JP2009183979A - 非円形筒状の被加工材料の絞り加工方法及びその装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】非円形筒状の被加工材料の短軸部の近傍域に生じる膨出部に対して、絞り加工を行うことによって、成形面に皺や凹みが生じることなく、膨出部をなくすことができる非円形筒状の被加工材料の絞り加工方法を提供すること。
【解決手段】主軸７の先端に絞りローラＲを取り付けた主軸機構２と、この主軸機構２に対向して配備される非円形筒状の被加工材料Ｗを保持する被加工材料保持機構３とを備え、被加工材料Ｗの端部を円形筒状に形成する絞り加工を行う絞り成形加工方法において、被加工材料Ｗの端部を漸次小径になるように傾斜した傾斜面３３に形成する絞り加工を行った後、非円形筒状の被加工材料Ｗの短軸面を含む面内で被加工材料Ｗを所定角度変位させて被加工材料Ｗの短軸部ａの近傍域の膨出部ｂに絞り加工を行う。
【選択図】図５

Description

本発明は、非円形筒状の被加工材料、具体的には、楕円形や平面部を含む長円形筒状の被加工材料の端部に絞り加工を行う絞り加工方法及びその装置に関するものである。
図７〜図９に、非円形筒状、例えば、楕円形筒状の被加工材料Ｗに対して、従来の加工方法によって絞り加工を行って自動車のマフラ５０を製造した例を示す。
この加工方法は、楕円形筒状の被加工材料Ｗの端部を漸次小径になるように傾斜した傾斜面５２に形成するとともに、その先端部の所定長を所要径の円形筒状部５１に形成する絞り加工を、被加工材料Ｗの両方の端部に対して行って、製品（自動車のマフラ）５０としたものである。
ところで、この加工方法によるときは、図９に示すように、被加工材料Ｗの短軸部ａの近傍域に、絞り加工の際に絞りローラが当接せず、かつ、周囲の被加工材料Ｗの余肉が集まることによって、膨出部ｂが生じることとなるが、この膨出部ｂは、製品（自動車のマフラ）５０として、意匠性を損なうだけでなく、性能に影響を及ぼすという問題があった。
この問題点に対処するため、本件出願人は、先に、被加工材料Ｗの短軸部ａの近傍域に生じる膨出部ｂに対して、絞り加工を行うことによって、膨出部ｂをなくし、問題点を解消するようにした非円形筒状の被加工材料の絞り加工方法を提案した（特許文献１参照）。
この加工方法は、図１０〜図１１に示すように、楕円形筒状の被加工材料Ｗの端部を漸次小径になるように傾斜した傾斜面３３に形成するとともに、その先端部の所定長を所要径の円形筒状部３２に形成する絞り加工を行った被加工材料Ｗを、被加工材料Ｗの短軸半径方向（図１０〜図１１において上方向）に移動させ、かつ、絞りローラＲの加工軌跡Ａ’を被加工材料Ｗの短軸部３１の曲面に近い半径に設定し、少なくとも、短軸部３１の未加工部（前工程の絞り加工の際に絞りローラが当接しなかった部分）を、絞りローラＲの加工軌跡Ａ’より絞りローラＲ側に位置させた状態で、絞り加工を行うことによって成形面３４を形成し、膨出部ｂのない製品（自動車のマフラ）３０とするものである。
特開２００１−２５７２５６号公報
上記の本件出願人が提案した加工方法は、膨出部ｂのない自動車のマフラ３０を得ることができる利点を有する反面、絞りローラＲが、絞りローラＲの加工軌跡Ａ’より絞りローラＲ側に位置する膨出部ｂに真横から当接することになるため、膨出部ｂに一時に大きな負荷がかかることによって絞り加工が円滑に行われず、成形面３４に皺や凹みが生じることあった。
本発明は、上記従来の非円形筒状の被加工材料の絞り加工方法の有する問題点に鑑み、非円形筒状の被加工材料の短軸部の近傍域に生じる膨出部に対して、絞り加工を行うことによって、成形面に皺や凹みが生じることなく、膨出部をなくすことができる非円形筒状の被加工材料の絞り加工方法及びその装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の非円形筒状の被加工材料の絞り加工方法は、主軸の先端に絞りローラを取り付けた主軸機構と、該主軸機構に対向して配備される非円形筒状の被加工材料を保持する被加工材料保持機構とを備え、前記被加工材料の端部を円形筒状に形成する絞り加工を行う絞り成形加工方法において、被加工材料の端部を漸次小径になるように傾斜した傾斜面に形成する絞り加工を行った後、非円形筒状の被加工材料の短軸面を含む面内で被加工材料を所定角度変位させて被加工材料の短軸部の近傍域の膨出部に絞り加工を行うことを特徴とする。
この場合において、被加工材料の短軸部の近傍域の膨出部に絞り加工を施しながら、非円形筒状の被加工材料の短軸面を含む面内で所定角度変位させた被加工材料を、前記面内で移動させるようにすることができる。
また、上記の非円形筒状の被加工材料の絞り加工方法を実施するための本発明の非円形筒状の被加工材料の絞り加工装置は、主軸の先端に絞りローラを取り付けた主軸機構と、該主軸機構に対向して配備される非円形筒状の被加工材料を保持する被加工材料保持機構とを備え、前記被加工材料の端部を円形筒状部に形成する絞り加工を行う絞り成形加工装置において、端部を漸次小径になるように傾斜した傾斜面に形成する絞り加工を行った非円形筒状の被加工材料の短軸面を含む面内で被加工材料を所定角度変位させる変位機構を備え、該変位機構により非円形筒状の被加工材料の短軸面を含む面内で被加工材料を所定角度変位させて被加工材料の短軸部の近傍域の膨出部に絞り加工を行うようにしたことを特徴とする。
この場合において、被加工材料の短軸部の近傍域の膨出部に絞り加工を施しながら、非円形筒状の被加工材料の短軸面を含む面内で所定角度変位させた被加工材料を、前記面内で移動させる移動機構を備えることができる。
本発明の非円形筒状の被加工材料の絞り加工方法及びその装置によれば、被加工材料の端部を漸次小径になるように傾斜した傾斜面に形成する絞り加工を行った後、非円形筒状の被加工材料の短軸面を含む面内で被加工材料を所定角度変位させて被加工材料の短軸部の近傍域の膨出部に絞り加工を行うことにより、絞りローラの加工軌跡が膨出部の稜線に沿った滑らかな曲線となるため、膨出部に一時に大きな負荷がかかることがなく、これによって、絞り加工が円滑に行われ、成形面に皺や凹みが生じることなく、膨出部をなくすことができる。
また、被加工材料の短軸部の近傍域の膨出部に絞り加工を施しながら、非円形筒状の被加工材料の短軸面を含む面内で所定角度変位させた被加工材料を、前記面内で移動させるようにすることにより、成形面の形状を自由に設定することができる。
以下、本発明の非円形筒状の被加工材料の絞り加工方法及びその装置の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
図１〜図６に、本発明の非円形筒状の被加工材料の絞り加工方法及びその装置の一実施例を示す。
この非円形筒状の被加工材料の絞り加工装置１は、図１〜図４に示すように、主軸７の先端に絞りローラＲを取り付けた主軸機構２と、この主軸機構２に対向して配備される非円形筒状の被加工材料Ｗを保持する被加工材料保持機構３とを備えるようにしている。
そして、主軸機構２は、基台５に敷設された走行用レール６上を、駆動機構（図示省略）によって移動可能に構成され、これによって、主軸機構２は、被加工材料保持機構３に対して接離可能となるようにされている。
なお、主軸機構２と被加工材料保持機構３とを接離可能とするために、被加工材料保持機構３に同様の移動機構を設けることもできる。
主軸機構２の主軸７には、その先端に、取付フランジ８を介して、工具としての絞りローラＲを支持する工具取付台１０を取り付ける。
この工具取付台１０は、工具としての絞りローラＲを直接支持する工具支持部材１１と、この工具支持部材１１を半径方向に案内する案内溝１２を備えた主取付台１３と、絞りローラＲを半径方向に移行するための渦巻き状溝１５を備えたカム板１４とを主体として構成される。
主取付台１３は、取付フランジ８に固定して取り付けられる。
工具支持部材１１には案内ピン１６を取り付け、この案内ピン１６を渦巻き状溝１５内に挿入するようにする。
主軸７は中空構造とし、カム板１４を先端に取り付けたカム軸１７を主軸７内に挿通するようにし、主軸７とカム軸１７とを適宜の変速機構Ｖを介して連結するようにする。Ｃはこの変速機構の操作機構を示し、Ｍは駆動モータを示す。
これにより、変速機構Ｖの変速比を同率に設定するときは、主取付台１３とカム板１４とは同一速度で回転する。このとき、工具支持部材１１は半径方向に移行しない。
一方、変速機構Ｖによりカム板１４を主取付台１３より低速又は高速とすることにより、工具支持部材１１は半径方向に移行する。これにより、絞り径を決定することができる。
また、１９は非円形筒状の被加工材料Ｗに挿入されるマンドレル、１８はマンドレル１９を進退させる連結棒を示し、適宜のシリンダ（図示省略）に連結される。
被加工材料保持機構３は、非円形筒状の被加工材料Ｗ、具体的には、楕円形や平面部を含む長円形筒状の被加工材料Ｗを保持するためのもので、下部固定爪２０及び上部昇降爪２１と、この昇降爪２１を昇降させるシリンダ２２を取り付ける昇降枠２３と、この昇降枠２３を昇降可能に支持する支持枠２４と、この支持枠２４を横方向（図２において左右方向）に移動可能に支持する固定台２５とを備える。
ここで、被加工材料保持機構３の下部固定爪２０及び上部昇降爪２１は、本実施例においては、下部固定爪２０及び上部昇降爪２１により保持した非円形筒状の被加工材料Ｗの短軸面が水平面と一致するように構成している。
なお、被加工材料保持機構３の下部固定爪２０及び上部昇降爪２１の形状等は、本実施例のものに限定されず、保持する被加工材料Ｗの形状等に応じて適宜変更することができる。
被加工材料保持機構３の移動機構として、昇降枠２３をガイド２７に沿って昇降させる昇降用モータ２６及び支持枠２４をガイド２９に沿って横方向（図２において左右方向）に移動させる横移行用モータ２８を配設し、これにより、被加工材料保持機構３に保持された被加工材料Ｗを、必要に応じて、主軸７の軸芯に対して変位させることができるようにしている。
被加工材料保持機構３は、上記の移動機構に加え、非円形筒状の被加工材料Ｗの短軸面を含む面内（本実施例においては、水平面内）で被加工材料Ｗを所定角度変位させる変位機構としての支持枠２４の旋回機構９を備えるようにしている。
次に、この非円形筒状の被加工材料の絞り加工装置１を用いた非円形筒状の被加工材料の絞り加工方法について説明する。
図６に示すように、従来の加工方法と同様の加工方法で、非円形筒状、例えば、楕円形筒状の被加工材料Ｗの端部を漸次小径になるように傾斜した傾斜面３３に形成する絞り加工を行い、さらに、必要に応じて、その先端部の所定長を所要径の円形筒状部３２に形成する絞り加工を行う。
その後、図５（ａ）に示す状態から、図５（ｂ）に示すように、支持枠２４の旋回機構９によって、非円形筒状の被加工材料Ｗの短軸面を含む面内（本実施例においては、水平面内）で被加工材料Ｗを所定角度変位させて、被加工材料Ｗの短軸部ａの一方の先端側、すなわち、前工程の絞り加工の際に絞りローラＲが当接せず、かつ、周囲の被加工材料Ｗの余肉が集まることによって、被加工材料Ｗの短軸部ａの近傍域の膨出部ｂが生じた箇所が、主軸７の軸芯に対して最外周側となるようにした状態で、膨出部ｂに絞りローラＲによる絞り加工を行うようにする。
この絞り加工は、図６（ａ）に示すように、絞りローラＲの加工軌跡Ａが膨出部ｂの稜線に沿った滑らかな曲線となるため、従来の加工方法の絞りローラＲが絞りローラＲの加工軌跡Ａ’より絞りローラＲ側に位置する膨出部ｂに真横から当接する場合と比較して、膨出部ｂに一時に大きな負荷がかかることがなく、これによって、絞り加工が円滑に行われ、成形面に皺や凹みが生じることなく、膨出部ｂをなくすことができる。
また、この場合、被加工材料Ｗの短軸部ａの近傍域の膨出部ｂに絞り加工を施しながら、非円形筒状の被加工材料Ｗの短軸面を含む面内（本実施例においては、水平面内）で所定角度変位させた被加工材料Ｗを、当該面内（本実施例においては、水平面内）で移動、具体的には、例えば、図５（ｂ）に示す状態から、図５（ｃ）に示すように、主軸機構２と被加工材料保持機構３とを離間させながら、支持枠２４を横方向（図５において上方向）に移動させることにより、成形面の形状を自由に設定することができる。
このようにして、被加工材料Ｗの短軸部ａの一方側の膨出部ｂをなくす絞り加工を行った後、被加工材料Ｗを逆方向に所定角度変位させて、同様の絞り加工を行うことによって、他方側の膨出部ｂをなくすことができる。
以上、本発明の非円形筒状の被加工材料の絞り加工方法及びその装置について、実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。
本発明の非円形筒状の被加工材料の絞り加工方法及びその装置は、非円形筒状の被加工材料の短軸部の近傍域に生じる膨出部に対して、絞り加工を行うことによって、成形面に皺や凹みが生じることなく、膨出部をなくすことができることから、非円形筒状の被加工材料の端部を漸次小径になるように傾斜した傾斜面に形成する場合に好適に用いることができる。
本発明の非円形筒状の被加工材料の絞り加工装置の一実施例を示す正面図である。 同絞り加工装置の被加工材料保持機構の側面図である。 同絞り加工装置の主軸機構の縦断面図である。 同絞り加工装置の主軸機構の側面図である。 本発明の非円形筒状の被加工材料の絞り加工方法の一実施例を示す加工工程の説明図である。 同絞り加工方法の説明図で、（ａ）は被加工材料の正面図、（ｂ）は同左側面図である。 非円形筒状の被加工材料に従来の加工方法によって絞り加工を行って製造した製品の平面図である。 同左側面図である。 同正面図である。 非円形筒状の被加工材料に特許文献１に記載の加工方法によって絞り加工を行って製造した製品の平面図である。 同左側面図である。
符号の説明
１ 絞り加工装置
２ 主軸機構
３ 被加工材料保持機構
７ 主軸
９ 旋回機構（変位機構）
Ｗ 被加工材料
ａ 短軸部
ｂ 膨出部

Claims (4)

  1. 主軸の先端に絞りローラを取り付けた主軸機構と、該主軸機構に対向して配備される非円形筒状の被加工材料を保持する被加工材料保持機構とを備え、前記被加工材料の端部を円形筒状に形成する絞り加工を行う絞り成形加工方法において、被加工材料の端部を漸次小径になるように傾斜した傾斜面に形成する絞り加工を行った後、非円形筒状の被加工材料の短軸面を含む面内で被加工材料を所定角度変位させて被加工材料の短軸部の近傍域の膨出部に絞り加工を行うことを特徴とする非円形筒状の被加工材料の絞り加工方法。
  2. 被加工材料の短軸部の近傍域の膨出部に絞り加工を施しながら、非円形筒状の被加工材料の短軸面を含む面内で所定角度変位させた被加工材料を、前記面内で移動させることを特徴とする請求項１記載の非円形筒状の被加工材料の絞り加工方法。
  3. 主軸の先端に絞りローラを取り付けた主軸機構と、該主軸機構に対向して配備される非円形筒状の被加工材料を保持する被加工材料保持機構とを備え、前記被加工材料の端部を円形筒状部に形成する絞り加工を行う絞り成形加工装置において、端部を漸次小径になるように傾斜した傾斜面に形成する絞り加工を行った非円形筒状の被加工材料の短軸面を含む面内で被加工材料を所定角度変位させる変位機構を備え、該変位機構により非円形筒状の被加工材料の短軸面を含む面内で被加工材料を所定角度変位させて被加工材料の短軸部の近傍域の膨出部に絞り加工を行うようにしたことを特徴とする非円形筒状の被加工材料の絞り加工装置。
  4. 被加工材料の短軸部の近傍域の膨出部に絞り加工を施しながら、非円形筒状の被加工材料の短軸面を含む面内で所定角度変位させた被加工材料を、前記面内で移動させる移動機構を備えたことを特徴とする請求項３記載の非円形筒状の被加工材料の絞り加工装置。
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