JP2005211968A - 加熱処理可能な軸肥大加工装置とその加工方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】温間あるいは熱間で軸肥大加工可能な装置として高周波加熱装置2と軸肥大加工装置3とを用い、高周波加熱装置の誘導子4を両回転保持体間に保持されるワークの軸心方向に移動自在かつこの軸心から離間操作可能となるようにスライド手段を介して軸肥大加工装置3に取り付けられていることを特徴とする加熱処理可能な軸肥大加工装置3とした。
【選択図】図1
Description
そこで、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、金属軸材に回転と圧縮力及び曲げを作用させる加工方法がある。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、あるいは溶接などする必要がなくなるものであった。
また、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加工方法もある(特許文献2参照)。
また、後者の座屈防止のガイド部材を設けた場合においては、従来よりも大径の肥大部を成型することは可能となっているが、ワークWに作用させる圧縮力が大きなものが必要となり、装置自体が大掛かりなものとなってしまうという問題点があった。
請求項2の発明は、互いに対向する一対の回転保持体を備えるとともに、これら回転保持体はワークを保持可能かつ回転可能に構成されており、さらに少なくとも一方の回転保持体は他方の回転保持体に対して偏倚可能に構成され、また、少なくとも一方の回転保持体は他方の回転保持体に対して接近あるいは離間可能に構成され、少なくとも一方の回転保持体には保持したワークを回転駆動させる駆動手段を具備させてなる軸肥大加工装置において、高周波加熱装置の誘導子を少なくとも何れか一方の回転保持体で保持したワークの軸線方向に移動自在かつこの軸心から離間する方向にも移動自在となるスライド手段を介して取り付け、少なくとも一方の回転保持体に挿通したワークの所望箇所をこの誘導子で加熱処理可能とするとともに、軸肥大加工も行うことができるよう構成したことを特徴とする加熱処理可能な軸肥大加工装置とした。
請求項3の発明は、一対の回転保持体を一定間隔離間した状態でワークを保持し、ワークに圧縮圧力と軸心周りの回転及び曲げを作用させることによってワークの中間部に肥大部を成形する軸肥大加工方法において、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て偏倚させることによってワークに曲げを作用させた状態で、曲げ外側に位置する部位に高周波加熱装置の誘導子を接近させることによって曲げ外側を加熱しながら軸肥大加工を並行して行うことを特徴とする軸肥大加工方法とした。
また、誘導子の形状によっては軸肥大加工中にも加熱することができる。
このように、軸肥大加工するワークを加熱することによってワークの変形抵抗を低下させた状態で肥大加工することができるので従来よりも作用させる圧縮力が低減するとともに、より大きな肥大部を容易に成型することができる。
さらに、軸肥大加工中にワークの曲げ外側に位置する部位を加熱することによって、加熱状態にあるワークの放熱を考慮することなく加工できる。また、ワークの曲げ外側は曲げ内側よりもスリーブ間隔が広くなっているので、より薄い肥大部を成形する際にも効果的に加熱することができる。なお、ワークの曲げ外側に誘導子を配していても、ワークを回転させることによって効果的に加熱することができる。
この軸肥大加工装置3は、メインフレーム6上に設けられた駆動回転保持体7と、この駆動回転保持体7を回転させる駆動手段8と、前記駆動回転保持体7を水平位置から上方へ回動させる偏倚手段9と、前記駆動回転保持体7に対向して設けられる従動回転保持体10と、この従動回転保持体10を前記駆動回転保持体7に相対的に接近あるいは離間させ、ワークWに圧縮力を作用させる加圧手段11とから主に構成されている。
なお、この保持筒20後部には加工後のワークWを抜き取るための抜脱手段22が具備されている。
この抜脱手段22は保持筒20後端部に螺着された油圧シリンダー23を駆動源としている。油圧シリンダー23の先端部にはメタル部材24が止着されており、このメタル部材24に抜脱シャフト25が螺着されている。なお、この抜脱シャフト25の軸径及びスリーブの内径はワークWの軸径D0にあわせ、適宜変更する必要があるものである。このように構成された抜脱手段22は油圧シリンダー23の伸長によりスリーブ21にきつく嵌着された状態となっている成型後のワークWをスリーブ21から簡単に抜き出すことができるようになっている。
このように構成された従動回転保持体10は、駆動回転保持体7に対向した状態で前後に摺動自在となるとともに、水平状態にある駆動回転保持体7の保持筒20軸心と従動回転保持体10の保持筒20軸心は同一直線状に位置するように配置されている。
まず、両回転保持体7,10の保持筒20,20内にワークWの軸径D0にあわせたスリーブ21,21と抜脱シャフト25,25を装填する。
そして、ワークWを一方のスリーブ21内に挿通した後、加圧手段11である油圧シリンダー38を伸長させ、駆動回転保持体7と従動回転保持体10の両スリーブ21,21内にワークWが装填された状態となるまで、従動回転保持体10を移動させる。なお、このときの両スリーブ21,21間の間隔を初期掴み間隔L0とする。
ワークWの装填が完了すれば、油圧シリンダー38を伸長させることで、ワークWに軸方向の圧縮力が作用する状態として、駆動モーター27を回転させ、駆動回転保持体7を回転させる。この回転によりワークWは回転する。
然る後、偏倚手段9の油圧シリンダー32を伸長させ、回動フレーム15を回動支軸16,16を中心として回動させる。これにより、両回転保持部7,10間のワークWには曲げが作用することとなり、曲げ内側に位置する部位に僅かな凸部が生じる。これを回転させることによって徐々にワークWの外周全周にわたって、僅かな凸部が累積し、所望の形状まで肥大するものである。なお、作用させる圧縮力は曲げ外側に引張力が作用しない程度の圧力とし、曲げ角度は3〜7度程度の微小角度でよい。さらに、ワークWの回転数は毎分数回転から数百回転でよい。
所望の肥大部が得られれば、偏倚手段9の油圧シリンダー32を短縮することで曲げ戻しを行いワークWを真直化する。
真直化が終わった後、回転と圧縮を停止させ、さらに油圧シリンダー38を短縮すれば従動回転保持部10が後退し、少なくとも何れか一方のスリーブ21からワークWは抜ける。抜けないスリーブ21側の抜脱手段22である油圧シリンダー23を伸長させることによりワークWを抜き取る。すると、ワークWの中間部に幅L1,直径D1の肥大部が一体的に成型されたワークWを得ることができる。
このようにしてワークWの中間部、所望の位置を径方向に肥大させる軸肥大加工において、ワークWを加熱しておくことによってワークWの変形抵抗を低下させた状態でこの加工を行えば、冷間加工とは異なり、肥大径もより大きなものが容易く成型できる。
そして、この誘導加熱装置2の誘導子4を上述したように構成された軸肥大加工装置3に具備して、加熱工程後、直ちに軸肥大加工に移行することができるようにするために設けたスライド手段5について説明する。
このスライド手段5は軸肥大加工装置3のメインフレーム6に止着される基部フレーム39を有している。この基部フレーム39は上下方向の一対のレール部材40,40を備えた矩形状の枠フレーム41と軸肥大加工装置3への取付部材42を固着してなるものである。
そして、基部フレーム39のレール40,40内を滑動自在となるローラー43,43,・・・を具備した井桁状態に構成されたスライドフレーム44が取り付けられる。詳述すると、スライドフレーム44は、縦方向の縦フレーム44a,44aと横方向の横フレーム44b,44bを井桁状に固着してなるもので、縦フレーム44a,44aにはローラー43,43,・・・が固着され、横フレーム44b,44bにはローラー45,45,・・・が固着されている。そして、このスライドフレーム44を覆うとともに、ローラー44,44,・・・が滑動自在となるように両側部に一体的にレール部46a,46aを設けたスライドプレート46が取り付けられる。
したがって、スライドプレート46を上下に移動させようとすると、スライドフレーム44が基部フレーム39に沿って上下に移動し、左右に移動させようとするとスライドフレーム44はそのままでスライドプレート46が水平移動するように構成されている。
このように、上下方向及び水平方向に移動自在なスライドプレート46には誘導子4を固定する固定手段47が設けられている。
この固定手段47として、スライドプレート46側には縦方向にサポートパイプ48,48を固着している。そして、このサポートパイプ48,48に誘導子4を載せるようにして、固定具49,49とナット50,50,・・・によってしっかりと誘導子4を固定している。
なお、このように取り付けた誘導子4はワークWの軸線上を水平移動自在に配置されるように構成されていることは言うまでもない。
さらに、本実施例では少なくとも一方の回転保持体(駆動回転保持体7,あるいは従動回転保持体10)で保持したワークWの軸心方向とこの軸心方向から離間する方向とにスライド可能なものとしてスライド手段5を構成しているが、例えばロボットアーム等を用いてこのアームに誘導子4を取り付けることによってワークWの所望部分を加熱できるよう構成してもよい。すなわち、誘導子4を少なくともワークWの軸心方向とこの軸心方向から離間する方向に離間することができるものをスライド手段としている。
まず、第4図に示すような螺旋状の誘導子4aを用いた場合について説明する。
この場合には、第6図に示す手順に従って加工すればよい。まず、駆動回転保持体7あるいは従動回転保持体10の何れか一方のスリーブ21にワークWを挿通し、保持させる。そして、誘導子4aの内部にワークWが挿通された状態となるようにスライド手段5により誘導子4aを移動させる。然る後、高周波電源装置を起動し、高周波の交流電流を誘導子4aに供給し、この誘導子4aによりワークWに渦電流を発生させ、ワークW自体を発熱させる。誘導子4aの全長よりも長い範囲の加熱部分が必要な場合にはスライド手段5によって誘導子4aを水平方向にスライドさせ所望の部位を加熱すればよい。
ワークWが加熱できれば、誘導子4aを水平方向にスライドさせた後、ワークW軸心から離間する方向にスライドさせる。そして、従動回転保持体10を駆動回転保持体7側に接近させて両保持体7,10でワークWを保持した後、上述で説明した軸肥大加工工程を行う。
このように、ワークWを加熱した後で軸肥大加工を行うと、ワークWの変形抵抗が低下しているので、冷間加工時とは異なり、小さな圧縮力でより大径の肥大部を得ることが可能となる。
この場合には、第7図に示す手順に従って加工すればよい。まず、駆動回転保持体側7でワークWを保持する。
次に誘導子4bをワークWに接近させ、誘導子4bに交流電流を流す。この状態では、ワークWの一部にしか渦電流が発生しないために局部的な加熱しかできない。そこで、駆動回転保持体7の駆動手段8を作動させてワークWを回転させて、ワークWを均一な加熱状態となるようにする。そして、ワークWを回転させながらスライド手段5を用いて所望の範囲を加熱し、軸肥大加工工程に移行すればよい。
まず、両回転保持体7,10を初期掴み間隔L0離間した状態でワークWを保持し、ワークWを回転させながら、誘導子4を両回転保持体7,10間に位置させ、ワークWを加熱する。このとき、両回転保持体7,10間のワークWが均一に加熱するように誘導子4をa図のように移動させたり、一部のみを加熱して軸肥大加工を行うかは成形する肥大部によって適宜最適な加熱方法をとればよい。
次に、少なくとも一方の回転保持体(本実施例では従動回転保持体10)を他方の回転保持体(本実施例では駆動回転保持体7)に接近させることによって圧縮力を作用させるとともに、偏倚手段9を作動させてワークWに曲げを加える。この状態で、ワークWの曲げ外側に位置する部位が加熱されるように誘導子4を位置させて加熱する。そして、所望の肥大部が成形できるまで、この状態を継続する。
所望の肥大部が成形できれば、偏倚手段9を作動させ両回転保持体7,10の軸心が同一直線上に配置させる。この状態で数回転させ、ワークWを真直化させた後、ワークWを取り出す。
このように、ワークWを曲げた際に、ワークWの曲げ外側に位置する側に誘導子を配置させ、加熱する事で、肥大部幅L1が狭く、肥大部直径D1が大きなものも容易に成形できることはいうまでもない。
また、本実施例ではスライド手段5として上下方向と水平方向にスライド自在なものを例示しているが、ワークWの軸心上を移動自在かつこの軸心から離間できる方向にスライド可能なものであれば良く、本実施例に限定するものではない。さらに、スライド手段5をスライドさせるために、モーター等の動力を用いた構成としたり、手動で行ったりすることについては、限定していない。
また、誘導子の形状によっては軸肥大加工中にも加熱することができる。
このように、軸肥大加工するワークを加熱することによってワークの変形抵抗を低下させた状態で肥大加工することができるので従来よりも作用させる圧縮力が低減するとともに、より大きな肥大部を成型することができる。
2 誘導加熱装置
3 軸肥大加工装置
4 誘導子
5 スライド手段
Claims (3)
- 温間あるいは熱間で軸肥大加工可能な装置として高周波加熱装置と軸肥大加工装置とを用い、高周波加熱装置の誘導子を少なくとも両回転保持体間に保持されるワークの軸心方向に移動自在かつこの軸心から離間操作可能となるようにスライド手段を介して軸肥大加工装置に取り付けられていることを特徴とする加熱処理可能な軸肥大加工装置。
- 互いに対向する一対の回転保持体を備えるとともに、これら回転保持体はワークを保持可能かつ回転可能に構成されており、さらに少なくとも一方の回転保持体は他方の回転保持体に対して偏倚可能に構成され、また、少なくとも一方の回転保持体は他方の回転保持体に対して接近あるいは離間可能に構成され、少なくとも一方の回転保持体には保持したワークを回転駆動させる駆動手段を具備させてなる軸肥大加工装置において、高周波加熱装置の誘導子を少なくとも何れか一方の回転保持体で保持したワークの軸線方向に移動自在かつこの軸心から離間する方向にも移動自在となるスライド手段を介して取り付け、少なくとも一方の回転保持体に挿通したワークの所望箇所をこの誘導子で加熱処理可能とするとともに、軸肥大加工も行うことができるよう構成したことを特徴とする加熱処理可能な軸肥大加工装置。
- 一対の回転保持体を一定間隔離間した状態でワークを保持し、ワークに圧縮圧力と軸心周りの回転及び曲げを作用させることによってワークの中間部に肥大部を成形する軸肥大加工方法において、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て偏倚させることによってワークに曲げを作用させた状態で、曲げ外側に位置する部位に高周波加熱装置の誘導子を接近させることによって曲げ外側を加熱しながら軸肥大加工を並行して行うことを特徴とする軸肥大加工方法。
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