JP6837312B2 - 回転塑性加工システムおよびユニット搬送台車 - 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システムと、回転塑性加工システムに用いられるユニット搬送台車とに関する。

かかる回転塑性加工システムでは、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システムの特徴構成は、
ワーク保持ユニットが交換可能である回転塑性加工装置と、
前記回転塑性加工装置の内部の交換作業位置と、前記回転塑性加工装置の外部の待機位置との間で、前記ワーク保持ユニットを移動させるユニット搬送台車と、
前記回転塑性加工装置を制御して前記ワーク保持ユニットの交換作業を実行する交換制御部とを有する回転塑性加工システムであって、
前記回転塑性加工装置は、前記ワーク保持ユニットを支持して回転させる主軸機構および心押機構とを有し、前記ワーク保持ユニットは、前記主軸機構および前記心押機構に対して相対回転することにより前記主軸機構および前記心押機構に対して着脱され、
前記交換制御部は、
前記ユニット搬送台車が前記ワーク保持ユニットを前記交換作業位置へ移動させた後、
前記回転塑性加工装置を制御して、
前記心押機構を前記ワーク保持ユニットに向けて移動させ、
前記心押機構と前記ワーク保持ユニットとを接触させ、
前記ワーク保持ユニットと前記主軸機構とを接触させ、
前記主軸機構を回転させて前記ワーク保持ユニットを前記主軸機構および前記心押機構に対して装着する点にある。

上記の特徴構成によれば、まずユニット搬送台車が、回転塑性加工装置の内部の交換作業位置と、回転塑性加工装置の外部の待機位置との間でワーク保持ユニットを移動させるから、重いユニットを回転塑性加工装置へ搬入・搬出する作業をユニット搬送台車に行わせて、作業時間を短縮することが可能となる。そして交換制御部が、回転塑性加工装置を制御してワーク保持ユニットの交換作業を実行する。具体的には、交換制御部が主軸機構を回転させてワーク保持ユニットを主軸機構および心押機構に対して装着するから、ワーク保持ユニットの回転塑性加工装置への取付を自動的に行うことができ、さらに作業時間を短縮することが可能となる。すなわち上記の特徴構成によれば、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。

上記目的を達成するための回転塑性加工システムの特徴構成は、
加工ローラ支持ユニットが交換可能である回転塑性加工装置と、
前記回転塑性加工装置の内部の交換作業位置と、前記回転塑性加工装置の外部の待機位置との間で、前記加工ローラ支持ユニットを移動させるユニット搬送台車と、
前記回転塑性加工装置を制御して前記加工ローラ支持ユニットの交換作業を実行する交換制御部とを有する回転塑性加工システムであって、
前記回転塑性加工装置は、ワークへの加工時に前記加工ローラ支持ユニットを保持して移動させるローラ保持移動機構を有し、前記加工ローラ支持ユニットは、前記ローラ保持移動機構に対して着脱され、
前記交換制御部は、
前記ユニット搬送台車が前記加工ローラ支持ユニットを前記交換作業位置へ移動させた後、前記回転塑性加工装置を制御して、
前記ローラ保持移動機構を移動させて前記加工ローラ支持ユニットに接触させ、
前記加工ローラ支持ユニットを前記ローラ保持移動機構に対して装着する点にある。

上記の特徴構成によれば、まずユニット搬送台車が、回転塑性加工装置の内部の交換作業位置と、回転塑性加工装置の外部の待機位置との間でワーク保持ユニットを移動させるから、重いユニットを回転塑性加工装置へ搬入・搬出する作業をユニット搬送台車に行わせて、作業時間を短縮することが可能となる。そして交換制御部が、回転塑性加工装置を制御して加工ローラ支持ユニットの交換作業を実行する。具体的には、交換制御部がローラ保持移動機構を移動させて加工ローラ支持ユニットに接触させ、加工ローラ支持ユニットをローラ保持移動機構に対して装着するから、加工ローラ支持ユニットの回転塑性加工装置への取付を自動的に行うことができ、さらに作業時間を短縮することが可能となる。すなわち上記の特徴構成によれば、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。
上記目的を達成するためのユニット搬送台車の特徴構成は、上記回転塑性加工システムに用いられるユニット搬送台車である点にある。

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 ユニット搬送台車の概要を示す正面図 ユニット搬送台車の構造を示す詳細図 ワーク保持ユニットの構造を示す部分断面図 図６のα矢視部分断面図 図６のβ矢視断面図 図６のγ矢視図 図８のδ矢視図 ローラ保持移動機構への加工ローラ支持ユニットの固定動作の説明図 ローラ保持移動機構への加工ローラ支持ユニットの固定動作の説明図 ローラ保持移動機構への加工ローラ支持ユニットの固定動作の説明図 ローラ保持移動機構への加工ローラ支持ユニットの固定動作の説明図 ローラ保持移動機構への加工ローラ支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 主軸着脱機構およびネジ機構の説明図 クランプ部材の形状を示す上面図 主軸着脱機構の説明図 クランプ部材の形状を示す上面図 主軸着脱機構の説明図

（第１実施形態）
＜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、主軸機構１０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。

＜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および加工ローラ支持ユニット６０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の前側を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。

次に図６から図１０を参照して、主軸側部材３０、心押側部材４０、主軸着脱機構Ｂ、心押着脱機構Ｃの詳細な構造と、ワーク保持ユニットＡのユニット搬送台車３への搭載に関する構造について説明する。

＜主軸側部材、主軸着脱機構＞
図６および図７に示される通り、主軸側部材３０は、円柱状の部材であって、凹状部位３０ａおよびフランジ部位３０ｂを有する。主軸側部材３０の上側は、ワークＷおよび加工する製品に合わせた形状に形成されている。主軸側部材３０の上側には、製品を加工製造する通常の運転時にはワークＷが載置されるが、ワーク保持ユニットＡの交換（段取り換え）を行う際には、主軸側部材３０の保護のため、ダミーワークＶが載置される。

図７に示される通り、凹状部位３０ａは、主軸側部材３０の下側の面に形成された、上側に窪んだ部位である。フランジ部位３０ｂは、主軸側部材３０の下側の端部に形成された、フランジ状の部位である。フランジ部位３０ｂの下側の面には、嵌合穴３０ｃが形成されている。

図７に示される通り、フランジ部位３０ｂの外周を囲む形態で、クランプナット３１が配置される。クランプナット３１は、下方が開放した円筒状の部材であって、上側の底面の貫通孔に主軸側部材３０が貫通した状態となっている。クランプナット３１の中心軸は、主軸機構１０の回転軸Ｇと一致している。クランプナット３１の内側には、雌ネジ３１ａが形成されている。クランプナット３１とフランジ部位３０ｂの上側面との間に、皿バネ３２が配置される。皿バネ３２は、主軸側部材３０の外周全体に配置される。

図７に示される通り、クランプナット３１の上端の外周に、切欠き部位３１ｂが形成されている。切欠き部位３１ｂは、クランプナット３１の前側、右側および左側の３箇所に形成されている。切欠き部位３１ｂは、主軸側部材３０をユニット搬送台車３に載置した際、下支持板８４の段差側面８４ｂと接触して、クランプナット３１の下支持板８４に対する相対回転を抑制する。

ここで主軸機構１０の上端には、図７に示される通り、クランプ部材１１が接続されている。クランプ部材１１は、円柱状の部材であり、その中心軸は主軸機構１０の回転軸Ｇと一致している。クランプ部材１１の外周には、雄ネジ１１ａが形成されている。クランプ部材１１の雄ネジ１１ａと、クランプナット３１の雌ネジ３１ａとが係合することで、主軸側部材３０が主軸機構１０に取り付けられる。つまりクランプ部材１１とクランプナット３１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。本実施形態では、主軸着脱機構Ｂは、雄ネジ１１ａと雌ネジ３１ａとを有するネジ機構Ｅである。雄ネジ１１ａはクランプ部材１１の外周に形成され、雌ネジ３１ａはクランプナット３１の内側に形成されているから、雄ネジ１１ａおよび雌ネジ３１ａの中心軸が主軸機構１０の回転軸Ｇと一致している。

図７に示される通り、クランプ部材１１の上側の面には、凸状部位１１ｂおよび嵌合ピン１１ｃが形成されている。凸状部位１１ｂが、主軸側部材３０の凹状部位３０ａに嵌まり込んで、主軸側部材３０の主軸機構１０に対するセンタリングが行われる。そして嵌合ピン１１ｃが主軸側部材３０の嵌合穴３０ｃに嵌合することで、主軸機構１０の回転を主軸側部材３０に伝える。

＜心押側部材、心押着脱機構＞
図６および図７に示される通り、心押側部材４０は、円柱状の部材であって、凹状部位４０ａおよびフランジ部位４０ｂを有する。心押側部材４０の下側は、ワークＷおよび加工する製品に合わせた形状に形成されている。心押側部材４０の下側には、製品を加工製造する通常の運転時にはワークＷが接触するが、ワーク保持ユニットＡの交換（段取り換え）を行う際には、心押側部材４０の保護のため、主軸側部材３０に載置されたダミーワークＶと接触する。

図７に示される通り、凹状部位４０ａは、心押側部材４０の上側の面に形成された、下側に窪んだ部位である。フランジ部位４０ｂは、心押側部材４０の上側の端部に形成された、フランジ状の部位である。フランジ部位４０ｂの上側の面には、嵌合穴４０ｃが形成されている。

図７に示される通り、フランジ部位４０ｂの外周を囲む形態で、クランプナット４１が配置される。クランプナット４１は、上方が開放した円筒状の部材であって、下側の底面の貫通孔に心押側部材４０が貫通した状態となっている。クランプナット４１の中心軸は、主軸機構１０および心押機構２０の回転軸Ｇと一致している。クランプナット４１の内側には、雌ネジ４１ａが形成されている。クランプナット４１とフランジ部位４０ｂの下側面との間に、皿バネ４２が配置される。皿バネ４２は、心押側部材４０の外周全体に配置される。

図７に示される通り、クランプナット４１の下端の外周に、切欠き部位４１ｂが形成されている。切欠き部位４１ｂは、クランプナット４１の前側、右側および左側の３箇所に形成されている。切欠き部位４１ｂは、心押側部材４０をユニット搬送台車３に載置した際、上支持板８２の段差側面８２ｂと接触して、クランプナット４１の上支持板８２に対する相対回転を抑制する。

ここで心押機構２０の下端には、図７に示される通り、クランプ部材２１が接続されている。クランプ部材２１は、円柱状の部材であり、その中心軸は主軸機構１０および心押機構２０の回転軸Ｇと一致している。クランプ部材２１の外周には、雄ネジ２１ａが形成されている。クランプ部材２１の雄ネジ２１ａと、クランプナット４１の雌ネジ４１ａとが係合することで、心押側部材４０が心押機構２０に取り付けられる。つまりクランプ部材２１とクランプナット３１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。本実施形態では、心押着脱機構Ｃは、雄ネジ２１ａと雌ネジ４１ａとを有するネジ機構Ｅである。雄ネジ２１ａはクランプ部材２１の外周に形成され、雌ネジ４１ａはクランプナット４１の内側に形成されているから、雄ネジ２１ａおよび雌ネジ４１ａの中心軸が主軸機構１０および心押機構２０の回転軸Ｇと一致している。

図７に示される通り、クランプ部材２１の下側の面には、凸状部位２１ｂおよび嵌合ピン２１ｃが形成されている。凸状部位２１ｂが、心押側部材４０の凹状部位４０ａに嵌まり込んで、心押側部材４０の心押機構２０に対するセンタリングが行われる。そして嵌合ピン２１ｃが心押側部材４０の嵌合穴４０ｃに嵌合することで、心押側部材４０の回転を心押機構２０に伝える。

ワーク保持ユニットＡの主軸機構１０および心押機構２０への着脱が行われる際には、図１７に示す通り、心押機構２０の下側と心押側部材４０の上側とを接触させ、主軸側部材３０の下側と主軸機構１０の上側とを接触させ、主軸機構１０を回転させる。そうすると、図１８に示される通り、主軸機構１０のクランプ部材１１の雄ネジ１１ａが、主軸側部材３０のクランプナット３１の雌ネジ３１ａに締め込まれる。そしてダミーワークＶの上下で生じる摩擦力によって主軸機構１０の回転が主軸側部材３０から心押側部材４０へ伝えられる。すると心押側部材４０のクランプナット４１の雌ネジ４１ａが、心押機構２０のクランプ部材２１の雄ネジ２１ａに対して締め込まれる（図１８参照）。なおこのとき、心押機構２０の回転を抑制する回転抑制機構（図示なし）を作動させて、雌ネジ４１ａと雄ネジ２１ａとの螺合を促進してもよい。

＜ワーク保持ユニットのユニット搬送台車への搭載に関する構造＞
図６から図１０を参照して、ワーク保持ユニットＡのユニット搬送台車３への搭載に関する構造について説明する。

図６および図７に示される通り、ユニット搬送台車３の上台車８０は、載置台８１、上支持板８２、中支持板８３、下支持板８４、支柱８５を有して構成される。水平に配置された載置台８１のＵ字穴８１ｃの周囲に、４本の支柱８５が上下方向に延びて配置される。中支持板８３が、載置台８１の上側に、支柱８５に支持されて配置される。上支持板８２が、中支持板８３の上側に、支柱８５に支持されて配置される。スプリング８６が、載置台８１と中支持板８３との間、および中支持板８３と上支持板８２との間に配置される。上支持板８２および中支持板８３は、支柱８５に沿って上下方向に移動可能であり、スプリング８６によって上方に付勢される。下支持板８４は、中支持板８３と載置台８１との間に、連結部材８７を介して中支持板８３に支持された状態で配置される。連結部材８７は上下方向に伸縮が可能であり、下支持板８４は中支持板８３に対して移動可能である。

図７に示される通り、主軸側部材３０は、中支持板８３に支持される。詳しくは、主軸側部材３０の中央付近の外周面に形成された溝と、中支持板８３のＵ字状の穴とが係合して、主軸側部材３０が中支持板８３に支持される。

図７に示される通り、クランプナット３１は、下支持板８４の下側に位置する。下支持板８４は、図７および図８に示すように、Ｕ字状の穴を有し、その周囲に段差が設けられて、水平面に平行な段差平面８４ａと、水平面に垂直な段差側面８４ｂとが形成されている。そして図７および図８に示すように、クランプナット３１の３つの切欠き部位３１ｂが、下支持板８４の段差側面８４ｂと接触した状態となっている。クランプナット３１の上側の面は、下支持板８４の段差平面８２ａと接触した状態となっている。この状態では、クランプナット３１の３つの切欠き部位３１ｂと、下支持板８４の段差側面８４ｂとの接触により、クランプナット３１と段差側面８４ｂとの相対回転が抑制されている。

図７に示される通り、心押側部材４０は、上支持板８２に支持される。上支持板８２は、図１０に示すように、Ｕ字状の穴を有し、その周囲に段差が設けられて、水平面に平行な段差平面８２ａと、水平面に垂直な段差側面８２ｂとが形成されている。そして図７および図１０に示すように、クランプナット４１の３つの切欠き部位４１ｂが、上支持板８２の段差側面８２ｂと接触した状態となっている。図７に示される通り、クランプナット４１の下側の面は、上支持板８２の段差平面８２ａと接触した状態となっている。この状態では、クランプナット４１の３つの切欠き部位４１ｂと、上支持板８２の段差側面８２ｂとの接触により、クランプナット４１と段差側面８２ｂとの相対回転が抑制されている。

上支持板８２、中支持板８３および下支持板８４が上下方向に移動可能であることから、ユニット搬送台車３へは、様々な寸法のワーク保持ユニットＡが搭載可能である。また、ワーク保持ユニットＡの主軸機構１０および心押機構２０への取付の際には、心押機構２０の下降に伴って、主軸側部材３０および心押側部材４０が心押機構２０に押されて下降し、主軸側部材３０の下面と主軸機構１０の上面とが接触する（図１７参照）。そして主軸機構１０が回転されると、主軸機構１０のクランプ部材１１の雄ネジ１１ａが、主軸側部材３０のクランプナット３１の雌ネジ３１ａに締め込まれ、心押側部材４０のクランプナット４１の雌ネジ４１ａが、心押機構２０のクランプ部材２１の雄ネジ２１ａに対して締め込まれる（図１８参照）。

図１９は、主軸機構１０のクランプ部材１１の雄ネジ１１ａが、主軸側部材３０のクランプナット３１の雌ネジ３１ａに締め込まれた状態を示している。ネジ機構Ｅ（雄ネジ１１ａおよび雌ネジ３１ａ）の締付により、皿バネ３２が圧縮され、フランジ部位３０ｂがクランプ部材１１へ押し付けられ、もって主軸側部材３０と主軸機構１０との間に強固な結合が実現している。

次に図１１から図１６を参照して、加工ローラ支持ユニット６０およびローラ保持移動機構５０の構造と、ローラ保持移動機構５０に対する加工ローラ支持ユニット６０の固定に関する構造について説明する。

＜加工ローラ支持ユニット＞
加工ローラ支持ユニット６０は、図１１および図１２に示すように、支持板６１、支持部材６２および加工ローラ６３を有する。支持板６１は、長方形の板であり、四隅に４つの貫通穴６１ａが形成されている。加工ローラ６３は、ワークＷに加工を施すローラ状の工具である。加工ローラ６３は、その回転軸が主軸機構１０の回転軸Ｇと平行となる姿勢にて、支持部材６２に支持されて、支持板６１に取り付けられている。支持部材６２の下面には、凹部６２ａが形成されている。凹部６２ａは、加工ローラ支持ユニット６０が載置台８１のユニット載置部位８１ａに載置された際、ユニット保持ピン８１ｄと係合する。

＜ローラ保持移動機構＞
ローラ保持移動機構５０は、図１２に示すように、保持部材５１および有頭ピン５２を有する。保持部材５１は、加工ローラ支持ユニット６０の支持板６１とほぼ同じ形状の長方形の板である。有頭ピン５２は、軸部５２ａ、頭部５２ｂおよびスプリング５２ｃを有する。頭部５２ｂは、その直径が軸部５２ａよりも大きく形成されており、軸部５２ａに沿って移動可能な状態で、スプリング５２ｃを介して軸部５２ａの先端に取り付けられている。４つの有頭ピン５２が、保持部材５１の四隅であって、加工ローラ支持ユニット６０の支持板６１の貫通穴５４ｃに対応する位置に配置されている。

＜クランププレート＞
クランププレート７０は、図１１および図１２に示すように、長方形の板状の部材である。クランププレート７０には、２つの円形穴７０ａ、２つの長穴７０ｂおよび被保持部７０ｃが形成されている。円形穴７０ａは、クランププレート７０の下端付近と中央付近とに配置されており、その間隔はローラ保持移動機構５０の有頭ピン５２の間隔に等しく、その直径は有頭ピン５２の頭部５２ｂよりも若干大きく形成されている。長穴７０ｂは、それぞれの円形穴７０ａから上方向に延びて形成されている。長穴７０ｂの幅は、有頭ピン５２の軸部５２ａの直径よりも大きく、頭部５２ｂの直径よりも小さい。クランププレート７０は、図１２に示すように、円形穴７０ａの付近が最も薄く、円形穴７０ａから長穴７０ｂに沿って上方向に向かうに連れて徐々に厚くなるように形成されている。

図１２に示される通り、クランププレート７０は、加工ローラ支持ユニット６０が載置台８１のユニット載置部位８１ａに配置された状態で、加工ローラ支持ユニット６０の支持板６１の加工ローラ６３の側の表面に接して配置される。このとき、クランププレート７０の円形穴７０ａと、支持板６１の貫通穴６１ａとが一致するように、クランププレート７０が配置される。またこのとき、クランププレート７０の下端の被保持部７０ｃに、載置台８１のクランププレート保持部位８１ｂのピンが挿入された状態となっている。

＜ローラ保持移動機構に対する加工ローラ支持ユニットの固定＞
ローラ保持移動機構５０に対する加工ローラ支持ユニット６０の固定は、次の様にして行われる。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、載置台８１に載置された加工ローラ支持ユニット６０の近傍に移動される（図１２）。そしてローラ保持移動機構５０が右方向へ移動されて、有頭ピン５２が貫通穴６１ａおよび円形穴７０ａに挿入され、頭部５２ｂがクランププレート７０の右側に位置する（図１３）。

この状態でローラ保持移動機構５０が上方向へ移動されると、有頭ピン５２が挿入された加工ローラ支持ユニット６０は共に上方向へ移動する。一方、クランププレート７０は、下端の被保持部７０ｃに、載置台８１のクランププレート保持部位８１ｂのピンが挿入された状態となっているから、元の位置に留まる（図１４）。このとき、クランププレート７０は加工ローラ支持ユニット６０およびローラ保持移動機構５０に対して相対的に移動し、有頭ピン５２の軸部５２ａは、クランププレート７０の長穴７０ｂの中を上方向に移動することになる。クランププレート７０の厚みは、上側が大きくなっているから、クランププレート７０の右側の面によって、有頭ピン５２の頭部５２ｂが右方向へ押されることになる。そうするとスプリング５２ｃが圧縮されて、頭部５２ｂは左方向へ付勢される。つまり、有頭ピン５２が貫通穴６１ａに挿入されて、有頭ピン５２の頭部５２ｂとクランププレート７０とが嵌合することにより、加工ローラ支持ユニット６０がローラ保持移動機構５０に対して固定される（図１５）。

そしてローラ保持移動機構５０が左方向へ移動されると、クランププレート７０の被保持部７０ｃと、載置台８１のクランププレート保持部位８１ｂのピンとの係合が外れる（図１６）。以上の様にして、ローラ保持移動機構５０に対して加工ローラ支持ユニット６０が固定される。

＜ワーク保持ユニットおよび加工ローラ支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および加工ローラ支持ユニット６０の交換作業（段取り換え）について説明する。

ある製品の生産が終了すると、ワーク保持ユニットＡを取り外す準備を行う。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が載置されていない、空のユニット搬送台車３を、回転塑性加工装置２の正面に配置し、上台車８０を回転塑性加工装置２の内部に進入させる。そして、主軸側部材３０および心押側部材４０を、上台車８０の上支持板８２、中支持板８３および下支持板８４に支持させる。

交換制御部４ａが、主軸機構１０の駆動モータを制御して、主軸機構１０を回転させて、雄ネジ１１ａと雌ネジ３１ａとの螺合を解除し、雄ネジ２１ａと雌ネジ４１ａとの螺合を解除し、ワーク保持ユニットＡを主軸機構１０および心押機構２０から取り外す。

交換制御部４ａが、ローラ保持移動機構５０を移動させて、クランププレート７０の下端の被保持部７０ｃに、載置台８１のクランププレート保持部位８１ｂのピンを挿入させる（図１４）。次に交換制御部４ａがローラ保持移動機構５０を下方に移動させて、加工ローラ支持ユニット６０を載置台８１のユニット載置部位８１ａに載置する（図１３）。このときクランププレート７０は、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に対して相対的に上方に移動し、有頭ピン５２の頭部５２ｂとクランププレート７０との嵌合が解除され、加工ローラ支持ユニット６０のローラ保持移動機構５０に対する固定が解除される。そして交換制御部４ａがローラ保持移動機構５０を左方向へ移動させて、加工ローラ支持ユニット６０のローラ保持移動機構５０からの取り外しが完了する（図１２）。

そしてユニット搬送台車３の上台車８０を前方向へ移動させて、回転塑性加工装置２の外部へ退出させる。

続いて、次に生産する製品に対応する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、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に配置し、加工ローラ支持ユニット６０を交換作業位置Ｐ２に配置する。

交換制御部４ａが回転塑性加工装置２を制御して、心押機構２０を下方向に移動して、心押機構２０の下側と心押側部材４０の上側とを接触させ、主軸側部材３０の下側と主軸機構１０の上側とを接触させる。そして交換制御部４ａが、主軸機構１０を回転させる（図１７参照）。そうすると、主軸機構１０のクランプ部材１１の雄ネジ１１ａが、主軸側部材３０のクランプナット３１の雌ネジ３１ａに締め込まれる。そして上述したダミーワークＶの上下で生じる摩擦力によって主軸機構１０の回転が主軸側部材３０から心押側部材４０へ伝えられる。すると心押側部材４０のクランプナット４１の雌ネジ４１ａが、心押機構２０のクランプ部材２１の雄ネジ２１ａに対して締め込まれる（図１８参照）。こうしてワーク保持ユニットＡの主軸機構１０および心押機構２０への取付が完了する。

次に交換制御部４ａが、ローラ保持移動機構５０を移動させて、載置台８１に載置された加工ローラ支持ユニット６０の近傍に配置する（図１２）。そしてローラ保持移動機構５０を右方向へ移動して、有頭ピン５２を貫通穴６１ａおよび円形穴７０ａに挿入し、頭部５２ｂをクランププレート７０の右側に位置させる（図１３）。次に交換制御部４ａが、ローラ保持移動機構５０を上方向へ移動して、加工ローラ支持ユニット６０をローラ保持移動機構５０へ固定する（図１４）。そして交換制御部４ａが、加工ローラ支持ユニット６０を左方向へ移動して、クランププレート７０の被保持部７０ｃと、載置台８１のクランププレート保持部位８１ｂのピンとの係合を解除する。

そしてユニット搬送台車３の上台車８０を前方向へ移動させて、回転塑性加工装置２の外部へ退出させる。以上により、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の交換作業が完了する。

（第２実施形態）
以下の説明では、第１実施形態と同様の構成については同じ符号を付し、説明を省略する場合がある。上述の第１実施形態では、主軸着脱機構Ｂがネジ機構Ｅ（雄ネジ１１ａおよび雌ネジ３１ａにより構成された。第２実施形態では主軸着脱機構Ｂが、クランプナット３１に形成された径方向に延びる挿入ピン３１ｆと、クランプ部材１１の外周に形成された溝部位１１ｆとを有して構成される。

第２実施形態に係るクランプ部材１１は、図２０および図２１に示すように、溝部位１１ｆおよび開口部１１ｇを有する。溝部位１１ｆは、円柱状のクランプ部材１１の外周に形成された、略水平方向に延びる溝である。開口部１１ｇは、溝部位１１ｆの一方の端に形成された、上側、すなわち主軸側部材３０の側に開口する部位である。溝部位１１ｆは、開口部１１ｇの側から周方向に進むにつれて、下方向に傾斜して形成されている。本実施形態では、４組の溝部位１１ｆおよび開口部１１ｇが、クランプ部材１１に形成されている。

第２実施形態に係るクランプナット３１は、図２１に示すように、挿入ピン３１ｆを有する。挿入ピン３１ｆは円柱状の突起であって、クランプナット３１の内側の面から水平方向に突出して形成されている。挿入ピン３１ｆの高さは、クランプ部材１１の溝部位１１ｆの深さより若干小さい。本実施形態では、４本の挿入ピン３１ｆが、クランプナット３１の内側の、クランプ部材１１の開口部１１ｇに対応する位置に形成されている。

主軸側部材３０が上方向から下降して、クランプナット３１とクランプ部材１１とが接触すると、クランプナット３１の挿入ピン３１ｆが、クランプ部材１１の開口部１１ｇを通って、クランプ部材１１の溝部位１１ｆに進入する。そして主軸機構１０が回転すると、挿入ピン３１ｆが溝部位１１ｆの奥へと進む。溝部位１１ｆは下方向に傾斜、すなわち主軸側部材３０から徐々に遠ざかるよう傾斜しているから、クランプナット３１とクランプ部材１１との間に上下方向に締結力が発生し、これにより主軸側部材３０が主軸機構１０に固定される。すなわち本実施形態では、主軸着脱機構Ｂは、ワーク保持ユニットＡの側に形成された径方向に延びる挿入ピン３１ｆと、主軸機構１０の側の外周に形成された溝部位１１ｆとを有し、挿入ピン３１ｆが溝部位１１ｆに進入してワーク保持ユニットＡと主軸機構１０とが相対回転することでワーク保持ユニットＡが主軸機構１０に装着される。なお、心押着脱機構Ｃも同様に構成される。

（第３実施形態）
第３実施形態では主軸着脱機構Ｂが、クランプ部材１１に形成された径方向に突出する突出部位１１ｋと、クランプナット３１内周に形成された嵌合溝３１ｋとを有して構成される。

第３実施形態に係るクランプ部材１１は、図２２および図２３に示すように、突出部位１１ｋを有する。突出部位１１ｋは、円柱状のクランプ部材１１の外周に形成された、略水平方向に突出する部位である。突出部位１１ｋの下側の面、すなわち主軸側部材３０から遠い側の面は、周方向に沿って下方向に傾斜して形成されている。本実施形態では、４つの突出部位１１ｋが、クランプ部材１１に形成されている。

第３実施形態に係るクランプナット３１は、図２３に示すように、嵌合溝３１ｋおよび開口部３１ｍを有する。嵌合溝３１ｋは、円筒状のクランプナット３１の内側の面に形成された、略水平方向に延びる溝である。開口部３１ｍは、嵌合溝３１ｋの一方の端に形成された、下側、すなわち主軸機構１０の側に開口する部位である。嵌合溝３１ｋの下側の面、すなわち主軸機構１０に近い側の面は、突出部位１１ｋの下側の面と同様に、周方向に沿って下方向に傾斜して形成されている。嵌合溝３１ｋの深さは、クランプ部材１１の突出部位１１ｋの高さより若干大きい。本実施形態では、４組の嵌合溝３１ｋおよび開口部３１ｍが、クランプ部材１１の突出部位１１ｋに対応する位置に形成されている。

主軸側部材３０が上方向から下降して、クランプナット３１とクランプ部材１１とが接触すると、クランプ部材１１の突出部位１１ｋが、クランプナット３１の開口部３１ｍを通って、クランプナット３１の嵌合溝３１ｋに進入する。そして主軸機構１０が回転すると、突出部位１１ｋが嵌合溝３１ｋの奥へと進む。突出部位１１ｋの下側の面と嵌合溝３１ｋの下側の面とは共に下方向に傾斜、すなわち主軸側部材３０から徐々に遠ざかるよう傾斜しているから、クランプナット３１とクランプ部材１１との間に上下方向に締結力が発生し、これにより主軸側部材３０が主軸機構１０に固定される。なお、心押着脱機構Ｃも同様に構成される。

（他の実施形態）
（１）上述の実施形態では、ユニット搬送台車３の移動、および上台車８０の移動は、作業員が行うことを想定して説明した。ユニット搬送台車３および上台車８０がモータやアクチュエータ等により自動で移動するよう構成してもよい。例えば、上台車８０の車輪８８および下台車９０の車輪９２をモータ駆動としてもよい。例えば、回転塑性加工装置２に油圧シリンダ等のアクチュエータを設け、回転塑性加工装置２の前側に停止したユニット搬送台車３から、上台車８０を後方向へ引いて回転塑性加工装置２の内部へ移動させ、上台車８０を前方向へ押して回転塑性加工装置２から退出させるよう構成してもよい。

この場合、交換制御部４ａが上述のモータやアクチュエータ等を制御して、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の交換作業（段取り換え）を、全自動で行うよう構成することが可能である。

（２）上述の実施形態では、ワーク保持ユニットＡと加工ローラ支持ユニット６０との両方を交換することを想定して説明した。回転塑性加工システム１、回転塑性加工装置２およびユニット搬送台車３を、装置構成や加工・ワークの種別に応じて、ワーク保持ユニットＡと回転塑性加工装置２の一方を交換するよう構成・動作させることも可能である。

（３）上述の第２実施形態では、主軸着脱機構Ｂが、クランプナット３１に形成された径方向に延びる挿入ピン３１ｆと、クランプ部材１１の外周に形成された溝部位１１ｆとを有して構成される例を説明した。クランプナット３１に溝部位を設け、クランプ部材１１に挿入ピンを設ける構成も可能である。また挿入ピン３１ｆと溝部位１１ｆの数は、２組、３組、および５組以上も可能である。

（４）上述の第３実施形態では、主軸着脱機構Ｂが、クランプ部材１１に形成された径方向に突出する突出部位１１ｋと、クランプナット３１内周に形成された嵌合溝３１ｋとを有して構成される例を説明した。クランプ部材１１に嵌合溝を設け、クランプナット３１に突出部位を設ける構成も可能である。嵌合溝３１ｋと突出部位１１ｋの数は、２組、３組、および５組以上も可能である。

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
１１ａ ：雄ネジ
１１ｂ ：凸状部位
１１ｃ ：嵌合ピン
１１ｆ ：溝部位
１１ｇ ：開口部
１１ｋ ：突出部位
２０ ：心押機構
２１ ：クランプ部材
２１ａ ：雄ネジ
２１ｂ ：凸状部位
２１ｃ ：嵌合ピン
３０ ：主軸側部材
３０ａ ：凹状部位
３０ｂ ：フランジ部位
３０ｃ ：嵌合穴
３１ ：クランプナット
３１ａ ：雌ネジ
３１ｂ ：切欠き部位
３１ｆ ：挿入ピン
３１ｋ ：嵌合溝
３１ｍ ：開口部
３２ ：皿バネ
４０ ：心押側部材
４０ａ ：凹状部位
４０ｂ ：フランジ部位
４０ｃ ：嵌合穴
４１ ：クランプナット
４１ａ ：雌ネジ
４１ｂ ：切欠き部位
４２ ：皿バネ
５０ ：ローラ保持移動機構
５１ ：保持部材
５２ ：有頭ピン
５２ａ ：軸部
５２ｂ ：頭部
５２ｃ ：スプリング
５４ｃ ：貫通穴
６０ ：加工ローラ支持ユニット
６１ ：支持板
６１ａ ：貫通穴
６２ ：支持部材
６２ａ ：凹部
６３ ：加工ローラ
７０ ：クランププレート
７０ａ ：円形穴
７０ｂ ：長穴
７０ｃ ：被保持部
８０ ：上台車
８１ ：載置台
８１ａ ：ユニット載置部位
８１ｂ ：クランププレート保持部位
８１ｃ ：Ｕ字穴
８１ｄ ：ユニット保持ピン
８２ ：上支持板
８２ａ ：段差平面
８２ｂ ：段差側面
８３ ：中支持板
８４ ：下支持板
８４ａ ：段差平面
８４ｂ ：段差側面
８５ ：支柱
８６ ：スプリング
８７ ：連結部材
８８ ：車輪
９０ ：下台車
９１ ：レール
９２ ：車輪
Ａ ：ワーク保持ユニット
Ｂ ：主軸着脱機構
Ｃ ：心押着脱機構
Ｅ ：ネジ機構
Ｆ ：ローラ着脱機構
Ｇ ：回転軸
Ｐ１ ：交換作業位置
Ｐ２ ：交換作業位置
Ｐ３ ：待機位置
Ｐ４ ：待機位置
Ｖ ：ダミーワーク
Ｗ ：ワーク

Claims (3)

1. ワーク保持ユニットが交換可能である回転塑性加工装置と、
   前記回転塑性加工装置の内部の交換作業位置と、前記回転塑性加工装置の外部の待機位置との間で、前記ワーク保持ユニットを移動させるユニット搬送台車と、
   前記回転塑性加工装置を制御して前記ワーク保持ユニットの交換作業を実行する交換制御部とを有する回転塑性加工システムであって、
   前記回転塑性加工装置は、前記ワーク保持ユニットを支持して回転させる主軸機構および心押機構とを有し、前記ワーク保持ユニットは、前記主軸機構および前記心押機構に対して相対回転することにより前記主軸機構および前記心押機構に対して着脱され、
   前記交換制御部は、
   前記ユニット搬送台車が前記ワーク保持ユニットを前記交換作業位置へ移動させた後、
   前記回転塑性加工装置を制御して、
   前記心押機構を前記ワーク保持ユニットに向けて移動させ、
   前記心押機構と前記ワーク保持ユニットとを接触させ、
   前記ワーク保持ユニットと前記主軸機構とを接触させ、
   前記主軸機構を回転させて前記ワーク保持ユニットを前記主軸機構および前記心押機構に対して装着する、
   回転塑性加工システム。
2. 加工ローラ支持ユニットが交換可能である回転塑性加工装置と、
   前記回転塑性加工装置の内部の交換作業位置と、前記回転塑性加工装置の外部の待機位置との間で、前記加工ローラ支持ユニットを移動させるユニット搬送台車と、
   前記回転塑性加工装置を制御して前記加工ローラ支持ユニットの交換作業を実行する交換制御部とを有する回転塑性加工システムであって、
   前記回転塑性加工装置は、ワークへの加工時に前記加工ローラ支持ユニットを保持して移動させるローラ保持移動機構を有し、前記加工ローラ支持ユニットは、前記ローラ保持移動機構に対して着脱され、
   前記交換制御部は、
   前記ユニット搬送台車が前記加工ローラ支持ユニットを前記交換作業位置へ移動させた後、前記回転塑性加工装置を制御して、
   前記ローラ保持移動機構を移動させて前記加工ローラ支持ユニットに接触させ、
   前記加工ローラ支持ユニットを前記ローラ保持移動機構に対して装着する、
   回転塑性加工システム。
3. 請求項１又は２に記載の回転塑性加工システムに用いられるユニット搬送台車。

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