棒状部材の溝加工方法

【課題】外部からローラの全周突起に作用する負荷を軽減し、ローラの寿命を延ばす。
【解決手段】溝加工装置１１の位置決め部材２１と押付け部材２２とによりピストンロッド５を挟んで軸方向に位置決めし、各転造ローラ１４，１８を回転駆動しつつ全周突起１４Ｂ，１８Ｂをピストンロッド５の外周面に押付けて全周溝を加工する。この全周溝の加工途中では、位置決め部材２１と押付け部材２２とをピストンロッド５から離間させ、ピストンロッド５の両端側を自由状態とする。これにより、全周溝の加工時にピストンロッド５が軸方向に伸長しても、位置決め部材２１や押付け部材２２に突き当たらないから、ピストンロッド５から全周突起１４Ｂ，１８Ｂに作用する負荷を軽減して各転造ローラ１４，１８の寿命を延ばすことができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧緩衝器のピストンロッド等の棒状部材の外周側に全周溝を加工する棒状部材の溝加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の走行装置に設けられる油圧緩衝器は、ピストンを内蔵したシリンダと、一端が該シリンダ内でピストンに連結され他端がロッドガイドを介して前記シリンダから伸縮可能に突出したピストンロッドとにより大略構成されている。ピストンロッドの軸方向の途中位置には、その外周側に位置して環状のストッパが取付けられている。このストッパは、ピストンロッドを伸長させたときにロッドガイドに当接することにより、ピストンロッドの最伸長位置を規定するもである。
【０００３】
この場合、ピストンロッドの外周面に全周溝を形成し、この全周溝にストッパの一部を塑性変形させて押入れる、所謂メタルフロー結合によりストッパをピストンロッドに固定している。
【０００４】
ここで、ピストンロッドの外周面に全周溝を加工する溝加工装置は、外周側に全周突起を有する複数個の転造ローラからなり、該各転造ローラを平行に配置しつつ回転させ、該各転造ローラ間に配置したピストンロッドに外周側の全周突起を押付けることにより、ピストンロッドの外周面に全周溝を加工するものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、溝加工装置は、ピストンロッドが軸方向に正しい位置に配置されたときに該ピストンロッドの端部に当接する位置決め部材と、ピストンロッドを位置決め部材に押付る押付け部材とを有している。これにより、位置決め部材と押付け部材によってピストンロッドを挟んだ状態では、ピストンロッドを正しい軸方向位置に配置でき、全周溝を正確な位置に加工することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２５４４３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
溝加工時には、ピストンロッドが軸方向にずれないように、位置決め部材と押付け部材とによりピストンロッドを軸方向に挟んで固定している。溝加工では、転造ローラの全周突起を押込んだ分だけ、ピストンロッドの軸方向寸法が伸びることになる。
【０００８】
この場合、ピストンロッドは、位置決め部材および押付け部材によって軸方向に固定されているから、ピストンロッドが伸びると、位置決め部材、押付け部材を押圧したときの反力が転造ローラの全周突起に負荷として作用する。この外部からの負荷によって全周突起の寿命が短くなるから、転造ローラの交換頻度が増大し、作業効率が悪くなるという問題がある。
【０００９】
本発明の目的は、外部からローラの全周突起に作用する負荷を軽減することにより、ローラの寿命を延ばすことができるようにした棒状部材の溝加工方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決するために、本発明が採用する構成の特徴は、外周側に全周突起を有し棒状部材を径方向から挟むように接近、離間する複数個のローラと、前記棒状部材の軸方向の一端部に当接することで前記棒状部材を軸方向に位置決めする位置決め部材と、前記棒状部材を挟んで前記位置決め部材と軸方向の反対側に配置され前記棒状部材を前記位置決め部材に押付ける押付け部材とを備え、前記位置決め部材と前記押付け部材とにより前記棒状部材を挟んで軸方向に位置決めする棒状部材位置決め工程と、前記各ローラを回転駆動しつつ前記全周突起を前記棒状部材の外周面に押付けて全周溝を加工する溝加工工程と、前記溝加工工程の途中で前記位置決め部材と前記押付け部材とを前記棒状部材から離間させ、前記棒状部材の両端側を自由状態とする位置決め解除工程とからなる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ローラの全周突起に作用する負荷を軽減することができ、ローラの寿命を延ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態による溝加工方法が施されるピストンロッドを備えた油圧緩衝器を示す縦断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に用いる溝加工装置を示す平面図である。
【図３】図２に示す溝加工装置の外観斜視図である。
【図４】各ローラユニット間にピストンロッドを配置し位置決め部材を位置決め位置に移動させた状態を図２と同様位置から見た溝加工装置の外観斜視図である。
【図５】押付け部材によってピストンロッドを位置決め部材に押付けた状態を図２と同様位置から見た溝加工装置の外観斜視図である。
【図６】各ローラユニットを回転駆動し可動ローラユニットをピストンロッドに向けて移動する状態を図２と同様位置から見た溝加工装置の外観斜視図である。
【図７】図６中の各ローラユニットとピストンロッドを上側から見た要部拡大の平面図である。
【図８】各転造ローラの全周突起をピストンロッドに当接させてピストンロッドを回転させた状態を図２と同様位置から見た溝加工装置の外観斜視図である。
【図９】各転造ローラとピストンロッドを図８中の矢示IX−IX方向から見た拡大断面図である。
【図１０】各転造ローラとピストンロッドを図９中の矢示Ｘ−Ｘ方向から見た要部拡大の断面図である。
【図１１】各転造ローラの全周突起をピストンロッドの外周面に規定寸法の５０％程度まで押込んだ状態を示す図１０と同様位置から見た要部拡大の断面図である。
【図１２】ピストンロッドから押付け部材を離間させた状態を図２と同様位置から見た溝加工装置の外観斜視図である。
【図１３】ピストンロッドから位置決め部材を離間させた状態を図２と同様位置から見た溝加工装置の外観斜視図である。
【図１４】各転造ローラの全周突起をピストンロッドの外周面に規定寸法まで押込んだ状態を示す図１０と同様位置から見た要部拡大の断面図である。
【図１５】可動ローラユニットをピストンロッドから離間させた状態を図７と同様位置から見た要部拡大の平面図である。
【図１６】可動ローラユニットをピストンロッドから離間させた状態を図１０と同様位置から見た要部拡大の平面図である。
【図１７】溝加工装置による溝加工手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態による棒状部材の溝加工方法、この溝加工方法に用いる溝加工装置および溝加工方法が適用されるピストンロッドを備えた油圧緩衝器について、図１ないし図１７に従って詳細に説明する。
【００１４】
本実施の形態による溝加工方法によって全周溝が形成される棒状部材としてのピストンロッド５を備えた油圧緩衝器１の構成について、図１等を参照しつつ述べる。
【００１５】
油圧緩衝器１の外形を構成するシリンダ２は、内筒２Ａと外筒２Ｂとからなる二重筒構造をなし、その下部はボトムキャップ２Ｃによって閉塞されている。一方、シリンダ２の上部はロッドガイド３によって閉塞されている。シリンダ２の内筒２Ａ内には、ピストン４が軸方向に移動可能に挿嵌されている。ピストンロッド５は、軸方向の一端側がシリンダ２内でピストン４に取付けられ、他端側がロッドガイド３を介して伸長、縮小可能に突出している。
【００１６】
ここで、ピストンロッド５は、棒状部材を構成するもので、細長い円柱体として形成されている。また、ピストンロッド５の外周面５Ａには、伸縮動作によって表面が傷付かないように表面硬化層５Ｂ（図１６参照）が形成されている。さらに、ピストンロッド５の外周面５Ａには、軸方向の途中部位に位置して全周溝６が形成され、該全周溝６は、後述の溝加工装置１１を用いた溝加工方法によって形成されるものである。この全周溝６には、ピストンロッド５が大きく伸長したときにロッドガイド３に当接し、それ以上の伸長を規制するストッパ部材７がメタルフロー結合等の結合手段によって取付けられている。
【００１７】
次に、油圧緩衝器１のピストンロッド５に全周溝６を形成するための溝加工装置１１について述べる。
【００１８】
図２、図３はピストンロッド５に全周溝６を加工するための溝加工装置１１を示している。この溝加工装置１１は、ピストンロッド５の外周面５Ａに後述する転造ローラ１４の全周突起１４Ｂ、転造ローラ１８の全周突起１８Ｂを押付ける転造加工により、該ピストンロッド５に全周溝６を形成するものである。溝加工装置１１は、後述の固定ローラユニット１２、可動ローラユニット１６、位置決め部材２１、押付け部材２２により大略構成されている。
【００１９】
溝加工装置１１の固定ローラユニット１２は、後述するロッド支持台２０の側方位置に固定して設けられている。固定ローラユニット１２は、回転軸１３に取付けられた転造ローラ１４と、該転造ローラ１４を挟んで前記回転軸１３に取付けられた２個の矯正ローラ１５Ａ，１５Ｂとにより構成されている。ここで、転造ローラ１４は、短尺な円柱体として形成され、その外周側には軸方向の中間部に位置して１段拡径した拡径部１４Ａが形成されている。
【００２０】
また、拡径部１４Ａの外周側には、全周突起１４Ｂが径方向外向きに突出して設けられている。この全周突起１４Ｂは、図１１に示すように、突出寸法Ｈ1をもって突出し、その断面形状は全周溝６に対応して形成されている。そして、全周突起１４Ｂは、例えば突出寸法Ｈ1のほぼ全部をピストンロッド５の外周面５Ａに押込むことにより、規定の深さ寸法をもった全周溝６を形成することができる。即ち、全周溝６の規定の深さ寸法は、全周突起１４Ｂの突出寸法Ｈ1と同じ深さ寸法Ｈ1となる。
【００２１】
一方、図７に示すように、２個の矯正ローラ１５Ａ，１５Ｂは、転造ローラ１４の拡径部１４Ａと同等または僅かに大きな径方向寸法をもった短尺な円柱体として形成されている。各矯正ローラ１５Ａ，１５Ｂは、転造加工時のピストンロッド５の撓み変形等を矯正し、該ピストンロッド５を真直ぐに仕上げるものである。
【００２２】
ロッド支持台２０を挟んで固定ローラユニット１２の反対側には、固定ローラユニット１２と平行に並ぶように可動ローラユニット１６が設けられている。この可動ローラユニット１６は、ピストンロッド５に近付く矢示Ａ方向と、ピストンロッド５から離れる矢示Ａ′方向とに水平方向に平行移動可能となっている点で、固定ローラユニット１２と相違し、それ以外の部分で同様に構成されている。即ち、可動ローラユニット１６は、回転軸１７、転造ローラ１８、２個の矯正ローラ１９Ａ，１９Ｂにより構成され、転造ローラ１８には、前述した転造ローラ１４と同様に、拡径部１８Ａと全周突起１８Ｂとが設けられている。
【００２３】
ここで、固定ローラユニット１２と可動ローラユニット１６とは、それぞれの間に挟んだピストンロッド５を回転させながら溝加工を施すものであるから、図３に示すように、いずれも矢示Ｂ方向に回転駆動することができる。これら固定ローラユニット１２と可動ローラユニット１６とに挟まれたピストンロッド５は、逆回転となる矢示Ｃ方向に回転駆動される。
【００２４】
固定ローラユニット１２と可動ローラユニット１６との間にはロッド支持台２０が設けられている。このロッド支持台２０は、ピストンロッド５を所定の高さ位置、例えば、図９に示すように、各ローラユニット１２，１６の中心軸の高さ位置とほぼ同じ位置に配置するものである。
【００２５】
図２、図３に示すように、ロッド支持台２０の長さ方向の一方側には位置決め部材２１が設けられている。この位置決め部材２１は、ロッド支持台２０の長さ方向でピストンロッド５に近付く矢示Ｄ方向と、ピストンロッド５から離れる矢示Ｄ′方向とに移動可能となっている。位置決め部材２１は、当接ロッド２１Ａの先端をピストンロッド５の一端面に当接させることにより、ピストンロッド５を軸方向に位置決めすることができ、ピストンロッド５の外周面５Ａに対し軸方向の正確な位置に全周溝６を形成することができる。
【００２６】
ここで、位置決め部材２１は、ロッド支持台２０の長さ方向の延長線上に配置され、前述したように矢示Ｄ方向または矢示Ｄ′方向に移動することができる。しかし、位置決め部材２１は、位置決めした状態では移動不能に固定することができる。
【００２７】
ロッド支持台２０を挟んで位置決め部材２１と軸方向の反対側には押付け部材２２が設けられている。この押付け部材２２は、ピストンロッド５を位置決め部材２１に向けて押圧することにより、該ピストンロッド５の一端面を位置決め部材２１の当接ロッド２１Ａ先端に押付けるものである。このように、ピストンロッド５を当接ロッド２１Ａに押付けた状態では、位置決め部材２１による軸方向の位置決め位置にピストンロッド５を正確に配置することができる。
【００２８】
押付け部材２２は、伸縮ロッド２２Ａを有し、該伸縮ロッド２２Ａは、ピストンロッド５に向けて矢示Ｅ方向に伸長したり、ピストンロッド５から離れる矢示Ｅ′方向に縮小したりすることができる。
【００２９】
次に、溝加工装置１１を用いて油圧緩衝器１のピストンロッド５に全周溝６を形成するための溝加工方法について、図１７のフローチャートに基づき、図４ないし図１６を参照して説明する。
【００３０】
最初に、ロッド支持台２０上に表面硬化層５Ｂが施されたピストンロッド５を載置したら、ピストンロッド５の位置決め工程を開始する。このピストンロッド５の位置決め工程では、位置決め部材２１と押付け部材２２とによりピストンロッド５を挟んで軸方向に位置決めする。図１７のフローチャートに従って具体的に述べると、ステップ１では、図４に示す如く、位置決め部材２１を矢示Ｄ方向に移動し、当接ロッド２１Ａをピストンロッド５を位置決めする位置に配置し、この位置で位置決め部材２１を固定する。
【００３１】
次に、位置決め部材２１を位置決め位置に固定したら、ステップ２に移って、図５に示す如く、押付け部材２２の伸縮ロッド２２Ａを矢示Ｅ方向に伸ばしてピストンロッド５を押圧し、該ピストンロッド５を位置決め部材２１の当接ロッド２１Ａに押付ける。これにより、位置決め部材２１と押付け部材２２は、ピストンロッド５を軸方向で挟むことにより、これを軸方向に位置決めすることができ、後述の溝加工工程では、ピストンロッド５に対し正確な位置に全周溝６を加工することができる。
【００３２】
ピストンロッド５を軸方向に位置決めしたら、ピストンロッド５に全周溝６を加工する溝加工工程に移る。この溝加工工程では、ステップ３として、図６、図７に示すように、転造ローラ１４を有する固定ローラユニット１２と転造ローラ１８を有する可動ローラユニット１６を矢示Ｂ方向に回転駆動し、この状態で可動ローラユニット１６をピストンロッド５に向けて矢示Ａ方向に移動させる。続けて、ステップ４では、図８ないし図１０に示すように、転造ローラ１４の全周突起１４Ｂと転造ローラ１８の全周突起１８Ｂとをピストンロッド５の外周面５Ａに接触させることにより、該ピストンロッド５を矢示Ｃ方向に回転しつつ、全周突起１４Ｂ，１８Ｂをピストンロッド５の外周面５Ａに押付けて全周溝６を形成する。
【００３３】
次に、ピストンロッド５の外周面５Ａに全周溝６を形成する溝加工工程の進行中に併行し、ピストンロッド５の両端側を自由状態とする位置決め解除工程を行う。この位置決め解除工程では、ピストンロッド５を軸方向に自由状態とするために、加工途中の全周溝６と各全周突起１４Ｂ，１８Ｂとの係合によってピストンロッド５が軸方向にずれない状態となっている必要がある。
【００３４】
従って、ステップ５では、図１１に示すように、各転造ローラ１４，１８の全周突起１４Ｂ，１８Ｂの突出寸法Ｈ1、即ち、全周溝６の規定の深さ寸法を寸法Ｈ1とし、加工途中の全周溝６の深さ寸法を寸法Ｈ2とする。これに基づき、本実施の形態では、全周溝６の加工途中の溝深さ寸法Ｈ2が全周突起１４Ｂ，１８Ｂの突出寸法Ｈ1の５０％程度に達すると、両者間の凹凸係合によってピストンロッド５が軸方向に位置ずれしなくなる。
【００３５】
なお、溝深さ寸法Ｈ2と突出寸法Ｈ1との関係で、ピストンロッド５が位置ずれしなくなる割合は、各転造ローラ１４，１８およびピストンロッド５の材質、全周突起１４Ｂ，１８Ｂの形状、全周溝６の規定の深さ寸法Ｈ1、溝加工装置１１の仕様等の条件によって異なるものであり、上述した５０％程度という割合に限定されるものではない。
【００３６】
転造ローラ１４の全周突起１４Ｂと転造ローラ１８の全周突起１８Ｂに対しピストンロッド５が軸方向に位置ずれしなくなる溝深さまで加工が進行したら、図１２に示すように、押付け部材２２の伸縮ロッド２２Ａを矢示Ｅ′方向に後退させ、ピストンロッド５から離間させる。
【００３７】
押付け部材２２の伸縮ロッド２２Ａをピストンロッド５から離間させたら、ステップ６に移って、図１３に示す如く、位置決め部材２１を矢示Ｄ′方向に後退させ、当接ロッド２１Ａをピストンロッド５から離間させる。
【００３８】
これにより、ピストンロッド５は、その両端側が自由状態（自由端）となるから、ピストンロッド５の外周面５Ａに全周突起１４Ｂ，１８Ｂを押込んで該ピストンロッド５が軸方向に伸長するときには、該ピストンロッド５を自由に伸長させることができる。
【００３９】
溝加工工程では、ステップ７に移って、図１４に示す如く、ピストンロッド５の外周面に転造ローラ１４の全周突起１４Ｂと転造ローラ１８の全周突起１８Ｂを規定の深さ寸法Ｈ1まで押込むことにより、規定の深さ寸法Ｈ1の全周溝６を形成することができる。さらに、ステップ８では、図１５、図１６に示す如く、各ローラユニット１２，１６の回転を停止し、可動ローラユニット１６をピストンロッド５から後退させるように矢示Ａ′方向に移動させることにより、ピストンロッド５に全周溝６を形成する溝加工を終了する。
【００４０】
かくして、本実施の形態によれば、ピストンロッド５の外周面５Ａに全周溝６を加工する溝加工方法では、位置決め部材２１と押付け部材２２とによりピストンロッド５を挟んで軸方向に位置決めするピストンロッド５の位置決め工程を行い、各転造ローラ１４，１８を回転駆動しつつ全周突起１４Ｂ，１８Ｂをピストンロッド５の外周面５Ａに押付けて全周溝６を加工する溝加工工程を行う。
【００４１】
そして、溝加工工程の途中では、この溝加工工程と併行して、位置決め部材２１と押付け部材２２とをピストンロッド５から離間させ、該ピストンロッド５の両端側を自由状態とする位置決め解除工程を行う。
【００４２】
従って、ピストンロッド５の外周面５Ａに転造ローラ１４の全周突起１４Ｂと転造ローラ１８の全周突起１８Ｂを押込んで該ピストンロッド５が軸方向に伸長するときには、位置決め部材２１や押付け部材２２に突き当たることなく、該ピストンロッド５を自由に伸長させることができる。
【００４３】
この結果、伸びたピストンロッド５が位置決め部材２１、押付け部材２２を押圧することによる反力が転造ローラ１４の全周突起１４Ｂと転造ローラ１８の全周突起１８Ｂに負荷として作用しなくなるから、全周突起１４Ｂ，１８Ｂの寿命を延ばすことができる。これにより、各転造ローラ１４，１８の交換頻度を削減することができ、作業効率の向上、製造コストの低減等を図ることができる。
【００４４】
なお、実施の形態では、棒状部材として油圧緩衝器１のピストンロッド５を適用し、溝加工装置１１を用いてピストンロッド５に全周溝６を形成する溝加工方法を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、本発明の溝加工方法は、ピストンロッド５以外の棒状部材に対して全周溝６を形成する場合に適用してもよい。また、棒状部材として、中空なパイプ状の棒状部材に適用することもできる。
【００４５】
次に、上記の実施の形態に含まれる発明について述べる。棒状部材は、振動を緩和する緩衝器に用いるピストンロッドである。これにより、緩衝器のピストンロッドに対し全周溝を加工することができる。
【符号の説明】
【００４６】
１油圧緩衝器
５ピストンロッド（棒状部材）
５Ａ外周面
６全周溝
１１溝加工装置
１４，１８転造ローラ
１４Ｂ，１８Ｂ全周突起
２１位置決め部材
２２押付け部材
Ｈ1 全周突起の突出寸法（全周溝の溝深さ寸法）
Ｈ2 全周溝の加工途中の溝深さ寸法

【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周側に全周突起を有し棒状部材を径方向から挟むように接近、離間する複数個のローラと、前記棒状部材の軸方向の一端部に当接することで前記棒状部材を軸方向に位置決めする位置決め部材と、前記棒状部材を挟んで前記位置決め部材と軸方向の反対側に配置され前記棒状部材を前記位置決め部材に押付ける押付け部材とを備え、
前記位置決め部材と前記押付け部材とにより前記棒状部材を挟んで軸方向に位置決めする棒状部材位置決め工程と、
前記各ローラを回転駆動しつつ前記全周突起を前記棒状部材の外周面に押付けて全周溝を加工する溝加工工程と、
前記溝加工工程の途中で前記位置決め部材と前記押付け部材とを前記棒状部材から離間させ、前記棒状部材の両端側を自由状態とする位置決め解除工程とからなる棒状部材の溝加工方法。
【請求項２】
前記棒状部材は、振動を緩和する緩衝器に用いるピストンロッドである請求項１に記載の棒状部材の溝加工方法。

【図１】