(57)【要約】【課題】比較的簡単な装置構成で心押機構の温度上昇を良好に防止しながら、かつランニングコストを低減することができる縦型回転塑性加工装置を提供する。【解決手段】被加工材４を、上下方向軸芯Ｄ回りに回転させる駆動回転機構１６と軸芯Ｄの上方側から支持する心押機構１８と塑性加工するローラ２と加熱する加熱手段１９とを備えた縦型回転塑性加工装置１で、心押機構１８が被加工材４に当接して被加工材４とともに回転する回転支持部２０と回転支持部２０を回転可能に支持する固定支持部２２とを備え、回転支持部２０の外周面２０ｃ１から外径方向に所定間隔を空けた位置に遮熱板２３が設けられ、被加工材４の回転に従動して回転することにより、外周面２０ｃ１と遮熱板２３との間の第１空気層２５内において上方から下方に向かう空気流を形成する空気流形成手段２０ｄを備えた。【選択図】図４
2010184271.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形型の形状に沿って塑性加工される被加工材を、上下方向軸芯回りに回転させる駆動回転機構と、
前記駆動回転機構により回転される前記被加工材を前記軸芯の上方側から支持する心押機構と、
回転状態にある前記被加工材に当接して、前記被加工材を前記成形型の形状に沿った形状に塑性加工するローラと、
前記ローラにより塑性加工される前記被加工材を加熱する加熱手段とを備えた縦型回転塑性加工装置であって、
前記心押機構が、前記被加工材に当接して前記被加工材とともに回転する回転支持部と、前記回転支持部を回転可能に支持する固定支持部とを備えて構成されるとともに、前記回転支持部又は前記固定支持部の外周面から外径方向に所定間隔を空けた位置に遮熱板が設けられ、
前記被加工材の回転に従動して回転することにより、前記外周面と前記遮熱板との間に形成された第１空気層内において上方から下方に向かう空気流を形成する空気流形成手段を備えた縦型回転塑性加工装置。
【請求項２】
前記心押機構が、前記回転支持部を上下方向に移動させる移動機構としての油圧シリンダ部を備え、前記油圧シリンダ部内に設けられたピストン軸を前記固定支持部として備える構成で、
前記心押機構の前記回転支持部において、前記ピストン軸を前記回転支持部の内径側に上方から挿入して、前記回転支持部を前記ピストン軸に対して回転可能に構成するとともに、
前記空気流形成手段として、前記第１空気層内において前記回転支持部の外周面から外径方向に延出する第１羽根部材を設け、前記被加工材の回転により前記回転支持部の前記第１羽根部材が回転して、前記第１空気層内において前記空気流を形成する請求項１に記載の縦型回転塑性加工装置。
【請求項３】
前記心押機構の前記回転支持部において、前記回転支持部の中心部から上方に突出する回転軸を設け、当該回転軸を前記固定支持部の内径側に下方から挿入して回転可能に支持させるとともに、
前記固定支持部の上部に前記第１空気層と連通する連通部を設け、前記空気流形成手段として、前記回転軸の上端部に外径方向に突出する第２羽根部材を設け、前記被加工材の回転により前記回転支持部の前記回転軸に設けられた前記第２羽根部材が回転して、前記第１空気層内において前記空気流を形成する請求項１に記載の縦型回転塑性加工装置。
【請求項４】
前記回転支持部は、少なくとも前記被加工材と当接する下部回転支持部と前記被加工材に当接しない上部回転支持部とを備えて構成され、前記下部回転支持部と前記上部回転支持部との間の外径部位には間隙形成部材が介装されて、前記下部回転支持部と前記上部回転支持部との間の内径部位に第２空気層が形成されている請求項１から３のいずれか一項に記載の縦型回転塑性加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形型の形状に沿って塑性加工される被加工材を、上下方向軸芯回りに回転させる駆動回転機構と、駆動回転機構により回転される被加工材を軸芯の上方側から支持する心押機構と、回転状態にある被加工材に当接して、被加工材を成形型の形状に沿った形状に塑性加工するローラと、ローラにより塑性加工される被加工材を加熱する加熱手段とを備えた縦型回転塑性加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、上記縦型回転塑性加工装置においては、駆動回転機構としての電動機により上下方向軸芯回りに回転する主軸に成形型を配設し、この成形型上に被加工材を取り付ける。成形型に取付けられた被加工材を心押機構により主軸の軸芯の上方側から支持し、被加工材を回転可能に固定する。主軸の軸芯回りに回転される被加工材にローラを外径側から当接させて成形型の形状に沿った形状に塑性加工する。この際、被加工材を温間又は熱間加工する場合、バーナ等の加熱手段により被加工材は３００℃程度に加熱される（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ここで、上記縦型回転塑性加工装置において、被加工材を回転可能な状態で固定する心押機構には、例えば、被加工材に当接して上方側から支持する回転支持部と、回転支持部を回転可能に支持する固定支持部と、回転支持部及び固定支持部を被加工材側に移動させる油圧シリンダ等が設けられている。固定支持部内には、この固定支持部が固定された（回転しない）状態で、回転支持部が被加工材と当接して従動回転可能となるようにベアリングが設けられている。
【０００４】
しかしながら、加熱手段により加熱した状態で被加工材を塑性加工すると、加熱手段による熱（例えば、上昇する熱風）及び加熱された被加工材による熱（例えば、伝導熱）により、加熱手段及び被加工材の上部近傍に位置する心押機構が熱の影響を受け、例えば、固定支持部内に設けられたベアリングの潤滑グリスが溶解して潤滑不良を起こす可能性がある等という問題があった。
【０００５】
そのため、特許文献１に記載の縦型回転塑性加工装置では、固定支持部の下部に配設される回転支持部のみが露出する状態で、全面を覆うように形成したカバーによって固定支持部全体を被覆形成するとともに、冷却用空気をカバーの内部に導入するブロワを、当該カバーの上方に突出するように形成されたダクトの上端部に別途設ける構成としている。これにより、ブロワからの冷却用空気を用いて固定支持部を冷却して、固定支持部内のベアリングの潤滑グリスが溶解する等の問題を解決できるとされる。
【０００６】
また、同様の問題を解決するため、従来の縦型回転塑性加工装置では、心押機構内の固定支持部近傍にオイルコントローラで比較的低温に温度調整された冷却用オイルを循環供給し、当該冷却用オイルを用いて固定支持部を冷却して、固定支持部内のベアリングの潤滑グリスが溶解する等の問題を解決する構成も採用されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−２６０７３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１に開示の縦型回転塑性加工装置においては、別途ブロワを設ける必要性があるため、装置構成が比較的複雑になるという問題がある。また、ブロワを駆動するための電力等を必要とし、特に、固定支持部の略全面を覆う比較的高温状態となり得るカバー内をブロワからの冷却用空気により冷却するので、比較的大量の冷却用空気が必要となり、比較的消費電力が大きくなるという問題がある。
【０００９】
同様に、オイルコントローラを設ける構成の縦型回転塑性加工装置においては、別途オイルコントローラを設ける必要性があるため、装置構成が比較的複雑になるという問題がある。また、オイルコントローラを駆動するための電力等も必要となるという問題がある。
【００１０】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、比較的簡単な装置構成で心押機構の温度上昇を良好に防止しながら、かつランニングコストを低減することができる縦型回転塑性加工装置を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するための本発明に係る縦型回転塑性加工装置は、
成形型の形状に沿って塑性加工される被加工材を、上下方向軸芯回りに回転させる駆動回転機構と、
前記駆動回転機構により回転される前記被加工材を前記軸芯の上方側から支持する心押機構と、
回転状態にある前記被加工材に当接して、前記被加工材を前記成形型の形状に沿った形状に塑性加工するローラと、
前記ローラにより塑性加工される前記被加工材を加熱する加熱手段とを備えた縦型回転塑性加工装置であって、その特徴構成は、
前記心押機構が、前記被加工材に当接して前記被加工材とともに回転する回転支持部と、前記回転支持部を回転可能に支持する固定支持部とを備えて構成されるとともに、前記回転支持部又は固定支持部の外周面から外径方向に所定間隔を空けた位置に遮熱板が設けられ、
前記被加工材の回転に従動して回転することにより、前記外周面と前記遮熱板との間に形成された第１空気層内において上方から下方に向かう空気流を形成する空気流形成手段を備えた点にある。
【００１２】
上記特徴構成によれば、心押機構において、回転支持部又は固定支持部の外周面と遮熱板との間に第１空気層が形成され、被加工材の回転に従動して回転することにより第１空気層内に遮熱板の上方から下方に向かう空気流を形成する空気流形成手段を備えるので、電力等を必要とする機器を別途設ける必要がないにも拘らず、形成された空気流との熱交換により回転支持部や固定支持部を良好に冷却することができる。すなわち、当該空気流は、被加工材の回転に従動した状態で空気流形成手段が回転することにより形成されるので、電力等を必要とする機器を別途設ける必要がなく簡便な装置構成となっている。
また、加熱手段が被加工材を加熱することにより発生する熱（例えば、加熱手段や被加工材からの熱風）は、心押機構が設けられた上方に向かう上昇流に乗って伝熱される。この場合でも、上記空気流形成手段により形成される遮熱板の上方から下方に向かう空気流が第１空気層から外部（心押機構の外部、例えば、下方）に排出されるので、この空気流により熱風等の上記上昇流を心押機構から遠ざかる方向（例えば、下方向、外径方向、上方向）に誘導することができ、当該上昇流による心押機構（例えば、回転支持部、固定支持部）の加熱を良好に防止することができる。
よって、比較的簡単な装置構成で心押機構の温度上昇を良好に防止しながら、かつランニングコストを低減することが可能となる。
【００１３】
本発明に係る縦型回転塑性加工装置の更なる特徴構成は、前記心押機構が、前記回転支持部を上下方向に移動させる移動機構としての油圧シリンダ部を備え、前記油圧シリンダ部内に設けられたピストン軸を前記固定支持部として備える構成で、前記心押機構の前記回転支持部において、前記ピストン軸を前記回転支持部の内径側に上方から挿入して、前記回転支持部を前記ピストン軸に対して回転可能に構成するとともに、前記空気流形成手段として、前記第１空気層内において前記回転支持部の外周面から外径方向に延出する第１羽根部材を設け、前記被加工材の回転により前記回転支持部の前記第１羽根部材が回転して、前記第１空気層内において前記空気流を形成する点にある。
【００１４】
上記特徴構成によれば、回転支持部が回転支持部の内径側に上方から挿入されたピストン軸に対して被加工材の回転により従動回転するように構成され、第１空気層内において上方から下方へ流通する空気流を形成する第１羽根部材が回転支持部の外径側に設けられている。第１羽根部材は、周方向で複数の羽根が回転支持部の外周面から外径方向に延出して設けられている。これにより、被加工材の回転により空気流形成手段としての第１羽根部材を回転させて、第１空気層内において上方から下方へ確実に空気流を形成することが可能な構成とすることができる。
【００１５】
本発明に係る縦型回転塑性加工装置の更なる特徴構成は、前記心押機構の前記回転支持部において、前記回転支持部の中心部から上方に突出する回転軸を設け、当該回転軸を前記固定支持部の内径側に下方から挿入して回転可能に支持させるとともに、前記固定支持部の上部に前記第１空気層と連通する連通部を設け、前記空気流形成手段として、前記回転軸の上端部に外径方向に突出する第２羽根部材を設け、前記被加工材の回転により前記回転支持部の前記回転軸に設けられた前記第２羽根部材が回転して、前記第１空気層内において前記空気流を形成する点にある。
【００１６】
上記特徴構成によれば、固定支持部の内径側の下方から挿入された回転支持部の回転軸が、固定支持部に対して被加工材の回転により従動回転するように構成され、第１空気層内において上方から連通部を介して下方へ流通する空気流を形成する第２羽根部材が回転軸に設けられている。第２羽根部材は回転軸の上端部に外径方向に突出して設けられている。これにより、被加工材の回転により空気流形成手段としての第２羽根部材を回転させて、第１空気層内において上方から下方へ確実に空気流を形成することが可能な構成とすることができる。
【００１７】
本発明に係る縦型回転塑性加工装置の更なる特徴構成は、前記回転支持部は、少なくとも前記被加工材と当接する下部回転支持部と前記被加工材に当接しない上部回転支持部とを備えて構成され、前記下部回転支持部と前記上部回転支持部との間の外径部位には間隙形成部材が介装されて、前記下部回転支持部と前記上部回転支持部との間の内径部位に第２空気層が形成されている点にある。
【００１８】
上記特徴構成によれば、被加工材と当接する回転支持部において、下部回転支持部と上部回転支持部との間の外径部位に間隙形成部材が介装され、この外径部位よりも内径部位に空気が存在する第２空気層が形成されているので、被加工材からの熱は、下部回転支持部から間隙形成部材あるいは第２空気層を介して上部回転支持部に伝熱することとなる。これにより、被加工材からの熱は、間隙形成部材あるいは第２空気層内の空気を加熱した後、上部回転支持部を介して固定支持部に伝熱することとなり、心押機構、特に固定支持部近傍に到達する熱を良好に低減して、固定支持部の加熱を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本願に係る縦型スピニング加工装置の正面図
【図２】本願に係る縦型スピニング加工装置の平面図
【図３】被加工材をスピニング加工する状態を示す概略側面図
【図４】第１実施形態に係る心押機構の構成を示す概略側面図
【図５】第２実施形態に係る心押機構の構成を示す概略側面図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
〔第１実施形態〕
以下、本願に係る縦型回転塑性加工装置の一例としての縦型スピニング加工装置１を図面に基づいて説明する。
【００２１】
図１は、具体的には、縦型スピニング加工装置１を使用して、被加工材４であるアルミ鋳造素材をスピニング加工して車両用ホイールを形成している状態を示している。
【００２２】
説明に際しては、先ず、縦型スピニング加工装置１の概略構成を説明し、その後、本願の特徴構成である心押機構１８の構造に関して説明する。
【００２３】
縦型スピニング加工装置の概略構成
フレーム構造
図１、図２に示すように、縦型スピニング加工装置１は、装置下部に備えられる下部固定フレーム５と、当該下部固定フレーム５に立設される３本の柱状固定フレーム６と、これら３本の柱状固定フレーム６の上部に配設される上部固定フレーム７とを備えて構成されている。柱状固定フレーム６は、左側に備えられる単一の柱状固定フレーム６ａと、右側に備えられる一対の柱状固定フレーム６ｂとが備えられている。
下部固定フレーム５、柱状固定フレーム６及び上部固定フレーム７は、本願における加工装置基体を成す。
【００２４】
下部固定フレーム５の左側には、被加工材４を主軸Ｄ（上下方向軸芯）周りに回転させるための主軸モータＭ１が配設されている。
【００２５】
下部固定フレーム５は、正面視で方形に形成されており、平面視でその左側にアダプター９の幅に概略一致された幅狭架台部５ａを、その右側に一対の柱状固定フレーム６ｂを支持することが可能な幅を有する幅広架台部５ｂを備えて構成されている。これら一対の柱状固定フレーム６ｂの間には、後述する、第１保持フレーム１０、第２保持フレーム１１が位置されるように構成されている。幅狭架台部５ａと幅広架台部５ｂとの間は、下部固定フレーム５の幅が順次、拡大する構成が採用されている。
【００２６】
下部固定フレーム５の右側および上側の周部（図１において右側の領域及び図２において上側の領域）には、所定の機器が載置される機器載置架台１３が設けられている。図示する例では、下部固定フレーム５に対して右側に位置される機器載置架台１３の上部には、縦型スピニング加工装置１で使用する油圧を発生する油圧発生機器１４が載置されている。図２において、下部固定フレーム５に対して上側に位置される機器載置架台１３の上部には、装置の移動の際に機器載置架台１３に固定される制御装置ケース１５が載置されている。制御装置ケース１５内には制御装置Ｃが収納される。
【００２７】
従って、上部固定フレーム７も、平面視で下部固定フレーム５の形状に対して相似な形状とされている。
【００２８】
主要加工機構
主要加工機構として、本願に係る縦型スピニング加工装置１は、駆動回転機構１６、心押機構１８、ローラ２、３軸位置決め機構３、加熱手段１９及び制御装置Ｃを備えて構成されている。
【００２９】
縦型スピニング加工装置１は、主軸Ｄ周りに回転するアダプター９を備えて構成されており、アダプター９上に成形型１７を配設し、その成形型１７に当接させた状態で被加工材４をスピニング加工（塑性加工）する。本例の場合は、被加工材４は一端側（図１に示す上端側）の加工が施されたホイール素材である。アダプター９の回転は、先に説明した主軸モータＭ１により実行される。
従って、駆動回転機構１６は、成形型１７の形状に沿って塑性加工される被加工材４を主軸Ｄ回りに回転させる構成とされている。
【００３０】
心押機構
さらに、図１及び図３に示すように、主軸Ｄの上方側（アダプター９の上方）には、駆動回転機構１６により回転される成形型１７に取り付けた被加工材４を上方側から支持して固定するための心押機構１８が配設されている。この心押機構１８には、被加工材４に当接して上方側から被加工材４を支持する回転支持部２０が設けられ、この回転支持部２０は、被加工材４の回転に伴って従動回転するように構成されている。なお、心押機構１８の詳細構成については後述する。
【００３１】
ローラ、３軸位置決め機構及び制御装置
縦型スピニング加工装置１は、アダプター９上で主軸Ｄ周りに回転する被加工材４に当接して、この被加工材４をスピニング加工（塑性加工）するローラ２を備えて構成されている。このローラ２も、被加工材４の回転に伴って従動回転するように構成されている。
さらに、縦型スピニング加工装置１は、ローラ２を、主軸Ｄに対して近接・離間するＸ軸方向（図１の左右方向）、主軸Ｄと平行なＺ軸方向（図１の上下方向）及びＸ軸方向及びＺ軸方向に対して直交するＹ軸方向（図１の紙面表裏方向）の３軸方向で位置決めする３軸位置決め機構３及び被加工材４を成形型１７の形状に沿った形状に塑性加工すべく３軸位置決め機構３等を働かせる制御装置Ｃが備えられている。
【００３２】
即ち、縦型スピニング加工装置１では、制御装置Ｃには、予め、被加工材４に対するローラ２の位置を加工に適した位置に維持すべき情報が記憶されており、この情報が３軸位置決め機構３に送られることで、ローラ２の位置を適切に設定しながら加工を行うことができる。
【００３３】
３軸位置決め機構３に関して簡単に説明すると、ローラ２は、第３保持フレーム１２に保持され、当該第３保持フレーム１２が第２保持フレーム１１に、第２保持フレーム１１が第１保持フレーム１０に、入れ子状態で保持され、これら３つの保持フレーム１０，１１，１２を適切に位置決めすることで、ローラ２の位置が位置決めされる。
前記主軸Ｄと平行なＺ軸方向に関しては、Ｚ軸モータＭ３により、一対の柱状固定フレーム６ｂに対して第１保持フレーム１０がＺ軸方向に移動可能、位置決め可能に構成されている。
前記主軸Ｄに対する近接・離間方向であるＸ軸方向に関しては、Ｘ軸モータＭ２により、第１保持フレーム１０に対して第２保持フレーム１１がＸ軸方向に移動可能、位置決め可能に構成されている。
前記Ｙ軸方向に関しては、Ｙ軸油圧シリンダＳ１により、第２保持フレーム１１に対して第３保持フレーム１２がＹ軸方向に移動可能、位置決め可能に構成されている。なお、各フレームの接続は、一方のフレームに配設されるレールＲと、当該レールＲの長手方向に移動自在なスライダーＬとを備えたスライド機構によるものとされている。
主軸Ｄの方向及びＺ軸方向が鉛直方向であり、Ｘ軸方向が水平面内で規定され、主軸Ｄに対して近接・離間する方向である。従って、Ｙ軸方向は、水平面内でＸ軸に直交する方向である。
【００３４】
本例では、ローラ２として一対のローラ２ａ，２ｂが第３保持フレーム１２に保持されている。即ち、前記ローラ２として、ローラ軸に沿った断面で、加工端の曲率半径が大きな重加工用ローラ２ａ、及び重加工用ローラ２ａより加工端の曲率半径が小さな軽加工用ローラ２ｂが備えられている。そして、上記のＹ軸方向の位置決めにより、重加工用ローラ２ａと軽加工用ローラ２ｂとを選択的に使用して、スピニング加工を行うことができる。
そして、通常の加工にあっては、加工処理には、重加工用ローラ２ａをＹ軸方向の所定位置に固定して加工を行う。一方、重加工用ローラ２ａによる加工の後、軽加工用ローラ２ｂをＹ軸方向で可変設定しながら加工が行われる。
【００３５】
加熱手段
縦型スピニング加工装置１には、アダプター９上の被加工材４を加熱するための加熱手段１９が設けられており、加熱手段１９に備えられるバーナ１９ａにより形成される火炎で、被加工材４を適切に（例えば、３００℃程度に）加熱することができる。この加熱手段１９による加熱部位は、図１及び図３に示すように、ローラ２が被加工材４に当接する当接部位とは異なった周方向の位置とされている。
【００３６】
操作装置
縦型スピニング加工装置１には、別体の操作盤４０が設けられており、操作盤４０から加工の開始・終了等の操作を実行可能に構成されている。
【００３７】
以上が、本願に係る縦型スピニング加工装置１の概略構成であるが、以下、本願の特徴である、心押機構１８を中心とする構成に関して説明する。
【００３８】
心押機構１８は、図１から図４に示すように、駆動回転機構１６により回転される成形型１７に取り付けた被加工材４を上方側から支持して固定するための機構である。心押機構１８は、主軸Ｄの上方側（アダプター９の上方）に配設されている。
心押機構１８は、図３及び図４に示すように、被加工材４に当接して上方側から被加工材４を支持する回転支持部２０と、回転支持部２０を上下方向に移動させる油圧シリンダ部２１（移動機構の一例）と、回転支持部２０を回転可能に支持する固定支持部２２とを備えて構成されている。
【００３９】
回転支持部２０は、心押機構１８の最下部に配置され、被加工材４に当接する部材であり、被加工材４の回転により従動回転可能に構成されている。
具体的には、図４に示すように、回転支持部２０は、下方から順に、被加工材４の上面を支持可能な概略円板形状の下部回転支持部２０ａ、内径部分に空間を備えたリング形状の間隙形成部材２０ｂ、上方が開放された概略有底筒形状の上部回転支持部２０ｃが配置されて構成されている。下部回転支持部２０ａの上面と上部回転支持部２０ｃの下面との間には、外径部位に間隙形成部材２０ｂが介装され、内径部位に空気が存在する第２空気層２８が形成されている。
【００４０】
さらに、有底筒形状の上部回転支持部２０ｃには、当該上部回転支持部２０ｃにおける円筒形状部の外周面２０ｃ１から外径方向に延出する板状の羽根２０ｄ（第１羽根部材の一例）が、周方向で放射状に複数配置されている。ここで、この外周面２０ｃ１から外径方向に所定間隔を空けた位置に、上下方向端部に開口部２６，２７を備えた遮熱板２３が設けられている。したがって、上部回転支持部２０ｃの外周面２０ｃ１と遮熱板２３との間には、第１空気層２５が形成され、この第１空気層２５内に羽根２０ｄが配置されている。
羽根２０ｄは、外周面２０ｃ１から遮熱板２３の内周面まで延出しており、遮熱板２３と溶接等により連結固定されている。したがって、下部回転支持部２０ａ、間隙形成部材２０ｂ、上部回転支持部２０ｃ（羽根２０ｄを含む）及び遮熱板２３は一体的に構成されており、被加工材４の回転に従動して、一体的に回転可能に構成されている。
また、羽根２０ｄは、回転することにより第１空気層２５内において遮熱板２３の上方の開口部２６から下方の開口部２７に向かう空気流を形成するようなフィン形状とされている。例えば、軸流送風機の垂翼のように、羽根２０ｄの上端から下端に向かうにつれて、回転方向先端側から回転方向基端側（回転方向と同一方向）に傾斜する形状とすることができる。なお、傾斜角度は任意に設定でき、また、傾斜は一直線状ではなく、直線、曲線の組み合わせにより形成してもよい。
【００４１】
油圧シリンダ部２１は、心押機構１８の最上部に配置され、上部固定フレーム７に固定配置されている。油圧シリンダ部２１は、回転支持部２０を上下方向に移動させる移動機構であり、シリンダ２１ａ内に設けられたピストン軸２１ｂが、シリンダ２１ａ内から伸出・引退することにより上下移動するように構成されている。ピストン軸２１ｂは円筒形状に形成され、当該円筒形状部分における下端部外周に連続配置され上下方向で一対のベアリング２４ａが設けられ、当該円筒形状部分の下端と上部回転支持部２０ｃの有底筒形状部分の底部との間にベアリング２４ｂが設けられている。
これにより、ピストン軸２１ｂの円筒形状部分が、上部回転支持部２０ｃの内径側に上方から挿入されて配置され、回転支持部２０を回転可能に支持する固定支持部２２として機能する。なお、これらベアリング２４ａ，２４ｂは、上下方向における移動を制限する係止片により、ピストン軸２１ｂの円筒形状部分の外周と上部回転支持部２０ｃの内径側との間で上下方向の移動が防止され、確実に固定されている。また、これらベアリング２４ａ，２４ｂには、回転支持部２０が良好に回転できるように耐熱潤滑グリスが塗布されている。
【００４２】
次に、縦型スピニング加工装置１を運転して被加工材４をスピニング加工する際に、上記構成の心押機構１８を用い、被加工材４を支持して固定する場合について説明する。
【００４３】
図１に示すように、アダプター９の上部に成形型１７を介して被加工材４を設置した状態で、図３及び図４に示すように、ピストン軸２１ｂがシリンダ２１ａ内から伸出して回転支持部２０を下方に移動させ、回転支持部２０（下部回転支持部２０ａ）の下面を被加工材４の上面に当接させて支持固定する。
【００４４】
駆動回転手段１６によりアダプター９及び被加工材４が回転すると、被加工材４に当接する回転支持部２０は従動回転する。すなわち、回転支持部２０（下部回転支持部２０ａ、間隙形成部材２０ｂ、上部回転支持部２０ｃ（羽根２０ｄ））及び遮熱板２３の全てが一体として、被加工材４の回転により従動回転する。なお、ピストン軸２１ｂは固定されたまま（回転しない状態）である。
この回転支持部２０（すなわち、羽根２０ｄ）の回転により、図３及び４に示すように、心押機構１８の外部の空気が第１空気層２５の上方の開口部２６から流入し、第１空気層２５内を通流して、下方の開口部２７から心押機構１８の外部に排出される空気流（図３、図４において、実線で示す）を形成することができる。この下方の開口部２７から排出された空気流は、例えば上部回転支持部２０ｃの下方向、外径方向、上方向に進むこととなる。
【００４５】
この状態で、必要に応じてバーナ１９ａにより被加工材４を加熱（例えば、３００℃程度に）しながら、ローラ２を被加工材４の外周側から被加工材４に当接させることにより所望の形状にスピニング加工する。
【００４６】
この際、バーナ１９ａや加熱された被加工材４からの熱風等により、回転支持部２０の上方に向かう上昇流が発生する（図３、図４において、破線で示す）。
この場合でも、第１空気層２５の下方の開口部２７から排出された空気流により、この熱風等の上昇流を心押機構１８から遠ざかる方向（例えば、下方向、外径方向、上方向）に誘導することができ、当該上昇流による心押機構１８（特に、ピストン軸２１ｂと上部回転支持部２０ｃとの間に設けられたベアリング２４ａ，２４ｂ）の加熱を良好に防止することができる。
また、加熱された被加工材４からの熱は、被加工材４と当接する下部回転支持部２０ａを介してピストン軸２１ｂに伝熱される。しかし、下部回転支持部２０ａと上部回転支持部２０ｃとの間の外径部位に介装された間隙形成部材２０ｂ、及びこの外径部位よりも内径部位に第２空気層２８が形成されているので、被加工材４からの熱は、下部回転支持部２０ａから間隙形成部材２０ｂあるいは第２空気層２８を介してピストン軸２１ｂに伝熱することとなる。これにより、被加工材４からの熱は、間隙形成部材２０ｂあるいは第２空気層２８内の空気を加熱した後、ピストン軸２１ｂに伝熱することとなり、心押機構１８、特に、上部回転支持軸２０ｃとピストン軸２１ｂとの間に設けられたベアリング２４ａ，２４ｂに到達する熱を良好に低減して、ベアリング２４ａ，２４ｂの加熱を防止することができる。
【００４７】
〔第２実施形態〕
上記第１実施形態では、回転支持部２０の上部回転支持部２０ｃの外周面２０ｃ１に第１羽根部材としての羽根２０ｄを設け、当該外周面２０ｃ１から外径方向に所定の間隔を空けた状態で遮熱板２３を設けて、有底筒形状に形成された上部回転支持部２０ｃの内径側に固定支持部２２としてのピストン軸２１ｂを上方から挿入するように心押機構１８を構成した。そして、ピストン軸２１ｂに対して回転支持部２０が回転するものであった。
【００４８】
しかしながら、被加工材４の回転に従動する形態で回転支持部２０に設けられた空気流形成手段が回転して、遮熱板２３の内径側に形成された第１空気層２５内において当該遮熱板２３の上方の開口部２６から下方の開口部２７に流通する空気流を形成可能な構成であれば、心押機構１８は上記構成に限定されるわけではない。
例えば、心押機構１８を以下のように構成することもできる。
【００４９】
第２実施形態に係る心押機構１８は、図５に示すように、被加工材４に当接して上方側から被加工材４を支持する回転支持部２０と、回転支持部２０を上下方向に移動させる油圧シリンダ部２１（移動機構の一例）と、回転支持部２０を回転可能に支持する固定支持部２２とを備えて構成されている。
【００５０】
回転支持部２０は、心押機構１８の最下部に配置され、被加工材４に当接する部材であり、被加工材４の回転により従動回転可能に構成されている。
具体的には、回転支持部２０は、下方から順に、被加工材４の上面を支持可能な概略円板形状の下部回転支持部２０ｅ、内径部分に空間を備えたリング形状の間隙形成部材２０ｂ、下部回転支持部２０ｅの直径よりも小径な円板形状部分及びこの円板形状部分の中心部から上方に突出する回転軸２０ｇが形成された上部回転支持部２０ｆが配置されて構成されている。下部回転支持部２０ｅの上面と上部回転支持部２０ｆの円板形状部分の下面との間には、外径部位に間隙形成部材２０ｂが介装され、内径部位に空気が存在する第２空気層２８が形成されている。
【００５１】
さらに、上部回転支持部２０ｆにおける回転軸２０ｇの上端部に、外径方向に突出する複数の羽根を備えたファン２０ｈ（第２羽根部材の一例）が設けられている。このファン２０ｈの複数の羽根の外径方向への突出量は、回転軸２０ｇの外周面から後述する固定支持部２２の内周面までとなるように形成されている。
したがって、下部回転支持部２０ｅ、間隙形成部材２０ｂ、上部回転支持部２０ｆ（回転軸２０ｇ及びファン２０ｈを含む）は一体的に構成されており、被加工材４の回転に従動して、一体的に回転可能に構成されている。また、ファン２０ｈの羽根は、回転することにより第１空気層２５内において遮熱板２３の上方の開口部２６から下方の開口部２７に向かう空気流を形成するような羽根形状とされている。
【００５２】
油圧シリンダ部２１は、心押機構１８の最上部に配置され、上部固定フレーム７に固定配置されている。油圧シリンダ部２１は、回転支持部２０を上下方向に移動させる移動機構であり、シリンダ２１ａ内に設けられたピストン軸２１ｃが、シリンダ２１ａ内から伸出・引退することにより上下移動するように構成されている。ピストン軸２１ｃの下端部は、後述する遮熱板２３及び固定支持部２２における上部の中心部付近でボルト等により固定接続されている。そして、シリンダ２１ａの外周側には、シリンダ２１ａと平行な状態で上部固定フレーム７に貫通して、遮熱板２３の上下移動をガイドする上下移動ガイド部材２１ｄが設けられている。この上下移動ガイド部材２１ｄの下端部は、遮熱板２３の上部の外周部付近でボルト等により固定接続されている。
【００５３】
固定支持部２２は、下方側が開放された有底筒形状に形成され、有底部、すなわち固定支持部２２の上部がピストン軸２１ｃの下端部と固定接続されている。
固定支持部２２の円筒形状部分の外周面２２ａから外径方向に所定間隔を空けた位置に、上下方向端部に開口部２６，２７を備えた遮熱板２３が設けられている。この開口部２６，２７は遮熱板２３の上面，遮熱板２３の下面においてそれぞれ周方向で複数箇所設けられている。したがって、固定支持部２２の外周面２２ａと遮熱板２３との間には、第１空気層２５が形成されている。なお、遮熱板２３は、固定支持部２２の全体を上方から覆う状態で、上部回転支持部２０ｆの円板形状部分のみが下方に突出する形態で設けられている。
また、固定支持部２２の上側部には、固定支持部２２の内径側（ファン２０ｈが配置される部位）と第１空気層２５と遮熱板の上方の開口部２６との間で空気を流通可能な連通孔２９が、周方向で上方の開口部２６に対応する位置に設けられている。
さらに、固定支持部２２における円筒形状部分の内径側には、当該円筒形状部分の内周に連続配置され上下方向で一対のベアリング２４ｃが設けられている。このベアリング２４ｃの下部は、その外周側が外周面に螺合部を備えたリングに支持されて固定支持部２２の内周面に固定され、その内周側が内周面に螺合部を備えた円筒に支持されて回転軸２０ｇの外周面に固定される状態で設けられているため、回転支持部２０の上下方向での移動が防止され確実に固定されている。これにより、回転支持部２０の回転軸２０ｇが、固定支持部２２の内径側に下方から挿入されて配置され、回転支持部２０が固定支持部２２に対して回転可能に支持される。なお、これらベアリング２４ｃには、回転支持部２０が良好に回転できるように耐熱潤滑グリスが塗布されている。
【００５４】
次に、縦型スピニング加工装置１を運転して被加工材４をスピニング加工する際に、上記構成の心押機構１８を用い、被加工材４を支持して固定する場合について説明する。
【００５５】
図１と同様に、アダプター９の上部に成形型１７を介して被加工材４を設置した状態で、図５に示すように、ピストン軸２１ｃがシリンダ２１ａ内から伸出して固定支持部２２を下方に移動させ、回転支持部２０（下部回転支持部２０ｅ）の下面を被加工材４の上面に当接させて支持固定する。
【００５６】
駆動回転手段１６によりアダプター９及び被加工材４が回転すると、被加工材４に当接する回転支持部２０は従動回転する。すなわち、回転支持部２０（下部回転支持部２０ｅ、間隙形成部材２０ｂ、上部回転支持部２０ｆ（回転軸２０ｇ、ファン２０ｈを含む）の全てが一体として、被加工材４の回転により従動回転する。なお、ピストン軸２１ｃ、上下移動ガイド部材２１ｄ、固定支持部２２及び遮熱板２３は固定されたまま（回転しない状態）である。
この回転支持部２０（すなわち、ファン２０ｈ）の回転により、図５に示すように、心押機構１８の外部の空気が第１空気層２５の上方の開口部２６から流入し、固定支持部２２の連通孔２９を介して第１空気層２５内を通流して、下方の開口部２７から心押機構１８の外部に排出される空気流（図５において、実線で示す）を形成することができる。この下方の開口部２７から排出された空気流は、例えば固定支持部２２の下方向、外径方向、上方向に進むこととなる。
【００５７】
この状態で、必要に応じてバーナ１９ａにより被加工材４を加熱（例えば、３００℃程度に）しながら、ローラ２を被加工材４の外周側から被加工材４に当接させることにより所望の形状にスピニング加工する。
【００５８】
この際、バーナ１９ａや加熱された被加工材４からの熱風等により、回転支持部２０及び固定支持部２２の上方に向かう上昇流が発生する（図５において、破線で示す）。
この場合でも、第１空気層２５の下方の開口部２７から排出された空気流により、この熱風等の上昇流を心押機構１８から遠ざかる方向（例えば、下方向、外径方向、上方向）に誘導することができ、当該上昇流による心押機構１８（特に、固定支持部２２と回転軸２０ｇとの間に設けられたベアリング２４ｃ）の加熱を良好に防止することができる。
また、加熱された被加工材４からの熱は、被加工材４と当接する下部回転支持部２０ｅを介して固定支持部２２に伝熱される。しかし、下部回転支持部２０ｅと上部回転支持部２０ｆとの間の外径部位に介装された間隙形成部材２０ｂ、及びこの外径部位よりも内径部位に第２空気層２８が形成されているので、被加工材４からの熱は、下部回転支持部２０ｅから間隙形成部材２０ｂあるいは第２空気層２８を介して固定支持部２２に伝熱することとなる。これにより、被加工材４からの熱は、間隙形成部材２０ｂあるいは第２空気層２８内の空気を加熱した後、固定支持部２２に伝熱することとなり、心押機構１８、特に、固定支持部２２と回転軸２０ｇとの間に設けられたベアリング２４ｃに到達する熱を良好に低減して、ベアリング２４ｃの加熱を防止することができる。
【００５９】
〔別実施形態〕
次に別実施形態を説明する。
（Ａ）上記の実施の形態では、縦型回転塑性加工装置が縦型スピニング加工装置１である場合を示したが、被加工材４を上下方向の主軸Ｄ周りに回転させながら、当該被加工材４に何らかの加工体を当接させて塑性加工する装置に、本願構造を採用できる。
【００６０】
（Ｂ）上記の実施の形態では、上下方向の主軸Ｄ周りに被加工材４を回転させるための駆動回転機構１６を設け、加工体であるローラ２の回転は、当該被加工材４の回転により起こされる従動回転形態の構成を採用したが、ローラ２側から被加工材４を回転するものとしてもよい。
【００６１】
（Ｃ）上記の実施の形態では、被加工材４の回転により従動回転する回転支持部２０に空気流形成手段としての羽根２０ｄやファン２０ｈを設けたが、当該空気流形成手段としては、被加工材４の回転により従動回転する回転支持部２０に配設され、第１空気層２５において遮熱板２３の上方の開口部２６から下方の開口部２７に向かう空気流を形成可能な構成であれば採用することができる。
【００６２】
（Ｄ）上記の実施の形態では、空気流形成手段としての羽根２０ｄやファン２０ｈを設けたが、羽根２０ｄやファン２０ｈの詳細な構成としては、第１空気層２５において遮熱板２３の上方の開口部２６から下方の開口部２７に向かう空気流を形成可能な構成であれば、特に制限なく採用することができる。
【００６３】
（Ｅ）上記の実施形態では、回転支持部２０において、上部回転支持部２０ｃ，２０ｆと下部回転支持部２０ａ，２０ｅとの間に間隙形成部材２０ｂを設けたが、被加工材４からの直接的な伝熱が比較的少ない場合には、当該間隙形成部材２０ｂを省略することもできる。
また、間隙形成部材２０ｂを完全なリング状に形成するのではなく、周方向に複数分割した部材で構成し、周方向に所定角度を空けた状態でリング状に配置することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
以上説明したように、比較的簡単な装置構成で心押機構の温度上昇を良好に防止しながら、かつランニングコストを低減することができる縦型回転塑性加工装置を得ることができた。
【符号の説明】
【００６５】
１              縦型スピニング加工装置（縦型回転塑性加工装置）
２              ローラ
４              被加工材
１６            駆動回転機構
１７            成形型
１８            心押機構
１９ａ          バーナ（加熱手段）
２０            回転支持部
２０ａ，２０ｅ  下部回転支持部
２０ｂ          間隙形成部材
２０ｃ，２０ｆ  上部回転支持部
２０ｄ          羽根（第１羽根部材）
２０ｇ          回転軸
２０ｈ          ファン
２０ｃ１        回転軸の外周面
２１            油圧シリンダ部（移動機構）
２１ａ          シリンダ
２１ｂ，２１ｃ  ピストン軸
２２            固定支持部
２２ａ          固定支持部の外周面
２３            遮熱板
２５            第１空気層
２６            上方の開口部
２７            下方の開口部
２８            第２空気層
２９            連通孔
Ｄ            主軸（上下方向軸芯）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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