JP2004291048A - スピニング成形機 - Google Patents

Abstract

【課題】スピニング成形機の加工精度を低下させることなく、成形サイクルの短縮化、設備の小型化、低コスト化を図る。
【解決手段】成形ローラ２およびカッター４の双方を、１つの回転軸１８で旋回駆動する。成形ローラ２およびカッター４を、別々に、回転軸１８に対し離間接近自在に支持するリニアスライド１１、２０のうち、成形ローラ２に係るリニアスライド１１のみを、回転軸１８に対し変位させる駆動手段（ドローバー９、リンク機構１２）で駆動する。リニアスライド１１の変位を、副リンク機構２１によってカッター４に係るリニアスライド２０に伝達する。成形ローラ２およびカッター４の旋回時に、成形ローラ２およびカッター４の各々に作用する遠心力が、互いの遠心力を打ち消す力として作用し、従来のスピニング成形機における、遠心力に起因する問題を解決する。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スピニング成形機の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
スピニング成形機は、円筒状ワークを固定し、当該円筒状ワークの外周面に沿って成形ローラを旋回させつつその旋回半径を縮小することにより、円筒状ワークを所望の直径へと縮径することで、円筒状ワークを所望のテーパ形状に成形するものである。そして、前記成形ローラにより成形された円筒状ワークの外周面に沿ってカッターを旋回させつつその旋回半径を縮小することにより、円筒状ワークの不用部分を切断し、必要な製品形状を得ることができるものである。
図６には従来のスピニング成形機１の平面図を示している。このスピニング成形機１は、成形ローラ２を備えるローラ部３と、カッター４を備えるカッター部５とが、別体をなしている。また、円筒状ワークＷを固定するクランプ部６は、成形ローラ２を旋回駆動するローラ部３の回転軸７、または、カッター４を旋回駆動するカッター部５の回転軸８の延長線上に、円筒状ワークＷを位置決めするために、矢印Ａで示す方向に移動するための駆動手段と、回転軸７、８の軸方向（矢印Ｂで示す。）へと円筒状ワークＷを変位させるための駆動手段とを備えるものである。
【０００３】
図７（ａ）は、図６に示す従来のスピニング成形機１の、ローラ部３における、成形ローラ３の旋回半径の変更機構を示す模式図である。また、図７（ｂ）は、図７（ａ）を正面視した模式図である。なお、カッター部５における、カッター４の旋回半径の変更機構も、これと全く同じであることから、説明を省略する。
回転軸８は中空軸となっており、その内部をドローバー９が貫通し、ドローバー９は、軸方向へと移動可能となっている。また、回転軸８に固定された回転部１０には、成形ローラ２を、回転軸８に対し離間接近自在に支持するリニアスライド１１を備えている。さらに、ドローバー９の軸方向の変位を、成形ローラ２を支持するリニアスライド１１の、回転軸７に対し離間、接近させる方向の変位に変換するリンク機構１２を備えている。リンク機構１２は、Ｌ字状をなすリンク１３の中間部を支点１４で回転部１０に軸着し、リンク１３の一方の端部を支点１５でドローバー９に軸着し、さらに、リンク１３の他方の端部を支点１６でリニアスライド１１に軸着したものである。したがって、ドローバー９の軸方向（図７では、矢印Ｃで示す。）の変位は、リンク機構１２によって、リニアスライド１１の、回転軸７に対し離間、接近させる方向の変位（図７では、矢印Ｄで示す。）に変換される。なお、円筒状ワークＷを除き、図７に示す部分は全て、回転軸７を回転させることにより、図７（ｂ）に矢印Ｅで示す方向へと回転するものである。
【０００４】
また、従来のスピニング成形機として、図６、図７に示した従来例とは別に、成形ローラとカッターとを１つの回転軸で旋回駆動する構造とした例もある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−４７１６２号公報（〔００３４〕、〔００３５〕、図７〜図１１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のスピニング成形機には、以下のような問題点があった。まず、図６、図７に示すスピニング成形機１は、ローラ部３とカッター部５とを別々のユニットで構成していることから、設備コストの増大を来たし、また、特に幅方向の設備サイズが大きくなるといった欠点もあった。また、ワーククランプ部６は、円筒状ワークＷを、ローラ部３とカッター部５との間で移動させる必要があることから、１つの製品当りの加工サイクルが長くなり、製造効率がわるくなる。
さらに、図７に示すように、成形ローラ２（カッター４も同様である。）には、旋回時に矢印Ｆで示す大きな遠心力が作用するため、リンク機構１２、ドローバー９等には、円筒状ワークＷを成形するための駆動力に加え、遠心力Ｆに対する反力を担持することが必要となる。例えば、成形するための駆動力（約１０００ｋｇｆ）＋遠心力の反力（約１５００ｋｇｆ）＝ドローバー９等に要求される駆動力（約２５００ｋｇｆ）となり、遠心力の反力が全体の６０％を占めるような場合もある。その結果として、リンク機構１２の摩耗が激しく、耐久性に欠けることとなる。また、ドローバー９の剛性（径方向のサイズ）を十分に確保することが必要となる。さらに、ドローバー９の動力源（電動モータ等）に要求される出力のうち、遠心力の反力が占める割合が大きく、非効率であることが明らかである。加えて、成形ローラ２に作用する遠心力Ｆは、成形ローラ２の重量バランスが崩れると振動発生原因となり、製品の品質に悪影響を及ぼすこととなった。
【０００７】
一方、図６に示すローラ部３とカッター部５とを一体にまとめると、装置の小型化、成形サイクルの短縮は可能となるが、構造の複雑化を来たし、コスト対性能の面で要求を満足することが困難であった。また、特許文献１記載のスピニング成形機も、回転部分の構造の複雑化を避けることができず、同様の欠点を有するものであった。いずれにしても、従来のスピニング成形機は、前述の、成形ローラに作用する遠心力の問題を解決するには至っていない。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、スピニング成形機の加工精度を低下させることなく、成形サイクルの短縮化、設備の小型化、低コスト化を図ることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための、本発明の請求項１に係るスピニング成形機は、円筒状ワークを固定するワーククランプ部と、前記円筒状ワークの外周面に沿って旋回しつつ旋回半径を縮小することにより前記円筒状ワークを所望の直径へと縮径する成形ローラと、当該成形ローラにより成形された円筒状ワークの外周面に沿って旋回しつつ旋回半径を縮小することにより前記円筒状ワークの不用部分を切断するカッターとを有するスピニング成形機であって、
前記成形ローラおよび前記カッターの双方を旋回駆動する１つの回転軸と、前記成形ローラおよび前記カッターを、別々に、前記回転軸に対し離間接近自在に支持するリニアスライドと、当該各リニアスライドのうち前記成形ローラまたは前記カッターに係るいずれか一方のリニアスライドを前記回転軸に対し変位させる駆動手段と、当該一方のリニアスライドの変位を、これと逆方向の変位として他方のリニアスライドに伝達するリンク機構とを備えることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明によれば、前記成形ローラおよび前記カッターの双方を１つの回転軸で旋回駆動する構成として、設備の小型化を図ることができる。そして、前記成形ローラおよび前記カッターを、別々に、前記回転軸に対し離間接近自在に支持するリニアスライドの、いずれか一方のみを、前記回転軸に対し変位させる駆動手段を備えることで、駆動手段自体の複雑化を回避している。また、前記駆動手段により駆動される一方のリニアスライドの変位を、前記リンク機構によって他方のリニアスライドに伝達することにより、前記成形ローラおよび前記カッター双方の、旋回半径の変更を可能としている。
さらに、前記成形ローラおよび前記カッターの夫々に係るリニアスライドを、前記リンク機構によってつなぐことで、前記成形ローラおよび前記カッターの旋回時に各々に作用する遠心力を、互いの遠心力を打ち消す力として作用させ、従来の遠心力に起因する問題を解決することが可能となる。
【００１０】
また、本発明の請求項２に係るスピニング成形機は、前記駆動手段は、前記回転軸の内部を貫通して軸方向に変位するドローバーと、当該ドローバーの軸方向の変位を、前記成形ローラまたは前記カッターに係るいずれか一方のリニアスライドの変位へと変換するリンク機構とを備えるものである。
本発明では、前記リンク機構によって、前記成形ローラまたは前記カッターに係るいずれか一方のリニアスライドを前記回転軸に対し変位させ、前記成形ローラまたは前記カッターの旋回半径を変更させることが可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。なお，従来技術と同一部分、若しくは相当する部分については、同一の符号を付して、詳しい説明を省略する。
【００１２】
図１には、本発明の実施の形態に係るスピニング成形機１７の平面図を示している。このスピニング成形機１７は、成形ローラ２とカッター４との双方を１つの回転軸１８で旋回駆動する、ローラ・カッター部１９を備えるものである。また、円筒状ワークＷを固定するクランプ部６は、回転軸１８の延長線上に、円筒状ワークＷを位置決めするものである。そして、クランプ部６は、回転軸１８の軸方向（矢印Ｂで示す。）へと円筒状ワークＷを変位させるための駆動手段のみ備えるものである。
【００１３】
図２（ａ）は、ローラ・カッター部１９における、成形ローラ３およびカッター４の旋回半径の変更機構を示す模式図である。また、図２（ｂ）は、図２（ａ）を正面視した模式図である。回転軸１８に固定された回転部１０には、成形ローラ２を、回転軸１８に対し離間接近自在に支持するリニアスライド１１と、カッター４を、回転軸１８に対し離間接近自在に支持するリニアスライド２０とを備えている。なお、図示の例では、一対の成形ローラ２と一対のカッター４とを、回転軸１８を中心として互いに直交する線上に配置しているが、三つ以上の成形ローラ２およびカッター４を備えるものとしても良い。
【００１４】
また、ドローバー９の軸方向の変位を、成形ローラ２を支持するリニアスライド１１の、回転軸７に対し離間、接近させる方向の変位に変換するリンク機構１２を備えると共に、成形ローラ２を支持するリニアスライド１１の変位を、これと逆方向の変位として、カッター４を支持するリニアスライドに伝達するリンク機構２１を備えている。リンク機構２１（以下、「副リンク機構」という。）は、リンク機構１２と同様にＬ字状をなすリンク２２の、中間部を支点２３で回転部１０に軸着し、リンク２２の一方の端部を支点２４でリニアスライド１１に軸着し、さらに、リンク２２の他方の端部を支点２５でリニアスライド２０に軸着したものである。
【００１５】
したがって、リニアスライド１１が回転軸７に対し離間、接近する方向（図２では、矢印Ｄで示す。）に変位するとき、リニアスライド２０もこれに同調して、回転軸７に対し離間、接近する方向（図２（ｂ）では、矢印Ｇで示す。）へと変位する。しかも、リニアスライド１１が回転軸７に対し接近する方向に変位するとき、リニアスライド２０は回転軸７に対し離間する方向に変位し、リニアスライド１１が回転軸７に対し離間する方向に変位するとき、リニアスライド２０は回転軸７に対し接近する方向に変位することとなる。
なお、リニアスライド１１のみ駆動する駆動手段としての、ドローバー９、リンク機構１２の構造については、従来技術（図７）と同様である。
【００１６】
図３には、本発明の実施の形態に係るスピニング成形機１７を用いて、スピニング成形を行う手順をフローチャートで示している。また、図４には、図３に示す手順における、スピニング成形機１７の作動状態の一部を抽出して示している。
以下に、図３、図４を参照しながら、スピニング成形手順を説明する。
【００１７】
▲１▼まず、クランプ部６に円筒状ワークＷをセットする（図４（ａ））。このとき、ローラ・カッター部１９の成形ローラ２、カッター４の何れも、円筒状ワークＷの外周面に接触しない位置にセットする。そして、クランプ部６を軸方向（矢印Ｂ）に移動させて、成形ローラ２およびカッター４に囲まれる位置へと、円筒状ワークＷの前側Ｆｒを前進させる。
▲２▼回転軸（主軸）１８を回転させる。
▲３▼成形ローラ２を、円筒状ワークＷの外周面に沿って旋回させつつ旋回半径を縮小することにより、円筒状ワークＷの前側Ｆｒを所望の直径へと縮径し、所望のテーパー形状に成形する（図４（ｂ））。
▲４▼成形ローラ２を回転軸７に対し離間する方向に変位させ、これと同期して、カッター４を回転軸７に対し接近させる。そして、カッター４を、成形ローラ２により成形された円筒状ワークＷの前側Ｆｒの外周面に沿って旋回させかつ旋回半径を縮小することにより、円筒状ワークＷの前側Ｆｒの不用部分Ｗ’を切断する（図４（ｃ））。
【００１８】
▲５▼クランプ部６を軸方向（矢印Ｂ）に移動させて、円筒状ワークＷを初期位置（図４（ａ））へと戻す。続いて、クランプ部６を１８０°反転させ、円筒状ワークＷの後側Ｒｒを、ローラ・カッター部１９へと向ける。そして、再びクランプ部６を軸方向（矢印Ｂ）に移動させて、成形ローラ２およびカッター４に囲まれる位置へと、円筒状ワークＷの後側Ｒｒを前進させる。
▲６▼成形ローラ２を、円筒状ワークＷの外周面に沿って旋回させつつ旋回半径を縮小することにより、円筒状ワークＷの後側Ｒｒを所望の直径へと縮径し、所望のテーパー形状に成形する（図４（ｂ）参照）。
▲７▼成形ローラ２を回転軸７に対し離間する方向に変位させ、これと同期して、カッター４を回転軸７に対し接近させる。そして、カッター４を、成形ローラ２により成形された円筒状ワークＷの後側Ｒｒの外周面に沿って旋回させかつ旋回半径を縮小することにより、円筒状ワークＷの後側Ｒｒの不用部分を切断する（図４（ｃ）参照）。
▲８▼回転軸（主軸）１８の回転を停止する。
▲９▼クランプ部６を軸方向（矢印Ｂ）に移動させて、円筒状ワークＷを初期位置（図４（ａ））へと戻し、成形完了したワークＷをクランプ部６から取出す。
以上の手順により、円筒状ワークＷに対するスピニング成形が完了する。
【００１９】
上記構成をなす、本発明の実施の形態によれば、以下のような作用効果を得ることができる。まず、スピニング成形機１７のローラ・カッター部１９は、成形ローラ２およびカッター４の双方を、１つの回転軸１８で旋回駆動する構成としている。よって、従来のスピニング成形機１（図６）のごとく、ローラ部３とカッター部５とを別々のユニットで構成するものに対し、設備の小型化を図ることができる。そして、成形ローラ２およびカッター４を、別々に、回転軸１８に対し離間接近自在に支持するリニアスライド１１、２０のうち、成形ローラ２に係るリニアスライド１１のみを、回転軸１８に対し変位させる駆動手段（ドローバー９、リンク機構１２）で駆動することで、駆動手段自体の複雑化を回避している。また、当該駆動手段により駆動されるリニアスライド１１の変位を、副リンク機構２１によってカッター４に係るリニアスライド２０に伝達することにより、成形ローラ２およびカッター４双方の、旋回半径の変更を可能としている。
【００２０】
さらに、成形ローラ２およびカッター４の夫々に係るリニアスライド１１、２０を、副リンク機構２１によってつなぐことで、成形ローラ２およびカッター４の旋回時に、成形ローラ２およびカッター４の各々に作用する遠心力Ｆ（図５）が、互いの遠心力を打ち消す力として作用し、従来のスピニング成形機における、遠心力に起因する問題を解決することが可能となる。
すなわち、リンク機構１２の摩耗を防ぎ、耐久性を高めることができる。また、遠心力に対する反力を考慮する必要がなくなり、ドローバー９に要求される剛性を低減させることが可能となる。さらに、ドローバー９の動力源（電動モータ等）に要求される出力を低減し、低出力の動力源で効率的な運転を行うことが可能となる。加えて、遠心力に起因する振動の発生を抑え、製品の品質を向上させることができる。
【００２１】
なお、本発明の実施の形態では、回転軸１８の内部を貫通して軸方向に変位するドローバー９と、ドローバー９の軸方向の変位（矢印Ｃ）を、成形ローラ２のリニアスライド１１の変位（矢印Ｄ）へと変換するリンク機構１２とを備える駆動手段を用いることにより、リニアスライド１１を回転軸１８に対し変位させ、成形ローラ２の旋回半径を変更させる構成を採用しているが、他の構造によってリニアスライド１１を回転軸１８に対し変位させることとしてもよい。
【００２２】
また、本発明の実施の形態では、ドローバー９の軸方向の変位（矢印Ｃ）を、成形ローラ２のリニアスライド１１の変位（矢印Ｄ）へと変換するためにリンク機構１２を用いたが、ドローバー９の軸方向の変位（矢印Ｃ）を、カッター４のリニアスライド２０の変位へと変換するためにリンク機構１２を用いることとしても良い。この場合には、リニアスライド２０の変位を副リンク機構２１によってリニアスライド１１へと伝達することで、図２に示す構造を採った場合と同様の作用効果を得ることができる。さらに、リンク機構１２、２１は、図示の構造に限定されず、リンク機構１２、２１と同様の機能を発揮するものであれば良い。
【００２３】
【発明の効果】
本発明はこのように構成したので、スピニング成形機の加工精度を低下させることなく、成形サイクルの短縮化、設備の小型化、低コスト化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るスピニング成形機の平面図である。
【図２】図１に示すスピニング成形機の構造を説明するものであり、（ａ）は、ローラ・カッター部における成形ローラおよびカッターの旋回半径の変更機構を示す模式図、（ｂ）は、（ａ）を正面視した模式図である。
【図３】図１に示すスピニング成形機を用いて、スピニング成形を行う手順を示すフローチャートである。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、図３に示すスピニング成形手順における、スピニング成形機の作動状態の一部を抽出して示したものである。
【図５】図１に示すスピニング成形機の、成形ローラおよびカッターの旋回状態を示す模式図である。
【図６】従来のスピニング成形機の平面図である。
【図７】図６に示すスピニング成形機の構造を説明するものであり、（ａ）は、ローラ部における、成形ローラの旋回半径の変更機構を示す模式図であり、（ｂ）は（ａ）を正面視した模式図である。
【符号の説明】
２ 成形ローラ
４ カッター
６ クランプ部
９ ドローバー
１０ 回転部
１１、２０ リニアスライド
１２、２１ リンク機構
１３、２２ リンク
１４、１５、１６、２３、２４、２５ 支点
１７ スピニング成形機
１８ 回転軸
１９ ローラ・カッター部
Ｗ 円筒状ワーク

Claims (2)

1. 円筒状ワークを固定するワーククランプ部と、前記円筒状ワークの外周面に沿って旋回しつつ旋回半径を縮小することにより前記円筒状ワークを所望の直径へと縮径する成形ローラと、当該成形ローラにより成形された円筒状ワークの外周面に沿って旋回しつつ旋回半径を縮小することにより前記円筒状ワークの不用部分を切断するカッターとを有するスピニング成形機であって、
   前記成形ローラおよび前記カッターの双方を旋回駆動する１つの回転軸と、前記成形ローラおよび前記カッターを、別々に、前記回転軸に対し離間接近自在に支持するリニアスライドと、当該各リニアスライドのうち前記成形ローラまたは前記カッターに係るいずれか一方のリニアスライドを前記回転軸に対し変位させる駆動手段と、当該一方のリニアスライドの変位を、これと逆方向の変位として他方のリニアスライドに伝達するリンク機構とを備えることを特徴とするスピニング成形機。
2. 前記駆動手段は、前記回転軸の内部を貫通して軸方向に変位するドローバーと、当該ドローバーの軸方向の変位を、前記成形ローラまたは前記カッターに係るいずれか一方のリニアスライドの変位へと変換するリンク機構とを備えることを特徴とする請求項１記載のスピニング成形機。

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