(57)【要約】【課題】円筒形状の被加工材料の一部又は全周を、偏芯又は傾斜した形状に安定した成形精度で成形することができる成形加工方法及びその装置を提供することを目的とする。【解決手段】加工用工具４を取り付けた工具取付機構３と、加工用工具４に対向して配備される円筒形状の被加工材料Ｗを保持する保持機構２とを備えた成形加工装置１によって、円筒形状の被加工材料Ｗに対して成形加工を行う成形加工方法において、被加工材料Ｗに偏芯又は傾斜して芯金５を挿入し、緩衝機構４０を具備した加工用工具４を被加工材料Ｗに押し当てながら被加工材料Ｗ及び芯金５と相対回転させると共に被加工材料Ｗの軸方向に相対移動させて、被加工材料Ｗを芯金５に沿った形状に成形加工する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工用工具を取り付けた工具取付機構と、加工用工具に対向して配備される円筒形状の被加工材料を保持する保持機構とを備えた成形加工装置によって、円筒形状の被加工材料に対して成形加工を行う成形加工方法において、被加工材料に偏芯又は傾斜して芯金を挿入し、緩衝機構を具備した加工用工具を被加工材料に押し当てながら被加工材料及び芯金と相対回転させると共に被加工材料の軸方向に相対移動させて、被加工材料を芯金に沿った形状に成形加工することを特徴とする円筒形状の被加工材料に対する成形加工方法。
【請求項２】
加工用工具を取り付けた工具取付機構を定置させ、被加工材料を保持する保持機構と芯金を同期回転させることを特徴とする請求項１記載の円筒形状の被加工材料に対する成形加工方法。
【請求項３】
加工用工具を取り付けた工具取付機構と、加工用工具に対向して配備される円筒形状の被加工材料を保持する保持機構とを備えた円筒形状の被加工材料に対する成形加工装置において、被加工材料に挿入する偏芯又は傾斜した芯金と、緩衝機構を具備した加工用工具とを備えたことを特徴とする円筒形状の被加工材料に対する成形加工装置。
【請求項４】
緩衝機構は、加工用工具の取付部材の移行を許容する弾性部材からなるようにしたことを特徴とする請求項３記載の円筒形状の被加工材料に対する成形加工装置。
【請求項５】
緩衝機構は、加工用工具に配備した絞り加工用ローラの移動量を検出する検出器又は、加工用工具に係る負荷を検出する検出器又は、被加工材料の相対回転角度位置を検出する検出器のいずれかを備え、この検出器の検出信号を受けている時、工具取付機構を設定量だけ後退移行させるようにしたことを特徴とする請求項３記載の円筒形状の被加工材料に対する成形加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、円筒形状の被加工材料に対して成形加工を行うことにより、円筒形状の被加工材料の一部又は全周を、偏芯又は傾斜した形状に成形するための成形加工方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
成形加工を行う場合、例えば、主軸に取り付けた加工工具で円筒形状の被加工材料を円錐形に加工する場合、被加工材料を固定し、主軸に取り付けた加工工具を主軸の半径方向に移動させながら、主軸の周りを回転させて加工するようにしている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、加工工具を定置し、被加工材料を保持する保持機構を回転させ、回転させた被加工材料に加工工具を押し当てて、加工する場合もある。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−２６５８３０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
これらの方法の場合、絞り加工により、被加工材料の一部又は全周を、偏芯又は傾斜した形状に成形加工することは極めて困難で、安定した成形精度が得られず、製造コストが高くなるという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記従来の円筒形状の被加工材料に対する成形加工方法の有する問題点を解消し、円筒形状の被加工材料の一部又は全周を、偏芯又は傾斜した形状に安定した成形精度で成形することができる成形加工方法及びその装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の円筒形状の被加工材料に対する成形加工方法は、加工用工具を取り付けた工具取付機構と、加工用工具に対向して配備される円筒形状の被加工材料を保持する保持機構とを備えた成形加工装置によって、円筒形状の被加工材料に対して成形加工を行う成形加工方法において、被加工材料に偏芯又は傾斜して芯金を挿入し、緩衝機構を具備した加工用工具を被加工材料に押し当てながら被加工材料及び芯金と相対回転させると共に被加工材料の軸方向に相対移動させて、被加工材料を芯金に沿った形状に成形加工することを特徴とする。
【０００８】
上記の構成からなる本発明の円筒形状の被加工材料に対する成形加工方法は、芯金が被加工材料の裏当金となっている領域では加工用工具が被加工材料によって押し戻されたり後退移動して被加工材料の周りを公転し、芯金が裏当金作用しない領域では加工用工具が被加工材料を絞り作用しながら被加工材料の周りを公転するので、被加工材料を、挿入した芯金に沿った形状に精度良く成形することができる。
【０００９】
また、加工用工具を取り付けた工具取付機構を定置させ、被加工材料を保持する保持機構と芯金を同期回転して成形加工を行うようにすることができる。
【００１０】
これにより、緩衝機構を有する加工用工具を公転させないから安定した加工を行うことができる。
【００１１】
また、第２の発明は、前記加工方法を実施する装置の発明に関し、加工用工具を取り付けた工具取付機構と、加工用工具に対向して配備される円筒形状の被加工材料を保持する保持機構とを備えた円筒形状の被加工材料に対する成形加工装置において、被加工材料に挿入する偏芯又は傾斜した芯金と、緩衝機構を具備した加工用工具とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
上記の構成からなる第２の発明の円筒形状の被加工材料に対する成形加工装置は、緩衝機構によって偏芯又は傾斜した芯金に沿った種々の形状の成形品を成形加工することができる。
【００１３】
また、緩衝機構は、加工用工具の取付部材の移行を許容する弾性部材からなるようにすることができる。
【００１４】
これにより、緩衝機構が簡素化される。
【００１５】
また、緩衝機構は、加工用工具に配備した絞り加工用ローラの移動量を検出する検出器又は、加工用工具に係る負荷を検出する検出器又は、被加工材料の相対回転角度位置を検出する検出器のいずれかを備え、この検出器の検出信号を受けている時、工具取付機構を設定量だけ後退移行させるように構成することができる。
【００１６】
これにより、検出信号を受けている時工具取付機構そのものを後退移行して、成形品が受ける圧延作用の抑制、加工用工具の復元応答速度を早めて生産性の良い成形加工をすることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の円筒形状の被加工材料に対する成形加工方法及びその装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１は、本発明の円筒形状の被加工材料に対する成形加工装置の一実施例を示す。
従来例と同様の構成については同様の符号を付し説明を省略する。
【００１９】
この成形加工装置１は、回転軸２２の先端に円筒形状の被加工材料Ｗを保持する保持機構２１と、被加工材料に対向して配備される加工用工具Ｒを取り付けた工具取付機構３とを備え、工具取付機構３を回転軸２２の軸方向に相対的に移行させる軸方向移行手段２４と、工具取付機構３を所定の移行運動させるモータなどからなる移行運動手段３６と、軸方向移行手段２４及び移行運動手段３６を相互に関連駆動させる制御機構１０とを備えるようにしている。
【００２０】
このうち、円筒形状の被加工材料Ｗを保持する保持機構２１は、回転軸２２の先端に被加工材料Ｗを固定する把持機構２０を備える（図２参照）。
回転軸２２は、筐体２３にベアリング等（図示しない）を介して回転可能に支持され、駆動モータＭにより回転駆動される。
把持機構２０は、被加工材料Ｗを挟持固定するもので、被加工材料Ｗの軸心を回転軸２２の軸心と一致させるように取り付ける。
そして、工具取付機構３を回転軸２２の軸方向に相対的に移行させる軸方向移行手段２４として、本実施例においては、回転軸２２の軸方向に沿って固定台３５に配設した案内レール２５に沿って支持枠３４を左右方向に移行させる左右移行用モータ２４Ａを配設するようにしている。
【００２１】
また、工具取付機構３を所定の移行運動させる移行運動手段３６として、昇降枠３３をガイド３７に沿って昇降させる昇降用モータ３６Ａ及び支持枠３４をレール２５に沿って左右方向（回転軸２２の軸方向）に移行させる左右移行用モータ２４Ａを配設し、両モータを制御機構１０により互に関連駆動させており、これにより、工具取付機構３を所定の２次元の移行運動を行わせることができるようにしている。
【００２２】
加工用工具４は、絞り加工用のローラＲと該ローラＲを取り付けた平板状の取付部材４２を１平面とした筐体状の緩衝機構４０からなり、該緩衝機構４０は、筐体４１の１平面となる取付部材４２の対面に固定した１本以上のガイドロッド４３に摺動可能に取付部材４２を配備し、ガイドロッド４３を嵌入するように弾性部材４４（図例ではスプリング）を取り付け、取付部材４２の脱落を防止するための固定部材４５をもって筐体４１に固定する。
【００２３】
図８に示す緩衝機構４０は、絞り加工用のローラＲを取り付ける取付部材４２と該取付部材４２の対面にあたる緩衝機構４０の筐体４１に検出器４６を配備し、絞り加工用のローラＲの移動量又はローラＲに係る負荷を検出するように構成した例を示し、検出信号を制御器１０（図１参照）に印加し、工具取付機構３の後退移行を制御するようにしたものである。
検出器４６は、例えばポテンショメータ、作動トランス、エンコーダ等によって構成することが好ましい。
回転軸２２の回転角度位置信号を検出する検出器（図示しない）とする場合には図３（ｃ）のＡ−１の領域を角度位置で検出することになり、この角度位置信号を受けて設定器３Ａに設定された量だけ工具取付機構３を後退移行させる制御信号が制御器１０から昇降用モータ３６Ａに出力される。
ローラＲがＡ−１の領域を通り過ぎると工具取付機構３に対する制御動作が解放され自動的に復元動作される。
図１に示す３Ａは、工具取付機構３が回転軸２２の半径方向外方に後退する量を設定する後退量設定器で、筐体２３内部に配備する回転軸２２の回転角度位置検出器（図示しない）や緩衝機構４０内部に配備する検出器４６から出力された信号を受けて工具取付機構３を設定量だけ後退移動させるように制御器１０から昇降用モータ３６Ａにその進退信号を送出するものである。
【００２４】
５は、被加工材料Ｗに偏芯（又は傾斜）して挿入された芯金を示し、支持枠３４に回転支持されており、駆動モータＭ’により回転駆動される。そして、駆動モータＭと駆動モータＭ’とが制御機構１１によって同期制御され、芯金５及び回転軸２２を同期回転するようにしている。
また、芯金５は進退機構（図示しない）によって被加工材料Ｗを把持機構２０によって把持固定した後に、被加工材料Ｗの開口端から芯金５を進入させるようにしている。
また、支持枠３４内における芯金５の支持機構が、芯金５の被加工材料Ｗの軸芯に対する支持位置を可変としておくと共通の芯金を利用して被加工材料Ｗに対して偏芯量を異ならせた成形加工をすることができる。
【００２５】
なお、進退機構は、傾斜した芯金の場合には芯金が被加工材料Ｗと干渉しないで進退できるようにするために、回転軸２２の軸心に平行移動運動するのみならず、回転軸２２の軸心に対して、芯金の傾斜角度と平行に傾斜した角度の進退を可能にするように構成することが好ましい。
また、図４に示すように、芯金５を被加工材料Ｗに挿入する傾斜部分５ａと芯金本体５ｂに分割形成し、これらをネジなどの取付部材５ｃによって取り外し自在に構成し、被加工材料Ｗが成形された後、芯金５を分割し、被加工材料Ｗ側にとり残されている傾斜部材５ａを手作業で抜き取るようにする時は、進退機構は、回転軸２２の軸心に平行移動運動するのみで足りる。
【００２６】
上記構成において、円筒形状の被加工材料Ｗに対して被加工材料Ｗの一部又は全周を、偏芯又は傾斜した形状に成形加工する手順を説明する。
【００２７】
締結ボルト等の締付作用を受けた把持機構２０によって被加工材料Ｗを把持固定し、駆動モータＭによって回転軸２２を回転させ、被加工材料Ｗを回転させる。
【００２８】
次いで、軸方向移行手段２４によって工具取付機構３を回転軸２２の軸方向に移行させ、被加工材料Ｗの開放端に芯金５を偏心して挿入させる。
芯金５の被加工材料Ｗ内への挿入時期は、被加工材料Ｗを回転させる前に行うようにしてもよい。
【００２９】
芯金５を挿入しこの芯金５と同期回転状態とした被加工材料Ｗの外周に向けて加工用工具４に設けたローラＲを加工開始点まで昇降用モータ３６によって下降せしめ（図３（ａ）矢印Ｅ方向）、次いで軸方向移行手段２４によってローラＲを被加工材料Ｗの開放端側に移行（図３（ａ）矢印Ｆ方向）させつつ、昇降用モータ３６ＡによりローラＲを被加工材料Ｗに押し当てて（送り移動（Ｅ−１）し）図３（ｂ）に示す、先端が半径Ｐとなる段付き円筒形状に加工する。
この時、先端の小円筒に芯金５が内接している（芯金５が裏当金となった状態。）。
【００３０】
この後、さらに、軸方向移行手段２４によってローラＲを被加工材料Ｗの開放端側に移行させつつ、昇降用モータ３６によりローラＲを被加工材料Ｗに押し当てる（送り移動する）。この時ローラＲは緩衝機構４０内の弾性部材４４の撓みと復元によって、被加工材料Ｗが１回転する間に後退移動、送り移動が繰り返され（Ｅ−２）、回転軸２２の軸心からｅだけ偏芯した半径ｐ−ｅの芯金に沿った絞り加工動作をする。
図３（ｃ）のＡ−１の領域は圧延加工動作、Ａ−２の領域は絞り加工動作となる。
【００３１】
弾性部材４４によるローラＲの逃げ量は、被加工材料Ｗを図３（ｃ）の形状に成形する場合は、偏芯量ｅの２倍だけ、ローラＲが昇降用モータ３６による押圧力に抗う弾性力があればよく、また、弾性部材４４は、絞り加工されて被加工材料Ｗが芯金５に内接する半径Ｐの位置までは十分な押圧力をもって被加工材料Ｗに当接するように弾性部材４４の弾性力を調整するための適宜調節手段（油圧シリンダやモートルシリンダ等）を設けることが好ましい。
【００３２】
また、円筒形の被加工材料Ｗを予めプレス成形や他の成形手段によって段付き管に成形しておき、この段付き管を素管としてローラＲで絞り成形加工を施すようにすれば、加工時間が短縮されることとなる。
【００３３】
また、図４に示す如く、被加工材料Ｗ内に芯金５を傾斜して配置する時も上述した方法と同様の作業工程によって、被加工材料Ｗの一部又は全周を、芯金５に沿った、傾斜した形状に成形することができるものである。
【００３４】
図５は、加工用工具４と対向した位置に被加工材料ＷをクランプシリンダＣ−Ｃｙ１で固定されており、クランプシリンダＣ−Ｃｙ２によって固定された芯金５が被加工材料Ｗの開口端から偏芯して挿入された例を示し、被加工材料Ｗに対してローラＲが相対的な（回転軸方向にＦ、回転軸半径方向にＥ−１、被加工材料Ｗの周りをＲ’）動きをしながら当接されることによって、被加工材料Ｗは芯金に沿った形状に成形される。
【００３５】
また、図６は、加工用工具４を取り付ける主軸内の空間を利用して被加工材料Ｗを固定する方法を示すもので、芯金５を固定するクランプシリンダＣ−Ｃｙ２を取り付けた円筒形状の内筒Ｎに、クランプシリンダＣ−Ｃｙ３によって被加工材料Ｗを固定するもので、芯金５はクランプシリンダＣ−Ｃｙ２をアンクランプしている時にシリンダＣｙによって進退自在に取り付けられる。
被加工材料Ｗの成形方法は、被加工材料Ｗに対してローラＲが公転的な（回転軸方向にＦ、回転軸半径方向にＥ−１、被加工材料Ｗの周りをＲ’）動きをしながら当接されることによって、被加工材料Ｗは芯金に沿った形状に成形されるものである。
そして、加工用工具４を取り付ける主軸内の空間を利用して、被加工材料Ｗを固定するものであり、装置全体をコンパクトに収めることができる。
【００３６】
さらに、図７は、被加工材料Ｗと芯金５を同じ側で支持させかつ同期回転させる例を示し、芯金５、被加工材料Ｗをそれぞれベアリング等で定位置で回動自在に支持し、芯金５に備えたクランプシリンダＣ−Ｃｙによって芯金５と被加工材料Ｗを一体化し、被加工材料Ｗの円周面に適宜手段で固定したギヤＧ１に、モータＭに連動されるギヤＧ２を噛合せしめ、モータＭの駆動力を伝達し、芯金５と被加工材料Ｗを同期回転させるものである。
被加工材料Ｗの成形方法は、被加工材料Ｗ及び芯金５を回転させておき被加工材料Ｗに対して、ローラＲを回転軸方向にＦ、回転軸半径方向にＥ−１の動きをしながら当接させることによって、被加工材料Ｗは芯金に沿った形状に成形されるものである点で図１、２、３の例と同一である。
【００３７】
以上、本発明の円筒形状の被加工材料に対する成形加工方法及びその装置について、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成、例えば図５、６に示す様に、緩衝機構４０を備えた加工用工具４０’を回転軸２２の先端に取り付けた工具取付台８に回転軸２２の半径方向に移行可能に取り付けるようにする等の変更をすることができるものである。
図７の例では被加工材料Ｗと芯金とを一体化させて回転させることができるため、回転する芯金５と回転する被加工材料Ｗの同期化が容易である。
【００３８】
【発明の効果】
以上の如く、本発明の円筒形状の被加工材料に対する成形加工方法及びその装置によれば、加工用工具に緩衝機構を設けるようにしたから、被加工材料に挿入した偏芯又は傾斜した芯金に対して、ローラを押し付ける力に過剰分が働いた時に逃げが生じ、偏芯又は傾斜した芯金に沿った成形品の加工をすることができる。
【００３９】
また、緩衝機構として、弾性部材例えばスプリングやバネを利用する時は、簡単な手段で弾性力を調整することができ、成形加工する材質や加工後の形状に合わせた弾性力にすることができる。
【００４０】
さらに、スプリングやバネ等による緩衝機構を具備する工具取付機構に加工用工具の移動量又は加工用工具に係る負荷を検出する検出器を付加し、芯金が裏当金作用している領域においてこの検出器の検出信号を受けて加工用工具を被加工材料から退避させるさせる場合、上記領域でのローラによる圧延作用を抑制し、上記領域以外でのローラの復元応答速度を早めて公転速度の増加により生産性の良い成形加工をすることができる等の効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の円筒形状の被加工材料に対する成形加工装置の側面図である。
【図２】緩衝機構の構造を示す一部断面図である。
【図３】本発明の成形加工装置による加工手順を示す一部断面図である。
【図４】傾斜した芯金の構造を示す一部断面図である。
【図５】本発明の円筒形状の被加工材料に対する別の成形加工装置の要部側断面図である。
【図６】本発明の円筒形状の被加工材料に対する別の成形加工装置の要部側断面図である。
【図７】本発明の円筒形状の被加工材料に対する別の成形加工装置の要部側断面図である。
【図８】緩衝機構の別の構造を示す一部断面図である。
【符号の説明】
１    成形加工装置
２１  保持機構
３    工具取付機構
４    加工用工具
４０  緩衝機構
４４  弾性部材
Ｗ    被加工材料
【図１】
2004330288.tif 000003
【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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