JP2020082167A - 金型装置及びこれを用いた成形物の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】効率的に筒状部を形成できる金型装置を提供する。【解決手段】金型装置８は、成形対象物１の成形箇所２を筒状部６に成形する金型装置であり、成形箇所２に配置された筒状型９を移動する移動手段１１と、筒状型９の移動に伴って移動し得るように案内された可動部１２と、筒状部６の外面に対応する一対の成形面１９をそれぞれ有し、可動部１２により回転し得るように支持された一対の回転型１６と、筒状型９の移動に伴う可動部１２の移動に際し、成形箇所２が筒状型９と回転型１６との間で筒状部６に成形されるように、回転型１６に接触して回転型１６を回転させる一対の接触部２１とを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、成形対象物における屈曲形状の横断面を有する成形箇所を筒状形状でスリット部を有する筒状部に成形する金型装置及びこれを用いた成形物の製造方法に関する。

従来、プレス加工により板材をＵ字状等に曲げ加工する技術が知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。しかしながら、これらの技術によれば、単に板材をＵ字状等に曲げ加工するだけで、筒状形状でスリット部を有する筒状部を形成することはできない。

したがって、従来、成形対象物の一部を筒状形状でスリット部を有する筒状部に成形する場合には、内部が中空とはなっていない筒状部分を有する鍛造物を形成し、これに機械加工を施し、筒状部分の内部を中空にしてスリット部を形成するようにしている。

特開平５−２３７５４９号公報 特開昭５９−１９９１１６号公報 特開昭５８−１６０６１６号公報

しかしながら、上記のように、成形対象物の一部を機械加工で中空にしてスリット部を設けて筒状部を形成する方法によれば、機械加工にある程度の時間や費用を要するとともに、原材料に無駄が生じる。

本発明の目的は、かかる従来技術の課題に鑑み、効率的に筒状部を形成できる金型装置及び成形物の製造方法を提供することにある。

本発明の金型装置は、
成形対象物における屈曲形状の横断面を有する成形箇所を筒状形状でスリット部を有する筒状部に成形する金型装置であって、
前記筒状部の内面に対応する成形面を有する筒状型と、
前記成形箇所の底部に沿って内側に配置された前記筒状型を、該底部を押圧する押圧方向に、第１位置から第２位置まで移動する移動手段と、
前記移動手段による前記筒状型の移動に伴って移動し得るように案内された可動部と、
前記筒状部の外面に対応する一対の成形面をそれぞれ有し、該一対の成形面の間に配置された前記成形箇所に配置された前記筒状型の長さ方向に延びた回転軸線を介して回転し得るように前記可動部により支持された一対の回転型と、
前記筒状型の移動に伴う前記可動部の移動に際し、前記一対の成形面の間に配置された前記成形箇所が前記筒状型と前記一対の回転型との間で前記筒状形状に成形されるように、該一対の回転型にそれぞれ接触して各回転型を前記回転軸線の周りで回転させる一対の接触部とを備えることを特徴とする。

本発明において、成形対象物の成形箇所を、筒状形状を有する筒状部に成形する際には、まず、回転型の一対の成形面の間に成形箇所を配置し、成形箇所の内側底部に筒状型を配置する。次に、移動手段により、筒状型を成形箇所の底部を押圧する方向に第１位置から第２位置まで移動する。このとき、接触部が回転型に接触し、回転型を回転軸線の周りで回転させる。これにより、成形箇所が筒状型と回転型との間で筒状形状に成形される。

次に、成形箇所が筒状形状に成形された成形対象物を金型装置から取り外し、筒状型を成形箇所から抜き取る。これにより、成形箇所がスリット部を有する筒状部に成形された成形物を得ることができる。

したがって、本発明によれば、従来のように内部が中空でない筒状形状の部分を有する鍛造物に機械加工を施して筒状部を形成する場合に比べて、横断面が屈曲形状の成形箇所を有する鍛造物に金型装置で曲げ加工を施すだけで容易に筒状部を形成することができる。

これにより、従来必要であった機械加工に要する時間や費用を削減し、原材料の無駄を省くことができる。また、本発明では鍛造物の重量が従来に比べて削減されているので、重量単価で計算される鍛造物の熱処理費を削減するとともに、鍛造物の状態での物流費用も節約することができる。

本発明において、前記可動部は、前記筒状型の移動に際して前記成形箇所の底部を前記押圧方向と反対方向に支持する支持面を備え、前記支持面は、前記筒状部における前記底部に対応する部分の形状を有するのが好ましい。

これによれば、成形箇所の底部が筒状部の対応部分と同じ形状を有している場合には、該底部を可動部の支持面により確実に支持して筒状部の対応部分に成形することができる。また、成形箇所の底部が筒状部の対応部分と同じ形状を有していない場合には、可動部の支持面と筒状型とで、成形箇所の底部を、筒状部の対応部分の形状に成形することができる。

本発明において、
各回転型は、
前記筒状型が前記第１位置に位置するときに前記筒状型の前記移動手段による移動方向に垂直な第１平面と、
前記第１平面に平行で、前記筒状型が前記第１位置に位置するときに、前記移動方向において該第１平面よりも対応する前記回転軸線に近い第２平面とを有し、
各接触部は、前記筒状型の移動に伴う前記可動部の移動に際して、初めに前記第１平面と接触する前記回転軸線に平行な第１曲面と、その後、前記第２平面と接触する該回転軸線に平行な第２曲面とを有してもよい。

これによれば、筒状型の移動に伴う可動部の移動に際して成形箇所が筒状型と回転型により曲げられて筒状形状に成形されるように、容易かつ適切に回転型及び接触部を設計することができる。

本発明の成形物の製造方法は、
屈曲形状の横断面を有する成形箇所を備える成形対象物に基づき、筒状形状でスリット部を有する筒状部を備える成形物を、上記の金型装置を用いて製造する方法であって、
前記成形対象物の成形箇所が該金型装置の回転型の一対の成形面の間に位置するように、該成形対象物を該金型装置上に配置する第１工程と、
前記第１工程の後、該金型装置の筒状型を前記成形箇所の内側の底部に配置する第２工程と、
前記第２工程の後、前記筒状型を、前記金型装置の移動手段により第１位置から第２位置まで移動する第３工程と、
前記第３工程の後、該金型装置により前記成形箇所の成形が行われた前記成形対象物を該金型装置から取り出す第４工程と、
前記第４工程により取り出された成形対象物から前記筒状型を抜き取る第５工程とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、横断面が屈曲形状の成形箇所を有する鍛造物に上記の金型装置で曲げ加工を施すことによって筒状部を形成するので、効率的に筒状部を形成することができる。

本発明において、前記成形物はタイロッドエンド又はクランプを製造するための成形物であり、前記スリット部の径方向に見た形状は、直線状、波状、又はパルス状であってもよい。

本発明によれば、かかる形状のスリット部を有するタイロッドエンド又はクランプの製造にも対応することができる。

図１Ａは、本発明の第１実施形態に係る金型装置により成形される成形対象物を示す斜視図であり、図１Ｂは、図１Ａの成形対象物を成形して得られる成形物を示す斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る金型装置を示す斜視図である。 図２の金型装置の移動手段を除く部分のIII−III線断面図である。 筒状型を第２位置に移動したときの状態を示す斜視図である。 図４の状態の図３に対応する部分の断面図である。 図４の状態から移動手段を上昇させたときの状態を示す斜視図である。 図７Ａは、本発明の第２実施形態に係る金型装置により成形される成形対象物を示す斜視図であり、図７Ｂは、図１Ａの成形対象物を成形して得られる成形物を示す斜視図である。 本発明の第２実施形態に係る金型装置の一部を示す斜視図である。 図９Ａ及び図９Ｂは、筒状部の別の例を示す斜視図である。 図１０Ａ及び図１０Ｂは、スリット部の別の例を示す正面図である。

以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。図１Ａは本発明の第１実施形態に係る金型装置により成形される成形対象物を示す。図１Ａに示すように、この成形対象物１は、所定の長さを有し、横断面がほぼＶ字状の屈曲形状である成形箇所２を備えており、製品としてのクランプを製造するためのものである。

成形箇所２の両側には、クランプのボルト締めされる部分である締結部に形成される締結部形成部３が設けられる。双方の締結部形成部３の上端面４は、ほぼ一平面上に位置する。

成形対象物１は、例えば、鉄、アルミニウム、マグネシウムなどの素材を用いた鍛造物をトリミングして得ることができる。また、成形対象物１は、屈曲形状を有する成形箇所２が、本実施形態の金型装置により、図１Ｂに示すようなスリット部５を有し、円筒状の筒状形状を有する筒状部６に成形される。得られる成形物７は、最終的には製品としてのクランプに加工される。

図２は、本実施形態の金型装置を示す。この金型装置８は、得られる成形物７における筒状部６の内面に対応する成形面を有する筒状型９と、成形対象物１の成形箇所２内側の底部１０（図１参照）に沿って配置された筒状型９を、該底部１０を押圧する方向に第１位置から第２位置まで移動する移動手段１１と、移動手段１１による筒状型９の移動に伴って移動するように案内された可動部１２とを備える。底部１０を押圧する方向は、本実施形態では、鉛直下方である。

移動手段１１は、筒状型９の両端部に下方向の力を加えて筒状型９を下方向に移動する。可動部１２は、筒状型９の移動に伴って移動し得るように、基板１３上に設けられた側板１４によって上下方向に案内される。可動部１２は、成形箇所２内側の底部１０に筒状型９が配置されて筒状型９が移動される際に、成形対象物１の締結部形成部３、筒状型９の両端部、及び成形箇所２の底部１０を上方向（底部１０の押圧方向と反対方向）に支持する。

また、金型装置８は、移動手段１１により移動される際の筒状型９の長さ方向に延びた回転軸線１５の周りで回転し得るように可動部１２により支持された一対の回転型１６を備える。一対の回転型１６は、筒状型９が第１位置Ｐ１（図３参照）に位置する状態、すなわち成形を行う前の開状態において一水平面上に位置する上端面１８をそれぞれ備える。

この開状態は、金型装置８の成形を行う動作の前後における状態である。この状態が維持される方向に、可動部１２又は回転型１６を弾性部材又は重力などの付勢力によって付勢するようにしてもよい。

図３は、図２のIII−III線断面図である。ただし、断面を示すハッチングは省略している。図３に示すように、一対の回転型１６は、筒状部６の外面に対応する一対の成形面１９をそれぞれ有する。該一対の成形面１９の間に成形箇所２が配置される。可動部１２は、成形箇所２の底部１０を上方向に支持する支持面２０を備える。支持面２０は、筒状部６における底部１０に対応する部分（成形後の底部１０）の形状を有するのが好ましい。

金型装置８は、筒状型９の移動に伴う可動部１２の移動に際し、一対の成形面１９の間に配置された成形箇所２の成形が行われるように、一対の回転型１６にそれぞれ接触して各回転型１６を対応する回転軸線１５（図２参照）の周りで回転させる一対の接触部２１を備える。

各回転型１６は、筒状型９が第１位置Ｐ１に位置するときに筒状型９の移動手段１１による移動方向（鉛直方向）に垂直な第１平面２２と、第１平面２２に平行で、筒状型９が第１位置Ｐ１に位置するときに、該移動方向において第１平面２２よりも対応する回転軸線１５に近い第２平面２３とを有する。各第１平面２２は、筒状型９が第１位置Ｐ１に位置するときに、各側板１４の接触部２１の上端面により、これに接して支持される。

各接触部２１は、筒状型９の移動に伴う可動部１２の移動に際して、初めに第１平面２２と接触する回転軸線１５に平行な第１曲面２４と、その後、第２平面２３と接触する回転軸線１５に平行な第２曲面２５とで構成される。

第２曲面２５は、各側板１４の内側に設けられた当接板２６の上端面の内側の辺を面取りすることによって設けられる。第２曲面２５の下端縁は、回転型１６の回転が終了した後、第２平面２３と当接し又は摺動する当接面２７となっている。当接板２６の厚さは、第１平面２２と第２平面２３との間の距離よりもやや大きい。

本実施形態における筒状型９に沿った方向に見た一対の回転型１６の回転軸線１５の位置は、回転型１６の回転軸２８によって示されるように、筒状型９の中心軸線とほぼ同じ高さで、かつ筒状型９の外形のやや外側に位置する。なお、各部の位置や形状は、次に示すような金型装置８の動作によって成形対象物１から成形物７が形成できるように適切に設計される。

この構成において、成形対象物１の成形箇所２を金型装置８により筒状部６に成形する際には、まず、図２及び図３のように、成形箇所２が金型装置８における一対の回転型１６の一対の成形面１９の間に位置するように、成形対象物１を金型装置８上に配置する（第１工程）。

このとき、筒状型９は、第１位置Ｐ１に位置し、その両端部が可動部１２により支持される。また、成形箇所２の底部１０が、可動部１２の支持面２０により支持される。また、成形対象物１の上端面４は、開状態となっている各回転型１６の上端面１８とほぼ同一平面上に位置する。

次に、筒状型９を、成形箇所２の内側の底部１０に配置する（第２工程）。このとき、筒状型９は、底部１０に沿って配置される。

次に、移動手段１１により、筒状型９を成形箇所２の底部１０を押圧する方向（鉛直下方）に第１位置Ｐ１から第２位置Ｐ２に移動する（第３工程）。このとき、筒状型９の移動に伴って、可動部１２が、側板１４の案内に従い、鉛直下方に移動する。

この移動に際し、回転型１６が、接触部２１と接触し、回転軸線１５の周りで回転する。すなわち、まず、回転型１６の第１平面２２が接触部２１の第１曲面２４と接触することにより、回転型１６が４５°程度回転する。その後、回転型１６の第２平面２３が接触部２１の第２曲面２５と接触することにより、回転型１６がさらに４５°程度回転する。

したがって、回転型１６の回転量は、ほぼ９０°である。したがって、回転が完了すると、図４及び図５に示すように、一対の回転型１６は、それらの上端面１８が平行に隙間を挟んで対向した閉状態となる。この隙間がスリット部５（図１Ｂ参照）となる。この筒状型９の移動に伴う回転型１６の回転により、成形箇所２が筒状型９に沿って湾曲されて筒状に成形される。この回転が完了すると、回転型１６の第２平面２３が当接板２６の当接面２７に当接する。

次に、移動手段１１を上昇させ、上記第３工程により成形箇所２の成形が行われた成形対象物１を金型装置８から取り出す（第４工程）。移動手段１１を上昇させたときの状態が図６に示されている。このとき、図６に示すように、各回転型１６が自重により回転軸線１５の周りで回転して開状態となり、成形箇所２が筒状に成形された成形対象物１の上方が開放されるので、成形対象物１を、筒状型９とともに、容易に金型装置８から取り出すことができる。

そして、第４工程で取り出された成形対象物１から筒状型９を抜き取る（第５工程）。これにより、成形箇所２が筒状部６に成形された成形物７（図１Ｂ参照）を得ることができる。

本実施形態によれば、次のような効果を奏する。すなわち、従来、成形物７を得るには、図１Ｂのような外形を有するが、筒状部分の内部が中空とはなっていない鍛造物にドリル加工、旋盤加工、フライス加工などの機械加工で筒状部分の内部を中空に加工し、スリット部５を形成することによって成形物７を得ている。

これに対し、本実施形態によれば、図１Ａの成形対象物１を鍛造物として形成し、これを金型装置８で曲げ加工するだけで成形物７を得ることができる。したがって、従来必要であった機械加工に要する時間や費用を削減することができる。

また、上記従来の方法によれば、筒状部分の内部を機械加工により中空にし、かつスリット部を形成するようにしているので、原材料に無駄が生じる。これに対し、本実施形態によれば、このような無駄を排除することができる。

また、鍛造物としての成形対象物１の重量が従来の機械加工前の鍛造物の重量に比べて削減されているので、重量単価で計算される鍛造物の熱処理費を削減することができる。また、鍛造物の状態での物流費用も節約することができる。

図７Ａは、第２実施形態に係る金型装置により成形される成形対象物を示す。図７Ａに示すように、この成形対象物１ｂは、タイロッドエンドを製造するための鍛造物であり、本実施形態の金型装置により図７Ｂに示すような成形物７ｂに成形される。成形対象物１ｂは、タイロッドエンドのタイロッドに固定されるクランプ部を形成するための成形箇所２ｂと、成形箇所２ｂからタイヤ側に延びたアーム部２９とを有する。

図８は、成形対象物１ｂを、本実施形態の金型装置８ｂに装着し、成形対象物１ｂの成形箇所２ｂに筒状型９を配置したときの様子を示す。図８に示すように、金型装置８ｂの可動部１２ｂは、成形対象物１ｂのアーム部２９が嵌合され、アーム部２９を支持するアーム支持部３０を備える。なお、図８においては、一方の回転型１６ｂのみを図示し、手前の回転型１６ｂは図示を省略している。

金型装置８ｂに成形対象物１ｂを装着する際には、成形対象物１ｂのアーム部２９をアーム支持部３０に嵌合させながら開状態の回転型１６ｂにより成形対象物１ｂの成形箇所２ｂを支持する。他の点については、第１実施形態の場合と同様である。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、上記の各実施形態では、成形対象物の成形箇所を円筒状の筒状部６に成形しているが、これに限らず、図９Ａに示すような、外面が円筒状で内面が六角柱状の筒状部６ｂや、図９Ｂに示すような外面及び内面ともに六角柱状の筒状部６ｃに成形してもよい。

また、楕円筒形状、多角筒形状、円錐形状、楕円錐形状、多角円錐形状などを組み合わせて多彩な形状バリエーションを有する筒状部に形成してもよい。この場合、成形対象物として、該筒状部に適合した形状の成形箇所を有するものが用いられる。また、筒状型及び回転型として、該筒状部に適合した成形面を有するものが用いられる。

また、形成される筒状部のスリット部は、径方向に見た形状が上記実施形態のような直線状であるスリット部５に限らず、図１０Ａに示すような波状のスリット部５ｂや、図１０Ｂに示すようなパルス状のスリット部５ｃを有するものであってもよい。

１、１ｂ…成形対象物、２、２ｂ…成形箇所、３…締結部形成部、４…上端面、５、５ｂ、５ｃ…スリット部、６、６ｂ、６ｃ…筒状部、７、７ｂ…成形物、８、８ｂ…金型装置、９…筒状型、１０…底部、１１…移動手段、１２、１２ｂ…可動部、１３…基板、１４…側板、１５…回転軸線、１６、１６ｂ…回転型、１８…上端面、１９…成形面、２０…支持面、２１…接触部、２２…第１平面、２３…第２平面、２４…第１曲面、２５…第２曲面、２６…当接板、２７…当接面、２８…回転軸、２９…アーム部、３０…アーム支持部。

本発明の金型装置は、
成形対象物における屈曲形状の横断面を有する成形箇所を筒状形状でスリット部を有する筒状部に成形する金型装置であって、
前記筒状部の内面に対応する成形面を有する筒状型と、
前記成形箇所の底部に沿って該成形箇所の内側に配置された前記筒状型を、該底部を押圧する押圧方向に、第１位置から第２位置まで移動する移動手段と、
前記移動手段による前記筒状型の移動に伴って移動し得るように案内された可動部と、
前記可動部を前記筒状型の移動に伴って移動し得るように案内する側板と、
前記筒状部の外面に対応する一対の成形面をそれぞれ有し、該一対の成形面の間に前記成形箇所が位置し、かつ、該成形箇所の内側に前記筒状型を配置したときに、該筒状型の長さ方向に延びた回転軸線を介して回転し得るように前記可動部により支持された一対の回転型とを備え、
前記側板は、前記筒状型の移動に伴う前記可動部の移動に際し、前記一対の成形面の間に配置された前記成形箇所が前記筒状型と前記一対の回転型との間で前記筒状形状に成形されるように、該一対の回転型にそれぞれ接触して各回転型を前記回転軸線の周りで回転させる一対の接触部を備え、
前記一対の接触部は、前記可動部の移動方向に見て前記一対の回転型の前記回転軸線の外側に位置し、前記回転型との接触が該回転型に対して、前記成形箇所を前記筒状部に成形する方向に回転させる力を付与するように構成されることを特徴とする。

本発明の金型装置は、
成形対象物における屈曲形状の横断面を有する成形箇所を筒状形状でスリット部を有する筒状部に成形する金型装置であって、
前記筒状部の内面に対応する成形面を有する筒状型と、
前記成形箇所の底部に沿って該成形箇所の内側に配置された前記筒状型を、該底部を押圧する押圧方向に、第１位置から第２位置まで移動する移動手段と、
前記移動手段による前記筒状型の移動に伴って移動し得るように案内された可動部と、
前記可動部を前記筒状型の移動に伴って移動し得るように案内する側板と、
前記筒状部の外面に対応する一対の成形面をそれぞれ有し、前記可動部の移動に伴って移動する２つの回転軸線を介してそれぞれ回転し得るように該可動部により支持された一対の回転型とを備え、
前記回転軸線は、一対の成形面の間に前記成形箇所が位置し、かつ、該成形箇所の内側に前記筒状型を配置したときの該筒状型の長さ方向に延びており、
前記側板は、前記筒状型の移動に伴う前記可動部の移動に際し、前記一対の成形面の間に配置された前記成形箇所が前記筒状型と前記一対の回転型との間で前記筒状形状に成形されるように、該一対の回転型にそれぞれ接触して各回転型を前記回転軸線の周りで回転させる力を各回転型に付与する一対の接触部を備え、
前記一対の接触部は、前記可動部の移動方向に見て前記一対の回転型の前記回転軸線の外側に位置することを特徴とする。

Claims (5)

1. 成形対象物における屈曲形状の横断面を有する成形箇所を筒状形状でスリット部を有する筒状部に成形する金型装置であって、
   前記筒状部の内面に対応する成形面を有する筒状型と、
   前記成形箇所の底部に沿って内側に配置された前記筒状型を、該底部を押圧する押圧方向に、第１位置から第２位置まで移動する移動手段と、
   前記移動手段による前記筒状型の移動に伴って移動し得るように案内された可動部と、
   前記筒状部の外面に対応する一対の成形面をそれぞれ有し、該一対の成形面の間に配置された前記成形箇所に配置された前記筒状型の長さ方向に延びた回転軸線を介して回転し得るように前記可動部により支持された一対の回転型と、
   前記筒状型の移動に伴う前記可動部の移動に際し、前記一対の成形面の間に配置された前記成形箇所が前記筒状型と前記一対の回転型との間で前記筒状形状に成形されるように、該一対の回転型にそれぞれ接触して各回転型を前記回転軸線の周りで回転させる一対の接触部とを備えることを特徴とする金型装置。
2. 前記可動部は、前記筒状型の移動に際して前記成形箇所の底部を前記押圧方向と反対方向に支持する支持面を備え、
   前記支持面は、前記筒状部における前記底部に対応する部分の形状を有することを特徴とする請求項１に記載の金型装置。
3. 各回転型は、
   前記筒状型が前記第１位置に位置するときに前記筒状型の前記移動手段による移動方向に垂直な第１平面と、
   前記第１平面に平行で、前記筒状型が前記第１位置に位置するときに、前記移動方向において該第１平面よりも対応する前記回転軸線に近い第２平面とを有し、
   各接触部は、前記筒状型の移動に伴う前記可動部の移動に際して、初めに前記第１平面と接触する前記回転軸線に平行な第１曲面と、その後、前記第２平面と接触する該回転軸線に平行な第２曲面とを有することをと特徴とする請求項１又は２に記載の金型装置。
4. 屈曲形状の横断面を有する成形箇所を備える成形対象物に基づき、筒状形状でスリット部を有する筒状部を備える成形物を、請求項１〜３のいずれかの金型装置を用いて製造する方法であって、
   前記成形対象物の成形箇所が該金型装置の回転型の一対の成形面の間に位置するように、該成形対象物を該金型装置上に配置する第１工程と、
   前記第１工程の後、該金型装置の筒状型を前記成形箇所の内側の底部に配置する第２工程と、
   前記第２工程の後、前記筒状型を、前記金型装置の移動手段により第１位置から第２位置まで移動する第３工程と、
   前記第３工程の後、該金型装置により前記成形箇所の成形が行われた前記成形対象物を該金型装置から取り出す第４工程と、
   前記第４工程により取り出された成形対象物から前記筒状型を抜き取る第５工程とを備えることを特徴とする成形物の製造方法。
5. 前記成形物はタイロッドエンド又はクランプを製造するための成形物であり、
   前記スリット部の径方向に見た形状は、直線状、波状、又はパルス状であることを特徴とする請求項４に記載の成形物の製造方法。

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