JP2006167740A

JP2006167740A - スピニングマシン

Info

Publication number: JP2006167740A
Application number: JP2004361247A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Takada; 佳昭高田; Shigeo Murata; 重雄村田
Original assignee: Nihon Spindle Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Nihon Spindle Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2004-12-14
Filing date: 2004-12-14
Publication date: 2006-06-29
Anticipated expiration: 2024-12-14
Also published as: JP4602060B2

Abstract

【課題】端部外周面に形成する溝部の強度を確保することができるとともに、最終形状として端部の内径が胴部の内径よりも小となる形状の塑性加工が可能なスピニングマシンを提供すること。
【解決手段】有底筒状の素材Ｗ端部に塑性加工を施すスピニングマシン１において、先端に素材Ｗの外周面を挟持するチャック２１を配設した主軸２と、素材Ｗの内径より小なる小径部分３１によって段部３３を形成したマンドレル３と、素材Ｗの端部を前記マンドレル３に押し当てる押圧ローラＲ１とからなり、素材Ｗの端部の内径を素材Ｗの胴部の内径よりも小径に塑性加工する。
【選択図】図１

Description

本発明は、有底筒状の素材の開口側端部に塑性加工を施すスピニングマシンに関し、特に素材胴部の内径よりも開口側端部の内径を小さくした製品を加工することができるスピニングマシンに関するものである。

従来、スピニングマシンとして、外周面に溝部を塑性加工し、内径が均一となる製品（例えば、ディスクブレーキ用のブレーキピストン）の塑性加工方法に用いられるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

ところで、この塑性加工方法に用いられるスピニングマシン５０は、図６に示すように、絞りローラ５２、押圧ローラ５３、回転成形型５４及び押さえ型５５を主要構成要素としている。
そして、このスピニングマシン５０は、円盤状素材５１を回転成形型５４に配設し、押さえ型５５によって押圧固定することにより、円盤状素材５１を回転成形型５４と押さえ型５５に挟まれた状態で回転させながら、絞りローラ５２を当接し、有底筒状の半製品素材５１ａを成形する。次いで、押圧ローラ５３を半製品素材５１ａの周面に押圧し、端部外周面に溝部５１ｃを形成したブレーキピストン５１ｂを完成させるようにしたものである。

しかしながら、このスピニングマシン５０によって成形されるブレーキピストンは、素材の開口側の端部外周面に塑性加工によって形成される溝部の肉厚ｎ２が薄く、強度的に問題を有するとともに、最終形状として開口側端部の内径を胴部の内径よりも小さくする必要がある場合には、このスピニングマシン５０によっては成形することができないという問題があった。
なお、上記のような製品の製造は、スピニングマシンを用いることなく、有底筒状の素材を切削加工によって削り出すことによって行うことができるものであるが、この場合、切削量を低減させるためには素材形状を複雑にしなければならないといった問題があった。
いずれにしても、有底筒状の素材から素材内径よりも開口側端部の内径を小さくした製品を塑性加工することができるスピニングマシンは提案されていないのが現状であった。
特開２００２−７０９０２号公報

本発明は、上記従来のスピニングマシンの有する問題点に鑑み、開口側端部外周面に形成する溝部の強度を確保することができるとともに、最終形状として開口側端部の内径が胴部の内径よりも小となる形状の塑性加工が可能なスピニングマシンを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本第１発明のスピニングマシンは、有底筒状の素材の開口側端部に塑性加工を施すスピニングマシンにおいて、素材外周面を挟持するチャックを配設した主軸と、素材内径より小なる突起部分によって段部を形成したマンドレルと、素材端部を前記マンドレルの段部に押し当てる押圧ローラとからなり、素材端部の内径を素材胴部の内径よりも小径に塑性加工することを特徴とする。

また、同じ目的を達成するため、本第２発明のスピニングマシンは、有底筒状の素材の開口側端部に塑性加工を施すスピニングマシンにおいて、素材外周面を挟持するチャックを配設した主軸と、素材内径より小なるマンドレルと、素材端部を前記マンドレルに押し当てる押圧ローラと、素材端部の軸方向の延びを規制する規制ローラとからなり、素材端部の内径を素材胴部の内径よりも小径に塑性加工することを特徴とする。

本第１発明のスピニングマシンによれば、有底筒状の素材を、該素材の端部を残し挟持するチャックを備えた主軸によって固定し、マンドレルに素材内周面を当接させることなく回動自在に固定することができ、押圧ローラの押しつけによって素材端部の内径を素材内径より小としつつ外周面に所望の溝部分を塑性加工することができる。

また、本第２発明のスピニングマシンによれば、素材端部の軸方向の延びをマンドレルの段部ではなく規制ローラの周面で規制するから、端面を規制ローラが押圧摺動することによってマンドレルの段部によって規制するよりも加工精度の高い端面とすることができる。また、規制ローラを軸方向・マンドレル側に押圧することによって、素材端部に一層の肉厚を確保することができる。

以下、本発明のスピニングマシンの実施の形態を、図面に基づいて説明する。

図１〜図２に、本発明のスピニングマシンの第１実施例を示す。
このスピニングマシン１は、回転機構６に連結される主軸２の先端に素材Ｗを挟持するチャック２１を配設し、該チャック２１に対向する位置で、軸芯をチャック２１と同じくするマンドレル３を配設するようにしている。
ホルダ４の先端には、素材Ｗの端部の外周面に所望の凹凸形状の塑性加工を施すための凹凸部を有する押圧ローラＲ１を回動自在に取り付ける。ホルダ４は、制御機器（図示省略）からの制御信号によって主軸２の軸芯に対して直角方向（矢符Ｙ１方向）に移行するように構成する。

チャック２１は、円筒形状に構成し内部には素材Ｗの外径に応じた挟持部材２２を配設するとともに、取り付ける素材Ｗの長さに応じた規制部材２３を配設し、図１に示す位置に素材Ｗを固定する。
また、チャック２１は、主軸２から挟持部材２２及び規制部材２３と共に取り外し、製品形状（素材Ｗ）に応じたチャック２１と取り換え可能に構成する。

マンドレル３は、軸芯を主軸２の軸芯と同一に構成し、先端部分を素材Ｗの内径より小とした小径部分３１と、素材Ｗの外径とほぼ等しく構成した大径部分３２とを備える。このマンドレル３の小径部分３１と大径部分３２の段差によって段部３３が構成され、押圧ローラＲ１によって生じる軸芯方向の肉流れによって延伸する素材Ｗはこの段差３３に当接する。
また、マンドレル３は、チャック２１と同様に、製品形状（素材Ｗの内外径、加工後の製品端部の内径）に応じて主軸２の軸芯方向に移行可能な従動機構７の先端に配設した取付部材７１に接離可能に取り付ける。

上記構成において、チャック２１によって固定された素材Ｗに対して、マンドレル３の小径部分３１を、素材Ｗの内周面に対して隙間ｄ１の間隔を空けて、かつ素材Ｗの端面から段部３３が隙間ｄ２離れた距離となるまで進入させる（図２（ａ）参照）。この隙間ｄ１、ｄ２の値は、塑性加工によって生じる端部の肉流れを計算し決定される。

次いで、押圧ローラＲ１を矢符Ｙ１方向に押し当てることにより、素材Ｗの端部は、押圧ローラＲ１の凹凸形状とマンドレル３の小径部分３１の内周面及び段部３３に倣って塑性加工が施される。このとき、マンドレル３の小径部分３１は素材Ｗの胴部の内径よりも小径であることから、端部の内径は素材Ｗの胴部の内径よりも小となり、その外周面には所望の凹凸形状が塑性加工される。この際、溝部の肉厚ｎ１は、端部の内径を素材Ｗの胴部の内径よりも小としたことにより、十分な肉厚を確保することができる。

図３〜図５に、本発明のスピニングマシンの第２実施例を示す。
このスピニングマシン１は、回転機構６に連結される主軸２の先端に素材Ｗを挟持するチャック２１を配設し、該チャック２１に対向する位置で軸芯を同じくするマンドレル３を配設するようにしている。
ホルダ４の先端には、第１実施例と同様に、素材Ｗの端部の外周面に所望の凹凸形状の塑性加工を施すための凹凸部を有する押圧ローラＲ１を回動自在に取り付ける。ホルダ４は、制御機器（図示省略）からの制御信号によって主軸２の軸芯に対して直角方向（矢符Ｙ２方向）及び矢符Ｐ方向に移行するように構成する（図５（ｂ）参照）。

そして、このスピニングマシン１では、ホルダ５の先端に素材Ｗの端部の端面を規制する規制ローラＲ２を回動自在に取り付ける。この規制ローラＲ２は、ホルダ５に伴って、制御機器（図示省略）からの制御信号によって主軸２の軸芯方向（矢符Ｘ方向）と主軸２との距離を調整するために主軸２の軸芯に対して直角方向（矢符Ｙ方向）に移行する。

チャック２１の構成は、上記第１実施例と同様であり、主軸２から挟持部材２２及び規制部材２３と共に取り外し、製品形状（素材Ｗ）に応じたチャック２１と取り換え可能に構成する。

マンドレル３は、軸芯を主軸２の軸芯と同一に構成し、素材Ｗの胴部の内径より小とした円柱形状からなる。押圧ローラＲ１によって軸芯方向に押圧される素材Ｗは、このマンドレル３の周面と規制ローラＲ２のローラ面に当接する。
また、マンドレル３もチャック２１と同様に製品形状（素材Ｗの内径、加工後の製品端部内径）に応じて主軸２の軸芯方向に移行可能な従動機構７の先端に配設した取付部材７１に接離可能に取り付ける。

上記構成において、チャック２１によって固定された素材Ｗに対して、マンドレル３１を、素材Ｗの内周面に対して隙間ｄ３の間隔を空けて進入（矢符Ｙ方向）させ、かつ規制ローラＲ２を素材Ｗの端面に対して隙間ｄ４となる距離まで移行（矢符Ｘ方向）させる（図５（ａ）参照）。この隙間ｄ３、ｄ４の値はｄ１、ｄ２と同様、塑性加工によって生じる端部の肉流れを計算し決定される。
また、規制ローラＲ２は隙間ｄ４が小となる方向、つまり軸方向・マンドレル側（矢符Ｘ方向）に押圧することによって端部の肉厚を太くするように肉流れを生じさせながら塑性加工することができ、最終製品の肉厚ｎ１を上記第１実施例よりもさらに十分に確保することができる。

次いで、押圧ローラＲ１を矢符Ｙ２方向に押し当て、素材Ｗの端部は押圧ローラＲ１の凹凸形状とマンドレル３の周面及び規制ローラＲ２に当接して塑性加工が施され、端部の内径は、上記第１実施例と同様、素材Ｗの胴部の内径よりも小となり、その外周面には所望の凹凸形状が塑性加工される。
なお、押圧ローラＲ１の移行方向は矢符Ｐ方向とすることもできる。矢符Ｐ方向のように斜めに押圧するときは、規制ローラＲ２の軸方向・マンドレル側への押圧作用と同様に端部の肉厚ｎ１を太くするように肉流れを生じさせながら塑性加工することができる。

以上、本発明のスピニングマシンについて、複数の実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。

本発明のスピニングマシンは、有底筒状の素材から素材内径よりも端部の内径を小さくした製品を塑性加工することができることから、端部外周面に形成する溝部の肉厚を十分に確保する必要のある製品の加工に好適に用いることができる。

本発明のスピニングマシンの第１実施例を示す一部切り欠き断面の正面図である。本発明のスピニングマシンの第１実施例での加工要領を説明する断面図で、（ａ）は素材を取り付けた状態を、（ｂ）は加工を完了した状態をそれぞれ示す。本発明のスピニングマシンの第２実施例を示す一部切り欠き断面の正面図である。本発明のスピニングマシンの第２実施例を示す一部切り欠きの平面図である本発明のスピニングマシンの第２実施例での加工要領を説明する一部切り欠き断面図で、（ａ）は素材を取り付けた状態を、（ｂ）は加工を完了した状態をそれぞれ示す。従来のスピニングマシンの概略を示す一部断面の正面図で、（ａ）は素材を取り付け半製品までの加工を完了した状態を、（ｂ）は最終製品まで加工を完了した状態をそれぞれ示す。

符号の説明

１スピニングマシン
２主軸
２１チャック
３マンドレル
３１小径部分
３３段部
Ｒ１押圧ローラ
Ｒ２規制ローラ

Claims

有底筒状の素材の開口側端部に塑性加工を施すスピニングマシンにおいて、素材外周面を挟持するチャックを配設した主軸と、素材内径より小なる小径部分によって段部を形成したマンドレルと、素材端部を前記マンドレルに押し当てる押圧ローラとからなり、素材端部の内径を素材胴部の内径よりも小径に塑性加工することを特徴とするスピニングマシン。
有底筒状の素材の開口側端部に塑性加工を施すスピニングマシンにおいて、素材外周面を挟持するチャックを配設した主軸と、素材内径より小なるマンドレルと、素材端部を前記マンドレルに押し当てる押圧ローラと、素材端部の軸方向の延びを規制する規制ローラとからなり、素材端部の内径を素材胴部の内径よりも小径に塑性加工することを特徴とするスピニングマシン。