JP2022527535A - Methods for manufacturing hollow shafts - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は、押圧圧延によって、管体形状の予成形体から中空軸を製造するための方法に関し、その際、この予成形体の両方の端部が、それぞれに、少なくとも1つの変形ロールによって変形され、その際、円形または多角形の断面を有する管体形状の予成形体1が使用され、且つ、この予成形体1が、完成した中空軸に至るまでの全製造プロセスの間じゅう、管体の中間領域1aにおいて、加工材料保持体2によって保持される。The present invention relates to a method for producing a hollow shaft from a preformed body having a tubular shape by pressure rolling, in which both ends of the preformed body are each at least one. It is deformed by a deforming roll, in which a tubular preformed body 1 having a circular or polygonal cross section is used, and the preformed body 1 is used in the entire manufacturing process up to the completed hollow shaft. It is held by the processed material holder 2 in the intermediate region 1a of the pipe body throughout the period.
Description
本発明は、押圧圧延によって、管体形状の予成形体から中空軸を製造するための方法に関し、その際、この予成形体の両方の端部が、それぞれに、少なくとも1つの変形ロールによって変形される。 The present invention relates to a method for producing a hollow shaft from a tubular preformed body by press rolling, wherein both ends of the preformed body are each deformed by at least one deforming roll. Will be done.
そのような方法は特許文献1から公知である。
この特許文献1は、円形状の管体横断面を有する予成形体から、成形された端部領域を有する、1つの部材から成る中空体を製造するための方法を記載しており、その際、先ず第一に、第1の方法のステップにおいて、この予成形体が、この予成形体の中間の領域において伸長(abgestreckt)される。
この伸長ステップの終了の後、予成形体は、他の加工材料保持体内に装入され、且つ、引き続いて、第2の方法のステップにおいて、少なくとも1つの端部領域が伸長され、且つ、この端部領域が、第3の方法のステップにおいて、場合によっては更に加工される。
Such a method is known from
This
After the end of this extension step, the preform is loaded into the other processed material retainer and subsequently, in the step of the second method, at least one end region is extended and this The end region is optionally further machined in the step of the third method.
この公知の方法は、しかしながら、比較的に手間暇がかかる。何故ならば、異なる方法のステップの実施のために、予成形体、もしくは、部分的に既に変形された予成形体を、相前後して異なる加工材料保持体内において保持することが必要であるからであり、従って、如何なる連続的な変形プロセスも可能でない。
それに加えて、変形ロールとの予成形体の正確な同心性を保証するために、この加工材料保持体の交換の際に、手間暇がかかるアジャストが必要である。更にこの方法は、押圧圧延によって伸長され得る管体形状の予成形体に制限されている。
This known method, however, is relatively time-consuming. This is because it is necessary to hold the preform, or the partially deformed preform, in different processing material holders before and after each other in order to carry out the steps of the different methods. Therefore, no continuous transformation process is possible.
In addition, in order to ensure the exact concentricity of the preformed body with the deformed roll, a time-consuming adjustment is required when replacing the processed material holder. Further, this method is limited to tube-shaped preformed bodies that can be stretched by pressure rolling.
本発明の課題は、そのような方法を、この方法が連続的な方法の経過を可能にし且つ広範に使用可能であるように、更に発展させることである。 An object of the present invention is to further develop such a method so that it allows for a continuous process of process and is widely available.
この課題は、冒頭に記載された様式の方法において、
円形または多角形の断面を有する管体形状の予成形体が使用され、且つ、
この予成形体が、完成した中空軸に至るまでの全製造プロセスの間じゅう、管体の中間領域において、加工材料保持体によって保持されることによって解決される。
This task, in the method of the form described at the beginning,
A tubular preformed body with a circular or polygonal cross section is used and
This preform is solved by being held by a work material retainer in the intermediate region of the tube throughout the entire manufacturing process down to the finished hollow shaft.
この方法は、ただ1つの加工材料保持体だけによって、全変形プロセスを実施することを可能にし、従って、全変形方法が連続的に経過することが可能である。その際、加工材料保持体の交換の際に必要である、同様に付加的なアジャストも省略される。それに加えて、円形(円形リング形状)または多角形の断面を有する管体形状の予成形体を使用することは可能であり、従って、そのように製造された中空軸が、異なる使用目的のため、例えば電気モーターにおける巻線パケットのために適している。
それぞれの変形の間じゅう、予成形体は、少なくとも1つの変形ロールに対して相対的に、回転運動の状態に置かれ、そのために、予成形体を有する加工材料保持体、及び/または、少なくとも1つの変形ロールが駆動される。
変形の際に、加工材料保持体によって保持されている管体の中間領域内における、例えば多角形の断面は、ただ端部領域だけが回転対称的に変形される間じゅう、不変の状態に留まり、従って、更なる変形無しに、中間の領域が、例えば電気モーターの巻線パケットを収容可能である。
中間の領域が変形されないので、この中間の領域内において、同様に如何なる内側マンドレルも必要ではなく、むしろ、予成形体が中間の領域内において外方から加工材料保持体によって保持される間じゅう、ただ両方の端部領域内だけにおいて、内側マンドレルが使用される。
This method makes it possible to carry out the total deformation process with only one processing material retainer, and thus the total deformation method can be passed continuously. At that time, the additional adjustment required when replacing the processing material holder is also omitted. In addition, it is possible to use tubular preformed bodies with circular (circular ring shape) or polygonal cross sections, and therefore hollow shafts so manufactured may be used for different purposes. Suitable for winding packets, for example in electric motors.
Throughout each deformation, the preformed body is placed in a state of rotational motion relative to at least one deformation roll, and thus a processed material holder with the preformed body and / or at least. One deformation roll is driven.
During deformation, for example, a polygonal cross section within the intermediate region of the tubular body held by the process material retainer remains invariant throughout the rotationally symmetric deformation of only the end region. Thus, without further deformation, an intermediate region can accommodate winding packets of, for example, an electric motor.
Similarly, no inner mandrel is needed within this intermediate region, as the intermediate region is not deformed, rather, while the preform is externally held by the process material retainer within the intermediate region, Only within both end regions, the inner mandrel is used.
予成形体として、引抜き加工された管体と同様に、溶接された管体も使用され得る。 As the preformed body, a welded tube can be used as well as a drawn tube.
極めて特に有利な実施形態において、予成形体の両方の端部が、少なくとも部分的に、同時に変形されることは意図されている。これに伴って、一方では、変形時間が短縮され、他方では、このことが、管体の中間領域内における、回転トルクの打ち消し合いを誘起する。 In a very particularly advantageous embodiment, it is intended that both ends of the preform are deformed at least partially at the same time. Along with this, on the one hand, the deformation time is shortened, and on the other hand, this induces the cancellation of the rotational torque in the intermediate region of the tubular body.
完成した中空軸に対するそれぞれの要求に応じて、有利には、少なくとも1つの端部が、1段または多段に階段状にされることは意図されており、即ち、異なる直径を有する、軸線方向に接し合って隣接する領域が生成される。 Depending on each requirement for the finished hollow shaft, it is advantageously intended that at least one end be stepped in one or more steps, i.e., axially with different diameters. Areas that are in contact with each other and adjacent to each other are generated.
更に、有利には、少なくとも1つの端部に、外側成形部及び/または内側成形部が形成されることは意図されている。 Further, it is preferably intended that an outer and / or inner molded portion be formed at at least one end.
その際、更に、外側成形部及び/または内側成形部の形成の以前に、少なくとも1つの端部内に、場合によっては成形された内側マンドレルが、軸線方向に挿入されることは意図されている。 In doing so, it is further intended that the inner mandrel, optionally molded, be inserted axially into at least one end prior to the formation of the outer and / or inner molded portions.
完成した中空軸が、両方の端部において、外側成形部または内側成形部を有するべきである場合、両方のこれら端部内に、それぞれに1つの内側マンドレルが挿入される。
外側成形部の形成のために、少なくとも1つの相応して成形された変形ロールと、成形されていない内側マンドレルとが使用され、および、内側成形部の形成のために、少なくとも1つの成形されていない変形ロールと、成形された内側マンドレルとが使用される。
If the finished hollow shaft should have outer or inner moldings at both ends, one inner mandrel is inserted into each of these ends.
At least one correspondingly molded deformed roll and an unmolded inner mandrel are used for the formation of the outer molding and at least one molded for the formation of the inner molding. No deformation rolls and molded inner mandrel are used.
極めて特に有利には、両方の内側マンドレルが、端面側で摩擦による及び/または形状による係合状態で、互いに結合されることは意図されている。両方の内側マンドレルの端面側の端部が、例えば端面有歯部を有しており、且つ、軸線方向に相対して押圧され、且つ、このことによってロックされることは可能であり、従って、生じる側方の半径方向力が受け流され得る。 Very particularly advantageously, it is intended that both inner mandrels are coupled to each other in a frictional and / or shape-engaged state on the end face side. It is possible that the end face side ends of both inner mandrels have, for example, end face toothed portions and are pressed relative to the axial direction and are thus locked. The resulting lateral radial force can be parried.
最後には、有利には、変形が、少なくとも一時的に熱負荷のもとで行われることは意図されている。この熱は、例えば、誘導的に生成され得、且つ、この熱付与によって、同時に構造部材の硬化が達成され得る。 Finally, it is advantageously intended that the deformation be carried out under heat load, at least temporarily. This heat can be generated, for example, inductively, and by applying this heat, hardening of the structural member can be achieved at the same time.
本発明を、以下で、図に基づいて例示的に詳しく説明する。 The present invention will be described in detail below by way of illustration.
管体形状の予成形体1は、全般的に、図1内において参照符号1を有して示されている。この管体形状の予成形体1は、引抜き加工または溶接された金属から成る管体である。本発明ために、管体形状の予成形体が、適宜の、円形または多角形の断面を有していることが可能であることは重要である。
The tubular preformed
図2内において、例示的に、管体形状の予成形体が、円形、正方形、または、三角形の横断面を有していることは可能であることが示唆されている。一般的に、それぞれの使用目的に対する適合状態において、適宜の横断面形状、有利には多角形の横断面形状は可能である。 In FIG. 2, exemplary, it is suggested that it is possible for a tube-shaped preformed body to have a circular, square, or triangular cross section. In general, an appropriate cross-sectional shape, preferably a polygonal cross-sectional shape, is possible in a state of suitability for each intended use.
本発明に従う方法において、管体形状の予成形体1の管体の中間領域1aが変形されないので、この領域は、例えば、更なる加工無しに、電気モーターの巻線パケット、またはその種の他のものの収容のために適している。
Since the
管体形状の予成形体1から押圧圧延によって中空軸を製造するために、この管体形状の予成形体1は、完成した中空軸に至るまでの全製造プロセスにわたって、この管体形状の予成形体の管体の中間領域1aにおいて、加工材料保持体2によって保持される。この分割された、リング形状の加工材料保持体2は、それに応じて、管体形状の予成形体1の外側輪郭に相応する内側輪郭を有している。
In order to manufacture a hollow shaft from the
予成形体1が、全製造プロセスの間じゅう、加工材料保持体2によって、この予成形体の中間の領域1aにおいて保持されているので、全方法経過は、連続的に、他の加工材料保持体内への交換無しに行われ得る。
Since the
有利には、その際、予成形体1の両方の端部1bおよび1cは、少なくとも部分的に同時に、全般的に参照符号3でもって参照符号を付けられた変形ロール3を用いて変形されることは意図されている。その際、両方の端部1b、1cのそれぞれの端部の変形のために、少なくとも1つの変形ロール3が設けられている。
図3および4によるこの実施例において、端部1bの変形のために、3つの変形ロール3が、および、端部1cの変形のために、1つの変形ロール3が示唆されている。
Advantageously, both ends 1b and 1c of the preformed
In this embodiment according to FIGS. 3 and 4, three deformation rolls 3 are suggested for the deformation of the end 1b and one
これら変形ロール3は、予成形体1の長手軸線方向4に関して、半径方向に移動可能に形成されている。それぞれの所望された変形工程に応じて、これら変形ロールは、付加的に、同様に軸線方向においても移動可能である。
These deformable rolls 3 are formed so as to be movable in the radial direction with respect to the
変形の間じゅう、押圧ロール3は、加工材料保持体2および管体形状の予成形体1に対して回転運動の状態に置かれ、従って、この押圧ロール3が、または、予成形体1を有する加工材料保持体2が駆動される。
Throughout the deformation, the
図3および4内において図示された変形によって、予成形体1の両方の端部1bおよび1cは、回転対称的に変形され、即ち、当初の予成形体1が多角形の横断面と有していた場合に、これら両方の端部1bおよび1cが、その場合に如何なる多角形の横断面形状ももはや有していない。
この多角形の横断面形状は、もちろん、加工されていない中間の領域1aにおいて、維持された状態に留まる。
Due to the deformations illustrated in FIGS. 3 and 4, both ends 1b and 1c of the preformed
The cross-sectional shape of this polygon, of course, remains maintained in the unprocessed
既に両方の端部1bおよび1cにおいて変形された、管体形状の予成形体1を出発点として、両方のこれら端部1bおよび1cは、更に加工材料保持体2の交換無しに、変形され得る。
Starting from the tubular preformed
図5内において、両方の端部1bおよび1cが、半径方向に見て、それぞれに2段に階段状に形成されていることが図示されている。これら階段状の領域は、図5内において、参照符号1b′、1b″、もしくは、1c′、1c″でもって、参照符号を付けられている。
それに加えて、両方の端部1bおよび1cに、それぞれに1つの成形部、即ち、端部1b内に、内側成形部5が、および、端部1cの上に外側成形部6が形成されている。これら内側成形部5と外側成形部6とが、有歯部、ローレット、または、他の幾何学的な形状であることは可能である。
In FIG. 5, it is illustrated that both ends 1b and 1c are formed in a stepped manner in two steps, respectively, when viewed in the radial direction. These stepped regions are designated by reference numerals in FIG. 5 with reference numerals 1b ′, 1b ″, or 1c ′, 1c ″.
In addition, both ends 1b and 1c each have one molded portion, i.e., an inner molded
内側成形部5もしくは外側成形部6の生成のために、適当な成形ロールが、変形ロール並びに内側マンドレルとして使用される。
Suitable molding rolls are used as the deforming rolls as well as the inner mandrel for the formation of the
更に別の可能な実施例は、図8内において図示されている。予成形体1は、不変に、この予成形体の中間の領域1aにおいて、加工材料保持体2内において保持されており、且つ、既に階段状にされた端部1b内へと、成形部無しの内側マンドレル7が軸線方向に挿入されており、これに対して、端部1c内へと、外側成形部8aを有する内側マンドレル8が挿入されている。
図8による実施例において、予成形体1の端部1bにおいて外側成形部6を形成するために、内側マンドレル7と並んで、外側成形部9aを有する少なくとも1つの変形ロール9が設けられている。
他方、予成形体1の端部1c内に内側成形部5を形成するために、外側成形部8aを有する内側マンドレル8と並んで、外側成形部の無い少なくとも1つの変形ロール10が設けられており、即ち、この端部1cが、この変形ロール10によって、内側マンドレル8の外側成形部8a内へと押し込まれ、従って、内側成形部5が生成される。
Yet another possible embodiment is illustrated in FIG. The preformed
In the embodiment according to FIG. 8, in order to form the outer molded
On the other hand, in order to form the inner molded
図8による実施形態との相違において、図9および10による実施形態の際に、分離された2つの内側マンドレル7および8が使用されるのではなく、むしろ、両方の内側マンドレル7′および8′が、端面側で摩擦による及び/または形状による係合状態で、互いに結合される。この目的のために、両方の内側マンドレル7′および8′は、それぞれに1つの相補的な端面有歯部7b、8bを有している。
これら内側マンドレル7′および8′は、その場合に、変形の間じゅう、軸線方向に外側の圧力負荷によって相互に圧縮され、このことによって、変形の際に、生じる側方の半径方向力が受け流される。
In the difference from the embodiment according to FIG. 8, in the embodiment according to FIGS. 9 and 10, the two separated
These inner mandrels 7'and 8'are then compressed together by an axially outer pressure load throughout the deformation, thereby receiving the lateral radial forces generated during the deformation. Be swept away.
軸線方向の力がそれぞれの端部1bもしくは1cに対して付与される場合、予成形体1の両方の端部1b、1cの内の少なくとも1つの端部において、変形の間じゅう、(変形区域内において)金属材料を追加供給(nachzufuehren)することも可能である。
この変形工程は、図11および12内において図示されている。その際、少なくとも1つの変形ロール11が使用され、この変形ロールは、周囲に延在する当接面11aを有する、階段状の、管体形状の、外側の周囲領域を有している。この変形ロール11を用いて、予成形体1の上に、軸線方向力Faxialと半径方向力Fradialとが付与される。この材料の追加供給は、同様に多重に、例えば、端部1b、1cの本来の変形の以前、および、この後に実施され得る。
When an axial force is applied to each
This deformation step is illustrated in FIGS. 11 and 12. At least one modified
全製造プロセスは、専ら冷間変形だけによって行われ得る。全くまたは一時的に、しかしながら同様にこの変形が、熱負荷のもとで、例えば誘導的な熱発生によって行われることも可能である。このことによって、同時に、予成形体1の硬化が行われ得る。
The entire manufacturing process can be carried out solely by cold deformation. Totally or temporarily, however, this deformation can also be done under heat load, for example by inductive heat generation. As a result, the preformed
1 管体形状の予成形体
1a 管体の中間領域
1b、1c 端部
1b′、1c′ 階段状の領域
1b″、1c″ 階段状の領域
2 加工材料保持体
3 変形ロール
4 長手軸線方向
5 内側成形部
6 外側成形部
7、7′ 内側マンドレル
8、8′ 内側マンドレル
8a 外側成形部
8b 端面有歯部
9 変形ロール
9a 外側成形部
7b 端面有歯部
10 変形ロール
11 変形ロール
Faxial 軸線方向力
Fradial 半径方向力
1 Preformed body of
Claims (9)
この予成形体の両方の端部が、それぞれに、少なくとも1つの変形ロールによって変形される前記方法において、
円形または多角形の断面を有する管体形状の予成形体(1)が使用され、且つ、
この予成形体(1)が、完成した中空軸に至るまでの全製造プロセスの間じゅう、管体の中間領域(1a)において、加工材料保持体(2)によって保持されることを特徴とする方法。 A method for manufacturing a hollow shaft from a preformed body having a tubular shape by press rolling.
In the method, in which both ends of the preformed are each deformed by at least one deforming roll.
A tube-shaped preformed body (1) having a circular or polygonal cross section is used, and
The preformed body (1) is held by the processed material holder (2) in the intermediate region (1a) of the tube body throughout the entire manufacturing process up to the completed hollow shaft. Method.
少なくとも1つの前記端部(1b、1c)内に、場合によっては成形された内側マンドレル(7、7′、8、8′)が、軸線方向に挿入されることを特徴とする請求項5に記載の方法。 Prior to the formation of the outer and / or inner moldings (5, 6),
5. The fifth aspect of the present invention, wherein an inner mandrel (7, 7', 8, 8'), which is optionally molded, is inserted in the at least one end portion (1b, 1c) in the axial direction. The method described.
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