JP2005329452A

JP2005329452A - 圧造加工における軸部外周溝成形装置

Info

Publication number: JP2005329452A
Application number: JP2004152355A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Ueha; 一博上羽; Yasushi Matsuo; 靖松尾
Original assignee: Nitto Seiko Co Ltd
Current assignee: Nitto Seiko Co Ltd
Priority date: 2004-05-21
Filing date: 2004-05-21
Publication date: 2005-12-02

Abstract

【課題】ボス部材に正確に所望形状の溝部を形成し且つ短時間にこれを繰り返し得る。
【解決手段】ボス部材３の挿入側に端面が小径なテーパ部２２を有する型材２０と、ボス部材３の成形終了後にこれを型材２０から押し出すように前進する突き出し部材５０と、型材２０の周囲に設けられ且つ第１ばね部材１３により弾力付勢された加工ブロック操作手段と、この型材２０に形成した加工支持穴２１に対して交叉する方向に移動自在でボス部材３に溝部８を形成する加工ブロック３０と、この加工ブロック３０を加工支持穴２１から離れる方向に作用する加工ブロック戻し手段とから構成した圧造加工における軸部外周溝成形装置であるので、溝部の成形精度が向上するとともに所望の溝部の形状が簡単に繰り返し得られる。また、ボス部材の製造時間が短縮され、製造コストの低減が図れるとともに短時間での大量生産も可能になる。
【選択図】図１

Description

本発明は、比較的軟質なあるいは厚みの薄いワークに被締結物を取り付けるためにワークに固定されるボス部材を加工する圧造加工において、ボス部材の頭部に接近した軸部の周囲に所望の形状の溝部を形成する軸部外周溝成形装置に関する。

製品の薄形化のために電子基板を積層し、この前面にカバーや表示ユニットを取り付ける場合、これら被締結物を取り付けるワークは比較的薄いものが採用されている。また、製品の軽量化のためにワークには樹脂や軽金属材料が使用されている。このようなワークにカバーや表示ユニット等の被締結物を取り付けるに際しては、通常、ねじが使用されているが、このねじを直接ワークに螺合するにはワークに十分な厚みや強度がなく、固定強度の低下を招いていた。これを防止することからねじを螺合固定するのに十分なボス部材をワークに加圧入して抜け止め且つ回り止め固定し、このボス部材にねじを螺合しているのが現状である。

このようなボス部材として、最近では多くの種類のものが使用されており、例えば、ワークに形成されている取付穴よりも若干径の大きい頭部と、この頭部に立設され、前記穴部に嵌入し得る径となっている軸部とが金属材料で一体に形成されてなり、軸部の外周面には、図７に示すように、頭部１０４との境界部分に、全周にわたって断面四角形の溝部１０８が形成されている。また、頭部１０４の外周面にはワークに食い込む回り止め用のローレット１０５が形成され、頭部１０４から軸部１０６に貫通するねじ穴（図示せず）が形成されているものがある。そして、このようなボス部材を成形する方法としては、頭部と軸部を圧造加工で成形し、この頭部と軸部との間の溝部を切削加工により形成しているのが通常となっている。

ところが最近では、この切削加工では時間とコストが多くかかり大量の需要に対応することが難しく、このようなボス部材の供給不足が生じている。このことに鑑み、大量生産に最適な圧造加工により全て成形することができないかとの要求が多く、そこで、一部は頭部付きの半製品を圧造加工で成形し、溝部を転造加工により成形することが行われているが、頭部の成形をするための圧造加工工程と、これにより成形された頭部と軸部からなる半製品を次工程としての転造加工工程に移動させ、溝部をこの転造加工により成形して製品を完成させる場合、切削により製品を完成させる工程に比べて製造時間は短縮されるが、工程間の部品の移動が生じているので、時間短縮には限度があり、依然としてボス部材の供給不足が十分に解消されていないのが現状である。

このような現状を解決するために頭部成形から溝部の成形まで全てを圧造加工により成形できないかその加工方法が依然として模索されおり、この溝部の加工を行う圧造方法としては例えば、特開昭６４−２７７３５号公報に示されたような中空品の製造方法を利用することが考えられている。これは円柱素材の前端面側に第１閉塞中空孔を有する環状部を形成するとともに後端面側に第２閉塞中空孔を有する筒状部を形成し、環状部と筒状部との間に閉塞部分を残し且つ環状部の少なくとも外周部を閉塞した状態で前記筒状部を外周に膨出変形させて、前記閉塞部分に対応する外周に周方向凹凸部を形成させ、しかる後に当該閉塞部分を打ち抜いて貫通孔を形成させることにより、外周に周方向凹凸部からなる円周溝を有する中空品を圧造成形するものである。即ち、これは所謂、多段ホーマと称される圧造方法であり、この場合、四工程を一つの機械として有しており、円柱素材に対して端部を工程毎に圧造して変形させ、中間部分に環状のくびれ部分を形成するようにして円周溝を形成した製品を得るようになっている。
特開昭６４−２７７３５号公報

しかしながら、このような素材を両端側から成形し、両端が太くその間を細くして最終的にこの素材を圧造成形して円周溝を形成した中空品を得る多段圧造方法においては、円周溝が正確な位置に得られることが少なく、精度が十分に得られない。また、素材の両端を圧造することにより溝を得るようにしていることから、この溝の形状が正確に得られず、溝を得るためにこの圧造方法を用いた場合、所望のボス部材を得ることは困難であった。このため、依然として安価で且つ短時間で大量のボス部材を得ることができない等の課題が存在している。

本発明の目的は、このような課題を解消するとともにボス部材の頭部に接近した軸部に正確に所望形状の溝部を形成することを可能にし且つ短時間に大量のボス部材を繰り返し得ることである。

本発明の目的は、軸部６より大径の頭部４を有し、この軸部６と頭部４との境の外周に溝部８を形成するボス部材３の成形において、軸部６を挿入可能な加工支持穴２１が形成されているとともにボス部材３の挿入側に端面が小径な外周円錐テーパ状に形成されるテーパ部２２を有する型材２０と、この加工支持穴２１内において、ボス部材３の先端が当接して所定位置でボス部材３を停止させるとともに成形終了後にボス部材３を型材２０から押し出すように前進する突き出し部材５０と、前記型材２０の周囲に設けられて軸方向に移動自在で且つ前方へ第１ばね部材１３により弾力付勢された操作部材１０を有する加工ブロック操作手段と、この加工ブロック操作手段の外周を覆い、これの前方への移動をあらかじめ所定位置において阻止するストッパ部４１が内方へ突出して形成されたケーシング４０と、この型材２０のテーパ部２２に前記加工支持穴２１の中心に対して交叉する方向に移動自在で加工支持穴２１に挿入されたボス部材３の外周に溝部８を形成するよう接近移動する加工ブロック３０と、この加工ブロック３０を前記加工ブロック操作手段が前記第１ばね部材１３により弾力付勢されて前進したときに加工支持穴２１の中心から離れる方向に作用する加工ブロック戻し手段とから構成された圧造加工における軸部外周溝成形装置を提供することで達成される。

また、この目的の達成のために前記構成における加工ブロック操作手段は円筒形であって、その内面が前記型材２０のテーパ部２２と相似形の円錐内面１１を有し、第１ばね部材１３で前方へ弾力付勢されている操作部材１０と、前記型材２０のテーパ部２２と同様に傾斜した傾斜摺動面３１が外側端に形成された加工ブロック３０とからなり、第１ばね部材１３により操作部材１０が前進しているときはケーシング４０のストッパ部４１に係止され、操作部材１０が前記第１ばね部材１３に抗して後退すると加工ブロック３０が加工支持穴２１の中心方向へ移動する構成であるので、パンチの作用による加工ブロックの加工支持穴への移動タイミングが確実に得られる。

更に、これらの構成に加えて、加工ブロック戻し手段は加工支持穴２１の周囲にある型材２０に穿設されたばね保持孔２４に内挿され、先端が加工支持穴２１の中心側から外側へ向かって低くなるように傾斜する操作棒２６と、この操作棒２６の後端に当接してこれがばね保持孔２４から突出されるよう弾力付勢して前記ばね保持孔２４に内挿された第２ばね部材２５と、前記操作棒２６の先端に形成された傾斜端面２７に沿うように傾斜した作用傾斜面３４を有する加工ブロック３０とからなり、加工ブロック操作手段の強制力から解放されると加工ブロック３０を加工支持穴２１の中心から離れる方向に移動させる構成であるから、加工ブロック操作手段の動作と確実に連動させることができる。

その上、加工ブロックは型材２０の先端に配置され、加工支持穴２１と交叉する水平面上の中心から等間隔をおいて複数放射方向に形成されたガイド溝２３に沿い夫々案内されており、しかも、加工支持穴側には溝成形用の円弧突起部３２が設けられていることで、加工ブロック操作手段の作用による第１ばね部材に抗しての移動により加工ブロックが水平移動でき、頭部に接する軸部に前記円弧突起部により確実に溝部を形成することができる。

本発明によれば、前記従来例のような、金型に挿入して素材の両端を加圧し、この作用により所定部分を細く両端を太くして環状溝を形成するようにした多段圧造成形に比べて、パンチによる加圧力を利用して加工ブロックを、ボス部材を保持する加工支持穴内に移動させる構成であるので、ボス部材の半製品を取り出して別工程に移す必要がなく、多段圧造成形におけるボス部材の連続加工が可能になる。これにより、溝部の成形精度が向上するとともに所望の溝部の形状が簡単に繰り返し得られる。また、このボス部材の製造時間が短縮され、製造コストの低減が図れるとともに短時間での大量生産も可能になる。更に、この溝部を成形する加工ブロックはボス部材を加工支持穴に挿入するパンチの動作により移動する加工ブロック操作手段と連動する構成となっているので、構成が簡単で且つこの動作が確実となる等の特有の効果がある。

この発明は主に多段圧造成形である所謂、多段ホーマに組み込んで使用されるものであるが、この多段ホーマは既に広く従来から使用されているので、特にその説明を除き、以下に本発明についてその実施の形態を図１乃至図６に基づき説明する。図１及び図２において、３は前工程で外周に鋸歯形状のセレーション部５を有する頭部４と軸部６が圧造成形された半製品状態のボス部材であり、このボス部材３はその中心延長線上にある加工支持穴２１に、後方のパンチ１に先端が突出するよう弾力付勢された押し棒２で挿入されるようになっている。この加工支持穴２１は端部が外周円錐テーパ形状のテーパ部２２を有する型材２０に形成されており、この加工支持穴２１には中心線上に前方へ常時突出して配置されたガイドピン５１を有する突き出し部材５０が軸方向に摺動自在に内挿されている。このガイドピン５１は前記ボス部材３が有底孔７あるいは貫通孔を有している場合にこれに遊挿されるものであり、これら孔のないボス部材の場合は特に必要としない。

一方、前記型材２０のテーパ部２２には前記加工支持穴２１の中心線に交叉する水平面上において中心から放射方向に且つ等間隔をおいて三等分された位置に夫々ガイド溝２３が形成してあり、このガイド溝２３には前記円錐テーパ形状のテーパ部２２と同様に傾斜した傾斜摺動面３１を外側端に有する加工ブロック３０が加工支持穴２１の中心に対して接近・離反する方向に夫々案内されて移動自在となっている。このガイド溝２３は三等分された位置に限定されるものではなく、二または四等分あるいはそれ以上であってもよく複数であれば、その数に限定されるものではない。この加工ブロック３０の上部内側にはボス部材３に溝部を形成するよう内方へ所定量だけ突出する円弧突起部３２が設けてあり、この円弧突起部３２の下側には加工ブロック３０が加工支持穴２１内へ移動したときに前記ボス部材３の軸部外周面に接するように前記加工支持穴２１と同様の内周面３３を有している。

また、この加工ブロック３０の前記傾斜摺動面３１と型材２０のテーパ部２２の外周には加工ブロック操作手段としてこれを覆うように前記テーパ部２２と相似形の円錐内面１１を有する円筒形状の操作部材１０が配置してあり、この操作部材１０は型材２０の周囲に外挿されたスペーサ１２を介して弾力付勢する第１ばね部材１３により前方へ押圧されている。この操作部材１０はこれらを覆うように外挿されているケーシング４０の先端内周に突出するストッパ部４１に常時係止されるようになっており、これにより操作部材１０の前方への移動量は制限されている。

更に、型材２０の前記ガイド溝２３の底面にはばね保持孔２４が加工支持穴２１の中心線と平行に設けてあり、このばね保持孔２１は夫々のガイド溝２３の位置に設けられている。このばね保持孔２４には夫々第２ばね部材２５が内挿してあり、このばね部材２５はばね保持孔２４に前後動自在に挿入されている操作棒２６に当接してこれを常時ばね保持孔２４から突出させるように弾力付勢している。この操作棒２６の先端には加工支持穴側が高く中心から離れるにしたがって低くなるように傾斜した傾斜端面２７が形成してあり、これは前記加工ブロック３０の下面に当接している。この加工ブロック３０の下面は前記操作棒２６の傾斜端面２７に沿うよう加工支持穴側が高くこれの中心から離れるにしたがって低くなるよう傾斜した作用傾斜面３４を有しており、これら操作棒２６、第２ばね部材２５及び加工ブロック３０の作用傾斜面３４は加工ブロック３０を加工支持穴２１から離れる方向に戻す加工ブロック戻し手段を構成している。このため、加工ブロック操作手段の操作部材１０に操作されて加工ブロック３０は加工支持穴２１に対して接近・離反するよう移動するようになっている。

次にこの実施の形態の動作を説明をするために便宜上、必要な部分のみを表した図２のＢ−Ｂ線に沿う断面図である図３乃至図５により説明すると、図３に示すように、あらかじめ突き出し部材５０の停止位置をボス部材３の挿入量を決定する所定位置に設定した状態で且つ加工ブロック３０が加工支持穴２１から離れた位置にある状態において、前工程により成形された半製品である頭部４とこれより小径の軸部６とからなるボス部材３を、軸部６を先にして図１に示すパンチに弾力付勢されて摺動自在に内挿されている押し棒２で加工支持穴２１内に挿入する。ボス部材３がこのように加工支持穴２１に挿入され、図４に示すように、所定位置にてボス部材３の軸部先端が突き出し部材５０に当接して停止すると、押し棒２はこれ以上移動せず、一方、パンチ１は移動を続けて加工ブロック操作手段の操作部材１０の前面に当接する。

このため、操作部材１０は後方へ移動し、操作部材１０を第１ばね部材１３の弾発力に抗してケーシング４０内に押し込む。これにより、加工ブロック３０は操作部材１０の円錐内面１１と加工ブロック３０の傾斜摺動面３１との間で摺動することになり且つ加工ブロック３０は加工支持穴２１の方向に押されて移動する。この時、加工ブロック戻し手段の操作棒２６は加工ブロック３０の作用傾斜面３４に作用し、第２ばね部材２５に抗してばね保持孔２４内に後退移動する。そして、加工ブロック３０の円弧突起部３２は加工支持穴２１内に入っているボス部材３の外周所定位置に環状の溝部８を形成することになる。この時に形成される溝部８は加工ブロック３０が三等分された方向から中心に向かって移動する構成であるので、この互いの加工ブロック３０の境には完全に溝部８が形成されないが、この溝部８の作用であるワーク（図示せず）からの抜け止め作用には殆ど影響しない。もし、この境にある溝部８を完全なものにする必要がある場合には互いに隣り合う円弧突起部３２を溝部８の成形時にできるだけ接するようにすればよい。

このようにして、環状の溝部８が形成されたボス部材３が得られると、続いて、図５に示すように、パンチ１が後退するからこれにより操作部材１０も第１ばね部材１３により元の位置に復帰し、加工ブロック３０は加工ブロック戻し手段で加工支持穴２１から離れる方向に移動する。この後、突き出し部材５０が前進するので、ボス部材３は型材２０から突き出し排出されて、図６に示すようなボス部材３が製品として得られる。続いて、次の半製品としてのボス部材３が加工支持穴２１内に挿入されると、以上の動作が繰り返されることになる。

更に、この実施の形態では、主に多段ホーマに適用することについて説明したが、何もこれに限定されるものではなく、ねじの圧造成形に使用される２ダイ３ブロー方式のねじ頭部圧造成形機、所謂、ヘッダにおいても使用することが可能である。また、この実施の形態ではボス部材３が有底孔７を有するものについて説明しているが、有底孔に変えて貫通孔を有するボス部材であっても特に制限されるものではない。

本発明を示す断面図である。図１のＡ−Ａ線に沿う平面図である。ボス部材の挿入開始前の状態を示す図２のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。ボス部材の溝部成形状態を示す図２のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。ボス部材の排出状態を示す図２のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。ボス部材の拡大要部断面正面図である。ボス部材の従来例を示す要部断面正面図である。

符号の説明

１パンチ
２押し棒
３ボス部材
４頭部
５セレーション部
６軸部
７有底孔
８溝部
１０操作部材
１１円錐内面
１２スペーサ
１３第１ばね部材
２０型材
２１加工支持穴
２２テーパ部
２３ガイド溝
２４ばね保持孔
２５第２ばね部材
２６操作棒
２７傾斜端面
３０加工ブロック
３１傾斜摺動面
３２円弧突起部
３３内周面
３４作用傾斜面
４０ケーシング
４１ストッパ部
５０突き出し棒
５１ガイドピン

Claims

軸部（６）より大径の頭部（４）を有し、この軸部と頭部との境の外周に溝部（８）を形成するボス部材（３）の成形において、
軸部を挿入可能な加工支持穴（２１）が形成されているとともにボス部材の挿入側に端面が小径な外周円錐テーパ状に形成されるテーパ部（２２）を有する型材（２０）と、この加工支持穴内において、ボス部材の先端が当接して所定位置でボス部材を停止させるとともに成形終了後にボス部材を型材から押し出すように前進する突き出し部材（５０）と、前記型材の周囲に設けられて軸方向に移動自在で且つ前方へ第１ばね部材（１３）により弾力付勢された操作部材（１０）を有する加工ブロック操作手段と、この加工ブロック操作手段の外周を覆い、これの前方への移動をあらかじめ所定位置において阻止するストッパ部（４１）が内方へ突出して形成されたケーシング（４０）と、この型材の前記テーパ部に前記加工支持穴の中心に対して交叉する方向に移動自在で加工支持穴に挿入されたボス部材の外周に溝部を形成するよう接近移動する加工ブロック（３０）と、この加工ブロックを前記加工ブロック操作手段が前記第１ばね部材により弾力付勢されて前進したときに加工支持穴の中心から離れる方向に作用する加工ブロック戻し手段とから構成されたことを特徴とする圧造加工における軸部外周溝成形装置。
加工ブロック操作手段は円筒形であって、その内面が前記型材のテーパ部と相似形の円錐内面（１１）を有し、第１ばね部材で前方へ弾力付勢されている操作部材と、前記型材のテーパ部と同様に傾斜した傾斜摺動面（３１）が外側端に形成された加工ブロックとからなり、第１ばね部材により操作部材が前進しているときはケーシングのストッパ部に係止され、操作部材が前記第１ばね部材に抗して後退すると加工ブロックが加工支持穴の中心方向へ移動する構成としたことを特徴とする請求項１記載の圧造加工における軸部外周溝成形装置。
加工ブロック戻し手段は加工支持穴の周囲にある型材に穿設されたばね保持孔（２４）に内挿され、先端が加工支持穴の中心側から外側へ向かって低くなるように傾斜する操作棒（２６）と、この操作棒の後端に当接してこれがばね保持孔から突出されるよう弾力付勢して前記ばね保持孔に内挿された第２ばね部材（２５）と、前記操作棒の先端に形成された傾斜端面（２７）に沿うように傾斜した作用傾斜面（３４）を有する加工ブロックとからなり、加工ブロック操作手段の強制力から解放されると加工ブロックを加工支持穴の中心から離れる方向に移動させる構成としたことを特徴とする請求項１又は２記載の圧造加工における軸部外周溝成形装置。
加工ブロックは型材の先端に配置され、加工支持穴と交叉する水平面上の中心から等間隔をおいて複数放射方向に形成されたガイド溝（２３）に沿い夫々案内されており、しかも、加工支持穴側には溝部成形用の円弧突起部（３２）が設けられていることを特徴とする請求項１、２又は３記載の圧造加工における軸部外周溝成形装置。