(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
板材の一面から押圧工具により押圧して一面に穴を他面に突出部を形成する第１の押圧工程と、外径の直径寸法が上記突出部の外径寸法より大きい円柱状の平押し工具により上記穴の周囲を押圧することにより、押圧部分の肉量を上記穴の内方に向けて移動すると共に上記突出部をさらに突出させる平押し工程と、上記押圧工具を上記穴内に挿入して押圧することにより上記突出部に高さを加えて突軸を形成する第２の押圧工程とを具備し、上記板材の一面に塑性変形により当該板材の厚さ以上の高さを有する上記突軸を一体に形成する形成方法であって、上記第１の押圧工程の後に、略円錐状のテーパ面を有するテーパ工具により上記穴の開口周囲の肉量を寄せ集めて上記穴の内方に向けて移動させる肉移動工程を付加し、上記突軸への肉量の移動量を増加させたことを特徴とする板材への突軸形成方法。
【請求項２】
テーパ工具は、略円錐状のテーパ面を有するテーパ凹部を先端側の端面に形成し、該テーパ凹部を板材の一面に形成した穴の開口周囲を押圧することを特徴とする請求項１に記載の板材への突軸形成方法。
【請求項３】
テーパ工具は、内径寸法を突出部の挿入を許容する寸法とした円筒状に形成され、先端側の端面に略円錐状のテーパ面を有するテーパ部を形成し、該テーパ部を板材の他面側から突出部の周囲を押圧することにより、上記穴の開口周囲の肉量を寄せ集めて上記穴の内方に向けて移動させた後、先端側の端面が平坦で内径寸法が突出部の挿入を許容する寸法とした円筒状の円筒平押し工具により、上記突出部の周囲をさらに押圧することにより、押圧部分の肉量を穴の内方に向けて移動すると共に上記突出部をさらに突出させる請求項１に記載の板材への突軸形成方法。
【請求項４】
肉移動工程及び平押し工程を経た後、穿孔工具により突出部の底部に透孔を穿設する穿孔工程を設け、この透孔を先端側が先細り状に形成され外径寸法が押圧工具と同寸法としたバーリング工具により貫通して筒状の突軸を形成するバーリング工程を備えた請求項１に記載の板材への突軸形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属板等の板材に各種部品を取り付けたり、回転部材を支持するための板材への突軸形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
金属板等の板材に対して、回動部品等を軸支したり、その他部品を軸着するためには、板材に孔を穿設し、この孔に別途製作した軸部材を挿通すると共に、かしめ固着する手段、或いは、上記軸部材をねじによって固着する手段が一般に採用されている。
【０００３】
しかしながら、以上のように軸部材を別体に製作して板材に固着する手段は、部品点数が多くなると共に、作業工程が多くなるため、必然的にコスト高となる問題があった。このため本出願人は、特公平６−２６７３７号において、金属板等の板材に対し、塑性加工技術を用いて軸を一体に形成する方法を提案し、実用に供するに至った。
【０００４】
図９及び図１０は、その従来の提案による板材への軸部形成方法を示し、図９は板材に有底筒状の軸部を形成する方法を示している。先ず、第１の押圧工程＃１０として、鉄板やアルミニウム等の塑性を有する金属板からなる板材１００に対し、先端面を平坦に形成した丸棒状の押圧工具１０１を、その一面から押圧して穴１０２を形成すると共に、他面に突出部１０３を形成する。
【０００５】
次に、平押し工程＃１１として、第１の押圧工程＃１０を経た板材１００に、外径寸法が前記突出部１０３の外径寸法よりも大きい円柱形状の平押し工具１０４の端面を穴１０２の開口側から当接させて押圧する。これにより、押された部分の肉量が抵抗のない穴１０２の中空部１０５に移動すると共に、突出部１０３にも移動し、突出部１０３がさらに突出する。
【０００６】
続いて、第２の押圧工程＃１２として、平押し工程＃１１を経た板材１００に対し、押圧工具１０１を再度開口側から押し当て、上記突出部に高さを加えることにより、板材１００に軸部１０６を一体に形成している。そして、この軸部１０６の高さＬ01は板材１００の板厚ｔ1 に対して２倍以上に形成されている。
【０００７】
図１０は、板材の表裏に貫通した円筒状の軸部を形成する方法を示している。即ち、平押し工程＃１１までは、図９に示した工程を経るが、その後、穿孔工程＃１３を設け、板材１００の突出部１０３の底部１０３ａに、細径の棒状部分を有する穿孔工具１０７を穴１０２から挿通させて打ち抜き、透孔１０８を穿設する。次にバーリング工程＃１４において、先端側が先細り状に形成され、かつ外径寸法が押圧工具１０１と同寸法のバーリング工具１０９を、穴１０２から挿入して透孔１０８を拡開しながら貫通することにより、高さＬ02を有する円筒状の軸部１１０を形成する。この図１０に示した方法においても、軸部１１０の高さＬ02は、板材１００の板厚ｔ1 に対して２倍以上に形成される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明した板材への軸部形成方法は、板材１００に軸部１０６等を一体に形成するので、コストを低減すると共に、板材１００に対して２倍以上の高さを有する軸部を形成できる特徴を有している。しかしながら、平押し工具１０４による押圧は、肉量の移動方向が分散するため、板材１００の板厚ｔ1 に対して軸部を一層高くするには限界ある。また場合によっては、軸部の肉厚を厚くすることも要求されるが、従来の軸部形成方法にあっては上述の理由から、肉厚を増加する場合にも限界が生ずる問題があった。
【０００９】
本発明は以上のような従来の形成方法の問題点を解決するためになされたもので、板材の板厚に対して軸部をより一層高くしたり、或いは、軸部の肉厚を厚くすることが可能な板材への軸部形成方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【問題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明にかかる板材への突軸形成方法は、板材の一面から押圧工具により押圧して一面に穴を他面に突出部を形成する第１の押圧工程と、外径の直径寸法が上記突出部の外径寸法より大きい円柱状の平押し工具により上記穴の周囲を押圧することにより、押圧部分の肉量を上記穴の内方に向けて移動すると共に上記突出部をさらに突出させる平押し工程と、上記押圧工具を上記穴内に挿入して押圧することにより上記突出部に高さを加えて突軸を形成する第２の押圧工程とを具備し、上記板材の一面に塑性変形により当該板材の厚さ以上の高さを有する上記突軸を一体に形成する形成方法であって、上記第１の押圧工程の後に、略円錐状のテーパ面を有するテーパ工具により上記穴の開口周囲の肉量を寄せ集めて上記穴の内方に向けて移動させる工程を付加し、上記突軸への肉量の移動量を増加させたことを特徴としている。
【００１１】
また、請求項２に記載の板材への突軸形成方法は、テーパ工具を、略円錐状のテーパ面を有するテーパ凹部を先端側の端面に形成し、該テーパ凹部を板材の一面から押圧することを特徴としている。
【００１２】
請求項４に記載の板材への突軸形成方法は、肉移動工程及び平押し工程を経た後、穿孔工具により突出部の底部に透孔を穿設する穿孔工程を設け、この透孔を先端側が先細り状に形成された外径寸法を押圧工具と同寸法としたバーリング工具により貫通して筒状の突軸を形成するバーリング工程を備えたことを特徴としている。
【００１３】
請求項４に記載の板材への突軸形成方法は、穿孔工具により突出部の底部に透孔を穿設する穿孔工程を設け、この透孔を先端側が先細り状に形成された外径寸法を押圧工具と同寸法としたバーリング工具により貫通して筒状の突軸を形成するバーリング工程を備えたことを特徴としている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明にかかる板材への突軸形成方法について詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明による板材への軸突形成方法を適用して製作した突軸を示す部分断面斜視図である。即ち、板材１としては、鉄、銅、アルミニウム、或いは真鍮等の塑性加工に適する金属板が選択される。この板材１には、一部を塑性変形することにより、内部を中空とした円形の有底筒状に形成された突軸２が一体に形成されている。突軸２は、後に詳述する形成方法によって、板材１の板厚に対して３〜５倍以上の高さに形成されている。
【００１６】
また、この突軸２に対して裏側の開口部周縁には、所定の内径を有する凹陥部３が形成されている。この凹陥部３は、板材１の板厚よりも薄くなっていて、本来あるべき肉量は、突軸２に所定の高さを得るために塑性変形する際に突軸２に移動させている。尚、突軸２は凹陥部３の所定の内径以上の隣接間隔をもって複数個を立設させてもよく、また、凹陥部３は突軸２が円形の場合は円形が好ましいが、略四角形や三角形等の多角形、或いは楕円であってもよい。
【００１７】
次に、本発明にかかる板材への突軸形成方法について説明する。図２は、内部を中空とした円形の有底筒状に形成された突軸２の形成工程を示すものである。先ず、第１の押圧工程＃１として、鉄、銅等々の金属板からなる板材１の一面から押圧工具１０により押圧して、一面に穴４を他面に突出部５を形成する。押圧工具１０は、先端面が平坦な円柱状に形成され、この押圧工具１０の押圧によって、突出部５は略円筒状に形成される。
【００１８】
次の肉移動工程＃２は、本発明における主要な工程であり、穴４の開口周囲の肉量を寄せ集めて穴４の内方に向けて移動させる工程である。この工程＃２で用いるテーパ工具１１は、外径寸法が上記突出部５の外径寸法よりも大きい円柱状に形成され、その先端面には、外周から中央に至るに従って凹ませた略円錐状のテーパ面を有するテーパ凹部１１ａが形成されている。このテーパ工具１１を板材１の穴４側から当接させて押圧する。これにより、穴４の開口周囲の肉量が、テーパ凹部１１ａによって抵抗のない中空部６方向に寄せ集められ、中空部６の開口側に移動して肉塊７が形成されると共に、突出部５がさらに突出する。
【００１９】
この肉移動工程＃２を経た板材１は、次の平押し工程＃３に移行する。平押し工程＃３は、外径寸法が突出部５の外径寸法よりも大きく、かつ先端面が平坦な円柱形状の平押し工具１２の端面を、上記テーパ工具１１の押圧加工に重ねるように板材１の穴４側から当接させて押圧する。これにより、中空部６の開口側に形成された肉塊７が、さらに中空部６の中心方向に移動すると共に、突出部５方向にも移動して中空部６がさらに突出する。そして、平押し工具１２の押圧によって穴４の周囲には凹陥部３が形成される。
【００２０】
続いて、第２の押圧工程＃４として、平押し工程＃３を経た板材１に、前記押圧工具１０を再度開口側から押し当てて押圧することにより、突出部５に高さが加えられ、この結果、図１に示した有底筒状の突軸２が形成される。
【００２１】
この突軸２の高さＬ10は、上記肉移動工程＃２において、テーパ工具１１のテーパ凹部１１ａによって、穴４の開口周囲の肉量を中空部６方向に寄せ集め、突出部５に移動する肉量を増加しているので、従来の形成方法よりも一段と高くすることができる。
【００２２】
図３は、本発明にかかる板材への軸部形成方法の他の実施例を示している。即ち、図３に示す形成方法は、板材１の他面から押圧するようにしている。
【００２３】
図３における第１の押圧工程＃１は、前述した図２における第１の押圧工程＃１と同じであり、その説明を省略する。次の肉移動工程＃２は、穴４の開口周囲の肉量を寄せ集めて穴４の内方に向けて移動させる工程である。この工程＃２で用いる円筒テーパ工具２０は、円筒状に形成され、内径寸法を突出部５の挿入を許容する寸法とし、先端面には、外周から中央に至るに従って凹ませた略円錐状のテーパ部２０ａが形成されている。
【００２４】
この円筒テーパ工具２０を上記第１の押圧工程＃１によって形成された突出部５に挿入し、板材１の一面に先端面を平坦とした当接部材２１を押し当てた状態で、穴４の周縁を他面側から当接させて押圧する。これにより、穴４の周縁の肉量がテーパ凹面２０ａにより抵抗のない中空部６方向に寄せ集め、中空部６の開口側に移動して肉塊７を形成する。このとき、突出部５もさらに突出する。
【００２５】
次に、平押し工程＃３において、当接部材２１を押し当てた状態で、先端側の端面が平坦で内径寸法を突出部５の挿入を許容するように設定した円筒状の平押し工具２２により、穴４の他面側の周囲をさらに押圧し、押圧部分の肉量をさらに穴４の中空部６方向に移動すると共に、突出部５をさらに突出させる。このとき、突出部５の周囲の他面側には、環状の凹陥部８が形成される。
【００２６】
その後、第２の押圧工程＃４により、円筒状の平押し工具２２を挿入した状態で、前記押圧工具１０を再度開口側から押し当てて押圧することにより、突出部５に高さを加えることにより有底筒状の突軸２が形成される。
【００２７】
この図３に示す形成方法によって形成された突軸２の高さＬ20も、円筒テーパ工具２０のテーパ凹部２０ａにより、穴４の開口周囲の肉量を寄せ集め、突出部５に移動する肉量を増加しているので、図２に示した方法と同様に、突軸２の高さを従来の形成方法よりも一段と高くすることができる。
【００２８】
図４は、第１の押圧工程＃１に使用する押圧工具１０の変形例を示し、（Ａ）は先端を半球状に形成した例である。また、（Ｂ）は先端が平坦でこの先端からテーパ状に拡開する形状に形成した例である。前述した各形成方法に、これら押圧工具を使用しても同様に、従来よりも高い突軸２を形成することができる。
【００２９】
図５は、板材の表裏に貫通した貫通孔を有する筒状の突軸の形成工程を示すものである。この図５において、第１の押圧工程＃１、肉移動工程＃２及び平押し工程＃３は、図２と同様であるので、その説明を省略する。
【００３０】
平押し工程＃３を経た板材１は、次の穿孔工程＃５において、穿孔工具３０により突出部５の底部に透孔５ａを穿設する。穿孔工具３０は、先端側が先細り状に形成されている。そして、穿孔工具３０を突出部５の底部に当接すると共に、押圧することにより小径の透孔５ａが穿設される。
【００３１】
その後、バーリング工程＃６に移行し、外径寸法を前記押圧工具１０と同寸法に形成すると共に、先端側に至るに従って細くなる略放物線状に形成したバーリング工具３１を中空部６に挿入して押圧することにより、透孔５ａを貫通して筒状の突軸２Ａを形成する。このとき、突出部５の底部の肉がバーリング工具３１によって延ばされるので、突軸２Ａの高さＬ50を従来よりもより一層高く形成することができる。
【００３２】
図６は、板材の表裏に貫通した貫通孔を有する筒状の突軸の形成工程の変形例を示すものである。この図６に示す形成工程は図３に示した形成方法に基づいた方法であり、第１の押圧工程＃１、肉移動工程＃２及び平押し工程＃３は、図３に示した形成方法と同様であるので、その説明を省略する。
【００３３】
平押し工程＃３を経た板材１は、図６における穿孔工程＃５において、穿孔工具３０により、突出部５の底部に当接して押圧し、底部に透孔５ａを穿設する。
【００３４】
その後、バーリング工程＃６に移行し、バーリング工具３１を中空部６に挿入して押圧することにより、透孔５ａを貫通して筒状の突軸２Ｂを形成する。このとき、突出部５の底部の肉がバーリング工具３１によって延ばされるので、突軸２Ｂの高さＬ60を、図５の例と同様に一層高く形成することができる。
【００３５】
以上説明した各例は、いずれも突軸の高さをより一層高くする形成方法を示した。しかし、用途によっては、高さは従来と同じであっても、肉厚を厚くすることが求められる。このような場合は、図７及び図８に示す方法によって形成することできる。
【００３６】
図７（Ａ）は、図２の形成方法に基づいて、有底筒状の突軸における肉厚を厚くする方法を示している。この図７（Ａ）において、第１の押圧工程＃１、肉移動工程、及び平押し工程＃３は、図２に示した形成方法と同様であり説明を省略するが、前記図２と異なる点は、第１の押圧工程＃１、及び第２の押圧工程＃４に用いる押圧工具４０の外形寸法を細くしたことである。そしてこの細い径の押圧工具４０を穴４の開口側から押圧することにより、突出部５の中空部６の内径寸法が小さくなり、この結果、肉厚の厚い突軸２Ｃが形成される。
【００３７】
因みに突軸２Ｃの高さは、従来例に示したの突軸とほぼ同じであるが、前述のように、テーパ工具１１のテーパ凹部１１ａにより、穴４の開口周囲の肉量を寄せ集め、突出部５に移動する肉量を増加しているので、肉厚ｔ71を従来の形成方法よりも一段と厚くすることができる。
【００３８】
図７（Ｂ）は、図３に示した形成方法に基づいて、有底筒状の突軸における肉厚を厚くする方法を示している。この図７（Ｂ）に示す方法においても、相違する点は、第１の押圧工程＃１、及び第２の押圧工程＃４に用いる押圧工具４０の外形寸法を細くしたことである。これにより、図７（Ｂ）においても突軸２Ｃの肉厚ｔ72を厚くすることができる。
【００３９】
また、図８（Ａ）（Ｂ）は、板材の表裏に貫通した貫通孔を有する筒状の突軸の肉厚を厚くする方法を示している。図８（Ａ）は、図５に示した形成方法に基づくものであり、第１の押圧工程＃１、肉移動工程＃２、及び第２の押圧工程＃４は、図５に示した形成方法と同様であるのでその説明を省略する。この図５と異なる点は、第１の押圧工程＃１、及び、バーリング工程＃６に用いる押圧工具及びバーリング工具５０の外形寸法を、前述した第１の押圧工具１０よりも細い径にしたことである。このバーリング工具５０を穴４の開口側から押圧することにより、中空部の内径寸法が小さくなり、この結果、肉厚の厚い筒状の突軸２Ｄが形成される。
【００４０】
この例においても、突軸２の高さＬ80は、従来例に示した突軸とほぼ同じであるが、テーパ工具１１のテーパ凹部１１ａによって、穴４の開口周囲の肉量を中空部６方向に寄せ集め、突出部５に移動する肉量を増加しているので、従来の形成方法よりも一段と厚くすることができる。
【００４１】
図８（Ｂ）は、図６に示した形成方法に基づくものであり、この図８（Ｂ）においても、相違する点は、第１の押圧工程＃１、及びバーリング工程＃６に用いるバーリング工具５０の外形寸法を細くしたことである。以下詳細は、前述の図６と同じであり、その説明は省略するが、この図８（Ｂ）においても突軸２Ｄの肉厚を厚くすることができる。
【００４２】
以上、本発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能であることは言うまでもない。例えば、突軸を円筒状ではなく、略四角形等の多角形、或いは楕円形に形成してもよい。また、突軸の中間部、又は、先端部分等に追加工を施し、Ｄカット状の突軸としたり、抜け止め部を形成する等、各種の用途に応じて任意に変形してもよい。さらに、上記実施例は、１つの突軸を形成する例を示したが、板材に複数個の突軸を形成するようにしてもよいことは勿論である。
【００４３】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明による板材への突軸形成方法によれば、板材の一面に塑性変形により突軸を一体に形成する形成方法において、略円錐状のテーパ面を有する工具により肉量を寄せ集める肉移動工程により、突軸への肉量の移動量を増加させる工程を付加しているので、従来の突軸形成方法によって形成された突軸と比較し、軸長を高くしたり、或いは、肉厚の厚い突軸を容易に形成することができる。また、肉移動工程を付加するのみのため、コストへの影響を最小限に止められるので、安価に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる突軸を形成した板材の一例を示す部分断面斜視図である。
【図２】本発明の板材への突軸形成方法の工程を示す工程図である。
【図３】本発明にかかる他の突軸形成方法の工程を示す工程図である。
【図４】本発明の第１の押圧工具の変形例を示す断面図である。
【図５】本発明にかかる筒状の突軸形成方法の工程を示す工程図である。
【図６】本発明にかかる他の筒状の突軸形成方法の工程を示す工程図である。
【図７】（Ａ）（Ｂ）は、有底筒状の突軸の肉厚を厚くする場合の形成方法を示す断面図である。
【図８】（Ａ）（Ｂ）は、筒状の突軸の肉厚を厚くする場合の形成方法を示す断面図である。
【図９】従来の板材への突軸形成方法の工程を示す工程図である。
【図１０】従来の他の板材への突軸形成方法の工程を示す工程図である。
【符号の説明】
１      板材
２      突軸
３      凹陥部
４      穴
５      突出部
６      中空部
１０    押圧工具
１１    テーパ工具
１１ａ  テーパ凹面
１２    平押し工具
２０    円筒テーパ工具
２２    平押し工具
３０    穿孔工具
３１    バーリング工具
＃１    第１の押圧工程
＃２    肉移動工程
＃３    平押し工程
＃４    第２の押圧工程
＃５    穿孔工程
＃６    バーリング工程
【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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