JP2011098359A - 塑性加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】できるだけ簡便な構成としながら、平板素材をボス部以外の所望の肉厚部分を有する形状に確実に塑性加工し得る塑性加工装置を提供する。
【解決手段】主軸２の先端に設けられたマンドレル３との間で平板素材Ｗを挟持する挟持機構４、平板素材Ｗの表面を押圧し肉厚を減肉させるローラ５を主軸回転軸心Ａに対して接近・離間する方向に移動させるローラ移動機構６を備え、ローラ５のローラ回転軸心Ｂを含む断面視で直線となる加工平面１１が移動方向Ｃに対して鋭角に角度θ１傾斜し、加工平面１１にて平板素材Ｗの表面を押圧した状態でローラ５を移動方向Ｃに移動させ平板素材Ｗの肉厚を減肉させて、加工平面１１とマンドレル３との間に増肉部２０を形成させ、ローラ５の加工平面１１における移動方向Ｃ側の先端１１ａより後端１１ｂ側に増肉部２０の移動方向Ｃ側の先端２１ａが位置する状態でローラ５の移動を完了させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、主軸回転軸心で駆動回転される主軸と、主軸の先端に設けられ、平板素材を取り付けるマンドレルと、平板素材をマンドレルとの間で挟持する挟持機構と、ローラ回転軸心で回転可能に構成され、挟持された平板素材の表面を押圧して平板素材の肉厚を減肉させるローラと、主軸回転軸心で回転する平板素材の表面を押圧した状態でローラを少なくとも主軸回転軸心に対して接近或いは離間する方向に移動させるローラ移動機構と、運転を制御する制御手段とを備えた塑性加工装置に関する。

この種の塑性加工装置は、例えば、主軸により主軸回転軸心で駆動回転される平板素材に、それの回転に従動して回転自在な加工ローラを押圧して主軸の主軸回転軸心に接近する方向に移動させ、平板素材の肉厚を減少させる。この加工ローラの移動に伴い、減肉された肉が加工ローラの移動方向に移動し平板素材の肉厚を増加させて、平板素材の塑性加工が実行されることとなる（例えば、特許文献１参照）。
このように加工ローラ等を用いて平板素材の肉厚を増加させるように塑性加工することにより、例えば、プレスによる場合には形成が困難な肉厚部分を形成することが可能となり、また、切削により肉厚部分を形成する場合に肉厚部分以外の部分を切削することにより生じる材料コストや加工時間の増大を良好に低減することが可能となる。

具体的には、上記特許文献１に記載の塑性加工装置では、マンドレルの先端面に、形成予定のボス部の内径に等しい外径を有する器具ピンが主軸の主軸回転軸心と同心状に突設され、この器具ピンの突出方向先端側の外周部には、器具ピンの外径よりも大径のストッパーが設けられている。このストッパー及び器具ピンにより、形成予定のボス部の突出高さに等しく当該ボス部の厚みに等しい空間（凹部）が形成されている。そして、加工ローラにより平板素材を塑性加工して肉厚が増加された部分を器具ピン及びストッパーに押し付け、続いて、最終的に形成予定のボス部の外形形状に対応した形状の成形ローラにより上記空間に押し込むことにより、平板素材から垂直に突出する所望形状のボス部を得ることができるとされる。

つまり、特許文献１に記載の塑性加工装置では、加工ローラにより円板素材に形成される変形部分を、さらに成形ローラを用いて器具ピン及びストッパーにて受け止める状態で押圧することにより、変形部分を円筒状に突出成形して所望形状のボス部を形成するように構成されていた。

特許第３０５３２１９号公報

上記特許文献１に記載の塑性加工装置では、比較的厚肉の平板素材を塑性加工して肉厚部分を形成し、所望の形状のボス部を形成すべく塑性加工するものであり、基本的に、比較的薄肉の平板素材を塑性加工することによりボス部以外の所望の形状を得ることを意図するものではなく、ボス部以外の形状をどのように形成すべきかについては、さらに個別に検討する必要がある。

また、上記特許文献１に記載の塑性加工装置では、ボス部を形成するに当たり、基本的に加工ローラや成形ローラ等、複数のローラを用いている。複数のローラを用いて塑性加工する際には、ローラを交換する時間が必要となり、平板素材を所望形状に塑性加工するまでの時間が長くなってしまうという問題が生じるため、できるだけ少ない数のローラを用いて平板素材を所望形状に塑性加工ができることが望まれる。

さらに、上記特許文献１に記載の塑性加工装置では、平板素材を塑性加工した肉厚部分を器具ピン、ストッパー、成形ローラにより形成される空間に押し込んで、平板素材から突出した所望の形状を得ている。このため、所望の形状に対応する空間を形成するための器具ピン及びストッパーが必須となり、しかも所望の形状が異なる場合等には器具ピン及びストッパーをその都度交換する必要があるという問題が生じる。そのため、器具ピンやストッパーを設けない構成或いはこれらを汎用性がある構成としつつ、平板素材を所望形状に適切に塑性加工できることが望まれる。

本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、できるだけ簡便な構成としながら、平板素材をボス部以外の所望の肉厚部分を有する形状に確実に塑性加工し得る塑性加工装置を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係る塑性加工装置は、主軸回転軸心で駆動回転される主軸と、前記主軸の先端に設けられ、平板素材を取り付けるマンドレルと、前記平板素材を前記マンドレルとの間で挟持する挟持機構と、ローラ回転軸心で回転可能に構成され、前記挟持された平板素材の表面を押圧して前記平板素材の肉厚を減肉させるローラと、前記主軸回転軸心で回転する平板素材の表面を押圧した状態で前記ローラを少なくとも前記主軸回転軸心に対して接近或いは離間する方向に移動させるローラ移動機構と、運転を制御する制御手段とを備えた塑性加工装置であって、その特徴構成は、
前記ローラが前記ローラ回転軸心を含む断面視で直線となる加工平面を備え、前記加工平面が前記ローラの移動方向に対して鋭角に角度θ１傾斜して形成され、
前記制御手段が前記ローラ移動機構を制御して、前記加工平面にて前記平板素材の表面を押圧した状態で前記ローラを前記移動方向に移動させることにより前記平板素材の肉厚を減肉させて、前記加工平面と前記マンドレルとの間に増肉部を形成させる構成で、前記ローラの前記加工平面における前記移動方向側の先端より後端側に前記増肉部の前記移動方向側の先端が位置する状態で、前記制御手段による前記ローラの移動を完了する点にある。

上記特徴構成によれば、制御手段がローラ移動機構を制御して、ローラをマンドレルと挟持機構とにより挟持された平板素材の表面に押圧し、その平板素材の回転に従動して回転させながら主軸の主軸回転軸心に接近又は離間する方向に移動させる。
ここで、ローラはローラ回転軸心を含む断面視で直線となる加工平面を備えており、この加工平面がローラの移動方向に対して鋭角に角度θ１傾斜して形成されている。
これにより、ローラの加工平面の後端側が平板素材の表面に押圧されつつ移動方向に移動されることとなり、平板素材が減肉して形成される変形部分は、加工平面における後端側から順次、加工平面における先端側（移動方向側）に向かうように移動され、結果的に増肉する状態で当該加工平面とマンドレルとの間に増肉部を形成することとなる。すなわち、平板素材には、ローラの移動方向に対して角度θ１傾斜する加工平面に沿った被加工平面を有する概略三角形状で突出する増肉部が形成されることとなり、当該被加工平面は凹凸の非常に少ない平面に正確に加工することができる。
そして、制御手段は、ローラの移動により形成される増肉部の移動方向側における先端（上記被加工平面における先端）が、ローラの加工平面における移動方向側の先端より後端側に位置する状態で、ローラの移動を完了させるので、増肉部の被加工平面はローラの加工平面内で、しかもその面から圧力を受ける状態で成形されることとなり、増肉部は当該加工平面の先端よりも移動方向側には飛び出さない状態で形成されることとなる。これにより、例えば、ローラにより増肉した増肉部を主軸回転軸心付近に配置した挟持機構等に押し付けることなく、当該ローラのみにより増肉部を所望の形状である断面視概略三角形状に形成することが可能となる。ここで、図２及び図３を参考にして説明すると、例えば、増肉部２０として形成される概略三角形状は、少なくとも上記被加工平面２１と被加工平面２１の先端２１ａから平板素材Ｗの表面に連続する傾斜面２２とを備えており、当該傾斜面２２は、ローラ５の加工平面１１が移動方向Ｃに対して鋭角に角度θ１傾斜していることにより、移動方向Ｃに対して鈍角に形成されることとなる。このように、傾斜面２２が鈍角に形成されていることにより、この傾斜面２２と平板素材Ｗの表面とが成す角度θ０も鈍角となる。説明を加えると、上記のように、ローラ５の加工平面１１が鋭角に角度θ１傾斜しているので、ローラ５の加工平面１１の後端１１ｂ側が平板素材Ｗの表面に押圧されつつ移動方向Ｃに移動されることとなり、平板素材Ｗが減肉して形成される変形部分は、加工平面１１における後端１１ｂ側から順次、加工平面１１における先端１１ａ側（移動方向Ｃ側）に向かうように移動される。この際、平板素材Ｗの変形部分は、当該平板素材Ｗの表面から突出する方向にはローラ５の加工平面１１により逃げ場が制限される一方で、移動方向Ｃ側への増肉は許容されて、ローラ５の移動に伴って移動方向Ｃ側に常に肉を溜めていく状態となる。そのため、概略三角形状の増肉部２０における移動方向Ｃ側の面である上記傾斜面２２が平板素材Ｗに対して成す角度θ０は鈍角となる。これにより、傾斜面２２と平板素材Ｗの表面とが交わる箇所から亀裂等が生じて強度が低下することもない。
従って、塑性加工により平板素材に概略三角形状で突出する増肉部を形成するに当たり、単一のローラを用い、しかも、当該ローラにより最終の所望形状である概略三角形状の増肉部を形成することができ、所望形状を決定するための他の部材を用いずに、塑性加工により簡便で正確に所望の形状を得ることが可能である。
よって、できるだけ簡便な構成としながら、平板素材をボス部以外の所望の肉厚部分を有する形状に確実に塑性加工することが可能となった。

本発明に係る塑性加工装置の更なる特徴構成は、前記制御手段が前記ローラ移動機構を制御して、前記ローラを少なくとも前記主軸回転軸心に対して接近する方向に移動させる構成で、
前記ローラの前記ローラ回転軸心が、前記ローラの前記移動方向に対して鋭角に角度θ２傾斜して形成され、前記角度θ１と前記角度θ２とが、θ２＜θ１を満たすとともに、
前記増肉部における前記ローラの前記移動方向側とは反対側の後端と前記主軸回転軸心との距離をＤ１、前記増肉部における前記ローラの前記移動方向側の先端と前記主軸回転軸心との距離をＤ２とし、前記増肉部における前記ローラの前記移動方向側とは反対側の後端と前記ローラ回転軸心との距離をＰ１、前記増肉部における前記ローラの前記移動方向側の先端と前記ローラ回転軸心との距離をＰ２とした場合に、これら各距離が、Ｐ２／Ｐ１＝Ｄ２／Ｄ１を満たすように設定されている点にある。

上記特徴構成によれば、ローラが主軸回転軸心に対して接近する方向に移動して平板素材を塑性加工する際に、平板素材が主軸回転軸心で回転し、塑性加工により形成される増肉部の被加工平面における先端と後端とで主軸回転軸心周りでの回転速度差が生じる場合であっても、ローラの移動方向に対するローラの加工平面の角度θ１及びローラ回転軸心の傾斜角度θ２等のローラの形状が適切に設定されているので、上記回転速度差と同様の回転速度差をローラにおいても生じさせることができ、ローラの加工平面と増肉部の被加工平面とが当接する各部位において同一回転速度として、両平面に滑りが生じない状態を維持し、塑性加工をより安定した状態で正確且つ確実に行うことが可能となる。
具体的には、平板素材において主軸回転軸心に近い増肉部の先端は回転速度が遅く、一方、増肉部の後端では回転速度が速くなるため、当該先端と後端の回転速度差と同様の回転速度差をローラの加工平面においても生じさせるように、ローラのローラ回転軸心が、ローラの移動方向（主軸回転軸心に接近する方向）に対して鋭角に角度θ２傾斜して形成され、ローラの移動方向に対する加工平面の角度θ１と上記角度θ２とが、θ２＜θ１を満たすように設定されている。

さらには、増肉部の被加工平面における後端と主軸回転軸心との距離をＤ１、増肉部の被加工平面における先端と主軸回転軸心との距離をＤ２とし、上記増肉部の被加工平面における後端とローラ回転軸心との距離をＰ１、増肉部の被加工平面における先端とローラ回転軸心との距離をＰ２とした場合に、これら各距離が、Ｐ２／Ｐ１＝Ｄ２／Ｄ１を満たすように設定される。
これにより、所望の概略三角形状の増肉部を形成するために、ローラが平板素材の塑性加工を開始して停止し所望の形状を得るまでにおいて、ローラの加工平面と増肉部の被加工平面とを常に同一回転速度で回転させることが可能となる。

本発明に係る塑性加工装置の更なる特徴構成は、前記ローラの前記ローラ回転軸心が、前記ローラの前記移動方向に対して鋭角に角度θ２傾斜して形成され、前記角度θ１と前記角度θ２とが、θ２＝θ１を満たすように設定されている点にある。

上記特徴構成によれば、ローラの移動方向に対するローラのローラ回転軸心の傾斜角度θ２と当該移動方向に対する加工平面の傾斜角度θ１とが同一に設定されているので、ローラのローラ回転軸心から伝えられる押圧力をローラの加工平面を介して被加工平面に無理なく伝達し安定して塑性加工を行うことができ、被加工平面の形状を所望の形状に、より正確に加工することが可能となる。また、ローラ自体の構成も簡便な構成とすることができる。なお、両角度を同一とした場合、増肉部の先端及び後端において回転速度差が生じることがあるが、増肉部がローラの移動方向で比較的短く形成されるときには、当該回転速度差は非常に小さいものとなるので、ローラの加工平面と増肉部の被加工平面との滑りは殆ど考慮する必要がなく、このような場合には特に有効であるといえる。

塑性加工装置の概略構成を示す図 塑性加工装置を用いて塑性加工を行う状態を示す図 塑性加工前の平板素材と塑性加工後の平板素材とを示す図 別実施形態に係るローラを備えた塑性加工装置を用いて塑性加工を行う状態を示す図

以下、図１から図３に基づいて、本発明の実施形態を説明する。
図１に示すように、塑性加工装置Ｓは、架台１上にモータ等の主軸駆動装置Ｍｍによって主軸回転軸Ａ周りで駆動回転可能に配設された主軸２と、主軸２の先端に設けられ、円板素材Ｗ（平板素材の一例）を取り付けるマンドレル３と、主軸２及びマンドレル３に対向した位置で円板素材Ｗをマンドレル３との間で挟持するチャック棒４ａを先端に配設したチャック台４（挟持機構の一例）と、ローラ回転軸心Ｂで回転可能に構成され、挟持された円板素材Ｗの表面を押圧して円板素材Ｗの肉厚を減肉させるローラ５と、主軸回転軸心Ａで回転する円板素材Ｗの表面を押圧した状態でローラ５を少なくとも主軸回転軸心Ａに対して接近或いは離間する方向に移動させるローラ移動機構６と、運転を制御する制御部７（制御手段の一例）とを備える。
尚、以下の説明では、主軸２の主軸回転軸心Ａに直交する方向をＸ方向、平行な方向をＺ方向と夫々記載する場合がある。又、ローラ５を主軸回転軸心Ａよりも−Ｘ方向側に配置した場合に、Ｘ方向において、主軸回転軸心Ａに接近する方向を＋Ｘ方向とし、主軸回転軸心Ａから離間する方向を−Ｘ方向とする。又、Ｚ方向において、主軸２の基端（主軸駆動装置Ｍｍに連結される端部）から離間する方向を＋Ｚ方向とし、主軸２の基端に接近する方向を−Ｚ方向とする。

次に、塑性加工装置Ｓの各部について説明を加える。
図１に示すように、マンドレル３は、主軸回転軸心Ａで駆動回転される主軸２の先端に設けられている。マンドレル３の上面の中心部には柱状の突出部３ａが設けられるとともに、その突出部３ａの外周側には円板素材Ｗを嵌め込むことが可能な凹部３ｂが形成されている。ここで、円板素材Ｗは、図３に示すように薄肉状で金属により構成される円板素材であり、中心部にはマンドレル３の突出部３ａを貫通可能な大きさの開口部Ｗｏを備えている。従って、主軸２が回転することにより、マンドレル３の凹部３ｂに嵌め込まれた円板素材Ｗも主軸２とともに回転可能に構成されている。

チャック台４は、主軸２と対向した位置に配置され、チャック棒４ａがこのチャック台４の主軸２側（−Ｚ方向側）の先端に配設されている。このチャック棒４ａは、内側が中空の円柱状に形成され、主軸回転軸心Ａと同心で回転するようにチャック台４にベアリング等を介して回転自在に設けられている。このチャック棒４ａをマンドレル３に取り付けられた円板素材Ｗに対してチャック台４側からマンドレル３に向かって（−Ｚ方向に）押し付けることにより、チャック棒４ａの中空部分とマンドレルの突出部３ａとが嵌合しつつ、チャック棒４ａの先端が円板素材Ｗの表面と当接することにより、円板素材Ｗをマンドレル３とチャック棒４ａとにより挟持するように構成されている。
そして、主軸２を回転駆動することにより、円板素材Ｗをマンドレル３とチャック棒４ａとにより挟持した状態で、マンドレル３と一体的に回転させるように構成されている。

ローラ移動機構６は、ローラ５を主軸回転軸心Ａに対して接近或いは離間する方向（Ｘ方向）に移動可能とするＸ方向移動機構６ａと、ローラ５を円板素材Ｗの表面を押圧する或いは押圧しない方向（Ｚ方向）に移動可能とするＺ方向移動機構６ｂとを備えて構成されている。
Ｘ方向移動機構６ａは、先端部にローラ５を固定する固定部８と、当該固定部８をレール９ａの案内により主軸回転軸心Ａに直交する方向（Ｘ方向）に往復移動自在とする走行台９と、その走行台９上に設けられ、固定部８をＸ方向に往復移動駆動するパルスモータ等のＸ方向駆動装置Ｍｘとを備えている。更に、Ｚ方向移動機構６ｂは、そのように固定部８及びＸ方向駆動装置Ｍｘが載せられた走行台９を、レール１０ａの案内により主軸回転軸心Ａに平行な方向（Ｚ方向）に往復移動自在とする移動台１０と、その移動台１０上に設けられ、走行台９をＺ方向に往復移動駆動するパルスモータ等のＺ方向駆動装置Ｍｚとを備えている。
そして、Ｘ方向駆動装置Ｍｘ及びＺ方向駆動装置Ｍｚ夫々の作動を制御することにより、ローラ５をＸ方向及びＺ方向の夫々に往復移動操作自在に構成されている。

図１及び図２に示すように、ローラ５は、ローラ回転軸心Ｂを中心に回転自在に回転支持部５ａにより固定部８に支持されている。なお、ローラ５は、ローラ移動機構６の固定部８に主軸回転軸心Ａとは反対側（−Ｘ方向側）にて片持ち状態で支持固定され、主軸回転軸心Ａ側（＋Ｘ方向側）に突出するように配置されている。
ローラ５は、図２に示すように、ローラ回転軸心Ｂを含む断面視で直線となる加工平面１１を備え、加工平面１１がローラ５の移動方向Ｃ（＋Ｘ方向）に対して鋭角に角度θ１（第１角度）傾斜して形成されている。なお、この角度θ１は、後述する増肉部２０の円板素材Ｗからの突出高さ等、最終的に得たい所望の形状に応じて適宜設定することが可能である。
また、ローラ５のローラ回転軸心Ｂは、ローラの移動方向Ｃ（＋Ｘ方向）に対して鋭角に角度θ２（第２角度）傾斜して形成されている。本実施形態では、角度θ１と角度θ２は同角度、すなわちθ２＝θ１を満たすように設定され、ローラ回転軸心Ｂと加工平面１１とは平行となっている。これにより、ローラ５のローラ回転軸心Ｂから伝えられる押圧力をローラ５の加工平面１１を介して増肉部２０の被加工平面２１に無理なく伝達し安定して塑性加工を行うことができ、被加工平面２１の形状を所望の形状に、より正確に加工することが可能となる。また、ローラ５自体の構成も簡便な構成とすることができる。なお、両角度を同一とした場合、増肉部２０の被加工平面先端２１ａ及び被加工平面後端２１ｂにおいて回転速度差が生じることがあるが、増肉部２０がローラ５の移動方向Ｃにおいて比較的短く形成されるときには、当該回転速度差は非常に小さいものとなるので、ローラ５の加工平面１１と増肉部２０の被加工平面２１との滑りは殆ど考慮する必要がなく、このような場合には特に有効であるといえる。
さらに、ローラ５の加工平面１１には、当該加工平面１１における移動方向Ｃ（＋Ｘ方向）の先端である加工平面先端１１ａと移動方向Ｃとは反対方向（−Ｘ方向）の後端である加工平面後端１１ｂとが形成されている。そして、ローラ５において、加工平面先端１１ａより移動方向Ｃ側（＋Ｘ方向側）、及び加工平面後端１１ｂより移動方向Ｃ側とは反対側（−Ｘ方向側）にはそれぞれ、概略截頭円錐体状に形成されたテーパー状外周面１２，１３が形成されている。これにより、ローラ５による円板素材Ｗの塑性加工時に、ローラ５がチャック棒４ａやマンドレル３等に接触することなく、加工平面１１のみが円板素材Ｗを押圧して良好に塑性加工を行うことが可能となっている。

制御部７は、公知の情報処理手段により構成され、塑性加工装置Ｓの運転を制御可能に構成されている。例えば、ローラ移動機構６を制御して、予め記憶部（図示せず）に記憶された移動経路にてローラ５を移動させ、円板素材Ｗを塑性加工すること等が可能に構成されている。その他、主軸駆動装置Ｍｍを制御して主軸２の回転速度を調整することも可能である。

次に、上記構成の塑性加工装置Ｓを用いて制御部７の制御により、円板素材Ｗに概略三角形状の増肉部２０を形成する塑性加工の手順を説明する。

先ず、図１に示すように、円板素材Ｗを手動又は自動の搬送装置（図示せず）によってマンドレル３の凹部３ｂに嵌め込む状態で取り付け、チャック棒４ａによって円板素材Ｗの内周部をマンドレル３との間で挟持して、押圧固定する。
次いで、主軸駆動装置Ｍｍによって主軸２を回転させて、チャック棒４ａでマンドレル３に押圧固定した円板素材Ｗを回転させる。

そして、ローラ５の加工平面１１における加工平面後端１１ｂが、円板素材Ｗの表面に当接するように、Ｘ方向駆動装置Ｍｘ及びＺ方向駆動装置Ｍｚの作動を制御する。
ローラ５の加工平面後端１１ｂが円板素材Ｗの表面に当接した後、加工初期には、Ｘ方向駆動装置Ｍｘ及びＺ方向駆動装置Ｍｚにより、ローラ５を回転する円板素材Ｗの厚み方向（−Ｚ方向）及び主軸回転軸心Ａ方向（＋Ｘ方向）に押圧した状態で、ローラ５が所定深さまで厚み方向（−Ｚ方向）に移動される。そして、図２（ａ）に示すように、ローラ５が厚み方向（−Ｚ方向）に所定深さまで移動すると、Ｚ方向駆動装置Ｍｚによる厚み方向（−Ｚ方向）への移動が停止されるとともに、Ｘ方向駆動装置Ｍｘによりローラ５が主軸回転軸心Ａに接近する移動方向Ｃ（＋Ｘ方向）にのみ移動されて、円板素材Ｗは減肉され、かつ、ローラ５の移動方向Ｃ側に増肉するように塑性加工される。なお、円板素材Ｗにおいて塑性加工を開始する箇所及び減肉する所定深さは、所望の増肉部２０の形状に応じて適宜設定される。すなわち、ローラ５により減肉される円板素材Ｗの体積と増肉される体積とは略同一となるので、増肉が必要な体積に応じて、塑性加工を開始する箇所及び減肉する所定深さを設定する。
したがって、この塑性加工では、回転する円板素材Ｗの表面にローラ５の加工平面１１の加工平面後端１１ｂが所定深さまで押圧された状態で、ローラ５がＸ方向駆動装置Ｍｘにより主軸回転軸心Ａ１に接近する方向（＋Ｘ方向）に移動される。

これにより、円板素材Ｗの表面が減肉して変形部分が形成され、その変形部分がローラ５の加工平面１１における加工平面後端１１ｂから順次、加工平面１１における加工平面先端１１ａ側（移動方向Ｃ側）に向かうように当該加工平面１１に沿って移動され、結果的に円板素材Ｗの肉厚が増肉する状態で加工平面１１とマンドレル３との間に増肉部２０が形成される。
図２及び図３に示すように、当該増肉部２０は断面視で概略三角形状に形成され、塑性加工前の円板素材Ｗの表面から増肉された状態（突出した状態）で、ローラ５の加工平面１１に沿う被加工平面２１と、当該被加工平面２１の被加工平面先端２１ａから円板素材Ｗの表面に連続する傾斜面２２とを備えている。なお、被加工平面２１は、移動方向Ｃ側（＋Ｘ方向側）である先端に位置する被加工平面先端２１ａと、移動方向Ｃ側とは反対側（−Ｘ方向側）の後端に位置する被加工平面後端２１ｂとを備えている。
この増肉部２０の被加工平面２１は、ローラ５の加工平面１１に沿うように平行に形成されるため、移動方向Ｃ（＋Ｘ方向）に対して鋭角に角度θ１傾斜するように形成され、当該被加工平面２１は凹凸の非常に少ない平面に正確に加工される。
また、増肉部２０の傾斜面２２は、ローラ５の加工平面１１が移動方向Ｃ（＋Ｘ方向）に対して鋭角に角度θ１傾斜していることにより、移動方向Ｃ（＋Ｘ方向）に対して鈍角に形成されることとなる（図２、図３参照）。このように、傾斜面２２が鈍角に形成されていることにより、この傾斜面２２と平板素材Ｗの表面とが成す角度θ０も鈍角となる。説明を加えると、上記のように、ローラ５の加工平面１１が鋭角に角度θ１傾斜しているので、ローラ５の加工平面１１の後端１１ｂ側が平板素材Ｗの表面に押圧されつつ移動方向Ｃに移動されることとなり、平板素材Ｗが減肉して形成される変形部分は、加工平面１１における後端１１ｂ側から順次、加工平面１１における先端１１ａ側（移動方向Ｃ側）に向かうように移動される。この際、平板素材Ｗの変形部分は、当該平板素材Ｗの表面から突出する方向にはローラ５の加工平面１１により逃げ場が制限される一方で、移動方向Ｃ側への増肉は許容されて、ローラ５の移動に伴って移動方向Ｃ側に常に肉を溜めていく状態となる。そのため、概略三角形状の増肉部２０における移動方向Ｃ側の面である上記傾斜面２２が平板素材Ｗに対して成す角度θ０は鈍角となる。これにより、傾斜面２２と平板素材Ｗの表面とが交わる箇所から亀裂等が生じて強度が低下することもない。

続いて、制御部７は、所望形状の増肉部２０が得られた状態で、Ｘ方向駆動装置Ｍｘによるローラ５の移動方向Ｃ（＋Ｘ方向）への移動を完了させる。すなわち、図２（ｂ）に示すように、制御部７は、ローラ５の加工平面１１における加工平面先端１１ａよりも加工平面後端側１１ｂ（−Ｘ方向側）に増肉部２０の被加工平面先端２１ａが位置する状態で、ローラ５の移動を完了させ、円板素材Ｗの塑性加工を終了させる。このようにすることにより、増肉部２０の被加工平面２１はローラ５の加工平面１１内で形成されることとなり、増肉部２０は加工平面１１の加工平面先端１１ａよりも移動方向Ｃ側（＋Ｘ方向側）には飛び出さない状態で形成されることとなる。これにより、例えば、ローラ５により増肉した増肉部２０を主軸回転軸心Ａ付近に配置したチャック棒４ａ等に押し付けることなく、当該ローラ５のみにより増肉部２０を所望の形状である断面視概略三角形状に形成することが可能となる。

従って、塑性加工により円板素材Ｗに断面視概略三角形状で突出する増肉部２０を形成するに当たり、単一のローラ５を用い、しかも、当該ローラ５により最終の所望形状である概略三角形状の増肉部２０を形成することができ（図３参照）、所望形状を決定するための他の部材を用いずに、塑性加工により簡便で適切に所望の形状を得ることが可能である。
よって、できるだけ簡便な構成としながら、円板素材Ｗをボス部以外の所望の肉厚部分を有する形状に確実に塑性加工することが可能となった。

〔別実施形態〕
（１）上記実施形態では、ローラ５の加工平面１１を、ローラ５の移動方向Ｃに対し鋭角に角度θ１傾斜するように形成し、ローラ５のローラ回転軸心Ｂを、ローラ５の移動方向Ｃに対し鋭角にθ２傾斜するように形成して、これら角度θ１及び角度θ２を同一角度で構成して、増肉部２０の被加工平面２１において生じ得る回転速度差を考慮しない構成としたが、増肉部２０をより適切かつ正確に形成できる構成であれば、特にこの構成に限定されるものではない。なお、本別実施形態はローラ５の別の実施形態であるローラ５０を説明するものであり、基本的にローラ５０以外の構成は上記実施形態と同様である。従って、重複説明を避けるために、上記実施形態と同じ構成要素や同じ作用を有する構成要素については、同じ符号を付すことにより説明を省略して、主として、ローラ５０について説明する。
具体的には、例えば、図４に示すように、ローラ５０は、ローラ回転軸心Ｂ１を含む断面視で直線となる加工平面５１を備え、加工平面５１がローラ５０の移動方向Ｃ（＋Ｘ方向）に対して鋭角に角度θ１傾斜して形成され、ローラ５０のローラ回転軸心Ｂ１が、ローラ５０の移動方向Ｃ（＋Ｘ方向）に対して鋭角に角度θ２傾斜して形成され、角度θ１と角度θ２とが、θ２＜θ１を満たすように設定されている。よって、ローラ５０は、円板素材Ｗの表面に押圧されることによりローラ回転軸心Ｂ１周りで回転しながら、Ｘ方向駆動装置Ｍｘにより主軸回転軸心Ａに対して接近する方向（＋Ｘ方向）に移動させられる。そして、ローラ５０は、円板素材Ｗの表面を減肉して変形部分を形成し、その変形部分をローラ５０の加工平面５１における加工平面後端５１ｂから順次、加工平面５１における加工平面先端５１ａ側（移動方向Ｃ側）に向かうように当該加工平面５１に沿って移動され、結果的に円板素材Ｗの肉厚が増肉する状態で加工平面５１とマンドレル３との間に塑性加工により増肉部２０を形成することができる。
加えて、この塑性加工の開始から増肉部２０の形成が完了するまでにおいて、増肉部２０におけるローラ５０の移動方向Ｃ側とは反対側（−Ｘ方向側）の被加工平面後端２１ｂと主軸回転軸心Ａとの距離をＤ１、増肉部２０におけるローラ５０の移動方向Ｃ側（＋Ｘ方向側）の被加工平面先端２１ａと主軸回転軸心Ａとの距離をＤ２とし、増肉部２０におけるローラ５０の移動方向Ｃ側とは反対側（−Ｘ方向側）の被加工平面後端２１ｂとローラ回転軸心Ｂ１との距離をＰ１、増肉部２０におけるローラ５０の移動方向Ｃ側（＋Ｘ方向側）の被加工平面先端２１ａとローラ回転軸心Ｂ１の距離をＰ２とした場合に、これら各距離が、Ｐ２／Ｐ１＝Ｄ２／Ｄ１を、常に満たすように設定されている。この設定は、移動させる肉の全てが増肉部２０を形成するものとして、容易に演算設定できる。
これにより、ローラ５０が主軸回転軸心Ａに対して接近する方向（＋Ｘ方向）に移動して円板素材Ｗを塑性加工する際に、円板素材Ｗが主軸回転軸心Ａで回転し、塑性加工により形成される増肉部２０の被加工平面２１における被加工平面先端２１ａと被加工平面後端２１ｂとで主軸回転軸心Ａ周りでの回転速度差が生じる場合であっても、この回転速度差と同様の回転速度差をローラ５０においても生じさせることができ、ローラ５０の加工平面５１と増肉部２０の被加工平面２１とが当接する各部位において同一回転速度として、両平面５１，２１に滑りが生じない状態を維持し、塑性加工をより安定した状態で正確且つ確実に行うことが可能となる。
なお、本別実施形態において、単に、ローラ５０における上記角度θ１と角度θ２とが、θ２＜θ１を満たす構成を採用し、ローラ５０における上記各距離が、Ｐ２／Ｐ１＝Ｄ２／Ｄ１を満たさない構成を採用してもよい。この場合、上記のように、塑性加工により形成される増肉部２０の被加工平面２１における被加工平面先端２１ａと被加工平面後端２１ｂとで主軸回転軸心Ａ周りでの回転速度差が生じる場合であっても、この回転速度差に近似する回転速度差をローラ５０においても生じさせることができ、ローラ５０の加工平面５１と増肉部２０の被加工平面２１とが当接する各部位において近似した回転速度となるようにして、両平面５１，２１における滑りを抑制することができ、塑性加工を安定した状態で行うことが可能となる。

（２）上記別実施形態（１）では、ローラ５０は、Ｘ方向駆動装置Ｍｘにより主軸回転軸心Ａに対して接近する方向（＋Ｘ方向）に移動させられて、円板素材Ｗの表面を減肉して当該ローラ５０の移動方向側（＋Ｘ方向側）に円板素材Ｗの肉厚が増肉する状態で加工平面５１とマンドレル３との間に塑性加工により増肉部２０を形成したが、ローラ５０を移動させる方向は主軸回転軸心Ａに対して接近する方向（＋Ｘ方向）に限らず、主軸回転軸心Ａに対して離間する方向（−Ｘ方向）に移動させる構成とすることも可能である。
図示しないが、例えば、円板素材Ｗを塑性加工する際に、ローラを主軸回転軸心Ａに対して離間する方向（−Ｘ方向）に移動させる構成とする場合には、ローラは、ローラ回転軸心を含む断面視で直線となる加工平面を備え、加工平面がローラの移動方向（−Ｘ方向）に対して鋭角に角度θ１傾斜して形成され、ローラのローラ回転軸心が、ローラの移動方向（−Ｘ方向）に対して鋭角に角度θ２傾斜して形成され、角度θ１と角度θ２とが、θ２＞θ１を満たすように設定される。なお、この塑性加工の開始から増肉部２０の形成が完了するまでにおいて、上記各距離Ｐ１，Ｐ２，Ｄ１，Ｄ２が、Ｐ２／Ｐ１＝Ｄ２／Ｄ１を、常に満たすように設定されているのは上記と同様である。
これにより、ローラが主軸回転軸心Ａに対して離間する方向（−Ｘ方向）に移動して円板素材Ｗを塑性加工する際に、円板素材Ｗが主軸回転軸心Ａで回転し、円板素材Ｗにおいて主軸回転軸心Ａに近い増肉部の移動方向側とは反対側（＋Ｘ方向側）の被加工平面後端は回転速度が遅く、一方、増肉部の移動方向側（−Ｘ方向側）の被加工平面先端では回転速度が速くなることにより、塑性加工により形成される増肉部２０の被加工平面先端と被加工平面後端とで主軸回転軸心Ａ周りでの回転速度差が生じる場合であっても、この回転速度差と同様の回転速度差をローラにおいても生じさせることができ、ローラの加工平面と増肉部２０の被加工平面とが当接する各部位において同一回転速度として、両平面に滑りが生じない状態を維持し、塑性加工をより正確且つ確実に行うことが可能となる。
なお、本別実施形態において、単に、ローラにおける上記角度θ１と角度θ２とが、θ２＞θ１を満たす構成を採用し、ローラにおける上記各距離が、Ｐ２／Ｐ１＝Ｄ２／Ｄ１を満たさない構成を採用してもよい。この場合、上記のように、塑性加工により形成される増肉部２０の被加工平面における被加工平面先端と被加工平面後端とで主軸回転軸心Ａ周りでの回転速度差が生じる場合であっても、この回転速度差に近似する回転速度差をローラにおいても生じさせることができ、ローラの加工平面と増肉部２０の被加工平面とが当接する各部位において近似した回転速度となるようにして、両平面における滑りを抑制することができ、塑性加工を安定した状態で行うことが可能となる。

（３）上記実施形態では、平板素材として円板素材Ｗを用いて説明したが、平板素材の外形は円形に限られるものではなく、四角形状等多角形であってもよい。

以上説明したように、できるだけ簡便な構成としながら、平板素材をボス部以外の所望の肉厚部分を有する形状に確実に塑性加工し得る塑性加工装置を提供することができる。

２ 主軸
３ マンドレル
４ チャック台（挟持機構）
４ａ チャック棒（挟持機構）
５，５０ ローラ
６ ローラ移動機構
６ａ Ｘ方向移動機構（ローラ移動機構）
６ｂ Ｚ方向移動機構（ローラ移動機構）
７ 制御部（制御手段）
１１，５１ 加工平面
１１ａ，５１ａ 加工平面先端（加工平面の先端）
１１ｂ，５１ｂ 加工平面後端（加工平面の後端）
２０ 増肉部
２１ 被加工平面
２１ａ 被加工平面先端（被加工平面の先端）
２１ｂ 被加工平面後端（被加工平面の後端）
Ａ 主軸回転軸心
Ｂ，Ｂ１ ローラ回転軸心
Ｃ ローラの移動方向
Ｄ１ 増肉部における被加工平面後端と主軸回転軸心との距離
Ｄ２ 増肉部における被加工平面先端と主軸回転軸心との距離
Ｐ１ 増肉部における被加工平面後端とローラ回転軸心との距離
Ｐ２ 増肉部における被加工平面先端とローラ回転軸心との距離
Ｓ 塑性加工装置
Ｗ 円板素材（平板素材）
θ１ ローラの移動方向に対する加工平面の傾斜角度
θ２ ローラの移動方向に対するローラ回転軸心の傾斜角度

Claims (3)

1. 主軸回転軸心で駆動回転される主軸と、前記主軸の先端に設けられ、平板素材を取り付けるマンドレルと、前記平板素材を前記マンドレルとの間で挟持する挟持機構と、ローラ回転軸心で回転可能に構成され、前記挟持された平板素材の表面を押圧して前記平板素材の肉厚を減肉させるローラと、前記主軸回転軸心で回転する平板素材の表面を押圧した状態で前記ローラを少なくとも前記主軸回転軸心に対して接近或いは離間する方向に移動させるローラ移動機構と、運転を制御する制御手段とを備えた塑性加工装置であって、
   前記ローラが前記ローラ回転軸心を含む断面視で直線となる加工平面を備え、前記加工平面が前記ローラの移動方向に対して鋭角に角度θ１傾斜して形成され、
   前記制御手段が前記ローラ移動機構を制御して、前記加工平面にて前記平板素材の表面を押圧した状態で前記ローラを前記移動方向に移動させることにより前記平板素材の肉厚を減肉させて、前記加工平面と前記マンドレルとの間に増肉部を形成させる構成で、前記ローラの前記加工平面における前記移動方向側の先端より後端側に前記増肉部の前記移動方向側の先端が位置する状態で、前記制御手段による前記ローラの移動を完了する塑性加工装置。
2. 前記制御手段が前記ローラ移動機構を制御して、前記ローラを少なくとも前記主軸回転軸心に対して接近する方向に移動させる構成で、
   前記ローラの前記ローラ回転軸心が、前記ローラの前記移動方向に対して鋭角に角度θ２傾斜して形成され、前記角度θ１と前記角度θ２とが、θ２＜θ１を満たすとともに、
   前記増肉部における前記ローラの前記移動方向側とは反対側の後端と前記主軸回転軸心との距離をＤ１、前記増肉部における前記ローラの前記移動方向側の先端と前記主軸回転軸心との距離をＤ２とし、前記増肉部における前記ローラの前記移動方向側とは反対側の後端と前記ローラ回転軸心との距離をＰ１、前記増肉部における前記ローラの前記移動方向側の先端と前記ローラ回転軸心との距離をＰ２とした場合に、これら各距離が、Ｐ２／Ｐ１＝Ｄ２／Ｄ１を満たすように設定されている請求項１に記載の塑性加工装置。
3. 前記ローラの前記ローラ回転軸心が、前記ローラの前記移動方向に対して鋭角に角度θ２傾斜して形成され、前記角度θ１と前記角度θ２とが、θ２＝θ１を満たすように設定されている請求項１に記載の塑性加工装置。

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