(57)【要約】【課題】スリットを有する部品の製造において、生産性を高める技術を提供する。【解決手段】本発明は、ワークにスリットを形成する冷間鍛造装置を提供する。この冷間鍛造装置は、ワーク装着型と、ワーク装着型の型装着孔の各々に摺動可能に装着され、ワーク装着孔に装着された予備加工済みワークが有する一対の中間壁を、ワーク装着型の移動に応じて切断する一対の切断型と、移動に応じて一対の切断型を摺動させる形状に形成された傾斜面である型装着部側傾斜面が形成された型装着部と、ワーク装着型を移動方向に駆動する型駆動部と、を備える。切断型は、型装着部側傾斜面と摺接する面であって、移動に応じて中間壁を切断する方向に摺動する形状に形成された傾斜面である切断型側傾斜面を有する。【選択図】図１１
2010162556.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークにスリットを形成する冷間鍛造装置であって、
ほぼ平行に形成された２つの平行壁である一対のスリット壁と、前記一対のスリット壁を相互に接続する２つの平行壁である一対の中間壁と、を含む筒状凸部が形成された予備加工済みワークが装着されるワーク装着孔と、一対の型装着孔とが形成されたワーク装着型と、
前記一対の型装着孔の各々に摺動可能に装着され、前記ワーク装着孔に装着された予備加工済みワークが有する前記一対の中間壁を、前記ワーク装着型の移動に応じて切断する一対の切断型と、
前記移動可能に前記ワーク装着型を装着する型装着孔と、前記移動に応じて前記一対の切断型を前記摺動させる形状に形成された傾斜面である型装着部側傾斜面と、が形成された型装着部と、
前記ワーク装着型を前記移動方向に駆動する型駆動部と、
を備え、
前記一対の切断型は、前記型装着部側傾斜面と摺接する面であって、前記移動に応じて前記一対の中間壁を切断する方向に摺動する形状に形成された傾斜面である切断型側傾斜面を有する冷間鍛造装置。
【請求項２】
請求項１記載の冷間鍛造装置であって、
前記一対の切断型は、前記摺動方向に突出して前記摺動方向と前記移動方向の双方にほぼ垂直な方向に延びる凸状の第１の刃と、前記移動方向に延びる第２の刃と、を有し、
前記第１の刃は、前記一対の中間壁の根元を切断する位置に形成され、
前記第２の刃は、前記一対の中間壁と一対のスリット壁とを接続する位置に形成されている冷間鍛造装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の冷間鍛造装置であって、
前記一対の切断型には、前記移動方向と前記摺動方向の双方にほぼ垂直な方向に貫通する貫通孔が形成されており、
前記冷間鍛造装置は、前記貫通孔に挿入され、前記ワーク装着型と前記一対の切断型の相対的な動きを抑制する付勢部品を有する冷間鍛造装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の冷間鍛造装置であって、
前記冷間鍛造装置は、前記予備加工済みワークを形成する予備加工工程の少なくとも一部を実行し、
前記予備加工工程は、前記移動方向に垂直な面における断面において、前記一対のスリット壁の各々の中央に近づくほど、前記一対のスリット壁の相互の距離が近くなるような形状に形成された一対のスリット壁を形成する工程を含む冷間鍛造装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の冷間鍛造装置であって、
前記予備加工済みワークには、前記移動方向にほぼ平行に形成された半貫通孔が形成され、
前記冷間鍛造装置は、さらに、
前記半貫通孔を貫通して、前記切断された一対の中間壁を排出する突出部と、
前記切断された一対の中間壁を排出する排出孔と、
を有する冷間鍛造装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の冷間鍛造装置であって、
前記予備加工済みワークは、炭素鋼である冷間鍛造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷間鍛造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来は、金属部品へのスリットの形成は、スリット間を切削することによって機械加工で製造されていた。スリットの形成は、スリット間の断面積の消失によって急激に断面積が減少するので、冷間鍛造による製造が困難であると考えられてきたからである。冷間鍛造では、断面積が減少する割合（断面減少率）が大きくなるほど、加工動力が上昇するとともに、型寿命が短くなるという問題を有する。このような事情によって、冷間鍛造は、断面減少率の上限が７５％程度であるという加工限界も指摘されていた（非特許文献１）。
【０００３】
一方、スリット以外の部分の形成が冷間鍛造によって行われる場合には、冷間鍛造装置による塑性加工と機械加工装置による切削加工という複数種類の工程を含む製造工程となるので、製造効率の低下を招いていた。このような問題に対して、スリット間の凹部を形成するへらの支持を頑丈なものとして、冷間鍛造によってスリットを形成する方法も提案されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００７−１８１８６９公報
【非特許文献１】「プレス金型選書. ６」（ジャパンマシニスト社、１９９４年、ｐ．４０乃至ｐ．４３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１による方法では、冷間鍛造によるスリットの形成に起因する加工動力や加工限界、型寿命といった冷間鍛造という塑性加工に起因する問題の本質的な解決とはなっていなかった。
【０００５】
本発明は、上述の従来の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、スリットを有する部品の製造において、生産性を高める技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
[適用例１]
ワークにスリットを形成する冷間鍛造装置であって、
ほぼ平行に形成された２つの平行壁である一対のスリット壁と、前記一対のスリット壁を相互に接続する２つの平行壁である一対の中間壁と、を含む筒状凸部が形成された予備加工済みワークが装着されるワーク装着孔と、一対の型装着孔とが形成されたワーク装着型と、
前記一対の型装着孔の各々に摺動可能に装着され、前記ワーク装着孔に装着された予備加工済みワークが有する前記一対の中間壁を、前記ワーク装着型の移動に応じて切断する一対の切断型と、
前記移動可能に前記ワーク装着型を装着する型装着孔と、前記移動に応じて前記一対の切断型を前記摺動させる形状に形成された傾斜面である型装着部側傾斜面と、が形成された型装着部と、
前記ワーク装着型を前記移動方向に駆動する型駆動部と、
を備え、
前記一対の切断型は、前記型装着部側傾斜面と摺接する面であって、前記移動に応じて前記一対の中間壁を切断する方向に摺動する形状に形成された傾斜面である切断型側傾斜面を有する冷間鍛造装置。
【０００７】
適用例１の冷間鍛造装置は、筒状凸部から中間壁を切断することによってスリット壁を形成することができる。すなわち、この冷間鍛造装置は、スリット壁の形成において、塑性加工だけではなくせん断加工をも行うことができるので、塑性加工の限界（断面減少率限界）を超えてスリット壁を形成することができる。
【０００８】
[適用例２]
適用例１の冷間鍛造装置であって、
前記一対の切断型は、前記摺動方向に突出して前記摺動方向と前記移動方向の双方にほぼ垂直な方向に延びる凸状の第１の刃と、前記移動方向に延びる第２の刃と、を有し、
前記第１の刃は、前記一対の中間壁の根元を切断する位置に形成され、
前記第２の刃は、前記一対の中間壁と一対のスリット壁とを接続する位置に形成されている冷間鍛造装置。
【０００９】
適用例２の冷間鍛造装置では、摺動方向に突出する凸状の第１の刃が一対の中間壁の根元を切断することができるので、せん断時において中間壁が倒れることによる切断の阻害を予め防止することができるとともに、駆動力のピークを減殺することができる。
【００１０】
[適用例３]
適用例１または２の冷間鍛造装置であって、
前記一対の切断型には、前記移動方向と前記摺動方向の双方にほぼ垂直な方向に貫通する貫通孔が形成されており、
前記冷間鍛造装置は、前記貫通孔に挿入され、前記ワーク装着型と前記一対の切断型の相対的な動きを抑制する付勢部品を有する冷間鍛造装置。
【００１１】
適用例３の冷間鍛造装置は、ワーク装着型と一対の切断型の相対的な動きを抑制する付勢部品を有するので、切断型の移動のぐらつきを防止して切断型がワーク装着型に対して安定して摺動することができる。
【００１２】
[適用例４]
適用例１ないし３のいずれかの冷間鍛造装置であって、
前記冷間鍛造装置は、前記予備加工済みワークを形成する予備加工工程の少なくとも一部を実行し、
前記予備加工工程は、前記移動方向に垂直な面における断面において、前記一対のスリット壁の各々の中央に近づくほど、前記一対のスリット壁の相互の距離が近くなるような形状に形成された一対のスリット壁を形成する工程を含む冷間鍛造装置。
【００１３】
適用例４の冷間鍛造装置は、予備加工工程として、移動方向に垂直な面における断面において、各スリット壁の中央に近づくほど相互の距離が近くなるような形状にスリット壁を形成することができるので、中間壁の切断工程の後において、スリット壁の中央部近傍でスリット壁に切断片を拘束することができる。これにより、切断片の不意の遊離を抑制することができる。
【００１４】
[適用例５]
適用例１ないし４のいずれかの冷間鍛造装置であって、
前記予備加工済みワークには、前記移動方向にほぼ平行に形成された半貫通孔が形成され、
前記冷間鍛造装置は、さらに、
前記半貫通孔を貫通して、前記切断された一対の中間壁を排出する突出部と、
前記切断された一対の中間壁を排出する排出孔と、
を有する冷間鍛造装置。
【００１５】
適用例５の冷間鍛造装置は、せん断工程において切断片をワークから分離してその外部に排出することができるので、切断片の分離も冷間鍛造工程の一連の工程の一部として実施することができる。これにより、生産効率が向上させることができる。特に、多段式鍛造装置においては、切断片の排出を多段式鍛造装置の内部工程の一つとすることができるので、顕著に生産効率を向上させることができる。
【００１６】
[適用例６]
適用例１ないし５のいずれかの冷間鍛造装置であって、
前記予備加工済みワークは、炭素鋼である冷間鍛造装置。
【００１７】
適用例５の冷間鍛造装置は、炭素鋼の加工において顕著な効果を奏する。炭素鋼の加工は、アルミニウム合金等の延性材料と比較して加工限界が低いからである。
【００１８】
なお、本発明は、上記以外の種々の形態で実現可能であり、たとえば、冷間鍛造方法、冷間鍛造用型、あるいは、このような冷間鍛造を実現する冷間鍛造装置の制御方法や制御装置などの形態で実現することが可能である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、スリットを有する部品の製造において、生産性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ．本発明の第１実施例の製造方法及び製造装置：
Ｂ．本発明の第２実施例の製造方法及び製造装置：
Ｃ．変形例：
【００２１】
Ａ．本発明の第１実施例の製造方法及び製造装置：
図１は、本発明の第１実施例によって形成されたスリット軸１００を示す説明図である。スリット軸１００は、ほぼ平行に形成された２つの平行壁である一対のスリット壁１０１、１０２を一方の端部に備えている。スリット壁１０１は、面積Ｓ１の端面Ｓ１を有している。スリット壁１０２は、面積Ｓ２の端面Ｓ２を有している。一対のスリット壁１０１、１０２の間には、面積Ｓ３の端面Ｓ３が形成されている。一方、反対側の端部は、面積Ｓ４の端面Ｓ４を有している。
【００２２】
冷間鍛造加工において、断面減少率は、加工による断面の減少面積を加工前の断面積で除した百分率として定義されている。具体的には、一対のスリット壁１０１、１０２の加工による断面減少率は、所定の計算式（断面減少率＝（（加工前面積Ｓ４−加工後断面積（＝Ｓ１＋Ｓ２））／加工前面積Ｓ４）×１００％、あるいは断面減少率＝（断面減少量Ｓ３／加工前面積Ｓ４）×１００％）によって算出することができる。
【００２３】
断面減少率は、冷間鍛造加工の加工限界に直接的な影響を有している。断面減少率が大きくなると、塑性変形量が大きくなるとともに、加工動力も大きくなる。加えて、型の負担も大きくなるので、型寿命も短くなる。このような観点から、他の加工方法（たとえば切削加工）との比較において経済的な観点で、冷間鍛造の加工限界が断面減少率に基づいて定められていることが一般的である。具体的には、たとえば一対のスリット壁１０１、１０２の端面の面積が加工前の断面積に比較して極度に小さいときには（たとえば断面減少率が７５％）、冷間鍛造ではなく、機械加工によるべきとの判断がなされることになる。
【００２４】
しかしながら、冷間鍛造は以下のような優れた利点を有しているので、他の加工方法の採用は、このような利点を失うことにつながる。
（１）冷間鍛造は、１分間に、数個から数十個という高い能率で、素材から最終形状またはそれに近い状態の加工品を作ることができる。
（２）冷間鍛造では、非常に大きな圧縮応力を受けて塑性変形した材料は、塑性硬化によって機械的性質が改善される。
（３）冷間鍛造によって、冷間加工を受けた製品は組織が微細化し、ファイバーフローが切断されていないので、耐摩耗性が良くなる。
【００２５】
本願発明の発明者は、本願出願時の当業者の技術常識を覆して、このような冷間鍛造の利点を維持しつつ冷間鍛造の加工限界を回避する画期的な技術的な思想としての発明を創作したのである。
【００２６】
図２は、本発明の第１実施例におけるスリット形成方法の各工程を示すフローチャートである。ステップＳ１００では、作業者は、準備工程を実行する。準備工程とは、素材としてのワーク（後述）と、スリット形成方法の各工程で使用される型（後述）を有する冷間鍛造装置を準備する工程である。
【００２７】
図３は、第１実施例の準備工程（Ｓ１００）の内容を示す説明図である。本実施例では、素材として炭素鋼の線材１１０が使用される。線材１１０は、図示しない圧延機によって圧延されてワーク１２０となる。線材１１０は、コイル状に巻かれて供給された線材を切断することによって製造することができるので、材料の連続的な供給を実現して冷間鍛造による製造効率の向上を顕著なものとすることができる。なお、圧延済みの線材を購入することによって、圧延工程を省略するようにしても良い。
【００２８】
図４は、第１実施例の面付け工程（Ｓ２００）によって加工されたワーク１３０を示す説明図である。面付け工程とは、穴あけ工程（Ｓ３００）の前工程として、ワーク１２０に凹部１３１を形成してワーク１３０を製造する工程である。凹部１３１は、穴あけ工程（Ｓ３００）において位置決めとしての役割を果たす。
【００２９】
図５は、第１実施例の面付け工程（Ｓ２００）の内容を示す説明図である。面付け工程は、ワーク１２０が装着されるワーク装着孔２２１が形成されたワーク装着型２２０と、ワーク装着型２２０を装着する型装着部４２０と、２つのポンチ３２１、３２２と、を備える冷間鍛造装置によって行われる。
【００３０】
図５（ａ）は、ワーク装着型２２０のワーク装着孔２２１にワーク１２０が装着された様子を示している。図５（ｂ）は、ワーク装着型２２０に装着され、拘束されたワーク１２０が両側から２つのポンチ３２１、３２２によって成形される様子を示している。図５（ｃ）は、この成形によって形成された凹部１３１を有するワーク１３０を示している。凹部１３１は、ポンチ３２１の先端に形成された円錐部３２１ｐによって、円錐部３２１ｐに嵌合する形状に成形されている。
【００３１】
図６は、第１実施例の穴あけ工程（Ｓ３００）によって加工されたワーク１４０を示す説明図である。穴あけ工程とは、ワーク１３０に穴を開けることによって、ワーク１３０の一端の外周位置に筒状の凸部１４１を形成してワーク１４０を形成する工程である。
【００３２】
図７は、第１実施例の穴あけ工程（Ｓ３００）の内容を示す説明図である。穴あけ工程は、ワーク１３０が装着されるワーク装着孔２３１が形成されたワーク装着型２３０と、ワーク装着型２３０を装着する型装着部４３０と、３つのポンチ３３１、３３２、３３３と、を備える冷間鍛造装置によって行われる。２つのポンチ３３２、３３３は、相互に摺動可能である。
【００３３】
図７（ａ）は、ワーク装着型２３０のワーク装着孔２３１にワーク１３０が装着された様子を示している。図７（ｂ）は、ワーク装着型２３０に装着され、拘束されたワーク１３０が両側から３つのポンチ３３１、３３２、３３３によって成形される様子を示している。図７（ｃ）は、この成形によって形成された筒状の凸部１４１を有するワーク１４０を示している。筒状の凸部１４１は、ポンチ３３３を押し込むとともに、これに応じてポンチ３３２が押出されることによって成形される。
【００３４】
図８は、第１実施例のガイド部形成工程（Ｓ４００）によって成形されたワーク１５０を示す説明図である。ガイド部形成工程とは、せん断工程（Ｓ５００）の前工程として、２つの平行壁である一対の中間壁１５２ａ、１５２ｂと、２つの平行壁である一対のスリット壁１５１ａ、１５１ｂと、をワーク１４０に形成する工程である。中間壁１５２ａの両端には、せん断工程における切断型２５１（後述）の位置決めのためのガイド部１５３ａ、１５４ａが形成されている。中間壁１５２ｂの両端には、せん断工程における切断型２５２（後述）の位置決めのためのガイド部１５３ｂ、１５４ｂが形成されている。
【００３５】
なお、本実施例では、一対のスリット壁１５１ａ、１５１ｂと一対の中間壁１５２ａ、１５２ｂとを含む筒状の凸部が特許請求の範囲における「筒状凸部」に相当する。
【００３６】
図９は、第１実施例のガイド部形成工程（Ｓ４００）の内容を示す説明図である。ガイド部形成工程は、ワーク１４０が装着されるワーク装着孔２４１が形成されたワーク装着型２４０と、ワーク装着型２４０を装着する型装着部４４０と、２つのポンチ３４１、３４３と、を備える冷間鍛造装置によって行われる。ワーク装着型２４０には、ワーク装着孔２４１においてガイド部を形成するための一対の平行な段差２４２ｐ１、２４２ｐ２が形成されている。
【００３７】
図９（ａ）は、ワーク装着型２４０のワーク装着孔２４１にワーク１４０が装着された様子を示している。図９（ｂ）は、ワーク装着型２４０に装着され、拘束されたワーク１４０が両側から２つのポンチ３４１、３４３によって成形される様子を示している。図９（ｃ）は、この成形によって形成された中間壁１５２ａ、１５２ｂを有するワーク１５０を示している。中間壁１５２ａ、１５２ｂは、たとえば最初にポンチ３４１の先端を筒状の凸部１４１の内部に挿入し、２つのポンチ３４１、３４３の位置関係を維持した状態で左側に移動させて平行な段差２４２ｐ１、２４２ｐ２を利用して形成することができる。
【００３８】
図１０は、第１実施例のせん断工程（Ｓ５００）によって成形されたワーク１６０を示す説明図である。せん断工程とは、一対の中間壁１５２ａ、１５２ｂを切断して、一対のスリット壁１５１ａ、１５１ｂから一対の中間壁１５２ａ、１５２ｂを分離可能とする工程である。
【００３９】
図１１は、第１実施例のせん断工程用型と型装着部の概要構成を示す説明図である。せん断工程用型２５０は、型装着部４５０に対してＸ軸方向に移動可能に装着されている。せん断工程用型２５０には、ガイド部形成工程（Ｓ４００）によって成形されたワーク１５０が装着されている。型装着部４５０には、型装着部４５０に対するせん断工程用型２５０の移動に応じて、せん断工程用型２５０が有する一対の切断型２５１、２５２を駆動するための一対の斜面４４１、４４２が形成されている。
【００４０】
図１２は、第１実施例のせん断工程用型２５０の詳細構成を示す説明図である。せん断工程用型２５０は、ワーク１５０が装着される装着孔２５５が形成されたワーク装着型２５３と、ワーク装着型２５３に装着された一対の切断型２５１、２５２と、を備える。切断型２５１は、ワーク装着型２５３に形成された型装着孔２５７に対してＸ軸方向に移動可能に装着されている。切断型２５２は、ワーク装着型２５３に形成された型装着孔２５８に摺動可能に装着されている。
【００４１】
一対の切断型２５１、２５２は、貫通孔２５１ｓｈ、２５２ｓｈと、貫通孔２５１ｓｈ、２５２ｓｈに装着されたスプリング２５１ｓ、２５２ｓと、をそれぞれ有している。これにより、２つの切断型２５１、２５２の移動が抑制されるので、ぐらつきを防止して２つの切断型２５１、２５２がワーク装着型２５３に対して安定して摺動することができる。ただし、スプリング２５１ｓ、２５２ｓや貫通孔２５１ｓｈ、２５２ｓｈは、必ずしも必須の構成要素ではない。
【００４２】
図１３は、第１実施例の切断型２５２の詳細構成を示す説明図である。切断型２５２は、切断方向（摺動方向）に突出してせん断工程用型２５０の移動可能方向と摺動方向の双方にほぼ垂直な方向に延びる凸状の刃２５２ｂ１と、移動可能方向に延びる刃２５２ｂ２、２５２ｂ３と、を有する角柱として構成されている。切断型２５２は、さらに凸部２５２ｐを有している。なお、切断型２５１は、切断型２５２と対称の形状を有している。これらの構成要素の機能については後述する。
【００４３】
図１４は、第１実施例の型装着部４５０の詳細構成を示す説明図である。型装着部４５０には、前述のように、型装着部４５０に対するせん断工程用型２５０の移動に応じて、せん断工程用型２５０が有する一対の切断型２５１、２５２を駆動するための一対の斜面４４１、４４２が形成されている。
【００４４】
型装着部４５０は、さらに、せん断工程用型２５０の初期位置を位置決めするための２つの突き当て面４４３、４４４と、２つの突き当て面４４３、４４４にせん断工程用型２５０に突き当てることによってせん断工程用型２５０の初期位置を位置決めするスプリング４４０ｓ１、４４０ｓ２と、を備えている。なお、スプリング４４０ｓ１、４４０ｓ２は、たとえばワーク１２０の周囲を取り囲むような単一のスプリングとして構成してもよい。
【００４５】
図１５乃至図２０は、第１実施例のせん断工程（Ｓ５００）の様子を示す説明図である。図１５は、せん断工程におけるワーク装着準備工程の様子を示す説明図である。ワーク装着準備工程とは、型装着部４５０におけるせん断工程用型２５０の位置を加工前の初期状態に設定する工程である。この工程は、ポンチ３５１を予め設定された初期位置に位置決めすることによって実現される。
【００４６】
図１６は、せん断工程におけるワーク装着工程の様子を示す説明図である。ワーク装着工程は、ワーク装着準備工程が完了した状態のせん断工程用型２５０に形成された装着孔２５５にワーク１５０を装着し、ワーク１５０の先端をポンチ３５１の先端に突き当てることによって完了する。これにより、ワーク１５０が切断に適切な位置に位置決めされることになる。一方、ポンチ３５１は、切断型２５１、２５２を左右に開いて初期位置とするための一対の傾斜面３５１ｃ１、３５１ｃ２がその先端に形成されている。
【００４７】
図１７は、せん断工程におけるせん断準備工程の様子を示す説明図である。せん断準備工程は、ポンチ３５１を初期位置に固定した状態において、ポンチ３５１の反対側から２つのポンチ３５２、３５３をワーク１５０に突き当てる工程である。これにより、せん断工程用型２５０の内部において、ワーク１５０がせん断工程用型２５０に対して適切な位置に拘束されることになる。適切な位置とは、一対の中間壁１５２ａ、１５２ｂを一対の切断型２５１、２５２で切断するために適切な位置であることを意味する。
【００４８】
図１８は、せん断工程におけるせん断中の様子を示す説明図である。せん断中においては、２つのポンチ３５２、３５３は、一体となって相対的な位置を固定した状態で移動する。この移動によって、ワーク１５０がせん断工程用型２５０と一体となって相対的な位置を固定した状態で移動する。一方、ポンチ３５１は、一対の切断型２５１、２５２の動きを邪魔しないように、２つのポンチ３５２、３５３よりも速く後退する。
【００４９】
一対の切断型２５１、２５２は、Ｘ軸方向におけるワーク１５０との位置関係を保ちつつ、Ｚ軸方向に移動して一対の中間壁１５２ａ、１５２ｂを切断する。これにより、一対の中間壁１５２ａ、１５２ｂが切断され、一対の切断片１６１、１６２が形成されることになる。なお、中間壁１５２ａの切断も同様にして行われるので、以下では、中間壁１５２ｂを例示して説明する。
【００５０】
図１９は、せん断工程におけるせん断工程用型２５０の移動距離（ストローク）と駆動力（せん断工程用型２５０に加えられる駆動荷重）の関係を示すグラフである。比較例の切断型２５２ｘには、凸状の刃２５２ｂ１と凸部２５２ｐのいずれも形成されず、刃２５２ｂ２、２５２ｂ３の位置が凸状の刃２５２ｂ１と連続する構成を有している。
【００５１】
ストロークＳ１では、比較例の切断型２５２ｘは、連続する３枚の刃２５２ｘｂ１、２５２ｘｂ２、２５２ｘｂによって一気に切断を開始する。一方、実施例の切断型２５２は、凸状の刃２５２ｂ１と凸部２５２ｐの両端に形成された刃とによって中間壁１５２ｂの根元と先端とから徐々に切断を開始する。
【００５２】
ストロークＳ２では、比較例の切断型２５２ｘは、切断を完了して駆動荷重も一気に低下する。一方、実施例の切断型２５２は、凸状の刃２５２ｂ１と凸部２５２ｐの両端に形成された刃とによって切断された部位から、徐々に応力集中を利用して効率的に切断部位を伸ばすことができる。このように、実施例の切断型２５２は、ストロークＳ３において切断が完了する。
【００５３】
このような構成の相違によって、実施例の切断型２５２は、ストロークＳ１における駆動荷重のピークを荷重Ｆ２から荷重Ｆ１に顕著に減少させていることが分かる。
【００５４】
さらに、凸状の刃２５２ｂ１は、中間壁１５２ａ、１５２ｂの切断時において、中間壁１５２ａ、１５２ｂが倒れることによる切断の阻害を予め防止するという顕著な効果をも奏する。このような切断の阻害は、本願発明者の実験と解析とによれば、切断開始の際に切断型２５１、２５２に押された中間壁１５２ａ、１５２ｂが倒れ、中間壁１５２ａ、１５２ｂの上に切断型２５１、２５２が乗り上げて滑ってしまうことによって発生する。
【００５５】
本実施例の切断型２５１、２５２は、このような問題に対して、切断開始の際において、凸状の刃２５２ｂ１が中間壁１５２ｂの根元に食い込むとともに、根元の切断を他の部位に先立って完了することによって解決することができるのである。
【００５６】
このような中間壁１５２ａ、１５２ｂの駆動力のピーク発生や倒れの問題は、実験と解析の積み重ねによって本願発明者によって初めて見出された新規な課題である。本願発明者は、このようにして新規に見出された課題を冷間鍛造とは全く相違する「せん断」の加工を冷間鍛造装置に効果的に実行させるという非凡な発想によって解決することに成功したのである。ただし、凸状の刃２５２ｂ１や凸部２５２ｐの構成は、本願発明の必須の構成ではなく、これらの構成を欠いても本願発明の実現は可能である。
【００５７】
図２０は、せん断工程におけるせん断完了の様子を示す説明図である。せん断が完了した状態では、本実施例では、一対の切断片１６１、１６２が相互に衝突して一体となる。これにより、切断片１６１、１６２が一体として除去可能な状態となる。ワーク１６０は、切断片１６１、１６２を切断して除去することによって製造されたことになる。
【００５８】
このように、第１実施例では、中間壁１５２ａ、１５２ｂの切断によって一対のスリット壁１５１ａ、１５１ｂの外形を形成しているので、中間壁１５２ａ、１５２ｂの断面積の分だけ塑性加工における断面減少率を小さくすることができる。さらに、塑性加工による筒状の凸部の形成は、塑性加工によるスリットの形成と異なり、外周に向かって一様に材料が流れるので加工の負担が小さい。
【００５９】
一方、一対のスリット壁１５１ａ、１５１ｂ自体は、冷間鍛造によって形成されているので、塑性硬化による機械的性質の改善やファイバーフローによる耐摩耗性の向上といった冷間鍛造特有の効果を維持することができる。加えて、せん断工程も冷間鍛造装置で実現することができるので、冷間鍛造による生産性の向上も得られるのである。
【００６０】
図２１は、第１実施例の仕上げ工程（Ｓ６００）の内容を示す説明図である。図２１は図１７に対してＸ軸の周りに９０度回転した方向から見た断面図なので、図２１には、中間壁１５２ａ、１５２ｂの切断によって形成された一対のスリット壁１５１ａ、１５１ｂの断面が示されている。
【００６１】
仕上げ工程は、ワーク１６０が装着されるワーク装着孔２６１が形成されたワーク装着型２６０と、ワーク装着型２６０を装着する型装着部４６０と、３つのポンチ３６１、３６２、３６３と、を備える冷間鍛造装置によって行われる。２つのポンチ３６２、３６３は、相互に摺動可能である。
【００６２】
図２１（ａ）は、ワーク装着型２４０のワーク装着孔２６１にワーク１６０が装着された様子を示している。図２１（ｂ）は、ワーク装着型２６０に装着され、拘束されたワーク１６０が両側から３つのポンチ３６１、３６２、３６３によって成形される様子を示している。図２１（ｃ）は、仕上げ工程によって表面が滑らかに形成された一対のスリット壁１０１、１０２を有するスリット軸１００を示している（図１参照）。
【００６３】
このように、第１実施例は、冷間鍛造の利点を維持しつつ冷間鍛造の加工限界を回避することができるので、塑性硬化による機械的性質の改善やファイバーフローによる耐摩耗性の向上、生産性の向上といった冷間鍛造による特有の効果を維持しつつ冷間鍛造による加工可能な範囲を広げるという効果を奏することができる。
【００６４】
Ｂ．本発明の第２実施例の製造方法及び製造装置：
図２２は、本発明の第２実施例によって形成されたスリット軸１００ａを示す説明図である。第２実施例のスリット軸１００ａは、貫通孔１０５を有する点で第１実施例のスリット軸１００（図１）と相違する。貫通孔１０５は、製造工程の効率化を目的として形成されたものであるが、部品軽量化としての役割も果たすことができる。
【００６５】
図２３は、本発明の第２実施例におけるスリット形成方法の各工程を示すフローチャートである。第２実施例のスリット形成方法は、第１実施例の穴あけ工程（Ｓ３００）、ガイド部形成工程（Ｓ４００）、およびせん断工程（Ｓ５００）が、それぞれ第２実施例の穴あけ工程（Ｓ３００ａ）、ガイド部形成工程（Ｓ４００ａ）、およびせん断工程（Ｓ５００ａ）に入れ替えられている点で第１実施例のスリット形成方法と相違する。
【００６６】
図２４は、第２実施例の穴あけ工程（Ｓ３００ａ）の内容を示す説明図である。第２実施例の穴あけ工程は、第１実施例の穴あけ工程（Ｓ３００、図７）と同時に他端において面付け工程を行う点で、第１実施例の穴あけ工程と相違する。第２実施例の穴あけ工程を実行する冷間鍛造装置は、ポンチ３３１がポンチ３３１ａに入れ替えられている点で第１実施例の穴あけ工程を実行する冷間鍛造装置と相違する。ポンチ３３１ａは、相互に摺動可能な２つのポンチ３３１ａ１、３３１ａ２を有している。ポンチ３３１ａ２の先端には、面付け用の円錐部３３１ａ２ｐが形成されている。
【００６７】
図２４（ａ）は、ワーク装着型２３０のワーク装着孔２３１にワーク１３０（図４）が装着された様子を示している。図２４（ｂ）は、ワーク装着型２３０に装着され、拘束されたワーク１３０が両側から３つのポンチ３３１ａ、３３２、３３３によって成形される様子を示している。図２４（ｃ）は、この成形によって形成された筒状の凸部１４１と、凹部１４０ａ１とを有するワーク１４０ａを示している。凹部１４０ａ１は、ポンチ３３１ａ２の先端に形成された円錐部３３１ａ２ｐによって、円錐部３３１ａ２ｐに嵌合する形状に筒状の凸部１４１と同時に成形される。
【００６８】
図２５は、第２実施例のガイド部形成工程（Ｓ４００ａ）の内容を示す説明図である。第２実施例のガイド部形成工程は、第１実施例のガイド部形成工程（Ｓ４００、図９）と同時に両端において穴あけ工程を行う点で、第１実施例のガイド部形成工程と相違する。
【００６９】
第２実施例のガイド部形成工程を実行する冷間鍛造装置は、２つのポンチ３４１、３４３がそれぞれポンチ３４１ａ、３４３ａに入れ替えられている点で第１実施例のガイド部形成工程を実行する冷間鍛造装置と相違する。ポンチ３４１ａは、相互に摺動可能な２つのポンチ３４１ａ１、３４１ａ２を有している。ポンチ３４３ａは、相互に摺動可能な２つのポンチ３４３ａ１、３４３ａ２を有している。
【００７０】
図２５（ａ）は、ワーク装着型２４０のワーク装着孔２４１にワーク１４０ａが装着された様子を示している。図２５（ｂ）は、ワーク装着型２４０に装着され、拘束されたワーク１４０ａが両側から４つのポンチ３４１ａ１、３４１ａ２、３４３ａ１、３４３ａ２によって成形される様子を示している。図２５（ｃ）は、この成形によってワーク１４０ａの両端から形成された２つの孔１５７ａ、１５８ａを有するワーク１５０ａを示している。２つの孔１５７ａ、１５８ａは、両側から薄肉部１５６ａを挟む半貫通孔として構成されている。
【００７１】
図２６は、第２実施例のせん断工程におけるせん断完了の様子を示す説明図である。第２実施例のせん断工程を実行する冷間鍛造装置は、２つのポンチ３５１、３５３がそれぞれ２つのポンチ３５１ａ、３５３ａに置き換えられている点で第１実施例のせん断工程を実行する冷間鍛造装置（図２０）と相違する。ポンチ３５１ａには、切断片排出用貫通孔３５１ａｈが形成されている。ポンチ３５３ａは、相互に摺動可能な２つのポンチ３５３ａ１、ポンチ３５３ａ２を備えている。
【００７２】
図２７は、第２実施例のせん断工程における切断片排出準備工程の様子を示す説明図である。切断片排出準備工程とは、ポンチ３５１ａによって、せん断工程用型２５０を初期位置に押し返す工程である。
【００７３】
具体的には、ポンチ３５１ａが図２７において上側に移動すると、一対の傾斜面３５１ｃ１、３５１ｃ２が切断型２５１、２５２を左右に押し広げる。ポンチ３５１ａが図２７において、さらに上側に移動すると、せん断工程用型２５０が２つの突き当て面４４３、４４４に突き当てられる。このようにして、せん断工程用型２５０が初期位置に戻されるとともに、切断片１６１、１６２が切断片排出用貫通孔３５１ａｈに収納され、切断片の排出準備が完了することになる。
【００７４】
図２８は、第２実施例のせん断工程における切断片排出工程の様子を示す説明図である。切断片排出工程とは、ポンチ３５３ａ２の先端部が薄肉部１５６ａを突き破って、さらに切断片排出用貫通孔３５１ａｈに挿入され、ワーク１６０ａの外部に切断片１６１、１６２を排出する工程である。
【００７５】
このように、第２実施例は、せん断工程において切断片をワークから分離してその外部に排出することができるので、切断片の分離も冷間鍛造工程における一連の工程の一部として実施することができる。これにより、生産効率が向上させることができる。特に、多段式鍛造装置においては、切断片１６１、１６２の排出を多段式鍛造装置の内部工程の一つとすることができるので、顕著に生産効率を向上させることができる。
【００７６】
なお、第２実施例では、せん断工程の一部として、切断片排出工程を実行しているが、別工程としても良い。具体的には、たとえば多段式鍛造装置において別工程（次の型の工程）とするように構成しても良い。こうすれば、たとえばワークの移動時に方向を１８０度転換（あるいは非転換）することができるので、切断片の排出方向を任意の方向とすることができるという利点がある。一方、第２実施例では、切断後に型を変更することなく、切断片を排出することができるので、切断片の不意の遊離を抑制することができるという利点がある。
【００７７】
Ｃ．変形例：
以上、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、本発明はこのような実施の形態になんら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々なる態様での実施が可能である。特に、上記各実施例における構成要素中の独立請求項に記載された要素以外の要素は、付加的な要素なので適宜省略可能である。
【００７８】
Ｃ−１．第１変形例：上述の各実施例において、上述の利点や効果の各々の全てが本願発明の必須の構成要件につながるものではなく、本願発明は、上述の利点や効果の各々を簡易に実現させる設計自由度を与えるものであって、少なくとも一つの利点あるいは効果を実現させるものであれば良い。
【００７９】
Ｃ−２．第２変形例：上述の各実施例において、スリット壁の内側の面は平行な形状に形成されているが、前工程（たとえば穴あけ工程やガイド部形成工程）において、移動方向に垂直な面における断面において、各スリット壁の中央に近づくほど相互の距離が近くなるような形状にスリット壁（内側の面）を形成するようにしても良い。こうすれば、中間壁の切断工程の後において、スリット壁の中央部近傍でスリット壁に切断片を拘束することができる。これにより、切断片の不意の遊離を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の第１実施例によって形成されたスリット軸１００を示す説明図。
【図２】本発明の第１実施例におけるスリット形成方法の各工程を示すフローチャート。
【図３】第１実施例の準備工程（Ｓ１００）の内容を示す説明図。
【図４】第１実施例の面付け工程（Ｓ２００）によって加工されたワーク１３０を示す説明図。
【図５】第１実施例の面付け工程（Ｓ２００）の内容を示す説明図。
【図６】第１実施例の穴あけ工程（Ｓ３００）によって加工されたワーク１４０を示す説明図。
【図７】第１実施例の穴あけ工程（Ｓ３００）の内容を示す説明図。
【図８】第１実施例のガイド部形成工程（Ｓ４００）によって成形されたワーク１５０を示す説明図。
【図９】第１実施例のガイド部形成工程（Ｓ４００）の内容を示す説明図。
【図１０】第１実施例のせん断工程（Ｓ５００）によって成形されたワーク１６０を示す説明図。
【図１１】第１実施例のせん断工程用型と型装着部の概要構成を示す説明図。
【図１２】第１実施例のせん断工程用型２５０の詳細構成を示す説明図。
【図１３】第１実施例の切断型２５２の詳細構成を示す説明図。
【図１４】第１実施例の型装着部４５０の詳細構成を示す説明図。
【図１５】せん断工程におけるワーク装着準備工程の様子を示す説明図。
【図１６】せん断工程におけるワーク装着工程の様子を示す説明図。
【図１７】せん断工程におけるせん断準備工程の様子を示す説明図。
【図１８】せん断工程におけるせん断中の様子を示す説明図。
【図１９】第１実施例のせん断工程（Ｓ５００）の様子を示す説明図。
【図２０】せん断工程におけるせん断完了の様子を示す説明図。
【図２１】第１実施例の仕上げ工程（Ｓ６００）の内容を示す説明図。
【図２２】本発明の第２実施例によって形成されたスリット軸１００ａを示す説明図。
【図２３】本発明の第２実施例におけるスリット形成方法の各工程を示すフローチャート。
【図２４】第２実施例の穴あけ工程（Ｓ３００ａ）の内容を示す説明図。
【図２５】第２実施例のガイド部形成工程（Ｓ４００ａ）の内容を示す説明図。
【図２６】第２実施例のせん断工程におけるせん断完了の様子を示す説明図。
【図２７】第２実施例のせん断工程における切断片排出準備工程の様子を示す説明図。
【図２８】第２実施例のせん断工程における切断片排出工程の様子を示す説明図。
【符号の説明】
【００８１】
１００、１００ａ...スリット軸
１０１、１０２...スリット壁
１０５...貫通孔
１１０...線材
１２０、１３０、１４０、１４０ａ、１５０、１５０ａ、１６０、１６０ａ...ワーク
１３１...凹部
１４０ａ１...凹部
１４１...筒状の凸部
１５１ａ...スリット壁
１５２ａ、１５２ｂ...中間壁
１５３ａ、１５３ｂ...ガイド部
１５７ａ、１５８ａ...半貫通孔
１５６ａ...薄肉部
１６１...切断片
２２０、２３０、２４０、２６０...ワーク装着型
２２１、２３１、２４１、２６１...ワーク装着孔
２５０...せん断工程用型
２５１...切断型
２５１ｓ、２５２ｓ...スプリング
２５１ｓｈ、２５２ｓｈ...貫通孔
２５２ｂ、２５２ｂ１、２５２ｂ２、２５２ｘｂ１...刃
２５２...切断型（実施例）
２５２ｐ...凸部
２５２ｘ...切断型（比較例）
２５３...ワーク装着型
２５５...装着孔
２５７、２５８...型装着孔
３２１、３３１、３３１ａ、３３１ａ１、３３１ａ２、３３２、３３３、３４１、３４１ａ、３４１ａ１、３４３ａ、３４３ａ１、３５１、３５１ａ、３５２、３５３ａ、３５３ａ１、３５３ａ２、３６１、３６２...ポンチ
３２１ｐ...円錐部
３３１ａ２ｐ...円錐部
３５１ａｈ...切断片排出用貫通孔
４２０、４３０、４４０、４５０、４６０...型装着部
４４０ｓ１、４４０ｓ２...スプリング
４４１...斜面
４４３...突き当て面
【図１】
2010162556.tif 000003
【図２】
2010162556.tif 000004
【図３】
2010162556.tif 000005
【図４】
2010162556.tif 000006
【図５】
2010162556.tif 000007
【図６】
2010162556.tif 000008
【図７】
2010162556.tif 000009
【図８】
2010162556.tif 000010
【図９】
2010162556.tif 000011
【図１０】
2010162556.tif 000012
【図１１】
2010162556.tif 000013
【図１２】
2010162556.tif 000014
【図１３】
2010162556.tif 000015
【図１４】
2010162556.tif 000016
【図１５】
2010162556.tif 000017
【図１６】
2010162556.tif 000018
【図１７】
2010162556.tif 000019
【図１８】
2010162556.tif 000020
【図１９】
2010162556.tif 000021
【図２０】
2010162556.tif 000022
【図２１】
2010162556.tif 000023
【図２２】
2010162556.tif 000024
【図２３】
2010162556.tif 000025
【図２４】
2010162556.tif 000026
【図２５】
2010162556.tif 000027
【図２６】
2010162556.tif 000028
【図２７】
2010162556.tif 000029
【図２８】
2010162556.tif 000030