特許 7610830 歯付円筒体形成方法

(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】2024-12-25

(45)【発行日】2025-01-09

(54)【発明の名称】歯付円筒体形成方法

(51)【国際特許分類】

   B21H 5/02 20060101AFI20241226BHJP

   B21D 22/16 20060101ALI20241226BHJP

   B21D 22/26 20060101ALI20241226BHJP

   B21H 5/00 20060101ALI20241226BHJP

【ＦＩ】

B21H5/02

B21D22/16 B

B21D22/26 C

B21H5/00 B

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2020205900

(22)【出願日】2020-12-11

(65)【公開番号】P2022092911

(43)【公開日】2022-06-23

【審査請求日】2023-10-10

(73)【特許権者】

【識別番号】399131563

【氏名又は名称】株式会社カネミツ

(74)【代理人】

【識別番号】100087653

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴江 正二

(74)【代理人】

【識別番号】100142376

【弁理士】

【氏名又は名称】吉村 哲郎

(72)【発明者】

【氏名】藤井 直樹

【審査官】永井 友子

(56)【参考文献】

【文献】特開平１１－１５９５８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭６０－０９４３４３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００２－１７２４３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－０８４９１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１１８８３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１４１８７２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２１Ｈ ５／０２

Ｂ２１Ｄ ２２／１６

Ｂ２１Ｄ ２２／２６

Ｂ２１Ｈ ５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

円筒体が形成されるように金属板が塑性加工を受ける円筒体形成工程と、
前記円筒体の一端に配置される区間である歯形成区間に対し塑性加工により歯車の歯が形成される歯形成工程とを備える歯付円筒体形成方法であって、
前記円筒体形成工程において、前記歯形成区間、前記歯形成区間よりも前記円筒体の他端側に配置され前記歯形成区間よりも外径が小さい小外径区間、および、前記歯形成区間と前記小外径区間との間に配置され前記歯形成区間と前記小外径区間との間の段差となる段差区間に分かれるように前記円筒体が形成され、
前記歯形成工程において、前記段差区間が支えられ前記円筒体のうち前記段差区間よりも前記円筒体の他端側の部分が宙に浮いた状態で前記歯形成区間が塑性加工を受け、
前記円筒体形成工程が、
前記金属板に対する塑性加工により円筒状の素形材が形成される素形材形成工程と、
前記素形材の一端側の外径に比べて前記素形材の他端側の外径が縮小するように前記素形材の他端が塑性加工を受けることで前記小外径区間が形成される小外径区間形成工程と、
前記段差区間が形成される段差形成工程とを有しており、
前記段差形成工程において、段差面形成ローラが前記歯形成区間と前記小外径区間との間を押し均すことにより前記段差面形成ローラが前記段差区間に段差面を形成することを特徴とする歯付円筒体形成方法。

【請求項2】

前記段差面形成ローラが、前記素形材の前記他端から前記素形材の前記一端へ向かう方向に沿う軸を自転軸として自転自在であり、
前記段差形成工程において、前記段差面形成ローラの自転軸に沿う軸を中心に前記素形材が自転することを特徴とする請求項１に記載の歯付円筒体形成方法。

【請求項3】

前記小外径区間形成工程において、前記段差面形成ローラが前記素形材の前記他端の外周に押付けられながら前記素形材の他端から前記素形材の一端へ向かう方向へ移動し、かつ、前記段差面形成ローラの自転軸に沿う軸を中心に前記素形材が自転することにより、前記素形材の前記他端が塑性加工を受けることを特徴とする請求項２に記載の歯付円筒体形成方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、歯付円筒体形成方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、内歯車の成形方法を開示する。その内歯車の成形方法は、外周面に歯形を有するマンドレルに素材を取り付け、その素材に絞りローラを押圧することによってマンドレルに押付け、円筒形の内歯車を形成する内歯車の成形方法である。その内歯車の成形方法においては、素材に当接する円弧部分を２箇所に有し、素材に対して先に当接する円弧部分の外径よりも、後に当接する円弧部分の外径を大きくした絞りローラが用いられる。その絞りローラをマンドレルの軸芯と平行方向に移動させることによって円筒形の内歯車が成形される。特許文献１に開示された内歯車の成形方法によれば、薄肉の素材を塑性加工によって行う内歯車の成形であっても、欠肉が生じることなくサイクルタイムを短くできる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００９－０５０９０５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、特許文献１に開示された発明には、加工の途中で素材に亀裂が生じやすいという問題点がある。

【0005】

本発明の目的は、加工の途中で亀裂が生じる可能性が低くなる歯付円筒体形成方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上述された目的を達成するために、本発明のある局面に従うと、歯付円筒体形成方法は、円筒体形成工程Ｓ３００と、歯形成工程Ｓ３０２とを備える。円筒体形成工程Ｓ３００において、円筒体１２が形成されるように金属板が塑性加工を受ける。歯形成工程Ｓ３０２において、歯形成区間３０に歯車の歯が形成される。歯形成区間３０は、円筒体１２の一端に配置される区間である。歯車の歯は、塑性加工により形成される。円筒体形成工程Ｓ３００において、歯形成区間３０、小外径区間１１０、および、段差区間１１２に分かれるように円筒体１２が形成される。小外径区間１１０は、歯形成区間３０よりも円筒体１２の他端側に配置される。小外径区間１１０は、歯形成区間３０よりも外径が小さい。段差区間１１２は、歯形成区間３０と小外径区間１１０との間に配置される。段差区間１１２は、歯形成区間３０と小外径区間１１０との間の段差となる。歯形成工程Ｓ３０２において、段差区間１１２が支えられ円筒体１２のうち段差区間１１２よりも円筒体１２の他端側の部分が宙に浮いた状態で歯形成区間３０が塑性加工を受ける。

【0007】

歯形成工程Ｓ３０２において歯形成区間３０が塑性加工を受ける際、段差区間１１２が支えられ段差区間１１２よりも円筒体１２の他端側の部分が宙に浮いた状態である。段差区間１１２よりも円筒体１２の他端側の部分が宙に浮いた状態なので、段差区間１１２よりも円筒体１２の他端側の部分に塑性変形が生じる可能性が低くなる。その塑性変形は、歯形成区間３０が塑性加工を受けることに伴って生じる内部応力と円筒体１２の他端側の部分の動きが拘束されることとに起因するものである。その塑性変形が生じる可能性が低くなるので、その塑性変形に起因する亀裂が生じる可能性が低くなる。その結果、加工の途中で亀裂が生じる可能性が低くなる。

【0008】

また、上述された円筒体形成工程Ｓ３００が、素形材形成工程Ｓ３２０と、小外径区間形成工程Ｓ３２２と、段差形成工程Ｓ３２４とを有している。素形材形成工程Ｓ３２０において、金属板に対する塑性加工により円筒状の素形材１０が形成される。小外径区間形成工程Ｓ３２２において、素形材１０の一端側の外径に比べて素形材１０の他端側の外径が縮小するように素形材１０の他端が塑性加工を受ける。これにより小外径区間１１０が形成される。段差形成工程Ｓ３２４において、段差区間１１２が形成される。この場合、段差形成工程Ｓ３２４において、段差面形成ローラ７４が歯形成区間３０と小外径区間１１０との間を押し均すことにより段差面形成ローラ７４が段差区間１１２に段差面を形成する。

【0009】

段差形成工程Ｓ３２４において、段差面形成ローラ７４が歯形成区間３０と小外径区間１１０との間を押し均す。これにより段差面形成ローラ７４が段差区間１１２に段差面を形成する。押し均すことにより段差区間１１２に段差面が形成されると、歯形成工程Ｓ３０２においてその段差面を支えることが可能になる。押し均すことにより形成された段差面が支えられると、押し均されなかったことで歯形成区間３０と小外径区間１１０との間に残った凹凸の一部において段差区間１１２が支えられる場合に比べて、円筒体１２の一部に大きな力がかかる可能性が低くなる。その可能性が低くなると、そのことに起因して段差区間１１２およびこれよりも円筒体１２の他端側の部分に塑性変形が生じる可能性が低くなる。その塑性変形が生じる可能性が低くなるので、その塑性変形に起因する亀裂が生じる可能性が低くなる。その結果、加工の途中で亀裂が生じる可能性が低くなる。

【0010】

もしくは、段差面形成ローラ７４が素形材１０の他端から素形材１０の一端へ向かう方向に沿う軸を自転軸として自転自在であることが望ましい。この場合、段差形成工程Ｓ３２４において、段差面形成ローラ７４の自転軸に沿う軸を中心に素形材１０が自転することが望ましい。

【0011】

段差面形成ローラ７４の自転軸に沿う軸を中心に素形材１０が自転すると、次に述べられる場合に比べて、段差面形成ローラ７４が歯形成区間３０と小外径区間１１０との間を押し均す際にそれらの間を転がり易くなる。その場合とは、素形材１０の自転軸が段差面形成ローラ７４の自転軸に沿っていない場合である。段差面形成ローラ７４が転がり易くなると、段差面形成ローラ７４がそれらの間を押し均す際にそれらの間を滑る場合に比べて、段差面形成ローラ７４がそれらの間へ摩擦力を加え難くなる。摩擦力が加えられ難くなると、摩擦熱によってそれらの間の表面が悪影響を受ける可能性が低くなる。

【0012】

もしくは、上述された小外径区間形成工程Ｓ３２２において、次に述べられることにより、素形材１０の他端が塑性加工を受けることが望ましい。それは、段差面形成ローラ７４が素形材１０の他端の外周に押付けられながら素形材１０の他端から素形材１０の一端へ向かう方向へ移動し、かつ、段差面形成ローラ７４の自転軸に沿う軸を中心に素形材１０が自転することである。

【0013】

段差面形成ローラ７４が素形材１０の他端の外周に押付けられながら素形材１０の他端から素形材１０の一端へ向かう方向へ移動する。段差面形成ローラ７４が素形材１０の他端から素形材１０の一端へ向かう方向に沿う軸を自転軸として自転自在である。段差面形成ローラ７４の自転軸に沿う軸を中心に素形材１０が自転する。これにより、素形材１０の他端は段差面形成ローラ７４によって螺旋状に押し拡げられることとなる。これにより、素形材１０の他端から一端へ向かって直線状に押し拡げられる場合に比べて、押し拡げられる各箇所間の塑性変形の程度差は小さくなる。その程度差が小さくなるので、その程度差に起因する歪が素形材１０に生じる可能性が低くなる。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、加工の途中で亀裂が生じる可能性が低くなる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の一実施形態にかかる歯付円筒体形成方法の各工程が示されるフローチャートである。

【図2】本発明の一実施形態にかかる素形材の外観が示される概念図である。

【図3】本発明の一実施形態にかかる外径縮小加工装置の構成が示される概念図である。

【図4】本発明の一実施形態にかかる小外径区間形成工程を実施中の外径縮小加工装置が示される概念図である。

【図5】本発明の一実施形態において段差面形成ローラが外径縮小予定区間の端付近まで移動した状況が示される概念図である。

【図6】本発明の一実施形態にかかる円筒体の外観が示される概念図である。

【図7】本発明の一実施形態にかかる歯形成装置の構成が示される概念図である。

【図8】本発明の一実施形態において歯形成工程を実施中の歯形成装置が示される概念図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、図面が参照されつつ、本発明の実施形態が説明される。以下の説明では、同一の部品には同一の符号が付されている。それらの名称および機能は同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返されない。

【0017】

［歯付円筒体形成方法の工程］
図１は、本実施形態にかかる歯付円筒体形成方法の各工程が示されるフローチャートである。図１に基づいて、本実施形態にかかる歯付円筒体形成方法の各工程が説明される。

【0018】

本実施形態にかかる歯付円筒体形成方法は、円筒体形成工程Ｓ３００と、歯形成工程Ｓ３０２とを備える。

【0019】

円筒体形成工程Ｓ３００において、円筒体１２が形成されるように金属板が塑性加工される。本実施形態の場合、円筒体形成工程Ｓ３００が、素形材形成工程Ｓ３２０と、小外径区間形成工程Ｓ３２２と、段差形成工程Ｓ３２４とを有している。素形材形成工程Ｓ３２０において、金属板に対する塑性加工により円筒状の素形材１０が形成される。小外径区間形成工程Ｓ３２２において、素形材１０の一端側の外径に比べて素形材１０の他端側の外径が縮小するように素形材１０の他端が塑性加工を受ける。段差形成工程Ｓ３２４において、段差面形成ローラ７４が素形材１０のうち後述される区間を押し均す。

【0020】

歯形成工程Ｓ３０２において、塑性加工により歯車の歯が形成される。本実施形態の場合、歯車の歯が形成されるのは、素形材１０の一端である。

【0021】

［歯付円筒体形成方法が実施されている際の各工程における動作の説明］
図２は、本実施形態にかかる素形材１０の外観が示される図である。図３は、本実施形態にかかる外径縮小加工装置５０の構成が示される概念図である。図４は、小外径区間形成工程Ｓ３２２を実施中の外径縮小加工装置５０が示される概念図である。図５は、段差面形成ローラ７４が外径縮小予定区間３２の端付近まで移動した状況が示される概念図である。図６は、本実施形態にかかる円筒体１２の外観が示される概念図である。図７は、本実施形態にかかる歯形成装置の構成が示される概念図である。図８は、歯形成工程Ｓ３０２を実施中の歯形成装置が示される概念図である。図１乃至図８に基づいて、本実施形態にかかる歯付円筒体形成方法が実施される際の各工程の具体的内容が説明される。

【0022】

本実施形態にかかる歯付円筒体形成方法を実施する者（以下「実施者」と称される）は、金属板に対する塑性加工により円筒状の素形材１０を形成する（Ｓ３２０）。図２に示されるように、本実施形態にかかる素形材１０は、開口形成部２０と胴部２２と底部２４とを有する。開口形成部２０は、胴部２２の一端に配置される円環状の面である。開口形成部２０が設けられていることで、素形材１０は開口を有することとなる。胴部２２は、素形材１０のうち主に加工対象とされる部分である。胴部２２は素形材１０の外周の曲面を形成する。底部２４は胴部２２の他端に配置される。底部２４は胴部２２の他端を塞いでいる。胴部２２は、歯形成区間３０と外径縮小予定区間３２とを有する。歯形成区間３０は、胴部２２の一端に配置される。歯形成区間３０には歯車の歯が形成される。外径縮小予定区間３２は、胴部２２のうち歯形成区間３０から見て胴部２２の他端側に配置される。外径縮小予定区間３２は、歯形成区間３０に連なる。本実施形態にかかる素形材１０の形成方法は周知の塑性加工方法と同一である。したがってここではその詳細な説明は繰り返されない。

【0023】

素形材１０が形成されると、実施者は、素形材１０を外径縮小加工装置５０に取付ける。図３に示されるように、本実施形態にかかる外径縮小加工装置５０は、マンドレル７０と、素形材押付部材７２と、段差面形成ローラ７４と、押付部材保持体７６と、段差面形成ローラ保持体７８と、縮小加工用保持体基部８０と、コイルバネ８２と、図示されないマンドレル回転装置と、図示されない下降駆動装置とを備える。

【0024】

マンドレル７０は、先端が丸みを帯びた円柱状の部材である。素形材１０はマンドレル７０の先端に被せられるように取付けられる。マンドレル７０は、その中心軸を中心に回転自在となっている。

【0025】

素形材押付部材７２は、マンドレル７０に対向する面が凹んでいる厚い円板状の部材である。素形材押付部材７２も素形材押付部材７２自身の中心軸を中心に回転自在となっている。マンドレル７０の中心軸と素形材押付部材７２の中心軸とは連なっている。その結果、マンドレル７０と素形材押付部材７２とは同一の軸を中心に回転自在である。

【0026】

段差面形成ローラ７４は、マンドレル７０の側面に沿って移動自在に配置される。段差面形成ローラ７４も段差面形成ローラ７４自身の中心軸を中心に回転自在となっている。段差面形成ローラ７４は、素形材１０を塑性変形させるための部材である。

【0027】

押付部材保持体７６は、素形材押付部材７２を保持する。押付部材保持体７６は、力を受けるとその力によって素形材押付部材７２を移動させる。

【0028】

段差面形成ローラ保持体７８は、段差面形成ローラ７４を回転自在に保持する。段差面形成ローラ保持体７８は、力を受けるとその力によって段差面形成ローラ７４を移動させる。

【0029】

縮小加工用保持体基部８０は、押付部材保持体７６を移動自在に保持する。縮小加工用保持体基部８０には、段差面形成ローラ保持体７８が固定される。縮小加工用保持体基部８０が上述された力を受けて移動することにより段差面形成ローラ保持体７８も移動する。

【0030】

コイルバネ８２は、押付部材保持体７６を縮小加工用保持体基部８０に接続する。コイルバネ８２は、縮小加工用保持体基部８０が上述された力を受けて移動すると押付部材保持体７６を押す。押された押付部材保持体７６が移動すると素形材押付部材７２も移動する。

【0031】

マンドレル回転装置は、マンドレル７０をこれが回転するように駆動する。下降駆動装置は、縮小加工用保持体基部８０をこれが下降するように駆動する。この駆動により、縮小加工用保持体基部８０は上述された力を受けることとなる。その結果、素形材押付部材７２はマンドレル７０に近づく。段差面形成ローラ７４はマンドレル７０の側面に沿って移動する。

【0032】

外径縮小加工装置５０のマンドレル７０に素形材１０が取付けられると、実施者は、下降駆動装置を起動させる。起動した下降駆動装置は縮小加工用保持体基部８０を駆動する。この駆動によって力を受けた縮小加工用保持体基部８０は下降する。これにより押付部材保持体７６および段差面形成ローラ保持体７８も下降する。押付部材保持体７６が下降すると素形材押付部材７２は素形材１０をマンドレル７０に押付ける。段差面形成ローラ保持体７８は段差面形成ローラ７４を素形材１０の傍まで近づける。素形材１０がマンドレル７０に押付けられ、かつ、段差面形成ローラ７４が素形材１０の傍まで近づけられると、実施者は、マンドレル回転装置を起動させる。起動したマンドレル回転装置はマンドレル７０を回転させる。これに伴い、素形材１０が回転する。素形材押付部材７２も回転する。そのために、素形材押付部材７２は回転自在となっている。マンドレル７０と素形材１０と素形材押付部材７２とが回転すると、実施者は、縮小加工用保持体基部８０がさらに下降するように下降駆動装置を制御する。その制御によって縮小加工用保持体基部８０がさらに下降するとコイルバネ８２が縮む。コイルバネ８２が縮むので、素形材押付部材７２が移動せず段差面形成ローラ７４がマンドレル７０の付け根方向へ移動する。すなわち、段差面形成ローラ７４は、素形材１０の他端から素形材１０の一端へ向かう方向へ自転自在に移動する。これに伴い、図４に示されるように素形材１０の他端の外周に段差面形成ローラ７４が押し付けられる。段差面形成ローラ７４が移動するにつれ、外径が縮小するように素形材１０のうち底部２４と歯形成区間３０との間の区間が塑性加工される（Ｓ３２２）。これにより、素形材１０の他端が塑性加工されることとなる。

【0033】

その後、段差面形成ローラ７４が外径縮小予定区間３２の端付近まで移動する。その間、素形材１０が回転し続けている。図５は、段差面形成ローラ７４が外径縮小予定区間３２の端付近まで移動した状況が示される図である。本実施形態の場合、段差面形成ローラ７４はローラテーパ面９０を有する。これに伴い、外径縮小予定区間３２の端には段差面形成ローラ７４のローラテーパ面９０が押付けられることとなる。そのローラテーパ面９０が押付けられることで、段差面形成ローラ７４が外径縮小予定区間３２の端を押し均す。外径縮小予定区間３２の端が押し均されるので、外径縮小予定区間３２の端にテーパ面が形成される。テーパ面が形成されるので、外径縮小予定区間３２の端には段差が形成される（Ｓ３２４）。段差が形成されると、素形材１０は円筒体１２となる。実施者は、円筒体１２を外径縮小加工装置５０から取り外す。

【0034】

図６から明らかなように、本実施形態にかかる円筒体１２においては、素形材１０の外径縮小予定区間３２であった箇所が、小外径区間１１０、および、段差区間１１２となる。小外径区間１１０は、外径縮小予定区間３２のうち段差面形成ローラ７４が通過したことで形成された区間である。これにより、小外径区間１１０は、歯形成区間３０よりも底部２４側に配置されることとなる。小外径区間１１０は、歯形成区間３０よりも外径が小さくなる。段差区間１１２は、外径縮小予定区間３２の端が段差面形成ローラ７４のローラテーパ面９０によって押し均されたことで形成された区間である。これにより、段差区間１１２は、歯形成区間３０と小外径区間１１０との間に配置されることとなる。段差区間１１２は、歯形成区間３０と小外径区間１１０との間の段差を形成する。その結果、円筒体形成工程Ｓ３００において、歯形成区間３０、小外径区間１１０、および、段差区間１１２に分かれるように素形材１０の胴部２２が塑性加工されたこととなる。

【0035】

外径縮小加工装置５０から円筒体１２が取り外されると、実施者は、円筒体１２を外歯形成装置１３０に取付ける。図７に示されるように、本実施形態にかかる外歯形成装置１３０は、台座１５０と、円筒体保持部材１５２と、歯形成部材１５４と、揺動防止部材１５６と、拡径ローラ１５８と、拡径ローラ保持体１６０と、歯形成用保持体基部１６２と、コイルバネ１６４と、図示されない台座回転装置と、図示されない下降駆動装置とを備える。

【0036】

台座１５０は、先端が平坦な円柱状の部材である。円筒体１２の底部２４は隙間を空けて台座１５０に対向する。台座１５０は、その中心軸を中心に回転自在となっている。

【0037】

円筒体保持部材１５２は、台座１５０に被さるように配置される。円筒体保持部材１５２の中心に孔が形成されている。これにより、台座１５０の先端はその孔を介して露出する。円筒体１２はその孔に入る。これに伴い、円筒体保持部材１５２はその孔の縁で円筒体１２を支える。そのため、その孔の縁はテーパ面となっている。

【0038】

歯形成部材１５４は、円筒体保持部材１５２に載せられるようにこれに固定される。歯形成部材１５４の中心に孔が形成されている。その孔は円筒体保持部材１５２に形成されている孔に連通している。これにより、台座１５０の先端はその孔を介して露出する。円筒体１２はその孔に入る。その孔の内周面には歯車の歯型が形成されている。上述されたように、円筒体保持部材１５２はこれの中心に形成されている孔の縁で円筒体１２を支える。そのため、歯形成部材１５４に形成されている孔の内周面は円筒体１２の歯形成区間３０に対向する。

【0039】

揺動防止部材１５６は、円柱状の軸部の先端に円板状の接触部が設けられている部材である。その接触部の外縁には曲面が形成されている。揺動防止部材１５６はその軸部を中心に回転自在となっている。

【0040】

拡径ローラ１５８は、歯形成部材１５４に形成された孔の内周面に沿って移動自在となるよう配置される。拡径ローラ１５８は、拡径ローラ１５８自身の中心軸を中心に回転自在となっている。拡径ローラ１５８は、円筒体１２を塑性変形させるための部材である。

【0041】

拡径ローラ保持体１６０は、拡径ローラ１５８を自転自在に保持する。拡径ローラ保持体１６０は、力を受けると移動する。これに伴って拡径ローラ１５８も移動する。

【0042】

歯形成用保持体基部１６２には、拡径ローラ保持体１６０が固定される。歯形成用保持体基部１６２が力を受けて移動することにより拡径ローラ保持体１６０も移動する。

【0043】

コイルバネ１６４は、揺動防止部材１５６を歯形成用保持体基部１６２に接続する。コイルバネ１６４は、歯形成用保持体基部１６２が力を受けて移動すると揺動防止部材１５６を押す。押された揺動防止部材１５６は移動する。

【0044】

台座回転装置は、台座１５０と円筒体保持部材１５２と歯形成部材１５４とをこれらが回転するように駆動する。下降駆動装置は、歯形成用保持体基部１６２をこれが下降するように駆動する。この駆動により、歯形成用保持体基部１６２は上述された力を受けることとなる。その結果、揺動防止部材１５６は台座１５０に近づく。拡径ローラ１５８は歯形成部材１５４に形成された孔の内周面に沿って移動する。

【0045】

円筒体１２は台座１５０に載せられるように外歯形成装置１３０に取付けられる。円筒体１２が外歯形成装置１３０に取付けられると、実施者は、下降駆動装置を起動させる。下降駆動装置が起動すると、揺動防止部材１５６が円筒体１２の底部２４を押さえる。一方、実施者は、台座回転装置を起動させる。起動した台座回転装置は台座１５０と円筒体保持部材１５２と歯形成部材１５４とを回転させる。これに伴い、円筒体１２が回転する。揺動防止部材１５６も回転する。それらが回転すると、実施者は、下降駆動装置を制御することにより拡径ローラ１５８を台座１５０がある方向へ移動させる。これに伴い、図８に示されるように回転している円筒体１２へ拡径ローラ１５８が押し付けられる。拡径ローラ１５８が移動するにつれ、歯形成区間３０が押し拡げられる。押し拡げられた歯形成区間３０の外周面は、歯形成部材１５４に形成された孔の内周面に押し付けられる。これにより、歯形成区間３０の外周に歯車の歯が形成される（Ｓ３０２）。このとき、段差区間１１２が支えられている。小外径区間１１０および底部２４が宙に浮いている。この状態で歯形成区間３０の外周が歯形成部材１５４に形成された孔の内周面に押付けられる。歯形成区間３０の外周に歯車の歯が形成されると本実施形態にかかる外歯付円筒体が完成する。

【0046】

［本実施形態にかかる歯付円筒体形成方法の効果］
本実施形態にかかる歯付円筒体形成方法によれば、歯形成区間３０が歯車の歯型に押付けられる際、段差区間１１２が支えられた状態である。この際、小外径区間１１０および底部２４が宙に浮いた状態である。それらの部分が宙に浮いた状態なので、それらの部分の動きが拘束された状態でそれらの部分に内部応力がかかる可能性は低くなる。その可能性が低くなると、それらの部分に塑性変形が生じる可能性が低くなる。それらの部分に塑性変形が生じる可能性が低くなるので、その塑性変形に起因する亀裂が生じる可能性が低くなる。その結果、加工の途中で亀裂が生じる可能性が低くなる。

【0047】

また、本実施形態にかかる歯付円筒体形成方法によれば、段差形成工程Ｓ３２４において、段差面形成ローラ７４のローラテーパ面９０が歯形成区間３０と小外径区間１１０との間を押し均す。これにより段差面形成ローラ７４が段差区間１１２にテーパ面を形成する。段差区間１１２にテーパ面が形成されると、歯形成工程Ｓ３０２においてそのテーパ面を支えることが可能になる。テーパ面が支えられると、押し均されなかったことで歯形成区間３０と小外径区間１１０との間に残った凹凸の一部において段差区間１１２が支えられる場合に比べて、円筒体１２の一部に大きな力がかかる可能性が低くなる。その可能性が低くなると、そのことに起因して段差区間１１２およびこれよりも円筒体１２の他端側の部分に塑性変形が生じる可能性が低くなる。その塑性変形が生じる可能性が低くなるので、その塑性変形に起因する亀裂が生じる可能性が低くなる。その結果、加工の途中で亀裂が生じる可能性が低くなる。

【0048】

また、本実施形態にかかる歯付円筒体形成方法によれば、段差面形成ローラ７４の自転軸に沿う軸を中心に素形材１０が自転する。素形材１０が自転すると、素形材１０の自転軸が段差面形成ローラ７４の自転軸に沿っていない場合に比べて、段差面形成ローラ７４が歯形成区間３０と小外径区間１１０との間を押し均す際にそれらの間を転がり易くなる。段差面形成ローラ７４が転がり易くなると、段差面形成ローラ７４がそれらの間を押し均す際にそれらの間を滑る場合に比べて、段差面形成ローラ７４がそれらの間へ摩擦力を加え難くなる。摩擦力が加えられ難くなると、摩擦熱によってそれらの間の表面が悪影響を受ける可能性が低くなる。

【0049】

また、本実施形態にかかる歯付円筒体形成方法によれば、小外径区間形成工程Ｓ３２２において、素形材１０が自転する。素形材１０が自転すると、素形材１０の他端は段差面形成ローラ７４によって螺旋状に押し拡げられることとなる。これにより、素形材１０の他端から一端へ向かって直線状に押し拡げられる場合に比べて、素形材１０の他端の各箇所間の塑性変形の程度差は小さくなる。その程度差が小さくなるので、その程度差に起因する歪が素形材１０に生じる可能性が低くなる。特に、円筒体１２の素材がオーステナイト系ステンレスである場合に亀裂が生じる可能性が低くなる。

【0050】

今回開示された実施形態はすべての点で例示である。本発明の範囲は上述した実施形態に基づいて制限されるものではない。もちろん、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更がされてもよい。

【0051】

例えば、円筒体１２は底部２４を有していなくてもよい。円筒体１２の一端から他端までの長さは特に限定されない。

【0052】

また、小外径区間形成工程Ｓ３２２において、素形材１０は自転しなくてもよい。したがって、段差面形成ローラ７４は素形材１０の他端から一端へ向かって直線状に進んでもよい。段差面形成ローラ７４が直線状に進むと、素形材１０の他端は直線状に押し拡げられることとなる。

【0053】

また、歯形成工程Ｓ３０２において、歯形成区間３０のうち実際に歯車の歯が形成される箇所は特に限定されない。その歯の形成手段も特に限定されない。

【0054】

また、段差形成工程Ｓ３２４において、段差区間１１２に形成される面はテーパ面に限定されない。例えば、その面は円筒体１２の他端に近づくにつれ窄まる曲面であってもよい。

【符号の説明】

【0055】

１０…素形材
１２…円筒体
２０…開口形成部
２２…胴部
２４…底部
３０…歯形成区間
３２…外径縮小予定区間
５０…外径縮小加工装置
７０…マンドレル
７２…素形材押付部材
７４…段差面形成ローラ
７６…押付部材保持体
７８…段差面形成ローラ保持体
８０…縮小加工用保持体基部
８２，１６４…コイルバネ
９０…ローラテーパ面
１１０…小外径区間
１１２…段差区間
１３０…外歯形成装置
１５０…台座
１５２…円筒体保持部材
１５４…歯形成部材
１５６…揺動防止部材
１５８…拡径ローラ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】