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【発明の名称】 冷間板金成形装置
【発明者】 【氏名】勝利 馨

【氏名】山崎 卓矢

【要約】 【課題】コストの大幅なアップを招くことなく、小荷重で大きなスプラインを成形でき、しかも、止まりのスプラインも成形できる冷間板金成形装置を提供する。

【構成】冷間板金成形装置(1)は、 外歯(15a)を有し、自身の軸心(17)を中心として回転する第1金型(15)と、内歯(13a)を有し、前記第1金型の軸心に対して所定角度(θ)をもって交差する軸心(18)を有する第2金型(13)と、前記第2金型を回転運動させる回転手段(8)と、を備え、前記第2金型の軸心は、前記第1金型の軸心を中心として円錐状の軌跡を描いて回転し、前記第2金型の内歯は、前記第1金型の外歯と一部で噛み合うように成形され、前記第1金型と前記第2金型の間に加工板金部材(16)を配して該板金部材にスプライン成形する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
外歯を有し、自身の軸心を中心として回転する第1金型と、
内歯を有し、前記第1金型の軸心に対して所定角度をもって交差する軸心を有する第2金型と、
前記第2金型を回転運動させる回転手段と、を備え、
前記第2金型の軸心は、前記第1金型の軸心を中心として円錐状の軌跡を描いて回転し、
前記第2金型の内歯は、前記第1金型の外歯と一部で噛み合うように成形され、
前記第1金型と前記第2金型の間に加工板金部材を配して該板金部材にスプライン成形することを特徴とする冷間板金成形装置。
【請求項2】
前記第1金型と前記第2金型を、前記第1金型の軸心に沿って相対移動可能としたことを特徴とする請求項1記載の冷間板金成形装置。
【請求項3】
前記第2金型を前記第1金型に押圧する押圧手段を有することを特徴とする請求項1記載の冷間板金成形装置。
【請求項4】
前記押圧手段は、軸心に回転自在に支持されたローラであって、該ローラの軸心を前記第1金型の軸心に向けて移動可能とすることにより、前記第2金型を前記第1金型に押圧することを特徴とする請求項3記載の冷間板金成形装置。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、冷間板金成形装置に関し、詳しくは、板金部材の周壁部に沿ってスプラインを成形する冷間板金成形装置に関する。
【背景技術】
【0002】
たとえば、自動変速機の部品の一つであるクラッチドラムは、その周壁部に、スプライン(クラッチスプライン)が成形されており、このスプラインの成形方法としては、従来より、プレス加工によるもの(たとえば、下記の特許文献1参照)などが知られている。
【0003】
プレス加工によるスプライン成形は、カップ状板金部材の内外周面に沿って、それぞれダイとパンチを配置し、そのダイとパンチの間で板金部材を加圧挟持して、それらのダイとパンチの歯面に対応した形状のスプラインを板金部材の周壁部に成形するというものである。
【0004】
また、グローブ転造よるスプライン成形は、被成形部材を一対の転造ローラによって挟み込み、その一対の転造ローラを互いに回転させながら板金部材の周壁部に成形するというものである。
【0005】
【特許文献1】特開平7−174162号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、上記公知のスプライン成形方法にあっては、以下の問題点がある。すなわち、プレス加工によるものにあっては、大きなドラムスプラインを成形しようとした場合、大荷重のプレス加工機が必要であり、設備コストのアップを免れない。また、長尺スプラインを成形する際には、“かじり”の防止のために、被成形部材表面の補強処理(冷間鍛造用のリン酸塩処理等のボンデ処理)を行う場合があり、製造コストのアップも免れない。
【0007】
一方、グローブ転造よるものにあっては、スプラインの大小にかかわらず、大がかりな機械(したがって、高価な機械)が必要である上、止まりのスプラインを成形できないという欠点がある。
【0008】
そこで、本発明の目的は、コストの大幅なアップを招くことなく、小荷重で大きなドラムスプラインを成形でき、しかも、止まりのスプラインも成形できる冷間板金成形装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
請求項1記載の発明は、外歯を有し、自身の軸心を中心として回転する第1金型と、内歯を有し、前記第1金型の軸心に対して所定角度をもって交差する軸心を有する第2金型と、前記第2金型を回転運動させる回転手段と、を備え、前記第2金型の軸心は、前記第1金型の軸心を中心として円錐状の軌跡を描いて回転し、前記第2金型の内歯は、前記第1金型の外歯と一部で噛み合うように成形され、前記第1金型と前記第2金型の間に加工板金部材を配して該板金部材にスプライン成形することを特徴とする冷間板金成形装置である。
請求項2記載の発明は、前記第1金型と前記第2金型を、前記第1金型の軸心に沿って相対移動可能としたことを特徴とする請求項1記載の冷間板金成形装置である。
請求項3記載の発明は、前記第2金型を前記第1金型に押圧する押圧手段を有することを特徴とする請求項1記載の冷間板金成形装置である。
請求項4記載の発明は、前記押圧手段は、軸心に回転自在に支持されたローラであって、該ローラの軸心を前記第1金型の軸心に向けて移動可能とすることにより、前記第2金型を前記第1金型に押圧することを特徴とする請求項3記載の冷間板金成形装置である。
【発明の効果】
【0010】
本発明では、第1金型と第2金型の間に板金部材をセットして当該板金部材にスプラインをプレス成形する際に、前記第2金型が所定揺動角(後述の実施形態における軸交差角度θを参照のこと。)にて回転運動させられる。
このため、第1金型に対して所定揺動角をなす第2金型を公転させつつ、その第2金型を板金部材に押しつけながら、第2金型の軸心方向への送り量を加減するだけで、小さな荷重で長いスプラインを容易に成形することができる。
さらに、第2金型の軸心方向への送りを途中で停止することにより、止まりのスプラインも容易に成形することができる。
加えて、第2金型が第1金型に対して所定揺動角をなすように回転運動させられるので、部分的接触となって、部材の金型への焼き付きが発生しにくくなり、潤滑油が不要となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0011】
以下、本発明の実施例を、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明における様々な細部の特定ないし実例および数値や文字列その他の記号の例示は、本発明の思想を明瞭にするための、あくまでも参考であって、それらのすべてまたは一部によって本発明の思想が限定されないことは明らかである。また、周知の手法、周知の手順、周知のアーキテクチャおよび周知の回路構成等(以下「周知事項」)についてはその細部にわたる説明を避けるが、これも説明を簡潔にするためであって、これら周知事項のすべてまたは一部を意図的に排除するものではない。かかる周知事項は本発明の出願時点で当業者の知り得るところであるので、以下の説明に当然含まれている。
【0012】
図1は、実施形態に係る冷間板金成形装置の構成図である。この図において、冷間板金成形装置1は、床面2に設置された台座3と、その台座3の上に上下方向に延設された複数本の昇降シリンダ4とを備える。昇降シリンダ4の本数は、たとえば、3本ないしは4本であり、各昇降シリンダ4は、不図示のアクチュエータによって図面の上下方向(矢印A)に伸縮駆動されるアーム5を備える。
【0013】
各アーム5の先端付近は、水平方向に張り渡された上プレート6で連結されており、また、各アーム5の中間付近も、水平方向に張り渡された下プレート7で連結されている。これらの上プレート6及び下プレート7は、各アーム5と一体となって、各アーム5と一緒に図面の上下方向(矢印A)に伸縮駆動されるようになっている。
【0014】
上プレート6の上面にはモータ等の回転駆動装置8(回転手段)が設けられており、この回転駆動装置8の回転シャフト9の先端には偏心アーム10が水平方向に取り付けられている。
【0015】
偏心アーム9の端部には、斜行シャフト11の先端が揺動自在に取り付けられており、この斜行シャフト11の略下端部付近は、下プレート7を貫通し、且つ回転自在に下プレート7に軸支されている。
【0016】
下プレート7を貫通した斜行シャフト11の先端部には、下向き開放の筒状のダイスケース12が固定されており、このダイスケース12の開口端には、その内周面に沿って、内歯13a(図2参照)を有する内歯ダイス13(第2金型)が取り付けられている。
【0017】
一方、台座3の上には、マンドレルシャフト14が立設固定されており、このマンドレルシャフト14の先端に、外歯15a(図2参照)を有するマンドレル15(第1金型)が取り付けられ、このマンドレル15と、前記の内歯ダイス13との間にカップ状の板金部材16が装着されている。
【0018】
ここで、回転駆動装置8の回転シャフト9と、マンドレルシャフト14及びマンドレル15の軸心は、回転軸心17に沿って同軸上に配置されており、これに対して、斜行シャフト11の軸心は、上記の回転軸心17と所定の軸交差角度θ(所定角度)をなす交差軸心18に沿って斜めに配置されている。軸交差角度θの大きさは、偏心アーム10の長さに比例し、正確には、回転シャフト9の取り付け中心(Pa)から斜行シャフト11の取り付け中心(Pb)までの長さLに比例する。
【0019】
これにより、内歯ダイス13の軸心(交差軸心18)が、マンドレル15の軸心(回転軸心17)を中心として円錐状の軌跡を描いて回転するようになっている。
【0020】
図2は、冷間板金成形装置1の要部拡大図であり、詳細には、ダイスケース12、内歯ダイス13、マンドレル15及び板金部材16の相互関係を示す要部拡大図である。この図において、マンドレル15及び板金部材16の軸心(回転軸心17)に対してダイスケース12と内歯ダイス13の軸心(交差軸心18)は、所定の軸交差角度θをなしている。
【0021】
ダイスケース12と内歯ダイス13は、台座3の上の昇降シリンダ4を縮小方向に駆動することにより、上記の軸交差角度θを保ったまま、圧力Fを印加しつつ図面の下方向に下降し、マンドレル15の上に装着された板金部材16の側面に加圧接触する。一方、内歯ダイス13は、回転駆動装置8の回転駆動力を受けて、マンドレル15及び板金部材16の周囲を公転するようになっており、上記の加圧接触と公転とにより、板金部材16の周方向に沿って、内歯ダイス13とマンドレル15の双方の歯面(内歯13aと外歯15a)形状に対応したスプライン、たとえば、クラッチスプラインが成形されるようになっている。
【0022】
内歯ダイス13の歯面13aは下拡がりのテーパ状をなしている。このことを、図(b)を参照しながら説明すると、内歯ダイス13の歯面13aは、内歯ダイス13の軸心(交差軸心18)と平行する仮想線18aに対して所定の角度θaをなすように下拡がりのテーパ状になっており、この角度θaは、前記の回転軸心17と交差軸心18との軸交差角度θに一致する。つまり、θa=θの関係にある。これにより、内歯ダイス13の内歯13aが、マンドレル15の外歯15aと一部で噛み合うようになっている。
【0023】
図3は、冷間板金成形装置1の作用説明図であり、(a)はスプライン成形開始の初期状態図、(b)は板金部材16の周囲略1/4にスプラインを成形したときの状態図である。これらの図において、マンドレル15の中心(以下、マンドレル中心P15)に対して、内歯ダイス13の中心(以下、ダイス中心P13)は所定量だけ偏心しており、この偏心量は、先に説明した軸交差角度θの大きさに対応する。
【0024】
スプライン成形開始の初期状態(a)において、マンドレル15の上に装着された板金部材16は、内歯ダイス13の一部の歯面13aと接触しており、たとえば、この図(a)では、図面右方のイ部で接触し、このイ部において、板金部材16に、内歯ダイス13とマンドレル15の双方の歯面形状に対応したスプラインが成形される。
【0025】
かかる状態のまま、マンドレル中心P15の周りを内歯ダイス中心P13が公転するように、内歯ダイス13を動かしていく(揺動させていく)と、上記のイ部が、マンドレル15の周囲(したがって、板金部材16の周囲)に沿って時計回り方向に移動し、たとえば、図(b)に示すように、板金部材16の周囲略1/4を移動した後は、その板金部材16の周囲略1/4に、内歯ダイス13とマンドレル15の双方の歯面形状に対応したスプラインが成形される。
【0026】
したがって、上記のイ部の移動を、板金部材16の全周にわたって継続することにより、板金部材16の周囲全てに、内歯ダイス13とマンドレル15の双方の歯面形状に対応したスプラインを成形することができる。
【0027】
以上、説明したとおり、本実施形態の冷間板金成形装置1によれば、マンドレル15の軸心(回転軸心17)に対して内歯ダイス13の軸心(交差軸心18)を所定の軸交差角度θをなすようにするとともに、マンドレル中心P15の周りをダイス中心P13が公転するようにしたので、マンドレル15と内歯ダイス13の双方が自転せず、それぞれの歯形の噛み合い歯を常に一定に保つことができる。
【0028】
加えて、マンドレル15に対して所定の軸交差角度θをなす内歯ダイス13を公転させつつ、その内歯ダイス13を板金部材16に押しつけながら、内歯ダイス13の軸心(回転軸心17)方向への送り量を加減するだけで、小さな荷重で長いスプラインを容易に成形することができる。
【0029】
さらに、内歯ダイス13の軸心(回転軸心17)方向への送りを途中で停止することにより、止まりのスプラインも容易に成形することができる。
【0030】
また、内歯ダイス13が常に傾いているため、部分接触になって金型と部材との焼き付きが発生しない。その結果、潤滑油を不要にできると共に、板金部材16の表面処理、たとえば、ボンデ処理等を不要にでき、製造工程の簡素化を図ることもできる。
【0031】
なお、上記の実施形態では、マンドレル15を回転固定とし、且つ、マンドレル中心P15の周りをダイス中心P13が公転しているが、これに限定されない。以下に示すように、マンドレルと内歯ダイスを共に同方向且つ同速度で自転させるようにしてもよい。
【0032】
図4は、他の実施形態に係る冷間板金成形装置の構成図である。この図において、冷間板金成形装置20は、床面21に設置された台座22と、その台座22の上に上下方向に延設された複数本の昇降シリンダ23とを備える。昇降シリンダ23の本数は、たとえば、3本ないしは4本であり、各昇降シリンダ23は、不図示のアクチュエータによって図面の上下方向(矢印A)に伸縮駆動されるアーム24を備える。
【0033】
各アーム24の先端付近は、水平方向に張り渡された上プレート25で連結されており、また、各アーム24の中間付近も、水平方向に張り渡された下プレート26で連結されている。これらの上プレート25及び下プレート26は、各アーム24と一体となって、各アーム24と一緒に図面の上下方向(矢印A)に伸縮駆動されるようになっている。
【0034】
上プレート25の上にはモータ等の第1回転駆動装置27(回転手段)が所定の角度(後述の軸交差角度θ)で斜めに取り付けられており、この第1回転駆動装置27の回転シャフト28の略下端部付近は、下プレート26を貫通し、且つ回転自在に下プレート26に軸支されている。
【0035】
下プレート26を貫通した回転シャフト28の先端部には、下向き開放の筒状のダイスケース29が固定されており、このダイスケース29の開口端には、その内周面に沿って、内歯13a(図2参照)を有する内歯ダイス30(第2金型)が取り付けられている。
【0036】
一方、台座22の内部には、第2回転駆動装置31が取り付けられており、この第2回転駆動装置31の回転シャフト32の先端に、外歯15a(図2参照)を有するマンドレル33(第1金型)が取り付けられ、このマンドレル33と、前記の内歯ダイス30との間にカップ状の板金部材34が装着されている。
【0037】
ここで、第2回転駆動装置31の回転シャフト32及びマンドレル33の軸心(回転軸心35)に対して、第1回転駆動装置27の回転シャフト28と、ダイスケース29及び内歯ダイス30の軸心(交差軸心36)は、所定の軸交差角度θ(所定角度)をなしており、この軸交差角度θの大きさは、第1回転駆動装置27の回転シャフト28の傾きに対応する。
【0038】
台座22の上にはローラ基台37が設けられており、このローラ基台37に回転自在に取り付けられたローラシャフト38と一体のローラ39(押圧手段)が、ダイスケース29の側面を所定の力で水平方向に押圧するようになっている。つまり、ローラ39の軸心をマンドレル33の軸心に向けて移動可能とすることにより、内歯ダイス30をマンドレル33に押圧するようになっている。
【0039】
図5は、冷間板金成形装置20の作用説明図である。この図において、マンドレル33の中心(以下、マンドレル中心P33)に対して、内歯ダイス30の中心(以下、ダイス中心P30)は所定量だけ偏心しており、この偏心量は、先に説明した軸交差角度θの大きさに対応する。
【0040】
マンドレル33の上に装着された板金部材34は、ローラ39の押圧部分(ロ部)において、内歯ダイス30の一部の歯面30aと接触しており、このロ部において、板金部材34に、内歯ダイス30の歯面30aとマンドレル33の歯面33aの双方歯形に対応したスプライン、たとえば、クラッチスプラインが成形される。
【0041】
かかる状態のまま、マンドレル33と内歯ダイス30を共に同方向且つ同速度で自転させていくと、マンドレル中心P33の周りを内歯ダイス中心P30が公転する。そして、この公転運動に伴い、上記のロ部が、マンドレル33の周囲(したがって、板金部材34の周囲)に沿って時計回り方向に移動するので、結局、上記のロ部の移動を、板金部材34の全周にわたって継続することにより、板金部材34の周囲全てに内歯ダイス30とマンドレル33の双方の歯面形状に対応したスプラインを成形することができるのである。
【0042】
以上、説明したとおり、本実施形態の冷間板金成形装置20においても、マンドレル33の軸心(回転軸心35)に対して内歯ダイス30の軸心(交差軸心36)を所定の軸交差角度θをなすようにするとともに、マンドレル中心P33の周りをダイス中心P30が公転するようにしたので、それぞれの歯形の噛み合い歯を常に一定に保つことができる。
【0043】
加えて、マンドレル33に対して所定の軸交差角度θをなす内歯ダイス30を公転させつつ、その内歯ダイス30を板金部材34に押しつけながら、内歯ダイス30の軸心(交差軸心36)方向への送り量を加減するだけで、小さな荷重で長いスプラインを容易に成形することができる。
【0044】
さらに、内歯ダイス30の軸心(交差軸心36)方向への送りを途中で停止することにより、止まりのスプラインも容易に成形できる。
【0045】
また、内歯ダイス30が常に傾いているため、その傾き部分から潤滑油を供給することが可能となり、その結果、板金部材34の表面処理、たとえば、ボンデ処理等を不要にでき、製造工程の簡素化を図ることもできる。
【図面の簡単な説明】
【0046】
【図1】実施形態に係る冷間板金成形装置1の構成図である。
【図2】冷間板金成形装置1の要部拡大図である。
【図3】冷間板金成形装置1の作用説明図である。
【図4】他の実施形態に係る冷間板金成形装置20の構成図である。
【図5】冷間板金成形装置20の作用説明図である。
【符号の説明】
【0047】
θ 軸交差角度(所定角度)
8 回転駆動装置(回転手段)
13 内歯ダイス(第2金型)
13a 内歯
15 マンドレル(第1金型)
15a 外歯
16 板金部材
17 軸心
18 軸心
27 第1回転駆動装置(回転手段)
30 内歯ダイス(第2金型)
33 マンドレル(第1金型)
39 ローラ(押圧手段)
【出願人】 【識別番号】000231350
【氏名又は名称】ジヤトコ株式会社
【出願日】 平成18年9月11日(2006.9.11)
【代理人】 【識別番号】100096699
【弁理士】
【氏名又は名称】鹿嶋 英實


【公開番号】 特開2008−62290(P2008−62290A)
【公開日】 平成20年3月21日(2008.3.21)
【出願番号】 特願2006−245113(P2006−245113)