(57)【要約】【課題】ワーク５０の外周に微細な凹溝を形成する際に、最適な凹溝の断面形状と間隔とを提供し、筒状体の両端部近傍の内外径精度が向上できる筒状体の製造方法及び筒状体の提供にある。【解決手段】中実円筒形の芯金１０と合体ダイ３０との間に筒状に粗加工したワーク５０を挿入し、パンチ４０の下降により、同一のテーパ面による接合摺動による押圧が、合体ダイ３０と芯金１０との間に発生し、ワーク５０の板厚方向に全周から圧縮荷重を一様に作用させる精密加工装置１において、合体ダイ３０の内周面に、従来のピン角形状とは異なって、滑らかに連続する突条形状の凸部、もしくは転動ローラを設け、またパンチ４０には所定の高さの円筒パンチ４３を同心に付加することにより、ワーク５０の外周面凹溝と両端面近傍の広範囲に偏りのない圧縮応力を発生させ、残留応力を解消させ、スプリングバックを抑制させる。これにより、高精度の丸め加工が短時間に行える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状に粗加工したワークを、該ワークの内周面に当接する外周面を有する芯金と、前記ワークの外周面を押圧可能な内周面を有し、該内周面に軸方向に延びた突条を多数個周設した分割ダイを、複数個組合せて合体したダイとの間に同心的に配置し、該合体ダイを中心方向に押圧させ、前記ワークを精密加工する筒状体の製造方法において、
前記突条は、略等間隔に、全周にわたって均等に形成されるとともに、前記突条の断面形状は前記内周面と滑らかに連続した凸状であることを特徴とする筒状体の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の筒状体の製造方法において、前記ワークの外周面を押圧し、同時に前記ワークの両端面を押圧することを特徴とする筒状体の製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載の筒状体の製造方法において、前記両端面の押圧は、前記ワークの端面を押える筒状パンチにより行うことを特徴とする筒状体の製造方法。
【請求項４】
筒状に粗加工したワークを、該ワークの内周面に当接する外周面を有する芯金と、前記ワークの外周側を押圧可能なローラを有し、該ローラが多数個同心状に配置された分割ダイを、複数個組合せて合体したダイとの間に同心的に配置し、該合体ダイを下方向に押圧させ、前記ワークを精密加工する筒状体の製造方法において、
前記多数個のローラは、同心円上を略等間隔に、全周にわたって均等に配設されるとともに、前記ローラの先端断面形状は、滑らかに連続した凸状を有していることを特徴とする筒状体の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の筒状体の製造方法において、前記ワークの外周面を押圧し、同時に前記ワークの両端面を押圧することを特徴とする筒状体の製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載の筒状体の製造方法において、前記両端面の押圧は、前記ワークの端面を押える筒状パンチにより行うことを特徴とする筒状体の製造方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１つに記載の製造方法により製造した筒状体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気機器のヨークや回転機器の軸受などに使用される筒状体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
〔従来の技術〕
電気機器のヨークや回転機器の軸受などに使用される筒状体の一つに、回転電機に使用される丸めヨークがある。図７（ａ）は、筒状に曲げ加工した丸めヨークにより構成された回転電機７を示す。ステータ７０とロータ８０より構成され、ステータ７０は、ヨーク７１と磁石７２とからなり、ロータ８０は電機子８１と整流子８２とからなる。ブラシ８３への通電で、ロータ８０と、ステータ７０の磁石７２との隙間（エヤーギャップという）Ｇに生じる電磁気力を回転出力として出力軸８４から得る構成となっている。
【０００３】
このときヨーク７１は、磁束を流すという機能ゆえ物性的には高磁性材が望ましく、構造的には、内外径の精度が高く寸法値が一定で、また円筒度も高く、また端面も平坦で軸長寸法も一定なものが要求される。これは、エヤーギャップを所定の寸法値（小さければ小さいほど高性能となる）に維持するための要件である。このため一般に、小出力の小径の回転電機には、図７（ｂ）に示すように、プレスで薄板を絞り加工した寸法精度の高い有底円筒絞りヨーク７３が多用されている。しかしながら、比較的出力のある中径の回転電機には、図７（ａ）に示すように、筒状の丸めヨークが使用されることが多い。これは、比較的直径が大きく、板厚もあって、しかも二段絞りを必要とする有底円筒絞りヨークの加工は、難しく、可能であっても装置が大規模となり、コストアップの問題が懸念されるからである。
【０００４】
回転電機の筒状の丸めヨークは、所定の寸法に切断した板材を、プレスによりＵ字形に成形し、次に円筒状に粗加工したワークを、所定の円筒形状に精密加工して製造される。
従来は、この円筒状に粗加工したワークを、均一な外周面を有する芯金と、同様に均一な内周面を有するダイの間に挿入し、押印圧縮する方法が採られていたが、ワーク素材板厚のばらつきや芯金とダイとの金型製作軸精度のずれによってワークの外周側の残留引張応力を解消する圧縮応力が、円周方向に均一に付与されず、その結果不均一な残留引張応力により、円筒精度の悪化を引き起こしていた。そこで、ダイのワーク当接面に微細な突条を設けることで、押圧によりワーク外周面に凹溝を加工し、圧縮力を付与し、上記のばらつきやずれを解消する方法に改良されてきた。
【０００５】
この円筒状に粗加工したワークの丸め加工では、特許文献１に記載の如く、丸め加工のスプリングバックの発生を阻止するため、ワークの外周に軸方向に延びる微細な凹溝を多数形成する製造方法が公知である。この微細な凹溝は、粗加工された筒状のワークの外周に周方向の圧縮力を負荷して、ワーク板厚の外周側の残留引張応力を解消し、スプリングバックの発生を抑制するものである。これは、プレスの精密加工と同時にスプリングバックを抑制する加工を行うため、矯正曲げ加工の工程なしに高精度の精密加工が短時間に実施できる加工方法である。
【特許文献１】特開平９−７６０１５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の特許文献１には、粗加工された筒状のワークの外周に形成される微細な凹溝は、分割ダイの内周面に円弧状の突部、三角形、台形、四角形などの各断面形状の突起によるのが好ましいことが記載されている。しかしながら、最適な断面形状または凹溝の間隔や円周方向の配置パターンなどについては、考慮されておらず、必要十分な圧縮応力が全周に均一に発生して、残留引張応力が全周で解消し、スプリングバックが抑制され加工精度の向上が得られたのか考慮されていない。つまり、円筒度の多少の改善と、加工時間の大幅な短縮は効果として記載されているが、内外径の寸法精度が向上されたかの効果は不明である。さらに、外周部分の凹溝加工によるかえりが端部に発生し易く、端面の平面度や寸法値を不安定なものとし、例えば、回転電機のヨークのように、他の部材との嵌合締結部として用いられる場合など、切削加工等の仕上工程を追加しなければ、嵌合精度が確保できないという不満を残している。
【０００７】
本発明の目的は、粗加工された筒状のワークの外周に微細な凹溝を形成する際に、最適な凹溝の断面形状と、間隔とを提供し、筒状体の両端部近傍の内外径精度が向上できる筒状体の製造方法及び筒状体の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
〔請求項１の手段〕
請求項１の発明では、筒状に粗加工したワークを、ワークの内周面に当接する外周面を有する芯金と、ワークの外周面を押圧可能な内周面を有し、内周面に軸方向に延びた突条を多数個周設した分割ダイを、複数個組合せて合体したダイとの間に同心的に配置し、合体ダイを中心方向に押圧させ、前記ワークを精密加工する筒状体の製造方法において、突条は、略等間隔に、全周にわたって均等に形成されるとともに、突条の断面形状は内周面と滑らかに連続した凸状であることを特徴とする筒状体の製造方法を採用している。
【０００９】
この構成によれば、押圧される突条部において、ワークの円周方向の材料流れが滑らかに生じ、クラックなどを発生することなく凹溝が形成され、凹溝近傍の広範に圧縮応力を発生させ、これが全周にわたって均等に形成されるので、全周の残留応力を偏りなく十分に解消できる。よって、寸法精度が向上する。
【００１０】
〔請求項２の手段〕
請求項１に記載の筒状体の製造方法において、ワークの外周面を押圧し、同時にワークの両端面を押圧することを特徴とする筒状体の製造方法を採用している。
この構成によれば、外周面のみならず両端面近傍においても広範に圧縮応力が付与されることによって、全域の残留応力を十分に解消でき、凹溝によるかえりもなく、両端面近傍の内外径精度が向上できる。
【００１１】
〔請求項３の手段〕
請求項２に記載の筒状体の製造方法において、ワーク両端面の押圧は、ワークの端面を押える筒状パンチにより行うことを特徴とする筒状体の製造方法を採用している。
この構成によれば、凹溝による精密加工と同時に両端面加工が実施でき、筒状体の内外径および端面が精度良く、短時間に形成できる。
【００１２】
〔請求項４の手段〕
筒状に粗加工したワークを、ワークの内周面に当接する外周面を有する芯金と、ワークの外周側を押圧可能なローラを有し、ローラが多数個同心状に配置された分割ダイを、複数個組合せて合体したダイとの間に同心的に配置し、合体ダイを下方向に押圧させ、前記ワークを精密加工する筒状体の製造方法において、多数個のローラは、同心円上を略等間隔に、全周にわたって均等に配設されるとともに、ローラの先端断面形状は、滑らかに連続した凸状を有していることを特徴とする筒状体の製造方法を採用している。
【００１３】
この構成によれば、ローラの転動により、次々に新しい凹溝が加工されて、凹溝近傍の広範に圧縮応力を発生させ、これが全周にわたって均等に形成されるので、全周の残留応力を偏りなく十分に解消できる。よって、確実に寸法精度が向上する。また、ローラによる凹溝加工は、分割ダイを中心方向へ押圧して成形する凹溝加工に比べ、格段に少ない加工動力で済み、また、所望の凹溝数を円周上に均等に配設するのに、ワークとの相対位置を少しずらせ、転動ローラ加工を２、３回と繰り返すだけで実現できるという使い勝手の良さがある。
【００１４】
〔請求項５の手段〕
請求項４に記載の筒状体の製造方法において、ワークの外周面を押圧し、同時にワークの両端面を押圧することを特徴とする筒状体の製造方法を採用している。
この構成によれば、外周面のみならず両端面近傍においても広範に圧縮応力が付与されることによって、全域の残留応力を十分に解消でき、凹溝によるかえりもなく、両端面近傍の内外径精度が向上できる。
【００１５】
〔請求項６の手段〕
請求項５に記載の筒状体の製造方法において、ワーク両端面の押圧は、前記ワークの端面を押える筒状パンチにより行うことを特徴とする筒状体の製造方法を採用している。
この構成によれば、凹溝による精密加工と同時に両端面加工が実施でき、筒状体の内外径および端面が精度良く、短時間に形成できる。
【００１６】
〔請求項７の手段〕
請求項１〜６のいずれか１つに記載の製造方法により製造された筒状体である。よって、高精度で、廉価な筒状体を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
この発明の最良の実施形態を、図に示す実施例１とともに説明する。
【実施例１】
【００１８】
〔実施例１の構成〕
図１〜４は、本発明の実施例１についての筒状体の精密加工装置の構成を示す。精密加工装置（ダイセット）１は、芯金１０とベース２０と合体ダイ３０とパンチ４０およびワーク５０からなる。以下これらの構成要素を順に説明する。
【００１９】
芯金１０は、段付き丸棒状で、中実円筒部１１とこれよりも小径の中実円筒部１２と中実円筒部１３が一体に形成されている。小径の中実円筒部１２の外径は、後述するワーク５０の仕上り内径寸法と略等しく、また中実円筒部１１の外径は、ワーク５０の仕上り外径寸法と略等しく形成されている。芯金１０は、中実円筒部１３にて、ベース２０に嵌合固定されている。
ベース２０は、芯金１０が嵌合され、固定される嵌合穴２１と、平坦な案内面２２を有し、この案内面２２上に後述する合体ダイ３０が当接し、摺動可能なように均一な平坦面になっている。
【００２０】
ワーク５０は、図２に示すように、平板部材からＵ字形曲げをされ、次いでスリットＳを有する筒状に粗加工された円筒状ワークであり、スリットＳを有するため、所望の内外径より僅かに大きい。スリットＳは、丸め加工時の残留応力によるスプリングバックにより生じてしまう隙間であり、このスリットＳが零、すなわち密着するようになれば、所定の内外径寸法の筒状体が可能となる。しかし、このスリットＳにより僅かに径が大きいために、芯金１０の小径の中実円筒部１２とは適度のクリアランス（例えば０．０２〜０．０８ｍｍ）を有し、ワーク５０の芯金１０への抜き差しは容易である。また、ワーク５０は、芯金１０の段付き部の中実円筒部１１で一端が係止される。
【００２１】
合体ダイ３０は、図３に示すように、円錐台状であり、複数個に分割された分割ダイ部品３１からなっている。各分割ダイ部品３１の円弧状内周面には、軸方向に延びる微細な突条３２が多数設けられ、微細な突条の断面形状は、従来の単に円弧状の凸部や三角形や台形、または四角形の突起とは異なって、分割ダイ部品３１の内周面と滑らかに連続する凸状を形成している。また、分割ダイ部品３１の内周面は、ワーク５０の外周面に当接可能なよう均一な内周面を構成している。つまり、好ましくは突条３２の高さＨ＝０．０３〜０．１ｍｍ、幅Ｂ＝０．２〜０．６ｍｍ、および突条３２の間隔は、内周面ピッチ角α＝１〜５度の範囲が好適である。
【００２２】
これらの分割ダイ部品３１の複数個（図示の場合は４個）を芯金１０を中心にするように合わせて、図４に示すようにベース２０の案内面２２上を芯金１０の中心方向に摺動可能となる摺動端面を形成して組合せ、合体ダイ３０を構成する。また、合体ダイ３０は、その外側に均一な斜面（テーパ面）３４を形成し、後述するパンチ４０の内周面に形成される円錐台状斜面（テーパ面）４４の傾斜角（テーパ角）と一致している。また、これらテーパ面３４、４４は、パンチ４０の下降に従って、互いに嵌合して軸芯を一致させることが可能であり、また、垂直荷重を受けて合体ダイ３０を中心方向に押す水平荷重に変換する構成となっており、さらに、テーパ角度次第で水平荷重を垂直荷重より大きくすることができる増力変換構成となっている。
【００２３】
パンチ４０は、図４に示すように、基本外形が円筒状で、フランジ４１と円筒部４２が一体に形成されている。この円筒部４２は、その内面が円錐台状穴に形成されテーパ面４４を形成しており、テーパ面４４の中心上部に、所定の高さを有する円筒パンチ４３がテーパ面と同心を維持するよう設けられている。このテーパ面４４の斜面は、前記ダイ３０の均一な斜面（テーパ面）３４の傾斜角（テーパ角）と一致しており、パンチ４０が下降すると、そのテーパ面４４が合体ダイ３０の斜面に構成されたテーパ面３４に当接し、各分割ダイ部品３１を芯金１０の中心方向に摺動させる。併せて、円筒パンチ４３は、所定の高さ位置まで下降して止まる構成である。
【００２４】
〔実施例１の作用〕
次に精密丸め加工の手順について説明する。
まず、図２に示すように、芯金１０の小径の中実円筒部１２の上端側からワーク５０を挿入し、次いで図３に示すように芯金１０をベース２０の嵌合穴２１に嵌合し固定する。次いで分割ダイ部品３１の複数個（図示では４個）をベース２０の上に、ワーク５０の挿入された芯金１０を囲むように取付け、図４に示すような状態にする。そして、パンチ４０と中心を合わせてセットし、図１に示すダイセット１とする。
【００２５】
パンチ４０を図１に示す状態から下降させると、パンチ４０のテーパ面４４と合体ダイ３０のテーパ面３４とが接合し、合体ダイ３０を構成する個々の分割ダイ部品３１を押圧する。すると、分割ダイ部品３１が、図１に示す矢印方向の中心側に押し寄せられ、分割ダイ部品３１の内周面の微細な突条３２が、ワーク５０の外周面をその中心方向に押圧し、これによりワーク５０の外周面に微細な凹溝５２が形成され始め、さらに圧縮され、所定の凹溝５２が形成されると、続いて分割ダイ部品３１の均一な内周面３２Ａが当接して押圧され、ワーク５０の外周面は圧縮応力を受けて、さらに丸められる｛図５（ａ）参照｝。また、円筒パンチ４３も、ワーク５０の凹溝５２が形成されるタイミングに合わせ下降し、両端面５１Ａ、５１Ｂのかえり５５を押し付けながら押圧し続ける。
【００２６】
〔実施例１の効果〕
この実施例によると、ワーク５０の周りに合体ダイ３０をセットし、円筒パンチ４３を中心に有するパンチ４０を下降させると、合体ダイ３０のテーパ面３４とパンチ４０のテーパ面４４が嵌合し、パンチ４０の垂直荷重に比例した水平荷重、即ち丸め加工荷重がかかる。丸め加工と同時にワーク５０の外周面に凹溝５２が形成され、このときワーク５０の外周面に圧縮応力を発生させ、同時に円筒パンチ４３による両端面での圧縮応力も発生する。
【００２７】
図５（ａ）は、ワーク５０の加工状態を示す構成図である。分割ダイ部品３１の内周面に形成された多数の微細な突条３２は、分割ダイ部品３１の内周面と滑らかに連続する凸状を形成して、全周に均等に所定の間隔で配設されている。よって、押圧が進み、突条３２の先端部がワーク５０に当接し、ワーク５０を押しつぶしていくときにその突条３２の先端部およびその付根部の材料流れを大きく許容し、凹溝５２の周り広範に、かつ外周面上全域に圧縮応力を形成することができる。そして、さらに押圧が進むと、凹溝５２の加工は所定の深さで終了し、続いてワーク５０の外周面は、分割ダイ部品３１の内周面３２Ａと当接し、ワーク５０の外周面全体が芯金１０の中心方向に圧縮応力を受け、ワーク５０の内径は芯金１０の外径と略同じに圧縮成形されると同時に、円筒パンチ４３によってワーク５０の両端面５１Ａ、５１Ｂは圧縮応力を受け、均一な端面形状を形成する。
なお、図５（ａ）の寸法値Ｈ、Ｂ、αは好適な形状寸法値を示し、Ｈは突条３２の高さを、Ｂは突条３２の幅を、そしてαは突条３２の内周面ピッチ角を表す。
【００２８】
図５（ｂ）と図５（ｃ）は、この円筒パンチ４３の圧縮加工の有無の違いを模式的に示したものである。円筒パンチ４３の圧縮加工のない場合は、図５（ｂ）に示すように、凹溝５２によるかえり５５が生じ、端面の平面度や寸法値を不安定なものにしているが、円筒パンチ４３の同時圧縮加工がある場合は、図５（ｃ）に示すように、精度の高い平面度や寸法値が確保できる。
【００２９】
即ち、本実施例では、加工精度に多大な影響を及ぼす残留応力を、ワーク５０の外周面と端面近傍の広範囲の全域に均等に圧縮応力を付加することによって、偏りなく解消し、これにより、スプリングバックを効果的に抑制し、加工精度の高い丸め加工を実現している。
【実施例２】
【００３０】
〔実施例２の構成〕
図６は、本発明の実施例２について、筒状体の精密加工装置の構成を示す。実施例２の精密加工装置（ダイセット）１は、実施例１のダイセットと略同様な構成で、芯金１０とベース２０と合体ダイ６０とパンチ４０およびワーク５０からなる。以下これらの構成要素を順に説明する。
【００３１】
芯金１０は、段付き丸棒状で、中実円筒部１１とこれよりも小径の中実円筒部１２と中実円筒部１３が一体に形成されている。小径の中実円筒部１２の外径は、後述するワーク５０の仕上り内径寸法と略等しく、また中実円筒部１１の外径は、ワーク５０の仕上り外径寸法と略等しく形成されている。芯金１０は、中実円筒部１３にて、ベース２０に嵌合固定されている。
ベース２０は、芯金１０が嵌合され、固定される嵌合穴２１と、平坦な案内面２２を有し、この案内面２２上に後述する合体ダイ６０が当接し、摺動可能なように均一な平坦面になっている。
【００３２】
ワーク５０は、実施例１で既に説明（図２）したように、平板部材からＵ字形曲げをされ、次いでスリットＳを有する筒状に粗加工された円筒状ワークであり、スリットＳを有するため、所望の内外径より僅かに大きい。スリットＳは、丸め加工時の残留応力によるスプリングバックにより生じてしまう隙間であり、このスリットＳが零、すなわち密着するようになれば、所望の内外径寸法の筒状体が可能となる。しかし、このスリットＳにより僅かに径が大きいために、芯金１０の小径の中実円筒部１２とは適度のクリアランス（例えば０．０２〜０．０８ｍｍ）を有し、ワーク５０の芯金１０への抜き差しは容易である。また、ワーク５０は、芯金１０の段付き部の中実円筒部１１で一端が係止される。
【００３３】
合体ダイ６０は、実施例１と同様に、基本形状は円錐台状であり、複数個に分割された分割ダイ部品６１からなっている。実施例１と異なるのは、各分割ダイ部品６１の円弧状内周面には、軸方向に延びる微細な突条に代わって、軸方向の所定高さで閉塞する堀溝６２が多数個並設され、中心にローラピンを有する転動ローラ６３が、各堀溝６２内の所定の高さで同心円状に配設され、ワーク５０の外周面を転動ローラ６３が均一に当接可能な構成となっている。そして、転動ローラ６３の先端は、実施例１の軸方向に延びる微細な突条断面形状と同様に、平坦面６３Ａを有し、その平坦面６３Ａと滑らかに連続する凸状６３Ｂを形成している。
【００３４】
また、その平坦面６３Ａは隣り合う転動ローラ６３の平坦面６３Ａと同心的に内周面を形成し、そして、この内周面が分割ダイ部品６１の内周面６１Ａと略一致（同心円）する構成である。つまり、分割ダイ部品６１の内周面６１Ａは、堀溝６２により分断されているが、隣り合う内周面６１Ａの間に、転動ローラ６３の先端部が僅かに突き出し、あたかも微細な突条が配されたかの形で構成されている。実施例１では、分割ダイ部品３１の内周面に微細な突条３２が円周面より僅か突き出て、軸方向に延び、円周方向に多数個周配されていたが、実施例２では、転動ローラ６３先端の凸状６３Ｂのみが分割ダイ部品６１の内周面より僅か突き出て、円周方向に多数個並ぶという構成の違いを示している。よって、転動ローラの好適なスペックは、実施例１と同様に、凸状の高さが０．０３〜０．１ｍｍで、幅が０．２〜０．６ｍｍ、およびローラピッチは内周面ピッチ角αにて１〜５度が好適な範囲である。
【００３５】
これらの分割ダイ部品６１の複数個（図示の場合は４個）を、中心に芯金１０を挟装するように、また、ベース２０の案内面２２上を芯金１０の中心方向に摺動可能となる摺動端面を形成するように組合せし、合体ダイ６０を構成する。また、合体ダイ６０は、その外側に均一な斜面（テーパ面）６４を形成し、後述するパンチ４０の内周に形成される円錐台状斜面（テーパ面）４４の傾斜角（テーパ角）と一致している。また、これらテーパ面６４、４４は、パンチの下降に従って、互いに嵌合して軸芯を一致させることが可能であり、また、垂直荷重を受けて合体ダイ６０を中心方向に押す水平荷重に変換する構成となっており、さらに、テーパ角度次第で水平荷重を垂直荷重より大きくすることができる増力変換構成となっている。
【００３６】
パンチ４０は、実施例１と同様に、基本外形が円筒状で、フランジ４１と円筒部４２が一体に形成されている。この円筒部４２は、その内面が円錐台状穴に形成されテーパ面４４を形成しており、テーパ面４４の中心上部に、所定の高さを有する円筒パンチ４３がテーパ面４４と同心を維持するよう設けられている。このテーパ面４４の斜面は、前記合体ダイ６０の均一な斜面（テーパ面）６４の傾斜角（テーパ角）と一致しており、パンチ４０が下降すると、そのテーパ面４４が合体ダイ６０の斜面に構成されたテーパ面６４に当接し、各分割ダイ部品６１を芯金１０の中心方向に摺動させる。併せて、円筒パンチ４３は、所定の高さ位置まで下降して止まる構成である。
【００３７】
〔実施例２の作用〕
次に精密丸め加工の手順について説明する。
まず、ベース２０に嵌合された芯金１０の小径の中実円筒部１２の上端側からワーク５０を挿入し、次いで分割ダイ部品６１の複数個（図示では４個）を組合せた合体ダイ６０を、芯金１０に挿入されたワーク５０の上端側に被せるように挿入する。合体ダイ６０の同心円上に配列された転動ローラ６３が形成する内周面の径は、ワーク５０の外周面の外径より少し小さく設定されているので、ワーク５０の上端面より下位に落下することなく、そこに止まる。パンチ４０の下降によって、テーパ面４４と合体ダイ６０のテーパ面６４とが互いに嵌合し、芯出しが行われ、転動ローラ６３が形成する内周面中心とワーク５０の外周面中心が一致した図６に示すダイセット１が構成される。
【００３８】
パンチ４０を図６に示す状態から下降させると、パンチ４０のテーパ面４４と合体ダイ６０のテーパ面６４に垂直荷重と水平荷重が作用し、合体ダイ６０の転動ローラ６３はワーク５０の外周面を中心方向に押圧するとともに軸方向に押圧しながら転動し、僅かな深さの凹溝６３Ｃを形成しながらワーク５０の下端面に移動する。転動ローラ６３がワーク５０の下端面を少し超えて移動すると、転動ローラ６３は芯金１０の中実円筒部１１に達するが、該部は転動ローラ６３の先端の凸状６３Ｂの逃がしとなる凹溝があらかじめ配されているか、もしくはその外径がワーク５０の外径より僅かに小さく加工されて逃がしが配されているので、転動ローラ６３は芯金１０の中実円筒部１１の外周部を転動することなく、ベース２０の案内面に合体ダイ６０が当接するまで下降する。
【００３９】
そして、合体ダイ６０がベース２０の案内面２２に当接し、さらにパンチ４０が下降し、垂直荷重がかかると、合体ダイ６０にはさらに水平荷重が作用し、各分割ダイ部品６１は案内面２２上を中心方向に摺動し、分割ダイ部品６１が構成する内周面６１Ａがワーク５０の外周面に当接し、圧縮力を付加する。と同時に、パンチ４０に同心に付与した円筒パンチ４３も下降し、ワーク５０の上端面５１Ａを押圧する。
【００４０】
〔実施例２の効果〕
この実施例によると、ワーク５０の周りに合体ダイ６０をセットし、円筒パンチ４３を中心に有するパンチ４０を下降させると、パンチ４０のテーパ面４４と嵌合した合体ダイ６０のテーパ面６４には、垂直荷重と垂直荷重に比例した水平荷重が発生し、ワーク５０の上端面に止まっていた転動ローラ６３は、垂直荷重と水平荷重を受けて、ワーク５０の中心方向に押圧しながらワーク５０の下端へ転動する。このとき、所定の形状を持つ転動ローラ６３が多数個所定の同心円上に配設されているので、ワーク５０の外周に所定の凹溝６３Ｃが均等に形成され、全周に圧縮応力が付与される。そして、転動ローラ６３が、ワーク５０の下端面を越すと、転動が終了し、分割ダイ部品６１の内周面６１Ａがワーク５０の外周面に当接し、ワーク５０の外周面は、水平荷重により押圧され、さらに丸め圧縮力が負荷される。と同時に円筒パンチ４３によるワーク５０の両端面での圧縮力も負荷される。
【００４１】
図６（ｃ）は、ワーク５０の加工状態を示す構成図である。分割ダイ部品６１の内周面に形成された多数の転動ローラ６３の先端は、滑らかに連続する凸状６３Ｂを形成している。よって、軸心方向の押圧が進み、軸長方向に転動が進むと、凸状６３Ｂは次々に新しい凹溝６３Ｃをパンチのストロークに合わせ形成していくが、滑らかな凸状６３Ｂのローラが転動しているので、その先端部およびその付根部の材料流れを大きく許容し、凹溝６３Ｃの周り広範に、かつ外周上全域に圧縮応力を形成することができる。
【００４２】
また、転動ローラ６３でのローラ加工であるため、実施例１の突条一体圧縮加工に比べて、断然小動力で加工することが可能である。そして、全周に凹溝６３ｃが形成でき、転動ローラ６３の転動が停止すると分割ダイ部品６１の内周面と当接し、ワーク５０の外周面全体が芯金１０の中心方向に圧縮応力を受け、ワーク５０の内径は芯金１０の外径と略同じに成形されると同時に、円筒パンチ４３によってワーク５０の両端面５１Ａ、５１Ｂは圧縮応力を受け、かえりのない均一な端面形状や精度の高い寸法値を形成する。
【００４３】
〔実施例１〜２の効果〕
以上、実施例１、２では、加工精度に多大な影響を及ぼす残留応力を、ワークの外周面と端面近傍の広範囲の全域に均等に圧縮応力を付加することによって、偏りなく解消し、これにより、スプリングバックを効果的に抑制し、加工精度の高い丸め加工が実現できる。
【００４４】
〔他の実施例〕
実施例２では、好ましくはローラピッチは円周方向ピッチ角α＝１〜５度としているが、他の実施例として、好適なローラピッチに見合った転動ローラを分割ダイ部品に設けるのでなく、ローラピッチを２倍の２〜１０度、または３倍の３〜１５度と大きくすることでローラ個数を大幅に削減した簡素な、かつ堅牢な分割ダイ部品を用意し、その代わり、ワーク位置を順次変えながら凹溝加工を２回、３回と繰り返しローラ加工することによって、全周に略等間隔にて均一な凹溝を形成させ、圧縮応力を偏りなく負荷する加工方法がある。これは、ローラ配置の数とピッチが異なるだけで、それ以外の構成は同様であり、作用も繰り返し回数が増えるのみで、加工要領は全く同じである。
【００４５】
よって、効果として加工時間は少し延びるものの、ダイの製作が大幅に簡単になってコストに優れた圧縮応力の付加方法が可能となる。上記の他の実施例では、ワーク５０を順次変えて繰り返し加工をしたが、要はローラとの相対位置を変えることなので、ローラピッチの大きさに合わせ、ローラ側を順次回転させて、２回、３回と繰り返しローラ加工をし、全周に略等間隔にて均一な凹溝を形成させても良い。そのために、対となるパンチのテーパ面と合体ダイのテーパ面に位置合わせ用のノックピンやノック穴が構成されていてもよい。
【００４６】
〔変形例〕
本実施例の精密加工装置（ダイセット）は、中心の芯金１０にワーク５０を挿入し、その外側を割型である合体ダイで挟み、パンチの垂直荷重により合体ダイの中心方向への水平荷重を形成し、押圧するものであるから、パンチと合体ダイの上下位置関係は逆でも構わず、また、同様にパンチの上昇で垂直荷重が生じる構成であっても構わない。合体ダイを組付ける際に、重力荷重が作用しても、安定した組付けができるならば、どちらでも構わない。
【００４７】
また、転動ローラ式の精密加工装置において、実施例ではローラ先端の凸状は、ローラ当たり一条の凸状を形成しているが、これを二条もしくは複条の凸状に形成させてもよく、加工時間や加工動力、および型加工費用等の効果を考慮して選択すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】精密加工装置（ダイセット）の断面図である（実施例１）。
【図２】精密加工装置（ダイセット）の要部組付け構成図である（実施例１）。
【図３】精密加工装置（ダイセット）の要部組付け構成図である（実施例１）。
【図４】精密加工装置（ダイセット）の要部組付け構成図である（実施例１）。
【図５】（ａ）は、ワークの加工状態を示す構成図であり、（ｂ）、（ｃ）は、ワーク端面の加工状態を示す斜視図である（実施例１）。
【図６】（ａ）は、精密加工装置（ダイセット）の断面図であり、（ｂ）は、精密加工装置（ダイセット）の要部組付け構成図であり、（ｃ）は、要部の加工状態を示す拡大断面図である（実施例２）。
【図７】（ａ）は、本用途例の回転電機の断面図であり、（ｂ）は、他の回転電機の断面図である（従来例）。
【符号の説明】
【００４９】
１      精密加工装置（ダイセット）
１０    芯金
１１    中実円筒部
１２    小径中実円筒部
１３    小径中実円筒部
２０    ベース
２１    嵌合穴
２２    案内面
３０    合体ダイ
３１    分割ダイ部品
３２    突条
３２Ａ  ダイ内周面
３４    テーパ面
４０    パンチ
４１    フランジ
４２    円筒部
４４    テーパ面
５０    ワーク
５１Ａ  ワーク端面
５１Ｂ  ワーク端面
５２    凹溝
５５    かえり
６０    合体ダイ
６１    分割ダイ部品
６１Ａ  ダイ内周面
６２    堀溝
６３    転動ローラ
６３Ａ  ローラ平坦面
６３Ｂ  ローラ凸状
６３Ｃ  凹溝
６４    テーパ面
７      回転電機
７１    丸めヨーク
７３    有底円筒絞りヨーク
【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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