(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉体化した金属装荷分から構成要素を成形する工具セットにおいて、
各々が前記構成要素の少なくとも一部分を形成するそれぞれのチャンバを有する一対のダイと、各々が前記ダイのそれぞれの１つと関係した一対のポンチであって、該チャンバのそれぞれの１つの容積を変化させ得るように前記ダイのそれぞれ１つに対して可動である一対のポンチと、を備え、
前記ダイが、該ダイが分離する開き位置と、前記ダイが協働して閉じたキャビティを形成する閉じ位置との間にて互いに対して可動であり、
前記ポンチが、前記ダイが前記閉じ位置にあるとき、軸線に沿って互いの方向に可動であり、前記装荷物を圧縮し且つ前記構成要素を製造し、
前記ダイの各々が前記閉じ位置から前記開き位置まで動く間に、前記ポンチが、前記構成要素を支持し得るように互いに一定の隔たった関係に保つことができ、
前記ダイの一方が、前記閉じ位置から前記開き位置まで動く間に、該ダイの一方と関係したポンチに対して回転可能である、工具セット。
【請求項２】
請求項１に記載の工具セットにおいて、前記回転可能なダイが、該回転可能なダイと関係したポンチの傾斜したプロファイルと係合する傾斜したプロファイルを有し、これにより、前記回転可能なダイと該回転可能なダイと関係したポンチとが相対的に動くことが前記傾斜したプロファイルにより制限される、工具セット。
【請求項３】
請求項１に記載の工具セットにおいて、前記回転可能なダイ及び該回転可能なダイと関係したポンチが、合わさるヘリカルプロファイルを有し、これにより、前記ダイが前記閉じ位置から前記開き位置まで移動することにより前記回転可能なダイが該回転可能なダイと関係したポンチの周りで回転するようにした工具セット。
【請求項４】
請求項１に記載の工具セットにおいて、前記一対のダイが前記閉じ位置から前記開き位置まで駆動される間に、該一対のダイが前記ポンチに対して同時に回転可能である、工具セット。
【請求項５】
請求項１に記載の工具セットにおいて、前記開き位置にあるとき、前記ポンチの一方が充填位置にある該ポンチの一方が関係したダイに対して配置され、そのそれぞれのチャンバがその内部に前記粉体の装荷分を受け入れる容積を有する、工具セット。
【請求項６】
請求項５に記載の工具セットにおいて、前記１つのポンチが、前記閉じ位置にあるとき、前記軸線に沿って搬送位置まで可動であり、該搬送位置において、前記それぞれのチャンバが縮小した容積を有し、前記ポンチが前記搬送位置まで移動することにより、粉体が前記チャンバの他方に搬送されるようにした、工具セット。
【請求項７】
請求項１に記載の工具セットにおいて、前記ポンチが、前記開き位置及び前記閉じ位置にあるとき、前記それぞれのダイの内部で係合する、工具セット。
【請求項８】
粉体の成形体を形成する工具セットにおいて、
各々が、ダイ及び該ダイと協働してそれぞれのチャンバを形成するポンチを有する、一対の対向したダイ及びポンチセットを備え、
前記ダイが、該ダイが分離する開き位置から閉じ位置まで互いに対して可動であり、該閉じ位置において、前記ダイが、閉じた金型キャビティを形成し得るように閉じた連通状態にて前記チャンバと当接し、
前記ポンチが、前記閉じ位置にあるとき、互いに向けて可動であり、前記粉体を圧縮して成形体を形成することができ、
前記ダイが、前記軸線に沿って移動することにより前記閉じ位置から分離して前記成形体を露出させることができ、前記ダイが、前記成形体が露出されるとき同時に回転する、工具セット。
【請求項９】
粉体の成形体を形成する工具セットにおいて、
各々が、ダイ及び該ダイと協働してそれぞれのチャンバを形成するポンチを有する、一対の対向したダイ及びポンチセットを備え、
前記ダイが、該ダイが分離して粉体の装荷分を前記チャンバの１つに受け入れることを可能にする開き位置から閉じ位置まで互いに対して可動であり、該閉じ位置において、前記ダイ及びポンチセットが閉じた金型キャビティを形成し得るように閉じた連通状態にて前記チャンバと当接し、
前記ダイ及びポンチセットの１つが、前記閉じ位置にあるとき、軸線に沿って前記ダイに対して搬送位置まで可動であるポンチを備え、該搬送位置において、前記１つのチャンバが縮小した容積を有し、粉体が前記チャンバの他方に搬送され、
前記ダイが、前記軸線に沿って相対的に移動することにより前記閉じ位置から分離可能であり、該動作中、前記ダイの少なくとも１つが前記軸線に沿って該少なくとも１つのダイを含むダイ及びポンチセットのポンチに対して回転し、前記成形体を露出させるようにした、工具セット。
【請求項１０】
請求項９に記載の工具セットにおいて、前記開き位置において、前記ダイの各々がそのそれぞれのポンチと係合状態を保つ、工具セット。
【請求項１１】
請求項９に記載の工具セットにおいて、前記ダイの双方が、軸線に沿って前記ポンチの１つに対して並進する間に、軸線の周りで回転可能である、工具セット。
【請求項１２】
請求項９に記載の工具セットにおいて、前記ダイが、前記軸線の周りを同時に回転可能である、工具セット。
【請求項１３】
請求項９に記載の工具セットにおいて、前記回転可能なダイが該回転可能なダイを含むダイ及びポンチセットのポンチの傾斜したプロファイルと係合する傾斜したプロファイルを有し、これにより、前記回転可能なダイと該回転可能なダイを含むダイ及びポンチセットのポンチとの相対的動作が前記傾斜したプロファイルにより制限される、工具セット。
【請求項１４】
請求項１３に記載の工具セットにおいて、前記傾斜したプロファイルが、ヘリカルプロファイルである、工具セット。
【請求項１５】
請求項９に記載の工具セットにおいて、
前記閉じ位置にあるとき、前記ポンチが互いの方向に可動であり、前記装荷分を圧縮し、これにより、前記成形体を形成し、
前記ポンチが、前記ダイを引き出す間、一定の隔たった関係に保たれて前記成形体を露出させることができる、工具セット。
【請求項１６】
請求項１５に記載の工具セットにおいて、前記ダイが、前記軸線の周りを同時に回転可能である、工具セット。
【請求項１７】
請求項９に記載の工具セットにおいて、前記１つのダイ及びポンチセットが、そのそれぞれのダイの内部に収納された第二のポンチを含む、工具セット。
【請求項１８】
請求項９に記載の工具セットにおいて、前記ポンチの１つが前記軸線の周りで前記ポンチの他方に対して回転可能である、工具セット。
【請求項１９】
各々が、ダイと、該ダイと協働してそれぞれのチャンバを形成するポンチとを有する、一対の対向したダイ及びポンチセットを有する工具セット内にて粉体の成形体を形成する方法において、
ａ）前記チャンバが粉体の装荷分を保持する閉じたキャビティを形成し得るように閉じた連通状態にて、前記工具セットを閉じ位置に設定するステップと、
ｂ）前記ポンチを軸線に沿って互いの方向に前進させ、粉体の装荷分を圧縮し、これにより成形体を形成するステップと、
ｃ）前記ダイの各々を軸線に沿って駆動し、ダイを分離させ且つ成形体を露出させる間に、前記ポンチを互いに一定の隔たり距離に保つステップと、
ｄ）前記ダイの少なくとも一方が前記軸線に沿って動くとき、該少なくとも１つのダイを軸線の周りで回転させるステップと、
ｅ）成形体を前記工具セットから突き出すステップと、を備える方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の方法において、前記ダイが該ダイを分離させる間に同時に回転する、方法。
【請求項２１】
請求項１９に記載の方法において、少なくとも１つのダイ及び少なくとも１つのポンチが、前記工具セットの往復運動軸線に対して傾斜したプロファイルに沿って係合し、
前記軸線に沿って相対的に移動する間に、前記ダイとポンチとが相互に係合することにより回転が生じるようにした、方法。
【請求項２２】
請求項１９に記載の方法において、前記ダイ及びポンチがヘリカルプロファイルに沿って係合し、
前記軸線に沿って相対的に移動する間に、前記ダイとポンチが相互に係合することにより回転が生じるようにした、方法。
【請求項２３】
請求項２２に記載の方法において、前記ステップ（ｃ）が、前記ポンチの一方を前記ポンチの他方に対して軸線の周りで回転させることを含む、方法。
【請求項２４】
請求項１９に記載の方法において、前記ステップ（ａ）が、
ａ）（ｉ）前記ダイが分離し且つ前記ポンチが前記ダイと係合した状態にて開始するステップと、
ａ）（ii）前記それぞれのポンチを前記ダイと係合状態に保つ間に、前記ダイを前記閉じ位置に駆動するステップとを含む、方法。
【請求項２５】
請求項２４に記載の方法において、前記閉じ位置にあるとき、前記１つのポンチを前記軸線に沿って駆動し、粉体を１つのチャンバから他方のチャンバに搬送する更なるステップを含む、方法。
【請求項２６】
請求項２４に記載の方法において、前記ダイが、全体に亙って前記ポンチと係合状態に保たれる、方法。
【請求項２７】
各々が、ダイと、該ダイと協働してそれぞれのチャンバを形成するポンチとを有する、一対の対向したダイ及びポンチセットを備える工具セット内にて粉体の成形体を形成する方法において、
ａ）前記ダイが分離した状態で開始するステップと、
ｂ）充填位置にあるとき、前記それぞれのチャンバ内の粉体の装荷分を受け入れ得るように前記ポンチの１つを該ポンチの１つを含むダイ及びポンチセットのダイの内部に設定するステップと、
ｃ）前記ダイを閉じ位置に駆動し、該閉じ位置において、該ダイが当接し、前記チャンバが、粉体の装荷分を保持する閉じたキャビティを形成し得るように閉じた連通状態にあるようにするステップと、
ｄ）前記ポンチを軸線に沿って互いの方向に前進させ、粉体の装荷分を圧縮し、これにより、粉体の成形体を形成するステップと、
ｅ）前記ダイの少なくとも１つを軸線の周りで回転させる間に、前記ダイの各々を前記軸線に沿って反対方向に移動させることにより前記ダイを分離させて成形体を露出させるステップと、
ｆ）成形体を前記工具セットから突き出すステップと、を備える方法。
【請求項２８】
請求項２７に記載の方法において、ステップ（ｅ）が、前記ダイを分離させる間に、前記ダイを同時に回転させることを含む、方法。
【請求項２９】
請求項２７に記載の方法において、ステップ（ｅ）が、ヘリカルプロファイルに沿って前記ダイを引き出すことを含む、方法。
【請求項３０】
請求項２７に記載の方法において、ステップ（ｃ）が、前記閉じ位置にあるとき、前記ポンチの１つを該ポンチの１つを含むダイ及びポンチセットのダイに対して移動させ、粉体を１つのチャンバから他のチャンバに搬送することを含む、方法。
【請求項３１】
請求項２７に記載の方法において、ステップ（ａ）、（ｂ）（ｃ）の全体に亙って前記ダイをそのそれぞれのポンチと係合状態に保つことを含む、方法。
【発明の詳細な説明】
本発明は、粉体材料の成形プレス機械、特に、粉体金属を歯車、ヘリカル歯車、特に、対向した二重ヘリカル即ちヤマバ歯車の形態にするために使用されるプレス機械の分野に関する。
粉体成形プレス機械は、何年も前から公知である。これらのプレス機械は、ダイと、上側ポンチと、下側ポンチという、少なくとも３つの相互作用するパンを有している。理想的には、上側ポンチは、ダイから分離しており、また、下側ポンチの上方にてダイ内部にて形成されたキャビティ内に粉体が導入されようにする。その後に対向したポンチを動かせば、内部キャビティの容積が小さくなって、粉体金属を成形して所望の密度にする。形成される未加工のパンをキャビティから除去し且つ焼結する。厚さの異なる部分を有する部品の場合、キャビティ内での粉体の移動を促進させ得るように、更なる可動の上側ポンチ又は下側ポンチを追加することができる。
ヘリカル歯車が所望であるとき、歯車の歯を製造することはより難しい。簡単なスパー歯車の場合と異なり、ヘリカル歯車用のダイを閉じたとき、そのダイは、ポンチに対して回転しなければならず、次に、成形したパンを解放するため反対方向にも相対的に回転しなければならない。ヘリックス角度の高さが低く、歯車の厚さが普通程度である場合、長手方向に作用するラムの圧力下にて外側のら旋ねじ付きポンチ又は対向したポンチを係合する内側ら旋ねじ付きのダイに接触させる。ダイ、及び一方のポンチ又は双方のポンチは、軸受内に保持されており、ねじに対して作用するラムの力により工具要素（すなわち、ダイ及びポンチ、又は双方のポンチ）は、自動的に回転する。自動的に回転するヘリカル工具要素（すなわち、ダイ及びポンチ又は双方のポンチ）は、例えば、タカハシ（Takahashi）及びその他の者に対する米国特許第3,694,127号及びタケ（Take）に対する米国特許第5,259,744号にて公知である。
歯車のヘリックス角度又は厚さが増すとき、かかるダイにおける摩擦抵抗は大きくなる可能性がある。ヘリカル歯車を考慮するとき、長手方向ラムは、工具要素は共に付勢して近寄せるから、この摩擦に上廻るためには、工具要素に対してトルクを加え、又は工具要素を適当な速度にて回転させるため、モータを使用することが公知である。キー溝又は偏心穴又は内側スプラインを有する部品を製造しようとするならば、ポンチ又はコア部分が成形した粉体に対して相対的に回転する動作は、キー溝又は穴をせん断させるであろうから、かかる相対的動作が存在してはならないことも公知である。
オフセットし、同一位相としまたはアンダーカットした上側部分及び下側部分を有する粉体金属が製造されている。こうした場合、仕上がったパンは、分離面にて分離する、対向するダイに形成された少なくとも２つの歯車プロファイルを備えることができる。ヘリカル歯車の場合、対向したヘリックスであるか、同一方向のピッチの異なるヘリックスであるか、又は位相外ヘリックスであるか、或いはスパー歯車であるかどうかを問わず、また、直径又は工具高さが等しいか否かを問わずに、ダイの分離面の一側部に対するヘリカルプロファイルと、その反対側に対する異なるプロファイルとを有する歯車を製造し得ることが有利である。この型式の技術の典型的な適用例は、ヤマバ歯車と称されることが最も多い、対称に対向したヘリカル歯車の製造に関連するものである。
従来の方法にてヤマバ歯車を機械加工することは難しく且つコストがかかるため、ヤマバ歯車を成形し且つ焼結した粉体から製造することが有利である。その代わり、従来の粉体冶金法は、逆方向の２つのヘリカル歯車を後部同士を合わせて配置し且つ接続することを必要とする。このことは、製造することのできる金属製のヤマバ歯車の寸法及び精密さ、並びにその品質を制限することになる。共に溶接したならば、かかる歯車は精密でなくなる。かかる歯車は、機械的に締結したならば、不必要に大形となる。
今日まで、発明者は、二重の対向ヘリカル歯車、即ちヤマバ歯車を製造するための粉体金属のプレス機械が存在することは知らない。タカハシ及びその他の者に対する米国特許第3,694,127号には、図１１及び図１２に、逆方向のヘリカルねじ用の粉体金属の成形体及び加工工具が示してある。この装置は、歯車の直径が厳密である、ヤマバ歯車、又は逆方向歯車の製造にさえ使用できない。この理由は、タケに対する米国特許第5,259,744号に記載されているように、下側ポンチの外壁が過度に薄くなるからである。経験によれば、信頼し得る工具を製造するのに必要とされるダイの最小肉厚は約２ｍｍであることが分かっており、この寸法は、より大形の歯車の歯元及びより小形の歯車の歯先の許容公差によれば、製造可能な部品を制限することになる。また、タカハシの装置は、自然の回転力を利用して、上側ポンチ、ダイ及び下側の外側ダイの全てを同時に動かすものである。同一方向の２つのヘリカル歯車を製造するために該タケの装置を使用することができるが、この場合にも、ヤマバ歯車を製造することはできず、少なくとも製造すべき歯の高さだけ直径が相違するヘリカル歯車の製造に限定される。
このため、対向した２つのヘリカル歯車を形成し得るように、粉体を成形する装置であって、肉厚の薄いポンチを回避する装置及び方法が必要とされている。更に、ヤマバ歯車を製造するためのみならず、直径の差が極めて小さい、逆方向のヤマバ歯車を製造するためにも粉体を成形することのできる装置及び方法が必要とされている。
より一般的には、これら２つのパンが同一直径であるかどうかを問わずに、２つの部品から成るヘリカル歯車を製造するために使用することのできる粉体金属工具セットが必要とされている。
本発明は、多段式の粉体成形プレス機械、及び種々の型式の２つのパンから成る歯車を製造するため、特に、その直径が略等しい、対称状に対向したヘリカル歯車、又はヤマバ歯車及び２つのパンから成るヘリカル歯車を粉体金属で製造するために該プレス機械を作動させる方法に関するものである。
本発明の目的用の粉体金属の多段式プレス機械は、コアロッドと、内側下側ポンチ、すなわち搬送ポンチと、外側下側ポンチと、下側ダイと、上側ダイと、上側ポンチとを有する工具セットを備えている。上方部分（例えば、図面のシート２の２）は、粉体の側方向への搬送を支援するため外側上側ポンチと、内側上側ポンチ又はプレリフトポンチとを備えることができる。
製造すべき歯車の型式に対応して、本発明は、未加工の金属成形体をプレスする成形及び引き戻しステップの間に２つ又は３つの要素の何れかが回転する、工具セットに関するものである。
本発明の第一の形態において、二重ヘリカル歯車成形体を製造する工具セットであって、第一のヘリカル歯車プロファイルを有する下側ポンチと、該下側ポンチとら旋状に摺動係合するための合わさる陰のヘリカルプロファイルを有する下側ダイと、第二のヘリカルプロファイルを有する上側の対向したポンチと、上側の対向したポンチとら旋状に摺動係合するための合わさる陰のヘリカルプロファイルを有する上側ダイとを備え、該上側ポンチが、該下側ポンチに対して対向する位置に配置され、また、これら下側ダイ及び上側ダイが分離面にて当接するように可動である、工具セットが提供される。
本発明の別の形態において、該プレス機械は、対向した二重ヘリカル歯車の成形体を製造する工具セットを備えており、該工具セットは、ダストヘリカル歯車プロファイルを有する第一のポンチと、該ダストポンチと係合する陰のヘリカルプロファイルを有するダストダイと、逆方向の第二のヘリカルプロファイルを有する第二の対向したポンチと、該第二の対向したポンチに係合する陰のヘリカルプロファイルを有する第二のダイとを有する。該工具セットは、粉体金属の装荷分を受け入れる充填位置と、搬送位置と、成形位置と、引き戻し位置とに可動である。ａ）搬送位置において、ダイは長手方向に当接する回転不能な関係にて配置される。ポンチは、第一の関係である、引き込み、対向し且つ隔たった関係にある。これにより、粉体金属の装荷分を保持するキャビティがポンチの両面により長手方向に形成され且つダイにより周方向に形成される。ｂ）成形位置において、ポンチは、第二の関係である、前進し、対向し且つ隔たった関係にある。ダイは当接関係に止まる。ダイは部分的に回転した位置まで駆動され、これにより、キャビティは粉体を成形し得るように寸法が縮小する。ｃ）引き戻し位置において、ポンチは前進し、対向し且つ隔たった関係に止まる。ダイは完全に回転した位置に配置され、これにより、ダイを完全に回転した位置まで駆動することにより、ダイは分離し、成形した被加工物を露出させる。更に、該工具セットは、第一のポンチにより取り巻かれた搬送ポンチを備えることができる。かかる搬送ポンチは、搬送位置において、前進した位置により、粉体の装荷分を付勢してキャビティ全体に拡がるようにする。
本発明は、ポンチが長手方向に並進する間に、ダイの回転を調和させるピッチ駆動体を更に含むことができ、該ピッチ駆動体は、少なくとも１つのダイポンチの動作から機械的な入力を受け取り、少なくとも１つのダイに対して出力を提供する。該ピッチ駆動体は、カム及びローラ機構とすることができ、ａ）カム又はｂ）ローラの一方は、上側又は下側を問わずに、一方のポンチに対して堅固な構造的関係にあり、ａ）ローラ又はｂ）カムの他方は、対応する上側ダイ又は下側ダイに対して堅固な構造的関係にあり、これにより、ポンチの一方がダイの一方に対して長手方向に並進することにより、ローラ及びカムは転がり係合するように強制され、その結果、該ダイがポンチに対して相対的に回転する。
本発明の第三の形態は、粉体金属による対向したヘリカル歯車の成形体を製造するために工具セットを使用する方法を含み、該工具セットは、第一のヘリカル歯車プロファイルを有する第一のポンチと、該第一のポンチと係合する、合ったヘリカルプロファイルを有する第一のダイと、第二の逆方向のヘリカルプロファイルを有する第二の対向したポンチと、該第二の対向したポンチと係合するヘリカルプロファイルを有する第二のダイと、搬送ポンチとを備えている。この方法は、工具セットを充填位置まで駆動することと、粉体金属の装荷分を工具セットに導入することと、ダイが長手方向に当接する関係にあり、ポンチが引っ込んだ隔たった関係にあり、対向したポンチの間にてダイの内部にキャビティが形成される位置である、搬送位置まで工具セットを駆動することと、搬送ポンチをキャビティに対して駆動し、装荷分をキャビティの全体に分配することと、キャビティ内の粉体を成形して被加工物を形成することと、ダイを引き戻して該被加工物を露出させることと、該被加工物を除去することとを含む。粉体を成形するステップは、第一のポンチを１つの位置にて機械加工することと、第二のポンチを第一のポンチに向けて前進させることと、ダイを同時に回転させる間に、該ダイを第二のポンチと同一の方向に向けて長手方向に並進させることにより行うことができ、搬送ポンチを駆動するステップは、搬送ポンチを静止状態に保持し且つ他方のポンチ及びダイを連動して前進させることにより行うことができる。
第四の形態において、非対照の二重ヘリカル歯車成形体を多段式プレス機械内で製造するための方法が提供される。該方法は、ａ）キャビティの下方部分に粉体の装荷分を充填するステップと、ｂ）分離面から比例的な距離にて上側ポンチ及び下側ポンチの対向する末端の面と分離面にて当接するように、上側ダイ及び下側ダイを変位させるステップと、ｃ）粉体の装荷分をキャビティの全体に亙って分配し得るように搬送ポンチを変位させるステップと、ｄ）上側ポンチが上側ダイに対して回転し、下側ポンチが下側ダイに対して回転する間に、上側ポンチ、下側ポンチ及び搬送ポンチを分離面に向けて比例的に前進させることにより、粉体の装荷分を成形して粉体の成形体を形成するステップと、ｅ）ダイがポンチ及び粉体の成形体に対して相対的に回転する間に、ｉ）上側ダイを上記上側ポンチに沿って、ii）下側ダイを下側ポンチに沿って共に第一の引き戻し位置まで引き戻し、該引き戻し位置にて、ダイの一方が粉体成形体から分離するようにし、ｆ）ダイの他方をその係合ポンチに沿って第二の引き戻し位置まで引き戻し、該引き戻し位置において、他方のダイが粉体成形体から分離するようにするステップと、ｇ）粉体成形体を突き出すステップとを備えている。
本発明の第五の形態において、上述した工具セットを使用して歯車を製造することができることが分かる。これらの歯車は、二重ヘリカルの焼結粉体金属の歯車を含み、これらの歯車は、より大形の歯車の歯元、より小形の歯車の歯先の合計値及び２ｍｍの２倍といった僅かな程度だけピッチ直径が相違する。本発明のこの形態は、略等しい直径の歯車、特に、ヤマバ歯車を含む。
図１は、本発明の粉体金属プレス機械の２つの実施の形態の分解図である。
図１のシート３の１は、コアロッドと、内側下側ポンチ組立体と、外側下側ポンチ組立体と、回転する下側ダイ組立体とを含む、本発明の工具セットの下側部分を示す図である。
図１のシート３の２は、回転する上側ダイ組立体と、外側上側ポンチ組立体と、内側ポンチ組立体とを含む本発明の工具セットの対応する上側部分を示す図である。
図１のシート３の３は、回転する外側下側ポンチ組立体を有する点でシート１と相違する、本発明の工具セットの下側部分の１つの代替的な実施の形態を示す図である。
図２は、図１の本発明の粉体金属プレス機械の第三の実施の形態の分解図である。
図２のシート２の１は、回転する外側下側ポンチ組立体と、回転不能な下側ダイ組立体との点で相違する、図１の本発明の工具セットの下側部分を示す図である。
図２のシート２の２は、回転する外側上側ポンチ組立体と、回転不能な上側ダイ組立体との点で相違する、図１の本発明の工具セットの上側部分を示す図である。
図３は、一連の図であり、図３ａ乃至図３ｆは、粉体金属を成形して粉体金属の粉体成形体を形成するために図１のシート３の１及びシート３の２に示した本発明が使用される、一連のステップを示す図である。
図３ａは、充填位置にある工具セットの断面図である。
図３ｂは、搬送ステップ前に上側部分及び下側部分を共に接触させた同一の工具セットの図である。
図３ｃは、搬送後で且つ成形前の工具セットの図である。
図３ｄは、成形後で且つ引き戻し前の工具セットの図である。
図３ｅは、引き戻した後で且つ突き出す前の工具セットの図である。
図３ｆは、突き出し位置にある工具セットの図である。
図４は、一連の図であり、図４ａ乃至図４ｆは、未加工の粉体金属成形体を形成するために図１のシート３の２及びシート３の３に示した本発明が使用される一連のステップを示す図であり、図４ａ、図４ｂ、図４ｃ、図４ｄ、図４ｆは、頂部ラムが引っ込んだ後（突き出し）の工具セットを示す、図３ａ、図３ｂ、図３ｃ、図３ｄ、図３ｆ及び図４ｅに対応する図である。
図５は、一連の図であり、図５ａ乃至図５ｆは、図２に図示した本発明の実施の形態に対し全体として図３ａ乃至図３ｆに対応し、図５ｅは部分的な引き戻し位置を示し、図５ｆは完全に引き戻し且つ突き出し位置を示す図である。
図６は、図１の本発明の１つ以上の実施の形態により製造することのできる種々の歯車を示す図である。図１乃至図５は、全て粉体金属成形プレス機械の工具セットの断面図である。明確化のため、斜線は省いてある。
本発明の多段式粉体成形プレス機械の工具セットの１つの好適な実施の形態が図１のシート３の１に参照番号２で示されており、該工具セットは中心の垂直軸線４を有する。該工具セットは、別の群として説明するならば、以下のプレス機械の作動の説明の理解に役立つであろう多数の組立体を備えている。コアロッドが参照番号６で示してある。群にまとめた組立体は内側下側搬送ポンチ組立体１０と、外側下側ポンチ組立体２０と、下側ダイ支持組立体３０と、下側ダイキャリア４０と、上側ダイキャリア５０と、上側外側ポンチ組立体６０と、上側ダイの支持組立体７０と、内側上側のプレリフトポンチ組立体８０として示してある。更に、４組の軸受が示してある。これら軸受は、下側スラスト軸受９１と、周方向に拘束したボール軸受レースすなわち下側回転軸受９２と、上側スラスト軸受９３と、上側回転軸受９４とである。
図１のシート３の１の展開図に示すように、コアロッド６は、プレス機械２の中心軸線４に沿って垂直方向に移動可能な中実軸である。ロッド６はまた、所望に応じて、半径方向に伸長する１又は２つ以上のスプライン８も備えることができる。形成される部品に、矩形の断面を有するスプラインのような単一のスプラインを使用して、キー溝を形成することができる。雄型スプライン８は、直線状キー溝又は直線状のスパー歯車のプロファイルとすることが容易である。
内側下側搬送ポンチ組立体１０は、半径方向に伸長するフランジ１２と、保持リング１４と、ラムによって垂直方向に駆動することのできる内側台座１６とを有する内側下側搬送ポンチ１１を備えている。保持リング１４はフランジ１２を台座１６に対して拘束する。好適な実施の形態において、搬送ポンチ１１、及び実際上、全ての搬送ポンチ組立体１０は、ロッド６の周りで厳密な許容公差の摺動関係にて軸線４の周りに同心状に取り付けられている。内側下側搬送ポンチ１１は、軸線４に対して垂直で且つ該軸線４の周りで同心状の環状の末端面１７を有している。好適な実施の形態において、搬送ポンチ１１の外面は垂直方向に平滑であり、ヘリカルスプラインやねじが存在しないが、理解し得るように、同一の環境下にて外側スプライン又はスパー歯車プロファイルをコアロッド６の雄型スプライン８と同様の方法にて使用することができる。
外側下側ポンチ組立体２０は、半径方向に伸長するフランジ２２と、支持板２４と、保持リング２６と、一対の駆動ラム２８又は機械的に同等のものとを有する外側下側ポンチ２１を含んでいる。支持板２４は、下側ポンチ組立体２０を内側下側ポンチ組立体１０の周りで同心状に配置することを可能にする中央通路２５と、内側下側搬送ポンチ１１が相対的に移動するのを受け入れ得るキャビティ２７とを有している。外側下側ポンチ２１の外側膨れ状部分にて図示するように、外側下側ポンチの末端の周方向の所望の外面２９は、最後のパンのプロファイルに対応するヘリカル歯車のプロファイルを有する。保持リング２６は、軸線４の周りで支持板２４に同心状に取り付けられ、従って、下側外側ポンチ２１のフランジ２２を拘束する。下側外側ポンチ２１は、軸線４に対して垂直に且つ軸線４と同心状である環状の末端面２３を有している。
下側ダイ支持組立体３０はまた、軸線４の周りで同心状に保持されている。該下側ダイ組立体は、主要板３１と、軸受を配置するリング３２と、フィラーの摩耗防止板３３と、外側軸受レース３５を有する軸受リテーナ３４とを備えている。主要な軸受板３１は、半径方向内方に伸長する肩部３７にて終わる端ぐり穴３６を備えている。下側ダイ組立体３０は、ラム３９の上に取り付けられる。ラム３９は、ラム２８と同様に、実際に、図示しない遠方に配置されたラムによって駆動される接続ロッドとすることができることが当業者に認識されよう。全ての場合、ラム３９又は機械的に同等の代替物の目的は、下側ダイ組立体３０の位置及び動作を制御することである。
下側ダイキャリア４０はまた、軸線４の周りで同心状に取り付けられており、下側ダイ４１と、クランプ止めリング４２とを備えて、また、盲穴４３を有しており、搬送ピン４４がこの盲穴内に固定状態に配置される。下側ダイ４１は、所望のヘリカル歯車部分の陰のプロファイルを有する内面４５を有しており、外側下側ポンチ２１の外面２９の外ねじ付きの歯車プロファイルと厳密な許容公差でら旋状に摺動係合するのに適している。また、下側ダイキャリア組立体４０は、キャリア基部４６も備えている。
軸受配置リング３２は、穴３６内で肩部３７の上に取り付けられ、下側スラスト軸受９１に対する半径方向リテーナとして機能する。基部４６は、スラスト軸受９１の上に休止する。軸受リテーナ３４は、配置リング３２にボルト止めされており、回転可能な下側軸受９２を内側軸受レース４８と外側軸受レース３５との間に取り込んで、これにより、基部４６を拘束し且つ基部４６が主要板３１に対して垂直方向に変位するのを防止する。ダイ４１の厚いフランジ４７は基部４６の上に休止する。クランプ止めリング４２がダイ４１の周りに座して、フランジが基部４６にボルト止めされるとき該フランジ４７を拘束する。フィラー摩耗防止板３３は下側ダイキャリア４０の周りで主要板３１に取り付けられ、粉体金属を繰り返し吹き払う間に、主要板３１が摩耗しないようにする。
この説明から、下側ダイ４１と下側外側ポンチ２１との相対的な長手方向への動作に必然的に、回転動作成分が伴い、また、かかる長手方向及び回転動作成分は下側外側ポンチ組立体２０に対して全ての下側ダイキャリア４０にて存在すことになる。更に、クランプ止めリング４２を所定位置に配置したならば、組立体３０とキャリア４０との間には相対的な垂直方向への動作が全く生じないことが理想的である。
上側ダイキャリア５０は、また軸線４の周りで同心状に取り付けられており、該上側ダイキャリアは、上側ダイ５１と、ダイ５１がその内部に座する主要板５２と、主要板５２を支持する軸受補強リング５３と、主要板５２の外周に取り付けられ且つ該主要板の外周付近に配置されて、該主要板から上方に伸長する少なくとも１つのクランクアーム５４と、クランクアーム５４の末端から側方向に伸長する短軸５６ａと、短軸５６ａの周りを回転し得るように従来の方法にて取り付けられたローラ５６と、組立体４０から上方に突き出すようなトルク伝達短軸４４を断続的に整列させる多数の割り出し盲穴５７とを備えている。ダイ５１の内面５８は、形成すべきヘリカル歯車面の陰像を保持するが、下側ダイ４１と逆方向である。補強リング５３の外周面には、軸受９４に係合する軸受内面又は内側レース５９が設けられている。ダイ５１を板５２内に拘束するために配置リング５５が利用される。
同様に、軸線４の周りで同心状に取り付けられた上側外側ポンチ組立体６０は、半径方向に伸長するフランジ６２を有する上側外側ポンチ６１と、フランジ６２が保持リング６３ｂにより拘束されたとき上側外側ポンチ６１が取り付けられる台座６３ａと、台座６３ａが固定状態に取り付けられた主要プラテン６５と、それ自体カム面６７を有する上側ポンチ組立体６０の外側部分に付着された少なくとも一つの垂下カム６６と、プレリフト組立体８０を受け入れる中央通路６４ａと、上側ダイ支持組立体７０を受け入れる少なくとも２つの貫通路６４ｂ、６４ｃとを有する上側外側ポンチ６１を含む。図３にて明らかであるように、カム６６は、軸線４から適当な半径にてローラ５６と協働するカム面６７を提供し得るような方法にて垂下しており、該カム面とローラとの相互作用については以下により詳細に説明する。外側上側ポンチ６１の下方に伸長する周面は、その末端に隣接して、厳密な許容交差の合わさる雄型ヘリカル外側プロファイル６８を保持しており、このプロファイルは、同様に、下側外側ポンチ２１に対して逆方向とされた上側ダイ５１の内面５８に係合するのに適している。上側外側ポンチ６１は、軸線４に対して垂直な環状の末端面６９を備えている。
下側ダイ４１及び下側外側ポンチ２１の場合と同様に、上側外側ポンチ６１に対する上側ダイ５１の長手方向への動きには、ダイ５１が上側外側ポンチ６１に対して軸線４の周りで動作する回転動作成分を伴う。自動回転工具セットが本発明に含まれるが、好適な実施の形態において、この回転動作は、主要プラテン６５がディスク７１に対し、従って、主要板５２に対して下方に動くときに駆動され、これは、ローラ５６がカム面６７に沿って作用するとき、クランク５４を介して主要板５２に伝達されるトルクの回転力のためである。このことはダイの摩擦力を軽減し、ダイの寿命を引き伸ばし、すなわち粉体に付与されるせん断力を軽減する傾向がある。
同様に、下側ダイ４１の回転動作は、割り出し盲穴５７と緊密に係合した短軸４４により伝達されるトルクにより付与される。このように、下側ダイキャリア４０の回転動作は最終的に、ローラ５６とカム面６７との相互作用により駆動される。このように、単一の駆動体によりプレス機械２の上側組立体と下側組立体の双方を適合状態に回転させることができ、より複雑でないプレス機械が得られる。
軸線４の周りで同軸状に取り付けられた上側ダイ組立体７０は、厚く下方に伸長するスカート部７２を有するディスク７１と、スカート部７２から垂下する上方周縁の外側軸受リング７３であって、軸受９４を保持し得るように補強リング５３の内側レース５９と協働する外側軸受の保持レース７４をその内面に備える軸受保持リング７３と、ディスク７１の上面又は基部と固定状態に当接する少なくとも２つの対称のピストン７５とを含む。前と同様に、ピストン７５は、上側ダイ支持組立体７０の往復運動動作を制御するピストン、ラム又は接続ロッドの機械的に同等の任意のものとすることができる。ディスク７１は、プレリフト組立体８０、外側上側ポンチ６１及び台座６３ａが導入される中央開口７９を有しており、使用時、該開口７９はその長手方向への往復運動する動作を受け入れる。下方に伸長するスカート部７２は、上側スラスト軸受９３を厳密な許容公差にて取り巻くように選択された直径の内面７６を有しており、該上側スラスト軸受は、ディスク７１の基部の下方に露出した内面に座し且つ該内面に対して座す。スラスト軸受９３の反対側の下面は補強リング５３の上面に係合する。
内側上側プレリフト組立体８０は、その他の組立体と同一の方法にて軸線４に沿って同心状に配置されている。該内側プレリフト組立体は、半径方向に伸長するフランジ８２を有する内側上側ポンチ又はプレリフトポンチ８１と、プレリフトポンチ８１が保持リング８４により当接関係に保持される基部８３と、基部８３の反対面に当接するピストン８６とを備えている。プレリフトポンチ８１は、軸線４に対して垂直な末端の環状面８５を備えている。
上側ダイ５１及び下側ダイ４１は、必ずしも同一直径であったり、同一位相である必要はない、すなわち一方の半体における歯の歯先は、例えば、反対側における歯の間の歯元の反対側に整合させることができる。しかしながら、本発明の装置及び方法により製造される大多数のパンは一般にヤマバ歯車と称される対向する二重ヘリカル、対称の同一位相歯車となると予想される。
本発明の工具セットの構成要素について説明したが、工具セットは、コアロッド６と、内側下側搬送ポンチ１１と、外側下側ポンチ２１と、下側ダイ４１と、上側ダイ５１と、外側上側ポンチ６１と、プレリフトポンチ８１とを備えるものと定義することができる。従って、工具セットは、粉体に接触するパンを備えており、また、該パンは、最終的に製造される成形体の面の陰像を構成する。該工具セットは、必ずしもプレリフトポンチを備える必要はなく、一般的ではないが、必ずしもコアロッドを備える必要はない。
次に、一連の図３ａ乃至図３ｆを参照しつつ、種々の組立体の作動及び相互作用について説明する。
図３ａには、プレス機械２の上側パン及び下側パンが分離している充填位置が示してある。ロッド６は、その第一の位置にあり、下側ダイ４１の上面と面一の状態にある。内側下側搬送ポンチ１１は、その最下方の引っ込み位置にある。外側下側ポンチ２１は、その第一の位置である、最上方の伸長位置にある。下側ダイ４１は、零回転度の基準位置でもある、その第一の位置たる、最上方位置にある。下側キャビティ１００は、ロッド６と下側ダイ４１との間に形成された環状のポケット部により画成される。該ポケット部は、内側下側搬送ポンチ１１の上方の深い内側部分と、外側下側ポンチ２１の上方の浅い部分という２つの深さを有している。「Ａ」で示した所望の合金の金属粉体の装荷分をキャビティ１００内に充填し、図３ｂに示すように平らに拭き払った。
図３ｂにおいて、コアロッド６は、前進しており、これにより、粉体がプレリフトポンチ８１内の中央通路に入るのを防止し、次に、上側組立体、すなわち、上側ダイキャリア５０と、外側上側ポンチ組立体６０と、上側ダイ支持組立体７０と、上側プレリフト組立体８０とは連動して前進しており、このため、上側ダイ５１の下面は、これらの当接面により画成された分離面「Ｐ」にて下側ダイ４１の合わさり上面に当接する。一度に一つ又は一度に両方であるかどうかを問わずに、上側組立体又は下側組立体の何れかを動かすことによって作動させることができるため、この前進は、相対的な動作である。図示した実施の形態において、下側組立体、すなわち、内側下側ポンチ組立体１０と、外側下側組立体２０と、下側ダイ支持組立体３０と、下側ダイキャリア４０とは、上側組立体５０、６０、７０、８０が前進する間に静止している。短軸４４は、割り出し穴５７内にて整列する。ディスク７１は、プラテン６５からその最大の伸長位置にある。ローラ５６は、第一の位置である、カム面６７に対して零度の回転位置にある。上側ダイ５１は、その第一の位置である、外側上側ポンチ６１に対して、最伸長位置にある。内側上側プレリフトポンチ８１は、プラテン６５に対してその最大の伸長位置にある。上側キャビティ１０２は、ロッド６と上側ダイ６１の内面との間の環状スペースにより画成され、キャビティの頂部は段が付けられ、その第一の段はプレリフトポンチ８１の末端面８５に対応し、第二の段である、外側段は、外側上側ポンチ６１の末端６９に対応する。
図３ｂから図３ｃへの遷移部分は、内側下側搬送ポンチ１１の前進のためキャビティ１００の容積が縮小するから、キャビティ１０２にキャビティ１００から搬送された粉体を充填するため、圧縮前の粉体を搬送するステップである。図示した実施の形態において、ロッド６、及び組立体２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０の全てが共に第二の位置である、長手方向の搬送位置まで下方に前進する間に、内側下側ポンチ組立体１０は静止している。最初に、プレリフトポンチ８１の比較的上昇した位置は、粉体を付勢して半径方向に移動し、ダイ４１、５１の半径方向歯車の歯端部を充填するように付勢する。キャビティ１００、１０２の合計容積が減少するので、プレリフトポンチ８１に対する圧力が発生し、該プレリフトポンチは外側上側ポンチ６１に対して引っ込む。この引っ込み限界点は、基礎８３が主要なプラテン６５に当接するときに達する。主要なプラテン６５の更なる下方への動作により、同様にプレリフトポンチＳＩは下方に運ばれる。この位置にて、プレリフトポンチ８１の末端８５は、好適な実施の形態において、外側上側ポンチ６１の末端６９と面一となる。その他の実施の形態において、上述したポンチの何れかの端部が成形した粉体の上に平坦でない、すなわち面一でないプロファイルを圧印することを望む場合があり、必ずしもプレリフトポンチを内蔵する必要はない。この点まで、外側上側ポンチ６１と上側ダイ５１との間には何ら相対的な長手方向への動作が生ぜず、従って何ら回転動作は生じない。搬送ステップが完了したとき、キャビティ１００、１０２の合計容積は図３ａ、図３ｂに示した充填ステップのキャビティ１００にて以前の容積に略等しい。
図３ｃから図３ｄへの遷移部分は成形ステップを示す。内側下側ポンチ１１は静止したままである。ロッド６及び主要プラテン６５は下方への動きを続ける。ピストン７５はディスク７１をプラテン６５に近い第二の位置である部分的に変位した位置に引き出す。その結果、ローラ５６はカム面６７に対し且つ該カム面６７に沿って付勢されて、キャリア４０、５０の全ての部品を第二の位置である部分的に回転した位置に回転させる。これにより、組立体３０及びキャリア４０（従って付随的にキャリア５０）を組立体１０、２０に対して長手方向下方に動かす。当接面「Ｐ」は、ポンチ２１、６１の対向した端面２３、６９から常に一定の距離となるためには、主プラテン６５を下方に駆動する速度はディスク７１を主要プラテン６５に向けて引き寄せる速度の２倍でなければならない。典型的な成形方法は、キャビティ１００、１０２の合計容積を約50％だけ縮小させ、粉体の密度をその緩んだ状態からその成形した状態まで約２倍にすることができる。
ローラ５６がカム面６７に沿って移動する第二の位置である、部分位置又は中間位置において、図３ｄに図示した位置に達する。図３ｄから図３ｅへの遷移部分は引き戻しステップである。内側下側ポンチ１１及び外側下側ポンチ２１は静止状態を保つ。主要プラテン６５は前進を停止し、このため、外側上側ポンチ６１も同様に静止する。ピストン７５はディスク７１を主要プラテン６５に向けて連続的に引き寄せる。その結果、ローラ５６はカム面６７に沿って前進を続け、キャリア４０、５０を第三の位置である完全に回転した位置に付勢する。外側上側ポンチ６１及び外側下側ポンチ２１は静止し且逆方向であるため、ダイ４１、５１が、ターンバックルの半体を緩めるように互いから引っ込み、キャビティ１００、１０２を開き且つ存在しなくなり、参照符号「Ｂ」で表示した被加工物が露出されたままであるような正味効果となる。図示するように、形成される未加工の成形体、すなわち被加工物「Ｂ」は、ヤマバ歯車の所望の逆方向の合わさるヘリカル歯車プロファイルを有している。
ディスク７１が引き出されると、下側組立体４０は短軸４４が割り出し穴５７に係合しているときだけ回転を続ける。この目的のため、割り出し穴５７内の短軸４４の重なり合う長さは零度回転に対応する第一の位置から全回転に対応する第三の位置までディスク７１が主要プラテン６５に対して長手方向に移動する距離を上廻る。
図３ｆに図示したこの過程における最後のステップは、ポンチ１１を前進させることにより仕上がった部品を突き出すことである。被加工物「Ｂ」は除去されたならば、ポンチ１１を引き出すことができ、その他の全ての組立体は図３ａに図示した位置に戻してその後の粉体金属の装荷を待機する。ポンチ２１、６１に対するダイ４１、５１のヘリカルねじの関係は次のサイクルが開始する前に、ローラ５６が再度第一の位置である零度の回転位置に確実に配置されるようにする。
好適な実施の形態の作動過程についてプレス機械の本体に関して説明する。この説明は被加工物に関し、又はその上側及び下側組立体が固定した基準に関して等しく且つ反対の動作を行うプレス機械に関して説明することができる。この場合、プレス機械は、相対的な動作の点にて、第一の位置である搬送位置から移動するように考えられ、この搬送位置において、ダイ４１、５１は長手方向に（軸線４に関して）当接する関係にあり、外側ポンチ２１、６１は引っ込んだ隔たった関係にあり、キャビティ１００、１０２の組み合わせであるキャビティ１０４がダイ４１、５１及びポンチ１１、２１、６１、及びポンチ８１（存在するならば）によって周方向に境が設定されたスペース内に形成される。ポンチ１１は、ダイ４１、５１の当接面「Ｐ」に対して動くように思われ、この当接面は、粉体をキャビティ１０４の全体に亙って分配するための長手方向基準と見なすことができる。
成形ステップにおいて、ポンチ１１、２１、６１及び存在するならばポンチ８１は、ダイ４１、５１がその当接する関係に保たれるようにダイ４１、５１を引っ込んだ位置と前進位置との間にてポンチ２１、６１のヘリックスに沿ってある角度に亙って同時に回転させる間に、第二の位置である、前進した隔たった位置まで等しく基準面「Ｐ」に向けて移動すると考えられる。
引き戻しステップ中、ポンチ２１、６１は、基準面「Ｐ」に対して静止しているように思われ、ダイ４１、５１は、選択可能であるように完全に回転した位置まで回転を続け、これによりダイは分離する。
好適な実施の形態において、回転しない位置を零と考えるならば、部分的に回転した位置は300とし、完全に回転した位置は600とすることができる。これらの値はヘリックス角度及び歯車の厚さの選択により決まる。
好適な実施の形態の上記の実施例において、上側ダイキャリア５０及び下側ダイキャリア４０という２つの組立体のみがそれぞれ回転可能に駆動されることが理解されよう。上述したように、これらの組立体は独立的に数値制御されたモータ駆動体又はその他の手段により駆動し、ダイの摩擦に打ち勝つトルクを提供することができる。図示したような搬送ピンを備えるカム装置は、簡単で且つ信頼性が高い。
駆動体は必ずしも必要とされる訳ではない。ヘリカルピッチ角度が15又は20°以下であり厚さが普通程度であるヤマバ歯車は、通常、自動回転ダイにより製造することができる。ポンチ及びダイが詰まり且つ過剰に摩耗する可能性はヘリカルピッチ角度の増大に伴って増す。ヘリカルピッチ角度が30°以上の場合、回転駆動体が通常必要である。15°乃至30°の間の角度にて、自動回転が満足し得るか否かを判断するため試験を行うことが必要となるであろう。
図３ａ乃至図３ｆに図示した好適な実施の形態を使用して、同一位相であるか又は位相外であるかを問わず、また歯が同数であるか否か、また直径が同様であるか否かを問わずに、二重の対向したヘリカル歯車を製造することができ、これは、上側及び下側ヘリカルねじが逆方向であり、また、上側ダイ４１及び下側ダイ５１が圧縮中、等しい角度で回転することを条件とする。ダイ４１、５１が等しい角度で回転せず、また、圧縮が、ダイの分離面「Ｐ」の上方及び下方の上側及び下側パンの最終的な厚さに比例しないならば、粉体の装荷部にせん断作用が加わる。
この実施の形態の好適な用途は、ハブが存在しない部品１１０、又はハブが存在する部品１１５のような、図６に図示した、対称の二重の対向したヘリカル歯車又はヤマバ歯車を製造するためのものである。図３乃至図３ｆの工具セットにより製造可能なその他のパンは、分割位相の二重の対向したヤマバ歯車１２０、歯数は異なるが、ピッチ角度が等しい対向したヘリックス１２５、下側歯車よりも小径の上側歯車を有するアンダーカットした対向した二重ヘリカル歯車１３０、下側歯車よりも大径の上側歯車を有するオーバーカットした歯車１３５、部品１４０のような同一の全体的な回転角度を有する非対称の二重の対向ヘリカル歯車である。
図６に図示した部品１４０は、下側歯車部分１４４の厚さの３倍の上側歯車部分１４２を有する二重ヘリカル歯車である。圧縮中、ポンチ６１がダイ５１内で相対的に前進する距離は、ダイ４１内のポンチ２１の相対的な前進距離の３倍であり、粉体装荷分の中立面をダイ５１、４１の分離面「Ｐ」に保つ。
部品１１０、１１５、１２０、１２５、１３０、１３５、１４０の特徴の組み合わせは、図３ａ乃至図３ｆの実施の形態により可能であり、但し、分離面「Ｐ」の上方及び下方の圧縮程度が比例し、上側ダイ及び下側ダイの全体的な回転角度が等しいことが条件である。粉体の成形体が工具セット内で形成され且つ突き出されたならば、その粉体成形体を焼結して金属歯車を形成する。
本発明は、略等しい直径であるか、又はその直径が（ａ）より大径の歯車部分の歯元と、（ｂ）より小径の歯車部分の歯先と、（ｃ）２ｍｍとの合計値以下だけ変化する、上側及び下側歯車部分を有する二重のヘリカル歯車を製造することを可能にする。
図１のシート３の３の上側工具セットの部品と組み合わせた、図１のシート３の３に示した下側工具セットパンを備える、本発明の第二の実施の形態は、好適な実施の形態により可能であるよりも広範囲な部品を製造することを目的とするものである。先ず、図１のシート３の３に関して説明すると、外側下側ポンチ組立体２０は回転可能な駆動体を含むように改変されており、改変したとき、回転可能に駆動される外側下側ポンチ組立体２２０として示してある。外側下側ポンチ２１、半径方向に伸長するフランジ２２、保持リング２６、ラム２８は以前と同一である。外側下側ポンチ２１は、被駆動の支持板２２３により支持されており、該被駆動の支持板自体は内側リング２２４の上に取り付けられている。被駆動の外側下側ポンチ組立体２２０の他の部分は、保持リング２２５と、主要基部２２７と、ボール軸受９５と、スラスト軸受９６と、モータ９７と、タイミングチェーン９８のような駆動体とを備えている。主要基部２２７には、半径方向内方に伸長する肩部又は棚状突起２２１が設けられており、この棚状突起には、スラスト軸受９６が載っており、一方このスラスト軸受は、内側リング２２４により取り巻かれている。該内側リングには、ボール軸受９５を受け入れ得るように外方且つ上方を向いたボールレース２２２が設けられている。保持リング２２５には、軸受レース２２６が設けられており且つボール軸受９５の上方で主要基部２２７の上に配置されている。このように配置された内側リング２２４がボール軸受９５とスラスト軸受９６との間に取り込まれ、従って、理想的には、主要基部２２７と独立的に垂直方向に往復運動することはできないが、必要に応じて、軸線４の周りを回転することができる。モータ９７は、主要基部２２７の上に取り付けることができる。図面において、図面の便宜上、モータ９７は、図面の面内に示してあるが、実際の使用時、モータ９７は下側ダイ支持組立体３０が垂直方向への往復運動を妨害せず、特に、ラム３９を妨害しないように図面の面外に取り付けられよう。
被駆動の支持板２２３は、タイミングチェーン９８と係合し得るように歯車の歯プロファイル２２８を保持することができ、該タイミングチェーン自体は、モータ９７に取り付けられたピニオン９９により駆動される。このように、モータ９７の作動により被駆動の支持板２２３、従って外側下側ポンチ２１が回転する。
モータ９７が図示されているが、被駆動の外側下側ポンチ組立体２２０は、多数の方法で回転させることができる。低ピッチ角度で、厚さが薄く又は普通程度である歯車の場合、ラム２８がラム３９に対して垂直方向に駆動されるとき、外側下側ポンチ２１を下側ダイ４１内で自動的に回転させることが適している。これと代替的に、トルク及び動作に反作用する同等の摩擦力を実現するため、図示したモータ、又はカム装置若しくはその他の公知の機械的又は電気機械的装置を使用してもよい。
本発明の工具セットの第二の実施の形態の典型的な作動順序が図４ａ乃至図４ｆに図示されており、この場合、著しく相違するヘリカルピッチ角度の未加工の粉体成形体を製造するためのものである。図４ａ、図４ｂ、図４ｃは、図３ａ、図３ｂ、図３ｃの充填及び予成形ステップに対応する。
成形中、外側下側ポンチ２１は、適当な速度にて適正な方向に駆動され、分離面「Ｐ」に対する外側上側ポンチ６１と同程度の垂直方向への成形程度を実現する。ダイ５１、４１が深さが等しくないならば、外側下側ポンチ２１は、分離面「Ｐ」の上方及び下方にて比例した成形を達成し得るように適当な速度で回転させることができる。例えば、上側歯車の厚さの３倍であるが、等しい逆ピッチ角度及び直径を有する下側歯車を製造しようとする場合、外側下側ポンチ２１は、ダイ４１、５１の回転角度の２倍の角度に亙り回転させ、外側上側ポンチ６１は、上側ダイ５１内で前進する距離の３倍の下側ダイ４１内で前進させる。
この実施の形態において、外側下側ポンチ２１の末端面２３が粉体装荷部「Ａ」の下面に対して相対的に回転することは、内側下側ポンチ１１と外側下側ポンチ２１との間にキー溝を形成することを防止し、成形されたパンにおける駆動スロット又は偏心特徴部分の位置を末端面２３に隣接する領域に制限する。同様に、末端面２３は、軸線４の周りの任意の所定の範囲にて、好ましくは平坦な一定の断面積を有し、粉体に過度のせん断力が付与されるのを防止しなければならない。上側ダイ５１及び下側ダイ４１の搬送後の相対的な回転と対称的に、粉体装荷部「Ａ」の本体に対する下側外側ポンチ２１の回転は、上側ダイと下側ダイとの相互接続面にて歯のせん断作用を生じさせる可能性が少なく、又はその逆である。
同様に、非対称のダイの引き戻し及び突き出しが可能であり、第一の引き戻し位相において、ダイは等しい回転速度にて引き出され、１つのダイ、例えばダイ５１が被加工物「Ｂ」から分離するまで引き戻し、この時点にて、ピン４４はまた、割り出し穴５７から分離し、その後、第二の引き戻し位相において、他方のダイ、例えばダイ４１は所望に応じてポンチ２１に対して回転させ、被加工物「Ｂ」の他の部分から分離させ、部品を突き出すことができる。また、ピン４４は、第二の引き戻し位相の開始時に割り出し穴５７から分離しないようにすることも可能である。この場合、上側ポンチ６１はダイ５１を通って突き出す。上側ポンチ６１及び上側ダイ５１は、第一及び第二の引き戻し位相の間にて被加工物「Ｂ」から長手方向に引き出すことができる。
更に、外側下側ポンチ２１を回転可能に駆動すると、部品１１０、１１５、１２０、１２５、１３０、１３５、１４０に加えて、適当な形状のダイ及びポンチ歯車のプロファイルにより、組み合わせたヘリカル歯車及びスパー歯車１４５と、等しい又は異なるピッチ及び異なる厚さを有する歯車１５０とを製造することが可能である。これらの場合の各々において、製造された任意の歯車は、同一又は異なる数の歯を有し、また直径が等しく又は異なり、同一位相又は位相外とすることができる。１つのヘリックス角度が零度に設定される特殊な場合、スパー歯車のプロファイルが製造される。
本発明の装置は部品１６０で示すように、方向が等しいが、ヘリックス角度が相違する２つのヘリカル歯車を有する歯車を製造するために使用することができると考えられるが、この場合、上側ダイキャリア４０及び下側ダイキャリア５０は、一般的な場合、ピン４４及び割り出し穴５７のような任意の相互連結機構が存在しない独立的な回転動作（すなわち自動回転又は被駆動）を必要とすると考えられる。すなわち、方向が等しいが、ピッチが相違する２つのパンのヘリカル歯車は、（ａ）ダイ及び外側ポンチの一方、又は（ｂ）一方のダイ及び双方の外側ポンチの何れかに独立的な回転動作を提供することにより、製造し得ると考えられる摩擦を軽減するため、独立的に回転動作するための駆動体を設けることができる。
また、上側ポンチ及び下側ポンチを２つの完全に分離した位相内で独立的に回転させることにより、２段階の引き戻しを行うことができる。第一の位相にある間に、上側ダイ５１は、被加工物「Ｂ」から分離する迄、ポンチ６１に沿って引き出す。第二の位相において、下側ダイ４１は部品を露出させ得るようにポンチ２１に沿って引き出す。
スパー歯車１４５の場合、ダイを回転させず、下側ポンチを回転させて、上側ダイを上方に引き戻して被加工物「Ｂ」のスパー歯車部分を露出させる。第二の引き戻し位相において、物品１６０のような、方向の等しい非対称の歯車の場合、下側ダイ４１を引き出すと、下側ポンチ２１は回転し、この場合、上側ダイ５１と下側ダイ４１とは相対的に回転し、上側ダイ５１はポンチ６１に沿って引き出され、その後、下側ダイ４１はポンチ２１に沿って引っ込む。
独立的な３つの回転動作を伴うプレス機械は、被駆動型又は特に自動回転型であるかどうかを問わず、２つの駆動体のみを必要とするプレス機械よりも製造が難しく、また単一の回転駆動体のみを必要とするプレス機械よりも遥かに製造が難しいと考えられる。この点に関して、物品１６０を製造することが可能であると考えられるが、適当なプレス機械、工具リグ（すなわち、全ての工具要素を保持するもの）及び工具セットを製造する実際的な困難性は、特にヘリカルピッチ角度が増大するとき、その実際の製造に不利益に作用する。この慎重な考慮は、好適な実施の形態の係合したヤマバ歯車よりも複雑な全ての歯車に、より少ない程度はあっても同様に当て嵌まることである。本発明の原理は、任意のヘリカルピッチ角度に理論的に当て嵌まるが、本発明の実際的な範囲は、45°以下、好ましくは５°乃至30°の範囲の角度であると予想される。ピッチ角度が15°乃至30°のヘリカル歯車が一般的である。ヘリカルピッチ角度が45°以上の歯車は稀である。
二重の対向したヘリカル歯車を製造する、工具セットの第三の実施の形態は図２に分解図で示してある。この場合、説明するように、上側ダイ又は下側ダイの何れも回転可能に取り付けられていない一方、外側上側ポンチ及び外側下側ポンチの双方は回転可能に取り付けられている。
外側下側ポンチ組立体２２０は、上述した通りである。下側ダイ組立体２３０は、下側ダイ２３１と、ダイキャリアすなわちプラテン２３２と、リテーナ２３３と、フィラー摩耗防止板２３４と、ラム２３９又は同等物とを備えている。下側ダイ２３１はキャリア２３２内に取り付けられ、該キャリアはリテーナ２３３により所定位置に拘束されている。下側ダイ組立体２３０の垂直方向への往復運動は、キャリア２３２に取り付けられた被駆動ラム２３９により制御される。ダイ２３１はキャリア２３２又はラム２３９に対して回転することができず、最早、駆動機構又は搬送ピンが設けられていないことに留意すべきである。ダイ２３１は、ポンチ２１のヘリカルプロファイル２９に係合する陰のヘリカル歯車のプロファイル２３６を有している。
外側上側ダイ組立体２５０は、上側ダイキャリア２５２内に取り付けられ且つ保持リング２５３により所定位置に係止された上側ダイ２５１を備えている。外側上側ポンチ組立体２５０の上面に取り付けられたラム２５４がその垂直方向への往復運動を制御する。
外側上側ポンチ組立体２６０は、半径方向に伸長するフランジ２６２と、保持リング２６３と、支持基部２６４と、ボール軸受２９１と、スラスト軸受２９２と、拘束リング２６６と、垂下する拘束リング２６６を有するディスク２６５と、図示しないラム、接続ロッド又はその他の機械的な同等物に取り付けることのできるプラテン２６７とを有する外側上側ポンチ２６１を備えている。参照番号２９７で図示した駆動体は、ピニオン２９９により駆動されるタイミングチェーン２９８を備えている。上述した場合と同様に、駆動体２９７、チェーン２９８及びピニオン２９９は、図面の便宜上、図２のシート２の２の面内に示してあるが、実際には、上側ダイ組立体２５０、特に、ラム２５４のようなその他の組立体も垂直方向への往復運動を妨害しないように図面の面外に配置される。上側ダイ２５１は、ポンチ２６１のヘリカル歯車プロファイル２６８と合わさるように陰のヘリカル歯車プロファイルを有している。
上述した場合と同様に、モータ２９７及びタイミングチェーン２９８は、外側下側ポンチ２１及び外側上側ポンチ２６１を回転可能に駆動する状態で示してあるが、ある状況にては、自動回転で十分であり、代替的な機械的又は電子機械的な同等の変形物を使用してもよい。
本発明のこの第三の実施の形態は、ヤマバ歯車の被加工物を形成するために使用することができる。上述したスプライン、キー溝及び偏心特徴部分を使用することに関する同一の制限がこの第三の実施の形態にも当て嵌まり、それは、成形中、粉体装荷分に対して上側ポンチ及び下側ポンチの双方が回転するからである。
充填及び搬送ステップは、図５ａ、図５ｂ、図５ｃに図示した前述のものと全く同様である。図５ｃ及び図５ｄの間で行われる成形ステップ中、通常通り、上側ポンチ２１、下側ポンチ２６１及び搬送ポンチ１１をそれぞれ同時に且つ回転可能に分離面「Ｐ」に対して前進させることにより、粉体が分離面「Ｐ」に亙って変位し難くなるようにすることが望ましい。キャビティ２０４の容積が約50％縮小する通常の場合、ポンチ２１、２６１、１１の各々は面「Ｐ」からその前の距離の半分の距離まで前進する。ポンチの速度及び相対的な変位距離は最終的な被加工物「Ｂ」の上側及び下側のヘリカル歯車部分の相対的な厚さに比例する。上記と同様に、分離面「Ｐ」は静止しているプレス機械に対して移動するため、この動作は相対的な動作である。例えば、下側ヘリカル歯車の所望の最終厚さ（ＴL）が2.0ｃｍで、その直径（ＤL）が1.5ｃｍであり、上側ヘリカル歯車の最終的な所望の厚さ（ＴH）が1.0ｃｍで、その直径（ＤM）が2.5ｃｍである場合、搬送ステップは、外側上側ポンチ２６１の対向する末端面２７０が外側下側ポンチ２１の末端面２３から６ｃｍ離れ、面２７０が分離面「Ｐ」の上方２ｃｍにあり、面２３が分離面
0004183280.tif 000002
から下方に４ｃｍの位置にあるときに、終了する。
成形中、外側上側ポンチ２６１の相対的な垂直方向への前進は、外側下側ポンチ２１の前進距離の１／２の距離でなければならず、また、１／２の速度で行わなければならない。選択した歯車プロファイルに対して、この比例的な前進は、外側上側ポンチ及び外側下側ポンチに対して必要な回転角度及び回転速度を指定することになる。例えば、選択した下側ヘリックス角度が１５°で、また、選択した上側ヘリックス角度が４５°であるならば、外側上側ポンチ２６１は、外側下側ポンチ２１よりも（1／2）（1.5／2.5ｘTAN45°／TAN15°）だけ遠方に且つ速く回転しなければならない。
引き戻しステップ中、ダイは回転しないため、被加工物「Ｂ」は、ダイ２３１、２５１が分離するときに回転しなければならず、さもなければ、被加工物「Ｂ」の歯は破断することになろう。ヤマバ歯車の場合、上側ダイ２５１及び下側ダイ２３１は、被加工物「Ｂ」のそれぞれの上側部分及び下側部分から略同時に離れる。（TH／TL）（DL／DN）（TANOH／TANOL）＝１である非対称歯車の場合、一方のダイは、他方のダイよりも先に離れる。この場合、一方のダイが動きを停止し、または、双方のポンチは、第二のダイが同様に被加工物「Ｂ」から離れる迄、動きを続ける。
次に、引き戻しステップを第一の歯車分離部分と、第二の歯車分離部分に分割することができるということができ、この第一の分離部分において、ポンチ２６１、２１は、ダイ２３１、２５１に対して等角度で回転して、第一のダイを被加工物「Ｂ」から非係合状態にし、また、この第二の分離部分において、被加工物「Ｂ」及び少なくとも一方のポンチ２６１、２１がダイ２３１または２５１に対して回転し、この動作は、該ダイが被加工物「Ｂ」から分離する迄、被加工物「Ｂ」に係合するように続けられる。
本発明の第三の実施の形態は、ヤマバ歯車及び逆方向歯車を製造するために使用することができる。この第三の実施の形態により製造できる歯車の例は、部品１１０、１１５、１２０、１２５、１３０を含む。上側ポンチ及び下側ポンチが互いに独立的に回転することを許容される場合、部品１３５、１４０を製造することもできる。部品１４５は、非回転型ダイ、及び単一の回転型下側ポンチにより、２段階の引き戻し法を採用して製造することができる。この２段階の引き戻し法において、プレス機械の上側組立体が、最初に引き戻されて、スパー歯車を露出させる。
このように、本発明の第一の実施の形態は、荷重ヘリカル歯車の未加工の粉体成形体を製造する工具セットを含んでいる。この工具セットは、第一のヘリカル歯車プロファイル２９を有する下側ポンチ２１と、該ポンチ２１とら旋状に摺動係合するための合わさり陰ヘリカルプロファイル４５を有する下側ダイ４１と、ポンチ２１からの第二のヘリカルプロファイル２６８を有する、上側の対向したポンチ２６１と、該ポンチ２６１とら旋状に摺動係合する陰の合わさりヘリカルプロファイル２６８を有する上側ダイ２５１と、ポンチ２１に対して対向する位置に配置されたポンチ２６１と、分離面「Ｐ」にて当接するように可動であるダイ４１、２５１とを備えている。
本発明は、往復運動軸線４を有する多段式プレス機械内に取り付けたとき、コアロッド６と、搬送ポンチ１１と、該搬送ポンチ１１と同心状であり、また、粉体の装荷分「Ａ」に接触する末端面２３を有するポンチ２１と、軸線４と同心状であり、粉体の装荷分「Ａ」に接触する末端面２７０を有する上側ポンチ２６１とを更に備えることができる。該工具セットは、粉体の装荷分を受け取る充填位置と、ダイ４１、２５１がダイ２５１により境が設定される上側部分と、ダイ４１により境が設定される下側部分とを有するキャビティ１０４を画成する閉じ位置と、搬送位置と、成形位置と、少なくとも１つの引き戻し位置と、突き出し位置とまで可動である。
本発明において、ヘリカル歯車のプロファイル２９は、第二のヘリカル歯車のプロファイル２６８と同一方向とし、又は逆方向とすることができ、また、ヘリカル歯車のプロファイル２６８と、ａ）位相外、ｂ）異なる径、ｃ）異なるヘリカルピッチ、ｄ）異なる歯数、又は、ｅ）異なるヘリカル歯プロファイルを有する少なくとも１つであるヘリカル歯車の群から選択することができる。更に、該工具セットは、ａ）上側ダイ２５１を独立的に回転させる第一の駆動体、上側ポンチ２６１を独立的に回転させる第二の駆動体、下側ポンチ２１を独立的に回転させる第三の駆動体から、又は、ｂ）回転する上側ダイ２５１を独立的に回転させる第一の駆動体、下側ダイ４１を独立的に回転させる第二の駆動体、ｉ）下側ポンチ２１又は、ii）上側ポンチ２６１の一方を独立的に回転させる第三の駆動体から選択される３つもの駆動体の組を含むことができる。
本発明は、多段式粉体プレス機械内にて上述した工具セットにより二重ヘリカル歯車粉体成形体を製造する方法を更に備えることができる。この方法は、ａ）キャビティの下側部分に粉体の装荷分「Ａ」を充填することと、ｂ）ダイ４１、２５１を分離面「Ｐ」にて当接するように変位させることと、ｃ）キャビティ１００の全体に亙って金属粉体を分配すべく搬送ポンチ１１を変位させることと、ｄ）上側ポンチ２６１がダイ２５１に対して回転し、下側ポンチ２１がダイ４１に対して回転する間に、上側ポンチ２６１及び下側ポンチ２１を同時に且つ比例的に分離面「Ｐ」に向けて前進させることにより、未加工の成形体を形成することと、ｅ）（ａ）のダイ２５１をヘリカルプロファイル２６８に沿って回転させる間に、該ダイ２５２を上側ポンチ２６１に沿って引っ込めることによりダイ２５１を、又は、（ｂ）ダイ４１をヘリカルプロファイル２９に沿って回転させる間に、該ダイ４１を下側ポンチ２１に沿って、該ダイが成形体「Ｂ」から分離する第一の引き戻し位置まで引っ込めることにより、ダイ４１を引き戻すことと、他方のダイを他方のポンチのヘリカルプロファイルに沿って回転させる間に、他方のダイを他方のポンチに沿って引っ込めることにより、その他方のダイが成形体Ｂ／Ｅから分離する、第二の引き戻し位置まで引き出すことと、ｇ）成形体Ｂ／Ｅを突き出すこととを含んでいる。
本発明は、ａ）ダイ２５１を独立的に回転させる第一の駆動体と、ポンチ２６１を独立的に回転させる第二の駆動体と、ポンチ２１を独立的に回転させる第三の駆動体と、又は、ｂ）ダイ２５１を独立的に回転させる第一の駆動体と、ダイ４１を独立的に駆動させる第二の駆動体と、ｉ）ポンチ２１ii）ポンチ２６１の一方を独立的に回転させる第三の駆動体と、から選択された一組の駆動体を使用し又は使用せずに、逆方向のヘリカル歯車プロファイル２９乃至ヘリカル歯車プロファイル２７０であるヘリカル歯車プロファイル２９により実施することができる。
本発明は、ダイ４１、２５１が軸線の周りで同一の角度方向を有するように制限される工具セットにて実施することができ、該工具セットは、ａ）ダイ２５１及びダイ４１を共に回転させる第一の駆動体と、ｉ）ポンチ２６１又はii）ポンチ２１の一方を独立的に回転させる第二の駆動体と、又は、ｂ）ポンチ２６１を独立的に回転させる第一の駆動体と、ポンチ２１を独立的に回転させる第二の駆動体から選択された駆動体を備えることができ、この場合、同一方向の非対称の二重ヘリカル歯車の未加工粉体成形体を製造する方法を使用することができる。この方法は、ａ）キャビティ１０４の下側部分に粉体の装荷分「Ａ」を充填するステップと、ｂ）上記の対向する末端面２３、２７０は分離面「Ｐ」から比例的な距離にある状態でダイ４１、２５１を分離面「Ｐ」にて当接するように変位させるステップと、ｃ）粉体の装荷分「Ａ」をキャビティ１００の全体に亙って分配し得るように搬送ポンチ１１を変位させるステップと、ｄ）ポンチ２６１がダイ２５１に対して回転し、ポンチ２１がダイ４１に対して回転する間に、ポンチ２６１、２１、１１を分離面「Ｐ］に向けて比例的に前進させることにより、粉体の装荷分「Ａ」を成形して未加工粉体の成形体Ｂ′を形成するステップと、ｅ）ダイ４１、２５１がポンチ２１、２６１に対して回転する間に、ｉ）ポンチ２６１に沿ってダイ２５１、ii）ポンチ２１に沿ってダイ４１の双方をダイ４１又は２５１の一方が成形体「Ｂ」から分離する第一の引き戻し位置まで引き出すステップと、ｆ）他方のダイをその合わさるポンチに沿って該ポンチが成形体「Ｂ」から分離する第二の引き戻し位置まで引き出すステップと、成形体「Ｂ」を突き出すステップとを備えている。
また、本発明は、ダイ４１、２５１が軸線４に対して一定の角度方向を保つように拘束される工具セットにより実施することもできる。
別の実施の形態において、本発明は、ヤマバ歯車未加工粉体成形体を製造する工具セットを含んでいる。該工具セットは、ヘリカル歯車プロファイル２９を有する第一のポンチ２１と、ポンチ２１とら旋状に摺動可能に係合する合わさる陰ヘリカルプロファイルを有する第一のダイ２３１と、等しい逆方向のヘリカルプロファイル２６８を有するダイの対向したポンチ２６１と、ポンチ２６１とら旋状に摺動可能に係合する合わさる陰のヘリカルプロファイルを有する第二のダイ２５１と、分離面「Ｐ」にて当接するように可動であるダイ２３１、２５１とを備えている。該工具セットは、軸線４を有する多段式プレス機械内に取り付けることができ、軸線４と同心状のコアロッド６と、該工具セットと同心状の搬送ポンチ１１と、ポンチ１１と同心状で且つ粉体の装荷分「Ａ」に接触する末端面２９を有するポンチ２１と、軸線４と同心状で且つ粉体に接触する末端面２７０を有するポンチ２６１とを備えている。該工具セットは、粉体の装荷分「Ａ」を受け入れる充填位置と、ダイ２３１、２５１がキャビティ１０４、即ち、上側ダイ２５１により境が設定された上側部分と、ダイ２３１により境が設定された下側部分とを有するキャビティの外周を画成する閉じ位置と、搬送位置と、成形位置と、少なくとも１つの引き戻し位置と、突き出し位置とまで可動である。一つの実施の形態において、ダイ２３１、２５１は、軸線４に対して等しい角度方向を有するように拘束され、ポンチ２６１、２１は該ポンチに対して一定の角度方向を有するように拘束される。これと逆に、ポンチ２６１、２１は軸線４に対して等しい角度方向を有し、ダイ２３１、２５１は該ダイに対して一定の角度方向を有するように拘束することができる。その何れの場合でも、工具セットは、ダイ２３１、２５１をポンチ２６１、２１に対して回転させる駆動体を含むことができる。
一つの実施の形態において、上側ダイ５１は上側ダイキャリア５０に保持され、下側ダイ４１は下側ダイキャリア４０内に保持され、上側ダイキャリア及び下側ダイキャリアの一方は、整列ソケットまたは穴５７を有し、上記上側ダイキャリアまたは上記下側ダイキャリアのもう一方はその内部で整列するための搬送ピンまたは短軸４４を備えている。駆動体は、上側ダイ６１または上側ダイキャリア５０の一方に固定状態に取り付けられたカムと、他方に連結された、例えば、ローラ５６のようなカム従動子であって、カムに沿って乗り上げて、これにより、上側ポンチ６１と上側ダイキャリア５０とが変位することにより、該カム従動子をカムに沿って乗り上げさせ、ディスク４１、５１を上側ポンチ６１に対して回転させる、カム従動子とを備えることができる。
該工具セットは、粉体の装荷分「Ａ」を受け取る充填位置と、搬送位置と、成形位置と、引き戻し位置とまで可動である。搬送位置において、ダイ４１、５１は長手方向に当接する回転不能な関係に配置され、ポンチ２１、６１は第一の関係である引っ込み、対向し且つ隔たった関係にあり、これにより、対向面２３、６９により長手方向に且つダイ４１、５１により周方向に粉体金属の装荷分「Ａ」を保持するキャビティ１０４が形成される。成形位置において、ポンチ２１、６１は第二の関係である前進し、対向し且つ隔たった関係にあり、ダイ４１、５１は当接関係を保ち、ダイ４１、５１は部分的に回転した位置まで駆動され、これにより、キャビティ１０４は粉体装荷分「Ａ」を成形し得るように寸法が縮小する。引き戻し位置において、ポンチ２１、６１は前進し、対向し且つ隔たった関係を保ち、ダイ４１、５１は完全に回転した位置に配置され、これにより、ダイ４１、５１を完全に回転した位置まで駆動すると、これらのダイは分離し且つ圧縮された被加工物「Ｂ」を露出させる。
該工具セットは、ポンチ２１、６１が長手方向に並進する間にダイ４１、５１の回転を調和させるピッチ駆動体を備えることができる。該ピッチ駆動体は、ポンチ２１、又はポンチ６１の動作から機械的な入力を受け取り、ダイ４１又は５１に出力を提供する。該ピッチ駆動体は、下側ポンチ２１、または上側ポンチ６１の一方に対して堅固な構造関係にあるａ）カムまたは、ｂ）ローラを有するカム及びローラ機構とすることができる。カムまたはローラの他方は、下側ダイ４１または上側ダイ５１の対応する一方と堅固な構造関係にあり、これにより、該ポンチをダイに対して長手方向に並進させると、ローラ及びカムが転がり係合して、その結果、ダイをポンチに対して回転させる。ダイ４１、５１は同時に回転するよう拘束することができる。
本発明は、多段式プレス機械内で該工具セットを使用してヤマバ歯車の粉体成形体を製造する方法を含んでいる。該方法は、ａ）キャビティ１０４の下側部分に粉体の装荷分「Ａ」を充填することと、ｂ）ポンチ２１、６１の対向する末端面６９、２３が上記分離面「Ｐ」から比例的な距離にある状態で分離面「Ｐ」にて当接するようにダイ４１、５１を変位させることと、ｃ）粉体の装荷分をキャビティ１０４の全体に亙って分配し得るように搬送ポンチ１１を変位させることと、ｄ）ポンチ２１、６１を等しく前進させることにより粉体の装荷分「Ａ」を成形して成形体「Ｂ」を形成し、ダイ４１、５１がポンチ２１、６１に対して等しく回転する間に、ポンチ１１を比例的に分離面「Ｐ」に向けて搬送することと、ｅ）ダイ４１、５１がポンチ２１、６１及び成形体「Ｂ」に対して等しく回転する間に、ｉ）ポンチ６１に沿ってダイ５１、ii）ポンチ２１に沿って下側ダイ４１の双方を、ダイ４１、５１が成形体「Ｂ」から分離する第一の引き戻し位置まで引き出すことと、ｆ）成形体「Ｂ」を突き出すこととを含んでいる。
本発明を実施するために多数の実施の形態を説明したが、当業者は、本発明の原理は本明細書に記載した特定の実施の形態にのみ限定されず、その均等物にも適用されることが認識されよう。
【図１ｂ】
0004183280.tif 000003
【図１ａ】
0004183280.tif 000004
【図１ｃ】
0004183280.tif 000005
【図２ａ】
0004183280.tif 000006
【図２ｂ】
0004183280.tif 000007
【図３ａ】
0004183280.tif 000008
【図３ｂ】
0004183280.tif 000009
【図３ｃ】
0004183280.tif 000010
【図３ｄ】
0004183280.tif 000011
【図３ｅ】
0004183280.tif 000012
【図３ｆ】
0004183280.tif 000013
【図４ａ】
0004183280.tif 000014
【図４ｂ】
0004183280.tif 000015
【図４ｃ】
0004183280.tif 000016
【図４ｄ】
0004183280.tif 000017
【図４ｅ】
0004183280.tif 000018
【図４ｆ】
0004183280.tif 000019
【図５ｃ】
0004183280.tif 000020
【図５ｄ】
0004183280.tif 000021
【図５ａ】
0004183280.tif 000022
【図５ｂ】
0004183280.tif 000023
【図５ｅ】
0004183280.tif 000024
【図５ｆ】
0004183280.tif 000025
【図６】
0004183280.tif 000026