JP3423998B2 - 金属軸材の拡径装置 - Google Patents
金属軸材の拡径装置Info
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Description
に局部的に拡径部を成形することができる装置に関する
ものである。
属軸材を製作する場合は、従来、当該軸材の径よりも大
径の棒材を素材として、所望の拡径部を有する形状に削
り出す方法がとられてきた。しかしながら、大径の棒材
を切削する方法では、切削加工に手間がかかり、材料的
にも無駄が多くなるので不経済であった。
動軸よりも径の大きい歯車、カム、等の機械部品を設け
ることが多いが、上記のように切削によりこれらを一体
成形するのは不経済であるので、別途製作したこれら大
径の部品をボルトあるいは、溶接等で軸材に固着してい
た。軸材の中間部を所望の大径に膨らませることができ
れば、当該軸材を膨らませた部分に適当な成形加工を施
すことによって上記大径の部品を一体成形することがで
きるが、軸材の中間部を大径に膨らませることは従来不
可能とされていた。
る方法として、本願発明者は、金属軸材に回転と曲げ及
び圧縮圧力を作用させる方法を発明し、特許を取得して
いる(日本国特許第1993956号)。この技術によ
れば、鋼材の中間部を簡単に拡径することができるの
で、この拡径部を利用して上記機械部品を一体成形する
ことができる。
しい技術については金属軸材の拡径機構がいまだに解明
されていない。そのため、変形状態を観ることのできる
試験装置が必要とされている。
するために、次のようにした。すなわち、所定間隔をお
いて対向する駆動回転部と従動回転部と、夫々の回転部
に設けた軸材を保持する保持部と、前記駆動回転部を回
転させる駆動手段と、前記従動回転部の保持部により保
持された軸材の軸線上で軸方向に押圧するよう設けた加
圧手段と、該軸材の軸心を傾斜させる偏倚手段を具備す
る金属軸材の拡径装置において、前記偏倚手段を軸材の
軸心に直交する方向に設けた回動支軸を軸心として従動
回転部を回動自在に設けるとともに、従動回転部を前記
回動支軸で片側支持することにより、前記両保持部で保
持した金属軸材に対して前記回動支軸の反対側となり軸
材の曲げ側方部すなわち曲げの内側と外側を同時に観る
ことのできる方向を開放した構成であることを特徴とす
る。
を摺動する摺動フレーム前方部に設けた回動軸受に回動
フレーム下面に設けた垂直方向の回動支軸を枢止するこ
とにより、前記回動フレームを摺動フレーム上の水平面
で回動自在とするとともに、前記摺動フレームと回動フ
レーム間に設けた駆動手段により回動させ、前記駆動回
転部をベースフレームに固着し、前記従動回転部を回動
フレームに固着することにより、前記回動支軸上方部を
開放したことを特徴とする。
を行う場合は、駆動回転部と従動回転部を互いの保持部
の軸心が同一直線上に位置するように配置し、両保持部
によってワークである金属軸材を保持する。然る後、駆
動回転部を駆動して軸材を回転させつつ、加圧手段で軸
材を軸方向に加圧するとともに、偏倚手段により軸材が
所定の角度に曲げられるように従動回転部を軸心に対し
傾斜させる。この回転と加圧と曲げにより、両保持部間
では軸材が次第に軸材の径方向に膨張し、回転部が接近
するがこの間も軸材に常に圧縮圧力が作用するように加
圧を作動し続ける。
を続けながら偏倚手段を元の状態、すなわち駆動回転部
側と従動回転部側の軸心が一致する状態まで復帰させた
後、回転と加圧を停止して軸材を取り外せばよい。
直交する回動軸を軸心として従動回転部が回動自在に設
けられており、また、この回動軸は従動回転部を片側支
持しているため軸材に対し該回動軸の反対側が開放さ
れ、一連の拡径変形状態を観察することが出来る。
例示しつつ、本発明をより具体的に説明する。図1〜図
2において、この拡径装置1は、床上に載置されるベー
スフレーム2に設けられた駆動回転部3と該駆動回転部
3を回転させる駆動手段4と、駆動回転部3に対向して
設けられる従動回転部5と、該従動回転部5を支持する
摺動フレーム6及び回動フレーム7と、摺動フレーム6
と回動フレーム7間に設けたワークである軸材Wの軸心
を傾斜させる偏倚手段8と、前記従動回転部5後部に設
けた加圧手段9によって構成されている。
支柱11,11,・・・が立設され、その上端部に所定
間隔をおいて前後方向に平行な一対の規制枠12,12
を設け、該規制枠12,12間の前端部に駆動手段取付
部材13を設けると共に、その後方部に前記駆動回転部
3の取付部14を、さらに該取付部14の後側には摺動
用のナット部材15を固着している。
に保持筒17が軸回りに回転自在に支承されている。該
保持筒17内部には空孔部17aが設けられ、この空孔
部17a前端部には雌ネジ部を後端部には所定のテーパ
角αが設けられている。さらに、該保持筒17の内部に
は、軸材Wを保持する保持部としてチャック部材18,
18を嵌め込んでいる。該チャック部材18,18は中
空の筒体の端部外周部に所定のテーパ角αを設けたもの
であって、さらに該筒体を複数に分割したものである。
そして、該チャック部材18,18前部に保持子19を
嵌め込み、これを中空のボルト部材20によって、後方
へ押し込みできる構成に成っている。すなわち、ボルト
部材20を締め付けることによって、チャック部材1
8,18を後方へ押し出し、チャック部材18,18と
保持筒17のテーパ角αの作用によりチャック部材1
8,18の空孔部が縮小し、軸材Wを挟持できる構成と
なっている。
に従動歯車21を取付けられている。さらに前記駆動手
段取付部材13には駆動源であるモータ22が設置され
ており、この出力軸に取付けた駆動歯車23が上記従動
歯車21と噛合している。
転部5が設けられている。該従動回転部は、前記規制枠
12,12間に配した摺動フレーム6の上部に設けた回
動フレーム7に固着している。
に設けるとともに送り装置24を付設している。この送
り装置24は、従動回転部5を駆動回転部3に対し接近
あるいは離反する方向に前後移動させる送り手段をなす
もので、摺動フレーム6に前後方向一対の軸受体25,
26を設け、ベースフレーム2に設けたナット部材15
に嵌合した送りネジ27両端を該両軸受部25,26に
軸受けしている。すなわち、該送りネジ27は軸回りに
回転自在に支持されており、この送りネジ27を正逆転
させることによって摺動フレーム6を前後移動させる構
成である。さらに、前記送りネジ27後端部を摺動フレ
ーム6に配した駆動源であるモータ28の出力軸に連結
することにより、送り手段を駆動させている。
8は、従動回転部5を固着した回動フレーム7を前記規
制枠12上面で水平回動させるもので次の構成である。
この偏倚手段8は、前記摺動フレーム6前方中央部に設
けた回動軸孔6aに回動フレーム7の前方下面部に設け
た回動支軸7aを枢止し、摺動フレーム6に対して回動
フレームが回動支軸7a軸心を支点として回動自在に構
成するとともに、摺動フレーム6の後部に設けた空孔部
6bに嵌合したナット部材29と回動フレーム7に設け
たブラケット30に駆動源となるモータ31を取り付
け、該モータ31の出力軸にネジ部材32を取り付け、
前記ナット部材29にネジ部材32を螺合している。す
なわち駆動源であるモータ31を正逆回転させるとネジ
部材32は回転するが、ナット部材29は摺動フレーム
6に枢止しているので、ナット部材29自体は移動せ
ず、これに螺合しているネジ部材32が回動フレーム7
を回動させる。これにより、従動回転部5が回動支軸7
aを中心として水平面内で回動するのである。また、偏
倚手段8は、本実施例に限らず、例えば、回動支軸7a
を軸心として従動回転部5が回動自在となるよう構成
し、リンク式加圧手段あるいは流体シリンダ等の加圧手
段等で軸材Wの軸心と直角な方向の力を作用させて傾斜
させるようにしておけばよい。
固着されている。該従動回転部5は、中空の支持筒体3
3に保持筒34が軸回りに回転自在に支承されている。
該保持筒34内部には空孔部34aが設けられ、この空
孔部34a前端部には所定のテーパ角βが設けられてい
る。さらに、該保持筒34の内部には、軸材Wを保持す
る保持部としてチャック部材35,35を嵌め込んでい
る。該チャック部材35,35は中空の筒体の端部外周
部に所定のテーパ角βを設けたものであって、さらに該
筒体を複数に分割したものである。すなわち、加圧手段
9により、軸材Wを圧縮するとチャック部材35,35
はテーパ角βの作用によりチャック部材35,35の空
孔部が縮小し、軸材Wを挟持できる構成となっている。
8,18と従動側のチャック部材は、本実施例では図7
に示すように2分割であるが、図8に示すように3分割
としてもよい。
られている。この加圧手段9は、前記従動回転部5を駆
動回転部3に向かって押圧するもので、回動フレーム7
上に流体シリンダである油圧シリンダ36を設置してい
る。なお、この油圧シリンダ36は前記保持筒34を駆
動回転部3に向かって押圧するものであるため、ピスト
ンロッド36aに螺着した軸受37に軸回りに回転自在
に支承した軸受38を前記保持筒34に螺着し、保持筒
34の軸回りの回転が、ピストンロッド36aに伝達し
ないよう構成している。さらに、上記加圧手段9として
は、油圧ジャッキ、流体シリンダ等を利用することがで
きる。
1及び油圧シリンダ36の制御装置を図示していない
が、この制御装置は各モータの回転数と加圧時の圧力を
任意に設定できるものであると共に、偏倚手段について
は角度を任意に設定できるものである。
回動する構成であるが、回動支軸を軸材Wに直交する方
向の水平軸を軸心として上下に回動する構成とし、側面
から拡径状態を観る構成としてもよい。
動回転部3と従動回転部5を互いの保持筒17,34の
軸心が同一線上に位置するように配置する。次にボルト
部材20を緩めることによってチャック部材18,18
の空孔部を広げ、ワークである金属軸材Wを挿入する。
軸材Wの拡径部箇所をチャック部材18,18後面に合
わせ、ボルト部材20を締め付けることにより軸材Wを
挟持する。軸材の位置決めが完了すれば、送り装置24
を駆動させ、従動回転部5を駆動回転部3に接近させ、
所定間隔をおいて従動回転部5のチャック部材35,3
5で軸材を挟持する。次にモータ12を駆動回転させ、
駆動回転部3の保持筒17を回転させるとチャック部材
18,18で挟持された軸材Wも回転する。これと同時
に従動側のチャック部材35,35も回転する。然る
後、加圧手段9で軸材Wを軸方向に加圧し、偏倚手段8
で従動回転部5を図9に示すように傾斜させる。上記加
圧手段9と偏倚手段8を作動させた状態にすると、チャ
ック部材18,18,35,35に保持された金属棒W
が折れ曲がった状態で回転し圧縮される。回転速度は毎
分数回乃至数十回程度でよく、折り曲げ角θは3〜7度
程度でよい。また、必要な加圧力は金属棒の太さ等によ
って異なるが、金属棒の単軸圧縮降伏応力の約20〜3
0%の応力が生じる加圧力で拡径できることが確かめら
れている(新居浜工業高等専門学校紀要第34巻「丸棒
の直径拡大法の研究(第1報)」長田他)。
18,35の間隔部分、すなわち初期つかみ間隔部分が
圧縮され拡径が行われる。この拡径の進行により、つか
み間隔が次第に短くなるが、この時もなお、加圧手段は
作動させ一定の圧力をかけておく。この時圧力が低下す
ると、曲げの内側と外側で曲げと曲げ伸ばしが繰り返さ
れる状態となり軸材Wが破断してしまう。所望の拡径が
行われたら、回転と加圧を継続しつつ偏倚手段8を元の
状態(駆動回転部3と従動回転部5の軸心が同一軸とな
る位置)に復帰させ、軸材Wを直線化する。これによ
り、図10のような中問部が拡径した直線状の軸材Wが
得られる。そこで回転と加圧を停止し、軸材Wをチャッ
ク部材35,35から取り外せばよい。
にかかる拡径装置は、従来と異なり、偏倚手段の回動支
軸を片側支持としたことにより、拡径部を観ることがで
きる。これにより、従来解明されていなかった拡径機構
についても明らかにされる可能性がある。
Claims (2)
- 【請求項1】 所定間隔をおいて対向する駆動回転部と
従動回転部と、夫々の回転部に設けた軸材を保持する保
持部と、前記駆動回転部を回転させる駆動手段と、前記
従動回転部の保持部により保持された軸材の軸線上で軸
方向に押圧するよう設けた加圧手段と、該軸材の軸心を
傾斜させる偏倚手段を具備する金属軸材の拡径装置にお
いて、前記偏倚手段を軸材の軸心に直交する方向に設け
た回動支軸を軸心として従動回転部を回動自在に設ける
とともに、従動回転部を前記回動支軸で片側支持するこ
とにより、前記両保持部で保持した金属軸材に対して前
記回動支軸の反対側となり軸材の曲げ側方部すなわち曲
げの内側と外側を同時に観ることのできる方向を開放し
た構成であることを特徴とする金属軸材の拡径装置。 - 【請求項2】 前記偏倚手段をベースフレーム上を摺動
する摺動フレーム前方部に設けた回動軸受に回動フレー
ム下面に設けた垂直方向の回動支軸を枢止することによ
り、前記回動フレームを摺動フレーム上の水平面で回動
自在とするとともに、前記摺動フレームと回動フレーム
間に設けた駆動手段により回動させ、前記駆動回転部を
ベースフレームに固着し、前記従動回転部を回動フレー
ムに固着することにより、前記回動支軸上方部を開放し
たことを特徴とする請求項1記載の金属軸材の拡径装
置。
Priority Applications (7)
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US10/055,895 US6568233B2 (en) | 1999-01-20 | 2002-01-28 | Method and apparatus of diametrically expanding metal shafts |
US10/055,894 US20020066298A1 (en) | 1999-01-20 | 2002-01-28 | Method and apparatus of diametrically expanding metal shafts |
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Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2001094574A Division JP2001300680A (ja) | 2001-03-29 | 2001-03-29 | 金属軸材の拡径装置 |
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