JP2016176553A - シーブならびにその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ワイヤ巻き掛け溝の耐摩耗性を可及的に向上したシーブを比較的安価に製造できる方法を提供する。
【解決手段】シーブ１におけるワイヤ巻き掛け溝３ａの内面の表層内に、滑らかかつ硬質になる、無機物からなる粉末５が混在されている。シーブ１は、アルミニウム合金の冷間鍛造品とされ、粉末５は、セラミックスとされることが好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、外周にワイヤ巻き掛け溝を有する二股リムが設けられている金属製のシーブならびにその製造方法に関する。

本願出願人は、金属製のシーブとして例えば特許文献１に示すようなものを出願している。このシーブは、環状板の外周にワイヤ巻き掛け溝を有する二股リムを設けた構成になっている。

また、本願出願人は、シーブの製造方法として例えば特許文献２に示すようなものを出願している。この製造方法は、型締め部材で前記シーブの基材としての金属製の環状板をその厚み方向の両側から挟圧保持し、冷間状態において前記環状板をその中心線周りに回転させながら、当該環状板の外周面の厚み方向中央に裂開ローラを押し付けることにより前記中央を裂開させた後、前記回転している環状板の前記裂開部分に姿ローラを押し付けるとともに当該姿ローラを前記環状板の中心側へ向けて変位させることにより当該裂開部分の深さおよび幅を拡大しながら前記二股リムを作るように塑性変形させる形態である。

実用新案登録第３１１５７６９号公報 特開２０００−１１７３７８号公報

上記特許文献２に示すような製造方法で製造されるシーブは、そのワイヤ巻き掛け溝の内面が比較的滑らかで硬質になっているために、耐摩耗性に優れていると言える。これに対し、本願出願人は、前記ワイヤ巻き掛け溝の内面の耐摩耗性をさらに高めるように鋭意研究した結果、本願発明を想到するに至った。

このような事情に鑑み、本発明は、ワイヤ巻き掛け溝の耐摩耗性を可及的に向上したシーブの提供を目的としている。また、本発明は、ワイヤ巻き掛け溝の耐摩耗性を可及的に向上したシーブを比較的安価に製造できる方法の提供を目的としている。

本発明は、外周にワイヤ巻き掛け溝を有する二股リムが設けられている金属製のシーブであって、前記ワイヤ巻き掛け溝の内面の表層内に無機物からなる粉末が混在されている、ことを特徴としている。

この構成では、前記ワイヤ巻き掛け溝の内面がその表層内に混在される粉末によって滑らかかつ硬質になる。

これにより、前記ワイヤ巻き掛け溝に金属製のワイヤを巻き掛けて、当該ワイヤによって前記シーブを回転させたときに、前記ワイヤが前記ワイヤ巻き掛け溝の内面に食い込みにくくなるので、当該ワイヤ巻き掛け溝の内面の耐摩耗性が可及的に向上するようになる。

ところで、前記粉末は、前記ワイヤ巻き掛け溝の内面の表層内に密に混在されることにより膜状とされることが好ましい。

この構成では、前記ワイヤ巻き掛け溝の内面がさらに滑らかかつ硬質になるので、前記ワイヤ巻き掛け溝の内面の耐摩耗性向上に貢献できるようになる。

また、前記シーブは、アルミニウム合金の冷間鍛造品とされ、前記粉末は、セラミックスとされることが好ましい。

この構成では、シーブの軽量化を図りながら、当該シーブの前記ワイヤ巻き掛け溝の内面の耐摩耗性が向上することが明らかになる。

本発明に係るシーブの製造方法は、前記構成のシーブを製造する方法であって、型締め部材で前記シーブの基材としての金属製の環状板をその厚み方向の両側から挟圧保持する第１工程と、冷間状態において前記環状板をその中心線周りに回転させながら、当該環状板の外周面の厚み方向中央に第１加圧ローラを押し付けることにより周溝を作る第２工程と、前記回転している環状板の前記周溝に第２加圧ローラを押し付けるとともに当該第２加圧ローラを前記環状板の中心側へ向けて変位させることにより前記周溝の溝深さおよび溝幅を拡大しながら前記二股リムを作るように塑性変形させる第３工程とを含み、前記第３工程では、前記回転している環状板の前記周溝において前記第２加圧ローラの押し付け部位よりも前記回転方向上流側に前記粉末を供給する、ことを特徴としている。

このように冷間状態において金属製の環状板を塑性変形させる形態が、「冷間鍛造」と呼ばれる。また、前記周溝が最終的に前記ワイヤ巻き掛け溝となる。

そして、上記構成では、前記第３工程において前記周溝に対する前記第２加圧ローラの加圧力によって前記周溝内面の表層が塑性変形させられながら、当該塑性変形領域と当該第２加圧ローラとの間に供給される前記粉末が前記塑性変形領域の表層内に食い込まされることになる。

これにより、溝深さおよび溝幅が拡大された周溝つまり前記ワイヤ巻き掛け溝の内面の表層内に前記粉末が混在させられた状態になって、当該表層が滑らかかつ硬質になる。

しかも、上記製造方法では、前記シーブの基材となる金属製の環状板を冷間鍛造により塑性変形させる過程で、当該塑性変形部分に単に粉末を供給する作業を行うだけであるから、わざわざ特別な工程を増やす必要が無いなど、製造コストの上昇を抑制できるようになる。

本発明は、ワイヤ巻き掛け溝の耐摩耗性を可及的に向上したシーブを提供できる。

また、本発明は、ワイヤ巻き掛け溝の耐摩耗性を可及的に向上したシーブを比較的安価に製造できる方法を提供できる。

本発明に係るシーブの一実施形態で、その上半分を断面にした側面図である。 図１のシーブの製造に用いる製造装置を示す平面図である。 図２の（３）−（３）線断面の矢視図である。 図２の製造装置によりシーブの基材を加工するときの初期段階を説明するための図である。 図４の続きを説明するための図である。 図５における作業過程を説明するための図である。

以下、本発明を実施するための最良の実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。

図１から図６に、本発明の一実施形態を示している。図中、１はシーブの全体を示している。

シーブ１は、金属製の環状板からなるボディ２の外周に断面ほぼＶ字形の二股リム３を設けた構成になっている。

前記環状板からなるボディ２の中心孔２ａには、別体のボス４が嵌合されて例えば溶接などにより固定される。前記二股リム３の外周には、ワイヤ巻き掛け溝３ａが設けられている。このワイヤ巻き掛け溝３ａには、シーブ１の使用時に例えば金属製のワイヤ１０が巻き掛けられる。

このシーブ１の素材は、例えば鉄系金属、あるいはアルミニウム合金などの金属材料とされ、下記する冷間鍛造により製造されるので、このシーブ１の二股リム３のワイヤ巻き掛け溝３ａの内面は滑らかかつ硬質になっているが、この実施形態では前記ワイヤ巻き掛け溝３ａの内面の耐摩耗性をさらに向上させるように工夫されている。この工夫事項は、後で詳細に説明するが、二股リム３のワイヤ巻き掛け溝３ａの内面の表層内に、無機物からなる粉末５を混在させることによって行われている。

このようなシーブ１では、ワイヤ巻き掛け溝３ａの内面がその表層内に混在される粉末５によって滑らかかつ硬質になる。これにより、ワイヤ巻き掛け溝３ａに金属製のワイヤ１０を巻き掛けて、当該ワイヤ１０によってシーブ１を回転させたときに、ワイヤ１０がワイヤ巻き掛け溝３ａの内面に食い込みにくくなるので、当該ワイヤ巻き掛け溝３ａの内面の耐摩耗性が向上するようになる。

次に、図２から図５を参照して上記シーブ１の製造に用いる製造装置２０の一例を説明する。

製造装置２０は、型締め部材としての第１、第２マンドレル２１，２２、回転駆動装置２３、直線駆動装置２４、第１加圧装置２５、第２加圧装置２６、制御装置２７などを備えている。

第１、第２マンドレル２１，２２は、シーブの基材としての金属製の環状板をその厚み方向の両側から挟圧保持するものであって、共に円板形状とされていて、外径寸法がほぼ同一に設定されている。

第１マンドレル２１は、回転駆動装置２３に支持されており、第２マンドレル２２は、直線駆動装置２４に支持されている。

図４および図５に示すように、第１マンドレル２１の外面の中心部分には、シーブ１の基材（ワーク）１ａを支持するための凸軸部２１ａが設けられており、この第１マンドレル２１の外面の外周縁には、シーブ１の二股リム３の一方外面を成形するための成形面２１ｂが設けられている。

図４および図５に示すように、第２マンドレル２２の外面の中心部分には、陥没部２２ａが設けられており、この第２マンドレル２２の外面の外周縁には、シーブ１の二股リム３の他方外面を成形するための成形面２２ｂが設けられている。陥没部２２ａは、加工時において、第１マンドレル２１の凸軸部２１ａが非接触に入り込む逃げとして設けられている。

回転駆動装置２３は、固定フレーム２３ａ、スピンドル２３ｂ、クランプ２３ｃ、モータ２３ｄなどを備えている。

固定フレーム２３ａは、下記直線駆動装置２４の一対のタイロッド２４ａ，２４ｂの長手方向他端側に固定されている。スピンドル２３ｂは、モータ２３ｄにより回転駆動されるものであって、固定フレーム２３ａに回転自在に支持されている。このスピンドル２３ｂの先端にはクランプ２３ｃが同軸に固定されており、このクランプ２３ｃの先端に第１マンドレル２１が固定されている。

直線駆動装置２４は、一対のタイロッド２４ａ，２４ｂ、固定フレーム２４ｃ、移動フレーム２４ｄ、クランプ２４ｅ、アクチュエータ２４ｆなどを備えている。

一対のタイロッド２４ａ，２４ｂの長手方向一端側に固定フレーム２４ｃが固定され、一対のタイロッド２４ａ，２４ｂの途中に移動フレーム２４ｄが当該タイロッド２４ａ，２４ｂの長手方向に往復変位可能に取り付けられ、この移動フレーム２４ｄにクランプ２４ｅが回転自在に支持されており、このクランプ２４ｅの先端に第２マンドレル２２が固定されている。

アクチュエータ２４ｆは、移動フレーム２４ｄを直線的に往復変位させるものであって、例えば油圧式のシリンダとされている。このアクチュエータ２４ｆは、固定フレーム２４ｃに固定されるシリンダチューブ２４ｇと、移動フレーム２４ｄに固定されるピストンロッド２４ｈとを備えている。

第１加圧装置２５は、第１加圧ローラ２５ａ、アクチュエータ２５ｂなどを備えている。第１加圧ローラ２５ａは、図３に示すように、シーブ１の基材１ａとなる環状板に対して水平方向に隣り合うように配置されている。

アクチュエータ２５ｂは、第１加圧ローラ２５ａを直線的に往復変位させるものであって、例えば油圧式のシリンダとされている。このアクチュエータ２５ｂは、シリンダチューブ２５ｃと、ピストンロッド２５ｄとを備えている。シリンダチューブ２５ｃは図示していない固定台に固定され、ピストンロッド２５ｄの先端には第１加圧ローラ２５ａがアーム２５ｅを介して回転自在に支持されている。つまり、このアクチュエータ２５ｂは、シーブ１の製造時において第１加圧ローラ２５ａをシーブ１の基材１ａに対して接近または離隔させるものである。

第２加圧装置２６は、第２加圧ローラ２６ａ、アクチュエータ２６ｂなどを備えている。第２加圧ローラ２６ａは、図３に示すように、シーブ１の基材１ａとなる環状板に対して水平方向に隣り合うように配置されている。これにより、第１加圧ローラ２５ａと第２加圧ローラ２６ａとは、シーブ１の基材１ａとなる環状板を挟んで１８０度対向するように配置されている。

アクチュエータ２６ｂは、第２加圧ローラ２６ａを直線的に往復変位させるものであって、例えば油圧式のシリンダとされている。このアクチュエータ２６ｂは、シリンダチューブ２６ｃと、ピストンロッド２６ｄとを備えている。シリンダチューブ２６ｃは図示していない固定台に固定され、ピストンロッド２６ｄの先端には第２加圧ローラ２６ａがアーム２６ｅを介して回転自在に支持されている。つまり、このアクチュエータ２６ｂは、シーブ１の製造時において第２加圧ローラ２６ａをシーブ１の基材１ａに対して接近または離隔させるものである。

制御装置２７は、回転駆動装置２３のモータ２３ｄ、直線駆動装置２４のアクチュエータ２４ｆ、第１加圧装置２５のアクチュエータ２５ｂならびに第２加圧装置２６のアクチュエータ２６ｂの動作を制御するものであり、シーブ１を自動で製造するためのプログラムが装備されている。

次に、上記シーブ１の製造方法を説明する。

まず、第１工程として、型締め部材としての第１、第２マンドレル２１，２２でシーブ１の基材１ａをその厚み方向の両側から挟圧保持する。このとき、第１マンドレル２１の凸軸部２１ａにシーブ１の基材１ａである環状板の中心孔を嵌合してから、直線駆動装置２４で第２マンドレル２２を第１マンドレル２１側に接近させるように直線的に変位させる。このように直線駆動装置２４により第１マンドレル２１と第２マンドレル２２とで基材１ａを挟圧する動作あるいは前記挟圧を解除する動作が行われる。

このようにしてから、図示していない運転スイッチが押動操作されることに伴い制御装置２７は、下記第２、第３工程を連続的に実行する。

第２工程としては、冷間状態において回転駆動装置２３により前記基材１ａをその中心線１００周りに回転させながら、図４に示すように、当該基材１ａの外周面の厚み方向中央にアクチュエータ２５ｂにより第１加圧ローラ２５ａを押し付けることにより、周溝１ｂを作る。この周溝１ｂは、基材１ａの外周面の厚み方向中央を第１加圧ローラ２５ａで裂開させることにより得られる。そのため、第１加圧ローラ２５ａは裂開ローラと言うこともできる。

この後、アクチュエータ２５ｂにより第１加圧ローラ２５ａを基材１ａから引き離してから、第３工程を行う。

この第３工程では、冷間状態において図５および図６に示すように、前記回転している基材１ａの前記周溝１ｂにアクチュエータ２６ｂにより第２加圧ローラ２６ａを押し付けるとともに当該第２加圧ローラ２６ａを基材１ａの中心側へ向けて変位させることにより前記周溝１ｂの溝深さおよび溝幅を拡大しながら二股リム３を作るように塑性変形させる。前記周溝１ｂが最終的にワイヤ巻き掛け溝３ａとなる。

このような第３工程では、第２加圧ローラ２６ａが基材１ａを塑性流動させることによって作られる二股リム３の内面となる領域に圧接している一方で、当該二股リム３の外面となる領域が第１、第２マンドレル２１，２２の外径側の成形面２１ｂ，２２ｂに圧接させられているので、第２加圧ローラ２６ａの外面と第１、第２マンドレル２１，２２の成形面２１ｂ，２２ｂとの形状に倣って二股リム３が高精度に成形される。このように冷間状態において金属製の環状板からなる基材１ａを塑性変形させる形態が、「冷間鍛造」と呼ばれる。

さらに、前記第３工程では、図６の矢印２００で示すように、前記回転している基材１ａの前記周溝１ｂにおいて第２加圧ローラ２６ａの押し付け部位よりも前記回転方向上流側に冷却および潤滑用の液体を供給するとともに、図６の矢印３００で示すように、第２加圧ローラ２６ａの押し付け部位よりもさらに前記回転方向上流側でかつ前記液体供給位置よりも第２加圧ローラ２６ａに近い位置に粉末５を供給する。

これにより、周溝１ｂに対する第２加圧ローラ２６ａの加圧力によって周溝１ｂ内面の表層が塑性変形させられながら、当該塑性変形領域と当該第２加圧ローラ２６ａとの間に供給される粉末５が前記塑性変形領域の表層内に食い込まされることになる。

このように、周溝１ｂの溝深さおよび溝幅を拡大することによって作られるワイヤ巻き掛け溝３ａの内面の表層内に前記粉末５が混在させられることによって、当該表層が滑らかかつ硬質になる。このとき、ワイヤ巻き掛け溝３ａの内面の表層内に粉末５を密に混在することにより粉末５を膜状に形成することができる。

このような製造方法で製造されるシーブ１は、粉末５を供給しない場合に比べると、ワイヤ巻き掛け溝３ａの内面がさらに滑らかかつ硬質になるので、ワイヤ巻き掛け溝３ａの内面の耐摩耗性がさらに向上する。

ところで、上記シーブ１の基材１ａについては例えばアルミニウム合金、あるいは鉄系金属などとすることが可能であり、また、粉末５は例えばセラミックス、シリコン、炭素などとすることが可能である。前記セラミックスとしては、酸化物系（例えばアルミナ、ジルコニア）、炭化物系（例えば炭化ケイ素）、窒化物系（例えば窒化ケイ素、窒化ホウ素）、チタン酸バリウムなどが挙げられる。

この実施形態では、シーブ１の基材１ａとしてアルミニウム合金、粉末５としてセラミックスとする。このような組成にした場合には、シーブ１の軽量化を図りながら、当該シーブ１のワイヤ巻き掛け溝３ａの内面の耐摩耗性が向上するので、実用面において有利となる。

以上説明したように本発明を適用した実施形態では、シーブ１のワイヤ巻き掛け溝３ａの内面をその表層内に混在される粉末５によって滑らかかつ硬質にすることができる。これにより、ワイヤ巻き掛け溝３ａに金属製のワイヤ１０を巻き掛けて、当該ワイヤ１０によってシーブ１を回転させたときに、ワイヤ１０がワイヤ巻き掛け溝３ａの内面に食い込みにくくなるので、当該ワイヤ巻き掛け溝３ａの内面の耐摩耗性が可及的に向上するようになる。

しかも、上記製造方法では、シーブ１の基材１ａとなる金属製の環状板を冷間鍛造により塑性変形させる過程で、当該塑性変形部分に単に粉末５を供給する作業を行うだけであるから、わざわざ特別な工程を増やす必要が無いなど、製造コストの上昇を抑制できるようになる。これにより、シーブ１を比較的安価に製造することが可能になる。

なお、本発明は、上記実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内および当該範囲と均等の範囲内で適宜に変更することが可能である。

（１）上記実施形態では、シーブ１をボディ２の中心孔２ａにボス４を嵌合固定した例を挙げているが、本発明はこれのみに限定されるものではなく、図示していないが、例えばボディ２とボス４とを一体に形成した構成とすることが可能である。

（２）上記実施形態で示した製造装置２０を構成する要素の個々については機能的に同等のものであればその形態や配置は特に限定されるものではない。

本発明は、外周にワイヤ巻き掛け溝を有する二股リムが設けられている金属製のシーブならびにその製造方法に好適に利用することが可能である。

１ シーブ
１ａ 基材
１ｂ 周溝
２ ボディ
２ａ 中心孔
３ 二股リム
３ａ ワイヤ巻き掛け溝
４ ボス
５ 粉末
１０ ワイヤ
２０ 製造装置
２１ 第１マンドレル
２２ 第２マンドレル
２３ 回転駆動装置
２４ 直線駆動装置
２５ 第１加圧装置
２５ａ 第１加圧ローラ
２６ 第２加圧装置
２６ａ 第２加圧ローラ
２７ 制御装置
１００ シーブの中心線

Claims (4)

1. 外周にワイヤ巻き掛け溝を有する二股リムが設けられている金属製のシーブであって、
   前記ワイヤ巻き掛け溝の内面の表層内に無機物からなる粉末が混在されている、ことを特徴とするシーブ。
2. 請求項１に記載のシーブにおいて、
   前記粉末は、前記ワイヤ巻き掛け溝の内面の表層内に密に混在されることにより膜状とされる、ことを特徴とするシーブ。
3. 請求項１または２に記載のシーブは、アルミニウム合金の冷間鍛造品とされ、前記粉末は、セラミックスとされる、ことを特徴とするシーブ。
4. 請求項１から３のいずれか１つに記載のシーブを製造する方法であって、
   型締め部材で前記シーブの基材としての金属製の環状板をその厚み方向の両側から挟圧保持する第１工程と、
   冷間状態において前記環状板をその中心線周りに回転させながら、当該環状板の外周面の厚み方向中央に第１加圧ローラを押し付けることにより周溝を作る第２工程と、
   前記回転している環状板の前記周溝に第２加圧ローラを押し付けるとともに当該第２加圧ローラを前記環状板の中心側へ向けて変位させることにより前記周溝の溝深さおよび溝幅を拡大しながら前記二股リムを作るように塑性変形させる第３工程とを含み、
   前記第３工程では、前記回転している環状板の前記周溝において前記第２加圧ローラの押し付け部位よりも前記回転方向上流側に前記粉末を供給する、ことを特徴とするシーブの製造方法。

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