JP3418698B2 - カラー成形方法とその装置 - Google Patents

カラー成形方法とその装置

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【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、金属軸材あるいは
金属管の中間部に局部的にカラーを成形する方法に関す
るものである。 【0002】 【従来の技術】従来から金属軸材の中間部にカラーを設
ける場合は、当該軸材の径よりも大径の軸材を素材とし
て、所望のカラー部を有する形状に削り出す方法、ある
いは別部品を軸材に溶接する方法がとられている。しか
しながら、前者の場合には切削加工に手間がかかるだけ
でなく、材料的にも無駄が多くなるので不経済であり、
また、長尺物の中間部にカラーを削り出すことは、困難
であった。また、後者の場合には溶接熱の影響を受ける
といった問題点があった。 【0003】この問題点を解決するために本願発明者
は、金属軸材の中間部に局部的にカラーを成形する方法
として、金属軸材に回転と圧縮圧力及び曲げを作用させ
る方法を発明し、特許を取得している(日本国特許第1
993956号)。この技術によれば、金属軸材の中間
部に簡単にカラーを成形することができるので、従来の
ような切削加工あるいは溶接する必要がなくなる。 【0004】しかしながら、上記特許では金属軸材に曲
げ及び回転を作用させる際には一定の圧縮圧力を加え回
転させ、曲げを行い所望の形状を得た後、曲げ戻しを行
い加圧と回転を停止するものだった。そのため、高い圧
縮圧力をさせる場合には保持部の掴み力が高いものが必
要となり、また逆に低い圧力では所望の形状を得るため
に必要な回転数が多くなるため時間がかかるといった
題点があった。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明では上
記問題点に鑑み、ワークである金属軸材あるいは金属管
に圧縮圧力と曲げ及び回転を作用させるカラー成形法に
おいて、効率よくカラーを製作するための方法を提供す
ること課題としている。 【0006】 【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、次のようにした。すなわち、互いに対向
する一対の回転保持体でワークである直線状の金属軸材
あるいは金属管を適当な間隔Dをおいて掴み、該ワーク
に軸回りの回転と、前記回転保持体の少なくとも一方を
他方に接近する方向に移動させることによりワーク軸線
方向に作用する圧縮圧力と、両回転保持体の何れか一方
を他方の回転保持体の軸線と交差する方向へ偏倚させる
ことによりワークに作用する曲げとによって生じる曲げ
内側の凸部を初期掴み間隔D内のワーク全周に累積させ
所望のカラーを成形した後、前記回転と圧縮圧力を作用
させつつ曲げを戻してワークを真直化するカラー成形方
法において、ワークに前記回転と圧縮圧力及び曲げを作
用させる条件として、曲げを作用させる前に曲げの内側
と外側において常に圧縮圧力が作用する条件下の圧縮圧
を作用させるとともに、前記回転開始は曲げの前後何
れでも良く、そして曲げ戻しを行う際には回転と圧縮圧
力を作用させ、さらに、前記圧縮圧力を、カラー成形初
期には曲げを作用した際に曲げの内側と外側において常
に圧縮圧力が作用する条件下の低い圧力とし、カラー成
形の進行に伴い高い圧力を作用させることを特徴とす
る。 【0007】 【作用】本発明のカラー成形方法は、ワークに回転と圧
縮圧力と曲げを作用させるものである。曲げは曲げ部内
側に凸部を生じさせ、圧縮圧力は曲げ外側に発生する引
張り力を零または反負荷に換えるものであり、さらに回
転は曲げ内側に生じる凸部をワーク全周に累積させるも
のである。そのため、これらを作用させる順序としては
ワークに圧縮圧力を作用させた状態で曲げを加えれば良
く、回転開始は曲げの前後何れでも良い。然る後、ワー
クに所望のカラー部が形成されれば曲げ戻しを行いワー
クを真直化する。その後で、圧縮圧力と回転を停止すれ
ば良い。すなわち、圧縮圧力の作用している条件下で曲
げ及び曲げ戻しを完了しなければならない。【0008】 また、圧縮圧力は大きければ大きいほどカ
ラー成形の時間が短縮される。しかし圧縮圧力を大きく
すればワークWを保持する保持部の掴み力が大きいもの
が必要になる。しかし、カラー成形初期にはワークWの
曲げ外側部に引っ張り力が生じない程度の小さい圧縮圧
力で良い。この小さい圧縮圧力と曲げによってできた凸
部を数回転させるとカラー端面が保持部に接し、圧縮圧
力を受け止めることができるようになる。この段階で圧
縮圧力を増加していけば、保持部の掴み力を軽減でき、
装置の中における保持部の掴み力発生機構を簡単にする
ことができる。【0009】 【実施例】以下、図面に表された本発明の実施形態を例
示しつつ、本発明をより具体的に説明する。図1はカラ
ー成形の加工状態を示す説明図である。まず、両回転保
持体を互いの軸心が同一直線上に位置するように配置す
るとともに、ワークWである金属軸材あるいは金属管を
保持する。この時両回転保持体間には所定間隔Dをとる
(図a参照)。次に圧縮圧力を作用させ、曲げを加え、
さらに回転させる(図b参照)。ここで、曲げはワーク
Wの曲げ部内側に凸部を発生させるためのものであり、
圧縮圧力は曲げ部外側に発生する引張り力を零または反
負荷すなわち圧縮力に換える作用を持っている。回転は
曲げ部内側に生じる凸部をワークW全周に累積させるも
のである。そのため、圧縮圧力をかけた状態で曲げを行
えば良く。回転開始はどの時点でも良い。【0010】 前記の状態で数回転させるとカラー部が成
長し、凸部側面が保持部に達すると保持部だけでなくこ
の凸部側面でも圧縮力を受けるようになり、圧縮圧力を
加算して行くことができる。すなわち、初期圧縮圧力を
低くすることで、保持部の掴み力を軽減することがで
き、さらに拡径の進行に従い、圧縮圧力を増加させるこ
とでカラー成形時間を短縮することができる(図c参
照)。所望の拡径が完了すれば、圧縮圧力と回転を維持
しつつ曲げ戻しを行いワークWの真直化を行う(図d参
照)。ここで、曲げ戻し後の停止順序は回転が先でも圧
縮圧力が先でも構わない。【0011】 次に、上記作用を踏まえ本実施例における
カラー成形装置について説明する。図2から図5におい
て、このカラー成形装置1は床上に載置されるベース2
と、該ベース2上を前後方向に摺動する摺動フレーム3
と、該摺動フレーム3上に設けられる駆動側回転保持体
4及び該回転保持体4を回転駆動する駆動手段5と、該
駆動側回転保持体4に対向し水平回動自在に設けられた
従動側回転保持体6と、該従動側回転保持体6を前記駆
動側回転保持体4の軸心に対し傾斜させる手段としての
偏倚手段7と、駆動側回転保持体4を従動側回転保持体
6に向かって押圧する加圧手段8とから主に構成されて
いる。【0012】 ベース2は床上に設置される設置部材9,
9に支柱10,10,・・・が立設され、その上端部に
所定間隔をおいて平行にレール体11を固着し、該レー
ル体11,11間の前方部には加圧手段の取付部材12
を、略々中間部には従動側回転保持体の取付部材13を
固着している。該従動側回転保持体6の取付部材13に
は回動自在とするため回動支軸14を枢止するための空
孔部13aが設けられている。【0013】 前記ベース2上には摺動フレーム3が配さ
れている。この摺動フレーム3は前記レール体11,1
1内側間に前後方向の側枠15,15と該側枠15,1
5上面に固着された左右方向の枠体16,16と該枠体
16の一方に付設された駆動手段載置台17とから成
る。すなわち、該摺動フレーム3は前記側枠15,15
によって左右方向の規制をし、前記枠体16,16によ
って上下方向の規制をすることによって前記レール体1
1,11に沿って前後に摺動するものである。なお、前
記枠体16下部には下部枠体18を配している。【0014】 前記摺動フレーム3上には、駆動側回転保
持体4が配されている。該回転保持体4は摺動フレーム
3の後側枠体16に固着された支持筒体19に保持筒2
0が軸回りに回転自在に支承されている。該保持筒20
内部には空孔部20aが設けられ、この空孔部20a後
端部には所定のテーパ角αが設けられるとともに、保持
筒20外周後端部には雄ネジ部20bを設けている。さ
らに、該保持筒20の内部にはワークWを保持する保持
部としてチャック部材21,21を嵌め込んでいる。該
チャック部材21,21は中空の筒体の外周部に所定の
テーパ角αを設けたものであって、さらに該筒体を複数
に分割したものである。そして、このチャック部材2
1,21を空孔部20aに嵌め込んだ状態で保持ナット
22をチャック部材21,21に係止させている。すな
わち、保持ナット22を締め付けることによって、チャ
ック部材21,21が前方部に押し込まれ、該チャック
部材21,21軸心部に設けられた空孔部21aが狭く
なり、ワークWを挟持する構成である。【0015】 この回転保持体4の側方には駆動手段5と
してモータ23が配されている。該モータ23の出力軸
には駆動歯車24が取り付けられており、前記保持筒2
0前端部に取り付けられた従動歯車25と噛合してい
る。【0016】 前記駆動側回転保持体4に対向するように
従動側回転保持体6が配されている。この従動回転保持
体6は前記駆動側回転保持体4と同様の構成である。該
従動側回転保持体6は前方下面に回動支軸14を固着し
た回動プレート26上に固着されており、回動支軸14
を前記ベース2の空孔部13aに枢支することにより駆
動側回転保持体4の軸心に対して傾斜可能に水平回動す
る。なお、駆動側回転保持体4と従動側回転保持体6の
軸心は同一直線上に位置するとともに回動支軸14を中
心に回動自在となっている。【0017】 前記従動側回転保持体6を回動させる手段
として偏倚手段7を付設している。該偏倚手段7は、回
動自在な回動プレート26後端部に固着されたブラケッ
ト27に保持ナット28を枢着し、前記レール体11上
に回動自在に設けたモータプレート29にモータ30を
取り付け、このモータ30の出力軸にネジ部材31を取
り付け、前記保持ナット28に螺着している。すなわ
ち、モータ30を正逆回転させるとネジ部材31は回転
するが、保持ナットはブラケット27に枢着されている
ので、保持ナット28自体は移動せず、これに螺合して
いるネジ部材31が回動プレート26を回動させる。こ
れにより、従動側回転保持体6が回動支軸14を中心と
して水平面内で回動するのである。また、偏倚手段7
は、本実施例に限らず、例えば、回動支軸14を軸心と
して回転保持体6が回動自在となるよう構成し、リンク
式加圧手段あるいは流体シリンダ等の加圧手段等でワー
クWの軸心と交差する方向の力を作用させて傾斜させる
ようにしておけばよい。【0018】 駆動側回転保持体4の後部下方には加圧手
段8が設けられている。この加圧手段8は、前記駆動側
回転保持体4を従動側回転保持体6に向かって押圧する
もので、端部をベース2に他端部を摺動フレーム3に取
り付けた復動式の油圧シリンダ32によって構成されて
いる。なお、この加圧手段8としては、油圧ジャッキ、
流体シリンダ等を利用することができる。【0019】 図面において、各モータ23,30及び油
圧シリンダ32の制御装置を図示していないが、この制
御装置は各モータ23,30の回転数と油圧シリンダか
ら出力される圧力を任意に設定できるものであるととも
に、偏倚手段7については角度を任意に設定できるもの
である。【0020】 次に、このカラー成形装置を用いてカラー
を成形する場合は、まず両回転保持体4,6の軸心が同
一線上に位置するように配置する。さらに、互いのチャ
ック部材21,21間に所定間隔Dをとり、ワークWを
装填する。そして、互いの保持ナット22を締め付け、
ワークWを挟持する。【0021】 次に、加圧手段8である油圧シリンダ32
を作動させワークWに曲げ外側の引張り力が零または圧
縮力になるだけの圧縮圧力を作用させ、次にモータ30
を作動しワークWに曲げを加える。この曲げ角度は3〜
7度の微少角度でよい。なお、駆動手段の作動はどの時
点でも良い。【0022】 上記状態で数回転させると凸部が成長し、
凸部側面でも圧縮圧力を受けることができるようにな
り、ここで圧縮圧力を増加させてもワークWとチャック
部材21,21間に滑りが生じなくなる。圧縮圧力を増
加させることによりカラー成形時間も短縮できる。【0023】 所望のカラーができれば、曲げを戻してワ
ークWの真直化を行う。然る後、モータ23と油圧シリ
ンダ32を停止し、カラー成形を終了する。【0024】 ワークWの抜き取りは、保持ナット22を
緩めるだけで良く非常に簡単に取出すことができる。【0025】 【発明の効果】以上説明したように本発明のカラー成形
方法は、ワークWを保持する掴み力を 軽減できるため、
装置内における掴み力発生機構を極めて簡単にでき、圧
縮圧力をカラー成形の進行に伴い高い圧力を作用させる
ことで短時間での成形を可能とし、効率のよいカラー成
形を行うことができる。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明にかかるカラー成形方法の加工状態を示
す説明図 【図2】本発明にかかるカラー成形装置を示す全体側面
図 【図3】その全体平面図 【図4】その回転保持体を示す側断面図 【図5】その作動状態を示す全体平面図 【符号の説明】 1 カラー成形装置 2 ベース 4 駆動側回転保持体 5 駆動手段 6 従動側回転保持体 7 偏倚手段 8 加圧手段
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B21D 41/02 B21C 37/04 B21C 37/16 B21D 19/08 B21D 39/08

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 互いに対向する一対の回転保持体でワー
    クである直線状の金属軸材あるいは金属管を適当な間隔
    Dをおいて掴み、該ワークに軸回りの回転と、前記回転
    保持体の少なくとも一方を他方に接近する方向に移動さ
    せることによりワーク軸線方向に作用する圧縮圧力と、
    両回転保持体の何れか一方を他方の回転保持体の軸線と
    交差する方向へ偏倚させることによりワークに作用する
    曲げとによって生じる曲げ内側の凸部を初期掴み間隔D
    内のワーク全周に累積させ所望のカラーを成形した後、
    前記回転と圧縮圧力を作用させつつ曲げを戻してワーク
    を真直化するカラー成形方法において、ワークに前記回
    転と圧縮圧力及び曲げを作用させる条件として、曲げを
    作用させる前に曲げの内側と外側において常に圧縮圧力
    が作用する条件下の圧縮圧力を作用させるとともに、前
    記回転開始は曲げの前後何れでも良く、そして曲げ戻し
    を行う際には回転と圧縮圧力を作用させ、さらに、前記
    圧縮圧力を、カラー成形初期には曲げを作用した際に曲
    げの内側と外側において常に圧縮圧力が作用する条件下
    の低い圧力とし、カラー成形の進行に伴い高い圧力を作
    用させることを特徴とするカラー成形方法。
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