(57)【要約】【課題】切断面に発生するカエリの除去工程を絞り工程及び切断工程に対して連続した工程で行うことが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を径方向に移動可能に支持するローラ取付台１３を備え、前記絞りローラＲを径方向に移動させることによって、固定して設置した筒状の素材の先端部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、前記主軸１０の径方向に移動し、成形した素材の端部に仕上げ加工を施す面取り用工具２０を配設する。【選択図】図２
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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移動可能に支持するローラ取付台を備え、前記絞りローラを径方向に移動させることによって、固定して設置した筒状の素材の先端部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、前記主軸の径方向に移動し、成形した素材の端部に仕上げ加工を施す面取り用工具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請求項１記載の絞り加工装置。
【請求項３】
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形成したカム板を備え、渦巻き状溝の変形部によって絞りローラを径方向に移動させるようにしたことを特徴とする請求項１又は２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】
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移動可能に支持し、これにより固定した筒状の素材の先端部に絞り加工を施す絞り加工装置がある（特許文献１参照）。
【０００３】
上記絞り加工装置を、図１２〜図１５に示す。
この絞り加工装置３は、図１２に示すように、主軸機構２と、この主軸機構２に対向して筒状の素材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動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とを備えている。
【０００５】
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、絞りローラＲ及び切断ローラＣ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から構成されている。
【０００６】
絞りローラＲ及び切断ローラＣ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、渦巻き状溝１８ａ内に突入する案内ピン１７ａ、５４を備えるようにしている。
また、切断ローラＣは、支持部材１７と案内ピン５４との間に配設する逆行機構５０によって、案内ピン５４の移動方向とは逆方向に移動するようにしている。
【０００７】
そして、図１２に示すように、主軸１０を中空構造とし、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を径方向に移動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、筒状の素材の先端部に絞り加工を施す。
その後、カム板１８を逆方向に回転（図例、時計回り）させることによって、絞りローラＲは、図１５に示す位置まで径方向外側に向かって移動するとともに、切断ローラＣが径方向内側に向かって移動し、端部の不要部分を切断ローラＣによって切断する。
【０００８】
筒状の素材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、筒状の素材の加工時に内径（外径）を規制する役割を担っている。
【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】
【０００９】
ところで、絞り加工を施した後に、切断ローラによって端部の不要部分を切断すると、切断面の内側にカエリが発生する。
これに対処するため、端部の切断後に、成形した筒状の素材を装置から取り外し、別途カエリ取りを行う必要があるが、これによって、生産性が低下し、製品単価のコストアップの要因になるという問題があった。
【００１０】
また、この絞り加工装置で加工する筒状の素材が、薄肉（例えば、肉厚１．５ｍｍ以下）の場合や、大径（例えば、外径２００ｍｍ以上）の場合には、筒状の素材の先端の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、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もあった。
【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、切断面に発生するカエリの除去工程を絞り工程及び切断工程に対して連続した工程で行うことができる絞り加工装置を提供することを第１の目的とする。
また、本発明は、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を防止できる絞り加工装置を提供することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記第１の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移動可能に支持するローラ取付台を備え、前記絞りローラを径方向に移動させることによって、固定して設置した筒状の素材の先端部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、前記主軸の径方向に移動し、成形した素材の端部に仕上げ加工を施す面取り用工具を配設したことを特徴とする。
【００１３】
また、上記第２の目的を達成するため、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することができる。
【００１４】
さらに、これらの場合において、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形成したカム板を備え、渦巻き状溝の変形部によって絞りローラを径方向に移動させるようにすることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の絞り加工装置によれば、ローラ取付台に、前記主軸の径方向に移動し、成形した素材の端部に仕上げ加工を施す面取り用工具を配設するようにしたから、切断面に発生するカエリの除去工程を絞り工程及び切断工程に対して連続した工程で行うことができる絞り加工装置を提供することができる。
【００１６】
また、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するときは、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バックアップローラによって受け止め、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のを防止することができる。
【００１７】
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形成したカム板を備え、渦巻き状溝の変形部によって絞りローラを径方向に移動させるときは、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動するから、絞りローラの移動を確実、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】
【００１８】
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。
【００１９】
図１〜図７に、本発明の絞り加工装置の一実施例を示す。
【００２０】
この絞り加工装置１は、主軸１０の先端に、絞りローラＲを径方向に移動可能に支持するローラ取付台１３を備えるとともに、前記絞りローラＲを径方向に移動させることによって、固定して設置した筒状の素材の先端部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、前記主軸１０の径方向に移動し、成形した素材の端部に仕上げ加工を施す面取り用工具２０を配設するようにしている。
また、加工する筒状の素材が、薄肉又は大径の場合には、ローラ取付台１３に、図２に示すように、面取り用工具２０と対向する位置に、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Ｂを配設することができる。
【００２１】
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いる。
【００２２】
絞りローラＲ及び切断ローラＣを径方向に移動させるために、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を形成したカム板１８を主軸１０に対して相対的に回転させるようにしている。
【００２３】
案内ピン１７ａ及び後述する切断ローラＣの移動用の案内ピン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２７０度に亘って形成するようにし、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。
【００２４】
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の移動方向とローラスライダ５２の移動方向とが逆向きとなるようにしている。
逆行機構５０は、案内ピン５４を配設する案内スライダ５１の上面に形成したラック５１ａと、切断ローラＣを配設するローラスライダ５２の底面に形成したラック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。
【００２５】
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に移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を形成するようにしている。
【００２６】
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。
【００２７】
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に移動可能に配設されるもので、その下面に形成したラック５２ａを前記ピニオン５３に噛合させるようにしている。
【００２８】
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。
【００２９】
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を使用するようにしている。
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ることができる。
この撓み噛み合い式駆動伝達装置は、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とより構成されている。
【００３０】
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。
このようにして、撓み噛み合い式駆動伝達装置によって差動が実現される。
【００３１】
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。
【００３２】
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との間に面取り用工具２０及びバックアップローラＢを配設するようにしている。
【００３３】
そして、図２において、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、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。
【００３４】
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、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。
【００３５】
面取り用工具２０は、図３に示すように、筒状の素材の端部に発生したカエリを除去するための刃部２１ａを配設した台座部２１と、該台座部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を移動可能に保持し、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とからなり、絞りローラＲ及び切断ローラＣによる縮管加工や切断加工の際には、それぞれのローラ、素材と干渉しない位置に配置されている。
【００３６】
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。
【００３７】
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内に作動用流体（例えば、作動用油）を供給し、ロッド部２２の動きを制御するようにしている。
【００３８】
ロッド部２２は、刃部２１ａを配設した台座部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。
【００３９】
これによって、流体供給源２８から流体路２６ａに作動用流体を流入させ、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、台座部２１が取り付けられたロッド部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に作動用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。
【００４０】
バックアップローラＢは、図４に示すように、ローラ部Ｂ１と、該ローラ部Ｂ１を先端に取り付け、面取り用工具２０と同様、主軸１０と直角方向に移動するロッド部２２’と、ロッド部２２’を移動可能に保持し、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。
【００４１】
ローラ部Ｂ１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。
【００４２】
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、面取り用工具２０と同様、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’内に作動用流体を供給し、ロッド部２２’の動きを制御するようにしている。
【００４３】
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、バックアップローラＢを保持する作動用流体の圧力（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Ｂ１が筒状の素材の端部の内周面に常に当接しながら主軸１０の中心に近づく方向に移動するようにしている。
【００４４】
上記構成において、図５〜図６に、内径Ｄの筒状の素材の端部を２工程で内径Ｄ２に縮管加工する手順を説明する。
【００４５】
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Ｂ１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５（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Ｂ１を素材の内周面に当接（ｄ１＝Ｄ）させておくことが好ましい。
【００４６】
そして、絞りローラＲによる縮管加工の際、ローラ部Ｂ１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５（ｂ）〜図５(ｃ)参照）。
【００４７】
次に、第２工程では、最終形状である素材の端部の内径をＤ２まで縮管するもので、バックアップ外径がｄ２（ｄ２＞Ｄ２）となる位置でローラ部Ｂ１が素材の内周面に当接した状態（図６（ａ）参照）から、第１工程と同様、素材の端部に縮管加工を施し、素材の端部の内径が加工目標のＤ２になる直前（図６（ｂ）参照）、又は、第３工程に入る直前に、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Ｂのローラ部Ｂ１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（図６（ｃ）参照）、従来例と同様に端部の不要部分を切断ローラＣによって切断する。
【００４８】
上記第２工程に続く第３工程では、図７に示すように、面取り用工具２０を、主軸１０の径方向に移動（図例下側）させ、刃部２１ａと切断面の内側に発生したカエリＫとの高さ（図例上下方向）を合わせるとともに、主軸機構２を駆動モータ６によって図例右側に移動させ、カエリＫを除去し、加工を終了する。
【００４９】
また、加工する筒状の素材が、薄肉又は大径ではない場合には、ローラ取付台１３に、バックアップローラＢに代えて、切断面の外側を面取り加工するための面取り用工具を配設することもできる。
【００５０】
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】
【００５１】
本発明の絞り加工装置は、切断面に発生するカエリの除去工程を絞り工程及び切断工程に対して連続した工程で行うことができるという特性を有していることから、縮管工程の後に切断工程を行う必要のある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】
【００５２】
【図１】本発明の絞り加工装置の一実施例を示す全体図である。
【図２】同絞り加工装置のローラ取付台を示す平面図である。
【図３】同絞り加工装置の面取り用工具を説明する図２におけるＸ１−Ｘ１断面図である。
【図４】同絞り加工装置のバックアップローラを説明する図２におけるＸ２−Ｘ２断面図である。
【図５】加工手順の第１工程を説明する図２におけるＸ２−Ｘ２断面からみた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Ｄ１となった状態を示す。
【図６】加工手順の第２工程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となり、絞り加工が終了した状態を示す。
【図７】カエリの除去要領を説明する一部切り欠きの断面図で、（ａ）は面取り用工具を主軸の径方向に位置合わせをした状態を、（ｂ）は（ａ）の部分拡大図を、（ｃ）は面取り用工具を主軸の軸心方向に移動させカエリを除去した状態を示す。
【図８】絞り加工装置の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】絞り加工装置の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Ｘ３−Ｘ３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】同絞り加工装置のローラ取付台の初期状態示す平面図である。
【図１４】同絞り加工装置の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。
【図１５】同絞り加工装置のローラ取付台の切断ローラの移動状態示す平面図である。
【符号の説明】
【００５３】
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  面取り用工具
２１  台座部
２２  ロッド部
Ｂ    バックアップローラ
Ｒ    絞りローラ
【図１】
2009226413.tif 000003
【図２】
2009226413.tif 000004
【図３】
2009226413.tif 000005
【図４】
2009226413.tif 000006
【図５】
2009226413.tif 000007
【図６】
2009226413.tif 000008
【図７】
2009226413.tif 000009
【図８】
2009226413.tif 000010
【図９】
2009226413.tif 000011
【図１０】
2009226413.tif 000012
【図１１】
2009226413.tif 000013
【図１２】
2009226413.tif 000014
【図１３】
2009226413.tif 000015
【図１４】
2009226413.tif 000016
【図１５】
2009226413.tif 000017