(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工対象となる金属パイプを固定するパイプ固定部と、三ッ爪チャックとその爪先に転造ローラーを配した加工部と、該加工部を回転させるモーターと揺動アームを介してチャックの絞り作用を促すアクチュエータ及びスピンドルを備えた機体部と、該機体部を送り出す送り機構部とから成る加工機において、
該送り機構部を、
（ａ）軸受片を配した前端杆と後端杆を前後方向に対向させて設け、その前端杆と後端杆との間に両者間に中間軸を配して互いに「く」の字形に屈曲自在な前リンク杆と後リンク杆とを連結し、
（ｂ）機台上に立設した支持板に軸を介して首振り自在にエアーシリンダを軸着し、該エアーシリンダのピストンロッドの先端と前記後リンク杆の上部とを軸を介して回動自在に連結し、
（ｃ）前端杆の一部と前リンク杆との間、前リンク杆と一部を延設した後リンク杆との間、及び後リンク杆と後端杆との間に相互に密着可能な斜面形状の爪部と凹溝とを嵌合自在に形成して構成し、
該送り機構部の前部を前記機台上をスライドする支柱と連結し、後部を前記基台に連設したストッパーに連結することを特徴とするパイプ端末加工機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パイプ端末に溝を刻設する等の加工を施す加工機に関し、更に詳細には、該パイプ端末に溝を刻設する際に生じるバックラッシュを防止し可及的に正確な位置に溝加工のできる加工機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のパイプ端末加工機は、例えば図５に示す如くで、被加工物たるパイプｓを固定する為の固定部ａと、該固定部ａの対向位置に三ツ刃チャックの先に転造ローラーを配してパイプの外周を内側に転造加工して溝を形成する加工部ｂと、該加工部ｂにモーターｄからの回転力を伝えるスピンドルｃと、前記三ツ刃チャックに揺動アームｆを介して絞り力を与えるアクチュエータｅと、スライドｇを介して機体を前後にスライドさせる油圧シリンダｈ及びそのストッパーｉを配設して成る。
【０００３】
しかし、該油圧シリンダｈには油圧機構を付属させねばならず、機構を複雑化すると共に装置的に高価となる欠点を有しており、そこでこれに対し本発明者は、装置の簡素化と経済性を目的として油圧シリンダに替えてエアーシリンダによる改良を試みた。
【０００４】
しかしその結果、エアーシリンダとした場合には、転造による溝加工中に生じる延伸力によりエアーシリンダにバックラッシュが働き、加工位置を不正確にしてしまう欠点が露呈した。
即ち、アルミニウム、銅等の軟質素材の金属パイプに転造ローラーによる圧力が加わると、軟質金属の延性及び展性で塑性変形し、当初溝を深める加工中には溝周囲に引き込まれる力が働き、次いで、転造ローラーの首部が当たるとパイプを前方向に押し出す力が働き、その押し出しの力が機体を通してシリンダ部に伝達され、圧力に弱いエアーシリンダのピストンロッドは後退方向に押し戻されてしまう所謂バックラッシュが発生する。この結果、機体自体もズレてしまい、加工位置を著しく不正確にするという、パイプ加工にとって極めて重要な問題が提起されるに至った。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記実情に基づいてなされたもので、金属パイプの端末加工機にあって、機体のスライドにエアーシリンダを用いて簡素化と経済性を図ると共に、その際提起されるバックラッシュの問題を解消することを目的として成されたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明パイプ端末加工機は、加工対象となる金属パイプを固定するパイプ固定部と、三ッ爪チャックとその爪先に転造ローラーを配した加工部と、該加工部を回転させるモーターと揺動アームを介してチャックの絞り作用を促すアクチュエータ及びスピンドルを備えた機体部と、該機体部を送り出す送り機構部とから成る加工機において、
該送り機構部を、
（ａ）軸受片を配した前端杆と後端杆を前後方向に対向させて設け、その前端杆と後端杆との間に両者間に中間軸を配して互いに「く」の字形に屈曲自在な前リンク杆と後リンク杆とを連結し、
（ｂ）機台上に立設した支持板に軸を介して首振り自在にエアーシリンダを軸着し、該エアーシリンダのピストンロッドの先端と前記後リンク杆の上部とを軸を介して回動自在に連結し、
（ｃ）前端杆の一部と前リンク杆との間、前リンク杆と一部を延設した後リンク杆との間、及び後リンク杆と後端杆との間に相互に密着可能な斜面形状の爪部と凹溝とを形成して構成し、
該送り機構部の前部を前記機台上をスライドする支柱と連結し、後部を前記基台に連設したストッパーに連結して成る。
【０００７】
加工にあたって、エアーシリンダのピストンロッドを押し出し方向に作動させ、送り機構部の後リンク杆を軸を介して下方向に往動し、屈曲していた前リンク杆及び後リンク杆が各軸を中心に伸張方向に回動し、前端杆側が前方向に押し出され、スライドを介して機体全体を前方向に押し出し、又、エアーシリンダを逆に復動させれば機体の前後動が可能となる。
【０００８】
加工中にバックラッシュが生じた場合には、前リンク杆と後リンク杆及び各軸の軸芯を一致させて一直線状となる位置に並び、それを後端杆の背後のストッパーが受けるので、バックラッシュの作用は直接ストッパーに伝わり、これを抑制する。
このとき、エアーシリンダは、一直線に並ぶリンク杆のラインから外れて、間接的にリンクを抑える姿勢となるので、バックラッシュの作用がエアーシリンダに及ぶことはまったくない。
【０００９】
そのバックラッシュの際、リンク杆を結ぶ各軸間に多少のクリアランスがあった場合でも、前端杆の一部と前リンク杆との間に爪部及び凹溝が嵌合し、同様に前リンク杆と後リンク杆の間、及び後リンク杆と後端杆との間にも爪部及び凹溝が嵌合し、互いを密着させてクリアランスを補い、ガタツキを生じさせない。
且つ、後リンク杆の上部を前リンク杆に被さるように延設して３点がリンク杆を固定するようにしたので、リンク杆相互は上下及び左右にも動きが抑制される。
【００１０】
【発明の実施の態様】
本発明は、図１に示す如く、対象となる金属パイプＳを固定するパイプ固定部１０と、三ッ爪チャックとその爪先に転造ローラーを配した加工部２０と、該加工部２０を回転させるモーターと揺動アームを介してチャックの絞り作用を促すアクチュエータ及びスピンドルを配した機体部３０と、該機体部３０を送り出す送り機構部４０とから成る。
【００１１】
本発明の対象とする金属パイプＳは、転造加工が可能な金属素材であり、例えば、アルミニウムパイプ、銅パイプ等を指す。
そして、該パイプ固定部１０は、該金属パイプを所定位置に固定するためのもので、クランプ等の固定手段を備えたものとする。
【００１２】
次いで、該加工部２０は、後述のスピンドルからの回転軸２１に連結した三個のチャック２２を配し、該チャック２２の爪の先に回転軸を凸設し、該回転軸に刻設すべき溝形状と同型の突起２３ａを形成した転造ローラー２３を遊動自在に軸着する。
即ち、該加工部２０は、回転軸の回転に伴ってチャック２２本体が金属パイプＳを中心として回転し、従って、その爪先に配された転造ローラー２３が金属パイプＳの外周を公転し、且つ、後述の揺動アーム３６の揺動に伴う絞り作用で徐々に内側に絞り込まれるので、その摩擦圧と遊動自在性から自転し、その公転及び自転に伴う圧力で転造加工する機構を備える。
【００１３】
該スピンドル３１は、モーター３３の回転力を加工部２０に伝えるべくモーター３３とベルト３４と連結した主軸３２を配する。
同時に、前に錘３５ａを配し揺動アーム３６を揺動させるアクチュエータ３５と該揺動アーム３６の下端に支点３７を設けると共にその上部で主軸３２との交点部に軸３６ａを配し、揺動アーム３６の揺動運動を主軸３２の前後運動に変換する機構とする。尚、該主軸３２の前後運動はスピンドル３１を経て前述の加工部２０のチャック２２の絞り作用を促すが、その機構の詳細は本発明に直接関与しないので説明は省略する。
そして、該機体部３０の下には、機体部３０を前後にスライドするためローラー３８ａ等を配したスライド３８を形成し、後述の送り機構部４０と連結する支柱３９を立設する。
【００１４】
次に、該送り機構部４０は、下記の（ａ）〜（ｃ）の要件を満たして構成されるものとする。
（ａ）図２ないし図４に示す如く、軸受片４１ａ，４２ａを形成した前端杆４１と後端杆４２を対向させて並べ、その前端杆４１と後端杆４２との間に中間軸４５ｂを配して互いにくの字形に屈曲自在な前リンク杆４３と後リンク杆４４とを連結する。尚、４５ａ，４５ｂ，４５ｃは、各リンク杆を連結する軸であり、この三つの軸は、後述のエアーシリンダ４７のピストンロッド４７ａが最先端まで伸びた際、軸芯が一致した一直線状となるように設定する。
【００１５】
次に、（ｂ）図２に示す如く、機台上に支持板４６を立設し、該支持板４６の頭部付近に軸４６ａを介して首振り自在にエアーシリンダ４７を軸着し、該エアーシリンダ４７のピストンロッド４７ａの先端と前記後リンク杆４４の上部とを軸４５ｄを介して連結する。即ち、エアーシリンダ４７は、機体のバックラッシュを直接受けるラインから外し、該エアーシリンダ４７のピストンロッド４７ａの往動によって、前リンク杆４３及び後リンク杆４４を一直線状に伸すと共に、その復動で前リンク杆４３及び後リンク杆４４とを「く」の字形に屈曲させ、その屈伸運動で機体のスライド運動を促す機構とする。
【００１６】
そして、（ｃ）図３及び図４に示す如く、前端杆４１の先端下部と前リンク杆４３との間に相互に密着可能な斜面形状の爪部４１ｂと凹溝４３ａを形成する。そして、後リンク杆４４の一部を前リンク杆４３の一部に被さるように延設し、そこに前リンク杆４３との間に相互に密着可能な斜面形状の凹溝４４ａとその爪部４３ｂとを形成すると共に下方に後端杆４２と相互に密着可能な斜面形状の凹溝４４ｂとその爪部４２ｂとを形成する。
即ち、各爪部４１ｂ，４３ｂ，４２ｂと凹溝４３ａ，４４ａ，４４ｂとは、斜面形状として斜面上のいずれかの部位が接するようにして互いを密着させて僅かのズレも生じさせないと共に、その固定を上下間に３点に渡る固定としてリンク杆相互を完全に固定し得る構造とする。
【００１７】
送り機構部４０の前は、前記機台上をスライドさせる機体３０のスライド３８に連設した支柱３９と連結し、背後には、該送り機構部４０を固定させると共に位置の微調整を行う為のストッパー４８とを前記機台に配設する。
【００１８】
次に、本実施態様の作用を説明する。
先ず、被加工物であるアルミニウム等の金属パイプＳをパイプ固定部１０に装着し、次いで、エアーシリンダ４７のピストンロッド４７ａを押し出し方向に作動させ、送り機構部４０の後リンク杆４４を軸４５ｄを介して下方向に往動させる。
すると、その往動で屈曲していた前リンク杆４３及び後リンク杆４４が軸４５ａ，４５ｂ，４５ｃを軸に伸張方向に回動し、且つ、後端杆４４が固定されているので前端杆４１側が前方向に押し出され、スライド３８を介して機体全体を前方向に押し出す。
そして、機体が最前まで到達した際、モーター３３を作動させてベルト３４及びスピンドル３１を介してチャック２２を回転させ、同時にアクチュエーター３５の揺動アーム３６を始動させると、チャック爪先に配された転造ローラー２３が金属パイプＳの外周を公転し、且つ、該揺動アーム３６の絞り作用で徐々に内側に絞り込まれ、その摩擦圧と遊動自在性で自転し、その回転に伴う圧力で転造ローラー２３の突起２３ａが金属パイプＳを転造加工し、溝を形成していく。
【００１９】
そしてこのとき、前述の通り該転造に伴う塑性変形には強い反作用が働き、アルミニウム、銅等の軟質素材の金属パイプＳに転造ローラー２３の首部が当たるとパイプを押し出す力が働き、その押し出しの力が機体を通して後方に伝達され、所謂バックラッシュの力が働く。
【００２０】
しかし、前述の送り機構部４０のエアーシリンダ４７のピストンロッド４７ａが最下端に至ったとき、前リンク杆４３と後リンク杆４４及び軸４５ａ，４５ｂ，４５ｃは軸芯を一致させて一直線状となる位置に並び、それを後端杆４４の背後のストッパー４８が受けるので、バックラッシュの作用は直接ストッパー４８に伝わり、該ストッパー４８の固定力で受け、これを抑制する。
この際、エアーシリンダ４７は、一直線に並ぶリンク杆４３，４４のラインから外れて、間接的にリンクを抑える姿勢となるので、バックラッシュの作用がエアーシリンダ４７に及ぶことはまったくない。
【００２１】
更にその際、軸４５ａ，４５ｂ，４５ｃ間には、多少はクリアランスがあるので、バッククラッシュの力を受けた場合、そのクリアランス相当分だけ後退する危惧がある。
しかし、前端杆４１の一部と前リンク杆４３との間に爪部４１ｂ，凹溝４３ａが、前リンク杆４３と一部を延設した後リンク杆４４との間に爪部４３ｂ，凹溝４４ａが、及び後リンク杆４４と後端杆４１との間に凹溝４４ｂ，爪部４２ｂとが形成され、各爪部と凹溝とは斜面形状として斜面上のいずれかの部位が接するようにして互いを密着させるので、軸間のクリアランスを補い、ガタツキをまったく生じさせない。
且つ、後リンク杆４４の上部を前リンク杆４３に被さるように延設して、そこに凹溝と爪部の嵌合を設けたので下の２点と合わせて３点がリンク杆を固定するので、リンク杆相互は上下及び左右にも動きが抑制され、バックラッシュに対して強い反作用を促す。
【００２２】
斯くして、溝加工が終了したら、モーター３３の回転を停止し、アクチュエーターの揺動アームを戻し方向に働かせてチャック２２の咬持を解き、エアーシリンダ４７のピストンロッド４７ａを復動させると、送り機構部４０の前リンク杆４３及び後リンク杆４４が屈曲方向に回動し、スライド３８を介して機体を後退方向にスライドさせる。そして、加工を完了したパイプをパイプ固定部１０から外して、次の工程に移行する。
【００２３】
【発明の効果】
以上の構成及び作用に基づく本発明は、エアーシリンダの利用が可能になったので構造の簡素化と経済的に安価な製造が可能となると同時に、危惧されるバックラッシュは完全に防止され、精密な加工が可能になる等の優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明加工機の全体側面図。
【図２】本発明の送り機構部の側面図。
【図３】本発明の送り機構部が伸張した状態を示す一部切欠側面図。
【図４】本発明の送り機構部が屈曲した状態を示す一部切欠側面図。
【図５】従来のパイプ端末加工機を示す側面図。
【符号の説明】
１０  パイプ固定部
２０  加工部
３０  機体部
３１  スピンドル
３２  主軸
３３  モーター
３４  ベルト
３５  アクチュエータ
３６  揺動アーム
３７  支点
３８  スライド
３９  支柱
４０  送り機構部
４１    前端杆
４１ａ  軸受片
４１ｂ  爪部
４２    後端杆
４２ａ  軸受片
４２ｂ  爪部
４３    前リンク杆
４３ａ  凹溝
４３ｂ  爪部
４４    後リンク杆
４４ａ  凹溝
４４ｂ  凹溝
４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，４５ｄ  軸
４６  支持板
４７  エアーシリンダ
４８  ストッパー
【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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