JP4637631B2 - クロージング加工方法及びクロージング加工機 - Google Patents

Description

本発明は、クロージング加工方法及びクロージング加工機の改良に関するものである。

金属パイプ材の開口端部を閉塞するクロージング加工方法はスピニング加工方法の一つである（特許文献１参照）。

このクロージング加工方法は金属パイプ材からなるワークを回転させ、ワークを加熱しながらワークに金型を押し当て、徐々に金型に近づけて塑性変形させる。

このクロージング加工に用いられるクロージング加工機は、ワークの外周面を把持する外径チャックと、外径チャックをワークと共に回転駆動するチャックスピンドルとを備え、回転するワークに対してオフセット量を持って回転する金型をワークに押し当ててワークをクロージング加工するようになっている。

従来のクロージング加工機は、クロージング加工時、金型がワークに押し当てられて摺接することにより、金型より高速回転するワークに追従して回転する。
特開２００２−１５３９３０号公報

しかしながら、従来のクロージング加工機は、クロージング加工時、金型がワークに追従して加速するとき、金型と共に回転する駆動系の慣性質量が大きいため、金型の回転がワークの回転に速やかに追従することができず、タクト時間が長くなるという問題点があった。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、回転する金型が回転するワークに速やかに追従できるクロージング加工方法及びクロージング加工機を提供することを目的とする。

本発明は、回転するワークに対して回転する金型を押し当ててワークをクロージング加工するクロージング加工方法において、金型を金型支持シャフトを介して回転可能に支持し、モータのトルクを動力伝達機構を介して金型支持シャフトに伝達し、金型支持シャフトから動力伝達機構に入力されるトルクをワンウェイクラッチを介して遮断し、クロージング加工時に金型がワークに押し当てられて摺接することにより金型より高速回転するワークに追従して回転することを特徴とするものとした。

本発明は、回転するワークに対して回転する金型を押し当ててワークをクロージング加工するクロージング加工機において、金型を回転可能に支持する金型支持シャフトと、モータのトルクを金型支持シャフトに伝達する動力伝達機構と、金型支持シャフトから動力伝達機構に入力されるトルクを遮断するワンウェイクラッチとを備え、クロージング加工時に金型がワークに押し当てられて摺接することにより金型より高速回転するワークに追従して回転するようにしたことを特徴とするものとした。

本発明は、クロージング加工時、金型がワークに押し当てられて摺接することにより、金型より高速回転するワークに追従して回転する。

金型がワークに追従して加速するとき、ワンウェイクラッチは金型支持シャフトから動力伝達機構に伝達されるトルクを遮断する。こうして金型支持シャフトからワンウェイクラッチを介して動力伝達機構が切り離されることにより、金型支持シャフトが動力伝達機構に対して自由に回転し、金型と共に回転する駆動系の慣性質量が削減される。このため、金型の回転がワークの回転に速やかに追従し、タクト時間を短縮することが可能となり、生産性を高められる。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１〜図３にクロージング加工機１の全体構成を示す。図１〜図３において、互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚの３軸を設定し、Ｘ軸が略水平横方向に延び、Ｙ軸が略水平前後方向に延び、Ｚ軸が略垂直方向に延びるものとし、クロージング加工機１の全体構成について説明する。

クロージング加工機１の中央部にはワーク９を回転駆動する２台のチャックスピンドル２０と金型４を駆動する１台の金型駆動装置４０が設けられる。各チャックスピンドル２０は、後述するチャックスピンドル移動装置３０を介して架台３に対してＸ軸方向について往復動し、クロージング加工機１の中央部へと交互に移動し、ワーク９を金型４に対峙させる。

クロージング加工機１は、高周波加熱装置２によって金属パイプ材からなるワーク９を加熱し、回転するワーク９に金型４を押し当ててワーク９を塑性変形させることによって、ワーク９の開口端部を閉塞するクロージング加工を行う。

クロージング加工機１の中央部には、ワーク９をクロージング加工するチャックスピンドル２０の前方に位置してワーク９の端部を支持するスラストストッパ移動装置６０と、芯金５をワーク９の内側に移動する芯金移動装置５０とが設けられる。

クロージング加工機１の左右の後部にはそれぞれ一対のコンベア１８とワーク投入装置１０が設けられる。ワーク９は各コンベア１８によってＹ軸方向前方に搬送された後、Ｙ軸方向に移動可能な各ワーク投入装置１０によってＹ軸方向前方に搬送され、左右のチャックスピンドル２０に投入し把持される。

一方のチャックスピンドル２０がクロージング加工機１の中央部に位置してクロージング加工を行っている間、他方のチャックスピンドル２０がクロージング加工機１の左右端部のいずれかに位置して各ワーク投入装置１０に搬送されるワーク９を受け取る。

クロージング加工機１の前部には、クロージング加工後のワーク９を搬出する搬出装置１７が設けられる。搬出装置１７はワーク９を把持するハンド１３を架台３に対してＸ軸方向について往復動し、左右のチャックスピンドル２０から押し出されるワーク９をクロージング加工機１の右前部に配置されたコンベア１９へと搬送する。

クロージング加工を終えて１０００℃以上に高温となるワーク９は、コンベア１９によって冷却装置７０（図３参照）へと搬送され、冷却装置７０にて冷却される。冷却装置７０はクロージング加工機１の前方右側に設けられている。

図４の（ａ）〜（ｇ）にクロージング加工機１がワーク９にクロージング加工する一連の工程を示す。以下、このクロージング加工方法の各工程を順に説明する。

図４の（ａ）に示すように、ワーク投入装置１０の内径チャック８をワーク９内に挿入し、その内径チャック８がワーク９の内周面を把持する。

図４の（ｂ）に示すように、ワーク投入装置１０が内径チャック８をＹ軸方向に前進させてワーク９をチャックスピンドル２０の外径チャック７に挿入し、外径チャック７がワーク９の外周面を把持する。

図４の（ｃ）に示すように、ワーク投入装置１０が内径チャック８をＹ軸方向に後退させて内径チャック８をワーク９から抜き取る。続いてチャックスピンドル移動装置３０がチャックスピンドル２０をＸ軸方向に移動してワーク９を金型４に対峙する加工位置に停止させる。

図４の（ｄ）に示すように、スラストストッパ移動装置６０がスラストストッパ６をワーク９の基端部９ｂを支持するスラスト加工基準位置に移動する。

図４の（ｅ）に示すように、芯金移動装置５０が芯金５をワーク９の内側に投入する。

図４の（ｆ）に示すように、チャックスピンドル２０がワーク９と芯金５を回転駆動する。一方、金型駆動装置４０が加熱された金型４をワーク９に押し当てる。これにより、金型４と芯金５の間でワーク９の先端部９ａが次第に絞られ、最終的にワーク９の先端部９ａを閉塞した底部９ｃを形成する。

図４の（ｇ）に示すように、金型駆動装置４０が金型４をＹ軸方向後方に移動し、ワーク９から離す。一方、スラストストッパ移動装置６０がスラストストッパ６をＹ軸方向前方に移動してスラスト加工基準位置から離すとともに、芯金移動装置５０が芯金５をワーク９の内側から抜き取る。

続けて別のワーク９をクロージング加工する場合、図４の（ａ）に示すように、チャックスピンドル移動装置３０がチャックスピンドル２０をＸ軸方向に移動してワーク９を内径チャック８に対峙させる。そして、図４の（ｂ）に示すように、ワーク投入装置１０が内径チャック８をＹ軸方向に前進させ、クロージング加工前のワーク９の基端部９ｂをクロージング加工済みのワーク９の底部９ｃに当接させてクロージング加工済みのワーク９を外径チャック７から押し出す。

一方、ワーク９のクロージング加工を終了する場合、図４の（ｈ）に示すように、ワーク投入装置１０が内径チャック８をＹ軸方向に前進させ、内径チャック８をクロージング加工済みのワーク９の底部９ｃに当接させてクロージング加工済みのワーク９を外径チャック７から押し出す。

以上、クロージング加工機１の全体構成を説明した。

次に図５〜図７に示す金型駆動装置４０の構成を説明する。

金型駆動装置４０は、その前端部に金型４が取り付けられる金型支持シャフト４１と、この金型支持シャフト４１を図示しない軸受を介して回転可能に支持する金型支持ケース４２と、金型支持ケース４２を搭載するスライド台４３をＹ軸方向に移動可能に支持する２本のガイドレール４４と、スライド台４３をＹ軸方向に駆動する油圧シリンダ４５とを備える。油圧シリンダ４５は図示しないコントローラの出力に応じてクロージング加工時に金型支持ケース４２をＹ軸方向について前方に移動し、金型４をワーク９に押し付ける。

金型駆動装置４０は、金型４を回転可能に支持する金型支持シャフト４１と、モータ４６の回転を金型支持シャフト４１に伝達する動力伝達機構４０１と、動力伝達機構４０１から金型支持シャフト４１にトルクを入力する一方、金型支持シャフト４１から動力伝達機構４０１に入力されるトルクを遮断するワンウェイクラッチ４１０とを備える。

ワンウェイクラッチ４１０はモータ４６からのトルクを金型支持シャフト４１に伝達するが、金型支持シャフト４１からモータ４６に伝達されるトルクを遮断する回転伝達機構を持つ。

動力伝達機構４０１はモータ４６の出力軸４０２に連結されるプーリ４０３と、金型支持シャフト４１側に連結されるプーリ４０４と、各プーリ４０３，４０４に渡って掛け回されるベルト４０５とを備える。

ワンウェイクラッチ４１０は金型支持シャフト４１と動力伝達機構４０１の出力軸４０６の間に介装し、金型支持シャフト４１から動力伝達機構４０１の出力軸４０６に伝達されるトルクを遮断するようにする。

動力伝達機構４０１の出力軸４０６はその一端がワンウェイクラッチ４１０を構成し、その他端にプーリ４０４が連結される。

クロージング加工を行う前の工程にて、モータ４６がワンウェイクラッチ４１０を介して金型４を回転駆動するとともに、チャックスピンドル２０を介してワーク９を回転駆動し、金型４の回転速度をワーク９の回転速度よりわずかに低く設定する。

クロージング加工を行う工程にて、金型４はワーク９に押し当てられて摺接することにより、金型４より高速回転するワーク９に追従してワーク９と略同一速度で回転する。

金型４がワーク９に追従して加速するとき、ワンウェイクラッチ４１０は金型支持シャフト４１から動力伝達機構４０１の出力軸４０６に伝達されるトルクを遮断する。こうして金型支持シャフト４１からワンウェイクラッチ４１０を介して動力伝達機構４０１の出力軸４０６が切り離されることにより、金型支持シャフト４１が動力伝達機構４０１の出力軸４０６に対して自由に回転し、金型４と共に回転する駆動系の慣性質量が削減される。このため、金型４の回転がワーク９の回転に速やかに追従し、１本のワーク９をクロージング加工するのにかかるタクト時間を短縮することが可能となり、生産性を高められる。

これに対して、ワンウェイクラッチ４１０をモータ４６の出力軸４０２と動力伝達機構４０１のプーリ４０２の間に介装した場合、金型４がワーク９に追従して加速するとき、ワンウェイクラッチ４１０が金型支持シャフト４１からモータ４６に伝達されるトルクを遮断しても、金型支持シャフト４１は動力伝達機構４０１のプーリ４０３と共に回転し、ベルト４０５を循環させるため、金型４と共に回転する駆動系の慣性質量が大きく、金型４の回転がワーク９の回転に追従することが遅れ、タクト時間が増える。

なお、モータ４６の回転を金型支持シャフト４１に伝達する動力伝達機構４０１は、各プーリ４０３，４０４及びベルト４０５を備える構造に限らず、例えばギア等、他の機構を用いても良い。

本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。

本発明のクロージング加工方法及びクロージング加工機は、ワークの開口端部を閉塞するクロージング加工に限らず、回転するワークに対して金型をワークに押し当ててワークを絞り加工するスピニング加工に利用できる。

本発明の実施の形態を示すクロージング加工機の側面図。 同じくクロージング加工機の平面図。 同じくクロージング加工機の正面図。 同じくクロージング加工する工程を示す図。 同じく金型駆動装置の側面図。 同じく金型駆動装置の平面図。 同じく金型駆動の正面図。

符号の説明

１ クロージング加工機
２ 加熱装置
４ 金型
５ 芯金
７ 外径チャック
８ 内径チャック
９ ワーク
１０ ワーク投入装置
２０ チャックスピンドル
４０ 金型駆動装置
４１ 金型支持シャフト
４６ モータ
４０１ 動力伝達機構
４０６ 出力軸
４１０ ワンウェイクラッチ

Claims (2)

1. 回転するワークに対して回転する金型を押し当ててこのワークをクロージング加工するクロージング加工方法において、
   前記金型を金型支持シャフトを介して回転可能に支持し、
   モータのトルクを動力伝達機構を介してこの金型支持シャフトに伝達し、
   前記金型支持シャフトからこの動力伝達機構に入力されるトルクをワンウェイクラッチを介して遮断し、
   クロージング加工時に前記金型が前記ワークに押し当てられて摺接することにより前記金型より高速回転する前記ワークに追従して回転することを特徴とするクロージング加工方法。
2. 回転するワークに対して回転する金型を押し当ててこのワークをクロージング加工するクロージング加工機において、
   前記金型を回転可能に支持する金型支持シャフトと、
   モータのトルクをこの金型支持シャフトに伝達する動力伝達機構と、
   前記金型支持シャフトからこの動力伝達機構に入力されるトルクを遮断するワンウェイクラッチとを備え、
   クロージング加工時に前記金型が前記ワークに押し当てられて摺接することにより前記金型より高速回転する前記ワークに追従して回転するようにしたことを特徴とするクロージング加工機。

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