特許 6029900 成形装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6029900

(24)【登録日】2016年10月28日

(45)【発行日】2016年11月24日

(54)【発明の名称】成形装置

(51)【国際特許分類】

   B21D 22/16 20060101AFI20161114BHJP

   B21D 53/30 20060101ALI20161114BHJP

   B21H 1/04 20060101ALI20161114BHJP

   F15B 15/18 20060101ALI20161114BHJP

【ＦＩ】

   B21D22/16 G

   B21D22/16 H

   B21D53/30 D

   B21H1/04 B

   F15B15/18

【請求項の数】5

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2012-199486(P2012-199486)

(22)【出願日】2012年9月11日

(65)【公開番号】特開2014-54646(P2014-54646A)

(43)【公開日】2014年3月27日

【審査請求日】2015年9月11日

(73)【特許権者】

【識別番号】591100301

【氏名又は名称】株式会社レイズエンジニアリング

(74)【代理人】

【識別番号】100111257

【弁理士】

【氏名又は名称】宮崎 栄二

(74)【代理人】

【識別番号】100110504

【弁理士】

【氏名又は名称】原田 智裕

(72)【発明者】

【氏名】稲谷 修二郎

【審査官】 石川 健一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−０４８０２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−１８２４７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１６６１９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２７９４６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０６４２３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５９−２２３１２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１７８２００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−０４２６８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２９１８６３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２１Ｄ ２２／１６

Ｂ２１Ｄ ５３／３０

Ｂ２１Ｈ １／０４

Ｆ１５Ｂ １５／１８

Ｂ３０Ｂ １５／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両用ホイールにおける鋳造又は鍛造されたワークを成形するための成形装置であって、
上記ワークが取り付けられ且つモータによって回転する主軸が連結された成形金型と、成形金型に取り付けられたワークを押さえて固定する心押し金型と、回転するワークの外周に押し当て成形を行う成形ローラとを備え、
上記心押し金型のワーク押し付け方向への送り機構、上記成形ローラのワーク径方向への送り機構、及び上記成形ローラのワーク回転軸方向への送り機構は、各々独立した油圧ユニットによって構成され、
各油圧ユニットは、往復駆動するピストンロッドを有する油圧シリンダと、油圧シリンダに接続され且つ油圧シリンダのピストンロッドを往復駆動するための作動油を給排する２つの給排ポートを有する双方向回転油圧ポンプと、双方向回転油圧ポンプを正方向と逆方向のいずれかに回転駆動するサーボモータとを備え、各油圧ユニットごとにサーボモータの回転数と回転方向を制御することにより油圧シリンダのピストンロッドの位置を制御する構成とし、
上記油圧ユニットは、上記双方向回転油圧ポンプとして小油量と大油量の２つの双方向回転油圧ポンプがサーボモータと同軸に結合され、大きな力が要求されない移動動作のときには小油量双方向回転油圧ポンプと共に大油量双方向回転油圧ポンプから油圧シリンダに作動油を送出し、成形時等の大きな力が要求されるときには小油量双方向回転油圧ポンプのみから油圧シリンダに作動油を送出する構成とした成形装置。

【請求項2】

車両用ホイールにおける鋳造又は鍛造されたワークを成形するための成形装置であって、
上記ワークが取り付けられ且つモータによって回転する主軸が連結された成形金型と、成形金型に取り付けられたワークを押さえて固定する心押し金型と、回転するワークの外周に押し当て成形を行う成形ローラとを備え、
上記心押し金型のワーク押し付け方向への送り機構、上記成形ローラのワーク径方向への送り機構、及び上記成形ローラのワーク回転軸方向への送り機構は、各々独立した油圧ユニットによって構成され、
各油圧ユニットは、往復駆動するピストンロッドを有する油圧シリンダと、油圧シリンダに接続され且つ油圧シリンダのピストンロッドを往復駆動するための作動油を給排する２つの給排ポートを有する双方向回転油圧ポンプと、双方向回転油圧ポンプを正方向と逆方向のいずれかに回転駆動するサーボモータとを備え、各油圧ユニットごとにサーボモータの回転数と回転方向を制御することにより油圧シリンダのピストンロッドの位置を制御する構成とし、
上記成形金型にはワーク取り外し用エジェクター棒を備え、
上記エジェクター棒の可動機構は、上記各送り機構とは独立した油圧ユニットとして、往復駆動するピストンロッドを有する油圧シリンダと、油圧シリンダに接続され且つ油圧シリンダのピストンロッドを往復駆動するための作動油を給排する２つの給排ポートを有する双方向回転油圧ポンプと、双方向回転油圧ポンプを正方向と逆方向のいずれかに回転駆動するサーボモータとを備え、サーボモータの回転数と回転方向を制御することにより油圧シリンダのピストンロッドの位置を制御するように構成されている成形装置。

【請求項3】

車両用ホイールにおける鋳造又は鍛造されたワークを成形するための成形装置であって、
上記ワークが取り付けられ且つモータによって回転する主軸が連結された成形金型と、成形金型に取り付けられたワークを押さえて固定する心押し金型と、回転するワークの外周に押し当て成形を行う成形ローラとを備え、
上記心押し金型のワーク押し付け方向への送り機構、上記成形ローラのワーク径方向への送り機構、及び上記成形ローラのワーク回転軸方向への送り機構は、各々独立した油圧ユニットによって構成され、
各油圧ユニットは、往復駆動するピストンロッドを有する油圧シリンダと、油圧シリンダに接続され且つ油圧シリンダのピストンロッドを往復駆動するための作動油を給排する２つの給排ポートを有する双方向回転油圧ポンプと、双方向回転油圧ポンプを正方向と逆方向のいずれかに回転駆動するサーボモータとを備え、各油圧ユニットごとにサーボモータの回転数と回転方向を制御することにより油圧シリンダのピストンロッドの位置を制御する構成とし、
上記油圧ユニットは、油空圧シリンダを備え、
上記油圧シリンダは、片ロッド復動形であってロッド側室の容積がヘッド側室の容積よりも小さくなっており、
上記油空圧シリンダは、上記油圧シリンダのロッド側室から双方向回転油圧ポンプにつながる引き側経路に第１パイロットチェック弁及びソレノイドバルブを介して接続されるとともに、油圧シリンダのヘッド側室から双方向回転油圧ポンプにつながる押し側経路に第２パイロットチェック弁を介して接続されており、
双方向回転油圧ポンプが油圧シリンダの作動油をロッド側室から吸引してヘッド側室に供給する場合は、
大きな力が要求されない移動動作のときは、ソレノイドバルブが閉弁位置とされ、ヘッド側室での不足分の作動油は油空圧シリンダから第２パイロットチェック弁を通して押し側経路に補充され、油空圧シリンダのエアー圧がヘッド側室に作用してピストンヘッドが押し込まれ、双方向回転油圧ポンプによるロッド側室の作動油の吸引によりピストンロッドの出力端の移動速度が制御され、
成形時等の大きな力が要求されるときは、ソレノイドバルブが開弁位置とされ、ヘッド側室での不足分の作動油は油空圧シリンダから第１パイロットチェック弁を通して引き側経路に補充され、双方向回転油圧ポンプから供給される作動油の油圧がヘッド側室に作用してピストンヘッドが押し込まれ、双方向回転油圧ポンプによる油圧によりピストンロッドの出力端での加圧力が制御される構成とした成形装置。

【請求項4】

請求項１〜３のいずれか１項に記載の成形装置において、
上記油圧ユニットは、双方向回転油圧ポンプとサーボモータとが結合され且つ双方向回転油圧ポンプの各々の給排ポートが油圧シリンダのロッド側ポートとヘッド側ポートとの各々に接続された閉じた回路を構成し、油圧シリンダ、双方向回転油圧ポンプ及びサーボモータが一体化されている成形装置。

【請求項5】

請求項１〜４のいずれか１項に記載の成形装置において、
上記成形ローラは、ワークの周囲に等間隔に４台設置され、各成形ローラには、各々独立して上記油圧ユニットにより構成された送り機構を備え、
４台の成形ローラのうち２台は、成形金型側に押し当ててホイールリヤリム部を成形するための粗絞りローラと仕上げローラとし、残りの２台は、心押し金型側に押し当ててホイールフロントリム部を成形するための粗絞りローラと仕上げローラとし、
上記リヤリム部用の粗絞りローラと上記フロントリム部用の粗絞りローラとを同時に可動させてワークに対してリヤリム部とフロントリム部を同時に粗絞り加工を開始し、次に、上記リヤリム部用の仕上げローラと上記フロントリム部用の仕上げローラとを同時に可動させてワークに対してリヤリム部とフロントリム部を同時に仕上げ加工を開始するように、各送り機構を制御する構成とした成形装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両用ホイールにおける鋳造又は鍛造されたワークをスピニング加工（フォーミング加工を含む）するための成形装置に関する。

【背景技術】

【0002】

図８に示すように、車両用ホイールの製造に使用されるスピニング加工機５００は、鋳造後又は鍛造後のワークＷが取り付けられ且つモータ５１１によって回転する主軸５１０が連結された成形金型５１２と、成形金型５１２に取り付けられたワークＷを上から押さえて固定する心押し金型５１３と、回転するワークＷの外周に押し当てスピニング加工を行う成形ローラ５１５とを備える。
従来のスピニング加工機５００において、心押し金型５１３や成形ローラ５１５の作動は、一般に、油圧回路によって行われている。すなわち、心押し金型側の油圧シリンダ５２１ａと成形ローラ側の２軸の油圧シリンダ５２１ｂ，５２１ｃとに１台の油圧ポンプ５２３を接続した油圧回路を構成し、モータ５２４によって油圧ポンプ５２３を駆動してバルブＶ１，Ｖ２，Ｖ３を制御して各油圧シリンダ５２１ａ，５２１ｂ，５２１ｃを作動させるようにしていた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０００−４２６８５号公報

【特許文献2】特開２００８−２９１８６３号公報

【発明の開示】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記従来のスピニング加工機５００で用いられる油圧ポンプ５２３及びモータ５２４は、装置全体の最大負荷を確保する必要があり、各油圧シリンダ５２１ａ，５２１ｂ，５２１ｃで必要な最大負荷の合計に相当する能力以上を備える必要があった。しかも、スピンニング加工機５００の稼動中は、常時、油圧ポンプ５２３及びモータ５２４をフル運転して各油圧シリンダ５２１ａ，５２１ｂ，５２１ｃで必要な最大負荷の合計以上の負荷を発生させていた。そのため、油圧ポンプ５２３及びモータ５２４としては大型のものが必要であり、油圧ポンプ５２３及びモータ５２４の騒音が大きく、しかもモータ５２４やバルブＶ１，Ｖ２，Ｖ３による電気消費量が大きいという問題があった。また、油圧ポンプ５２３及びモータ５２４は、常時フル運転しているため、心押し金型５１３や成形ローラ１５が停止中のときは無駄にエネルギーが消費されるという問題があった。

【0005】

本発明は、以上の事情に鑑み、油圧回路における騒音の低減及び節電を可能とする成形装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係る成形装置は、
車両用ホイールにおける鋳造又は鍛造されたワークを成形するための成形装置であって、
上記ワークが取り付けられ且つモータによって回転する主軸が連結された成形金型と、成形金型に取り付けられたワークを押さえて固定する心押し金型と、回転するワークの外周に押し当て成形を行う成形ローラとを備え、
上記心押し金型のワーク押し付け方向への送り機構、上記成形ローラのワーク径方向への送り機構、及び上記成形ローラのワーク回転軸方向への送り機構は、各々独立した油圧ユニットによって構成され、
各油圧ユニットは、往復駆動するピストンロッドを有する油圧シリンダと、油圧シリンダに接続され且つ油圧シリンダのピストンロッドを往復駆動するための作動油を給排する２つの給排ポートを有する双方向回転油圧ポンプと、双方向回転油圧ポンプを正方向と逆方向のいずれかに回転駆動するサーボモータとを備え、各油圧ユニットごとにサーボモータの回転数と回転方向を制御することにより油圧シリンダのピストンロッドの位置を制御する構成としたものである。
これにより、各油圧ユニットごとに、サーボモータの回転を制御して必要な時だけ必要な速度で双方向回転油圧ポンプを回転駆動するので、エネルギー効率が高く且つ低騒音とすることができる。

【0007】

本発明の第１の局面では、
上記油圧ユニットは、上記双方向回転油圧ポンプとして小油量と大油量の２つの双方向回転油圧ポンプがサーボモータと同軸に結合され、大きな力が要求されない移動動作のときには小油量双方向回転油圧ポンプと共に大油量双方向回転油圧ポンプから油圧シリンダに作動油を送出し、成形時等の大きな力が要求されるときには小油量双方向回転油圧ポンプのみから油圧シリンダに作動油を送出する構成とする。
これにより、成形開始と成形終了後において成形ローラや心押し金型を速やかに移動させることができ、成形に要する全体時間を大幅に削減することができ、生産性を向上することができる。また、油圧ポンプの必要能力として小油量双方向回転油圧ポンプは成形時に必要な最小限の能力のものとし、大油量双方向回転油圧ポンプは高速移動動作を補う低圧能力のものとし、成形時と移動時とで使い分けることにより、サーボモータの負荷が軽減されて大幅な省電力化を図ることができる。

【0008】

本発明の第２の局面では、
上記成形金型にはワーク取り外し用エジェクター棒を備え、
上記エジェクター棒の可動機構は、上記各送り機構とは独立した油圧ユニットとして、往復駆動するピストンロッドを有する油圧シリンダと、油圧シリンダに接続され且つ油圧シリンダのピストンロッドを往復駆動するための作動油を給排する２つの給排ポートを有する双方向回転油圧ポンプと、双方向回転油圧ポンプを正方向と逆方向のいずれかに回転駆動するサーボモータとを備え、サーボモータの回転数と回転方向を制御することにより油圧シリンダのピストンロッドの位置を制御するように構成する。
これにより、省電力且つ低騒音でありつつ、成形金型から成形後のワークの取り外しを円滑に行うことができる。

【0009】

本発明の第３の局面では、
上記油圧ユニットは、油空圧シリンダを備え、
上記油圧シリンダは、片ロッド復動形であってロッド側室の容積がヘッド側室の容積よりも小さくなっており、
上記油空圧シリンダは、上記油圧シリンダのロッド側室から双方向回転油圧ポンプにつながる引き側経路に第１パイロットチェック弁及びソレノイドバルブを介して接続されるとともに、油圧シリンダのヘッド側室から双方向回転油圧ポンプにつながる押し側経路に第２パイロットチェック弁を介して接続されており、
双方向回転油圧ポンプが油圧シリンダの作動油をロッド側室から吸引してヘッド側室に供給する場合は、
大きな力が要求されない移動動作のときは、ソレノイドバルブが閉弁位置とされ、ヘッド側室での不足分の作動油は油空圧シリンダから第２パイロットチェック弁を通して押し側経路に補充され、油空圧シリンダのエアー圧がヘッド側室に作用してピストンヘッドが押し込まれ、双方向回転油圧ポンプによるロッド側室の作動油の吸引によりピストンロッドの出力端の移動速度が制御され、
成形時等の大きな力が要求されるときは、ソレノイドバルブが開弁位置とされ、ヘッド側室での不足分の作動油は油空圧シリンダから第１パイロットチェック弁を通して引き側経路に補充され、双方向回転油圧ポンプから供給される作動油の油圧がヘッド側室に作用してピストンヘッドが押し込まれ、双方向回転油圧ポンプによる油圧によりピストンロッドの出力端での加圧力が制御される構成とする。
これにより、油圧シリンダにおいて必要に応じて大きな力を発現させたり高速移動を行わせることができる。例えば、成形時には成形ローラの必要な成形力を十分に確保することができ、また、原点から成形ポイント並びに成形終了後の原点復帰に要する時間を短縮することができる。

【0010】

上記油圧ユニットは、双方向回転油圧ポンプとサーボモータとが結合され且つ双方向回転油圧ポンプの各々の給排ポートが油圧シリンダのロッド側ポートとヘッド側ポートとの各々に接続された閉じた回路を構成し、油圧シリンダ、双方向回転油圧ポンプ及びサーボモータが一体化されていることが望ましい。
これにより、配管やバルブの複雑な配設が不要となり、各油圧ユニットをコンパクトに構成することができ、配管やバルブのための多くの空間も不要となって小型で軽量な成形装置を得ることができる。

【0011】

上記成形ローラは、ワークの周囲に等間隔に４台設置され、各成形ローラには、各々独立して上記油圧ユニットにより構成された送り機構を備え、
４台の成形ローラのうち２台は、成形金型側に押し当ててホイールリヤリム部を成形するための粗絞りローラと仕上げローラとし、残りの２台は、心押し金型側に押し当ててホイールフロントリム部を成形するための粗絞りローラと仕上げローラとし、
上記リヤリム部用の粗絞りローラと上記フロントリム部用の粗絞りローラとを同時に可動させてワークに対してリヤリム部とフロントリム部を同時に粗絞り加工を開始し、次に、上記リヤリム部用の仕上げローラと上記フロントリム部用の仕上げローラとを同時に可動させてワークに対してリヤリム部とフロントリム部を同時に仕上げ加工を開始するように、各送り機構を制御する構成とすることができる。
これにより、車両用ホイールのリヤリム部とフロントリム部の成形を同時に行うことで、省電力且つ低騒音でありつつ、成形の加工時間を大幅に短縮することができ、生産性を向上することができる。
また、粗絞りローラによるワークの粗絞り加工後に仕上げローラを可動してワークの仕上げ加工を行うことでもよいが、粗絞りローラを可動させてこれより遅れて仕上げローラを可動させて粗絞り加工と仕上げ加工とを並行して行うことで、更に成形の加工時間を大幅に短縮することができ、更なる生産性の向上を図ることができる。

【発明の効果】

【0012】

以上のように、本発明によれば、成形装置において油圧回路の騒音の低減及び節電を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】実施の形態によるスピニング加工機の構成を示す模式図である。

【図2】成形ローラの配置を示す平面図である。

【図3】油圧ユニットにおける油圧回路を示すブロック図である。

【図4】成形金型からワークを取り外すエジェクター棒の可動機構を示す模式図である。

【図5】他の実施形態として油圧ユニットにおける油圧回路を示すブロック図である。

【図6】また他の実施形態として油圧ユニットにおける油圧回路を示すブロック図である。

【図7】油圧ポンプ特性を示すグラフである。

【図8】従来のスピニング加工機の構成を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下に、実施形態のスピニング加工機について図面を参照しながら説明する。
スピニング加工機１は、車両用ホイールの円盤状の鋳造素材又は鍛造素材からなるワークＷをスピニング加工する装置である。図１に示すように、スピニング加工機１は、モータ１１によって回転される主軸１０と、主軸１０と連結され且つワークＷが取り付けられる成形金型１２と、成形金型１２に取り付けられたワークＷを上から押さえて固定する心押し金型１３と、回転するワークＷの外周に押し当てスピニング加工を行う成形ローラ１５とを備える。

【0015】

心押し金型１３は、取付台１４に対して回動可能に取り付けられており、取付台１４には取付台１４とともに心押し金型１３を上下方向（ワーク押さえ方向）に移動させる油圧シリンダ２１ａを備えた送り機構２０ａが設けられている。
成形ローラ１５は、クロステーブル３に取り付けられている。クロステーブル３は、固定台３１と、固定台３１上にワークＷの回転軸方向（Ｚ軸方向又は上下方向）に移動可能に取り付けられた昇降台３２と、昇降台３２上にワークＷの径方向（Ｘ軸方向又は横方向）に移動可能に取り付けられた横行台３３とを有する。横行台３３のワーク対向側に成形ローラ１５が取り付けられている。そして、クロステーブル３において、昇降台３２には昇降台３２とともに成形ローラ１５をワークＷの回転軸方向に移動させる油圧シリンダ２１ｂを備えた送り機構２０ｂが設けられており、また、横行台３３には横行台３３とともに成形ローラ１５をワークＷの径方向に移動させる油圧シリンダ２１ｃを備えた送り機構２０ｃが設けられている。

【0016】

そして、スピニング加工は、成形金型１２にワークＷをセットして心押し金型１３でワークＷを上から押さえて固定し、主軸１０を回転させてワークＷを回転させた状態で、成形ローラ１５をワーク径方向へ移動させてワークＷの外周に押し当てると共に成形ローラ１５をワーク回転軸方向へ移動させることにより、ワークＷにおいて車両用ホイールのリムの成形が行われる。また、成形ローラ１５は、図２に示すように、ワークＷの周囲に等間隔に４台設置し、これら４台の成形ローラ１５を同時に可動させることより、スピニングの加工時間を大幅に短縮することができる。なお、成形ローラ１５は、４台設置することに限定されず、１台又は他の複数台設置するようにしてもよい。

【0017】

ところで、実施形態のスピニング加工機１において、心押し金型１３側の送り機構２０ａ、成形ローラ１５側の２軸の各送り機構２０ｂ，２０ｃは、各々独立した油圧ユニット２によって構成されている。ここで各油圧ユニット２は、同じ構成要素からなるので、代表して、成形ローラ１５をワーク径方向へ移動させる送り機構２０ｃについて、その油圧ユニット２の油圧回路を以下に説明する。

【0018】

図３に示すように、油圧ユニット２は、横行台３３に取り付けられて往復駆動するピストンロッド２２ｃを有する油圧シリンダ２１ｃと、油圧シリンダ２１ｃに接続され且つ油圧シリンダ２１ｃのピストンロッド２２ｃを往復駆動するための作動油を給排する２つの給排ポートを有する双方向回転油圧ポンプ２３ｃと、双方向回転油圧ポンプ２３ｃを正方向と逆方向のいずれかに回転駆動するサーボモータ２４ｃと、制御装置４の制御信号に基づいてサーボモータ２４ｃに回転数及び回転方向の指令信号を出力するサーボアンプ２５ｃとを備えた油圧回路によって構成されている。

【0019】

油圧回路には油量調整弁としてシャトル弁２６が設けられている。双方向回転油圧ポンプ２３ｃは吸入する作動油量と吐出する作動油量とは等しいが、油圧シリンダ２１ｃは片ロッド複動形であるためピストンロッド２２ｃが存在しているロッド側室の容積は、ピストンロッド２２ｃが存在しないヘッド側室の容積よりも小さくなっている。従って、油量調整弁としてのシャトル弁２６を介して油圧シリンダ２１ｃと双方向回転油圧ポンプ２３ｃとの間でやり取りする作動油量の差分を油タンク２７から給排して調整することができる。また、作動油の内部漏れに対しても油タンク２７から補うことができる。

【0020】

そして、油圧ユニット２は、双方向回転油圧ポンプ２３ｃとサーボアンプ２５ｃ付きのサーボモータ２４ｃとが結合され且つ双方向回転油圧ポンプ２３ｃの各々の給排ポートが油圧シリンダ２１ｃのロッド側ポートとヘッド側ポートとの各々に接続された閉じた油圧回路を構成して、油圧シリンダ２１ｃ、双方向回転油圧ポンプ２３ｃ及びサーボモータ２４ｃが一体化されている。従って、配管やバルブの複雑な配設が不要となり、各油圧ユニット２をコンパクトに構成することができ、しかも配管やバルブのための多くの空間も不要となって小型で軽量なスピニング加工機１を得ることができる。

【0021】

また、油圧ユニット２には、油圧シリンダ２１ｃに隣接してリニアスケール５ｃが一体に設けられており、リニアスケール５ｃの検出ロッド５１ｃの先端部が油圧シリンダ２１ｃのピストンロッド２２ｃの取付対象物である横行台３３に接続されている。従って、リニアスケール５ｃは、ピストンロッド２１ｃの位置ひいては成形ローラ１５のワーク径方向での位置を検出して制御装置４に電気的に位置情報を出力する。なお、成形ローラ１５のワーク回転軸方向の送り機構２０ｂでは、その油圧シリンダ２１ｂのピストンロッド２２ｂ及びリニアスケール５ｂの検出ロッド５１ｂは昇降台３２に取り付けられ、心押し金型１３のワーク押さえ方向の送り機構２０ａでは、その油圧シリンダ２１ａのピストンロッド２２ａ及びリニアスケール５ａの検出ロッド５１ａは取付台１４に取り付けられている（図１参照）。

【0022】

各油圧ユニット２の各々のサーボアンプ２５は、制御装置４に電気的に接続されている（図１参照）。従って、制御装置４は、各油圧ユニット２の各々において、あらかじめ設定された位置情報を基にリニアスケール５から出力されるフィードバック信号を加味した結果の制御信号をサーボアンプ２５に出力して、各油圧ユニット２ごとにサーボモータ２４の回転数と回転方向を制御して油圧シリンダ２１のピストンロッド２２の位置を制御する。そして、制御装置４は、各油圧ユニット２の各々において、あらかじめ設定された設定位置に達するとサーボモータ２４を回転停止させ油圧ポンプ２３を停止させる制御を行い、そのときの油圧回路内の圧力状態を保持させて油圧シリンダ２１のピストンロッド２２の位置を固定させるようにする。

【0023】

例えば、成形ローラ１５のワーク径方向への送り機構２０ｃでは、制御装置４は、あらかじめ設定されたプログラムに従って位置指令信号をサーボアンプ２５ｃに入力すると、その位置指令信号に基づいてサーボアンプ２５ｃによりサーボモータ２４ｃの回転方向、回転速度、回転トルクが制御される。双方向回転油圧ポンプ２３ｃの動作もサーボモータ２４ｃに倣ったものとなる。すなわち、サーボモータ２４ｃの回転方向により双方向回転油圧ポンプ２３ｃの作動油の吐出方向ひいては成形ローラ１５の移動方向が決まり、サーボモータ２４ｃの回転速度に比例した双方向回転油圧ポンプ２３ｃの吐出量ひいては成形ローラ１５の移動速度となり、サーボモータ２４ｃの回転トルクに比例した双方向回転油圧ポンプ２３ｃの油圧ひいては成形ローラ１５の加圧力を得ることができる。そして、リニアスケール５ｃで油圧シリンダ２１ｃのピストンロッド２２ｃの位置ひいては成形ローラ１５のワーク径方向の位置を検出してその位置をフィードバック信号として制御装置４へ入力してフィードバック制御するので、制御装置４からの位置指令信号通りに正確に成形ローラ１５のワーク径方向での進出移動及び後退移動が制御される。また、ワーク回転軸方向の所定位置において成形ローラ１５がワーク径方向へ進出移動してワークＷの外周に押し当てた状態でワーク径方向の設置位置に達すると、制御装置４は、サーボモータ２４ｃを回転停止させ油圧ポンプ２３ｃを停止させる制御を行い、そのときの油圧回路内の圧力状態を保持させて成形ローラ１５のワーク径方向位置を保持させる。

【0024】

以上のスピニング加工機１によれば、各油圧ユニット２ごとに、サーボモータ２４の回転を制御して、必要な時だけ必要な速度で双方向回転油圧ポンプ２３を回転駆動するので、エネルギー効率が高く且つ低騒音とすることができる。しかも、双方向回転油圧ポンプ２３の作動油の温度を無駄に上昇させることがなく作動油の温度上昇の影響も受けに難いので、成形ローラ１５を高精度に移動させて成形金型１２にセットしたワークＷを高精度にスピニング加工することができる。また、成形ローラ１５を複数台設けて同時に可動させることで省電力且つ低騒音を実現しつつスピニング加工時間を大幅に短縮することができ、生産性を向上することができる。

【0025】

例えば、成形ローラ１５は、ワークＷの周囲に等間隔に４台設置され、各成形ローラ１５には、各々独立して上述の油圧ユニット２により構成された送り機構２０ｂ，２０ｃを備える構成とすることができる。そして、４台の成形ローラ１５のうち２台は、成形金型１２側に押し当てて車両用ホイールのリヤリム部をスピニング加工するための粗絞りローラ１５と仕上げローラ１５とし、残りの２台は、心押し金型１３側に押し当てて車両用ホイールのフロントリム部をスピニング加工するための粗絞りローラ１５と仕上げローラ１５とする。この場合、ワークＷを跨いで対向した一方側の２台の成形ローラ１５，１５を粗絞りローラとし、他方側の対向した２台の成形ローラ１５，１５を仕上げローラとしてもよいし、また、隣接した一方側の２台の成形ローラ１５，１５を粗絞りローラとし、他方側に隣接した２台の成形ローラ１５，１５を仕上げローラとしてもよい。

【0026】

そして、ワークＷのスピニング加工は、まず、リヤリム部用の粗絞りローラ１５とフロントリム部用の粗絞りローラ１５とを同時に可動させてワークＷに対してリヤリム部とフロントリム部を同時に粗絞り加工し、次に、リヤリム部用の仕上げローラ１５とフロントリム部用の仕上げローラ１５とを同時に可動させて粗絞り加工後のワークＷに対してリヤリム部とフロントリム部を同時に仕上げ加工するように４台の成形ローラ１５の各々の送り機構２０ｂ，２０ｃを独立して制御する。このようにして、成形金型１２に取り付けたワークＷに対して、車両用ホイールのリヤリム部とフロントリム部のスピニング加工を同時に行うことで、スピニング加工時間を大幅に短縮することができ、生産性を向上することができる。しかも、このように成形ローラ１５を複数台設置した場合でも、各成形ローラ１５の送り機構２０ｂ，２０ｃを構成する油圧ユニット２が各々独立して構成され、各々の油圧ユニット２を必要な時だけ運転させるから、省電力且つ低騒音のスピニング加工機が得られる。

【0027】

上述のように２台の粗絞りローラ１５によるワークＷの粗絞り加工後に他の２台の仕上げローラ１５を可動してワークＷの仕上げ加工を行うことでもよいが、粗絞りローラ１５を可動させてこれよりわずかに遅れて仕上げローラ１５を可動させるようにし、ワークＷに対して粗絞り加工を先行させつつこれに続いて仕上げ加工を行い、粗絞り加工と仕上げ加工とを並行して行うようにすることができる。ワークＷへの粗絞り加工を開始すると引き続いて仕上げ加工を開始して粗絞りローラによる粗絞り加工と仕上げローラによる仕上げ加工とをほぼ同時に行うようにする。これにより、更にスピニング加工時間を大幅に短縮することができ、更なる生産性の向上を図ることができる。

【0028】

また、図４に示すように、成形金型１２には可動台８０に設けた複数のワーク取り外し用エジェクター棒８を備えており、このエジェクター棒８の可動機構２０ｄは、心押し金型１３及び成形ローラ１５の各送り機構２０ａ，２０ｂ，２０ｃとは独立した油圧ユニットによって構成されている。エジェクター棒８の可動機構２０ｄを構成する油圧ユニットは、図３に示した油圧ユニット２と同様に、往復駆動するピストンロッド２２ｄを有する油圧シリンダ２１ｄと、油圧シリンダ２１ｄに接続され且つ油圧シリンダ２１ｄのピストンロッド２２ｄを往復駆動するための作動油を給排する２つの給排ポートを有する双方向回転油圧ポンプ２３ｄと、双方向回転油圧ポンプ２３ｄを正方向と逆方向のいずれかに回転駆動するサーボモータ２４ｄと、制御装置４の制御信号に基づいてサーボモータ２４ｄに回転数及び回転方向の指令信号を出力するサーボアンプ２５ｄとを備える。そして、スピニング加工が完了し心押し金型１３がワークＷから離間した所定のワーク取り出しタイミングの際、制御装置４が指令信号をエジェクター棒用のサーボアンプ２５ｄに出力してサーボモータ２４ｄの回転数と回転方向を制御することにより、これに倣って双方向回転油圧ポンプ２３ｄの作動油の吐出量及び吐出方向が制御されて油圧シリンダ２１ｄのピストンロッド２２ｄの位置が制御され、ひいてはエジェクター棒の突き出し及び引っ込みの動作が行われる。これにより、成形金型１２からスピンニング加工後のワークＷを円滑に取り出すことができ、しかも、エジェクター棒８の可動機構２０ｄの油圧ユニット２は必要な時だけ運転されるから、省電力且つ低騒音のスピニング加工機が得られる。

【0029】

（他の実施形態（図５））
図５に示す他の実施形態は、油圧ユニット２において大油量と小油量の２台の双方向回転油圧ポンプ２３１，２３２がサーボモータ２４ｃと同軸に連結されたものである。大油量双方向回転油圧ポンプ２３１は、制御弁６を介して引き側経路２９に接続されており、制御弁６は、ノーマル位置では大油量双方向回転油圧ポンプ２３１を引き側経路２９に接続する位置に設定されている。なお、この図５に示す油圧ユニット２は、例えば、成形ローラ１５のワーク径方向への送り機構２０ｃ及び心押し金型１３のワーク押さえ方向への送り機構２０ａの各々の油圧ユニット２に適用される。

【0030】

例えば、成形ローラ１５のワーク径方向への送り機構２０ｃにおいて、成形ローラ１５をワークＷの外周へ向けて移動させる際、サーボモータ２４ｃが正回転すると、制御弁６がノーマル位置にあって２台の双方向回転油圧ポンプ２３は協同して引き側経路２９から作動油を吸引して押し側経路２８へ送出する。従って、油圧シリンダ２１ｃのヘッド側ポートへ大油量の作動油が供給され、油圧シリンダ２１ｃのピストンロッド２２ｃの進出動作が高速移動となり、成形ローラ１５がワークＷ外周へ向けて高速移動される。

【0031】

そして、成形ローラ１５がワークＷに接触すると、ピストンロッド２２ｃの進出が減速して押し側経路２８の作動油の圧力が急上昇する。このとき、圧力計７の検知圧力値が設定圧力値に達すると、制御装置４の指令信号により制御弁６の動作位置を動かし、大油量双方向回転油圧ポンプ２３１を引き側経路２９から切り離してアンロード運転とし、小油量双方向回転油圧ポンプ２３２が単独で必要な高圧力の作動油を押し側経路２８へ送出する。従って、小油量双方向回転油圧ポンプ２３２の能力は、成形時に必要な最小限の能力を備えたものでよい。

【0032】

次に、成形ローラ１５によるスピニング加工が完了して、サーボモータ２４ｃが逆回転すると、押し側経路２８の作動油の圧力が急降下し、圧力計７の検知圧力値が設定圧力値を下回ると、制御装置４の指令信号により制御弁６の動作位置をノーマル位置に戻す。すると、大油量双方向回転油圧ポンプ２３１が引き側経路２９に接続されて２台の双方向回転油圧ポンプ２３１，２３２が協同して押し側経路２８から作動油を吸引して引き側経路２９へ送出する。従って、油圧シリンダ２１ｃのロッド側ポートへ大油量の作動油が供給され、油圧シリンダ２１ｃのピストンロッド２２ｃの後退動作が高速移動となり、成形ローラ１５がワークＷから外方へ向けて高速移動される。

【0033】

このように、図５の他の実施形態では、成形開始と成形終了後において成形ローラ１５は速やかに移動するので、スピニング加工に要する全体時間を大幅に削減することができ、生産性を向上することができる。また、２台の双方向回転油圧ポンプ２３１，２３２の必要能力として、小油量双方向回転油圧ポンプ２３２は成形時に必要な最小限の能力のものとし、大油量双方向回転油圧ポンプ２３１は高速移動動作を補う低圧能力のものとし、成形時と移動時とで使い分けることにより、サーボモータ２４ｃの負荷が軽減されて大幅な省電力化を図ることができる。

【0034】

（他の実施形態（図６））
図６に示す他の実施形態は、油圧ユニット２として、サーボモータ２４と双方向回転油圧ポンプ２３とを連結し、双方向回転油圧ポンプ２３に油圧シリンダ２１を接続した油圧回路において油空圧シリンダ９を設けたものである。なお、油圧ユニット２は、ピストンロッド２２の位置検知を行うリニアスケール５、サーボモータ２４に指令信号を出力するサーボアンプ２５、サーボアンプ２５に制御信号を出力する制御装置４等も備える。油圧シリンダ２１は、片ロッド復動形であってロッド側室２１Ｂの容積がヘッド側室２１Ａの容積よりも小さくなっている。双方向回転油圧ポンプ２３は、２つの給排ポートの各々の作動油吐出量が等しく、ピストンロッドの出力端に装備する装置（例えば、クロステーブル、成形ローラ等）も含めた物体を移動させる程度の能力（例えば、２０ＭＰａ）を有し、当該物体を希望する高速移動を行うことができる作動油吐出量に設定されている。

【0035】

油空圧シリンダ９は、空気室９１と油室９２とを有し、空気室９１は一定のエアー圧（例えば、５〜８ｋｇ／ｃｍ^２）に保たれて油室９２を加圧する構成とし、油室９２側が油圧回路に接続される。具体的に、油空圧シリンダ９は、油圧シリンダ２１のロッド側室２１Ｂから双方向回転油圧ポンプ２３につながる引き側経路２９に第１パイロットチェック弁ＶＬ１及び常開型ソレノイドバルブＳ１を介して接続されるとともに、油圧シリンダ２１のヘッド側室２１Ａから双方向回転油圧ポンプ２３につながる押し側経路２８に第２パイロットチェック弁ＶＬ２を介して接続されている。この図６に示す油圧ユニット２は、例えば、成形ローラ１５のワーク径方向への送り機構２０ｃや心押し金型１３のワーク押さえ方向への送り機構２０ａの各々の油圧ユニット２に適用することができる。

【0036】

次に、図６の油圧ユニット２を成形ローラ１５のワーク径方向への送り機構２０ｃに適用した場合の動作を説明する。
スピニング成形開始前、大きな力が要求されず成形ローラ１５を原点から成形ポイントまで高速移動させる期間では、ソレノイドバルブＳ１を通電して閉弁位置とし、油空圧シリンダ９と引き側経路２９とをクローズにする。そして、成形ローラ１５を原点位置からワークＷの成形ポイントまで移動させるため、サーボモータ２４を正回転駆動し双方向回転油圧ポンプ２３を正方向へ回転させて、油圧シリンダ２１の作動油をロッド側室２１Ｂから吸引してヘッド側室２１Ａに供給する。この場合、油圧シリンダ２１は、ピストンロッド２２に装備した成形ローラ１５等の物体の重量分の負荷しか受けないので、押し側経路２８の作動油の油圧は高くない。また、このときの押し側経路２８の作動油の油圧よりも油空圧シリンダ９のエアー圧の方が高い。従って、ロッド側室２１Ｂの容積がヘッド側室２１Ａの容積よりも小さいためにヘッド側室２１Ａでの不足分の作動油は、油空圧シリンダ９から順方向の第２パイロットチェック弁ＶＬ２を通して押し側経路２８に補充されてヘッド側室２１Ａに供給される。すると、油空圧シリンダ９のエアー圧がヘッド側室２１Ａに作用してピストンヘッド２２ａが押し込まれる。この状態で、双方向回転油圧ポンプ２３は、ロッド側室２１Ｂの作動油を吸引しているので、ロッド側室２１Ｂの作動油の吸引量によって油空圧シリンダ９のエアー圧により押し込まれているピストンヘッド２２ａの移動速度ひいてはピストンロッド２２の出力端の成形ローラ１５の移動速度が制御される。その結果、双方向回転油圧ポンプ２３によってロッド側室２１Ｂの作動油を素早く吸引することで、油空圧シリンダ９のエアー圧により成形ローラ１５を高速移動させることができ、原点から成形ポイントまでの移動に要する時間を短縮することができる。

【0037】

一方、成形ローラ１５が成形ポイントに達して成形ローラ１５においてワークＷのスピニング成形時の大きな力が要求される成形動作の期間では、ソレノイドバルブＳ１を通電停止して開弁位置とし、油空圧シリンダ９と引き側経路２９とをオープンにする。そして、成形ローラ１５をワークＷに押し付けるため、サーボモータ２４を正回転駆動し双方向回転油圧ポンプ２３を正方向へ回転させて、油圧シリンダ２１の作動油をロッド側室２１Ｂから吸引してヘッド側室２１Ａに供給する。この場合、油圧シリンダ２１は、成形ローラ１５のワークＷへの押し付けよる負荷を受けるので、押し側経路２８の作動油の油圧が高くなる一方、引き側経路２９の作動油の油圧が低くなる。このとき、第２パイロットチェック弁ＶＬ２は、押し側経路２８の作動油の高い油圧がかかるため、油空圧シリンダ９から押し側経路２８への作動油の供給を阻止する。また、このときの引き側経路２９の作動油の油圧よりも油空圧シリンダ９のエアー圧の方が高い。従って、ロッド側室２１Ｂの容積がヘッド側室２１Ａの容積よりも小さいためにヘッド側室２１Ａでの不足分の作動油は、油空圧シリンダ９からソレノイドバルブＳ１及び第１パイロットチェック弁ＶＬ１を通して引き側経路２９に補充される。すると、双方向回転油圧ポンプ２３は、油空圧シリンダ９から補充される作動油とロッド側室２１Ｂから吸引する作動油とを合流してヘッド側室２１Ａに供給する。よって、双方向回転油圧ポンプ２３による油圧がヘッド側室２１Ａに作用してピストンヘッド２２ａが押し込まれ、双方向回転油圧ポンプ２３の油圧によりピストンロッド２２に連結した成形ローラ１５をワークＷに対して大きな力で加圧することができる。
なお、成形ローラ１５をワークＷから後退させるため、サーボモータ２４を逆回転駆動し双方向回転油圧ポンプ２３を逆方向へ回転させると、双方向回転油圧ポンプ２３は、油圧シリンダ２１におけるヘッド側室２１Ａの作動油をロッド側室２１Ｂに供給し、ヘッド側室２１Ａの余分な作動油は、引き側経路２９からのパイロット圧で逆流可能となった第２パイロットチェック弁ＶＬ２を逆流して油空圧シリンダ９へ送出される。

【0038】

以上の構成の油圧ユニット２によれば、移動時には油空圧シリンダ９のエアー圧によって成形ローラ１５を高速移動させることができ、成形時には双方向回転油圧ポンプ２３の油圧によって成形ローラ１５に必要な成形力を確保させることができる。

【0039】

ところで、図７に示すように、一般に油圧ポンプの特性は、一定電流によるモータ駆動の下、吐出量（Ｑ）（ポンプ回転数）が多くなるに従って油圧（Ｐ）は低くなる関係を有する。また、図７より明らかなとおり、油圧ポンプは、低油圧大吐出量（Ｘ２）と高油圧小吐出量（Ｘ１）とで使用電力が等しいポイント（Ｘ１，Ｘ２）を有している。従って、モータ駆動する油圧ポンプにより油圧シリンダを作動させる回路では、駆動モータの一定使用電力により、油圧ポンプのポンプ回転数を高くして作動油の吐出量を多くすれば、油圧シリンダを高速駆動できるが、油圧力は低くなる。一方、油圧回路によるスピニング加工機では、スピニング加工時は所定の高い成形力、すなわち油圧シリンダによる高い油圧力が求められる。

【0040】

そこで、図６の他の実施形態による油圧回路において、双方向回転油圧ポンプ２３は、その最大吐出量として、油圧シリンダ２１におけるロッド側室２１Ｂの受圧面積に対して油圧シリンダ２１に連結した成形ローラ１５が所定の高速移動速度となるのに必要な能力（設定吐出量）に設定し、一方、油空圧シリンダ９は、空気室９１のエアー圧として、油圧シリンダ２１におけるヘッド側室２１Ａの受圧面積に対して油圧シリンダ２１に連結した成形ローラ１５がワークＷのスピニング加工に必要な成形力となるのに必要な能力（設定エアー圧）に設定する。

【0041】

従って、双方向回転油圧ポンプ２３は、上記の設定吐出量を実現可能な小型のものが利用可能となり、また、サーボモータ２４は、双方向回転油圧ポンプ２３を設定吐出量に回転させることが可能な消費電力の少ない小型のものが利用可能となり、また、油空圧シリンダ９は、上記の設定エアー圧を実現可能な小型のものが利用可能となる。よって、以上の構成を備えた図６の油圧ユニット２によれば、必要最小限のポンプ能力を具備する小型の双方向回転油圧ポンプ２３により、そのポンプ能力を最大に利用して、成形ローラ１５における高い成形力と高速移動を省エネルギーで実現するスピニング加工機が提供されるという効果を発揮することができる。

【0042】

なお、本発明に係るスピニング加工機は、車両用ホイールの鋳造素材又は鍛造素材のワークＷのスピニング加工として粗絞り加工や仕上げ加工を行うことができ、また、ワークＷを塑性加工するフォーミングにも使用することができる。また、このスピニング加工機は、縦型のみならず横型にも適用することができる。

【符号の説明】

【0043】

１ スピニング加工機
２ 油圧ユニット
４ 制御装置
５ リニアスケール
８ エジェクター棒
９ 油空圧シリンダ
１０ 主軸
１１ モータ
１２ 成形金型
１３ 心押し金型
１５ 成形ローラ
２０ 送り機構
２１ 油圧シリンダ
２１Ａ ヘッド側室
２１Ｂ ロッド側室
２２ ピストンロッド
２３ 双方向回転油圧ポンプ
２４ サーボモータ
２５ サーボアンプ
２８ 押し側経路
２９ 引き側経路
２３１ 大油量双方向油圧ポンプ
２３２ 小油量双方向油圧ポンプ
Ｓ１ ソレノイドバルブ
ＶＬ１ 第１パイロットチェック弁
ＶＬ２ 第２パイロットチェック弁
Ｗ ワーク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】