JP4602425B2 - 絞り加工装置及び絞り加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、絞り加工装置及び絞り加工方法に関し、特に、絞り加工によって内表面を凹凸状に成形した素材を、良好な離型性をもって金型から取り外すことができるようにした絞り加工装置及び絞り加工方法に関するものである。

従来、例えば、物理気相蒸着（ＰＶＤ：Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）や化学気相蒸着（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を実施する装置の容器等のように、製品の内表面を凹凸状に成形する必要がある場合、電子ビームを用いる方法が採用されている。

しかしながら、上記の電子ビームを用いる方法は、高価な設備が必要となる上、加工時間も長くかかり、加工コストが高くつくという問題があった。

一方、この種の製品の一般的な成形方法として、プレス加工や絞り加工があるが、例えば、プレス加工によって、製品の内表面を凹凸状に成形しようとすると、金型の凹状部に素材の肉が十分に流れず、製品の内表面を所望の凹凸状に成形することができないという問題があった。
また、製品の内表面に形成する凹凸状部が、金型に対して製品の抜き方向で引っ掛かる形状の場合には、プレス加工や絞り加工では成形することができないという問題があった。

本発明は、上記従来の内表面を凹凸状に成形する製品を製造する場合の問題点に鑑み、製品の内表面に形成する凹凸状部が、金型に対して製品の抜き方向で引っ掛かる形状の場合でも、絞り加工によって内表面を凹凸状に成形した素材を、良好な離型性をもって金型から取り外すことができる絞り加工装置及び絞り加工方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の絞り加工装置は、金型と、該金型の表面形状に沿った形状に素材を成形する絞りローラとを備えた絞り加工装置において、前記金型を、凹凸状の表面形状を有し、かつ、周方向に分割形成し、摺接する分割面を絞り加工を施した素材の抜き方向に対して傾斜させて形成することにより、素材の成形後に縮径可能にした主軸の先端に配設した分割型と、該分割型の内表面に摺接して放射方向に押圧支持する、素材を分割型に押し当てて固定する心押し軸に配設した、錐状のコア部とで構成するとともに、前記主軸の先端に金型受けを配設し、該金型受けに、分割型を縮径する方向に押圧するバネからなる押圧部材と、分割型を１つ置きに心押し軸方向に押圧するバネからなる押圧部材とを配設したことを特徴とする。

この場合において、前記コア部と、素材を分割型に押し当てて固定する心押し軸に配設したチャックとの間に、緩衝機構を介在させることができる。

また、本発明の絞り加工方法は、上記の絞り加工装置を用い、心押し軸を主軸側に前進させて金型を所定形状に組んだ状態で心押し軸によって分割型に押し当てて固定した素材を絞りローラによって金型の表面形状に沿った形状に成形し、その後、心押し軸を反主軸側に後退させてコア部による分割型の放射方向の押圧支持を解除し、金型を縮径させ、絞り加工を施した素材を金型から離型させることを特徴とする。

本発明の絞り加工装置及び絞り加工方法によれば、金型を所定形状に組んだ状態で金型に取り付けた素材を絞りローラによって金型の表面形状に沿った形状に成形した後、金型を縮径させ、絞り加工を施した素材を金型から離型させることにより、製品の内表面に形成する凹凸状部が、金型に対して製品の抜き方向で引っ掛かる形状の場合でも、絞り加工によって内表面を凹凸状に成形した素材を、良好な離型性をもって金型から取り外すことができる。
そして、絞り加工によって内表面を凹凸状に成形した素材を変形させることなく、簡単かつ確実に金型から離型させることができる。

また、前記コア部と、素材を分割型に押し当てて固定する心押し軸に配設したチャックとの間に、緩衝機構を介在させることにより、素材を強固に固定するとともに、コア部による分割型への放射方向へ押圧支持を確実に行うことができる。

以下、本発明の絞り加工装置及び絞り加工方法の実施の形態を、図面に基づいて説明する。

図１〜図４に、本発明の絞り加工装置及び絞り加工方法の第１実施例を示す。
この絞り加工装置１は、絞り加工によって素材の内表面を凹凸状に成形するためのもので、主軸２の先端に配設した金型１０と、この金型１０の表面形状に沿った形状に素材Ｗを成形する絞りローラＲとを備えた絞り加工装置において、金型１０を、凹凸状の表面形状を有し、かつ、素材Ｗの成形後、縮径可能な分割構造とするようにしている。

金型１０は、周方向に分割形成した分割型１１、１２と、コア部１３とで構成するとともに、分割型１１、１２同士が摺接する分割面１１ａ、１２ａを、図２（ｂ）に示すように、絞り加工を施した素材Ｗの金型１０からの抜き方向に対して傾斜させて構成し、素材Ｗの成形後、コア部１３による分割型１１、１２の放射方向の押圧支持を解除し、分割型１１、１２を１つ置きに絞り加工を施した素材Ｗの抜き方向に相対変位させるとともに、分割型１１、１２、すなわち、金型１０全体を縮径させるようにしている。

金型１０が、分割型１１、１２とコア部１３とで組まれた状態の形状は、特に限定されるものではなく、図１に示すように、断面視で角部を円弧状にするほか、直線の傾斜面とするようにしても構わない。
また、金型１０の凹凸状の表面形状も、特に限定されるものではないが、本実施例においては、ディンプル状に窪んだ多数の凹部を、金型１０の曲面部分に形成するようにしている。

分割型１１は、隣り合う分割型１２と摺接する分割面１１ａ、１１ａを、図２（ｂ）に示すように、素材Ｗの抜き方向に向かって拡がるように傾斜した形状に形成するようにし、一方、分割型１２は、隣り合う分割型１１と摺接する分割面１２ａ、１２ａを、分割面１１ａに対応するように分割面１１ａの傾斜方向とは逆向きに傾斜した形状に形成するようにしている。
また、分割型１１、１２の内表面は、円錐、円錐台、角錐又は角錐台形状のコア部１３の側面と摺接するように、断面視で主軸２の軸心に対して傾斜した形状に形成するようにしている。
そして、同数（本実施例では４個）の分割型１１と分割型１２とを組み合わせ、所定の形状の金型１０となるようにしている。

分割型１１、１２は、主軸２の先端に配設した金型受け２０に取り付けた輪状の押さえ板２１に内蔵した押圧部材４によって、主軸２の軸心に対して直角方向（金型１０が縮径する方向）に押圧されている。
また、分割型１１は、金型受け２０に取り付けた押圧部材５によって主軸２の軸心に対して平行方向（素材Ｗの抜き方向）に押圧されている。
押圧部材４、５は、特に限定されるものではないが、本実施例においては、バネを用いて分割型１１、１２を押圧するようにしている。

本実施例では、押圧部材５による押圧方向を素材Ｗの抜き方向としているが、分割型１２に素材Ｗの抜き方向と逆向きの引っ張り力を付与するようにしても金型１０全体を縮径させることができる。

コア部１３は、分割型１１、１２を放射方向へ押圧支持するものであれば、その形状は特に限定されず、円錐、円錐台、角錐（分割型が８分割のときは８角錐）又は角錐台形状とすることができ、本実施例においては、円錐台形状を採用し、その軸心が主軸２及び分割型１１、１２を拡径した状態の金型１０の軸心と一致するようにしている。
コア部１３は、主軸２の軸心と平行方向に移動することによって分割型１１、１２に対して放射方向の押圧とその解除を行い、押圧部材４と協働して、分割型１１、１２に対して拡径及び縮径の動作をさせるようにしている。
コア部１３の移動手段は、特に限定されるものではないが、本実施例においては、素材Ｗを金型１０に押し当てて固定するチャック３１と一体の構造とし、チャック３１を先端に配設した心押し軸３０を進退させる心押し機構３によって移動させるようにしている。

次に、この絞り加工装置を用いて行う絞り加工方法について説明する。
まず、図１に示すように、主軸２の先端に配設した金型１０の分割型１１、１２に対して、コア部１３を心押し機構３によってチャック３１と共に、図例左側に押圧することによって、分割型１１、１２を放射方向へ押圧支持する。このとき、素材Ｗもチャック３１によって金型１０に固定される。

次に、図３に示すように、主軸２を駆動機構（図示省略）によって回転させながら、絞りローラＲを、金型１０に固定された素材Ｗに押し当て、金型１０の表面形状に沿った形状に素材Ｗを成形する。

そして、素材Ｗの成形後、コア部１３による分割型１１、１２の放射方向の押圧支持を解除し、分割型１１、１２を絞り加工を施した素材Ｗの抜き方向に相対変位させるとともに、分割型１１、１２、すなわち、金型１０全体を縮径させる。
より具体的には、本実施例においては、図４（ａ）に示すように、分割型１１に対しては、押圧部材４による縮径方向の押圧力４Ｐａ及び押圧部材５による素材Ｗの抜け方向の押圧力５Ｐが、また、図４（ｂ）に示すように、分割型１２に対しては、押圧部材４による縮径方向の押圧力４Ｐｂが、それぞれ作用し、分割型１２が素材Ｗに対して相対的に図例左下（内側）方向に移動する。これによって、素材Ｗの内表面に成形された凸部が、分割型１２の表面に形成された凹部から離型する。
そして、分割型１１は、上記分割型１２の動作に合わせて、押圧部材５による素材Ｗの抜け方向の押圧力５Ｐによって図例右側に移動しつつ、分割型１２と共に、押圧部材４による縮径方向の押圧力４Ｐａ、４Ｐｂによって縮径し、素材Ｗを分割型１１から離型することができる。

図５に、本発明の絞り加工装置及び絞り加工方法の第２実施例を示す。
この絞り加工装置は、金型１０の構成のうち分割型１１、１２の構成は、第１実施例と同様であり説明を省略する。
そして、本実施例の絞り加工装置は、コア部１３を、素材Ｗを金型１０に押し当てて固定するチャック３１と緩衝機構６を介して連結し、素材Ｗの厚みが一定でない場合でも、素材Ｗを強固に固定するとともに、コア部１３による、分割型１１、１２への放射方向へ押圧支持を確実に行うことができるようにしている。

緩衝機構６は、特に限定されるものではないが、図５に示すように、心押し機構３の心押し軸３０の先端に固定したチャック３１に開口した孔部６３と、この孔部６３に摺動するコア部１３から延設した軸部６２と、軸部６２に嵌挿し、コア部１３とチャック３１との間に配設するバネ等からなる弾性体６１とから構成することができる。

この絞り加工装置によれば、図５（ａ）に示すように、心押し機構３による図例左側への押圧力により、コア部１３が分割型１１、１２への放射方向へ押圧支持を完了したとき、チャック３１と素材Ｗとの間には隙間が生じている。
そして、この状態から、さらに心押し機構３による図例左側への押圧を継続することによって、図５（ｂ）に示すように、弾性体６１が撓み、チャック３１によって素材Ｗを金型１０に押圧固定することができる。

ところで、緩衝機構６は、図６に示す変形実施例のように、心押し機構３の心押し軸３０の先端に固定したコア部１３の手前で心押し軸３０から突出して形成したチャック押圧部６６と、チャック押圧部６６に開口した孔部６６ａと、孔部６６ａに摺動するチャック３１から延設した軸部６５と、軸部６５に嵌挿し、チャック押圧部６６とチャック３１との間に配設するバネ等からなる弾性体６４とから構成することもできる。

この絞り加工装置によれば、図６（ａ）に示すように、心押し機構３による図例左側への押圧力により、先にチャック３１が素材Ｗを金型１０に押圧固定し、その状態からさらに心押し機構３による図例左側への押圧によって、図６（ｂ）に示すように、コア部１３による分割型１１、１２への放射方向へ押圧支持を完了することができる。

なお、本実施例のその他の構成及び絞り加工方法の手順及び作用は、上記第１実施例と同様である。

以上、本発明の絞り加工装置及び絞り加工方法について、複数の実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、例えば、主軸を固定し、絞りローラを回転軸に配設して行う絞り加工装置にも適用できる等、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。

本発明の絞り加工装置及び絞り加工方法は、製品の内表面に形成する凹凸状部が、金型に対して製品の抜き方向で引っ掛かる形状の場合でも、絞り加工によって内表面を凹凸状に成形した素材を、良好な離型性をもって金型から取り外すことができるという特性を有していることから、絞り加工によって素材の内表面を凹凸状に成形する場合に広く用いることができる。

本発明の絞り加工装置の第１実施例を示す一部切り欠きの正面図である。 同絞り加工装置の金型を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。 同絞り加工装置で素材に絞り加工を施した状態を示す一部切り欠きの正面図である。 分割型の作動説明図で、（ａ）は一方の分割型に働く押圧力を、（ｂ）は他方の分割型に働く押圧力を、（ｃ）は素材が最終的に離型した状態を示す。 本発明の絞り加工装置の第２実施例を示す一部切り欠きの正面図で、（ａ）はコア部が各分割型を放射方向へ押圧支持した状態を、（ｂ）はチャックが素材を押圧固定した状態を示す。 同第２実施例の別形態を示す一部切り欠きの正面図で、（ａ）はチャックが素材を押圧固定した状態を、（ｂ）はコア部が各分割型を放射方向へ押圧支持した状態を示す。

１ 絞り加工装置
２ 主軸
３ 心押し機構
１０ 金型
１１ 分割型
１２ 分割型
１３ コア部
Ｒ 絞りローラ
Ｗ 素材

Claims (3)

1. 金型と、該金型の表面形状に沿った形状に素材を成形する絞りローラとを備えた絞り加工装置において、前記金型を、凹凸状の表面形状を有し、かつ、周方向に分割形成し、摺接する分割面を絞り加工を施した素材の抜き方向に対して傾斜させて形成することにより、素材の成形後に縮径可能にした主軸の先端に配設した分割型と、該分割型の内表面に摺接して放射方向に押圧支持する、素材を分割型に押し当てて固定する心押し軸に配設した、錐状のコア部とで構成するとともに、前記主軸の先端に金型受けを配設し、該金型受けに、分割型を縮径する方向に押圧するバネからなる押圧部材と、分割型を１つ置きに心押し軸方向に押圧するバネからなる押圧部材とを配設したことを特徴とする絞り加工装置。
2. 前記コア部と、素材を分割型に押し当てて固定する心押し軸に配設したチャックとの間に、緩衝機構を介在させたことを特徴とする請求項１記載の絞り加工装置。
3. 請求項１又は２記載の絞り加工装置を用い、心押し軸を主軸側に前進させて金型を所定形状に組んだ状態で心押し軸によって分割型に押し当てて固定した素材を絞りローラによって金型の表面形状に沿った形状に成形し、その後、心押し軸を反主軸側に後退させてコア部による分割型の放射方向の押圧支持を解除し、金型を縮径させ、絞り加工を施した素材を金型から離型させることを特徴とする絞り加工方法。

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