JP3758051B2

JP3758051B2 - 中空円筒体の製造方法

Info

Publication number: JP3758051B2
Application number: JP03939896A
Authority: JP
Inventors: 俊也安田; 聡杉山; 真一江坂; 伸之森川; 晃古川
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1996-02-27
Filing date: 1996-02-27
Publication date: 2006-03-22
Anticipated expiration: 2016-02-27
Also published as: JPH09225564A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、中空円筒体の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、金属板からなる部品を複雑な形状に加工しようとすると、レーザ、切削、研削、プレスなどの加工方法によりその加工が行われている。例えば本願出願人による出願番号特願平６−１６５９４号の明細書に開示される「流量制御回動弁及びその製造方法」があり、この製造方法によると、図９および図１０に示すような流量制御回動弁のカラー１０２を形成するため、長方形の薄板からなる金属板をプレス加工などにより加工し、孔部１１４、１１５、１１６および凹部１２６、１２７を形成している。そして、例えば凹部１２６、１２７はパンチ（金型）を用いてつぶすように形成されると、その周囲には肉が逃げることにより盛上がり部１２６ａ、１２７ａができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した特願平６−１６５９４号の明細書に開示されるカラー１０２の凹部１２６、１２７をパンチなどにより形成すると、凹部１２６、１２７の周囲にできる盛上がり部１２６ａ、１２７ａによって、若干の肉を逃がすことができるものの、所定深さになるまでパンチ加重を増大させた場合、パンチ自体に割れが生じ、所望のつぶし量を得ることができないという問題を生ずる。
【０００４】
また、盛上がり部１２６ａ、１２７ａが許容される高さを越えて盛上がると、後工程で盛上がり部１２６ａ、１２７ａを削る必要が生じ、製造コストの増大を招くという問題がある。
さらに、切削加工により凹部１２６、１２７を加工することも考えられるが、これによると加工費が高く製造コストが増大するという問題が新たに生ずる。
【０００５】
本発明の目的は、複雑な形状の部品の精密加工性および生産性を向上させる中空円筒体の製造方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するための本発明は、請求項１記載の手段を採用する。
この手段によると、金属板に押圧部材を押圧し凹部を形成するとき、押圧方向に直交する面上の金属板の幅方向両側への金属流れが規制されることから、凹部を形成するときに押出される肉をこの二方向以外に逃がすことができる。これにより、押圧部材の加圧により押出される肉が十分に流れないことによる押圧部材への反力が減少することから、押圧部材に過剰な加重が加わることを防止できる。そのため押圧部材の破損を防ぐ効果がある。したがって、所望の深さを有する凹部を形成することができ、複雑な形状の部品の精密加工性および生産性を向上させる効果がある。
【０００７】
請求項２記載の手段を採用することにより、金属板の凹部はローラ圧延により形成され、ローラ軸方向の金属流れが規制されることから、凹部を形成するときに流れようとする肉をローラ進行方向に逃がすことができる。これにより、所望の深さを有する凹部を形成することができ、さらに凹部の底部に孔部を形成する工程と、この孔部の凹部側周囲に凸部を形成する工程とを含むことによって、複雑な形状の部品の精密加工性をより向上できる効果がある。また、リボン状を有し圧延の前後に巻回される金属板を用いることにより、搬送、保管が容易になるため、さらに生産性を向上させる効果がある。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
平板から中空円筒体を形成する製造方法の一実施例を図１〜図７に基づいて説明する。
図１は、中空円筒体としてのカラー２の湾曲前の展開図を示すもので、まずこのカラー２の製造方法について説明する。
【００１０】
図１および図２に示すように、ステンレス鋼板からなる湾曲前のカラー２は長方形状の薄板である。そして、長手方向に向かって幅方向を軸とするようにして湾曲されることにより、中空円筒体としてのカラー２が形成される。つまり、長手方向の辺を湾曲辺２１とし幅方向の辺を非湾曲辺２２として、図１において上下方向に丸めるようにしてカラー２が形成される。
【００１１】
カラー２は、後述する圧延工程により形成される厚肉部２ａおよび薄肉部２ｂをそれぞれ有する。厚肉部２ａは湾曲辺２１を長手方向の辺とする帯状に形成されており、湾曲前のカラー２の幅方向両側にそれぞれ位置する。一方、薄肉部２ｂはこの厚肉部２ａを除いた部分、すなわち厚肉部２ａに挟まれる部分に位置している。これらは、薄板のほぼ中央をその長手方向に向かって後述するローラ４１により押しつぶすことにより形成される。
【００１２】
カラー２の薄肉部２ｂには矩形状のポート孔が三箇所に形成され、このポート孔のうちの二つが流出ポート１４、１５、残りの一つが流入ポート１６にそれぞれ割当てられる。これらのポート孔は図１で上方から流出ポート１４、流出ポート１５、流入ポート１６の順に並び、後述するポート孔抜工程のせん断により形成される。
【００１３】
図２に示すように、流出ポート１４、１５の周囲にはバーリング部１４ａ、１５ａがそれぞれ形成される。このバーリング部１４ａ、１５ａは薄肉部２ｂより所定高さだけ高くなるように形成される凸部であり、その高さは例えば０．５mmに設定される。このように流出ポート１４、１５の外周を薄肉部２ｂより一段高くするようにバーリング部１４ａ、１５ａを形成することによって、流出ポート１４、１５の周囲に位置する薄肉部２ｂと流出ポート１４、１５との間を区切ることになる。これにより流出ポート１４、１５の周囲を異物受入用の凹部２ｃとして用いることができる。つまり、加工上では薄肉部２ｂである部分が、製品上では凹部２ｃとして用いられる。そして、後述する空気流量制御弁のカラーとしてこのカラー２が用いられた場合、流入空気中に混在する塵などをこの異物受入用の凹部２ｃに捕獲し溜込むことができる。
【００１４】
一方、非湾曲辺２２側には、前述した厚肉部２ａと薄肉部２ｂとの境界付近において四隅に切欠部２４がそれぞれ形成される。この切欠溝２４を形成することにより厚肉部２ａの両端が厚さ方向に変形可能となるため、カラー２が筒状にまるめて形成されたとき、この厚肉部２ａの両端をより径方向内側に折曲げることができる。
【００１５】
次に、湾曲前のカラー２の圧延工程を図３〜図７に基づいて説明する。
図３に示すように、湾曲前のカラー２は、異形圧延材料５１に対してポート孔抜、バーリング、外形抜き、切断などの各加工が施され形成される。
この異形圧延材料５１は、図４に示すようなロール形状に巻かれたリボン材５０をローラ圧延することにより形成される。ここで、ローラ圧延前のリボン材５０の板厚はｔ₀に設定されている。
【００１６】
このリボン材５０を図５に示すようなローラ圧延機の押圧部材としてのローラ４１により所定深さの凹部としての長溝５２ができるように圧延する。ローラ圧延機にはこのローラ４１の他、リボン材５０が所定長さ分だけ幅方向に変形するように規制する規制ローラ４２を備えている。このようなローラ４１、４２を備えるローラ圧延機によってリボン材５０に形成される長溝５２が所定深さｄになるように数回に渡って圧延される。なお、この圧延回数は、リボン材５０の材質により左右され、例えば本実施例のステンレス鋼板では二回である。また硬度が低く伸展性が良好な材質よりリボン材がなる場合には一回でも良い。また、圧延工程の前後に図４に示すようなロール形状にリボン材５０を巻くことにより、搬送を容易にし保管スペースを削減することができる。
【００１７】
ここで、リボン材５０が二回に渡ってローラ圧延される様子を図７に基づいて説明する。図７に示される破線による形状は圧延前のリボン材５０の断面形状を示すものであり、二点鎖線で示す形状は圧延後の異形圧延材料５１の断面形状を示すものである。
まず、圧延前のリボン材５０をローラ４１により所定深さｄより浅く長溝ができるように第一回目の圧延が施される。この第一回目の圧延により図７に示す一点鎖線の形状が形成され、このときの厚肉部２ａに相当する板厚は圧延前のリボン材５０の板厚ｔ₀より大きく圧延後の異形圧延材料５１の板厚ｔよりも小さくなるように設定される。このように第一回目の圧延の板厚を所定範囲に設定するためリボン材５０の両側に位置する規制ローラ４２を設けており、ローラ４１によりつぶされるリボン材５０の金属流れがこの規制ローラ４２によって規制される。つまり、つぶされたリボン材５０の肉が幅方向に逃げようとしても、幅方向の両端に位置する規制ローラ４２により規制され、つぶされた肉が所定間隔以上逃げられない。これにより幅方向の逃げ量が規制されるため、幅方向に逃げられない肉が厚さ方向に逃げ、その結果厚さ方向に盛り上がる。そのため、リボン材５０の肉厚ｔ₀よりも大きな肉厚にすることができる。ここで、リボン材５０の幅方向は特許請求の範囲に記載の「任意の相反する二方向」に相当する。
【００１８】
この第一回目の圧延が終わると、第二回目のローラ圧延が施される。このとき、幅方向に位置する規制ローラ４２の間隔は第一回目の圧延のときよりも広く設定される。そして第二回目のローラ圧延により所定深さｄのつぶし量が得られるように圧延が施される。このとき第一回目のローラ圧延と同様、リボン材５０の幅方向に肉が逃げようとするが、幅方向両側に位置する規制ローラ４２によりその逃げ量が規制される。これにより、逃げた肉は板厚方向に盛り上がるためこの規制ローラ４２の間隔を調整することにより所定の板厚ｔになるように板厚を設定することができる。このようにローラ４１によりリボン材５０の中央部分を長手方向に圧延することにより、リボン材５０に厚肉部２ａと薄肉部２ｂとを形成することができる。
【００１９】
ローラ圧延によりつぶされた肉は長手方向および幅方向に逃げ、幅方向には長手方向より多く肉が逃げる。そのため、ローラ４１により圧延するだけなく幅方向を規制ローラ４２により規制することにより逃げた肉の幅方向の移動量を規制することができ、さらに板厚方向に肉を盛り上げることができる。したがって、従来、平板にパンチすることにより凹部を形成する場合に生じていた逃げた肉が四方に盛上がるということや、パンチ（金型）自体が割れるという問題を回避することができる。
【００２０】
前述したように、二回に渡るローラ圧延によって所定深さｄの長溝５２が形成されると、この長溝５２内に流出ポート１４、１５、流入ポート１６がそれぞれ形成される。この各ポートの形成はポート孔抜工程によるせん断加工により行われる。各ポートが形成されると、流出ポート１４、１５の周囲にバーリング加工が施される。このバーリング加工によって流出ポート１４、１５の周囲にバーリング部１４ａ、１５ａが形成され、前述したように流出ポート１４、１５とその周囲に位置する薄肉部２ｂとの間には薄肉部２ｂより一段高くなった凸状のバーリング部１４ａ、ｂが位置することになる。
【００２１】
バーリング加工が施されると、リボン状に形成されていたワ−クが所定長さに切断されるとともに所定の形状に外形抜きされる。このとき、前述した切欠溝２４もともに形成される。このような各工程により湾曲前のカラー２が成形される。
次に、湾曲前のカラー２を所定の円筒状に曲げる工程を図３に基づいて説明する。
【００２２】
湾曲前のカラー２は平板の状態を維持していることから、この平板状態からプレスにより前述したバーリング部１４ａ、１５ａが径方向内側に位置するようにＵ字形状に曲げられる。これにより径方向断面形状において半円が形成される。Ｕ曲げされたワークをプレスによりさらにＯ字形状に曲げる。このＯ曲げにより所定の筒形状に形成され、カラー２の各加工が終了する。
【００２３】
次に、前述したカラー２を用いた空気流量制御弁の構成を図８に基づいて説明する。図８には空気流量制御弁の軸方向組立断面図が示されている。
図８に示すように空気流量制御弁はガラス粉混入ナイロン樹脂成形体からなるハウジング１を有し、またハウジング１は両端開口円筒状のバルブ収容空間を形成するバルブハウジング部１１を有する。このバルブハウジング部１１の内周面１１ａには、前述したカラー２が密着するように設定されており、カラー２を介してバルブハウジング１１の両端部に球軸受３が嵌入されている。これら球軸受３は回転軸４を回転自在に支持しており、弁体５が一対の球軸受３の間に位置し回転軸４に固定されている。
【００２４】
弁体５の内側に位置する弁室６は、カラー２の流入ポート１６およびハウジング部１１の周壁に開口された流入孔１０を通じて外部の空気流入空間に連通している。またこの弁室６は、カラー２の流出ポート１４およびバルブハウジング部１１の周壁に開口された主流出孔１８を通じて外部の空気流出空間にも連通し、同様にカラー２の流出ポート１５およびバルブハウジング部１１の周壁に開口された副流出孔１９を通じて図示しない流出用パイプにそれぞれ連通している。このような構成を採ることにより、主流出孔１８および副流出孔１９が弁体５の回動により開度調整され、これにより空気流量が制御される。
【００２５】
このようにカラー２内には、弁体５が回動可能に収容されているため、例えばカラー２の内周壁に流入空気中に含まれる塵などが付着すると、カラー２の内周壁と弁体５の外周壁との僅かな隙間に塵が侵入し、弁体５の回動を妨げスティックさせるおそれがある。そのため、圧延加工とバーリング加工とにより形成される前述の薄肉部２ｂからなる異物受入用の凹部２ｃをカラー２の内周壁に設けることにより、これらの塵をこの凹部２ｃ内に捕獲することができる。これにより、カラー２の内周壁に付着した塵がこの凹部２ｃによって捕獲されるため、カラー２の内周壁と弁体５の外周壁との間に塵が侵入するのを防止し弁体５のスティック等を防ぐことができる。
【００２６】
以上説明したように本実施例によると、リボン材５０に長溝を形成するときリボン材５０の幅方向の金属流れが規制ローラ４２により規制され、この幅方向以外の金属流れが許容されることから、長溝を形成するときに押出される肉をこの幅方向以外に逃がすことができる。これにより、ローラ４１の加圧により押出される肉が十分に流れないことによるローラ４１への反力が減少することから、長溝を形成するローラ４１に過剰な加重が加わることを防止できる。そのため、ローラ４１の破損を防ぐことができる。したがって、所望の深さを有する長溝、つまり薄肉部２ｂを形成することができ、この薄肉部２ｂにバーリング加工等を施すことで、より複雑な精密加工が可能となり、生産性を向上させる効果がある。
【００２７】
また、本実施例によると、圧延の前後にリボン材５０を巻回することにより、帯状に長く形成される異形圧延材料５１の搬送、保管が容易になる。これにより、さらに生産性を向上させる効果がある。
さらに、本実施例によると、空気流量制御弁に用いられるカラー２の内周壁には、圧延加工とバーリング加工とにより形成される異物受入用の凹部２ｃが形成される。これにより、流入空気中に含まれる塵などがカラー２の内周壁に付着しても、この凹部２ｃ内に塵などを捕獲することができる。したがって、カラー２の内周壁と弁体５の外周壁との間に塵が侵入するのを防止し弁体５のスティック等を防ぐ効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による中空円筒体の製造方法を適用して製造したカラーの展開図である。
【図２】図１に示すII−II線断面図である。
【図３】本実施例によるカラーの製造方法の各工程を示す説明図である。
【図４】本実施例のカラーの製造方法に用いられるリボン材の斜視図である。
【図５】本実施例のリボン材の圧延工程を示す説明図である。
【図６】圧延工程により圧延された異形圧延材を示す説明図である。
【図７】圧延工程によりリボン材が圧延される様子を示す説明図である。
【図８】本実施例の中空円筒体の製造方法より製造されたカラーを適用した流量制御回転弁の軸方向組立断面図である。
【図９】従来例による中空円筒体の製造方法を適用して製造した中空円筒体の展開図である。
【図１０】図９に示すＸ−Ｘ線断面図である。
【符号の説明】
２カラー（中空円筒体）
２ａ厚肉部
２ｂ薄肉部
２ｃ凹部
１４、１５流出ポート（孔部）
１４ａ、１５ａバーリング部（凸部）
１６流入ポート
４１ローラ（押圧部材）
５２長溝（凹部）

Claims

金属板に押圧部材を押圧しながら圧延し凹部を形成する工程と、
前記凹部の底部に孔部を形成する工程と、
前記孔部の前記凹部側周囲にバーリング加工により凸部を形成する工程と、
前記凸部を形成した金属板を円筒状に曲げる工程とを含み、
前記凹部を形成するとき押圧方向に直交する面上の前記金属板の幅方向両端面の幅方向への金属流れが規制され、かつ前記金属板表面の幅方向の前記押圧部材に押圧されない箇所の前記押圧方向と反対側への金属流れが許容されることを特徴とする中空円筒体の製造方法。
前記凹部はローラ圧延により形成され、ローラ軸方向の金属流れが規制されることを特徴とする請求項１記載の中空円筒体の製造方法。
前記金属流れが前記金属板の幅方向の両端に配置された２個のローラにより規制されることを特徴とする請求項２記載の中空円筒体の製造方法。