JPH0810850A - 金属製品の曲がり取り方法及び曲がり取り装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 棒状の金属製品の曲がりを簡単に取り除くこ
とができる金属製品の曲がり取り方法を提供する。 【構成】 棒状のロッドＷの第１端部Ｗ１はチャック装
置４に固定保持され、第１端部Ｗ１部分の軸芯Ｒを回転
中心線として回転させる。この状態でロッドＷの軸部Ｃ
の自由端Ｗ２側に係合部１１にて回転中心線に対してほ
ぼ垂直方向の荷重を加える。そして、この荷重によりロ
ッドＷをその回転中心線を越えて湾曲変形させた状態で
所定時間保持することにより曲がりを除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は冷間鍛造等の鍛造にて棒
状に形成された少なくも一部に円柱状の軸部を有する金
属製品の曲がりを取り除くための金属製品の曲がり取り
方法及び曲がり取り装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車のステアリングに用いられ
ているボールタイロッド等の棒状の金属製品は鍛鋼の冷
間鍛造にて形成されている。その後、熱処理として焼き
入れ及び焼き戻しが行われて製品が完成する。こうして
加工された金属製品は熱処理後の残留内部応力による曲
がりが避けられないものとなっている。そこで、このよ
うな曲がりを取り除くために、熱処理後に製品毎に曲が
り取り作業が行われている。

【０００３】この曲がり取り作業は、一対の支持台の上
にボールタイロッドの両端を支持させた状態でロッドの
下面からその外周面に高さゲージを当接させる。この状
態で軸芯方向の複数の箇所で高さゲージの数字を調べ
る。そして、この計測をロッドを何回かに分けて１回転
させて、その度に行うことによりロッド全体の曲がり具
合を調べる。次に、ロッドが凸状に湾曲する方向からロ
ッドの軸芯とほぼ垂直方向に荷重を加え、ロッドを曲が
りの反対方向に湾曲させる。そして、その方向に塑性変
形を起こさせることにより、ロッドの曲がりを取り去る
ようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
な曲がり取り作業は、先ずロッドの曲がり状態を調べる
ために、ロッドの多数の点で計測を行わなければならな
いという問題があった。

【０００５】その上で、曲がりを矯正するために加える
荷重の位置を決定しなければならなかった。荷重の位置
が不適当であった場合は、曲がりが正しく矯正されず、
新たな曲がりが生じる結果になる。従って、この曲がり
状態を把握するために、再度計測を行わなければならな
くなる。

【０００６】さらに、曲がりを矯正するために加える荷
重の大きさを決定しなければならないが、この判断も難
しかった。即ち、決定した荷重の大きさが不足していた
場合、曲がりの矯正が不十分となるため、再度荷重の大
きさを決定して矯正を行わなければならなくなる。反対
に、荷重が大き過ぎた場合、軸芯が反対側に曲がってし
まうため、今度は新たに反対側から荷重を加えなければ
ならなくなる。

【０００７】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであって、その目的は棒状の金属製品の曲がり
を簡単に取り除くことができる金属製品の曲がり取り方
法及び曲がり取り装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、請求項１に記載の発明は、鍛造にて棒状に形成さ
れ、一部に円柱状の軸部を有する金属製品の第１端部を
固定保持してその第１端部の軸芯を回転中心線として回
転させ、回転する状態の金属製品にその屈曲部より自由
端側において前記軸部を介して前記回転中心線に対して
ほぼ垂直方向へ荷重を加え、回転中心線を越えて湾曲変
形した状態に所定時間保持することにより曲がりを除去
するようにした。

【０００９】又、請求項２に記載の発明は、棒状に形成
された金属部材の端部を固定保持可能な固定保持手段
と、前記固定保持手段を回転させる回転手段と、旋回状
態の軸状部材の周面に係合して旋回を規制可能な係合部
と、前記係合部を前記固定保持手段の回転中心線に対し
てほぼ垂直となる方向に回転中心線を越えて往復移動配
置させる径方向移動手段とを備えた。

【００１０】又、請求項３に記載の発明は、前記係合部
を２個備え、第１の係合部と第２の係合部を径方向移動
手段にて互いに対向する方向に移動させるように設け
た。

【００１１】

【作用】従って、請求項１に記載の発明によれば、鍛造
にて棒状に形成され、少なくととも一部に円柱状の軸部
を有する金属製品の第１端部を固定保持してその第１端
部の軸芯を回転中心線として回転させると、その金属製
品は第１端部の軸芯に対する軸芯全体の曲がりに応じた
振れ方で旋回する。この状態の金属製品の円柱状の軸部
にその金属製品の自由端側において回転中心線に対して
ほぼ垂直方向の荷重を加えると、金属製品は回転中心線
を越えて湾曲変形する。この状態で所定時間金属製品を
回転させると、金属製品は回転に伴ってその全周方向、
即ち軸芯を中心として３６０°の方向に連続的に湾曲変
形の向きを変えながら曲げられる。この結果、金属製品
の残留内部応力が除去される。

【００１２】又、請求項２に記載の発明によれば、棒状
の曲がりのある金属製品がその端部を固定保持手段にて
固定保持された状態で回転手段により回転されると、金
属製品がその端部の軸芯を回転中心線として旋回する。
径方向移動手段にて係合部が回転中心線に対してほぼ垂
直となる方向に回転中心線を越えて移動されると、係合
部は固定保持手段に固定保持されて旋回する棒状の金属
製品の軸部の周面に係合して旋回を規制する。そして、
係合部から旋回が規制された軸部を介して金属製品にそ
の回転中心線に対してほぼ垂直な方向の荷重が加えられ
るため、金属製品が回転中心線を越えて湾曲変形させら
れる。この結果、金属製品は回転に伴って全周方向に連
続的に向きを変えながら湾曲変形させられる。

【００１３】又、請求項３に記載の発明によれば、請求
項２に記載の発明の作用に加えて、旋回する状態の棒状
の金属製品の自由端側の軸部の周面に第１の係合部が係
合して回転中心線を越えて移動すると、金属製品が固定
端と自由端との間で湾曲変形した状態で回転する。さら
に、固定端と第１の係合部が係合する軸部の間で第１の
係合部と対向する側から金属製品の軸部の周面に第２の
係合部が係合して回転中心線を越えて移動すると、金属
製品が固定端と第１の係合部と第１の係合部と対向する
側から係合する第２の係合部の３点で支持された状態で
回転する。この状態では、金属製品はその全体の旋回が
規制された状態で回転する。この結果、棒状の金属製品
の全体が湾曲変形され、回転に伴って湾曲変形の向きが
全周方向に連続的に変化する。

【００１４】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図１〜
図７に従って説明する。図１，２に示すように、曲がり
取り装置の基台１の上面の第１端部にはモータボックス
２が設けられている。このモータボックス２には回転手
段としての減速機付きのモータ３がその出力軸を基台１
の上面の第２端部側に向けた状態で備えられている。モ
ータ３の出力軸には固定保持手段としての公知のチャッ
ク装置４が備えられている。このチャック装置４は棒状
の金属部材の端部を固定保持するようになっている。

【００１５】基台１の上面の前記モータ３を挟んで右側
（図２において）には、前記チャック装置４の回転軸の
軸方向と平行にスライドレール５が設けられている。こ
のスライドレール５には支持台６が摺動可能に取り付け
られている。この支持台６の上面には復動型の油圧シリ
ンダ７がそのピストンロッド８の伸縮方向をスライドレ
ール５と直交する方向に設けられている。ピストンロッ
ド８の先端には断面が四角形状のバー９が支持台６の上
面に沿って摺動可能に連結されている。支持台６の上面
にはバー９を案内する断面が「コ」の字形状のガイド１
０が設けられている。バー９の先端には第１の係合部
（以下単に係合部という）１１が設けられている。本実
施例では、油圧シリンダ７、バー９及びガイド１０によ
り径方向移動手段が構成されている。

【００１６】図３に示すように、係合部１１を構成する
四角形状の支持部１２の先端側に上下方向に延びる溝部
１２ａが形成されている。この溝部１２ａ内にローラ１
３Ａ，１３Ｂが上下方向に並んでそれぞれ軸１４にて回
転可能に設けられている。ローラ１３Ａ，１３Ｂの間に
は隙間が設けられ、ローラ１３Ａ，１３Ｂ同士が干渉し
ないようになっている。そして、図２に示すように、油
圧シリンダ７により係合部１１はローラ１３Ａ，１３Ｂ
間がチャック装置４の回転中心線と直交する方向に移動
されるようになっている。

【００１７】又、同様に、基台１の上面の前記モータ３
を挟んだ左側（図２において）には、スライドレール１
６が設けられ、支持台１７が摺動可能に取り付けられて
いる。支持台１７の上面には油圧シリンダ１８が設けら
れ、そのピストンロッド１９に連結されたバー２０はガ
イド２１にて案内されている。バー２０の先端には第２
の係合部（以下単に係合部という）２２が設けられてい
る。本実施例では、油圧シリンダ１８、バー２０及びガ
イド２１により径方向移動手段が構成されている。

【００１８】係合部２２の支持部２３に設けられた溝部
２３ａ内には一対のローラ２４Ａ，２４Ｂがそれぞれ軸
２５にて支持されている。そして、図２に示すように、
前記シリンダ１９により係合部２２はローラ２４Ａ，２
４Ｂ間がチャック装置４の回転中心線と直交する方向に
移動されるようになっている。

【００１９】前記油圧シリンダ７，１８は配管２６，２
７を介してそれぞれ電磁式の方向制御弁２８，２９に接
続されている。又、各方向制御弁２８，２９はそれぞれ
図示しない油圧供給源に接続されている。各油圧シリン
ダ７，１８はそれぞれ方向制御弁２８，２９から供給さ
れる作動油により双方向に駆動される。方向制御弁２
８，２９は制御盤３０に接続されている。

【００２０】制御盤３０は所定のシーケンス制御を行う
図示しない制御部を備え、スイッチ３１の操作により始
動されるようになっている。この制御部のシーケンス制
御により前記モータ３、油圧シリンダ７，１８及び方向
制御弁２８，２９が駆動されるようになっている。油圧
シリンダ７，１８の作動時期、即ち方向制御弁２８，２
９の作動時期はタイマ（図示せず）により設定されるよ
うになっている。

【００２１】次に、以上のように構成された金属製品の
曲がり取り装置を使用した金属製品の曲がり取り方法に
ついて説明する。先ず、作業者は曲がりを修正しようと
する金属製品としてのボールタイロッド（以下単にロッ
ドという）Ｗの軸部Ｃと反対側の第１端部Ｗ１をチャッ
ク装置４に固定する。このロッドＷは鍛造にて棒状に形
成され、一方の端部側に円柱状の軸部Ｃを有している。
この際、チャック装置４の回転軸と同軸上に固定端Ｗ１
部分の軸芯Ｒが配置される。このロッドＷはクロムーモ
リブデン鋼材（ＳＲＭ４３５）の冷間鍛造にて形成さ
れ、熱処理として焼き入れ及び焼き戻しが行われてい
る。そして、長さはほぼ３０ｃｍであり、外径はほぼ１
５ｍｍに形成されている。又、チャック装置４に固定保
持される第１端部Ｗ１側は断面が六角形に形成され、自
由端Ｗ２側は円柱状の軸部Ｃに形成されるとともに端部
が球状に形成されている。このロッドＷは熱処理により
生じた残留内部応力により長手方向のほぼ中央部で屈曲
している。

【００２２】次に、支持台６をスライドレール５に沿っ
て移動させ、係合部１１のローラ１３Ａ，１３Ｂをロッ
ドＷの軸部Ｃの自由端Ｗ２側に相対する位置に配置す
る。又、支持台１７をスライドレール１６に沿って移動
させ、係合部２２のローラ２４Ａ，２４ＢをロッドＷの
屈曲部とほぼ相対する位置に配置する。

【００２３】次に、制御盤３０のスイッチ３１を操作し
てモータ３を回転させる。この状態では、ロッドＷの自
由端Ｗ２側が曲がっているため、図４に示すように、ロ
ッドＷがその第１端部Ｗ１部分の軸芯Ｒを中心として先
端側が実線及び二点鎖線で示すように振れながら回転す
る。

【００２４】モータ３が所定の回転数（本実施例では２
５０ｒｐｍ）に達すると、油圧シリンダ７が作動されて
係合部１１が前進する。この結果、振れながら回転する
ロッドＷの軸部Ｃの自由端Ｗ２側が係合部１１のローラ
１３Ａ，１３Ｂ間に徐々にその振れが規制されて収束し
ながら案内される。この際、ロッドＷがローラ１３Ａ，
１３Ｂ間に案内されてローラ１３Ａ，１３Ｂに強く押し
当てられると、ローラ１３Ａ，１３Ｂが回転するため、
ロッドＷは回転速度が低下することなく回転する。そし
て、係合部１１はローラ１３Ａ，１３ＢでロッドＷを保
持した状態でその前進方向に荷重を加える。この結果、
図５に示すように、ロッドＷは自由端Ｗ２側が振れるこ
となく回転しながら、固定された第１端部Ｗ１より先端
側が徐々に湾曲した状態に変形する。本実施例の場合
は、係合部１１はロッドＷの自由端Ｗ２側が回転中心線
からほぼ２０〜３０ｍｍずれる位置に配置される。又、
係合部１１がロッドＷに係合し始めてから前進を停止す
るまでの時間は１〜２秒間となっている。この状態では
ロッドＷは回転に伴って全周方向に連続的に向きを変え
ながら初期の曲がりを越えて湾曲変形される。即ち、ロ
ッドＷは回転するに伴って係合部１１にて荷重が加えら
れる方向に逐次湾曲変形される。この結果、図５に二点
鎖線で示すように、ロッドＷの自由端Ｗ２側は振れがな
い状態で回転しながら支持されているが、中央部はまだ
振れる状態で回転する。

【００２５】係合部１１がロッドＷに当接してから約２
秒経過すると、油圧シリンダ１８が作動して係合部２２
が前進し、ロッドＷのほぼ中央において軸部Ｃにローラ
２４Ａ，２４Ｂ間が当接する。そして、係合部２２はロ
ーラ２４Ａ，２４Ｂ間に回転するロッドＷの軸部Ｃを保
持した状態でロッドＷを係合部１１の押圧方向と反対側
に押圧する。本実施例ではこの係合部２２による押圧
は、図６に示すように、ロッドＷの中央部の振れがなく
なるまで約１秒間行われる。

【００２６】ロッドＷの中央部が振れることなく回転す
る状態になると、再び油圧シリンダ１８が駆動されて係
合部２２が後退する。続いて、油圧シリンダ７が駆動さ
れて係合部１１が後退する。この際、係合部１１が戻り
始めてからロッドＷから離れるまでの時間は、ロッドＷ
に係合して押す動作に要する時間（本実施例では１〜２
秒間）の約２倍かけるのが好ましい。そして、係合部２
２が後退すると、モータ３の駆動が停止される。モータ
３の回転が停止したら、チャック装置４からロッドＷを
取り外す。以上で、ロッドＷの曲がり取り工程が終了す
る。

【００２７】この結果、冷間鍛造後の熱処理による残留
内部応力で生じたロッドＷの曲がりが取り除かれる。本
実施例の金属製品の曲がり取り方法によれば、ロックウ
ェル硬度がＨ_V ４０程度までで直径が２０ｍｍまでのク
ロムーモリブデン鋼材の冷間鍛造加工物の曲がりを有効
に取り除くことができた。この場合、上記の操作により
ロッドＷ内部の組織がほぼ均一になる結果、熱処理によ
る残留内部応力が除去され、曲がりが矯正されると思わ
れる。

【００２８】又、金属製品Ｗに加える荷重の位置、その
数、変形の大きさ及び変形時の時間等は、その金属製品
の材質、鍛造及び熱処理による内部の組織の状態、形状
等により、適宜変更することが好ましい。

【００２９】又、金属製品Ｗを湾曲変形させた状態で保
持する時間は、最大で５〜６秒間を越えないことが好ま
しい。上記のように、本実施例の金属製品の曲がり取り
方法によれば、第１端部Ｗ１部分の軸芯Ｒを回転中心線
として回転する状態のロッドＷの軸部Ｃの自由端Ｗ２側
及び第１端部Ｗ１側に対向する方向の荷重を加え回転中
心線を越えて湾曲変形させることにより、個々のロッド
Ｗの曲がり状態に係わらず簡単に曲がりを取り除くこと
ができる。従って、金属の鍛造にて形成された棒状の金
属製品であるロッドＷの曲がりを簡単に取り除くことが
できる。

【００３０】又、本実施例の金属製品の曲がり取り装置
によれば、ロッドＷをチャック装置４に取り付けて回転
させ、２つの係合部１１，２２をそれぞれ油圧シリンダ
７，１８にて金属製品の軸部Ｃに押し当てるだけである
ため、曲がり取り装置として非常に簡単な構成のものと
なる。

【００３１】さらに、金属製品Ｗの第１端部Ｗ１をチャ
ック装置４に固定保持し、軸部Ｃの自由端Ｗ２側を係合
部１１のローラ１３Ａ，１３Ｂ間で支持した状態で、係
合部２２を係合部１１に対して反対側から金属製品Ｗの
中央部の軸部Ｃに押圧することにより、金属製品Ｗの全
体を湾曲変形させている。従って、金属製品Ｗ全体に渡
る曲がりを取り除くことができる。

【００３２】又、ロッドＷが押圧部１１，２２にそれぞ
れ一対のローラ１３Ａ，１３Ｂ、２４Ａ，２４Ｂにて支
持されるようになっているため、回転するロッドＷに傷
を付けることなく支持することができるとともに、ロッ
ドＷを湾曲させた状態でスムーズに回転させることがで
きる。

【００３３】尚、本発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で例えば次のよ
うに構成することもできる。 （１） 係合部２２によるロッドＷの中央部の押圧をや
め、係合部１１にて自由端Ｗ２のみを押圧するようにし
てもよい。この場合でも、ロッドＷの曲がりをあらかた
矯正することができる。

【００３４】（２） ロッドＷの第１端部Ｗ１と自由端
Ｗ２の間で軸部Ｃを押圧する係合部２２の数を２個以上
としてもよい。この場合、ロッドＷの軸芯ＲがＳ字形状
に曲がっていても、その曲がりを取り除くことができ
る。

【００３５】（３） 係合部１１，２２の先端に設けた
ローラ１３Ａ，１３Ｂ、２４Ａ，２４Ｂの代わりにロッ
ドＷの軸部Ｃを受ける形状に形成した耐摩耗性、自己潤
滑性が高い含油焼結合金等の材料にて形成した係合手段
を用いてもよい。この場合、曲がり取り装置を簡単な構
成で製作することができる。

【００３６】（４） 金属製品の材質はクロムーモリブ
デン鋼材に限らず、その他、鋼材、ニッケルークロム鋼
材、ニッケルクロムモリブデン鋼材、クロム鋼材等の鍛
鋼類を用いた冷間鍛造加工物であってもよい。

【００３７】又、鍛造方法は冷間鍛造に限らず、例え
ば、相撃鍛造であってもよい。 （５） ワークＷの回転数は毎分２５０回転に限らず、
ほぼ毎分１５０〜３００回転の間で適宜選択して行うこ
とができる。

【００３８】以下、特許請求の範囲に記載された技術的
思想の外に、前述した実施例で把握される技術的思想を
その効果とともに記載する。 （１） 請求項２で係合部１１をその回転軸が固定保持
手段４の回転中心線にほぼ平行に配置されるとともに、
互いに平行な位置に配置される一対のローラ１３Ａ，１
３Ｂにて形成する。このような構成によれば、回転する
ロッドＷを一対のローラ間で損傷することなく支持でき
るとともに、金属製品Ｗを湾曲させた状態でスムーズに
回転させることができる。

【００３９】（２） 請求項２で係合部を高耐摩耗性、
高自己潤滑性の材料にて形成する。このような構成によ
れば、金属製品の曲がり取り装置をより簡単な構成で製
作できる。

【００４０】尚、この明細書において、発明の構成に係
る手段及び部材は、以下のように定義されるものとす
る。 （１） 鍛造にて形成される棒状の金属製品とは、鍛鋼
の塑性加工における鍛造により加工され、軸芯を有して
一部に円柱状の軸部を有する金属製品を意味し、ロッド
Ｗのみならず、ネジ、シャフト等の棒状の鍛造金属製品
をも含むものとする。

【００４１】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１，２に記
載の発明によれば、棒状の金属製品の曲がりを簡単に取
り除くことができる。

【００４２】又、請求項３に記載の発明によれば、請求
項２に記載の発明の効果に加えて、棒状の金属製品の全
体の曲がりを取りことができるため、高い真直度を得る
ことができる。さらに、大きな曲がりあるいはＳ字形状
に曲がった棒状の金属製品の曲がりをも簡単に取り除く
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例を具体化した一実施例としての金属製
品の曲がり取り装置を示す概略平面図である。

【図２】金属製品の曲がり取り装置の概略正面図であ
る。

【図３】係合部を示す概略斜視図である。

【図４】曲がり取り工程を示す模式図である。

【図５】同じく、曲がり取り工程を示す模式図である。

【図６】同じく、曲がり取り工程を示す模式図である。

【図７】同じく、曲がり取り工程を示す模式図である。

【符号の説明】

３…回転手段としてのモータ、４…固定保持手段として
のチャック装置、７…径方向移動手段としての油圧シリ
ンダ、９…同じくバー、１０…同じくガイド、１１…第
１の係合部、１８…径方向移動手段としての油圧シリン
ダ、２０…同じくバー、２１…同じくガイド、２２…第
２の係合部、Ｃ…軸部、Ｒ…軸芯、Ｗ…金属製品として
のロッド、Ｗ１…第１端部。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鍛造にて棒状に形成され、一部に円柱状
   の軸部（Ｃ）を有する金属製品（Ｗ）の第１端部（Ｗ
   １）を固定保持してその第１端部（Ｗ１）の軸芯（Ｒ）
   を回転中心線として回転させ、回転する状態の金属製品
   （Ｗ）にその屈曲部より自由端（Ｗ２）側において前記
   軸部（Ｃ）を介して前記回転中心線に対してほぼ垂直方
   向へ荷重を加え、回転中心線を越えて湾曲変形した状態
   に所定時間保持することにより曲がりを除去する金属製
   品の曲がり取り方法。
2. 【請求項２】 棒状に形成された金属部材の端部を固定
   保持可能な固定保持手段（４）と、 前記固定保持手段（４）を回転させる回転手段（３）
   と、 旋回状態の軸状部材の周面に係合して旋回を規制可能な
   係合部（１１）と、 前記係合部（１１）を前記固定保持手段（４）の回転中
   心線に対してほぼ垂直となる方向に回転中心線を越えて
   往復移動配置させる径方向移動手段（７，９，１０）と
   を備えた金属製品の曲がり取り装置。
3. 【請求項３】 前記係合部を２個備え、第１の係合部
   （１１）と第２の係合部（２２）を径方向移動手段
   （７，９，１０，１８，２０，２１）にて互いに対向す
   る方向に移動させるように設けた請求項２に記載の金属
   製品の曲がり取り装置。