JP7311444B2 - Spinning device and spinning method - Google Patents
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本発明は、スピニング加工装置およびスピニング加工方法に関する。 The present invention relates to a spinning device and a spinning method.
自動車を構成する自動車部品には、例えば、エンジンをクランキングするドライブプレートがある。ドライブプレートは、円板状をなし、その縁部に、スタータピニオンが噛み合わされる噛合歯(歯部)が形成されている。
このドライブプレートは、厚さが一定の母材(円板状素材)から得られる。母材は、まず、成形装置(例えば、特許文献1参照)により、外周部に、厚さが増大した厚肉部が形成される。そして、厚肉部の縁部に噛合歯を形成することにより、ドライブプレートが得られる。
Automobile parts constituting automobiles include, for example, a drive plate for cranking an engine. The drive plate has a disc shape, and has meshing teeth (tooth portions) formed on its edge with which the starter pinion is meshed.
This drive plate is obtained from a base material (disk-shaped material) having a constant thickness. First, the base material is formed with a thick portion having an increased thickness on the outer peripheral portion by a molding device (see, for example, Patent Document 1). A drive plate is obtained by forming meshing teeth on the edge of the thick portion.
また、特許文献1に記載の成形装置の他に、板状の母材を筒状の成形品に成形する装置も知られている。この装置を用いて筒状の成形品を得る際、例えば母材の表面状態(表面の硬さ等)によっては、成形品の縁部に割れ等の損傷が生じる場合があった。
In addition to the molding apparatus described in
本発明の目的は、母材を成形して得られる成形品に割れ等の損傷が生じるを防止することができるスピニング加工装置およびスピニング加工方法を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a spinning apparatus and a spinning method capable of preventing damage such as cracks from occurring in a molded product obtained by molding a base material.
本発明のスピニング加工装置の一つの態様は、板状をなし、中心側よりも硬化した外縁硬化部を有する母材を支持する支持部と、
前記支持部によって前記母材を支持した状態で、前記外縁硬化部を加圧して、該外縁硬化部が分布する分布範囲を前記母材の厚さ方向に分ける第1成形部と、
前記支持部によって前記母材を支持した状態で、前記母材を加圧して、該母材を筒状に成形する第2成形部とを備えることを特徴とする。
One aspect of the spinning apparatus of the present invention is a plate-shaped supporting portion that supports a base material having an outer edge hardened portion that is harder than the center side,
a first forming portion that presses the hardened outer edge portion while the base material is supported by the support portion to divide the distribution range of the hardened outer edge portion in the thickness direction of the base material;
and a second molding section that presses the base material while supporting the base material by the support section to shape the base material into a tubular shape.
また、本発明のスピニング加工方法の一つの態様は、板状をなし、中心側よりも硬化した外縁硬化部を有する母材を支持する支持工程と、
前記支持工程を維持した状態で、前記外縁硬化部を加圧して、該外縁硬化部が分布する分布範囲を前記母材の厚さ方向に分ける第1成形工程と、
前記支持工程を維持した状態で、前記母材を加圧して、該母材を筒状に成形する第2成形工程とを有することを特徴とする。
Further, one aspect of the spinning method of the present invention is a supporting step of supporting a base material having a plate shape and having an outer edge hardened portion that is harder than the center side;
a first forming step of applying pressure to the hardened outer edge portion while maintaining the supporting step to divide the distribution range of the hardened outer edge portion in the thickness direction of the base material;
and a second forming step of pressing the base material while maintaining the supporting step to form the base material into a cylindrical shape.
第1成形部による成形(第1成形工程)を省略した場合、母材は、外縁硬化部がそのまま成形品の開口部の縁部なる。外縁硬化部は、硬化された部分であることと、第2成形部による成形(第2成形工程)で厚さが薄く変形していくこととが相まって、当該変形による破断限界を超えると、割れ等の損傷が生じる傾向にある。結果、成形品は、損傷が生じた不良品となるおそれがある。 When the molding by the first molding unit (first molding step) is omitted, the hardened outer edge portion of the base material becomes the edge of the opening of the molded article as it is. The outer edge hardened part is a hardened part and is deformed to be thinner in the second forming part (second forming step). Such damage tends to occur. As a result, the molded product may become defective with damage.
これに対し、本発明によれば、成形品は、第1成形部による成形(第1成形工程)を経て得られる。この場合、損傷が生じ易い外縁硬化部を、成形品の開口部の縁部から外すことができる。これにより、母材を成形して得られる成形品に割れ等の損傷が生じるを防止することができ、良品としての成形品が得られる。 In contrast, according to the present invention, the molded product is obtained through molding (first molding step) by the first molding section. In this case, the outer hardened portion, which is easily damaged, can be removed from the edge of the opening of the molded article. As a result, damage such as cracks can be prevented from occurring in the molded product obtained by molding the base material, and a good molded product can be obtained.
以下、図1~図9を参照して、本発明のスピニング加工装置およびスピニング加工方法の実施形態について説明する。なお、以下では、説明の便宜上、互いに直交する3軸をX軸、Y軸およびZ軸を設定する。一例として、X軸とY軸を含むXY平面が水平となっており、Z軸が鉛直となっている。また、図1~図5、図8および図9中の上側を「上(または上方)」、下側を「下(または下方)」と言うことがある。 Embodiments of the spinning apparatus and spinning method of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 9. FIG. In the following, for convenience of explanation, the three axes orthogonal to each other are set as the X-axis, the Y-axis and the Z-axis. As an example, the XY plane including the X axis and the Y axis is horizontal, and the Z axis is vertical. 1 to 5, 8 and 9 are sometimes referred to as "upper (or upper)" and lower as "lower (or lower)".
図1~図4に示すように、スピニング加工装置1は、回転支持部(支持部)2と、成形部4と、第1移動機構部6と、第2移動機構部7とを備える。スピニング加工装置1は、母材9を成形して、その母材9から成形品9Aを得ることができる。そして、後述するように、成形品9Aは、例えば、自動車部品として用いられる。
また、図6に示すように、スピニング加工装置1は、制御部8を備える。
As shown in FIGS. 1 to 4, the
Moreover, as shown in FIG. 6, the
図7に示すように、スピニング加工装置1は、本発明のスピニング加工方法、すなわち、回転工程(支持工程)と、第1成形工程と、第2成形工程とを順に実行することができる。回転工程は、回転支持部2により行われる。第1成形工程および第2成形工程は、成形部4により行われる。
As shown in FIG. 7, the
母材9は、本実施形態では平面視での形状、すなわち、Z軸方向から見たときのが円形をなす板部材である。母材9は、厚さが一定である。また、母材9の中心部には、貫通孔91が形成されている。
なお、母材9の平面視での形状は、円形に限定されない。また、母材9は、アルミニウムやステンレス鋼等の金属材料で構成される。
In this embodiment, the
Note that the shape of the
図1に示すように、成形部4によって成形される以前の状態の母材9は、硬さが互いに異なる外縁硬化部92と非硬化部93とを有する。
外縁硬化部92は、母材9の外縁部に設けられる。外縁硬化部92は、中心側よりも硬化した部分である。本実施形態では、母材9は、帯状をなす板部材に対して、ブランキング(打ち抜き加工)やレーザ光による加工を行うことにより形成される。外縁硬化部92は、ブランキング時やレーザ光照射時に生じる熱により、母材9の外縁部が焼入れ硬化してなる。
As shown in FIG. 1, the
The hardened
そして、外縁硬化部92よりも中心側が非硬化部93となっている。ブランキング時の熱は、外縁硬化部92よりも中心側にも伝わるが、非硬化部93は、焼入れ硬化するまでには至らなかった部分である。
A non-hardened
回転支持部2は、母材9を支持して、当該母材9を回転させる回転工程を行うことができる。回転支持部2は、軸部材21と、モータ22とを有する。
軸部材21は、上下方向に配置された2つの円柱状をなす部分を有する。2つの柱状をなす部分のうち、下側の部分を「第1部分(第1柱状部)211」と言い、上側の部分を「第2部分(第2柱状部)212」と言う。軸部材21は、Z軸方向と平行に配置され、自身の中心軸を回転中心(回転軸O21)として回転することができる。
The rotation support
The
第1部分211の上部には、外径が縮径した縮径部213が設けれている。縮径部213は、母材9の貫通孔91を挿通している。そして、母材9は、厚さ方向が回転軸O21と平行となるように、第1部分211と第2部分212の間で支持される。このとき、母材9は、軸部材21と同心的に支持された状態となる。これにより、母材9を軸部材21ごと回転軸O21回りに回転させることができる。
A reduced
軸部材21には、例えば減速機(図示せず)を介して、モータ22が連結されている。モータ22が作動することにより、軸部材21ごと母材9を回転軸O21回りに回転させることができる。なお、スピニング加工装置1では、モータ22に対する印加電圧を調整することにより、モータ22の回転数を変更することができる。
A
第1移動機構部6は、成形部4が有する各ローラ41をX軸方向(水平方向)に移動させる部分である。第1移動機構部6は、直動部61と、モータ62とを有する。
直動部61は、ローラ41と連結され、ローラ41をX軸方向に沿って直進移動させる部分であり、例えば、リニアガイド、ボールねじ等で構成される。
The first
The
モータ62は、直動部61と連結されている。モータ62が作動することにより、その動力が直動部61を介してローラ41に伝達される。これにより、ローラ41をX軸方向に移動させることができる。
The
第2移動機構部7は、各ローラ41をZ軸方向(鉛直方向)に移動させる部分である。第2移動機構部7は、直動部71と、モータ72とを有する。
直動部71は、ローラ41と連結され、ローラ41をZ軸方向に沿って直進移動させる部分であり、例えば、リニアガイド、ボールねじ等で構成される。
The second
The
モータ72は、直動部71と連結されている。モータ72が作動することにより、その動力が直動部71を介してローラ41に伝達される。これにより、ローラ41をZ軸方向に移動させることができる。
そして、第1移動機構部6の作動と、第2移動機構部7の作動とを適宜組み合わせることにより、図1~図4に示すように、ローラ41を母材9に対して接近、離間させたり、ローラ41による母材9への成形を行うことができる。
The
By appropriately combining the operation of the first moving
図6に示すように、制御部8は、回転支持部2、第1移動機構部6および第2移動機構部7と電気的に接続されており、これらの作動を制御することができる。制御部8は、CPU81と、記憶部82とを有する。CPU81は、例えば、記憶部82に予め記憶されている制御プログラムを実行することができる。制御プログラムには、例えば、回転支持部2、第1移動機構部6および第2移動機構部7の作動条件(作動タイミング)を制御して、母材9を成形するためのプログラム等が含まれる。
As shown in FIG. 6, the
成形部4は、回転支持部2によって母材9を回転させた状態で、すなわち、回転工程を維持した状態で、母材9に対して第1成形工程および第2成形工程を順に行う部分である。第1成形工程は、外縁硬化部92を加圧して、外縁硬化部92が分布する分布範囲を母材9の厚さ方向、すなわち、Z軸方向に分ける工程である。第2成形工程は、母材9を加圧して、母材9を筒状に成形する工程である。後述するように、成形部4は、第1成形工程では第1成形部4Aとして機能し、第2成形工程では第2成形部4Bとして機能する。
The
成形部4は、アイドルローラである一対のローラ41と、各ローラ41を回転可能に支持する軸部材42とを有する。
一対のローラ41は、軸部材21(回転軸O21)を介して、X軸方向に配置されている。これにより、第1成形工程および第2成形工程を行う際、母材9に対し、X軸方向正側と負側とからローラ41で力を加えることができ、よって、各成形工程を迅速かつ安定して行うことができる。
The
The pair of
本実施形態では、各ローラ41は、短径方向がZ軸方向と平行に配置されている。また、各ローラ41は、その外周部のうち、曲率が大きい大曲率部411が母材9に押し付けられる。
軸部材42は、ローラ41をZ軸と平行な回転軸O42回りに回転可能に支持する。
In this embodiment, the minor axis direction of each
The
次に、スピニング加工装置1により、母材9が成形されていく過程について説明する。
[1] まず、図1に示すように、回転支持部2によって母材9が支持された状態とするとともに、ローラ41同士の間に母材9が配置された状態とする。また、各ローラ41は、母材9から離間している。
そして、この状態で、回転支持部2を作動させて、母材9を回転させる。母材9の回転は、母材9に対する成形が完了するまで維持される。
Next, the process of forming the
[1] First, as shown in FIG. 1 , the
Then, in this state, the
[2] 次いで、第1移動機構部6を作動させて、図2に示すように、各ローラ41を母材9に接近させる。そして、一方のローラ41の大曲率部411をX軸方向正側から母材9の外縁硬化部92に押し付けるとともに、他方のローラ41の大曲率部411をX軸方向負側から母材9の外縁硬化部92に押し付ける。これにより、外縁硬化部92は、回転軸O21側(母材9の中心側)に向かって押圧されて(加圧されて)、Z軸方向正側と負側に広がりつつ変形する。なお、このとき、各ローラ41は、回転支持部2からの回転力が母材9を介して伝達されて、回転軸O42回りに回転する。
[2] Next, the first moving
外縁硬化部92の変形により、図5に示すように、外縁硬化部92が分布する分布範囲を、母材9の厚さ方向、すなわち、Z軸方向に分けることができる(第1成形工程)。これにより、外縁硬化部92のZ軸方向両側には、外縁硬化部92の分布範囲が大となる高分布部921が形成される。また、高分布部921同士の間には、外縁硬化部92の分布範囲が小となる低分布部922が形成される。
Due to the deformation of the hardened
このように、第1成形工程では、ローラ41(成形部4)は、外縁硬化部92が分布する分布範囲をZ軸方向に分ける第1成形部4Aとして機能する。
そして、ローラ41による押圧力の程度にもよるが、本実施形態では、ローラ41による成形後、非硬化部93の縁部931が低分布部922から露出する。これにより、外縁硬化部92をできる限りZ軸方向両側に寄せることができ、よって、後述する外縁硬化部92で生じ得る割れを防止することができる。
なお、高分布部921が厚さ方向に対して片側に形成されてもよい。この場合も非硬化部93の縁部931が露出するため、外縁硬化部92で生じ得る割れを防止することができる。
Thus, in the first forming step, the roller 41 (forming section 4) functions as the first forming
In this embodiment, the
Note that the
[3] 次いで、第1移動機構部6および第2移動機構部7を適宜作動させて、図3に示すように、各ローラ41を母材9の上方に離間させた状態とする。
[3] Next, the first moving
[4] 次いで、第1移動機構部6および第2移動機構部7を適宜作動させて、図4に示すように、各ローラ41で母材9を下方、すなわち、Z軸方向負側に向かって加圧して絞り加工を行う。これにより、母材9は、軸部材21の第1部分211の外周部に沿って薄く延ばされて変形することとなり、徐々に円筒状に成形されていく(第2成形工程)。
[4] Next, the first moving
このように、第2成形工程では、ローラ41(成形部4)は、母材9を加圧して、母材9を筒状に成形する第2成形部4Bとして機能する。
そして、第2成形工程が完了すると、図8に示すような、成形品9Aが得られる。
Thus, in the second forming step, the rollers 41 (forming section 4) function as a second forming
Then, when the second molding step is completed, a molded
また、スピニング加工装置1では、第1成形部4Aおよび第2成形部4Bとして、共通のローラ41を用いている。これにより、例えば、成形部4が第1成形工程用のローラと、第2成形工程用のローラとをそれぞれ有する場合に比べて、スピニング加工装置1の装置構成が簡単となる。
Further, in the
ところで、第1成形工程を省略した場合、図9に示すような成形品9Bが得られる。
成形品9Aと成形品9Bとは、いずれも、板状の底部94と、円筒状の側壁部95とを有し、板状の底部94と反対側が開口した開口部96が形成されている。また、側壁部95の厚さは、底部94の厚さよりも薄い。成形品9Aと成形品9Bとの相違点は、成形品9Bには、割れ(亀裂)等の損傷97が生じている点である。損傷97が生じる原因としては、以下のことが考えられる。
By the way, when the first molding step is omitted, a molded
Both the molded
第1成形工程を省略して、回転工程から第2成形工程に移行すると、母材9は、外縁硬化部92がそのまま成形品9Bの開口部96の上端縁部98となる。この場合、外縁硬化部92は、硬化された部分であることと、第2成形工程で厚さが薄く変形していくこととが相まって、当該変形による破断限界を超えると、割れ等の損傷97が生じる傾向にある。結果、成形品9Bは、損傷97が生じた不良品となるおそれがある。
When the first molding process is omitted and the rotation process is shifted to the second molding process, the hardened
これに対し、成形品9Aは、回転工程から、第1成形工程を経て、第2成形工程に移行して得られる。この場合、第1成形工程では、非硬化部93の縁部931が外縁硬化部92の低分布部922から露出する。この縁部931は、成形品9Aの開口部96の上端縁部98となる。縁部931は、外縁硬化部92ほど硬化されていない。そのため、縁部931の厚さを薄く変形していっても、縁部931が破断限界を超える前に、成形品9Aが完成する。これにより、成形品9Aに損傷97が生じるを防止することができる。
On the other hand, the molded
以上、本発明のスピニング加工装置およびスピニング加工方法を図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。また、スピニング加工装置を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。 Although the spinning apparatus and spinning method of the present invention have been described above with reference to the illustrated embodiments, the present invention is not limited thereto. In addition, each part that constitutes the spinning machine can be replaced with an arbitrary structure that can exhibit the same function. Moreover, arbitrary components may be added.
また、スピニング加工装置1は、前記実施形態では母材9を回転させた状態で成形を行うよう構成されているが、これに限定されず、例えば、母材9を固定した状態で成形を行うよう構成されていてもよい。
また、前記実施形態では、第1成形部4Aおよび第2成形部4Bとして、共通のローラ41を用いているが、これに限定されない。例えば、第1成形部4Aおよび第2成形部4Bとして、それぞれ、別のローラを用いてもよい。
Further, the
Further, in the above-described embodiment, the
また、ローラ41の配置数は、前記実施形態では2つであるが、これに限定されず、例えば、1つまたは3つ以上であってもよい。
また、成形品9Aは、側壁部95の内周部に歯部が形成されていてもよい。この場合、成形品9Aは、内歯歯車として用いられる。
In addition, although the number of
Further, the molded
1 スピニング加工装置
2 回転支持部(支持部)
21 軸部材
211 第1部分(第1柱状部)
212 第2部分(第2柱状部)
213 縮径部
22 モータ
4 成形部
41 ローラ
411 大曲率部
6 第1移動機構部
61 直動部
62 モータ
7 第2移動機構部
71 直動部
72 モータ
8 制御部
81 CPU
82 記憶部
9 母材
9A 成形品
9B 成形品
91 貫通孔
92 外縁硬化部
921 高分布部
922 低分布部
93 非硬化部
931 縁部
94 底部
95 側壁部
96 開口部
97 損傷
98 上端縁部
O21 回転軸
O42 回転軸
1
21
212 second part (second columnar part)
213
82
Claims (7)
前記支持部によって前記母材を支持した状態で、前記外縁硬化部を加圧して、該外縁硬化部が分布する分布範囲を前記母材の厚さ方向に分ける第1成形部と、
前記支持部によって前記母材を支持した状態で、前記母材を加圧して、該母材を筒状に成形する第2成形部とを備えることを特徴とするスピニング加工装置。 a plate-shaped supporting portion that supports a base material having an outer edge hardened portion that is harder than the center side;
a first forming portion that presses the hardened outer edge portion while the base material is supported by the support portion to divide the distribution range of the hardened outer edge portion in the thickness direction of the base material;
A spinning apparatus, comprising: a second forming section that presses the base material while supporting the base material by the support section to form the base material into a cylindrical shape.
前記ローラは、前記回転軸を介して、一対配置されている請求項2に記載のスピニング加工装置。 the support portion rotatably supports the base material around a rotation axis parallel to the thickness direction;
3. The spinning apparatus according to claim 2, wherein a pair of said rollers are arranged via said rotating shaft.
前記第1成形部による成形後、前記非硬化部は、前記低分布部から露出する請求項5に記載のスピニング加工装置。 The base material in a state before being molded by the first molding unit has a non-hardened portion on the center side of the outer edge hardened portion,
6. The spinning apparatus according to claim 5, wherein the non-hardened portion is exposed from the low distribution portion after molding by the first molding portion.
前記支持工程を維持した状態で、前記外縁硬化部を加圧して、該外縁硬化部が分布する分布範囲を前記母材の厚さ方向に分ける第1成形工程と、
前記支持工程を維持した状態で、前記母材を加圧して、該母材を筒状に成形する第2成形工程とを有することを特徴とするスピニング加工方法。
a supporting step of supporting a base material having a plate shape and having an outer edge hardened portion that is harder than the center side;
a first forming step of applying pressure to the hardened outer edge portion while maintaining the supporting step to divide the distribution range of the hardened outer edge portion in the thickness direction of the base material;
and a second forming step of pressurizing the base material while maintaining the supporting step to form the base material into a cylindrical shape.
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US4606206A (en) | 1985-01-30 | 1986-08-19 | Motor Wheel Corporation | Method and apparatus for edge preparation of spinning blanks |
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US4606206A (en) | 1985-01-30 | 1986-08-19 | Motor Wheel Corporation | Method and apparatus for edge preparation of spinning blanks |
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