JP5527875B2 - 工作物の仕上げ方法 - Google Patents

Description

この発明は、請求項１の上位概念に基づく工作物の仕上げ方法に関する。

請求項１の上位概念に基づく方法はドイツ特許出願公開第１０２００５０５７９４５号明細書（特許文献１）から知られている。適切な方法では、およそ支持ロール、自動車部材或いはガスボンベを製造させるために、とりわけ、回転対称的原形物が圧搾ローラによって加工される。そのような製品の要求を含めて、既に変形処理の際に領域を補強することが望ましい。適切な製品の使用の場合に、とりわけ、中間領域がより強くなることを要求されるので、材料補強がこの領域において優先されている。特に好ましくはここでは今まで公知の圧搾ローラ方法により製造すべきではなかった凹状或いは円錐状内面を備える成形物である。

ドイツ特許出願公開第１０２００５０５７９４５号明細書

それ故に、この発明の課題は、原形物から凹状或いは円錐状内面を備える工作物を製造する最初に述べた種類の方法を提供することである。

この課題は、請求項１の特徴事項を備える方法によって、或いは請求項１０の特徴事項を備える圧搾ローラ機械によって解決される。好ましい実施態様は従属請求項に見出される。

この発明によると、第一実施例によると、原形物、好ましくは円筒状管が主スピンドル箱と心押し台の心棒上に固定されている。

主スピンドル箱と心押し台はそれぞれに一つの工具ケーシングを有し、この工具ケーシングが同心円にそれぞれに心棒の周りに配置されていて、原形物の外部心合せを考慮する。心棒と工具ケーシングがそれぞれに原形の機械軸線或いは縦軸線に対する平行に移行できる。心棒はそれぞれに一方向に先細になる外面を有し、心棒が原形物に形成すべき凹状或いは円錐状内面の反転形状を形成する。この発明によると、一つの或いは好ましくは複数の圧搾ローラによって原形物の外面に及ぼされる。加工の際に両心棒の上下に有する側面が互いに接触を維持される。この場合には、心棒と工具ケーシングは、まず最初に原形物の材料の材料流れが心押し台心棒と付属工具ケーシングの間の中間空間内で行われるように移動される。引き続いて、主スピンドル箱の主スピンドル箱の実質的方向における材料流れが付属心棒の外面の領域において行われて、凹状或いは円錐状内面を備える工作物が仕上げられるように、主スピンドル箱と付属心棒の工具ケーシングの運動が行われる。

原形物の固定の際に且つ心棒の破壊前に、この発明による方法を実施するように設定されている圧搾ローラ機械を通る縦断面図を示す。 心棒の破壊前に、固定された原形物を備える図１からの機械を示す。 原形物のこの発明による加工の開始前に図１からの機械を示す。 原形物の一部材の変形に基づく変形状況を示す。 原形物の変形の端部に対する変形状況を示す。 仕上がった工作物を取り除いた後の機械を示す。 原形物の固定の際に且つ心棒の破壊前に、この発明による方法を実施するように設定されている圧搾ローラ機械を通る縦断面図を備える別のこの発明による実施態様を示す。 心棒の破壊前の固定した原形物を備える図７からの機械を示す。 原形物のこの発明による加工の開始前に図７からの機械を示す。 原形物の一部の変形後の変形状況を示す。 原形物の変形の端部に対する変形状況を示す。 仕上がった工作物を取り除いた後の機械を示す。 原形物の固定前に、ボンベを製造するために、拡大心棒により形成されている縦断面図におけるこの発明による圧延ローラ機械の第三実施態様をを示す。 固定された原形物を備える図１３からの機械を示す。 原形物の一部の変形後の変形状況における図１３からの機械を示す。 原形物の変形の端部に対する変形状況を示す。 仕上がった工作物を取り除いた後の機械を示す。

この発明は、次に図１乃至６に基づいて詳細に説明される。 図１乃至６には概略的に描かれた圧搾ローラ機械が図示されていて、この機械によりこの発明による方法が実施され得る。

図１に図示された装置は、主スピンドル箱１と付属工具ケーシング６を有し、これらの中に軸方向に移動自在に案内された心棒４を備える。工具ケーシング６と心棒４が共通縦軸線ＭＡ上に位置し、この縦軸線が主スピンドルＳ１と心押し台Ｓ２の中心を通して延びている。油圧シリンダＨ１によって心棒４が工具ケーシング６に対して軸方向に移動され得る。心棒４は、心棒３のように、それぞれに仕上り部材８．２ａと８．２ｂの内面の反転形状を備えている。この場合には、最小直径は心棒３と４の互いに向かい合った前面３ｃと４ｃの平面に位置する。

工具ケーシング６は主スピンドル収容部に比べて連行体６ａを備える収容孔６ｂを有する。収容孔６ｂは原形物８の外径を有するので、原形物８が収容孔６ｂを通して縦軸線ＭＡに対して心合せされて収容され得る。図１の原形物８の挿入の際に、連行体６ａがまず最初に原形物８の軸方向位置決めとして用いられる。原形物８が変形の始動相において心押し台の心棒３によって押圧されるならば、連行体６ａがこの原形物を主スピンドルＳ１の回転の際に工具ケーシング６を介して連行する。変形中に原形物の軸方向押圧が圧搾ローラ７の軸方向変形力によって引き受けられる。

心押し台スピンドルＳ２と工具ケーシング５を備える心押し台２は変形すべき原形物８の大きさに応じて主スピンドルＳ１に対して同期回転する駆動手段を備えている。心押し台スピンドルと工具ケーシング５が共通縦軸線ＭＡの中心に位置し、この縦軸線を中心に回転する。

工具ケーシング５内の心棒３が油圧シリンダＨ２によって軸方向に移動自在に配置されている。

圧搾ローラ機械の種類に応じて、主スピンドル箱１と心押し台２は相対的且つ互いに無関係に軸方向に位置決めされた圧搾ローラ７に対して移動され得る。代用として、構造的解決策が圧延ローラ７を共通に軸方向送りによって移動自在に配列させることを生じて、主スピンドル箱１が固定されていて、心押し台２が移動可能に配置されている。この解決策は図１ー６に図示されている。

心棒３は軸方向停止面３ｄと反転形状方向において原形物８の内径と一致する外径３ｅとを有する。原形物８が受けられるならば、心棒３は油圧シリンダＨ２の送りによって原形物８内に移動し、外径３ｅにより原形物８の心棒３に向いた側面に心合せし、この側面を工具収容部６の前もって既に記載された外部心合せ６ｂに移動させ、その側面を軸方向圧力により連行体６ａに対して押圧する。図２のこの作業経過相において、固定が保証されるまで、原形物が手により或いは自動的積込み装置によって心合せ維持されている。

工具ケーシング５は、図１−６に図示されているように、心押し台スピンドルＳ２が駆動されるときに、必要とされる。心押し台スピンドルが駆動されないならば、心棒３が油圧シリンダＨ２によって心押し軸の作用を受ける。適切な実施態様は図７−１２に図示されている。

原形物８が固定された後に、心棒４が軸方向に心押し台２の方向に油圧シリンダＨ１の送りによって前進し、心棒３とユニットを形成する。この場合には、心棒３と４の両側面３ｃと４ｃが互いに押圧され、心棒３の心合せ突起３ａが心棒４の心合せ孔４ａに侵入する。それ故に、両心棒３と４によって仕上り部材の内面の反転形状が形成されている。両部分的反転形状３ｂ、４ｂの長さが原形物８から形成される仕上り部材の長さと一体で一致する。部分的反転形状３ｂ、４ｂと分離面３ｃ及び／又は分離面４ｃの間に円筒状形状８ｃが分離面３ｃ或いは分離面４ｃの直径を備えているので、仕上り部材の長さがこの値だけ増加する。

図８．２に図示されるように、円筒状形状８ｃが原形物端の領域において、主スピンドル側まで設けられるときに、このことが適用される。代用的に、追加的円筒状形状８ｃを心押し台側まで形成することも可能である。

そのほかに、圧搾ローラ７が固定された原形物８の外部に半径方向にその位置に移行して、図３のように、共通に回転する原形物８に対して軸方向において移行する。原形物８、心棒３、４を備えるケーシング５、６、主スピンドルＳ１と心押し台スピンドルＳ２のユニットの回転が主スピンドルＳ１の駆動手段によって行われ、実施例に応じて、心押し台スピンドルＳ２の同期駆動手段によって行われる。

変形するために、この発明によると、一つの或いは好ましくは複数の圧搾ローラ７が原形物８の周辺に配置されている。圧搾ローラ７は周辺には軸方向においてそれぞれに流入斜面を備えている。圧搾ローラ７は仕上り部材８．２の外径に対する位置に半径方向に立ち、この仕上り部材が原形物８の圧搾ローラ７によって得られる。主スピンドルＳ１の縦軸線ＭＡの中心に位置決めされた圧搾ローラ７が共通に軸方向ｘにおいて共通送りによって回転する原形物８上に移動されるならば、この圧搾ローラが原形物８との接触によって回転される。この場合には、工作材料が圧搾ローラ７の軸方向と半径方向の圧力によって圧搾ローラ７の間の領域にずれて、まず第一に心棒３の該当する軸方向横断面平面に流れ状態にずれる（図４参照）。工作材料は心棒３と圧搾ローラ７の間の存在する自由空間９に侵入して、自由空間９の容積を心押し台２の方向に満たした後に（図５参照）、仕上り部材８．２の調整された外径と心棒３によって与えられた内径に形成させる。心押し台２の心棒３上の軸方向停止部３ｄによって、工作材料が押し退けにより流れ戻る限り、この心棒３が流れ戻る工作材料によって連行される。それ故に、原形物８の直径における公差が変形されていない工作物８．２の長さにおいてのみはっきり現れる。

両心棒３、４が組合せで連結されているので、両心棒が共通に押し退けた工作材料によって心押し台２の方向に移動される一方、圧搾ローラ７が共通に主スピンドル箱１の方向に移動する。この場合には、原形物から工作材料押し退けによって、原形物８に比べて外径を減少されている仕上り部材８．２は内径として両心棒３、４のへこみを備えて形成される。

圧搾ローラ７が原形物の外部心合せ６ｂの付近に来るときに（図５参照）、変形が終了されている。その後に個々の圧搾ローラ７が半径方向出口位置に戻し移行し、共通に軸方向出口状態に移行する。主スピンドル側の心棒４が離脱されて戻され、心押し台側の心棒３が同様に変形された工作物８．２から離脱されて戻される。このために、必要な場合には、外部から作用するストリッパが設けられている。心押し台２の戻りにより形成させた工作物８．２が解放される（図６参照）。

工作物８．２が減少された外径を備えることを特徴とし、内径において両心棒３、４の輪郭のへこみを備えること特徴とする。

この発明による方法では、凹状、円錐状や円筒状輪郭が心棒に使用される。心棒或いは二つの心棒の組合せが工作材料が流動する変形中に原形物の横断面の減少から仕上り部材形状の横断面に形成する工作材料過剰によって移動されるので、工作物内面と心棒の間に相対運動が生じない。

心棒は、工作材料が存在するときに、軸方向に自由度の方向において移動する。それは、変形された工作材料が心棒上に軸方向に転がり、これを十分な工作材料がであるときにさらに移動することを意味する。それ故に、心棒と工作材料の間に相対運動が生じなく、むしろ、軸方向における輪郭による転がりのみが生じる。この圧搾ローラの領域における工作材料のこの転がりはシリンダＨ１とＨ２における油圧式圧力制御によって支援され得るか、或いは阻止され得る。

工作材料の転がりにより、両要素、工作材料と心棒外面の間の所謂侵食が変形中に可能ではない。

変形領域における公差が押し退けた工作材料によって影響なしに仕上り工作物の性質に受けられ、即ち原形物の異なった壁厚さは仕上り工作物の圧搾ローラにより形成させた壁厚さへの影響を有しなく、仕上り工作物の所定壁厚さが該当軸方向平面において達成されるときに、工作材料がさらに流動する。それ故に、形成された工作物の長さのみが主として公差付着されている。仕上り部材の該当軸方向平面の横断面において、原形物の該当軸方向平面における横断面減少による工作材料の流れ速度は、工作材料過剰と圧搾ローラの前進速度とから形成される。これは、両心棒から成るユニットの移動の軸方向速度が圧搾ローラの前進速度の同じままである場合に原形物のそれぞれに軸方向平面における横断面減少に依存している。

それ故に、この方法により、この段部、段丘や輪郭が壊れた心棒の分離箇所まで直径を先細にするときに、異なった段丘、段部と輪郭が回転対称的中空部材の内面に形成され得る。

これは、心押し台側の心棒により作動されるときに適用される。さらに、回転対称的部材の一部のみが縦方向に一つの或いは二つの心棒の使用の際に変形されて使用されるときに、この方法が適用できる。

それにより、工作物の遅れた負荷に依存して、所謂支持体を二つの支柱に同じままである抵抗モーメントにより形成させることが可能である。

円筒状原形物からこの方法により製造された工作物の特性は、特にガスボンベと支持ロールに適している。

図７乃至１２には、圧搾ローラ機械の第二のこの発明による実施態様が示されている。これは、単に心押し台側２’が心押し軸の既に上述した機能を有し、心押し台側では工具ケーシングが設けられていなく、単に心棒３が油圧シリンダＨ２によって軸方向ｘにおいて移動自在に支承されていることよって、図１乃至６における配列と相違している。変形の際に心棒３は心押し台側２’への材料流れによって油圧シリンダの力に逆らって押し戻される。通常には、この方法は図１乃至６に関して記載された上記方法に類似して進行する。

選択的態様が図１３乃至１７に図示されている。上記実施態様とは相違して、単に主スピンドル側に設けられた開き心棒４’を備えるこの装置が知られている。この態様は特に円筒状原形物８を変形するために設けられていて、例えばガスボンベにおけるように、原形物の一端が閉じられている。

開き心棒４’は円錐状外面４ｂ’を備える上記実施態様のおよそ心棒４に一致する部分及び外面４ｂ”を有するその一致部分に接続する開き部分４ｄを有し、その外面が開き機構４ｅによって機械軸線に対して移動され得るので、この部分はおよそ上記実施態様の心棒３の形状を得る。

まず最初に原形物８がその開放側により開き心棒４’上に移動され、心棒４’に対向位置するスライダ１０が原形物８の閉鎖された端部に作用し、この原形物がストリッパ６ａまで主スピンドル箱１の工具ケーシング６上を移動する（図１４）。スライダ１０が原形物８をストリッパ６ａに対して押し付けるので、心棒４’の部分４ｆが開き機構４ｅによって開かれ得るので、面４ｂ’と４ｂ”によって原形物８の内壁と心棒４’の間に上記自由空間９が形成されていて、この自由空間は形成するべき内面の反転形状に一致する。圧搾ローラによる変形中にさらに、材料が原形物８から中間空間９へ押し退けられ、心棒４’が移行される（図１５と１６）。変形過程の終了後に仕上り形状８．２が心棒４’の戻し移行により採用されて（図１７）、そして形状８．２の開放端がさらに加工され得て、例えばガスボンベを製造させる。

圧搾ローラによる変形は、前記実施態様では、二つの方向に、即ち原形物８の外径の減少による半径方向に且つ新たに減少された外径を備える円筒状形状の造形による軸方向に生じる。この際に、圧搾ローラ７は原形物８の回転の下で主スピンドル箱１の方向に前進する。これは、工作材料の押し込みが螺旋状に行われ、それにより押し込れた工作材料が軸方向に並びに心棒３、４、４’の周辺方向に（正接に）分布することを奏する。このための原因は、工作材料の同時回転の際には、より大きい直径からより小さい直径への工作材料の押し込みに位置する。

材料が半径方向に心棒３、４、４’のより小さい直径へ流出して、中空空間を充填し、正接に、回転による圧延する押し込みに基づいて、軸方向における同時送り移動の際に充填し；十分な材料過剰が存在するときに、送り移動と反対に軸方向に充填する。

この状況では、心棒３、４、４’が半径方向に回転に逆らって生じるならば、工作材料が心棒３、４、４’に対して心棒の周辺方向に移動しなければならない。それにより固定された心棒上において原形物８の物体に対する形成された物体の相対運動が生じる。

好ましい実施態様によると、心棒３、４、４’が半径方向に且つ軸方向に自由移動でき；それによりこれら心棒が変形された工作材料との接触によって両上記方向への運動を邪魔されずに適用され得る。この際に、周辺方向に行われる相対運動が主スピンドル側への心棒４、４’に対する原形物８の接触ない領域において生じる。

１．．．．．主スピンドル箱
２．．．．．心押し台 ２’．．．．心押し軸
３．．．．．心押し台心棒
３ａ．．．．軸首
３ｂ．．．．心押し台心棒の上面
３ｃ．．．．心押し台心棒の前面
３ｄ．．．．ストッパ
３ｅ．．．．心押し台心棒の心合せ直径
４，４’．．．主スピンドル心棒
４ａ．．．．孔
４ｂ，４ｂ’，４ｂ”．．．主スピンドル心棒の上面
４ｃ．．．．主スピンドル心棒の前面
４ｄ．．．．拡大部分
４ｅ．．．．拡大機構
５．．．．．心押し台の工具ケーシング
６．．．．．主スピンドルの工具ケーシング
６ａ．．．．連行体
７．．．．．圧搾ローラ
８．．．．．原形物
８．１．．．加工された原形物
８．１ａ．．．第一領域
８．１ｂ．．．引渡し領域
８．１ｃ．．．第三領域
８．２．．．仕上り工作物
８．２ａ．．．第一領域
８．２ｂ．．．第二領域
８．２ｃ．．．第三領域
９．．．．．中空空間
１０．．．．スライダ
Ａ．．．．．原形物或いは工作物の縦軸線
ＭＡ．．．．圧搾ローラ機械の縦軸線
Ｓ１．．．．主スピンドル
Ｓ２．．．．心押し台スピンドル
Ｈ１．．．．主スピンドル箱の油圧シリンダ
Ｈ２．．．．心押し台の油圧シリンダ
８．３．．．ガスボンベ

Claims (14)

1. 円筒状原形物（８）が少なくとも一つの圧搾ローラ（７）によって仕上り工作物（８．２）に変形されて、次の工程が実施される方法、つまり：
   ａ．原形物（８）の縦軸線（Ａ）と平行に移動自在に支承された少なくとも一つの第一心棒（３，４’）上に原形物（８）の一部を移動させ、
   ｂ．原形物（８）内に位置する心棒の表面（３ｂ，４ｂ；４ｂ’）が原形物（８）に形成するべき内面の反転形状を形成するように、心棒（３，４’）を整合させ、
   ｃ．原形物（８）に対する圧搾ローラ（７）の押圧の際に同時に、縦軸線（Ａ）と平行な方向に原形物（８）と圧搾ローラ（７）の間の相対運動を実施させる、
   工作物を仕上げる方法において、
   工程ｃの実施は、心棒（３，４’）が押し退けられた材料によって移動されるように、原形物（８）の材料が圧搾ローラ（７）によって押し退けられるよう行われること、および原形物（８）が工具ケーシング（５、６）に存在する連行体（６ａ）によって第一心棒（３）上を移動されることを特徴とする方法。
2. 工程ａの後に原形物（８）の縦軸線（Ａ）と平行に移動自在に支承された第二心棒（４）上に第一部分に対向位置する原形物（８）の別の部分の移動が行われ、引き続いて第一心棒（３）と第二心棒（４）は、原形物（８）内に位置する表面（３ｂ，４ｂ）が原形物（８）に形成するべき内面の反転形状を形成するように、合流されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 心棒（３，４）が押圧過程中に連結されていることを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 複数の心棒（３，４）がそれぞれに一時的に、原形物（８）から流動する材料によって軸方向に移動され且つ回転されるか、又は移動されるか、或いは回転されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。
5. 心押し台（２）と結合された第一工具ケーシング（５）の方向における移動が行われ、このケーシングには第一心棒（３）が移動自在に支承されていることを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 円錐形或いは二重円錐形外面（３ｂ，４ｂ，４ｂ’）の少なくとも一つの心棒（３，４）が使用されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の方法。
7. 回転対称的原形物（８）の一部のみが変形されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の方法。
8. 変形すべき原形物（８）を移動させるために機械軸線（ＭＡ）と平行に移動自在に支承された少なくとも一つの心棒（３，４，４’）と、原形物（８）を変形させる少なくとも一つの圧搾変形ロール（７）とを備えて、少なくとも一つの心棒（３，４，４’）の外面は、心棒が移動された原形物（８）の領域において先細になる領域を有するように、形成されていて、その先細領域が原形物（８）に形成するべき内面の反転形状を形成する、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の方法を実施する圧搾ロール機械において、少なくとも一つの心棒（３，４，４’）は、心棒が変形の際に原形物（８）から圧搾ロールによって押し退けられた材料によって移動され且つ回転されるか、又は移動されるか、或いは回転されるように、支承されていることを特徴とする圧搾ロール機械。
9. 圧搾ロール機械がさらに工具ケーシング（６）と機械軸線（ＭＡ）と平行に移動自在に支承された付属の別の心棒（４）とを備える主スピンドル箱（１）を有することを特徴とする請求項８に記載の圧搾ロール機械。
10. さらに心押し台（２）が機械軸線（ＭＡ）と平行に移動自在に支承された付属の心棒（３）を備えていて、両心棒（３，４）が同心円に配置されていて、両心棒（３，４）がその前面（３ｃ，４ｃ）により互いに向き合っていて、それぞれにその前面（３ｃ，４ｃ）に先細になることを特徴とする請求項９に記載の圧搾ロール機械。
11. さらに心押し台（２）に付属された機械軸線（ＭＡ）と平行に移動自在に支承された工具ケーシング（５）が設けられていることを特徴とする請求項１０に記載の圧搾ロール機械。
12. 心棒（３）が他の心棒（４）と心合せするために、この心棒の設けられた孔（４ａ）に挿入できる軸首（３ａ）を有することを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか一項に記載の圧搾ロール機械。
13. 少なくとも一つの心棒（３，４，４’）が収容すべき原形物（８）のための心合せ部を有することを特徴とする請求項８乃至１２のいずれか一項に記載の圧搾ロール機械。
14. 心棒（４’）が拡大装置を備えていることを特徴とする請求項８乃至１３のいずれか一項に記載の圧搾ロール機械。

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