(57)【要約】【課題】成形ピンの焼き付きを防止して耐久性を向上できると共に、成形ピン交換等の保守点検頻度を軽減でき、しかも、凹部を安定して高精度に成形可能な金属塑性加工装置を提供する。【解決手段】第１金型１と第２金型２とが相対的に相互にワーク軸心Ｌｗ方向に接近すると、ラジアル内方Ｒａに前進してワーク外周面90に凹部91を形成する成形ピン３を備えた金属塑性加工装置に於て、第１金型１に、複数本の成形ピン３を設けると共に成形ピン３をラジアル内方Ｒａに前進させるためのリンク機構５を成形ピン３と１対１で設け、リンク機構５は、ワーク軸心Ｌｗ方向に往復自在な関節部50を有し、第２金型２からの相対的なワーク軸心一方向Ｙｃへの押し力Ｆｃを受けて成形ピン３をラジアル内方Ｒａへ前進させて凹部91を形成するように構成したものである。【選択図】図２
2017170498.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１金型（１）と第２金型（２）とが相対的に相互にワーク軸心（Ｌｗ）方向に接近すると、ラジアル内方（Ｒａ）に前進してワーク外周面（90）に凹部（91）を形成する成形ピン（３）を備えた金属塑性加工装置に於て、
上記第１金型（１）に、複数本の上記成形ピン（３）を設けると共に上記成形ピン（３）を上記ラジアル内方（Ｒａ）に前進させるためのリンク機構（５）を上記成形ピン（３）と１対１で設け、
上記リンク機構（５）は、上記ワーク軸心（Ｌｗ）方向に往復自在な関節部（50）を有し、上記第２金型（２）からの相対的なワーク軸心一方向（Ｙｃ）の押し力（Ｆｃ）を受けて上記成形ピン（３）を上記ラジアル内方（Ｒａ）へ前進させて上記凹部（91）を形成するように構成したことを特徴とする金属塑性加工装置。
【請求項２】
上記成形ピン（３）の前進ストローク量を調整するためのストローク調整手段（７）を具備する請求項１記載の金属塑性加工装置。
【請求項３】
上記リンク機構（５）をワーク軸心他方向（Ｙｄ）に押圧して上記成形ピン（３）をラジアル外方（Ｒｂ）へ後退させるための戻し用の弾発付勢部材（61）を具備する請求項１又は２記載の金属塑性加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属塑性加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の金属塑性加工装置としては、ワーク外周面のギヤ歯に逆テーパを形成するために、下型に、複数の成形ピンを放射状に配設して、上型のパンチに、成形ピンの基端に摺接可能なテーパ内周面を設け、上型の降下時に、テーパ内周面が成形ピンの基端に摺接して、成形ピンをラジアル内方へ押圧し、成形ピンの先端部をワーク外周面に押圧させて逆テーパ歯を形成する装置が公知である（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平２−２５８１３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の金属塑性加工装置は、成形ピンの基端に平面断面視円弧状の傾斜摺接面を設け、パンチの筒状壁部の内面にテーパ内周面を設けていた。そして、テーパ内周面が傾斜摺接面を摺接しつつ押圧して成形ピンがラジアル内方に所定ストローク前進した成形完了状態で、成形ピンの傾斜摺接面と、パンチのテーパ内周面とが、面状接触するように、傾斜状摺接面の傾き角度及び曲率半径と、テーパ内周面のテーパ角度及び半径と、を設定していた。したがって、傾斜摺接面の上端部と、テーパ内周面の下端部とが摺接を開始してから成形完了状態になるまでの摺接中は、傾斜摺接面とテーパ内周面とが、面状接触せず、成形ピンの傾斜摺接面に軸心方向に（縦線状の）焼き付きや磨耗傷面が発生するという問題や、成形寸法にバラつきが発生するといった問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、成形ピンの焼き付きを防止して耐久性を向上できると共に、成形ピン交換等の保守点検頻度を軽減でき、しかも、凹部を安定して高精度に成形可能な金属塑性加工装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の金属塑性加工装置は、第１金型と第２金型とが相対的に相互にワーク軸心方向に接近すると、ラジアル内方に前進してワーク外周面に凹部を形成する成形ピンを備えた金属塑性加工装置に於て、上記第１金型に、複数本の上記成形ピンを設けると共に上記成形ピンを上記ラジアル内方に前進させるためのリンク機構を上記成形ピンと１対１で設け、上記リンク機構は、上記ワーク軸心方向に往復自在な関節部を有し、上記第２金型からの相対的なワーク軸心一方向の押し力を受けて上記成形ピンを上記ラジアル内方へ前進させて上記凹部を形成するように構成したものである。
また、上記成形ピンの前進ストローク量を調整するためのストローク調整手段を具備するものである。
また、上記リンク機構をワーク軸心他方向に押圧して上記成形ピンをラジアル外方へ後退させるための戻し用の弾発付勢部材を具備するものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、成形ピンに焼き付きや損傷等の不具合が発生するのを防止でき、成形ピンの状態確認や交換といった保守点検頻度を軽減できる。ワーク外周面に成形する凹部を所定寸法に安定かつ高精度に成形できる。装置（金型）の耐久性を向上できると共に品質が安定し大量生産を効率良く行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の金属塑性加工装置の実施の一形態を示し、成形前の待機状態の要部断面正面図である。
【図２】成形途中状態の要部断面正面図である。
【図３】成形完了後の金型離間状態の要部断面正面図である。
【図４】成形ピンを説明するための要部断面正面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図示の実施形態に基づき本発明を詳説する。
本発明に係る金属塑性加工装置は、図１乃至図３に示すように、相対的に相互にワーク軸心Ｌｗ方向に接近離間可能に設けられた第１金型１と第２金型２とを備えている。
第１金型１は、ワーク軸心Ｌｗが第１金型１及び第２金型２の基準軸心Ｌａと同軸心状となるようにワークＷを収容可能な収容部10を有している。
図例では、第１金型１を下型とし、第２金型２は上型として、ワーク軸心Ｌｗ（基準軸心Ｌａ）が鉛直状となるように、図外のプレス機等の押圧力発生手段の上盤と下盤の間に配設している。また、ワークＷは、横断面円形状のワーク外周面90を有する有底円筒状の場合を図示している。
【００１０】
第１金型１に、ワーク外周面90に押圧してラジアル内方（ワーク内径方向）Ｒａへ窪んだ凹部91を塑性加工するための成形部をピン先端部31に有する成形ピン３を設けている。
成形ピン３は、第１金型１に、ラジアル方向（ワーク径方向）にスライド自在に設けられ、ワーク軸心Ｌｗ方向の移動は阻止されている。
【００１１】
成形ピン３は、ワーク軸心Ｌｗ廻りに複数本、放射状に配設され、全体として（複数本で）、ワークＷの外周面90（ワーク外周面90）にワーク軸心Ｌｗ廻りの凹部91群を成形するための櫛歯を構成している。なお、図例において、凹部91は、ギヤ谷部であり、凹部91群は、ギヤ歯である。
【００１２】
さらに、第１金型１に、成形ピン３をラジアル方向に沿って直線往復移動させるためのリンク機構５を設けている。
リンク機構５は、第１金型１において、ラジアル方向に往復自在に設けられている成形ピン３と、成形ピン３よりもラジアル外方Ｒｂに固設されているリンク用固定部材15と、を連結するように設けている。
【００１３】
リンク機構５は、成形ピン３のピン基端部32と連結する第１先端部51ａを有する第１リンク部材51と、第１リンク部材51の第１基端部51ｂと連結する第２先端部52ａを有すると共にリンク用固定部材15と連結する第２基端部52ｂを有する第２リンク部材52と、を備えている。
【００１４】
リンク機構５は、第１基端部51ｂと第２先端部52ａの連結部をもって、ワーク軸心Ｌｗ方向（アキシャル方向）に往復自在な関節部50を構成している。
また、第２基端部52ｂをラジアル方向に沿って直線移動不可能にリンク用固定部材15に連結してリンク固定端部59を構成している。
【００１５】
成形前の待機状態（図１参照）において、関節部50が、ワーク軸心一方向（アキシャル一方向）Ｙｃに移動自在である。
第１リンク部材51は第１基端部51ｂがワーク軸心一方向Ｙｃに移動自在となるように、図例において、ラジアル外方上傾状に保持されている。
第２リンク部材52は第２先端部52ａがワーク軸心一方向Ｙｃに移動自在となるように図例において、ラジアル外方下傾状に保持されている。
待機状態において、第１リンク部材51及び第２リンク部材52とで、全体略への字状の姿勢となる。
【００１６】
図２に示すように、リンク機構５は、関節部50が、第２金型２からの相対的なワーク軸心一方向Ｙｃの押し力Ｆｃを受けると、関節部50がワーク軸心一方向Ｙｃへ移動し、全体形状がヘの字状から一文字状に近づいて、第１先端部51ａが、ピン基端部32をラジアル内方Ｒａへ押圧するように構成している。リンク機構５は、第２金型２の押し力Ｆｃを、成形ピン３がワーク外周面90を押圧するラジアル方向の成形力に変換している。
【００１７】
また、成形ピン３と第１リンク部材51の連結、第１リンク部材51と第２リンク部材52の連結、第２リンク部材52とリンク用固定部材15の連結は、一方の部材の基端部32，51ｂ，52ｂに、ラジアル外方弯曲凸状の縦断面円弧状乃至Ｃ字状の摺接端面32ｂ，54，56を設け、他方の部材のラジアル内方Ｒａ側（先端部51ａ，52ａやラジアル内方側部15ａ）に、ラジアル外方弯曲凹状の縦断面円弧状乃至Ｃ字状の摺接内周面53ａ，55ａ，16ａが形成された窪部53，55，16を設け、摺接端面32ｂ，54，56と摺接内周面53ａ，55ａ，16ａとを、摺接可能に面状に当接させて揺動自在に連結している。
そして、摺接端面32ｂ，54，56と摺接内周面53ａ，55ａ，16ａを縦断面で１８０度を越えた円弧状乃至Ｃ字状に当接させ、一方の部材の基端部32，51ｂ，52ｂを、他方の部材の窪部53，55，16でくわえるように係合することで、ラジアル方向とアキシャル方向の離間（離脱）を阻止している。
また、窪部53，55，16は、ワーク軸心Ｌｗ廻りの周方向、或いは、ワーク軸心Ｌｗに沿って見てラジアル方向に直交する方向（以下、左右方向と呼ぶ場合がある）に開口している。一方の部材のラジアル外方Ｒｂ側と窪部53，55，16とを、周方向又は左右方向に相対的に相互に接近離間させることで、連結・離脱自在とし、組立や保守点検を容易としている。
【００１８】
より具体的には、ピン基端部32は、縦断面円弧状乃至Ｃ字状のピン摺接端面32ｂを有している。第１先端部51ａは、縦断面円弧状乃至Ｃ字状の第１摺接内周面53ａが形成された第１窪部53を有している。
ピン基端部32と第１先端部51ａとは、ピン基端部32の一部が第１窪部53に入り込んだ連結状態で、ピン摺接端面32ｂと第１摺接内周面53ａが面状に摺接し、成形ピン３に対して第１リンク部材51を揺動自在として、第１リンク部材51で成形ピン３をラジアル方向に往復自在としたリンク自由端部（連結部）を構成している。
また、図４に示すように、断面視で、ピン先端面31ａの上下中央位置Ｐと、ピン摺接端面32ｂの中心点Ｑと、の上下位置（基準軸心Ｌａ方向位置）を一致させている。言い換えると、基準軸心Ｌａに対して直交面状の一平面Ｋに、ピン先端面31ａの上下中央位置Ｐと、ピン摺接端面32ｂの中心点Ｑと、の両方が含まれるように第１金型１を構成している。
このように構成することで、ピン基端部32に力を受けた際に、ピン先端部31が中心点Ｑ廻りに上方へ逃げるのを防止でき、成形品の精度を向上できる（凹部91を高精度に成形できる）。
【００１９】
また、図１及び図２に示すように、第１基端部51ｂは、縦断面円弧状乃至Ｃ字状の第１摺接端面54を有している。第２先端部52ａは、縦断面円弧状乃至Ｃ字状の第２摺接内周面55ａが形成された第２窪部55を有している。
第１基端部51ｂと第２先端部52ａとは、第１基端部51ｂの一部が第２窪部55に入り込んだ連結状態で、第１摺接端面54と第２摺接内周面55ａが面状に摺接し、関節部50を構成している。
【００２０】
また、第２基端部52ｂは、縦断面円弧状乃至Ｃ字状の第２摺接端面56を有している。リンク用固定部材15はラジアル内方側部15ａに、縦断面円弧状乃至Ｃ字状のリンク用摺接内周面16ａが形成されたリンク用窪部16を有している。
第２基端部52ｂとリンク用固定部材15とは、第２基端部52ｂの一部がリンク用窪部16に入り込んだ連結状態で、第２摺接端面56とリンク用摺接内周面16ａが面状に摺接し、リンク固定端部（連結部）59を構成している。
【００２１】
さらに、第１金型１に、リンク機構５をワーク軸心他方向（アキシャル他方向）Ｙｄに押圧して成形ピン３をラジアル外方（ワーク外径方向）Ｒｂへ後退させるためのコイルバネから成る戻し用の弾発付勢部材61と、弾発付勢部材61の弾発力Ｆｄをリンク機構５に伝達可能にワーク軸心Ｌｗ方向にスライド自在な丸棒状の伝達部材62と、を設けている。
【００２２】
弾発付勢部材61は、第２金型２が軸心他方向Ｙｄへ移動し、押し力Ｆｃが弾発力Ｆｄ未満になった場合に、伝達部材62を介して第２リンク部材52をワーク軸心他方向Ｙｄに移動させ、成形ピン３をラジアル外方へ後退させる。
【００２３】
また、図１に示すように、弾発付勢部材61及び伝達部材62は、リンク機構５に押し力Ｆｃが付与されていない待機状態で、成形ピン３が所定待機位置に配設されるように、リンク機構５の姿勢を保持するリンク機構待機姿勢保持手段でもある。
【００２４】
伝達部材62は、第２リンク部材52の下方位置に開口する縦孔部63に挿通されている。そして、縦孔部63内に配設した弾発付勢部材61によってワーク軸心他方向Ｙｄへ常時弾発付勢されると共に先端（上端）がリンク機構５の第２リンク部材52の弾発力受け面58に常時当接するように設けている。
【００２５】
伝達部材62は、縦孔部63の開口縁63ｄから所定寸法Ｅだけ突出すると、縦孔部63内に設けた開口側縮径テーパ状のストッパ面63ｅに、伝達部材62に設けた先端縮径テーパ状の当り面62ｅが当接して、所定寸法Ｅを超えて突出しないように構成している。
【００２６】
そして、成形前の待機状態において、伝達部材62は所定寸法Ｅだけ突出すると共に第２リンク部材52に当接し、リンク機構５を、成形ピン３が所定待機位置となる所定待機姿勢に保持する。
【００２７】
さらに、成形ピン３の前進ストローク量を調整するためのストローク調整手段７を、第２金型２に設けている。
ストローク調整手段７は、第２金型２による関節部50の押し込み量を調整することで、成形ピン３の前進ストローク量を調整可能としている。
【００２８】
ストローク調整手段７は、第２金型基準先端面（下面）20から、軸心他方向Ｙｄに突出状に保持されリンク機構５の関節部50乃至その近傍を押圧するための押圧先端面71ｃを有する押圧部材71と、薄板状の複数枚の敷き部材72と、第２金型基準先端面20よりも軸心他方向Ｙｄ側に設けた押圧付与面21と、を備えている。
ストローク調整手段７は、押圧部材71の基端面（上端面）71ｄと、押圧付与面21と、の間に、介装させる敷き部材72の厚み又は枚数を増減させて（０枚とする場合を含む）、第２金型基準先端面20から押圧先端面71ｃまでの突出寸法Ｓを調整し、第２金型２全体の移動ストーク量を調整することなく、押圧部材71による関節部50への押し込み量を増減させ（調整し）、関節部50の移動ストローク量（降下量）を調整して、成形ピン３の前進ストローク量を調整可能である。
【００２９】
さらに、押圧部材71と敷き部材72を、成形ピン３（リンク機構５）に対して、１対１で設けている。
したがって、第２金型２全体（第２金型基準先端面20）の移動を所定移動ストローク量に保持した（一定とした）まま、複数本の成形ピン３、夫々に対して（個別に）、前進ストローク量を調整できる。成形ピン３毎の寸法精度や組立精度の差を緩和して、成形した複数の凹部91が均一になり、高精度なギヤ歯（ワーク軸心Ｌｗ廻りの凹部91群）が得られる。
【００３０】
また、押圧部材71の押圧先端面71ｃをワーク軸心他方向Ｙｄに弯曲凹状（縦断面円弧状）に形成し、第２先端部52ａに、ワーク軸心他方向Ｙｄに弯曲凸状（縦断面円弧状）の受圧面57を形成している。
そして、押圧先端面71ｃが受圧面57を押圧する際に、押圧先端面71ｃに受圧面57が面状に摺接して、押圧部材71と第２リンク部材52（関節部50）と間の摩擦を軽減して、スムーズにリンク機構５が作動するように構成している。また、焼き付きや損傷、磨耗を防止して、耐久性を向上させている。
また、押圧部材71は基端面71ｄと押圧先端面71ｃの間（上下中間部）に、リンク機構５と接触する際の衝撃を緩和するための（アキレス腱のような作用を成す）腱状部71ｇを有している。リンク機構５等に瞬間的な大きな力（衝撃）がかかるのを防止して、損傷を防止する。
【００３１】
次に、本発明に係る金属塑性加工装置の作用（使用方法）を説明する。
上述のように第１金型１と第２金型２を設け、プレス機等の押圧力発生手段に設置して、第１金型１と第２金型２を、基準軸心Ｌａ方向に相対的に相互に接近離間可能とする。そして、第１金型１の収容部10にワークＷを収容し、図１に示すように、ワーク軸心Ｌｗを基準軸心Ｌａと同軸心状（上）とする（成形準備工程）。
【００３２】
第２金型２を所定基準ストロークだけ降下（接近）させると、図２に示すように、第２金型２の押圧部材71が、リンク機構５の関節部50に当接してワーク軸心一方向Ｙｃの押し力Ｆｃを付与し、リンク機構５の関節部50を、弾発付勢部材61の弾発力Ｆｄに抗して降下させる。
【００３３】
リンク機構５は、第２金型２からの押し力Ｆｃを受けると、受圧面57が押圧部材71の押圧先端面71ｃに摺接しつつ関節部50がワーク軸心一方向Ｙｃへ移動し（降下し）、第１先端部51ａが、成形ピン３をラジアル内方Ｒａへ押圧して前進させる。
成形ピン３のピン先端部31がワーク外周面90を押圧してギヤ谷部となる凹部91を塑性加工する。複数の成形ピン３が、夫々、ワーク外周面90に押圧して、全体として、ギヤ歯を成形する。
【００３４】
そして、凹部91を成形後に、第２金型２がプレス機等の押圧力発生手段等によって、上昇し、押し力Ｆｃが、戻し用の弾発付勢部材61の弾発力Ｆｄよりも小さくなると、図３に示すように、その弾発力Ｆｄによって伝達部材62が第２リンク部材52をワーク軸心他方向Ｙｄに押圧し、関節部50が移動し（上昇し）、第１先端部51ａが成形ピン３をラジアル外方Ｒｂへ引っ張って後退させる。弾発付勢部材61及び伝達部材62によって、リンク機構５は所定の待機姿勢に保持され（図１の成形前の待機姿勢と同じ姿勢に戻り）、成形ピン３が所定待機位置に戻る。第１金型１から凹部91が形成されたワークＷ（成形品）を取り出して成形が終了する。
【００３５】
なお、本発明は、設計変更可能であって、ワーク軸心Ｌｗが水平状や傾斜状となるように、第１金型１及び第２金型２を設けても良い。第１金型１と第２金型２がワーク軸心Ｌｗ方向に相対的に接近離間可能であれば良く、第２金型２を固定盤側に設け、第１金型１を押圧移動盤側に設けても良い。或いは、第１金型１と第２金型２が相互に接近するように設けても良い。ワークＷは、有底筒形状、筒形状、柱形状（中実形状）等自由である。凹部91は、ギヤ谷部に限らず、円形孔窪部、溝状凹部、装飾用窪部等自由である。また、ワーク外周面90に凹部91を形成するとは、予め平行ギヤ歯が形成されたワーク外周面90に成形ピン３を押圧して、各平行歯の両側面に凹部91を形成して、逆テーパ歯形状にする場合も含む。
また、成形ピン３と第１リンク部材51の連結、第１リンク部材51と第２リンク部材52の連結、第２リンク部材52とリンク用固定部材15の連結は、軸部材と軸孔による枢着とするも良い。第１リンク部材51と第２リンク部材52の形状は自由である。
【００３６】
以上のように、本発明の金属塑性加工装置は、第１金型１と第２金型２とが相対的に相互にワーク軸心Ｌｗ方向に接近すると、ラジアル内方Ｒａに前進してワーク外周面90に凹部91を形成する成形ピン３を備えた金属塑性加工装置に於て、第１金型１に、複数本の成形ピン３を設けると共に成形ピン３をラジアル内方Ｒａに前進させるためのリンク機構５を成形ピン３と１対１で設け、リンク機構５は、ワーク軸心Ｌｗ方向に往復自在な関節部50を有し、第２金型２からの相対的なワーク軸心一方向Ｙｃの押し力Ｆｃを受けて成形ピン３をラジアル内方Ｒａへ前進させて凹部91を形成するように構成したので、成形ピン３に焼き付きや損傷等の不具合が発生するのを防止でき、成形ピン３の状態確認や交換といった保守点検頻度を軽減できる。ワーク外周面90に形成する凹部91を所定寸法に安定かつ高精度に成形できる。複雑な形状の凹部91や多数の凹部91を容易かつ迅速に形成できる。装置（金型）の耐久性を向上できると共に品質が安定し大量生産を効率良く行うことができる。また、第１金型１と第２金型２のラジアル方向のガタつきを吸収でき、高精度に凹部91を形成できる。
【００３７】
また、成形ピン３の前進ストローク量を調整するためのストローク調整手段７を具備するので、第１金型１と第２金型２の相対的な移動を、所定移動ストローク量に保持したまま（一定としたまま）、複数本の成形ピン３、夫々に対して（個別に）、前進ストローク量（ワークへの成形力）を調整できる。成形ピン３毎の寸法精度や組立精度の差を無くして、成形した複数の凹部91が均一になり、高精度なギヤ歯等が得られる。プレス機等の押圧力発生手段や、第１金型１及び第２金型２の取り付け等大掛かりな設定変更を行う必要がなく、容易かつ迅速に、塑性加工精度の調整を行うことができる。
【００３８】
また、リンク機構５をワーク軸心他方向Ｙｄに押圧して成形ピン３をラジアル外方Ｒｂへ後退させるための戻し用の弾発付勢部材61を具備するので、複雑な構造を用いずに（簡素な構造）で確実かつ安定して、成形ピン３を後退させることができる。保守点検を容易に行うことができる。
【符号の説明】
【００３９】
１  第１金型
２  第２金型
３  成形ピン
５  リンク機構
７  ストローク調整手段
50  関節部
61  弾発付勢部材
90  ワーク外周面
91  凹部
Ｆｃ  押し力
Ｌｗ  ワーク軸心
Ｒａ  ラジアル内方
Ｒｂ  ラジアル外方
Ｙｃ  軸心一方向
Ｙｄ  軸心他方向
【図１】
2017170498.tif 000003
【図２】
2017170498.tif 000004
【図３】
2017170498.tif 000005
【図４】
2017170498.tif 000006