(57)【要約】【課題】ワークを高精度に能率良く加工することができるワーク加工装置を提供する。【解決手段】ワーク加工装置１０は、一組のローラ１３，１４と、ローラ１３，１４を回転させる回転機構２０，２１と、加圧機構３０，３１と、揺動機構４０，４１と、制御部５０とを有している。ローラ１３，１４は、それぞれの回転方向に関してワークＷに近付く側の回転前半部１３ａ，１４ａと、ワークＷから離れる側の回転前半部１３ａ，１４ａとを有している。制御部５０は、各ローラ１３，１４の回転前半部１３ａ，１４ａが傾く方向と傾斜角度とが互いに同じとなるよう揺動機構４０，４１を制御する。ローラ１３，１４の回転前半部１３ａ，１４ａが第２の軸線方向Ｘ２に傾くと、ワークＷが第１の軸線方向Ｘ１に移動し、必要に応じてワークＷの縮径加工が行われる。ローラ１３，１４の回転前半部１３ａ，１４ａが第１の軸線方向Ｘ１に傾くと、ワークＷが第２の軸線方向Ｘ２に移動し、必要に応じてワークＷの縮径加工が行われる。【選択図】図１
2019214064.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
遊星機構の太陽車に相当する位置に配置されたワークに対して惑星車に相当する位置に配置され、前記ワークに対して滑ることなく自転軸を中心に回転する複数のローラと、
前記複数のローラのうち少なくとも１つのローラを前記自転軸を中心に強制的に回転させることにより前記ワークも回転させる回転機構と、
前記複数のローラを前記ワークの外周面に押圧する加圧機構と、
前記ローラの前記自転軸を前記ワークの回転軸に対して傾ける揺動機構と、
前記複数のローラの傾斜角度が互いに等しくなるよう前記揺動機構を制御する手段と、
を具備したことを特徴とするワーク加工装置。
【請求項２】
回転する前記ワークの外周面と前記ローラとの接点が螺旋形の軌跡を描くように前記揺動機構によって前記ローラの傾斜角度を制御することを特徴とする請求項１に記載のワーク加工装置。
【請求項３】
ワークを挟む位置に配置された複数の回転可能なローラを含み、前記各ローラがそれぞれ回転方向に関して前記ワークに近付く側の回転前半部と前記ワークから離れる側の回転後半部とを有するローラユニットと、
前記複数のローラのうち少なくとも１つのローラを回転させる回転機構と、
前記各ローラを前記ワークの外周面に押圧する加圧機構と、
前記各ローラが配置されている側から前記各ローラを見て、前記ワークの軸線と直角な面に対し前記ローラのなす角度が０°の中立位置を境に、前記各ローラの回転前半部側を第１の軸線方向と第２の軸線方向とに傾ける揺動機構と、
前記各ローラが配置されている側から前記各ローラを見て、前記各ローラの回転前半部側が傾く方向と傾斜角度とが各ローラごとに同じとなるよう前記揺動機構を制御する制御部とを具備したことを特徴とするワーク加工装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記ワークを第１の軸線方向に移動させるとき、前記各ローラの回転前半部側をそれぞれ前記第２の軸線方向に傾けかつ前記各ローラの前記傾斜角度が互いに同じとなるよう前記揺動機構を制御し、前記ワークを第２の軸線方向に移動させるときには、前記各ローラの回転前半部側をそれぞれ前記第１の軸線方向に傾けかつ前記各ローラの前記傾斜角度が互いに同じとなるよう前記揺動機構を制御することを特徴とする請求項３に記載のワーク加工装置。
【請求項５】
前記ワークを軸線まわりに回転自在にかつ軸線に沿う方向には移動可能に支持するガイド部をさらに備えた請求項３に記載のワーク加工装置。
【請求項６】
前記ワークの位置を検出するセンサと、前記ワークの径を検出するセンサとを備えた請求項３に記載のワーク加工装置。
【請求項７】
前記ローラユニットが前記ワークの周方向の３か所に配置された３個の前記ローラを備えている請求項３に記載のワーク加工装置。
【請求項８】
複数のローラの間に棒状のワークを配置し、
前記各ローラを前記ワークの外周面に押圧し、
前記ワークを第１の軸線方向に移動させるとき前記各ローラ回転前半部を前記ワークの軸線と直角な面に対して０°の中立位置から第２の軸線方向に傾け、
前記各ローラを前記ワークに押圧した状態において前記各ローラを第１の回転方向に回転させ、前記ワークを第２の回転方向に回転させるとともに前記ワークを第１の軸線方向に移動させ、その後、
前記ワークを第２の軸線方向に移動させるとき前記各ローラの回転前半部を前記中立位置から前記第１の軸線方向に傾け、
前記各ローラを前記ワークに押圧した状態において前記各ローラを前記第１の回転方向に回転させ、前記ワークを前記第２の回転方向に回転させるとともに前記ワークを第２の軸線方向に移動させることを特徴とするワークの加工方法。
【請求項９】
前記第１の軸線方向の移動の際に前記ワークの径を小さくする第１の縮径加工を行い、
前記第２の軸線方向の移動の際に前記ワークの径をさらに小さくする第２の縮径加工を行うことを特徴とする請求項８に記載のワークの加工方法。
【請求項１０】
前記ワークの径を検出し、
前記ワークの径が所定値となるよう前記第１の縮径加工と前記第２の縮径加工とを行うことを特徴とする請求項９に記載のワークの加工方法。
【請求項１１】
前記ワークの径が所定値となるまで前記第１の縮径加工と前記第２の縮径加工とを繰り返すことを特徴とする請求項１０に記載のワークの加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、長手方向に径が変化する部分を有するワークを製造するのに適したワーク加工装置と加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コイルばねを軽量化するための一つの手段として、コイルばねに生じる応力を均一に近付けることが有効である。コイルばねの材料は鋼製のロッド部材（ワイヤ）である。コイルばねの応力分布をなるべく均一にするために、長手方向（軸線方向）に径が変化するロッド部材を用いることも提案されている。
【０００３】
長手方向に径が変化するロッド部材を製造する手段として、例えば切削や研磨等の機械加工をはじめとして、スェージングマシンによる縮径加工（塑性加工）、あるいは特殊な形状の圧延ロールを用いた塑性加工などが知られている。また特許文献１あるいは特許文献２に開示されているように、加熱されたワークを第１ローラと第２ローラとの間で引っ張ることにより、軟化した個所を引き延ばして細くするダイレス加工装置も提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６０−０５６４１６号公報
【特許文献２】特開昭６１−２０６５１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
研削や研磨等の機械加工によってワークの径を小さくするには加工時間が長くかかり、しかも材料の無駄が多いなどの問題がある。これに対しスェージングマシンを使用する塑性加工は、型によってワークを強打するため騒音が大きく、しかも作業時間が長くかかるなどの問題がある。特殊な圧延ロールを用いてワークを塑性加工する方法では、加工後の形状が圧延ロールに依存するため汎用性に欠ける。一方、ダイレス加工装置は、加工後のワークの形状や径が設計値（目標値）どおりにならないことがあり、ワークの温度管理や第１ローラおよび第２ローラの周速度の管理が難しいという問題がある。
【０００６】
従って本発明の目的は、棒状のワークを高精度にかつ能率良く製造することができるワーク加工装置とワークの加工方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るワーク加工装置は、遊星機構の太陽車に相当する位置に配置されたワークに対して惑星車に相当する位置に配置され、前記ワークに対して滑ることなく自転軸を中心に回転する複数のローラと、前記複数のローラのうち少なくとも１つのローラを前記自転軸を中心に強制的に回転させることにより前記ワークも回転させる回転機構と、前記複数のローラを前記ワークの外周面に押圧する加圧機構と、前記ローラの前記自転軸を前記ワークの回転軸に対して傾ける揺動機構と、前記複数のローラの傾斜角度が互いに等しくなるよう前記揺動機構を制御する手段とを具備している。そして前記ワークの外周面と前記ローラとの接点が螺旋形の軌跡を描くように前記揺動機構によって前記ローラの傾斜角度が制御される。
【０００８】
ワーク加工装置の１つの実施形態は、ワークを挟む位置に配置された複数の回転可能なローラを含むローラユニットと、前記複数のローラのうち少なくとも１つのローラを回転させる回転機構と、前記各ローラを前記ワークの外周面に押圧する加圧機構と、揺動機構と、制御部とを具備している。前記ローラユニットの各ローラ（一組のローラ）は、それぞれ、回転方向に関して前記ワークに近付く側の回転前半部と、前記ワークから離れる側の回転後半部とを有している。前記揺動機構は、前記各ローラが配置されている側から各ローラを見て、前記ワークの軸線と直角な面に対し前記ローラのなす角度が０°の中立位置を境に、前記各ローラの回転前半部側を第１の軸線方向と第２の軸線方向とに傾ける。前記制御部は、前記各ローラが配置されている側から各ローラを見て、前記各ローラの回転前半部が傾く方向と傾斜角度とが、各ローラごとに同じとなるよう前記揺動機構を制御する。
【０００９】
前記制御部の一例では、前記ワークを第１の軸線方向に移動させるとき、前記各ローラの回転前半部側をそれぞれ前記第２の軸線方向に傾けかつ前記各ローラの前記傾斜角度が互いに同じとなるよう前記揺動機構を制御し、前記ワークを第２の軸線方向に移動させるときには、前記各ローラの回転前半部側をそれぞれ前記第１の軸線方向に傾けかつ前記各ローラの前記傾斜角度が互いに同じとなるよう前記揺動機構を制御してもよい。
【００１０】
前記ワークを軸線まわりに回転自在に支持するガイド部をさらに備えてもよい。また前記ワークの位置を検出するセンサと、前記ワークの径を検出するセンサとを備えているとよい。さらに前記ローラユニットが、前記ワークの周方向の３か所に配置された３個の前記ローラを備えてもよい。
【００１１】
１つの実施形態に係るワーク加工方法は、複数のローラの間に棒状のワークを配置し、前記各ローラを前記ワークの外周面に押圧する。前記ワークを第１の軸線方向に移動させるとき、前記各ローラの回転前半部側を前記ワークの軸線と直角な面に対して０°の中立位置から第２の軸線方向に傾ける。前記各ローラを前記ワークに押圧した状態において、前記各ローラを第１の回転方向に回転させることにより、前記ワークを第２の回転方向に回転させるとともに、前記ワークを第１の軸線方向に移動させる。前記ワークを第２の軸線方向に移動させるときには、前記各ローラの回転前半部側を前記中立位置から前記第１の軸線方向に傾ける。前記各ローラを前記ワークに押圧した状態において、前記各ローラを前記第１の回転方向に回転させることにより、前記ワークを前記第２の回転方向に回転させるとともに、前記ワークを第２の軸線方向に移動させる。
【００１２】
このワーク加工方法において、第１の軸線方向の移動の際に前記ワークの径を小さくする第１の縮径加工を行い、前記第２の軸線方向の移動の際に前記ワークの径をさらに小さくする第２の縮径加工を行ってもよい。また前記ワークの径を検出し、ワークの径が所定値となるよう前記第１の縮径加工と前記第２の縮径加工とを行ってもよい。さらに前記ワークの径が所定値となるまで前記第１の縮径加工と前記第２の縮径加工とを繰り返してもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ワークの搬送（第１の軸線方向の移動および第２の軸線方向の移動）と加工を一組のローラによって同時に行うことができる。例えばローラによってワークが弾性限度内で押圧される場合にはワークの搬送のみとなる。ローラによってワークが弾性限度を超える荷重で押圧される場合には、ワークの搬送と縮径加工とを同時に行うことができる。また必要に応じてワークの移動方向を切換えて、ワークの長手方向の少なくとも一部に縮径加工を何度か繰り返すこともできる。本発明のワーク加工装置とワークの加工方法によれば、長手方向に径が変化する部分を有する棒状のワークを一組のローラを用いて高精度にかつ能率良く製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】１つの実施形態に係るワーク加工装置を模式的に示す平面図。
【図２】図１に示されたワーク加工装置の正面図。
【図３】図１に示されたワーク加工装置のローラユニットの正面図。
【図４】同ローラユニットのローラが傾いた状態を示す平面図。
【図５】図４に示されたローラユニットの側面図。
【図６】同ローラユニットのローラが他の方向に傾いた状態を示す平面図。
【図７】図６に示されたローラユニットの側面図。
【図８】他の実施形態に係るローラユニットの正面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に１つの実施形態に係るワーク加工装置と加工方法について、図１から図７を参照して説明する。  
図１はワーク加工装置１０を模式的に示す平面図、図２はワーク加工装置１０の正面図である。このワーク加工装置１０は、例えば断面が円形の棒状のワークＷの長手方向（軸線Ｘに沿う方向）の少なくとも一部に、径が変化する部分（例えばテーパ部Ｗ１や小径部Ｗ２）を形成することができる。
【００１６】
ワーク加工装置１０は、ワークＷを加工する際に変形しないような剛性を有するベース部材１１と、ベース部材１１上に配置されたローラユニット１２とを含んでいる。ローラユニット１２は、少なくとも２個のローラ１３，１４と、ローラ１３，１４を保持するローラホルダ１５，１６とを備えている。ローラ１３，１４は、自転軸１７，１８を中心に回転することができる。
【００１７】
またこのワーク加工装置１０は、ローラ１３，１４を回転させるための回転機構２０，２１と、ローラ１３，１４をワークＷの外周面Ｗ３に向けて押圧する加圧機構３０，３１と、ローラ１３，１４を傾けるための揺動機構４０，４１と、制御部（コントローラ）５０とを含んでいる。回転機構２０，２１は、ワークＷに接しているローラ１３，１４を、自転軸１７，１８を中心に強制的に回転させる。
【００１８】
図３は、図２に示されたローラユニット１２を拡大した正面図である。ローラユニット１２は、一組のローラ１３，１４を有している。ローラ１３，１４は、ワークＷを径方向に挟む位置に互いに対向して配置されている。これらローラ１３，１４は、ローラホルダ１５，１６に設けられた自転軸１７，１８を中心に、一定の回転方向（第１の回転方向Ｒ１）に同一の周速度で回転する。ローラ１３，１４が第１の回転方向Ｒ１に回転すると、ローラ１３，１４に接しているワークＷは、ローラ１３，１４との間の摩擦によって、第２の回転方向Ｒ２に回転する。ローラホルダ１５，１６にはそれぞれ支軸（揺動軸）１５ａ，１６ａが設けられている。
【００１９】
遊星機構にたとえると、ワークＷは太陽車に相当する位置に配置され、ローラ１３，１４は惑星車に相当する位置に配置されている。ローラ１３，１４はワークＷに対して滑ることなく自転軸１７，１８を中心に回転する。ローラ１３，１４が回転すると、ワークＷが軸線Ｘを中心に回転する。すなわちワークＷの軸線ＸはワークＷの回転軸でもある。
【００２０】
各ローラ１３，１４は、回転機構２０，２１（図１に示す）によって、第１の回転方向Ｒ１に、同一の周速度で回転するようになっている。各ローラ１３，１４の外周は、回転方向（Ｒ１）に関して、ワークＷに近付く側の回転前半部１３ａ，１４ａと、ワークＷから離れる側の回転後半部１３ｂ，１４ｂとを有している。
【００２１】
図３に示されるように一方のローラ１３の回転前半部１３ａは、ローラ１３の全周のうち、ローラ１３とワークＷとが接する個所Ｐ１から回転方向に関して上流側の半周の部分である。ローラ１３の回転後半部１３ｂは、ローラ１３とワークＷとが接する個所Ｐ１から回転方向に関して下流側の半周の部分である。他方のローラ１４の回転前半部１４ａは、ローラ１４の全周のうち、ローラ１４とワークＷとが接する個所Ｐ２から回転方向に関して上流側の半周の部分である。ローラ１４の回転後半部１４ｂは、ローラ１４とワークＷとが接する個所Ｐ２から回転方向に関して下流側の半周の部分である。
【００２２】
回転機構２０，２１は、それぞれモータ６１，６２を有している。モータ６１，６２は制御部５０によって制御される。モータ６１，６２の出力軸６１ａ，６２ａは、自在継手６３，６４を介して、ローラ１３，１４の自転軸１７，１８に接続されている。第１のローラ１３の自転軸１７とモータ６１の出力軸６１ａとがなす角度は自在継手６３によって吸収される。第２のローラ１４の自転軸１８とモータ６２の出力軸６２ａとがなす角度は自在継手６４によって吸収される。
【００２３】
ローラ１３，１４は、モータ６１，６２が生じるトルクによって、自転軸１７，１８を中心に一方向（第１の回転方向Ｒ１）に回転する。なおローラの数は２個に限らず、３以上であってもよい。また複数のローラのうち、少なくとも１つのローラを回転機構によって回転させ、残りのローラを従動回転させてもよい。
【００２４】
加圧機構３０，３１は、ローラホルダ１５，１６を支持する可動フレーム７０，７１と、可動フレーム７０，７１をワークＷの径方向に移動させる駆動部７２，７３と、可動フレーム７０，７１の移動を案内するリニヤガイド７４，７５とを含んでいる。ローラホルダ１５，１６は、支軸（揺動軸）１５ａ，１６ａを中心に回動することができるように、可動フレーム７０，７１に支持されている。
【００２５】
ローラ１３，１４は、加圧機構３０，３１によって、ワークＷの外周面Ｗ３に向けて押圧される。加圧機構３０，３１の駆動部７２，７３は、アクチュエータ８０，８１と、アクチュエータ８０，８１が発生する駆動力を可動フレーム７０，７１に伝える力伝達部８２，８３（図２に示す）とを備えている。力伝達部８２，８３の一例は送りねじ（リードスクリュー）であるが、それ以外の力伝達部材を用いてもよい。アクチュエータ８０，８１は、制御部５０によって回転方向と回転位置とを制御可能なパルスモータ等の回転電機を用いることができる。アクチュエータ８０，８１に油圧モータや油圧シリンダ等の流体圧ユニットを使用してもよい。
【００２６】
揺動機構４０，４１は、ローラ１３，１４を第１の軸線方向Ｘ１と第２の軸線方向Ｘ２とに傾けるためのアクチュエータ９０，９１を有している。すなわち揺動機構４０，４１は、ローラホルダ１５，１６によって保持されているローラ１３，１４の回転前半部１３ａ，１４ａ側を、中立位置Ｎ（図５と図７に示す）を境に、第１の軸線方向Ｘ１と第２の軸線方向Ｘ２とに傾ける機能を有している。ローラホルダ１５，１６は、それぞれ支軸１５ａ，１６ａを中心として回動する。このように揺動機構４０，４１は、ローラ１３，１４の自転軸１７，１８をワークＷの回転軸（軸線Ｘ）に対して傾けるようになっている。
【００２７】
図４は、第１のローラ１３の回転前半部１３ａと第２のローラ１４の回転前半部１４ａとがそれぞれ第２の軸線方向Ｘ２に傾いた状態を示している。図５は、第１のローラ１３が配置されている側から見たローラユニット１２の側面図である。この明細書では、ワークＷの軸線Ｘと直角な面Ｙ１（図５に示す）に対して、自転軸１７，１８と直角なローラ１３，１４の回転面Ｙ２，Ｙ２´がなす角度θ１，θ１´をローラの傾斜角度（ピッチ角）と称している。傾斜角度θ１，θ１´が０°のとき、ローラ１３，１４は中立位置である。
【００２８】
図５に示されるように第１のローラ１３が配置されている側から見ると、第１のローラ１３の回転前半部１３ａは、ワークＷの軸線Ｘと直角な中立位置Ｎに対し、傾斜角度θ１をなして第２の軸線方向Ｘ２に傾いている。第２のローラ１４の回転前半部１４ａも、中立位置Ｎに対し、傾斜角度θ１´をなして第２の軸線方向Ｘ２に傾いている。傾斜角度θ１，θ１´は互いに同じ角度である。説明の都合上、図５では傾斜角度θ１，θ１´を誇張して大きく描いたが、実際の傾斜角度θ１，θ１´は数度以下の小さな角度（例えば１°程度）である。
【００２９】
図６は、第１のローラ１３の回転前半部１３ａと第２のローラ１４の回転前半部１４ａがそれぞれ第１の軸線方向Ｘ１に傾いた状態を示している。図７は、第１のローラ１３が配置されている側から見たローラユニット１２の側面図である。
【００３０】
図７に示すように第１のローラ１３が配置されている側から見ると、第１のローラ１３の回転前半部１３ａは、ワークＷの軸線Ｘと直角な面Ｙ１に対し、ローラ１３の回転面Ｙ２が傾斜角度θ２をなして第１の軸線方向Ｘ１に傾いている。第２のローラ１４の回転前半部１４ａも、ワークＷの軸線Ｘと直角な面Ｙ１に対し、ローラ１４の回転面Ｙ２´が傾斜角度θ２´をなして第１の軸線方向Ｘ１に傾いている。傾斜角度θ２，θ２´は互いに同じ角度である。説明の都合上、図７では傾斜角度θ２，θ２´を誇張して大きく描いたが、実際の傾斜角度θ２，θ２´は数度以下の小さな角度（例えば１°程度）である。
【００３１】
図５に示されるように第１のローラ１３と第２のローラ１４とは、それぞれ、傾斜角度が０°の中立位置Ｎを境に、第１の軸線方向Ｘ１と第２の軸線方向Ｘ２とに傾く。しかも各ローラ１３，１４の回転前半部１３ａ，１４ａが第２の軸線方向Ｘ２に傾いたときの傾斜角度θ１，θ１´が互いに同じ角度となるように、制御部５０によって揺動機構４０，４１が制御される。
【００３２】
また図７に示されるように各ローラ１３，１４の回転前半部１３ａ，１４ａが第１の軸線方向Ｘ１に傾いたときの傾斜角度θ２，θ２´が互いに同じ角度となるように、制御部５０によって揺動機構４０，４１が制御される。しかもローラ１３，１４の傾斜角度θ１，θ１´，θ２，θ２´は、揺動機構４０，４１によって変化させることができる。例えばワークＷの材質や加工度（断面の減少率）に応じて、ローラ１３，１４の傾斜角度が適正な値に設定される。すなわち制御部５０は、複数のローラ１３，１４の傾斜角度が互いに等しくなるよう揺動機構４０，４１を制御する手段として機能する。
【００３３】
制御部５０は、揺動機構４０，４１を制御することにより、ローラ１３，１４の傾斜角度を変化させる。この揺動制御は、コンピュータプログラムを用いたＮＣ制御（Numerical Control）によって実現される。制御部５０は、回転機構２０，２１や加圧機構３０，３１および揺動機構４０，４１を制御するための電気的構成、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）と、データを格納するメモリとを備えている。メモリにはワークＷの加工に必要な各種データが格納されている。
【００３４】
本実施形態のワーク加工装置１０は、ワークＷを軸線Ｘまわりに回転自在に支持するガイド部１００，１０１（図１に示す）を有している。ガイド部１００，１０１の一例はリニヤブッシュタイプであり、加工中のワークＷが径方向に移動することを抑制し、ワークＷが軸線Ｘに沿う方向に移動することを許容する。
【００３５】
ワークＷの移動方向（軸線Ｘに沿う方向）に関してローラユニット１２の上流側と下流側に、ワークＷの径を検出するセンサＳ１，Ｓ２が配置されている。センサＳ１，Ｓ２の一例は、レーザビームの発光部と受光部とを用いてワークＷの加工前と加工後の外径をそれぞれ測定する。またこのワーク加工装置１０は、ワークＷの移動方向（軸線Ｘに沿う方向）の位置を検出するセンサＳ３，Ｓ４を備えている。
【００３６】
次に、ワーク加工装置１０によってワークＷを加工する方法について説明する。  
ワークＷの一例は、ばね鋼からなる断面が円形のロッド部材である。このワークＷは、予め所定長さに切断されている。ワークＷは、塑性加工を容易にするために、例えばオーステナイト化温度まで加熱される。
【００３７】
加熱手段１１０（図１に模式的に示す）の一例は、ワークＷがローラ１３，１４に供給される前に、ワークＷの被加工部を含む領域を加熱する。加熱手段１１０の一例は高周波誘導加熱装置であるが、それ以外にも、電流によってワークＷにジュール熱を生じさせる通電加熱装置でもよいし、輻射熱によってワークを加熱する加熱炉であってもよい。
【００３８】
塑性加工に適した温度に加熱されたワークＷがガイド部１００，１０１によって支持され、ワークＷの被加工部の始点がローラ１３，１４の間に配置される。ローラ１３，１４が第１の回転方向Ｒ１（図３に示す）に回転すると、ローラ１３，１４に接しているワークＷは第２の回転方向Ｒ２に回転する。ローラ１３，１４の傾斜角度が０°（中立位置）の場合、ローラ１３，１４の回転によってワークＷが回転しても、ワークＷは軸線方向に移動しない。
【００３９】
図４と図５は、回転するローラ１３，１４の回転前半部１３ａ，１４ａが第２の軸線方向Ｘ２に傾いた状態を示している。傾斜角度はθ１，θ１´である。ローラ１３，１４に接しているワークＷは、ローラ１３，１４との間の摩擦により、ローラ１３，１４の傾斜角度（プラスのピッチ角）θ１，θ１´に応じて、あたかも「ねじ」のように第１の軸線方向Ｘ１に螺進（前進）する。ローラ１３，１４はモータ６１，６２によって回転する。制御部５０によってモータ６１，６２の回転速度を制御可能な場合、ローラ１３，１４の周速度に応じて、ワークＷの単位時間あたりの回転数と軸線方向への移動速度を変化させることができる。
【００４０】
図４と図５に示すように、ローラ１３，１４の回転前半部１３ａ，１４ａが第２の軸線方向Ｘ２に傾くと、ワークＷはローラ１３，１４の周速度と傾斜角度θ１，θ１´に応じた速度で第１の軸線方向Ｘ１に移動する。このときローラ１３，１４の周速度と傾斜角度θ１，θ１´が大きいほど、ワークＷの移動速度が大きくなる。ワークＷが第１の軸線方向Ｘ１に移動（前進）しながら、ローラ１３，１４によってワークＷが弾性限度内で押圧されると、ワークＷは加工されずに搬送のみとなる。ワークＷが弾性限度を超える荷重で押圧されると、ワークＷの搬送と第１の縮径加工とが同時に行われる。これによりワークＷは、ローラ１３，１４を通った部分の径が少し小さくなる。加工後のワークＷの径がセンサＳ１によって検出される。ワークＷの軸線方向の位置はセンサＳ３，Ｓ４によって検出される。
【００４１】
ワークＷが被加工部の終点まで移動すると、図６と図７に示すように、ローラ１３，１４の回転前半部１３ａ，１４ａを中立位置Ｎから第１の軸線方向Ｘ１に傾ける。ローラ１３，１４の回転前半部１３ａ，１４ａが第１の軸線方向Ｘ１に傾くと、ワークＷはローラ１３，１４の周速度と傾斜角度θ２，θ２´に応じた速度で第２の軸線方向Ｘ２に移動する。このときローラ１３，１４の周速度と傾斜角度θ２，θ２´が大きいほど、ワークＷの移動速度が大きくなる。第１の方向Ｒ１に回転するローラ１３，１４に接しているワークＷは、ローラ１３，１４の傾斜角度（マイナスのピッチ角）θ２，θ２´に応じて、あたかも「逆ねじ」のように、第２の軸線方向Ｘ２に螺進（後退）する。
【００４２】
このように本実施形態のワーク加工装置１０は、回転するワークＷの外周面Ｗ３とローラ１３，１４との接点が螺旋形の軌跡を描くように、揺動機構４０，４１によってローラ１３，１４の傾斜角度を制御する。
【００４３】
ワークＷが第２の軸線方向Ｘ２に移動する際に、ローラ１３，１４によってワークＷが弾性限度内で押圧されると、ワークＷは加工されずに搬送のみとなる。ワークＷが弾性限度を超える荷重で押圧されると、ワークＷの搬送と第２の縮径加工が同時に行われる。このためワークＷは、ローラ１３，１４を通った部分の径がさらに小さくなる。加工後のワークＷの径はセンサＳ２によって検出される。
【００４４】
このように揺動機構４０，４１によってローラ１３，１４が傾く方向を切換えることにより、ワークＷが第１の軸線方向Ｘ１と第２の軸線方向Ｘ２とに往復移動しつつ、ワークＷの径が次第に小さくなる。ワークＷの被加工部の径が所定値となるまで、第１の縮径加工と第２の縮径加工とが繰り返されてもよい。第１の縮径加工と第２の縮径加工とでワークＷの移動方向が逆転するが、ローラ１３，１４の回転方向（Ｒ１）は一定であり、ワークＷの回転方向（Ｒ２）も一定である。こうしてワークＷの長手方向の少なくとも一部に、所定長さのテーパ部Ｗ１あるいは小径部Ｗ２（図１に示す）が形成される。
【００４５】
ローラ１３，１４は、加圧機構３０，３１によってワークＷの径方向に押圧される。加圧機構３０，３１は制御部５０によって制御される。ワークＷの径方向へのローラ１３，１４の送り量を制御部５０によって制御することで、ワークＷの加工度（断面の減少率）を調整することができる。加工後のワークＷは、ワーク加工装置１０から取り出されたのち、搬送や取扱いに適した温度まで自然冷却される。場合によっては、加工直後のワークＷを水あるいはガス等の冷却媒体によって冷却してもよい。
【００４６】
このようにして、長手方向に径が変化するワークＷを製造することができる。本実施形態のワーク加工装置１０は、切削等の機械加工によってワークＷを製造する場合と比較して、材料の無駄がなく、金属組織のメタルフローが切断されるなどの問題も回避される。また機械加工の場合に必要なワークの「つかみしろ」が不要となるため、ワークＷのほぼ全長にわたり加工を行うことができる。
【００４７】
本実施形態のワーク加工装置１０は、回転する一組のローラ１３，１４を用いて、ワークの回転と、ワークの移動（第１の軸線方向Ｘ１と第１の軸線方向Ｘ２の移動）と、ワークの加工（減径加工）とを同時に行うことができる。このためワーク加工装置１０の構成を簡略化することができ、加工に必要なエネルギーの消費も少なくてすむ。ローラ１３，１４によってワークＷが弾性限度内で押圧される場合には、ワークＷは実質的に加工されずに第１の軸線方向あるいは第２の軸線方向に搬送される。ローラ１３，１４によってワークＷが弾性限度を超える荷重で押圧されると、ワークＷが第２の軸線方向Ｘ２に移動しながら、第２の縮径加工が行われる。
【００４８】
本実施形態のワーク加工装置１０は、制御部５０によってＮＣ制御されるローラ１３，１４を用いてワークＷの被加工部を直接加工するため、加工精度が高くかつ加工時間が比較的短い。このワーク加工装置１０は、材料を軟化させた状態で材料を引っ張るダイレス加工と比較して、テーパ部や小径部を高精度に仕上げることができる。ワーク加工装置１０による加工は、ダイレス加工と比較して、ワークの温度に厳密さが要求されないため、温度管理が容易である。しかもこのワーク加工装置１０は、工場内に占める設置面積が小さくてすむし、スェージングマシンのような大きな騒音を発生することもない。
【００４９】
以上述べた実施形態のワーク加工装置１０を用いる加工方法は、下記の工程を含んでいる。
（１）加工すべき棒状のワークを必要に応じて加熱し、
（２）ワークを挟む位置に配置された一組のローラ１３，１４の間にワークを配置し、
（３）ローラ１３，１４をワークの外周面に向けて押圧し、
（４）ローラ１３，１４の回転前半部１３ａ，１４ａ側をワークの軸線と直角な中立位置Ｎを境に第２の軸線方向Ｘ２に傾け、
（５）ローラ１３，１４によってワークを押圧した状態において、ローラ１３，１４を第１の回転方向Ｒ１に回転させ、
（６）ワークを第２の回転方向Ｒ２に回転させるとともに第１の軸線方向Ｘ１に移動させ、必要に応じてワークの径を小さくする第１の縮径加工を行い、そののち、
（７）ローラ１３，１４の回転前半部１３ａ，１４ａ側を第２の軸線方向Ｘ２とは反対の第１の軸線方向Ｘ１に傾け、
（８）ローラ１３，１４によってワークを押圧した状態において、ローラ１３，１４を第１の回転方向Ｒ１に回転させ、
（９）ワークを第２の回転方向Ｒ２に回転させるとともに第２の軸線方向Ｘ２に移動させ、必要に応じてワークの径をさらに小さくする第２の縮径加工を行う。
（１０）加工されたワークの径を検出し、ワークの径が所定値となるまで第１の縮径加工
【００５０】
図８は第２の実施形態に係るローラユニット１２Ａを示している。このローラユニット１２Ａは、ワークＷの周方向の３か所に配置された３個のローラ１３，１４，１２０を備えている。第１のローラ１３と第２のローラ１４は第１の実施形態で説明したものと同じである。第３のローラ１２０は、第１および第２のローラ１３，１４と同様に、支軸（揺動軸）１２１ａを有するローラホルダ１２１によって保持され、自転軸１２２を中心に回転する。
【００５１】
これら３個のローラ１３，１４，１２０は、ワークＷの位置決めをなす機能も兼ねている。リニヤブッシュタイプのガイド部の代わりに、様々な径のワークを回転自在に支持することが可能なガイド部を使用すれば、ワークＷの径が制約を受けないため、様々な径のワーク（ロッド部材）を加工することができる。それ以外の構成と作用について、第２の実施形態のローラユニット１２Ａを備えたワーク加工装置は、第１の実施形態で説明したローラユニット１２を備えたワーク加工装置１０と共通であるため説明を省略する。
【００５２】
本発明のワーク加工装置と加工方法は、中実あるいは中空の棒状のワークに適用することができる。ワークは、コイルばねやスタビライザ、トーションバーなどの材料に用いるロッド部材であってもよい。ワークの材料は鋼以外の金属でもよいし、合成樹脂などの非金属からなるワークでもよい。ワークの材料によっては、ワークを加熱することなく冷間温度域（室温）あるいは室温よりも高い温間温度域で加工してもよい。
【符号の説明】
【００５３】
Ｗ…ワーク、Ｗ１…テーパ部、Ｗ２…小径部、Ｗ３…外周面、１０…ワーク加工装置、１１…ベース部材、１２…ローラユニット、１３，１４…ローラ、１５，１６…ローラホルダ、１５ａ，１６ａ…支軸（揺動軸）、１７，１８…自転軸、２０，２１…回転機構、３０，３１…加圧機構、４０，４１…揺動機構、５０…制御部、１００，１０１…ガイド部、１１０…加熱手段、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４…センサ、Ｘ…軸線、Ｘ１…第１の軸線方向、Ｘ２…第２の軸線方向、Ｒ１…第１の回転方向、Ｒ２…第２の回転方向。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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