(57)【要約】【課題】芯金に対する回り止めの信頼性を高めて、加工不良及び装置にダメージを与えることを抑制しつつ中空ラックバーを製造する方法を提供する。【解決手段】歯型14cを有した金型13に、両端が開口されるとともに歯型14cによりラックが形成される加工壁部５を有した鋼管1A（中空素材）を保持する。鋼管1Aにその一端開口２を通って挿脱される第１の芯金押棒31と、鋼管1Aにその他端開口を通って挿脱される第２の芯金押棒35とで、金型13に対して第１の芯金押棒31が挿脱される側に配置された芯金25を挟持し、この芯金25を少なくとも第１の芯金押棒31で回り止めする。この回り止めし状態のままで、両芯金押棒31,35により芯金25を鋼管1A内に一端開口２から導入する。次いで、芯金25を第１の芯金押棒31で回り止めしつつ鋼管1A内に圧入した後、この芯金25を第２の芯金押棒35で押戻す。それにより、歯型14cに接した加工壁部５の肉を鋼管1Aの内側から外側に塑性流動させて歯型14cに応じたラックを形成する。【選択図】      図７
2008229674.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
歯型を有した金型に、両端が開口されるとともに前記歯型によりラックが形成される加工壁部を有した金属製中空素材を保持し；
この素材の一端開口を通って前記中空素材に挿脱される第１の芯金押棒と前記中空素材の他端開口を通ってこの素材に挿脱される第２の芯金押棒とで、前記金型に対して前記第１の芯金押棒が挿脱される側のみに配置された芯金を挟持するとともに、この芯金を少なくとも前記第１の芯金押棒で回り止めし、この回り止め状態を維持したまま前記両芯金押棒により前記芯金を前記中空素材内に前記一端開口から導入した後；
前記芯金を前記第１の芯金押棒で回り止めしつつ前記中空素材内に圧入してから前記第２の芯金押棒で前記芯金を前記第１の芯金押棒との間に挟持した状態で押戻すことで：
前記歯型に接した前記加工壁部の肉を前記中空素材の内側から外側に塑性流動させて前記歯型に応じたラックを形成し中空ラックバーを製造する方法。
【請求項２】
前記歯型に接した前記加工壁部の前記第２の芯金押棒の挿入側部位の内面に前記芯金が接して停止するように、前記第１の芯金押棒で前記芯金を圧入し、こうして圧入された前記芯金を前記第２の芯金押棒で押戻すようにした請求項１に記載の中空ラックバーの製造方法。
【請求項３】
前記第１の芯金押棒と第２の芯金押棒を前記芯金の両端に接触させて前記芯金を挟持した状態で、この芯金を前記中空素材内に圧入するようにした請求項１又は２の記載の中空ラックバーの製造方法。
【請求項４】
歯型を有した金型であって、両端が開口されるとともに前記歯型によりラックが形成される加工壁部を有した金属製中空素材を保持する前記金型と；
回り止め面をなした一端と平坦面をなした他端を有し、前記中空素材内に順次圧入されることにより前記歯型に接した前記加工壁部を前記中空素材の内側から外側に塑性流動させて前記歯型に応じたラックを形成させる複数の芯金と；
前記金型の片側のみに配置され、前記平坦面をなした他端を前記金型に向けて前記芯金を支持するとともに、前記金型に保持された中空素材の一端開口に前記芯金を挿入可能とする位置に前記芯金を移動させる芯金ホルダーと；
前記芯金の前記回り止め面をなした一端に係合する回り止め面をなした先端を有し、前記芯金ホルダー及び前記中空素材の一端開口を通って前記中空素材内に挿脱され、その挿入により前記芯金を回り止めしつつ前記中空素材内に圧入する第１の芯金押棒と；
この第１の芯金押棒と反対側から前記他端開口を通って前記中空素材内に挿脱され、前記芯金を、第１の芯金押棒と挟持した状態で、前記芯金ホルダーから前記中空素材内に圧入させるとともに前記芯金ホルダーに向けて押戻す第２の芯金押棒と；
を具備する中空ラックバーの製造装置。
【請求項５】
前記芯金の回り止め面をなした前記一端を、前記芯金の厚み方向又は幅方向に延びる凸面又は凹面で形成し、前記第１の芯金押棒の回り止め面をなした先端を、前記第１の芯金押棒の厚み方向又は幅方向に延びる凹面又は凸面で形成した請求項４に記載の中空ラックバーの製造装置。
【請求項６】
前記第１の芯金押棒による前記中空素材内への前記芯金の押込み深さを、前記歯型に接した前記加工壁部の前記第２の芯金押棒の挿入側部位に前記芯金が接して停止するように規定した請求項４又は５に記載の中空ラックバーの製造装置。
【請求項７】
前記第１の芯金押棒と第２芯金押棒とが前記芯金を挟持した状態で、前記第１の芯金押棒と第２の芯金押棒とを結合する連結手段を備えた請求項４から６の内のいずれか一項に記載の中空ラックバーの製造装置。こと同意
【請求項８】
前記中空素材の一端開口に対向するとともに前記芯金及びこれを挟持した前記第１、第２の芯金押棒が挿通される通孔を有した芯金ガイドを、前記金型と芯金ホルダーとの間に配置し、前記通孔を前記芯金の回り止めをなす形状に形成した請求項４から７の内のいずれか一項に記載の中空ラックバーの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車輪を有した走行体例えば自動車の操舵装置にステアリングラックバー等として用いられる中空ラックバーを製造する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、上型と下型とがなす金型に保持された鉄パイプにその両端開口を通って交互に挿脱される芯金押棒を用いて、これら押棒より遥かに短い芯金を鉄パイプに圧入することで、金型の歯型に対応したラックを鉄パイプに形成する方法及び装置が知られている(例えば、特許文献１参照。)。
【０００３】
具体的には、特許文献１のものでは、準半月状に潰された平らな歯形加工部位を有した鉄パイプを、歯型部を有した上型と下型との間に保持する。次に、金型の両側に配置された芯金収納庫に支持されている複数の芯金を、金型の両側から交互に鉄パイプ内に挿脱される芯金押棒で、鉄パイプ内に順次圧入する。
【０００４】
この圧入において、鉄パイプ内に挿入された芯金押棒は、芯金収納庫から抜き出した一個の芯金を、上型の歯型部を完全に通過した状態まで押込む。次に、前記一方の芯金押棒の後退と同時に、他方の芯金押棒が他方の芯金収納庫から他の芯金を抜き出して鉄パイプ内に圧入する。それに伴い、前記一方の芯金押棒によって一方の芯金収納庫から抜き出して鉄パイプ内に先に圧入された芯金が、前記他の芯金を介して前記他方の芯金押棒で押戻されて、前記一方の芯金収納庫に戻される。こうして交互に芯金を鉄パイプ内に圧入する際、芯金押棒によって押される芯金の端面に設けた長円形の窪みに、芯金押棒の先端に設けた突起を係合させて、芯金の回り止めをしている。
【０００５】
以上のように芯金を鉄パイプ内に左右から交互に圧入して、鉄パイプの歯形加工部位の肉を、鉄パイプの内側から外側の歯型部に向けて塑性流動させることにより、歯型部に対応したラックを鉄パイプに形成している。
【特許文献１】特開２００６−２６７０３号公報（段落0022−0037、図１−図９）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
芯金収納庫と金型の歯型部とは非連続であり、芯金収納庫に収容された芯金は、その収容位置から振動等で不用意に動かないようにばねで支持されている。このため、芯金と芯金押棒が長円形の窪みと突起との係合で回り止めされるといえども、芯金押棒で芯金収納庫から押し出される際の勢いで芯金が芯金押棒から外れる恐れがある。こうして芯金の回り止めが解除された状態で芯金が芯金押棒で圧入されると、芯金がその軸線回りに自由回転することがある。それにより、鉄パイプの歯形加工部位に対する芯金の姿勢が不適正となったままで、芯金が鉄パイプ内に圧入されるので、加工不良を生じるだけではなく、その際に、過大な負荷を生じて製造装置にダメージを与える可能性が考えられる。
【０００７】
更に、特許文献１の技術では、鉄パイプ内に挿入された芯金押棒に接して圧入される芯金で、既に圧入された他の芯金を押戻している。しかし、芯金同士は回り止めされていない。加えて、押戻される他の芯金は歯型部を完全に通過した位置まで押込まれている。そのため、押戻される他の芯金は、その軸線回りに自由回転し、鉄パイプの歯形加工部位との適正な位置関係が損なわれ易い。そして、鉄パイプの歯形加工部位は塑性流動した後にある程度復元しており、そこを通って他の芯金が押戻される。したがって、この場合、加工不良を生じるだけではなく、その際に、過大な負荷を生じて製造装置にダメージを与える可能性がある。
【０００８】
本発明の目的は、芯金に対する回り止めの信頼性を高めて、加工不良及び装置にダメージを与えることを抑制しつつ中空ラックバーを製造する方法及び装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の中空ラックバーの製造方法は、歯型を有した金型に、両端が開口されるとともに前記歯型によりラックが形成される加工壁部を有した金属製中空素材を保持し；この素材の一端開口を通って前記中空素材に挿脱される第１の芯金押棒と前記中空素材の他端開口を通ってこの素材に挿脱される第２の芯金押棒とで、前記金型に対して前記第１の芯金押棒が挿脱される側のみに配置された芯金を挟持するとともに、この芯金を少なくとも前記第１の芯金押棒で回り止めし、この回り止め状態を維持したまま前記両芯金押棒により前記芯金を前記中空素材内に前記一端開口から導入した後；前記芯金を前記第１の芯金押棒で回り止めしつつ前記中空素材内に圧入してから前記第２の芯金押棒で前記芯金を前記第１の芯金押棒との間に挟持した状態で押戻すことで：前記歯型に接した前記加工壁部の肉を前記中空素材の内側から外側に塑性流動させて前記歯型に応じたラックを形成し中空ラックバーを製造する。
【００１０】
この発明及び以下の各発明で、金型には上下或いは左右の割り型を有して型開き及び型締めできるものを使用できるとともに、その歯型はいずれか一方の割り型に一体に形成しても良いが、この割り型に着脱可能に装着されていてもよい。歯型は、中空素材の加工壁部に複数のラック歯を並べてなるラックとしての形状を与えるもので、前記ラック歯は、中空素材の軸線が延びる方向に直交又は斜めに交差していても、或いは、円弧状又はＬ字状で、その中央部を前記軸線と交差させて設けられるラック歯であってもよい。
【００１１】
この発明で、芯金の回り止めは、芯金と第１の芯金押棒とを凹凸係合させて芯金を回り止めすることに加えて、芯金と第２の芯金押棒とを凹凸係合させて芯金を回り止めしてもよい。この発明で、第２の芯金押棒は、第１の芯金押棒との間に芯金を挟持して中空素材内に導入した後は、芯金を第１の芯金押棒との間に挟んでいてもいなくてもよく、したがって、本発明で、芯金が挟持された状態とは、芯金と第１の芯金押棒との凹凸係合が維持される状態を指しており、第１の芯金押棒及び第２の芯金押棒と芯金との間に、前記凹凸係合が外れない程度の隙間が設けられる形態も含んでいる。しかし、第１の芯金押棒及び第２の芯金押棒を芯金の両端に接触させた挟持状態とすることが好ましい。
【００１２】
本発明の中空ラックバーの製造方法の好ましい形態では、前記歯型に接した前記加工壁部の前記第２の芯金押棒の挿入側部位の内面に前記芯金が接して停止するように、前記第１の芯金押棒で前記芯金を圧入し、こうして圧入された前記芯金を前記第２の芯金押棒で押戻すようにしている。
【００１３】
更に、本発明の中空ラックバーの製造方法の好ましい形態では、前記第１の芯金押棒と第２の芯金押棒を前記芯金の両端に接触させて前記芯金を挟持した状態で、この芯金を前記中空素材内に圧入するようにしている。
【００１４】
又、本発明の中空ラックバーの製造装置は、歯型を有した金型であって、両端が開口されるとともに前記歯型によりラックが形成される加工壁部を有した金属製中空素材を保持する前記金型と；回り止め面をなした一端と平坦面をなした他端を有し、前記中空素材内に順次圧入されることにより前記歯型に接した前記加工壁部を前記中空素材の内側から外側に塑性流動させて前記歯型に応じたラックを形成させる複数の芯金と；前記金型の片側のみに配置され、前記平坦面をなした他端を前記金型に向けて前記芯金を支持するとともに、前記金型に保持された中空素材の一端開口に前記芯金を挿入可能とする位置に前記芯金を移動させる芯金ホルダーと；前記芯金の前記回り止め面をなした一端に係合する回り止め面をなした先端を有し、前記芯金ホルダー及び前記中空素材の一端開口を通って前記中空素材内に挿脱され、その挿入により前記芯金を回り止めしつつ前記中空素材内に圧入する第１の芯金押棒と；この第１の芯金押棒と反対側から前記他端開口を通って前記中空素材内に挿脱され、前記芯金を、第１の芯金押棒と挟持した状態で、前記芯金ホルダーから前記中空素材内に圧入させるとともに前記芯金ホルダーに向けて押戻す第２の芯金押棒と；を具備している。
【００１５】
本発明の中空ラックバーの製造装置の好ましい形態では、前記芯金の回り止め面をなした前記一端を、前記芯金の厚み方向又は幅方向に延びる凸面又は凹面で形成し、前記第１の芯金押棒の回り止め面をなした先端を、前記第１の芯金押棒の厚み方向又は幅方向に延びる凹面又は凸面で形成している。
【００１６】
本発明の中空ラックバーの製造装置の好ましい形態では、前記第１の芯金押棒による前記中空素材内への前記芯金の押込み深さを、前記歯型に接した前記加工壁部の前記第２の芯金押棒の挿入側部位に前記芯金が接して停止するように規定している。
【００１７】
本発明の中空ラックバーの製造装置の好ましい形態では、前記第１の芯金押棒と第２芯金押棒とが前記芯金を挟持した状態で、前記第１の芯金押棒と第２の芯金押棒とを結合する連結手段を備えている。
【００１８】
本発明の中空ラックバーの製造装置の好ましい形態では、前記中空素材の一端開口に対向するとともに前記芯金及びこれを挟持した前記第１、第２の芯金押棒が挿通される通孔を有した芯金ガイドを、前記金型と芯金ホルダーとの間に配置し、前記通孔を前記芯金の回り止めをなす形状に形成している。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の中空ラックバーの製造方法及び製造装置によれば、芯金に対する回り止めの信頼性を高いので、加工不良及び装置にダメージを与えることを抑制しつつ中空ラックバーを製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１〜図１２を参照して本発明の一実施形態を説明する。
【００２１】
図１（Ａ）（Ｂ）中符号１は、自動車のパワーステアリング装置の中空ステアリングラック軸として使用される中空ラックバー（以下ラックバーと略称する。）を示している。このラックバー１は、後述する製造装置１１で加工された半製品であって、次工程で必要な後加工が施される。
【００２２】
ラックバー１は、その中心軸線が延びる方向（以下軸方向と称する。）の両端は夫々開口している。ラックバー１の一端開口を符号２で示し、他端開口を符号３で示す。ラックバー１の一端開口２に近い部位の外面にラック４が形成されている。このラック４は複数のラック歯を並べて作られている。ラックバー１の軸方向に関してラック４から外れた部位１ａ，１ｂは円筒形断面をなしている。ラックバー１の軸方向に関してラック４が設けられた部位１ｃは、図１（Ｂ）に示すような非円筒形断面をなしている。
【００２３】
ラックバー１は、金属製の中空素材例えば真直ぐな鋼管１Ａを、図２〜図８等に示す製造装置１１で加工して製造される。鋼管１Ａの軸方向両端は開口され、その一端開口はラックバー１の一端開口２と同じであり、鋼管１Ａの他端開口はラックバー１の他端開口３と同じである。
【００２４】
図５に示すように鋼管１Ａには予め一端開口２に近い部位に加工壁部５が形成されている。この加工壁部５の外面にラック４が形成される。加工壁部５は、鋼管１Ａの管壁の一部を、平坦面となるように鋼管１Ａの内側方向にプレス加工で押し潰して設けられる。
【００２５】
図２〜図４等に示すように中空ラックバーの製造装置１１は、基台１２、金型１３、芯金ホルダー２１、複数の芯金２５、第１の芯金押棒３１、第２の芯金押棒３５、第１の押棒駆動手段４１、第２の押棒駆動手段４５、連結手段５１、及び芯金ガイド５５等を備えている。
【００２６】
金型１３は基台１２上に設置されている。金型１３は、図５〜図８に示すように上型１４と下型１５とを備えているとともに、図示しない型締め機構を備えている。下型１５は基台１２に固定されていて、その上面を横切るセット溝１５ａを有している。型締め機構により上型１４は下型１５に対して上方から型締め及び型開きされる。
【００２７】
上型１４は上型ベース１４ｂに歯型１４ｃを取外し可能に装着して形成されている。上型ベース１４ｂはその下面を横切るセット溝１４ａを有している。型締めされた状態で、セット溝１４ａ，１５ａは互いに合わさって鋼管１Ａを上下から挟持するようになっている。セット溝１４ａの長手方向両端部間に、歯型１４ｃの下端部が突出されている。この歯型１４ｃの下端部に凹凸をなした下向きの歯部が形成されている。
【００２８】
芯金ホルダー２１は、金型１３の片側、例えば図２〜図８において金型１３の右隣にのみ配置されている。図５〜図８に示すように芯金ホルダー２１は複数の保持孔２１ａを有している。これらの保持孔２１ａはセット溝１４ａ，１５ａが延びる方向に芯金ホルダー２１を貫通していて、その内部に芯金２５が個別に収容されている。芯金ホルダー２１に支持された各芯金２５は、金型１３に対して第１の芯金押棒３１が挿脱される側に位置されている。
【００２９】
芯金ホルダー２１は図示しないホルダー駆動部により移動される。この駆動が行われるたびに、複数の保持孔２１ａの内の一つが順次選択されて互いに合わさったセット溝１４ａ，１５ａがつくる孔の一端に対向される。そのため、芯金ホルダー２１に支持された芯金２５を順次鋼管１Ａ内に出し入れすることが可能である。この実現のために本実施形態では、ホルダー駆動部で芯金ホルダー２１を図５〜図８中上下方向(縦方向)に一定ピッチずつ移動させている。しかし、これに代えて、横方向（図５〜図８を描いた紙面の表裏方向）に移動させてもよい。或いは、芯金ホルダー２１を回転可能に設けて、ホルダー駆動部で所定角度ずつ回転させることもできる。
【００３０】
各芯金２５は金属で作られている。芯金２５にはその硬度と耐摩耗性を鋼管１Ａより高くするための処理が施されている。芯金２５の長さは、例えば図５中符号Ａで示す歯型１４ｃの歯部の長さの半分以下と短い。図１１（Ｃ）に示すように芯金２５をその端面から見た形状は、鋼管１Ａの内周面に沿う円弧状の底面と、この底面の両端から上向きに連続した一対の略平行な直線状側面と、これら側面の上端をつないだ上面とで形取られた形状をなしている。
【００３１】
図１１（Ａ）（Ｂ）に示すように芯金２５はその長手方向に並んだ複数例えば３つの凸部２６を上面に有している。これらの凸部２６はその頂部の両側にテーパ面を設けて形成されている。芯金ホルダー２１に収容される各芯金２５の凸部２６の高さはいずれも異なっている。加工時の芯金ホルダー２１に対する芯金２５の出し入れは、相対的に低い凸部２６を有した芯金２５から順次なされる。
【００３２】
芯金２５の長手方向の一端２５ａは回り止め面をなしている。芯金２５の長手方向の他端２５ｂは、芯金２５の長手方向に直交する平坦面で形成されている。芯金２５の回り止め面は、芯金２５の厚み方向(図１１（Ｂ）で上下方向)に延びて両端が開放した凹曲面で形成されている。そのため、凹曲面がなす凹部の両端は芯金２５の上下両面に開放されている。なお、前記一端２５ａをなす回り止め面は、芯金２５の幅方向(図１１（Ａ）で上下方向)に延びて両端が開放した凹面例えば凹曲面で形成してもよい。更に、回り止め面は、凹曲面に代えて芯金２５の厚み方向又は幅方向に延びる凸部例えば凸曲面で形成することもできる。また、一端２５ａは芯金２５の厚み方向又は幅方向に延びるＶ字状の凹面又は凸面で形成してもよい。
【００３３】
これらの芯金２５は、その平坦面からなる他端２５ｂを金型１３に向けて芯金ホルダー２１の各保持孔２１ａに個別に収容されている。収容された芯金２５は、金型１３に対する適正な姿勢で、かつ、不用意に脱落しないように図示しない板ばね等により保持されるようになっている。
【００３４】
第１の芯金押棒３１は、金属製であり、図９(Ａ)(Ｂ)に示すように断面円形の基軸部３１ａ及び挿入軸部３１ｂを有している。挿入軸部３１ｂは鋼管１Ａに挿脱される部位である。この挿入軸部３１ｂの軸方向と直交する方向の断面の形状は、図９(Ｃ)に示され、最小の芯金２５の長手方向と直交する方向の断面の形状と略同じであるが、それよりは小さい。
【００３５】
挿入軸部３１ｂの先端３１ｃは芯金２５をその軸線周りに回り止めする回り止め面をなしている。この回り止め面は、挿入軸部３１ｂの厚み方向(図９（Ｂ）（Ｃ）で上下方向)に延びる凸面例えば凸曲面で形成されている。挿入軸部３１ｂの先端３１ｃは、第１の芯金押棒３１の軸方向移動によって芯金２５の回り止め面をなした一端２５ａに係脱される。なお、前記先端３１ｃをなす回り止め面は、挿入軸部３１ｂの幅方向(図９（Ｃ）で左右方向)に延びる凸面例えば凸曲面で形成してもよい。更に、回り止め面は、凸曲面に代えて挿入軸部３１ｂの厚み方向又は幅方向に延びて両端が開放した凹面例えば凹曲面で形成することもできる。
【００３６】
図２〜図４に示すように第１の押棒駆動手段４１は、第１の移動台４２と、第１の駆動部４３と、第１の連結部材４４等を備えている。
【００３７】
第１の移動台４２は、図２〜図４において金型１３に対して例えば右隣りに位置して金型１３に接離する方向に移動可能に基台１２に取付けられている。第１の駆動部４３は、第１の移動台４２を金型１３との間に置いて基台１２の長手方向一端部に固定されている。第１の駆動部４３は、図示しない駆動源と、この駆動源の動力で往復移動される連結ロッド４３ａ(図４参照)を有している。連結ロッド４３ａの先端部は、第１の移動台４２に金型１３と反対側から連結されている。第１の駆動部４３の駆動源には例えばサーボモータを好適に用いることができる。
【００３８】
第１の押棒駆動手段４１は、その第１の駆動部４３の動作方向を変えることにより、第１の移動台４２を金型１３に向けて前進させるとともに、第１の移動台４２を金型１３から遠ざかる方向に後退させることができる。
【００３９】
第１の移動台４２は第１の芯金押棒３１の基軸部３１ａを取外し可能に支持している。したがって、第１の移動台４２の往復移動により、第１の芯金押棒３１の挿入軸部３１ｂが金型１３に保持された鋼管１Ａに対して挿脱される。その際、挿入軸部３１ｂはその先端３１ｃに凹凸係合される芯金２５を伴って金型１３に保持された鋼管１Ａに挿入される。なお、図５〜図８中符号３８は、第１の移動台４２と芯金ホルダー２１との間に配置された管状の押棒ガイドを示している。この押棒ガイド３８によって挿入軸部３１ｂを芯金ホルダー２１の保持孔２１ａに導くようにしてある。
【００４０】
図５に示すように金型１３への第１の芯金押棒３１の挿入側に位置された歯型１４ｃの長手方向の一端部を第１歯型端部１４ｃ１と称し、金型１３への第２の芯金押棒３５の挿入側に位置された歯型１４ｃの長手方向の他端部を第２歯型端部１４ｃ２と称する。これとともに、金型１３に鋼管１Ａが保持された状態で、第１歯型端部１４ｃ１が当接される加工壁部５の長手方向一端部をなす第１部位５ａと称し、第２歯型端部１４ｃ２が当接される加工壁部５の長手方向他端部を第２部位５ｂと称する。
【００４１】
鋼管１Ａに対する芯金２５の押込み深さは次のように規定されている。具体的には、第１の芯金押棒３１により鋼管１Ａに圧入された芯金２５が、歯型１４ｃに接した加工壁部５の第２の芯金押棒３５の挿入側に歯型１４ｃから外れて位置する部位５ｃに接して停止するように規定されている。この押込み深さの規定は第１の駆動部４３での制御により実現され、このような押込み深さに芯金２５が到達した状態を図８に示す。この状態では、加工壁部５の第２部位５ｂ寄りの部位５ｃと、この直下に位置した鋼管１Ａの底璧部とで、芯金２５が上下方向に挟まれるようになっている。
【００４２】
第１の連結部材４４は第１の移動台４２に連結されている。第１の連結部材４４は、基台１２内に配置されていて、基台１２の長手方向他端部に向けて突出する先端部４４ａを有している。
【００４３】
第２の芯金押棒３５は、金属製であり、図１０(Ａ)(Ｂ)に示すように断面円形の基軸部３５ａ及び挿入軸部３５ｂを有している。挿入軸部３５ｂは鋼管１Ａに挿脱される部位である。この挿入軸部３５ｂの軸方向と直交する方向の断面の形状は、図１０(Ｃ)に示され、第１の芯金押棒３１の断面と同様に最小の芯金２５の長手方向と直交する方向の断面の形状と略同じであるが、それよりは小さい。
【００４４】
挿入軸部３５ｂの先端３５ｃは例えば挿入軸部３１ｂの中心軸線に直交する平面で形成されている。この先端３５ｃは、第２の芯金押棒３５の軸方向移動によって芯金２５の他端２５ｂに接離される。
【００４５】
図２〜図４に示すように第２の押棒駆動手段４５は、第２の移動台４６と、第２の駆動部４７と、第２の連結部材４８等を備えている。
【００４６】
第２の移動台４６は図２〜図４において金型１３対して例えば左隣りに位置して金型１３に接離する方向に移動可能に基台１２に取付けられている。この第２の移動台４６は、基台１２の長手方向他端部側、つまり、金型１３を境に第１の移動台４２とは反対側に配設されている。第２の連結部材４８は第２の移動台４６に連結されている。第２の連結部材４８は、基台１２内に配置されている。
【００４７】
第２の駆動部４７は、例えばエアーシリンダからなり、基台１２に内蔵されている。このエアーシリンダのピストンロッドは第２の連結部材４８に連結されている。この第２の駆動部４７は、そのピストンロッドを引き込む動作により第２の移動台４６を金型１３に向けて前進させ、ピストンロッドを突出させる動作により第２の移動台４６を金型１３から遠ざかる方向に後退させる。
【００４８】
第２の移動台４６は第２の芯金押棒３５の基軸部３５ａを取外し可能に支持している。したがって、第２の移動台４６の往復移動により、第２の芯金押棒３５の挿入軸部３５ｂが金型１３に保持された鋼管１Ａに挿脱される。
【００４９】
なお、前記第１の芯金押棒３１及び第２の芯金押棒３５は、図示したような一体構造ではなく、その長手方向中間部にシャーピンを組み込んだ構成とすることが好ましい。シャーピンが組み込まれた第１の芯金押棒３１及び第２の芯金押棒３５は、それらに所定値を越える過大な負荷が衝撃的に作用したときに、シャーピンを破壊させて、製造装置１１の各部に過負荷が波及しないようにできる。
【００５０】
図２〜図４中符号５１は、第１の連結部材４４と一緒に第１の駆動部４３によって移動される連結手段５１を示している。この連結手段５１は第１の連結部材４４と第２の連結部材４８の連結とその解除を担っている。具体的には、連結手段５１は、図３に示すように第１の連結部材４４と第２の連結部材４８が結合可能な位置関係に配置された状態で、これらを連結する図示しないピン等の結合部材を装着し、又は装着された結合部材を外すものである。この結合部材の着脱はモータの動力等を用いて自動的になされるようになっている。
【００５１】
図５から図８等に示すように芯金ガイド５５は、金型１３と芯金ホルダー２１との間で、かつ、金型１３に寄せて配置されている。この芯金ガイド５５は、金属等からなりその厚み方向に貫通した通孔５６を有している。通孔５６は金型１３に保持された鋼管１Ａの一端開口２に連通されている。通孔５６には、第１の芯金押棒３１の挿入軸部３１ｂが挿通可能であるとともに、第２の芯金押棒３５の挿入軸部３５ｂも挿通可能である。
【００５２】
図１２に示すように通孔５６は、円形ではなく、この通孔５６を通過する芯金２５の回り止めをなす形状に形成されている。具体的には、円弧状の底面と、この底面の両端から上向きに連続した一対の略平行な直線状側面と、これら側面の上端をつないだ平らな上面とで形取られた形状をなしている。この通孔５６の円弧状をなした底面は、芯金２５の円弧状底面の形状に略等しく形成され、この通孔５６の底面と上面との間の高さ寸法は芯金２５の厚みより大きい。通孔５６の一対の直線状側面で、通孔５６を通る芯金２５の回り止めをするようになっている。
【００５３】
次に、以上の構成の製造装置１１を用いて中空のラックバー１を製造する手順を説明する。
【００５４】
第２の移動台４６が図２に示すように基台１２の長手方向の他端部、つまり、待避位置に配置された状態で、金型１３に対して中空素材である鋼管１Ａがその加工壁部５を上向きにしてセットされる。このセット作業は、金型１３を図５に示すように型開きした状態で、図示しない自動セットアームにより、これに保持された鋼管１Ａを金型１３内に第２の移動台４６側から搬入した後、型締めすることで実施する。
【００５５】
セットされた鋼管１Ａの一端開口２は金型１３内に配置され、鋼管１Ａの他端側は金型１３から第２の移動台４６に向けて突出される。又、型締めによって、加工壁部５の両側の部位５ａ，５ｂは上下方向から夫々上型１４と下型１５とで挟持されるとともに、加工壁部５の外面に歯型１４ｃが当接される。
【００５６】
このセット作業の前又は後に、芯金ホルダー２１を動作させて、それに収容された複数の芯金２５の内の一つを、芯金ガイド５５の通孔５６に対向した状態に保持する。これとともに、通孔５６に対向した芯金２５の一端２５ａに第１の芯金押棒３１の先端３１ｃを係合させる。
【００５７】
次に、第２の押棒駆動手段４５を動作させる。つまり、第２の駆動部４７により第２の移動台４６を金型１３に向けて引き寄せる。それにより、第２の芯金押棒３５が鋼管１Ａの他端開口３を通って鋼管１Ａ内に挿入されるとともに、第２の移動台４６が図３に示す連結位置まで移動される。これに伴い、第２の芯金押棒３５の挿入軸部３５ｂの先端が鋼管１Ａの一端開口２及び芯金ガイド５５の通孔５６を挿通して、この通孔５６に対向している芯金ホルダー２１内の芯金２５の他端２５ｂに当たるようになる。
【００５８】
したがって、通孔５６内の芯金２５がその軸方向両端からこれら両端に接した第１の芯金押棒３１と第２の芯金押棒３５とで挟持される。この挟持に伴い芯金２５の一端２５ａと第１の芯金押棒３１の先端３１ｃとが凹凸係合して、芯金２５が回り止めされた状態に保持される。この状態を図６に示す。
【００５９】
以上のように芯金２５を迎えに行くように鋼管１Ａに通される第２の芯金押棒３５の挿入軸部３５ｂは、前記の工程でも以降説明する他の工程でも加工壁部５の内面に接することがない。仮に接触することがであっても極めて軽微である。したがって、加工壁部５を変形させるような大きな駆動力を第２の駆動部４７は要しない。
【００６０】
既述のように第２の移動台４６が図３に示す連結位置まで移動されたことで、第２の連結部材４８が第１の連結部材４４と連結できるように配置される。この状態で連結手段５１が動作される。これにより、第１の連結部材４４と第２の連結部材４８とが図示しない結合部材により連結されるので、芯金２５の両端に第１の芯金押棒３１と第２の芯金押棒３５とが当たって芯金２５が挟持された状態が維持される。
【００６１】
この後、第１の押棒駆動手段４１の第１の駆動部４３を動作させて、第１の移動台４２を図３に示した第１の位置と図４に示した第２の位置とにわたって往復移動させる。金型１３に向けて第１の位置から第２の位置に第１の移動台４２が移動（往動）されることにより、第１の芯金押棒３１が、芯金ホルダー２１の保持孔２１ａ及び芯金ガイド５５の通孔５６を通って、図７に示すように金型１３に保持された鋼管１Ａ内に一端開口２から挿入される。
【００６２】
この時、第２の移動台４６が第１の移動台４２に同期してこの第１の移動台４２と同方向に移動される。つまり、第２の移動台４６は第１の移動台４２に連動して金型１３から離れるように後退する。そのため、芯金２５は、第１の芯金押棒３１と第２の芯金押棒３５とで挟持された状態のままで、第１の芯金押棒３１により押圧されて鋼管１Ａ内に圧入される。
【００６３】
この場合、芯金２５はその平坦な他端２５ｂを先頭に圧入される。そのため、芯金２５の凹曲面からなる一端２５ａを先頭にして芯金２５を鋼管１Ａに圧入する場合に比較して、円滑に挿入させることができる。
【００６４】
この圧入により、芯金２５の複数の凸部２６が、鋼管１Ａの加工壁部５の肉を、鋼管１Ａの内側から外側の歯型１４ｃに向けて押込むように塑性流動させる。
【００６５】
以上の圧入においては、芯金ホルダー２１から芯金２５が押し出される際の勢いがあっても、芯金２５が押側の第１の芯金押棒３１から離れることが、第２の芯金押棒３５で妨げられる。そのため、第１の芯金押棒３１による芯金２５の回り止め機能が損なわれることがない。更に、芯金ホルダー２１から金型１３に受け渡される過程でも、芯金２５はそれが通過する芯金ガイド５５によって回り止めされる。それだけではなく、圧入が継続している間も、第１の芯金押棒３１と第２の芯金押棒３５による芯金２５の挟持状態が持続されるため、芯金２５がその軸線回りに自由回転することがない。
【００６６】
このように芯金２５に対する回り止めの信頼性が高い。そのため、加工壁部５に対する芯金２５の姿勢が不適正となった状態で、芯金２５が鋼管１Ａに圧入されないようにできる。したがって、加工壁部５に対する加工不良を生じることが抑制される。これとともに、圧入に伴い過大な負荷を生じることがなくなるので、製造装置１１にダメージを与えないようにしながらラックバーを製造できる。
【００６７】
既述の芯金２５の圧入は、図８に示すように芯金２５が加工壁部５から抜けきらない状態で終了する。この圧入終了に伴って、芯金２５は鋼管１Ａの第２部位５ｂに寄った加工壁部５の部位５ｃと、その直下の加工壁部５の底壁部とで上下方向に挟まれた状態に保持される。そのため、芯金２５は回る恐れがなく、芯金２５と加工壁部５との適正な位置関係を保持する。
【００６８】
次に、第１の駆動部４３により第１の移動台４２が、図４に示した第２の位置から図３に示した第１の位置に向けて金型１３から離れるように移動(復動)されるに伴い、第１の芯金押棒３１が引き戻される。この時、第２の移動台４６が第１の移動台４２に同期してこの第１の移動台４２と同方向に移動される。つまり、第２の移動台４６が第１の移動台４２に連動して金型１３に近付けられるので、第２の芯金押棒３５が芯金ホルダー２１に向けて移動される。
【００６９】
これにより、芯金２５は、この芯金２５の両端に接した第１の芯金押棒３１と第２の芯金押棒３５とで挟持された状態のまま、第２の芯金押棒３５により押圧されて鋼管１Ａの一端開口２及び芯金ガイド５５の通孔５６を通って芯金ホルダー２１に内に押し戻される。
【００７０】
この場合にも、芯金２５の複数の凸部２６は、鋼管１Ａの加工壁部５の肉を、鋼管１Ａの内側から外側の歯型１４ｃに向けて押込むように塑性流動させる。しかも、圧入の場合と同様に芯金２５に対する回り止めの信頼性が高いため、芯金２５を適正な姿勢を保持したままで通孔５６に収容させることができる。それに伴い、芯金ホルダー２１に芯金２５が干渉して、芯金ホルダー２１に過大な負荷を与えないようにできる。
【００７１】
この後、芯金ホルダー２１を動かして、次に断面積が大きい芯金２５及びこれが収容された保持孔２１ａを芯金ガイド５５の通孔５６を通して鋼管１Ａの一端開口２に対向させる。この場合、一旦、第１の連結部材４４と第２の連結部材４８の連結を解除してから、第１の駆動部４３又は第２の駆動部４７の内の一方を駆動して、芯金２５から第１の芯金押棒３１又は第２の芯金押棒３５を相対的に離れさせることで、芯金２５の挟持状態を解除すると良い。それにより、第１の連結部材４４と第２の連結部材４８に妨げられることなく、芯金ホルダー２１を無理なく動かして、次に使用する芯金２５を選択させることができる。
【００７２】
次に、再び第１の連結部材４４と第２の連結部材４８で、次に使用する芯金２５を挟持した状態とした後に、再び第１の押棒駆動手段４１を動作させて、既述のように第１の連結部材４４と第２の連結部材４８を同期して一往復させる。こうした手順を順次繰り返すことによって、金型１３の歯型１４ｃに対応したラック４を有したラックバー１を製造する。
【００７３】
最後に、使用した最後の芯金２５を芯金ホルダー２１に戻した後に、第２の芯金押棒３５をラックバー１から抜出してから、金型１３を開く。この後、金型１３から中空のラックバー１を自動セットアームによって取出す。
【００７４】
なお、以上のように第１の駆動部４３に連動させて第１の芯金押棒３１と第２の芯金押棒３５とを往復移動させる際に、エアーシリンダからなる第２の駆動部４７を大気中に開放させると良い。このようにすることで、互いに連動する第１の芯金押棒３１と第２の芯金押棒３５の動きに対して、エアーシリンダからなる第２の駆動部４７がエアーブレーキとなることがない。
【００７５】
以上の手順でラックバー１を製造する製造装置１１は、鋼管１Ａの加工壁部５に対するラック４の加工不良、及びこの加工に伴うダメージを製造装置１１与えることを抑制しつつ中空のラックバー１を製造することができる。
【００７６】
そして、この製造装置１１では、第１の芯金押棒３１と第２の芯金押棒３５とを同期させて同方向に移動させることにより、これらの間に挟んだ芯金２５を往復移動させている。これにより、芯金２５を鋼管１Ａに圧入するために第１の押棒駆動手段４１が共用され、第２の芯金押棒３５を鋼管１Ａに圧入するに足る大きな駆動力を有した駆動源を要しない。このため、装置構成を簡単にできる。しかも、第１の芯金押棒３１と第２の芯金押棒３５を同期させて芯金２５を移動させるので、第１の芯金押棒３１と第２の芯金押棒３５の動作タイミングが狂う恐れもない。
【００７７】
又、前記製造装置１１で使用する芯金２５の回り止め面をなした一端２５ａは、そこに穴を有するのではなく凹面例えば凹曲面で形成されている。そのため、芯金２５は、構成が単純であり、低コストで作りやすい。特に、本実施形態のように芯金２５の一端２５ａを凹曲面とすることは、応力集中を緩和できるので、耐久性に優れる芯金２５とできる点で好ましい。
【００７８】
しかも、穴とそこに嵌り込む突起とで芯金を回り止めする構成ではないので、以下の利点がある。芯金２５の一端２５ａに係合する第１の芯金押棒３１の先端３１ｃが、芯金２５の圧入に伴い潰され難い。仮に、圧入に伴い先端３１ｃが潰されることがあっても、穴の中で突起が潰されて穴との係合が強化される恐れがない。したがって、芯金２５と第１の芯金押棒３１とが結合されて、芯金ホルダー２１の動きを妨げる恐れがない。
【００７９】
更に、芯金２５はその一端２５ａが凹曲面からなり、他端２５ｂが平面からなる構成である。このため、芯金ホルダー２１の保持孔２１ａに芯金２５を収容する際に、収容する向きを把握しやすく、収容間違いを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】（Ａ）は本発明の製造方法を実施する製造装置により製造された中空ラックバーを示す断面図。（Ｂ）は図１（Ａ）中Ｆ１Ｂ−Ｆ１Ｂ線に沿って示す中空ラックバーの断面図。
【図２】本発明の製造方法を実施する製造装置の一例を待機状態で示す概念図。
【図３】本発明の製造方法を実施する製造装置を芯金受け渡し状態で示す概念図。
【図４】本発明の製造方法を実施する製造装置を芯金圧入状態で示す概念図。
【図５】本発明の一例に係る製造装置の金型及び芯金ホルダーまわりを金型が開かれた状態で示す断面図。
【図６】本発明の一例に係る製造装置の金型及び芯金ホルダーまわりを芯金が挟持された状態で示す断面図。
【図７】本発明の一例に係る製造装置の金型及び芯金ホルダーまわりを芯金受け渡し状態で示す断面図。
【図８】本発明の一例に係る製造装置の金型及び芯金ホルダーまわりを芯金の圧入が完了した状態で示す断面図。
【図９】（Ａ）は本発明の一例に係る製造装置が備える第１の芯金押棒を示す平面図。（Ｂ）は同第１の芯金押棒を示す側面図。（Ｃ）は図９(Ａ）中Ｆ９Ｃ−Ｆ９Ｃ線に沿って示す第１の芯金押棒の断面図。
【図１０】（Ａ）は本発明の一例に係る製造装置が備える第２の芯金押棒を示す平面図。（Ｂ）は同第２の芯金押棒を示す側面図。（Ｃ）は図１０(Ａ）中Ｆ１０Ｃ−Ｆ１０Ｃ線に沿って示す第２の芯金押棒の断面図。
【図１１】（Ａ）は本発明の一例に係る製造装置が備える芯金を示す平面図。（Ｂ）は同芯金を示す側面図。（Ｃ）は同芯金の回り止め面を示す正面図。
【図１２】本発明の一例に係る製造装置が備える芯金ガイドを図５中Ｆ１２−Ｆ１２線に沿って示す断面図。
【符号の説明】
【００８１】
１…中空ラックバー
１Ａ…鋼管（中空素材）
２…中空ラックバーの一端開口
３…中空ラックバーの他端開口
４…中空ラックバーのラック
５…中空素材の加工壁部
５ｃ…加工壁部に対する第２の芯金押棒の挿入側部位
１１…製造装置
１２…基台
１３…金型
１４ｃ…歯型
２１…芯金ホルダー
２１ａ…芯金ホルダーの保持孔
２５…芯金
２５ａ…芯金の回り止め面をなす一端
２５ｂ…芯金の他端
２６…芯金の凸部
３１…第１の芯金押棒
３１ｃ…第１の芯金押棒の回り止め面をなす先端
３５…第２の芯金押棒
３５ｃ…第２の芯金押棒の先端
４１…第１の押棒駆動手段
４４…第１の連結部材
４５…第２の押棒駆動手段
４８…第２の連結部材
５１…連結手段
５５…芯金ガイド
５６…芯金ガイドの通孔
【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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