(57)【要約】【課題】簡易な構造にて、スピニング加工時、ワークに対して回転ローラの進行方向と同方向に張力を付与して隆起の発生を抑制するスピニング加工装置を提供する。【解決手段】ワークＷの外周面を押し付けながら軸方向に相対移動してしごきを加える回転自在な回転ローラ２と、ワークＷの一端から挿入され、ワークＷの内周面に密着された状態でワークＷを支持して、該ワークＷの軸心を中心に回転駆動するマンドレル３と、ワークＷの他端をマンドレル３との間で挟持して、該ワークＷの軸心を中心に回転駆動する金型４と、ワークＷの一端側のマンドレル３の外周面に設けたねじ溝１０とを備え、マンドレル３とワークＷとの間に回転速度差が生じるように、マンドレル３及び金型４をそれぞれ回転駆動させるので、マンドレル３のねじ溝１０により、ワークＷに対して回転ローラ２の進行方向と同方向に張力が付与されて隆起の発生を抑制することができる。【選択図】図１
2011115813.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状のワークの外周壁部をしごきによって薄くするためのスピニング加工装置であって、
ワークの外周面を押し付けながら軸方向に相対移動してしごきを加える回転自在な回転ローラと、
ワークの一端から挿入され、ワークの内周面に密着された状態でワークを支持して、該ワークの軸心を中心に回転駆動する支持部材と、
ワークの他端を前記支持部材との間で挟持して、該ワークの軸心を中心に回転駆動する押え部材と、
ワークの一端側の前記支持部材の外周面に設けたねじ溝とを備え、
前記支持部材とワークとの間に回転速度差が生じるように、前記支持部材及び押え部材をそれぞれ回転駆動させることを特徴とするスピニング加工装置。
【請求項２】
円筒状のワークの外周壁部をしごきによって薄くするためのスピニング加工方法であって、
回転自在な回転ローラをワークの外周に配置し、一端側の外周面にねじ溝を有する支持部材をワークの一端側から挿入して内周面に密着させると共に、前記支持部材と押え部材とによりワークの他端を挟持して、
前記支持部材とワークとの間に回転速度差が生じるように、前記支持部材及び押え部材をワークの軸心を中心にそれぞれ回転駆動させると共に前記回転ローラをワークの外周面に押し付けながら軸方向に相対移動させ、前記支持部材に設けたねじ溝により、ワークに対して前記回転ローラの進行方向に向かう張力を付与して、ワークの外周壁部をしごきによって薄くすることを特徴とするスピニング加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円筒状のワークの外周壁部をしごきにより薄くスピニング加工するスピニング加工装置及びスピニング加工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図３に示すように、従来のスピニング加工装置５０は、ワークＷの外周面を押し付けながら軸方向に相対移動してワークＷの外周壁部１１にしごきを加える回転自在の回転ローラ２と、ワークＷの内周面に密着された状態でワークＷを支持して、ワークＷの軸心を中心に回転駆動するマンドレル３０と、該マンドレル３０との間でワークＷの他端の壁部１２を挟持して、ワークＷの軸心を中心に回転駆動する金型４とから構成されている。
そして、マンドレル３０及び金型４を同期回転させることでワークＷ及び回転ローラ２を回転させ、これと同時に、回転ローラ２をワークＷの外周面に押し付けながら軸方向に相対移動させることでワークＷの外周壁部１１をしごきによって薄くするスプニング加工を行っていた。
【０００３】
しかしながら、上述したスピニング加工方法では、図３に示すように、回転ローラ２による切り込み量（しごき量）Ａが多かったり、回転ローラ２の送り速度が速すぎる場合、ワークＷの外周壁部１１の回転ロール２の進行方向前方が隆起１５する現象が発生してしまう。
【０００４】
そこで、上述した問題を解消するために、ワークに対して回転ローラの進行方向と同方向に張力を発生させて、図３に示す隆起１５が生じないように対策したものが提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２８６６３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の発明では、ワークに対して回転ローラの進行方向と同方向に張力を発生させる張力発生手段として、ワークに連結されるロッドと、該ロッドを回転ローラの進行方向と同方向に付勢するための油圧機構とが備えられており、装置が複雑になり採用することはできない。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、簡易な構造にて、スピニング加工時、ワークに対して回転ローラの進行方向と同方向に張力を付与して隆起の発生を抑制するスピニング加工装置及びスピニング加工方法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】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１のスピニング装置の発明は、円筒状のワークの外周壁部をしごきによって薄くするためのスピニング加工装置であって、ワークの外周面を押し付けながら軸方向に相対移動してしごきを加える回転自在な回転ローラと、ワークの一端から挿入され、ワークの内周面に密着された状態でワークを支持して、該ワークの軸心を中心に回転駆動する支持部材と、ワークの他端を前記支持部材との間で挟持して、該ワークの軸心を中心に回転駆動する押え部材と、ワークの一端側の前記支持部材の外周面に設けたねじ溝とを備え、前記支持部材とワークとの間に回転速度差が生じるように、前記支持部材及び押え部材をそれぞれ回転駆動させることを特徴とするものである。
請求項２のスピニング方法の発明は、円筒状のワークの外周壁部をしごきによって薄くするためのスピニング加工方法であって、回転自在な回転ローラをワークの外周に配置し、一端側の外周面にねじ溝を有する支持部材をワークの一端側から挿入して内周面に密着させると共に、前記支持部材と押え部材とによりワークの他端を挟持して、前記支持部材とワークとの間に回転速度差が生じるように、前記支持部材及び押え部材をワークの軸心を中心にそれぞれ回転駆動させると共に前記回転ローラをワークの外周面に押し付けながら軸方向に相対移動させ、前記支持部材に設けたねじ溝により、ワークに対して前記回転ローラの進行方向に向かう張力を付与して、ワークの外周壁部をしごきによって薄くすることを特徴とするものである。
請求項１及び２の発明では、支持部材にねじ溝を形成するだけの簡易な構造を採用して、さらに、支持部材とワークとの間に回転速度差が生じるように、支持部材及び押え部材をワークの軸心を中心にそれぞれ回転駆動させることにより、ワークに対して回転ローラの進行方向と同方向に張力を付与して隆起の発生を抑制する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、簡易な構造で、スピニング加工時、ワークに対して回転ローラの進行方向と同方向に張力を付与して隆起の発生を抑制するスピニング加工装置及びスピニング加工方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係るスピニング加工装置を示す図である。
【図２】図２は、必要トルクと壁厚との関係を示した図である。
【図３】図３は、従来のスピニング加工装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための形態を図１及び図２に基いて詳細に説明する。
本実施の形態に係るスピニング加工装置１は、円筒状のワークＷの外周壁部１１をしごきによって薄くするものである。なお、ワークＷは一端が開口され、他端が壁部１２で閉鎖された円筒状に形成される。
本実施の形態に係るスピニング加工装置１は、ワークＷの外周面を押し付けながら軸方向に相対移動してワークＷの外周壁部１１にしごきを加える回転自在な回転ローラ２と、ワークＷの一端から挿入され、一端がワークＷから突出してワークＷの内周面に密着された状態でワークＷを支持するマンドレル３（支持部材）と、ワークＷの他端の壁部１２をマンドレル３の他端との間で挟持する金型４（押え部材）と、マンドレル３の一端側（ワークＷの一端側）の外周面に設けたねじ溝１０とを備えている。
【００１２】
回転ローラ２は、断面台形状で回転自在に支持され、駆動手段（図示略）により軸方向にワークＷと相対移動しながら、ワークＷの回転に追従するように回転する。なお、回転ローラ２は、薄肉部分が進行方向前側に配置され、薄肉部分と厚肉部分との間のテーパ面でワークＷの外周壁部１１にしごきを加える。
マンドレル３は、ワークＷの内周面に密着できる棒状であり、その一端側、すなわち、回転ローラ２の進行方向前側にねじ溝１０が形成される。マンドレル３は、駆動手段（図示略）によりワークＷの軸心を中心に回転駆動される。
金型４はブロック状に形成され、駆動手段（図示略）によりワークＷの軸心を中心に回転駆動される。
【００１３】
次に、本実施の形態に係るスピニング加工装置１を使用してワークＷをスピニング加工する方法を説明する。
まず、回転ローラ２をワークＷの外周に配置し、マンドレル３をワークＷの一端から挿入して、マンドレル３の他端をワークＷの他端の壁部１２に当接させる。続いて、ワークＷの他端の壁部１２をマンドレル３の他端と金型４とで挟持する。この時、マンドレル３の一端側のねじ溝１０がワークＷの一端から突出して、回転ローラ２の進行方向前側に位置するように配置する。
次に、マンドレル３及び金型４を駆動手段によりそれぞれ回転駆動させる。その結果、マンドレル３及び金型４の回転に伴って、ワークＷ及び回転ローラ２が追従するように回転すると共に、駆動手段により回転ローラ２を図中左方に向かって移動させる。この動作により、ワークＷの外周壁部１１が回転ローラ２のしごきによって薄厚に成形される。
【００１４】
その際、マンドレル３とワークＷとの間で回転速度差が生じるように、マンドレル３及び金型４をそれぞれ回転駆動させる。この結果、マンドレル３の一端側に形成したねじ溝１０により、ワークＷに対して、回転ローラ２の進行方向と同方向に張力（図１に示す白抜き矢印）が発生する。これにより、スピニング加工時、ワークＷの材料が速やかに回転ローラ２の進行方向前方に流れるようになり、従来、ワークＷの外周壁部１１で回転ローラ２の進行方向前方に発生していた隆起１５（図３参照）を抑制することが可能になる。
【００１５】
本実施の形態では、マンドレル３の一端側に設けたねじ溝１０を形成し、スピニング加工時、マンドレル３とワークＷとの間で回転速度差が生じるように、マンドレル３及び金型４をそれぞれ回転駆動させることにより、ワークＷに対して回転ローラ２の進行方向と同方向に張力を発生させることができるので、ワークＷの外周壁部１１への隆起１５（図３参照）の発生を防止することができる。
【００１６】
なお、張力はワークＷ素材の引張強度の１７％に設定すれば、壁厚減少率８０％までは隆起１５が発生することなくスピニング加工できることが知られている。そこで、隆起１５の発生を抑制するための必要な引張応力をｑとすると、必要な張力Ｑは壁厚ｔ，マンドレル３の直径ｄとした時、次の（１）式で表せる。
Ｑ＝ｑπ（ｔ＋ｄ）ｔ・・・（１）    
また、マンドレル３に形成したねじ溝１０によって発生される軸力Ｆは、次の（２）式で表せる。
Ｆ＝２Ｔ／（ｄ２・μｓ／cosα＋Ｐ／π＋ｄｗ・μｗ）・・・（２）
なお、Ｔ：トルク，μｓ：ねじ面摩擦係数，μｗ：座面摩擦係数，ｄ２：ねじの有効径，ｄｗ：座面の等価摩擦直径，Ｐ：ねじのピッチ，α：ねじ山半角である。
【００１７】
そして、隆起１５を抑制するためには、Ｑ＝Ｆとすればよいので、必要なトルクＴは、次の（３）式で表せる。
Ｔ＝（ｄ２・μｓ／cosα＋Ｐ／π＋ｄｗ・μｗ）ｑπ（ｔ＋ｄ）ｔ／２・・・（３）
例えば、φ２０の軟鋼製のワークＷを壁厚減少率６０％でスピニング加工する場合について、必要な引張応力ｑは、降伏応力を２２５ＭＰａとした場合略１７％の３９ＭＰａに設定される。
また、上記（３）の式に、ｑ＝３９（ＭＰａ），μｓ＝０．２５，μｗ＝０．１０，ｄ２＝２０（ｍｍ），ｄｗ＝５（ｍｍ），Ｐ＝２．５（ｍｍ），α＝１５°，ｄ＝２０（ｍｍ）を代入すると、図２に示すような、必要トルクＴ（Ｎ・ｍ）と壁厚ｔ（ｍｍ）との関係が導かれる。
そして、壁厚５ｍｍのワークＷをスピニング加工する場合には、図２の関係図から、マンドレル３に５０Ｎ・ｍ程度の回転トルクを加えてマンドレル３と金型４との間に回転速度差が生じるようにスピニング加工すれば、隆起１５（図３参照）を抑制することができる。
【符号の説明】
【００１８】
１  スピニング加工装置，２  回転ローラ，３  マンドレル（支持部材），４  金型（押え部材），１０  ねじ溝，１１  外周壁部，Ｗ  ワーク
【図１】
2011115813.tif 000003
【図２】
2011115813.tif 000004
【図３】
2011115813.tif 000005