オーガスクリュの製造装置及び製造方法
【課題】スクリュ同士を接合する手間がなく、かつ、接合部分がもたらす不都合性を解消し得るオーガスクリュの製造装置及び製造方法を提供する。
【解決手段】オーガスクリュ５の製造装置１によると、送出部１３０によりオーガ軸１０の周面に送出される金属帯２０のオーガ軸１０との接触面を溶接部１４０により溶接し、制御部により、回転部モータ１２３でオーガ軸１０を回転させて金属帯２０を湾曲させるとともに、進退部モータ１１４でオーガ軸１０を進退させることで、金属帯２０を螺旋状に変形させてオーガ軸１０に巻回する。
【解決手段】オーガスクリュ５の製造装置１によると、送出部１３０によりオーガ軸１０の周面に送出される金属帯２０のオーガ軸１０との接触面を溶接部１４０により溶接し、制御部により、回転部モータ１２３でオーガ軸１０を回転させて金属帯２０を湾曲させるとともに、進退部モータ１１４でオーガ軸１０を進退させることで、金属帯２０を螺旋状に変形させてオーガ軸１０に巻回する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オーガスクリュの製造装置及び製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
オーガ軸と当該オーガ軸に螺設された金属帯で形成されるスクリュとを含むオーガスクリュは、地盤を掘削する掘削装置等に使用される。
【０００３】
そして、従来のオーガスクリュは、例えば、切断端部が形成されたドーナツ状の鋼板を進退駆動させながらオーガ軸に螺旋状に巻き付けて溶接し、次いで、当該巻き付けた鋼板（スクリュ）に別の鋼板を接合して同様にオーガ軸に溶接する作業を繰り返すこと等により製造されていた（特許文献１等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平２００５−５４３８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載のオーガスクリュの製造方法を用いた場合、スクリュをピッチごとに分割して形成しているため、連続する（複数のピッチからなる）スクリュを形成する上で、上記スクリュ同士を接合する手間が生じるとともに、接合部分を設けることによるスクリュの強度低下やスクリュ羽根の形状不整合等のオーガスクリュの駆動効率低下をもたらす等の問題があった。
【０００６】
本発明の課題は、スクリュ同士を接合する手間がなく、かつ、接合部分がもたらす不都合性を解消し得るオーガスクリュの製造装置及び製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、オーガ軸と前記オーガ軸に螺設された金属帯からなるスクリュとで構成されるオーガスクリュの製造装置において、前記オーガ軸を軸方向に進退させる進退手段と、前記オーガ軸を軸回りに回転させる回転手段と、前記金属帯を前記オーガ軸の周面に接触するように送出する送出手段と、前記送出手段により送出される金属帯の前記オーガ軸との接触面を溶接する溶接手段と、前記回転手段により前記オーガ軸を回転させて、前記溶接手段により溶接される金属帯を湾曲させるとともに、前記進退手段により前記オーガ軸を進退させて前記オーガ軸に螺旋状に巻回する巻回手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のオーガスクリュの製造装置において、前記進退手段は、前記オーガ軸の下方で、前記オーガ軸と平行に配置されたスピンドルと、前記スピンドルに軸着されるボールネジと、前記ボールネジと連結され、前記オーガ軸を上面に載置し、前記オーガ軸の長手方向に敷設されたレール上に配置される台車と、前記スピンドルを回転させるモータと、を有することを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のオーガスクリュの製造装置において、前記スピンドルの長手方向所定位置に設けられ、上端に備えられる突起部が前記スピンドルと当接して当該スピンドルを水平に支持し、前記台車が前記突起部と接触する際に押し下げられるパンダグラフ機構を備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れか１項に記載のオーガスクリュの製造装置において、前記巻回手段は、前記送出手段による前記金属帯を送出する角度を変更する角度変更手段と、前記進退手段による前記オーガ軸を進退させる速度を変更する速度変更手段と、を有することを特徴とする。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、オーガ軸と前記オーガ軸に螺設された金属帯からなるスクリュとで構成されるオーガスクリュの製造方法において、前記金属帯を前記オーガ軸の周面に接触するように送出する送出工程と、前記送出される金属帯の前記オーガ軸との接触面を溶接する溶接工程と、前記オーガ軸を回転させて、溶接される金属帯を湾曲させるとともに、前記オーガ軸を軸方向に進退させて、当該金属帯を前記オーガ軸に螺旋状に巻回する巻回工程と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、オーガ軸と前記オーガ軸に螺設された金属帯からなるスクリュとで構成されるオーガスクリュの製造方法において、前記金属帯を前記オーガ軸の周面に接触するように送出する送出工程と、前記送出される金属帯の前記オーガ軸との接触面を仮溶接する仮溶接工程と、前記オーガ軸を回転させて、仮溶接される金属帯を湾曲させるとともに、前記オーガ軸を軸方向に進退させて、前記金属帯を前記オーガ軸に螺旋状に巻回する巻回工程と、前記金属帯が前記オーガ軸に螺旋状に巻回された後に前記仮溶接された接触面を本溶接する本溶接工程と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、オーガ軸の周面に送出される金属帯が溶接され、オーガ軸を回転させて金属帯を湾曲させるとともに、オーガ軸を進退させることで、金属帯を螺旋状に変形させてオーガ軸に巻回することができる。つまり、本発明では、スクリュをピッチごとに分割して形成させずに、金属帯を用いて連続的にスクリュを形成することが出来る。
したがって、本発明は、スクリュ同士を接合する手間がなく、かつ、接合部分がもたらす不都合性を解消し得るオーガスクリュの製造装置及び製造方法であるといえる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る製造装置の概略構成を示す正面図である。
【図２】本発明に係る製造装置の概略構成を示す上面図である。
【図３】本発明に係る製造装置の制御構造を示すブロック図である。
【図４】本発明に係る製造装置によるオーガスクリュの製造処理を説明するためのフローチャートである。
【図５】本発明に係る製造装置による別のオーガスクリュの製造処理を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
「実施形態１」
以下、本発明の実施の形態について図１〜図３を参照しながら説明する。ここで、図１におけるオーガスリュの製造装置の前後方向をＸ方向、左右方向をＹ方向、上下方向をＺ方向とする。
なお、発明の範囲は図示例に限定されない。
【００１６】
本実施形態に係るオーガスクリュ５は、丸棒状のオーガ軸１０と、オーガ軸１０に螺設された金属帯２０からなるスクリュと、で構成され、地盤を掘削する掘削装置等に使用される。
そして、製造装置１は、例えば、図１及び図２に示すように、オーガ軸１０を軸方向（Ｘ方向）に進退させる進退部１１０（進退手段、巻回手段）と、オーガ軸１０を軸回りに回転させる回転部１２０（回転手段、巻回手段）と、オーガ軸１０の下方に配置されてオーガ軸１０を水平に支持するオーガ軸中間支持部１７０と、進退部１１０とオーガ軸中間支持部１７０の間に設けられたスピンドル支持部１６０（パンタグラフ機構）と、金属帯２０をオーガ軸１０の周面に接触するように送出する送出部１３０（送出手段、巻回手段）と、送出部１３０より送出される金属帯２０のオーガ軸１０との接触面を溶接する溶接部１４０（溶接手段）と、製造装置１の各構成を統括制御する制御部５００（回転手段、送出手段、溶接手段、巻回手段、速度変更手段、角度変更手段）と、を含んで構成される。
【００１７】
進退部１１０は、例えば、Ｘ軸回りに回転自在なスピンドル１１１と、このスピンドル１１１の回転に連動して移動する台車１１２と、この台車１１２の移動を案内するレール１１３と、スピンドル１１１に回転駆動力を付与する進退部モータ１１４（モータ、速度変更手段）と、進退部モータ１１４に接続される減速機１１５と、を含んで構成される。
【００１８】
スピンドル１１１は、オーガ軸１０の下方で、オーガ軸１０と平行に配置され、所定のピッチからなる螺旋状の溝がＸ方向に沿って形成された軸である。そして、当該スピンドル１１１は、一端が進退部モータ１１４と接続されており、他端がスピンドル端部１１１ａで固定され、進退部モータ１１４の回転に連動してＸ軸回りに回転自在となっている。
【００１９】
台車１１２は、例えば、オーガ軸１０を固定するチャック部１１２ａと、スピンドル１１１に螺着されるネジ部１１２ｂと、レール１１３に案内されて回転する車輪部１１２ｃと、この車輪部１１２ｃのレール１１３からの浮き防止のために設けられたローラ部１１２ｄと、回転部１２０を載置する基体１１２ｅと、を含んで構成される。
チャック部１１２ａは、例えば、オーガ軸１０の軸径に応じて図示しないハンドルを回転させることにより、オーガ軸１０の前端部を締め付けて固着し、オーガ軸１０の回転に応じてＸ軸回りに回転する。
ネジ部１１２ｂは、例えば、台車１１２の前下端に取り付けられたボールネジであり、スピンドル１１１に螺着され、スピンドル１１１のＸ軸回りの回転運動をＸ方向の直線運動に変換する。つまり、ネジ部１１２ｂは、スピンドル１１１のＸ軸回りの回転に応じて、進退部モータ１１４近傍とスピンドル端部１１１ａとの間を直線移動する。
車輪部１１２ｃは、例えば、基体１１２ｅの下面の４つの端部に設けられ、レール１１３上を回転する車輪で構成され、ネジ部１１２ｂの直動に応じて台車１１２全体をＸ方向に進退させる。
ローラ部１１２ｄは、例えば、基体１１２ｅのＹ方向両端部からそれぞれ二つずつＺ方向下側に延出して設けられ、先端部に設けられたローラがレール１１３の水平方向に延出したフランジ（図示省略）の下面と接触するようになっている。従って、台車１１２の進退と連動してローラ部１１２ｄのローラがレール上を回転するとともに、車輪部１１２ｃの浮き上がりを防止することができる。
【００２０】
レール１１３は、例えば、基体１１２ｅのＹ方向両端部の下方に位置し、オーガ軸１０の軸方向（Ｘ方向）に敷設され、車輪部１１２ｃの各々の車輪の溝と係合する。そして、レール１１３は、台車１１２の進退と連動して車輪部１１２ｃをＹ軸回りに回転させ、Ｘ方向に案内する。また、レール１１３は、ローラ部１１２ｄと接触してローラ部２をＸ方向に案内する。
【００２１】
進退部モータ１１４は、例えば、減速機１１５を介してスピンドル１１１と接続され、後述の制御部５００から出力される制御信号に応じて所定の回転速度で回転し、スピンドル１１１を軸回りに回転させるサーボモータである。つまり、進退部モータ１１４は、進退部モータ１１４とスピンドル端部１１１ａとの間で台車１１２をＸ方向に任意の速度で直線移動させるので、オーガ軸１０を進退させる速度を変更することができる。
減速機１１５は、例えば、進退部モータ１１４に接続されたギアであり、進退部モータ１１４の駆動力をスピンドル１１１に伝達する。
【００２２】
回転部１２０は、例えば、回転部モータ１２１と、回転部モータ１２１の回転を所定の減速比で減速させる第１減速機１２２と、この第１減速機１２２で減速された回転速度を更に減速させる第２減速機１２３と、この第２減速機１２３で減速された回転が伝達される回転軸１２４と、を含んで構成され、各々が台車１１２上に配置されており、進退部１１０（オーガスクリュ５）の進退に連動してＸ方向に進退する。
回転部モータ１２１は、第１減速機１２２と同軸に設けられたサーボモータであり、後述の制御部５００から出力される制御信号に応じて所定の回転速度で回転する。
第１減速機１２２は、回転部モータ１２１から出力された回転力を所定の減速比にて減速して第２減速機１２３に伝達する。
第２減速機１２３は、第１減速機１２２と噛合するギアを備えており、第１減速機１２２から出力された回転力を所定の減速比にて減速して回転軸１２４に伝達する。
回転軸１２４は、後側の一端がチャック部１１２ａに固着され、オーガ軸１０と同軸上に設けられ、オーガ軸１０と同じ回転速度でＸ軸（オーガ軸１０）回りに回転する軸である。
従って、回転部モータ１２３が回転すると、第１減速機１２２及び第２減速機１２３にて減速され、所定速度で回転軸１２４がＸ軸回りに回転することにより、オーガ軸１０を軸回りに回転させることが出来る。
【００２３】
オーガ軸中間支持部１７０は、例えば、オーガスクリュ５の下面でオーガ軸１０に平行に配設され、Ｘ軸回りに回転自在な２体の円筒状の支持部材１７１を含んで構成される。そして、２体の支持部材１７１の上にオーガスクリュ５が載置可能なように形成される。つまり、進退部１１０によりオーガスクリュ５がＸ方向に進退する際に、オーガスクリュ５が支持部材１７１の上を摺動し、回転部１２０によりオーガスクリュ５が軸回りに回転する際に、支持部材１７１が当該回転に応じて回動支持することで、オーガスクリュ５を水平に支持する。
【００２４】
スピンドル支持部１６０は、例えば、板状に設けられた本体１６１と、本体１６１の上端に設けられた突起部１６２と、本体１６１の下端に設けられ、本体１６１を回動自在にレール１１３に支持する回動支点１６３と、突起部１６２が回動支点１６３よりも上側に位置するように本体１６１を上向きに付勢するスプリング１６４と、を備えている。そして、スピンドル支持部１６０は、回動支点１６３を中心として回動可能に構成され、通常状態では、スプリング１６４が本体１６１を上向きに付勢することで、突起部１６２がスピンドル１１１の下面と接触してスピンドル１１１を長手方向所定位置で支持する。
【００２５】
突起部１６２は、例えば、上記通常状態でのＺ方向位置が、回転部１２０の基体１１２ｅの略下端に等しいように配設されたバー１６２ａと、上半分を切欠いた半円筒状の半円筒部材１６２ｂと、を含み、通常状態で半円部材１６２ｂがスピンドル１１１の下面と接触してスピンドル１１１を摺動支持する。
バー１６２ａは、Ｘ方向両端が下方に向けて湾曲した棒状の部材であり、台車１１２がＸ方向に進退しスピンドル支持部１６０の上方を通過する際、基体１１２ｅの下面と接触するように構成されている。つまり、上記基体１１２ｅの下面とバー１６２ａの接触によって本体１６１が下方に付勢され、回動支点１６３を中心に下側に回動して押し下がるので、スピンドル支持部１６０が台車１１２のＸ方向の進退を妨げないようになっている。そして、台車１１２がスピンドル支持部１６０の上方を通過した後は、スプリング１６４により突起部１６２は再び元の位置に押し上げられて、スピンドル１１１を支持する。つまり、スピンドル支持部１６０はパンタグラフ機構であるといえる。
【００２６】
送出部１３０は、例えば、金属帯２０を支持する金属帯支持部１３１と、金属帯２０をオーガ軸１０に送出する際のピッチ角を調整するピッチ角調整部１３２（角度変更手段）と、金属帯２０を送出する高さを調整する高さ調整部１３３と、を含んで構成され、金属帯２０をオーガ軸１０の周面に接触するように送出する。
【００２７】
金属帯支持部１３１は、上下一対の基盤１３１ａと、基盤１３１ａをＺ軸回りに回動させる回動体１３１ｂと、基盤１３１ａ上に設けられ、金属帯２０を挟持する一対の支持壁部１３１ｃと、一対の支持壁部１３１ｃの隙間を調整するハンドル１３１ｄと、を含んで構成される。
基盤１３１ａは、２枚の平板状の上基盤１３１ａ１と下基盤１３１ａ２とが蝶番部１３１ａ３にて連結され、蝶番１３１ａ３を中心として上基盤１３１ａ１がＹ軸回りに回転可能に構成される。
回動体１３１ｂは、下基盤１３１ａ２の下面と接続されて基盤１３１ａを下方から支持するとともに、基盤１３１ａをＺ軸回りに回動可能にするように配設された円柱状の部材である。
【００２８】
支持壁部１３１ｃは、上基盤１３１ａ１の上面で金属帯２０の両側面に位置し、金属帯２０の側面を挟み込んで支持する２つの壁体である。また、支持壁部１３１ｃは、ハンドル１３１ｄと接続され、ハンドル１３１ｄの回転に応じて双方が金属帯２０の軸線を中心として幅方向（図１のＡ方向）へ対称に可動するように構成されている。つまり、オーガ軸１０に巻回する金属帯２０の幅に応じてハンドル１３１ｄを左右に回転させることで、支持壁部１３１ｃが金属帯２０を締緩し適切に挟持することができる。
【００２９】
ハンドル１３１ｄは、支持壁部１３１ｃと接続された手動ハンドルである。そして、例えば、図示しないハンドル１３１ｄの軸に軸支されたピニオン歯車が支持壁部１３１ｃに接続されたラックと噛合し、ハンドル１３１ｄの回転に応じて支持壁部１３１ｃが直動するように構成される。
【００３０】
ピッチ角調整部１３２は、例えば、ピッチ角調整モータ１３２ａと、ピッチ角調整用減速機１３２ｂと、を含んで構成される。
ピッチ角調整モータ１３２ａは、回動体１３１ｂと接続されたサーボモータであり、ピッチ角調整用減速機１３２ｂを介して回転駆動力を回動体１３１ｂに伝達し、回動体１３１ｂをＺ軸回りに回転させる。つまり、回動体１３１ｂをＺ軸回りに回転させることで、回動体１３１ｂに接続された基盤１３１ａ上の金属帯２０もＺ軸回りに回転するので、金属帯２０がオーガ軸１０に送出される向きが変更され、スクリュのピッチ角（図１に示すピッチ角Ｐ２）を適宜調整することが可能となる。
ピッチ角調整用減速機１３２ｂは、ピッチ角調整モータ１３２ａに連結される減速用のギアである。
【００３１】
高さ調整部１３３は、例えば、下基盤１３１ａ２を貫通し、上基盤１３１ａ１の下面に先端が固着された直動型の高さ調整モータ１３４を含んで構成される。そして、高さ調整モータ１３４が駆動することにより、上基盤１３１ａ１が蝶番１３１ａ３を中心としてＹ軸回りに回転し、金属帯２０をオーガ軸１０に送出する高さ方向の角度（図２に示す角度ｈ１）を調整することが出来る。つまり、高さ調整モータ１３４を介して、金属帯２０をオーガ軸１０に送出する角度ｈ１を調整することで、スクリュの倒れ角を適宜調整することが可能となる。
また、高さ調整部１３３は、送出部１３０全体を上下に移動させる直動型モータ（図示省略）を備える。つまり、高さ調整部１３３により、金属帯２０をオーガ軸１０に送出する高さを調整することで、オーガ軸１０の軸径が変化しても、金属帯２０のオーガ軸１０との相対位置を変化させること無く送出することが可能となる。
【００３２】
溶接部１４０は、例えば、２機の溶接装置１４１，１４２を含み、金属帯２０のオーガ軸１０との接触面を溶接する。
溶接装置１４１，１４２は、例えば、複数の回動支点１４１ａ，１４１ｂ、１４２ａ，１４２ｂを中心にアーム１４１ｅ，１４２ｅを回動させて、溶接トーチ１４１ｄ，１４２ｄの位置／向きを調整自在な溶接ロボットである。そして、溶接装置１４１，１４２は、例えば、図示しないボンベに充填されたシールドガス（例えば、炭酸ガス）を溶接トーチ１４１ｄ，１４２ｄから噴射して、金属帯２０のオーガ軸１０との接触面（送出位置Ｓにおける接触面）を溶接する。そして、上記溶接された金属帯２０は、オーガ軸１０が軸回りに回転することにより、オーガ軸１０の周面に沿うように湾曲する。
ここで、図１に示すように、金属帯２０を挟んで第1溶接方向Ｗ１と第2溶接方向Ｗ２の双方から接触面のＸ方向左右端部を同時に溶接するため、溶接装置１４１，１４２は、それぞれ、金属帯２０の送出位置Ｓの左右に配置される。
なお、溶接装置１４１，１４２は、必ずしも溶接ロボットである必要は無く、手動式の溶接器等を用い、ユーザが適宜接触面に溶接トーチ１４１ｄ，１４２ｄを移動させて溶接するように構成しても勿論良い。
【００３３】
制御部５００は、例えば、溶接部１４０の下方に配置される複数の制御盤で構成され、図３に示すように、進退部１１０と、回転部１２０と、送出部１３０と、溶接部１４０と、等と接続され、図示しないモニタ装置や入力装置を介してユーザに指定されたピッチ間隔Ｐ１やピッチ角Ｐ２（及び角度ｈ１に基づく倒れ角）のオーガスクリュ５が製造されるように、製造装置１の各構成を統括制御する。
そして、制御部５００が進退部１１０（進退部モータ１１４）及び回転部１２０（回転部モータ１２３）に出力する所定の制御信号により、各々に備わるモータの速度が適宜変更される。そのため、制御部５００が進退部モータ１１４の速度を変更することにより、オーガ軸１０のＸ方向への進退速度が変更されるため、オーガ軸１０に巻回される各々のスクリュのピッチ間隔Ｐ１を調整することが出来る。
また、制御部５００が送出部１３０のピッチ角調整部１３２（ピッチ角調整モータ１３２ａ），高さ調整部１３３（高さ調整モータ１３４）へと出力する制御信号により、金属帯２０をオーガ軸１０に送出するピッチ角Ｐ２，高さ方向の角度ｈ１及び高さ位置を適宜に調整することが出来る。
また、制御部５００から溶接部１４０（溶接装置１４１，１４２）へと出力される制御信号によりアーム１４１ｅ，１４２ｅが回動し、溶接トーチ１４１ｄ，１４２ｄの位置／向きが変更されることで、溶接位置を精確に調整することが出来る。
したがって、制御部５００が製造装置１の各構成に出力する制御信号に基づいて、オーガ軸１０を回転部モータ１２３で軸回りに回転させて、溶接部１４０で溶接される金属帯２０を湾曲させるとともに、オーガ軸１０を進退部モータ１１４でＸ方向に進退させることができるので、オーガ軸１０に金属帯２０を螺旋状に巻回することが可能となる。
【００３４】
（オーガスクリュの第１の製造方法）
次に、本実施形態に係る製造装置１によるオーガスクリュ５の第1の製造方法について、図４のフローチャートを用いて説明する。
【００３５】
まず、所定の軸径からなるオーガ軸１０の端部をチャック部１１２ａ等により固着し、制御部５００により、スクリュ（オーガ軸１０に巻回する金属帯２０）のピッチ間隔Ｐ１及びピッチ角Ｐ２（及び角度ｈ１）を調整する（ステップＳ１）。また、上記軸径に応じて金属帯２０をオーガ軸１０に送出する高さ位置を調整しておく。
【００３６】
次いで、基盤１３１ａ上の支持壁部１３１ｃ間に金属帯２０をオーガ軸１０に向けて突出させた状態で配置して、ハンドル１３１ｄを回転させて挟持し、金属帯２０を先端が送出位置Ｓとなるようにオーガ軸１０の周面に接触させ、金属帯２０の送出を行う（ステップＳ２；送出工程）。
【００３７】
次いで、制御部５００により溶接装置１４１，１４２による溶接位置を調整し、ステップＳ２における金属帯２０のオーガ軸１０との接触面を溶接装置１４１，１４２で溶接（本溶接）する（ステップＳ３；溶接工程）。
【００３８】
次いで、制御部５００により、回転部モータ１２３を回転させてオーガ軸１０を軸回りに回転させ、ステップＳ３にて溶接された金属帯２０をオーガ軸１０の周面に沿うように湾曲させる。さらに、進退部モータ１１４をステップＳ１にて調整されたピッチ間隔Ｐ１に相当する速度で回転させてオーガ軸１０を軸方向に進退させ、金属帯２０を螺旋状に巻回する（ステップＳ４；巻回工程）。
【００３９】
以上、本実施形態に係るオーガスクリュ５の製造装置１は、オーガ軸１０を軸方向に進退させる進退部１１０と、オーガ軸１０を軸回りに回転させる回転部１２０と、金属帯２０をオーガ軸１０の周面に接触するように送出する送出部１３０と、送出部１３０により送出される金属帯２０のオーガ軸１０との接触面を溶接する溶接部１４０と、回転部１２０によりオーガ軸を回転させて、溶接部１４０により溶接される金属帯２０を湾曲させるとともに、進退部１１０によりオーガ軸１０を進退させてオーガ軸１０に螺旋状に巻回する制御部５００等と、を備える。
そして、製造装置１によると、オーガ軸１０の周面に送出される金属帯２０が溶接され、オーガ軸１０を回転させて金属帯２０を湾曲させるとともに、オーガ軸１０を進退させることで、金属帯２０を螺旋状に変形させてオーガ軸１０に巻回することができる。つまり、製造装置１では、スクリュをピッチごとに分割して形成させずに、金属帯２０を用いて連続的にスクリュを形成することが出来る。
したがって、本発明は、スクリュ同士を接合する手間がなく、かつ、接合部分がもたらす不都合性を解消し得るオーガスクリュの製造装置であるといえる。
【００４０】
また、進退部１１０は、オーガ軸１０の下方で、オーガ軸１０と平行に配置されたスピンドル１１１と、スピンドル１１１に軸着されるネジ部１１２ｂ（ボールネジ）と、ネジ部１１２ｂと連結され、オーガ軸１０を上面に載置し、オーガ軸１０の長手方向に敷設されたレール１１３上に配置される台車１１２と、スピンドル１１１を回転させる進退部モータ１１４と、を有する。
つまり、スピンドル，ボールネジ，モータを用いた簡易な構成でオーガ軸（台車）を進退させることが可能であるので、オーガスクリュのピッチ間隔を容易に調整することができるとともに製造コストを抑えることができる。
【００４１】
また、製造装置１は、スピンドル１１１の長手方向所定位置に設けられ、上端に備えられる突起部１６２（半円筒部材１６２ｂ）がスピンドル１１１と当接して当該スピンドル１１１を水平に支持し、台車１１２が突起部１６２（バー１６２ａ）と接触する際に押し下げられるスピンドル支持部１６０を備える。
つまり、スピンドル支持部１６０によると、台車１１２がＸ方向に進退しスピンドル支持部１６０の上方を通過する際、台車１１２の下面とバー１６２ａの接触によって本体１６１が下方に付勢され、下側に回動して押し下がる。そのため、スピンドル支持部１６０は台車１１２のＸ方向の進退を妨げることなくスピンドル１１１を水平に支持する。
【００４２】
また、製造装置１は、金属帯２０を送出する角度を変更するピッチ角調整部１３２と、オーガ軸１０を進退させる速度を変更する進退部モータ１１４と、を有する。
つまり、制御部５００により、上記ピッチ角調整部１３２による角度、及び、オーガ軸１０の進退速度を変更することにより、スクリュのピッチ角Ｐ２及びピッチ長Ｐ１を適宜に調整することが可能となる。
【００４３】
また、オーガスクリュ５の第１の製造方法は、金属帯２０をオーガ軸１０の周面に接触するように送出する送出工程と、送出される金属帯２０のオーガ軸１０との接触面を溶接する溶接工程と、オーガ軸１０を回転させて、溶接される金属帯２０を湾曲させるとともに、オーガ軸１０を軸方向に進退させて、当該金属帯２０をオーガ軸１０に螺旋状に巻回する巻回工程と、からなる。
つまり、製造方法１によると、スクリュをピッチごとに分割して形成させずに、金属帯２０を用いて連続的にスクリュを形成することが出来る。
したがって、本発明は、スクリュ同士を接合する手間がなく、かつ、接合部分がもたらす不都合性を解消し得るオーガスクリュの製造方法であるといえる。
【００４４】
「実施形態２」
次に、製造装置１によるオーガスクリュ５の第２の製造方法について説明する。
第１の製造方法では、ステップＳ３で示すように、金属帯２０をオーガ軸１０に巻回する段階で、金属帯２０のオーガ軸１０との接触面を溶接装置１４１，１４２を用いて本溶接しているが、金属帯２０をオーガ軸１０に巻回する段階では仮溶接を行い、巻回された後に本溶接するようにしてもよい。このオーガスクリュ５の第２の製造方法を図５のフローチャートを用いて説明する。なお、上記仮溶接をするにあたっては、溶接装置１４１，１４２に示す溶接ロボットを設ける必要は無く、手動式の溶接器等で足りる。
【００４５】
（オーガスクリュの第２の製造方法）
まず、所定の軸径からなるオーガ軸１０の端部をチャック部１１２ａ等により固着し、制御部５００により、スクリュ（オーガ軸１０に巻回する金属帯２０）のピッチ間隔Ｐ１及びピッチ角Ｐ２（及び角度ｈ１）を調整する（ステップＳ１１）。また、上記軸径に応じて金属帯２０をオーガ軸１０に送出する高さ位置を調整しておく。
【００４６】
次いで、基盤１３１ａ上の支持壁部１３１ｃ間に金属帯２０をオーガ軸１０に向けて突出させた状態で配置して、ハンドル１３１ｄを回転させて挟持し、金属帯２０を先端が送出位置Ｓとなるようにオーガ軸１０の周面に接触させ、金属帯２０の送出を行う（ステップＳ１２；送出工程）。
【００４７】
次いで、手動式の溶接器等を用いて、ステップＳ１２における金属帯２０のオーガ軸１０との接触面を仮溶接する（ステップＳ１３；仮溶接工程）。
【００４８】
次いで、制御部５００により、回転部モータ１２３を回転させてオーガ軸１０を軸回りに回転させ、ステップＳ１３にて仮溶接された金属帯２０をオーガ軸１０の周面に沿うように湾曲させる。さらに、進退部モータ１１４をステップＳ１１にて調整されたピッチ間隔Ｐ１に相当する速度で回転させてオーガ軸１０を軸方向に進退させ、金属帯２０を螺旋状に巻回する（ステップＳ１４；巻回工程）。
【００４９】
次いで、金属帯２０がオーガ軸１０に螺旋状に巻回された後に、ステップＳ１３にて仮溶接された接触面を本溶接する（ステップＳ１５；本溶接工程）。
【００５０】
以上、本実施形態に係るオーガスクリュの第２の製造方法によると、金属帯２０をオーガ軸１０の周面に接触するように送出する送出工程と、送出される金属帯２０のオーガ軸１０との接触面を仮溶接する仮溶接工程と、オーガ軸１０を回転させて、仮溶接される金属帯２０を湾曲させるとともに、オーガ軸１０を軸方向に進退させて、当該金属帯２０をオーガ軸１０に螺旋状に巻回する巻回工程と、金属帯２０がオーガ軸１０に螺旋状に巻回された後に仮溶接された接触面を本溶接する本溶接工程と、からなる。
つまり、第１の製造方法に比べて、本溶接前に仮溶接を行うため、オーガスクリュの製造に要する時間は長くなるが、溶接熱による溶接箇所の変形を仮溶接によって低減させることができる。
【００５１】
なお、本発明の範囲は上記実施形態に限られることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の改良並びに設計の変更を行っても良い。
【符号の説明】
【００５２】
１ 製造装置
５ オーガスクリュ
１０ オーガ軸
２０ 金属帯
１１０ 進退部（進退手段、巻回手段）
１１１ スピンドル
１１２ 台車
１１２ｂ ネジ部（ボールネジ）
１１３ レール
１１４ 進退部モータ（モータ、速度変更手段）
１２０ 回転部（回転手段、巻回手段）
１３０ 送出部（送出手段、巻回手段）
１３２ ピッチ角調整部（角度変更手段）
１４０ 溶接部（溶接手段）
１４１，１４２ 溶接装置
１６０ スピンドル支持部（パンダグラフ機構）
１６１ 突起部
５００ 制御部（回転手段、送出手段、溶接手段、巻回手段、速度変更手段、角度変更手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オーガスクリュの製造装置及び製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
オーガ軸と当該オーガ軸に螺設された金属帯で形成されるスクリュとを含むオーガスクリュは、地盤を掘削する掘削装置等に使用される。
【０００３】
そして、従来のオーガスクリュは、例えば、切断端部が形成されたドーナツ状の鋼板を進退駆動させながらオーガ軸に螺旋状に巻き付けて溶接し、次いで、当該巻き付けた鋼板（スクリュ）に別の鋼板を接合して同様にオーガ軸に溶接する作業を繰り返すこと等により製造されていた（特許文献１等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平２００５−５４３８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載のオーガスクリュの製造方法を用いた場合、スクリュをピッチごとに分割して形成しているため、連続する（複数のピッチからなる）スクリュを形成する上で、上記スクリュ同士を接合する手間が生じるとともに、接合部分を設けることによるスクリュの強度低下やスクリュ羽根の形状不整合等のオーガスクリュの駆動効率低下をもたらす等の問題があった。
【０００６】
本発明の課題は、スクリュ同士を接合する手間がなく、かつ、接合部分がもたらす不都合性を解消し得るオーガスクリュの製造装置及び製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、オーガ軸と前記オーガ軸に螺設された金属帯からなるスクリュとで構成されるオーガスクリュの製造装置において、前記オーガ軸を軸方向に進退させる進退手段と、前記オーガ軸を軸回りに回転させる回転手段と、前記金属帯を前記オーガ軸の周面に接触するように送出する送出手段と、前記送出手段により送出される金属帯の前記オーガ軸との接触面を溶接する溶接手段と、前記回転手段により前記オーガ軸を回転させて、前記溶接手段により溶接される金属帯を湾曲させるとともに、前記進退手段により前記オーガ軸を進退させて前記オーガ軸に螺旋状に巻回する巻回手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のオーガスクリュの製造装置において、前記進退手段は、前記オーガ軸の下方で、前記オーガ軸と平行に配置されたスピンドルと、前記スピンドルに軸着されるボールネジと、前記ボールネジと連結され、前記オーガ軸を上面に載置し、前記オーガ軸の長手方向に敷設されたレール上に配置される台車と、前記スピンドルを回転させるモータと、を有することを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のオーガスクリュの製造装置において、前記スピンドルの長手方向所定位置に設けられ、上端に備えられる突起部が前記スピンドルと当接して当該スピンドルを水平に支持し、前記台車が前記突起部と接触する際に押し下げられるパンダグラフ機構を備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れか１項に記載のオーガスクリュの製造装置において、前記巻回手段は、前記送出手段による前記金属帯を送出する角度を変更する角度変更手段と、前記進退手段による前記オーガ軸を進退させる速度を変更する速度変更手段と、を有することを特徴とする。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、オーガ軸と前記オーガ軸に螺設された金属帯からなるスクリュとで構成されるオーガスクリュの製造方法において、前記金属帯を前記オーガ軸の周面に接触するように送出する送出工程と、前記送出される金属帯の前記オーガ軸との接触面を溶接する溶接工程と、前記オーガ軸を回転させて、溶接される金属帯を湾曲させるとともに、前記オーガ軸を軸方向に進退させて、当該金属帯を前記オーガ軸に螺旋状に巻回する巻回工程と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、オーガ軸と前記オーガ軸に螺設された金属帯からなるスクリュとで構成されるオーガスクリュの製造方法において、前記金属帯を前記オーガ軸の周面に接触するように送出する送出工程と、前記送出される金属帯の前記オーガ軸との接触面を仮溶接する仮溶接工程と、前記オーガ軸を回転させて、仮溶接される金属帯を湾曲させるとともに、前記オーガ軸を軸方向に進退させて、前記金属帯を前記オーガ軸に螺旋状に巻回する巻回工程と、前記金属帯が前記オーガ軸に螺旋状に巻回された後に前記仮溶接された接触面を本溶接する本溶接工程と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、オーガ軸の周面に送出される金属帯が溶接され、オーガ軸を回転させて金属帯を湾曲させるとともに、オーガ軸を進退させることで、金属帯を螺旋状に変形させてオーガ軸に巻回することができる。つまり、本発明では、スクリュをピッチごとに分割して形成させずに、金属帯を用いて連続的にスクリュを形成することが出来る。
したがって、本発明は、スクリュ同士を接合する手間がなく、かつ、接合部分がもたらす不都合性を解消し得るオーガスクリュの製造装置及び製造方法であるといえる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る製造装置の概略構成を示す正面図である。
【図２】本発明に係る製造装置の概略構成を示す上面図である。
【図３】本発明に係る製造装置の制御構造を示すブロック図である。
【図４】本発明に係る製造装置によるオーガスクリュの製造処理を説明するためのフローチャートである。
【図５】本発明に係る製造装置による別のオーガスクリュの製造処理を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
「実施形態１」
以下、本発明の実施の形態について図１〜図３を参照しながら説明する。ここで、図１におけるオーガスリュの製造装置の前後方向をＸ方向、左右方向をＹ方向、上下方向をＺ方向とする。
なお、発明の範囲は図示例に限定されない。
【００１６】
本実施形態に係るオーガスクリュ５は、丸棒状のオーガ軸１０と、オーガ軸１０に螺設された金属帯２０からなるスクリュと、で構成され、地盤を掘削する掘削装置等に使用される。
そして、製造装置１は、例えば、図１及び図２に示すように、オーガ軸１０を軸方向（Ｘ方向）に進退させる進退部１１０（進退手段、巻回手段）と、オーガ軸１０を軸回りに回転させる回転部１２０（回転手段、巻回手段）と、オーガ軸１０の下方に配置されてオーガ軸１０を水平に支持するオーガ軸中間支持部１７０と、進退部１１０とオーガ軸中間支持部１７０の間に設けられたスピンドル支持部１６０（パンタグラフ機構）と、金属帯２０をオーガ軸１０の周面に接触するように送出する送出部１３０（送出手段、巻回手段）と、送出部１３０より送出される金属帯２０のオーガ軸１０との接触面を溶接する溶接部１４０（溶接手段）と、製造装置１の各構成を統括制御する制御部５００（回転手段、送出手段、溶接手段、巻回手段、速度変更手段、角度変更手段）と、を含んで構成される。
【００１７】
進退部１１０は、例えば、Ｘ軸回りに回転自在なスピンドル１１１と、このスピンドル１１１の回転に連動して移動する台車１１２と、この台車１１２の移動を案内するレール１１３と、スピンドル１１１に回転駆動力を付与する進退部モータ１１４（モータ、速度変更手段）と、進退部モータ１１４に接続される減速機１１５と、を含んで構成される。
【００１８】
スピンドル１１１は、オーガ軸１０の下方で、オーガ軸１０と平行に配置され、所定のピッチからなる螺旋状の溝がＸ方向に沿って形成された軸である。そして、当該スピンドル１１１は、一端が進退部モータ１１４と接続されており、他端がスピンドル端部１１１ａで固定され、進退部モータ１１４の回転に連動してＸ軸回りに回転自在となっている。
【００１９】
台車１１２は、例えば、オーガ軸１０を固定するチャック部１１２ａと、スピンドル１１１に螺着されるネジ部１１２ｂと、レール１１３に案内されて回転する車輪部１１２ｃと、この車輪部１１２ｃのレール１１３からの浮き防止のために設けられたローラ部１１２ｄと、回転部１２０を載置する基体１１２ｅと、を含んで構成される。
チャック部１１２ａは、例えば、オーガ軸１０の軸径に応じて図示しないハンドルを回転させることにより、オーガ軸１０の前端部を締め付けて固着し、オーガ軸１０の回転に応じてＸ軸回りに回転する。
ネジ部１１２ｂは、例えば、台車１１２の前下端に取り付けられたボールネジであり、スピンドル１１１に螺着され、スピンドル１１１のＸ軸回りの回転運動をＸ方向の直線運動に変換する。つまり、ネジ部１１２ｂは、スピンドル１１１のＸ軸回りの回転に応じて、進退部モータ１１４近傍とスピンドル端部１１１ａとの間を直線移動する。
車輪部１１２ｃは、例えば、基体１１２ｅの下面の４つの端部に設けられ、レール１１３上を回転する車輪で構成され、ネジ部１１２ｂの直動に応じて台車１１２全体をＸ方向に進退させる。
ローラ部１１２ｄは、例えば、基体１１２ｅのＹ方向両端部からそれぞれ二つずつＺ方向下側に延出して設けられ、先端部に設けられたローラがレール１１３の水平方向に延出したフランジ（図示省略）の下面と接触するようになっている。従って、台車１１２の進退と連動してローラ部１１２ｄのローラがレール上を回転するとともに、車輪部１１２ｃの浮き上がりを防止することができる。
【００２０】
レール１１３は、例えば、基体１１２ｅのＹ方向両端部の下方に位置し、オーガ軸１０の軸方向（Ｘ方向）に敷設され、車輪部１１２ｃの各々の車輪の溝と係合する。そして、レール１１３は、台車１１２の進退と連動して車輪部１１２ｃをＹ軸回りに回転させ、Ｘ方向に案内する。また、レール１１３は、ローラ部１１２ｄと接触してローラ部２をＸ方向に案内する。
【００２１】
進退部モータ１１４は、例えば、減速機１１５を介してスピンドル１１１と接続され、後述の制御部５００から出力される制御信号に応じて所定の回転速度で回転し、スピンドル１１１を軸回りに回転させるサーボモータである。つまり、進退部モータ１１４は、進退部モータ１１４とスピンドル端部１１１ａとの間で台車１１２をＸ方向に任意の速度で直線移動させるので、オーガ軸１０を進退させる速度を変更することができる。
減速機１１５は、例えば、進退部モータ１１４に接続されたギアであり、進退部モータ１１４の駆動力をスピンドル１１１に伝達する。
【００２２】
回転部１２０は、例えば、回転部モータ１２１と、回転部モータ１２１の回転を所定の減速比で減速させる第１減速機１２２と、この第１減速機１２２で減速された回転速度を更に減速させる第２減速機１２３と、この第２減速機１２３で減速された回転が伝達される回転軸１２４と、を含んで構成され、各々が台車１１２上に配置されており、進退部１１０（オーガスクリュ５）の進退に連動してＸ方向に進退する。
回転部モータ１２１は、第１減速機１２２と同軸に設けられたサーボモータであり、後述の制御部５００から出力される制御信号に応じて所定の回転速度で回転する。
第１減速機１２２は、回転部モータ１２１から出力された回転力を所定の減速比にて減速して第２減速機１２３に伝達する。
第２減速機１２３は、第１減速機１２２と噛合するギアを備えており、第１減速機１２２から出力された回転力を所定の減速比にて減速して回転軸１２４に伝達する。
回転軸１２４は、後側の一端がチャック部１１２ａに固着され、オーガ軸１０と同軸上に設けられ、オーガ軸１０と同じ回転速度でＸ軸（オーガ軸１０）回りに回転する軸である。
従って、回転部モータ１２３が回転すると、第１減速機１２２及び第２減速機１２３にて減速され、所定速度で回転軸１２４がＸ軸回りに回転することにより、オーガ軸１０を軸回りに回転させることが出来る。
【００２３】
オーガ軸中間支持部１７０は、例えば、オーガスクリュ５の下面でオーガ軸１０に平行に配設され、Ｘ軸回りに回転自在な２体の円筒状の支持部材１７１を含んで構成される。そして、２体の支持部材１７１の上にオーガスクリュ５が載置可能なように形成される。つまり、進退部１１０によりオーガスクリュ５がＸ方向に進退する際に、オーガスクリュ５が支持部材１７１の上を摺動し、回転部１２０によりオーガスクリュ５が軸回りに回転する際に、支持部材１７１が当該回転に応じて回動支持することで、オーガスクリュ５を水平に支持する。
【００２４】
スピンドル支持部１６０は、例えば、板状に設けられた本体１６１と、本体１６１の上端に設けられた突起部１６２と、本体１６１の下端に設けられ、本体１６１を回動自在にレール１１３に支持する回動支点１６３と、突起部１６２が回動支点１６３よりも上側に位置するように本体１６１を上向きに付勢するスプリング１６４と、を備えている。そして、スピンドル支持部１６０は、回動支点１６３を中心として回動可能に構成され、通常状態では、スプリング１６４が本体１６１を上向きに付勢することで、突起部１６２がスピンドル１１１の下面と接触してスピンドル１１１を長手方向所定位置で支持する。
【００２５】
突起部１６２は、例えば、上記通常状態でのＺ方向位置が、回転部１２０の基体１１２ｅの略下端に等しいように配設されたバー１６２ａと、上半分を切欠いた半円筒状の半円筒部材１６２ｂと、を含み、通常状態で半円部材１６２ｂがスピンドル１１１の下面と接触してスピンドル１１１を摺動支持する。
バー１６２ａは、Ｘ方向両端が下方に向けて湾曲した棒状の部材であり、台車１１２がＸ方向に進退しスピンドル支持部１６０の上方を通過する際、基体１１２ｅの下面と接触するように構成されている。つまり、上記基体１１２ｅの下面とバー１６２ａの接触によって本体１６１が下方に付勢され、回動支点１６３を中心に下側に回動して押し下がるので、スピンドル支持部１６０が台車１１２のＸ方向の進退を妨げないようになっている。そして、台車１１２がスピンドル支持部１６０の上方を通過した後は、スプリング１６４により突起部１６２は再び元の位置に押し上げられて、スピンドル１１１を支持する。つまり、スピンドル支持部１６０はパンタグラフ機構であるといえる。
【００２６】
送出部１３０は、例えば、金属帯２０を支持する金属帯支持部１３１と、金属帯２０をオーガ軸１０に送出する際のピッチ角を調整するピッチ角調整部１３２（角度変更手段）と、金属帯２０を送出する高さを調整する高さ調整部１３３と、を含んで構成され、金属帯２０をオーガ軸１０の周面に接触するように送出する。
【００２７】
金属帯支持部１３１は、上下一対の基盤１３１ａと、基盤１３１ａをＺ軸回りに回動させる回動体１３１ｂと、基盤１３１ａ上に設けられ、金属帯２０を挟持する一対の支持壁部１３１ｃと、一対の支持壁部１３１ｃの隙間を調整するハンドル１３１ｄと、を含んで構成される。
基盤１３１ａは、２枚の平板状の上基盤１３１ａ１と下基盤１３１ａ２とが蝶番部１３１ａ３にて連結され、蝶番１３１ａ３を中心として上基盤１３１ａ１がＹ軸回りに回転可能に構成される。
回動体１３１ｂは、下基盤１３１ａ２の下面と接続されて基盤１３１ａを下方から支持するとともに、基盤１３１ａをＺ軸回りに回動可能にするように配設された円柱状の部材である。
【００２８】
支持壁部１３１ｃは、上基盤１３１ａ１の上面で金属帯２０の両側面に位置し、金属帯２０の側面を挟み込んで支持する２つの壁体である。また、支持壁部１３１ｃは、ハンドル１３１ｄと接続され、ハンドル１３１ｄの回転に応じて双方が金属帯２０の軸線を中心として幅方向（図１のＡ方向）へ対称に可動するように構成されている。つまり、オーガ軸１０に巻回する金属帯２０の幅に応じてハンドル１３１ｄを左右に回転させることで、支持壁部１３１ｃが金属帯２０を締緩し適切に挟持することができる。
【００２９】
ハンドル１３１ｄは、支持壁部１３１ｃと接続された手動ハンドルである。そして、例えば、図示しないハンドル１３１ｄの軸に軸支されたピニオン歯車が支持壁部１３１ｃに接続されたラックと噛合し、ハンドル１３１ｄの回転に応じて支持壁部１３１ｃが直動するように構成される。
【００３０】
ピッチ角調整部１３２は、例えば、ピッチ角調整モータ１３２ａと、ピッチ角調整用減速機１３２ｂと、を含んで構成される。
ピッチ角調整モータ１３２ａは、回動体１３１ｂと接続されたサーボモータであり、ピッチ角調整用減速機１３２ｂを介して回転駆動力を回動体１３１ｂに伝達し、回動体１３１ｂをＺ軸回りに回転させる。つまり、回動体１３１ｂをＺ軸回りに回転させることで、回動体１３１ｂに接続された基盤１３１ａ上の金属帯２０もＺ軸回りに回転するので、金属帯２０がオーガ軸１０に送出される向きが変更され、スクリュのピッチ角（図１に示すピッチ角Ｐ２）を適宜調整することが可能となる。
ピッチ角調整用減速機１３２ｂは、ピッチ角調整モータ１３２ａに連結される減速用のギアである。
【００３１】
高さ調整部１３３は、例えば、下基盤１３１ａ２を貫通し、上基盤１３１ａ１の下面に先端が固着された直動型の高さ調整モータ１３４を含んで構成される。そして、高さ調整モータ１３４が駆動することにより、上基盤１３１ａ１が蝶番１３１ａ３を中心としてＹ軸回りに回転し、金属帯２０をオーガ軸１０に送出する高さ方向の角度（図２に示す角度ｈ１）を調整することが出来る。つまり、高さ調整モータ１３４を介して、金属帯２０をオーガ軸１０に送出する角度ｈ１を調整することで、スクリュの倒れ角を適宜調整することが可能となる。
また、高さ調整部１３３は、送出部１３０全体を上下に移動させる直動型モータ（図示省略）を備える。つまり、高さ調整部１３３により、金属帯２０をオーガ軸１０に送出する高さを調整することで、オーガ軸１０の軸径が変化しても、金属帯２０のオーガ軸１０との相対位置を変化させること無く送出することが可能となる。
【００３２】
溶接部１４０は、例えば、２機の溶接装置１４１，１４２を含み、金属帯２０のオーガ軸１０との接触面を溶接する。
溶接装置１４１，１４２は、例えば、複数の回動支点１４１ａ，１４１ｂ、１４２ａ，１４２ｂを中心にアーム１４１ｅ，１４２ｅを回動させて、溶接トーチ１４１ｄ，１４２ｄの位置／向きを調整自在な溶接ロボットである。そして、溶接装置１４１，１４２は、例えば、図示しないボンベに充填されたシールドガス（例えば、炭酸ガス）を溶接トーチ１４１ｄ，１４２ｄから噴射して、金属帯２０のオーガ軸１０との接触面（送出位置Ｓにおける接触面）を溶接する。そして、上記溶接された金属帯２０は、オーガ軸１０が軸回りに回転することにより、オーガ軸１０の周面に沿うように湾曲する。
ここで、図１に示すように、金属帯２０を挟んで第1溶接方向Ｗ１と第2溶接方向Ｗ２の双方から接触面のＸ方向左右端部を同時に溶接するため、溶接装置１４１，１４２は、それぞれ、金属帯２０の送出位置Ｓの左右に配置される。
なお、溶接装置１４１，１４２は、必ずしも溶接ロボットである必要は無く、手動式の溶接器等を用い、ユーザが適宜接触面に溶接トーチ１４１ｄ，１４２ｄを移動させて溶接するように構成しても勿論良い。
【００３３】
制御部５００は、例えば、溶接部１４０の下方に配置される複数の制御盤で構成され、図３に示すように、進退部１１０と、回転部１２０と、送出部１３０と、溶接部１４０と、等と接続され、図示しないモニタ装置や入力装置を介してユーザに指定されたピッチ間隔Ｐ１やピッチ角Ｐ２（及び角度ｈ１に基づく倒れ角）のオーガスクリュ５が製造されるように、製造装置１の各構成を統括制御する。
そして、制御部５００が進退部１１０（進退部モータ１１４）及び回転部１２０（回転部モータ１２３）に出力する所定の制御信号により、各々に備わるモータの速度が適宜変更される。そのため、制御部５００が進退部モータ１１４の速度を変更することにより、オーガ軸１０のＸ方向への進退速度が変更されるため、オーガ軸１０に巻回される各々のスクリュのピッチ間隔Ｐ１を調整することが出来る。
また、制御部５００が送出部１３０のピッチ角調整部１３２（ピッチ角調整モータ１３２ａ），高さ調整部１３３（高さ調整モータ１３４）へと出力する制御信号により、金属帯２０をオーガ軸１０に送出するピッチ角Ｐ２，高さ方向の角度ｈ１及び高さ位置を適宜に調整することが出来る。
また、制御部５００から溶接部１４０（溶接装置１４１，１４２）へと出力される制御信号によりアーム１４１ｅ，１４２ｅが回動し、溶接トーチ１４１ｄ，１４２ｄの位置／向きが変更されることで、溶接位置を精確に調整することが出来る。
したがって、制御部５００が製造装置１の各構成に出力する制御信号に基づいて、オーガ軸１０を回転部モータ１２３で軸回りに回転させて、溶接部１４０で溶接される金属帯２０を湾曲させるとともに、オーガ軸１０を進退部モータ１１４でＸ方向に進退させることができるので、オーガ軸１０に金属帯２０を螺旋状に巻回することが可能となる。
【００３４】
（オーガスクリュの第１の製造方法）
次に、本実施形態に係る製造装置１によるオーガスクリュ５の第1の製造方法について、図４のフローチャートを用いて説明する。
【００３５】
まず、所定の軸径からなるオーガ軸１０の端部をチャック部１１２ａ等により固着し、制御部５００により、スクリュ（オーガ軸１０に巻回する金属帯２０）のピッチ間隔Ｐ１及びピッチ角Ｐ２（及び角度ｈ１）を調整する（ステップＳ１）。また、上記軸径に応じて金属帯２０をオーガ軸１０に送出する高さ位置を調整しておく。
【００３６】
次いで、基盤１３１ａ上の支持壁部１３１ｃ間に金属帯２０をオーガ軸１０に向けて突出させた状態で配置して、ハンドル１３１ｄを回転させて挟持し、金属帯２０を先端が送出位置Ｓとなるようにオーガ軸１０の周面に接触させ、金属帯２０の送出を行う（ステップＳ２；送出工程）。
【００３７】
次いで、制御部５００により溶接装置１４１，１４２による溶接位置を調整し、ステップＳ２における金属帯２０のオーガ軸１０との接触面を溶接装置１４１，１４２で溶接（本溶接）する（ステップＳ３；溶接工程）。
【００３８】
次いで、制御部５００により、回転部モータ１２３を回転させてオーガ軸１０を軸回りに回転させ、ステップＳ３にて溶接された金属帯２０をオーガ軸１０の周面に沿うように湾曲させる。さらに、進退部モータ１１４をステップＳ１にて調整されたピッチ間隔Ｐ１に相当する速度で回転させてオーガ軸１０を軸方向に進退させ、金属帯２０を螺旋状に巻回する（ステップＳ４；巻回工程）。
【００３９】
以上、本実施形態に係るオーガスクリュ５の製造装置１は、オーガ軸１０を軸方向に進退させる進退部１１０と、オーガ軸１０を軸回りに回転させる回転部１２０と、金属帯２０をオーガ軸１０の周面に接触するように送出する送出部１３０と、送出部１３０により送出される金属帯２０のオーガ軸１０との接触面を溶接する溶接部１４０と、回転部１２０によりオーガ軸を回転させて、溶接部１４０により溶接される金属帯２０を湾曲させるとともに、進退部１１０によりオーガ軸１０を進退させてオーガ軸１０に螺旋状に巻回する制御部５００等と、を備える。
そして、製造装置１によると、オーガ軸１０の周面に送出される金属帯２０が溶接され、オーガ軸１０を回転させて金属帯２０を湾曲させるとともに、オーガ軸１０を進退させることで、金属帯２０を螺旋状に変形させてオーガ軸１０に巻回することができる。つまり、製造装置１では、スクリュをピッチごとに分割して形成させずに、金属帯２０を用いて連続的にスクリュを形成することが出来る。
したがって、本発明は、スクリュ同士を接合する手間がなく、かつ、接合部分がもたらす不都合性を解消し得るオーガスクリュの製造装置であるといえる。
【００４０】
また、進退部１１０は、オーガ軸１０の下方で、オーガ軸１０と平行に配置されたスピンドル１１１と、スピンドル１１１に軸着されるネジ部１１２ｂ（ボールネジ）と、ネジ部１１２ｂと連結され、オーガ軸１０を上面に載置し、オーガ軸１０の長手方向に敷設されたレール１１３上に配置される台車１１２と、スピンドル１１１を回転させる進退部モータ１１４と、を有する。
つまり、スピンドル，ボールネジ，モータを用いた簡易な構成でオーガ軸（台車）を進退させることが可能であるので、オーガスクリュのピッチ間隔を容易に調整することができるとともに製造コストを抑えることができる。
【００４１】
また、製造装置１は、スピンドル１１１の長手方向所定位置に設けられ、上端に備えられる突起部１６２（半円筒部材１６２ｂ）がスピンドル１１１と当接して当該スピンドル１１１を水平に支持し、台車１１２が突起部１６２（バー１６２ａ）と接触する際に押し下げられるスピンドル支持部１６０を備える。
つまり、スピンドル支持部１６０によると、台車１１２がＸ方向に進退しスピンドル支持部１６０の上方を通過する際、台車１１２の下面とバー１６２ａの接触によって本体１６１が下方に付勢され、下側に回動して押し下がる。そのため、スピンドル支持部１６０は台車１１２のＸ方向の進退を妨げることなくスピンドル１１１を水平に支持する。
【００４２】
また、製造装置１は、金属帯２０を送出する角度を変更するピッチ角調整部１３２と、オーガ軸１０を進退させる速度を変更する進退部モータ１１４と、を有する。
つまり、制御部５００により、上記ピッチ角調整部１３２による角度、及び、オーガ軸１０の進退速度を変更することにより、スクリュのピッチ角Ｐ２及びピッチ長Ｐ１を適宜に調整することが可能となる。
【００４３】
また、オーガスクリュ５の第１の製造方法は、金属帯２０をオーガ軸１０の周面に接触するように送出する送出工程と、送出される金属帯２０のオーガ軸１０との接触面を溶接する溶接工程と、オーガ軸１０を回転させて、溶接される金属帯２０を湾曲させるとともに、オーガ軸１０を軸方向に進退させて、当該金属帯２０をオーガ軸１０に螺旋状に巻回する巻回工程と、からなる。
つまり、製造方法１によると、スクリュをピッチごとに分割して形成させずに、金属帯２０を用いて連続的にスクリュを形成することが出来る。
したがって、本発明は、スクリュ同士を接合する手間がなく、かつ、接合部分がもたらす不都合性を解消し得るオーガスクリュの製造方法であるといえる。
【００４４】
「実施形態２」
次に、製造装置１によるオーガスクリュ５の第２の製造方法について説明する。
第１の製造方法では、ステップＳ３で示すように、金属帯２０をオーガ軸１０に巻回する段階で、金属帯２０のオーガ軸１０との接触面を溶接装置１４１，１４２を用いて本溶接しているが、金属帯２０をオーガ軸１０に巻回する段階では仮溶接を行い、巻回された後に本溶接するようにしてもよい。このオーガスクリュ５の第２の製造方法を図５のフローチャートを用いて説明する。なお、上記仮溶接をするにあたっては、溶接装置１４１，１４２に示す溶接ロボットを設ける必要は無く、手動式の溶接器等で足りる。
【００４５】
（オーガスクリュの第２の製造方法）
まず、所定の軸径からなるオーガ軸１０の端部をチャック部１１２ａ等により固着し、制御部５００により、スクリュ（オーガ軸１０に巻回する金属帯２０）のピッチ間隔Ｐ１及びピッチ角Ｐ２（及び角度ｈ１）を調整する（ステップＳ１１）。また、上記軸径に応じて金属帯２０をオーガ軸１０に送出する高さ位置を調整しておく。
【００４６】
次いで、基盤１３１ａ上の支持壁部１３１ｃ間に金属帯２０をオーガ軸１０に向けて突出させた状態で配置して、ハンドル１３１ｄを回転させて挟持し、金属帯２０を先端が送出位置Ｓとなるようにオーガ軸１０の周面に接触させ、金属帯２０の送出を行う（ステップＳ１２；送出工程）。
【００４７】
次いで、手動式の溶接器等を用いて、ステップＳ１２における金属帯２０のオーガ軸１０との接触面を仮溶接する（ステップＳ１３；仮溶接工程）。
【００４８】
次いで、制御部５００により、回転部モータ１２３を回転させてオーガ軸１０を軸回りに回転させ、ステップＳ１３にて仮溶接された金属帯２０をオーガ軸１０の周面に沿うように湾曲させる。さらに、進退部モータ１１４をステップＳ１１にて調整されたピッチ間隔Ｐ１に相当する速度で回転させてオーガ軸１０を軸方向に進退させ、金属帯２０を螺旋状に巻回する（ステップＳ１４；巻回工程）。
【００４９】
次いで、金属帯２０がオーガ軸１０に螺旋状に巻回された後に、ステップＳ１３にて仮溶接された接触面を本溶接する（ステップＳ１５；本溶接工程）。
【００５０】
以上、本実施形態に係るオーガスクリュの第２の製造方法によると、金属帯２０をオーガ軸１０の周面に接触するように送出する送出工程と、送出される金属帯２０のオーガ軸１０との接触面を仮溶接する仮溶接工程と、オーガ軸１０を回転させて、仮溶接される金属帯２０を湾曲させるとともに、オーガ軸１０を軸方向に進退させて、当該金属帯２０をオーガ軸１０に螺旋状に巻回する巻回工程と、金属帯２０がオーガ軸１０に螺旋状に巻回された後に仮溶接された接触面を本溶接する本溶接工程と、からなる。
つまり、第１の製造方法に比べて、本溶接前に仮溶接を行うため、オーガスクリュの製造に要する時間は長くなるが、溶接熱による溶接箇所の変形を仮溶接によって低減させることができる。
【００５１】
なお、本発明の範囲は上記実施形態に限られることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の改良並びに設計の変更を行っても良い。
【符号の説明】
【００５２】
１ 製造装置
５ オーガスクリュ
１０ オーガ軸
２０ 金属帯
１１０ 進退部（進退手段、巻回手段）
１１１ スピンドル
１１２ 台車
１１２ｂ ネジ部（ボールネジ）
１１３ レール
１１４ 進退部モータ（モータ、速度変更手段）
１２０ 回転部（回転手段、巻回手段）
１３０ 送出部（送出手段、巻回手段）
１３２ ピッチ角調整部（角度変更手段）
１４０ 溶接部（溶接手段）
１４１，１４２ 溶接装置
１６０ スピンドル支持部（パンダグラフ機構）
１６１ 突起部
５００ 制御部（回転手段、送出手段、溶接手段、巻回手段、速度変更手段、角度変更手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オーガ軸と前記オーガ軸に螺設された金属帯からなるスクリュとで構成されるオーガスクリュの製造装置において、
前記オーガ軸を軸方向に進退させる進退手段と、
前記オーガ軸を軸回りに回転させる回転手段と、
前記金属帯を前記オーガ軸の周面に接触するように送出する送出手段と、
前記送出手段により送出される金属帯の前記オーガ軸との接触面を溶接する溶接手段と、
前記回転手段により前記オーガ軸を回転させて、前記溶接手段により溶接される金属帯を湾曲させるとともに、前記進退手段により前記オーガ軸を進退させて前記オーガ軸に螺旋状に巻回する巻回手段と、
を備えることを特徴とするオーガスクリュの製造装置。
【請求項２】
請求項１に記載のオーガスクリュの製造装置において、
前記進退手段は、
前記オーガ軸の下方で、前記オーガ軸と平行に配置されたスピンドルと、
前記スピンドルに軸着されるボールネジと、
前記ボールネジと連結され、前記オーガ軸を上面に載置し、前記オーガ軸の長手方向に敷設されたレール上に配置される台車と、
前記スピンドルを回転させるモータと、
を有することを特徴とするオーガスクリュの製造装置。
【請求項３】
請求項２に記載のオーガスクリュの製造装置において、
前記スピンドルの長手方向所定位置に設けられ、上端に備えられる突起部が前記スピンドルと当接して当該スピンドルを水平に支持し、前記台車が前記突起部と接触する際に押し下げられるパンダグラフ機構を備えることを特徴とするオーガスクリュの製造装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載のオーガスクリュの製造装置において、
前記巻回手段は、
前記送出手段による前記金属帯を送出する角度を変更する角度変更手段と、
前記進退手段による前記オーガ軸を進退させる速度を変更する速度変更手段と、
を有することを特徴とするオーガスクリュの製造装置。
【請求項５】
オーガ軸と前記オーガ軸に螺設された金属帯からなるスクリュとで構成されるオーガスクリュの製造方法において、
前記金属帯を前記オーガ軸の周面に接触するように送出する送出工程と、
前記送出される金属帯の前記オーガ軸との接触面を溶接する溶接工程と、
前記オーガ軸を回転させて、溶接される金属帯を湾曲させるとともに、前記オーガ軸を軸方向に進退させて、当該金属帯を前記オーガ軸に螺旋状に巻回する巻回工程と、
を備えることを特徴とするオーガスクリュの製造方法。
【請求項６】
オーガ軸と前記オーガ軸に螺設された金属帯からなるスクリュとで構成されるオーガスクリュの製造方法において、
前記金属帯を前記オーガ軸の周面に接触するように送出する送出工程と、
前記送出される金属帯の前記オーガ軸との接触面を仮溶接する仮溶接工程と、
前記オーガ軸を回転させて、仮溶接される金属帯を湾曲させるとともに、前記オーガ軸を軸方向に進退させて、当該金属帯を前記オーガ軸に螺旋状に巻回する巻回工程と、
前記金属帯が前記オーガ軸に螺旋状に巻回された後に前記仮溶接された接触面を本溶接する本溶接工程と、
を備えることを特徴とするオーガスクリュの製造方法。
【請求項１】
オーガ軸と前記オーガ軸に螺設された金属帯からなるスクリュとで構成されるオーガスクリュの製造装置において、
前記オーガ軸を軸方向に進退させる進退手段と、
前記オーガ軸を軸回りに回転させる回転手段と、
前記金属帯を前記オーガ軸の周面に接触するように送出する送出手段と、
前記送出手段により送出される金属帯の前記オーガ軸との接触面を溶接する溶接手段と、
前記回転手段により前記オーガ軸を回転させて、前記溶接手段により溶接される金属帯を湾曲させるとともに、前記進退手段により前記オーガ軸を進退させて前記オーガ軸に螺旋状に巻回する巻回手段と、
を備えることを特徴とするオーガスクリュの製造装置。
【請求項２】
請求項１に記載のオーガスクリュの製造装置において、
前記進退手段は、
前記オーガ軸の下方で、前記オーガ軸と平行に配置されたスピンドルと、
前記スピンドルに軸着されるボールネジと、
前記ボールネジと連結され、前記オーガ軸を上面に載置し、前記オーガ軸の長手方向に敷設されたレール上に配置される台車と、
前記スピンドルを回転させるモータと、
を有することを特徴とするオーガスクリュの製造装置。
【請求項３】
請求項２に記載のオーガスクリュの製造装置において、
前記スピンドルの長手方向所定位置に設けられ、上端に備えられる突起部が前記スピンドルと当接して当該スピンドルを水平に支持し、前記台車が前記突起部と接触する際に押し下げられるパンダグラフ機構を備えることを特徴とするオーガスクリュの製造装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載のオーガスクリュの製造装置において、
前記巻回手段は、
前記送出手段による前記金属帯を送出する角度を変更する角度変更手段と、
前記進退手段による前記オーガ軸を進退させる速度を変更する速度変更手段と、
を有することを特徴とするオーガスクリュの製造装置。
【請求項５】
オーガ軸と前記オーガ軸に螺設された金属帯からなるスクリュとで構成されるオーガスクリュの製造方法において、
前記金属帯を前記オーガ軸の周面に接触するように送出する送出工程と、
前記送出される金属帯の前記オーガ軸との接触面を溶接する溶接工程と、
前記オーガ軸を回転させて、溶接される金属帯を湾曲させるとともに、前記オーガ軸を軸方向に進退させて、当該金属帯を前記オーガ軸に螺旋状に巻回する巻回工程と、
を備えることを特徴とするオーガスクリュの製造方法。
【請求項６】
オーガ軸と前記オーガ軸に螺設された金属帯からなるスクリュとで構成されるオーガスクリュの製造方法において、
前記金属帯を前記オーガ軸の周面に接触するように送出する送出工程と、
前記送出される金属帯の前記オーガ軸との接触面を仮溶接する仮溶接工程と、
前記オーガ軸を回転させて、仮溶接される金属帯を湾曲させるとともに、前記オーガ軸を軸方向に進退させて、当該金属帯を前記オーガ軸に螺旋状に巻回する巻回工程と、
前記金属帯が前記オーガ軸に螺旋状に巻回された後に前記仮溶接された接触面を本溶接する本溶接工程と、
を備えることを特徴とするオーガスクリュの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−８０２１９（Ｐ２０１１−８０２１９Ａ）
【公開日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２３２０８３（Ｐ２００９−２３２０８３）
【出願日】平成２１年１０月６日（２００９．１０．６）
【出願人】（０００１４１５２１）株式会社技研製作所 (83)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月６日（２００９．１０．６）
【出願人】（０００１４１５２１）株式会社技研製作所 (83)
【Ｆターム（参考）】
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