JP2000117384A - Manufacture of shaft - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、少なくとも浅い
部分と深い部分とでは形状の異なる複数段の孔を先端面
に有するシャフトの製造方法に関し、特に、そのような
複数段の孔を有するシャフトを、低コストで高精度に製
造できるようにしたものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a shaft having a plurality of holes at the tip end surface having different shapes at least in a shallow portion and a deep portion, and more particularly, to a shaft having such a plurality of holes. It can be manufactured at low cost and with high precision.
【０００２】[0002]
【従来の技術】上記のような複数段の孔を有するシャフ
トが利用されるものとして、例えば本出願人が先に提案
した特開平８−２０７７９８号公報に開示されたトルク
センサがある。2. Description of the Related Art A torque sensor disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-207798 previously proposed by the present applicant is one that utilizes a shaft having a plurality of holes as described above.
【０００３】即ち、上記公報に開示されたトルクセンサ
にあっては、入力軸と出力軸とをトーションバーを介し
て連結するとともに、入力軸及び出力軸の一方の先端部
には十字形状の突起（十字突起）が形成されるととも
に、その十字突起に続いた軸部分の所定長さ範囲に、複
数の螺旋溝が形成され、その複数の螺旋溝が形成された
部分を包囲するように、センサリングが配設されてい
る。そして、センサリングの内周面には、円周方向に連
続した２列の円周溝が形成されていて、その円周溝と螺
旋溝とで形成される隙間に、複数のボールが転動可能に
収容されている。また、入力軸及び出力軸の他方の端部
が、その一方とセンサリングとの間に差し込まれるとと
もに、その入力軸及び出力軸の他方の端部に形成された
軸方向に延びるスリット内に、一部のボールが収容され
るようになっている。従って、入力軸及び出力軸間にト
ルクに応じてトーションバーの捩れを伴った相対回転が
生じると、センサリングが、ボール及び螺旋溝に案内さ
れて軸方向に変位するから、そのセンサリングの変位の
方向及び大きさを検出することにより、入力軸及び出力
軸に発生しているトルクを検出できる、というものであ
った。That is, in the torque sensor disclosed in the above publication, an input shaft and an output shaft are connected via a torsion bar, and a cross-shaped projection is provided at one end of the input shaft and the output shaft. (Cross projection) is formed, and a plurality of spiral grooves are formed in a predetermined length range of a shaft portion following the cross projection, and the sensor is formed so as to surround the portion where the plurality of spiral grooves are formed. A ring is provided. The inner circumferential surface of the sensor ring is formed with two rows of circumferential grooves that are continuous in the circumferential direction, and a plurality of balls roll in gaps formed by the circumferential grooves and the spiral grooves. Housed as possible. Also, the other end of the input shaft and the output shaft is inserted between one of them and the sensor ring, and in an axially extending slit formed at the other end of the input shaft and the output shaft, Some balls are accommodated. Therefore, when relative rotation with torsion of the torsion bar occurs between the input shaft and the output shaft in accordance with the torque, the sensor ring is guided by the ball and the spiral groove and is displaced in the axial direction. By detecting the direction and magnitude of the torque, the torque generated on the input shaft and the output shaft can be detected.
【０００４】そして、入力軸及び出力軸の一方の端部に
形成された十字突起は、その他方の先端面に形成された
十字形状の孔に回転方向に所定の隙間が形成されるよう
に挿入されていて、これにより、入力軸及び主力軸間の
相対回転を所定角度範囲内に規制するようにしている。The cross projections formed at one end of the input shaft and the output shaft are inserted into the cross-shaped holes formed at the other end surface so that a predetermined gap is formed in the rotation direction. Thus, the relative rotation between the input shaft and the main force shaft is restricted within a predetermined angle range.
【０００５】このように、入力軸及び出力軸の他方の先
端面には、十字突起が挿入される十字形状の孔が形成さ
れるのであるが、その入力軸及び出力軸の他方には、ト
ーションバーの端部をスプライン結合する必要があるた
め、十字孔のさらに深部にはスプライン結合用の孔を形
成する。従って、その入力軸及び出力軸の他方の先端面
には、浅い部分（二段目）は十字突起を挿入するための
形状に、深い部分（一段目）はトーションバーをスプラ
イン結合するための形状に形成された、二段の孔を加工
する必要がある。As described above, a cross-shaped hole into which a cross projection is inserted is formed on the other end surface of the input shaft and the output shaft, and the other of the input shaft and the output shaft has a torsion. Since the ends of the bars need to be splined, a hole for spline connection is formed at a deeper portion of the cross hole. Therefore, on the other end surfaces of the input shaft and the output shaft, the shallow portion (second stage) has a shape for inserting a cross projection, and the deep portion (first stage) has a shape for spline coupling a torsion bar. It is necessary to machine the two-stage hole formed in the above.
【０００６】そして、シャフトの先端面に上記のような
二段の孔を形成する場合、一般的には、機械加工が適用
されていた。具体的には、円柱形状の丸棒を所定の長さ
に切断してなる素材の外周面を旋削加工し、次いで、一
段目及び二段目の孔のそれぞれを、フライス加工等によ
り加工する。その後、硬度が必要な部位については熱処
理を行う、というものである。[0006] When the above-described two-stage hole is formed on the tip end surface of the shaft, machining is generally applied. Specifically, the outer peripheral surface of a material obtained by cutting a cylindrical round bar into a predetermined length is turned, and then the first and second holes are machined by milling or the like. Thereafter, heat treatment is performed on the portions requiring hardness.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】上記のような機械加工
では、加工時間が非常に長くかかり、加工機械にマシニ
ングセンタ等の高価な機械を使用しなければならず、切
削工具の寿命も短く、切削加工後の表面粗さが悪く、機
械加工後に熱処理も必要である、という種々の要因か
ら、加工コストが嵩むという問題点がある。In the above-mentioned machining, the machining time is extremely long, an expensive machine such as a machining center must be used as the machining machine, and the life of the cutting tool is short. Due to various factors such as poor surface roughness after processing and heat treatment after mechanical processing, there is a problem that processing cost increases.
【０００８】一方、鍛造加工により上記のような二段の
孔を加工することも考えられるが、その場合には、各段
の孔毎に工程を分け、一段ずつ孔を成形するというのが
一般的である。このため、ワーク搬送時の姿勢のずれ、
格段の孔を加工するためのパンチの取付精度、成形工程
を分けることによる孔の形状の崩れ等の問題により、各
段の孔の形状精度や、各段の孔同士の同軸度や回転方向
のずれ量等の精度が低くなってしまう。On the other hand, it is conceivable to form the two-stage hole as described above by forging, but in this case, it is common practice to divide the process for each hole in each stage and form holes one by one. It is a target. For this reason, the deviation of the posture when transferring the work,
Due to problems such as the mounting accuracy of the punch for processing the outstanding holes and the collapse of the hole shape due to the separate molding process, the shape accuracy of the holes in each step, the coaxiality of the holes in each step and the rotation direction The accuracy of the amount of displacement or the like is reduced.
【０００９】そこで、素材の先端面に二段の孔の形状に
対応した雄型のパンチを押し込むことにより、二段の孔
を一回の工程で同時に成形することが望まれるのである
が、上記トルクセンサ用のシャフトのように、十字形状
の孔の最大径と、シャフト外径との差が小さい場合、鍛
造前の素材の外径寸法が完成後のシャフトの外径寸法に
近い値であると、成形時の断面減少率が大きくなってし
まい、成形荷重が高くなり、ダイスやパンチ等の工具が
破損し易くなりその寿命が短くなってしまう。また、仮
に一回の工程で二段の孔が成形できたとしても、孔が深
いため、孔底付近に割れが生じてしまう可能性が比較的
高くなってしまう。[0009] Therefore, it is desired to simultaneously form the two-stage hole in a single step by pushing a male punch corresponding to the shape of the two-stage hole into the front end surface of the material. When the difference between the maximum diameter of the cross-shaped hole and the outer diameter of the shaft is small, such as a shaft for a torque sensor, the outer diameter of the material before forging is close to the outer diameter of the completed shaft. In such a case, the cross-sectional reduction rate during molding becomes large, the molding load increases, and tools such as dies and punches are easily damaged, and their life is shortened. Even if a two-stage hole can be formed in one process, the possibility of cracking near the bottom of the hole is relatively high because the hole is deep.
【００１０】そして、成形荷重を下げるために、素材外
径を太くし、成形時の断面減少率を下げた場合には、孔
を加工した後に、素材の外周面等を切削加工することに
より除去する量が多くなってしまい、極めて非経済的で
ある。[0010] When the outer diameter of the material is increased to reduce the molding load and the cross-sectional reduction rate during molding is reduced, the outer peripheral surface of the material is removed by cutting after forming the holes. This is extremely uneconomical.
【００１１】本発明は、このような従来の技術における
種々の未解決の課題に着目してなされたものであって、
トルクセンサ等に用いられる特定形状のシャフトを、低
コストで高精度に製造できる方法を提供することを目的
としている。The present invention has been made by focusing on various unresolved problems in the prior art, and
It is an object of the present invention to provide a method capable of manufacturing a shaft of a specific shape used for a torque sensor or the like with high accuracy at low cost.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、少なくとも浅い部分と深い部分とでは形
状の異なる複数段の孔を先端面に有するシャフトの製造
方法であって、素材の先端面に、その表面側が大径側と
なるように円錐状の下孔を予め設けておき、前記複数段
の孔の形状に対応した雄型のパンチを前記下孔に押し込
むことにより、前記複数段の孔を成形するようにした。In order to achieve the above object, the present invention relates to a method of manufacturing a shaft having a plurality of holes at a tip end surface having different shapes at least in a shallow part and a deep part, comprising: By providing a conical pilot hole in advance on the tip end surface so that the surface side becomes the large diameter side, and pressing a male punch corresponding to the shape of the plurality of holes into the pilot hole, A plurality of holes were formed.
【００１３】円錐状の下孔は、文字どおり円錐状の孔で
もよいし、或いは、円錐台（軸線と直角に交わる二つの
平行平面で区切られた円錐）状の孔でもよい。The conical pilot hole may be literally a conical hole or a truncated cone (a cone separated by two parallel planes perpendicular to the axis).
【００１４】また、複数段の孔が例えば上記トルクセン
サ用シャフトのように二段の孔であって、下孔が円錐台
状の孔の場合、下孔の開口側の直径（大径）Ｄ1 と、下
孔の底側の直径（小径）Ｄ2 と、下孔の軸方向深さＨの
それぞれは、大径Ｄ1 は、二段目（開口側）の孔の完成
時の内径寸法と同じ又は若干大きい程度の寸法とし、小
径Ｄ2 は、大径Ｄ1 の半分程度の寸法とし、高さＨは、
一段目（底側）の孔の完成時の深さ（つまり、二段の孔
の完成時の深さ）と略同じ寸法に設定することが望まし
い。When the plurality of holes are two-stage holes, for example, as in the torque sensor shaft, and the pilot hole is a truncated conical hole, the diameter (large diameter) D on the opening side of the pilot hole is D. 1, the bottom side of the diameter (diameter) D 2 of the prepared hole, each of the axial depth H of the lower hole, a large diameter D 1 is the inner diameter at the completion of the hole of the second stage (opening side) And the diameter of the small diameter D 2 is about half the diameter of the large diameter D 1 , and the height H is
It is desirable to set the dimension to be substantially the same as the completed depth of the first-stage (bottom side) hole (that is, the completed depth of the second-stage hole).
【００１５】[0015]
【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。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００１６】図１乃至図６は、本発明の一実施の形態を
示す図であって、これは、本発明に係るシャフトの製造
方法を、上記公報に開示されたトルクセンサ用シャフト
の製造方法に適用したものである。FIGS. 1 to 6 are views showing an embodiment of the present invention. FIG. 1 shows a method of manufacturing a shaft according to the present invention. It is applied to
【００１７】即ち、図１は、本実施の形態における製造
対象であるシャフト１の各製造段階毎における斜視図
（軸に沿って半分を除去した状態での斜視図）であり、
（ａ）は素材２の斜視図、（ｂ）は素材２の先端面２ａ
に二段孔３を鍛造した段階におけるシャフト１の斜視
図、（ｃ）は仕上加工を終えた後のシャフト１の斜視図
である。なお、図１（ａ）〜（ｃ）では、特に凹んだ部
分の形状を把握し易くするために、外形線以外の部分に
補助線を入れている。That is, FIG. 1 is a perspective view (a perspective view with half removed along the axis) of the shaft 1 to be manufactured in the present embodiment at each manufacturing stage.
(A) is a perspective view of the material 2, (b) is a tip surface 2 a of the material 2
FIG. 3 is a perspective view of the shaft 1 at a stage where the two-step hole 3 is forged, and FIG. 3C is a perspective view of the shaft 1 after finishing processing. In FIGS. 1 (a) to 1 (c), an auxiliary line is inserted in a portion other than the outline in order to make it easier to grasp the shape of the concave portion.
【００１８】図１（ａ）に示すように、シャフト１の素
材２は、比較的小径の軸部２Ａと、その軸部２Ａの一端
部に連続的に形成された比較的大径の頭部２Ｂと、軸部
２Ａと頭部２Ｂとの間を連続的に径が変化して接続する
テーパ部２Ｃと、から構成された円柱径の部材である。
素材２の頭部２Ｂ側の先端面２ａには、この素材２と同
軸に、円錐台状の下孔４が形成されている。この下孔４
は、より詳細には、頭部２Ｂの一部破断正面図である図
２にも示すように、先端面２ａの表面側が大径Ｄ1 、底
側が小径Ｄ2 で、斜面と底の周縁部との間が滑らかに接
続した略円錐台状の凹部である。大径Ｄ1 は、二段孔３
の二段目の孔３Ｂの内径寸法と同じ程度の寸法とし、小
径Ｄ2 は、大径Ｄ1 の半分の寸法としている。また、下
孔４の高さＨは、二段孔３の深さと略同じ寸法としてい
る。この下孔４の各部寸法は、厳密なものではなく、お
およそ上記程度の寸法に成形すればよい。なお、下孔４
の成形方法は、特に限定されるものではなく、例えばフ
ライス加工により成形することができる。As shown in FIG. 1A, the material 2 of the shaft 1 is composed of a shaft portion 2A having a relatively small diameter and a head portion having a relatively large diameter formed continuously at one end of the shaft portion 2A. 2B and a tapered portion 2C that connects the shaft portion 2A and the head portion 2B with a continuously changing diameter.
A frustum-shaped lower hole 4 is formed coaxially with the material 2 on the tip end surface 2a of the material 2 on the head 2B side. This pilot hole 4
More specifically, as shown in FIG. 2 which is a partially cutaway front view of the head 2B, the front side of the front end surface 2a has a large diameter D 1 , the bottom side has a small diameter D 2 , and a peripheral portion between the slope and the bottom. Is a substantially frustoconical recess smoothly connected. The large diameter D 1 is
The same degree of size as the inner diameter of the second stage of the hole 3B of smaller diameter D 2 is in the half of the dimension of the large diameter D 1. The height H of the pilot hole 4 is substantially the same as the depth of the two-step hole 3. The dimensions of each part of the pilot hole 4 are not strict, and may be approximately the above-mentioned dimensions. The pilot hole 4
Is not particularly limited, and can be formed by, for example, milling.
【００１９】そして、素材２の先端面２ａに、下孔４を
利用した一回の鍛造加工によって、図１（ｂ）、図３及
び図４に示すような、二段孔３を成形する。なお、図３
は、図１（ｂ）の段階におけるシャフト１を先端面２ａ
側から見た平面図、図４は、図３のＡ−Ａ線断面図であ
る。Then, a two-stage hole 3 as shown in FIGS. 1 (b), 3 and 4 is formed in the front end surface 2a of the raw material 2 by a single forging process using the prepared hole 4. Note that FIG.
The shaft 1 at the stage of FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 3.
【００２０】二段孔３は、一段目（底側）の十字孔３Ａ
と、二段目（開口側）の十字孔３Ｂとから構成された、
その浅い部分と深い部分とでは形状の異なる二段の孔で
あって、十字孔３Ａ及び３Ｂのいずれも、内周面が９０
度毎に凹部３ａと凸部３ｂとを繰り返す平面形状が十字
の孔である。なお、この例では、十字孔３Ａと十字孔３
Ｂとでは、凹部３ａ同士並びに凸部３ｂ同士の周方向位
置が、丁度半周期ずれている。The second-stage hole 3 is provided with a first-stage (bottom side) cross hole 3A.
And a second-stage (opening side) cross hole 3B.
The shallow portion and the deep portion are two-stage holes having different shapes, and each of the cross holes 3A and 3B has an inner peripheral surface of 90 degrees.
A cross-sectional shape in which the concave portion 3a and the convex portion 3b are repeated every time is a cross-shaped hole. In this example, the cross hole 3A and the cross hole 3
In B, the circumferential positions of the concave portions 3a and the convex portions 3b are just shifted by a half cycle.
【００２１】図５は、素材２の先端面２ａに、二段孔３
を、一回の鍛造工程により成形するための加工装置１０
の正面断面図であり、鍛造工程が略完了した時点の状態
を示している。FIG. 5 shows that a two-stage hole 3
Processing apparatus 10 for forming a product by a single forging process
5 is a front cross-sectional view illustrating a state at the time when the forging process is substantially completed.
【００２２】この加工装置１０は、水平に固定される下
プレート１１を有し、この下プレート１１の上面中央部
の円形に凹んだ凹部１１ａ内には、軸を上下方向に向け
て立った状態で、上下面が開口した円筒体１２が固定さ
れていて、この円筒体１２内には、スペーサ１３、下側
受圧板１４及び上側受圧板１５が、下方からこの順序で
積み重なった状態で収容されている。The processing apparatus 10 has a lower plate 11 which is fixed horizontally, and a lower part of the lower plate 11 in a circular recessed part 11a at the center of the upper surface of the lower plate 11 with its axis standing up and down. A cylindrical body 12 having open upper and lower surfaces is fixed, and a spacer 13, a lower pressure receiving plate 14, and an upper pressure receiving plate 15 are accommodated in the cylindrical body 12 in a stacked state in this order from below. ing.
【００２３】スペーサ１３には、これを円筒体１２と同
軸に上下に貫通する貫通孔１３ａが形成されていて、こ
の貫通孔１３ａ内には、ノックアウトピン１６の頭部１
６ａが収容されるようになっている。なお、ノックアウ
トピン１６の頭部１６ａと一体の軸部１６ｂは、下プレ
ート１１等を下方から貫通していて、この軸部１６ｂは
通常は図５の状態にあって、その頭部１６ａは貫通孔１
３ａ内に完全に収容されているが、鍛造工程完了後にシ
ャフト１をこの加工装置１０内から取り出す際には、軸
部１６ｂを上方に押し出して頭部１６ａを下側受圧板１
４内に挿入するようになっている。The spacer 13 is formed with a through hole 13a penetrating vertically through the spacer 13 coaxially with the cylindrical body 12. In the through hole 13a, the head 1 of the knockout pin 16 is formed.
6a is accommodated. The shaft 16b integral with the head 16a of the knockout pin 16 passes through the lower plate 11 and the like from below. The shaft 16b is normally in the state shown in FIG. Hole 1
3a, when the shaft 1 is taken out from the processing apparatus 10 after the completion of the forging process, the shaft 16b is pushed upward to move the head 16a to the lower pressure receiving plate 1.
4.
【００２４】下側受圧板１４には、これを円筒体１２と
同軸に上下に貫通する比較的大径の貫通孔１４ａが形成
されていて、この貫通孔１４ａ内には、カウンタパンチ
１７が収容されている。また、上側受圧板１５にも、こ
れを円筒体１２と同軸に上下に貫通する貫通孔１５ａが
形成されていて、カウンタパンチ１７の下端部がスペー
サ１３上に乗った状態で、カウンタパンチ１７の鋭利な
先端は、貫通孔１５ａの下部に入り込むようになってい
る。The lower pressure receiving plate 14 is formed with a relatively large-diameter through hole 14a vertically penetrating the lower pressure receiving plate 14 coaxially with the cylindrical body 12, and a counter punch 17 is accommodated in the through hole 14a. Have been. The upper pressure receiving plate 15 is also formed with a through hole 15 a penetrating the same vertically with the cylindrical body 12 so that the lower end of the counter punch 17 rides on the spacer 13. The sharp tip enters the lower part of the through hole 15a.
【００２５】上側受圧板１５の貫通孔１５ａは、その上
側部分１５ｂが下側部分１５ｃよりも大径となってい
る。より具体的には、下側部分１５ｃの直径は、この加
工装置１０で加工される前の素材２の軸部２Ａの直径よ
りも若干大きい程度の寸法となっていて、上側部分１５
ｂの直径は、その素材２の軸部２Ａの直径よりも大きく
頭部２Ｂの直径よりも小さい寸法となっている。なお、
貫通孔１５ａの直径を上下位置で上記のように異ならせ
たのは、鍛造加工する際に、素材を後方（図５の場合
は、上方）のみに押し出すのではなく、後方及び前方
（図５の場合は、上方及び下方）に押し出すことを可能
にするためである。仮に、素材を後方のみに押し出すの
であれば、貫通孔１５ａの全体の直径を、素材２の軸部
２Ａの直径よりも若干大きい程度の寸法とすればよい。The through hole 15a of the upper pressure receiving plate 15 has an upper portion 15b larger in diameter than the lower portion 15c. More specifically, the diameter of the lower portion 15c is slightly larger than the diameter of the shaft portion 2A of the raw material 2 before being processed by the processing device 10, and the upper portion 15c has a smaller diameter.
The diameter b is larger than the diameter of the shaft 2A of the material 2 and smaller than the diameter of the head 2B. In addition,
The difference between the diameters of the through holes 15a at the upper and lower positions as described above is that the material is not extruded only rearward (upward in FIG. 5) during forging, but is rearward and forward (FIG. 5). In the case of, it is possible to extrude upward and downward. If the material is to be pushed only to the rear, the entire diameter of the through-hole 15a may be slightly larger than the diameter of the shaft portion 2A of the material 2.
【００２６】さらに、上側受圧板１５の上面には、絞り
ダイス２０が載置されている。この絞りダイス２０は、
上側が小径部２０Ａ、下側が大径部２０Ｂとなってい
て、大径部２０Ｂの下半分だけが、円筒体１２の上部に
入り込んでいる。そして、その大径部２０Ａと小径部２
０Ｂとの段差部分に当るように、絞りダイス２０の上方
から円板２１が外嵌していて、その円板２１の縁部分
が、周方向の複数位置において円筒体１２の上端面にネ
ジ止めされていて、これにより、絞りダイス２０が上側
受圧板１５上面に押し付けられるから、絞りダイス２
０、上側受圧板１５、下側受圧板１４及びスペーサ１３
が、下プレート１１上に強固に固定され、鍛造加工時
や、鍛造加工終了後に製品を取り出す際等に、それらの
位置がずれてしまうことが防止されるようになってい
る。Further, on the upper surface of the upper pressure receiving plate 15, a drawing die 20 is mounted. This drawing die 20
The upper part is the small diameter part 20A, and the lower part is the large diameter part 20B. Only the lower half of the large diameter part 20B enters the upper part of the cylindrical body 12. Then, the large diameter portion 20A and the small diameter portion 2
A disk 21 is fitted from above the drawing die 20 so as to hit a stepped portion of the cylindrical die 12 at an upper end surface of the cylindrical body 12 at a plurality of circumferential positions. As a result, the drawing die 20 is pressed against the upper surface of the upper pressure receiving plate 15.
0, upper pressure receiving plate 15, lower pressure receiving plate 14, and spacer 13
However, they are firmly fixed on the lower plate 11 so that their positions are prevented from being displaced at the time of forging or when taking out a product after the forging.
【００２７】そして、絞りダイス２０には、これを円筒
体１２と同軸に上下に貫通する貫通孔２０ａが形成され
ている。この貫通孔２０ａは、その上側部分２０ｂが下
側部分２０ｃよりも大径となっている。より具体的に
は、下側部分２０ｃの直径は、貫通孔１５ａの上側部分
１５ｂの直径と同じ寸法となっていて、上側部分２０ｂ
の直径は、素材２の頭部２Ｂの直径よりも若干大きい程
度の寸法となっている。なお、貫通孔２０ａの上部開口
部は、素材２を受け入れ易いように、上側が広いテーパ
状になっている。The drawing die 20 is formed with a through hole 20a penetrating the drawing die 20 vertically and coaxially with the cylindrical body 12. The through hole 20a has a larger diameter at the upper part 20b than at the lower part 20c. More specifically, the diameter of the lower portion 20c is the same as the diameter of the upper portion 15b of the through hole 15a,
Is slightly larger than the diameter of the head 2B of the material 2. The upper opening of the through hole 20a has a wide tapered upper side so that the material 2 can be easily received.
【００２８】一方、この加工装置１０は、水平に配置さ
れ、鍛造加工時に成形荷重が入力される上プレート２５
を有しており、その上プレート２５の下面中央部には、
パンチ２６が下向きに固定されている。具体的には、上
プレート２５の下面中央部に形成された円形の浅い凹み
である凹部２５ａ内に、成形荷重をパンチ２６に伝える
ための円柱体２７が差し込まれていて、その円柱体２７
の下面周縁部に下方から当接する固定用ブロック２８が
上プレート２５にネジ止めされ、これにより、円柱体２
７が上プレート２５の下面に固定されている。円柱体２
７の下面中央部には、これと同軸に雄ネジ２７ａが固定
されるとともに、その雄ネジ２７ａが、パンチ２６の基
端部２６ａの上面中央部に螺合している。さらに、固定
用ブロック２８の下面中央部に同軸に嵌まり込む肉厚の
円筒体２９が、パンチ２６の基端部２６ａの下面周縁部
に下方から当接した状態で、固定用ブロック２８にネジ
止めされ、これにより、パンチ２６が、その先端部２６
ｂを鉛直線に沿って下方に向けた状態で、上プレート２
５の下面に固定されている。On the other hand, the processing apparatus 10 is arranged horizontally, and an upper plate 25 to which a forming load is input during forging.
In the center of the lower surface of the upper plate 25,
The punch 26 is fixed downward. Specifically, a cylindrical body 27 for transmitting a forming load to the punch 26 is inserted into a concave portion 25 a which is a circular shallow concave formed at the center of the lower surface of the upper plate 25.
Is fixed to the upper plate 25 by screwing, so that the cylindrical block 2
7 is fixed to the lower surface of the upper plate 25. Cylindrical body 2
A male screw 27a is fixed coaxially to the lower center of the lower surface 7 and the male screw 27a is screwed into the upper center of the base 26a of the punch 26. Further, a thick cylindrical body 29 which is coaxially fitted into the center of the lower surface of the fixing block 28 is screwed into the fixing block 28 in a state in which it comes into contact with the lower peripheral edge of the base 26a of the punch 26 from below. The punch 26 is moved to its
b is directed downward along the vertical line, and the upper plate 2
5 is fixed to the lower surface.
【００２９】また、上プレート２５の下面には、固定用
ブロック２８の周囲を包囲するように、複数本（図５に
は、その内の一本のみを示す。）のガイドポスト３０
が、その先端を鉛直線に沿って下方に向けた状態で固定
されている。各ガイドポスト３０の下端部には、雄ネジ
３０ａが形成されていて、ここにナット３１が螺合して
いる。そして、各ガイドポスト３０は、一つの円板３２
を上下に貫通していて、その円板３２は、各ガイドポス
ト３０に沿って相対的に上下方向に移動可能になってい
る。なお、各ガイドポスト３０と同軸に、円板３２を下
方に付勢するコイルバネ３３が配設されている。但し、
円板３２がガイドポスト３０から脱落することは、ナッ
ト３１によって阻止されている。On the lower surface of the upper plate 25, a plurality of guide posts 30 (only one of the guide posts is shown in FIG. 5) so as to surround the periphery of the fixing block 28.
However, it is fixed with its tip directed downward along a vertical line. A male screw 30a is formed at the lower end of each guide post 30, and a nut 31 is screwed into the male screw 30a. Each guide post 30 is provided with one disk 32.
Are vertically penetrated, and the disk 32 is relatively vertically movable along each guide post 30. A coil spring 33 for urging the disc 32 downward is provided coaxially with each guide post 30. However,
The nut 31 prevents the disk 32 from falling off the guide post 30.
【００３０】円板３２の中央部には、鍛造加工時に円筒
体２９との衝突を避けるために、比較的大径の貫通孔３
２ａが形成されるとともに、その円板３２の下面側中央
部には、パンチガイド３５が固定されている。In the center of the disk 32, a relatively large through hole 3 is formed in order to avoid collision with the cylindrical body 29 during forging.
2a is formed, and a punch guide 35 is fixed to the center of the lower surface side of the disk 32.
【００３１】そして、パンチガイド３５の中央部には、
パンチ２６を案内可能な貫通孔３５ａが貫通するととも
に、パンチガイド３５の下面には、絞りダイス２０の小
径部２０Ａが嵌まり込むことが可能な凹部３５ｂが、貫
通孔３５ａと同軸に形成されている。従って、パンチガ
イド３５が図５の位置にあってその凹部３５ｂに絞りダ
イス２０の上面が嵌まり込むと、貫通孔３５ａと、絞り
ダイス２０の貫通孔２０ａとは、同軸となる。In the center of the punch guide 35,
A through hole 35a that can guide the punch 26 penetrates, and a recess 35b into which the small diameter portion 20A of the drawing die 20 can be fitted is formed on the lower surface of the punch guide 35 coaxially with the through hole 35a. I have. Therefore, when the punch guide 35 is at the position shown in FIG. 5 and the upper surface of the drawing die 20 is fitted into the concave portion 35b, the through hole 35a and the through hole 20a of the drawing die 20 become coaxial.
【００３２】鍛造加工を行う前は、上プレート２５及び
これに保持された部材全体が、上方に移動する。その
際、パンチガイド３５と絞りダイス２０との間が離れる
ため、コイルバネ３３の付勢力によって円板３２がガイ
ドポスト３０に沿って下方に移動し、パンチガイド３５
もパンチ２６に沿って下方に移動し、相対的にパンチ２
６の先端部２６ｂが上昇し、その先端部２６ｂの多くの
部分がパンチガイド３５の貫通孔３５ａ内に収容され、
パンチ２６の先端面は、パンチガイド３５の下端面より
も上方に位置するようになる。Before performing forging, the upper plate 25 and the entire member held by the upper plate 25 move upward. At this time, since the distance between the punch guide 35 and the drawing die 20 is separated, the disc 32 moves downward along the guide post 30 by the urging force of the coil spring 33, and the punch guide 35
Also moves downward along the punch 26, and the punch 2
6, the tip 26b of the punch guide 35 rises, and most of the tip 26b is accommodated in the through hole 35a of the punch guide 35,
The tip end face of the punch 26 is located above the lower end face of the punch guide 35.
【００３３】この状態で、図６に示すように、素材２を
絞りダイス２０の貫通孔２０ａ内にセットする。In this state, the blank 2 is set in the through hole 20a of the drawing die 20, as shown in FIG.
【００３４】そして、上プレート２５及びこれに保持さ
れた部材全体を徐々に下方に移動する。すると、パンチ
ガイド３５の下面の凹部３５ｂに絞りダイス２０の上面
が嵌まり込み、これにより、絞りダイス２０の貫通孔２
０ａとパンチ２６との同軸度が確保される。Then, the upper plate 25 and the entire member held by the upper plate 25 are gradually moved downward. Then, the upper surface of the drawing die 20 fits into the concave portion 35 b on the lower surface of the punch guide 35, whereby the through hole 2 of the drawing die 20 is formed.
The coaxiality between 0a and the punch 26 is ensured.
【００３５】その後、さらに荷重を加えて上プレート２
５を下方に押し込むと、パンチガイド３５の下降は絞り
ダイス２０によって阻止されているから、コイルバネ３
３の付勢力に抗しつつ円板３２がガイドポスト３０に沿
って相対的に上昇し、パンチ２６の先端部３６ｂが下方
に押し出され、絞りダイス２０の貫通孔２０ａ内に挿入
される。このとき、貫通孔２０ａ及び貫通孔３５ａは同
軸になっているため、パンチ２６は垂直に絞りダイス２
０の貫通孔２０ａ内に挿入され、パンチ２６には無理な
横荷重が掛からない。Thereafter, a further load is applied to the upper plate 2
When the punch 5 is pushed downward, the lowering of the punch guide 35 is prevented by the drawing die 20.
The disc 32 rises relatively along the guide post 30 while resisting the urging force of No. 3, and the tip 36 b of the punch 26 is pushed downward and inserted into the through hole 20 a of the drawing die 20. At this time, since the through hole 20a and the through hole 35a are coaxial, the punch 26 is vertically
The punch 26 is inserted into the through hole 20a, and no excessive lateral load is applied to the punch 26.
【００３６】そして、さらに荷重を加えて上プレート２
５を下方に押し込むと、パンチ２６がさらに下方に押し
出され、その先端部３６ａが素材２の下孔４内に押し込
まれる。すると、素材２の頭部２Ｂの各部分が前後に押
し出され、二段孔３が成形される。Then, an additional load is applied to the upper plate 2
When the punch 5 is pushed downward, the punch 26 is pushed further downward, and its tip 36 a is pushed into the prepared hole 4 of the material 2. Then, each part of the head 2B of the raw material 2 is pushed back and forth, and the two-step hole 3 is formed.
【００３７】ここで、二段孔３の成形過程をより具体的
に説明すると、成形荷重の低い成形初期には、頭部２Ｂ
が主として後方に押し出されることにより、二段目の孔
３Ｂが成形される。さらに、二段孔３の深さが確保され
るまでパンチ２６を押し込むのであるが、成形の初期か
ら後期に移行すると、頭部２Ｂの材料が前方にも押し出
されるようになる、つまり、貫通孔２０ａの下側部分２
０ｂ内に材料が押し込まれるようになるから、成形荷重
はそれほど大きくはならず、素材２に割れが生じる可能
性も小さい。Here, the forming process of the two-step hole 3 will be described more specifically.
Is mainly extruded rearward, whereby the second-stage hole 3B is formed. Further, the punch 26 is pushed in until the depth of the two-step hole 3 is secured, but when the molding is shifted from the initial stage to the later stage, the material of the head 2B is extruded forward, that is, the through hole is formed. Lower part 2 of 20a
Since the material is pushed into Ob, the molding load is not so large, and the possibility that the material 2 is cracked is small.
【００３８】これを、素材２の断面減少率との関係にお
いてさらに詳述すると、本実施の形態では、下孔４が円
錐台状であるため、パンチ２６の挿入深さ毎に、鍛造前
の素材２の断面積が異なるという特徴がある。このた
め、成形初期には、比較的開口面積の広い下孔４の浅い
部分が鍛造されるから、鍛造前後の断面積の変化は小さ
い、つまり、断面減少率は小さく、成形荷重も小さくて
済む。これに対し、成形後期には、比較的開口面積の小
さい下孔４の深い部分が鍛造されるから、鍛造後の素材
２の断面積は大きくなるが、そもそも鍛造前の素材２の
断面積も大きいから、断面減少率は増加せず、従って成
形荷重はそれほど大きくならない。換言すれば、本実施
の形態では、下孔４の円錐台状としたため、鍛造加工時
の断面減少率を動的に変化させることができ、加工荷重
をそれほど大きくせずに済むのである。また、下孔４の
深さＨを上記の如く設定すれば、成形時の折れ込みも防
止できる。This will be described in more detail in relation to the reduction rate of the cross section of the raw material 2. In the present embodiment, since the prepared hole 4 has a truncated conical shape, the forging depth before forging is changed for each insertion depth of the punch 26. There is a feature that the cross-sectional areas of the raw materials 2 are different. For this reason, in the initial stage of forming, the shallow portion of the pilot hole 4 having a relatively large opening area is forged, so that the change in the cross-sectional area before and after forging is small, that is, the cross-sectional reduction rate is small and the forming load is small. . On the other hand, in the latter stage of forming, the deep portion of the pilot hole 4 having a relatively small opening area is forged, so that the cross-sectional area of the material 2 after forging is large, but the cross-sectional area of the material 2 before forging is also large. Because it is large, the area reduction rate does not increase, and thus the forming load does not increase so much. In other words, in the present embodiment, since the prepared hole 4 has a truncated conical shape, the cross-sectional reduction rate during forging can be dynamically changed, and the working load does not need to be so large. Further, if the depth H of the pilot hole 4 is set as described above, breakage during molding can be prevented.
【００３９】加工装置１０において鍛造加工が完了した
ら、上プレート２５を上昇させてパンチ２６をシャフト
１から離脱させた後に、ノックアウトピン１６を上方に
押し出してカウンタパンチ１７を上昇させ、シャフト１
を上方に押し出して絞りダイス２０から取り出す。When the forging process is completed in the processing device 10, the upper plate 25 is raised to release the punch 26 from the shaft 1, and then the knockout pin 16 is pushed out to raise the counter punch 17, thereby raising the shaft 1
Is extruded upward and taken out of the drawing die 20.
【００４０】その後、仕上げ加工を行って、シャフト１
の外形及び端面を適宜切削し、所望形状で且つ所望寸法
の図１（ｃ）のようなシャフト１を形成する。After that, finishing is performed, and the shaft 1
Is appropriately cut to form a shaft 1 having a desired shape and dimensions as shown in FIG. 1 (c).
【００４１】そして、かかる仕上げ加工時には、シャフ
ト１の不要な部分を切削するのであるが、本実施の形態
のように、鍛造加工時の加工荷重をそれほど大きくしな
いので済む場合には、当初の素材２の外径を必要以上に
太くする必要がないから、その当初の素材２の外径寸法
を完成時のシャフト１の外径寸法に近い値にすることが
でき、その結果、仕上げ加工に要する時間が短くて済む
し、切削量も少ない分材料コスト的にも有利である。At the time of such finishing, unnecessary portions of the shaft 1 are cut. However, as in the present embodiment, when the working load at the time of forging is not so large, the initial material may be used. Since it is not necessary to make the outer diameter of the material 2 larger than necessary, the outer diameter of the original material 2 can be set to a value close to the outer diameter of the shaft 1 at the time of completion, and as a result, required for finishing. The time is short and the amount of cutting is small, which is advantageous in terms of material cost.
【００４２】また、本実施の形態のように、二段孔３を
一回の鍛造加工により成形する方法であれば、一段目の
孔３Ａと二段目の孔３Ｂとの同軸度や回転方向ずれ量の
精度も極めて高くすることができる。If the two-stage hole 3 is formed by a single forging process as in this embodiment, the coaxiality between the first-stage hole 3A and the second-stage hole 3B and the rotation direction The accuracy of the shift amount can be extremely increased.
【００４３】さらに、下孔４の浅い部分と深い部分との
径の比を変えることで、前方に素材２の材料を押し出す
ときの押し出し易さが変わり、パンチ２６の挿入停止位
置を一定深さにした場合、後方（つまり、上方）への押
し出し量が変わり、二段目の孔３Ｂの深さが変化するか
ら、上記径の比を適宜選定することにより、二段目の孔
３Ｂの深さを調整することも可能である。Further, by changing the ratio of the diameter of the shallow portion to the deep portion of the pilot hole 4, the ease with which the material 2 is extruded forward is changed, and the insertion stop position of the punch 26 is set at a certain depth. In this case, since the amount of extrusion to the rear (that is, upward) changes and the depth of the second-stage hole 3B changes, the depth of the second-stage hole 3B can be appropriately selected by selecting the diameter ratio. It is also possible to adjust the length.
【００４４】なお、上記実施の形態では、本発明をトル
クセンサ用シャフトの製造方法に適用した場合について
説明したが、これに限定されるものではなく、その他の
シャフトの製造方法であってもよい。In the above embodiment, the case where the present invention is applied to a method for manufacturing a shaft for a torque sensor has been described. However, the present invention is not limited to this, and another method for manufacturing a shaft may be used. .
【００４５】また、上記実施の形態では、二段孔３の製
造方法に本発明を適用しているが、三段以上の孔を製造
する方法であってもよいし、その断面形状も上記実施の
形態のように十字孔に限定されるものではない。In the above-described embodiment, the present invention is applied to the method of manufacturing the two-step hole 3. However, a method of manufacturing three or more holes may be used, and the cross-sectional shape of the method may be changed. However, the present invention is not limited to the cross hole as in the embodiment.
【００４６】[0046]
【実施例】本発明者等が、上記実施の形態と同じ加工装
置１０を用いてシャフト１の製造を行ったところ、円錐
台状の下孔４を素材２に設けた場合、成形荷重は１００
トン、パンチ２６の寿命は、素材２の加工本数で１００
００本以上であった。このときの加工方法は、前後方押
し出し加工である。When the present inventors manufactured the shaft 1 using the same processing apparatus 10 as in the above-mentioned embodiment, when a frustum-shaped pilot hole 4 was provided in the material 2, the forming load was 100
The life of the ton and the punch 26 is 100
The number was more than 00. The processing method at this time is front-rear extrusion processing.
【００４７】これに対し、下孔４を設けなかった場合に
は、成形荷重は２００トンで、成形は所定寸法までは行
えなかった。このときの成形方法は、後方押し出し加工
であったが、パンチ２６の寿命は素材２の加工本数で数
本であった。On the other hand, when the pilot hole 4 was not provided, the forming load was 200 tons, and the forming could not be performed up to a predetermined size. The molding method at this time was rear extrusion, but the life of the punch 26 was several in number of processing of the material 2.
【００４８】また、下孔４を設けたが、加工方法を後方
押し出し加工とした場合には、成形荷重は１５０トン
で、成形は所定寸法まで行えた。パンチ２６の寿命は、
素材２の加工本数で数百本であった。Although the pilot hole 4 was provided, when the processing method was backward extrusion, the forming load was 150 tons and the forming could be performed to a predetermined size. The life of the punch 26 is
The number of processed materials 2 was several hundred.
【００４９】以上の結果から、円錐台状の下孔４を素材
２に設けることで、成形荷重を小さくでき、パンチ２６
の寿命を大幅に延ばせることが判った。また、下孔４を
設けた場合でも、加工方法として、前後方押し出し加工
を行うことがより望ましいことが判った。From the above results, it is possible to reduce the molding load by providing the frustum-shaped conical hole 4 in the raw material 2 and to reduce the forming load.
It has been found that the life of the device can be greatly extended. In addition, even when the pilot hole 4 was provided, it was found that it is more desirable to perform front and rear extrusion as a processing method.
【００５０】さらに、成形後の製品精度は、上記実施の
形態のように一回の鍛造加工により二段孔３を成形した
場合、一段目の孔３Ａと二段目の孔３Ｂとの同軸度は、
０．０２ｍｍ以下、一段目の孔３Ａと二段目の孔３Ｂと
の位相誤差は５′以下を達成できた。これに対し、それ
ら一段目の孔３Ａと二段目の孔３Ｂとを別工程で成形し
た場合、同軸度は０．１ｍｍ、位相誤差は３０′が限界
であった。Further, the accuracy of the product after the molding is as follows. When the two-stage hole 3 is formed by one forging process as in the above embodiment, the coaxiality between the first-stage hole 3A and the second-stage hole 3B is determined. Is
0.02 mm or less, and the phase error between the first-stage hole 3A and the second-stage hole 3B was 5 'or less. On the other hand, when the first hole 3A and the second hole 3B were formed in different steps, the coaxiality was limited to 0.1 mm and the phase error was limited to 30 '.
【００５１】[0051]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
素材の先端面に、その表面側が大径側となるように円錐
状の下孔を予め設けておき、複数段の孔の形状に対応し
た雄型のパンチを前記下孔に押し込むことにより、複数
段の孔を成形するようにしたため、成形荷重が小さくな
ってパンチの寿命が大幅に延びるとともに、製品精度を
向上するという効果がある。As described above, according to the present invention,
On the front end surface of the material, a conical prepared hole is provided in advance so that the surface side becomes the large diameter side, and a male punch corresponding to the shape of a plurality of holes is pressed into the prepared hole, whereby a plurality of holes are formed. Since the stepped holes are formed, there is an effect that the forming load is reduced, the life of the punch is greatly extended, and the accuracy of the product is improved.
【図１】本発明の一実施の形態におけるシャフトの製造
過程を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view illustrating a manufacturing process of a shaft according to an embodiment of the present invention.
【図２】素材の頭部の正断面図である。FIG. 2 is a front sectional view of a head of a material.
【図３】二段孔を成形した状態でのシャフトの平面図で
ある。FIG. 3 is a plan view of the shaft in a state where a two-step hole is formed.
【図４】図３のＡ−Ａ線断面図である。FIG. 4 is a sectional view taken along line AA of FIG. 3;
【図５】鍛造加工を行う装置の断面図である。FIG. 5 is a sectional view of an apparatus for performing forging.
【図６】素材を加工装置にセットした状態を示す図であ
る。FIG. 6 is a view showing a state where a material is set in a processing apparatus.
１ シャフト ２ 素材 ２Ａ 軸部 ２Ｂ 頭部 ２ａ 先端面 ３ 二段孔（複数段の孔） ３Ａ 一段目の孔 ３Ｂ 二段目の孔 ４ 下孔（円錐状の下孔） １０ 加工装置 ２６ パンチ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Shaft 2 Material 2A Shaft 2B Head 2a Tip surface 3 Second hole (multiple holes) 3A First hole 3B Second hole 4 Lower hole (conical lower hole) 10 Processing device 26 Punch
Claims (1)
状の異なる複数段の孔を先端面に有するシャフトの製造
方法であって、素材の先端面に、その表面側が大径側と
なるように円錐状の下孔を予め設けておき、前記複数段
の孔の形状に対応した雄型のパンチを前記下孔に押し込
むことにより、前記複数段の孔を成形することを特徴と
するシャフトの製造方法。1. A method of manufacturing a shaft having a plurality of holes on a distal end surface having different shapes at least in a shallow portion and a deep portion, wherein a cone is formed on a distal end surface of a material such that the surface side is a large diameter side. Forming a plurality of holes by forming male holes corresponding to the shapes of the holes in the plurality of holes in advance and pressing a male punch corresponding to the shape of the holes in the holes into the holes. .
Priority Applications (1)
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| JP28963798A JP3775072B2 (en) | 1998-10-12 | 1998-10-12 | Manufacturing method of shaft |
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