JP6768837B2 - 成形部品を製造する方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、円形ブランクから成形部品を製造する方法に関し、その方法では、請求項１の前文の通り、円形ブランクを回転させ、円周状の成形溝を有する少なくとも１つの圧縮ローラを、円形ブランクの外縁部に半径方向に送り込み、円形ブランクの外縁部を、増厚領域に圧縮成形し、その増厚領域を、圧縮ローラの成形溝に従って増厚縁部輪郭に成形し、半径方向への圧縮成形中に、縁部輪郭の成形に協働する少なくとも２つの軸方向成形ローラを、円形ブランクの外側領域に側方から送り込む。

本発明は、さらに、請求項９の前文の通り、円形ブランクを回転させるように駆動する駆動手段と、円形ブランクの外縁部の圧縮成形を行うために円形ブランクへ半径方向に送り込むことができる少なくとも１つの圧縮ローラとを有する、円形ブランクから成形部品を製造する装置に関する。

円形ブランク、すなわち板金である回転対称被加工物を、材料集積部を生成するために円周状の圧縮加工または成形のための溝を有する圧縮ローラを半径方向に送り込むことによって、圧縮成形を行うことが知られている。そして、材料集積部に、たとえば、歯車またはスタータ・リム・ギアを製作するための歯部を、チップレス方式で成形、またはチップ除去プロセスで削り出すことができる。

圧縮ローラを半径方向に送り込むことによって、かなりの半径方向力が、円形ブランクに加わる。圧縮成形中に円形ブランクの縁部が撓むのを防止するために、側方支持ローラによって、圧縮加工領域の直ぐ下流で円形ブランクを支持することが、ＤＥ１０２１１１３５Ｂ４により知られている。

さらに、ＤＥ１９６０２２９８Ｃ２から、側方支持ローラが、円形ブランクの縁部ビードの半径方向の圧縮成形に寄与する一種の側方対抗支承部として使用されることが知られている。この場合、成形ローラは、縁部輪郭の半径方向内側下方縁部を成形することができる。

円周方向の成形溝を有する圧縮ローラによる円形ブランク縁部の半径方向への圧縮成形中、かなりの負荷が圧縮ローラに生じる。成形溝の溝底が円形ブランクの外縁部に接触すると、圧縮ローラの半径方向送りが、先ず、円形ブランクの材料を軸方向両側へ変位させる。半径方向送りが増加するにつれて、変位した材料が、圧縮ローラの側面に沿って半径内側方向へ導かれ、さらに厚くなり、それにより、円形ブランクの直径は次第に減少する。その間、円形ブランクの材料と圧縮ローラとの円周方向での動きが異なるために、かなりの摩擦が、成形溝の側面に沿って生じる。このことが、相応する強い摩擦熱上昇を生じることになり得、それが、被加工物の組織に影響し得る。

負荷を軽減するために、成形溝に異なる側面角度を有する複数の様々な圧縮ローラを用いて、段階的に圧縮成形を実施することが、ＷＯ９６／２２８４７Ａ１または米国特許第５，８７８，４９３（Ａ）号により知られている。複数の様々な圧縮ローラを使用することは、コスト高になり、時間が掛かる。

圧縮ローラを使用して板金の円形ブランクを圧縮成形する同様な方法を、ＤＥ１９６３５１５２Ａ１およびＥＰ０７６４４８２Ａ１から知ることができる。

本発明の目的は、円形ブランクからの成形部品を、円形ブランクの縁部を増厚しながら、極めて効率的に加工することができる方法および装置を提供することである。

その目的は、請求項１に記載の特徴を有する方法、および請求項９に記載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形態が、それぞれの従属請求項に明示される。

本発明による方法は、半径方向への圧縮成形の少なくとも初期段階において、２つの軸方向成形ローラを、圧縮ローラの成形溝の軸方向幅より狭い軸方向成形相互間隔で増厚領域に送り込み、増厚領域を減厚することを特徴とする。

本発明の基本的意図は、円形ブランクの半径方向への圧縮成形の少なくとも初期段階において、増厚領域の両側面が２つの軸方向成形ローラによって作用を直接受けるので、少なくとも１つの圧縮ローラが負荷を軽減されることにある。２つの対向する軸方向成形ローラの軸方向間隔が、少なくともある領域で、圧縮ローラの成形溝の軸方向幅より狭くなるように設定される。したがって、２つの軸方向成形ローラによって、圧縮ローラの成形溝を出た後の増厚領域が、成形溝の幅より狭い厚さへ減厚される。軸方向で増厚領域が減厚加工されるため、増厚領域が成形ローラに再び入るとき、成形溝の両側面と増厚領域の両側面との間の摩擦が減少する。したがって、これが、圧縮ローラの負荷、成形領域の摩耗ならびに摩擦熱上昇をそれぞれ減少させる。その結果、被加工物の組織および圧縮ローラ自体の両方にとって全く害のより少ない成形を達成することができる。

本発明のさらに別の展開によれば、少なくとも２つの軸方向成形ローラを、円形ブランクの回転方向で圧縮ローラの直後および／または直前に配置するので、特に良好な摩擦の低減を達成することができる。対で配置される軸方向成形ローラは、圧縮ローラのほんの数ｃｍ後方または前方に配置することができる。

本発明の別の有利な実施形態は、２つの軸方向成形ローラを、圧縮成形中に相互に軸方向に調節することにある。軸方向成形ローラは、それぞれ、円形ブランクの回転軸に対して半径方向に向けられた回転軸を有する。２つの軸方向成形ローラ相互の軸方向間隔は、円形ブランクの回転軸に好ましくは平行な長さである。軸方向成形ローラの回転軸は、半径方向に対して角度を付けることもでき、それによって、円形ブランクの増厚縁部領域の傾斜した側面を減厚加工することも可能になる。軸方向成形ローラ相互の軸方向調節によって、円形ブランクと成形ローラとの間の接触面を設定することができ、その場合、それに応じて摩擦が変化する。特に、半径方向への圧縮加工の最後に、軸方向成形ローラ相互の軸方向間隔を大きくすることができ、それによって、仕上成形が、圧縮ローラの成形溝によって実質的に実施される。成形ローラは、たとえば縁部輪郭の半径方向内側または裏側を成形する当接または抑え稜部として働く半径方向に突出する肩部を有し得る。

さらに、本発明による方法の別の実施形態によれば、圧縮成形中に２つの軸方向成形ローラを半径方向に調節することが有利である。これによって、具体的には、圧縮成形中の円形ブランクの直径の漸減に対して適応することができる。

増厚縁部輪郭を精密に成形するために、本発明の別の実施形態によれば、半径方向への圧縮成形の最終段階において、軸方向成形ローラを増厚領域から離隔し、増厚領域を、少なくとも１つの圧縮ローラによって縁部輪郭に仕上成形することが有利である。このために、圧縮ローラの成形溝は、円形ブランクの生成される縁部輪郭に一致するように形成されている。

本発明のさらに別の展開によれば、特に効率的な別の方法が、引き続き成形する増厚縁部輪郭を有する外縁部を、円形ブランクの同じクランプ状態において、スピニング・ツール上に折り重ねて円周壁領域を成形することにある。円形ブランクは、スピニング・ツールとカウンタ・ホルダの間にクランプされている。最初のステップで、縁部増厚を実施し、引き続き、同じクランプ状態で、円形ブランクの増厚領域をスピニング・チャック上に折り重ねる。これによって、スピニング・ツールの外側輪郭に好ましくは対応する内側輪郭を有する円筒形またはカップ形状の被加工物を、チップレス方式で製造することができる。

これに関し、折り重ねが少なくとも１つの圧縮ローラを用いて実施されることが特に有利である。圧縮ローラが多様な機能を有する。この多機能圧縮ローラによって、必要なスピニングローラおよびツールの数を減らすことができる。

本発明による別の方法による効率的成形について、折り重ね中に増厚縁部の輪郭が、スピニング・チャックに形成されている外側プロファイル、具体的にはスプライン型溝プロファイルまたは歯部に成形されることが有利である。対応する内側プロファイルが円周壁に形成される。基本的に、他のプロファイルおよび輪郭を成形することもできる。

圧縮ローラは、スピニングおよび／またはフロー・フォーミング用に形成された半径方向に突出するスピニング領域がさらに設けられることが可能である。

圧縮ローラは、このように、複合機能をもつことができる。その圧縮ローラは、力を半径方向に加えた半径方向への圧縮成形のために働き、また、円形ブランクの半径方向縁部領域をスピニング・チャック上に軸方向に折り重ねるために働き、この場合には実質的に軸方向力が加えられる。したがって、圧縮ローラは、半径方向力および軸方向力の両方を吸収する回転ベアリングを用いて形成される。

圧縮ローラの好ましい別の実施形態は、圧縮成形領域が、ローラ本体の軸方向中央部分に配置され、スピニング領域がローラ本体の側方縁部部分に配置されていることにある。スピニング領域は、半径方向に突出しており、回転半径を有する。

別の実施形態によれば、スピニング領域が、断面において、回転半径ならびに入口勾配および／または出口勾配をもつ、半径方向に突出するノーズを有することが特に有利である。入口勾配は、具体的には、圧縮ローラを軸方向に移動させることによって、半径方向に向いた円形ブランク部分の折り重ねが行われるように形成することができる。

円形ブランクから成形部品を製造するための本発明による装置は、圧縮ローラが設けられていることを特徴とする。

本発明の実施形態によれば、円形ブランクをクランプするために、スピニング・チャックが設けられ、そのスピニング・チャックに外側プロファイルが形成され、その外側プロファイル上に、円形ブランクの縁部部分を折り重ねて、内側プロファイルを有する成形部品を生成することができることが特に好ましい。スピニング・チャックはクランプ手段の一部であり、円形ブランクが、スピニング・チャックとカウンタ・ホルダとの間に軸方向にクランプされる。前以て増厚することにより、充分な量の材料が、外側プロファイルを確実に充填するために使用可能になる。

本発明が、添付図面に概略的に示された好ましい実施形態として、以後さらに説明される。

本発明による装置の、円形ブランクの半径方向への圧縮成形の初期時点での部分断面図である。 円形ブランクの半径方向への圧縮成形の最後の時点での、図１に対応する図である。 圧縮成形前の円形ブランクの部分断面図である。 圧縮成形後の円形ブランクの部分断面図である。 図２に対応する本発明による装置の概略側面図である。 プロファイルされたスピニング・チャック上に円形ブランク縁部を折り重ね中の、本発明による装置の部分断面図である。 成形部品の仕上成形中の、図６に対応する部分断面図である。

図１によれば、成形部品を製造するための本発明による装置１０では、板金である回転対称円形ブランク１が、スピニング・チャック１２とカウンタ・ホルダ２０との間に、心出しされて、軸方向でクランプされている。図示されていない回転駆動部によって、クランプされた円形ブランク１が回転させられる。

半径外側方向から、ローラ基体５２を有する圧縮ローラ５０が、円形ブランク１の外縁部へ送り込まれる。ローラ基体５２の中央部分に、円周状の成形溝５６を有する加工領域５４が形成されている。円形ブランク１の外縁部が、円形ブランクの成形後の外形に前以て設定されている成形溝５６に受け入れられる。

ローラ基体５２は、ホルダ８０内のラジアル・ベアリング７６およびアキシャル・ベアリング構成７８を介して回転可能に支持された圧縮ローラ・シャフト７４に装着される。ラジアル・ベアリング７６およびアキシャル・ベアリング７８による支持は、半径方向および軸方向両方の成形力を吸収することを可能にする。

圧縮ローラ５０とは半径方向反対側に、成形する円形ブランク１の両側に軸方向に押し当てられる第１の軸方向成形ローラ４１および第２の軸方向成形ローラ４２が設けられる。成形領域において、第１の軸方向成形ローラ４１と第２の軸方向成形ローラ４２とは、圧縮ローラ５０の成形溝５６の軸方向幅より狭い軸方向成形間隔を有する。２つの軸方向成形ローラ４１、４２は、第１のローラ・サポート４５および第２のローラ・サポート４６にそれぞれ回転可能に支持されているローラ・シャフト４３に装着されている。第１のローラ・サポート４５および第２のローラ・サポート４６は、ガイド・キャリヤ４８に調節可能なように支持されている。調節は、図示されていない調節手段、より具体的には位置決めシリンダまたはスピンドル駆動を介して実施することができる。

圧縮ローラ５０を、回転している円形ブランク１へその半径方向に送り込むことによって、円形ブランク１の外縁部の圧縮成形が行われる。その間、成形される材料は、最初は成形溝５６の溝底５９に、次いで側面５８に集積する。溝底５９とは対照的に、成形ローラ５０の側面５８と円形ブランク１の集積材料とは、異なる移動方向を有する。摩擦を軽減するために、２つの軸方向成形ローラ４１、４２が、増厚する円形ブランク縁部へ軸方向に送り込まれ、それによって、円形ブランク１の増厚領域のある程度の、たとえば壁厚の約１０％に達する軸方向の逆成形による減厚が行われる。これによって、増厚領域が圧縮ローラ５０に再び入るとき、摩擦接触が少なくとも軽減される。その結果、摩耗、組織を損傷する摩擦熱上昇、および圧縮ローラ５０の負荷が著しく減少する。

円形ブランク１の増厚縁部輪郭３の成形の最後に、軸方向成形ローラ４１、４２を、少なくとも成形溝５６の幅に対応する軸方向間隔よりも離隔することができ、それによって、円形ブランク１の増厚縁部輪郭３は、主として圧縮ローラ５０の成形溝５６の輪郭によって成形される。

図３および４は、半径方向への圧縮成形中、円形ブランク１の外径が減少させられ、同時に、増厚縁部輪郭３が外縁部に沿って生成されることを示す。

圧縮ローラ５０および２つの軸方向成形ローラ４１、４２によって増厚縁部輪郭３を成形する最終段階が、図５に概略的に示される。図５から、また、スピニング・チャック１２の外側に、外側プロファイル１４が設けられていることが分かる。図示された実施形態では、外側プロファイル１４は、軸方向スプライン型溝プロファイルとして実現されている。

１つまたは複数の圧縮ローラ５０を用いて、増厚縁部輪郭３を有する円形ブランク１の外縁部を、図６に概略的に示すように、スピニング・チャック１２の外側プロファイル１４上に軸方向に折り重ねることができる。このために、本発明による圧縮ローラ５０には、成形溝５６を有する中央の成形領域５４に加えて、縁側にスピニング領域６０が設けられている。スピニング領域６０には、入口勾配６４と出口勾配６６とを含み、回転半径を有して半径方向に突出したノーズ６２が設けられている。さらに、本発明による圧縮ローラ５０は、反対側に前端スピニング領域７０をさらに有することができ、その領域によって、成形する被加工物の前側を加工することができる。その代わりに、またはそれに加えて、折り重ねるために、さらにフロー・フォーミング・ローラ３０を被加工物の外周に送り込むことができる。

図７の例示により示された実施形態では、成形部品９の仕上成形として、前面形状１６を最終的に成形することができる。このために、前端スピニング領域７０を有する圧縮ローラ５０を、成形部品９の前側に送り込むことができる。前端スピニング領域７０では、圧縮ローラ５０は、単に概略的に図示されているが、ほぼ直角形状の突出スピニング稜部を有する。

最終成形ステップが完了すると、成形部品９は、移動可能な環状排出手段９０を用いて、スピニング・チャック１２から排出され取り外される。成形部品９は、自動変速機用のクラッチ・プレート・キャリヤとすることができる。引き続き、さらに新たな被加工物を成形するために、新しい円形ブランク１を装置１０に送入し、スピニング・チャック１２とカウンタ・ホルダ２０度の間にクランプすることができる。

Claims (9)

1. 円形ブランク（１）から成形部品（９）を製造する方法であって、
   前記円形ブランク（１）を回転させ、円周状の成形溝（５６）を有する少なくとも１つの圧縮ローラ（５０）を、前記円形ブランク（１）の外縁部に向けて前記円形ブランク（１）の半径方向に送り込み、
   前記円形ブランク（１）の前記外縁部が前記半径方向に圧縮される増厚領域であって、該増厚領域が、前記少なくとも一つの圧縮ローラ（５０）の前記成形溝（５６）に従って増厚縁部輪郭（３）に成形され、
   前記少なくとも一つの圧縮ローラによる圧縮成形中に、少なくとも２つの軸方向成形ローラ（４１、４２）を前記円形ブランク（１）の前記外縁部に向けて前記円形ブランク（１）の軸方向に送り込み、前記少なくとも一つの圧縮ローラによる前記増厚縁部輪郭（３）の成形と協働させ、
   前記半径方向への前記圧縮成形の少なくとも初期段階において、前記少なくとも２つの軸方向成形ローラ（４１、４２）を、前記少なくとも１つの圧縮ローラ（５０）の前記成形溝（５６）の前記軸方向の幅より狭い軸方向成形相互間隔で前記増厚領域に送り込み、前記増厚領域を減厚させることを特徴とする方法。
2. 前記少なくとも２つの軸方向成形ローラ（４１、４２）を、前記円形ブランク（１）の回転方向で前記少なくとも１つの圧縮ローラ（５０）の直後および／または直前に配置することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記２つの軸方向成形ローラ（４１、４２）を、前記圧縮成形中に相互に前記軸方向に調節することを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記２つの軸方向成形ローラ（４１、４２）を、前記圧縮成形中に前記半径方向に調節することを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記半径方向への前記圧縮成形の最終段階において、前記少なくとも２つの軸方向成形ローラ（４１、４２）を前記増厚領域から離隔し、前記増厚領域を、前記少なくとも１つの圧縮ローラ（５０）によって前記増厚縁部輪郭（３）に仕上成形することを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記円形ブランク（１）のクランプ状態において、引き続き成形される前記増厚縁部輪郭（３）を有する前記外縁部を、スピニング・チャック（１２）上に折り重ね、円周壁領域（８）を成形することを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記折り重ねを、前記少なくとも１つの圧縮ローラ（５０）を用いて実施することを特徴とする、請求項６に記載の方法。
8. 前記折り重ね中に、前記増厚縁部輪郭（３）を、前記スピニング・チャック（１２）に形成されている外側プロファイル（１４）、具体的にはスプライン型溝プロファイルまたは歯部に成形することを特徴とする、請求項６または７に記載の方法。
9. 請求項１から８のいずれか一項に記載の方法によって、円形ブランク（１）から成形部品を製造する装置であって、
   前記円形ブランク（１）を回転させるように駆動する駆動手段と、前記円形ブランク（１）の前記外縁部を増厚領域に圧縮成形するために、前記円形ブランク（１）に向けて前記円形ブランク（１）の半径方向に送り込むことができる、成形溝（５６）をもつ少なくとも１つの圧縮ローラ（５０）と、前記円形ブランク（１）に向けて前記円形ブランク（１）の軸方向に送り込むことができる少なくとも２つの軸方向成形ローラ（４１、４２）と、を有し、
   前記円形ブランク（１）をクランプするために、スピニング・チャック（１２）が設けられ、前記スピニング・チャックに外側プロファイル（１４）が形成され、前記外側プロファイル上に、前記円形ブランク（１）の前記増厚領域を折り重ねて、内側プロファイルを有する成形部品（９）を成形することができ、前記外側プロファイル（１４）は、スプライン型溝プロファイルまたは歯部であり、
   前記圧縮成形中、前記少なくとも２つの軸方向成形ローラ（４１、４２）が、前記少なくとも１つの圧縮ローラ（５０）の前記成形溝（５６）の軸方向幅より狭い軸方向成形相互間隔で、前記円形ブランク（１）の前記増厚領域に送り込まれ、
   前記少なくとも１つの圧縮ローラ（５０）上には、前記軸方向の動きにより前記円形ブランク（１）の前記増厚領域を前記スピニング・チャックの前記外側プロファイルに折り重ねるために、入口勾配と出口勾配とを含んで前記半径方向に突出するノーズを有することを特徴とする装置。

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