JP2001105041A - スピニング加工装置 - Google Patents
スピニング加工装置Info
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Abstract
具を公転駆動してスピニング加工を適切に行なうと共
に、これに連続して切断等の他の加工を行なう。 【解決手段】 外管21の先端部に第1の回転体24を
設け、内管23の先端部に第2の回転体25を設け、第
2の回転体に第1の案内路(案内溝25a)及び第2の
案内路を形成し、これらに沿って移動可能に夫々ローラ
28及び刃具30を第1の回転体に支持する。而して、
回転不能に支持した被加工部材(管素材4)に対し、内
管及び外管を同方向に回転駆動し、必要に応じて両者間
に回転差が生起されるように相対的に回転駆動する。こ
れにより、ローラ28が公転しながら径方向に移動して
管素材に対しスピニング加工を行ない、これに連続して
刃具30によって加工後の端部を切断する。
Description
に関し、特に、回転不能に支持した被加工部材に対し、
ローラを公転駆動してスピニング加工を行なうスピニン
グ加工装置に係る。
を行ない例えばテーパ状の管端部を形成するスピニング
加工装置として、種々の形式のものが知られている。こ
の中で、被加工部材を回転不能に支持した状態で絞り工
具を被加工部材回りに公転駆動してスピニング加工を行
なう装置があり、例えば特公平3−8412号公報に開
示されている。同公報に記載の主軸装置は、二重構造の
主軸にカム板と工具取付け台(面板)を設け、主軸後方
に直列に装着した二組の遊星歯車機構を駆動し、回転中
の主軸の内外管の間に速度差を生起させてカム板と工具
取付け台との間に相対回動を与え、主軸回りを公転する
絞り工具を、径方向に摺動させてスピニング加工を行う
ように構成されている。
加工部材回りに加工具であるローラを公転駆動してスピ
ニング加工を行なう装置も知られており、例えば特開平
11−147138号及び特開平11−151535号
公報に開示されている。
2号公報に記載の主軸装置のように、主軸回りを公転す
る加工具によってスピニング加工を行なう装置において
は、加工具を固定して被加工部材を回転させるスピニン
グ加工装置とは異なり、例えば絞り工具と刃具といった
複数の種類の加工具を並設して加工することが困難であ
るため、スピニング加工終了後に、別工程で別の設備を
用いて加工端部の切断を行なう必要がある。このような
スピニング加工後の切断工程は、特に前掲の特開平11
−147138号公報等に記載の傾斜軸や偏心軸を含む
スピニング加工を行なった後には、管端部の仕上げ加工
として必須の工程となる。
スピニング加工を行なう装置において、例えば2種類の
ローラを用いて連続してスピニング加工を行ない得るよ
うにすることが要請されているが、実現していない。
加工部材に対し、加工具を公転駆動してスピニング加工
を行なうスピニング加工装置において、スピニング加工
を適切に行なうと共に、スピニング加工に連続して切断
等の他の加工を行ない得るスピニング加工装置を提供す
ることを課題とする。
め、本発明のスピニング加工装置は、請求項1に記載の
ように、内管及び外管の二重管から成る主軸と、前記外
管の先端部に設け前記外管の軸を中心に前記外管と共に
回転する第1の回転体と、該第1の回転体と平行に前記
内管の先端部に設け前記内管の軸を中心に前記内管と共
に回転する第2の回転体であって、前記内管の軸回りに
第1の案内路及び第2の案内路を形成した第2の回転体
と、該第2の回転体の前記第1の案内路及び第2の案内
路に沿って夫々移動可能に、前記1の回転体に支持する
第1の加工具及び第2の加工具と、前記内管及び前記外
管を同方向に回転駆動し、且つ必要に応じて前記内管と
前記外管との間に回転差が生起されるように前記内管及
び前記外管を相対的に回転駆動する駆動手段とを備え、
回転不能に支持した被加工部材に対し、前記第1の加工
具及び第2の加工具を公転駆動しながら、前記第1の加
工具を前記第1の案内路に沿って径方向に駆動すると共
に、前記第2の加工具を前記第2の案内路に沿って径方
向に駆動するように構成したものである。
1の加工具をスピニング加工用のローラとし、前記第2
の加工具を切断用の刃具とするとよい。
請求項3に記載のように、前記第1の加工具を、前記被
加工部材に当接する部分の曲率が大のスピニング加工用
のローラとし、前記第2の加工具を、前記被加工部材に
当接する部分の曲率が小のスピニング加工用のローラと
してもよい。被加工部材に当接する部分の曲率が大のス
ピニング加工用のローラは、大まかな形状を成形するの
に適しているのに対し、被加工部材に当接する部分の曲
率が小のスピニング加工用のローラは、加工面の面精度
を高く維持して成形することができるので、仕上げ加工
に適している。従って、上記のように被加工部材に当接
する部分の曲率が異なる二組のローラを装着すれば、一
般加工と仕上げ加工を連続して精度良く行なうことがで
きる。
スピニング加工用のローラがあり、前記第2の加工具と
しては、スピニング加工用のローラの他、被加工部材を
切断するための刃具、切断面処理用のバイト、砥石等が
ある。而して、前記被加工部材に対し、円滑なスピニン
グ加工を行ない、更にはスピニング加工後連続して切断
等の所望の加工を行なうことができる。尚、前記第1及
び第2の案内路は溝でも突条でもよく、第1及び第2の
加工具には、溝に係合して案内されるピン、あるいは突
条に嵌合して案内される溝を形成することによって、第
1及び第2の加工具を夫々第1及び第2の案内路に沿っ
て駆動することができる。前記第1の案内路及び前記第
2の案内路は連続する一つの案内路として形成してもよ
い。
装置の実施形態を図面を参照して説明する。図1及び図
2は本発明の一実施形態に係るスピニング加工装置を示
すもので、例えば管素材4の管端部を縮径加工すること
ができ、本実施形態の最終製品は、例えば自動車用の消
音器の外筒(図示せず)及び触媒コンバータ、並びに各
種圧力容器に供される。尚、本実施形態において、原素
材(加工前の素材)は金属製の管素材であるが、その材
料の種類は問わない。
のガイドレール5が固定され、このガイドレール5に沿
って筐体20が移動可能に配置されている。この筐体2
0の下部にはボールソケット7が固定され、これに螺合
する螺子軸(ボールスクリュー)8が、ベ−ス1上にガ
イドレール5と平行に配置され、サーボモータ9によっ
て回動可能に支持されている。而して、サーボモータ9
によって螺子軸8が回転駆動されると、筐体20はガイ
ドレール5に沿って移動するように構成されている。
に配置され、その中心軸を中心にベアリング3,4等を
介して回動自在に筐体20に支持されている。図1に示
すように、主軸2は円筒状の外管21と内管23によっ
て二重管に構成されており、後述する変速機構50に連
結されている。
に、マンドレル40の連結棒41が主軸2とは独立して
軸方向に進退可能に支持されている。即ち、連結棒41
は主軸2の内管23に対し軸受を介してフローティング
支持されており、従って主軸2の回転及び軸方向移動に
拘らず軸方向に移動し得るように構成されている。マン
ドレル40は管素材4の開口端内側の形状に合致するよ
うに形成されている。連結棒41の基端部は進退駆動用
のシリンダ42に支持され、シリンダ42はブラケット
1cを介してベース1に支持されている。
材4は、その端部の加工目標中心軸が主軸2の中心軸と
一致するように、クランプ装置(図示せず)によって回
転不能に支持されている。即ち、管素材4の加工目標中
心軸及び主軸2の中心軸がベース1と平行な同一平面上
(ベース1から同一の高さ)に位置するように構成され
ている。
形成され、その中空部に円筒状の内管23が収容され、
後述する変速機構50に連結されている。更に、内管2
3の中空部を貫通するようにマンドレル40の連結棒4
1が軸方向に進退可能に支持されている。マンドレル4
0は管素材4の開口端内側の形状に合致するように形成
されている。連結棒41の基端部は進退駆動用のシリン
ダ42に支持され、シリンダ42はブラケット1cを介
してベース1に支持されている。
2bに連結され、このプーリ22bがベルト(図示せ
ず)を介してモータ等(図示せず)等に連結されてお
り、外管21はこのモータ等によって回転駆動される。
一方、外管21の先端には第1の回転体24が固定され
ており、外管21が回転駆動されると第1の回転体24
が中心軸を中心に回転する。そして、この第1の回転体
24に対して回動可能に内管23の先端部が支持されて
いる。内管23の先端部には第2の回転体25が固定さ
れており、第2の回転体25は内管23と共にその中心
軸を中心に回転駆動される。
転体25には、本発明の第1及び第2の案内路を構成す
る4条の円弧状の案内溝(対向する一組の案内溝を夫々
25a,25bで表す)が形成されており、これらの案
内溝25a,25bの各々に、第2の回転体25の回転
に伴い径方向に移動する案内ピン26が配置されてい
る。これらの案内ピン26は一対の支持部材27及び一
対の支持部材29に夫々保持されている。支持部材27
は相互に対向するように配置され、第2の回転体25に
摺動自在に支持され、案内ピン26を介して案内溝25
aに沿って移動可能に保持されている。同様に、支持部
材29も相互に対向するように配置され、第2の回転体
25に摺動自在に支持され、案内ピン26を介して案内
溝25bに沿って移動可能に保持されている。そして、
図1及び図2に示すように、各支持部材27にはローラ
28が回動自在に支持されており、各支持部材29には
刃具30が回動自在に支持されている。尚、図2(及び
図2以降の図)においては説明を容易にするため第1の
回転体24を省略し、この第1の回転体24に支持され
る支持部材27,29並びにローラ28及び刃具30の
みを表している。
体25が一方向に回転するとき支持部材27(及びロー
ラ28)と支持部材29(及び刃具30)が相対的に移
動するように形成されている。即ち、支持部材27が径
外方向に移動する場合には支持部材29は径内方向に移
動し、逆に支持部材27が径内方向に移動する場合には
支持部材29は径外方向に移動するように、案内溝25
a,25bのプロフィールが形成されている。
21が回転駆動されると、各ローラ28及び刃具30が
管素材4の中心軸を中心に回動する。この状態におい
て、第2の回転体25が第1の回転体24に対して相対
的に回転すると、支持部材27が径方向に駆動され、ロ
ーラ28が管素材4の中心軸に対して近接、離隔するよ
うに駆動されると共に、支持部材29が、支持部材27
の移動方向とは逆向きの径方向に駆動され、刃具30が
管素材4の中心軸に対して離隔、近接するように駆動さ
れる。即ち、図2から図3に示す状態になり、この間、
ローラ28によって管素材4の端部の縮径加工が行なわ
れるのに対し、刃具30は管素材4から離隔した位置で
待機状態とされる。
変速機構50は、外管21と内管23との間に回転差が
生起されるように外管21及び内管23を相対的に回転
駆動する差動機構であり、本発明の駆動手段の一部を構
成する。本実施形態の変速機構50は撓み噛み合い式駆
動装置を用いたもので、図1に示すように、外管21と
内管23に夫々係合される一対の外輪51,52と、こ
れらの内面に形成された同一の歯数の歯溝に噛合し、こ
れらと異なる歯数の歯形が形成された可撓性の歯車輪5
3と、この歯車輪53を回動可能に支持し外輪51,5
2の歯溝と相対する2箇所で噛合するように配置するウ
ェーブ形成輪54が設けられている。このウェーブ形成
輪54は駆動用減速モータ55によって回転駆動され
る。外輪51,52は夫々支持歯車56,57に支持さ
れ、支持歯車56と噛合する駆動歯車58が外管21に
取付けられ、支持歯車57と噛合する従動歯車59が内
管23に取付けられている。
ハーモニックドライブとして知られているので(例え
ば、インターネット情報http://www.hds.co.jp/hdss.ht
m )、作動原理の説明は省略するが、駆動用減速モータ
55の駆動に応じて外輪51,52間に相対速度差が生
ずる差動機構が構成されている。而して、図示しないモ
ータ等によって外管21が回転駆動されると、外輪5
1,52間の差動により内管23を介して第2の回転体
25が回転駆動され、支持部材27及び29、ひいては
ローラ28及び刃具30が主軸2の中心軸に対し径方向
移動するように構成されている。
ダ42等の各駆動手段はコントローラ(図示せず)に電
気的に接続され、このコントローラから各駆動手段に対
し制御信号が出力され、数値制御されるように構成され
ている。尚、変速機構50としては、上記の撓み噛み合
い式駆動装置に限らず、遊星歯車機構等、他の差動機構
を用いることとしてもよい。
動を説明すると、図1において、先ず、管素材4はクラ
ンプ装置(図示せず)によって回転不能の状態で保持さ
れる。このとき、管素材4の中心軸が主軸2の中心軸と
同軸となるように位置決めされる。また、各ローラ28
は管素材4の外径よりも外側に退避している。
前進駆動され(図1の左方向に移動)、管素材4のスピ
ニング加工開始位置で各ローラ28が退避した状態で停
止される。そして、マンドレル40が管素材4の一端部
の開口内に位置するように前進駆動される。この状態か
ら、図示しないモータ等によって外管21が回転駆動さ
れ、第1の回転体24がその中心軸を中心に回動すると
共に、変速機構50を介して第2の回転体25が回転駆
動される。そして、減速モータ55によって外管21と
内管23が相対的に回転駆動され、両者間、ひいては第
1の回転体24と第2の回転体25との間に回転速度差
が生ずると、支持部材27が案内溝25aに沿って中心
軸方向に摺動すると共に、支持部材29が案内溝25b
に沿って外方に摺動する。
って径方向に駆動される。同時にモータ9によって筐体
20がガイドレール5に沿って後退駆動され(図1の右
方向に移動)、各ローラ28も同方向に後退駆動され
る。これにより、各ローラ28は、管素材4の端部の外
周面に圧接された状態で、それ自体回転(即ち、自転)
すると共に加工目標軸を中心に回転(即ち、公転)しな
がら、加工目標軸方向に径方向駆動され、図3に示すよ
うにスピニング加工が行なわれる。この間、支持部材2
9は案内溝25bに沿って外方に摺動するので、各刃具
30は図3に示すように管素材4から離隔した位置に退
避している。特に、各ローラ28が最も径外方に移動し
たときでも各刃具30は管素材4に干渉しない程度に径
内方に移動するように、案内溝25a,25bのプロフ
ィールが設定される。同様にして、複数回の加工サイク
ルが行なわれ、図5に示す最終形状のテーパ部4b及び
首部4cが管素材4の管端部に形成される。
同方向に回転駆動された状態で、内管23の外管21に
対する相対的な回転方向が上記とは逆の方向となるよう
に減速モータ55が駆動されると、支持部材27が案内
溝25aに沿って外方に摺動すると共に、支持部材29
が案内溝25bに沿って中心軸方向に摺動する。このと
き、同時にモータ9によって筐体20がガイドレール5
に沿って駆動され、各刃具30が加工後の首部4cの所
定位置に対向する位置で軸方向移動が停止し、この位置
で図6に示すように、各刃具30が首部4cに向かって
径方向に駆動され、首部4cが所定位置で切断される。
従って、この間は各ローラ28は図5に示すように退避
した位置にある。
支持した管素材4に対し、加工具たるローラ28を公転
駆動してスピニング加工を行ない、これに連続して刃具
30によって加工後の管素材4を所定位置で切断しトリ
ム処理を行なうことができる。また、管素材4及び連結
棒41の何れも回転しないため、管素材4を強固に押圧
する構造を容易に構成することができると共に、回転に
起因する管素材4のブレ等の不具合を回避でき、正確な
位置決めが可能である。
位可能であればどのような移動経路としてもよく、一部
が重合する経路としてもよい。第2の加工具としては、
刃具30に代えて、例えばバイト、砥石、転造工具等を
用いることとしてもよい。更に、ローラ28及び刃具3
0に代えて、管素材4に当接する部分の曲率が大きいス
ピニング加工用のローラ(図示せず)と、管素材4に当
接する部分の曲率が小さいスピニング加工用のローラ
(図示せず)によって第1及び第2の加工具を構成して
もよい。尚、ローラの、管素材4に当接する部分の曲率
とは、所謂先端Rの曲率(軸心と平行方向の曲率)であ
り、ローラの外周の径を意味するものではない。而し
て、管素材4に当接する部分の曲率が大きいスピニング
加工用のローラは、大まかな形状を成形するのに適し、
板厚の減少も少ないのに対し、管素材4に当接する部分
の曲率が小さいスピニング加工用のローラは、加工面の
面精度を高く維持して成形することができるので、仕上
げ加工に適している。
係るスピニング加工装置によるスピニング加工状況を示
すもので、本発明の第1及び第2の案内路が連続して形
成され、楕円形状の案内溝25cとされたもので、その
他の構成は前述の実施形態と同様である。本実施形態に
おいては、第2の回転体25の第1の回転体24に対す
る相対的な回転方向を切り換えることなく、相対的な回
転方向が同じ方向のままでローラ28と刃具30の径方
向移動が逆となるように周期的に繰り返すことができ
る。而して、図7に示すようにスピニング加工を行なう
と共に、これに連続して図8に示すように切断処理を行
なうことができる。
としては、刃具30に代えて、例えばバイト、砥石等を
用いることとしてもよい。更に、ローラ28及び刃具3
0に代えて、管素材4に当接する部分の曲率が大きいス
ピニング加工用のローラ(図示せず)と、管素材4に当
接する部分の曲率が小さいスピニング加工用のローラ
(図示せず)によって第1及び第2の加工具を構成して
もよい。
スピニング加工装置の第2の回転体25を示し、本発明
の第1の案内路が2つの案内溝25dで形成され、第2
の案内路が1つの案内溝25eで形成されたもので、案
内溝25eは2点鎖線で示す案内溝25dに対し逆方向
に案内するように形成されている。そして、案内溝25
dに沿って移動する2個の支持部材(図示せず)に夫々
ローラ(図示せず)が回動自在に支持され、案内溝25
eに沿って移動する1個の支持部材(図示せず)に1個
の刃具(図示せず)が回動自在に支持されている。その
他の構成は前述の実施形態と同様である。
び首部4cの軸が管素材4の軸と同軸上でスピニング加
工を行なう状態を示しているが、管素材4の軸に対して
傾斜した軸に沿ってテーパ部及び首部(図示せず)を形
成することができ、あるいは管素材4の軸に対して偏心
した軸に沿ってテーパ部及び首部を形成することもでき
る。更には、傾斜軸及び偏心軸を適宜組合せてスピニン
グ加工を行なうこともできる。これらの傾斜軸及び偏心
軸を含むスピニング加工については前掲の特開平11−
147138号及び特開平11−151535号公報に
開示されており、これらの加工方法をテーパ部及び首部
の成形に適用することができる。この場合には、管素材
4に当接する部分の曲率が大きいスピニング加工用のロ
ーラ(図示せず)を支持部材27に回動自在に支持し、
管素材4に当接する部分の曲率が小さいスピニング加工
用のローラ(図示せず)を支持部材29に回動自在に支
持することとし、管素材4の縮径工程では前者のローラ
を用い、首部4cの仕上げ工程では後者のローラを用い
るとよい。
で以下に記載の効果を奏する。即ち、請求項1に記載の
スピニング加工装置によれば、回転不能に支持した被加
工部材に対し、加工具を公転駆動してスピニング加工を
適切に行なうと共に、このスピニング加工に連続して切
断等の他の加工を容易に行なうことができる。
1の加工具をスピニング加工用のローラとし、前記第2
の加工具を切断用の刃具とすることにより、スピニング
加工に連続して加工後のトリミングを容易に行なうこと
ができる。
第1の加工具を、被加工部材に当接する部分の曲率が大
のスピニング加工用のローラとし、前記第2の加工具
を、被加工部材に当接する部分の曲率が小のスピニング
加工用のローラとすることにより、一般加工と仕上げ加
工を連続して精度良く行なうことができ、円滑にスピニ
ング加工を行なうことができる。
の全体を示す断面図である。
におけるローラと刃具の関係を示す正面図である。
におけるローラと刃具の関係を示す正面図である。
におけるローラと刃具の関係を示す正面図である。
におけるローラと刃具の関係を示す図4の状態の側面図
である。
におけるローラと刃具の関係を示す図4の状態の側面図
である。
置におけるローラと刃具の関係を示す正面図である。
置におけるローラと刃具の関係を示す正面図である。
工装置における第2の回転体を示す正面図である。
管,24 第1の回転体, 25 第2の回転体,27
支持部材, 28 ローラ, 29 支持部材,30
刃具, 40 マンドレル, 50 変速機構
Claims (3)
- 【請求項1】 内管及び外管の二重管から成る主軸と、
前記外管の先端部に設け前記外管の軸を中心に前記外管
と共に回転する第1の回転体と、該第1の回転体と平行
に前記内管の先端部に設け前記内管の軸を中心に前記内
管と共に回転する第2の回転体であって、前記内管の軸
回りに第1の案内路及び第2の案内路を形成した第2の
回転体と、該第2の回転体の前記第1の案内路及び第2
の案内路に沿って夫々移動可能に、前記1の回転体に支
持する第1の加工具及び第2の加工具と、前記内管及び
前記外管を同方向に回転駆動し、且つ必要に応じて前記
内管と前記外管との間に回転差が生起されるように前記
内管及び前記外管を相対的に回転駆動する駆動手段とを
備え、回転不能に支持した被加工部材に対し、前記第1
の加工具及び第2の加工具を公転駆動しながら、前記第
1の加工具を前記第1の案内路に沿って径方向に駆動す
ると共に、前記第2の加工具を前記第2の案内路に沿っ
て径方向に駆動するように構成したことを特徴とするス
ピニング加工装置。 - 【請求項2】 前記第1の加工具がスピニング加工用の
ローラで、前記第2の加工具が切断用の刃具であること
を特徴とする請求項1記載のスピニング加工装置。 - 【請求項3】 前記第1の加工具が、前記被加工部材に
当接する部分の曲率が大のスピニング加工用のローラ
で、前記第2の加工具が、前記被加工部材に当接する部
分の曲率が小のスピニング加工用のローラであることを
特徴とする請求項1記載のスピニング加工装置。
Priority Applications (6)
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JP29045199A JP4456208B2 (ja) | 1999-10-13 | 1999-10-13 | スピニング加工装置 |
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