(57)【要約】【課題】主軸とカム軸の回転位相差を制御するための機構が、構造が簡単で、かつ、破損や故障を起こすことが少ない機構からなる絞り加工装置を提供すること。【解決手段】主軸１０の先端に、絞りローラＲを半径方向に移動可能に支持する絞りローラ取付台１５を備えるとともに、主軸１０に該主軸１０に対して同軸心に配設したカム軸２４の先端に、主軸１０とカム軸２４の相対的な回転位相差によって絞りローラＲを半径方向に移動させるカム板２２を備えた絞り加工装置１において、主軸１０及びカム軸２４の駆動機構の少なくとも一方を数値制御式モータＳＭで構成し、主軸１０及びカム軸２４の回転を、遊星歯車機構５０に伝達し、主軸１０とカム軸２４の回転位相差を遊星歯車機構５０に配備した回転位相差検出手段Ｅを用いて検出し、検出した検出値に基づいて数値制御式モータＳＭを制御して絞り加工を行う。【選択図】図１
2010058146.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主軸の先端に、絞りローラを半径方向に移動可能に支持する絞りローラ取付台を備えるとともに、主軸に該主軸に対して同軸心に配設したカム軸の先端に、主軸とカム軸の相対的な回転位相差によって絞りローラを半径方向に移動させるカム板を備えた絞り加工装置において、主軸及びカム軸の駆動機構の少なくとも一方を数値制御式モータで構成し、主軸及びカム軸の回転を、遊星歯車機構に伝達し、主軸とカム軸の回転位相差を遊星歯車機構に配備した回転位相差検出手段を用いて検出し、検出した検出値に基づいて数値制御式モータを制御して絞り加工を行うようにしたことを特徴とする絞り加工装置。
【請求項２】
主軸及びカム軸の駆動機構を、数値制御式モータで構成したことを特徴とする請求項１記載の絞り加工装置。
【請求項３】
主軸及びカム軸の駆動機構を構成するモータの回転軸の回転位相差を、回転位相差検出手段によって、検出するようにしたことを特徴とする請求項１又は２記載の絞り加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絞り加工装置に関し、特に、回転する主軸の先端に取り付けた絞りローラを半径方向に移動させて絞り加工を施す絞り加工装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、絞り加工を行う絞り加工装置として、回転する主軸の先端に取り付けた絞りローラ取付台に、絞りローラを半径方向に移動可能に支持し、この絞りローラにより被加工用のパイプ等の円筒部材に絞り加工を施すようにした絞り加工装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この絞り加工装置１’は、図４〜図７に示すように、主軸機構２’と、この主軸機構２’に対向して被加工用のパイプＰを支持する支持機構３とを備え、主軸機構２’の主軸筐体１１を、基台４上に形成した案内レール５上を駆動モータ６及び駆動螺子７によって、図４に示すＬ方向に移動可能に構成している。
【０００４】
主軸機構２’は、適宜の駆動モータ（図示省略）に連結される駆動プーリ１３により駆動され、主軸筐体１１にベアリング１２を介して支持される主軸１０と、この主軸１０の先端に設けられる絞りローラ取付台１５とを備える。
【０００５】
この絞りローラ取付台１５は、主軸１０の先端にフランジ１６を介して取り付けられ、絞りローラＲの支持部材１７を半径方向に案内する案内溝１８を備えた主取付台２０と、絞りローラＲを半径方向に移動するための渦巻き状溝２１を備えたカム板２２とを主体として構成される。
工具の支持部材１７には、渦巻き状溝２１内に突入する案内ピン２３を備えることによって絞りローラＲを半径方向に移動させる。
【０００６】
主軸１０は、中空構造とし、カム板２２を先端に取り付けたカム軸２４を主軸１０内に配設し、主軸１０とカム軸２４とは、変速機構３０を介して係合され、初期位置では図６に示す位置にある絞りローラＲを、主取付台２０に対して相対的にカム板２２を回転することによって、図７に示す位置まで半径方向に移動させ、被加工用のパイプＰの先端に所定の絞り加工（例えば、縮径加工）を施すようにする。
【０００７】
被加工用のパイプＰに挿入されるマンドレル４０は、カム軸２４内に配設される軸４１の先端に配設され、進退用シリンダ（図示省略）によって、主軸１０の軸方向に進退可能に取り付けられる。
【０００８】
ところで、従来の絞り加工装置１’は、変速機構３０に、撓み噛み合い式駆動伝達装置を用いるようにしている。
変速機構３０に用いられている撓み噛み合い式駆動伝達装置は、図５及び図８に示すように、主軸１０とカム軸２４とにそれぞれ係合される対をなす外輪３１、３２と、それぞれの外輪内面に形成された歯溝（両者同一歯数とする）に噛合し、かつ、歯数の異なる歯形を形成した可撓性の歯車輪３３と、この歯車輪３３を楕円形に、かつ、回転可能に支持し、歯溝とは相対する２か所において噛合させるウエーブ形成輪３４とより構成されている。
【０００９】
この変速機構３０は、ウエーブ形成輪３４を固定し、一方の外輪３１を駆動したとき、歯車輪３３は追随して回転され、これに伴い、他方の外輪３２も歯車輪３３を介して回転される。このとき、両外輪３１、３２の歯数が同一であり、したがって、同一の回転数で回転される。
【００１０】
一方、歯車輪３３の歯数は、通常、外輪３１、３２より少なく（例えば、２個少なく）形成する。
そして、外輪３１を固定し、ウエーブ形成輪３４を回転する。３５はその駆動用減速モータを示す。
これにより、外輪３１を回転しながらウエーブ形成輪３４を回転することによって、他方の外輪３２は、外輪３１に対して相対回転速度が変動する。その変動回転数は、ウエーブ形成輪３４の回転数に比例する。
このようにして、撓み噛み合い式駆動伝達装置による差動回転がなされる。
【００１１】
図８において、３６は外輪３１の支持歯車、３７は外輪３２の支持歯車、３８は主軸１０に取り付けられ支持歯車３６と噛合する駆動歯車、３９は支持歯車３７と噛合する従動歯車を示す。
これにより、外輪３２の外輪３１に対する相対回転速度差、より具体的には、主軸１０とカム軸２４との間に回転位相差が生じ、カム軸２４を介してカム板２２が絞りローラ取付台１５に対して回転し、絞りローラＲを半径方向に移動させることができ、支持機構３に固定された被加工用のパイプＰの先端に絞り加工を施すことができる。
【００１２】
【特許文献１】特許第３５１４７３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ところで、上記変速機構３０は、両外輪３１、３２に内歯車を形成し、歯車輪３３に楕円状の外歯車を形成せねばならず、機構が複雑であるとともに、変速機構３０を介して動力を伝達させるため、その構造上破損や故障を起こしやすいという問題があった。
【００１４】
本発明は、上記従来の絞り加工装置の有する問題点に鑑み、主軸とカム軸の回転位相差を制御するための機構が、構造が簡単で、かつ、破損や故障を起こすことが少ない機構からなる絞り加工装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するため、本発明の絞り加工装置は、主軸の先端に、絞りローラを半径方向に移動可能に支持する絞りローラ取付台を備えるとともに、主軸に該主軸に対して同軸心に配設したカム軸の先端に、主軸とカム軸の相対的な回転位相差によって絞りローラを半径方向に移動させるカム板を備えた絞り加工装置において、主軸及びカム軸の駆動機構の少なくとも一方を数値制御式モータで構成し、主軸及びカム軸の回転を、遊星歯車機構に伝達し、主軸とカム軸の回転位相差を遊星歯車機構に配備した回転位相差検出手段を用いて検出し、検出した検出値に基づいて数値制御式モータを制御して絞り加工を行うようにしたことを特徴とする。
【００１６】
この場合において、主軸及びカム軸の駆動機構を、数値制御式モータで構成することができる。
【００１７】
また、主軸及びカム軸の駆動機構を構成するモータの回転軸の回転位相差を、回転位相差検出手段によって検出することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の絞り加工装置によれば、主軸及びカム軸の駆動機構の少なくとも一方を数値制御式モータで構成し、主軸及びカム軸の回転を、遊星歯車機構に伝達し、主軸とカム軸の回転位相差を遊星歯車機構に配備した回転位相差検出手段を用いて検出し、検出した検出値に基づいて数値制御式モータを制御して絞り加工を行うようにすることにより、主軸とカム軸の回転位相差を制御するために用いる遊星歯車機構は、回転位相差を検出するだけで動力を伝達する必要がないため破損や故障を起こしにくく、耐久性のある装置とすることができる。
この場合、主軸及びカム軸の回転を、遊星歯車機構の２軸に伝達する際に、主軸及びカム軸の回転数が同一のときに遊星歯車機構の残りの１軸が停止するように変速して伝達することによって、回転位相差の検出を容易、かつ、簡便に行える絞り加工装置を提供することができる。
【００１９】
また、主軸及びカム軸の駆動機構を、数値制御式モータで構成することにより、主軸及びカム軸の両方の回転数制御を正確に行うことができる。
【００２０】
また、主軸及びカム軸の駆動機構を構成するモータの回転軸の回転位相差を、回転位相差検出手段によって検出することにより、モータの回転軸と主軸及びカム軸との間に必要に応じて介在される減速機による減速前の主軸及びカム軸を駆動するモータの回転位相差を用いて数値制御式モータを制御することができるから、絞り加工を高精度に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の絞り加工装置の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００２２】
図１〜図３に、本発明の絞り加工装置の一実施例を示す。
【００２３】
この絞り加工装置１は、従来例と同様、主軸１０の先端に、絞りローラＲを半径方向に移動可能に支持する絞りローラ取付台１５を備えるとともに、主軸１０に該主軸１０に対して同軸心に配設したカム軸２４の先端に、主軸１０とカム軸２４の相対的な回転位相差によって絞りローラＲを半径方向に移動させるカム板２２を備え、主軸１０及びカム軸２４の駆動機構の少なくとも一方を数値制御式モータＳＭで構成し、主軸１０及びカム軸２４の回転を、遊星歯車機構５０に伝達し、主軸１０とカム軸２４の回転位相差を遊星歯車機構５０に配備した回転位相差検出手段Ｅを用いて検出し、検出した検出値に基づいて数値制御式モータＳＭを制御することによって、主軸１０とカム軸２４の回転位相差を所定値になるようにして絞り加工を行うようにしている。
【００２４】
主軸１０及びカム軸２４の駆動機構は、少なくとも一方を数値制御式モータＳＭとすればよい。
ところで、カム軸２４の駆動機構に比べ、主軸１０の駆動機構が大型となるため、カム軸２４の駆動機構を数値制御式モータＳＭとすることが、コストの点で好ましい。
この場合、主軸１０の駆動機構は、特に限定されるものではなく、インバータモータ等の各種モータを用いることができる。
【００２５】
そして、主軸１０及びカム軸２４は、それぞれタイミングプーリ９ａ、９ｂを介して、モータＩＭ及び数値制御式モータＳＭのタイミングプーリ８ａ、８ｂと連結されている。
【００２６】
数値制御式モータＳＭは、特に限定されるものではないが、本実施例においては、サーボモータを用いるようにしている。
【００２７】
サーボモータは、モータの回転速度が制御機構Ｓから発信される指令パルスの周波数に比例するとともに、モータの回転角度が指令パルスの出力パルス数に比例して作動するモータで、１パルスあたりの回転量を規定することによって、パルス列のパルス数に比例した位置まで回転させることができ、また、パルス周波数はモータの回転数（回転速度）となるため、他方のモータＩＭに対して、容易に所定の回転位相差をもたせ、これにより、主軸１０とカム軸２４との間に所定の回転位相差をもたせることができる。
【００２８】
また、主軸１０及びカム軸２４の駆動機構を、共に数値制御式モータＳＭで構成することもでき、これにより、主軸１０及びカム軸２４の両方の回転数制御を正確に行うことができる。
【００２９】
そして、この絞り加工装置１では、制御機構Ｓによって、この制御機構Ｓに予め設定した絞りローラＲのＸ軸方向（図２参照）の送り速度及び送り量に応じた主軸１０とカム軸２４の回転位相差（本明細書において、「回転位相差」には、送り量に対応する回転位相差のほか、送り速度に対応した回転位相差速度を含むものとする。）となるように、カム軸２４の駆動機構である数値制御式モータＳＭの回転数を制御し、回転位相差検出手段Ｅによって検出した主軸１０とカム軸２４の回転位相差の検出値を制御機構Ｓに送信し、フィードバック制御を行いながら、主軸１０とカム軸２４の回転位相差が所定の設定値になるようにしている。
なお、本実施例においては、主軸１０の駆動機構であるモータＩＭは、制御機構Ｓによって一定回転で駆動するように制御されている。
【００３０】
また、制御機構Ｓは、主軸１０とカム軸２４の回転位相差を制御するほか、主軸機構２を、図１に示すＬ方向に移動させるための駆動モータ６の制御を併せて行うようにしている。
【００３１】
遊星歯車機構５０は、図３に示すように、太陽歯車５１、外輪歯車５２及び遊星歯車５３からなる周知の構造のもので、太陽歯車５１を回転可能に支持する太陽軸５１ａ、外輪歯車５２を回転可能に支持する外輪軸５２ａ及び遊星歯車５３を複数回転可能に配設するキャリア５４を回転可能に支持するキャリア軸５４ａの３軸のうち２軸に、主軸１０及びカム軸２４の回転を伝達し、主軸１０及びカム軸２４の回転数が同一のときに残りの１軸が停止するように変速して伝達するようにしている。
これによって、回転位相差の検出を容易、かつ、簡便に行うことができる。
なお、主軸１０及びカム軸２４の回転を変速することなく遊星歯車機構５０の２軸に伝達し、主軸１０及びカム軸２４の回転数が同一のときに残りの１軸が回転するようにし、この回転速度を検出値として用いるようにすることもできる。
【００３２】
また、主軸１０及びカム軸２４の回転を遊星歯車機構５０のいずれの軸に伝達するかは、特に限定されず、本実施例においては、キャリア軸５４ａにカム軸２４の駆動機構である数値制御式モータＳＭの駆動軸から直接回転を伝達するとともに、外輪軸５２ａに形成したタイミングプーリ５２ｂと主軸１０の駆動機構であるモータＩＭの駆動軸に嵌入したタイミングプーリ８ｃとをタイミングベルトで連結するようにしている。
この場合、例えば、太陽歯車５１、外輪歯車５２、遊星歯車５３の歯数がそれぞれａ、ｂ、ｃの場合、キャリア軸５４ａの回転数／外輪軸５２ａの回転数＝ｂ／（ａ＋ｂ）にすると、太陽軸５１ａが停止することとなることから、タイミングプーリ５２ｂとタイミングプーリ８ｃとの比をｂ：（ａ＋ｂ）として、モータＩＭの駆動軸の回転を伝達するようにしている。
外輪軸５２ａとモータＩＭの駆動軸との連結は、タイミングプーリ及びタイミングベルトを利用するほか、例えば、歯車機構を介して連結することもできる。
【００３３】
回転位相差検出手段Ｅは、遊星歯車機構５０の主軸１０及びカム軸２４の回転を伝達しない残りの１軸（本実施例においては、太陽歯車５１）の回転角度を検出する機能を有するものであれば、特に限定されるものではないが、本実施例においては、当該軸の回転角度及び回転位置を測定することができるロータリエンコーダを用いるようにしている。
なお、上記のとおり、本実施例においては、キャリア軸５４ａにカム軸２４の回転を、外輪軸５２ａに主軸１０の回転を伝達し、太陽歯車５１の回転角度を回転位相差検出手段Ｅにより検出するようにしたが、主軸１０及びカム軸２４の回転を伝達する遊星歯車機構５０の軸は、回転を伝達する際の変速比及び回転方向を適宜選択することによって、任意に選択することができ、そして、遊星歯車機構５０の主軸１０及びカム軸２４の回転を伝達しない残りの１軸に回転位相差検出手段Ｅを配設するようにする。
【００３４】
上記構成において、支持機構３に支持された被加工用のパイプＰの先端に絞り加工を施す方法を説明する。
まず、主軸１０とカム軸２４とは、絞りローラＲを絞りローラ取付台１５の半径方向に移動させない状態で回転させる初期状態においては、同一の回転数、例えば、５００〜７００ｒｐｍで同期回転するように、制御機構Ｓによって、主軸１０の駆動機構であるモータＩＭ及びカム軸２４の駆動機構である数値制御式モータＳＭを制御しながら、駆動モータ６を回転させ駆動螺子７を介して主軸機構２を図１に示すＬ方向（右方向）に移動させる。
【００３５】
そして、絞りローラＲが被加工用のパイプＰの周面に対して適宜位置に到達したとき、絞りローラＲを絞りローラ取付台１５の半径方向に移動させるため、カム板２２を主取付台２０に対して所定角度（例えば、−９０度〜＋９０度の範囲）回転するように、制御機構Ｓから発信される指令パルスにより、カム軸２４の駆動機構である数値制御式モータＳＭの回転数を加減し、絞りローラＲを絞りローラ取付台１５の半径方向の所定の位置に移動させる。
この際、回転位相差検出手段Ｅによって、主軸１０とカム軸２４の回転位相差を検出し、検出値を制御機構Ｓにフィードバックすることにより、絞りローラＲを絞りローラ取付台１５の半径方向の所定位置に正確に位置させることができる。
そして、絞りローラＲを絞りローラ取付台１５の半径方向に移動させて被加工用のパイプＰの周面に当接させながら主軸機構２を図１に示すＬ方向（左方向）に移動することによって、被加工用のパイプＰの先端に所定の絞り加工（例えば、縮径加工）を施すようにする。
【００３６】
以上、本発明の絞り加工装置について、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明の絞り加工装置は、主軸とカム軸の回転位相差を制御するための機構と動力機構とが、別機構で、構造が簡単で、かつ、破損や故障を起こすことが少ない機構からなることから、高負荷の絞り加工装置や連続運転が求められる絞り加工装置の用途に好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の絞り加工装置の一実施例を示す全体図である。
【図２】同絞り加工装置に使用する主軸機構を示す一部断面図である。
【図３】同絞り加工装置に使用する遊星歯車機構の説明図で、（ａ）は一部切り欠きの側面断面図で、（ｂ）は（ａ）におけるＸ−Ｘ断面図である。
【図４】従来の絞り加工装置を示す全体図である。
【図５】従来の絞り加工装置に使用する主軸機構を示す一部断面図である。
【図６】絞り用工具取付台の初期状態を示す平面図である。
【図７】絞り用工具取付台の移動状態を示す平面図である。
【図８】従来の絞り加工装置に使用する変速機構の説明図で、（ａ）は変速機構の正面図（（ｂ）におけるＸ１−Ｘ１断面図）、（ｂ）は（ａ）におけるＹ−Ｙ断面図、（ｃ）は変速作用の説明図である。
【符号の説明】
【００３９】
１    絞り加工装置
２    主軸機構
１０  主軸
１５  絞りローラ取付台
２０  主取付台
２２  カム板
２４  カム軸
５０  遊星歯車機構
Ｅ    回転位相差検出手段
ＩＭ  モータ
Ｓ    制御機構
ＳＭ  数値制御式モータ
【図１】
2010058146.tif 000003
【図２】
2010058146.tif 000004
【図３】
2010058146.tif 000005
【図４】
2010058146.tif 000006
【図５】
2010058146.tif 000007
【図６】
2010058146.tif 000008
【図７】
2010058146.tif 000009
【図８】
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