(57)【要約】【課題】繰り返し肥大加工を行って各部に温度上昇が生じても、製品における肥大部の幅や直径が変化し難い肥大加工装置及び肥大加工方法を提供する。【解決手段】ワークＷの各端部側を嵌合する金型２０ａ，２０ｂと、各金型２０ａ，２０ｂを回転可能に支持するホルダユニット１０ａ，１０ｂと、一方のホルダユニット１０ａを軸線Ｌ方向に加圧する加圧部３０と、金型２０ａ，２０ｂを軸線周りに回転駆動させつつ、他方のホルダユニット１０ｂを軸線上の傾動中心を中心として傾動させる交差方向負荷部４０と、を備え、軸線Ｌ方向における金型位置の変位幅Ｄに基づいて制御を行う制御部５０と、ホルダユニット１０ａの位置情報を検出する位置検出部Ｐと、ホルダユニット１０ａ，１０ｂの温度情報を検出する温度検出部Ｔ１〜Ｔ３と、を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークの各端部側を軸線方向に嵌合する一対の金型と、各金型を回転可能に支持する一対のホルダユニットと、一方の前記ホルダユニットを軸線方向に加圧する加圧部と、前記一対の金型を前記軸線周りに回転駆動させつつ、他方の前記ホルダユニットを前記軸線上の傾動中心を中心として傾動させる交差方向負荷部と、を備えた肥大加工装置であって、
軸線方向における前記金型位置の変位幅に基づいて駆動制御を行う制御部と、
軸線方向における前記ホルダユニットの位置情報を検出する位置検出部と、
前記ホルダユニットの温度情報を検出する温度検出部と、を備えている、肥大加工装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記位置情報を前記温度情報に基づいて補正処理して用いることにより、前記金型位置の変位幅を求めて前記駆動制御を行う、請求項１に記載の肥大加工装置。
【請求項３】
前記位置情報は、前記ホルダユニットを前記軸線方向に移動可能に支持するフレーム部における基準位置と該フレーム部における前記ホルダユニットの位置との間の前記軸線に沿う距離である、請求項１又は２に記載の肥大加工装置。
【請求項４】
前記温度情報は、前記金型を回転可能に支持する各前記ホルダユニットのケーシングの温度と基準温度との温度差である、請求項１乃至３の何れかに記載の肥大加工装置。
【請求項５】
一対のホルダユニットの各金型にワークの各端部側を軸線方向に嵌合し、前記一対のホルダユニットを軸線方向に相対加圧するとともに前記一対の金型を前記軸線周りに回転駆動させつつ、前記ホルダユニットを前記軸線上の傾動中心を中心として傾動させることで、肥大加工する肥大加工方法であって、
前記肥大加工中に軸線方向における前記ホルダユニットの位置情報と、前記ホルダユニットの温度情報とを検出し、
前記位置情報及び前記温度情報に基づいて前記軸線方向における前記金型位置の変位幅を求め、該変位幅に基づいて駆動制御を行う、肥大加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、肥大加工の際に各部の駆動制御を行うことが可能な肥大加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ワークの両端部側を一対のスリーブホルダにより嵌合支持し、軸線方向に加圧しつつ軸線と交差する方向にエネルギーを繰り返し加えることで、スリーブホルダ間のワークを肥大化する加工装置や加工方法が知られている（例えば下記特許文献１〜３参照）。
【０００３】
これらの加工装置又は方法では、軸線に沿って配置した一対のスリーブホルダにワークを嵌合させ、回転及び加圧しつつ、スリーブホルダを軸線に対して傾動させることで肥大加工を行っている。
【０００４】
加工時には、一対のスリーブホルダを軸線に沿わせた状態から加工を開始し、傾動させつつ肥大化を進行させ、スリーブホルダの金型間の幅が所定量減少した時点で再びスリーブホルダを軸線に沿わせ、加工を終了する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特願２００８−１９７７０５号公報
【特許文献２】特開２００８−２１２９３７号公報
【特許文献３】特開２０１１−１５６５６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の肥大加工装置では、繰り返し肥大加工を行うと、加工熱の金型や主軸スピンドルへの伝熱により、金型・主軸スピンドルならびに周辺部位の温度が上昇し、それに伴う熱膨張によりホルダユニットの位置情報と実際の金型間距離との間に誤差が生じていた。そのため、繰り返し加工の時間経過とともに製品の肥大部における幅や直径が徐々に変化していた。
【０００７】
そこで本発明では、繰り返し肥大加工を行うことで各部に温度上昇が生じても、製品における肥大部の幅や直径が変化し難い肥大加工装置と肥大加工方法と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】
【０００８】
上記目的を達成する本発明の肥大加工装置は、ワークの各端部側を軸線方向に嵌合する一対の金型と、各金型を回転可能に支持する一対のホルダユニットと、一方のホルダユニットを軸線方向に加圧する加圧部と、一対の金型を軸線周りに回転駆動させつつ、他方のホルダユニットを軸線上の傾動中心を中心として傾動させる交差方向負荷部と、を備え、軸線方向における前記金型位置の変位幅に基づいて駆動制御を行う制御部と、軸線方向におけるホルダユニットの位置情報を検出する位置検出部と、ホルダユニットの温度情報を検出する温度検出部と、を備えて構成されている。
【０００９】
この肥大加工装置では、制御部は位置情報を温度情報に基づいて補正処理して用いることにより、金型位置の変位幅を求めて駆動制御を行うのが好適である。
また位置検出部の位置情報は、ホルダユニットを軸線方向に移動可能に支持するフレーム部における基準位置とフレーム部におけるホルダユニットの位置との間の軸線に沿う距離であってもよく、温度情報は、金型を回転可能に支持する各ホルダユニットのケーシングの温度と基準温度との温度差であってもよい。
【００１０】
上記目的を達成する本発明の肥大加工方法は、一対のホルダユニットの各金型にワークの各端部側を軸線方向に嵌合し、一対のホルダユニットを軸線方向に相対加圧するとともに一対の金型を軸線周りに回転駆動させつつ、ホルダユニットを軸線上の傾動中心を中心として傾動させることで肥大加工する肥大加工方法であって、肥大加工中に軸線方向におけるホルダユニットの位置情報と、ホルダユニットの温度情報を検出し、位置情報及び温度情報に基づいて軸線方向における金型位置の変位幅を求め、変位幅に基づいて駆動制御を行うものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の肥大加工装置又は肥大加工方法によれば、軸線方向における金型位置の変位幅に基づいて駆動制御を行いつつ繰り返し肥大加工を行う際に、軸線方向におけるホルダユニットの位置情報とホルダユニットの温度情報とを検出できるので、加工熱の伝熱で各部の温度が上昇し、各部に熱膨張などが生じても、精度よく駆動制御を行うことができる。その結果、繰り返し肥大加工を行う際に製品における肥大部の幅や直径が変化し難く、繰り返し精度よく安定した形状の肥大部を形成することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る軸肥大加工装置を模式的に示す説明図である。
【図２】本発明の実施形態に係る軸肥大加工装置における制御の一例を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施形態に係る軸肥大加工装置における肥大加工の工程を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について図を用いて説明する。ここでは断面円形を有する金属製の軸状ワークの中間部に肥大部を形成する軸肥大加工装置の例を用いて説明する。
【００１４】
この実施形態の軸肥大加工装置は、図１に示すように、ワークＷの各端部側を軸線Ｌに沿う方向に嵌合する一対の金型２０ａ，２０ｂと、各金型２０ａ，２０ｂを支持する一対のホルダユニット１０ａ，１０ｂと、一対のホルダユニット１０ａ，１０ｂを軸線Ｌ方向に相対加圧する加圧部３０と、金型２０ａ，２０ｂ間のワークＷに軸線Ｌと交差する方向のエネルギーを加える交差方向負荷部４０と、各部の駆動制御を行う制御部５０と、を備えている。
【００１５】
一対の金型２０ａ，２０ｂは、加圧時にワークＷの外周面の略全周が金型２０ａ，２０ｂの内周面の略全周に当接する貫通孔を有するスリーブ２１と、貫通孔の一方の端部側に配置されていて、加圧時にワークＷの端面と当接する受け部２２とを備えている。
【００１６】
一対のホルダユニット１０ａ，１０ｂのそれぞれは、金型２０ａ，２０ｂを貫通孔の軸が軸線Ｌ上に配置されるように配置し、各金型２０ａ，２０ｂを軸線Ｌ周りに回転自在となっている。各金型２０ａ，２０ｂは、それぞれホルダユニット１０ａ，１０ｂに対して軸方向及び径方向の何れにも移動不能に固定されている。
各ホルダユニット１０ａ，１０ｂには、加工後にワークＷを押し出すためのシリンダ等の排出手段１２が受け部２２側に設けられていてもよい。
【００１７】
加圧部３０は、一方のホルダユニット１０ａ及びその架台３１をフレーム部６１に設けられた油圧シリンダ、ボールネジ等により軸線Ｌ方向に加圧駆動可能に構成されている。一方のホルダユニット１０ａは、架台３１に固定された状態で、フレーム部６１に軸線方向に延設されたレール等の案内手段３３に移動自在に支持されている。このため、加圧部３０により加圧されると、ホルダユニット１０ａは精度よく軸線Ｌ方向に移動可能である。ここでは他方のホルダユニット１０ｂが軸線Ｌ方向に移動不能であるため、一方のホルダユニット１０ａを加圧することで、金型２０ａ，２０ｂ間のワークＷを相対加圧可能である。
【００１８】
交差方向負荷部４０は、ホルダユニット１０ｂに回転可能に支持された金型２０ｂを軸線Ｌ周りに回転駆動する回転部４５と、ホルダユニット１０ｂを軸線Ｌと交差する方向に相対傾斜させる傾動部４１と、を備えている。この実施形態の回転部４５及び傾動部４１は、加圧部３０により加圧されるホルダユニット１０ａとは反対側となる他方のホルダユニット１０ｂを支持する架台４２に装着されている。
【００１９】
回転部４５は、モータ等により他方のホルダユニット１０ｂを所定速度で回転駆動可能となっている。
傾動部４１は、他方のホルダユニット１０ｂを傾動駆動可能であり、他方のホルダユニット１０ｂに支持された金型２０ｂの軸を軸線Ｌ上の傾動中心Ｏを中心として傾斜させる。
【００２０】
この軸肥大加工装置には、図１に示すように、各部の情報を検出するための検出部と、検出部の検出結果を用いて各部の駆動制御を行うための制御部５０と、が設けられている。
【００２１】
この実施形態の検出部としては、一方のホルダユニット１０ａの軸線Ｌ方向における位置情報を検出する測長センサＰ、温度基準となるフレーム部６１の温度情報を検出する温度センサＴ１、一方の金型２０ａ及びホルダユニット１０ａの温度情報を検出する温度センサＴ２、他方の金型２０ｂ及びホルダユニット１０ｂの温度情報を検出する温度センサＴ３などが装着されている。
【００２２】
測長センサＰにより検出される位置情報は、フレーム部６１における基準位置とフレーム部６１におけるホルダユニット１０ａの位置との間の軸線に沿う距離であり、例えばフレーム部６１に設置した基準位置としての本体部の位置と、一方のホルダユニット１０ａに追従する測長子の位置と、の間の距離で測定される。この測長センサＰにより測定される一方のホルダユニット１０ａの変位量は、一対の金型２０ａ，２０ｂ間の幅の変化に対応する情報として用いることができる。
【００２３】
各温度センサＴ２，Ｔ３の温度情報は、各温度センサＴ２，Ｔ３の温度と基準温度との温度差により加工時の昇温を示すための情報である。この実施形態では、フレーム部の温度センサＴ１の温度を基準温度としており、各温度センサＴ２，Ｔ３の温度と温度センサＴ１の温度との温度差により昇温を示している。また各温度センサＴ２，Ｔ３の温度は、例えば金型２０ａ，２０ｂを回転可能に支持する各ホルダユニット１０ａ，１０ｂのケーシング１６に温度センサＴ２，Ｔ３を装着して測定してもよい。この温度情報を用いることで、各部の熱膨張による位置情報の変化分を補正して精度を向上させることができる。
他方のホルダユニット１０ｂのように、軸線Ｌに対して傾斜した状態の部材で生じる熱膨張は、軸線Ｌに沿う成分のみを用いて補正してもよい。
【００２４】
さらに各温度情報に基づく補正は、例えば温度変化に対する軸線Ｌ方向の変化量の相関を式、グラフ、マップ等として予め作成して記憶部５２に記憶させておき、各温度センサＴ１〜Ｔ３により得られた温度変化に対応した補正値を求める際に利用することができる。
【００２５】
また各ホルダユニット１０ａ，１０ｂに装着された温度センサＴ２，Ｔ３により温度を測定する部位は、温度変化の影響が製品寸法に高い相関で影響する部位を選択することが望ましい。例えば、金型２０ａ，２０ｂのスリーブ２１、受け部２２、金型２０ａ，２０ｂを支持して回転するスピンドル１４、スピンドル１４を保持するケーシング１６など、任意の部位の１箇所又は複数箇所を選択して装着することができる。
【００２６】
この実施形態の制御部５０では、このようにして検出されたホルダユニット１０ａの軸線Ｌ方向における位置情報を、各部の温度情報に基づいて補正した上で、軸線Ｌ方向における金型位置の変位幅Ｄを求め、この金型位置の変位幅Ｄに基づいて駆動制御を行う。金型位置の変位幅Ｄとは、各金型２０ａ，２０ｂが当初の位置から変位した後における金型２０ａ，２０ｂ間の幅、当初の幅からの変化量であり、例えば当初の金型２０ａ，２０ｂ間の幅に変位量を加減してもよい。
【００２７】
制御対象は回転部４５、加圧部３０及び傾動部４１の１乃至３種であり、金型位置の変位幅Ｄを肥大加工の加工進度として把握し、この加工進度に従って制御対象の稼働及び停止の他、駆動速度、駆動方向、駆動量などの制御を行う。制御内容は、加工対象のワークの形状、大きさ、材質、目的とする肥大部の形状、大きさなどに応じて予め設定されている。
【００２８】
次に、ワークＷに肥大加工を施す際、肥大部Ｗｆの軸線Ｌ方向に沿う厚みを所定値にする駆動制御の例について、図２及び図３を用いて説明する。
まずステップＳ１でワークＷが装着される。ワークＷは、図３（ａ）に示すように、両端側がそれぞれ金型２０ａ，２０ｂのスリーブ２１に嵌合されるとともに、端面が受け部２２に当接支持された状態で、軸線Ｌ上に配置される。
【００２９】
ステップＳ２で加工が開始されると、ステップＳ３で温度センサＴ１〜Ｔ３の温度情報の読込みが行われる。またステップＳ４で、測長センサＰの位置情報の読込みをリアルタイムで行い、制御部５０において、位置情報から温度情報分の補正処理を行い、金型位置の変位幅Ｄを決定する。
そしてステップＳ５で、回転部４５、加圧部３０、傾動部４１の駆動が行われる。回転部４５では、他方の金型２０ｂが回転駆動されて、ワークＷ及び一方の金型２０ａが軸線Ｌ周りに従動回転する。また加圧部３０により、一方のホルダユニット１０ａが軸線Ｌに沿う方向に加圧されて、一対の金型２０ａ，２０ｂ間でワークＷが軸線Ｌ方向に加圧される。
【００３０】
さらに図３（ｂ）に示すように、ワークＷを加圧状態で回転させつつ、傾動部４１により他方の金型２０ｂを軸線Ｌ上の傾動中心Ｏを中心にして傾斜させることで、金型２０ａ，２０ｂ間のワークＷに軸線Ｌと交差する方向のエネルギーを繰り返し加える。
これらにより、図３（ｃ）に示すように、金型２０ａ，２０ｂ間に肥大部Ｗｆを形成する。回転部４５、加圧部３０、傾動部４１の制御内容は、予め記憶部５２に設定された通りとなっている。
【００３１】
加工進行により肥大部Ｗｆが成長すると、これに応じてワークＷが収縮する。
ステップＳ６にて、得られた変位幅Ｄが加工終了処理の開始時点として予め設定された幅Ｄｅｎｄと比較判定し、設定幅Ｄｅｎｄ未満の間は肥大加工を継続する。
そして、得られた変位幅Ｄが設定幅Ｄｅｎｄに達した時点で、ステップＳ７に進み、加工終了処理を実施する。加工終了処理の内容は、予め設定されており、例えば傾動部４１を回復して一対の金型２０ａ，２０ｂを軸線Ｌ上に配置した後、回転部４５、加圧部３０、傾動部４１を停止する。
【００３２】
その後、ステップＳ８にて肥大部Ｗｆが形成されたワークＷを取り外し、ステップＳ９で所定数量の加工が完了するまで、ワークＷを交換しつつ、これらのステップを繰り返し、所定数終了の時点で駆動制御を終了する。
【００３３】
以上のような肥大加工装置によれば、制御部５０により、軸線Ｌ方向における金型位置の変位幅Ｄに基づいて駆動制御を行うので、金型２０ｂを軸線Ｌと交差する方向に移動させたり傾斜させたりすることで、不均一な形状の肥大部が形成されても、各部の駆動制御を安定して行うことができる。
そして、軸線Ｌ方向におけるホルダユニット１０ａの位置情報とホルダユニット１０ａ，１０ｂの温度情報とを検出できるので、位置情報と温度情報とを組み合わせて各部の駆動制御を行うことができ、肥大加工により加熱されて各部に熱による膨張などが生じても、精度を確保できる。
特に、軸線Ｌ方向におけるホルダユニット１０ａの位置情報を温度情報に基づいて補正処理して用いるため、精度よく制御することが容易である。その結果、繰り返し肥大加工を行うことで、各部に温度上昇が生じても、製品における肥大部の幅や直径が変化し難く、繰り返し精度よく安定した形状の肥大部を形成することが可能である。
【００３４】
なお上記実施形態は、本発明の範囲内において適宜変更可能である。
例えば上記実施形態では、制御部５０において、位置検出部で検出された位置情報に対して温度補正を行う例について説明したが、位置情報及び温度情報を用いて肥大加工装置の各部を駆動制御できれば、その制御装置や制御方法については何ら限定されるものではない。例えば、金型位置の変位幅により駆動制御する際に位置情報や温度情報を用いて閾値制御などを行うことも可能であり、また記憶部５２に予め記憶された比較判定用の基準値に対して行い、温度の補正をされた基準値を用いて、変位幅Ｄの判定を行うことも可能である。
上記実施形態では、温度情報を検出するために、昇温の基準温度として温度センサＴの温度を採用して各温度センサＴ２，Ｔ３の温度と温度センサＴ１の温度との温度差を用いたが、特に限定されるものではなく、例えば基準温度として各温度センサＴ２，Ｔ３の加工開始時の温度との温度差を用いたり、外気温などの雰囲気温度を採用することも可能である。
上記では、一方の金型２０ａのみを軸線方向に駆動し、他方の金型２０ｂのみを回転駆動及び傾動駆動した例を説明したが、特に限定されるものではなく、それぞれ両側の金型２０ａ，２０ｂについて駆動することが可能である。
さらに上記では、測長センサで検出された位置情報を補正した上で、金型位置の変位幅Ｄを求めて駆動制御に供したが、測長センサで検出された金型２０ａの加工開始位置からの変位量を駆動制御に供してもよい。
また上記では、傾動部４１により傾動中心Ｏを中心に金型２０ｂを傾動させた例について説明したが、傾動中心Ｏが異なる位置に設けられていてもよく、さらに１点を中心とせずに、傾動とともに傾動中心が変化するようなものであってもよい。
さらに上記では、金型２０ａ，２０ｂとしてスリーブ２１と、受け部２２との別体のものを使用したが、ワークの端部側を嵌合可能な凹形状の金型であってもよい。
【符号の説明】
【００３５】
Ｗ  ワーク
Ｗｆ  肥大部
Ｌ  軸線
Ｐ  測長センサ
Ｔ１〜Ｔ３  温度センサ
Ｏ  傾動中心
Ｄ  変位幅
１０ａ，１０ｂ  ホルダユニット
１２  排出手段
１４  スピンドル
１６  ケーシング
２０ａ，２０ｂ  金型
２１  スリーブ
２２  受け部
３０  加圧部
３１  架台
３３  案内手段
４０  交差方向負荷部
４１  傾動部
４２  架台
４５  回転部
５０  制御部
５２  記憶部
６１  フレーム部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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