特許ウォッチ

公開番号2025158075
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-16
出願番号2024218414
出願日2024-12-13
発明の名称筒状部材の形成方法
出願人株式会社三五
代理人弁理士法人プロスペック特許事務所
主分類B21J 5/06 20060101AFI20251008BHJP(本質的には材料の除去が行なわれない機械的金属加工;金属の打抜き)
要約【課題】加工条件及び成形可能な形状についての自由度が高く且つ筒状部材の一方の端部にカップ状の大径部を一体的に形成することができる、筒状部材の形成方法を提供する。
【解決手段】第1ダイス孔に挿入された筒状素材の先端側の端部を固定し基端側の端部から第1マンドレルを押し込んで筒状素材の基端側の端部の外径を維持し且つ内径を拡径させつつ後方押出加工により基端側へ延伸することにより大内径部を形成して中間素材を成形し、第2ダイス孔に挿入された中間素材の基端側の端部をスリーブによって押圧すると共に第2マンドレルをスリーブと連動させながら駆動して前方押出加工により中間素材の先端側の端部を第2ダイス孔に押し込んで中間素材の先端側に残された未加工部の外径及び内径を縮径させつつ先端側へ延伸することにより小径部を形成して筒状部材を成形する。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項１】
一方の端部に大径部が一体的に形成された筒状部材を筒状素材から形成する、筒状部材の形成方法であって、
所定の形状を有する柱状の芯金である第１マンドレルと、所定の形状を有する孔である第１ダイス孔が形成された第１ダイスと、前記第１マンドレルと前記第１ダイスとを軸方向において近付けるように駆動する第１駆動機構と、を備える第１押出成形装置を用いて、前記第１ダイス孔に挿入された前記筒状素材の前記一方の端部とは反対側の端部である他方の端部を固定し前記一方の端部から前記第１マンドレルを押し込んで、後方押出加工により、前記筒状素材の前記一方の端部に内径が拡大された大内径部を形成することにより、前記一方の端部に前記大内径部が一体的に形成された中間素材を形成する後方押出工程と、
所定の形状を有する柱状の芯金である第２マンドレルと、前記第２マンドレルに対して同軸状に配設された円筒状の部材であるスリーブと、所定の形状を有する孔である第２ダイス孔が形成された第２ダイスと、前記第２マンドレル及び前記スリーブと前記第２ダイスとを軸方向において近付けるように駆動する第２駆動機構と、を備える第２押出成形装置を用いて、前記第２ダイス孔に挿入された前記中間素材の前記一方の端部を前記スリーブによって押圧すると共に前記第２マンドレルを前記スリーブと連動させながら駆動して前記中間素材の前記他方の端部を前記第２ダイス孔に押し込んで、前方押出加工により、前記中間素材の前記他方の端部を縮径させて小径部を形成し、前記一方の端部に形成された前記大内径部は前記大径部として残すことにより、前記一方の端部に前記大径部が一体的に形成され且つ前記他方の端部に前記小径部が一体的に形成された前記筒状部材を形成する前方押出工程と、
を含む、
筒状部材の形成方法。
続きを表示（約 3,400 文字）【請求項２】
請求項１に記載された筒状部材の形成方法であって、
前記筒状素材は、所定の外径である第１外径、所定の内径である第１内径、所定の肉厚である第１肉厚及び軸方向における所定の長さである第１長さを有する円筒状の部材であり、
前記中間素材は、前記第１マンドレルが前記第１ダイスに近付く方向である第１押圧方向における上流側である第１基端側の端部に形成され且つ前記第１外径に等しい第２外径、前記第１内径よりも大きい第２内径及び前記第１肉厚よりも小さい第２肉厚を有する円筒状の部分である前記大内径部と、前記第１押圧方向における下流側である第１先端側の端部に前記筒状素材のままで残された部分である未加工部と、前記大内径部と前記未加工部との間に形成され且つ前記大内径部側から前記未加工部側へと近付くにつれて前記第２内径から前記第１内径へと内径が減少する部分である中間内径減少部と、を含み、
前記筒状部材は、前記第２マンドレル及び前記スリーブが前記第２ダイスに近付く方向である第２押圧方向における上流側である第２基端側の端部に残された前記中間素材の前記大内径部である前記大径部と、前記大径部よりも前記第２押圧方向における下流側である第２先端側に形成され且つ前記第１外径よりも小さい第３外径、前記第１内径以下の第３内径及び所定の肉厚である第３肉厚を有する円筒状の部分である前記小径部と、前記大径部と前記小径部との間に形成され且つ前記大径部側から前記小径部側へと近付くにつれて前記第２外径から前記第３外径へと外径が減少し且つ前記第２内径から前記第３内径へと内径が減少する部分であるテーパ部と、を含み、
前記第１マンドレルは、前記第１先端側の端部に形成され且つ前記第１内径に対応する外径である第４外径を有する円柱状の部分である第１小外径部と、前記第１基端側に形成され且つ前記第２内径に対応する外径である第５外径を有する円柱状の部分である第１大外径部と、前記第１小外径部と前記第１大外径部との間に形成され且つ前記第１小外径部側から前記第１大外径部側へと近付くにつれて前記第４外径から前記第５外径へと外径が増大する部分である第１外径増大部と、を含み、前記第１小外径部の前記第１押圧方向における大きさである第２長さが前記第１長さ以上であり、
前記第１ダイス孔は、前記第１基端側に形成され且つ前記第１外径に対応する内径である第４内径を有する部分である第１大内径部と、前記第１先端側に形成され且つ前記第１内径に等しい第５内径を有する部分である第１小内径部と、前記第１大内径部と前記第１小内径部との境界に形成され、前記第４内径に対応する外径及び前記第５内径に等しい内径を有し且つ前記第１押圧方向に垂直な環状の平面である支持面を有する部分である第１段部と、を含み、
前記第２マンドレルは、前記第２先端側の端部に形成され且つ前記第３内径に対応する外径である第６外径を有する円柱状の部分である第２小外径部と、前記第２基端側に形成され且つ前記第２内径に対応する外径である第７外径を有する円柱状の部分である第２大外径部と、前記第２小外径部と前記第２大外径部との間に形成され且つ前記第２小外径部側から前記第２大外径部側へと近付くにつれて前記第６外径から前記第７外径へと外径が増大する部分である第２外径増大部と、を含み、
前記スリーブは、前記第２先端側の端部に形成され且つ前記第１外径に等しい第８外径、前記第２内径に等しい第６内径及び前記第２肉厚に等しい第４肉厚を有する円筒状の部分である押圧部を含み、
前記第２ダイス孔は、前記第２基端側に形成され且つ前記第２外径に対応する内径である第７内径を有する部分である第２大内径部と、前記第２先端側に形成され且つ前記第３外径に対応する内径である第８内径を有する部分である第２小内径部と、前記第２大内径部と前記第２小内径部との間に形成され且つ前記第２大内径部側から前記第２小内径部側へと近付くにつれて前記第７内径から前記第８内径へと内径が減少する部分である第２内径減少部と、を含み、
前記後方押出工程は、
前記第１ダイス孔へ前記筒状素材を挿入し前記筒状素材の前記第１先端側の端部を前記第１段部の前記支持面に当接させることにより、前記第１ダイス孔の内部における所定の位置に前記筒状素材を支持する工程である第１工程と、
前記筒状素材の前記第１基端側から前記第１マンドレルを挿入し、前記第１駆動機構によって前記第１マンドレルを前記第１先端側に向かって駆動して前記筒状素材の前記第１基端側の端部の内径を拡径させることにより、前記筒状素材の前記第１基端側の端部に前記大内径部を形成する工程である第２工程と、
を含み、
前記前方押出工程は、
前記第２ダイス孔へ前記中間素材を挿入し前記中間素材の前記第１先端側の端部を前記第２内径減少部の前記第２基端側の端部に当接させることにより、前記第２ダイス孔の内部における所定の位置に前記中間素材を支持する工程である第３工程と、
前記中間素材の前記第２基端側から前記第２マンドレルを挿入すると共に前記第２マンドレルの外周面と前記第２ダイス孔の前記第２大内径部の内周面との間の空間に前記スリーブを挿入し、前記第２マンドレル及び前記スリーブを前記第２駆動機構によって前記第２先端側に向かって駆動して、前記中間素材の前記中間内径減少部の内周面を前記第２マンドレルの前記第２外径増大部の外周面によって前記第２先端側に向かって押圧すると共に前記中間素材の前記大内径部の前記第１基端側の端部を前記スリーブの前記押圧部によって前記第２先端側に向かって押圧することにより、前記小径部及び前記テーパ部を形成する工程である第４工程と、
を含み、
前記第４工程において、前記中間素材の前記第１先端側の端部を構成する材料が前記第２ダイス孔の前記第２内径減少部の前記第２基端側の端部よりも前記第２先端側へと流動し始める時点以前の所定の時点である第１時点から、前記第２マンドレルの前記第２大外径部の前記第２先端側の端部が前記第２ダイス孔の前記第２内径減少部の内周面に到達する前に前記第２マンドレルの前記第２押圧方向への進行を停止する所定の時点である第２時点までの期間に亘って、前記第２マンドレルの前記第２大外径部よりも前記第２先端側に位置する部分が前記第２ダイス孔の前記第２小内径部の前記第２基端側の端部に径方向において対向するように、前記第２マンドレル及び前記スリーブが前記第２駆動機構によって駆動される、
筒状部材の形成方法。
【請求項３】
請求項２に記載された筒状部材の形成方法であって、
前記筒状部材は、前記小径部よりも前記第２先端側に形成され且つ前記第３外径に等しい第１０外径、前記第３内径よりも小さい第９内径及び前記第３肉厚よりも大きい第５肉厚を有する円筒状の部分である厚肉部と、前記小径部と前記厚肉部との間に形成され且つ前記小径部から前記厚肉部へと近付くにつれて前記第３内径から前記第９内径へと内径が減少し且つ前記第３肉厚から前記第５肉厚へと肉厚が増大する部分である肉厚増大部と、を更に含み、
前記第２マンドレルは、前記第２小外径部よりも更に前記第２先端側に形成され且つ前記第６外径よりも小さい第９外径を有する円柱状の部分である第３小外径部と、前記第２小外径部と前記第３小外径部との間に形成され且つ前記第３小外径部側から前記第２小外径部側へと近付くにつれて前記第９外径から前記第６外径へと外径が増大する部分である第３外径増大部と、を更に含み、
前記第４工程において、前記第１時点から、前記第２時点よりも前の所定の時点である第３時点までの期間に亘って、前記第２マンドレルの前記第３小外径部又は前記第３外径増大部が前記第２ダイス孔の前記第２小内径部の前記第２基端側の端部に径方向において対向するように、前記第２マンドレル及び前記スリーブが前記第２駆動機構によって駆動される、
筒状部材の形成方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、筒状部材の形成方法に関する。より詳しくは、本発明は、カップ状の大径部を端部に有する筒状部材の形成方法に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
当該技術分野においては、長尺の有底中空部材を中実素材から得る方法として、後方押出加工と前方押出加工とを組み合わせた方法が多用される。例えば、特許文献１（特開２００３－１０３３４０号公報）には、図１８に示すように、ダイス２に形成された空間内に挿入され対向パンチ３によって下端が支持された中実素材５の中央部へパンチ１を押し入れて後方押出加工により有底状の中間部材６を形成した後、対向パンチ３を除去し中間部材６をダイス２の縮径部２０の奥へと押し込んで前方押出加工により延伸部１０Ａを成形する工法が開示されている。当該工法によれば、一方の端部に耳部６ａを有し他方の端部に底部を有する有底中空部材を得ることができるとされている。また、特許文献２（特許第６２４０２４４号公報）には、上記と同様の前方押出加工においてパンチピン（１）とスリーブ（２）とを所定の位置関係に維持することによりパンチピン（１）の座屈による破損を防止する工法が開示されている。
【０００３】
しかしながら、上記従来技術に係る工法は何れも有底中空部材を形成する工法であり、筒状部材を得るためには底部を切除する工程が必要であると共に、中実部材からの成形であること及び成形が完了するまで底部を有することに起因して、加工条件及び成形可能な形状が制約される。従って、上記従来技術に係る工法によって任意の形状及び／又は任意の板厚を有する筒状部材を形成することは困難である。
【０００４】
上記に対し、特許文献３（特許第５５９７７６４号公報）においては、後方押出加工の後に底部を切除した上で前方押出加工を施す工法が提案されている。当該工法によれば、加工条件及び成形可能な形状についての自由度はある程度は拡大される。しかしながら、後方押出加工においては依然として底部が存在するため、加工条件及び成形可能な形状についての自由度は制約を受ける。
【０００５】
更に、特許文献４（特許第４７２２３２４号公報）においては、中実部材ではなく筒状部材を最初から素材Ｂ
１
として用いて、素材Ｂ
１
の内部に芯金７が挿入され且つ素材Ｂ
１
の下端が補助下型８によって支持された状態において筒状の上型６によって素材Ｂ
１
の外周部を押圧して素材Ｂ
１
の内周部を後方へ盛り上げる後方押出加工を実行した後に、補助下型８を下方へ退避させて歯車部成形型３の内部へと素材Ｂ
１
を押し出す前方押出加工を実行する工法が提案されている。当該工法によれば、前方押出加工によって延伸された部分の外周に歯車部を形成することができるとされている。
【０００６】
一方、昨今では、例えばシャフト等の筒状部材の一方の端部にカップ状の大径部を一体的に形成しておき、例えばシャフト等の他の筒状部材又は柱状部材を当該拡径部に嵌合させたり、当該拡径部の内面にセレーション歯を刻設して例えばシャフト等の他の筒状部材又は柱状部材と噛合させたりすることが求められる機会が増えてきている。しかしながら、上述した特許文献１から特許文献４の何れにおいても、カップ状の大径部を筒状部材の一端に形成する方法は開示されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２００３－１０３３４０号公報
特許第６２４０２４４号公報
特許第５５９７７６４号公報
特許第４７２２３２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前述したように、当該技術分野においては、加工条件及び成形可能な形状についての自由度が高く且つ筒状部材の一方の端部にカップ状の大径部を一体的に形成することができる技術が求められている。本発明の１つの目的は、加工条件及び成形可能な形状についての自由度が高く且つ筒状部材の一方の端部にカップ状の大径部を一体的に形成することができる、筒状部材の形成方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そこで、本発明者は、鋭意研究の結果、第１ダイス孔に挿入された筒状素材の先端側の端部を固定し基端側の端部から第１マンドレルを押し込んで筒状素材の基端側の端部の外径を維持し且つ内径を拡径させつつ後方押出加工により基端側へ延伸することにより大内径部を形成して中間素材を成形し、第２ダイス孔に挿入された中間素材の基端側の端部をスリーブによって押圧すると共に第２マンドレルをスリーブと連動させながら駆動して前方押出加工により中間素材の先端側の端部を第２ダイス孔に押し込んで中間素材の先端側に残された未加工部の外径のみ又は外径及び内径の両方を縮径させつつ先端側へ延伸することにより小径部を形成して筒状部材を成形することにより、上記課題を解決することができることを見出した。
【００１０】
具体的には、本発明に係る筒状部材の形成方法（以降、「本発明方法」と称呼される場合がある。）は、一方の端部に大径部が一体的に形成された筒状部材を筒状素材から形成する、筒状部材の形成方法である。本発明方法は、後方押出工程と、前方押出工程と、を含む。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許