス５０のストッパー５１により外側から受け止められているので、ストリッパー４６とギヤダイス５０との間からの肉の流出が抑えられ、肩だれへの肉の充填がより効果的に行われる。
【００２４】
トリム金型機構４０による半抜き加工は、図２（Ｃ）で示すようにトリム成形後の素材１０と中間製品１６とが連通部分１９で相互につながっていることであるが、この連通部分１９はつぎの設定によって成形される。つまり、ギヤパンチ４４の下死点をギヤダイス５０の上面よりも上に設定し、かつギヤパンチ４４の外径をギヤダイス５０の内周の歯形よりも大きく設定している。
【００２５】
このようにプレスによって平板状の素材１０から中間製品１６をトリム成形するとともに、これと並行して中間製品１６の中央部分を加圧してその外周（歯部１８）に向けて肉を移動させる工程を、リングギヤ成形の「第１工程」とする。
なお、図８で示すトリム金型機構４０は、中間製品１６のトリム成形と並行して下型の成形パンチ５８により素材１０の中央部分が下面側から加圧される構造になっている。
【００２６】
図９で示す平押し金型機構６０は、プレス装置の上型（図示外）側にパンチホルダー６２および平押しパンチ６４が設けられ、下型（図示外）側にダイホルダー６８、平押しダイス７０およびガイド７２が設けられている。そして平押しパンチ６４は、パンチホルダー６２に対して相対的に昇降動作できるとともに、複数本のピン６６を通じて上型側から所定の押し下げ力（油圧力）を受けている。また平押しダイス７０はダイホルダー６８に固定されているとともに、ガイド７２は平押しダイス７０の外周に位置し、平押しダイス７０に対して相対的に昇降動作可能である。このガイド７２には、複数本のピン７４を通じて下型側から所定の押し上げ力（油圧力）が作用している。
【００２７】
平押し金型機構６０によるプレス加工にあたっては、図９（Ａ）で示すように第１の中間製品１６につながった素材１０を平押しパンチ６４とガイド７２とによってクランプする。このとき、中間製品１６は平押しダイス７０にセットされているものの、その上面と平押しパンチ６４との間にはクリアランスがある。この状態でプレス装置の上型が下降することにより、平押しパンチ６４を通じてガイド７２が押し下げられ、結果として図９（Ｂ）で示すように平押しダイス７０によって中間製品１６が素材１０の側に押し戻される。
【００２８】
この平押し加工により、加工開始の直後から連通部分１９が徐々に引きちぎられる格好で剪断され、最終的には素材１０と中間製品１６とのつながりが切断されて図３で示す第２の中間製品２０が成形される。このような切断手段を取り入れることにより、通常の型抜き加工によるトリム成形ではバリが生じやすい歯部１８の先端部分がバリなし状態で仕上がる。
平押し金型機構６０によって中間製品１６を素材１０の側に押し戻すことで、素材１０とのつながりを切断した中間製品２０の成形工程を、リングギヤ成形の「第２工程」とする。
【００２９】
図１０で示す仕上げ金型機構８０は、プレス装置の上型（図示外）側にパンチホルダー８２、ピアスパンチ８４、ギヤストリッパー８６およびストリッパー８８が設けられている。また下型（図示外）側にダイホルダー９０、ギヤダイス９２、ギヤエジェクター９４およびピアスエジェクター９６が設けられている。
【００３０】
上型側のピアスパンチ８４はパンチホルダー８２と共に昇降可能で、その外周にギヤストリッパー８６が位置し、ギヤストリッパー８６の外周にストリッパー８８が位置している。ギヤストリッパー８６およびストリッパー８８は、個々に複数本のピン８７，８９を通じて上型側から所定の押し下げ力（油圧力）が作用している。
【００３１】
下型側のギヤダイス９２はダイホルダー９０に固定され、その内周にリングギヤ２２の完成歯部２４を成形するための歯形（図示外）を備えた円筒形状をしている。このギヤダイス９２の内側にギヤエジェクター９４が位置し、さらにギヤエジェクター９４の内側にピアスエジェクター９６が位置している。ギヤエジェクター９４は複数本のピン９５を通じて下型側から所定の押し上げ力（油圧力）を受けている。またピアスエジェクター９６も同様に、下型側から所定の押し上げ力を受けている。
【００３２】
仕上げ金型機構８０によるプレス加工にあたっては、図１０（Ａ）で示すように第２の中間製品２０の外周に位置する素材１０をストリッパー８８とギヤダイス９２とでクランプし、かつ中間製品２０をギヤストリッパー８６とギヤエジェクター９４とでクランプする。この状態でプレス装置の上型（パンチホルダー８２）が下降することにより、図１０（Ｂ）で示すようにピアスパンチ８４およびギヤストリッパー８６がストリッパー８８を残して押し下げられる。これによってギヤエジェクター９４およびピアスエジェクター９６が中間製品２０とともに押し下げられ、中間製品２０は素材１０から分離してギヤダイス９２の中に挿入される。この状態での中間製品２０はその歯部１８がギヤダイス９２の歯形で拘束されている。
【００３３】
図１０（Ｂ）の状態からパンチホルダー８２がさらに下降することにより、図１０（Ｃ）で示すようにピアスパンチ８４がピアスエジェクター９６に作用している押し上げ力に抗して下降する。この結果、ピアスパンチ８４とギヤエジェクター９４とによって中間製品２０の中心部が打ち抜かれる。これによって外周に完成歯部２４を備え、かつ中心孔２６を備えたリングギヤ２２（完成製品）が成形される。
このように素材１０から中間製品２０を分離するとともに、この中間製品２０の中央部分を打ち抜いて中心孔２６をピアス加工する工程を、リングギヤ成形の「第３工程」とする。
【図面の簡単な説明】
【図１】リングギヤの予備成形品を表した説明図
【図２】リングギヤの第１の中間製品を表した説明図
【図３】リングギヤの第２の中間製品を表した説明図
【図４】仕上げ工程におけるリングギヤの完成製品を表した説明図
【図５】リングギヤの完成製品のみを表した説明図
【図６】プレス装置のピアス金型機構を表した断面図
【図７】プレス装置のトリム金型機構を表した断面図
【図８】トリム金型機構における別の構造例を表した断面図
【図９】プレス装置の平押し金型機構を表した断面図
【図１０】プレス装置の仕上げ金型機構を表した断面図
【符号の説明】
１０  素材
１６  第１の中間製品
１８  歯部
２２  リングギヤ（完成製品）
【図１】
0003975715.tif 000002
【図２】
0003975715.tif 000003
【図３】
0003975715.tif 000004
【図４】
0003975715.tif 000005
【図５】
0003975715.tif 000006
【図６】
0003975715.tif 000007
【図７】
0003975715.tif 000008
【図８】
0003975715.tif 000009
【図９】
0003975715.tif 000010
【図１０】
0003975715.tif 000011