JP6446968B2 - 円筒部材の成形方法及び成形装置 - Google Patents

Description

本発明は、円筒部材の成形方法及び成形装置に係り、特に、ワークを塑性変形させることにより円筒部材を成形させるうえで好適な円筒部材の成形方法及び成形装置に関する。

従来、円盤板状のワークから円筒部材を形成する方法及び装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この方法及び装置においては、まず、工具としてのローラを円盤板状のワークに対して少なくとも軸方向一方側を含む方向に移動させることにより、そのワークの外周部を軸方向一方側へ傾斜させて、ワークを把持する円柱状のマンドレルに当接させる。そしてその後、そのワークをマンドレルに支持させた状態でそのローラをそのワークに対して軸方向他方側と軸中心側との双方を含む斜め方向にマンドレルの表面に沿って移動させることにより、ワークの、軸中心側の平板部と外周側の傾斜部との接続部位であるコーナ部にその傾斜部の肉を流動させて、そのコーナ部の増肉を図る。

特開２００２−１７２４３０号公報

ところで、ワークは、そのワークの傾斜部の肉がコーナ部に流動される際に、マンドレルに当接して支持される。このため、この流動の際、ワークは、工具とマンドレルとの間に挟まれながら塑性変形する。しかし、かかる構成では、ワークの傾斜部の肉をコーナ部に流動させるうえで工具やマンドレルに大きな荷重が加わるので、成形設備や成形設備を構成する工具などの寿命低下や早期破損が生ずるおそれがある。特にワークの板厚が大きくなるほど、この現象は顕著になる。

本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、ワークコーナ部への増肉を、成形設備に大きな荷重をかけることなく適切に実現することが可能な円筒部材の成形方法及び成形装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、円盤板状のワークを軸方向で把持部材に把持させた状態で、該ワークの径方向外側に配置された工具を該ワークの軸中心回りに該ワークに対して相対回転させつつ該ワークに押し付けて、該ワークを塑性変形させることにより、円筒部材を成形させる方法であって、前記工具を前記ワークに対して少なくとも軸方向一方側を含む方向に移動させることにより、該ワークの外周部を軸方向一方側へ傾斜させる第１工程と、前記第１工程の後、前記工具を、該工具に接触する前記ワークの外周部の接触位置に対応する該ワークの内周面と前記把持部材の外周面との間に隙間を空けつつ該ワークに対して軸方向他方側と径方向内側との双方を含む第１斜め方向に移動させることにより、該ワークの、軸中心側の平板部と外周側の傾斜部との接続部位であるコーナ部に該傾斜部の肉を流動させる第２工程と、を備え、当該第２工程において前記ワークの前記外周側の前記傾斜部における前記内周面と、前記把持部材の外周面との間に隙間を空けつつ、前記工具を移動させる、円筒部材の成形方法である。

また、本発明の一態様は、円盤板状のワークを軸方向で把持する把持部材と、前記把持部材に把持された前記ワークの径方向外側に配置され、該ワークの軸中心回りに該ワークに対して相対回転されつつ該ワークに押し付けられる工具と、を備え、前記工具を用いて前記ワークを塑性変形させることにより、円筒部材を成形させる装置であって、前記ワークの外周部を軸方向一方側へ傾斜させるべく、前記工具を前記ワークに対して少なくとも軸方向一方側を含む方向に移動させる第１移動手段と、前記第１移動手段による移動後、前記ワークの、軸中心側の平板部と外周側の傾斜部との接続部位であるコーナ部に該傾斜部の肉を流動させるべく、前記工具を、該工具に接触する前記ワークの外周部の接触位置に対応する該ワークの内周面と前記把持部材の外周面との間に隙間を空けつつ該ワークに対して軸方向他方側と径方向内側との双方を含む第１斜め方向に移動させる第２移動手段と、を備え、当該第２移動手段は、前記ワークの前記外周側の前記傾斜部における前記内周面と、前記把持部材の外周面との間に隙間を空けつつ、前記工具を移動させる、円筒部材の成形装置である。

本発明によれば、ワークコーナ部への増肉を、成形設備に大きな荷重をかけることなく適切に実現することができる。

本発明の一実施例である成形方法及び成形装置により成形される円筒部材を含む装置の断面図である。 本実施例の円筒部材を成形する成形装置の構成図である。 本実施例の成形装置を用いて円筒部材を成形する成形方法の動作手順を表した工程図である。

以下、図面を用いて、本発明に係る円筒部材の成形方法及び成形装置の具体的な実施の形態について説明する。

図１は、本発明の一実施例である成形方法及び成形装置により成形される円筒部材１０を含む装置の断面図を示す。

本実施例において、円筒部材１０は、後述の成形装置により、円盤板状のワークが形状変化（塑性変形）されることにより成形される。円筒部材１０は、例えば、車両の自動変速機のＣＶＴ（Continuously Variable Transmission）などに用いられるシリンダスリーブである。円筒部材１０は、ラジアルベアリング１２を介してカバー１４に連結されており、カバー１４に対して軸中心回りに相対回転することが可能である。

円筒部材１０は、断面形状がコの字状である形状や椀状に形成されている。円筒部材１０は、円盤部２０と、拡径部２２と、を有している。円盤部２０と拡径部２２とは、一体的に形成される。円盤部２０は、軸に直交する径方向に向けて広がる円形面を有する薄肉円盤状に形成された底部である。拡径部２２は、径が大きくなりつつ軸方向に向けて延設される円筒状に形成された側壁である。拡径部２２は、円盤部２０の板厚（例えば、６ｍｍ〜９ｍｍ）ｔ１に比して小さい板厚（例えば、５ｍｍ程度）ｔ２を有している。

拡径部２２の径は、軸方向位置に応じて異なる。具体的には、拡径部２２の径は、円盤部２０との接続部位から離れるほど大きくなる。拡径部２２は、階段状に形成された段差２４と、径が徐々に変化する断面斜め部２６と、径方向に向けて広がる面を有する円環部であるフランジ部２８と、を有している。段差２４は、円盤部２０との接続部位近傍に設けられる。フランジ部２８は、円盤部２０との接続部位から最も離れる軸方向端部に設けられる。断面斜め部２６は、段差２４とフランジ部２８との間に設けられる。

次に、図２及び図３を参照して、本実施例の成形方法及び成形装置により円筒部材１０を成形する手法を説明する。

図２は、本実施例の円筒部材１０を成形する成形装置３０の構成図を示す。また、図３は、本実施例の成形装置３０を用いて円筒部材１０を成形する成形方法の動作手順を表した工程図を示す。

本実施例において、成形装置３０は、フローフォーミング技術を用いて、成形前部材であるワーク３２から成形後部材である円筒部材１０を成形・製造する装置である。ワーク３２は、成形装置３０による成形開始の前に円盤板状に形成されている部材である。ワーク３２は、成形開始前、成形完了後の円筒部材１０の外径よりも大きな外径を有していると共に、その円筒部材１０の円盤部２０の板厚ｔ１と略同じ板厚を有している。また、ワーク３２の軸中心には、成形装置３０による成形中に成形装置３０に自ワーク３２を支持させるための貫通穴３４が設けられている。
成形装置３０は、主軸台に軸支される円柱状のスピンドル４０と、心押台に軸支される円柱状のスピンドル４２と、を備えている。主軸台は、地面に固定設置されている。心押台は、油圧式又は電動式のスライド装置によって主軸台に対してＸ軸方向に進退可能に構成されている。心押台は、スライド装置によって、ワーク３２の成形時に主軸台に近づくように前進され、一方、ワーク３２の成形完了後に主軸台から遠ざかるように後退される。尚、主軸台と心押台とは、軸方向に相対移動（スライド）することが可能であればよい。

スピンドル４０，４２は共に、モータなどを動力源として軸中心Ｃ０回りに回転駆動されることが可能である。スピンドル４０，４２は、軸中心Ｃ０上で同軸となるように配置されている。以下、主軸台のスピンドル４０を主軸台スピンドル４０と、心押台のスピンドル４２を心押台スピンドル４２と、それぞれ称す。

主軸台スピンドル４０の軸方向先端には、マンドレル４４が連結されている。マンドレル４４の外周部には、凹凸部４６が設けられている。凹凸部４６は、ワークの成形完了後の形状である円筒部材１０の所望形状に対応した転写形状に形成されている。具体的には、凹凸部４６は、円盤対応部５０と、段差対応部５２と、断面斜め対応部５４と、フランジ対応部５６と、を有している。円盤対応部５０は、円筒部材１０の円盤部２０に対応した円形面に形成された部位である。段差対応部５２は、円筒部材１０の拡径部２２の段差２４に対応した形状に形成されている。断面斜め対応部５４は、円筒部材１０の拡径部２２の断面斜め部２６に対応した形状に形成されている。フランジ対応部５６は、円筒部材１０の拡径部２２のフランジ部２８に対応した形状に形成されている。

心押台スピンドル４２の軸方向先端には、テールストック６０が連結されている。テールストック６０は、円盤対応部６２を有している。円盤対応部６２は、円筒部材１０の円盤部２０に対応した円形面に形成された部位である。マンドレル４４とテールストック６０とは、その円盤対応部５０，６２の間において成形中のワーク３２を把持する。円盤対応部５０，６２は、ワーク３２の軸方向に向いた軸方向両面に接触し得る把持面である。

マンドレル４４の円盤対応部５０には、軸方向に向けて突出したセンタピン６４が取り付けられている。また、テールストック６０の円盤対応部６２には、センタピン６４を嵌合可能なセンタ穴６６が設けられている。センタピン６４は、センタ穴６６の径及びワーク３２の貫通穴３４の径と同じ外径或いはそれらの径に比して僅かに小さな外径を有している。ワーク３２は、成形開始前にその貫通穴３４にマンドレル４４側のセンタピン６４が挿入されるようにマンドレル４４にセットされる。ワーク３２の成形中、マンドレル４４側のセンタピン６４は、そのワーク３２の貫通穴３４を貫通してテールストック６０側のセンタ穴６６に嵌合される。

センタピン６４がワーク３２の貫通穴３４を貫通してセンタ穴６６に嵌合されるまで心押台が主軸台側に向けて前進されると、ワーク３２がマンドレル４４とテールストック６０との間にそれらの円盤対応部５０，６２と接触しながら挟持されることにより軸方向で把持される。マンドレル４４及びテールストック６０は、成形開始前、外周端からワーク３２の外周部を径方向外側へ向けて突出させた状態でそのワーク３２を把持する。以下、ワーク３２が把持されるときに心押台が位置する軸方向位置を把持位置と、また、ワーク３２が把持されないときに心押台が待機する軸方向位置を待機位置と、それぞれ称す。

成形装置３０は、また、マンドレル４４及びテールストック６０により把持されているワーク３２を塑性変形させるための工具としてのローラ７０を備えている。ローラ７０は、スピンドル４０，４２の径方向外側（より具体的には、マンドレル４４及びテールストック６０により把持されるワーク３２の径方向外側）に配置されている。ローラ７０は、ワーク３２から円筒部材１０を成形する工程に合わせて複数種類設けられている。複数種類のローラ７０は、スピンドル４０，４２の径方向外側にスピンドル４０，４２ないしはワーク３２の軸中心Ｃ０回りに環状に配置されている。尚、同じ種類のローラ７０が複数設けられるときは、その同じ種類の複数のローラ７０がその軸中心Ｃ０回りに環状かつ対称的に（例えば、対向位置に又は１２０°ごとに）配置されることとすればよい。

成形装置３０は、また、ローラ７０を移動させる移動機構８０，８２を備えている。移動機構８０は、固定設置された主軸台に対してローラ７０を径方向に移動させる機構である。移動機構８２は、固定設置された主軸台に対してローラ７０を軸方向に移動させる機構である。移動機構８０，８２にはそれぞれ、マイクロコンピュータを主体に構成されるコントローラ８４が電気的に接続されている。移動機構８０，８２はそれぞれ、コントローラ８４からの指令に従ってローラ７０を移動させる。各ローラ７０はそれぞれ、移動機構８０により径方向に移動可能であると共に、移動機構８２により軸方向に移動可能である。各ローラ７０はそれぞれ、自ローラ７０の軸中心Ｃ１，Ｃ２回りに回転（自転）可能である。

各ローラ７０はそれぞれ、成形工程に合わせて、移動機構８０，８２により待機位置からマンドレル４４及びテールストック６０ないしはワーク３２に対して径方向内側（軸中心Ｃ０側）及び軸方向に向けて移動されることで、マンドレル４４及びテールストック６０に把持されているワーク３２（具体的には、そのワーク３２の、マンドレル４４及びテールストック６０の軸方向先端の外周端から径方向外側へ向けて突出する外周部）に接触すると共に、そのワーク３２への接触後、移動機構８０，８２によりワーク３２に対して径方向及び軸方向に向けて移動されることで、順序どおりにそのワーク３２を塑性変形させてワーク３２の成形加工を行う。

本実施例において、円盤板状のワーク３２から円盤部２０と拡径部２２とを有する円筒部材１０への成形加工は、成形装置３０を用いて、以下（１）〜（５）の工程順に行われる。すなわち、本実施例の成形方法は、（１）傾斜工程と、（２）増肉工程と、（３）肩張工程と、（４）肩仕上工程と、（５）スカート形成工程と、を備える。

（１）傾斜工程は、マンドレル４４及びテールストック６０に挟持されているワーク３２の、マンドレル４４及びテールストック６０の軸方向先端の外周端から径方向外側へ向けて突出した外周部を、マンドレル４４側の軸方向に倒して傾斜させる工程である。

（２）増肉工程は、外周部がマンドレル４４側の軸方向に倒れたワーク３２の、その傾斜した外周側の傾斜部３２ａの一部の肉片を、その傾斜部３２ａと円筒部材１０の円盤部２０に相当するその傾斜がなされていない軸中心Ｃ０側の平板部３２ｂとの接続部位であるコーナ部３２ｃに流動させて、そのコーナ部３２ｃを増肉させる工程である。

（３）肩張工程は、ワーク３２の傾斜部３２ａの一部の肉片が流動されたコーナ部３２ｃを径方向外側から径方向内側へ向けて押圧して、径方向内側に向けてコーナ部３２ｃの材料を押し出す工程である。

（４）肩仕上工程は、肩張工程後のコーナ部３２ｃを、拡径部２２の段差２４に対応した形状に仕上げる工程である。

（５）スカート形成工程は、ワーク３２の傾斜部３２ａを、拡径部２２の断面斜め部２６及びフランジ部２８に対応した形状に仕上げる工程である。

上記した複数種類のローラ７０は、上記（１）〜（５）の各工程に合わせて構成されたものである。具体的には、複数種類のローラ７０としては、傾斜工程及び増肉工程にて用いる曲げ寄せローラ７２と、肩張工程にて用いる肩成形ローラ７４と、肩仕上工程及びスカート形成工程にて用いるチルトローラ７６と、がある。

曲げ寄せローラ７２は、マンドレル４４及びテールストック６０の軸中心Ｃ０回りに環状かつ対称的に（例えば、その軸中心Ｃ０を挟んだ対向位置に又は１２０°ごとに）複数配置されている。各曲げ寄せローラ７２は、マンドレル４４及びテールストック６０の軸中心Ｃ０に平行に延びる軸中心Ｃ１を有している。各曲げ寄せローラ７２は、径方向先端が丸みを帯びるように椀状に形成されたローラである。

各曲げ寄せローラ７２は、軸方向で非対称の形状に形成されている。すなわち、各曲げ寄せローラ７２は、自ローラ７２の軸中心Ｃ１に直交する方向から見た断面的に、軸方向一方側（図３（Ａ）〜（Ｃ）において右側）にて湾曲が生じるように形成された湾曲部７２ａを有している。湾曲部７２ａは、径が軸方向位置に応じて変化するように具体的には軸方向一方側の軸方向位置ほど径が小さくなるように形成されている。各曲げ寄せローラ７２は、互いに同じ形状に形成されている。

肩成形ローラ７４は、マンドレル４４及びテールストック６０の軸中心Ｃ０回りに環状かつ対称的に（例えば、その軸中心Ｃ０を挟んだ対向位置に又は１２０°ごとに）複数配置されている。各肩成形ローラ７４は、マンドレル４４及びテールストック６０の軸中心Ｃ０に平行に延びる軸中心Ｃ１を有するように円柱状に形成されたローラである。各肩成形ローラ７４は、互いに同じ形状に形成されている。

チルトローラ７６は、マンドレル４４及びテールストック６０の軸中心Ｃ０回りに環状かつ対称的に（例えば、その軸中心Ｃ０を挟んだ対向位置に又は１２０°ごとに）複数配置されている。各チルトローラ７６は、マンドレル４４及びテールストック６０の軸中心Ｃ０に対して斜め方向に向いた軸中心Ｃ２を有するように円盤状に形成されたローラである。

各チルトローラ７６は、自ローラ７６の軸中心Ｃ２側から径方向外側にかけてＶ字状に尖る尖り部７８を有している。尖り部７８は、自ローラ７６の軸中心Ｃ２回りの外周面に環状に設けられている。尖り部７８は、軸中心Ｃ２の延びる方向に対称となるＶ字状に形成されており、その軸方向の両側の面がなす角度（先端角）が例えば７０°〜１２０°となるように設定されている。

本実施例において、成形装置３０を用いて、円盤板状のワーク３２から円盤部２０と拡径部２２とを有する円筒部材１０を成形するうえでは、まず、心押台が待機位置に待機されかつ全ローラ７０がスピンドル４０，４２に対する径方向外側の待機位置に待機される状態で、円盤板状のワーク３２が、その貫通穴３４にマンドレル４４のセンタピン６４が挿入されるようにマンドレル４４にセットされる。

上記したワーク３２のセット後、心押台がスライド装置により待機位置から主軸台に近づくように軸方向に前進移動される。そして、その心押台の前進移動が、センタピン６４がワーク３２の貫通穴３４を貫通してセンタ穴６６に嵌合されるまで行われると、ワーク３２が、主軸台スピンドル４０側のマンドレル４４と心押台スピンドル４２側のテールストック６０との間にそれらの円盤対応部５０，６２と接触しながら挟持されることにより軸方向で把持される。このワーク３２の把持は、マンドレル４４及びテールストック６０の外周端からワーク３２の外周部が径方向外側へ向けて突出するように行われる。かかるワーク３２の把持が実現されると、心押台の前進移動が停止される。

ワーク３２が上記の如くマンドレル４４及びテールストック６０に把持されると、次に、全ローラ７０のうち曲げ寄せローラ７２が、待機位置からマンドレル４４及びテールストック６０に対して軸中心Ｃ０側の径方向内側に向けて移動される。この曲げ寄せローラ７２の径方向内側への移動は、マンドレル４４及びテールストック６０に把持されているワーク３２に対してテールストック６０側（軸方向他方側）の軸方向位置において行われる（図２及び図３（Ａ）に示す状態）。

かかる曲げ寄せローラ７２の径方向内側への移動は、曲げ寄せローラ７２がワーク３２に重なる所定径方向位置まで行われたときに停止される。この移動停止の際、曲げ寄せローラ７２は、ワークに接触しない。そして次に、曲げ寄せローラ７２は、ワーク３２に近づく側である軸方向一方側に移動される。所定径方向位置での曲げ寄せローラ７２の軸方向一方側への移動が継続されると、その曲げ寄せローラ７２がそのワーク３２の外周側の部位に接触する。曲げ寄せローラ７２の軸方向一方側への移動は、曲げ寄せローラ７２がワーク３２に接触した後も継続される。

スピンドル４０，４２の軸中心Ｃ０回りの回転駆動に伴ってマンドレル４４及びテールストック６０に挟持されるワーク３２が回転されつつ、上記の如く曲げ寄せローラ７２の軸方向一方側への移動が行われると、そのワーク３２の外周側の部位が曲げ寄せローラ７２との接触後に軸方向一方側に押圧される。この押圧により、マンドレル４４及びテールストック６０の外周端から径方向外側へ向けて突出するワーク３２の外周部が軸方向一方側へ湾曲するように曲げられて傾斜される塑性変形が生ずる（図３（Ｂ））。この塑性変形は、傾斜されるワーク３２の外周部が平板部３２ｂに対して所定角度（例えば、４５°程度）に曲げられ、かつ、そのワーク３２の外周部の内周面とマンドレル４４の外周面との間に隙間が確保される範囲すなわちそのワーク３２の外周部がマンドレル４４の外周面に接触する直前まで行われる。これにより、ワーク３２の外周部を軸方向一方側へ傾斜させる上記傾斜工程が実現される。

上記の如く傾斜工程にて曲げ寄せローラ７２を用いてワーク３２の外周部が軸方向一方側へ傾斜されると、次に、その曲げ寄せローラ７２が、移動方向の反転により軸方向他方側に移動されつつ軸中心Ｃ０側である径方向内側に移動されることで、ワーク３２の傾斜部３２ａの表面にある程度沿うように軸中心Ｃ０に対して斜め方向（例えば、平板部３２ｂに対して３０°程度なす方向）に移動される。この際、曲げ寄せローラ７２の斜め方向の移動は、曲げ寄せローラ７２とワーク３２とが接触したまま、そのワーク３２の外周部である傾斜部３２ａの内周面（より詳細には、曲げ寄せローラ７２に接触するワーク３２の傾斜部３２ａの外周面の接触位置に対応するワーク３２の内周面、すなわち、その傾斜部３２ａの外周面の接触位置にその傾斜部３２ａ本体を挟んで対向する、その傾斜部３２ａの外周面に対する反対面である内周面上の位置部位）とマンドレル４４の外周面との間に隙間を空けた状態で行われる。

かかる曲げ寄せローラ７２の斜め方向の移動が行われると、ワーク３２の傾斜部３２ａの一部の肉片がその曲げ寄せローラ７２の移動方向に押圧される。この押圧により、ワーク３２の傾斜部３２ａの一部の肉片がワーク３２のコーナ部３２ｃに流動される塑性変形が生ずる（図３（Ｃ））。この塑性変形は、傾斜部３２ａの一部の肉片の寄せ集めによってコーナ３２ｃが所定量まで増肉されるときまで行われる。これにより、ワーク３２のコーナ部３２ｃを増肉させる上記増肉工程が実現される。

上記の如く増肉工程にて曲げ寄せローラ７２を用いてワーク３２のコーナ部３２ｃが増肉されると、次に、ローラ７０のジョブチェンジが実施される。具体的には、曲げ寄せローラ７２がマンドレル４４及びテールストック６０に対して径方向外側に移動されると共に、肩成形ローラ７４がマンドレル４４及びテールストック６０に対して径方向内側に移動される。この肩成形ローラ７４の径方向内側への移動は、肩成形ローラ７４の軸方向一方側の角部の外周面がマンドレル４４及びテールストック６０に把持されているワーク３２のコーナ部３２ｃに当接し得る軸方向位置において行われる。この肩成形ローラ７４の径方向内側への移動は、肩成形ローラ７４がワーク３２のコーナ部３２ｃに当接した後も継続される。

スピンドル４０，４２の軸中心Ｃ０回りの回転駆動に伴ってそれらのスピンドル４０，４２に挟持されるワーク３２が回転されつつ、上記の如く肩成形ローラ７４の径方向内側への移動が行われると、そのワーク３２のコーナ部３２ｃが肩成形ローラ７４との当接後に径方向内側に押圧される。この押圧により、ワーク３２のコーナ部３２ｃが内周側において押し出される塑性変形が生ずる（図３（Ｄ））。この塑性変形は、ワーク３２のコーナ部３２ｃが内周側において押し出されつつ、そのコーナ部３２ｃにテールストック６０の外周端から径方向外側に僅かに突出する部位が残る程度まで行われる。これにより、ワーク３２のコーナ部３２ｃの材料を内周側において押し出す肩張工程が実現される。

上記の如く肩張工程にて肩成形ローラ７４を用いてワーク３２のコーナ部３２ｃが内周側において押し出されると、次に、ローラ７０のジョブチェンジが実施される。具体的には、肩成形ローラ７４がマンドレル４４及びテールストック６０に対して径方向外側に移動されると共に、チルトローラ７６がマンドレル４４及びテールストック６０に対して径方向内側に移動される。このチルトローラ７６の径方向内側への移動は、マンドレル４４及びテールストック６０に把持されているワーク３２に対してテールストック６０側（軸方向他方側）の軸方向位置において行われる。

このチルトローラ７６の径方向内側への移動は、チルトローラ７６がテールストック６０の外周面に接する直前まで行われる。そして次に、チルトローラ７６は、ワーク３２に近づく側である軸方向一方側に移動される。かかるチルトローラ７６の軸方向一方側への移動が継続されると、そのチルトローラ７６の径方向先端角部がそのワーク３２のコーナ部３２ｃに接触する。チルトローラ７６の軸方向一方側への移動は、チルトローラ７６がワーク３２に接触した後も継続される。

スピンドル４０，４２の軸中心Ｃ０回りの回転駆動に伴ってマンドレル４４及びテールストック６０に挟持されるワーク３２が回転されつつ、上記の如くチルトローラ７６の軸方向一方側への移動が行われると、そのワーク３２のコーナ部３２ｃの、テールストック６０の外周端から径方向外側に僅かに突出する部位がチルトローラ７６に接触後に軸方向一方側に押圧される。この押圧により、ワーク３２のコーナ部３２ｃがマンドレル４４の凹凸部４６の段差対応部５２に嵌る塑性変形が生ずる（図３（Ｅ））。この塑性変形は、ワーク３２のコーナ部３２ｃに、マンドレル４４の凹凸部４６の段差対応部５２の径方向外側に向く面に当接する内周面が形成されるときまで行われる。これにより、ワーク３２のコーナ部３２ｃを円筒部材１０の拡径部２２の段差２４に対応した形状に仕上げる肩仕上工程が実現される。

上記の如く肩仕上工程にてチルトローラ７６を用いてワーク３２のコーナ部３２ｃの形状が仕上げられると、次に、そのチルトローラ７６が、マンドレル４４の凹凸部４６の断面斜め対応部５４及びフランジ対応部５６の面に沿うようにその順にその面と所定間隔（具体的には、円筒部材１０の拡径部２２の所望板厚ｔ２と同じ。）を空けつつ移動される。この際、チルトローラ７６の移動は、ワーク３２がマンドレル４４の凹凸部４６の表面に接触しつつ行われる。

かかるチルトローラ７６の移動が行われると、ワーク３２の傾斜部３２ａがマンドレル４４の凹凸部４６の断面斜め対応部５４及びフランジ対応部５６の面に沿うように引き延ばされる。この引き延ばしにより、ワーク３２の傾斜部３２ａがマンドレル４４の凹凸部４６の断面斜め対応部５４及びフランジ対応部５６に嵌る塑性変形（しごき加工）が生ずる（図３（Ｆ））。この塑性変形は、ワーク３２の傾斜部３２ａの引き延ばしが完了するときまで行われる。これにより、ワーク３２の傾斜部３２ａを円筒部材１０の拡径部２２の断面斜め部２６及びフランジ部２８に対応した形状に仕上げるスカート形成工程が実現される。

そして、上記の如くスカート形成工程にてワーク３２の傾斜部３２ａが円筒部材１０の拡径部２２の断面斜め部２６及びフランジ部２８に対応した形状に仕上げられると、次に、チルトローラ７６がマンドレル４４及びテールストック６０に対して径方向外側に移動されると共に、その移動後、心押台がスライド装置により把持位置から待機位置へ軸方向に後退移動される。かかる後退移動が行われると、マンドレル４４及びテールストック６０によるワーク３２の把持が解除される。

このように、本実施例の成形装置３０による円筒部材１０の成形方法によれば、傾斜工程、増肉工程、肩張工程、肩仕上工程、及びスカート形成工程をその順に実施することにより、円盤板状のワーク３２から、円盤部２０と拡径部２２とを有する円筒部材１０を成形することができる。

具体的には、曲げ寄せローラ７２を用いて、円盤板状のワーク３２の外周側を軸方向一方側に傾斜させると共に、そのワーク３２の傾斜部３２ａの一部の肉片をコーナ部３２ｃに流動させてそのコーナ部３２ｃを増肉させ、また、肩成形ローラ７４を用いて、ワーク３２のコーナ部３２ｃを内周側において押し出し、そして、チルトローラ７６を用いて、ワーク３２のコーナ部３２ｃを円筒部材１０の拡径部２２の段差２４に対応した形状に仕上げると共に、そのワーク３２の傾斜部３２ａを円筒部材１０の拡径部２２の断面斜め部２６及びフランジ部２８に対応した形状に仕上げることにより、円盤部２０と拡径部２２とを有する円筒部材１０を成形することができる。

本実施例においては、ワーク３２の傾斜部３２ａの一部の肉片がコーナ部３２ｃに流動されてそのコーナ部３２ｃが増肉される際は、そのワーク３２の傾斜部３２ａの内周面（特に、曲げ寄せローラ７２に接触するワーク３２の傾斜部３２ａの外周面の接触位置に対応するワーク３２の傾斜部３２ａの内周面）とマンドレル４４の外周面との間に隙間が空けられつつ曲げ寄せローラ７２が斜め方向に移動される。この場合、ワーク３２は、傾斜部３２ａが曲げ寄せローラ７２とマンドレル４４の外周面（特に凹凸部４６）との間に挟まれることなく即ちしごき加工されることなく、自ワーク３２の剛性を利用して塑性変形する。このワーク３２の塑性変形は、傾斜部３２ａ側からコーナ部３２ｃ側へ材料を寄せ集めるように移動させることで実現される。

このため、本実施例によれば、ワーク３２の傾斜部３２ａからコーナ部３２ｃへの肉片の流動によるコーナ部３２ｃの増肉を適切に行うことができる。また、ワーク３２の傾斜部３２ａが曲げ寄せローラ７２とマンドレル４４の外周面との間に挟まれることでワーク３２の塑性変形（しごき加工）が行われる構成と比較して、コーナ部３２ｃの増肉時に工具としての曲げ寄せローラ７２に加わる加工負荷（荷重）を低く抑えることができる。また、ワーク３２のしごき加工を行わないので、そのしごき加工に伴うワーク３２の傾斜部３２ａの薄肉化を抑制することができる。

従って、本実施例の成形装置３０による成形方法によれば、ワーク３２のコーナ部３２ｃへの増肉を、成形設備（特に、工具である曲げ寄せローラ７２など）に大きな荷重をかけることなく適切に実現することができる。このため、成形設備や曲げ寄せローラ７２などの早期破損が防止されてその長寿命化が図られる。

また、本実施例の成形方法によれば、ワーク３２のコーナ部３２ｃへの増肉を成形設備に大きな荷重をかけることなく適切に実現するうえで、ワーク３２として成形開始前の板厚が小さいものを用いることは不要であり、板厚が比較的大きいワーク３２を用いることは可能である。すなわち、ワーク３２の板厚が比較的大きくても、ワーク３２のコーナ部３２ｃへの増肉を成形設備に大きな荷重をかけることなく適切に実現することができる。

一方、本実施例の成形方法によれば、上記したワーク３２のコーナ部３２ｃへの増肉によって、傾斜工程にて円盤板状のワーク３２の外周側が傾斜される際に外周側に引張応力が作用しかつ内周側に圧縮応力が作用することによって生ずるコーナ部３２ｃの肉厚の減少及び外周側のダレ量の増大を補うことができるので、そのコーナ部３２ｃの肉厚を増大させかつダレ量を小さくすることができる。このため、ワーク３２から所望形状の円筒部材１０を成形するうえで、ワーク３２の成形開始前の板厚を過剰に大きくすることは不要である。

また、本実施例において、円盤板状のワーク３２の外周側を軸方向一方側に傾斜させる傾斜工程にて用いる工具と、ワーク３２の傾斜部３２ａの一部の肉片をコーナ部３２ｃに流動させてそのコーナ部３２ｃを増肉させる増肉工程にて用いる工具と、は径方向先端が丸みを帯びた共通の曲げ寄せローラ７２である。このため、傾斜工程と増肉工程とでワーク３２を塑性変形するための工具を切り替えることは不要であるので、成形設備の簡素化・低コスト化並びに成形時間の短縮化を図ることができる。

更に、本実施例においては、チルトローラ７６を軸方向一方側に移動させることで、ワーク３２のコーナ部３２ｃをマンドレル４４の凹凸部４６の段差対応部５２に嵌めて、円筒部材１０の拡径部２２の段差２４に対応した形状に仕上げることができる。このため、本実施例によれば、ワーク３２の増肉後のコーナ部３２ｃに階段状の段差２４を形成することができる。また、円筒部材１０の拡径部２２の段差２４における内周側に凹む部位の角部に小さな曲率半径を有するものが予定されている場合にも、その段差２４の加工成形を適切に行うことができる。

尚、上記の実施例においては、マンドレル４４及びテールストック６０が特許請求の範囲に記載した「把持部材」に、ローラ７０、曲げ寄せローラ７２、肩成形ローラ７４、及びチルトローラ７６が特許請求の範囲に記載した「工具」に、それぞれ相当している。

ところで、上記の実施例において、円盤板状のワーク３２の外周側を軸方向一方側に傾斜させるうえで、曲げ寄せローラ７２を軸方向一方側に移動させることとしている。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、曲げ寄せローラ７２を少なくとも軸方向一方側を含む方向に移動させることとすればよく、軸方向一方側を含み径方向内側又は径方向外側にも移動させることとしてもよい。

また、上記の実施例においては、円盤板状のワーク３２の外周側を軸方向一方側に傾斜させる傾斜工程にて用いる工具、及び、ワーク３２の傾斜部３２ａの一部の肉片をコーナ部３２ｃに流動させてそのコーナ部３２ｃを増肉させる増肉工程にて用いる工具として、共通の曲げ寄せローラ７２を用いることとしている。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、両工具を互いに異なるローラを用いることとしてもよい。

更に、上記の実施例においては、ローラ７０を軸中心Ｃ０回りに公転させることなくスピンドル４０，４２すなわちワーク３２を軸中心Ｃ０回りに回転させることで、ローラ７０とワーク３２とを軸中心Ｃ０回りに相対回転させつつその相対回転に従動してローラ７０を自転させながら、ワーク３２の塑性変形を行うこととしている。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、ワーク３２を軸中心Ｃ０回りに回転させることなくローラ７０を軸中心Ｃ０回りに公転させることで、ローラ７０とワーク３２とを軸中心Ｃ０回りに相対回転させつつその相対回転に従動してローラ７０を自転させながら、ワーク３２の塑性変形を行うこととしてもよい。

尚、以上の実施例に関し、更に以下を開示する。

［１］円盤板状のワーク（３２）を軸方向で把持部材（４４，６０）に把持させた状態で、該ワーク（３２）の径方向外側に配置された工具（７０，７２，７４，７６）を該ワーク（３２）の軸中心回りに該ワーク（３２）に対して相対回転させつつ該ワーク（３２）に押し付けて、該ワーク（３２）を塑性変形させることにより、円筒部材（１０）を成形させる方法であって、前記工具（７２）を前記ワーク（３２）に対して少なくとも軸方向一方側を含む方向に移動させることにより、該ワーク（３２）の外周部を軸方向一方側へ傾斜させる第１工程（傾斜工程）と、前記第１工程（傾斜工程）の後、前記工具（７２）を、該工具（７２）に接触する前記ワーク（３２）の外周部の接触位置に対応する該ワーク（３２）の内周面と前記把持部材（４４）の外周面との間に隙間を空けつつ該ワーク（３２）に対して軸方向他方側と径方向内側との双方を含む第１斜め方向に移動させることにより、該ワーク（３２）の、軸中心側の平板部（３２ｂ）と外周側の傾斜部（３２ａ）との接続部位であるコーナ部（３２ｃ）に該傾斜部（３２ａ）の肉を流動させる第２工程（増肉工程）と、を備える円筒部材（１０）の成形方法。

上記［１］記載の態様によれば、ワークのコーナ部に傾斜部の肉を流動させるうえで、工具が、工具に接触するワークの外周部の接触位置に対応するワークの内周面と把持部材の外周面との間に隙間を空けつつワークに対して軸方向他方側と軸中心側との双方を含む第１斜め方向に移動されるので、ワークはその傾斜部が工具と把持部材との間に挟まれることなく塑性変形する。従って、ワークコーナ部への増肉を、成形設備に大きな荷重をかけることなく適切に実現することができる。

［２］上記［１］記載の円筒部材（１０）の成形方法において、前記第１工程（傾斜工程）において用いる前記工具（７２）と前記第２工程（増肉工程）において用いる前記工具（７２）とは、径方向先端が丸みを帯びた共通の工具である円筒部材（１０）の成形方法。

上記［２］記載の態様によれば、ワークの外周部を軸方向一方側へ傾斜させる際とワークのコーナ部を増肉させる際とで工具の切り替えを行う必要がないので、成形設備の簡素化・低コスト化を図ることができる。

［３］上記［１］又は［２］記載の円筒部材（１０）の成形方法において、前記第２工程（増肉工程）の後、前記第１工程（傾斜工程）において用いる前記工具（７２）及び前記第２工程（増肉工程）において用いる前記工具（７２）とは異なる工具としてのチルトローラ（７６）を軸方向一方側を含む方向に移動させることにより、前記コーナ部（３２ｃ）に階段状の段差（２４）を形成する第３工程（肩仕上工程）を備える円筒部材（１０）の成形方法。

上記［３］記載の態様によれば、ワークのコーナ部の増肉後、そのコーナ部に階段状の段差を形成することができる。

［４］円盤板状のワーク（３２）を軸方向で把持する把持部材（４４，６０）と、前記把持部材（４４，６０）に把持された前記ワーク（３２）の径方向外側に配置され、該ワーク（３２）の軸中心回りに該ワーク（３２）に対して相対回転されつつ該ワーク（３２）に押し付けられる工具（７０，７２，７４，７６）と、を備え、前記工具（７０，７２，７４，７６）を用いて前記ワーク（３２）を塑性変形させることにより、円筒部材（１０）を成形させる装置（３０）であって、前記ワーク（３２）の外周部を軸方向一方側へ傾斜させるべく、前記工具（７２）を前記ワーク（３２）に対して少なくとも軸方向一方側を含む方向に移動させる第１移動手段（８２）と、前記第１移動手段による移動後、前記ワーク（３２）の、軸中心側の平板部（３２ｂ）と外周側の傾斜部（３２ａ）との接続部位であるコーナ部（３２ｃ）に該傾斜部（３２ａ）の肉を流動させるべく、前記工具を、該工具に接触する前記ワークの外周部の接触位置に対応する該ワークの内周面と前記把持部材の外周面との間に隙間を空けつつ該ワーク（３２）に対して軸方向他方側と径方向内側との双方を含む第１斜め方向に移動させる第２移動手段（８０，８２）と、を備える円筒部材（１０）の成形装置（３０）。

上記［４］記載の態様によれば、ワークのコーナ部に傾斜部の肉を流動させるうえで、工具が、工具に接触するワークの外周部の接触位置に対応するワークの内周面と把持部材の外周面との間に隙間を空けつつワークに対して軸方向他方側と軸中心側との双方を含む第１斜め方向に移動されるので、ワークが工具と把持部材との間に挟まれることなく塑性変形する。このため、ワークコーナ部への増肉を、成形設備に大きな荷重をかけることなく適切に実現することができる。

［５］上記［４］記載の円筒部材（１０）の成形装置（３０）において、前記第１移動手段（８２）により移動される前記工具（７２）と前記第２移動手段（８０，８２）により移動される前記工具（７２）とは、径方向先端が丸みを帯びた共通の工具である円筒部材（１０）の成形装置（３０）。

上記［５］記載の態様によれば、ワークの外周部を軸方向一方側へ傾斜させる際とワークのコーナ部を増肉させる際とで工具の切り替えを行う必要がないので、成形設備の簡素化・低コスト化を図ることができる。

［６］上記［４］又は［５］記載の円筒部材（１０）の成形装置（３０）において、前記第２移動手段（８０，８２）による移動後、前記コーナ部（３２ｃ）に階段状の段差（２４）を形成すべく、前記第１移動手段（８２）により移動される前記工具（７２）及び前記第２移動手段（８０，８２）により移動される前記工具（７２）とは異なる工具としてのチルトローラ（７６）を軸方向一方側を含む方向に移動させる第３移動手段（８０，８２）を備える円筒部材（１０）の成形装置（３０）。

上記［６］記載の態様によれば、ワークのコーナ部の増肉後、そのコーナ部に階段状の段差を形成することができる。

１０ 円筒部材
２０ 円盤部
２２ 拡径部
２４ 段差
２６ 断面斜め部
２８ フランジ部
３０ 成形装置
３２ ワーク
４０ 主軸台スピンドル
４２ 心惜台スピンドル
４４ マンドレル
４６ 凹凸部
５０ 円盤対応部
５２ 段差対応部
５４ 断面斜め対応部
５６ フランジ対応部
６０ テールストック
６２ 円盤対応部
７０ ローラ
７２ 曲げ寄せローラ
７４ 肩成型ローラ
７６ チルトローラ
８０，８２ 移動機構
８４ コントローラ

Claims (6)

1. 円盤板状のワークを軸方向で把持部材に把持させた状態で、該ワークの径方向外側に配置された工具を該ワークの軸中心回りに該ワークに対して相対回転させつつ該ワークに押し付けて、該ワークを塑性変形させることにより、円筒部材を成形させる方法であって、
   前記工具を前記ワークに対して少なくとも軸方向一方側を含む方向に移動させることにより、該ワークの外周部を軸方向一方側へ傾斜させる第１工程と、
   前記第１工程の後、前記工具を、該工具に接触する前記ワークの外周部の接触位置に対応する該ワークの内周面と前記把持部材の外周面との間に隙間を空けつつ該ワークに対して軸方向他方側と径方向内側との双方を含む第１斜め方向に移動させることにより、該ワークの、軸中心側の平板部と外周側の傾斜部との接続部位であるコーナ部に該傾斜部の肉を流動させる第２工程と、
   を備え、
   当該第２工程において前記ワークの前記外周側の前記傾斜部における前記内周面と、前記把持部材の外周面との間に隙間を空けつつ、前記工具を移動させること、
   を特徴とする円筒部材の成形方法。
2. 前記第１工程において用いる前記工具と前記第２工程において用いる前記工具とは、径方向先端が丸みを帯びた共通の工具であることを特徴とする請求項１記載の円筒部材の成形方法。
3. 前記第２工程の後、前記第１工程において用いる前記工具及び前記第２工程において用いる前記工具とは異なる工具としてのチルトローラを軸方向一方側を含む方向に移動させることにより、前記コーナ部に階段状の段差を形成する第３工程を備えることを特徴とする請求項１又は２記載の円筒部材の成形方法。
4. 円盤板状のワークを軸方向で把持する把持部材と、前記把持部材に把持された前記ワークの径方向外側に配置され、該ワークの軸中心回りに該ワークに対して相対回転されつつ該ワークに押し付けられる工具と、を備え、前記工具を用いて前記ワークを塑性変形させることにより、円筒部材を成形させる装置であって、
   前記ワークの外周部を軸方向一方側へ傾斜させるべく、前記工具を前記ワークに対して少なくとも軸方向一方側を含む方向に移動させる第１移動手段と、
   前記第１移動手段による移動後、前記ワークの、軸中心側の平板部と外周側の傾斜部との接続部位であるコーナ部に該傾斜部の肉を流動させるべく、前記工具を、該工具に接触する前記ワークの外周部の接触位置に対応する該ワークの内周面と前記把持部材の外周面との間に隙間を空けつつ該ワークに対して軸方向他方側と径方向内側との双方を含む第１斜め方向に移動させる第２移動手段と、
   を備え、
   当該第２移動手段は、前記ワークの前記外周側の前記傾斜部における前記内周面と、前記把持部材の外周面との間に隙間を空けつつ、前記工具を移動させること、
   を特徴とする円筒部材の成形装置。
5. 前記第１移動手段により移動される前記工具と前記第２移動手段により移動される前記工具とは、径方向先端が丸みを帯びた共通の工具であることを特徴とする請求項４記載の円筒部材の成形装置。
6. 前記第２移動手段による移動後、前記コーナ部に階段状の段差を形成すべく、前記第１移動手段により移動される前記工具及び前記第２移動手段により移動される前記工具とは異なる工具としてのチルトローラを軸方向一方側を含む方向に移動させる第３移動手段を備えることを特徴とする請求項４又は５記載の円筒部材の成形装置。

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