JP2001321837A - 金属成形物の成形方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 比較的加工手順が簡単で省力化ができ、必要
なら、車軸との接続のためのボス部も外周部の一部と共
に成形でき、外周部とボス部との接続構造を単純化でき
る金属成形物の成形方法及び装置を提供する。 【解決手段】 内周壁に被金属成形物の成形面を形成し
た受け型１の上に、環状平板素材を保持し前記受け型１
を回転しながら前記成形面に沿って数値制御で動作する
転圧ローラ４を転圧し、前記環状平板素材を予定の縦断
面形状である筒状の金属成形物に成形することを特徴と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主として、自動
車、トラクターなどのホイールリム加工における金属成
形物の成形方法及び装置に関し、特にアルミニウム、マ
グネシウムのような軽金属、軽金属を含有する合金など
の金属成形物の成形方法及び装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】このような金属成形物の成形には、鋳造
又は鍛造によりホイールディスク部を含めて一体に成形
したり、リム部にディスク部との接合部分となるボス部
を設けた２ピースの中間形態を経て成形する加工手順が
主に採用されている。鍛造による場合には、熱間又は冷
間において、回転鍛造用装置とスピニング装置などを備
える大型で複雑な装置を用い、多くの加工工程を経て成
形されていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、鋳造に
より成形する場合には、引け巣が生じ易く、また金属組
織の強度に欠けるため、全体的にもボス部などについて
も相当な厚みを要することとなり、軽量化が困難であっ
た。鍛造により成形する場合には、金属組織の充分な強
度を確保して軽量化され、広範な形態に対応可能な金属
成形物の製造が可能であるが、鍛造用の形成装置は、大
型で複雑な機能を要して高価なものとなり、しかも金属
成形物の製造においては相当な加工手順が必要であるた
め、高コスト化を招いていた。

【０００４】また、このような金属成形物の成形には、
スティールなどの場合に汎用される成形方法、すなわ
ち、帯状の金属板を転圧機で円環状に成形し、その切断
端相互を電気溶接して、予め、円環状の被成形素材を構
成し置き、これをプレス成形機（ロールフォーミング機
など）にかけて、例えば、ホイールリムの外周部を構成
する中間加工状態のものに成形する加工法を採用するこ
とが溶接部の強度の点で困難である。そして、このよう
な方法に代わり得る、シンプルな加工手順で比較的安価
にアルミニウム等の軽金属・軽合金についても形成でき
る方法とその装置が望まれている。

【０００５】本発明は、上記事情に基づいてなされたも
ので、その目的とするところは比較的加工手順が簡単で
省力化ができ、必要なら、車軸との接続のためのボス部
も外周部の一部と共に成形でき、軽量でも充分な強度・
剛性を有してかつ、低コストにて製造可能な金属成形物
の成形方法及び装置を提供することにある。また、外周
部とボス部との接続構造を単純化でき、広範な設計形状
に対応可能な金属成形物の成形方法及び装置を提供する
にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このため、本発明では、
内周壁に被金属成形物の成形面を形成した受け型の上に
環状平板素材を保持し、前記受け型を回転しながら、前
記成形面に沿って数値制御で動作する転圧ローラを転圧
し、前記環状平板素材を予定の縦断面形状である筒状の
金属成形物に成形することを特徴とする。

【０００７】また、本発明では、上述の金属成形物をそ
の成形面の一部に適合する嵌合部を外周に備えた第１の
受け型で支持し、別に用意した第２の受け型の周壁に形
成した被金属成形物の成形面に数値制御で動作する転圧
ローラを転圧し、予定の縦断面形状である筒状の金属成
形物に成形することを特徴とする。この場合、第２の受
け型は、被金属成形物の外周から当接する割型であるこ
とが本発明の実施の形態として有効である。

【０００８】更に、本発明では、上述の第２の受け型に
変えて、第１の受け型に対向する第３の受け型を用い
て、その外周壁に形成した被金属成形物の成形面に数値
制御で動作する転圧ローラを転圧し、予定の縦断面形状
である筒状の金属成形物に成形することを特徴とする。

【０００９】また、前記筒状の金属成形物の中間部分
を、転圧ローラを転圧して内側に絞り込んだ後、絞り込
み部分をプレスして折り畳むことにより、内側に突出す
る環状部を形成することもできる。

【００１０】さらにまた、本発明では、上述の金属成形
物の成形方法を実施するための装置として、内周壁に被
金属成形物の成形面を形成した受け型を回転駆動する第
１の駆動部と、該駆動部を支持する架台と、前記受け型
に対向して前記架台上方に配置された数値制御で動作す
る転圧ローラと、該転圧ローラを制御し、数値制御で駆
動する第２の駆動部とから構成される成形装置を用い
る。

【００１１】これにより、前記受け型に環状平板素材又
はそれからの中間加工状態の被金属成形物を保持し前記
受け型を回転しながら前記成形面に沿って数値制御で動
作する転圧ローラを転圧し、前記環状平板素材又はそれ
からの中間加工状態の被金属成形物を予定の縦断面形状
である筒状の金属成形物に成形するのである。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を参照して具体的に説明する。ここで使用する金属成
形物の成形装置は、図１〜図３に示す構成であって、そ
の概要を説明すると、内周壁に被金属成形物の成形面を
形成した受け型１と、回転駆動する第１の駆動部２と、
駆動部２を支持する架台３と、受け型１に対向して架台
３上方に配置された転圧ローラ４（この実施の形態では
複数個）と、転圧ローラ４を数値制御する第２の駆動部
５とから構成される。

【００１３】更に詳述すると、受け型１はその内周の成
形面が受け型１の中心軸（垂直軸）に対して軸対称の縦
断面形状であり、また、第１の駆動部２は前記中心軸を
回転中心とする駆動軸２１を有する駆動モータ２２と、
その上端に設けた、受け型１のための取付け台座２３
（着脱手段を備える）とから構成されている。

【００１４】また、架台３は、前記駆動モータ２２を支
持する基台部（ベッド）３１と、基台部３１上に設けた
門形のフレーム３２と、フレーム３２の梁部に設けた水
平ガイドレール３３とから構成される。また、第２の駆
動部５は、ガイドレール３３に沿って水平に移動可能な
スライダ５１と、これを往復駆動する第１のレギュレー
タ５２と、スライダ５１に対して垂直に移動する支軸５
３と、支軸５３を垂直に往復駆動するためにスライダ５
１に装備された第２のレギュレータ５４とを具備してお
り、支軸５３ａの下端には転圧ローラ４を、所定の傾斜
角度で支持する円錐台形の台座５５が設けられており、
この台座５５の中心から所定間隔で振り分けられて前記
転圧ローラ４が軸支されている。なお、転圧ローラを支
持する傾斜角度として、３０度又は９０度の台座５５が
主に使用され、それぞれ、垂直に移動する支軸５３ａ或
いは水平に移動する支軸５３ｂに着脱可能に装着され
る。

【００１５】そして、数値制御部（図示せず）からの指
示で各駆動部２、５を数値制御により駆動し、被金属成
形物に対して所定（詳細は後述する）のプレス成形（ロ
ーリング加工）を行うのである。このように構成される
上記成形装置は、従来の鍛造装置などのように特に複雑
な機構を含まないことから、比較的安価に製作でき、シ
ンプルな操作によって、広範な成形形態、成形方法に対
応できる。

【００１６】（第１の実施の形態）次に、この成形装置
を用いて本発明の金属成形物の成形方法を実現する工程
を説明する。まず、図４の（ａ）に示すように内周壁に
被金属成形物の成形面Ａを形成した受け型１の上に環状
平板素材Ｗを保持し、駆動部２の駆動で受け型１を回転
しながら前記成形面に沿って駆動部５による数値制御で
動作する転圧ローラ４を転圧し、環状平板素材Ｗを予定
の縦断面形状である筒状の金属成形物Ｗ１に成形する
（第１工程）。

【００１７】なお、ここで、環状平板素子Ｗを用いるの
は従来の円筒状素子とは異なり、電気溶接個所のないシ
ームレスであるので、材質の均等性が保持され成形上に
最適である点にある。

【００１８】次に、図４の（ｂ）に示すように本発明に
係わる同じ型の別の成形装置において、上述の金属成形
物Ｗ１を上下反転してその成形面Ａの一部に適合する嵌
合部６１を外周に備えた第１の受け型６（これは駆動部
２で回転駆動される）で支持し、別に用意した第２の受
け型７の周壁に形成した被金属成形物の成形面７１に、
同じく、駆動部５による数値制御で動作する転圧ローラ
４を転圧し、予定の縦断面形状である筒状の金属成形物
Ｗ２に成形する（第２工程）。なお、この実施の形態で
は、第２の受け型７は被金属成形物の外周から当接する
割型である。

【００１９】更に、図４の（ｃ）に示すように、転圧ロ
ーラを支持する傾斜角度として、９０度の台座５５を水
平に移動する支軸５３ｂに装着した成形装置において、
上述の金属成形物Ｗ１を上述の第２の受け型７に変えて
第１の受け型６に対向する第３の受け型８を用いて、そ
の外周壁に形成した被金属成形物の成形面８１に駆動部
５の数値制御で動作する転圧ローラ４を転圧し、予定の
縦断面形状である筒状の金属成形物Ｗ３（図４の（ｃ）
に示すようなボス部を形成するための別の金属部材（図
示せず）と接続する接続箇所ｊを備える）に成形する
（第３工程）。

【００２０】このように本発明の成形装置を３様に使い
分けて、即ち、受け型に環状平板素材Ｗ、あるいは、そ
れからの中間加工状態の被金属成形物Ｗ１またはＷ２を
保持し受け型を回転しながら所定の成形面に沿って数値
制御で動作する転圧ローラ４を転圧し、前記環状平板素
材又はそれからの中間加工状態の被金属成形物を予定の
縦断面形状である筒状の金属成形物Ｗ３に成形するので
ある。

【００２１】なお、上述の第１の工程において、図５の
（ａ）に示すように環状平板素材Ｗをその一部のみを成
形面に合わせて成形し、図４の（ａ）で示す第１工程に
おいて成形した金属成形物Ｗ１と組み合わせ、図５の
（ｂ）に示すような２ピース形のホイールリムＷＡを構
成してもよい。これによって、成形加工を簡素化でき、
また、素材も比較的薄い平板が採用でき軽量化できる。

【００２２】以上において、使用される環状平板素材Ｗ
（図５の（ａ）に示す）は、本発明の成形装置にて成形
される前に、上述のホイールリムＷAのボス部を構成す
る中心部を厚肉に外周辺部を薄肉にするように厚肉材料
から予備プレス成形して置くとよい。また、このような
成形方法によって、材料の歩留りが向上し、低コストで
成形することができる。

【００２３】（第２の実施の形態）次に、本発明に係わ
る金属成形物の成形方法について、その第２の実施の形
態を説明する。まず、図６の（ａ）に示すように、内周
壁に被金属成形物の成形面Ａを形成した受け型１の上に
環状平板素材Ｗを保持し、駆動部２の駆動で、受け型１
を回転しながら前記成形面に沿って駆動部５による数値
制御で動作する転圧ローラ４を転圧し、環状平板素材Ｗ
を予定の縦断面形状である筒状の金属成形物Ｗ１に成形
する（第１工程）。

【００２４】次に、図６の（ｂ）に示すように、本発明
に係わる同じ型の別の成形装置において、上述の金属成
形物Ｗ１を上下反転してその成形面Ａの一部に適合する
嵌合部６１を外周に備えた第１の受け型６（これは駆動
部２で回転駆動される）で支持し、別に用意した第２の
受け型７の周壁に形成した被金属成形物の成形面７１
に、同じく、駆動部５による数値制御で動作する転圧ロ
ーラ４を転圧し、予定の縦断面形状である筒状の金属成
形物Ｗ２に成形する（第２工程）。なお、この実施の形
態では、第２の受け型７は被金属成形物の外周から当接
する割型である。

【００２５】更に、図６の（ｃ）に示すように、転圧ロ
ーラを支持する傾斜角度として、９０度の台座５５を水
平に移動する支軸５３ｂに装着した成形装置において、
上述の金属成形物Ｗ１を上述の第２の受け型７に変え
て、第１の受け型６（この実施の形態では、嵌合部６２
を備えていて、図６の（ｂ）で使用する受け型とは若干
相違する受け型である）に対向する第３の受け型８を用
いて、その外周壁に形成した被金属成形物の成形面８１
に駆動部５の数値制御で動作する転圧ローラ４を転圧
し、予定の縦断面形状である筒状の金属成形物Ｗ３に成
形する（第３工程）。

【００２６】なお、この実施の形態では、第１の実施の
形態と異なりホイールリムのボス部を構成する部材との
接続部（肉厚部）が特に形成されていない（例えば、ダ
イカスト製の別部材との接続による２ピース形とする場
合の適用を、別に工夫する）。しかしながら、このた
め、ホイールリムの外周部の金属成形物として単独構成
なので、最初から薄肉の環状平板素材を用いることがで
き、加工性がよく軽量化もより達成される。

【００２７】（第３の実施の形態）つぎに、上記第２の
実施の形態におけるＷ３と同様の形状を有する筒状の
（中間加工状態の）金属成形物に、一体にボス部すなわ
ち、別部材との肉厚の接続部を成形する成形方法につい
て、図７に基づき説明する。

【００２８】このＷ３ような形状の中間加工状態の金属
成形物の成形方法としては、どのような成形加工（例え
ば、ロールフォーミング）で得られたものでもよいが、
上記第２の実施の形態に準じて成形されることが望まし
い。

【００２９】予定された長さよりも若干長い寸法で成形
された、上述の中間加工状態の筒状の金属成形物Ｗ４
を、その両端にプレス型部材１１、１２（これは、被成
形物の軸心を中心に回転駆動されるものであり、同時
に、前後進可能である）を嵌合した状態で、転圧ローラ
４を被金属成形物の半径方向に転圧することによって、
その中間部ＷＣを内側に絞り込む（図７の（ａ）および
（ｂ）を参照）。

【００３０】次いで、その変形された金属成形物Ｗ４
を、その両端に嵌合したプレス型部材１１、１２で長手
方向に圧縮し、前記中間部ＷＣが折り畳まれた状態で、
内側に環状部ＷＢを突出形成するのである。

【００３１】このようにして、図７の（ｃ）に示すよう
に、上述の成形方法で、ボス部との接続個所が外周部の
ほぼ倍の肉厚となった、１ピース形のホイールリムＷＡ
１を構成することができる。これによって、２ピース型
に比べて、加工工程を簡素化でき、また、素材も比較的
薄い平板が採用でき、軽量化できる。

【００３２】

【発明の効果】このように、本発明では、内周壁に被金
属成形物の成形面を形成した受け型の上に環状平板素材
を保持し、前記受け型を回転しながら前記成形面に沿っ
て数値制御で動作する転圧ローラを転圧し、前記環状平
板素材を予定の縦断面形状である筒状の金属成形物に成
形することを特徴とする。従って、比較的加工手順が簡
単で省力化ができ、必要なら、車軸との接続のためのボ
ス部も外周部の一部と共に成形でき、外周部とボス部と
の接続構造を単純化できる。また、本発明の成形装置
は、比較的安価に製作・提供可能であり、シンプルな機
構によって広範な成形形態、成形方法に対応でき、この
装置を用いる本発明の成形方法によれば、低コストで軽
量化され、しかも強度・剛性に優れた金属成形物を製造
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる成形装置の一部縦断した正面図
である。

【図２】同じく、一部縦断した側面図である。

【図３】同じく、一部横断した平面図である。

【図４】（ａ）乃至（ｄ）は、本発明の成形方法につい
て、第１の実施の形態を示す順序説明図である。

【図５】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の成形方法につい
て、２ピース形のホイールリムのボス部の構成部材を成
形する過程及び状態を示す断面図である。

【図６】（ａ）乃至（ｄ）は、本発明の成形方法につい
て、第２の実施の形態を示す順序説明図である。

【図７】（ａ）乃至（ｄ）は、本発明の成形方法につい
て、第３の実施の形態を示す順序説明図である。

【符号の説明】

１ 受け型 ２ 第１の駆動部 ３ 架台 ４ 転圧ローラ ５ 第２の駆動部 ６ 第１の受け型 ７ 第２の受け型 ８ 第３の受け型 １１、１２ プレス型部材 ２１ 駆動軸 ２２ 駆動モータ ２３ 取付け台 ３１ 基台部（ベッド） ３２ フレーム ３３ ガイドレール ５１ スライダー ５２ 第１のレギュレータ ５３ａ、５３ｂ 支軸 ５４ 第２のレギュレータ ５５ 台座 ６１、６２ 嵌合部 ７１、８１ 成形面

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内周壁に被金属成形物の成形面を形成し
   た受け型の上に環状平板素材を保持し、前記受け型を回
   転しながら前記成形面に沿って数値制御で動作する転圧
   ローラを転圧し、前記環状平板素材を予定の縦断面形状
   である筒状の金属成形物に成形することを特徴とする金
   属成形物の成形方法。
2. 【請求項２】 請求項１で成形された金属成形物をその
   成形面の一部に適合する嵌合部を外周に備えた第１の受
   け型で支持し、別に用意した第２の受け型の周壁に形成
   した被金属成形物の成形面に数値制御で動作する転圧ロ
   ーラを転圧し、予定の縦断面形状である筒状の金属成形
   物に成形することを特徴とする金属成形物の成形方法。
3. 【請求項３】 請求項２における第２の受け型は、被金
   属成形物の外周から当接する割型であることを特徴とす
   る金属成形物の成形方法。
4. 【請求項４】 請求項２における第２の受け型に変えて
   第１の受け型に対向する第３の受け型を用いてその外周
   壁に形成した被金属成形物の成形面に数値制御で動作す
   る転圧ローラを転圧し、予定の縦断面形状である筒状の
   金属成形物に成形することを特徴とする金属成形物の成
   形方法。
5. 【請求項５】 前記筒状の金属成形物の中間部分を、転
   圧ローラを転圧して内側に絞り込んだ後、絞り込み部分
   をプレスして折り畳むことにより、内側に突出する環状
   部を形成することを特徴とする請求項１〜４のいずれか
   に記載の金属成形物の成形方法。
6. 【請求項６】 内周壁に被金属成形物の成形面を形成し
   た受け型を回転駆動する第１の駆動部と、該駆動部を支
   持する架台と、前記受け型に対向して前記架台上方に配
   置された数値制御で動作する転圧ローラと、該転圧ロー
   ラを制御し、数値制御で駆動する第２の駆動部とから構
   成され、前記受け型に環状平板素材又はそれからの中間
   加工状態の被金属成形物を保持し、前記受け型を回転し
   ながら前記成形面に沿って数値制御で動作する転圧ロー
   ラを転圧し、前記環状平板素材又はそれからの中間加工
   状態の被金属成形物を予定の縦断面形状である筒状の金
   属成形物に成形することを特徴とする金属成形物の成形
   装置。