JP6583884B2

JP6583884B2 - 円筒状素材のスピニング装置及びスピニング成形方法

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Publication number: JP6583884B2
Application number: JP2015170074A
Authority: JP
Inventors: 孝二檜垣
Original assignee: Nihon Spindle Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Nihon Spindle Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2015-08-31
Filing date: 2015-08-31
Publication date: 2019-10-02
Anticipated expiration: 2035-08-31
Also published as: CN106475449B; CN106475449A; JP2017047428A

Description

本発明は、円筒状素材のスピニング装置及びスピニング成形方法に関するものである。

従来、プリンタや複写機のローラやドラム、魔法瓶の内筒等を製造するために、スピニング装置によるスピニング成形方法が汎用されている（例えば、特許文献１参照。）。

このスピニング装置によるスピニング成形方法は、図３に示すように、金属製の円筒状素材１０をマンドレル２０に被せるようにして装着し、張力付与機構４０によって、円筒状素材１０の開放端部に形成した突出縁部１１を介して、円筒状素材１０の軸方向に張力を付与しながら、円筒状素材１０の外周側からローラ３０で押圧するしごき加工を施すことによって円筒状素材１０の伸長と薄肉化を図るようにしている。

そして、しごき加工を施した円筒状素材１０は、例えば、フォーク状の治具（図示省略）によって、円筒状素材１０の開放端部に形成した突出縁部１１又は閉鎖端部（一部閉鎖端部）に形成した突出縁部１２を介して、マンドレル２０の先端側（図３において右側）に向けて移動することにより、マンドレル２０から脱型するようにしている。

特開２００９−６３５９号公報

このように、円筒状素材のスピニング装置によるスピニング成形方法においては、円筒状素材１０の伸長と薄肉化を図る際に、シワの発生を回避するために、張力付与機構４０によって、円筒状素材１０の開放端部に形成した突出縁部１１を介して、円筒状素材１０の軸方向に張力を付与する必要があり、一般的には、円筒状素材１０の開放端部に鍔状の突出縁部１１を形成し、この突出縁部１１を、マンドレルの軸方向に移動可能に設けられた張力付与機構４０によって押して移動させることで、円筒状素材１０の軸方向に張力を付与するようにしている。

しかしながら、スピニング成形を行う円筒状素材によっては、円筒状素材１０の軸方向に付与する張力を増大させる必要がある場合があり、大きな張力を作用させた場合、鍔状の突出縁部１１が変形し、張力付与機構４０から抜けてしまうという問題があった。

また、しごき加工を施した円筒状素材１０をマンドレル２０の先端側に向けて移動することによりマンドレル２０から脱型するためのフォーク状の治具は、ローラ３０と干渉しないように動作させる必要があり、このため、サイクルタイムを増加させるという問題があった。

本発明は、上記従来の円筒状素材のスピニング装置及びスピニング成形方法の有する問題点に鑑み、円筒状素材の軸方向に大きな張力を作用させた場合でも、円筒状素材に形成した突出縁部が変形し、張力付与機構から抜けてしまうことがないようにした円筒状素材のスピニング装置及びスピニング成形方法を提供することを第１の目的とする。

また、本発明は、しごき加工を施した円筒状素材をマンドレルの先端側に向けて移動することにより行う、しごき加工を施した円筒状素材のマンドレルからの脱型作業を、円滑に行うことができるとともに、特に、サイクルタイムを短縮化できるようにした円筒状素材のスピニング装置及びスピニング成形方法を提供することを第２の目的とする。

上記第１の目的を達成するため、本発明の円筒状素材のスピニング装置は、金属製の円筒状素材をマンドレルに被せるようにして装着し、該円筒状素材の軸方向に張力を付与しながら、円筒状素材の外周側からローラで押圧するしごき加工を施すことによって円筒状素材の伸長と薄肉化を図るようにした円筒状素材のスピニング装置において、円筒状素材の開放端部に形成した突出縁部を介して円筒状素材の軸方向に張力を付与する張力付与機構と、該張力付与機構との間で円筒状素材の突出縁部を挟持する支持機構とを備え、円筒状素材の突出縁部を張力付与機構と支持機構とで挟持した状態で、円筒状素材の軸方向に張力を付与しながら、しごき加工を施すようにしたことを特徴とする。

この場合において、上記第２の目的を達成するため、本発明の円筒状素材のスピニング装置は、しごき加工を施した後、前記支持機構が、しごき加工を施した円筒状素材の突出縁部を支持した状態で、マンドレルの先端側に向けて移動することにより、円筒状素材をマンドレルから脱型するようにすることができる。

また、前記張力付与機構及び支持機構の円筒状素材との接触部が、それぞれマンドレルと共に回転するとともに、マンドレルの軸方向に移動可能に設けられるようにすることができる。

また、本発明の円筒状素材のスピニング装置によるスピニング成形方法は、金属製の円筒状素材をマンドレルに被せるようにして装着し、該円筒状素材の軸方向に張力を付与しながら、円筒状素材の外周側からローラで押圧するしごき加工を施すことによって円筒状素材の伸長と薄肉化を図るようにした円筒状素材のスピニング成形方法において、円筒状素材の突出縁部を、円筒状素材の開放端部に形成した突出縁部を介して円筒状素材の軸方向に張力を付与する張力付与機構と、該張力付与機構との間で円筒状素材の突出縁部を挟持する支持機構とで挟持した状態で、円筒状素材の軸方向に張力を付与しながら、しごき加工を施すようにしたことを特徴とする。

この場合において、しごき加工を施した後、前記支持機構が、しごき加工を施した円筒状素材の突出縁部を支持した状態で、マンドレルの先端側に向けて移動することにより、円筒状素材をマンドレルから脱型するようにすることができる。

また、前記張力付与機構及び支持機構の円筒状素材との接触部が、それぞれマンドレルと共に回転するとともに、マンドレルの軸方向に移動可能に設けられてなり、しごき加工を施した後、張力付与機構がマンドレルの先端側に向けて移動するのと同時に、支持機構がしごき加工を施した円筒状素材の突出縁部を支持した状態でマンドレルの先端側に向けて移動するようにすることができる。

また、前記ローラのローラ待機位置からしごき加工位置への移動及びしごき加工位置からローラ待機位置への移動を、張力付与機構のマンドレルの軸方向の移動に同期させて行うようにすることができる。

本発明の円筒状素材のスピニング装置及びスピニング成形方法によれば、円筒状素材の開放端部に形成した突出縁部を介して円筒状素材の軸方向に張力を付与する張力付与機構と、該張力付与機構との間で円筒状素材の突出縁部を挟持する支持機構とを備え、円筒状素材の突出縁部を張力付与機構と支持機構とで挟持した状態で、円筒状素材の軸方向に張力を付与しながら、しごき加工を施すようにすることにより、円筒状素材の突出縁部の保持力を高めることができる。これにより、円筒状素材の突出縁部に特殊な加工を行ったり、張力を下げてしごき加工を行ったりする等の回避方法を採用しなくても、円筒状素材の軸方向に大きな張力を作用させた場合でも、円筒状素材に形成した突出縁部が変形し、張力付与機構から抜けてしまうことがないようにすることができ、スピニング成形の作業効率を向上することができる。

また、前記支持機構が、しごき加工を施した円筒状素材の突出縁部を支持した状態で、マンドレルの先端側に向けて移動することにより、円筒状素材をマンドレルから脱型するようにすることにより、さらに、前記張力付与機構及び支持機構の円筒状素材との接触部が、それぞれマンドレルと共に回転するとともに、マンドレルの軸方向に移動可能に設けられてなり、しごき加工を施した後、張力付与機構がマンドレルの先端側に向けて移動するのと同時に、支持機構がしごき加工を施した円筒状素材の突出縁部を支持した状態でマンドレルの先端側に向けて移動するようにしたり、前記ローラのローラ待機位置からしごき加工位置への移動及びしごき加工位置からローラ待機位置への移動を、張力付与機構のマンドレルの軸方向の移動に同期させて行うようにすることにより、しごき加工を施した円筒状素材をマンドレルの先端側に向けて移動することにより行う、しごき加工を施した円筒状素材のマンドレルからの脱型作業を、円滑に行うことができるとともに、特に、サイクルタイムを短縮化でき、スピニング成形の作業効率を一層向上することができる。

本発明の円筒状素材のスピニング装置によるスピニング成形方法の一例を示す工程説明図である。本発明の円筒状素材のスピニング装置によるスピニング成形方法の一例を示す工程説明図である。本発明の円筒状素材のスピニング装置の説明図で、（ａ）は全体の説明図、（ｂ）は要部の説明図ある。従来の円筒状素材のスピニング装置によるスピニング成形方法を示す説明図である。

以下、本発明の円筒状素材のスピニング装置及びスピニング成形方法の実施の形態を、図面に基づいて説明する。

図１−１及び図１−２並びに図２に、本発明の円筒状素材のスピニング装置によるスピニング成形方法の一例を示す。

この円筒状素材のスピニング装置は、金属製の円筒状素材１をマンドレル２に被せるようにして装着し、円筒状素材１の軸方向に張力を付与しながら、円筒状素材１の外周側からローラ３で押圧するしごき加工を施すことによって円筒状素材１の伸長と薄肉化を図るようにするためのもので、円筒状素材１の開放端部に形成した突出縁部１１を介して円筒状素材１の軸方向に張力を付与する張力付与機構４と、この張力付与機構４との間で円筒状素材１の突出縁部１１を挟持する支持機構５とを備え、円筒状素材１の突出縁部１１を張力付与機構４と支持機構５とで挟持した状態で、円筒状素材１の軸方向に張力を付与しながら、しごき加工を施すようにしたものである。

この場合において、円筒状素材１には、最終製品に適応した、鉄、ステンレススチール、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、マグネシウム等の各種金属製の円筒状素材を用いることができる。

円筒状素材１の形状は、円筒状素材１の開放端部に、張力付与機構４と支持機構５とで挟持可能な突出縁部１１を形成したものであれば、特に限定されるものでなく、最終製品に対応させたもので、本実施例のように、マンドレル２に被せるようにして装着したときに、マンドレル２の先端部によって支持することができるように端部を閉鎖した有底状のもののほか、図３に示す従来例のように、マンドレル２に被せるようにして装着したときに、マンドレル２の先端部によって支持することができるように端部を一部閉鎖したもの、さらには、突出縁部１２を形成したもの等を用いることができる。

ここで、突出縁部１１の形状は、特に限定されるものでないが、成形加工し易く、また、張力付与機構４と支持機構５とで挟持し易い鍔状の形状のものとすることが好ましい。

マンドレル２は、回転支持台６に取り付けられ、マンドレル２に円筒状素材１を装着した状態で、マンドレル２を回転させることができるようにしている。

なお、本実施例において、マンドレル２を取り付けるようにした回転支持台６の回転軸は、竪軸型を採用するようにしたが、図３に示す従来例のように、横軸型を採用するようにすることもできる。

ローラ３は、マンドレル２に装着した円筒状素材１を、その外周側から押圧して、しごき加工を施すためのもので、本実施例においては、複数台、より具体的には、３台のローラ３を、マンドレル２を挟んで対称位置に配置するようにしている。

張力付与機構４は、円筒状素材１の開放端部に形成した突出縁部１１を介して円筒状素材１の軸方向に張力を付与するためのもので、本実施例においては、回転支持台６に対向して、回転支持台６に対して接離可能に配設した芯押し台７にロッド４２及びベアリング４３を介して取り付けた円筒状部材４１からなり、この円筒状部材４１の内周側に張り出した内周縁部４１ａを、円筒状素材１の突出縁部１１に当接（本実施例においては、内周縁部４１ａの下面を突出縁部１１の上面に当接）させて、突出縁部１１を介して円筒状素材１の軸方向に張力を付与することができるようにしている。
これにより、張力付与機構４の円筒状素材１との接触部である円筒状部材４１は、芯押し台７にロッド４２及びベアリング４３を介して取り付けられることによって、マンドレル２に従動して共に回転するとともに、マンドレル２の軸方向に移動可能に設けられることになる。

ロッド４２は、４本（ローラ３の台数及び配置によって、３本とすることもできる。）を、平面視して正四角形の頂点に位置に配置した構成とし、これにより、ロッド４２間の隙間を通してローラ３を位置させて、円筒状素材１の外周側からローラ３で押圧するしごき加工を施すことができるようにしている。

張力付与機構４を取り付けるようにした芯押し台７には、円筒状素材１に、図３に示す従来例のように、マンドレル２に被せるようにして装着したときに、マンドレル２の先端部によって支持することができるように端部の一部分のみを閉鎖したもの（マンドレル２の先端面の中心部を露出させることができるもの）を用いる場合は、マンドレル軸芯支持機構（図示省略）を設け、マンドレル２を両持ちで回転させるようにすることができる。
なお、円筒状素材１に、本実施例のように、マンドレル２に被せるようにして装着したときに、マンドレル２の先端部によって支持することができるように端部を閉鎖した有底状のものを用いる場合は、マンドレル軸芯支持機構を設けず、マンドレル２を片持ちで回転させるようにする。

支持機構５は、張力付与機構４との間で円筒状素材１の突出縁部１１を挟持するためのもので、本実施例においては、回転支持台６に移動機構５２を介して取り付けた円筒状部材５１からなり、この円筒状部材５１の端部５１ａを、円筒状素材１の突出縁部１１に当接（本実施例においては、端部５１ａの上面を突出縁部１１の下面に当接）させて、突出縁部１１を介して円筒状素材１を軸方向に支持することができるようにしている。
これにより、支持機構５の円筒状素材１との接触部である円筒状部材５１は、回転支持台６に移動機構５２を介して取り付けられることによって、マンドレル２に従動して共に回転するとともに、マンドレル２の軸方向に移動可能に設けられることになる。

ここで、支持機構５の移動機構５２には、油圧シリンダ等のアクチューエータやばね機構を、また、芯押し台７の駆動機構（図示省略）には、油圧シリンダ等のアクチューエータを、好適に用いることができる。

また、支持機構５は、本実施例のように、回転支持台６に移動機構５２を介して取り付けるほか、支持機構５を、張力付与機構４に対して可動に構成したクランプ構造とし、張力付与機構４側に取り付けるようにすることもできる。

さらに、支持機構５は、しごき加工を施した円筒状素材１の突出縁部１１を支持した状態で、移動機構５２によって、支持機構５をマンドレル２の先端側に向けて移動させることにより、円筒状素材１をマンドレル２から脱型するようにすることができる。

支持機構５を取り付けるようにした回転支持台６には、マンドレル２の内部を通って、しごき加工を施した円筒状素材１の閉鎖（一部閉鎖）された端部を押圧するノックアウト機構（図示省略）を併設するようにすることができる。

次に、この円筒状素材のスピニング装置の動作について説明する。

まず、図１−１（ａ）に示すように、円筒状素材１をマンドレル２に被せるようにして装着する。

次に、図１−１（ｂ）に示すように、芯押し台７を回転支持台６に対して接近させることにより、円筒状素材１の突出縁部１１を張力付与機構４の円筒状部材４１の内周縁部４１ａと支持機構５の円筒状部材５１の端部５１ａとで挟持するようにする。

この状態で、さらに、芯押し台７を回転支持台６に対して接近させる（芯押し台７の駆動機構による押圧力を、支持機構５の移動機構５２による押圧力よりも大きくなるように設定するようにする。）ことにより、張力付与機構４によって、円筒状素材１の開放端部に形成した突出縁部１１を介して円筒状素材１の軸方向に張力を付与しながら（このとき、張力付与機構４の円筒状部材４１の内周縁部４１ａと支持機構５の円筒状部材５１の端部５１ａとは、円筒状素材１の突出縁部１１を挟持した状態で、回転支持台６に対して接近する方向に移動する。）、円筒状素材１の外周側からローラ３で押圧するしごき加工を施すことによって円筒状素材１の伸長と薄肉化を図るようにする。

これにより、円筒状素材１の突出縁部１１の保持力を高めることができ、円筒状素材１の突出縁部１１に特殊な加工を行ったり、シワの発生の要因となる張力を下げてしごき加工を行ったりする等の回避方法を採用しなくても、円筒状素材１の軸方向に大きな張力を作用させた場合でも、円筒状素材１に形成した突出縁部１１が変形し、張力付与機構４から抜けて、加工を行うことができなくなってしまうことがないようにすることができ、スピニング成形の作業効率を向上することができる。

そして、しごき加工が完了すると、図１−２（ａ）に示すように、芯押し台７を回転支持台６に対して離間させることにより、張力付与機構４をマンドレル２の先端側に向けて、そして、マンドレル２から離脱するように移動するようにするとともに、支持機構５によって、しごき加工を施した円筒状素材１の突出縁部１１を支持した状態で、移動機構５２によって、支持機構５をマンドレル２の先端側に向けて移動させることにより、円筒状素材１をマンドレル２から脱型するようにする。

この場合、張力付与機構がマンドレルの先端側に向けて移動するのと同時に、支持機構５がしごき加工を施した円筒状素材１の突出縁部１１を支持した状態でマンドレル２の先端側に向けて移動するようにすることができる。
この動作は、芯押し台７の駆動機構による押圧力をなくすことにより、支持機構５の移動機構５２による押圧力が大きくなるようにすることで実施することができる。

これにより、しごき加工を施した円筒状素材１をマンドレル２の先端側に向けて移動することにより行う、しごき加工を施した円筒状素材１のマンドレル２からの脱型作業を、円滑に行うことができるとともに、特に、芯押し台７の駆動機構による押圧力をなくすことにより、支持機構５の移動機構５２による押圧力によって自動的に円筒状素材１をマンドレル２から脱型するようにすることでサイクルタイムを短縮化でき、スピニング成形の作業効率を向上することができる。

また、ローラ３は、ローラ待機位置（張力付与機構４と干渉しない外側位置）からしごき加工位置への移動させることによって、張力付与機構４のロッド４２間の隙間を通して位置させて、円筒状素材１の外周側からローラ３で押圧するしごき加工を施すことができるようにしているが、ローラ３０の動作、具体的には、ローラ３０のローラ待機位置からしごき加工位置への移動及びしごき加工位置からローラ待機位置への移動と、張力付与機構４のマンドレル２の軸方向の移動とを同期させることができる。

これにより、ローラ３と張力付与機構４とが干渉しないようにするとともに、サイクルタイムを短縮化でき、スピニング成形の作業効率を向上することができる。

以上、本発明の円筒状素材のスピニング装置及びスピニング成形方法について、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。

本発明の円筒状素材のスピニング装置及びスピニング成形方法は、円筒状素材の軸方向に大きな張力を作用させた場合でも、円筒状素材に形成した突出縁部が変形し、張力付与機構から抜けてしまうことがなく、また、しごき加工を施した円筒状素材をマンドレルの先端側に向けて移動することにより行う、しごき加工を施した円筒状素材のマンドレルからの脱型作業を、円滑に行うことができるとともに、特に、サイクルタイムを短縮化できるという特性を有していることから、円筒状素材のスピニング装置及びスピニング成形方法の用途に好適に用いることができる。

１円筒状素材
１１突出縁部
２マンドレル
３ローラ
４張力付与機構
４１円筒状部材
４１ａ内周縁部
４２ロッド
４３ベアリング
５支持機構
５１円筒状部材
５１ａ端部
５２移動機構
６回転支持台
７芯押し台

Claims

円筒状素材をマンドレルに被せるようにして装着し、該円筒状素材の軸方向に張力を付与しながら、円筒状素材の外周側からローラで押圧するしごき加工を施すことによって円筒状素材の伸長と薄肉化を図るようにした円筒状素材のスピニング装置において、
円筒状素材の外周に突設した被挟持部を介して円筒状素材の軸方向に張力を付与する張力付与機構と、
該張力付与機構との間で前記円筒状素材の被挟持部を挟持する支持機構とを備え、
該支持機構は、移動機構を有し、当該移動機構により前記円筒状素材の被挟持部を軸方向に支持可能であり、
前記円筒状素材の被挟持部を、張力付与機構と支持機構とで挟持した状態で前記マンドレルの軸方向に移動させることにより、円筒状素材の軸方向に張力を付与しながら、しごき加工を施すようにした
ことを特徴とする円筒状素材のスピニング装置。
しごき加工を施した後、前記支持機構が、しごき加工を施した円筒状素材の被挟持部を支持した状態で、マンドレルの先端側に向けて移動することにより、円筒状素材をマンドレルから脱型するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の円筒状素材のスピニング装置。
前記張力付与機構及び支持機構の円筒状素材との接触部が、それぞれマンドレルと共に回転するとともに、マンドレルの軸方向に移動可能に設けられてなることを特徴とする請求項１又は２に記載の円筒状素材のスピニング装置。
円筒状素材をマンドレルに被せるようにして装着し、該円筒状素材の軸方向に張力を付与しながら、円筒状素材の外周側からローラで押圧するしごき加工を施すことによって円筒状素材の伸長と薄肉化を図るようにした円筒状素材のスピニング成形方法において、
円筒状素材の外周に突設した被挟持部を、該円筒状素材の被挟持部を介して円筒状素材の軸方向に張力を付与する張力付与機構と、前記円筒状素材の被挟持部を軸方向に支持する移動機構を有する支持機構とで挟持した状態で、前記マンドレルの軸方向に移動させることにより、円筒状素材の軸方向に張力を付与しながら、しごき加工を施すようにした
ことを特徴とする円筒状素材のスピニング成形方法。
しごき加工を施した後、前記支持機構が、しごき加工を施した円筒状素材の被挟持部を支持した状態で、マンドレルの先端側に向けて移動することにより、円筒状素材をマンドレルから脱型するようにしたことを特徴とする請求項４に記載の円筒状素材のスピニング成形方法。
前記張力付与機構及び支持機構の円筒状素材との接触部が、それぞれマンドレルと共に回転するとともに、マンドレルの軸方向に移動可能に設けられてなり、しごき加工を施した後、張力付与機構がマンドレルの先端側に向けて移動するのと同時に、支持機構がしごき加工を施した円筒状素材の被挟持部を支持した状態でマンドレルの先端側に向けて移動するようにしたことを特徴とする請求項５に記載の円筒状素材のスピニング成形方法。
前記ローラのローラ待機位置からしごき加工位置への移動及びしごき加工位置からローラ待機位置への移動を、張力付与機構のマンドレルの軸方向の移動に同期させて行うようにしたことを特徴とする請求項６に記載の円筒状素材のスピニング成形方法。