JP5691864B2 - 中空軸部材の製造装置及び製造方法 - Google Patents
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(1)被加工部材である軸部材を回転支持する回転支持手段と、前記回転支持手段により回転支持された前記軸部材を回転駆動する軸部材駆動手段と、前記軸部材と対向して回転可能に配置されるパンチと、前記パンチを回転駆動するパンチ駆動手段と、前記軸部材駆動手段により前記軸部材が回転駆動されると共に前記パンチ駆動手段により前記パンチが回転駆動された状態において、前記軸部材の中心部に前記パンチが押し込まれるように前記軸部材と前記パンチとを相対的に移動させる移動手段と、を備え、前記軸部材と前記パンチとは、互いに反対方向に回転するように前記軸部材駆動手段及び前記パンチ駆動手段により回転駆動されることを特徴とする。
前記パンチを、その軸線と直交する方向に移動可能に支持するパンチ支持機構を有していることを特徴とする。
(3)(1)または(2)に記載する中空軸部材の製造装置において、
前記回転支持手段と前記パンチとの間に、前記軸部材の周方向に間隔おいて複数個配置されたローラを配置したことを特徴とする。
また、本発明の中空軸部材の製造方法は、次の構成を有している。
(4)軸部材とパンチとが共に回転駆動された状態であって、前記軸部材と前記パンチとが互いに反対方向に回転する状態において前記軸部材の中心部に前記パンチが押し込まれるように前記軸部材と前記パンチとを相対的に移動させて中空軸部材を製造することを特徴とする。
(1)被加工部材である軸部材を回転支持する回転支持手段と、前記回転支持手段により回転支持された前記軸部材を回転駆動する軸部材駆動手段と、前記軸部材と対向して回転可能に配置されるパンチと、前記パンチを回転駆動するパンチ駆動手段と、前記軸部材駆動手段により前記軸部材が回転駆動されると共に前記パンチ駆動手段により前記パンチが回転駆動された状態において、前記軸部材の中心部に前記パンチが押し込まれるように前記軸部材と前記パンチとを相対的に移動させる移動手段とから成るので、簡単な構造で安価製作可能であり、また、それによって精度の高い中空軸部材を製作可能であり、延いては製品の性能の向上が図れると共に製品の価格を低下させることが可能となるなどの優れた効果を奏する。
また、前記軸部材と前記パンチとは、互いに反対方向に回転するように前記軸部材駆動手段及び前記パンチ駆動手段により回転駆動されるので、簡単な構造ながら安定して中空軸部材を製造することが可能となり、作業効率が向上すると共に被加工物の品質が安定する。
前記回転支持手段と前記パンチとの間に、前記軸部材の周方向に間隔おいて複数個配置されたローラを配置したので、ローラにより軸部材の外周面も成形され、より精度の高い中空軸部材を安価に製造することができる。
また、上記構成を有する本発明の中空軸部材の製造方法の作用・効果について以下に説明する。
(4)軸部材とパンチとが共に回転駆動された状態であって、前記軸部材と前記パンチとが互いに反対方向に回転する状態において前記軸部材の中心部に前記パンチが押し込まれるように前記軸部材と前記パンチとを相対的に移動させて中空軸部材を製造するので、簡単な構造で安価製作可能であり、また、それによって精度の高い中空軸部材を製作可能であり、延いては製品の性能の向上が図れると共に製品の価格を低下させることが可能となるなどの優れた効果を奏する。
以下、本発明に係る中空軸部材の製造装置及び製造方法について、実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施例において図は、適宜簡略化或いは変形誇張されて描画されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも実施例とは一致しない。
図1において、中空軸部材の製造装置10の円柱状のダイ12は、図示しない装置のフレームに対して移動且つ回転可能に支持されており、中心部に円柱状の凹部14を有している。前記ダイ12は、市販品の回転駆動アクチュエータ、例えば電動モータ34(本発明の軸部材駆動手段に相当する)により回転駆動され、その回転軸は、前記凹部14の中心線14Aと一致している。また、前記ダイ12及び前記電動モータ34は、市販品の駆動アクチュエータ、例えば、前記フレームに固定された油圧シリンダ36(本発明の移動手段に相当する)により、図1において上下方向に往復移動される。
すなわち、油圧源38より流路制御装置40を介して前記油圧シリンダ36の下側の油圧室に油圧を供給すると、前記ダイ12及び前記電動モータ34は上昇し、また前記油圧シリンダ36の上側の油圧室に油圧を供給すると、前記ダイ12及び前記電動モータ34は下降する。
前記凹部14内には、被加工部材としての円柱状をなす軸状の素材16が配置されており、前記素材16が加工されて中空軸となる。なお、本実施例の中空軸部材の製造装置10によれば、中空軸の長さLと直径Dとの比が比較的大きなもの、例えば、L/D=20ぐらいの中空軸まで製作可能である。また、前記素材16が本発明の軸部材に相当する。
前記パンチ支持機構20は、前記装置のフレームに回転可能に支持され、前記電動モータ32により回転駆動される基部材22と、前記基部材22と間隔をおいて配置された中間部材24と、前記基部材22と前記中間部材24との間に配置固定された複数枚の第1の板バネ26と、前記中間部材24と間隔をおいて配置され、前記パンチ18を支持するパンチ支持部材30と、前記中間部材24と前記パンチ支持部材30との間に配置固定された複数枚の第2の板バネ28とから構成されている。なお、前記第1の板バネ26と前記第2の板バネ28は、互いに延びる方向が直交するように配置されている。
なお、素材16は、鉄、アルミなどの金属材料であれば何でも良く、また、前記パンチ18は、公知の工具材料で形成されている。また、前記パンチ支持機構20、前記油圧シリンダ36、前記電動モータ32及び前記電動モータ34により自動調芯機構が構成される。さらに、前記電動モータ32、前記電動モータ34及び前記流路制御装置40は、制御装置42によって制御される。
まず、ダイ12の凹部14に素材16をセットし、制御装置42に指示を入力してダイ12を電動モータ34によって図1において上方から見て時計方向に回転させる。
つぎに、制御装置42に指示を入力してパンチ支持機構20を電動モータ32によって図1において上方から見て反時計方向に回転させる。パンチ支持機構20の回転数(角速度)は、ダイ12の回転数(角速度)と同様としたが、同じでなくても良い。このときの電動モータ32及び電動モータ34の回転方向の制御及び回転数(角速度)の制御は、制御装置42によって制御される。
この状態において、制御装置42に指示を入力して油圧源38より流路制御装置40を介して油圧シリンダ36の下側の油圧室に油圧を供給すると、ダイ12及び電動モータ34は油圧シリンダ36によって図1において上方に向かって移動させられる。すると、パンチ18の下端は素材16の表面に当接し、さらにダイ12を上方に向かって移動させると、パンチ18が素材18内に押し込まれ、それによって素材16は、ダイ12の凹部14に沿って迫り上がりながら中心部に中空部が形成される。そして、ダイ12が上昇しきると、素材16が外径及び内径が所定値に設定される中空軸に加工される。
次に、制御装置42に指示を入力して油圧源38より流路制御装置40を介して油圧シリンダ36の上側の油圧室に油圧を供給すると、ダイ12は油圧シリンダ36によって降下させられる。そして、ダイ12から中空軸に加工された素材16を取り出せば、一連の加工が修了する。
すなわち、仮に凹所14の中心線14Aとパンチ18の中心線18AとがΔxだけずれていたと仮定すると、パンチ18の外周側点Aと内周側点Bとで、素材16とパンチ18との相対速度に差が発生する。
つまり、素材16(ダイ14)の角速度をω1、パンチ18の直径r、角速度をω2とすると、A点の相対速度SAは、
SA=rω2+(r+Δx)ω1
となる。また、B点の相対速度SBは、
SB=rω2−(Δx−r)ω1
となり、A点の相対速度SAの方がB点の相対速度SBに比べて早くなる。
したがって、図3に示すように、素材16とパンチ18との摩擦係数μは、A点の摩擦係数μAの方がB点の摩擦係数μBよりも小さくなる。すると、図4に示すように、パンチ18のB点部分では、摩擦係数μBが大きいので成形面圧が上昇し、その結果、摩擦係数μAの小さいA点部分の方が、摩擦係数μBが大きいB点部分の方に比べて優先的にパンチ18が素材16に押し込まれ、パンチ18は、その中心線18Aが凹部14の中心線14Aと一致する方向、つまり中心に向かって移動し、最終的にパンチ18の中心線18Aと凹部14(素材16)の中心線14Aとが一致する。
この際、パンチ18は、その中心線18Aと直交する方向に若干移動可能にパンチ支持機構20を介して前記装置のフレームに支持されているので、容易に移動することができる。
以上、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明したが、本発明はこの実施例に限
定されるものではなく、別の態様でも実施され得る。図5は、本発明を実施した実施形態2に係る中空軸部材の製造装置を概略的に示す図であり、以下に図面を参照しながら詳細を説明する。なお、その説明中、前述の実施例と同様の作用効果を奏するものには同じ記号を付して説明する。
図5において、中空軸部材の製造装置100は、被加工部材としての円柱形の軸部材60と、この軸部材60を軸中心60Aの周りに回転支持する回転移動装置62と、軸部材60と同芯的に配置されたパンチ18と、このパンチ18を支持するパンチ支持機構20と、軸部材60の周方向に等間隔(180度毎)に2個配置されたローラ50と、各ローラ50を回転自在に支持するハウジング54とを備えている。
ン押出し法は、軸部材60が軸中心60A周りに回転し且つパンチ18が中心線18Aの周りに回転する状態で、軸部材60を各ローラ50及びパンチ18に向けて軸方向に移動させるとき、軸部材60の外周面が各ローラ50により表面加工されるとともに、軸部材60の軸中心60A部分がパンチ18により孔開け加工される加工方法である。このスピン押出し法により、外径及び内径が所定値に設定される中空軸が製造される。
まず、回転移動装置62のチャック64に軸部材60をセットし、回転移動装置62をモータによって図5において左側から見て時計方向に回転させる。
つぎに、パンチ支持機構20を電動モータ32によって図5において左側から見て反時計方向に回転させる。なお、パンチ支持機構20の回転数(角速度)は、回転移動装置62の回転数(角速度)と同様としたが、同じでなくても良い。
この状態において、回転移動装置62をアクチュエータによって図5において右側方向に向かって移動させると、軸部材60の先端が各ローラ50の押圧部50Aに当接する。さらに、軸部材60が右側方向へ移動するのに伴って、軸部材60の外周面が各ローラ50により表面加工される。
つぎに、各ローラ50押圧部50Aを通過した軸部材60の先端部分は、パンチ18と当接し、それによって軸部材60の軸中心60A部分がパンチ18により孔開け加工され、回転移動装置62が移動しきると、軸部材60の外径及び内径が所定値に加工された中空軸が製造される。
次に、回転移動装置62をアクチュエータによって図5において左側へ移動させ、チャック64から中空軸に加工された軸部材60を取り外せば、一連の加工が修了する。
また、上述したのはあくまでも一実施形態であり、その他一々例示はしないが、本発明
は、その主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づいて種々変更、改良を加えた態様で
実施することができる。
12・・・ダイ
16・・・素材
18・・・パンチ
20・・・パンチ支持機構
32・・・電動モータ
34・・・電動モータ
36・・・油圧シリンダ
Claims (4)
- 被加工部材である軸部材を回転支持する回転支持手段と、
前記回転支持手段により回転支持された前記軸部材を回転駆動する軸部材駆動手段と、
前記軸部材と対向して回転可能に配置されるパンチと、
前記パンチを回転駆動するパンチ駆動手段と、
前記軸部材駆動手段により前記軸部材が回転駆動されると共に前記パンチ駆動手段により前記パンチが回転駆動された状態において、前記軸部材の中心部に前記パンチが押し込まれるように前記軸部材と前記パンチとを相対的に移動させる移動手段と、を備え、
前記軸部材と前記パンチとは、互いに反対方向に回転するように前記軸部材駆動手段及び前記パンチ駆動手段により回転駆動されることを特徴とする中空軸部材の製造装置。 - 請求項1に記載する中空軸部材の製造装置において、
前記パンチを、その軸線と直交する方向に移動可能に支持するパンチ支持機構を有していることを特徴とする中空軸部材の製造装置。 - 請求項1または請求項2に記載する中空軸部材の製造装置において、
前記回転支持手段と前記パンチとの間に、前記軸部材の周方向に間隔おいて複数個配置されたローラを配置したことを特徴とする中空軸部材の製造装置。 - 軸部材とパンチとが共に回転駆動された状態であって、前記軸部材と前記パンチとが互いに反対方向に回転する状態において前記軸部材の中心部に前記パンチが押し込まれるように前記軸部材と前記パンチとを相対的に移動させて中空軸部材を製造することを特徴とする中空軸部材の製造方法。
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