JP4560670B2 - アルミニウム合金パイプ材のスピニング加工方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば二輪車用フロントフォークのアウターチューブ等の軟質材（以下、「アルミニウム合金」を意味するものとする。）の厚肉パイプを複数パスでスピニング加工する加工方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、二輪車のフロントフォーク等に使用するアウターチューブ等の加工方法としては、図６（正面断面図及び右側面断面図）に示すように、回転する芯金３に加工すべきパイプ材２を挿入して（図６（ａ））、パイプ材２と芯金３とを一定方向に回転させると共に、パイプ材２の外周にローラー１を圧接し且つ回転させながら軸方向（矢印方向）に移動させて行うスピニング加工を複数パスさせる（図６（ｂ），（ｃ））方法が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００３−５６７０１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記方法によって伸びが少ない軟質材を加工する場合には加工度を大きくすると、表層部に発生するせん断ひずみが大きくなることから、ウロコ状に部材が剥げる剥離が生じることとなる。
【０００５】
この剥離の発生を防止するために従来は加工度を小さくして、剥離が生じない程度までをスピニング加工し、残りの部分を切削加工によって除去していた。
【０００６】
したがって、歩留まりが悪くなり、製造コストも高くなっていた。
【０００７】
本発明は上記点に鑑み、肉厚差の大きい形状に対してもスピニング加工を可能とし、加工度を大きくしても剥離を起こすことがなく、歩留まりを向上させて製造コストを低減することができる軟質材のスピニング加工方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１の発明はアルミニウム合金からなる厚肉のパイプ材を複数パスでスピニング加工する方法であって、
一方向に回転し、加工すべきパイプ材を共回動するように外挿した芯金と該芯金とは逆方向に回転するローラーとで該ローラの移動方向と該パイプ材の伸びる方向が同じ方向になるようにスピニング加工して第１のパスを行う第１の工程と、前記第１のパスの回転とは各々反対方向に回転する芯金とローラーとで該ローラーを第１のパスと同じ送り方向に移動させながらスピニング加工して第２のパスを行う第２の工程と、を有することを特徴とする。
【０００９】
したがって、第１のパスで生じたパイプ材の表層部のひずみが第２のパスで生じるひずみによって打ち消されるため、表層部のひずみを小さくすることができ、加工度を大きくしても剥離が生じるのを防ぐことができる。
【００１０】
請求項２の発明はアルミニウム合金からなる厚肉のパイプ材を複数パスでスピニング加工する方法であって、
前記パイプ材を芯金の一端から共回動するように挿入して該パイプ材の一端を支持する第１の工程と、一方向に回転する芯金と該芯金とは逆方向に回転するローラーとで該ローラの移動方向と該パイプ材の伸びる方向が同じ方向になるようにスピニング加工して第１のパスを行う第２の工程と、前記第１のパスの回転とは各々反対方向に回転する芯金とローラーとで該ローラーを第１のパスと同じ方向に移動させながらスピニング加工して第２のパスを行う第３の工程と、を有することを特徴とする。
【００１１】
したがって、パイプ材の一端を支持してスピニング加工を行うことにより、パイプ材の空転を防止することができる。
【００１２】
請求項１または２の発明は更に、ローラーの回転は芯金の回転に従動して回転するものであることに特徴を有する。
【００１３】
したがって、ローラーの回転のために芯金の回転動力機構とは別の回転動力機構を設ける必要がないことから、この発明に使用する装置を大型化しないコンパクトな装置とすることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の第１の実施形態による軟質材のスピニング加工方法を示す説明図（正面断面図と右側面断面図）である。この場合に、ローラー１はパイプ材２と芯金３の回転に伴って従動回転しながら軸方向に移動してパイプ材２を芯金３に圧接し、必要な肉厚に調整するのである。尚、加工の対象となるパイプ材２は軟質材であって伸びの少ないもの、一例を挙げればアルミニウム合金等が使用される。
【００１５】
これは伸びの少ない軟質材ほど、従来の方法で加工した場合にはパイプ材２の表層部に剥離が生じ易いことによるものである。
【００１６】
そして、二輪車用フロントフォークのアウターチューブとして加工する場合は一方の端部２ａと中間部２bとが厚肉となるように加工調整されるものであり、ローラー１の移動軌跡は図面上、矢印ａ，ｂで示している。
【００１７】
先ず、図１（ａ）に示すようにパイプ材２の一端には小径部２ｄが形成されており、このパイプ材２の他端から芯金３が挿入され、この芯金３の先端３ａが小径部２ｄに突き当たって支持されるのである。
【００１８】
そして、１パス目（図１（ｂ））の芯金３とパイプ材２の回転を矢印Ａに示すように時計回りとした場合には、ローラー１の回転は矢印Ｂに示すように反時計回りとなる。
【００１９】
次に、２パス目（図１（ｃ））の芯金３とパイプ材２の回転を矢印Ｃに示すように反時計回り、即ち、１パス目の回転方向とは反対方向に回転させるのである。この場合にローラー１の回転は矢印Ｄに示すように時計回りとなり、１パス目の回転方向とは反対方向に回転することとなるのである。
【００２０】
上述のように、芯金とパイプ材の回転を１パス目と２パス目とで、逆方向とする効果について、図２及び図３に基づいて以下に説明する。
【００２１】
前述したように、スピニング加工では表面層に大きなせん断ひずみが発生する。即ち、図２のパイプ材２におけるｒ−θ断面を考えると、従来の方法では複数パス全てにおいて芯金３を同じ方向に回転させるため、図３（ｂ）に示すように、せん断ひずみはパスを重ねる毎に大きくなっていく。
【００２２】
一方、本発明では１パス目の芯金３の回転方向に対して２パス目の芯金３の回転方向を反対方向とするため、図３（ａ）に示すように、例えば１パス目で図面上、右方向にひずみが生じるものであるが、２パス目及び３パス目では左方向にひずみを生じさせていることから１パス目のひずみが打ち消されることとなって、結果としてせん断ひずみを小さくすることができるのである。尚、この効果は有限要素法を使用したコンピューターシュミレーションによっても確認されている。
【００２３】
図４は本発明の第２の実施形態による軟質材のスピニング加工方法を示す説明図である。この方法と上記第１の実施形態の方法との相異点は複数のローラー１ａ，１ａを使用する点である。ローラーが１個の場合には芯金に若干のたわみが生じるが、ローラーを複数にすることによって芯金周りの力のバランスがとれるため、芯金のたわみを小さくすることができ、加工精度を良くすることができるのである。尚、他の部分については図１に示した第１の実施形態と同様なので説明は省略する。
【００２４】
図５は本発明の第３の実施形態による軟質材のスピニング加工方法を示す説明図である。この方法はパイプ材２の端部と芯金３とを固定するチャック部材４ａを使用して、ローラー１の１パス目のスピニング加工を行う。
【００２５】
尚、他の部分については図１に示した第１の実施形態と同様なので説明は省略する。
【００２６】
また、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の実施形態をとるこができることは言うまでもない。即ち、上記実施形態では１パス目の芯金の回転方向と２パス目の回転方向とを反対方向にしているものであるが、これに限定されるものではなく、１パス目と２パス目の芯金の回転方向を同じ方向にして、３パス目を反対方向にする方法であってもよいものである。
【００２７】
つまり、本発明におけるローラーは複数パスのスピニング加工を行うものであり、そのうちの１回又は複数回のスピニング加工における芯金の回転方向が１パス目の芯金の回転方向とは反対の方向に回転させるものであれば、パイプ材の表層部に生じるせん断ひずみが打ち消されることとなって本発明における効果を奏することができるのである。
【００２８】
【発明の効果】
請求項１の発明はアルミニウム合金からなる厚肉のパイプ材を複数パスでピニング加工する方法であって、一方向に回転する芯金と該芯金とは逆方向に回転するローラーとで該ローラの移動方向と該パイプ材の伸びる方向が同じ方向になるようにスピニング加工して第１のパスを行う第１の工程と、前記第１のパスの回転とは各々反対方向に回転する芯金とローラーとで該ローラーを第１のパスと同じ送り方向に移動させながらスピニング加工して第２のパスを行う第２の工程と、を有することを特徴を有するので、肉厚差の大きい形状に対してもスピニング加工を可能とし、加工度を大きくしても剥離を起こすことがなく、歩留まりを向上させることができるという効果を奏することができる。
【００２９】
請求項２の発明はアルミニウム合金からなる厚肉のパイプ材を複数パスでスピニング加工する方法であって、前記パイプ材を芯金の一端から挿入して該パイプ材の一端を支持する第１の工程と、一方向に回転する芯金と該芯金とは逆方向に回転するローラーとで該ローラの移動方向と該パイプ材の伸びる方向が同じ方向になるようにスピニング加工して第１のパスを行う第２の工程と、前記第１のパスの回転とは各々反対方向に回転する芯金とローラーとで該ローラーを第１のパスと同じ方向に移動させながらスピニング加工して第２のパスを行う第３の工程と、を有することを特徴とするを有するので、上記請求項１の発明の効果に加えて所定の寸法にパイプ材を加工することができるという効果を奏するものである。
【００３０】
請求項１または２の発明は、更に、ローラーの回転は芯金の回転に従動して回転するものであることに特徴を有するので、上記請求項１及び２の発明の効果に加えて、この発明に使用する装置を大型化しないコンパクトな装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施形態による軟質材のスピニング加工方法を示す説明図である。
【図２】 加工されるパイプ材のを示す説明図である。
【図３】 本発明と従来の加工方法とでせん断ひずみの大きさを比較した説明図である。
【図４】 本発明の第２の実施形態による軟質材のスピニング加工方法を示す説明図である。
【図５】 本発明の第３の実施形態による軟質材のスピニング加工方法を示す説明図である。
【図６】 従来の軟質材のスピニング加工方法を示す説明図である。
【符号の説明】
１ ローラー
２ パイプ材
３ 芯金
４ａ，４ｂ チャック部材
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば二輪車用フロントフォークのアウターチューブ等の軟質材（以下、「アルミニウム合金」を意味するものとする。）の厚肉パイプを複数パスでスピニング加工する加工方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、二輪車のフロントフォーク等に使用するアウターチューブ等の加工方法としては、図６（正面断面図及び右側面断面図）に示すように、回転する芯金３に加工すべきパイプ材２を挿入して（図６（ａ））、パイプ材２と芯金３とを一定方向に回転させると共に、パイプ材２の外周にローラー１を圧接し且つ回転させながら軸方向（矢印方向）に移動させて行うスピニング加工を複数パスさせる（図６（ｂ），（ｃ））方法が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００３−５６７０１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記方法によって伸びが少ない軟質材を加工する場合には加工度を大きくすると、表層部に発生するせん断ひずみが大きくなることから、ウロコ状に部材が剥げる剥離が生じることとなる。
【０００５】
この剥離の発生を防止するために従来は加工度を小さくして、剥離が生じない程度までをスピニング加工し、残りの部分を切削加工によって除去していた。
【０００６】
したがって、歩留まりが悪くなり、製造コストも高くなっていた。
【０００７】
本発明は上記点に鑑み、肉厚差の大きい形状に対してもスピニング加工を可能とし、加工度を大きくしても剥離を起こすことがなく、歩留まりを向上させて製造コストを低減することができる軟質材のスピニング加工方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１の発明はアルミニウム合金からなる厚肉のパイプ材を複数パスでスピニング加工する方法であって、
一方向に回転し、加工すべきパイプ材を共回動するように外挿した芯金と該芯金とは逆方向に回転するローラーとで該ローラの移動方向と該パイプ材の伸びる方向が同じ方向になるようにスピニング加工して第１のパスを行う第１の工程と、前記第１のパスの回転とは各々反対方向に回転する芯金とローラーとで該ローラーを第１のパスと同じ送り方向に移動させながらスピニング加工して第２のパスを行う第２の工程と、を有することを特徴とする。
【０００９】
したがって、第１のパスで生じたパイプ材の表層部のひずみが第２のパスで生じるひずみによって打ち消されるため、表層部のひずみを小さくすることができ、加工度を大きくしても剥離が生じるのを防ぐことができる。
【００１０】
請求項２の発明はアルミニウム合金からなる厚肉のパイプ材を複数パスでスピニング加工する方法であって、
前記パイプ材を芯金の一端から共回動するように挿入して該パイプ材の一端を支持する第１の工程と、一方向に回転する芯金と該芯金とは逆方向に回転するローラーとで該ローラの移動方向と該パイプ材の伸びる方向が同じ方向になるようにスピニング加工して第１のパスを行う第２の工程と、前記第１のパスの回転とは各々反対方向に回転する芯金とローラーとで該ローラーを第１のパスと同じ方向に移動させながらスピニング加工して第２のパスを行う第３の工程と、を有することを特徴とする。
【００１１】
したがって、パイプ材の一端を支持してスピニング加工を行うことにより、パイプ材の空転を防止することができる。
【００１２】
請求項１または２の発明は更に、ローラーの回転は芯金の回転に従動して回転するものであることに特徴を有する。
【００１３】
したがって、ローラーの回転のために芯金の回転動力機構とは別の回転動力機構を設ける必要がないことから、この発明に使用する装置を大型化しないコンパクトな装置とすることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の第１の実施形態による軟質材のスピニング加工方法を示す説明図（正面断面図と右側面断面図）である。この場合に、ローラー１はパイプ材２と芯金３の回転に伴って従動回転しながら軸方向に移動してパイプ材２を芯金３に圧接し、必要な肉厚に調整するのである。尚、加工の対象となるパイプ材２は軟質材であって伸びの少ないもの、一例を挙げればアルミニウム合金等が使用される。
【００１５】
これは伸びの少ない軟質材ほど、従来の方法で加工した場合にはパイプ材２の表層部に剥離が生じ易いことによるものである。
【００１６】
そして、二輪車用フロントフォークのアウターチューブとして加工する場合は一方の端部２ａと中間部２bとが厚肉となるように加工調整されるものであり、ローラー１の移動軌跡は図面上、矢印ａ，ｂで示している。
【００１７】
先ず、図１（ａ）に示すようにパイプ材２の一端には小径部２ｄが形成されており、このパイプ材２の他端から芯金３が挿入され、この芯金３の先端３ａが小径部２ｄに突き当たって支持されるのである。
【００１８】
そして、１パス目（図１（ｂ））の芯金３とパイプ材２の回転を矢印Ａに示すように時計回りとした場合には、ローラー１の回転は矢印Ｂに示すように反時計回りとなる。
【００１９】
次に、２パス目（図１（ｃ））の芯金３とパイプ材２の回転を矢印Ｃに示すように反時計回り、即ち、１パス目の回転方向とは反対方向に回転させるのである。この場合にローラー１の回転は矢印Ｄに示すように時計回りとなり、１パス目の回転方向とは反対方向に回転することとなるのである。
【００２０】
上述のように、芯金とパイプ材の回転を１パス目と２パス目とで、逆方向とする効果について、図２及び図３に基づいて以下に説明する。
【００２１】
前述したように、スピニング加工では表面層に大きなせん断ひずみが発生する。即ち、図２のパイプ材２におけるｒ−θ断面を考えると、従来の方法では複数パス全てにおいて芯金３を同じ方向に回転させるため、図３（ｂ）に示すように、せん断ひずみはパスを重ねる毎に大きくなっていく。
【００２２】
一方、本発明では１パス目の芯金３の回転方向に対して２パス目の芯金３の回転方向を反対方向とするため、図３（ａ）に示すように、例えば１パス目で図面上、右方向にひずみが生じるものであるが、２パス目及び３パス目では左方向にひずみを生じさせていることから１パス目のひずみが打ち消されることとなって、結果としてせん断ひずみを小さくすることができるのである。尚、この効果は有限要素法を使用したコンピューターシュミレーションによっても確認されている。
【００２３】
図４は本発明の第２の実施形態による軟質材のスピニング加工方法を示す説明図である。この方法と上記第１の実施形態の方法との相異点は複数のローラー１ａ，１ａを使用する点である。ローラーが１個の場合には芯金に若干のたわみが生じるが、ローラーを複数にすることによって芯金周りの力のバランスがとれるため、芯金のたわみを小さくすることができ、加工精度を良くすることができるのである。尚、他の部分については図１に示した第１の実施形態と同様なので説明は省略する。
【００２４】
図５は本発明の第３の実施形態による軟質材のスピニング加工方法を示す説明図である。この方法はパイプ材２の端部と芯金３とを固定するチャック部材４ａを使用して、ローラー１の１パス目のスピニング加工を行う。
【００２５】
尚、他の部分については図１に示した第１の実施形態と同様なので説明は省略する。
【００２６】
また、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の実施形態をとるこができることは言うまでもない。即ち、上記実施形態では１パス目の芯金の回転方向と２パス目の回転方向とを反対方向にしているものであるが、これに限定されるものではなく、１パス目と２パス目の芯金の回転方向を同じ方向にして、３パス目を反対方向にする方法であってもよいものである。
【００２７】
つまり、本発明におけるローラーは複数パスのスピニング加工を行うものであり、そのうちの１回又は複数回のスピニング加工における芯金の回転方向が１パス目の芯金の回転方向とは反対の方向に回転させるものであれば、パイプ材の表層部に生じるせん断ひずみが打ち消されることとなって本発明における効果を奏することができるのである。
【００２８】
【発明の効果】
請求項１の発明はアルミニウム合金からなる厚肉のパイプ材を複数パスでピニング加工する方法であって、一方向に回転する芯金と該芯金とは逆方向に回転するローラーとで該ローラの移動方向と該パイプ材の伸びる方向が同じ方向になるようにスピニング加工して第１のパスを行う第１の工程と、前記第１のパスの回転とは各々反対方向に回転する芯金とローラーとで該ローラーを第１のパスと同じ送り方向に移動させながらスピニング加工して第２のパスを行う第２の工程と、を有することを特徴を有するので、肉厚差の大きい形状に対してもスピニング加工を可能とし、加工度を大きくしても剥離を起こすことがなく、歩留まりを向上させることができるという効果を奏することができる。
【００２９】
請求項２の発明はアルミニウム合金からなる厚肉のパイプ材を複数パスでスピニング加工する方法であって、前記パイプ材を芯金の一端から挿入して該パイプ材の一端を支持する第１の工程と、一方向に回転する芯金と該芯金とは逆方向に回転するローラーとで該ローラの移動方向と該パイプ材の伸びる方向が同じ方向になるようにスピニング加工して第１のパスを行う第２の工程と、前記第１のパスの回転とは各々反対方向に回転する芯金とローラーとで該ローラーを第１のパスと同じ方向に移動させながらスピニング加工して第２のパスを行う第３の工程と、を有することを特徴とするを有するので、上記請求項１の発明の効果に加えて所定の寸法にパイプ材を加工することができるという効果を奏するものである。
【００３０】
請求項１または２の発明は、更に、ローラーの回転は芯金の回転に従動して回転するものであることに特徴を有するので、上記請求項１及び２の発明の効果に加えて、この発明に使用する装置を大型化しないコンパクトな装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施形態による軟質材のスピニング加工方法を示す説明図である。
【図２】 加工されるパイプ材のを示す説明図である。
【図３】 本発明と従来の加工方法とでせん断ひずみの大きさを比較した説明図である。
【図４】 本発明の第２の実施形態による軟質材のスピニング加工方法を示す説明図である。
【図５】 本発明の第３の実施形態による軟質材のスピニング加工方法を示す説明図である。
【図６】 従来の軟質材のスピニング加工方法を示す説明図である。
【符号の説明】
１ ローラー
２ パイプ材
３ 芯金
４ａ，４ｂ チャック部材
Claims (2)
- アルミニウム合金からなる厚肉のパイプ材を複数パスでスピニング加工する方法であって、
一方向に回転し、加工すべきパイプ材を共回動するように外挿した芯金と該芯金とは逆方向に回転するローラーとで該ローラの移動方向と該パイプ材の伸びる方向が同じ方向になるようにスピニング加工して第１のパスを行う第１の工程と、
前記第１のパスの回転とは各々反対方向に回転する芯金とローラーとで該ローラーを第１のパスと同じ送り方向に移動させながらスピニング加工して第２のパスを行う第２の工程と、を有し、
前記ローラーの回転は芯金の回転に従動して回転するものであることを特徴とするアルミニウム合金パイプ材のスピニング加工方法。 - アルミニウム合金からなる厚肉のパイプ材を複数パスでスピニング加工する方法であって、
前記パイプ材を芯金の一端から共回動するように挿入して該パイプ材の一端を支持する第１の工程と、
一方向に回転する芯金と該芯金とは逆方向に回転するローラーとで該ローラの移動方向と該パイプ材の伸びる方向が同じ方向になるようにスピニング加工して第１のパスを行う第２の工程と、
前記第１のパスの回転とは各々反対方向に回転する芯金とローラーとで該ローラーを第１のパスと同じ方向に移動させながらスピニング加工して第２のパスを行う第３の工程と、を有し、
前記ローラーの回転は芯金の回転に従動して回転するものであることを特徴とするアルミニウム合金パイプ材のスピニング加工方法。
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| JP2003173407A JP4560670B2 (ja) | 2003-06-18 | 2003-06-18 | アルミニウム合金パイプ材のスピニング加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP2010021129A Division JP5102850B2 (ja) | 2010-02-02 | 2010-02-02 | アルミニウム合金パイプ製品の製造方法 |
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|---|---|
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| JP2003173407A Expired - Fee Related JP4560670B2 (ja) | 2003-06-18 | 2003-06-18 | アルミニウム合金パイプ材のスピニング加工方法 |
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2003
- 2003-06-18 JP JP2003173407A patent/JP4560670B2/ja not_active Expired - Fee Related
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