JP3423999B2 - カラー成形装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、金属軸材（中実及
び中空）の中間部にカラーを成形する装置に関するもの
である。 【０００２】 【従来の技術】中間部に局部的にカラーが形成された金
属軸材を製作する場合は、従来、当該軸材の径よりも大
径の素材を用い、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、大径の素材を切削
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。 【０００３】また、機械装置の動力伝動軸には、当該伝
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。 【０００４】金属軸材の中間部に局部的にカラーを設け
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、所望の位置にカラーを成形することができるの
で、このカラーを利用して上記機械部品を一体成形する
ことができる。しかしながら、上記特許発明のカラー成
形法を実施するための装置として、通常の生産での使用
に適したものは開発されていなかったため、この優れた
技術がほどんど実用化されていないのが現状である。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
に鑑みなされたものであり、上記新規なカラー成形技術
を利用して金属軸材の所望の位置にカラーを製作するこ
とのできる実用性に富んだカラー作製装置を提供するこ
とを課題としている。 【０００６】 【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、次のようにした。すなわち、金属軸材を嵌
合して保持する保持部を備えるとともに該保持部に金属
軸（中実あるいは中空）を嵌合保持した状態で回転駆動
する駆動回転部と、前記駆動回転部の保持部に対向する
ように設けられた保持部を備えるとともに前記駆動回転
部に対し接近・離反する方向に相対移動可能な従動回転
部と、前記従動回転部の保持部を前記駆動回転部の保持
部の軸心に対し傾斜させる偏倚手段と、前記従動回転部
を駆動回転部に向かって押圧する加圧手段とを具備する
カラー成形装置において、駆動回転部の駆動手段として
前記駆動回転部の保持部を旋盤のチャックに取り付ける
ことにより旋盤の回転駆動力を用いるとともに、前記加
圧手段をベースと摺動フレーム間に配し、該ベースに付
設されたテーパ軸と駆動回転部の保持部を旋盤に取 り付
けることによって、前記加圧手段作動時の反力をベース
内で相殺できる構成であることを特徴とする。 【０００７】 【作用】本発明にかかるカラー成形装置を用いて金属軸
材にカラー成形を行う場合は、まず普通旋盤に本装置を
取り付ける。この取り付けは、カラー成形装置の駆動回
転部側の保持部を旋盤のチャックに取り付けるととも
に、従動回転部後方に位置するテーパ軸を心押し台に嵌
着するだけでよい。 【０００８】 加工手順について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、ワークである金属軸材を両保持部で保持す
る。このとき、両保持部間に適当な間隔Ｄをとる。この
間隔Ｄは目的のカラーに応じて変えればよく通常十数ミ
リメートル乃至数十ミリメートルである。【０００９】 然る後、旋盤を回転駆動させ、駆動回転部
に回転力を投入する。さらに、加圧手段によりワークに
圧縮力を作用させる。そして、ワークを回転させつつ加
圧した状態で、偏倚手段によりワークに曲げを作用させ
る。この回転は通常毎分数回転乃至数百回転、また、加
圧力はワークの単軸圧縮降伏応力の２０〜３０％の応力
が生じる程度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）」。さらに、曲げ角は３〜８度の微少
角度で良い。【００１０】 この状態を続けると回転と加圧及び曲げの
作用により初期の掴み間隔Ｄは次第に狭くなりカラー成
形が進行する。このとき、常にワークに圧縮圧力を作用
させなければならない。なぜなら、圧縮されていない場
合、曲げの内側には圧縮力が生じ、曲げの外側には引張
り力が作用する状態となり、回転させることによって曲
げ部分に圧縮と引張りが繰り返し作用し、破断してしま
う恐れがあるからである。【００１１】 所望のカラー成形が完了すると、ワークに
回転と圧縮力を作用させた状態で偏倚手段により、元の
状態（両保持筒の軸線が一直線上位置する状態）に戻
し、ワークを真直化する。ワークの真直化が完了すれ
ば、回転及び加圧を停止し、拡径できたワークを抜き取
れば良い。【００１２】 【実施例】以下、図面に表された本発明の一実施の形態
を例示しつつ、本発明をより具体的に説明する。このカ
ラー成形装置１は、旋盤Ｍの心押し台Ｓへの取付部とな
るテーパ軸２が付設されるベース３を備えている。該ベ
ース３は前後方向に平行な側枠４，４とこの両側枠４，
４間に固着した前横枠５と後横枠６から主に構成されて
いる。また、前横枠５には後述する駆動回転部７の支持
部となる支持筒体８が固着され、後横枠６には前記テー
パ軸２の軸線が該支持筒体８の軸線と同一直線上に位置
するように固着されている。さらに、この後横枠６の前
方部には後述する加圧手段９の受部１０が固着されてい
る。【００１３】 駆動回転部７は前記支持筒体８に保持筒１
１が軸回りに回転自在に支承されており、該保持筒１１
の内部にはワークＷを保持するチャック部材としてのチ
ャックスリーブ１２，１２を嵌め込むために所定のテー
パ角αを設けた空孔部を設けている。また、該保持筒１
１の略々中間部には雄ネジが設けられており、これに雌
ネジであるリング１３を締結することによって、保持筒
１１の前後のずれを防止している。さらに、この前方部
を旋盤ＭのチャックＴに取り付けることによって旋盤Ｍ
の回転駆動力を駆動回転部７に確実に伝達するため、該
保持筒１１の前方部は略々正三角形に近い形状となって
いる。なお、本実施例では三つづめチャックの旋盤Ｍを
用いているため、この形状となっているが、旋盤Ｍの回
転駆動力を効率よく伝達できる形状ならば何ら問題はな
い。前記チャックスリーブ１２，１２は芯部にワークＷ
が嵌合する保持孔１２ａが設けられるとともに、前記テ
ーパ角αを備えた筒体を複数に分割したものである。該
チャックスリーブ１２，１２を保持筒１１に嵌め込み、
後方部からナット部材１４で係止している。すなわち、
該チャックスリーブ１２，１２はナット部材を締め付け
ると前記保持筒１１のテーパ角αに沿ってチャックスリ
ーブ１２，１２が前方へ押し込められ、保持孔１２ａが
狭くなりワークＷを挟持する構成である。【００１４】 この駆動回転部７に対向するように従動回
転部１５が備えられている。該従動回転部１５は摺動フ
レーム１６に軸受され、上下に回動自在である。該摺動
フレーム１６は前記ベース３の側枠４をレールとして前
後に摺動するものであり、左右に設けた側枠１７、１７
の外側に水平方向に固着した摺動部材１８、１８とこの
側枠１７，１７間に固着された前横枠１９と後横枠２０
によって構成されている。すなわち、該摺動フレーム１
６は側枠１７の外側面と摺動部材１８の下面が摺動面と
なってベース３の側枠４に沿って摺動する構成である。【００１５】 前記従動回転部１５は回動支軸２１を左右
両側前方部に配した中空の支持筒体２２に保持筒２３が
回転自在に支承されている。該保持筒２３後部には雄ネ
ジを設けている。さらに芯部には所定のテーパ角βを備
えた空孔部が設けられている。該空孔部２３ａの内部に
はワークＷを挟持するチャックスリーブ２４，２４と筒
体２５が嵌め込まれている。すなわち、該チャックスリ
ーブ２４，２４は後方部に取り付けたナット部材２６を
締めることによって前方に押し出され保持孔が狭くなり
ワークＷを挟持する構成である。【００１６】 そして、ワークＷを加圧する加圧手段９と
して油圧シリンダー２７が前記ベース３の受部１０と前
記摺動フレーム１６の前横枠１９間に配されている。な
お、この油圧シリンダーの制御装置及び操作スイッチは
図示していない。すなわち、前記駆動回転部７及び従動
回転部１５によって挟持されたワークＷに圧力をかける
場合には該油圧シリンダー２７を伸長し、両回転部７，
１５の間隔を狭くする構成である。さらに、この加圧時
に発生する反力はベース内で相殺され、本装置を旋盤Ｍ
に取り付けた際に旋盤Ｍに負荷を与えることなく加工で
きる。なお、本実施例では単動シリンダーを用いている
が復動シリンダーを用いると成形後のワークＷの抜き取
りが容易にでき、さらに実用的な装置となる。【００１７】 従動回転部１５の後方部には、ワークＷを
偏倚させる偏倚手段２８を備えている。該偏倚手段２８
は、従動回転部１５の支持筒体２２後部下方に固着され
たブラケット２９に左右方向の空孔部２９ａが設けられ
ており、この空孔部２９ａに雌ネジを固着した回動軸３
０を挿通するとともに、該回動軸３０にハンドル３１を
備えたネジ棒３２を螺着している。このハンドル３１を
回すと、ネジ棒３２が回転するが、当該ネジ棒３２の下
端部が摺動フレーム１６の後横枠２０上面に当接してい
るので、ネジ棒３２自体は上下動せず、これに螺合して
いる回動軸３０が支持筒体２２とともに上下動する。こ
れにより、従動回転部１５が回動支軸２１を中心として
上下に回動する。【００１８】 このカラー成形装置１の使用に際しては、
まず普通旋盤ＭのチャックＴに駆動回転部７の保持筒１
１を取り付けるとともに、ベース３に付設されたテーパ
軸２を心押し台Ｓに嵌着する。【００１９】 然る後、駆動回転部７及び従動回転部１５
を互いの軸心が同一直線上に位置させる。すなわち、偏
倚手段２８を解除した状態にする。そして両チャックス
リーブ１２，２４を所定の間隔Ｄ離間させた状態でワー
クＷを挟持する。ワークを挟持する際には、駆動回転部
７のナット部材１４と従動回転部１５のナット部材２６
を締め付けることによって行う。【００２０】 そして、旋盤Ｍを回転駆動させ加圧手段９
である油圧シリンダー２７を作動させることによってワ
ークＷに回転とチャックスリーブ１２，２４間に圧縮力
が作用する状態となっている。【００２１】 さらに、回転と加圧を保持したままハンド
ル３１を操作し、従動回転部１５を上方回動させる。こ
の状態になると両チャックスリーブ１２，２４間の間隔
Ｄは次第に狭くなり、拡径が進行する。このとき、加圧
し続けることによって、ワークＷに曲げ曲げ戻しの作用
による破断を発生させないようにしている。所望のカラ
ー成形ができるとハンドル３１を操作し両回転部７，１
５の軸心が同一直線上に位置する状態に戻す。このとき
も回転と加圧は維持しておく。ワークの真直化が完了す
れば回転と加圧を停止し、ワークを抜き取る。【００２２】 【発明の効果】以上に説明したように、本発明のカラー
成形装置によれば回転駆動力を普通旋盤から投入でき、
かつ軸材に加える圧縮力の反力が旋盤に及ばない構成と
なっているので普通旋盤に取り付けた上でカラー成形加
工ができる。そのため、実用性に富んだカラー成形装置
とすることができている。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明のカラー成形装置の一例を示す全体斜視
図 【図２】その平面図 【図３】その側断面図 【図４】その動作を示す側断面図 【図５】旋盤への取付状態を示す側面図 【符号の説明】 １ カラー成形装置 ２ テーパ軸 ３ ベース ７ 駆動回転部 ９ 加圧手段 １５ 従動回転部 ２８ 偏倚手段 Ｗ 金属棒 Ｍ 普通旋盤 Ｔ チャック Ｓ 心押し台

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B21J 1/00 - 13/14 B21J 17/00 - 19/04 B21K 1/00 - 31/00 B21D 39/08 B21D 41/02 B21C 37/16 B23B 3/22

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 金属軸材を嵌合して保持する保持部を備
   えるとともに該保持部に金属軸（中実あるいは中空）を
   嵌合保持した状態で回転駆動する駆動回転部と、前記駆
   動回転部の保持部に対向するように設けられた保持部を
   備えるとともに前記駆動回転部に対し接近・離反する方
   向に相対移動可能な従動回転部と、前記従動回転部の保
   持部を前記駆動回転部の保持部の軸心に対し傾斜させる
   偏倚手段と、前記従動回転部を駆動回転部に向かって押
   圧する加圧手段とを具備するカラー成形装置において、
   駆動回転部の駆動手段として前記駆動回転部の保持部を
   旋盤のチャックに取り付けることにより旋盤の回転駆動
   力を用いるとともに、前記加圧手段をベースと摺動フレ
   ーム間に配し、該ベースに付設されたテーパ軸と駆動回
   転部の保持部を旋盤に取り付けることによって、前記加
   圧手段作動時の反力をベース内で相殺できる構成である
   ことを特徴とするカラー成形装置。