JP2006247742A - Method for manufacturing shaft, shaft manufactured by the same and guide shaft - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、軸に関する。より詳細には、金属板を曲げ加工して製造される軸とその製造方法に関する。 The present invention relates to a shaft. More specifically, the present invention relates to a shaft manufactured by bending a metal plate and a manufacturing method thereof.
2次元的画像を取り扱う機器には、直線的に移動する部材を備えた製品がある。具体的には、複写装置あるいは光学読取装置におけるラインセンサ、記録装置における記録ヘッド等が挙げられる。この種の部材は、移動するときに移動方向以外の方向にはぶれないことが重要で、そのために正確に直線的な形状を有し、且つ、表面の滑らかな案内部材に支持される構造が採られることが多い。 Devices that handle two-dimensional images include products that include members that move linearly. Specific examples include a line sensor in a copying apparatus or an optical reading apparatus, a recording head in a recording apparatus, and the like. It is important that this type of member does not move in a direction other than the moving direction when moving, and therefore has a structure that is accurately linear and supported by a smooth guide member on the surface. Often taken.
上記のような案内部材としては、その表面形状の精度を重視して、冷間鍛造加工、引き抜き加工あるいは切削加工で製造された軸製品が用いられるが、加工精度の高さと引き換えに、製造コストが高く、また、それ自身の重量も大きいという問題があった。 As the guide member as described above, shaft products manufactured by cold forging, drawing, or cutting are used with emphasis on the accuracy of the surface shape. There is a problem that it is expensive and its own weight is large.
これに対して、下記特許文献1には、プレス加工によって軽量で廉価な軸製品を提供することが提案されている。
しかしながら、例えばU形状の断面を有するガイド軸を製造する場合、製品と相補的な形状を有する金型を使って単純なプレス加工を行っても、所望の部品精度が達成できない場合があった。また、ひとつの部材に対して曲げ加工を繰り返すことで要求精度を達成できる場合もあるが、製造工数が増加するので、コスト低減という長所も薄れてしまう。 However, for example, when manufacturing a guide shaft having a U-shaped cross section, a desired part accuracy may not be achieved even if a simple press working is performed using a mold having a shape complementary to the product. Further, there are cases where the required accuracy can be achieved by repeating the bending process for one member, but since the number of manufacturing steps increases, the advantage of cost reduction is diminished.
上記課題を解決するために、本発明の第1の形態によると、金属板を曲げ加工することにより、長手方向に直角な断面形状がU形状の軸を製造する軸製造方法であって、窪みを有する主ダイ、及び、主ダイにおける窪みの開放側において、窪みの両側に一対配され、主ダイに対して摺動可能な側方ダイを備えるダイユニットに金属板を載置するステップと、主ダイに対してパンチを近接させて、パンチの先端で金属板を主ダイの窪みに向けて押圧するステップと、パンチが主ダイに近接するのに伴って、一対のカムドライバが一対の側方ダイのそれぞれに近接することにより、一対のカムドライバで一対の側方ダイを摺動させて、パンチの先端が金属板を窪みに向けて押圧した後に金属板をパンチの側面に押圧するステップとを備える軸製造方法が提供される。これにより、1回の加工工程で、精度の高いU形状の断面を有する軸を製造できる。 In order to solve the above-mentioned problem, according to the first embodiment of the present invention, a shaft manufacturing method for manufacturing a shaft having a U-shaped cross-section perpendicular to the longitudinal direction by bending a metal plate, wherein And a step of placing a metal plate on a die unit having a side die that is arranged on both sides of the recess and slidable with respect to the main die, on the open side of the recess in the main die, and The step of bringing the punch close to the main die and pressing the metal plate toward the recess of the main die at the tip of the punch, and as the punch approaches the main die, the pair of cam drivers is moved to the pair of sides. A step of sliding a pair of side dies with a pair of cam drivers by approaching each of the side dies, and pressing the metal plate against the side surface of the punch after the tip of the punch presses the metal plate against the recess Shaft manufacturing with The law is provided. Thereby, the axis | shaft which has a highly accurate U-shaped cross section can be manufactured in one processing process.
また、ひとつの実施形態によると、上記軸製造方法において、側方ダイのそれぞれは、パンチが主ダイの窪みに対して近接する方向について窪みから離れるほど、側方ダイが摺動する方向について主ダイの窪み側により突出する突出部を有する。これにより、材料のスプリングバックによる形状のズレを補い、ひとつの工程で精度の高い加工ができる。 Further, according to one embodiment, in the shaft manufacturing method, each of the side dies has a main direction in which the side die slides as the punch moves away from the recess in the direction in which the punch approaches the recess in the main die. Protrusions projecting from the recessed side of the die. This compensates for the displacement of the shape due to the springback of the material, and enables high-precision processing in one process.
また、本発明の第2の形態によると、上記軸製造方法により製造されたU形状の断面を有する軸が提供される。これにより、切削加工等により製造されたムクの金属軸に匹敵する形状精度を有する一方、軽量で低コストの軸製品が提供される。 Moreover, according to the 2nd form of this invention, the axis | shaft which has the U-shaped cross section manufactured with the said axis | shaft manufacturing method is provided. This provides a shaft product that is lightweight and low-cost while having shape accuracy comparable to the metal shaft of Muku manufactured by cutting or the like.
また、本発明の第3の形態によると、上記軸製造方法により製造されたガイド軸であって、原稿に印刷された情報を光学的に読み取る光学読取装置において光学素子を摺動させるガイド軸が提供される。更に、本発明の第4の形態によると、原稿に印刷された情報を光学的に読み取る光学読取装置において光学素子を摺動させるガイド軸であって、摺動方向に垂直な断面がU形状を有するガイド軸が提供される。これにより、光学読取装置を軽量化し、且つ、低コスト化できる。 According to the third aspect of the present invention, there is provided a guide shaft manufactured by the above-described shaft manufacturing method, wherein the guide shaft slides an optical element in an optical reader that optically reads information printed on a document. Provided. Further, according to the fourth aspect of the present invention, in the optical reading device that optically reads the information printed on the document, the guide shaft slides the optical element, and the cross section perpendicular to the sliding direction has a U shape. A guide shaft is provided. Thereby, the optical reader can be reduced in weight and cost can be reduced.
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。 The above summary of the invention does not enumerate all the necessary features of the present invention, and sub-combinations of these feature groups can also be the invention.
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。 Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention. However, the following embodiments do not limit the claimed invention, and all combinations of features described in the embodiments are included. It is not necessarily essential for the solution of the invention.
図1は、後述するプレス装置により金属板500をプレス加工して製造されたU形状の軸を示す斜視図である。同図に示すように、この軸は、円弧状の断面を有する円弧面部510と平板状の一対のリブ部520とが境界Cにおいて結合され、全体でU型の断面形状をなす一体に形成さた軸である。
FIG. 1 is a perspective view showing a U-shaped shaft manufactured by pressing a
ここで、円弧面部510の断面は、内角が180°の半円弧を描いており、真円の円弧に対する誤差は非常に少ない。一方、リブ部520は、それぞれ起伏のない平坦な形状を保っており、境界Cの近傍においても反り等は無い。また、リブ部520は全長および全幅にわたって互いに平行で、両者の間隔は一定である。
Here, the cross section of the
図2は、上記の軸を製造するために用いるプレス装置10の構造を示す断面図である。また、同図は、軸製造の始めのステップも併せて示す。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the structure of the
なお、図2は、図1に示した軸の長手方向に直角な面で切ったプレス装置10の断面図である。従って、各部材は、図中に示す断面形状で、紙面の奥行き方向に連続して延在している。
2 is a cross-sectional view of the
同図に示すように、このプレス装置10は、上面中央に窪み部110を有する主ダイ100と、主ダイ100の上面で窪み部110の両側部に載せられた一対の側方ダイ200と、各側方ダイ200の後方に配置された1対のカムドライバ300と、主ダイ100の窪み部110の上方に配置されたパンチ400とから主に形成されている。また、この図では、一対の側方ダイ200にまたがって、材料となる金属板500が載置されている。
As shown in the figure, the
上記プレス装置10において、カムドライバ300の下方では主ダイ100を上下に貫通するスルーホール120が設けられている。これにより、後述するステップにおいて、降下したカムドライバ300が主ダイ100と干渉しなくなる。
In the
また、側方ダイ200は、カムドライバ300に後方から押されて、主ダイ100の上面で互いに近接するように摺動する。ここで、側方ダイ200が相互に近接したときに、主ダイ100の窪み部110と共に、U形状の軸の外型と概ね相補的な形状を形成するが、その形状の詳細については後述する。
Further, the side dies 200 are pushed by the
上記一対のカムドライバ300は、互いに対向する面に、それぞれ2つの傾斜面(カム面)を備えている。即ち、カムドライバ300は、対向面下端の肩部310と、やや上方に形成された段差部320とを備えている。このカムドライバ300が降下するとき、これら肩部310および段差部320に押されて、側方ダイ200が水平に摺動する。なお、これら一対のカムドライバ300は、同じ降下量で同時に降下する。
Each of the pair of
それぞれの側方ダイ200は、互いに対向する側面を被加工材に対する押圧面220としている。また、押圧面220とは反対側になる後端面の上端に、それぞれ傾斜した肩部230が形成されている。肩部230が、前記したカムドライバ300の肩部310または段差部320と当接・摺動することにより、側方ダイ200は互いに近接するように水平に移動する。
Each
図3は、図2に示したプレス装置10に装着して用いる側方ダイ200の単独の形状を示す図である。既に説明した通り、側方ダイ200は、主ダイ100の上面を滑動して、その側面である押圧面220により金属板500を水平に押圧する。押圧面220上端の肩部210は、側方ダイ200の上面から滑らかに連続した形状を有し、パンチ400が金属板500を圧下し始めたときに局部的に大きな圧力が生じて金属板500の下面を傷つけないように形成されている。
FIG. 3 is a view showing a single shape of the
図4は、図3において点線Aで囲まれた領域を拡大して示す図である。同図に点線250で示すのは、金属板500を加工した後に得られるU形状の軸の外側側面形状である。即ち、境界Cから下の部分は円弧面部510に対応した円弧をなし、境界Cよりも上の部分は、肩部210を除けば鉛直な直線である。
4 is an enlarged view of a region surrounded by a dotted line A in FIG. A
これに対して、押圧面220においては、肩部210よりも下で境界Cよりも上方の領域は、下方ほど点線250から離れた傾斜面をなしており、肩部210の下端が最も点線250に近接した突出部となっている。一方、境界Cよりも下方の領域では、上記の傾斜により点線250から離れてはいるが、円弧状の形状自体は点線250と同じである。このような形状を有する側方ダイ200で側方から押圧することにより、境界Cよりも上の領域で、リブ部520に相当する金属板500の部分を、曲げ加工前の水平面から90°を越えて曲げることができる。
On the other hand, in the
即ち、曲げ加工を終えて側方ダイ200の押圧から開放されたとき、スプリングバックによって金属板500のリブ部520は互いに離れるようにわずかに広がる。しかしながら、上記のような過剰な曲げ加工を行うことにより、過剰な曲げとスプリングバックとが相殺される。従って、押圧面220の傾斜を適切に設定することにより、最終製品における曲げ加工量が正確になるように曲げ加工できる。
That is, when the bending process is finished and the
パンチ400は、図1に示した軸の円弧面部510の内面と同じ形状を有する円弧面410をその下端に備えている。このパンチ400は、加工開始前は主ダイ100の窪み部110の上方に位置し、加工開始と共に窪み部110に近接するように降下する。従って、図示のように側方ダイ200の上に被加工材である金属板500を載置してあるときにパンチ400が降下すると、金属板500はパンチ400下端の円弧面410により圧下されて曲がり、最終的に窪み部110の底に当接する。
The
図5は、パンチ400単独の形状を示す図である。同図に示すように、このパンチ400は、下端に形成された円弧面410と、円弧面410を上方から支持する頸部420とを備えている。円弧面410は、図1に示したU形状の軸の円弧面部510の内面形状と相補的な形状を有し、内角が略180°の円柱状の形状を有している。
FIG. 5 is a diagram showing the shape of the
これに対して、頸部420は、円弧面410から遠ざかるにつれて幅を減じるテーパ状の断面形状を有している。これにより、前記した側方ダイ200が側方から金属板500を押圧して過剰な曲げ加工を行ったときの、金属板500の縁部の変形する余地が形成されている。
In contrast, the
図6は、図5において点線Bで囲まれた部分を拡大して示す図である。同図に示すように、パンチ400先端の円弧面410と、その上方の頸部420との境界Cには、微細な突起部430が形成されている。
FIG. 6 is an enlarged view showing a portion surrounded by a dotted line B in FIG. As shown in the figure, a
この突起部430は、側方パンチ400が金属板500のリブ部520を側方から押圧するときに、他の領域よりも大きな圧力を金属板500の内側に印加する。これにより、金属板500において曲面をなす円弧面部510と、平坦なリブ部520との境界領域におけるスプリングバックが強く抑制される。従って、一定の曲率を有する円弧面部510と、全く曲げ加工されないリブ部520とのそれぞれの領域が、個別に高い精度で成形される。
When the
図7は、上記のように形成されたプレス装置10による金属板500に対する曲げ加工の次のステップを示す図である。なお、図2と共通の構成要素には共通の参照符号を付し、重複する説明は省いている。
FIG. 7 is a diagram showing a next step of bending the
同図に示すように、パンチ400が降下するとき、一対のカムドライバ300も同時に降下する。このため、カムドライバ300の肩部310と側方ダイ200の後方の肩部230とが互いに摺動し、一対の側方ダイ200は互いに近接するように水平に移動する。ただし、この時点では、側方ダイ200は金属板500に当接しているに過ぎず、側方からの押圧による積極的な加工にはまだ関与していない。従って、金属板500とパンチ400の頸部420との間には、僅かに間隙が残っている。
As shown in the figure, when the
図8は、プレス装置10による加工の最終ステップを示す図である。なお、図2および図7と共通の部材には同じ参照番号を付して、重複する説明は省いている。
FIG. 8 is a diagram illustrating a final step of processing by the
同図に示すように、このステップでは、一対のカムドライバ300が更に降下する。従って、各カムドライバ300の段差部320によって、各側方ダイ200はそれぞれ後方から押される。このため、各側方ダイ200の押圧面220はさらに近接し、金属板500の両縁部を、パンチ400の頸部420に向かって押し付ける。従って、この領域では、金属板500は90°を越える加工量で曲げ加工される。
As shown in the figure, in this step, the pair of
しかしながら、前述の通り、金属板500は、パンチ400、主ダイ100および側方ダイ200から開放されたときに、スプリングバックによって加工前の形状へと僅かに戻る。これにより、最終的には、金属板500のリブ部520は、元の金属板500に対してちょうど90°曲げられた形状になる。
However, as described above, when the
このように、図2、図7および図8に示したステップを経て製造された軸は、非常に精度の高い形状を有する。具体的には、厚さ0.5mmの電気亜鉛メッキ冷延鋼板(SECC)を材料として、円弧面部510の内径が7mm、リブ部520の高さが4mm、長手方向の全長が360mmの軸を製造した。また、用いたパンチ400では、この突起部430の水平方向の厚さを0.1mmとした。得られた軸は、全体反りは0.1mm以下、局部変形は0.05mm以下であった。また、円弧面部510の変異も最大0.025mmであった。
Thus, the shaft manufactured through the steps shown in FIGS. 2, 7, and 8 has a highly accurate shape. Specifically, an electrogalvanized cold-rolled steel sheet (SECC) having a thickness of 0.5 mm is used as a material, and an axis having an inner diameter of the
上記のように精度の高い軸は、例えば、解像度の高い光学読み取り装置においてラインセンサを支持・案内するガイド軸としても使用できる。そこで、実際に上記の軸をガイド軸として組み込んだ光学読み取り装置を組み立てて動作させたところ、ラインセンサは円滑に摺動し、得られた画像情報にも乱れは無かった。また、摺動時の振動、摺動音、耐磨耗性においても満足できる性能を発揮した。 As described above, the highly accurate shaft can be used as, for example, a guide shaft that supports and guides the line sensor in an optical reading device with high resolution. Therefore, when an optical reading device in which the above-described shaft was incorporated as a guide shaft was actually assembled and operated, the line sensor slid smoothly and the obtained image information was not disturbed. In addition, it exhibited satisfactory performance in terms of vibration, sliding noise, and wear resistance during sliding.
以上詳細に説明した通り、この発明によると、金属板を曲げ加工して製造したU形状の軸製品を、冷間鍛造、引き抜き、切削加工等により製造された軸製品に匹敵する高い精度で製造できる。この軸製品は、冷間鍛造、引き抜き、切削加工等により製造された軸製品と代替して使用し得るので、部品精度の限界から切削加工による中実材を使用せざるを得なかった機器において、コストと重量を低減に大きく寄与する。 As described in detail above, according to the present invention, a U-shaped shaft product manufactured by bending a metal plate is manufactured with high accuracy comparable to a shaft product manufactured by cold forging, drawing, cutting, or the like. it can. This shaft product can be used in place of the shaft product manufactured by cold forging, drawing, cutting, etc., so in the equipment that had to use solid material by cutting due to the limit of part accuracy , Greatly contribute to reducing cost and weight.
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加え得ることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。 As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be added to the above-described embodiment. It is apparent from the scope of the claims that the embodiments added with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.
10 プレス装置、100 主ダイ、110 窪み部、120 スルーホール、200 側方ダイ、210、230、310 肩部、220 押圧面、300 カムドライバ、320 段差部、400 パンチ、410 円弧面、420 頸部、430 突起部、500 金属板、510 円弧面部、520 リブ部
DESCRIPTION OF
Claims (5)
窪みを有する主ダイ、及び、前記主ダイにおける前記窪みの開放側において、前記窪みの両側に一対配され、前記主ダイに対して摺動可能な側方ダイを備えるダイユニットに前記金属板を載置するステップと、
前記主ダイに対してパンチを近接させて、前記パンチの先端で前記金属板を前記主ダイの前記窪みに向けて押圧するステップと、
前記パンチが前記主ダイに近接するのに伴って、一対のカムドライバが前記一対の側方ダイのそれぞれに近接することにより、前記一対のカムドライバで前記一対の側方ダイを摺動させて、前記パンチの前記先端が前記金属板を前記窪みに向けて押圧した後に前記金属板を前記パンチの側面に押圧するステップと
を備える軸製造方法。 A shaft manufacturing method for manufacturing a shaft having a U-shaped cross section perpendicular to the longitudinal direction by bending a metal plate,
The metal plate is attached to a die unit including a main die having a depression and a side die disposed on both sides of the depression on the open side of the depression in the main die and slidable with respect to the main die. A placing step;
A step of bringing a punch close to the main die and pressing the metal plate toward the depression of the main die at the tip of the punch; and
As the punch approaches the main die, the pair of cam drivers approach each of the pair of side dies, thereby causing the pair of cam drivers to slide the pair of side dies. And a step of pressing the metal plate against a side surface of the punch after the tip of the punch presses the metal plate toward the recess.
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