JP2007021538A - 据え込み加工方法及び据え込み加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 据え込み加工品の生産性が高い据え込み加工方法を提供すること。
【解決手段】 据え込み加工方法は、押出装置11によりその成形孔14から押し出されてきた押出素材１を、挟持装置20の複数の挟持部材21、21により互いに協働して挟持する工程と、押出装置11により成形孔14から押出素材１を押し出しながら、複数の挟持部材21、21で押出素材１を挟持した状態で、複数の挟持部材21、21を押出素材１の押出方向前方に押出速度よりも低速で移動させることにより、成形孔14と複数の挟持部材21、21との間に形成された自由拡径空間Ｆに露出する押出素材１の露出部２を、自由拡径空間Ｆにおいて拡径する工程と、を含む。
【選択図】 図１−Ｃ

Description

本発明は、車両（自動車や鉄道車両等）用アーム、コンロッド、ピストン等の、拡径部を有する製品の製作に用いられる据え込み加工方法及び据え込み加工装置に関する。

一般に据え込み加工は、棒状の素材の拡径予定部をその軸方向に加圧することにより、素材の拡径予定部を拡径するものである。この据え込み加工において、拡径時に素材が座屈すると、得られる製品（据え込み加工品）は形状不良（シワ、かぶりきず等）となり製品としての価値が損なわれる。そこで、座屈が生じないようにするため、従来、次のような据え込み加工方法が知られている。

すなわち、素材を固定ダイに固定するとともに、素材の拡径予定部をガイドに設けられた挿通孔に挿通して拡径予定部を座屈阻止状態に保持する。次いで、パンチで素材の拡径予定部をその軸方向に加圧しながら、ガイドをパンチの移動方向とは反対方向に移動させることにより、ガイドの先端部と固定ダイとの間に露出する素材の拡径予定部を拡径する方法である。

この据え込み加工方法において、素材の拡径予定部を閉塞金型のキャビティ内で拡径した場合には、この加工方法は拘束据え込み加工方法の範疇に入り、高い成形圧力を必要するという難点があった。また、拡径時に閉塞金型に大きな負荷が加わるため、閉塞金型の耐用寿命が短いという難点があった。

そこで、この拘束据え込み加工方法による難点を解消するため、閉塞金型を使用しない据え込み加工方法として、素材の拡径予定部を自由拡径空間で拡径する、自由据え込み加工方法が知られている（例えば、特許文献１−３参照）。
特開平９−２５３７８２号公報 特表平７−５０６７６８号公報 特開２００５−５９０９７号公報

而して、据え込み加工では、素材として例えば押出材からなる素材が使用される。この素材を使用して上記従来の自由据え込み加工方法により据え込み加工品を製作する場合には、まず押出装置により素材を押出製造し、その後、得られた素材を据え込み加工装置に搬送してこれを据え込み加工装置にセットする。そして、このセットされた素材について据え込み加工が施されていた。すなわち、素材を押出製造する工程と、素材を据え込み加工する工程とがそれぞれ別々に行われており、据え込み加工品の生産性が低かった。

本発明では、上記技術背景に鑑みてなされたもので、その目的は、据え込み加工品の生産性が高い据え込み加工方法、前記方法により得られた据え込み加工品、及び前記方法に用いられる据え込み加工装置を提供することにある。

本発明は次の手段を提供する。

［１］ 押出装置によりその成形孔から押し出されてきた押出素材を、挟持装置の複数の挟持部材により互いに協働して挟持する工程と、
前記押出装置により前記成形孔から押出素材を押し出しながら、前記複数の挟持部材で押出素材を挟持した状態で、前記複数の挟持部材を押出素材の押出方向前方に押出速度よりも低速で移動させることにより、前記成形孔と前記複数の挟持部材との間に形成された自由拡径空間に露出する押出素材の露出部を、前記自由拡径空間において拡径する工程と、
を含むことを特徴とする据え込み加工方法。

［２］ 前記挟持工程では、前記成形孔から押し出されてきた押出素材を、前記成形孔と前記複数の挟持部材との間に形成される自由拡径空間に露出する押出素材の露出部の長さが該露出部の座屈限界長さ以下となる位置で、前記複数の挟持部材により挟持する前項１記載の据え込み加工方法。

［３］ 前記拡径工程では、前記挟持工程での前記複数の挟持部材の押出素材への挟持開始時から前記複数の挟持部材の移動開始時までの間にタイムラグを設定する前項１又は２記載の据え込み加工方法。

［４］ 前記タイムラグの間に、前記複数の挟持部材で押出素材を挟持した状態で、押出素材の被挟持部又は該被挟持部よりも押出方向前方側の部分を切断する前項３記載の据え込み加工方法。

［５］ 前記複数の挟持部材のうち少なくとも一つの挟持部材の挟持部に、滑り止め手段が施されている前項１〜４のいずれか１項記載の据え込み加工方法。

［６］ 前記少なくとも一つの挟持部材の挟持部に、前記滑り止め手段として、押出素材への食込み凸部が設けられている前項５記載の据え込み加工方法。

［７］ 前記挟持工程では、押出素材を前記複数の挟持部材により挟持するとともに、前記複数の挟持部材の挟持力によって押出素材の被挟持部を加圧して成形する前項１〜６のいずれか１項記載の据え込み加工方法。

［８］ 前記拡径工程後に、前記複数の挟持部材の押出素材への挟持を解除する工程と、
前記挟持解除工程後に、前記複数の挟持部材を初期位置に復帰させる工程と、
を含み、
前記挟持工程、前記拡径工程、前記挟持解除工程及び前記復帰工程を順次繰り返し行う前項１〜７のいずれか１項記載の据え込み加工方法。

［９］ 前項１〜８のいずれか１項記載の据え込み加工方法により得られた据え込み加工品。

［１０］ 成形孔を有する押出装置と、
前記押出装置により前記成形孔から押し出されてきた押出素材を、互いに協働して挟持する複数の挟持部材を有する挟持装置と、
前記複数の挟持部材を押出素材の押出方向前方に押出速度よりも低速で移動させる挟持部材駆動装置と、
を備えていることを特徴とする据え込み加工装置。

［１１］ 前記複数の挟持部材で挟持される押出素材の被挟持部又は該被挟持部よりも押出方向前方側の部分を切断する切断装置を備えている前項１０記載の据え込み加工装置。

［１２］ 前記複数の挟持部材のうち少なくとも一つの挟持部材の挟持部に、滑り止め手段が施されている前項１０又は１１記載の据え込み加工装置。

［１３］ 前記少なくとも一つの挟持部材の挟持部に、前記滑り止め手段として、押出素材への食込み凸部が設けられている前項１２記載の据え込み加工装置。

［１４］ 前記挟持装置の複数の挟持部材は、押出素材を互いに協働して解除自在に挟持するものとなされており、
前記挟持部材駆動装置は、更に、押出素材の押出方向前方に移動された前記複数の挟持部材を初期位置に復帰させるものとなされている前項１０〜１３のいずれか１項記載の据え込み加工装置。

［１］の発明では、押出素材を押出製造する工程と、押出素材を据え込み加工する工程とを連続して行うことができる。そのため、据え込み加工品の生産性を向上させることができる。

さらに、押出素材の所定部位（即ち露出部）を拡径するために押出素材を軸方向に加圧する力として、押出装置の押出力が利用されているので、従来の据え込み加工方法で用いられていた、素材を軸方向に加圧するパンチ及びその駆動装置を必要としない。そのため、据え込み加工装置の簡素化を図ることができる。

もとより、閉塞金型を使用しなくても押出素材の所定部位を拡径することができるので、製造コストを引き下げることができる。

［２］の発明では、押出素材の座屈を確実に防止し得て、押出素材の露出部を良好に拡径することができる。

［３］の発明では、拡径初期時に押出素材の露出部の断面積を増大させ得る。そのため、押出素材の露出部の座屈限界長さを長くすることができ、もって座屈を確実に防止することができる。

［４］の発明では、押出素材の被挟持部又は該被挟持部よりも押出方向前方側の部分を切断する際、押出素材の当該部分は移動していないので、押出素材の当該部分を問題なく切断することができる。

さらに、押出装置により押出素材を押し出しながら押出素材の切断が行えるので、据え込み加工装置の設置場所の省スペース化を図ることができる。

［５］の発明では、押出素材を複数の挟持部材によりしっかりと挟持することができる。

［６］の発明では、押出素材を複数の挟持部材により確実にしっかりと挟持することができる。

［７］の発明では、押出素材の被挟持部を所定形状に成形することができる。

［８］の発明では、据え込み加工品の生産性を更に向上させることができる。

［９］の発明では、シワやかぶりきず等の形状不良のない高品質の据え込み加工品を提供できる。

［１０］〜［１４］の発明では、本発明に係る据え込み加工方法に好適に用いられる据え込み加工装置を提供できる。

次に、本発明の幾つかの好ましい実施形態について図面を参照して以下に説明する。なお本実施形態では、説明の便宜上、前方とは、押出素材の押出方向前方であり、後方とは、押出素材の押出方向とは反対方向を意味する。

図１−Ａ〜図３は、本発明の第１実施形態を説明するための図である。

図１−Ａにおいて、（10A）は本発明の第１実施形態に係る据え込み加工装置である。この据え込み加工装置（10A）は、詳述すると自由据え込み加工装置である。また、（１）は押出素材である。

図３において、（５）は、据え込み加工装置（10A）により得られた据え込み加工品である。この据え込み加工品（５）は、その軸方向の一部（詳述すると中間部）に紡錘状の拡径部（６）が１個形成されている。この据え込み加工品（５）は、車両（自動車や鉄道車両等）用アーム、コンロッド、ピストン等の製品を製作するためのプリフォームとして用いられる。なお、車両用アームとしては、他の部材と連結される連結部を有する直線状アーム、ナックル等が具体的に挙げられる。

図１−Ａ及び図２−Ａ〜図２−Ｃに示すように、押出素材（１）は、中実棒状のアルミニウム又はアルミニウム合金押出材からなる。押出素材（１）の断面形状は円形状であり、押出素材（１）の径はその軸方向（即ち押出方向）に一定に設定されている。

なお本発明では、押出素材（１）の材質は、アルミニウムやアルミニウム合金に限定されるものではなく、例えば、真鍮、銅、ステンレス鋼等の金属であっても良いし、プラスチックであっても良い。また、押出素材（１）の断面形状は円形状に限定されるものではなく、四角形状や六角形状等の多角形状であっても良い。また、押出素材（１）は中実材に限定されるものではなく、例えば中空材であっても良い。

押出素材（１）の直径は、例えば１６ｍｍである。また、据え込み加工品（５）において、例えば、拡径部（６）の最大直径は５０ｍｍ、拡径部（６）の長さは７０ｍｍである。ただし本発明では、押出素材（１）の直径及び据え込み加工品（５）の各部位の寸法は、上記の寸法に限定されるものではない。例えば、車両（自動車や鉄道車両等）用アーム、コンロッド、ピストン等の製品の製作に合わせて本発明の目的が達せられるように押出素材（１）の直径及び据え込み加工品（５）の各部位の寸法は設定することができる。

据え込み加工装置（10A）は、図１−Ａに示すように、押出装置（11）と挟持装置（20）と挟持部材駆動装置（30）と切断装置（40）とを備えている。

押出装置（11）は、押出素材（１）を押出製造するためのものである。この押出装置（11）は、コンテナ部（12）と押出ダイス（13）とステム（15）とを備える。押出ダイス（13）は成形孔（14）を有している。成形孔（14）の断面形状は、押出素材（１）の断面形状に対応する形状に形成されており、すなわち円形状に形成されている。（Ｂ）は、コンテナ部（12）内に装填されたビレットである。

挟持装置（20）は、押出素材（１）を互いに協働して解除自在に挟持する一対の挟持部材（21）（21）を有している。両挟持部材（21）（21）は、押出装置（11）の成形孔（14）の前方側における押出素材（１）の両側に、互いに対向して配置されている。両挟持部材（21）（21）は互いに同一構成である。

挟持部材（21）には、挟持部材（21）に挟持力を付与する流体圧シリンダ（例：油圧又はガス圧シリンダ）（28）が接続されている。（28a）は流体圧シリンダ（28）のロッドである。また、挟持部材（21）は、その挟持方向に延びたＬＭガイドレール（27）上を移動する受け台（26）上に固定されている（図２−Ａ参照）。そして、両挟持部材（21）（21）は、それぞれ対応する受け台（26）及びレール（27）を介して、移動ステージ（32）上に取り付けられている。移動ステージ（32）は、押出素材（１）の押出方向の前方及び後方に移動可能に設置されている。なお、（33）（33）は、移動ステージ（32）のレールである。

挟持部材（21）の先端部には、図１−Ａ及び図２−Ａに示すように、その先端側に開口した断面半円弧状の凹所からなる挟持部（22）が設けられている。押出素材（１）を両挟持部材（21）（21）で挟持した状態において、押出素材（１）は各挟持部材（21）の挟持部（22）内に嵌め込まれる。挟持部材（21）の挟持部（22）の径は、押出素材（１）の径よりも若干小寸に設定されている。したがって、両挟持部材（21）（21）で押出素材（１）を挟持すると、各挟持部材（21）の挟持部（22）の縁部（23）が押出素材（１）の被挟持部に食い込むものとなり、これにより、押出素材（１）の軸方向への滑りが防止される。すなわち本実施形態では、各挟持部材（21）の挟持部（22）の縁部（23）が、滑り止め手段としての、押出素材（１）への食込み凸部に対応している。

なお本実施形態では、両方の挟持部材（21）（21）の挟持部（22）（22）にそれぞれ食込み凸部が設けられているが、本発明では、両挟持部材（21）（21）のうちいずれか一つの挟持部材（21）の挟持部（22）だけに食込み凸部が設けられていても良い。また、滑り止め手段として、食込み凸部とは別の手段が挟持部（22）に施されていても良い。

さらに、挟持部材（21）の先端部には、挟持部（22）から連続して挟持部材（21）の後側に広がった略テーパ状の凹所（25）が形成されている。

挟持部材駆動装置（30）は、挟持装置（20）の両挟持部材（21）（21）を押出素材（１）の押出方向前方に押出速度よりも低速で移動させるためのものである。本実施形態では、挟持部材駆動装置（30）の駆動源として流体圧シリンダ（例：油圧又はガス圧シリンダ）（31）が前記移動ステージ（32）に接続されている。そして、挟持部材駆動装置（30）は、流体圧シリンダ（31）を作動させてそのロッド（31a）を短縮させることにより、両挟持部材（21）（21）が移動ステージ（32）ごと押出素材（１）の押出方向前方に所定速度で移動される。これにより、押出装置（11）の成形孔（14）と両挟持部材（21）（21）との間に自由拡径空間（Ｆ）が形成される（図１−Ｄ参照）。この自由拡径空間（Ｆ）は、該自由拡径空間（Ｆ）に露出する押出素材（１）の露出部（２）が自由に拡径可能な空間である。さらに、この挟持部材駆動装置（30）は、流体圧シリンダ（31）を作動させてそのロッド（31a）を突出させることにより、押出素材（１）の押出方向前方に移動された両挟持部材（21）（21）を初期位置に復帰（移動）させるものとなされている。

切断装置（40）は、挟持装置（20）の両挟持部材（21）（21）で挟持される押出素材（１）の被挟持部よりも押出方向前方側の部分を切断（詳述すると剪断）するものである。切断装置（40）は、互いに対応する切断刃（詳述すると剪断刃）（41）及び切断ダイ（42）を有している。切断刃（41）及び切断ダイ（42）は、両挟持部材（21）（21）の前方側における押出素材（１）の両側に、互いに対向して配置されている。

切断刃（41）及び切断ダイ（42）には、それぞれ駆動源として流体圧シリンダ（例：油圧又はガス圧シリンダ）（43）（43）が接続されている。そして、流体圧シリンダ（43）を作動させてそのロッド（43a）を突出させることにより、押出素材（１）の切断予定部を切断ダイ（41）と切断刃（42）との間に挟んで該切断予定部を切断刃（41）により切断（剪断）するものとなされている。一方、流体圧シリンダ（43）のロッド（43a）を短縮することにより、切断刃（41）及び切断ダイ（42）がそれぞれ元の位置に戻るものとなされている。切断刃（41）及び切断ダイ（42）は、それぞれ対応する流体圧シリンダ（43）（43）を介して枠体（44）に固定状態に取り付けられている。

次に、上記据え込み加工装置（10A）を用いた据え込み加工方法を以下に説明する。

まず、図１−Ａに示すように、押出装置（11）のコンテナ部（12）内に装填された加熱状態のビレット（Ｂ）をステム（15）により押出方向に加圧し、これにより押出ダイス（13）の成形孔（14）から押出素材（１）を押し出す。なお本実施形態では、押出素材（１）は例えば水平方向に押し出される。

こうして押出素材（１）を押し出しながら、図１−Ｂに示すように、押し出されてきた押出素材（１）をその両側から挟持装置（20）の両挟持部材（21）（21）により互いに協働して挟持する［挟持工程］。すると、各挟持部材（21）の挟持部（22）の縁部（食込み凸部）（23）が押出素材（１）の被挟持部に食い込み、これにより、押出素材（１）の軸方向への滑りが防止される。一方、押出素材（１）の被挟持部には、各挟持部材（21）の挟持部（22）の縁部（23）に対応する食込み痕（７）が生じる（図１−Ｅ参照）。

引き続き押出素材（１）を押し出ながら、図１−Ｃ及び図１−Ｄに示すように、両挟持部材（21）（21）で押出素材（１）を挟持した状態で、両挟持部材（21）（21）を挟持部材駆動装置（30）によって押出素材（１）の押出方向前方に押出速度よりも低速で移動させる。これにより、押出装置（11）の成形孔（14）と両挟持部材（21）（21）との間に形成された自由拡径空間（Ｆ）に露出する押出素材（１）の露出部（２）が、押出装置（11）の押出力によってその軸方向に加圧されることで自由拡径空間（Ｆ）において拡径される［拡径工程］。

挟持部材駆動装置（30）による両挟持部材（21）（21）の移動速度は、拡径部（６）の設計形状に応じて様々に設定されるものである。両挟持部材（21）（21）の移動速度の設定の説明については後述する。

ここで、挟持工程では、押出素材（１）を、押出素材（１）の露出部（２）の長さが押出装置（11）の押出力における該露出部（２）の座屈限界長さ以下（好ましくは座屈限界長さ未満）となる位置で、両挟持部材（21）（21）によって挟持することが望ましい。こうすることにより、押出素材（１）の座屈を確実に防止し得て、押出素材（１）の露出部（２）を良好に拡径することができる。

また、拡径工程では、挟持工程での両挟持部材（21）（21）の押出素材（１）への挟持開始時から両挟持部材（21）（21）の移動開始時までの間にタイムラグを設定することが望ましい。すなわち、まず、図１−Ｂに示すように、挟持工程において、両挟持部材（21）（21）により押出素材（１）を挟持する。そして、この挟持状態のままで両挟持部材（21）（21）を移動させないでその位置（即ち初期位置）に所定時間待機させる。この待機時間がタイムラグに対応している。すると、図１−Ｃに示すように、このタイムラグの間に、押出素材（１）の露出部（２）が自由拡径空間（Ｆ）において若干拡径される。そして、タイムラグの経過後、図１−Ｄに示すように、両挟持部材（21）（21）を押出素材（１）の押出方向前方に押出速度よりも低速で移動させる。以上のようにタイムラグを設定することにより、拡径初期時に押出素材（１）の露出部（２）の断面積を増大させることができる。そのため、露出部（２）の座屈限界長さを長くすることができ、もって座屈を確実に防止することができる。

拡径工程において、図１−Ｄに示すように、押出素材（１）の露出部（２）が所定形状（即ち紡錘状）に拡径されたとき、両挟持部材（21）（21）の移動を停止するとともに、図１−Ｅに示すように両挟持部材（21）（21）を互いに開き方向に移動させて押出素材（１）の挟持を解除する［挟持解除工程］。すると、押出素材（１）の拡径部（６）が押出装置（11）の押出力によって押出方向前方に移動する。

次いで、図１−Ｅ及び図１−Ｆに示すように、両挟持部材（21）（21）を挟持解除状態のままで挟持部材駆動装置（30）によって初期位置に復帰（移動）させる［復帰工程］。

そして、図１−Ｆに示すように押出素材（１）の拡径部（６）が切断装置（40）の切断刃（41）及び切断ダイ（42）の間を通過したとき、図１−Ｇに示すように押出素材（１）を両挟持部材（21）（21）により再度挟持する［挟持工程］。次いで、上述した拡径工程、挟持解除工程及び復帰工程を順次２回以上繰り返し行う。

なお本実施形態では、挟持工程、拡径工程、挟持解除工程及び復帰工程を繰り返し行う間、押出素材（１）は押出装置（11）により成形孔（14）から一定速度で連続して押し出されている。ただし本発明では、この間、押出素材（１）の押出は一旦停止されても良いし、また押出速度は一定ではなくて変動しても良い。

このように繰り返し据え込み加工を行う場合において、２回目以降の拡径工程では、上述したように両挟持部材（21）（21）の押出素材（１）への挟持開始時から両挟持部材（21）（21）の移動開始時までの間にタイムラグが設定されるが、このタイムラグの間に、切断装置（40）の切断刃（41）及び切断ダイ（42）を相互接近方向に移動させ、図１−Ｇに示すように、押出素材（１）の被挟持部よりも押出方向前方側で且つ拡径部（６）よりも押出方向後方側の部分を、切断刃（41）と切断ダイ（42）との間に挟み、当該部位を切断刃（41）によって切断（剪断）する［切断工程］。この切断工程で据え込み加工品（５）が押出素材（１）から切り離される。

この切断工程を拡径工程毎に行うことにより、図３に示すように１個の拡径部（６）を有する据え込み加工品（５）を得ることができる。あるいは、この切断工程を、繰り返し行われる拡径工程のうち１回おきに又は２回以上おいて行うことにより、２個又は３個以上の拡径部（６）を有する据え込み加工品（図示せず）を得ることができる。

そして、こうして得られた据え込み加工品（５）をプリフォームとして後工程において所定形状に後加工することにより、車両用アーム、コンロッド、ピストン等の製品が製作される。

而して、上記第１実施形態の据え込み加工方法は、押出装置（11）によりその成形孔（14）から押し出されてきた押出素材（１）を、挟持装置（20）の一対の挟持部材（21）（21）により互いに協働して挟持する工程と、押出装置（11）により成形孔（14）から押出素材（１）を押し出しながら、両挟持部材（21）（21）で押出素材（１）を挟持した状態で、両挟持部材（21）（21）を押出素材（１）の押出方向前方に押出速度よりも低速で移動させることにより、成形孔（14）と両挟持部材（21）（21）との間に形成された自由拡径空間（Ｆ）に露出する押出素材（１）の露出部（２）を、自由拡径空間（Ｆ）において拡径する工程と、を含んでいる。したがって、押出素材（１）を押出製造する工程と、押出素材（１）を据え込み加工する工程とを連続して行うことができる。そのため、据え込み加工品（５）の生産性を向上させることができる。

さらに、押出素材（１）の露出部（２）を拡径するために押出素材（１）を軸方向に加圧する力として、押出装置（11）の押出力が利用されているので、従来の据え込み加工方法で用いられていた、素材を軸方向に加圧するパンチ及びその駆動装置を別途必要としない。そのため、据え込み加工装置（10A）の簡素化を図ることができる。

もとより、閉塞金型を使用しなくても押出素材（１）の露出部（２）を拡径することができるので、製造コストを引き下げることができる。

また、加工時に座屈が防止されているので、シワやかぶりきず等の形状不良のない高品質の据え込み加工品（５）を得ることができる。

また、挟持工程、拡径工程、挟持解除工程及び復帰工程が順次繰り返し行われるので、据え込み加工品（５）の生産性を更に向上させることができる。

また、挟持工程では、押出装置（11）の成形孔（14）から押し出されてきた押出素材（１）を、自由拡径空間（Ｆ）に露出する押出素材（１）の露出部（２）の長さが該露出部（２）の座屈限界長さ以下となる位置で、両挟持部材（21）（21）により挟持している。したがって、押出素材（１）の座屈を確実に防止し得て、押出素材（１）の露出部（２）を良好に拡径することができる。

また、ライムラグの間に押出素材（１）の切断を行うことにより、次の効果を奏する。すなわち、もし仮に押出素材（１）の切断予定部を切断するときに該切断予定部が移動している場合には、切り口や切断部が変形するなど様々な問題が発生する。そこで、この問題を解決するため、本実施形態ではタイムラグの間に押出素材（１）の切断を行う。こうすることにより、押出素材（１）の所定部位を切断する際、押出素材（１）の所定部位は移動していないので、そのような問題を発生させないで所定部位を良好に切断することができる。

また、押出装置（11）により押出素材（１）を押し出しながら押出素材（１）の切断を行うことにより、据え込み加工装置（10A）の設置場所の省スペース化を図ることができる。

また、両挟持部材（21）（21）の挟持部（22）（22）の縁部（23）（23）が、それぞれ、滑り止め手段としての押出素材（１）への食込み凸部として作用しているので、押出素材（１）を確実にしっかりと挟持することができる。

ここで、挟持部材駆動装置（30）による両挟持部材（21）（21）の移動速度は、押出素材（１）の押出速度よりも低速であれば良く、すなわち押出素材（１）の押出速度に対して１倍未満であれば良い。さらに、両挟持部材（21）（21）の移動速度の設定について図４及び図５を参照して詳しく説明すると、次のとおりである。

押出素材（１）の押出速度をＶ₁、
両挟持部材（21）（21）の移動速度をＶ₂、
拡径前の押出素材（１）の断面積Ｓ、
タイムラグをＴ₀、
拡径部（６）の体積をＶ、
成形孔（14）の位置から、両挟持部材（21）（21）による押出素材（１）への挟持開始位置までの長さ（即ち自由拡径空間（Ｆ）の初期長さ）をＸ₀、
拡径部（６）の長さをＬ、
とする。

両挟持部材（21）（21）の移動時間Ｔ₂は、次式（i）で与えられる。

Ｔ₂＝（Ｌ−Ｘ₀）／Ｖ₂ …（i）

拡径部（６）の体積Ｖは、次式（ii）で与えられる。

Ｖ＝ＳＬ＋Ｓ（Ｖ₁−Ｖ₂）（Ｌ−Ｘ₀）／Ｖ₂＋Ｖ₁Ｔ₀ …（ii）

Ｓ、Ｖ、Ｌ、Ｖ₁、Ｘ₀をそれぞれ設計段階で決定することにより、両挟持部材（21）（21）の移動速度Ｖ₂は、次式（iii）により設定できる。

Ｖ₂＝Ｓ（Ｌ−Ｘ₀）Ｖ₁／（Ｖ−Ｖ₁Ｔ₀−ＳＸ₀） …（iii）

上記式（iii）により得られる速度が、両挟持部材（21）（21）を一定速度で移動させる場合の基本速度となる。

さらに、両挟持部材（21）（21）の平均移動速度が上記式（iii）により得られる速度になるように、両挟持部材（21）（21）の移動速度を変化させることにより、拡径部（６）の形状を紡錘状から様々な形状へ変化させることも可能である。すなわち、両挟持部材（21）（21）の移動速度は、拡径部（６）の設計形状に応じて様々に設定されるものである。

図６−Ａ〜図８は、本発明の第２実施形態を説明するための図である。

図６−Ａにおいて、（10B）は本発明の第２実施形態に係る据え込み加工装置である。図８において、（５）は、この据え込み加工装置（10B）により得られた据え込み加工品である。この据え込み加工品（５）は、その軸方向に並んだ２個（又は３個以上）の紡錘状の拡径部（６）（６）を有している。

この据え込み加工装置（10B）の構成について、上記第１実施形態の装置（10A）とは相異する点を中心に以下に説明する。

この据え込み加工装置（10B）では、図６−Ａ、図７−Ａ及び図７−Ｂに示すように、挟持装置（20）の両挟持部材（21）（21）は互いに同一構成である。挟持部材（21）の挟持部（22）は凹所からなる。この挟持部（22）の径は、押出素材（１）の径と同寸又は若干小寸に設定されている。したがって、両挟持部材（21）（21）で押出素材（１）を挟持すると、各挟持部材（21）の挟持部（22）内に押出素材（１）が適合状態に嵌め込まれるか又は若干きつい状態に嵌め込まれる。さらに、この挟持部（22）には成形凸部（24）が設けられている。この成形凸部（24）は、押出素材（１）の被挟持部に凹部を形成するためのものであり、更に、滑り止め手段としての、押出素材（１）への食込み凸部に対応している。したがって、両挟持部材（21）（21）で押出素材（１）を挟持すると、両挟持部材（21）（21）の挟持力によって押出素材（１）の被挟持部が加圧されて所定形状に成形される。その結果、押出素材（１）の被挟持部には、成形凸部（24）に対応した凹部（８）が形成される（図６−Ｅ及び図８参照）。

また、この据え込み加工装置（10B）は切断装置を備えていない。ただし本発明では、据え込み加工装置（10B）は上記第１実施形態で示した切断装置（40）を備えていても良い。

この据え込み加工装置（10B）の他の構成は、上記第１実施形態の装置（10A）と同じである。

この据え込み加工装置（10B）を用いた据え込み加工方法について、上記第１実施形態の方法とは相異する点を中心に以下に説明する。

まず、図６−Ａ及び図６−Ｂに示すように、押出装置（11）によりその成形孔（14）から押出素材（１）を押し出しながら、該押出素材（１）をその両側から挟持装置（20）の両挟持部材（21）（21）により互いに協働して挟持する［挟持工程］。すると、各挟持部材（21）の挟持部（22）の成形凸部（24）が押出素材（１）の被挟持部に食い込み、これにより、押出素材（１）の軸方向への滑りが防止される。さらに、両挟持部材（21）（21）の挟持力によって押出素材（１）の被挟持部が加圧されて所定形状に成形される。

引き続き押出素材（１）を押し出しながら、図６−Ｃ及び図６−Ｄに示すように、両挟持部材（21）（21）で押出素材（１）を挟持した状態で、両挟持部材（21）（21）を挟持部材駆動装置（30）によって押出素材（１）の押出方向前方に押出速度よりも低速で移動させる。これにより、押出素材（１）の露出部（２）を、押出装置（11）の押出力によってその軸方向に加圧することで自由拡径空間（Ｆ）において拡径する［拡径工程］。

この拡径工程では、挟持工程での両挟持部材（21）（21）の押出素材（１）への挟持開始時から両挟持部材（21）（21）の移動開始時までの間にタイムラグを設定する。

この拡径工程において、図６−Ｄに示すように、押出素材（１）の露出部（２）が所定形状（紡錘状）に拡径されたとき、両挟持部材（21）（21）の移動を停止するとともに、図６−Ｅに示すように両挟持部材（21）（21）を互いに開き方向に移動させて押出素材（１）の挟持を解除する［挟持解除工程］。すると、押出素材（１）の拡径部（６）が押出装置（11）の押出力によって押出方向前方に移動する。

次いで、図６−Ｅ及び図６−Ｆに示すように、両挟持部材（21）（21）を挟持解除状態のままで挟持部材駆動装置（30）によって初期位置に復帰させる［復帰工程］。

そして、図６−Ｆに示すように押出素材（１）の拡径部（６）が両挟持部材（21）（21）の前方側に移動したとき、図６−Ｇに示すように押出素材（１）を両挟持部材（21）（21）により再度挟持する［挟持工程］。次いで、上述した拡径工程、挟持解除工程及び復帰工程を順次２回以上繰り返し行う。

そして、押出素材（１）に所定個数の拡径部（６）が形成されたとき、タイムラグの間に、押出素材（１）の被挟持部よりも押出方向前方側の部分を所定の切断装置によって切断する。この切断工程で据え込み加工品（５）が押出素材（１）から切り離される。

この据え込み加工品（５）において、図８に示すように、両挟持部材（21）（21）により挟持されていた被挟持部は、所望する製品の形状に成形されている。すなわち、据え込み加工品（５）の被挟持部には、挟持部材（21）の成形凸部（24）に対応した凹部（８）が形成されている。

こうして得られた据え込み加工品（５）をプリフォームとして後工程において所定形状に後加工することにより、車両用アーム、コンロッド、ピストン等の製品が製作される。この後工程において、据え込み加工品（５）の被挟持部は既に製品形状に成形されているので、成形金型の寿命を延ばすことが可能であるとともに、後工程での加工時間を短縮できるし、材料歩留まりを向上できる。

以上、本発明の幾つかの実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に示したものに限定されるものではない。

例えば、本発明では、挟持部材（21）の挟持部（22）に、押出素材（１）を切断する切断刃を設けておき、押出素材（１）を両挟持部材（21）（21）で挟持した状態のもとで押出素材（１）の被挟持部を切断刃により切断しても良い。

また、本発明では、挟持装置（20）は、３個や４個以上の挟持部材を有し、これらの挟持部材により互いに協働して押出部材（１）を挟持するように構成されていても良い。

また、上記実施形態では、押出素材（11）による押出素材（１）の押出方向は水平方向であるが、本発明では、押出素材（１）の押出方向は下方向等の鉛直方向であっても良い。

また、本発明では、両挟持部材（21）（21）と切断装置（40）との間に、押出素材（１）の自重等による曲がり（例：撓み）を防止する手段として、押出素材（１）を支える支持部材（図示せず）が配置されていても良い。この場合、支持部材は押出素材（１）と一緒に移動可能であることが望ましい。

本発明は、車両用アーム、コンロッド、ピストン等の、拡径部を有する製品の製作に用いられる据え込み加工方法及び据え込み加工装置に利用可能である。

本発明の第１実施形態に係る据え込み加工装置の一部切欠き平面図である。 同据え込み加工装置の一対の挟持部材により押出素材を挟持した状態を示す、一部切欠き平面図である。 同据え込み加工装置により押出素材の露出部をタイムラグの間において拡径する途中の状態を示す、一部切欠き平面図である。 同据え込み加工装置により押出素材の露出部を拡径した状態を示す、一部切欠き平面図である。 同据え込み加工装置の両挟持部材の押出素材への挟持を解除した状態を示す、一部切欠き平面図である。 同据え込み加工装置の両挟持部材を初期位置に復帰させた状態を示す、一部切欠き平面図である。 同据え込み加工装置の切断装置により押出素材の所定部位を切断した状態を示す、一部切欠き平面図である。 図１−Ａ中のＡ−Ａ線断面図である。 図１−Ａ中のＢ−Ｂ線から見た正面図である。 図１−Ａ中のＣ−Ｃ線から見た側面図である。 同据え込み加工装置により得られた据え込み加工品の斜視図である。 同据え込み加工装置の一対の挟持部材により押出素材を挟持した状態を示す、要部拡大平面図である。 同据え込み加工装置により押出素材の露出部を拡径した状態を示す、拡径部の拡大平面図である。 本発明の第２実施形態に係る据え込み加工装置の一部切欠き平面図である。 同据え込み加工装置の一対の挟持部材により押出素材を挟持した状態を示す、一部切欠き平面図である。 同据え込み加工装置により押出素材の露出部をタイムラグの間において拡径する途中の状態を示す、一部切欠き平面図である。 同据え込み加工装置により押出素材の露出部を拡径した状態を示す、一部切欠き平面図である。 同据え込み加工装置の両挟持部材の押出素材への挟持を解除した状態を示す、一部切欠き平面図である。 同据え込み加工装置の両挟持部材を初期位置に復帰させた状態を示す、一部切欠き平面図である。 同据え込み加工装置の両挟持部材により押出素材を再度挟持した状態を示す、一部切欠き平面図である。 図６−Ａ中のＡ−Ａ線から見た正面図である。 図６−Ａ中のＢ−Ｂ線から見た側面図である。 同据え込み加工装置により得られた据え込み加工品の斜視図である。

符号の説明

１…押出素材
２…露出部
５…据え込み加工品
６…拡径部
７…食込み痕
８…凹部
10A、10B…据え込み加工装置
11…押出装置
14…成形孔
20…挟持装置
21…挟持部材
22…挟持部
23…縁部（食込み凸部）
24…成形凸部（食込み凸部）
28…流体圧シリンダ
30…挟持部材駆動装置
31…流体圧シリンダ
40…切断装置
41…切断刃
42…切断ダイ
43…流体圧シリンダ
Ｆ…自由拡径空間

Claims (14)

1. 押出装置によりその成形孔から押し出されてきた押出素材を、挟持装置の複数の挟持部材により互いに協働して挟持する工程と、
   前記押出装置により前記成形孔から押出素材を押し出しながら、前記複数の挟持部材で押出素材を挟持した状態で、前記複数の挟持部材を押出素材の押出方向前方に押出速度よりも低速で移動させることにより、前記成形孔と前記複数の挟持部材との間に形成された自由拡径空間に露出する押出素材の露出部を、前記自由拡径空間において拡径する工程と、
   を含むことを特徴とする据え込み加工方法。
2. 前記挟持工程では、前記成形孔から押し出されてきた押出素材を、前記成形孔と前記複数の挟持部材との間に形成される自由拡径空間に露出する押出素材の露出部の長さが該露出部の座屈限界長さ以下となる位置で、前記複数の挟持部材により挟持する請求項１記載の据え込み加工方法。
3. 前記拡径工程では、前記挟持工程での前記複数の挟持部材の押出素材への挟持開始時から前記複数の挟持部材の移動開始時までの間にタイムラグを設定する請求項１又は２記載の据え込み加工方法。
4. 前記タイムラグの間に、前記複数の挟持部材で押出素材を挟持した状態で、押出素材の被挟持部又は該被挟持部よりも押出方向前方側の部分を切断する請求項３記載の据え込み加工方法。
5. 前記複数の挟持部材のうち少なくとも一つの挟持部材の挟持部に、滑り止め手段が施されている請求項１〜４のいずれか１項記載の据え込み加工方法。
6. 前記少なくとも一つの挟持部材の挟持部に、前記滑り止め手段として、押出素材への食込み凸部が設けられている請求項５記載の据え込み加工方法。
7. 前記挟持工程では、押出素材を前記複数の挟持部材により挟持するとともに、前記複数の挟持部材の挟持力によって押出素材の被挟持部を加圧して成形する請求項１〜６のいずれか１項記載の据え込み加工方法。
8. 前記拡径工程後に、前記複数の挟持部材の押出素材への挟持を解除する工程と、
   前記挟持解除工程後に、前記複数の挟持部材を初期位置に復帰させる工程と、
   を含み、
   前記挟持工程、前記拡径工程、前記挟持解除工程及び前記復帰工程を順次繰り返し行う請求項１〜７のいずれか１項記載の据え込み加工方法。
9. 請求項１〜８のいずれか１項記載の据え込み加工方法により得られた据え込み加工品。
10. 成形孔を有する押出装置と、
    前記押出装置により前記成形孔から押し出されてきた押出素材を、互いに協働して挟持する複数の挟持部材を有する挟持装置と、
    前記複数の挟持部材を押出素材の押出方向前方に押出速度よりも低速で移動させる挟持部材駆動装置と、
    を備えていることを特徴とする据え込み加工装置。
11. 前記複数の挟持部材で挟持される押出素材の被挟持部又は該被挟持部よりも押出方向前方側の部分を切断する切断装置を備えている請求項１０記載の据え込み加工装置。
12. 前記複数の挟持部材のうち少なくとも一つの挟持部材の挟持部に、滑り止め手段が施されている請求項１０又は１１記載の据え込み加工装置。
13. 前記少なくとも一つの挟持部材の挟持部に、前記滑り止め手段として、押出素材への食込み凸部が設けられている請求項１２記載の据え込み加工装置。
14. 前記挟持装置の複数の挟持部材は、押出素材を互いに協働して解除自在に挟持するものとなされており、
    前記挟持部材駆動装置は、更に、押出素材の押出方向前方に移動された前記複数の挟持部材を初期位置に復帰させるものとなされている請求項１０〜１３のいずれか１項記載の据え込み加工装置。
    

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