JP2002011543A - 筒状金具の製造方法 - Google Patents
筒状金具の製造方法Info
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Abstract
トで製造する。 【解決手段】 主体金具は、多角形状のフランジ部54
を有する筒状に形成され、鍛造により形成された最終鍛
造品(最終鍛造品102)を所定形状に切削することに
より製造される。そして、この最終鍛造品102は、金
属素材70を、第1〜第6工程からなる冷間鍛造工程を
経て形成される。この内、第1〜第3工程では主体金具
の外形を呈するように素材を鍛造し、続く第4〜第6工
程ではその素材を素材を更に鍛造して孔部を穿設する。
また、第3工程ではフランジ部を予備形成し、第4工程
では、孔部を穿設する過程にて素材をフランジ予備成形
部86に押し広げてフランジ部54を完成させる。この
ようにして形成された最終鍛造品102では、その後主
体金具の外形を呈するように切削して成形される際に
は、切削量が従来に比べて低減されるため、主体金具の
製造コストを低減できる。
Description
る筒状金具の製造方法に関するものである。
ボイラ等の各種燃焼機器の排気ガス中の被検出成分をガ
スセンサにて検出し、その検出した被検出成分濃度に応
じて燃焼機器の燃焼効率を最適な状態に制御することが
知られている。そして、この種の制御に用いるガスセン
サでは、検出用の各種構成部材を内側に収納する中空状
の主体金具を備えている。
れている酸素センサの主体金具としては、例えば、後述
する図1に示すように、図中上方から、筒状の頭部、頭
部よりも外側に突出して六角形状を呈するボルト部、筒
状の脚部、小径脚部が設けられ、当該主体金具の中心軸
を通る軸方向には、同じく図中上方から、第1筒部,第
1管部,第2管部が連通して穿設されたものが知られて
いる。尚、この主体金具の外表面には、対象物に取り付
けるためのねじ山等が形成されている。
検出用の検出素子が収納され、例えば、燃焼機器の排気
管等の対象物に設けられた取付孔からこの検出素子の検
出部を管内に突出させ、主体金具のボルト部を所定の工
具により締め付けることにより対象物に固定される。
は、一般に、金属素材(例えば、ステンレス鋼)を鍛造
成形機を用いて鍛造することにより、主体金具の原型と
なる中空状の鍛造品を形成していた。
な金属素材は、鍛造するにつれて硬化する性質を有して
いる。そして、金属素材が硬化すると、その後に鍛造し
ても変形させるのが困難になるばかりか、鍛造する際に
は硬化した素材を受けて鍛造成形機の金型が破損してし
まうおそれがあった。このため、従来の主体金具の製造
方法では、ある程度素材を鍛造した後には、この素材に
「焼き鈍し」を施して適度に軟化させて変形させ易く
し、その後再び鍛造するようにしていた。
にして主体金具を形成するには、この鍛造品を切削機械
等を用いて、所定形状(即ち、主体金具の形状)を呈す
るように外表面等を切削していた。このため、高価な金
属材料が切削屑として処分されることになるため、主体
金具を製造するための材料コストが増大していた。
程にて途中焼き鈍しを施していたことと、金属素材を切
削することにより切削屑が発生していたこととにより、
その分製造コストがかかるといった問題があった。本発
明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、被収納
物を収納する中空状金具を、低い製造コストで製造でき
るようにすることを目的とする。
明の効果】上記目的を達成を解決するためになされた請
求項1に記載の発明は、内側に被収容物を収容可能な収
容孔または収容凹部が形成された筒状金具の製造方法で
あって、所定形状を呈する金属塊を鍛造して、前記筒状
金具の外形を呈する中間鍛造品を成形する予備成形工程
と、前記予備成形工程に続いて、前記中間鍛造品を更に
鍛造して、前記収容孔または収容凹部を成形する最終工
程とからなる冷間鍛造工程を含み、前記予備成形工程及
び前記最終工程では、それぞれ金型を換えて複数回に分
けて鍛造を行い、前記冷間鍛造工程の途中では焼き鈍し
を行わないことを特徴とする。
に分けて徐々に鍛造するようにしているため、鍛造途中
にて変形できない程度にまで硬化してしまうことなく、
金具の外形を呈する中間鍛造品を容易に形成できる。ま
た、最終工程では、この中間鍛造品を複数回に分けて徐
々に鍛造するようにしているため、同じく鍛造途中にて
変形できない程度にまで硬化してしまうことなく、被収
納物を収納するための収容孔または収容凹部を容易に穿
設することができる。
間鍛造するだけでいわば金具の外形を呈する鍛造品を形
成できる。従って、本発明(請求項1)では、途中工程
にて素材等に焼き鈍しを施す必要がなくなり、金具の製
造コストを低減することが可能となる。
ら、所定形状を呈する中間鍛造品(例えば、図2(d)
中に示したもの)を成形する予備成形工程、及び、その
中間鍛造品から、所定形状の孔部を有する鍛造品(例え
ば、図2(g)中に示したもの)を成形する最終工程に
ついて、それぞれ必要な金型の種類の数を種々検討した
結果、請求項2に記載のように、これら予備成形工程及
び最終工程では、それぞれ少なくとも3種類以上の金型
を換えて鍛造を行えば、所定形状を呈する中間鍛造品の
形成、及び、中間鍛造品への収容孔の穿設(ひいては、
収容凹部の穿設)が、容易に、かつ、確実に実現可能で
あることが判明した。
容凹部(例えば、図2(f)中に示すように、鍛造品の
後端部(図中上方)から、先端部側にかけての内側途中
まで穿設された孔部)を形成するには、少なくとも2種
類以上の金型を換えて鍛造を行えば、容易に、かつ、確
実に実現可能であることが判明した。
成形工程では、鍛造により筒状金具の外形を予備成形
し、最終工程では、予備形成された筒状金具(中間鍛造
品)に収容孔または収容凹部を成形する過程にて、この
予備成形された筒状金具を更に外側に押し広げることに
より、筒状金具の外形の少なくとも一部を完成させるよ
うにしてもよい。
または収容凹部を鍛造して成形すると同時に、筒状金具
の構成材料である金属部分を、金型の内壁に向かって押
し出すことにより、筒状金具の外形の少なくとも一部を
成形するものである。このようにすることにより、鍛造
するだけで筒状金具の少なくとも一部が完成されるた
め、鍛造後に、鍛造品の外表面を切削して、所定形状を
呈するように筒状金具の外形を仕上げる際には、従来に
比べて切削する量を格段に低減できる。従って、本発明
(請求項3)では、金具の製造コストを低減することが
可能となる。
は、請求項4に記載のように、外周の少なくとも一部に
フランジ部が突設された筒状金具に適用するようにして
もよい。ここで、フランジ部は、例えば、筒状金具を取
付対象物に固定する際に、このフランジ部を直接または
間接的に取付対象物の外壁に当接させることで、固定位
置を決定するため等に用いるものである。
設された筒状金具であっても、上記請求項1〜3に記載
のようにして鍛造するだけで、このフランジ部が容易に
完成される。また、請求項1〜4に記載の製造方法は、
請求項5に記載のように、外周の少なくとも一部が周方
向に多角形状を呈するように形成された筒状金具に適用
するようにしてもよい。ここで、多角形状を形成する外
周部分としては、上記したフランジ部や、このフランジ
部以外の部分が挙げられる。
るように成形された筒状金具であっても、上記請求項1
〜4に記載のようにして鍛造するだけで、多角形状を呈
するように鍛造品の外周を成形することができる。この
ため、請求項4及び5に記載の発明では、鍛造後に、鍛
造品の外表面を切削して、フランジ部や多角形状を呈す
るように外形を仕上げる際には、従来に比べて切削する
量を格段に低減できる。従って、本発明(請求項4,
5)では、請求項3の場合と同様に筒状金具の製造コス
トを低減することが可能となる。
用いて成形される筒状金具は、請求項6に記載のよう
に、酸素濃度を測定する酸素センサ素子を筒内側に収容
するための主体金具として用いることができる。つま
り、酸素センサの構成部材の一つである主体金具を、鍛
造するだけで上記したように成形できるため、主体金具
だけでなく、酸素センサ自体の製造コストを格段に低減
できる。
を実現するには、請求項7に記載の製造方法を用いるよ
うにしてもよい。即ち、本発明(請求項7)の製造方法
では、予備成形工程及び最終工程を含む複数の冷間鍛造
工程からなり、しかも、予備成形工程及び最終工程はそ
れぞれ以下に示す第1〜第3工程、第4〜第6工程を含
む小工程からなる。
え込み成形することにより、一端の角が丸みを帯びた弾
丸状の第1鍛造品を形成し、第2工程では、第1鍛造品
の丸みを帯びた側を押し出し方向にして、この第1鍛造
品を押し出し成形することにより、丸みを帯びた側と反
対側に円柱状の頭部と、丸みを帯びた側に頭部よりも小
さい外径の脚部とを有する第2鍛造品を形成する。ま
た、第3工程では、第2鍛造品を据え込み成形すること
により、頭部の脚部側外周を外側方向に突出させて、フ
ランジ部が予備形成された状態の中間鍛造品を形成す
る。
込み成形することにより、頭部を貫通するように穿設さ
れた第1孔部と、この第1孔部の体積に略相当する分の
前記素材をフランジ部の予備成形部分に押し広げて完成
されたフランジ部とを有する第3鍛造品を形成する。ま
た、第5工程では、第3鍛造品を据え込み成形すること
により、脚部のフランジ部とは反対側の端部に連設さ
れ、脚部よりも小さい外径を有する小径脚部と、第1孔
部よりも小径の第2孔部とを有する第4鍛造品を形成す
る。更に、第5工程では、第4鍛造品を打ち抜き成形す
ることにより、第1孔部及び第2孔部に連通し、小径脚
部の脚部とは反対側の端部までの間を貫通するように穿
設された第3孔部を有する最終鍛造品を形成する。
工程では、素材を鍛造することにより、フランジ部が予
備形成されると共に、頭部及び脚部を備えた金具の外形
を呈する中間鍛造品が形成される。そして、続く第4〜
第6工程からなる最終工程では、中間鍛造品を鍛造する
ことにより、脚部の端部に小径脚部と、それぞれ段差を
介して連通する第1〜第3孔部とを備えた最終鍛造品が
形成される。しかも、最終工程では、予備形成されたフ
ランジ部が外側に押し広げられることによりフランジ部
が完成される。ここで、第1〜第3孔部の連通部分に形
成される段差は、金具に収納されるべき各種構成部材を
載置するためのものとして使用できる。
間鍛造するだけでいわば金具の原型となる最終鍛造品を
形成できるため、途中工程にて素材等に焼き鈍しを施す
必要がない。また、多角形状を呈するフランジ部を鍛造
するだけで形成できるため、その後、外表面を切削して
金具を仕上げる際には、従来に比べて切削する量を格段
に低減できる。従って、本発明(請求項7)では、筒状
金具の製造コストを低減することが可能となる。
る。尚、本実施例では、ガスセンサの一種である酸素セ
ンサが備える主体金具の製造方法について本発明を適用
した。
ついて説明する。図1は、酸素センサの概略構成を表
し、(a)は縦断面図、(b)は主体金具の側面図を示
す。酸素センサ2は、ジルコニア等により、一端が閉塞
し他端が開口した有底筒状に形成されると共に、外側中
央に鍔部3aが形成された検出素子本体3と、検出素子
本体3の内面側に形成された、例えば白金等からなる内
側電極(基準電極)5と、検出素子本体3の外面側に形
成された、例えば白金からなる外側電極(測定電極)7
と、からなる検出素子Sを備えている。そして、酸素セ
ンサ2では、検出素子Sの開口部の内面側及び外面側
に、それぞれ内側電極5及び外側電極7からの信号を取
り出すための(被覆保護された)リード線13,14
が、接続端子9,10を介して接続される。
を加熱して活性化させるためのセラミックヒータ17が
収納されている。尚、このセラミックヒータ17には、
その表面に形成された一対の電極パターンにそれぞれロ
ー付けされた一対のリード端子18を介して、ヒータ通
電用のリード線15,16が接続される。
の保持部材21,23,タルク粉末25,パッキン27
等を介して、耐熱金属製(ステンレス鋼製)で筒状(中
空状)の主体金具50内に、この主体金具50を貫いて
図の上下に延びるように、その軸中心を合わせて配置さ
れる。そして、主体金具50の下部には、検出素子Sの
先端部(筒の一端を閉塞した側)の周囲を覆うように、
被測定ガスを導入する孔部31aを有する保護キャップ
(プロテクタ)31が装着され、主体金具50の上部に
は、検出素子S及びセラミックヒータ17の上部の周囲
を覆うように、例えば、ステンレスからなる耐熱金属製
の内筒33がOリング35を介して加締めによって取り
付けられ、更に、内筒33の上部には、例えば、ステン
レスからなる耐熱金属製の外筒39が外嵌される。
間(即ち、検出素子S上方の空間)41には、リード線
13〜16が貫通する貫通孔43が形成された略円柱状
のセラミックセパレータ45及びグロメットゴム47が
図の下側より順に配置されている。
1にて保護された検出素子Sの先端部が排気管内部に突
出して、被測定ガスである排気ガスに晒されるよう、主
体金具50を介して、内燃機関等の排気管に取り付けら
れる。この結果、検出素子Sの内側電極5と外側電極7
との間には、リード線13〜16の捩り芯線の隙間等を
介して検出素子Sの筒内側に導入される大気を酸素濃度
の基準として、その酸素濃度と被測定ガス中の酸素濃度
との比に応じた電圧が発生し、その電圧が検出信号とし
て外部に出力されることになる。
から順に、略筒状の頭部52と、この頭部よりも大きい
外径を有する多角形状(実施例中では六角形状)のフラ
ンジ部54と、頭部52よりも小さい外径を有する略円
筒状の脚部56と、脚部よりも小さい外径を有する略円
筒状の小径脚部58とが設けられている。また、検出素
子Sの中心軸を通る軸方向には、同じく図中上方から、
第1孔部60、第2孔部62、第3孔部64が連通する
ように設けられており、この内第1孔部60は頭部52
側に設けられ、第2孔部62はフランジ部54から脚部
56にかけてに設けられ、第3孔部64は脚部から小径
脚部58にかけてに設けられている。また、頭部52の
先端にはOリング35を介して内筒33を加締めるため
の加締部52aが設けられている。
酸素センサ2の各種構成部材を収納していない状態を示
しており、このため、主体金具50の加締部52aは加
締めていない状態であって、その端部は図中上方を向い
ている。そして、この主体金具50は、後述する図2
(e)に示した鍛造品の外表面を、切削機械(図示略)
により切削することにより製造されるものである。
3孔部64は、請求項記載の収容孔に相当する。次に、
主体金具50を製造するための鍛造品を形成する工程に
ついて説明する。図2は、鍛造品の形成手順を表す要部
縦断面図である。尚、図2(b)〜(e)において図中
上下方向に延びる一点鎖線は鍛造品の中心軸を示してお
り、しかも、この中心軸を境にして左側は側面図を表
し、右側は断面図を表している。また、点線は冷間鍛造
成形機の構成部材を表している。
異なる金型を有する第1〜第6ステーションの6個のス
テーションを備えており、第1〜第6ステーションにて
順に素材を冷間鍛造することにより、請求項記載の最終
鍛造品を形成することができる。
(a)に示すように円柱状に剪断(切断)して金属素材
70を形成する。ここで、フェライト系ステンレス鋼と
しては、耐腐食性が高く、且つ、加工性(鍛造加工性)
が高いSUS430を用いることができる。
(b)に示すように、冷間鍛造成形機の第1ステーショ
ン200では、下端部周縁が丸みを帯びた略円筒状の型
部204を有する金型202が設けられている。また、
金型202には、型部204の底部にピン挿入孔204
aが穿設され、このピン挿入孔204aを介して、先端
面が型部204の底面に平行となるように、ノックアウ
トピン(以下、KOピン)206が挿入される。また、
型部204の上方には、型部204の内径と同径の外径
を有し、素材を押圧するためのパンチ208が上下動可
能に配置される。
品(素材)を鍛造する際にこの鍛造品を下方から支持す
ると共に、鍛造後に上昇することで、鍛造品(素材)を
金型の型部から取り外すために用いられるものである。
そして、第1工程では、この型部204に素材70を挿
入し、パンチ208を下方に移動させて素材70を押圧
して据え込み成形することにより、図中下端側の縁が丸
みを帯びた弾丸状の第1鍛造品72が形成される。
(c)に示すように、第2ステーションでは、第1鍛造
品72の外径と同径の最大内径を有する略円筒状の筒型
部214aと、筒型部214aの内側方向に所定の長さ
だけ内側方向に突出した鍔部214bとからなる型部2
14を有する金型212が設けられている。また、型部
214の下方には、先端面(図中上方)がわずかに尖っ
た形状を呈するKOピン216が配置され、金型212
の底部に穿設されたピン挿通孔212aを介して、型部
214側に挿通される。そして、型部214の上方に
は、第1鍛造品72に当接する側の先端面(図中下方)
がわずかに尖った形状を呈するパンチ218が上下動可
能に配置されている。
鍛造品72を挿入し、パンチ218を下方に移動させて
第1鍛造品72を押圧して押し出し成形する。すると、
第1鍛造品72の下端側から先に鍔部214bを介して
下方に押し出される。このとき、押し出された部分は、
いわば鍔部214bにより絞られた状態であるため、第
1鍛造品72の上端側の外径よりも小さい外径を有する
ようになる。
部76の下端側にこの頭部76よりも小さい外径を有す
る脚部78と、頭部76と脚部78との間に形成された
段差部80とを有する第2鍛造品74が形成される。
尚、頭部76及び脚部78の端面には、パンチ218及
びKOピン216の先端面の形状に対応して、それぞれ
内側にわずかに窪んだ凹部が形成されている。
(d)に示すように、第3ステーション220では、上
から見た形状が図3(a)中に示すような多角形状(六
角形状)のフランジ予備成形部224aと、上記脚部7
8が略嵌合する脚保持部224bとからなる型部224
を有する金型222が設けられている。また、型部22
4の下方には、上記したKOピン216の先端面と同様
にわずかに尖った形状を呈するKOピン226が配置さ
れ、金型222の底部に穿設されたピン挿通孔222a
を介して、型部224側に挿通される。
2の上方)には、第2鍛造品74に当接する側の先端面
が上記したパンチ218と同様にわずかに尖った形状を
呈するパンチ228が上下動可能に配置されている。ま
た、型部224の上方には、第2鍛造品74が挿入され
た後に、第2鍛造品74の頭部76の上端側及びパンチ
228の周囲を覆った状態となるように、その先端部
(図中下方)が金型222の上端部に当接するように下
方に移動させる筒状のパンチ230が配置される。
24に第2鍛造品74を、その脚部78から先に挿入す
る。すると、第2鍛造品74は、その頭部76の上端側
が金型222から突出した状態で型部224内に載置さ
れる。次いで、パンチ228,230を下方に移動させ
る。この内、パンチ230を、金型222の上端部に当
接するまで頭部76周端側を上から押圧するように移動
させ、パンチ228を、パンチ230にて押圧されてい
ない頭部76の中央寄り部分を押圧して据え込み成形す
る。すると、頭部76の下端側がフランジ予備成形部2
24aが成す空間内に押し広げられるようになり、最終
的には、図3(a)に示すように、フランジ予備成形部
224aの内壁の中央部分に、その広がった頭部76の
一部が密着するようになる。
下端側にフランジ予備成形部86と、脚部88とを有す
る中間鍛造品82が形成される。ここで、フランジ部を
予備形成するのは、フランジ部を完成させるようにして
第2鍛造品74を押圧すると、押圧の過程にて第2鍛造
品74が加工硬化してしまうおそれがあり、この第3工
程では、これを回避するために硬化するまでには押圧し
ないようにするためである。
(e)に示すように、第4ステーション240では、第
3ステーションが備える金型222と同様に形成された
金型242が設けられている。即ち、金型242は、フ
ランジ成形部244aと、上記脚部88が略嵌合する脚
保持部244bとからなる型部244を有している。ま
た、型部244の下方には、同じく第3ステーションが
備えるKOピン226と同様に形成されたKOピン24
6が配置され、金型242の底部に穿設されたピン挿通
孔242aを介して、型部244側に挿通される。
間鍛造品82の頭部84よりも小さい外径を有するパン
チ248が上下動可能に配置されている。また、パンチ
248の先端側(図中下方)には、先端に向かって徐々
に外径が小さくなるような斜面を介して、当該パンチ2
48の後端側よりも小さい外径を有する略円筒状の先端
部248aが設けられている。更に、この先端部248
aの先端面はわずかに尖った形状を有している。
ーブ250が配置される。尚、本明細書中では、各スリ
ーブは、鍛造品が型部に挿入された後に、その先端部
(各図中下方)が鍛造品の頭部の上端部周縁に当接する
ように下方に移動させて使用するものであり、鍛造後に
各パンチを上方に移動させる際に、このパンチに密着し
て共に移動してしまわないように鍛造品を型部側に押さ
えつけておくためのものである。更に、型部244の上
方には、同じく中間鍛造品82が挿入された後に、金型
242の上端部に当接するように下方に移動させる筒状
のパンチ252が配置される。
44に中間鍛造品82を、その脚部88から先に挿入す
る。すると、中間鍛造品82は、その頭部84が金型2
42から突出した状態で型部244内に載置される。次
いで、パンチ248,252、スリーブ250を下方に
移動させる。この内、スリーブ250については、中間
鍛造品82の頭部84の上端部周縁に当接するまで移動
させる。また、パンチ252については、フランジ予備
成形部86を上から押圧するように移動させ、パンチ2
48については、その先端部248aがフランジ予備成
形部86の内側に達するまで頭部84の中央寄り部分を
押圧するように移動させて、中間鍛造品82を据え込み
成形する。これにより、第1孔部60と、この第1孔部
60の下方に、第2孔部62を形成するための第1予備
孔部90とが同時に穿設される。
る際には、中間鍛造品82は、まず、型部244,KO
ピン246,パンチ252,スリーブ250からなる空
間内に載置され、その後に、パンチ248が上方から移
動して頭部84の上端面に当接してこの中間鍛造品82
を押圧することになる。そして、押圧当初には、中間鍛
造品82は、パンチ248の押圧に伴って、周囲の型部
244,KOピン246,パンチ252,スリーブ25
0からも押圧された状態となる。そして、このまま単に
一方方向(中間鍛造品82の周囲全体)から押圧された
状態が保持されると、中間鍛造品82を構成する金属
(フェライト系ステンレス鋼)が加工硬化してしまうお
それがある。
程では、パンチ248が中間鍛造品82の内部にまで達
するように移動する。そして、中間鍛造品82の内部に
パンチ248が進入する過程において、パンチ248の
押圧方向は、中間鍛造品82の外側方向に向くようにな
る。つまり、押圧当初では、第1〜第3工程と同様に、
中間鍛造品82は周囲から押圧されるため、その押圧方
向は、中間鍛造品82の内側方向を向いているが、孔部
60,90を穿設する過程では、押圧当初とは逆の中間
鍛造品82の外側方向を向くようになる。
て既に押圧されているため、その分加工硬化し易い状態
ではあるものの、その後の押圧過程(孔部穿設過程)で
は、押圧方向が逆転して、加工硬化を引き起こすのを回
避できるようになる。従って、容易に孔部60,90を
穿設することができる。
際には、図2(e),図3(b)等に示すように、各孔
部60,90の体積を合計した分の金属素材が、フラン
ジ予備成形部86にまで押し広げられる。この結果、金
属素材は型部244のフランジ成形部244aの隅々に
まで金属素材が行き渡るようになり、従って、この第4
工程では、図1中に示した多角形状(六角形状)のフラ
ンジ部54が完成される。
4,フランジ部54,脚部88,第1孔部60,第1予
備孔部90を有する第3鍛造品92が形成される。 (冷間鍛造加工の第5工程)図2(f)に示すように、
第5ステーション260では、フランジ部54を保持す
るフランジ保持部264aと、図1に示した脚部56を
成形するための脚部成形部264bと、同じく図1に示
した小径脚部58を成形するための小径脚部成形部26
4cとからなる型部264を有する金型262が設けら
れている。そして、型部264の下方には、先端面がわ
ずかに尖った形状のKOピン266が配置され、金型2
62の底部に穿設されたピン挿通孔262aを介して、
型部264側に挿通される。
3鍛造品92の第1孔部60の内径と略同じ外径のパン
チ268が上下動可能に配置されている。そして、パン
チ268の先端側には、先端に向かって徐々に外径が小
さくなるような斜面を介して、第3鍛造品92の第1予
備孔部90の内径と略同じ外径の中間部268aと、こ
の中間部268aよりも先端に向かって徐々に外径が小
さくなるような斜面を介して、この中間部268aより
も小さい外径の先端部268bが設けられている。更
に、この先端部268bの先端面はわずかに尖った形状
を呈している。また、型部264の上方には、筒状のス
リーブ270が配置される。
64に第3鍛造品92を、その脚部88から先に挿入す
る。すると、第3鍛造品92は、その頭部84が金型2
62から突出した状態で型部264内に載置される。次
いで、パンチ268,スリーブ270を下方に移動させ
る。この内、スリーブ270については、第3鍛造品9
2の頭部84の上端部周縁に当接するまで移動させ、パ
ンチ268については、その先端部268bが脚部88
の端部(図中下方)付近に到達するまで移動させて第3
鍛造品92を据え込み成形する。
かつ、この孔部90よりも深長の第2孔部62が形成さ
れると共に、この第2孔部62の先端(図中下方)に
は、パンチ268の先端部268bの形状に対応した第
2予備孔部94が形成される。また、第1予備孔部90
及び第2予備孔部94の体積を合計した分の金属素材
が、脚部88の下端側に押し広げられることにより、脚
部88が下方に伸長した状態の脚部96と、この脚部9
6の下端に小径脚部98とが形成される。
頭部84,フランジ部54,脚部96,小径脚部98,
第1孔部60,第2孔部62,第2予備孔部94を有す
る第4鍛造品100が形成される。 (冷間鍛造加工の第6工程)次に、図2(g)に示すよ
うに、第6ステーション280では、第4鍛造品100
の脚部96及び小径脚部98の形状に対応した型部28
4を有する金型282が設けられいる。即ち、型部28
4は、脚部保持部284a及び小径脚部保持部284b
を有している。また、型部284の下方には、筒状のK
Oピン286が配置され、金型282の底部に穿設され
たピン挿通孔282aを介して、型部284側に挿通さ
れる。そして、型部284の上方には、最大径が第4鍛
造品100の第2予備孔部94と略同じ外径のパンチ2
88が上下動可能に配置されている。また、パンチ28
8の先端面はわずかに尖った形状を呈している。更に、
型部284の上方には、筒状のスリーブ290が配置さ
れる。尚、KOピン286は、その内径がパンチ288
の最大外径と略同じとなるように形成されている。
84に第4鍛造品100を、その小径脚部98から先に
挿入する。すると、第4鍛造品100は、そのフランジ
部54から上部側が金型282から突出した状態で型部
284内に載置される。次いで、パンチ288,スリー
ブ290を下方に移動させる。この内、スリーブ290
については、第4鍛造品100の頭部84の上端部周縁
側に当接するまで移動させる。そして、パンチ288に
ついては、その先端部が小径脚部98を貫通するまで移
動させて第4鍛造品100を据え込み成形する。
3孔部64が形成され、しかも、この第3孔部64,第
1孔部60,第2孔部62がそれぞれ連通した状態とな
る。このようにして、第6冷間鍛造工程では、頭部8
4,フランジ部54,脚部96,小径脚部98,第1孔
部60,第2孔部62,第3孔部64を有する最終鍛造
品102が形成される。
より鍛造品を形成することができる。尚、本実施例で
は、上記した第1〜第3工程が請求項記載の「予備成形
工程」に相当し、第3工程にて形成された中間鍛造品8
2が請求項記載の「中間鍛造品」に相当する。また、上
記した第4〜第6工程が請求項記載の「最終工程」に相
当し、第6工程にて形成された最終鍛造品102が請求
項記載の「最終鍛造品」に相当する。
2では、頭部84の外表面を切削機械にて切削すること
により、図1に示すように、加締部52aを有する頭部
52を成形し、脚部96の外表面にねじ山を形成して脚
部56を成形し、小径脚部98を外表面を切削して、こ
の小径脚部98よりも小さい外径の小径脚部58を成形
することにより、主体金具50が製造される。
(六角形状)フランジ部54が既に完成された状態であ
るため、その分削り代が少なくなって素材の材料費を低
く押さえることが可能となる。従って、本実施例の製造
方法によれば、主体金具の製造コストを低く抑えること
が可能となる。
02を形成するには、複数工程に分けて徐々に素材を鍛
造するようにしているため、鍛造途中において素材が加
工硬化してしまうことがない。このため、最終鍛造品1
02を形成するまでの過程では、全く焼き鈍しを施す必
要がない。従って、素材の硬化によって冷間鍛造成形機
の金型に負担をかけてしまうのを低減できる。また、鍛
造するだけで最終鍛造品102が形成されるため、主体
金具50を形成する期間を従来に比べて著しく短縮する
ことが可能となる。
が、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、
種々の態様を採ることができる。例えば、本実施例で
は、本発明の製造方法を適用する製造方法を酸素センサ
の主体金具に適用するようにしたが、炭化水素センサ等
の他のガスセンサが備える主体金具や、各種燃焼機器が
備える点火プラグの主体金具に適用するようにしてもよ
い。
ための素材として、フェライト系ステンレス(例えば、
SUS430)を使用するようにしたが、クロムモリブ
デン鋼等の高硬度素材を使用するようにしてもよい。更
にまた、フランジ部の形状としては、上記したボルトの
頭部の形状として一般的な六角形状を呈するように形成
するのに限定されず、例えば四角形状を呈するように形
成してもよく、所定の工具を用いてこのフランジ部を締
め付けることにより金具を対象物に固定可能となる形状
であればどのような形状を採用してもよい。
を形成する方法を表す説明図である。
る。
ンジ部、56…脚部、58…小径脚部、60…第1孔部
(収容孔)、62…第2孔部(収容孔)、64…第3孔
部(収容孔)、72…第1鍛造品、74…第2鍛造品、
86…予備成形フランジ部、82…中間鍛造品、92…
第3鍛造品、100…第4鍛造品、102…最終鍛造
品、200,210,220,240,260,280
…冷間鍛造機。
Claims (7)
- 【請求項1】 内側に被収容物を収容可能な収容孔また
は収容凹部が形成された筒状金具の製造方法であって、 所定形状を呈する金属塊を鍛造して、前記筒状金具の外
形を呈する中間鍛造品を成形する予備成形工程と、 前記予備成形工程に続いて、前記中間鍛造品を更に鍛造
して、前記収容孔または収容凹部を成形する最終工程と
からなる冷間鍛造工程を含み、 前記予備成形工程及び前記最終工程では、それぞれ金型
を換えて複数回に分けて鍛造を行い、前記冷間鍛造工程
の途中では焼き鈍しを行わないことを特徴とする筒状金
具の製造方法。 - 【請求項2】 前記予備成形工程及び前記最終工程は、
それぞれ少なくとも3種類以上の金型を換えて鍛造を行
うことを特徴とする請求項1に記載の筒状金具の製造方
法。 - 【請求項3】 前記予備成形工程では、鍛造により前記
筒状金具の外形を予備成形し、前記最終工程では、前記
収容孔または収容凹部を成形する過程にて該予備成形さ
れた該筒状金具を更に外側に押し広げることにより、該
筒状金具の外形の少なくとも一部を完成させることを特
徴とする請求項1または請求項2に記載の筒状金具の製
造方法。 - 【請求項4】 前記筒状金具は、その外周の少なくとも
一部にフランジ部が突設されていることを特徴とする請
求項1〜3のいずれか1項に記載の筒状金具の製造方
法。 - 【請求項5】 前記筒状金具は、その外周の少なくとも
一部が周方向に多角形状を呈するように形成されている
ことを特徴とする1〜4のいずれか1項に記載の筒状金
具の製造方法。 - 【請求項6】 前記筒状金具は、酸素濃度を測定する酸
素センサ素子を筒内側に収容するための主体金具である
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の
筒状金具の製造方法。 - 【請求項7】 前記予備成形工程は、 円柱状の素材を据え込み成形することにより、一端の角
が丸みを帯びた弾丸状の第1鍛造品を形成する第1工程
と、 前記第1鍛造品の丸みを帯びた側を押し出し方向にし
て、該第1鍛造品を押し出し成形することにより、丸み
を帯びた側と反対側に円柱状の頭部と、丸みを帯びた側
に該頭部よりも小さい外径の脚部とを有する第2鍛造品
を形成する第2工程と、 前記第2鍛造品を据え込み成形することにより、前記頭
部の前記脚部側外周を外側方向に突出させて、前記フラ
ンジ部が予備形成された状態の前記中間鍛造品を形成す
る第3工程とを含む複数の冷間鍛造工程からなり、 前記最終工程は、 前記中間鍛造品を据え込み成形することにより、前記頭
部を貫通するように穿設された第1孔部と、該第1孔部
の体積に略相当する分の前記素材を前記フランジ部の予
備成形部分に押し広げて完成された該フランジ部とを有
する第3鍛造品を形成する第4工程と、 前記第3鍛造品を据え込み成形することにより、前記脚
部の前記フランジ部とは反対側の端部に連設され、該脚
部よりも小さい外径を有する小径脚部と、前記第1孔部
よりも小径の第2孔部とを有する第4鍛造品を形成する
第5工程と、 前記第4鍛造品を打ち抜き成形することにより、前記第
1孔部及び前記第2孔部に連通し、前記小径脚部の前記
脚部とは反対側の端部までの間を貫通するように穿設さ
れた第3孔部を有する前記最終鍛造品を形成する第6工
程とを含む複数の冷間鍛造工程からなることを特徴とす
る請求項1〜6のいずれか1項に記載の筒状金具の製造
方法。
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20110510 |