(57)【要約】【課題】肉厚が薄い筒状素材や大径の筒状素材に対して、異常変形を生じさせることなく縮管加工を行うことのできる絞り加工装置を提供すること。【解決手段】回転する主軸１０の先端に、絞りローラＲを径方向に摺動可能に支持するローラ取付台１３を備えるとともに、絞りローラＲを径方向に移行させ、固定した筒状の素材の先端を縮管加工するようにした絞り加工装置において、前記ローラ取付台１３に、縮管加工の際、筒状素材の内部に位置し、前記主軸１０の径方向に移動するバックアップローラ２０を配設する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転する主軸の先端に、絞りローラを径方向に摺動可能に支持するローラ取付台を備えるとともに、絞りローラを径方向に移行させ、固定した筒状の素材の先端を縮管加工するようにした絞り加工装置において、前記ローラ取付台に、縮管加工の際、筒状の素材の内部に位置し、前記主軸の径方向に移動するバックアップローラを配設したことを特徴とする絞り加工装置。
【請求項２】
前記主軸を中空構造とし、主軸と同芯に嵌挿したカム軸先端に、前記絞りローラを支持する支持部材から突出した案内ピンが嵌入する渦巻き状溝を刻設したカム板を備え、渦巻き状溝の変形部によって絞りローラを径方向に移行させるようにしたことを特徴とする請求項１記載の絞り加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絞り加工装置に関し、特に、回転する主軸の先端に取り付けた絞りローラを径方向に移動させて絞り加工を施す絞り加工装置の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、パイプ先端等の円筒部材の絞り加工を行う絞り加工装置として、本出願人等が先に提案した、回転する主軸の先端に取り付けたローラ取付台に径方向に摺動可能に支持し、これにより固定した筒状の素材である被加工用パイプの先端に絞り加工を施す絞り加工装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図１２〜図１４に、従来の絞り加工装置の一例を示す。
図１２に示すように、この絞り加工装置３は、主軸機構２と、この主軸機構２に対向して被加工用パイプを支持する支持機構（図示省略）とを備え、主軸機構２の軸受台１１は、基台４上に形成した案内レール５上を駆動モータ６と駆動螺子７によって図例左右方向に移行可能に載置されている。
【０００４】
主軸機構２は、適宜の駆動モータ（図示省略）に連結される駆動プーリＰにより回転駆動され軸受台１１にベアリング１２を介して回転自在に支持される主軸１０と、この主軸１０の先端に設けられるローラ取付台１３とを備える。
【０００５】
このローラ取付台１３は、主軸１０の先端にフランジ１６を介して取り付けられ、図１３に示すように、絞りローラＲの支持部材１７を径方向に案内する案内溝１４ａを備えた主取付台１４とから構成されている。
【０００６】
絞りローラＲの支持部材１７は、絞りローラＲを取り付ける本体部分１７ｂと、該本体部分１７ｂを案内溝１４ａに保持するためのカバー１７ｃとを主要構成部品としている。
【０００７】
そして、例えば、主軸１０を、図１２に示すように、中空構造とし、渦巻き状溝１８ａを備えたカム板１８を先端に取り付けたカム軸１９を、主取付台１４を先端に取り付けた主軸１０内に収納し、絞りローラＲの支持部材１７から突出した案内ピン１７ａを前記渦巻き状溝１８ａ内に突入させ、主軸１０とカム軸１９とを、変速機構３０を介して係合することによって絞りローラＲを径方向に移行させるようにしている。
この場合、図１３に示す位置（初期位置）にある絞りローラＲは、主取付台１４に対して相対的にカム板１８を回転（図例、反時計回り）させることによって、図１４に示す位置まで径方向内側に向かって移動し、被加工用パイプの先端を加工するようにされている。
【０００８】
被加工用パイプに挿入されるマンドレル４０は、カム軸１９内に収納される軸４１の先端に配設され、被加工用パイプの加工時に内径（外径）を規制する役割を担っている。
【０００９】
【特許文献１】特許第３５１４７３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、この絞り加工装置で加工する筒状の素材は、外径が１５０ｍｍ程度で肉厚が２ｍｍ程度の場合には、異常な変形をすることなく縮管加工を施すことができるものの、例えば、外径が１５０ｍｍ程度で肉厚が１．５ｍｍ以下の場合や、肉厚が２ｍｍであっても外径が２００ｍｍ以上の場合には、被加工用パイプの先端内径部分がマンドレルに沿う前に、絞りローラの押圧力によって、加工部分が内側に異常に変形してしまい正常な成形加工を行うことができないという問題があった。
【００１１】
本発明は、上記従来の絞り加工装置の有する問題点に鑑み、肉厚が薄い筒状の素材や大径の筒状の素材に対して、異常変形を生じさせることなく縮管加工を行うことのできる絞り加工装置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】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明の絞り加工装置は、回転する主軸の先端に、絞りローラを径方向に摺動可能に支持するローラ取付台を備えるとともに、絞りローラを径方向に移行させ、固定した筒状の素材の先端を縮管加工するようにした絞り加工装置において、前記ローラ取付台に、縮管加工の際、筒状の素材の内部に位置し、前記主軸の径方向に移動するバックアップローラを配設したことを特徴とする。
【００１３】
この場合において、前記主軸を中空構造とし、主軸と同芯に嵌挿したカム軸先端に、前記絞りローラを支持する支持部材から突出した案内ピンが嵌入する渦巻き状溝を刻設したカム板を備え、渦巻き状溝の変形部によって絞りローラを径方向に移行させることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の絞り加工装置によれば、ローラ取付台に、縮管加工の際、筒状の素材の内部に位置し、前記主軸の径方向に移動するバックアップローラを配設するようにしたから、絞りローラの押圧によって内側に異常変形しようとする素材の肉流れを受け止め、肉厚が薄い筒状の素材や大径の筒状の素材であっても加工部分が異常変形することのない絞り加工装置を提供することができる。
【００１５】
また、前記主軸を中空構造とし、主軸と同芯に嵌挿したカム軸先端に、前記絞りローラを支持する支持部材から突出した案内ピンが嵌入する渦巻き状溝を刻設したカム板を備え、渦巻き状溝の変形部によって絞りローラを径方向に移行させるときは、カム板が主軸に対して相対的に回転することによって絞りローラが径方向に移行するから、絞りローラの移行を確実、かつ、正確に制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の絞り加工装置の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１〜図７に、本発明の絞り加工装置の実施例を示す。
【００１８】
この絞り加工装置１は、主軸１０の先端に、絞りローラＲを径方向に摺動可能に支持するローラ取付台１３を備えるとともに、絞りローラＲを径方向に移行させ、固定した筒状の素材の先端を縮管加工するようにした絞り加工装置であって、前記ローラ取付台１３に、縮管加工の際、筒状の素材の内部に位置し、前記主軸１０の径方向に移動するバックアップローラ２０を配設するようにしている。
【００１９】
ローラ取付台１３は、主軸１０の先端にフランジ１６を介して取り付けられ、従来例と同様、絞りローラＲのみを配設することもできるが、絞りローラＲと、絞りローラＲによって縮管されたパイプ先端の不要部分を切断する切断ローラＣを配設するようにしても構わず、本実施例においては切断ローラＣを配設した例で説明する。
【００２０】
絞りローラＲ及び切断ローラＣを径方向に移行するために、前記主軸１０を中空構造とし、主軸１０と同芯に嵌挿したカム軸１９の先端に、前記絞りローラＲ及び切断ローラＣを支持する支持部材１７から突出した案内ピン１７ａ、５４が嵌入する渦巻き状溝１８ａを刻設したカム板１８を主軸１０に対して相対的に回転させることによって行うようにしている。
【００２１】
案内ピン１７ａ及び、後述する切断ローラＣの移行用の案内ピン５４は、図８に示すように、渦巻き状溝１８ａに嵌入されており、渦巻き状溝１８ａは略々２７０度とし、全周を４等分してそれぞれをα、β、γ、δとしたとき、角度がβ、δとなる部分を同心円部、角度がα、γとなる部分を変形部とし、案内ピン１７ａ、５４が変形部α、γの部分を通過するときに案内ピン１７ａ、５４は、カム板１８の径方向に移動することとなる。
【００２２】
そして、切断ローラＣを配設した支持部材１７は、図９〜図１０に示すように、逆行機構５０によって、案内スライダ５１の移行方向とローラスライダ５２の移行方向とを逆向きとするようにしている。
逆行機構５０は、案内ピン５４を配設する案内スライダ５１の上面に刻設したラック５１ａと、切断ローラＣを配設するローラスライダ５２の底面に刻設したラック５２ａと、前記両ラック５１ａ、５２ａ間に回動自在に配設したピニオン５３から構成するようにしている。
【００２３】
案内スライダ５１は、押さえ板５５、５５によって、主取付台１４底面からの案内溝１４ａに摺動可能に取り付けられ、下面にカム板１８の渦巻き状溝１８ａに嵌入される案内ピン５４を配設し、上面にラック５１ａを刻設するようにしている。
【００２４】
そして、案内スライダ５１のラック５１ａに噛合するように、ピニオン５３を主取付台１４内に配設した中間軸受５６に回動自在に配設するようにしている。
【００２５】
上面に切断ローラＣを配設するローラスライダ５２は、前記中間軸受５６とカバー１７ｃによって挟持されるように案内溝１４ａに摺動可能に配設されるもので、その下面に刻設したラック５２ａを前記ピニオン５３に噛合させるようにしている。
【００２６】
これによって、カム板１８の渦巻き状溝１８ａ内に突入する案内ピン５４が変形部α、γの部分を通過するときの移動方向と逆方向に切断ローラＣが移動するようになっている。
なお、逆行機構５０は、切断ローラＣを配設した支持部材１７に配設することなく、絞りローラＲを配設した支持部材１７に配設するようにしても構わない。
【００２７】
主軸１０とカム軸１９とに相対速度差をつけるために、変速機構３０を使用する。
変速機構３０には、例えば、撓み噛み合い式駆動伝達装置を用い、その概要は、図１及び図１１に示すように、主軸１０とカム軸１９とにそれぞれ係合される対をなす外輪３１、３２と、それぞれの外輪内面に形成された歯溝（両者同一歯数とする）に噛合し、かつ歯数の異なる歯形を形成した可撓性の歯車輪３３と、この歯車輪３３を楕円形に、かつ回動可能に支持し、歯溝とは相対する２箇所において噛合させるウエーブ形成輪３４とより構成したものである。
【００２８】
この変速機構３０は、ウエーブ形成輪３４を固定し、一方の外輪３１を駆動したとき、歯車輪３３は追随して回動される。これに伴い他方の外輪３２も歯車輪３３を介して回動される。このとき、両外輪３１、３２の歯数が同一であり、したがって、同一回転数で回動される。一方、歯車輪３３の歯数は、通常、外輪３１、３２より少なく（例えば、２個少なく）形成する。
次に、外輪３１を固定し、ウエーブ形成輪３４を回動する。３５はその駆動用減速モータを示す。このとき、歯車輪３３は外輪３１との歯数の差があり、これにより回動され、他方の外輪３２はこれにより回動される。
したがって、外輪３１を回動しながらウエーブ形成輪３４を回動することにより、他方の外輪３２は、外輪３１に対して相対回転速度は変動する。その変動回転数は、ウエーブ形成輪３４の回転数に比例する。このように、撓み噛み合い式駆動伝達装置による差動がなされる。
【００２９】
図１において、３６は外輪３１の支持歯車、３７は外輪３２の支持歯車、３８は主軸１０に取り付けられ支持歯車３６と噛合する駆動歯車、３９は支持歯車３７と噛合する従動歯車を示す。
これにより、外輪３２の外輪３１に対する相対速度差（差動）は、カム軸１９を介してカム板１８を回動し、絞りローラＲ及び切断ローラＣを径方向に移動させることができる。
【００３０】
また、被加工用パイプの加工時に内径（外径）を規制するマンドレル４０は、バックアップローラ２０のローラ部２１がその役割を代用する場合には配設する必要がない。
【００３１】
絞りローラＲ及び切断ローラＣの配設数は、特に限定されるものではないが、本実施例においては、図２に示すように、絞りローラＲ及び切断ローラＣをそれぞれ対向する位置に２個ずつ配設し、図に示すように、隣り合う絞りローラＲと切断ローラＣとの間隔が異なるように配設し、広い間隔をとった絞りローラＲと切断ローラＣとの間にバックアップローラ２０を配設するようにしている。
【００３２】
そして、図例上側の絞りローラＲ及び右側の切断ローラＣの案内ピン１７ａ、５４を同一の渦巻き状溝１８ａに嵌入するとともに、図例下側の絞りローラＲ及び左側の切断ローラＣの案内ピン１７ａ、５４を前記渦巻き状溝１８ａとは別の渦巻き状溝１８ａに嵌入するようにしている。
【００３３】
これによって、絞りローラＲ及び切断ローラＣの案内ピン１７ａ、５４が変形部α、γの部分を通過するときに、つまり、図２の初期位置からカム板１８が主軸１０に対して相対的に回転することによって、案内ピン１７ａ、５４は、カム板１８の径方向に移動することとなる。
【００３４】
バックアップローラ２０は、図３に示すように、ローラ部２１と、該ローラ部２１を先端に取り付け、主軸１０と直角方向に移動するロッド部２２と、ロッド部２２を摺動可能に保持し、ローラ取付台１３の内部に固定するケース部２４と、前記ロッド部２２内に形成した圧力室２３内に挿入され、圧力室２３を２室に分割するピストン２５ｃを形成するピストンロッド２５とからなる。
そして、カム軸１９の端部に配設した流体継手２７からカム軸１９、主軸１０、フランジ１６に形成した流体路２６ａ、２６ｂから前記ピストンロッド２５内に形成した流体路２５ａ、２５ｂを介し、前記ロッド部２２内に形成した圧力室２３ａ、２３ｂ内に流体を供給し、ロッド部２２の動きを制御するようにしている。
【００３５】
ローラ部２１は、その形状を特に限定するものではないが、縮管加工される筒状の素材の端部の内面を保持することができるように、円筒形状とすることが好ましく、円筒の一体形状の他、ベアリング等の回転体を多数連装して構成しても構わない。
【００３６】
ロッド部２２は、先端に配設するローラ部２１が揺動することがないように、断面多角形形状又は楕円形状とすることが好ましいが、進行方向に溝加工を施す等、周り止めの措置を施すことによって、断面円形とすることもできる。
【００３７】
ピストンロッド２５は、ケース部２４の端部に固定され、内部に流体路２６ａ、２６ｂと繋がる流体路２５ａ、２５ｂを形成し、それぞれ圧力室２３ａ、２３ｂと連通されている。
【００３８】
これによって、流体供給源２８から流体路２６ａに流体（例えば、圧油）を流入させ、ピストンロッド２５の流体路２５ａを介し圧力室２３ａを昇圧することによって、ローラ部２１が設けられたロッド部２２が主軸１０の中心に近づく方向（図例下側）に移動し、流体供給源２８から流体路２６ｂに流体を流入させることによって逆方向に移動するようにしている。
【００３９】
そして、筒状の素材の縮管加工は、通常、多工程で行われるもので、本発明の絞り加工装置１では、１回の工程で絞りローラＲが素材の端部を縮管する径（第１工程では、図４に示す縮管内径Ｄ１）よりも、ローラ部２１が筒状の素材の端部の内周面と当接する位置（第１工程では、図４に示すバックアップ外径ｄ１）を、若干大きくなる位置となるようにローラ部２１をセットし、バックアップローラ２０を保持する流体の圧力（例えば、油圧力）は、絞りローラＲが筒状の素材を縮管加工する際の押圧力よりも小さく、また、筒状の素材の変形には耐えるように設定することによって、絞りローラＲの押圧力に伴って、ローラ部２１が主軸１０の中心に近づく方向に移動するようにしている。
【００４０】
上記構成において、図４〜図６にマンドレル４０を配設することなく、内径Ｄの筒状の素材の端部を第３工程で内径Ｄ３に縮管加工する手順を説明する。
【００４１】
まず、第１工程で絞りローラＲによって素材の端部の内径をＤ１まで縮管するとき、バックアップ外径がｄ１（ｄ１＞Ｄ１）となる位置にローラ部２１を移動させ、縮管加工を開始する。
この際、肉厚が薄い筒状の素材や大径の筒状の素材では、縮管加工開始後すぐの初期の段階で内側に向かって異常変形を起こす場合が多く、図４（ａ）に示すように、絞りローラＲが素材の外周面に当接するのに先立って、ローラ部２１を素材の内周面に当接（ｄ１＝Ｄ）させておくことが好ましい。
【００４２】
そして、絞りローラＲによる縮管加工の際、ローラ部２１は、絞りローラＲの押圧力に伴って、主軸１０の中心に近づく方向に移動して素材の端部の内径がＤ１となったときに第１工程が終了する（図４（ｂ）参照）。
【００４３】
なお、図４（ｃ）に示すように、バックアップ外径ｄ１’を筒状の素材の内径Ｄより若干小さく（ｄ１’＜Ｄ）設定し、縮管加工開始後すぐ素材の端部の内周面がローラ部２１に当接するようにしても構わない。
この場合、絞りローラＲの押圧力によって、素材の端部が縮管され、素材の内径がｄ１’となったとき、素材の内周面はローラ部２１に当接し、内部に異常変形を起こすことなくローラ部２１によって内周面が規制される。
そして、素材の端部の内径がバックアップ外径ｄ１’となった状態からさらに絞りローラＲによって縮管加工を継続し、ローラ部２１は、絞りローラＲの押圧力に伴って、主軸１０の中心に近づく方向に移動して素材の端部の内径がＤ１となったときに第１工程が終了することとなる。
【００４４】
次に、第２工程では、絞りローラＲによって素材の端部の内径をＤ２まで縮管するものとし、バックアップ外径がｄ２（ｄ２＞Ｄ２）となる位置にローラ部２１を移動させ（図５（ａ）参照）、第１工程と同様の縮管加工を施す（図５（ｂ）〜図５（ｃ）参照）。
【００４５】
最終工程となる第３工程においては、最終形状である素材の端部の内径をＤ３まで縮管するもので、バックアップ外径がｄ３（ｄ３＞Ｄ３）となる位置にローラ部２１を移動させ（図６（ａ）参照）、第１工程、第２工程と同様、素材の端部に縮管加工を施す（図６（ｂ）参照）。
そして、素材の端部の内径が加工目標のＤ３になったとき、対向するロッド部２２の端部に配設したストッパＳ同士が当接し、ローラ部２１のそれ以上の移行が阻止され、対向するローラ部２１が１体となってマンドレルとして機能し（図６（ｃ）参照）、縮管加工が完了し、端部の不要部分を切断ローラＣによって切断し、加工を終了する。
【００４６】
なお、図７に示すように、対向するローラ部２１をマンドレルとして使うことなく、第３工程に入る直前に又は第３工程で素材の内径がｄ３となったときに、主軸１０を停止し、素材から一旦絞りローラＲを離間させ、バックアップローラ２０のローラ部２１を主軸１０の中心から遠ざかる待避位置に移動させ、マンドレル４０を進出（図例右側）させるようにし、縮管加工を完了させるようにしても構わない。
【００４７】
以上、本発明の絞り加工装置について、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を変更することができるものである。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明の絞り加工装置は、異常変形が生じやすい筒状の素材でも異常変形を生じさせることなく縮管加工を行うことのできるという特性を有していることから、肉厚が薄い筒状の素材や大径の筒状の素材の縮管加工を行う絞り加工装置の用途に好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の絞り加工装置を示す全体図である。
【図２】本発明の絞り加工装置のローラ取付台を示す平面図である。
【図３】バックアップローラを説明する図２におけるＸ−Ｘ断面図である。
【図４】加工手順の１サイクル目を説明する一部切り欠きの断面図で、（ａ）は初期状態を、（ｂ）は素材の端部の内径がＤ１となった状態を、（ｃ）バックアップ外径ｄ１’を筒状の素材の内径Ｄより若干小さく設定した状態を示す。
【図５】加工手順の２サイクル目を説明する一部切り欠きの断面図で、（ａ）は初期状態を、（ｂ）は加工途中の状態を、（ｃ）は素材の端部の内径がＤ２となった状態を示す。
【図６】加工手順の３サイクル目を説明する一部切り欠きの断面図で、（ａ）は初期状態を、（ｂ）は加工途中の状態を、（ｃ）は素材の端部の内径がＤ３となり、ローラ部がマンドレルとして機能している状態を示す。
【図７】加工手順の３サイクル目の別の手順を説明する一部切り欠きの断面図で、（ａ）は初期状態を、（ｂ）は加工途中の状態を、（ｃ）はマンドレルを挿入し、素材の端部の内径がＤ３となった状態を示す。
【図８】カム板を示す平面図である。
【図９】図２におけるＹ−Ｙ断面図である。
【図１０】図２におけるＺ−Ｚ断面図である。
【図１１】変速機構の説明図で、（ａ）は変速機構の正面図で（ｂ）におけるＸ１−Ｘ１線断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＹ１−Ｙ１断面図、（ｃ）は変速作用の説明図である。
【図１２】従来の絞り加工装置を示す全体図である。
【図１３】ローラ取付台の初期状態示す平面図である。
【図１４】ローラ取付台の絞りローラの移動状態示す平面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１    絞り加工装置
２    主軸機構
１０  主軸
１３  ローラ取付台
１７  支持部材
１７ａ  案内ピン
１８  カム板
１８ａ  渦巻き状溝
１９  カム軸
２０  バックアップローラ
２１  ローラ部
２２  ロッド部
Ｒ    絞りローラ
【図１】
2009095858.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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【図９】
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【図１０】
2009095858.tif 000012
【図１１】
2009095858.tif 000013
【図１２】
2009095858.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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