JPS649097B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、線材、丸棒、パイプ等の被加工物を
回転しながら摺動する工具で打撃して任意の形状
に加工するスウエージング加工装置に関するもの
である。 このようなスウエージング加工装置のヘツドの
一例を第１図に示す。１はヘツド、２はスピンド
ルで、中央には溝３が設けられている。４，４ａ
は溝３内に配設されたガイド板で、このガイド板
４，４ａの間には、半円状の穴６，６ａを備えた
ダイス５，５ａ、座金７，７ａ及び端部にハンマ
ーローラー９，９ａを有するスウエージングハン
マー８，８ａが摺動可能に配置されており、ダイ
ス５，５ａ間にはばね１０が介装されていて、両
ダイス５，５ａを常時外方に押圧している。１１
はスウエージングハンマー８，８ａ間に橋絡され
たリミツト板で、スウエージングハンマー８，８
ａの可動範囲を規制すると共に、後述のローラケ
ージ１３の損傷と騒音の発生を防止する。 １２は耐摩耗性材料からなる固定の外輪で、こ
の外輪１２とスピンドル２との間には、所定の間
隔でローラケージ１３に収容された多数のスウエ
ージングローラ１４が配置されており、各スウエ
ージングローラ１４は、スピンドル２の外周面と
外輪１２の内周面とにそれぞれ線接触している。 上記のように構成したスウエージング加工装置
のヘツド１においては、スピンドル２が例えば矢
印ａの方向に回転すると、これと接触するスウエ
ージングローラ１４は矢印ｂの方向に転動しなが
らスピンドル２と同方向に移動する。一方、スウ
エージングハンマー８，８ａにとりつけたハンマ
ーローラ９，９ａは、スピンドル２の回転に伴な
つて、ローラケージ１３とスウエージングローラ
１４に交互に接触しながら転動する。ところで、
スウエージングローラ１４はローラケージ１３か
ら僅かに突出しているため、ハンマーローラ９，
９ａがローラケージ１３からスウエージングロー
ラ１４に乗上げると、スウエージングハンマー
８，８ａ、座金７，７ａ及びダイス５，５ａはそ
れぞれ中心方向に変位し、スウエージングローラ
１４から外れると、ばね１０により再び元の位置
に戻る。 したがつて、ダイス５，５ａの伴円状の穴６，
６ａで構成する加工穴６ｂに被加工物を装入して
スピンドル２を回転させれば、ダイス５，５ａは
上記の運動を高速度で繰返し、被加工物を打撃し
て加工穴６ｂの大きさに対応した形状に成型す
る。 次に上記のようなヘツドを備えたスウエージン
グ加工装置により被加工物を第２図に示すような
形状に加工する場合の工程を説明する。なお、第
２図における各部の寸法は次の通りである。 Ｌ：150mm、l₁：10mm、l₂、l₃、l₄：20cm、l₅：30
mm、l₆：50mm d₁：3.0φ、d₂：2.8φ、d₃：2.2φ、d₄：1/100テ
ーパ、d₅：1.8φ、d₆：1.4φ (1) 外径2.8φ用のダイスを備えた第１のスウエー
ジング加工装置の加工穴に、外径3.0φの被加工
物（素材）を装入し先端からl₂までをd₂（2.8φ）
に成型する。この場合、l₂以下の長さは、その
後の成型による伸張を見込んで、経験則により
定める。 (2) 次のl₃はd₃（2.2φ）に成型するのであるが、
d₂（2.8φ）から直ちにd₃（2.2φ）迄加工すること
は、スウエージング加工装置の性能上困難なの
で、例えば2.5φ用のダイスを備えた第２のスウ
エージング加工装置で、先端からl₃までを2.5φ
に成型する。 (3) d₃（2.2φ）用ダイスを備えた第３のスウエー
ジング加工装置により、再び先端からl₃まで加
工し、d₃（2.2φ）に成型する。 (4) 1/100のテーパ用ダイスを備えた第４のスウ
エージング加工装置により、l₄以下を成型す
る。 (5) 次に、d₅（1.8φ）用のダイスを備えた第５の
スウエージング加工装置により、先端からl₅ま
でを1.8φに成型する。 (6) 最後にd₆（1.4φ）用のダイスを備えた第６の
スウエージング加工装置により先端からl₆の範
囲を1.4φに成型する。 このように、被加工物を第２図に示すような形
状に加工するためには、最低６台のスウエージン
グ加工装置（１台のスウエージング加工装置で加
工する場合は、その都度作業を中止して加工の径
に適合した座金に交換する）が必要である。ま
た、第３図に示すように、3.0φの被加工物を長さ
Ｌ、頭部の径d₁が3.0φ、端部の径d₆が1.4φのテー
パ状に加工するためには、スウエージング加工装
置の性能上一度に成型できないので、d₁が3.0φ
で、d₆が例えば、2.8φ、2.5φ、2.2φ、1.8φ、1.4φ
の５種類のテーパー用ダイスで順次テーパー成型
しなければならない。このように、従来のスウエ
ージング加工装置においては、いずれの場合も成
型作業がきわめて面倒であるばかりでなく、多大
の工数を必要とし、さらに被加工物を加工穴から
押込んで先端から加工するため、加工中に曲り易
いなど、多くの問題があつた。 さらに、例えば第４図ａに示すように、テーパ
の途中に段部（大径部）を有する形状、ｂに示す
ように両端が大径で中間が小径の形状、ｃに示す
ように両端が大径で中央部が小径になるように外
径が連続的に変化する形状の製品等は、従来のス
ウエージング加工装置では成型不可能であつた。 本発明は、上記のような従来の問題点を解決す
るためになされたもので、第２図、第３図に示す
ような形状のものは勿論、第４図ａ，ｂ，ｃに示
すような任意形状の場合でも、１台で連続的かつ
自動的に成型可能なスウエージング加工装置を得
ることを目的としたものである。 本発明に係る線材等の加工機は、上記の目的を
達成するため、スピンドルと共に回転しながら間
欠的に中心方向に移動する工具により被加工物を
打撃して加工する装置において、加工穴を有し
ほゞ中央部に対向配置された工具と、その外側に
それぞれ楔を介して配置されたスウエージングハ
ンマー等を有するスピンドルと、該スピンドルの
外側に配設された固定外輪との間に配置され、前
記スウエージングハンマーを間欠的に中心方向に
移動させる機構からなり、記憶装置に記憶させた
加工物の形状等に関連した信号により前記楔の進
退を制御すること、及び、上記装置と、チヤツク
及び該可動チヤツクの駆動機構からなる被加工物
の送り装置を備え、記憶装置に記憶させた被加工
物の形状、加工時間等に関連した信号により前記
楔の進退及び前記送り装置の送り速度等を制御す
ることを特徴とするものである。 以下図面を用いて本発明を詳細に説明する。 第５図は、本発明実施例の概要を示す構成図で
ある。１はヘツドで、その実施例を第６図に示
す。なお、第１図と同じ機能の部分には同じ符号
を付し、説明を省略する。本発明においては、第
１図の座金７，７ａに代えて、ダイス５，５ａと
スウエージングハンマー８，８ａの間に楔７１，
７１ａを介装し、この楔７１，７１ａをスピンド
ル２の駆動軸１６内にブツシユ１７を介して回転
かつ軸方向に摺動可能に配置された摺動軸１５の
先端に装着したものである。なお、本実施例にお
いては、スウエージングハンマー８，８ａにハン
マーローラ９，９ａをとりつけ、またスピンドル
２と外輪１２との間にスウエージングローラ１４
を配置した場合を示したが、何れか一方をローラ
に代えてカムにしてもよい。 再び第５図において、２１はサーボモータ、２
２は減速機、２３は減速機２２の出力軸で、雄ね
じが設けられている。２４は出力軸２３に螺合さ
れた雌ねじで、軸方向には移動するが回転はしな
いように構成されている。２５は雌ねじ２４の軸
と摺動軸１５を支承する軸受機構である。なお、
２６はモータ、ベルト伝達機構等からなるスピン
ドル２の駆動装置である。 このように構成したヘツドにおいては、駆動装
置２６によりスピンドル２を回転させると共に、
サーボモータ２１を可逆に回転してナツト２４を
前進又は後退させることにより、軸受機構２５で
支持された摺動軸１５を介して楔７１，７１ａを
前後に変位させ、これにより、ダイス５，５ａで
成形する加工穴６ｂを所望の大きさに変えること
ができる。 ３１は被加工物の送り機構で、サーボモータ３
２、これに駆動されるねじ棒３３、ねじ棒３３と
噛合い、軸方向には移動するが回転はしないよう
に構成された可動部材３４及びこの可動部材３４
と一体に構成された可動チヤツク３５等からなつ
ている。なお、３６は固定チヤツク、３７は被加
工物の直線機構である。 次に、第５図、第６図を参照し、本発明により
線材を第２図に示す形状に加工する場合の加工例
を説明する。 (1) 径d₁の被加工物を第２図に示すような形状に
成型するためには、どれだけの重量（これによ
り長さL₁が決る）の被加工物が必要かを計算
する。 例えば、第２図の例では被加工物の長さL1
は次式により求められる。 L1＝（d₁ ²×l₁＋d₂ ²×l₂＋d₃ ²×l₃ ＋d₄ ²×l₄＋d₅ ²×l₅＋d₆ ²×l₆）／d₁ ² (2) 第２図に示すような被加工物の形状の諸元Ａ
（各部の径、テーパー等）及びこの被加工物を
成型するのに必要な諸元Ｂ（上記被加工物の長
さL₁、各部の長さ、加工に要する時間（被加
工物の引張り速度）等）を、例えばNCの如き
記憶装置に記憶させる。 例えば材質の種類と加工粗さに応じて被加工
物の加工速度を予め記憶させておく。次のリス
トは、所定の加工粗さにおける各素材の被加工
物の引張り速度FS及び楔の出し入れ速度FKの
例である。

【表】 なお、上記のリストにおいて例えばF120は
線材移動量が１分当り120mmであることを意味
する。 また、加工に要する時間は、被加工物の長さ
及びその引張速度と、被加工物の径の変化量及
び楔の出し入れ速度とによつて決められるか
ら、第２図の例では次式に示されるとおりにな
る。 加工に要する時間（分）＝（l₁＋l₂＋l₃＋l₄＋l₅
＋l₆）／引張速度＋｛（d₁−d₃）＋（d₅−d₆）｝／楔
の出し入れ速度 なお、上記の式の右辺の第１項はスウエージ
ング加工をしているときの時間に相当する。従
つて、第２図の例では被加工物の径がd₁である
ので上式の“l₁”は省略され、d₁はd₂に置き換
えられる（その部分の加工は不要となる）。 なお、長さl₄に相当する区間においては、線
材３０をｙ方向に引つ張て移動させながら、楔
７１，７１ａをｘ方向にその勾配（1/100）に
従つて移動させて、線材３０と楔７１，７１ａ
とを同時に移動させるので、楔を出し入れする
ための時間は不要である。 (3) 可動チヤツク３５により被加工物３０をクラ
ンプし（固定チヤツク３６は開放）、サーボモ
ータ３２により可動部材３４を矢印ｘ方向に送
る。 (4) 記憶装置に記憶された諸元Ｂのうち、加工に
必要な被加工物３０の長さL₁に対応した信号b₁
によりサーボモータ３２を制御し、被加工物３
０を加工穴６ｂからL₁だけ装入する。このと
き、第２図の例では被加工線材の径がd₁であ
り、被加工部の径d₁の部分は加工を要しないの
で、上記のL₁に対してその長さl₁が考慮され
る。 (5) スピンドル２の駆動装置２６によりスピンド
ル２を回転させ、同時に、記憶装置に記憶され
た諸元Ａの信号a₁によりサボモータ２１を制御
し、また諸元Ｂのうち被加工物３０の引張速度
に対応する信号b₂によりサーボモータ３２を制
御する。 即ち第７図に示すように、径d₂に対応した信
号a₁が送り出され、その信号に基づいてサーボ
モータ２１が駆動し、楔７１，７１ａがｘ方向
に移動して、当初最大に開いていた状態から径
d₂に対応した状態まで閉じられ、楔はその位置
を保持する。次に、サーボモータ３２に所定の
引張速度に対応した信号b₂が与えられ、被加工
物３０をｙ方向に引つ張る。このサーボモータ
３２が駆動しているときは同じタイミングでモ
ータ２６が駆動し、スピンドル２によりスウエ
ージング加工が行われる。径d₂について長さl₂
の加工が終了すると、径d₃の部分も同様にして
楔７１，７２の位置が調整されて、スウエージ
ング加工が行われる。以下同様な制御を繰り返
して被加工物３０は第２図に示す所定の形状に
成型される。なお、長さl₄の部分については、
線材３０をｙ方向に引つ張りながら、楔７１，
７１ａをｘ方向にその勾配（１／100）に従つ
て移動させて、線材３０と楔７１，７１ａとを
同時に移動させることにより加工される。 (6) 加工が終つて被加工物がヘツド２から引出さ
れた時点で、記憶装置からの信号により両サー
ボモータ２１，３２を停止させると共に、固定
チヤツク３６により被加工物３０をクランプ
し、カツター（図示せず）により所定の寸法に
切断する。 (7) このようにして、次々と自動的に線材３０を
加工し切断する。 上記の説明では、線材を第２図に示すような形
状に成型する場合を示したが、本発明によれば、
線材、丸棒、パイプ等の被加工物を第２図乃至第
４図に示す各種の形状その他任意の形状のもの
を、自動的かつ短時間に成型することができる。
また、上記の実施例では本発明による加工の一例
を説明したが材料、被加工物の形状等により適宜
変更しうることは云うまでもない。その他装置各
部の機構、形状等も上記実施例に限定するもので
はなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変
更することができる。 以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば、１台の加工装置により、連続かつ自動的に被
加工物を任意の形状に加工でき、加工時間も大巾
に短縮できるのでコスト低減に寄与する等、実施
による効果きわめて大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のスウエージング加工装置のヘツ
ドの一例を示す正面図、第２図、第３図及び第４
図ａ，ｂ，ｃは被加工物の加工例を示す側面図、
第５図は本発明実施例の概要を示す説明図、第６
図はそのヘツド部分の実施例の縦断面図である。
第７図は信号a₁、サーボモータ２１の回転数及び
信号b₂の関係を示したタイムチヤートである。 １：ヘツド、２：スピンドル、５，５ａ：ダイ
ス、８，８ａ：スウエージングハンマ、９，９
ａ：ハンマーローラ、１２：外輪、１３：ローラ
カーゴ、１４：スウエージングローラ、１５：摺
動軸、２１，３２：サーボモータ、３０：被加工
物、３１：送り機構、３５：可動チヤツク、７
１，７１ａ：楔。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ スピンドルと共に回転しながら間欠的に中心
   方向に移動する工具により被加工物を打撃して加
   工するスウエージング加工装置において、 加工穴を有しほゞ中央部に対向配置された工具
   と、その外側にそれぞれ楔を介して配置されたス
   ウエージングハンマーを有するスピンドルと、該
   スピンドルの外側に配置された固定外輪との間に
   配置され、前記スウエージングハンマーを間欠的
   に中心方向に移動させる機構と、前記スピンドル
   の駆動装置と、可動チヤツク及び該可動チヤツク
   の駆動機構からなる被加工物の送り装置とを備
   え、 更に、被加工物の形状及び加工時間に関連した
   制御情報を記憶した記憶装置と、該記憶装置の制
   御情報に基づいて、楔を軸方向に進退制御すると
   共に、前記被加工物の送り装置の駆動を制御する
   制御手段とを有することを特徴とするスウエージ
   ング加工装置。