特許 7035939 シャフト部材の製造装置および製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-03-07

(45)【発行日】2022-03-15

(54)【発明の名称】シャフト部材の製造装置および製造方法

(51)【国際特許分類】

   B21J 5/10 20060101AFI20220308BHJP

   B21J 3/00 20060101ALI20220308BHJP

   B21K 1/06 20060101ALI20220308BHJP

【ＦＩ】

B21J5/10 Z

B21J3/00

B21K1/06

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2018183967

(22)【出願日】2018-09-28

(65)【公開番号】P2020049537

(43)【公開日】2020-04-02

【審査請求日】2021-02-18

(73)【特許権者】

【識別番号】000000011

【氏名又は名称】株式会社アイシン

(74)【代理人】

【識別番号】110000017

【氏名又は名称】特許業務法人アイテック国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】酒巻 弘

(72)【発明者】

【氏名】加藤 大貴

(72)【発明者】

【氏名】永井 秀幸

(72)【発明者】

【氏名】市川 慧太

【審査官】山本 裕太

(56)【参考文献】

【文献】中国特許出願公開第１０８２７３９５３（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開昭５６－０６２６３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０３５０５５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２１Ｊ ５／１０

Ｂ２１Ｊ ３／００

Ｂ２１Ｋ １／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも一方の端面で開口する孔部と前記孔部の周囲に形成された縮径部とを含む金属製のシャフト部材の製造装置であって、
前記シャフト部材の外周面を成形する型面を含むダイスと、
前記孔部を形成するように前記ダイス内に配置される孔開けパンチと、
前記ダイスおよび前記孔開けパンチに対してワークを押し込む押圧パンチとを備え、
前記孔開けパンチの外周面には、外部から供給される潤滑油をそれぞれ保持するように複数のディンプルが間隔をおいて配設されているシャフト部材の製造装置。

【請求項2】

請求項１に記載のシャフト部材の製造装置において、
前記シャフト部材は、前記縮径部の前記一方の端面とは反対側に形成されたテーパ部を含み、
前記ダイスの前記型面は、前記縮径部の外周面を成形する縮径部成形面と、前記テーパ部の外周面を成形するテーパ部成形面とを含み、
前記孔開けパンチの前記外周面は、前記縮径部成形面と前記テーパ部成形面との境界と対向する位置を跨ぐように形成された加工面を含み、前記複数のディンプルは、前記加工面に配設されているシャフト部材の製造装置。

【請求項3】

請求項２に記載のシャフト部材の製造装置において、
前記シャフト部材の前記縮径部は、前記一方の端面側に形成された第１縮径部と、前記第１縮径部よりも大径であると共に前記第１縮径部よりも前記シャフト部材の他方の端面側に形成された第２縮径部とを含み、
前記シャフト部材の前記テーパ部は、前記シャフト部材の軸方向における前記第１縮径部と前記第２縮径部との間に形成された第１テーパ部と、前記第２縮径部の前記他方の端面側に形成された第２テーパ部とを含み、
前記ダイスの前記縮径部成形面は、前記第１縮径部の外周面を成形する第１縮径部成形面と、前記第２縮径部の外周面を成形する第２縮径部成形面とを含み、
前記ダイスの前記テーパ部成形面は、前記第１テーパ部の外周面を成形する第１テーパ部成形面と、前記第２テーパ部の外周面を成形する第２テーパ部成形面とを含み、
前記孔開けパンチの前記加工面は、前記第２縮径部成形面と前記第２テーパ部成形面との境界と対向する位置を跨ぐように形成された第１加工面と、前記第１縮径部成形面と前記第１テーパ部成形面との境界と対向する位置を跨ぐように形成された第２加工面とを含み、前記複数のディンプルは、前記第１および第２加工面に配設されているシャフト部材の製造装置。

【請求項4】

請求項３に記載のシャフト部材の製造装置において、
前記孔開けパンチの前記外周面は、前記孔開けパンチの軸方向における前記第１加工面と前記第２加工面との間に形成された前記第１および第２加工面よりも小径の第１逃げ面と、前記第２加工面の前記孔開けパンチの基端側に形成された前記第２加工面よりも小径の第２逃げ面とを含むシャフト部材の製造装置。

【請求項5】

請求項２に記載のシャフト部材の製造装置において、
前記シャフト部材の前記縮径部は、前記一方の端面側に形成された第１縮径部と、前記第１縮径部よりも大径であると共に前記第１縮径部よりも前記シャフト部材の他方の端面側に形成された第２縮径部とを含み、
前記シャフト部材の前記テーパ部は、前記シャフト部材の軸方向における前記第１縮径部と前記第２縮径部との間に形成された第１テーパ部と、前記第２縮径部の前記他方の端面側に形成された第２テーパ部とを含み、
前記ダイスの前記縮径部成形面は、前記第１縮径部の外周面を成形する第１縮径部成形面と、前記第２縮径部の外周面を成形する第２縮径部成形面とを含み、
前記ダイスの前記テーパ部成形面は、前記第１テーパ部の外周面を成形する第１テーパ部成形面と、前記第２テーパ部の外周面を成形する第２テーパ部成形面とを含み、
前記孔開けパンチの前記加工面は、前記第１縮径部成形面と前記第１テーパ部成形面との境界と対向する位置および前記第２縮径部成形面と前記第２テーパ部成形面との境界と対向する位置の双方を跨ぐように形成されているシャフト部材の製造装置。

【請求項6】

請求項５に記載のシャフト部材の製造装置において、
前記孔開けパンチの前記外周面は、前記加工面の前記孔開けパンチの基端側に形成された前記加工面よりも小径の逃げ面を含むシャフト部材の製造装置。

【請求項7】

少なくとも一方の端面で開口する孔部と前記孔部の周囲に形成された縮径部とを含む金属製のシャフト部材の製造方法であって、
前記シャフト部材の外周面を成形するダイス内に配置される孔開けパンチの外周面に外部から供給される潤滑油をそれぞれ保持するように複数のディンプルを配設しておき、
前記ダイスおよび前記孔開けパンチに対してワークを押圧パンチにより押し込んで前記シャフト部材を製造するシャフト部材の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、少なくとも一方の端面で開口する孔部と当該孔部の周囲に形成された縮径部とを含む金属製のシャフト部材の製造装置および製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、カップ状成形品の押出成形方法として、金型（ダイス）のキャビティ内に素材をセットすると共に当該キャビティ内にその上部の潤滑油供給路から潤滑油を注入した状態で上方からパンチを下降させて素材（ワーク）を押し出すものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この方法に用いられる金型の潤滑油供給路には、チェックバルブが設けられており、当該チェックバルブは、成形中にパンチの下降によって素材とキャビティ底面との間に形成される空間内の潤滑油の圧力が上昇することで開弁する。これにより、カップ状成形品が成形される際、潤滑油は、キャビティの下部の潤滑油排出路から排出される。また、成形終了後には、パンチの上昇によって潤滑油の圧力が低下することでチェックバルブが閉弁する。これにより、パンチの上昇に際して、成形後の素材はキャビティ内に負圧保持され、パンチ側に付着することなくキャビティ内に残る。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特公平０７－２２７９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上記従来の押出成形方法によるカップ状成形品の成形に際しては、成形中に潤滑油がキャビティ外に排出されることで、潤滑油の不足によりワークと金型との間の摩擦が大きくなり、ワークが金型に付着してしまうことがある。このため、上記従来の押出成形方法を採用した場合、成形荷重を増加させざるを得ず、金型の寿命が短くなったり、ダイスからのワークの取り出しが困難になったりするおそれがある。従って、上記従来の押出成形方法を応用しても、少なくとも一方の端面で開口する孔部と当該孔部の周囲に形成された縮径部とを含むシャフト部材を製造することは困難である。

【0005】

そこで、本開示は、製造装置の高寿命化やワークの取り出し性を良好に確保しつつ、少なくとも一方の端面で開口する孔部と前記孔部の周囲に形成された縮径部とを含む金属製のシャフト部材を短工程で製造可能とすることを主目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示のシャフト部材の製造装置は、少なくとも一方の端面で開口する孔部と前記孔部の周囲に形成された縮径部とを含む金属製のシャフト部材の製造装置であって、前記シャフト部材の外周面を成形する型面を含むダイスと、前記孔部を形成するように前記ダイス内に配置される孔開けパンチと、前記ダイスおよび前記孔開けパンチに対してワークを押し込む押圧パンチとを含み、前記孔開けパンチの外周面に、外部から供給される潤滑油をそれぞれ保持するように複数のディンプルが間隔をおいて配設されているものである。

【0007】

本開示のシャフト部材の製造装置は、シャフト部材の外周面を成形する型面を含むダイスと、当該シャフト部材の孔部を形成するようにダイス内に配置される孔開けパンチとを含むものであり、一工程でワークに縮径部と孔部とを形成可能なものである。そして、孔開けパンチの外周面には、外部から供給される潤滑油をそれぞれ保持するように複数のディンプルが間隔をおいて配設されている。これにより、ワークの成形に際して、孔開けパンチの外周面と、ダイスの型面に当たって孔開けパンチに向けて流動する金属との間に充分な量の潤滑油を確保することが可能となる。従って、ワーク（金属）と孔開けパンチの外周面との摩擦を小さくし、成形荷重を低下させると共にワークの孔開けパンチへの付着を良好に抑制することができる。この結果、特に孔開けパンチの高寿命化やダイスおよび孔開けパンチからのワークの取り出し性を良好に確保しつつ、孔部およびその周囲の縮径部を含むシャフト部材を短工程で製造することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本開示の製造装置を用いて製造されるシャフト部材を示す断面図である。

【図2】図１のシャフト部材の半製品を示す断面図である。

【図3】図１のシャフト部材の製造手順を示す説明図である。

【図4】本開示のシャフト部材の製造装置を示す部分断面図である。

【図5】本開示のシャフト部材の製造装置の要部を示す部分断面図である。

【図6】本開示のシャフト部材の製造工程を説明するための部分断面図である。

【図7】本開示のシャフト部材の製造工程を説明するための部分断面図である。

【図8】本開示のシャフト部材の製造工程を説明するための部分断面図である。

【図9】本開示の他のシャフト部材の製造装置の要部を示す部分断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

次に、図面を参照しながら、本開示の発明を実施するための形態について説明する。

【0010】

図１は、本開示の製造装置を用いて製造されるシャフト部材１０を示す断面図である。同図に示すシャフト部材１０は、金属（鉄合金）により形成されており、変速機のドライブピニオンシャフトあるいはカウンタシャフトとして利用されるものである。図示するように、シャフト部材１０は、押出成形（冷間鍛造）により中空に形成されており、円筒状のシャフト本体１００と、当該シャフト本体１００の一方の端面（図１における左側の端面）および他方の端面（図１における右側の端面）で開口する断面円形状の孔部（貫通孔）１０ｈとを含む。

【0011】

シャフト本体１００には、孔部１０ｈの周囲で上記一方の端面から他方の端面に向けて延びる第１縮径部１０１と、孔部１０ｈの周囲かつ第１縮径部１０１の他方の端面側に位置する第２縮径部１０２とが形成されている。第１縮径部１０１の外径は、シャフト本体１００の外径よりも小さく、第２縮径部１０２の外径は、第１縮径部１０１の外径よりも大きく、かつシャフト本体１００の外径よりも小さい。また、第１縮径部１０１と第２縮径部１０２とのシャフト部材１０の軸方向における間には、第２縮径部１０２から第１縮径部１０１に向かうにつれて先細になる第１テーパ部１０３が形成されており、第２縮径部１０２の上記他方の端面側には、当該第２縮径部１０２から当該他方の端面に向かうにつれて拡径する第２テーパ部１０４が形成されている。更に、シャフト本体１００には、第１テーパ部１０３から第２テーパ部１０４まで延在するスプラインＳＰが形成されている。また、シャフト本体１００には、第２テーパ部１０４よりも上記他方の端面側に位置するように拡径部１０５が形成されており、当該拡径部１０５には、ホブを用いて図示しないギヤ歯（例えば、はす歯）が形成される。

【0012】

図２は、シャフト部材１０の製造手順を示す説明図である。シャフト部材１０の原材料となる金属棒材は、ステップＳ０にて図示しないコイルから切り出される。当該金属棒材には、一方の端面を矯正する端面加工（ステップＳ１）が施され、それによりワークＷが得られる。次いで、ワークＷには、上記第１および第２縮径部１０１，１０２に対応した部分を形成する絞り加工と、当該ワークＷの両端面への穴入れとを同時に行う複合成形（ステップＳ２）が施され、それによりシャフト部材１０の半製品５が得られる。

【0013】

半製品５は、図３に示すように、丸棒状の本体５０と、本体５０の一方の端面（図３における左側の端面）のみで開口する孔部５ｈａと、本体５０の他方の端面（図３における右側の端面）のみで開口する孔部５ｈｂと、孔部５ｈａの周囲で上記一方の端面から他方の端面に向けて延びる第１縮径部５１と、孔部５ｈａの周囲かつ第１縮径部５１の他方の他面側に形成された第２縮径部５２と、第１縮径部５１と第２縮径部５２との本体５０の軸方向における間に形成された第１テーパ部５３と、第２縮径部５２の上記他方の端面側に形成された第２テーパ部５４とを含むものである。半製品５において、第１縮径部５１の外径は、本体５０の外径より小さく、第２縮径部５２の外径は、第１縮径部５１の外径よりも大きく、かつ本体５０の外径よりも小さい。かかる半製品５に対しては、本体５０に拡径部１０５に対応した部分を形成する据込み加工（ステップＳ３）、孔部５ｈａ，５ｈｂを深くする深穴加工（ステップＳ４）、孔部５ｈａ，５ｈｂを連通させる抜き加工（ステップＳ５）、据込み加工（ステップＳ６）、およびスプライン加工（ステップＳ７）が順次施され、それにより上述のシャフト部材１０が得られる。

【0014】

図４は、ワークＷから半製品５を得るための上記ステップＳ２における複合成形に用いられる本開示の製造装置としての押出成形装置１を示す部分断面図である。同図に示すように、押出成形装置１は、互いに対向するように配置されるパンチユニット２およびダイスユニット３を含む。パンチユニット２は、図示するように、ダイスユニット３に対して移動可能な中空のスライダ２０と、丸棒状の押圧パンチ２１と、ワーク挿入孔２２を含む筒状のワーク保持部材２３と、円筒状のエジェクタ２４と、エジェクタ駆動機構２５とを含む。

【0015】

本実施形態において、パンチユニット２のスライダ２０は、押圧パンチ２１の軸方向（図４におけるＸ方向）に沿ってダイスユニット３に対して進退移動自在かつ当該軸方向と直交する方向（図４におけるＹ方向）に沿ってダイスユニット３に対して接近離間自在である。スライダ２０は、図示しない加圧駆動ユニットから印加される荷重（成形荷重）によりダイスユニット３に対して押圧されると共に、当該加圧駆動ユニットによりＸ方向に沿ってダイスユニット３から離間させられる。また、加圧駆動ユニットは、スライダ２０をダイスユニット３からＸ方向に離間させた状態でＹ方向に沿ってダイスユニット３に対して接近離間させることができる。押圧パンチ２１は、ワークＷの外径よりも小さく、かつ半製品５の孔部５ｈａの設計上の内径と概ね同一の外径を有し、先端がスライダ２０の一方の開放端側（図４における右端側）に位置するように保持ブロックを介して当該スライダ２０の内部に固定される。ワーク挿入孔２２は、ワークＷの外径よりも僅かに大きい内径を有する貫通孔であり、ワーク保持部材２３は、スライダ２０の上記一方の開放端内に固定される。

【0016】

パンチユニット２のエジェクタ２４は、ワーク挿入孔２２の内径よりも僅かに小さい外径を有し、先端がワーク保持部材２３のダイスユニット３側の端面より内側に位置するようにワーク挿入孔２２内に挿入される。また、エジェクタ２４に形成された貫通孔は、押圧パンチ２１の外径よりも僅かに大きい内径を有し、当該貫通孔には、押圧パンチ２１が挿通される。エジェクタ駆動機構２５は、エジェクタ２４の基端部（図４における左側の端部）に当接すると共に押圧パンチ２１が挿通される環状の移動部材２６を含み、当該移動部材２６を押圧パンチ２１に沿って移動させることによりエジェクタ２４を軸方向に進退移動させる。更に、移動部材２６のエジェクタ２４とは反対側の端面は、押圧パンチ２１を保持する上記保持ブロックに当接可能である。

【0017】

移動部材２６が当該保持ブロックに当接することで、移動部材２６およびエジェクタ２４のダイスユニット３から離間する方向の移動が規制される。移動部材２６が上記保持ブロックに当接し、かつエジェクタ２４の基端部が移動部材２６に当接した際、エジェクタ２４のダイスユニット３側の端面は、押圧パンチ２１の先端よりも移動部材２６側に位置する。この際、押圧パンチ２１の先端は、エジェクタ２４のダイスユニット３側の端面よりもダイスユニット３側かつワーク保持部材２３のダイスユニット３側の端面より内側（移動部材２６側）に位置する。これにより、押圧パンチ２１の先端部とワーク挿入孔２２の内周面との間に短尺円筒状の空間（キャビティ）が画成され、ワーク挿入孔２２内には、押圧パンチ２１の先端に当接するようにワークＷを挿入可能となる。

【0018】

ダイスユニット３は、押出成形装置１の設置箇所に固定される中空のケーシング３０と、当該ケーシング３０内に固定されるダイス３１と、ケーシング３０内に固定される丸棒状のカウンターパンチ（孔開けパンチ）３３と、円筒状のエジェクタ３４と、エジェクタ駆動ロッド３５とを含む。ダイス３１は、ワークＷを成形するための略円孔状のキャビティ３２を有し、当該キャビティ３２の一方の開口（図４における左側の開口）がパンチユニット２（ワーク保持部材２３）のワーク挿入孔２２と対向するようにケーシング３０の内部に固定される。

【0019】

キャビティ３２を画成するダイス３１の型面（内周面）３１０は、図５に示すように、半製品５の第１縮径部５１を成形するための第１縮径部成形面３１１と、半製品５の第２縮径部５２を成形するための第２縮径部成形面３１２とを含む。第１縮径部成形面３１１は、半製品５の第１縮径部５１の設計上の外径と概ね同一の内径を有する円柱面である。
第２縮径部成形面３１２は、半製品５の第２縮径部５２の設計上の外径と概ね同一の内径を有する円柱面であり、第１縮径部成形面３１１よりもパンチユニット２に近接するようにダイス３１に形成されている。また、第１縮径部成形面３１１と第２縮径部成形面３１２とのキャビティ３２の軸方向における間には、半製品５の第１テーパ部５３を成形するための第１テーパ部成形面３１３が両者に連続するように形成されている。更に、第２縮径部成形面３１２のキャビティ３２の上記一方の開口側（図中左側）には、第２縮径部成形面３１２に連続すると共に当該第２縮径部成形面３１２から当該一方の開口側に向かうにつれて内径が大きくなるように第２テーパ部成形面３１４が形成されている。

【0020】

カウンターパンチ３３は、超硬合金により形成されており、その表面には、硬質のセラミックコーティングが施されている。カウンターパンチ３３は、図４におよび図５に示すように、先端が径方向からみてダイス３１の第２テーパ部成形面３１４と重なり合うようにキャビティ３２内に挿入されると共に、当該キャビティ３２の軸心と同軸に延在するようにケーシング３０（およびダイス３１）に対して固定される。また、図５に示すように、カウンターパンチ３３の外周面は、半製品５の孔部５ｈａの内径を規定するための第１および第２加工面３３１，３３２を含む。第１および第２加工面３３１，３３２は、半製品５の孔部５ｈａの設計上の内径と概ね同一の外径を有する円柱面である。

【0021】

図５に示すように、第１加工面３３１は、カウンターパンチ３３の外周面の先端（面取り部との境界）から基端側に延びる短尺の円柱面であり、ダイス３１の第２縮径部成形面３１２と第２テーパ部成形面３１４との境界部（円周）と対向する位置Ｐａ（円周、図５における一点鎖線参照）を跨ぐように形成されている。本実施形態において、第２縮径部成形面３１２と第２テーパ部成形面３１４との境界部（円周）と対向する位置Ｐａから第１加工面３３１の基端側の端部までの長さは、例えば３～５ｍｍ程度に定められている。また、第２加工面３３２は、ダイス３１の第２縮径部成形面３１２の軸方向における中央部付近と対向する位置から基端側に延びる円柱面であり、ダイス３１の第１縮径部成形面３１１と第１テーパ部成形面３１３との境界部（円周）と対向する位置Ｐｂ（円周、図５における二点鎖線参照）を跨ぐように形成されている。本実施形態において、第１縮径部成形面３１１と第１テーパ部成形面３１３との境界部（円周）と対向する位置Ｐｂから第２加工面３３２の基端側の端部までの長さは、例えば３～５ｍｍ程度に定められている。

【0022】

そして、第１および第２加工面３３１，３３２には、図５に示すように、多数（複数）のディンプルＤが間隔をおいて配設されている。ディンプルＤは、例えば超短パルスレーザー加工により形成された微小な凹部（窪み）である。本実施形態において、各ディンプルＤの内径は、およそ２５～３５μｍであり、深さは、およそ１～２μｍであり、ディンプルＤの配設ピッチ（隣り合うディンプルＤの中心間距離）は、０．１０～０．１５ｍｍ程度である。

【0023】

更に、カウンターパンチ３３の外周面は、第１加工面３３１と第２加工面３３２との当該カウンターパンチ３３の軸方向における間に形成された第１逃げ面３３３と、第２加工面３３２の上記基端側に形成された第２逃げ面３３４とを含む。第１および第２逃げ面３３３、３３４は、第１および第２加工面３３１，３３２よりも小径の円柱面である。また、第１加工面３３１と第１逃げ面３３３との軸方向における間には、両者に連続するテーパ面が形成されており、第１逃げ面３３３と第２加工面３３２との間には、両者に連続するテーパ面が形成されている。更に、第２加工面３３２の基端側には、当該第２加工面３３２から基端側に向かうにつれて拡径するテーパ面が形成されている。

【0024】

ダイスユニット３のエジェクタ３４は、押圧パンチ２１の外径よりも僅かに大きい内径を有する貫通孔を含み、当該貫通孔には、第１および第２加工面３３１，３３２並びに第１および第２逃げ面３３３，３３４がエジェクタ３４の先端から突出するようにカウンターパンチ３３が挿通される。また、エジェクタ３４は、ダイス３１のキャビティ３２に挿入可能に形成されている。エジェクタ駆動ロッド３５は、図示しない駆動ユニットによりカウンターパンチ３３の軸方向と平行に進退移動させられるものであり、エジェクタ３４の先端がカウンターパンチ３３の先端よりもパンチユニット２側に突出するように当該エジェクタ３４を押圧可能である。

【0025】

続いて、上述の押出成形装置１を用いた半製品５の製造手順すなわちステップＳ２の複合成形について説明する。

【0026】

半製品５の製造に際して、押出成形装置１のパンチユニット２は、加圧駆動ユニットにより図４におけるＸ方向およびＹ方向においてダイスユニット３から離間させられる。次いで、パンチユニット２（ワーク保持部材２３）のワーク挿入孔２２に、図示しない端面加工装置から端面加工（ステップＳ１）が施されたワークＷの一端が押圧パンチ２１の先端に当接するように挿入される。当該端面加工装置からパンチユニット２にワークＷが受け渡される際には、図示しない潤滑油散布装置からワークＷに対して潤滑油（加工油）が散布される。

【0027】

ワーク挿入孔２２にワークＷが挿入されると、パンチユニット２（スライダ２０）は、加圧駆動ユニットによりワークＷの他端（ワーク挿入孔２２）がダイスユニット３（ダイス３１）のキャビティ３２と対向するように図４におけるＹ方向に移動させられる。また、ワークＷの他端がダイス３１のキャビティ３２と対向すると、パンチユニット２（スライダ２０）は、加圧駆動ユニットから印加される成形荷重によりダイスユニット３に接近するように図４におけるＸ方向に移動させられ、ワークＷは、パンチユニット２の押圧パンチ２１によりダイス３１のキャビティ３２内に押し込まれていく。この際も、潤滑油散布装置からワークＷに対して潤滑油（加工油）が散布され、それによりダイス３１のキャビティ３２内に潤滑油が供給される。キャビティ３２内に供給された潤滑油は、ダイス３１の型面３１０やカウンターパンチ３３の外周面に付着し、当該カウンターパンチ３３の第１および第２加工面３３１，３３２等に付着した潤滑油は、各ディンプルＤ内に溜まっていく。

【0028】

ワークＷが押圧パンチ２１によりダイス３１のキャビティ３２内に押し込まれていく際、ワークＷの先端（他端）がカウンターパンチ３３の先端やダイス３１の第２テーパ部成形面３１４に突き当たり、それに伴ってワークＷを形成する金属の一部がダイス３１の第２縮径部成形面３１２とカウンターパンチ３３の第１加工面３３１との間の空間（キャビティ３２）内に入り込んでいく。この際、押圧パンチ２１によりダイス３１内に押し込まれたワークＷの一部がダイス３１の第２テーパ部成形面３１４およびカウンターパンチ３３の第１加工面３３１により絞られるのに応じて、金属の一部は、図６において矢印で示すように、当該第２テーパ部成形面３１４付近でカウンターパンチ３３の第１加工面３３１に向けて流動する。

【0029】

これにより、ワークＷを形成する金属の一部は、第２縮径部成形面３１２と第２テーパ部成形面３１４との境界部と対向する位置Ｐａを跨ぐカウンターパンチ３３の第１加工面３３１に押し付けられることになるが、第１加工面３３１には、外部から供給される潤滑油をそれぞれ保持するように多数のディンプルＤが間隔をおいて配設されている。従って、カウンターパンチ３３の第１加工面３３１と、ダイス３１の第２テーパ部成形面３１４付近で第１加工面３３１に向けて流動する金属との間に充分な量の潤滑油を確保することができる。この結果、ダイス３１の第２テーパ部成形面３１４付近におけるワークＷ（金属）とカウンターパンチ３３（第１加工面３３１）との摩擦をより小さくし、押圧パンチ２１に印加すべき成形荷重を大幅に低下させると共にワークＷのカウンターパンチ３３への付着を極めて良好に抑制することが可能となる。

【0030】

ワークＷを形成する金属がダイス３１の第２縮径部成形面３１２とカウンターパンチ３３の第１加工面３３１、第１逃げ面３３３および第２加工面３３２との間の空間（キャビティ３２）を流動（進行）していくことで、ワークＷに第２縮径部５２や孔部５ｈａが徐々に形成されていく。また、ワークＷが押圧パンチ２１によりダイス３１のキャビティ３２内に更に押し込まれていくと、第２縮径部成形面３１２と第２加工面３３２との間の空間を流動する金属の先端がダイス３１の第１テーパ部成形面３１３に突き当たり、それに伴って当該金属の一部がダイス３１の第１縮径部成形面３１１とカウンターパンチ３３の第２加工面３３２との間の空間（キャビティ３２）内に入り込んでいく。この際、押圧パンチ２１によりダイス３１内に押し込まれたワークＷの一部がダイス３１の第１テーパ部成形面３１３およびカウンターパンチ３３の第２加工面３３２により絞られるのに応じて、金属の一部は、図７において矢印で示すように、当該第１テーパ部成形面３１３付近でカウンターパンチ３３の第２加工面３３２に向けて流動する。

【0031】

これにより、ワークＷを形成する金属の一部は、第１縮径部成形面３１１と第１テーパ部成形面３１３との境界部と対向する位置Ｐｂを跨ぐカウンターパンチ３３の第２加工面３３２に押し付けられることになるが、第２加工面３３２にも、外部から供給される潤滑油をそれぞれ保持するように多数のディンプルＤが間隔をおいて配設されている。従って、カウンターパンチ３３の第２加工面３３２と、ダイス３１の第１テーパ部成形面３１３付近で第２加工面３３２に向けて流動する金属との間に充分な量の潤滑油を確保することができる。この結果、ダイス３１の第１テーパ部成形面３１３付近におけるワークＷ（金属）とカウンターパンチ３３（第２加工面３３２）との摩擦をより小さくし、押圧パンチ２１に印加すべき成形荷重を大幅に低下させると共にワークＷのカウンターパンチ３３への付着を極めて良好に抑制することが可能となる。

【0032】

ワークＷを形成する金属がダイス３１の第１縮径部成形面３１１とカウンターパンチ３３の第２逃げ面３３４との間の空間（キャビティ３２）を流動（進行）していくことで、ワークＷに第１縮径部５１や孔部５ｈａが徐々に形成されていく。一方、押圧パンチ２１がワークＷを押圧（加圧）する際、当該押圧パンチ２１の先端部は、ワークＷの端部内に入り込んでいき、それに伴ってワークＷを形成する金属の一部が押圧パンチ２１とパンチユニット２（ワーク保持部材２３）のワーク挿入孔２２の内周面との間の空間（キャビティ）に入り込んでいき、それによりワークＷに孔部５ｈｂが徐々に形成されていく。そして、スライダ２０およびワーク保持部材２３の端面がダイス３１の端面に当接すると、図８に示すように、シャフト部材１０の半製品５の製造が完了する。

【0033】

シャフト部材１０の半製品５の製造が完了すると、パンチユニット２（スライダ２０）が加圧駆動ユニットによりダイスユニット３からＸ方向に離間するように移動させられる。また、パンチユニット２の移動に応じて、ダイスユニット３のエジェクタ３４がカウンターパンチ３３の先端よりもパンチユニット２側に突出するようにエジェクタ駆動ロッド３５により押圧される。これにより、パンチユニット２（スライダ２０）がダイスユニット３から離間するのに応じて、半製品５をダイス３１のキャビティ３２から外部に排出することが可能となる。また、半製品５がダイス３１から充分に離間した状態でパンチユニット２の移動が停止すると、当該パンチユニット２のエジェクタ２４が押圧パンチ２１の先端よりもダイスユニット３側に突出するようにエジェクタ駆動機構２５により押圧される。これにより、パンチユニット２（ワーク保持部材２３）のワーク挿入孔２２から半製品５を取り出すことが可能となる。パンチユニット２から半製品５が取り出された後、当該パンチユニット２は、加圧駆動ユニットにより図４におけるＹ方向に沿ってダイスユニット３から離間させられ、図示しない端面加工装置から次の加工対象となるワークＷの一端がワーク挿入孔２２に挿入されることになる。

【0034】

上述のように、押出成形装置１では、ダイス３１の第２縮径部成形面３１２と第２テーパ部成形面３１４との境界部と対向する位置Ｐａを跨ぐカウンターパンチ３３の第１加工面３３１と、ダイス３１の第１縮径部成形面３１１と第１テーパ部成形面３１３との境界部と対向する位置Ｐｂを跨ぐカウンターパンチ３３の第２加工面３３２とに複数のディンプルＤが間隔をおいて配設されている。これにより、ワークＷの成形に際して、カウンターパンチ３３の第１および第２加工面３３１，３３２と、押圧パンチ２１によりダイス３１内に押し込まれたワークＷの一部が当該ダイス３１およびカウンターパンチ３３により絞られるのに応じて第１および第２テーパ部成形面３１３，３１４付近で第１および第２加工面３３１，３３２に向けて流動する金属との間に充分な量の潤滑油を確保することができる。従って、ダイス３１の第１および第２テーパ部成形面３１３，３１４付近におけるワークＷ（金属）と第１および第２加工面３３１，３３２との摩擦をより小さくし、成形荷重を大幅に低下させると共にワークＷのカウンターパンチ３３への付着を極めて良好に抑制することが可能となる。この結果、特にカウンターパンチ３３の高寿命化やダイス３１およびカウンターパンチ３３からの半製品５の取り出し性を良好に確保しつつ、一端側が２段に絞られた半製品５すなわちシャフト部材１０を短工程で製造することが可能となる。

【0035】

また、上記実施形態において、カウンターパンチ３３の外周面は、軸方向における第１加工面３３１と第２加工面３３２との間に形成された当該第１および第２加工面３３１，３３２よりも小径の第１逃げ面３３３と、第２加工面３３２の基端側に形成された第１および第２加工面３３１，３３２よりも小径の第２逃げ面３３４とを含む。これにより、第１および第２縮径部５１，５２並びに孔部５ｈａの成形に際して、ワークＷ（金属）とカウンターパンチ３３の外周面との摩擦をより小さくすることができるので、カウンターパンチ３３の耐摩耗性（耐久性）をより向上させることが可能となる。

【0036】

図９は、ワークＷから半製品５を得るための上記ステップＳ２における複合成形に適用可能な本開示の他の製造装置としての押出成形装置１Ｂの要部を示す部分断面図である。押出成形装置１Ｂの構成要素のうち、上述の押出成形装置１と同一の要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

【0037】

図９に示す押出成形装置１Ｂも、上記シャフト部材１０の半製品５を製造可能なものであり、当該押出成形装置１Ｂのダイスユニット３Ｂは、上記押出成形装置１におけるカウンターパンチ３３とは異なるカウンターパンチ３３Ｂを含む。すなわち、ダイスユニット３Ｂのカウンターパンチ３３Ｂは、単一の加工面３３５と、当該加工面３３５の基端側に形成された当該加工面３３５よりも小径の逃げ面３３６と、加工面３３５と逃げ面３３６との間や逃げ面３３６の基端側に形成されたテーパ面とを含むものである。図９に示すように、加工面３３５は、カウンターパンチ３３Ｂの外周面の先端（面取り部との境界）か基端側に延びる円柱面であって、ダイス３１の第２縮径部成形面３１２と第２テーパ部成形面３１４との境界部（円周）と対向する位置Ｐａ（円周、図９における一点鎖線参照）と、第１縮径部成形面３１１と第１テーパ部成形面３１３との境界部（円周）と対向する位置Ｐｂ（円周、図９における二点鎖線参照）との双方を跨ぐように形成されている。そして、加工面３３５には、例えば超短パルスレーザー加工により多数（複数）のディンプルＤが間隔をおいて配設されている。

【0038】

かかるカウンターパンチ３３Ｂを含む押出成形装置１Ｂにおいても、カウンターパンチ３３Ｂの加工面３３５と、押圧パンチ２１によりダイス３１内に押し込まれたワークＷの一部が当該ダイス３１およびカウンターパンチ３３Ｂにより絞られるのに応じて第１および第２テーパ部成形面３１３，３１４付近で加工面３３５に向けて流動する金属との間に充分な量の潤滑油を確保することができる。従って、カウンターパンチ３３Ｂの高寿命化やダイス３１およびカウンターパンチ３３Ｂからの半製品５の取り出し性を良好に確保しつつ、一端側が２段に絞られた半製品５すなわちシャフト部材１０を短工程で製造することが可能となる。加えて、押出成形装置１Ｂでは、カウンターパンチ３３Ｂの外周面における段差の数を減らすことができるので、カウンターパンチ３３Ｂにおける応力集中を減らして当該カウンターパンチ３３Ｂの耐荷重性（耐久性）をより向上させることが可能となる。

【0039】

なお、上述の押出成形装置１，１Ｂは、一端側が２段に絞られた半製品５（シャフト部材１０）を製造するように構成されているが、これに限られるものではない。すなわち、押出成形装置１，１Ｂは、一端側が１段に絞られたシャフト部材の半製品、すなわち一端側に単一の縮径部を含むシャフト部材の半製品を製造するように構成されてもよい。また、押出成形装置１，１Ｂにおいて、カウンターパンチ３３，３３ＢのディンプルＤは、超短パルスレーザー加工以外の手法により形成されてもよい。

【0040】

以上説明したように、本開示のシャフト部材の製造装置は、少なくとも一方の端面で開口する孔部（５ｈａ，１０ｈ）と前記孔部（５ｈａ，１０ｈ）の周囲に形成された縮径部（５１，５２，１０１，１０２）とを含む金属製のシャフト部材（５，１０）の製造装置（１）であって、前記シャフト部材（５，１０）の外周面を成形する型面（３１０）を含むダイス（３１）と、前記孔部（５ｈａ，１０ｈ）を形成するように前記ダイス（３１）内に配置される孔開けパンチ（３３）と、前記ダイス（３１）および前記孔開けパンチ（３３）に対してワーク（Ｗ）を押し込む押圧パンチ（２１）とを含み、前記孔開けパンチ（３３）の外周面に、外部から供給される潤滑油をそれぞれ保持するように複数のディンプル（Ｄ）が間隔をおいて配設されているものである。

【0041】

本開示のシャフト部材の製造装置は、シャフト部材の外周面を成形する型面を含むダイスと、当該シャフト部材の孔部を形成するようにダイス内に配置される孔開けパンチとを含むものであり、一工程でワークに縮径部と孔部とを形成可能なものである。そして、孔開けパンチの外周面には、外部から供給される潤滑油をそれぞれ保持するように複数のディンプルが間隔をおいて配設されている。これにより、ワークの成形に際して、孔開けパンチの外周面と、ダイスの型面に当たって孔開けパンチに向けて流動する金属との間に充分な量の潤滑油を確保することが可能となる。従って、ワーク（金属）と孔開けパンチの外周面との摩擦を小さくし、成形荷重を低下させると共にワークの孔開けパンチへの付着を良好に抑制することができる。この結果、特に孔開けパンチの高寿命化やダイスおよび孔開けパンチからのワークの取り出し性を良好に確保しつつ、孔部およびその周囲の縮径部を含むシャフト部材を短工程で製造することが可能となる。

【0042】

また、前記シャフト部材（５，１０）は、前記縮径部（５１，５２，１０１，１０２）の前記一方の端面とは反対側に形成されたテーパ部（５３，５４，１０３，１０４）を含むものあってもよく、前記ダイス（３１）の前記型面（３１０）は、前記縮径部（５１，５２，１０１，１０２）の外周面を成形する縮径部成形面（３１１，３１２）と、前記テーパ部（５３，５４，１０３，１０４）の外周面を成形するテーパ部成形面（３１３，３１４）とを含むものあってもよく、前記孔開けパンチ（３３）の前記外周面は、前記縮径部成形面（３１１，３１２）と前記テーパ部成形面（３１３，３１４）との境界と対向する位置を跨ぐように形成された加工面（３１１，３１２）を含むものであってもよく、前記複数のディンプル（Ｄ）は、前記加工面（３１１，３１２）に配設されてもよい。これにより、孔開けパンチの加工面と、パンチによりダイス内に押し込まれたワークの一部がダイスのテーパ部成形面および孔開けパンチの加工面により絞られるのに応じて当該テーパ部成形面付近で孔開けパンチの加工面に向けて流動する金属との間に充分な量の潤滑油を確保することができる。この結果、ダイスのテーパ部成形面付近におけるワーク（金属）と孔開けパンチ（加工面）との摩擦をより小さくし、成形荷重を大幅に低下させると共にワークの孔開けパンチへの付着を極めて良好に抑制することが可能となる。

【0043】

更に、前記シャフト部材（５，１０）の前記縮径部は、前記一方の端面側に形成された第１縮径部（５１，１０１）と、前記第１縮径部（５１，１０１）よりも大径であると共に前記第１縮径部（５１，１０１）よりも前記シャフト部材（５，１０）の他方の端面側に形成された第２縮径部（５２，１０２）とを含むものであってもよく、前記シャフト部材（５．１０）の前記テーパ部は、前記シャフト部材（５，１０）の軸方向における前記第１縮径部（５１，１０１）と前記第２縮径部（５２，１０２）との間に形成された第１テーパ部（５３，１０３）と、前記第２縮径部（５２，１０２）の前記他方の端面側に形成された第２テーパ部（５４，１０４）とを含むものであってもよく、前記ダイス（３１）の前記縮径部成形面は、前記第１縮径部（５１，１０１）の外周面を成形する第１縮径部成形面（３１１）と、前記第２縮径部（５２，１０２）の外周面を成形する第２縮径部成形面（３１２）とを含むものであってもよく、前記ダイス（３１）の前記テーパ部成形面は、前記第１テーパ部（５３，１０３）の外周面を成形する第１テーパ部成形面（３１３）と、前記第２テーパ部（５４，１０４）の外周面を成形する第２テーパ部成形面（３１４）とを含むものであってもよく、前記孔開けパンチ（３３）の前記加工面は、前記第２縮径部成形面（３１２）と前記第２テーパ部成形面（３１４）との境界と対向する位置を跨ぐように形成された第１加工面（３３１）と、前記第１縮径部成形面（３１１）と前記第１テーパ部成形面（３１３）との境界と対向する位置を跨ぐように形成された第２加工面（３３２）とを含むものであってもよく、前記複数のディンプル（Ｄ）は、前記第１および第２加工面（３３１，３３２）に配設されてもよい。これにより、孔開けパンチの高寿命化やダイスおよび孔開けパンチからのワークの取り出し性を良好に確保しつつ、一端側が２段に絞られたシャフト部材を短工程で製造することが可能となる。

【0044】

また、前記孔開けパンチ（３３）の前記外周面は、前記孔開けパンチ（３３）の軸方向における前記第１加工面（３３１）と前記第２加工面（３３２）との間に形成された前記第１および第２加工面（３３１，３３２）よりも小径の第１逃げ面（３３３）と、前記第２加工面（３３２）の前記孔開けパンチ（３３）の基端側に形成された前記第２加工面（３３２）よりも小径の第２逃げ面（３３４）とを含むものあってもよい。これにより、第１および第２縮径部並びに孔部の成形に際して、ワーク（金属）と孔開けパンチの外周面との摩擦をより小さくすることができるので、孔開けパンチの耐摩耗性をより向上させることが可能となる。

【0045】

更に、前記シャフト部材（５，１０）の前記縮径部は、前記一方の端面側に形成された第１縮径部（５１，１０１）と、前記第１縮径部（５１，１０１）よりも大径であると共に前記第１縮径部（５１，１０１）よりも前記シャフト部材（５，１０）の他方の端面側に形成された第２縮径部（５２，１０２）とを含むものであってよく、前記シャフト部材（５，１０）の前記テーパ部は、前記シャフト部材（５，１０）の軸方向における前記第１縮径部（５１，１０１）と前記第２縮径部（５２，１０２）との間に形成された第１テーパ部（５３，１０３）と、前記第２縮径部（５２，１０２）の前記他方の端面側に形成された第２テーパ部（５４，１０４）とを含むものであってよく、前記ダイス（３１）の前記縮径部成形面は、前記第１縮径部（５１，１０１）の外周面を成形する第１縮径部成形面（３１１）と、前記第２縮径部（５２，１０２）の外周面を成形する第２縮径部成形面（３１２）とを含むものであってよく、前記ダイス（３１）の前記テーパ部成形面は、前記第１テーパ部（５３，１０３）の外周面を成形する第１テーパ部成形面（３１３）と、前記第２テーパ部（５４，１０４）の外周面を成形する第２テーパ部成形面（３１４）とを含むものであってよく、前記孔開けパンチ（３３Ｂ）の前記加工面（３３５）は、前記第１縮径部成形面（３１１）と前記第１テーパ部成形面（３１３）との境界と対向する位置および前記第２縮径部成形面（３１２）と前記第２テーパ部成形面（３１４）との境界と対向する位置の双方を跨ぐように形成されてもよい。かかる製造装置によっても、孔開けパンチの高寿命化やダイスおよび孔開けパンチからのワークの取り出し性を良好に確保しつつ、一端側が２段に絞られたシャフト部材を短工程で製造することが可能となる。加えて、かかる製造装置では、孔開けパンチの外周面における段差の数を減らすことができるので、孔開けパンチにおける応力集中を減らして当該孔開けパンチの耐荷重性をより向上させることが可能となる。

【0046】

また、前記孔開けパンチ（３３Ｂ）の前記外周面は、前記加工面（３３５）の前記孔開けパンチ（３３Ｂ）の基端側に形成された前記加工面（３３５）よりも小径の逃げ面（３３６）を含むものあってもよい。

【0047】

本開示のシャフト部材の製造方法は、少なくとも一方の端面で開口する孔部（５ｈａ，１０ｈ）と前記孔部（５ｈａ，１０ｈ）の周囲に形成された縮径部（５１，５２，１０１，１０２）とを含む金属製のシャフト部材（５，１０）の製造方法であって、前記シャフト部材（５，１０）の外周面を成形するダイス（３１）内に配置される孔開けパンチ（３３）の外周面に外部から供給される潤滑油をそれぞれ保持するように複数のディンプル（Ｄ）を配設しておき、前記ダイス（３１）および前記孔開けパンチ（３３）に対してワーク（Ｗ）を押圧パンチ（２１）により押し込んで前記シャフト部材（５，１０）を製造するものである。

【0048】

この方法によれば、特に孔開けパンチの高寿命化やダイスおよび孔開けパンチからのワークの取り出し性を良好に確保しつつ、孔部およびその周囲の縮径部を含むシャフト部材を短工程で製造することが可能となる。

【0049】

そして、本開示の発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本開示の外延の範囲内において様々な変更をなし得ることはいうまでもない。更に、上記実施形態は、あくまで発明の概要の欄に記載された発明の具体的な一形態に過ぎず、発明の概要の欄に記載された発明の要素を限定するものではない。

【産業上の利用可能性】

【0050】

本開示の発明は、歯形部品の製造産業等において利用可能である。

【符号の説明】

【0051】

１，１Ｂ 押出成形装置、２ パンチユニット、３，３Ｂ ダイスユニット、５ 半製品、５ｈａ，５ｈｂ，１０ｈ 孔部、１０ シャフト部材、２０ スライダ、２１ 押圧パンチ、２２ ワーク挿入孔、２３ ワーク保持部材、２４ エジェクタ、２５ エジェクタ駆動機構、２６ 移動部材、３０ ケーシング、３１ ダイス、３２ キャビティ、３３，３３Ｂ カウンターパンチ、３４ エジェクタ、３５ エジェクタ駆動ロッド、５０ 本体、５１ 第１縮径部、５２ 第２縮径部、５３ 第１テーパ部、５４ 第２テーパ部、１００ シャフト本体、１０１ 第１縮径部、１０２ 第２縮径部、１０３ 第１テーパ部、１０４ 第２テーパ部、１０５ 拡径部、３１０ 型面、３１１ 第１縮径部成形面、３１２ 第２縮径部成形面、３１３ 第１テーパ部成形面、３１４ 第２テーパ部成形面、３３１ 第１加工面、３３２ 第２加工面、３３３ 第１逃げ面、３３４ 第２逃げ面、３３５ 加工面、３３６ 逃げ面、Ｄ ディンプル、Ｗ ワーク。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】