JP4659260B2

JP4659260B2 - 中空ラックバー形状物の成形装置

Info

Publication number: JP4659260B2
Application number: JP2001128798A
Authority: JP
Inventors: 清二塩川
Original assignee: 株式会社幸伸技研
Priority date: 2001-04-26
Filing date: 2001-04-26
Publication date: 2011-03-30
Anticipated expiration: 2021-04-26
Also published as: JP2002321034A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は管材の平潰しを行い、管材の平潰しされた部位に歯成形を行う中空ラックバー形状物の成形装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車のステアリング部品であるラックバー等を管材から転造により形成するものとしては特公平３−５８９２号などがある。特公平３−５８９２号におけるラックバーの転造成形においては、まず、管材を保持しつつプレスをかけることにより管材のラックバー形成面の平坦化が加熱下で行われる。次に、内周に直線方向の歯列を有した成形型を管材の前記平坦部に当てつつ軸方向における片側より管材の空洞に芯金が圧入される。芯金はテーパ状の拡頭部を有しており、テーパ部が拡頭部に内周側において係合することにより平坦部の肉は成形型の歯列に向けて塑性変形的に流動することにより張り出され、パイプ材の平坦部に成形型の歯列に順じた形状の直線方向の歯列が付与され、ラックバー等とすることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
特公平３−５８９２号に開示の技術によれば、歯形部転造に先立って管材に平面部を形成している。前工程での平面部の形成は熱間、冷間成形に関わりなく、平面潰し専用の数百トンという大型プレスを用いている。それは、多額な設備費と広いスペースと保全費及び成形装置への移送手段とその保全費を必要とする。更に、成形装置への移送後に歯形成形金型による再クランプ作業を要するので、移送中での塵埃などの付着問題と共に分割金型の割れ目の部分における微小寸法差やズレによる丸管の外径部に噛み込み傷の発生を招くおそれがあり、生産性及び歩留まりの低下のおそれが付きまとうことになる。
【０００４】
この発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、管材からの中空ラックバー形状物の転造成形を効率的かつ低コストで行いうるようにすることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明によれば、冷間平潰し兼用の冷間歯成形等用分割金型と、この分割金型の開閉装置と、冷間平潰し用の２分割の芯金と、平潰し工程に連続して転造成形を実施するための左右拡頭付芯金とを備え、管材に平潰し用の２分割芯金を左右から挿入しつつ、金型を閉鎖することにより平潰しを行い、以後も金型のクランプを解除することなく管材中空部への拡頭付芯金の挿入及び引き抜きを拡頭部形状の異なる芯金をシフトさせながら複数回繰り返すことにより管材の平潰しされた部位に歯成形を行うことを特徴とする中空ラックバー形状物の成形装置が提供される。
【０００７】
この発明の作用・効果を説明すると、所定の平潰し形状を得るため、平潰し用の２分割の芯金を管材の左右の端部から挿入する。芯金の挿入後に成形用の割型が閉じられ、割型による管材のクランプが行われると、同時に管材の平潰しが行われる。即ち、平潰し金型は専用型ではなく、歯形転造用の金型を平潰し金型に兼用している。平潰し後に２分割の平潰し用の芯金を左右から引き抜き、歯型のクランプは解除せず、換言すれば平潰し形成のための歯型による管材のクランプ状態は維持したまま、即ち、平潰しより大きな反力を受ける歯形成形にも耐えうる力を維持したまま、引き続いて、歯形成形用の拡頭付芯金の左右からの交互に挿入・引き抜きが行われ、管材の平潰し面への歯形が転造成形される。左右の芯金対は拡頭形状の異なったものが必要工程数に応じてシフトされ、歯形成形工程は段階的に進行される。しかしながら、歯形の平潰し開始から芯金の圧入及びシフトによる転造の完了に至るまで歯形成形用の分割金型の開閉は一切行われず、管材は割型間にクランプされた状態を維持しつつ管材から中空ラックバーへの成形工程は完了される。成形転造用の金型を平潰し金型に兼用しているため平潰し工程からそのまま芯金圧入による転造成形に移行するので、平潰しの専用プレス型が不要であり、平潰し工程から歯型成形工程への移送手段を必要とせず、設備コストを下げることができると共に設置スペースの大幅な節約を図ることができ、トータルとしての中空ラックバー製造コストの大幅な低廉化を実現することができる。また、平潰し工程からクランプ状態を維持しつつ歯型成形工程に移行するため、平潰し工程から歯型成形工程への移送中に従来技術においては生じえたゴミ付着の問題は発生しようがなく、また、クランプ状態のままであるため、クランプの開閉を行うと起こりうる分割金型の割れ目部における微小寸法差や芯ズレによる丸管の最大径部における噛み込み傷の発生の恐れもなく、生産性及び歩留まりの双方の大幅向上を実現することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１において、割型としての金型１０は上型１２と下型１４とから構成される。上型（転造成形用分割金型）１２は下型（反力支持用分割金型）１４に面したその内周面における長さ方向凹部にラック歯状等の歯部12-1等を有しており、一方、下型１４は上型１２に面した上面に断面半円弧状の長さ方向溝14-1を形成している。下型１４の断面半円弧状長さ方向溝14-1に管材１８が載置されている。１９は加圧ヘッド（この発明の分割金型の開閉装置）であり、その下面に前記上型１２が固定される。２１は反力受け架台であり、その上面に下型１４が固定される。
【０００９】
図１において、金型１０の左右に平潰形状維持用の２分割芯金23A, 23Bが配置される。芯金23A, 23Bは管材の歯形成形面を平潰しする際に所定の平潰し形状を確保するように機能される。芯金23A, 23Bは図示しない左右の芯金ホルダにより保持され、芯金ホルダから芯金23A, 23Bは片持ち状に延びている。この左右の芯金ホルダは、後述の通り、管材１８の平潰し面に歯形を転造形成するための拡頭付芯金24A-1, 24B-1; 24A-2, 24B-2, 24A-3, 24B-3（図５）を保持するためにも機能するものである。
【００１０】
次に、この発明による管材１８の中空ラックバー形状物の転造成形方法を説明すると、図１は第１段階を示しており、金型開閉ヘッド１９は上昇するようにそのシリンダ（図示せず）に油圧が供給され、図１(B)に示すように上型１２は下型１４から離間して位置している。そして、転造成形を受ける管材１８は下型１４の断面半円弧状長さ方向溝14-1に載置される。そして、左右の芯金ホルダには平潰し用芯金芯金23A, 23Bが片持ち状に装着される。
【００１１】
次に、左右の芯金ホルダが金型１０に向けて前進駆動され、図２に示すように平潰し用芯金23A, 23Bは左右同時に管材１８の中空部に挿入される。そして、芯金23A, 23Bは管材１８内においてその間に若干の間隔を残して正対位置される。芯金23A, 23Bは先端に肩部23A', 23B'及び肩部23A', 23B'の前方に平坦面23A", 23B"を有しており、肩部23A', 23B'間の距離は管材１８に形成すべき平潰し面の長さL（図６（イ））に相当するようになっている。
【００１２】
次に、図３に示すように開閉ヘッド１９は下降され、図３(B)に示すように上下の金型12, 14は完全閉鎖される。このとき、管材１８の上面は上型１２のラック状歯部12-1等によって加圧され、芯金23A, 23Bの一部は図６（イ）の長さＬに相当する部分が平坦状に押し潰される。図６（イ）は管材１２の上面における長さLの平潰し部18-1を示している。平潰し部18-1は両端の肩部18-2を介して管材の丸断面部に連なっている。
【００１３】
この発明では歯形成形用の金型12, 14を平潰し用の型に兼用しており、金型１０は型開きすることなくそのまま連続して次の工程に順次移行するようにしている。これにより、平潰しから歯形成形まで工程を連続化できると共に、クランプ動作を最初の１回のみにすることができるためクランプによる傷の発生の機会をなくすることができる利点がある。そして、歯形転造成形用の金型を平潰しのために使用している平潰しの精度は平潰しの加圧力は歯形転造成形力より低いので強度的問題は何ら起きない。また、精度的には在来法の平潰型と歯型転造型との図６の肩部18-2の不一致がないので、より高精度が期待される。
【００１４】
歯形成形用金型12, 14による管材１８の上面の平潰しは冷間又は温間又は熱間のいずれにおいても実施可能である。
【００１５】
図４は歯形成形用金型12, 14による管材１８の上面の平潰しの完了後に、芯金23A, 23Bが管材１８から引き抜かれた状態を示している。
【００１６】
図５は管材１８の上面の平潰し後の拡頭付芯金の繰り返して圧入・引き戻し及びシフトによるこの発明の転造工程を説明する。
【００１７】
この実施形態では芯金は24A-1, 24B-1の対、24A-2, 24B-2の対、24A-3, 24B-3の対の３対設けられ、これらの芯金対を順次矢印ａ方向にシフトさせることに、段階的に加工を進めるようになっている。各芯金は基本的には共通の構造をなしており、先端は案内部241をなしており、管材１８の部分への導入のガイドとなる。案内部241の背後にはテーパ部242を経由して拡径部243が継続し、芯金の圧入時にテーパ部242次いで拡径部243は管材１８の平坦部18-1に係合することにより管材の肉を塑性流動によって内側から外側に金型のラック歯状部12-1の凹凸に向けて張り出させ、管材の平坦部18-1にその凹凸形状に相補的なラック状歯部が転造される。図６では芯金は拡径部243に後続して幾分縮径した凹部244を形成し、この部位は潤滑油溜めとして機能することができる。凹部244に丸断面部246が連なり、この部位は管材１８の両端の丸断面部に丁度嵌合するようになっている。
【００１８】
図６においては左側の芯金24A-2の圧入が根元まで行われた状態を示す。この後、その後芯金24A-2は管材１８から完全に抜去されるに至るまで左側に向けて移動される。
【００１９】
左側の芯金の抜去と適切なタイミング差をもって右側の芯金（図５の状態では芯金24B-2）は図１の左側への移動を開始し、右側の芯金24B-2が管材１８の内部空洞に導入されるに至り、その拡径部により左側の芯金について説明したと同様な歯形状成形のための張り出し方向へ金属塑性流動が惹起される。
【００２０】
左側芯金24A-1, 24A-2, 24A-3の圧入−抜去及びこれに継続する右側芯金24B-1, 24B-2, 24B-3の圧入−抜去は十回前後繰り返される。即ち、管材１８に対する左右の芯金の圧入が交互に複数回繰り返される。管材１８の内部空洞に対する各芯金の繰り返し的な圧入は金型の凹部に対する肉の確実な流動を逐次促すことができる。即ち、芯金の一回の圧入のみでは肉の流れが不充分であり、精度の高い転造が行いえないが、繰り返し圧入により高精度の歯形の転造をすることができる。また、左右の芯金の複数回の圧入を交互に行うことにより金型の凹部に対する金属流動を偏析なく均等にし得ることができ、精度の高い転造を実現できる効果がある。芯金を片側設置のみであると、肉の流動に片寄りや巻き込みが発生しやすく、このような肉の不均一な流動状態は、ラック歯等の成形完了後における不均一な応力残留及びこれに伴う弾性歪の戻り即ちスプリングバック量の不均一を惹起せしめ、製品の精度と共に強度低下の原因となるがこの発明における左右交互圧入・引き戻しにおいては均等な肉の流動が確保されるためこのような問題点は解消される。
【００２１】
次に、芯金の上下方向のシフトについて説明すると、左右の芯金の対は上下に複数設けられている。図５には芯金の対は24A-1, 24B-1の対、24A-2, 24B-2の対、24A-3, 24B-3の対のような３対が見えているが、段数は３に限らず必要な段数の芯金対が上下方向に配置されている。シフトの毎に加工が段階を追って進むようにシフト方向で作用径などの芯金拡頭部の形状が徐々に変化されている。複数段の芯金対のホルダは図示しない左右のスタッカに積載されており、スタッカにおいて芯金ホルダをシフトしながら加工が行われるようになっている。即ち、最初の加工段の芯金24A-1, 24B-1を交互に圧入することにより第１段の加工を行った後、図示しない左右のスタッカにおける図示しない芯金ホルダは引抜き完了後の芯金待機時に矢印ａのように上方向にシフトされ、第２段目の芯金24A-2, 24B-2が管材１８に合致せしめられ、芯金24A-2, 24B-2は交互に管材１８の内部空洞に圧入せしめられ、第２段階の加工が実施される（図５はこの状態を示す）。次に、第３段目の芯金24A-3, 24B-3が管材１８に合致するように矢印ａ方向にシフトせしめられ、芯金24A-3, 24B-3は左右交互に管材１８の内部空洞に圧入せしめられ、第３段階の加工が実施され、以下同様に必要このように芯金拡頭部形状を少しづつ変化させて加工を多数段にわたって行うことにより肉薄の管材に対しても深い凹凸形状の転造を精度高く実現することができる効果がある。
【００２２】
図６（ロ）はラックバー等の完成状態の一例を示しており、平潰しにより形成された平坦面18-1上に金型の歯形12-1等に応じた歯形１８Ａが転造されている。この金型に付される模様は並歯、斜歯、山歯、セレーション、角歯、丸歯等いかなる形状でもかまわない。
【００２３】
以上のこの発明において肝要な点は管材に２分割の平潰し用芯金23A, 23Bを挿入、金型１０を閉鎖し平潰し後も型開きすることなく、即ち、金型１０により管材１８をクランプしたまま、連続的に歯形の成形に移行し、芯金24A-1, 24B-1; 24A-2, 24B-2; 24A-3, 24B-3の繰り返し的な挿入・引き抜き、及び芯金24A-1, 24B-1; 24A-2, 24B-2; 24A-3, 24B-3間でのシフトを行うことによりラックバー形状物を得ていることにある。芯金の圧入・引き戻し及びシフトによる歯形成形は平潰しのための金型１０による管材１８のクランプを解除することなく連続的に実施される。このような平潰し工程から歯形成形工程への金型を閉じたままの連続成形は平潰しを前工程とした場合におけるプレス機の設置の設備費と保全費のコスト及びスペースコストを省略し、かつ平潰し工程から歯型成形工程への移送手段及びその保全費をも排除することができ、また、平潰しを別工程としたときの移送中の塵埃付着や分割金型の割れ目部の微小寸法公差による噛み込み傷の発生などのトラブルを事前排除することができ、生産性の向上及び歩留まりの向上を図り、引いてはラックバー類の製造コストの大幅な低減を実現することができる効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１において(A)はこの発明のラックバー成形転造装置の縦断面図を示し、(B)は同装置の横断面図（図１のA-A線に沿って表される断面図）である。
【図２】図２は図１と同様であるが、平潰し用の２分割芯金の挿入状態を示す。
【図３】図３は図１と同様であるが、型閉めによる平潰し状態を示す。
【図４】図４は図３と同様であるが、平潰し用芯金を抜去した状態を示す。
【図５】図５は図１と同様であるが、平潰し工程にそのまま継続して実施される歯形成形用の芯金の左右からの交互挿入及びシフトを説明している。
【図６】図６は管材の平潰し状態（イ）及び平潰し面に歯形成形を行い中空ラックバーとした状態（ロ）を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０…金型
１２…上型
１４…下型
１８…管材
１９…加圧ヘッド
２１…反力受け架台
23A, 23B…平潰形状維持用の２分割芯金
24A-1, 24B-1; 24A-2, 24B-2, 24A-3, 24B-3…拡頭付芯金

Claims

冷間平潰し兼用の冷間歯成形等用分割金型と、この分割金型の開閉装置と、冷間平潰し用の２分割の芯金と、平潰し工程に連続して転造成形を実施するための左右拡頭付芯金とを備え、管材に平潰し用の２分割芯金を左右から挿入しつつ、金型を閉鎖することにより平潰しを行い、以後も金型のクランプを解除することなく管材中空部への拡頭付芯金の挿入及び引き抜きを拡頭部形状の異なる芯金をシフトさせながら複数回繰り返すことにより管材の平潰しされた部位に歯成形を行うことを特徴とする中空ラックバー形状物の成形装置。