(57)【要約】【課題】ワークの様々な形状に対応でき、成形時の荷重を抑えてワークの外周壁部に膨出部を成形することのできるスピニング加工装置を提供する。【解決手段】回転自在な回転ローラ２と、ワークＷ１の内周面に密着されるマンドレル３と、ワークＷ１の一端に配置される第１金型４と、ワークＷ１の他端に配置される第２金型５とを備え、マンドレル３、各金型４、５をそれぞれワークＷ１の軸心を中心に回転駆動させると共に回転ローラ２をワークＷ１の外周面に押し付けながら相対的に軸方向に移動させた際、回転ローラ２が移動した後薄厚となったワークＷ１の外周壁部１０ａに半径方向外方への膨出部６を成形する。これにより、ワークの様々な形状に対応でき、成形時の荷重を抑えてワークＷ１の外周壁部１０ａに膨出部６を成形することができる。【選択図】図１
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【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厚に成形すると共に、ワークの外周壁部に半径方向外方への膨出部を成形する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、
ワークの一端に配置され、ワークの軸心を中心に回転駆動する第１金型と、
ワークの他端に配置され、ワークの軸心を中心に回転駆動する第２金型とを備え、
前記ワークを支持した前記支持部材と前記第１及び第２金型とをそれぞれ回転駆動させると共に前記回転ローラを前記ワークの外周面に押し付けながら相対的に軸方向に移動させた際、前記回転ローラが移動した後薄厚となった前記ワークの外周壁部に半径方向外方への膨出部を成形することを特徴とするスピニング加工装置。
【請求項２】
前記回転ローラは、半径方向に移動可能であることを特徴とする請求項１に記載のスピニング加工装置。
【請求項３】
円筒状のワークの外周壁部をしごきによって薄厚に成形すると共に、ワークの外周壁部に膨出部を成形するスピニング加工方法であって、
支持部材をワーク内に挿入してその内周面に密着させて、回転自在な回転ローラをワークの外周に配置し、ワークの一端に第１金型を配置すると共にその他端に第２金型を配置して、
前記ワークを支持した前記支持部材と前記第１及び第２金型と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て、前記ワークの外周壁部をしごきによって薄厚に成形し、その後、前記回転ローラが移動した後薄厚となった前記ワークの外周壁部に半径方向外方への膨出部を成形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って薄厚に成形すると共に、ワークの外周壁部に半径方向への膨出部（アンダーカット部）を成形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】
従来のスピニング加工方法として、特許文献１には、平板状金属素材から底部および円筒部を有するカップ状素材を成形し、カップ状素材の底面全面をアウタポンチに当接させた状態でカップ状素材の円筒部に前記カップ状素材の底部方向に圧縮力をかけて円筒部の底部の近傍部分を半径方向外方に座屈させて半径方向外方膨出部を形成することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−１３２１５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の発明では、全周に渡り同時に成形しているため、成形時に大きな荷重が必要となり問題である。また。特許文献１の発明では、ワークの形状や肉厚が異なる時、また、成形後の膨出部の形状が異なる時に、装置全体をワークの形状に対応させる必要があり設備投資が大となり問題である。
【０００５】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、ワークの様々な形状に対応でき、成形時の荷重を抑えてワークの外周壁部に膨出部を成形することのでき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】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のスピニング加工装置は、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、ワークの一端に配置され、ワークの軸心を中心に回転駆動する第１金型と、ワークの他端に配置され、ワークの軸心を中心に回転駆動する第２金型とを備え、前記ワークを支持した前記支持部材と前記第１及び第２金型とをそれぞれ回転駆動させると共に前記回転ローラを前記ワークの外周面に押し付けながら相対的に軸方向に移動させた際、前記回転ローラが移動した後薄厚となった前記ワークの外周壁部に半径方向外方への膨出部を成形することを特徴としている。
また、本発明のスピニング加工方法は、支持部材をワーク内に挿入してその内周面に密着させて、回転自在な回転ローラをワークの外周に配置し、ワークの一端に第１金型を配置すると共にその他端に第２金型を配置して、前記ワークを支持した前記支持部材と前記第１及び第２金型と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て、前記ワークの外周壁部をしごきによって薄厚に成形し、その後、前記回転ローラが移動した後薄厚となった前記ワークの外周壁部に半径方向外方への膨出部を成形することを特徴としている。
これにより、成形時の荷重を抑えて、ワークの外周壁部に膨出部を成形することができる。
なお、本発明のスピニング加工装置及びスピニング加工方法の各種態様およびそれらの作用については、以下の発明の態様の項において詳しく説明する。
【０００７】
（発明の態様）
以下に、本願において特許請求が可能と認識されている発明（以下、「請求可能発明」という場合がある。）の態様をいくつか例示し、それらについて説明する。なお、各態様は、請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付して、必要に応じて他の項を引用する形式で記載する。これは、あくまでも請求可能発明の理解を容易にするためであり、請求可能発明を構成する構成要素の組み合わせを、以下の各項に記載されたものに限定する趣旨ではない。つまり、請求可能発明は、各項に付随する記載、実施の形態等を参酌して解釈されるべきであり、その解釈に従う限りにおいて、各項の態様にさらに他の構成要件を付加した態様も、また、各項の態様から構成要件を削除した態様も、請求可能発明の一態様となり得るのである。なお、以下の各項において、（１）項及び（２）項の各々が、請求項１及び２の各々に相当し、（４）項が請求項３に相当する。
【０００８】
（１）円筒状のワークの外周壁部をしごきによって薄厚に成形すると共に、ワークの外周壁部に半径方向外方への膨出部を成形する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、ワークの一端に配置され、ワークの軸心を中心に回転駆動する第１金型と、ワークの他端に配置され、ワークの軸心を中心に回転駆動する第２金型とを備え、前記ワークを支持した前記支持部材と前記第１及び第２金型とをそれぞれ回転駆動させると共に前記回転ローラを前記ワークの外周面に押し付けながら相対的に軸方向に移動させた際、前記回転ローラが移動した後薄厚となった前記ワークの外周壁部に半径方向外方への膨出部を成形することを特徴とするスピニング加工装置。
（１）項のスピニング加工装置では、回転ローラが移動した後しごきにより薄厚となったワークの外周壁部に半径方向外方への膨出部を成形するので、従来に比べて低い荷重で膨出部を成形することが可能になる。
【０００９】
（２）前記回転ローラは、半径方向に移動可能であることを特徴とする（１）項に記載のスピニング加工装置。
（２）項のスピニング加工装置では、膨出部を成形した後、回転ローラを膨出部に半径方向外方から押し当ることができ、膨出部の形状を調整することが可能になる。
また、回転ローラを軸方向へ相対移動させる際、半径方向への移動量を制御することで、膨出部の高さを変化させることができる。
【００１０】
（３）前記回転ローラの進行方向前側に位置する前記第２金型は、進退自在に構成されることを特徴とする（１）項または（２）項に記載のスピニング加工装置。
（３）項のスピニング加工装置では、回転ローラがワークの他端付近まで前進すると、第２金型がワークから退避し、その後、ワークの他端の外周壁部が回転ローラにより薄厚に成形される。
【００１１】
（４）円筒状のワークの外周壁部をしごきによって薄厚に成形すると共に、ワークの外周壁部に膨出部を成形するスピニング加工方法であって、支持部材をワーク内に挿入してその内周面に密着させて、回転自在な回転ローラをワークの外周に配置し、ワークの一端に第１金型を配置すると共にその他端に第２金型を配置して、前記ワークを支持した前記支持部材と前記第１及び第２金型と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て、前記ワークの外周壁部をしごきによって薄厚に成形し、その後、前記回転ローラが移動した後薄厚となった前記ワークの外周壁部に半径方向外方への膨出部を成形することを特徴とするスピニング加工方法。
（４）項のスピニング加工方法では、従来に比べて低い荷重でワークの外周壁部に膨出部を成形することが可能になる。
【００１２】
（５）前記膨出部を成形した後、前記回転ローラを前記膨出部に半径方向から押し当て、前記膨出部の形状を調整することを特徴とする（４）項に記載のスピニング加工方法。
（５）項のスピニング加工方法では、ワークの外周壁部に様々な形状の膨出部を成形することが可能になる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ワークの様々な形状に対応でき、成形時の荷重を抑えてワークの外周壁部に膨出部を成形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】
【００１４】
【図１】図１は、第１の実施形態に係るスピニング加工装置を使用してワークに膨出部を成形する様子を段階的に示した図である。
【図２】図２は、図１に示すワークとは別のワークに対して、第２の実施形態に係るスピニング加工装置を使用して膨出部を成形する様子を段階的に示した図である。
【図３】図３は、図１に示したワークに比べて回転ローラによるしごき量を増加させて膨出部を成形したワークを示す図である。
【図４】図４は、回転ローラによるしごき量をワークの軸方向に沿って次第に変化させて膨出部を成形したワークを示す図である。
【図５】図５は、膨出部に回転ローラを押し当てて成形したワークを示す図である。
【図６】図６は、回転ローラによるしごき量をワークの周方向に沿って次第に変化させて膨出部を成形したワークを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための形態を図１〜図６に基いて詳細に説明する。
まず、図１に示すように、一端（図中上端）が壁部１１で閉鎖され、他端（図中下端）が開放された有底円筒状のワークＷ１において、その外周壁部１０をしごきによって薄厚に成形すると共に、該薄厚の外周壁部１０ａに半径方向外方への膨出部６（アンダーカット部）を成形するスピニング加工装置１ａ及びスピニング方法を説明する。
第１の実施形態に係るスピニング加工装置１ａは、図１に示すように、ワークＷ１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Ｗ１の他端から挿入され、ワークＷ１の内周面に密着された状態でワークＷ１を支持して、該ワークＷ１の軸心を中心に回転駆動するマンドレル３（支持部材）と、ワークＷ１の一端の壁部１１をマンドレル３との間で挟持して、ワークＷ１の軸心を中心に回転駆動する第１金型４と、ワークＷ１の他端と間隔をあけて対向する位置に配置され、ワークＷ１の軸心を中心に回転駆動する第２金型５とを備えている。なお、第２金型５とワークＷ２の他端とを接触させた状態としてもよい。
【００１６】
回転ローラ２は、断面台形状で回転自在に支持され、ワークＷ１の外周に配置される。該回転ローラ２は、駆動手段（図示略）により軸方向にワークＷ１に対して相対移動しながら、ワークＷ１の回転に追従するように回転する。また、回転ローラ２は駆動手段（図示略）により半径方向への移動が制御される。なお、回転ローラ２は、進行方向前端と後端との間のテーパ面でワークＷ１の外周壁部１０にしごきを加える。
マンドレル３は、ワークＷ１の内周面に密着できる棒状で、ワークＷ１を内側から支持するものである。また、マンドレル３の長さは、ワークＷ１の長さよりも長く設定される。このマンドレル３は駆動手段（図示略）によりワークＷ１の軸心を中心に回転駆動される。
【００１７】
第１金型４は、ブロック状に形成され、マンドレル３の端部との間にワークＷ１の一端の壁部１１を挟持するものである。また、第１金型４は駆動手段（図示略）によりワークＷ１の軸心を中心に回転駆動される。
第２金型５は、マンドレル３の端部を収容する中空部を有しており、端部が環状に形成される。該第２金型５は駆動手段（図示略）によりワークＷ１の軸心を中心に回転駆動される。また、第２金型５は軸方向に進退自在に構成される。そして、初期状態では、第２金型５は、その環状端部１２がワークＷ１の他端に対向されるように配置される。
【００１８】
そして、第１の実施形態に係るスピニング加工装置１ａによりワークＷ１をスピニング加工する方法を説明する。
まず、図１（ａ）に示すように、ワークＷ１の他端側からマンドレル３を挿入すると共にワークＷ１の一端の壁部１１を第１金型４とマンドレル３とで挟持する。続いて、回転ローラ２をワークＷ１の外周に配置する。続いて、第２金型５を前進させて、その環状端部１２をワークＷ１の他端と間隔をおいて対向するように配置する。
次に、図１（ｂ）に示すように、マンドレル３、第１金型４及び第２金型５を駆動手段により同期回転させる。その結果、ワークＷ１がマンドレル３、第１金型４及び第２金型５の回転に追従するように回転すると共に回転ローラ２も追従して回転する。これと同時に、回転ローラ２をワークＷ１の外周面に押し付けるようにして駆動手段により軸方向でワークＷ１の他端側に移動させる。
【００１９】
この動作により、ワークＷ１の外周壁部１０が薄厚の外周壁部１０ａに成形されるが、回転ローラ２がワークＷ１の外周壁部１０をしごきながらワークＷ１の他端側に移動する際、材料が回転ローラ２に押されるようにワークＷ１の他端側に流れて、ワークＷ１の他端が第２金型５の環状端部１２に接触する。その後、さらに回転ローラ２を前進させると、図１（ｃ）に示すように、材料がワークＷ１の一端側に逆流し、回転ローラ２が移動した後の薄厚の外周壁部１０ａが座屈してその部位に半径方向外方の膨出部６が成形される。
最後に、図１（ｄ）に示すように、回転ローラ２がワークＷ１の他端付近まで前進すると、第２金型５が初期位置から退避して、回転ローラ２がワークＷ１の他端まで到達してワークＷ１の外周壁部１０全体が薄厚の外周壁部１０ａに成形されると共に、該薄厚の外周壁部１０ａに半径方向外方への断面略山形状の膨出部６が成形される。
なお、図１（ｄ）の２点鎖線で示すように、必要に応じて、回転ローラ２を膨出部６の位置まで戻し、回転ローラ２を膨出部６の頂部に押し当て、若干軸方向に移動させて膨出部６の頂部を平坦に成形することも可能である。
【００２０】
次に、図２に示すように、両端が開口されている円筒状のワークＷ２の外周壁部１０をしごきによって薄厚に成形すると共に、該薄厚の外周壁部１０ａに半径方向外方への膨出部６を成形するスピニング加工装置１ｂ及びスピニング方法を説明する。
第２の実施形態に係るスピニング加工装置１ｂでは、図２に示すように、第１の実施形態に係るスピニング加工装置１ａで採用された回転ローラ２、マンドレル３、第１金型４及び第２金型５と同じものが採用されているが、第１金型４は、マンドレル３の端部に当接されると共に、ワークＷ２の一端（図中上端）と間隔をあけて対向する位置に配置され、第２金型５は、その環状端部１２がワークＷ２の他端（図中下端）に接触するように配置される。なお、第１金型４とワークＷ２の一端とを接触させた状態としてもよい。
【００２１】
そして、第２の実施形態に係るスピニング加工装置１ｂによりワークＷ２をスピニング加工する方法を説明する。
まず、図２（ａ）に示すように、ワークＷ２内にマンドレル３を挿入すると共にマンドレル３の端部に第１金型４を当接させて、該第１金型４とワークＷ２の一端とが間隔を置いて対向されるように配置する。続いて、回転ローラ２をワークＷ２の外周に配置する。続いて、第２金型５を前進させて、その環状端部１２をワークＷ２の他端に接触させる。
次に、図２（ｂ）に示すように、マンドレル３、第１金型４及び第２金型５を駆動手段により同期回転させる。その結果、ワークＷ２がマンドレル３、第１金型４及び第２金型５の回転に追従するように回転すると共に回転ローラ２も追従して回転する。これと同時に、回転ローラ２をワークＷ２の外周面に押し付けるようにして駆動手段により軸方向でワークＷ２の他端側に移動させる。
【００２２】
この動作により、ワークＷ２の外周壁部１０が薄厚の外周壁部１０ａに成形されるが、回転ローラ２がワークＷ２の外周壁部１０をしごきながらワークＷ２の他端側に移動する際、図２（ｂ）から解るように、材料がワークＷ２の一端側に逆流して、ワークＷ２の一端も第１金型４に接触することで、回転ローラ２が移動した後の薄厚の外周壁部１０ａが座屈してその部位に半径方向外方の膨出部６が成形される。
最後に、回転ローラ２がワークＷ２の他端付近まで前進すると、第２金型５が初期位置から退避して、回転ローラ２がワークＷ２の他端に到達してワークＷ２の外周壁部１０全体が薄厚の外周壁部１０ａに成形されると共に、該薄厚の外周壁部１０ａに半径方向外方の膨出部６が成形される。
【００２３】
なお、上述した第１の実施形態に係るスピニング加工装置１ａでは、図３〜図６に示す様々なワークＷ３〜Ｗ６を成形することが可能になる。
すなわち、図３に示すワークＷ３は、回転ローラ２によるしごき量を図１に示すワークＷ１に比べて増加させて成形したものである。これにより、該ワークＷ３は、その外周壁部１０ａが図１のワークＷ１の外周壁部１０ａよりも薄厚に成形されると共に、膨出部６が図１に示すワークＷ１の膨出部６よりも高く成形される。
このように、ワークＷ３の外周壁部１０ａの厚さを任意に設定することで、膨出部６の高さを自在に成形することが可能になる。
【００２４】
また、図４に示すワークＷ４では、回転ローラ２がワークＷ４の他端に向かって移動する際、そのしごき量が次第に減少するように回転ローラ２の半径方向への移動を制御して成形したものである。これにより、該ワークＷ４は、その薄厚の外周壁部１０ａの厚みが他端に向かって次第に薄くなるように成形されると共に、ワークＷ４の薄厚の外周壁部１０ａに、底辺が半径方向に延びる断面略直角三角形状の膨出部６が成形される。
さらに、図５に示すワークＷ５では、その薄厚の外周壁部１０ａに半径方向外方への膨出部６を成形した後、再び、回転ローラ２を膨出部６の頂点付近まで戻し半径方向に移動させたものである。これにより、該ワークＷ５の薄厚の外周壁部１０ａに波状の膨出部６が成形される。
さらにまた、図６に示すワークＷ６では、回転ローラ２の半径方向への移動を制御してワークＷ６の周方向におけるそのしごき量を次第に変化させて、外周壁部１０ａの周方向の厚さを不均一にすることで、膨出部６をワークＷ６の周方向でその高さを相違させるように成形している。すなわち、ワークＷ６の外周壁部１０ａの厚さが薄くなるに従って、膨出部６の高さが高くなる。
【００２５】
以上説明したように、第１及び第２の実施形態では、マンドレル３、第１金型４及び第２金型５をワークＷ１（Ｗ２）の軸心を中心にそれぞれ回転駆動させると共に回転ローラ２をワークＷ１（Ｗ２）の外周面に押し付けながら軸方向に相対移動させて、ワークＷ１（Ｗ２）の外周壁部１０をしごきによって薄厚に成形すると共に、回転ローラ２が移動した後薄厚となったワークＷ１（Ｗ２）の外周壁部１０ａに半径方向外方への膨出部６を成形する。
これにより、成形時の荷重を抑えてワークＷ１（Ｗ２）の外周壁部１０ａに膨出部６を成形することができ、しかも、回転ローラ２の半径方向への移動を制御することで、ワークを、ワークＷ３〜Ｗ６（図３〜図６参照）のような様々な形状に成形することができる。
【符号の説明】
【００２６】
１ａ、１ｂ  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  第１金型，５  第２金型，６  膨出部，１０  外周壁部，１０ａ  薄厚の外周壁部，Ｗ１〜Ｗ６  ワーク
【図１】
2011131222.tif 000003
【図２】
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【図３】
2011131222.tif 000005
【図４】
2011131222.tif 000006
【図５】
2011131222.tif 000007
【図６】
2011131222.tif 000008