JP4751976B2

JP4751976B2 - 金属製のパイプ部材に対する溝の加工装置

Info

Publication number: JP4751976B2
Application number: JP2004056512A
Authority: JP
Inventors: 五郎宮本; 馨石渡
Original assignee: 総和産業株式会社
Priority date: 2004-03-01
Filing date: 2004-03-01
Publication date: 2011-08-17
Anticipated expiration: 2024-03-01
Also published as: JP2005246394A

Description

本発明は、金属製のパイプ部材を治具にセットし、そのパイプ部材の軸線と交差する方向を部分的に押圧陥入させて所定形状の溝を軸線上に付形する溝の加工装置に関するものである。

自動車用のヘッドレストステーを金属製のパイプ部材から形成する製品として例示すると、図１１で示すように金属製のパイプ部材をコの字状に軸曲げすると共に、ヘッドレスト高さ調整用のレの字状を呈する１〜６個程度のフリー溝ｇ_１と、ヘッドレスト抜外れ防止用のコの字状を呈する１または２個程度のストッパ溝ｇ_２とを片縦軸部の側面を部分的に窪ませてラチエット爪を係止乃至は離脱可能に設けることにより構成されている。

その溝をパイプ部材の側面に形成するに、切削刃によるブローチまたはスライス加工を適用すると、指定形状の溝を容易に形成できるが、切粉が発生し、外傷が発生し易いばかりでなく、肉厚の削取りによる剛性の低下を招いてしまう。

パイプ部材に対する溝の付形には、先端側を溝形状に合わせて曲面形に形成したポンチ（特許文献１）、先端側を溝形状に合わせて楔形状に形成した成形刃（特許文献２）をパイプ部材の軸線と直交方向から側面に下降動させて各溝をプレス成形し、また、先端側を溝形状に合わせて斜めに面取りしたパンチ（特許文献３）をパイプ部材の軸線と斜め方向から側面に下降動させて各溝をプレス成形することが提案されている。

そのプレス加工では、パンチによる圧力をパイプ部材の側面に真っ向から加えて側面を径内方向に押し込む張力により溝を成形するため、パンチによる圧力が溝の縁部にまで作用し、外周の偏平度（真円度）を大きく変えることから、大きなダレが溝の縁部に生じてしまう。

そのプレス成形のみによる以外、パンチを回動させながら刃先をパイプ部材の側面に圧接させて溝の予備成形を行った後、プレスポンチによるシェービング加工により肉厚の一部を削り取ることが提案されている（特許文献４）。

その溝の加工装置では、パンチを回動させながらパイプの軸線に対する直交方向より移動させて刃先をパイプ部材の側面に圧接させるものであるため、指定形状の溝を付形するに必要なパンチの回動と移動とを適度に合わせるのが難しい。また、異なる工具を個別に作動させて溝を形成するものであるから、プレスポンチを予備成形溝の形状に合わせて正確に作動することが難しく、肉厚の削取りによる切粉が発生し、剛性の低下も免れ得ない。

上述したプレス成形と併用し、溝形状に相応する切欠を軸線上に設けた芯金をパイプ部材の径内に挿置することも提案されている（特許文献５）。

その芯金を併用する場合、芯金の出入れに著しく手間が掛かるため、製品の生産性に劣ると共に、上述した外周の偏平度（真円度）乃至は成形断面のダレから満足し得る溝を形成できない。

その他に、エピサイクロイド機構と球継手による揺動運動をスピンドルに起させ、スピンドルの先端に取り付けた所定の溝形状に相応する先端形状を有する成形具により、溝をスエージング加工でパイプ部材の側面に付形することも提案されている（特許文献６）。

そのスエージング加工では、プレス成形と比べれば、成形具がパイプ部材の側面を所定の溝形状にまで徐々に陥入するよう作用するため、溝の縁回りに生ずるダレの発生を抑えられる。但し、エピサイクロイド機構が機構的に複雑で高価なものであるところから、製品コストが嵩む。
特開２００１−２３９３４０号特開２００１−１８０１４号特開２００２−２０４７３３号特開２００２−２１０５１９号特開２００２−１２００２２号特開２０００−５１９５７号

本発明の解決しようとする課題は、切粉の発生する切削によらず、また、芯金をパイプ部材の径内に挿置することによらず、外周の偏平度（真円度）を保って溝の縁部におけるダレの発生を抑え、所定形状の溝をパイプ部材の側面に簡単な機構で正確に付形可能な溝の加工装置を構成する点にある。

本願の請求項１に係る発明は、金属製のパイプ部材をセットする治具と、所定形状の溝を付形するに相応した輪郭形状を有する突条歯を円周面に設けた複数の空転ローラと、各空転ローラを直列的に並べてローラ軸で軸承保持するローラホルダーと、ローラホルダーを治具にセットした金属製のパイプに向けて移動させる動力手段とを備え、パイプ部材の軸線と交差する方向に所定形状の溝を複数の空転ローラで付形するための溝の加工装置において、
最終溝よりも浅くて狭幅のＶ字溝を付形する突条歯を円周面に設けた先頭ローラと、先頭ローラによって付形された溝の溝口側を深く付形する突条歯を円周面に設けた第一の中間ローラと、第一の中間ローラによって付形された溝口側の広い溝の溝奥側を扁平面に付形する突条歯を円周面に設けた第二の中間ローラと、第二の中間ローラによって付形された溝を溝の深さ，扁平面の幅及び傾斜面の長さを最終溝の溝形状に近づくまで付形する突条歯を円周面に設けた第三の中間ローラを複数の中間ローラとして含み、第三の中間ローラによって付形された形状の溝から最終形状の溝を付形するに相応した輪郭形状の突条歯を設けた最後尾ローラを備え、先頭ローラ，複数の中間ローラ，最後尾ローラを順次直列的に並べてローラホルダーで軸承支持した空転ローラのローラ列を備え付けたことを特徴とする。

本願の請求項２に係る発明は、先頭ローラによって付形されたＶ字溝の溝口側を深く付形する突条歯を円周面に設けた第一の中間ローラと、第一の中間ローラによって付形された溝口側の広いＶ字溝の溝奥側を扁平面に付形すると共に、溝口側の広いＶ字溝の片斜面を垂直面とし、且つ、他斜面を溝奥側より緩やかな上り勾配の傾斜面として付形する突条歯を円周面に設けた第二の中間ローラと、第二の中間ローラによって付形された溝を溝の深さ，扁平面の幅及び傾斜面の長さを最終溝の略レの字形状に近づくまで付形する突条歯を円周面に設けた第三の中間ローラを複数の中間ローラとして含み、第三の中間ローラによって付形された形状の溝から略レの字状の最終形状の溝を付形するに相応した輪郭形状の突条歯を設けた最後尾ローラを備え付けたことを特徴とする。

本願の請求項３に係る発明は、先頭ローラによって付形されたＶ字溝の溝口側を深く付形する突条歯を円周面に設けた第一の中間ローラと、第一の中間ローラによって付形された溝口側の広いＶ字溝の溝奥側を扁平面に付形する突条歯を円周面に設けた第二の中間ローラと、第二の中間ローラによって付形された溝を溝の深さ，扁平面の幅及び傾斜面の長さを最終溝の略コの字形状に近づくまで付形する突条歯を円周面に設けた第三の中間ローラを複数の中間ローラとして含み、第三の中間ローラによって付形された形状の溝から略コの字状の最終形状の溝を付形するに相応した輪郭形状の突条歯を設けた最後尾ローラを備え付けたことを特徴とする。

本願の請求項４に係る発明は、請求項２に記載のローラ列と、請求項３に記載のローラ列とを相平行に整列させて配置し、形状の異なる複数の最終溝を各ローラ列で同時に付形可能な空転ローラのローラ列を備え付けたことを特徴とする。

本願の請求項１に係る金属製のパイプ部材に対する溝の加工装置では、細いＶ字溝を先頭の空転ローラで成形し、そのＶ字溝を基準に、次の空転ローラで幅方向，深さ方向に押し広げる圧力を作用することにより、溝形状を所定の溝形状に徐々に近付けるよう複数の空転ローラで付形するため、空転ローラの突条歯による圧力を溝の付形部分に確実に集中させ、溝を指定形状にまで徐々に進行させて形成するところから、外周の変形を抑えられると共に、溝の縁部に生ずるダレの発生を抑えて最終形状の溝として正確に付形できる。

本願の請求項２に係る金属製のパイプ部材に対する溝の加工装置では、先頭の空転ローラで細いＶ字溝を成形し、そのＶ字溝を基準に、溝形状を所定のレの字形に徐々に近付けるよう複数の空転ローラで付形するため、空転ローラの突条歯による圧力を溝の付形部分に確実に集中させ、溝を指定のレの字形にまで徐々に進行させて形成するところから、外周の変形を抑えられると共に、溝の縁部に生ずるダレの発生を抑えてレの字溝を正確に付形できる。

本願の請求項３に係る金属製のパイプ部材に対する溝の加工装置では、先頭の空転ローラで細いＶ字溝を成形し、そのＶ字溝を基準に、溝形状を所定のコの字形に徐々に近付けるよう複数の空転ローラで付形するため、空転ローラの突条歯による圧力を溝の付形部分に確実に集中させ、溝を指定のコの字形にまで徐々に進行させて形成するところから、外周の変形を抑えられると共に、溝の縁部に生ずるダレの発生を抑えてコの字溝を正確に付形できる。

本願の請求項４に係る金属製のパイプ部材に対する溝の加工装置では、請求項２に記載のローラ列と、請求項３に記載のローラ列とをパイプ部材の軸線上に複数設ける形状の異なる溝の同時成形手段を備え付けるものであるため、ヘッドレストステーのようなレの字溝並びにコの字溝を共に必要とされるものでも、溝加工を一工程で行えて製品の生産性を効率よく高められる。

図示実施の形態に係るパイプ部材に対する溝の加工装置は、図１で示すように金属製のパイプ部材Ｐをセットする治具１と、所定形状の溝を付形するに相応した輪郭形状を有する突条歯を円周面に設けた複数の空転ローラ１０（一つのみ図示。以下、図２，図３も同様。）と、各空転ローラ１０を直列的に並べてローラ軸２ａで軸承保持するローラホルダー２と、ローラホルダー２を治具１にセットした金属製のパイプ部材Ｐに向けて移動させる動力手段の可動ホルダー３とを備えて構成されている。

その空転ローラ１０としては、合金工具鋼製（ＪＩＳ規格：ＳＫＤ１１、ＨＲＣ５８±１．０）または超硬合金製のローラが備え付けられる。

空転ローラ１０は、図２で示すようにローラ側面に開孔する中心孔と緊密に嵌り合う支軸２ａで軸承すると共に、この支軸２ａをローラホルダー２の側面間に掛渡し固定することによりローラホルダー２で保持されている。ローラホルダー２は、空転ローラ１０の突条歯を下部開放側から一部露出させて空転ローラ１０を内部に収容可能な断面逆凹状を呈するよう形成されている

可動ホルダー３は、ローラホルダー２を後端側で保持し、サーボ駆動または油圧サーボ駆動により空転ローラ１０をパイプ部材Ｐの軸線に向けて直交方向より水平に移動するものとして備え付けられている。

セット治具１には、空転ローラ１０をローラホルダー２でスライドガイドするゲート１ａが内部に貫通するよう設けられている。このゲート１ａは、ローラホルダー２の天部面から両側面と摺接し、空転ローラ１０の突条歯が露出する底部面と摺接しない四辺形の空洞状に設けられている。セット治具１には、パイプ部材Ｐを挿通する軸受け孔１ｂがゲート１ａと交差する方向に設けられている。その軸受け孔１ｂは、パイプ部材Ｐの溝を付形する側面をゲート１ａの空洞内に一部露出する形状に設けられている。

この溝の加工装置では、図３で示すようにパイプ部材Ｐをセット治具１の軸受け孔１ｂに挿通させて位置決め保持した後、空転ロール１０をパイプ部材Ｐの軸線に向けて可動ホルダー３で直交方向側方より移動することから、所定形状の溝をローラホルダー２の底部面より露出する空転ロール１０の突条歯でヘッドレストステーＳの側面に付形するようにできる。

空転ローラとしては、図４〜図７で示すような略レの字溝を付形するもの１０〜１４と、図８〜図１０で示すような略コの字溝を付形するもの１０’〜１４’が備え付けられている。

略レの字溝を付形する空転ローラ１０〜１４としては、図４で示すようにＶ字状の突条歯１０ａ，１１ａを円周面１０ｂ，１１ｂの中央より立ち上げて設けた二つの空転ローラ１０，１１と、略中央の有幅な起立面から片側方のテーパ状を呈する断面略台形のリング面となる突条歯１２ａ〜１４ａを円周面１２ｂ〜１４ｂの略半分に設けた空転ローラ１２〜１４が備え付けられている。

その空転ローラ１０〜１４は、ローラ列の移動方向Ｘに向かってＶ字状の突条歯１０ａを設けた空転ローラ１０を先頭に位置し、この空転ローラ１０の以降並ぶ空転ローラ１１〜１３として所定のレの字溝と徐々に近付く異なる形状の突条歯１１ａ〜１３ａを設けたものを整列し、最後尾の空転ローラ１４として所定のレの字溝と略同じ形状の突条歯１４ａを設けたものが整列するよう配列されている。

先頭ローラ１０、第一乃至は第三の中間ローラ１１〜１３としては、図５並びに図６で示すように円周面１０ｂ〜１３ｂがパイプ部材の側面と摺接しない同じ直径<φ_１〜φ_４を有するものが備え付けられている。それに対し、最後尾ローラ１４としては、円周面１４ｂがパイプ部材の側面と摺接可能な大きい直径<φ_１〜φ_４<φ_５を有するものが配列されている。

先頭，第一の中間ローラ１０，１１に設けられるＶ字状の突条歯１０ａ，１１ａを比較すると、図５で示すように先頭ローラ１０には第一の中間ローラ１１の突条歯１１ａよりも狭い基部幅ｗ_１<ｗ_２を有し、且つ、立上り高さｈ_１＝ｈ_２，突端の曲部面ｒ_１＝ｒ_２の同じ突条歯１０ａが設けられている。

第二，第三の中間ローラ１２，１３、最後尾ローラ１４に設けられる略中央の有幅な起立面からテーパ状を呈するリング面となる断面略台形の突条歯１２ａ〜１４ａを比較すると、図６で示すようにローラ１２〜１４の順に、起立面の平坦な突端幅ｗ_３<ｗ_４<ｗ_５が徐々に広くなり、且つ、リング面の傾斜角θ_１>θ_２>θ_３が徐々に小さくなる突条歯１２ａ〜１４ａが設けられている。

これらの空転ローラ１０〜１４では、図７で示すように先頭ローラ１０で付形するＶ字溝ｇ_１０を基準に、Ｖ字溝ｇ_１０の溝口側を広く付形した溝ｇ_１１に付形し、次に、溝口側の広いＶ字溝ｇ_１１の溝奥側を扁平面とする溝に付形し、Ｖ字溝ｇ_１１の片斜面を垂直面とし、Ｖ字溝の他斜面を溝奥より緩やかな上り勾配の傾斜面とする溝ｇ_１２として付形し、更に、溝奥側の深さ，扁平幅並びに傾斜面の長さを所定形状近くの溝ｇ_１３にまで付形するよう溝形状を所定の溝形状に徐々に近付けてから、最終的に、所定近くの溝形状を所定形状の溝ｇ_１４にまで付形できる。

その空転ローラ１０〜１４では、移動方向と反対方向に空転することから余計な摩擦を生じさせないで、空転ローラ１４がパイプ部材Ｐの側面と摺接すると共に、各突条歯１０ａ〜１４ａによる圧力を溝の付形部分に集中させて外周の変形を抑えつつ、溝を指定形状へと進行させて形成するため、外周の偏平度（真円度）を保ち、溝の縁部におけるダレのない指定形状の溝ｇ_１４としてレの字溝を正確に形成できる。

その空転ローラ１０〜１４の移動に伴っては、ローラホルダー２がゲート１ａの天部面から両側面に摺接することから、空転ローラ１０〜１４をゲート１ａで水平に移動ガイドできる。また、空転ローラ１０〜１４の突条歯１０ａ〜１４ａがパイプ部材Ｐの側面に食い込むに伴う逃げの発生を防げるため、所定の加圧力を保ってパイプ部材Ｐの側面を押圧陥入できることにより溝形状を所望通りに付形できる。

金属製のパイプ部材からヘッドレストステーを製造する場合、肉厚：１．３〜２．０ｍｍ，直径：１３ｍｍ程度の高張力合金でなるシームレスパイプ部材または電縫パイプ部材が用いられる。この金属製のパイプ部材に対しては、ダレを０〜０．５ｍｍ以内、外周の偏平度を０．０５ｍｍ以内（真円度：±０．０３ｍｍ程度）に抑え、深さ：１．５〜２．５ｍｍ、最肉薄部：０．６ｍｍ以上の溝を設けるようにできる。

コの字状の溝を形成する空転ローラとしては、図８並びに図９で示すような異なる形状の突条歯１０ａ’〜１４ａ’を設けた空転ローラ１０’〜１４’が備えられる。空転ローラ１０’〜１３’としては、円周面１０ｂ’〜１３ｂ’がパイプ部材の側面と摺接しない同じ直径<φ_１’〜φ_４’を有するものが備え付けられている。空転ローラ１４’としては、円周面１４ｂ’がパイプ部材の側面と摺接する大きな直径φ_１〜φ_４<φ_５を有するものが備え付けられている。

空転ローラ１０’，１１’に設けられるＶ字状の突条歯１０ａ’，１１ａ’を比較すると、レの字溝を設ける場合と同様に、図８で示すように空転ローラ１０’には空転ローラ１１’の突条歯１１ａよりも狭い基部幅ｗ_１’<ｗ_２’を有し、且つ、立上り高さｈ_１’＝ｈ_２’，突端の曲部面ｒ_１’＝ｒ_２’の同じ突条歯１０ａ’が設けられている。

空転ローラ１２’〜１４’に設けられる略コ形の突条歯１２ａ’〜１４ａ’を比較すると、図９で示すように空転ローラ１２’〜１４’の順に、突端幅ｗ_３’ <ｗ_４’ <ｗ_５’が徐々に広くなり、且つ、突端の平坦幅がｒ_３’ <ｒ_４‘<ｒ_５‘が徐々に広くなる突条歯１２ａ’〜１４ａ’が設けられている。

これらの空転ローラ１０’〜１４’では、図１０で示すように先頭の空転ローラ１０で付形するＶ字溝ｇ_１０’を基準に、Ｖ字溝ｇ_１０’の溝口側を広く付形した溝ｇ_１１’に付形し、次に、溝奥側の深さ，扁平幅を突条歯で所定の溝形状近くにまで付形するよう突条歯１２ａ’，１３ａ’で溝形状を所定の溝形状に徐々に近付けてから、最終的に、所定近くの溝形状を所定の溝形状にまで突条歯１４ａで付形する。

その空転ローラ１０’〜１４’でも、移動方向と反対方向に空転することから余計な摩擦を生じさせないで、空転ローラ１４’がパイプ部材Ｐの側面と摺接すると共に、各突条歯１０ａ’〜１４ａ’による圧力を溝の付形部分に集中させて外周の変形を抑えつつ、溝を指定形状へと進行させて形成するため、外周の偏平度（真円度）を保ち、溝の縁部におけるダレのない指定形状の溝ｇ_１４’としてコの字溝を正確に形成できる。

空転ローラとしては五個直列に並べる場合を例示したが、これに限定されることなく、その個数は溝の形状や形状の正確性、パイプ部材の材質等から適宜に選択，設計できる。

上述した実施の形態においては、主に、ヘッドレストステーを製造する場合に基づいて所定形状の溝をパイプ部材の軸線上に設けることを説明したが、ハンドブレーキやその他の製品をパイプ部材から製造するにあたり、所定形状の溝をパイプ部材の軸線上に設けるにも適用できる。

本発明に係る空転ローラを備える金属製のパイプ部材に対する溝の加工装置を示す側面図である。図１の溝加工装置をＡ−Ａ線で示す断面図である。図１の溝加工装置を作動状態で示す説明図である。本発明に係る金属製のパイプ部材に対する溝の加工装置に備え付けられる複数の空転ローラを示す説明図である。図４のローラ列をＶ字状の突条歯で比較する説明図である。図４のローラ列を円錐台形の突条歯で比較する説明図である。図５並びに図６の空転ローラにより付形される溝の形状を示す説明図である。図４のローラ列と異なる形状の溝を付形するローラ列をＶ字状の突条歯で比較する説明図である。図８のローラ列を突条歯で比較する説明図である。図８並びに図９の空転ローラにより付形される溝の形状を示す説明図である。一般例に係るヘッドレストステーを示す斜視図である。

１セット治具
２ローラホルダー
３動力手段
１０〜１４レ字状溝付形の空転ローラ
１０ａ〜１４ａ空転ローラの突状歯
１０ｂ〜１４ｂ空転ローラの円周面

１０’〜１４’ コ字状溝付形の空転ローラ
１０ａ’〜１４ａ’ 空転ローラの突状歯
１０ｂ’〜１４ｂ’ 空転ローラの円周面

Claims

金属製のパイプ部材をセットする治具と、所定形状の溝を付形するに相応した輪郭形状を有する突条歯を円周面に設けた複数の空転ローラと、各空転ローラを直列的に並べてローラ軸で軸承保持するローラホルダーと、ローラホルダーを治具にセットした金属製のパイプに向けて移動させる動力手段とを備え、パイプ部材の軸線と交差する方向に所定形状の溝を複数の空転ローラで付形するための溝の加工装置において、
最終溝よりも浅くて狭幅のＶ字溝を付形する突条歯を円周面に設けた先頭ローラと、先頭ローラによって付形された溝の溝口側を深く付形する突条歯を円周面に設けた第一の中間ローラと、第一の中間ローラによって付形された溝口側の広い溝の溝奥側を扁平面に付形する突条歯を円周面に設けた第二の中間ローラと、第二の中間ローラによって付形された溝を溝の深さ，扁平面の幅及び傾斜面の長さを最終溝の溝形状に近づくまで付形する突条歯を円周面に設けた第三の中間ローラを複数の中間ローラとして含み、第三の中間ローラによって付形された形状の溝から最終形状の溝を付形するに相応した輪郭形状の突条歯を設けた最後尾ローラを備え、先頭ローラ，複数の中間ローラ，最後尾ローラを順次直列的に並べてローラホルダーで軸承支持した空転ローラのローラ列を備え付けたことを特徴とするパイプ部材に対する溝の加工装置。
先頭ローラによって付形されたＶ字溝の溝口側を深く付形する突条歯を円周面に設けた第一の中間ローラと、第一の中間ローラによって付形された溝口側の広いＶ字溝の溝奥側を扁平面に付形すると共に、溝口側の広いＶ字溝の片斜面を垂直面とし、且つ、他斜面を溝奥側より緩やかな上り勾配の傾斜面として付形する突条歯を円周面に設けた第二の中間ローラと、第二の中間ローラによって付形された溝を溝の深さ，扁平面の幅及び傾斜面の長さを最終溝の略レの字形状に近づくまで付形する突条歯を円周面に設けた第三の中間ローラを複数の中間ローラとして含み、第三の中間ローラによって付形された形状の溝から略レの字状の最終形状の溝を付形するに相応した輪郭形状の突条歯を設けた最後尾ローラを備え付けたことを特徴とする請求項１に記載のパイプ部材に対する溝の加工装置。
先頭ローラによって付形されたＶ字溝の溝口側を深く付形する突条歯を円周面に設けた第一の中間ローラと、第一の中間ローラによって付形された溝口側の広いＶ字溝の溝奥側を扁平面に付形する突条歯を円周面に設けた第二の中間ローラと、第二の中間ローラによって付形された溝を溝の深さ，扁平面の幅及び傾斜面の長さを最終溝の略コの字形状に近づくまで付形する突条歯を円周面に設けた第三の中間ローラを複数の中間ローラとして含み、第三の中間ローラによって付形された形状の溝から略コの字状の最終形状の溝を付形するに相応した輪郭形状の突条歯を設けた最後尾ローラを備え付けたことを特徴とする請求項１に記載のパイプ部材に対する溝の加工装置。
請求項２に記載のローラ列と、請求項３に記載のローラ列とを相平行に整列させて配置し、形状の異なる複数の最終溝を各ローラ列で同時に付形可能な空転ローラのローラ列を備え付けたことを特徴とするパイプ部材に対する溝の加工装置。