(57)【要約】【課題】  棒材の端部にフランジを形成するフランジ形成装置を提供する。【解決方法】  プーリ製造装置１０は、スピンドル３０（支持手段）と、成形型４０と、回転手段５０と、移動手段６０を備えている。スピンドル３０は、棒材２０をその軸２４回りに回転可能に支持している。成形型４０は、中心軸４２および成形面４６を有している。回転手段５０は、スピンドル３０を棒材２０の軸回りに回転させる。移動手段６０は、棒材２０が成形型４０の中心軸４２に対して径方向に移動するように回転手段５０を移動させる。プーリ製造装置１０では、フランジ２３を形成する際に、棒材２０を成形型４０の中心軸４２に対して径方向に移動させることで、棒材２０と成形型４０に加わる荷重を小さくすることができる。プーリ製造装置１０を小型化することができ、およびプーリ製造装置１０を安価に製造することが可能となる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
棒材の端部にフランジを形成するフランジ形成装置であって、
前記棒材をその軸回りに回転可能に支持する支持手段と、
前記支持手段によって支持された棒材の端部に当接する成形面を有しており、その成形面の少なくとも一部にテーパ面が形成されており、そのテーパ面の中心軸回りに回転可能に支持されている成形型と、
前記支持手段によって支持された棒材と前記成形型の少なくとも一方を回転させる回転手段と、
前記支持手段によって支持された棒材が前記テーパ面の中心軸に対して径方向に変位するように、前記支持手段と前記成形型を相対移動させる移動手段を備えていることを特徴とするフランジ形成装置。
【請求項２】
前記支持手段によって支持された棒材の回転軸と、前記成形型の回転軸は、略平行であることを特徴とする請求項１に記載のフランジ形成装置。
【請求項３】
前記成形型の成形面に形成されたテーパ面は、その中心軸から径方向外側に向かって前記支持手段によって支持された棒材側に傾斜する凹状のテーパ面であり、
前記移動手段は、前記棒材が前記テーパ面の中心軸に対して径方向外側に変位するように、前記支持手段と前記成形型を相対移動させることを特徴とする請求項１又は２に記載のフランジ形成装置。
【請求項４】
前記回転手段は、前記棒材と前記成形型のうち、前記棒材のみを回転させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のフランジ形成装置。
【請求項５】
前記移動手段は、前記支持手段と前記成形型のうち、前記支持手段のみを移動させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のフランジ形成装置。
【請求項６】
前記テーパ面は、その中心軸に垂直な平面に対して、４５度以下の角度で傾斜していることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のフランジ形成装置。
【請求項７】
棒材の端部にフランジを形成するフランジ形成方法であって、
前記棒材をその軸回りに回転可能に支持する工程と、
前記回転可能に支持した棒材の端部に当接する成形面を有しているとともに、その成形面の少なくとも一部に前記回転軸を中心軸とするテーパ面が形成されている成形型を、そのテーパ面の中心軸回りに回転可能に支持する工程と、
前記支持手段によって支持された棒材と前記成形型の少なくとも一方を回転させるとともに、前記支持手段によって支持された棒材が前記テーパ面の中心軸に対して径方向に移動するように、前記支持手段と前記成形型を相対移動させる工程と、
を備えていることを特徴とするフランジ形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、棒材の端部にフランジを形成する技術に関する。より詳細には、棒材の端部を塑性変形させることによって傘状のフランジを形成する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１，２に、成形型に棒材を当接させて、棒材の端部にフランジを形成する技術が開示されている。この技術では、支持手段に棒材をその軸回りに回転可能に支持し、その棒材の端部を成形型の成形面に当接させる。成形型は、成形面の少なくとも一部にテーパ面が形成されており、テーパ面の中心軸回りに回転可能に支持されている。この技術では、棒材を成形型の中心軸上に配置し、支持手段を用いて、支持された棒材と成形型の少なくとも一方を回転させる。それと同時に、移動手段を用いて、支持手段によって支持された棒材がテーパ面の中心軸に対して軸方向に移動するように、支持手段と成形型を相対移動させる。これによって、棒材の端部が成形型の中心軸回りの成形面に押し付けられ、棒材の端部が成形型に沿って塑性変形し、棒材の端部に成形面に倣う形状を有するフランジが形成される。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２１８４９６号公報
【特許文献２】特開２００５−２１１９１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１、２の技術を用いる場合、棒材の端部がその全周に亘って成形型と当接するため、棒材と成形型に加わる荷重が増大してしまう。そのことから、特許文献１、２の技術を用いる場合には、棒材と成形型を支持する手段を大型化する必要があり、これによって、フランジ形成装置が大型化する問題が生じていた。
本発明は上記の課題を解決する。すなわち本発明は、棒材にフランジを形成する際に、棒材と成形型に加わる荷重を低く抑えることができる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、棒材の端部にフランジを形成するフランジ形成装置に具現化される。このフランジ形成装置は、支持手段と、成形型と、回転手段と、移動手段を備えている。
支持手段は、棒材をその軸回りに回転可能に支持する。
成形型は、支持手段によって支持された棒材の端部に当接する成形面を有している。成形型の成形面の少なくとも一部にテーパ面が形成されており、成形型はそのテーパ面の中心軸回りに回転可能に支持されている。
回転手段は、支持手段によって支持された棒材と成形型の少なくとも一方を回転させる。棒材と成形型はともにその軸周りに回転可能に支持されているので、回転手段が棒材を棒材の回転軸回りに回転させる場合、成形型は棒材と成形型の間の接触抵抗によって回転軸周りに連れ回りする。また、回転手段が成形型を回転軸回りに回転させる場合、棒材は棒材と成形型の接触抵抗によって棒材の軸周りに連れ回りする。もちろん、回転手段が棒材を棒材の軸回りに回転させるとともに、成形型を回転軸回りに回転させてもよい。
移動手段は、支持手段によって支持された棒材がテーパ面型の中心軸に対して径方向に変位するように、支持手段と成形型を相対移動させる。支持手段を固定した状態で成形型を移動させてもよければ、成形型を固定した状態で支持手段を移動させてもよい。もちろん、支持手段と成形型の双方を移動させてもよい。
【０００６】
このフランジ形成装置では、フランジを形成する際に、成形型に形成されたテーパ面の中心軸に対して、棒材を径方向に変位させる。そのため、棒材の端部が、その一部において成形面に当接し、全面に亘って当接することがない。そのことから、棒材の端部では、常にその一部おいて塑性変形が生じ、その全面に亘って同時に塑性変形が生じることがない。
このフランジ形成装置によると、フランジを形成する際に棒材と成形型に加わる荷重を低く抑えることができる。
【０００７】
上記したフランジ形成装置では、支持手段によって支持された棒材の回転軸と成形型の回転軸は、略平行であることが好ましい。
棒材と成形型が上記のように配置されることで、回転手段が棒材を棒材の回転軸回りに回転させる場合に、成形型を成形型の回転軸周りに連れ回りしやすい。また、回転手段が成形型を回転軸回りに回転させる場合にも、棒材を棒材の回転軸周りに容易に連れ回りしやすい。
【０００８】
上記したフランジ形成装置では、成形型の成形面に形成されたテーパ面は、その中心軸から径方向外側に向かって支持手段によって支持された棒材側に傾斜する凹状のテーパ面を有していることが好ましい。この場合、移動手段は棒材がテーパ面の中心軸に対して径方向外側に変位するように、支持手段と成形型を相対移動させる。
上記の構造によると、側面が凸状に湾曲する棒材の端部が、凹状に湾曲するテーパ面によって加工される。側面が凸状に湾曲する棒材を、凸状に湾曲するテーパ面によって加工する場合に比べて、棒材と成形型が当接する部分の面積を増加させることができる。そのため、棒材を効率良く塑性変形させることができるとともに、塑性変形した棒材を均一に流動させることができる。
【０００９】
回転手段は、棒材と成形型のうち、棒材のみを回転させることが好ましい。回転手段は、棒材のみを回転させてもよければ、棒材を支持している支持手段と棒材を一体として回転させてもよい。
一般に、棒材は成形型に比べてその重量が軽い。そのため、回転手段が棒材を回転させることで、成形型を回転させる場合に比べて回転手段を小型化することができる。
【００１０】
移動手段は、支持手段と成形型のうち、支持手段のみを移動させることが好ましい。移動手段は、棒材と支持手段を移動させてもよければ、棒材と支持手段と回転手段を一体として移動させてもよい。
一般に、支持手段は成形型に比べてその重量が軽い。そのため、移動手段が支持手段を移動させることで、支持手段を移動させる場合に比べて移動手段を小型化することができる。
【００１１】
成形型のテーパ面は、その中心軸に垂直な平面に対して、４５度以下の角度で傾斜していることが好ましい。
一般に、テーパ面の傾斜角が小さいほど、棒材と成形型の間で成形型の中心軸の径方向に加わる荷重を低く抑えることができ、これにより、棒材と成形型の間に加わる荷重を低く抑えることができる。テーパ面の傾斜角を４５度以下の角度とすることで、棒材と成形型に加わる荷重を低く抑えることができる。
【００１２】
本発明は、棒材の端部にフランジを形成するフランジ形成方法にも具現化される。このフランジ形成方法は、以下の３つの工程を少なくとも備えている。
（１）棒材をその軸回りに回転可能に支持する工程
（２）回転可能に支持した棒材の端部に当接する成形面を有しているとともに、その成形面の少なくとも一部に回転軸を中心軸とするテーパ面が形成されている成形型を、そのテーパ面の中心軸回りに回転可能に支持する工程
（３）支持手段によって支持された棒材と成形型の少なくとも一方を回転させるとともに、支持手段によって支持された棒材がテーパ面型の中心軸に対して径方向に移動するように、支持手段と成形型を相対移動させる工程
この形成方法を用いることで、棒材にフランジを形成する際に棒材と成形型に加わる荷重を低く抑えることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、フランジを形成する際に棒材と成形型に加わる荷重を低く抑えることができる。これにより、フランジ形成装置を小型化することができるとともに、その装置を安価に製造することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に説明する実施例の主要な特徴を最初に整理する。
（特徴１）支持手段は、棒材を固定するとともに棒材と一体となって棒材の軸回りに回転する。
（特徴２）成形型は、略円盤形状をしている。
（特徴３）成形型は、その両面に成形面が形成されている。
（特徴４）支持手段の成形型に対向する面には、フランジを成形するための平面が形成されており、塑性変形した棒材をその平面に沿って流動させることによってフランジを成形する。
【実施例】
【００１５】
（第１実施例）
本発明を具現化した実施例について図面を参照しながら説明する。図１は、本実施例のプーリ製造装置１０を示す。プーリ製造装置１０は、素材である棒材２０からプーリを製造する装置である。プーリ製造装置１０は、棒材２０の端部２１に図２に示す傘状のフランジ２３を形成し、プーリを製造する。
図１に示すように、プーリ製造装置１０は、スピンドル３０と、成形型４０と、回転手段５０と、移動手段６０を備えている。
【００１６】
スピンドル３０は、棒材２０を固定するための治具であり、その表側表面３１に棒材２０のフランジが形成されない端部２２を挿入するための窪み３３が形成されている。スピンドル３０は、回転手段５０の表側表面５１に配置されており、回転手段５０によって棒材２０の軸２４回りに回転可能に支持されている。
【００１７】
成形型４０は略円板形状をしており、その中央に貫通孔４１が形成されている。成形型４０の表側表面４３には、第１の成形面４４が形成れている。成形面４４には、凹状のテーパ面が形成されている。すなわち、成形面４４には、中心軸４２から径方向外側に向かって図中上方（即ち表面側）に傾斜する形状のテーパ面が形成されている。成形型４０の裏側表面４５には、第２の成形面４６が形成れている。成形面４６には、凹状のテーパ面が形成されている。すなわち、成形面４６には、スピンドル３０によって支持された棒材２０が裏側表面４５に対向配置された場合、中心軸４２から径方向外側に向かって棒材２０側（即ち裏面側）に傾斜する形状のテーパ面が形成されている。成形面４４、４６に形成されているテーパ面はその中心軸４２が等しく、成形型４０はその中心軸４２回りに回転可能に支持されている。
【００１８】
回転手段５０は、スピンドル３０に固定された棒材２０をその軸２４回りに回転させるための治具であり、移動手段６０の表側表面６１に配置されている。回転手段５０がスピンドル３０を回転させると、棒材２０とスピンドル３０が軸２４回りに一体となって回転する。
移動手段６０は、回転手段５０を、成形型４０の中心軸４２に対して径方向外側に移動させる。移動手段６０が回転手段５０を移動させると、棒材２０とスピンドル３０と回転手段５０が、成形型４０中心軸４２に対して径方向外側に一体となって移動する。
【００１９】
図１、２を用いて、フランジ形成の流れを説明する。
棒材２０の端部２２を窪み３３に挿入し、棒材２０をスピンドル３０へと固定する。その後、棒材２０を成形型４０の裏側表面４５に対向配置させるとともに、その端部２１を成形面４６に当接させる。この際、棒材２０の軸２４と成形型４０の中心軸４２が略平行となるように、その角度が調整されて固定される。
【００２０】
次に、回転手段５０を用いて棒材２０を軸２４回りに回転させるとともに、移動手段６０を用いて棒材２０を成形型４０の中心軸４２に対して径方向外側へと移動させる。棒材２０の端部２１が成形型４０の成形面４６に押し付けられ、棒材２０の端部２１と成形面４６の間の接触抵抗により成形型４０が中心軸４２回りに連れ回る。これにより、棒材２０の端部２１が塑性変形し、成形面４６及びスピンドル３０の表側表面３１に沿って流動する。この結果、図２に示すように、棒材２０の端部２１に成形面４６及びスピンドル３０の表側表面３１に倣った形状のフランジ２３が形成される。
【００２１】
このプーリ製造装置１０では、フランジ２３を成形する際に、移動手段６０が棒材２０を成形型４０の中心軸４２に対して径方向外側に移動させる。そのため、図２に示すように、棒材２０は、その端部２１の一部のみで成形面４６に当接し、その端部２１の全周に亘って成形型４０に当接することがない。つまり、棒材２０と成形型４０が当接する面積を狭くするこができる。そのため、棒材２０の端部２１と成形型４０の成形面４６が当接する際に、棒材２０と成形型４０に加わる荷重を低く抑えることができる。これによって、プーリ製造装置１０を小型化できるとともに、プーリ製造装置１０を安価に製造することが可能となる。
【００２２】
このプーリ製造装置１０では、成形型４０の中心軸４２が棒材２０の軸２４と略平行となるように調整され、固定されている。中心軸４２が移動可能に支持されている場合に比べて、成形型４０を支持する手段を小型化することができ、これによりプーリ製造装置１０を小型化することができる。
【００２３】
図３に、図１のIII−III断面における棒材２０と成形型４０の断面図を示す。図３に示すように、棒材２０と成形型４０が当接する部分の成形面４６には、棒材２０側（即ち内側）に向かって凹状のテーパ面が形成されている。
成形面４６に棒材２０側に向かって凹状のテーパ面で形成されていると、凸状の外周面を有する棒材２０とテーパ面が当接する部分の面積を広く確保することができる。これによって、棒材２０を効率良く塑性変形させることができ、塑性変形した棒材２０を成形面４６に沿って均一に流動させることができる。
【００２４】
本実施例のプーリ製造装置１０では、回転手段５０によってスピンドル３０及び棒材２０を軸２４回りに回転させているが、回転手段によって成形型４０を中心軸４２回りに回転させてもよい。その場合、棒材２０の端部２１と成形面４６の間の接触抵抗により棒材２０が軸２４回りに連れ回り、これによって棒材２０が軸２４回りに回転するとともに成形型４０が中心軸４２回りに回転する状況が実現される。また、回転手段が、スピンドル３０と成形型４０の両方を回転させてもよい。
ただし、プーリ製造装置１０では、回転手段５０が棒材２０のみを回転させ、それによって成形型４０が連れ回るように動作させることが好ましい。一般に、棒材２０は成形型４０に比べてその重量が小さい。そのため、成形型４０を回転させる回転手段に比べて、棒材２０を回転させる回転手段５０を小型化することができる。プーリ製造装置１０を小型化できるとともに、プーリ製造装置１０を安価に製造することが可能となる。
【００２５】
また本実施例のプーリ製造装置１０では、移動手段６０によってスピンドル３０を成形型４０の中心軸４２の径方向外側に移動させているが、移動手段によって成形型４０を成形型４０の中心軸４２の径方向内側に移動させてもよい。また、移動手段が、スピンドル３０と成形型４０の両方を移動させてもよい。
ただし、プーリ製造装置１０では、移動手段６０がスピンドル３０のみを移動させることが好ましい。一般に、スピンドル３０は成形型４０に比べてその重量が小さい。そのため、成形型４０を移動させる移動手段に比べて、スピンドル３０を移動させる移動手段６０を小型化することができる。プーリ製造装置１０を小型化できるとともに、プーリ製造装置１０を安価に製造することが可能となる。
【００２６】
図１に示すように、成形型４０では、成形面４４のテーパ面の中心軸４２に垂直な平面に対する傾斜角θ１は、４５度以下に形成されており、成形面４６のテーパ面の中心軸４２に垂直な平面に対する傾斜角θ２は、４５度以下に形成されている。
一般に、テーパ面はその傾斜角が小さいほど、棒材２０と成形型４０の間で成形型４０の中心軸４２の径方向に加わる荷重を低く抑えることができる。テーパ面の傾斜角θ１、θ２を４５度以下の角度とすることで、棒材２０と成形型４０の間に加わる荷重を低く抑えることができ、プーリ製造装置１０を小型化できるとともに、プーリ製造装置１０を安価に製造することが可能となる。
【００２７】
（第２実施例）
図４に、第２実施例のプーリ製造装置１１０を示す。プーリ製造装置１１０は、第１実施例のプーリ製造装置１０と比較して、第２のスピンドル１３０と、第２の回転手段１５０と、第２の移動手段１６０をさらに備えている。その他の構成は第１実施例と同一であり、重複した説明を省略する。
スピンドル１３０は、棒材１２０を固定するための治具である。スピンドル１３０によって棒材１２０は、成形型４０に対して棒材２０と対称な位置に配置され、棒材２０が成形型４０の成形面４６に当接する際に、棒材１２０が棒材１２０の成形型４０の成形面４４に当接する。スピンドル１３０は、回転手段１５０の裏側表面１５１に配置されており、回転手段１５０によって軸２４回りに回転可能に支持されている。
【００２８】
回転手段１５０は、スピンドル１３０に固定された棒材１２０を軸２４回りに回転させるための治具であり、移動手段１６０の裏側表面１６１に配置されている。回転手段５０が棒材２０を回転させる軸２４は、回転手段１５０が棒材１２０を回転させる軸２４と同一である。また、回転手段５０が棒材２０を回転させる方向と、回転手段１５０が棒材１２０を回転させる方向は同一である。そのため、棒材２０が成形型４０の成形面４６に当接し、棒材１２０が成形型４０の成形面４４に当接すると、成形型４０の成形面４４、４６には同一回転方向の力が加わり、成形型４０が中心軸４２回りに連れ回る。
【００２９】
移動手段１６０は、スピンドル１３０に固定された棒材２０を中心軸４２に対して径方向外側に移動させるための治具である。移動手段６０が棒材２０を移動させる方向は、移動手段１６０が棒材１２０を移動させる方向と同一である。プーリ製造装置１１０では、移動手段６０が棒材２０を移動させるとともに、移動手段１６０が棒材１２０を移動させる。これによって、図６に示すように、棒材２０にフランジ２３が形成されると同時に、棒材１２０にフランジ１２３が形成される。
【００３０】
プーリ製造装置１１０を用いることで、一度のフランジ形成動作において複数のフランジを形成することができ、形成効率を上昇させることができる。尚、本実施例では成形型４０の一方の成形面４４、４６に１つの棒材２０を配置している例を示したが、成形型４０が棒材２０、１２０に比べて比較的大きい場合には、成形型４０のそれぞれの成形面４４、４６に複数の棒材２０を配置してもよい。これによって、形成効率をさらに上昇させることができる。
【００３１】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
例えば、棒材２０の軸２４と成形型４０の中心軸４２は、必ずしも平行である必要はない。図６に、第１実施例を変形したプーリ製造装置２１０を示す。プーリ製造装置２１０は、スピンドル３０と回転手段５０の間に、成形型４０の中心軸４２に対して径方向外側に向かって下向きに傾斜している傾斜台２３２が配置されている。その他の構成は第１実施例と同一であり、重複した説明を省略する。
図６に示すように、成形型４０の中心軸４２に対して、棒材２０の軸２４を傾けた状態でフランジ２３を形成することも可能である。このような場合でも、棒材２０を成形型４０の中心軸４２に対して径方向に変位させることで、棒材２０と成形型４０の間に加わる荷重を低く抑えることができ、プーリ製造装置２１０を小型化することができる。また、成形型４０の中心軸４２に対して棒材２０の軸２４を傾ける角度を調整することで、成形型４０を変更することなく、形成するフランジ２３の形状を変更することができる。
【００３２】
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】プーリ製造装置１０を示す。
【図２】プーリ製造装置１０を示す。
【図３】成形型４０の断面図を示す。
【図４】プーリ製造装置１１０を示す。
【図５】プーリ製造装置１１０を示す。
【図６】プーリ製造装置２１０を示す。
【符号の説明】
【００３４】
１０   フランジ形成装置
２０   棒材
２１   棒材２０の端部
２３   フランジ
２４   棒材２０の軸
３０   スピンドル
３３   窪み
４０   成形型
４２   回転軸
４４、４６    成形面
５０   回転手段
６０   移動手段
【図１】
2010036215.tif 000003
【図２】
2010036215.tif 000004
【図３】
2010036215.tif 000005
【図４】
2010036215.tif 000006
【図５】
2010036215.tif 000007
【図６】
2010036215.tif 000008