JP5014800B2 - 薄肉部品の製造方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、薄肉部品、特に短管の製造方法及び装置に関する。

今日、種々の形状及び製法の部品が要求され、製造されている。例えば、金属条から打抜き又は精密切断により部品を形成している。独国特許出願公開第１９９５３０５９号明細書には、例えば、少なくとも１つの読取りヘッド装置を保持及び／又は動かす保持軸受が開示されており、２つの板状部材を離して正確に位置決めするようになっている。この位置決めは、板状部材から精密切断及び／又は冷間加工により形成したスペーサにより行われる。
スイス特許第６３６５４２号明細書には、深絞りによるフランジ付き筒の製造方法及びフランジ付き筒を開示されている。ここでは、材料が深絞り装置に供給され、ある種の深皿が生成される。次いで、深皿の底部を突き破り、切り離された部分が取り除かれる。更に、深絞りをして、フランジ付き筒を完成する。

本発明においては、円筒状部品あるいは例えば短管の製造が重要である。特に内燃機関に組込むカム軸を構成するカムの製造に重要である。今日、個々のカムは、鍛造素材を切削加工するよりも、非切削により精密な管を形成している。

本発明は、上記課題に基づいて、高精度の薄肉の部品を製造できる上述のような方法及び装置を提供することにある。更に、従来の精密切断と異なって、材料の投入量、従って材料費を大幅に減らすことが可能となる。

請求項１に記載の特徴により上記課題が解決される。

このことは、例えば短管が精密切断変形加工方法により製造可能であることを意味する。厚板を従来のように打抜き又は精密切断し、冷間加工により薄肉の部品へと変形することが製法の特徴である。これにより、材料からのスクラップが最小限に抑えられる。更に、例えば厚さの偏差が１／１０且つ加工精度が±０．０６である精密さを要求される薄肉の管が製造できる。現在は、このように切抜いて製造する短管は上市されていない。

本発明による部品は少なくとも５つの工程により製造される。第１の工程では、固定板、案内板及び絞り用ピストンが用いられる。固定板の表面には凹みが形成され、凹みの底部に面した斜面が特に重要である。固定板と案内板の間に加工すべき薄板の条が固定される。絞り用ピストンは案内板の開口部内を薄板の条へと移動し、該ピストンが凹み内に在る薄板の条を押圧する。この「深絞り工程」により、凹み内の部分が優先的に薄肉化される。

第２の工程において第２の金型の固定板と案内板の間に条の深絞りされた部分が固定され、固定板の支持面が深絞りの斜面の部分を下から押さえ、案内板がその圧力壁により斜面の部分を上から押さえるように、これら２つの板が構成されている。更に、案内板は加工された条が元に戻らないように環状突起を備えている。案内板の開口部及び固定板の開口部は、ほぼ同等の平面にある内輪郭を有している。これら２つの開口部に切断用ピストンが導かれ、条の深絞り部分から内輪郭が切り離される。

更に、大部分が斜面に在る部品の縁部分は、以下に続く１つ又は複数の工程により曲げられる。短管を製造するために、その工程における固定板と案内板の間に保持されている条に対して約９０°曲げ又は下方への延伸が実行される。

そのため、部品の壁面域のための空間が存続し、固定板に部品の壁面域の厚さにほぼ匹敵する奥行きを有する切欠き部を備えている。更に、部品を下方に延伸することによりその壁面域の厚さが薄くなる。

次の工程において、条から部品が切抜かれ、部品の外輪郭の部分が生成される。実施例では金型が決められており、金型に固定されたピストンは肩の生成させる切込み部を備えている。肩エッジは切断用エッジを形成する。切込み部の深さは部品の壁面域の厚さに匹敵する。

ピストンの切断用エッジに対して案内板及び固定板を移動させると、切断が行われる。その際、案内板はピストンを囲んでおり、固定板上のまだ部品を伴っている薄板の条を保持している。

切断後、例えば、ピストンの切込み部内にある部品は、突出しピンにより部品に衝撃を与えることにより修正される。この突出しピンは部品の排出にも用いられる。

本発明の方法によるか又は本発明の装置において、上述のように例えば、棒状又は環状の軸上に懸下、固定されたカムリングを製造することができる。短管が軸に対して径方向に移動しないように、卵型の断面にしてもよい。

従って、本発明により薄い金属板を径方向に拡大すると同時に、下方への延伸による成形により精密な環状体が製造できる。環の内部及び外部は、例えば楕円、歯車状、円形など所望の形状とすることが可能である。

以下、図面を用いて、実施例により本発明の利点、特徴及び詳細を説明する。

図１に示すように、条１、好ましくは金属薄板の条を固定板２と案内板３の間に保持する。固定板２の前面には凹み４が形成されており、一方、案内板３は絞り用ピストン６を案内する開口部５を備えている。このピストン６には凹み４の輪郭にほぼ相当する前面７を備えている。

ピストン６が固定板２に対して移動すると、条１から後述する部品の輪郭８が絞り出される。

図２に示す、後続する工程では、条１は輪郭８と共に別の固定板９及び案内板１０に保持されている。ここでは固定板９が、図１の凹み４の斜面に相当する支持面１２により部品の壁面域１１を支えている。

支持面１２と共に圧力壁１３が案内板１０に作用し、壁面域１１が圧力壁１３と支持面１２の間に保持されることになる。更に、案内板１０は環状突起１４により条１に食い込んでいる。案内板１０の開口部１５に切断用ピストン１６を導き、これにより壁面域１１の内輪郭１７が打抜かれる。切断用ピストン１６は、案内板１０の開口部内を移動して、固定板１９の開口部１８に食い込んでいく。

図３に示す次の工程において、壁面域１１が曲げられ、素材の条１が壁面域１１と共に、環状突起１４を備えた案内板１９と固定板２０の間に保持される。固定板２０の支持面２１は、図２の固定板９の支持面１２よりも大きな傾斜となっている。

案内板１９には図２に示す圧力壁は無いが、曲げ用ピストン２３が案内板１９の開口部２２に導かれる。

図４では条１が案内板１９と固定板２４との間に保持され、該固定板は壁面域１１の厚さｓとほぼ同じ大きさの奥行ｔの切欠き部２５を備えている。固定板２４の上方に厚さとほぼ同じ距離をおいて案内板１９が配置されている。

案内板１９の開口部２２に切断用ピストン２６を導き、該ピストンは図５に示すよう壁面域１１を条１に対してほぼ９０°曲げ、切欠き部２５へと下方に延伸するように作用する。これを冷間加工、即ち壁面域１１の材料が切欠き部を埋めるように変形され、壁面域１１の厚さｓが減少する。

図６に示すように、壁面域１１は条１から分離される。ここでは切断用エッジ２７を備えた切断用ピストン２６が用いられる。切断用エッジ２７により、切断用ピストン２６に完成部品の壁面域の厚さｓに一致する奥行ｔ_１の切込み部２８が形成されている。

条１は、図中に矢印３１．１及び３１．２で示すように切断用ピストン２６に対して相対的に共動可能な案内板２９及び固定板３０に保持されている。案内板及び固定板が共動することにより、壁面域１１が切断用エッジ２７により素材の条１から切抜かれる。

図７に示すように切断用ピストン２６及び突出し部材３２により部品３３が修正され、完成品となる。

切断用ピストン２６を離脱させると部品３３を固定板３０から外すことが可能となる。

金型によって条から部品の輪郭を絞り出し加工した断面を示す摸式図 金型によって部品の内輪郭を切抜き加工した部分断面を示す模式図 金型によって部品の壁面域を曲げ加工した部分断面を示す模式図 金型によって部品を下方に延伸加工した部分断面を示す摸式図 金型によって部品を下方に延伸加工した部分断面を示す摸式図 金型によって部品の外輪郭を切抜き加工した部分断面を示す摸式図 金型によって部品を修正加工した部分断面図を示す摸式図 本発明による部品の斜視図

符号の説明

１ 条
２ 固定板
３ 案内板
４ 凹み
５ 開口部
６ 絞り用ピストン
７ 前面
８ 輪郭
９ 固定板
１０ 案内板
１１ 壁面域
１２ 支持面
１３ 圧力壁
１４ 環状突起
１５ 開口部
１６ 切断用ピストン
１７ 内輪郭
１８ 開口部
１９ 案内板
２０ 固定板
２１ 支持面
２２ 開口部
２３ 延伸用ピストン
２４ 固定板
２５ 切欠き部
２６ 切断用ピストン
２７ 切断用エッジ
２８ 切込み部
２９ 案内板
３０ 固定板
３１ 矢印
３２ 突き出しピン
３３ 部品
ｓ_１ 壁面域厚さ
ｓ 壁面域１１の厚さ
ｔ 切欠き部２５の奥行
ｔ_１ 切込み部２８の奥行

Claims (13)

1. 凹み（４）を備えた固定板（２）と絞り用ピストン（６）を案内するための案内板（３）の間に条（１）を挟持し、絞り用ピストン（６）により固定板（２）の凹み（４）内の部品の輪郭を絞り込み、次いで環状突起（１４）を備えた案内板（１０）と固定板（９）の間に条（１）を保持して内輪郭（１７）を切抜き、環状突起を備えた案内板（１９）と固定板（２４）の間に条（１）を保持して内輪郭（１７）と残っている条（１）の間に在る部品（３３）の壁面域（１１）を下方に延伸し、次いで、環状突起を備えた案内板（２９）と固定板（３０）の間に条（１）を保持して部品（３３）の外輪郭を条（１）から切り離した後に、部品（３３）は突き出し部材（３２）により修正されて取り出されることを特徴とする短管の薄肉部品を製造する方法。
2. 請求項１に記載の方法において、
   絞り用ピストン（６）により部品（３３）の壁面域（１１）が条（１）から斜めに曲げられることを特徴とする短管の薄肉部品を製造する方法。
3. 請求項１又は請求項２に記載の方法において、
   絞り用ピストン（６）により部品（３３）の壁面域（１１）の厚さ（ｓ）は条（１）の厚さよりも薄く加工されることを特徴とする短管の薄肉部品を製造する方法。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の方法において、
   部品を下方に延伸すると、その壁面域（１１）は条（１）に対して９０°変形することを特徴とする短管の薄肉部品を製造する方法。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の方法において、
   部品（３３）を下方に延伸すると、その壁面域の厚さ（ｓ）は条（１）の厚さよりも薄く加工されることを特徴とする短管の薄肉部品を製造する方法。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の方法において、
   内輪郭（１７）の切抜きと下方への延伸の間に少なくとも１回は部品の壁面域（１１）の曲げを行うことを特徴とする短管の薄肉部品を製造する方法。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の方法において、
   部品（３３）は短管であって、カムを備えた棒状又は管状の軸に載置しそこに固定したことを特徴とする短管の薄肉部品を製造する方法。
8. 請求項７に記載の方法において、
   短管（３３）は軸上に溶接によって固定されていることを特徴とする短管の薄肉部品を製造する方法。
9. 請求項７又は請求項８に記載の方法において、
   短管（３３）は卵型の断面であることを特徴とする短管の薄肉部品を製造する方法。
10. 請求項１ないし請求項９に記載の部品を製造するいずれかの方法を実施する装置であって、
    条（１）の内輪郭（１７）を切抜くために、固定板（９）との間に条（１）が保持される環状突起（１４）を備えた案内板（１０）に導かれる切断用ピストン（１６）を備え、
    圧力壁（１３）と固定板（９）の支持面（１２）間に保持されるように、該案内板は斜めの圧力壁（１３）とともに部品の壁面域（１１）の上方に配置され、支持面（１２）が少なくとも部分的に切断用ピストン（１６）が進入する開口部（１８）を囲んでおり、
    条（１）から加工された部品（３３）を修正する突き出し部材（３２）を備えていることを特徴とする短管の薄肉部品を製造する装置。
11. 請求項１０に記載の装置において、
    部品の壁面域（１１）を下方へ延伸するため延伸用ピストン（２３）を案内板（１９）内へと導き且つ固定板（２４）が壁面域（１１）を保持するように切欠き部（２５）を備えていることを特徴とする短管の薄肉部品を製造する装置。
12. 請求項１０又は請求項１１に記載の装置において、
    外輪郭を切断するために切断エッジ（２７）を備えた切断用ピストン（２６）は案内板（２９）内へ導かれ、切断用ピストン（２６）は切断エッジ（２７）に切込み部（２８）を形成し、固定板（３０）の開口部壁との間に部品（３３）の壁面域（１１）が配されるようにしたことを特徴とする短管の薄肉部品を製造する装置。
13. 請求項１１又は１２に記載の装置において、
    案内板（１９、２９）は環状突起を備えていることを特徴とする短管の薄肉部品を製造する装置。

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