JP2003311368A - 金属軸材の軸肥大加工方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ワークに回転と曲げ及び圧縮圧力を作用させ、
所望の位置に肥大部を成形する軸肥大加工方法におい
て、一度の成形過程で幅広な肥大部を得るために初期掴
み間隔を広くし、ワークに座屈を発生させないこと。 【解決手段】ワークを一定間隔離間した一対の回転保持
体で保持し、一方の回転保持体を他方の回転保持体に接
近させワークに圧縮圧力を加え、一方の回転保持体を回
転駆動させワークに軸周りの回転を加え、一方の回転保
持体を他方の回転保持体の軸心に対し傾斜する方向に偏
倚させワークに曲げを加え、ワークの曲げ内側に生じる
突部をワーク全周に累積させ、然る後、ワークの曲げ戻
しを行い真直化することによって所望の肥大部を得る軸
肥大加工方法において、ワークに曲げが作用している状
態ではワークの曲げ外側外周面に適当な押圧力をもって
ガイド部材を衝合し、ワークの座屈防止を行い所望の肥
大部を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、金属軸材あるいは
金属管の任意の位置に該金属軸材あるいは金属管の径よ
りも大径の肥大部を成形する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、金属軸材の任意の位置に肥大部を
設ける方法としては、まず第一に大径の軸材から切削し
て、削り出す方法があった。第二にあらかじめ用意した
カラーを止着する方法もあった。しかしながら、前述の
第一の場合には削り捨てる材料の無駄、切削に要する加
工時間が長く必要であること、長尺物の加工に適してい
ないことなどの問題点があった。また、第二の場合、例
えばカラー等をネジ止めする場合にはネジ加工など追加
の加工が必要となること、溶接の場合には溶接熱の影響
を考慮しなければならないことなどの問題点があった。

【０００３】そこで、本願発明者は金属軸材の中間部に
局部的に軸材の直径よりも大径となる肥大部を形成する
方法として、金属軸材を一定間隔離間した回転可能な保
持部で保持し、この金属軸材に回転と圧縮圧力、さらに
曲げを作用させて肥大部を形成する方法を発明し、特許
（日本国特許第１９９３９５６号）を取得している。こ
の技術によれば、金属軸材の中間部に容易に肥大部を形
成することができるので、従来のような切削加工、ある
いは溶接する必要がなくなるものであった。

【０００４】しかしながら、上記特許では金属軸材に曲
げを作用させた状態で圧縮するために、曲げ角度を大き
くとった場合、あるいは初期掴み間隔（両保持部の間
隔）を広くとった場合などは軸材が座屈してしまい正常
に成形できなかった。そのために、一度の成形過程で得
られる肥大部の幅が比較的狭いものとなってしまい、幅
の大きな肥大部を成形するためには数回の成形過程を繰
り返し行わなければならなかった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明が解決
しようとする課題は、上記従来技術の有する問題点に鑑
みなされたもので、金属軸材に回転と曲げ及び圧縮圧力
を作用させ、金属軸材の所望の位置に軸材の直径よりも
大径となる肥大部を成形する軸肥大加工方法において、
一度の成形過程で従来以上の肥大部を得るために、初期
掴み間隔を広くするとともに金属軸材に座屈を発生させ
ないことである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、ワークである
金属軸材あるいは金属管を一定間隔離間した一対の回転
保持体で保持し、少なくとも一方の回転保持体を他方の
回転保持体に接近させることによってワークに圧縮圧力
を作用させ、少なくとも一方の回転保持体を回転駆動す
ることによってワークに軸周りの回転を加え、さらに少
なくとも一方の回転保持体を他方の回転保持体の軸心に
対し傾斜する方向に偏倚させることによってワークに曲
げを加え、ワークの曲げ内側に生じる突部をワーク全周
に累積させ、然る後、ワークの曲げ戻しを行い真直化す
ることによって所望の肥大部を得る軸肥大加工方法にお
いて、ワークに曲げが作用している状態ではワークの曲
げ外側外周面に適当な押圧力をもってガイド部材を衝合
し、ワークの座屈防止を行い所望の肥大部を得ることを
最も主要な特徴としている。また、旋盤を利用してなる
軸肥大加工装置において、チャックを駆動回転保持体と
し、従動回転保持体をベッド案内面上を左右（縦送り）
方向に摺動可能に構成されたベースフレーム上に立設さ
れたサイドフレーム間に回動自在に軸承し、該従動回転
保持体の軸心を前記駆動回転体の軸心と同一直線上に配
置した状態から偏倚させるように前記軸承部を起端とし
て回動させる偏倚手段を備え、さらに、ベッド内に正逆
転自在に設けられた送りネジに螺合し左右方向に移動可
能なナット部材を固定台下面に固着することによって送
りねじの正逆転によって左右方向に摺動可能な固定台を
備え、前記ベースフレームと固定台を圧縮手段により連
結してなる加工ユニットを設け、さらに、駆動回転保持
体と従動回転保持体間に往復台を配し、この往復台にガ
イド部材を具備したことを特徴としている。

【０００７】請求項１の発明によれば、ワークに曲げと
圧縮圧力及び回転を作用させることによって所望の肥大
部を得る軸肥大加工方法において、曲げの外側面をガイ
ド部材によって適当な押圧力をもって衝合することで初
期掴み間隔を広くとった場合においてもワークの座屈防
止がなされ、これによって初期掴み間隔が広い場合にお
いてもワークを座屈させることなく軸肥大加工を行うこ
とが可能となった。そのため、一度の軸肥大加工によっ
て幅の広い肥大部を得ることが可能となった。請求項２
の発明によれば、旋盤のベッド内に送りねじを備えるこ
とによって加工ユニットの送り操作が容易に行うことが
できるとともに、往復台に固着されたガイド部材によっ
て、左右方向あるいは前後方法にガイド部材を移動する
ことが可能となり、肥大部の成長に合わせ適宜適切な位
置にガイド部材を移動させることができる。さらに、軸
肥大加工後、刃物台による旋削作業も効率よく行うこと
ができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、図面に表された本発明の実
施の形態を例示しつつ、本発明をより具体的に説明す
る。まず、本発明の軸肥大加工方法により肥大部を成形
する軸肥大加工装置１は、第２図及び第３図に示す通り
旋盤Ｌのベッド案内面Ｂ上を往復可能に取り付けられる
加工ユニット２と、往復台Ｃに止着されるガイド部材３
とから主に構成されている。なお、前記旋盤Ｌは一般的
に使用されているものでも良いが本実施形態においては
加工ユニット２の送り操作をより容易に行うために、ベ
ッドＢ内に送りねじ４を設けており、この送りねじ４の
正逆転によって前記加工ユニット２が往復するよう構成
している。

【０００９】まず、上記ガイド部材３について説明す
る。このガイド部材３は旋盤Ｌに備えられた往復台Ｃに
ブラケット部材５を立設するように止着し、このブラケ
ット部材５にガイド部材３となるローラー６を転動自在
に支承してなるものである。すなわち、このガイド部材
３は往復台Ｃと同様に旋盤Ｌを使用する操作者からみて
左右（縦送り方向）及び前後（横送り）に移動可能に構
成されたものである。なお、本実施形態においては、前
後左右に移動可能とするために往復台Ｃを用いている
が、これは往復台Ｃにガイド部材３を設けることによっ
て軸肥大加工を行った後、ワークＷ及び肥大部の旋削作
業を行い易くするためのものであって、前述したように
ガイド部材３がワークＷの肥大部外周面を支持すること
が可能となるよう前後左右あるいは上下左右に移動可能
に構成されていれば良く、本実施形態に限定するもので
はない。

【００１０】次に加工ユニット２について説明する。こ
の加工ユニット２は、主としてベッド案内面Ｂ上を左右
方向に摺動自在に構成されるベースフレーム７と、ワー
クＷを保持した状態でワークＷの回転が可能となるよう
構成された従動回転保持体８と、該従動回転保持体８を
前後に移動させワークＷに圧縮圧力を作用させる際の基
端となる固定台９および従動回転保持体８と該固定台９
間に設けられる圧縮手段１０と、さらに前記従動回転保
持体８を駆動回転保持体１１の軸線から傾斜する方向に
偏倚させる偏倚手段１２とからなる。前記従動回転保持
体８は、旋盤Ｌのベッド案内面Ｂ上を左右に摺動自在な
ベースフレーム７上に一定間隔離間した状態で固着され
たサイドフレーム１３，１３間に配されている。なお、
このベースフレーム７はベッド案内面Ｂの形状にセット
可能なものとし、使用する旋盤Ｌのベッド案内面Ｂの形
状によって変更するもので、加工ユニット２が左右に移
動自在かつ前後方向の動きを拘束できる形状であれば良
い。そして、第６図に示すように前記サイドフレーム１
３，１３の左側端部には軸受孔１３ａ，１３ａが夫々穿
たれており、該軸受孔１３ａ，１３ａに軸承される回動
軸１４ａ，１４ａを左側端部に備えた保持筒１４がこの
回動軸１４ａ，１４ａを基端として上下に回動自在に軸
承されている。なお、この保持筒１４は本実施形態にお
いては２分割の筒状部材を螺着して構成している。この
保持筒１４の右側端部には耐圧キャップ１５を螺着し、
該保持筒１４内部にはスラスト軸受１６及びラジアル軸
受１７，１７，・・・を介して正逆回転自在に支持筒１
８を支承している。該支持筒１８内部には保持スリーブ
１９が挿通されており、耐圧キャップ１５内の軸受２０
を介して正逆転自在に支承される。そして、前記保持ス
リーブ１９内には、スリーブ２１及び中子２２が挿通さ
れる。なお、このスリーブ２１の内径を変更することに
よって異なる軸径のワークＷを加工することが可能とな
る。

【００１１】次に、第８図に示しているのは従動回転保
持体８に設けられた偏倚手段１２であり、上記従動回転
保持体８を旋盤Ｌの主軸側チャック、すなわち駆動回転
保持体１１の軸心に対して傾斜する方向に回動させるも
のである。この偏倚手段１２は次のような構成となって
いる。まず、前記回動軸１４ａ，１４ａから離間した保
持筒１４側面に角度付加軸２３が固着されている。ま
た、角度付加軸が固着された側のサイドフレーム１３に
はステー部材２４，２４が固着されている。該ステー部
材２４，２４間には軸受孔２５ａが穿たれた支持プレー
ト２５が止着されており、サイドフレーム１３に穿たれ
た軸受孔１３ｂと該軸受孔２５ａに回動軸２６ａ，２６
ａを備えた取付プレート２６を軸承し、この取付プレー
ト２６に油圧シリンダ２７を螺着することによって油圧
シリンダ２７が揺動自在に構成されている。さらに、こ
の油圧シリンダ２７の先端には軸受部材２７が取り付け
られており、前記角度付加軸２３を軸承している。この
ように構成された偏倚手段１２は、油圧シリンダ２７の
伸縮によって従動回転保持体８の回動軸１４ａ，１４ａ
を起端として上下に回動するものである。

【００１２】次に固定台９について説明する。この固定
台９は旋盤Ｌのベッド案内面Ｂ上を摺動自在なベースフ
レーム２９を備えている。そして、該ベースフレーム２
９下面には上記送りねじ４に螺合可能なナット部材３０
が固着されており、この送りねじ４の正逆転によって前
記ベースフレーム２９が横送り自在な構成とされてい
る。そして、該ベースフレーム２９上には空孔部３１ａ
を備えたプレート３１，３１を固着しており、該空孔部
３１ａ，３１ａ及び上記従動回転保持体８のサイドフレ
ーム１３，１３間に固着されている補強プレート３２に
夫々圧縮手段１０となる油圧シリンダ３３を取り付けて
いる。すなわち、送りねじ４の正逆転によって加工ユニ
ット２が横送り自在に構成されるとともに、送りねじ４
の回転を停止し、圧縮手段１０である油圧シリンダ３３
を伸長させることによって従動回転保持体８が駆動回転
保持体１１側に接近し、両回転保持体８，１１間のワー
クＷに圧縮圧力を作用させることが出来るよう構成した
ものである。なお、図面においては油圧シリンダ２７，
３３の制御機構等を示していないが夫々の油圧シリンダ
２７，３３を伸縮作動させるものであれば何ら問題はな
い。

【００１３】次に上述した軸肥大加工装置１を用いて本
発明に係る軸肥大加工を行う手順について第１図に基づ
いて説明する。まず、加工ユニット２は偏倚手段１２に
より、駆動回転保持体１１と従動回転保持体８の軸心が
互いに一直線上に位置するよう配置し、さらに圧縮手段
１０の油圧シリンダ３３を縮めた状態としておく。そし
て、ワークＷを駆動回転保持体１１で保持する。このと
き、駆動回転保持体１１からワークＷを突出する長さの
目安はスリーブ２１の長さと初期掴み間隔Ｌ_０を足した
長さであり、初期掴み間隔Ｌ_０間のワークＷに曲げと圧
縮圧力及び回転が作用されることによって、所望の肥大
部が成形されるものである。次に、送りねじ４を回転さ
せて加工ユニット２を駆動回転保持体１１側に移動さ
せ、保持スリーブ１９内の中子２２にワークＷを接触さ
せる。そして、往復台Ｃを移動させ、両回転保持体８，
１１の略々中間部のワークＷに接触するようにガイド部
材３を移動させる。この状態を示したものが第１図
（ａ）である。そして、圧縮手段１０である油圧シリン
ダ３３を伸長させワークＷに圧縮圧力を作用させた状態
で偏倚手段１２の油圧シリンダ２７も伸長させてワーク
Ｗに２度から６度程度の曲げを作用させる。このとき、
圧縮圧力はワークＷの曲げ外側に発生する引張力を相殺
する程度の圧力としている。さらに、駆動回転保持体１
１を回転させ、ワークＷに回転を加える。このワークＷ
の回転によって、曲げ内側に生じた微少な突部がワーク
Ｗ全周に累積され、所望の肥大部を成形するものであ
り、この回転は圧縮圧力あるいは曲げの前後何れの段階
で作用させてもよい（第１図（ｂ）参照）。

【００１４】上述の状態を維持しつつ、継続して回転と
曲げ及び圧縮圧力を作用させると、第１図（ｃ）から
（ｄ）の状態となる。このとき、ガイド部材３は肥大部
の成長とともに僅かづつ移動させ、ワークＷの座屈を防
止する。然る後、所望の肥大部が得られれば、偏倚手段
１２の油圧シリンダ２７を縮め、駆動回転保持体１１と
従動回転保持体８の軸心が同一直線上に位置するように
配置し、圧縮圧力を作用させた状態で数回転させ、ワー
クＷの真直化を行う。この段階で、ガイド部材３はワー
クＷから離間してもよい。そして、送りねじ４を回転さ
せ加工ユニット２を右側に移動させると、駆動回転保持
体１１にワークＷが保持された状態となり、往復台Ｃに
取り付けた刃物によって旋削することができる。

【００１５】上述した加工手順によって、軸径Ｄ_０のワ
ークＷの中間部に直径Ｄ_ｎ，幅Ｌ_ｎの肥大部が成形でき
る。従来は曲げと圧縮圧力及び回転を作用させてもワー
クＷが座屈しないように比較的狭い初期掴み間隔で軸肥
大加工を行っていた為に、成形後の肥大部幅Ｌ_ｎが狭
く、所望の肥大部を成形するためには数回の軸肥大加工
を繰り返し行わなければならなかったが、ガイド部材３
をワークＷに接当させ、ワークＷの座屈を防止すること
が可能となり、初期掴み間隔Ｌ_０を広くとることがで
き、結果として幅の広い肥大部を一度の加工で成形でき
るようになった。

【００１６】

【発明の効果】以上説明したように本発明の軸肥大加工
方法は、従来ワークの座屈を防止するために比較的狭い
初期掴み間隔で加工していたものを、ガイド部材でワー
クの曲げ外側面を衝合することによって座屈を防止する
ことができ、一度の軸肥大加工でより幅の広い肥大部を
得ることが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】軸肥大加工方法の加工手順を示す説明図 （ａ）図はワークＷの装填状態を示す説明図 （ｂ）図はワークＷに回転と曲げ及び圧縮圧力を加えた
状態を示す説明図 （ｃ）図は（ｂ）図の状態からさらに圧縮圧力を作用さ
せ続けた状態（圧縮成形工程）を示す説明図 （ｄ）図は（ｃ）図の状態からさらに圧縮圧力を作用さ
せ続けた状態（圧縮成形工程）を示す説明図 （ｅ）図は曲げを戻し、ワークＷを真直化する状態（真
直化工程）を示す説明図 （ｆ）図は成形されたワークＷを示す説明図

【図２】軸肥大加工装置を示す全体正面図

【図３】その平面図

【図４】ガイド部材を示す要部平面図

【図５】その要部右側面図

【図６】加工ユニットを示す正面図

【図７】加工ユニットを示す平面図

【図８】加工ユニットの偏倚手段を示す背面図

【符号の説明】

１ 拡軸加工装置 ２ 加工ユニット ３ ガイド部材 ４ 送りねじ ８ 従動回転保持体 ９ 固定台 １０ 圧縮手段 １１ 駆動回転保持体 １２ 偏倚手段 Ｌ 旋盤 Ｂ ベッド案内面 Ｃ 往復台 Ｗ ワーク

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワークである金属軸材あるいは金属管を
   一定間隔離間した一対の回転保持体で保持し、少なくと
   も一方の回転保持体を他方の回転保持体に接近させるこ
   とによってワークに圧縮圧力を作用させ、少なくとも一
   方の回転保持体を回転駆動することによってワークに軸
   周りの回転を加え、さらに少なくとも一方の回転保持体
   を他方の回転保持体の軸心に対し傾斜する方向に偏倚さ
   せることによってワークに曲げを加え、ワークの曲げ内
   側に生じる突部をワーク全周に累積させ、然る後、ワー
   クの曲げ戻しを行い真直化することによって所望の肥大
   部を得る軸肥大加工方法において、ワークに曲げが作用
   している状態ではワークの曲げ外側外周面に適当な押圧
   力をもってガイド部材を衝合し、ワークの座屈防止を行
   い所望の肥大部を得ることを特徴とする軸肥大加工方
   法。
2. 【請求項２】 旋盤を利用してなる軸肥大加工装置にお
   いて、チャックを駆動回転保持体とし、従動回転保持体
   をベッド案内面上を左右（縦送り）方向に摺動可能に構
   成されたベースフレーム上に立設されたサイドフレーム
   間に回動自在に軸承し、該従動回転保持体の軸心を前記
   駆動回転体の軸心と同一直線上に配置した状態から偏倚
   させるように前記軸承部を起端として回動させる偏倚手
   段を備え、さらに、ベッド内に正逆転自在に設けられた
   送りネジに螺合し左右方向に移動可能なナット部材を固
   定台下面に固着することによって送りねじの正逆転によ
   って左右方向に摺動可能な固定台を備え、前記ベースフ
   レームと固定台を圧縮手段により連結してなる加工ユニ
   ットを設け、さらに、駆動回転保持体と従動回転保持体
   間に往復台を配し、この往復台にガイド部材を具備した
   ことを特徴とする軸肥大加工装置。