環状円板成形用素材並びに環状円板成形方法及び金型
【課題】本発明は自動車の自動変速機クラッチパックにおけるリテーニングプレート等の環状円板を成形するための素材並びにその成形方法及び金型に関し、板材のスクラップ量を削減しかつ高精度製品の製造に支障がないようにすることを目的とする。
【解決手段】環状円板成形用素材１０は金属板材よりプレス打抜きされ、長円形をなす。長円形からの円形への成形は塑性加工により行われ、素材１０の短径部内周に成形部２７を当接させ、成形部２７をカム２２により離間移動させることで短径部を拡開、長径部を縮小させる。加工中に素材は外周では窪み部24-2によって案内することにより最終的に円形に塑性変形させる。塑性変形中に上下面間では材料の逃げを阻止するように規制を行う。
【解決手段】環状円板成形用素材１０は金属板材よりプレス打抜きされ、長円形をなす。長円形からの円形への成形は塑性加工により行われ、素材１０の短径部内周に成形部２７を当接させ、成形部２７をカム２２により離間移動させることで短径部を拡開、長径部を縮小させる。加工中に素材は外周では窪み部24-2によって案内することにより最終的に円形に塑性変形させる。塑性変形中に上下面間では材料の逃げを阻止するように規制を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は自動車の自動変速機のクラッチパックに使用されるリテーニングプレート等に成形するための環状円板に成形するための素材並びに環状円板成形方法及びその成形のための金型に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車の自動変速機のクラッチパックに使用されるリテーニングプレートは円形環状をなし、通常は金属板材（シート材若しくはコイル材）から円環形状の素材を打抜き、外周若しくは内周のスプラインを成形することで製造している。しかしながら、平板からの円環形状の素材の打抜きはスクラップを大量に生じ、金属板材のコストが上がっている現状ではリテーニングプレートのコストもそれに伴って嵩んでしまう問題がある。
【０００３】
そこで、円環形状部材の製造方法として、金属線材をリング状にカール成形後、端面同士を溶接することで、円環形状に成形したり（特許文献１）、円弧状に分割された素材をプレス打抜き、溶接により円環形状に一体化することが提案されている。
【特許文献１】特開２０００−４２６４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
金属線材をカール成形後の溶接構造やプレス打抜きされた円弧状分割素材の溶接構造はスクラップを少なくし材料の歩留まりを高めることはできるが、溶接構造の採用は接合部の強度・品質の管理が難しくコスト増の原因となる。また、溶接設備及び溶接部のバリ取り装置が必須で、この点でもコストが嵩む結果となる。また溶接部の存在は自動車の自動変速機のクラッチパックにおいてリテーニングプレートに使用した場合、摩擦材の偏磨耗の懸念があり、また、スプラインの精度確保が困難になる問題がある。
【０００５】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、板材のスクラップ量を削減することができかつ高精度製品の製造に支障がないようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明の環状円板成形用素材は金属板材より環状にプレス打抜きされ、内外周で長円形をなし、塑性加工により内外周で円形に成形される。
【０００７】
長環状円板からの環状円板の成形は塑性加工により行われ、内外周で長円形の環状で板状の素材に素材平面に平行に長円形における短径において内周より半径外方に離間方向に外力を付与すると同時に長円形における長径において半径内方にフリーとし、これにより素材を内外周で円形を呈するべく塑性変形に至らしめる。長円形から円形への素材の塑性変形と同時に上下面間では材料の逃げを阻止することができる。また、長円形から円形への素材の塑性変形の際に素材の外周をガイドすることができる。
【０００８】
この成形方法のための金型は、素材の長円形における短径に沿って離間方向に移動可能に一対配置され、各々が素材の載置面と、載置面より起立し、素材の長円形における短径内周に当接し、最終的に成形すべき円環の内径に相当する外周円弧面を備えた成形部とを備えたカム従動体と、カム従動体にカム係合することによりカム従動体を離間方向に移動させるカムとからなる。金型は、更に、素材の載置面との間で素材の上下方向の逃げを阻止する押さえ部及び素材の塑性変形中に素材の長円形における長径外周を案内する案内部を更に備えることができる。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、環状円板成形用素材は内外周で長円形であり、板材からのプレス打抜きの際に素材をより密接して打抜くことが可能であり、スクラップの減少を実現することができる。そして、塑性加工により長円形から円形への成形を行っており、溶接が行われないことから加工後の製品の精度を高めることができる。そして、殆ど一度の塑性加工で長円形から円形の成形を行うことができ、加工コストを下げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１はこの発明の長円形素材の、板材からのプレス打抜き状態を示す図である。
【図２】図２は従来の円形素材の、板材からのプレス打抜き状態を示す図である。
【図３】図３は上下型が離間状態におけるこの発明の金型を備えたプレス機の縦断面図である。
【図４】図４は図３の金型における下型の平面図であり、（イ）は素材の加工開始状態を示し、（ロ）は環状円板に塑性加工が完了した状態を示す。
【図５】図５は図３のＶ−Ｖ線に沿った矢視断面図である。
【図６】図６は図３のVI−VI線に沿った矢視断面図である。
【図７】図７は図３のVII−VII線に沿った矢視断面図である。
【図８】図８は図３のVIII−VIII線に沿った矢視断面図である。
【図９】図９は図３のIX−IX線に沿った矢視断面図である。
【図１０】図１０は図３のプレス機による素材の塑性加工の段階（ａ）−（ｄ）を示す縦断面図である。
【図１１】図１１は塑性加工により長環状円板より環状円板に成形する際に素材の外周を案内する窪みの形状を説明する図である。
【図１２】図１２は下型及び下型に載置された素材を示す斜視図であり、（イ）は加工開始時を示し、（ロ）は加工終了時を示す。
【図１３】図１３はこの発明の環状円板成形用素材における長円形の別形態をそれぞれ（ａ）（ｂ）に示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は金属板材よりプレス打抜きされる素材１０を示しており、素材１０は上下面は平坦であり、内外周が相似同芯な長円形（板幅Ｄ）をなし、素材１０は塑性加工により自動車の自動変速機のクラッチパックに使用されるリテーニングプレート等のための上下面平坦で内外周が同芯の円形（図２と同様な形状）に成形される。本発明の長円形の素材１０は短径に沿ってくびれ部10-1を有し、長径に沿った部位10-2は円弧形状をなしている。図２は従来のプレスからの打抜き素材１０´を示し、プレス打抜き形状は最初から内外で同芯の円形（板幅Ｄ）をなしており、板材からの打抜きの際のスクラップ量が多い問題があったが、本発明ではプレス打抜き時の素材１０の形状は長円形とすることで板材からの素材のプレス打抜き時のスクラップ発生を抑え、素材コストが大幅に軽減され、円形に塑性加工するための付加工程及び設備による幾分のコスト増があっても、トータルの製品コストは従来法（図２）と比較して軽減することが可能である。
【００１２】
次に、図１の素材１０を塑性加工下で円形に成形する金型の構造について説明すると、図３において、１２はプレス機械の下側ダイホルダ、１４はプレス機械の上側ダイホルダを示す。この発明の金型は下型１６と上型１８とから成る。
【００１３】
下型１６はダイプレート１９と、カム２２と、一対のガイドブロック２４（図３にはその一方のみ、図６には両側にて示す）と、一対のカム従動体２６とを備える。ダイプレート１９はダイクッションロッド２０の上端に固定され、下側ダイホルダ１２の上面の窪み１２Ａに案内されることで昇降する。カム２２は矩形の断面形状をなし（図８及び図９）、下側ダイホルダ１２の窪み１２Ａの底面中央部に直立固定される。一対のガイドブロック２４は、各々がダイプレート１９上に固定され、図３の紙面に直交する方向に平行に離間して配置される。一対のカム従動体２６は一対のガイドブロック２４間に配置され、ダイプレート１９上を離間方向に移動する。一対のガイドブロック２４間に図３の紙面と平行な案内路２５（図４（イ）も参照）が形成され、カム従動体２６は案内路２５に沿って図３の左右（図４（イ）の矢印ｆ方向）に移動する。案内路２５に沿ってカム従動体２６の移動を案内するため、カム従動体２６は下端に案内突起26-1を備え、案内突起26-1はガイドブロック２４の案内溝24-1に係合する（図６）。カム２２は上端が断面山形をなし、図３の紙面に直交方向に延びる一対のカム駆動面22-1（図１２（イ）（ロ）も参照）を形成し、他方、一体のカム従動体２６の各々は対向したカムのカム駆動面22-1に相補的なカム従動面26-2を備え、対向したカム駆動面22-1とカム従動面26-2とは面接しており、カム２２がダイプレート１９に対して相対的に上昇することにより、カム２により図３の左右のカム従動体２６は図３及び図１２（イ）の初期状態からダイプレート１９上を左右に離間するように図１２（ロ）のフルストローク状態まで駆動され、これにより、後述のように塑性変形下での素材１０の成形が行われる。
【００１４】
図４（イ）に示すように、ガイドブロック２４はカム従動体２６を挟んでカム従動体２６の移動方向（矢印ｆ）を挟んで両側に位置している。ガイドブロック２４はその上面に略３角形の窪み24-2（素材外周案内部）を形成し、カム従動体２６を挟んだ一対のガイドブロック２４間で窪み24-2は３角形状が底辺側にて向き合うように配置される。窪み24-2の深さは素材１０の厚みに拮抗しており（図１２（イ）も参照）、図４（イ）に示すように、素材１０の長径の両側は夫々のガイドブロック２４上の窪み24-2に載置収容され、この状態においては、素材１０は外周の４点（図１１のＰ２）において窪み24-2の側壁面に当接若しくは微小隙間で位置するようになっている。一方、素材１０は長円形の長軸方向では内周ではフリーであり、長円形から円形への塑性変形を可能とする。カム従動体２６はその上面に一体に成形部２７を備える。各成形部２７は図４（イ）に示すように上面側より見た形状は円弧を弦で結んだ形状をなし、成形部２７はカム従動体２６より素材１０の肉厚相当分突出している（図３及び図１２（イ）参照）。そして、図４（イ）に示すように、初期状態（加工開始時）では一対のカム従動体２６間で成形部２７はその弦が合わさるように配置され、かつ外周２７Ａにおいて素材１０の直径対立位置における短径内周に当接している。成形部２７の外周の円弧形状は、後述のように、塑性加工により長環状円板から環状円板に成形したときの内周側の円形における曲率と同一の曲率となっている。そして、後述のように、塑性加工の開始に先立ち、素材１０はその長径側の直径対向位置でガイドブロック２４の窪み24-2に載置され、素材１０はその外周が４点で窪み24-2の直立側壁面に当接され（又は素材の投入の円滑のため後述のように些少の隙間が残され）、他方、素材１０はその内周が短径側の直径対立位置で成形部２７の外周面２７Ａに当接する。そして、一対のカム従動体２６を短径に沿って離間方向に移動させることによって、カム従動体２６による素材１０は長環状円板から環状円板への塑性加工が行われる。
【００１５】
図３において、上型１８はダイプレート３０と、ダイプレート３０の下面に固定され、図３の紙面に直交する方向に離間して一対設けられたガイドブロック３２と、一対のガイドブロック３２間の案内路３４を図３の紙面に平行に左右に離間方向に移動されるカムスライド３６とからなる。カムスライド３６はカム従動面36-1を備え、後述のように長環状円板から環状円板への塑性加工の終了段階のやや手前において、カム２２の駆動面22-1がカム従動面36-1に当接することによりカムスライド３６は図３の状態から離間方向に駆動され、所望ストロークまでのカム２２の相対移動を許容する。カムスライド３６のこのような移動を案内するため、カムスライド３６は上端に案内突起36-2を備え、案内突起36-2はガイドブロック３２の案内溝32-1に係合する（図７）。カムスライド３６とガイドブロック３２とはその下面が面一であり、これも面一をなすガイドブロック２４とカム従動体２６との上面２６Ａとの間で塑性加工中の素材の上下の逃げを拘束する役目を果たすことになる。
【００１６】
以上説明した金型による素材の塑性加工について説明すると、塑性加工開始前には図３に示すようにダイクッションロッド２０は上方に延出位置され、ダイプレート１９は上昇位置する。また、図３の左右のカム従動体２６は対向面で当接し、この当接面は金型中心線Ｌと一致している。また、上型１８の左右のカムスライド３６については対向端縁は当接し、この当接部も金型中心線Ｌ（図３）上にある。図４（イ）に示すように、素材１０は長径に沿った両端部の夫々がガイドブロック２４の窪み24-2上に載置される。カム従動体２６はその上面２６Ａが窪み24-2の底面と面一であり（図１２参照）、素材１０を安定載置することができる。そして、カム従動体２６と一体の成形部２７は素材の肉厚分だけ面２６Ａより突出し、成形部２７の外周円弧面２７Ａは素材１０の短径に沿った内周に当接している。また、上側ダイホルダ１４は上昇位置している。
【００１７】
図１０はこの発明の金型による素材の塑性加工の段階（ａ）−（ｄ）を示す。（ａ）は図３に一致する初期状態を示し、素材１０はカム従動体２６上載置され、成形部２７は素材１０に短径部内周に当接し、長径部両端はガイドブロック２４の窪み24-2上に載置され、素材１０の外周縁は窪み24-2の直立壁面24-2A（図１２）に当接する。上側ダイホルダ１４を図４（ａ）の状態から下降させて行き、図４（ｂ）では上型カムスライド３６の下面３６Ａ及びこれと面一のガイドブロック３２（図３）の下面３２Ａ（カムスライド３６の下面３６Ａとで本発明の押え部を構成する）が素材１０の上面と当接する。すなわち、素材１０は下面では面一にあるカム従動体２６の上面２６Ａとガイドブロック２４の窪み24-1上に載置され、成形部２７はこの面一面から素材１０の肉厚分隆起しており、そのため、下側の面一面と上側の面一面との間に素材１０の丁度肉厚分が残されるのみとなり、塑性加工中の素材の上下方向への逃げが阻止され、加工中に素材１０は平板状態を維持することができる。
【００１８】
図１０（ｃ）において上側ダイホルダ１４の下降が更に進むと、ダイプレート１９はカム２２に対して下降する。このような下降は図示しない油圧機構によりダイクッションロッド２０に加わる上方付勢力に抗してダイプレート１９及びこれに固定されるガイドブロック２４を下降させ、その結果、カム２２によってカム従動体２６はガイドブロック２４間を左右に離間方向（図４（イ）の矢印ｆ方向）に移動させる。このようなカム従動体２６の移動により、素材の短軸に沿った内周面に外周が当接する成形部２７は素材の短径部を直径に沿って外方に変形に至らしめる。他方、素材１０の長軸部は内周側には規制がないため、窪み24-2により外周を規制・案内されながら半径内方に変形してゆく。図１０（ｄ）は上側ダイホルダ１４のフルストローク状態を示し、ダイクッションロッド２０の更なる下降によって、カム２２のカム面はカム従動体２６を完全に突き抜け、カムスライド３６に当接してこれを左右に離間させ、カム従動体２６に対するカム２２のフルストロークを許容する。図４（ロ）はフルストローク状態での成形部２７の位置を示し、成形部２７の外周円弧面２７Ａは全周で素材１０の内周に当接し、素材は円形に成形される。また、素材１０の外周は窪み24-2の直立面24-2Aに最内側位置にて当接している（図１２（ロ）も参照）。窪み24-2はその直立面24-2Aによって成形部２７を短軸離間方向において素材内周に係合状態で拡開させることによる素材の長円形から円形への塑性加工の過程において素材の外周を案内・規制する形状となっている。図１１は窪み24-2の形状如何について説明するもので、素材１０は塑性変形により長円形から円形に形成される。塑性加工前の長円形素材の内周をＡＩにて、外周をＡＯにて表し、塑性加工後の円形素材の内周をＢＩにて、外周をＢＯにて表す。周長としては、塑性加工前の長円形素材の内周ＡＩ＝塑性加工後の円形素材の内周ＢＩ＝πφＩであり、塑性加工前の外周ＡＯ＝塑性加工後の円形素材の外周ＢＯ＝πφＯとすることができる。即ち、この場合は、素材は長円形から円形への塑性変形の過程で内径も外周も周長は一定である。しかしながら、塑性加工前後で内周及び外周の双方を必ずしも一致させなくても、内周若しくは外周の一方のみを一致させるようにしても良い。そして、円形への塑性変形の完了状態において、素材の外周部に一致するように窪み24-2の直立面24-2Aに対する素材当接部ｐ１（４点）の形状（曲線形状）は決められる。そして、塑性加工前の素材に接線を構成するように素材の当接部位ｐ２（４点）に惹かれた接線が窪み24-2における素材当接部（３角形の斜辺）の形状となる。このような形状により長円形から円形への塑性変形の全過程で素材の外周のスムースな案内が可能となる。尚、部位ｐ２においては塑性加工開始に先立っての素材の投入を容易とするため、適当な隙間を持たせることが可能である。
【００１９】
素材１０から円形形状への塑性変形は金型１段でも可能（必要あればトリミングを行う）であるが、塑性加工の精度を高めるため金型を２段としても良い。
【００２０】
素材１０の形状要件について説明すると、長径部位10-2（図１）は円弧形状をなし、長径部位10-2は塑性変形により円形に広げていることから、その内径は最終的な円形加工品の内径より小さいが、長径部位10-2の内径が小さすぎると最終的円形状のいびつの度合いが大きくなってしまうので適当な大きさに設定する。長径部位10-2の内径の適値は素材如何でも異なるが、この辺りは試行錯誤も含めて適値が得られるように決定する必要がある。素材１０の短径部位10-1は成形部２７による変形規制部位であるため形状の自由度は大きいが、長径部位10-2と滑らかに繋がった形状になっていることが好ましい。当然のことであるが、長径部位10-2は成形部２７によって拡開されることから、内径としては成形部２７が入り得るような設定となっている。
【００２１】
素材１０の形状は図１の実施形態のように短径部10-1を凹ませることが板材からのプレス打抜き時においてスクラップ量を最小とすることにおいて好ましいが、図１３（ａ）のような短径部が幾分膨らんだ長円形状（楕円）や図１３（ｂ）のように短径部が直線上の小判形状のような長円形状とすることができ、プレス打抜き時のスクラップ量減を実現することができる。
【符号の説明】
【００２２】
１０…素材
１２…下側ダイホルダ
１４…上側ダイホルダ
１６…下型
１８…上型
２０…ダイクッションロッド
２２…カム
２４…下型のガイドブロック
24-2…素材載置用窪み
２６…カム従動体
２７…成形部
３２…上型のガイドブロック
３６…カムスライド
【技術分野】
【０００１】
この発明は自動車の自動変速機のクラッチパックに使用されるリテーニングプレート等に成形するための環状円板に成形するための素材並びに環状円板成形方法及びその成形のための金型に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車の自動変速機のクラッチパックに使用されるリテーニングプレートは円形環状をなし、通常は金属板材（シート材若しくはコイル材）から円環形状の素材を打抜き、外周若しくは内周のスプラインを成形することで製造している。しかしながら、平板からの円環形状の素材の打抜きはスクラップを大量に生じ、金属板材のコストが上がっている現状ではリテーニングプレートのコストもそれに伴って嵩んでしまう問題がある。
【０００３】
そこで、円環形状部材の製造方法として、金属線材をリング状にカール成形後、端面同士を溶接することで、円環形状に成形したり（特許文献１）、円弧状に分割された素材をプレス打抜き、溶接により円環形状に一体化することが提案されている。
【特許文献１】特開２０００−４２６４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
金属線材をカール成形後の溶接構造やプレス打抜きされた円弧状分割素材の溶接構造はスクラップを少なくし材料の歩留まりを高めることはできるが、溶接構造の採用は接合部の強度・品質の管理が難しくコスト増の原因となる。また、溶接設備及び溶接部のバリ取り装置が必須で、この点でもコストが嵩む結果となる。また溶接部の存在は自動車の自動変速機のクラッチパックにおいてリテーニングプレートに使用した場合、摩擦材の偏磨耗の懸念があり、また、スプラインの精度確保が困難になる問題がある。
【０００５】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、板材のスクラップ量を削減することができかつ高精度製品の製造に支障がないようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明の環状円板成形用素材は金属板材より環状にプレス打抜きされ、内外周で長円形をなし、塑性加工により内外周で円形に成形される。
【０００７】
長環状円板からの環状円板の成形は塑性加工により行われ、内外周で長円形の環状で板状の素材に素材平面に平行に長円形における短径において内周より半径外方に離間方向に外力を付与すると同時に長円形における長径において半径内方にフリーとし、これにより素材を内外周で円形を呈するべく塑性変形に至らしめる。長円形から円形への素材の塑性変形と同時に上下面間では材料の逃げを阻止することができる。また、長円形から円形への素材の塑性変形の際に素材の外周をガイドすることができる。
【０００８】
この成形方法のための金型は、素材の長円形における短径に沿って離間方向に移動可能に一対配置され、各々が素材の載置面と、載置面より起立し、素材の長円形における短径内周に当接し、最終的に成形すべき円環の内径に相当する外周円弧面を備えた成形部とを備えたカム従動体と、カム従動体にカム係合することによりカム従動体を離間方向に移動させるカムとからなる。金型は、更に、素材の載置面との間で素材の上下方向の逃げを阻止する押さえ部及び素材の塑性変形中に素材の長円形における長径外周を案内する案内部を更に備えることができる。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、環状円板成形用素材は内外周で長円形であり、板材からのプレス打抜きの際に素材をより密接して打抜くことが可能であり、スクラップの減少を実現することができる。そして、塑性加工により長円形から円形への成形を行っており、溶接が行われないことから加工後の製品の精度を高めることができる。そして、殆ど一度の塑性加工で長円形から円形の成形を行うことができ、加工コストを下げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１はこの発明の長円形素材の、板材からのプレス打抜き状態を示す図である。
【図２】図２は従来の円形素材の、板材からのプレス打抜き状態を示す図である。
【図３】図３は上下型が離間状態におけるこの発明の金型を備えたプレス機の縦断面図である。
【図４】図４は図３の金型における下型の平面図であり、（イ）は素材の加工開始状態を示し、（ロ）は環状円板に塑性加工が完了した状態を示す。
【図５】図５は図３のＶ−Ｖ線に沿った矢視断面図である。
【図６】図６は図３のVI−VI線に沿った矢視断面図である。
【図７】図７は図３のVII−VII線に沿った矢視断面図である。
【図８】図８は図３のVIII−VIII線に沿った矢視断面図である。
【図９】図９は図３のIX−IX線に沿った矢視断面図である。
【図１０】図１０は図３のプレス機による素材の塑性加工の段階（ａ）−（ｄ）を示す縦断面図である。
【図１１】図１１は塑性加工により長環状円板より環状円板に成形する際に素材の外周を案内する窪みの形状を説明する図である。
【図１２】図１２は下型及び下型に載置された素材を示す斜視図であり、（イ）は加工開始時を示し、（ロ）は加工終了時を示す。
【図１３】図１３はこの発明の環状円板成形用素材における長円形の別形態をそれぞれ（ａ）（ｂ）に示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は金属板材よりプレス打抜きされる素材１０を示しており、素材１０は上下面は平坦であり、内外周が相似同芯な長円形（板幅Ｄ）をなし、素材１０は塑性加工により自動車の自動変速機のクラッチパックに使用されるリテーニングプレート等のための上下面平坦で内外周が同芯の円形（図２と同様な形状）に成形される。本発明の長円形の素材１０は短径に沿ってくびれ部10-1を有し、長径に沿った部位10-2は円弧形状をなしている。図２は従来のプレスからの打抜き素材１０´を示し、プレス打抜き形状は最初から内外で同芯の円形（板幅Ｄ）をなしており、板材からの打抜きの際のスクラップ量が多い問題があったが、本発明ではプレス打抜き時の素材１０の形状は長円形とすることで板材からの素材のプレス打抜き時のスクラップ発生を抑え、素材コストが大幅に軽減され、円形に塑性加工するための付加工程及び設備による幾分のコスト増があっても、トータルの製品コストは従来法（図２）と比較して軽減することが可能である。
【００１２】
次に、図１の素材１０を塑性加工下で円形に成形する金型の構造について説明すると、図３において、１２はプレス機械の下側ダイホルダ、１４はプレス機械の上側ダイホルダを示す。この発明の金型は下型１６と上型１８とから成る。
【００１３】
下型１６はダイプレート１９と、カム２２と、一対のガイドブロック２４（図３にはその一方のみ、図６には両側にて示す）と、一対のカム従動体２６とを備える。ダイプレート１９はダイクッションロッド２０の上端に固定され、下側ダイホルダ１２の上面の窪み１２Ａに案内されることで昇降する。カム２２は矩形の断面形状をなし（図８及び図９）、下側ダイホルダ１２の窪み１２Ａの底面中央部に直立固定される。一対のガイドブロック２４は、各々がダイプレート１９上に固定され、図３の紙面に直交する方向に平行に離間して配置される。一対のカム従動体２６は一対のガイドブロック２４間に配置され、ダイプレート１９上を離間方向に移動する。一対のガイドブロック２４間に図３の紙面と平行な案内路２５（図４（イ）も参照）が形成され、カム従動体２６は案内路２５に沿って図３の左右（図４（イ）の矢印ｆ方向）に移動する。案内路２５に沿ってカム従動体２６の移動を案内するため、カム従動体２６は下端に案内突起26-1を備え、案内突起26-1はガイドブロック２４の案内溝24-1に係合する（図６）。カム２２は上端が断面山形をなし、図３の紙面に直交方向に延びる一対のカム駆動面22-1（図１２（イ）（ロ）も参照）を形成し、他方、一体のカム従動体２６の各々は対向したカムのカム駆動面22-1に相補的なカム従動面26-2を備え、対向したカム駆動面22-1とカム従動面26-2とは面接しており、カム２２がダイプレート１９に対して相対的に上昇することにより、カム２により図３の左右のカム従動体２６は図３及び図１２（イ）の初期状態からダイプレート１９上を左右に離間するように図１２（ロ）のフルストローク状態まで駆動され、これにより、後述のように塑性変形下での素材１０の成形が行われる。
【００１４】
図４（イ）に示すように、ガイドブロック２４はカム従動体２６を挟んでカム従動体２６の移動方向（矢印ｆ）を挟んで両側に位置している。ガイドブロック２４はその上面に略３角形の窪み24-2（素材外周案内部）を形成し、カム従動体２６を挟んだ一対のガイドブロック２４間で窪み24-2は３角形状が底辺側にて向き合うように配置される。窪み24-2の深さは素材１０の厚みに拮抗しており（図１２（イ）も参照）、図４（イ）に示すように、素材１０の長径の両側は夫々のガイドブロック２４上の窪み24-2に載置収容され、この状態においては、素材１０は外周の４点（図１１のＰ２）において窪み24-2の側壁面に当接若しくは微小隙間で位置するようになっている。一方、素材１０は長円形の長軸方向では内周ではフリーであり、長円形から円形への塑性変形を可能とする。カム従動体２６はその上面に一体に成形部２７を備える。各成形部２７は図４（イ）に示すように上面側より見た形状は円弧を弦で結んだ形状をなし、成形部２７はカム従動体２６より素材１０の肉厚相当分突出している（図３及び図１２（イ）参照）。そして、図４（イ）に示すように、初期状態（加工開始時）では一対のカム従動体２６間で成形部２７はその弦が合わさるように配置され、かつ外周２７Ａにおいて素材１０の直径対立位置における短径内周に当接している。成形部２７の外周の円弧形状は、後述のように、塑性加工により長環状円板から環状円板に成形したときの内周側の円形における曲率と同一の曲率となっている。そして、後述のように、塑性加工の開始に先立ち、素材１０はその長径側の直径対向位置でガイドブロック２４の窪み24-2に載置され、素材１０はその外周が４点で窪み24-2の直立側壁面に当接され（又は素材の投入の円滑のため後述のように些少の隙間が残され）、他方、素材１０はその内周が短径側の直径対立位置で成形部２７の外周面２７Ａに当接する。そして、一対のカム従動体２６を短径に沿って離間方向に移動させることによって、カム従動体２６による素材１０は長環状円板から環状円板への塑性加工が行われる。
【００１５】
図３において、上型１８はダイプレート３０と、ダイプレート３０の下面に固定され、図３の紙面に直交する方向に離間して一対設けられたガイドブロック３２と、一対のガイドブロック３２間の案内路３４を図３の紙面に平行に左右に離間方向に移動されるカムスライド３６とからなる。カムスライド３６はカム従動面36-1を備え、後述のように長環状円板から環状円板への塑性加工の終了段階のやや手前において、カム２２の駆動面22-1がカム従動面36-1に当接することによりカムスライド３６は図３の状態から離間方向に駆動され、所望ストロークまでのカム２２の相対移動を許容する。カムスライド３６のこのような移動を案内するため、カムスライド３６は上端に案内突起36-2を備え、案内突起36-2はガイドブロック３２の案内溝32-1に係合する（図７）。カムスライド３６とガイドブロック３２とはその下面が面一であり、これも面一をなすガイドブロック２４とカム従動体２６との上面２６Ａとの間で塑性加工中の素材の上下の逃げを拘束する役目を果たすことになる。
【００１６】
以上説明した金型による素材の塑性加工について説明すると、塑性加工開始前には図３に示すようにダイクッションロッド２０は上方に延出位置され、ダイプレート１９は上昇位置する。また、図３の左右のカム従動体２６は対向面で当接し、この当接面は金型中心線Ｌと一致している。また、上型１８の左右のカムスライド３６については対向端縁は当接し、この当接部も金型中心線Ｌ（図３）上にある。図４（イ）に示すように、素材１０は長径に沿った両端部の夫々がガイドブロック２４の窪み24-2上に載置される。カム従動体２６はその上面２６Ａが窪み24-2の底面と面一であり（図１２参照）、素材１０を安定載置することができる。そして、カム従動体２６と一体の成形部２７は素材の肉厚分だけ面２６Ａより突出し、成形部２７の外周円弧面２７Ａは素材１０の短径に沿った内周に当接している。また、上側ダイホルダ１４は上昇位置している。
【００１７】
図１０はこの発明の金型による素材の塑性加工の段階（ａ）−（ｄ）を示す。（ａ）は図３に一致する初期状態を示し、素材１０はカム従動体２６上載置され、成形部２７は素材１０に短径部内周に当接し、長径部両端はガイドブロック２４の窪み24-2上に載置され、素材１０の外周縁は窪み24-2の直立壁面24-2A（図１２）に当接する。上側ダイホルダ１４を図４（ａ）の状態から下降させて行き、図４（ｂ）では上型カムスライド３６の下面３６Ａ及びこれと面一のガイドブロック３２（図３）の下面３２Ａ（カムスライド３６の下面３６Ａとで本発明の押え部を構成する）が素材１０の上面と当接する。すなわち、素材１０は下面では面一にあるカム従動体２６の上面２６Ａとガイドブロック２４の窪み24-1上に載置され、成形部２７はこの面一面から素材１０の肉厚分隆起しており、そのため、下側の面一面と上側の面一面との間に素材１０の丁度肉厚分が残されるのみとなり、塑性加工中の素材の上下方向への逃げが阻止され、加工中に素材１０は平板状態を維持することができる。
【００１８】
図１０（ｃ）において上側ダイホルダ１４の下降が更に進むと、ダイプレート１９はカム２２に対して下降する。このような下降は図示しない油圧機構によりダイクッションロッド２０に加わる上方付勢力に抗してダイプレート１９及びこれに固定されるガイドブロック２４を下降させ、その結果、カム２２によってカム従動体２６はガイドブロック２４間を左右に離間方向（図４（イ）の矢印ｆ方向）に移動させる。このようなカム従動体２６の移動により、素材の短軸に沿った内周面に外周が当接する成形部２７は素材の短径部を直径に沿って外方に変形に至らしめる。他方、素材１０の長軸部は内周側には規制がないため、窪み24-2により外周を規制・案内されながら半径内方に変形してゆく。図１０（ｄ）は上側ダイホルダ１４のフルストローク状態を示し、ダイクッションロッド２０の更なる下降によって、カム２２のカム面はカム従動体２６を完全に突き抜け、カムスライド３６に当接してこれを左右に離間させ、カム従動体２６に対するカム２２のフルストロークを許容する。図４（ロ）はフルストローク状態での成形部２７の位置を示し、成形部２７の外周円弧面２７Ａは全周で素材１０の内周に当接し、素材は円形に成形される。また、素材１０の外周は窪み24-2の直立面24-2Aに最内側位置にて当接している（図１２（ロ）も参照）。窪み24-2はその直立面24-2Aによって成形部２７を短軸離間方向において素材内周に係合状態で拡開させることによる素材の長円形から円形への塑性加工の過程において素材の外周を案内・規制する形状となっている。図１１は窪み24-2の形状如何について説明するもので、素材１０は塑性変形により長円形から円形に形成される。塑性加工前の長円形素材の内周をＡＩにて、外周をＡＯにて表し、塑性加工後の円形素材の内周をＢＩにて、外周をＢＯにて表す。周長としては、塑性加工前の長円形素材の内周ＡＩ＝塑性加工後の円形素材の内周ＢＩ＝πφＩであり、塑性加工前の外周ＡＯ＝塑性加工後の円形素材の外周ＢＯ＝πφＯとすることができる。即ち、この場合は、素材は長円形から円形への塑性変形の過程で内径も外周も周長は一定である。しかしながら、塑性加工前後で内周及び外周の双方を必ずしも一致させなくても、内周若しくは外周の一方のみを一致させるようにしても良い。そして、円形への塑性変形の完了状態において、素材の外周部に一致するように窪み24-2の直立面24-2Aに対する素材当接部ｐ１（４点）の形状（曲線形状）は決められる。そして、塑性加工前の素材に接線を構成するように素材の当接部位ｐ２（４点）に惹かれた接線が窪み24-2における素材当接部（３角形の斜辺）の形状となる。このような形状により長円形から円形への塑性変形の全過程で素材の外周のスムースな案内が可能となる。尚、部位ｐ２においては塑性加工開始に先立っての素材の投入を容易とするため、適当な隙間を持たせることが可能である。
【００１９】
素材１０から円形形状への塑性変形は金型１段でも可能（必要あればトリミングを行う）であるが、塑性加工の精度を高めるため金型を２段としても良い。
【００２０】
素材１０の形状要件について説明すると、長径部位10-2（図１）は円弧形状をなし、長径部位10-2は塑性変形により円形に広げていることから、その内径は最終的な円形加工品の内径より小さいが、長径部位10-2の内径が小さすぎると最終的円形状のいびつの度合いが大きくなってしまうので適当な大きさに設定する。長径部位10-2の内径の適値は素材如何でも異なるが、この辺りは試行錯誤も含めて適値が得られるように決定する必要がある。素材１０の短径部位10-1は成形部２７による変形規制部位であるため形状の自由度は大きいが、長径部位10-2と滑らかに繋がった形状になっていることが好ましい。当然のことであるが、長径部位10-2は成形部２７によって拡開されることから、内径としては成形部２７が入り得るような設定となっている。
【００２１】
素材１０の形状は図１の実施形態のように短径部10-1を凹ませることが板材からのプレス打抜き時においてスクラップ量を最小とすることにおいて好ましいが、図１３（ａ）のような短径部が幾分膨らんだ長円形状（楕円）や図１３（ｂ）のように短径部が直線上の小判形状のような長円形状とすることができ、プレス打抜き時のスクラップ量減を実現することができる。
【符号の説明】
【００２２】
１０…素材
１２…下側ダイホルダ
１４…上側ダイホルダ
１６…下型
１８…上型
２０…ダイクッションロッド
２２…カム
２４…下型のガイドブロック
24-2…素材載置用窪み
２６…カム従動体
２７…成形部
３２…上型のガイドブロック
３６…カムスライド
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属板材より環状にプレス打抜きされ、内外周で長円形をなし、塑性加工により内外周で円形に成形される素材。
【請求項２】
請求項１に記載の素材より環状円板に成形する方法であって、前記素材に素材平面に平行に長円形における短径において内周より半径外方に離間方向に外力を付与すると同時に長円形における長径において半径内方にフリーとし、これにより素材を内外周で円形を呈するべく塑性変形に至らしめる方法。
【請求項３】
請求項２に記載の発明において、長円形から円形への素材の塑性変形と同時に上下面間では材料の逃げを阻止するべく規制する方法。
【請求項４】
請求項２若しくは３に記載の発明において、長円形から円形への素材の塑性変形の際に素材の外周を案内する方法。
【請求項５】
請求項２に記載の方法実施のための金型であって、素材の長円形における短径に沿って離間方向に移動可能に一対配置され、各々が素材の載置面と、載置面より起立し、素材の長円形における短径内周に当接し、最終的に成形すべき円環の内径に相当する外周円弧面を備えた成形部とを備えたカム従動体と、カム従動体にカム係合することによりカム従動体を離間方向に移動させるカムとからなる金型。
【請求項６】
請求項５に記載の発明において、素材の載置面との間で素材の上下方向の逃げを阻止する押さえ部を更に備えた金型。
【請求項７】
請求項５若しくは６に記載の発明において、素材の塑性変形中に素材の長円形における長径外周を案内する案内部を更に備えた金型。
【請求項１】
金属板材より環状にプレス打抜きされ、内外周で長円形をなし、塑性加工により内外周で円形に成形される素材。
【請求項２】
請求項１に記載の素材より環状円板に成形する方法であって、前記素材に素材平面に平行に長円形における短径において内周より半径外方に離間方向に外力を付与すると同時に長円形における長径において半径内方にフリーとし、これにより素材を内外周で円形を呈するべく塑性変形に至らしめる方法。
【請求項３】
請求項２に記載の発明において、長円形から円形への素材の塑性変形と同時に上下面間では材料の逃げを阻止するべく規制する方法。
【請求項４】
請求項２若しくは３に記載の発明において、長円形から円形への素材の塑性変形の際に素材の外周を案内する方法。
【請求項５】
請求項２に記載の方法実施のための金型であって、素材の長円形における短径に沿って離間方向に移動可能に一対配置され、各々が素材の載置面と、載置面より起立し、素材の長円形における短径内周に当接し、最終的に成形すべき円環の内径に相当する外周円弧面を備えた成形部とを備えたカム従動体と、カム従動体にカム係合することによりカム従動体を離間方向に移動させるカムとからなる金型。
【請求項６】
請求項５に記載の発明において、素材の載置面との間で素材の上下方向の逃げを阻止する押さえ部を更に備えた金型。
【請求項７】
請求項５若しくは６に記載の発明において、素材の塑性変形中に素材の長円形における長径外周を案内する案内部を更に備えた金型。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−３５３０５（Ｐ２０１２−３５３０５Ａ）
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１７８６６８（Ｐ２０１０−１７８６６８）
【出願日】平成２２年８月９日（２０１０．８．９）
【出願人】（０００１７８８０４）ユニプレス株式会社 (83)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月９日（２０１０．８．９）
【出願人】（０００１７８８０４）ユニプレス株式会社 (83)
【Ｆターム（参考）】
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