KR20060035714A

KR20060035714A - 통형상 성형체의 제조방법 및 장치

Info

Publication number: KR20060035714A
Application number: KR1020067000005A
Authority: KR
Inventors: 다쿠조 사노; 노보루 다카다
Original assignee: 요코하마 고무 가부시키가이샤
Priority date: 2003-07-24
Filing date: 2004-07-13
Publication date: 2006-04-26
Also published as: US20060144110A1; EP1652594A4; WO2005009641A1; US7278285B2; KR101129235B1; EP1652594A1

Abstract

회전프레임(1)과 상기 회전프레임의 축 방향 및 직경 방향으로 이동 가능한 성형 블레이드(2)를 갖는 성형장치를 사용한다. 회전프레임(1)에 통형상 블랭크 B를 한쪽의 측면 가장자리부를 정위치에 고정하고, 다른쪽의 측면 가장자리를 이동 가능하게 세트하고, 상기 회전프레임(1)을 회전시키면서 통형상 블랭크 B의 둘레벽의 내부직경측 또는 외부직경측에 성형 프레임을 접촉가압하고, 상기 성형 블레이드를 상기 고정측의 측면 가장자리부로부터 직경 방향 외측 또는 내측으로 왕복 동작시키는 동시에 상기 이동측의 측면 가장자리부를 향하여 이동시키고, 상기 둘레벽에 적어도 1개의 둘레방향에 연속하는 볼록부 또는 오목부를 형성하는 통형상 성형체를 성형한다.

성형체, 회전프레임, 성형롤러, 블랭크, 성형블레이드, 성형장치.

Description

통형상 성형체의 제조방법 및 장치{Method and device for producing tubular formed body}

본 발명은 통형상 성형체(tubular formed body)의 제조방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 블랭크(blank)에 파단 응력이 큰 금속재료를 사용한 경우라도, 주름이나 파단을 발생하지 않고서, 런 플랫 지지체(run flat support)의 고리형 셸(shell)이나 휠 림(wheel rim) 등의 통형상 성형체를 성형 가능하게 하는 통형상 성형체의 제조방법 및 장치에 관한 것이다.

도 8은 공지된 런 플랫용의 타이어/휠 조립체의 일례를 도시한다. 휠 림(30)에 림 장착된 공기 타이어(31)의 내측에 런 플랫 지지체(32)가 장착되고 그 런 플랫용 지지체(32)는 고리형(環狀) 셸(33)의 양 다리 단부에 고무 등의 탄성링(34, 34)을 장착하여 구성되어 있다. 그 고리형 셸(33)은 외주에 2개의 볼록부(33a, 33a)가 둘레 방향으로 연장되도록 형성되어 있다.

상기한 바와 같이 타이어/휠 조립체를 구성하는 휠 림이나 고리형 셸 등의 통형상 성형체는 큰 강도를 필요로 하기 때문에 일반적으로 금속으로 제조되고, 그 제조법으로서 주조 성형법과 판금 성형법이 알려져 있다. 그러나, 전자의 주조 성형법은 용융 금속의 주형으로부터 탈형까지의 시간이 길게 걸리기 때문에, 후자의 판금 성형법과 비교하여 생산성이 떨어진다는 결점이 있다.

특허문헌 1은 휠 림을 금속판으로부터 성형하는 방법을 개시하고 있다. 이 성형방법은 미리 금속판을 통형상으로 가공한 통형상 블랭크를 사용하고, 그 통형상 블랭크의 둘레벽(周壁)을 암(雌)·수(雄) 서로 반대의 성형면을 갖는 한 쌍의 성형 롤러의 사이에 끼워 세게 누름으로써 성형하도록 하고 있다. 그러나, 이 성형방법에서는 가공시에 휠 림의 둘레벽측 가장자리부에 큰 소성 변형이 주어지기 때문에, 그 둘레 가장자리부에 과대한 일그러짐이 집중함으로써 주름이나 파단을 발생하기 쉽다는 문제가 있다. 특히, 강도 향상을 위해 파단 응력이 큰 금속재료를 사용하는 경우일수록, 한층 더 주름이나 파단이 현저하게 발생하기 쉬워진다.

다른 한편, 특허문헌 2는 런 플랫 지지체의 고리형 셸을 성형하는 방법을 개시하고 있다. 이 성형방법은 금속판으로 이루어지는 통형상 블랭크를 회동시키면서, 그 둘레벽을 내측과 외측으로부터 성형 롤러로 양측면에서 가압함으로써 둘레 방향으로 연속되는 볼록부를 성형하도록 하고 있다. 그러나, 상기 휠 림의 성형방법의 경우와 마찬가지로, 통형상 블랭크의 양측 가장자리부를 만곡시킬 때, 그 둘레 가장자리부에 주름이나 파단이 발생하기 쉽다는 문제가 있다. 특히 강도 향상을 위해서 파단 응력이 큰 금속재료를 사용할수록, 이러한 주름이나 파단이 한층 더 현저하게 나타나게 된다.

특허문헌 1: 일본 공개특허공보 제(소)57-175401호

특허문헌 2: 독일 특허명세서 DE10149086C1

본 발명의 목적은 통형 블랭크를 파단 응력이 큰 금속재료로 구성한 경우라도, 그 통형 블랭크의 측면 가장자리부에 주름이나 파단을 발생시키지 않고서 성형을 가능하게 하는 통형상 성형체의 제조방법 및 장치를 제공하는 것에 있다.

상기 목적을 달성하는 본 발명의 통형상 성형체의 제조방법은, 회전프레임과 상기 회전프레임의 축 방향 및 직경 방향으로 이동 가능한 성형 블레이드(forming blade)를 갖는 성형장치를 사용하여, 상기 회전프레임에 통형상 블랭크를 한쪽의 측면 가장자리부를 정위치에 고정하고, 다른쪽 측면 가장자리부를 이동 가능하게 세트하고, 상기 회전프레임을 회전시키면서 상기 통형상 블랭크 둘레벽의 내부직경측 또는 외부직경측에 상기 성형 블레이드를 접촉가압(接壓)하고, 상기 성형 블레이드를 상기 고정측의 측면 가장자리부로부터 직경 방향 외측 또는 내측으로 왕복 동작시키는 동시에 상기 이동측의 측면 가장자리부를 향하여 이동시키고, 상기 둘레벽에 적어도 하나의 둘레 방향으로 연속하는 오목부를 형성하는 통형상 성형체를 성형하는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 본 발명의 통형상 성형체의 제조장치는 회전축에 연결된 회전프레임과 상기 회전프레임의 축 방향 및 직경 방향으로 이동 가능한 성형 블레이드를 구비하고, 상기 회전프레임에 통형상 블랭크를 한쪽의 측면 가장자리부를 정위치에 고정하고, 다른쪽의 측면 가장자리부를 이동 가능하게 세트하고, 상기 성형 블레이드를 상기 통형상 블랭크 둘레벽의 내부직경측 또는 외부직경측에 접촉가압하고, 상기 고정측의 측면 가장자리부로부터 직경 방향 외측 또는 내측으로 왕복 동작시키는 동시에 상기 이동측의 측면 가장자리부를 향하여 이동시키는 제어부를 구비한 것을 특징으로 하는 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 회전프레임에 통형상 블랭크의 한쪽의 측면 가장자리부를 정위치에 고정하고, 다른쪽의 측면 가장자리부를 이동 가능하게 세트한 상태에서, 통형상 블랭크 둘레벽의 외부직경측으로 성형 블레이드를 꽉 누르고, 고정측의 측면 가장자리부로부터 내부직경 방향으로 왕복 이동시키는 동시에, 이동 가능측의 측면 가장자리부를 향하여 이동시키기 때문에, 또는 통형상 블랭크 둘레벽의 내부직경측으로 성형 블레이드를 꽉 누르고, 고정측의 측면 가장자리부로부터 외부직경 방향으로 왕복 이동시키는 동시에, 이동 가능측의 측면 가장자리부를 향하여 이동시키기 때문에, 통형상 블랭크의 측면 가장자리부의 고정부는 변형시키지 않고서, 중간영역만을 직경 축소하거나 또는 직경 확대하여 성형할 수 있다.

따라서, 측면 가장자리부의 고정부에 압축 응력 등의 일그러짐을 집중시키지 않고서 성형이 행하여지기 때문에, 파단 응력이 큰 금속재료의 통형상 블랭크라도, 측면 가장자리부에 주름이나 파단을 발생하지 않고서 둘레벽에 오목부 또는 볼록부를 형성한 통형상 성형체를 성형할 수 있다. 더구나, 성형의 실태가 굴곡 가공이므로, 통형상 블랭크의 두께를 거의 변화시키지 않고서 균일한 두께로 할 수 있기 때문에, 내구성이 우수한 통형상 성형체를 얻을 수 있다.

또, 본 발명에서는 디자인마다 고가의 금형을 제작하지 않더라도, 통형상 성형체를 제작할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제조방법에 사용하는 성형장치를 예시한 개략도.

도 2a 내지 도 2c는 도 1의 성형장치를 사용하여 통형상 성형체를 성형하는 방법을 공정순서를 도시하는 설명도.

도 3은 본 발명에 사용하는 성형장치의 다른 실시형태를 예시한 개략도.

도 4는 본 발명에 사용하는 성형장치의 또 다른 실시형태의 오목부를 예시한 개략도.

도 5는 본 발명의 제조방법에 있어서의 마무리 가공을 예시하는 설명도.

도 6은 본 발명의 제조방법에 사용하는 다른 성형장치를 예시한 개략도.

도 7a 내지 도 7c는 도 6의 성형장치를 사용하여 통형상 성형체를 성형하는 방법을 공정순을 도시하는 설명도.

도 8은 본 발명의 제조 대상인 휠 림과 런 플랫 지지체의 고리형 셸이 장착된 런 플랫용 타이어/림 구조체를 도시하는 단면도.

본 발명에 있어서 통형상 성형체란 둘레벽에 둘레 방향으로 연속되는 오목부 또는 볼록부를 갖는 통형상체라면 특히 한정되지 않는다. 예를 들면, 자동차용 차 륜에 사용되는 휠 림, 런 플랫용 차륜에 내장되는 런 플랫용 지지체의 고리형 셸 등을 들 수 있다. 그 밖에, 유체수송관의 부품에 사용되는 주름상자관, 통형상 용기나 화학반응장치의 부품에 사용되는 보강고리 등을 예시할 수 있다.

또한, 통형상 블랭크란 통형상 성형체에 성형하기 전의 금속재료로 이루어지는 중간 블랭크재를 말한다. 이 통형상 블랭크에서는, 바람직하게는, 직사각형으로 재단한 평면형의 금속판을 롤상으로 굴곡 성형하고, 그 굴곡한 양단 가장자리를 당접시켜 용접한 후, 또한 용접부를 평활하게 연마가공한 것이 좋다. 또는, 소정의 내부직경을 갖는 강관을 소정 폭으로 둥글게 절단한 통형상체라도 좋다.

통형상 블랭크를 구성하는 금속재료는 휠 림 등의 용도에 필요한 내구성을 갖는 것이면 특히 한정되지 않지만, 한층 우수한 내구성을 보장하기 위해서, 바람직하게는 파단 응력 600MPa 이상이고, 더욱 바람직하게는, 800 내지 1200MPa의 금속재료를 사용하면 좋고, 특히 강재(鋼材)가 좋다. 파단 응력 600MPa 이상의 높은 파단 응력을 갖는 금속재료의 경우에는, 종래의 프레스 성형이면, 측면 가장자리부를 반경방향 외측 또는 내측으로 좁혀 성형할 때에, 그 측면 가장자리부에 주름이나 파단이 생긴다는 결점이 있지만, 본 발명의 가공방법에서는 주름이나 파단이 생기지 않고서 성형할 수 있다.

본 발명에 있어서, 통형상 블랭크의 둘레벽의 형상은 특히 한정되지 않지만, 바람직하게는, 축심을 포함하는 단면에서 평면형인 것이 좋다. 즉, 직원통의 형상으로 되어 있는 것이다. 또한, 이 통형상 블랭크의 성형시에, 둘레벽에 오목부를 둘레 방향으로 연속되도록 성형하는 경우에는, 그 통형상 블랭크의 외부직경이 성 형후의 통형상 성형체의 최대 외부직경과 실질적으로 동일 치수가 되도록 하고, 또한 둘레벽에 볼록부를 둘레 방향으로 연속하도록 성형하는 경우에는, 그 통형상 블랭크의 내부직경이 성형후의 통형상 성형체의 최소 내부직경과 실질적으로 동일 치수가 되도록 하는 것이 바람직하다.

이와 같이 전자에서는, 통형상 블랭크의 외부직경을 성형후의 통형상 성형체의 최대 외부직경과 실질적으로 동일하게 하고, 또한 후자에서는, 통형상 블랭크의 내부직경을 성형후의 통형상 성형체의 최소 내부직경과 실질적으로 동일하게 함으로써, 둘레벽의 측면 가장자리부에는 변형을 주지 않고, 중간영역에만 직경 축소 또는 직경 확대의 변형을 주도록 하면 되기 때문에, 측면 가장자리부에 대하여 압축력 등이 가해지지 않도록 할 수 있다. 따라서, 통형상 블랭크가 파단 응력이 큰 금속재료로 구성되어 있더라도, 측면 가장자리부에 주름이나 파단을 발생하지 않고서 성형할 수 있다.

본 발명에 있어서, 통형상 블랭크의 둘레벽의 두께는 특히 한정되지 않지만, 바람직하게는 1.0 내지 2.0mm로 하는 것이 좋다. 두께가 1.0mm보다도 얇으면, 가공성은 향상되지만, 통형상 성형체의 내구성이 저하된다. 또한, 두께가 2.0mm보다도 두꺼우면, 중량이 증가하기 때문에 자동차용의 휠 림이나, 런 플랫 지지체의 고리형 셸 등의 용도로서는 연료 소비율을 악화시키게 된다.

본 발명의 통형상 성형체의 제조방법에 사용하는 성형장치에는, 회전구동되는 회전프레임과, 그 회전프레임의 축 방향 및 직경 방향으로 이동 가능한 성형 블레이드를 구비한 장치를 사용한다. 성형 블레이드는 통형상 블랭크의 둘레벽을 볼 록부가 둘레 방향으로 연속하도록 성형할 때는 회전프레임의 내측(내부직경측)으로 이동 조작되고, 또한 오목부가 둘레 방향으로 연속하도록 성형할 때는 회전프레임의 외측(외부직경측)으로 이동 조작된다. 또한, 성형 블레이드는 그 회전프레임에 대한 직경 방향과 축 방향의 이동이 수치 제어(NC 제어) 등에 의해 제어된다.

상기 성형장치를 사용하여, 통형상 블랭크의 둘레벽에 적어도 하나의 오목부 또는 볼록부를 갖는 통형상 성형체를 성형하기 위해서는, 우선, 통형상 블랭크를 성형장치의 회전프레임에 동축으로, 또한 회전프레임과 일체 회전하도록 세트한다. 또한, 통형상 블랭크는 회전프레임에 세트하였을 때, 한쪽의 측면 가장자리부를 정위치에 고정하고, 직경 방향 및 축 방향의 어디에도 회전프레임에 대하여 상대 이동하지 않도록 한다. 또한, 다른쪽의 측면 가장자리부는 적어도 축 방향으로 이동 가능한 상태로 지지한다.

상기 이동 가능측의 측면 가장자리부는 바람직하게는 축 방향으로만 이동이 허용되도록 하고, 직경 방향으로는 이동하지 않도록 규제하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 정위치 고정측의 측면 가장자리부와 동일한 직경 방향의 위치로 규제하는 것이 바람직하다. 이동 가능측의 측면 가장자리부를, 이와 같이 규제하는 수단으로서는, 예를 들면, 회전프레임의 내측에 축 방향으로 슬라이딩 가능하게 링을 설치하고, 이 링에 이동측의 측면 가장자리부를 연결하고, 그 링을 스프링 또는 유압실린더 등의 액추에이터 등에 의해 정위치 고정측의 측면 가장자리부를 향하여 가압하도록 하면 좋다. 또는, 둘레벽을 볼록형상으로 성형할 때는 통형상 블랭크의 직경 방향 외측에, 또한 둘레벽을 오목형상으로 성형할 때는 통형상 블랭 크의 직경 방향 내측에, 각각 성형 후의 통형상 성형체의 외주형상에 대응하는 형상을 갖는 요철형을 배치하도록 하더라도, 이동측의 측면 가장자리부의 이동 규제를 할 수 있다.

상기한 바와 같이 통형상 블랭크를 회전프레임에 세트하면, 회전프레임을 회전시키면서, 회전범위 내의 통형상 블랭크를 성형 블레이드에 의해 축 방향 및 직경 방향으로 이동 조작하여 성형한다. 이 이동 조작은 통형상 블랭크의 둘레벽을 볼록형상으로 성형할 때는, 성형 블레이드를 통형상 블랭크의 둘레벽 내주측으로 꽉 누르고, 정위치 고정측의 측면 가장자리부로부터 직경 방향 외측으로 왕복 이동시키는 동시에, 이동 가능측의 측면 가장자리부를 향하여 이동시키도록 한다. 또한, 통형상 블랭크의 둘레벽을 오목 형상으로 성형할 때는, 성형 블레이드를 통형상 블랭크의 둘레벽 외주측으로 꽉 누르고, 정위치 고정측의 측면 가장자리부로부터 직경 방향 내측으로 왕복 이동시키는 동시에, 이동 가능측의 측면 가장자리부를 향하여 이동시키도록 한다. 이 성형 블레이드의 이동 조작에 의해, 통형상 블랭크의 둘레벽의 중간영역이, 전자에서는 내측으로 오목하게 직경이 축소되고, 또한 후자에서는 외측으로 볼록하게 직경이 확대된다. 또한, 그러한 직경 축소나 직경 확대에 의해 이동 가능측의 측면 가장자리부는 정위치 고정측의 측면 가장자리부를 향하여 조금씩 이동하여 간다.

이와 같이 성형 블레이드를 정위치 고정측의 측면 가장자리부로부터 이동 가능측의 측면 가장자리로 이동시킴으로써, 통형상 블랭크의 둘레벽은 외측으로 직경이 확대된 볼록부, 또는 내측으로 직경이 축소된 오목부가 성형된다. 이 경우, 상 기 왕로의 성형을 종료한 후, 이 왕로와 역방향으로 이동 가능측의 측면 가장자리부로부터 정위치 고정측의 측면 가장자리부에 성형 블레이드를 이동시키고, 상기 왕로에서 가공 완료된 볼록부 또는 오목부를 재성형하도록 하여도 좋다. 또한, 필요에 따라서 상기 왕복 성형을 2왕복 이상 반복하고, 적어도 1회 이상의 왕복 성형을 하도록 하여도 좋다. 이러한 왕복성형은 예를 들면 통형상 블랭크의 재료가 파단 응력이 큰 금속재료 등으로 이루어지는 경우에 유효하고, 한층 더 높은 치수 밀도의 가공을 가능하게 한다.

또한, 통형상 블랭크의 측면 가장자리부는 고정 파지부(把持部)의 각부(코너부)를 지점으로 하여, 둘레벽을 볼록형상으로 성형할 때는 반경외측으로 굴곡되고, 또한 둘레벽을 오목형상으로 성형할 때는 반경 내측으로 굴곡되기 때문에, 그 각부를 원호형상으로 모떼기하는 것이 바람직하다. 이 모떼기에 의해, 측면 가장자리부의 굴곡부에 과소한 곡율 반경의 굴곡을 주지 않기 때문에, 응력 집중에 의한 주름의 발생이나 파손을 회피할 수 있다. 각부의 모떼기부의 곡율 반경으로서는, 2 내지 10mm 정도가 바람직하다.

이하, 본 발명을 도면에 도시하는 실시형태에 기초하여 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명의 통형상 성형체의 제조방법에 사용하는 성형장치를 예시하며, 특히 런 플랫 지지체의 고리형 셸을 성형하는 경우를 예시한 것이다.

도 1에 있어서, 부호 1은 회전프레임이고, 2는 성형 블레이드이다. 회전프레임(1)은 원통형상의 보유 프레임(1a)을 갖고, 그 배면에 원반형상의 지지판(1b) 을 고정하고, 그 지지판(1b)의 축심에 연결한 구동축(3)에 의해 회전 구동되도록 되어 있다. 한편, 성형 블레이드(2)는 원반형상으로 형성되고, 또한 외주당접부가 원호형상 횡단면에 형성되어 있다. 성형 블레이드(2)는 구동축(4)에 회전 구동되고, 또한 구동부(5)에 의해 회전프레임(1)의 직경 방향(X 방향)과 축 방향(Y 방향)으로 이동 조작되도록 되어 있다. 그 이동 조작은 미리 제어부(도시하지 않음)에 설정한 프로그램에 의해 수치 제어(NC 제어)된다.

피가공재인 통형상 블랭크 B는 상기 회전프레임(1)의 보유 프레임(1a)의 속에 세트된다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 회전프레임{1; 보유 프레임(1a)}에 있어서, 통형상 블랭크 B는 한쪽의 측면 가장자리부가 플랜지부(1f)에 파지 링(6a)과 볼트(6b)에 의해 정위치에 고정되고, 직경 방향 및 축 방향의 이동을 규제한다. 또한, 다른쪽의 측면 가장자리부가, 회전프레임{1; 보유 프레임(1a)}내에 축 방향으로 슬라이딩 가능하게 삽입한 링(8)에 대하여 파지 링(7a)과 볼트(7b)에 의해 고정되고, 그 링(8)과 함께 축 방향으로 이동 가능하도록 되어 있다. 파지 링(6a, 7a)의 내주측의 파지면은 통형상 블랭크 B의 측면 가장자리부가 굴곡될 때의 지점이 되는 각부(角部; 코너부)가, 곡율 반경 2 내지 10mm 정도의 원호로 모떼기할 수 있다. 또한, 링(8)은 지지판(1b)의 둘레 방향으로 균등하게 배치된 스프링(9)에 의해 가압되고, 통형상 블랭크 B의 이동 가능한 측면 가장자리부를 고정측의 측면 가장자리부{플랜지(1f)}측을 향하여 가압하도록 하고 있다.

상기한 바와 같이 회전프레임{1; 보유 프레임(1a)}에 세트된 통형상 블랭크 B는 성형 블레이드(2)의 이동 조작에 의해, 도 2a 내지 도 2c에 차례로 도시하는 바와 같이, 쇄선으로 나타내는 외주형상을 갖는 통형상 성형체 M의 고리형 셸에 성형된다.

우선, 도 2a와 같이, 성형 블레이드(2)를 회전프레임{1; 보유 프레임(1a)}에 지지된 통형상 블랭크 B의 둘레벽의 내부직경측에 삽입하는 동시에, 그 통형상 블랭크 B의 정위치 고정측{볼트(6b)에 고정된 측}의 측면 가장자리부의 내면을 꽉 누른다.

이어서, 도 2b, 도 2c에 도시하는 바와 같이, 성형 블레이드(2)의 당접부를 쇄선으로 나타내는 통형상 성형체(M; 고리형 셸)의 외주면형상(볼록부)에 따라서, 정위치 고정측의 측면 가장자리부로부터 직경 방향 외측으로 직경이 확대되도록 왕복 이동하는 동시에 축 방향으로 이동시키고, 통형상 블랭크 B의 둘레벽에 볼록부를 둘레 방향으로 연속하도록 성형한다. 이와 같이 통형상 블랭크 B의 둘레벽에 볼록부가 성형되어 가는 과정에서, 링(8)에 연결된 이동측의 측면 가장자리부가, 스프링(9)에 가압되어 점차로 정위치 고정측으로 이동한다. 그 이동은 성형 블레이드(2)가 둘레벽을 성형하여 가는 이동궤적의 길이에 따라서 변화한다. 이렇게 하여, 도면 중에 쇄선으로 나타내는 바와 같이, 직경 방향 외측에 볼록부가 나란히 배열된 외주면을 갖는 고리형 셸의 통형상 성형체 M가 성형된다.

통형상 블랭크 B를 통형상 성형체 M에 성형하는 조작은, 상술한 도 2a 내지 도 2c의 왕로(往路) 공정만으로 종료하여도 좋지만, 왕로 공정을 종료한 후에, 성형 블레이드(2)를 역방향으로 이동 가능측의 측면 가장자리부로부터 정위치 고정측의 측면 가장자리부로 이동시키고, 왕로 공정에서 가공 완료의 볼록부를 재성형하 는 조작을 하도록 하여도 좋다. 또한, 이 왕복 성형 공정을 적어도 2회 이상 반복하도록 하여도 좋다.

또한, 도시한 예에 제시한 성형 블레이드(2)의 이동 조작은 성형 후의 쇄선으로 나타내는 통형상 성형체 M의 외주형상을 미리 제어부에 기억시키고, 그 기억 데이터에 기초하는 수치 제어에 의해 실시하도록 하고, 이동측의 측면 가장자리부의 이동은, 스프링(9)의 가압에 의해 추종시키도록 하고 있다. 그러나, 이 이동측의 측면 가장자리부의 이동 조작에 대해서는, 스프링(9)의 가압력 대신에, 도 3에 예시하는 바와 같이, 유압실린더 등의 액추에이터(19)를 연결하고, 이 액추에이터(19)에 의해 이동시키도록 하여도 좋다. 또한, 액추에이터(19)의 이동 조작은 상기한 바와 같이 제어부에 미리 기억시킨 통형상 성형체의 외주형상에 관한 데이터에 기초하여도 좋고, 또는, 성형 블레이드의 직경 방향 및 축 방향의 이동궤적을 검지하는 센서를 설치하고, 이 센서가 경시적으로 검지하는 이동궤적의 데이터에 기초하여 제어하도록 하여도 좋다.

또한, 통형상 블랭크 B의 둘레벽을 성형 블레이드(2)에 의해 볼록형상으로 성형할 때, 도 4에 예시하는 바와 같이, 통형상 블랭크 B의 직경 방향 외측에 성형후의 통형상 성형체 M의 외주형상에 대응하는 형상을 갖는 요철형(20)을 배치하도록 하여도 좋다. 이러한 요철형(20)의 배치에 의해, 이동측의 측면 가장자리부의 이동 규제를 정밀도 좋게 할 수 있다. 또한, 후술하는 도 6 및 도 7의 예와 같이, 통형상 블랭크 B의 둘레벽을 오목 형상으로 성형할 때는, 상기 요철형(20)을 통형상 블랭크 B의 직경 방향 내측에 배치하도록 하면 좋다.

본 발명에 의해 성형되는 통형상 성형체 M는 통형상 블랭크 B의 측면 가장자리부를 정위치에 고정 상태로 지지하고, 둘레벽의 중간영역만을 직경이 확대되도록 변형시키기 때문에, 그 측면 가장자리부에는 실질적으로 변형 조작이 가해지는 일이 없다. 그 때문에, 종래의 성형법에서 발생하고 있는 측면 가장자리부의 주름이나 파단을 발생하지 않고서 통형상 성형체 M를 성형할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 작용 효과는 파단 응력이 600MPa 이상인 금속재료의 통형상 블랭크를 성형하는 경우라도 변하지 않는다. 그러나, 이러한 고파단 응력의 금속재료의 통형상 블랭크를 성형할 때는, 상술한 성형방법으로 최종 형상의 75 내지 85%까지를 성형한 후, 이어서 도 5에 도시하는 바와 같이, 그 중간 성형한 통형상 성형체 M의 내측과 외측과, 각각 성형 롤러(21, 22)를 꽉 눌러서 최종의 형상으로 마무리하여 가공하면, 한층 주름이나 파단이 없는 고정밀도의 성형을 할 수 있다.

도 6 및 도 7은 본 발명의 통형상 성형체의 제조방법에 사용하는 성형장치로서, 휠 림을 성형하는 경우의 장치를 도시한다. 즉, 통형상 블랭크의 둘레벽에 오목부를 둘레 방향으로 연속하도록 성형하는 경우의 장치이다.

도 6에 있어서, 부호 101은 회전프레임이고, 102는 성형 블레이드이다. 회전프레임(101)은 원통형상의 보유 프레임(101a)을 갖고, 그 배면에 원반형상의 지지판(1O1b)을 고정하고, 그 지지판(1O1b)의 축심에 연결한 구동축(103)에 의해 회전 구동되도록 되어 있다. 한편, 성형 블레이드(102)는 원반형상으로 형성되고, 외주의 당접부의 횡단면이 원호형상으로 형성되어 있다. 이 성형 블레이드(102)는 구동축(104)에 의해 회전 구동되고, 또한 구동부(105)에 의해 회전프레임(101)의 직경 방향(X 방향)과 축 방향(Y 방향)으로 이동 조작되도록 되어 있다. 그 이동 조작은 미리 제어부(도시하지 않음)에 설정한 프로그램에 의해 수치 제어(NC 제어)된다.

통형상 블랭크 B'는 상기 회전프레임(101)의 보유 프레임(1a)의 속에 세트된다. 도 7에 도시하는 바와 같이, 통형상 블랭크 B'는 회전프레임{101; 보유 프레임(101a)}에 있어서, 한쪽의 측면 가장자리부가, 플랜지부(101f)에 대하여, 파지링(106a)과 볼트(106b)에 의해 정위치에 고정되고, 직경 방향 및 축 방향의 이동을 규제한다. 또한, 다른쪽의 측면 가장자리부가, 회전프레임{101; 보유 프레임101a}내에 축 방향으로 슬라이딩 가능하게 삽입한 링(108)에 파지링(107a)과 볼트(107b)에 의해 고정되고, 링(108)과 함께 축 방향으로 이동 가능하게 되어 있다. 파지링(106a 및 107a)의 내주측과 각각 대치하는 플랜지(101f) 및 링(108)의 파지면에는, 각각 측면 가장자리부가 굴곡되었을 때의 지점이 되는 각부(코너부)가 곡율 반경 2 내지 10mm 정도의 원호로 모떼기할 수 있다. 또한, 링(108)은 지지판(101b)의 둘레 방향으로 균등하게 배치한 스프링(109)에 의해 가압되고, 상기 이동 가능측의 측면 가장자리부가 고정측의 측면 가장자리부{플랜지(101f)}측을 향하여 가압되고 있다.

도 7a 내지 도 7c는 상기한 바와 같이 회전프레임{101; 보유 프레임(101a)}에 세트된 통형상 블랭크 B'가, 성형 블레이드(102)의 이동 조작에 의해 쇄선으로 나타내는 외주형상을 갖는 통형상 성형체(M'; 휠 림)에 성형되는 경우를 도시한다.

우선, 도 7a와 같이, 성형 블레이드(102)를 회전프레임{1; 보유 프레임(101a)}에 지지된 통형상 블랭크 B'의 둘레벽의 외부직경측에 배치하는 동시에, 그 통형상 블랭크 B'의 정위치 고정측{볼트(106b)에 고정된 측}의 측면 가장자리부의 외주면에 꽉 누른다.

이어서, 도 2b, 도 2c에 도시하는 바와 같이, 성형 블레이드(102)의 당접부를 쇄선으로 나타내는 통형상 성형체 M'의 외주면형상(오목부)을 따라서, 정위치 고정측의 측면 가장자리부로부터 직경 방향 내측으로 축소시키도록 왕복 이동하는 동시에 축 방향으로 이동시키고, 통형상 블랭크 B'의 둘레벽에 오목부를 둘레 방향으로 연속하도록 성형한다. 이와 같이 통형상 블랭크 B'의 둘레벽에 오목부가 성형되어 가는 과정에서, 링크(8)에 연결된 이동측의 측면 가장자리부가, 스프링(109)의 가압력에 의해 점차로 정위치 고정측을 향하여 이동한다. 그 이동은 성형 블레이드(102)가 성형되어 가는 이동궤적의 길이에 따라서 변화한다. 이렇게 하여, 도면 중에 쇄선으로 도시하는 바와 같이, 직경 방향 외측에 림에 상당하는 오목부를 갖는 통형상 성형체 M의 휠 림이 성형된다.

상기한 바와 같이 통형상 블랭크 B'의 측면 가장자리부를 정위치에 고정상태로 지지하고, 성형 블레이드(102)로 둘레벽의 중간영역만을 직경이 축소되도록 변형시키기 때문에, 그 측면 가장자리부에는 실질적으로 변형 조작이 가해지는 일이 없다. 그 때문에, 상기 성형법에 의하면, 종래의 성형법에서 발생하고 있는 측면 가장자리부의 주름이나 파단을 발생하지 않고서 통형상 성형체 M'를 성형할 수 있다.

본 발명은 자동차용 차륜에 사용되는 휠 림, 런 플랫용 차륜에 내장된 런 플랫용 지지체의 고리형 셸 등의 제조에 이용할 수 있다. 그 밖에, 유체 수송관의 부품에 사용되는 주름상자관, 통형상 용기나 화학 반응 장치의 부품에 사용되는 보강고리 등의 제조에 이용할 수 있다.

Claims

회전프레임과 상기 회전프레임의 축 방향 및 직경 방향으로 이동 가능한 성형 블레이드를 갖는 성형장치를 사용하여, 상기 회전프레임에 통형상 블랭크를 한쪽의 측면 가장자리부를 정위치에 고정하고, 다른쪽의 측면 가장자리부를 이동 가능하게 세트하고, 상기 회전프레임을 회전시키면서 상기 통형상 블랭크 둘레벽의 내부직경측 또는 외부직경측에 상기 성형 블레이드를 접촉가압하고, 상기 성형 블레이드를 상기 고정측의 측면 가장자리부로부터 직경 방향 외측 또는 내측으로 왕복 동작시키는 동시에 상기 이동측의 측면 가장자리부를 향하여 이동시키고, 상기 둘레벽에 적어도 하나의 둘레 방향으로 연속하는 볼록부 또는 오목부를 형성하는 통형상 성형체를 성형하는 통형상 성형체의 제조방법.
제 1 항에 있어서, 상기 성형 블레이드를 상기 통형상 블랭크 둘레벽의 내부직경측에 접촉가압하여 직경 방향 외측으로 왕복 동작시키는 경우, 상기 정위치 고정측의 측면 가장자리부를 상기 통형상 성형체의 최소 내부직경으로 하는 통형상 성형체의 제조방법.
제 2 항에 있어서, 상기 통형상 블랭크의 직경 방향 외측에, 상기 통형상 성형체의 외주형상에 대응한 요철형을 배치하는 통형상 성형체의 제조방법.
제 1 항에 있어서, 상기 성형 블레이드를 상기 통형상 블랭크 둘레벽의 외부직경측에 접촉가압하여 직경 방향 내측으로 왕복 동작시키는 경우, 상기 정위치 고정측의 측면 가장자리부를 상기 통형상 성형체의 최대 외부직경으로 하는 통형상 성형체의 제조방법.
제 4 항에 있어서, 상기 통형상 블랭크의 직경 방향 내측에, 상기 통형상 성형체의 외주형상에 대응한 요철형을 배치한 통형상 성형체의 제조방법.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이동 가능한 측면 가장자리부를 상기 정위치 고정측의 측면 가장자리부와 동일 직경의 위치에 구속하여 축 방향으로 이동 가능하게 한 통형상 성형체의 제조방법.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이동 가능한 측면 가장자리부에 상기 정위치 고정측을 향하여 가압력을 주는 통형상 성형체의 제조방법.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이동 가능한 측면 가장자리부에 액추에이터를 설치하고, 상기 성형 블레이드의 직경 방향 및 축 방향의 이동궤적을 따라서 상기 액추에이터를 상기 정위치 고정측으로 향하여 조작하는 통형상 성형체의 제조방법.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 성형 블레이드의 접촉가압단의 횡단면의 형상을 원호로 한 통형상 성형체의 제조방법.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 성형 블레이드를 상기 통형상 블랭크의 정위치 고정측의 측면 가장자리부로부터 이동 가능한 측면 가장자리부까지 이동시켜 상기 볼록부 또는 오목부를 성형한 후, 상기 성형 블레이드를 상기 이동 가능한 측면 가장자리부로부터 정위치 고정측의 측면 가장자리부로 역방향으로 이동시켜 상기 볼록부 또는 오목부를 재성형하고, 상기 왕복 이동의 성형을 적어도 1회 이상 반복하는 통형상 성형체의 제조방법.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 통형상 성형체를 성형한 후, 또한 상기 통형상 성형체의 내측과 외측에 각각 성형 롤러를 꽉 눌러서 최종의 형상으로 마무리하여 가공을 하는 통형상 성형체의 제조방법.
제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 통형상 블랭크가 파단 응력 600MPa 이상의 금속재료로 이루어지는 통형상 성형체의 제조방법.
제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 통형상 성형체가 런 플랫용 지지체의 고리형 셸인 통형상 성형체의 제조방법.
회전축에 연결된 회전프레임과 상기 회전프레임의 축 방향 및 직경 방향으로 이동 가능한 성형 블레이드를 구비하고, 상기 회전프레임에 통형상 블랭크를 한쪽의 측면 가장자리부를 정위치에 고정하고, 다른쪽의 측면 가장자리부를 이동 가능하게 세트하고, 상기 성형 블레이드를 상기 통형상 블랭크 둘레벽의 내부직경측 또는 외부직경측에 접촉가압하고, 상기 고정측의 측면 가장자리부로부터 직경 방향 외측 또는 내측으로 왕복 동작시키는 동시에 상기 이동측의 측면 가장자리부를 향하여 이동시키는 제어부를 구비하는 통형상 성형체의 제조장치.
제 14 항에 있어서, 상기 이동 가능한 측면 가장자리부를 상기 정위치 고정측의 측면 가장자리부와 동일 직경의 위치에 구속한 통형상 성형체의 제조장치.
제 14 항 또는 제 15 항에 있어서, 상기 이동 가능한 측면 가장자리부에 상기 정위치 고정측을 향하여 가압하는 스프링을 설치한 통형상 성형체의 제조장치.
제 14 항 또는 제 15 항에 있어서, 상기 이동 가능한 측면 가장자리부에 상기 정위치 고정측을 향하여 조작하는 액추에이터를 설치한 통형상 성형체의 제조장치.
제 14 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 통형상 성형체가 런 플랫용 지지체의 고리형 셸인 통형상 성형체의 제조방법.