JP6759112B2 - 回転塑性加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、ワークを回転させて塑性加工を施す回転塑性加工装置に関する。

かかる回転塑性加工装置では、ワークが装置に保持された状態で、主軸機構により回転される。そしてワークに加工ローラが押し付けられて、塑性加工が施され、製品が製造される。例えば特許文献１の装置では、円板状の金属素材の中央部分を治具にクランプし、前記金属素材の外周部分を前記治具から突出した状態で前記金属素材を回転させるとともに、前記外周部分に成形型（ローラ）を押し付けて増肉加工を行う。

特開平０９−０６６３３０号公報

ところで上述したような加工装置では、ワークを保持する部材（金型等）や加工ローラは、製造する製品に適合するものが用いられる。したがって製造する製品を変更する場合には、ワークを保持する部材や加工ローラを、以降製造する製品に適合するものへと交換する必要がある。この、いわゆる段取り換えの作業には、従来は１時間程度の時間を要していた。なぜなら、ワークを保持する部材や加工ローラは多数のボルトで強固に固定されている上に、装置の内部の作業スペースは小さいため、作業性が悪いからである。

本発明は上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、回転塑性加工装置の段取り換えに要する時間を短縮し、装置の稼働率を高めることにある。

上記目的を達成するための回転塑性加工装置の特徴構成は、
回転機構がワークを保持したワーク保持ユニットを回転させて、前記ワークにローラを当接させることによりワークの塑性加工を行う回転塑性加工装置であって、
バネクランプ機構と、第１ピストンと、第２ピストンとを有し、
前記バネクランプ機構は、バネの弾性力により前記ワーク保持ユニットを前記回転機構に固定し、前記第１ピストンから油圧が供給された際に前記ワーク保持ユニットと前記回転機構との固定を解除し、
前記第１ピストンは、前記第２ピストンに押された際に前記バネクランプ機構に油圧を供給し、
前記第２ピストンは、前記回転機構から離間して配置されている点にある。

回転塑性加工装置のワーク保持ユニットは、通常、主軸機構に対して多数のボルトを用いて固定され、それらボルトはワーク保持ユニットの外周にそって配置される。そうすると、ワーク保持ユニットを主軸機構に対して着脱するには、ワーク保持ユニットの前側だけでなく、側面や背面のボルトを着脱する必要があり、多大な時間を要する。その上、ワーク保持ユニットおよび主軸機構が配置されるべき回転塑性加工装置の内部空間は、装置の小型化の要請から、必要最小限の広さに設計される。そうすると、ワーク保持ユニットの着脱の作業性は更に悪いものとなる。上記の特徴構成によれば、バネクランプ機構がワーク保持ユニットを回転機構に着脱（固定・固定解除）するから、手作業で多数のボルトを着脱する必要がなく、作業性が大幅に向上する。すなわち回転塑性加工装置の段取り換えに要する時間を短縮し、装置の稼働率を高めることができる。そしてバネクランプ機構は第１ピストンからの油圧で作動し、第１ピストンを押す第２ピストンは回転機構から離間して配置されているから、バネクランプ機構を動作させる油圧回路を回転機構の固定側と回転側に渡って設ける必要がなく、油漏れの危険性を低減することができる。つまり回転塑性加工装置の段取り換えのための機構を、簡易な構成により実現することが可能となる。

本発明に係る回転塑性加工装置の別の特徴構成は、
前記ローラを移動させて前記ワークに当接させるローラ保持移動機構を有し、
前記第２ピストンが前記第１ピストンを押す力は、前記ローラ保持移動機構を前記回転機構に向けて移動させる力により生じる点にある。

上記の特徴構成によれば、ローラ保持移動機構が第２ピストンが第１ピストンを押す力を生じさせるから、回転塑性加工装置の段取り換えのための機構を、簡易な構成により実現することが可能となる。

本発明に係る回転塑性加工装置の別の特徴構成は、
主軸側バネクランプ機構と、心押側バネクランプ機構と、主軸側第１ピストンと、心押側第１ピストンと、主軸側第２ピストンと、心押側第２ピストンと、力分岐機構とを有し、
前記回転機構は、主軸機構と心押機構とを有し、
前記ワーク保持ユニットは、主軸側部材と心押側部材とを有し、
前記主軸側バネクランプ機構は、バネの弾性力により前記主軸側部材を前記主軸機構に固定し、前記主軸側第１ピストンから油圧が供給された際に前記主軸側部材と前記主軸機構との固定を解除し、
前記心押側バネクランプ機構は、バネの弾性力により前記心押側部材を前記心押機構に固定し、前記心押側第１ピストンから油圧が供給された際に前記心押側部材と前記心押機構との固定を解除し、
前記主軸側第１ピストンは、前記主軸側第２ピストンに押された際に前記主軸側バネクランプ機構に油圧を供給し、
前記心押側第１ピストンは、前記心押側第２ピストンに押された際に前記心押側バネクランプ機構に油圧を供給し、
前記力分岐機構は、前記ローラ保持移動機構を前記回転機構に向けて移動させる力を分岐して、前記主軸側第２ピストンと前記心押側第２ピストンとに伝達する点にある。

上記の特徴構成によれば、力分岐機構がローラ保持移動機構からの力を分岐して、主軸側第２ピストンと心押側第２ピストンとに伝達するから、主軸側と心押側の両方の固定解除を簡易な構成により実現することが可能となる。

本発明に係る回転塑性加工装置の別の特徴構成は、前記第２ピストンは、前記回転機構に対して移動可能な台車に載置されている点にある。

上記の特徴構成によれば、回転機構に対して移動可能な台車に第２ピストンが載置されているから、段取り換えが完了すれば台車を回転機構の近傍から退避させることができるので、回転塑性加工装置の段取り換えのための機構を、簡易な構成により実現することが可能となる。

回転塑性加工装置の概要を示す正面図 回転塑性加工システムの概要を示す上面図 交換作業位置と待機位置とを示す概略断面図 交換作業位置を示す正面図 バネクランプ機構の作動機構の概要を示す図 バネクランプ機構による心押側部材の固定動作の説明図 回転機構およびワーク保持ユニットの構造を示す部分断面図 主軸機構および心押機構へのワーク保持ユニットの固定動作の説明図 主軸機構および心押機構へのワーク保持ユニットの固定動作の説明図 主軸機構および心押機構へのワーク保持ユニットの固定動作の説明図 主軸機構および心押機構へのワーク保持ユニットの固定動作の説明図 主軸機構および心押機構へのワーク保持ユニットの固定動作の説明図

＜回転塑性加工システムの概要＞
以下、本実施形態に係る回転塑性加工システム１について図面に基づいて説明する。以下では、図中の矢印ＵＰ、矢印ＤＷ、矢印ＦＲ、矢印ＢＫ、矢印ＬＨ及び矢印ＲＨで示した方向を、それぞれ上方向、下方向、前方向、後方向、左方向及び右方向と定義して説明を行う。

回転塑性加工システム１は、図２に示す通り、回転塑性加工装置２、ユニット搬送台車３および制御部４を有して構成される。図１に示す回転塑性加工装置２は、ワークＷをワーク保持ユニットＡに保持させた状態で、回転機構Ｎ（主軸機構１０および心押機構２０）により回転させ、加工ローラ支持ユニット６０に支持された加工ローラ６３を押し付けて、ワークＷに塑性加工を施す装置である。図２に示す通り、ユニット搬送台車３は、回転塑性加工装置２の前側に配置されて、ワーク保持ユニットＡおよび加工ローラ支持ユニット６０を支持して、これらを回転塑性加工装置２の内部と外部との間で移動させる。回転塑性加工装置２の前側には複数のユニット搬送台車３が配置されて、ワーク保持ユニットＡおよび加工ローラ支持ユニット６０の回転塑性加工装置２からの取り外し、および回転塑性加工装置２への取り付けの作業が行われる。

制御部４は交換制御部４ａを有して構成される。この交換制御部４ａが、ワーク保持ユニットＡおよび加工ローラ支持ユニット６０の回転塑性加工装置２からの取り外し、および回転塑性加工装置２への取り付けの作業を制御する。

＜回転塑性加工装置の概要＞
図１に示す通り、回転塑性加工装置２は、主軸機構１０、心押機構２０、主軸側部材３０、心押側部材４０、ローラ保持移動機構５０および加工ローラ支持ユニット６０を有して構成される。主軸側部材３０と心押側部材４０との間に、ワークＷが挟持される。すなわち、ワーク保持ユニットＡが主軸側部材３０と心押側部材４０とを有して構成される。

回転塑性加工装置２で加工されるワークＷは、円板または円柱状の素材である。ワークＷの素材としては、回転塑性加工装置２で加工可能なものであれば好適に用いられるが、例えばステンレスや鉄合金、アルミ合金製の素材が用いられる。

主軸側部材３０は、後述する主軸着脱機構Ｂ（主軸側バネクランプ機構１２および主軸側部材３０の挿入孔３２）を介して主軸機構１０に取り付けられる。
心押側部材４０は、後述する心押着脱機構Ｃ（心押側バネクランプ機構２２および心押側部材４０の挿入孔４２）を介して心押機構２０に取り付けられる。そして主軸機構１０がモータ（図示なし）により回転され、心押機構２０とともにワーク保持ユニットＡが回転し、ワークＷが回転する。

加工ローラ支持ユニット６０は、後述するローラ着脱機構Ｆを介してローラ保持移動機構５０に取り付けられる。そしてローラ保持移動機構５０がアクチュエータ（図示なし）により移動され、加工ローラ支持ユニット６０に支持された加工ローラ６３がワークＷに押し付けられる。以上の様にしてワークＷに対して塑性加工が施される。なお回転塑性加工装置２へのワーク保持ユニットＡの着脱については、後に詳しく説明する。

＜ユニット搬送台車＞
ユニット搬送台車３は、図３および図４に示す通り、上台車８０および下台車９０を有して構成される。上台車８０には、ワーク保持ユニットＡ（主軸側部材３０および心押側部材４０）と、加工ローラ支持ユニット６０とが搭載される。そして上台車８０は、下側に車輪８８を有する。

下台車９０は、図４に示す通り、下側に車輪９２を有し、回転塑性加工装置２の前側にて左右および前後方向に移動可能である。下台車９０は、上側にレール９１を有する。そしてレール９１の上側に、上台車８０の車輪８８が係合する状態で、上台車８０が載置される。これにより上台車８０は、レール９１の上側を前後方向に移動することができる。そして上台車８０は、図３に示すように、下台車９０の上から後方向へ移動して、回転塑性加工装置２の内部へと進入することができる。

これによりユニット搬送台車３の上台車８０は、図３に示すように、ワーク保持ユニットＡを、回転塑性加工装置２の内部の交換作業位置Ｐ１と、回転塑性加工装置２の外部の待機位置Ｐ３との間で移動させることができる。ワーク保持ユニットＡの交換作業位置Ｐ１は、主軸機構１０と心押機構２０との間である。そしてワーク保持ユニットＡがユニット搬送台車３の上台車８０によって交換作業位置Ｐ１に配置された際、ワーク保持ユニットＡの中心軸と主軸機構１０の回転軸Ｇとが一致する。

またユニット搬送台車３の上台車８０は、図３に示すように、加工ローラ支持ユニット６０を、回転塑性加工装置２の内部の交換作業位置Ｐ２と、回転塑性加工装置２の外部の待機位置Ｐ４との間で移動させることができる。加工ローラ支持ユニット６０の交換作業位置Ｐ２は、図２に示される様に、主軸機構１０の回転軸Ｇを間に挟んだ両側に位置し、ローラ保持移動機構５０の近傍に位置する。

＜ワーク保持ユニットＡの着脱の機構＞
次に図５および図６を参照して、回転機構Ｎ（主軸機構１０および心押機構２０）に対するワーク保持ユニットＡ（主軸側部材３０および心押側部材４０）の着脱の機構について説明する。

図５に示すように、本実施形態の回転塑性加工装置２では、主軸機構１０のクランプ部材１１に、複数のバネクランプ機構Ｑ（主軸側バネクランプ機構１２）が配置されている。また心押機構２０のクランプ部材２１に、複数のバネクランプ機構Ｑ（心押側バネクランプ機構２２）が配置されている。本実施形態では、クランプ部材１１は円柱状の部材であり、複数の主軸側バネクランプ機構１２は、クランプ部材１１の外周に沿って等間隔に配置されている。同様に、クランプ部材２１は円柱状の部材であり、複数の心押側バネクランプ機構２２は、クランプ部材２１の外周に沿って等間隔に配置されている。

バネクランプ機構Ｑは、供給される油圧と、内蔵されたバネにより動作する機構である。詳しくはバネクランプ機構Ｑは、図６に示すように、本体（２２ａ）、シャフト（２２ｂ）および頭部（２２ｃ）を有して構成される。シャフト（２２）は、本体（２２ａ）に内蔵されたバネ（図示なし）により上方向に付勢されている。油圧回路（２４）から油圧が供給されると、バネの弾性力に抗して、シャフト（２２ｂ）および頭部（２２ｃ）が下方に移動する。そして油圧回路（２４）からの油圧の供給が停止すると、バネの弾性力によってシャフト（２２ｂ）および頭部（２２ｃ）が上方に移動する。

図５に示すように、主軸側部材３０には複数の挿入孔３２が形成されており、心押側部材４０には複数の挿入孔４２が形成されている。本実施形態では、主軸側部材３０は円柱状の部材であり、複数の挿入孔３２は、主軸側部材３０の外周に沿って等間隔に配置されている。同様に、心押側部材４０は円柱状の部材であり、複数の挿入孔４２は、心押側部材４０の外周に沿って等間隔に配置されている。

主軸側バネクランプ機構１２の頭部１２ｃが、主軸側部材３０の挿入孔３２に挿入されて、主軸機構１０のクランプ部材１１と主軸側部材３０とが固定される。また心押側バネクランプ機構２２の頭部２２ｃが、心押側部材４０の挿入孔４２挿入されて、心押機構２０のクランプ部材２１と心押側部材４０とが固定される。すなわちバネクランプ機構Ｑが、ワーク保持ユニットＡを回転機構Ｎに固定する。

図６を参照して、バネクランプ機構Ｑによるワーク保持ユニットＡの回転機構Ｎへの固定について詳しく説明する。図６には例として、心押側バネクランプ機構２２と、心押側部材４０の挿入孔４２が示されている。

挿入孔４２は、縦穴４２ａ、横穴４２ｂおよびＵ字溝４２ｃを有して構成される。縦穴４２ａは、フランジ部位４１の上側の面から垂直に下方向に形成された穴である。縦穴４２ａの直径は、心押側バネクランプ機構２２の頭部２２ｃの直径より若干大きい。横穴４２ｂは、縦穴４２ａの底からフランジ部位４１の周方向に沿って延びる穴である。横穴４２ｂは、心押側バネクランプ機構２２の頭部２２ｃより若干大きく形成されており、頭部２２ｃが内部を移動可能である。Ｕ字溝４２ｃは、縦穴４２ａの側面からフランジ部位４１の周方向に沿って形成されたＵ字状の溝であり、横穴４２ｂと連通する。Ｕ字溝４２ｃの幅は、軸部２２ｂの直径より若干大きく、頭部２２ｃの直径より小さい。

心押側バネクランプ機構２２による心押機構２０への心押側部材４０の固定は、次の様にして行われる。心押機構２０と心押側部材４０とが接近して、心押側バネクランプ機構２２の頭部２２ｃが、心押側部材４０の挿入孔４２の縦穴４２ａに挿入される。心押機構２０と心押側部材４０とが当接すると、心押側油圧回路２４から油圧が供給される。そうすると、心押側バネクランプ機構２２が作動し、軸部２２ｂおよび頭部２２ｃが下方向に移動する。そうすると、頭部２２ｃは、縦穴４２ａの底に達し、横穴４２ｂの横に位置する。

その状態で、心押機構２０と心押側部材４０とが逆方向に相対回転する。そうすると、心押側バネクランプ機構２２の頭部２２ｃは、挿入孔４２の横穴４２ｂに進入し、軸部２２ｂはＵ字溝４２ｃに進入する（図６の矢印参照）。その状態で心押側油圧回路２４からの油圧の供給が停止される。すると、心押側バネクランプ機構２２に内蔵されたバネにより、軸部２２ｂおよび頭部２２ｃが上方向へ移動して、頭部２２ｃの上面が横穴４２ｂの上面４２ｄに接触する。心押側油圧回路２４からの油圧の供給が停止された後も、心押側バネクランプ機構２２に内蔵されたバネにより、頭部２２ｃは上方向に付勢されるから、頭部２２ｃが心押側部材４０を上方向、すなわち心押機構２０の方向へ引くことになる。

以上のようにして、心押側バネクランプ機構２２による心押機構２０と心押側部材４０との固定が行われる。なお主軸側バネクランプ機構１２による主軸機構１０と主軸側部材３０との固定も、同様に行われる。

すなわち本実施形態では、主軸側バネクランプ機構１２と挿入孔３２とによって、主軸着脱機構Ｂが構成されている。主軸着脱機構Ｂは、主軸機構１０と主軸側部材３０との間に設けられ、主軸機構１０と主軸側部材３０とを着脱する。そして心押側バネクランプ機構２２と挿入孔４２とによって、心押着脱機構Ｃが構成されている。心押着脱機構Ｃは、心押機構２０と心押側部材４０との間に設けられ、心押機構２０と心押側部材４０とを着脱する。

図５を参照して、バネクランプ機構Ｑを作動させる機構について説明する。回転機構Ｎには第１ピストンＲが配置されており、第１ピストンＲから供給される油圧により、バネクランプ機構Ｑが作動する。

詳しくは、主軸機構１０のクランプ部材１１に、主軸側第１ピストン１３および主軸側油圧回路１４が配置されている。主軸側油圧回路１４は、主軸側第１ピストン１３と主軸側バネクランプ機構１２とを接続している。主軸側第１ピストン１３が外部から押圧されると、その力が油圧として主軸側油圧回路１４を介して主軸側バネクランプ機構１２に伝達され、主軸側バネクランプ機構１２が作動する。

心押側も同様の構成をとる。すなわち、心押機構２０のクランプ部材２１に、心押側第１ピストン２３および心押側油圧回路２４が配置されている。心押側油圧回路２４は、心押側第１ピストン２３と心押側バネクランプ機構２２とを接続している。心押側第１ピストン２３が外部から押圧されると、その力が油圧として心押側油圧回路２４を介して心押側バネクランプ機構２２に伝達され、心押側バネクランプ機構２２が作動する。

そして第１ピストンＲに対向する位置に、第２ピストンＳが配置される。第２ピストンＳは、油圧が供給されると作動して、第１ピストンＲを押す。

詳しくは、主軸側第１ピストン１３に対向する位置に、主軸側第２ピストン１０１が配置される。心押側第１ピストン２３に対向する位置に、心押側第２ピストン１０２が配置される。これら主軸側第２ピストン１０１および心押側第２ピストン１０２は、上述したユニット搬送台車３（台車）に配置されている。すなわち第２ピストンＳ（主軸側第２ピストン１０１および心押側第２ピストン１０２）は、回転機構Ｎ（主軸機構１０および心押機構２０）から離間して配置されている。

ユニット搬送台車３にはさらに、第３ピストン１０３および台車側油圧回路１０４が配置されている。台車側油圧回路１０４は、主軸側第２ピストン１０１と、心押側第２ピストン１０２と、第３ピストン１０３とを接続している。第３ピストン１０３が外部から押圧されると、その力が油圧として台車側油圧回路１０４を介して主軸側第２ピストン１０１および心押側第２ピストン１０２に伝達され、主軸側第２ピストン１０１および心押側第２ピストン１０２が作動する。すなわち、主軸側第２ピストン１０１および心押側第２ピストン１０２が、主軸側第１ピストン１３および心押側第１ピストン２３を押す。

本実施形態では、第３ピストン１０３は、上述したローラ保持移動機構５０により押される。つまり、ローラ保持移動機構５０が第３ピストン１０３を押すと、その力が台車側油圧回路１０４により分岐されて主軸側第２ピストン１０１および心押側第２ピストン１０２に伝達され、主軸側第２ピストン１０１および心押側第２ピストン１０２が、主軸側第１ピストン１３および心押側第１ピストン２３を押す。すなわち本実施形態では、台車側油圧回路１０４が、ローラ保持移動機構５０を回転機構Ｎに向けて移動させる力を分岐して、主軸側第２ピストン１０１と心押側第２ピストン１０２とに伝達する、力分岐機構Ｔとして機能する。

次に図７を参照して、主軸機構１０のクランプ部材１１、主軸側部材３０、心押機構２０のクランプ部材２１、心押側部材４０の詳細な構造と、ワーク保持ユニットＡ（主軸側部材３０および心押側部材４０）のユニット搬送台車３への搭載に関する構造、およびユニット搬送台車３に搭載される第２ピストンＳ等の構造・配置について説明する。

＜主軸側の構造＞
主軸機構１０のクランプ部材１１は、円盤状の部材であって、中心軸が主軸機構１０の回転軸Ｇに一致する姿勢にて、主軸機構１０に取り付けられている。クランプ部材１１には、上述した主軸側バネクランプ機構１２、主軸側第１ピストン１３および主軸側油圧回路１４が配置されている。

主軸側バネクランプ機構１２は、動作軸（軸部１２ｂの中心軸）を鉛直方向と一致させた姿勢にて、軸部１２ｂおよび頭部１２ｃがクランプ部材１１の上面に突出した状態で、クランプ部材１１の上面に配置される。本実施形態では、６つの主軸側バネクランプ機構１２が、クランプ部材１１の外周部に、回転軸Ｇを中心とする円周上に等間隔に配置される（なお図７では、１つの主軸側バネクランプ機構１２のみ図示されている）。

主軸側第１ピストン１３は、動作軸を水平方向と一致させた姿勢にて、クランプ部材１１の側面に配置される。本実施形態では、２つの主軸側第１ピストン１３が、クランプ部材１１の外周部の、回転軸Ｇを挟んで対向する位置に配置される（なお図７では、一方の主軸側第１ピストン１３のみ図示されている）。主軸側第１ピストン１３は、主軸側バネクランプ機構１２の間に配置される。具体的には主軸側第１ピストン１３は、図９に示すように、クランプ部材１１の側面に形成されたシリンダ１３ａと、シリンダ１３ａに挿入されたピストン１３ｂとを有して構成される。

本実施形態では主軸側油圧回路１４は、回転軸Ｇを中心とする円形状にクランプ部材１１の内部に形成された作動油の流路であって、主軸側バネクランプ機構１２の本体、および主軸側第１ピストン１３のシリンダ１３ａが接続されている。

主軸側部材３０は、円柱状の部材であって、フランジ部位３１、挿入孔３２および保持溝３２ｅを有して構成される。主軸側部材３０の上側は、ワークＷと係合する形状に形成されている。図７では、ダミーワークＶ（ワーク保持ユニットＡの交換の際に主軸側部材３０および心押側部材４０を保護するための部材）が、主軸側部材３０の上に載置されている。

フランジ部位３１は、フランジ状の部位であって、主軸側部材３０の下部に形成された部位である。

挿入孔３２は、中心軸（上述した心押側部材４０の挿入孔４２の縦穴４２ａの中心軸に対応する軸）を鉛直方向と一致させる状態で、フランジ部位３１の下面から上方向に向けて形成されている。挿入孔３２は、主軸側バネクランプ機構１２の頭部１２ｃが挿入されるよう、主軸側バネクランプ機構１２と対応する位置に形成されている。本実施形態では、６つの挿入孔３２が、フランジ部位３１の外周部に、回転軸Ｇを中心とする円周上に等間隔に配置される（なお図７では、１つの挿入孔３２のみ図示されている）。

保持溝３２ｅは、主軸側部材３０の中央の外周面に形成された溝であって、ユニット搬送台車３の下支持板８４と係合する溝である。主軸側部材３０は図７に示すように、保持溝３２ｅが下支持板８４と係合する状態で、ユニット搬送台車３に支持される。

＜心押側の構造＞
心押機構２０のクランプ部材２１は、円盤状の部材であって、中心軸が心押機構２０の回転軸Ｇに一致する姿勢にて、心押機構２０に取り付けられている。クランプ部材２１には、上述した心押側バネクランプ機構２２、心押側第１ピストン２３および心押側油圧回路２４が配置されている。

心押側バネクランプ機構２２は、動作軸（軸部２２ｂの中心軸）を鉛直方向と一致させた姿勢にて、軸部２２ｂおよび頭部２２ｃがクランプ部材２１の下面に突出した状態で、クランプ部材２１の下面に配置される。本実施形態では、６つの心押側バネクランプ機構２２が、クランプ部材２１の外周部に、回転軸Ｇを中心とする円周上に等間隔に配置される（なお図７では、１つの心押側バネクランプ機構２２のみ図示されている）。

心押側第１ピストン２３は、動作軸を水平方向と一致させた姿勢にて、クランプ部材２１の側面に配置される。本実施形態では、２つの心押側第１ピストン２３が、クランプ部材２１の外周部の、回転軸Ｇを挟んで対向する位置に配置される（なお図７では、一方の心押側第１ピストン２３のみ図示されている）。心押側第１ピストン２３は、心押側バネクランプ機構２２の間に配置される。具体的には心押側第１ピストン２３は、図９に示すように、クランプ部材２１の側面に形成されたシリンダ２３ａと、シリンダ２３ａに挿入されたピストン２３ｂとを有して構成される。

本実施形態では心押側油圧回路２４は、回転軸Ｇを中心とする円形状にクランプ部材２１の内部に形成された作動油の流路であって、心押側バネクランプ機構２２の本体、および心押側第１ピストン２３のシリンダ２３ａが接続されている。

心押側部材４０は、円柱状の部材であって、フランジ部位４１および挿入孔４２を有して構成される。心押側部材４０の下側は、ワークＷと係合する形状に形成されている。

フランジ部位４１は、フランジ状の部位であって、心押側部材４０の上部に形成された部位である。

挿入孔４２は、中心軸（縦穴４２ａの中心軸）を鉛直方向と一致させる状態で、フランジ部位４１の上面から下方向に向けて形成されている。挿入孔４２は、心押側バネクランプ機構２２の頭部２２ｃが挿入されるよう、心押側バネクランプ機構２２と対応する位置に形成されている。本実施形態では、６つの挿入孔４２が、フランジ部位４１の外周部に、回転軸Ｇを中心とする円周上に等間隔に配置される（なお図７では、１つの挿入孔４２のみ図示されている）。

心押側部材４０は図７に示すように、フランジ部位４１がユニット搬送台車３の上支持板８２に載置される状態で、ユニット搬送台車３に支持される。

＜ユニット搬送台車３に係る構造＞
上述したユニット搬送台車３の上台車８０は、載置台８１、上支持板８２、下支持板８４、支柱８５およびスプリング８６を有して構成される。

載置台８１は、水平に配置された板状の部材である。上述した主軸側第２ピストン１０１が、載置台８１の上に配置される。主軸側第２ピストン１０１は、動作軸を水平方向および主軸側第１ピストン１３の動作軸と一致させた姿勢にて、主軸側第１ピストン１３に対向する位置に配置される。本実施形態では、２つの主軸側第２ピストン１０１が、回転軸Ｇを挟んで対向する位置に配置される。

載置台８１の上には、上述した第３ピストン１０３（図示なし）が配置される。第３ピストン１０３は、動作軸が水平方向で、かつ主軸機構１０に向いた状態、詳しくは主軸機構１０の回転軸Ｇと交差する姿勢にて、載置台８１に配置される。つまり第３ピストン１０３は、ローラ保持移動機構５０を主軸機構１０（回転機構Ｎ）に向けて移動させる力により押されることになる。

支柱８５は、載置台８１の上に立設される。本実施形態では、４本の支柱８５が、主軸側部材３０および心押側部材４０の周囲に、上下方向に延びて立設される。上支持板８２および下支持板８４は、水平に配置された板状の部材である。下支持板８４は、支柱８５に支持されて、載置台８１の上に配置される。上支持板８２は、支柱８５に支持されて、下支持板８４の上に配置される。上支持板８２および下支持板８４は、支柱８５に沿って上下方向に移動可能である。そして上支持板８２と下支持板８４との間、および下支持板８４と載置台８１との間にスプリング８６が配置される。上支持板８２および下支持板８４は、スプリング８６の弾性力によって支持されている。そして上述の通り、主軸側部材３０が下支持板８４に支持され、心押側部材４０が上支持板８２に支持される。したがって主軸側部材３０および心押側部材４０は、ユニット搬送台車３の上台車８０に、上下方向に移動可能な状態で、支持される。

上述した心押側第２ピストン１０２が、上支持板８２の上に配置される。心押側第２ピストン１０２は、動作軸が水平方向に一致し、かつ心押側第１ピストン２３の動作軸と平行となる姿勢にて、上面視で心押側第１ピストン２３に対向する位置に配置される。上支持板８２に配置された心押側第２ピストン１０２は、心押側部材４０とともに上下方向に移動する。そして、心押機構２０が下降して主軸機構１０のクランプ部材１１、主軸側部材３０、心押側部材４０および心押機構２０のクランプ部材２１が当接した状態（図８に示す状態）では、心押側第２ピストン１０２の動作軸と心押側第１ピストン２３の動作軸とが一致する状態となる。本実施形態では、２つの心押側第２ピストン１０２が、回転軸Ｇを挟んで対向する位置に配置される。

ここで図７を参照して、主軸側第２ピストン１０１、心押側第２ピストン１０２および台車側油圧回路１０４について説明する。主軸側第２ピストン１０１は、シリンダ１０１ａ、ピストン１０１ｂおよびピストンロッド１０１ｃを有して構成される。心押側第２ピストン１０２は、シリンダ１０２ａ、ピストン１０２ｂおよびピストンロッド１０２ｃを有して構成される。台車側油圧回路１０４は、ユニット搬送台車３の上台車８０の上に配置され、主軸側第２ピストン１０１、心押側第２ピストン１０２および第３ピストン１０３（図示なし）を接続している。

なおユニット搬送台車３の上台車８０には、ワーク保持ユニットＡの交換作業の際に、主軸側部材３０および心押側部材４０を回転させるワーク保持ユニット回転機構（図示なし）が配置されている。ワーク保持ユニット回転機構は、例えばエアシリンダ等で構成され、交換制御部４ａにより制御される。

＜ワーク保持ユニットの交換作業＞
以下、交換制御部４ａにより実行されるワーク保持ユニットＡの装着作業（段取り換え）について、図７〜図１２を参照しながら説明する。

＜図７の状態＞
ワーク保持ユニットＡをユニット搬送台車３へ載置して、回転塑性加工装置２の正面に配置する。そして上台車８０を回転塑性加工装置２の内部に進入させて、ワーク保持ユニットＡを交換作業位置Ｐ１に配置する。

＜図８（図９）の状態＞
次に交換制御部４ａが、心押機構２０を下降させて、主軸機構１０のクランプ部材１１、主軸側部材３０、心押側部材４０および心押機構２０のクランプ部材２１を当接させる。

以下の説明は、図９〜図１２の概略図を用いて行う。図９は、図８と同じ状態を模式的に示した状態である。この状態では、上述の通り、主軸機構１０のクランプ部材１１、主軸側部材３０、心押側部材４０および心押機構２０のクランプ部材２１が当接している。これに伴い、主軸側バネクランプ機構１２の頭部１２ｃは、主軸側部材３０の挿入孔３２に挿入された状態となり、心押側バネクランプ機構２２の頭部２２ｃは、心押側部材４０の挿入孔４２に挿入された状態となっている。

またこのとき、主軸側第１ピストン１３の動作軸と主軸側第２ピストン１０１の動作軸とは一致した状態となり、主軸側第２ピストン１０１のピストンロッド１０１ｃが、主軸側第１ピストン１３のピストン１３ｂと対向する位置に配置される。心押側第１ピストン２３の動作軸と心押側第２ピストン１０２の動作軸とは一致した状態となり、心押側第２ピストン１０２のピストンロッド１０２ｃが、心押側第１ピストン２３のピストン２３ｂと対向する位置に配置される。

＜図１０の状態＞
次に交換制御部４ａが、ローラ保持移動機構５０を移動させ、詳しくはローラ保持移動機構５０を回転機構Ｎ（主軸機構１０）に向けて移動させ、第３ピストン１０３を押す。そうすると、ローラ保持移動機構５０からの力が、台車側油圧回路１０４を介して主軸側第２ピストン１０１および心押側第２ピストン１０２に伝達され、主軸側第２ピストン１０１および心押側第２ピストン１０２が作動する。詳しくは、主軸側第２ピストン１０１に台車側油圧回路１０４から油圧が供給されて、主軸側第２ピストン１０１からピストンロッド１０１ｃが突出して、ピストンロッド１０１ｃが主軸側第１ピストン１３のピストン１３ｂを押す。心押側第２ピストン１０２に台車側油圧回路１０４から油圧が供給されて、心押側第２ピストン１０２からピストンロッド１０２ｃが突出して、ピストンロッド１０２ｃが心押側第１ピストン２３のピストン２３ｂを押す（図１０の状態）。

主軸側第１ピストン１３が押されると、主軸側油圧回路１４を介して油圧が主軸側バネクランプ機構１２に供給される。そうすると、頭部１２ｃが上方向へ移動し、頭部１２ｃが挿入孔３２の横穴に進入できる状態となる。心押側第１ピストン２３が押されると、心押側油圧回路２４を介して油圧が心押側バネクランプ機構２２に供給される。そうすると、頭部２２ｃが上方向へ移動し、頭部２２ｃが挿入孔４２の横穴（４２ｃ）に進入できる状態となる。

＜図１１の状態＞
次に交換制御部４ａが、ワーク保持ユニット回転機構を動作させて、主軸側部材３０および心押側部材４０を回転軸Ｇを中心に回転させる。そうすると、主軸側バネクランプ機構１２の頭部１２ｃが挿入孔３２の横穴に進入し、心押側バネクランプ機構２２の頭部２２ｃが挿入孔４２の横穴４２ｂに進入する（図６参照）。

＜図１２の状態＞
最後に交換制御部４ａが、ローラ保持移動機構５０を移動させ、ローラ保持移動機構５０を第３ピストン１０３から離間させる。そうすると、ローラ保持移動機構５０からの力が消失し、主軸側バネクランプ機構１２および心押側バネクランプ機構２２への油圧の供給が停止する。これにより、主軸側バネクランプ機構１２の頭部１２ｃが下方向へ移動して、主軸側部材３０が主軸機構１０に固定される。心押側バネクランプ機構２２の頭部２２ｃが上方向へ移動して、心押側部材４０が心押機構２０に固定される。以上のようにして、ワーク保持ユニットＡ（主軸側部材３０および心押側部材４０）が回転機構Ｎ（主軸機構１０および心押機構２０）に対して装着される。また、回転機構Ｎからのワーク保持ユニットＡの取り外しは、上述の動作と逆の動作により実行される。

以上述べた本実施形態に係る回転塑性加工装置２は、以下の構成を有する。回転塑性加工装置２は、バネクランプ機構Ｑと、第１ピストンＲと、第２ピストンＳとを有し、バネクランプ機構Ｑは、バネの弾性力によりワーク保持ユニットＡを回転機構Ｎに固定し、第１ピストンＲから油圧が供給された際にワーク保持ユニットＡと回転機構Ｎとの固定を解除し、第１ピストンＲは、第２ピストンＳに押された際にバネクランプ機構Ｑに油圧を供給し、第２ピストンＳは、回転機構Ｎから離間して配置されている。

そして回転塑性加工装置２は、加工ローラ６３を移動させてワークＷに当接させるローラ保持移動機構５０を有し、第２ピストンＳが第１ピストンＲを押す力は、ローラ保持移動機構５０を回転機構Ｎに向けて移動させる力により生じる。

より詳しくいえば回転塑性加工装置２は、主軸側バネクランプ機構１２と、心押側バネクランプ機構２２と、主軸側第１ピストン１３と、心押側第１ピストン２３と、主軸側第２ピストン１０１と、心押側第２ピストン１０２と、力分岐機構Ｔとを有する。回転機構Ｎは、主軸機構１０と心押機構２０とを有する。ワーク保持ユニットＡは、主軸側部材３０と心押側部材４０とを有する。

主軸側バネクランプ機構１２は、バネの弾性力により主軸側部材３０を主軸機構１０に固定し、主軸側第１ピストン１３から油圧が供給された際に主軸側部材３０と主軸機構１０との固定を解除する。心押側バネクランプ機構２２は、バネの弾性力により心押側部材４０を心押機構２０に固定し、心押側第１ピストン２３から油圧が供給された際に心押側部材４０と心押機構２０との固定を解除する。

主軸側第１ピストン１３は、主軸側第２ピストン１０１に押された際に主軸側バネクランプ機構１２に油圧を供給する。心押側第１ピストン２３は、心押側第２ピストン１０２に押された際に心押側バネクランプ機構２２に油圧を供給する。そして力分岐機構Ｔ（台車側油圧回路１０４）は、ローラ保持移動機構５０を回転機構Ｎに向けて移動させる力を分岐して、主軸側第２ピストン１０１と心押側第２ピストン１０２とに伝達する。

そして第２ピストンＳ（主軸側第２ピストン１０１および心押側第２ピストン１０２）は、回転機構Ｎに対して移動可能な台車（ユニット搬送台車３、上台車８０）に載置されている。

（他の実施形態）
（１）上述の実施形態では、主軸側と心押側との両方にバネクランプ機構Ｑを配置してワーク保持ユニットＡを着脱する例を説明したが、主軸側と心押側の何れか一方にてバネクランプ機構Ｑによる着脱を行う構成も可能である。

（２）上述の実施形態では、回転塑性加工装置２におけるワーク保持ユニットＡの着脱を例として説明したが、旋盤やマシニングセンタへの適用も可能である。

なお上述の実施形態（他の実施形態を含む、以下同じ）で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能であり、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。

１ ：回転塑性加工システム
２ ：回転塑性加工装置
３ ：ユニット搬送台車
４ ：制御部
４ａ ：交換制御部
１０ ：主軸機構
１１ ：クランプ部材
１２ ：主軸側バネクランプ機構
１２ｂ ：軸部
１２ｃ ：頭部
１３ ：主軸側第１ピストン
１３ａ ：シリンダ
１３ｂ ：ピストン
１４ ：主軸側油圧回路
２０ ：心押機構
２１ ：クランプ部材
２２ ：心押側バネクランプ機構
２２ｂ ：軸部
２２ｃ ：頭部
２３ ：心押側第１ピストン
２３ａ ：シリンダ
２３ｂ ：ピストン
２４ ：心押側油圧回路
３０ ：主軸側部材
３１ ：フランジ部位
３２ ：挿入孔
３２ｅ ：保持溝
４０ ：心押側部材
４１ ：フランジ部位
４２ ：挿入孔
４２ａ ：縦穴
４２ｂ ：横穴
４２ｃ ：Ｕ字溝
４２ｄ ：上面
５０ ：ローラ保持移動機構
６０ ：加工ローラ支持ユニット
６３ ：加工ローラ
８０ ：上台車
８１ ：載置台
８２ ：上支持板
８４ ：下支持板
８５ ：支柱
８６ ：スプリング
８８ ：車輪
９０ ：下台車
９１ ：レール
９２ ：車輪
１０１ ：主軸側第２ピストン
１０１ａ ：シリンダ
１０１ｂ ：ピストン
１０１ｃ ：ピストンロッド
１０２ ：心押側第２ピストン
１０２ａ ：シリンダ
１０２ｂ ：ピストン
１０２ｃ ：ピストンロッド
１０３ ：第３ピストン
１０４ ：台車側油圧回路
Ａ ：ワーク保持ユニット
Ｂ ：主軸着脱機構
Ｃ ：心押着脱機構
Ｆ ：ローラ着脱機構
Ｇ ：回転軸
Ｎ ：回転機構
Ｐ１ ：交換作業位置
Ｐ２ ：交換作業位置
Ｐ３ ：待機位置
Ｐ４ ：待機位置
Ｑ ：バネクランプ機構
Ｒ ：第１ピストン
Ｓ ：第２ピストン
Ｔ ：力分岐機構
Ｖ ：ダミーワーク
Ｗ ：ワーク

Claims (4)

1. 回転機構がワークを保持したワーク保持ユニットを回転させて、前記ワークにローラを当接させることによりワークの塑性加工を行う回転塑性加工装置であって、
   バネクランプ機構と、第１ピストンと、第２ピストンとを有し、
   前記バネクランプ機構は、バネの弾性力により前記ワーク保持ユニットを前記回転機構に固定し、前記第１ピストンから油圧が供給された際に前記ワーク保持ユニットと前記回転機構との固定を解除し、
   前記第１ピストンは、前記第２ピストンに押された際に前記バネクランプ機構に油圧を供給し、
   前記第２ピストンは、前記回転機構から離間して配置されている回転塑性加工装置。
2. 前記ローラを移動させて前記ワークに当接させるローラ保持移動機構を有し、
   前記第２ピストンが前記第１ピストンを押す力は、前記ローラ保持移動機構を前記回転機構に向けて移動させる力により生じる請求項１に記載の回転塑性加工装置。
3. 主軸側バネクランプ機構と、心押側バネクランプ機構と、主軸側第１ピストンと、心押側第１ピストンと、主軸側第２ピストンと、心押側第２ピストンと、力分岐機構とを有し、
   前記回転機構は、主軸機構と心押機構とを有し、
   前記ワーク保持ユニットは、主軸側部材と心押側部材とを有し、
   前記主軸側バネクランプ機構は、バネの弾性力により前記主軸側部材を前記主軸機構に固定し、前記主軸側第１ピストンから油圧が供給された際に前記主軸側部材と前記主軸機構との固定を解除し、
   前記心押側バネクランプ機構は、バネの弾性力により前記心押側部材を前記心押機構に固定し、前記心押側第１ピストンから油圧が供給された際に前記心押側部材と前記心押機構との固定を解除し、
   前記主軸側第１ピストンは、前記主軸側第２ピストンに押された際に前記主軸側バネクランプ機構に油圧を供給し、
   前記心押側第１ピストンは、前記心押側第２ピストンに押された際に前記心押側バネクランプ機構に油圧を供給し、
   前記力分岐機構は、前記ローラ保持移動機構を前記回転機構に向けて移動させる力を分岐して、前記主軸側第２ピストンと前記心押側第２ピストンとに伝達する請求項２に記載の回転塑性加工装置。
4. 前記第２ピストンは、前記回転機構に対して移動可能な台車に載置されている請求項１または２に記載の回転塑性加工装置。

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