JP3906437B2 - 印刷機構の金属軸の製造方法及びその製造装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、印刷機構の金属軸の製造方法及びその製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プリンタ、複写機等の印刷装置が備える印刷機構には搬送ローラ等の金属軸が設けられている。搬送ローラは軸受けに回転自在に支持され、印刷媒体を搬送する。
搬送ローラとしては、円柱状又は円管状の金属棒の外周に環状の溝を複数条形成したものが使用されている。搬送ローラの溝は、例えば軸線方向の移動を規制するための部材が嵌合され、あるいは軸線方向の基準位置として利用される。そのため搬送ローラには、溝形状や溝の形成位置等について高い加工精度が求められている。そこで従来、搬送ローラを製造するには、ワークとしての金属棒の外周壁に複数条の溝をＮＣ旋盤などで切削形成している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、複数条の溝を切削により形成するには、各溝を一本の刃具で個々に形成しなければならない。そのため、溝数が増大するに伴い加工時間が増加して製造コストが嵩むという問題がある。
ところで、螺子の形成のように交互に並ぶ突部と溝とを金属棒の外周に形成するときには、転造が利用される。これは、溝の形成に伴う材料流動により生じた隆起を溝両隣の突部に逃がすことで、所望の螺子形状を短時間で安価に得ることができるからである。しかし、金属棒に局所的に溝だけを形成する搬送ローラの製造に従来の転造方法を適用すると、溝形成に伴う隆起を逃がす場所がないため、隆起がダイスで押し潰されて溝の内側に張り出す等の不具合が生じる。
【０００４】
本発明は、突部に隣接しない溝を有する印刷機構の金属軸を短時間で低コストに製造するための製造方法及び製造装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の印刷機構の金属軸の製造方法は、ワークを加工して印刷機構の金属軸を製造する方法であって、（１）複数のダイスの間にワークを挟み、ワークに対してダイスを回転させながらダイスでワークを押圧する転造工程であって、第一のダイスから突出した刃部でワークに溝を形成するとともに、溝の縁に形成される突部を跨ぐ凹部を有する第二のダイスでワークを支える転造工程と、（２）溝が形成されたワークの外周壁を研削する研削工程と、を含むことを特徴とする。請求項１に記載の転造加工方法によると、突部に隣接しない溝を有する印刷機構の金属軸を短時間で低コストに製造することができる。
【０００６】
請求項２に記載の印刷機構の金属軸の製造方法によると、刃部の表面は粗面加工されているので、刃部とワークの滑りによる位置ずれを防止して溝の加工精度を向上させることができる。
請求項３に記載の印刷機構の金属軸の製造方法によると、刃部は先端部ほど薄肉であるため、ワークから刃部を抜き易く、また、刃部の耐久性が高くなる。
請求項４に記載の印刷機構の金属軸の製造方法によると、第一のダイス及び第二のダイスは互いの軸線が平行な丸ダイスであり、刃部は第一のダイスの外周に環状に形成され、凹部は第二のダイスの外周に環状に形成される。
【０００７】
請求項５に記載の印刷機構の金属軸の製造装置は、溝を形成するための刃部が突出している第一のダイスと、刃部によって溝の縁に形成される突部を跨ぐ凹部を有する第二のダイスとを備え、第一のダイスと第二のダイスの間にワークを挟み、ワークに対して第一のダイス及び第二のダイスを回転させながら第一のダイス及び第二のダイスでワークを押圧し溝を形成することを特徴とする。請求項５に記載の印刷機構の金属軸の製造装置によると、第二のダイスに凹部が形成されているため、第一のダイスの刃部によって溝を形成することにより溝の縁に不可避的に隆起する突部が第二のダイスで押し潰されることがない。そのため、溝形成に伴い不可避的に形成される突部が第二のダイスで押し潰されて溝の内側に張り出すことを防止できる。したがって、請求項５に記載の印刷機構の金属軸の製造装置を用いてワークに溝を形成し、さらに突部を研削等により除去する後続工程を実施することで、突部に隣接しない溝を有する印刷機構の金属軸を短時間で低コストに製造することができる。
【０００８】
請求項６に記載の印刷機構の金属軸の製造装置によると、刃部の表面は粗面加工されているので、刃部とワークの滑りによる位置ずれを防止して溝の加工精度を向上させることができる。
請求項７に記載の印刷機構の金属軸の製造装置によると、刃部は先端部ほど薄肉であるため、ワークから刃部を抜き易く、また、刃部の耐久性が高くなる。
【０００９】
請求項８に記載の印刷機構の金属軸の製造装置によると、第一のダイス及び第二のダイスは互いの軸線が平行な丸ダイスであり、刃部は第一のダイスの外周に環状に形成され、凹部は第二のダイスの外周に環状に形成されている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を示す一実施例を図面に基づいて説明する。
図２は、本発明の一実施例による製造方法を用いて製造される印刷機構の搬送ローラを示す模式図である。搬送ローラ１０は、印刷媒体を搬送するために用いられる。
【００１１】
搬送ローラ１０は円柱状の金属軸であって、外周には二条の溝１２、１３が環状に形成されている。溝１２、１３は、互いに平行に周方向に延びている。溝１２、１３に円環状又はＣ字状のリング１６、１７がそれぞれ嵌合される。搬送ローラ１０の外周のうちリング１６、１７の間には、スプリング１８と軸受け１９とが平座金２０、２１を挟んで搬送ローラ１０の軸線Ｏ方向に並ぶように設けられる。これにより、搬送ローラ１０の軸線Ｏ方向の移動が規制される。また、搬送ローラ１０の外周のうち溝１２を挟んで溝１３とは反対側となる部分には、歯車２２がスプリングピン２３により固定される。これにより、回転駆動力が歯車２２に伝達されることに応じて搬送ローラ１０が回転する。
【００１２】
図３は、搬送ローラ１０の製造方法を示すフローチャートである。以下、搬送ローラ１０の製造方法について詳細に説明する。
まず、図３のステップＳ１について説明する。転造工程に相当するステップＳ１では、搬送ローラ１０の素材である円柱状の金属製ワーク１０の外周に溝１２、１３を転造により形成する。転造には、図１及び図４に示す印刷機構の金属軸の製造装置としての転造盤５０を使用する。
【００１３】
転造盤５０は、所謂二丸ダイス式の転造盤である。転造盤５０は、第二のダイスとしての固定側ダイス６０と、第一のダイスとしての可動側ダイス７０とを備えている。
固定側ダイス６０と可動側ダイス７０とは共に、円筒状に形成された丸ダイスである。固定側ダイス６０及び可動側ダイス７０はそれぞれ、固定側駆動軸６２及び可動側駆動軸７２に同軸上に嵌合固定されている。固定側駆動軸６２は、位置固定された軸線Ｐ周りに回転可能に設けられている。固定側駆動軸６２に回転駆動力が伝達されることにより固定側ダイス６０は軸線Ｐ周りに回転する。また、可動側駆動軸７２は軸線Ｑ周りに回転可能に設けられている。可動側駆動軸７２に回転駆動力が伝達されることにより可動側ダイス７０は軸線Ｑ周りに回転する。可動側駆動軸７２は、その軸線Ｑを軸線Ｐに対し平行に保ちつつ水平方向（図４（ｂ）に矢印で示す左右方向）両側に往復移動可能に設けられている。可動側駆動軸７２に水平方向の駆動力が伝達されることにより可動側ダイス７０は固定側ダイス６０に対し接近及び離間する。
【００１４】
図１に示すように可動側ダイス７０の外周には、溝１２、１３をそれぞれ形成するための刃部７４、７５が形成されている。各刃部７４、７５は可動側ダイス７０の外周壁から径方向外側に突出し、互いに平行に周方向に環状に延伸している。各刃部７４、７５は、突出先端部ほど薄肉となる形状、すなわち先端部に向かうにつれ狭幅となる断面台形状に形成されている。各刃部７４、７５の断面形状において脚となる部分の傾斜角度θについては、溝１２、１３の形成後に刃部７４、７５が抜け易くなるように且つ耐久性が高くなるように、例えば１°〜５°に設定される。各刃部７４、７５の壁面の先端部には粗面加工が施され、不規則な微少の凹凸が形成されている。粗面加工は、ワーク１０に対する可動側ダイス７０の滑りを抑止する程度の粗さとなるように実施される。これにより、ワーク１０に対する可動側ダイス７０の位置ずれを防止できる。各刃部７４、７５の上記断面形状において先端部の両角となる部分にはＲ加工が施され、耐久性の向上が図られている。
【００１５】
図１に示すように固定側ダイス６０の外周には、可動側ダイス７０の刃部７４、７５にそれぞれ向かい合う位置に凹部６４、６５が形成されている。各凹部６４、６５は、固定側ダイス６０の外周壁に開口する矩形断面を有し、互いに平行に周方向に環状に延伸している。各凹部６４、６５の開口幅Ｗは、刃部７４、７５と正対する部分６４ａの幅Ｘ₁よりも、後述の転造操作に伴う不可避的な隆起による突部２４、２５の幅Ｘ₂、Ｘ₃分だけ広く設定されている。すなわち、転造に伴い不可避的に形成される突部２４、２５を押し潰すことなく凹部６４、６５が跨ぐように開口幅Ｗが設定されている。これにより、転造時において各凹部６４、６５の両縁部分は、対応する溝１２、１３の両縁部分を跨ぐようにして搬送ローラ１０の外周壁に摺接する。
【００１６】
上述の転造盤５０を用いてワーク１０に溝１２、１３を形成するには、まず、ダイス６０、７０間の所定位置においてワーク１０を軸線Ｏ周りに回転可能に図示しない治具で支持する。このときワーク１０の軸線Ｏは、固定側ダイス６０の軸線Ｐ及び任意位置の可動側ダイス７０の軸線Ｑに対し同一水平面上において平行とされる。また、このときワーク１０の外周壁は固定側ダイス６０の外周壁に当接し支えられる。次に、可動側ダイス７０を固定側ダイス６０への接近側に移動させて、ダイス６０、７０の間にワーク１０を挟み込む。この状態からダイス６０、７０を互いに同じ方向（図４（ａ）のＡ、Ｂ方向）に例えば６ｒｐｍの速度で回転させつつ、可動側ダイス７０を例えば０．３５ｍｍ／ｓの速度で固定側ダイス６０側に接近移動させる。可動側ダイス７０の接近移動については、溝１２、１３の深さが例えば０．６ｍｍになるまで継続する。溝深さが０．６ｍｍに達したら可動側ダイス７０の移動を止め、その場で例えば１秒間ダイス６０、７０を回転させることにより、溝１２、１３の仕上げ加工をする。
【００１７】
固定側ダイス６０の回転と可動側ダイス７０の回転及び移動によりワーク１０は、例えば６ｔの圧力でダイス６０、７０に押圧されながら、ダイス６０、７０とは逆方向（図４（ａ）のＣ方向）に従動回転する。すると、可動側ダイス７０の刃部７４、７５が可動側ダイス７０の移動位置に応じた深さだけワーク１０の外周壁に食い込み、その結果、溝１２、１３が所望の位置に正確に形成される。このとき、溝分の材料が流動することで溝１２、１３の両縁には、図１に示すようなワーク１０の外周壁から径方向外側に隆起する概ね環状の突部２４、２５が不可避的に形成される。転造盤５０では凹部６４、６５の開口幅Ｗが上述したように設定されているので、図１に示すように各凹部６４、６５は、対応する溝１２、１３の両縁の突部２４、２５を跨いで内側に収容する。そのため、各溝１２、１３の両縁に不可避的に形成される突部２４、２５は固定側ダイス６０で押し潰されることがなく、したがって溝１２、１３の内側に張り出すことがない。
【００１８】
ここで比較のために、図７（ａ）及び図８（ａ）に示す従来の転造盤を用いてワーク１０に溝１２を形成する場合について説明する。図７（ａ）の転造盤では、固定側ダイス６０に本実施例のような凹部が形成されていない。そのため、溝１２の両縁に形成される突部２４、２５が図７（ａ）に示す如く固定側ダイス６０の外周壁で押圧される。その結果、固定側ダイス６０で押し潰された突部２４、２５が図７（ｂ）に示すように溝１２の内側に張り出す。また、図８（ａ）の転造盤では、固定側ダイス６０の外周にも環状の刃部１００が形成されている。刃部１００は、可動側ダイス７０の刃部７４で形成された溝１２に入り込むように設けられるが、刃部１００と溝１２とを正確に位置合わせすることは難しい。そのため、溝１２の一方の縁の突部２４が図８（ａ）に示す如く刃部１００で押圧される。その結果、刃部１００で押し潰された突部２４が図８（ｂ）に示すように溝１２の内側に張り出す。さらに、溝１２の他方の縁の突部２５も固定側ダイス６０の外周壁で押し潰されて溝１２の内側に張り出す。
【００１９】
次に、図３のステップＳ２について説明する。研削工程に相当するステップＳ２では、溝１２、１３の形成されたワーク１０の外周壁を研削する。研削には、図５に示す心なし（センタレス）研削盤８０を使用する。
心なし研削盤８０は、研削砥石８２、調整車８４、ブレード８６、研削液供給部８８を備えている。研削砥石８２と調整車８４とは共に円柱状に形成され、互いに平行な軸線周りに回転可能に且つ各々の外周壁の間に所定間隔をあけて設けられている。研削砥石８２と調整車８４との間にはワーク１０が軸平行にセットされる。ブレード８６は、セットされたワーク１０を鉛直方向下側から支持する。研削液供給部８８は、研削砥石８２と調整車８４との間に研削液を供給する。
【００２０】
心なし研削盤８０を用いてワーク１０を研削するには、まずワーク１０を研削砥石８２と調整車８４の間にセットしブレード８６で支持する。次に研削液供給部８８から研削液を供給しつつ、研削砥石８２と調整車８４とを互いに同じ方向（図５のＤ、Ｅ方向）に回転させる。するとワーク１０は、研削砥石８２及び調整車８４とは逆方向（図５のＦ方向）に従動回転する。研削砥石８２と調整車８４に周速度差があるため、ワーク１０の外周壁が研削砥石８２で研削される。これにより、溝１２、１３の縁にできた突部２４、２５が削り落とされる。
【００２１】
以上説明した本実施例の製造方法によると、転造盤５０を用いた転造により溝１２、１３を形成するので、溝形状及び溝の形成位置について切削の場合と同程度の加工精度を実現できる。また本実施例の製造方法によると、転造により複数条の溝１２、１３を一度に形成できるので、切削の場合と比べ加工時間を短縮でき、加工コストの低減を図ることができる。さらに本実施例の製造方法によると、研削により溝１２、１３両縁の突部２４、２５を削除して搬送ローラ（ワーク）１０の外形を仕上げるので、搬送ローラ１０の外径を軸方向で一様にすることができる。
このように本実施例の製造方法によれば、突部に隣接しない溝付きの搬送ローラ１０について、精巧に、しかも短時間で低コストに製造することができる。
【００２２】
以上、本発明の一実施例について詳述したが、本発明はそのような実施例の記載によって限定的に解釈されるものではない。
例えば上記実施例では、丸ダイス方式の転造盤に本発明を適用した場合について説明したが、平ダイス方式やプラネタリ方式の転造盤に本発明を適用してもよい。さらに上記実施例では二つのダイスを使用したが、三つ以上のダイスを使用し、例えばそのうちの少なくとも一つを第一のダイスとして残りの少なくとも一つを第二のダイスとして構成するようにしてもよい。
【００２３】
さらに上記実施例において第二のダイスとしての固定側ダイスの凹部は、形成する溝に対応した数だけ設けられていた。第二のダイスの凹部については、溝の縁に形成される突部を跨ぐように設けられればよく、図６（ａ）に示すように複数条の溝に一つの凹部を対応させて設けるようにしてもよいし、図６（ｂ）に示すように溝両縁の突部毎に凹部を一つずつ対応させて設けるようにしてもよい。
【００２４】
さらに上記実施例では研削工程として心なし研削を実施したが、それ以外の研削方法、例えばトラバース研削法を用いて研削工程を実施してもよい。
さらに上記実施例では搬送ローラの素材として円柱状のワークを使用したが、円管状のワークを使用してもよい。尚、円管状のワークに上記実施例の製造方法を適用する場合には、転造により溝を形成する際に第一のダイスとしての可動側ダイスの刃部で押されることで、ワークの内壁側に材料が流動する。これにより、流動材料によるワークの延びが抑制される。また、円管状のワークに上記実施例の製造方法を適用する場合、切削加工で溝を形成する場合よりも溝の底部が肉厚となるので、材料強度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による転造盤を示す模式図（ａ）、及び（ａ）におけるｂ部の拡大図（ｂ）である。
【図２】本発明の一実施例により製造される搬送ローラの正面図（ａ）及び断面図（ｂ）である。
【図３】本発明の一実施例による搬送ローラの製造方法を示すフローチャートである。
【図４】本発明の一実施例による転造盤の一部切り欠き正面図（ａ）及び平面図（ｂ）である。
【図５】本発明の一実施例で用いられる心なし研削盤の正面図である。
【図６】本発明の一実施例による転造盤の変形例を示す模式図である。
【図７】従来の転造盤を用いた溝の形成方法を説明するための模式図である。
【図８】従来の別の転造盤を用いた溝の形成方法を説明するための模式図である。
【符号の説明】
１０ 搬送ローラ、ワーク
１２、１３ 溝
２４、２５ 突部
５０ 転造盤
６０ 固定側ダイス
６２ 固定側駆動軸
６４、６５ 凹部
７０ 可動側ダイス
７２ 可動側駆動軸
７４、７５ 刃部
８０ 研削盤

Claims (8)

1. ワークを加工して印刷機構の金属軸を製造する方法であって、
   複数のダイスの間にワークを挟み、ワークに対してダイスを回転させながらダイスでワークを押圧する転造工程であって、第一のダイスから突出した刃部でワークに溝を形成するとともに、前記溝の縁に形成される突部を跨ぐ凹部を有する第二のダイスでワークを支える転造工程と、
   前記溝が形成されたワークの外周壁を研削する研削工程と、
   を含むことを特徴とする印刷機構の金属軸の製造方法。
2. 前記刃部の表面は粗面加工されていることを特徴とする請求項１に記載の印刷機構の金属軸の製造方法。
3. 前記刃部は先端部ほど薄肉であることを特徴とする請求項１又は２に記載の印刷機構の金属軸の製造方法。
4. 前記第一のダイス及び前記第二のダイスは互いの軸線が平行な丸ダイスであり、
   前記刃部は前記第一のダイスの外周に環状に形成され、
   前記凹部は前記第二のダイスの外周に環状に形成されていることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の印刷機構の金属軸の製造方法。
5. 溝を形成するための刃部が突出している第一のダイスと、
   前記刃部によって前記溝の縁に形成される突部を跨ぐ凹部を有する第二のダイスとを備え、
   前記第一のダイスと前記第二のダイスの間にワークを挟み、ワークに対して前記第一のダイス及び前記第二のダイスを回転させながら前記第一のダイス及び前記第二のダイスでワークを押圧し溝を形成することを特徴とする印刷機構の金属軸の製造装置。
6. 前記刃部の表面は粗面加工されていることを特徴とする請求項５に記載の印刷機構の金属軸の製造装置。
7. 前記刃部は先端部ほど薄肉であることを特徴とする請求項５又は６に記載の印刷機構の金属軸の製造装置。
8. 前記第一のダイス及び前記第二のダイスは互いの軸線が平行な丸ダイスであり、
   前記刃部は前記第一のダイスの外周に環状に形成され、
   前記凹部は前記第二のダイスの外周に環状に形成されていることを特徴とする請求項５、６又は７に記載の印刷機構の金属軸の製造装置。

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