JP3780578B2 - ヨークの製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、平板を曲げ加工して形成されるヨークの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術として、特公昭６３−６２９３号公報に示された円筒体の成形方法がある。この成形方法は、平板状素材を丸めて両端面が非接合状態のまま突き合わされた一次成形品（円筒体素材）を成形し、この一次成形品をポンチとダイによりしごき成形して所望の円筒体を形成する方法である。この方法によれば、円筒体素材を塑性変形（しごき成形）させて円筒体を形成するため、成形後のスプリングバックによる寸法変化を略無くすことができる。その結果、接合面（両端面）の密着性が高い製品を得ることが可能である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記の製造方法では、しごき成形に伴う後処理工程が必要となる。具体的には、▲１▼しごき成形時の焼付けを防止するための潤滑処理、▲２▼しごき成形により円筒体の端面にバリが生じるため、そのバリを削除するバリ取り工程、▲３▼バリ取り工程後の洗浄工程、等の後処理工程により製造工程が多くなり、コスト高となる問題点があった。また、しごき成形の様な過酷な加工では、使用する金型の寿命が短くなるという問題もある。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、製造工程を短縮してコストダウンを図った管の製造方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
請求項１の手段によれば、曲げ加工後の合わせ面となる平板の両端面近傍に、曲げ加工時に平板に生じる歪みを吸収する歪み吸収部を予め平板状態の時に形成しておき、その歪み吸収部が形成された平板を円筒形状に丸めた後、歪み吸収部を板厚方向に押圧して、周方向の合わせ面を密着させる。
これにより、曲げ加工時の歪みが吸収されるため、合わせ面（両端面）に隙間を生じない密着性の高い製品（ヨーク）を得ることができる。また、この製造方法によれば、平板状態の時に歪み吸収部を形成しておくだけで、曲げ加工後の後処理工程が不要であるため、従来のしごき成形を行う方法と比べて製造工程を短縮でき、その分コストダウンを図ることが可能である。なお、曲げ加工時に生じる歪みとは、平板を丸め加工した時に両端部の板厚外周側に生じる縮み変形及び板厚内周側に生じる膨らみ変形を意味する。
【０００５】
請求項２の手段によれば、歪み吸収部は、平板の端面に沿って平板の板厚方向へ窪む凹み部であり、平板の端面と略平行に平板の全幅に渡って設けられている。
この凹み部は、プレス成形によって容易に加工できるため、金型の寿命が短くなるといった問題も回避できる。
なお、平板は、円筒体（ヨーク）の外周面に凹み部が形成される（従って、円筒体の内周面に凹み部の膨らみが突出する）様に曲げ加工しても良いし、円筒体（ヨーク）の内周面に凹み部が形成される（従って、円筒体の外周面に凹み部の膨らみが突出する）様に曲げ加工しても良い。円筒体の内周面に凹み部が形成される場合には、ヨーク内部の断面積（体積）が凹み部によって減少することがなく、ヨークの内部を有効に活用できる。
【０００６】
請求項３の手段によれば、平板は、一方の端面に凹部が設けられて、他方の端面に凸部が設けられており、その平板を曲げ加工して凹部に凸部を嵌め合わせてヨークを形成する。この様に、両端面に凹部と凸部が設けられている場合でも、歪み吸収部の作用によって曲げ加工時の凹部及び凸部の変形も防止できるため、凹部に凸部を挿入する際の削れを防止できる。
【０００７】
請求項４の手段によれば、平板の両端面近傍を含む３か所以上で、且つ平板を曲げ加工した時の円周方向の略均等位置となる位置にそれぞれ歪み吸収部を形成した後、曲げ加工を行う。これにより、ヨークの全周に渡って略均等に曲げ加工時の歪みを吸収できるため、しごき等の後加工を行うことなく、ヨークの内外径精度を向上できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明のヨークの製造方法を図面に基づいて説明する。
（第１実施例）
図１は平板の加工工程を示す工程図である。
まず、ヨークの素材となる平板１（例えば板厚約３mmの鋼板）を所定の長さに切断して細長い矩形形状に形成する（図１（Ａ）参照）。なお、本実施例の製造方法により製造されるヨークは、例えばモータの磁気回路に用いることができる。
【０００９】
次に、平板１の長手方向の両端面（平板１を丸めて円筒体を形成した時の合わせ面となる面）の近傍にプレス加工によって凹み部２を形成する。この凹み部２は、図１（Ｂ）の（ａ）に示す様に、平板１の端面と略平行に延びて設けられ、図１（Ｂ）の（ｂ）に示す様に、平板１の板厚方向へ窪んでいる。但し、凹み部２は、平板１の表面のみが窪んでいるのではなく、平板１の裏面には凹み部２による膨らみが突出した状態で形成されている。
続いて、クリンチ結合を行うための手段として、平板１の一方の端面に凹部３を２か所（２か所でなくても良い）形成し、他方の端面に凹部３に対応する凸部４を２か所形成する（図１（Ｃ）参照）。
【００１０】
次に、図１（Ａ）から図１（Ｃ）までの工程を経て得られた平板素材（以下、ワーク５と言う）を図２及び図３に示す様に結合治具に装着してヨークを製造する。結合治具は、ダイ６が固定された上型台７、固定パンチ８と可動パンチ９とを有する下型台１０、及び芯金１１を備える。
上型台７は、ダイ６とともに上下方向にスライド可能に設けられている。ダイ６は、略半円形の内周面を有する。この内周面を一部とする円を仮想した時のその仮想円の内径は、製品となるヨークの外径と同一に設けられている。
【００１１】
固定パンチ８は、上記仮想円の一部を形成する円弧状の内周面を有し、その内周面にワーク５の凹み部２に対応する突起８ａが設けられている。
可動パンチ９は、固定パンチ８とガイド１２との間を上下方向に摺動可能な状態で保持され、下型台１０との間に介在されたスプリング１３によって上方へ付勢されている。この可動パンチ９は、固定パンチ８と同様に上記仮想円の一部を形成する円弧状の内周面を有し、その内周面にワーク５の凹み部２に対応する突起９ａが設けられている。
【００１２】
芯金１１は、円柱形状であり、その外径が製品となるヨークの内径と同一に設けられている。芯金１１の外周面には、ワーク５の膨らみ（凹み部２による突出）に対応する窪み１１ａが２か所形成されている。
なお、固定パンチ８及び可動パンチ９に設けられた突起８ａ、９ａは、ワーク５に形成された凹み部２より僅かに大きく形成され、また、芯金１１に設けられた窪み１１ａは、ワーク５に形成された膨らみより僅かに大きく形成されている。
【００１３】
まず、図示しない略円筒形状までの曲げ加工について説明する。初めにワーク５に設けられた一方の凹み部２を芯金１１の一方の窪み１１ａに合わせた状態で、ワーク５を芯金１１の外周面に沿って曲げ加工（丸める）を開始し、ワーク５の他方の凹み部２が芯金１１の他方の窪み１１ａの近傍まで曲げ加工（丸める）をする。
次に、図示しなかった略円筒形状に曲げ加工されたものを芯金１１ごとワーク５の凹み部２を可動パンチ９の突起９ａに合わせた状態でセットする（図２参照）。その時、ワーク５の他方の窪み部２は、固定パンチ８の突起８ａに対峙させる。
続いて、上型台７を下降させる。この上型台７の下降によりダイ６がワーク５に当接する。更に上型台７を下降させると、ワーク５がダイ６に押されることで可動パンチ９を押し下げる。可動パンチ９の下降とともに、ワーク５の他端側が固定パンチ８に支えられながら芯金１１の外周面に沿って曲げ加工される。
【００１４】
その後、図３に示す様に、可動パンチ９の下端面が下型台１０の上面に当接すると、ワーク５の他端側が固定パンチ８と芯金１１との間に挟持されて、ワーク５の両端面に設けられた凹部３と凸部４とが結合して円筒体（ヨーク）が成形される。この時、固定パンチ８と可動パンチ９の各突起８ａ、９ａと芯金１１の窪み１１ａとの間にワーク５の各凹み部２が強圧されて凹み部２の変形が緩やかになる（図４の破線で示す形状から実線で示す形状へ）ため、ワーク５の両端面が互いに押し出されることにより、ワーク５の両端面（接合面）が密着した状態で結合できる。
また、ワーク５を丸め加工した時に生じるワーク５の歪み、つまりワーク５の外周側に作用する引っ張り応力及びワーク５の内周側に作用する圧縮応力によるワーク５端面の変形は、予めワーク５に設けられた凹み部２によって吸収されるため、接合面の密着性を向上できる。
【００１５】
以下に、ワーク５に設けた凹み部２の作用を図４及び図５を参照して説明する。
ワーク５を丸め加工すると、ワーク５の外周側には引っ張り応力が作用し、ワーク５の内周側には圧縮応力が作用する。このため、ワーク５の端面外周側は引っ張られ、ワーク５の端面内周側は圧縮されるため、ワーク５の両端面５ａ、５ｂを合わせた時に所謂口開きの状態となって両端面５ａ、５ｂの間に隙間が生じる。これに対し、ワーク５に形成された凹み部２が固定パンチ８と可動パンチ９の各突起８ａ、９ａと芯金１１の窪み１１ａとの間に強圧されると、凹み部２の形状が各突起８ａ、９ａ及び窪み１１ａの形状に沿って（図４の破線で示す形状から実線で示す形状へ）変形する。これにより、図４に示す様に、ワーク５の端面外周側の肉の不足分５ｃはそれぞれ変形部５ｄにより補われ、ワーク５の端面内周側の肉の余り分５ｅはそれぞれ変形部５ｆにより吸収されるため、図５に示す様に、ワーク５の両端面５ａ、５ｂが密着した状態で円筒体を成形できる。
【００１６】
（本実施例の効果）
本実施例によれば、ワーク５を丸め加工した時に生じるワーク５の歪み、つまりワーク５の外周側に作用する引っ張り応力及びワーク５の内周側に作用する圧縮応力によるワーク５端面の変形を、予めワーク５に設けた凹み部２によって吸収できるため、接合面に殆ど隙間が生じることはなく、密着性の良い管を製造することができる。また、本実施例の製造方法では、平板状態の時に凹み部２を形成しておくだけで、従来必要とされていた曲げ加工後の後処理工程（潤滑処理、バリ取り工程、洗浄工程等）が不要であるため、従来のしごき成形を行う方法と比べて製造工程を短縮でき、その分コストダウンを図ることが可能である。更には、しごき成形の様な過酷な加工を行う必要がないことから、金型の寿命が短くなると言った問題も回避できる。
【００１７】
また、本実施例の様にクリンチ結合（凹部３と凸部４との結合）を行う場合、平板１の板厚が３mm以上になると、クリンチ挿入結合時にクリンチ部端面が削れる等の変形を生じるため、板厚の上限は通常３mmと言われているが、本実施例の様に凹み部２を固定パンチ８と可動パンチ９の各突起８ａ、９ａと芯金１１の窪み１１ａとの間に強圧することで端面の密着性を得る方法であれば、３mm以上のワーク５を使用してもクリンチ挿入結合時におけるクリンチ部端面の変形を防止することが可能となる。
【００１８】
（第２実施例）
図６はヨークの最終製造工程を示す断面図である。
本実施例は、ワーク５の結合部５Ａ（凹部３と凸部４）の結合強度を向上する方法を示す一例である。
下型台１０に固定された固定パンチ８には、ワーク５の結合部５Ａに対応する位置に突起８ｂが設けられている。この突起８ｂにより、ワーク５の結合部５Ａを芯金１１との間で強圧すると、突起８ｂがワーク５の結合部５Ａに食い込むことにより、結合部５Ａの素材（凸部４を形成する部位）が図７（図６の要部拡大断面図）に示す様に結合部５Ａの端面側へ移動する。これにより、結合部５Ａ端面の密着圧力（凹部３と凸部４との密着圧力）が向上するため、結合部５Ａの密着性が向上して結合強度の高いヨークを得ることができる。
【００１９】
（第３実施例）
図８はワーク５の半端面図である。
上記実施例では、ワーク５の内周側へ窪む凹み部２を設けたが、図８に示す様に、ワーク５の外周側へ脹らむ凹み部２を設けても良い。この場合、ヨーク内部の断面積（体積）をより多くできるため、ヨーク内部を有効に活用できる。
【００２０】
（第４実施例）
図９はワーク５の端面図である。
本実施例は、ワーク５の両端面近傍の凹み部２を含む３か所以上の凹み部２を設けた一例を示すものである。
各凹み部２は、ワーク５の円周方向で略均等位置に複数箇所（図９では６か所）設けられている。この場合、ヨークの全周に渡って略均等に曲げ加工時の歪みを吸収できるため、しごき等の後加工を行うことなく、ヨークの内外径精度を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 平板の加工工程を示す工程図である。
【図２】 ヨークの一製造工程を示す工程断面図である。
【図３】 ヨークの最終製造工程を示す工程断面図である。
【図４】 ワークに設けた凹み部の作用を説明する図である。
【図５】 ワークに設けた凹み部の作用を説明する図である。
【図６】 ヨークの最終製造工程を示す工程断面図である（第２実施例）。
【図７】 図６の要部拡大断面図である（第２実施例）。
【図８】 ワークの半断面図である（第３実施例）。
【図９】 ワークの端面図である（第４実施例）。
【符号の説明】
１ 平板
２ 凹み部（歪み吸収部）
３ 凹部
４ 凸部

Claims (4)

1. 平板を曲げ加工してモータのヨークを製造する方法であって、
   曲げ加工後の合わせ面となる前記平板の両端面近傍には、曲げ加工時に前記平板に生じる歪みを吸収する歪み吸収部が予め平板状態の時に形成され、前記歪み吸収部が形成された前記平板を円筒形状に丸めた後、前記歪み吸収部を板厚方向に押圧して、周方向の合わせ面を密着させることを特徴とするヨークの製造方法。
2. 前記歪み吸収部は、前記平板の板厚方向へ窪む凹み部であり、前記平板の端面と略平行に前記平板の全幅に渡って設けられていることを特徴とする請求項１記載のヨークの製造方法。
3. 前記平板は、一方の端面に凹部が設けられて、他方の端面に凸部が設けられており、その平板を曲げ加工して前記凹部に前記凸部を嵌め合わせてヨークを形成することを特徴とする請求項１または２記載のヨークの製造方法。
4. 前記平板の両端面近傍を含む３か所以上で、且つ前記平板を曲げ加工した時の円周方向の略均等位置となる位置にそれぞれ前記歪み吸収部を形成した後、曲げ加工を行うことを特徴とする請求項１〜３記載の何れかのヨークの製造方法。

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