JP2011206843A - Spinning processing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は筒状のワークを加工するためのスピニング加工装置に関する。 The present invention relates to a spinning processing apparatus for processing a cylindrical workpiece.
各種高圧ガスを充填する容器には鉄製やステンレス製の圧力容器(ボンベ)が使用されている。また、次世代の自動車である燃料電池車では水素燃料を充填して搭載するための軽量で耐圧性能が高い圧力容器が求められているが、このような要求を満足できる圧力容器として、アルミ合金製の金属ライナーの外側に補強樹脂層を形成した圧力容器が利用されている。 Iron or stainless steel pressure vessels (bombs) are used for containers filled with various high-pressure gases. In addition, a fuel cell vehicle, which is a next-generation vehicle, requires a lightweight pressure vessel with high pressure resistance for filling and mounting hydrogen fuel. A pressure vessel in which a reinforced resin layer is formed on the outside of a metal liner is used.
金属製の圧力容器や金属ライナーは、円筒状の胴部の両端に、胴部よりも径が小さくなる湾曲面(例えば椀状、半円状、楕円状の湾曲面)を有するドーム部が形成されており、このドーム部を介して底部が形成されたり、ドーム部を介して口金取付部が形成されたりしている。一般に、ドーム部から底部、口金取付部に至る部分は、成形ローラを押し当てて加工するスピニング加工により成形されることが多い(特許文献1参照)。 Metal pressure vessels and metal liners are formed with dome parts having curved surfaces (for example, bowl-shaped, semi-circular, elliptical curved surfaces) whose diameter is smaller than that of the body at both ends of the cylindrical body. The bottom part is formed through the dome part, and the base attaching part is formed through the dome part. In general, the part from the dome part to the bottom part and the base attaching part is often formed by a spinning process by pressing a forming roller (see Patent Document 1).
ところで、特許文献1に図示されているようなスピニング加工では、1つの成形ローラを使用し、加工対象である円筒部材を回転させておき、成形ローラを回転中の円筒部材の加工部分(ドーム部や口金取付部など)に対して一方向から押し当てるようにして所望の形状に変形させている。
しかしながら、この加工方法では、加工中に成形ローラによる押圧力が円筒部材を回転軸から偏心させるように作用することになり、その結果、スピニング加工によって形成されるワークの安定性は悪くなり、ワークがチャックから逃げやすくなっていた。
By the way, in the spinning process as illustrated in
However, in this processing method, the pressing force applied by the forming roller during the processing acts so as to decenter the cylindrical member from the rotating shaft. As a result, the stability of the workpiece formed by spinning processing deteriorates. Was easy to escape from the chuck.
また、特許文献1に図示されているようなスピニング加工では、円筒部材の外周面を、チャック機構で把持するようにして固定し、回転機構で円筒部材を回転させるのが一般的である。その場合、回転により遠心力が働くと、チャック機構による円筒部材の保持力が弱まるようになり、加工中に位置ずれが生じて外周面に傷が生じたり、加工精度の不具合が発生したりすることになる。
そのため、ワークの安定性が問題とならない程度になるようにローラの押圧力を制限し、また、遠心力による位置ずれが問題とならない程度になるように回転機構の回転速度を制限するようにしてスピニング加工を行うようにしている。
Further, in the spinning process as illustrated in
Therefore, the pressing force of the roller is limited so that the stability of the workpiece does not become a problem, and the rotation speed of the rotating mechanism is limited so that the positional deviation due to the centrifugal force does not become a problem. Spinning processing is performed.
また、別のスピニング成形機の従来例として、円筒状ワークの外周面に沿って旋回しつつ旋回半径を縮小するようにしてスピニング加工を行う成形ローラと、成形ローラによって成形されたワークの外周面に沿って旋回することにより不要部分を切断するカッターとを備えた構造とし、ワークをクランプ部で固定し、成形ローラとカッターとの双方を旋回駆動する1つの回転軸と、成形ローラとカッターを、別々に、前記回転軸に対し離間接近自在に支持するリニアスライドと、当該リニアスライドのうち前記成形ローラまたは前記カッターに係るいずれか一方のリニアスライドを前記回転軸に対し変位させる駆動手段(具体的には回転軸の内部を貫通して軸方向に変位するドローバー)と、当該一方のリニアスライドの変位を、これと逆方向の変位として他方のリニアスライドに伝達するリンク機構とを備えるようにしたものが開示されている(特許文献2参照)。 In addition, as a conventional example of another spinning molding machine, a forming roller that performs spinning by reducing the turning radius while turning along the outer peripheral surface of a cylindrical workpiece, and the outer peripheral surface of the workpiece formed by the forming roller A structure including a cutter that cuts unnecessary portions by swiveling along, a workpiece is fixed by a clamp portion, and a rotating shaft that drives both the forming roller and the cutter to rotate, a forming roller and a cutter Separately, a linear slide that is supported so as to be separated and approachable with respect to the rotating shaft, and driving means for displacing one of the linear slides related to the forming roller or the cutter with respect to the rotating shaft (specifically For example, the draw bar that passes through the inside of the rotating shaft and moves in the axial direction) and the displacement of the one linear slide Those to and a link mechanism for transmitting the other linear slide is disclosed as the displacement (see Patent Document 2).
これによれば、成形ローラおよびカッターのそれぞれに係るリニアスライドを、リンク機構によってつなぐようにしたので、成形ローラとカッターの旋回時にそれぞれに作用する遠心力を、互いの遠心力を打ち消す力として作用させることができ、遠心力に起因する振動発生などの問題を解決するようにしている。 According to this, since the linear slide relating to each of the forming roller and the cutter is connected by the link mechanism, the centrifugal force acting on each of the forming roller and the cutter when rotating is acting as a force to cancel each other's centrifugal force. Therefore, problems such as vibrations caused by centrifugal force are solved.
特許文献1に記載のスピニング加工に対し、特許文献2に記載のスピニング成形機では、ワーク(筒状部材)を回転させずにクランプ部で固定しているため、ワークに遠心力が働かなくなり、ワークの保持力が遠心力で弱まることによって位置ずれが発生したり傷が発生したりする問題はなくなる。また、成形ローラに働く遠心力を、カッターに働く遠心力で打ち消すようにしているので、成形ローラに働く遠心力による問題を低減させることができる。
In contrast to the spinning process described in
しかしながら、特許文献2に記載のスピニング成形機では、成形ローラに加わる遠心力は成形ローラの位置によって変化することになる。
すなわち、遠心力Fは質量m、半径r、角速度ωとすると、次式(1)で表すことができる。
F=mrω2 ・・・(1)
そのため、一定の角速度で回転させている成形ローラやカッターは、旋回半径(r)が変化すると、それぞれに加わる遠心力も変化するようになる。
However, in the spinning molding machine described in Patent Document 2, the centrifugal force applied to the molding roller varies depending on the position of the molding roller.
That is, the centrifugal force F can be expressed by the following equation (1), assuming that the mass is m, the radius is r, and the angular velocity is ω.
F = mrω 2 (1)
For this reason, when the turning radius (r) changes, the centrifugal force applied to each of the forming roller and the cutter rotated at a constant angular velocity also changes.
特許文献2に記載されているように、成形ローラとカッターとがリンク機構で結合されていると、成形ローラが半径方向内側に移動させるとカッターは外側に移動することになるが、その場合には、成形ローラに働く遠心力は減少し、カッターに働く遠心力が増大することとなる。その結果、成形ローラの半径方向の位置に応じて遠心力の差分が変動することとなり、成形ローラがワークを押圧する成形力は、遠心力の変化の影響を受けて変動することとなる。 As described in Patent Document 2, when the forming roller and the cutter are coupled by a link mechanism, the cutter moves to the outside when the forming roller moves inward in the radial direction. The centrifugal force acting on the forming roller decreases, and the centrifugal force acting on the cutter increases. As a result, the difference in centrifugal force varies depending on the position of the forming roller in the radial direction, and the forming force with which the forming roller presses the workpiece varies under the influence of the change in centrifugal force.
そこで、本発明は、成形ローラの半径方向の位置が変動したとしても、遠心力による影響を、その変動分を含めて打ち消すようにすることで、半径方向の位置に依存して成形力が大きく変動することがないようにしたスピニング加工装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、遠心力の変動の影響を低減することで、高速回転下でも精度のよいスピニング加工を実現でき、加工時間を短縮するのに適したスピニング加工装置を提供することを目的とする。
Therefore, even if the radial position of the molding roller fluctuates, the present invention increases the molding force depending on the radial position by canceling the influence of the centrifugal force including the fluctuation. It is an object of the present invention to provide a spinning processing apparatus that does not fluctuate.
Another object of the present invention is to provide a spinning device suitable for reducing the processing time by reducing the influence of the fluctuation of the centrifugal force so that accurate spinning can be realized even under high-speed rotation. To do.
上記課題を解決するためになされた本発明のスピニング加工装置は、円筒状のワークを固定するクランプ機構と、前記ワークの軸線に沿った回転軸を中心に回転する回転ドラムと、前記ワークの軸線を中心にして回転対称となる位置関係で対をなすように配置される複数の成形ローラと、前記回転ドラムに固定され、前記成形ローラを前記回転ドラムの半径方向に移動可能に支持する成形ローラスライド機構とからなり、前記ワークに対し旋回半径を変化させながら前記成形ローラを押し当てることによりスピニング加工を行うスピニング加工装置であって、前記回転ドラムに支持され、旋回半径の変化に応じて増減する成形ローラの遠心力に対し、遠心力の増減分も含めて打ち消すように変化する付勢力を成形ローラよりも外周側から成形ローラに付勢する付勢機構を備えるようにしてある。 A spinning processing apparatus of the present invention made to solve the above problems includes a clamping mechanism for fixing a cylindrical workpiece, a rotating drum that rotates around a rotation axis along the axis of the workpiece, and an axis of the workpiece A plurality of forming rollers arranged to be paired in a rotationally symmetric positional relationship with respect to the center, and a forming roller fixed to the rotating drum and supporting the forming roller so as to be movable in the radial direction of the rotating drum A spinning mechanism that performs spinning by pressing the forming roller against the workpiece while changing the turning radius, and is supported by the rotating drum and increases or decreases according to a change in the turning radius The urging force that changes so as to cancel out the centrifugal force of the forming roller, including the increase or decrease of the centrifugal force, is formed from the outer peripheral side of the forming roller. It is so equipped with a biasing mechanism for biasing over La.
ここで、「クランプ機構」は、円筒状のワークが軸線を中心にして回転しないように固定することができるものであればよく、例えばワークの外周を把持するクランプ機構が用いられる。
「回転ドラム」は、回転軸を中心に回転する円板部分と円筒側壁とからなり、これらが一体に形成された形状が好ましい。
「軸線を中心にして回転対称となる位置関係で対をなすように配置される」とは、具体的には、2回対称の位置関係では、軸線を中心にして互いに180度回転した位置関係となる2つの位置に配置されることをいう。3回対称の位置関係では、軸線を中心にして互いに120度回転した位置関係となる3つの位置に配置されることをいう。また、4回対称の位置関係では、軸線を中心にして互いに90度回転した位置関係となる4つの位置に配置されることをいう。5回対称以上の位置関係についても同様の配置をいうが装置が複雑になるので、実用上は2回対称、3回対称となる位置関係が最も好ましい。
本発明でいう「付勢機構」は、成形ローラの遠心力に対し、遠心力の増減分も含めて打ち消すように変化する付勢力を成形ローラに付勢する付勢機構をいう。すなわち、特許文献2に記載されるような成形ローラが外側に移動して遠心力が大きくなったときに、成形ローラに働く付勢力が逆に小さくなるような付勢機構は含まれず、成形ローラが外側に移動して遠心力が大きくなったときに付勢力も大きく働く付勢機構をいう。具体的には、成形ローラの外周側から成形ローラに弾性力を与えることができ、成形ローラが外側に移動するほど弾性力が大きくなる弾性手段(スプリング等)を適用することで実現できる。
Here, the “clamp mechanism” may be any one that can fix the cylindrical workpiece so as not to rotate about the axis. For example, a clamp mechanism that grips the outer periphery of the workpiece is used.
The “rotary drum” is preferably formed of a disc portion that rotates about a rotation axis and a cylindrical side wall, and these are integrally formed.
Specifically, “arranged so as to be paired in a rotationally symmetric positional relationship with respect to the axis” specifically refers to a positional relationship in which the rotational relationship is 180 degrees with respect to the axial line. It is arranged at two positions. In the three-fold symmetrical positional relationship, the three-fold symmetrical positional relationship means that they are arranged at three positions that are positional relationships that are rotated 120 degrees with respect to each other. In addition, the four-fold symmetrical positional relationship means that the four positions are arranged at positional positions that are rotated 90 degrees from each other about the axis. The same arrangement is also applied to a positional relationship of five or more symmetries, but the apparatus becomes complicated. Therefore, in practice, a positional relationship that is two-fold symmetric and three-fold symmetric is most preferable.
The “biasing mechanism” as used in the present invention refers to a biasing mechanism that biases the forming roller with a biasing force that changes so as to cancel out the centrifugal force of the forming roller, including the increase or decrease of the centrifugal force. That is, when the forming roller described in Patent Document 2 moves to the outside and the centrifugal force increases, an urging mechanism that reversely reduces the urging force that acts on the forming roller is not included. This means an urging mechanism in which the urging force also works greatly when the centrifugal force is increased by moving to the outside. Specifically, the elastic force can be applied to the forming roller from the outer peripheral side of the forming roller, and this can be realized by applying an elastic means (spring or the like) in which the elastic force increases as the forming roller moves outward.
本発明によれば、成形ローラは、回転ドラムおよび成形ローラスライド機構によってワークに対し、互いに回転対称の位置で旋回しながら半径方向の位置を変化させて加工するので、ワークの軸線を中心にして、バランスよく成形力を加えることができるようになり、真円度の高い加工を行うことができる。そして、加工時に成形ローラの半径方向の位置が変動すると、その半径方向の位置に応じて成形ローラに加わる遠心力が変化する。
すなわち、既述のように(式1)に基づいて一定角速度での回転下で、成形ローラが半径方向外側に移動すると、遠心力は大きく働くようになり、半径方向内側に移動すると遠心力は小さく働くようになる。
According to the present invention, the forming roller is processed by changing the position in the radial direction while turning at a rotationally symmetric position with respect to the workpiece by the rotating drum and the forming roller slide mechanism. The molding force can be applied in a balanced manner, and processing with high roundness can be performed. When the radial position of the forming roller fluctuates during processing, the centrifugal force applied to the forming roller changes according to the radial position.
That is, as described above, when the forming roller moves radially outward while rotating at a constant angular velocity based on (Equation 1), the centrifugal force becomes large, and when moving radially inward, the centrifugal force is Work small.
そこで、付勢機構によって、成形ローラよりも外周側から成形ローラに付勢し、成形ローラが半径方向外側に移動して遠心力が増加したときは、増大した分だけ付勢力を増やすようにして、遠心力を打ち消す付勢力を与えるようにし、成形ローラが半径方向内側に移動して遠心力が減少したときは減少した分だけ付勢力も減らすようにして、遠心力を打ち消す付勢力を与えるようにする。 Therefore, when the urging mechanism urges the forming roller from the outer peripheral side of the forming roller and the forming roller moves radially outward and the centrifugal force increases, the urging force is increased by the increased amount. Applying an urging force that counteracts the centrifugal force. When the forming roller moves inward in the radial direction and the centrifugal force decreases, the urging force is reduced by the reduced amount to give an urging force that cancels the centrifugal force. To.
本発明によれば、成形ローラの半径方向の位置が変化して成形ローラに働く遠心力が変化しても、その変化分も含めて遠心力を打ち消す付勢力を与えることができるので、成形ローラの半径方向の位置の変動にかかわらず、安定した成形力でスピニング加工を行うことができる。また、外周側から与える付勢力によって遠心力による成形力の減衰を抑えることができる。 According to the present invention, even if the radial force of the forming roller changes and the centrifugal force acting on the forming roller changes, it is possible to provide a biasing force that cancels the centrifugal force including the change. Spinning can be performed with a stable forming force regardless of the variation in the position in the radial direction. In addition, it is possible to suppress the molding force from being attenuated by the centrifugal force by the biasing force applied from the outer peripheral side.
上記発明において、前記付勢機構は、前記回転ドラムに支持されたシリンダ内に封入されたガスをピストンで圧縮することにより発生する反発力を、前記ピストンおよび前記成形ローラに連結されたピストンロッドを介して付勢力として成形ローラに与えるガススプリング機構としてもよい。
これによれば、成形ローラが回転中心から外側に変動することによってピストンロッドが外側に押されると、その変動量に応じてピストンがシリンダに封入されたガスを圧縮するようになり、成形ローラにはシリンダからの反発力が付勢力として働くようになる。成形ローラの回転で加わる遠心力が作用して成形ローラの位置が変動したときにも、付勢力が遠心力の増減と連動して増減し、増減分も含めた遠心力を打ち消すように働くようになる。また、封入するガスの圧力を調整することで適切な付勢力に調整することもできる。
In the above invention, the urging mechanism generates a repulsive force generated by compressing a gas sealed in a cylinder supported by the rotating drum with a piston, and a piston rod connected to the piston and the forming roller. A gas spring mechanism may be applied to the forming roller as an urging force.
According to this, when the piston roller is pushed outward due to the molding roller moving outward from the center of rotation, the piston compresses the gas sealed in the cylinder according to the amount of the change, and the molding roller The repulsive force from the cylinder works as an urging force. Even when the position of the forming roller fluctuates due to the centrifugal force applied by the rotation of the forming roller, the urging force increases or decreases in conjunction with the increase or decrease of the centrifugal force, and works to cancel out the centrifugal force including the increase or decrease. become. Moreover, it can also adjust to an appropriate urging | biasing force by adjusting the pressure of the gas to seal.
上記発明において、前記ガススプリング機構のシリンダは、連通管で接続され並列に並んだ第一シリンダと第二シリンダとからなり、第一シリンダおよび第二シリンダの一端側はそれぞれ閉口端にして回転ドラムに固定され、第一シリンダは前記ピストンが摺動可能に挿入されるとともに当該ピストンに連結されたピストンロッドが第一シリンダの他端から突出して前記成形ローラに固定され、第二シリンダは他端を閉口端にするととともに摺動可能な隔壁が挿入され、第二シリンダの前記他端と隔壁との間にはガスが封入され、第一シリンダのピストンと第二シリンダの隔壁とに挟まれ連通管によって連通される空間には非圧縮性液体が封入してあるようにしてもよい。
これによれば、ガスを封入するシリンダ(第二シリンダ)の空間を大きくすることができ、遠心力に対する付勢力を大きくすることができ、成形ローラの半径方向の移動距離となるストロークを大きくすることができる。このとき第二シリンダの径を太くしたり細くしたりすることでストロークを調整することもできる。
In the above invention, the cylinder of the gas spring mechanism includes a first cylinder and a second cylinder connected by a communication pipe and arranged in parallel. One end side of each of the first cylinder and the second cylinder is a closed end, and the rotating drum. The first cylinder is slidably inserted into the piston, and a piston rod connected to the piston protrudes from the other end of the first cylinder and is fixed to the molding roller. Is inserted between the other end of the second cylinder and the partition wall, and gas is sealed between the piston of the first cylinder and the partition wall of the second cylinder. An incompressible liquid may be sealed in the space communicated by the pipe.
According to this, the space of the cylinder (second cylinder) that encloses the gas can be increased, the urging force against the centrifugal force can be increased, and the stroke that becomes the moving distance in the radial direction of the forming roller is increased. be able to. At this time, the stroke can be adjusted by increasing or decreasing the diameter of the second cylinder.
上記発明において、前記成形ローラスライド機構は、前記回転ドラムの半径方向に向けて配置され、前記回転ドラムの中心側と外周側とで軸支され、前記成形ローラが前記回転ドラムの半径方向に沿って移動可能に螺合されるボールネジと、前記回転ドラムの回転軸に対し同軸に支持され、一端が前記ボールネジ端とベベルギアで螺合し、前記ボールネジに回転運動を与えて前記成形ローラを半径方向に移動させる成形ローラ調整軸とを備えるようにしてもよい。
これによれば、成形ローラの半径方向の位置の調整を、成形ローラ調整軸を用いて精度よく調整することができ、上述したガススプリング機構による付勢力を再現性よく与えることができる。また、成形ローラに作用する遠心力をボールネジ部全体で支持するため、応力を分散することができ耐久性に有利である。
In the above invention, the forming roller slide mechanism is arranged in the radial direction of the rotating drum, is pivotally supported at the center side and the outer peripheral side of the rotating drum, and the forming roller is along the radial direction of the rotating drum. A ball screw that is movably screwed and is coaxially supported with respect to the rotating shaft of the rotating drum, one end is screwed with the ball screw end by a bevel gear, and a rotational motion is applied to the ball screw to cause the forming roller to move in the radial direction. And a forming roller adjusting shaft to be moved.
According to this, the adjustment of the position of the forming roller in the radial direction can be accurately adjusted using the forming roller adjustment shaft, and the urging force by the gas spring mechanism described above can be given with good reproducibility. Further, since the centrifugal force acting on the forming roller is supported by the entire ball screw portion, the stress can be dispersed, which is advantageous in durability.
上記発明において、前記回転ドラムの外周面は補助ローラによって支持されるようにしてもよい。
これにより、回転ドラムを安定して回転させることができる。また、回転ドラムに遠心力が加わることによる回転ドラムの外側への変形による影響を抑制することができるので、付勢力を一層安定して与えることができる。
In the above invention, the outer peripheral surface of the rotating drum may be supported by an auxiliary roller.
Thereby, a rotating drum can be rotated stably. Moreover, since the influence by the deformation | transformation to the outer side of a rotating drum by adding centrifugal force to a rotating drum can be suppressed, a biasing force can be given still more stably.
上記発明において、前記補助ローラのローラ面には、回転軸から遠ざかるにつれて広がるテーパ面が形成され、前記回転ドラムにおける補助ローラとの接触面は回転軸に近づくにつれて広がるテーパ面が形成されるようにしてもよい。
これにより、ワークを後退させながらスピニング加工を行う際に、成形ローラがワークの方向に引かれる力が働いても、回転ドラムが軸方向に移動することを防止することができ、安定してスピニング加工を行うことができる。さらに、回転ドラムに遠心力が作用し、回転ドラムが回転軸と反対の方向に逃げようした場合でも、回転ドラムが軸方向に移動することを防止することができ、安定してスピニング加工を行うことができる。
In the above invention, the roller surface of the auxiliary roller is formed with a taper surface that widens as the distance from the rotation shaft increases, and the contact surface with the auxiliary roller in the rotation drum is formed with a taper surface that expands as the rotation shaft is approached. May be.
This makes it possible to prevent the rotating drum from moving in the axial direction even when a force that pulls the forming roller in the direction of the workpiece is applied when performing the spinning process while moving the workpiece backward, and the spinning is stably performed. Processing can be performed. Furthermore, even when centrifugal force acts on the rotating drum and the rotating drum escapes in the direction opposite to the rotating shaft, it is possible to prevent the rotating drum from moving in the axial direction and perform stable spinning processing. be able to.
以下において本発明に係るスピニング加工装置を、図面に基づいて詳細に説明する。 A spinning device according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
図1は金属ライナーを製造する際に使用されるスピニング加工装置の一実施形態を正面から見た断面図である。図2は図1のスピニング加工装置の左側面図である。
スピニング加工装置1は、主として、成形ローラ11を旋回可能、かつ、径方向に移動可能に保持する成形ローラ駆動装置12、アルミライナーである円筒状のワークWの胴部を保持するクランプ装置13、このクランプ装置13をワークWの軸線Jの方向(X方向とする)に前進、後退してワークWの位置を成形ローラ11に対し相対的に移動させるX軸駆動装置14とからなる。なお、X軸駆動装置14は、成形ローラ駆動装置12を駆動するようにしてもよい。
FIG. 1 is a cross-sectional view of an embodiment of a spinning processing apparatus used when manufacturing a metal liner, as viewed from the front. FIG. 2 is a left side view of the spinning processing apparatus of FIG.
The
成形ローラ駆動装置12について説明する。成形ローラ駆動装置12は、中空のフレーム21の右側部分に、距離を隔てて平行に配置された支持板22,23が設けてあり、これらの支持板22,23に取り付けたベアリングによって回転軸24が軸支される。回転軸24は、軸線Jに一致するように配置される。回転軸24の左端には回転ドラム25が固定される。回転軸24の右端にはモータ(図示せず)が接続されており、回転ドラム25を回転駆動する。
回転軸24の内側は中空にしてあり、成形ローラ調整軸26が回転軸24と同軸状に挿入してある。回転軸24と成形ローラ調整軸26とは独立して回転することができるようにしてある。成形ローラ調整軸26の回転ドラム側の端部にはベベルギア26aが固定してある。
The forming
The inside of the
回転ドラム25は円板部25aと円筒側壁25bとからなる。円板部25aの中心近傍には貫通孔25cが形成された支持体25dが固定してある。また、円筒側壁25bには貫通孔25eが形成してある。そしてボールネジ27が貫通孔25c,25eで軸支されるようにしてある。ボールネジ27は回転軸側(回転中心)から径方向に沿って放射状に配置してある。
ボールネジ27の回転軸24側の端部にはベベルギア27aが固定してあり、成形ローラ調整軸26のベベルギア26aと螺合してある。
また、ボールネジ27には成形ローラ11を支持するハウジング11aが螺合してある。成形ローラ調整軸26を回転すると、ベベルギア26a,27aを介してボールネジ27が回転するようになり、これにより成形ローラ11が径方向に移動することができる。
したがって、成形ローラ調整軸26、ベベルギア26a,27a、ボールネジ27により、成形ローラ11を径方向にスライドさせる成形ローラスライド機構が構成される。
The
A bevel gear 27 a is fixed to the end of the
A housing 11 a that supports the forming
Therefore, the forming
回転ドラム25には、成形ローラ11よりも外側に、第一シリンダ31、第二シリンダ32、連通管33、ピストン34、ピストンロッド35、隔壁36、オイル37(非圧縮性液体)、窒素ガス38からなるガススプリング40が設けてある。
第一シリンダ31と第二シリンダ32は、連通管33で接続してあり、連通管33に近い側の端は閉口端にされ、円筒側壁25bに並べて固定してある。第一シリンダ31の他端は成形ローラ11のハウジング11aに向けてある。第一シリンダ31内のピストン34に連結されたピストンロッド35は、第一シリンダ31の他端から突き出し、先端が成形ローラ11(ハウジング11a)に固定してある。したがって、成形ローラ11が径方向に移動するとピストンロッド35を介してピストン34が摺動するようにしてある。
In the
The
第二シリンダ32の連通管33から遠い側の端部32aは閉口端にしてある。第二シリンダ32内に挿入された隔壁36と端部32aとの間の空間はガス室32bであり、所望の圧力で窒素ガス38が封入してある。封入されるガスは窒素ガスに限られず空気などであってもよい。封入ガス圧やシリンダ容積(シリンダ径)を適宜に設定することで、成形ローラ11に与える付勢力やピストンロッド35の可動範囲であるストロークを調整することができる。また、ガス室32b内のガス圧は加工中に最適な付勢力を得られるように制御されてもよい。
The end 32a of the
第一シリンダ31のピストン34と第二シリンダ32の隔壁36とによって挟まれ、連通管33で接続される空間には、非圧縮性の液体であるオイル37が充填してある。したがって、ピストン34が摺動するとオイル37を介して隔壁36が摺動するようになる。
A space sandwiched between the
回転ドラム25の円筒側壁25bの外側には4つの補助ローラ41が軸線Jを中心に対称に配置してある。補助ローラ41はそれぞれテーパ面で円筒側壁25bと接触するようにしてあり、回転ドラム25を支持するとともに回転運動を補助するようにしてある。さらに、接触面をテーパ面にすることにより、回転ドラム25に対しクランプ装置13側に引く力が作用したときに、回転ドラム25が軸線Jの方向に移動するのを防ぐようにしてある。
Four
次に、スピニング加工装置1による加工動作について説明する。
成形ローラ調整軸26により成形ローラの径方向の位置を調整し、回転軸24を駆動して成形ローラ11を旋回させる。
加工対象のワークWをクランプ装置13で固定し、X軸駆動装置14により、旋回中の成形ローラ11に対し、前進、後退させる。このとき、成形ローラ調整軸26を調整することで、随時成形ローラ11の径方向の位置を調整する。これにより、ワークWにはスピニング加工が施される。
Next, the processing operation by the spinning
The forming
The workpiece W to be processed is fixed by the
一定の角速度でスピニング加工中に、成形ローラ11を径方向に移動させると、成形ローラ11に加わる遠心力は、旋回半径に比例して変化する。
具体的には、成形ローラ11を径方向外側に移動させると、遠心力は増大する。このとき、成形ローラ11のハウジング11aに固定されたピストンロッド35は、径方向外側への移動量に応じて変位し、ピストン34を外周側に摺動させる。ピストン34の変位は、オイル37、隔壁36を介してガス室32bの窒素ガス38をさらに圧縮するようになり、移動量に応じた反発力を発生する。反発力は隔壁36、オイル37、ピストン34、ピストンロッド35を介して、成形ローラ11のハウジング11aに、付勢力として伝達される。すなわち、成形ローラ11が外側に移動すると、遠心力が増加するが、ガススプリング40による付勢力も増加するため、平衡を保つことができるようになる。
成形ローラ11を径方向内側に移動させたときは、遠心力が減少するが、ガススプリングによる付勢力も減少するため、やはり平衡を保つことができるようになる。
If the forming
Specifically, when the forming
When the forming
(変形実施形態)
以上、本発明の代表的な実施形態について説明したが、本発明は必ずしも上記の実施形態に特定されるものではない。
例えば、上記実施形態では、回転ドラム25は、円板部25aと円筒側壁25bとにより形成され、これが好ましい形状であるが、円筒側壁25bは完全な円筒形状でなくてもよく、一部が欠如していてもよい。すなわち、円筒側壁25bは、付勢力を与えるガススプリング40の一端を、成形ローラ11の外側で固定するために用いられ、また、成形ローラスライド機構のボールネジ27の一端を軸支するために用いられるが、これらの取り付けに必要な側壁部分があればよいので、完全な円筒側壁でなくてもよい。したがって、本発明でいう回転ドラムは、完全な円筒形状の側壁を有していない場合も含まれる。
(Modified embodiment)
The representative embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not necessarily limited to the above embodiments.
For example, in the above-described embodiment, the
上記実施形態では、ガススプリング機構40を用いたが、ガスの反発力に代えて、弾性バネ等の反発力で付勢することもできる。
その他本発明では、その目的を達成し、請求の範囲を逸脱しない範囲内で適宜修正、変更することが可能である。
In the above embodiment, the
Others The present invention can be appropriately modified and changed within the scope of achieving the object and without departing from the scope of the claims.
本発明のスピニング加工装置は、金属ライナー等の加工に用いられる。 The spinning processing apparatus of the present invention is used for processing metal liners and the like.
W ワーク
1 スピニング加工装置
11 成形ローラ
12 成形ローラ駆動装置
13 クランプ装置
14 X軸駆動装置
24 回転軸
25 回転ドラム
26 成形ローラ調整軸
26a ベベルギア
27 ボールネジ
27a ベベルギア
31 第一シリンダ
32 第二シリンダ
33 連通管
34 ピストン
35 ピストンロッド
36 隔壁
37 オイル(非圧縮性液体)
38 窒素ガス
38 Nitrogen gas
Claims (6)
前記ワークの軸線に沿った回転軸を中心に回転する回転ドラムと、
前記ワークの軸線を中心にして回転対称となる位置関係で対をなすように配置される複数の成形ローラと、
前記回転ドラムに固定され、前記成形ローラを前記回転ドラムの半径方向に移動可能に支持する成形ローラスライド機構とからなり、
前記ワークに対し旋回半径を変化させながら前記成形ローラを押し当てることによりスピニング加工を行うスピニング加工装置であって、
前記回転ドラムに支持され、旋回半径の変化に応じて増減する成形ローラの遠心力に対し、遠心力の増減分も含めて打ち消すように変化する付勢力を成形ローラよりも外周側から成形ローラに付勢する付勢機構を備えたことを特徴とするスピニング加工装置。 A clamping mechanism for fixing a cylindrical workpiece;
A rotating drum that rotates about a rotation axis along the axis of the workpiece;
A plurality of forming rollers arranged to form a pair in a rotationally symmetric positional relationship about the workpiece axis;
A molding roller slide mechanism fixed to the rotating drum and supporting the molding roller movably in the radial direction of the rotating drum;
A spinning device that performs spinning by pressing the forming roller while changing a turning radius with respect to the workpiece,
The urging force, which is supported by the rotating drum and changes so as to counteract the centrifugal force of the forming roller that increases or decreases according to the change of the turning radius, including the increase or decrease of the centrifugal force, is applied to the forming roller from the outer peripheral side of the forming roller. A spinning processing apparatus comprising a biasing mechanism for biasing.
前記回転ドラムの回転軸に対し同軸に支持され、一端が前記ボールネジ端とベベルギアで螺合し、前記ボールネジに回転運動を与えて前記成形ローラを半径方向に移動させる成形ローラ調整軸とを備えた請求項1〜請求項3のいずれかに記載のスピニング加工装置。 The forming roller slide mechanism is arranged in the radial direction of the rotating drum, is pivotally supported at the center side and the outer peripheral side of the rotating drum, and the forming roller is movable along the radial direction of the rotating drum. A ball screw to be screwed;
A forming roller adjusting shaft that is supported coaxially with respect to the rotating shaft of the rotating drum, has one end screwed into the ball screw end with a bevel gear, and moves the forming roller in a radial direction by applying a rotational motion to the ball screw; The spinning processing apparatus according to any one of claims 1 to 3.
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