(57)【要約】【課題】絞り加工によりパイプ材に所望形状のくびれを連続して形成すること。【解決手段】絞り加工装置の主軸１２に取り付けたパイプ材Ｐのパイプ軸方向の位置決めを行った後、当該パイプ材Ｐの加工点の両側を一対のコレットチャック３６，３９を用いてクランプし、前記コレットチャック３６，３９も含めて主軸１２の回転力にてパイプ材Ｐを回転する。一方、主軸１２と同期して回転する回転駆動軸１３に固定した回転駆動軸側ギヤ３８，４１がコレットチャック側ギヤ３７，４０に噛合しており、コレットチャック３６，３９及びパイプ材Ｐは回転駆動軸１３からも回転力を受けるようにした。また、パイプ材Ｐを半径方向に挟んで対向配置した一対の創成ローラ７１，７２を半径方向並びにパイプ軸方向からパイプ材Ｐに押し付けることとした。【選択図】図３
2008055427.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークとなるパイプ材が取り付けられ回転駆動される主軸と、
前記主軸に取り付けられるパイプ材を半径方向に挟んで対向配置され、前記パイプ材をパイプ中心軸側に押し込んでくびれを与えるための一対の創成ローラと、
前記各創成ローラをパイプ材の半径方向となるパイプ中心軸側又は逆方向に同一量移動させるＸ軸送り機構と、
前記各創成ローラ及び前記Ｘ軸送り機構を一体的にパイプ軸方向に移動させるＺ軸送り機構と、
前記創成ローラによるパイプ材の加工点を挟んでパイプ軸方向の両側に配置され前記パイプ材を外周からそれぞれクランプする一対のクランプ機構と、
前記各クランプ機構を回転自在に支持する支持フレームと、
を具備したことを特徴とするパイプ材のくびれ加工装置。
【請求項２】
前記主軸と平行に配設され前記主軸の回転力が反転して伝達される回転駆動軸と、
前記各クランプ機構の外周にそれぞれ設けられたクランプ機構側ギヤと前記回転駆動軸において前記各クランプ機構側ギヤと対向する位置にそれぞれ設けられ対応するクランプ機構側ギヤと噛合した回転駆動軸側ギヤとからなる一対のギヤトレーンとを備え、
前記支持フレームが前記回転駆動軸を前記各クランプ機構と対向した領域において回転自在に支持することを特徴とする請求項１記載のパイプ材のくびれ加工装置。
【請求項３】
前記Ｘ軸送り機構及び前記Ｚ軸送り機構による前記創成ローラの半径方向の送り並びにパイプ軸方向の送りをＮＣ旋盤制御装置から２軸制御することを特徴とする請求項１又は請求項２記載のパイプ材のくびれ加工装置。
【請求項４】
前記クランプ機構は、コレットチャックで構成されることを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載のパイプ材のくびれ加工装置。
【請求項５】
前記パイプ材は、内層がニオブ（Ｎｂ）で外層が銅（Ｃｕ）、又は内層が銅（Ｃｕ）、中間層がニオブ（Ｎｂ）で外層が銅（Ｃｕ）の複合材からなり、超伝導加速空洞に用いられることを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載のパイプ材のくびれ加工装置。
【請求項６】
主軸に取り付けたパイプ材のパイプ軸方向の位置決めを行った後、当該パイプ材の加工点の両側を一対のチャックを用いてクランプし、前記チャックも含めて主軸の回転力にて前記パイプ材を回転し、前記パイプ材を半径方向に挟んで対向配置した一対の創成ローラを半径方向並びにパイプ軸方向から前記パイプ材に押し付けることを特徴とするパイプ材のくびれ加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パイプ材にくびれを与えるくびれ加工装置及びくびれ加工方法に関し、特に超伝導加速空洞に用いられるパイプ材のくびれ加工に適したパイプ材のくびれ加工装置及びくびれ加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、リニアコライダー（電子・陽電子加速器）用の超伝導加速空洞の開発が行われている。リニアコライダーでは、共鳴周波数１．３ＧＨＺのニオブ（Ｎｂ）製の空洞を液体ヘリウムで絶対温度２度（２Ｋ）に冷却した超伝導状態で運転し、３５ＭＶ/ｍ〜４５ＭＶ/ｍの軸上電場を生成して電子（又は陽電子）ビームを加速する。ＩＬＣ（国際リニアコライダー計画）では、クライオスタッドと呼ばれる装置に、４〜８個の超伝導加速空洞（キャビティ）を直列に並べて組み込み、これを５０００〜２５００台連設して約３０〜４０Ｋｍの直線状の空洞を構築することが計画されている。
【０００３】
図９は、９個の多連セルからなる超伝導加速空洞の正面図である。超伝導加速空洞は、内部が単調な空洞形状ではなく、粒子を加速するためのアイリスと呼ばれるくびれが各セルに存在する。多連セルからなる超伝導加速空洞を製作する方法として、ニオブ板金をプレス加工によって半セルに成形し、この半セル群を背中合わせに順次電子ビーム溶接で接合してダンベル形状とし、さらにダンベル形状同士を電子ビーム溶接で接合する電子ビーム方式が技術上確立されている。
【０００４】
ところが、電子ビーム方式は完成した超伝導加速空洞の赤道部（空洞最大直径部）に電子ビーム溶接によるビードが残る問題がある。超伝導加速空洞の赤道部においてビードが電界方向に対して直交方向に形成されていると、空洞性能の低下を招く大きな原因となる。このため、電子ビーム方式は、ビードを滑らかに研磨する工程が必要であると共に溶接時間も長くなるといった問題があった。
【０００５】
そこで、周方向及び軸方向のいずれにも継ぎ目の無いシームレス管を成形する方法が提案されている。例えば、プレス加工、深絞り加工、張り出し成形加工、液圧バルジ加工及びスピニング加工のうちの複数を適当に組み合わせるとした製造方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された製造方法は、クラッド板から切断で円板を採取し、数回の深絞り加工によりカップ状円筒に成形し、この円筒を素管として液圧バルジにてアイリス部、赤道部を有する単セルを作製するというものである。
【０００６】
また、少ない金型を用いてバルジ加工によりシームレスキャビティを製作する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２では、空洞の最大径部に相当する位置にて分割される一対の分割金型を用いたバルジ加工にて円筒から単セルを形成するものである。
【特許文献１】特開２０００−３６７７９９号公報
【特許文献２】特開２００１−１９６２００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明者等は、多連セルからなる超伝導加速空洞の製作方法として、パイプ材における複数位置（アイリス部分）に絞り加工でくびれを連続して形成し、しかる後にバルジ加工でセルの赤道部に相当する領域にふくらみを与えて多連セルを一度に成形すれば、単セル空洞を１つずつ得る方式に比べて、大幅に時間短縮可能であると考えた。
【０００８】
ところが、既存のクランプ方式でパイプ材を絞り加工機（旋盤）の主軸にクランプし、主軸を回転駆動した状態で押し込みローラを押し付けてパイプ材の複数位置にくびれを連続して形成しようとすると、次のような問題が生じた。すなわち、絞り加工する加工点で抵抗を受けるため、パイプにねじれが生じてパイプ側に盛り上がりが生じるなど、所望形状を得るのが困難であった。
【０００９】
また、絞り加工で所望形状のくびれ成形に成功したとしても、その隣に別のくびれを絞り加工しようとすると、くびれ加工する際にすでに加工済みのくびれに歪が生じてしまうといった問題も生じた。
【００１０】
本発明は、絞り加工によりパイプ材に所望形状のくびれを連続して形成することができるパイプ材のくびれ加工装置及びくびれ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】
【００１１】
本発明のパイプ材のくびれ加工装置は、ワークとなるパイプ材が取り付けられ回転駆動される主軸と、前記主軸に取り付けられるパイプ材を半径方向に挟んで対向配置され、前記パイプ材をパイプ中心軸側に押し込んでくびれを与えるための一対の創成ローラと、前記各創成ローラをパイプ材の半径方向となるパイプ中心軸側又は逆方向に同一量移動させるＸ軸送り機構と、前記各創成ローラ及び前記Ｘ軸送り機構を一体的にパイプ軸方向に移動させるＺ軸送り機構と、前記創成ローラによるパイプ材の加工点を挟んでパイプ軸方向の両側に配置され前記パイプ材を外周からそれぞれクランプする一対のクランプ機構と、前記各クランプ機構を回転自在に支持する支持フレームとを具備したことを特徴とする。
【００１２】
このように構成されたパイプ材のくびれ加工装置によれば、パイプ材の加工点を挟んでパイプ軸方向の両側に配置された一対のクランプ機構にてパイプ材を外周からそれぞれクランプして回転させると共にＸ軸送り機構及びＺ軸送り機構にて創成ローラをパイプ材に半径方向及びパイプ軸方向の２軸で押し付けた結果、くびれ部とパイプ径部との境界でのバリ発生を抑えることができ、しかも加工済みのくびれに歪が生じる不具合も解消された。
【００１３】
また本発明は、上記パイプ材のくびれ加工装置において、前記主軸と平行に配設され前記主軸の回転力が反転して伝達される回転駆動軸と、前記各クランプ機構の外周にそれぞれ設けられたクランプ機構側ギヤと前記回転駆動軸において前記各クランプ機構側ギヤと対向する位置にそれぞれ設けられ対応するクランプ機構側ギヤと噛合した回転駆動軸側ギヤとからなる一対のギヤトレーンとを備え、前記支持フレームが前記回転駆動軸を前記各クランプ機構と対向した領域において回転自在に支持することを特徴とする。
【００１４】
このように構成されたパイプ材のくびれ加工装置によれば、クランプ機構及び回転駆動軸が支持フレームで回転自在に保持されるので、主軸に悪影響を与えることなく、パイプ材の加工点の両側にクランプ機構を設けることができる。しかも、回転駆動軸からギヤトレーンを介してクランプ機構に同一回転方向の回転力が与えられるので、十分な回転力を確保でき、安定したしぼり加工を実現でき、絞り加工する加工点で抵抗を受けてもパイプにねじれが生じることが無くなり、パイプ側に盛り上がりが生じる不具合も抑制される。
【００１５】
また本発明は、上記パイプ材のくびれ加工装置において、前記Ｘ軸送り機構及び前記Ｚ軸送り機構による前記創成ローラの半径方向の送り並びにパイプ軸方向の送りをＮＣ旋盤制御装置から２軸制御することを特徴とする。
【００１６】
このように構成されたパイプ材のくびれ加工装置によれば、創成ローラを２軸ＮＣで制御するものとしたので、自由な押し込み曲面を得ることができ、くびれ部とパイプ径部との境界でのバリ発生を抑えることができる。
【００１７】
前記クランプ機構は、コレットチャックで構成されることが望ましい。また、前記パイプ材は、内層がニオブ（Ｎｂ）で外層が銅（Ｃｕ）、又は内層が銅（Ｃｕ）、中間層がニオブ（Ｎｂ）で外層が銅（Ｃｕ）の複合材からなるものを用いることができる。
【００１８】
また本発明のパイプ材のくびれ加工方法は、主軸に取り付けたパイプ材のパイプ軸方向の位置決めを行った後、当該パイプ材の加工点の両側を一対のチャックを用いてクランプし、前記チャックも含めて主軸の回転力にて前記パイプ材を回転し、前記パイプ材を半径方向に挟んで対向配置した一対の創成ローラを半径方向並びにパイプ軸方向から前記パイプ材に押し付けることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、絞り加工によりパイプ材に所望形状のくびれを連続して形成することができ、シームレス化された多連セル超伝導加速空洞の製作時間を大幅に短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照しながら具体的に説明する。
図１は本発明を適用した一実施の形態に係る絞り加工装置の正面図、図２は絞り加工装置の上面図であり、各図ともに母機及び旋盤ベッドを除いて一部断面図となっている。
母機（旋盤）１０の一方の側面から水平に旋盤ベッド１１が連設されており、旋盤ベッド１１上方に母機１０から伸びた主軸１２及び回転駆動軸１３が平行に配置されている。主軸１２の基端部は母機１０内部の駆動源に連結されており、主軸１２と回転駆動軸１３とが後述するギヤ機構１４を介して連結されている。
【００２１】
旋盤ベッド１１上面の２箇所に所定の間隔を隔てて左固定ブロック１５及び右固定ブロック１６がネジ等の締結具にて旋盤ベッド１１に取付け固定されている。左固定ブロック１５は主軸１２に取り付けられたパイプ材Ｐが貫通可能な貫通口が形成されており、右固定ブロック１６と対向する側壁にケーシング１７が取付け固定されている。
【００２２】
右固定ブロック１６は、左固定ブロック１５と同様に構成されており、主軸１２に取り付けられたパイプ材Ｐが貫通可能な貫通口が形成されており、左固定ブロック１５と対向する側壁にケーシング１８が取付け固定されている。
【００２３】
ケーシング１７、１８は、パイプ材Ｐの外周を加工点の両側で固定する左、右コレットチャックを内蔵すると共に左、右コレットチャックの外周に設けられたギヤと回転駆動軸１３に設けられたギヤとを連結してなるギヤトレーンをそれぞれ内蔵する。左、右コレットチャック及びギヤトレーンの構造については後述する。
【００２４】
図２に示すように、左右の固定ブロック１５、１６の間には主軸１２の軸方向となるＺ軸方向にスライドするＺ軸ステージ１９が載置されている。母機１０とは反対側となる旋盤ベッド１１端部にＺ軸方向の軸送り装置２１が設置されている。軸送り装置２１により回転駆動される送りねじ２２がＺ軸方向に伸びており、Ｚ軸ステージ１９の一部と軸送り可能に螺合している。したがって、軸送り装置２１が送りねじ２２を時計回り又は反時計回りに回転駆動することによりＺ軸ステージ１９を図中左方向又は右方向に軸送りすることができる。
【００２５】
Ｚ軸ステージ１９の上面にはＺ軸方向と直交するＸ軸方向に２本のガイドレール２３ａ，２３ｂが配設されている。Ｚ軸ステージ１９上には一対のＸ軸ステージ２４、２５がガイドレール２３ａ，２３ｂ上をＸ軸方向に摺動可能に載置されている。Ｚ軸ステージ１９のＸ軸方向の端部にＸ軸方向の軸送り装置２６が設置されている。軸送り装置２６により回転駆動される送りねじ２７がＸ軸方向に伸びており、一対のＸ軸ステージ２４，２５にそれぞれ軸送り可能に螺合している。送りねじ２７は、一方のＸ軸ステージ２４の螺合部と他方のＸ軸ステージ２５の螺合部とでネジ溝が逆転しており、例えば時計回りに回転させると一対のＸ軸ステージ２４，２５を互いに同距離だけ接近させ、反時計回りに回転させると一対のＸ軸ステージ２４，２５を互いに同距離だけ遠ざけるように構成されている。
【００２６】
Ｚ軸方向の軸送り装置２１及びＸ軸方向の軸送り装置２６は、例えばサーボモータで構成されており、軸送り量及びタイミングはＮＣ旋盤制御装置２８により二軸制御されるようにしている。ＮＣ旋盤制御装置２８による二軸（Ｚ軸及びＸ軸）制御方式でパイプ材Ｐに所望形状のくびれを与えることとする。ＮＣ旋盤制御装置２８にはパイプ材Ｐに与えるくびれ形状情報が予め数値データ形式で登録される。
【００２７】
図３に示すように、主軸１２の基端部が挿入される母機１０の端面に取付け板３１が固定されている。取付け板３１は主軸１２の貫通位置に貫通口が設けられ、上部には回転駆動軸１３の軸端部を保持するハウジング３２が設けられている。
【００２８】
取付け板３１に隣接するようにして、主軸１２の外周に固定された主軸側ギヤ３３が配置されている。主軸側ギヤ３３は回転駆動軸１３の外周に同心状に固定されハウジング３２内に収納された回転駆動軸側ギヤ３４と噛合している。ハウジング３２は軸受け３５を介して回転駆動軸１３の軸端部を軸方向の２箇所で回転自在に保持している。したがって、主軸１２の回転がギヤ機構１４（３３，３４）を介して回転駆動軸１３に伝達され、主軸１２と回転駆動軸１３とが同期して同一回転速度で逆回転するように構成されている。
【００２９】
左固定ブロック１５は、中空状のキューブ体をなしており、主軸１２が略中心を通過する中央部にパイプ材Ｐの直径よりも大きい貫通口１５ａ，１５ｂが形成されている。左固定ブロック１５において貫通口１５ｂ側の側壁にケーシング１７の一方の側面が取付け固定されている。
【００３０】
ケーシング１７の下方部（主軸側）は、主軸１２が貫通する領域に貫通口が形成されており、当該貫通口部に左コレットチャック３６が設けられている。左コレットチャック３６の外周にはコレットチャック側ギヤ３７が同心状に固定されている。一方、ケーシング１７の上方部（回転駆動軸側）は、回転駆動軸１３が貫通する領域に貫通口が形成されており、当該貫通口部に回転駆動軸１３の外周に同心状に固定された回転駆動軸側ギヤ３８が収納配置されている。ケーシング１７内において、コレットチャック側ギヤ３７と回転駆動軸側ギヤ３８とが噛合しており、回転駆動軸１３側から主軸１２と同一回転速度で主軸１２の回転方向に左コレットチャック３６を回転する力が作用するように構成されている。
【００３１】
右固定ブロック１６は、中空状のキューブ体をなしており、主軸１２が略中心を通過する中央部にパイプ材Ｐの直径よりも大きい貫通口１６ａ，１６ｂが形成されている。右固定ブロック１６において貫通口１６ｂ側の側壁にケーシング１８の一方の側面が取付け固定されている。
【００３２】
ケーシング１８の下方部は、主軸１２が貫通する領域に貫通口が形成されており、当該貫通口部に右コレットチャック３９が設けられている。右コレットチャック３９の外周には右コレットチャック側ギヤ４０が同心状に固定されている。一方、ケーシング１８の上方部は、回転駆動軸１３が貫通する領域に貫通口が形成されており、当該貫通口部に回転駆動軸１３の外周に同心状に固定された回転駆動軸側ギヤ４１が収納配置されている。ケーシング１８内において、右コレットチャック側ギヤ４０と回転駆動軸側ギヤ４１とが噛合しており、回転駆動軸１３側から主軸１２と同一回転速度で主軸１２の回転方向に右コレットチャック３９を回転する力が作用するように構成されている。
【００３３】
本実施の形態では、左コレットチャック３６と右コレットチャック３９の中間を加工点とするので、パイプ材Ｐは加工点の左右が左コレットチャック３６と右コレットチャック３９で固定した状態で主軸１２（ワーク）と共に回転されるので加工時に極めて安定した回転動作が得られるものとなる。
【００３４】
ここで、左右コレットチャック３６、３９の具体的な構成について詳細に説明する。
図４は左右コレットチャック３６、３９の構成を示す断面図である。同図に示すように、ワーク直径よりも僅かに大きな径を有する円筒部材４２の一端部に円周方向の複数個所で開口縁部が割れているコレット４３を一体形成又は連結固定している。円筒部材４２の外周に円筒状のアダプタ部材４４を摺動可能に嵌め込み、コレット４３先端部外周のテーパ面４３ａにアダプタ部材４４の先端部に設けた押圧部材４４ａの接触面を押圧接触させた状態となっている。円筒部材４２の他端部外周の円周方向の複数個所（例えば４箇所）にネジ孔の形成された押し込み台４５が設けられている。押し込み台４５のネジ孔に螺入させたネジ部材４６の先端部をアダプタ部材４２の後端部に押し当て、ネジ部材４６をネジ込むことでコレット４３がワークを挟み、ネジ部材４６を後退させることでコレット４３を緩めることができるようになっている。コレット４３を介してパイプ材Ｐに固定されたアダプタ部材４４は、主軸１２の回転に伴いパイプ材Ｐと一緒に回転することになる。そのため、左コレットチャック３６の外周面を形成するアダプタ部材４４の外周部は複数個所（３箇所）でボール軸受４７，４８，４９を介してケーシングに回転自在に保持されている。
【００３５】
右コレットチャック３９は、左コレットチャック３６と同様に構成されている。すなわち、円筒部材５２、コレット５３、アダプタ部材５４、押し込み台５５、ネジ部材５６、ボール軸受５７，５８，５９を図示の如く組み合わせて構成している。
【００３６】
図５はワークであるパイプ材Ｐのセッティング状態を示す部分断面図である。同図に示すパイプ材Ｐは５箇所にくびれが形成された後の状態を示している。くびれ加工前のパイプ材Ｐは一定の径を有する円筒形状をなすシームレス管であるものとする。
【００３７】
左固定ブロック１５に形成した貫通口１５ａにはパイプ案内部材６１が嵌め込まれて固定されている。パイプ案内部材６１は、ワークとなるパイプ材Ｐの外形よりも僅かに大きな内径となっていて、左固定ブロック１５の貫通口１５ａに挿入されるパイプ材Ｐをガタ無く摺動可能に保持するようになっている。右固定ブロック１６に形成した貫通口１６ａにも貫通口１６ａに挿入されるパイプ材Ｐをガタ無く摺動可能に保持するパイプ案内部材６２が設けられている。
【００３８】
主軸１２にパイプ材Ｐが後述する構造にて事前に外部でセットされるが、主軸１２にセットされるパイプ材Ｐの母機側端部近傍に固定リング６３が固定され、可動部材６４が摺動自在に取り付けられている。固定リング６３と可動部材６４との間に複数枚の皿ばね６５が設けられている。一方、パイプ材Ｐの母機側端部には係合部材６６が取り付けられている。係合部材６６は概略円筒状をなしていて、一端部開口は皿ばね６５が通過可能な径に設定され、他端部開口は可動部材６４のフランジ径よりも小さな径に設定されている。パイプ材Ｐは可動部材６４のフランジで皿ばね６５を母機側に押し込んで締め上げた状態で主軸１２にセットされるようにしており、絞り加工によりパイプ材Ｐ自体が延びる場合又は縮む場合があるが、皿ばね６５によりパイプ材Ｐ自体の延びを規制する一方、縮みに対して吸収できる構造となっている。パイプ材Ｐが母機側に押されると、皿ばね６５が縮んで可動部材６４を押す力（弾性力）を生じ、係合部材６６が弾性力を受けてパイプ材Ｐを対向端側へ押し返す力に変換してパイプ材Ｐに伝えるものとなる。
【００３９】
主軸１２にセットされるパイプ材Ｐのもう一方の端部近傍には固定リング７３が設けられ、固定リング７３よりもパイプ材Ｐ中央側に可動部材７４が設けられている。また、パイプ材Ｐの端部開口には上記同様にして係合部材７５が取り付けられている。係合部材７５の固定リング７３側開口縁部に対して可動部材７４のフランジを係合させている。
【００４０】
したがって、図５に示すようにパイプ材Ｐの一端部開口縁部に係合した可動部材７４を母機側に所定の押圧力で押し込んで皿ばね６５を圧縮した様態で固定リング７３を主軸１２に固定することにより主軸１２に対してパイプ材Ｐを固定することができる。
【００４１】
図６はＸ軸ステージ部分の平面図であり、左右固定ブロック、ケーシング及びコレットチャック部分は主軸１２部分で水平に切断した断面図となっている。図７は軸送り装置（Ｘ軸）２６側から見たＸ軸ステージ側面図であり、Ｘ軸ステージの送りねじ部分及びＺ軸ステージは送りねじ部分で水平に切断した断面図となっている。
【００４２】
図６において後部のＸ軸ステージ２４上には、後部創成ローラ７１がその回転軸を主軸１２と平行にして取付け固定されている。また図６において前部のＸ軸ステージ２５上には、前部創成ローラ７２がその回転軸を主軸１２と平行にして取付け固定されている。創成ローラ７１及び７２は送りねじ２７の軸線上に配置されている。
【００４３】
図７に示すように、Ｚ軸ステージ１９に軸送り装置（Ｘ軸）２６が取り付け固定されている。軸送り装置（Ｘ軸）２６の回転軸に連結された送りねじ２７は、Ｘ軸ステージ２４、２５の下部を貫通して対向するＺ軸ステージ端部で軸受け固定されている。送りねじ２７が夫々貫通するＸ軸ステージ２４及び２５の下部には、送りねじ２７の外周面に形成されたネジ溝と螺合する螺合部がそれぞれ形成されている。送りねじ２７は、一方のＸ軸ステージ２４の螺合部と螺合する部分には左ネジ２７ａが形成されており、もう一方のＸ軸ステージ２５の螺合部と螺合する部分には右ネジ２７ｂが形成されている。
【００４４】
次に、以上のように構成された本実施の形態に係る絞り加工装置の動作について説明する。本例では、パイプ材Ｐとして超伝導加速空洞の製作に好適なＮｂ材と銅材のクラッドパイプ材を用いる。例えば、内層がニオブ（Ｎｂ）で外層が銅（Ｃｕ）、又は内層が銅（Ｃｕ）、中間層がニオブ（Ｎｂ）で外層が銅（Ｃｕ）の複合材からなるものとする。かかる円筒状のパイプ材Ｐに複数（例えば、５個から９個）のくびれを絞り加工する。
【００４５】
本実施の形態では、Ｘ軸及びＺ軸の送り速度は共に２〜８００ｍｍ／ｍｉｎに設定し、Ｘ軸ストロークは１２５ｍｍ前後にしている。また後部創成ローラ７１及び前部創成ローラ７２によるローラ押し込み力は最大２トンとした。ワーク回転数は最大８００ｒｐｍとし母機側で設定している。ワーク仕様は外径１００ｍｍ〜１５０ｍｍ、最大長さは２１２０ｍｍとし、半径方向の最大押し込み量は５０ｍｍとした。
【００４６】
最初に、未加工のパイプ材Ｐ（図５に図示されたパイプ材Ｐは５箇所にくびれを加工した後の状態である）を主軸１２にセットする。図５において、パイプ材Ｐの右側端部は係合部材７５及び可動部材７４を介して固定リング７３にて図中右方向への移動が規制されている。また、パイプ材Ｐの左側端部は皿ばね６５の弾性力にて図中右側へ押されて固定保持された状態となっている。これにより、くびれ加工時のパイプ材Ｐのパイプ軸方向への縮小は僅かであるが、その長さ変化を皿ばね６５にて吸収することができ、ワーク加工時の軸方向の伸縮に追従して常に十分な保持力を維持することができる。
【００４７】
次に、後部創成ローラ７１及び前部創成ローラ７２をパイプ材Ｐから退避させた状態で主軸１２を軸方向（Ｚ軸方向）へ移動させて、パイプ材Ｐにおける最初のくびれ加工位置となる加工点が後部創成ローラ７１及び前部創成ローラ７２が対向する押し込み位置に来るようにする。
【００４８】
このとき、左右のコレットチャック３６，３９は、後部創成ローラ７１及び前部創成ローラ７２による加工点のパイプ軸方向の両側に配置される。左右のコレットチャック３６，３９において円周方向の複数個所でネジ部材４５，５６をコレット４３，５３締め付け方向に螺進させる。これにより、コレット４３，５３がパイプ材Ｐの加工点の両側を均一に締め付け、パイプ材Ｐはコレットチャック３６，３９を回転自在に保持するケーシング１７，１８を介して左右固定ブロック１５，１６に保持された状態となる。
【００４９】
次に、母機１０が主軸１２を一定速度で回転させる。主軸１２の回転はギヤ機構１４を介して回転駆動軸１３に伝えられ、主軸１２と回転駆動軸１３とが同期して同一回転速度で回転する。主軸１２に対して左右のコレットチャック３６，３９にて締め付け固定されたパイプ材Ｐは主軸１２を回転軸にして回転する。
【００５０】
このとき、コレットチャック３６，３９に設けられた左右のコレットチャック側ギヤ３７，４０は回転駆動軸側ギヤ３８，４１と噛合しており、回転駆動軸側ギヤ３８，４１は回転駆動軸１３を回転軸として主軸１２とは逆方向に回転している。したがって、左右のコレットチャック側ギヤ３７，４０は主軸１２からの回転力を受けて回転駆動されると共に回転駆動軸１３側からも同期した回転駆動力を受けて回転するものとなる。
【００５１】
パイプ材Ｐ加工点のパイプ軸方向の両側を左右のコレットチャック３６，３９でクランプしてパイプ材Ｐを所定速度で回転させた状態で、加工点に対して後部創成ローラ７１及び前部創成ローラ７２を前後から押し当てて絞り加工を実施する。後部創成ローラ７１及び前部創成ローラ７２は、半径方向送り（Ｘ軸）、パイプ軸方向送り（Ｚ軸）の２軸をＮＣ旋盤制御装置２８により２軸制御される。軸送り装置（Ｘ軸）２６で送りねじ２７を回転することにより、Ｘ軸ステージ２４，２５がワーク中心側又は逆方向に同一量移動する。Ｘ軸ステージ２４，２５をワーク中心側へ移動すれば、後部創成ローラ７１及び前部創成ローラ７２がワーク中心側へ移動して所定の押し込み力でパイプ加工点に押し当てられて絞り加工が行われる。また、軸送り装置（Ｚ軸）２１で送りねじ２２を回転することにより、Ｚ軸ステージ１９がパイプ軸方向に移動する。Ｚ軸ステージ１９をパイプ軸方向へ移動すれば、後部創成ローラ７１及び前部創成ローラ７２のパイプ軸方向の絞り位置が変化する。Ｘ軸送りとＺ軸送りを組み合わせることでパイプ材Ｐに対してくびれ部の傾斜を形成することができる。本実施の形態は、半径方向送り（Ｘ軸）及びパイプ軸方向送り（Ｚ軸）をＮＣ旋盤制御装置２８で２軸制御しており、後部創成ローラ７１及び前部創成ローラ７２は、２軸ＮＣで運動できることから平面内であるが自由な押し込み曲面を得ることができ、図８に示すようなワーク創成プロファイルを得ることができる。
【００５２】
例えば、最初にパイプ軸方向のくびれ中心位置に対して後部創成ローラ７１及び前部創成ローラ７２を前後部から押し込んだ後、元の位置まで引き戻す。次に、後部創成ローラ７１及び前部創成ローラ７２をＺ軸方向（例えば左側移動）に所定量移動した後、押し込み方向にＸ軸移動させながらＺ軸方向（右側移動）させてくびれ中心位置に到達したら、Ｚ軸移動は停止してＸ軸方向に元の位置まで引き戻す。同様に、後部創成ローラ７１及び前部創成ローラ７２をくびれ中心位置からＺ軸方向（右側移動）に同一距離だけ移動した後、押し込み方向に同距離だけＸ軸移動させながらＺ軸移動（左側移動）させてくびれ中心位置に到達したら、Ｚ軸移動は停止してＸ軸方向に元の位置まで引き戻す。このような２軸制御をＺ軸方向（左右移動）の移動距離とＸ軸方向の移動距離とを徐々に大きくしながらくびれ中心位置を中心にして対称に繰り返す。
【００５３】
１箇所においてくびれ加工に成功したら、左右のコレットチャック３６，３９によるクランプを解除し、主軸１２をＺ軸方向へ所定量移動させて後部創成ローラ７１及び前部創成ローラ７２が隣接するくびれ加工位置である加工点に位置するように位置決めする。しかる後、左右のコレットチャック３６，３９にて再び加工点に隣接した両側にてパイプ材Ｐの外周をクランプし、当該加工点において上記同様にしてくびれ加工を行う。このとき、図５に示すように左右のコレットチャック３６，３９は、成功したくびれ部に隣接するパイプ径部をクランプするのでくびれ部を変形させること無く、所要のクランプ力でパイプ材Ｐを両側からクランプできるものとなる。
【００５４】
これまでの実験において、パイプ材を母機側の片側のみクランプし、Ｘ軸方向の片側のみからローラを押し込んでくびれ加工を行ったところ、パイプ材のくびれ部とパイプ径部との境界にバリ（肉厚大化）が生じ、しかも隣接するくびれ加工時に既に加工済みのくびれの形状に歪が生じ、正しい形状を維持できていなかった。
【００５５】
以上のようにして、くびれ加工されたパイプ材Ｐについて絞り加工後のパイプの厚み変化について検証したところ、０．１ｍｍの範囲内で再現性のあることが確認できた。
【００５６】
本実施の形態では、左右のコレットチャック３６，３９にて加工点の両側をクランプし、後部創成ローラ７１及び前部創成ローラ７２を前後から押し込んでしぼり加工を行ったので、くびれ部とパイプ径部との境界でのバリ発生を抑えることに成功し、しかも加工済みのくびれに歪が生じる不具合も解消された。
【００５７】
また本実施の形態では、後部創成ローラ７１及び前部創成ローラ７２をＮＣで２軸制御するものとしたので、自由な押し込み曲面を得ることができ、くびれ部とパイプ径部との境界でのバリ発生を抑えることができる。
【００５８】
以上の説明では、超伝導加速空洞に用いられるパイプ材をくびれ加工する場合について説明したが、その他にも自動車部品、一般機械、装飾品などの製造分野においてパイプ材に連続して複数のくびれを与える用途があれば、本発明を適用することができる。
【００５９】
また、以上の説明では回転駆動軸１３の回転駆動軸側ギヤ３８，４１をコレットチャック側ギヤ３７，４０に噛合させているが、回転駆動軸１３側の構成要素を取り除いて、主軸１２による回転力だけであってもバリ発生及び加工済みくびれの歪をある程度抑制することができる。
【００６０】
また、後部創成ローラ７１及び前部創成ローラ７２からなる工具は１セットだけでなく、複数セットを設置して並列に絞り加工を実施できるように構成して生産性を上げることが可能である。この場合も、パイプ加工点の両側でコレットチャック等のクランプ機構にてクランプされるように個々の加工点毎に左右一対設けることが望ましい。
【００６１】
さらに、パイプ加工点に対する工具位置決めのための主軸１２及び又は工具（後部創成ローラ７１及び前部創成ローラ７２）の移動を自動化しても良い。ある加工点でのくびれ加工後に、隣の加工点まで工具又は主軸１２を自動移動させることにより、さらに作業効率が改善される。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は、パイプ材に複数のくびれを加工する加工装置に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の一実施の形態に係る絞り加工装置の正面図
【図２】上記一実施の形態に係る絞り加工装置の上面図
【図３】上記一実施の形態に係る絞り加工装置の部分的な側断面図
【図４】左右のコレットチャックの構成を示す側断面図
【図５】パイプ材の保持構造を説明するための部分断面図
【図６】一対のＸ軸ステージ及び前後創成ローラの配置関係を説明するための部分的な上面図
【図７】一対のＸ軸ステージと軸送り装置（Ｘ軸）の送りねじとの関係を説明するための一部断面図
【図８】上記一実施の形態におけるワーク創成プロファイルを説明するための概念図
【図９】多連セルからなる超伝導加速空洞の外観図
【符号の説明】
【００６４】
１０…母機、１１…旋盤ベッド、１２…主軸、１３…回転駆動軸、１４…ギヤ機構、１５…左固定ブロック、１６…右固定ブロック、１７、１８…ケーシング、１９…Ｚ軸ステージ、２１…軸送り装置（Ｚ軸）、２２…送りねじ、２３ａ，２３ｂ…ガイドレール、２４、２５…Ｘ軸ステージ、２６…軸送り装置（Ｘ軸）、２７…送りねじ、２８…ＮＣ旋盤制御装置、３１…取付け板、３２…ハウジング、３３…主軸側ギヤ、３４…回転駆動軸側ギヤ、３５…軸受け、３６…左コレットチャック、３７…左コレットチャック側ギヤ、３８…回転駆動軸側ギヤ（左側）、３９…右コレットチャック、４０…右コレットチャック側ギヤ、４１…回転駆動軸側ギヤ（右側）、４２…円筒部材、４３…コレット、４４…アダプタ部材、４５…押し込み台、４６…ネジ部材、４７，４８，４９…ボール軸受、５２…円筒部材、５３…コレット、５４…アダプタ部材、５５…押し込み台、５６…ネジ部材、５７，５８，５９…ボール軸受、６１、６２…パイプ案内部材、６３…固定リング、６４…可動部材、６５…皿ばね、６６…係合部材、７１…後部創成ローラ、７２…前部創成ローラ、７３…固定リング、７４…可動部材、７５…係合部材。
【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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【図９】
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