JP4629863B2 - フロー成形方法および成形装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内側カラーと、内側カラーを取り囲む外側カラーとを有する部品をフロー成形するための方法、およびこのような部品をフロー成形するための成形装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
ギアの技術分野における多様な目的のために、ギア部品は、半径方向内側の円筒形のスリーブ部と、これを取り囲む半径方向外側の円筒形のスリーブ部を有することが要求される。このような、いわゆるダブルカラーまたはダブルハブを有するギア部品は、従来技術によっていろいろな方法で製造可能である。すなわち、このような部品は例えば鋳造法または鍛造法によって製造可能である。しかしながら、これらの方法は形状の自由度の点では限界があり、また多量のロットでないと経済的に製造できない。
【０００３】
比較的少量のロットでは、このようなギア部品は中間部材を溶接によって一体化して作られることが多い。しかしながら、形状精度の高い溶接はほとんど不可能なので、このような製法においては複雑な再溶接がしばしば必要になる。ようやくこのようなギア部品を、フロー成形によって切削を伴わずに製造することが知られるようになった。この場合はフロー成形機への最初の取り付けにおいて、第一のスピニングチャック上で、分割および／またはすえ込み工程によって第一のハブが成形される。次いでフロー成形機の外側カラーに適合した第二のスピニングチャック上で被加工物を再成形することが必要であり、その後の工程で第二の外側カラーが成形される。従来のフロー成形機ではこの方法が用いられる。これらの工程を経るため経済的な製造が見込めなかった。
【０００４】
本発明の目的は、ダブルカラーまたはスリーブ構造を有する部品を、特に経済的に製造することのできる方法および装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、この目的は第一に、以下の特徴を有する方法によって達成され、第二に以下の特徴を有する装置によって達成される。本発明の好ましい実施例を併せて示す。
【０００６】
すなわち、本発明は内側カラーと、内側カラーを取り囲む外側カラーとを有する部品をフロー成形するための方法に関するものであり、この方法は、半径方向に延びる被加工物の部分を有する被加工物をフロー成形機のスピニング工具に挟み付け、被加工物を回転しつつ少なくとも１個のスピニングローラを半径方向に送り込み、スピンニングローラによって被加工物の半径方向に延びた部分において材料の一部を分割させ、この分割した材料をスピニング工具に対して半径方向に成形して内側カラーを成形し、スピニング工具に移動可能に装着されたスライディングスリーブを軸方向に内側カラー上にはめ込み、スピニングローラによって、被加工物の半径方向に延びる部分の残りの材料をスライディングスリーブに押し付けて成形して、外側カラーを成形するものである。
【０００７】
本発明の一つの態様は、二つのカラーを有する被加工物を一回のみの取り付けで製造できるということにある。スピニング工具とは別に、少なくとも１個のスライディングスリーブが前記スピニング工具に設けられており、内側カラーが成形された後に、このスライディングスリーブが内側カラー上にはめ込まれる。この位置においてスライディングスリーブは第二のスピニング工具として働き、これに対して第二のカラー、すなわち第二の円筒形外周部が成形される。このようにして前記のようなギア部品の、効率的な、したがって経済的な製造が可能になる。
【０００８】
発明の主旨において、カラーを成形するための材料を分割させることは、材料流れを湾曲させるか（厚みの減少が伸びにつながる）、あるいは分割／切り出しによって行うことができる。後者の方が、力が小さくて済み、被加工物の加工硬化が少ないので好ましい。スピニングローラはスピニング工具に達するまで送り込まれルことが好ましく、このようにしてカラーが、スピニングローラとスピニング工具の間で、明瞭に画定された形状で、完成された姿に最終成形される。
【０００９】
このようにして成形されるカラーでは、特に密度の高い、高度に硬化した材料構造が得られる。別の方法として、スピニングローラとスピニング工具の間に隙間を残すようにすれば、送り込み力が小さくて済む。しかしながらこの場合は、硬化の度合が低い場合は材料のバリが残り、これを後加工で取り除く必要がある。
【００１０】
本発明によれば、外側カラーの成形の際に半径方向の材料の一部をウェブとして残し、その後に再成形することによって、特に変化に富んだ形状が得られる。
【００１１】
本発明による好ましい手順によれば、ウェブはまず厚みが与えられ、次いで輪郭形状が与えられる。厚みを与えられた部分の中間的な輪郭形状は、所望の最終形状に応じて、楕円形、対称的または非対称的な涙滴形、円錐形、または矩形であってもよい。このような厚みを与えられた部分は続いて有利な方法で再成形され、特に外歯や多数のＶ字形断面形状が与えられる。残される円環状の未加工のウェブは、成形された二つのカラーの側に形成されて、第三のカラーの成形に用いられてもよく、またこれと反対の側に形成されてもよい。再成形されるウェブには、外歯の他に、例えば摩擦ディスククラッチの歯のような、対応する内側輪郭形状を成形することもできる。
【００１２】
本発明の好ましい変形によれば、内側カラーに内側輪郭が与えられる。この目的のためにスピニング工具は対応する外形輪郭を備えており、出発被加工物から分割され、あるいは除去された材料がこれに対して押しつけられることによってカラーに成形される。同様に外側カラーにも内側輪郭を与えることができる。この場合はスライディングスリーブはその外側に対応する輪郭を備える。また対応する構造のスライディングスリーブを用いて、内側カラーの外側に形状を刻印し、あるいは切り込むこともできる。
【００１３】
本発明の他の発展形態によれば、外側カラーに外側輪郭、特にギアの歯や多数のＶ字形状を与えることが特に有利である。
本発明によれば、内側カラーまたは外側カラーが、所望のカラー形状に対応する外側輪郭を有するスピニングローラを半径方向に送り込むことによって成形される、ということにおいて、極めて経済的な製法が得られる。このようなスピニングローラーを単に取り替えることによって、成形しようとするカラーの外形を簡単に変更することができる。これは少量、あるいは中程度のロットの製造において特に重要な経済的利点である。
【００１４】
本発明によれば上述の目的は、被加工物が挟み付けられるスピニング工具と、スピニング工具に挟み付けられた被加工物を回転駆動するための駆動装置と、材料を分割させてカラーを成形するための切り分けエッジを有する少なくとも１個のスピニングローラを有する、フロー成形装置に基づいて、該装置がスライディングスリーブを備えることによっても達成される。該スライディングスリーブはスピニング工具に、第一の位置と第二の位置の間で軸方向に移動可能に装着されており、前記第一の位置ではスライディングスリーブは内側カラーの成形を許すために被加工物から距離をあけられ、前記第二の位置ではスライディングスリーブは被加工物上の位置にあって、内側カラーを包み込んでおり、かつスライディングスリーブの外周部は成形される外側カラーの内側形状に対応して作られている。
【００１５】
このフロー成形装置は本発明による方法を実施するのに適しており、本発明に関連する利点を与える。出発被加工物は非常に広い範囲の材料でできた、円形の板金素材、予備成形した板金部品、あるいは鍛造または鋳造した被加工物であってもよい。
【００１６】
本発明の好ましい実施例によれば、被加工物は２個の、軸方向に対向するスピニング工具の間に取り付けられる。したがって成形プロセスは被加工物の両側で行うことができ、変化に富んだ形状を与えることができる。
【００１７】
本発明による他の発展形態では、２個のスピニング工具がそれぞれスライディングスリーブを備える。このようにして、被加工物の両側にダブルカラーまたはスリーブ構造を形成することが可能になる。
【００１８】
本発明の他の好ましい実施例は、１個のスピニングロールに、数個のスライディングスリーブを、入れ子状にはめることである。このようにして２個、３個またはそれ以上のスライディングスリーブを互いに同軸に配置することができ、これによって３個、４個、あるいはそれ以上の円筒形のカラー領域を、被加工物の片側に形成することができる。
【００１９】
上述した発明はギア部品の製造に用いられるばかりでなく、被加工物の片側にダブルまたは多数ののカラーまたはスリーブ構造が要求される、他のすべてのフロー成形部品に応用可能である。スピニング工具への被加工物の挟み付けは、被加工物の形状および成形力に応じて、軸方向に働くオーバーアーム、半径方向に働くジョーチャック、磁気または真空クランプ機器等、およびこれらの挟み付け手段の組み合わせによって行うことができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下において本発明を、好ましい実施例および添付の図面に関連してさらに詳しく説明する。
図１によれば、本発明のフロー成形装置５０は、第一のスピニング工具５２と第二のスピニング工具５４とを有しており、それらの間に円形素材状の被加工物１０が挟み付けられている。被加工物１０は中央開口部を有しており、挟持された位置において、第二のスピニング工具５４のセンタリングピン５５が芯出しのためにこの開口部を貫通している。支持スリーブ５８が、第二のスピニング工具５４に、移動可能に装着されている。第二のスピニング工具５４の端面と面一となる凹部６８が形成されており、この部分に被加工物１０を精度よく嵌め込むことができる。
【００２１】
本発明による方法を実施するには、スピニングローラ７０ａおよび７０ｂが半径方向に押し込まれ、これにより被加工物１０の厚みが減り、材料の一部が分割されて、第一の、左側のスピニング工具５２に対して半径方向に成形されて、内側カラー１２を形成する。この目的のためにスピニングローラ７０ａおよび７０ｂは切り分けエッジ７２と、このエッジに連らなる成形されるカラーの所望の外形に対応している据え込み領域７４を有している。被加工物の半径方向の部分１６上に内側カラー１２を成形する工程の最終状態が、図１の上半部に示されている。内側カラー１２の成形中は、第一のスピニング工具５２に設けられたスライディングスリーブ５６は第一の位置にあり、スピニングローラ７０ａおよび７０ｂにのための自由空間を与えるために、被加工物１０から隔離している。
【００２２】
外側カラー１４を成形するには、スライディングスリーブ５６を矢印Ｐ１の方向に、被加工物１０に向けて軸方向に送り込む。スライディングスリーブ５６はその内側に挿入斜面６３を有する円環状溝６２を有しており、これらは成形された内側カラー１２が滑り込むように作られている。
【００２３】
円環状の溝６２は、成形された内側カラー１２がはまり込んだときに、このカラーを寸法決めあるいは成形するような、表面形状を有してもよい。
【００２４】
スライディングスリーブ５６は図１の下半部では第二の位置に示されている。
この位置ではスライディングスリーブ５６は被加工物１０に係合し、内側スリーブ１２を包み込んでいる。この状態においてスピニングローラ７０ａ，７０ｂが再び被加工物の半径方向部分１６に送り込まれ、内側カラー１２の成形と同様にして外側カラー１４が形成される。この実施例においては、第二の分割プロセスの後も半径方向外側に突出するウェブ１８が残され、これは支持スリーブ５８を矢印Ｐ２の方向に動かして除去した後、さらに再成形される。
【００２５】
図２はウェブ１８を、断面形状２０を有する多数の連続したＶ字形断面２２に再成形するところを示している。この目的のために、第一のスピニング工具５２の側では第三のスライディングスリーブ６４が、また第二のスピニング工具の側では第四のスライディングスリーブ６５が、軸方向に被加工物１０に対して送り込まれ、かつ成形される部分に対応する自由空間が残される。方法ステップの終了に際し、必要に応じてウェブ１８を予備成形するためのアップセットまたは厚みつけ方法ステップを置いてもよい。多数のＶ字形ローラ７８が被加工物の部分２２に対して半径方向に送り込まれ、断面形状２０が最終的に成形される。
【００２６】
図３（ａ）から図３（ｅ）までは、図１および図２にしたがって被加工物１０を成形するときの、それぞれの方法ステージを示している。図３（ａ）から図３（ｄ）までによる内側カラー１２および外側カラー１４の形成に続いて、多数のＶ字形断面形状に形成される前に、半径方向外側のウェブ１８は、まず図３（ｅ）による厚み付けを施され、次いで図３（ｆ）および図３（ｇ）による二つの方法ステップにおいて予備成形を施される。図３（ｉ）は断面形状２０の部分拡大図である。
【００２７】
図４（ａ）から図４（ｅ）までは本発明による方法の他の変形例を示している。内側カラーおよび外側カラーが上述の方法で形成された後、半径方向外側に突出するウェブが、図４（ａ）および図４（ｂ）のように、成形された外側カラーに向かって、半径方向内側に成形される。次いで、図４（ｃ）および図４（ｄ）のように多数のＶ字形断面形状が予備成形され、次いで図４（ｅ）のように、厚くなった外側カラーの上に直接、多数のＶ字形断面形状が最終成形される。
【００２８】
図４（ｆ）はこの方法のさらに他の変形例を示している。この場合は外周部分にいわゆるＶベルトのための単一のＶ字形溝が形成されている。
【００２９】
図５（ａ）から図５（ｄ）までに、本発明による方法のもう一つの変形例が概念的に示されている。図５（ａ）から図５（ｃ）までから分かるように、円板状の素材から出発して、まず上述の方法によって内側カラーおよび外側カラーが成形される。
【００３０】
残りの、半径方向外側に突出するウェブは、この実施例では図５（ｄ）のように反対側に向かって再成形されるが、これはその外側に設けられた、外側断面形状を有する、図示されていないスピニング工具上で行われる。
【００３１】
このようにして再成形された円筒形の領域には、内歯またはいわゆる摩擦ディスククラッチの歯が成形される。
【図面の簡単な説明】
【図１】上半部は内側カラーの成形を、下半部は外側カラーの成形を示した本発明による装置の部分断面図。
【図２】外側ウェブ領域の再成形中の様子を示した本発明による図１の装置の部分断面図。
【図３】本発明によって加工される被加工物の、各方法ステージにおけるそれぞれの断面図。
【図４】本発明によって加工される他の被加工物の、各方法ステージにおけるそれぞれの断面図。
【図５】本発明によって加工される、さらに他の被加工物の、各方法ステージにおけるそれぞれの断面図。
【符号の説明】
１０ 被加工物
１２ 内側カラー
１６ 半径方向の部分
５０ フロー成形装置
５２ 第一のスピニング工具
５４ 第二のスピニング工具
５５ センタリングピン
５６ スライディングスリーブ
５８ 支持スリーブ
６２ 円環状溝
６３ 挿入斜面
６８ 凹部
７０ａ スピニングローラ
７０ｂ スピニングローラ
７２ 切り分けエッジ
７４ すえ込み領域

Claims (10)

1. 内側カラーと、該内側カラーを取り囲む外側カラーとを有する部品のフロー成形方法において、
   半径方向に延びる被加工物部分を有する被加工物をフロー成形装置のスピニング工具に挟み付け、
   前記被加工物を回転させ、少なくとも１個のスピニングローラを半径方向に送り込み、
   スピニングローラによって被加工物の半径方向の部分において材料の一部を分割し、
   該分割した材料を、スピニング工具に向かって半径方向に成形して前記内側カラーを成形し、
   スピニング工具に移動可能に装着されたスライディングスリーブを軸方向に内側カラーにはめ込み、
   被加工物の半径方向の部分の材料の残部をスライディングスリーブに対して押しつけて成形することで、前記外側カラーを成形することを特徴とするフロー成形方法。
2. 前記外側カラーの成形の際に、前記被加工物の半径方向の一部にウェブが残され、該ウェブが引き続いて成形されることを特徴とする請求項１に記載のフロー成形方法。
3. ウェブがまず厚みを付けられ、次いで輪郭形状が与えられることを特徴とする請求項２に記載のフロー成形方法。
4. 内側カラーが内側輪郭となることを特徴とする請求項１に記載のフロー成形方法。
5. 外側カラーが外形輪郭となることを特徴とする請求項１に記載のフロー成形方法。
6. 内側カラーおよび／または外側カラーは、所望のカラー形状に対応する外側形状を有するスピニングローラを半径方向に送り込むことによって成形されることを特徴とする請求項１に記載のフロー成形方法。
7. 内側カラーと、該内側カラーを取り囲む外側カラーとを有する部品をフロー成形するための成形装置であって、
   被加工物を挟み付けるスピニング工具と、
   スピニング工具に挟み付けられた前記被加工物を回転させる駆動装置と、
   材料を分割させてカラーを成形するための切り分けエッジを有する少なくとも１個のスピニングローラとを備え、
   前記スピニング工具上で第一の位置と第二の位置の間で移動可能なスライディングスリーブが設けられ、前記第一の位置ではスライディングスリーブは内側カラーの成形を許すために被加工物から距離をあけられ、前記第二の位置ではスライディングスリーブは前記被加工物上の位置にあって、成形されたカラーを取り囲み、
   前記スライディングスリーブの外周部は、成形すべき外側カラーの内側形状に対応して作られていることを特徴とするフロー成形装置。
8. ２個の、軸方向に対向するスピニング工具が設けられ、前記被加工物をその間に挟み付け可能なことを特徴とする請求項７に記載のフロー成形装置。
9. 両方のスピニング工具にスライディングスリーブが設けられたことを特徴とする請求項８に記載のフロー成形装置。
10. 複数個のスライディングスリーブが１個のスピニング工具上に、入れ子状に備えられたことを特徴とする請求項７に記載のフロー成形装置。

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