(57)【要約】【課題】この発明は、安全性が高く、かつ効率よく１次成形品１１０をプレス成形できるプレス成形装置１、及びプレス成形方法を提供することを目的とする。【解決手段】１次成形品１１０を固定する固定型８０と、１次成形品１１０を段階的に成形する複数の絞り型８１とを備えたプレス成形装置１及びプレス成形方法であって、絞り型８１を装着した円板部３１と、隣り合う絞り型８１と略同一間隔に配置された線条部３７ａ，３７ｂ，３７ｃを有する回転軸部３５と、円板部３１を回転させる回転駆動部４０と、線条部３７ａ，３７ｂ，３７ｃを検出する非接触変位センサ５と、線条部３７ａを検出すると円板部３１の回転を停止させる制御装置７０と、円板部３１を下方に移動する第１アクチュエータ４と、雌スプライン１１５を成形する加工刃５６を有する内周加工具５５と、内周加工具５５を下方に移動する第２アクチュエータ５１とを備えたことを特徴とする。【選択図】図５
2014014852.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状体における長手方向の一端側を固定する１つの固定型と、
前記長手方向に移動して前記筒状体の他端側を段階的にプレス成形するために、内周形状の異なる略筒状の複数の絞り型とを備えたプレス成形装置であって、
前記長手方向に厚みを有する略円板状で、前記固定型と対向する平面の周方向に沿って前記複数の絞り型を装着するとともに、前記複数の絞り型に導通する貫通孔を有する回転板と、
周方向に隣り合う前記絞り型と前記回転板の中心との中心角と略同一間隔で周方向に配置され、前記長手方向に延びる略線条の線条部を有するとともに、前記回転板の中心に相対回転不可にして接続した回転軸部と、
前記回転板を周方向における少なくとも一方に回転駆動させる回転駆動手段と、
前記線条部を非接触で検出する検出手段と、
該検出手段が前記線条部を検出すると、前記回転駆動手段による前記回転板の回転を停止させて前記絞り型を切り替える切替え手段と、
回転停止した前記回転板を前記長手方向に移動して前記筒状体の他端側をプレス成形する移動手段と、
前記筒状体の内周面にスプラインを成形する加工刃を先端に有する内周加工部と、
前記固定型、及び前記絞り型で拘束された前記筒状体に対して、前記長手方向に沿って前記内周加工部を前記貫通孔から前記筒状体の内周面に挿入してスプラインを成形するスプライン成形手段とを備えた
プレス成形装置。
【請求項２】
前記スプライン成形手段を、
前記固定型で固定した前記筒状体のプレス成形時における最終段階において、前記筒状体の内周面に挿入する構成とした
請求項１に記載のプレス成形装置。
【請求項３】
前記回転板の周側面に、前記回転駆動手段と歯合する平歯車を形成し、
前記回転駆動手段を、
前記回転板の前記平歯車と歯合して前記回転板を回転させる構成とした
請求項１または２に記載のプレス成形装置。
【請求項４】
筒状体における長手方向の一端側を固定する１つの固定型と、前記長手方向に移動して前記筒状体の他端側を段階的にプレス成形するために、内周形状の異なる略筒状の複数の絞り型とを備えた装置を用いたプレス成形方法であって、
前記長手方向に厚みを有する略円板状で、前記固定型と対向する平面の周方向に沿って前記複数の絞り型を装着するとともに、前記複数の絞り型に導通する貫通孔を有する回転板の中心に、周方向に隣り合う前記絞り型と前記回転板の中心との中心角と略同一間隔で周方向に配置され、前記長手方向に延びる略線条の線条部を有する回転軸部を、前記回転板の中心に相対回転不可にして接続し、
回転駆動手段で、前記回転板を周方向における少なくとも一方に回転駆動させて、
前記線条部を非接触で検出する検出手段が前記線条部を検出すると、切替え手段で、前記回転駆動手段による前記回転板の回転を停止させて前記絞り型を切り替え、
移動手段で、回転停止した前記回転板を前記長手方向に移動して前記筒状体の他端側をプレス成形するとともに、
前記固定型、及び前記絞り型で拘束された前記筒状体に対して、スプライン成形手段で、前記筒状体の内周面にスプラインを成形する加工刃を先端に有する内周加工部を前記貫通孔から前記長手方向に沿って前記筒状体の内周面に挿入してスプラインを成形する
プレス成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば自動車のステアリングシャフトを構成するアッパシャフトなどの製造工程において、塑性金属パイプを段階的にプレス成形するプレス成形装置、及びプレス成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車の舵取り装置において、上端にステアリングホイールを取り付けたステアリングシャフトは、万一の衝突時に、ステアリングホイールが運転者を強打することを阻止するため、衝突エネルギーを吸収する構造としている。
【０００３】
具合的には、ステアリングシャフトは、ステアリングホイールが取り付けられるアッパシャフトと、このアッパシャフトの下側に相対回転不可に接続されるロアシャフトとで構成している。
【０００４】
そして、ロアシャフトの上端側と、アッパシャフトの下端側との接続部は、スプライン嵌合によって相対回転不可に接続されるとともに、長手方向にスライド可能に構成されている。このため、衝突時には、ロアシャフトがスライド移動して衝突エネルギーを吸収することで、アッパシャフトが運転者に向けて移動することを抑制し、ステアリングホイールが運転者を強打することを阻止できる。
【０００５】
ところで、このアッパシャフトは、長手方向に一様な円筒状の塑性金属パイプに対して、内周面の形状が異なる複数の絞り型を用いて段階的にプレス成形することで形成している。そこで、自動的に複数の絞り型を切り替えて一連のプレス成形を効率よく行う技術が提案されている。
【０００６】
例えば、出願人による特許文献１に記載の金属製パイプのプレス成形装置は、保持金具で金属製パイプの一端側を保持し、複数の成形金型を装着したスライド板を水平方向に移動させて成形金型を切り替えることで、金属製パイプの他端側を段階的にプレス成形することを提案している。
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の金属製パイプのプレス成形装置は、成形金型を切り替えるたびに、スライド板が昇降板よりも外側に突出するため、プレス成形装置の設置に要するスペースが大きくなるとともに、プレス成形時における周囲に対する安全性が低くなるという問題があった。
【０００８】
さらに、１つの金属製パイプをプレス成形すると、スライド板を初期位置に戻す必要があるため、次の金属製パイプのプレス成形開始までに時間を要し効率よくプレス成形を行うことができないという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１２−６６２７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
この発明は、上述の問題に鑑み、安全性が高く、かつ効率よく筒状体をプレス成形することができるプレス成形装置、及びプレス成形方法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】
【００１１】
この発明は、筒状体における長手方向の一端側を固定する１つの固定型と、前記長手方向に移動して前記筒状体の他端側を段階的にプレス成形するために、内周形状の異なる略筒状の複数の絞り型とを備えたプレス成形装置、及びプレス成形方法であって、前記長手方向に厚みを有する略円板状で、前記固定型と対向する平面の周方向に沿って前記複数の絞り型を装着するとともに、前記複数の絞り型に導通する貫通孔を有する回転板と、周方向に隣り合う前記絞り型と前記回転板の中心との中心角と略同一間隔で周方向に配置され、前記長手方向に延びる略線条の線条部を有するとともに、前記回転板の中心に相対回転不可にして接続した回転軸部と、前記回転板を周方向における少なくとも一方に回転駆動させる回転駆動手段と、前記線条部を非接触で検出する検出手段と、該検出手段が前記線条部を検出すると、前記回転駆動手段による前記回転板の回転を停止させて前記絞り型を切り替える切替え手段と、回転停止した前記回転板を前記長手方向に移動して前記筒状体の他端側をプレス成形する移動手段と、前記筒状体の内周面にスプラインを成形する加工刃を先端に有する内周加工部と、前記固定型、及び前記絞り型で拘束された前記筒状体に対して、前記長手方向に沿って前記内周加工部を前記貫通孔から前記筒状体の内周面に挿入してスプラインを成形するスプライン成形手段とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
この発明により、プレス成形装置、及びプレス成形方法は、安全性が高く、かつ効率よく筒状体をプレス成形することができる。  
具体的には、絞り型を切り替えるごとにプレス成形装置から突出するスライド板に対して、複数の絞り型を回転板に装着することにより、仮に回転板の一部が装置から突出した状態で絞り型を切り替えた場合でも、プレス成形装置から突出する回転板の突出量を一定にすることができる。このため、プレス成形装置は、設置に要するスペースを小さくすることができるとともに、周囲に対する安全性を確保することができ、複数の絞り型を安全に切り替えることができる。
【００１３】
さらに、１つの固定型に対して複数の絞り型を切り替えるため、プレス成形装置は、固定型と対向している絞り型に対して回転軸部を挟んだ反対側における長手方向の範囲には固定型を配置していない。つまり、回転板における絞り型側の長手方向には、ある程度の大きさの空間を確保することができる。これにより、プレス成形装置は、重量物である絞り型の着脱作業のスペースを確保して、絞り型の交換等における安全性の向上を図ることができる。
【００１４】
加えて、線条部を検出手段で検出することにより、プレス成形装置は、絞り型の切り替えを効率よく行うことができる。  
詳述すると、サーボモーターを用いて回転板を回転させて絞り型を切り替えた場合、サーボモーターのフィードバック制御によって回転板の回転停止に至るまでの時間にロスが生じる。
【００１５】
これに対して、検出手段を用いて絞り型を切り替えた場合、フィードバック制御を不要にできるため、回転板の回転停止に至るまでの時間を短縮することができる。これにより、プレス成形装置は、絞り型の切り替えを効率よく確実に行うことができる。このため、プレス成形装置は、筒状体を効率よくプレス成形することができる。
【００１６】
そして、スプライン成形手段により、プレス成形装置は、一度固定型に挿入した筒状体を取り出すことなく、外周形状の成形、及び内周面の加工を一連の動作で行うことができる。
【００１７】
さらに、回転板にはプレス成形の最終段階に用いた絞り型と最初に用いる絞り型とが周方向に隣り合って装着されているため、水平方向に移動するスライド板の場合に比べて、プレス成形装置は、回転板を回転方向における初期位置に短時間で戻すことができる。
【００１８】
これにより、固定型が１つであっても、次の筒状体のプレス成形開始に要する時間を短縮することができる。このため、複数の固定型を用いる場合に対して型費用を抑えて、プレス成形をより効率よく連続して行うことができる。  
従って、プレス成形装置、及びプレス成形方法は、周囲に対する安全性が高く、かつ効率よくプレス成形を行うことができる。
【００１９】
この発明の態様として、前記スプライン成形手段を、前記固定型で固定した前記筒状体のプレス成形時における最終段階において、前記筒状体の内周面に挿入する構成とすることができる。
【００２０】
この発明により、１つの筒状体に対する段階的なプレス成形が最終段階であることを動作によって周囲に通知することができる。  
具体的には、外周形状が同じ絞り型と、回転板を用いた段階的なプレス成形では、プレス工程がどの段階であるかが分かりにくくなるおそれがある。
【００２１】
そこで、最終段階において内周面に対するスプライン成形を行うことで、作業員は、プレス成形が最終段階であることを容易に把握することができる。これにより、プレス成形装置は、周囲に対する安全性の向上を図ることができる。  
従って、プレス成形装置は、プレス成形の最終段階であることを動作によって容易に周知して、安全性の向上を図ることができる。
【００２２】
また、この発明の態様として、前記回転板の周側面に、前記回転駆動手段と歯合する平歯車を形成し、前記回転駆動手段を、前記回転板の前記平歯車と歯合して前記回転板を回転させる構成とすることができる。
【００２３】
この発明により、小さい駆動力で回転板を回転させるとともに、回転駆動手段に対する負荷を軽減することができる。  
具体的には、複数の絞り型を装着した回転板は、その重量が大きく増している。このため、例えば回転軸部に直接的に駆動力を伝達して回転板を回転させる場合、大きな駆動力が必要となる。そこで、回転板の周側面に平歯車を形成することにより、回転軸部に直接的に駆動力を伝達する場合に対して、回転板の回転に必要な駆動力を小さくすることができる。
【００２４】
さらに、回転軸部に直接的に駆動力を伝達する場合、回転板を回転停止させると、回転板の回転慣性によって回転軸部に大きな捩れが加わり不具合が生じるおそれがある。これに対して、回転板の周側面に平歯車を形成したことにより、回転板を回転停止しても、回転軸部に大きな捩れが生じるおそれが少ない。
【００２５】
加えて、回転軸部に直接的に駆動力を伝達するよう回転駆動部を設けた場合、プレス成形時の押圧に対する反力が回転駆動部に伝達して不具合が生じるおそれがある。これに対して、回転板の平歯車に回転駆動部を歯合させることで、プレス成形時における反力が回転駆動部に加わり難くすることができる。このため、プレス成形装置は、プレス成形時における反力によって回転駆動部に不具合が生じるおそれを低減することができる。  
従って、プレス成形装置は、安全性だけでなく信頼性の向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００２６】
この発明により、安全性が高く、かつ効率よく筒状体をプレス成形できるプレス成形装置、及びプレス成形方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】アッパシャフトの成形から加工に至る工程を説明する説明図。
【図２】２次工程におけるプレス成形の工程を説明する説明図。
【図３】プレス成形装置における上方からの外観を示す外観斜視図。
【図４】プレス成形装置における正面からの外観を示す正面図。
【図５】図４中におけるＡ−Ａ矢視拡大断面図。
【図６】回転板を説明する説明図。
【図７】内周加工具における正面からの外観を示す正面図。
【図８】固定型に１次成形品をセットした状態を示す断面図。
【図９】第１プレス工程におけるプレス成形状態を示す断面図。
【図１０】第２絞り型に切り替えたプレス成形装置の状態を示す断面図。
【図１１】第２プレス工程におけるプレス成形状態を示す断面図。
【図１２】第３絞り型に切り替えたプレス成形装置の状態を示す断面図。
【図１３】第３プレス工程におけるプレス成形状態を示す断面図。
【図１４】第４プレス工程におけるプレス成形状態を示す断面図。
【図１５】第４プレス工程完了後の状態を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
この発明の一実施形態を以下図面と共に説明する。  
まず、本実施例において用いるステアリングシャフトを構成するアッパシャフト１３０について、図１を用いて説明する。  
なお、図１はアッパシャフト１３０の成形から加工に至る工程を説明する説明図を示している。
【００２９】
アッパシャフト１３０は、図１に示すように、長手方向の一端（図１中における下側）から順にステアリングホイール（図示省略）を取り付けるステアリング取付け部１３１、ステアリング取付け部１３１から拡径したテーパー部１３２、２つの略凹状の環状溝部１３３、ステアリング取付け部１３１よりも大径の大径部１１２、大径部１１２から縮径した逆テーパー部１１３、及びロアシャフト２００と接続する接続部１１４を一体にして構成している。
【００３０】
ステアリング取付け部１３１は、ステアリングホイールを相対回転不可にして装着するセレーション部１３１ａと、ステアリングホイールの長手方向への移動を阻止するとともに、アッパシャフト１３０に固定するねじ部１３１ｂとで構成している。
【００３１】
接続部１１４の内周面には、長手方向に延びる雌スプライン１１５を形成している。この雌スプライン１１５は、ロアシャフト２００の先端に設けた雄スプライン２０１と長手方向にスライド可能にして嵌合するよう形成している。  
このようなアッパシャフト１３０は、図１に示すように、略筒状の塑性金属パイプ１００に対して段階的な工程を経て製造される。
【００３２】
具体的には、アッパシャフト１３０は、略筒状の塑性金属パイプ１００の一端（図１中の下側）をプレス成形して、加工前のステアリング取付け部１３１、テーパー部１３２、及び加工前の環状溝部１３３で構成される前形状部１１１を成形する１次工程と、塑性金属パイプ１００の他端側（図１中の上側）を段階的にプレス成形して、逆テーパー部１１３、接続部１１４、及び雌スプライン１１５を成形する２次工程と、環状溝部１３３、及びステアリング取付け部１３１を加工する３次工程を経て製造される。
【００３３】
ここで、本実施例では、後述するプレス成形装置１を用いた２次工程について詳しく説明する。  
まず、２次工程における段階的なプレス成形について、図２を用いて詳しく説明する。  
なお、図２は２次工程におけるプレス成形の工程を説明する説明図を示している。
【００３４】
２次工程は、図２に示すように、第１プレス工程、第２プレス工程、第３プレス工程、及び第４プレス工程の４段階の工程をこの順番で行う。  
第１プレス工程では、１次成形品１１０の前形状部１１１と異なる端部側を縮径して、アッパシャフト１３０のおける大径部１１２と、大径部１１２から緩やかに縮径した第１逆テーパー部１１３ａと、第１逆テーパー部１１３ａの小径側と同一径の第１縮径部１１４ａとを有する第１プレス成形品１１０ａを取得する。
【００３５】
第２プレス工程では、第１プレス成形品１１０ａの第１縮径部１１４ａをさらに縮径して、第２逆テーパー部１１３ｂ、及び第２縮径部１１４ｂを有する第２プレス成形品１１０ｂを取得する。
【００３６】
第３プレス工程では、第２プレス成形品１１０ｂの第２縮径部１１４ｂをアッパシャフト１３０における接続部１１４の外径と同一外径にまで縮径して、接続部１１４、及び逆テーパー部１１３を有する第３プレス成形品１１０ｃを取得する。  
第４プレス工程では、第３プレス成形品１１０ｃにおける接続部１１４の内周面に対してスプライン加工を行い、２次成形品１２０を取得する。
【００３７】
次に、このような２次工程に用いるプレス成形装置１について、図３から図７を用いて詳しく説明する。  
なお、図３はプレス成形装置１における上方からの外観の外観斜視図を示し、図４はプレス成形装置１における正面からの正面図を示し、図５は図４中におけるＡ−Ａ矢視拡大断面図を示し、図６は回転板３０を説明する説明図を示し、図７は内周加工具５５における正面からの正面図を示している。
【００３８】
また、図６（ａ）は図４中のＡ−Ａ矢視における回転板３０の断面図を示し、図６（ｂ）は平面視における回転板３０の平面図を示している。さらに、図６中において、非接触変位センサ５、及び絞り型８１を二点鎖線で図示している。
【００３９】
プレス成形装置１は、図３から図５に示すように、床面に載置固定される固定台１０と、固定台１０に対して昇降する昇降台２０と、昇降台２０の下面に回転自在に装着された回転板３０と、回転板３０を回転駆動させる回転駆動部４０と、回転板３０の回転位置を検出する非接触変位センサ５と、昇降台２０の上面に固定されたスプライン成形部５０と、プレス成形装置１の上部を構成する天板６０と、各部を制御する制御装置７０とで構成している。
【００４０】
固定台１０は、上下方向に所定の厚みを有する略平板状の平面部１１、及び平面部１１の四隅近傍から下方に延設するとともに、床面に固定される脚部１２を一体にして構成している。さらに、平面部１１の略中央には、内部中空の金型壺１３をボルト（図示省略）で固定している。なお、この金型壺１３は、後述する固定型８０を着脱可能に収容する形状に形成している。
【００４１】
また、固定台１０における平面部１１の四隅には、上方に延びる４本のガイドロッド２を備えている。さらに、前後方向に隣接するガイドロッド２の間において、昇降台２０を下方より弾性支持する２本１組のダンパー３を備えている。
【００４２】
昇降台２０は、上下方向に所定の厚さを有し、平面視において固定台１０と略同等の大きさに形成した略平板状の昇降本体部２１と、昇降本体部２１の四隅においてガイドロッド２を挿通許容する略円筒状のロッド挿通部２２とを一体にして形成している。
【００４３】
さらに、昇降台２０の昇降本体部２１には、固定台１０の金型壺１３の直上において後述するスプライン成形部５０の内周加工具５５を導入する導入孔２３、及び導入孔２３の後方においてベアリングを介して回転板３０（後述する回転軸部３５）を軸支する軸孔２４を有している。
【００４４】
また、昇降台２０の上面には、導入孔２３の左右近傍に下端を固定し、上方に延びる２本の第１アクチュエータ４を備えている。この第１アクチュエータ４は、昇降台２０をガイドロッド２に沿って昇降させる機能を有している。なお、第１アクチュエータ４は、昇降台２０を昇降可能であれば、油圧アクチュエータ、あるいはエアーアクチュエータなどの任意の構成とし、後述する制御装置７０によってその動作を制御されるものとする。
【００４５】
回転板３０は、図５及び図６に示すように、上下方向に厚みを有する略円板状の円板部３１と、円板部３１の中心に接続した回転軸部３５とで構成している。  
円板部３１は、回転自在に昇降台２０に装着された状態において、金型壺１３と対向する円周上の周方向に沿って等間隔に開口した３つの開口部３２を備えている。さらに、この３つの開口部３２の下端側を拡径して、後述する絞り型８１を装着する型装着部３３を形成している。加えて、円板部３１の周側面には、回転駆動部４０と歯合する平歯車３４を形成している。
【００４６】
回転軸部３５は、上下方向を長手方向とする略円柱状の軸本体部３６と、軸本体部３６の上端近傍において軸本体部３６よりも大径に形成した被検出部３７とを一体にして構成している。さらに、被検出部３７の外周面には、径方向内側に向けて略凹状にして上下方向に延びる線条部３７ａ、３７ｂ、３７ｃを、周方向に隣接する開口部３２と円板部３１の中心との中心角と同一間隔で３か所に配置している。なお、線条部３７ａ、３７ｂ、３７ｃのうち、線条部３７ａの径方向内側への深さは、線条部３７ｂ、３７ｃの径方向内側への深さよりも浅く形成している。
【００４７】
そして、この回転軸部３５は、被検出部３７が昇降台２０の上面側に位置するように、昇降台２０の上面からベアリングを介して軸孔２４に回転自在に装着するとともに、昇降台２０の下面側において円板部３１を相対回転不可にして接続している。この際、平面視において、３つの型装着部３３のうち１つの中心と被検出部３７の線条部３７ａとが円板部３１の中心を通る一直線上に位置するように回転軸部３５と円板部３１とを接続している。
【００４８】
回転駆動部４０は、円板部３１の平歯車３４と歯合する平歯車（図示省略）を備えた駆動モーター（図示省略）などで構成し、後述する制御装置７０の指示によって円板部３１を周方向に回転、及び回転停止させる機能を有している。この回転駆動部４０は、昇降台２０の下面において、回転板３０における円板部３１の外周に沿って所定の間隔を介して４つ配置している。
【００４９】
非接触変位センサ５は、後述する制御装置７０の指示により、回転軸部３５の被検出部３７との距離を非接触で検出する機能を有している。この非接触変位センサ５は、金型壺１３に収容した後述する固定型８０と後述する絞り型８１の第１絞り型８１ａとが対向する回転板３０の回転位置において、被検出部３７の線条部３７ａと所定の間隔を介して対向するように、昇降台２０の上面側に配置している。
【００５０】
スプライン成形部５０は、図４及び図５に示すように、下端からピストン部５２を昇降させる第２アクチュエータ５１と、昇降台２０の上面から所定の間隔を介して第２アクチュエータ５１を支持する略円柱状の複数の支持部５４と、第２アクチュエータ５１のピストン部５２の下端に装着した内周加工具５５とで構成している。
【００５１】
さらに、ピストン部５２の先端には、複数の支持部５４のうち１つを挿通許容するガイドプレート５３を装着している。そして、第２アクチュエータ５１は、ガイドプレート５３に挿通した支持部５４に沿ってピストン部５２を昇降可能にしている。なお、第２アクチュエータ５１は、昇降可能であれば、油圧アクチュエータ、あるいはエアーアクチュエータなどの任意の構成とし、後述する制御装置７０によってその動作を制御されるものとする。
【００５２】
内周加工具５５は、図７に示すように、導入孔２３の内周形状と略同一の外周形状に形成した第１軸部５５ａと、開口部３２、及び絞り型８１の内部に挿通可能な軸径の第２軸部５５ｂと、第３プレス成形品１１０ｃにおける接続部１１４の内部に挿入可能な軸径の第３軸部５５ｃと、接続部１１４の内周面に雌スプライン１１５を成形する加工刃５６とをこの順で一体にして構成している。
【００５３】
天板６０は、図３及び図５に示すように、昇降台２０よりも上方に配置されプレス成形装置１の天井部分を構成するとともに、ガイドロッド２、及び第１アクチュエータ４の上端を保持している。さらに、第２アクチュエータ５１と対向する位置には、第２アクチュエータ５１を挿通許容する天板開口部６１を形成している。
【００５４】
制御装置７０は、プレス成形装置１の右側面に配置され、ＣＰＵ、メモリ、各種操作スイッチ、及びディスプレイ等のハード構成と、プログラム等のソフト構成とで構成している。そして、制御装置７０は、オペレーターによる入力操作を受け付ける機能と、非接触変位センサ５、回転駆動部４０、第１アクチュエータ４、及び第２アクチュエータ５１などの動作を一括して制御する機能とを有している。
【００５５】
引き続き上述した金型壺１３に装着された１つの固定型８０と、回転板３０に装着された３つの絞り型８１について説明する。  
固定型８０は、金型壺１３の内径と略同一の外径を有する略円筒状に形成している。さらに、固定型８０は、１次成形品１１０における前形状部１１１、及びアッパシャフト１３０の大径部１１２に相当する範囲の外周形状と略同一の内周形状を有している。なお、固定型８０における内周面の上部は、絞り型８１の下端を挿入可能に拡径している。
【００５６】
３つの絞り型８１は、円板部３１の型装着部３３と略同径のフランジ部（図示省略）と、固定型８０に挿入可能な外径を有する略円筒状の本体部（図示省略）とを一体にして構成している。そして、絞り型８１の内周面の形状は、それぞれ異なる形状に形成されている。この内周面の形状が異なる３つの絞り型８１をそれぞれ第１絞り型８１ａ、第２絞り型８１ｂ、及び第３絞り型８１ｃとする。
【００５７】
第１絞り型８１ａは、第１プレス成形品１１０ａの第１縮径部１１４ａ、及び第１逆テーパー部１１３ａの外周形状と同一の内周形状を有している。  
第２絞り型８１ｂは、第２プレス成形品１１０ｂの第２縮径部１１４ｂ、及び第２逆テーパー部１１３ｂの外周形状と同一の内周形状を有している。  
第３絞り型８１ｃは、アッパシャフト１３０における逆テーパー部１１３、及び接続部１１４の外周形状と同一の内周形状を有している。
【００５８】
そして、第１絞り型８１ａ、第２絞り型８１ｂ、及び第３絞り型８１ｃは、それぞれ円板部３１の型装着部３３に図示しないボルト等により着脱自在に取り付けている。この際、平面視において、被検出部３７の線条部３７ａと円板部３１の中心を通る一直線上に位置する型挿着部３３に第１絞り型８１ａを装着し、平面視において第１絞り型８１ａに対して右回りに隣接する型装着部３３に第２絞り型８１ｂを装着し、同様に第２絞り型８１ｂに対して右回りに隣接する型装着部３３に第３絞り型８１ｃを装着している。
【００５９】
このようなプレス成形装置１を用いて、１次成形品１１０を段階的にプレス成形して２次成形品１２０を取得する動作について、図８から図１５を用いて具体的に説明する。
【００６０】
なお、図８は固定型８０に１次成形品１１０をセットした状態の断面図を示し、図９は第１プレス工程におけるプレス成形状態の断面図を示し、図１０は第２絞り型８１ｂに切り替えたプレス成形装置１の状態の断面図を示し、図１１は第２プレス工程におけるプレス成形状態の断面図を示し、図１２は第３絞り型８１ｃに切り替えたプレス成形装置１の状態の断面図を示し、図１３は第３プレス工程におけるプレス成形状態の断面図を示し、図１４は第４プレス工程におけるプレス成形状態の断面図を示し、図１５は第４プレス工程完了後の状態の断面図を示している。
【００６１】
まず、プレス成形装置１の各部を初期位置にセットさせるオペレーターの入力操作によって、制御装置７０は、図８に示すように、昇降台２０、回転板３０、及び内周加工具５５をそれぞれ初期位置に移動させる。
【００６２】
具体的には、制御装置７０の指示により、第１アクチュエータ４が昇降台２０を上方に移動させ、第２アクチュエータ５１がピストン部５２を介して内周加工具５５を上方に向けて移動させ、初期位置にて停止させる。
【００６３】
さらに、制御装置７０の指示により、回転駆動部４０は、内装している駆動モーター等を駆動させて円板部３１の平歯車３４を介して回転板３０を回転させる。さらに、非接触変位センサ５は、回転する被検出部３７との距離を検出して制御装置７０に出力する。
【００６４】
そして、制御装置７０は、被検出部３７との距離の変化から線条部３７ａ、線条部３７ｂ、あるいは線条部３７ｃを検知する。この際、線条部３７ａを検知すると、制御装置７０の指示により、回転駆動部４０は、駆動モーターの駆動を停止することで回転板３０の回転を停止させて、固定型８０の直上に第１絞り型８１ａを移動させる。
【００６５】
その後、オペレーターが金型壺１３の上方より、図２に示す１次成形品１１０を固定型８０の内部に挿入する。固定型８０に挿入された１次成形品１１０は、図８に示すように、上端近傍が露出した状態で固定型８０に保持固定される。
【００６６】
固定型８０に１次成形品１１０をセットしたのち、オペレーターの入力操作によってプレス成形を開始すると、制御装置７０の指示により、第１アクチュエータ４は、図９に示すように、ダンパー３の反発力に抗って第１絞り型８１ａと固定型８０とが当接するまで昇降台２０を下方に移動させる。この際、固定型８０から露出した１次成形品１１０の上端近傍を、第１絞り型８１ａの内部空間に挿入することで、１次成形品１１０の上端近傍を径方向に絞って成形する。
【００６７】
固定型８０と第１絞り型８１ａとが上下方向で当接すると、制御装置７０の指示により、第１アクチュエータ４は、昇降台２０を初期位置に移動させる。この際、昇降台２０は、ダンパー３の反発力によって上方への移動を補助される。  
このようにして、プレス成形装置１は、１次成形品１１０の上端近傍を第１絞り型８１ａでプレス成形する第１プレス工程を完了し、第１プレス成形品１１０ａを取得する。
【００６８】
昇降台２０が初期位置まで上昇すると、制御装置７０の指示により、回転駆動部４０は、図１０に示すように、駆動モーターを駆動して平面視において反時計回りに回転板３０を回転させる。そして、非接触変位センサ５が線条部３７ｂを検出すると、制御装置７０の指示により、回転駆動部４０は、駆動モーターの駆動を停止することで、回転板３０の回転を停止させて固定型８０の直上に第２絞り型８１ｂを移動させる。
【００６９】
その後、制御装置７０の指示により、第１アクチュエータ４は、図１１に示すように、ダンパー３の反発力に抗って第２絞り型８１ｂと固定型８０とが当接するまで昇降台２０を下方に移動させる。この際、固定型８０から露出した第１プレス成形品１１０ａを、第２絞り型８１ｂの内部空間に挿入することで、第１縮径部１１４ａ、及び第１逆テーパー部１１３ａを径方向に絞って成形する。
【００７０】
固定型８０と第２絞り型８１ｂとが上下方向で当接すると、制御装置７０の指示により、第１アクチュエータ４は、昇降台２０を初期位置に移動させる。この際、昇降台２０は、ダンパー３の反発力によって上方への移動を補助される。  
このようにして、プレス成形装置１は、第１プレス成形品１１０ａの第１縮径部１１４ａ、及び第１逆テーパー部１１３ａを第２絞り型８１ｂでプレス成形する第２プレス工程を完了し、第２プレス成形品１１０ｂを取得する。
【００７１】
昇降台２０が初期位置まで上昇すると、制御装置７０の指示により、回転駆動部４０は、図１２に示すように、駆動モーターを駆動して平面視において反時計回りに回転板３０を回転させる。そして、非接触変位センサ５が線条部３７ｃを検出すると、制御装置７０の指示により、回転駆動部４０は、駆動モーターの駆動を停止することで、回転板３０の回転を停止させて固定型８０の直上に第３絞り型８１ｃを移動させる。
【００７２】
その後、制御装置７０の指示により、第１アクチュエータ４は、図１３に示すように、ダンパー３の反発力に抗って第３絞り型８１ｃと固定型８０とが当接するまで昇降台２０を下方に移動させる。この際、固定型８０から露出した第２プレス成形品１１０ｂを、第３絞り型８１ｃの内部空間に挿入することで、第２縮径部１１４ｂ、及び第２逆テーパー部１１３ｂを径方向に絞って成形する。
【００７３】
このようにして、プレス成形装置１は、第２プレス成形品１１０ｂの第２縮径部１１４ｂ、及び第２逆テーパー部１１３ｂを第３絞り型８１ｃでプレス成形する第３プレス工程を完了し、第３プレス成形品１１０ｃを取得する。
【００７４】
その後、第３プレス成形品１１０ｃを固定型８０と第３絞り型８１ｃとで拘束した状態において、制御装置７０の指示により、第２アクチュエータ５１は、図１４に示すように、内周加工具５５の第１軸部５５ａと導入孔２３とが当接するまでピストン部５２を下方に移動させる。
【００７５】
この際、導入孔２３、開口部３２、及び第３絞り型８１ｃの内部空間を介して、内周加工具５５の加工刃５６を、第３プレス成形品１１０ｃの内部空間に挿入する。そして、内周加工具５５の第１軸部５５ａと導入孔２３とが当接すると、内周加工具５５の加工刃５６が、逆テーパー部１１３の内部空間に到達する。
【００７６】
内周加工具５５の加工刃５６が逆テーパー部１１３の内部空間に到達すると、制御装置７０の指示により、第２アクチュエータ５１は、図１５に示すように、ピストン部５２を介して内周加工具５５を初期位置に移動させる。この際、第３プレス成形品１１０ｃから加工刃５６を引く抜くことによって、接続部１１４の内周面に雌スプライン１１５が形成される。
【００７７】
そして、内周加工具５５が初期位置に移動すると、制御装置７０の指示により、第１アクチュエータ４は、昇降台２０を初期位置に移動させる。この際、昇降台２０は、ダンパー３の反発力によって上方への移動を補助される。  
このようにして、プレス成形装置１は、第３プレス成形品１１０ｃの接続部１１４の内周面に雌スプライン１１５を成形する第４プレス工程を完了し、２次成形品１２０を取得する。
【００７８】
以上のような動作を実現するプレス成形装置１、及びプレス成形方法は、安全性が高く、かつ効率よく１次成形品１１０をプレス成形することができる。  
具体的には、絞り型を切り替えるごとにプレス成形装置１から突出するスライド板に対して、複数の絞り型８１を円板部３１に装着することにより、仮に円板部３１の一部が装置から突出した状態で絞り型８１を切り替えた場合でも、プレス成形装置１から突出する円板部３１の突出量を一定にすることができる。このため、プレス成形装置１は、設置に要するスペースを小さくすることができるとともに、周囲に対する安全性を確保することができ、複数の絞り型８１を安全に切り替えることができる。
【００７９】
さらに、１つの固定型８０に対して円板部３１を回転させて複数の絞り型８１を切り替えるため、プレス成形装置１は、回転軸部３５の後方における円板部３１と固定台１１との間に大きな解放空間を構成することができる。このため、この解放空間において、重量物である絞り型８１の着脱等を安全、かつ容易に行うことができる。これにより、プレス成形装置１は、円板部３１に対する絞り型８１の着脱における安全性の向上を図ることができる。
【００８０】
加えて、線条部３７ａ、３７ｂ、あるいは３７ｃを非接触変位センサ５で検出することにより、プレス成形装置１は、絞り型８１の切り替えを効率よく行うことができる。  
詳述すると、サーボモーターを用いて回転板３０を回転させて絞り型８１を切り替えた場合、サーボモーターのフィードバック制御によって回転板３０の回転停止に至るまでの時間にロスが生じる。
【００８１】
これに対して、非接触変位センサ５を用いて絞り型８１を切り替えた場合、フィードバック制御を不要にできるため、回転板３０の回転停止に至るまでの時間を短縮することができる。これにより、プレス成形装置１は、絞り型８１の切り替えを効率よく確実に行うことができる。このため、プレス成形装置１は、１次成形品１１０を効率よくプレス成形することができる。
【００８２】
そして、第３プレス工程後、内周加工具５５を取り付けた第２アクチュエータ５１を下方に移動させることにより、プレス成形装置１は、固定型８０に挿入した１次成形品１１０を取り出すことなく、外周形状の成形、及び内周面の加工を一連の動作で行うことができる。
【００８３】
さらに、円板部３１にはプレス成形の第３プレス工程に用いた第３絞り型８１ｃと第１プレス工程に用いる第１絞り型８１ａとが周方向に隣り合って装着されているため、水平方向に移動するスライド板の場合に比べて、プレス成形装置１は、円板部３１を回転方向における初期位置に短時間で戻すことができる。
【００８４】
これにより、固定型８０が１つであっても、次の１次成形品１１０のプレス成形開始に要する時間を短縮することができる。このため、複数の固定型８０を用いる場合に対して型費用を抑えて、プレス成形をより効率よく連続して行うことができる。  
従って、プレス成形装置１、及びプレス成形方法は、周囲に対する安全性が高く、かつ効率よくプレス成形を行うことができる。
【００８５】
また、第２アクチュエータ５１を、第４プレス工程において下方に向けて作動させることにより、１つの１次成形品１１０に対する段階的なプレス成形が第４プレス工程であることを動作によって周囲に通知することができる。  
具体的には、外周形状が同じ絞り型８１と、回転板３０を用いた段階的なプレス成形では、プレス工程がどの段階であるかが分かりにくくなるおそれがある。
【００８６】
そこで、内周面に対するスプライン成形を第４プレス工程において行うことで、作業員は、プレス成形が最終段階であることを容易に把握することができる。これにより、プレス成形装置１は、周囲に対する安全性の向上を図ることができる。  
従って、プレス成形装置１は、第４プレス工程であることを動作によって容易に周知して、安全性の向上を図ることができる。
【００８７】
また、円板部３１の周側面に、回転駆動部４０と歯合する平歯車３４を形成したことにより、プレス成形装置１は、小さい駆動力で円板部３１を回転させるとともに、回転駆動部４０に対する負荷を軽減することができる。
【００８８】
具体的には、複数の絞り型８１を装着した円板部３１は、その重量が大きく増している。このため、例えば回転軸部３５に直接的に駆動力を伝達して円板部３１を回転させる場合、大きな駆動力が必要となる。そこで、円板部３１の周側面に平歯車３４を形成することにより、回転軸部３５に直接的に駆動力を伝達する場合に対して、円板部３１の回転に必要な駆動力を小さくすることができる。
【００８９】
さらに、回転軸部３５に直接的に駆動力を伝達する場合、円板部３１を回転停止させると、回転板３０の回転慣性によって回転軸部３５に大きな捩れが加わり不具合が生じるおそれがある。これに対して、円板部３１の周側面に平歯車３４を形成したことにより、円板部３１を回転停止しても、回転軸部３５に大きな捩れが生じるおそれが少ない。
【００９０】
加えて、回転軸部３５に直接的に駆動力を伝達するよう回転駆動部４０を設けた場合、プレス成形時の押圧に対する反力が回転駆動部４０に伝達して不具合が生じるおそれがある。これに対して、円板部３１の平歯車３４に回転駆動部４０を歯合させることで、プレス成形時における反力が回転駆動部４０に加わり難くすることができる。このため、プレス成形装置１は、プレス成形時における反力によって回転駆動部４０に不具合が生じるおそれを低減することができる。  
従って、プレス成形装置１は、安全性だけでなく信頼性の向上を図ることができる。
【００９１】
なお、上述の実施例において、固定台１０、昇降台２０、回転板３０、及びスプライン成形部５０を上下方向に配置したプレス成形装置１としたが、これに限定せず、固定台１０、昇降台２０、及びスプライン成形部５０を水平方向に配置したプレス成形装置１であってもよい。この際、昇降台２０、及び内周加工具５５は、それぞれ第１アクチュエータ―４、及び第２アクチュエータ５１によって水平方向に移動する構成とする。
【００９２】
また、アッパシャフト１３０をプレス成形する例を説明したが、これに限定せず、塑性金属パイプ１００を段階的にプレス形成するとともに、内周面にスプライン加工を行って得る成形品であればよい。
【００９３】
また、プレス工程を４段階にして説明したが、これに限定せず、３段階、あるは５段階など２次成形品の形状に応じた適宜の段階数としてもよい。この際、被検出部３７にプレス工程の段階数に応じた数の線条部を形成する。
【００９４】
また、回転軸部３５の軸本体部３６と被検出部３７とを一体で構成したが、これに限定せず、軸本体部３６と被検出部３７とを別体で構成し、相対回転不可にして接続する構成としてもよい。
【００９５】
また、円板部３１の１つの型装着部３３と、線条部３７ａと、非接触センサ５の位置を平面視において円板部３１の中心を通る一直線上に配置したが、これに限定せず、固定型８０と第１絞り型８１ａとが対向する状態において、線条部３７ａと非接触センサ５とが対向する位置関係であればよい。
【００９６】
また、円板部３１の回転位置を線条部３７ａ、３７ｂ、及び３７ｃと非接触変位センサ５とによって検出したが、これに限定せず、回転駆動部４０にサーボモーターを備え、サーボモーターによる円板部３１の回転位置の検出と併用してもよい。
【００９７】
この発明の構成と、上述の実施形態との対応において、
この発明の筒状体は、実施形態の１次成形品１１０、第１プレス成形品１１０ａ、第２プレス成形品１１０ｂ、及び第３プレス成形品１１０ｃに対応し、
以下同様に、
長手方向は、上下方向に対応し、
貫通孔は、開口部３２に対応し、
回転板は、円板部３１に対応し、
回転駆動手段は、回転駆動部４０に対応し、
検出手段は、非接触変位センサ５に対応し、
切替え手段は、制御装置７０に対応し、
移動手段は、第１アクチュエータ４、及び昇降台２０に対応し、
内周加工部は、内周加工具５５に対応し、
スプラインは、雌スプライン１１５に対応し、
スプライン成形手段は、第２アクチュエータ５１に対応し、
最終段階は、第４プレス工程に対応するが、
この発明は、上述の実施形態の構成のみに限定されるものではなく、多くの実施の形態を得ることができる。
【符号の説明】
【００９８】
１…プレス成形装置
４…第１アクチュエータ
５…非接触変位センサ
２０…昇降台
３１…円板部
３２…開口部
３４…平歯車
３５…回転軸部
３７ａ、３７ｂ、３７ｃ…線条部
４０…回転駆動部
５１…第２アクチュエータ
５５…内周加工具
５６…加工刃
７０…制御装置
８０…固定型
８１…絞り型
８１ａ…第１絞り型
８１ｂ…第２絞り型
８１ｃ…第３絞り型
１１０…１次成形品
１１０ａ…第１プレス成形品
１１０ｂ…第２プレス成形品
１１０ｃ…第３プレス成形品
１１５…雌スプライン
【図１】
2014014852.tif 000003
【図２】
2014014852.tif 000004
【図３】
2014014852.tif 000005
【図４】
2014014852.tif 000006
【図５】
2014014852.tif 000007
【図６】
2014014852.tif 000008
【図７】
2014014852.tif 000009
【図８】
2014014852.tif 000010
【図９】
2014014852.tif 000011
【図１０】
2014014852.tif 000012
【図１１】
2014014852.tif 000013
【図１２】
2014014852.tif 000014
【図１３】
2014014852.tif 000015
【図１４】
2014014852.tif 000016
【図１５】
2014014852.tif 000017