WO2019208209A1 - 圧縮ねじり成形装置 - Google Patents

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rotary table
mold
bearing
pressure
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啓 山内
伸也 石外
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住友重機械工業株式会社
日本エアロフォージ株式会社
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    • C21D7/00—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation
    • C21D7/02—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working
    • C21D7/10—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working of the whole cross-section, e.g. of concrete reinforcing bars

Definitions

  • the present invention relates to a compression torsion molding apparatus.
  • High pressure torsion (High Pressure Torsion) is known as a method for improving the material properties by dividing and finely pulverizing processing materials such as metals.
  • the high-pressure torsion method is a method of applying shear stress to a work material while applying a compressive stress.
  • An apparatus for performing such processing generally has a pair of molds that sandwich a processing material, applies pressure from one mold side, and can rotate the other mold side.
  • the rotating mold is attached to the frame via a rotary bearing so as to be rotatable (for example, Patent Document 1).
  • the rotary bearing receives pressure from the mold on the pressure side.
  • the rotary bearing cannot structurally withstand a large applied pressure, it is difficult to increase the applied pressure.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a compression torsion molding apparatus capable of increasing the pressure applied to a work material.
  • a compression torsion molding apparatus is a compression torsion molding apparatus that processes a work material by using a first mold and a second mold facing each other, and includes a first hydraulic chamber.
  • a sliding portion that slides according to a change in the internal pressure of the first hydraulic chamber and moves the first mold in the direction of the axis, a rotary table provided with the second mold, A table support portion provided on the opposite side of the second mold across the rotation table along the direction of the axis, and the rotation table is rotatably supported with respect to the table support portion, and the rotation A rotary bearing that receives a force directed to the rotary table from the second mold acting on the table, and a second bearing that is provided between the rotary table and the table support portion and communicates with the first hydraulic chamber.
  • a hydraulic chamber that receives a force directed to the rotary table from the second mold acting on the table, and a second bearing that is provided between the rotary table and the table support portion and communicates with the first hydraulic chamber.
  • the second hydraulic chamber communicating with the first hydraulic chamber bears a part of the thrust load that is generated by sliding of the sliding portion and conventionally applied to the rotary bearing, and the remaining The load is borne by the rotary bearing, and the thrust load borne by the rotary bearing can be reduced. Therefore, even if the applied pressure to the processed material is increased, the thrust load received by the rotary bearing can be reduced with respect to the applied pressure. Therefore, machining with increased applied pressure compared to conventional compression torsion molding equipment Can do.
  • the rotary bearing may be provided in the second hydraulic chamber.
  • the space for arranging the rotary bearing can be reduced, and the lubricity of the rotary bearing can be improved by the pressure oil in the second hydraulic chamber.
  • a mode further including a rotation mechanism for controlling the rotation of the rotary table.
  • the rotation mechanism may include an external toothed slewing bearing in which an outer ring is attached to the rotary table.
  • the swivel bearing with external teeth can receive the load in the anti-thrust load direction, and the load is generated in the anti-thrust load direction. Can be prevented.
  • a compression torsion molding apparatus capable of increasing the pressure applied to a work material.
  • the part which concerns on a hydraulic system among the schematic structures of the compression torsion molding apparatus which concerns on embodiment is shown typically. It is a front view of the principal part of a compression twist forming apparatus. It is a top view explaining the structure of a rotary table and the pressurization cylinder vicinity. It is a partial cross section figure explaining the operation mechanism of a turntable.
  • FIG. 1 schematically shows a portion related to a hydraulic system in a schematic configuration of a compression torsion molding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • 2 to 4 show the mechanical structure of the compression torsion forming apparatus
  • FIG. 2 is a front view of the main part of the compression torsion forming apparatus
  • FIG. 3 shows the vicinity of the rotary table and the pressure cylinder.
  • FIG. 4 is a partial cross-sectional view illustrating the operation mechanism of the rotary table.
  • the processing material O is sandwiched between an upper mold 11 (first mold) and a lower mold 12 (second mold) which are a pair of molds. Pressure and rotation are applied by the upper mold 11 and the lower mold 12.
  • the upper mold 11 applies a compressive stress to the work material O by pressurizing the work material O.
  • the lower mold 12 applies shear stress to the work material O by rotating.
  • the compression torsion molding apparatus 1 includes an upper frame 2, a lower frame 3, four struts 4 (see FIGS. 2 and 3) that extend in the vertical direction and connect and support the upper frame 2 and the lower frame 3, And a mechanism for applying compression and torsion to the work material.
  • the upper frame 2 is provided with a ram type pressure cylinder 5.
  • the pressure cylinder 5 includes a tube 51 and a ram 52 (sliding portion) that can slide in the tube 51.
  • the inside of the tube 51 is the first hydraulic chamber R1.
  • a pressurized oil passage L ⁇ b> 1 Connected to the first hydraulic chamber R ⁇ b> 1 is a pressurized oil passage L ⁇ b> 1 that supplies pressure oil (operating oil) for controlling the pressure applied in the pressure cylinder 5.
  • the pressurized oil passage L1 is connected to a hydraulic oil supply source (not shown) that can supply pressurized oil. With the supply of pressure oil from the hydraulic oil supply source, the internal pressure of the first hydraulic chamber R1 changes, and the ram 52 moves according to the change of the internal pressure of the first hydraulic chamber R1.
  • the upper mold 11 is fixed to the ram 52 via the slide 6.
  • the slide 6 is provided with a pull-back cylinder 61 connected to the upper frame 2.
  • the retracting cylinder 61 is used when the pressure cylinder 5 is contracted. Note that the upper mold 11 may be directly fixed to the ram 52.
  • a table support portion 8 is attached to the lower frame 3, and a rotary table 7 is provided on the table support portion 8 so as to be rotatable about an axis A.
  • a lower mold 12 is fixed on the rotary table 7.
  • a rotation mechanism 9 (see FIGS. 2 to 4) for rotating around the axis A is provided around the turntable 7.
  • the axis A is an axis along the direction in which the ram 52 moves, and is an axis that coincides with the center of the ram 52.
  • the rotary table 7 has a disk shape with the axis A as the center, and an axis line at the center of the lower surface (the surface opposite to the side on which the lower mold 12 is fixed).
  • An annular protrusion 71 centering on A is provided.
  • the table support portion 8 has an annular accommodating portion 81 corresponding to the shape of the protruding portion 71 of the rotary table 7, and the protruding portion 71 of the rotary table 7 enters the accommodating portion 81 of the table support portion 8. It is attached.
  • the table support portion 8 and the rotary table 7 are separated from each other on the outer peripheral side with respect to the projecting portion 71, and a part of the rotary mechanism 9 is configured in an annular region serving as a gap between them.
  • a swivel bearing 91 with external teeth is attached.
  • the rotation mechanism 9 includes an external toothed swivel bearing 91, a rack shaft 92, and a hydraulic cylinder 93 that moves the rack shaft 92.
  • the externally toothed slewing bearing 91 has an inner ring 91a, an outer ring 91b, and an outer tooth 91c.
  • the inner ring 91 a is fixed to the table support portion 8
  • the outer ring 91 b is fixed to the rotary table 7.
  • the external teeth 91c are provided on the outer peripheral side of the outer ring 91b.
  • the external teeth 91c function as a gear when the turntable 7 rotates.
  • a rack shaft 92 having rack teeth 92a fitted to the external teeth 91c is provided outside the external teeth 91c of the swivel bearing 91 with external teeth.
  • FIG. 4 only one rack shaft 92 is shown, but as shown in FIG. 3, two rack shafts 92 are provided so as to be point-symmetric about the axis A.
  • the two rack shafts 92 extend in the direction of the axis B perpendicular to the axis A.
  • the two rack shafts 92 are connected to a hydraulic cylinder 93 extending in the direction of the axis B, and reciprocate in the direction of the axis B as the hydraulic cylinder 93 fixed to the column 4 extends and contracts.
  • the annular protrusion 71 of the rotary table 7 is provided with an annular recess 72 centered on the axis A.
  • the recess 72 has a shape that is recessed upward from the lower surface of the protrusion 71.
  • the table support portion 8 is also provided with an annular recess 82 centered on the axis A so as to face the recess 72.
  • the concave portion 82 has a shape that is recessed downward from the upper surface of the table support portion 8.
  • a thrust bearing 70 (rotary bearing) is installed in a space formed by the recess 72 and the recess 82.
  • the thrust bearing 70 has a function of receiving a force (thrust load) directed from the lower mold 12 toward the rotary table 7, which is received by the lower mold 12 by pressurization by the upper mold 11 and acts on the rotary table 7.
  • rotor seals (rotary seals) 73 and 74 are provided on the inner peripheral side end and the outer peripheral side end of the annular projection 71 in the rotary table 7, respectively.
  • the space between the table 7 and the table support portion 8 facing the rotary table 7 is closed. Accordingly, the inner peripheral end and the outer peripheral end are separated by the rotor seals 73 and 74 below the rotary table 7, the top surface (upper surface) is the protruding portion 71 of the rotary table 7, and the bottom surface is the table support portion 8.
  • a second hydraulic chamber R2 that is an annular sealed space formed by the storage portion 81 is formed. As shown in FIG. 4, since the second hydraulic chamber R2 includes a space formed by the recess 72 and the recess 82, the thrust bearing 70 is installed in the second hydraulic chamber R2.
  • the compression torsion molding apparatus 1 connects (communicates) the first hydraulic chamber R1 and the second hydraulic chamber R2.
  • a pressure guiding oil passage L2 is provided.
  • the table support portion 8 is provided with a pipe 85 communicating with the second hydraulic chamber R2.
  • the pipe 85 is a part of the pressure guiding oil path L2.
  • Pressure oil from the first hydraulic chamber R1 is supplied to the second hydraulic chamber R2 through a pipe 85 provided in the table support portion 8.
  • the first hydraulic chamber R1 and the second hydraulic chamber R2 communicate with each other through the pressure guiding oil passage L2, so that the first hydraulic chamber R1 and the second hydraulic chamber R2 are always kept in an equal state.
  • the pressure oil is supplied to the pressure cylinder 5 through the pressure oil passage L1.
  • the ram 52 is pushed downward, the upper mold 11 fixed to the ram 52 via the slide 6 presses the work material O downward, so that the compression torsion molding apparatus 1 can process the work material O. Compressive stress is applied. That is, the compression torsion molding apparatus 1 compresses and deforms the work material O.
  • the operation of the hydraulic cylinder 93 causes the two rack shafts 92 to move in directions opposite to each other.
  • the outer ring 91b provided with the external teeth 91c fitted to the rack teeth 92a rotates in a predetermined direction.
  • the rotary table 7 to which the outer ring 91b is fixed also rotates together with the outer ring 91b, the lower mold 12 attached to the rotary table 7 rotates, and the compression torsion forming apparatus 1 causes the shear stress to be applied to the work material O. Is granted. That is, the compression torsion molding apparatus 1 shears and deforms the work material O.
  • the thrust load received by the lower die due to the pressurization by the upper die is all applied to the thrust bearing. Therefore, when the pressure applied by the upper mold is increased, the thrust load applied to the thrust bearing is increased accordingly.
  • a thrust bearing is not only difficult to rotate at a low torque when subjected to a high load, but may be damaged when subjected to a high load. Therefore, it has been necessary to limit the pressure applied by the upper die to a range where the thrust bearing is not damaged.
  • the thrust load received by the lower mold 12 due to the pressurization by the upper mold 11 is not only the thrust bearing 70 but also the pressure in the second hydraulic chamber R2. It can also be dispersed in oil. That is, the second hydraulic chamber R ⁇ b> 2 functions as a fluid bearing for the turntable 7. This is because, as described above, the first hydraulic chamber R1 and the second hydraulic chamber R2 are held in the state where the internal pressure is equal by the pressure guiding oil passage L2. That is, if the pressure oil is supplied to the first hydraulic chamber R1 to increase the internal pressure of the first hydraulic chamber R1 and the pressurizing force to the ram 52 is increased, the internal pressure of the second hydraulic chamber R2 also increases.
  • the pressure oil in the two hydraulic chambers R ⁇ b> 2 can receive a part of the load generated by the ram 52 instead of the thrust bearing 70.
  • the pressure receiving capacity in the second hydraulic chamber R2, that is, the load that can be received by the fluid bearing in the second hydraulic chamber R2, is the effective pressure receiving area S1 of the first hydraulic chamber R1 and the effective pressure receiving area S2 of the second hydraulic chamber R2.
  • the effective pressure receiving area is an area of a surface perpendicular to a direction in which a thrust load is applied (in this embodiment, the direction of the axis A).
  • the ratio S2 / S1 of the effective pressure receiving area S2 of the second hydraulic chamber R2 to the effective pressure receiving area S1 of the first hydraulic chamber R1 is the ratio of the load that can be received by the fluid bearing in the second hydraulic chamber R2 with respect to the applied pressure. is there.
  • the effective pressure receiving area S2 of the second hydraulic chamber R2 is relative to the axis A in the annular second hydraulic chamber R2 defined by the rotor seals 73 and 74, as shown in FIG. The area of the vertical surface.
  • S2 / S1 is set to 0.9.
  • 90% of the pressure applied by the ram 52 can be received by the fluid bearing by the second hydraulic chamber R2.
  • only the remaining 10% load is applied to the thrust bearing 70.
  • Increasing S2 / S1 can reduce the ratio of the load borne by the thrust bearing, but it is necessary to design S2 / S1 to be 1 or less.
  • the second hydraulic chamber R2 communicating with the first hydraulic chamber R1 bears a part of the thrust load as a fluid bearing, and the thrust bearing 70 receives the remaining load. Therefore, the thrust load that the thrust bearing 70 bears can be reduced. That is, even if the applied pressure to the work material O is increased, the thrust load applied to the thrust bearing 70 can be reduced with respect to the applied pressure, so that the applied pressure is increased as compared with the conventional compression torsion molding apparatus.
  • the process which gives a shear deformation by can be performed.
  • the thrust bearing 70 is provided inside the second hydraulic chamber R2.
  • the thrust bearing 70 can also be provided at a position independent of the second hydraulic chamber R2.
  • the thrust bearing 70 can be improved by the pressure oil in the second hydraulic chamber R2. Accordingly, it is possible to prevent a frictional force or the like different from the thrust load from being applied to the thrust bearing 70.
  • the compression torsion forming apparatus 1 has a configuration for controlling the rotation of the turntable 7 using the rack shaft 92 and the hydraulic cylinder 93.
  • the second hydraulic chamber R2 communicating with the first hydraulic chamber R1 bears a part of the thrust load as a fluid bearing, so that the rotation resistance of the rotary table 7 is reduced while the rolling resistance force generated by the thrust bearing 70 is reduced. Control can be performed.
  • the rotation mechanism 9 that controls the rotation of the turntable 7 it is possible to perform a process of applying shear deformation in a state where the applied pressure to the processed material O is increased.
  • the anti-thrust load direction is achieved by using the externally toothed swivel bearing 91 as the rotation mechanism 9 of the rotary table 7 to which the lower mold 12 is attached.
  • the force relating to (in the present embodiment, upward) can be suppressed.
  • the rotation mechanism 9 of the rotary table 7 for example, a configuration in which a gear is provided on the rotary table 7 itself can be adopted. Even in this case, the thrust load borne by the thrust bearing 70 is provided by providing the second hydraulic chamber R2. The effect that can be reduced is obtained.
  • the anti-thrust load direction (the direction from the lower mold 12 toward the upper mold 11). May cause a load.
  • the pressurizing cylinder 5 may be damaged.
  • the external toothed slewing bearing 91 is attached to the rotary table 7 so that the externally toothed slewing bearing 91 can receive the load in the anti-thrust load direction and the load in the anti-thrust load direction. Can be prevented.
  • each part described in the compression torsion forming apparatus 1 described in the above embodiment can be changed as appropriate.
  • the said embodiment demonstrated the case where the pressurization cylinder 5 was a ram type, a piston type may be sufficient.
  • the pull back cylinder 61 may not be provided.
  • the shapes of the first hydraulic chamber R1 and the second hydraulic chamber R2 may be changed, and the arrangement and the like of the thrust bearing 70 can also be changed.
  • the rotation mechanism 9 may be different from the mechanism using a gear as described in the above embodiment. Further, even when the rotation mechanism 9 for controlling the rotation of the rotary table 7 is not provided, the thrust load that the thrust bearing 70 bears by providing the second hydraulic chamber R2 that receives the thrust load applied to the rotary table 7 is provided. The effect that can be reduced is obtained.
  • die 11 (1st metal mold
  • die) rotates centering on the axis line A.
  • the shear deformation is applied to the work material O.
  • the functions of the upper mold 11 and the lower mold 12 may be reversed. That is, the lower mold 12 may pressurize the work material O to apply compressive stress, and the upper mold 11 may rotate about the axis A to apply shear deformation to the work material O. Further, the direction in which the pair of molds are arranged and the direction in which the axis A extends can be appropriately changed.

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Abstract

対向する上金型（１１）及び下金型（１２）によって加工材料（Ｏ）の加工を行う圧縮ねじり成形装置（１）は、第１油圧室（Ｒ１）を有し、第１油圧室（Ｒ１）の内圧の変化に応じて摺動し、上金型（１１）を軸線（Ａ）の方向に移動させる摺動部としてのラム（５２）と、下金型（１２）が設けられる回転テーブル（７）と、軸線（Ａ）の方向に沿って回転テーブル（７）を挟んで下金型（１２）とは逆側に設けられたテーブル支持部（８）と、テーブル支持部（８）に対して回転テーブル（７）を回転可能に支持すると共に、回転テーブル（７）に作用する下金型（１２）から回転テーブル（７）へ向かう向きの力を受ける回転軸受としてのスラスト軸受（７０）と、回転テーブル（７）とテーブル支持部（８）との間に設けられて、第１油圧室（Ｒ１）と連通する第２油圧室（Ｒ２）と、を有する。

Description

圧縮ねじり成形装置
　本発明は、圧縮ねじり成形装置に関する。
　金属等の加工材料を分断・細粒化し材料特性を向上させる方法として、高圧ねじり法（High　Pressure　Torsion）が知られている。この高圧ねじり法とは、加工材料に対して圧縮応力を与えながらせん断変形を与える方法である。このような加工を行う装置は、一般的に、加工材料を挟む一対の金型を有し、一方の金型側から圧力を付与すると共に、他方の金型側が回転可能とされている。回転する側の金型は、回転軸受を介してフレームに対して回転可能に取り付けられる（例えば、特許文献１）。
特開２００６－２４７７３４号公報
　上記の構造を有する装置では、回転軸受が加圧側の金型からの加圧力を受けることとなる。しかしながら、回転軸受は、構造的に大きな加圧力に耐えることができないため、加圧力を上昇させることが困難であった。
　本発明は上記を鑑みてなされたものであり、加工材料に対する加圧力を大きくすることが可能な圧縮ねじり成形装置を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る圧縮ねじり成形装置は、対向する第１金型及び第２金型によって加工材料の加工を行う圧縮ねじり成形装置であって、第１油圧室を有し、当該第１油圧室の内圧の変化に応じて摺動し、前記第１金型を軸線の方向に移動させる摺動部と、前記第２金型が設けられる回転テーブルと、前記軸線の方向に沿って前記回転テーブルを挟んで前記第２金型とは逆側に設けられたテーブル支持部と、前記テーブル支持部に対して前記回転テーブルを回転可能に支持すると共に、前記回転テーブルに作用する前記第２金型から前記回転テーブルへ向かう向きの力を受ける回転軸受と、前記回転テーブルと前記テーブル支持部との間に設けられて、前記第１油圧室と連通する第２油圧室と、を有する。
　上記の圧縮ねじり成形装置によれば、第１油圧室と連通する第２油圧室が、摺動部の摺動により生じ従来は回転軸受にかかっていたスラスト荷重の一部を負担し、残りの荷重を回転軸受が負担する構成となり、回転軸受が負担するスラスト荷重を減らすことができる。したがって、加工材料に対する加圧力を大きくしても、回転軸受が受けるスラスト荷重を加圧力に対して小さくすることができるため、従来の圧縮ねじり成形装置と比較して加圧力を大きくした加工することができる。
　ここで、前記回転軸受は、前記第２油圧室の内部に設けられている態様とすることができる。
　上記の構成とすることで、回転軸受を配置するためのスペースを少なくすることができると共に、第２油圧室内の圧油により回転軸受の潤滑性を向上させることができる。
　また、前記回転テーブルの回転を制御する回転機構をさらに有する態様とすることができる。
　上記のように、回転テーブルの回転を制御する回転機構を備えることで、加工材料にかかる加圧力を大きくしながら、加圧圧縮変形及びねじり変形を行うことができる。
　また、前記回転機構は、外輪が前記回転テーブルに対して取り付けられた外歯付旋回ベアリングを含む態様とすることができる。
　上記のように、回転テーブルに対して外歯付旋回ベアリングが取り付けられていることで、外歯付旋回ベアリングが反スラスト荷重方向の荷重を受け止めることができ、反スラスト荷重方向に荷重が生じることを防ぐことができる。
　本発明によれば、加工材料に対する加圧力を大きくすることが可能な圧縮ねじり成形装置が提供される。
実施形態に係る圧縮ねじり成形装置の概略構成のうち、油圧系統に係る部分を模式的に示したものである。 圧縮ねじり成形装置の主要部の正面図である。 回転テーブル及び加圧シリンダ近傍の構成を説明する平面図である。 回転テーブルの動作機構を説明する一部断面図である。
　以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
　図１は、本発明の一実施形態に係る圧縮ねじり成形装置の概略構成のうち、油圧系統に係る部分を模式的に示したものである。また、図２～図４は、圧縮ねじり成形装置の機械構造を示すものであり、図２は、圧縮ねじり成形装置の主要部の正面図であり、図３は、回転テーブル及び加圧シリンダ近傍の構成を説明する平面図であり、図４は、回転テーブルの動作機構を説明する一部断面図である。
　本実施形態に係る圧縮ねじり成形装置１は、加工材料Ｏを一対の金型である上金型１１（第１金型）と下金型１２（第２金型）とで挟んだ状態で、上金型１１と下金型１２とにより加圧及び回転を加える。上金型１１は、加工材料Ｏを加圧することで、加工材料Ｏに対して圧縮応力を付与する。一方、下金型１２は、回転することにより加工材料Ｏに対してせん断応力を付与する。
　圧縮ねじり成形装置１は、上部フレーム２と、下部フレーム３と、垂直方向に延びて上部フレーム２と下部フレーム３とを連結して支持する４本の支柱４（図２、３参照）と、を有し、これらの内部に加工材料に対して圧縮及びねじりを加えるための機構を備える。
　上部フレーム２には、ラム型の加圧シリンダ５が設けられる。加圧シリンダ５は、チューブ５１と、チューブ５１内で摺動可能なラム５２（摺動部）とを備えている。チューブ５１の内部が第１油圧室Ｒ１である。第１油圧室Ｒ１には、加圧シリンダ５における加圧力を制御するための圧油（作動油）を供給する加圧油路Ｌ１が接続されている。加圧油路Ｌ１は、圧油を供給可能な作動油供給源（不図示）に接続されている。作動油供給源からの圧油の供給伴い第１油圧室Ｒ１の内圧が変化し、第１油圧室Ｒ１の内圧の変化に応じてラム５２が移動する。
　上金型１１は、ラム５２に対してスライド６を介して固定されている。スライド６には、上部フレーム２に対して連結された引戻シリンダ６１が設けられている。引戻シリンダ６１は、加圧シリンダ５を収縮させる際に用いられる。なお、上金型１１は、ラム５２に対して直接固定されていてもよい。
　下部フレーム３に対してはテーブル支持部８が取り付けられており、テーブル支持部８上には回転テーブル７が軸線Ａを中心に回転可能に設けられている。回転テーブル７上には、下金型１２が固定される。また、回転テーブル７の周囲には、軸線Ａを中心に回転させるための回転機構９（図２～図４参照）が設けられる。軸線Ａは、ラム５２が移動する方向に沿った向きの軸であり、ラム５２の中心と一致する軸である。
　図３及び図４等に示すように、回転テーブル７は軸線Ａを中心とした円盤状であり、下面（下金型１２が固定される側とは逆側の面）の中央部には軸線Ａを中心とした円環状の突出部７１が設けられる。テーブル支持部８は、回転テーブル７の突出部７１の形状に対応した円環状の収容部８１を有し、回転テーブル７の突出部７１がテーブル支持部８の収容部８１内に入り込んだ状態で取り付けられる。また、回転テーブル７の下面において、突出部７１よりも外周側では、テーブル支持部８と回転テーブル７とが離間していて、その隙間となる円環状の領域に回転機構９の一部を構成する外歯付旋回ベアリング９１が取り付けられる。
　回転機構９は、外歯付旋回ベアリング９１、ラック軸９２、及びラック軸９２を移動させる油圧シリンダ９３を含んで構成される。外歯付旋回ベアリング９１は、内輪９１ａと、外輪９１ｂと、外歯９１ｃと、を有している。内輪９１ａはテーブル支持部８に対して固定され、外輪９１ｂは回転テーブル７に対して固定される。外歯９１ｃは、外輪９１ｂの外周側に設けられる。外歯９１ｃは、回転テーブル７が回転する際のギアとして機能する。
　外歯付旋回ベアリング９１の外歯９１ｃの外側には、外歯９１ｃに対して嵌合するラック歯９２ａを有するラック軸９２が設けられる。図４では、１本のラック軸９２のみを示しているが、図３に示すように、軸線Ａを中心として点対称となるように２つのラック軸９２が設けられる。２つのラック軸９２は、軸線Ａに対して直交する軸線Ｂ方向に延びる。また、２つのラック軸９２は、それぞれ軸線Ｂ方向に延びる油圧シリンダ９３と連結されていて、支柱４に対して固定された油圧シリンダ９３の伸長及び収縮に伴って軸線Ｂ方向に往復する。
　図４に戻り、回転テーブル７における円環状の突出部７１には、軸線Ａを中心とした円環状の凹部７２が設けられる。凹部７２は、突出部７１の下面から上側に向かって窪む形状となっている。また、テーブル支持部８にも、凹部７２と対向して軸線Ａを中心とした円環状の凹部８２が設けられている。凹部８２は、テーブル支持部８の上面から下側に向かって窪む形状となっている。凹部７２と凹部８２とにより形成される空間には、スラスト軸受７０（回転軸受）が設置される。スラスト軸受７０は、上金型１１による加圧によって下金型１２が受けて回転テーブル７に作用する、下金型１２から回転テーブル７へ向かう向きの力（スラスト荷重）を受ける機能を有する。
　また、回転テーブル７における円環状の突出部７１の内周側端部と外周側端部とにはそれぞれローターシール（回転シール）７３，７４が設けられていて、ローターシール７３，７４により、回転テーブル７と、回転テーブル７と対向するテーブル支持部８との間が塞がれる。これにより、回転テーブル７の下方には、内周端及び外周端がローターシール７３，７４によって区切られると共に、天面（上面）が回転テーブル７の突出部７１であり、底面がテーブル支持部８の収容部８１によって形成された円環状の密閉した空間である第２油圧室Ｒ２が形成される。図４に示すように、第２油圧室Ｒ２には凹部７２と凹部８２とにより形成される空間が含まれることから、第２油圧室Ｒ２内にスラスト軸受７０が設置されることになる。
　なお、図２～図４では図示を省略しているが、図１に示すように、圧縮ねじり成形装置１には、第１油圧室Ｒ１と第２油圧室Ｒ２とを接続する（連通させる）導圧用油路Ｌ２が設けられている。図４に示すように、テーブル支持部８には、第２油圧室Ｒ２に連通する配管８５が設けられている。この配管８５は、導圧用油路Ｌ２の一部分である。テーブル支持部８に設けられた配管８５を経て第１油圧室Ｒ１からの圧油が第２油圧室Ｒ２へ供給される。導圧用油路Ｌ２によって第１油圧室Ｒ１と第２油圧室Ｒ２とが連通することにより、第１油圧室Ｒ１と第２油圧室Ｒ２とは内圧が常時等しい状態で保持される。
　上記の圧縮ねじり成形装置１では、加工材料Ｏの加工を行う際には、加圧シリンダ５に対して加圧油路Ｌ１を介して圧油を供給する。これにより、ラム５２が下方に押し込まれるため、ラム５２に対してスライド６を介して固定された上金型１１が加工材料Ｏを下方に押圧することで、圧縮ねじり成形装置１は加工材料Ｏに対して圧縮応力を付与する。つまり、圧縮ねじり成形装置１は加工材料Ｏを圧縮変形させる。
　また、油圧シリンダ９３の動作により２つのラック軸９２が互いに対向する方向へ移動する。これにより、外歯付旋回ベアリング９１では、ラック歯９２ａと嵌合する外歯９１ｃが設けられた外輪９１ｂが所定の方向へ回転する。この結果、外輪９１ｂが固定されている回転テーブル７も外輪９１ｂと共に回転するため、回転テーブル７に取り付けられた下金型１２が回転し、圧縮ねじり成形装置１は加工材料Ｏに対してせん断応力を付与する。つまり、圧縮ねじり成形装置１は加工材料Ｏをせん断変形させる。
　ここで、従来の圧縮ねじり成形装置では、上金型による加圧によって下金型が受けるスラスト荷重が、全てスラスト軸受にかかっていた。したがって、上金型による加圧力が大きくなると、それに応じてスラスト軸受にかかるスラスト荷重が大きくなる。通常、スラスト軸受は、高い荷重を受けた状態においては低トルクでの回転が困難であるだけでなく、高い荷重を受けると破損する可能性があった。したがって、上金型による加圧力をスラスト軸受が破損しない範囲に制限する必要があった。
　これに対して、本実施形態に係る圧縮ねじり成形装置１では、上金型１１による加圧によって下金型１２が受けるスラスト荷重を、スラスト軸受７０だけでなく、第２油圧室Ｒ２内の圧油に対しても分散することができる。すなわち、第２油圧室Ｒ２は、回転テーブル７に対する流体軸受として機能する。上述のように、導圧用油路Ｌ２によって、第１油圧室Ｒ１と第２油圧室Ｒ２とは内圧が等しい状態で保持されるためである。つまり、第１油圧室Ｒ１に対して圧油を供給して第１油圧室Ｒ１の内圧を大きくし、ラム５２に対する加圧力を大きくすると、同時に第２油圧室Ｒ２の内圧も大きくなるため、第２油圧室Ｒ２内の圧油はラム５２によって生じる荷重の一部をスラスト軸受７０の代わりに受けることができる。
　第２油圧室Ｒ２における受圧能力、すなわち、第２油圧室Ｒ２による流体軸受が受けることのできる荷重は、第１油圧室Ｒ１の有効受圧面積Ｓ１と、第２油圧室Ｒ２の有効受圧面積Ｓ２との関係に基づく。有効受圧面積とは、図１に示すように、スラスト荷重がかかる方向（本実施形態では、軸線Ａ方向）に対して垂直な面の面積のことである。第１油圧室Ｒ１の有効受圧面積Ｓ１に対する第２油圧室Ｒ２の有効受圧面積Ｓ２の割合Ｓ２／Ｓ１が、加圧力に対して第２油圧室Ｒ２による流体軸受が受けることのできる荷重の割合である。
　圧縮ねじり成形装置１では、第２油圧室Ｒ２の有効受圧面積Ｓ２とは、図４に示すように、ローターシール７３，７４によって区切られた円環状の第２油圧室Ｒ２における軸線Ａに対して垂直な面の面積となる。圧縮ねじり成形装置１では、Ｓ２／Ｓ１が０．９とされている。この結果、ラム５２による加圧力のうちの９０％を第２油圧室Ｒ２による流体軸受が受けることができる。したがって、残りの１０％の荷重のみがスラスト軸受７０への負荷となる。Ｓ２／Ｓ１を大きくすると、スラスト軸受が負担する荷重の割合を小さくすることができるが、Ｓ２／Ｓ１は１以下となるように設計する必要がある。
　このように、本実施形態に係る圧縮ねじり成形装置１では、第１油圧室Ｒ１と連通する第２油圧室Ｒ２が流体軸受としてスラスト荷重の一部を負担し、残りの荷重をスラスト軸受７０が負担するため、スラスト軸受７０が負担するスラスト荷重を減らすことができる。すなわち、加工材料Ｏに対する加圧力を大きくしても、スラスト軸受７０にかかるスラスト荷重を加圧力に対して小さくすることができるため、従来の圧縮ねじり成形装置と比較して加圧力を大きくした状態でせん断変形を与える加工を行うことができる。
　また、本実施形態に係る圧縮ねじり成形装置１では、スラスト軸受７０が、第２油圧室Ｒ２の内部に設けられている。スラスト軸受７０は、第２油圧室Ｒ２とは独立した位置に設けることもできる。しかしながら、上記のように、第２油圧室Ｒ２のスペースを利用してスラスト軸受７０を設ける構成とすることで、スラスト軸受７０を設けるためのスペースを別途確保する必要がなくなり、スペースを有効活用することができる。また、上記の構成とした場合には、第２油圧室Ｒ２内の圧油によりスラスト軸受７０の潤滑性を向上させることができる。したがって、スラスト軸受７０に対してスラスト荷重とは異なる摩擦力等がかかることを防ぐことができる。
　また、本実施形態に係る圧縮ねじり成形装置１では、ラック軸９２及び油圧シリンダ９３を用いて回転テーブル７の回転を制御する構成を備えている。これにより、第１油圧室Ｒ１と連通する第２油圧室Ｒ２が流体軸受としてスラスト荷重の一部を負担することで、スラスト軸受７０によって生じる転がり抵抗力を低減した状態で、回転テーブル７の回転制御を行うことができる。このように、回転テーブル７の回転を制御する回転機構９を備えることで、加工材料Ｏに与える加圧力を大きくした状態でせん断変形を与える加工を行うことができる。
　また、本実施形態に係る圧縮ねじり成形装置１では、下金型１２が取り付けられている回転テーブル７の回転機構９として、外歯付旋回ベアリング９１が用いられていることで、反スラスト荷重方向（本実施形態では上方）に係る力を抑制することができる。回転テーブル７の回転機構９としては、例えば、回転テーブル７自体に歯車を設ける構成を採用することもでき、その場合でも、第２油圧室Ｒ２を設けることで、スラスト軸受７０が負担するスラスト荷重を減らすことができるという効果が得られる。ただし、第１油圧室Ｒ１の内圧を低下させる速度が大きくて第２油圧室Ｒ２の内圧の低下に遅れが発生する場合、反スラスト荷重方向（下金型１２から上金型１１へ向かう方向）に荷重が生じる可能性がある。反スラスト荷重方向に荷重が生じた場合、加圧シリンダ５の破損等が生じることも考えられる。
　これに対して、回転テーブル７に対して外歯付旋回ベアリング９１が取り付けられていることで、外歯付旋回ベアリング９１が反スラスト荷重方向の荷重を受け止めることができ、反スラスト荷重方向に荷重が生じることを防ぐことができる。
　以上、本発明に係る実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限られず、種々の変更を加えることができる。
　例えば、上記実施形態で説明した圧縮ねじり成形装置１で説明した各部の形状及び配置等は適宜変更することができる。また、上記実施形態では、加圧シリンダ５がラム型である場合について説明したが、ピストン型であってもよい。ピストン型の加圧シリンダを用いる場合には、引戻シリンダ６１を備えていなくてもよい。また、第１油圧室Ｒ１及び第２油圧室Ｒ２の形状を変更してもよく、スラスト軸受７０の配置等についても変更することができる。
　また、回転機構９は、上記実施形態で説明したような歯車を用いた機構とは異なっていてもよい。さらに、回転テーブル７の回転を制御する回転機構９を備えていない場合であっても、回転テーブル７にかかるスラスト荷重を受ける第２油圧室Ｒ２を設けることで、スラスト軸受７０が負担するスラスト荷重を減らすことができるという効果が得られる。
　また、上記実施形態では、上金型１１（第１金型）が加工材料Ｏを加圧して圧縮応力を付与し、下金型１２（第２金型）が軸線Ａを中心に回転することにより加工材料Ｏに対してせん断変形を付与する場合について説明したが、上金型１１と下金型１２との機能を逆転させてもよい。すなわち、下金型１２が加工材料Ｏを加圧して圧縮応力を付与し、上金型１１が軸線Ａを中心に回転することにより加工材料Ｏに対してせん断変形を付与する構成としてもよい。また、一対の金型が配置される方向及び軸線Ａの延びる方向は適宜変更することができる。
　１…圧縮ねじり成形装置、２…上部フレーム、３…下部フレーム、５…加圧シリンダ、７…回転テーブル、８…テーブル支持部、９…回転機構、１１…上金型、１２…下金型、７０…スラスト軸受、９１…外歯付旋回ベアリング、９２…ラック軸、９３…油圧シリンダ。

Claims (4)

  1. 　対向する第１金型及び第２金型によって加工材料の加工を行う圧縮ねじり成形装置であって、
    　第１油圧室を有し、当該第１油圧室の内圧の変化に応じて摺動し、前記第１金型を軸線の方向に移動させる摺動部と、
    　前記第２金型が設けられる回転テーブルと、
    　前記軸線の方向に沿って前記回転テーブルを挟んで前記第２金型とは逆側に設けられたテーブル支持部と、
    　前記テーブル支持部に対して前記回転テーブルを回転可能に支持すると共に、前記回転テーブルに作用する前記第２金型から前記回転テーブルへ向かう向きの力を受ける回転軸受と、
    　前記回転テーブルと前記テーブル支持部との間に設けられて、前記第１油圧室と連通する第２油圧室と、
    　を有する圧縮ねじり成形装置。
  2. 　前記回転軸受は、前記第２油圧室の内部に設けられている請求項１に記載の圧縮ねじり成形装置。
  3. 　前記回転テーブルの回転を制御する回転機構をさらに有する請求項１又は２に記載の圧縮ねじり成形装置。
  4. 　前記回転機構は、外輪が前記回転テーブルに対して取り付けられた外歯付旋回ベアリングを含む請求項３に記載の圧縮ねじり成形装置。
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