JP3323268B2 - 少なくとも内側にワーク軸線に対してまっすぐに、または斜めにプロフィールを設けられた中空のワークを製作するための装置と方法 - Google Patents

少なくとも内側にワーク軸線に対してまっすぐに、または斜めにプロフィールを設けられた中空のワークを製作するための装置と方法

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JP3323268B2
JP3323268B2 JP04081893A JP4081893A JP3323268B2 JP 3323268 B2 JP3323268 B2 JP 3323268B2 JP 04081893 A JP04081893 A JP 04081893A JP 4081893 A JP4081893 A JP 4081893A JP 3323268 B2 JP3323268 B2 JP 3323268B2
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  • Shaping Of Tube Ends By Bending Or Straightening (AREA)
  • Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、請求項１の上位概念に
よる装置および本発明による装置を用いて冷間加工する
ことにより少なくとも内側にワーク軸線に対してまっす
ぐにまたは斜めにプロフィールを設けられた中空のワー
クを製作するための方法に関する。
【０００２】
【従来技術】内側および（または）外側にプロフィール
を有するワークを得ることができる。
【０００３】プロフィールが内側と外側に設けられる場
合には多少大きく一致したまたはきわめて大きく相違し
た内側と外側のプロフィールを得ることができる。
【０００４】プロフィールとしては例えば歯形が挙げら
れ、歯形は連行歯形部としてかまたは真の羽根車歯形部
として構成することができる。
【０００５】中空のワークに質的に高いプロフィール
（例えば歯形部）を製作するためには公知の荒加工方法
が優れて好適である。該方法については印刷物および実
地において世界的に知られているが、簡単にまとめて示
すと以下の通りである。
【０００６】例えば比較的肉厚の小さな中空のワークで
の外歯の製作はＣＨ−ＰＳ ５７９４２７、ＦＲ−ＰＳ
７９３８５３９およびＤＥ−ＯＳ ２５４９２３０に
開示されている。
【０００７】比較的肉厚の小さな中空のワークにおいて
荒加工方法で冷間変形によって同時に外プロフィールと
内プロフィール（これらのプロフィールは異なっていて
よい）とを形成する。そのためには素材の管状部が内プ
ロフィールに相当するマンドレル上に嵌込まれる。ワー
クはこの状態でワーク送りを受け、この送りの際にワー
クはワーク軸線に沿って送られ、かつワーク軸線を中心
にして回転せしめられる。このワーク送りの間にワーク
は外側からリング状のプロフィールを有したローラで加
工され、この場合に各ローラを用いてプロフィールピッ
チおよびワーク送りに対して適合せしめられた迅速な順
序で衝撃的な個別ローラがけ過程を実施する。この個別
ローラがけ過程は同一方向で、かつ主としてプロフィー
ルの縦方向に延びる方向で行われる。同一のローラを用
いて前後に行われる個別ローラがけ過程はら線形のゾー
ン上に配置されており、このゾーンはワーク送りによっ
て規定される。プロフィール縦方向でみて同一の歯みぞ
内で上下に続いた個別ローラがけ過程はワークへの作用
に関して部分的に重なって行われる。プロフィールを有
するマンドレル上でのこの冷間変形の方法では個別ロー
ラがけ過程でもってワークはそれぞれ比較的小さなワー
ク区分に沿って主として半径方向にマンドレルの歯みぞ
内へ送られる。
【０００８】比較的厚い肉厚のワークではプロフィール
を有するマンドレル上で内プロフィールのみを製作する
こともできる。外面の形状がさほど重要でない場合には
外面は任意に、多少滑らかに構成することができる。そ
のためにはプロフィールのないローラを用いることがで
き、このローラはワークの回転に関して正確に同期化し
て回転させる必要はない。
【０００９】これまでの公知技術によれば、コップ形の
素材中空体はきわめて高価なトランスファプレス上で複
数の工程で製作される。最終プレス工程の後に初めて素
材中空体は荒加工機へ送られ、かつこの上のマンドレル
へ嵌込まれ、かつ荒加工方法によって加工することがで
きる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、プロ
フィールを有する中空のワークを荒加工方法により従来
よりも経済的に有利に製作することであり、しかも製品
の品質が損なわれてはならない。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記の課題は本発明によ
れば請求項１に規定された装置およびこの本発明による
装置を用いて冷間変形によりプロフィールを有する中空
体を製作するための方法によって解決される。
【００１２】本発明による装置は、荒加工方法を実施す
るために公知の形式で次の構成部材を備えている：プロ
フィールを持ったマンドレルを備えた、軸方向に移動可
能、かつ回転可能なワーク受容部、マンドレルのプロフ
ィールはマンドレル軸線に対してまっすぐかまたは斜め
に延びている。
【００１３】ローラヘッドキャリヤ内で回転可能なロー
ラヘッド、ローラヘッドにはこれによってプラネットの
ように循環するように連行可能であり、回転可能である
打撃ローラが支承されており、打撃ローラを用いて各ロ
ーラヘッド回転時にマンドレルに対して同軸的に位置し
たワーク素材において部分ローラがけ過程が実施可能で
ある。
【００１４】本発明による装置で次のものが新規であ
る：押圧ローラ、これはローラヘッドキャリヤのローラ
軸線に打撃ローラの軌道領域外で自在に回転可能に支承
されている。
【００１５】ローラ軸線はマンドレル軸線に対して平行
または傾斜して配置されていてよい。
【００１６】
【発明の効果】本発明による方法においては素材は本発
明による装置で同一のマンドレル上に唯１度の締込み
（すなわち同一の締込み）で押圧によって初めて素材中
空体にされ、次いで荒加工方法により冷間変形によって
製品にされる。
【００１７】
【実施例】装置２（図１）は機台２０内にマンドレルの
軸線３１（この例ではワークの軸線Ｚにも相当）に同軸
的な保持ラム２１を備えており、保持ラムは対向ラム２
２（これもマンドレルの軸線３１上）の移動に応じてこ
の対向ラムによって移動せしめられる。
【００１８】図には既に両ラム２１，２２間に円板形の
素材１１とマンドレル３とが締込まれた状態が示されて
いる。
【００１９】対向ラム２２は駆動スライド２３によっ
て、回転運動がマンドレル３および素材１１ないしは１
１１またはワーク１に対して伝達され得るようにして回
転せしめることができる。
【００２０】更に駆動スライド２３は場合によりローラ
ヘッド２７の矢印Ｗの循環方向の循環に同調させてねじ
スピンドル２４によって矢印Ａの方向に軸方向に移動せ
しめることができる。ねじスピンドル２４の駆動装置２
５は例えば電子的な制御手段（図示せず）を用いて指示
することができる。
【００２１】機台２０内には２つの互いに対向して位置
したローラヘッドキャリヤ２６が示されている。ローラ
ヘッドキャリヤ２６は図示されない調整ラムによって矢
印Ｄの方向に軸線３１ないしはＺに対して接近または離
反調整移動することができる。図示の状況では通常ロー
ラヘッドキャリヤを正しい距離に調節し、かつこの位置
にローラがけが終了するまでとどめるかまたはローラヘ
ッドキャリヤをローラがけの間にＮＣ−軸を介して技術
的な要求に応じて調節移動せしめる。ローラヘッドキャ
リヤは必要な場合には仕上げワークの戻しと放出のため
に調節移動せしめられる。
【００２２】各ローラヘッドキャリヤ２６内にローラヘ
ッド２７は回転可能に駆動可能に支承されている。駆動
は公知の形式で行うことができる。ローラヘッド２７は
これらに支承された打撃ローラ２８が同時にワーク１な
いしは素材１１１に作用するように矢印Ｗによって示さ
れる互いに反対方向でもって同期的に循環駆動せしめら
れる。ワーク１もしくは素材１１１の回転運動に対する
同期化も公知の機械的および（または）電子的な手段
（図示せず）を用いて行うことができる。
【００２３】各ローラヘッド２７内には各１つの打撃ロ
ーラ２８しか図示されていない。しかし複数のローラが
存在していてもよく、これにより駆動状態は相応して変
更されよう。
【００２４】各ローラヘッドキャリヤでは各１つの押圧
ローラ２９がローラの軸線２９０上に自在に回転可能に
支承されている。
【００２５】図示のように押圧ローラ２９は、打撃ロー
ラで加工を開始するためには押圧過程の終了時に接近調
節移動させる必要がないように、設計することができ
る。
【００２６】しかしまた矢印Ｄの方向のローラヘッドキ
ャリヤ２６の接近または離反移動によって押圧過程の間
および（または）その後に接近位置を変えるようにする
こともできる。これもＮＣ−軸を用いて行うことができ
る。
【００２７】プロフィール成形される（実施例では内歯
を形成される）ワーク１を製作するための本発明による
方法では、以下のようにして行われる：素材１１を図
１、図２に示されたように締込む。
【００２８】素材１１が矢印Ａの方向に送られた際に押
圧ローラ２９が素材１１上を転動して作用するように、
ローラヘッドキャリヤ２６を図１、図２に示された位置
で調節する。図３には押圧時のほぼ中央の位置が示され
ている。これにより押圧時に材料は主にマンドレルの軸
線３１の方向に、すなわち軸方向に曲げ変形せしめられ
る。
【００２９】押圧の終結時には、中空体の素材１１１を
マンドレル３上で仕上げる場合には図４に示された位置
に至る。
【００３０】全押圧過程の間打撃ローラ２８は図１〜図
４に示された位置にあり、したがって打撃ローラは押圧
過程をこの全期間中妨げることはない。この位置決めは
ローラヘッド２７の、ＮＣ−軸として構成された駆動装
置を介して行うことができる。
【００３１】今や打撃ローラを用いて荒加工方法により
加工を開始することができる。この場合押圧ローラ２９
が打撃ローラ２８の軌道円２８０外にあることが重要で
ある。そのほかは、公知の形式で荒加工方法により加工
を行うことができる。ここではワークは主にマンドレル
の軸線３１に対して半径方向に変形せしめられる。
【００３２】打撃ローラがけ過程により荒加工方法で典
型的な方法でマンドレル３のプロフィール３２へ段階的
に入り込むことによってワーク１の内歯が徐々に出来上
る（図８参照）。
【００３３】この方法では例えば以下のように作業する
ことができる：肉厚４．５ｍｍの円形の素材から第１の
作業工程で押圧されて、肉厚４．５ｍｍ、内径１７０ｍ
ｍのコップ状の素材１１１が得られる。
【００３４】 マンドレルでのワーク回転数 ２０回転／分 マンドレルでのワークの軸方向の送り ５０ｍｍ／分 引続き同一のマンドレルに同じく締込んだ状態でコップ
状の素材１１１に荒加工方法により内歯を設ける。
【００３５】 内歯の歯数 Ｚ＝４０ ローラヘッド回転数 １４００回転／分 マンドレルでのワーク回転数 ３５回転／分 マンドレルでのワーク送り ３００ｍｍ／分 ワーク１の外面を再度押圧ローラで加工する場合には表
面を場合により改善することができる。
【００３６】マンドレル３をマンドレル３０（図９）
と、かつ打撃ローラ２８を打撃ローラ２８１（図９）と
交換し、かつワークの回転運動をローラヘッド回転数と
同期化すると、（他は同じ装置、同じ作業形式で）荒加
工方法で公知であるような、内側と外側に同様のプロフ
ィールを有するワーク１０（図９）が得られる。
【００３７】荒加工方法により公知の形式で（図示せ
ず）プロフィールを持たないマンドレルとプロフィール
を有する打撃ローラを用いた場合には外プロフィール、
例えば外歯のみが得られる。
【００３８】更に荒加工方法により公知の形式（図示せ
ず）でマンドレルと打撃ローラに互いに異なるプロフィ
ールを用いると、互いに異なる内プロフィールと外プロ
フィールとが得られる。
【００３９】上記から唯一の（同一の）マンドレルに１
度の締込みでプロフィールを有する中空のワークの経済
的に有利な製作が本発明による装置により、かつ本発明
による方法により達成可能であることが認められる。こ
こで荒加工方法によって従来の方法により別個に製作さ
れた素材の中空体で達成可能であるような少なくとも同
一の品質が保証される。
【００４０】しかし普通経済的な利点に加えて製品のよ
り高い品質定数も得られる、それというのも準原料（こ
こでは素材１１）から最終品（ここではワーク１）まで
が同一マンドレルで、かつ同一マンドレル上の同一の締
込みで仕上げ製作されるからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】装置の平面図である。
【図２】冷間変形開始前のワーク領域を図１に対して拡
大して示した平面図である。
【図３】押圧中の図２に相当する図である。
【図４】押圧後で打撃ローラがけ直前の図２に相当する
図である。
【図５】打撃ローラがけ中の図２に相当する図である。
【図６】打撃ローラがけ終了後の図２に相当する図であ
る。
【図７】図４の押圧されたワークの横断面図である。
【図８】内側にのみプロフィールを設けられたワークの
横断面図である。
【図９】内側と外側とにプロフィールを設けられたワー
クの横断面図である。
【符号の説明】
１，１０ ワーク ２ 装置 ３，３０ マンドレル １１ 素材板 ２０ 機台 ２１ 保持ラム ２２ 対向ラム ２３ 駆動スライダ ２４ ねじスピンドル ２５ 駆動装置 ２６ ローラヘッドキャリヤ ２７ ローラヘッド ２８，２８１ 打撃ローラ ２９ 押圧ローラ ３１ マンドレル軸線 ３２ プロフィール １１１ 素材中空体 ２８０ 軌道円 ２９０ ローラ軸線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｂ２１Ｋ 21/06 Ｂ２１Ｋ 21/06 Ｚ (56)参考文献 特開 昭59−218224（ＪＰ，Ａ) 特開 昭46−4956（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−37931（ＪＰ，Ａ) 実開 昭54−89339（ＪＰ，Ｕ) 独国特許発明3932823（ＤＥ，Ｃ２) スイス国特許発明579427（ＣＨ，Ａ ５) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B21J 1/00 - 13/14 B21J 17/00 - 19/04 B21K 1/00 - 31/00 B21D 22/14 - 22/16 B21H 1/00 B21H 5/02

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも内側にワーク軸線に対してま
    っすぐにまたは斜めにプロフィールを設けられた中空の
    ワークを製作するための装置であって、駆動手段（２１
    〜２５）によってマンドレル軸線（３１）に沿って軸方
    向に（矢印Ａ）移動可能にかつマンドレル軸線（３１）
    を中心にして回転するように（矢印Ｒ）駆動可能なワー
    ク受容部（２１，２２）が設けられており、ワーク受容
    部にマンドレル軸線（３１）に同軸的に、マンドレル軸
    線（３１）に対してまっすぐにまたは斜めにプロフィー
    ル（３２）を有するマンドレル（３；３０）が設けられ
    ており、並びにマンドレル軸線（３１）に対して調節移
    動可能なローラヘッドキャリヤ（２６）が少なくとも１
    つ設けられており、ローラヘッドキャリヤ内には各１つ
    の回転駆動可能なローラヘッド（２７）が配置されてお
    り、このローラヘッド（２７）内にローラヘッドによっ
    て遊星式に循環（矢印Ｗ）をするように連行可能な打撃
    ローラ（２８；２８１）が少なくとも１つ回転可能に支
    承されており、そのために打撃ローラ（２８；２８１）
    を用いて各ローラヘッド循環時にマンドレル（３；３
    ０）上にあるワーク中間成品（１１１）に対して部分ロ
    ーラがけ過程が実施可能である形式のものにおいて、少
    なくとも１つのローラヘッドキャリヤ（２６）に押圧ロ
    ーラ（２９）がマンドレル軸線（３１）に平行な、また
    はこれに対して傾斜したローラ軸線（２９０）上に駆動
    装置なしに自在に回転可能に、かつ少なくとも１つの打
    撃ローラ（２８；２８１）の軌道円（２８０）外で支承
    されていることを特徴とする、少なくとも内側にワーク
    軸線に対してまっすぐにまたは斜めにプロフィールを設
    けられた中空のワークを製作するための装置。
  2. 【請求項２】 ２つの互いに対向して位置したローラヘ
    ッドキャリヤ（２６）が各１つのローラヘッド（２７）
    を備えている、請求項１記載の装置。
  3. 【請求項３】 少なくとも内側にワーク軸線に対してま
    っすぐにまたは斜めにプロフィールを設けられた中空の
    ワークを、請求項１または２に記載の装置を用いて冷間
    変形することにより製作するための方法において、ワー
    ク受容部（２１，２２）内に締込まれた素材（１１）を
    １個以上の押圧ローラ（２９）を用いて主として軸方向
    に変形することによりマンドレル（３；３０）上に押し
    つけ、かつこのようにして得られたワーク中間成品（１
    １１）を同じマンドレル（３；３０）上に締付けたまま
    で少なくとも１つの打撃ローラ（２８；２８１）を用い
    て荒加工方法により加工し、かつこのようにしてプロフ
    ィールを形成することを特徴とする、少なくとも内側に
    ワーク軸線に対してまっすぐにまたは斜めにプロフィー
    ルを設けられた中空のワークを製作するための方法。
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