(57)【要約】【課題】金属板の大きさに関わらず、小さな力で金属板を所定ピッチのスクリュー羽根に成形するスクリュー羽根の成形方法及びスクリュー羽根成形装置を提供する。【解決手段】所定の内径ａ及び外径ｂを有するドーナツ状の金属板１１を、金属板１１の半径方向に切断して、対となる切断端部１３、１４を形成し、対となる切断端部１３、１４の一方及び他方をそれぞれ第１及び第２の挟持手段１５、１６で把持し、第１の挟持手段１５に対して第２の挟持手段１６をドーナツ状の金属板１１の軸心方向に相対移動させて、金属板１１に所定ピッチの螺旋を成形し、次に、螺旋状に成形された金属板１２の第１及び第２の挟持手段１５、１６で挟持された挟持部分を切断する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の内径及び外径を有するドーナツ状の金属板を、該金属板の半径方向に切断して、対となる切断端部を形成し、前記対となる切断端部の一方及び他方をそれぞれ第１及び第２の挟持手段で把持し、前記第１の挟持手段に対して前記第２の挟持手段を前記ドーナツ状の金属板の軸心方向に相対移動させて、前記金属板に所定ピッチの螺旋を成形し、次に、前記螺旋状に成形された金属板の前記第１及び第２の挟持手段で挟持された挟持部分を切断することを特徴とするスクリュー羽根の成形方法。
【請求項２】
対となる切断端部を有する実質的にドーナツ状の金属板からスクリュー羽根を製造するスクリュー羽根成形装置であって、
前記対となる切断端部の一方及び他方をそれぞれ把持する第１及び第２の挟持手段と、
前記第１の挟持手段が固定される基台と、
前記基台に固定架台を介して取付けられ、前記第２の挟持手段を前記ドーナツ状の金属板の軸心方向に所定距離移動させる進退駆動手段とを有することを特徴とするスクリュー羽根成形装置。
【請求項３】
請求項２記載のスクリュー羽根成形装置において、前記固定架台の他に、該固定架台と対となって、前記進退駆動手段の先部をガイドするガイド手段が取付けられた補助架台が前記基台に設けられ、前記第２の挟持手段は前記進退駆動手段の先部に該進退駆動手段の軸心を中心にして回動可能に設けられていることを特徴とするスクリュー羽根成形装置。
【請求項４】
請求項２及び３のいずれか１項に記載のスクリュー羽根成形装置において、前記進退駆動手段の軸心は、前記ドーナツ状の金属板の軸心と一致することを特徴とするスクリュー羽根成形装置。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれか１項に記載のスクリュー羽根成形装置において、前記金属板の前記切断端部を基準にしてその反対側端部を挟持して吊り下げる吊具を有することを特徴とするスクリュー羽根成形装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、所定ピッチのスクリュー羽根を成形するスクリュー羽根の成形方法及びスクリュー羽根成形装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば、特許文献１に記載のようなクローラトラクタにおける跡均し装置においては、大型のスクリュー羽根が使用されていた。更に、スクリューコンベア等においても、大型のスクリュー羽根が使用されていた。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−３２２６０２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような大型のスクリュー羽根は一般に鋼板をプレス装置によって成形していたが、未だ解決すべき以下のような問題があった。
プレスによる螺旋の形成では、ドーナツ状の金属板の大きさ、螺旋の角度、螺旋のピッチの違いによって、いろいろな金型を作らなければならなかった。また、金属板をプレスした際に起こるスプリングバックのため、所定ピッチとなるまで、通常は４、５回の試験を繰り返すことがあり、その都度金型を作っていた。
【０００５】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、金属板の大きさに関わらず、小さな力で金属板を所定ピッチのスクリュー羽根に成形するスクリュー羽根の成形方法及びスクリュー羽根成形装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う第１の発明に係るスクリュー羽根の成形方法は、所定の内径及び外径を有するドーナツ状の金属板を、該金属板の半径方向に切断して、対となる切断端部を形成し、前記対となる切断端部の一方及び他方をそれぞれ第１及び第２の挟持手段で把持し、前記第１の挟持手段に対して前記第２の挟持手段を前記ドーナツ状の金属板の軸心方向に相対移動させて、前記金属板に所定ピッチの螺旋を成形し、次に、前記螺旋状に成形された金属板の前記第１及び第２の挟持手段で挟持された挟持部分を切断する。
【０００７】
これによって、金属板の大きさに関わらず、金属板に形成された対となる切断端部を所定距離相対移動させるだけで、容易に螺旋を形成することができる。また、所定ピッチの螺旋とするには、切断端部の移動距離を変えて試験することにより、最適な移動距離を決定すればよく、従来のように試験毎に金型を作らなくてよい。更に、金型で金属板の全面に力を加える従来の方法よりも、小さい力で螺旋を形成することができる。
【０００８】
前記目的に沿う第２の発明に係るスクリュー羽根成形装置は、対となる切断端部を有する実質的にドーナツ状の金属板からスクリュー羽根を製造するスクリュー羽根成形装置であって、
前記対となる切断端部の一方及び他方をそれぞれ把持する第１及び第２の挟持手段と、
前記第１の挟持手段が固定される基台と、
前記基台に固定架台を介して取付けられ、前記第２の挟持手段を前記ドーナツ状の金属板の軸心方向に所定距離移動させる進退駆動手段とを有する。
【０００９】
これによって、金属板の大きさに関わらず、金属板の第２の挟持手段で把持された切断端部を進退駆動手段の駆動によって所定距離相対移動させるだけで、螺旋を形成することができる。また、所定ピッチの螺旋とするには、切断端部の移動距離を変えて試験することにより、最適な移動距離を決定すればよく、従来のように試験毎に金型を作らなくてよい。更に、金型で金属板の全面に力を加える従来の装置よりも、小さい力で螺旋を形成することができる。
【００１０】
第２の発明に係るスクリュー羽根成形装置において、前記固定架台の他に、該固定架台と対となって、前記進退駆動手段の先部をガイドするガイド手段が取付けられた補助架台が前記基台に設けられ、前記第２の挟持手段は前記進退駆動手段の先部に該進退駆動手段の軸心を中心にして回動可能に設けてもよい。
これによって、進退駆動手段の先部は、移動中に金属板のスプリングバックによる進退駆動手段の軸心からのぶれが生じ難くなる。また、第２の挟持手段が、回動可能に設けられるので、金属板が螺旋状となる際に、その螺旋の螺旋角に第２の挟持手段が追従することができる。
【００１１】
第２の発明に係るスクリュー羽根成形装置において、前記進退駆動手段の軸心は、前記ドーナツ状の金属板の軸心と一致させるのが好ましい。これによって進退駆動手段の先部が、進退駆動手段（本体）の軸心に沿って移動し易くなり、進退駆動手段の先部の直進性が増す。また、金属板の対となる切断端部にかかる力が均一となり、撓みのないスクリュー羽根を成形することができる。
【００１２】
第２の発明に係るスクリュー羽根成形装置において、前記金属板の前記切断端部を基準にしてその反対側端部を挟持して吊り下げる吊具を有してもよい。これによって、金属板を吊り上げて、金属板をスクリュー羽根成形装置に装着できるので、金属板の装着が簡単になる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
【００１４】
ここで、図１は本発明の一実施の形態に係るスクリュー羽根成形装置の説明図、図２は同スクリュー羽根成形装置に用いるドーナツ状の金属板の説明図、図３は同スクリュー羽根成形装置での金属板の把持状態を示す説明図、図４（Ａ）は同スクリュー羽根成形装置の第１及び第２の挟持手段の説明図、（Ｂ）は第１及び第２の挟持手段の変形例の説明図、図５は同スクリュー羽根成形装置に金属板を設置した状態を示す説明図、図６は同スクリュー羽根成形装置による金属板の螺旋成形時の状態を示す説明図である。
【００１５】
図１〜図４を参照して、本発明の一実施の形態に係るスクリュー羽根成形装置１０について説明する。
図１、図２に示すように、スクリュー羽根成形装置１０は、ドーナツ状の金属板１１を螺旋状に成形し、スクリュー羽根１２とする装置である。ドーナツ状の金属板１１は、所定の内径ａ（例えば、１２００ｍｍ）、外径ｂ（例えば、１８００ｍｍ）及び板厚ｃ（例えば、７５ｍｍ）を有し、更に、半径方向に切断され、対となる第１及び第２の切断端部１３、１４が形成されている。
【００１６】
また、図１、図３及び図４（Ａ）に示すように、スクリュー羽根成形装置１０は、金属板１１の第１の切断端部１３を把持する第１の挟持手段の一例である第１のクランプ１５を有し、第２の切断端部１４を把持する第２の挟持手段の一例である第２のクランプ１６を有している。第１及び第２のクランプ１５、１６は、Ｕ字型に形成され、第１のクランプ１５は、金属板１１の外周側から第１の切断端部１３を把持し、第２のクランプ１６は、金属板１１の内周側から第２の切断端部１４を把持している。
【００１７】
また、第１及び第２のクランプ１５、１６には、第１及び第２の切断端部１３、１４の挟持部分にボルト１７が設けられている。第１及び第２のクランプ１５、１６は、ボルト１７によって、金属板１１の第１及び第２の切断端部１３、１４をそれぞれ固定することができる。
【００１８】
また、図４（Ｂ）に示すように、第２の挟持部材を、第２の切断端部１４の外径側を把持するＣ型クランプ１８で形成し、Ｃ型クランプ１８に金属板１１の第２の切断端部１４を配置してもよい。
ここで、第１のクランプ１５は、基台２０上に取付けられた固定台２１に高さ調節可能に設置され、金属板１１の大きさによって、第１のクランプ１５の高さを調節し、第１の切断端部１３をしっかりと挟持することができる。
【００１９】
また、スクリュー羽根成形装置１０は、進退駆動手段の一例である油圧式のシリンダ２２を有している。シリンダ２２は、棒状のピストンロッド２３と、ピストンロッド２３を油圧によって水平方向に移動させる駆動部２４を有している。また、ピストンロッド２３は、ピストンロッド２３の軸心を中心にして回転可能となっている。ここで、第２のクランプ１６は、ピストンロッド２３の先部に取付けられ、駆動部２４の駆動によりピストンロッド２３と共に、ピストンロッド２３の軸心方向に移動する。
【００２０】
また、第２のクランプ１６は、ピストンロッド２３の軸心を中心にして回動可能である。シリンダ２２の駆動部２４は、基台２０に取付けられた固定架台２５に設けられている。また、駆動部２４は、高さ調節可能な昇降機２６を介して、固定架台２５に取付けられ、内部の駆動源（構造）を図示しない昇降機２６により、ピストンロッド２３の高さを調節し、金属板１１の軸心とピストンロッド２３の軸心とを一致させることができる。なお、昇降機２６の駆動源としてはスクリュージャッキ、油圧シリンダ、電動シリンダ等が好適に用いられる。
【００２１】
更に、基台２０には、下部にジャッキ３１が設けられ、昇降可能な補助架台３２が、固定架台２５と対となって固設されている。補助架台３２には、シリンダ２２のピストンロッド２３をガイドするガイド手段３０が取付けられ、ガイド手段３０は、実質的にシリンダ２２のピストンロッド２３の軸心と同一の軸心を有し、第２のクランプ１６が先部に取付けられているピストンロッド２３の先端に向かい合って配置されるガイドロッド３３を有している。なお、ガイドロッド３３の先部３３ａは、円錐状に突出している。また、第２のクランプ１６のガイドロッド３３側には、円錐状の先部３３ａが係合するように形成された凹部３３ｂが形成されている（図４（Ａ）参照）。先部３３ａが、凹部３３ｂにはめ込まれ、ガイドロッド３３の軸心とピストンロッド２３の軸心とを一致させることができる。
【００２２】
また、ガイド手段３０は、ピストンロッド２３が、ガイドロッド３３側に移動する際にガイドロッド３３が受ける衝撃を吸収するスプリング３４を有している。スプリング３４の基部には、ガイドロッド３３を軸心方向に移動させ、ガイドロッド３３を第２のクランプ１６を介して、ピストンロッド２３に係合させるハンドル付スクリューシャフト３５が備えられている。ハンドル付スクリューシャフト３５のハンドルを操作して、スプリング３４を軸心方向に移動させ、ガイドロッド３３をピストンロッド２３に係合させることができる。
【００２３】
また、補助架台３２には、金属板１１の第２の切断端部１４が、補助架台３２方向に移動する際に、ピストンロッド２３が補助架台３２方向に急激に押し出され、第２の切断端部１４が、補助架台３２に接触するのを防ぎ、更に、補助架台３２が受ける力を緩和するショックアブソーバー３７が取付けられている。
更に、金属板１１の第１及び第２の切断端部１３、１４を基準にしてその反対側端部４０を挟持して吊り下げる吊具４１を有している。吊具４１は、吊金具４２及びチェーン４３で構成され、金属板１１は、吊具４１によって昇降及び移動可能となっている。
【００２４】
次に、図１〜図６を参照して、スクリュー羽根成形装置１０を使用したスクリュー羽根１２の成形方法について説明する。
まず、成形するスクリュー羽根１２の内径、外径、及び螺旋のピッチから計算された内径ａ、外径ｂ、及び板厚ｃの金属板１１を、金属板１１の半径方向に切断して、対となる切断端部１３、１４を形成する。
図５に示すように、予めスクリュー羽根成形装置１０は、金属板１１の第１及び第２の切断端部１３、１４をそれぞれ第１及び第２のクランプ１５、１６に把持するために、ピストンロッド２３を固定架台２５側に引き込んでおく。
【００２５】
更に、スクリュー羽根成形装置１０に金属板１１を配置した際に、ピストンロッド２３の軸心が、金属板１１の軸心と同一となるように、第１及び第２のクランプ１５、１６と、ガイドロッド３３の高さを調整しておく。
金属板１１の反対側端部４０を吊具４１で挟持して、金属板１１を吊り上げ、第１及び第２の切断端部１３、１４を、それぞれ第１及び第２のクランプ１５、１６の挟持位置まで移動し、図４（Ａ）に示すように、ボルト１７によって、それぞれ第１及び第２の切断端部１３、１４を固定する。
更に、ガイド手段３０のガイドロッド３３の先部３３ａを、第２のクランプ１６の凹部３３ｂに係合させ、ピストンロッド２３とガイドロッド３３の軸心を実質的に一致させる。
【００２６】
次に、金属板１１に螺旋を形成するために、駆動部２４を駆動させ、ピストンロッド２３を所定の距離Ｐｏ、例えば、１５００ｍｍ移動する。この際、ピストンロッド２３は、ガイドロッド３３によってガイドされ、ピストンロッド２３の軸心方向に移動する。従って、ピストンロッド２３の先端に取付けられた第２のクランプ１６は、ピストンロッド２３の軸心方向に移動する。
また、図６に示すように、第２のクランプ１６は、ピストンロッド２３の軸心を中心にして回動可能であるので、金属板１１の螺旋成形時に、スクリュー羽根１２の螺旋角θが、例えば５°〜３０°となる所定の角度となるように、首振り自在に回動する。
【００２７】
スクリュー羽根１２の成形後、第１及び第２のクランプ１５、１６のボルト１７を取り外し、成形したスクリュー羽根１２を第１及び第２のクランプ１５、１６から取り外す。この際に、スクリュー羽根１２の螺旋のピッチが所定値ｐ、例えば、１４００ｍｍとなった場合には、第１及び第２のクランプ１５、１６及びボルト１７によって、把持した第１及び第２の切断端部１３、１４の挟持部分を切断し、挟持部分を切断したスクリュー羽根１２を製造する。
なお、螺旋のピッチｐは、移動距離からスクリュー羽根１２のスプリングバックを引いた長さとなる。従って、最終目標値の所定のピッチｐよりも、第２のクランプ１６の移動距離Ｐｏの方を長くしなければならない。
【００２８】
また、スクリュー羽根１２の螺旋のピッチが所定値ｐとならなかった場合には、再度、第１及び第２のクランプ１５、１６によって、第１及び第２の切断端部１３、１４を把持し、第２のクランプ１６を移動させ、同様の操作を行い、スクリュー羽根１２の螺旋のピッチｐが所定値となるまで繰り返す。
なお、金属板１１は、第２のクランプ１６を同一の距離Ｐｏ移動すると、所定ピッチｐのスクリュー羽根１２を成形することができる。所定ピッチｐとなったスクリュー羽根１２は、第１及び第２の切断端部１３、１４の挟持部分が切断され、挟持部分を切断したスクリュー羽根１２が製造される。
【００２９】
このように、ピストンロッド２３の移動距離を変えるだけで所定ピッチｐのスクリュー羽根１２を成形することができるので、従来の金型のように、所定のピッチとするために、試験毎に金型を作る必要がなくなった。
また、従来の金型の両面から金属板を押して、スクリュー羽根を成形する方法では、金属板１１を用いてスクリュー羽根１２を成形する場合、およそ１０００トンの力を金属板１１にかける必要があったが、スクリュー羽根成形装置１０では、およそ３００トンの力でスクリュー羽根１２を形成することができ、必要とする力は３分の１となった。
【００３０】
このような装置１０及び方法で製造したスクリュー羽根１２を複数並べて用意し、内部にシャフトを入れて各スクリュー羽根１２の端部を溶接し、一つのスクューを形成する。
【００３１】
本発明は、前記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲での変更は可能であり、例えば、前記した実施の形態や変形例の一部又は全部を組み合わせて本発明のスクリュー羽根の成形方法及びスクリュー羽根成形装置を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
例えば、前記実施の形態のスクリュー羽根成形装置において、第１の挟持部材を固定し、第２の挟持部材を軸心方向に移動したが、第１及び第２の挟持部材を所定距離移動してもよい。
【００３２】
また、前記実施の形態では様々な大きさの金属板からスクリュー羽根を成形するために、第１及び第２のクランプ１５、１６と、ガイドロッド３３の高さを調整する機構を有しているが、同一、若しくはあまり変わらない大きさの金属板を用いる場合には、高さを調整する機構は備えなくてもよい。また、第１、第２の挟持手段及び固定架台、及び補助架台には、大きな力がかかるので、それぞれリブ等で補強するのが好ましい。
更には、本発明によって製造されたスクリュー羽根は、例えば前述のようにクローラトラクタ、スクリューコンベア、掘削機等に適用できる。
【００３３】
【発明の効果】
請求項１記載のスクリュー羽根の成形方法においては、ドーナツ状の金属板を半径方向に切断して、対となる切断端部を形成し、対となる切断端部の一方及び他方をそれぞれ第１及び第２の挟持手段で把持し、第１の挟持手段に対して第２の挟持手段をドーナツ状の金属板の軸心方向に相対移動させて、金属板に所定ピッチの螺旋を成形し、次に、螺旋状に成形された金属板の第１及び第２の挟持手段で挟持された挟持部分を切断するので、金属板の大きさに関わらず、金属板に形成された対となる切断端部を所定距離相対移動させるだけで、容易に螺旋を形成することができる。また、切断端部の移動距離を変えて試験することにより、所定ピッチの螺旋を形成する移動距離を決定することができる。更に、金型で金属板の全面に力を加える従来の方法よりも、小さい力で螺旋を形成することができる。
【００３４】
請求項２〜５記載のスクリュー羽根成形装置においては、ドーナツ状の金属板の対となる切断端部の一方及び他方をそれぞれ把持する第１及び第２の挟持手段と、第１の挟持手段が固定される基台と、基台に固定架台を介して取付けられ、第２の挟持手段をドーナツ状の金属板の軸心方向に所定距離移動させる進退駆動手段とを有するので、金属板の大きさに関わらず、金属板に形成された対となる切断端部を所定距離相対移動させるだけで、容易に螺旋を形成することができる。また、切断端部の移動距離を変えて試験することにより、所定ピッチの螺旋を形成する移動距離を決定することができる。更に、金型で金属板の全面に力を加える従来の方法よりも、小さい力で螺旋を形成することができる。
【００３５】
特に、請求項３記載のスクリュー羽根成形装置においては、固定架台の他に、固定架台と対となって、進退駆動手段の先部をガイドするガイド手段が取付けられた補助架台が基台に設けられ、第２の挟持手段は進退駆動手段の先部に進退駆動手段の軸心を中心にして回動可能に設けられているので、進退駆動手段の先部は、軸心からのぶれが生じ難くなる。また、回動可能に設けられた第２の挟持手段は、金属板が螺旋状となる際に、その螺旋の螺旋角に追従することができ、スクリュー羽根の撓みがなくなる。
【００３６】
請求項４記載のスクリュー羽根成形装置においては、進退駆動手段の軸心は、ドーナツ状の金属板の軸心と一致するので、進退駆動手段の先部が、進退駆動手段の軸心に沿って移動し易くなり、進退駆動手段の先部の直進性が増し、スクリュー羽根が撓まない。また、金属板の対となる切断端部にかかる力が均一となり、撓みのないスクリュー羽根を成形することができる。
【００３７】
請求項５記載のスクリュー羽根成形装置においては、金属板の切断端部を基準にしてその反対側端部を挟持して吊り下げる吊具を有し、金属板を吊り上げて、金属板をスクリュー羽根成形装置に装着できるので、金属板の装着が簡単になり、作業性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るスクリュー羽根成形装置の説明図である。
【図２】同スクリュー羽根成形装置に用いるドーナツ状の金属板の説明図である。
【図３】同スクリュー羽根成形装置での金属板の把持状態を示す説明図である。
【図４】（Ａ）は同スクリュー羽根成形装置の第１及び第２の挟持手段の説明図、（Ｂ）は第１及び第２の挟持手段の変形例の説明図である。。
【図５】同スクリュー羽根成形装置に金属板を設置した状態を示す説明図である。
【図６】同スクリュー羽根成形装置による金属板の螺旋成形時の状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１０：スクリュー羽根成形装置、１１：金属板、１２：スクリュー羽根、１３：第１の切断端部、１４：第２の切断端部、１５：第１のクランプ、１６：第２のクランプ、１７：ボルト、１８：Ｃ型クランプ、２０：基台、２１：固定台、２２：シリンダ、２３：ピストンロッド、２４：駆動部、２５：固定架台、２６：昇降機、３０：ガイド手段、３１：ジャッキ、３２：補助架台、３３：ガイドロッド、３３ａ：先部、３３ｂ：凹部、３４：スプリング、３５：ハンドル付スクリューシャフト、３７：ショックアブソーバー、４０：反対側端部、４１：吊具、４２：吊金具、４３：チェーン
【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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