JP2011098369A

JP2011098369A - アクスルビームの製造方法および装置

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Publication number: JP2011098369A
Application number: JP2009253894A
Authority: JP
Inventors: Yuji Hashimoto; 裕二橋本; Osamu Sonobe; 治園部; Kinya Nakagawa; 欣哉中川; Koji Suzuki; 孝司鈴木; Akira Yorifuji; 章依藤
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2009-11-05
Filing date: 2009-11-05
Publication date: 2011-05-19
Anticipated expiration: 2029-11-05
Also published as: JP5493725B2

Abstract

【課題】背景技術では、アクスルビームの製造にプレス成形装置を用いるため設備が大掛りにならざるを得ず、コスト低減が難しい。
【解決手段】素材がパイプである被成形材１００を略Ｕ字形断面形状に成形してアクスルビームとなすアクスルビームの製造方法であって、前記被成形材を例えばガイドロール７等で支持し、被成形材長さ範囲の一部に上下一対の上は凸形、下は凹形の成形ロール１，２で押し潰しを加えつつ、前記被成形材を例えば成形ロールの駆動回転力等で被成形材長さ方向に移動させることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、パイプの長さ方向の一部を略Ｕ字形断面形状に成形してアクスルビームとなすアクスルビームの製造方法および装置に関する。

アクスルビームの製造に関する背景技術は、プレス成形装置を用いてパイプの長さ方向の一部を略Ｕ字断面形状にプレス成形するというものである（例えば特許文献１）。

特開２００１−３２１８４６号公報

背景技術では、アクスルビームの製造にプレス成形装置を用いるため設備が大掛りにならざるを得ず、コスト低減が難しいという課題があった。

前記課題を解決するためになされた本発明は次のとおりである。
（１）素材がパイプである被成形材を略Ｕ字形断面形状に成形してアクスルビームとなすアクスルビームの製造方法であって、前記被成形材を支持し、被成形材長さ範囲の一部に上下一対の上は凸形、下は凹形の成形ロールで押し潰しを加えつつ前記被成形材または前記成形ロールを被成形材長さ方向に移動させることを特徴とするアクスルビームの製造方法。
（２）前記成形の途上で前記成形ロールのロールギャップを変化させることを特徴とする（１）に記載のアクスルビームの製造方法。
（３）前記被成形材または前記成形ロールの移動が往復移動であることを特徴とする（１）または（２）に記載のアクスルビームの製造方法。
（４）前記素材のパイプ長さ範囲の両端部に管端変形拘束芯金を装着した状態で前記成形を行うことを特徴とする（１）〜（３）のいずれか１項に記載のアクスルビームの製造方法。
（５）素材がパイプである被成形材を略Ｕ字形断面形状に成形してアクスルビームとなすアクスルビームの製造装置であって、前記被成形材を支持する支持手段と、被成形材長さ範囲の一部に押し潰しを加える上下一対の上は凸形、下は凹形の成形ロールと、前記被成形材または前記成形ロールを被成形材長さ方向に移動させる移動付勢手段と、を有する成形装置からなることを特徴とするアクスルビームの製造装置。
（６）さらに、前記成形の途上で前記成形ロールのロールギャップを変化させるロールギャップ変更手段を有することを特徴とする(５)に記載のアクスルビームの製造装置。
（７）前記被成形材の移動が往復移動であることを特徴とする（５）または（６）に記載のアクスルビームの製造装置。
（８）前記素材のパイプ長さ範囲の両端部に管端変形拘束芯金を装着した状態で前記成形を行うことを特徴とする（５）〜（７）のいずれか１項に記載のアクスルビームの製造装置。

本発明によれば、ロール成形によるから、プレス成形による従来と比べて、格段に低い（例えば１/１０程度の）成形荷重で成形ができるため、設備をコンパクトなものにでき、コスト低減が容易である。また、成形ロールは被成形材との接触面積がプレス金型より小さく、より高い面圧が作用するため、被成形材の表面粗さを小さくできて、より表面品質が良好なアクスルビームが得られる。

本発明の実施形態の１つの例を示す成形装置の概略平面図図１のＡ−Ａ’矢視図図１のＢ−Ｂ’矢視図被成形材最終形状の１つの例を示す概略断面図本発明の実施に用いうるパススケジュールの１つの例を示す説明図図５の１ステップ目の詳細を示す説明図図５の４ステップ目を示す説明図本発明の実施に用いうるシーケンス制御系の１つの例を示す説明図本発明の実施形態のもう１つの例を示す成形装置の概略平面図本発明の実施形態のさらにもう１つの例を示す成形装置の概略平面図

図１は本発明の実施形態の１つの例を示す成形装置の概略平面図であり、図２は図１のＡ−Ａ’矢視図、図３は、図１のＢ−Ｂ’矢視図である。被成形材100の素材にはパイプを用いる。素材パイプは成形され、最終的には被成形材長さ範囲の一部が図４に示すような略Ｕ字形断面形状を有する部品（アクスルビーム）になる。この成形は、従来はプレス成形法で行っていたが、本発明ではロール成形法により行う。図１の例では、被成形材100をガイドロール７（支持手段として用いる）で支持し、被成形材長さ範囲の一部に上下一対の上は凸形、下は凹形の成形ロール１、２で押し潰しを加えつつ、被成形材100を移動付勢手段（後述）で被成形材長さ方向に移動させることにより、略Ｕ字形断面形状への成形が行われる。上下の成形ロール１，２は、それぞれ軸受を介して、ガイドロール７配置箇所の両側に配置された成形スタンド５，６で支持される。前記移動付勢手段としては、上下の成形ロール１，２を駆動ロールとしてその駆動回転力を利用する。なお駆動回転力の動力源とされる成形ロール駆動モータは図示しないが、成形スタンド５側のロール軸端に連結したユニバーサルジョイント８の反ロール軸端側に連結されている。

図３に示すように、被成形材100は通常、最終的にその長さ方向において、比較的大きな中央部の領域に略Ｕ字形断面形状の定形加工部を有し、比較的小さな両端部の領域に素材パイプの円形断面形状のままの非加工部を有し、前記定形加工部から前記非加工部にかけての領域に断面形状が略Ｕ字形から円形に遷移する徐変部を有するように成形される。この徐変部を能率良く形成するために、ロール成形の途上で上下の成形ロール１，２のロールギャップを変化させるのが好ましい。そのためのロールギャップ変更手段として、前記駆動回転力の動力源および上ロール圧下用スクリュー11,12を、所定の動作パターン（パススケジュール）に沿うように動作させるシーケンス制御系が挙げられる。

また、被成形材を成形スタンドに１回だけ通しての成形（１ステップだけの成形）では目標形状に到達させるのが難しい場合は、ロールギャップを段階的に狭めて成形を繰り返すいわゆる多ステップ成形をすればよいが、その際、被成形材の往復移動ができるようにしておくと、いわゆるリバース成形ができて成形能率がより向上するので好ましい。その場合、前記移動付勢手段として、正逆の双方向動作モード（例えばモータでは正転/逆転、あるいはシリンダでは前進/後退など）の切替が可能なものを採用し、正逆の切替を適時行いつつ運転することで、前記往復移動が容易に実行できる。

また、前記非加工部の領域に変形が及ばないように、予め素材のパイプ長さ範囲の両端部に管端変形拘束芯金３，４（図１、図３など参照）を装着してから成形するとよい。

実施例１は、図１の成形装置を用い、図５に示すパススケジュールに沿って素材がパイプである被成形材100を４ステップ成形してアクスルビームとなす例である。図５中、「上下間ギャップ」とあるのは、上下の成形ロール１，２のロールギャップと同義である。また、図６には図５の１ステップ目の詳細として、１ステップ目のパススケジュール上のＡ〜Ｄの各点に対応する、被成形材100上のロール圧下位置ならびにロール回転数およびロールギャップを示し、図７には図５の４ステップ目の詳細として、４ステップ目のパススケジュール上のＶ〜Ｚの各点に対応する、被成形材100上のロール圧下位置ならびにロール回転数およびロールギャップを示す。なお、図６、図７において、「略Ｕ字状断面成形域」とあるのは、前記定形加工部の領域と同義である。

このようなパススケジュールに沿ったロール成形を精度良く実行するには、例えば図８に示すようなシーケンス制御系が好ましく用いうる。図８において、コントロールユニット24は、順次断続的に選ばれる時点において、被成形材位置センサ23（トラッキング機能を援用）で捉えた被成形材100上のロール圧下位置情報、ギャップセンサ22で捉えたロールギャップ情報がそれぞれ、予め記憶したパススケジュール上の同時点における、被成形材100上の圧下位置、ロールギャップの各設定値と一致するように、成形ロール駆動モータ21、上ロール圧下用スクリュー駆動モータ20の動作を制御する。なお、図８では管端変形拘束芯金の図示を省略した。

また、実施例１では、ガイドロール７に対する成形ロール１，２のパスライン高さをパススケジュール毎に変更することにより被成形材長さ方向の曲げモーメント複合応力下で成形でき、残留応力が低減できる。なお、被成形材長さ方向両端部をチャッキングし、軸張力を負荷させながら成形しても同様の効果が得られる。
実施例１の形態で本発明を実施したところ、プレス成形法による場合と比べて寸法精度は同程度に良好でかつ表面粗さはより小さい品質を有するアクスルビームが得られた。

実施例２は、実施例１において、図１の成形装置に代えて図９に示す成形装置を用いる例である。図９において、実施例１との相違点は、成形ロール１，２を無駆動ロールとして移動付勢を不能にした点、および、それに代わる移動付勢手段として、被成形材100両端への軸押し力負荷可能に設けた駆動シリンダ13,14の軸押し力の差により被成形材100を被成形材長さ方向に往復移動させる方式をとる点である。これらの点を除けば、実施例２は、実施例１と実質的に同じ形態である。なお言うまでもないが、実施例２では、シーケンス制御系には、図８において成形ロール駆動モータ21に代えて駆動シリンダ13,14としたものを用いる。

実施例２の形態で本発明を実施したところ、実施例１の場合と同等の品質を有するアクスルビームが得られた。

実施例３は、実施例２において、図９の成形装置に代えて図１０に示す成形装置を用いる例である。図１０において、実施例２との相違点は、支持手段として、ガイドロール７（図９）の代わりに、被成形材100の両端を拘束する管端ガイド18,19（図１０）を用いる点、および、移動付勢手段として、被成形材100を駆動シリンダ13,14にて往復移動させる方式（図９）の代わりに、成形ロール１，２の成形スタンド５，６の支持基板を案内レール16,17で摺動可能に支持し、前記支持基板を駆動シリンダ15にて往復移動させる方式（図１０）をとる点である。これらの点を除けば、実施例３は、実施例２と実質的に同じ形態である。なお言うまでもないが、実施例３では、シーケンス制御系には、図８において成形ロール駆動モータ21に代えて駆動シリンダ15としたものを用いる。

実施例３の形態で本発明を実施したところ、実施例１ないし２の場合と同等の品質を有するアクスルビームが得られた。

１成形ロール（上成形ロール）
２成形ロール（下成形ロール）
３，４管端変形拘束芯金
５，６成形スタンド
７ガイドロール
８ユニバーサルジョイント
10 ロール軸
11，12 上ロール圧下用スクリュー
13，14，15 駆動シリンダ
16，17 案内レール
18，19 管端ガイド
20 上ロール圧下用スクリュー駆動モータ
21 成形ロール駆動モータ
22 ギャップセンサ
23 被成形材位置センサ
24 コントロールユニット
100 被成形材

Claims

素材がパイプである被成形材を略Ｕ字形断面形状に成形してアクスルビームとなすアクスルビームの製造方法であって、前記被成形材を支持し、被成形材長さ範囲の一部に上下一対の上は凸形、下は凹形の成形ロールで押し潰しを加えつつ前記被成形材または前記成形ロールを被成形材長さ方向に移動させることを特徴とするアクスルビームの製造方法。
前記成形の途上で前記成形ロールのロールギャップを変化させることを特徴とする請求項１に記載のアクスルビームの製造方法。
前記被成形材または前記成形ロールの移動が往復移動であることを特徴とする請求項１または２に記載のアクスルビームの製造方法。
前記素材のパイプ長さ範囲の両端部に管端変形拘束芯金を装着した状態で前記成形を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のアクスルビームの製造方法。
素材がパイプである被成形材を略Ｕ字形断面形状に成形してアクスルビームとなすアクスルビームの製造装置であって、前記被成形材を支持する支持手段と、被成形材長さ範囲の一部に押し潰しを加える上下一対の上は凸形、下は凹形の成形ロールと、前記被成形材または前記成形ロールを被成形材長さ方向に移動させる移動付勢手段と、を有する成形装置からなることを特徴とするアクスルビームの製造装置。
さらに、前記成形の途上で前記成形ロールのロールギャップを変化させるロールギャップ変更手段を有することを特徴とする請求項５に記載のアクスルビームの製造装置。
前記被成形材の移動が往復移動であることを特徴とする請求項５または６に記載のアクスルビームの製造装置。
前記素材のパイプ長さ範囲の両端部に管端変形拘束芯金を装着した状態で前記成形を行うことを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載のアクスルビームの製造装置。