(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属板から開口端外周にテーパ周面を有する金属カップ体を形成する方法であって、
上記金属板素材を打ち抜くと共に上記金属板素材を湾曲して略皿状の素体に形成する打ち抜き工程と、
上記素体を絞り加工により円筒部を形成する絞り工程と、
内周面にテーパ面を有するパンチを上記円筒部の開口端から押圧して外周にテーパ周面を形成するテーパ周面形成工程とを具備することを特徴とする金属カップ体のテーパ周面形成方法。
【請求項２】
圧延方向を円筒部と底部を連続させた断面略コ字状に形成させた請求項１に記載の金属カップ体のテーパ周面形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属板から形成されたカップ体の開口端外周にテーパ周面を形成するための金属カップ体のテーパ周面形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
或る種の機器における機構部品として、例えば、直径寸法が５ｍｍ乃至５０ｍｍ、周面部の肉厚寸法が１ｍｍ乃至５ｍｍ程度の金属を素材として形成されたカップ体が使用される。このカップ状の機構部品は、用途によって高い強度を要求されると共に、開口端外周に形成されるテーパ周面に高精度を要求されることがある。
【０００３】
このような、開口端外周にテーパ周面を形成した金属素材からなるカップ体を形成する従来の方法としては、旋盤による切削加工が一般的である。即ち、第１の例は、金属棒からなる素材をカップ状に加工した後、開口端の周面にテーパ周面を形成し、さらに、所定の寸法に切断するといった旋盤による一連のレース加工方法がある。
【０００４】
また、第２の例とは、金属板をプレスによって深絞り加工した後に開口端側を旋盤によって所定寸法に切断し、その後、図７に示すように、カップ素材１の開口端外周面を、旋盤によって二点鎖線２で示す角度に切削してテーパ周面３を形成する方法もある。さらに、第３の例は、同様に金属板を深絞り加工した後に、プレスにより開口端側を輪切り状に切断し、その後、旋盤により開口端外周面を図７の二点鎖線で示す角度でテーパ周面３を形成する方法もある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記第１の例のように、金属棒から旋盤によってレース加工する方法は、多くの時間を要するためにコストアップになる要因を含み、しかも、図８に示すように、金属棒素材４の圧延方向１２が軸方向であるために、底部１ａの強度が不十分になる問題がある。また、第２及び第３の例の場合は、プレスによる深絞り加工と、旋盤によるレース加工を施すため、各々の工程によって加工機械が異なるので一貫加工が出来ず、生産性を阻害することから、やはりコストアップになる。しかも、レース加工のみではカップ状の機構部品の精度や開口端外周面のテーパ周面３の面粗度にばらつきが生ずる問題があった。
【０００６】
そこで本発明は、上記問題点に鑑み、生産性を高めることが出来、しかも、高精度のテーパ周面を形成できる金属カップ体のテーパ周面形成方法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の金属カップ体のテーパ周面形成方法は、金属板素材を打ち抜くと共に、この金属素材を湾曲して略皿状の素体を形成し、この素体を絞り加工により円筒部を形成して略カップ状に形成した後に、内周面にテーパ面を有するパンチを上記円筒部の開口端側から押圧して開口端の外周にテーパ周面を形成することを特徴としている。
【０００８】
このような請求項１における金属カップ体のテーパ周面形成方法によれば、プレスにより金属板に対する打ち抜き加工と絞り加工を一貫して行えるので、金属のフープ材を用いて一連の順送加工が可能となり、生産性を大幅に高められると共にコストを低減することができる。また、プレスによる一貫加工ができることから、金属カップ体自体及びその開口端外周のテーパ周面に対し、高精度に加工することができる。
【０００９】
請求項２の金属カップ体のテーパ周面形成方法は、圧延方向を円筒部と底部を連続させた断面略コ字状に形成させたことを特徴としている。
【００１０】
この請求項２によれば、金属板の圧延方向が屈曲されるので、円筒部及び底部との圧延方向が連通しているため、金属カップ体の強度を高められる。
【００１１】
【発明の実施の態様】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明からなる金属カップ体のテーパ周面形成方法によって製造された金属カップ体３０を示す。金属カップ体３０は、鉄、ステンレス、或いは、真鍮等の金属からなり、例えば、直径が約１０ｍｍ、高さが８ｍｍ、内径が５ｍｍのカップ状に形状されている。尚、金属カップ体３０の各寸法は、上記寸法以外に数ｍｍ程度から数ｃｍ程度の大きさに任意に設定可能である。さらに、金属カップ体３０の開口端の外周面には、軸芯に対して５度乃至８０度の角度を有するテーパ周面３１が形成されている。この金属カップ体３０は、次に説明する形成方法によって製造される。
【００１２】
図２は、金属板素材を打ち抜き加工する打ち抜き工程を示している。金属板素材１０は、例えば厚さが３ｍｍの鉄板素材が使用される。この金属板素材１０の板厚は、金属カップ体３０の最終寸法によって適宜の厚さが選択される。この打ち抜き工程には金型２１が使用される。即ち、金型２１は抜きパンチ２２とダイ２３から構成される。抜きパンチ２２は先端面にやや円錐台状に突出した突出部２２ａを形成し、外径寸法は最終製品となる金属カップ体３０の外径寸法より大きく形成されている。一方、抜きダイ２３には上記抜きパンチ２２に嵌合する円形の穴２３ａが穿設されている。
【００１３】
そして、金属板素材１０をダイ２３に載置した後に、抜きパンチ２２を図示上方から下降させると、抜きパンチ２２の突出部２２ａの押圧により、まず金属板素材１０がダイ２３の穴２３ａ内に押し込まれて略皿状に湾曲する。さらに抜きパンチ２２を下降すると、抜きパンチ２２とダイ２３の穴２３ａのエッジによって金属板素材１０が所定の外径寸法に打ち抜かれる。その後、金属板素材１０は図２に示すように、ダイ２３の穴２３ａ内に圧入状態で押し込まれ、素体１１が形成される。
【００１４】
尚、以上説明した例は、金属板素材１０を単一の工程で略皿状に形成すると共に、外形の打ち抜き加工を行うようにしているが、この例に限らず、例えば、順送型で加工する場合には、加工ステージを分離し、第１ステージで金属板素材１０に対して略皿状に湾曲形成し、次の第２ステージで外径を打ち抜くようにしてもよい。また、他の例としては、まず金属板素材１０を所定の外径寸法に打ち抜いた後に、図示しない他のパンチによって図２に示す素体１１を湾曲形成するようにしてもよく、打ち抜き工程は適宜の順序で施すことができる。
【００１５】
また、上記実施例において、素体１１の外周に鍔部１１ａが形成されるように略台形状に屈曲形成したが、図５に示すように、素体１１を外面が略半球状の皿状となるように湾曲させてもよい。さらに、上記実施例において上記鍔部１１ａの角度θを約４５度に設定しているが、この角度θの場合、金属カップ体３０のテーパ周面３１における最終的なテーパ角θも約４５度となり、両角度は略等しい角度に形成される。従って、テーパ周面３１の所望のテーパ角に合わせて、およそ５度から８０度の範囲で変化させることができる。
【００１６】
略皿状に形成した素体１１は、図３に示す絞り工程によって、素体１１に円筒部１１ｂを形成する。即ち、絞り工程に使用される金型２４は、絞りパンチ２５とダイ２６からなり、絞りパンチ２５の外径寸法は、最終製品となる金属カップ体３０の内径寸法となるように円柱状に形成されている。一方、ダイ２６には円形の穴２６ａが穿設され、この穴２６ａの内径寸法は上記素材１１の外径寸法より小径に形成されている。
【００１７】
そして、素材１１をダイ２６に載置した後に、絞りパンチ２５を下降すると、素体１１がダイ２６の穴２６ａ内に圧入して絞り加工が施される。この絞り加工は、素体１１が予め略皿状に湾曲形成されているので、一般的な深絞り加工よりは押圧力が低くても良い。上記絞り加工によって、素体１１の外周部が円筒状に立ち上がり、円筒部１１ｂが一体に形成される。さらに、円筒部１１ｂの開口端は、図示のように、外周に略テーパ周面１１ｄが形成された断面略三角状に形成される。
【００１８】
その後、素体１１はテーパ周面形成工程によって開口端外周にテーパ周面が形成される。即ち、図４に示すように、このテーパ周面形成工程に使用されるテーパ形成パンチ２７は、先端側が円形をなした略カップ状に形成され、底部の内周面にテーパ面２７ａが形成されている。そして、このテーパ形成パンチを２７を素体１１の開口端に向けて下降すると、素体１１の開口端がテーパ形成パンチ２７のテーパ面２７ａによって押圧され、開口端外周には図１に示す金属カップ体３０のテーパ周面３１が形成される。このとき、断面略三角状となっていた素体１１の開口端は、テーパ形成パンチ２７のテーパ面２７ａによって肉が移動し、図４に示す最終製品である金属カップ体３０が完成する。以上のテーパ周面形成工程において、素体１１の開口端外周には予め略テーパ周面１１ｄが形成されているので、小さな押圧力によってテーパ周面３１を形成することができる。
【００１９】
金属カップ体３０における最終的に所望の軸方向寸法や内外径寸法、或いは、テーパ周面３１を得るには、素材となる金属板素材１０の板厚と、略皿状に形成する打ち抜き工程における直径や絞り工程における絞り量等を事前に設定しておく必要がある。つまり、設計時には計算等によって塑性変形量を考慮した寸法を適宜に設定しておくことが肝要である。
【００２０】
因みに、金属カップ体３０の軸方向寸法を高くする場合は、絞りパンチ２５の外径寸法をダイ２６の穴２６ａの内径寸法に対して、比較的小さく設定する。また、軸方向寸法を低くする場合は、絞りパンチ２５の外径寸法をダイ２６の穴２６ａの内径寸法に対して、比較的大きく設定する。このように、絞りパンチ２５の外径寸法とダイ２６の穴２６ａの関係を適宜に設定することにより、任意の高さ寸法に設定可能である。
【００２１】
また、上記テーパ周面３１の面粗度及び精度は、テーパ形成パンチ２７のテーパ面２７ａの表面状態によって決められるため、テーパ面２７ａを適宜の値に設定しておくことにより、テーパ周面３１の面粗度や精度を任意に設定することができる。このような事前の設定によって、金属カップ体３０自体及びその開口端外周のテーパ周面３１に対して、高精度な加工を施すことができる。
【００２２】
以上の説明のように形成した金属カップ体３０は、圧延によって製造された金属板を、絞り加工及び押圧加工により形成するため、図６に示す矢示のように、素体１１の圧延方向１２が円筒部１１ｂと底部１１ｃにわたって連通した断面略コ字状に形成される。この結果、金属カップ体３０の強度を高くすることが可能となる。
【００２３】
前述した実施例は、いずれも円形状に形成した例を示したが、略四角形や略六角形等の多角形状に形成してもよいことは勿論である。また、金属カップ体３０は、内部の穴形状や外径形状の一方を円形とし、他方を多角形状にする等、異形状に形成することもできる。さらに、金属カップ体３０の開口端外周に形成したテーパ周面３１は、必ずしも半円錐状にすることなく、テーパ形成パンチ２７の底部内周面に形成したテーパ面２７ａの形状を、三角波等の凹凸状にしたり、必要な部分にテーパ周面を形成したり、或いは、部分的にテーパの角度を異ならせる等の表面形状に変形するならば、任意形状のテーパ周面を形成することが可能となる等、前述の実施例に限定されることなく、本発明を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００２４】
【発明の効果】
以上に述べたように本発明では、プレスにより金属板に対して打ち抜きや絞りを一貫して加工するので、生産性を大幅に高めることができ、この結果、製造コストを低減することができる。しかも、金属カップ体自体及びその開口端外周のテーパ周面に対して、ばらつきなく高精度に加工することができる。また、金属板の圧延方向が円筒部及び底部に連通することから、金属カップ体の強度を高めることができる等、用途によって高い強度と特にテーパ周面に高精度を要求される場合に好適な金属カップ体を容易に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のテーパ周面形成方法により製造される金属カップ体を示す斜視図である。
【図２】本発明の打ち抜き工程を示す断面図である。
【図３】本発明の絞り工程を示す断面図である。
【図４】本発明のテーパ周面形成工程を示す断面図である。
【図５】本発明による他の打ち抜き工程を示す断面図である。
【図６】金属カップ体の圧延方向を示す断面図である。
【図７】従来の金属カップ体にテーパ周面を形成する方法を示す説明図である。
【図８】従来の金属棒体から製造される金属カップ体の圧延方向を示す説明図である。
【符号の説明】
１０    金属板素材
１１    素体
１１ｂ  円筒部
２２    抜きパンチ
２３    抜きダイ
２５    絞りパンチ
２６    ダイ
２７    テーパ形成パンチ
２７ａ  テーパ面
３０    金属カップ体
３１    テーパ周面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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