(57)【要約】【課題】本発明は中空ラックバー製造方法及び及び装置並びに中空ラックバー製造に用いる芯金工具に関し、交換部品コストのみならず設備コストの面でも大幅な低廉化を実現することを目的とする。【解決手段】中空素材としてのパイプ1は金型2, 3により保持され、両側にシャットル収納庫7L, 7Rが設けられ、各シャットル収納庫7L, 7Rにはシャットル6L1, 6L2, 6L3, ......, 6R1, 6R2, 6R3, ...... が上下シフト可能に配置される。収納庫7L, 7R の外側に押込棒5L, 5Rが配置される。左側の収納庫7Lのシャットル6L1が押込棒5Lによりパイプ1に圧入され、次は右側の収納庫7Rのシャットル6R1が押込棒5Rによりパイプ1に圧入され、シャットル6L1は連れ移動により収納庫7Lに戻される。以後は、収納庫7L, 7Rのシフトを行いつつ左右交互にシャットルの圧入を行う。【選択図】  図１
2006026703.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型により保持された中空素材の内部空洞に向けて、短尺拡頭部材を、短尺拡頭部材とは別体の長尺押圧部材と連携させることにより圧入せしめ、中空素材の内部空洞への短尺拡頭部材の圧入により素材の肉を金型に向けて内径側から張出させることで中空ラックバーを製造する方法。
【請求項２】
中空素材を保持するための金型と、短尺拡頭部材と、前記短尺拡頭部材に外側より当接せしめられる左右の長尺押圧部材とを備え、短尺拡頭部材を中空素材内において交互に挿入往復させ、素材の肉を凹凸彫込み金型に向けて内径側から張出させることで中空ラックバーを製造する装置。
【請求項３】
請求項２に記載の発明において、長尺押圧部材と短尺拡頭部材との当接時の自由旋回防止手段を具備した装置。
【請求項４】
中空素材を保持するための金型と、中空素材の両側に夫々設けられ、順次拡径作動のための複数の短尺拡頭部材をシフト可能に収納した外部収納庫と、外部収納庫に収納された複数の短尺拡頭部材のうち一つに当接される左右一対の長尺押圧部材と、前記左右一対の長尺押圧部材のそれぞれを交互に直線往復駆動する駆動手段とを具備して成り、短尺拡頭部材が外部収納庫から順次取り出され、取り出された短尺拡頭部材を中空素材内において交互に挿入往復させ、素材の肉を金型に向けて内径側から張出させることで中空ラックバーを製造する装置。
【請求項５】
請求項４に記載の発明において、前記外部収納庫は短尺拡頭部材を摺動自在に収容する短尺拡頭部材収容孔と、短尺拡頭部材を短尺拡頭部材収容孔における定位置に所定荷重下で保持する手段とを備えた装置。
【請求項６】
請求項４に記載の発明において、外部収納庫は拡頭部高さが異なる多数の短尺拡頭部材を収容する収容部と、加工の進行と共に、拡頭部高さが順次増大するように前記収容部から取り出される短尺拡頭部材を選択するためのシフト機構等を有した短尺拡頭部材選択手段を具備した装置。
【請求項７】
金型に保持された中空素材の内部空洞に圧入されることにより素材の肉を金型に向けて内径側から張出させることで中空ラックバーを製造する方法に使用される芯金工具であって、前記芯金工具は短尺拡頭部材と、短尺拡頭部材と分離可能であるが鍛造時に協働して直線移動される長尺押圧部材とから構成される芯金工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は自動車のパワーステーリング装置等に使用される中空ラックバー製造方法及び及び装置並びに中空ラックバー製造に用いる芯金工具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車のパワーステアリング装置に使用される中空ラックバーの製造方法としては従来は丸棒からの切削によるものが多かったが軽量化のためパイプ材からの鍛造によるものが使用されるようになってきている。それとともに、最近のパワーステアリング装置は油圧駆動から電動駆動のものに変わりつつあり、それとの関連でラックバーとしてラックバーのピッチおよび傾角が均等な標準歯から変化した非均等なVGR型のラックバーが注目されている。かかるVGR型のラックバーは特殊切削による製造が高コストであるため軽量化も兼ねたパイプ材からの転写鍛造方式が採用されつつある。パイプ材からの転写鍛造によるラックバーの形成技術としては例えば特許文献１がある。特公平３−５８９２号におけるラックバーの成形においては熱間鍛造と冷間鍛造併用であり、まず、パイプ材を熱間鍛造金型によって加圧することにより歯形一次成形と共に上面が平坦に形成され、次なる工程でパイプ材の空洞に芯金が芯金が圧入される。芯金はテーパ状の拡頭部を有しており、拡頭部がパイプ材の平坦部に内周側において係合することにより平坦部の肉は成形型の歯列に向けて塑性変形的に流動することにより張出され、パイプ材の外周平坦部に成形型の歯列に順じた形状の直線方向の歯列が転写方式にて付与され、ラックバーとすることができる。
【特許文献１】特公平３−５８９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来技術では芯金が収納庫に作用径を順次変化させて上下シフト式若しくはタレット式に設置され、収納庫から芯金を取り出し、上下シフト若しくはタレット機構により作用径が徐々に大きくなるように芯金をシフトさせてゆく事により、逐次的な加工を行うようになっていた。即ち、従来技術では油圧式の直線移動装置から収納庫を介して芯金の圧入のための直線往復移動を行っており、芯金は拡頭部と拡頭部を直線移動挿入する部位まで連結せしめた一体延長部とからなる長大なものであり、単品としても高価であり、磨耗により定期的な交換が必須であることから、ランニングコストとして著しく嵩むものとなっていた。また、シフト機構として大型の多数の芯金の多段若しくは回転シフト操作が必要であり、シフト機構としても大型であり設備コストとしても嵩むものとならざるを得なかった。
【０００４】
この発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、交換部品コストのみならず設備コストの面でも大幅な低廉化を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の発明によれば、金型により保持された中空素材の内部空洞に向けて、短尺拡頭部材（シャットル）を、短尺拡頭部材とは分割製作の長尺押圧部材を連携させることにより圧入せしめ、中空素材の内部空洞への短尺拡頭部材の圧入により素材の肉を凹凸彫込みの金型に向けて内径側から張出させることで中空ラックバーを製造する方法が提供される。
【０００６】
請求項１の発明の作用・効果を説明すると、複雑な形状故に加工に手間を要し、また耐磨耗処理も必要となる拡頭部材を短尺化しシャットル様になし、押圧用の分離製作の長尺押圧部材は共用化しており、拡頭部を一体形成したロングマンドレルを段数分多数用意する従来方式と比較してコスト減を実現することができる。また、拡頭部材を長尺押圧部材と連携させて圧入を行っているためロングマンドレルによる従来の加工方式と比較して品質的に遜色のない加工を実現することができる。この効果に関して、自動車用ステアリング機構に使用されるラックバーを例に具体的に説明すると、左右６段で合計６×２＝１２工程程度により中空パイプからラックバーの成形を行うことが代表例であるが、従来のロングマンドレル方式では例えば長さ960mmのロングマンドレルを１２本必要とし、これに対して本発明のシャットルはその長さは60mmに短縮可能であり、左右で１本づつ合計２本の900mmの共用化長尺押圧部材のみが必要である。加工コストを比較すると、長さ60mmの拡頭部のコストは１個当たり４万円、長さ900mmの押込棒部のコストは２０万円とすると、従来法：本発明のイニシャルコスト比は（４万円＋２０万円）×１２：（４万×１２＋２０万円×２）＝２８８万円：８８万円となる。更に、交換を要する拡頭部の磨耗寿命を１０万個として、年産５０万本で１０年間生産を継続したと仮定すると、従来法：本発明方法のランニングコスト比は５００万本／１０万本×２８８万円：５０×４８万円＝14,400万円：2,400万円＝６：１となる。
【０００７】
請求項２に記載の発明によれば、中空素材を保持するための金型と、短尺拡頭部材と、前記短尺拡頭部材に外側より当接せしめられる左右の長尺押圧部材とを備え、短尺拡頭部材を中空素材内において交互に挿入させ、素材の肉を金型に向けて内径側から張出させることで中空ラックバーを製造する装置が提供される。
【０００８】
請求項２の発明の作用・効果を説明すると、中空素材は内外径共に丸であるが、歯成形部のみは歯不成形部に対して約１ｍｍ前後内外径共に縮径され、更に歯形加工部位は準半月状に平潰しされる。拡頭段付き部を有する半月状の短尺拡頭部材（シャットル）は、その内径に挿入される。歯成形部以外の縮径なしで内外径共に丸の部位においてはシャットルの方が小径となるので、シャットルは自由旋回しうる。しかしながら、シャットルが歯成形部に位置するときにシャットルの歯型の半月部とワークの準半月部とが一致するようにするため、シャットルの自由旋回を多少抑制することができる。
【０００９】
請求項３に記載の発明によれば、請求項２に記載の発明において、長尺押圧部材と短尺拡頭部材との当接時の自由旋回防止手段を具備した装置が提供される。
【００１０】
請求項３の発明の作用・効果を説明すると、長尺押圧部材と短尺拡頭部材とを常に一定方向の姿勢を正確に維持させることができ、無縮径の内径円径丸部でシャットルが旋回し首を振ったまま、縮径の内径半円形部に挿入されるときぶつかってしまうことが完全に回避され、スムーズな自動成形を行うことができる。
【００１１】
請求項４に記載の発明によれば、中空素材を保持するための金型と、中空素材の両側に夫々設けられ、順次拡径作動のための複数の短尺拡頭部材をシフト可能に収納した外部収納庫と、外部収納庫に収納された複数の短尺拡頭部材のうち一つに当接される左右一対の長尺押圧部材と、前記左右一対の長尺押圧部材のそれぞれを直線往復駆動する駆動手段とを具備して成り、短尺拡頭部材が外部収納庫から順次取り出され、取り出された短尺拡頭部材を中空素材内において交互挿入させ、素材の肉を金型に向けて内径側から張出させることで中空ラックバーを製造する装置が提供される。
【００１２】
請求項４の発明の作用・効果を説明すると、１２工程などといった多数工程を要する順次張出し成形に用いるシャットルの順次取り出しの自動化を容易に行うことができる。即ち、前後に外部収納庫（ストッカ）を儲け、その前後に長尺押込棒の挿入用の油圧シリンダ機構などを設け、シャットルの交互挿入による成形を行えば、金属流動が完全な対称となり、焼入れ時の歪の少ない高精度の転写鍛造加工を実現することができる。
【００１３】
請求項５に記載の発明によれば、請求項４に記載の発明において、前記外部収納庫は短尺拡頭部材を摺動自在に収容する短尺拡頭部材収容孔と、短尺拡頭部材を短尺拡頭部材収容孔における定位置に所定荷重下で保持する手段とを備えた装置が提供される。
【００１４】
請求項５の発明の作用・効果を説明すると、短尺拡頭部材（シャットル）は外部収納庫に戻され、テーパ面とボール状ノッチなどよりなる保持手段により所定荷重下で待機姿勢に確実に保持することができる。また、荷重を適宜調節することにより押込棒による外部収納庫からのシャットルの円滑な取り出し操作には支障をきたすことがない。
【００１５】
請求項６に記載の発明によれば、請求項４に記載の発明において、外部収納庫は拡頭部高さが異なる多数の短尺拡頭部材を収容する収容部と、加工の進行と共に、拡頭部高さが順次増大するように前記収容部から取り出される短尺拡頭部材を選択する短尺拡頭部材選択手段とを具備した装置が提供される。
【００１６】
請求項６の発明の作用・効果を説明すると、外部収納庫は上下シフトや旋回シフトなどを行うことにより工程順に従って複数の短尺拡頭部材（シャットル）の取出しを行うことができる。シャットル同士の接触したままでのシフトも可能であるが、前後方向の微小シフトを加えることによりシャットル同士の非接触下での上下シフト若しくは旋回シフトが行えるのでよりスムーズな動きを得ることができる。
【００１７】
請求項６に記載の発明によれば、請求項４に記載の発明において、外部収納庫は拡頭部高さが異なる多数のシャットルを収容する収容部と、加工の進行と共に、拡頭部高さが順次増大するように前記収容部から取り出されるシャットルを選択するシャットル選択手段とを具備した装置が提供される。
【００１８】
請求項６の発明の作用・効果を説明すると、従来のロングマンドレルによるラックバー製造では約950mmのマンドレルと約約200mmのマンドレルホルダが片側に６本づつセットされた、大きくて重いストッカが長ストローク上下シフトするので、長尺故の振動防止のための制御が必要であった。本発明によれば、ロングマンドレルに代わる長尺押込棒の上下シフトは一切不要であり、必要なのは上下シフト量を半減(40/120)させたピッチで短尺シャットルを収納した軽量小型のストッカをシフトさせるだけであるので、ロングバーの振動の懸念もなく、迅速シフトが可能であるのでスムーズかつ効率的な量産を行いうる。
【００１９】
請求項７に記載の発明によれば、金型に保持された中空素材の内部空洞に圧入されることにより素材の肉を金型に向けて内径側から張出させることで中空ラックバーを製造する方法に使用される芯金工具であって、前記芯金工具は短尺拡頭部材と、短尺拡頭部材と分離可能であるが鍛造時に協働して直線移動される長尺押圧部材とから構成される芯金工具が提供される。
【００２０】
請求項７の発明の作用・効果を説明すると、前記芯金工具を構成する短尺拡頭部材と長尺押圧部材とは別体製作とし、鍛造時に短尺拡頭部材が長尺押圧部材により中空素材に圧入されるように短尺拡頭部材と長尺押圧部材との両者を協働させることができる。この場合、短尺拡頭部材は加工段数分必要であるが、長尺押圧部材は全加工段で共用可能であるため、部品コスト及びランニングコスト双方の低減を図ることができる。
【００２１】
また、短尺拡頭部材と長尺押圧部材とをねじなどにより一体化することができる。短尺拡頭部材と長尺押圧部材とをねじなどにより一体化した構造によるラックバー転写鍛造はロングマンドレルによる在来工法と同様となる。しかしながら、短尺拡頭部材と長尺押圧部材とをねじなどにより連結しているため、短尺拡頭部材が磨耗した場合は、短尺拡頭部材のみを交換するだけで足りるため、コスト的に有利となる。即ち、磨耗寿命を１０万回として年産５０万本で１０年間生産したと仮定して、先端部のみの部品代が４万円、ロングマンドレル部の部品代が２４万円とし、１２工程分とすると、そのランニングコストそのものは請求項１の発明と同様14,400万円：2,400万円＝６：１となる。また、短尺拡頭部材と長尺押圧部材との一体化によるラック転写鍛造の場合は通常のロングマンドレルによるラックバー転写鍛造と同様片側からの挿入のみで成形が可能であり、マンドレルのための外部収納庫（ストッカ）は片側のみの配置とすることができ、設備コスト及びランニングコストの更なる低減を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１はこの発明における中空ラックバーの製造における一連の工程（イ）〜（ト）を模式的に示す。図１において、１は中空素材としての鉄製パイプであり、金型２及び３間に保持される。図２に示すように、下側の金型（クランプ型）３は横断面において半円形の内周面３Ａを備え、この半円形の内周面３Ａ上にパイプ１が載置される。上側の金型（クランプ兼用歯型埋め込みホルダ）２はその上側の内面が所定長さに亘って長さ方向に間隔をおいた凹凸（歯型）２Ａを備えており、この発明の転写鍛造によりパイプ１の上面における所定長さの部位に上型２の凹凸に応じた歯形、即ち、ラックを形成することができる。図２は転写鍛造を実施するに先立って金型２及び３の型合わせを実施した状態を示しており、パイプ１は上型２における凹凸２Ａを形成した面に当接することにより、上型２に当接するパイプ１の上面１Ａは実質的に中凹状に平潰しされ、中凹の半円形状を呈し、後述するようにパイプ１の空洞において長尺押込棒5L, 5R（L, Rは左右を区別するための添字である）により短尺拡頭部材としてのシャットル6L, 6Rを圧入することにより、パイプ１の肉が塑性流動され、パイプ１の上面１Ａに金型２の内周に設けられた歯型２Ａに応じた歯形が付与される。転写式鍛造による歯形成形は図１においてパイプ１の左側の端面から、例えば、約250mm程度の部位において行われる。その右側の500mmの内径は単なる丸空洞となり、右端の約300mm程度はクランプ型から突き出された宙吊り状態となる。シャットル6L, 6Rの長さは60mm前後で後述のように拡頭部を複数有している。押込棒5L, 5Rは単純な一定の準丸断面形状であり、シャットルに比してマイナス寸法であり、張出し成形反力による強圧下での滑りを受けない。シャットル6L, 6Rは後述のように左右に配置された外部収納庫（ストッカ）7L, 7Rの中に各々数個づつセットされた状態で上下若しくは旋回シフトされる。シャットル押込用の押込棒5L, 5Rは左右のストッカの外側に各１〜２対配置され、油圧シリンダにより前後駆動のみされるが、上下シフトを行う必要がない。
【００２３】
次に、シャットルの構造について説明すると、図３は図２（イ）に示すようにパイプ１からの型締めにより平潰しされた直後における左からの圧入のためのシャットル６Ｌ１を示し、シャットル６Ｌ１はパイプ１に左側より圧入され、右側の端部６−１が入側であり、左側の端部６−２が戻側となっている。シャットル６Ｌ１の戻側端面には長円形窪み部６０が設けられ、この窪み部６０に左側押込棒５Ｌの先端5L-1が係合せしめられ、素材パイプ１の中空部に対するシャットル６Ｌ１の圧入操作が行われる。図４に示すようにシャットルはその底面６−３は全周で中空素材としての鉄製パイプ１の内周面と密着しており、鍛造工程中にシャットル底面６−３はバイプ１の内周面との密着を維持しながらパイプ１の長手方向における直線移動が可能である。シャットルの側面６−４は二面巾部を構成しており、この二面巾部６−４はバイプ１の内周面から幾分離間している。シャットル６Ｌ１の上面は全体としては平坦であるが、本図例では圧入方向（図３の矢印ａ）で順次高さが増大する３段の拡頭部6-5(高さ＝h1), 6-6(高さ＝h2), 6-7(高さ＝h3)を有している。シャットル圧入方向（図３の矢印ａ）において各拡頭部6-5, 6-6, 6-7に先行してテーパ状の案内部6-5A, 6-6A, 6-7Aを形成しており、成形時の流動抵抗に関わらずシャットル６Ｌ１のスムーズな動きが得られるようになっている。拡頭部6-5, 6-6, 6-7の間においては、シャットルは幾分の窪みをなしており、圧入鍛造成形時付与される潤滑油はこの窪みの部分に溜り、シャットルに適当な潤滑性を付与することができる。図２において既に説明のように中空素材としての鉄パイプ１を金型２及び３間に最初に保持したときパイプ１の上面１Ａは実質的に中凹状の平坦に圧潰される（パイプ１は実質的に準半円形状を呈する）。この状態においてパイプ１に対する図３のシャットル６Ｌ１の圧入が開始され、シャットル６Ｌ１は入側端６−１よりパイプ１の中空部に導入される。そして、テーパ状の案内面6-5Aを介して最初の拡頭部６−５（高さ＝h1）がパイプ１の平坦圧潰部１Ａに作用し、パイプ１の肉は上型２の内周における凹凸部２Ａに向けて張出される。そして、シャットル６Ｌ１の圧入が続けられることにより夫々テーパ案内面6-6A, 6-7Aを介して順次拡径部6-6(高さ＝h2), 6-7(高さ＝h3)による肉の張出しを受け、圧入鍛造を段階的に円滑に進行せしめることができる。
【００２４】
図５は図３のシャットルの左側からの圧入後その後退前に右側から左方向（矢印ｂ）に圧入（２ステージ目の加工）されるシャットル６Ｒ１の構造を示し、入側端部を6'-1、戻側端部を6'-2にて示し、戻側端部を6'-2には右側押込棒５Ｒの先端5R-1と係合する窪み６０´が形成される。シャットル６Ｒ１は図３のそれと同様に徐々に高さがh4, h5, h6のように大きくなる３段の拡頭部6'-5, 6'-6, 6'-7を備えている。圧入方向（図５の左方向（矢印ｂ））における最初の拡頭部6'-5の高さh4は、図３のシャットル６Ｌ１における最大のさの拡頭部6-7の高さh3に応じて設定される。図３のシャットル６Ｌ１の圧入・後退後に素材１に若干のスプリングバッグが生ずることから、スプリングバッグを配慮した上で適正に張出しが行われるように図５のシャットル６Ｒ１における最初の拡頭部6'-5の高さh4の値は設定される。そして、図５のシャットルによる左方向の圧入の継続により拡頭部6'-6, 6'-7 による張出し作用を順次受けることにより金型における歯状の凹凸２Ａに対するパイプの肉の更なる張出し作用が得られる。
【００２５】
図５の次に３ステージ目に使用されるシャットルは今度は図３と同様左側から右方向に圧入が行われるが、拡頭部の高さは第２ステージ目の加工に対してより深い張出しが行われるように決められる。その次に第４ステージ目の加工はシャットルがより高い拡頭部にて図５と同様左方向に圧入がされる。以降はこれを所定ステージ数（たとえば１２ステージ）繰り返すことにより、最終的な加工が完了する。図２（ロ）は最終ステージでのパイプ材１に対するシャットル６″の位置関係を模式的に示しており、シャットル６″の高さはシャットル圧入により素材の肉が金型の凹凸２Ａに十分に張出され、パイプ１の上面への金型の凹凸に応じた凹凸形状（ラック歯）の転写鍛造を完了することができる。
【００２６】
シャットルに設けられた窪み60, 60'はシャットルと押込棒5L, 5Rとの自由旋回を防止し、シャットルのスムースな移動を得るのに有益であるが必ずしも必須ではなく、省略しうる。この場合、シャットルと押込棒5L, 5Rとは端面同士の当接であり、自由回動しえる。そのため、無縮径の内径円径丸部でシャットルが旋回し首を振ったまま、縮径の内径半円形部に挿入されると、ぶつかりが生じうるので、最終的にはシャットルの歯型がワークに形成された歯形と噛み合うように何らかの首振りの修正を行い、所期の成形動作に移行することができる機構を付す必要がある。
【００２７】
次に、金型２及び３間に保持されたパイプ１の空洞においてシャットルを押込棒５により往復させ、かつ鍛造工程の進行に従ってシャットルを上下シフトさせてゆくこの発明のラック成形の手順について説明する。 図１に示すように、ワークとしてのパイプ１の両側にはストッカ7L, 7Rが配置される。ストッカ7L, 7Rには作用径が順次拡大されたシャットルが配置される。シャットルに関しては左右のシャットルを区別するため同様に夫々L, Rを付し、シフト段数を区別するためく左右を表すL, Rに続けて1, 2等の数字を付している。即ち、6L1は左側の第１段目のシャットル、6L2は左側の第２段目のシャットル、6L3は左側の第３段目のシャットルを意味し、6R1は右側の第１段目のシャットル、6R2は右側の第２段目のシャットル、6R3は右側の第３段目のシャットルを意味する。（イ）は金型１及び２によりパイプ１を保持した準備状態を示し、左側の押込棒５Ｌは第１ステージの加工を行うシャットル６Ｌ１（詳細構造は図３に示される）と正対位置され、右側の押込棒５Ｒは第２ステージの加工を行うシャットル６Ｒ１（詳細構造は図５に示される）と正対位置される。
【００２８】
第１ステージの加工は図１（ロ）にて示され、左側押圧棒５Ｌが右向きに前進駆動され、図３に示すようにその先端5L-1が窪み部６０に係合されることで、シャットル６Ｌ１はストッカ７Ｌから離脱され、押圧棒５Ｌと共にパイプ１の中空部に左側より導入され、図２（イ）に説明されたようにシャットルの拡頭部6-5, 6-6, 6-7によりパイプ１の肉が金型に向け張出され、第１ステージの加工が行われる。そして、金型の歯形部を完全に通過した状態でシャットル６Ｌ１はパイプ１内に留まる。そして、第２ステージの加工に移行される。
【００２９】
図１（ハ）に示す第２ステージの加工においては、右側押込棒５Ｒは左向きに前進駆動され、図５に示すようにその先端5R-1が窪み部６０´に係合されることで、図１のシャットル６Ｒ１はストッカ７Ｒから離脱され、押圧棒５Ｒと共にパイプ１の中空部に右側より導入されると同時に左側押込棒５Ｌは後退される。図５に説明されたようにシャットルの拡頭部6'-5, 6'-6, 6'-7によりパイプ１の肉が金型に向け更に張出され、金型の歯形部２Ａを完全に通過した状態でシャットル６Ｒ１はパイプ１内に留まる。段階（ロ）においてパイプ１内に留まった左側シャットル６Ｌ１は押込棒５Ｒにより駆動される右側シャットル６Ｒ１と連れ移動され、第２ステージの加工が完了した図１（ハ）の状態では左側シャットル６Ｌ１は左側ストッカ７Ｌにおける所定位置に収容される。
【００３０】
図１（ハ）の状態から左側ストッカ７Ｒが１段上昇され、左側の二段目のシャットル６Ｌ２が金型及び押込棒と整列した状態（ニ）になる。この状態において、左側押込棒５Ｌが図の右方向に前進され、シャットル６Ｌ２の拡頭部による張出しが行われる。そして、シャットル６Ｒ１は連れ移動により後退される。図１（ホ）は連れ移動によりシャットル６Ｒ１が右側ストッカ７Ｒの所定位置に格納された状態を示す。
【００３１】
図１（ホ）の状態から右側ストッカ７Ｒが一段上昇し、２段目の右側シャットル６Ｒかが押込棒５Ｒと整列した（ヘ）の状態にとなる。この状態において、右側押込棒５Ｒが図の左方向に前進され、シャットル６Ｒ２の拡頭部による張出しが行われる。そして、シャットル６Ｌ２は連れ移動により後退される。図１（ト）は連れ移動によりシャットル６Ｌ２が右側ストッカ７Ｌの所定位置に格納された状態を示す。
【００３２】
以上説明のように左右からの押込棒5L, 5Rによるシャットル6L1, 6L2, 6L3・・・, 6R1, 6R2, 6R3・・・の交互圧入と先行圧入ステージでパイプ内に留まったシャットルの所定のストッカへの連れ移動による戻しが行われると共に、左右のストッカ7L, 7Rのシフト動作によりシャットルの拡頭部の高さを徐々に高めながら転写鍛造が１２といった所定段数にて行われる。
【００３３】
図６〜図８はストッカ７の具体的構造を示しており、この図ではストッカ７は右側(図１では7R)のものであり、図示せぬ左側(図１では7L)についても構造自体は同様のものである。ストッカ７は対向した一対の直立ストッカスタンド９を備え、ストッカ７は一対のストッカスタンド９の対向したガイド溝９Ａに上下スライド式に装着される。この具体的構造図例のストッカ７は同時に２本のパイプ材１としてのワークの加工を行うことができるようになっている。即ち、金型２及び３間には図６に示すように２本のパイプ１が平行に保持され、一対の押込棒５はストッカ７から同時に２本のシャットル６をそれぞれのパイプ１に圧入するようになっている。夫々のパイプの加工のためのシャットル６はスリーブ上の夫々のシャットルホルダ１０に後述のように保持されている。即ち、図８に示すようにシャットルホルダ１０は左右２本が対をなしており、このような対が縦方向に所定シフト数（この実施形態では図７及び図８に示すようにシフト数＝６）だけ設けられている。
【００３４】
図６及び図７において一対の押込棒５はストッカ７から離間側の端部において押込棒５はホルダ１１により保持されるようにされ、ホルダ１１はシリンダヘッド１３に支持される。シリンダヘッド１３は、押込用油圧シリンダ１４のピストンロッド14-1の先端に連結される。そのため、油圧シリンダ１４への油圧の供給及び方向切替により押込棒５の前進・後退移動を惹起される。
【００３５】
図示しないが、ストッカ７を１段づつ昇降させるため油圧機構などの駆動機構が設けられ、シャットルホルダ１０は最上段のものからワークとしてのパイプ１に正対せしめられ、押込棒５によりその段の一対のシャットル６はシャットルホルダ１０より離脱せしめられ、それぞれのパイプ１の中空部に圧入される。図７ではシャットルホルダ１０は第４段目のシャットルがパイプ１と正対するようにシフトされており、油圧シリンダ１４により押込棒５を前進（図６の左方向における押込棒５の移動）の過程で、押込棒５の先端はシャットル６に係合せしめられ、押込棒５の更なる移動でシャットル６はそれを保持していたシャットルホルダ１０から離脱され、ワークとしてのパイプ１の中空部に導入され、シャットル６による押込鍛造が行われる。
【００３６】
図９及び図１０はストッカ７へのシャットルホルダ１０によるシャットル６の保持のための構造の一例を示す。スリーブ状のシャットルホルダ１０はストッカ７における筒状孔７Ａに挿入され、ボール状ノッチ１７によりストッカ７における所定位置に保持される。即ち、シャットルホルダ１０の外周には球面状窪み１０Ａが形成され、ノッチ１７はスプリング１８によるセット荷重下で窪み１０Ａに係合され、その位置に保持される。セットねじ１９によりセット荷重を調整することができる。シャットルホルダ１０はシャットル収容孔２２を備え、シャットル収容孔２２は断面形状はシャットル６のそれに準じており、底面６−３及び両側の二面幅部６−４ではシャットル６とガタなくシャットルを収容し、拡頭部については図９に示すように最大高さの拡頭部６−７においてシャットル収容孔２２とガタなくは嵌合している。シャットルホルダ１０には前面側にストッパ２４が固定され、ストッパ２４はその下端はシャットル収容孔２２を臨むように幾分突出しており、ストッパ２４はシャットル６における押込棒５の側における位置規制部材となっている。図１０に示すようにシャットルホルダ１０の上下径方向に縦孔２６が穿設され、縦孔２６にボール状ノッチ２８が収容され、シャットル６がストッパ２４に当接した図９の状態（シャットル６の最右側位置）においてはボール状ノッチ２８は拡頭部６−７の手前のテーパ状案内面6-7Aにスプリング３０のセット荷重下で係合される。そのため、シャットル６を対応のシャットルホルダ１０内における所定位置に所定荷重下で保持することができる。セットねじ３２によりスプリング３０のセット荷重を適当に調節することができる。ストッパ２４とボール状ノッチ２８はこの発明のシャットル保持手段を構成する。３４はシャットルホルダ１０に設けた給油孔を示している。
【００３７】
ラック形成のため押込棒５の前進（図９の矢印方向）により押込棒の先端５−１はシャットル６の窪み６０に係合され、同方向への押込棒５の移動の継続の際に、テーパ面6-7Aによりノッチ２８はスプリング３０に抗して押し上げられ、シャットル６は対応のシャットルホルダ１０から離脱する方向（図９の左方向）に移動され、シャットルホルダ１０から離脱されたシャットル６は図６〜図８に説明したようにワークとしてのパイプ１の中空部に圧入される。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】図１はこの発明による中空ラックバー製造段階を（イ）〜（ト）とおって説明する概略図である。
【図２】図２は金型に対するパイプ素材の状態を模式的に示し、（イ）はラック成形開始前のワーククランプによる準平圧潰状態図、（ロ）はラック成形終了時を表したものである。
【図３】図３は第１段階お呼び奇数工程の加工に使用される左側シャットルの側面図である。
【図４】図４は図３のシャットルの端面部の正面図である。
【図５】図５は第２段階および偶数工程でのでの加工に使用される右側シャットルの側面図である。
【図６】図６は２本取りでラック成形を行う場合の本発明の実施形態における装置のシャットル収納庫部の平面図である。
【図７】図７は図６と同様であるが側面図である。
【図８】図８は図７の大略VIII−VIII線に沿って表される矢視図である。
【図９】図９はシャットル収納庫に対するシャットルの収納状態を表す断面図である。
【図１０】図１０は図９の大略X−X線に沿って表される矢視図である。
【符号の説明】
【００３９】
１…パイプ（中空素材）
2, 3…金型
5L, 5R…長尺押込棒
6L1, 6L2, 6L3, 6R1, 6R2, 6R3…シャットル
6-5, 6-6, 6-6, 6'-5, 6'-6, 6'-6…拡頭部
60, 60'…押込棒との係合用窪み
7L, 7R…シャットル外部収納庫（ストッカ）
１０…シャットルホルダ
１１…押込棒ホルダ
１３…シリンダヘッド
１４…押込用油圧シリンダ
１７…シャットルホルダ位置拘束用ノッチ
１８…セットスプリング
１９…セットねじ
２２…シャットル収容孔
２４…シャットルストッパ
２８…シャットル位置拘束用ノッチ（シャットル保持手段）
【図１】
2006026703.tif 000003
【図２】
2006026703.tif 000004
【図３】
2006026703.tif 000005
【図４】
2006026703.tif 000006
【図５】
2006026703.tif 000007
【図６】
2006026703.tif 000008
【図７】
2006026703.tif 000009
【図８】
2006026703.tif 000010
【図９】
2006026703.tif 000011
【図１０】
2006026703.tif 000012