JP2009095839A

JP2009095839A - 絞り加工装置

Info

Publication number: JP2009095839A
Application number: JP2007267338A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kojima; 宏小島; Shinobu Omi; 忍大見
Original assignee: Nihon Spindle Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Nihon Spindle Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2007-10-15
Filing date: 2007-10-15
Publication date: 2009-05-07

Abstract

【課題】機械的に簡単な構造で、主軸とカム軸とを同期させることのできる絞り加工装置を提供すること。
【解決手段】主軸1１０先端に、絞りローラＲを半径方向に摺動可能に支持する絞りローラ取付台１５を備えるとともに、前記主軸１０と同軸心に嵌挿したカム軸２４先端に、前記絞りローラＲを半径方向に移行させるカム板２２を備え、前記主軸１０とカム軸２４を中空軸で構成した絞り加工装置１において、主軸１０の駆動機構を位置検出機Ｅ付きのモータＩＭとするとともに、カム軸２４の駆動機構を数値制御式モータＳＭ１とし、主軸１０とカム軸２４との相対位置を制御しながら絞り加工を行う制御機構Ｓを配設する。
【選択図】図１

Description

本発明は、絞り加工装置に関し、特に、回転する主軸先端に取り付けた絞りローラを半径方向に移動させて絞り加工を施す絞り加工装置に関するものである。

従来、パイプ先端等の円筒部材の絞り加工を行う絞り加工装置として、本出願人等が先に提案した、回転する主軸先端に取り付けた絞りローラ取付台に半径方向に摺動可能に支持し、これにより固定した被加工用パイプの先端に絞り加工を施す、絞り加工装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

図４〜図７に、従来の絞り加工装置の一実施例を示す。
この絞り加工装置１’は、主軸機構２’と、この主軸機構２’に対向して被加工用パイプＰを支持する支持機構３とを備え、主軸機構２’の主軸筐体１１は、基台４上に形成した案内レール５上を駆動モータ６と駆動螺子７によって前後方向Ｌに移行可能に載置されている。

主軸機構２’は、適宜の駆動モータ（図示省略）に連結される駆動プーリ１３により駆動され、主軸筐体１１にベアリング１２を介して支持される主軸１０と、この主軸１０の先端に設けられる絞りローラ取付台１５とを備える。

この絞りローラ取付台１５は、主軸１０の先端にフランジ１６を介して取り付けられ、絞りローラＲの支持部材１７を半径方向に案内する案内溝１８を備えた主取付台２０と、絞りローラＲを半径方向に移行するための渦巻き状溝２１を備えたカム板２２とを主体として構成される。
工具の支持部材１７には、渦巻き状溝２１内に突入する案内ピン２３を備えることによって絞りローラＲを半径方向に移行させる。

主軸１０は、中空構造とし、カム板２２を先端に取り付けたカム軸２４を主軸１０内に収納し、主軸１０とカム軸２４とは、変速機構３０を介して係合され、初期位置では図６に示す位置にある絞りローラＲは、主取付台２０に対して相対的にカム板２２が回動することによって、図７に示す位置まで半径方向に移動し、被加工用パイプＰの先端を加工するようにしている。

被加工用パイプＰに挿入されるマンドレル４０は、カム軸２４内に収納される軸４１の先端に配設され、進退用シリンダ（図示省略）によって、主軸１０の軸心方向に進退可能に取り付けられる

変速機構３０には、撓み噛み合い式駆動伝達装置を用い、その概要は、図８に示すように、主軸１０とカム軸２４とにそれぞれ係合される対をなす外輪３１、３２と、それぞれの外輪内面に形成された歯溝（両者同一歯数とする）に噛合し、かつ歯数の異なる歯形を形成した可撓性の歯車輪３３と、この歯車輪３３を楕円形に、かつ回動可能に支持し、歯溝とは相対する２か所において噛合させるウエーブ形成輪３４とより構成したものである。

この変速機構３０は、ウエーブ形成輪３４を固定し、一方の外輪３１を駆動したとき、歯車輪３３は追随して回動される。これに伴い他方の外輪３２も歯車輪３３を介して回動される。このとき、両外輪３１、３２の歯数が同一であり、したがって、同一回転数で回動される。一方、歯車輪３３の歯数は、通常、外輪３１、３２より少なく（例えば、２個少なく）形成する。

次に、外輪３１を固定し、ウエーブ形成輪３４を回動する。３５はその駆動用減速モータを示す。このとき、歯車輪３３は外輪３１との歯数の差があり、これにより回動され、他方の外輪３２はこれにより回動される。
したがって、外輪３１を回動しながらウエーブ形成輪３４を回動することにより、他方の外輪３２は、外輪３１に対して相対回転速度は変動する。その変動回転数は、ウエーブ形成輪３４の回転数に比例する。このように、撓み噛み合い式駆動伝達装置による差動がなされる。

図８において、３６は外輪３１の支持歯車、３７は外輪３２の支持歯車、３８は主軸１０に取り付けられ支持歯車３６と噛合する駆動歯車、３９は支持歯車３７と噛合する従動歯車を示す。
これにより、外輪３２の外輪３１に対する相対速度差（差動）は、カム軸２４を介してカム板２２を回動し、絞りローラＲを半径方向に出入させることができ、支持機構３に固定されたパイプ先端に絞り加工を施すことができる。

特許第３５１４７３０号公報

ところで、この変速機構３０は、両外輪３１、３２には内歯車を形成し、歯車輪３３には楕円状に外歯車を形成せねばならず、機構が複雑で故障の原因になりやすいという問題があった。

本発明は、上記従来の絞り加工装置の有する問題点に鑑み、機械的に簡単な構造で、主軸とカム軸とを同期させることのできる絞り加工装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の絞り加工装置は、主軸先端に、絞りローラを半径方向に摺動可能に支持する絞りローラ取付台を備えるとともに、前記主軸と同軸心に嵌挿したカム軸先端に、前記絞りローラを半径方向に移行させるカム板を備え、前記主軸とカム軸を中空軸で構成した絞り加工装置において、主軸の駆動機構を位置検出機付きのモータとするとともに、カム軸の駆動機構を数値制御式モータとし、主軸とカム軸との相対位置を制御しながら絞り加工を行う制御機構を配設したことを特徴とする。

この場合において、主軸の駆動機構を、数値制御式モータとすることができる。

本発明の絞り加工装置によれば、主軸の駆動機構を位置検出機付きのモータとするとともに、カム軸の駆動機構を数値制御式モータとし、主軸とカム軸との相対位置を制御しながら絞り加工を行う制御機構を配設する。よって、主軸とカム軸とは、待機中においては同一の回転数を保持し原点を同一にして同期回転し、加工時においては主軸の位置情報（原点位置）からカム軸の原点を所定角度ずらす位置まで数値制御式モータによってカム軸の回転数に主軸の回転数と差をもたせ、カム軸を主軸に対して所定角度だけ相対回転させる。絞りローラが絞りローラ取付台の半径方向において、所定の位置まで移動したときにカム軸の回転数を主軸の回転数と同一となるように制御することができる。

また、主軸の駆動機構を、数値制御式モータとするときは、主軸の位置を検出するだけでなく、主軸の回転数制御も簡単に行うことができる。

以下、本発明の絞り加工装置の実施の形態を、図面に基づいて説明する。なお、従来装置と同様の構造については同一の符号、一連の符号を付し説明を省略する。

図１〜２に、本発明の絞り加工装置の第１実施例を示す。

この絞り加工装置１は、従来例と同様、主軸１０先端に、絞りローラＲを半径方向に摺動可能に支持する絞りローラ取付台１５を備えるとともに、前記主軸１０と同軸心に嵌挿したカム軸２４先端に、前記絞りローラを半径方向に移行させるカム板２２を備え、前記主軸１０とカム軸２４を中空軸で構成した絞り加工装置である。
そして、この絞り加工装置１では、主軸１０の駆動機構を位置検出機付きのモータＩＭ（例えば、インバータモータ）とするとともに、カム軸２４の駆動機構とし、主軸１０に対するカム軸２４の相対位置を制御する制御機構Ｓを配設するようにしている。

制御機構Ｓは、主軸１０に対するカム軸２４の相対位置を制御するために、モータＩＭの位置検出機Ｅ（例えば、エンコーダ）の検出信号を受信し、モータＩＭ及び数値制御式モータＳＭ１への回転制御を行うようにしている。
また、制御機構Ｓは、主軸１０に対するカム軸２４の相対位置を制御するほか、主軸機構２をＬ方向に移動させるための駆動モータ６の制御も行うようにしている。

主軸１０及びカム軸２４は、それぞれプーリ９ａ、９ｂを介して、モータＩＭ及び数値制御式モータＳＭ１のプーリ８ａ、８ｂと連結されている。

数値制御式モータＳＭ１は、その種類を特に限定するものではないが、本実施例においては、サーボモータを使用する。

サーボモータは、モータの回転速度が制御機構Ｓから発信される指令パルスの周波数に比例するとともに、モータの回転角度が指令パルスの出力パルス数に比例して作動するモータで、１パルスあたりの移動量を規定することによって、パルス列のパルス数に比例した位置まで回転させることができ、また、パルス周波数はモータの回転数（回転速度）となるため、モータＩＭの位置検出機Ｅによって検出される位置データから数値制御式モータＳＭ１の位置を容易に位置決めすることができる。

主軸１０とカム軸２４とは、絞りローラＲを停止させて回転させる初期状態においては同一の回転数、例えば、５００〜７００ｒｐｍで同期回転するように、制御機構Ｓは主軸１０の駆動機構であるモータＩＭ及びカム軸２４の駆動機構である数値制御式モータＳＭ１を制御する。

そして、加工開始時において、絞りローラＲを絞りローラ取付台１５の半径方向に移動させるため、カム板２２を主取付台２０に対して所定角度（例えば、−９０度〜＋９０度の範囲）回動するように、制御機構ＳはモータＩＭの位置検出機Ｅによって検出される主軸１０の位置に対し、数値制御式モータＳＭ１の回転数を加減し、絞りローラＲが絞りローラ取付台１５の半径方向の所定の位置に到達したとき、制御機構Ｓによって数値制御式モータＳＭ１の回転数をモータＩＭの回転数と同一となるように制御するようにしている。

上記構成において、支持機構３に支持された被加工用パイプＰの先端に絞り加工を施すときは、制御機構ＳによってモータＩＭ及び数値制御式モータＳＭ１を同一回転数で同期回転させながら駆動モータ６を回転させ駆動螺子７を介して主軸機構２をＬ方向（図例右側）に移動させる。

そして、絞りローラＲが被加工用パイプＰの周面に対して適宜位置に到達したとき、数値制御式モータＳＭ１の加減し、絞りローラＲを絞りローラ取付台１５の半径方向に移動させ被加工用パイプＰの周面に当接させながら主軸機構２をＬ方向（図例左側）に移動することによって被加工用パイプＰの先端を縮管するようにしている。

図３に、本発明の絞り加工装置の第２実施例を示す。
この絞り加工装置は、主軸１０の駆動機構を、カム軸２４の駆動機構と同様に数値制御式モータＳＭ２とするようにしている。

これによって、主軸１０の回転数もカム軸２４の回転数と同様に簡単に制御することが可能となる。

なお、本実施例のその他の構成及び作用は、上記第１実施例と同様である。

以上、本発明の絞り加工装置について、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。

本発明の絞り加工装置は、変速機構を配設することなく機械的に簡単な構造で、主軸とカム軸とを同期させることができるという特性を有していることから、製作が容易で機械的な故障の少ない絞り加工装置の用途に好適に用いることができる。

本発明の絞り加工装置の実施例を示す全体図である。本発明の絞り加工装置に使用する主軸機構の第１実施例を示す一部断面図である。同第２実施例を示す一部断面図である。従来の絞り加工装置を示す全体図である。従来の絞り加工装置に使用する主軸機構を示す一部断面図である。絞り用工具取付台の初期状態示す平面図である。絞り用工具取付台の移動状態示す平面図である。従来の絞り加工装置に使用する変速機構の説明図で、（ａ）は変速機構の正面図で（ｂ）におけるＸ−Ｘ線断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＹ−Ｙ断面図、（ｃ）は変速作用の説明図である。

符号の説明

１絞り加工装置
２主軸機構
１０主軸
１５絞りローラ取付台
２０主取付台
２２カム板
２４カム軸
ＩＭモータ
Ｅ位置検出機
Ｓ制御機構
ＳＭ１数値制御式モータ
ＳＭ２数値制御式モータ

Claims

主軸先端に、絞りローラを半径方向に摺動可能に支持する絞りローラ取付台を備えるとともに、前記主軸と同軸心に嵌挿したカム軸先端に、前記絞りローラを半径方向に移行させるカム板を備え、前記主軸とカム軸を中空軸で構成した絞り加工装置において、主軸の駆動機構を位置検出機付きのモータとするとともに、カム軸の駆動機構を数値制御式モータとし、主軸とカム軸との相対位置を制御しながら絞り加工を行う制御機構を配設したことを特徴とする絞り加工装置。
主軸の駆動機構を、数値制御式モータとしたことを特徴とする請求項１記載の絞り加工装置。