JP6796328B2 - 縮管装置 - Google Patents

Description

この発明は、油圧力を複数の金型に作用させて筒状のワークを外側から押圧し、ワークの外形寸法を縮小する縮管装置に関する。

円筒状のワークの真円度を向上させるために、縮管装置が用いられる。縮管装置は、ワークの軸方向に直交する断面において、それぞれの内周面がワークの仕上がり径を直径とする円周を複数に分割した部分円弧で構成された複数の金型を互いに接離自在に備えている。縮管装置は、互いに離間させた状態の複数の金型内に、仕上がり径よりも僅かに大きい径に成形されたワークを挿入した後、各金型をワークの半径方向に沿って内側に移動させて互いに近接させ、ワークの外周面を外側から押圧して仕上がり径に縮管する。

従来の縮管装置には、複数の金型を互いに近接させるための駆動機構として、ワークの軸方向に移動するスライダと、スライダと互いのテーパ面で摺動するコレットと、を備えたものがある（特許文献１参照。）。スライダがワークの軸方向に沿って移動すると、コレットはワークの半径方向に移動する。複数の金型のそれぞれに個別にスライダ及びコレットを備え、各コレットに各金型を取り付けることで、各スライダを移動させて各金型をワークの半径方向に沿って変位させることができる。

ワークの縮管に大きな押圧力を必要とする場合、スライダの移動に油圧ユニットが用いられる。各金型に個別の油圧シリンダを備え、油圧シリンダ内を移動するピストンにスライダを固定する。油圧シリンダに対する圧油の供給を制御することで、各金型からワークの外周面に大きな大圧力を素早く作用させることができる。

この種の縮管装置は、円筒状のワークの真円度の向上だけでなく、楕円筒状のワークや異形の筒状のワークの寸法精度の向上にも用いられる。
特開２００４−３５８４９４号公報

しかし、従来の縮管装置では、複数の金型のそれぞれに個別の油圧シリンダを備えていたため、装置の構造が複雑になる問題がある。また、ワークの外周面に大きな押圧力を全周にわたって均一に素早く作用させるためには各油圧シリンダを大容量化するとともに、金型を多数に分割する必要があるが、油圧シリンダの大容量化と金型の多分割化とは背反する。即ち、金型を多数に分割すると油圧シリンダ数も増加し、それぞれの金型に個別の大容量の油圧シリンダを多数配置するためのスペースを設けることが困難になる。

この発明の目的は、多数に分割された金型のそれぞれからワークの外周面に大きな押圧力を全周にわたって均一に素早く作用させることができ、ワークを所望の寸法形状に確実に縮管することができる縮管装置を提供することにある。

この発明の縮管装置は、シリンダボディ、ピストン、伝達機構、油圧ユニットを備え、筒状のワークの外周面に対して複数の金型のそれぞれからワークの中心に向かう押圧力を作用させる。シリンダボディは、複数の金型の外側に位置する環状体であり、内周面に開放した一定深さの凹部を備える。ピストンは、シリンダボディと複数の金型との間に位置する環状体であり、シリンダボディの内周面に全周にわたって当接する外周面の一部から凹部内に嵌入する凸部を突出させ、シリンダボディの軸方向に沿って移動自在にされている。伝達機構は、ピストンの移動をシリンダボディの中心に向かう方向の移動力に変換して複数の金型のそれぞれに伝達する。油圧ユニットは、凹部内で凸部を軸方向に挟む第１の空間及び第２の空間に対して、第１の空間に圧油を流入させて第２の空間から圧油を流出させる動作と、第１の空間から圧油を流出させて第２の空間に圧油を流入させる動作と、を交互に行う。シリンダボディは、第１の空間及び第２の空間のそれぞれを油圧ユニットに連結する開口を複数対備えている。

この構成において、油圧ユニットによって第１の空間に圧油を流入させて第２の空間から圧油を流出させた後に第１の空間から圧油を流出させて第２の空間に圧油を流入させると、ピストンが外周面をシリンダボディの内周面に摺動させつつ軸方向に往復移動する。ピストンの往復移動が伝達機構を介して複数の金型のそれぞれにシリンダボディの中心に向かう方向の移動力に変換して伝達され、複数の金型内に挿入されたワークの外周面が複数の金型によって中心に向かって押圧される。

圧油が流入出する凹部は、複数の金型の外側に全周にわたって位置し、圧油が流入出する凹部の容積を十分に大きくでき、ピストンには大きな移動力が作用し、伝達機構を介して複数の金型に大きな押圧力が伝達される。圧油の流入出によって移動するピストンも複数の金型の外側に全周にわたって位置するため、複数の金型の分割数に関わらず各金型に大きな押圧力が伝達される。

この発明によれば、多数に分割された金型のそれぞれからワークの外周面に大きな押圧力を全周にわたって均一に素早く作用させることができ、ワークを所望の寸法形状に確実に縮管することができる。

この発明の実施形態に係る縮管装置の平面図である。 同縮管装置の図１におけるＡ−Ａ部の端面図である。 同縮管装置の図２におけるＢ−Ｂ部の端面図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、同縮管装置における円筒状のワークに対する縮管動作を説明する図である。

以下に、この発明の実施形態に係る縮管装置について図面を参照しつつ説明する。

図１〜３に示すように、この発明の実施形態に係る縮管装置１０は、金型１、シリンダボディ２、ピストン３、スライダ４、コレット５、ウレタンリング６、ベース７、油圧ユニット８を備えている。縮管装置１０は、一例として円筒形のワークＷの外周面を一例として８個の金型１の内周面で中心に向かって押圧し、ワークＷが仕上がり径の真円断面の管体となるように、ワークＷを縮管する。

８個の金型１のそれぞれは、ワークＷの外周を均等に８分割したものであり、内周面をワークＷの仕上がり径の円弧状を呈している。各金型１は、上端部にフランジ１１が形成されており、フランジ１１を貫通する図外のボルトを介してコレット５に固定されている。

コレット５は、各金型１の外側に位置し、内周面が各金型１の外周面に当接する円弧状を呈し、下端部にフランジ５１が形成されており、フランジ５１の下面には金型１の内周面の半径方向に沿ってスリット５２が形成されている。コレット５の内周面には、一例として上下３カ所に凹部５３が形成されている。コレット５の外周面は、平面視において円弧状を呈する上下方向に傾斜したテーパ面５４にされている。

フランジ５１の下面はベース７の上面に当接しており、ベース７の上面に固定されたガイドキー７１がスリット５２内に嵌入している。フランジ５１の上面には、ベース７に固定された押え板７２が当接している。コレット５は、フランジ５１を押え板７２とベース７の上面との間に挟持されて傾きを規制された状態で、スリット５２内へのガイドキー７１の嵌入により、ベース７上で金型１の内周面の半径方向にのみ移動可能にされている。

押え板７２を単一の環状体とすることで、金型１の分割数が変更された場合にも、同一の押え板を使用できるようにして、押え板の変更を不要にできる。また、押え板７２をベース７に一体的に形成することもできる。

３箇所の凹部５３のそれぞれには、この発明の弾性部材であるウレタンリング６が嵌入する。各ウレタンリング６は、環状を呈し、８個のコレット５の凹部５３の全てに嵌入して８個のコレット５に半径方向に沿って外側に向かう付勢力を作用させる。

スライダ４は、８個の金型のそれぞれに対応して８個備えられており、８個のコレット５の外側に配置されている。スライダ４は、内周面をコレット５のテーパ面５４に摺動するテーパ面４２にされており、外周面は円筒の外周面を８分割にした円弧面で構成されている。スライダ４は、固定板４１を介してピストン３に固定される。固定板４１は、スライダ４及びピストン３の上面に配置され、それぞれに図外のボルトで固定される。

コレット５のテーパ面５４及びスライダ４のテーパ面４２は、この発明の伝達機構に相当し、平面視で円弧状に形成されているが、平面のテーパ面とすることもできる。

ピストン３は、８個のスライダ４の外側に位置する環状を呈し、内周面に段部３１が全周にわたって突出して形成され、外周面に凸部３２が全周にわたって突出して形成されている。ピストン３の内周面における段部３１よりも上部の内径は、スライダ４の外周面の円弧の径に一致する。段部３１には、スライダ４が載置される。スライダ４は、段部３１の上面と固定板４１とによって上下方向に挟持されて、ピストン３に固定される。

各金型１に対応する８個のスライダ４をピストン３に着脱自在にすることにより、テーパ面４２の磨耗による交換を可能にするとともに、金型１の分割数に応じて装着数の変更を容易にすることができる。また、固定板４１は、各スライダ４に対応して８個備えられているが、８個のスライダ４を固定する単一の環状体とすることもできる。単一の環状体からなる固定板をピストン３にのみボルト固定する形状にすることにより、スライダ４の個数の変更時にも固定板の変更を不要にすることができる。

シリンダボディ２は、ピストン３の外側に位置する環状を呈し、内周面に全周にわたって開放した凹部２１を備えている。シリンダボディ２の内径は、ピストン３の外径に一致している。凹部２１には、全周にわたって凸部３２が嵌入している。凹部２１の半径方向の奥行きは、凸部３２の半径方向の突出量に一致しており、凸部３２の外周面は凹部２１の壁面に当接している。

凸部３２の高さは凹部２１の高さよりも短くされており、ピストン３はシリンダボディ２に対して上下方向に移動可能にされている。ピストン３の移動範囲は、ピストン３が最も高い位置に移動した際に凹部２１内における凸部３２の上方に第１の空間２１１が残り、ピストン３が最も低い位置に移動した際に凹部２１内における凸部３２の下方に第２の空間２１２が残る範囲にされている。ピストン３の下方への移動を確保するために、ベース７にはピストン３の下端部が進入する収納部７３が形成されている。

なお、凹部２１に凸部３２を全周にわたって嵌入させるために、シリンダボディ２は、適宜の位置で分割して構成されている。

シリンダボディ２には、凹部２１内における凸部３２よりも上方の第１の空間２１１を外部に連通させる開口２２と、凹部２１内における凸部３２よりも下方の第２の空間２１２を外部に連通させる開口２３と、が形成されている。開口２２及び開口２３には、油圧ユニット８を構成する油圧ポンプ８１を介して、圧油が選択的か交互に流入出する。油圧ユニット８は、第１の空間２１１に圧油を流入させて第２の空間２１２から圧油を流出させる動作と、第１の空間２１１から圧油を流出させて第２の空間２１２に圧油を流入させる動作と、を交互に行う。

油圧ユニット８が、第１の空間２１１から開口２２を経由して圧油を流出させるとともに、第２の空間２１２に開口２３を経由して圧油を流入させると、ピストン３が上方に移動する。油圧ユニット８が、第１の空間２１１に開口２２を経由して圧油を流入させるとともに、第２の空間２１２から開口２３を経由して圧油を流出させると、ピストン３がスライダ４とともに下方に移動する。油圧ユニット８は、余剰の圧油を貯留するタンク８２を備えている。

ピストン３の上下方向の移動は、スライダ４のテーパ面４２とコレット５のテーパ面５４との摺動により、コレット５及び金型１に半径方向の移動力に変換して伝達される。

図１〜３に示すようにピストン３が最も上方に位置している状態では、平面視において、８個のコレット５は周方向に沿って互いに離間しており、８個の金型１も周方向に沿って互いに離間している。８個の金型１が互いに離間している状態では、各金型１の内周面の内側には、仕上がり径に縮管される前のワークＷの断面より大きな間隙が形成されている。この間隙に仕上がり径に縮管される前のワークＷが挿入される（図４（Ａ）参照。）。

ワークＷの縮管時には、図４（Ａ）に示す状態から、油圧ユニット８を介して第１の空間２１１に圧油を流入させるとともに、第２の空間２１２から圧油を流出させ、ピストン３をスライダ４とともに下方に移動させる。ピストン３及びスライダ４の下方への移動により、８個の金型１がそれぞれを固定した８個のコレット５とともに、ウレタンリング６の弾性力に抗して、半径方向に沿って中心に向かって互いに近接するように移動する。８個の金型１の移動により、ワークＷの外周面が８個の金型１の内周面によって押圧される。８個の金型１が互いに当接して各金型１の内周面によって円筒形が形成されると、ワークＷの外径は仕上がり径に一致する。

この後、油圧ユニット８を介して第１の空間２１１から圧油を流出させるとともに、第２の空間２１２に圧油を流入させると、ピストン３がスライダ４とともに上方に移動する。ピストン３及びスライダ４の上方への移動により、８個の金型１及び個のコレット５には、半径方向に沿って中心に向かう移動力が作用しなくなる。８個の金型１及び８個のコレット５は、ウレタンリング６の弾性力により、互いに離間するように、半径方向に沿って外側に向かって移動する。これによって、仕上がり径に縮管されたワークＷは、外周面の押圧を解除され、各金型１の内側から取り出される。

図３に示すように、縮管装置１０では、環状のシリンダボディ２が８個の金型１の外側に全周にわたって位置しており、８個の金型１の外側には全周にわたって圧油が流入出する空間２１２（凹部２１の一部）が配置されている。凹部２１に流入出する圧油によって上下方向に移動するピストン３もまた、８個の金型１の外側に全周にわたって位置している。

したがって、縮管装置１０は、８個の金型１に伝達すべき押圧力を発生する圧油の流入出量を十分に大きくすることができ、８個の金型１のそれぞれからワークＷの外周面に大きな押圧力を全周にわたって均一に素早く作用させることができ、ワークＷを所望の寸法形状に確実に縮管することができる。

この作用効果は、金型１の分割数が増加した場合にも同様に発揮され、円筒形状のワークＷに限らず楕円形断面の筒体や異形の断面形状の筒体に対しても同様に発揮される。

なお、上記の実施形態はいずれも一例であり、この発明はこれらに限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々の変更を加えることが可能である。

例えば、開口２２及び開口２３をシリンダボディ２に複数対形成することにより、金型１による押圧速度を増すことができる。

また、金型１及びコレット５を半径方向に沿って外側に向かって付勢する部材は、ウレタンリング６に限るものではなく、例えば各コレット５の間又は各金型１の間にウレタンやスプリング等の弾性部材とすることもできる。

１−金型
２−シリンダボディ
３−ピストン
４−スライダ
５−コレット
６−ウレタンリング
８−油圧ユニット
１０−縮管装置
２１−凹部
３２−凸部
４２，５４−テーパ面
２１１−第１の空間
２１２−第２の空間
Ｗ−ワーク

Claims (3)

1. 筒状のワークの外周面に対して複数の金型のそれぞれから前記ワークの中心に向かう押圧力を作用させる縮管装置であって、
   前記複数の金型の外側に位置する環状体であり、内周面に開放した一定深さの凹部を備えるシリンダボディと、
   前記シリンダボディと前記複数の金型との間に位置する環状体であり、前記シリンダボディの内周面に全周にわたって当接する外周面の一部から前記凹部内に嵌入する凸部を突出させ、前記シリンダボディの軸方向に沿って移動自在にされたピストンと、
   前記ピストンの移動を前記シリンダボディの中心に向かう方向の移動力に変換して前記複数の金型のそれぞれに伝達する伝達機構と、
   前記凹部内で前記凸部を軸方向に挟む第１の空間及び第２の空間に対して、前記第１の空間に圧油を流入させて前記第２の空間から圧油を流出させる動作と、前記第１の空間から圧油を流出させて前記第２の空間に圧油を流入させる動作と、を交互に行う油圧ユニットと、
   を備え、前記シリンダボディは、前記第１の空間及び前記第２の空間のそれぞれを前記油圧ユニットに連結する開口を複数対備えた縮管装置。
2. 前記伝達機構は、前記ピストン側及び前記金型側のそれぞれに設けられたテーパ面であって、互いに摺動するテーパ面である請求項１に記載の縮管装置。
3. 前記複数の金型を互いに離間する方向に付勢する弾性部材を備えた請求項１又は２に記載の縮管装置。

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