軸肥大加工装置及びその方法
【課題】ワークに種々の形状の肥大部を成形することができる軸肥大加工装置及びその方法を提供する。
【解決手段】本発明の軸肥大加工方法を実施する装置は、ワークＷが配置されるべき基準線Ａに沿って離間し、ワークＷの両端部をそれぞれ保持する一対のホルダユニット６ａ，６ｂと、ホルダユニット６に設けられた外形拘束部材７２とを備え、ホルダユニット６ａ，６ｂ間にてワークＷを基準線Ａに沿い加圧圧縮しながら基準線Ａの回りに回転させる一方、ホルダユニット６の傾動を介してワークＷの曲げと曲げ戻しをなすことで、外形拘束部材７２内にてワークＷの一部を塑性変形により拡径させた肥大部Ｃを成形し、この肥大部Ｃは外形拘束部材７２の内周形状に一致した外周形状を有する。
【解決手段】本発明の軸肥大加工方法を実施する装置は、ワークＷが配置されるべき基準線Ａに沿って離間し、ワークＷの両端部をそれぞれ保持する一対のホルダユニット６ａ，６ｂと、ホルダユニット６に設けられた外形拘束部材７２とを備え、ホルダユニット６ａ，６ｂ間にてワークＷを基準線Ａに沿い加圧圧縮しながら基準線Ａの回りに回転させる一方、ホルダユニット６の傾動を介してワークＷの曲げと曲げ戻しをなすことで、外形拘束部材７２内にてワークＷの一部を塑性変形により拡径させた肥大部Ｃを成形し、この肥大部Ｃは外形拘束部材７２の内周形状に一致した外周形状を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属棒材からなるワークの一部に拡径した肥大部を成形する軸肥大加工装置及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の軸肥大加工装置は一対のホルダユニット（回転保持体）を備え、これらホルダユニットはワークがセットされる基準線に沿って互いに離間している。そして、各ホルダユニットは、基準線上に規定された保持位置にてワークをそれぞれ保持する保持部（チャック）を有する一方、基準線に沿って互いに接離可能となっている（特許文献１）。
特許文献１の軸肥大加工装置の場合、一対のホルダユニットのうち、その一方は駆動側のホルダユニットであって、この駆動側のホルダユニットはその保持部を回転させ、一対のホルダユニットの保持部間に保持されたワークを基準線の回りに回転させる。これに対し、他方のホルダユニットは従動側のホルダユニットであって、この従動側のホルダユニットは基準線に沿い、駆動側のホルダユニットに向けて押し込み可能であり、また、その保持部を基準線に対して傾斜させるべく傾動可能となっている。
【０００３】
駆動側及び従動側のホルダユニットの保持部間にワークが保持された状態で、従動側のホルダユニットが駆動側のホルダユニットに向けてワークを押し込みながら、基準線に対して所定の角度に傾動されれば、ワークは基準線に沿う加圧力（圧縮力）と基準線と直交する方向への曲げ力とを同時に受ける。それ故、ワークに塑性変形が生じ、ここでの塑性変形は曲げ方向でみてワークの内側に膨らみが発生させ、その分、ワーク長さは収縮する。
【０００４】
この際、ワークが基準線の回りに回転されていれば、上述した膨らみはワークの全周に亘って成長し、この後、ワークへの加圧を維持しながら従動側ホルダユニットの傾動が元に戻されれば、ワークの一部に拡径した肥大部が成形される。
【特許文献１】特許第3418698号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述した特許文献１の軸肥大加工装置の場合、ワークの肥大部は駆動側及び従動側のホルダユニット間、即ち、これらホルダユニットの保持部間に成形されることから、肥大部はその外径が基準線に沿ってほぼ一定のフランジ形状にならざるを得ない。しかしながら、軸肥大加工装置の汎用性を高めるためには、フランジ以外の異形の肥大部をも成形可能であるのが望ましい。
【０００６】
本発明は上述の事情に基づいてなされたもので、その目的とするところはフランジ以外の異形の肥大部をワークに成形することができる軸肥大加工装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の目的を達成するため、本発明は、金属棒材のワークが配置されるべき基準線と、この基準線に沿って離間して配置され、基準線上のワークを保持する保持部をそれぞれ有し、且つ、基準線に沿って互いに接離可能な一対のホルダユニットと、一対のホルダユニット間に保持部を介して保持されたワークを保持部とともに基準線回りに回転させる駆動手段と、一対のホルダユニットを基準線に沿い互いに近接する方向に相対的に押し込み、一対のホルダユニット間に保持されたワークを基準線の方向に加圧する加圧手段と、基準線上に曲げ中心を有し、一方の保持部をワークとともに曲げ中心から傾斜させるべく対応する側のホルダユニットを傾動させる傾動手段とを具備し、一対のホルダユニットの保持部間におけるワークの部位に拡径させた肥大部を成形する軸肥大加工装置において、肥大部の成形時、肥大部の外周の輪郭を決定すべく肥大部の拡径を拘束する外形拘束部材を更に備えており、この外形拘束部材は、肥大部の成形完了時に一対のホルダユニットの保持部間にて規定される肥大幅の中心からずらしてワークの肥大加工を行うべく配置されている（請求項１）。
【０００８】
上述の軸肥大加工装置によれば、ワークの一部に肥大部が成形されるとき、外形拘束部材はその内面にて肥大部の塑性変形の成長を拘束し、肥大部に外形拘束部材の内周形状に従う外周形状を与える。そして、外形拘束部材は、前記肥大幅の中心からずらしてワークの肥大加工を行うべく配置されているので、肥大部の成形時、ワークの塑性変形に起因するワーク材料の流動を外形拘束部材内にて一様にでき、肥大部の外周形状は外形拘束部材の内周形状に正確に一致する。
【０００９】
具体的には、外形拘束部材は、ホルダユニットの保持部に嵌合して取り付けられており（請求項２）、この場合、保持部が外形拘束部材の支持部材を兼用する。それ故、保持部に嵌合される外形拘束部材の部位は段付きの外面形状を有しているのが好ましく（請求項３）、この場合、保持部は外形拘束部材に対する嵌合支持面を基準線に沿って長く確保する。
【００１０】
更に、前記一方のホルダユニットの保持部は外形拘束部材の位置決めをなす位置決め部材を含むことができ（請求項４）、この場合、傾動手段の曲げ中心を固定した状態で、外形拘束部材の位置決めが可能となる。
更に、本発明は軸肥大加工方法をも提供し、この軸肥大加工方法は、基準線上に配置された金属棒材のワークの両端部を一対の保持スリーブにてそれぞれ保持し、前記ワークに対して前記基準線回りの回転、前記基準線に沿う方向からの加圧及び前記基準線上に規定された曲げ中心からの曲げ及び曲げ戻しをそれぞれ付与し、前記保持スリーブ間にて前記ワークの一部を部分的に拡径した肥大部を成形する方法であって、前記肥大部の成形完了時に前記保持スリーブ間にて規定される間隔を肥大幅としたとき、この肥大幅の中心からずらして前記ワークの肥大加工を開始させるとともに、肥大部の拡径を外形拘束部材により拘束して肥大加工を行うことに特徴付けられる（請求項５）。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１〜４の軸肥大加工装置は、ワークの一部に肥大部を成形する際、肥大部の拡径を外形拘束部材により拘束するようにしたから、肥大部に外形拘束部材の内周形状に従う外周形状を付与することができ、ワークの一部にフランジ以外の異形の肥大部を容易に成形することができる。また、外形拘束部材は前述した肥大幅の中心からずらしてワークの肥大加工を行うべく配置されるから、肥大部の外周形状を外形拘束部材の内周形状に正確に一致させることができ、所望の形状の肥大部を高精度に成形可能となる。
【００１２】
また、請求項５の軸肥大加工方法は、請求項１の軸肥大加工装置と同様な効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１及び図２を参照すると、本発明の軸肥大加工方法を実施する一実施例の軸肥大加工装置が示されており、この軸肥大加工装置は、金属の棒材からなるワークが配置されるべき水平な基準線Ａを有する。ここで、ワークは中実及び中空の何れであっても良い。
基準線Ａの下方には装置フレーム２が配置され、この装置フレーム２は基準線Ａに沿って延びている。図１及び図２でみて、装置フレーム２の左端部には一対の支持壁４が設けられており、これら支持壁４は基準線Ａを挟んで配置され、装置フレーム２の底から立設されている。
【００１４】
支持壁４間には駆動側のホルダユニット６ａが配置され、このホルダユニット６ａはユニットフレーム８を備えている。このユニットフレーム８は両支持壁４に沿って配置された一対の側板１０と、これら側板１０の上部を互いに連結するブロック形状の支持外筒１２と、側板１０の下端を相互に連結する底板１４とを有する。図１でみて、各側板１０の右縁はその上部が支持外筒１２から突出し、これら突出部１０ａは水平な枢支軸１６を介して対応する側の支持壁４に回転自在に支持されている。ここで、枢支軸１６の軸線は前述した基準線Ａと交差する。
【００１５】
一方、底板１４の下面にはブラケット１８を介して傾動シリンダ２０のピストンロッドが連結され、この傾動シリンダ２０の基部は装置フレーム２の底に取り付けられている。図１に示す状態から、傾動シリンダ２０が伸長されると、上述したユニットフレーム８は一対の枢支軸１６を中心として上方、即ち、図１中の矢印Ｃで示す時計方向に傾動することができる。即ち、枢支軸１６及び傾動シリンダ２０はホルダユニット６ａのための傾動手段を構成し、この傾動手段の傾動中心は枢支軸１６の軸線上にある。
【００１６】
前述した支持外筒１２は基準線Ａと同心のシリンダボアを有し、このシリンダボアは支持外筒１２を貫通して延びている。シリンダボアには段付きの支持内筒２２が配置され、この支持内筒２２は基準軸Ａと同軸上に位置付けられた状態で、シリンダボアを貫通している。支持内筒２２の両端部は、軸受２４，２６を介して支持外筒１２に回転自在に支持されている。
【００１７】
図１でみて、支持内筒２２の左端は支持外筒１２から突出しており、この突出端にギヤプーリ２８が取り付けられている。このギヤプーリ２８は支持内筒２２と一体的に回転可能である。一方、ユニットフレーム８の底板１４には取付台３０を介して電動モータ３２が配置されており、この電動モータ３２の出力軸にはギヤプーリ３４が取り付けられている。このギヤプーリ３４と支持内筒２２のギヤプーリ２８とはギヤベルト３６を介して接続されており、電動モータ３２が駆動されたとき、支持内筒２２は一方向に回転される。即ち、電動モータ３２及びこの電動モータ３２から支持内筒２２のギヤプーリ３４に至る動力伝達経路は、支持内筒２２のための駆動手段を構成する。
【００１８】
更に、支持内筒２２内にはホルダカートリッジ３８が脱着可能に収容されている。このホルダカートリッジ３８は支持内筒２２と一体的に回転可能であって、図１でみて支持内筒２２から僅かに突出した右端と、支持内筒２２内に位置した左端を有する。
そして、支持外筒１２の外側には排出シリンダ４０が支持内筒２２と同軸に配置されており、排出シリンダ４０は支持ブラケット４２を介してユニットフレーム８に取り付けられている。それ故、排出シリンダ４０はユニットフレーム８と一体的に傾動可能である。排出シリンダ４０のピストンロッド４４は支持外筒１２内に延び、そして、図示の状態では前述したホルダカートリッジ３８の左端、即ち、その内端に当接している。
【００１９】
図３は、前述したホルダカートリッジ３８の詳細を示す。
ホルダカートリッジ３８はスリーブホルダ４６を備え、このスリーブホルダ４６は支持内筒２２内に嵌合されている。ここで、支持外筒１２に対して支持内筒２２を回転自在に支持する図１の軸受２４，２６はそれぞれ、スラストころ軸受及びラジアル軸受の組合せからなり、図３中、これらスラストころ軸受及びラジアル軸受はその対応する参照符号２４，２６に添え字ａ，ｂをそれぞれ付加して示されている。なお、図３中、支持内筒２２のギヤプーリ２８は省略されている。
【００２０】
図３から明らかなように、スリーブホルダ４６は段付きの中空円筒形状をなし、図３でみて、その右端部に大径端部４６ａを有する。この大径端部４６ａはスリーブホルダ４６の外周面に肩部４８を形成し、この肩部４８を介して支持内筒２２に支持されている。即ち、前述した基準線Ａの方向に関してスリーブホルダ４６は肩部４８にて位置決めされている。
【００２１】
そして、大径端部４６ａには肩部４８とは反対側の端にスリーブ押さえ５０が外側から螺合されており、このスリーブ押さえ５０は大径端部４６ａの延長端を形成し、支持内筒２２から突出している。支持内筒２２から突出したスリーブ押さえ５０の外周面は複数段の段付き形状をなし、その１つの段にてリング形状のカートリッジ押さえ５２が噛み合い、このカートリッジ押さえ５２は複数の連結ボルト５４を介して支持内筒２２に固定されている。それ故、スリーブホルダ４６の大径端部４６ａは支持内筒２２とスリーブ押さえ５０との間にて挟持された状態にあるが、支持内筒２２からスリーブ押さえ５０を取り外せば、スリーブホルダ４６、即ち、ホルダカートリッジ３８はその全体が支持内筒２２から引き抜き可能となる。
【００２２】
更に、スリーブホルダ４６内には前部スリーブ５６及び後部スリーブ５８がそれぞれ嵌合されており、前部スリーブ５６は大径端部４６ａ内に位置付けられ、スリーブ押さえ５０から僅かに外側に突出されている。一方、後部スリーブ５８は前部スリーブ５６の後側にて大径端部４６ａ内に位置付けられ、大径端部４６ａ内の内端面４６ｂに当接する大径端５８ａと、この大径端５８ａから延びる小径部５８ｂを有する。それ故、基準線Ａの方向に関して、前部スリーブ５６は後部スリーブ５８の大径端５８ａを介してスリーブホルダ４６に支持された状態にある。また、前部スリーブ５６及び後部スリーブ５８はその内部が基準線Ａと同軸のワーク保持孔６０として形成され、このワーク保持孔６０はワークの挿通を許容する内径を有する。具体的には、図３に示す実施例の場合、ワーク保持孔６０の内径は３１ｍｍである。
【００２３】
一方、スリーブホルダ４６には大径端部４６ａとは反対側の端部に円筒状のプラグ６２が螺合され、このプラグ６２は回り止めナット６４を介してスリーブホルダ４６に固定されている。
更に、スリーブホルダ４６には分割型のスライドプッシャ６６が備えられ、このスライドプッシャ６６は基準線Ａと同軸的に配置されている。より詳しくは、スライドプッシャ６６は前部ピン６６ａと、後部スライドピン６６ｂとから構成され、前部ピン６６ａはスリーブホルダ４６内に位置付けられ、図示の状態にあるとき、その前端は前述した後部スリーブ５８の小径部５８ｂ内、即ち、ワーク保持孔６０内に摺動自在に嵌合されている。
【００２４】
一方、後部スライドピン６６ｂの前端はスリーブホルダ４６内に位置したフランジ状のスライド端６６ｃとして形成され、このスライド端６６ｃは前部ピン６６ａの後端に結合され、且つ、スリーブホルダ４６内を摺動自在である。図３から明らかなように、後部スライドピン６６ｂは前述したプラグ６２を貫通してスリーブホルダ４６の外側、つまり、支持内筒２２内に突出し、前述した排出シリンダ４０におけるピストンロッド４４の先端に当接されている。
【００２５】
図３に示す状態にあるとき、スライド端６６ｃは調整カラー６８を介してプラグ６２に当接しており、この場合、前部ピン６６ａの前端にてワーク保持孔６０の底が形成される。即ち、スライドプッシャ６６の前部ピン６６ａはワーク保持孔６０内へのワークの挿入長さを決定し、そして、前部及び後部のスリーブ５６，５８、そして、スライドプッシャ６６はワークのための保持部を構成する。
【００２６】
なお、図３中、参照符号７０はガイド筒を示し、このガイド筒７０は後部スライドピン６６ｂ及びピストンロッド４４の案内をなすべく、支持内筒２２に螺合されている。
更に、前部スリーブ５６の前端には中空円筒状の外形拘束部材７２が部分的に嵌合されており、この外形拘束部材７２の内部はこの実施例の場合、ワーク保持孔６０に連なるテーパ孔７４として形成されている。このテーパ孔７４はワーク保持孔６０と同軸で、且つ、ワーク保持孔６０よりも大径であり、後部スリーブ５８に向けて先細となっている。
【００２７】
更にまた、図３中、外形拘束部材７２内に示した点Ｂは前述したユニットフレーム８における枢支軸１６（図１参照）の軸線、即ち、傾動中心を示す。そして、この傾動中心Ｂに対して外形拘束部材７２の位置決めが可能となっており、ここでの位置決めは前部スリーブ５６を基準線Ａに沿って変位させることでなされる。具体的には、前部スリーブ５６の変位は、基準線Ａに沿う後部スリーブ５８の大径端５８ａの長さを調整することで可能である。
【００２８】
一方、図１及び図２でみて、ホルダユニット６ａの右方にはこのユニット６ａと対をなす従動側のホルダユニット６ｂが互いに対向した状態にて配置されている。このホルダユニット６ｂは駆動側のホルダユニット６ａの主要要素と同様な主要要素を備えていることから、説明の重複を避けるために、ホルダユニット６ａの主要構成要素と同様な主要要素については同一の参照符号を付し、駆動側のホルダユニット６ａと相違する点のみを以下に説明する。
【００２９】
従動側のホルダユニット６ｂはスライド台７６上に取り付けられており、このスライド台７６は一対の案内ベッド７８に摺動自在に支持されている。これら案内ベッド７８は基準線Ａを挟んで配置され、基準線Ａに沿って水平面内を互いに平行に延びている。従って、ホルダユニット６ｂはホルダユニット６ａに対し、基準線Ａに沿って接離自在である。なお、案内ベッド７８は前述した装置フレーム２に取り付けられている。
【００３０】
なお、この実施例の場合、スライド台７６はホルダユニット６ａ側の端部に旋回ベース８０を備え、この旋回ベース８０に旋回ピン８２を介してホルダユニット６ｂを水平面内にて旋回可能に支持している。
また、図１及び図２から明らかなように、従動側のホルダユニット６ｂの場合、その排出シリンダ４０のための支持ブラケット４２は支持外筒１２から延びている。
【００３１】
そして、スライド台７６の直下には加圧シリンダ８４が配置されており、この加圧シリンダ８４は装置フレーム２に取り付けられている。加圧シリンダ８４は基準線Ａに沿って水平に延び、そのピストンロッド８６が前述したスライド台７６の旋回ベース８０に連結具８８を介して連結されている。それ故、図１に示す状態から加圧シリンダ８４が伸縮されると、スライド台７６は一対の案内ベッド７８上を往復移動し、この結果、ホルダユニット６ｂはホルダユニット６ａに対し、基準線Ａに沿って接離することができる。
【００３２】
最後に、従動側のホルダユニット６ｂの場合、そのホルダカートリッジ３８は外形拘束部材７２を備えておらず、前部スリーブ５６が駆動側のホルダユニット６ａの外形拘束部材７２に直接的に対向した状態にある。
次に、図４を参照しながら、上述した軸肥大加工装置によるワークの肥大加工について説明する。なお、図４中、駆動側及び従動側のホルダユニット６ａ，６ｂは簡略化して示されている。具体的には、ホルダユニット６ａ，６ｂは、前部及び後部スリーブ５６，５８を１つに纏めた保持部、即ち、保持スリーブ９０ａ，９０ｂとして示すとともに、これら保持スリーブ９０ａ，９０ｂに前述したワーク保持孔６０の可動底（スライドプッシャ６６の前端）を参照符号９２で示してある。
【００３３】
図４（ａ）は、ホルダユニット６ａ，６ｂが基準線Ａに沿って所定の距離だけ離間した状態を示し、この際、これらホルダユニット６ａ，６ｂの保持スリーブ９０ａ，９０ｂは基準線Ａ上にあって互いに対向している。
この状態にて、ホルダユニット６ａ，６ｂ間に加工すべきワーク（金属棒材）Ｗが供給され、このワークＷはその一端部が先ず、ホルダユニット６ａ側の保持スリーブ９０ａのワーク保持孔６０内に外形拘束部材７２を通じて挿入され、ワークＷの一端はワーク保持孔６０の可動底９２に当接する。
【００３４】
この後、加圧シリンダ８４を伸長させることで、ホルダユニット６ａに向けてホルダユニット６ｂを移動させ、このホルダユニット６ｂ側の保持スリーブ９０ｂのワーク保持孔６０内にワークＷの他端部をその可動底９２に当接するまで挿入させる。この状態は、図４（ｂ）に示されて、ここでは、ワークＷは保持スリーブ９０ａ，９０ｂの可動底９２間に挟持され、そして、保持スリーブ９０ａの外形拘束部材７２と保持スリーブ９０ｂとの間には所定の間隔が確保され、ここでの間隔は、外形拘束部材７２のテーパ孔７４の容積によって決定される。
【００３５】
この後、加圧シリンダ８４はホルダユニット６ａに向けてホルダユニット６ｂを所定の加圧力Ｆで押圧し、ワークＷに圧縮力を付与する一方、前述した電動モータ３２を駆動し、ホルダユニット６ａ側の保持スリーブ９０ａをその支持内筒２２（図１参照）を介して回転させる。このような保持スリーブ９０ａの回転に伴い、保持スリーブ９０ａ，９０ｂの可動底９２間にて挟持状態にあるワークＷはホルダユニット６ｂ側の保持スリーブ９０ｂとともに回転する。
【００３６】
この後、前述した傾動シリンダ２０（図１参照）が伸長されると、図４（ｃ）に示されるようにホルダユニット６ａは前述した傾動中心Ｂ（図４（ａ））の回りに上方に向けて徐々に傾動され、この傾動に伴い、ホルダユニット６ａの保持スリーブ９０ａは基準線Ａに対して所定の角度、具体的には４〜８°の角度に傾斜される。それ故、ワークＷは傾動中心Ｂをその曲げ中心として曲げられる。
【００３７】
この際にも、ワークＷには加圧力Ｆが継続して付与されていることから、ワークＷはその長手方向の圧縮を伴いながら、曲げ方向でみて、その内側が膨らむような塑性変形を受け、このような膨らみはワークＷの回転に伴い、ワークＷの全周に亘って成長し、外形拘束部材７２のテーパ孔７４内をほぼ満たすようになる（図４（ｄ））。
この後、加圧力Ｆの付与を維持した状態で、ホルダユニット６ａの傾動、即ち、ワークＷの曲げが徐々に元に戻され、そして、図４（ｅ）に示されるようにホルダユニット６ａ，６ｂの保持スリーブ９０ａ，９０ｂはともに基準線Ａ上に位置付けられ、再び対向する。
【００３８】
この際、保持スリーブ９０ｂは保持スリーブ９０ａの外形拘束部材７２に密着し、これにより、外形拘束部材７２のテーパ孔７４内はワークＷの材料により完全に満たされ、ワークＷにテーパ孔７４に対応した円錐台形状の肥大部Ｃが成形される。
この時点で、ワークＷに対する肥大加工が完了し、ホルダユニット６ａ側での保持スリーブ９０ａの回転及び加圧シリンダ８４によるワークＷの加圧はともに停止される。
【００３９】
この後、ホルダユニット６ａ側の排出シリンダ４０が伸長されることで、ワークＷの一端はスライドプッシャ６６、即ち、その前部ピン６０ａの前端にてホルダユニット６ｂ側に向けて押圧され、一方、加圧シリンダ８４の収縮を受けてホルダユニット６ｂはスライド台７６とともにホルダユニット６ａから離間する方向に移動される。
それ故、ホルダユニット６ａ側の外形拘束部材７２内に上述の肥大部Ｃに成形されても、ワークＷは従動側のホルダユニット６ｂに保持された状態で、ホルダユニット６ａの保持スリーブ９０ａから押し出される（図４（ｆ））。この後、従動側のホルダユニット６ｂにおいても、その排出シリンダ４０が伸長されることで、ワークＷはその保持スリーブ９０ｂからも押し出し可能となる。
【００４０】
なお、ホルダユニット６ｂは前述した旋回ピン８２（図１参照）の回りに水平面内にて旋回可能であるから、ホルダユニット６ｂを旋回させた後に、ワークＷの押し出しを実施すれば、例えワークＷが長くても、ホルダユニット６ａが邪魔になることなくホルダユニット６ｂからワークＷを押し出すことができる。
ワークＷに上述した肥大加工を実施するにあたり、ワークＷの曲げ中心（傾動中心Ｂ）は肥大加工の完了時における保持スリーブ９０ａ，９０ｂ間にて規定される肥大幅Ｈ（図４（ｅ）参照）の中心ではなく、この中心からずれた状態にある。即ち、これを換言すれば、外形拘束部材７２は前述した前部スリーブ５６の変位を介してなされる位置決めにより、前記肥大幅Ｈの中心からずらしてワークの肥大加工を行うべく配置されている。
【００４１】
このような構成によれば、外形拘束部材７２が如何なる内周形状を有していても、その内部の適切な位置、本実施例の場合にはテーパ孔７４内の適切な位置からワークＷの肥大加工を開始させることができ、ワークＷの塑性変形に起因したワーク材料の流動を外形拘束部材７２のテーパ孔７４内にて一様にでき、この結果、肥大部Ｃの高精度な成形、即ち、その外周面をテーパ孔７４の内周面に正確に一致させた肥大部Ｃの成形が可能となる。
【００４２】
この点、ワークＷの曲げ中心が図５中に示す肥大幅Ｈの中心に一致した状態で外形拘束部材７２が配置されていれば、ワークの肥大加工が肥大幅Ｈの中心Ｅから開始されるので、肥大部Ｃの外周面は外形拘束部材７２におけるテーパ孔７４の内周面形状に正確に一致せず、図５中の１点鎖線Ｇで示すように肥大部Ｃはテーパ孔７４よりも更に先細なものとなる。しかしながら、本実施例の場合、ワークＷの曲げ中心Ｂは肥大幅Ｈの中心からずれた状態で、外形拘束部材７２が配置されていので、上述の不具合を被ることはない。
【００４３】
本発明は上述の一実施例に制約されるものではなく、種々の変形が可能である。
例えば、図６に示されているように、外形拘束部材７２は保持スリーブ９０ａ内に嵌合される部位が段付き形状をなすものであってよく、この場合、保持スリーブ９０ａは外形拘束部材７２をより安定して支持することができる。
ここで、ワークＷの肥大加工の完了時を示す図５及び図６において、保持スリーブ９０ｂは何れも外形拘束部材７２から離れた状態で示されているが、これは作図上の都合による。
【００４４】
また、外形拘束部材７２はテーパ孔７４を有するものに限らず、図７に示されるように正六角形の角孔９４や、内歯状の孔（図示しない）等を有するものであってもよい。この場合、ワークＷに成形される肥大部Ｃの外周面もまた角孔９４の内周形状に一致した正六角形となる。即ち、外形拘束部材７２における孔の内周形状は、成形した肥大部Ｃが外形拘束部材７２から抜き出し可能であれば任意に設定することができる。
【００４５】
更に、本発明の軸肥大加工装置は、駆動側のホルダユニット６ａに代えて、従動側のホルダユニット６ｂを傾動させるようにしてもよいし、ホルダユニット６ｂを固定とし、傾動可能なホルダユニット６ａをホルダユニット６ｂに移動させてワークＷに加圧力を加えることも可能である。更に付け加えれば、ワークＷの肥大加工を実施するあたり、ワークＷに与える回転、曲げ及び加圧は任意の順序にて可能である。
【００４６】
更にまた、図８（ａ）に示されるように、外形拘束部材７２は従動側の保持スリーブ９０ｂに取り付けられていてもよいし、図８（ｂ）に示されるように保持スリーブ９０ａ，９０ｂの両方に取り付けられていてよい。図８（ｂ）の場合、一対の外形拘束部材７２は互いに協働して肥大部Ｃを成形する。
一方、本実施例の場合、ホルダカートリッジ３８が支持内筒２２に対して脱着可能であるから、ホルダカートリッジ３８の交換により、種々のサイズのワークＷに対して所望の形状を有する肥大部Ｃを簡単に肥大加工することができる。
【００４７】
例えば、図９は図３のホルダカートリッジ３８によりも小径（例えば１３ｍｍ）のワークに対応したホルダユニット６ａ側のホルダカートリッジ３８を示す。図９のホルダカートリッジ３８の場合、そのスリーブホルダ４６内には、ばね座９６が摺動自在に配置され、このばね座９６と後部スリーブ５８との間にコイルばね９８が架け渡されている。このコイルばね９８は、排出シリンダ４０の作動時、スライドプッシャ６６のスライド端６６ｃと後部スリーブ５８との直接的な衝突を避け、衝突の際の騒音を低減する。
【００４８】
そして、外形拘束部材７２はホルダカートリッジ３８、即ち、その前部スリーブ５６と一体であってもよいが、実施例のように前部スリーブ５６と外形拘束部材７２が別部材であれば、外形拘束部材７２の交換のみで、ワークＷに種々の形状の肥大部を成形可能となる。
更に、上述の実施例では、前述した前部スリーブ５６の変位を介して外形拘束部材７２の位置決め、つまり、外形拘束部材７２に肥大幅Ｈの中心からのずれをもたらすようにしたが、支持外筒１２の全体又はその内部の支持内筒２２やスリーブホルダ４６等を変位させることでも、外形拘束部材７２に前記ずれをもたらすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】一実施例の軸肥大加工装置を示した概略断面図である。
【図２】図１の装置の概略平面図である。
【図３】図１及び図２のホルダカートリッジの詳細を示した断面図である。
【図４】図１及び図２の軸肥大加工装置を使用したワークの加工手順を（ａ）〜（ｆ）の順序で示す図である。
【図５】図３の外形拘束部材の作用を説明するための図である。
【図６】変形例の外形拘束部材を示した図である。
【図７】テーパ孔とは異なる内孔を有した外形拘束部材を示す図である。
【図８】変形例の外形拘束部材の配置を示し、（ａ）は従動側の保持スリーブに外形拘束部材が取り付けられた例を示し、（ｂ）は駆動側及び従動側の保持スリーブの双方に外形拘束部材が取り付けられ例を示す図である。
【図９】小径のワークに対応したホルダカーリッジを示した図である。
【符号の説明】
【００５０】
６ａ 駆動側のホルダユニット
６ｂ 従動側のホルダユニット
２０ 傾動シリンダ（傾動手段）
３２ 電動モータ（駆動手段）
５６ 前部スリーブ（保持部）
５８ 後部スリーブ（保持部：位置決め部材）
６６ スライドプッシャ（保持部）
７２ 外形拘束部材
９０ａ，９０ｂ 保持スリーブ（保持部）
Ａ 基準線
Ｂ 傾動中心（曲げ中心）
Ｃ 肥大部
Ｗ ワーク
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属棒材からなるワークの一部に拡径した肥大部を成形する軸肥大加工装置及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の軸肥大加工装置は一対のホルダユニット（回転保持体）を備え、これらホルダユニットはワークがセットされる基準線に沿って互いに離間している。そして、各ホルダユニットは、基準線上に規定された保持位置にてワークをそれぞれ保持する保持部（チャック）を有する一方、基準線に沿って互いに接離可能となっている（特許文献１）。
特許文献１の軸肥大加工装置の場合、一対のホルダユニットのうち、その一方は駆動側のホルダユニットであって、この駆動側のホルダユニットはその保持部を回転させ、一対のホルダユニットの保持部間に保持されたワークを基準線の回りに回転させる。これに対し、他方のホルダユニットは従動側のホルダユニットであって、この従動側のホルダユニットは基準線に沿い、駆動側のホルダユニットに向けて押し込み可能であり、また、その保持部を基準線に対して傾斜させるべく傾動可能となっている。
【０００３】
駆動側及び従動側のホルダユニットの保持部間にワークが保持された状態で、従動側のホルダユニットが駆動側のホルダユニットに向けてワークを押し込みながら、基準線に対して所定の角度に傾動されれば、ワークは基準線に沿う加圧力（圧縮力）と基準線と直交する方向への曲げ力とを同時に受ける。それ故、ワークに塑性変形が生じ、ここでの塑性変形は曲げ方向でみてワークの内側に膨らみが発生させ、その分、ワーク長さは収縮する。
【０００４】
この際、ワークが基準線の回りに回転されていれば、上述した膨らみはワークの全周に亘って成長し、この後、ワークへの加圧を維持しながら従動側ホルダユニットの傾動が元に戻されれば、ワークの一部に拡径した肥大部が成形される。
【特許文献１】特許第3418698号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述した特許文献１の軸肥大加工装置の場合、ワークの肥大部は駆動側及び従動側のホルダユニット間、即ち、これらホルダユニットの保持部間に成形されることから、肥大部はその外径が基準線に沿ってほぼ一定のフランジ形状にならざるを得ない。しかしながら、軸肥大加工装置の汎用性を高めるためには、フランジ以外の異形の肥大部をも成形可能であるのが望ましい。
【０００６】
本発明は上述の事情に基づいてなされたもので、その目的とするところはフランジ以外の異形の肥大部をワークに成形することができる軸肥大加工装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の目的を達成するため、本発明は、金属棒材のワークが配置されるべき基準線と、この基準線に沿って離間して配置され、基準線上のワークを保持する保持部をそれぞれ有し、且つ、基準線に沿って互いに接離可能な一対のホルダユニットと、一対のホルダユニット間に保持部を介して保持されたワークを保持部とともに基準線回りに回転させる駆動手段と、一対のホルダユニットを基準線に沿い互いに近接する方向に相対的に押し込み、一対のホルダユニット間に保持されたワークを基準線の方向に加圧する加圧手段と、基準線上に曲げ中心を有し、一方の保持部をワークとともに曲げ中心から傾斜させるべく対応する側のホルダユニットを傾動させる傾動手段とを具備し、一対のホルダユニットの保持部間におけるワークの部位に拡径させた肥大部を成形する軸肥大加工装置において、肥大部の成形時、肥大部の外周の輪郭を決定すべく肥大部の拡径を拘束する外形拘束部材を更に備えており、この外形拘束部材は、肥大部の成形完了時に一対のホルダユニットの保持部間にて規定される肥大幅の中心からずらしてワークの肥大加工を行うべく配置されている（請求項１）。
【０００８】
上述の軸肥大加工装置によれば、ワークの一部に肥大部が成形されるとき、外形拘束部材はその内面にて肥大部の塑性変形の成長を拘束し、肥大部に外形拘束部材の内周形状に従う外周形状を与える。そして、外形拘束部材は、前記肥大幅の中心からずらしてワークの肥大加工を行うべく配置されているので、肥大部の成形時、ワークの塑性変形に起因するワーク材料の流動を外形拘束部材内にて一様にでき、肥大部の外周形状は外形拘束部材の内周形状に正確に一致する。
【０００９】
具体的には、外形拘束部材は、ホルダユニットの保持部に嵌合して取り付けられており（請求項２）、この場合、保持部が外形拘束部材の支持部材を兼用する。それ故、保持部に嵌合される外形拘束部材の部位は段付きの外面形状を有しているのが好ましく（請求項３）、この場合、保持部は外形拘束部材に対する嵌合支持面を基準線に沿って長く確保する。
【００１０】
更に、前記一方のホルダユニットの保持部は外形拘束部材の位置決めをなす位置決め部材を含むことができ（請求項４）、この場合、傾動手段の曲げ中心を固定した状態で、外形拘束部材の位置決めが可能となる。
更に、本発明は軸肥大加工方法をも提供し、この軸肥大加工方法は、基準線上に配置された金属棒材のワークの両端部を一対の保持スリーブにてそれぞれ保持し、前記ワークに対して前記基準線回りの回転、前記基準線に沿う方向からの加圧及び前記基準線上に規定された曲げ中心からの曲げ及び曲げ戻しをそれぞれ付与し、前記保持スリーブ間にて前記ワークの一部を部分的に拡径した肥大部を成形する方法であって、前記肥大部の成形完了時に前記保持スリーブ間にて規定される間隔を肥大幅としたとき、この肥大幅の中心からずらして前記ワークの肥大加工を開始させるとともに、肥大部の拡径を外形拘束部材により拘束して肥大加工を行うことに特徴付けられる（請求項５）。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１〜４の軸肥大加工装置は、ワークの一部に肥大部を成形する際、肥大部の拡径を外形拘束部材により拘束するようにしたから、肥大部に外形拘束部材の内周形状に従う外周形状を付与することができ、ワークの一部にフランジ以外の異形の肥大部を容易に成形することができる。また、外形拘束部材は前述した肥大幅の中心からずらしてワークの肥大加工を行うべく配置されるから、肥大部の外周形状を外形拘束部材の内周形状に正確に一致させることができ、所望の形状の肥大部を高精度に成形可能となる。
【００１２】
また、請求項５の軸肥大加工方法は、請求項１の軸肥大加工装置と同様な効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１及び図２を参照すると、本発明の軸肥大加工方法を実施する一実施例の軸肥大加工装置が示されており、この軸肥大加工装置は、金属の棒材からなるワークが配置されるべき水平な基準線Ａを有する。ここで、ワークは中実及び中空の何れであっても良い。
基準線Ａの下方には装置フレーム２が配置され、この装置フレーム２は基準線Ａに沿って延びている。図１及び図２でみて、装置フレーム２の左端部には一対の支持壁４が設けられており、これら支持壁４は基準線Ａを挟んで配置され、装置フレーム２の底から立設されている。
【００１４】
支持壁４間には駆動側のホルダユニット６ａが配置され、このホルダユニット６ａはユニットフレーム８を備えている。このユニットフレーム８は両支持壁４に沿って配置された一対の側板１０と、これら側板１０の上部を互いに連結するブロック形状の支持外筒１２と、側板１０の下端を相互に連結する底板１４とを有する。図１でみて、各側板１０の右縁はその上部が支持外筒１２から突出し、これら突出部１０ａは水平な枢支軸１６を介して対応する側の支持壁４に回転自在に支持されている。ここで、枢支軸１６の軸線は前述した基準線Ａと交差する。
【００１５】
一方、底板１４の下面にはブラケット１８を介して傾動シリンダ２０のピストンロッドが連結され、この傾動シリンダ２０の基部は装置フレーム２の底に取り付けられている。図１に示す状態から、傾動シリンダ２０が伸長されると、上述したユニットフレーム８は一対の枢支軸１６を中心として上方、即ち、図１中の矢印Ｃで示す時計方向に傾動することができる。即ち、枢支軸１６及び傾動シリンダ２０はホルダユニット６ａのための傾動手段を構成し、この傾動手段の傾動中心は枢支軸１６の軸線上にある。
【００１６】
前述した支持外筒１２は基準線Ａと同心のシリンダボアを有し、このシリンダボアは支持外筒１２を貫通して延びている。シリンダボアには段付きの支持内筒２２が配置され、この支持内筒２２は基準軸Ａと同軸上に位置付けられた状態で、シリンダボアを貫通している。支持内筒２２の両端部は、軸受２４，２６を介して支持外筒１２に回転自在に支持されている。
【００１７】
図１でみて、支持内筒２２の左端は支持外筒１２から突出しており、この突出端にギヤプーリ２８が取り付けられている。このギヤプーリ２８は支持内筒２２と一体的に回転可能である。一方、ユニットフレーム８の底板１４には取付台３０を介して電動モータ３２が配置されており、この電動モータ３２の出力軸にはギヤプーリ３４が取り付けられている。このギヤプーリ３４と支持内筒２２のギヤプーリ２８とはギヤベルト３６を介して接続されており、電動モータ３２が駆動されたとき、支持内筒２２は一方向に回転される。即ち、電動モータ３２及びこの電動モータ３２から支持内筒２２のギヤプーリ３４に至る動力伝達経路は、支持内筒２２のための駆動手段を構成する。
【００１８】
更に、支持内筒２２内にはホルダカートリッジ３８が脱着可能に収容されている。このホルダカートリッジ３８は支持内筒２２と一体的に回転可能であって、図１でみて支持内筒２２から僅かに突出した右端と、支持内筒２２内に位置した左端を有する。
そして、支持外筒１２の外側には排出シリンダ４０が支持内筒２２と同軸に配置されており、排出シリンダ４０は支持ブラケット４２を介してユニットフレーム８に取り付けられている。それ故、排出シリンダ４０はユニットフレーム８と一体的に傾動可能である。排出シリンダ４０のピストンロッド４４は支持外筒１２内に延び、そして、図示の状態では前述したホルダカートリッジ３８の左端、即ち、その内端に当接している。
【００１９】
図３は、前述したホルダカートリッジ３８の詳細を示す。
ホルダカートリッジ３８はスリーブホルダ４６を備え、このスリーブホルダ４６は支持内筒２２内に嵌合されている。ここで、支持外筒１２に対して支持内筒２２を回転自在に支持する図１の軸受２４，２６はそれぞれ、スラストころ軸受及びラジアル軸受の組合せからなり、図３中、これらスラストころ軸受及びラジアル軸受はその対応する参照符号２４，２６に添え字ａ，ｂをそれぞれ付加して示されている。なお、図３中、支持内筒２２のギヤプーリ２８は省略されている。
【００２０】
図３から明らかなように、スリーブホルダ４６は段付きの中空円筒形状をなし、図３でみて、その右端部に大径端部４６ａを有する。この大径端部４６ａはスリーブホルダ４６の外周面に肩部４８を形成し、この肩部４８を介して支持内筒２２に支持されている。即ち、前述した基準線Ａの方向に関してスリーブホルダ４６は肩部４８にて位置決めされている。
【００２１】
そして、大径端部４６ａには肩部４８とは反対側の端にスリーブ押さえ５０が外側から螺合されており、このスリーブ押さえ５０は大径端部４６ａの延長端を形成し、支持内筒２２から突出している。支持内筒２２から突出したスリーブ押さえ５０の外周面は複数段の段付き形状をなし、その１つの段にてリング形状のカートリッジ押さえ５２が噛み合い、このカートリッジ押さえ５２は複数の連結ボルト５４を介して支持内筒２２に固定されている。それ故、スリーブホルダ４６の大径端部４６ａは支持内筒２２とスリーブ押さえ５０との間にて挟持された状態にあるが、支持内筒２２からスリーブ押さえ５０を取り外せば、スリーブホルダ４６、即ち、ホルダカートリッジ３８はその全体が支持内筒２２から引き抜き可能となる。
【００２２】
更に、スリーブホルダ４６内には前部スリーブ５６及び後部スリーブ５８がそれぞれ嵌合されており、前部スリーブ５６は大径端部４６ａ内に位置付けられ、スリーブ押さえ５０から僅かに外側に突出されている。一方、後部スリーブ５８は前部スリーブ５６の後側にて大径端部４６ａ内に位置付けられ、大径端部４６ａ内の内端面４６ｂに当接する大径端５８ａと、この大径端５８ａから延びる小径部５８ｂを有する。それ故、基準線Ａの方向に関して、前部スリーブ５６は後部スリーブ５８の大径端５８ａを介してスリーブホルダ４６に支持された状態にある。また、前部スリーブ５６及び後部スリーブ５８はその内部が基準線Ａと同軸のワーク保持孔６０として形成され、このワーク保持孔６０はワークの挿通を許容する内径を有する。具体的には、図３に示す実施例の場合、ワーク保持孔６０の内径は３１ｍｍである。
【００２３】
一方、スリーブホルダ４６には大径端部４６ａとは反対側の端部に円筒状のプラグ６２が螺合され、このプラグ６２は回り止めナット６４を介してスリーブホルダ４６に固定されている。
更に、スリーブホルダ４６には分割型のスライドプッシャ６６が備えられ、このスライドプッシャ６６は基準線Ａと同軸的に配置されている。より詳しくは、スライドプッシャ６６は前部ピン６６ａと、後部スライドピン６６ｂとから構成され、前部ピン６６ａはスリーブホルダ４６内に位置付けられ、図示の状態にあるとき、その前端は前述した後部スリーブ５８の小径部５８ｂ内、即ち、ワーク保持孔６０内に摺動自在に嵌合されている。
【００２４】
一方、後部スライドピン６６ｂの前端はスリーブホルダ４６内に位置したフランジ状のスライド端６６ｃとして形成され、このスライド端６６ｃは前部ピン６６ａの後端に結合され、且つ、スリーブホルダ４６内を摺動自在である。図３から明らかなように、後部スライドピン６６ｂは前述したプラグ６２を貫通してスリーブホルダ４６の外側、つまり、支持内筒２２内に突出し、前述した排出シリンダ４０におけるピストンロッド４４の先端に当接されている。
【００２５】
図３に示す状態にあるとき、スライド端６６ｃは調整カラー６８を介してプラグ６２に当接しており、この場合、前部ピン６６ａの前端にてワーク保持孔６０の底が形成される。即ち、スライドプッシャ６６の前部ピン６６ａはワーク保持孔６０内へのワークの挿入長さを決定し、そして、前部及び後部のスリーブ５６，５８、そして、スライドプッシャ６６はワークのための保持部を構成する。
【００２６】
なお、図３中、参照符号７０はガイド筒を示し、このガイド筒７０は後部スライドピン６６ｂ及びピストンロッド４４の案内をなすべく、支持内筒２２に螺合されている。
更に、前部スリーブ５６の前端には中空円筒状の外形拘束部材７２が部分的に嵌合されており、この外形拘束部材７２の内部はこの実施例の場合、ワーク保持孔６０に連なるテーパ孔７４として形成されている。このテーパ孔７４はワーク保持孔６０と同軸で、且つ、ワーク保持孔６０よりも大径であり、後部スリーブ５８に向けて先細となっている。
【００２７】
更にまた、図３中、外形拘束部材７２内に示した点Ｂは前述したユニットフレーム８における枢支軸１６（図１参照）の軸線、即ち、傾動中心を示す。そして、この傾動中心Ｂに対して外形拘束部材７２の位置決めが可能となっており、ここでの位置決めは前部スリーブ５６を基準線Ａに沿って変位させることでなされる。具体的には、前部スリーブ５６の変位は、基準線Ａに沿う後部スリーブ５８の大径端５８ａの長さを調整することで可能である。
【００２８】
一方、図１及び図２でみて、ホルダユニット６ａの右方にはこのユニット６ａと対をなす従動側のホルダユニット６ｂが互いに対向した状態にて配置されている。このホルダユニット６ｂは駆動側のホルダユニット６ａの主要要素と同様な主要要素を備えていることから、説明の重複を避けるために、ホルダユニット６ａの主要構成要素と同様な主要要素については同一の参照符号を付し、駆動側のホルダユニット６ａと相違する点のみを以下に説明する。
【００２９】
従動側のホルダユニット６ｂはスライド台７６上に取り付けられており、このスライド台７６は一対の案内ベッド７８に摺動自在に支持されている。これら案内ベッド７８は基準線Ａを挟んで配置され、基準線Ａに沿って水平面内を互いに平行に延びている。従って、ホルダユニット６ｂはホルダユニット６ａに対し、基準線Ａに沿って接離自在である。なお、案内ベッド７８は前述した装置フレーム２に取り付けられている。
【００３０】
なお、この実施例の場合、スライド台７６はホルダユニット６ａ側の端部に旋回ベース８０を備え、この旋回ベース８０に旋回ピン８２を介してホルダユニット６ｂを水平面内にて旋回可能に支持している。
また、図１及び図２から明らかなように、従動側のホルダユニット６ｂの場合、その排出シリンダ４０のための支持ブラケット４２は支持外筒１２から延びている。
【００３１】
そして、スライド台７６の直下には加圧シリンダ８４が配置されており、この加圧シリンダ８４は装置フレーム２に取り付けられている。加圧シリンダ８４は基準線Ａに沿って水平に延び、そのピストンロッド８６が前述したスライド台７６の旋回ベース８０に連結具８８を介して連結されている。それ故、図１に示す状態から加圧シリンダ８４が伸縮されると、スライド台７６は一対の案内ベッド７８上を往復移動し、この結果、ホルダユニット６ｂはホルダユニット６ａに対し、基準線Ａに沿って接離することができる。
【００３２】
最後に、従動側のホルダユニット６ｂの場合、そのホルダカートリッジ３８は外形拘束部材７２を備えておらず、前部スリーブ５６が駆動側のホルダユニット６ａの外形拘束部材７２に直接的に対向した状態にある。
次に、図４を参照しながら、上述した軸肥大加工装置によるワークの肥大加工について説明する。なお、図４中、駆動側及び従動側のホルダユニット６ａ，６ｂは簡略化して示されている。具体的には、ホルダユニット６ａ，６ｂは、前部及び後部スリーブ５６，５８を１つに纏めた保持部、即ち、保持スリーブ９０ａ，９０ｂとして示すとともに、これら保持スリーブ９０ａ，９０ｂに前述したワーク保持孔６０の可動底（スライドプッシャ６６の前端）を参照符号９２で示してある。
【００３３】
図４（ａ）は、ホルダユニット６ａ，６ｂが基準線Ａに沿って所定の距離だけ離間した状態を示し、この際、これらホルダユニット６ａ，６ｂの保持スリーブ９０ａ，９０ｂは基準線Ａ上にあって互いに対向している。
この状態にて、ホルダユニット６ａ，６ｂ間に加工すべきワーク（金属棒材）Ｗが供給され、このワークＷはその一端部が先ず、ホルダユニット６ａ側の保持スリーブ９０ａのワーク保持孔６０内に外形拘束部材７２を通じて挿入され、ワークＷの一端はワーク保持孔６０の可動底９２に当接する。
【００３４】
この後、加圧シリンダ８４を伸長させることで、ホルダユニット６ａに向けてホルダユニット６ｂを移動させ、このホルダユニット６ｂ側の保持スリーブ９０ｂのワーク保持孔６０内にワークＷの他端部をその可動底９２に当接するまで挿入させる。この状態は、図４（ｂ）に示されて、ここでは、ワークＷは保持スリーブ９０ａ，９０ｂの可動底９２間に挟持され、そして、保持スリーブ９０ａの外形拘束部材７２と保持スリーブ９０ｂとの間には所定の間隔が確保され、ここでの間隔は、外形拘束部材７２のテーパ孔７４の容積によって決定される。
【００３５】
この後、加圧シリンダ８４はホルダユニット６ａに向けてホルダユニット６ｂを所定の加圧力Ｆで押圧し、ワークＷに圧縮力を付与する一方、前述した電動モータ３２を駆動し、ホルダユニット６ａ側の保持スリーブ９０ａをその支持内筒２２（図１参照）を介して回転させる。このような保持スリーブ９０ａの回転に伴い、保持スリーブ９０ａ，９０ｂの可動底９２間にて挟持状態にあるワークＷはホルダユニット６ｂ側の保持スリーブ９０ｂとともに回転する。
【００３６】
この後、前述した傾動シリンダ２０（図１参照）が伸長されると、図４（ｃ）に示されるようにホルダユニット６ａは前述した傾動中心Ｂ（図４（ａ））の回りに上方に向けて徐々に傾動され、この傾動に伴い、ホルダユニット６ａの保持スリーブ９０ａは基準線Ａに対して所定の角度、具体的には４〜８°の角度に傾斜される。それ故、ワークＷは傾動中心Ｂをその曲げ中心として曲げられる。
【００３７】
この際にも、ワークＷには加圧力Ｆが継続して付与されていることから、ワークＷはその長手方向の圧縮を伴いながら、曲げ方向でみて、その内側が膨らむような塑性変形を受け、このような膨らみはワークＷの回転に伴い、ワークＷの全周に亘って成長し、外形拘束部材７２のテーパ孔７４内をほぼ満たすようになる（図４（ｄ））。
この後、加圧力Ｆの付与を維持した状態で、ホルダユニット６ａの傾動、即ち、ワークＷの曲げが徐々に元に戻され、そして、図４（ｅ）に示されるようにホルダユニット６ａ，６ｂの保持スリーブ９０ａ，９０ｂはともに基準線Ａ上に位置付けられ、再び対向する。
【００３８】
この際、保持スリーブ９０ｂは保持スリーブ９０ａの外形拘束部材７２に密着し、これにより、外形拘束部材７２のテーパ孔７４内はワークＷの材料により完全に満たされ、ワークＷにテーパ孔７４に対応した円錐台形状の肥大部Ｃが成形される。
この時点で、ワークＷに対する肥大加工が完了し、ホルダユニット６ａ側での保持スリーブ９０ａの回転及び加圧シリンダ８４によるワークＷの加圧はともに停止される。
【００３９】
この後、ホルダユニット６ａ側の排出シリンダ４０が伸長されることで、ワークＷの一端はスライドプッシャ６６、即ち、その前部ピン６０ａの前端にてホルダユニット６ｂ側に向けて押圧され、一方、加圧シリンダ８４の収縮を受けてホルダユニット６ｂはスライド台７６とともにホルダユニット６ａから離間する方向に移動される。
それ故、ホルダユニット６ａ側の外形拘束部材７２内に上述の肥大部Ｃに成形されても、ワークＷは従動側のホルダユニット６ｂに保持された状態で、ホルダユニット６ａの保持スリーブ９０ａから押し出される（図４（ｆ））。この後、従動側のホルダユニット６ｂにおいても、その排出シリンダ４０が伸長されることで、ワークＷはその保持スリーブ９０ｂからも押し出し可能となる。
【００４０】
なお、ホルダユニット６ｂは前述した旋回ピン８２（図１参照）の回りに水平面内にて旋回可能であるから、ホルダユニット６ｂを旋回させた後に、ワークＷの押し出しを実施すれば、例えワークＷが長くても、ホルダユニット６ａが邪魔になることなくホルダユニット６ｂからワークＷを押し出すことができる。
ワークＷに上述した肥大加工を実施するにあたり、ワークＷの曲げ中心（傾動中心Ｂ）は肥大加工の完了時における保持スリーブ９０ａ，９０ｂ間にて規定される肥大幅Ｈ（図４（ｅ）参照）の中心ではなく、この中心からずれた状態にある。即ち、これを換言すれば、外形拘束部材７２は前述した前部スリーブ５６の変位を介してなされる位置決めにより、前記肥大幅Ｈの中心からずらしてワークの肥大加工を行うべく配置されている。
【００４１】
このような構成によれば、外形拘束部材７２が如何なる内周形状を有していても、その内部の適切な位置、本実施例の場合にはテーパ孔７４内の適切な位置からワークＷの肥大加工を開始させることができ、ワークＷの塑性変形に起因したワーク材料の流動を外形拘束部材７２のテーパ孔７４内にて一様にでき、この結果、肥大部Ｃの高精度な成形、即ち、その外周面をテーパ孔７４の内周面に正確に一致させた肥大部Ｃの成形が可能となる。
【００４２】
この点、ワークＷの曲げ中心が図５中に示す肥大幅Ｈの中心に一致した状態で外形拘束部材７２が配置されていれば、ワークの肥大加工が肥大幅Ｈの中心Ｅから開始されるので、肥大部Ｃの外周面は外形拘束部材７２におけるテーパ孔７４の内周面形状に正確に一致せず、図５中の１点鎖線Ｇで示すように肥大部Ｃはテーパ孔７４よりも更に先細なものとなる。しかしながら、本実施例の場合、ワークＷの曲げ中心Ｂは肥大幅Ｈの中心からずれた状態で、外形拘束部材７２が配置されていので、上述の不具合を被ることはない。
【００４３】
本発明は上述の一実施例に制約されるものではなく、種々の変形が可能である。
例えば、図６に示されているように、外形拘束部材７２は保持スリーブ９０ａ内に嵌合される部位が段付き形状をなすものであってよく、この場合、保持スリーブ９０ａは外形拘束部材７２をより安定して支持することができる。
ここで、ワークＷの肥大加工の完了時を示す図５及び図６において、保持スリーブ９０ｂは何れも外形拘束部材７２から離れた状態で示されているが、これは作図上の都合による。
【００４４】
また、外形拘束部材７２はテーパ孔７４を有するものに限らず、図７に示されるように正六角形の角孔９４や、内歯状の孔（図示しない）等を有するものであってもよい。この場合、ワークＷに成形される肥大部Ｃの外周面もまた角孔９４の内周形状に一致した正六角形となる。即ち、外形拘束部材７２における孔の内周形状は、成形した肥大部Ｃが外形拘束部材７２から抜き出し可能であれば任意に設定することができる。
【００４５】
更に、本発明の軸肥大加工装置は、駆動側のホルダユニット６ａに代えて、従動側のホルダユニット６ｂを傾動させるようにしてもよいし、ホルダユニット６ｂを固定とし、傾動可能なホルダユニット６ａをホルダユニット６ｂに移動させてワークＷに加圧力を加えることも可能である。更に付け加えれば、ワークＷの肥大加工を実施するあたり、ワークＷに与える回転、曲げ及び加圧は任意の順序にて可能である。
【００４６】
更にまた、図８（ａ）に示されるように、外形拘束部材７２は従動側の保持スリーブ９０ｂに取り付けられていてもよいし、図８（ｂ）に示されるように保持スリーブ９０ａ，９０ｂの両方に取り付けられていてよい。図８（ｂ）の場合、一対の外形拘束部材７２は互いに協働して肥大部Ｃを成形する。
一方、本実施例の場合、ホルダカートリッジ３８が支持内筒２２に対して脱着可能であるから、ホルダカートリッジ３８の交換により、種々のサイズのワークＷに対して所望の形状を有する肥大部Ｃを簡単に肥大加工することができる。
【００４７】
例えば、図９は図３のホルダカートリッジ３８によりも小径（例えば１３ｍｍ）のワークに対応したホルダユニット６ａ側のホルダカートリッジ３８を示す。図９のホルダカートリッジ３８の場合、そのスリーブホルダ４６内には、ばね座９６が摺動自在に配置され、このばね座９６と後部スリーブ５８との間にコイルばね９８が架け渡されている。このコイルばね９８は、排出シリンダ４０の作動時、スライドプッシャ６６のスライド端６６ｃと後部スリーブ５８との直接的な衝突を避け、衝突の際の騒音を低減する。
【００４８】
そして、外形拘束部材７２はホルダカートリッジ３８、即ち、その前部スリーブ５６と一体であってもよいが、実施例のように前部スリーブ５６と外形拘束部材７２が別部材であれば、外形拘束部材７２の交換のみで、ワークＷに種々の形状の肥大部を成形可能となる。
更に、上述の実施例では、前述した前部スリーブ５６の変位を介して外形拘束部材７２の位置決め、つまり、外形拘束部材７２に肥大幅Ｈの中心からのずれをもたらすようにしたが、支持外筒１２の全体又はその内部の支持内筒２２やスリーブホルダ４６等を変位させることでも、外形拘束部材７２に前記ずれをもたらすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】一実施例の軸肥大加工装置を示した概略断面図である。
【図２】図１の装置の概略平面図である。
【図３】図１及び図２のホルダカートリッジの詳細を示した断面図である。
【図４】図１及び図２の軸肥大加工装置を使用したワークの加工手順を（ａ）〜（ｆ）の順序で示す図である。
【図５】図３の外形拘束部材の作用を説明するための図である。
【図６】変形例の外形拘束部材を示した図である。
【図７】テーパ孔とは異なる内孔を有した外形拘束部材を示す図である。
【図８】変形例の外形拘束部材の配置を示し、（ａ）は従動側の保持スリーブに外形拘束部材が取り付けられた例を示し、（ｂ）は駆動側及び従動側の保持スリーブの双方に外形拘束部材が取り付けられ例を示す図である。
【図９】小径のワークに対応したホルダカーリッジを示した図である。
【符号の説明】
【００５０】
６ａ 駆動側のホルダユニット
６ｂ 従動側のホルダユニット
２０ 傾動シリンダ（傾動手段）
３２ 電動モータ（駆動手段）
５６ 前部スリーブ（保持部）
５８ 後部スリーブ（保持部：位置決め部材）
６６ スライドプッシャ（保持部）
７２ 外形拘束部材
９０ａ，９０ｂ 保持スリーブ（保持部）
Ａ 基準線
Ｂ 傾動中心（曲げ中心）
Ｃ 肥大部
Ｗ ワーク
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属棒材のワークが配置されるべき基準線と、
前記基準線に沿って離間して配置され、前記基準線上の前記ワークを保持する保持部をそれぞれ有し、且つ、前記基準線に沿って互いに接離可能な一対のホルダユニットと、
前記一対のホルダユニット間に前記保持部を介して保持されたワークを前記保持部とともに前記基準線回りに回転させる駆動手段と、
前記一対のホルダユニットを前記基準線に沿い互いに近接する方向に相対的に押し込み、一対のホルダユニット間に保持されたワークを前記基準線の方向に加圧する加圧手段と、
前記基準線上に曲げ中心を有し、一方の前記保持部を前記ワークとともに前記曲げ中心から傾斜させるべく対応する側のホルダユニットを傾動させる傾動手段と
を具備し、前記一対のホルダユニットの前記保持部間におけるワークの部位に拡径させた肥大部を成形する軸肥大加工装置において、
前記肥大部の成形時、前記肥大部の外周の輪郭を決定すべく前記肥大部の拡径を拘束する外形拘束部材を更に備え、
前記外形拘束部材は、前記肥大部の成形完了時に前記一対のホルダユニットの保持部間にて規定される肥大幅の中心からずらしてワークの肥大加工を行うべく配置されていることを特徴とする軸肥大加工装置。
【請求項２】
前記外形拘束部材は、ホルダユニットの前記保持部に嵌合して取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の軸肥大加工装置。
【請求項３】
前記保持部に嵌合される前記外形拘束部材の部位は段付きの外形形状を有することを特徴とする請求項２に記載の軸肥大加工装置。
【請求項４】
前記ホルダユニットの保持部は前記外形拘束部材の位置決めをなす位置決め部材を含むことを特徴する請求項２又は３に記載の軸肥大加工装置。
【請求項５】
基準線上に配置された金属棒材のワークの両端部を一対の保持スリーブにてそれぞれ保持し、前記ワークに対して前記基準線回りの回転、前記基準線に沿う方向からの加圧及び前記基準線上に規定された曲げ中心からの曲げ及び曲げ戻しをそれぞれ付与し、前記保持スリーブ間にて前記ワークの一部を部分的に拡径した肥大部を成形する軸肥大加工方法において、
前記肥大部の成形完了時に前記保持スリーブ間にて規定される間隔を肥大幅としたとき、この肥大幅の中心からずらして前記ワークの肥大加工を開始させるとともに、肥大部の拡径を外形拘束部材により拘束して肥大加工を行うことを特徴とする軸肥大加工方法。
【請求項１】
金属棒材のワークが配置されるべき基準線と、
前記基準線に沿って離間して配置され、前記基準線上の前記ワークを保持する保持部をそれぞれ有し、且つ、前記基準線に沿って互いに接離可能な一対のホルダユニットと、
前記一対のホルダユニット間に前記保持部を介して保持されたワークを前記保持部とともに前記基準線回りに回転させる駆動手段と、
前記一対のホルダユニットを前記基準線に沿い互いに近接する方向に相対的に押し込み、一対のホルダユニット間に保持されたワークを前記基準線の方向に加圧する加圧手段と、
前記基準線上に曲げ中心を有し、一方の前記保持部を前記ワークとともに前記曲げ中心から傾斜させるべく対応する側のホルダユニットを傾動させる傾動手段と
を具備し、前記一対のホルダユニットの前記保持部間におけるワークの部位に拡径させた肥大部を成形する軸肥大加工装置において、
前記肥大部の成形時、前記肥大部の外周の輪郭を決定すべく前記肥大部の拡径を拘束する外形拘束部材を更に備え、
前記外形拘束部材は、前記肥大部の成形完了時に前記一対のホルダユニットの保持部間にて規定される肥大幅の中心からずらしてワークの肥大加工を行うべく配置されていることを特徴とする軸肥大加工装置。
【請求項２】
前記外形拘束部材は、ホルダユニットの前記保持部に嵌合して取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の軸肥大加工装置。
【請求項３】
前記保持部に嵌合される前記外形拘束部材の部位は段付きの外形形状を有することを特徴とする請求項２に記載の軸肥大加工装置。
【請求項４】
前記ホルダユニットの保持部は前記外形拘束部材の位置決めをなす位置決め部材を含むことを特徴する請求項２又は３に記載の軸肥大加工装置。
【請求項５】
基準線上に配置された金属棒材のワークの両端部を一対の保持スリーブにてそれぞれ保持し、前記ワークに対して前記基準線回りの回転、前記基準線に沿う方向からの加圧及び前記基準線上に規定された曲げ中心からの曲げ及び曲げ戻しをそれぞれ付与し、前記保持スリーブ間にて前記ワークの一部を部分的に拡径した肥大部を成形する軸肥大加工方法において、
前記肥大部の成形完了時に前記保持スリーブ間にて規定される間隔を肥大幅としたとき、この肥大幅の中心からずらして前記ワークの肥大加工を開始させるとともに、肥大部の拡径を外形拘束部材により拘束して肥大加工を行うことを特徴とする軸肥大加工方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−１２５７８９（Ｐ２００９−１２５７８９Ａ）
【公開日】平成２１年６月１１日（２００９．６．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３０５７２８（Ｐ２００７−３０５７２８）
【出願日】平成１９年１１月２７日（２００７．１１．２７）
【出願人】（３９００２９０８９）高周波熱錬株式会社 (288)
【出願人】（３９４００６１２９）株式会社いうら (63)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月１１日（２００９．６．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月２７日（２００７．１１．２７）
【出願人】（３９００２９０８９）高周波熱錬株式会社 (288)
【出願人】（３９４００６１２９）株式会社いうら (63)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]