JPH07115103B2 - 溝の成形法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は溝の成形法に関する。さ
らに詳しくは、円形断面を有する被成形体の外周面に軸
封用のＯリング溝などの溝を厳格な寸法公差内で成形し
うる溝の成形法に関する。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】従
来、軸の外周面に形成される軸封用のＯリング溝は規定
される寸法公差が厳しいため（たとえば、JIS B2406 で
は溝の側面の立上り角が90〜95°の範囲に規定されてい
る）、転造は用いられず切削加工によって形成されるの
が通常である。すなわち、転造によるばあいは転造ダイ
ス（以下、単にダイスという）によるムシレなどを防止
するため被成形体も転造ダイスの回転に伴って回転させ
てやる必要がある。したがって、被成形体を拘束するこ
とはできず、被成形体に常にその軸方向の圧縮力を均一
に加えたり、また振動などによる軸方向の微少な動きを
防止することも不可能である。その結果、従来の転造法
によって軸封用Ｏリング溝を成形したばあい、図５に示
すごとくダイス51の押圧によってＯリング溝52の両側壁
が拡大してしまい、溝幅の寸法公差や側壁の角度公差を
満足することは不可能であるという致命的な問題があっ
た。すなわち、従来の転造法のばあい、前記90〜95°の
規定に対して立上り角αが125 〜130 °と、大きく外れ
る結果になっていた。

【０００３】したがって、軸封用Ｏリング溝の成形は、
加工力が小さく、切粉が出ないため歩どまりがよく、連
続した繊維組織がえられることにより機械的強度が高
く、滑らかな加工面がえられ、さらに量産に好適である
という転造による大きな利点は享受しえなかった。

【０００４】本発明はかかる問題を解消するためになさ
れたものであり、寸法公差を充分に満たすことのでき
る、転造による軸封用Ｏリング溝などの溝の成形法を提
供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の溝の成形法は、
円形断面を有する被成形体の外周面に円周方向の溝を成
形するに際し、被成形体を成形機のクランプによって回
転不能かつ軸方向の移動不能に拘束する工程と、弾性部
材を介して被成形体にその軸方向に圧縮力を加える工程
と、かかる状態で自軸まわりに回転自在な複数個の転造
ダイスを同期的に被成形体の軸に垂直な面内で公転させ
つつ被成形体の外周に押圧する工程とから構成されてい
る。なお、特許請求の範囲にいう円形断面を有すると
は、円柱以外に円筒形状をも含む概念である。

【０００６】

【作用】本発明の溝の成形法（以下、単に成形法とい
う）によれば、被成形体を回転できないように拘束して
いる。その結果、被成形体にその軸方向の圧縮力を加え
ることが可能となる。その状態で、自軸まわりに回転し
うる複数個のダイスを被成形体の軸に垂直な面内で公転
させつつ被成形体に押圧するため、各ダイスは被成形体
と当接した時点から摩擦力や接線力によって自転を始
め、従来の転造と同様に被成形体の周囲を転動する。

【０００７】したがって、被成形体の半径方向には複数
個のダイスによって力の平衡が保たれ、また軸方向には
圧縮力が加えられているため、押圧されたダイスによっ
て材料が軸方向に逃げることによる溝幅の拡大、または
振動によるダイスの衝撃による溝幅の拡大という不具合
が生じない。

【０００８】

【実施例】つぎに添付図面を参照しながら本発明の成形
法を説明する。

【０００９】図１は本発明の成形法に用いる成形機の一
実施例を示す概略正面図、図２は図１の成形機のII−II
線断面図、図３は図１の成形機における転造ヘッドの一
実施例を示す概略正面図、図４は図３の転造ヘッドの作
動説明図である。

【００１０】図１〜２において１は成形機であり、被成
形体Ｗをクランプ２によって把持し、その先端に当接さ
せた心棒３と前記クランプを支持するクランプ台４とを
エアシリンダ５の駆動によってたがいに接近させること
によって被成形体Ｗにその軸方向の圧縮力を加えた状態
を示している。６は機枠であり、そこに被成形体Ｗの位
置決め機構７ａおよび転造ダイス８が配設された転造ヘ
ッド９が固定され、またクランプ台４が被成形体Ｗの軸
方向に移動しうるように支持されている。

【００１１】位置決め機構７ａは、前記心棒３を保持す
るためのスリーブ10が後述の弾性体24および案内部材11
を介して機枠６に固定されたものであり、スリーブ10に
嵌合されると共に心棒３の後端近辺のねじ部に螺合され
た位置決めナット12を回転させることにより心棒３を進
退させて被成形体Ｗの位置決めを行ないうるように構成
されている。位置決め完了後はロックナット13でロック
する。なお、クランプ台にも同様の位置決め機構７ｂが
備えられている。

【００１２】つぎに被成形体Ｗに軸方向の圧縮力を加え
るための挟圧機構14を説明する。図１に示すごとく、挟
圧機構14は、その駆動源となるエアシリンダ５がたがい
の一端同士の間に介在させられた略平行な一対のアーム
16、17がそれぞれ機枠６に揺動自在に枢支されており、
一方のアーム16の先端16ｂが第１連結部材18を介して前
記スリーブに連結されており、他方のアーム17の中復部
17ｂが第２連結部材１９を介してクランプ台４に連結さ
れたものである。

【００１３】この挟圧機構１４において、被成形体Ｗが
装着されたのち前記エアシリンダ５を駆動させてアーム
16、17の一端16ａ、17ａ同士を押し開くことにより、一
方のアーム16が機枠６への枢支点20を中心としてその他
端16ｂが心棒３を図中の矢印Ａ方向に押すように揺動す
る。同時に他方のアーム17は機枠６への枢支点21を中心
としてその中復部17ｂが第２連結部材19の第１ロッド22
ａをＢ方向に押すように揺動する。そうすると、その中
央部が機枠６に枢止された中継アーム23を介してクラン
プ台４に連結された第２ロッド22ｂがＣ方向に引かれ
る。前述のごとくクランプ台４は機枠６上を移動しうる
ため前記心棒６の動きと相俟って被成形体Ｗを挟圧する
こととなる。

【００１４】なお、前記第１連結部材18は、前記アーム
16からの駆動力を直接スリーブ10に伝達するが、被成形
体Ｗの加工中においても安定した圧縮力を被成形体Ｗに
加えておくため、スリーブ10と機枠６への案内部材11と
の間にばね定数の高い弾性体（たとえば硬質ゴムなど）
24を介在させている。それにより、被成形体Ｗのセット
位置を正確に規定しうると共に、弾性体24のばね定数を
変更することにより被成形体Ｗの軸方向の挟圧比を変更
することができる。

【００１５】つぎに転造ヘッド９を説明する。

【００１６】転動ヘッド９は機枠６に支持されたもので
あり、図３に示されるごとく、被成形体Ｗの周囲を公転
する３個のダイス８を支持している。なお、図３は図１
〜２における矢印Ｄ方向に見た図である。具体的には、
それぞれが別途駆動装置（図示されていない）によって
同期的に同一方向に回転させられる同心状の外輪25およ
び内輪26から構成されている。なお、外輪はスプロケッ
トホイールとなっており、チェーン27によって前記駆動
装置から回転力が伝達されている。外輪25にはウォーム
28およびウォームホイール29から構成された、ダイス８
を進退させてその位置調整を行なうための３個の位置調
整機構30が120 °ごとに取り付けられている。そして３
個のダイス８は各位置調整機構30の先端に回転自在に枢
支されると共に、内輪26にその一端が揺動自在に枢支さ
れた揺動アーム31の他端にも前記枢支点と同一点で回転
自在に枢支されている。

【００１７】そして、前記位置調整機構30によってダイ
ス８の位置決めが行なわれたあとは、外輪25と内輪26と
が同一回転数で同一方向（図３中の矢印Ｅ方向）に回転
させられる。

【００１８】つぎに、外輪25および内輪26の回転後は、
チェーン27による外輪25の回転駆動を制御して両輪25、
26間にきわめてわずかな回転数の差を生ぜしめる。すな
わち、図４に示すごとく外輪25の回転数を上げて相対的
に矢印Ｆ方向に移動させる（図中、２点鎖線はもとの位
置を示す）。そうすれば、トグル作用によりダイス８が
被成形体Ｗに向って動き、その当接部を押圧して溝が形
成される。なお、このばあい、ダイス８は被成形体Ｗの
外周を公転しつつも自転自在であるので、摩擦力や接線
力によって被成形体Ｗの外周面を転動することができ
る。

【００１９】叙上の成形機１を用いて被成形体ＷにＯリ
ング溝を成形するばあい（図１参照）、まず被成形体Ｗ
をクランプ２に固定する。つぎに位置決めナット12を操
作して心棒を押し進め、被成形体Ｗを移動させて（クラ
ンプ台４が機枠上を摺動する）転造ヘッド９との位置合
わせを行なう。位置決め後、エアシリンダ５を作動させ
て被成形体Ｗに軸方向の圧縮力を加える。その状態で
（以下、図３〜４参照）転造ヘッド９の位置調整機構30
を調節することにより、ダイス８を被成形体Ｗに向けて
進めることにより位置合わせを行なう。しかるのちに転
造ヘッド９を回転させる。そして外輪25の回転速度を若
干増加させることにより、前述のごとくダイス８を被成
形体Ｗへ押圧する（図４参照）。そうするとダイス８は
自転させられつつ被成形体Ｗの外周面に溝を形成してい
く。

【００２０】叙上のごとく被成形体Ｗはしっかりと固定
されたうえに、その軸方向に圧縮力を加えられているた
めダイス８による溝形成時に振動もきわめて少なく、ま
た溝の両側（軸方向）へ材料が逃げることもないので溝
幅が広がったりしない。しかも、切削加工に比べて仕上
精度がはるかによい。

【００２１】なお、前記実施例の成形法は、一般にアル
ミニウム製パイプからなる被成形体に好適に適用される
が、本発明においてはとくにアルミニウム製に限定され
ることはなく、他の金属製被成形体にも適用しうる。そ
して、アルミニウム製パイプに適用するばあい、とくに
JIS H4080 A6063 に限定される質別Ｔ４に相当するアル
ミニウムではクラックなどの不具合も発生せず、良好な
仕上りがえられている。また、他の金属性パイプにおい
てもクラックなどの有害な事象は生じていない。

【００２２】ダイスの回転数や送り込み速度などは被成
形体の材質やＯリング溝寸法に応じて適宜変更すればよ
い。たとえば被成形体が、外径８〜20mm程度のアルミニ
ウム製パイプであるばあい、ダイスの回転数を200 〜27
0rpmとし、必要溝深さまでのダイス送り込み時間を２〜
４秒としたとき、良好な仕上りのＯリング溝がえられて
いる。

【００２３】このように、本成形法によれば、従来の転
造法ではなしえなかったＯリング溝の成形を精度よく、
かつ容易に行うことができる。

【００２４】なお、前記実施例においてはＯリング溝の
加工についてのみ説明したが、本発明ではＯリング溝に
限定されることはなく、円形断面棒材の様々な溝加工お
よび段付加工などに適用しうるものである。

【００２５】

【発明の効果】本発明の成形法によれば、従来の転造加
工では成形できなかった軸シール用Ｏリング溝の90°〜
95°の立ち上げ角度が可能になり、切削加工に劣らない
寸法精度の溝加工ができる。

【００２６】また切削加工と比較して加工時間が約1/3
に短縮可能となる。さらに、材料歩どまりがよく、連続
した繊維組織がえられることにより機械的強度が高くな
ると共にすぐれた表面仕上精度がえられ、量産に好適で
あるという転造法が有する種々の利点を享受することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の成形法に用いる成形機の一実施例を示
す概略正面図である。

【図２】図１の成形機のII−II線断面図である。

【図３】図１の成形機における転造ヘッドの一実施例を
示す正面図である。

【図４】図３の転造ヘッドの作動説明図である。

【図５】従来の転造により成形されたＯリング溝の一例
を示す正面図である。

【符号の説明】

１ 成形機 ２ クランプ ３ 心棒 ５ エアシリンダ ８ ダイス ９ 転造ヘッド 14 挟圧機構 Ｗ 被成形体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤原 哲夫 兵庫県神崎郡大河内町川上716 (72)発明者 木村 健造 兵庫県神崎郡市川町東川辺632−１ (72)発明者 磯 謙二 兵庫県姫路市飾磨区山崎631−３ (56)参考文献 実開 平４−129540（ＪＰ，Ｕ) 実公 平４−38916（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円形断面を有する被成形体の外周面に円
   周方向の溝を成形するに際し、被成形体を成形機のクラ
   ンプによって回転不能かつ軸方向の移動不能に拘束し、
   ついで被成形体にその軸方向に圧縮力を加え、つぎに、
   自軸まわりに回転自在な複数個の転造ダイスを同期的に
   被成形体の軸に垂直な面内で公転させつつ被成形体の外
   周に押圧する溝の成形法。