JP2007289989A - 増肉した曲げ部を有する物品の製造方法及びその製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】据え込みを行うことなく、塑性加工により成形した曲げ部を増肉させる。
【解決手段】本発明装置は、プレス加工により成形した曲げ部22を有する中間品20を用い、この中間品20の曲げ部22を増肉する装置であって、増肉後の物品の内側形状を形作る外形面2を有し中間品20が合さるパンチ1と、このパンチ1の側面2cに中間品20を押し当てつつ側面2cに沿って曲げ部22に向かって圧延する圧延ローラと、パンチ1との相互間で中間品20の底壁21を保持する保持面5を有し当該保持面5で前記圧延により生じた増肉分を受けて曲げ部22を増肉させるダイス4とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、塑性加工により成形した曲げ部を有し、この曲げ部を増肉してなる物品の製造方法及びその製造装置に関するものである。

クラッチドラムのようなL字形断面の角部を有する物品は、板状の鋼材を用いてプレス成形するのが一般的であるが、図1に示すように、板状の鋼材をプレス素材として角部12を有する底付き物品10を成形する場合、その角部12の厚みT2は、図6(a)に示すように、プレス加工時に生じる引張応力によって薄く延ばされる。このため、角部12の厚みT2は、プレス素材そのものの厚みに近い周壁13及び底壁11の厚みT3,T1より薄くなり、周壁13及び底壁11に比べて強度面で改善の余地がある。

そこで、従来は、角部12の肉厚T2を厚くするため、図6(a)に示すように、予めプレスにより曲げ部22（角部12）を成形したものを製品（物品）となる前段階の中間品として用い、この中間品を、製品の内側形状を形作る金型（パンチ）31と製品の外側形状を形作る金型（ダイス）32とで保持したのち、かかる中間品の周壁23(13)の先端23e(13e)を軸線O方向に押し込むこと(所謂、「据え込み」)により、斜線領域Gの分だけ、角部12の増肉を図っていた。
（例えば、特許文献１参照。）。
特開2001-47175号公報

しかしながら、上記の製造方法では、中間品の周壁23の先端23eを軸線O方向に加圧するため、その加圧力が過大な場合、図6(c)の符号Aに示すように、周壁13の一部にしわを発生させたり、座屈させてしまうことがある。

また、上記の製造方法では、据え込みに要する加圧力を調整しても一度に所望の増肉分だけ塑性流動させることは不可能であるため、中間品に対する据え込みを複数回(例えば、10回程度)行う必要があり、成形工程が掛かる。

更に、上記の製造方法では、中間品の周壁23の高さ(底深さ)Lが長い場合や、その肉厚T3が厚すぎる場合などでは、実際上、増肉を行うことが不可能なことがある。

また、上記の製造方法では、加工後に取り出した物品は、周壁13の外周寸法等がその高さL方向の位置により異なるため、表面粗度や寸法精度がよくない。

加えて、上記の製造方法では、パンチ31とダイス32とが中間品の周壁23をその内側及び外側の両側から保持するため、パンチ31とダイス32との相互間に形成するクリアランスを曲げ部12での増肉量を考慮して設定する必要があるが、このクリアランスの設定には難しいものがある。

加えて、上記の製造方法では、中間品の周壁23を取り囲むダイス32が必須であり、設備費用が高額になる。

本発明の解決すべき課題は、据え込みを行うことなく、塑性加工により成形した曲げ部を増肉させることにある。

本発明の製造方法は、塑性加工により成形した曲げ部を有し、この曲げ部を増肉してなる、増肉した曲げ部を有する物品の製造方法であって、塑性加工により成形した曲げ部を有する中間品を用い、この中間品を、前記物品の内側形状を形作る第一の型に押し当てつつ当該第一の型に沿って前記曲げ部に向かって圧延し、かかる圧延により生じた増肉分を、前記第一の型との相互間で前記中間品を保持する第二の型で受けて前記曲げ部を増肉させることを特徴とするものである。なお、塑性加工は、塑性材料からなる素材に大きな力を加えて所望する形状に加工することをいい、プレス加工、曲げ加工、絞り加工等を含む。

本発明の製造装置は、塑性加工により成形した曲げ部を有する中間品を用い、この中間品の曲げ部を増肉して、増肉した曲げ部を有する物品を製造する装置であって、前記物品の内側形状を形作る外形面を有し前記中間品が合さる第一の型と、この第一の型に前記中間品を押し当てつつ前記第一の型に沿って前記中間品にかかる曲げ部に向かって圧延する圧延部材と、前記第一の型との相互間で前記中間品を保持する保持面を有し当該保持面で前記圧延により生じた増肉分を受けて前記曲げ部を増肉させる第二の型とを備えることを特徴とするものである。

本発明装置は、底壁を有し当該底壁から角部を介して一体に繋がる周壁が成形されたカップ状の底付き物品を製造する際には、前記圧延部材を複数設け、当該圧延部材を前記周壁の周方向に沿って隣接配置することができ、又は、当該圧延部材を前記周壁の周方向に沿って間隔を空けて配置することができる。また、本発明装置において、前記圧延部材は、圧延に際して前記中間品に沿って摺動する部材又は前記中間品に沿って転動する部材を問わないが、前記中間品に沿って転動する加圧ローラであることが好ましい。

また、本発明装置は、前記第一の型及び前記第二の型の少なくともいずれか一方に、前記第一の型と前記第二の型との相互間での前記中間品を拘束する拘束手段を設けることが好ましい。拘束手段には、例えば、第一の型及び第二の型の少なくともいずれか一方に設けた複数の突起からなる摩擦面や、第一の型及び第二の型の少なくともいずれか一方に設けられ、中間品の曲げ部から伸びる部位の先端が突き当る突起若しくは可動部材がある。

本発明によれば、塑性加工により成形した曲げ部を有する中間品を、物品の内側形状を形作る第一の型に押し当てつつ当該第一の型に沿って前記曲げ部に向かって圧延し、かかる圧延により生じた増肉分を第二の型で受けて曲げ部を増肉させるため、しわや座屈を生じることなく、塑性加工により成形した曲げ部を増肉することができる。

また、本発明によれば、第一の型に沿って圧延してその増肉分を第二の型で受けて曲げ部を増肉させるから、一度に所望する増肉分だけ塑性流動させることが不可能な据え込みに比べて少ない回数で増肉できるため、成形工程の削減に効果を奏する。

更に、本発明によれば、中間品に加わる力は、第一の型に押し当てるための力と、第一の型に沿って生じる摩擦力との二分力であるため、一方からの力のみで加圧する据え込みでは増肉できない形状を有する中間品にも適用することができる。

また、本発明によれば、しわや座屈を生じないため、表面粗度や寸法精度が向上する。

加えて、本発明によれば、増肉の程度は、前記中間品を第一の型に押し当てるための力に依存するため、かかる押し当て力と、この押し当てを行いつつ第一の型に沿って移動したときの移動量とにより決定される。このため、第一の型と第二の型との相互間を曲げ部での増肉量を考慮して設定する必要がなく、増肉制御が容易である。

加えて、本発明によれば、据え込みを行う場合のように、一方からの力のみで前記中間品を加圧するものではなく、第一の型に押し当てるための力と、第一の型に沿って生じる摩擦力との方向から前記中間品を加圧するため、第一の型に押し当てるための力が少なく済む。更に、前記中間品を第一の型と第二の型との相互間で取り囲む必要がない。このため、設備容量が少なく済み、設備費用の削減に有効である。

従って、本発明によれば、様々な問題を有する据え込みを行うことなく、塑性加工により成形した曲げ部を増肉させることができる。

以下、図面を参照して、本発明の好適な形態を詳細に説明する。

図1(a)〜(c)はそれぞれ、本発明の製造方法を用いて製造可能な物品を例示する斜視図、その底面図及びそのX-X断面図である。

図1において、符号10は、ディスク状の鋼材をプレスすることにより、円形の底壁11を有し当該底壁11に角部12を介して一体に繋がる周壁13を成形したカップ形状の底付き物品であり、その底壁11には貫通孔14が形成されている。

図2(a)〜(d)はそれぞれ、本発明に従う物品10の製造装置の第一形態を示す模式断面図であり、図3(a),(b)はそれぞれ、同形態を上方から示す模式図及び同形態にて用いられる圧延部材を示す斜視図である。

図2,3に示す本発明装置は、カップ形状の底付き物品10を製造するにあたり、プレス加工により成形した曲げ部22を有する中間品20を用いるが、この中間品20は、実質、物品10と同一の形状であるため、以下、中間品20における、物品10の各部位11,12,13に対応する部位は、便宜的に符号21,22,23として説明する。

符号1は、軸線Oに沿って移動可能なパンチ(第一の型)であり、中間品20を基に製造される物品10の内側形状を形作る外形面2を有する。外形面2は、物品10の底壁内側形状を形作る保持面2aと、この保持面2aに一体に繋がり当該物品10の角部内側形状を形作る曲がり面2bと、この曲がり面2bを介して保持面2aに一体に繋がり当該物品10の周壁内側形状を形作る側面2cとからなる。これにより、パンチ1は、その外形面2に中間品20の内側を合せて当該中間品20を保持することができる。

符号3は、パンチ10に中間品20の周壁23を押し当てつつパンチ1の側面2cに沿って曲げ部22に向かって圧延する圧延ローラ（圧延部材）である。圧延ローラ3は、図3(a)に示すように、中間品20の周壁23周りに複数設けられ、この周壁23の周方向に沿って隣接配置されている。このため、各圧延ローラ3の押圧面3fは、図3(b)に示すように、中間品20の周壁23に合さって、周壁23に接する湾曲面を有する。

符号4は、パンチ1が軸線Oに沿って接近・離間するダイス（第二の型）である。ダイス4は、パンチ1の保持面2aとの相互間で中間品20の底壁21を挟持する保持面5を有する。保持面5は、物品10の外径φ1(図1参照。) が確保されるよう、中間品20の外径φ2と同一又は外径φ2よりも僅かに小さな外径φ3を有する。

また保持面5の全部又は中間品20の底壁21が位置する環状の領域には、図2(a)に示すように、パンチ1とダイス4との相互間で中間品20を拘束してその相互間での滑りを防止するための拘束手段として、複数の突起からなる摩擦面6が設けられている。

ここで、本装置の作用を説明する。

先ず、プレス加工により一体に成形した中間品20をセットするため、図2(a)に示すように、パンチ1を上昇させてダイス4から離間させた状態にしておく。次に、図2(b)に示すように、中間品20の底面21をダイス4の保持面5に載置したのち、パンチ1を降下させてパンチ1の保持面2aとダイス4の保持面5との相互間で中間品20の底壁21を保持する。

次に、圧延ローラ3は、図2(c)に示すように、周壁23の先端23eから、周壁23の全周をパンチ1の側面2cに押し当てて周壁21の全周を半径方向に加圧しながら、パンチ1の側面2cに沿って曲げ部22に向かって移動する。これにより、圧延ローラ3は、周壁23の全周を曲げ部22に向かって圧延させる。

かかる圧延により生じた増肉分は、圧延ローラ3が曲げ部22に移動するに従い、この曲げ部22に向かって逃げるが、図2(d)に示すように、ダイス4の保持面5で受けられるため、曲げ部22で滞って、プレス加工によって肉厚の薄くなった曲げ部22を増肉させることができる。

また、本発明装置は、図3(c)に示す第二形態のように、圧延ローラ3を周壁23の周方向に沿って間隔を空けて配置することができ、更には、圧延ローラ3を、増肉を所望する少なくとも1箇所の位置にだけ配置することもできる。かかる構成によれば、部品点数が少ない簡素化された装置にすることができる。

なお、図1に示す物品10は、底壁21に貫通孔24を有するため、省電力化を考慮してパンチ1とダイス4との挟持力を抑えた場合、パンチ1の保持面2aとダイス4の保持面5との相互間で中間品20の底面21が滑りを起こし、増肉分が曲げ部22を通って底壁21に移動して曲げ部22の増肉が不十分になることが考慮される。

しかしながら、本形態では、図2(a)に示すように、保持面5に摩擦面6が設けられているため、底壁21は摩擦面6での摩擦力によりパンチ1とダイス4との間で拘束され滑りを起こすことがない。

従って、本形態の如く、ダイス4の保持面5に摩擦面6を設ければ、周壁23からの増肉分は底壁21の滑りで失われることなく、曲げ部22で滞るため、パンチ1とダイス4との挟持力を比較的小さく抑えても、プレス加工によって肉厚の薄くなった曲げ部22を増肉させることができる。なお、摩擦面6は、ダイス4の保持面5上に限ることなく、ダイス4の保持面5及びパンチ1の保持面2aの少なくとも一方に設ければよい。

次に、図4(a)〜(d)はそれぞれ、本発明に従う物品10の製造装置の第三形態を示す模式断面図である。なお、本形態において、第一形態と同一部分は同一符号をもってその説明を省略する。

本形態では、拘束手段として、油圧作動等によってダイス4に形成した開口4aから出し入れ可能な可動部材であるピン7を備える。このピン7は、物品10の貫通孔14と同一の外径φ4からなり、中間品20の貫通孔24を貫通孔14と同一の外径φ4をすることにより、貫通孔24内を通過できる。

ここで、本装置の作用を説明する。

先ず、プレス加工により一体に成形した中間品20をセットするため、図4(a)に示すように、パンチ1を上昇させてダイス4から離間させた状態にしておく。次に、図4(b)に示すように、中間品20の底面21をダイス4の保持面5に載置したのち、パンチ1を降下させてパンチ1の保持面2aとダイス4の保持面5との相互間で中間品20の底壁21を保持する。

このときピン7は、予めダイス4から突出させておくことにより、中間品20を保持面5に位置決めするためのガイドとして利用できるが、底壁21をパンチ1とダイス4とで保持したのちに突出させてもよい。また、本形態では、パンチ1の保持面2aに、ピン7の挿入穴2dを設けているが、底壁21を保持する際にパンチ1とピン7とが干渉しないように、予めピン7の突出量を調整すれば、必ずしもパンチ1に挿入穴2dを形成する必要はない。

次に、図4(c)に示すように、第一形態と同様、周壁23の全周をパンチ1の側面2cに押し当てて半径方向に加圧しながら、圧延ローラ3を周壁23の先端23eからパンチ1の側面2cに沿って移動させることにより、周壁23の全周を曲げ部22に向かって圧延させる。

かかる圧延により生じた増肉分は、圧延ローラ3が曲げ部22に移動するに従い、この曲げ部22に向かって逃げるが、図4(d)に示すように、ダイス4の保持面5で受けられるため、曲げ部22で滞って、第一形態と同様、肉厚の薄くなった曲げ部22を増肉させることができる。

また、本形態にも、拘束手段としてのピン7が設けられているため、パンチ1とダイス4との挟持力を比較的小さく抑えた場合であっても、底壁21はピン７との当接によりパンチ1とダイス4との間で拘束され滑りを起こすことがない。従って、第一形態と同様、周壁23からの増肉分は底壁21の滑りで失われることなく、曲げ部22で滞るため、パンチ1とダイス4との挟持力を比較的小さく抑えても、薄肉の曲げ部22を増肉させることができる。

更に、図5は、本発明に従う物品10の製造装置の第四形態を示す模式断面図である。なお、本形態において、他の形態と同一部分は同一符号をもってその説明を省略する。

本形態は、拘束手段として、パンチ1の保持面2aに突起8が一体に形成されている。この突起8は、物品10の貫通孔14と同一の外径φ4からなり、中間品20の貫通孔24を貫通孔14と同一の外径φ4をすることにより、貫通孔24内を通過できる。なお、突起8は、ダイス4の保持面5に設けてもよい。

本形態にも、拘束手段として突起8が設けられているため、パンチ1とダイス4との挟持力を比較的小さく抑えた場合であっても、底壁21は突起8との当接によりパンチ1とダイス4との間で拘束され滑りを起こすことがない。従って、他の形態と同様、周壁23からの増肉分は底壁21の滑りで失われることなく、曲げ部22で滞るため、パンチ1とダイス4との挟持力を比較的小さく抑えても、肉厚の薄い曲げ部22を増肉させることができる。

本形態は、圧延部材を圧延ローラに代えて、例えば、パンチ1の外側を取り囲む環状のパンチも採用でき、圧延に際して中間品20に沿って摺動する部材又は中間品20に沿って転動する部材を問わないが、上述のように、中間品20に沿って転動する加圧ローラ3とした場合は、物品10の周壁13における表面粗度や寸法精度の向上に好適である。

また、本形態のように、パンチ1及びダイス4の少なくともいずれか一方に、摩擦面6、ピン7又は突起8等の拘束手段を設ければ、パンチ1及びダイス4の相互間で底壁21を大きな挟持力で保持しなくても、曲げ部22を増肉することができるが、特に、拘束手段として摩擦面6を採用した場合には、底壁11に貫通孔14が形成されていない物品についても流用できるため、汎用性があって有効である。

上述したところは、本発明の好適な形態を説明するものであるが、特許請求の範囲内にて種々の変更を加えることができる。例えば、パンチ1とダイス4との関係は、逆転させることができる。また、ダイス4のみをパンチ（可動型）に置き換えることもできる。本発明は、塑性加工により成形した曲げ部を有し、この曲げ部を増肉してなる、増肉した曲げ部を有する物品を製造するものであれば、その物品はカップ形状のものに限らず、板状の鋼材を曲げただけのＬ字形のアングル等であってもよい。また、上述した各形態の個々の構成は、使用条件に応じてそれぞれ適宜、置換・組み合わせることができる。

(a)〜(c)はそれぞれ、本発明の製造方法を用いて製造可能な物品を例示する斜視図、その底面図及びそのX-X断面図である。 (a)〜(d)はそれぞれ、本発明装置の第一形態及びそれを用いた製造方法を説明する模式断面図である。 (a)〜(c)はそれぞれ、同形態を上方から示す模式図、同形態にて用いられる圧延部材を示す斜視図及び、本発明の第二形態を示す模式断面図である。 (a)〜(d)はそれぞれ、本発明の第三形態及びそれを用いた製造方法を説明する模式断面図である。 本発明の第四形態を示す模式断面図である。 (a)〜(c)はそれぞれ、プレス加工のみで成形された底付き物品を例示する模式断面図、プレス加工後に行う据え込みを説明する模式断面図及び、据え込みを行った後の底付き物品を例示する模式断面図である。

符号の説明

１ パンチ
2a 保持面
2b 湾曲面
2c 側面
３ 圧延ローラ
４ ダイス
５ 保持面
６ 摩擦面
７ ピン
８ 圧延パンチ
10 カップ状底付き物品
11 底壁
12 角部（曲げ部）
13 周壁
20 中間品
21 底壁
22 曲げ部
23 周壁

Claims (6)

1. 塑性加工により成形した曲げ部を有し、この曲げ部を増肉してなる、増肉した曲げ部を有する物品の製造方法であって、
   塑性加工により成形した曲げ部を有する中間品を用い、この中間品を、前記物品の内側形状を形作る第一の型に押し当てつつ当該第一の型に沿って前記曲げ部に向かって圧延し、かかる圧延により生じた増肉分を、前記第一の型との相互間で前記中間品を保持する第二の型で受けて前記曲げ部を増肉させることを特徴とする、増肉した曲げ部を有する物品の製造方法。
2. 塑性加工により成形した曲げ部を有する中間品を用い、この中間品の曲げ部を増肉して、増肉した曲げ部を有する物品を製造する装置であって、
   前記物品の内側形状を形作る外形面を有し前記中間品が合さる第一の型と、この第一の型に前記中間品を押し当てつつ前記第一の型に沿って前記中間品にかかる曲げ部に向かって圧延する圧延部材と、前記第一の型との相互間で前記中間品を保持する保持面を有し当該保持面で前記圧延により生じた増肉分を受けて前記曲げ部を増肉させる第二の型とを備えることを特徴とする、増肉した曲げ部を有する物品の製造装置。
3. 前記物品は底壁を有し当該底壁から角部を介して一体に繋がる周壁が成形されたカップ状の底付き物品であって、前記圧延部材を複数設け、当該圧延部材を前記周壁の周方向に沿って隣接配置してなる、請求項２に記載の、増肉した曲げ部を有する物品の製造装置。
4. 前記物品は底壁を有し当該底壁から角部を介して一体に繋がる周壁が成形されたカップ状の底付き物品であって、前記圧延部材を複数設け、当該圧延部材を前記周壁の周方向に沿って間隔を空けて配置してなる、請求項２に記載の、増肉した曲げ部を有する物品の製造装置。
5. 前記圧延部材が加圧ローラである、請求項２乃至４のいずれか一項に記載の、増肉した曲げ部を有する物品の製造装置。
6. 前記第一の型及び前記第二の型の少なくともいずれか一方に、前記第一の型と前記第二の型との相互間での前記中間品を拘束する拘束手段を設けた請求項２乃至５のいずれか一項に記載の、増肉した曲げ部を有する物品の製造装置。
   
   

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