JPH10146756A - 外径転圧加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 加工中に被加工物の外径に応じて工具径を自
動的に制御し、外径にバラツキがあっても、連続的バニ
シ加工が可能である外径転圧加工装置を提供する。 【解決手段】 当該装置は内周部にテ−パ部を有する工
具ヘッドと、そのテ−パ部に接触して係止される逆テ−
パ形状の工具ロ−ラと、この工具ロ−ラを回転自在に係
止したフレ−ムとを有し、工具ロ−ラはフレ−ムの軸線
に対してある角度傾斜して取り付ける。フレ−ム（又は
工具ヘッド）に工具ロ−ラの送り力に平衡する推力を作
用させ、回転させずに摺動自在に拘束し、工具ヘッド
（又はフレ−ム）を回転させる。これにより被加工物を
工具に軽く押し込むと、転圧されながら送り込まれ、同
時に工具ロ−ラ（又は工具ヘッド）が軸方向に移動し所
定のバニシ圧となるよう工具径が変化する。また、外径
が変化しても、それに応じて工具径が自動的に変化す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、軸方向に比較的長
い円柱あるいは円筒状の被加工物の外表面を連続的にバ
ニシ加工する外径転圧加工装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、金属の表面を比較的高度に仕
上げる加工方法としてロ−ラバニシ仕上げがある。この
方法は、被加工物の表面をロ−ラで転圧し、わずかな塑
性変形を与えて仕上げるもので表面の鏡面化のよる摺動
抵抗の減少と耐食性の向上、表面硬度の上昇による耐摩
耗性の向上、表面近傍の圧縮残留応力発生による疲労強
度の改善、微小変形による寸法修正の可能性など多数の
長所を有するためよく利用されている。ロ−ラバニシ仕
上げは種々の形態の加工面に対応して各種形状の工具が
使用されているが、一般的には工具ロ−ラを加工面に対
し機械的に押圧しながら加工面上を移動させ加工が行わ
れる。すなわち、被加工物に対して工具を回転駆動する
とともに推進駆動させて、加工位置を変えながら所望の
範囲にバニシ加工を施すものである。

【０００３】また、比較的長尺な円柱、円筒などの外表
面を仕上げる装置として実公平７−１５７２３号公報に
記載の装置がある。この装置では円筒状の工具ヘッド内
周面に複数の工具ロ−ラを接触させて配置し、工具ロ−
ラはフレ−ムに回転自在に係止され、さらにフレ−ムの
軸線に対して所定の角度だけ傾斜して配置されている。
フレ−ムを回転させると工具ロ−ラは被加工物の外周面
上を螺旋運動する。工具ロ−ラはフレ−ム内の溝に拘束
され、フレ−ムは軸方向に移動しないよう筒状部材に回
転自在に固定されているため、相対的に被加工物が軸方
向に送られることになる。すなわち、フレ−ムに回転ト
ルクを加えると回転駆動力の一部が送り力となるため、
被加工物の送り駆動のための別の動力は必要ない。加工
作業により送り力が発生するため、被加工物には工具ロ
−ラ以外の回転保持部（チャック）が必要ないことを意
味する。

【０００４】また、工具ヘッドは内周面にテ−パを有し
ており、このテ−パは奥に行くに従って径が小さくなっ
ている。この工具ヘッドとは逆のテ−パを有する工具ロ
−ラが工具ヘッド内周面に密着してフレ−ムと一体とな
って軸方向に移動可能に取り付けられている。従って、
フレ−ムを軸方向に移動調整することにより被加工物の
外径に対応させて工具径を設定することができる。この
装置は、ＯＡ機器のガイドシャフト、モ−タシャフト、
ＶＴＲのピン複写機用ドラム等、種々の中実及び中空シ
ャフトの外面仕上げようとして利用されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この装
置では、加工開始前に工具径を被加工物の外径に対応し
た適正値に精密に設定する必要があり、装置作動中に工
具径を変更することはできない。工具径変更のためには
装置を停止しなければならず、作業効率が低下してしま
う。従って、被加工物を連続加工するためには、前工程
加工において厳しい寸法制限を設けなければならず、前
加工により多くの時間を要し、さらに加工精度の高い工
作機械の導入が必要であった。また、前加工寸法のバラ
ツキが大きいと、表面の仕上りが不十分であったり、逆
に過負荷により加工表面が剥離することがあった。

【０００６】また、工具ロ−ラはフレ−ムの溝に拘束さ
れフレ−ム溝の奥の後端面に接触する。この溝の奥の後
端面は工具ロ−ラの回転に起因する摩耗によりさらに奥
側に後退する。従来の工具ヘッドの中空内周のテ−パは
奥に向かってテ−パ内径が小さくなる構造であるため、
フレ−ムの摩耗が進行すると工具ロ−ラは奥側に移動し
かつ半径方向内側に移動する。よって、工具径が縮小
し、これが原因で摩耗が加速度的に集中して進行する。
従って、わずかな摩耗が発生してもフレ−ムの寿命とな
り、フレ−ムの交換が必要となった。

【０００７】従来の工具ロ−ラは、図７に示すように、
その被加工物挿入側２７は被加工物排出側２８より外径
が大きいテ−パ構造となっており、作動中はフレ−ムの
溝の斜め上側の側端面に押されて拘束されている。従っ
て、被加工物挿入側は被加工物排出側より外径が大きい
分周速が速いので、被加工物挿入側に対応するフレ−ム
の側端面は被加工物排出側に対応する側端面と比較して
摩耗が速く進行する。よって、工具ロ−ラの拘束姿勢は
図７上で右回りに回転する方向に変化する。これは、工
具ロ−ラのフィ−ドアングルが減少することを意味し、
被加工物の送り速度（被加工物から見れば、自己推進速
度）が減少することになる。最終的にはフィ−ドアング
ルがゼロ近くまで減少し、被加工物は自己推進しなくな
るのであった。

【０００８】そこで、本発明では装置作動中に、被加工
物の外径誤差変化に応じて、工具径を自動的に制御する
機構を有し、被加工物の外径寸法にバラツキがあって
も、連続作業ができるような装置を提供しようとするも
のである。すなわち、被加工物の外周加工の製作誤差な
どによる外径の変化に追従して工具径が変化するように
対処することで、連続したバニシ加工を可能とし、作業
時間の短縮化、前加工寸法制限の緩和を図ることを目的
とする。さらに、フレ−ム及び工具ロ−ラの摩耗を減少
させ工具寿命を長くすることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明のうちで請求項１に記載の外径転圧加工装置
は、円柱あるいは円筒状の被加工物を包囲するように配
設した内面テ−パ状の工具ヘッドと、前記工具ヘッドの
テ−パ内面及び前記被加工物の外周面に接触し周方向に
均等に配置されて係止された複数の工具ロ−ラと、前記
工具ヘッドに対し同軸的に配置され、前記工具ロ−ラを
嵌合係止し、前記被加工物を貫通させその長手方向に移
動可能にした中空部を形成したフレ−ムとを備え、前記
工具ロ−ラは前記フレ−ムの軸線に対して所定角度傾斜
して配設され（図３参照）、駆動手段により前記工具ロ
−ラを転動させる外径転圧加工装置において、前記工具
ロ−ラを前記工具ヘッドから見て相対的に軸方向へ移動
（工具ロ−ラが軸方向静止し工具ヘッドが軸方向移動す
るか、または工具ロ−ラが軸方向移動し工具ヘッドが軸
方向静止する）させる変位手段と、前記工具ロ−ラの前
記被加工物からみて相対的螺旋運動（工具ロ−ラが軸方
向静止し軸まわりに回転せず被加工物が軸まわりに回転
しながら軸方向移動するか、または工具ロ−ラが軸まわ
りに回転し被加工物が軸方向に移動する）により発生す
る被加工物の送り力と平衡する推力を前記変位手段に作
用させて前記変位手段を制御する推力作用手段とを備
え、工具径を自動的に制御することを特徴とする。但
し、少なくとも特許請求の範囲の欄及び問題を解決する
ための手段の欄において、特段の記述がなければ、軸と
は前記被加工物の長手方向中心軸をいう。この軸は前記
工具ヘッド、前記フレ−ムの長手方向中心軸に一致す
る。

【００１０】前記課題を解決するため、本発明のうちで
請求項２に記載の外径転圧装置は、請求項１に記載の外
径転圧加工装置において、前記推力作用手段が、ピスト
ンとシリンダからなる往復摺動機構とし、これを前記変
位手段と一体化して連結し、圧力流体により前記ピスト
ンに前記推力を作用させる。一体化して連結する代わり
に一体化構造としてもよい。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の外径転圧加工装置は、円
筒形状でありその中空部内周面に奥に向かって広がるテ
−パ部を有する工具ヘッド、この工具ヘッドのテ−パ部
に接触して係止され前記テ−パとは方向のみ逆で同じ傾
斜のテ−パを有する工具ロ−ラと、前記工具ヘッドの中
空部に前記工具ヘッドに対して同軸的に配置され、前記
工具ロ−ラを回転自在に係止したフレ−ムと、前記工具
ヘッド、前記工具ロ−ラ、及び前記フレ−ムを収納する
ためのハウジングとからなり、前記工具ロ−ラは前記フ
レ−ムの軸線に対して所定角度傾斜して前記フレ−ムに
嵌合係止され、周方向均等に配置されている。被加工物
は円柱状または円筒状でなければならず、フレ−ムに形
成された中空部内部に押し込まれ、その外周部に工具ロ
−ラが圧力接触し工具ロ−ラの回転運動及び相対的螺旋
運動によって軸方向の移動運動（送り）を受け、あるい
は場合によって回転運動をも受け、被加工物外周表面は
バニシ加工を受ける。

【００１２】さらに、本発明の外径転圧加工装置は工具
ロ−ラを工具ヘッドに対して相対的に軸方向へ移動させ
る変位手段と、工具ロ−ラの相対的螺旋運動により発生
する被加工物の送り力Ｐｆと平衡する推力Ｆをこの変位
手段に作用させてこの変位手段を制御する推力作用手段
とを備える。工具ロ−ラと工具ヘッドの間の相対的軸方
向移動を生じさせるには（１）フレ−ムが軸方向の変位
手段であって、フレ−ムにより工具ロ−ラを軸方向移動
させ、工具ヘッドが軸方向に固定されている場合と、
（２）工具ヘッドが軸方向の変位手段であって、工具ヘ
ッドが軸方向に移動し、工具ロ−ラが軸方向に固定され
ている場合とがある。

【００１３】（１）の場合は、工具ロ−ラは工具ヘッド
のテ−パ内周面に沿って変位手段であるフレ−ムによっ
て軸方向に移動させられる。また、工具ヘッドは軸方向
は固定であるが、軸回りの回転を受ける（図５参照）。
この構成において、工具ヘッドにはプ−リなどの回転伝
達部材が取り付けられてベルトなどを介して電動機など
と結合され、回転（ＤＨ方向）を受ける。ここにおい
て、フレ−ムは回転しないように拘束され、かつ推力作
用手段により推力Ｆを受けて軸方向に摺動可能なように
保持されている。前記工具ロ−ラは前記フレ−ムの軸線
に対して、つまり被加工物の軸線にたいして所定角度
（フィ−ドアングル）傾斜して取り付けられているの
で、被加工物側の方を静止させて考えれば、前記工具ロ
−ラは被加工物の外周を自転しつつ螺旋状に公転し、軸
方向に移動する。しかし、実際には、前記工具ロ−ラは
自転（ＤＲ方向）のみ行ないフレ−ムに対して公転及び
軸方向移動はしないようにフレ−ムの中に拘束されてい
る。よって、被加工物の方が前記工具ロ−ラの自転とは
逆の方向の回転トルクを受けて回転（ＤＷ方向）し、前
記工具ロ−ラより前記軸方向とは逆の方向への送り力Ｐ
ｆを受けて、移動しバニシ加工を受ける。

【００１４】また、前記工具ロ−ラの送り力Ｐｆと平衡
させるため、推力作用手段により推力Ｆをフレ−ムに作
用させ、フレ−ムに工具ロ−ラの送り力Ｐｆ方向とは逆
の方向の力を発生させる。加工作業中は、原則として被
加工物の送り力Ｐｆとこの推力Ｆが均衡しているので、
フレ−ム及び工具ロ−ラは軸方向に摺動しない。しか
し、被加工物の径の変化により 前記送り力Ｐｆと前記
推力Ｆの均衡が破れたときは、フレ−ムが工具ロ−ラと
一体になって工具ヘッドの内周面に添って軸方向に摺動
する。ここにおいて、工具ヘッドは内周面にテ−パ形状
を有し、工具ロ−ラは外周面にこれとは逆のテ−パ形状
を有するので、工具ロ−ラは被加工物との接触面を平行
に保ったまま半径方向にも移動し、被加工物の外径の変
化に対応して工具径が変化する。

【００１５】前記送り力Ｐｆが前記推力Ｆより大きい場
合、工具ロ−ラが軸方向奥側に移動し工具径は拡大す
る。工具径の拡大に伴い工具ロ−ラと被加工物との間の
接触力Ｐｗ（バニシ力）（図４参照）が減少し、その反
力として工具ロ−ラと工具ヘッドとの間の接触力Ｐｈも
減少する。また、工具ロ−ラの送り力Ｐｆは工具ロ−ラ
と工具ヘッドの間の摩擦により伝達されるため、結果的
に、工具ロ−ラと工具ヘッドの間の摩擦力μＰｈ・ｃｏ
ｓα（２αは工具ヘッド内周テ−パのテ−パ角）が前記
推力Ｆと均衡するまで工具径は拡大する。ここで、摩擦
係数μは潤滑状態が同じであれば一定のため、バニシ力
Ｐｗと推力Ｆは比例関係にありバニシ力Ｐｗは推力Ｆを
変化させることにより制御できる。被加工物の外径の変
化により、前記送り力Ｐｆと前記推力Ｆの均衡が破れた
時は、フレ−ムが工具ロ−ラと一体となって工具ヘッド
の内周面に添って軸方向に左右に摺動し工具径は自動制
御される。

【００１６】加工作業開始前は工具ロ−ラの送り力Ｐｆ
は発生せず推力Ｆのみ作用しているので、工具ロ−ラは
工具ヘッドの内周面テ−パ先端側の径の小さい方の場所
に位置しており工具径は最小値となっている。工具ロ−
ラ先端部は被加工物が円滑に噛み込めるよう大きなＲ形
状となっているため、被加工物をわずかに押し込むだけ
で工具ロ−ラのフィ−ドアングルが作用して、被加工物
は容易に噛み込まれ同時に所定のバニシ圧となるよう前
記の工具径を自動制御する機構が働く。また、噛み込み
後加工作業中は被加工物の外径が変わらない限り、送り
力Ｐｆは変化せず推力Ｆと均衡して工具径は変わらな
い。被加工物の外径が増加すれば、送り力Ｐｆが推力Ｆ
を上回り工具ロ−ラが軸方向工具ヘッドのテ−パの奥側
に摺動し、送り力Ｐｆが推力Ｆと均衡するまで工具径は
増大する。

【００１７】逆に被加工物の外径が減少すれば、推力Ｆ
が送り力Ｐｆを上回り、工具ロ−ラが軸方向工具ヘッド
のテ−パ先端側に摺動し、送り力Ｐｆが推力Ｆと均衡す
るまで工具径は減少する。被加工物が通過し加工作業が
終了すれば、工具ロ−ラの送り力Ｐｆは消滅し、推力Ｆ
のみ作用するので、工具ロ−ラは工具ヘッドの先端側の
所定の場所まで摺動し加工作業前の状態と同じく最小値
となる。なお、工具ロ−ラの軸方向摺動可能範囲は、所
定の範囲に設定されているので、工具径も所定の最大値
と最小値を有する。被加工物の外径は工具径の最大値と
最小値の間になければならない。

【００１８】上記（２）の場合は、工具ヘッドが軸方向
に移動し、工具ロ−ラは軸方向には移動しない。しか
し、工具ヘッドから見れば、工具ロ−ラは工具ヘッドの
テ−パ内周面に沿って軸方向に相対的に移動する。ま
た、工具ロ−ラを嵌合係止するフレ−ムは軸方向に固定
されているが、軸回りの回転を受ける。この構成におい
て、フレ−ムにはプ−リなどの回転伝達部材が取り付け
られてベルトなどを介して電動機などと結合され、回転
を受ける。ここにおいて、工具ヘッドは回転しないよう
に拘束され、かつ推力作用手段により推力Ｆを受けて軸
方向に摺動可能なように保持されている。工具ロ−ラは
フレ−ムの軸線に対して、つまり被加工物の軸線にたい
して所定角度（フィ−ドアングル）傾斜して取り付けら
れているのは（１）の場合と同様であるが、フレ−ムが
軸回りに回転するので工具ロ−ラは被加工物の外周を自
転しつつ螺旋状に公転し、被加工物に対して相対的に軸
方向に移動する（図２参照）。しかし、工具ロ−ラはフ
レ−ムに対しては軸方向移動はしないようにフレ−ムの
中に拘束されている。一方フレ−ムは軸方向に固定され
ているので、被加工物はこの相対的軸方向移動とは逆の
方向の送り力Ｐｆを受けて、この逆の方向へ実際に移動
する（図３参照）。

【００１９】また、前記被加工物の送り力Ｐｆと平衡さ
せるため、推力作用手段により被加工物の送り力Ｐｆ方
向とは逆の方向の推力Ｆを工具ヘッドに作用させる。加
工作業中は、被加工物の送り力Ｐｆとこの推力Ｆが均衡
しているので、工具ヘッドは軸方向に摺動しない。しか
し、被加工物の径の変化により 前記送り力Ｐｆと前記
推力Ｆの均衡が破れたときは、工具ヘッドが軸方向に移
動するので、工具ロ−ラは工具ヘッドの内周面に添って
軸方向に相対的に摺動する。ここにおいて、（１）と同
様に工具ヘッドは内周面にテ−パ形状を有し、工具ロ−
ラは外周面にこれとは逆のテ−パ形状を有するので、工
具ロ−ラは被加工物との接触面を平行に保ったまま半径
方向に移動し、被加工物の外径の変化に対応して工具径
が変化する。

【００２０】前記送り力Ｐｆが前記推力Ｆより大きい場
合、工具ヘッドが軸方向先端側に移動するので工具ロ−
ラは工具ヘッドに対して軸方向奥側に相対的に移動し工
具径は拡大する。工具径の拡大に伴い工具ロ−ラと被加
工物との間の接触力Ｐｗ（バニシ力）（図４参照、但
し、推力Ｆは工具ヘッド２に働き方向は左から右）が減
少し、その反力として工具ロ−ラと工具ヘッドとの間の
接触力Ｐｈも減少する。また、工具ロ−ラの送り力Ｐｆ
は工具ロ−ラと工具ヘッドの間の摩擦により伝達される
ため、結果的に、工具ロ−ラと工具ヘッドの間の摩擦力
μＰｈが前記推力Ｆと均衡するまで工具径は拡大する。
ここで、摩擦係数μは潤滑状態が同じであれば一定のた
め、バニシ力Ｐｗと推力Ｆは比例関係にありバニシ力Ｐ
ｗは推力Ｆを変化させることにより制御できる。被加工
物の外径の変化により、前記送り力Ｐｆと前記推力Ｆの
均衡が破れた時は、工具ヘッドが軸方向に左右に摺動
し、工具ロ−ラは軸方向移動しない。しかし、工具ヘッ
ドからみると工具ロ−ラは工具ヘッドの内周面に添って
相対的に軸方向に左右（工具ヘッドの動きとは逆）に摺
動し工具径は自動制御される。

【００２１】加工作業開始前は工具ロ−ラの送り力Ｐｆ
は発生せず工具ヘッドへの推力Ｆのみ作用しているの
で、工具ロ−ラは工具ヘッドの内周面テ−パ先端側の径
の小さい方の場所に位置しており工具径は最小値となっ
ている。工具ロ−ラ先端部は被加工物が円滑に噛み込め
るよう大きなＲ形状となっているため、被加工物をわず
かに押し込むだけで工具ロ−ラのフィ−ドアングルが作
用して、被加工物は容易に噛み込まれ同時に所定のバニ
シ圧となるよう前記の工具径を自動制御する機構が働
く。また、噛み込み後加工作業中は被加工物の外径が変
わらない限り、送り力Ｐｆは変化せず推力Ｆと均衡して
工具径は変わらない。被加工物の外径が増加すれば、送
り力Ｐｆが推力Ｆを上回り工具ロ−ラが軸方向工具ヘッ
ドのテ−パの奥側に相対的に摺動し（実際には工具ヘッ
ドが先端側に摺動し）、送り力Ｐｆが推力Ｆと均衡する
まで工具径は増大する。

【００２２】逆に被加工物の外径が減少すれば、推力Ｆ
が送り力Ｐｆを上回り、工具ロ−ラが軸方向工具ヘッド
のテ−パ先端側に相対的に摺動し（実際には工具ヘッド
がテ−パ奥側に摺動し）、送り力Ｐｆが推力Ｆと均衡す
るまで工具径は減少する。被加工物が通過し加工作業が
終了すれば、工具ロ−ラの送り力Ｐｆは消滅し、推力Ｆ
のみ作用するので、工具ロ−ラは工具ヘッドの先端側の
所定の場所まで相対的に摺動し（実際には工具ヘッドが
工具ヘッドの奥方向の所定の位置まで摺動し）加工作業
前の状態と同じく最小値となる。なお、工具ロ−ラの相
対的軸方向摺動可能範囲（実際には工具ヘッドの軸方向
摺動可能範囲）は、所定の範囲に設定されているので、
工具径も所定の最大値と最小値を有する。被加工物の外
径は工具径の最大値と最小値の間になければならない。

【００２３】推力作用手段を、ピストンとシンリンダか
らなる往復摺動機構とし変位手段と一体化して連結さ
せ、圧力流体により前記ピストンに推力Ｆを作用させ
る。前記（１）の場合はフレ−ムの中空部と同一内径の
中空部をもつ円筒形のフレ−ムステムの外周部にピスト
ンを取付けこれをシリンダハウジングで覆い空間を形成
し、シリンダを構成する。さらに、フレ−ムステムをフ
レ−ムと一体化して連結させている。前記（２）の場合
は工具ヘッドの外周部に一体化した（または一体化して
連結することにより構成された）ピストン構造を設け、
これをシリンダハウジングで覆い空間を形成し、シリン
ダを構成する。前記（１）及び（２）の場合ともに、シ
リンダに圧力流体を導入してピストンに推力Ｆを作用さ
せる。

【００２４】上述したように、工具ロ−ラはフレ−ム内
のロ−ラ溝に拘束され、バニシ加工中はフレ−ムからみ
ると工具ロ−ラ自身は自転しており、ロ−ラ溝後端面に
押し付けられている。従って、長時間使用するとフレ−
ムのロ−ラ溝後端面は工具ロ−ラの回転接触摩擦により
摩耗が進行する（図６参照）。ところで、工具ヘッド内
側テ−パは奥に向かって広がる形状となっているため、
摩耗が進行すると工具径が拡大する。例えば、複数のロ
−ラ溝のうち１箇所のみ集中的に摩耗したと仮定する
と、この部分のみ工具径が拡大することになり、工具ロ
−ラと被加工物の接触圧力が低下し、フィ−ドアングル
による送り分力が減少するため、この部分のロ−ラ溝後
端面の摩耗はほとんど進行しなくなる。

【００２５】一方他の工具ローラのロ−ラ溝後端面の摩
耗は進行するため、最終的には全ての工具ロ−ラの工具
径が一定値になるようバランスしながら摩耗が進行す
る。このようにロ−ラ溝後端面の摩耗の進行はバランス
しているため、摩耗が進行してもロ−ラバニシングの機
能上問題がなく、従来品と比較してフレ−ム寿命は、つ
まり工具寿命は格段に延長される。従来の工具ヘッドの
内面テ−パは奥に向かって狭くなる形状となっているた
め、本願発明にかかる装置とは逆に１箇所のロ−ラ径が
摩耗すると、その部分の工具径が縮小し、加速度的に集
中して摩耗が進行する。従って、わずかな摩耗でもフレ
−ムは寿命となり交換する必要があった。なお、工具ヘ
ッドの内面テ−パが奥に向かって広がる構造は本願発明
の外径転圧加工装置だけではなく従来のセンタレス外径
転圧加工装置、例えば、実公平７−１５７２３号の公報
で本願出願人が提案したものにも適用できる。

【００２６】さらに、上述したように被加工物を自己推
進させるため、工具ロ−ラのフレ−ム内配置にあたっ
て、フィ−ドアングルが設けられているが、本願発明の
外径転圧加工措置では、工具ヘッド内面テ−パが奥に向
かって広がる形状となっているため、工具ロ−ラは被加
工物挿入側が細く、被加工物排出側が太くなっている。
そのため、工具ロ−ラが被加工物の外周を転がると、工
具ロ−ラの外径の違いにより工具ロ−ラの被加工物排出
側の周速が被加工物挿入側の周速より速くなるため、フ
レ−ムの工具ロ−ラ被加工物排出側に対応する側端面は
被加工物挿入側に対応する側端面より速く摩耗が進行す
る。これは、図２において工具ロ−ラが反時計方向に回
転するように姿勢を変え、フィ−ドアングルθが大きく
なる方向である。

【００２７】工具ロ−ラはフレ−ムのロ−ラ溝で保持さ
れており、長期間使用すると、フィ−ドアングルは初期
の設定値より大きくなるようにロ−ラ溝の側端面の摩耗
が進行する。一方、従来の外径転圧加工装置では、前述
のようにこれとは逆にフィ−ドアングルが小さくなる方
向に摩耗が進行するため、長時間使用すると自己推進力
が低下して加工タクトが長くなり、最終的には自己推進
作用がなくなるという問題があったが、本願発明の外径
転圧加工装置では摩耗が進行しても逆に自己推進力が増
加し、加工タクトが短くなる。

【００２８】本発明においては、推力作用手段に所定の
圧力流体をかけてバニシ圧が一定になるように制御され
るものであるが、同じ構成で別の制御、つまり、加工中
に推力作用手段にかける流体圧力を変動させながら制御
することにより、数μから数十μの範囲内において被加
工物の表面形状を意図的に凹凸状態にすることも可能で
あり、加工用途の広がりを達成した。これにより、コピ
ー機の紙送りローラの加工のように、ローラ両端面の径
をローラ中央部より大きく形成することもできる。

【００２９】

【実施例】以下に本発明の実施例を図１を基にして説明
する。第１図は、本発明の好適な一実施例を示す縦断側
面図である。１は工具ロ−ラ、２は工具ヘッド、３はフ
レ−ム、４は六角穴付止ねじ、５は工具ヘッドステム、
６は六角穴付ボルト、７はキ−、８はプ−リ、９はフレ
−ムステム、１０はベアリングカバ−、１１はスペ−
サ、１２はブッシュ、１３は工具ヘッドステムエンド、
１４はスペ−サ、１５はフレ−ムステムスライドガイ
ド、１６はシリンダハウジング、１７はピストンロッ
ド、１８は回り止めブロック、１９はアジャストリン
グ、２０はロックナット、２１はワ−クガイド、２２は
ハウジング、２３はボ−ルべアリング、２４はワンタッ
チ継手、２５はロ−ラ溝である。

【００３０】工具ロ−ラ１はフレ−ム３の左端側に刻設
されたロ−ラ溝２５に嵌遊されて工具ヘッド２の貫通穴
１０１の内周面に密着してに配設されている。工具ロ−
ラ１の形状は左側の外径が細く右側に行くに従って太く
なるテ−パ形状となっている。工具ヘッド２の貫通穴１
０１の形状は先端が狭く奥側が徐々に広がるようなテ−
パ状に形成されている。両テ−パは方向が逆で工具ロ−
ラのテ−パが工具ヘッド内周面の傾斜よりわずかに大き
いため、工具径は被加工物の挿入方向に対しバックテ−
パを有する。工具ロ−ラ１と工具ヘッド２の軸方向接触
位置を変えると、工具ロ−ラ１は貫通穴１０１のテ−パ
に添って移動しフレ−ム３のロ−ラ溝２５から出没し工
具径が拡大、縮小する。工具ヘッド２の外周面右側に一
段外径の小さい段部１０２を設ける。一方、工具ヘッド
ステム５の内周部左端に一段内径の大きい段部１０３を
設け、段部１０３に段部１０２が嵌合するように工具ヘ
ッド２を工具ヘッドステム５に挿入し、六角穴付付止ね
じ４で係合する。

【００３１】工具ヘッドステム５の外周部左側にはキ−
７を介してプ−リ８が係止され、このプ−リ８にはベル
ト（図示せず）がかけられ、電動機（図示せず）により
回転駆動される。電動機回転数は、インバ−タで任意に
設定出来るようにする。工具ヘッドステム５の外周でプ
−リ８の右側にはスペ−サ１１をはさんでボ−ルベアリ
ング２３が固設される。このボ−ルベアリング２３の半
径方向外側に、ハウジング２２が配置されている。工具
ヘッドステム５の右端には工具ヘッドステムエンド１３
をボルトで取り付け、スペ−サ１１、ボ−ルベアリング
２３、工具ヘッドステムエンド１３の順序で左から右へ
軸方向に並んでいる。ベアリングカバ−１０が異物混入
防止及びボ−ルベアリング２３の軸方向位置決めのため
ボ−ルベアリング２３の左側に位置してハウジング２２
にボルト止めされている。スペ−サ１４はボ−ルベアリ
ング２３の軸方向位置決めのためボ−ルベアリング２３
の右側上部に取り付けられている。ハウジング２２はボ
−ルベアリング２３、工具ヘッドステム５、工具ヘッド
ステムエンド１３を包囲する配置になっている。

【００３２】フレ−ム３は右端部に鍔部を有し、左端部
に鍔部を有するフレ−ムステム９と六角穴付ボルト６を
介して結合されている。フレ−ムステム９の内側にはワ
−クガイド２１が挿入されている。被加工物はフレ−ム
３左端から供給され、ワ−クガイド２１の右端から排出
される。フレ−ムステム９の中央部にはこれを包囲して
フレ−ムステムスライドガイド１５がブッシュ１２を介
して配置され、フレ−ムステムスライドガイド１５はハ
ウジング２２にボルト止めされている。フレ−ムステム
９の右側にはピストンロッド１７が固定されている。ア
ジャストリング１９及びロックナット２０はこのピスト
ンロッド１７の固定用部材であり、これらの部品を操作
し被加工物外径のバラツキを考慮して工具径の最小値の
初期設定を行なう。

【００３３】ピストンロッド１７の右端外周部には回り
止め用の切欠きを加工し、この切欠きに入り込んで設置
される凸部を内周面に有する回り止めブロック１８がシ
リンダハウジング１６にボルト止めされている。これに
より、ピストンロッド１７、フレ−ムステム９、及びフ
レ−ム３は一体となって軸方向にしゅう動し、回転をし
ないように拘束されている。ピストンロッド１７を包囲
してシリンダハウシング１６が配設され、空間部１０４
を形成している。この空間部にワンタッチ継手２４を通
じて圧力流体が導入され、この流体の圧力により生じた
推力Ｆがピストンロッド１７に働き、この推力Ｆはフレ
−ムステム９を介してフレ−ム３に伝達され工具ロ−ラ
１の送り力Ｐｆに対抗する力となっている。この空間部
にはコイルバネなどの弾性体を取り付けても推力Ｆを発
生させることができる。適切な流体の圧力は、被加工物
の外径、材質、熱処理、表面粗さ等を考慮して所定の値
に決定する。

【００３４】工具ロ−ラ１は第２図に示すように工具ヘ
ッド２あるいはフレ−ム３の軸線に対し所定角度θ傾斜
して配置してあるので、被加工物を静止させて考える
と、工具ロ−ラ１は、自転しながら被加工物の外周面を
螺旋状に公転する。実際には、前記工具ロ−ラは自転の
み行ない公転はしないように拘束されているので、相対
的に被加工物は前記工具ロ−ラの自転とは逆の方向に回
転し、前記軸方向とは逆の方向へ移動して連続的にバニ
シ加工される。また、工具ヘッド２を静止させて考える
と、工具ロ−ラ１は前記工具ヘッドに対しても自転しな
がらテ−パの内周面を螺旋状に公転する。実際には、前
記工具ロ−ラは公転しないように拘束されているが、相
対的に前記工具ヘッドの軸方向奥側に移動する送り力Ｐ
ｆが発生し、この送り力Ｐｆに対抗して前記推進力を作
用させて所定のバニシ圧となるよう工具径を自動制御す
る。工具ロ−ラ１の先端部は大きなＲ形状となってお
り、被加工物が円滑に噛み込むよう配慮してある。な
お、被加工物の加工の際には、被加工物及び工具の洗
浄、潤滑、冷却を目的として工作液を供給する必要があ
る。

【００３５】

【発明の効果】以上において詳述した通り本発明によれ
ば、円筒状で内周面に奥に向かって広がるテ−パ部を有
する工具ッドのそのテ−パ部に接触して係止され前記テ
−パと逆の方向のテ−パを有する工具ロ−ラと、この工
具ロ−ラを回転自在に係止したフレ−ムと、前記工具ヘ
ッド、前記ロ−ラ、及び前記フレ−ムを収納するための
ハウジングとからなり、前記フレ−ムに被加工物の送り
力に平衡する推力を作用させるための形状部を設け、こ
の形状部を覆いかつ空間を形成するためシリダ−ハウジ
ングを前記ハウジングに取付けてこの形成された空間に
圧力流体を導入する。前記フレ−ムは回転をしないよう
にかつ所定距離範囲摺動自在に拘束し、前記工具ヘッド
には回転を伝達するための部材を取り付け、前記ロ−ラ
は前記フレ−ムの軸線に対して所定角度（フィ−ドアン
グル）傾斜して取り付けたものであり付加工作業開始前
は前記工具ロ−ラは前記工具ヘッド先端部の最小工具径
の位置にある。

【００３６】被加工物を前記工具ロ−ラに噛み込ませる
ため被加工物をわずかに押し込むと、フィ−ドアングル
が作用して被加工物は容易に噛み込まれ、同時に工具径
を自動制御する機構が働く。加工作業中に被加工物の外
径が増加すれば、送り力が推力を上回り、工具ロ−ラが
軸方向工具ヘッドのテ−パの奥側に摺動し、送り力が推
力と均衡するまで工具径は増大する。逆に被加工物の外
径が減少すれば、推力が送り力を上回り、工具ロ−ラが
軸方向工具ヘッドのテ−パの先端側の方向に摺動し、送
り力と推力が均衡するまで工具径は減少する。

【００３７】従って、本発明では加工作業中に、バニシ
圧が一定になるよう工具径を自動的に設定することがで
き、被加工物の外径寸法にバラツキがあっても、装置を
停止することなく連続作業ができる。すなわち、加工に
際して、被加工物の前加工寸法に対応した最適工具径に
自動的に設定することができ、被加工物の外周各部分の
外径が変化すれば工具径はそれ追従して変化する。従っ
て、連続して希望の表面粗さが有られる、品質の安定し
たバニシ加工が可能となり、作業の効率化、作業時間の
短縮、前加工寸法制限の緩和を達成し得るため加工精度
の高い高価な工作機械の導入も不要となる。さらに、オ
−ババニシングを防ぐことができるので、工具寿命の延
長も期待できる。

【００３８】また、本発明によれば、被加工物の外径の
特別な検出装置、及び変換機構が不要であり構造が複雑
とならず安定した応答特性が得られる。さらに、工具ロ
−ラの摩耗が全体的に均一に進行し、長時間の使用によ
りフィ−ドアングルが増加し、被加工物の自己推進力が
増加するので工具ローラの使用時間が大幅に長くなり装
置の工具寿命が大幅に延長された。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好適な一実施例正面部分断面図であ
る。

【図２】工具ロ−ラと被加工物の動きの関係を示した説
明図である。

【図３】工具ロ−ラと工具ヘッドの関係を断面にて示し
た説明図である。

【図４】実施例において工具ロ−ラに作用する力を説明
した説明図である。

【図５】図４におけるＡ−Ａ断面図である。

【図６】工具ローラの摩耗とその位置関係を示した説明
図である。

【図７】従来品の工具ロ−ラと被加工物の動きの関係を
示した説明図である。

【符号の説明】

１・・・工具ロ−ラ、 ２・・・工
具ヘッド、３・・・フレ−ム
４・・・六角穴付止めねじ ５・・・工具ヘッドステム ６・・・六
角穴付ボルト ７・・・キ− ８・・・プ
−リ ９・・・フレ−ムステム １０・・・ベ
アリングカバ− １１・・・スペ−サ １２・・・ブ
ッシュ １３・・・工具ヘッドステムエンド １４・・・ス
ペ−サ １５・・・フレ−ムステムスライドガイド１６・・・シ
リンダハウジング １７・・・ピストンロッド １８・・・回
り止めブロック １９・・・アジャストリング ２０・・・ロ
ックナット ２１・・・ワ−クガイド ２２・・・ハ
ウジング ２３・・・ボ−ルベアリング ２４・・・ワ
ンタッチ継手 ２５・・・ロ−ラ溝 ２６・・・被
加工物 ２７・・・工具ローラの被加工物挿入側 ２８・・・工具ローラの被加工物排出側 １０１・・貫通穴 １０２・・段
部 １０３・・段部 θ ・・・フィ−ドアングル Ｆ ・・・推力 Ｐｗ・・・バ
ニシ力 μＰｈ・・摩擦力 Ｐｈ・・・接
触力 Ｐｆ・・・送り力 ＤＨ・・・工具ヘッドの回転方向 ＤＷ・・・被
加工物の回転方向 ＤＲ・・・工具ロ−ラの回転方向

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】円柱あるいは円筒状の被加工物を包囲する
   ように配設した内面テ−パ状の工具ヘッドと、前記工具
   ヘッドのテ−パ内面及び前記被加工物の外周面に接触し
   周方向に均等に配置されて係止された複数の工具ロ−ラ
   と、前記工具ヘッドに対し同軸的に配置され、前記工具
   ロ−ラを嵌合係止し、前記被加工物を貫通させその長手
   方向に移動可能にした中空部を形成したフレ−ムとを備
   え、前記工具ロ−ラは前記フレ−ムの軸線に対して所定
   角度傾斜して配設され、駆動手段により前記工具ロ−ラ
   を転動させる外径転圧加工装置において、前記工具ロ−
   ラを前記工具ヘッドから見て相対的に軸方向へ移動させ
   る変位手段と、前記工具ロ−ラの前記被加工物から見た
   相対的螺旋運動により発生する被加工物の送り力と平衡
   する推力を前記変位手段に作用させて前記変位手段を制
   御する推力作用手段とを備え、工具径を自動的に制御す
   ることを特徴とする外径転圧加工装置。
2. 【請求項２】前記推力作用手段を、ピストンとシリンダ
   からなる往復摺動機構とし、これを前記変位手段と一体
   化して連結し、圧力流体により前記ピストンに前記推力
   を作用させる請求項１に記載の外径転圧加工装置。