中空パイプの凹部形成方法及び装置
ロール支持ブロック１０は４段の転造回転ロール６〜９を有し、パイプホルダ５のガイド穴１３に案内されてロール支持ブロック１０が移動する。パイプホルダ５によって固定された中空パイプ２には、パイプホルダ５に形成された成型窓３５を通じて転進回転ロール６〜９が次々と圧接する。先ず第１段転造回転ロール６が回転しながら中空パイプ２と圧接して凹部の予備成形が行われ、次いで、順次大径になる第２〜第３段の転造回転ロール７、８によって凹部を拡大する予備成形が行われ、最終的に、第４転造回転ロール９によって第１又は第２ロック溝３、４の最終形状が成形される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
本発明は中空パイプの凹部形成方法及び装置に関する。
【背景技術】
近時の車両用シートは、衝突時の乗員の頭部の保護のためにヘッドレストを備えている。ヘッドレストは、一般的には、ステーを介してシートバックに取り付けられ、ヘッドレストを引き上げる又は押し下げることで、その高さ調整が可能になっている。ヘッドレストの高さ調整機構は、一般的には、シートバッグに内蔵されたフックと、ヘッドレスト用ステーに形成された複数のロック溝とで構成されている。
ヘッドレスト用ステーの素材は、歴史的には、円形断面の中実棒から中空パイプに移り、近時は、車両の軽量化の流れに伴い、薄肉の中空パイプの採用が検討されている。
中実棒や比較的肉厚の中空パイプの場合、フライス盤を使って切削加工によりロック溝を形成できるものの、使用する中空パイプが、ロック溝の深さよりも薄肉になると切削加工に依存することができないため、中空パイプの外周面にロック溝つまりフックを掛止可能な切り立った段部を備えた溝を形成することのできる他の方法の模索が急務の課題となっている。
日本国特開平８−９０１２６号公報（先行文献１）は、中空パイプの中に芯金を挿入した状態で、中空パイプの外周面をポンチで押圧して、ヘッドレスト用ステーのロック溝やハンドブレーキ用の支持棒のロック溝を形成することを提案している。
日本国特開２０００−１９７９２２号公報（先行文献２）は、中空パイプの中に芯金を挿入した状態でプレス形成により、マニュアルトランスミッションの中空シフトフォークシャフトにチェックボール用凹部を形成することを提案し、また、この凹部を形成した後に、特殊形状の芯金を回転させて中空パイプから芯金を抜き去ることを提案している。
日本国特開２００２−１３７６７３号公報（先行文献３）は、２つの長尺部位とこれらの端同士を連結する短尺部位とを有するコ字状形状に形成した中空パイプからなるヘッドレスト用ステーを予め用意し、ステー長尺部位の径方向に互いに対抗した位置にロック溝を形成する方法に関し、互いに対峙して配置された一対のロールパンチと、各ロールパンチを支承するために各ロールに隣接して配設されたサポートロールとを用意し、一対のロールパンチ間に中空パイプを押し込むことによりロック溝を形成することを提案している。
日本国特開２００２−２１０５１９号公報（先行文献４）は、予備成形と次の本成形の２段階の工程を経ることでヘッドレスト用ステーのロック溝を形成する方法に関し、予備成形工程では、ホルダの円弧溝で中空パイプを支持しつつ、中空パイプの露出した周面に回転パンチを押し下げることにより、中空パイプの周面に凹部を形成し、次の本工程では、この凹部に沿ったガイド溝を備えたホルダーカバーで中空パイプの全周を囲んだ状態で、ガイド溝に沿ってプレスポンチを移動させることによりロック溝を形成することを提案している。
日本国特開２００３−９９９１号公報（先行文献５）は、特殊形状の先端面を備えたパンチを用意し、このパンチを中空パイプに押圧することでヘッドレスト用ステーのロック溝を形成することを提案している。
日本国特開２００３−７１５２２号公報（先行文献６）は、中空パイプの中に芯金を挿入した状態で、特殊形状のプレス加工工具を中空パイプの周面と交差する方向に移動させながら中空パイプの周面に圧接させることによりヘッドレスト用ステーのロック溝を形成することを提案している。
ヘッドレスト用ステーのロック溝のような切り立った段部が必要な凹部を中空パイプに形成する場合、先行文献１〜６にも記載しているように、凹部を規定する段部の角のダレの発生は回避すべき重要な課題になる。
また、このような凹部を中空パイプに形成するのに複雑な操作が必要であると、このことはコストアップ要因となることから、できるだけコストアップ要因となる操作は回避すべきであり、できれば一回の連続した工程で所望の形状の凹部を中空パイプに形成できるのが望ましい。
【発明の開示】
本発明の目的は、所望の形状の凹部を一回の工程で形成することのできる中空パイプの凹部形成方法及び装置を提供することにある。
本発明の更なる目的は、中空パイプに挿入する芯金無しに所望の形状の凹部を形成することのできる中空パイプの凹部形成方法及び装置を提供することにある。
本発明の更なる目的は、薄肉の中空パイプに対して好適に適用することのできる中空パイプの凹部形成方法及び装置を提供することにある。
本発明の更なる目的は、薄肉の高張力中空パイプに好適に適用することのできる中空パイプの凹部形成方法及び装置を提供することにある。
本発明の更なる目的は、薄肉の中空パイプにロック溝のような切り立った段部を備えた凹部を一回の工程で形成することのできる中空パイプの凹部形成方法及び装置を提供することにある。
本発明の更なる目的は、ヘッドレスト用ステーのように例えばコ字状に屈曲した形状の最終製品を作る前段階で、真っ直ぐな状態の中空パイプに凹部を形成することのできる中空パイプの凹部形成方法及び装置を提供することにある。
かかる技術的課題は、本発明の第１の観点によれば、
中空パイプと順次交差可能な複数段の転造回転ロールを用意し、
該複数段の転造回転ロールと中空パイプとを相対的に移動させて、これら複数段の転造回転ロールを、順次、中空パイプに圧接させることにより予備成形と本成形とを順次を行って前記中空パイプに凹部を成形することを特徴とする中空パイプの凹部形成方法を提供することにより達成される。
すなわち、本発明によれば、複数段の転造回転ロールを次々と中空パイプに圧接することにより、予備成形と本成形とが行われる。本発明の好ましい実施の形態では、パイプホルダが、中空パイプの凹部形成箇所に沿った輪郭を有する成型窓を備えている。この成型窓は、中空パイプに切り立った段部を備えた凹部を形成するのであれば、少なくとも切り立った段部に隣接する成型窓の輪郭と、最終段の転造回転ロールの輪郭との間の隙間がゼロであるのが好ましい。
また、本発明の他の観点によれば、
複数段の転造回転ロールが一列に並んだ状態で各転造回転ロールを回転自在に保持するロール保持ブロックと、
中空パイプと実質的に同じ断面形状のパイプ保持孔を備え、該パイプ保持孔に配置された前記中空パイプを固定することのできるパイプホルダであって、前記パイプ保持孔に配置された前記中空パイプの一部を露出させる成型窓を備えたパイプホルダとを有し、
前記ロール保持ブロックと前記パイプホルダとを相対的に移動させることにより、前記複数段の転造回転ロールが前記成型窓を通じて次々と前記中空パイプと圧接し、これにより予備成形と本成形を順次行うことにより前記中空パイプに凹部を成形することを特徴とする中空パイプの凹部形成装置を提供することにより達成される。
本発明の好ましい実施の形態では、パイプホルダは、ロール保持ブロックの移動方向の分割される。例えばロール保持ブロックが上下に移動するのであれば、パイプホルダは上下に分割され、片方のパイプホルダを上下に移動させることにより中空パイプの抜き差しを行うのが好ましい。
本発明の他の目的及び作用効果は以下の本発明の実施例の詳細な説明から理解できよう。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の基本的な概念を説明するための図である。
図２は、典型列としてヘッドレスト用ステーとしての中空パイプに成形したロック溝の断面図である。
図３は、典型例としてヘッドレスト用ステーとしての中空パイプに成形した他のロック溝の断面図である。
図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。
図５は、図３に図示のロック溝を成形するための転造回転ロールの外周面の形状を説明するための図である。
図６は、複数段の転造回転ロールの配置に関する変形例を説明するための図である。
図７は、実験機の一部を構成するパイプホルダの斜視図である。
図８は、実験機の残部を構成するロール支持ブロックの斜視図である。
図９は、転造回転ロールが中空パイプに食い込む部位の説明図である。
図１０は、転造回転ロールが中空パイプに食い込むための成型窓の輪郭を説明するための図である。
図１１は、量産機で採用するのが好ましい共通ロール支持ブロックの概略平面図である。
図１２は、量産機で採用するのが好ましい共通ロール支持ブロックの概略正面図である。
図１３は、変形例として、定置した転造回転ロールに対して中空パイプを移動させることにより、中空パイプに凹部を形成する場合のシステムの概略構成図である。
図１４は、プレス機械を変形して作った量産機の概要を説明するための図である。
図１５は、図１４に図示の量産機に設けられガイド穴を備えたガイド部材及び横隣りに配置されたパイプホルダを斜め上から見た図である。
【発明を実施するための最良の形態】
以下に、図面に基づいて本発明の実施の形態及び具体例を詳しく説明する。
図１は、本発明に従う凹部形成方法及び装置の概念図である。図１に図示の凹部形成装置１は、ヘッドレスト用ステーにロック溝を形成するのに適用される。
ヘッドレスト用ステーは、最終製品の形状として、当業者には周知のように、２本の長尺パイプ部とこれらの端同士を連結する短尺パイプ部とからなるコ字状やＭ字状など従来から既知の形状に折り曲げた屈曲形状を有し、長尺パイプ部に軸線方向に離間した複数のロック溝が設けられる。ここに例示のヘッドレスト用ステーには、図２に示すコ字状断面の第１ロック溝３（深さ：約１．５ｍｍ）と、図３及び図４に示す一つの略垂直面とこれに対向するテーパ面とで構成された第２ロック溝４（深さ：約１．５ｍｍ）とが設けられ、これら第１、第２のロック溝３、４に対して凹部形成装置１を適用することができる。
また、凹部形成装置１にあっては、従来と同様に、真っ直ぐの中空パイプを屈曲させてヘッドレスト用ステーの形状に形成した後にロック溝を形成することもできるが、ヘッドレスト用ステーの形状にする前に直線状の中空パイプに対してロック溝を形成することもできる。すなわち、所定長さの中空パイプ２に対して凹部形成装置１を使ってロック溝３、４を形成し、次いで、これをコ字状やＭ字状などに屈曲形成することによりヘッドレスト用ステーを製造することができる。
このように、コ字状やＭ字状などの最終製品の形状に屈曲成形する前段階で、中空パイプ２に所望の数のロック溝３、４を形成することは様々なタイプのヘッドレスト用ステーを製造する上で都合が良い。すなわち、ヘッドレスト用ステーは、互いに対向する長尺パイプ部の内側や、内側と外側、前側と後側などにロック溝を設けた様々なタイプがあり、最終製品形状に屈曲成形した後にロック溝を形成するには各タイプ毎に成形型を用意する必要があるが、ヘッドレスト用ステーの最終形状を成形する前段階で、真っ直ぐな中空パイプ２にロック溝３、４を形成することができれば、予め中空パイプ２にロック溝３、４を形成しておき、その後、各タイプに応じた位置にロック溝３、４が存在するように中空パイプ２を屈曲成形することで様々なタイプのヘッドレスト用ステーを製造することができる。
凹部形成装置１は、中空パイプ２を定置した状態で保持するためのパイプホルダ５と、複数の転造回転ロール６〜９を支持するロール支持ブロック１０とを有し、パイプホルダ５は、固定ブロック１１とホルダ本体１２とで中空パイプ２を挟持することにより、この中空パイプ２を固定して、中空パイプ２の長手方向の変位及び軸線回りの回転を防止することができる。このパイプホルダ５には、中空パイプ２に隣接した位置に垂直方向に延びるガイド穴１３が形成されている。
ロール支持ブロック１０は複数段の転造回転ロール６〜９を有し、この転造回転ロール６〜９は、ガイド穴１３の軸線方向に互いに離間して配置され、その各々の支軸１５〜１８を介してロール支持ブロック１０に回転自在に保持されている。ロール支持ブロック１０は、上方からガイド穴１３の中に挿入され、好ましくは、下方に移動した後、上方に移動する一往復の動作を行うことにより、中空パイプ２に所望の凹部、つまりロック溝３又は４を成形するようになっている。
転造回転ロール６〜９に関し、説明の便宜上、パイプホルダ５に最も近いロール６から順に、第１段転造回転ロール６、第２段転造回転ロール７、第３段転造回転ロール８、第４段転造回転ロール９と呼ぶと、これら第１段〜第４段の転造回転ロール６〜９の各支軸１５〜１８は、ガイド穴１３の軸線方向に延びる共通の垂直軸線Ｌ上に配置されており、第１段転造回転ロール６から順に段階的に直径Ｄが大きくなるように設定されている。
すなわち、ガイド穴１３つまり定置した中空パイプ２に最も近い第１段転造回転ロール６の直径Ｄ１は、その上の第２段転造回転ロール７の直径Ｄ２よりも小さく、第２段転造回転ロール７の直径Ｄ２は第３段転造回転ロール８の直径Ｄ３よりも小さく、第３段転造回転ロール８の直径Ｄ３は最も上の第４段転造回転ロール９の直径Ｄ４よりも小さい（Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ３＜Ｄ４）。
第１〜第４の転造回転ロール６〜９の外周面は、第１ロック溝３（図２）又は第２ロック溝４（図３、図４）に対応した形状を有する。図５は、第２ロック溝４を形成するための第４段転造回転ロール９の外周面の形状を示し、この第４段つまり最終段の転造回転ロール９によって中空パイプ２の外周面に、第１ロック溝３（図２）又は第２ロック溝４（図３、図４）の最終形状が形成される。
すなわち、パイプホルダ５のガイド穴１３に案内されてロール支持ブロック１０が移動すると、中空パイプ２には、先ず第１段転造回転ロール６が回転しながら圧接して凹部が予備成形され、次いで、順次大径になる第２、第３の転造回転ロール７、８によって凹部を拡大する予備成形が行われ、更に、最終段の第４段転造回転ロール９によって、第１又は第２ロック溝３、４の最終形状が成形される。予備成形するための第１段〜第３段の転造回転ロール６〜８の外周面の形状は、図５に例示するように、本成形するための最終段の転造回転ロール９と互いに相似形であるのが好ましい。ちなみに、例えば、比較的尖った外周面形状の第１段転造回転ロール６を作って試験したとところ、この第１段転造回転ロール６の痕跡が最終製品に残ってしまい、第１又は第２のロック溝３、４を備えた中空パイプ２の見栄えを損なうことが分かった。
上述の説明では、ガイド穴１３に案内されたロール支持ブロック１０の移動により、中空パイプ２を横断する方向に４段の転造回転ロール６〜９が次々と中空パイプ２に回転しながら圧接して、中空パイプ２に第１又は第２のロック溝３、４を形戍するようにしてあるが、転造回転ロールの段数は二以上であれば任意であり、特にその数は限定されない。
また、上記の例では、中空パイプ２に近い側から徐々に拡径した複数段の転造回転ロール６〜９を用意して、これらの複数段の転造回転ロール６〜９の回転中心を共通垂直軸線Ｌに設定してあるが、例えば、同じ直径の転造回転ロールを用意し、その回転中心を図６に示すようにオフセット（ΔＬ）して配置するようにし、最も下段の転造回転ロール６の食い込み量Ｂ１を最も小さく設定し、上方段に位置するほど、食い込み量Ｂ（図５）が大きくなるように設定するようにしてもよい。このように複数段の転造回転ロール６〜９の直径が同じで、回転中心をオフセットして配置する場合、各段の転造回転ロールは同じ形状を有していてもよいし、図５を参照して説明したように相似形であってもよい。
なお、図６に示す例は、３段の転造回転ロール６〜８を配設したロール支持ブロック１０を示す。この図６の例では、第１段、第２段の転造回転ロール６、７が予備成形のためのものであり、最も上段の第３段転造回転ロール８によって最終的な本成形が行われる。
図７、図８は、本発明の作用効果を確認するために実際に作った実験機３０を示す。この実験機３０に含まれる要素のなかで上述の図１で説明した要素と同一の要素には同一の参照符号を付すことにより、その説明を省略する。
図７は実験機３０に含まれるパイプホルダ５を示す。パイプホルダ５は、ホルダ本体１２を貫通して水平方向に延びる断面円形のパイプ挿入用横穴３１を有し、このパイプ挿入用横穴３１はワークである中空パイプ２と実質的に同じ径を有し（横穴３１と、この中に挿入された中空パイプ２との間のクリアランスは実質的に「ゼロ」）。パイプ挿入用横穴３１に挿入した中空パイプ２は、中空パイプ２を受け入れる横溝３３を備えた固定ブロック１１をボルト３４を締め込むことにより固定ブロック１１とホルダ本体１２とで挟持され、これにより、中空パイプ２は、その軸線方向の変位及び軸線回りの回転が不能な状態で、中空パイプ２の全周がパイプホルダ５によって包囲される。中空パイプ２の全周を包囲する部位は、少なくとも中空パイプ２に凹部を形成する箇所であればよく、中空パイプ２に凹部を形成する部位から離れた部位に関しては、パイプホルダ５によって中空パイプ２の全周が包囲されていなくてもよい。したがって、この明細書で使用する「中空パイプ２を包囲する」という言葉は、中空パイプ２に凹部を形成する部位に関するものであると理解されたい。中空パイプ２をパイプホルダ５は、パイプ挿入用横穴３１に隣接した位置に矩形のガイド穴１３を有し、このガイド穴１３は、パイプホルダ５を垂直方向に貫通して延びている。
図８は、実験機３０の他の要素であるロール支持ブロック１０を示す。このロール支持ブロック１０は、矩形断面の本体４０を有し、この本体４０に、縦方向に離間して２段の転造回転ロール６、７が回転自在に設けられている。
２段の転造回転ロール６、７は、支持ブロック本体４０の軸線と整合した垂直軸線Ｌと直交する支軸１５、１６を介して支持ブロック本体４０に回転自在に取り付けられており、下方に位置する第１段転造回転ロール６の直径Ｄ１は、上方に位置する最終段の第２段転造回転ロール７の直径Ｄ２よりも僅かに小さくなるように設定されている
ロール支持ブロック１０は、上からパイプホルダ５のガイド穴１３の中に、第１段転造回転ロール６が下になるようにして挿入される。ガイド穴１３には、ロール支持ブロック１０の本体４０の側面から外方に突出する第１段、第２段の転造回転ロール６、７の外周面に対応する断面形状を備えた縦溝３４を備えている。なお、ガイド穴１３の縦溝３４の形状から理解できるように、第１段、第２段の転造回転ロール６、７の外周面の形状は、図３に図示のロック溝４を形成することのできる形状を備えている。
ガイド穴１３の２つの互いに対向する縦溝３４のうち、パイプ挿入用横穴３１に隣接する縦溝３４ａは、パイプ挿入用横穴３１と一部が干渉して、成型窓３５（図９）を通じてパイプ挿入用横穴３１と連通し、この成型窓３５を通じて第１、第２の転造回転ロール６、７の外周面が中空パイプ２に圧接することができる。
図１０は、ロック溝４を成形した後の中空パイプ２の一部を示し、上記の成型窓３５を斜線で示してある。成型窓３５は、ロック溝４の周縁に沿った輪郭を有するが、ロック溝４の段部４ａに対応する部分、つまりガイド穴１３の縦溝３４ａの略鉛直壁面３６（図７）は第１段、第２段転造回転ロール６、７の外周面の角ばった側壁面７ａから適度な隙間Ｃ（この実験機３０の例ではＣ＝０．１〜０．２ｍｍ程度に設定してある）を設けて材料の流れエリアを設けてよいが、隙間Ｃを略ゼロにするのが段部４ａの角を切り立たせる上で好ましい。すなわち、切り立った角を備えた段部４ａを形成するには、成型窓３５は最終段の転造回転ロール７に対して実質的に隙間無し（Ｃ＝約ゼロ）であるのが好ましい。
実験機３０は、中空パイプ２をパイプホルダ５にセットして、その軸線方向の移動及び軸線回りの回転が不能となるように固定した後、ガイド穴１３内のロール支持ブロック１０を下降させ、次に上昇させる一往復のストローク動作を行うことにより、中空パイプ２にロック溝４が形成される。このロック溝４を形成するに際して、中空パイプ２の全周をパイプホルダ５によって包囲されているため、転造による凹部の形成に伴う中空パイプ２の変形を抑えることができる。
この実験に使用した中空パイプ２は、直径１２．７ｍｍ、肉厚１．４ｍｍの高張力材料（引っ張り強さ６５０Ｎ／ｍｍ２以上）であった。その結果、形成されたロック溝４は、段部４ａの角にダレも無く、実用上問題のないレベルのロック溝が出来ていることが確認できた。
ダレの問題に関して検討した結果、上述した隙間Ｃを上述したように０．１〜０．２ｍｍ程度であってもよいが、最終段の転造回転ロール７に対して隙間Ｃを極力小さくすることが段部４ａの角を切り立たせる上で効果的であることが分かった。ちなみに、実験機３０では、成型窓３５の輪郭は、最終段の転造回転ロール７の輪郭と実質的に同じである。
また、ヘッドレスト用ステーのロック溝を作るのであれば、転造回転ロールの段数は、量産機では２乃至５で実用上充分であろう。同様に、転造回転ロールの直径Ｄを極力小さな寸法にすることが、中空パイプ２との接触面積を小さくすることができることから、ダレ防止に効果的であることが分かった。例えば、ヘッドレスト用ステーのための中空パイプ２は一般的に約１０〜１３ｍｍの直径を備えているが、この中空パイプ２に対しては、最終段の転造回転ロールの直径を中空パイプ２と同じか、中空パイプ２の直径の１〜４倍程度、好ましくは中空パイプ２の直径の１〜３倍程度の範囲に限定するのが好ましい。ちなみに、実験に使用した中空パイプ２の直径は１２ｍｍ又は１２．７ｍｍであり、これに対して最終段の転造回転ロールの直径は４５ｍｍであった。
以上、実験機３０に関して説明したが、共通のコンセプトで量産機を設計するときには、中空パイプ２に設けるロック溝３、４の数に応じた数のロール支持ブロック１０を用意し、これを一回の操作で一緒に動作を実行させて所望の数のロック溝３、４を同時に中空パイプ２に形成するのがよい。この場合、例えばロック溝３及び４を互いに隣接して６個形成するのであれば、これに対応した数の転造回転ロールを横並びに配置し、各転造回転ロールを回転自在に設置するのがよい。すなわち、図１１、図１２に例示のように、共通のロール支持ブロック１０を用意し、この共通ロール支持ブロック１０に、第１段の６個の転造回転ロール６（１）〜６（６）を支軸１５に回転自在に設け、同様に、第２段、第３段、第４段の各々の支軸１６〜１８に６個の転造回転ロール７〜９を回転自在に設けるのがよい。なお、図１２では、各段の転造回転ロールの図示を省略してある。
また、量産機では、中空パイプ２の固定方法としては、固定ブロック１１を例えば油圧を使って中空パイプ２を固定するようにしてもよい。
図１３は、凹部形成装置１００の具体例を示す。なお、図１を参照して説明した部材と同一の部材には同じ参照符号を付して、その説明を省略する。凹部形成装置１００は、量産型プレス機を変形させることにより作られている。凹部形成装置１００は、ロール支持ブロック１０が油圧シリンダ（図示せず）のシャフト１０１の下端に固設され、上下に移動可能である。
ロール支持ブロック１０の下方には、ガイド穴１３を備えたガイド部材１０２が固設され、ガイド部材１０２の横隣りに、パイプホルダ１０５が配設されている。パイプホルダ１０５は、下側ホルダ１０６と上側ホルダ１０７とで構成され、上側ホルダ１０７は油圧シリンダ１０８によって上下に移動可能である。
図１４は、ガイド部材１０２及びパイプホルダ１０５を斜め上方から見た図である。この図１４を参照して、ロール支持ブロック１０を受け入れるガイド穴１３は、ガイド部材１０２とパイプホルダ１０５とで規定され、ガイド部材１３を規定するパイプホルダ１０５の一側面１０５ａには、転造回転ロールの通過を許容する５本の縦溝１０８ａ〜１０８ｅが形成されており、各縦溝１０８ａ〜１０８ｅは、最終段の転造回転ロール９の外周部の厚みと実質的に同じ寸法の幅を有する。換言すれば、ロール支持ブロック１０には、上下に４段の転造回転ロール６〜９の組を、横並びに５つ有し、これによりロール支持ブロック１０が上下に１往復することで５つのロック溝を同時に形成するようになっている。
固定の下側ホルダ１０６と、可動の上側ホルダ１０７とには、中空パイプ２を受け入れる断面略半円の長い横溝１０６ａ、１０７ａが互いに対向して形成されている。これら横溝１０６ａ、１０７ａは、中空パイプ２の外形と実質的に同じ輪郭を有する。変形例として、横溝１０６ａ、１０７ａは、少なくとも中空パイプ２のロック溝形成部位に関して中空パイプ２の外形と実質的に同じ輪郭を備えていればよく、他の部位は、中空パイプ２の直径よりも大きくてもよい。上側ホルダ１０７は、油圧シリンダ１０８により下方に押し付けられることにより、下側ホルダ１０６と協同して中空パイプ２を回転不能且つ変位不能に固定することができる。ロール支持ブロック１０は、中空パイプ２を固定した状態で、上下に１往復することにより前述したロック溝３、４を同時に形成することができる。逆に、油圧シリンダ１０８のピストン１０８ａが短縮動することにより上側ホルダ１０７が持ち上げられ、これにより中空パイプ２をパイプホルダ１０５から抜き差しすることができる。
例えば、パイプホルダ１０５を左右に分割し、ガイド部材１０２に隣接する側の分割パイプホルダを固定し、ガイド部材１０２とは反対側の分割パイプホルダを可動に構成したときには、ロール支持ブロック１０が上下にストロークして４段の転造回転ロール６〜９が中空パイプ２に圧接したときに、この力によって可動の分割パイプホルダが多少なりとも左右方向に変位する虞があり、これにより、凹部成形に伴って中空パイプ２が変形してしまう虞がある。
上側ホルダ１０７を押し下げて上下のホルダ１０６、１０７が互いに重なり合った状態では、断面略半円の長溝１０６ａ、１０７ａが形成するパイプ保持孔は、中空パイプ２と実質的に同じ直径になり、これにより、転造回転ロール６〜９により凹部が形成されるときに中空パイプ２の変形してしまうのを防止することができる。
以上、ヘッドレスト用ステーのロック溝の形成に本発明を適用した例を説明したが、本発明は、中空シフトフォークシャフトのチェックボール用凹部の形成に適用できることは言うまでもなく、また、広く一般に中空パイプに凹部を形成するのに適用可能であることは勿論である。
以上、本発明の好ましい実施態様を説明したが、本発明はこれに限定されることなく、例えば以下の変形例を包含するものである。
（１）前述の実施例では、中空パイプ２を固定し、転造回転ロール６〜９を移動させることにより、中空パイプ２に凹部３又は４を成形するようにしたが、転造回転ロール６〜９を定置し、中空パイプ２を移動させるようにしてもよい。すなわち、中空パイプ２と転造回転ロール６〜９の動作は相対的なものである。したがって、図１２に図示のように、複数本の中空パイプ２を移動可能に設け、これら中空パイプ２を、定置した転造回転ロール６〜９と交差させることにより中空パイプ２に凹部３又は４を成形するようにしてもよい。この場合、中空パイプ２の成形工程として、中空パイプ２を一方向に例えば左から右に移動させて転造回転ロールを交差させることで凹部３又は４を成形してもよく、これに加えて、逆方向（右から左）に移動させ、一往復させることで凹部３又は４を成形するようにしてもよい。
（２）中空パイプ２の支持方法として、前述した実施例では、断面円形のパイプ挿入用横穴３１で中空パイプ２を支持するようにしたが、中空パイプ２に凹部３又は４を成形するときに、中空パイプ２が逃げないように、凹部３又は４の成形部位とは反対側の面を抑える壁（図１０に三角印で示す）を設けるのがよい。
（３）前述の実施例では、転造回転ロール６〜９を回転自在に配設したが、転造回転ロール６〜９を駆動ロールで構成してもよい。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【技術分野】
本発明は中空パイプの凹部形成方法及び装置に関する。
【背景技術】
近時の車両用シートは、衝突時の乗員の頭部の保護のためにヘッドレストを備えている。ヘッドレストは、一般的には、ステーを介してシートバックに取り付けられ、ヘッドレストを引き上げる又は押し下げることで、その高さ調整が可能になっている。ヘッドレストの高さ調整機構は、一般的には、シートバッグに内蔵されたフックと、ヘッドレスト用ステーに形成された複数のロック溝とで構成されている。
ヘッドレスト用ステーの素材は、歴史的には、円形断面の中実棒から中空パイプに移り、近時は、車両の軽量化の流れに伴い、薄肉の中空パイプの採用が検討されている。
中実棒や比較的肉厚の中空パイプの場合、フライス盤を使って切削加工によりロック溝を形成できるものの、使用する中空パイプが、ロック溝の深さよりも薄肉になると切削加工に依存することができないため、中空パイプの外周面にロック溝つまりフックを掛止可能な切り立った段部を備えた溝を形成することのできる他の方法の模索が急務の課題となっている。
日本国特開平８−９０１２６号公報（先行文献１）は、中空パイプの中に芯金を挿入した状態で、中空パイプの外周面をポンチで押圧して、ヘッドレスト用ステーのロック溝やハンドブレーキ用の支持棒のロック溝を形成することを提案している。
日本国特開２０００−１９７９２２号公報（先行文献２）は、中空パイプの中に芯金を挿入した状態でプレス形成により、マニュアルトランスミッションの中空シフトフォークシャフトにチェックボール用凹部を形成することを提案し、また、この凹部を形成した後に、特殊形状の芯金を回転させて中空パイプから芯金を抜き去ることを提案している。
日本国特開２００２−１３７６７３号公報（先行文献３）は、２つの長尺部位とこれらの端同士を連結する短尺部位とを有するコ字状形状に形成した中空パイプからなるヘッドレスト用ステーを予め用意し、ステー長尺部位の径方向に互いに対抗した位置にロック溝を形成する方法に関し、互いに対峙して配置された一対のロールパンチと、各ロールパンチを支承するために各ロールに隣接して配設されたサポートロールとを用意し、一対のロールパンチ間に中空パイプを押し込むことによりロック溝を形成することを提案している。
日本国特開２００２−２１０５１９号公報（先行文献４）は、予備成形と次の本成形の２段階の工程を経ることでヘッドレスト用ステーのロック溝を形成する方法に関し、予備成形工程では、ホルダの円弧溝で中空パイプを支持しつつ、中空パイプの露出した周面に回転パンチを押し下げることにより、中空パイプの周面に凹部を形成し、次の本工程では、この凹部に沿ったガイド溝を備えたホルダーカバーで中空パイプの全周を囲んだ状態で、ガイド溝に沿ってプレスポンチを移動させることによりロック溝を形成することを提案している。
日本国特開２００３−９９９１号公報（先行文献５）は、特殊形状の先端面を備えたパンチを用意し、このパンチを中空パイプに押圧することでヘッドレスト用ステーのロック溝を形成することを提案している。
日本国特開２００３−７１５２２号公報（先行文献６）は、中空パイプの中に芯金を挿入した状態で、特殊形状のプレス加工工具を中空パイプの周面と交差する方向に移動させながら中空パイプの周面に圧接させることによりヘッドレスト用ステーのロック溝を形成することを提案している。
ヘッドレスト用ステーのロック溝のような切り立った段部が必要な凹部を中空パイプに形成する場合、先行文献１〜６にも記載しているように、凹部を規定する段部の角のダレの発生は回避すべき重要な課題になる。
また、このような凹部を中空パイプに形成するのに複雑な操作が必要であると、このことはコストアップ要因となることから、できるだけコストアップ要因となる操作は回避すべきであり、できれば一回の連続した工程で所望の形状の凹部を中空パイプに形成できるのが望ましい。
【発明の開示】
本発明の目的は、所望の形状の凹部を一回の工程で形成することのできる中空パイプの凹部形成方法及び装置を提供することにある。
本発明の更なる目的は、中空パイプに挿入する芯金無しに所望の形状の凹部を形成することのできる中空パイプの凹部形成方法及び装置を提供することにある。
本発明の更なる目的は、薄肉の中空パイプに対して好適に適用することのできる中空パイプの凹部形成方法及び装置を提供することにある。
本発明の更なる目的は、薄肉の高張力中空パイプに好適に適用することのできる中空パイプの凹部形成方法及び装置を提供することにある。
本発明の更なる目的は、薄肉の中空パイプにロック溝のような切り立った段部を備えた凹部を一回の工程で形成することのできる中空パイプの凹部形成方法及び装置を提供することにある。
本発明の更なる目的は、ヘッドレスト用ステーのように例えばコ字状に屈曲した形状の最終製品を作る前段階で、真っ直ぐな状態の中空パイプに凹部を形成することのできる中空パイプの凹部形成方法及び装置を提供することにある。
かかる技術的課題は、本発明の第１の観点によれば、
中空パイプと順次交差可能な複数段の転造回転ロールを用意し、
該複数段の転造回転ロールと中空パイプとを相対的に移動させて、これら複数段の転造回転ロールを、順次、中空パイプに圧接させることにより予備成形と本成形とを順次を行って前記中空パイプに凹部を成形することを特徴とする中空パイプの凹部形成方法を提供することにより達成される。
すなわち、本発明によれば、複数段の転造回転ロールを次々と中空パイプに圧接することにより、予備成形と本成形とが行われる。本発明の好ましい実施の形態では、パイプホルダが、中空パイプの凹部形成箇所に沿った輪郭を有する成型窓を備えている。この成型窓は、中空パイプに切り立った段部を備えた凹部を形成するのであれば、少なくとも切り立った段部に隣接する成型窓の輪郭と、最終段の転造回転ロールの輪郭との間の隙間がゼロであるのが好ましい。
また、本発明の他の観点によれば、
複数段の転造回転ロールが一列に並んだ状態で各転造回転ロールを回転自在に保持するロール保持ブロックと、
中空パイプと実質的に同じ断面形状のパイプ保持孔を備え、該パイプ保持孔に配置された前記中空パイプを固定することのできるパイプホルダであって、前記パイプ保持孔に配置された前記中空パイプの一部を露出させる成型窓を備えたパイプホルダとを有し、
前記ロール保持ブロックと前記パイプホルダとを相対的に移動させることにより、前記複数段の転造回転ロールが前記成型窓を通じて次々と前記中空パイプと圧接し、これにより予備成形と本成形を順次行うことにより前記中空パイプに凹部を成形することを特徴とする中空パイプの凹部形成装置を提供することにより達成される。
本発明の好ましい実施の形態では、パイプホルダは、ロール保持ブロックの移動方向の分割される。例えばロール保持ブロックが上下に移動するのであれば、パイプホルダは上下に分割され、片方のパイプホルダを上下に移動させることにより中空パイプの抜き差しを行うのが好ましい。
本発明の他の目的及び作用効果は以下の本発明の実施例の詳細な説明から理解できよう。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の基本的な概念を説明するための図である。
図２は、典型列としてヘッドレスト用ステーとしての中空パイプに成形したロック溝の断面図である。
図３は、典型例としてヘッドレスト用ステーとしての中空パイプに成形した他のロック溝の断面図である。
図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。
図５は、図３に図示のロック溝を成形するための転造回転ロールの外周面の形状を説明するための図である。
図６は、複数段の転造回転ロールの配置に関する変形例を説明するための図である。
図７は、実験機の一部を構成するパイプホルダの斜視図である。
図８は、実験機の残部を構成するロール支持ブロックの斜視図である。
図９は、転造回転ロールが中空パイプに食い込む部位の説明図である。
図１０は、転造回転ロールが中空パイプに食い込むための成型窓の輪郭を説明するための図である。
図１１は、量産機で採用するのが好ましい共通ロール支持ブロックの概略平面図である。
図１２は、量産機で採用するのが好ましい共通ロール支持ブロックの概略正面図である。
図１３は、変形例として、定置した転造回転ロールに対して中空パイプを移動させることにより、中空パイプに凹部を形成する場合のシステムの概略構成図である。
図１４は、プレス機械を変形して作った量産機の概要を説明するための図である。
図１５は、図１４に図示の量産機に設けられガイド穴を備えたガイド部材及び横隣りに配置されたパイプホルダを斜め上から見た図である。
【発明を実施するための最良の形態】
以下に、図面に基づいて本発明の実施の形態及び具体例を詳しく説明する。
図１は、本発明に従う凹部形成方法及び装置の概念図である。図１に図示の凹部形成装置１は、ヘッドレスト用ステーにロック溝を形成するのに適用される。
ヘッドレスト用ステーは、最終製品の形状として、当業者には周知のように、２本の長尺パイプ部とこれらの端同士を連結する短尺パイプ部とからなるコ字状やＭ字状など従来から既知の形状に折り曲げた屈曲形状を有し、長尺パイプ部に軸線方向に離間した複数のロック溝が設けられる。ここに例示のヘッドレスト用ステーには、図２に示すコ字状断面の第１ロック溝３（深さ：約１．５ｍｍ）と、図３及び図４に示す一つの略垂直面とこれに対向するテーパ面とで構成された第２ロック溝４（深さ：約１．５ｍｍ）とが設けられ、これら第１、第２のロック溝３、４に対して凹部形成装置１を適用することができる。
また、凹部形成装置１にあっては、従来と同様に、真っ直ぐの中空パイプを屈曲させてヘッドレスト用ステーの形状に形成した後にロック溝を形成することもできるが、ヘッドレスト用ステーの形状にする前に直線状の中空パイプに対してロック溝を形成することもできる。すなわち、所定長さの中空パイプ２に対して凹部形成装置１を使ってロック溝３、４を形成し、次いで、これをコ字状やＭ字状などに屈曲形成することによりヘッドレスト用ステーを製造することができる。
このように、コ字状やＭ字状などの最終製品の形状に屈曲成形する前段階で、中空パイプ２に所望の数のロック溝３、４を形成することは様々なタイプのヘッドレスト用ステーを製造する上で都合が良い。すなわち、ヘッドレスト用ステーは、互いに対向する長尺パイプ部の内側や、内側と外側、前側と後側などにロック溝を設けた様々なタイプがあり、最終製品形状に屈曲成形した後にロック溝を形成するには各タイプ毎に成形型を用意する必要があるが、ヘッドレスト用ステーの最終形状を成形する前段階で、真っ直ぐな中空パイプ２にロック溝３、４を形成することができれば、予め中空パイプ２にロック溝３、４を形成しておき、その後、各タイプに応じた位置にロック溝３、４が存在するように中空パイプ２を屈曲成形することで様々なタイプのヘッドレスト用ステーを製造することができる。
凹部形成装置１は、中空パイプ２を定置した状態で保持するためのパイプホルダ５と、複数の転造回転ロール６〜９を支持するロール支持ブロック１０とを有し、パイプホルダ５は、固定ブロック１１とホルダ本体１２とで中空パイプ２を挟持することにより、この中空パイプ２を固定して、中空パイプ２の長手方向の変位及び軸線回りの回転を防止することができる。このパイプホルダ５には、中空パイプ２に隣接した位置に垂直方向に延びるガイド穴１３が形成されている。
ロール支持ブロック１０は複数段の転造回転ロール６〜９を有し、この転造回転ロール６〜９は、ガイド穴１３の軸線方向に互いに離間して配置され、その各々の支軸１５〜１８を介してロール支持ブロック１０に回転自在に保持されている。ロール支持ブロック１０は、上方からガイド穴１３の中に挿入され、好ましくは、下方に移動した後、上方に移動する一往復の動作を行うことにより、中空パイプ２に所望の凹部、つまりロック溝３又は４を成形するようになっている。
転造回転ロール６〜９に関し、説明の便宜上、パイプホルダ５に最も近いロール６から順に、第１段転造回転ロール６、第２段転造回転ロール７、第３段転造回転ロール８、第４段転造回転ロール９と呼ぶと、これら第１段〜第４段の転造回転ロール６〜９の各支軸１５〜１８は、ガイド穴１３の軸線方向に延びる共通の垂直軸線Ｌ上に配置されており、第１段転造回転ロール６から順に段階的に直径Ｄが大きくなるように設定されている。
すなわち、ガイド穴１３つまり定置した中空パイプ２に最も近い第１段転造回転ロール６の直径Ｄ１は、その上の第２段転造回転ロール７の直径Ｄ２よりも小さく、第２段転造回転ロール７の直径Ｄ２は第３段転造回転ロール８の直径Ｄ３よりも小さく、第３段転造回転ロール８の直径Ｄ３は最も上の第４段転造回転ロール９の直径Ｄ４よりも小さい（Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ３＜Ｄ４）。
第１〜第４の転造回転ロール６〜９の外周面は、第１ロック溝３（図２）又は第２ロック溝４（図３、図４）に対応した形状を有する。図５は、第２ロック溝４を形成するための第４段転造回転ロール９の外周面の形状を示し、この第４段つまり最終段の転造回転ロール９によって中空パイプ２の外周面に、第１ロック溝３（図２）又は第２ロック溝４（図３、図４）の最終形状が形成される。
すなわち、パイプホルダ５のガイド穴１３に案内されてロール支持ブロック１０が移動すると、中空パイプ２には、先ず第１段転造回転ロール６が回転しながら圧接して凹部が予備成形され、次いで、順次大径になる第２、第３の転造回転ロール７、８によって凹部を拡大する予備成形が行われ、更に、最終段の第４段転造回転ロール９によって、第１又は第２ロック溝３、４の最終形状が成形される。予備成形するための第１段〜第３段の転造回転ロール６〜８の外周面の形状は、図５に例示するように、本成形するための最終段の転造回転ロール９と互いに相似形であるのが好ましい。ちなみに、例えば、比較的尖った外周面形状の第１段転造回転ロール６を作って試験したとところ、この第１段転造回転ロール６の痕跡が最終製品に残ってしまい、第１又は第２のロック溝３、４を備えた中空パイプ２の見栄えを損なうことが分かった。
上述の説明では、ガイド穴１３に案内されたロール支持ブロック１０の移動により、中空パイプ２を横断する方向に４段の転造回転ロール６〜９が次々と中空パイプ２に回転しながら圧接して、中空パイプ２に第１又は第２のロック溝３、４を形戍するようにしてあるが、転造回転ロールの段数は二以上であれば任意であり、特にその数は限定されない。
また、上記の例では、中空パイプ２に近い側から徐々に拡径した複数段の転造回転ロール６〜９を用意して、これらの複数段の転造回転ロール６〜９の回転中心を共通垂直軸線Ｌに設定してあるが、例えば、同じ直径の転造回転ロールを用意し、その回転中心を図６に示すようにオフセット（ΔＬ）して配置するようにし、最も下段の転造回転ロール６の食い込み量Ｂ１を最も小さく設定し、上方段に位置するほど、食い込み量Ｂ（図５）が大きくなるように設定するようにしてもよい。このように複数段の転造回転ロール６〜９の直径が同じで、回転中心をオフセットして配置する場合、各段の転造回転ロールは同じ形状を有していてもよいし、図５を参照して説明したように相似形であってもよい。
なお、図６に示す例は、３段の転造回転ロール６〜８を配設したロール支持ブロック１０を示す。この図６の例では、第１段、第２段の転造回転ロール６、７が予備成形のためのものであり、最も上段の第３段転造回転ロール８によって最終的な本成形が行われる。
図７、図８は、本発明の作用効果を確認するために実際に作った実験機３０を示す。この実験機３０に含まれる要素のなかで上述の図１で説明した要素と同一の要素には同一の参照符号を付すことにより、その説明を省略する。
図７は実験機３０に含まれるパイプホルダ５を示す。パイプホルダ５は、ホルダ本体１２を貫通して水平方向に延びる断面円形のパイプ挿入用横穴３１を有し、このパイプ挿入用横穴３１はワークである中空パイプ２と実質的に同じ径を有し（横穴３１と、この中に挿入された中空パイプ２との間のクリアランスは実質的に「ゼロ」）。パイプ挿入用横穴３１に挿入した中空パイプ２は、中空パイプ２を受け入れる横溝３３を備えた固定ブロック１１をボルト３４を締め込むことにより固定ブロック１１とホルダ本体１２とで挟持され、これにより、中空パイプ２は、その軸線方向の変位及び軸線回りの回転が不能な状態で、中空パイプ２の全周がパイプホルダ５によって包囲される。中空パイプ２の全周を包囲する部位は、少なくとも中空パイプ２に凹部を形成する箇所であればよく、中空パイプ２に凹部を形成する部位から離れた部位に関しては、パイプホルダ５によって中空パイプ２の全周が包囲されていなくてもよい。したがって、この明細書で使用する「中空パイプ２を包囲する」という言葉は、中空パイプ２に凹部を形成する部位に関するものであると理解されたい。中空パイプ２をパイプホルダ５は、パイプ挿入用横穴３１に隣接した位置に矩形のガイド穴１３を有し、このガイド穴１３は、パイプホルダ５を垂直方向に貫通して延びている。
図８は、実験機３０の他の要素であるロール支持ブロック１０を示す。このロール支持ブロック１０は、矩形断面の本体４０を有し、この本体４０に、縦方向に離間して２段の転造回転ロール６、７が回転自在に設けられている。
２段の転造回転ロール６、７は、支持ブロック本体４０の軸線と整合した垂直軸線Ｌと直交する支軸１５、１６を介して支持ブロック本体４０に回転自在に取り付けられており、下方に位置する第１段転造回転ロール６の直径Ｄ１は、上方に位置する最終段の第２段転造回転ロール７の直径Ｄ２よりも僅かに小さくなるように設定されている
ロール支持ブロック１０は、上からパイプホルダ５のガイド穴１３の中に、第１段転造回転ロール６が下になるようにして挿入される。ガイド穴１３には、ロール支持ブロック１０の本体４０の側面から外方に突出する第１段、第２段の転造回転ロール６、７の外周面に対応する断面形状を備えた縦溝３４を備えている。なお、ガイド穴１３の縦溝３４の形状から理解できるように、第１段、第２段の転造回転ロール６、７の外周面の形状は、図３に図示のロック溝４を形成することのできる形状を備えている。
ガイド穴１３の２つの互いに対向する縦溝３４のうち、パイプ挿入用横穴３１に隣接する縦溝３４ａは、パイプ挿入用横穴３１と一部が干渉して、成型窓３５（図９）を通じてパイプ挿入用横穴３１と連通し、この成型窓３５を通じて第１、第２の転造回転ロール６、７の外周面が中空パイプ２に圧接することができる。
図１０は、ロック溝４を成形した後の中空パイプ２の一部を示し、上記の成型窓３５を斜線で示してある。成型窓３５は、ロック溝４の周縁に沿った輪郭を有するが、ロック溝４の段部４ａに対応する部分、つまりガイド穴１３の縦溝３４ａの略鉛直壁面３６（図７）は第１段、第２段転造回転ロール６、７の外周面の角ばった側壁面７ａから適度な隙間Ｃ（この実験機３０の例ではＣ＝０．１〜０．２ｍｍ程度に設定してある）を設けて材料の流れエリアを設けてよいが、隙間Ｃを略ゼロにするのが段部４ａの角を切り立たせる上で好ましい。すなわち、切り立った角を備えた段部４ａを形成するには、成型窓３５は最終段の転造回転ロール７に対して実質的に隙間無し（Ｃ＝約ゼロ）であるのが好ましい。
実験機３０は、中空パイプ２をパイプホルダ５にセットして、その軸線方向の移動及び軸線回りの回転が不能となるように固定した後、ガイド穴１３内のロール支持ブロック１０を下降させ、次に上昇させる一往復のストローク動作を行うことにより、中空パイプ２にロック溝４が形成される。このロック溝４を形成するに際して、中空パイプ２の全周をパイプホルダ５によって包囲されているため、転造による凹部の形成に伴う中空パイプ２の変形を抑えることができる。
この実験に使用した中空パイプ２は、直径１２．７ｍｍ、肉厚１．４ｍｍの高張力材料（引っ張り強さ６５０Ｎ／ｍｍ２以上）であった。その結果、形成されたロック溝４は、段部４ａの角にダレも無く、実用上問題のないレベルのロック溝が出来ていることが確認できた。
ダレの問題に関して検討した結果、上述した隙間Ｃを上述したように０．１〜０．２ｍｍ程度であってもよいが、最終段の転造回転ロール７に対して隙間Ｃを極力小さくすることが段部４ａの角を切り立たせる上で効果的であることが分かった。ちなみに、実験機３０では、成型窓３５の輪郭は、最終段の転造回転ロール７の輪郭と実質的に同じである。
また、ヘッドレスト用ステーのロック溝を作るのであれば、転造回転ロールの段数は、量産機では２乃至５で実用上充分であろう。同様に、転造回転ロールの直径Ｄを極力小さな寸法にすることが、中空パイプ２との接触面積を小さくすることができることから、ダレ防止に効果的であることが分かった。例えば、ヘッドレスト用ステーのための中空パイプ２は一般的に約１０〜１３ｍｍの直径を備えているが、この中空パイプ２に対しては、最終段の転造回転ロールの直径を中空パイプ２と同じか、中空パイプ２の直径の１〜４倍程度、好ましくは中空パイプ２の直径の１〜３倍程度の範囲に限定するのが好ましい。ちなみに、実験に使用した中空パイプ２の直径は１２ｍｍ又は１２．７ｍｍであり、これに対して最終段の転造回転ロールの直径は４５ｍｍであった。
以上、実験機３０に関して説明したが、共通のコンセプトで量産機を設計するときには、中空パイプ２に設けるロック溝３、４の数に応じた数のロール支持ブロック１０を用意し、これを一回の操作で一緒に動作を実行させて所望の数のロック溝３、４を同時に中空パイプ２に形成するのがよい。この場合、例えばロック溝３及び４を互いに隣接して６個形成するのであれば、これに対応した数の転造回転ロールを横並びに配置し、各転造回転ロールを回転自在に設置するのがよい。すなわち、図１１、図１２に例示のように、共通のロール支持ブロック１０を用意し、この共通ロール支持ブロック１０に、第１段の６個の転造回転ロール６（１）〜６（６）を支軸１５に回転自在に設け、同様に、第２段、第３段、第４段の各々の支軸１６〜１８に６個の転造回転ロール７〜９を回転自在に設けるのがよい。なお、図１２では、各段の転造回転ロールの図示を省略してある。
また、量産機では、中空パイプ２の固定方法としては、固定ブロック１１を例えば油圧を使って中空パイプ２を固定するようにしてもよい。
図１３は、凹部形成装置１００の具体例を示す。なお、図１を参照して説明した部材と同一の部材には同じ参照符号を付して、その説明を省略する。凹部形成装置１００は、量産型プレス機を変形させることにより作られている。凹部形成装置１００は、ロール支持ブロック１０が油圧シリンダ（図示せず）のシャフト１０１の下端に固設され、上下に移動可能である。
ロール支持ブロック１０の下方には、ガイド穴１３を備えたガイド部材１０２が固設され、ガイド部材１０２の横隣りに、パイプホルダ１０５が配設されている。パイプホルダ１０５は、下側ホルダ１０６と上側ホルダ１０７とで構成され、上側ホルダ１０７は油圧シリンダ１０８によって上下に移動可能である。
図１４は、ガイド部材１０２及びパイプホルダ１０５を斜め上方から見た図である。この図１４を参照して、ロール支持ブロック１０を受け入れるガイド穴１３は、ガイド部材１０２とパイプホルダ１０５とで規定され、ガイド部材１３を規定するパイプホルダ１０５の一側面１０５ａには、転造回転ロールの通過を許容する５本の縦溝１０８ａ〜１０８ｅが形成されており、各縦溝１０８ａ〜１０８ｅは、最終段の転造回転ロール９の外周部の厚みと実質的に同じ寸法の幅を有する。換言すれば、ロール支持ブロック１０には、上下に４段の転造回転ロール６〜９の組を、横並びに５つ有し、これによりロール支持ブロック１０が上下に１往復することで５つのロック溝を同時に形成するようになっている。
固定の下側ホルダ１０６と、可動の上側ホルダ１０７とには、中空パイプ２を受け入れる断面略半円の長い横溝１０６ａ、１０７ａが互いに対向して形成されている。これら横溝１０６ａ、１０７ａは、中空パイプ２の外形と実質的に同じ輪郭を有する。変形例として、横溝１０６ａ、１０７ａは、少なくとも中空パイプ２のロック溝形成部位に関して中空パイプ２の外形と実質的に同じ輪郭を備えていればよく、他の部位は、中空パイプ２の直径よりも大きくてもよい。上側ホルダ１０７は、油圧シリンダ１０８により下方に押し付けられることにより、下側ホルダ１０６と協同して中空パイプ２を回転不能且つ変位不能に固定することができる。ロール支持ブロック１０は、中空パイプ２を固定した状態で、上下に１往復することにより前述したロック溝３、４を同時に形成することができる。逆に、油圧シリンダ１０８のピストン１０８ａが短縮動することにより上側ホルダ１０７が持ち上げられ、これにより中空パイプ２をパイプホルダ１０５から抜き差しすることができる。
例えば、パイプホルダ１０５を左右に分割し、ガイド部材１０２に隣接する側の分割パイプホルダを固定し、ガイド部材１０２とは反対側の分割パイプホルダを可動に構成したときには、ロール支持ブロック１０が上下にストロークして４段の転造回転ロール６〜９が中空パイプ２に圧接したときに、この力によって可動の分割パイプホルダが多少なりとも左右方向に変位する虞があり、これにより、凹部成形に伴って中空パイプ２が変形してしまう虞がある。
上側ホルダ１０７を押し下げて上下のホルダ１０６、１０７が互いに重なり合った状態では、断面略半円の長溝１０６ａ、１０７ａが形成するパイプ保持孔は、中空パイプ２と実質的に同じ直径になり、これにより、転造回転ロール６〜９により凹部が形成されるときに中空パイプ２の変形してしまうのを防止することができる。
以上、ヘッドレスト用ステーのロック溝の形成に本発明を適用した例を説明したが、本発明は、中空シフトフォークシャフトのチェックボール用凹部の形成に適用できることは言うまでもなく、また、広く一般に中空パイプに凹部を形成するのに適用可能であることは勿論である。
以上、本発明の好ましい実施態様を説明したが、本発明はこれに限定されることなく、例えば以下の変形例を包含するものである。
（１）前述の実施例では、中空パイプ２を固定し、転造回転ロール６〜９を移動させることにより、中空パイプ２に凹部３又は４を成形するようにしたが、転造回転ロール６〜９を定置し、中空パイプ２を移動させるようにしてもよい。すなわち、中空パイプ２と転造回転ロール６〜９の動作は相対的なものである。したがって、図１２に図示のように、複数本の中空パイプ２を移動可能に設け、これら中空パイプ２を、定置した転造回転ロール６〜９と交差させることにより中空パイプ２に凹部３又は４を成形するようにしてもよい。この場合、中空パイプ２の成形工程として、中空パイプ２を一方向に例えば左から右に移動させて転造回転ロールを交差させることで凹部３又は４を成形してもよく、これに加えて、逆方向（右から左）に移動させ、一往復させることで凹部３又は４を成形するようにしてもよい。
（２）中空パイプ２の支持方法として、前述した実施例では、断面円形のパイプ挿入用横穴３１で中空パイプ２を支持するようにしたが、中空パイプ２に凹部３又は４を成形するときに、中空パイプ２が逃げないように、凹部３又は４の成形部位とは反対側の面を抑える壁（図１０に三角印で示す）を設けるのがよい。
（３）前述の実施例では、転造回転ロール６〜９を回転自在に配設したが、転造回転ロール６〜９を駆動ロールで構成してもよい。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空パイプと順次交差可能な複数段の転造回転ロールを用意し、
該複数段の転造回転ロールと中空パイプとを相対的に移動させて、これら複数段の転造回転ロールを、順次、中空パイプに圧接させることにより予備成形と本成形とを順次を行って前記中空パイプに凹部を成形することを特徴とする中空パイプの凹部形成方法。
【請求項２】
前記中空パイプを包囲して該中空パイプを固定するパイプホルダであって、該中空パイプに凹部を形成する部位に成型窓を有するパイプホルダを用意し、
前記複数段の転造回転ロールが前記成型窓を通じて前記中空パイプに圧接する、請求項１に記載の中空パイプの凹部形成方法。
【請求項３】
前記複数段の転造回転ロールのうち、最後に前記中空パイプと圧接する最終段の転造回転ロールの側縁と、これに隣接する前記成型窓の縁との間の隙間が実質的にゼロであり、これにより前記パイプには、切り立った段部を備えた凹部が形成される、請求項２に記載の中空パイプの凹部形成方法。
【請求項４】
前記凹部の輪郭と前記成形窓の輪郭が実質的に同じである、請求項３に記載の中空パイプの凹部形成方法。
【請求項５】
前記複数段の転造回転ロールが回転自在である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の中空パイプの凹部形成方法。
【請求項６】
前記複数段の転造回転ロールの直径が前記中空パイプの直径の４倍よりも小さい、請求項５に記載の中空パイプの凹部形成方法。
【請求項７】
前記複数段の転造回転ロールの組を複数用意し、この複数組の転造回転ロールによって前記中空パイプに複数の凹部を同時に成形する、請求項１〜６に記載の中空パイプの凹部形成方法。
【請求項８】
中空パイプに凹部を形成する部位に配設された成型窓を備え、該中空パイプの回りを包囲して該中空パイプを固定することのできるパイプホルダと、該パイプホルダの前記成型窓を通じて前記中空パイプと圧接可能な複数段の転造回転ロールとを用意し、
前記複数段の転造回転ロールを、前記成型窓を通じて、順次、中空パイプに圧接させることにより予備成形と本成型とを順次行って前記中空パイプに凹部を成形することを特徴とする中空パイプの凹部形成方法。
【請求項９】
複数段の転造回転ロールが一列に並んだ状態で各転造回転ロールを回転自在に保持するロール保持ブロックと、
中空パイプと実質的に同じ断面形状のパイプ保持孔を備え、該パイプ保持孔に配置された前記中空パイプを固定することのできるパイプホルダであって、前記パイプ保持孔に配置された前記中空パイプの一部を露出させる成型窓を備えたパイプホルダとを有し、
前記ロール保持ブロックと前記パイプホルダとを相対的に移動させることにより、前記複数段の転造回転ロールが前記成型窓を通じて次々と前記中空パイプと圧接し、これにより予備成形と本成形を順次行うことにより前記中空パイプに凹部を成形することを特徴とする中空パイプの凹部形成装置。
【請求項１０】
前記複数段の転造回転ロールが前記ロール保持ブロックに複数組設けられている、請求項９に記載の中空パイプの凹部形成装置。
【請求項１１】
前記中空パイプに形成される凹部が切り立った段部を備え、該段部に隣接する前記成型窓の輪郭と、前記前記複数段の転造回転ロールのうち最終段の転造回転ロールの外周部の側縁との間の隙間が実質的にゼロである、請求項９又は１０に記載の中空パイプの凹部形成装置。
【請求項１２】
複数段の転造回転ロールが上下に一列に並んだ状態で回転自在に保持するロール保持ブロックと、
該ロール保持ブロックを上下に案内するガイド穴を備えたガイド部材と、
前記ロール保持ブロックを前記ガイド穴に案内された状態で上下に移動させる液圧シリンダと、
前記ガイド部材に横隣りに配置され、少なくとも凹部を形成する部位が前記パイプ部材の断面形状と実質的に同じ輪郭のパイプ保持孔を備えたパイプホルダであって、前記パイプ保持孔に配置された前記パイプ部材を回転不能且つ変位不能に固定するパイプホルダとを有し、
該パイプホルダには、前記パイプ保持孔内に固定された前記パイプ部材に凹部を形成する箇所に成型窓が設けられ、該成型窓を通じて前記複数段の転造回転ロールが前記パイプ部材に圧接し、これにより予備成形と本成型とを順次行うことにより前記中空パイプに凹部を形成することを特徴とする中空パイプの凹部形成装置。
【請求項１３】
前記複数段の転造回転ロールが前記ロール保持ブロックに横並びに複数組設けられている、請求項１２に記載の中空パイプの凹部形成装置。
【請求項１４】
前記成形窓が、前記中空パイプに形成される凹部と実質的に同じ輪郭を有する、請求項１２又は１３に記載の中空パイプの凹部形成装置。
【請求項１５】
前記凹部が、切り立った角を備えた段部を有し、
該段部の切り立った角に隣接した前記成形窓の側縁と、これに隣接する前記複数段の転造回転ロールのうちの最終段の転造回転ロールの外周部の側縁との間の隙間が実質的にゼロである、請求項１２又は１３に記載の中空パイプの凹部形成装置。
【請求項１６】
前記パイプホルダが、上下に分割された下側ホルダと上側ホルダとで構成され、これら下側ホルダと上側ホルダには、前記パイプ保持孔を上下に半割した形状の長溝が形成され、前記上側ホルダが第２の液圧シリンダにより上下に移動される、請求項１２又は１３に記載の中空パイプの凹部形成装置。
【請求項１７】
前記複数段の転造回転ロールが互いに相似形である、請求項１２又は１３に記載の中空パイプの凹部形成装置。
【請求項１】
中空パイプと順次交差可能な複数段の転造回転ロールを用意し、
該複数段の転造回転ロールと中空パイプとを相対的に移動させて、これら複数段の転造回転ロールを、順次、中空パイプに圧接させることにより予備成形と本成形とを順次を行って前記中空パイプに凹部を成形することを特徴とする中空パイプの凹部形成方法。
【請求項２】
前記中空パイプを包囲して該中空パイプを固定するパイプホルダであって、該中空パイプに凹部を形成する部位に成型窓を有するパイプホルダを用意し、
前記複数段の転造回転ロールが前記成型窓を通じて前記中空パイプに圧接する、請求項１に記載の中空パイプの凹部形成方法。
【請求項３】
前記複数段の転造回転ロールのうち、最後に前記中空パイプと圧接する最終段の転造回転ロールの側縁と、これに隣接する前記成型窓の縁との間の隙間が実質的にゼロであり、これにより前記パイプには、切り立った段部を備えた凹部が形成される、請求項２に記載の中空パイプの凹部形成方法。
【請求項４】
前記凹部の輪郭と前記成形窓の輪郭が実質的に同じである、請求項３に記載の中空パイプの凹部形成方法。
【請求項５】
前記複数段の転造回転ロールが回転自在である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の中空パイプの凹部形成方法。
【請求項６】
前記複数段の転造回転ロールの直径が前記中空パイプの直径の４倍よりも小さい、請求項５に記載の中空パイプの凹部形成方法。
【請求項７】
前記複数段の転造回転ロールの組を複数用意し、この複数組の転造回転ロールによって前記中空パイプに複数の凹部を同時に成形する、請求項１〜６に記載の中空パイプの凹部形成方法。
【請求項８】
中空パイプに凹部を形成する部位に配設された成型窓を備え、該中空パイプの回りを包囲して該中空パイプを固定することのできるパイプホルダと、該パイプホルダの前記成型窓を通じて前記中空パイプと圧接可能な複数段の転造回転ロールとを用意し、
前記複数段の転造回転ロールを、前記成型窓を通じて、順次、中空パイプに圧接させることにより予備成形と本成型とを順次行って前記中空パイプに凹部を成形することを特徴とする中空パイプの凹部形成方法。
【請求項９】
複数段の転造回転ロールが一列に並んだ状態で各転造回転ロールを回転自在に保持するロール保持ブロックと、
中空パイプと実質的に同じ断面形状のパイプ保持孔を備え、該パイプ保持孔に配置された前記中空パイプを固定することのできるパイプホルダであって、前記パイプ保持孔に配置された前記中空パイプの一部を露出させる成型窓を備えたパイプホルダとを有し、
前記ロール保持ブロックと前記パイプホルダとを相対的に移動させることにより、前記複数段の転造回転ロールが前記成型窓を通じて次々と前記中空パイプと圧接し、これにより予備成形と本成形を順次行うことにより前記中空パイプに凹部を成形することを特徴とする中空パイプの凹部形成装置。
【請求項１０】
前記複数段の転造回転ロールが前記ロール保持ブロックに複数組設けられている、請求項９に記載の中空パイプの凹部形成装置。
【請求項１１】
前記中空パイプに形成される凹部が切り立った段部を備え、該段部に隣接する前記成型窓の輪郭と、前記前記複数段の転造回転ロールのうち最終段の転造回転ロールの外周部の側縁との間の隙間が実質的にゼロである、請求項９又は１０に記載の中空パイプの凹部形成装置。
【請求項１２】
複数段の転造回転ロールが上下に一列に並んだ状態で回転自在に保持するロール保持ブロックと、
該ロール保持ブロックを上下に案内するガイド穴を備えたガイド部材と、
前記ロール保持ブロックを前記ガイド穴に案内された状態で上下に移動させる液圧シリンダと、
前記ガイド部材に横隣りに配置され、少なくとも凹部を形成する部位が前記パイプ部材の断面形状と実質的に同じ輪郭のパイプ保持孔を備えたパイプホルダであって、前記パイプ保持孔に配置された前記パイプ部材を回転不能且つ変位不能に固定するパイプホルダとを有し、
該パイプホルダには、前記パイプ保持孔内に固定された前記パイプ部材に凹部を形成する箇所に成型窓が設けられ、該成型窓を通じて前記複数段の転造回転ロールが前記パイプ部材に圧接し、これにより予備成形と本成型とを順次行うことにより前記中空パイプに凹部を形成することを特徴とする中空パイプの凹部形成装置。
【請求項１３】
前記複数段の転造回転ロールが前記ロール保持ブロックに横並びに複数組設けられている、請求項１２に記載の中空パイプの凹部形成装置。
【請求項１４】
前記成形窓が、前記中空パイプに形成される凹部と実質的に同じ輪郭を有する、請求項１２又は１３に記載の中空パイプの凹部形成装置。
【請求項１５】
前記凹部が、切り立った角を備えた段部を有し、
該段部の切り立った角に隣接した前記成形窓の側縁と、これに隣接する前記複数段の転造回転ロールのうちの最終段の転造回転ロールの外周部の側縁との間の隙間が実質的にゼロである、請求項１２又は１３に記載の中空パイプの凹部形成装置。
【請求項１６】
前記パイプホルダが、上下に分割された下側ホルダと上側ホルダとで構成され、これら下側ホルダと上側ホルダには、前記パイプ保持孔を上下に半割した形状の長溝が形成され、前記上側ホルダが第２の液圧シリンダにより上下に移動される、請求項１２又は１３に記載の中空パイプの凹部形成装置。
【請求項１７】
前記複数段の転造回転ロールが互いに相似形である、請求項１２又は１３に記載の中空パイプの凹部形成装置。
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０３５１５９
【国際公開日】平成１７年４月２１日（２００５．４．２１）
【発行日】平成１８年１２月２１日（２００６．１２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−５１４６８８（Ｐ２００５−５１４６８８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００４／０１５５４２
【国際出願日】平成１６年１０月１４日（２００４．１０．１４）
【出願人】（５０３３７６２６４）エイシンテクノ株式会社 (1)
【Ｆターム（参考）】
【国際公開日】平成１７年４月２１日（２００５．４．２１）
【発行日】平成１８年１２月２１日（２００６．１２．２１）
【国際特許分類】
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００４／０１５５４２
【国際出願日】平成１６年１０月１４日（２００４．１０．１４）
【出願人】（５０３３７６２６４）エイシンテクノ株式会社 (1)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]