JP6491921B2 - ワーク排出機構、ワーク交換機構、肥大加工装置、ワーク排出方法、及びワーク交換方法 - Google Patents

Description

本発明は、肥大加工後に金型からワークを自動で排出可能なワーク排出機構と、ワーク排出機構を備えて自動でワークを交換可能なワーク交換機構と、さらに、これらを備えた肥大加工装置、及びワーク排出方法、並びにワーク交換方法に関する。

従来、ワークの両端部側を一対のホルダユニットの金型に支持し、軸線方向に加圧しつつ軸線と交差する方向にエネルギーを繰り返し加えることで、ホルダユニット間のワークに肥大部を形成する軸肥大加工装置が知られている。

下記特許文献１の軸肥大加工装置では、ワークの端部を嵌入させて保持する回転保持体と、ワークの端面と当接する裏宛て部材と、を備えた金型が各ホルダユニットに配設されている。この軸肥大加工装置では、ホルダユニット間のワークに肥大部を形成した後、アクチュエータにより裏当て部材を押圧して、肥大加工後のワークを金型から強制排出させている。

特開２００８−２００６９７号公報

しかしながら、従来の肥大加工装置で加工後のワークの排出動作を自動化するには、繰り返し金型から押し出されるワークを安定に支持しなければならないが、肥大加工時にワークが金型に強固に嵌合されることがあるため、加工後のワークを押圧して金型から強制的に排出させるには、高い圧力で押圧することが必要である。

そのため、加工後に強制的に排出されるワークを安定に支持するには、高圧で押し出されるワークを支持しなければならず、ワークの嵌合状態が解除した際の衝撃力が負荷される。そのため、金型が破損し易く、排出動作を自動化することが容易でなかった。

そこで、本発明では肥大加工後のワークを自動で排出することが可能で、簡素な構造のワーク排出機構、ワーク交換機構、肥大加工装置、ワーク排出方法、及びワーク交換方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明のワーク排出機構は、一対の金型にワークの両端部側を軸線方向に嵌合させ、金型間でワークを軸線方向に加圧しつつ軸線と交差する方向にエネルギーを加えて肥大加工を施したワークを、金型から取り出して排出するための肥大加工装置のワーク排出機構であって、金型内のワークを軸線方向に押圧する押出部と、一対の金型間に配置されて軸線方向に駆動可能な駆動基台と、駆動基台に軸線方向へスライド可能に支持されたワークのチャック部と、チャック部を押出部側に付勢する付勢部と、を備えている。

本発明のワーク交換機構は、上述のワーク排出機構を備えるとともに、金型に嵌合するための次ワークを支持する次ワーク支持部が駆動基台に装着されている。

本発明の肥大加工装置は、上述のワーク排出機構又はワーク交換機構が、一対の金型間の空間に挿脱可能に設けられている。

本発明のワーク排出方法は、一対の金型にワークの両端部側を軸線方向に嵌合させ、金型間でワークを軸線方向に加圧しつつ軸線と交差する方向にエネルギーを加えて肥大加工を施した後、ワークを金型から排出するためのワーク排出方法であって、一方の金型からワークの一方の軸部を離脱させ、駆動基台に軸線方向にスライド可能に支持され他方の金型側に付勢されたチャック部により一方の軸部を把持し、他方の金型に嵌合されたワークの他方の軸部を軸線方向に押圧するとともに駆動基台を軸線方向に駆動させることで、チャック部を付勢力に抗してスライドさせつつ他方の軸部を他方の金型から離脱させることで、ワークを排出するものである。
本発明のワーク交換方法は、上述のワークの排出方法によりワークを金型から排出した後、次ワーク支持部に支持された次ワークを一対の金型間に配置し、一対の金型を軸線方向に近接させて次ワークの各端部を一対の金型に嵌合させる。

本発明によれば、ワークを軸線方向に押圧する押出部を備えるとともに、ワークのチャック部が軸線方向に駆動可能な駆動基台に支持されているので、肥大加工後にワークが金型に強固に嵌合されていても、押出部により押圧することで金型との嵌合状態を解除でき、またワークを把持して駆動基台を駆動させてワークを金型から離脱させることができる。

その際、ワークが金型に強固に嵌合した状態が急激に開放されてワークが勢いよく金型から離脱したとしても、チャック部が駆動基台に軸線方向へスライド自在に支持されて付勢部により押圧部側に付勢されているので、ワークの嵌合状態が解除された際にワークからのチャック部への衝撃力を、付勢部を付勢力に抗して変形させることで吸収できる。そのため駆動基台等に負荷される衝撃力を減衰することが可能である。

よって、簡素な構成でワーク排出機構の強度を確保することができ、肥大加工後のワークを自動で排出でき簡素な構造のワーク排出機構、ワーク交換装置、肥大加工装置、ワーク排出方法、及びワーク交換方法を提供することが可能である。

本発明の実施形態に係る肥大加工装置を示す概略図である。 （ａ）〜（ｄ）は本発明の実施形態に係る肥大加工装置において、肥大加工を行う方法を説明する概略図である。 （ａ）〜（ｅ）は本発明の実施形態に係る肥大加工装置において、ワークを交換する方法を説明する概略図である。

以下、本発明の実施形態について図を用いて説明する。ここでは断面円形を有する金属製の軸状ワークの中間部に肥大部を形成する軸肥大加工装置の例を用いて説明する。

この実施形態の軸肥大加工装置は、図１に示すように、ワークＷの両端部側を装置の軸線Ｌに沿う方向に嵌合する一対の金型２０ａ，２０ｂと、各金型２０ａ，２０ｂを支持する一対のホルダユニット１０ａ，１０ｂと、一対のホルダユニット１０ａ，１０ｂを軸線Ｌ方向に相対加圧する加圧部３０と、金型２０ａ，２０ｂ間のワークＷに軸線Ｌと交差する方向のエネルギーを加える交差方向負荷部４０と、一対のホルダユニット１０ａ，１０ｂ間の空間に挿脱可能に設けられたワーク交換機構５０と、を備えている。

一対の金型２０ａ，２０ｂは、加圧時にワークＷの外周面の略全周が金型２０ａ，２０ｂの内周面の略全周に当接する筒状のスリーブ２１と、スリーブ２１の貫通孔における一方の端部側に軸線Ｌ方向に移動可能に挿入され、加圧時にワークＷの端面と当接する受け部２２とを備えている。

一対のホルダユニット１０ａ，１０ｂのそれぞれは、貫通孔が軸線Ｌ上に配置されるように各金型２０ａ，２０ｂを支持する。各金型２０ａ，２０ｂは軸線Ｌ周りに回転自在であり、それぞれホルダユニット１０ａ，１０ｂに対して軸方向及び径方向の何れにも移動不能となっている。

加圧部３０は、一方のホルダユニット１０ａを軸線Ｌ方向に加圧駆動可能に構成されている。他方のホルダユニット１０ｂが軸線Ｌ方向に移動不能のため、一方のホルダユニット１０ａを加圧することで、金型２０ａ，２０ｂ間のワークＷを相対加圧可能となっている。

交差方向負荷部４０は、ホルダユニット１０ｂに回転可能に支持された金型２０ｂを軸線Ｌ周りに回転駆動する回転部４５と、ホルダユニット１０ｂを軸線Ｌと交差する方向に相対傾斜させる傾動部４１と、を備えている。

回転部４５及び傾動部４１は、加圧部３０により加圧駆動されるホルダユニット１０ａとは反対側のホルダユニット１０ｂに装着されている。この傾動部４１は、貫通孔の開口付近における軸線Ｌ上の傾動中心Ｏを中心に、他方のホルダユニット１０ｂを傾斜させるようになっている。

ワーク交換機構５０は、肥大加工を施したワークＷを金型２０ａ，２０ｂから取り出して排出するためのワーク排出機構６０と、このワーク排出機構６０に装着され、未加工の次ワークＷｎを支持して金型２０ａ，２０ｂに嵌合させるための次ワーク支持部５１と、を備えている。

ワーク排出機構６０は、金型２０ａ，２０ｂのスリーブ２１の貫通孔内に嵌合されたワークＷを軸線Ｌ方向に押圧するための押出部６１と、一対の金型２０ａ，２０ｂ間の空間に挿脱可能に配置されて軸線Ｌ方向に駆動可能な駆動基台６３と、軸線Ｌ方向にスライド可能となるように駆動基台６３に支持されたワークＷのチャック部６５と、チャック部６５を金型２０ｂ側に付勢する付勢部６７と、ワークＷの一端側を下向きにしてワークＷを載置し搬出する搬出部７１と、を備えている。

押出部６１は、油圧シリンダ等のアクチュエータからなり、金型２０ａ，２０ｂの受け部２２を軸線Ｌ方向に高圧で押圧可能となっている。この押出部６１は、受け部２２が最も後退する位置を調整可能となっており、肥大加工時に受け部２２をその位置で維持することができる。

駆動基台６３は、ホルダユニット１０ａ，１０ｂ間の空間の外に設置された多関節ロボット スカラロボット、直交ロボット等により支持されている。この駆動基台６３は、ホルダユニット１０ａ，１０ｂ間の空間に挿入及び離脱可能であり、制御部により位置、向き、駆動速度等が調整されて、後述するような種々の動作が可能となっている。

チャック部６５は、駆動基台６３に支持されており、肥大部Ｗｆが形成されたワークＷの一方の端部を保持及び開放可能に構成されている。
この実施形態では、肥大加工後のワークＷは、肥大部Ｗｆと肥大部Ｗｆの両側に形成された一対の軸部とを有している。さらに、傾動部４１が設けられたホルダユニット１０ｂ側の軸部の長さが、加圧部３０が設けられたホルダユニット１０ａ側の軸部より長く形成されており、チャック部６５により短い軸部がチャックされるようになっている。

このチャック部６５は、駆動基台６３に軸線Ｌと平行に設けられたガイドロッド６８に軸線Ｌ方向にスライド可能に支持され、ガイドロッド６８に装着された圧縮バネ等からなる付勢部６７により、押出部６１側に向けて付勢されている。
さらにチャック部６５は、駆動基台６３のガイドロッド６８に装着されたスライドブロック６６に対して回動駆動可能に支持されている。これにより、チャック部６５にチャックされたワークＷを略水平方向から略垂直方向へ回動可能である。

搬出部７１は、肥大部Ｗｆ及び両側の軸部を有する加工後のワークＷを、両軸部を立てた状態で肥大部Ｗｆを載置可能な載置台７３と、載置台７３を装置外へ搬送するための図示しない駆動装置と、を備えている。この実施形態では、長い軸部を下向きに配置して、ワークＷを載置台７３に載置し、搬出可能となっている。

次ワーク支持部５１は、ワーク排出機構６０の駆動基台６３に装着されており、駆動基台６３の移動に従動して移動可能となっている。この次ワーク支持部５１は、未加工のワークＷの中腹を把持するように構成されており、駆動基台６３の位置を調整することで、軸線Ｌに沿って配置することが可能となっている。

次に、この軸肥大加工装置によりワークＷの肥大加工を行い、ワークＷを交換する方法について説明する。この方法では、図示しない制御部により各部の動作が制御されることで、肥大加工及びワークの交換が自動で繰り返されるようになっている。

ワークＷの軸肥大加工を施すには、図２（ａ）に示すように、ワークＷの両端側をそれぞれ金型２０ａ，２０ｂのスリーブ２１に嵌合させるとともに、端面を受け部２２に当接支持する。
図２（ｂ）に示すように、ワークＷを加圧状態で回転させつつ、傾動部４１により他方の金型２０ｂを軸線Ｌ上の傾動中心Ｏを中心にして傾斜させ、ワークＷに軸線Ｌと交差する方向のエネルギーを繰り返し加える。
これにより図２（ｃ）に示すように、肥大部Ｗｆを形成する。その後、図２（ｄ）に示すように、一対の金型２０ａ，２０ｂを軸線Ｌ上に配置して加圧及び回転を停止する。

次に、加工後のワークＷを排出して未加工の次ワークＷｎを装着することでワークＷの交換を行う。ここでは、予め次ワークＷｎを次ワーク支持部５１に支持した状態で、ワークＷの排出を行い、その後、連続して次ワークの装着を行う。
まず、加圧部３０を逆方向に駆動して、一対のホルダユニット１０ａ，１０ｂの金型２０ａ，２０ｂ間を離間させる。このとき、一方のホルダユニット１０ａの押出部６１により受け部２２を押圧して、一方の金型２０ａのスリーブ２１からワークＷの一方の軸部を離脱させる。

これにより、図３（ａ）に示すように、一対のホルダユニット１０ａ，１０ｂ間に空間を設け、この空間にワーク排出機構６０の駆動基台６３及びチャック部６５を挿入し、チャック部６５の軸を加工装置の軸線Ｌに一致させる。駆動基台６３を軸線Ｌ方向に移動させて、ワークＷの一方の軸部をチャック部６５により把持する。

図３（ｂ）に示すように、他方の金型２０ｂに嵌合されたワークＷの他方の軸部を、押出部６１により受け部２２を押圧することで、軸線Ｌ方向にワークＷを押圧する。このとき、駆動基台６３を押出部６１の押圧方向へ駆動させつつワークＷを押圧する。これにより、肥大加工により強固に嵌合されたワークＷの軸部をチャック部６５側に押し出す。
このとき、駆動基台６３よりも押出部６１により押し出されるワークＷの量が多い場合には、付勢部６７の付勢力に抗して、チャック部６５が押圧方向にスライドする。
そして図３（ｃ）に示すように、ワークＷの他方の軸部を金型２０ｂから完全に引き出して離脱させる。

次いで、図３（ｄ）に示すように、ワークＷの軸部を把持した状態で、チャック部６５を揺動させる。これによりワークＷの長い軸部を下向きにし、載置台７３に揺動方向に沿うように設けられた溝にワークＷの長い軸部を収容する。
この状態でチャック部６５を開放すると、肥大部Ｗｆが載置台７３上に載置される。そして載置台７３を移動させることで、ワークＷを軸肥大加工装置から外部へ搬出することができる。

その後、図３（ｅ）に示すように、駆動基台６３を上昇させて前後の位置調整を行うことで、次ワーク支持部５１に支持されていた未加工の次ワークＷｎを、一対のホルダユニット１０ａ，１０ｂに対応する位置に配置する。具体的には装置の軸線Ｌ上にワークＷの軸を配置する。そして加圧部３０を駆動して、一対のホルダユニット１０ａ，１０ｂの金型２０ａ，２０ｂ間を近接させる。
この実施形態では、駆動基台６３及びチャック部６５の軸方向長さよりもワークＷが長いため、一対のホルダユニット１０ａ，１０ｂを互いに近接させることで、ワークＷの各端部をそれぞれ各金型２０ａ，２０ｂのスリーブ２１の貫通孔に挿入して嵌合させることができる。

この状態で、駆動基台６３を一対のホルダユニット１０ａ，１０ｂ間の空間から離脱させ、さらにホルダユニット１０ａ，１０ｂ間を近接させて、ワークＷの両端がそれぞれ金型２０ａ，２０ｂの受け部２２に当接した状態まで嵌合させることで、ワークの交換が完了する。
完了後には、再び図２（ａ）〜（ｄ）に示すようにワークＷの軸肥大加工を行う。
このような動作を繰り返すことで、複数のワークＷに順次肥大加工を施すことができる。

このような肥大加工装置のワーク排出機構６０によれば、ワークＷを軸線Ｌ方向に押圧する押出部６１を備えるとともに、ワークＷのチャック部６５が、軸線Ｌ方向に駆動可能な駆動基台６３に支持されているので、肥大加工後にワークＷが金型２０ｂに強固に嵌合されていても、押出部６１により押圧することで金型２０ｂとの嵌合状態を解除でき、またワークＷを把持して駆動基台６３を駆動させることで、ワークＷを金型２０ａ，２０ｂから離脱させることができる。

その際、ワークＷが金型２０ｂに強固に嵌合した状態が急激に解除されて、ワークＷが勢いよく金型２０ｂから離脱することがある。特に、金型内部に微細な凹部等が存在すると、加工後にワークＷが強固に嵌合され、ワークＷが勢いよく金型２０ｂから離脱することになる。
ところが、チャック部６５が軸線Ｌ方向にスライド自在に駆動基台６３に支持されて付勢部６７により押圧部側に付勢されているので、ワークＷの嵌合状態が解除された際に、ワークＷからチャック部６５に衝撃力を、付勢部６７を付勢力に抗して変形させることで吸収できる。そのため駆動基台６３等に負荷される衝撃力を大幅に減衰することが可能である。
これによりワーク排出機構６０全体を強固な構造にすることなく、簡素な構成で肥大加工装置におけるワークの排出機構を実現できる。

Ｗ ワーク
Ｗｆ 肥大部
Ｗｎ 次ワーク
Ｌ 軸線
Ｏ 傾動中心
１０ａ，１０ｂ ホルダユニット
２０ａ，２０ｂ 金型
２１ スリーブ
２２ 受け部
３０ 加圧部
４０ 交差方向負荷部
４１ 傾動部
４５ 回転部
５０ ワーク交換機構
５１ ワーク支持部
６０ ワーク排出機構
６１ 押出部
６３ 駆動基台
６５ チャック部
６６ スライドブロック
６７ 付勢部
６８ ガイドロッド
７１ 搬出部
７３ 載置台

Claims (7)

1. 一対の金型にワークの両端部側を軸線方向に嵌合させ、前記金型間でワークを軸線方向に加圧しつつ軸線と交差する方向にエネルギーを加えて肥大加工を施した前記ワークを、前記金型から取り出して排出するための肥大加工装置のワーク排出機構であって、
   前記金型内のワークを前記軸線方向に押圧する押出部と、前記一対の金型間に配置されて前記軸線方向に駆動可能な駆動基台と、前記駆動基台に前記軸線方向へスライド可能に支持された前記ワークのチャック部と、該チャック部を前記押出部側に付勢する付勢部と、を備えた肥大加工装置のワーク排出機構。
2. 前記駆動基台を前記押出部の押圧方向へ駆動しながら前記押出部により前記ワークを押圧する、請求項１に記載の肥大加工装置のワーク排出機構。
3. 肥大加工後の前記ワークの一端部側を下向きにして該ワークを載置及び搬出する搬出部を備え、前記チャック部が前記ワークの一端部側を下向きにするように揺動可能である、請求項１又は２に記載の肥大加工装置のワーク排出機構。
4. 請求項１乃至３の何れかに記載のワーク排出機構を備えるとともに、
   前記金型に嵌合するための次ワークを支持する次ワーク支持部が前記駆動基台に装着されている、肥大加工装置用のワーク交換機構。
5. 請求項１乃至３の何れかに記載のワーク排出機構又は請求項４に記載のワーク交換機構が、前記一対の金型間の空間に挿脱可能に設けられている、肥大加工装置。
6. 一対の金型にワークの両端部側を軸線方向に嵌合させ、前記金型間でワークを軸線方向に加圧しつつ軸線と交差する方向にエネルギーを加えて肥大加工を施した後、前記ワークを前記金型から排出するためのワーク排出方法であって、
   一方の前記金型から前記ワークの一方の軸部を離脱させ、
   駆動基台に前記軸線方向にスライド可能に支持され他方の前記金型側に付勢されたチャック部により一方の前記軸部を把持し、
   他方の前記金型に嵌合された前記ワークの他方の軸部を前記軸線方向に押圧するとともに前記駆動基台を前記軸線方向に駆動させることで、前記チャック部を付勢力に抗してスライドさせつつ他方の前記軸部を他方の前記金型から離脱させる、ワーク排出方法。
7. 請求項６に記載のワークの排出方法により前記ワークを排出した後、次ワーク支持部に支持された次ワークを前記一対の金型間に配置し、前記一対の金型を前記軸線方向に近接させて前記次ワークの各端部を該一対の金型に嵌合させる、ワークの交換方法。

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