トップ :: B 処理操作 運輸 :: B21 本質的には材料の除去が行なわれない機械的金属加工;金属の打抜き




【発明の名称】 外周球面リングの製造方法及びその製造装置
【発明者】 【氏名】谷口 正弘

【目的】
【構成】
【特許請求の範囲】
【請求項1】 外周が球面状に膨出された外周球面リングを製造する方法であって、最終製品としての外周球面リングにおける端面の直径と同じ外径で、かつ軸方向の長さを、球面状に膨出成形するのに必要な体積を見込んで最終製品としての外周球面リングの軸方向の長さよりも長寸とした円筒状ブランクを、対称形状の半割球面成形部をもつダイとパンチとにおけるダイ側に中央ガイドピンを介して挿入し、上記パンチをダイに密着させてこれらダイとパンチとによる密閉状の成形空間部内に上記円筒状ブランクを内在させた状態で、上記円筒状ブランクの軸方向両端面を圧縮するように打ち込むことにより、該円筒状ブランクの中間部分を上記両半割球面成形部内に膨出させて外周を球面状に形成すると共に所定径とした貫通穴を形成したことを特徴とする外周球面リングの製造方法。
【請求項2】 相対向するダイとパンチとにより構成された鍛造ステーションにブランクを供給して鍛造加工することにより、外周が球面状に膨出された外周球面リングを製造する外周球面リングの製造装置であって、上記ダイは、円筒状ブランクの穴部に挿通可能な中央ガイドピンと、該ガイドピンの基部側外周に設けられ、円筒状ブランクの軸方向一端面と当接する円筒状成形体と、該円筒状成形体に対し摺動自在に外挿され、かつパンチによる円筒状ブランクの打ち込み時にバネ手段に抗して後退する半割球面成形面をもつ可動可動ダイ本体とを備えてなり、上記パンチは、上記中央ガイドピンを受け入れる受入穴部と、上記円筒状ブランクの軸方向他端面に当接して押圧する筒状押圧部と、該筒状押圧部の外周に配設される半割球面成形部とを備えてなり、円筒状ブランクを上記中央ガイドピンに通して上記パンチをダイ側に打ち込むことにより、上記パンチと可動ダイ本体とを密着させてこれらパンチと可動可動ダイ本体とによる密閉状の成形空間部内に円筒状ブランクを内在させた状態で、これらパンチと可動可動ダイ本体とを一体的に円筒状成形体側へ押し込み、該パンチの筒状押圧部と円筒状成形体とで円筒状ブランクの軸方向両端面を圧縮することにより、円筒状ブランクの中間部分を上記両半割球面成形部内に膨出させて外周を球面状に形成すると共に所定径とした貫通穴を形成したことを特徴とする外周球面リングの製造装置。
【発明の詳細な説明】【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、外周球面リングの製造方法及びその製造装置、詳しくは自動車の前輪駆動部のユニバーサルジョイントをはじめとする球面支持を入用とする軸受内輪等の外周球面リングを製造する方法及びその装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来この種の外周球面リングの製造方法及びその製造装置としては、図7に示したように、先ず、機台に設けられ、半割球面成形面51aと中央突出軸部51bを有する固定ダイ51と、機台に対して近接離反するように往復動するラムに設けられ、かつ上記半割球面成形部51aと対称形の半割球面成形部52aと中央突出軸部52bを有するパンチ52とを備えた鍛造機を用いて、予め円板形状に成形されたブランクX1を、上記パンチ52により固定ダイ51に打ち込むことにより、上記両突出軸部51b,52bでブランクX1を軸方向両側から圧縮して、ブランクの中心部に相対向する二つ穴部を形成しながら外周部を固定ダイ51とパンチ52との両球面成形部51a,52a内に膨出させて外周が球面状に膨出された外周球面状のブランクを形成し、次いで、このブランクの両穴部間における残りの部分を穴抜きパンチにより打ち抜ぬいて貫通穴をあけ、然る後、球面外形リングにおける球面部の上記閉塞鍛造時に固定ダイ51とパンチ52との合せ面に対応する部分に発生した帯状突起物(バリ)を旋削にて除去すると共に、上記穴抜きにより形成された貫通穴と元の穴部との間で発生した段差をなくすために貫通穴の旋削仕上げ加工を行い、これにより、外周が球面状に膨出された外周球面リングを製造するようにしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記した従来の外周球面リングの製造方法及びその製造装置にあっては、上記鍛造機による球面部の鍛造加工後に、穴抜き作業を行う必要があるばかりか、さらに旋盤や中グリ盤等の機械を用いて球面外形リングの幅方向中間に発生した帯状突起物を除去する旋削加工と、穴抜きにより形成された貫通穴の内面に発生した段差をなくすため貫通穴の旋削仕上げ加工とを特別に行う必要があり、そのため、生産性が悪い問題があり、その上、球面外形リングの幅方向中間に発生した帯状突起物を旋削加工にて除去する際、外周が球面のため、チャックにて把握する作業が困難で非能率的となる問題を有していた。
【0004】そこで、本発明の課題は、鍛造加工により外周を球面状に膨出させて外周球面リングを成形した後に、該外周球面リングの外周面及び内周面の旋削加工を不要とし、生産性を向上できると共に、低コストで製造できる外周球面リングの製造方法及びその製造装置を提供することを課題とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を達成するために、本発明は次のように構成したことを特徴とする。
【0006】すなわち、本願の請求項1に係る発明(以下、第1発明という)は、外周が球面状に膨出された外周球面リングを製造する方法として、最終製品としての外周球面リングにおける端面の直径と同じ外径で、かつ軸方向の長さを、球面状に膨出成形するのに必要な体積を見込んで最終製品としての外周球面リングの軸方向の長さよりも長寸とした円筒状ブランクを、対称形状の半割球面成形部をもつダイとパンチとにおけるダイ側に中央ガイドピンを介して挿入し、上記パンチをダイに密着させてこれらダイとパンチとによる密閉状の成形空間部内に上記円筒状ブランクを内在させた状態で、上記円筒状ブランクの軸方向両端面を圧縮するように打ち込むことにより、該円筒状ブランクの中間部分を上記両半割球面成形部内に膨出させて外周を球面状に形成すると共に所定径とした貫通穴を形成したことを特徴とする。
【0007】また、請求項2に係る発明(以下、第2発明という)は、相対向するダイとパンチとにより構成された鍛造ステーションにブランクを供給して鍛造加工することにより、外周が球面状に膨出された外周球面リングを製造する外周球面リングの製造装置であって、上記ダイは、円筒状ブランクの穴部に挿通可能な中央ガイドピンと、該ガイドピンの基部側外周に設けられ、円筒状ブランクの軸方向一端面と当接する円筒状成形体と、該円筒状成形体に対し摺動自在に外挿され、かつパンチによる円筒状ブランクの打ち込み時にバネ手段に抗して後退する半割球面成形面をもつ可動可動ダイ本体とを備えてなり、上記パンチは、上記中央ガイドピンを受け入れる受入穴部と、上記円筒状ブランクの軸方向他端面に当接して押圧する筒状押圧部と、該筒状押圧部の外周に配設される半割球面成形部とを備えてなり、円筒状ブランクを上記中央ガイドピンに通して上記パンチをダイ側に打ち込むことにより、上記パンチと可動ダイ本体とを密着させてこれらパンチと可動可動ダイ本体とによる密閉状の成形空間部内に円筒状ブランクを内在させた状態で、これらパンチと可動可動ダイ本体とを一体的に円筒状成形体側へ押し込み、該パンチの筒状押圧部と円筒状成形体とで円筒状ブランクの軸方向両端面を圧縮することにより、円筒状ブランクの中間部分を上記両半割球面成形部内に膨出させて外周を球面状に形成すると共に所定径とした貫通穴を形成したことを特徴とする。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0009】図面は、自動車の前輪駆動部のユニバーサルジョイントに用いられる外周球面リングを製造する場合の実施の形態を示す。図1は、外周球面リングRを棒状ブランクから多段鍛造機により一貫して製造する場合の成形工程における形状の変化を示すもので、先ず、高温度に加熱され、所定長さに切断された中実の棒状ブランクXを、第1段目の鍛造ステーションS1において、据え込み加工を行って外周の不要なスケールを落すと同時に円板状のブランクX1を成形する。次いで第2段目の鍛造ステーションS2において、円板状ブランクX1の中央部に凹み部aが形成された凹状ブランクX2を成形し、その後、第3段目の鍛造ステーションS3において凹状ブランクX2の中央肉薄部を打ち抜いて貫通穴bを形成し、予め最終製品としての外周球面リングRにおける端面の直径Aと同じ外径Aを有する円筒状で、かつ軸方向の長さCを、最終製品としての外周球面リングの軸方向長さDよりも球面状に膨出成形するのに必要な体積を見込んだ寸法Lだけ長くした円筒状ブランクX3を成形する。然る後、第4段目の鍛造ステーションS4において、第3段目の鍛造ステーションにて成型した円筒状ブランクX3をその長さ寸法Cが図1に示すように最終製品としての外周球面リングRの正規の長さ寸法Dとなるように圧縮し、上記ブランクX3の外周面の中間部分を外方に膨出させてその外周を所定径Bを有する球面状に形成すると共に、貫通穴bが所定径を有するように寸法出し行って、外周球面リングRを成形したものである。
【0010】次に、上記外周球面リングRを棒状ブランクXから鍛造加工により一貫して製造するための製造装置としての多段鍛造機1の構成並びにその製造工程について説明する。
【0011】図2に示すように機台の所定位置に設けられたダイブロック2に横方向に所定の間隔で複数のダイ3〜6が取付けられていると共に、上記ダイブロック2に対し前後動されるラム7の前面に、上記ダイ3〜6のそれぞれに対応する複数のパンチ8〜11が取付けられており、これらのダイ3〜6と複数のパンチ8〜11とにより4段の鍛造ステーションS1〜S4が構成されている。そして、上記ラム7の前進によってそれぞれの鍛造ステーションS1〜S4において、上記棒状ブランクXが各ダイ内に順次打ち込まれて鍛造加工がなされる。なお、これらの鍛造ステーションS1〜S4間にわたる上記ブランクの移送は、図示していないが既知の素材移送用チャックにより上流側の鍛造ステーションから下流側の鍛造ステーションに順次行われる。
【0012】そして、上記第1段目の鍛造ステーションS1は、図2に示すように、上記ダイ3と、高温度に加熱され、所定長さに切断された中実の棒状ブランクXをダイ3側に打ち込むパンチ8とを備えている。このパンチ8により棒状ブランクXがダイ3側に打ち込まれることによって、外周のスケールが落されると共に、扁平な円板状ブランクX1が成形される。また、その成形後、パンチ8の後退に伴って円板状ブランクX1は第2段目の鍛造ステーションS2に搬送されることになる。
【0013】第2段目の鍛造ステーションS2は、図2に示すように先端中心部に凸部9aを有するパンチ9と、該パンチ9の先端部が嵌入される成形凹所4aを有するダイ4とを備えている。このダイ4の中央部には、該ダイ4の底面を構成する成形ピン部材12が摺動自在に内装されていると共に、この成形ピン部材12の後面はダイブロック奥部の荷受けブロック13に当接支持されていると共に、該ブロック13を貫通するノックアウトピン14が成形ピン部材12の後面に配設されていて、該ノックアウトピン14を図示しない押出機構により押し出すことにより、成形後の凹状ブランクX2を成形ピン部材12を介してダイ4の外部に押し出すように構成されている。
【0014】斯して上記パンチ9によって円板状ブランクX1がダイ4の成形凹所4aに打ち込まれることにより、円板状ブランクX1の中心部に凹み部aが形成された凹状ブランクX2が成形される。また、パンチ9の後退に伴って成形後の凹状ブランクX2がノックアウトピン14により成形ピン部材12を介してダイ4外に排出され、排出された凹状ブランクX2は第3段目の鍛造ステーションS3に搬送されることになる。
【0015】第3段目の鍛造ステーションS3は、図2に示すようにパンチ10として、穴抜きパンチ10aと該パンチ10aの外周に摺動可能に支持される円筒状押え体10bとが備えられており、また、ダイ5として、パンチ8の先端部が嵌入される貫通穴5aを有するダイ本体15とその貫通穴5aに摺動自在に内装され、ダイ5の底面を構成する円筒状成形体16とが備えられている。この円筒状成形体16の後面は、スペーサ部材17を介してダイブロック奥部の荷受けブロック18に支持されていると共に、該ブロック18を貫通するノックアウトピン19がスペーサ部材17の後面に配設されていて、該ノックアウトピン19を図示しない押出機構により押し出すことにより、成形後の筒状ブランクX3をスペーサ部材17及び円筒状成形体16を介してダイ5の外部に押し出すように構成されている。
【0016】斯して第3段目の鍛造ステーションS3においては、凹状ブランクX2の中央肉薄部が穴抜きパンチ9aにより打ち抜かれて貫通穴bが形成され、予め最終製品としての外周球面リングRにおける端面の直径Aと同じ外径Aを有する円筒状で、かつ軸方向の長さCを、最終製品としての外周球面リングRにおける正規の軸方向長さDよりも球面状に膨出成形するのに必要な体積を見込んだ寸法Lだけ長くした円筒状ブランクX3が成形される。尚、穴抜きパンチ9aにより打ち抜かれた抜き屑cは、スペーサ部材17の下面側に形成された排出口17aからダイブロック2に形成された図示しない排出通路を介して外部に排出される。また、穴抜きパンチ9aの後退に伴い成形後の筒状ブランクX3は、ノックアウトピン19の押し出し動作によりスペーサ部材17及び円筒状成形体16を介してダイ5外に排出され、排出された円筒状ブランクX3は第4段目の鍛造ステーションS4に搬送されることになる。
【0017】第4段目の鍛造ステーションS4は、図2及び図3に示すように上記ダイ6として、ダイブロック2内に嵌合固定される円筒状のダイケース20内に摺動自在に内装された筒状の可動ダイ本体21と、該可動ダイ本体21の中心部を貫通し、ダイブロック2の後部側に設けられた荷受け部材22に固定される中央ガイドピン23と、該中央ガイドピン23の外周面と可動ダイ本体21の内周面との間に摺動自在に介装される円筒状成形体24とを備える。上記可動ダイ本体21のパンチ側にはパンチ11の先端部を受け入れる受入凹部21bを介して半割球面成形部21aが形成されていると共に、該可動ダイ本体21の後端面とこれに対向する上記荷受け部材22の前面側凹所22aとの間にはバネ手段としてのコイルバネ26が介装されていて、該コイルバネ26で可動ダイ本体21はパンチ側に常時付勢されている。なお、上記ダイケース20の前面には、可動ダイ本体21がダイケース20内から外方に脱落するのを防止するための抜止め部20aが設けられていて、可動ダイ本体21は抜止め部20aから荷受け部材22の前端面までの間において後退移動可能となされている。つまり、図4に示すように荷受け部材22の前端凸部22cが可動ダイ本体21の後面に形成された凹部21c内に挿入されていて、これら凹部21cの底面と前端凸部22cとの当接により可動ダイ本体21の荷受け部材22側への移動が規制され、その場合、最終製品としての外周球面リングRにおける正規の軸方向長さDよりも球面状に膨出成形するのに必要な体積を見込んで長くした寸法Lと同じ長さLだけ可動ダイ本体21が後退移動可能となされている。また、上記円筒状成形体24の後面は、上記荷受け部材22に当接支持されると共に、荷受け部材22にはこれを貫通するノックアウトピン27,27が円筒状成形体24の後面に対応して摺動自在に配設されており、該ノックアウトピン27,27を図示しない押出機構によりパンチ側へ押し出すことにより、成形後の外周球面リングRを円筒状成形体24を介してダイ6の外部に押し出すように構成されている。一方、パンチ11としては、先端部に上記半割球面成形部21aと対称形状の半割球面成形部31aが形成された円筒状のパンチ本体31と、該本体31内に出退自在に設けられた筒状押圧体(筒状押圧部)32とを備えている。この筒状押圧体32はその先端側に押圧面32aと上記中央ガイドピン23を受け入れる受入穴部32bとを有し、また、その後面とラム側との間に介装されるコイルばね33により常時はパンチ本体31よりもダイ6側に突出するように付勢されている。そして、パンチ本体31内に固設される規制筒体34により、筒状押圧体32のパンチ本体内への最大退入位置が、図4に示すように上記半割球面成形部31aの内方側終端と筒状押圧体32の押圧面32aとが一致するように規制されている。
【0018】斯して、第4段目の鍛造ステーションS4においては、上述した図3〜図6に示すようにS1〜S3の前工程において成形された円筒状ブランクX3が中央ガイドピン23を介してダイ側に挿入された状態で、パンチ11によりダイ6側に打ち込まれることになる。その場合、図3に示すように、先ずパンチ11における筒状押圧体32の押圧面32aが円筒状ブランクX3の一端面に当接して、該筒状押圧体32と円筒状成形体24とにより円筒状ブランクX3の両端面を挟持する。そして、筒状押圧体32は円筒状ブランクX3の一端面に当接すると、その移動が停止されてコイルばね33を圧縮しながらパンチ本体31だけがさらにダイ6側に移動し、図4に示すようにパンチ本体31の先端が可動ダイ本体21の凹所21bの底面に密着することになる。そして、パンチ本体31が可動ダイ本体21に密着することによりこれら可動ダイ本体21の半割球面成形部21aとパンチ本体31の半割球面成形部31aとで密閉状の成形空間部Zが形成され、該成形空間部Z内に上記円筒状ブランクX3が内在されることになる。また、このときパンチ本体31内に設けられた規制筒体34に筒状押圧体32の後端面32cが当接して、パンチ本体31と押圧体32とが一体化することになり、これによりパンチ本体31、筒状押圧体32及び可動ダイ本体21の3者が一体化して、その状態のまま可動ダイ本体21がその後面側凹部21cの底面が荷受け部材22の前面凸部22bに当接するまで、つまり、最終製品としての外周球面リングRにおける正規の軸方向長さDよりも球面状に膨出成形するのに必要な体積を見込んで長くした寸法Lと同じ長さLだけ後退移動することになる。これに伴って、筒状押圧体32が上記可動ダイ本体21の後退移動量Lと同じ量Lだけ近接するように移動することになる。その結果、円筒状ブランクX3は、筒状押圧体32によって円筒状成形体24側に圧縮されて、該ブランクX3の軸方向の長さCが、最終成形品としての外周球面リングRの正規の長さDとなるように圧縮されることになる。この圧縮により、円筒状ブランクX3の中間部分が上記両半割球状成形部21a,31a内に膨出されて外周が球面状に膨出されることになると共に、中央ガイドピン23の外径と同じ径の貫通穴bが正確に形成されて、外周球面リングRが成形されることとなる。また、外周球面リングRが成形された後には、パンチ11の後退に伴って外周球面リングRは、図6に示すようにノックアウトピン33,33の押し出し動作により円筒状成形体24を介してダイ6の外部に排出され、適宜取出手段を介して機台から取出されることになる。
【0019】したがって、以上の多段鍛造機により外周球面リングを製造する場合、予め上記可動ダイ本体21とパンチ本体31とを密着させ、これらダイ本体21とパンチ本体31の両半割球状成形部21a,31aが閉鎖された密閉状の成形空間部Z内に、円筒状ブランクX3を内在させた状態で、上記円筒状ブランクX3の両端面を軸方向から圧縮するように打ち込み、該円筒状ブランクX3の中間部分を両半割球状成形部21a,31a内に膨出させて外周を球面状に膨出させるようにしたから、球面外形リングRの長さ方向中間に帯状突起物が発生するといったことがなく、同時に所定径とした貫通穴bを精度よく形成することが可能となる。その結果、外周を球面状に膨出成形した後の穴抜き加工や外周球面リングの外周面及び内周面の旋削加工を不要にでき、しかも、上記多段鍛造機によれば外周球面リングRを棒状ブランクXから一貫して鍛造加工により製造することができ、その生産性を著しく向上させることができて、焼入れ研磨の後工程だけで高精度な外周球面リングを低コストで提供できる。
【0020】本実施の形態では、上記パンチ11を、半割球面成形部31aが形成された円筒状のパンチ本体31と、該本体31内に出退自在に設けられた筒状押圧体32とにより形成したけれも、これらパンチ本体31と筒状押圧体32とは必ずしも別体構造とする必要はなく、これらを一体に形成してもよい。また、以上の実施の形態では、棒状ブランクXを高温度に加熱して熱間加工する場合について説明したけれども、該ブランクXを加熱しないで冷間加工する場合であってもよいことは勿論である。さらに、最終製品としての外周球面リングRにおける端面の直径Aと同じ外径Aで、かつ軸方向の長さを球面状に膨出成形するのに必要な体積を見込んで長くした円筒状ブランクX3を成形する場合、上記実施の形態のように棒状ブランクを多段鍛造機により一貫して製造する他、例えば、円筒状ブランクX3を専用の製造装置により形成する一方、該円筒状ブランクX3を、第4鍛造ステーションの構造のみからなる鍛造機にエアー輸送等により供給するようにして、該鍛造機にて外周が球面状に膨出するように鍛造加工してもよい。
【0021】
【発明の効果】以上のように、本発明の第1発明によれば、最終製品としての外周球面リングにおける端面の直径と同じ外径で、かつ軸方向の長さを球面状に膨出成形するのに必要な体積を見込んで長くした円筒状ブランクを、対称形状の半割球面成形部をもつダイとパンチとにおけるダイ側に中央ガイドピンを介して挿入し、その後、上記ダイとパンチとを密着させてこれらダイとパンチとによる密閉状の成形空間部内に上記円筒状ブランクを内在させた状態で、上記円筒状ブランクの両端面を軸方向から圧縮するように打ち込むことにより、該円筒状ブランクの中間部分を上記球面成形部内に膨出させて外周を球面状に膨出させるようにしたから、球面外形リングの長さ方向中間に帯状突起物が発生することがなく、かつ所定径とした貫通穴を有する外周球面リングを容易に製造することができ、従って、外周を球面状に膨出成形した後に、穴抜き加工や外周球面リングの外周面及び内周面の旋削加工を不要にして生産性を向上でき、焼入れ研磨の後工程だけで高精度な外周球面リングを低コストで製造することができる。
【0022】また、第2発明によれば、対称形状の半割球面成形部をもつパンチと可動ダイ本体との密着による密閉状の成形空間部内に中央ガイドピンを介して円筒状ブランクを内在させた状態で、これらパンチと可動ダイ本体とを一体的に中央ガイドピン側に固定状に設けられる円筒状成形体側に押し込んで、該パンチにおける筒状押圧部と円筒状成形体とで円筒状ブランクの軸方向両端面を圧縮することにより、該円筒状ブランクの中間部分を上記両半割球面成形部内に膨出させて外周を球面状に形成すると共に所定径とした貫通穴を形成する構成としたから、球面外形リングの長さ方向中間に帯状突起物が発生することがなく、同時に所定径とした貫通穴を形成することができ、従って、外周を球面状に膨出成形した後に、穴抜き加工や外周球面リングの外周面及び内周面の旋削加工を不要にして生産性を向上でき、焼入れ研磨の後工程だけで高精度な外周球面リングを低コストで提供できる。
【出願人】 【識別番号】000143916
【氏名又は名称】株式会社阪村機械製作所
【出願日】 平成7年(1995)7月18日
【代理人】 【弁理士】
【氏名又は名称】福岡 正明 (外1名)
【公開番号】 特開平9−29382
【公開日】 平成9年(1997)2月4日
【出願番号】 特願平7−205248