JP2005040814A - 被加工部材の加工装置と加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、成形ロールを押し付けて被加工部材を成形するにあたって、複数の形状の成形を可能にするスピニング加工装置を提供する。
【解決手段】本発明の加工装置は、被加工物回転駆動手段２、４と成形ロール６０を回転自在に支持するロールヘッド７０と昇降台駆動装置２５と心押体駆動装置６に備える心押体５と主軸に取付けのマンドレル７とを備え、成形ロール６０は被加工部材を複数の形状に加工可能に押圧点Ａ、Ｂを複数備えている。
【選択図】 図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加工装置、特に、回転している被加工部材に、回転している成形ロールを押し付けて被加工部材を成形する、スピニング加工装置及び加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のスピニング加工装置は、例えば、特開２００３−７１５２３号公報に開示してあり、この装置の主要部の概要について図１を参照して説明する。
固定軸線上に心押体５と主軸２（あるいは、主軸に固定されたマンドレル）に挟持され、主軸駆動モータ４によって、軸線を中心に回転する、金属等の被加工部材に対し、心押体駆動装置６に備える心押体５で被加工部材を押える。
そして、成形工具としての成形ロール６０（６０ａ〜６０ｃ）を軸線とほぼ垂直な方向から押し付けながら被加工部材の軸線方向に移動させて、被加工部材の外形を成形するスピニング加工装置が知られている。
【０００３】
このスピニング加工装置に備えてある成形ロール６０ａ〜６０ｃは、昇降可能な昇降台２０に載置固定してある。そして、前記成形ロール６０ａ〜６０ｃは、ロールヘッド７０（７０ａ〜７０ｃ）によって回転可能に支持されており、駆動装置６２（６２ａ〜６２ｃ）によって進退動し、被加工部材の自体（肉）が伸び易いように移動させて加工する。
そして、被加工部材の加工が終了すると、心押体駆動装置６に備える心押体５を上昇させると共に、主軸２内に設けてある副軸１０２ａを副昇降シリンダ１０２を介して上昇させて、被加工部材をマンドレル７から取出す。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００３−７１５２３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そして、前記スピニング加工装置は、被加工部材を破壊等することなく種々の形状に成形し、被加工部材の形状に合う成形ロールを使用しているが、取替えの手間暇を考慮したり、多数の成形ロールを製作するコストを考慮して、同じ成形ロールを使用している。
例えば、突出部を押圧点Ｂとして備える成形ロール１０５は、円筒筒状の加工に向いているが、図６に示すように、筒状の頂部に形成の傾斜状の肩部１０６を加工する時には、この押圧点Ｂを備える成形ロール１０５を傾斜して使用している。
しかしながら、ロール軸を傾斜させて、成形ロールを傾斜にして被加工部材に押圧点Ｂを接触させながら加工する場合は、ロール軸を傾斜させる機構が必要になり、加工機全体が大きくなるという課題が生ずる。
【０００６】
一方、成形ロール１０５のロール軸を傾斜させずに成形すると、押圧点Ｂでない箇所で成形が行われるので、成形した傾斜面にカエリが生じてしまい製品不良になると共に、このカエリは、その後の成形ロールに溶着し、次加工において加工精度に影響を与えると共に、このカエリがあると、取り扱い時に怪我をする危険があるので、カエリが生じない加工が必要である。
そこで、本発明は、形状を異にする毎に成形ロールを取り替える手間暇やロール軸を傾斜させる機構を省く等が可能であると共に、カエリが生じない成形ロールを備える加工装置及び加工方法を提供する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の加工装置は、被加工部材を回転駆動する被加工物回転駆動手段と被加工部材を成形する成形ロールを回転自在に支持するロールヘッドと成形ロールを昇降可能な昇降台駆動装置と被加工部材を押し付けるために昇降可能な心押体駆動装置に備える心押体と主軸に取付けのマンドレルとを備えている。
成形ロールは、押圧点を複数備えているので、同じ成形ロールで押圧点を選択すればよいので、複数の形状を簡便に加工できる。
【０００８】
又、請求項２の加工装置は、押圧点ＡとＢを上下に形成の成形ロールを備えていて、押圧点Ａ又は押圧点Ｂが被加工部材を押圧するとき、被加工部材に対する成形ロールは同じ角度であるので、ロール軸を傾斜させる機構が不要である。
【０００９】
請求項３の加工方法は、回転する主軸に取付けのマンドレルの上に載置された被加工部材を成形ロールにより押圧して円筒状に成形すると共に頂部に傾斜状の肩部を成形する方法であり、成形ロールは複数の押圧点を備えていて、一方の押圧点で被加工部材を円筒状に成形し、他方の押圧点で前記傾斜状の肩部を成形することによって、同じ成形ロールで異なる形状をロール軸を傾斜させる機構を備えることなく成形できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。図１は、本発明の加工装置をスピニング加工装置に適用した一実施の形態の概略正面図を示している。
また、図２は、図１のＡ矢視方向から見たスピニング加工装置の断面図であり、図３は、図２のＢ矢視方向から見たロールヘッド７０（７０ａ〜７０ｃ）、成形ロール６０（６０ａ〜６０ｃ）、駆動装置６２（６２ａ〜６２ｃ）である。
【００１１】
スピニング加工装置は基台１０を備えていて、この基台１０にはコラム１３２、１３３が直立状態で固定されており、コラム１３２、１３３の上端には上部機体４０が固定されている。
また、このスピニング加工装置は昇降可能な昇降台２０を備えていて、この昇降台２０には、ロールヘッド７０ａ〜７０ｃを進退送り可能にする駆動装置６２ａ〜６２ｃと、前記ロールヘッド７０ａ〜７０ｃに回転自在に支持する成形ロール６０ａ〜６０ｃが取り付けてある。
尚、この成形ロール６０ａ〜６０ｃの断面形状は、図５（Ａ）に示す被加工部材２００のように２種類の形状を加工可能に、上部に押圧点Ｂを、その下部に押圧点Ａを備えている形状であり、図５（Ｂ）（Ｃ）に示すように、前記押圧点Ａ又は押圧点Ｂを使用するときでも、被加工部材２００に対して同じ角度で押圧可能であり、ロール軸を傾斜させる機構が不要である。
【００１２】
前記成形ロール６０の押圧点Ｂは、成形ロール６０の端部に形成してあり、この押圧点Ｂは曲率半径Ｒ１（＝４ｍｍ）の突状に形成してある。即ち、この成形ロール６０は、押圧点Ｂを中心における垂直線から右上方向に、角度θ２（＝５゜）で傾斜部が形成してあると共に、右下方向に、角度θ３（＝１５゜）で傾斜部に形成してあり、押圧点Ｂのみが被加工部材２００に当接する形状に形成してある。
そして、この押圧点Ｂは、図５（Ｂ）に示すように、比較的大きな曲率半径である被加工部材２００の側部を円筒状に加工するときに使用する。
【００１３】
一方、押圧点Ａは、図４に示すように前記押圧点Ｂの右下部に形成してあり、この押圧点Ａは、図５（Ａ）に示すように、被加工部材２００の肩部に形成の傾斜部１２０と、その傾斜部１２０に延設の水平部１２１を形成するときに使用するものである。
そのため、この押圧点Ａの曲線部は、曲率半径Ｒ２に形成してあると共に、被加工部材２００をＡ点で押圧しながら傾斜部１２０を成形するとき、成形ロール６０ａ〜６０ｃが被加工部材２００の水平部１２１に当接せず、又、被加工部材２００の自体（肉）が伸び易いように、窪み１２３が形成してあり、この窪み１２３は前記押圧点Ａから水平線との角度θ１に成形してある。
なお、前記押圧点Ａを種々の値で成形加工して前記肩部の成形を実施したが、カエリが発生しない押圧点Ａの形状は曲率半径Ｒ２（＝６ｍｍ）、θ１（＝３０゜）であった。
【００１４】
以上のように、成形ロール６０ａ〜６０ｃには押圧点Ａと押圧点Ｂを備え、且つ、押圧点Ｂで被加工部材２００の側部を成形し、押圧部Ａで被加工部材２００の肩部に形成の傾斜部１２０と、その傾斜部１２０に延設の水平部１２１を成形するが、押圧点Ａを使用するときと押圧点Ｂを使用するときは、成形ロール６０ａ〜６０ｃの被加工部材２００に対する角度は同じでよいので、ロール軸を傾斜させる機構が不要である。
【００１５】
昇降台２０は、ベアリングブロックを備え、コラム１３２、１３３に設けられた各一対のリニアガイド１３２ａ、１３３ａに沿って、上下方向に移動可能に取り付けられている。
基台１０には主軸駆動モータ４が設けられ、主軸駆動モータ４はベルト等にて回転を伝達させて、主軸ヘッド３に回転支持された主軸２を回転させる。
【００１６】
上部機体４０には、心押体駆動装置６が設けられ、心押体駆動装置６は、例えば、モータ、ポンプ、リザーバ及び心押体送りシリンダからなるハイブリッドアクチュエータユニットで構成され、心押体５を上下方向に移動させる。
被加工部材は、主軸２（あるいは主軸２に固定されたマンドレル７）と、下方向に移動した心押体５の間に、任意の力で挟持され、固定される。
また、心押体５は、例えば、スラスト軸受け機構５ａを介して心押体送りシリンダに対して回転可能に支持され、主軸２が回転すると、主軸２との間に挟持する被加工部材と共に心押体５も連動して回転するように構成されている。
【００１７】
また、上部機体４０には、同期駆動される一対の昇降台駆動装置２５が設けられており、各昇降台駆動装置２５は、例えば、モータ、ポンプ、リザーバ及び昇降台送りシリンダからなるハイブリッドアクチュエータユニットで構成され、昇降台２０を上下方向に移動させる。
昇降台２０は、例えば、平面略三角形であり、中心部に心押体５と主軸２（あるいは主軸２に固定されたマンドレル７）で挟持された被加工部材を通す孔２７が設けられている。そして、昇降台２０の平面略三角形の各頂点には、ロールヘッド７０ａ、７０ｂ、７０ｃが、昇降台２０に対して心押体５の方向（略三角形の重心の方向）に進退送り可能に取り付けられている。また、昇降台２０には、各ロールヘッド７０ａ、７０ｂ、７０ｃの駆動装置６２ａ、６２ｂ、６２ｃが設けられている。
【００１８】
各駆動装置６２は、例えば、ハイブリッドアクチュエータユニットであり、図３で代表して例示する駆動装置６２ａのように、モータ６３ａ、ポンプ６４ａ、リザーバ７１ａ、油圧シリンダ６５ａから構成され、モータ６３ａの駆動力でポンプ６４ａを駆動し、油圧シリンダ６５ａの前後室内への圧油の給排を制御して、成形ロール６０ａを備えたロールヘッド７０ａを進退送りする。
又、ロールヘッド７０ａは、ガイドレール６６ａを備え、昇降台２０に備えられたベアリングブロックに案内され、移動（進退）可能に構成されている。
【００１９】
制御手段１００は、スピニング加工装置の起動／停止を操作するためのスイッチ及び加工条件を設定あるいは入力する入力手段等が設けられている。また、制御手段１００は、主軸回転信号、ロール回転信号等が入力され、主軸駆動モータ４等を制御する。
尚、詳細図示を省略したが、前述した心押体駆動装置６及び各昇降台駆動装置２５を構成するハイブリッドアクチュエータユニットも図３に示すそれと略同一の構成となっている。
【００２０】
尚、成形ロール６０は、前記において押圧点（Ａ、Ｂ）は２点であるが、３点以上を備えるものであってもよい。又、この実施例では成形ロール６０ａ、６０ｂ、６０ｃの全てに複数の押圧点を備えるように形成したが、この例に限定されるものではなく、３つの成形ロール６０ａ、６０ｂ、６０ｃの何れかに複数の押圧点を備えるように構成してもよい。
【００２１】
【発明の効果】
請求項１の加工装置に備えてある成形ロールは、被加工部材を複数の形状に加工可能に押圧点を複数備えているので、何れの押圧点を使用するかを選択するだけで、複数の形状を簡便に加工できる。
又、請求項２の加工装置は、押圧点ＡとＢを上下に形成の成形ロールを備えていて、押圧点Ａ又は押圧点Ｂが被加工部材を押圧するとき、被加工部材に対する成形ロールは同じ角度であるので、ロール軸を傾斜させる機構が不要である。
又、請求項３の加工方法は複数の押圧点を備えている成形ロールを使用し、一方の押圧点で被加工材を円筒状に成形し、他方の押圧点で傾斜状の肩部を成形可能であるので、ロール軸を傾斜させないで加工することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の加工装置の一実施の形態の概略正面図である。
【図２】図１のＡ矢視方向から見た加工装置の図である。
【図３】図２のＢ矢視方向から見たロールヘッド７０ａ、成形ロール６０ａ、駆動装置６２ａの断面図である。
【図４】成形ロールの正面図である。
【図５】（Ａ）は被加工部材を加工した図、（Ｂ）は成形ロールの押圧点Ａを使用の加工している状態図、（Ｃ）は成形ロールの押圧点Ｂを使用の加工している状態図である。
【図６】従来の成形ロールで被加工部材の加工状態を示す図である。
【符号の説明】
２ 主軸
４ 主軸駆動モータ
５ 心押体
６ 心押体駆動装置
７ マンドレル
２０ 昇降台
２５ 昇降台駆動装置
６０（６０ａ〜６０ｃ） 成形ロール
７０（７０ａ〜７０ｃ） ロールヘッド
１２３ 窪み
２００ 被加工部材

Claims (3)

1. 被加工部材を回転駆動する被加工物回転駆動手段と、
   被加工部材を成形する成形ロールを回転自在に支持するロールヘッドと、
   成形ロールを昇降可能な昇降台駆動装置と、
   被加工部材を押し付けるために昇降可能な心押体駆動装置に備える心押体と、
   主軸に取付けのマンドレルと、を備える加工装置であって、
   前記成形ロールに備える押圧点は複数であることを特徴とする加工装置。
2. 成形ロールには上下に押圧点Ａと押圧点Ｂが形成してあり、前記押圧点Ａ又は押圧点Ｂが被加工部材を押圧するとき、被加工部材に対する成形ロールは同じ角度であることを特徴とする加工装置。
3. 回転する主軸に取付けのマンドレルの上に載置された被加工部材を成形ロールにより押圧して円筒状に成形すると共に、頂部に傾斜状の肩部を成形する加工方法であって、
   前記成形ロールは複数の押圧点を備え、一方の押圧点で前記被加工部材を円筒状に成形し、他方の押圧点で前記傾斜状の肩部を成形することを特徴とする加工方法。

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