(57)【要約】【課題】金属板から一工程で軸を形成する軸形成装置の提供。【解決手段】軸形成装置１００は、軸１０の外形と同一の内径を有する貫通穴３２が形成され、貫通穴３２の上面に、加工すべき金属板２０を支持するダイ３０と、軸１０の内径と同一の外形を有し、貫通穴３２の上面に支持されている金属板２０を貫通穴３２に押し込むパンチ４０と、ダイ３０の貫通穴３２の内部に設けられ、パンチ４０が金属板２０を貫通穴３２に押し込む場合に、パンチ４０の先端と対向した状態で貫通穴３２の奥に移動しながら金属板２０に対して背圧をかけることにより、パンチ４０の先端に押される金属板２０を軸１０の側面に圧延するノックアウト５０とを備える。【選択図】図４
2006212703.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属板をプレス加工することにより、前記金属板から突出する中空の軸を形成する軸形成装置であって、
前記軸の外形と同一の内径を有する貫通穴が形成され、前記貫通穴の上面に、加工すべき前記金属板を支持するダイと、
前記軸の内径と同一の外形を有し、前記貫通穴の上面に支持されている前記金属板を前記貫通穴に押し込むパンチと、
前記ダイの前記貫通穴の内部に設けられ、前記パンチが前記金属板を前記貫通穴に押し込む場合に、前記パンチの先端と対向した状態で前記貫通穴の奥に移動しながら前記金属板に対して背圧をかけることにより、前記パンチの先端に押される前記金属板を前記軸の側面に圧延するノックアウトと
を備える軸形成装置。
【請求項２】
前記パンチの周囲に設けられ、前記ダイの前記貫通穴以外の領域に支持されている前記金属板が前記ダイから浮き上がらないように押さえる押さえ手段
を更に備える請求項１に記載の軸形成装置。
【請求項３】
前記ダイは、前記貫通穴の縁の全周がラウンド加工されている、請求項１に記載の軸形成装置。
【請求項４】
前記パンチの先端は、周囲から中央に向かってなだらかに盛り上がっており、前記ノックアウトの先端は、周囲から中央に向かってなだらかに窪んでいる、請求項１に記載の軸形成装置。
【請求項５】
前記ダイが前記貫通穴の上面に前記金属板を支持している状態において、前記ノックアウトは、前記金属板の板厚の１／３に相当する距離だけ前記貫通穴の上面よりも低い位置に待機している、請求項１に記載の軸形成装置。
【請求項６】
前記パンチは、前記軸の内径及び外径を前記軸の長さ方向に均一に加工する、請求項１に記載の軸形成装置。
【請求項７】
金属板をプレス加工することにより、前記金属板から突出する中空の軸を形成する軸形成方法であって、
前記軸の外形と同一の内径を有する貫通穴が形成されているダイの、前記貫通穴の上面に、加工すべき前記金属板を乗せる準備工程と、
前記軸の内径と同一の外形を有するパンチで前記貫通穴の上面に支持されている前記金属板を前記貫通穴に押し込みながら、前記ダイの前記貫通穴の内部に予め設けられているノックアウトを前記パンチの先端と対向させた状態で、前記金属板に対して前記ノックアウトで背圧をかけることにより、前記パンチの先端に押される前記金属板を前記軸の側面に圧延するパンチ・鍛造工程と
を備える軸形成方法。
【請求項８】
前記準備工程において、前記ノックアウトを、前記金属板の板厚の１／３に相当する距離だけ前記貫通穴の上面よりも低い位置に待機させる、請求項７に記載の軸形成方法。
【請求項９】
パンチおよびダイを用いて、前記軸の頂面の中心から放射状に形成される３以上の線状の切り込みを形成する打ち抜き工程と、
バーリングパンチおよびバーリングダイを用いて、前記切り込みにより画成される複数のセクター状の切片を押し曲げて、前記切片を前記軸の高さ方向に直立させる立ち上げ工程と、
曲げパンチおよび曲げダイを用いて、軸方向に直立する前記切片の先端部を前記軸に対して放射状に曲げ、前記切片に、前記頂面に対して直立する直立部と、前記直立部の先端から放射状に延在する水平部とを形成する曲げ工程と
を更に備える請求項７に記載の軸形成方法。
【請求項１０】
前記水平部の先端部が、前記軸の側面を軸方向に延長して画成される領域の内側に位置する請求項９に記載の軸形成方法。
【請求項１１】
前記曲げ工程が、前記直立部の先端部を９０°未満の中間角度まで曲げる中間曲げ工程と、前記先端部を９０°まで曲げて水平部とする最終曲げ工程とを更に備える請求項９に記載の軸形成方法。
【請求項１２】
前記曲げ工程において、前記曲げダイの一部が、前記直立部に側方から当接して変形を防止する請求項９に記載の軸形成方法。
【請求項１３】
前記曲げ工程において、前記軸の内側から前記頂面の裏面に曲げ受けを当接させ、前記頂面の変形を防止する請求項９に記載の軸形成方法。
【請求項１４】
前記水平部および前記頂面の間隔が、前記直立部に装着されるＣリングの厚さに略等しい請求項９に記載の軸形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属板をプレス加工することにより、金属板から突出する中空の軸を形成する軸形成装置、及び軸形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、金属板をプレス加工することにより、金属板から突出する中空の軸を形成する方法が知られている。この従来技術によれば、金属板をプレス加工によって半抜きする第１の工程と、第１の工程で得られる突出部をダイに保持し、当該突出部にパンチを押し込んで突出部をパンチの押し込みとは逆方向に後方押し出しする第２の工程とによって軸を形成する（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特許３４７５５５１号公報（図１−４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記の従来技術は、軸を形成するために少なくとも２工程を要する。従って加工に要するコストを低減することが困難であるという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために、本発明の第１の形態においては、金属板をプレス加工することにより、金属板から突出する中空の軸を形成する軸形成装置であって、軸の外形と同一の内径を有する貫通穴が形成され、貫通穴の上面に、加工すべき金属板を支持するダイと、軸の内径と同一の外形を有し、貫通穴の上面に支持されている金属板を貫通穴に押し込むパンチと、ダイの貫通穴の内部に設けられ、パンチが金属板を貫通穴に押し込む場合に、パンチの先端と対向した状態で貫通穴の奥に移動しながら金属板に対して背圧をかけることにより、パンチの先端に押される金属板を軸の側面に圧延するノックアウトとを備える軸形成装置が提供される。このような軸形成装置によれば、パンチとノックアウトの間で金属板を鍛造加工することにより、金属板から軸を一工程で形成することができる。
【０００５】
上記の軸形成装置は、パンチの周囲に設けられ、ダイの貫通穴以外の領域に支持されている金属板が前記ダイから浮き上がらないように押さえる押さえ手段を更に備えてもよい。このような軸形成装置によれば、軸以外の部分の金属板の形状を軸形成前の状態に精度よく維持することができる。
【０００６】
上記の軸形成装置において、ダイは、貫通穴の縁の全周がラウンド加工されていてもよい。このような軸形成装置によれば、パンチにより、金属板をダイの内部にスムーズに延伸することができる。
【０００７】
上記の軸形成装置において、パンチの先端は、周囲から中央に向かってなだらかに盛り上がっており、ノックアウトの先端は、周囲から中央に向かってなだらかに窪んでいてもよい。このような軸形成装置によれば、パンチとノックアウトによって圧縮される金属板を軸の側面に向けてスムーズに圧延することができる。
【０００８】
ダイが貫通穴の上面に金属板を支持している状態において、ノックアウトは、金属板の板厚の１／３に相当する距離だけ貫通穴の上面よりも低い位置に待機していてもよい。このような軸形成装置によれば、ダイとノックアウトが面一である場合に生じる、金属板の材料の周囲への押し出しを防止すると同時に、貫通穴の縁における金属板の破断を防止することができる。
【０００９】
上記の軸形成装置において、パンチは、軸の内径を軸の長さ方向に均一に加工してもよい。このような軸形成装置によれば、応力集中を防ぎ、軸の強度を向上することができる。
【００１０】
本発明の第２の形態によれば、金属板をプレス加工することにより、金属板から突出する中空の軸を形成する軸形成方法であって、軸の外形と同一の内径を有する貫通穴が形成されているダイの、貫通穴の上面に、加工すべき金属板を乗せる準備工程と、軸の内径と同一の外形を有するパンチで貫通穴の上面に支持されている金属板を貫通穴に押し込みながら、ダイの貫通穴の内部に予め設けられているノックアウトをパンチの先端と対向させた状態で、金属板に対してノックアウトで背圧をかけることにより、パンチの先端に押される金属板を軸の側面に圧延するパンチ・鍛造工程とを備える軸形成方法が提供される。このような軸形成方法によれば、パンチとノックアウトの間で金属板を鍛造加工することにより、金属板から軸を一工程で形成することができる。
【００１１】
上記の軸形成方法は、準備工程において、ノックアウトを、金属板の板厚の１／３に相当する距離だけ貫通穴の上面よりも低い位置に待機させてもよい。このような軸形成方法によれば、ダイとノックアウトが面一である場合に生じる、金属板の材料の周囲への押し出しを防止すると同時に、貫通穴の縁における金属板の破断を防止することができる。
【００１２】
また、上記軸形成方法において、パンチおよびダイを用いて軸の頂面の中心から放射状に形成される３以上の線状の切り欠きを形成する切り欠き工程と、バーリングパンチおよびバーリングダイを用いて切り込みにより画成される複数のセクター状の切片を押し曲げて切片を軸の高さ方向に直立させる立ち上げ工程と、曲げパンチおよび曲げダイを用いて軸方向に直立する前記切片の先端部を前記軸に対して放射状に曲げ、切片に頂面に対して直立する直立部と、直立部の先端から放射状に延在する水平部とを形成する曲げ工程とを更に備えることができる。これにより、金属板に形成された軸の先端に、更に、他の部材を装着するための構造を形成できる。従って、軸に装着した部材の脱落を防止する部材を軸に直接に装着することができる。
【００１３】
また、上記軸形成方法において、水平部の先端部が軸の側面を軸方向に延長して画成される領域の内側に位置するように形成することが好ましい。これにより、装着する部材に軸を挿通すくときに、水平部が部材に干渉することがない。
【００１４】
また、上記軸形成方法において、曲げ工程が、直立する切片の先端部を９０°未満の中間角度まで曲げる中間曲げ工程と、先端部を９０°まで曲げて水平部とする最終曲げ工程とを更に備えることができる。これにより、単一の工程における加工量が抑制され、軸の頂面から供給される限られた材料を破断することがなく曲げることができる。従って、水平部を確実に形成できる。
【００１５】
また、上記軸形成方法の曲げ工程において、曲げダイの一部が、直立部に側方から当接して変形を防止する。これにより、切片の直立部が不整に変形することが防止され、略円筒状の直立部が形成される。
【００１６】
また、上記軸形成方法の曲げ工程において、軸の内側から頂面の裏面に曲げ受けを当接させ、頂面の変形を防止することが好ましい。これにより、曲げ工程において軸の頂面が変形することが防止され、他の部材を円滑に装着できる直立部が形成される。
【００１７】
更に、上記軸形成方法において、水平部および頂面の間隔はが、直立部に装着されるＣリングの厚さに略等しい。これにより、軸に装着された部材の抜けを防止するためのＣリングを、隙間無く装着できる。従って、軸に装着した部材およびその動作にガタが生じることがない。
【００１８】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００２０】
図１は、本実施形態において形成される、軸１０を備えた軸製品９９の斜視図を示す。軸１０は、金属板２０をプレス加工することにより、金属板２０から突出して形成される中空の軸である。本実施例において、金属板２０の板厚は１．２ｍｍ、金属板２０の材質は冷間圧延鋼板（ＳＥＣＣ）である。また、軸１０の外径は、φ７．４ｍｍ、軸１０の長さは８ｍｍ程度である。
図２は、軸製品９９の断面を示す。軸１０の肉厚は、天面において例えば０．３５ｍｍ、側面において例えば０．１５ｍｍ程度である。
【００２１】
図３及び図４は、軸形成装置１００の断面を示す。図３は、金属板２０をプレスする前の状態、図４は、金属板２０をプレスして軸１０を形成した状態を示す。軸形成装置１００は、ダイ３０、パンチ４０、ノックアウト５０、及び押さえ手段６０を備える。ダイ３０は、軸１０の外形と同一の内径を有する貫通穴３２が形成されている。パンチ４０は、軸１０の内径と同一の外形を有しており、貫通穴３２の上方から貫通穴３２の内部までの可動範囲を有する。ノックアウト５０は、貫通穴３２の内部に設けられ、パンチ４０の先端と対向した状態で保持される。本実施例において、パンチ４０の直径はφ７．１、ノックアウト５０の直径はφ７．４である。ダイ３０、パンチ４０、及びノックアウト５０の材質は例えば超硬材である。また、押さえ手段６０の材質は、合金工具鋼（ＳＫＤ）である。
【００２２】
以上のように構成された軸形成装置１００は、以下の手順で軸１０を加工する。まず、準備工程において、ダイ３０の貫通穴３２の上面に、加工すべき金属板２０を乗せ、貫通穴３２の周囲に位置する金属板２０がダイ３０から浮き上がらないように押さえ手段６０で押さえる。当該準備工程において、ノックアウト５０は、金属板２０の板厚の１／３に相当する距離だけ貫通穴３２の上面よりも低い位置に待機している。例えば、本実施例の金属板２０の板厚は１．２ｍｍなので、ノックアウト５０は、０．４ｍｍだけ貫通穴３２の上面より低い位置に待機している。次に、パンチ・鍛造工程において、パンチ４０で金属板２０を貫通穴３２に押し込みながら、パンチ４０の先端と対向するノックアウト５０で金属板２０に対して背圧をかける。ノックアウト５０の背圧は、金属板２０を鍛造可能な荷重であり、金属板２０の材料物性と軸１０の直径に基づいて設定する。パンチ４０は、ノックアウト５０の背圧よりも大きな圧力で金属板２０を貫通穴３２に押し込む。これにより、パンチ４０の先端に押される金属板２０が軸１０の側面に圧延され、軸１０が形成される。
【００２３】
本実施形態によれば、パンチ４０とノックアウト５０の間で金属板２０を鍛造加工することにより、金属板２０から軸１０を備えた軸製品９９を一工程で形成することができる。従って、軸１０を低コストで加工することができる。また、準備工程において、ノックアウト５０を、金属板２０の板厚の１／３に相当する距離だけ貫通穴３２の上面よりも低い位置に待機させるので、ダイ３０とノックアウト５０が面一である場合に生じる、金属板の材料の周囲への押し出しを防止すると同時に、貫通穴３２の縁における金属板２０の破断を防止することができる。なお、特許文献１に記載の後方押し出し工法によれば、軸の内径が階段状に変化する。これに対して本実施例のパンチ４０は、軸１０の内径を軸１０の長さ方向に均一に加工する。従って、軸１０の根元における応力集中を防ぎ、軸１０の強度を向上することができる。
【００２４】
押さえ手段６０は、パンチ４０の周囲に設けられ、ダイ３０の貫通穴３２以外の領域に支持されている金属板２０がダイ３０から浮き上がらないように押さえる。これにより、軸１０以外の部分の金属板２０の形状を軸１０形成前の状態に精度よく維持することができる。なお、図２に示すプレス加工前の金属板２０のうち貫通穴３２の上方に位置する領域の体積は、図４に示す軸１０の天面及び側面の体積の和と一致する。
【００２５】
ダイ３０には、貫通穴３２の縁の全周をラウンド加工することにより、ダイ側Ｒ３４が形成されている。本実施例のダイ側Ｒ３４は、例えばＲ０．２である。ダイ３０にダイ側Ｒ３４が形成されているので、パンチ４０により金属板２０をダイ３０の内部にスムーズに延伸することができる。また、パンチ４０の先端は、周囲から中央に向かってなだらかに盛り上がることによりパンチ側ドーム４２が形成されている。パンチ側ドーム４２の曲率は、例えばＲ３００である。一方、ノックアウト５０の先端は、周囲から中央に向かってなだらかに窪むことによりノックアウト側窪み５２が形成されている。ノックアウト側窪み５２の曲率は例えばＲ３０である。さらに、パンチ４０は、先端の全周をラウンド加工することにより形成されたパンチ側角Ｒ４４を有する。パンチ側角Ｒ４４は、例えばＲ０．５である。パンチ側ドーム４２、ノックアウト側窪み５２、及びパンチ側角Ｒ４４の効果によって、パンチ４０とノックアウト５０によって圧縮される金属板２０を軸１０の側面に向けてスムーズに圧延することができる。これにより、軸１０の形成に必要なノックアウト５０の背圧を下げ、軸形成装置１００の耐久性を向上することができる。
【００２６】
図５は、軸１０の直径とノックアウト５０の背圧との相関を示す。図中、横軸は軸１０の直径を示し、縦軸はノックアウト５０によって金属板２０にかけられる背圧を示す。尚、背圧はノックアウト５０に加える荷重で制御されるので、背圧の単位は荷重［ｔｏｎ］である。例えば、本実施例の軸１０は、直径がφ７．４ｍｍであり、ノックアウト５０の背圧は、６［ｔｏｎ］である。本図に示すように、ノックアウト５０の背圧は軸１０の直径の増加に対して単調増加の関係にある。例えば、軸１０の軸直径をｘ、ノックアウト５０の背圧をｙとすると、両者には、ｙ＝１０．１４ｘの関係が成立する。
【００２７】
以上の説明から明らかなように、本実施形態によれば、金属板２０から一工程で軸１０を形成することにより、軸１０の加工コストを低減する軸形成装置１００を提供することができる。
【００２８】
更に、他の実施形態に従うと、上記のようにして形成された軸製品９９の軸１０の先端に、軸１０に装着された部材に対する抜け止め部材を装着できるフランジを形成できる。なお、以下の説明において、図１〜図４と共通の部材には共通の参照符号を付して、重複する説明を省く。
【００２９】
図６は、次の工程において使用する打ち抜きダイ２１０の形状を示す図である。同図に示すように、打ち抜きダイ２１０は、全体としては立方体の中実な金属塊２１２であり、その中央に、上面から底面まで貫通した貫通穴２１４を備えている。貫通穴２１４の水平断面形状は十字型である。
【００３０】
一方、図７は、図６に示した打ち抜きダイ２１０と組み合わせて使用する打ち抜きパンチ２２０の形状を示す斜視図である。打ち抜きパンチ２２０は、四角柱状の押圧部２２２と、前記打ち抜きダイ２１０の貫通穴２１４と相補的な断面形状を有する打ち抜き部２２４とを備えている。ここで、打ち抜き部２２４の水平断面形状は、貫通穴２１４に挿入することができる範囲で、貫通穴２１４と略同じ形状と寸法を有している。従って、貫通穴２１４に打ち抜き部２２４を挿入したとき、打ち抜き部２２４および貫通穴２１４の間には打ち抜きに適した隙間がある。また、打ち抜き部２２４の端面の縁部２２６は鋭利な角に仕上げられている。
【００３１】
上記のような打ち抜きダイ２１０および打ち抜きパンチ２２０を成形装置に装着するとき、打ち抜きダイ２１０の貫通穴２１４の内部に、打ち抜きパンチ２２０の打ち抜き部２２４が円滑に貫入するように、相互に位置決めされる。このように装着された打ち抜きダイ２１０の表面に、軸１０の天面が当接するように、図１に示した軸製品９９がセットされる。このとき、軸１０の天面の中心と、打ち抜きダイ２１０の貫通穴２１４の中心とが一致するように、軸製品９９は位置決めされる。更に、この状態で打ち抜きパンチ２２０を降下させると、軸１０の天面の一部は打ち抜きパンチ２２０の打ち抜き部２２４の断面と同形状に切り抜かれる。
【００３２】
図８は、上記のような打ち抜き加工により切欠き部１２を形成された軸製品９９の形状を示す斜視図である。同図に示すように、軸１０の天面には、その中央から径方向に放射状に切欠き部１２が形成される。換言すると、天面には、４つのセクター状（扇型）の切片１４が切り出される。
【００３３】
図９は、次の立ち上げ工程において使用されるバーリングダイ３１０の形状を示す斜視図である。同図に示すように、バーリングダイ３１０は、立方体の金属塊３１２により形成され、その中央には円筒状の内面を有する貫通穴３１４を備えている。この貫通穴３１４の内径は、軸１０の先端に形成されるセクター状の切片１４の外径と実質的に等しい。
【００３４】
図１０は、図９に示したバーリングダイ３１０と組み合わせて使用するバーリングパンチ３２０の形状を示す斜視図である。同図に示すように、バーリングパンチ３２０は、径の一定した円柱状の直胴部３２２と、直胴部３２２の一端に形成された砲弾型の先端部３２４とを備えている。ここで、直胴部３２２の外径は、軸１０の先端に形成されるセクター状の切片１４の内径に略等しい。
【００３５】
図１１は、上記のようなバーリングダイ３１０およびバーリングパンチ３２０を装着した成形装置１１０により軸製品９９を加工する様子を示す断面図である。同図に示すように、軸１０は、その天面がバーリングダイ３１０の上面に当接するようにセットされる。また、軸１０の天面の中心とバーリングダイ３１０の貫通穴３１４の中心とが一致するようにセットされる。この状態で、バーリングパンチ３２０を、軸１０の内側から、貫通穴３１４の内部に向かって貫入させると、前工程において天面に形成された各切片１４が、貫通穴３１４の内部で軸１０の高さ方向に曲げられる。
【００３６】
図１２は、上記のように加工された軸製品９９の形状を示す斜視図である。同図に示すように、軸１０の天面に形成されたセクター状の切片１４は、それぞれ、天面から軸１０の高さ方向に立ち上がっている。ただし、図１１からも判るように、天面の周縁部には、一定の幅の領域が変形せずに残されて肩部１６が形成されている。
【００３７】
図１３は、軸製品９９に対する次の工程で使用する予備曲げダイ４１０の形状を示す斜視図である。同図に示すように、予備曲げダイ４１０は、各々が半円形の加工面４１８を有する一対の分割ダイ４１１、４１２により形成される。これら分割ダイ４１１、４１２が加工面４１８を有する側方端面で対面しつつ結合されたとき、その上面に対して４５°に傾斜した曲げ加工面４１８と、上面に対して直角に形成された小支持面４１６とを含む円形の加工部が形成される。この加工部の内径は、図１２に示した軸製品９９の天面に立ち上がった複数の切片１４の外径に略等しい。また、この加工面４１８の下方には、軸製品９９の軸１０の側面に相補的な形状を有する大支持面４１４が形成される。
【００３８】
図１４は、上記予備曲げダイ４１０と組み合わせて使用する予備曲げパンチ４２０の形状を示す斜視図である。同図に示すように、予備曲げパンチ４２０は、全体に円形の水平断面形状を有し、円筒状の直胴部４２２と、その先端に形成された直胴部４２２よりも小径の貫入部４２４とを備えている。貫入部４２４が形成された直胴部４２２の端面には、両者の径の差に相当する段差が形成されている。この段差は、直胴部４２２の側面に対して４５°傾斜しており、後述する曲げ加工に寄与する加工面４２３をなしている。一方、貫入部４２４の先端周縁部にも傾斜面が形成されているが、これは、貫入部４２４が軸１０の内側に円滑に貫入するように形成された面取り部４２５である。また、貫入部４２４は、軸製品９９の天面から立ち上がった切片１４の内側に貫入できる外径を有している。
【００３９】
図１５は、図１３および図１４に示した予備曲げダイ４１０および予備曲げパンチ４２０を用いて予備曲げ加工を実施するときに、軸１０の不要な変形を防止するための予備曲げ受け４３０の形状を示す斜視図である。同図に示すように、予備曲げ受け４３０は、立方体の金属塊４３２から突出した円筒状の直胴部４３４を備えている。また、直胴部４３４の先端面４３８は水平で、その中央には、図１４に示した予備曲げパンチ４２０の貫入部４２４の外径と相補的な内径の陥没部４３９を備えている。更に、直胴部４３４上端の周縁部には、後述するように軸１０の内側に円滑に挿入できるように面取り部４３６が形成されている。従って、直胴部４３４の先端面４３８は、面取り部４３６と陥没部４３９に挟まれた環状の領域だけが水平面をなしている。
【００４０】
図１６は、図１３〜図１５に示した予備曲げダイ４１０、予備曲げパンチ４２０および予備曲げ受け４３０を装着した成形装置１２０の動作を説明する断面図である。同図に示すように、軸製品９９は、その軸１０を下方に向けて、内部に予備曲げ受け４３０を挿入した状態で成形装置１２０にセットされる。このとき、予備曲げ受け４３０の直胴部４３４は、軸１０の内面に略密着している。また、直胴部４３４の先端面４３８は、軸１０の肩部１６の裏面に当接している。更に、軸製品９９の金属板２０部分も、予備曲げ受け４３０の金属塊４３２の表面に略密着している。従って、後述するような予備曲げ加工を受けても、軸製品９９が、その内側に向かって変形することはない。
【００４１】
また、成形装置１２０において、予備曲げダイ４１０を形成する分割ダイ４１１、４１２は軸１０の側方に、互いに対向して配置される。更に、予備曲げパンチ４２０は、軸１０の下方から、予備曲げ受け４３０に対向して配置される。このとき、予備曲げ受け４３０の陥没部４３９と、予備曲げパンチ４２０の貫入部４２４は、互いに同一の軸上に配列されている。
【００４２】
図１７は、図１６に示した成形装置１２０において、一対の分割ダイ４１１、４１２を互いに近づけて、軸１０に当接させると同時に、分割ダイ４１１、４１２も相互に当接させた状態を示す。このとき、分割ダイ４１１、４１２の大支持面４１４は、軸１０の側面に略密着している。また、分割ダイ４１１、４１２の小支持面４１６は、軸１０の切片１４の付け根付近に密着している。ただし、この段階では、軸製品９９に対して実質的な変形は生じておらず、まだ予備曲げ加工はされていない。
【００４３】
図１８は、図１６および図１７に示した成形装置１２０において、予備曲げパンチ４２０を上昇させて予備曲げ加工を実施している状態を示す断面図である。同図に示すように、軸１０の切片１４において、その付け根付近は、予備曲げダイ４１０の小支持面４１６および予備曲げパンチ４２０の貫入部４２４の側面に挟まれ、軸１０の天面に対して直立したまま保持されている。これに対して、切片１４の先端近傍は、予備曲げパンチ４２０の加工面４２３により、予備曲げダイ４１０の加工面４１８に押し付けられ、軸１０の天面に対して４５°の角度をなすまで、軸１０の外側に向かって曲げられる。なお、すでに述べた通り、軸製品９９の切片１４の先端近傍以外の部分は、予備曲げ受け４３０および予備曲げダイ４１０に挟まれている。従って、上記の予備曲げ加工により外力が印加されても、切片１４の先端以外の部分は全く変形しない。
【００４４】
図１９は、上記のような予備曲げ加工により成形された軸製品９９の外形を示す斜視図である。同図に示すように、切片１４の各々は、軸１０への付け根付近の幅広部１５では、軸１０の高さ方向に直立している。一方、切片１４の先端部１７は、軸１０の中心から離れる方向に拡げられている。
【００４５】
図２０は、軸製品９９に対する次の工程で使用する仕上げ曲げダイ５１０の形状を示す斜視図である。同図に示すように、仕上げ曲げダイ５１０は、各々が半円形の小支持面５１６を有する一対の分割ダイ５１１、５１２により形成される。これら分割ダイ５１１、５１２が小支持面５１６を有する側方端面を対向させつつ結合されたとき、小支持面５１６に隣接する上面の一部領域が曲げ加工面５１８となる。小支持面５１６の内径は、図１２に示した軸製品９９の天面に立ち上がった複数の切片１４の外径に略等しい。また、小支持面５１６の下方には、軸製品９９の軸１０の側面に相補的な形状を有する大支持面５１４が形成される。
【００４６】
図２１は、上記仕上げ曲げダイ５１０と組み合わせて使用する仕上げ曲げパンチ５２０の形状を示す斜視図である。同図に示すように、仕上げ曲げパンチ５２０は、全体に円形の水平断面形状を有し、円柱状の直胴部５２２と、その先端に形成された直胴部５２２よりも小径の貫入部５２４とを備えている。貫入部５２４が形成された側の直胴部５２２の端面には、両者の径の差に相当する段差が形成されている。この段差は、後述する曲げ加工に寄与する加工面５２３をなしている。一方、貫入部５２４の先端周縁部にも傾斜面が形成されているが、これは、貫入部５２４が軸１０の内側に円滑に貫入するように形成された面取り部５２５である。また、貫入部５２４は、軸製品９９の天面から立ち上がった切片１４の内側に貫入できる外径を有している。
【００４７】
図２２は、図２０および図２１に示した仕上げ曲げダイ５１０および仕上げ曲げパンチ５２０を用いて仕上げ曲げ加工を実施するときに、軸１０の不要な変形を防止するための先端曲げ受け５３０の形状を示す斜視図である。同図に示すように、仕上げ曲げ受け５３０は、立方体の金属塊５３２から突出した円筒状の直胴部５３４を備えている。また、直胴部５３４の先端面５３８は水平で、その中央には、図２０に示した仕上げ曲げパンチ５２０の貫入部５２４の外径と相補的な内径の陥没部５３９を備えている。更に、直胴部５３４上端の周縁部には、後述する仕上げ曲げ加工において軸１０の内側に円滑に挿入できるように面取り部５３６が形成されている。従って、直胴部５３４の先端面５３８は、面取り部５３６と陥没部５３９に挟まれた環状の領域だけが水平面をなしている。
【００４８】
図２３は、図２０〜図２２に示した仕上げ曲げダイ５１０、仕上げ曲げパンチ５２０および仕上げ曲げ受け５３０を装着した成形装置１３０の動作を説明する断面図である。同図に示すように、軸製品９９は、その軸１０を下方に向けて、内部に仕上げ曲げ受け５３０を挿入した状態で成形装置１３０にセットされる。このとき、仕上げ曲げ受け５３０の直胴部５３４は、軸１０の内面に略密着している。また、直胴部５３４の先端面５３８は、軸１０の肩部１６の裏面に当接している。更に、軸製品９９の金属板２０部分も、仕上げ曲げ受け５３０の金属塊５３２の表面に略密着している。従って、後述するような仕上げ曲げ加工を受けても、軸製品９９が、その内側に向かって変形することはない。
【００４９】
また、成形装置１３０において、仕上げ曲げダイ５１０を形成する分割ダイ５１１、５１２は軸１０の側方に、互いに対向して配置される。更に、仕上げ曲げパンチ５２０は、軸１０の下方から、仕上げ曲げ受け５３０に対向して配置される。このとき、仕上げ曲げ受け５３０の陥没部５３９と、仕上げ曲げパンチ５２０の貫入部５２４は、互いに同一の軸上に配列されている。
【００５０】
図２４は、図２３に示した成形装置１３０において、一対の分割ダイ５１１、５１２を互いに近づけて、軸１０に当接させると同時に、分割ダイ５１１、５１２自体も相互に当接させた状態を示す。このとき、分割ダイ５１１、５１２の大支持面５１４は、軸１０の側面に略密着している。また、分割ダイ５１１、５１２の小支持面５１６は、軸１０の切片１４の付け根付近に密着している。ただし、この段階では、軸製品９９に対して実質的な変形は生じておらず、まだ仕上げ曲げ加工はされていない。
【００５１】
図２５は、図２３および図２４に示した成形装置１３０において、仕上げ曲げパンチ５２０を上昇させて仕上げ曲げ加工を実施している状態を示す断面図である。同図に示すように、軸１０の切片１４において、その付け根付近は、仕上げ曲げダイ５１０の小支持面５１６および仕上げ曲げパンチ５２０の貫入部５２４の側面に挟まれ、軸１０の天面に対して直立したまま保持されている。これに対して、切片１４の先端近傍は、仕上げ曲げパンチ５２０の加工面５２３により、仕上げ曲げダイ５１０の加工面５１８に押し付けられ、軸１０の天面に対して９０°の角度をなすまで、軸１０の外側に向かって曲げられる。なお、すでに述べた通り、軸製品９９の切片１４の先端近傍以外の部分は、仕上げ曲げ受け５３０および仕上げ曲げダイ５１０に挟まれている。従って、上記の仕上げ曲げ加工により外力が印加されても、切片１４の先端以外の部分は全く変形しない。
【００５２】
図２６は、上記のような仕上げ曲げ加工により成形された軸製品９９の外形を示す斜視図である。同図に示すように、切片１４の各々は、軸１０への付け根付近の幅広部１５では、軸１０の高さ方向に直立している。一方、切片１４の先端部１７は、軸１０の中心から離れる方向に拡げられ、天面と平行になるまで拡がってフランジを形成する。従って、先端部１７は、立ち上げ工程において起立された切片１４（図１２）を９０°曲げたことになる。
【００５３】
上記のように作成された軸製品９９では、切片１４の先端は、軸１０の径内の領域に止まっている。従って、軸１０と相補的な形状の軸穴を有する部品、例えば、歯車、カム、レバー等を軸１０に挿通させることができる。また、軸１０の高さと同じ厚さの部品を装着した後、切片１４の幅広部１５にＣクリップ、Ｅクリップ等留め具を装着することにより、軸１０に装着した部品の脱落を防止できる。さらに、切片１４の先端部１７および軸１０の肩部１６の間隔を、これら留め具の厚さと同じにしておくことにより、軸１０に装着した部品は軸のガタなしに回転できる。なお、ＣクリップまたはＥクリップは、樹脂、金属等の弾性材料により形成され、幅広部１５と同じ内径を有し、軸１０の外径よりも大きな外径を有し、一部が切られた環状の部品である。また、幅広部１５に対して側方から押し込んで容易に装着できるので、簡単な作業で軸１０に部品を取り付けることができる。
【００５４】
なお、上記実施形態では、切片１４の曲げ加工を、予備曲げ工程および仕上げ曲げ工程にわけて実施したが、材料の加工性、厚さ等が十分に大きければ、予備曲げ工程を省略して１回の曲げ工程でフランジを形成することができる。
【００５５】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加え得ることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本実施形態において形成される軸１０の斜視図である。
【図２】軸１０の断面図である。
【図３】軸形成装置１００の断面図である。
【図４】軸形成装置１００が軸１０を形成する様子を示す断面図である。
【図５】軸１０の直径とノックアウト５０の背圧との相関を示すグラフである。
【図６】打ち抜き工程において用いる打ち抜きダイ２１０の形状を示す斜視図である。
【図７】打ち抜き工程において用いる打ち抜きパンチ２２０の形状を示す斜視図である。
【図８】打ち抜き工程において打ち抜き加工された軸製品９９の形状を示す斜視図である。
【図９】立ち上げ工程において用いるバーリングダイ３１０の形状を示す斜視図である。
【図１０】立ち上げ工程において用いるバーリングパンチ３２０の形状を示す斜視図である。
【図１１】立ち上げ工程において立ち上げ加工された軸製品９９の形状を示す斜視図である。
【図１２】立ち上げ工程において立ち上げ加工された軸製品９９の形状を示す斜視図である。
【図１３】予備曲げ工程において用いる予備曲げダイ４１０の形状を示す斜視図である。
【図１４】予備曲げ工程において用いる予備曲げパンチ４２０の形状を示す斜視図である。
【図１５】予備曲げ工程において用いる予備曲げ受け４３０の形状を示す斜視図である。
【図１６】予備曲げ工程を実施する成形装置１２０のレイアウトを示す断面図である。
【図１７】予備曲げ工程を実施する成形装置１２０の中間動作を示す断面図である。
【図１８】予備曲げ工程を実施する成形装置１２０の最後の動作を示す断面図である。
【図１９】予備曲げ工程において予備曲げ加工された軸製品９９の形状を示す斜視図である。
【図２０】仕上げ曲げ工程において用いる仕上げ曲げダイ５１０の形状を示す斜視図である。
【図２１】仕上げ曲げ工程において用いる仕上げ曲げパンチ５２０の形状を示す斜視図である。
【図２２】仕上げ曲げ工程において用いる仕上げ曲げ受け５３０の形状を示す斜視図である。
【図２３】仕上げ曲げ工程を実施する成形装置１３０のレイアウトを示す断面図である。
【図２４】仕上げ曲げ工程を実施する成形装置１３０の中間動作を示す断面図である。
【図２５】仕上げ曲げ工程を実施する成形装置１３０の最後の動作を示す断面図である。
【図２６】仕上げ曲げ工程において仕上げ曲げ加工された軸製品９９の形状を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００５７】
１０  軸、１２  切欠き部、１４  切片、１５  幅広部、１６  肩部、１７  先端部、２０  金属板、３０  ダイ、３２、２１４、３１４  貫通穴、３４  ダイ側Ｒ、４０  パンチ、４２  パンチ側ドーム、４４  パンチ側角Ｒ、５０  ノックアウト、５２  ノックアウト側窪み、６０  押さえ手段、９９  軸製品、１００  軸形成装置、１１０、１２０、１３０  成形装置、２１０  打ち抜きダイ、２１２、３１２、４３２、５３２  金属塊、２２０  打ち抜きパンチ、２２２  押圧部、２２４  打ち抜き部、２２６  縁部、３１０  バーリングダイ、３２０  バーリングパンチ、３２２、４２２、４３４、５２２、５３４  直胴部、３２４  先端部、４１０  予備曲げダイ、４１１、４１２、５１１、５１２  分割ダイ、４１４、５１４  大支持面、４１６、５１６  小支持面、４１８、４２３、５１８、５２３  加工面、４２０  予備曲げパンチ、４２４、５２４  貫入部、４２５、４３６、５１７、５２５、５３６  面取り部、４３０  予備曲げ受け、４３８、５３８  先端面、４３９、５３９  陥没部、５１０  仕上げ曲げダイ、５２０  仕上げ曲げパンチ、５３０  仕上げ曲げ受け
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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