JPH0623637U - 車両用ホイールの成形装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 被加工材を目標温度まで短時間で、かつ均一
に加熱・保温し、オンラインで加工熱処理を行うことに
より、生産性を向上させ、コストダウンを図る。 【構成】 鍛造により成形され、駆動、従動両軸上の金
型により挟持された被加工材に温間スピニング加工を施
して車両用ホイールに成形する成形装置において、前記
金型および被加工材の加熱手段として、誘導加熱装置を
前記金型を支持する駆動、従動両軸と同軸上に配設した
こと。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、乗用車、バス、トラック等の車両に用いられるアルミニウム合金製 またはマグネシウム合金製のワンピースホイールの成形加工を、温間加工により 行うための車両用ホイールの成形装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

外周に円筒部を有する断面凹型あるいはＨ型のアルミニウム合金製またはマグ ネシウム合金製鍛造品による円筒素材を、タイヤホイールに成形加工する装置と して、その駆動軸先端に内面成形金型を有する主軸機構と、これに対向して従動 軸先端に内面成形金型を有するテールストック機構とを備え、前記各金型で円形 素材を挟持して軸心回りに回転させ、円形素材円筒部の外周面を加工ローラの押 付けによるしごき加工するとともに、前記内面成形金型により円筒部の内周面を 成形するスピニング加工装置は、いうまでもなく従来より知られている。

【０００３】 上記した従来のスピニング装置はいうまでもなく冷間状態において、そのスピ ニング加工を行うものであり、勿論展伸性の良好な鍛造素材を、冷間状態でスピ ニング加工することは可能ではあるが、一般的にアルミ鋳造品を始めとして、展 伸性の良好でない鋳造素材をしごき加工する場合、その加工中にクラックが発生 し易い問題点がある。

【０００４】 このため１パス当りの加工量を小さくする必要があるので、加工工数が大で生 産性も悪く、また加工中にスピニング装置から素材を取外し、少なくとも１回以 上の焼鈍処理を行って後、再加工するという手間が生じ、その生産効率は著しく 低下し、得られる製品に対しての質的懸念やコスト的な圧迫を生じるのである。 そこで本出願人は前記欠点を解決するため、外周に円筒部を有する断面凹形あ るいはＨ型の円形素材を、駆動、従動両軸上の金型挟持下にその軸心回りに回転 させ、円筒部外周面を複数個の加工ローラの切換を介してしごき加工するととも に、回転自在な主軸機構の駆動、従動両軸に装着された金型で円筒部内周面を成 形するスピニング装置において、前記金型および金型挟持下に回転する円形素材 に、熱間スピニング加工可能にそれぞれ加熱手段を配設したものを実開平２−１ １８６３０号に提案した (以下、従来例１) 。

【０００５】 また、前記従来例１とは別に、スピニング金型内にヒータを埋設するとともに 、内面成形金型と回転軸との間および加工ロールと取り付け軸との間にセラミッ クス製のブッシュまたはリングを設けて断熱性を向上させ、ベアリングの寿命を 延ばす試みがなされたものや (特開平3-184646号公報参照……以下従来例２) 、 内面成形金型を加熱する他、各スピニング成形加工前に素材をオフラインで予 熱し、スピニング成形加工する方法も提案されている (特開平3-236452号公報参 照……以下従来例３) 。

【０００６】 ここで、前記従来例１を、後述する本考案の実施例を説明する上で参考とする ため、図３にてその概要を説明する。 図に例示したスピニング装置は、そのスピニング加工に必要な構成要素、即ち 主軸機構、テールストック機構、駆動軸、従動軸および両軸に保持される成形金 型、更には複数個の加工ローラ等は、従来周知技術と同一であるため、図におい てはそれらの一部は省略して説明する。同図において主軸機構101 に可回動に軸 架した駆動軸102 の先端に断熱材103 を介して、外周に円筒部104 を有する断面 凹形あるいはＨ形の円形素材105 の内面を成形する金型106 を保持させ、主軸機 構101 と対向するテールストック機構107 に、前記駆動軸102 と同心で可回動に 軸架した従動軸108 の先端に、同じく断熱材109 を介して、前記円形素材105 の 反対内面を成形する金型110 を保持させ、これら両金型106,110 の双方または何 れか一方に、例えば抵抗加熱ヒータ等による金型自体の加熱、保温を行うための 金型用ヒータ111 を内蔵状に設けるとともに、両金型106,110 に挟持されて回転 する円形素材105 においても、同様に円形素材105 の加熱、保温を行うためのワ ーク用ヒータ112 を、加工ローラ113 と干渉しない位置で、素材105 の円筒部10 4 の外方スペース内に固定的に配設し、これによって両ヒータ111,112 を利用し て、熱間スピニング加工を可能としたものである。

【０００７】 そして、前記駆動軸102 はモータ等の原動機114 より、駆動輪115 、伝動部材 116 および従動輪117 をへて回転され、従動軸108 は一体に同行回転される。

【０００８】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、前記従来例１や従来例２で提案されているような内面成形金型の内部 にヒーターを設けて加熱する方式では、被加工材の加熱に必要な時間や被加工材 の各部分での温度の均一性の点で問題がある。即ち、ワンピースホイールの製造 工程では、鍛造工程の後にスピニング成形加工を行う工程が一般的であり、従っ て、鍛造工程を終えた後に被加工材は内面成形金型にセットされ、一定温度まで 加熱・昇温されるが、前記被加工材は前記金型と部分的にしか接触していないた め、被加工材を昇温し、さらに全体を均一な温度にするまでに多大の時間を要し 、生産性が劣るという問題点がある。

【０００９】 また、ヒーターの設置された内面成形金型は高価となり、その組み替えやメン テナンスが煩雑になるという問題点もある。 一方、前記従来例３として提案されているように、被加工材をオフラインで予 熱した後内面成形金型にセットする方法においては、セッティング時のハンドリ ングが難しいため寸法精度の点で問題を生じて歩留まりの低下を招くという問題 がある。また、金型内部に存在するヒーターによる間接的な加熱のため、温度制 御が難しいという問題も残る。

【００１０】 本考案は、上記の問題点に鑑み、誘電加熱により被加工材や内面成形金型を加 熱することにより、被加工材を目標温度まで短時間で、かつ均一に加熱・保温し 、生産性を大幅に向上させることを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

本考案は、前記目的を達成するため鍛造により成形され、駆動、従動両軸上の 金型により挟持された被加工材に温間スピニング加工を施して車両用ホイールに 成形する成形装置において、前記金型および被加工材の加熱手段として、誘導加 熱装置を前記金型を支持する駆動、従動両軸と同軸上に配設した構成を採用し、 更に前記誘電加熱装置を可動式とし、該誘導加熱装置に被加工材への潤滑剤供給 手段および水冷手段を付設した構成を採用した。

【００１２】

【作用】

本考案によれば、被加工材の加熱手段として誘導加熱装置を用いることにより 、内面成形金型にセットされた被加工材を目標温度まで短時間で、かつ均一に加 熱・保温することが可能となり、生産性が大幅に向上し、その結果大幅なコスト ダウンを実現できる。

【００１３】 前記誘導加熱装置に潤滑剤供給手段を付設した場合は、潤滑剤塗布工程の自動 化、均一化および装置のコンパクト化が可能となり、生産性、品質向上が図れる 。 前記誘導加熱装置に水冷手段を付設した場合は、各パスにおける被加工材の温 度を短時間でかつ自在に制御することが可能となるため、高品質の鍛造ホイール の製造が可能となり、生産性も向上する。

【００１４】

【実施例】

本考案の好適な一実施例を図１乃至図２に基づいて説明する。 図１は、図３に示した従来例のスピニング成形装置を水平タイプにしたもので あり、前記公知部分の一部は省略して要部のみ示したものである。なお、本考案 の車両用ホイールの成形装置において、そのスピニング加工に必要な構成要素、 即ち主軸機構、テールストック機構、駆動軸、従動軸および両軸に保持される内 面成形金型、更には複数個の加工ローラー等の基本構成は、全て従来より使用さ れているスピニング成形装置と同様であるのでその説明を省略する。

【００１５】 まず、図１の模式図に基づいて、マグネシウム合金製ホイールの成形を行う際 のスピニング加工工程について説明する。被加工材1 の材質は、鍛造用マグネシ ウム合金 (ＺＫ６０Ａ）よりなる。初めに前記被加工材1 は、鍛造、バリ取りさ れた後、常温の状態で内側の内面成形金型2 および外側の内面成形金型3 により 保持され、駆動モーター (図示せず) により、一定速度で回転される。内面成形 金型2,3 は、予め誘導加熱装置4 により目標温度の２５０℃付近になるよう加熱 されている。次に、内面成形金型2,3 を支持する駆動、従動両軸6,7 と同軸上に 配設されている誘導式加熱装置4 を油圧シリンダー5 を用いて一点鎖線で示した 位置まで移動させ、前記誘導式加熱装置4 を入力して被加工材1 を目標温度の ( ２５０＋α) ℃まで昇温する。被加工材1 が前記目標温度に到達した後、誘導加 熱装置4 は元の位置まで後退させる。その後は、所定のタイムスケジュールでス ピニング加工を施し、ホイールリム部を形成していく。このときの成形条件とし ては、例えば加工温度を２５０℃、内面成形金型回転数を２００ｒｐｍ、パス回 数を３とすることができ、潤滑剤は黒鉛系のものを用いることができる。なお、 被加工材1 の加熱条件の設定は、テーブル値によるデータベースで初期設定し、 非接触の赤外線温度計により被加工材1 の温度を検出し、その信号によりダイナ ミックに自動制御することができる。また、前記自動制御装置を用いることによ り、加熱時間の短縮と過昇温が防止される。

【００１６】 前記実施例の装置では、誘導加熱装置4 を可動式として被加工材1 の位置まで 移動しているが、逆に誘導加熱装置4 を固定し、スピニング装置の内面成形金型 を可動式としてもよい。また、内面成形金型2,3 は、前述のように事前に加熱さ れているためその熱容量により再加熱の必要は殆どないが、最近の大径、広幅の ホイールにを取り扱う場合は、パス回数も増加するため、その必要に応じて前述 した条件と同様の条件により再加熱を行えばよい。

【００１７】 被加工材の加熱手段として誘導加熱装置を用いることにより、例えば従来同様 の装置を用いて前記マグネシウム合金製ホイールをセットした後、２５０℃に昇 温するのに、１２０秒程度の時間を必要としていたのが、本考案の装置では、３ ０秒程度の短時間で昇温することが可能となり、また昇温後も被加工材の各部分 の温度差が最高２０℃程度であったものが、本考案の装置では１０℃程度と均一 化される。このように、本考案により内面成形金型にセットされた被加工材を目 標温度まで短時間で、かつ均一に加熱・保温することが可能となり、生産性が大 幅に向上し、大幅なコストダウンを実現できる。

【００１８】 次に、図２に基づいて被加工材1 への潤滑剤の供給方法および水冷手段を用い た被加工材1 の冷却方法について説明する。図２は誘導加熱装置4 の拡大して示 した断面説明図であり、該誘導加熱装置4 の本体に被加工材1 への潤滑剤供給手 段と水冷手段が付設されており、前者の１例としてリング状エアースプレイノズ ル8 ，後者の１例として噴水ノズル9 が示されている。

【００１９】 まず、潤滑剤の供給は前記エアースプレイノズル8 を用いて行われ、被加工材 1 表面へ均一に例えば黒鉛系の潤滑剤の供給がなされる。前記潤滑剤の供給は、 スピニング加工工程の各パスの前に行い、そのために前記誘導加熱装置4 を移動 させ、必要部分に潤滑剤を供給する。具体的な方法としては、各パスの時間的な 設定と油圧シリンダー5 の制御装置を連動させることにより前記潤滑剤供給のタ イミングを制御しながら潤滑剤を供給する。

【００２０】 前記の方法以外にも、潤滑剤供給用のエアースプレイノズル8 を軸方向に数分 割してゾーン制御することにより、潤滑剤の供給を行ってもよい。 また、前述したように被加工材1 を再加熱する必要が生ずる場合もあるが、そ の場合は潤滑剤の供給と再加熱を所定のタイミングで実施すればよい。 このように、誘導加熱装置4 に潤滑剤供給手段を付設することにより、潤滑剤 塗布工程の自動化、均一化および装置のコンパクト化が可能となり、生産性、品 質向上が図れる。

【００２１】 次に、被加工材1 の冷却は、前記噴水ノズル9 を用いて水をスプレイすること により行う。 被加工材1 の冷却は、各パス毎に加工温度を変化させたい場合に行われ、前記 方法を用い、例えばそのスプレイ量や時間を変化させることにより容易にその温 度を制御することができる。具体的な冷却手段の動作は、誘導加熱装置4 の場合 と同様である。このさい、水冷手段を用いた加工熱処理方法の具体例を示すと、 例えば以下のようになる。まず、１パス目は大Ｒのロールを用いて大変形を行う ため、加工温度を３００℃に制御し、２パス、３パス目は仕上げ工程のため、噴 水ノズル9 により被加工材1 の加工温度を１８０℃まで下げることにより、加工 組織の微細化および寸法の高精度化を図る加工が可能となる。ここで、被加工材 1 の温度コントロールは、前記非接触の赤外線温度計を用い、水冷装置と連動さ せることにより、加熱の場合と同様に自動制御することができる。

【００２２】 一方、容体化処理を省略する工程の場合は、所定温度での仕上げパスの直後に 、前記水冷手段により水冷焼入れを行い、その後に２００℃で約２４時間の時効 処理を行うことができる。 このように、誘導加熱装置に水冷手段を付設することにより、各パスの温度を 短時間で、かつ自在に制御することが可能となるため、高品質の鍛造ホイールの 製造が可能となり、生産性も向上する。

【００２３】

【考案の効果】

本考案によれば、被加工材の加熱手段として誘導加熱装置を用いることにより 、被加工材を目標温度まで短時間で、かつ均一に加熱保温することが可能となり 、オンラインでの加工熱処理が可能となるため、生産性が大幅に向上し大幅なコ ストダウンを実現できる。また、加工装置本体のハード構成がシンプルとなり、 型替え等を行う際の作業性が大幅に向上するため、小ロット、多品種への対応が 容易となる。

【００２４】 前記誘導加熱装置に潤滑剤供給手段を付設した場合は、潤滑剤塗布工程の自動 化、均一化および装置のコンパクト化が可能となり、生産性、品質向上が図れる 。 また、前記誘導加熱装置に水冷手段を付設した場合は、各パスの温度を短時間 で、かつ自在に制御することが可能となるため、高品質の鍛造ホイールの製造が 可能となり、生産性も向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案装置の一実施例を示す要部断面説明図で
ある。

【図２】本考案装置の誘導加熱装置の一実施例を示す拡
大して示した断面説明図である。

【図３】従来のスピニング加工装置の一例を示す要部断
面図である。

【符号の説明】

1 被加工材 2 内面成形金型 3 内面成形金型 4 誘導加熱装置 5 油圧シリンダー 6 駆動軸 7 従動軸 8 エアースプレイノズル 9 噴水ノズル

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 鍛造により成形され、駆動、従動両軸上
   の金型により挟持された被加工材に温間スピニング加工
   を施して車両用ホイールに成形する成形装置において、
   前記金型および被加工材の加熱手段として、誘導加熱装
   置を前記金型を支持する駆動、従動両軸と同軸上に配設
   したことを特徴とする車両用ホイールの成形装置。
2. 【請求項２】 誘電加熱装置を可動式とし、該誘導加熱
   装置に被加工材への潤滑剤供給手段および水冷手段を付
   設したことを特徴とする請求項１記載の車両用ホイール
   の成形装置。