WO2000043149A1 - Procede et dispositif permettant d'accroitre le diametre d'un tube metallique - Google Patents

Procede et dispositif permettant d'accroitre le diametre d'un tube metallique Download PDF

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WO2000043149A1
WO2000043149A1 PCT/JP2000/000237 JP0000237W WO0043149A1 WO 2000043149 A1 WO2000043149 A1 WO 2000043149A1 JP 0000237 W JP0000237 W JP 0000237W WO 0043149 A1 WO0043149 A1 WO 0043149A1
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rotating
holding
shaft
unit
driving
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PCT/JP2000/000237
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Tadashi Iura
Keiji Yamamoto
Kazuki Mori
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Iura Co., Ltd.
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    • B21K1/06—Making machine elements axles or shafts
    • B21K1/12—Making machine elements axles or shafts of specially-shaped cross-section
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    • B21D17/00—Forming single grooves in sheet metal or tubular or hollow articles
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    • B21J9/02—Special design or construction
    • B21J9/025—Special design or construction with rolling or wobbling dies

Definitions

  • the present invention relates to a method and an apparatus capable of locally forming an enlarged-diameter portion in an intermediate portion of a metal shaft (including a rod and a pipe).
  • a bar having a diameter larger than the diameter of the shaft is used as a material to have a desired enlarged portion.
  • Methods of shaving into shapes have been taken.
  • the method of cutting a large-diameter bar is uneconomical because it takes time and effort to cut the material and wastes material.
  • the inventor of the present application has invented a method of applying rotation, bending, and compression pressure to a metal shaft as a method of locally providing an enlarged diameter portion in an intermediate portion of the metal shaft, and has obtained a patent. National Patent No. 199 3 9556). According to this technology, the diameter of the intermediate portion of the steel material can be easily increased, and this increased diameter portion is utilized.
  • the above-mentioned mechanical parts can be integrally molded.
  • the conventional diameter expanding device includes a biasing means for bending one of the rotating holders of the pair of rotating holders for holding the metal shaft material as a work, and a biasing means which is close to the other rotating holder. Because of the provision of the pressurizing means for causing the rotation, there is a problem that there are many factors of accuracy instability generated from the rotating portion for adding the angle of the rotation holding body and the sliding portion for applying pressure.
  • one object of the present invention is to provide a method and an apparatus for expanding the diameter of the metal shaft material, which can be performed more efficiently and with high accuracy.
  • Another object is to provide a device suitable for observing a deformed state.
  • the size of the collar-shaped enlarged portion that can be enlarged was limited in the past, it is one of the objects of the present invention to form a larger enlarged portion.
  • the structure is such that a rotating drive force is applied to one of the rotation holding parts against the metal shaft material (including the metal pipe) as the work, and the other rotating part is driven to rotate by the rigidity of the work.
  • a slight twist was generated in the shaft material, the tensile strength after molding was slightly reduced, but one of the objects of the present invention is to solve such a problem.
  • a dedicated apparatus has been used for implementing the above-mentioned patented invention, it is also an object to provide a practical apparatus which can be implemented using a known lathe, for example. Disclosure of the invention
  • a linear metal shaft or a metal pipe which is a work
  • the work is pivoted around the work.
  • Rotation, and a compression pressure acting in the direction of the workpiece axis by moving at least one of the rotation holding bodies in a direction approaching the other; and rotating one of the rotation holding bodies with the axis of the other rotation holding body.
  • the compression pressure is always applied inside and outside the bending before the bending is applied.
  • Action It is characterized by applying an adaptive compressive force under the following conditions, starting rotation before or after the start of bending, and performing bending back in a state where rotation and compression pressure are applied.
  • the compression pressure is set to a low pressure under the condition that the compression pressure always acts on the inside and outside of the bend when the bend is applied in the initial stage of the diameter expansion. By acting, molding can be performed efficiently without using excessive compression force.
  • a driving rotating unit and a driven rotating unit that face each other at a predetermined interval, a holding unit that holds a shaft provided on each rotating unit, and a driving unit that rotates the driving rotating unit Means, pressing means for pressing the shaft held by the holding portion in the axial direction, and biasing means for inclining the axis of the shaft.
  • a pressure expanding means acts on one of a driving rotating part and a driven rotating part, and the biasing means acts on the other.
  • a diameter device is used.
  • a driving rotating unit and a driven rotating unit that face each other at a predetermined interval; a holding unit that holds a shaft provided on each rotating unit; a driving unit that rotates the driving rotating unit; and the holding unit.
  • the drive rotating portion or the driven rotating portion is formed of a shaft member.
  • a rotatable support shaft provided in a direction perpendicular to the axis of the shaft is rotatably provided around the shaft, and the rotatable rotating part is supported on one side by the rotatable support shaft. If the inside and outside can be observed at the same time, it is convenient for observing the deformation state of the work and effective for elucidating the diameter expansion mechanism.
  • a sliding frame that slides on the base frame is provided, and a vertical shaft provided on the lower surface of the rotating frame is pivoted to a sliding bearing provided at a front portion of the sliding frame.
  • it is structurally simple to fix the driving rotary unit to the base frame and fix the driven rotary unit to the rotating frame.
  • a holding portion for holding a metal shaft material as a work is provided.
  • Provision of sliding pressure means for relatively moving in the direction of approaching / separating from the part, and adjusting the sliding amount of each sliding pressure means It is preferable that a displacement mechanism for relatively moving the axis of the rotation shaft be provided between the two holding portions.
  • a displacement mechanism may be provided between the two holding portions by appropriately adjusting the sliding amount of the sliding pressurizing means to relatively move the axis of the rotation support shaft.
  • a pair of rotating parts opposed to each other In order to prevent the metal shaft material as a work from being twisted, a pair of rotating parts opposed to each other, a holding part for holding the work provided on each rotating part, and at least one rotating part rotating the other part are used.
  • Sliding means for relatively moving in the direction of approaching / separating from the part, biasing means for inclining at least one holding part with respect to the axis of the other holding part, and a state in which the work is held by the holding part.
  • a transmission means for transmitting and synchronizing the rotations of the two holding parts with each other may be provided.
  • a rotatable bracket is disposed on each rotating part, a gear is provided on a pair of splines provided between the brackets, and a driven gear provided on the rotating part is provided.
  • a gear By combining with a gear, it is possible to transmit one rotational force to the other rotating portion.
  • a holding section for fitting and holding the metal shaft member, and a driving rotating section for rotating and driving the metal shaft while being fitted and held in the holding section;
  • a driven rotating unit including a holding unit provided to face the holding unit of the unit, and being relatively movable in a direction approaching and moving away from the driving rotating unit;
  • a biasing means for inclining with respect to the axis of the holding part, and a pressing means for pressing the driven rotating part toward the driving rotating part.
  • FIG. 1 is an explanatory view showing a processing state of a method for expanding the diameter of a metal shaft according to the present invention
  • FIG. 2 is an overall plan view showing an example of an enlarging device according to the present invention
  • FIG. FIG. 4 is a side sectional view showing the rotation holding body
  • FIG. 5 is an overall plan view showing the operating state.
  • FIG. 6 is an overall plan view showing a form of a metal shaft expanding device different from the above
  • FIG. 7 is an overall side view thereof
  • FIG. 8 is a side sectional view thereof
  • FIG. 9 is a drive rotating portion thereof.
  • FIG. 10 is a side sectional view of a main part of the driven rotary unit
  • FIG. 11 is a plan view of a main part of the feeder
  • FIG. 12 is a perspective view showing a chuck member.
  • Fig. 13 is a perspective view of a different chuck member
  • Fig. 14 is an explanatory view of a processing state of the diameter expanding device
  • Fig. 15 is an explanatory view at the end of processing.
  • Fig. 13 is a perspective view of a different chuck member
  • Fig. 14 is an explanatory view of a processing state of the diameter expanding device
  • Fig. 15 is an explanatory view at the end of processing.
  • Fig. 13 is a perspective view of a different chuck member
  • FIG. 16 shows the overall plan view of a different diameter expanding device for a metal shaft
  • Fig. 17 shows its side sectional view
  • Fig. 18 shows its sliding frame and rotating frame (image line).
  • Plan view is a side sectional view thereof
  • FIG. 20 is an explanatory view of a machining state
  • FIG. 21 is a plan view showing an embodiment different from the above
  • FIG. 22 is an overall side sectional view thereof. It is.
  • FIG. 23 is an overall perspective view of a diameter expanding device in still another embodiment
  • FIG. 24 is an overall plan view thereof
  • FIG. 25 is an overall sectional side view thereof
  • FIG. FIG. 27 is a plan view showing the rotating frame and the biasing means
  • FIG. 27 is a cross-sectional view taken along the line A-A
  • FIG. 29 is a cross-sectional view showing the transmission means
  • FIG. 30 is an overall plane showing an embodiment different from the above.
  • FIG. 31 is an explanatory view of the processing state.
  • Fig. 32 is an overall perspective view of a metal shaft expanding device showing a further different example
  • Fig. 33 is its plan view
  • Fig. 34 is its side sectional view
  • Fig. 35 shows its operation.
  • FIG. 36 is a side sectional view showing the state of attachment to a lathe.
  • FIG. 37 is a side sectional view illustrating a metal pipe expanding device.
  • FIG. 38 is a plan view thereof.
  • Fig. 39 is a side cross-sectional view of the main part showing the operation
  • Fig. 40 is a side cross-sectional view of the main part showing the first step of the pipe expansion (the state of loading of the metal pipe)
  • Fig. 41 is a sectional view of the pipe expansion.
  • FIG. 42 shows the third step (expansion of the second step) of pipe expansion.
  • Fig. 43 is a cross-sectional view of the main part, showing the fourth step of pipe expansion (rotation and compression applied to the metal pipe while bending is returned).
  • Fig. 44 is a pipe expansion state. Showing expansion It is a cross-sectional view of. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • FIG. 1 (a), (b), (c) and (d) are explanatory views showing the processing state of the collar-shaped enlarged diameter portion.
  • both rotating holders are arranged so that their axes are located on the same straight line, and a metal shaft or a metal pipe as the work W is held.
  • a predetermined distance D is set between the two rotation holding bodies (FIG. 1 (a)).
  • a compressive pressure is applied, a bend is applied, and further rotation is performed (Fig. 1 (b)).
  • the bending is for generating a convex portion inside the bent portion of the workpiece W
  • the compressive pressure has a function of converting a tensile force generated outside the bent portion to zero or a counter load, that is, a compressive force.
  • the rotation is to accumulate the convex portion generated inside the bent portion over the entire circumference of the work W. Therefore, it is only necessary to bend while applying compression pressure. Start rotation May be at any time.
  • the radially enlarged portion grows, and when the side surface of the projection reaches the holding portion, not only the holding portion but also the side surface of the projection receives a compressive force, and the compression pressure is added. You can go. That is, the gripping force of the holding portion can be reduced by lowering the initial compression pressure, and the color molding time can be shortened by increasing the compression pressure as the diameter increases. 1 See Figure (c)).
  • the stop sequence after the bending back may be the rotation first or the compression pressure first.
  • the blank forming apparatus 1 includes a base 2 mounted on a floor, a sliding frame 3 sliding on the base 2 in the front-rear direction, and a sliding frame. And a drive means 5 for rotating the rotation holder 4 and a driven rotation holder which is horizontally rotatable and opposed to the drive rotation holder 4.
  • the base 2 has support members 10, 10,... Erected on installation members 9, 9 installed on the floor, and a rail body 11 is fixed to an upper end thereof in parallel with a predetermined interval, and the rail body 1 is fixed.
  • a mounting member 12 for the pressurizing means is fixed to a front portion between the first and the eleventh portions, and a mounting member 13 for the driven-side rotation holder is fixed to a substantially middle portion.
  • the mounting member 13 of the driven-side rotation holder 6 is provided with a hole 13a for pivotally locking the rotation support shaft 14 so as to be rotatable.
  • a sliding frame 3 is disposed on the base 2.
  • This sliding frame The left and right frames 15 and 15 and the left and right frames 16 and 16 fixed to the upper surfaces of the side frames 15 and 15 are provided between the rails 11 and 11 inside.
  • a driving means mounting table 17 attached to one of the frames 16. That is, the sliding frame 3 is restricted in the left and right directions by the side frames 15 and 15 and is regulated in the vertical direction by the frame members 16 and 16 so as to be attached to the rail bodies 11 and 11. It slides back and forth along.
  • a lower frame 18 is provided below the frame 16.
  • the rotation holder 4 has a holding cylinder 20 fixed to a rear frame 16 of the sliding frame 3 and a holding cylinder 20 rotatably supported around an axis.
  • a hole 20 a is provided inside the holding cylinder 20, a predetermined taper angle ⁇ is provided at the rear end of the hole 20 a, and a rear end of the outer periphery of the holding cylinder 20 is provided.
  • the part is provided with a male screw part 2 Ob.
  • chuck members 21 and 21 are fitted into the holding cylinder 20 as holding portions for holding the work W.
  • the chuck members 21 and 21 are provided with a predetermined taper angle a on the outer peripheral portion of a hollow cylindrical body, and are further obtained by dividing the cylindrical body into a plurality. Then, the holding nut 22 is locked to the chuck members 21, 21 with the chuck members 21, 21 fitted in the holes 20 a. That is, by tightening the holding nut 22, the chuck members 21, 21 are pushed into the front part, and the holes 21 a provided in the axial center portions of the chuck members 21, 21 are formed. It is configured to be narrow and to hold the work W.
  • a motor 23 is arranged on the side of the rotation holder 4 as a driving means 5.
  • a drive gear 24 is attached to an output shaft of the motor 23, and is combined with a driven gear 25 attached to the front end of the holding cylinder 20.
  • a driven-side rotation holder 6 is arranged to face the drive-side rotation holder 4.
  • the driven rotation holder 6 has the same structure as that of the driving rotation holder 4. It is good.
  • the driven side rotation holding body 6 is fixed on a rotation plate 26 to which a rotation support shaft 14 is fixed on the front lower surface, and the rotation support shaft 14 is attached to the hole 13 a of the base 2. By pivoting, it is horizontally rotated so as to be tiltable with respect to the axis of the drive side rotation holder 4. Note that the axes of the drive-side rotation holder 4 and the driven-side rotation holder 6 are located on the same straight line, and are rotatable about a rotation support shaft 14.
  • a biasing means 7 is additionally provided as means for rotating the driven-side rotation holder 6.
  • the biasing means 7 has a holding nut 28 pivotally mounted on a bracket 27 fixed to a rear end portion of a rotatable rotating plate 26, and is rotatably provided on the rail body 11.
  • a motor 30 is attached to the motor plate 29, a screw member 31 is attached to an output shaft of the motor 30, and the motor 30 is screwed to the holding nut 28. That is, when the motor 30 is rotated forward and reverse, the screw member 31 rotates. However, since the holding nut is pivotally connected to the bracket 27, the holding nut 28 itself does not move. The mating screw member 31 rotates the rotation plate 26.
  • the driven-side rotation holding member 6 rotates in the horizontal plane about the rotation support shaft 14.
  • the biasing means 7 is not limited to the present embodiment.
  • the rotating holding body 6 is configured to be rotatable around the rotating support shaft 14 as an axis.
  • the work W may be inclined by applying a force in a direction intersecting the axis of the work W with a pressing means or the like.
  • a pressurizing means 8 is provided below the rear part of the drive-side rotation holder 4.
  • the pressurizing means 8 presses the driving-side rotary holder 4 toward the driven-side rotary holder 6, and has a rear end mounted on the base 2 and the other end mounted on the sliding frame 3. It is constituted by a dynamic hydraulic cylinder 32. Note that a hydraulic jack, a fluid cylinder, or the like can be used as the pressurizing means 8.
  • the control device for each motor 23, 30 and the hydraulic cylinder 32 is not shown, but this control device outputs the rotation speed of each motor 23, 30 and the hydraulic cylinder.
  • the pressure can be set arbitrarily, and the angle of the biasing means 7 can be set arbitrarily.
  • the hydraulic cylinder 32 which is the pressurizing means 8 is operated to apply a compressive pressure to the workpiece W so that the outer bow I tension force becomes zero or compressive force, and then the motor 30 is operated by operating the motor 30. Add a bend to W.
  • This bending angle may be a small angle of 3 to 7 degrees.
  • the operation of the driving means may be performed at any time. By rotating several times in the above state, the convex part grows, and the compressive pressure can be received even on the side surface of the convex part. Even if the compressive pressure is increased, the work W and the chuck members 21 No slippage occurs. Increasing the compression pressure can also shorten the molding time.
  • the bending is returned and the work W is straightened. After that, the motor 23 and the hydraulic cylinder 32 are stopped, and the blank forming is completed.
  • the work W can be extracted very simply by loosening the holding nut 22.
  • the gripping force for holding the workpiece W can be reduced, so that the gripping force generating mechanism in the device can be extremely easily formed, and the pressing means and the pressing means can be used.
  • the biasing means By applying the biasing means to different rotating holders, an extremely accurate collar-shaped enlarged portion can be integrated. Can be obtained.
  • FIGS. 6 to 15 show an embodiment different from the above, and this expanding device 101 is provided with a driving rotating unit 100 provided on a base frame 102 mounted on the floor. 3, a driving means 104 for rotating the driving rotary unit 103, a driven rotary unit 105 provided to face the driving rotary unit 103, and a sliding frame 1 for supporting the driven rotary unit 105. 06, a rotating frame 107, a biasing means 108 for inclining the axis of a shaft W, which is a work provided between the sliding frame 106 and the rotating frame 107, and the driven rotating part. It is constituted by a pressurizing means 109 provided at the rear of 105.
  • the base frame 102 has support members 111, 111,... standing upright on installation members 110, 110, and a pair of regulating frames parallel to the front-rear direction at a predetermined interval at the upper end thereof.
  • a drive means mounting member 113 is provided at a front end between the regulating frames 112 and 112, and a mounting portion of the drive rotating part 103 is provided at a rear portion thereof.
  • a sliding nut member 115 is fixed to the mounting member 114, and further to the rear side of the mounting portion 114.
  • a holding cylinder 1 17 is supported by a hollow support cylinder 1 16 so as to be rotatable around an axis.
  • a hole 1117a is provided inside the holding cylinder 1117, a female screw portion is provided at the front end of the hole 1117a, and a predetermined taper angle ⁇ is provided at the rear end.
  • chuck members 118, 118 are fitted as holding parts for holding the shaft member W.
  • the chuck members 118 and 118 are provided with a predetermined taper angle ⁇ at the outer periphery of the end of a hollow cylinder, and are further divided into a plurality of cylinders.
  • a retainer 119 is fitted into the front portion of the chuck member 118, 118, and this can be pushed rearward by a hollow bolt member 120. That is, by tightening the bolt member 20, the chuck members 118 and 118 are pushed rearward, and /Four
  • a driven gear 1 21 is attached as a driving means 104 to the front end of the holding cylinder 1 17. Further, a motor 122, which is a drive source, is installed on the drive means mounting member 113, and a drive gear 123 mounted on the output shaft is combined with the driven gear 122.
  • a driven rotation unit 105 is provided to face the drive rotation unit 103.
  • the driven rotating portion 105 is fixed to a rotating frame 107 provided above a sliding frame 106 disposed between the regulating frames 112, 112.
  • Numeral 06 is provided between the regulatory frames 112, 112 and a feeder 124 is attached.
  • the feeder 124 serves as feed means for moving the driven rotary unit 105 forward and backward in a direction approaching or moving away from the drive rotary unit 103, and a pair of sliding frames 106 in the front-rear direction.
  • the feed screw 1 27 fitted to the nut member 115 provided on the base frame 102, the both ends of the bearings 125, 1 The bearing is mounted on 6.
  • the feed screw 127 is rotatably supported about an axis, and the sliding frame 106 is moved back and forth by rotating the feed screw 127 forward and backward. Further, the feeding means is driven by connecting the rear end of the feed screw 127 to an output shaft of a motor 128 which is a drive source disposed on the sliding frame 106.
  • the biasing means 108 for inclining the axis of the shaft W is configured to horizontally rotate the rotating frame 7 to which the driven rotating portion 105 is fixed on the upper surface of the regulating frame 112. It is.
  • the biasing means 108 is provided with a rotating shaft hole 106 a provided in the front center portion of the sliding frame 106 at a position below the front of the rotating frame 107.
  • the rotation support shaft 107 a provided on the surface portion is pivoted, and the rotation frame is configured to be rotatable about the rotation support shaft 10 ⁇ a with respect to the sliding frame 106.
  • a motor 1 serving as a driving source is provided to a nut member 12 9 fitted in a hole portion 106 b provided at a rear portion of the sliding frame 106 and a bracket 130 provided in a rotating frame 7.
  • the screw member 13 is attached to the output shaft of the motor 13, and the screw member 13 is screwed to the nut member 12 9.
  • the motor 131 which is the driving source
  • the screw member 132 rotates, but the nut member 1229 is pivoted to the sliding frame 106.
  • the screw 12 1 itself does not move, and the screw member 13 2 screwed thereto turns the rotary frame 107.
  • the driven rotation portion 105 rotates in the horizontal plane about the rotation support shaft 107a.
  • the biasing means 108 is not limited to the present embodiment.
  • the driven rotating part 105 is configured to be rotatable around the rotating support shaft 107 a, and What is necessary is just to incline by applying a force in the direction perpendicular to the axis of the shaft member W by a pressure means or a pressure means such as a fluid cylinder.
  • the driven rotating part 105 is fixed to the upper part of the rotating frame 7.
  • a holding cylinder 134 is supported by a hollow support cylinder 133 so as to be rotatable around an axis.
  • a hole 134a is provided inside the holding cylinder 134, and a predetermined taper angle 3 is provided at the front end of the hole 134a.
  • check members 135, 135 are fitted as holding parts for holding the shaft member W.
  • the check members 135, 135 have a hollow cylindrical body provided with a predetermined taper angle J3 on the outer periphery of the end portion, and are further divided into a plurality of cylindrical bodies.
  • the chuck members 118 and 118 of the driving rotary unit and the chuck member on the driven side are divided into two parts as shown in FIG. 12 in this embodiment, but are shown in FIG. As shown in FIG.
  • Pressurizing means 109 is provided on the rear side of the driven rotating part 105.
  • the pressurizing means 109 presses the driven rotating part 105 toward the driving rotating part 3, and a hydraulic cylinder 1336, which is a fluid cylinder, is installed on the rotating frame 107. ing. Since the hydraulic cylinder 1336 presses the holding cylinder 1334 toward the drive rotating section 103, the hydraulic cylinder 1336 is mounted on the bearing 1337 screwed to the screw rod 1336a. The bearing 1338 rotatably supported around the axis is screwed to the holding cylinder 134 so that the rotational force about the axis of the holding cylinder 134 is not transmitted to the piston rod 1336a. Further, as the pressurizing means 109, a hydraulic jack, a fluid cylinder, or the like can be used.
  • this control device controls the number of rotations of each motor and the pressure during pressurization. It can be set arbitrarily, and the angle of the biasing means can be set arbitrarily.
  • the biasing means is configured to rotate horizontally, but the rotating support shaft is configured to rotate up and down about a horizontal axis in a direction orthogonal to the shaft member W as an axis. It is good also as a structure which observes a state.
  • the driving rotary unit 103 and the driven rotary unit 105 are so arranged that the axes of the holding cylinders 117 and 134 are located on the same line. Deploy. Next, the holes of the chuck members 118, 118 are widened by loosening the bolt members 122, and the metal shaft W, which is the work, is inserted. The enlarged diameter portion of the shaft member W is aligned with the rear surface of the chuck member 118, 118, and the bolt member 120 is tightened to clamp the shaft member W.
  • the metal bar W held by the chuck members 118, 118, 135, 135 is bent. Rotated and compressed.
  • the rotation speed may be about several times to several tens of times per minute, and the bending angle ⁇ may be about 3 to 7 degrees.
  • the required pressure varies depending on the thickness of the metal rod, etc., but it has been confirmed that the diameter can be expanded by a pressure that generates a stress of about 20 to 30% of the uniaxial compressive yield stress of the metal rod. (Niihama National College of Technology, Vol. 34, Study on Enlargement Method of Round Bar Diameter (1st Report), Nagata et al.).
  • FIGS. 16 to 22 show still another embodiment, in which the expanding device 201 has a column 203 installed on a base 202 installed on the floor, A rectangular frame 204 is provided in plan view. At the front end (the left side in FIG. 16) of the frame 204, a drive rotating unit 205 is provided, and at the rear end, an attachment member 207 of a sliding pressure unit 206 described later is provided.
  • the side frames 208, 208 of the frame 204 are provided with concave grooves 208a in a sectional view.
  • the drive rotating unit 205 is configured such that a cylindrical holding cylinder 2 11 is rotatably supported on a support cylinder 210 fixed to a left-right member 209 of the frame 204, and the holding cylinder 2 1 1 A driven gear 2 1 2 is attached to the front end. Further, chuck members 213 and 213 for holding the work W as holding portions are fitted into the holding cylinder 211. Therefore, the holding cylinder 2
  • a predetermined taper angle is provided on the inner rear end and the chuck member 2 1 3, 2 13 .
  • the work W is sandwiched by press-fitting the work 13 into the holding cylinder 2 11.
  • a motor 216 serving as a drive source for rotating the work W is provided below the holding cylinder 211, and a drive gear 215 attached to an output shaft thereof is combined with the driven gear 221. are doing.
  • Reference numeral 216 denotes a sliding frame which is relatively movable in a direction approaching and moving away from the drive rotating section.
  • the sliding frame 2 16 is formed in a substantially rectangular shape in a plan view, and the left and right side frames 2 17, 2 17 have convex portions which can be fitted into the grooves 208 a of the frame 204.
  • a member 2 18 having a hole 2 18 a serving as a bearing is fixed to a front portion of each of the side frames 2 17 and 2 17.
  • the sliding pressure means of this sliding frame 2 16 As 206, a reversible fluid cylinder 219 is mounted between the mounting member 207 provided at the rear end of the frame 204 and the member 218.
  • the holding member 220 of the fluid cylinder 219 is fixed to the rear part of the sliding frame 211.
  • the sliding frame 211 moves back and forth by the expansion and contraction of the fluid cylinder 211.
  • a rotating frame 2 21 is provided on the upper surface of the sliding frame 2 16.
  • the rotating frame 2 2 1 has a plate 2 2 2 and a rotating support 2 2 3 fixed to a front portion of a lower surface of the plate 2 2 2, and a pair of rails 2 provided with a groove 2 2 4 a on the upper surface of the plate 2 2 2. 24, 2 24 are fixed. Further, a mounting member 228 of a fluid cylinder 227 which is a sliding pressurizing means 226 of a driven rotating part 225 described later is provided at a rear end of the rail body 224, 224. Attached.
  • the rotating frame 2 21 is pivotally mounted on the sliding frame 2 16 so as to be rotatable.
  • a driven rotating unit 225 is mounted on the rotating frame 222 so as to face the driving rotating unit 205.
  • the driven rotary section 225 has substantially the same configuration as the drive rotary section 205, and the same portions are denoted by the same symbols.
  • the supporting cylindrical body 210 of the driven rotating part 225 is movable so as to be able to move back and forth along rails 224, 224 provided on the rotating frame 221.
  • 24 a which is fixed to a member 229 having a convex portion that slides on 224 a.
  • a fluid cylinder 227 is attached as the sliding pressure means 226 between the member 229 and the attachment member 228 of the rotating frame 221.
  • the driven rotary section 2 25 can be moved back and forth with respect to the rotating frame 2 21.
  • the fluid cylinder is used as a sliding pressure means. Any force can be used as long as the sliding frame can be moved back and forth. There is no problem even if a j-feed mechanism is used.
  • the biasing means 230 is a biasing means.
  • the biasing means 230 has a driving means mounting member 231 pivotally attached to the hole 220a of the holding member 220 of the sliding frame 216 so as to be rotatable.
  • a nut member 2 32 is pivotally mounted on a hole 2 2 4 b provided in the rail body 2 24 of 2 1 in a freely rotatable manner, and a motor 23 3 3 is attached as a driving means for this.
  • a male screw 234 is attached to the output shaft 33 and screwed to the nut member 232.
  • the forward and reverse rotation of the motor 23 rotates the male screw 23 4 and moves the nut member 23 2, so that the rotating frame 2 rotates with the rotation support shaft 23 as a base end.
  • 21 is a configuration that rotates. That is, the driven rotating portion 225 provided on the rotating frame 222 is rotated.
  • control device of 227 is not shown, the motor 233 can control forward and reverse rotation, and the fluid cylinders 219 and 227 can control the sliding amount of each cylinder appropriately. It is.
  • the drive rotation unit 205 fixed to the front part of the frame 204 can rotate the work W by the motor 214. Further, the driven rotating part 205 provided to face the driving rotating part 205 approaches and separates from the driving rotating part 5 by means of sliding and pressing means 206 and 226. Moving means and biasing means 2
  • the configuration is such that the driven rotating portion 225 can be made to approach the rotating support shaft 223 by the sliding pressure means 226. That is, by appropriately adjusting the sliding amount of the sliding pressurizing means 206 and 226, the axis of the rotating support shaft 223 is always relatively moved between the two holding parts 213 and 213. I can make it It is configured.
  • both rotating parts 205 and 225 are arranged so that their axes are located on the same straight line. Then, the workpiece W is inserted through the chuck members 2 13 and 2 13 which are holding portions, and the work W is held by the respective chuck members 2 13 and 2 13. Then, the motor 2 14 is driven to rotate the work W. Further, the sliding pressure means 206 and 226 are operated to apply a compressive pressure to the work W. Thereafter, the work W is bent by the biasing means 230.
  • the compression pressure is a magnitude that changes the tensile force generated outside the bend due to the bending of the work W to zero or an anti-load.
  • the compression pressure is weak
  • the work W is repeatedly subjected to compression and elongation, and the work W may be broken.
  • a desired collar is formed. If the desired collar can be formed, the biasing means 230 is arranged so that the axes of both rotating parts 205 and 225 are located on the same straight line while the compression pressure and rotation are applied, and the work W Can be turned several times to straighten it. Thereafter, if any of the sliding and pressing means 206 and 222 is shortened, the work W can be extracted from the holding part 21.
  • the diameter expanding device (color forming device) 201 as shown in FIG.
  • the driven rotating portion 222 when the driven rotating portion 222 is brought closer to the driving rotating portion 205, sliding and sliding are performed.
  • the sliding frame 211 is brought closer to the drive rotating part 205 by the pressure means 206.
  • the driven rotary unit 225 is made to approach the rotary support shaft 223 on the rotary frame 221 by the sliding pressure means 226.
  • the driven rotation unit 222 is configured to approach the rotation support shaft 222 as much as the rotation support shaft 222 approaches the drive rotation unit 205, and the rotation that always serves as a bending fulcrum is configured.
  • the axis of the pivot shaft 2 23 is located between the two holding portions 2 13, 2 13.
  • FIGS. 21 to 22 show an embodiment different from the above.
  • the drive rotary unit 205 is fixed to the frame 204, but the present embodiment is different from the embodiment shown in FIGS.
  • the bearing member 2 18 of the rotation support shaft 2 2 3 is fixed to a frame
  • the rotation frame 2 2 1 is attached to the bearing member 2 18, and the rotation frame 2 2 1
  • a driven rotating portion 225 is provided so as to be relatively movable in a direction approaching and separating from the rotating support shaft 223 above, and the rotating support shaft 2 is further provided along the side frame 208 of the frame 204.
  • a sliding frame 216 is provided so as to be relatively movable in the direction of approaching / separating from 23, and a driving rotary unit is fixed on the sliding frame 216.
  • the axis of the rotation support shaft 223 is moved to the two holding portions 2. It can be located between 13 and 2 13.
  • Other parts are the same as those of the above embodiment, and the same parts are denoted by the same symbols.
  • the diameter expanding device always displaces the axis of the rotation support shaft, which serves as a bending fulcrum, at the intermediate portion between both holding portions by equalizing the sliding amount of the sliding pressurizing means 206, 226.
  • the molding in this state can be processed most efficiently.
  • Fig. 23 and subsequent figures show still another embodiment, in which the color forming device (diameter expanding device) 301 is attached to bases 302, 302 mounted on the floor, and columns 303, 30. , And a rectangular frame 304 in a plan view is provided on the upper part. On the inner surfaces of both sides of the frames 304, 305 of the frame 304, concave grooves 305a in a sectional view are provided in front and rear directions.
  • a motor mounting member 303 and a front frame member 310 are fixed to a front portion of the frame 304, and a rear frame member 108 is fixed to a rear end portion thereof. ing. .., 309,... Are reinforcing members.
  • a sliding frame 310 that can slide back and forth and sliding means 311 that slides the sliding frame 310 back and forth are arranged between the side frames 30.5 and 30.5.
  • the sliding frame 310 has two side frames 312, 312 provided with a convex portion 312a which fits into the groove 30.5a of the both side frames 30.5, 30.5. It comprises a rotating bearing 313 provided with a vertical hole 313a fixed between the side frames 312, 312 and a support member 314 for the sliding means 311. Then, a return-type fluid cylinder 315 is attached to the rear side surface of the rotary bearing 313 as sliding means 331.
  • the fluid cylinder 3 15 is supported by a support member 3 14 fixed to the rear portion of the sliding frame 3 10, and a rear frame 3 0 8 disposed at the rear portion of the frame 3 4 It is fixed to That is, the sliding frame 3 10 can move back and forth by the expansion and contraction of the fluid cylinder 3 15.
  • a backward-acting fluid cylinder 315 is used as the sliding means 311.
  • any means can be used as long as it can move the sliding frame 310 back and forth. There is no problem with using a feeding device.
  • a rotating frame 316 is provided on the sliding frame 310.
  • the rotating frame 3 16 is composed of a boat-shaped plate member 3 17, and has a lower surface on which a rotating shaft 3 13 a provided in the rotating bearing 3 13 is pivotally mounted.
  • the pivot shaft 3 18 is fixed.
  • a biasing means 3 19 is provided at the rear of the rotating frame 3 16.
  • the biasing means 3 19 is fixed to a U-shaped plate 3 20 in a side view at the rear of the plate member 3 17 of the rotating frame 3 16.
  • Voids 3 2 0 a and 3 2 0 a are provided, and vertical shafts 3 2 1 a and 3 2 1 a are provided and the inside is internally pivoted to feed nut 3 2 1 with internal thread 3 2 1 b. ing.
  • a vertical hole 3 is formed in the side frame 3 12 of the sliding frame 3 10. 1 b is provided, and a mounting member 32 2 rotatably supported by the hole portion 3 12 b is provided, and a motor 32 3 is mounted on the mounting member 32 2.
  • a male screw 324 is attached to the output shaft of the motor 323 and screwed to the feed nut 321. That is, since the rotating frame 3 16 is provided on the sliding frame 3 10, it can be moved back and forth, and the feed nut 3 2 1 is moved by the forward / reverse rotation of the motor 3 2 3. By approaching or moving away from the side, it is configured to be rotatable with the rotation support shaft 318 as a starting point.
  • rotating parts 325 and 326 are opposed to each other, and both rotating parts 325 are provided. , 326 are arranged such that their axes are on the same straight line.
  • the rotating parts 3 25 and 3 26 are formed of a hollow support cylinder 3 2 to which the mounting members 3 2 7 and 3 2 7 fixed to the front frame 3 0 7 and the plate 3 17 are fixed.
  • a hollow holding cylinder 32 9 is rotatably supported in 8.
  • a taper portion is provided at the inner end of the holding cylinder 329, and chuck members 331 and 331 are fitted to the tapered portion as a holding portion 330.
  • the check members 331 and 331 are obtained by dividing a hollow cylindrical body formed into a tapered shape whose outer peripheral portion fits into the tapered portion of the holding cylindrical body 329.
  • a driven gear 3 33 is fixed to the holding cylinder 3 29 of the rotating section 3 25 as a driving means 3 32 for rotating the holding section 3 30 of the rotating section 3 25.
  • the driven gear 3333 is also fixed to the holding cylinder 3229 of the other rotating section 3266.
  • a motor 334 serving as a driving source is provided below the front of the driven gear 333 via the motor mounting member 306, and a driving gear 335 is provided on an output shaft of the motor 334. Installed. Then, the driving gear 335 and the driven gear 333 are combined to transmit a driving force to the rotating portion 325.
  • a transmission means 3 36 for transmitting the rotational driving force transmitted to the driven gear 3 33 to the other rotating portion 3 26 Metals 33 7, 33 7 fixed to the respective support cylinders 3 28, 3 28, and vertical holes 3 107 provided in the front frame 300 of the frame 304.
  • the brackets 338, 338 are rotatably supported by holes 317a provided in the plate member 317 of the rotating frame 316.
  • This bracket 3338 is provided with a bearing portion 3338b in the front-rear direction, and is attached to both ends of a pair of splines 3339 supported by the bearing portions 3338b, 3338b.
  • the gears 340 and 340 are combined with the driven gears 333 and 333, respectively.
  • the driven gears 3 3 3 and 3 3 3 3 The spline boss 339a and the spline shaft 3339b make a sliding motion while the 340 and 340 are combined, and are rotatably mounted on both rotating parts 3255 and 3226, respectively. Since the brackets 338, 338 are provided with splines 339, the driven gears 33, 33, 33 and the gears 34, 34 are always engaged. It is possible to transmit power to the other.
  • a control device for controlling the fluid cylinder 3 15 of the sliding means 3 11 1, the motor 3 2 3 of the biasing means 3 19 and the motor 3 3 4 of the driving means 3 3 2 is shown. Although it is not necessary, any type can be used as long as it can start and stop the motors 3 2 3, 3 3 4 and the fluid cylinder 3 15 as appropriate. There is no problem.
  • a single driving force is transmitted to both rotating portions 325 and 326.
  • a motor serving as a driving source is mounted on a rotating frame 316.
  • the motor 3341 is provided with a drive gear 342 on the output shaft of the motor 341, and the drive gear 3422 is coupled to the driven gear 3333 to control the motors 3334 and 3341.
  • the two rotating parts 3 2 5 and 3 There is no problem with synchronizing the rotation of 2 &.
  • 3 3 1 are arranged such that their respective axes are on the same line. Then, the workpiece W is held by the chuck members 331 and 331.
  • the chuck members 331 and 331 are configured to hold the workpiece W firmly when a compressive pressure is applied by a taper portion provided on the holding cylinder 3229 and the chuck member 331. . At this time, a predetermined interval D is provided between the two chuck members 331 and 331.
  • the motor 3 3 4 is operated to apply rotation about the axis of the work W, and one rotating section 3 2 6 is brought close to the other rotating section 2 5 by the sliding means 3 1 1 to check the chuck member 3 3.
  • a compression pressure P is applied to the workpiece W between 1 and 3 3 1.
  • bracket 338 of the transmission means 336 approaches the other bracket as the sliding frame 310 slides, and the gap between the two brackets 338, 338 is narrow.
  • the spline 33 9 also becomes shorter, and the driven gears 3 3 3 and 3 3 3 are combined with the gears 3 4 0 and 3 4 0 so that the rotation of both rotating parts 3 2 5 and 3 2 6 is synchronized. I have. (See Fig. 31 (a))
  • the motor 3 23 which is the biasing means 3 19 is operated, the male screw 3 2 4 is rotated, the feed nut 3 21 screwed to the male screw 3 2 4 is separated, and the pivot shaft is rotated.
  • the rotation frame 3 16 is rotated starting from 3 18. That is, the rotating part 3226 fixed to the rotating frame 316 rotates in a direction inclined with respect to the axis of the other rotating part 325. At this time, rotating part 3 2 5,
  • Brackets 33, 38 provided on 3 26 are rotated so that the axes of bearings 3 38 a of each other are located on the same straight line, and driven gear 3 3 3 and gear 3
  • the diameter expanding device (color molding device) 401 includes a base 4-3 on which a tapered shaft 402 as a mounting portion of the lathe M to the tailstock S is attached.
  • the base 403 is mainly composed of side frames 404, 404 parallel to the front-rear direction and a front horizontal frame 405 and a rear horizontal frame 406 fixed between the side frames 404, 404. Is configured.
  • a support cylinder 408 serving as a support portion of a drive rotating portion 407 described later is fixed to the front horizontal frame 405, and the axis of the tapered shaft 402 is fixed to the rear horizontal frame 406.
  • a receiving portion 410 of a pressing means 409 described later is fixed to a front portion of the rear horizontal frame 406.
  • a holding cylinder 411 is supported by the support cylinder 408 so as to be rotatable around an axis, and a chuck for holding a workpiece W is provided inside the holding cylinder 411.
  • a hole having a predetermined taper angle ⁇ is provided for fitting the chuck sleeves 4 1 2 and 4 1 2 as members.
  • a male screw is provided substantially in the middle of the holding cylinder 4 11, and a ring 4 13 which is a female screw is fastened to the male screw to prevent the front and rear displacement of the holding cylinder 4 11. Prevented.
  • the rotation driving force of the lathe ⁇ is reliably transmitted to the drive rotating portion 407, so that the front portion of the holding cylinder 411 has a substantially equilateral triangle. It has a close shape. In this embodiment, since the third chuck lathe ⁇ is used, the shape is this. However, there is no problem as long as the rotary driving force of the lathe ⁇ ⁇ can be transmitted efficiently.
  • the chuck sleeves 4 1 2 and 4 1 2 are provided with holding holes 4 1 2 a in the core portion into which the workpiece W is fitted, and are obtained by dividing a cylindrical body having the taper angle ⁇ into a plurality. .
  • the check sleeves 4 12 and 4 12 are fitted into the holding cylinder 4 11 and are locked from the rear by a nut member 4 14. That is, when the nut members are tightened, the chuck sleeves 4 1 2 and 4 1 2 are pushed backward along the taper angle ⁇ of the holding cylinder 4 1 1. Therefore, the holding hole 4 1 2 a is narrowed to hold the work W.
  • a driven rotation unit 415 is provided to face the drive rotation unit 407.
  • the driven rotating part 415 is supported by a sliding frame 416 and is rotatable up and down.
  • the sliding frame 4 16 slides back and forth using the side frame 4 of the base 400 3 as a rail, and side frames 4 17 and 4 provided on the left and right.
  • a sliding member 4 18, 4 18 fixed horizontally to the outside of 17 and a front horizontal frame 4 19 and a rear horizontal frame 4 20 fixed between these side frames 4 17, 4 17 It is configured. That is, the sliding frame 4 16 slides along the side frame 4 04 of the base 4 0 3 with the outer surface of the side frame 4 17 and the lower surface of the sliding member 4 18 serving as sliding surfaces.
  • a holding cylinder 4 2 3 is rotatably supported by a hollow supporting cylinder 4 22 having a rotating support shaft 4 21 disposed on the front part on both right and left sides.
  • a male screw is provided at the rear of the holding cylinder 4 2 3.
  • a hole having a predetermined taper angle 3 is provided in the core.
  • a chuck sleeve 424, 424 for holding the workpiece W and a cylindrical body 425 are fitted into the hole portion 423 a. That is, the chuck sleeves 424 and 424 are configured to be pushed forward by tightening the nut member 426 attached to the rear portion, and the holding hole is narrowed, thereby clamping the work W.
  • a hydraulic cylinder 427 as a pressurizing means 409 for pressurizing the work W is arranged between the receiving portion 4110 of the base 4103 and the front horizontal frame 419 of the sliding frame 416. ing.
  • the control device and the operation switch of this hydraulic cylinder are not shown. That is, when pressure is applied to the work W sandwiched between the driving rotating part 407 and the driven rotating part 415, the hydraulic cylinder 422 is extended, and the two rotating parts 407, 415 are formed. This is a configuration to make the interval narrow. Furthermore, the reaction force generated at the time of pressurization is canceled in the base, and when the present apparatus is mounted on the lathe M, the lathe M can be processed without applying a load.
  • a single-acting cylinder is used. However, if a single-acting cylinder is used, the work W after forming can be easily removed, and the apparatus becomes more practical.
  • a biasing means 428 for biasing the workpiece W is provided at a rear portion of the driven rotating portion 415.
  • the biasing means 4 28 is provided with a support cylinder 4 of the driven rotating section 4 15. 2
  • a bracket 429 fixed to the lower rear part is provided with a hole 429a in the left-right direction, and a rotating shaft 4 having a female screw fixed to the hole 429a.
  • the holding cylinder 4111 of the drive rotating section 407 is attached to the chuck T of the ordinary lathe M, and the table attached to the base 4003.
  • the one shaft 4002 is fitted to the tailstock S.
  • the drive rotator 407 and the driven rotator 415 are positioned so that their axes are on the same straight line. That is, the bias means 428 is released. Then, the work W is held in a state where the two chuck sleeves 4 1 2 and 4 2 4 are separated from each other by a predetermined distance D. The work is clamped by tightening the nut member 4 14 of the driving rotating unit 407 and the nut member 4 26 of the driven rotating unit 4 15.
  • the lathe M is driven to rotate, and the hydraulic cylinder which is the pressing means 409 is used.
  • the handle 431 is operated to rotate the driven rotation section 415 upward.
  • the distance D between the two chuck sleeves 4 1 2 and 4 2 4 gradually decreases, and the diameter expansion proceeds.
  • hand grip 4 3 Operate 1 to return to the state where the axes of both rotating parts 4 07 and 4 15 are located on the same straight line.
  • rotation and pressurization are maintained.
  • the rotational driving force can be supplied from the ordinary lathe, and the reaction force of the compressive force applied to the shaft material is less than that of the lathe. Enlargement processing can be performed on the top. For this reason, it is possible to obtain a practically-used color molding apparatus.
  • a solid shaft is exclusively used as an example of the metal shaft, but the hollow shaft, that is, the pipe diameter can be expanded in any device.
  • the method for expanding the metal pipe will be described in detail with reference to FIGS. 37 to 44.
  • a bulge forming method utilizing a bulge hydraulic pressure is known as described in Japanese Patent Publication No. 3-42969.
  • This bulge forming method is a technique in which a bulge solution is injected into a metal tube and pressurized to process the metal tube into a shape that matches the mold.
  • this method has a disadvantage that the wall thickness of the expanded portion is reduced. According to the present invention, the expanded portion can be formed without causing such a thinning.
  • the method for expanding the metal tube W of the present invention is as follows. First, a linear metal tube W as a work is gripped and held by a pair of rotating holders facing each other.
  • the rotary holder may be, for example, a chuck of a lathe, as long as it can hold and rotate the metal tube W firmly at an appropriate interval D. If the metal pipe W to be expanded is short, a chuck rib that can be pressed from the end of the metal pipe W may be used. Grasp with both rotating holders
  • the interval D may be changed in the range of tens of millimeters to hundreds of millimeters according to the inner and outer diameters of the metal pipe W, the expansion amount, and the length of the expanded portion.
  • At least one of the rotary holders is driven to rotate, and the gripping metal tube W is rotated.
  • This rotation speed is usually several rotations to several hundred rotations per minute, and an optimum one may be selected according to the material and dimensions of the metal tube W.
  • the rotation speed is low, the molding time is long, and if the rotation speed is too high, it is difficult to make the pressure follow the plastic deformation when the plastic deformation described later occurs, and there is a possibility of fracture due to fatigue.
  • a compressive force is applied to the rotating metal tube W.
  • This compression is usually performed by a hydraulic jack or a hydraulic cylinder.
  • This compression force varies depending on the material, outer diameter, and wall thickness of the metal tube W.
  • a desired shape can be obtained with an extremely small compression force as compared with the compression force at the time of bulging.
  • a force in the bending direction is applied to the metal tube W while maintaining the rotation and compression.
  • This bending force biases one of the rotary holders in a direction intersecting the axis of the other rotary holder using, for example, a screw-type feeder.
  • the metal tube w between both the rotation holding bodies rotates while being curved.
  • the bending angle is several degrees to several tens of degrees. If the angle is too small, a desired shape cannot be obtained. Conversely, if the angle is too large, an excessive force acts on the curved portion of the metal tube W. The metal tube W is damaged.
  • the initial gripping distance D becomes narrower by that amount, but as described above, the compressive force must act on the entire circumference of the curved portion, so that the narrower the distance becomes, Continuous pressure must be applied to bring one of the rotating supports closer to the other.
  • the metal tube W can be expanded with a smaller compression force as compared with bulging.
  • the axes of both the rotation holding portions are returned to be straight to return the bending of the metal tube W, and the metal tube W is straightened.
  • the compression force is always applied to the inside and outside of the bend.
  • the elongation and contraction repeatedly act on the bent portion of the metal tube W as described above, and there is a possibility that the metal tube W is broken. If the expanded metal tube W can be straightened, the compression force should be removed, rotation should be stopped, and the metal tube W should be removed.
  • the metal pipe W is applied with a compressive force in the axial direction.
  • the tube is expanded by applying rotation and bending, and the length of the metal tube W as the material is shorter than before processing.
  • the shortened portion of the metal tube W is absorbed by the expanded portion, and the expanded portion has a thickness greater than that of the material. In this way, the strength is increased compared to conventional bulged products because the expanded portion is not reduced in thickness.
  • a pair of side plates 503 is erected on the side of a base 502 mounted on the floor, and a rectangular frame 504 in a plan view is provided above the pair of side plates 503. .
  • a driving rotary unit 505 which is one of the rotary holders, is provided.
  • the drive rotating section 505 is fixed to the left-right member 505a of the frame 504.
  • a cylindrical holding cylinder 7 is rotatably supported in the mounted support cylinder 506, and a driven gear 508 is attached to an end of the holding cylinder 507.
  • a chuck sleeve 509 is fitted inside the holding cylinder 507 as a chuck member for holding the metal tube W.
  • the core of the chuck sleeve 509 is provided with a holding hole 509a into which the metal tube W fits, and the front end of the chuck sleeve 509 has a front-rear slit 509b. Is provided.
  • the metal tube W is held by attaching the fixing members 510 and 510 to the slit portion 509b and tightening the bolts 511 and 511.
  • a motor 512 as a drive source is installed below the support cylinder 506, and a drive gear 513 attached to an output shaft thereof is combined with the driven gear 508. .
  • a driven rotation unit 514 serving as the other rotation holding body is provided so as to face the drive rotation unit 505.
  • the driven rotating section 514 includes a sliding body 516 that slides back and forth along a rail section 515 provided on an upper portion of the frame 504, and an end of the sliding body 516.
  • a ring-shaped rotating frame 5 17 is pivotally mounted on a shaft 5 18.
  • a driven-side support cylinder 519 is fixedly attached to the rotating frame 517, and a holding cylinder 520 is rotatably supported inside the support cylinder 519.
  • a chuck sleeve 521 for holding a work similar to the chuck sleeve 509 of the drive rotating unit 505 is fitted inside the holding cylinder 520.
  • a holding hole 521a is provided in the core of the chuck sleeve 521, and a longitudinal slit 521-2b is provided at a rear end of the holding hole 5221a.
  • the metal tube W is held by fastening 5 2 1 b with the fixing device 5 2 2.
  • a feeder 5 23 is provided at the rear of the slide 5 16.
  • the feeder 5 23 3 serves as feed means for moving the driven rotary section 5 14 back and forth in a direction approaching and separating from the drive rotary section 5 05, and the rear end of the sliding body 5 16
  • a bracket 524 is provided in the portion, and a bearing 525 is provided in the bracket 524.
  • the horizontal frame 526 at the rear end of the frame 504 is provided with a through hole 526a, and a cylindrical body 527 constituting a feeding means is fixed to the front side.
  • the cylindrical body 527 is provided with a forward-rearward slit 527a, and a moving block 528 having a forward-rearward screw hole therein, and a projection 528 provided on the upper end thereof. a is protruded from the slit 527a and fitted so as to be movable back and forth.
  • the feed port 529 is supported rotatably around the axis by the bearing 525 of the bracket 524 and the horizontal frame 526.
  • An external thread is provided on the outer peripheral portion of the feed rod 529, and the moving block 528 is screwed into the male screw.
  • a ring 530 for retaining is attached to the front end of the feed rod 529, and a handle 530 is attached to the rear end.
  • a pressurizing device 532 is provided below the driven rotating portion 5 14.
  • the pressurizing device 532 constitutes pressurizing means for pressing the driven rotating portion 514 toward the drive rotating portion 505, and includes a hydraulic jack as a fluid jack on the base 502. 5 3 3 are installed.
  • a cam 535 supported by a shaft 534 so as to be rotatable up and down is provided on the front upper portion of the hydraulic jack 533.
  • An engaging portion 535a is formed at the front of the cam 535 to engage with the rear of the sliding member 516 of the driven rotating portion 514.
  • a receiving portion 536 which is in contact with a piston rod of the hydraulic jack 533 and receives a pushing force of the jack is provided on a rear side of the cam 535.
  • a biasing device 537 is provided as biasing means for rotating the driven rotating portion 514 up and down.
  • the biasing device 537 includes a nut member 538 fixed to the support cylinder 519 of the driven rotating portion 514, and a screw rod 539 screwed to the nut member 538.
  • the lower end of the rod 539 is in contact with the sliding body 516, and the handle 5400 is attached to the upper end.
  • the handle 540 When the handle 540 is turned, the screw rod 539 rotates.
  • the screw rod 539 since the lower end of the screw rod 539 is in contact with the upper surface of the sliding member 516, the screw rod 539 itself is moved up and down.
  • the nut member 538 screwed thereto does not move, but moves up and down together with the support cylinder 519. As a result, the driven rotating part rotates up and down about the axis.
  • the driving rotary unit 505 and the driven rotary unit 514 are arranged such that the axes of the holding cylinders 507 and 520 are located on the same line. That is, the angle addition by the biasing device 537 is released.
  • the metal tube W is inserted and held in the chuck sleeve 509 of the drive rotating section 505 and the chuck sleeve 521 of the driven rotating section.
  • the location to be the expanded part is aligned with the rear end of the chuck sleeve 509, and the fixing member 510 is arranged at the position of the slit 509b. Tighten 9 to hold the metal tube W.
  • the feeding device 523 sets the interval between the chuck sleeve 509 of the driving rotary unit 5 and the chuck sleeve 521 of the driven rotary unit 514 to a predetermined interval D.
  • This interval D is a distance at which a desired expansion can be obtained, and is determined by conducting a test in advance.
  • the fixing member 522 is attached to the slit 521b of the chuck sleeve of the drive rotating section, and the metal pipe W is held.
  • the metal tube W is pressurized in the axial direction by the pressurizing device 5 Activate motor 5 1 2.
  • This pressurization is performed by operating the hydraulic jack 533 and rotating the cam 535 in the arrow X direction.
  • the motor 5 12 is operated, the metal tube W held by the chuck sleeves 5 09 and 5 21 rotates. That is, the metal tube W is rotating while being compressed in the axial direction.
  • the rotation speed at this time may be about several times to several hundred times per minute.
  • the metal tube W is bent by the biasing device 537.
  • the bending angle at this time should be about 3 to 7 degrees.
  • the tube can be expanded under the conditions of 4 revolutions per minute, a bending angle of 6 degrees and a compressive force of 1-2 tons.
  • the space between the chuck sleeves 509 and 521 is compressed by the above-described pressurization, rotation and bending, and the tube is expanded. Due to the progress of this expansion, the initial interval D becomes narrower, but pressurization continues during this time. At this time, if the pressurized state is released, bending and stretching are repeated within the interval D of the metal tube W, and the metal tube W is broken.
  • the biasing device 537 is returned to the original state while continuing rotation and pressurization, and the metal pipe W is straightened. At this time, pressurization is continued. As a result, a straight metal pipe W whose middle part is expanded is obtained. Therefore, the rotation and pressurization are stopped, and the metal tube W is removed from the chuck sleeves 509 and 521.
  • the metal pipe W was initially loosely fitted to the chuck sleeves 509, 521 on both sides, but the rotation, bending, and compression tightly fit the area near the expanded part to the chuck sleeves 509, 521 due to the rotation, bending, and compression described above. It is in a stuck state. Therefore, take out the metal tube W as follows. First, slide the hydraulic jack 533 backward, and lower the cam 533 in the anti-X direction. Then, loosen the fixed member 5 2 2, and use the feeder 5 2 3 to Separate the transfer section 5 14 and remove the metal tube W from the chuck sleeve 5 2 1. Remove the pin 541, release the fixing of the frame 504 and the horizontal frame 526, slide the driven rotating part 514 backward, and remove the metal tube W. After that, the fixing member 5 10 may be loosened, and the metal pipe W may be pulled out from the drive rotating unit 5 05 side. Industrial applicability
  • the enlarging part can be locally formed in the middle part of the metal shaft (including the rod and the pipe), it is possible to form the metal without welding or mass cutting.
  • Gears, cams, etc. can be integrally formed in the middle part of the shaft material, and can be effectively used for manufacturing power transmission shafts of mechanical devices.

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Description

明細: 金属軸材の拡径方法及びその装置 技術分野
本発明は、 金属軸材 （棒材及びパイプを含む） の中間部に局部的に拡 径部を成形することができる方法及び装置に関するものである。 背景技術
中間部に局部的に拡径部が形成された金属軸材を製作する場合は、 従 来、 当該軸材の径よりも大径の棒材を素材として、 所望の拡径部を有す る形状に削り出す方法がとられてきた。 しかしながら、 大径の棒材を切 削する方法では、 切削加工に手間がかかり、 材料的にも無駄が多くなる ので不経済であった。
一方、 機械装置の動力伝動軸には、 当該伝動軸よりも径の大きい歯車 、 カム、 等の機械部品を設けることが多いが、 上記のように切削により これらを一体成形するのは不経済であるので、 別途製作したこれら大径 の部品をボルト、 あるいは溶接等で軸材に固着していた。 軸材の中間部 を所望の大径に膨らませることができれば、 当該軸材を膨らませた部分 に適当な成形加工を施すことによって上記大径の部品を一体成形するこ とができるが、 軸材の中間部を大径に膨らませることは従来不可能とさ れていた。
金属軸材の中間部に局部的に拡径部を設ける方法として、 本願発明者 は、 金属軸材に回転と曲げ及び圧縮圧力を作用させる方法を発明し、 特 許を取得している （日本国特許第 1 9 9 3 9 5 6号） 。 この技術によれ ば、 鋼材の中間部を簡単に拡径することができるので、 この拡径部を利 用して上記機械部品を一体成形することができる。
しかしながら、 上記特許発明では金属軸材に曲げ及び回転を作用させ る際に一定の圧縮圧力を加えて回転させ、 曲げを行って所望の形状を得 た後に曲げ戻しを行い、 加圧と回転を停止するものであった。 そのため 、 高い圧縮圧力を作用させる場合には保持部の掴み力が高いものが必要 となり、 また逆に低い圧力では所望の形状を得るために必要な回転数が 多くなるため時間がかかるといった問題点があった。 また、 従来の拡径 装置は、 ワークである金属軸材を保持する一対の回転保持体のうち、 一 方の回転保持体に曲げを行うための偏倚手段と、 他方の回転保持体に接 近させるための加圧手段を設けていたために、 回転保持体の角度付加の ための回動部および加圧のための摺動部から発生する精度不安定要因が 多いという問題点があった。
そこで、 本発明の一つの目的は、 上記金属軸材の拡径をより効率よく かつ高精度に行うことのできる拡径方法と装置を提供することである。
また、 上記金属軸材を拡径する新しい技術については、 金属軸材の拡 怪機構がいまだ十分に解明されていない。 そのため、 変形状態を観察す るに適した装置を提供することを他の目的としている。
さらに、 従来は拡径できるカラー状拡径部の大きさに制限があつたが 、 これよりも大きい拡径部を形成することも本発明の目的の一つである また、 従来の装置は、 ワークである金属軸材 （金属管を含む） に対し 、 一方の回転保持部に回転駆動力を作用させ、 ワークの剛性によって他 方の回転部を従動的に回転させる構造であったので、 ワークである軸材 に僅かながら捩じれが生じ、 成形後の引張強度が僅かに低下することが あつたが、 本発明ではこのような問題を解決することも目的の一つとし ている。 さらに、 上記特許発明の実施には専用の装置を用いていたが、 例えば 公知の旋盤を利用して実施することのできる実用的な装置を提供するこ とも目的の一^ ^である。 発明の開示
本発明にかかる金属軸材の拡径方法は、 互いに対向する一対の回転保 持体でワークである直線状の金属軸材あるいは金属管を適当な間隔 Dを おいて掴み、 該ワークに軸回りの回転と、 前記回転保持体の少なく とも 一方を他方に接近する方向に移動させることによりワーク軸線方向に作 用する圧縮圧力と、 両回転保持体の何れか一方を他方の回転保持体の軸 線と交差する方向へ偏倚させることによりワークに作用する曲げとによ つて生じる曲げ内側の凸部を初期掴み間隔 D内のワーク全周に累積させ 所望のカラー状拡径部を成形した後、 曲げを戻してワークを真直化する 金属軸材の拡径方法において、 ワークに前記回転と圧縮圧力と曲げを作 用させる条件として、 曲げを作用させる前に曲げの内側と外側において 常に圧縮圧力が作用する条件下の適応圧縮力を作用させるとともに、 前 記曲げ開始の前後何れかで回転を開始し、 かつ回転と圧縮圧力を作用さ せている状態で曲げ戻しを行うことを特徴としている。
この場合において、 前記圧縮圧力を、 拡径の初期には曲げを作用した 際に曲げの内側と外側において常に圧縮圧力が作用する条件下の低い圧 力とし、 拡径の進行に伴い高い圧力を作用させることにより、 過大な圧 縮力を用いることなく効率よく成形することができる。
また、 上記成形を行う装置としては、 所定間隔をおいて対向する駆動 回転部及び従動回転部と、 夫々の回転部に設けた軸材を保持する保持部 と、 前記駆動回転部を回転させる駆動手段と、 前記保持部により保持さ れた軸材を軸方向に押圧する加圧手段と、 該軸材の軸心を傾斜させる偏 倚手段とを具備する金属軸材の拡径装置において、 駆動回転部と従動回 転部の何れか一方に加圧手段を作用させるとともに、 他方に前記偏倚手 段を作用させるように構成した拡径装置を使用するのが好ましい。
また、 所定間隔をおいて対向する駆動回転部及び従動回転部と、 夫々 の回転部に設けた軸材を保持する保持部と、 前記駆動回転部を回転させ る駆動手段と、 前記保持部により保持された軸材を軸方向に押圧する加 圧手段と、 該軸材の軸心を傾斜させる偏倚手段とを具備するこの種の拡 径装置において、 前記駆動回転部又は従動回転部を軸材の軸心に直交す る方向に設けた回動支軸を軸心として回動自在に設けるとともに、 当該 回動自在な回転部を前記回動支軸で片側支持し、 軸材の曲げ部の内側と 外側を同時に観察可能としておけば、 ワークの変形状態の観察に便利で あり、 拡径機構の解明等に有効である。
この種の拡径装置において、 そのべ一スフレーム上を摺動する摺動フ レームを設け、 該摺動フレーム前方部に設けた摺動軸受に回動フレーム 下面に設けた垂直軸を枢止するとともに、 前記駆動回転部をべ一スフレ ームに固着し、 前記従動回転部を回動フレームに固着しておくのが構造 的に簡単である。
一方、 大きなカラー状拡径部を形成する装置としては、 ワークである 金属軸材を保持する保持部を備え互いに対向する駆動回転部と従動回転 部と、 前記駆動回転部の保持部にワークを保持した状態でワークを軸回 りに回転させる駆動手段と、 前記従動回転部を駆動回転部に接近 ·離反 する方向に相対移動させる摺動加圧手段と、 従動回転部を駆動回転部の 保持部の軸心に対し傾斜させる偏倚手段とから成る金属軸材の拡径装置 において、 前記偏倚手段によって従動回転部を傾斜させる際に回動の起 端となる回動軸の軸心を駆動回転部に接近 ·離反する方向に相対移動さ せる摺動加圧手段を設け、 夫々の摺動加圧手段の摺動量を調節すること によって両保持部間に前記回動軸の軸心を相対移動させる変位機構を設 けたものが好ましい。
前記摺動加圧手段の摺動量を適宜調節することによって両保持部間に 前記回動支軸の軸心を相対移動させる変位機構を設けておいてもよい。
ワークである金属軸材の捩じれを防止するためには、 互いに対向する 一対の回転部と、 夫々の回転部に設けたワークを保持する保持部と、 少 なく とも一方の回転部を他方の回転部に接近 ·離反する方向に相対移動 させる摺動手段と、 少なく とも一方の保持部を他方の保持部の軸心に対 して傾斜させる偏倚手段と、 前記保持部によりワークを保持した状態で ワークを軸回りに回転させる駆動手段とからなる金属軸材の拡径装置に おいて、 前記両保持部の回転を互いに伝動して同期させる伝動手段を設 けておけばよい。
具体的には、 前記伝動手段として、 互いの回転部に回動自在なブラケ ッ トを配し、 該ブラケッ ト間に付設した一対のスプラインに歯車を設け 、 該歯車を回転部に設けた従動歯車に嚙合させることによって、 一方の 回転力を他方の回転部に伝達するよう構成することができる。
さらに、 より実用的な装置としては、 金属軸材を嵌合して保持する保 持部を備えるとともに該保持部に金属軸を嵌合保持した状態で回転駆動 する駆動回転部と、 前記駆動回転部の保持部に対向するように設けられ た保持部を備えるとともに前記駆動回転部に対し接近 ·離反する方向に 相対移動可能な従動回転部と、 前記従動回転部の保持部を前記駆動回転 部の保持部の軸心に対し傾斜させる偏倚手段と、 前記従動回転部を駆動 回転部に向かって押圧する加圧手段とを具備する金属軸材の拡径装置に おいて、 前記駆動回転部の駆動手段として駆動回転部の保持部を旋盤の チヤックに取り付けることにより旋盤の回転駆動力を用いるように構成 することができる。 この場合、 前記加圧手段をベースと摺動フレーム間に配するとともに 、 該ベースに付設されたテーパ軸と駆動回転部の保持部を旋盤に取り付 けることによって、 前記加圧手段作動時の反力をベース内で相殺できる ようにしておくのが好ましい。 図面の簡単な説明
第 1図は、 本発明にかかる金属軸材の拡径方法の加工状態を示す説明 図、 第 2図は本発明にかかる拡怪装置の 1例を表す全体平面図、 第 3図 はその全体側面図、 第 4図はその回転保持体を示す側断面図、 第 5図は その作動状態を示す全体平面図である。
第 6図は上記と異なる金属軸材の拡径装置の形態を表す全体平面図、 第 7図はその全体側面図、 第 8図はその側断面図、 第 9図はその駆動回 転部を表す要部側断面図、 第 1 0図はその従動回転部の要部の側断面図 、 第 1 1図はその送り装置の要部の平面図、 第 1 2図はチャック部材を 表す斜視図、 第 1 3図は異なるチャック部材の斜視図、 第 1 4図はその 拡径装置の加工状態の説明図、 第 1 5図は加工終了時の説明図である。 第 1 6図はさらに異なる金属軸材の拡径装置の全体平面図、 第 1 7図 はその全体側断面図、 第 1 8図はその摺動フレームと回動フレーム （想 像線） を示す平面図、 第 1 9図はその側断面図、 第 2 0図は加工状態の 説明図、 第 2 1図は上記と異なる実施形態を表す平面図、 第 2 2図はそ の全体側断面図である。
第 2 3図はさらに異なる実施形態における拡径装置の全体斜視図、 第 2 4図はその全体平面図、 第 2 5図はその全体側断面図、 第 2 6図はそ の摺動フレームと摺動手段を示す平面図、 第 2 7図はその回動フレーム と偏倚手段を示す平面図、 第 2 8図は A - A断面図、 第 2 9図はその伝 動手段を示す断面図、 第 3 0図は上記と異なる実施形態を表す全体平面 図、 第 3 1図はその加工状態の説明図である。
第 3 2図はさらに異なる例を表す金属軸材の拡径装置の全体斜視図、 第 3 3図はその平面図、 第 3 4図はその側断面図、 第 3 5図はその動作 を示す側断面図、 第 3 6図はその旋盤への取付状態を示す側面図である 第 3 7図は金属管の拡径装置を例示する側断面図、 第 3 8図はその平 面図、 第 3 9図はその動作を示す要部の側断面図、 第 4 0図は拡管加工 の第一工程 （金属管の装填状態） を表す要部側断面図、 第 4 1図は拡管 加工の第二工程 （金属管に回転と圧縮及び曲げを作用させた状態） を示 す要部側断面図、 第 4 2図は拡管加工の第三工程 （第二工程を続けた状 態） を示す要部側断面図、 第 4 3図は拡管加工の第四工程 （金属管に回 転と圧縮を作用させながら、 曲げを戻した状態） を示す要部側断面図、 第 4 4図は拡管状態を示す拡管部の断面図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 図面に表された本発明の実施形態を例示しつつ、 本発明をより 具体的に説明する。 第 1図 （ a ) ， ( b ) ， ( c ) ， ( d ) はカラー状 拡径部の加工状態を示す説明図である。 まず、 両回転保持体を互いの軸 心が同一直線上に位置するように配置するとともに、 ワーク Wである金 属軸材あるいは金属管を保持する。 この時両回転保持体間には所定間隔 Dをとる （第 1図 （ a ) ) 。 次に圧縮圧力を作用させ、 曲げを加え、 さ らに回転させる （第 1図 （b ) ) 。 ここで、 曲げはワーク Wの曲げ部内 側に凸部を発生させるためのものであり、 圧縮圧力は曲げ部外側に発生 する引張り力を零または反負荷すなわち圧縮力に換える作用を持ってい る。 回転は曲げ部内側に生じる凸部をワーク W全周に累積させるもので ある。 そのため、 圧縮圧力をかけた状態で曲げを行えば良く。 回転開始 はどの時点でも良い。
前記の状態で数回転させるとカラ一状拡径部が成長し、 凸部側面が保 持部に達すると保持部だけでなく この凸部側面でも圧縮力を受けるよう になり、 圧縮圧力を加算して行く ことができる。 すなわち、 初期圧縮圧 力を低くすることで、 保持部の掴み力を軽減することができ、 さらに拡 径の進行に従い、 圧縮圧力を増加させることでカラー成形時間を短縮す ることができる （第 1図 （c ) 参照） 。 所望の拡径が完了すれば、 圧縮 圧力と回転を維持しつつ曲げ戻しを行いワーク Wの真直化を行う （第 1 図 （ d ) 参照） 。 ここで、 曲げ戻し後の停止順序は回転が先でも圧縮圧 力が先でも構わない。
次に、 本実施例におけるカラー成形装置について説明する。 第 2図か ら第 5図において、 このカラ一成形装置 1は床上に載置されるベース 2 と、 該ベース 2上を前後方向に摺動する摺動フレーム 3と、 該摺動フレ ーム 3上に設けられる駆動側回転保持体 4及び該回転保持体 4を回転駆 動する駆動手段 5と、 該駆動側回転保持体 4に対向し水平回動自在に設 けられた従動側回転保持体 6と、 該従動側回転保持体 6を前記駆動側回 転保持体 4の軸心に対し傾斜させる手段としての偏倚手段 7と、 駆動側 回転保持体 4を従動側回転保持体 6に向かって押圧する加圧手段 8とか ら主に構成されている。
ベース 2は床上に設置される設置部材 9， 9に支柱 1 0， 1 0， …が 立設され、 その上端部に所定間隔をおいて平行にレール体 1 1を固着し 、 該レール体 1 1， 1 1間の前方部には加圧手段の取付部材 1 2を、 略 々中間部には従動側回転保持体の取付部材 1 3を固着している。 該従動 側回転保持体 6の取付部材 1 3には回動自在とするため回動支軸 1 4を 枢止するための空孔部 1 3 aが設けられている。
前記ベース 2上には摺動フレーム 3が配されている。 この摺動フレー ム 3は前記レール体 1 1， 1 1内側間に前後方向の側枠 1 5， 1 5と該 側枠 1 5， 1 5上面に固着された左右方向の枠体 1 6， 1 6と該枠体 1 6の一方に付設された駆動手段載置台 1 7とから成る。 すなわち、 該摺 動フレーム 3は前記側枠 1 5， 1 5によって左右方向の規制をし、 前記 枠体 1 6， 1 6によって上下方向の規制をすることによって前記レール 体 1 1， 1 1に沿って前後に摺動するものである。 なお、 前記枠体 1 6 下部には下部枠体 1 8を配している。
前記摺動フレーム 3上には、 駆動側回転保持体 4が配されている。 該 回転保持体 4は摺動フレーム 3の後側枠体 1 6に固着された支持筒体 1 9に保持筒 2 0が軸回りに回転自在に支承されている。 該保持筒 2 0内 部には空孔部 2 0 aが設けられ、 この空孔部 2 0 a後端部には所定のテ ーパ角 αが設けられるとともに、 保持筒 2 0外周後端部には雄ネジ部 2 O bを設けている。 さらに、 該保持筒 2 0の内部にはワーク Wを保持す る保持部としてチヤック部材 2 1 , 2 1を嵌め込んでいる。 該チャック 部材 2 1， 2 1は中空の筒体の外周部に所定のテーパ角 aを設けたもの であって、 さらに該筒体を複数に分割したものである。 そして、 このチ ャック部材 2 1 , 2 1を空孔部 2 0 aに嵌め込んだ状態で保持ナツ ト 2 2をチヤック部材 2 1 , 2 1に係止させている。 すなわち、 保持ナツ ト 2 2を締め付けることによって、 チャック部材 2 1， 2 1が前方部に押 し込まれ、 該チャック部材 2 1， 2 1軸心部に設けられた空孔部 2 1 a が狭くなり、 ワーク Wを挟持する構成である。
この回転保持体 4の側方には駆動手段 5としてモータ 2 3が配されて いる。 該モータ 2 3の出力軸には駆動歯車 2 4が取り付けられており、 前記保持筒 2 0前端部に取り付けられた従動歯車 2 5と嚙合している。 前記駆動側回転保持体 4に対向するように従動側回転保持体 6が配さ れている。 この従動回転保持体 6は前記駆動側回転保持体 4と同様の構 成である。 該従動側回転保持体 6は前方下面に回動支軸 1 4を固着した 回動プレート 2 6上に固着されており、 回動支軸 1 4を前記ベース 2の 空孔部 1 3 aに枢支することにより駆動側回転保持体 4の軸心に対して 傾斜可能に水平回動する。 なお、 駆動側回転保持体 4と従動側回転保持 体 6の軸心は同一直線上に位置するとともに回動支軸 1 4を中心に回動 自在となっている。
前記従動側回転保持体 6を回動させる手段として偏倚手段 7を付設し ている。 該偏倚手段 7は、 回動自在な回動プレート 2 6後端部に固着さ れたブラケッ ト 2 7に保持ナツ ト 2 8を枢着し、 前記レール体 1 1上に 回動自在に設けたモータプレー卜 2 9にモータ 3 0を取り付け、 このモ 一夕 3 0の出力軸にネジ部材 3 1を取り付け、 前記保持ナツ 卜 2 8に螺 着している。 すなわち、 モータ 3 0を正逆回転させるとネジ部材 3 1は 回転するが、 保持ナツ 卜はブラケッ 卜 2 7に枢着されているので、 保持 ナッ ト 2 8自体は移動せず、 これに螺合しているネジ部材 3 1が回動ブ レート 2 6を回動させる。 これにより、 従動側回転保持体 6が回動支軸 1 4を中心として水平面内で回動するのである。 また、 偏倚手段 7は、 本実施例に限らず、 例えば、 回動支軸 1 4を軸心として回転保持体 6が 回動自在となるよう構成し、 リンク式加圧手段あるいは流体シリンダ等 の加圧手段等でワーク Wの軸心と交差する方向の力を作用させて傾斜さ せるようにしておけばよい。
駆動側回転保持体 4の後部下方には加圧手段 8が設けられている。 こ の加圧手段 8は、 前記駆動側回転保持体 4を従動側回転保持体 6に向か つて押圧するもので、 端部をベース 2に他端部を摺動フレーム 3に取り 付けた復動式の油圧シリンダ 3 2によって構成されている。 なお、 この 加圧手段 8としては、 油圧ジャッキ、 流体シリンダ等を利用することが できる。 図面において、 各モータ 2 3， 3 0及び油圧シリ ンダ 3 2の制御装置 を図示していないが、 この制御装置は各モー夕 2 3， 3 0の回転数と油 圧シリ ンダから出力される圧力を任意に設定できるものであるとともに 、 偏倚手段 7については角度を任意に設定できるものである。
次に、 このカラー成形装置 （拡径装置） を用いてカラー （拡径部） を 成形する場合は、 まず両回転保持体 4， 6の軸心が同一線上に位置する ように配置する。 さらに、 互いのチャック部材 2 1， 2 1間に所定間隔 Dをとり、 ワーク Wを装填する。 そして、 互いの保持ナツ ト 2 2を締め 付け、 ワーク Wを挟持する。
次に、 加圧手段 8である油圧シリンダ 3 2を作動させワーク Wに曲げ 外側の弓 I張り力が零または圧縮力になるだけの圧縮圧力を作用させ、 次 にモータ 3 0を作動しワーク Wに曲げを加える。 この曲げ角度は 3〜7 度の微少角度でよい。 なお、 駆動手段の作動はどの時点でも良い。 上記状態で数回転させると凸部が成長し、 凸部側面でも圧縮圧力を受 けることができるようになり、 ここで圧縮圧力を増加させてもワーク W とチヤック部材 2 1 , 2 1間に滑りが生じなくなる。 圧縮圧力を増加さ せることによりカラ一成形時間も短縮できる。
所望のカラ一ができれば、 曲げを戻してワーク Wの真直化を行う。 然 る後、 モータ 2 3と油圧シリンダ 3 2を停止し、 カラ一成形を終了する ワーク Wの抜き取りは、 保持ナツ ト 2 2を緩めるだけで良く非常に簡 単に取出すことができる。
以上説明したように上記拡怪方法及び拡径装置によれば、 ワーク Wを 保持する掴み力を軽減できるため、 装置内における掴み力発生機構を極 めて簡単にできるだけでなく、 加圧手段と偏倚手段を夫々別の回転保持 体に作用させることによって極めて精度の高いカラー状拡径部を一体的 に有する軸材を得ることができるのである。
次に、 第 6図ないし第 1 5図は上記と異なる実施形態を表すもので、 この拡怪装置 1 0 1は、 床上に載置されるベースフレーム 1 02に設け られた駆動回転部 1 0 3と該駆動回転部 1 03を回転させる駆動手段 1 04と、 駆動回転部 1 0 3に対向して設けられる従動回転部 1 05と、 該従動回転部 1 0 5を支持する摺動フレーム 1 0 6及び回動フレーム 1 0 7と、 摺動フレーム 1 0 6と回動フレーム 1 0 7間に設けたワークで ある軸材 Wの軸心を傾斜させる偏倚手段 1 08と、 前記従動回転部 1 0 5後部に設けた加圧手段 1 09によって構成されている。
ベースフレーム 1 0 2は設置部材 1 1 0， 1 1 0に支柱 1 1 1， 1 1 1， …が立設され、 その上端部に所定間隔をおいて前後方向に平行な一 対の規制枠 1 1 2， 1 1 2を設け、 該規制枠 1 1 2， 1 1 2間の前端部 に駆動手段取付部材 1 1 3を設けると共に、 その後方部に前記駆動回転 部 1 0 3の取付部 1 1 4を、 さらに該取付部 1 1 4の後側には摺動用の ナツ 卜部材 1 1 5を固着している。
前記駆動回転部 1 0 3は、 中空の支持筒体 1 1 6に保持筒 1 1 7が軸 回りに回転自在に支承されている。 該保持筒 1 1 7内部には空孔部 1 1 7 aが設けられ、 この空孔部 1 1 7 a前端部には雌ネジ部が、 後端部に は所定のテーパ角 αが設けられている。 さらに、 該保持筒 1 1 7の内部 には、 軸材 Wを保持する保持部としてチヤック部材 1 1 8， 1 1 8を嵌 め込んでいる。 該チャック部材 1 1 8， 1 1 8は中空の筒体の端部外周 部に所定のテーパ角 αを設けたものであって、 さらに該筒体を複数に分 割したものである。 そして、 該チヤヅク部材 1 1 8， 1 1 8前部に保持 子 1 1 9を嵌め込み、 これを中空のボルト部材 1 2 0によって、 後方へ 押し込みできる構成に成っている。 すなわち、 ボルト部材 20を締め付 けることによって、 チャック部材 1 1 8， 1 1 8を後方へ押し出し、 チ /4
1 3 ャッ力部材 1 1 8， 1 1 8と保持筒 1 1 7のテーパ角 αの作用によりチ ャック部材 1 1 8 , 1 1 8の空孔部が縮小し、 軸材 Wを挟持できる構成 となっている。
駆動手段 1 0 4として前記保持筒 1 1 7の前端部に従動歯車 1 2 1を 取付けられている。 さらに前記駆動手段取付部材 1 1 3には駆動源であ るモータ 1 2 2が設置されており、 この出力軸に取付けた駆動歯車 1 2 3が上記従動歯車 1 2 1 と嚙合している。
前記駆動回転部 1 0 3に対向するように従動回転部 1 0 5が設けられ ている。 該従動回転部 1 0 5は、 前記規制枠 1 1 2， 1 1 2間に配した 摺動フレーム 1 0 6の上部に設けた回動フレーム 1 0 7に固着している 前記摺動フレーム 1 0 6は規制枠 1 1 2， 1 1 2間に設けるとともに 送り装置 1 2 4を付設している。 この送り装置 1 2 4は、 従動回転部 1 0 5を駆動回転部 1 0 3に対し接近あるいは離反する方向に前後移動さ せる送り手段をなすもので、 摺動フレーム 1 0 6に前後方向一対の軸受 体 1 2 5， 1 2 6を設け、 ベ一スフレーム 1 0 2に設けたナッ ト部材 1 1 5に嵌合した送りネジ 1 2 7両端を該両軸受部 1 2 5， 1 2 6に軸受 けしている。 すなわち、 該送りネジ 1 2 7は軸回りに回転自在に支持さ れており、 この送りネジ 1 2 7を正逆転させることによって摺動フレー ム 1 0 6を前後移動させる構成である。 さらに、 前記送りネジ 1 2 7後 端部を摺動フレーム 1 0 6に配した駆動源であるモータ 1 2 8の出力軸 に連結することにより、 送り手段を駆動させている。
次に、 軸材 Wの軸心を傾斜させる偏倚手段 1 0 8は、 従動回転部 1 0 5を固着した回動フレーム 7を前記規制枠 1 1 2上面で水平回動させる もので次の構成である。 この偏倚手段 1 0 8は、 前記摺動フレーム 1 0 6前方中央部に設けた回動軸孔 1 0 6 aに回動フレーム 1 0 7の前方下 面部に設けた回動支軸 1 0 7 aを枢止し、 摺動フレーム 1 0 6に対して 回動フレームが回動支軸 1 0 Ί a軸心を支点として回動自在に構成する とともに、 摺動フレーム 1 0 6の後部に設けた空孔部 1 0 6 bに嵌合し たナツ ト部材 1 2 9と回動フレーム 7に設けたブラケッ ト 1 3 0に駆動 源となるモータ 1 3 1を取り付け、 該モータ 1 3 1の出力軸にネジ部材 1 3 2を取り付け、 前記ナツ 卜部材 1 2 9にネジ部材 1 3 2を螺合して いる。 すなわち駆動源であるモー夕 1 3 1を正逆回転させるとネジ部材 1 3 2は回転するが、 ナッ ト部材 1 2 9は摺動フレーム 1 0 6に枢止し ているので、 ナッ ト部材 1 2 9自体は移動せず、 これに螺合しているネ ジ部材 1 3 2が回動フレーム 1 0 7を回動させる。 これにより、 従動回 転部 1 0 5が回動支軸 1 0 7 aを中心として水平面内で回動するのであ る。 また、 偏倚手段 1 0 8は、 本実施例に限らず、 例えば、 回動支軸 1 0 7 aを軸心として従動回転部 1 0 5が回動自在となるよう構成し、 リ ンク式加圧手段あるいは流体シリンダ等の加圧手段等で軸材 Wの軸心と 直角な方向の力を作用させて傾斜させるようにしておけばよい。
従動回転部 1 0 5は前記回動フレーム 7上部に固着されている。 該従 動回転部 1 0 5は、 中空の支持筒体 1 3 3に保持筒 1 3 4が軸回りに回 転自在に支承されている。 該保持筒 1 3 4内部には空孔部 1 3 4 aが設 けられ、 この空孔部 1 3 4 a前端部には所定のテ一パ角 3が設けられて いる。 さらに、 該保持筒 1 3 4の内部には、 軸材 Wを保持する保持部と してチヤック部材 1 3 5 , 1 3 5を嵌め込んでいる。 該チヤック部材 1 3 5 , 1 3 5は中空の筒体の端部外周部に所定のテーパ角 J3を設けたも のであって、 さらに該筒体を複数に分割したものである。 すなわち、 加 圧手段 1 0 9により、 軸材 Wを圧縮するとチヤック部材 1 3 5， 1 3 5 はテーパ角 øの作用によりチヤック部材 1 3 5， 1 3 5の空孔部が縮小 し、 軸材 Wを挟持できる構成となっている。 なお、 前記駆動回転部のチャック部材 1 1 8， 1 1 8と従動側のチヤ ック部材は、 本実施例では第 1 2図に示すように 2分割であるが、 第 1 3図に示すように 3分割としてもよい。
従動回転部 1 0 5の後側には加圧手段 1 0 9が設けられている。 この 加圧手段 1 0 9は、 前記従動回転部 1 0 5を駆動回転部 3に向かって押 圧するもので、 回動フレーム 1 0 7上に流体シリンダである油圧シリン ダ 1 3 6を設置している。 なお、 この油圧シリ ンダ 1 3 6は前記保持筒 1 3 4を駆動回転部 1 0 3に向かって押圧するものであるため、 ビス卜 ンロッ ド 1 3 6 aに螺着した軸受 1 3 7に軸回りに回転自在に支承した 軸受 1 3 8を前記保持筒 1 3 4に螺着し、 保持筒 1 3 4の軸回りの回転 力 ピストンロッ ド 1 3 6 aに伝達しないよう構成している。 さらに、 上記加圧手段 1 0 9としては、 油圧ジャッキ、 流体シリンダ等を利用す ることができる。
図面においては、 各モータ 1 2 2， 1 2 8 , 1 3 1及び油圧シリ ンダ 1 3 6の制御装置を図示していないが、 この制御装置は各モータの回転 数と加圧時の圧力を任意に設定できるものであると共に、 偏倚手段につ いては角度を任意に設定できるものである。
さらに、 本実施例において偏倚手段は水平回動する構成であるが、 回 動支軸を軸材 Wに直交する方向の水平軸を軸心として上下に回動する構 成とし、 側面から拡怪状態を観る構成としてもよい。
この拡径装置 1 0 1の使用に際しては、 まず駆動回転部 1 0 3と従動 回転部 1 0 5を互いの保持筒 1 1 7， 1 3 4の軸心が同一線上に位置す るように配置する。 次にボルト部材 1 2 ◦を緩めることによってチヤッ ク部材 1 1 8， 1 1 8の空孔部を広げ、 ワークである金属軸材 Wを挿入 する。 軸材 Wの拡径部箇所をチャック部材 1 1 8， 1 1 8後面に合わせ 、 ボルト部材 1 2 0を締める付けることにより軸材 Wを挟持する。 軸材 の位置決めが完了すれば、 送り装置 1 2 4を駆動させ、 従動回転部 1 0 5を駆動回転部 1 0 3に接近させ、 所定間隔をおいて従動回転部 1 0 5 のチヤック部材 1 3 5， 1 3 5で軸材を挟持する。 次にモータ 1 1 2を 駆動回転させ、 駆動回転部 1 0 3の保持筒 1 1 7を回転させるとチヤッ ク部材 1 1 8， 1 1 8で挟持された軸材 Wも回転する。 これと同時に従 動側のチヤック部材 1 3 5， 1 3 5も回転する。 然る後、 加圧手段 1 0 9で軸材 Wを軸方向に加圧し、 偏倚手段 1 0 8で従動回転部 1 0 5を第 1 4図に示すように傾斜させる。 上記加圧手段 1 0 9と偏倚手段 1 0 8 を作動させた状態にすると、 チャック部材 1 1 8， 1 1 8 , 1 3 5 , 1 3 5に保持された金属棒 Wが折れ曲がった状態で回転し圧縮される。 回 転速度は毎分数回乃至数十回程度でよく、 折り曲げ角 Θは 3〜7度程度 でよい。 また、 必要な加圧力は金属棒の太さ等によって異なるが、 金属 棒の単軸圧縮降伏応力の約 2 0〜3 0 %の応力が生じる加圧力で拡径で きることが確かめられている （新居浜工業高等専門学校紀要第 3 4巻 「 丸棒の直径拡大法の研究 （第 1報） 」 長田他） 。
上記回転、 曲げ、 加圧によりチヤック部材 1 1 8， 1 3 5の間隔部分 、 すなわち初期つかみ間隔部分が圧縮され拡径が行われる。 この拡径の 進行により、 つかみ間隔が次第に短くなるが、 この時もなお、 加圧手段 は作動させ一定の圧力をかけておく。 この時圧力が低下すると、 曲げの 内側と外側で曲げと曲げ伸ばしが繰り返される状態となり軸材 Wが破断 してしまう。 所望の拡径が行われたら、 回転と加圧を継続しつつ偏倚手 段 1 0 8を元の状態 （駆動回転部 1 0 3と従動回転部 1 0 5の軸心が同 一軸となる位置） に復帰させ、 軸材 Wを直線化する。 これにより、 第 1 5図のような中問部が拡怪した直線状の軸材 Wが得られる。 そこで回転 と加圧を停止し、 軸材 Wをチヤック部材 1 3 5， 1 3 5から取り外せば よい。 W 1
17 次に、 第 1 6図〜第 22図は、 さらに異なる実施形態を表すもので、 この拡径装置 20 1は、 床上に設置されるべ一ス 202に支柱 203が 立設され、 その上部に平面視において矩形状のフレーム 204が設けら れている。 このフレーム 204の前端部 （第 1 6図における左側） には 駆動回転部 205が設けられ、 後端部は後述する摺動加圧手段 206の 取付部材 207が設けられている。 なお、 前記フレーム 204の両側枠 208 , 208には断面視において凹字状の溝部 208 aが設けられて いる。
上記駆動回転部 205は、 前記フレーム 204の左右方向の部材 20 9に固着された支持筒体 2 1 0に円筒状の保持筒 2 1 1が回転自在に支 承され、 該保持筒 2 1 1前端部には従動歯車 2 1 2が取り付けられてい る。 さらに、 該保持筒 2 1 1の内部には保持部としてワーク Wを挟持す るチヤ ク部材 2 1 3 , 2 1 3が嵌合される。 そのため、 前記保持筒 2
1 1内後端部及びチャック部材 2 1 3 , 2 1 3外周部には所定のテ一パ 角が設けられており、 ワーク Wを掴んだ状態でチャック部材 2 1 3 , 2
1 3を保持筒 2 1 1内に圧入することによってワーク Wを挟持する構成 である。
上記保持筒 2 1 1の下方にはワーク Wを回転させる駆動源となるモー 夕 2 1 4が設置されており、 その出力軸に取り付けた駆動歯車 2 1 5が 前記従動歯車 2 1 2と嚙合している。
2 1 6は前記駆動回転部に対して、 接近 ·離反する方向に相対移動可 能な摺動フレームである。 該摺動フレーム 2 1 6は平面視において略々 矩形状に構成されており、 左右の側枠 2 1 7, 2 1 7側部には前記フレ ーム 204の溝部 208 aに嵌合できる凸部が設けられており、 この両 側枠 2 1 7 , 2 1 7の前方部には軸受けとなる空孔部 2 1 8 aを備えた 部材 2 1 8が固着されている。 この摺動フレーム 2 1 6の摺動加圧手段 2 0 6として、 前記フレーム 2 0 4後端部に設けられた取付部材 2 0 7 と前記部材 2 1 8間に復動式の流体シリ ンダ 2 1 9が取り付けられてい る。 なお、 前記摺動フレーム 2 1 6後方部には該流体シリ ンダ 2 1 9の 保持部材 2 2 0が固着されている。 この流体シリ ンダ 2 1 9の伸縮によ つて、 該摺動フレーム 2 1 6は前後に移動する構成である。
上記摺動フレーム 2 1 6の上面には、 回動フレーム 2 2 1が備えられ ている。 この回動フレーム 2 2 1はプレー卜 2 2 2下面前方部に回動支 車由 2 2 3を固着し、 プレート 2 2 2上面には溝部 2 2 4 aが備えられた 一対のレール体 2 2 4、 2 2 4を固着している。 さらに、 該レール体 2 2 4 , 2 2 4の後端部には後述する従動回転部 2 2 5の摺動加圧手段 2 2 6である流体シリ ンダ 2 2 7の取付部材 2 2 8が取り付けられている 。 該回動フレーム 2 2 1 を前記摺動フレーム 2 1 6に軸着し、 回動自在 な構成としている。
前記回動フレーム 2 2 1上には上記駆動回転部 2 0 5に対向するよう に従動回転部 2 2 5が取り付けられている。 該従動回転部 2 2 5は駆動 回転部 2 0 5と略々同様の構成であり、 同じ部分には同じ記号を付して いる。 なお、 該従動回転部 2 2 5の支持筒体 2 1 0は前記回動フレーム 2 2 1 に備えられたレール体 2 2 4 , 2 2 4に沿って前後に移動可能と なるよう前記溝部 2 2 4 a , 2 2 4 aを摺動する凸部を備えた部材 2 2 9に固着されている。 さらに、 該部材 2 2 9 と前記回動フレーム 2 2 1 の取付部材 2 2 8間には前記摺動加圧手段 2 2 6として流体シリ ンダ 2 2 7を取り付けている。 この流体シリ ンダ 2 2 7の伸縮によって回動フ レーム 2 2 1 に対し、 従動回転部 2 2 5が前後に移動可能となっている なお、 本実施例では、 摺動加圧手段として流体シリ ンダを用いている 力 前記摺動フレームを前後に移動できるものであればよく、 例えばネ ジ式送り機構等を用いても何ら問題はない。
2 3 0は偏倚手段である。 該偏倚手段 2 3 0は上記摺動フレーム 2 1 6の保持部材 2 2 0の空孔部 2 2 0 aに回動自在に駆動手段取付部材 2 3 1を軸着し、 さらに回動フレーム 2 2 1のレール体 2 2 4に設けられ た空孔部 2 2 4 bに回動自在にナツ ト部材 2 3 2を軸着し、 この駆動手 段としてモータ 2 3 3を取り付け、 このモータ 2 3 3の出力軸に雄ネジ 2 3 4を取り付け、 前記ナッ ト部材 2 3 2に螺合したものである。 すな わち、 モータ 2 3 3の正逆転によって、 雄ネジ 2 3 4が回転し、 ナッ ト 部材 2 3 2が移動することによって前記回動支軸 2 2 3を基端として回 動フレーム 2 2 1が回動する構成である。 すなわち、 回動フレーム 2 2 1上に備えられている従動回転部 2 2 5が回動するものである。
なお、 図面において、 モータ 2 1 4 , 2 3 3と流体シリンダ 2 1 9，
2 2 7の制御装置は図示していないが、 モータ 2 3 3は正 ·逆回転を制 御でき、 かつ流体シリンダ 2 1 9 , 2 2 7は、 夫々のシリンダの摺動量 を適宜制御できるものである。
上記の通り、 本実施例においてはフレーム 2 0 4前方部に固着された 駆動回転部 2 0 5はモータ 2 1 4によって、 ワーク Wを回転させること が可能である。 さらに、 この駆動回転部 2 0 5に対向するように設けら れた従動回転部 2 2 5は摺動加圧手段 2 0 6 , 2 2 6によって前記駆動 回転部 5に対して、 接近 ·離反する方向に相対移動可能かつ偏倚手段 2
3 0によって駆動回転部 2 0 5の軸心に対して傾斜可能であり、 さらに 、 前記摺動加圧手段 2 0 6によって回動支軸 2 2 3が駆動回転部 5に接 近した際に摺動加圧手段 2 2 6によって従動回転部 2 2 5を回動支軸 2 2 3に接近させることが可能な構成である。 すなわち、 摺動加圧手段 2 0 6 , 2 2 6の摺動量を適宜調節することによって、 常に両保持部 2 1 3 , 2 1 3間に回動支軸 2 2 3の軸心を相対移動させることができるよ う構成されている。
上記実施例における拡径装置 2 0 1を使用する際には、 まず両回転部 2 0 5 , 2 2 5を互いの軸心が同一直線上に位置するよう配置する。 そ して、 保持部であるチヤ ク部材 2 1 3 , 2 1 3内にヮ一ク Wを挿通さ せ、 夫々のチャック部材 2 1 3， 2 1 3でワーク Wを保持する。 そして 、 モータ 2 1 4を駆動し、 ワーク Wを回転させる。 さらに、 摺動加圧手 段 2 0 6， 2 2 6を作動し、 ワーク Wに圧縮圧力を作用させる。 然る後 、 偏倚手段 2 3 0によってワーク Wに曲げを加える。 なお、 前記圧縮圧 力はワーク Wの曲げによって曲げ外側に発生する引張力を零または反負 荷に変える大きさである。 この圧縮圧力が弱い場合にはワーク Wに圧縮 と伸びが繰り返し作用することになり、 ワーク Wが破断する場合がある 。 そして、 ワーク Wに曲げと圧縮圧力を作用させた状態で回転を続ける と所望のカラーが成形される。 所望のカラーが成形できれば圧縮圧力と 回転を作用させた状態のまま、 偏倚手段 2 3 0によって両回転部 2 0 5 , 2 2 5の軸心が同一直線上に位置するよう配置し、 ワーク Wを数回転 させ真直化すればよい。 この後、 何れかの摺動加圧手段 2 0 6， 2 2 6 を短縮すれば保持部 2 1 3からワーク Wを抜き取ることが可能である。 なお、 この拡径装置 （カラ一成形装置） 2 0 1では第 2 0図に示す通 り従動回転部 2 2 5を駆動回転部 2 0 5に対して接近させる際に、 摺動 摺動加圧手段 2 0 6によって摺動フレーム 2 1 6を駆動回転部 2 0 5に 接近させる。 さらに、 摺動加圧手段 2 2 6によって回動フレーム 2 2 1 上で従動回転部 2 2 5を回動支軸 2 2 3に接近させる。 すなわち、 回動 支軸 2 2 3が駆動回転部 2 0 5に接近した分、 従動回転部 2 2 5を回動 支軸 2 2 3に接近させるよう構成されており、 常に曲げ支点となる回動 支軸 2 2 3の軸心が両保持部 2 1 3 , 2 1 3間に位置するようになって いる。 これにより、 ワーク Wの曲げ内側に生じる凸部がカラ一成形の進 行時においても常に両保持部 2 1 3 , 2 1 3の中心部近傍に発生するの で効率よくカラー状拡径部の成形が行える。
次に、 第 2 1図乃至第 2 2図は上記と異なる実施形態を表すもので、 上記実施形態では駆動回転部 2 0 5をフレーム 2 0 4に固定して構成さ れているが、 本実施形態では回動支軸 2 2 3の軸受け部材 2 1 8をフレ ームに固着し、 該軸受け部材 2 1 8に回動フレーム 2 2 1を軸着すると ともに、 該回動フレーム 2 2 1上を回動支軸 2 2 3に対して接近 ·離反 する方向に相対移動自在に従動回転部 2 2 5を設け、 さらにフレーム 2 0 4の側枠 2 0 8に沿って回動支軸 2 2 3に対し、 接近 ·離反する方向 に相対移動自在に摺動フレーム 2 1 6を設け、 該摺動フレーム 2 1 6上 に駆動回転部を固着したものである。 この実施形態においても、 上記実 施形態と同様に加圧摺動手段 2 0 6 , 2 2 6の摺動量を適宜調節するこ とによって回動支軸 2 2 3の軸心を両保持部 2 1 3 , 2 1 3間に位置さ せることが可能である。 他の部分は上記実施形態と同様であり、 同じ部 分には同じ記号を付して表している。
さらに、 上記拡径装置は上記摺動加圧手段 2 0 6， 2 2 6の摺動量を 等しくすることによって、 常に両保持部の中間部に曲げ支点となる回動 支軸の軸心を変位させることが可能であり、 この状態での成形が最も効 率よく加工できるものである。
第 2 3図以下はさらに異なる実施形態を表すもので、 このカラー成形 装置 （拡径装置） 3 0 1は、 床上に設置されるベース 3 0 2， 3 0 2に 支柱 3 0 3， 3 0 3， …が立設され、 その上部に平面視において矩形状 のフレーム 3 0 4が設けられている。 このフレーム 3 0 4の両側枠 3 0 5， 3 0 5内側面には、 断面視において凹字状の溝部 3 0 5 aが前後方 向に設けている。 そして、 該フレーム 3 0 4の前方部にはモータ取付部 材 3 0 6と前枠体 3 0 Ίが、 さらに後端部には後枠体 3 0 8が止着され ている。 なお、 3 0 9， 3 0 9 , …は補強部材である。
前記側枠 3 0 5， 3 0 5間には、 前後に摺動可能な摺動フレーム 3 1 0と該摺動フレーム 3 1 0を前後に摺動する摺動手段 3 1 1が配されて いる。 前記摺動フレーム 3 1 0は前記両側枠 3 0 5， 3 0 5の溝部 3 0 5 aに嵌合する凸部 3 1 2 aを備えた両側枠 3 1 2， 3 1 2と、 この両 側枠 3 1 2 , 3 1 2間に固着された上下方向の空孔部 3 1 3 aを備えた 回動軸受 3 1 3及び摺動手段 3 1 1の支持部材 3 1 4とからなる。 そし て、 前記回動軸受 3 1 3の後側面に摺動手段 3 1 1 として復動型の流体 シリ ンダ 3 1 5を取り付けている。 さらに、 この流体シリンダ 3 1 5は 摺動フレーム 3 1 0後方部に固着された支持部材 3 1 4によって支持さ れるとともに、 前記フレーム 3 0 4の後方部に配された後枠体 3 0 8に 固定している。 すなわち、 該摺動フレーム 3 1 0は流体シリンダ 3 1 5 の伸縮によって前後に移動可能である。 なお、 本実施例においては、 摺 動手段 3 1 1 として復動式の流体シリンダ 3 1 5を用いているが、 摺動 フレーム 3 1 0を前後に移動可能なものであればよく、 例えばネジ式送 り装置等を用いても何ら問題はない。
そして、 前記摺動フレーム 3 1 0上には回動フレーム 3 1 6が設けら れている。 該回動フレーム 3 1 6は、 舟形状の板部材 3 1 7からなり下 面には前記回動軸受 3 1 3に設けられた上下方向の空孔部 3 1 3 aに軸 着される回動支軸 3 1 8を固着している。 さらに、 該回動フレーム 3 1 6の後部には偏倚手段 3 1 9が設けられている。 該偏倚手段 3 1 9は前 記回動フレーム 3 1 6の板部材 3 1 7の後方部に側面視においてコ字状 のプレート 3 2 0を止着して、 このプレート 3 2 0に上下に空孔部 3 2 0 a , 3 2 0 aを設け、 上下方向の軸部 3 2 1 a , 3 2 1 aを備え内部 が雌ネジ 3 2 1 bの送りナッ ト 3 2 1を枢支している。
さらに、 前記摺動フレーム 3 1 0の側枠 3 1 2に上下方向の空孔部 3 1 2 bを設け、 該空孔部 3 1 2 bに回動自在に枢支した取付部材 3 2 2 を備え、 該取付部材 3 2 2にモータ 3 2 3を取り付けている。 そして、 該モータ 3 2 3の出力軸には雄ネジ 3 2 4を取り付け、 前記送りナツ ト 3 2 1に螺合している。 すなわち、 回動フレーム 3 1 6は摺動フレーム 3 1 0上に設けられているので前後に移動可能かつモータ 3 2 3の正逆 転によって、 送りナッ ト 3 2 1をモ一夕 3 2 3側に接近あるいは離反す ることで回動支軸 3 1 8を起端として回動自在に構成されている。
そして、 前記フレーム上 3 0 4に設けられた前枠体 3 0 7及び板部材 3 1 7上には、 回転部 3 2 5 , 3 2 6が互いに対向するとともに、 両回 転部 3 2 5 , 3 2 6の軸心が同一直線上に位置するように配されている 。 該回転部 3 2 5， 3 2 6は、 前記前枠体 3 0 7及び板部材 3 1 7に止 着される取付部材 3 2 7 , 3 2 7が固着された中空の支持筒体 3 2 8内 に中空の保持筒体 3 2 9が回転自在に支承されている。 さらに、 該保持 筒体 3 2 9の内側端部にはテ一パ部を設け、 このテーパ部に保持部 3 3 0としてチャック部材 3 3 1， 3 3 1を嵌合している。 該チヤック部材 3 3 1 , 3 3 1は、 外周部が前記保持筒体 3 2 9のテーパ部に合うテー パ状に形成された中空の筒体を複数に分割したものである。
そして、 前記回転部 3 2 5の保持部 3 3 0を回転させる駆動手段 3 3 2として、 前記回転部 3 2 5の保持筒体 3 2 9には従動歯車 3 3 3が止 着されている。 なお、 他方の回転部 3 2 6の保持筒体 3 2 9にも同様に 従動歯車 3 3 3を止着している。 そして従動歯車 3 3 3の前方下方には 前記モータ取付部材 3 0 6を介して駆動源であるモータ 3 3 4が備えら れ、 このモータ 3 3 4の出力軸には駆動歯車 3 3 5が取り付けられてい る。 そして、 該駆動歯車 3 3 5と前記従動歯車 3 3 3を嚙合させ、 回転 部 3 2 5に駆動力を伝達している。 さらに、 従動歯車 3 3 3に伝達され た回転駆動力を他方の回転部 3 2 6に伝達する伝動手段 3 3 6として、 夫々の支持筒体 3 2 8， 3 2 8に固着されたメタル 3 3 7， 3 3 7と、 前記フレーム 3 0 4の前枠体 3 0 7に設けた上下方向の空孔部 3 0 7 a 及び回動フレーム 3 1 6の板部材 3 1 7に設けた空孔部 3 1 7 aに、 ブ ラケッ ト 3 3 8 , 3 3 8を回動自在に軸支している。 このブラケッ ト 3 3 8には軸受部 3 3 8 bが前後方向に設けられており、 この軸受部 3 3 8 b， 3 3 8 bに支持された一対のスプライン 3 3 9の両端に取り付け た歯車 3 4 0 , 3 4 0を前記従動歯車 3 3 3， 3 3 3に嚙合させている 。 すなわち、 該伝動手段 3 3 6は一方の回転部 3 2 5に対して他方の回 転部 3 2 6が接近あるいは離反するとともに偏倚する際にも、 従動歯車 3 3 3 , 3 3 3に歯車 3 4 0， 3 4 0が嚙合したまま、 スプラインボス 3 3 9 aとスプライン軸 3 3 9 bがすべり運動をするとともに、 両回転 部 3 2 5 , 3 2 6に夫々回動自在に取り付けられたブラケッ ト 3 3 8， 3 3 8にスプライン 3 3 9が設けられているので常に従動歯車 3 3 3， 3 3 3と歯車 3 4 0， 3 4 0は嚙合しており、 一方の回転駆動力を他方 に伝達することが可能となっている。
なお、 図面においては摺動手段 3 1 1の流体シリンダ 3 1 5と偏倚手 段 3 1 9のモータ 3 2 3及び駆動手段 3 3 2であるモータ 3 3 4を制御 する制御装置については図示していないが、 適宜モータ 3 2 3 , 3 3 4 、 流体シリンダ 3 1 5を始動、 停止できるものであればよく、 夫々を単 独で制御するものでも一連の加工手順に従つて制御するものでも何ら問 題はない。
また、 上述した実施例は単一の駆動力を両回転部 3 2 5， 3 2 6に伝 達するものだが、 第 3 0図に示すように回動フレーム 3 1 6上に駆動源 となるモータ 3 4 1を設け、 該モータ 3 4 1の出力軸に駆動歯車 3 4 2 を設け、 この駆動歯車 3 4 2を従動歯車 3 3 3に嚙合させ、 モータ 3 3 4， 3 4 1を制御装置により制御することによって両回転部 3 2 5， 3 2 &の回転を同期させるものでも何ら問題はない。
次に、 上述した拡怪装置 3 0 1を使用してワーク Wの中間部に所望の カラ一を成形する手順について第 3 1図に従って説明する。 まず両回転 部 3 2 5 , 3 2 6の保持部 3 3 0， 3 3 0であるチャック部材 3 3 1，
3 3 1の互いの軸心が同一線上に位置するように配置する。 そして、 チ ャック部材 3 3 1， 3 3 1 によってワーク Wを保持する。 このチャック 部材 3 3 1， 3 3 1は保持筒体 3 2 9とチヤック部材 3 3 1に設けたテ ーパ部によって圧縮圧力を作用させれば、 ワーク Wを強固に保持する構 成である。 なお、 この時、 両チャック部材間 3 3 1， 3 3 1には所定間 隔 Dをとつておく。 次に、 モータ 3 3 4を作動させワーク Wの軸心回り に回転を加えるとともに、 摺動手段 3 1 1により一方の回転部 3 2 6を 他方の回転部 2 5に接近させチヤック部材 3 3 1， 3 3 1間のワーク W に圧縮圧力 Pを作用させる。 この時、 伝動手段 3 3 6のブラケッ ト 3 3 8が摺動フレーム 3 1 0の摺動に伴い、 他方のブラケッ 卜に接近し、 両 ブラケッ ト 3 3 8， 3 3 8間の間隔は狭くなる力 スプライン 3 3 9も 短くなり、 従動歯車 3 3 3， 3 3 3に歯車 3 4 0， 3 4 0は嚙合してお り両回転部 3 2 5 , 3 2 6の回転は同期している。 （第 3 1図 （ a ) 参 照）
然る後、 偏倚手段 3 1 9であるモータ 3 2 3を作動させ、 雄ネジ 3 2 4を回転させ雄ネジ 3 2 4に螺合した送りナツ ト 3 2 1を離反させ、 回 動支軸 3 1 8を起端として回動フレーム 3 1 6を回動させる。 すなわち 、 回動フレーム 3 1 6に固着された回転部 3 2 6は他方の回転部 3 2 5 の軸心に対して、 傾斜する方向に回動する。 このとき、 回転部 3 2 5、
3 2 6に設けられたブラケッ ト 3 3 8， 3 3 8は互いの軸受部 3 3 8 a の軸心が同一直線上に位置するように回動し、 従動歯車 3 3 3と歯車 3
4 0が嚙合したままなので偏倚した際にも互いの回転部 3 2 5， 3 2 6 の回転は同期している。 （第 3 1図 （b ) 参照）
この状態で、 ワーク Wの曲げ内側部には凸部が生じ回転することによ つて、 この凸部がチャック部材 3 3 1， 3 3 1間のワーク W全周に累積 され、 所望のカラ一 （拡怪部） となる。 なお、 この状態で両チャック部 材 3 3 1， 3 3 1の間隔は徐々に狭くなり、 圧縮圧力も減ってくるが、 圧縮圧力が曲げ外側に生じる引っ張り力よりも小さくなると、 ワーク W は曲げ ·曲げ戻しの状態となり、 ワーク Wが破断する恐れがある。 その ためカラー （拡径部） 成形中は常に加圧圧縮の状態を維持しなければな らない。 （第 3 1図 （ c ) 参照）
そして、 所望のカラーが得られればモータ 3 2 3を逆転させ、 互いの チヤック部材 3 3 1， 3 3 1の軸心を同一線上に位置させワーク Wを真 直化する。 このときも圧縮圧力 Pを作用させていなければならない。 こ の状態で、 ワーク Wを数回転させると、 ワーク Wは真直化できる。 ヮ一 ク Wの真直化がすめば回転と圧縮圧力を停止し、 ワーク Wを取り出せば 良い。 ワーク Wを取り出すときには、 流体シリ ンダ 3 1 5により、 両回 転部 3 2 5， 3 2 6を離反させればよい。 すると、 チヤック部材 3 3 1 ， 3 3 1は容易に取り外され、 ワーク Wを抜き取ることができる。 （第 3 1図 （ d ) 参照）
次に、 旋盤を利用する拡怪装置の例について第 3 2図乃至第 3 6図に 基づいて説明する。 この拡径装置 （カラー成形装置） 4 0 1は、 旋盤 M の心押し台 Sへの取付部となるテーパ軸 4 0 2が付設されるベース 4 〇 3を備えている。 該ベース 4 0 3は前後方向に平行な側枠 4 0 4 , 4 0 4 と この両側枠 4 0 4， 4 0 4間に固着した前横枠 4 0 5と後横枠 4 0 6から主に構成されている。 また、 前横枠 4 0 5には後述する駆動回転 部 4 0 7の支持部となる支持筒体 4 0 8が固着され、 後横枠 4 0 6には 前記テーパ軸 4 0 2の軸線が該支持筒体 4 0 8の軸線と同一直線上に位 置するように固着されている。 さらに、 この後横枠 4 0 6の前方部には 後述する加圧手段 4 0 9の受部 4 1 0が固着されている。
駆動回転部 4 0 7は前記支持筒体 4 0 8に保持筒 4 1 1が軸回りに回 転自在に支承されており、 該保持筒 4 1 1の内部にはワーク Wを保持す るチヤック部材としてのチャックスリーブ 4 1 2 , 4 1 2を嵌め込むた めに所定のテーパ角 αを設けた空孔部を設けている。 また、 該保持筒 4 1 1の略々中間部には雄ネジが設けられており、 これに雌ネジであるリ ング 4 1 3を締結することによって、 保持筒 4 1 1の前後のずれを防止 している。 さらに、 この前方部を旋盤 Μのチャック Τに取り付けること によって旋盤 Μの回転駆動力を駆動回転部 4 0 7に確実に伝達するため 、 該保持筒 4 1 1の前方部は略々正三角形に近い形状となっている。 な お、 本実施例では三つづめチャックの旋盤 Μを用いているため、 この形 状となっているが、 旋盤 Μの回転駆動力を効率よく伝達できる形状なら ば何ら問題はない。
前記チャックスリーブ 4 1 2， 4 1 2は芯部にワーク Wが嵌合する保 持孔 4 1 2 aが設けられるとともに、 前記テーパ角 αを備えた筒体を複 数に分割したものである。 該チヤックスリーブ 4 1 2， 4 1 2を保持筒 4 1 1 に嵌め込み、 後方部からナツ ト部材 4 1 4で係止している。 すな わち、 該チャックスリーブ 4 1 2， 4 1 2はナツ ト部材を締め付けると 前記保持筒 4 1 1のテ一パ角 αに沿ってチャックスリーブ 4 1 2 , 4 1 2が後方へ押し込められ、 保持孔 4 1 2 aが狭くなりワーク Wを挟持す る構成である。
この駆動回転部 4 0 7に対向するように従動回転部 4 1 5が備えられ ている。 該従動回転部 4 1 5は摺動フレーム 4 1 6に軸受され、 上下に 回動自在である。 該摺動フレーム 4 1 6は前記ベース 4 0 3の側枠 4を レールとして前後に摺動するものであり、 左右に設けた側枠 4 1 7、 4 1 7の外側に水平方向に固着した摺動部材 4 1 8 , 4 1 8とこの側枠 4 1 7 , 4 1 7間に固着された前横枠 4 1 9と後横枠 4 2 0によって構成 されている。 すなわち、 該摺動フレーム 4 1 6は側枠 4 1 7の外側面と 摺動部材 4 1 8の下面が摺動面となってベース 4 0 3の側枠 4 0 4に沿 つて摺動する構成である。
前記従動回転部 4 1 5は回動支軸 4 2 1を左右両側前方部に配した中 空の支持筒体 4 2 2に保持筒 4 2 3が回転自在に支承されている。 該保 持筒 4 2 3後部には雄ネジを設けている。 さらに芯部には所定のテーパ 角 3を備えた空孔部が設けられている。 該空孔部 4 2 3 aの内部にはヮ —ク Wを挟持するチヤックスリーブ 4 2 4 , 4 2 4と筒体 4 2 5が嵌め 込まれている。 すなわち、 該チャックスリーブ 4 2 4， 4 2 4は後方部 に取り付けたナツ 卜部材 4 2 6を締めることによって前方に押し出され 保持孔が狭くなりワーク Wを挟持する構成である。
そして、 ワーク Wを加圧する加圧手段 4 0 9として油圧シリンダー 4 2 7が前記ベース 4 0 3の受部 4 1 0と前記摺動フレーム 4 1 6の前横 枠 4 1 9間に配されている。 なお、 この油圧シリンダ一の制御装置及び 操作スィッチは図示していない。 すなわち、 前記駆動回転部 4 0 7及び 従動回転部 4 1 5によって挟持されたワーク Wに圧力をかける場合には 該油圧シリンダー 4 2 7を伸長し、 両回転部 4 0 7 , 4 1 5の間隔を狭 くする構成である。 さらに、 この加圧時に発生する反力はベース内で相 殺され、 本装置を旋盤 Mに取り付けた際に旋盤 Mに負荷を与えることな く加工できる。 なお、 本実施例では単動シリンダーを用いているが復動 シリンダ一を用いると成形後のワーク Wの抜き取りが容易にでき、 さら に実用的な装置となる。
従動回転部 4 1 5の後方部には、 ワーク Wを偏倚させる偏倚手段 4 2 8を備えている。 該偏倚手段 4 2 8は、 従動回転部 4 1 5の支持筒体 4 2 2後部下方に固着されたブラケッ ト 4 2 9に左右方向の空孔部 4 2 9 aが設けられており、 この空孔部 4 2 9 aに雌ネジを固着した回動軸 4
3 0を揷通するとともに、 該回動軸 4 3 0にハンドル 4 3 1を備えたネ ジ棒 4 3 2を螺着している。 このハンドル 4 3 1を回すと、 ネジ棒 4 3 2が回転するが、 当該ネジ棒 4 3 2の下端部が摺動フレーム 4 1 6の後 横枠 4 2 0上面に当接しているので、 ネジ棒 4 3 2自体は上下動せず、 これに螺合している回動軸 4 3 0が支持筒体 4 2 2とともに上下動する 。 これにより、 従動回転部 4 1 5が回動支軸 4 2 1を中心として上下に 回動する。
このカラ一成形装置 4 0 1の使用に際しては、 まず普通旋盤 Mのチヤ ック Tに駆動回転部 4 0 7の保持筒 4 1 1を取り付けるとともに、 ベ一 ス 4 0 3に付設されたテ一パ軸 4 0 2を心押し台 Sに嵌着する。
然る後、 駆動回転部 4 0 7及び従動回転部 4 1 5を互いの軸心が同一 直線上に位置させる。 すなわち、 偏倚手段 4 2 8を解除した状態にする 。 そして両チャックスリーブ 4 1 2 , 4 2 4を所定の間隔 D離間させた 状態でワーク Wを挟持する。 ワークを挟持する際には、 駆動回転部 4 0 7のナツ 卜部材 4 1 4と従動回転部 4 1 5のナツ ト部材 4 2 6を締め付 けることによって行う。
そして、 旋盤 Mを回転駆動させ加圧手段 4 0 9である油圧シリンダ一
4 2 7を作動させることによってワーク Wに回転とチャックスリーブ 4 1 2 , 4 2 4間に圧縮力が作用する状態となっている。
さらに、 回転と加圧を保持したままハンドル 4 3 1を操作し、 従動回 転部 4 1 5を上方回動させる。 この状態になると両チャックスリーブ 4 1 2， 4 2 4間の間隔 Dは次第に狭くなり、 拡径が進行する。 このとき 、 加圧し続けることによって、 ワーク Wに曲げ曲げ戻しの作用による破 断を発生させないようにしている。 所望の拡径ができるとハンドリレ 4 3 1を操作し両回転部 4 0 7 , 4 1 5の軸心が同一直線上に位置する状態 に戻す。 このときも回転と加圧は維持しておく。 ワークの真直化が完了 すれば回転と加圧を停止し、 ワークを抜き取る。
以上に説明したように、 この拡径装置によれば回転駆動力を普通旋盤 から投入でき、 かつ軸材に加える圧縮力の反力が旋盤に及ばない構成と なっているので普通旋盤に取り付けた上で拡怪加工ができる。 そのため 、 実用性に富んだカラ一成形装置とすることができる。
次に、 上記説明では、 金属軸材として専ら中実軸材を例にとって説明 したが、 いずれの装置でも中空軸材すなわちパイプの拡径を同様に行う ことが可能である。 以下、 第 3 7図乃至第 4 4図に基づいて金属管の拡 径法について詳細に説明する。
従来から、 機器の一部に、 柔軟性、 密封性などを必要とする場合に用 いられる伸縮自在の継手、 たわみ管等にはべローズ管のようなじやばら 形の金属管が用いられる。 このべローズの製造技術として、 例えば特公 平 3 - 4 2 9 6 9号公報に記載されているようにバルジ液圧を利用する バルジ成形方法が知られている。 このバルジ成形方法は、 金属管内にバ ルジ液を注入し、 加圧することによって、 金属管を金型に合わせた形状 に加工する技術である。 しかしながら、 この方法では拡管部が減肉する という欠点があった。 本発明によれば、 このような減肉を生じさせずに 拡管部を形成できるのである。
本発明の金属管 Wの拡管成形方法を具体的に述べれば、 まず、 ワーク である直線上の金属管 Wを互いに対向する一対の回転保持体で掴んで保 持する。 回転保持体は、 例えば旋盤のチャックのようなもので、 適当な 間隔 Dをおいて金属管 Wを強固に保持し、 回転させることができるもの であれば良い。 また、 拡管する金属管 Wが短い場合には、 金属管 Wの端 部から押圧できるチヤックスリ一ブを用いても良い。 両回転保持体で掴 む間隔 Dは、 金属管 Wの内外径及び拡管量と拡管部の長さに応じて十数 ミ リメートル乃至数百ミリメ一トルの範囲で変えれば良い。
この状態で少なく とも一方の回転保持体を回転駆動し、 掴んでいる金 属管 Wを回転させる。 この回転速度は通常毎分数回転乃至数百回転であ り、 金属管 Wの材質、 寸法などに応じて最適なものを選べば良い。 また 、 回転速度が遅いと成形時間が長く、 速すぎると、 後述の塑性変形が生 じた時に加圧を塑性変形に追従させるのが困難となり、 疲労による破断 が生じる恐れがある。
つぎに、 回転中の金属管 Wに圧縮力を作用させる。 この圧縮は、 通常 、 油圧ジャッキあるいは油圧シリンダなどで、 作用させる。 この圧縮力 は金属管 Wの材質や外径及び肉厚によって異なる。 しかしながら、 バル ジ加工時の圧縮力と比較すると極めて小さい圧縮力で所望の形状が得ら れる。
この回転と圧縮状態を維持したまま、 金属管 Wに曲げ方向の力を作用 させる。 この曲げ力は、 例えばネジ式の送り装置を利用して何れか一方 の回転保持体を他方の回転保持体の軸線と交差する方向に偏倚させる。 すると、 両回転保持体間の金属管 wは湾曲しつつ、 回転する。 また、 こ の曲げ角度は数度乃至十数度であり、 この角度が小さすぎると所望の形 状が得られず、 逆に、 大き過ぎると金属管 Wの湾曲部に無理な力が作用 し、 金属管 Wが損傷する。
このように、 金属管 Wに圧縮力を加えながら曲げると、 曲がった部分 の内側に強大な圧縮力が作用するので、 この部分に塑性変形が生じ、 圧 縮力を逃がす方向の変形すなわち拡管方向の膨らみが生じる。 金属管 W は回転しているので、 金属管 Wの全周が交互に曲げの内側に位置するこ とになり、 全周にわたって塑性変形が生じる。 なお、 このとき湾曲部の 外側にも圧縮力を作用させることが重要であり、 もし、 この外側部分に 引っ張り力が作用すれば、 金属管 wに伸びと収縮が交互に生じて、 疲労 により破断する。 また、 拡管方向の膨らみが生じると、 その分だけ初期 の掴み間隔 Dが狭くなるが、 上記のように湾曲部の全周に圧縮力が作用 しなければならないので、 間隔が狭くなる分だけ何れか一方の回転保持 体を他方の回転保持体に接近させるように、 連続的に加圧しなければな らない。 このように金属管 Wを回転させながら圧縮と曲げとを作用させ るため、 バルジ加工と比較しても小さい圧縮力で金属管 Wの拡管ができ る。
所望の拡管が行われたら、 金属管 Wの曲げを戻すために両回転保持部 の軸線が直線状になるように復帰させ、 金属管 Wを真直化する。 この場 合にも、 曲げの内側と外側に常に圧縮力を作用し続ける。 ここで、 圧縮 を緩めると前述したように金属管 Wの曲げ部分に伸びと収縮が繰り返し 作用し、 破断する恐れがある。 拡管した金属管 Wが真直化できれば、 圧 縮力を除去し、 回転を停止させ、 金属管 Wを取り外せば良い。
本拡管方法によれば、 金属管 Wに軸線方向の圧縮力を作用させながら
、 回転と曲げを加えることによって拡管成形しており、 素材となる金属 管 Wの長さは加工前と比較して短くなる。 この金属管 Wの短くなった分 が拡管部に吸収され、 拡管部の肉厚は素材以上のものが得られる。 この ように、 拡管部が減肉していないことで、 従来のバルジ加工品と比較し て強度が増している。
以下、 上記金属管の拡径に用いる加工装置の一実施例を図面に基づい て説明する。 この拡管装置 5 0 1は、 床上に載置されるベース 5 0 2の 側部に一対の側板 5 0 3を立設し、 その上部に平面視において長方形の フレーム 5 0 4が設けられている。 このフレーム 5 0 4の前端部には、 一方の回転保持体である駆動回転部 5 0 5が設けられている。
駆動回転部 5 0 5は、 フレーム 5 0 4の左右方向の部材 5 0 5 aに固 着された支持筒体 5 0 6内に円筒状の保持筒 7が回転自在に支承され、 該保持筒 5 0 7の端部には従動歯車 5 0 8が取り付けられている。 保持 筒 5 0 7の内部には、 金属管 Wを保持するチヤック部材としてチャック スリーブ 5 0 9が嵌め込まれている。 チャックスリーブ 5 0 9の芯部に は金属管 Wが嵌合する保持孔 5 0 9 aが設けてあり、 該チャックスリー ブ 5 0 9前端部には前後方向のスリ ッ ト 5 0 9 bが設けられている。 こ のスリ ッ ト部 5 0 9 bに固定部材 5 1 0， 5 1 0を取付、 ボルト 5 1 1 ， 5 1 1を締め付けることによって、 金属管 Wを保持する。
上記支持筒体 5 0 6の下方には、 駆動源であるモータ 5 1 2が設置さ れており、 その出力軸に取り付けた駆動歯車 5 1 3が上記従動歯車 5 0 8と嚙合している。
前記駆動回転部 5 0 5に対向するように他方の回転保持体である従動 回転部 5 1 4が設けられている。 該従動回転部 5 1 4は、 フレーム 5 0 4の上緣部に設けたレール部 5 1 5に沿って前後にスライ ドする摺動体 5 1 6を備え、 該摺動体 5 1 6の端部にはリング状の回動フレーム 5 1 7が軸 5 1 8によって枢着されている。 この回動フレーム 5 1 7には従 動側の支持筒体 5 1 9が固着されており、 該支持筒体 5 1 9の内部に保 持筒 5 2 0が回転自在に支承されている。 この保持筒 5 2 0の内部には 、 上記駆動回転部 5 0 5のチャックスリーブ 5 0 9と同様なワーク保持 用のチャックスリーブ 5 2 1が嵌合している。 チャックスリーブ 5 2 1 の芯部には保持穴 5 2 1 aが設けられ、 該保持穴 5 2 1 aの後端部には 前後方向のスリ ッ ト 5 2 1 bを設け、 該スリ ッ ト 5 2 1 bを固定具 5 2 2で締め付け、 金属管 Wを保持する構成である。
摺動体 5 1 6の後部には送り装置 5 2 3が設けられている。 この送り 装置 5 2 3は、 従動回転部 5 1 4を駆動回転部 5 0 5に対し接近 ·離反 する方向に前後移動させる送り手段をなすもので、 摺動体 5 1 6の後端 部にブラケッ ト 5 2 4が設けられ、 該ブラケッ ト 5 2 4に軸受 5 2 5が 設けられている。 また、 フレーム 5 0 4の後端部の横枠 5 2 6には通孔 5 2 6 aが設けられるとともに、 前側には送り手段を構成する筒体 5 2 7が固着されている。 この筒体 5 2 7には前後方向のスリ ッ ト 5 2 7 a が設けられ、 内部には前後方向のネジ穴を備えた移動プロック 5 2 8が 、 その上端部に設けた突起 5 2 8 aを前記スリ ッ ト 5 2 7 aから突出さ せた状態で前後移動自在に嵌合している。
前記ブラケッ ト 5 2 4の軸受 5 2 5と横枠 5 2 6とによって、 送り口 ッ ド 5 2 9が軸回りに回転自在に支持されている。 この送りロッ ド 5 2 9の外周部には雄ネジが設けられ、 これに前記移動プロック 5 2 8が螺 合している。 送りロッ ド 5 2 9の前端部には抜け止め用のリング 5 3 0 が取り付けられ、 後端部にはハンドル 5 3 1が取り付けられている。 従動回転部 5 1 4の下方には加圧装置 5 3 2が設けられている。 この 加圧装置 5 3 2は、 前記従動回転部 5 1 4を駆動回転部 5 0 5に向かつ て押圧する加圧手段を構成するもので、 ベース 5 0 2上に流体ジャッキ である油圧ジャツキ 5 3 3が設置されている。 この油圧ジャツキ 5 3 3 の前寄り上部には、 軸 5 3 4によって上下に回動自在に支持されたカム 5 3 5が設けられている。 カム 5 3 5の前部には前記従動回転部 5 1 4 の摺動体 5 1 6後部に係合する係合部 5 3 5 aが形成されている。 また 、 カム 5 3 5の後部側には前記油圧ジャツキ 5 3 3のピストンロッ ドに 当接して該ジャツキの押し上げ力を受ける受部 5 3 6が設けられている 前記従動回転部 5 1 4には、 該従動回転部 5 1 4を上下に回動させる 偏倚手段として偏倚装置 5 3 7が設けられている。 この偏倚装置 5 3 7 は、 上記従動回転部 5 1 4の支持筒体 5 1 9に固着したナツ ト部材 5 3 8と、 該ナツ ト部材 5 3 8に螺合するネジ棒 5 3 9とを備えている。 ネ ジ棒 5 3 9の下端部は前記摺動体 5 1 6に当接しており、 その上端部に はハンドル 5 4 0が取り付けられている。 このハンドル 5 4 0を回すと 、 ネジ棒 5 3 9が回転するが、 当該ネジ棒 5 3 9の下端部は摺動体 5 1 6上面に当接しているので、 ネジ棒 5 3 9自体は上下動せず、 これに螺 合しているナツ ト部材 5 3 8が支持筒体 5 1 9とともに上下動する。 こ れにより、 従動回転部が軸を中心として上下に回動するのである。
この拡管装置の使用に際しては、 まず駆動回転部 5 0 5と従動回転部 5 1 4を互いの保持筒 5 0 7 , 5 2 0の軸線が同一線上に位置するよう に配置する。 すなわち、 偏倚装置 5 3 7による角度付加を解除した状態 としておく。 次に駆動回転部 5 0 5のチャックスリーブ 5 0 9と従動回 転部のチヤックスリーブ 5 2 1に金属管 Wを挿入して保持する。 このと き、 拡管部とする箇所をチャックスリーブ 5 0 9の後端部にあわせ、 固 定部材 5 1 0をスリッ ト 5 0 9 bの位置に配し、 ネジ 5 1 1でチャック スリーブ 5 0 9を締め付け、 金属管 Wを保持する。
然る後、 送り装置 5 2 3によって駆動回転部 5のチヤックスリーブ 5 0 9と従動回転部 5 1 4のチャックスリーブ 5 2 1の間隔を所定の間隔 Dとする。 この間隔 Dは、 所望の拡管が得られる距離であり、 予め試験 を行って決定しておく。 この間隔調節は、 ハン ドル 5 3 1を操作して移 動ブロック 5 2 8をその突起 5 2 8 aがスリ ツ ト 5 2 7 aの後端部に当 接するまで後進させた後、 さらにハンドル 5 3 1を回して送りロッ ド 5 2 9を徐々に前進させることにより行う。 送りロッ ド 5 2 9の先端部は 摺動体 5 1 6に接続されているので、 従動回転部 5 1 4がレール 5 1 5 に沿って前進する。 そして、 所定の間隔 Dとした後、 駆動回転部のチヤ ックスリーブのスリ ッ ト 5 2 1 bに固定部材 5 2 2を付け、 金属管 Wを 保持する。
次に、 加圧装置 5 3 2で金属管 Wを軸心方向に加圧し、 駆動手段であ るモータ 5 1 2を作動させる。 この加圧は、 油圧ジャツキ 5 3 3を作動 させ、 カム 5 3 5を矢印 X方向に回転させることによって行う。 また、 モー夕 5 1 2を作動させると、 チャックスリーブ 5 0 9 , 5 2 1に保持 された金属管 Wが回転する。 すなわち、 金属管 Wは軸方向に圧縮されつ つ、 回転している。 この時の回転速度は毎分数回乃至数百回程度でよい 。 この後に、 偏倚装置 5 3 7により金属管 Wに曲げを加える。 この時の 曲げ角は 3〜 7度程度で良い。
なお、 一実施例として外径 2 2 . 2ミリメートル肉厚 1 . 6ミ リメー トルの機械構造用炭素鋼管の中間部に外径 2 アミ リメートル幅 7ミ リの 拡管部を形成する場合には、 回転数を毎分 4回転そして曲げ角度 6度さ らに圧縮力を 1〜2 トン作用させる条件で拡管できる。
上記加圧、 回転、 曲げによりチャックスリーブ 5 0 9， 5 2 1の間隔 部分が圧縮され拡管が行われる。 この拡管の進行により、 初期間隔 Dは 狭くなるがこの間も加圧し続ける。 この時、 加圧状態がとかれると金属 管 Wの間隔 D内で曲げ伸ばしが繰り返される状態となり、 金属管 Wの破 断が起きてしまう。 所望の拡管が行われたら、 回転と加圧を継続しつつ 偏倚装置 5 3 7を元の状態に復帰させ、 金属管 Wを直線化する。 この時 もなお、 加圧し続ける。 これにより、 中間部が拡管した直線上の金属管 Wが得られる。 そこで、 回転と加圧を停止し、 金属管 Wをチャックスリ —ブ 5 0 9， 5 2 1から取り外す。
金属管 Wは、 両側のチャックスリーブ 5 0 9， 5 2 1に当初はゆるく 嵌合していたが、 上記回転、 曲げ、 圧縮により拡管部近傍がチャックス リーブ 5 0 9， 5 2 1にきつく嵌まり込んだ状態となっている。 そのた め、 金属管 Wの取出しは、 次のように行う。 まず、 油圧ジャッキ 5 3 3 を後方にスライ ドさせ、 カム 5 3 5を反 X方向に下げる。 そして固定部 材 5 2 2を緩め、 送り装置 5 2 3によって、 駆動回転部 5 0 5と従動回 転部 5 1 4を離間させ、 チャックスリーブ 5 2 1から金属管 Wを抜き取 る。 ピン 5 4 1を抜き、 フレーム 5 0 4と横枠 5 2 6の固定を解除し、 従動回転部 5 1 4を後方にスライ ドさせ金属管 Wを抜き取る。 然る後、 固定部材 5 1 0を緩め、 駆動回転部 5 0 5側からも金属管 Wを抜き取れ ばよい。 産業上の利用可能性
本発明によれば、 金属軸材 （棒材及びパイプを含む） の中間部に局部 的に拡怪部を成形することができるので、 溶接加工や、 大量の切削加工 を必要とせずに、 金属軸材の中間部に歯車、 カム等を一体成形すること が可能であり、 機械装置の動力伝動軸等の製造に有効に利用することが できる。

Claims

請求の範囲 l . 互いに対向する一対の回転保持体でワークである直線状の金属軸材 あるいは金属管を適当な間隔 Dをおいて掴み、 該ワークに軸回りの回転 と、 前記回転保持体の少なく とも一方を他方に接近する方向に移動させ ることによりワーク軸線方向に作用する圧縮圧力と、 両回転保持体の何 れか一方を他方の回転保持体の軸線と交差する方向へ偏倚させることに よりワークに作用する曲げとによって生じる曲げ内側の凸部を初期掴み 間隔 D内のワーク全周に累積させ所望のカラー状拡径部を成形した後、 曲げを戻してワークを真直化する金属軸材の拡径方法において、 ワーク に前記回転と圧縮圧力と曲げを作用させる条件として、 曲げを作用させ る前に曲げの内側と外側において常に圧縮圧力が作用する条件下の適応 圧縮力を作用させるとともに、 前記曲げ開始の前後何れかで回転を開始 し、 かつ回転と圧縮圧力を作用させている状態で曲げ戻しを行うことを 特徴とする金属軸材の拡径方法。
2 . 前記圧縮圧力を、 拡径の初期には曲げを作用した際に曲げの内側と 外側において常に圧縮圧力が作用する条件下の低い圧力とし、 拡径の進 行に伴い高い圧力を作用させることを特徴とする請求の範囲第 1項記載 の金属軸材の拡径方法。
3 . 所定間隔をおいて対向する駆動回転部 （4 ) 及び従動回転部 （6 ) と、 夫々の回転部に設けた軸材を保持する保持部と、 前記駆動回転部を 回転させる駆動手段 （ 5 ) と、 前記保持部により保持された軸材を軸方 向に押圧する加圧手段 （8 ) と、 該軸材の軸心を傾斜させる偏倚手段 （ 7 ) とを具備する金属軸材の拡径装置において、 駆動回転部と従動回転 部の何れか一方に加圧手段を作用させるとともに、 他方に前記偏倚手段 を作用させるように構成したことを特徴とする金属軸材の拡径装置。
4. 所定間隔をおいて対向する駆動回転部 （ 1 03 ) 及び従動回転部 （ 1 05) と、 夫々の回転部に設けた軸材を保持する保持部と、 前記駆動 回転部を回転させる駆動手段 （ 1 04) と、 前記保持部により保持され た軸材を軸方向に押圧する加圧手段 （ 1 09 ) と、 該軸材の軸心を傾斜 させる偏倚手段 （ 1 08) とを具備する金属軸材の拡径装置において、 前記駆動回転部又は従動回転部を軸材の軸心に直交する方向に設けた回 動支軸 （ 1 07 a) を軸心として回動自在に設けるとともに、 当該回動 自在な回転部を前記回動支軸で片側支持し、 軸材の曲げ部の内側と外側 を同時に観察可能としたことを特徴とする金属軸材の拡径装置。
5. ベースフレーム （ 1 02 ) 上を摺動する摺動フレーム （ 1 06) を 設け、 該摺動フレーム前方部に設けた軸受に回動フレーム （ 1 07) 下 面に設けた垂直軸を枢止するとともに、 前記駆動回転部 （ 1 03 ) をべ —スフレームに固着し、 前記従動回転部 （ 1 05) を回動フレームに固 着した請求の範囲第 4項記載の金属軸材の拡径装置。
6. ワークである金属軸材を保持する保持部を備え互いに対向する駆動 回転部 （ 205 ) と従動回転部 （ 225 ) と、 前記駆動回転部の保持部 にワークを保持した状態でワークを軸回りに回転させる駆動手段 （ 2 1 4) と、 前記従動回転部を駆動回転部に接近 ·離反する方向に相対移動 させる摺動加圧手段 （ 206 ) と、 従動回転部を駆動回転部の保持部の 軸心に対し傾斜させる偏倚手段 （230) とから成る金属軸材の拡径装 置において、 前記偏倚手段によって従動回転部を傾斜させる際に回動の 起端となる回動軸の軸心を駆動回転部に接近 ·離反する方向に相対移動 させる摺動加圧手段 （ 2 26 ) を設け、 夫々の摺動加圧手段 （ 206， 226) の摺動量を調節することによって両保持部間に前記回動軸の軸 心を相対移動させる変位機構を設けたことを特徴とする金属軸材の拡径
7. ワークである金属軸材を保持する保持部を備え互いに対向する駆動 回転部 （ 205) と従動回転部 （ 2 25 ) と、 前記駆動回転部の保持部 にワークを保持した状態でワークを軸回りに回転させる駆動手段 （ 2 1 4) と、 何れか一方の回転部を他方の回転部の保持部の軸心に対し傾斜 させる偏倚手段 （ 230) と、 該偏倚手段によって偏倚させる際に回動 の起端となる回動支軸 （ 223 ) の軸心に対し両回転部を接近 ·離反す る方向に相対移動させる摺動加圧手段 （ 206， 226) とからなる金 属軸材の拡径装置において、 前記摺動加圧手段の摺動量を適宜調節する ことによって両保持部間に前記回動支軸の軸心を相対移動させる変位機 構を備えたことを特徴とする金属軸材の拡径装置。
8. 互いに対向する一対の回転部 （ 325 , 326) と、 夫々の回転部 に設けたワークを保持する保持部と、 少なく とも一方の回転部を他方の 回転部に接近 ·離反する方向に相対移動させる摺動手段 （ 3 1 1 ) と、 少なく とも一方の保持部を他方の保持部の軸心に対して傾斜させる偏倚 手段 （ 3 1 9 ) と、 前記保持部によりワークを保持した状態でワークを 軸回りに回転させる駆動手段 （ 332 ) とからなる金属軸材の拡径装置 において、 前記両保持部の回転を互いに伝動して同期させる伝動手段 （ 33 6 ) を設けたことを特徴とする拡怪装置。
9. 前記伝動手段 （336 ) を、 互いの回転部に回動自在なブラケッ ト ( 338) を配し、 該ブラケッ ト間に付設した一対のスプライン （33
9 ) に歯車 （340) を設け、 該歯車を回転部に設けた従動歯車 （33 3 ) に嚙合させることによって、 一方の回転力を他方の回転部に伝達す るよう構成した請求の範囲第 8項記載の金属軸材の拡径装置。
1 0. 金属軸材を嵌合して保持する保持部を備えるとともに該保持部に 金属軸を嵌合保持した状態で回転駆動する駆動回転部 （407) と、 前 記駆動回転部の保持部に対向するように設けられた保持部を備えるとと もに前記駆動回転部に対し接近 ·離反する方向に相対移動可能な従動回 転部 （4 1 5 ) と、 前記従動回転部の保持部を前記駆動回転部の保持部 の軸心に対し傾斜させる偏倚手段 （4 2 8 ) と、 前記従動回転部を駆動 回転部に向かって押圧する加圧手段 （4 0 9 ) とを具備する金属軸材の 拡径装置において、 前記駆動回転部の駆動手段として駆動回転部の保持 部を旋盤のチャックに取り付けることにより旋盤 （M ) の回転駆動力を 用いるように構成したことを特徴とする金属軸材の拡怪装置。
1 1 . 前記加圧手段 （4 0 9 ) を、 ベース （4 0 3 ) と摺動フレーム （ 4 1 6 ) 間に配するとともに、 該ベースに付設されたテーパ軸 （4 0 2 ) と駆動回転部の保持部を旋盤に取り付けることによって、 前記加圧手 段作動時の反力をべ一ス内で相殺できる構成である請求の範囲第 1 0項 記載の金属軸材の拡径装置。
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