JP2008221248A - ローラ成形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ローラ成形装置によるスプライン成形の加工精度を向上させる。
【解決手段】ローラ成形装置１は、ワーク５の送り軸Ｏ_wの周りに配置された複数のローラ２１と、内側に複数のローラ２１を回転自在に収容し、ローラ２１の外側への移動を規制する内側リング２７と、内側リング２７が焼きばめにより内側に圧入される外側リング２８とを備える。プレス機により昇降する上型７によってワーク５を送り軸Ｏ_wの方向に送り、複数のローラ２１で囲まれた空間内に押し込むことでワーク５を成形する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数のローラを用いてワークの側面に複数の溝を形成するローラ成形装置に関する。

自動変速機にはクラッチドラム、クラッチハブといった複数の溝（歯形、スプライン形状等を含む）を側面に有する円筒形状の構成部品が用いられている。

特許文献１、２は、このような構成部品を成形する方法として、金型内に複数のローラを放射状に配置し、複数のローラで囲まれた空間に円筒形状のワークをプレス機で押し込む方法を開示している。この方法によれば、ローラがワークの側面に押し当てられた状態でワークに対して変位することで、ワークの側面に複数の溝が形成される。
特開平７−１８５６７４号公報 特開２００３−１９１０２５公報

しかしながら、上記方法では、複数のローラで囲まれた空間をワークが通過する際、ローラ保持部がワークから受ける力によって径方向外側に弾性変形してしまい、加工精度が低下するという問題があった。ローラ保持部が外側に広がると、ワークの側面がローラによって押し潰される量が減るため、加工後のワークの側面が反ったり、板厚が均一に潰れなかったり、側面に形成される溝の隅部や溝と溝の間に形成される歯の角度が鈍くなったりする。

加工精度を上げるためには、一工程における加工量（溝の深さ、溝の数等）を減らし、多工程かけてワークを加工する必要があり、生産性が低下する。

本発明は、このような従来技術の技術的課題を鑑みてなされたもので、加工精度の高いローラ成形装置を提供することを目的とする。

本発明に係るローラ成形装置は、ワークの送り軸の周りに配置された複数のローラと、内側に前記複数のローラを回転自在に収容し、前記ローラの外側への移動を規制する内側リングと、前記内側リングが焼きばめにより内側に圧入される外側リングと、前記ワークを前記送り軸の方向に送り、前記複数のローラで囲まれた空間内に押し込むワーク送り手段と、を備える。

本発明によれば、複数のローラを収容する内側リングには径方向内側に向かう力が常時作用する。これにより、ワーク加工時に径方向外側に向かう力がワークからローラを介して内側リングに作用しても、径方向内側の力と径方向外側の力が均衡し、内側リングの弾性変形が抑制される。

したがって、本発明によれば、内側リングが外側に広がることによる加工精度の低下を抑え、高い加工精度のローラ成形装置を実現することができる。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

図１は本発明に係るローラ成形装置１を横から見た図である。ローラ成形装置１は、クラッチドラム、クラッチハブといった、側面に複数の溝（歯形、スプライン形状等を含む）を有する円筒形状の製品を成形するのに用いられる。

ローラ成形装置１は、ローラ金型２と、ローラ金型２が受けプレート３を介して載置される下型４と、ワーク５が載置されるリフター６と、プレス機によって昇降させられる上型７とで構成される。図中Ｏ_Wはワーク送り軸であり、ワーク５はワーク送り軸Ｏ_Wに沿って上下する。

上型７からは円柱形状の支持部９が下方に延びており、支持部９にはエジェクター１０が遊嵌されている。エジェクター１０には連結棒１１を介してストッパ１２が連結されており、ストッパ１２が上型７に形成される段部１３に当接することでエジェクター１０の下方向の移動が規制される。

また、支持部９の下端には、ワーク５の内径に略等しい外径を有するマンドレル１５が取り付けられている。マンドレル１５の側面には、ワーク５に形成する溝に対応する形状の溝１６がワーク５の送り方向に複数形成されている。

ワーク５は上側が開放した円筒形状のカップ材であり、前工程において円板形状のブランクを絞り加工して成形される。ワーク５が載置されるリフター６は、下型４から上方に延びるクッションピン１７によって上方に付勢されている。

ローラ金型２は押さえプレート１８によって受けプレート３に固定されている。ローラ金型２を上から見ると、図２に示すように、複数のローラ２１をワーク送り軸Ｏ_Wの周りに放射状に配置した構成をしている。

図２を参照しながらローラ金型２の構成についてさらに説明する。ローラ金型２は１６個のローラ２１を備える。各ローラ２１の外周にはそれぞれワーク５の側面に形成する溝に対応する形状の３本の凸条２２が設けられている。このローラ金型２によればワーク５の側面に合計４８本の溝を同時に加工することができる。なお、ローラ２１の数、ローラの外周の凸条２２の数は、製品の形状に応じて適宜選択される。

各ローラ２１はシャフト２３に回転自在に支持されており、各シャフト２３は一対のサポートプレート２４によって両側から支持される。一対のサポートプレート２４に代えてコの字型の支持部材を用いても良い。

ローラ２１、シャフト２３及び一対のサポートプレート２４からなるローラユニット３０は、ローラ金型２の径方向内側に向けて開口する複数のスロット２５に収装される。複数のスロット２５は、複数のＴ字型ブロック２６を内側リング２７の内周面に沿って並べて配置することによって画成される。

なお、ここではサポートプレート２４、Ｔ字型ブロック２６を介して複数のローラ２１を内側リング２７の内側に収容する構成であるが、複数のローラ２１を内側リング２７の内側に収容する構成はこれに限らず、例えば、内側リング２７とＴ字型ブロック２６を一体化した部材にローラユニット３０を収装する構成であっても良い。

内側リング２７は、外側に配置される外側リング２８に焼きばめによって圧入されており、外側リング２８から常時径方向内側に向かう力を受ける。外側リング２８は、内側リング２７を組み付ける前の状態では、内側リング２７の外径よりも圧入代分だけ小さな内径を有している。内側リング２７を外側リング２８に圧入する際には、外側リング２８を予め加熱して熱膨張させておき、径が増大した外側リング２８に内側リング２７を押し込むようにする（加熱圧入）。

さらに、内側リング２７と外側リング２８は、好ましくは、材質が異なり、内側リング２７の材質には外側リング２８の材質よりも硬い材質（高硬質の材質）が選択される。両リング２７、２８の材質は加工時にローラ２１がワーク５から受ける力、要求される加工精度等に応じて適宜選択される。

図３（ａ）〜（ｄ）は加工開始から加工完了までの様子を示したものである。これを参照しながら、加工時のローラ成形装置１の動作について説明する。

図３（ａ）は加工開始前の初期状態を示している。上型７は初期位置にあり、マンドレル１５はリフター６上面から離れた位置に配置される。未加工のワーク５はこの状態でリフター６上面に載置される。

ワーク５をリフター６上面に載置すると上型７が下降を始める。そして、図３（ｂ）に示すように、マンドレル１５がワーク５内に挿入されると、マンドレル１５とリフター６の間にワーク５が挟持される。

この状態から上型７がさらに下降すると、ワーク５はマンドレル１５とリフター６の間に挟持されたまま下降する。途中、図３（ｃ）に示すように、エジェクター１０が押さえプレート１８に当接すると、エジェクター１０のみが下降を停止し、以後、マンドレル１５とリフター６の間に挟持されたワーク５のみが下降する。

上型７がさらに下降し、ワーク５が複数のローラ２１で囲まれた空間に押し込められると、ローラ２１の端面がワーク５の側面に押し付けられ、ローラ２１の端面の凸条２２がワーク５の側面を構成する板を下側から順に押し潰していき、これによって、ワーク５の側面にワーク送り方向に延びる複数の溝が形成される。このとき、ローラ２１はワーク５との間の摩擦力によって回転し、ワーク５の側面を転がるので、加工に要する力（上型７を下降させるプレス機に要求される加工力）を低減することができる。

図３（ｄ）に示すように、ワーク５の上端がローラ２１の中心よりも低い位置に到達すると、ワーク５の加工が完了する。加工完了後は、上型７を再び上昇させる。このとき、リフター６がクッションピン１７によって上方に付勢されているので、ワーク５はマンドレル１５とリフター６に挟持されたまま上昇する。

そして、ワーク５の上端がエジェクター１０の下面に当接すると、ワーク５がマンドレル１５から自動的に取り外され、上型７が初期位置まで上昇したときには、完成後のワーク５がリフター６上に残される。完成後のワーク５は次工程へと搬送され、代わりにリフター上には未加工のワーク５が搬入、載置され、図３（ａ）の初期状態に戻る。

続いて本発明の作用効果について説明する。

上記構成のローラ成形装置１では、複数のローラ２１を内側リング２７内に収容し、この内側リング２７を外側リング２８に圧入するようにしたことにより、内側リング２７には径方向内側に向かう力が常時作用する。これにより、ワーク加工時に径方向外側に向かう力がワーク５からローラ２１を介して内側リング２７に作用しても、内側リング２７に作用する径方向内側の力と径方向外側の力が均衡し、内側リング２７の弾性変形を抑制することができる。したがって、本発明によれば、加工時に内側リング２７が外側に広がることによる加工精度の低下を抑え、成形難易度の高い製品に対応可能なローラ成形装置を実現することができる。

また、内側リング２７の材質には、外側リング２８の材質よりも硬い材質を用いるようにした。この構成によれば、より一層内側リング２７の弾性変形を抑えることが可能である。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記構成は本発明の適用例の一つを示したに過ぎず、本発明の適用範囲を上記実施形態の具体的構成のみに限定する趣旨ではない。

本発明に係るローラ成形装置の概略構成図である。 ローラ成形装置に用いられるローラ金型の平面図である。 本発明に係るローラ成形装置の動作を説明するための図である。

符号の説明

１ ローラ成形装置
２ ローラ金型
４ 下型
５ ワーク
６ リフター
７ 上型
１５ マンドレル
２１ ローラ
２７ 内側リング
２８ 外側リング
Ｏ_W ワーク送り軸

Claims (2)

1. ワークの送り軸の周りに配置された複数のローラと、
   内側に前記複数のローラを回転自在に収容し、前記ローラの外側への移動を規制する内側リングと、
   前記内側リングが焼きばめにより内側に圧入される外側リングと、
   前記ワークを前記送り軸の方向に送り、前記複数のローラで囲まれた空間内に押し込むワーク送り手段と、
   を備えたことを特徴とするローラ成形装置。
2. 前記内側リングの材質が前記外側リングの材質よりも高硬度であることを特徴とする請求項1に記載のローラ成形装置。