(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の転造丸ダイス間に該転造丸ダイスの軸心と平行な軸心まわりの回転可能に配設された円柱形状の支持ローラで金属製の円柱状素材を支持しながら、該一対の転造丸ダイス間で該円柱状素材を挟圧するとともに軸心まわりに回転させて転造加工を行い、所定の凸条を該円柱状素材の外周面に形成する転造加工方法において、
少なくとも外周部が前記凸条により弾性変形させられる軟質材料にて構成されている支持ローラを用いて前記円柱状素材を支持しながら転造加工を行う
ことを特徴とする転造加工方法。
【請求項２】
前記支持ローラは、金属製芯金の外周部に前記軟質材料として超高分子量ポリエチレンを主原料とする合成樹脂が所定の厚さで設けられたものである
ことを特徴とする請求項１に記載の転造加工方法。
【請求項３】
前記円柱状素材が前記一対の転造丸ダイスによって転造加工されつつ軸方向へ送られることにより、高さが５μｍ〜１００μｍ程度で頂部断面が円弧形状を成している螺旋状の凸条が外周面に設けられた塗工用ロッドを製造する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の転造加工方法。
【請求項４】
互いに平行な軸心まわりの回転可能に配設され、金属製の円柱状素材を挟圧しつつ軸心まわりに回転させながら転造加工を行う一対の転造丸ダイスと、
該一対の転造丸ダイス間に該転造丸ダイスの軸心と略平行な軸心まわりの回転可能に配設され、該転造丸ダイスの転造荷重に従って前記円柱状素材が押し付けられるとともに該円柱状素材の回転に伴って連れ回りさせられる円柱形状の支持ローラと
を有し、所定の凸条を前記円柱状素材の外周面に形成する転造加工装置において、
前記支持ローラは、金属製芯金の外周部に超高分子量ポリエチレンを主原料とする合成樹脂が所定の厚さで設けられたものである
ことを特徴とする転造加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は転造加工方法および転造加工装置に係り、特に、一対の転造丸ダイス間に配設されて円柱状素材を支持する支持ローラの改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一対の転造丸ダイス間にその転造丸ダイスの軸心と平行な軸心まわりの回転可能に配設された円柱形状の支持ローラで金属製の円柱状素材を支持しながら、その一対の転造丸ダイス間でその円柱状素材を挟圧するとともに軸心まわりに回転させて転造加工を行い、所定の凸条をその円柱状素材の外周面に形成する転造加工方法が、実開平５−７８３３４号公報や特開平７−１８５７１２号公報などに記載されている。上記円柱状素材は、転造荷重（挟圧力）によって飛び出さないように、その軸心が一対の転造丸ダイスの軸心を結んだ直線から少しずれた位置で支持ローラによって支持されるようになっている。このため、支持ローラには転造荷重に対応する所定の圧力で円柱状素材が押圧されることになり、一般に熱処理で硬化された鋼や超硬合金などの硬質材料が用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように硬質の支持ローラを用いると、一対の転造丸ダイスによって転造された凸条の頂が平坦に潰れてしまうことがあった。凸条の頂きが元々平坦で比較的大きい場合や、それ程高い形状精度が要求されない場合には問題ないが、例えば高さが５μｍ〜１００μｍ程度で頂部断面が円弧形状を成している螺旋状の凸条が外周面に形成される塗工用ロッドの場合、円弧形状の凸条の先端が潰れて平坦になると凸条間の谷部の断面積、言い換えれば塗布液の量が変化するため、そのような凸条の頂の潰れが品質に大きく影響する。
【０００４】
本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、転造加工された凸条の頂が支持ローラに押圧されて潰れることを防止することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、第１発明は、一対の転造丸ダイス間にその転造丸ダイスの軸心と平行な軸心まわりの回転可能に配設された円柱形状の支持ローラで金属製の円柱状素材を支持しながら、その一対の転造丸ダイス間でその円柱状素材を挟圧するとともに軸心まわりに回転させて転造加工を行い、所定の凸条をその円柱状素材の外周面に形成する転造加工方法において、少なくとも外周部が前記凸条により弾性変形させられる軟質材料にて構成されている支持ローラを用いて前記円柱状素材を支持しながら転造加工を行うことを特徴とする。
【０００６】
第２発明は、第１発明において、前記支持ローラは、金属製芯金の外周部に前記軟質材料として超高分子量ポリエチレンを主原料とする合成樹脂が所定の厚さで設けられたものであることを特徴とする。
【０００７】
第３発明は、第１発明または第２発明において、前記円柱状素材が前記一対の転造丸ダイスによって転造加工されつつ軸方向へ送られることにより、高さが５μｍ〜１００μｍ程度で頂部断面が円弧形状を成している螺旋状の凸条が外周面に設けられた塗工用ロッドを製造することを特徴とする。
【０００８】
第４発明は、(a) 互いに平行な軸心まわりの回転可能に配設され、金属製の円柱状素材を挟圧しつつ軸心まわりに回転させながら転造加工を行う一対の転造丸ダイスと、(b) その一対の転造丸ダイス間にその転造丸ダイスの軸心と略平行な軸心まわりの回転可能に配設され、その転造丸ダイスの転造荷重に従って前記円柱状素材が押し付けられるとともにその円柱状素材の回転に伴って連れ回りさせられる円柱形状の支持ローラとを有し、(c) 所定の凸条を前記円柱状素材の外周面に形成する転造加工装置において、(d) 前記支持ローラは、金属製芯金の外周部に前記軟質材料として超高分子量ポリエチレンを主原料とする合成樹脂が所定の厚さで設けられたものであることを特徴とする。
【０００９】
【発明の効果】
第１発明の転造加工方法によれば、少なくとも外周部が軟質材料にて構成されている支持ローラを用いて円柱状素材を支持しながら転造加工が行われるため、その軟質材料の弾性変形により、転造加工された凸条の頂が潰れて平坦になることが抑制され、頂部断面が円弧形状などの凸条であっても高い形状精度で転造加工できるようになる。
【００１０】
第２発明の支持ローラは、金属製芯金の外周部に軟質材料として超高分子量ポリエチレンを主原料とする合成樹脂が所定の厚さで設けられたものであるため、金属製の円柱状素材の凸条の潰れが好適に防止されるとともに、金属製芯金により支持ローラとして必要十分な機械的強度が得られる。また、超高分子量ポリエチレンは摩擦係数が極めて小さく且つ耐摩耗性に優れているため、金属程ではないが比較的優れた耐久性が得られる一方、第３発明のように円柱状素材を軸方向へ強制的に移動させながら転造加工を行う通し転造においても、転造加工された凸条の頂を潰すことなく円柱状素材が支持ローラ上を滑らかに移動させられる。
【００１１】
第３発明は、通し転造により高さが５μｍ〜１００μｍ程度で頂部断面が円弧形状を成している螺旋状の凸条が外周面に設けられた塗工用ロッドを製造する場合で、円弧形状の凸条が高い形状精度で設けられることにより、凸条間の谷部の断面積（塗布液の量）が所望通りの製品を安定して製造できるようになる。
【００１２】
第４発明の転造加工装置は、金属製芯金の外周部に軟質材料として超高分子量ポリエチレンを主原料とする合成樹脂が所定の厚さで設けられた支持ローラを有するため、実質的に第２発明と同様の作用効果が得られる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
ここで、転造加工された凸条により弾性変形させられる軟質材料としては、第２発明のように超高分子量ポリエチレンを主原料とする合成樹脂が好適に用いられるが、他の合成樹脂や真鍮等の金属を用いることも可能であり、転造加工すべき円柱状素材の材質などに応じて適宜設定される。超高分子量ポリエチレンは、平均分子量が１００万以上、好ましくは５５０万以上のもの、或いは極限粘度ＩＶ＝２５〜２８程度のものが好適に用いられる。
【００１４】
第２発明の支持ローラは、例えば予め円筒形状に成形された合成樹脂を８０℃程度まで加熱した後、その円筒内にＳＵＪ２（機械構造用炭素鋼）等の金属製芯金を圧入することにより、圧入および溶着により金属製芯金の外周部に一体的に設けることができる。圧入のみで固着したり接着剤を用いて固着したりすることも可能である。合成樹脂の厚さは、所定の強度を確保しつつ凸条の潰れを防止する上で、円柱状素材の材質によっても異なるが、例えば０．５〜３ｍｍ程度が適当である。なお、第１発明の実施に際しては、支持ローラ全体を合成樹脂等の軟質材料にて構成することも可能である。
【００１５】
本発明は、第３発明のように通し転造により高さが５μｍ〜１００μｍ程度で頂部断面が円弧形状を成している螺旋状の凸条が外周面に設けられた塗工用ロッドを製造する場合に好適に適用されるが、ねじやセレーションなど他の製品（部品）を製造する場合や、円柱状素材を軸方向へ移動させることなく転造加工する場合などにも適用され得る。凸条の頂部断面形状が三角形の場合や、幅の狭い台形などの場合にも好適に適用される。なお、上記塗工用ロッドは、例えば写真用フィルム等の所定の帯状支持体に液体などの流動体を薄く均一に塗布するためのもので、ＳＵＳ３０４などのステンレス鋼が好適に用いられる。
【００１６】
円柱状素材や支持ローラは必ずしも径寸法が一定の完全な円柱である必要はなく、加工すべき製品形状に応じて軸方向において径寸法が変化していても良い。また、支持ローラの後側に、支持ローラに連れ回りするバックアップローラを設けることもできる。
【００１７】
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、本発明の転造加工方法を好適に実施できる転造加工装置１０を示す概略図で、略水平で互いに平行な軸心Ｏ1 、Ｏ2 まわりの回転可能に配設された一対の転造丸ダイス１２および１４と、それ等の転造丸ダイス１２、１４の間に配設されて金属製の円柱状素材１６を支持するロータリレスト１８とを備えている。転造丸ダイス１２は位置固定に設けられている一方、転造丸ダイス１４は、その軸心Ｏ2 と直角な水平方向へ図示しないスライド装置により移動させられ、転造丸ダイス１２に対して接近、離間させられるとともに、所定の回転方向（図１に矢印で示す左まわり方向）へ図示しない駆動手段により予め定められた回転速度で回転駆動されるようになっている。また、それ等の転造丸ダイス１２および１４は等しい径寸法および幅寸法（軸方向長さ）を有するもので、それぞれの外周全体に加工面２０および２２を備えている。加工面２０および２２には、ねじ、セレーション、スプライン等の所定の凸条を円柱状素材１６の外周面に転造加工するために、所定高さ、断面形状の複数の加工歯が設けられており、転造丸ダイス１４の接近駆動により転造丸ダイス１２との間で円柱状素材１６を挾圧しつつ、転造丸ダイス１４の回転駆動により円柱状素材１６をその軸心Ｓまわりに回転させながら転造加工が行われる。本実施例では、ピッチが０．１〜０．４ｍｍ程度、高さが５μｍ〜１００μｍ程度で頂部断面が円弧形状を成している螺旋状の凸条が外周面に設けられた塗工用ロッドを製造するために、その凸条間の谷部に対応する断面形状の加工歯が加工面２０、２２に設けられているとともに、円柱状素材１６を転造加工しつつ軸方向へ強制的に移動させて通し転造を行う。円柱状素材１６としては、直径が１０〜３０ｍｍ程度で長さが３００ｍｍ〜４５００ｍｍ程度のステンレス鋼の棒材が用いられる。
【００１８】
転造加工される上記円柱状素材１６を転造丸ダイス１２，１４間で回転可能に支持するために配設されたロータリレスト１８は、転造丸ダイス１２，１４の下方に固設されたベース部材２４上に位置調整用のスライダ２６を介して固定されている。このロータリレスト１８は、その斜視図を示す図２から判るように、所定の軸心方向長さを有する円柱形状の支持ローラ３０と、その支持ローラ３０の両端部外側にそれぞれ位置する一対の支柱部３４および３６を有してスライダ２６に取り付けられるローラ保持台３８とを備えており、支持ローラ３０に形成されたセンタ穴と支柱部３４、３６に設けられたセンタ（例えばボールなど）との係合などにより、支持ローラ３０を軸心まわりの回転可能に保持している。そして、このロータリレスト１８の配設位置は、支持ローラ３０の軸心が転造丸ダイス１２、１４の軸心Ｏ1 、Ｏ2 と略平行となり、且つ支持ローラ３０上に略平行に載置される円柱状素材１６の軸心Ｓが、転造加工の開始から終了までを通して軸心Ｏ1 とＯ2 とを結んだ直線である基準高さＬよりも僅かに下側の予め定められた所定範囲内に位置するように、円柱状素材１６の外径寸法などに基づいて調整される。これにより、支持ローラ３０には、転造荷重に対応する所定の圧力で円柱状素材１６が押圧され、その円柱状素材１６の回転に伴って連れ回りさせられる。
【００１９】
上記支持ローラ３０は、図３に単独で示すようにＳＵＪ２（機械構造用炭素鋼）等の金属製の円柱形状の芯金４０と、その芯金４０の外周部に固着された円筒形状の合成樹脂４２とから構成されている。合成樹脂４２は、前記円柱状素材１６の外周面に転造加工された凸条によって弾性変形させられる軟質材料に相当するもので、例えば「Ｓａｘｉｎニューライト（作新工業株式会社の商品名）」等の平均分子量が５５０万以上で極限粘度ＩＶ＝２５〜２８程度の超高分子量ポリエチレンを主原料とするものであり、予め円筒形状に成形された合成樹脂４２を８０℃程度まで加熱した後、その円筒内に芯金４０を圧入することにより、圧入および溶着により芯金４０の外周部に一体的に設けられている。合成樹脂４２の厚さは、所定の強度を確保しつつ凸条の潰れを防止するため、円柱状素材１６の材質を考慮して２ｍｍ程度に設定されている。
【００２０】
このような転造加工装置１０を用いた転造加工方法によれば、外周部に合成樹脂４２が設けられた支持ローラ３０を用いて円柱状素材１６を支持しながら転造加工が行われるため、その合成樹脂４２の弾性変形により、転造加工された凸条の頂が潰れて平坦になることが抑制され、頂部断面が円弧形状の凸条が高い形状精度で転造加工される。これにより、凸条間の谷部の断面積（塗布液の量）が所望通りの塗工用ロッドを安定して製造できるようになる。
【００２１】
また、上記合成樹脂４２は超高分子量ポリエチレンを主原料とするもので、金属製芯金４０の外周部に所定厚さで設けられているため、ステンレス製の円柱状素材１６の凸条の潰れが好適に防止されるとともに、金属製芯金４０により支持ローラ３０として必要十分な機械的強度が得られる。
【００２２】
また、超高分子量ポリエチレンは摩擦係数が極めて小さく且つ耐摩耗性に優れているため、金属程ではないが比較的優れた耐久性が得られるとともに、円柱状素材１６を軸方向へ強制的に移動させながら転造加工を行う通し転造においても、転造加工された凸条の頂を潰すことなく円柱状素材１６が支持ローラ３０上を滑らかに移動させられる。
【００２３】
因みに、図４の(a) は、円柱状素材１６として直径が１２．７ｍｍのＳＵＳ３０４（ＪＩＳ規格）を用いて、本実施例の転造加工装置１０によりピッチが約０．２ｍｍ、高さが約３０μｍで頂部断面が円弧形状の螺旋状の凸条５０を通し転造によって転造加工し、その外周部の凹凸形状を軸方向に測定した測定結果で、図４の(b) は、超硬合金製の支持ローラで円柱状素材１６を支持して転造加工を行った場合の外周部の凹凸形状の測定結果である。この結果から明らかなように、(b) では凸条５２の山頂が平坦に潰れているのに対し、本実施例の転造加工装置１０を用いて転造加工した(a) では、凸条５０の山頂が所望通りの円弧形状を成している。
【００２４】
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明は他の態様で実施することもできる。
【００２５】
例えば、前記実施例では円柱状素材１６を軸方向へ強制的に移動させながら転造加工を行う通し転造について説明したが、円柱状素材１６を軸方向へ移動させることなく転造加工を行う場合にも本発明は適用され得る。
【００２６】
また、前記実施例では一方の転造丸ダイス１４を他方の転造丸ダイス１２に対して接近させながら転造加工を行う場合について説明したが、外周部の一部に食付き部等を有する加工面が突出して設けられた一対の転造丸ダイスを用いて、それ等の軸間距離を一定に保持した状態で転造加工を行う転造加工装置にも本発明は適用され得る。
【００２７】
また、前記実施例におけるロータリレスト１８は、ベース部材２４に対して相対移動不能に固設されていたが、転造加工時に円柱状素材１６が軸心方向へ移動する場合には、その動きに追従できるように、その軸心方向と平行な方向への移動可能とされていても良い。
【００２８】
その他一々例示はしないが、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更，改良を加えた態様で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の転造加工方法を好適に実施できる転造加工装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１の転造加工装置のロータリレストを示す斜視図である。
【図３】図２のロータリレストの支持ローラを単独で示す斜視図である。
【図４】図１の転造加工装置を用いて塗工用ロッドを転造加工した場合の塗工用ロッドの外周部の凹凸形状の測定結果を、超硬合金製の支持ローラで支持した場合と比較して示す図である。
【符号の説明】
１０：転造加工装置
１２、１４：転造丸ダイス
１６：円柱状素材
３０：支持ローラ
４０：金属製芯金
４２：合成樹脂（軟質材料）
Ｏ1 、Ｏ2 ：転造丸ダイスの軸心
Ｓ：円柱状素材の軸心
【図１】
0003722181.tif 000002
【図２】
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【図３】
0003722181.tif 000004
【図４】
0003722181.tif 000005