(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
管状材料のワークを固定するワーク固定装置であって、
組み合わせ可能な複数の分割チャックを有し、
該分割チャックは、チャック固定手段の端面に等角度を隔てて配設された受け台に取り付けられ、
該受け台は該チャック固定手段の端面上を放射方向に移動可能であり、
前記各分割チャックの先端部には、前記受け台を中心方向に移動させることによって各分割チャックが組み合わされて一体となったときに、前記管状材料を外周側から固定する筒状のクランプ部が形成されるように、円弧状片が形成され、
前記管状材料が挿入され、組み合わせ時に円筒状となる複数個に分割された半割カラーを設け、
前記クランプ部に前記半割カラーを嵌挿し、前記クランプ部の表面にテーパ状に切られた雄ねじに固定ナットを締め付けることによって前記管状材料を、前記半割カラーを介して前記クランプ部に固定することを特徴とするワーク固定装置。
【請求項２】
前記分割チャックには、前記チャック固定手段に取り付けられる支持部、及び該支持部から側方に向けて延出するアーム部が設けられており、前記支持部からアーム部にかけて、前記分割チャックを組み合わせることによって、その先端に形成される前記クランプ部がスエージ加工を行うダイスの前面まで挿入可能な寸法及び形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のワーク固定装置。
【請求項３】
前記半割カラーは、各種の管状材料の外径寸法に対応する寸法の異なる複数の種類があることを特徴とする請求項１又は２に記載のワーク固定装置。
【請求項４】
前記半割カラーは、樹脂系材料によって形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のワーク固定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワーク固定装置に係り、例えばスエージングマシンによるスエージ加工を行う際に、金属製の棒材や金属管等のワークを固定する場合に用いられるワーク固定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、アルミニウム合金管、ステンレス管等の金属管や、金属製の棒材の一端又は両端を、円錐形状に加工したり、アールを付けたりする加工を行う塑性加工の１種として、スエージングマシンによるスエージ加工が知られている。図７は、従来のワーク固定装置とロータリスエージングマシンの要部であるダイス装置との関係を示した概略断面図、図８は、スエージングマシンによって加工を行う際に使用される管等を固定する従来のワーク固定装置を示した図である。
【０００３】
これらの図には、スエージングマシン１００に設置されているダイス装置１０２と、ワーク固定装置１０４等が示されており、そのうち、ダイス装置１０２は、金属管１０６の一端又は両端をスエージ加工する形状に対応して形成されたダイス１０２Ａを具備している。ダイス１０２Ａは、金属管１０６を挿入して塑性加工することで、円錐形状に加工したりアールをつけたりすることができるように、内部が例えばテーパ状等に形成され、ダイススラスト１０８によってスエージングマシン１００の前面側に取付固定されている。ダイススラスト１０８の側方には、挿入装置１１０が設置されており、この挿入装置１１０は、ワーク固定装置１０４を左右に移動可能に支持している。
【０００４】
図８に示されるように、ワーク固定装置１０４は、スクロールチャック１１２と、つめ受け台１１４と、内づめ１１６等とから構成されている。内づめ１１６は、金属管等を３点で挟圧固定する工作機械等に用いられているチャックである。スクロールチャック１１２の放射方向には、等角度を隔てて配置された３個のつめ受け台１１４が、チャック１１２の放射方向に沿って移動可能に取り付けられている。スクロールチャック１１２は、円柱状をなしており、図示しない主軸に連結されている。その円柱状に形成された側面には、つめ受け台１１４をチャック１１２の放射方向に移動させる図示しない固定ねじがねじこまれており、チャック１１２の側面には固定ねじの頭部に形成された４角孔１１２Ａが露出している。この４角孔１１２Ａには、チャックレンチ１１８先端の４角棒１１８Ａが挿入可能となっており、４角棒１１８Ａを挿入してチャックレンチ１１８を所望の方向に回転させることにより、つめ受け台１１４を外周方向或いは中心方向に移動させることができる。即ち、つめ受け台１１４に設けられた３個の内づめ１１６間の間隔が離間するように、或いは近接するように調整することができる。
【０００５】
金属管１０６は、内づめ１１６によってクランプされる位置で、スプリングカラー１２０に嵌挿され、内づめ１１６によってスプリングカラー１２０を締付クランプした後、ダイス１０２Ａが回転しながら軸方向に打撃を繰り返すように往復動させ、挿入装置１１０をダイス１０２Ａの方向に移動させながら金属管１０６を塑性加工する。なお、スプリングカラー１２０は、直線状の切れ目部１２０Ａが長手方向に亘って形成されて弾性力が付与されているが、金属管１０６の外径寸法に適合する複数のスプリングカラーを予め準備しておき、加工する金属管に合わせて取り替えて使用する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のワーク固定装置１０４では、挿入装置１１０をダイス１０２Ａの方向に移動させるにしたがって、最終的に内づめ１１６がスエージングマシン１００のダイススラスト１０８の前面に当接するために、金属管１０６の長さは、少なくともダイススラスト１０８及びダイス１０２Ａの長さＬに、スプリングカラー１２０によるクランプしろを加えた長さが最低限必要となる。このため、加工される金属管１０６は、本来必要な長さ以上に長くしなければならず、無駄な部分が多くなったり、短い金属管の場合はスエージ加工を行うことができないと言った問題点がある。
【０００７】
また、スプリングカラー１２０は、金属製のため、その内面の仕上げが悪い場合、特に薄肉やアルミニウム合金等の表面が柔らかい金属管１０６に接触させて締め付けると、すべりが起きたときに、擦れによってすじ傷が発生し易く、不良品を発生させたり、加工後の修理が必要となると言った問題点がある。
さらに、従来のワーク固定装置１０４の場合、内づめ１１６によるクランプ力を適正値にコントロールすることが困難であるという問題や、内づめ１１６とスプリングカラー１２０との接触部分は平面なため、金属管１０６に対する接触状態が線による接触となって部分的な締め付け力が加わり、金属管１０６を変形させてしまう虞もある。加えて、スプリングカラー１２０の切れ目部１２０Ａによって、金属管１０６にくぼみが生じ、不良品となる可能性もある。
【０００８】
本発明は、このような諸事情に対処するために提案されたものであって、加工される金属管や金属製の棒材を無駄なく加工することができ、金属管等を固定したときに生じる傷を防止することが可能なワーク固定装置を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、管状材料のワークを固定するワーク固定装置であって、組み合わせ可能な複数の分割チャックを有し、該分割チャックは、チャック固定手段の端面に等角度を隔てて配設された受け台に取り付けられ、該受け台は該チャック固定手段の端面上を放射方向に移動可能であり、前記各分割チャックの先端部には、前記受け台を中心方向に移動させることによって各分割チャックが組み合わされて一体となったときに、前記管状材料を外周側から固定する筒状のクランプ部が形成されるように、円弧状片が形成されている。
【００１０】
（２）上記（１）項において、前記分割チャックには、前記チャック固定手段に取り付けられる支持部、及び該支持部から側方に向けて延出するアーム部が設けられており、前記支持部からアーム部にかけて、前記分割チャックを組み合わせることによって、その先端に形成される前記筒状部がスエージ加工を行うダイスの前面まで挿入可能な寸法及び形状に形成されている。
【００１１】
（３）上記（１）項又は（２）項において、管状材料が挿入され、組み合わせ時に円筒状となる複数個に分割された半割カラーを設け、該半割カラーは各種の管状材料の外径寸法に対応する寸法の異なる複数の種類があり、前記筒状部に前記半割カラーを嵌挿し、前記筒状部にテーパ状に切られた雌ねじに固定ナットを締め付けることによって前記管状材料を、前記半割カラーを介して筒状部に固定するようにした。
【００１２】
（４）上記（３）項において、前記半割カラーは、樹脂系材料によって形成されている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るワーク固定装置の好適な実施形態を添付図面を参照して説明する。
【００１４】
図１は一実施形態のワーク固定装置の要部分解斜視図、図２は図１のワーク固定装置の要部斜視図、図３はワーク固定装置の主要構成部材である分割チャックの正面図、図４はその側面図である。図１に示されるように、本実施形態のワーク固定装置１０は、チャック固定手段であるスクロールチャック１２と、受け台１４と、分割チャック１６等とから構成されている。
【００１５】
スクロールチャック１２は、円柱状に形成され、後述する挿入装置のガイドレールに沿って左右に移動自在に支持されている。また、スクロールチャック１２には、その放射方向に等角度を隔てて、３つの受け台１４が配設され、この受け台１４は、スクロールチャック１２の端面上を外周方向及び中心方向に向かって移動可能に設けられている。受け台１４を移動させるには、スクロールチャック１２の周面に設けられている図示しない調節ねじの４角孔２０にチャックレンチ２２を挿入し、所定の方向へ回転させることによって外周方向及び中心方向の何れかに移動させることができる。なお、チャックレンチ２２として、トルクレンチを使用すれば、クランプされる金属管の種類に応じたトルク値を設定することができるので、締め付け力を標準化することができる。
【００１６】
図１に示されるように、本実施形態の要部である分割チャック１６は、計３台設けられており、各分割チャック１６は、支持部２４と、アーム部２６と、先端部２８とから構成されている。図１及び図３に示されるように、支持部２４には、スクロールチャック１２の受け台１４のねじ孔１４Ａと対応する固定孔２４Ａが設けられており、両者の中心を合わせた状態で、ボルト２５を固定孔２４Ａに挿通して、ねじ孔１４Ａに螺合させることにより、各分割チャック１６は、受け台１４に固定される。図４に示されるように、支持部２４には、側方に向けて延出するアーム部２６が形成されており、その側端には、細長形状の先端部２８が形成されている。
【００１７】
図２に示されるように、計３台の各分割チャック１６の先端部２８には、円を３分割した円弧状片２８Ａがそれぞれ形成されており、図３にも示されるように、各分割チャック１６を組み合わせると、３つの円弧状片２８Ａによって筒状のクランプ部３０が形成される。なお、隣接する円弧状片２８Ａ間の間隔Ｘは１ｍｍ程度となる。
【００１８】
クランプ部３０の表面には、先端側ほど小径になるテーパ状の雄ねじが切られており、対応するテーパ状の雌ねじが切られた固定ナット３２が螺合しうるようになっている。また、円弧状片２８Ａの端面には、突起２８Ｂが突設されており、半割カラー３４のフランジ３６に形成された切り欠き３６Ａに係合しうるようになっている。切り欠き３６Ａは、スエージ加工時の反転トルクの調整をスクロールチャック１２の回転によって行うために、分割チャック１６の回転とともに半割カラー３４をも同じように回転させる必要があるからである。半割カラー３４は、２分割された第１のカラー３４Ａと第２のカラー３４Ｂとから構成され、樹脂系材料によって形成されている。
【００１９】
図５は前述したスエージングマシン４０で、ワーク固定装置１０を支持する挿入装置４２と、心押し台４４と、ダイススラスト４６と、ダイス４８と、マンドレルブロック５０等とから構成されている。ワーク固定装置１０は、挿入装置４２のガイドレール４２Ａに支持台５１を介して沿って左右に移動自在に支持されている。また、ガイドレール４２Ａには、ストッパ５３が設置されており、支持台５１の移動量をこのストッパ５３によって一定量に規制している。
【００２０】
挿入装置４２には、心押し台４４が設置され、テーパ状に形成された押さえ部４４Ａの尖端によって、金属管５２の一端が固定される。一方、金属管５２の他端は、ワーク固定装置１０の半割カラー３４から突出しているとともに、その中間部分がワーク固定装置１０によって以下のように固定されている。
【００２１】
図２に示されるように、まず、金属管５２の他端が、心押し台４４の押さえ部４４Ａに当接するまで、金属管５２を３つの分割チャック１６の間から挿入するとともに、その状態で、金属管５２を分割チャック１６の先端部２８に嵌挿した半割カラー３４によって支持する。そして、先端部２８同士が最も接近するように、チャックレンチ２２によって４角孔２０を回して、スクロールチャック１２の受け台１４を中心方向に移動させる。そして、先端部２８のねじ部に固定ナット３２を螺合させれば、そのテーパねじの作用によって先端部２８が縮径し、金属管５２は半割カラー３４を介してクランプされる。半割カラー３４は、樹脂を材料としているので、金属管５２の表面に傷をつける虞はない。
【００２２】
図５に一部が示されているスエージングマシン４０は、ダイス４８がダイススラスト４６とマンドレルブロック５０との間に挟持されており、ダイス４８に金属管５２を挿入することによって金属管５２の先端が円錐形状にスエージ加工される。金属管５２を挿入するには、挿入装置４２によって支持されているワーク固定装置１０及び心押し台４４を、ガイドレール４２Ａ上を移動させることによって行われる。
【００２３】
ワーク固定装置１０の分割チャック１６のアーム部２６から先端部２８にかけての形状は、ダイススラスト４６に対して干渉しない寸法、形状を有している。
つまり、金属管５２を把持している先端部２８は、スクロールチャック１２から延出し、且つダイススラスト４６の内径よりも小径に形成されたアーム部２６に設けられているために、ダイス４８の入り口付近まで先端部２８を接近させることができる。これにより、従来のようにダイススラスト４６及びダイス４８の長さを金属管５２に加える必要がないとともに、金属管５２を固定するためのクランプしろが最小限ですむようになるため、材料の無駄をなくすことができる。
【００２４】
図６は、本実施形態のワーク固定装置１０に短い金属管５４を固定した状態を示した側断面図である。金属管５４は、加工前の長さは、約１５０ｍｍであり、一端の長さ約６０ｍｍを円錐形状にスエージ加工した後、反転させて一端を同じく円錐形状にスエージ加工する場合である。金属管５４は、図５の場合と同様に、カラー３４を介してクランプされて固定されているが、金属管５４と心押し台４４との間には、ずれ止め用のストッパ管５６が介在されている。このストッパ管５６は、スエージ加工時の衝撃によって金属管５４が滑るのを防止して、精度よく加工することができるようにするとともに、金属管５４の芯出しを行う機能を有している。ストッパ５６管の先端には、芯出し用のテーパ部５６Ａが設けられている。
【００２５】
この図５及び図６に示されるワーク固定装置１０によれば、その先端の半割カラー３４の先端を、ダイススラスト４６に対して接触することなく、ダイス４８の入り口付近まで前進させることができるので、金属管５２，５４の長さに左右されることなく、スエージ加工が可能となる。
【００２６】
尚、本実施形態では、ワーク固定装置１０を、スエージングマシンに適用した場合について説明したが、これに限らず、どのような工作機械に適用してもよい。
【００２７】
【発明の効果】
請求項１及び２記載の発明によれば、例えば、スエージ加工を行うスエージングマシンのダイスに対して、ワークの固定装置を極限まで近接させることができるので、金属管等のワークを無駄なく利用することができるとともに、全長の短いワークについてもスエージ加工を施すことができるようになる。
【００２８】
請求項３記載の発明によれば、半割カラーは各種の管状材料の外径寸法に対応するように、寸法の異なる複数種のものを予め準備して用いるようにしているので、外径寸法の異なる様々な管状材料の固定装置として利用することができる。
【００２９】
請求項４記載の発明によれば、半割カラーを樹脂系の材料で形成し、この半割カラーを介して筒状部にクランプして固定するために、管状材料の表面を傷つける虞がない。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態のワーク固定装置の要部分解斜視図である。
【図２】図１のワーク固定装置の要部斜視図である。
【図３】図１のワーク固定装置の主要構成部材である分割チャックの正面図である。
【図４】同じく、図１のワーク固定装置の主要構成部材である分割チャックの側面図である。
【図５】本実施形態のワーク固定装置をスエージングマシンに適用した状態を示す側面図である。
【図６】本実施形態のワーク固定装置に短い金属管を固定した状態を示した側断面図である。
【図７】従来のワーク固定装置とロータリスエージングマシンの要部であるダイス装置との関係を示した概略断面図である。
【図８】スエージングマシンによって加工を行う際に使用される管等を固定する従来のワーク固定装置を示した斜視図である。
【符号の説明】
１０  ワーク固定装置
１２  スクロールチャック
１４  受け台
１４Ａ  ねじ孔
１６  分割チャック
２０  ４角孔
２２  チャックレンチ
２４  支持部
２４Ａ  固定孔
２５  ボルト
２６  アーム部
２８  先端部
２８Ａ  円弧状片
３０  クランプ部
３２  固定ナット
３４  半割カラー
３４Ａ  第１のカラー
３４Ｂ  第２のカラー
４０  スエージングマシン
４２  挿入装置
４２Ａ  ガイドレール
４４  心押し台
４４Ａ  押さえ部
４６  ダイススラスト
４８  ダイス
５０  マンドレルブロック
５１  支持台
５２  ５４  金属管
５３  ストッパ
５６  ストッパ管
５６Ａ  テーパ部
【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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