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技術 スプロケットセグメントの製造方法

出願人 株式会社小松製作所
発明者 草田祥平河原史朗
出願日 2010年1月29日 (10年10ヶ月経過) 出願番号 2010-019507
公開日 2011年8月18日 (9年4ヶ月経過) 公開番号 2011-156557
状態 特許登録済
技術分野 特定物品の製造 鍛造 回転塑性加工
主要キーワード 稜線付近 変形工具 歯間距離 加圧能力 鍛造機械 加工跡 変形ステップ 農業用車両
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (18)

課題

大型の設備加圧能力の高い設備等を設置することなく、低コストで所望の形状のスプロケットセグメントを製造することが可能なスプロケットセグメントの製造方法を提供する。

解決手段

本製造方法は、特定の歯部30の一部に最終製品の形状に対して欠肉した欠肉部15を形成し、スプロケットセグメント10の歯面12aが加圧方向に対して傾いた状態で斜め鍛造成形を行う鍛造成形ステップと、鍛造成形ステップにおいて金型からはみ出した不要なバリ14を除去するバリ抜きステップと、特定の歯部30の歯面12aに対して変形部材を当接させた状態で歯部30の歯筋方向に移動させて欠肉部15を含む特定の歯部30の形状を所望の形状に変形させる変形ステップと、を備えている。

概要

背景

近年、ブルドーザ油圧ショベル等の建設機械、あるいは農業用車両等の装軌車両下部走行体に用いられるスプロケットは、外周部分に複数の歯が設けられており、大型のものになると一体として成形することが困難である。よって、周方向に複数に分割されたスプロケットセグメント単位で鍛造され、これを組み合わせて1つのスプロケットが構成される。

このようなスプロケットセグメントの鍛造方法には、スプロケットセグメントの歯面に垂直な方向に加圧成形する縦打ちと呼ばれる方法と、歯面に平行な方向に加圧成形する横打ちと呼ばれる方法とがある。
例えば、特許文献1,2には、縦打ちによる5枚歯のスプロケットセグメントの鍛造成形において、アンダーカットを生じないように両端の歯部を予め変形させておき、鍛造後(通常はバリ抜き後)に変形させておいた歯部を、専用の設備金型等を用いて所望の形状に変形させる方法について開示されている。

概要

大型の設備や加圧能力の高い設備等を設置することなく、低コストで所望の形状のスプロケットセグメントを製造することが可能なスプロケットセグメントの製造方法を提供する。本製造方法は、特定の歯部30の一部に最終製品の形状に対して欠肉した欠肉部15を形成し、スプロケットセグメント10の歯面12aが加圧方向に対して傾いた状態で斜め鍛造成形を行う鍛造成形ステップと、鍛造成形ステップにおいて金型からはみ出した不要なバリ14を除去するバリ抜きステップと、特定の歯部30の歯面12aに対して変形部材を当接させた状態で歯部30の歯筋方向に移動させて欠肉部15を含む特定の歯部30の形状を所望の形状に変形させる変形ステップと、を備えている。

目的

本発明の課題は、大型の設備や加圧能力の高い設備等を設置することなく、低コストで所望の形状のスプロケットセグメントを製造することが可能なスプロケットセグメントの製造方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

アンダーカットを考慮した形状で鍛造成形された特定の歯部を所望の形状に変形させるスプロケットセグメントの製造方法であって、前記所望の形状に変形させる前記特定の歯部の一部に、最終製品の形状に対して欠肉した欠肉部を形成し、前記スプロケットセグメントの歯面が加圧方向に対して傾いた状態で斜め鍛造成形を行う鍛造成形ステップと、前記鍛造成形ステップにおいて金型からはみ出した不要なバリを除去するバリ抜きステップと、前記特定の歯部の歯面に対して変形工具を当接させた状態で前記歯部の歯筋方向に移動させて前記欠肉部を含む前記特定の歯部の形状を前記所望の形状に変形させる変形ステップと、を備えているスプロケットセグメントの製造方法。

請求項2

前記欠肉部は、前記歯部の先端付近に形成されたR部分を含む、請求項1に記載のスプロケットセグメントの製造方法。

請求項3

前記変形ステップでは、前記変形工具として、前記スプロケットセグメントの特定の歯部の歯面に対して当接した状態で回転しながら移動して前記歯部の形状を前記所望の形状に変形させるロール工具を用いている、請求項1または2に記載のスプロケットセグメントの製造方法。

請求項4

前記鍛造成形ステップでは、5つの歯部を有する前記スプロケットセグメントにおける両端に配置された前記歯部の部分に前記欠肉部を形成する、請求項1から3のいずれか1項に記載のスプロケットセグメントの製造方法。

請求項5

前記変形ステップでは、前記スプロケットセグメントの両端に配置された前記歯部を、ほぼ同時に前記所望の形状に変形させる、請求項4に記載のスプロケットセグメントの製造方法。

請求項6

前記変形ステップでは、他の歯部の歯筋方向に対して斜めに成形された前記特定の歯部の歯筋方向を、前記他の歯部の歯筋方向に対して平行になるように変形させる、請求項1から5のいずれか1項に記載のスプロケットセグメントの製造方法。

技術分野

0001

本発明は、ブルドーザ等の建設機械農業用車両を含む装軌車両スプロケットを構成するスプロケットセグメントの製造方法に関する。

背景技術

0002

近年、ブルドーザや油圧ショベル等の建設機械、あるいは農業用車両等の装軌車両の下部走行体に用いられるスプロケットは、外周部分に複数の歯が設けられており、大型のものになると一体として成形することが困難である。よって、周方向に複数に分割されたスプロケットセグメント単位で鍛造され、これを組み合わせて1つのスプロケットが構成される。

0003

このようなスプロケットセグメントの鍛造方法には、スプロケットセグメントの歯面に垂直な方向に加圧成形する縦打ちと呼ばれる方法と、歯面に平行な方向に加圧成形する横打ちと呼ばれる方法とがある。
例えば、特許文献1,2には、縦打ちによる5枚歯のスプロケットセグメントの鍛造成形において、アンダーカットを生じないように両端の歯部を予め変形させておき、鍛造後(通常はバリ抜き後)に変形させておいた歯部を、専用の設備金型等を用いて所望の形状に変形させる方法について開示されている。

発明が解決しようとする課題

0004

しかしながら、上記従来のスプロケットセグメントの製造方法では、以下に示すような問題点を有している。
すなわち、上記公報に開示されたスプロケットセグメントの製造方法では、アンダーカットを考慮して成形された歯部を変形させるために高い成形力が必要であることから、特殊な設備や加圧能力の高いプレス装置等が必要になる。

0005

また、鍛造成形時において金型内において所定の形状に成形する際には、スプロケットセグメントの端部まで材料を充填させるために金型に高圧をかける必要がある。このとき、材料が充填しやすい中央部分には大きな内圧がかかり、かつ材料を端部にまで行き渡らせるために不要な材料が金型からはみ出すおそれがある。よって、大きな内圧に耐え得るように金型を大型化したり、金型からはみ出す材料が増大して製品歩留まりが低下したりする等の問題がある。

0006

本発明の課題は、大型の設備や加圧能力の高い設備等を設置することなく、低コストで所望の形状のスプロケットセグメントを製造することが可能なスプロケットセグメントの製造方法を提供することにある。

課題を解決するための手段

0007

第1の発明に係るスプロケットセグメントの製造方法は、アンダーカットを考慮した形状で鍛造成形された特定の歯部を所望の形状に変形させるスプロケットセグメントの製造方法であって、鍛造成形ステップと、バリ抜きステップと、変形ステップと、を備えている。鍛造成形ステップは、所望の形状に変形させる特定の歯部の一部に、最終製品の形状に対して欠肉した欠肉部を形成し、スプロケットセグメントの歯面が加圧方向に対して傾いた状態で斜め鍛造成形を行う。バリ抜きステップは、鍛造成形ステップにおいて金型からはみ出した不要なバリを除去する。変形ステップは、特定の歯部の歯面に対して変形工具を当接させた状態で歯部の歯筋方向に移動させて欠肉部を含む特定の歯部の形状を所望の形状に変形させる。

0008

ここでは、鍛造成形時における金型内における材料の充填のし易さを考慮して、鍛造成形時には敢えて最終製品の形状に対して端部を欠肉させた形状で成形する。そして、バリ抜きステップの後、アンダーカットを考慮した形状で鍛造成形された特定の歯部を変形させる工程において、欠肉部分を含む特定の歯部をしごきながら最終製品の形状になるまで充填していく。

0009

ここで、上記欠肉部とは、鍛造成形時において金型内における端部まで材料が充填しやすいように、最終製品の形状から一部を欠肉させて小さくした部分であって、例えば、スプロケットセグメントの歯先の端部の曲率を大きくした部分等が考えられる。
また、上記変形工具には、例えば、変形させた後の歯部の歯形形状に倣って歯筋方向に沿って移動する部材等を用いることができる。また、変形工具によって変形させる鍛造成形後の歯部の歯筋は、他の所望の形状の歯部に対して平行に形成されていてもよいし、斜めに形成されていてもよい。

0010

そして、上記変形工具が移動するスプロケットセグメントの歯筋方向とは、所望の形状に形成された歯部の歯筋方向を意味している。つまり、アンダーカットを考慮して鍛造成形された歯部の歯筋が他の歯部の歯筋に対して斜めになっている場合には、変形工具は変形させる歯部の歯筋方向に対して斜めに移動することで、歯部を所望の形状に変形させる。

0011

また、上記変形工具を歯筋方向に沿って移動させる手段としては、油圧シリンダ等を用いることができる。
これにより、鍛造成形ステップ時の金型内における材料の充填性を向上させつつ、その後の変形ステップにおいて、アンダーカットが生じないように成形された特定の歯部を変形させる際に最終製品の形状になるように整形と充填とを同時に行うことができる。この結果、鍛造成形時の金型内における材料の充填のために金型にかかる圧力を低減し、歯部を変形させるための特殊な設備や加圧能力の高い設備等を設置することなく、低コストで所望の形状のスプロケットセグメントを製造することができる。

0012

第2の発明に係るスプロケットセグメントの製造方法は、第1の発明に係るスプロケットセグメントの製造方法であって、欠肉部は、歯部の先端付近に形成されたR部分を含む。
ここでは、鍛造成形時において金型内で最も充填しにくいスプロケットセグメントの歯部の端部に、充填されやすい形状(R部分)を設けている。

0013

ここで、上記R部分は、例えば、5枚歯のスプロケットセグメントにおけるアンダーカットが生じないように予め変形させた歯部の先端に形成されていることが好ましい。
これにより、最も充填しにくい部分の形状を工夫したことで、鍛造成形時の金型内におけるスプロケットセグメントの元になる部材の成形性を向上させることができる。そして、鍛造成形時に金型にかかる圧力を小さくすることができる。また、鍛造成形時に生じるバリの量を減らして製品歩留まりを向上させることができる。

0014

第3の発明に係るスプロケットセグメントの製造方法は、第1または第2の発明に係るスプロケットセグメントの製造方法であって、変形ステップでは、変形工具として、スプロケットセグメントの特定の歯部の歯面に対して当接した状態で回転しながら移動して歯部の形状を所望の形状に変形させるロール工具を用いている。
ここでは、鍛造成形後のスプロケットセグメントに対して、変形させる歯部の歯面に対してロール工具を当接させた状態で回転させながら歯筋方向に沿って移動させて、歯部を所望の形状に変形させる。
これにより、予め変形させた歯部を所望の形状に変形させることと、歯部をつぶしながら延伸させて欠肉部を製品形状まで充填させることとを、簡素な構成を用いて同時に効率よく実施することができる。

0015

第4の発明に係るスプロケットセグメントの製造方法は、第1から第3の発明のいずれか1つに係るスプロケットセグメントの製造方法であって、鍛造成形ステップでは、5つの歯部を有するスプロケットセグメントにおける両端に配置された歯部の部分に欠肉部を形成する。

0016

ここでは、アンダーカットが生じないように予め変形させて鍛造成形される5枚歯のスプロケットセグメントの両端の歯部に、鍛造成形時に材料が充填しやすい欠肉部を形成している。
これにより、鍛造成形によって成形された欠肉部を含む歯部をロール工具等を用いて所望の形状に変形させる際に、欠肉した部分も所望の形状になるように変形させることができる。この結果、歯部の変形と製品形状への充填とを、同時に効率よく処理することができる。

0017

第5の発明に係るスプロケットセグメントの製造方法は、第4の発明に係るスプロケットセグメントの製造方法であって、変形ステップでは、スプロケットセグメントの両端に配置された歯部を、ほぼ同時に所望の形状に変形させる。
これにより、スプロケットセグメントに対して左右両端からほぼ均等な圧力を付与してバランスよく歯部を変形させることができる。

0018

第6の発明に係るスプロケットセグメントの製造方法は、第1から第5の発明のいずれか1つに係るスプロケットセグメントの製造方法であって、変形ステップでは、他の歯部の歯筋方向に対して斜めに成形された特定の歯部の歯筋方向を、他の歯部の歯筋方向に対して平行になるように変形させる。
これにより、変形させる歯部の歯筋方向が他の歯部の歯筋方向に対して平行な場合と比較して、変形させる量を少なくすることができる。

発明の効果

0019

本発明に係るスプロケットセグメントの製造方法によれば、鍛造成形や歯部を変形させるための特殊な設備や加圧能力の高い設備等を設置することなく、低コストで所望の形状のスプロケットセグメントを製造することができる。

図面の簡単な説明

0020

本発明の一実施形態に係るスプロケットセグメントを用いたスプロケットを搭載したブルドーザの構成を示す斜視図。
図1のブルドーザに搭載されたスプロケットの構成を示す斜視図。
(a)〜(c)は、図2のスプロケットを構成するスプロケットセグメントの構成を示す全体斜視図、正面図、側面図。
図3のスプロケットセグメントの鍛造成形後の構成を示す斜視図。
(a),(b)は、図4の鍛造成形後のスプロケットセグメントの構成を示す側面図。
図4のスプロケットセグメントを鍛造成形する金型の構成を示す模式図。
図6の金型の上側に配置される第1金型を示す斜視図。
図6の金型の下側に配置される第2金型を示す斜視図。
(a),(b)は、図3のスプロケットセグメントの製造工程の流れを示す説明図。
図3のスプロケットセグメントの製造工程の流れを示すフローチャート
鍛造成形後のスプロケットセグメントを示す説明図。
図11の鍛造成形の工程において成形されたスプロケットセグメントの成形体の構成を示す側面図。
図12のスプロケットセグメントの成形体からバリを除去した構成を示す側面図。
図3のスプロケットセグメントを製造するしごき成形装置の構成を示す正面図。
図14のしごき成形装置の構成を示す側面図。
図14のしごき成形装置に含まれるロール工具とスプロケットセグメントの歯部との位置関係を示す平面図。
(a)〜(c)は、図14のしごき成形装置によって特定の歯部を変形させる際のスプロケットセグメントの形状の変化を示すためのスプロケットセグメントの一部を拡大した斜視図。

実施例

0021

本発明の一実施形態に係るスプロケットセグメントの製造方法によって製造されるスプロケットセグメント10およびこれを搭載したブルドーザ1について、図1図17(c)を用いて説明すれば以下の通りである。
[ブルドーザ1の構成]
本実施形態に係るブルドーザ1は、不整地において整地作業を行う建設機械であって、図1に示すように、主として、キャブ2、車体フレーム3、ブレード4、リッパ作業機)5、および走行装置7を備えている。

0022

キャブ2には、運転者オペレータ)が着座するためのオペレータシート運転席)や各種操作のためのレバー、ペダルおよび計器類等が内装されている。
車体フレーム3は、ブレード4やリッパ5等の作業機構および走行装置7が取り付けられており、その上部にはキャブ2が載置されている。
ブレード4は、車体フレーム3の前方に設けられており、地面を削り取って土砂を押し運ぶための作業機であって、ブレード操作レバーの操作に応じて油圧シリンダによって駆動される。

0023

リッパ5は、車体フレーム3の後方に設けられており、略鉛直下向きに突出する先端のシャンク部分岩石等に突き刺して、走行装置7による牽引力によって切削破砕を行う。また、リッパ5は、ブレード4と同様に、リッパ操作レバーの操作に応じて油圧シリンダによって駆動される。
走行装置7は、スプロケット9(図2参照)を介して、車体フレーム3の左右下部にそれぞれ設けられた一対の無端状の履帯7aを回転させることで不整地における走行を可能としている。

0024

[スプロケットセグメント10の構成]
本実施形態に係るスプロケットセグメント10は、図2および図3(a)〜図3(c)に示すように、ブルドーザ1等の装軌車両の下部走行体に用いられるスプロケット9が周方向に分割された5枚歯を含む略円弧状の部材である。
このスプロケットセグメント10の詳細な成分としては、C(0.4wt%)、Si(0.2wt%)、Mn(1.45wt%)、P(0.01wt%)、S(0.01wt%)、Cr(0.18wt%)、Mo(0.03wt%)、B(0.0015wt%)を含み、それ以外の残部がFeおよび不可避的不純物によって構成されている。

0025

また、スプロケットセグメント10は、図3(a)〜図3(c)に示すように、取付部11と、フランジ部12と、5つの歯部13と、バリ除去加工部14c(図5(b)参照)と、が一体として成形されている。
取付部11は、複数のスプロケットセグメント10を組み合わせて円環状のスプロケットを構成した際に下部走行体の駆動部に対して取り付けられる部分であって、図3(a)〜図3(c)に示すように、略円弧状のスプロケットセグメント10における径方向における最内部(最内周側)に配置されており、内周側に向かって突出している。

0026

フランジ部12は、取付部11の径方向外側(外周側)に配置されており、図3(c)等に示すように、略円弧状のスプロケットセグメント10の軸方向における両側に突出するように形成されている。
5つの歯部13は、スプロケットセグメント10の最外周側の面(歯面12a)から径方向外側に向かって突出するように形成されている。また、5つの歯部13のうち、両端に配置された歯部13は、スプロケットセグメント10の鍛造成形時には、金型50の抜き勾配を考慮してアンダーカットが生じないように予め両端側を変形させ、一部が欠肉した欠肉部15を含む歯部(特定の歯部)30(図12および図13参照)として成形されている。歯部30は、後述するしごき成形装置20によってしごき成形処理されて、他の歯部13と同じ形状になるように変形される。なお、このアンダーカットが生じない形状であって欠肉部15を含む歯部30のしごき成形処理については、後段にて詳述する。

0027

バリ除去加工部14cは、図5(b)に示すように、鍛造成形時に生じるバリ部14(図4参照)を機械加工によって除去した加工跡であって、バリ部14が形成されるスプロケットセグメント10の稜線付近に沿って形成されている。
バリ部14は、図4に示すように、仕上げ成形時(鍛造成形時)に、スプロケットセグメント10の稜線付近から側面部分、取付部11の端部にかけて形成される。本実施形態では、バリ部14は、上記稜線付近であって、歯部13の幅方向における一方の端部に形成されたR面か、それよりも外側の側面に沿って形成されている。よって、バリ部14が歯面12aに影響することはなく、歯面12aおよび歯部13を精度よく成形することができる。

0028

ここで、スプロケットセグメント10の稜線付近とは、5つの歯部13によって形成される山の部分を結ぶ尾根に沿った線の近傍をいう。これにより、バリ部14が歯面12a上に形成されることを回避して、歯面12aの加工精度を向上させることができる。なお、このバリ部14を含むスプロケットセグメント10の成形体10aの製造用の金型(スプロケットセグメントの製造用金型)50および製造工程については、後段にて詳述する。

0029

[スプロケットセグメント10の製造用の金型50]
本実施形態では、上述した構成を備えたスプロケットセグメント10の製造工程において、図6に示す鍛造成形用の金型50を用いている。
金型50は、主として、上型となる第1金型部51と下型となる第2金型部52とを備えている。金型50内では、取付部11の長手方向両端を結ぶ線を回転軸として鍛造方向に対して所定の角度だけ歯筋方向が傾いた状態でスプロケットセグメント10が鍛造成形(荒成形、仕上げ成形)される。この鍛造成形時には、金型50内においてスプロケットセグメント10が斜めに配置されるため、歯面12aに掛からないようにスプロケットセグメント10の稜線付近に沿ってバリ部14を形成することができる。また、金型50内において鍛造方向に対して傾けた歯面がそのまま抜け勾配となるため、抜け勾配を意識した形状、取り代を設ける必要がない。

0030

第1金型部51は、図6に示すように、金型50の上半分として配置されており、図7に示すように、3つのステップ(つぶし成形、荒成形、仕上げ成形(図9(a)参照))にしたがって順次成形するための型彫りがなされている。また、第1金型部51は、後述するしごき成形装置20によって正規の形状に変形される両端の歯部30の端部に、最終製品の形状から欠落した欠肉部15(図12および図13参照)が形成されるように設計されている。具体的には、第1金型部51では、鍛造成形時において金型内において材料が充填されにくいスプロケットセグメント10の両端の歯部30の端部を一部小さく成形するように設計されている。なお、この第1金型部51等を用いたスプロケットセグメント10の鍛造成形については、後段にて詳述する。

0031

なお、上記の欠肉部15とは、鍛造成形時に材料が金型内において充填されやすいようにスプロケットセグメント10の両端に配置される歯部の一部の形状を最終製品の形状よりも小さく欠肉させた部分を意味している。
第2金型部52は、図6に示すように、金型50の下半分として配置されており、図8に示すように、第1金型部51と同様に、3つのステップ(つぶし成形、荒成形、仕上げ成形(図9(a)参照))にしたがって順次成形するための型彫りがなされている。

0032

第1金型部51(図7参照)と第2金型部52(図8参照)との間において、第2成形ステップの荒成形と第3成形ステップの仕上げ成形とでは、上述したスプロケットセグメント10を鍛造方向に対して、歯筋方向を斜めに傾けた状態で鍛造成形を行う。なお、この鍛造成形時における金型50内のスプロケットセグメント10の傾きは、上述したバリ部14が歯面12aに掛からない位置、つまり稜線付近に沿って形成される角度で設定される。
また、本実施形態の金型50では、図6に示すように、上述したバリ部14のうち、取付部11側のバリ部14aと、歯部13側のバリ部14bとが、金型取付面に対して略平行になるように形成される。

0033

[しごき成形装置20]
本実施形態では、図14および図15に示すしごき成形装置20を用いて、アンダーカットが生じないように予め変形させ欠肉部15を含む両端の歯部30を所望の形状に変形させるようにしごき成形を行う。
なお、図14は、しごき成形装置20の正面図、図15は、図14のしごき成形装置20を図中A方向から見た側面図、図16は、図15のしごき成形装置20を図中B方向を手前側として示した平面図である。
しごき成形装置20は、図14図15および図16に示すように、ロールユニット21と、油圧シリンダ22a,22bと、受け台23a,23bと、クランプ用シリンダ24と、クランプウェッジ25と、ロールホルダ26と、を備えている。

0034

ロールユニット21は、左右一対のロール工具21a,21bと、ロール用ホルダ26と、を有している。
ロール工具21a,21bは、図15および図16に示すように、回転軸21aa,21baを中心として回転する部材であって、ロールユニット21内に左右一対で設けられている。また、ロール工具21a,21bは、略半球状の部材の曲面同士を互いに連結させたような輪郭形状であって、歯部の歯形に倣った形状である。そして、この略半球状の曲面は、当接するスプロケットセグメント10の特定の歯部30を所望の形状に変形させるように設計されている。左右それぞれのロール工具21a,21bは、スプロケットセグメント10の両端に設けられた特定の歯部30,30に対して対応する位置に設けられている。つまり、左右一対のロール工具21a,21bは、アンダーカットが生じないように成形され欠肉部15を含む特定の歯部30,30に対してそれぞれ当接し、特定の歯部30,30を歯筋方向にしごくように移動させて所望の形状の歯部13,13になるように変形させる。なお、このロール工具21a,21bを用いた特定の歯部30,30のしごき成形処理については、後段にて詳述する。

0035

ロール用ホルダ26は、図15および図16に示すように、ロール工具21a,21bの回転軸21aa,21baを支持しており、ロール工具21a,21bを回転可能な状態で保持する。
油圧シリンダ22a,22bは、図14に示すように、左右一対のロール工具21a,21bをそれぞれ駆動するために左右一対で設けられている。そして、油圧シリンダ22a,22bは、図15に示すように、本体部22aa,22ba、ロッド22ab,22bbを有している。油圧シリンダ22a,22bは、本体部22aa,22baからロッド22ab,22bbを伸縮させることで、油圧シリンダ22a,22bの下部にそれぞれ配置されたロール工具21a,21bを上下方向において移動させる。これにより、ロール工具21a,21bをスプロケットセグメント10における特定の歯部30の歯面に対して当接させた状態で、油圧シリンダ22a,22bがロール工具21a,21bを下向きに移動させることで、鍛造成形後のスプロケットセグメント10に含まれる特定の歯部30を所望の形状に変形させることができる。

0036

受け台23a,23bは、しごき成形処理されるスプロケットセグメント10の側面を上下から挟み込むようにして支持する。よって、しごき成形装置20内において、スプロケットセグメント10は、歯部13がほぼ水平方向を向くようにセットされる。
クランプ用シリンダ24は、受け台23a,23bにセットされたスプロケットセグメント10を、受け台23a,23b間に挟み込む力を付与する。具体的には、クランプ用シリンダ24は、楔状のクランプ用ウェッジ25を略水平方向に押圧することで、間接的に接触している上側の受け台23bを下向きに押圧する。これにより、クランプ用シリンダ24から付与される押圧力が、受け台23a,23bに作用してスプロケットセグメント10が固定される。
クランプ用ウェッジ25は、クランプ用シリンダ24のロッド先端に取り付けられた楔状の部材であって、クランプ用シリンダ24から付与される横向きの押圧力を下向きに変換する。

0037

<スプロケットセグメント10の製造方法>
ここで、上述したスプロケットセグメント10の製造工程について、図9図11を用いて説明すれば以下の通りである。
すなわち、本実施形態のスプロケットセグメント10は、図9(a)および図9(b)に示すような工程を経て、丸棒状態の素材からスプロケットセグメント10へと成形されていく。
具体的には、図10のフローチャートに示すように、まず、ステップS11において、素材を加熱処理する。

0038

次に、ステップS12(鍛造成形ステップ)において、加熱された丸棒状の素材を鍛造用ハンマもしくはプレス等の鍛造機械に設置した金型50内の第1成形ステップでつぶし成形を行い、図9(a)および図11(a)に示すように、スプロケットセグメント10の大まかな形状に近づける。
次に、ステップS13(鍛造成形ステップ)において、つぶし成形後の成形体を金型50内の第2成形ステップで、図9(a)および図11に示すように、鍛造用ハンマによって荒成形を行う。このとき、荒成形後の成形体10aには、稜線付近に沿ってバリ部14が形成される。

0039

次に、ステップS14(鍛造成形ステップ)において、荒成形後の成形体10aを金型50内の第3成形ステップで、図9(a)および図11に示すように、鍛造用ハンマによって仕上げ成形を行う。このとき、仕上げ成形後のスプロケットセグメント10の成形体10aには、両端に配置された歯部30が他の歯部13寄りに成形されている。さらに、歯部30の端部には、図11に示すように、鍛造成形時に材料が充填しやすいように設計された金型50によって欠肉部15が成形されている。

0040

この欠肉部15は、図12および図13に示すように、予め変形させて鍛造成形された歯部30の歯先の端部を最終製品の形状(図13中点線部分)に対して欠肉させて小さく成形された部分である。そして、欠肉部15は、鍛造成形時において金型50内における材料の充填がしやすいように、最終製品の形状よりも曲率が大きいR面(R部分)15aを含むように形成されている。これにより、材料の流動抵抗が低減されることにより、鍛造成形時には、金型50内において丸棒等の材料が徐々につぶされていきスプロケットセグメント10の成形体10aに近づいていく過程において、金型50の端部にまでスムーズに材料を行き渡らせることができる。よって、従来と比較して、金型50にかかる内圧を小さくして金型等の設備の小型化が図れる。さらに、金型50内における材料の充填性の向上によって、鍛造成形時に金型50からはみ出すバリ部14の量を従来よりも減らすことができるため、スプロケットセグメント10の製品歩留まりを向上させることができる。

0041

次に、ステップS15(バリ抜きステップ)において、図9(a)に示すように、仕上げ成形後の成形体10aのバリ部14をプレスによって除去するバリ抜き処理を行う。これにより、スプロケットセグメント10が成形される。
その後、ステップS16において、図9(b)に示すように、スプロケットセグメント10に含まれる複数の歯部13のうち、両端に配置された特定の歯部30を、適正な形状に変形させるために、上述したしごき成形装置20の受け台23a,23bにスプロケットセグメント10を固定する。

0042

続いて、ステップS17(変形ステップ)において、しごき成形装置20において、ロール工具21a,21bをスプロケットセグメント10の歯部30の歯面に対して当接させた状態で回転させながら歯筋方向に沿って下向きに移動させて歯部30を所望の形状に変形させる。なお、このアンダーカットが生じないように予め変形させ欠肉部15を含む歯部30のしごき成形工程については、後段にて詳述する。
最後に、ステップS18において、スプロケットセグメント10を熱処理した後、図9(b)に示すように、機械加工によってボルト穴等を形成する。

0043

<しごき成形装置20によるしごき成形方法
本実施形態では、上述したように、図14図15および図16に示すしごき成形装置20を用いて、ステップS16およびステップS17のしごき成形処理を行う。
より詳細には、まず、図15に示すように、受け台23a,23b間に、鍛造成形直後のスプロケットセグメント10を横向きにセットする。

0044

次に、図15示すように、油圧シリンダ22a,22bによって一対のロール工具21a,21bを、上部の初期位置からスプロケットセグメント10に当接して歯部30の変形を完了する位置まで、スプロケットセグメント10の歯筋方向に沿って下向きに移動させる。このとき、スプロケットセグメント10は、受け台23a,23bに支持された状態で固定されている。そして、スプロケットセグメント10は、歯部30の内側の歯面12aにおいてロール工具21a,21bの一部が当接した状態で、油圧シリンダ22a,22bがロール工具21a,21bを図中下向きに移動させることで、図17(a)〜図17(c)に示すように、ロール工具21a,21bによって歯部30がしごかれるようにして所望の形状に変形していく。

0045

より具体的には、ロール工具21a,21bが歯部30に当接する前には、図17(a)に示すように、歯部30はアンダーカットが生じないように、スプロケットセグメント10の内側に傾斜した状態で、かつ端部に欠肉部15を含むように成形されている。さらに、しごき成形前の歯部30の歯筋方向は、他の歯部13の歯筋方向に対して斜めになっている。そして、ロール工具21a,21bが歯部30の一部に当接しながら所望の歯筋方向にしごくように回転移動していくことで、図17(b)に示すように、ロール工具21a,21bによって荷重がかかった歯部30の部分が徐々に外側へと変形していき、歯部30の歯筋方向が他の歯部13の歯筋方向と平行に揃えられる。同時に、欠肉部15の部分が伸ばされて最終製品のスプロケットセグメント10の歯部13の寸法に変形していく。そして、ロール工具21a,21bが歯部30の歯筋方向に沿って移動し終えると、図14(c)に示すように、歯部30は他の歯部13と同じ形状となり、スプロケットセグメント10の歯部13が最終製品の形状となる。

0046

なお、この鍛造成形時に欠肉部15を形成したことを考慮して、ロール工具21a,21bによって延伸した部分が最終製品の形状になるように、延伸部分に移動する材料を歯部30の歯面12aに配分しておけばよい。
これにより、アンダーカットが生じないように予め変形させ欠肉部15を含む歯部30は、ロール工具21a,21bが当接しながら歯筋方向に沿って移動する際に付与される荷重によって、適正な形状の歯部13に変形・延伸するように加工される。

0047

よって、ロール工具21a,21bと歯部30との接触面積が従来のしごき成形装置よりも小さくて済むため、小さな圧力を局所的に付与することで、効率よく歯部30のしごき成形を行うことができる。この結果、本実施形態のしごき成形装置20を用いることにより、大掛かりな設備等を必要とすることなく、簡易な構成によって小さな圧力で容易にしごき成形を実施することができる。
また、本実施形態では、スプロケットセグメント10の両端に配置された歯部30を同時に変形させることで、左右のバランスよくしごき成形処理を実施することができる。よって、受け台23a,23bによって、変形中のスプロケットセグメント10を保持する荷重も小さくすることができる。

0048

[比較例]
ここで、上述した本実施形態のしごき成形装置20によってスプロケットセグメント10のしごき成形を実施した場合に必要な圧力を、従来のしごき成形装置と比較した結果について説明する。

0049

なお、ここで用いたスプロケットセグメント10は、両端の歯間距離L=509mmの大きさのワークを用いた(図3(b)参照)。
ここでは、成形に必要な工具にかかる荷重Pは、以下の式によって求められる。
P=S×σ
ただし、Sは工具と歯面との接触面積、σはスプロケットセグメント10の材料の変形抵抗(鋼の熱間時)(ここでは、20kg/mm2=2ton/cm2)である。

0050

特許文献1に開示された従来のしごき成形装置の場合には、工具にかかる荷重Pは1089tonであった。
また、特許文献2に開示された従来のしごき成形装置では、工具にかかる荷重Pは376tonであった。
これに対して、上述した本実施形態に係るしごき成形装置20では、ロール工具21a,21bにかかる荷重Pは10ton程度であった。

0051

以上の結果から分かるように、本実施形態のしごき成形装置20のように、ロール工具21a,21bを歯部30の歯面12aに当接させた状態でスプロケットセグメント10の歯筋方向に移動させることで、アンダーカットが生じないように予め変形させた特定の歯部30のしごき成形を行うことができる。そして、このロール工具21a,21bと歯面との接触面積を小さくできるため、従来のしごき成形装置と比較して、装置にかかる圧力を大幅に小さくすることができた。よって、本実施形態によれば、従来と比較して、装置を簡素化、かつ小型化することができる。

0052

具体的には、特許文献1,2に開示された従来のしごき成形装置の場合には、加圧能力が400〜1200tonのプレス装置を用いる必要がある。一方、本実施形態のしごき成形装置20では、加圧能力が10ton程度の油圧シリンダ等の押圧手段を用いて十分に成形することが可能になる。また、工具に掛かる荷重も小さくでき、成形品を保持する金型もコンパクトなものを用いることができる。

0053

以上のことから、本実施形態によれば、鍛造成形時における金型50内の材料の充填性を向上させて製品歩留まりを向上させるとともに、大型プレス装置のない製造ラインにも用いることができ、かつ装置全体として従来よりも小型化できる。
[他の実施形態]
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

0054

(A)
上記実施形態では、アンダーカットが生じないように成形された特定の歯部30を所望の形状に変形させる変形工具として、一対のロール工具21a,21bを用いた例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、変形工具としては、上述したロール工具に限らず、単に歯面に当接しながら歯部をしごくように歯筋方向に移動して所望の形状に変形させる部材であればよい。
つまり、本発明によれば、変形工具の種類や形状、回転の有無によらず、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

0055

(B)
上記実施形態では、5枚歯のスプロケットセグメント10の両端に配置された歯部30の一部に欠肉部15を設けた例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、欠肉部は必ずしもスプロケットセグメントの両端の歯部に設けられている必要はなく、後工程においてロール工具等によって変形させる歯部の一部に形成されていえばよい。

0056

(C)
上記実施形態では、左右一対のロール工具21a,21bを、5枚歯を含むスプロケットセグメント10の両端に配置された歯部13に対して当接させて所望の形状に変形させる例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。

0057

例えば、歯部を変形させるロール工具としては必ずしも左右一対設けられている必要はなく、単体のロール工具によって歯部を変形させる構成であってもよい。
ただし、5枚歯の両端に配置された歯部が、アンダーカットが生じないように最終製品の形状から変形させて成形されている場合には、バランスよく両端の歯部を同時に所望の形状に変形させることができるという点では、上記実施形態のような構成とすることがより好ましい。

0058

(D)
上記実施形態では、つぶし成形、荒成形、仕上げ成形の3工程の鍛造成形を行う例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、荒成形を省略して、つぶし成形と仕上げ成形の2段階でスプロケットセグメントを成形してもよい。

0059

本発明のスプロケットセグメントの製造装置は、歯部を変形させるための特殊な設備や加圧能力の高い設備等を設置することなく、低コストで所望の形状のスプロケットセグメントを製造することができるという効果を奏することから、各種車両に用いられるスプロケットのスプロケットセグメントの製造方法に対して広く適用可能である。

0060

1ブルドーザ
2キャブ
3車体フレーム
4ブレード
5リッパ
7走行装置
7a履帯
9スプロケット
10スプロケットセグメント
10a成形体
11取付部
12フランジ部
12a 歯面
13歯部
14バリ部
14a,14b バリ部
14cバリ除去加工部
15欠肉部
15a R面(R部分)
20 しごき成形装置(スプロケットセグメントの製造装置)
21ロールユニット
21a,21bロール工具
21aa,21ba回転軸
22a,22b油圧シリンダ(駆動部)
22aa,22ba 本体部
22ab,22bbロッド
23a,23b受け台(支持部)
24クランプ用シリンダ
25クランプ用ウェッジ
26ロール用ホルダ
30 歯部(特定の歯部)
50金型
51 第1金型部
52 第2金型部
S ステップ

先行技術

0061

実用昭60−181239号公報
特開昭63026229号公報

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