JP6044987B2 - スピニング加工装置 - Google Patents
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Description
本発明は、スピニング加工装置に関し、特に、回転不能に支持した被加工部材に対し、ローラを公転駆動してスピニング加工を行うスピニング加工装置に関するものである。
主に管素材の端部に対してスピニング加工を行って、例えば、テーパ状の管端部を形成するスピニング加工装置として、種々の形式のものが知られている（例えば、特許文献１〜３参照。）。
このうち、特許文献１に記載のものは、被加工部材を回転不能に支持した状態で絞り工具を被加工部材の回りに公転駆動してスピニング加工を行うようにしている。
この主軸装置は、２重構造の主軸にカム板と工具取付台（面板）を設け、主軸後方に直列に装着した２組の遊星歯車機構を駆動し、回転中の主軸の内外管の間に速度差を生起させてカム板と工具取付台との間に相対回動を与え、主軸回りを公転する絞り工具を、径方向に摺動させてスピニング加工を行うように構成されている。
このうち、特許文献１に記載のものは、被加工部材を回転不能に支持した状態で絞り工具を被加工部材の回りに公転駆動してスピニング加工を行うようにしている。
この主軸装置は、２重構造の主軸にカム板と工具取付台（面板）を設け、主軸後方に直列に装着した２組の遊星歯車機構を駆動し、回転中の主軸の内外管の間に速度差を生起させてカム板と工具取付台との間に相対回動を与え、主軸回りを公転する絞り工具を、径方向に摺動させてスピニング加工を行うように構成されている。
また、特許文献２〜３に記載のものは、傾斜軸及び偏心軸を適宜組み合わせ、被加工部材回りに加工具であるローラを公転駆動してスピニング加工を行うようにしている。
しかしながら、特許文献１に記載の主軸装置のように、主軸回りを公転する加工具によってスピニング加工を行う装置においては、加工具を固定して被加工部材を回転させるスピニング加工装置とは異なり、例えば、絞り工具及び切断を行う刃具といった複数の種類の加工具を並設して加工することが困難であるため、スピニング加工終了後に、別工程で別の設備を用いて加工端部の切断を行う必要があった。
このようなスピニング加工後の切断工程は、特許文献２〜３に記載されているような傾斜軸や偏心軸を含むスピニング加工を行った後には、管端部の仕上げ加工として必須の工程となる。
また、主軸回りを公転する加工具によってスピニング加工を行う装置において、例えば、２種類のローラを用いて連続してスピニング加工を行い得るようにすることが要請されているが、特許文献１〜３に記載のものでは実現できなかった。
このようなスピニング加工後の切断工程は、特許文献２〜３に記載されているような傾斜軸や偏心軸を含むスピニング加工を行った後には、管端部の仕上げ加工として必須の工程となる。
また、主軸回りを公転する加工具によってスピニング加工を行う装置において、例えば、２種類のローラを用いて連続してスピニング加工を行い得るようにすることが要請されているが、特許文献１〜３に記載のものでは実現できなかった。
ところで、本件出願人らは、先に、回転不能に支持した被加工部材に対し、加工具を公転駆動してスピニング加工を行うスピニング加工装置において、スピニング加工を適切に行うとともに、スピニング加工に連続して切断等の他の加工を行い得るスピニング加工装置を提案した（特許文献４参照。）。
このスピニング加工装置は、内管及び外管の二重管からなる主軸と、前記外管の先端部に設け前記外管の軸を中心に前記外管と共に回転する第１の回転体と、該第１の回転体と平行に前記内管の先端部に設け前記内管の軸を中心に前記内管と共に回転する第２の回転体であって、前記内管の軸回りに第１の案内路及び第２の案内路を形成した第２の回転体と、該第２の回転体の前記第１の案内路及び第２の案内路に沿って夫々移動可能に、前記第１の回転体に支持する第１の加工具及び第２の加工具と、前記内管及び前記外管を同方向に回転駆動し、かつ、必要に応じて前記内管と前記外管との間に回転差が生起されるように前記内管及び前記外管を相対的に回転駆動する駆動手段とを備え、前記第２の回転体が一方向に回転するとき前記第１の加工具と前記第２の加工具が相対的に逆方向に移動するように前記第１の案内路及び第２の案内路を形成し、回転不能に支持した被加工部材に対し、前記第１の加工具及び第２の加工具を公転駆動しながら、前記第１の加工具を前記第１の案内路に沿って径方向に駆動するとともに、前記第２の加工具を前記第２の案内路に沿って径方向に駆動するように構成されている。
このスピニング加工装置は、内管及び外管の二重管からなる主軸と、前記外管の先端部に設け前記外管の軸を中心に前記外管と共に回転する第１の回転体と、該第１の回転体と平行に前記内管の先端部に設け前記内管の軸を中心に前記内管と共に回転する第２の回転体であって、前記内管の軸回りに第１の案内路及び第２の案内路を形成した第２の回転体と、該第２の回転体の前記第１の案内路及び第２の案内路に沿って夫々移動可能に、前記第１の回転体に支持する第１の加工具及び第２の加工具と、前記内管及び前記外管を同方向に回転駆動し、かつ、必要に応じて前記内管と前記外管との間に回転差が生起されるように前記内管及び前記外管を相対的に回転駆動する駆動手段とを備え、前記第２の回転体が一方向に回転するとき前記第１の加工具と前記第２の加工具が相対的に逆方向に移動するように前記第１の案内路及び第２の案内路を形成し、回転不能に支持した被加工部材に対し、前記第１の加工具及び第２の加工具を公転駆動しながら、前記第１の加工具を前記第１の案内路に沿って径方向に駆動するとともに、前記第２の加工具を前記第２の案内路に沿って径方向に駆動するように構成されている。
ところで、特許文献４に記載のスピニング加工装置は、上記の所期の目的を達成できるものである反面、第１及び第２の案内路を形成した第２の回転体等の複雑な構造の部材を用い、内管及び外管の複雑な差速制御を必要とし、さらに、これらの部材には汎用性がないため、例えば、稼働状況の異なる２種類の加工具の組み合わせを変更した場合には、第２の回転体も併せて交換しなければならず、手数とコストを要するという問題があった。
本発明は、上記従来のスピニング加工装置の有する問題点に鑑み、回転不能に支持した被加工部材に対し、加工具を公転駆動してスピニング加工を行うスピニング加工装置において、スピニング加工を適切に行うとともに、スピニング加工に連続して切断等の他の加工を行い得るようにするという特許文献４に記載のスピニング加工装置の特性を享有しながら、簡易な機構を用い、制御が容易で、稼働状況の異なる２種類の加工具の組み合わせの変更等に容易に対応できるスピニング加工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、本発明のスピニング加工装置は、回転駆動軸と、該回転駆動軸の先端部に設けられて、回転駆動軸と共に回転する回転体と、該回転体に設けられた複数の工具支持部に沿って回転体の径方向に移動可能に支持された第１の加工具及び第２の加工具と、該第１の加工具及び第２の加工具の位置を制御する加工具の位置制御機構とからなるスピニング加工装置において、前記加工具の位置制御機構が、回転駆動軸の外周に回転駆動軸の軸方向に移動可能に設けられて、回転駆動軸と共に回転する移動体と、該移動体の回転駆動軸の軸方向の位置を制御する移動体の位置制御機構と、移動体と第１の加工具及び第２の加工具とを、移動体に設けたピンと、第１の加工具及び第２の加工具に設けたピンとを介して、それぞれ接続する第１のリンク片及び第２のリンク片を備えたリンク機構とからなり、第１のリンク片及び第２のリンク片が回転駆動軸の中心軸を含む面内で揺動するようにしてなることを特徴とする。
この場合において、前記リンク機構の第１のリンク片及び第２のリンク片を、移動体の移動によって第１の加工具及び第２の加工具を互いに逆方向に移動するように設けるようにすることができる。
また、前記リンク機構の第１のリンク片及び第２のリンク片に、移動体の移動によって第１の加工具及び第２の加工具が移動しない静止域を設けることができる。
本発明のスピニング加工装置によれば、回転駆動軸と共に回転する回転体に設けられた複数の工具支持部に沿って回転体の径方向に移動可能に支持された第１の加工具及び第２の加工具の位置を加工具の位置制御機構によって制御するようにすることにより、スピニング加工を適切に行うとともに、スピニング加工に連続して切断等の他の加工を行うことができる。
そして、加工具の位置制御機構を、回転駆動軸の外周に回転駆動軸の軸方向に移動可能に設けられて、回転駆動軸と共に回転する移動体と、該移動体の回転駆動軸の軸方向の位置を制御する移動体の位置制御機構と、移動体と第１の加工具及び第２の加工具とをそれぞれ接続する第１のリンク片及び第２のリンク片を備えたリンク機構とから構成することにより、リンク機構という簡易な機構を用い、制御が容易で、稼働状況の異なる２種類の加工具の組み合わせの変更等にも容易に対応できるスピニング加工装置を提供することができる。
そして、加工具の位置制御機構を、回転駆動軸の外周に回転駆動軸の軸方向に移動可能に設けられて、回転駆動軸と共に回転する移動体と、該移動体の回転駆動軸の軸方向の位置を制御する移動体の位置制御機構と、移動体と第１の加工具及び第２の加工具とをそれぞれ接続する第１のリンク片及び第２のリンク片を備えたリンク機構とから構成することにより、リンク機構という簡易な機構を用い、制御が容易で、稼働状況の異なる２種類の加工具の組み合わせの変更等にも容易に対応できるスピニング加工装置を提供することができる。
また、前記リンク機構の第１のリンク片及び第２のリンク片を、移動体の移動によって第１の加工具及び第２の加工具を互いに逆方向に移動するように設けるようにすることにより、第１の加工具及び第２の加工具が干渉することなく、スピニング加工に連続して切断等の他の加工を行うことができる。
また、前記リンク機構の第１のリンク片及び第２のリンク片に、移動体の移動によって第１の加工具及び第２の加工具が移動しない静止域を設けることにより、回転駆動軸の軸心から第１の加工具及び第２の加工具の待避位置までの距離を必要最小限に設定することができ、第１の加工具及び第２の加工具の遠心力による回転駆動軸のブレを小さくすることができる。
以下、本発明のスピニング加工装置の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
図１〜図２に、本発明のスピニング加工装置の一実施例を示す。
このスピニング加工装置は、モータ１１等からなる駆動機構によって回転駆動される回転駆動軸１と、回転駆動軸１の先端部に設けられて、回転駆動軸１と共に回転する回転体２と、回転体２に設けられた複数（本実施例においては、２個ずつの合計４個）の工具支持部３ａ、３ｂに沿って回転体２の径方向に移動可能に支持された第１の加工具４ａ及び第２の加工具４ｂと、第１の加工具４ａ及び第２の加工具４ｂの位置を制御する加工具の位置制御機構５とから構成するようにしている。
そして、加工具の位置制御機構５は、回転駆動軸１の外周に回転駆動軸１の軸方向に移動可能に設けられて、回転駆動軸１と共に回転する移動体５１と、移動体５１の回転駆動軸１の軸方向の位置を制御する移動体の位置制御機構５２と、移動体５１と第１の加工具４ａ及び第２の加工具４ｂとをそれぞれ接続する第１のリンク片５３ａ及び第２のリンク片５３ｂを備えたリンク機構５３とからなる。
このスピニング加工装置は、モータ１１等からなる駆動機構によって回転駆動される回転駆動軸１と、回転駆動軸１の先端部に設けられて、回転駆動軸１と共に回転する回転体２と、回転体２に設けられた複数（本実施例においては、２個ずつの合計４個）の工具支持部３ａ、３ｂに沿って回転体２の径方向に移動可能に支持された第１の加工具４ａ及び第２の加工具４ｂと、第１の加工具４ａ及び第２の加工具４ｂの位置を制御する加工具の位置制御機構５とから構成するようにしている。
そして、加工具の位置制御機構５は、回転駆動軸１の外周に回転駆動軸１の軸方向に移動可能に設けられて、回転駆動軸１と共に回転する移動体５１と、移動体５１の回転駆動軸１の軸方向の位置を制御する移動体の位置制御機構５２と、移動体５１と第１の加工具４ａ及び第２の加工具４ｂとをそれぞれ接続する第１のリンク片５３ａ及び第２のリンク片５３ｂを備えたリンク機構５３とからなる。
この場合において、回転駆動軸１は、中空軸で構成し、その内部に中空軸で構成した第１のシャフト６を挿通し、さらに、その内部に中実軸で構成した第２のシャフト７を挿通するようにしている。
第１のシャフト６は、基端側をシリンダ機構６１に接続し、回転駆動軸１と独立して、軸方向に移動可能に設けられるとともに、先端側にマンドレル６２を取り付けるようにしている。
また、第２のシャフト７は、基端側をシリンダ機構７１に接続し、回転駆動軸１及び第１のシャフト６と独立して、軸方向に移動可能に設けられるとともに、先端側がマンドレル６２を貫通させることによって、加工したワークをマンドレル６２から離脱できるようにしている。
第１のシャフト６は、基端側をシリンダ機構６１に接続し、回転駆動軸１と独立して、軸方向に移動可能に設けられるとともに、先端側にマンドレル６２を取り付けるようにしている。
また、第２のシャフト７は、基端側をシリンダ機構７１に接続し、回転駆動軸１及び第１のシャフト６と独立して、軸方向に移動可能に設けられるとともに、先端側がマンドレル６２を貫通させることによって、加工したワークをマンドレル６２から離脱できるようにしている。
移動体の位置制御機構５２は、移動体５１に軸受を介して回転自在に、かつ、回転駆動軸１の軸方向に不動に配設された操作体５２ａと、操作体５２ａを回転駆動軸１と平行な方向に駆動するボールねじ機構５２ｂ及びサーボモータ５２ｃ等からなる駆動機構とからなる。
リンク機構５３の第１のリンク片５３ａ及び第２のリンク片５３ｂは、移動体５１に設けたピン５１ａ、５１ｂと、第１の加工具４ａ及び第２の加工具４ｂに設けたピン４１ａ、４１ｂとを介して、移動体５１と第１の加工具４ａ及び第２の加工具４ｂとをそれぞれ接続するように構成されている。
そして、本実施例において、第１のリンク片５３ａ及び第２のリンク片５３ｂは、移動体５１の移動によって第１の加工具４ａ及び第２の加工具４ｂを互いに逆方向に移動するように設けるようにしている。
これにより、第１の加工具４ａ及び第２の加工具４ｂが干渉することなく、例えば、図１の仮想線で示すスピニングロール（絞り工具）として構成した第１の加工具４ａによるスピニング加工（このとき、第２の加工具４ｂは、図１の実線で示す径方向の外周側の待機位置に移動されている。）に連続して、図１の仮想線で示す切断を行う刃具として構成した第２の加工具４ｂによる切断加工（このとき、第１の加工具４ａは、図１の実線で示す径方向の外周側の待機位置に移動されている。）を行うことができる。
これにより、第１の加工具４ａ及び第２の加工具４ｂが干渉することなく、例えば、図１の仮想線で示すスピニングロール（絞り工具）として構成した第１の加工具４ａによるスピニング加工（このとき、第２の加工具４ｂは、図１の実線で示す径方向の外周側の待機位置に移動されている。）に連続して、図１の仮想線で示す切断を行う刃具として構成した第２の加工具４ｂによる切断加工（このとき、第１の加工具４ａは、図１の実線で示す径方向の外周側の待機位置に移動されている。）を行うことができる。
また、リンク機構５３の第１のリンク片５３ａ及び第２のリンク片５３ｂに、移動体５１の移動によって第１の加工具４ａ及び第２の加工具４ｂが移動しない静止域（「遊び」部分。本実施例においては、移動体５１に設けたピン５１ａ、５１ｂが挿通される長孔５４ａ、５４ｂ）を設けるようにしている。
これにより、回転駆動軸１の軸心から第１の加工具４ａ及び第２の加工具４ｂの図１の実線で示す径方向の外周側の待避位置までの距離を必要最小限に設定することができ、第１の加工具４ａ及び第２の加工具４ｂの遠心力による回転駆動軸１のブレを小さくすることができる。
これにより、回転駆動軸１の軸心から第１の加工具４ａ及び第２の加工具４ｂの図１の実線で示す径方向の外周側の待避位置までの距離を必要最小限に設定することができ、第１の加工具４ａ及び第２の加工具４ｂの遠心力による回転駆動軸１のブレを小さくすることができる。
本実施例のスピニング加工装置は、回転駆動軸１と共に回転する回転体２に設けられた複数の工具支持部３ａ、３ｂに沿って回転体２の径方向に移動可能に支持された第１の加工具４ａ及び第２の加工具４ｂの位置を加工具の位置制御機構５によって制御するようにすることにより、スピニング加工を適切に行うとともに、スピニング加工に連続して切断等の他の加工を行うことができる。
そして、加工具の位置制御機構５を、回転駆動軸１の外周に回転駆動軸１の軸方向に移動可能に設けられて、回転駆動軸１と共に回転する移動体５１と、移動体５１の回転駆動軸１の軸方向の位置を制御する移動体の位置制御機構５２と、移動体５１と第１の加工具４ａ及び第２の加工具４ｂとをそれぞれ接続する第１のリンク片５３ａ及び第２のリンク片５３ｂを備えたリンク機構５３とから構成することにより、リンク機構５３という簡易な機構を用い、制御が容易で、稼働状況の異なる２種類の加工具の組み合わせの変更等にも容易に対応できる。
そして、加工具の位置制御機構５を、回転駆動軸１の外周に回転駆動軸１の軸方向に移動可能に設けられて、回転駆動軸１と共に回転する移動体５１と、移動体５１の回転駆動軸１の軸方向の位置を制御する移動体の位置制御機構５２と、移動体５１と第１の加工具４ａ及び第２の加工具４ｂとをそれぞれ接続する第１のリンク片５３ａ及び第２のリンク片５３ｂを備えたリンク機構５３とから構成することにより、リンク機構５３という簡易な機構を用い、制御が容易で、稼働状況の異なる２種類の加工具の組み合わせの変更等にも容易に対応できる。
以上、本発明のスピニング加工装置について、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、各実施例に記載した構成を適宜組み合わせる等、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。
本発明のスピニング加工装置は、スピニング加工を適切に行うとともに、スピニング加工に連続して切断等の他の加工を行い得るようにするという特性を享有しながら、簡易な機構を用い、制御が容易で、稼働状況の異なる２種類の加工具の組み合わせの変更等に容易に対応できることから、各種スピニング加工の用途に好適に用いることができる。
１ 回転駆動軸
２ 回転体
３ａ、３ｂ 工具支持部
４ａ 第１の加工具
４ｂ 第２の加工具
４１ａ、４１ｂ ピン
５ 加工具の位置制御機構
５１ 移動体
５１ａ、５１ｂ ピン
５２ 移動体の位置制御機構
５３ リンク機構
５３ａ 第１のリンク片
５３ｂ 第２のリンク片
５４ａ、５４ｂ 長孔
２ 回転体
３ａ、３ｂ 工具支持部
４ａ 第１の加工具
４ｂ 第２の加工具
４１ａ、４１ｂ ピン
５ 加工具の位置制御機構
５１ 移動体
５１ａ、５１ｂ ピン
５２ 移動体の位置制御機構
５３ リンク機構
５３ａ 第１のリンク片
５３ｂ 第２のリンク片
５４ａ、５４ｂ 長孔
Claims (3)
- 回転駆動軸と、該回転駆動軸の先端部に設けられて、回転駆動軸と共に回転する回転体と、該回転体に設けられた複数の工具支持部に沿って回転体の径方向に移動可能に支持された第１の加工具及び第２の加工具と、該第１の加工具及び第２の加工具の位置を制御する加工具の位置制御機構とからなるスピニング加工装置において、前記加工具の位置制御機構が、回転駆動軸の外周に回転駆動軸の軸方向に移動可能に設けられて、回転駆動軸と共に回転する移動体と、該移動体の回転駆動軸の軸方向の位置を制御する移動体の位置制御機構と、移動体と第１の加工具及び第２の加工具とを、移動体に設けたピンと、第１の加工具及び第２の加工具に設けたピンとを介して、それぞれ接続する第１のリンク片及び第２のリンク片を備えたリンク機構とからなり、第１のリンク片及び第２のリンク片が回転駆動軸の中心軸を含む面内で揺動するようにしてなることを特徴とするスピニング加工装置。
- 前記リンク機構の第１のリンク片及び第２のリンク片を、移動体の移動によって第１の加工具及び第２の加工具を互いに逆方向に移動するように設けてなることを特徴とする請求項１記載のスピニング加工装置。
- 前記リンク機構の第１のリンク片及び第２のリンク片に、移動体の移動によって第１の加工具及び第２の加工具が移動しない静止域を設けてなることを特徴とする請求項１又は２記載のスピニング加工装置。
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