(57)【要約】      （修正有）【課題】金型なしで、高精度のスピニング加工を可能とする加工用治具を提供する。【解決手段】スピニング加工機の主軸１３を延長する柱状のガイドシャフト１４と、前記ガイドシャフトの先端に設けられ金属製ワーク１１を心押棒１５との間に挟むワーク固定部１４ａと、前記ガイドシャフトの外周で前記主軸と平行に設けられた複数のレール部１６とを備える。さらに、前記レール部材に沿って主軸と平行に移動可能な複数のリニアガイドと、前記リニアガイドによって前記ガイドシャフトの外周を前記主軸と平行に移動可能に支持されたワーク支持円板１８と、バックアップローラ１９と接触するバックアップローラ受けリング２０とを備える。この構成により、前記加工ローラによる加工力が金属製ワークに加わった場合に、前記バックアップローラによる抵抗力を前記バックアップローラ受けリングを介してワーク支持円板に伝え、ワーク裏面をワーク支持円板で支えることによりワークの変形を防ぐ。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
金属製ワークを回転させながら加工ローラを押し当てるとともに、バックアップローラで金属製ワークのしわを押さえつつ塑性加工するスピニング加工機に使用するスピニング加工用治具であって、
前記スピニング加工機の主軸先端に取り付けられて、これを延長する柱状のガイドシャフトと、前記ガイドシャフトの先端に設けられ、金属製ワークを心押棒との間に挟んで固定するワーク固定部と、前記ガイドシャフトの外周で前記主軸と平行に設けられた複数のレール部材と、前記レール部材に沿って主軸と平行に移動可能なリニアガイドと、前記リニアガイドによって前記ガイドシャフトの外周を前記主軸と平行に移動可能に支持されたワーク支持円板と、前記バックアップローラと接触するバックアップローラ受けリングとからなり、前記加工ローラによる加工力が金属製ワークに加わった場合に、前記バックアップローラによる抵抗力を前記バックアップローラ受けリングを介してワーク支持円板に伝え、前記金属製ワーク裏面をワーク支持円板で支えることにより金属製ワークの変形を防ぐことを特徴とするスピニング加工用治具。
【請求項２】
前記ワーク支持円板は、ドーナツ状をしており板面が前記ガイドシャフトの軸線に対して垂直となるように前記リニアガイドに支持されたことを特徴とする請求項１に記載のスピニング加工用治具。
【請求項３】
前記ワーク支持円板は、磁石を内蔵し吸磁金属製ワークを吸着することを特徴とする請求項１または２に記載のスピニング加工用治具。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この考案は、金型を使用することなく、高精度のスピニング加工を可能とするスピニング加工用治具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の金型を使用したスピニング加工は主軸に取り付けられて回転する金型１にワーク２を心押棒３で挟持固定した後、加工ローラ４で金型１に押し付けて成形する塑性加工法である（図９参照）。
また、金型を使用しないスピニング加工技術について、従来より種々提案されている。例えば、特許文献１（特開２００９−２９７７８７）には、金型を使わないスピニング加工において板材ブランクの縁を曲げてワークの剛性を上げる方法が開示されている。
また、非特許文献１（Kawai, K., Yang, L.N., Kudo, H., 2001. A flexible shear spinning of truncated conical shells with a general-purpose mandrel. Journal of Materials Processing Technology 113 (1-3), 28-33.  ）には、金型を使わずにワークを治具と心押し棒との間に挟んだだけのスピニング加工について開示されている。
また、非特許文献１に示すように金型を使わずにワーク２を治具５と心押棒３との間に挟んだだけの状態で加工ローラ４をワーク２に押し当てて成形することにより、種々の金型を用意することなく様々な形状が成形できる（図８）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２９７７８７号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Journal of Materials Processing Technology、２００１
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、非特許文献１に示すように金型を用意することなくワーク２を空中に浮かせて回転させた状態で加工ローラ４によって、成形を行おうとすると、加工力でワーク２の成形済みの部分が弾性変形し、正確な形状を作ることができない（図７（ａ））。また、加工後に弾性変形が戻ることで目標の形状からの誤差が生ずる（図７（ｂ））。こうした歪みは、成形品の周縁近くになるほど顕著である。特に薄い材料や寸法の大きいワークの場合、形状精度が大きく低下すると云う欠点が存在した。
【０００６】
また、図６に示すように板材ブランク（ワーク）の縁２ａをあらかじめ曲げておくことで、ワーク２の剛性を増して、加工中の変形をある程度抑制することはできるが、縁曲げ加工が別に必要となるため加工工程数が増えると云う問題点が存在する。更に、治具５の先端径ｒａがワーク２の径Ｒと比べて小さい場合、加工力によるモーメントがワーク２に加わり、ワーク２が治具５と心押棒３の間で滑って角度がずれる。異形断面形状をスピニング加工で成形する場合、ワーク２の角度がずれると成形品にねじれが生じて不都合であると云う欠点が存在した。
【０００７】
この考案は、上記したような不都合を解消するために為されたもので、主軸の先端に取り付けられるガイドシャフトと、ガイドシャフトの先端に設けられたワーク固定部と、ガイドシャフトの外周に設けられた複数のレール部材と、レール部材に沿って移動可能なリニアガイドと、リニアガイドによってガイドシャフトの外周を移動可能に支持されたワーク支持円板と、バックアップローラと接触するバックアップローラ受けリングとからなり、加工ローラによる加工力が金属製ワークに加わった場合に、バックアップローラによる抵抗力をバックアップローラ受けリングを介してワーク支持円板に伝え、金属製ワーク裏面をワーク支持円板で支えることにより金属製ワークの変形を防ぐことにより、金型を使用することなく、高精度のスピニング加工のできるスピニング加工用治具を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この考案は、以下のような内容である。
（１）本考案のスピニング加工用治具は、金属製ワークを回転させながら加工ローラを押し当てるとともに、バックアップローラで金属製ワークのしわを押さえつつ塑性加工するスピニング加工機に使用するスピニング加工用治具であって、前記スピニング加工機の主軸先端に取り付けられて、これを延長する柱状のガイドシャフトと、前記ガイドシャフトの先端に設けられ、金属製ワークを心押棒との間に挟んで固定するワーク固定部と、前記ガイドシャフトの外周で前記主軸と平行に設けられた複数のレール部材と、前記レール部材に沿って主軸と平行に移動可能なリニアガイドと、前記リニアガイドによって前記ガイドシャフトの外周を前記主軸と平行に移動可能に支持されたワーク支持円板と、前記バックアップローラと接触するバックアップローラ受けリングとからなり、前記加工ローラによる加工力が金属製ワークに加わった場合に、前記バックアップローラによる抵抗力を前記バックアップローラ受けリングを介してワーク支持円板に伝え、前記金属製ワーク裏面をワーク支持円板で支えることにより金属製ワークの変形を防ぐことを特徴とする。
（２）（１）に記載のスピニング加工用治具において、前記ワーク支持円板は、ドーナツ状をしており板面が前記ガイドシャフトの軸線に対して垂直となるように前記リニアガイドに支持されたことを特徴とする。
（３）（１）または（２）に記載のスピニング加工用治具において、前記ワーク支持円板は、磁石を内蔵し吸磁金属製ワークを吸着することを特徴とする。
【考案の効果】
【０００９】
この考案のスピニング加工用治具によれば、金属製ワークを回転させながら加工ローラを押し当てるとともに、バックアップローラで金属製ワークのしわを押さえつつ塑性加工するスピニング加工機に使用するスピニング加工用治具であって、前記スピニング加工機の主軸先端に取り付けられて、これを延長する柱状のガイドシャフトと、前記ガイドシャフトの先端に設けられ、金属製ワークを心押棒との間に挟んで固定するワーク固定部と、前記ガイドシャフトの外周で前記主軸と平行に設けられた複数のレール部材と、前記レール部材に沿って主軸と平行に移動可能なリニアガイドと、前記リニアガイドによって前記ガイドシャフトの外周を前記主軸と平行に移動可能に支持されたワーク支持円板と、前記バックアップローラと接触するバックアップローラ受けリングとからなり、前記加工ローラによる加工力が金属製ワークに加わった場合に、前記バックアップローラによる抵抗力を前記バックアップローラ受けリングを介してワーク支持円板に伝え、前記金属製ワーク裏面をワーク支持円板で支えることにより金属製ワークの変形を防ぐので、ワークが裏から平面で支持され、加工力によるワークの歪みが抑えられる。したがって金型を用いることなく高い精度でスピニング加工による成形を行うことができる。また、ワークに加わる加工力によるモーメントをワーク支持円板とワークとの摩擦でも受けるので、心押棒の滑りが小さくなる。そのため、異形断面形状の成形を行うときに、ワークのねじれによる精度の低下を防ぐことができる。
【００１０】
また、ワーク支持円板によりワークの平面が保たれるので、板材ブランクをあらかじめ縁曲げしておくことが不要になる。
さらに、ワークの裏側をワーク支持円板との面接触で支えるため、ワークの裏面には傷がつき難い。
また、前記ワーク支持円板は、ドーナツ状をしており板面が前記ガイドシャフトの軸線に対して垂直となるように前記リニアガイドに支持されたので、ワークが裏から平面で支持されるため、加工力によるワークの歪みが抑えられる。
また、前記ワーク支持円板は、磁石を内蔵し吸磁金属製ワークを吸着するので、加工力による金属製ワークの歪みが抑えられる。したがって金型を用いることなく高い精度でスピニング加工による成形を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本考案の一実施の形態であるスピニング加工用治具の使用状態を示す説明図である。
【図２】図２は、同スピニング加工用治具の要部断面図である。
【図３】図３（ａ）、（ｂ）は、同スピニング加工用治具を使用したスピニング加工工程を示す説明図である。
【図４】図４は、同スピニング加工用治具を使用した縁曲げ加工工程を示す説明図である。
【図５】図５は、従来の金型とバックアップローラ装置を使用したスピニング加工を示す説明図である。
【図６】図６は、従来のスピニング加工用治具を使用したブランク板材の縁曲げによる成形例を示す説明図である。
【図７】図７（ａ）、（ｂ）は、従来の加工力によるワークの弾性変形と形状精度の低下例を示す説明図である。
【図８】図８は、従来の金型を使用しないスピニング加工を示す説明図である。
【図９】図９は、従来の金型を使用したスピニング加工を示す説明図である。
【実施例１】
【００１２】
以下、一実施の形態を示す図面に基づいて本考案を詳細に説明する。図１は本考案の一実施の形態であるスピニング加工用治具の使用状態を示す説明図、図２は本考案のスピニング加工用治具の要部断面図である。ここで、本考案のスピニング加工用治具１０は、金属製ワーク１１を回転させながら加工ローラ１２を押し当てるとともに、バックアップローラ１９で金属製ワーク１１のしわを押さえつつ塑性加工するスピニング加工機に使用するスピニング加工機に使用するものであって、前記スピニング加工機の主軸１３の先端に取り付けられて、これを延長する柱状のガイドシャフト１４と、ガイドシャフト１４の先端に設けられ、金属製ワーク１１を心押棒１５との間に挟んで固定するワーク固定部１４ａと、ガイドシャフト１４の外周で主軸１３と平行に設けられた複数のレール部材１６と、レール部材１６に沿って主軸１３と平行に移動可能なリニアガイド１７と、リニアガイド１７によってガイドシャフト１４の外周を前記主軸１３と平行に移動可能に支持されたワーク支持円板１８と、前記バックアップローラ１９と接触するバックアップローラ受けリング２０とから構成されている。
【００１３】
ガイドシャフト１４は、円柱状をしており、基端の大径に構成された主軸取付部２１で主軸１３の先端にボルト等で固着される。また、ガイドシャフト１４の先端には大径に構成されたワーク固定部１４ａがボルト等で固着され、金属製ワーク１１を心押棒１５との間に挟んで固定する。更に、ガイドシャフト１４の外周には、軸線方向に沿って主軸１３と平行に複数のレール部材１６が設けられている。レール部材１６は、ガイドシャフト１４の外周に等間隔、例えば１２０°の間隔で半径方向にそれぞれ立設されている。
【００１４】
リニアガイド１７は、レール部材１６に沿って主軸１３と平行に移動可能に支承されている。リニアガイド１７は、環状の支持枠２２に固定されており、支持枠２２にはワーク支持円板１８が固定されている。したがって、リニアガイド１７がレール部材１６に沿って移動すると、ワーク支持円板１８もガイドシャフト１４の軸線方向に移動する。また、ワーク支持円板１８の裏面には、バックアップローラ１９と接触するバックアップローラ受けリング２０が固定されている。
【００１５】
ワーク支持円板１８は、ドーナツ状の円板であり所定箇所に磁石２３が配設されており、吸磁金属製ワークを吸着することができる。心押棒１５は、ガイドシャフト１４の正面に対向配置されており、油圧シリンダ２４によって前進後退可能に支持されている。
【００１６】
加工ローラ１２は、回転可能に支持されるとともに、２軸の油圧シリンダまたはボールねじ機構によってワークの回転軸を含む平面内を移動可能に配設されている。バックアップローラ１９は、回転可能に支持されるとともに、油圧シリンダ２５によってワーク支持円板１８の裏面に配設されたバックアップローラ受けリング２０と当接可能に配設されている。
【００１７】
以上のように構成されたスピニング加工用治具１０は、図１に示すように主軸１３の先端に固着され、スピニング加工に使用される。先ず、金属製ワーク１１は、ガイドシャフト１４のワーク固定部１４ａに心押棒１５によって固定される。次に、加工ローラ１２が２軸の油圧シリンダによってワークの回転軸を含む平面内を移動して金属製ワーク１１に接触し、加工ローラ１２による加工力が金属製ワーク１１に加わった場合に、バックアップローラ１９が油圧シリンダ２５によってバックアップローラ受けリング２０に当接するまで前進して、バックアップローラ１９による抵抗力をバックアップローラ受けリング２０を介してワーク支持円板１８に伝える。
この様に、金属製ワーク１１の裏面をワーク支持円板１８で支えることにより金属製ワーク１１の変形を防ぐことができる。
【００１８】
尚、金型を使わない金型レス（ダイレス）成形においては、加工中に金属製ワーク１１（ワーク板材）のうち未加工のフランジ部分を主軸１３と直交する平面上に保てば形状精度の低下を防ぐことができる。そこで主軸１３と一緒に回転するワーク支持円板１８でワーク板材を裏面から支え、加工が進むに従って円板が徐々に後退すればよい。そのために主軸１３を延長したガイドシャフト１４上に、主軸１３と平行な方向にレール部材１６とリニアガイド１７を複数組設け、それで主軸１３と直交するワーク支持円板１８を支える。金属製ワーク１１を心押棒１５との間に挟むワーク固定部１４ａは、ワーク上端の形状に応じて交換可能とすれば様々な加工形状に対応することができる。
【００１９】
一方、金属製ワーク１１には主軸方向に大きな加工力が加わるので、これに対抗する力をワーク支持円板１８の裏側から加えてバランスを取る必要がある。通常、スピニング加工機は、絞りスピニングの際に用いるバックアップローラ装置を備えている。これは多サイクルの絞りスピニング加工を行うときにワーク外周に生ずるしわを防ぐために、ワークの外周に裏側からバックアップローラ１９を当て、しわの発生を防ぐものである。バックアップローラ１９は加工中ダンパーとして働く油圧式のシリンダ２５に取り付けられており、成形の進行に従って加工ローラ１２に倣って後退するようになっている（図５参照）。
【００２０】
そこで、本考案のスピニング加工用治具１０においてもバックアップローラ装置を利用する。バックアップローラ受けリング２０とバックアップローラ１９を接触させておけば、油圧シリンダ２５による抵抗力がワーク支持円板１８に伝わるので、加工力に対抗してワークを主軸１３に垂直な平面に保ちながら、加工が進むに従ってワーク支持円板１８を後退させることができる（図３（ａ）（ｂ））。
【００２１】
更に、ワーク支持円板１８に磁石２３を内蔵させれば、吸磁金属である鋼板のワーク１１を吸着することができるので、ワークの平面への保持がより確実なものとなる。
また、ブランクは平板のままと仮定したが、加工精度をさらに上げるなどのためにブランクの縁曲げが必要な場合には、ワーク支持円板１８をワーク固定部１４ａと同一平面まで前進させ、縁１１ａを曲げてからダイレスの加工を行えば、ワンチャックで平板から成形できる（図４参照）。
【００２２】
更に、本考案は上述の実施例に限定されることなく、実用新案登録請求の範囲の記載に基づいて種々の設計変更が可能である。
【符号の説明】
【００２３】
１０    スピニング加工用治具
１１    金属製ワーク
１１ａ   縁
１２    加工ローラ
１３    主軸
１４    ガイドシャフト
１４ａ  ワーク固定部  
１５    心押棒
１６    レール部材
１７    リニアガイド
１８    ワーク支持円板
１９    バックアップローラ
２０    バックアップローラ受けリング
２１    主軸取付部
２２    支持枠
２３    磁石
２４    油圧シリンダ
２５    油圧シリンダ
【図１】
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【図２】
0003170875.tif 000004
【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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【図９】
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