KR100720196B1 - 금속 축재의 직경 확대 방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

소정의 간격을 두고 대향하는 구동 회전부(4) 및 종동 회전부(6)와, 각각의 회전부에 장착된 축재를 지지하는 지지부와, 상기 구동 회전부를 회전시키는 구동 수단(5)과, 상기 지지부에 의해서 지지된 축재를 축방향으로 눌러 압축하는 가압 수단(8)과, 이 축재의 축심을 경사지게 하는 기울임 수단(7)을 구비한, 금속 축재의 직경 확대 장치를 사용하여, 서로 대향하는 1쌍의 회전 지지부로써 피가공물인 직선 형상의 금속 축재 또는 금속관을 적당한 간격(D)을 두고 붙잡아서, 이 피가공물을 축 주위로 회전시키고, 또한 상기 회전 지지체의 적어도 한쪽을 다른 쪽에 접근하는 방향으로 이동시킴으로써 칼라 형상의 직경 확대부를 성형한 후, 굽힘을 원래 상태로 되돌려서 피가공물을 직선화한다.

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Description

금속 축재의 직경 확대 방법 및 그 장치{METHOD AND DEVICE FOR INCREASING DIAMETER OF METAL SHAFT MATERIAL}

본 발명은 금속 축재(軸材)(봉재(棒材) 및 파이프를 포함함)의 중간부에 국부적으로 직경 확대부를 성형할 수 있는 방법 및 장치에 관한 것이다.

중간부에 국부적으로 직경 확대부가 형성된 금속 축재를 제작하는 경우에, 종래에는, 해당 축재의 직경보다도 큰 직경의 봉재를 소재로 하여, 필요로 하는 직경 확대부를 갖는 형상으로 깎아내는 방법을 사용하였다. 그러나, 큰 직경의 봉재를 절삭하는 방법으로서는, 절삭 가공에 수고가 따르고, 재료적으로도 낭비가 많아서 비경제적이었다.

한편, 기계 장치의 동력 전달축에는, 해당 전동축보다도 큰 직경의 기어, 캠(cam) 등의 기계 부품을 장착하는 경우가 많지만, 상기와 같이 절삭에 의해서 이것들을 일체 성형하는 것은 비경제적이므로, 별도 제작한 이들 큰 직경의 부품을 볼트, 또는 용접 등으로써 축재에 고정하였다. 축재의 중간부를 필요로 하는 큰 직경으로 확대시킬 수 있다면, 해당 축재를 확대시킨 부분에 적당한 성형 가공을 실시함으로써 상기 큰 직경의 부품을 일체 성형하는 것이 가능하지만, 축재의 중간부를 큰 직경으로 확대하는 것은 종래에는 불가능한 것으로 되어 있었다.

금속 축재의 중간부에 국부적으로 직경 확대부를 형성하는 방법으로서, 본 출원의 발명자는, 금속 축재에 회전과 굽힘 및 압축 압력을 작용시키는 방법을 발명하여, 특허를 취득하였다(일본국 특허 제1993956호). 이 기술에 의하면, 강재(鋼材)의 중간부 직경을 간단히 확대할 수 있으므로, 이 직경 확대부를 이용하여 상기 기계 부품을 일체 성형하는 것이 가능하다.

그러나, 상기 특허의 발명에서는, 금속 축재에 굽힘 및 회전을 작용시킬 때에 일정한 압축 압력을 가하면서 회전시키고, 굽힘을 통해 필요로 하는 형상을 얻은 후에 되굽힘을 실시하고, 가압과 회전을 정지시키는 것이었다. 그 때문에, 높은 압축 압력을 작용시키는 경우에는 지지부의 파지력(把持力)이 높은 것이 필요하고, 또한 역으로, 낮은 압력에서는 필요로 하는 형상을 얻기 위하여 필요한 회전수가 많아지므로 시간이 걸린다고 하는 문제점이 있었다. 또한, 종래의 직경 확대 장치는, 피가공물인 금속 축재를 지지하는 1쌍의 회전 지지체 중 한쪽의 회전 지지체에 굽힘을 실행하기 위한 기울임(偏倚) 수단과, 다른 쪽의 회전 지지체에 접근시키기 위한 가압 수단을 구비하고 있으므로, 회전 지지체에의 각도 부가를 위한 회전 운동부 및 가압을 위한 슬라이딩부로부터 발생하는 정밀도 불안정 요인이 많다고 하는 문제점이 있었다.

그러므로, 본 발명의 하나의 목적은, 상기 금속 축재의 직경 확대를 더욱 효율 좋고, 또한 높은 정밀도로 실행할 수 있는 직경 확대 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

또한, 상기 금속 축재를 직경 확대하는 새로운 기술에 대하여는, 금속 축재의 직경 확대 기구는 아직 충분히 해명되어 있지 않다. 그 때문에, 변형 상태를 관찰하는 데에 적합한 장치를 제공하는 것을 그 외의 목적으로 한다.

또한, 종래에는 직경 확대 가능한 칼라(collar) 형상의 직경 확대부의 크기에 제한이 있었지만, 그 보다도 큰 직경 확대부를 형성하는 것도 본 발명의 목적의 하나이다.

또한, 종래의 장치는, 피가공물인 금속 축재(금속관을 포함함)에 대하여, 한쪽의 회전 지지부에 회전 구동력을 작용시키고, 피가공물의 강성(剛性)에 따라서 다른 쪽의 회전부를 종동적(從動的)으로 회전시키는 구조이므로, 피가공물인 축재에 약간이지만 비틀림이 생겨서, 성형 후의 인장 강도가 약간 떨어지는 일이 있었지만, 본 발명에서는 이러한 문제를 해결하는 것도 목적의 하나로 하고 있다.

또한, 상기 특허 발명의 실시에는 전용 장치를 사용하고 있지만, 예로서 공지된 선반을 이용하여 실시할 수 있는 실용적인 장치를 제공하는 것도 목적의 하나이다.

본 발명에 의한 금속 축재의 직경 확대 방법은, 서로 대향하는 1쌍의 회전 지지체로써 피가공물인 직선 형상의 금속 축재 또는 금속관을 적당한 간격(D)을 두고 잡아주고, 이 피가공물에 축 주위의 회전과, 상기 회전 지지체의 적어도 한쪽을 다른 쪽에 접근하는 방향으로 이동시킴으로써 피가공물 축선 방향으로 작용하는 압축 압력과, 양 회전 지지체 중 어느 한쪽을 다른 쪽의 회전 지지체의 축선과 교차하는 방향으로 기울임으로써 피가공물에 작용하는 굽힘에 의해서 발생하는 굽힘부 내측의 볼록부를 초기 파지 간격(D) 내의 피가공물 전 둘레에 누적시켜서 필요로 하는 칼라 형상의 직경 확대부를 성형한 후, 굽힘을 원래 상태로 되돌려서 피가공물을 직선화(straightening)하는 금속 축재의 직경 확대 방법에 있어서, 피가공물에 상기 회전과 압축 압력과 굽힘을 작용시키는 조건으로서, 굽힘을 작용시키기 전에 굽힘의 내측과 외측에 항상 압축 압력이 작용하는 조건 하에서의 적응 압축력을 작용시키는 동시에, 상기 굽힘 개시 전후 중 어느 한 때에 회전을 개시하고, 또한 회전과 압축 압력을 작용시키고 있는 상태에서 되굽힘을 실행하는 것을 특징으로 하고 있다.

이 경우에, 상기 압축 압력을, 직경 확대의 초기에는 굽힘을 작용시켰을 때에 굽힘부의 내측과 외측에 항상 압축 압력이 작용하는 조건 하에서의 낮은 압력으로 하고, 직경 확대가 진행됨에 따라서 높은 압력을 작용시킴으로써, 과대한 압축 압력을 이용하지 않고도 효율 좋게 성형할 수 있다.

또한, 상기 성형을 실행하는 장치로서는, 소정 간격을 두고 대향하는 구동 회전부 및 종동(從動) 회전부와, 각각의 회전부에 장착된 축재를 지지하는 지지부와, 상기 구동 회전부를 회전시키는 구동 수단과, 상기 지지부에 의해서 지지된 축재를 축방향으로 눌러 압축(押壓)하는 가압 수단과, 이 축재의 축심을 경사지게 하는 기울임 수단을 구비한 금속 축재의 직경 확대 장치에 있어서, 구동 회전부와 종동 회전부의 어느 한쪽에 가압 수단을 작용시키는 동시에, 다른 쪽에 상기 기울임 수단을 작용시키도록 구성한 직경 확대 장치를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 소정 간격을 두고 대향하는 구동 회전부 및 종동 회전부와, 각각의 회전부에 장착된 축재를 지지하는 지지부와, 상기 구동 회전부를 회전시키는 구동 수단과, 상기 지지부에 의해서 지지된 축재를 축방향으로 눌어 압축하는 가압 수단과, 이 축재의 축심을 경사지게 하는 기울임 수단을 구비한 이러한 종류의 직경 확대 장치에 있어서, 상기 구동 회전부 또는 종동 회전부를 축재의 축심과 직교하는 방향으로 설치된 회전운동 지축(支軸)을 축심(軸心)으로 하여 회전운동 가능하게 설치하는 동시에, 해당 회전운동 가능한 회전부를 상기 회전운동 지축으로써 편측(片側) 지지하고, 축재의 굽힘부의 내측과 외측을 동시에 관찰 가능하게 해두면, 피가공물의 변형 상태의 관찰에 편리하고, 직경 확대 기구의 해명 등에 효과적이다.

이러한 종류의 직경 확대 장치에 있어서, 그 베이스 프레임(base frame) 상을 슬라이딩하는 슬라이딩 프레임을 설치하고, 이 슬라이딩 프레임의 전방부에 설치된 슬라이딩 베어링에, 회전운동 프레임의 하면에 설치된 수직축을 피벗(pivot) 지지하는 동시에, 상기 구동 회전부를 베이스 프레임에 고정하고, 상기 종동 회전부를 회전운동 프레임에 고정해 두는 것이 구조적으로 간단하다.

한편, 큰 칼라 형상의 직경 확대부를 형성하는 장치로서는, 피가공물인 금속 축재를 지지하는 지지부를 구비하고 서로 대향하는 구동 회전부 및 종동 회전부와, 상기 구동 회전부의 지지부에 피가공물을 지지한 상태에서 피가공물을 축 주위로 회전시키는 구동 수단과, 상기 종동 회전부를 구동 회전부에 접근ㆍ이반하는 방향으로 상대 이동시키는 슬라이딩 가압 수단과, 종동 회전부를 구동 회전부의 지지부의 축심에 대하여 경사지게 하는 기울임 수단으로 구성된, 금속 축재의 직경 확대 장치에 있어서, 상기 기울임 수단으로써 종동 회전부를 경사지게 하는 경우에 회전 운동의 기단(起端)으로 되는 회전운동축의 축심을 구동 회전부에 접근ㆍ이반하는 방향으로 상대 이동시키는 슬라이딩 가압 수단을 설치하고, 각각의 슬라이딩 가압 수단의 슬라이딩 양을 조절함으로써 양 지지부 사이에 상기 회전운동축의 축심을 상대 이동시키는 변위 기구를 설치하는 것이 바람직하다.

상기 슬라이딩 가압 수단의 슬라이딩 양을 적절하게 조절함으로써 양 지지부 사이에 상기 회전운동 지축의 축심을 상대 이동시키는 변위 기구를 설치해 두어도 좋다.

피가공물인 금속 축재의 비틀림을 방지하기 위해서는, 서로 대향하는 1쌍의 회전부와, 각각의 회전부에 장착된 피가공물을 지지하는 지지부와, 적어도 한쪽의 회전부를 다른 쪽의 회전부에 접근ㆍ이반하는 방향으로 상대 이동시키는 슬라이딩 수단과, 적어도 한쪽의 지지부를 다른 쪽의 지지부의 축심에 대하여 경사지게 하는 기울임 수단과, 상기 지지부로써 피가공물을 지지한 상태에서 피가공물을 축 주위로 회전시키는 구동 수단으로 구성된, 금속 축재의 직경 확대 장치에 있어서, 상기 양 지지부의 회전을 서로 전동(傳動)하여 동기화(同期化)하는 전동 수단을 설치해 두면 좋다.

구체적으로는, 상기 전동 수단으로서, 각각의 회전부에 회전운동 가능한 브래킷(bracket)을 배치하고, 이 브래킷 사이에 부설된 1쌍의 스플라인(spline)에 기어를 설치하여, 이 기어를 회전부에 설치된 종동 기어에 맞물리게 함으로써, 한쪽의 회전력을 다른 쪽의 회전부에 전달하도록 구성할 수 있다.

또한, 더욱 실용적인 장치로서는, 금속 축재를 끼워 맞추어서 지지하는 지지부를 구비하는 동시에, 이 지지부에 금속 축재를 끼워 맞추어서 지지한 상태에서 회전 구동하는 구동 회전부와, 상기 구동 회전부의 지지부에 대향하도록 설치된 지지부를 구비하는 동시에, 상기 구동 회전부에 대하여 접근ㆍ이반하는 방향으로 상대 이동 가능한 종동 회전부와, 상기 종동 회전부의 지지부를 상기 구동 회전부의 지지부의 축심에 대하여 경사지게 하는 기울임 수단과, 상기 종동 회전부를 구동 회전부를 향해서 눌러 압축하는 가압 수단을 구비한 금속 축재의 직경 확대 장치에 있어서, 상기 구동 회전부의 구동 수단으로서, 구동 회전부의 지지부를 선반(旋盤)의 척(chuck)에 부착함으로써 선반의 회전 구동력을 이용하도록 구성할 수 있다.

이 경우, 상기 가압 수단을 베이스와 슬라이딩 프레임 사이에 배치하는 동시에, 이 베이스에 설치된 테이퍼(taper) 축과 구동 회전부의 지지부를 선반에 부착함으로써, 상기 가압 수단 작동시의 반력(反力)을 베이스 내에서 상쇄시킬 수 있도록 해 두는 것이 바람직하다.

도 1은, 본 발명에 의한, 금속 축재의 직경 확대 방법의 가공 상태를 나타내는 설명도.
도 2는 본 발명에 의한 직경 확대 장치의 일례를 나타내는 전체 평면도.
도 3은 도 2의 직경 확대 장치의 전체 측면도.
도 4는 도 2의 직경 확대 장치의 회전 지지체를 나타내는 측단면도.
도 5는 도 2의 직경 확대 장치의 작동 상태를 나타내는 전체 평면도.

도 6은 상기와 다른, 금속 축재의 직경 확대 장치의 형태를 나타내는 전체 평면도.
도 7은 도 6의 직경 확대 장치의 전체 측면도.
도 8은 도 6의 직경 확대 장치의 측단면도.
도 9는 도 6의 직경 확대 장치의 구동 회전부를 나타내는 주요부 측단면도.
도 10은 도 6의 직경 확대 장치의 종동 회전부의 주요부의 측단면도.
도 11은 도 6의 직경 확대 장치의 이송 장치의 주요부의 평면도.
도 12는 척(chuck) 부재를 나타내는 사시도.
도 13은 다른 척 부재의 사시도,
도 14는 도 6의 직경 확대 장치의 가공 상태 설명도.
도 15는 가공 종료 시의 설명도.

도 16은 또 다른, 금속 축재의 직경 확대 장치의 전체 평면도.
도 17은 도 16의 직경 확대 장치의 전체 측단면도,
도 18은 도 16의 직경 확대 장치의 슬라이딩 프레임과 회전운동 프레임(가상선)을 나타내는 평면도.
도 19는 도 18의 측단면도.
도 20은 가공 상태의 설명도.
도 21은 상기와 다른 실시 형태를 나타내는 평면도.
도 22는 도 21의 전체 측단면도.

도 23은 또 다른 실시 형태에 의한 직경 확대 장치의 전체 사시도.
도 24는 도 23의 직경 확대 장치의 전체 평면도.
도 25는 도 23의 직경 확대 장치의 전체 측단면도.
도 26은 도 23의 직경 확대 장치의 슬라이딩 프레임과 슬라이딩 수단을 나타내는 평면도.
도 27은 도 23의 직경 확대 장치의 회전운동 프레임과 기울임 수단을 나타내는 평면도.
도 28은 도 24의 A-A 단면도.
도 29는 도 23의 직경 확대 장치의 전동 수단을 나타내는 단면도.
도 30은 상기와 다른 실시 형태를 나타내는 전체 평면도.
도 31은 도 30의 실시 형태에 의한 가공 상태 설명도.

도 32는 또 다른 예를 나타내는 금속 축재의 직경 확대 장치의 전체 사시도.
도 33은 도 32의 직경 확대 장치의 평면도.
도 34는 도 32의 직경 확대 장치의 측단면도.
도 35는 도 32의 직경 확대 장치의 동작을 나타내는 측단면도.
도 36은 도 32의 직경 확대 장치의 선반에서의 부착 상태를 나타내는 측면도.

도 37은 금속관의 직경 확대 장치를 예시한 측단면도.
도 38은 도 37의 직경 확대 장치의 평면도.
도 39는 도 37의 직경 확대 장치의 동작을 나타내는 주요부의 측단면도.
도 40은 관 확대 가공의 제1공정(금속관 장착 상태)을 나타내는 주요부의 측단면도.
도 41은 관 확대 가공의 제2공정(금속관에 회전과 압축 및 굽힘을 작용시킨 상태)을 나타내는 주요부의 측단면도.
도 42는 관 확대 가공의 제3공정(제2공정을 계속한 상태)을 나타내는 주요부의 측단면도.
도 43은 관 확대 가공의 제4공정(금속관에 회전과 압축을 작용시키면서 굽힘을 원래 상태로 되돌린 상태)을 나타내는 주요부의 측단면도.
도 44는 관의 확대 상태를 나타내는 관 확대부의 단면도.

이하, 도면에 나타낸 본 발명의 실시 형태를 예시하면서, 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다. 도 1(a), (b), (c), (d)는 칼라 형상의 직경 확대부의 가공 상태를 나타내는 설명도이다. 우선, 양 회전 지지체를 서로의 축심이 동일 직선상에 위치하도록 배치하는 동시에, 피가공물(W)인 금속 축재 또는 금속관을 지지한다. 이 때, 양 회전 지지체 사이에는 소정 간격(D)을 둔다(도 1(a)). 이어서, 압축 압력을 작용시키고, 굽힘을 가하고, 또한 회전시킨다(도 1(b)). 여기서, 굽힘은 피가공물(W)의 굽힘부 내측에 볼록부를 발생시키기 위한 것이고, 압축 압력은 굽힘부 외측에 발생하는 인장력을 영(0) 또는 반대 부하, 즉 압축력으로 바꾸는 작용을 한다. 회전은 굽힘부 내측에 생기는 볼록부를 피가공물(W)의 전체 둘레에 누적시키기 위한 것이다. 따라서, 압축 압력을 인가한 상태에서 굽힘을 실행하면 좋다. 회전 개시는 어느 시점이라도 좋다.

상기 상태에서 몇 회전시키면 칼라 형상의 직경 확대부가 성장하고, 볼록부 측면이 지지부에 도달하면, 지지부 뿐만 아니라 그 볼록부 측면에서도 압축 압력을 받게 되어서, 압축 압력을 가산할 수 있다. 즉, 초기 압축 압력을 낮게 함으로써, 지지부의 파지력을 경감할 수 있고, 또한 직경 확대의 진행에 따라서, 압축 압력을 증가시킴으로써 칼라 성형 시간을 단축할 수 있다(도 1(c) 참조). 필요로 하는 직경 확대가 완료되면, 압축 압력과 회전을 유지하면서 되굽힘을 실행하여 피가공물(W)을 직선화한다(도 1(d) 참조). 여기서, 되굽힘 후의 정지 순서는 회전을 먼저 정지시키든지 압축 압력을 정지시키든지 관계없다.

이어서, 본 실시예에 있어서의 칼라 성형 장치에 대하여 설명한다. 도 2 내지 도 5에 있어서, 이 칼라 성형 장치(1)는 바닥 위에 장착되는 베이스(2)와, 베이스(2) 위를 전후 방향으로 슬라이딩하는 슬라이딩 프레임(3)과, 이 슬라이딩 프레임(3) 위에 설치되는 구동측 회전 지지체(4) 및 이 회전 지지체(4)를 회전 구동하는 구동 수단(5)과, 이 구동측 회전 지지체(4)에 대향하여 수평 회전운동 가능하게 설치된 종동측 회전 지지체(6)와, 이 종동측 회전 지지체(6)를 상기 구동측 회전 지지체(4)의 축심에 대하여 경사지게 하는 수단으로서의 기울임 수단(7)과, 구동측 회전 지지체(4)를 종동측 회전 지지체(6)를 향하여 가압하는 가압 수단(8)으로 주로 구성되어 있다.

베이스(2)는 바닥 위에 설치되는 설치 부재(9, 9)에 지주(支柱)(10, 10, ...)가 세워져서 설치되고, 그 상단부에 소정 간격을 두고 평행으로 레일(rail)체(11)를 고정하고, 이 레일체(11, 11) 사이의 전방부에는 가압 수단의 부착 부재(12)를, 대략 중간부에는 종동측 회전 지지체의 부착 부재(13)를 고정하고 있다. 이 종동측 회전 지지체(6)의 부착 부재(13)에는 회전운동 가능하게 하기 위하여 회전운동 지축(14)을 피벗(pivot) 지지하기 위한 구멍부(13a)가 형성되어 있다.

상기 베이스(2) 상에는 슬라이딩 프레임(3)이 배치되어 있다. 이 슬라이딩 프레임(3)은 상기 레일체(11, 11) 내측 사이에 전후 방향의 사이드 프레임(side frame)(15, 15)과 이 사이드 프레임(15, 15)의 상면에 고정된 좌우 방향의 프레임체(16, 16)와 이 프레임체(16, 16)의 한쪽에 설치된 구동 수단 장착대(17)로 구성되어 있다. 즉, 이 슬라이딩 프레임(3)은 상기 사이드 프레임(15, 15)으로써 좌우 방향의 규제를 하고, 상기 프레임체(16, 16)로써 상하 방향의 규제를 함으로써, 상기 레일체(11, 11)를 따라서 전후로 슬라이딩한다. 또한, 상기 프레임체(16)의 하부에는 하부 프레임체(18)를 배치하고 있다.

상기 슬라이딩 프레임(3)의 위에는, 구동측 회전 지지체(4)가 배치되어 있다. 이 회전 지지체(4)는 슬라이딩 프레임(3)의 후측 프레임체(16)에 고정된 지지 통체(筒體)(19)에 지지통(20)이 축 주위를 회전할 수 있게 지지되어 있다. 이 지지통(20) 내부에는 구멍부(20a)가 형성되고, 이 구멍부(20a)의 후단부에는 소정의 테이퍼(taper) 각(α)이 형성되는 동시에, 지지통(20)의 외주 후단부에는 수나사부(20b)가 설치되어 있다. 또한, 지지통(20)의 내부에는 피가공물(W)을 지지하는 지지부인 척 부재(21, 21)가 삽입되어 있다. 이 척 부재(21, 21)는 중공(中空)의 통체의 외주부에 소정의 테이퍼 각(α)을 형성한 것이고, 또한, 이 통체를 복수개로 분할한 것이다. 그리고, 이 척 부재(21, 21)를 구멍부(20a)에 삽입한 상태에서 지지 너트(22)를 척 부재(21, 21)에 걸어서 고정시키고 있다. 즉, 지지 너트(22)를 체결함으로써, 척 부재(21, 21)가 전방부에 눌러 넣어지고, 척 부재(21, 21)의 축심부에 형성된 구멍부(21a)가 좁아져서 피가공물(W)을 사이에 끼우는 구성이다.

이 회전 지지체(4)의 옆쪽에는 구동 수단(5)으로서 모터(23)가 배치되어 있다. 이 모터(23)의 출력축에는 구동 기어(24)가 부착되어 있고, 상기 지지통(20)의 전단부에 부착된 종동 기어(25)와 맞물려 있다.

상기 구동측 회전 지지체(4)에 대향하도록 종동측 회전 지지체(6)가 배치되어 있다. 이 종동측 회전 지지체(6)는 상기 구동측 회전 지지체(4)와 동일한 형상의 구성이다. 상기 종동측 회전 지지체(6)는 전방 하면에 회전운동 지축(14)이 고정된 회전운동 플레이트(26) 상에 고정되어 있고, 회전운동 지축(14)을 상기 베이스(2)의 구멍부(13a)에 피벗 지지함으로써 구동측 회전 지지체(4)의 축심에 대하여 경사 가능하게 수평 회전한다. 또한, 구동측 회전 지지체(4)와 종동측 회전 지지체(6)의 축심은 동일 직선상에 위치하는 동시에 회전운동 지축(14)을 중심으로 회전운동 가능하도록 되어 있다.

상기 종동측 회전 지지체(6)를 회전운동시키는 수단으로서 기울임 수단(7)이 설치되어 있다. 이 기울임 수단(7)은, 회전운동 가능한 회전운동 플레이트(26) 후단부에 고정된 브래킷(27)에 지지 너트(28)를 회전 가능하게 고정하고, 상기 레일체(11) 위에 회전운동 가능하게 설치한 모터 플레이트(29)에 모터(30)를 부착하고, 이 모터(30)의 출력축에 나사 부재(31)를 부착하여, 상기 지지 너트(28)에 나사로 맞물려 있다. 즉, 모터(30)를 정역(正逆) 회전시키면 나사 부재(31)는 회전하지만, 지지 너트는 브래킷(27)에 회전 가능하게 고정되어 있으므로, 지지 너트(28) 자체는 이동하지 않고, 여기에 나사로 맞물려 있는 나사 부재(31)가 회전운동 플레이트(26)를 회전운동시킨다. 이에 따라서, 종동측 회전 지지체(6)가 회전운동 지축(14)을 중심으로 하여 수평면 내에서 회전하는 것이다. 또한, 기울임 수단(7)은, 본 실시예에 한정되지 않고, 예로서, 회전운동 지축(14)을 축심으로 하여 회전 지지체(6)가 회전운동 가능하게 되도록 구성하고, 링크식 가압 수단 또는 유체 실린더 등의 가압 수단 등으로써 피가공물(W)의 축심과 교차하는 방향의 힘을 작용시켜서 경사지게 하도록 하면 좋다.

구동측 회전 지지체(4)의 후부 아래쪽에는 가압 수단(8)이 설치되어 있다. 이 가압 수단(8)은, 상기 구동측 회전 지지체(4)를 종동측 회전 지지체(6)를 향해서 눌러 압축하는 것으로서, 일단부를 베이스(2)에 타단부를 슬라이딩 프레임(3)에 부착한 복동식(復動式) 유압 실린더(32)로 구성되어 있다. 또한, 이 가압 수단(8)으로서는 유압 잭(jack), 유체 실린더 등을 이용할 수도 있다.

도면에서, 각각의 모터(23, 30) 및 유압 실린더(32)의 제어 장치가 도시되어 있지 않지만, 이 제어 장치는, 각각의 모터(23, 30)의 회전수와 유압 실린더로부터 출력되는 압력을 임의로 설정할 수 있는 동시에, 기울임 수단(7)에 대하여는 각도를 임의로 설정할 수 있는 것이다.

이어서, 이 칼라 성형 장치(직경 확대 장치)를 이용하여 칼라(직경 확대부)를 성형하는 경우에는, 우선 양 회전 지지체(4, 6)의 축심이 동일선상에 위치하도록 배치한다. 또한, 서로의 척 부재(21, 21) 사이에 소정 간격(D)을 두고, 피가공물(W)을 장착한다. 그리고, 서로의 지지 너트(22)를 체결하여 피가공물(W)을 사이에 끼운다.

이어서, 가압 수단(8)인 유압 실린더(32)를 작동시켜서 피가공물(W)에 굽힘부 외측의 인장력이 영(0) 또는 압축력이 될 정도의 압축 압력을 작용시키고, 이어서 모터(30)를 작동시켜서 피가공물(W)에 굽힘을 가한다. 이 굽힘 각도는 3~7도의 작은 각도이면 좋다. 또한, 구동 수단의 작동은 어느 시점이라도 좋다.

상기 상태에서 몇 회전시키면 볼록부가 성장하여, 볼록부 측면에서도 압축 압력을 받을 수 있게 되어서, 여기서 압축 압력을 증가시켜도 피가공물(W)과 척 부재(21, 21) 사이에 미끄러짐이 생기지 않게 된다. 압축 압력을 증가시킴으로써 칼라 성형 시간도 단축할 수 있다.

필요로 하는 칼라가 성형되면, 굽힘을 원래 상태로 되돌려서 피가공물(W)의 직선화를 실행한다. 그 다음, 모터(23)와 유압 실린더(32)를 정지하여, 칼라 성형을 종료한다.

피가공물(W)을 꺼내는 것은, 지지 너트(22)를 늦추는 것만으로 매우 간단히 꺼낼 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 상기 직경 확대 방법 및 직경 확대 장치에 의하면, 피가공물(W)을 지지하는 파지력을 경감할 수 있으므로, 장치 내에서의 파지력 발생 기구를 매우 간단히 할 수 있을 뿐만 아니라, 가압 수단과 기울임 수단을 각각 별개의 회전 지지체에 작용시킴으로써, 매우 정밀도 높은 칼라 형상의 직경 확대부를 일체적으로 갖는 축재를 얻을 수 있는 것이다.

이어서, 도 6 내지 도 15는 상기와 다른 실시 형태를 나타내는 것으로서, 이 직경 확대 장치(101)는, 바닥 위에 장착되는 베이스 프레임(102)에 설치된 구동 회전부(103) 및 이 회전 구동부를 회전시키는 구동 수단(104)과, 구동 회전부(103)에 대향하여 설치되는 종동 회전부(105)와, 이 종동 회전부(105)를 지지하는 슬라이딩 프레임(106) 및 회전운동 프레임(107)과, 슬라이딩 프레임(106)과 회전운동 프레임(107) 사이에 장착된 피가공물인 축재(W)의 축심을 경사지게 하는 기울임 수단(108)과, 상기 종동 회전부(105)의 후부에 설치된 가압 수단(109)으로 구성되어 있다.

베이스 프레임(102)은, 설치 부재(110, 111)에 지주(111, 111, ...)가 세워져서 설치되고, 그 상단부에 소정 간격을 두고 전후 방향으로 평행한 1쌍의 규제 프레임(112, 112)을 설치하고, 이 규제 프레임(112, 112) 사이의 전단부에 구동 수단 부착 부재(113)를 설치하는 동시에, 그 후방부에 상기 구동 회전부(103)의 부착부(114)를, 또한 이 부착부(114)의 후측에는 슬라이딩용 너트 부재(115)를 고정하였다.

상기 구동 회전부(103)는, 중공의 지지 통체(116)에 지지통(117)이 축 주위를 회전 가능하게 지지되어 있다. 이 지지통(117) 내부에는 구멍부(117a)가 형성되고, 이 구멍부(117a)의 전단부에는 암나사부가, 후단부에는 소정의 테이퍼 각(α)이 형성되어 있다. 또한, 이 지지통(117)의 내부에는, 축재(W)를 지지하는 지지부로서 척 부재(118, 118)가 삽입되어 있다. 이 척 부재(118, 118)는 중공의 통체의 단부 외주부에 소정의 테이퍼 각(α)을 형성한 것으로서, 통체를 복수개로 분할한 것이다. 그리고, 이 척 부재(118, 118) 앞 부분에 지지자(支持子)(119)를 삽입하여, 이것을 중공의 볼트 부재(120)로써, 후방으로 눌러 압축할 수 있는 구성으로 되어 있다. 즉, 볼트 부재(120)를 체결함으로써, 척 부재(118, 118)를 후방으로 압출하여, 척 부재(118, 118)와 지지통(117)의 테이퍼 각(α) 의 작용에 의해서 척 부재(118, 118)의 구멍부가 축소해서, 축재(W)를 사이에 끼울 수 있는 구성으로 되어 있다.

구동 수단(104)으로서 상기 지지통(107)의 전단부에 종동 기어(121)를 부착하고 있다. 또한, 상기 구동 수단 부착 부재(113)에는 구동원인 모터(122)가 설치되어 있고, 그 출력축에 부착된 구동 기어(123)가 상기 종동 기어(121)와 맞물려 있다.

상기 구동 회전부(103)에 대향하도록 종동 회전부(105)가 설치되어 있다. 이 종동 회전부(105)는, 상기 규제 프레임(112, 112) 사이에 배치한 슬라이딩 프레임(106)의 상부에 설치된 회전운동 프레임(107)에 고정되어 있다.

상기 슬라이딩 프레임(106)은 규제 프레임(112, 112) 사이에 설치되는 동시에 이송 장치(124)가 설치되어 있다. 이 이송 장치(124)는, 종동 회전부(105)를 구동 회전부(103)에 대하여 접근 또는 이반(離反)하는 방향으로 전후 이동시키는 이송 수단을 이루는 것으로서, 슬라이딩 프레임(106)에 전후 방향 1쌍의 베어링체(125, 126)를 설치하고, 베이스 프레임(102)에 설치된 너트 부재(115)에 끼워 맞춘 이송 나사(127) 양단을 상기 양 베어링부(125, 126)에 삽입하여 지지하고 있다. 즉, 이 이송 나사(127)는 축 주위를 회전할 수 있게 지지되어 있어서, 이 이송 나사(127)를 정역 회전시킴으로써 슬라이딩 프레임(106)을 전후로 이동시키는 구성이다. 또한, 상기 이송 나사(127) 후단부를, 슬라이딩 프레임(106)에 배치한 구동원인 모터(128)의 출력축에 연결함으로써, 이송 수단을 구동시키고 있다.

이어서, 축재(W)의 축심을 경사지게 하는 기울임 수단(108)은, 종동 회전부(105)를 고정한 회전운동 프레임(107)을 상기 규제 프레임(112)의 상면에서 수평 회전시키는 것으로서 다음과 같은 구성으로 되어 있다. 이 기울임 수단(108)은, 상기 슬라이딩 프레임(106) 전방 중앙부에 형성된 회전운동축 구멍(106a)에 회전운동 프레임(107)의 전방 하면부에 설치된 회전운동 지축(107a)을 피벗 지지하여, 슬라이딩 프레임(106)에 대하여 회전운동 프레임이 회전운동 지축(107a)의 축심을 지점으로 하여 회전운동 가능하게 구성하는 동시에, 슬라이딩 프레임(106)의 후부에 형성된 구멍부(106b)에 끼워 맞춘 너트 부재(129)와 회전운동 프레임(107)에 설치된 브래킷(130)에 구동원으로서의 모터(131)를 부착하고, 이 모터(131)의 출력축에 나사 부재(132)를 부착하여, 상기 너트 부재(129)에 나사 부재(132)를 나사로 결합하고 있다. 즉, 구동원인 모터(131)를 정역 회전시키면 나사 부재(132)는 회전하지만, 너트 부재(129)는 슬라이딩 프레임(106)에 피벗 지지되어 있으므로, 너트 부재(129) 자체는 이동하지 않고, 이것에 나사로 결합되어 있는 나사 부재(132)가 회전운동 프레임(107)을 회전시킨다. 이에 따라서, 종동 회전부(105)가 회전운동 지축(107a)을 중심으로 하여 수평면 내에서 회전하는 것이다. 또한, 기울임 수단(108)은, 본 실시예에 한정되지 않고, 예로서, 회전운동 지축(107a)을 축심으로 하여 종동 회전부(105)가 회전할 수 있게 구성하고, 링크식 가압 수단 또는 유체 실린더 등의 가압 수단 등으로써 축재(W)의 축심과 직각인 방향의 힘을 작용시켜 경사지도록 해 두면 좋다.

종동 회전부(105)는 상기 회전운동 프레임(107)의 상부에 고정되어 있다. 이 종동 회전부(105)는, 중공의 지지 통체(133)에 지지통(134)이 축 주위를 회전할 수 있게 지지되어 있다. 이 지지통(134)의 내부에는 구멍부(134a)가 형성되고, 이 구멍부(134a)의 전단부에는 소정의 테이퍼 각(β)이 형성되어 있다. 또한, 이 지지통(134)의 내부에는, 축재(W)를 지지하는 지지부로서 척 부재(135, 135)가 삽입되어 있다. 이 척 부재(135, 135)는 중공의 통체의 단부 외주부에 소정의 테이퍼 각(β)을 형성한 것이고, 또한 통체를 복수개로 분할한 것이다. 즉, 가압 수단(109)으로써, 축재(W)를 압축하면 척 부재(135, 135)는 테이퍼 각(β)의 작용에 의하여 척 부재(135, 135)의 구멍부가 축소하여, 축재(W)를 사이에 끼울 수 있는 구성으로 되어 있다.

또한, 상기 구동 회전부의 척 부재(118, 118)와 종동측의 척 부재는, 본 실시예에서는, 도 12에 나타내는 바와 같이 2분할되어 있으나, 도 13에 나타내는 바와 같이 3분할해도 좋다.

종동 회전부(105)의 후측에는 가압 수단(109)이 설치되어 있다. 이 가압 수단(109)은, 상기 종동 회전부(105)를 구동 회전부(103)를 향하여 눌러 압축하는 것으로서, 회전운동 프레임(107)상에 유체 실린더인 유압 실린더(136)를 설치하고 있다. 또한, 이 유압 실린더(136)는 상기 지지통(134)을 구동 회전부(103)를 향하여 눌러 압축하는 것이므로, 피스톤 로드(136a)에 나사 결합된 베어링(137)에 축 주위를 회전할 수 있게 지지한 베어링(138)을 상기 지지통(134)에 나사 결합하고, 지지통(134)의 축 주위의 회전이 피스톤 로드(136a)에 전달되지 않도록 구성되어 있다. 또한, 상기 가압 수단(109)으로서는, 유압 잭, 유체 실린더 등을 이용할 수 있다.

도면에서는, 각각의 모터(122, 128, 131) 및 유압 실린더(136)의 제어 장치를 도시하지 않았지만, 이 제어 장치는 각각의 모터의 회전수와 가압시의 압력을 임의로 설정할 수 있는 동시에, 기울임 수단에 대하여는 각도를 임의로 설정할 수 있는 것이다.

또한, 본 실시예에 있어서 기울임 수단은 수평 회전하는 구성이지만, 회전운동 지축을 축재(W)와 직교하는 방향의 수평축을 축심으로 하여 상하로 회전하는 구성으로 하고, 측면으로부터 직경 확대 상태를 관찰하는 구성으로 해도 좋다.

이 직경 확대 장치(101)의 사용에 있어서는, 우선 구동 회전부(103)와 종동 회전부(105)를 서로의 지지통(117, 134)의 축심이 동일선상에 위치하도록 배치한다. 이어서, 볼트 부재(120)를 느슨하게 함으로써 척 부재(118, 118)의 구멍부를 넓혀서, 피가공물인 금속 축재(W)를 삽입한다. 축재(W)의 직경 확대부 개소를 척 부재(118, 118)의 후면에 맞추어, 볼트 부재(120)를 체결함으로써 축재(W)를 사이에 끼운다. 축재의 위치 결정이 완료되면, 이송 장치(124)를 구동시켜서, 상기 종동 회전부(105)를 구동 회전부(103)에 접근시키고, 소정 간격을 두고 종동 회전부(105)의 척 부재(135, 135)로써 축재를 사이에 끼운다. 이어서 모터(112)를 구동 회전시켜서, 구동 회전부(103)의 지지통(117)을 회전시키면 척 부재(118, 118)에 의해서 사이에 끼워진 축재(W)도 회전한다. 이와 동시에, 종동측의 척 부재(135, 135)도 회전한다. 그 후에, 가압 수단(109)으로써 축재(W)를 축방향으로 가압하고, 기울임 수단(108)으로써 종동 회전부(105)를 도 14에 나타내는 바와 같이 경사지게 한다. 상기 가압 수단(109)과 기울임 수단(108)을 작동시킨 상태로 하면, 척 부재(118, 118, 135, 135)에 지지된 금속봉(W)이 구부러진 상태에서 회전하여 압축된다. 회전 속도는 매분 수 회 내지 수십 회 정도가 좋으며, 굽힘각(θ)은 3~7도 정도가 좋다. 또한, 필요한 가압력은 금속봉의 굵기 등에 따라서 다르지만, 금속봉의 단축(單軸) 압축 항복(降伏) 응력의 약 20~30%의 응력이 발생하는 가압력으로써 직경 확대 가능한 것이 확인되어 있다(니이하마공업고등전문학교기요(新居浜工業高等專門學校紀要) 제34권 "환봉의 직경 확대 방법의 연구(제1보)" 나가다(長田) 외).

상기 회전, 굽힘 및 가압에 의하여 척 부재(118, 135)의 간격 부분, 즉 초기 파지 간격 부분이 압축되어서 직경 확대가 실행된다. 이 직경 확대의 진행에 따라서, 파지 간격이 점점 짧아지지만, 이 때에도 또한, 가압 수단을 작동시켜서 일정 압력을 걸어둔다. 이 때 압력이 저하하면, 굽힘의 내측과 외측에서 굽힘과 펴짐이 반복되는 상태가 되어서 축재(W)가 파단(破斷)된다. 필요로 하는 직경 확대가 실행되면, 회전과 가압을 계속하면서 기울임 수단(108)을 원래의 상태(구동 회전부(103)와 종동 회전부(105)의 축심이 동일축으로 되는 위치)로 복귀시켜서 축재(W)를 직선화한다. 이에 따라서, 도 15에서와 같은 중간부의 직경이 확대된 직선상의 축재(W)가 얻어진다. 그리고 회전과 가압을 정지하고, 축재(W)를 척 부재(135, 135)로부터 떼어내면 된다.

이어서, 도 16 내지 도 22는, 또 다른 실시 형태를 나타내는 것으로서, 이 직경 확대 장치(201)는, 바닥 위에 설치되는 베이스(202)에 지주(203)가 세워져서 설치되고, 그 상부에 평면으로 보아서 구형상(矩形狀)의 프레임(204)이 설치되어 있다. 이 프레임(204)의 전단부(도 16에서의 좌측)에는 구동 회전부(205)가 설치되고, 후단부에는 이후에 설명하는 슬라이딩 가압 수단(206)의 부착 부재(207)가 설치되어 있다. 또한, 상기 프레임(204)의 양측 프레임(208, 208)에는 단면으로 보아서 요(凹)자 형상의 홈부(208a)가 형성되어 있다.

상기 구동 회전부(205)는, 상기 프레임(204) 좌우 방향의 부재(209)에 고정된 지지 통체(210)에 원통 형상의 지지통(211)이 회전할 수 있게 지지되어 있고, 이 지지통(211)의 전단부에는 종동 기어(212)가 부착되어 있다. 또한, 이 지지통(211)의 내부에는 지지부로서 피가공물(W)을 사이에 끼우는 척 부재(213, 213)가 끼워 맞추어진다. 그 때문에, 상기 지지통(211)의 내후단부 및 척 부재(213, 213) 외주부에는 소정의 테이퍼 각이 형성되어 있고, 피가공물(W)을 붙잡은 상태에서 척 부재(213, 213)를 지지통(211) 내에 눌어 압축함으로써 피가공물(W)을 사이에 끼우는 구성이다.

상기 지지통(211)의 아래쪽에는 피가공물(W)을 회전시키는 구동원으로서의 모터(214)가 설치되어 있고, 그 출력축에 부착된 구동 기어(215)가 상기 종동 기어(212)와 맞물려 있다.

216은 상기 구동 회전부에 대하여 접근ㆍ이반하는 방향으로 상대 이동 가능한 슬라이딩 프레임이다. 이 슬라이딩 프레임(216)은 평면에서 보아 대략 구형상(矩形狀)으로 구성되어 있고, 좌우의 사이드 프레임(217, 217)의 측부에는 상기 프레임(204)의 홈부(208a)에 끼워 맞출 수 있는 볼록부가 형성되어 있으며, 이 양측 프레임(217, 217)의 전방부에는 베어링으로 되는 구멍부(218a)를 구비한 부재(218)가 고정되어 있다. 이 슬라이딩 프레임(216)의 슬라이딩 가압 수단(206)으로서, 상기 프레임(204)의 후단부에 설치된 부착 부재(207)와 상기 부재(218) 사이에 복동식 유체 실린더(219)가 부착되어 있다. 또한, 상기 슬라이딩 프레임(216)의 후방부에는 이 유체 실린더(219)의 지지 부재(220)가 고정되어 있다. 이 유체 실린더(219)의 신축에 의하여, 슬라이딩 프레임(216)은 전후로 이동하는 구성이다.

상기 슬라이딩 프레임(216)의 상면에는 회전운동 프레임(221)이 구비되어 있다. 이 회전운동 프레임(221)은 플레이트(222)의 하면 전방부에 회전운동 지축(223)이 고정되고, 플레이트(222)의 상면에는 홈부(224a)가 구비된 1쌍의 레일체(224, 224)가 고정되어 있다. 또한, 이 레일체(224, 224)의 후단부에는 이후에 설명하는 바와 같은 종동 회전부(225)의 슬라이딩 가압 수단(226)인 유체 실린더(227)의 부착 부재(228)가 부착되어 있다. 이 회전운동 프레임(221)을 상기 슬라이딩 프레임(216)에 회전 가능하게 고정하여 회전운동 가능한 구성으로 되어 있다.

상기 회전운동 프레임(221)상에는 상기 구동 회전부(205)와 대향하도록 종동 회전부(225)가 부착되어 있다. 이 종동 회전부(225)는 구동 회전부(205)와 대략 동일한 구성으로서, 동일한 부분에는 동일한 부호를 붙인다. 또한, 이 종동 회전부(225)의 지지 통체(210)는 상기 회전운동 프레임(221)에 구비된 레일체(224, 224)를 따라서 전후로 이동 가능하게 되도록 상기 홈부(224a, 224a)를 슬라이딩하는 볼록부를 구비한 부재(229)에 고정되어 있다. 또한, 이 부재(229)와 상기 회전운동 프레임(221)의 부착 부재(228) 사이에는 상기 슬라이딩 가압 수단(226)으로서 유체 실린더(227)가 부착되어 있다. 이 유체 실린더(227)의 신축에 따라서 회전운동 프레임(221)에 대하여, 상기 종동 회전부(225)가 전후로 이동 가능하게 되어 있다.

또한, 본 실시예에서는, 슬라이딩 가압 수단으로서 유체 실린더를 이용하고 있지만, 상기 슬라이딩 프레임을 전후로 이동시킬 수 있는 것이면 좋고, 예로서 나사식 이송 기구 등을 이용해도 아무런 문제는 없다.

230은 기울임 수단이다. 이 기울임 수단(230)은 상기 슬라이딩 프레임(216)의 지지 부재(220)의 구멍부(220a)에 회전운동 가능하게 구동 수단 부착 부재(231)를 회전 가능하게 고정하고, 또한 회전운동 프레임(221)의 레일체(224)에 형성된 구멍부(224b)에 회전운동 가능하게 너트 부재(232)를 회전 가능하게 고정하고, 그 구동 수단으로서 모터(233)를 부착하고, 이 모터(233)의 출력축에 수나사(234)를 부착하여, 상기 너트 부재(232)에 나사로 결합한 것이다. 즉, 모터(233)의 정역회전에 따라서, 수나사(234)가 회전하여, 너트 부재(232)가 이동함으로써 상기 회전운동 지축(223)을 기단(基端)으로 하여 회전운동 프레임(221)이 회전운동하는 구성이다. 즉, 회전운동 프레임(221)상에 구비되어 있는 종동 회전부(225)가 회전운동하는 것이다.

또한, 도면에서, 모터(214, 233)와 유체 실린더(219, 227)의 제어 장치는 도시되어 있지 않지만, 모터(233)는 정역 회전을 제어할 수 있고, 또한 유체 실린더(219, 227)는, 각각의 실린더의 슬라이딩 양을 적절하게 제어할 수 있는 것이다.

상기와 같이, 본 실시예에 있어서는 프레임(204)의 전방부에 고정된 구동 회전부(205)는 모터(214)에 의하여, 피가공물(W)을 회전시킬 수 있다. 또한, 이 구동 회전부(205)에 대향하도록 설치된 종동 회전부(225)는 슬라이딩 가압 수단(206, 226)에 의해서 상기 구동 회전부(205)에 대하여 접근ㆍ이반하는 방향으로 상대 이동 가능한 동시에, 기울임 수단(230)에 의해서 구동 회전부(205)의 축심에 대하여 경사 가능하고, 또한 상기 슬라이딩 가압 수단(206)에 의하여 회전운동 지축(223)이 구동 회전부(205)에 접근했을 때에 슬라이딩 가압 수단(226)에 의하여 종동 회전부(225)를 회전운동 지축(223)에 접근시킬 수 있는 구성이다. 즉, 슬라이딩 가압 수단(206, 226)의 슬라이딩 양을 적절하게 조절함으로써, 항상 양 지지부(213, 213) 사이에 회전운동 지축(223)의 축심을 상대 이동시킬 수 있도록 구성되어 있다.

상기 실시예에 있어서의 직경 확대 장치(201)를 사용하는 경우에는, 우선 양 회전부(205, 225)를 서로의 축심이 동일 직선상에 위치하도록 배치한다. 그리고, 지지부인 척 부재(213, 213) 내에 피가공물(W)을 삽입하고, 각각의 척 부재(213, 213)로써 피가공물(W)을 지지한다. 그리고, 모터(214)를 구동하여 피가공물(W)을 회전시킨다. 또한, 슬라이딩 가압 수단(206, 226)을 작동하여 피가공물(W)에 압축 압력을 작용시킨다. 이 후에, 기울임 수단(230)으로써 피가공물(W)에 굽힘을 가한다. 또한, 상기 압축 압력은 피가공물(W)의 굽힘에 의해서 굽힘부 외측에 발생하는 인장력을 영(0) 또는 반대 부하로 변환하는 크기이다. 이 압축 압력이 약한 경우에는 피가공물(W)에 압축과 신장이 반복해서 작용하게 되어서, 피가공물(W)이 파단하는 경우가 있다. 그리고, 피가공물(W)에 굽힘과 압축 압력을 작용시킨 상태에서 회전을 계속하면 필요로 하는 칼라가 성형된다. 필요로 하는 칼라가 성형되면 압축 압력과 회전을 작용시킨 상태 그대로, 기울임 수단(230)으로써 양 회전부(205, 225)의 축심이 동일 직선상에 위치하도록 배치하고, 피가공물(W)을 수 회 회전시켜서 직선화하면 된다. 이 후, 어느 하나의 슬라이딩 가압 수단(206, 226)을 단축하면, 지지부(213)로부터 피가공물(W)을 꺼낼 수 있다.

또한, 이 직경 확대 장치(칼라 성형 장치)(201)에서는 도 20에 나타내는 바와 같이 종동 회전부(225)를 구동 회전부(205)에 대하여 접근시킬 때에, 슬라이딩 가압 수단(206)으로써 슬라이딩 프레임(216)을 구동 회전부(205)에 접근시킨다. 또한, 슬라이딩 가압 수단(226)으로써 회전운동 프레임(221)상에서 종동 회전부(225)를 회전운동 지축(223)에 접근시킨다. 즉, 회전운동 지축(223)이 구동 회전부(205)에 접근한 만큼, 종동 회전부(225)를 회전운동 지축(223)에 접근시키도록 구성되어 있고, 항상 굽힘 지점(支点)으로 되는 회전운동 지축(223)의 축심이 양 지지부(213, 213) 사이에 위치하도록 되어 있다. 이에 따라서, 피가공물(W)의 굽힘부 내측에 생기는 볼록부가 칼라 성형 진행시에 있어서도 항상 양 지지부(213, 213)의 중심부 근방에 발생하므로 효율 좋게 칼라 형상의 직경 확대부를 성형할 수 있다.

이어서, 도 21 및 도 22는 상기와 다른 실시 형태를 나타내는 것으로서, 상기 실시 형태에서는 구동 회전부(205)를 프레임(204)에 고정하여 구성되어 있지만, 본 실시 형태에서는 회전운동 지축(223)의 베어링 부재(218)를 프레임에 고정하고, 이 베어링 부재(218)에 회전운동 프레임(221)을 회전 가능하게 고정하는 동시에, 이 회전운동 프레임(221)상을 회전운동 지축(223)에 대하여 접근ㆍ이반하는 방향으로 상대 이동 가능하게 종동 회전부(225)를 설치하고, 또한 프레임(204)의 사이드 프레임(208)을 따라서 회전운동 지축(223)에 대하여 접근ㆍ이반하는 방향으로 상대 이동 가능하게 슬라이딩 프레임(216)을 설치하고, 이 슬라이딩 프레임(216)상에 구동 회전부를 고정한 것이다. 이 실시예에 있어서도, 상기 실시예에서와 같이 가압 슬라이딩 수단(206, 226)의 슬라이딩 양을 적절하게 조절함으로써 회전운동 지축(223)의 축심을 양 지지부(213, 213) 사이에 위치시킬 수 있다. 기타 부분은 상기 실시 형태와 동일하고, 동일한 부분에는 동일한 기호를 붙여서 표시되어 있다.

또한, 상기 직경 확대 장치는 상기 슬라이딩 가압 수단(206, 226)의 슬라이딩 양을 동등하게 함으로써, 항상 양 지지부의 중간부에, 굽힘 지점으로 되는 회전운동 지축의 축심을 변위시키는 것이 가능하고, 이 상태에서의 성형이 가장 효율 좋게 가공할 수 있는 것이다.

도 23 이하는 또 다른 실시 형태를 나타내는 것으로서, 이 칼라 성형 장치(직경 확대 장치)(301)는, 바닥 위에 설치되는 베이스(302, 302)에 지주(支柱)(303, 303, ...)가 세워져서 설치되고, 그 상부에 평면으로 보아서 구형상(矩形狀)의 프레임(304)이 설치되어 있다. 이 프레임(304)의 양측 프레임(305, 305)의 내측면에는 단면으로 보아서 요(凹)자 형상의 홈부(305a)가 전후 방향으로 형성되어 있다. 그리고, 이 프레임(304)의 전방부에는 모터 부착 부재(306)와 전방 프레임체(307)가, 또한 후단부에는 후방 프레임체(308)가 배치되어 있다. 또한, 309, 309, ...는 보강 부재이다.

상기 사이드 프레임(305, 305)의 사이에는, 전후로 슬라이딩 가능한 슬라이딩 프레임(310)과 이 슬라이딩 프레임(310)을 전후로 슬라이딩시키는 슬라이딩 수단(311)이 배치되어 있다. 상기 슬라이딩 프레임(310)은 상기 양 사이드 프레임(305, 305)의 홈부(305a)에 끼워 맞추어지는 볼록부(312a)를 구비한 양 사이드 프레임(312, 312)과, 이 양 사이드 프레임(312, 312) 사이에 고정된 상하 방향의 구멍부(313a)를 구비한 회전운동 베어링(313) 및 슬라이딩 수단(311)의 지지 부재(314)로 구성되어 있다. 그리고, 상기 회전운동 베어링(313)의 후측면에 슬라이딩 수단(311)으로서 복동식 유체 실린더(315)가 부착되어 있다. 또한, 이 유체 실린더(315)는 슬라이딩 프레임(310) 후방부에 고정된 지지 부재(314)에 의하여 지지되는 동시에, 상기 프레임(304)의 후방부에 배치된 후방 프레임체(308)에 고정되어 있다. 즉, 이 슬라이딩 프레임(310)은 유체 실린더(315)의 신축(伸縮)에 따라서 전후로 이동 가능하다. 또한, 본 실시예에 있어서는, 슬라이딩 수단(311)으로서 복동식 유체 실린더(315)를 이용하고 있지만, 슬라이딩 프레임(310)을 전후로 이동 가능한 것이면 좋고, 예로서 나사식 이송 장치 등을 이용해도 아무런 문제는 없다.

그리고, 상기 슬라이딩 프레임(310)상에는 회전운동 프레임(316)이 설치되어 있다. 이 회전운동 프레임(316)은, 배(舟) 형상의 판 부재(317)로 구성되고 하면에는 상기 회전운동 베어링(313)에 형성된 상하 방향의 구멍부(313a)에 회전 가능하게 고정되는 회전운동 지축(318)을 고정하고 있다. 또한, 이 회전운동 프레임(316)의 후부에는 기울임 수단(319)이 설치되어 있다. 이 기울임 수단(319)은 상기 회전운동 프레임(316)의 판 부재(317)의 후방부에 측면에서 보아서 ㄷ자 형상의 플레이트(320)를 배치하여, 이 플레이트(320)에 상하로 구멍부(320a, 320a)를 형성하고, 상하 방향의 축부(321a, 321a)를 구비하여 내부가 암나사(321b)의 이송 너트(321)를 피벗 지지하고 있다.

또한, 상기 슬라이딩 프레임(310)의 사이드 프레임(312)에 상하 방향의 구멍부(312b)를 형성하고, 이 구멍부(312b)에 회전운동 가능하게 피벗 지지된 부착 부재(322)를 구비하고, 이 부착 부재(322)에 모터(323)를 부착하였다. 그리고, 이 모터(323)의 출력축에는 수나사(324)를 부착하여, 상기 이송 너트(321)에 나사 결합되어 있다. 즉, 회전운동 프레임(316)은 슬라이딩 프레임(310)상에 설치되어 있으므로 전후로 이동 가능하고 또한 모터(323)의 정역 회전에 따라서, 이송 너트(321)를 모터(323)측으로 접근 또는 이반시킴으로써 회전운동 지축(318)을 기단으로 하여 회전운동 가능하게 구성되어 있다.

그리고, 상기 프레임(304)상에 설치된 전방 프레임체(307) 및 판 부재(317)상에는, 회전부(325, 326)가 서로 대향하는 동시에, 양 회전부(325, 326)의 축심이 동일 직선상에 위치하도록 배치되어 있다. 이들 회전부(325, 326)는, 상기 전방 프레임체(307) 및 판 부재(317)에 배치되는 부착 부재(327, 327)가 고정된 중공의 지지 통체(328) 내에 중공의 지지 통체(329)가 회전 가능하게 지지되어 있다. 또한, 이 지지 통체(329)의 내측 단부에는 테이퍼부를 형성하고, 이 테이퍼부에 지지부(330)로서 척 부재(331, 331)가 끼워 맞추어져 있다. 이 척 부재(331, 331)는, 외주부가 상기 지지 통체(329)의 테이퍼부에 맞는 테이퍼 형상으로 형성된 중공의 통체를 복수개로 분할한 것이다.

그리고, 상기 회전부(325)의 지지부(330)를 회전시키는 구동 수단(332)으로서, 상기 회전부(325)의 지지 통체(329)에는 종동 기어(333)가 배치되어 있다. 또한, 다른 쪽 회전부(326)의 지지 통체(329)에도 마찬가지로 종동 기어(333)가 배치되어 있다. 그리고, 종동 기어(333)의 전방 아래쪽에는 상기 모터 부착 부재(306)를 사이에 두고 구동원인 모터(334)가 설치되어 있고, 이 모터(334)의 출력축에는 구동 기어(335)가 부착되어 있다. 그리고, 이 구동 기어(335)와 상기 종동 기어(333)를 맞물리게 하여, 회전부(325)에 구동력을 전달하고 있다. 또한, 종동 기어(333)에 전달된 회전 구동력을 다른 쪽 회전부(326)에 전달하는 전동 수단(336)으로서, 각각의 지지 통체(328, 328)에 고정된 금속 부재(337, 337)를, 상기 프레임(304)의 전방 프레임체(307)에 형성된 상하 방향의 구멍부(307a) 및 회전운동 프레임(316)의 판 부재(317)에 형성된 구멍부(317a)에, 브래킷(338, 338)과 회전운동 가능하게 피벗 지지하고 있다. 이 브래킷(338)에는, 베어링부(338b)가 전후 방향으로 설치되어 있고, 이 베어링부(338b, 338b)에 지지된 1쌍의 스플라인(339)의 양단에 부착된 기어(340, 340)를 상기 종동 기어(333, 333)와 맞물리게 하고 있다. 즉, 이 전동 수단(336)은 한쪽의 회전부(325)에 대하여 다른 쪽의 회전부(326)가 접근 또는 이반하는 동시에 기울어질 때에도, 종동 기어(333, 333)에 기어(340, 340)가 맞물린 채로, 스플라인 보스(spline boss)(339a)와 스플라인 축(339b)이 미끄럼 운동하는 동시에, 양 회전부(325, 326)에 각각 회전운동 가능하게 부착된 브래킷(338, 338)에 스플라인(339)이 설치되어 있으므로 항상 종동 기어(333, 333)와 기어(340, 340)가 맞물려 있어서, 한쪽의 회전 구동력을 다른 쪽으로 전달하는 것이 가능하게 되어 있다.

한편, 도면에서는 슬라이딩 수단(311)의 유체 실린더(315)와 기울임 수단(319)의 모터(323) 및 구동 수단(332)인 모터(334)를 제어하는 제어 장치에 대하여는 도시되어 있지 않지만, 적절하게 모터(323, 334), 유체 실린더(315)를 시동, 정지시킬 수 있는 것이면 좋고, 각각을 단독으로 제어하는 것이라도 일련의 가공 순서에 따라 제어하는 것이면 아무런 문제는 없다.

또한, 상기에서 설명한 실시예는 단일 구동력을 양 회전부(325, 326)에 전달하는 것이었지만, 도 30에 나타내는 바와 같이, 회전운동 프레임(316)상에 구동원이 되는 모터(341)를 설치하고, 이 모터(341)의 출력축에 구동 기어(342)를 설치하고, 이 구동 기어(342)를 종동 기어(333)와 맞물리게 하여, 모터(334, 341)를 제어 장치로써 제어함으로써 양 회전부(325, 326)의 회전을 동기화하는 것이라도 아무런 문제는 없다.

이어서, 상기 직경 확대 장치(301)를 사용하여 피가공물(W)의 중간부에 필요로 하는 칼라를 성형하는 순서에 대하여 도 31에 따라서 설명한다. 우선, 양 회전부(325, 326)의 지지부(330, 330)인 척 부재(331, 331)의 서로의 축심이 동일 선상에 위치하도록 배치한다. 그리고, 척 부재(331, 331)로써 피가공물(W)을 붙잡는다. 이 척 부재(331, 331)는 지지 통체(329)와 척 부재(331)에 형성된 테이퍼부에 의하여 압축 압력을 작용시키면, 피가공물(W)을 단단하게 지지하는 구성이다. 도한, 이 때, 양 척 부재(331, 331) 사이에는 소정의 간격(D)을 둔다. 이어서, 모터(334)를 작동시켜서 피가공물(W)의 축심 주위로 회전을 가하는 동시에, 슬라이딩 수단(311)으로써 한쪽의 회전부(326)를 다른 쪽의 회전부(325)에 접근시켜서 척 부재(331, 331) 사이의 피가공물(W)에 압축 압력(P)을 작용시킨다. 이 때, 전동 수단(336)의 브래킷(338)이 슬라이딩 프레임(310)의 슬라이딩에 따라서, 다른 쪽 브래킷에 접근하여, 양 브래킷(338, 338) 사이의 간격은 좁아지지만, 스플라인(339)도 짧아지고, 종동 기어(333, 333)에 기어(340, 340)가 맞물려 있어서 양 회전부(325, 326)의 회전은 동기되어 있다(도 31(a) 참조).

그 후, 기울임 수단(319)인 모터(323)를 작동시켜서, 수나사(324)를 회전시켜 수나사(324)에 나사로 맞물린 이송 너트(321)를 이반시키고, 회전운동 지축(318)을 기단으로 하여 회전운동 프레임(316)을 회전운동시킨다. 즉, 회전운동 프레임(316)에 고정된 회전부(326)는 다른 쪽의 회전부(325)의 축심에 대하여, 경사진 방향으로 회전운동한다. 이 때, 회전부(325, 326)에 설치된 브래킷(338, 338)은 서로의 베어링부(338a)의 축심이 동일 직선상에 위치하도록 회전운동하고, 종동 기어(333)와 기어(340)가 맞물린 상태이므로, 기울어졌을 때에도 서로의 회전부(325, 326)의 회전은 동기되어 있다(도 31(b) 참조).

이 상태에서, 피가공물(W)의 굽힘부 내측부에는 볼록부가 생성되어 회전함으로써, 이 볼록부가 척 부재(331, 331) 사이의 피가공물(W)의 전 둘레에 누적되어서 필요로 하는 칼라(직경 확대부)로 된다. 또한, 이 상태에서 양 척 부재(331, 331)의 간격은 서서히 좁아지고, 압축 압력도 감소되지만, 압축 압력이 굽힘부 외측에 발생하는 인장력보다도 작아지면, 피가공물(W)은 굽힘 및 되굽힘 상태에 의해서, 피가공물(W)이 파단될 염려가 있다. 그 때문에, 칼라(직경 확대부) 성형 중에는 항상 가압 압축 상태를 유지해야만 한다(도 31(c) 참조).

그리고, 필요로 하는 칼라가 취득되면 모터(323)를 역전시켜서, 서로의 척 부재(331, 331)의 축심을 동일선상에 위치시켜 피가공물(W)을 직선화한다. 이 때에도 압축 압력(P)을 작용시켜야 한다. 이 상태에서, 피가공물(W)을 수 회 회전시키면, 피가공물(W)은 직선화된다. 피가공물(W)의 직선화가 완료되면, 회전과 압축 압력을 정지하고, 피가공물(W)을 떼어내면 된다. 피가공물(W)을 떼어 낼 때에는, 유체 실린더(315)로써 양 회전부(325, 326)를 이반시키면 된다. 그러면, 척 부재(331, 331)는 용이하게 떼어내어져서, 피가공물(W)을 꺼낼 수 있다(도 31(d) 참조).

이어서, 선반을 이용하는 직경 확대 장치의 예에 대하여 도 32 내지 도 36에 따라서 설명한다. 이 직경 확대 장치(칼라 성형 장치)(410)는, 선반(M)의 심압대(心押臺; tail stock)(S)에의 부착부가 되는 테이퍼 축(402)이 설치되는 베이스(403)를 구비하고 있다. 이 베이스(403)는 전후 방향으로 평행한 사이드 프레임(404, 404)과 이 양 사이드 프레임(404, 404) 사이에 고정된 전방 가로 프레임(405)과 후방 가로 프레임(406)으로 주로 구성되어 있다. 또한, 전방 가로 프레임(405)에는 이후에 설명하는 구동 회전부(407)의 지지부가 되는 지지 통체(408)가 고정되고, 후방 가로 프레임(406)에는 상기 테이퍼 축(402)의 축선이 이 지지 통체(408)의 축선과 동일 직선상에 위치하도록 고정되어 있다. 또한, 이 후방 가로 프레임(406)의 전방부에는 이후에 설명하는 가압 수단(409)의 받침부(410)가 고정되어 있다.

구동 회전부(407)는 상기 지지 통체(408)에 지지통(411)이 축 주위를 회전할 수 있게 지지되어 있고, 지지통(411)의 내부에는 피가공물(W)을 잡아주는 척 부재로서의 척 슬리브(412, 412)를 사이에 끼우기 위하여 소정의 테이퍼 각(α)을 갖는 구멍부를 형성하고 있다. 또한, 이 지지통(411)의 대략 중간부에는 수나사가 설치되어 있고, 이것에 암나사인 링(413)을 체결함으로써, 지지통(411)의 전후의 어긋남을 방지하고 있다. 또한, 이 전방부를 선반(M)의 척(T)에 부착함으로써 선반(M)의 회전 구동력을 구동 회전부(407)에 확실하게 전달하기 위하여, 이 지지통(411)의 전방부는 대략 정삼각형에 가까운 형상으로 되어 있다. 또한, 본 실시예에서는 3개의 척의 선반(M)을 이용하고 있으므로 이러한 형상으로 되어 있지만, 선반(M)의 회전 구동력을 효율 좋게 전달할 수 있는 형상이면 아무런 문제는 없다.

상기 척 슬리브(412, 412)는 심부(芯部)에 피가공물(W)을 끼워 맞추는 지지 구멍(412a)이 형성되는 동시에, 상기 테이퍼 각(α)을 갖는 통체를 복수개로 분할한 것이다. 이 척 슬리브(412, 412)를 지지통(411)에 끼워 넣고, 후방부로부터 너트 부재(414)로써 걸어 맞추고 있다. 즉, 이 척 슬리브(412, 412)는 너트 부재를 체결하면 상기 지지통(411)의 테이퍼 각(α)을 따라서 척 슬리브(412, 412)가 후방으로 눌려 들어가서, 지지 구멍(412a)이 좁아지고 피가공물(W)을 사이에 끼우는 구성이다.

이 구동 회전부(407)에 대향하도록 종동 회전부(415)가 구비되어 있다. 이 종동 회전부(415)의 축은 슬라이딩 프레임(416)에 축 받침되어서, 상하로 회전운동 가능하다. 이 슬라이딩 프레임(416)은 상기 베이스(403)의 사이드 프레임(404)을 레일로 하여 전후로 슬라이딩하는 것으로서, 좌우에 설치된 사이드 프레임(417, 417)의 외측에 수평 방향으로 고정한 슬라이딩 부재(418, 418)와 이 사이드 프레임(417, 417) 사이에 고정된 전방 가로 프레임(419)과 후방 가로 프레임(420)으로 구성되어 있다. 즉, 이 슬라이딩 프레임(416)은 사이드 프레임(417)의 외측면과 슬라이딩 부재(418)의 하면이 슬라이딩 면으로 되어서 베이스(403)의 사이드 프레임(404)을 따라서 슬라이딩하는 구성이다.

상기 종동 회전부(415)는 회전운동 지축(421)을 좌우 양측 전방부에 배치한 중공의 지지 통체(422)에 지지통(423)이 회전 가능하게 지지되어 있다. 이 지지통(423)의 후부에는 수나사가 설치되어 있다. 또한 심부(芯部)에는 소정의 테이퍼 각(β)을 갖는 구멍부가 형성되어 있다. 이 구멍부(423a)의 내부에는 피가공물(W)을 사이에 끼우는 척 슬리브(424, 424)와 통체(425)가 삽입되어 있다. 즉, 이들 척 슬리브(424, 424)는 후방부에 부착된 너트 부재(426)를 체결함으로써 전방으로 압출되어 지지 구멍이 좁아져서 피가공물(W)을 사이에 끼우는 구성이다.

그리고, 피가공물(W)을 가압하는 가압 수단(409)으로서 유압 실린더(427)가 상기 베이스(403)의 받침부(410)와 상기 슬라이딩 프레임(416)의 전방 가로 프레임(419) 사이에 배치되어 있다. 또한, 이 유압 실린더의 제어 장치 및 조작 스위치는 도시되어 있지 않다. 즉, 상기 구동 회전부(407) 및 종동 회전부(415)에 의해서 사이에 끼워진 피가공물(W)에 압력을 가하는 경우에는 이 유압 실린더(427)를 신장하여, 양 회전부(407, 415)의 간격을 좁게 하는 구성이다. 또한, 가압시에 발생하는 반력(反力)은 베이스 내에서 상쇄되어서, 본 장치를 선반(M)에 부착한 경우에 선반(M)에 부하를 주지 않고 가공할 수 있다. 또한, 본 실시예에서는 단동(單動) 실린더를 사용하고 있지만, 복동 실린더를 사용하면 성형 후 피가공물(W)을 꺼내는 것이 용이하게 되고, 또한 실용적인 장치가 된다.

종동 회전부(415)의 후방부에는, 피가공물(W)을 기울이는 기울임 수단(428)을 구비하고 있다. 이 기울임 수단(428)은, 종동 회전부(415)의 지지 통체(422)의 후부 아래쪽에 고정된 브래킷(429)에 좌우 방향의 구멍부(429a)가 설치되어 있어서, 이 구멍부(429a)에 암나사를 부착한 회전운동축(430)이 삽입되는 동시에, 이 회전운동축(430)에 핸들(431)을 구비한 나사봉(432)이 나사로 결합되어 있다. 이 핸들(431)을 돌리면, 나사봉(432)이 회전하지만, 이 나사봉(432)의 하단부가 슬라이딩 프레임(416)의 후방 가로 프레임(420) 상면과 맞닿아 있으므로, 나사봉(432) 자체는 상하로 움직이지 않고, 이것에 나사로 결합되어 있는 회전운동축(430)이 지지 통체(430)와 함께 상하로 움직인다. 이에 따라서, 종동 회전부(415)가 회전운동 지축(431)을 중심으로 하여 상하로 회전운동한다.

이 칼라 성형 장치(401)의 사용에 있어서는, 우선 보통 선반(M)의 척(T)에 구동 회전부(407)의 지지통(411)을 부착하는 동시에, 베이스(403)에 설치된 테이퍼 축(402)을 심압대(S)에 끼워서 고정한다.

그 후, 구동 회전부(407) 및 종동 회전부(415)의 서로의 축심을 동일 직선상에 위치시킨다. 즉, 기울임 수단(428)을 해제한 상태로 한다. 그리고, 양 척 슬리브(412, 424)를 소정의 간격(D)으로 이격시킨 상태에서 피가공물(W)을 사이에 끼운다. 피가공물을 사이에 끼울 때에는, 구동 회전부(407)의 너트 부재(414)와 종동 회전부(415)의 너트 부재(426)를 체결함으로써 실행한다.
그리고, 선반(M)을 회전 구동시켜서 가압 수단(409)인 유압 실린더(427)를 작동시킴으로써 피가공물(W)에 회전과 척 슬리브(412, 424)간에 압축력이 작용하는 상태로 된다.

또한, 회전과 가압을 유지한 채로 핸들(431)을 조작하여, 종동 회전부(415)를 상방으로 회전운동시킨다. 이 상태로 되면, 양 척 슬리브(412, 424) 간의 간격(D)은 점점 좁아지고, 직경 확대가 진행된다. 이 때, 가압을 계속함으로써, 피가공물(W)에 굽힘 및 되굽힘 작용에 의한 파단이 발생하지 않도록 하고 있다. 필요로 하는 직경 확대가 이루어지면, 핸들(431)을 조작하여 양 회전부(407, 415)의 축심이 동일 직선상에 위치하는 상태로 되돌린다. 이 때에도 회전과 가압은 유지한다. 피가공물의 직선화가 완료되면 회전과 가압을 정지하고, 피가공물을 꺼낸다.

이상 설명한 바와 같이, 이 직경 확대 장치에 의하면, 회전 구동력을 보통의 선반으로부터 투입할 수 있고, 또한 축재에 인가되는 압축력의 반력이 선반에 미치지 않는 구성으로 되어 있으므로, 보통의 선반에 부착한 상태로 직경 확대 가공이 가능하다. 따라서, 실용성이 우수한 칼라 성형 장치가 될 수 있다.

이어서, 상기 설명에서는, 금속 축재로서 오직 가운데가 가득 찬 축재를 예로서 설명했지만, 어떠한 실시예의 장치라도 중공(中空)의 축재, 즉 파이프의 직경 확대를 마찬가지로 실행할 수 있다. 이하, 도 37 내지 도 44에 따라서 금속관의 직경 확대 방법에 대하여 상세하게 설명한다.

종래부터, 기기의 일부에, 유연성 및 밀봉성 등을 필요로 하는 경우에 사용되는 신축 가능한 커플링(coupling), 가요성 관 등에는 벨로우즈(bellows) 관과 같은 주름 형태의 금속관이 이용된다. 이 벨로우즈의 제조 기술로서, 예로서 일본국 특공평3-42969호 공보에 기재되어 있는 바와 같이 벌지(bulge) 액압(液壓)을 이용하는 벌지 성형 방법이 공지되어 있다. 이 벌지 성형 방법은, 금속관 내에 벌지 액을 주입하여 가압함으로써, 금속관을 금형에 맞춘 형상으로 가공하는 기술이다. 그러나, 이 방법은, 금속관의 확대된 부분의 두께가 얇아지는 결점이 있었다. 본 발명에 의하면, 이와 같은 두께가 얇아지는 일 없이 관의 확대부를 형성할 수 있다.

본 발명의 금속관(W)의 관 확대 성형 방법을 구체적으로 설명하면, 우선 피가공물인 직선 형상의 금속관(W)을 서로 대향하는 1쌍의 회전 지지체로써 붙잡아서 지지한다. 회전 지지체는, 예로서 선반의 척과 같은 것으로서, 적당한 간격(D)을 두고 금속관(W)을 단단하게 지지하여, 회전시킬 수 있는 것이면 된다. 또한, 확대시키는 금속관(W)이 짧은 경우에는, 금속관(W)의 단부로부터 가압할 수 있는 척 슬리브를 이용해도 좋다. 양 회전 지지체로써 피가공물을 잡아주는 간격(D)은, 금속관(W)의 내외경 및 관 확대량과 관 확대부의 길이에 따라서 수십 밀리미터(mm) 내지 수백 밀리미터의 범위에서 변경하면 된다.

이 상태에서 적어도 한쪽의 회전 지지체를 회전 구동하여, 잡혀 있는 금속관(W)을 회전시킨다. 이 회전 속도는 통상 매분 수 회전 내지 수백 회전이고, 금속관(W)의 재질, 치수 등에 따라서 최적인 것을 선택하면 된다. 또한, 회전 속도가 늦으면 성형 시간이 길고, 너무 빠르면, 이후에 설명하는 소성 변형이 발생했을 때에, 소성 변형에 맞추어서 가압하는 것이 곤란하게 되며, 피로에 의한 파단이 발생할 염려가 있다.

이어서, 회전중의 금속관(W)에 압축력을 작용시킨다. 이 압축은, 통상 유압 잭 또는 유압 실린더 등으로써 작용시킨다. 이 압축력은 금속관(W)의 재질이나 외경 및 살 두께에 따라서 다르다. 그러나, 벌지 가공시의 압축력과 비교하면 극히 작은 압축력으로써 필요로 하는 형상을 얻을 수 있다.

이 회전과 압축 상태를 유지한 채로, 금속관(W)에 굽힘 방향의 힘을 작용시킨다. 이 굽힘력은, 예를 들어 나사식 이송 장치를 이용하여 어느 한쪽의 회전 지지체를 다른 쪽의 회전 지지체의 축선과 교차하는 방향으로 기울인다. 그렇게 하면, 양 회전 지지체 사이의 금속관(W)은 구부러지면서 회전한다. 또한, 이 굽힘 각도는 수 도 내지 수십 도이고, 이 각도가 너무 작아지면 필요로 하는 형상을 얻을 수 없고, 역으로, 너무 커지면 금속관(W)의 구부러진 부분에 무리한 힘이 작용하여 금속관(W)이 손상된다.

이와 같이, 금속관(W)에 압축력을 가하면서 굽히면, 굽혀진 부분의 내측에 큰 압축력이 작용하므로, 이 부분에 소성 변형이 생기고, 압축력을 회피하는 방향의 변형, 즉 관 확대 방향의 팽창이 발생한다. 금속관(W)은 회전하고 있기 때문에, 금속관(W)의 전 둘레가 번갈아서 굽힘부 내측에 위치하게 되고, 전 둘레에 걸쳐서 소성 변형이 발생한다. 또한, 이 때 구부러진 부분의 외측에도 압축력을 작용시키는 것이 중요하고, 만일 그 외측 부분에 인장력이 작용하면, 금속관(W)에 신장 및 수축이 번갈아서 발생하여, 피로에 의해 파단된다. 또한, 관 확대 방향의 팽창이 발생하면, 그 만큼 초기 파지 간격(D)이 좁아지지만, 상기와 같이 구부러진 부분의 전 둘레에 압축력이 작용해야 하므로, 간격이 좁아지는 만큼 어느 한쪽의 회전 지지체를 다른 쪽의 회전 지지체에 접근시키도록, 연속적으로 가압해야 한다. 이와 같이 금속관(W)을 회전시키면서 압축과 굽힘을 작용시키므로, 벌지 가공과 비교해도 작은 압축력으로써 금속관(W)의 확대가 가능하다.

필요로 하는 관 확대가 이루어지면, 금속관(W)의 굽힘을 원래 상태로 되돌리기 위하여 양 회전 지지부의 축선이 직선상으로 되도록 복귀시켜서, 금속관(W)을 직선화한다. 이 경우에도, 굽힘부의 외측과 내측에 항상 압축력을 계속해서 작용시킨다. 여기서, 압축을 완화하면, 상기한 바와 같이 금속관(W)의 굽힘 부분에 신장과 수축이 반복적으로 작용하여, 파단의 염려가 있다. 확대된 금속관(W)의 직선화가 가능하면, 압축력을 제거하고, 회전을 정지시켜서, 금속관(W)을 떼어내면 된다.

본 관 확대 방법에 의하면, 금속관(W)에 축선 방향의 압축력을 작용시키면서 회전 및 굽힘을 가함으로써 관 확대 성형을 하고 있으며, 소재가 되는 금속관(W)의 길이는 가공전과 비교하여 짧아진다. 이 금속관(W)이 짧아진 부분이 관 확대부에 흡수되어서, 관 확대부의 살 두께는 소재 이상의 것으로 된다. 이와 같이, 관 확대부의 살 두께가 감소되지 않으므로, 종래의 벌지 가공품과 비교하여 강도가 증가하게 된다.

이하, 상기 금속관의 직경 확대에 이용되는 가공 장치의 하나의 실시예를 도면에 따라서 설명한다. 이 관 확대 장치(501)는, 바닥 위에 설치되는 베이스(502)의 측부에 1쌍의 측판(503)을 세워 설치하고, 그 상부에 평면에서 보아서 장방형의 프레임(504)이 설치되어 있다. 이 프레임(504)의 전단부에는, 한쪽의 회전 지지체인 구동 회전부(505)가 설치되어 있다.

구동 회전부(505)는, 프레임(504)의 좌우 방향의 부재(505a)에 고정된 지지 통체(506) 내에 원통형의 지지통(507)이 회전 가능하게 지지되고, 이 지지통(507)의 단부에는 종동 기어(508)가 부착되어 있다. 지지통(507)의 내부에는, 금속관(W)을 지지하는 척 부재로서 척 슬리브(509)가 삽입되어 있다. 척 슬리브(509)의 심부에는 금속관(W)이 끼워 맞추어지는 지지 구멍(509a)이 형성되어 있고, 이 척 슬리브(509)의 전단부에는 전후 방향의 슬릿(509b)이 형성되어 있다. 이 슬릿부(509b)에 고정 부재(510, 510)를 부착하고, 볼트(511, 511)를 체결함으로써 금속관(W)을 붙잡는다.

상기 지지 통체(506)의 아래쪽에는, 구동원인 모터(512)가 설치되어 있고, 그 출력축에 부착된 구동 기어(513)가 상기 종동 기어(508)와 맞물려 있다.

상기 구동 회전부(505)에 대향하도록 다른 쪽의 회전 지지체인 종동 회전부(514)가 설치되어 있다. 이 종동 회전부(514)는, 프레임(504)의 상부 가장자리 부분에 설치된 레일부(515)를 따라서 전후로 슬라이딩하는 슬라이딩체(516)를 구비하고, 이 슬라이딩체(516)의 단부에는 링 형상의 회전운동 프레임(517)이 축(518)에 의해서 회전 가능하게 고정되어 있다. 이 회전운동 프레임(517)에는 종동측의 지지 통체(519)가 고정되어 있고, 이 지지 통체(519)의 내부에 지지통(520)이 회전 가능하게 지지되어 있다. 이 지지통(520)의 내부에는, 상기 구동 회전부(505)의 척 슬리브(509)와 동일한 피가공물 지지용 척 슬리브(521)가 끼워 맞추어져 있다. 척 슬리브(521)의 심부에는 지지 구멍(521a)이 형성되고, 이 지지 구멍(521a)의 후단부에는 전후 방향의 슬릿(521b)을 형성하고, 이 슬릿(521b)을 고정구(522)로써 부착하여, 금속관(W)을 지지하는 구성이다.

슬라이딩체(516)의 후부에는 이송 장치(523)가 설치되어 있다. 이 이송 장치(523)는, 종동 회전부(514)를 구동 회전부(505)에 대하여 접근ㆍ이반하는 방향으로 전후 이동시키는 이송 수단을 이루는 것으로서, 슬라이딩체(516)의 후단부에 브래킷(524)이 설치되고, 이 브래킷(524)에 베어링(525)이 설치되어 있다. 또한, 프레임(504)의 후단부의 가로 프레임(526)에는 관통 구멍(526a)이 형성되는 동시에, 앞쪽에는 이송 수단을 구성하는 통체(527)가 고정되어 있다. 이 통체(527)에는 전후 방향의 슬릿(527a)이 형성되고, 내부에는 전후 방향의 나사 구멍을 구비한 이동 블록(528)이, 그 상단부에 형성된 돌기(528a)를 상기 슬릿(527a)으로부터 돌출시킨 상태에서 전후 방향 이동 가능하게 끼워 맞추어져 있다.

상기 브래킷(524)의 베어링(525)과 가로 프레임(526)에 의하여, 이송 로드(529)가 축 주위를 회전 가능하게 지지되어 있다. 이 이송 로드(529)의 외주부에는 수나사가 설치되고, 이 것에 상기 이동 블록(528)이 나사로 맞물려 있다. 이송 로드(529)의 전단부에는 빠짐 방지용 링(530)이 부착되고, 후단부에는 핸들(531)이 부착되어 있다.

종동 회전부(514)의 아래쪽에는 가압 장치(532)가 설치되어 있다. 이 가압 장치(532)는, 상기 종동 회전부(514)를 구동 회전부(505)를 향하여 눌러 압축하는 가압 수단을 구성하는 것으로서, 베이스(502)상에 유체 잭인 유압 잭(533)이 설치되어 있다. 이 유압 잭(533)의 앞 쪽 상부에는, 축(534)에 의해서 상하 회전운동 가능하게 지지된 캠(535)이 설치되어 있다. 캠(535)의 앞 부분에는 상기 종동 회전부(514)의 슬라이딩체(516)의 뒷 부분에 걸어 맞추어지는 걸림부(535a)가 형성되어 있다. 또한, 캠(535)의 뒷 부분측에는 상기 유압 잭(535)의 피스톤 로드에 맞닿아서 이 잭의 밀어 올리는 힘을 받는 수부(受部)(536)가 설치되어 있다.

상기 종동 회전부(514)에는, 이 종동 회전부(514)를 상하로 회전운동시키는 기울임 수단으로서 기울임 장치(537)가 설치되어 있다. 이 기울임 장치(537)는, 상기 종동 회전부(514)의 지지 통체(519)에 고정된 너트 부재(538)와, 이 너트 부재(538)에 나사 결합되는 나사봉(539)을 구비하고 있다. 나사봉(539)의 하단부는 상기 슬라이딩체(516)에 맞닿아 있고, 그 상단부에는 핸들(540)이 부착되어 있다. 이 핸들(540)을 돌리면, 나사봉(539)이 회전하지만, 이 나사봉(539)의 하단부는 슬라이딩체(516)의 상면에 맞닿아 있으므로, 나사봉(539) 자체로는 상하로 움직이지 않고, 이것에 나사로 맞물려 있는 너트 부재(538)가 지지 통체(539)와 함께 상하로 움직인다. 이에 따라서, 종동 회전부가 축을 중심으로 상하로 회전운동하는 것이다.

이 관 확대 장치의 사용에 있어서는, 우선 구동 회전부(505)와 종동 회전부(514)를 서로의 지지통(507, 520)의 축선이 동일선상에 위치하도록 배치한다. 즉, 기울임 장치(537)에 의한 각도 부가를 해제한 상태로 해 둔다. 이어서 구동 회전부(505)의 척 슬리브(509)와 종동 회전부(514)의 척 슬리브(521)에 금속관(W)을 삽입하여 지지한다. 이 때, 관 확대부로 하는 개소를 척 슬리브(509)의 후단부에 맞추어서, 고정 부재(510)를 슬릿(509b) 위치에 배치하고, 나사(511)로써 척 슬리브(509)를 체결하여, 금속관(W)을 붙잡는다.

그 후에, 이송 장치(523)로써 구동 회전부(505)의 척 슬리브(509)와 종동 회전부(514)의 척 슬리브(521)의 간격을 소정의 간격(D)으로 한다. 이 간격(D)은, 필요로 하는 관 확대가 이루어지는 거리로서, 미리 시험을 통해 결정해 둔다. 이 간격 조절은, 핸들(531)을 조작하여 이동 블록(528)을, 그 돌기(528a)가 슬릿(527a)의 후단부에 맞닿을 때까지 후진시킨 후, 다시 핸들(531)을 돌려서 이송 로드(529)를 서서히 전진시켜서 실행한다. 이송 로드(529)의 선단부는 슬라이딩체(516)에 접속되어 있으므로, 종동 회전부(514)가 레일(515)을 따라서 전진한다. 그리고, 소정의 간격(D)으로 한 후, 구동 회전부의 척 슬리브의 슬릿(521b)에 고정 부재(522)를 부착하여 금속관(W)을 붙잡는다.

이어서, 가압 장치(532)로써 금속관(W)을 축심 방향으로 가압하고, 구동 수단인 모터(521)를 작동시킨다. 이 가압은, 유압 잭(533)을 작동시켜서, 캠(535)을 화살표 X 방향으로 회전시킴으로써 실행한다. 또한, 모터(512)를 작동시키면, 척 슬리브(509, 521)에 지지된 금속관(W)이 회전한다. 즉, 금속관(W)은 축방향으로 압축되면서 회전한다. 이 때의 회전 속도는 매분 수 회 내지 수백 회 정도면 된다. 이 후에, 기울임 장치(537)로써 금속관(W)에 굽힘을 가한다. 이 때의 굽힘각은 3~7도 정도이면 좋다.

또한, 하나의 실시예로서 외경 22.2 밀리미터, 살 두께 1.6 밀리미터인 기계구조용 탄소 강관의 중간부에 외경 27 밀리미터, 폭 7 밀리미터의 관 확대부를 형성하는 경우에는, 회전수를 매분 4회전, 그리고 굽힘 각도를 6도, 또한 압축력을 1~2 톤 작용시키는 조건에서 관 확대가 가능하다.

상기 가압, 회전 및 굽힘에 의하여 척 슬리브(509, 521)의 간격 부분이 압축되어서 관 확대가 실행된다. 이 관 확대의 진행에 따라서 초기 간격(D)은 좁아지지만, 이 동안에도 계속해서 가압한다. 이 때, 가압 상태가 해제되면, 금속관(W)의 간격(D) 내에서 굽힘 및 신장이 반복되는 상태가 되어서, 금속관(W)의 파단이 발생한다. 필요로 하는 관 확대가 이루어지면, 회전과 가압을 계속하면서 기울임 장치(537)를 원래의 상태로 복귀시켜서 금속관(W)을 직선화한다. 이 때에도 또한 계속해서 가압한다. 이에 따라서, 중간부가 확대된 직선상의 금속관(W)이 얻어진다. 그러면, 회전과 가압을 정지하고, 금속관(W)을 척 슬리브(509, 521)로부터 떼어낸다.

금속관(W)은, 양측의 척 슬리브(509, 521)에 초기에는 느슨하게 끼워 맞추어져 있었지만, 상기 회전, 굽힘, 압축에 의해서 관 확대부 부근이 척 슬리브(509, 521)에 단단하게 끼워 넣어진 상태로 되어 있다. 그 때문에, 금속관(W)을 떼어내는 것은 다음과 같이 실행한다. 우선, 유압 잭(533)을 후방으로 슬라이딩시켜서, 캠(535)을 반(反) X 방향으로 내린다. 그리고, 고정 부재(522)를 느슨하게 하고, 이송 장치(523)로써, 구동 회전부(505)와 종동 회전부(514)를 떨어뜨려서, 척 슬리브(521)로부터 금속관(W)을 꺼낸다. 핀(541)을 뽑아서, 프레임(504)과 가로 프레임(526)의 고정을 해제하고, 종동 회전부(514)를 후방으로 슬라이딩시키고 금속관(W)을 꺼낸다. 그리고 나서, 고정 부재(510)를 느슨하게 하고, 구동 회전부(505)측으로부터도 금속관(W)을 꺼내면 된다.

본 발명에 의하면, 금속 축재(봉재 및 파이프를 포함한다)의 중간부에 국부적으로 직경 확대부를 성형할 수 있으므로, 용접 가공이나, 대량의 절삭 가공을 필요로 하지 않고, 금속 축재의 중간부에 기어, 캠 등을 일체 성형하는 것이 가능하여, 기계 장치의 동력 전달축 등의 제조에 효과적으로 이용할 수 있다.

Claims (11)

1. 서로 대향하는 1쌍의 회전 지지체로써 피가공물인 직선 형상의 금속 축재 또는 금속관을 적당한 간격(D)을 두고 잡아서, 상기 피가공물에 축 주위의 회전과, 상기 회전 지지체의 적어도 한쪽을 다른 쪽에 접근하는 방향으로 이동시킴으로써 피가공물의 축선 방향으로 작용하는 압축 압력과, 상기 양 회전 지지체 중 어느 한쪽을 다른 쪽의 회전 지지체의 축선과 교차하는 방향으로 기울임으로써 피가공물에 작용하는 굽힘에 의해서 발생하는 굽힘부 내측의 볼록부를 초기 파지 간격(D) 내의 피가공물 전체 둘레에 누적시켜서 필요로 하는 칼라(collar) 형상의 직경 확대부를 성형한 후, 굽힘을 원래 상태로 되돌려서 피가공물을 직선화(straightening)하는 금속 축재의 직경 확대 방법에 있어서,

   피가공물에 상기 회전, 압축 압력 및 굽힘을 작용시키는 조건으로서, 굽힘을 작용시키기 전에 굽힘부의 내측과 외측에 항상 압축 압력이 작용하는 조건 하에서 압축 압력을 작용시킴과 더불어, 상기 굽힘 개시 전후 중 어느 한 때에 회전을 개시하고, 되굽힘을 실행한 경우에는 회전과 압축 압력을 작용시키고,

   상기 압축 압력을, 직경 확대의 초기에는 굽힘을 작용시켰을 때에 굽힘부의 내측과 외측에 항상 압축 압력이 작용하는 조건 하에서의 낮은 압력으로 하고, 직경 확대가 진행됨에 따라서 높은 압력을 작용시키는 것을 특징으로 하는 금속 축재의 직경 확대 방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 서로 대향하는 구동 회전부(103) 및 종동 회전부(105)와, 각각의 회전부에 장착된 축재를 지지하는 지지부와, 상기 구동 회전부를 회전시키는 구동 수단(104)과, 상기 종동 회전부의 지지부에 의해서 지지된 축재의 축선 상에서 축방향으로 눌러 압축하도록 설치된 가압 수단(109)과, 상기 축재의 축심을 경사지게 하는 기울임 수단(108)을 구비한 금속 축재의 직경 확대 장치에 있어서,

   상기 기울임 수단에서는 축재의 축심에 직교하는 방향으로 설치된 회전운동 지축(107a)을 축심으로 하여 종동 회전부를 회전운동 가능하게 설치함과 더불어, 종동 회전부를 상기 회전운동 지축으로써 편측(片側) 지지하고, 상기 양 지지부로 지지된 금속 축재에 대해서 상기 회전운동 지축의 반대측이며 지축의 굽힘 측방부(側方部), 즉 축재의 굽힘부의 내측과 외측을 동시에 관찰할 수 있는 방향을 개방한 구성인 것을 특징으로 하는 금속 축재의 직경 확대 장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 기울임 수단에서는, 베이스 프레임(base frame)(102) 상을 슬라이딩하는 슬라이딩 프레임(106)을 설치하고, 상기 슬라이딩 프레임 전방부에 설치된 베어링에 회전운동 프레임(107)의 하면에 설치된 수직방향의 회전운동 지축(107a)을 피벗(pivot) 지지함으로써, 상기 회전운동 프레임을 슬라이딩 프레임 상의 수평면에서 회전운동이 가능하도록 함과 더불어, 상기 슬라이딩 프레임과 회전운동 프레임 사이에 설치된 구동 수단에 의해 회전운동시켜, 상기 구동 회전부(103)를 베이스 프레임에 고정하고, 상기 종동 회전부(105)를 회전운동 프레임에 고정시킴으로써, 상기 회전운동 지축 상방부(上方部)를 개방한 것을 특징으로 하는 금속 축재의 직경 확대 장치.
6. 피가공물인 금속 축재를 지지하는 지지부를 구비하고 서로 대향하는 구동 회전부(205) 및 종동 회전부(225)와, 상기 구동 회전부의 지지부에 피가공물을 지지한 상태에서 피가공물을 축 주위로 회전시키는 구동 수단(214)과, 상기 종동 회전부를 구동 회전부에 접근ㆍ이반하는 방향으로 상대 이동시키는 슬라이딩 가압 수단(206)과, 종동 회전부를 구동 회전부의 지지부의 축심에 대하여 경사지게 하는 기울임 수단(230)으로 이루어진 금속 축재의 직경 확대 장치에 있어서,

   상기 기울임 수단으로써 종동 회전부를 경사지게 하는 경우에, 회전운동의 기단(起端)으로 되는 회전운동축의 축심을 구동 회전부에 접근ㆍ이반하는 방향으로 상대 이동시키는 슬라이딩 가압 수단(226)을 설치하고, 각각의 슬라이딩 가압 수단(206, 226)의 슬라이딩 양을 조절함으로써 구동 회전부 및 종동 회전부에 대해서 상대적으로 임의의 위치에 상기 회전운동축의 축심을 상대 이동시키는 변위 기구를 설치한 것을 특징으로 하는 금속 축재의 직경 확대 장치.
7. 피가공물인 금속 축재를 지지하는 지지부를 구비하고 서로 대향하는 구동 회전부(205) 및 종동 회전부(225)와, 상기 구동 회전부의 지지부에 피가공물을 지지한 상태에서 피가공물을 축 주위로 회전시키는 구동 수단(214)과, 어느 한쪽의 회전부를 다른 쪽의 회전부의 지지부 축심에 대하여 경사지게 하는 기울임 수단(230)과, 상기 기울임 수단으로써 기울어지게 할 때에 회전운동의 기단으로 되는 회전운동 지축(223)의 축심에 대하여 양 회전부를 접근ㆍ이반하는 방향으로 상대 이동시키는 슬라이딩 가압 수단(206, 226)으로 이루어진 금속 축재의 직경 확대 장치에 있어서,

   상기 슬라이딩 가압 수단의 슬라이딩 양을 조절함으로써 구동 회전부 및 종동 회전부에 대해서 상대적으로 임의의 위치에 상기 회전운동 지축의 축심을 상대 이동시키는 변위 기구를 구비한 것을 특징으로 하는 금속 축재의 직경 확대 장치.
8. 서로 대향하는 1쌍의 회전부(325, 326)와, 각각의 회전부에 장착된 피가공물을 지지하는 지지부와, 적어도 한쪽의 회전부를 다른 쪽의 회전부에 접근ㆍ이반하는 방향으로 상대 이동시키는 슬라이딩 수단(311)과, 적어도 한쪽의 지지부를 다른 쪽의 지지부의 축심에 대하여 경사지게 하는 기울임 수단(319)과, 상기 지지부로써 피가공물을 지지한 상태에서 피가공물을 축 주위로 회전시키는 구동 수단(322)으로 이루어진 금속 축재의 직경 확대 장치에 있어서,

   상기 양 지지부의 회전을 서로 전동(傳動)하여 동기화하는 전동 수단(336)으로서, 서로의 회전부에 회전운동 가능한 브래킷(338)을 배치하고, 상기 브래킷 사이에 부설된 1쌍의 스플라인(339)에 기어(340)를 설치하여, 상기 기어를 회전부에 설치된 종동 기어(333)에 맞물리게 함으로써, 한쪽의 회전부에 대해서 상대적으로 접근ㆍ이반함과 더불어, 한쪽의 회전부에 대해서 상대적으로 경사진 방향으로 기울어진 회전부에 한쪽의 회전력을 전달하도록 구성한 것을 특징으로 하는 금속 축재의 직경 확대 장치.
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10. 금속 축재를 끼워 맞추어서 지지하는 지지부를 구비함과 더불어, 상기 지지부에 금속 축재를 끼워 맞추어서 지지한 상태에서 회전 구동하는 구동 회전부(407)와, 상기 구동 회전부의 지지부에 대향하도록 설치된 지지부를 구비함과 더불어, 상기 구동 회전부에 대하여 접근ㆍ이반하는 방향으로 상대 이동 가능한 종동 회전부(415)와, 상기 종동 회전부의 지지부를 상기 구동 회전부의 지지부의 축심에 대하여 경사지게 하는 기울임 수단(428)과, 상기 종동 회전부를 구동 회전부를 향해서 눌러 압축하는 가압 수단(409)을 구비하는 금속 축재의 직경 확대 장치에 있어서,

    상기 구동 회전부의 구동 수단으로서, 구동 회전부의 지지부를 선반(旋盤)의 척(chuck)에 부착함으로써 선반(M)의 회전 구동력을 이용함과 더불어,

    상기 가압 수단(409)을 베이스(403)와 슬라이딩 프레임(416)의 사이에 배치하고, 상기 베이스에 설치된 테이퍼 축(402)과 구동 회전부의 지지부를 선반에 부착함으로써, 상기 가압 수단 작동시의 압축 압력의 반력(反力)을 베이스 내에서 상쇄시킬 수 있는 구성으로 하여, 상기 반력이 선반에 영향을 주지 않도록 한 것을 특징으로 하는 금속 축재의 직경 확대 장치.
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