JP2006082159A - 金属製リング状ワークの面取り又は開先加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】金属製リング状ワークの回転中心を決定せずに面取り又は開先加工を行うことができる金属製リング状ワークの面取り又は開先加工方法及び装置を提供する。
【解決手段】ワーク保持ベースに金属製リング状ワーク３を載せカッター２と切込調整ローラ６にワークを合わせると共に内ローラ７をワークの内周縁に合わせセットする工程、ワーク旋回ローラ４及びカッターを駆動させワークにカッターを押付けて切り込みを開始する工程、切り込みが開始されるに従いワークをカッターの前方に位置する外ガイドローラ５に接近させ、一定量の切り込み量に達した時点でワークを外ガイドローラに接触させて切り込み量を一定に制限させる工程、ワークが外ガイドローラに接触する前後でワークと切込調整ローラとの接触を解除し、一定量の切り込み量を保持ながら金属製リング状ワークの外周縁の面取り又は開先加工を行う工程からなる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、金属製リング状ワークの外周縁を面取り又は開先加工する方法及び装置に関する。

従来、ワーク特に、金属製リング状ワークの面取り又は開先加工することことはかなり難しく、ＮＣ制御によるロボット等の複雑な装置を用いて行われている。
しかし、一般にバリを除去する程度の金属製ワークの面取り又は開先加工する程度のために、このような高価な装置を使用することはない。したがって、コストを下げるために、ガスバーナを用いた溶削が行われている。

このガスバーナによるバリを除去する溶削には問題があり、金属製のワークに熱影響を与え、金属組織の結晶粒を粗大化し、強度を低下させ、またワークに熱変形を与えるという問題が発生する。
特に、熱影響による変形が生じた場合、それを回復させるためにワーク全体をプレスにより押圧して変形部を修復し、あるいは全く関係のないワークの箇所に熱を加えて逆変形させ、矯正するという手法が採られる。これによっても、加工したワークが、必ずしも元に戻るという保障がなく、さらにコストを上げ、加工時間が長大になるという問題を発生する。

このようなことから、先行技術では倣い方式によるバリ取り装置が提案されている。この装置は、テーブル上Ｘ軸方向へ延伸させたアームをＸ、Ｙ軸方向へ移動可能にし、このアーム片端にテーブル上にセットしたテンプレートに対して接触、離隔自在なスライダを設け、アームの他端に前記テンプレートとほぼ同一形状のバリ取り回転工具を設け、スライタスでテンプレートを倣うとともに、この倣いに基づいて回転工具でワークのバリ取りを行うというものである（特許文献１参照）。
しかし、この装置も位置検出装置やテンプレート等の倣い装置が必要であるためコスト高になることは否めず、また倣い装置や位置決め装置によって、バリ取りの精度が変化するという問題がある。
特開２０００−２０２７４０号公報

本発明で解決しようとする課題は、金属製リング状ワークの回転中心を決定せずに面取り又は開先加工を行うことができる金属製リング状ワークの面取り又は開先加工方法であり、スペースを最小限に留めるとともに、作業効率が良く、かつ低コストで金属製リング状ワークの面取り又は開先加工方法及び装置を開発することである。

本発明は、ワークに対して、カッター、ワーク駆動ローラ、支持又はワーク送り等に使用するガイドローラの配置を調整することにより、スペースを最小限に留めるとともに、作業効率が良く、かつ低コストで金属製リング状ワークの面取り又は開先加工方法及び装置を提供できるとの知見を得た。

本発明は、この知見にもとづいて、
１）金属製リング状ワークの外周縁を面取り又は開先加工する方法であって、ワーク保持ベース、カッター、ワーク旋回ローラ、カッターの前方に位置する外ガイドローラ、カッターの後方に位置する切込調整ローラ、ワークの内側に位置する内ガイドローラを備え、ワーク保持ベースに金属製リング状ワークを載せ、カッターと切込調整ローラにワークを合わせると共に内ローラをワークの内周縁に合わせセットする工程、ワーク旋回ローラ及びカッターを駆動させワークにカッターを押付けて切り込みを開始する工程、切り込みが開始されるに従いワークをカッターの前方に位置する外ガイドローラに接近させ、一定量の切り込み量に達した時点で、ワークを外ガイドローラに接触させて切り込み量を一定に制限させる工程、ワークが外ガイドローラに接触する前後でワークと切込調整ローラとの接触を解除し、内ガイドローラ、外ガイドローラ、ワーク旋回ローラ及びカッターにより旋回駆動させながら一定量の切り込み量を保持し、金属製リング状ワークの外周縁の面取り又は開先加工を行う工程からなることを特徴とする金属製リング状ワークの面取り又は開先加工方法、
２）金属製リング状ワークの回転中心を決定せずに面取り又は開先加工を行うことを特徴とする上記１記載の金属製リング状ワークの面取り又は開先加工方法、
３）定常的な切り込みが行われる位置の金属製リング状ワークとカッターとの中心線を仮想線Ａとした場合、前記カッターと切込調整ローラにワークを合わせると共に内ローラをワークの内周縁に合わせセットする工程において、ワークの回転中心を前記仮想線Ａよりも切込調整ガイドローラ側とすることを特徴とする上記１又は２記載の金属製リング状ワークの面取り又は開先加工方法、
４）前記カッターと切込調整ローラにワークを合わせ、かつ内ローラをワークの内周縁に合わせセットする工程において、前記金属製リング状ワークの回転中心を通り仮想線Ａに直交する線を、定常的な切り込みが行われる位置のそれよりも、カッター寄りとしたことを特徴とする上記１〜３のいずれかに記載の金属製リング状ワークの面取り又は開先加工方法、
５）金属製リング状ワークの外周縁を面取り又は開先加工する装置において、ワーク保持ベース、カッター、ワーク旋回ローラ、カッターの前方に位置する外ガイドローラ、カッターの後方に位置する切込調整ローラ、ワークの内側に位置する内ガイドローラを有し、定常的な切り込みを行う位置において、金属製リング状ワークとカッターとの中心線を仮想線Ａに一致させて配置すると共に外ガイドローラがワークの外周縁に内ガイドローラがワークの内周縁に接触する位置に配置したことを特徴とする金属製リング状ワークの面取り又は開先加工装置、
６）仮想線Ａに対して外ガイドローラの反対側に設けられている切込調整ローラは、ワーク旋回ローラ及びカッターを駆動させワークにカッターを押付けて切り込みを開始する際に、切込調整ローラによりワークをカッター方向押圧し、ワークが外ガイドローラに接触する前後でワークと切込調整ローラとの接触が解除される位置に配置されていることを特徴とする上記５記載の金属製リング状ワークの面取り又は開先加工装置、
を提供するものである。

金属製リング状ワークの回転中心を決定せずに面取り又は開先加工を行うことができる金属製リング状ワークの面取り又は開先加工方法であり、これによって、複雑かつ高価な倣い装置や位置決め装置が不要となり、またワークに対して、カッター、ワーク駆動ローラ、支持又はワーク送り等に使用するガイドローラの配置を調整することにより、スペースを最小限に留めるとともに、作業効率が良く、かつ低コストで金属製リング状ワークの面取り又は開先加工ができるという優れた効果を有する。

次に、図面に基づいて本発明の具体例を示すが、以下に示す図面に基づく説明は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本願発明はこれらの具体例に制限されるものではない。すなわち、本願発明の技術思想の基づく変形、実施態様、装置は全て本願発明に包含されるものである。

図１に、本願発明において使用する金属製リング状ワークの面取り又は開先加工装置の概略説明図（斜視図）を示す。
本願発明の金属製リング状ワーク３の外周縁を面取り又は開先加工する装置は、カッターの駆動装置１、ワーク保持ベース８、カッター２、ワーク旋回ローラ４、カッター２の回転方向の前方に位置する外ガイドローラ５、カッター２の回転方向の後方に位置する切込調整ローラ６、ワーク３の内側に位置する内ガイドローラ７からなる。
ワーク旋回ローラ４はワーク３を上方向からの支持及びワーク３を回転させる目的で配置されるもので、複数個存在しても良いし、また図１に示す以外に配置しても良い。しかし、図１に示すように、カッター２の近傍に配置するのが最も効率が良く、ワーク３に適度な旋回を与えることができる。

後述するように、カッター２に対して、切込調整ローラ６、外ローラ５及び内ローラ７の配置が重要となる。
図２〜図４は、本願発明の装置に基づいた金属製リング状ワーク３の面取り又は開先加工を順に説明したものである。
図２はワーク保持ベース８に、金属製リング状ワーク３をセットし、カッター２と切込調整ローラ６にワーク３を合わせると共に、内ローラ７をワーク３の内周縁に合わせセットした状況を説明している。ワーク３外周縁は、カッター２と切込調整ローラ６に接触する。

切込調整ローラ６の位置は、定常的な切り込み（面取り又は開先加工）が行われる位置の金属製リング状ワークとカッターとの中心線を仮想線Ａとした場合、該仮想線Ａから５〜９０°の範囲に設置するのが望ましい。特に、１０〜４５°の範囲に設置することが、より効果的である。
この切込調整ローラ６は、ワーク旋回ローラ４及びカッター２を駆動させワーク３にカッター２を押付けて切り込みを開始する際に重要な動作を行う。すなわち、切り込みが開始されるに従いワーク３をカッター２の前方に位置する外ガイドローラ５に接近させると共に、カッター２に切り込みを行わせる。
この初期の段階では、定常的な切り込みに至っていないが、初期の切り込みは、継続するその後の定常化された切り込みの先導的な役割をなすものであり、重要である。この初期の切込調整ローラ６の動作を図２に示す。

図１及び図２に示すように、定常的な切り込みが行われる位置の金属製リング状ワークとカッターとの中心線を仮想線Ａとした場合、前記カッター２と切込調整ローラ６にワーク３を合わせると共に内ローラ７をワーク３の内周縁に合わせセットする工程、すなわち図２の工程においては、ワークの回転中心を前記仮想線Ａよりも切込調整ガイドローラ側とする、すなわちワーク３の前記仮想線Ａに平行な中心線Ｂ１にある。
ワーク３の旋回と共にこのワーク３の中心線Ｂ１は移動し、図３の中心線Ｂ２に至る。そして、最終的には、定常状態の切り込み（面取り又は開先加工）が行われる位置、すなわち図４に示す通り、ワーク３の中心線Ｂ３は仮想線Ａに一致する。この段階では仮想線Ａではなく、ワーク３の中心線と言い換えることが正しいと言える。

また、前記カッター２と切込調整ローラ６にワーク３を合わせ、かつ内ローラ７をワーク３の内周縁に合わせセットする際には、前記金属製リング状ワークの回転中心を通り仮想線Ａに直交する仮想線Ｃを、定常的な切り込みが行われる位置のそれ、すなわち仮想線Ａに直交する仮想線Ｃよりも、カッター２寄りの線Ｄ１とする。
そして、ワーク３の旋回と共に、仮想線Ｃに平行なワーク３の中心線Ｄ１は移動し、図３の中心線Ｄ２に至る。そして、最終的には、定常状態の切り込み（面取り又は開先加工）が行われる位置、すなわち図４に示す通り、ワーク３の線Ｄ３は仮想線Ｃに一致する。上記と同様に、この段階では仮想線Ｃではなく、ワーク３の正規の中心線と言い換えることが正しいと言える。
以上に説明するように、金属製リング状ワーク３の中心及び各種中心線は、面取り又は開先加工の進行と共に、移動するものであり、固定されているものではない。換言すれば、金属製リング状ワークの回転中心を決定せずに、面取り又は開先加工を行うことができることを意味する。これは本願発明の大きな特徴の一つである。

前記内ガイドローラは、上記切込調整ローラ６と同様に、仮想線Ａから５〜９０°の範囲に設置するのが望ましい。特に、１０〜４５°の範囲に設置することが、より効果的である。さらに、切込調整ローラ６と前記仮想線Ａとの間の角度に設置することが望ましい。これによって、金属製リング状ワーク３をより安定的に保持できる。

図３及び図４に示す通り、一定量の切り込み量に達した時点で、ワーク３が外ガイドローラ５に接触するようになる。この時点で、外ガイドローラ５は、切り込み量を一定に制限させる動作を行う。
そして、ワーク３が外ガイドローラ５に接触する前後で、ワーク３と切込調整ローラ６との接触が解除される。そして、内ガイドローラ７、外ガイドローラ５、ワーク旋回ローラ４及びカッター２により、ワーク３を旋回駆動させながら一定量の切り込み量を保持し、金属製リング状ワーク３の外周縁の面取り又は開先加工を行う。これによって金属製リング状ワークの面取り又は開先加工が完結する。
このように、少数のガイドローラ、すなわち必要不可欠なガイドローラのみを使用することにより、ワークの変動を少なくし、正確な加工を行うことができる。

外ガイドローラ５と切込調整ローラ６は、仮想線Ａに対して反対側にあり、それぞれ仮想線Ａから５〜９０°の範囲に設置するのが望ましい。特に、１０〜４５°の範囲に設置することが、より効果的である。
カッター２は、カッター駆動装置１により駆動されるが、これらの装置は既存のものを使用することができ、特に制限はない。また、ワーク保持ベース８も、特に制限がなく、ワーク３を安定的に保持かつ旋回できる構造を有しているだけで良い。通常、ワーク保持ベース８上には支持ロールを複数個設置（図示せず）し、ワーク３が旋回できる構造とする。

ワーク３は、小型から大型のものまで、適応可能である。サイズの変更は、前記に述べたガイドロール等の微調整で容易にセット可能である。これもまた、本願発明の大きな特徴の一つである。
これは、ワーク３の中心が、面取り又は開先加工の進行と共に、自動的かつ任意に移動し固定されているものでないこと、すなわちワークの回転中心を決定せずに面取り又は開先加工を行うことができることに起因する大きな利点である。
そして、これによって図１に示すようにワーク３が載置できる程度のスペースがあれば十分であり、大型のスペースを必要としないという著しい効果を生むものである。

ワークに対して、カッター、ワーク駆動ローラ、支持又はワーク送り等に使用するガイドローラの配置を調整することにより、スペースを最小限に留めるとともに、作業効率が良く、かつ低コストで金属製リング状ワークの面取り又は開先加工ができるという優れた効果を有し、金属製リング状ワークの回転中心を決定せずに面取り又は開先加工を行うことができ、金属製リング状ワークの回転中心を決定せずに面取り又は開先加工方法及び装置として最適である。

本願発明において使用する金属製リング状ワークの面取り又は開先加工装置の概略説明図である。 ワーク保持ベースに金属製リング状ワークをセットした状況を示す説明図である。 金属製リング状ワークの送り込みを行った途中の段階の説明図である。 定常状態の金属製リング状ワークの面取り又は開先加工を行っている説明図である。

符号の説明

１：カッター駆動装置
２：カッター
３：ワーク
４：ワーク旋回ローラ
５：外ガイドローラ
６：切り込みガイドローラ
７：内ガイドローラ
８：ワーク保持ベース
Ａ：定常的な切り込みが行われる位置の金属製リング状ワークとカッターとの中心線（仮想線）
Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３：ワークの旋回と共に移動する仮想線Ａに平行なワークの中心線
Ｃ：仮想線Ａに直交する仮想線
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３：ワークの旋回と共に移動する仮想線Ｂに平行なワークの中心線

Claims (6)

1. 金属製リング状ワークの外周縁を面取り又は開先加工する方法であって、ワーク保持ベース、カッター、ワーク旋回ローラ、カッターの前方に位置する外ガイドローラ、カッターの後方に位置する切込調整ローラ、ワークの内側に位置する内ガイドローラを備え、ワーク保持ベースに金属製リング状ワークを載せ、カッターと切込調整ローラにワークを合わせると共に内ローラをワークの内周縁に合わせセットする工程、ワーク旋回ローラ及びカッターを駆動させワークにカッターを押付けて切り込みを開始する工程、切り込みが開始されるに従いワークをカッターの前方に位置する外ガイドローラに接近させ、一定量の切り込み量に達した時点で、ワークを外ガイドローラに接触させて切り込み量を一定に制限させる工程、ワークが外ガイドローラに接触する前後でワークと切込調整ローラとの接触を解除し、内ガイドローラ、外ガイドローラ、ワーク旋回ローラ及びカッターにより旋回駆動させながら一定量の切り込み量を保持し、金属製リング状ワークの外周縁の面取り又は開先加工を行う工程からなることを特徴とする金属製リング状ワークの面取り又は開先加工方法。
2. 金属製リング状ワークの回転中心を決定せずに面取り又は開先加工を行うことを特徴とする請求項１記載の金属製リング状ワークの面取り又は開先加工方法。
3. 定常的な切り込みが行われる位置の金属製リング状ワークとカッターとの中心線を仮想線Ａとした場合、前記カッターと切込調整ローラにワークを合わせると共に内ローラをワークの内周縁に合わせセットする工程において、ワークの回転中心を前記仮想線Ａよりも切込調整ガイドローラ側とすることを特徴とする請求項１又は２記載の金属製リング状ワークの面取り又は開先加工方法。
4. 前記カッターと切込調整ローラにワークを合わせ、かつ内ローラをワークの内周縁に合わせセットする工程において、前記金属製リング状ワークの回転中心を通り仮想線Ａに直交する線を、定常的な切り込みが行われる位置のそれよりも、カッター寄りとしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の金属製リング状ワークの面取り又は開先加工方法。
5. 金属製リング状ワークの外周縁を面取り又は開先加工する装置において、ワーク保持ベース、カッター、ワーク旋回ローラ、カッターの前方に位置する外ガイドローラ、カッターの後方に位置する切込調整ローラ、ワークの内側に位置する内ガイドローラを有し、定常的な切り込みを行う位置において、金属製リング状ワークとカッターとの中心線を仮想線Ａに一致させて配置すると共に外ガイドローラがワークの外周縁に内ガイドローラがワークの内周縁に接触する位置に配置したことを特徴とする金属製リング状ワークの面取り又は開先加工装置。
6. 仮想線Ａに対して外ガイドローラの反対側に設けられている切込調整ローラは、ワーク旋回ローラ及びカッターを駆動させワークにカッターを押付けて切り込みを開始する際に、切込調整ローラによりワークをカッター方向押圧し、ワークが外ガイドローラに接触する前後でワークと切込調整ローラとの接触が解除される位置に配置されていることを特徴とする請求項５記載の金属製リング状ワークの面取り又は開先加工装置。
   

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