JP2011218380A - Device for manufacturing stepped shaft member, and method for manufacturing the same - Google Patents

Device for manufacturing stepped shaft member, and method for manufacturing the same Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device for manufacturing a stepped shaft member reducing a load acted onto a material rotary shaft and preventing buildup generated on a peripheral surface of the shaft member while preventing a working time from being increased.SOLUTION: In the device for manufacturing the stepped shaft member, a stepped pipe having steps of different radial dimensions is manufactured by changing a position depressed by a roller 11 while axially moving a working position relative to the rotating shaft member 20 and the roller 11. The device includes a load detection sensor 32 detecting an axial load acted onto the shaft member 20 in working, an electric motor 17 adjusting a roller angle α by inclining a roller rotary shaft 15, and an electronic controller 40 controlling driving of the electric motor 17. The electronic controller 40 adjusts the roller angle α by controlling driving of the electric motor 17 based on the axial load detected by the load detection sensor 32.

Description

本発明は、径方向寸法の異なる段部を有する段付軸部材を製造する段付軸部材の製造装置、及び段付軸部材の製造方法に関する。 The present invention relates to a stepped shaft member manufacturing apparatus and a stepped shaft member manufacturing method for manufacturing a stepped shaft member having stepped portions having different radial dimensions.

段付軸部材の製造方法は、多く提案されていて、例えば下記特許文献1に記載されている。下記特許文献1に記載された段付軸部材の製造方法は、段付円筒部材の製造方法であり、図12に示したように、円筒部材120を軸中心O1周りに回転させた状態で、円筒部材120に対してローラ110を径方向から押圧するとともに、円筒部材120をローラ110に対して図12の右側に移動させる。そして、ローラ110による押圧位置を図12の仮想線で示したように変化させることにより、図13に示したように、径寸法の異なる段部120bを有する段付円筒部材120Aが製造される。   Many methods of manufacturing a stepped shaft member have been proposed, and are described, for example, in Patent Document 1 below. The manufacturing method of the stepped shaft member described in the following Patent Document 1 is a manufacturing method of the stepped cylindrical member, and as shown in FIG. 12, in the state where the cylindrical member 120 is rotated around the axial center O1, The roller 110 is pressed against the cylindrical member 120 from the radial direction, and the cylindrical member 120 is moved to the right side of FIG. Then, by changing the pressing position by the roller 110 as shown by the phantom line in FIG. 12, as shown in FIG. 13, a stepped cylindrical member 120A having a stepped portion 120b having a different diameter is manufactured.

ところで、近年、ローラを用いて被加工部材であるワークに絞り加工を施す塑性加工方法として、ローラの移動速度、即ち加工速度を制御する方法が提案されている。この塑性加工方法は、例えば下記特許文献2に記載されていて、ワークを回転させる主軸に作用する荷重を計測し、計測した荷重に基づいて加工速度を制御している。このため、計測した荷重が所定値を超えた場合、加工速度を小さくすることより、ワーク及びローラに作用する負荷を小さくすることができる。この結果、高負荷に耐えることができる装置構成にする必要でなくて、この装置を安く構成することができる。   By the way, in recent years, a method of controlling the moving speed of a roller, that is, the processing speed, has been proposed as a plastic processing method for drawing a workpiece, which is a workpiece, using a roller. This plastic working method is described in, for example, Patent Document 2 below, and measures a load acting on a spindle that rotates a workpiece and controls a machining speed based on the measured load. For this reason, when the measured load exceeds a predetermined value, the load acting on the workpiece and the roller can be reduced by reducing the machining speed. As a result, it is not necessary to have a device configuration capable of withstanding high loads, and this device can be configured at low cost.

特開2002−292432号公報JP 2002-292432 A 特開2008−132502号公報JP 2008-132502 A

上記特許文献1の段付円筒部材の製造方法において、一般に、段部120bが形成される前では、ローラ110の表面のうち円筒部材120を押圧する押圧面110aにおける円筒部材120の軸中心O1に対する傾き角度α(以下、「ローラ角度α」と呼ぶ)、ローラ110による径方向の押圧位置β(以下、「切り込み量β」と呼ぶ)、加工速度等の加工条件が適切に設定されている(図14参照)。このため、段部120bが形成される前では、ローラ110の押圧により円筒部材120の周面120aに盛り上がりが発生することはない。しかしながら、段部120bが形成された後では、段部120bが形成される前に比して切り込み量βが大きくなり、加工条件が変化して、切り込まれる素材が軸方向に流れ難くなる。この結果、図14に示したように、円筒部材120の周面120aに盛り上がり120xが発生し、押圧面110aから円筒部材120に作用する軸方向荷重が増加するおそれがある。   In the manufacturing method of the stepped cylindrical member of Patent Document 1, generally, before the stepped portion 120b is formed, the pressing surface 110a that presses the cylindrical member 120 out of the surface of the roller 110 with respect to the axial center O1 of the cylindrical member 120. Processing conditions such as an inclination angle α (hereinafter referred to as “roller angle α”), a radial pressing position β by the roller 110 (hereinafter referred to as “cutting amount β”), a processing speed, and the like are appropriately set ( (See FIG. 14). For this reason, before the stepped portion 120b is formed, the peripheral surface 120a of the cylindrical member 120 does not rise due to the pressing of the roller 110. However, after the stepped portion 120b is formed, the cutting amount β becomes larger than before the stepped portion 120b is formed, and the processing conditions change, so that the material to be cut hardly flows in the axial direction. As a result, as shown in FIG. 14, a swell 120x is generated on the peripheral surface 120a of the cylindrical member 120, and the axial load acting on the cylindrical member 120 from the pressing surface 110a may increase.

そこで、従来では、ローラ角度αを比較的小さい角度に設定することで、切り込まれる素材が軸方向に流れ易くなり、段部120bが形成された後に盛り上がり120xが発生することを防止していた。しかし、この場合、ローラ角度αが比較的小さい角度に設定されるため、段部120bが形成される前から円筒部材120に対する押圧面110aの接触面積S(図14参照)が大きい。このため、材料回転軸(円筒部材120)に作用する回転トルクが大きくなり、材料回転軸に作用する負荷が大きくなっていた。なお、材料回転軸に作用する負荷が大きい場合、高負荷に耐えることができる装置構成にする必要があり、装置が高価になる。   Therefore, conventionally, by setting the roller angle α to a relatively small angle, the material to be cut easily flows in the axial direction, and prevents the swell 120x from occurring after the stepped portion 120b is formed. . However, in this case, since the roller angle α is set to a relatively small angle, the contact area S (see FIG. 14) of the pressing surface 110a with the cylindrical member 120 is large before the stepped portion 120b is formed. For this reason, the rotational torque which acts on a material rotating shaft (cylindrical member 120) became large, and the load which acts on a material rotating shaft was large. In addition, when the load which acts on a material rotating shaft is large, it is necessary to set it as the apparatus structure which can endure a high load, and an apparatus becomes expensive.

ここで、仮に、上記特許文献1における段付円筒部材の製造方法に加工速度を制御する上記特許文献2を適用した場合、段部120bが形成された後、ローラ110又は円筒部材120の軸方向の移動速度を小さくすることが考えられる。この場合、切り込まれる素材が軸方向に流れ易くなり、押圧面110aから円筒部材120に作用する軸方向荷重の増加を抑えることができ、上記した盛り上がりを抑制又は防止することができる。しかしながら、この場合、ローラ110又は円筒部材120の軸方向の移動速度を小さくするため、加工時間が長くなるといった新たな問題が発生する。   Here, if the above-mentioned Patent Document 2 for controlling the processing speed is applied to the manufacturing method of the stepped cylindrical member in Patent Document 1, the axial direction of the roller 110 or the cylindrical member 120 is formed after the stepped portion 120b is formed. It is conceivable to reduce the moving speed of. In this case, the material to be cut easily flows in the axial direction, an increase in the axial load acting on the cylindrical member 120 from the pressing surface 110a can be suppressed, and the above-described rise can be suppressed or prevented. However, in this case, since the moving speed in the axial direction of the roller 110 or the cylindrical member 120 is reduced, a new problem that the processing time becomes longer occurs.

本発明は、上記した課題を解決すべく、加工時間が長くなることを防止しつつ、材料回転軸に作用する負荷を小さくするとともに、盛り上がりを抑制又は防止することができる段付軸部材の製造装置、及び段付軸部材の製造方法を提供することを目的とする。   In order to solve the above-described problems, the present invention manufactures a stepped shaft member capable of reducing a load acting on a material rotating shaft and suppressing or preventing swell while preventing an increase in processing time. An object is to provide a device and a method for manufacturing a stepped shaft member.

本発明に係る段付軸部材の製造装置は、被加工部材である軸部材を軸中心周りに回転支持する回転支持手段と、前記軸部材に対して径方向から押圧するローラを回転自在な状態で支持する加工手段と、前記ローラによる径方向の押圧位置を調整する押圧位置調整手段と、前記ローラと前記軸部材との軸方向の加工位置を調整する加工位置調整手段と、前記回転支持手段、前記押圧位置調整手段及び前記加工位置調整手段を制御する制御手段とを備え、回転する前記軸部材及び前記ローラに対する加工位置を軸方向に移動させながら前記ローラによる押圧位置を変化させて径方向寸法の異なる段部を有する段付軸部材を製造するものであって、前記軸部材又は前記ローラに作用する加工中の軸方向荷重を検出する荷重検出手段と、前記ローラの表面のうち前記軸部材を押圧する押圧面における前記軸部材の軸中心に対する傾き角度を前記ローラの回転軸を傾けることによって調整する傾動手段とを備え、前記制御手段は、前記荷重検出手段により検出された軸方向荷重に基づいて前記傾動手段の駆動を制御することにより前記押圧面における傾き角度を調整するようにしたものであることに特徴がある。   The manufacturing apparatus for a stepped shaft member according to the present invention is a state in which a rotation support unit that rotatably supports a shaft member that is a workpiece to be rotated around an axis center, and a roller that presses the shaft member from the radial direction is rotatable. Processing means for supporting the roller, pressing position adjusting means for adjusting the pressing position in the radial direction by the roller, processing position adjusting means for adjusting the processing position in the axial direction of the roller and the shaft member, and the rotation supporting means. And a control means for controlling the pressing position adjusting means and the processing position adjusting means, and changing the pressing position by the roller while moving the processing position relative to the rotating shaft member and the roller in the axial direction. A stepped shaft member having step portions having different dimensions is manufactured, and a load detecting means for detecting an axial load during processing acting on the shaft member or the roller, Tilting means for adjusting an inclination angle of the pressing surface for pressing the shaft member with respect to the shaft center of the shaft member by tilting a rotation shaft of the roller, and the control means is detected by the load detecting means. The tilt angle of the pressing surface is adjusted by controlling the driving of the tilting means based on the axial load thus applied.

また、本発明に係る段付軸部材の製造装置は、前記制御手段が、前記荷重検出手段により検出された軸方向荷重の増加に基づいて、前記押圧面における傾き角度を小さくするようにしたものであることが好ましい。特に、前記制御手段は、前記軸方向荷重が所定荷重値以下である場合又は前記軸方向荷重の荷重増加率が所定荷重増加率より小さい場合、前記押圧面における傾き角度を維持し、前記軸方向荷重の荷重増加率が前記所定荷重増加率以上である場合、前記押圧面における傾き角度を小さくするようにしたものであることが好ましい。   In the stepped shaft member manufacturing apparatus according to the present invention, the control means reduces the inclination angle of the pressing surface based on an increase in the axial load detected by the load detection means. It is preferable that In particular, the control means maintains an inclination angle on the pressing surface when the axial load is equal to or less than a predetermined load value or when the load increase rate of the axial load is smaller than a predetermined load increase rate, and the axial direction When the load increase rate of the load is equal to or greater than the predetermined load increase rate, it is preferable that the inclination angle on the pressing surface is reduced.

また、本発明に係る段付軸部材の製造装置は、前記加工手段が、外面にギヤを有し前記ローラの回転軸を支持するローラ支持体と、このローラ支持体を傾動可能に支持するハウジングとを備え、前記傾動手段は、前記ローラ支持体のギヤと噛み合うピニオンと、このピニオンを回転させるモータとを備えていても良い。   Further, in the stepped shaft member manufacturing apparatus according to the present invention, the processing means has a roller support that has a gear on the outer surface and supports the rotation shaft of the roller, and a housing that supports the roller support in a tiltable manner. The tilting means may include a pinion that meshes with a gear of the roller support and a motor that rotates the pinion.

また、本発明に係る段付軸部材の製造装置は、中実である前記軸部材の軸中心部に孔を形成するパンチを前記軸部材と同軸的に配置し、前記パンチを回転させながら前記軸部材の軸中心部に押し込む孔開け手段を設け、前記軸部材の表面が前記ローラにより表面加工されるとともに、前記軸部材の軸中心部が前記パンチにより孔開け加工されることが好ましい。   Further, the manufacturing apparatus for a stepped shaft member according to the present invention includes a punch that forms a hole in a shaft center portion of the shaft member that is solid, and is disposed coaxially with the shaft member, and the punch is rotated while the punch is rotated. It is preferable that a hole punching unit is provided to be pushed into the shaft center portion of the shaft member, the surface of the shaft member is surface processed by the roller, and the shaft center portion of the shaft member is punched by the punch.

本発明に係る段付軸部材の製造方法は、被加工部材である軸部材を軸中心周りに回転させた状態で、前記軸部材に対してローラを径方向から押圧するとともに、前記軸部材及び前記ローラとを軸方向に相対移動させ、前記ローラによる押圧位置を変化させて径方向寸法の異なる段部を有する段付軸部材を製造するものであって、前記軸部材又は前記ローラに作用する加工中の軸方向荷重を検出する荷重検出手段と、前記ローラの表面のうち前記軸部材を押圧する押圧面における前記軸部材の軸中心に対する傾き角度を前記ローラの回転軸を傾けることによって調整する傾動手段とが設けられ、前記荷重検出手段により検出された軸方向荷重に基づいて前記傾動手段を駆動することにより前記押圧面における傾き角度を調整することに特徴がある。   The method of manufacturing a stepped shaft member according to the present invention includes pressing the roller against the shaft member from the radial direction in a state where the shaft member that is a workpiece is rotated around the shaft center, and the shaft member and A stepped shaft member having step portions with different radial dimensions is manufactured by relatively moving the roller in the axial direction and changing a pressing position by the roller, and acts on the shaft member or the roller. A load detecting means for detecting an axial load during processing and an inclination angle of the pressing surface for pressing the shaft member with respect to the shaft center of the surface of the roller by adjusting the rotation axis of the roller. And tilting means, and adjusting the tilt angle on the pressing surface by driving the tilting means based on the axial load detected by the load detecting means. .

この場合において、前記荷重検出手段により検出された軸方向荷重の増加に基づいて、前記押圧面における傾き角度を小さくすることが好ましい。また、中実である前記軸部材の軸中心部に孔を形成するパンチを前記軸部材と同軸的に配置し、前記パンチを回転させながら前記軸部材の軸中心部に押し込む孔開け手段を設け、前記軸部材の表面が前記ローラにより表面加工されるとともに、前記軸部材の軸中心部が前記パンチにより孔開け加工されることが好ましい。   In this case, it is preferable to reduce the inclination angle on the pressing surface based on the increase in the axial load detected by the load detecting means. Also, a punch that forms a hole in the shaft center portion of the shaft member that is solid is disposed coaxially with the shaft member, and a punching means that pushes into the shaft center portion of the shaft member while rotating the punch is provided. Preferably, the surface of the shaft member is surface-processed by the roller, and the shaft center portion of the shaft member is punched by the punch.

よって、本発明によれば、軸部材に段部が形成される前、押圧面における傾き角度(ローラ角度)を比較的大きい角度に設定し且つ加工条件を適切に設定することで、盛り上がりが発生しない状況で材料回転軸に作用する負荷を小さくすることができる。そして、軸部材に段部が形成された後、切り込み量が増加して加工条件が変化しても、押圧面における傾き角度(ローラ角度)が比較的小さくなるように調整することで、盛り上がりを抑制又は防止できる。即ち、軸部材に段部が形成された後、加工速度を減少させる方法とは別の方法で、盛り上がりを抑制又は防止できる。従って、加工時間が長くなることを防止しつつ、材料回転軸に作用する負荷を小さくするとともに、盛り上がりを抑制又は防止することができる。また、材料回転軸に作用する負荷を小さくすることができるため、高負荷に耐えることができる装置構成にする必要がなくて、この装置を安く構成することができる。   Therefore, according to the present invention, before the step portion is formed on the shaft member, the swell is generated by setting the inclination angle (roller angle) on the pressing surface to a relatively large angle and appropriately setting the processing conditions. In such a situation, the load acting on the material rotation shaft can be reduced. After the step is formed on the shaft member, even if the cutting amount increases and the processing conditions change, the inclination angle (roller angle) on the pressing surface is adjusted to be relatively small, so Can be suppressed or prevented. That is, after the step is formed on the shaft member, the swell can be suppressed or prevented by a method different from the method of reducing the processing speed. Accordingly, it is possible to reduce the load acting on the material rotation shaft and to suppress or prevent the swell while preventing the processing time from increasing. In addition, since the load acting on the material rotation shaft can be reduced, it is not necessary to have a device configuration capable of withstanding a high load, and this device can be configured at low cost.

第1実施形態における段付軸部材の製造装置と軸部材を示した全体構成図である。It is the whole block diagram which showed the manufacturing apparatus and shaft member of the stepped shaft member in 1st Embodiment. 段部が形成される前、ローラ角度がα1であるときの作動説明図である。It is an operation explanatory view when a roller angle is α1 before a step is formed. 段部が形成されたときであり且つローラ角度がα1であるときの作動説明図である。It is operation | movement explanatory drawing when a step part is formed and a roller angle is (alpha) 1. 段部が形成された後、ローラ角度がα1であるときの作動説明図である。It is an operation explanatory view when the roller angle is α1 after the step portion is formed. 段部が形成された後、ローラ角度がα1からα2に設定されたときの作動説明図である。It is an operation explanatory view when the roller angle is set from α1 to α2 after the stepped portion is formed. 段部が形成された後、ローラ角度がα2であるときの作動説明図である。It is an operation explanatory view when the roller angle is α2 after the step portion is formed. ローラ角度を変化させた場合において、軸部材に作用する軸方向荷重と時間との関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the axial load which acts on a shaft member, and time when changing a roller angle. ローラ角度を変化させた場合において、軸部材の径に対する盛り上がりが発生する部位の径の比と時間との関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the ratio of the diameter of the site | part which the swell generate | occur | produces with respect to the diameter of a shaft member, and time when changing a roller angle. ローラ角度を変化させた場合において、ローラに作用する回転トルクと時間との関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the rotational torque which acts on a roller, and time when changing a roller angle. ローラ角度を小さくするために電子制御装置が実行するルーチンを示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the routine which an electronic controller performs in order to make a roller angle small. 第2実施形態における段付軸部材の製造装置と円筒部材を示した全体構成図である。It is the whole block diagram which showed the manufacturing apparatus and cylindrical member of the stepped shaft member in 2nd Embodiment. 従来の段付軸部材の製造方法において、段付円筒部材が製造されるときの斜視図である。In the manufacturing method of the conventional stepped shaft member, it is a perspective view when a stepped cylindrical member is manufactured. 従来の段付軸部材の製造方法において、製造された段付円筒部材を示した側面図である。It is the side view which showed the stepped cylindrical member manufactured in the manufacturing method of the conventional stepped shaft member. 従来の段付軸部材の製造方法において、円筒部材の周面に盛り上がりが発生したときの図である。In the conventional manufacturing method of a stepped shaft member, it is a figure when a bulge generate | occur | produces in the surrounding surface of a cylindrical member.

次に、本発明に係る段付軸部材の製造装置及び段付軸部材の製造方法の実施形態について、図面を参照しながら以下に説明する。図1は、加工手段としての段部形成装置10(以下、「装置10」と呼ぶ)と、被加工部材としての軸部材20と、孔開け手段としてのパンチ30と、制御手段としての電子制御装置40等の関係を示した全体構成図である。装置10は、ローラ11の押圧面11aにおける傾き角度α、即ち、ローラ11の表面のうち軸部材20を押圧する押圧面11aにおける軸部材20の軸中心O1に対する傾き角度α(以下、「ローラ角度α」と呼ぶ)を調整できるように構成されている。そこで装置10の具体的構成について説明する。   Next, an embodiment of a stepped shaft member manufacturing apparatus and a stepped shaft member manufacturing method according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a step forming device 10 (hereinafter referred to as “device 10”) as a processing means, a shaft member 20 as a workpiece, a punch 30 as a drilling means, and electronic control as a control means. It is the whole block diagram which showed the relationship of the apparatus 40 grade | etc.,. The apparatus 10 includes an inclination angle α on the pressing surface 11a of the roller 11, that is, an inclination angle α (hereinafter referred to as “roller angle”) of the pressing surface 11a that presses the shaft member 20 on the surface of the roller 11 with respect to the shaft center O1. (referred to as “α”). Therefore, a specific configuration of the apparatus 10 will be described.

ローラ11は、軸部材20の周面20aを表面加工するためのものであり、工具鋼である。また、ローラ11は、ベアリング14を介して図1の左右方向に延びるローラ回転軸15に組付けられていて、ローラ回転軸15周りに回転自在である。ローラ11の押圧面11aは、軸部材20の周面20aを押圧するためのものであり、円錐台形状の周面である。ローラ回転軸15の両端は、ローラ支持体16に支持されている。ローラ支持体16は、ローラ11の上部を覆っていて、ドーム状に形成されている。このローラ支持体16の背部16aは、図1の左右方向及び図1の上下方向に直交する方向に延びる支持ピン13を介してハウジング12に傾動可能に組付けられている。これにより、ローラ11は、ハウジング12に対して、図1の左右方向及び図1の上下方向に直交する方向に延びる軸O2周りに傾動できる。   The roller 11 is for surface-processing the peripheral surface 20a of the shaft member 20, and is tool steel. The roller 11 is assembled to a roller rotation shaft 15 extending in the left-right direction in FIG. 1 via a bearing 14 and is rotatable around the roller rotation shaft 15. The pressing surface 11a of the roller 11 is for pressing the peripheral surface 20a of the shaft member 20, and is a frustoconical peripheral surface. Both ends of the roller rotating shaft 15 are supported by a roller support 16. The roller support 16 covers the upper part of the roller 11 and is formed in a dome shape. The back portion 16a of the roller support 16 is assembled to the housing 12 via a support pin 13 extending in a direction orthogonal to the left-right direction in FIG. 1 and the up-down direction in FIG. As a result, the roller 11 can tilt with respect to the housing 12 about an axis O2 extending in a direction perpendicular to the horizontal direction in FIG. 1 and the vertical direction in FIG.

ハウジング12は、押圧位置調整手段としてのアクチュエータ18により、図1の上下方向に移動可能に構成されている。なお、アクチュエータ18は、ローラ11による径方向の押圧位置を調整するためのものであり、例えば油圧シリンダ等のアクチュエータである。このハウジング12及びローラ11とが上下方向に移動することにより、押圧面11aの下端11bと軸部材20の周面20aとの間の径方向における距離β(以下、「切り込み量β」と呼ぶ)が調整される。   The housing 12 is configured to be movable in the vertical direction in FIG. 1 by an actuator 18 as a pressing position adjusting means. The actuator 18 is for adjusting the radial pressing position by the roller 11, and is an actuator such as a hydraulic cylinder, for example. A distance β in the radial direction between the lower end 11b of the pressing surface 11a and the peripheral surface 20a of the shaft member 20 (hereinafter referred to as a “cutting amount β”) as the housing 12 and the roller 11 move in the vertical direction. Is adjusted.

傾動手段としての電動モータ17は、ローラ回転軸15を傾動させるためのものである。電動モータ17は、ハウジング12に固定されていて、電子制御装置40に接続されている。電動モータ17のモータシャフト17aには、ピニオン17bが一体回転可能に連結されていて、このピニオン17bとローラ支持体16の外面16bに設けられたギヤ16cとが、噛み合っている。このため、この段付軸部材の製造装置は、電動モータ17の駆動により、モータシャフト17aが回転し、ローラ支持体16及びローラ11が軸O2周りに傾動することで、上述したローラ角度αが調整できるように構成されている。   The electric motor 17 as the tilting means is for tilting the roller rotating shaft 15. The electric motor 17 is fixed to the housing 12 and connected to the electronic control unit 40. A pinion 17b is coupled to the motor shaft 17a of the electric motor 17 so as to be integrally rotatable. The pinion 17b and a gear 16c provided on the outer surface 16b of the roller support 16 are engaged with each other. For this reason, in the manufacturing apparatus for the stepped shaft member, the motor shaft 17a is rotated by the drive of the electric motor 17, and the roller support 16 and the roller 11 are tilted around the axis O2. It is configured to be adjustable.

次に、軸部材20と、回転支持手段及び押圧位置調整手段としての回転移動装置21について説明する。軸部材20は、例えば鋼であり、軸方向に延びる中実の丸棒である。なお、軸部材20は、アルミ又は鉄であっても良い。回転移動装置21は、軸部材20を軸中心O1周りに回転支持するとともに、ローラ11と軸部材20との軸方向の加工位置を調整するためのものである。この回転移動装置21は、チャック22を用いて軸部材20を保持していて、例えば、軸部材20を軸方向に移動させる油圧シリンダ等のアクチュエータ(図示省略)と、軸部材20を軸中心O1周りに回転させるモータ(図示省略)とを有している。これらアクチュエータ及びモータは、電子制御装置40に接続されていて、電子制御装置40により制御されている。この回転移動装置21は、軸部材20が軸中心O1周りに所定の回転速度で回転する状態で、軸部材20を図1の左側から右側へ軸方向に一定の移動速度Vで移動させるように構成されている。   Next, the shaft member 20 and the rotational movement device 21 as the rotation support means and the pressing position adjustment means will be described. The shaft member 20 is, for example, steel and is a solid round bar extending in the axial direction. The shaft member 20 may be aluminum or iron. The rotational movement device 21 is for rotating and supporting the shaft member 20 around the shaft center O1 and adjusting the machining position of the roller 11 and the shaft member 20 in the axial direction. The rotational movement device 21 uses a chuck 22 to hold the shaft member 20. For example, an actuator (not shown) such as a hydraulic cylinder that moves the shaft member 20 in the axial direction and the shaft member 20 with the shaft center O <b> 1. It has a motor (not shown) that rotates around. These actuators and motors are connected to the electronic control device 40 and controlled by the electronic control device 40. This rotational movement device 21 moves the shaft member 20 from the left side to the right side in FIG. 1 at a constant movement speed V in a state where the shaft member 20 rotates around the axis center O1 at a predetermined rotation speed. It is configured.

続いて、孔開け手段としてのパンチ30及びパンチ30を回転させる回転装置31について説明する。パンチ30は、軸部材20の軸中心部20bに孔20c(図2参照)を形成するためのものである。パンチ30は、工具鋼であり、先端が尖っている円柱体であって、軸部材20と同軸的に配置されている。回転装置31は、例えばパンチ30を軸中心O1周りに回転させるモータ(図示省略)を有していて、パンチ30を軸部材20と同じ回転速度で且つ同じ回転方向で回転させる。そして、上述したように軸部材20がパンチ30に対して軸方向に移動するとき、パンチ30が軸部材20の軸中心部20bに押し込まれることにより、軸部材20に孔20cが形成される。   Next, the punch 30 as the punching means and the rotating device 31 that rotates the punch 30 will be described. The punch 30 is for forming a hole 20c (see FIG. 2) in the shaft center portion 20b of the shaft member 20. The punch 30 is tool steel, is a cylindrical body with a sharp tip, and is disposed coaxially with the shaft member 20. The rotating device 31 has, for example, a motor (not shown) that rotates the punch 30 around the axis center O1, and rotates the punch 30 at the same rotational speed and in the same rotational direction as the shaft member 20. As described above, when the shaft member 20 moves in the axial direction with respect to the punch 30, the hole 30 c is formed in the shaft member 20 by the punch 30 being pushed into the shaft center portion 20 b of the shaft member 20.

この第1実施形態において、軸部材20は、所謂スピン押出し法により、加工される。スピン押出し法は、軸部材20が軸中心O1周りに回転し且つパンチ30が軸中心O1周りに回転する状態で、ローラ11及びパンチ30と軸部材20とが軸方向に相対移動するとき、軸部材20の周面(表面)20aがローラ11により表面加工されるとともに、軸部材20の軸中心部20bがパンチ30により孔開け加工される加工方法である。このスピン押出し法により、外径及び内径が所定値に設定された中空パイプが一工程で製造される。   In the first embodiment, the shaft member 20 is processed by a so-called spin extrusion method. In the spin extrusion method, when the roller 11 and the punch 30 and the shaft member 20 move relative to each other in the axial direction in a state where the shaft member 20 rotates around the axis center O1 and the punch 30 rotates around the axis center O1, This is a processing method in which the peripheral surface (surface) 20 a of the member 20 is processed by the roller 11 and the shaft center portion 20 b of the shaft member 20 is punched by the punch 30. By this spin extrusion method, a hollow pipe whose outer diameter and inner diameter are set to predetermined values is manufactured in one step.

次に、荷重検出センサ32、回転角センサ33、及び電子制御装置40について説明する。荷重検出手段としての荷重検出センサ32は、ローラ11及びパンチ30から軸部材20に作用する軸方向荷重Fを検出するためのものである。この荷重検出センサ32は、チャック22に取り付けられている。この軸方向荷重Fの増加が大きいとき、後述するように、軸部材20の周面20aに盛り上がり(図14参照)が発生する。回転角センサ33は、モータシャフト17aの回転角θを検出するためのものである。検出された軸方向荷重F及び回転角θは、電子制御装置40に入力される。電子制御装置40は、アクチュエータ18、回転移動装置21及び電動モータ17を制御している。   Next, the load detection sensor 32, the rotation angle sensor 33, and the electronic control unit 40 will be described. The load detection sensor 32 as a load detection means is for detecting an axial load F acting on the shaft member 20 from the roller 11 and the punch 30. The load detection sensor 32 is attached to the chuck 22. When the increase in the axial load F is large, a swell (see FIG. 14) occurs on the peripheral surface 20a of the shaft member 20, as will be described later. The rotation angle sensor 33 is for detecting the rotation angle θ of the motor shaft 17a. The detected axial load F and rotation angle θ are input to the electronic control unit 40. The electronic control device 40 controls the actuator 18, the rotational movement device 21, and the electric motor 17.

ここで、軸部材20に段部20eが形成される前の工程について説明する。まず、ローラ11の傾動量は、ローラ角度αがα1になるように、電動モータ17により調整されるとともに、ローラ11による径方向の押圧位置は、切り込み量βがβ1になるように、アクチュエータ18により調整される。そして、図2に示したように、軸部材20の周面20aがローラ11の押圧面11aに押圧されて、軸部材20に第1周面部20dが形成される。また、軸部材20の軸中心部20bがパンチ30に押し込まれて、軸部材20に孔20cが形成される。ローラ角度α1、切り込み量β1、軸部材20の軸方向の移動速度V等の加工条件は、軸部材20に段部20e(図3参照)が形成される前において、軸部材20の周面20aに盛り上がりが発生しないように、適切に設定されるものである。   Here, a process before the step portion 20e is formed on the shaft member 20 will be described. First, the tilting amount of the roller 11 is adjusted by the electric motor 17 so that the roller angle α becomes α1, and the actuator 18 has a radial pressing position by the roller 11 so that the cutting amount β becomes β1. It is adjusted by. As shown in FIG. 2, the peripheral surface 20 a of the shaft member 20 is pressed by the pressing surface 11 a of the roller 11, and the first peripheral surface portion 20 d is formed on the shaft member 20. Further, the shaft center portion 20 b of the shaft member 20 is pushed into the punch 30, and a hole 20 c is formed in the shaft member 20. The processing conditions such as the roller angle α1, the cut amount β1, and the axial movement speed V of the shaft member 20 are such that the circumferential surface 20a of the shaft member 20 is formed before the step portion 20e (see FIG. 3) is formed on the shaft member 20. It is set appropriately so that swell does not occur.

続いて、軸部材20に段部20eが形成される工程について説明する。ローラ11による径方向の押圧位置は、図3に示したように、切り込み量βがβ1より大きいβ2になるように、アクチュエータ18により調整される。即ち、ローラ11の押圧面11aは、第1周面部20dより径内方向に移動する。これにより、径方向寸法の異なる段部20eを有する段付パイプ20Aが製造される。なお、製造された段付パイプ20Aは、例えば、自動車のトランスアクスルのギヤシャフトに用いられるものである。   Then, the process in which the step part 20e is formed in the shaft member 20 is demonstrated. As shown in FIG. 3, the radial pressing position by the roller 11 is adjusted by the actuator 18 so that the cut amount β becomes β2 larger than β1. That is, the pressing surface 11a of the roller 11 moves in the radially inward direction from the first peripheral surface portion 20d. Thereby, the stepped pipe 20A having the stepped portion 20e having a different radial dimension is manufactured. The manufactured stepped pipe 20A is used for a gear shaft of a transaxle of an automobile, for example.

ところで、軸部材20に段部20eが形成された後では、段部20eが形成される前に比して切り込み量βが大きくなり、加工条件が変化して、切り込まれる素材が軸方向に流れ難くなる。この結果、押圧面11aから軸部材20に作用する軸方向荷重Fの増加が大きく、軸部材20の周面20aに盛り上がりが発生するおそれがある。   By the way, after the stepped portion 20e is formed on the shaft member 20, the cutting amount β becomes larger than before the stepped portion 20e is formed, the machining conditions are changed, and the material to be cut is changed in the axial direction. It becomes difficult to flow. As a result, an increase in the axial load F acting on the shaft member 20 from the pressing surface 11a is large, and the peripheral surface 20a of the shaft member 20 may be raised.

そこで、この第1実施形態では、段部20eが形成された後、盛り上がりを防止するため、ローラ11の傾動量は、ローラ角度αがα1より小さいα2に設定されるように、電動モータ17により調整される。以下、段部20eが形成される前ではローラ角度αがα1に設定され、段部20eが形成された後ではローラ角度αがα1より小さいα2に設定される理由について、図7、図8、図9を用いて詳細に説明する。   Therefore, in the first embodiment, after the step portion 20e is formed, the electric motor 17 causes the tilt amount of the roller 11 to be set to α2 that is smaller than α1 in order to prevent the roller 11 from rising. Adjusted. Hereinafter, the reason why the roller angle α is set to α1 before the step portion 20e is formed and the roller angle α is set to α2 smaller than α1 after the step portion 20e is formed will be described with reference to FIGS. This will be described in detail with reference to FIG.

軸部材が軸中心周りに回転する状態で、軸部材とローラとが軸方向に一定の速度で相対移動し且つローラが軸部材に対して径方向から押圧する場合において、図7は、ローラの押圧面から軸部材に作用する軸方向荷重Fと時間tとの関係を示し、図8は、軸部材の径d1に対する盛り上がりが発生する部位の径d2の比(図14参照)と時間tとの関係を示し、図9は、ローラに作用する回転トルクTと時間tとの関係を示している。   When the shaft member rotates around the shaft center and the shaft member and the roller relatively move in the axial direction and the roller presses against the shaft member from the radial direction, FIG. FIG. 8 shows the relationship between the axial load F acting on the shaft member from the pressing surface and the time t. FIG. 8 shows the ratio of the diameter d2 of the portion where the bulge occurs to the diameter d1 of the shaft member (see FIG. 14) and the time t. FIG. 9 shows the relationship between the rotational torque T acting on the roller and time t.

図7では、ローラ角度αがα1のときの実験結果が実線で示され、ローラ角度αがα1より小さいα2のときの実験結果が破線で示され、ローラ角度αがα1より小さく且つα2より大きいα3(α2<α3<α1)のときの実験結果が一点鎖線で示されている。図8では、ローラ角度αがα1のときの実験結果が実線で示され、ローラ角度αがα2のときの実験結果が破線で示されている。   In FIG. 7, the experimental result when the roller angle α is α1 is shown by a solid line, the experimental result when the roller angle α is α2 smaller than α1, is shown by a broken line, and the roller angle α is smaller than α1 and larger than α2. The experimental result when α3 (α2 <α3 <α1) is shown by a one-dot chain line. In FIG. 8, the experimental result when the roller angle α is α1 is indicated by a solid line, and the experimental result when the roller angle α is α2 is indicated by a broken line.

図7及び図8から明らかなように、時間tが「0」からtaまでの間、ローラ角度αの大きさに拘わらず軸方向荷重Fがほぼ同じ値で推移していて、軸部材の周面に盛り上がりが発生しない。ここで、ローラ角度αの大きさに拘わらず軸方向荷重Fがほぼ同じ値である場合において、軸方向荷重Fの最大値、即ち時間tがtaであるときの軸方向荷重Fを盛り上がり発生荷重Faとする。従って、軸方向荷重Fが盛り上がり発生荷重Fa以下である場合には、ローラ角度αの大きさに拘わらず、盛り上がりが発生しないことになる。   As apparent from FIGS. 7 and 8, during the time t from “0” to ta, the axial load F changes at substantially the same value regardless of the size of the roller angle α, and the circumference of the shaft member There is no swell on the surface. Here, when the axial load F is substantially the same regardless of the size of the roller angle α, the maximum value of the axial load F, that is, the axial load F when the time t is ta is used as the generated load. Let it be Fa. Therefore, when the axial load F is equal to or less than the bulge generation load Fa, the bulge does not occur regardless of the size of the roller angle α.

一方、時間tがtaより大きい場合、即ち軸方向荷重Fが盛り上がり発生荷重Faより大きい場合、ローラ角度αの大きさに応じて、盛り上がりが発生する場合と盛り上がりが発生しない場合とが生じる。ここで、ローラ角度αがα1であるとき、盛り上がりが発生し、時間tに対する軸方向荷重Fの荷重増加率ΔFが大きい。また、ローラ角度αがα2であるとき、盛り上がりが発生せず、荷重増加率ΔFが極めて小さい。従って、軸方向荷重Fが盛り上がり発生荷重Faより大きくなった後、ローラ角度αがα2であれば、言い換えれば荷重増加率ΔFが所定荷重増加率より小さければ、盛り上がりを防止できることになる。   On the other hand, when the time t is larger than ta, that is, when the axial load F is larger than the swell generation load Fa, there are cases where swell occurs and swell does not occur depending on the size of the roller angle α. Here, when the roller angle α is α1, swell occurs, and the load increase rate ΔF of the axial load F with respect to time t is large. Further, when the roller angle α is α2, swell does not occur and the load increase rate ΔF is extremely small. Therefore, if the roller angle α is α2 after the axial load F becomes larger than the swell generation load Fa, in other words, if the load increase rate ΔF is smaller than the predetermined load increase rate, the swell can be prevented.

図9では、ローラ角度αがα1,α2,α3のときの実験結果が示されている。図9から明らかなように、ローラ角度αが大きい程、材料回転軸(軸部材)に作用する回転トルクTが小さい。これは、ローラ角度αが大きい程、ローラの押圧面と軸部材との接触面積S(図14参照)が小さくなり、ローラに作用する回転方向の荷重が小さくなるためである。従って、ローラ角度αが大きい程、材料回転軸に作用する負荷を小さくすることができる。   FIG. 9 shows the experimental results when the roller angle α is α1, α2, α3. As is clear from FIG. 9, the larger the roller angle α, the smaller the rotational torque T acting on the material rotation shaft (shaft member). This is because as the roller angle α increases, the contact area S (see FIG. 14) between the pressing surface of the roller and the shaft member decreases, and the rotational load acting on the roller decreases. Therefore, the larger the roller angle α, the smaller the load acting on the material rotation shaft.

上述した実験結果により、軸部材20に段部20eが形成される前では、ローラ角度αを大きくしつつ、盛り上がりが発生しないように加工条件を適切に設定することが好ましい。従って、軸部材20に段部20eが形成される前、ローラ角度αをα1に設定することにより、材料回転軸(軸部材20)に作用する負荷を小さくすることができる。一方、軸部材20に段部20eが形成された後であり、且つ軸方向荷重Fが盛り上がり発生荷重Faより大きくなるとき、ローラ角度αがα1に維持されていると、盛り上がりが発生することになる。しかし、このとき、ローラ角度αをα1からα2に設定することにより、盛り上がりを防止できる。   From the experimental results described above, before the stepped portion 20e is formed on the shaft member 20, it is preferable to set the processing conditions appropriately so that the roller angle α is increased and the swell does not occur. Therefore, by setting the roller angle α to α1 before the step portion 20e is formed on the shaft member 20, the load acting on the material rotation shaft (shaft member 20) can be reduced. On the other hand, after the step portion 20e is formed on the shaft member 20, and when the axial load F becomes larger than the bulge generation load Fa, the bulge occurs when the roller angle α is maintained at α1. Become. At this time, however, the bulge can be prevented by setting the roller angle α from α1 to α2.

なお、ローラ角度αがα1からα2に変化するとき、ローラ11による径方向の押圧位置は、切り込み量βがβ2に維持されるように、アクチュエータ18により調整される。これは、上述したようにローラ11による径方向の押圧位置が調整されない場合、ローラ11が軸O2周りに傾動することによって、押圧面11aの下端11bが図1の上方に移動して、切り込み量βがβ2から小さくなるためである。   When the roller angle α changes from α1 to α2, the radial pressing position by the roller 11 is adjusted by the actuator 18 so that the cutting amount β is maintained at β2. This is because when the radial pressing position by the roller 11 is not adjusted as described above, the lower end 11b of the pressing surface 11a moves upward in FIG. This is because β is smaller than β2.

次に、電子制御装置40の制御内容について説明する。電子制御装置40は、軸部材20がスピン押出し法により加工されているとき、荷重検出センサ32の検出値である軸方向荷重Fに基づいて、電動モータ17の駆動を制御することにより、ローラ角度αを調整するようになっている。電子制御装置40は、図10に示したローラ角度低減プログラムPrを所定時間(例えば、5msec)の経過毎に開始・実行する。   Next, the control content of the electronic control unit 40 will be described. When the shaft member 20 is processed by the spin extrusion method, the electronic control unit 40 controls the driving of the electric motor 17 on the basis of the axial load F that is the detection value of the load detection sensor 32, thereby the roller angle. α is adjusted. The electronic control device 40 starts and executes the roller angle reduction program Pr shown in FIG. 10 every elapse of a predetermined time (for example, 5 msec).

ステップ41では、切り込み量βが増加しているか否か、即ち加工条件が変化しているか否かが判定される。従って、図2に示したように軸部材20に段部20eが形成される前では、切り込み量βがβ1に維持されているため、「No」と判定され、このプログラムPrが直ちに終了する。一方、図3に示したように軸部材20に段部20eが形成された後では、切り込み量βがβ1からβ2に増加しているため、「Yes」と判定され、ステップ42以降の処理がなされる。   In step 41, it is determined whether or not the cutting amount β has increased, that is, whether or not the machining conditions have changed. Therefore, before the step portion 20e is formed on the shaft member 20 as shown in FIG. 2, the cutting amount β is maintained at β1, so it is determined “No”, and this program Pr is immediately terminated. On the other hand, after the step portion 20e is formed in the shaft member 20 as shown in FIG. 3, since the cutting amount β increases from β1 to β2, it is determined as “Yes”, and the processing after step 42 is performed. Made.

ステップ42では、電子制御装置40が荷重検出センサ32により検出された軸方向荷重Fを入力する。そして、ステップ43では、軸方向荷重Fが、上述した盛り上がり発生荷重Faより大きいか否かが判定される。この盛り上がり発生荷重Faは、加工条件及び軸部材20の形状、材質に基づいて実験により予め決定された値である。従って、軸方向荷重Fが盛り上がり発生荷重Fa以下である場合(図3に示した状態から図4に示した状態までの間)、「No」と判定され、このプログラムPrが直ちに終了する。一方、軸方向荷重Fが盛り上がり発生荷重Faより大きい場合、ステップ44以降の処理がなされる。   In step 42, the electronic control unit 40 inputs the axial load F detected by the load detection sensor 32. Then, in step 43, it is determined whether or not the axial load F is larger than the above-described swell generation load Fa. The swell generation load Fa is a value determined in advance by experiments based on the processing conditions and the shape and material of the shaft member 20. Accordingly, when the axial load F is equal to or less than the swell generated load Fa (between the state shown in FIG. 3 and the state shown in FIG. 4), the determination is “No”, and this program Pr is immediately terminated. On the other hand, when the axial load F is larger than the swell generated load Fa, the processing after step 44 is performed.

ステップ44では、時間tに対する軸方向荷重Fの荷重増加率ΔFが、所定荷重増加率ΔFa以上であるか否かが判定される。所定荷重増加率ΔFaは、盛り上がりが発生するか否かを判定するために実験により予め決定された値であり、「0」に近い微小値である。なお、所定荷重増加率ΔFaは、盛り上がりが発生することを確実に防止するため、実際に盛り上がりが発生し始めるときの荷重増加率ΔFより、僅かに小さい値に設定される。従って、荷重増加率ΔFが所定荷重増加率ΔFaより小さい場合、盛り上がりが発生しないため、「No」と判定され、このプログラムPrが直ちに終了する。一方、荷重増加率ΔFがΔFa以上である場合、盛り上がりが発生することを防止するため、ステップ45以降の処理がなされる。   In step 44, it is determined whether or not the load increase rate ΔF of the axial load F with respect to time t is equal to or greater than a predetermined load increase rate ΔFa. The predetermined load increase rate ΔFa is a value determined in advance by an experiment to determine whether or not swell occurs, and is a minute value close to “0”. The predetermined load increase rate ΔFa is set to a value slightly smaller than the load increase rate ΔF when the swell actually starts to occur in order to prevent the swell from occurring. Therefore, when the load increase rate ΔF is smaller than the predetermined load increase rate ΔFa, since the swell does not occur, it is determined “No”, and this program Pr is immediately terminated. On the other hand, when the load increase rate ΔF is equal to or greater than ΔFa, the processing after step 45 is performed in order to prevent the swell from occurring.

ステップ45では、ローラ角度αが現在値からΔαを引いた値になる。Δαは、ローラ角度αを徐々に減少させるために予め決定された値であり、「0」に近い微小値である。このようにローラ角度αが僅かに減少することにより、荷重増加率ΔFは僅かに減少することになる。そして、ステップ46では、電子制御装置40が荷重検出センサ32により検出された軸方向荷重Fを再び入力する。その後、ステップ47では、荷重増加率ΔFが、所定荷重増加率ΔFaより小さいか否かが判定される。即ち、荷重増加率ΔFが僅かに減少することにより、既に盛り上がりが発生しない状況であるか否かが判定される。従って、荷重増加率ΔFが所定荷重増加率ΔFaより小さい場合、盛り上がりが発生しない状況であるため、「Yes」と判定され、このプログラムPrが終了する。一方、荷重増加率ΔFが所定荷重増加率ΔFa以上である場合、盛り上がりが発生することを防止するため、荷重増加率ΔFが所定荷重増加率ΔFaより小さくなるまで、ステップ45、46、47の処理がなされる。   In step 45, the roller angle α becomes a value obtained by subtracting Δα from the current value. Δα is a value determined in advance to gradually decrease the roller angle α, and is a minute value close to “0”. Thus, when the roller angle α is slightly decreased, the load increase rate ΔF is slightly decreased. In step 46, the electronic control unit 40 inputs again the axial load F detected by the load detection sensor 32. Thereafter, in step 47, it is determined whether or not the load increase rate ΔF is smaller than a predetermined load increase rate ΔFa. That is, it is determined whether or not the swell has already occurred by slightly decreasing the load increase rate ΔF. Therefore, when the load increase rate ΔF is smaller than the predetermined load increase rate ΔFa, it is determined that “Yes” is reached because the swell does not occur, and the program Pr ends. On the other hand, when the load increase rate ΔF is equal to or greater than the predetermined load increase rate ΔFa, the processing of steps 45, 46, and 47 is performed until the load increase rate ΔF becomes smaller than the predetermined load increase rate ΔFa in order to prevent the swell from occurring. Is made.

これらステップ45、46、47のフィードバック制御により、ローラ角度αは、盛り上がりが発生しないときの最大の角度に設定される。即ち、ローラ11は、図4に示したようにローラ角度αがα1である状態から、図5に示したようにローラ角度αがα2である状態になるように、軸O2周りに傾動する。これにより、図6に示したように、軸部材20に第2周面部20fが形成されているとき、軸部材20の周面20aに盛り上がりが発生することを防止できる。更に、段部20eが形成された後、ローラ角度αは盛り上がりが発生しないときの最大の角度に設定されているため、材料回転軸に作用する回転トルクTを最も小さくすることができ、材料回転軸に作用する負荷を最も小さくすることができる。   By the feedback control of these steps 45, 46 and 47, the roller angle α is set to the maximum angle when no swell occurs. That is, the roller 11 tilts around the axis O2 so that the roller angle α is α1 as shown in FIG. 4 and the roller angle α is α2 as shown in FIG. Thereby, as shown in FIG. 6, when the second peripheral surface portion 20 f is formed on the shaft member 20, it is possible to prevent the swell from occurring on the peripheral surface 20 a of the shaft member 20. Further, after the step 20e is formed, the roller angle α is set to the maximum angle when no swell occurs, so that the rotational torque T acting on the material rotation shaft can be minimized, and the material rotation The load acting on the shaft can be minimized.

よって、本実施形態では、軸部材20に段部20eが形成される前、ローラ角度αを比較的大きい角度であるα1に設定し且つ加工条件を適切に設定することで、盛り上がりが発生しない状況で材料回転軸に作用する負荷を小さくすることができる。そして、軸部材20に段部20eが形成された後、切り込み量βがβ1からβ2に増加して加工条件が変化しても、ローラ角度αをα2に設定することで、盛り上がりを防止できる。更に、軸部材20の軸方向の移動速度Vは、一定であり減少しない。従って、加工時間が長くなることを防止しつつ、材料回転軸に作用する負荷を小さくするとともに、盛り上がりを防止することができる。   Therefore, in this embodiment, before the stepped portion 20e is formed on the shaft member 20, the roller angle α is set to α1, which is a relatively large angle, and the processing conditions are appropriately set, so that the swell does not occur. Thus, the load acting on the material rotation shaft can be reduced. Then, even if the cutting amount β increases from β1 to β2 and the processing conditions change after the step portion 20e is formed on the shaft member 20, the roller angle α is set to α2 to prevent swell. Further, the moving speed V in the axial direction of the shaft member 20 is constant and does not decrease. Therefore, it is possible to reduce the load acting on the material rotation shaft and prevent the bulge while preventing the processing time from becoming long.

また、材料回転軸に作用する負荷を小さくすることができるため、高負荷に耐えることができる装置構成にする必要がなくて、この装置10を安く構成することができる。更に、ローラ角度αを変化させることができるため、1つのローラ11で軸部材の様々な部位を加工することができる。従って、軸部材の様々な部位に適したローラを複数個製造する必要がなくて、ローラを節約することができる。   In addition, since the load acting on the material rotation shaft can be reduced, it is not necessary to have a device configuration capable of withstanding a high load, and the device 10 can be configured at low cost. Furthermore, since the roller angle α can be changed, various portions of the shaft member can be processed by one roller 11. Therefore, it is not necessary to manufacture a plurality of rollers suitable for various parts of the shaft member, and the rollers can be saved.

次に第2実施形態について説明する。図11は、軸部材としての円筒部材50が、所謂回転しごき法により加工される全体構成図である。回転しごき法は、円筒部材50が軸中心O1周りに回転する状態で、円筒部材50とローラ11とが軸方向に相対移動するとき、円筒部材50の周面(表面)50aがローラ11により表面加工される加工方法である。この回転しごき法により、外径が所定値に設定された中空パイプが製造される。   Next, a second embodiment will be described. FIG. 11 is an overall configuration diagram in which a cylindrical member 50 as a shaft member is processed by a so-called rotating ironing method. In the rotating ironing method, when the cylindrical member 50 and the roller 11 move relative to each other in the axial direction in a state where the cylindrical member 50 rotates around the axial center O1, the peripheral surface (surface) 50a of the cylindrical member 50 is It is the processing method processed. By this rotating ironing method, a hollow pipe having an outer diameter set to a predetermined value is manufactured.

円筒部材50の内部には、マンドレル23が装着されている。マンドレル23は、ローラ11が円筒部材50に対して径方向から押圧するとき、円筒部材50がローラ11から逃げないようにするためのものである。この第2実施形態においては、円筒部材50が中空状であるため、孔開け手段としてのパンチ及び回転装置が設けられていない。その他の構成は、上記した第1実施形態の構成と実質的に同一であるため、説明を省略する。また、第2実施形態の作用効果は、第1実施形態の作用効果と実質的に同一であるため、説明を省略する。   A mandrel 23 is mounted inside the cylindrical member 50. The mandrel 23 is for preventing the cylindrical member 50 from escaping from the roller 11 when the roller 11 presses against the cylindrical member 50 from the radial direction. In this 2nd Embodiment, since the cylindrical member 50 is hollow shape, the punch and rotation apparatus as a punching means are not provided. The other configuration is substantially the same as the configuration of the first embodiment described above, and a description thereof will be omitted. Moreover, since the effect of 2nd Embodiment is substantially the same as the effect of 1st Embodiment, description is abbreviate | omitted.

以上、本発明に係る段付軸部材の製造装置及び段付軸部材の製造方法について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、第1実施形態において、孔開け手段としてのパンチ30及び回転装置31を設けて、中空の段付パイプ20Aを製造した。しかしながら、孔開け手段としてのパンチ30及び回転装置31を設けないで、中実の段付棒を製造しても良い。
As mentioned above, although the manufacturing apparatus of the stepped shaft member and the manufacturing method of the stepped shaft member according to the present invention have been described, the present invention is not limited to this, and various modifications can be made without departing from the spirit thereof. It is.
For example, in the first embodiment, the punch 30 and the rotating device 31 as the drilling means are provided to manufacture the hollow stepped pipe 20A. However, a solid stepped rod may be manufactured without providing the punch 30 and the rotating device 31 as the punching means.

また、各実施形態において、電子制御装置40は、ローラ角度αをα1から軸部材20の周面20aに盛り上がりが発生しないときの最大の角度α2になるように調整した。しかしながら、電子制御装置40は、ローラ角度αをα1からα2より小さい角度になるように調整しても良い。   In each embodiment, the electronic control unit 40 adjusts the roller angle α from α1 to the maximum angle α2 when no swell occurs on the peripheral surface 20a of the shaft member 20. However, the electronic control unit 40 may adjust the roller angle α to be an angle smaller than α1 to α2.

また、各実施形態において、段部20eが形成された後、軸方向荷重Fが盛り上がり発生荷重Faより大きいことが判定された場合、荷重増加率ΔFの大きさに基づいてローラ角度αを減少させた。これにより、盛り上がりを防止できた。しかしながら、軸部材20の周面20aの径方向位置を検出する位置検出センサを設けて、段部20eが形成された後、位置検出センサにより軸部材20の周面20aに盛り上がりが僅かに発生し始めたことが検知された場合、荷重増加率ΔFの大きさに基づいてローラ角度αを減少させても良い。この場合には、僅かに生じた盛り上がりを抑制することができる。   In each embodiment, after the step portion 20e is formed, when it is determined that the axial load F is larger than the swell generated load Fa, the roller angle α is decreased based on the magnitude of the load increase rate ΔF. It was. Thereby, the excitement could be prevented. However, after the position detection sensor is provided to detect the radial position of the circumferential surface 20a of the shaft member 20 and the stepped portion 20e is formed, the position detection sensor slightly raises the circumferential surface 20a of the shaft member 20. When it is detected that the roller has started, the roller angle α may be decreased based on the magnitude of the load increase rate ΔF. In this case, a slight rise can be suppressed.

また、各実施形態において、チャック22に荷重検出センサ32を取り付けて、電子制御装置40が軸部材20に作用する軸方向荷重Fに基づいてローラ角度αを調整した。しかしながら、ローラ11に荷重検出センサを取り付けて、電子制御装置40がローラ11に作用する軸方向荷重に基づいてローラ角度αを調整しても良い。   In each embodiment, the load detection sensor 32 is attached to the chuck 22, and the roller angle α is adjusted based on the axial load F applied to the shaft member 20 by the electronic control unit 40. However, a load detection sensor may be attached to the roller 11 so that the electronic control device 40 may adjust the roller angle α based on the axial load acting on the roller 11.

また、各実施形態において、軸部材20,円筒部材50がローラ11及びパンチ30に対して近づくように、軸部材20,円筒部材50を軸方向に移動させた。しかしながら、ローラ11及びパンチ30が軸部材20,円筒部材50に対して近づくように、ローラ11及びパンチ30を軸方向に移動させても良い。   Further, in each embodiment, the shaft member 20 and the cylindrical member 50 are moved in the axial direction so that the shaft member 20 and the cylindrical member 50 approach the roller 11 and the punch 30. However, the roller 11 and the punch 30 may be moved in the axial direction so that the roller 11 and the punch 30 approach the shaft member 20 and the cylindrical member 50.

また、各実施形態において、軸部材20に段部20eが形成された後、軸部材20の軸方向の移動速度Vが一定である状態で、ローラ角度αを減少させた。しかしながら、軸部材20に段部20eが形成された後、ローラ角度αを減少させるとともに、軸部材20の軸方向の移動速度Vを減少させても良い。この場合には、軸部材20に段部20eが形成された後、盛り上がりが上記した移動速度V及びローラ角度αの二つの減少により防止されるため、盛り上がりを防止するためにローラ角度αが維持された状態で上記した移動速度Vのみ減少される場合に比して、上記した移動速度Vの減少が小さくなる。従って、ローラ角度αが維持された状態で上記した移動速度Vのみ減少させる場合に比して、加工時間が長くなることを防止できる。   Further, in each embodiment, after the step portion 20e is formed on the shaft member 20, the roller angle α is decreased in a state where the axial movement speed V of the shaft member 20 is constant. However, after the step portion 20e is formed on the shaft member 20, the roller angle α may be decreased and the moving speed V in the axial direction of the shaft member 20 may be decreased. In this case, after the step portion 20e is formed on the shaft member 20, the bulge is prevented by the two reductions in the moving speed V and the roller angle α described above, and therefore the roller angle α is maintained to prevent the bulge. Compared to the case where only the moving speed V is reduced in the state of being performed, the above-described decrease in the moving speed V becomes smaller. Therefore, it is possible to prevent the machining time from becoming longer compared to the case where only the moving speed V is decreased while the roller angle α is maintained.

また、各実施形態において、電子制御装置40は、軸部材20に段部20eが形成される前、ローラ角度αをα1に維持した。しかしながら、電子制御装置40は、軸部材20に段部20eが形成される前、仮に軸方向荷重Fが盛り上がり発生荷重Faより大きく且つ荷重増加率ΔFが所定荷重増加率ΔFaより大きい場合には、ローラ角度αがα1からα2に調整しても良い。   In each embodiment, the electronic control unit 40 maintains the roller angle α at α1 before the step portion 20e is formed on the shaft member 20. However, before the step portion 20e is formed on the shaft member 20, the electronic control unit 40 temporarily assumes that the axial load F is greater than the swell generated load Fa and the load increase rate ΔF is greater than the predetermined load increase rate ΔFa. The roller angle α may be adjusted from α1 to α2.

10 段部形成装置
11 ローラ
12 ハウジング
15 ローラ回転軸
16 ローラ支持体
17 電動モータ
18 アクチュエータ
20 軸部材
20A 段付パイプ
20e 段部
21 回転移動装置
30 パンチ
31 回転装置
32 荷重検出センサ
40 電子制御装置
50 円筒部材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Step part formation apparatus 11 Roller 12 Housing 15 Roller rotating shaft 16 Roller support body 17 Electric motor 18 Actuator 20 Shaft member 20A Stepped pipe 20e Step part 21 Rotation moving device 30 Punch 31 Rotating device 32 Load detection sensor 40 Electronic control unit 50 Cylindrical member

Claims (5)

被加工部材である軸部材を軸中心周りに回転支持する回転支持手段と、前記軸部材に対して径方向から押圧するローラを回転自在な状態で支持する加工手段と、前記ローラによる径方向の押圧位置を調整する押圧位置調整手段と、前記ローラと前記軸部材との軸方向の加工位置を調整する加工位置調整手段と、前記回転支持手段、前記押圧位置調整手段及び前記加工位置調整手段を制御する制御手段とを備え、
回転する前記軸部材及び前記ローラに対する加工位置を軸方向に移動させながら前記ローラによる押圧位置を変化させて径方向寸法の異なる段部を有する段付軸部材を製造する段付軸部材の製造装置において、
前記軸部材又は前記ローラに作用する加工中の軸方向荷重を検出する荷重検出手段と、
前記ローラの表面のうち前記軸部材を押圧する押圧面における前記軸部材の軸中心に対する傾き角度を前記ローラの回転軸を傾けることによって調整する傾動手段とを備え、
前記制御手段は、前記荷重検出手段により検出された軸方向荷重に基づいて前記傾動手段の駆動を制御することにより前記押圧面における傾き角度を調整するようにしたものであることを特徴とする段付軸部材の製造装置。
Rotation support means for rotating and supporting a shaft member, which is a member to be processed, around the axis center, processing means for supporting a roller that presses against the shaft member from the radial direction in a rotatable state, and radial direction by the roller A pressing position adjusting means for adjusting the pressing position; a processing position adjusting means for adjusting a processing position in the axial direction of the roller and the shaft member; the rotation support means; the pressing position adjusting means; and the processing position adjusting means. Control means for controlling,
A stepped shaft member manufacturing apparatus for manufacturing a stepped shaft member having stepped portions having different radial dimensions by changing a pressing position by the roller while moving a processing position with respect to the rotating shaft member and the roller in an axial direction. In
Load detecting means for detecting an axial load during processing acting on the shaft member or the roller;
Tilting means for adjusting the tilt angle of the pressing surface that presses the shaft member among the surfaces of the roller with respect to the shaft center of the shaft member by tilting the rotation shaft of the roller;
The control means adjusts the inclination angle of the pressing surface by controlling the drive of the tilting means based on the axial load detected by the load detection means. Equipment for manufacturing a shaft member.
請求項1に記載する段付軸部材の製造装置において、
前記制御手段は、前記荷重検出手段により検出された軸方向荷重の増加に基づいて、前記押圧面における傾き角度を小さくするようにしたものであることを特徴とする段付軸部材の製造装置。
In the manufacturing apparatus of the stepped shaft member according to claim 1,
The stepped shaft member manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the control means is configured to reduce an inclination angle of the pressing surface based on an increase in the axial load detected by the load detection means.
請求項1又は請求項2に記載する段付軸部材の製造装置において、
前記加工手段は、外面にギヤを有し前記ローラの回転軸を支持するローラ支持体と、このローラ支持体を傾動可能に支持するハウジングとを備え、
前記傾動手段は、前記ローラ支持体のギヤと噛み合うピニオンと、このピニオンを回転させるモータとを備えていることを特徴とする段付軸部材の製造装置。
In the manufacturing apparatus of the stepped shaft member according to claim 1 or 2,
The processing means includes a roller support that has a gear on the outer surface and supports the rotating shaft of the roller, and a housing that supports the roller support so as to be tiltable.
The tilting means includes a pinion that meshes with a gear of the roller support, and a motor that rotates the pinion.
請求項1乃至請求項3の何れかに記載する段付軸部材の製造装置において、
中実である前記軸部材の軸中心部に孔を形成するパンチを前記軸部材と同軸的に配置し、前記パンチを回転させながら前記軸部材の軸中心部に押し込む孔開け手段を設け、
前記軸部材の表面が前記ローラにより表面加工されるとともに、前記軸部材の軸中心部が前記パンチにより孔開け加工されることを特徴とする段付軸部材の製造装置。
In the manufacturing apparatus of the stepped shaft member according to any one of claims 1 to 3,
A punch that forms a hole in the shaft center portion of the shaft member that is solid is arranged coaxially with the shaft member, and a punching means that pushes into the shaft center portion of the shaft member while rotating the punch is provided,
An apparatus for manufacturing a stepped shaft member, wherein the surface of the shaft member is surface-processed by the roller and the shaft center portion of the shaft member is perforated by the punch.
被加工部材である軸部材を軸中心周りに回転させた状態で、前記軸部材に対してローラを径方向から押圧するとともに、前記軸部材及び前記ローラとを軸方向に相対移動させ、前記ローラによる押圧位置を変化させて径方向寸法の異なる段部を有する段付軸部材を製造する段付軸部材の製造方法において、
前記軸部材又は前記ローラに作用する加工中の軸方向荷重を検出する荷重検出手段と、
前記ローラの表面のうち前記軸部材を押圧する押圧面における前記軸部材の軸中心に対する傾き角度を前記ローラの回転軸を傾けることによって調整する傾動手段とが設けられ、
前記荷重検出手段により検出された軸方向荷重に基づいて前記傾動手段を駆動することにより前記押圧面における傾き角度を調整することを特徴とする段付軸部材の製造方法。
In a state where the shaft member which is a workpiece is rotated around the shaft center, the roller is pressed against the shaft member from the radial direction, and the shaft member and the roller are relatively moved in the axial direction, and the roller In the manufacturing method of a stepped shaft member for manufacturing a stepped shaft member having stepped portions having different radial dimensions by changing the pressing position by
Load detecting means for detecting an axial load during processing acting on the shaft member or the roller;
Tilting means for adjusting the tilt angle of the pressing surface for pressing the shaft member with respect to the axis center of the shaft member of the surface of the roller by tilting the rotation shaft of the roller;
A method of manufacturing a stepped shaft member, wherein an inclination angle of the pressing surface is adjusted by driving the tilting means based on an axial load detected by the load detecting means.
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