JP3992457B2

JP3992457B2 - バーリング加工装置のロール軸軸心移動機構

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Publication number: JP3992457B2
Application number: JP2001183396A
Authority: JP
Inventors: 八州治波多野
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Calsonic Kansei Corp
Priority date: 2001-06-18
Filing date: 2001-06-18
Publication date: 2007-10-17
Anticipated expiration: 2021-06-18
Also published as: JP2003001332A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、湾曲したパイプ等のバーリング加工に適したバーリング加工装置のロール軸軸心移動機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のバーリング加工装置としては、例えば、図７に示すように、予め被加工部材０１に開穴された下穴に成形ヘッド０２を挿入した後、成形ヘッド０２に出入可能に設けられた２つの成形ピン０３，０３を突出させ、成形ヘッド０２を軸心Ｘ１周りに回転させて成形ピン０３，０３を下穴の開口縁部０４に接触させながら引き抜くことによって、開口縁部０４を立上げるものが知られている。
【０００３】
ところが、上述の成形ヘッド０２は、両成形ピン０３，０３を出し入れする機構を備える構造上、成形ピン０３，０３を成形ヘッド０２と一体的に形成することができないので、強度的に弱く、耐久性に劣るという問題があった。また、成形ピン０３，０３は回転時に開口縁部０４と当接して大きな接触摩擦抵抗を受けるので、消耗が激しくランニングコストが高くつく。
さらに、図８のように、被加工部材０１に対して斜め方向にバーリング加工を施す場合、常に片側の成形ピン０３のみが開口縁部０４と接触することとなり、両成形ピン０３，０３に均等に負荷が掛からないので、強度が弱く、成形ピン０３，０３の破損を招く虞がある。
【０００４】
これに対し、図９に示すように、先端に成形ロール０６を備えたロール軸０５が知られている。このロール軸０５は、下穴に挿入可能な範囲で径を可能な限り大きく形成するとともに、成形ロール０６をロール軸０５の軸心Ｘ１に対して傾斜した軸心Ｘ２を中心として回動自在に設けて加工時の接触摩擦抵抗を減らし、摩耗を最小限に抑えることによって、高強度・高耐久性を実現しており、前述した斜め方向のバーリング加工も問題なく行うことができる。
【０００５】
このロール軸０５は、径方向に突設した一つの成形ロール０６を用いてバーリング加工を行う構造上、下穴の中心Ｏとロール軸０５の軸心Ｘ１とを合わせた状態では成形ロール０６が下穴の開口縁部０４と接触して成形ロール０６を下穴下方に挿入することができないので、図９（イ）のように、ロール軸０５を下穴の一方側に寄せた状態で挿入し、その後、図９（ロ）に示すようにロール軸０５の軸心Ｘ１を下穴の中心Ｏと一致させてから加工を行う必要がある。
【０００６】
前記ロール軸０５の軸心Ｘ１を図９（イ）の状態から図９（ロ）の状態まで移動させる軸心移動機構としては、図１０，図１１に示すようなものが知られている。ここで、両図において、０７は加工時にロール軸０５が垂設された回転主軸であり、この回転主軸０７の軸心は下穴の中心Ｏと一致している。
図１０に示す軸心移動機構は、エアシリンダ０８を用いてロール軸０５を直線運動させて軸心Ｘ１を移動する構成となっている。一方、図１１に示す軸心移動機構では、回転主軸０７の軸心（下穴の中心Ｏ）から偏心した位置に偏心軸０９を回動自在に設け、この偏心軸０９にロール軸０５を固定し、モータ０１０を用いて偏心軸０９を回転させて軸心Ｘ１を移動する構成となっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のロール軸軸心移動機構にあっては、ロール軸０５を直線運動させるエアシリンダ０８や偏心軸０９を回転させるモータ０１０等を回転主軸０７側に取り付けなければならないので、回転主軸０７の大型化および重量増を招いてしまい、加工時に回転主軸０７を回転させるモータ等の負担が大きい。
また、加工時に高速回転する回転主軸０７にエアや電力等の動力源を供給しなければならないので、装置が複雑化してメンテナンスに手間が掛かるし、構造の複雑化は故障を招く原因となり易い。
【０００８】
本発明は、上記従来技術が抱える問題点に着目してなされたものであって、その目的とするところは、エアシリンダやモータ等を回転主軸側に設けることなくロール軸の軸心移動を実現することができ、装置の小型軽量化および簡素化によるメンテナンス作業の容易化の点で優れたバーリング加工装置のロール軸軸心移動機構を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、本発明請求項１記載のバーリング加工装置のロール軸軸心移動機構では、予め開穴された下穴を上方に向けた状態で被加工部材を支持する支持手段と、軸心が下穴の中心と一致するように下穴上方に上下方向昇降可能に設けられた回転主軸と、この回転主軸を回転駆動する駆動装置と、前記回転主軸の回転主軸軸心から偏心した位置に回動自在に軸支された偏心軸と、この偏心軸下端の偏心軸軸心から偏心した位置に垂下され、かつ、偏心軸回転時に軸心が前記回転主軸軸心上を通過するように設けられたロール軸と、このロール軸先端にロール軸軸心に対して傾斜した状態で回動自在に軸支され、偏心軸軸心方向に突設された成形ロールとを備え、前記偏心軸軸心と回転主軸軸心とが不一致の状態で回転主軸を下降させ成形ロールを下穴から被下降部材内部に挿入した状態で、偏心軸を回転させてロール軸軸心を回転主軸軸心と一致させるように構成されたバーリング加工装置のロール軸軸心移動機構において、前記偏心軸の回転を阻止する回転阻止手段が係脱自在に設けられ、前記ロール軸軸心が回転主軸軸心と一致した状態から前記偏心軸を１８０度回転させた状態におけるロール軸の位置を成形ロール挿入位置とし、成形ロールを挿入した状態で、前記回転阻止手段で偏心軸の回転を阻止しながら回転主軸を１８０度回転させてロール軸の軸心移動を行うように構成されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明では、請求項１記載のバーリング加工装置のロール軸軸心移動機構において、回転阻止手段が、偏心軸側面に形成された摺動面に対して平行に当接可能、かつ、摺動面に対して垂直方向に押圧可能な押圧手段であることを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の発明では、請求項２記載のバーリング加工装置のロール軸軸心移動機構において、偏心軸摺動面と押圧手段の少なくとも一方に転動体が左右方向回動自在に設けられていることを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の発明では、請求項２または３記載のバーリング加工装置のロール軸軸心移動機構において、押圧手段が、エアシリンダであることを特徴とする。
【００１３】
【作用および効果】
請求項１記載のバーリング加工装置のロール軸軸心移動機構では、まず、偏心軸軸心が回転主軸軸心と一致した状態から偏心軸を１８０度回転させた状態におけるロール軸の位置を成形ロール挿入位置とし、この状態で回転主軸を下降させて成形ロールを下穴から被加工部材の内部に挿入する。
次に、回転阻止手段により偏心軸の回転を阻止した状態で回転主軸を１８０度回転させる。このとき、偏心軸は向きを一定に保ったまま回転主軸の軸心周りを１８０度回転し、ロール軸軸心が回転主軸軸心と一致してバーリング加工が可能な状態となる。
【００１４】
よって、本発明のロール軸軸心移動機構にあっては、回転主軸にシリンダやモータ等を設けることなくロール軸の軸移動が可能であるから、ロール軸を軸移動させるシリンダやモータ等を回転主軸に載せた従来装置と比較して、回転主軸の小型軽量化を図ることができるとともに、回転主軸に電力やエア等の動力源を送る必要がないので、故障の原因を招き易い構造の複雑化が避けられ、さらにメンテナンスの手間を軽減することができるという効果が得られる。
【００１５】
請求項２記載のバーリング加工装置のロール軸軸心移動機構では、回転主軸を１８０度回転させる軸心移動時において、偏心軸側面に形成された摺動面が押圧手段で押圧されることで、偏心軸が向きを一定に保ったままロール軸の軸移動を行うことができる。
【００１６】
請求項３記載のバーリング加工装置のロール軸軸心移動機構では、偏心軸の摺動面が押圧手段に対して横移動を行う際、転動体が回転して接触部位の摩擦抵抗を小さくすることができるので、偏心軸の横移動がスムーズとなり、偏心軸および押圧手段が長寿命となる。
【００１７】
請求項４記載のバーリング加工装置のロール軸軸心移動機構では、押圧手段としてエアシリンダを用いているので、偏心軸の回転運動に合わせてエアシリンダに送る空気圧を微調整しなくても、エアシリンダのロッドが偏心軸の動きに追従して進退し、押圧状態を保持することができるので、制御の容易化の点で優れている。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
（実施の形態１）
図１は本実施の形態１のバーリング加工装置の概略を示す正面図、図２は本実施の形態１のロール軸軸心移動機構の要部を示す正面図である。
図において、１は固定装置（支持手段）、２は昇降フレーム（昇降手段）、３は回転主軸、４は偏心軸、５はロール軸、６はエアシリンダ（押圧手段）、７はタイミングベルト、８はＮＣモータ（駆動手段）である。
また、前記固定装置１の内部に破線で描かれたＷは、湾曲したパイプ形状のワーク（被加工部材）であって、長さ方向両端が図中の左右に配置され、予め所定の位置にワークＷの長さ方向が長径となるように楕円形状の下穴ｈが開穴されている。
【００１９】
前記固定装置１は、内部がワークＷの形状に沿ってくり貫かれた上下二分割の割型にワークＷを挟み込み、固定装置１下方に設けられた図示しない油圧シリンダを用いて上下方向に押圧し固定する構造となっている。そして、上部割型の上面には、ワークＷの下穴ｈに面して前記ロール軸５の先端部を挿入可能な大きさを有するロール軸挿入口が穿設されている。また、固定装置１は、左右方向移動可能に設けられ、ワークＷに複数の下穴ｈが開穴されている場合、ワークＷを横移動させて連続的なバーリング加工が可能となっている。
【００２０】
前記昇降フレーム２は、前記回転主軸３を上下動させるためのものであって、左右に立設されたガイド９，９に支持され、図示しない油圧シリンダによって上下方向昇降自在に設けられている。
【００２１】
前記回転主軸３は、軸心Ｘ０が鉛直方向に延び、かつ、前記ワークＷの下穴ｈの中心Ｏと一致した状態で前記昇降フレーム２に固定されている。この回転主軸３の上端には、タイミングプーリ１０が周設されており、前記ＮＣモータ８の動力がタイミングベルト７を介して伝達され、軸心Ｘ０周りを回転する構造となっている。
【００２２】
前記偏心軸４は、前記ロール軸５の軸移動を行うためのもので、前記回転主軸３の軸心Ｘ０から偏心した位置に１８０度の範囲内で回動可能（詳細については後述する。）に軸支されている。この偏心軸４の上端は、回転主軸３よりも上方に突出しており、その突出部分側面の径方向対称位置には、円筒状に形成された受けローラ（転動体）１１，１１が左右方向回動自在に設けられている。
【００２３】
前記ロール軸５は、前記偏心軸４の下端に固定され、図２の状態から偏心軸４が偏心軸４の軸心を中心として左回りに１８０度回転した際、その軸心Ｘ１が回転主軸３の軸心Ｘ０と一致するように偏心軸４の軸心に対して偏心した位置に設けられている。
前記成形ロール１２は、前記ロール軸５の下端にロール軸５の軸心Ｘ１に対して傾斜し、かつ、偏心軸４の軸心の方向に突出した状態で回動自在に軸支されている。
【００２４】
前記エアシリンダ６は、前記偏心軸４が軸移動を行う際に前記受けローラ１１，１１を一方向に押圧して偏心軸４の回転を阻止するためのもので、その中心を前記回転主軸３の軸心Ｘ０に向けた状態で昇降フレーム２に固定されている。また、このエアシリンダ６のロッド先端面１３は平坦に形成されるとともに、前記偏心軸４が回転主軸３の軸心Ｘ０周りを回転する際、常に両受けローラ１１，１１に当接可能な十分な幅を有している。
前記ＮＣモータ８は、図示しないＮＣ制御装置によって制御されており、前記回転主軸３の回転は、ＮＣ制御装置に入力・設定された数値情報に基づいて制御されている。
【００２５】
次に、ロール軸軸心移動機構の動作について説明する。
まず、固定装置１の上下割型にワークＷを挟み込み、下方から油圧シリンダで押圧して固定する。このとき、図１に示すように、ワークＷの下穴ｈの中心Ｏは、回転主軸３の軸心Ｘ０と一致した状態となっている。
続いて、図２のように、偏心軸４の軸心Ｘ１を回転主軸３の軸心Ｘ０と一致させた状態から偏心軸４を１８０度回転させた状態とした後、昇降フレーム２を下降させてロール軸５下端の成形ロール１２を下穴ｈからワークＷの内部に挿入する。このとき、偏心軸４は両受けローラ１１，１１側をエアシリンダ６に平行に向けた状態となっている。
【００２６】
次に、図３（イ）に示すように、エアシリンダ６のロッドを伸長させ、ロッド先端面１３で偏心軸４側面の受けローラ１１，１１を押圧しつつ、ＮＣモータ８を駆動して回転主軸を右回りに１８０度回転させる。
このとき、偏心軸４は、エアシリンダ６によって一方向に押圧されているので、向きを一定に保ったまま回転主軸３の軸心Ｘ０周りを右回りに１８０度回転することとなる。
【００２７】
ここで、偏心軸４の両受けローラ１１，１１は、エアシリンダ６のロッド先端面１３と接触しながら横移動を行うが、受けローラ１１，１１は横方向回動自在に設けられているので、接触摩擦抵抗がほとんど生じず、スムーズに横移動が行われる。
また、偏心軸４は、９０度回転するまではエアシリンダ６のロッド先端面１３から遠ざかる方向に移動し、その後はロッド先端面１３に接近する方向に移動することとなるが、この偏心軸４の動きに追従してエアシリンダ６のロッドが進退するので、エアシリンダ６に送る空気圧を微調整することなく押圧状態が保持され、偏心軸４の向きが一定に保たれる。
【００２８】
図３（ロ）は回転主軸３を９０度回転させた状態を示す図、図３（ハ）は回転主軸３を１８０度回転させた状態を示す図であり、また、図４（イ）〜（ハ）は図３（イ）〜（ハ）にそれぞれ対応した下穴ｈに対するロール軸５および成形ロール１２の位置を示す図である。図で明らかなように、ロール軸５は向きを一定に保ったまま半円を描くように移動し、回転主軸３を１８０度回転させた時点で、ロール軸５の軸心Ｘ１が回転主軸３の軸心Ｘ０と一致し、軸移動が完了する。
【００２９】
前記ロール軸５の軸移動が完了後、ＮＣモータ８を駆動して回転主軸３を右回りに高速回転させつつ、成形ロール１２がワークＷから十分離れるまで昇降フレーム２を上昇させ、ワークＷの下穴ｈにバーリング加工を施す。なお、このとき偏心軸４には偏心軸４の軸心を中心として左回りの力が加わるが、偏心軸４はこれ以上左回りに回転しない構造となっているので、加工時にロール軸５が偏心することはない。
成形ロール１２がワークＷから十分離れるまで上昇したら、回転主軸３の上昇および回転を停止させる。
【００３０】
バーリング加工完了後、次のバーリング加工のため上述したロール軸５の軸移動と逆の手順を行う。まず、ＮＣモータ８を駆動して回転主軸３を回転させ、偏心軸４の位置を図３（ハ）の状態としてから、エアシリンダ６のロッドを伸長させ、ロッド先端面１３で偏心軸４側面を押圧しつつ、ＮＣモータ８を駆動して回転主軸３を左回りに１８０度回転させることで、ロール軸５の位置が図２に示したロール軸挿入位置まで戻る。
【００３１】
以上説明してきたように、本実施の形態１のバーリング加工装置のロール軸軸心移動機構では、偏心軸４を押圧するエアシリンダ６を回転主軸３とは別体に昇降フレーム２に固定し、このエアシリンダ６と回転主軸３を回転させることによって、ロール軸５の軸心移動を行う構成としたので、回転主軸３にロール軸５を軸移動させるシリンダやモータ等の駆動装置を載せた従来品と比較して、回転主軸３の小型軽量化および構造の簡素化によるメンテナンス手間の軽減を図ることができる。
【００３２】
（実施の形態２）
次に、実施の形態２について説明する。なお、本実施の形態２において前記実施の形態１と同一の構成部分には、実施の形態１と同一の符号を付してその具体的な説明は省略する。
図５は実施の形態２のロール軸軸心移動機構の要部を示す平面図であり、本実施の形態では、固定装置１にセットした状態で下穴の長さ方向がエアシリンダ６の押圧方向に対して４５度傾斜した状態となるワークに対してバーリング加工を施す場合について説明する。
まず、構成を説明すると、本実施の形態２では、偏心軸４側面に互いに直角に隣接する２つの摺動面１４ａ，１４ｂを設け、さらに、エアシリンダ６のロッド先端面１３に４つの受けローラ（転動体）１５を左右方向回動自在に設けた点で実施の形態１と異なる。
【００３３】
次に、ロール軸軸心移動機構の動作について説明する。
まず、図５に示すように、偏心軸４の軸心Ｘ１を回転主軸３の軸心Ｘ０と一致させた状態から偏心軸４を１８０度回転させた状態とする。
続いて、下穴ｈの長さ方向の傾斜角度に合わせて回転主軸３を左回りに４５度回転させる。このとき、下穴ｈの長さ方向とロール軸５の成形ロッド１３突出方向は一致し、かつ、偏心軸４の摺動面１４ａとエアシリンダ６のロッド先端面１３とは互いに平行な状態となっている。
【００３４】
次に、昇降フレーム２を下降させてロール軸５下端の成形ロール１２を下穴ｈからワークＷの内部に挿入する。
挿入作業完了後、図６（イ），（ロ）に示すように、エアシリンダ６のロッドを伸長させ、ロッド先端面１３に設けられた４つの受けローラ１５で偏心軸４の摺動面１４ａを押圧しつつ、ＮＣモータ８を駆動して回転主軸３を右回りに１８０度回転させる。
このとき、偏心軸４は、エアシリンダ６によって一方向に押圧されているので、向きを一定に保ったまま回転主軸３の軸心Ｘ０周りを右回りに１８０度回転することとなる。
【００３５】
ロール軸５の軸移動完了後は、実施の形態１と同様に、回転主軸３を右回りに高速回転させつつ、昇降フレーム２を成形ロール１２がワークＷから離れるまで上昇させてワークＷにバーリング加工を施し、その後、ＮＣモータ８を駆動して回転主軸３を回転させ、偏心軸４の位置を図６（ロ）の状態としてから、上述したロール軸５の軸移動と逆の手順を行い、ロール軸５の位置を図５の状態に戻す。
なお、下穴の長さ方向が逆に４５度傾斜している場合には、回転主軸３を右回りに４５度回転させ、エアシリンダ６が摺動面１４ｂを押圧しながら軸移動を行う。
【００３６】
本実施の形態２では、下穴の長さ方向に合わせて回転主軸３を回転させ、下穴の長さ方向とロール軸５の成形ロール１２突出方向とを一致させることによって、傾斜した下穴に成形ロール１２を挿入することができる。
【００３７】
以上、本発明の実施の形態を説明してきたが、本発明の具体的な構成は本実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。
例えば、本実施の形態２では、固定装置１にセットした下穴の長さ方向がエアシリンダ６の押圧方向に対して４５度傾斜した下穴に対応するため、偏心軸４の側面に互いに直交する摺動面１４ａ，１４ｂを設けた構成を示したが、摺動面１４ａ，１４ｂが成す角度は下穴の傾斜角度に合わせて適宜設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１のバーリング加工装置の概略を示す正面図である。
【図２】実施の形態１のロール軸軸心移動機構の要部を示す平面図である。
【図３】ロール軸移動時における回転主軸に対する偏心軸およびロール軸の位置関係を示す図である。
【図４】ロール軸移動時における下穴に対するロール軸および成形ロールの位置関係を示す図である。
【図５】実施の形態２のロール軸軸心移動機構の要部を示す平面図である。
【図６】ロール軸移動時における回転主軸に対する偏心軸およびロール軸の位置関係を示す図である。
【図７】従来の成形ヘッドを用いて被加工部材にバーリング加工を施す様子を示す側面図である。
【図８】成形ヘッドを用いて被加工部材に対して斜め方向にバーリング加工を施す様子を示す側面図である。
【図９】成形ロールの軸移動を説明する側面図である。
【図１０】従来のロール軸軸心移動機構を示す説明図である。
【図１１】従来のロール軸軸心移動機構を示す説明図である。
【符号の説明】
Ｗワーク（被加工部材）
ｈ下穴
１固定装置（支持手段）
２昇降フレーム（昇降手段）
３回転主軸
４偏心軸
５ロール軸
６エアシリンダ（押圧手段）
７タイミングベルト
８ＮＣモータ（駆動手段）
９ガイド
１０タイミングプーリ
１１受けローラ
１２成形ロール
１３ロッド先端面
１４ａ，１４ｂ摺動面
１５受けローラ

Claims

予め開穴された下穴を上方に向けた状態で被加工部材を支持する支持手段と、軸心が下穴の中心と一致するように下穴上方に上下方向昇降可能に設けられた回転主軸と、この回転主軸を回転駆動する駆動装置と、前記回転主軸の回転主軸軸心から偏心した位置に回動自在に軸支された偏心軸と、この偏心軸下端の偏心軸軸心から偏心した位置に垂下され、かつ、偏心軸回転時に軸心が前記回転主軸軸心上を通過するように設けられたロール軸と、このロール軸先端にロール軸軸心に対して傾斜した状態で回動自在に軸支され、偏心軸軸心方向に突設された成形ロールとを備え、前記偏心軸軸心と回転主軸軸心とが不一致の状態で回転主軸を下降させ成形ロールを下穴から被下降部材内部に挿入した状態で、偏心軸を回転させてロール軸軸心を回転主軸軸心と一致させるように構成されたバーリング加工装置のロール軸軸心移動機構において、
前記偏心軸の回転を阻止する回転阻止手段が係脱自在に設けられ、
前記ロール軸軸心が回転主軸軸心と一致した状態から前記偏心軸を１８０度回転させた状態におけるロール軸の位置を成形ロール挿入位置とし、成形ロールを挿入した状態で、前記回転阻止手段で偏心軸の回転を阻止しながら回転主軸を１８０度回転させてロール軸の軸心移動を行うように構成されていることを特徴とするバーリング加工装置のロール軸軸心移動機構。
回転阻止手段が、偏心軸側面に形成された摺動面に対して平行に当接可能、かつ、摺動面に対して垂直方向に押圧可能な押圧手段であることを特徴とする請求項１記載のバーリング加工装置のロール軸軸心移動機構。
偏心軸摺動面と押圧手段の少なくとも一方に転動体が左右方向回動自在に設けられていることを特徴とする請求項２記載のバーリング加工装置のロール軸軸心移動機構。
押圧手段が、エアシリンダであることを特徴とする請求項２または３記載のバーリング加工装置のロール軸軸心移動機構。