(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の構成を備えた逐次成形装置。
（１）前記逐次成形装置は、
柱状のワークの両端を保持するための一対のチャックと、
前記チャックの動作を制御するチャック制御手段と、
ｚ軸（前記ワークの中心軸に対して平行な軸）の周囲に対称に配置された、前記ワークを塑性加工するための複数個の円板状の加工ロールと、
前記加工ロールの動作を制御する加工ロール制御手段と
を備えている。
（２）前記チャック制御手段は、
前記チャックの中心軸を自転軸として前記チャックを自転させる自転機能と、
前記自転軸に対して平行な軸を公転軸として前記チャックを公転させる公転機能と、
前記自転軸と前記公転軸との距離（オフセット量（ｘ））を一定に保ったまま前記チャックをｚ軸方向に移動させるチャック移動機能と
を備えている。
（３）前記加工ロール制御手段は、
前記加工ロールを回転させる回転機能と、
前記加工ロールをｒ軸（前記ワークの径方向に対して平行な軸）方向に移動させる圧下機能と、
前記加工ロールの回転面とｚ−ｒ面（前記ｚ軸と前記ｒ軸とを含む平面）に対して垂直な面とのなす角（傾斜角（θ））を調節する傾斜機能と、
必要に応じて、前記加工ロールをｚ軸方向に移動させる加工ロール移動機能と
を備えている。
（４）前記チャック制御手段は、
前記チャックを自転及び公転させるための、可撓性を持つ主軸と、
前記主軸の先端側（前記チャック側）の中心軸が前記自転軸となり、前記主軸の基端側（前記チャック側とは反対側）の中心軸が前記公転軸となるように、前記主軸の基端側を支持するための支持手段と、
前記主軸の先端側に設けられた、前記チャックを前記公転軸の周りに偏心運動させるためのリンク機構と、
前記支持手段と前記リンク機構との間の距離を変えることによって、前記オフセット量（ｘ）を調節するオフセット量調節手段と
を備えている。
【請求項２】
請求項１に記載の逐次成形装置を用いて、
（ａ）前記オフセット量（ｘ）をΔｘだけ増加させる工程と、
（ｂ）前記公転軸に対して前記加工ロールを対称に配置し、加工後に圧下量（ｄ）がΔｄだけ増加するように、前記加工ロールで前記ワークを押圧する工程と、
（ｃ）前記傾斜角（θ）をゼロに保ち、かつ前記オフセット量（ｘ）を一定に保った状態で、前記加工ロールを回転させ、前記圧下量（ｄ）をΔｄだけ増加させる工程と
を繰り返す逐次成形方法。
【請求項３】
請求項１に記載の逐次成形装置を用いて、
（ａ）前記加工ロールの前記傾斜角（θ）をΔθだけ増加させる工程と、
（ｂ）前記公転軸に対して前記加工ロールを対称に配置し、加工後に圧下量（ｄ）がΔｄだけ増加するように、前記加工ロールで前記ワークを押圧する工程と、
（ｃ）前記オフセット量（ｘ）をゼロに保ち、かつ、前記傾斜角（θ）を一定に保った状態で、前記加工ロールを前記ワークに対してｚ軸方向に相対移動させながら前記加工ロールを回転させ、前記圧下量（ｄ）をΔｄだけ増加させる工程と
を繰り返す逐次成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、逐次成形装置及び逐次成形方法に関し、さらに詳しくは、柱状のワークをクランク状に塑性加工したり、あるいは、柱状のワークの表面に螺旋状の溝を形成することが可能な逐次成形装置、及びこれを用いた逐次成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
「転造加工」とは、素材を平型ダイス又は丸形ダイス（転造ロール）の間に挟み、ダイスによって素材を回転させながら成形する加工方法をいう。転造加工は、一般に、ネジ（特許文献１）や歯車（特許文献２）の製造に用いられている。
【０００３】
転造加工において、被加工材は一軸（Ｘ軸）上を移動し、加工ロールはＸ軸に垂直な軸（Ｙ軸）のみを移動する。そのため、従来の転造加工は、被加工材を径方向に縮径することを主な目的としており、転造加工により加工可能な限界形状は、段差を持った一軸回転体である。すなわち、従来の鍛造加工は、非回転体形状を作製することが困難であり、加工の汎用性が極めて低いことが問題となっている。
さらに、一軸回転体形状だけでなく、非回転体形状であっても作製可能な転造装置、あるいは転造方法が提案された例は、従来にはない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−０８２６３４号公報
【特許文献２】特開２０１３−１３２６４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、加工の汎用性が高い逐次成形装置、及びこれを用いた逐次成形方法を提供することにある。
また、本発明が解決しようとする他の課題は、非回転体形状であっても作製可能な逐次成形装置、及びこれを用いた逐次成形方法を提供することにある。
【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に係る逐次成形装置は、以下の構成を備えていることを要旨とする。
（１）前記逐次成形装置は、
柱状のワークの両端を保持するための一対のチャックと、
前記チャックの動作を制御するチャック制御手段と、
ｚ軸（前記ワークの中心軸に対して平行な軸）の周囲に対称に配置された、前記ワークを塑性加工するための複数個の円板状の加工ロールと、
前記加工ロールの動作を制御する加工ロール制御手段と
を備えている。
（２）前記チャック制御手段は、
前記チャックの中心軸を自転軸として前記チャックを自転させる自転機能と、
前記自転軸に対して平行な軸を公転軸として前記チャックを公転させる公転機能と、
前記自転軸と前記公転軸との距離（オフセット量（ｘ））を一定に保ったまま前記チャックをｚ軸方向に移動させるチャック移動機能と
を備えている。
（３）前記加工ロール制御手段は、
前記加工ロールを回転させる回転機能と、
前記加工ロールをｒ軸（前記ワークの径方向に対して平行な軸）方向に移動させる圧下機能と、
前記加工ロールの回転面とｚ−ｒ面（前記ｚ軸と前記ｒ軸とを含む平面）に対して垂直な面とのなす角（傾斜角（θ））を調節する傾斜機能と、
必要に応じて、前記加工ロールをｚ軸方向に移動させる加工ロール移動機能と
を備えている。
【０００７】
本発明に係る逐次成形方法の１番目は、
本発明に係る逐次成形装置を用いて、
（ａ）前記オフセット量（ｘ）をΔｘだけ増加させる工程と、
（ｂ）前記公転軸に対して前記加工ロールを対称に配置し、加工後に圧下量（ｄ）がΔｄだけ増加するように、前記加工ロールで前記ワークを押圧する工程と、
（ｃ）前記傾斜角（θ）をゼロに保ち、かつ前記オフセット量（ｘ）を一定に保った状態で、前記加工ロールを回転させ、前記圧下量（ｄ）をΔｄだけ増加させる工程と
を繰り返すことを要旨とする。
【０００８】
本発明に係る逐次成形方法の２番目は、
本発明に係る逐次成形装置を用いて、
（ａ）前記加工ロールの前記傾斜角（θ）をΔθだけ増加させる工程と、
（ｂ）前記公転軸に対して前記加工ロールを対称に配置し、加工後に圧下量（ｄ）がΔｄだけ増加するように、前記加工ロールで前記ワークを押圧する工程と、
（ｃ）前記オフセット量（ｘ）をゼロに保ち、かつ、前記傾斜角（θ）を一定に保った状態で、前記加工ロールを前記ワークに対してｚ軸方向に相対移動させながら前記加工ロールを回転させ、前記圧下量（ｄ）をΔｄだけ増加させる工程と
を繰り返すことを要旨とする。
【発明の効果】
【０００９】
チャックを自転させる自転機能と、チャックを公転させる機能と、加工ロールの回転面を傾ける機能とを備えた逐次成形装置を用いて、自転軸と公転軸との距離（オフセット量（ｘ））がゼロより大きい状態で主軸（チャックを回転させるための回転軸）を回転させると、チャック及びこれに保持されるワークは、その中心軸の周りに自転すると同時に、加工ロールに対して偏心運動する。
そのため、圧下量（ｄ）及びオフセット量（ｘ）を徐々に大きくする工程と、傾斜角（θ）をゼロに保ち、かつ、オフセット量（ｘ）を一定に保った状態で、加工ロールを用いて柱状のワークを塑性加工する工程とを逐次繰り返すと、ワークの元の中心軸と縮径部の中心軸とが異なるクランク状の非回転体形状を作製することができる。
【００１０】
また、このような逐次成形装置を用いて、オフセット量（ｘ）がゼロである状態で主軸を回転させると、チャック及びワークは自転のみをする。
そのため、圧下量（ｄ）及び傾斜角（θ）を徐々に大きくする工程と、オフセット量（ｘ）をゼロに保ち、かつ、傾斜角（θ）を一定に保った状態で、加工ロールを用いて柱状のワークを塑性加工する工程とを逐次繰り返すと、ワークの表面に螺旋溝を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る逐次成形装置の模式図である。
【図２】リンク機構の動作を説明するための模式図である。
【図３】非回転体形状の成形方法の模式図である。
【図４】螺旋溝の形成方法の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明の一実施の形態について詳細に説明する。
［１．  逐次成形装置］
図１に、本発明に係る逐次成形装置の模式図を示す。図１において、逐次成形装置１０は、ワーク１２の両端を保持するための一対のチャック２０ａ、２０ｂと、チャック２０ａ、２０ｂの動作を制御するチャック制御手段３０ａ、３０ｂと、ワーク１２を塑性加工するための加工ロール６０ａ、６０ｂと、加工ロール６０ａ、６０ｂの動作を制御する加工ロール制御手段７０ａ、７０ｂとを備えている。
【００１３】
［１．１．  ワーク］
ワーク１２は、柱状を呈している。ワーク１２の断面形状や長さは、特に限定されるものではなく、目的に応じて最適なものを選択することができる。加工を円滑に行うためには、ワーク１２は、円柱状が好ましい。
【００１４】
［１．２．  チャック］
チャック２０ａ、２０ｂは、柱状のワーク１２の両端を保持するためのものである。一対のチャック２０ａ、２０ｂの構造や形状は、特に限定されるものではなく、ワーク１２を確実に保持できるものであれば良い。
【００１５】
［１．３．  チャック制御手段］
チャック制御手段３０ａ及び３０ｂは、それぞれ、チャック２０ａ及び２０ｂの動作を制御するためのものである。
チャック制御手段３０ａ、３０ｂは、具体的には、
（ａ）チャック２０ａ、２０ｂの中心軸を自転軸１４としてチャック２０ａ、２０ｂを自転させる自転機能と、
（ｂ）自転軸１４に対して平行な軸を公転軸１６としてチャック２０ａ、２０ｂを公転させる公転機能と、
（ｃ）自転軸１４と公転軸１６との距離（オフセット量（ｘ））を一定に保ったままチャック２０ａ、２０ｂをｚ軸方向に移動させるチャック移動機能と
を備えている。
チャック移動機能は、加工中に生じるワーク１２のｚ軸方向の伸びを吸収するため、及び、加工中にワーク１２に対して加工ロール６０ａ、６０ａをｚ軸方向に相対移動させるために用いられる。
ここで、「ｚ軸方向」とは、ワーク１２の中心軸に対して平行な軸方向をいう。
【００１６】
上述した機能を持つ限りにおいて、チャック制御手段３０ａ、３０ｂの構造は、特に限定されない。図１に示す例において、チャック制御手段３０ａ、３０ｂは、主軸３４ａ、３４ｂと、支持手段３６ａ、３６ｂと、リンク機構３８ａ、３８ｂと、オフセット量調節手段４０ａ、４０ｂと、チャック移動手段４２ａ、４２ｂとを備えている。
【００１７】
［１．３．１．  主軸］
主軸３４ａ、３４ｂは、チャック２０ａ、２０ｂを自転及び公転させるためのものである。主軸３４ａ、３４ｂの基端側には、これらを強制的に回転させるための駆動手段が接続されていても良く、あるいは、接続されていなくても良い。
例えば、ワーク１２が円柱状である場合、圧下量（ｄ）が所定の値となるように、加工ロール６０ａ、６０ｂをワーク１２に押し付け、加工ロール６０ａ、６０ｂを回転させると、摩擦力によってワーク１２及びチャック２０ａ、２０ｂが回転し、これによって主軸３４ａ、３４ｂも回転する。このような場合、主軸３４ａ、３４ｂを回転させる駆動手段は、必ずしも必要ではない。
【００１８】
一方、ワーク１２が角柱状である場合、加工の初期段階では加工ロール６０ａ、６０ｂがワーク１２の角部のみに当たり、その際の慣性力のみによってワーク１２を継続的に回転させるのが困難な場合がある。このような場合には、主軸３４ａ、３４ｂに駆動手段を接続し、駆動手段により主軸３４ａ、３４ｂを回転させるのが好ましい。
さらに、加工ロール６０ａ、６０ｂを回転させる駆動手段と主軸３４ａ、３４ｂを回転させる駆動手段の双方を備えている場合には、より複雑な加工も可能となる。
【００１９】
本発明において、主軸３４ａ、３４ｂには、可撓性を持つものが用いられる。これは、主軸３４ａ、３４ｂの先端側（チャック２０ａ、２０ｂ側）の部分を自転させると同時に、主軸３４ａ、３４ｂの基端側（チャック２０ａ、２０ｂ側とは反対側）の部分を公転軸として先端側の部分を公転させるためである。
可撓性を持つ主軸３４ａ、３４ａとしては、例えば、
（ａ）剛性の高い複数の軸が複数のユニバーサルジョイントで連結されているもの、
（ｂ）主軸そのものが可撓性を持つフレキシブルシャフト、
などがある。
【００２０】
図１に示す例において、主軸３４ａは、剛性の高い３個の副軸４４ａ、４６ａ、４８ａと、これらを繋ぐ２個のユニバーサルジョイント５０ａ、５２ａとを備えている。同様に、主軸３４ｂは、剛性の高い３個の副軸４４ｂ、４６ｂ、４８ｂと、これらを繋ぐ２個のユニバーサルジョイント５０ｂ、５２ｂとを備えている。副軸４４ａ、４４ｂの一端は、それぞれ、チャック２０ａ、２０ｂに接続されている。
【００２１】
［１．３．２．  支持手段］
支持手段３６ａ、３６ｂは、主軸３４ａ、３４ｂの先端側（チャック側）の中心軸が自転軸１４となり、主軸３４ａ、３６ｂの基端側（チャック側とは反対側）の中心軸が公転軸１６となるように、主軸３４ａ、３４ｂの基端側を支持するためのものである。
図１に示す例において、支持手段３６ａ、３６ｂは、副軸４８ａ、４８ｂに設けられており、副軸４８ａ、４８ｂを回転可能な状態で支持している。支持手段３６ａ、３６ｂは、ベース５４ａ、５４ｂ上に設置されている。副軸４８ａ、４８ｂは、支持手段３６ａ、３６ｂに対してｚ軸方向にスライドすることはできないが、支持手段３６ａ、３６ｂは、ベース５４ａ、５４ｂに対してｚ軸方向にスライド可能（オフセット量調節手段）になっている。
【００２２】
［１．３．３．  リンク機構］
リンク機構３８ａ、３８ｂは、チャック２０ａ、２０ｂを公転軸１６の周りに偏心運動させるためのものであり、主軸３４ａ、３４ｂの先端側に設けられている。
図１に示す例において、リンク機構３８ａ、３８ｂは、副軸４４ａ、４４ｂに設けられており、副軸４４ａ、４４ｂを回転可能な状態及び偏心運動可能な状態で支持している。リンク機構３８ａ、３８ｂの基端側は、ベース５４ａ、５４ｂ上に固定されている。副軸４４ａ、４４ｂは、リンク機構３８ａ、３８ｂに対してｚ軸方向にスライドすることはできず、リンク機構３８ａ、３８ｂの基端側は、ベース５４ａ、５４ｂに対して移動できない。しかし、リンク機構３８ａ、３８ｂの先端側は、ベース５４ａ、５４ｂに対して鉛直方向及び水平方向にスライド可能（オフセット量調節手段）になっている。リンク機構３８ａ、３８ｂの詳細については、後述する。
【００２３】
［１．３．４．  オフセット量調節手段］
オフセット量調節手段４０ａ、４０ｂは、支持手段３６ａ、３６ｂとリンク機構３８ａ、３８ｂとの間の距離を変えることによって、オフセット量（ｘ）を調節するためのものである。
図１に示す例において、上述したように、支持手段３６ａ、３６ｂは、ｚ軸方向にスライド可能となるように、ベース５４ａ、５４ｂ上に設置されている。一方、リンク機構３８ａ、３８ｂの先端側は、公転軸１６の周りに偏心運動可能になっている。そのため、ベース５４ａ、５４ｂ上において支持手段３６ａ、３６ｂをｚ軸方向にスライドさせると、主軸３４ａ、３４ｂが屈曲し、リンク機構３８ａ、３８ｂの先端側が公転軸１６から離間する。この時、支持手段３６ａ、３６ｂのｚ軸方向への移動量を調節すると、オフセット量（ｘ）を任意に制御することができる。
【００２４】
［１．３．５．  チャック移動手段］
チャック移動手段４２ａ、４２ａは、自転軸１４と公転軸１６との距離（オフセット量（ｘ））を一定に保ったままチャック２０ａ、２０ｂをｚ軸方向に移動させるためのものである。
図１に示す例においては、ベース５４ａ、５４ｂ上には、支持手段３６ａ、３６ｂ、及びリンク機構３８ａ、３８ａが設置されており、これらの位置関係を一定に保ったままベース５４ａ、５４ｂごと、ｚ軸方向に移動可能になっている。
【００２５】
［１．４．  加工ロール］
加工ロール６０ａ、６０ｂは、ワーク１２を塑性加工するためのものであり、円板状を呈している。また、逐次成形装置１０は、複数個の加工ロール６０ａ、６０ｂを備え、複数個の加工ロール６０ａ、６０ｂは、ｚ軸の周囲に対称に配置されている。実際に加工する際には、加工ロール６０ａ、６０ｂは、公転軸１６に対して対称に配置される。
なお、図１に示す例において、２個の加工ロール６０ａ、６０ｂを対向させているが、これは単なる例示である。例えば、３個の加工ロールを１２０°間隔で配置しても良く、あるいは、４個の加工ロールを９０°間隔で配置しても良い。
【００２６】
［１．５．  加工ロール制御手段］
加工ロール制御手段７０ａ、７０ｂは、それぞれ、加工ロール６０ａ、６０ｂの動作を制御するためのものである。
加工ロール制御手段７０ａ、７０ｂは、具体的には、
（ａ）加工ロール６０ａ、６０ｂを駆動手段（図示せず）により回転させる回転機能と、
（ｂ）加工ロール６０ａ、６０ｂをｒ軸方向に移動させる圧下機能と、
（ｃ）加工ロール６０ａ、６０ｂの回転面とｚ−ｒ面に対して垂直な面とのなす角（傾斜角（θ））を調節する傾斜機能と、
（ｄ）必要に応じて、加工ロール６０ａ、６０ｂをｚ軸方向に移動させる加工ロール移動機能と
を備えている。
ここで、「ｒ軸方向」とは、ワーク１２の径方向に対して平行な軸方向をいう。
「ｚ−ｒ面」とは、ｚ軸とｒ軸とを含む平面をいう。
【００２７】
なお、これらの内、加工ロール移動機能は、必ずしも必要ではなく、上述したチャック移動機能を備えている場合には、省略することができる。これは、チャック移動機能があれば、ワーク１２に対して加工ロール６０ａ、６０ｂをｚ軸方向に相対移動させることができるためである。
一方、加工ロール移動機能と、チャック移動機能の双方を備えていても良い。双方の機能を備えていると、ワーク１２や加工ロール６０ａ、６０ｂのｚ軸方向の位置制御の自由度が増すため、より複雑な加工も可能となる。
【００２８】
また、圧下機能は、加工中において、加工ロール６０ａ−６０ｂ間の距離を一定に保った状態で圧下するものでも良く、あるいは、加工中に加工ロール６０ａ−６０ｂ間の距離を変動させながら圧下するものでも良い。
例えば、加工ロール６０ａ−６０ｂ間の距離を一定に保ったまま加工すると、縮径部の断面形状を円形にすることができる。
一方、ワーク１２の回転角度に同期させて加工ロール６０ａ−６０ｂ間の距離を変動させると、縮径部の断面形状を非円形（例えば、楕円形）にすることができる。
【００２９】
［２．  リンク機構］
左右のリンク機構３８ａ、３８ｂは、同一の構造を備えている。以下、一方のリンク機構３８ａの構造について、詳細に説明する。
図２に、リンク機構３８ａの一例を示す。図２において、リンク機構３８ａは、スライダー８２ａと、連結ロッド８４ａとを備えている。
【００３０】
スライダー８２ａは、基端側がベース５４ａ（図示せず）に固定されている。スライダー８２ａの先端側には、鉛直方向に延びる長穴８６ａが設けられている。
連結ロッド８４ａの一端には、ピン８８ａが固定されている。ピン８８ａは、長穴８６ａに遊挿されており、長穴８６の長手方向に沿って上下動可能になっている。連結ロッド８４ａの他端は、主軸３４ａの先端側（副軸４４ａ）に遊挿されており、ピン８８ａを支点として、左右に揺動できるようになっている。
【００３１】
図２は、円柱状のワーク１２を軸方向から見た図であって、ワーク１２の加工がある程度進んだ状態が示されている。図２中、ハッチングを施した円形領域は、加工ロール６０ａ、６０ｂにより縮径された部分の断面を表す。自転軸１４と公転軸１６とは、所定のオフセット量（ｘ）だけ離間した状態になっている。左右の加工ロール６０ａ、６０ｂは、公転軸１６に対して対称な位置にあるが、自転軸１４に対しては非対称な位置にある。
【００３２】
このような状態において、ワーク１２の縮径部に加工ロール６０ａ、６０ｂを押し当て、加工ロール６０ａ、６０ｂを回転させると、その摩擦力により、ワーク１２が公転軸１６を中心として回転する。
ワーク１２の回転に伴い、チャック２０ａ、及び主軸３４の先端部分は、自転軸１４を中心として自転する。一方、自転軸１４と公転軸１６とはオフセット量（ｘ）だけ離間しているため、自転軸１４は、公転軸１６を中心として回転（偏心運動）する。
【００３３】
主軸３４ａの先端部分は、リンク機構３８ａ及び加工ロール６０ａ、６０ｂにより、鉛直方向及び左右方向への移動の自由度が制限されている。そのため、図２（ａ）→図２（ｂ）→図２（ｃ）→図２（ｄ）に示すように、ワーク１２の回転に伴い、自転軸１４は、公転軸１６を中心とし、かつ半径がオフセット量（ｘ）である円軌道上を移動する。
【００３４】
［３．  逐次成形方法（１）］
本発明の第１の実施の形態に係る逐次成形方法は、非回転体形状を成形する方法に関するものである。具体的には、第１の方法は、本発明に係る逐次成形装置を用いて、
（ａ）前記オフセット量（ｘ）をΔｘだけ増加させる工程と、
（ｂ）前記公転軸に対して前記加工ロールを対称に配置し、加工後に圧下量（ｄ）がΔｄだけ増加するように、前記加工ロールで前記ワークを押圧する工程と、
（ｃ）前記傾斜角（θ）をゼロに保ち、かつ前記オフセット量（ｘ）を一定に保った状態で、前記加工ロールを回転させ、前記圧下量（ｄ）をΔｄだけ増加させる工程と
を繰り返すことを特徴とする。
【００３５】
［３．１．  オフセット量の増加］
初期状態においては、オフセット量（ｘ）、圧下量（ｄ）、及び傾斜角（θ）は、いずれもゼロの状態にある。これらの内、傾斜角（θ）については、この加工例において常にゼロに保たれる。
この状態から、オフセット量調節手段４０ａ、４０ｂを用いて、支持手段３６ａ、３６ｂをリンク機構３８ａ、３８ｂに近づけ、オフセット量（ｘ）をΔｘだけ増加させる。この時、オフセット量の増分Δｘが大きくなりすぎると、加工時に加工ロール６０ａ、６０ｂに強い応力や衝撃が加わる。そのため、オフセット量の増分Δｘは、加工に支障を来さない程度の小さな値に設定する。
【００３６】
［３．２．  加圧］
次に、公転軸１６に対して加工ロール６０ａ、６０ｂを対称に配置し、加工後に圧下量（ｄ）がΔｄだけ増加するように、加工ロール６０ａ、６０ｂでワーク１２を押圧する。この時、圧下量の増分Δｄが大きくなりすぎると、変形抵抗が過度に大きくなる。そのため、圧下量の増分Δｄは、加工に支障を来さない程度の小さな値に設定する。
【００３７】
［３．４．  加工］
次に、傾斜角（θ）をゼロに保ち、かつオフセット量（ｘ）を一定に保った状態で、加工ロールを６０ａ、６０ｂを回転させる。その結果、加工ロール６０ａ、６０ｂの圧下量の増分Δｄ及びオフセット量の増分Δｘに応じて、ワーク１２が縮径する。
なお、ワーク１２の直径が部分的に小さくなると、その分だけワーク１２のｚ軸方向の長さが伸びる。そのため、加工時には、チャック移動機能（チャック移動手段４２ａ、４２ｂ）を用いて長さの増分を吸収する。具体的には、チャック移動手段４２ａ、４２ｂを用いて、ワーク１２に一定の張力を付加した状態で、加工を行うのが好ましい。
また、縮径部の長さが相対的に長くなった場合において、必要があるときは、チャック移動機能、及び／又は、加工ロール移動機能を用いて、加工ロール６０ａ、６０ｂをワーク１２に対してｚ軸方向に相対移動させ、縮径部の直径が均一になるように加工する。
【００３８】
［３．５．  繰り返し］
上述したような工程を逐次繰り返すと、ワーク１２の元の中心軸と縮径部の中心軸とが異なるクランク状の非回転体形状を作製することができる。なお、実際の加工においては、上述した各工程を段階的に行っても良く、あるいは、各部の動作をコンピュータで制御しながら、連続的に行っても良い。
【００３９】
図３に、非回転体形状の成形方法の模式図を示す。なお、図３においては、見やすくするために、ワーク１２のみ断面（ハッチング有り）で示されている。また、１回の加工当たりの圧下量の増分Δｄは、実際にはごく微小であるが、図３においては、見やすくするために、圧下量の増分Δｄを実際より大きく描いてある。
【００４０】
図３（ａ）に示すように、オフセット量（ｘ）をΔｘだけ増加させると、その分だけ自転軸１４及び公転軸１６が離間する。また、加工後に圧下量（ｄ）がΔｄだけ増加するように、加工ロール６０ａ、６０ｂでワーク１２を加圧する。
この状態で、必要に応じて、加工ロール６０ａ、６０ｂをｚ軸方向に移動させながら、加工ロール６０ａ、６０ｂを回転させると、図３（ｂ）に示すように、ワーク１２のほぼ中央部には、公転軸１６を中心軸とする縮径部１２ａが形成される。
【００４１】
［４．  逐次成形方法（２）］
本発明の第２の実施の形態に係る逐次成形方法は、表面に螺旋状の溝を形成する方法に関するものである。具体的には、第２の方法は、本発明に係る逐次成形装置を用いて、
（ａ）前記加工ロールの前記傾斜角（θ）をΔθだけ増加させる工程と、
（ｂ）前記公転軸に対して前記加工ロールを対称に配置し、加工後に圧下量（ｄ）がΔｄだけ増加するように、前記加工ロールで前記ワークを押圧する工程と、
（ｃ）前記オフセット量（ｘ）をゼロに保ち、かつ、前記傾斜角（θ）を一定に保った状態で、前記加工ロールを前記ワークに対してｚ軸方向に相対移動させながら前記加工ロールを回転させ、前記圧下量（ｄ）をΔｄだけ増加させる工程と
を繰り返すことを特徴とする。
【００４２】
［４．１．  傾斜角の増加］
初期状態においては、オフセット量（ｘ）、圧下量（ｄ）、及び傾斜角（θ）は、いずれもゼロの状態にある。これらの内、オフセット量（ｘ）については、この加工例において常にゼロに保たれる。
この状態から、傾斜機能を用いて、加工ロール６０ａ、６０ｂの回転面を所定の傾斜角（θ）で傾斜させる。１回目の加工の際には、傾斜機能を用いて傾斜角（θ）を自由に設定することができる。１回目の加工時の傾斜角（θ）は、最終的に得られる螺旋のピッチを決定するため、その大きさは、大きくても良い。
一方、２回目以降の加工の際には、傾斜機能を用いて傾斜角（θ）をΔθだけ増加させる。加工が進行するに伴い、ワーク１２がｚ軸方向に伸びるため、直前の加工で形成された螺旋のピッチが若干広がる。そのため、傾斜角の増分Δθは、ワーク１２のｚ軸方向の伸びを考慮して決定される。
【００４３】
［４．２．  加圧］
次に、公転軸１６に対して加工ロール６０ａ、６０ｂを対称に配置し、加工後に圧下量（ｄ）がΔｄだけ増加するように、加工ロール６０ａ、６０ｂでワーク１２を押圧する。このとき、圧下量の増分Δｄが大きくなりすぎると、変形抵抗が過度に大きくなる。そのため、圧下量の増分Δｄは、加工に支障を来さない程度の小さな値に設定する。また、この例において、公転軸１６は、自転軸１４に等しくなる。
【００４４】
［４．４．  加工］
次に、オフセット量（ｘ）をゼロに保ち、かつ、傾斜角（θ）を一定に保った状態で、加工ロール６０ａ、６０ｂをワーク１２に対して軸方向に相対移動させながら、加工ロールを６０ａ、６０ｂを回転させる。その結果、加工ロール６０ａ、６０ｂの圧下量の増分Δｄに応じて、ワーク１２の表面の螺旋溝の深さが深くなる。
なお、ワーク１２の表面に螺旋溝が形成されると、その分だけワーク１２のｚ軸方向の長さが伸びる。そのため、加工時には、チャック移動機能（チャック移動手段４２ａ、４２ｂ）を用いて長さの増分を吸収する。具体的には、チャック移動手段４２ａ、４２ｂを用いて、ワーク１２に一定の張力を付加した状態で、加工を行うのが好ましい。
また、加工ロール６０ａ、６０ｂのｚ軸方向への送り速度は、目的とするピッチが得られるように決定する。
【００４５】
［４．５．  繰り返し］
上述したような工程を逐次繰り返すと、ワーク１２の表面に、所定のピッチ及び深さを持つ螺旋溝を形成することができる。なお、実際の加工においては、上述した各工程を段階的に行っても良く、あるいは、各部の動作をコンピュータで制御しながら、連続的に行っても良い。
【００４６】
図４に、螺旋溝の形成方法の模式図を示す。なお、１回の加工当たりの圧下量の増分Δｄは、実際にはごく微小であるが、図４においては、見やすくするために、圧下量の増分Δｄを実際より大きく描いてある。
【００４７】
図４（ａ）に示すように、加工ロール６０ａ、６０ｂの回転面を傾斜角（θ）で傾斜させる。この時、公転軸１６（＝自転軸１４）に対して１８０°回転対称となるように、加工ロール６０ａ、６０ｂの回転面を傾斜させる。また、加工後に圧下量（ｄ）がΔｄだけ増加するように、加工ロール６０ａ、６０ｂでワーク１２を加圧する。
この状態で、加工ロール６０ａ、６０ｂをｚ軸方向に移動させながら、加工ロール６０ａ、６０ｂを回転させると、図４（ｂ）に示すように、ワーク１２の表面には、所定のピッチ及び深さを持つ螺旋溝１２ｂが形成される。
なお、図４（ａ）においては、２個の加工ロール６０ａ、６０ｂにより２本の螺旋溝が形成されているが、例えば、３個の加工ロールを用いると、ワーク１２表面に３本の螺旋溝を形成することができる。
【００４８】
［５．  効果］
チャックを自転させる自転機能と、チャックを公転させる機能と、加工ロールの回転面を傾ける機能とを備えた逐次成形装置を用いて、自転軸と公転軸との距離（オフセット量（ｘ））がゼロより大きい状態で主軸を回転させると、チャック及びこれに保持されるワークは、その中心軸の周りに自転すると同時に、加工ロールに対して偏心運動する。
そのため、圧下量（ｄ）及びオフセット量（ｘ）を徐々に大きくする工程と、傾斜角（θ）をゼロに保ち、かつ、オフセット量（ｘ）を一定に保った状態で、加工ロールを用いて柱状のワークを塑性加工する工程とを逐次繰り返すと、ワークの元の中心軸と縮径部の中心軸とが異なるクランク状の非回転体形状を作製することができる。
【００４９】
また、このような逐次成形装置を用いて、オフセット量（ｘ）がゼロである状態で主軸を回転させると、チャック及びワークは自転のみをする。
そのため、圧下量（ｄ）及び傾斜角（θ）を徐々に大きくする工程と、オフセット量（ｘ）をゼロに保ち、かつ、傾斜角（θ）を一定に保った状態で、加工ロールを用いて柱状のワークを塑性加工する工程とを逐次繰り返すと、ワークの表面に螺旋溝を形成することができる。
【００５０】
以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は、上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改変が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明に係る逐次加工装置は、（１）自動車、船舶等のクランク、（２）ポンプのローター、（３）撹拌機、混練機の攪拌棒、（４）自動車、航空機の各種部品の予成形（プリフォーム）、などの製造に用いることができる。
【符号の説明】
【００５２】
１０            逐次成形装置
１２            ワーク
１４            自転軸
１６            公転軸
２０ａ、２０ｂ  チャック
３０ａ、３０ｂ  チャック制御手段
６０ａ、６０ｂ  加工ロール
７０ａ、７０ｂ  加工ロール制御手段
【図１】
0006515572.tif 000002
【図２】
0006515572.tif 000003
【図３】
0006515572.tif 000004
【図４】
0006515572.tif 000005