JP6509348B2 - Method and apparatus for processing tubular member - Google Patents
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Description
本発明は、薄肉の円筒状ワークを回転させて外周部の加工を精度良く行う筒状部材の加工方法および加工装置に関する。 The present invention relates to a method and apparatus for processing a cylindrical member which rotates a thin cylindrical work to precisely process the outer peripheral portion.
円筒状ワークの内外周部を加工する技術としては、円筒状ワークの両円筒端部の外周面を複数の爪部で把持し回転させて内周部を加工する技術が知られている(たとえば、特許文献1参照)。あるいは、複数の爪部で両円筒端部の内周面を内側から支持し回転させて外周部を加工する技術が知られている。 As a technology for processing the inner and outer peripheral portions of a cylindrical workpiece, there is known a technology for processing the inner peripheral portion by gripping and rotating the outer peripheral surfaces of both cylindrical end portions of the cylindrical workpiece with a plurality of claws (for example, , Patent Document 1). Alternatively, a technique is known in which the outer peripheral portion is processed by supporting and rotating the inner peripheral surfaces of both cylindrical end portions from the inside with a plurality of claws.
薄肉の円筒状ワークの場合には、円筒状ワークを内外から支持する爪部の力のかけ方によっては、円筒状ワークの弾性変形の影響が大きい。そこで、円筒状ワークを外側から複数の爪部で把持する際に、加工を複数段階に分け、各段階で把持する箇所を変更することによって複数個所に力を分散させ、変形を抑制する技術が知られている(たとえば、特許文献2参照)。 In the case of a thin-walled cylindrical work, the influence of the elastic deformation of the cylindrical work is large depending on how to apply the force of the claws that support the cylindrical work from inside and outside. Therefore, when gripping a cylindrical work with multiple claws from the outside, there is a technology that divides the processing into multiple stages and distributes the force to multiple locations by changing the location to be gripped at each stage, thereby suppressing deformation. It is known (for example, refer to patent documents 2).
特許文献2に開示されている技術では、把持力による弾性変形の影響を軽減することができる。しかしながら、加工対象となる円筒状ワークは断面が真円に近いものばかりではない。特許文献2に開示されている技術では、複数の爪部を円筒状ワークの外周面に当接させ、各爪部を内周側へ均等に変位させて円筒状ワークを把持する。このため、加工対象の円筒状ワークが真円度の低いものである場合に、把持力が不均一となって加工後のワークの円筒度または真円度が低下する。
According to the technology disclosed in
本発明は、上記課題を解決するためのものであり、真円度の低い円筒状ワークを加工する場合であっても寸法精度を向上させる筒状部材の加工方法および加工装置を提供することを目的とする。 The present invention is to solve the above-mentioned problems, and to provide a method and an apparatus for processing a cylindrical member which improves dimensional accuracy even when processing a cylindrical workpiece with low roundness. To aim.
本発明に係る筒状部材の加工方法は、円筒状ワークの内周面に複数の爪部を当接させ、前記複数の爪部を径方向に外側へ変位させて前記円筒状ワークを支持する支持部を用い、前記支持部を前記円筒状ワークと同軸に回転させて前記円筒状ワークの外周部を加工する加工工程を含む筒状部材の加工方法であって、前記複数の爪部の前記径方向の変位量を各爪部に決定する決定工程と、前記決定工程での前記決定に基づき前記複数の爪部をそれぞれ変位させる調整工程と、前記円筒状ワークの内周形状を測定する測定工程と、を含み、前記決定工程は、前記測定工程での測定結果に基づいて、前記複数の爪部のそれぞれの押圧力を均等化する変位量を決定するものである。 In the method of processing a cylindrical member according to the present invention, a plurality of claws are brought into contact with the inner circumferential surface of a cylindrical work, and the plurality of claws are displaced radially outward to support the cylindrical work A processing method of a cylindrical member including a processing step of rotating an outer peripheral portion of the cylindrical work by rotating the support portion coaxially with the cylindrical work using a support portion, wherein the processing of the plurality of claws is performed. A determination step of determining the amount of displacement in each radial direction, an adjustment step of displacing the plurality of claw portions based on the determination in the determination step, and a measurement of measuring the inner circumferential shape of the cylindrical work And a step of determining the displacement amount to equalize the pressing force of each of the plurality of claws based on the measurement result in the measurement step .
本発明に係る筒状部材の加工装置は、円周状に並設された複数の爪部を有し、前記複数の爪部を径方向に外側に変位させて円筒状ワークを支持する支持部と、前記支持部を前記円筒状ワークと同軸に回転させる駆動部と、前記複数の爪部のそれぞれの前記径方向の変位量を決定する決定部と、前記決定部による決定に基づき前記複数の爪部のそれぞれの変位を調整する調整部と、前記支持部を前記円筒状ワークと同軸に回転させて前記円筒状ワークの外周部を加工する加工部と、前記円筒状ワークの内周形状を測定する測定部と、を備え、前記決定部は、前記測定部による測定結果に基づいて、前記複数の爪部のそれぞれの押圧力を均等化する変位量を決定するものである。 An apparatus for processing a cylindrical member according to the present invention has a plurality of claws arranged side by side circumferentially, and supports the cylindrical work by displacing the plurality of claws outward in the radial direction. A driving unit that rotates the supporting unit coaxially with the cylindrical work, a determining unit that determines the amount of radial displacement of each of the plurality of claws, and the plurality of units based on the determination by the determining unit. The adjustment part which adjusts each displacement of a claw part, the processing part which rotates the support part coaxially with the cylindrical work to process the outer peripheral part of the cylindrical work, and the inner peripheral shape of the cylindrical work And a measurement unit configured to measure, wherein the determination unit determines a displacement amount to equalize the pressing force of each of the plurality of claws based on the measurement result by the measurement unit .
本発明に係る筒状部材の加工方法および加工装置によれば、円筒状ワークを把持する複数の爪部を等変位ではなく、複数の爪部の変位をそれぞれ調整する。これにより、円筒状ワークの弾性変形をより効果的に抑制し、真円度の低い円筒状ワークを加工する場合であっても寸法精度を向上させることができる。 According to the processing method and the processing apparatus for a cylindrical member according to the present invention, the displacement of the plurality of claws for gripping the cylindrical workpiece is adjusted instead of equal displacement. As a result, elastic deformation of the cylindrical workpiece can be more effectively suppressed, and dimensional accuracy can be improved even when processing a cylindrical workpiece with low roundness.
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。
なお、各図において、同一の符号を付したものは、同一のまたはこれに相当するものであり、これは明細書の全文において共通している。
さらに、明細書全文に示されている構成要素の形態は、あくまで例示であってこれらの記載に限定されるものではない。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on the drawings.
In the drawings, the same reference numerals denote the same or corresponding parts, which are common to the whole text of the specification.
Furthermore, the form of the component shown in the specification full text is an illustration to the last, and is not limited to these descriptions.
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係る円筒状ワーク101を示す軸線方向に直交する断面図である。
実施の形態1では、素材SM400、板厚4.5mm、外径170mm、全長100mmの円筒状ワーク101を使用し、円筒状ワーク101の外周部を全長にわたって外径168mmに加工し、加工面の真円度0.15mm以下を要求するものである。
FIG. 1 is a sectional view orthogonal to the axial direction showing a
In the first embodiment, a
図1に示すように、断面楕円形状の円筒状ワーク101を対象として例示する。
加工前の円筒状ワーク101は、真円に近い形状が望ましいが、溶接またはプレスなどの工程を経て変形する場合が多い。このため、図1に示すように、断面楕円形状の円筒状ワーク101を対象とする。また、同一工程を経て形成される円筒状ワーク101であれば同様の変形をすることから、円筒状ワーク101同士の変形量の差は無視できるものとする。As shown in FIG. 1, a
The
図2は、本発明の実施の形態1に係る加工装置200を示す軸線方向に沿った断面図である。図3は、本発明の実施の形態1に係る加工装置200を示す軸線方向に直交する断面図である。
円筒状ワーク101の外周部を加工する場合には、被加工面である円筒状ワーク101の外周面は把持できないため、円筒状ワーク101の内周面を支持する必要がある。内周面の把持には、図2に示すように、先細りする外周テーパ形状の油圧押し出し機構201の先端に取り付けた内周テーパ形状かつ外周円筒形状の金属プレート202の弾性変形を利用して円筒状ワーク101の内周面を押圧する。FIG. 2 is a cross-sectional view along the axial direction showing the
When processing the outer peripheral portion of the
加工装置200は、油圧押し出し機構201、金属プレート202、6つの爪部203、4つの金属薄板204、工具205及び制御部206を備える。
The
油圧押し出し機構201は、油圧によって図示左右の軸線方向に移動可能かつ軸線回りに回転可能であり、図示しない左側に駆動機構を有する。油圧押し出し機構201は、図示右側に向かって先細りする外周テーパ形状になっている。油圧押し出し機構201は、支持する円筒状ワーク101と同軸である。
油圧押し出し機構201は、本発明の支持部および駆動部に相当する。The hydraulic push-
The hydraulic push-
金属プレート202は、円周上6つに分割されて配置されている。金属プレート202は、油圧押し出し機構201の図示右側に先細りする外周テーパ形状に合わせた図示右側に向かって内径が狭くなる内周テーパ形状を有する。また、金属プレート202の外周面は、軸線方向に平行な円筒形状を有する。
The
6つの爪部203は、金属プレート202の油圧押し出し機構201とは反対側の図示右側の先端部に設けられている。6つの爪部203は、円周上6つに分割された金属プレート202の外周側に配置されるように金属プレート202と位相を合わせて円周上6つの数で配置される。6つの爪部203は、円筒状ワーク101の内周面に直接接触する。
The six
4つの金属薄板204は、円周上断面楕円の円筒状ワーク101の形状に合わせて相対的に内径の狭い左右両側を除き上下側の4箇所の位置で金属プレート202と爪部203との間に挟まれる。4つの金属薄板204は、円周上6つに分割された金属プレート202と6つの爪部203と位相を合わせて円周上4つの数で配置される。4つの金属薄板204は、相対的に内径の狭い左右両側との差分値である0.1mmの厚みを有する。
Between the
工具205は、円筒状ワーク101の外周部を切削加工する。工具205は、軸線方向に直交する方向に移動して位置決めされ、軸線方向に沿って走査されることで、回転する円筒状ワーク101の外周部の表面を切削する。
工具205は、本発明の加工部に相当する。The
The
図4は、本発明の実施の形態1に係る加工装置200の制御部206を示す図である。
制御部206は、たとえばマイクロコンピュータからなり、加工装置200に搭載されている。制御部206は、入力部206aと、演算処理、判断処理などを実行するCPU206bと、各種の制御設定値や加工モードに応じた制御プログラムが格納されたメモリ206cと、CPU206bでの演算結果や判断結果の出力情報に応じた駆動信号を油圧押し出し機構201または工具205に出力する出力部206dと、を有して構成されている。
制御部206は、決定部207および調整部208を含む。FIG. 4 is a diagram showing the
The
入力部206aは、加工装置200と別体の測定装置300から加工前の円筒状ワーク101の内径形状などの測定結果である加工前情報を受信し、CPU206bに入力する。
The
CPU206bは、決定部207にて加工前情報から複数の爪部203の径方向の変位量を各爪部203に決定する。
決定部207は、円筒状ワーク101の内周面を把持する6つの爪部203の変位量が6つの爪部203のそれぞれの押圧力を均等化する変位量になるように決定する。すなわち、決定部207は、円筒状ワーク101の内周面を把持する6つの爪部203の変位量が、円筒状ワーク101の内周面形状に合わせて6つの爪部203のそれぞれの径方向への押圧力を均等化する変位量になるように決定する。The
The
出力部206dは、調整部208にて出力される駆動信号により、決定部207での決定に基づき6つの爪部203をそれぞれ変位させる。具体的には、出力部206dは、油圧押し出し機構201を図示右方向に軸線に沿って移動させ、外周テーパ形状が金属プレート202の内周テーパ形状を外径方向に移動させることで、6つの爪部203をそれぞれ外側に変位させる。
The
また、出力部206dは、6つの爪部203の変位後には、出力部206dからの駆動信号により、工具205の位置を制御する。出力部206dは、同時に、出力部206dからの駆動信号により、円筒状ワーク101と同軸に回転する油圧押し出し機構201の回転速度を制御する。
Further, after the displacement of the six
図5は、本発明の実施の形態1に係る加工方法を示す工程図である。
図5に示すように、加工装置200による加工方法は、測定工程S1、決定工程S2、調整工程S3および加工工程S4と、を含む。FIG. 5 is a process diagram showing a processing method according to
As shown in FIG. 5, the processing method by the
まず、測定工程S1では、加工前の円筒状ワーク101の内径形状を測定する。実施の形態1では、加工装置200と別体の測定装置300において測定を実施し、測定結果を加工装置200の制御部206の入力部206aに入力する。
First, in the measurement step S1, the inner diameter shape of the
次に、決定工程S2では、制御部206は、決定部207にて、加工前の円筒状ワーク101の内径形状の測定結果から、円筒状ワーク101の内周面を把持する6つの爪部203の変位量が6つの爪部203のそれぞれの押圧力を均等化する変位量になるように決定する。
このように6つの爪部203の変位量を決定すると、各爪部203により均一に押圧できるため、円筒状ワーク101の変形量が一定になる。Next, in the determination step S2, the
As described above, when the displacement amounts of the six
次に、調整工程S3では、制御部206は、調整部208にて、出力される駆動信号により、決定部207での決定に基づき6つの爪部203をそれぞれ変位させる。これにより、円筒状ワーク101を各爪部203により均一に押圧する。
Next, in the adjustment step S3, the
次に、加工工程S4では、制御部206は、円筒状ワーク101を各爪部203にて把持した状態で、油圧押し出し機構201を円筒状ワーク101と同軸に回転させて円筒状ワーク101を回転させる。同時に、制御部206は、工具205を円筒状ワーク101の外周に沿って走査させる。これにより、円筒状ワーク101の外周部が工具205によって加工される。加工条件は、円筒状ワーク101の回転速度が800rpmであり、工具送り速度は0.1mm/revとする。
Next, in the processing step S4, with the
そして、加工後に、円筒状ワーク101の把持を解放する。円筒状ワーク101の把持を解放すると、弾性変形していた円筒状ワーク101が収縮する。
Then, after the processing, the gripping of the
実施の形態1によれば、各爪部203による押圧が均一であるため、円筒状ワーク101の収縮量も均一になり、把持解放前の真円形状を保持することで必要な真円度0.2mm以下を得ることができる。
According to the first embodiment, since the pressing by each of the
実施の形態2.
実施の形態2では、圧力センサである圧電素子209を備える。その他の構成は、実施の形態1と同様であるので、特徴的な構成のみ説明する。Second Embodiment
In the second embodiment, the
図6は、本発明の実施の形態2に係る加工装置200Aを示す軸線方向に沿った断面図である。図7は、本発明の実施の形態2に係る加工装置200Aの制御部206を示す図である。
加工装置200Aは、金属プレート202と爪部203との間に圧電素子209を配置している。
圧電素子209は、円筒状ワーク101を各爪部203で把持するときに、各爪部203に作用する圧力が均一になるように圧電素子209が制御部206の入力部206aに測定値である圧力値を送信する。これにより、制御部206は、調整部208にて、圧力測定結果のフィードバックを受け、各爪部203の把持力が円筒状ワーク101の全周に渡って一定になる。FIG. 6 is a cross-sectional view along the axial direction showing a
In the
The
次に、加工工程S4では、制御部206は、円筒状ワーク101を各爪部203にて把持した状態で、円筒状ワーク101を回転させる。同時に、制御部206は、工具205を円筒状ワーク101の外周に沿って走査させる。これにより、円筒状ワーク101の外周部が工具205によって加工される。加工条件は、円筒状ワーク101の回転速度が800rpmであり、工具送り速度は0.1mm/revとする。
Next, in the processing step S4, the
そして、加工後に、円筒状ワーク101の把持を解放する。円筒状ワーク101の把持を解放すると、弾性変形していた円筒状ワーク101が収縮する。
Then, after the processing, the gripping of the
実施の形態2によれば、各爪部203による押圧が均一であるため、収縮量も均一になり、円筒状ワーク101の把持解放前の真円形状を保持することで必要な真円度0.2mm以下を得ることができる。また、工法や製造条件の異なる円筒状ワーク101を連続して投入した場合であっても、内面形状バラツキを吸収することができ、真円度を安定的に向上することができる。
According to the second embodiment, since the pressing by each of the
実施の形態3.
実施の形態3では、測定部として形状測定機210を備える。その他の構成は、実施の形態1と同様であるので、特徴的な構成のみ説明する。Third Embodiment
In the third embodiment, a
図8は、本発明の実施の形態3に係る加工装置200Bを示す軸線方向に沿った断面図である。図9は、本発明の実施の形態3に係る加工装置200Bの制御部206を示す図である。
加工装置200Bは、円筒状ワーク101の内周面に接触するセンサ部を有する形状測定機210を備える。FIG. 8 is a cross-sectional view along the axial direction showing a
The
まず、測定工程S1では、制御部206は、油圧押し出し機構201を軸方向に移動させ、円筒状ワーク101を回転させるために必要な最小の力で把持する。
First, in the measurement step S1, the
さらに、測定工程S1では、制御部206は、形状測定機210を円筒状ワーク101の内周面に当てて、0.1〜1rpm程度の低速の回転速度で円筒状ワーク101を回転させて表面の凹凸を測定する。
測定された凹凸形状を基に、実施の形態1と同様の方法で、各爪部203により均一に押圧されるように金属薄板204を設置する。Further, in the measurement step S1, the
The
金属薄板204の設置後に、加工装置200Bでは、形状測定機210の測定結果を制御部206の入力部206aに入力して決定工程S2および調整工程S3を実施する。これにより、加工装置200Bが円筒状ワーク101を強く把持すると、各爪部203により均一に押圧できるため、円筒状ワーク101の変形量が一定になる。
After installation of the
次に、加工工程S4では、制御部206は、円筒状ワーク101を各爪部203にて把持した状態で、円筒状ワーク101を回転させる。同時に、制御部206は、工具205を円筒状ワーク101の外周に沿って走査させる。これにより、円筒状ワーク101の外周部が工具205によって加工される。加工条件は、円筒状ワーク101の回転速度が800rpmであり、工具送り速度は0.1mm/revとする。
Next, in the processing step S4, the
そして、加工後に、円筒状ワーク101の把持を解放する。円筒状ワーク101の把持を解放すると、弾性変形していた円筒状ワーク101が収縮する。
Then, after the processing, the gripping of the
実施の形態3によれば、各爪部203による押圧力が均一であるため、収縮量も均一になり、円筒状ワーク101の把持解放前の真円形状を保持することで必要な真円度を得ることができる。また、加工装置200Bに形状測定機210を備えることで、別置の測定装置で形状測定する場合と比べ、真円度の調整時間を短縮できる。
According to the third embodiment, since the pressing force by each of the
なお、実施の形態1〜3では、円筒状ワーク101の内周面を把持する複数の爪部203を有する支持部としての加工装置200、200A、200Bが1つだけであった。しかしこれに限られない。加工装置200、200A、200Bは、円筒状ワーク101の円筒両端部をそれぞれ支持するように2つ備えられてもよい。
In the first to third embodiments, only one
また、実施の形態1〜3では、爪部203の数が6つであった。しかしこれに限られない。爪部203の数は、6〜12のいずれかの数であってもよい。
Moreover, in Embodiment 1-3, the number of the nail | claw
以上の実施の形態1〜3によると、円筒状ワーク101を内側から支持する6つの爪部203の変位量をそれぞれ決定する。そして、当該決定に基づき6つの爪部203をそれぞれ変位させる。これにより、変位量を相異させることができ、各爪部203が均等な圧力となるように内側から支持することができる。
According to the first to third embodiments described above, the displacement amounts of the six
円筒状ワーク101の内周面の形状の測定結果に基づき、6つの爪部203の変位量をそれぞれ決定する。これにより、円筒状ワーク101のそれぞれの形状に沿って円筒状ワーク101を支持することができ、各爪部203が均等な圧力となるように内側から支持することができる。
Based on the measurement results of the shape of the inner peripheral surface of the
円筒状ワーク101への当接箇所における圧電素子209の圧力測定結果をフィードバックさせて6つの爪部203の変位量をそれぞれ決定する。これにより、各爪部203からの圧力を均等化させることができる。さらに、加工中の圧力変化に応じて各爪部203の圧力を均等化させることができる。
The pressure measurement result of the
加工装置200、200A、200Bでは、円筒状ワーク101の両円筒端部をそれぞれ支持するように2つ備えられる。これにより、各爪部203で把持した円筒状ワーク101の形状が両円筒端部を固定されて一定になり、円筒状ワーク101の外周部を全体的かつ同時に加工することができる。
In the
複数の爪部203の数を6〜12のいずれかの数とする。これにより、円筒状ワーク101の多様な内周面形状に合わせて、各爪部203の圧力を均等化して円筒状ワーク101を支持することができる。
The number of the plurality of
101 円筒状ワーク、200、200A、200B 加工装置、201 油圧押し出し機構、202 金属プレート、203 爪部、204 金属薄板、205 工具、206 制御部、206a 入力部、206b CPU、206c メモリ、206d 出力部、207 決定部、208 調整部、209 圧電素子、210 形状測定機、300 測定装置。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記支持部を前記円筒状ワークと同軸に回転させて前記円筒状ワークの外周部を加工する加工工程を含む筒状部材の加工方法であって、
前記複数の爪部の前記径方向の変位量を各爪部に決定する決定工程と、
前記決定工程での前記決定に基づき前記複数の爪部をそれぞれ変位させる調整工程と、
前記円筒状ワークの内周形状を測定する測定工程と、
を含み、
前記決定工程は、前記測定工程での測定結果に基づいて、前記複数の爪部のそれぞれの押圧力を均等化する変位量を決定する筒状部材の加工方法。 A plurality of claws are brought into contact with the inner peripheral surface of the cylindrical workpiece, and the plurality of claws are displaced outward in the radial direction to support the cylindrical workpiece using a support portion;
A processing method of a cylindrical member including a processing step of rotating the supporting portion coaxially with the cylindrical work to process an outer peripheral portion of the cylindrical work,
A determination step of determining displacement amounts of the plurality of claws in the radial direction to the respective claws;
An adjusting step of respectively displacing the plurality of claws based on the determination in the determining step;
A measuring step of measuring an inner peripheral shape of the cylindrical work;
Including
The method of processing a cylindrical member, wherein the determining step determines a displacement amount to equalize the pressing force of each of the plurality of claws based on the measurement result in the measuring step.
前記支持部を前記円筒状ワークと同軸に回転させる駆動部と、
前記複数の爪部のそれぞれの前記径方向の変位量を決定する決定部と、
前記決定部による決定に基づき前記複数の爪部のそれぞれの変位を調整する調整部と、
前記支持部を前記円筒状ワークと同軸に回転させて前記円筒状ワークの外周部を加工する加工部と、
前記円筒状ワークの内周形状を測定する測定部と、
を備え、
前記決定部は、前記測定部による測定結果に基づいて、前記複数の爪部のそれぞれの押圧力を均等化する変位量を決定する筒状部材の加工装置。 A support portion having a plurality of circumferentially arranged claws and displacing the plurality of claws radially outward to support a cylindrical workpiece;
A driving unit that rotates the supporting unit coaxially with the cylindrical work;
A determination unit that determines the radial displacement amount of each of the plurality of claws;
An adjustment unit that adjusts the displacement of each of the plurality of claws based on the determination by the determination unit;
A processing unit configured to rotate an outer peripheral portion of the cylindrical work by rotating the supporting unit coaxially with the cylindrical work;
A measuring unit that measures an inner circumferential shape of the cylindrical work;
Equipped with
The apparatus for processing a cylindrical member, wherein the determination unit determines a displacement amount to equalize pressing force of each of the plurality of claws based on a measurement result by the measurement unit.
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