JP2000326016A - 裂開スピニング成形方法およびその装置 - Google Patents

裂開スピニング成形方法およびその装置

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JP2000326016A
JP2000326016A JP11140953A JP14095399A JP2000326016A JP 2000326016 A JP2000326016 A JP 2000326016A JP 11140953 A JP11140953 A JP 11140953A JP 14095399 A JP14095399 A JP 14095399A JP 2000326016 A JP2000326016 A JP 2000326016A
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JP
Japan
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tearing
roller
splitting
split
work
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JP11140953A
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Naoto Taguchi
直人 田口
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Nissan Motor Co Ltd
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Nissan Motor Co Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21JFORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J5/00Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor
    • B21J5/006Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor using ultrasonic waves
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21KMAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K1/00Making machine elements
    • B21K1/28Making machine elements wheels; discs
    • B21K1/42Making machine elements wheels; discs pulleys, e.g. cable pulleys

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 板厚が極めて小さいワークでも無理なく裂開
できる裂開ローラを提供する。 【解決手段】 裂開ローラ1を裂開ブレード3とその両
側のサイドプレート4とで形成するともに、内部に超音
波振動発生器6を設ける。ワークWの裂開に際して、裂
開ローラ1に裂開のための送りFを与えながら、裂開ブ
レード3を積極的に超音波にて微振動させる。裂開ブレ
ード3の微振動のために裂開抵抗が低減され、裂開がよ
りスムーズに進行する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、裂開スピニング成
形方法および裂開スピニング成形装置に関し、特に、プ
ーリもしくはそれに類似した形状の成形品を成形するに
あたり、回転駆動される円板状のワークの外周面にこれ
と同期回転する裂開ローラを押し付けることにより、ス
ピニング成形の形態をもって板厚を二分する方向にワー
クを裂開させる方法およびその装置に関する。
【0002】
【従来の技術】プーリもしくはそれに類似した形状の成
形品の製造にあたり、素材たる円板状のワークについ
て、裂開ローラを用いてその板厚を二分する方向に裂開
する技術が例えば特開平5−185175号公報、特開
平5−200472号公報および特開平10−2168
81号公報等に記載されている。
【0003】これら従来の技術では、図6に示すよう
に、互いに軸心を平行にした両テーパ形の裂開ローラ5
1と円板状のワークWの外周面(円筒面)とを対峙さ
せ、両者を同期回転させながらワークWの外周面側に向
けて裂開ローラ51を送り込むことにより、スピニング
成形の形態をもって板厚を二分するようにワークWを裂
開しつつ各裂開片P,Pを積極的に外側に拡開させるこ
とを基本としている。なお、52はワークWを支持して
いるマンドレル、53は同じくテールストックである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の技
術では、ワークWの板厚寸法が小さいと途中で座屈して
しまって必要量だけ裂開することができず、素材たるワ
ークWそのものの薄板化におのずと限界がある。
【0005】また、裂開成形力のバランスを考慮すると
一般的に左右均等に裂開する場合に限って適用可能であ
るだけでなく、裂開したい部位が傾斜しているような場
合には規定どおりに裂開することができず、いずれにし
ても裂開工法の適用範囲が著しく制約されているのが実
情である。
【0006】本発明は、以上のような課題に着目してな
されたもので、従来では困難とされていた部位もしくは
形態での裂開を可能とし、裂開工法の適用範囲の拡大化
を可能とした裂開スピニング成形方法とその装置を提供
しようとするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、回転駆動される円板状のワークの外周面にこれと同
期回転する裂開ローラを押し付けてその板厚を二分する
方向にワークを裂開させる方法であって、前記裂開ロー
ラに微振動を与えながら裂開のための送りを与えること
を特徴としている。
【0008】また、請求項3に記載の発明は、回転駆動
される円板状のワークの外周面にこれと同期回転する裂
開ローラを押し付けてその板厚を二分する方向にワーク
を裂開させる装置であって、前記裂開ローラに微振動を
与える手段を備えていることを特徴としている。
【0009】ここで、上記ワークの外周面とは、そのワ
ークの円筒面のみならず、側面部であってもよい。ま
た、上記微震動は、例えば周波数20kc/s以上でか
つ5μ以下の周期であるものとし、より望ましくは、請
求項2,4に記載の発明のように、裂開ローラに与えら
れる微振動として超音波振動を利用する。
【0010】したがって、これら請求項1〜4に記載の
発明では、裂開ローラに微振動として超音波振動を与え
ながら裂開のための送りを与えると、その振動エネルギ
が裂開ローラの先端部に集中し、裂開ローラを微視的に
見た場合にその裂開ローラの先端部表面が波打ち現象を
生じているかたちとなる。これにより、ワークの裂開が
進行しながらもその裂開ローラとワーク側の裂開面との
接触位置が高速にて断続的にずれ、結果として裂開ロー
ラとワークとの間の見かけ上の摩擦係数すなわち裂開抵
抗が大幅に低減される。このため、裂開ローラの送り力
が小さくてもワークの裂開がスムーズに進行し、例えば
ワークの板厚が小さい場合や、ワークを左右不均等に裂
開する場合であっても、その裂開が無理なく行われる。
【0011】請求項5に記載の発明は、請求項3または
4に記載の発明における裂開ローラは、裂開刃として機
能する円板状の裂開ブレードと、この裂開ブレードの両
側に配置されて裂開片を積極的に外側に拡開させる一対
のサイドローラとによりいわゆる組み合わせローラとし
て形成されていることを特徴としている。
【0012】また、請求項6に記載の発明は、請求項5
に記載の発明における裂開ローラを形成している裂開ブ
レードとサイドローラとで囲まれた空間に微振動の発生
源もしくは超音波振動の発生源が収容されていることを
特徴としている。
【0013】したがって、これら請求項5,6に記載の
発明では、裂開ローラに微振動として超音波振動を与え
た場合に、裂開を直接的に司る円板状の裂開ブレードが
より積極的に振動し、ワークの裂開がよりスムーズに進
行する。同時に、裂開ブレードの両側のサイドプレート
は裂開片を積極的に外側に拡開させる役目をする。そし
て、裂開ブレードが摩耗した場合や、裂開ブレードその
ものの仕様を変更する場合には、上記組み合わせローラ
を一旦分解して裂開ブレードのみを交換することで対処
する。
【0014】
【発明の効果】請求項1〜4に記載の発明によれば、裂
開ローラに積極的に超音波振動等の微振動を与えるよう
にしたことから、ワークの裂開面と裂開ローラとの間の
見かけ上の摩擦抵抗が大幅に減少し、相対的に裂開ロー
ラの送り駆動力が小さくても裂開がスムーズに進行する
ことになる。そのため、従来では裂開困難とされていた
薄板状のワークであっても、座屈を招くことなくこれを
裂開できることはもちろんのこと、左右不均等に裂開す
る場合あるいは裂開部位が傾斜している場合等にあって
も無理なく裂開を行うことができ、裂開工法の適用範囲
を大幅に拡大化できるほか、裂開部に供給すべき潤滑油
量を減らすことも可能となる効果がある。
【0015】また、請求項5に記載の発明によれば、裂
開ローラとして、裂開刃として機能する円板状の裂開ブ
レードと、この裂開ブレードの両側に配置されて裂開片
を積極的に外側に拡開させる一対のサイドローラとより
なるいわゆる組み合わせローラを使用したため、ローラ
が摩耗した場合には裂開を直接的に司っている裂開ブレ
ードのみを交換すればよいからコストダウンを図ること
ができ、また、裂開ブレードの厚みや先端形状を変更し
たい仕様変更時には上記と同様に裂開ブレードのみを交
換すればよく、段取り替え時の作業性も併せて改善でき
る効果がある。
【0016】さらに、請求項6に記載の発明によれば、
上記裂開ブレードとサイドローラとで囲まれた空間に超
音波振動の発生源を収容したため、裂開ローラの外側に
超音波振動の発生源を設置した場合と比べてスペース的
にも有利となる効果がある。
【0017】
【発明の実施の形態】図1は本発明に係る裂開スピニン
グ成形装置の好ましい実施の形態として裂開ローラ1の
具体的構成を示す図である。
【0018】裂開ローラ1は、図1に示すように、軸2
に円板状の裂開ブレード3を挿入支持させるとともに、
その裂開ブレード3の両側に略浅皿状のサイドプレート
4を配置して、これら裂開ブレード3およびサイドプレ
ート4,4の三者を固定用ナット5にて共締め固定した
いわゆる組み合わせローラタイプのものであって、必要
に応じて裂開ブレード3を適宜交換することができるよ
うになっている。
【0019】より詳しくは、裂開ブレード3の先端形状
は例えば図2に示すように所定の丸みをもった形状のほ
か、その丸みの曲率半径を異ならしめたものや、よりV
字状に鋭角化したもの等が複数用意され、さらに裂開ブ
レード3自体の板厚を異ならしめたものも予め複数用意
され、裂開すべきワークWの板厚等に応じて適宜選択使
用される。
【0020】そして、裂開ブレード3と一方のサイドプ
レート4とで形成される空間には、圧電、電歪あるいは
磁歪現象等を利用した超音波振動子を主体とする超音波
振動発生器6が軸2を取り巻くように配置されていて、
この超音波振動発生器6は図示しないコントローラに接
続されてその駆動制御がなされるようになっている。
【0021】上記の超音波振動発生器6は、図1の矢印
a方向に裂開ブレード3を積極的に微振動させるために
設けられるもので、上記超音波振動は周波数が20kc
/s以上で、かつ周期が5μ以下であることが望まし
い。
【0022】したがって、かかる構造の裂開ローラ1を
用いてワークWの裂開を行う場合には、従来と同様に裂
開すべきワークWの軸心と裂開ローラ1の軸心とを互い
に平行となるようにセットした上で、裂開ローラ1の裂
開ブレード3をワークWの外周面(この場合には円筒
面)に押し当てながら両者を同期回転させ、双方の軸心
が接近する方向に裂開のための送りFを与える。同時
に、超音波使用発生器6を作動させて、裂開ブレード3
に積極的に矢印a方向の超音波振動を与える。
【0023】そして、上記裂開ローラ1による裂開が進
行する過程では、図3に示すように裂開ブレード3がそ
の円板の中心部で超音波振動発生器6からの微振動を受
けると、その微振動は裂開ブレード3の先端部へと伝わ
って、その裂開ブレード3の先端部が図2の矢印bで示
すように波打ち現象を生じることから、裂開ブレード3
とワークW側の成形面との接触位置が高速にて断続的に
変化し、結果として裂開ブレード3の表面の摩擦係数ひ
いては裂開抵抗が大幅に減少することになる。そのた
め、送り駆動力Fをそれほど高めなくても裂開動作がス
ムーズに進行し、シャープな裂開面をもってワークWを
左右の裂開片P,Pに裂開することができる。
【0024】この場合、微振動を受ける裂開ブレード3
がワークを積極的に裂開させる機能を果たす一方で、そ
の両側のサイドプレート4がその裂開片P,Pを積極的
に外側に押し開く機能を果たすことになる。
【0025】図5は裂開抵抗と超音波振動の振幅との関
係を示したもので、その振幅を5μ以上としないと裂開
抵抗の低減に寄与しないことがわかる。本実施の形態で
は、上記超音波振動の振幅を5μ以上に設定することに
より、裂開抵抗たる裂開ブレード3の表面の見かけ上の
摩擦係数が超音波振動を与えない場合と比べて1/7〜
1/8程度まで減少し、従来では裂開困難とされた例え
ば4mm以下の板厚寸法の小さなワークWであっても無
理なく裂開できることが判明した。
【0026】また、裂開ブレード3が摩耗した場合、あ
るいは裂開ブレード3そのものの仕様を変更する場合に
は、上記裂開ローラ1を分解するだけでその裂開ブレー
ド3のみの交換を容易に行える。
【0027】図4は上記裂開ローラ1を用いた他の裂開
の形態を示す図であって、マンドレル52とテールスト
ック53とで支持されたワークW1のうち裂開すべき部
位がワーク軸心に対して直角ではなく、所定角度θだけ
傾斜している場合の例を示している。
【0028】この加工形態においても、裂開ブレード3
に超音波振動を与えることにより上記と同様の裂開抵抗
の大幅な低減が期待できることから、その裂開ローラ1
とワークWの軸心とを平行に保ちつつ裂開ローラ1に斜
め方向の送りを与えることできわめて容易に裂開するこ
とができる。
【0029】図5は上記裂開ローラ1を用いたさらに他
の実施の形態を示す図であって、裂開対象となるワーク
W2の軸心Qと裂開ローラ1の軸心とを非平行とした状
態で、ワークW2の一側面Sに裂開ローラ1を押し当て
て、その一側面Sの途中から裂開させるようにしたもの
である。これは、上記と同様に、裂開ブレード3に超音
波振動を与えることによって大幅な裂開抵抗の低減が可
能となって初めて実現可能であることは言うまでもな
い。
【0030】この例の場合には、円板部から裂開させた
裂開片Pを軸部とすることができるから、円板部とその
中心の軸部材とを一体に形成する場合に特に有利とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の好ましい実施の形態を示す裂開ローラ
の断面説明図。
【図2】図1の要部拡大図。
【図3】裂開ブレードに与えられる超音波振動の振幅と
裂開抵抗との関係を示す特性図。
【図4】図1の裂開ローラを用いた他の裂開形態を示す
説明図。
【図5】同じく図1の裂開ローラを用いたさらに他の裂
開形態を示す説明図。
【図6】従来の裂開形態の代表例を示す説明図。
【符号の説明】
1…裂開ローラ 3…裂開ブレード 4…サイドプレート 6…超音波振動発生器 P…裂開片 W…ワーク

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回転駆動される円板状のワークの外周面
    にこれと同期回転する裂開ローラを押し付けてその板厚
    を二分する方向にワークを裂開させる方法であって、 前記裂開ローラに微振動を与えながら裂開のための送り
    を与えることを特徴とする裂開スピニング成形方法。
  2. 【請求項2】 前記裂開ローラに与えられる微振動が超
    音波振動であることを特徴とする請求項1に記載の裂開
    スピニング成形方法。
  3. 【請求項3】 回転駆動される円板状のワークの外周面
    にこれと同期回転する裂開ローラを押し付けてその板厚
    を二分する方向にワークを裂開させる装置であって、 前記裂開ローラに微振動を与える手段を備えていること
    を特徴とする裂開スピニング成形装置。
  4. 【請求項4】前記裂開ローラに与えられる微振動が超音
    波振動であって、その超音波振動の発生源を備えている
    ことを特徴とする請求項3に記載の裂開スピニング成形
    装置。
  5. 【請求項5】 前記裂開ローラは、裂開刃として機能す
    る円板状の裂開ブレードと、この裂開ブレードの両側に
    配置されて裂開片を積極的に外側に拡開させる一対のサ
    イドローラとから形成されていることを特徴とする請求
    項3または4に記載の裂開スピニング成形装置。
  6. 【請求項6】 前記裂開ローラを形成している裂開ブレ
    ードとサイドローラとで囲まれた空間に微振動の発生源
    もしくは超音波振動の発生源が収容されていることを特
    徴とする請求項5に記載の裂開スピニング成形装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3514185B2 (ja) 1999-09-14 2004-03-31 株式会社ワーク ホイールの製造方法
WO2006077072A1 (en) * 2005-01-18 2006-07-27 Kan-Tech Gmbh Method of making cutting tool edges, a device for realizins same, and a striker used in the said device
CN102728689A (zh) * 2011-04-02 2012-10-17 东风襄樊旋压件有限公司 一种制造深槽劈开旋压皮带轮的旋压工装及其用途

Cited By (4)

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