JP2750322B2 - 粘性材料の成形装置および運転方法 - Google Patents
粘性材料の成形装置および運転方法Info
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- JP2750322B2 JP2750322B2 JP27411188A JP27411188A JP2750322B2 JP 2750322 B2 JP2750322 B2 JP 2750322B2 JP 27411188 A JP27411188 A JP 27411188A JP 27411188 A JP27411188 A JP 27411188A JP 2750322 B2 JP2750322 B2 JP 2750322B2
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は無機材料，有機材料，金属材料などのあら
ゆる粘性材料に適用できる成形装置および成形装置の運
転方法に関するものである． （従来の技術） 粘性材料，すなはち焼成前のセラミックスや高分子材
料の食品材料や金属材料など変形加工ができる材料，の
成形装置として，従来は押出し機やプレスが主として用
いられていた．これらは工具の往復ストロークの制限に
より長い製品を連続的に製造するには不向きであった．
本発明の装置に類似する装置として，転造機があった．
転造機はローラの回転軸を支えて加工するために加工力
によりローラ軸がたわみ，大きな加工力を生じる場合
や，精度の良い加工を行うには不向きであった．また従
来の圧延機は装置が巨大であり高価であった． （発明が解決しようとする問題点） 本発明は剛性が高く加工精度の良い長尺の粘性材料を
加工する成形装置を提供することを第１の目的とする．
また材料が殆ど回転せずに直進しながら加工する成形装
置の運転方法を提供することを第２の目的とする． （問題点を解決するための手段・作用） 本発明の粘性材料の成形装置は，独立して立脚するハ
ウジングに収容しそれぞれ独立に駆動する回転ローラヘ
ッドと回転ケーシングとをその回転中心軸を合わせて前
後に分離可能に配設すること，回転ローラヘッドの一部
はその回転中心軸に対称な位置に複数の傾斜ローラを搭
載して前記回転ケーシングに内接するように突出すこ
と，そして前記の複数の傾斜ローラによって成形孔型を
構成することを特徴とする． 第１図，第２図，第８図に本発明装置の基本概念図を
示す．すなはち本発明の粘性材料の成形装置は，独立し
て立脚する回転ローラヘッドハウジング１と回転ケーシ
ングハウジング２とにそれぞれ独立に駆動する回転ロー
ラヘッド３と回転ケーシング４とを，その回転中心軸５
を合わせて前後に分離可能に配設する．回転ローラヘッ
ド３は駆動歯車６によって，回転ケーシング４は駆動歯
車７によってそれぞれ独立に駆動される．回転ローラヘ
ッド３にはその回転中心軸５に対称な位置に複数の傾斜
ローラ８を搭載してこれを前記回転ケーシング４に内接
するように突出す．そしてこの複数の傾斜ローラ８によ
って成形孔型を構成し，成形孔型の中心軸を回転中心軸
５に合わせる．傾斜ローラ８は第３図に示すように傾斜
ローラ中心軸９を回転中心軸５に対してα傾斜させて回
転ローラヘッド３により保持する．この傾斜角αを持つ
ローラに周速度を与えることによって材料に推進力を発
生させる．傾斜ローラ８と回転ローラヘッド３の間には
摩擦力を軽減するために軸受け10,11を装着するのが望
ましい． 以上のように構成した成形装置において駆動歯車７の
みを駆動すると回転ケーシング４を駆動され，回転ケー
シング４と傾斜ローラ８との摩擦力によって，傾斜ロー
ラ８は定位置で自転駆動されて，材料に回転ケーシング
４と逆方向の回転を与えて材料を推進する．また駆動歯
車６のみを駆動すると回転ローラヘッド３は駆動され，
傾斜ローラ８は回転中心軸８の回りを公転しながら自転
して，材料に回転ローラヘッドと同方向の回転を与えて
材料を推進する．従って駆動歯車６と駆動歯車７の回転
方向と回転速度を選択することにより傾斜ロールの自転
と公転の方向と速度を任意に決定でき，この傾斜ローラ
で材料を成形しながら材料に回転を与えずに材料を推進
することもできる． 本発明の装置では傾斜ローラ８に作用する圧延反力の
ほとんどを回転ケーシング４により半径方向に直線的に
支承する．従って傾斜ローラ軸15にかかる力は従来のよ
うにローラ軸のみで加工力を支承する場合よりも支承力
は著しく小さくてすみ，本発明装置の剛性は加工に必要
な力に対して高くなり，従って加工精度も良くなる．こ
のことは装置の小型化や低廉化にもつながる． 本発明の装置では好ましくは第１図に示すように，前
述の装置において回転ケーシング４の内径が傾斜ローラ
８と接する位置において回転中心軸５の方向に単調に変
化していること，そして回転ローラヘッド３または回転
ケーシング４には回転ケーシング４内への傾斜ローラ８
の突入距離を調節してローラ間隔を調節する機構を装備
する成形装置とするのがよい．例えば第１図または第８
図のように回転ケーシング４の内径を回転中心軸５の方
向に左から右に向かって小さくし，シリンダ16によって
回転ロールヘッドハウジング１を押して回転ケーシング
４内への傾斜ローラ８の突出距離を大きくすれば，傾斜
ローラ８は回転ケーシングハウジング４の内面に押圧さ
れた状態で，摩擦力によって回転ケーシングの回転にと
もなって回転する．傾斜ローラ８を回転ローラヘッドに
回転中心軸５との距離が可変で回転ケーシング４に押し
付ける機構，例えばスプリング等のプルバック機構，で
装着すればシリンダ16によって回転ローラヘッドハウジ
ングを前後に変位させることによって傾斜ローラ８の構
成する成形孔型寸法を変化できる．孔型寸法の縮小量ｙ
は回転ケーシングの内面角をβとし，回転中心軸方向へ
の傾斜ローラ変位をｘとすると ｙ＝2x tanβ （１） となり，この関係を用いて孔型の最小間隔を変化させる
ことができる．シリンダ16はまた，回転ロールヘッドハ
ウジング１を回転ケーシングハウジング２から引き離
し，傾斜ローラの組替えを容易にできる．以上のことは
回転ローラヘッドハウジング１の代わりに回転ケーシン
グハウジング２を移動させても同じである． 本発明装置で管を成形する場合には，心棒または端部
工具を装着した心棒を回転中心軸上に固定または進退す
る装置を装備することが望ましい．第１図，第２図，第
８図には心棒17を用いて管14を成形する例を示すが，心
棒17は管14に挿入あるいは抜取りの際に，あるいは成形
中の速度を所望の値に保つために，例えば公知の心棒操
作装置を装備することが望ましい．第４図には心棒17の
端部に端部工具18を装着した例を示す．この例では管14
は矢印19のように右から左へ進み拡大されるが，この孔
型内を管14を左から右へ進めれば，管14は縮小されるこ
とになる．材料の進行方向は傾斜ローラの傾斜角の方
向，回転ローラヘッドの回転方向と速度，回転ケーシン
グの回転方向と速度によって決まる．例えば第３図にお
いて傾斜ローラ８が定位置に留まって矢印23の方向に回
転すれば，材料14は矢印19の方向に進む．一般に材料は
傾斜ローラと材料との接触位置におけるローラの速度ベ
クトルに対応した速度ベクトルを持つ． 本発明の成形装置では回転ローラヘッドの回転方向と
速度および回転ケーシングの回転方向と速度を選択する
ことによって材料を回転させずに直進させながら成形で
きるために，本発明装置の回転中心軸の延長上に孔型中
心を合わせて成形孔型ロール列を配設し，直進加工する
ことができる．また本発明装置では材料の回転速度を任
意に選択できるために,2組以上を近接して直列に配設す
ることができる．第５図に本発明装置２組を直列に配設
し，直進成形する成形孔型ロールをその後に直列に配設
した例を示す．材料は左から右に向かって進み，駆動す
る回転ローラヘッド３に搭載した傾斜ローラ８を近接し
て駆動する回転ケーシング４に内接するように突出し，
この回転ケーシング４に近接して駆動する回転ケーシン
グ4Bに内接するように駆動する回転ローラヘッド3Bに搭
載した複数の傾斜ローラ8Bを突き出している、その出側
には材料を直進させて成形する成形孔型ロール列20を配
設している．この装置では出側に位置する傾斜ローラ8B
を回転ケーシング4Bから取り出すために，回転ケーシン
グは第５図に示すように4Bと4B′に分割できるように構
成するのが良い． 本発明の装置では前述の装置のように，独立して立脚
するハウジングに収容しそれぞれ独立に駆動する回転ロ
ーラヘッドと回転ケーシングとをその回転中心軸を合わ
せて前後に分離可能に配設すること，回転ローラヘッド
にはその回転中心軸に対称な位置に複数の傾斜ローラを
搭載してこれを前記回転ケーシングに内接するように突
出すこと，そして前記の複数の傾斜ローラによって成形
孔型を構成する特徴の他に，好ましくは，第６図に示す
ように，この回転ケーシングの他側の一部には回転ロー
ラヘッドを構成してその回転中心軸に対称な位置に複数
の傾斜ローラを搭載して隣接する回転ケーシングに内接
するように突出すこと，さらに好ましくは前記の複数の
傾斜ローラ組によって成形孔型ロール列を配設すること
を特徴とする粘性材料の成形装置である．第６図の例で
は回転ローラヘッド３に搭載した傾斜ローラ８を独立し
て立脚する回転ケーシング４内へ突出して接し，回転ケ
ーシング４の他側は回転ローラヘッド3Bを構成して傾斜
ローラ8Bを搭載して次の回転ケーシング4B内へ突入して
接し，この回転ケーシング4Bの他端も回転炉らヘッド3C
を構成して傾斜ローラ8Cを搭載して，次の回転ケーシン
グ4C内へ突入してこれと接している．すなはちこの様な
装置では４台の独立して立脚するハウジングに３組の傾
斜ローラを搭載して，それぞれ独立に傾斜ローラに自転
と公転を与えることができる．この装置でも傾斜ローラ
をばね等によりプルバックし，間隔も可変にすることが
できる．この成形装置でもそれぞれの回転ローラヘッド
の回転方向と速度を選択することによって、材料を回転
させず直進させながら成形できるために，本発明装置の
回転中心軸の延長上に孔型中心を合わせて成形孔型ロー
ル列20を配設し，直進加工することができる． 本発明はさらに本発明装置の運転方法および単一のハ
ウジングに収容され独立に駆動される回転ローラヘッド
と回転ケーシングの運転方法を提案する．本発明法はハ
ウジングの数や形式を問わず，回転ケーシングに傾斜ロ
ーラを内接してそれぞれ独立に駆動できる装置すべてに
適用する．材料に殆ど回転を与えずに直進加工を行うた
めに，回転ローラヘッドと回転ケーシングの角速度の比
を次のように選定する．すなはち本発明法は回転ローラ
ヘッドにその回転軸に対称な位置に複数の傾斜ローラを
搭載して成形孔型を構成し，この傾斜ローラを回転ケー
シングに内接し，回転ローラヘッドと回転ケーシングを
回転駆動して材料を成形する方法において，回転ローラ
ヘッドの回転角速度をθ，回転ケーシングの回転角速度
をω，加工部の材料の平均半径をA,加工部の傾斜ローラ
の平均半径をＢとするとき，ほぼ ω／θ＝２（Ａ＋Ｂ）／（Ａ＋2B） （２） となるようにω／θをあらかじめ選定し，材料が回転ケ
ーシングと同方向に回転するときはω／θを大きくし，
材料が回転ケーシングと逆方向に回転するときはω／θ
を小さくすることによって材料の回転をほぼ停止し直進
させながら成形することを特徴とする粘性材料の成形装
置の運転方法である． 前記の（２）式は変動要因がない場合に歯車の平面問
題とし解くことができるが，実際には種々の変動要因に
より材料の回転を止めることは容易ではない．これらの
変動要因として例えば傾斜ローラと回転ケーシング間の
すべりや，傾斜ローラと材料間のすべりや，傾斜ローラ
の傾斜角αや，傾斜ローラの開き角γや，回転ケーシン
グの面角βや，材料の変形抵抗や性状や，加工部の材料
の平均半径Ａの推定誤差や，加工部の傾斜ローラの平均
半径Ｂの推定誤差のほか多数あり，材料１本毎に，さら
に１本の中でも材料の回転は微妙に変化する．しかしな
がら，ほぼ（２）によってω／θを選定すれば，この成
形装置の前または後に直進加工を行う装置を配置すると
によって，この装置により材料の回転を停止すことがで
きる．実際の運転では，最も好ましくは（２）式を基礎
式として実績により絶えず修正する学習制御や，フィー
ドバック制御や，フィードフォワード制御を行うのであ
るが，その時のω／θの操作の方向は前述の通りであ
る．この時のω／θの（２）式からの変位量または操作
量はプラスマイナス20％以内で十分である． 第５図や第６図に示すように傾斜ローラが複数組ある
場合には，各々の傾斜ローラ位置で材料が回転しないこ
とが最も望ましいが，こうするためには各々の位置にお
いて本発明法を適用すれば良い． （発明の効果） 本発明の粘性材料の成形装置によって，剛性が高く加
工精度の良い長尺の粘性材料を加工する成形装置が可能
になる．本発明装置では傾斜ローラに作用する加工力を
その半径方向に回転ケーシングによって直接支持してい
るため，設備の剛性は高くなる．従って加工精度が良く
なり，設備の小型化も可能になる．さらに本発明の運転
法では傾斜ローラを自転と公転させるため，回転ローラ
ヘッドと回転ケーシングの回転角速度の比ω／θを適宜
選択することによって，材料に回転を与えずに加工で
き，本発明装置の前または後に材料を直進させながら加
工する装置を配設することもでき全体設備の小型化をは
かることもできる．また本発明法を基本として材料に回
転を与えないように，ω／θを操作して学習制御やフィ
ードバック制御やフィードフォーワード制御ができるよ
うになる． 本発明装置は変形加工できるすべての材料に適用でき
る．材料の断面形状は円形や多角形の棒や管状の材料，
または捻れた材料やひれ付きや溝付きの材料を素材とし
て用い，同様の製品に成形することができる．
ゆる粘性材料に適用できる成形装置および成形装置の運
転方法に関するものである． （従来の技術） 粘性材料，すなはち焼成前のセラミックスや高分子材
料の食品材料や金属材料など変形加工ができる材料，の
成形装置として，従来は押出し機やプレスが主として用
いられていた．これらは工具の往復ストロークの制限に
より長い製品を連続的に製造するには不向きであった．
本発明の装置に類似する装置として，転造機があった．
転造機はローラの回転軸を支えて加工するために加工力
によりローラ軸がたわみ，大きな加工力を生じる場合
や，精度の良い加工を行うには不向きであった．また従
来の圧延機は装置が巨大であり高価であった． （発明が解決しようとする問題点） 本発明は剛性が高く加工精度の良い長尺の粘性材料を
加工する成形装置を提供することを第１の目的とする．
また材料が殆ど回転せずに直進しながら加工する成形装
置の運転方法を提供することを第２の目的とする． （問題点を解決するための手段・作用） 本発明の粘性材料の成形装置は，独立して立脚するハ
ウジングに収容しそれぞれ独立に駆動する回転ローラヘ
ッドと回転ケーシングとをその回転中心軸を合わせて前
後に分離可能に配設すること，回転ローラヘッドの一部
はその回転中心軸に対称な位置に複数の傾斜ローラを搭
載して前記回転ケーシングに内接するように突出すこ
と，そして前記の複数の傾斜ローラによって成形孔型を
構成することを特徴とする． 第１図，第２図，第８図に本発明装置の基本概念図を
示す．すなはち本発明の粘性材料の成形装置は，独立し
て立脚する回転ローラヘッドハウジング１と回転ケーシ
ングハウジング２とにそれぞれ独立に駆動する回転ロー
ラヘッド３と回転ケーシング４とを，その回転中心軸５
を合わせて前後に分離可能に配設する．回転ローラヘッ
ド３は駆動歯車６によって，回転ケーシング４は駆動歯
車７によってそれぞれ独立に駆動される．回転ローラヘ
ッド３にはその回転中心軸５に対称な位置に複数の傾斜
ローラ８を搭載してこれを前記回転ケーシング４に内接
するように突出す．そしてこの複数の傾斜ローラ８によ
って成形孔型を構成し，成形孔型の中心軸を回転中心軸
５に合わせる．傾斜ローラ８は第３図に示すように傾斜
ローラ中心軸９を回転中心軸５に対してα傾斜させて回
転ローラヘッド３により保持する．この傾斜角αを持つ
ローラに周速度を与えることによって材料に推進力を発
生させる．傾斜ローラ８と回転ローラヘッド３の間には
摩擦力を軽減するために軸受け10,11を装着するのが望
ましい． 以上のように構成した成形装置において駆動歯車７の
みを駆動すると回転ケーシング４を駆動され，回転ケー
シング４と傾斜ローラ８との摩擦力によって，傾斜ロー
ラ８は定位置で自転駆動されて，材料に回転ケーシング
４と逆方向の回転を与えて材料を推進する．また駆動歯
車６のみを駆動すると回転ローラヘッド３は駆動され，
傾斜ローラ８は回転中心軸８の回りを公転しながら自転
して，材料に回転ローラヘッドと同方向の回転を与えて
材料を推進する．従って駆動歯車６と駆動歯車７の回転
方向と回転速度を選択することにより傾斜ロールの自転
と公転の方向と速度を任意に決定でき，この傾斜ローラ
で材料を成形しながら材料に回転を与えずに材料を推進
することもできる． 本発明の装置では傾斜ローラ８に作用する圧延反力の
ほとんどを回転ケーシング４により半径方向に直線的に
支承する．従って傾斜ローラ軸15にかかる力は従来のよ
うにローラ軸のみで加工力を支承する場合よりも支承力
は著しく小さくてすみ，本発明装置の剛性は加工に必要
な力に対して高くなり，従って加工精度も良くなる．こ
のことは装置の小型化や低廉化にもつながる． 本発明の装置では好ましくは第１図に示すように，前
述の装置において回転ケーシング４の内径が傾斜ローラ
８と接する位置において回転中心軸５の方向に単調に変
化していること，そして回転ローラヘッド３または回転
ケーシング４には回転ケーシング４内への傾斜ローラ８
の突入距離を調節してローラ間隔を調節する機構を装備
する成形装置とするのがよい．例えば第１図または第８
図のように回転ケーシング４の内径を回転中心軸５の方
向に左から右に向かって小さくし，シリンダ16によって
回転ロールヘッドハウジング１を押して回転ケーシング
４内への傾斜ローラ８の突出距離を大きくすれば，傾斜
ローラ８は回転ケーシングハウジング４の内面に押圧さ
れた状態で，摩擦力によって回転ケーシングの回転にと
もなって回転する．傾斜ローラ８を回転ローラヘッドに
回転中心軸５との距離が可変で回転ケーシング４に押し
付ける機構，例えばスプリング等のプルバック機構，で
装着すればシリンダ16によって回転ローラヘッドハウジ
ングを前後に変位させることによって傾斜ローラ８の構
成する成形孔型寸法を変化できる．孔型寸法の縮小量ｙ
は回転ケーシングの内面角をβとし，回転中心軸方向へ
の傾斜ローラ変位をｘとすると ｙ＝2x tanβ （１） となり，この関係を用いて孔型の最小間隔を変化させる
ことができる．シリンダ16はまた，回転ロールヘッドハ
ウジング１を回転ケーシングハウジング２から引き離
し，傾斜ローラの組替えを容易にできる．以上のことは
回転ローラヘッドハウジング１の代わりに回転ケーシン
グハウジング２を移動させても同じである． 本発明装置で管を成形する場合には，心棒または端部
工具を装着した心棒を回転中心軸上に固定または進退す
る装置を装備することが望ましい．第１図，第２図，第
８図には心棒17を用いて管14を成形する例を示すが，心
棒17は管14に挿入あるいは抜取りの際に，あるいは成形
中の速度を所望の値に保つために，例えば公知の心棒操
作装置を装備することが望ましい．第４図には心棒17の
端部に端部工具18を装着した例を示す．この例では管14
は矢印19のように右から左へ進み拡大されるが，この孔
型内を管14を左から右へ進めれば，管14は縮小されるこ
とになる．材料の進行方向は傾斜ローラの傾斜角の方
向，回転ローラヘッドの回転方向と速度，回転ケーシン
グの回転方向と速度によって決まる．例えば第３図にお
いて傾斜ローラ８が定位置に留まって矢印23の方向に回
転すれば，材料14は矢印19の方向に進む．一般に材料は
傾斜ローラと材料との接触位置におけるローラの速度ベ
クトルに対応した速度ベクトルを持つ． 本発明の成形装置では回転ローラヘッドの回転方向と
速度および回転ケーシングの回転方向と速度を選択する
ことによって材料を回転させずに直進させながら成形で
きるために，本発明装置の回転中心軸の延長上に孔型中
心を合わせて成形孔型ロール列を配設し，直進加工する
ことができる．また本発明装置では材料の回転速度を任
意に選択できるために,2組以上を近接して直列に配設す
ることができる．第５図に本発明装置２組を直列に配設
し，直進成形する成形孔型ロールをその後に直列に配設
した例を示す．材料は左から右に向かって進み，駆動す
る回転ローラヘッド３に搭載した傾斜ローラ８を近接し
て駆動する回転ケーシング４に内接するように突出し，
この回転ケーシング４に近接して駆動する回転ケーシン
グ4Bに内接するように駆動する回転ローラヘッド3Bに搭
載した複数の傾斜ローラ8Bを突き出している、その出側
には材料を直進させて成形する成形孔型ロール列20を配
設している．この装置では出側に位置する傾斜ローラ8B
を回転ケーシング4Bから取り出すために，回転ケーシン
グは第５図に示すように4Bと4B′に分割できるように構
成するのが良い． 本発明の装置では前述の装置のように，独立して立脚
するハウジングに収容しそれぞれ独立に駆動する回転ロ
ーラヘッドと回転ケーシングとをその回転中心軸を合わ
せて前後に分離可能に配設すること，回転ローラヘッド
にはその回転中心軸に対称な位置に複数の傾斜ローラを
搭載してこれを前記回転ケーシングに内接するように突
出すこと，そして前記の複数の傾斜ローラによって成形
孔型を構成する特徴の他に，好ましくは，第６図に示す
ように，この回転ケーシングの他側の一部には回転ロー
ラヘッドを構成してその回転中心軸に対称な位置に複数
の傾斜ローラを搭載して隣接する回転ケーシングに内接
するように突出すこと，さらに好ましくは前記の複数の
傾斜ローラ組によって成形孔型ロール列を配設すること
を特徴とする粘性材料の成形装置である．第６図の例で
は回転ローラヘッド３に搭載した傾斜ローラ８を独立し
て立脚する回転ケーシング４内へ突出して接し，回転ケ
ーシング４の他側は回転ローラヘッド3Bを構成して傾斜
ローラ8Bを搭載して次の回転ケーシング4B内へ突入して
接し，この回転ケーシング4Bの他端も回転炉らヘッド3C
を構成して傾斜ローラ8Cを搭載して，次の回転ケーシン
グ4C内へ突入してこれと接している．すなはちこの様な
装置では４台の独立して立脚するハウジングに３組の傾
斜ローラを搭載して，それぞれ独立に傾斜ローラに自転
と公転を与えることができる．この装置でも傾斜ローラ
をばね等によりプルバックし，間隔も可変にすることが
できる．この成形装置でもそれぞれの回転ローラヘッド
の回転方向と速度を選択することによって、材料を回転
させず直進させながら成形できるために，本発明装置の
回転中心軸の延長上に孔型中心を合わせて成形孔型ロー
ル列20を配設し，直進加工することができる． 本発明はさらに本発明装置の運転方法および単一のハ
ウジングに収容され独立に駆動される回転ローラヘッド
と回転ケーシングの運転方法を提案する．本発明法はハ
ウジングの数や形式を問わず，回転ケーシングに傾斜ロ
ーラを内接してそれぞれ独立に駆動できる装置すべてに
適用する．材料に殆ど回転を与えずに直進加工を行うた
めに，回転ローラヘッドと回転ケーシングの角速度の比
を次のように選定する．すなはち本発明法は回転ローラ
ヘッドにその回転軸に対称な位置に複数の傾斜ローラを
搭載して成形孔型を構成し，この傾斜ローラを回転ケー
シングに内接し，回転ローラヘッドと回転ケーシングを
回転駆動して材料を成形する方法において，回転ローラ
ヘッドの回転角速度をθ，回転ケーシングの回転角速度
をω，加工部の材料の平均半径をA,加工部の傾斜ローラ
の平均半径をＢとするとき，ほぼ ω／θ＝２（Ａ＋Ｂ）／（Ａ＋2B） （２） となるようにω／θをあらかじめ選定し，材料が回転ケ
ーシングと同方向に回転するときはω／θを大きくし，
材料が回転ケーシングと逆方向に回転するときはω／θ
を小さくすることによって材料の回転をほぼ停止し直進
させながら成形することを特徴とする粘性材料の成形装
置の運転方法である． 前記の（２）式は変動要因がない場合に歯車の平面問
題とし解くことができるが，実際には種々の変動要因に
より材料の回転を止めることは容易ではない．これらの
変動要因として例えば傾斜ローラと回転ケーシング間の
すべりや，傾斜ローラと材料間のすべりや，傾斜ローラ
の傾斜角αや，傾斜ローラの開き角γや，回転ケーシン
グの面角βや，材料の変形抵抗や性状や，加工部の材料
の平均半径Ａの推定誤差や，加工部の傾斜ローラの平均
半径Ｂの推定誤差のほか多数あり，材料１本毎に，さら
に１本の中でも材料の回転は微妙に変化する．しかしな
がら，ほぼ（２）によってω／θを選定すれば，この成
形装置の前または後に直進加工を行う装置を配置すると
によって，この装置により材料の回転を停止すことがで
きる．実際の運転では，最も好ましくは（２）式を基礎
式として実績により絶えず修正する学習制御や，フィー
ドバック制御や，フィードフォワード制御を行うのであ
るが，その時のω／θの操作の方向は前述の通りであ
る．この時のω／θの（２）式からの変位量または操作
量はプラスマイナス20％以内で十分である． 第５図や第６図に示すように傾斜ローラが複数組ある
場合には，各々の傾斜ローラ位置で材料が回転しないこ
とが最も望ましいが，こうするためには各々の位置にお
いて本発明法を適用すれば良い． （発明の効果） 本発明の粘性材料の成形装置によって，剛性が高く加
工精度の良い長尺の粘性材料を加工する成形装置が可能
になる．本発明装置では傾斜ローラに作用する加工力を
その半径方向に回転ケーシングによって直接支持してい
るため，設備の剛性は高くなる．従って加工精度が良く
なり，設備の小型化も可能になる．さらに本発明の運転
法では傾斜ローラを自転と公転させるため，回転ローラ
ヘッドと回転ケーシングの回転角速度の比ω／θを適宜
選択することによって，材料に回転を与えずに加工で
き，本発明装置の前または後に材料を直進させながら加
工する装置を配設することもでき全体設備の小型化をは
かることもできる．また本発明法を基本として材料に回
転を与えないように，ω／θを操作して学習制御やフィ
ードバック制御やフィードフォーワード制御ができるよ
うになる． 本発明装置は変形加工できるすべての材料に適用でき
る．材料の断面形状は円形や多角形の棒や管状の材料，
または捻れた材料やひれ付きや溝付きの材料を素材とし
て用い，同様の製品に成形することができる．
第１図ないし第８図は本発明装置の概念図であって，第
１図と第８図は本発明装置の基本概念図，第２図は第１
図のＡ−Ａ断面図，第３図は本発明装置のローラ傾斜角
の説明図，第４図は心棒と端部工具を用いて管径を拡大
する装置の例，第５図は本発明装置２組を直列に配設
し，直進成形する成形孔型ロール列をその後に直列に配
設した例，第６図は本発明装置３組と直進成形する孔型
列を直列に配設した例，第７図は第６図の傾斜ローラの
傾斜角説明図である． 1:回転ローラヘッドハウジング， 2:回転ケーシングハウジング， 3,3B,3C:回転ローラヘッド， 4,4B,4B′,4C:回転ケーシング， 5:回転中心軸， 6,7:駆動歯車， ８、8B,8C:傾斜ローラ， 9:傾斜ローラ中心軸， 10,11,12:軸受け， 14:材料，管棒，棒， 15:傾斜ローラ軸， 16:シリンダ， 17:心棒， 18:端部工具， 19:材料の進行方向， 20:成形孔型ロール列 21:回転ローラヘッドの回転方向， 22:回転ケーシングの回転方向， 23:傾斜ローラの回転方向， α，α1,α２、α3,:傾斜ローラの傾斜角， β：回転ケーシングの内面角， γ：傾斜ローラの開き角．
１図と第８図は本発明装置の基本概念図，第２図は第１
図のＡ−Ａ断面図，第３図は本発明装置のローラ傾斜角
の説明図，第４図は心棒と端部工具を用いて管径を拡大
する装置の例，第５図は本発明装置２組を直列に配設
し，直進成形する成形孔型ロール列をその後に直列に配
設した例，第６図は本発明装置３組と直進成形する孔型
列を直列に配設した例，第７図は第６図の傾斜ローラの
傾斜角説明図である． 1:回転ローラヘッドハウジング， 2:回転ケーシングハウジング， 3,3B,3C:回転ローラヘッド， 4,4B,4B′,4C:回転ケーシング， 5:回転中心軸， 6,7:駆動歯車， ８、8B,8C:傾斜ローラ， 9:傾斜ローラ中心軸， 10,11,12:軸受け， 14:材料，管棒，棒， 15:傾斜ローラ軸， 16:シリンダ， 17:心棒， 18:端部工具， 19:材料の進行方向， 20:成形孔型ロール列 21:回転ローラヘッドの回転方向， 22:回転ケーシングの回転方向， 23:傾斜ローラの回転方向， α，α1,α２、α3,:傾斜ローラの傾斜角， β：回転ケーシングの内面角， γ：傾斜ローラの開き角．
Claims (6)
- 【請求項１】独立して立脚するハウジングに収容しそれ
ぞれ独立に駆動する回転ローラヘッドと回転ケーシング
とをその回転中心軸を合わせて前後に分離可能に配設す
ること，回転ローラヘッドにはその回転中心軸に対称な
位置に複数の傾斜ローラを搭載してこれを前記回転ケー
シングに内接するように突出すること，そして前記の複
数の傾斜ローラによって成形孔型を構成することを特徴
とする粘性材料の成形装置． - 【請求項２】独立して立脚するハウジングに収容しそれ
ぞれ独立に駆動する回転ローラヘッドと回転ケーシング
とをその回転中心軸を合わせて前後に分離可能に配設す
ること，回転ローラヘッドにはその回転中心軸に対称な
位置に複数の傾斜ローラを搭載してこれを前記回転ケー
シングに内接するように突出すること，そしてこの回転
ケーシングの他側はその回転中心軸に対称な位置に複数
の傾斜ローラを搭載して隣接する回転ケーシングに内接
するように突出すること、さらに前記の複数の傾斜ロー
ラ組によって成形孔型ロール列を配設することを特徴と
する粘性材料の成形装置． - 【請求項３】回転ケーシングの内径が傾斜ローラと接す
る位置において回転中心軸方向に単調に変化しているこ
と，そして回転ローラヘッドまたは回転ケーシングには
回転ケーシンウ内へのローラの突入距離を調節してロー
ラ間隔を調節する機構を装備することを特徴とする請求
項１または２の成形装置． - 【請求項４】心棒または端部工具を装着した心棒を回転
中心軸上に固定または進退する装置を装備することを特
徴とする請求項１ないし３のいずれかの成形装置． - 【請求項５】回転中心軸の延長上に成形孔型中心を合わ
せて成形孔型ローラ列を配設することを特徴とする請求
項１ないし４のいずれかの成形装置． - 【請求項６】回転ローラヘッドにその回転軸に対称な位
置に複数の傾斜ローラを搭載して成形孔型を構成し，こ
の傾斜ローラを回転ケーシングに内接し，回転ローラヘ
ッドと回転ケーシングを回転駆動して材料を成形する方
法において，回転ローラヘッドの回転角速度をθ，回転
ケーシングの回転角速度をω，加工部の材料の平均半径
をA,加工部の傾斜ローラの平均半径をＢとするとき，ほ
ぼ ω／θ＝２（Ａ＋Ｂ）／（Ａ＋2B） となるようにω／θをあらかじめ選定し，材料が回転ケ
ーシングと同方向に回転するときはω／θを大きくし，
材料が回転ケーシングと逆方向に回転するときはω／θ
を小さくすることによって材料の回転をほぼ停止し直進
させながら成形することを特徴とする粘性材料の成形装
置の運転方法．
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27411188A JP2750322B2 (ja) | 1988-10-30 | 1988-10-30 | 粘性材料の成形装置および運転方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27411188A JP2750322B2 (ja) | 1988-10-30 | 1988-10-30 | 粘性材料の成形装置および運転方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02121707A JPH02121707A (ja) | 1990-05-09 |
| JP2750322B2 true JP2750322B2 (ja) | 1998-05-13 |
Family
ID=17537163
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27411188A Expired - Lifetime JP2750322B2 (ja) | 1988-10-30 | 1988-10-30 | 粘性材料の成形装置および運転方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2750322B2 (ja) |
-
1988
- 1988-10-30 JP JP27411188A patent/JP2750322B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02121707A (ja) | 1990-05-09 |
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