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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Verfahren zum Formen eines Endabschnittes eines zylindrischen
Elementes, wie eines Metallzylinders oder Gehäuses, und eine Vorrichtung
zur Durchführung
dieses Verfahrens, insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Formen des Endabschnittes des zylindrischen Metallelementes
durch Drehen, um einen Endabschnitt mit reduziertem Durchmesser
zu formen, der eine Schrägachse
aufweist, die gegenüber der
Mittelachse des zylindrischen Elementes geneigt ist.
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In der JP-A-03226327 ist ein Verfahren
zum Formen eines Endabschnittes eines zylindrischen Elementes (hiernach
einfach als Zylinder bezeichnet) aus Metall zur Ausbildung eines
Abschnittes mit reduziertem Durchmesser am Endabschnitt beschrieben.
Gemäß dieser
Veröffentlichung
wird ein Drehprozeß durchgeführt, indem
der Zylinder mit einem Spannfutter gelagert und um seine Achse gedreht wird
sowie eine Rolle bzw. Walze zum Formen zur Achse hin und zum Reduzieren
des Durchmessers des Zylinders bewegt wird, um auf diese Weise den Abschnitt
mit reduziertem Durchmesser, der einen Halsabschnitt und einen sich
verjüngenden
Abschnitt aufweist, zu formen. Generell findet ein Drehprozeß Verwendung,
um eine Platte zu einem Gehäuse
zu formen. Ein Flansch- und ein Halsabschnitt können durch Drehformen eines
zylindrischen Dosenkörpers hergestellt
werden, wie in der US-A-4 563 887 beschrieben. Des weiteren wird
in der JP-B-2534530 eine computerisierte Drehmaschine vorgeschlagen.
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In neuerer Zeit ist die Anforderung
aufgekommen, einen Endabschnitt mit reduziertem Durchmesser zu formen,
der eine Schrägachse
aufweist, die gegenüber
der Mittelachse des Metallzylinders geneigt ist. Wenn beispielsweise
der Metallzylinder für
das Außengehäuse eines
Schalldämpfers
eines Kraftfahrzeuges verwendet wird, wird er in einfacher Weise
am Kraftfahrzeug montiert. Auch wenn der Metallzylinder für das Gehäuse eines
Katalysators verwendet wird, wird er in einfacher Weise in der Nähe eines
Motors angeordnet, um die Anstiegszeit der Temperatur des Katalysators
zu verringern. Des weiteren können
Zwillingskatalysatoren in einfacher Weise so montiert werden, daß ihre Halsabschnitte nah
beieinander angeordnet sind.
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Ein Verfahren und eine Vorrichtung
mit den Merkmalen der Oberbegriffe der Patentansprüche 1 und
9 sind in der JP-A-62167956
beschrieben.
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Bei den Verfahren des Standes der
Technik zum Formen des Zylinders oder Gehäuses durch einen Drehprozeß wurde
der Abschnitt mit reduziertem Durchmesser so geformt, daß er koaxial
zum Hauptteil des Zylinders war. Ein Endabschnitt mit reduziertem
Durchmesser, der eine Schrägachse
aufwies, konnte jedoch nicht geformt werden. Um den Zylinder wie
das vorstehend beschriebene Gehäuse
herzustellen, wurden die dem Hauptteil und dem Abschnitt mit reduziertem
Durchmesser entsprechenden Abschnitte daher durch Preßbearbeitung
geformt, wonach diese Komponenten durch Schweißen o.ä. miteinander verbunden wurden.
Es kann jedoch nicht davon ausgegangen werden, daß ein mit
diesen Verfahren hergestellter Zylinder im Vergleich zu einer einstöckigen Konstruktion
eine hohe Festigkeit besitzt. Ferner ist bei diesen Ver fahren ein
sich vom Formprozeß unterscheidender
Verbindungsprozeß erforderlich,
so daß es
schwierig ist, den Zylinder über
diese Verfahren herzustellen, und es nahezu unmöglich ist, den Zylinder über den
computerisierten Formprozeß zu
fertigen, der in der vorher genannten Veröffentlichung beschrieben ist.
Das hat zur Folge, daß die
Herstellkosten des Zylinders im Vergleich zu dem Zylinder vom koaxialen
Typ, der durch das Drehverfahren hergestellt wurde, ansteigen.
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Es ist daher ein Ziel der vorliegenden
Erfindung, ein Verfahren zum Formen eines Endabschnittes mit reduziertem
Durchmesser, der eine gegenüber
einem zylindrischen Element oder Zylinder geneigte Schrägachse aufweist,
anzugeben, das in einfacher und korrekter Weise über einen Drehprozeß durchgeführt werden
kann.
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Ein weiteres Ziel der vorliegenden
Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zum Formen eines Endabschnittes
mit reduziertem Durchmesser, der eine gegenüber einem zylindrischen Element
oder Zylinder geneigte Schrägachse
aufweist, zu schaffen, mit der das zylindrische Element oder der
Zylinder in einfacher und korrekter Weise über einen Drehprozeß hergestellt
werden kann.
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Erfindungsgemäß werden diese Ziele mit dem
Verfahren gemäß Patentanspruch
1 und der Vorrichtung gemäß Patentanspruch
9 erreicht. Weiterentwicklungen des Verfahrens und der Vorrichtung gemäß der Erfindung
sind in den abhängigen
Patentansprüchen
angegeben.
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Gemäß dem vorstehend beschriebenen
Verfahren und der vorstehend beschriebenen Vorrichtung kann der
Abschnitt mit reduziertem Durchmesser geformt werden, um einen sich
verjüngenden
Abschnitt vorzusehen, wobei sich der Durchmesser des Zylinders allmählich vom
Hauptteil desselben in Richtung zum Spitzenende desselben verringert.
Der Abschnitt mit reduziertem Durchmesser kann geformt werden, um
den sich verjüngenden
Abschnitt und einen Halsabschnitt einer rohrförmigen Konfiguration vorzusehen,
der sich vom Spitzenende des sich verjüngenden Abschnittes aus erstreckt.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand
von Ausführungsbeispielen
in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen erläutert. Es zeigen:
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1 ein
schematisches Blockdiagramm einer Drehvorrichtung gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2 eine
Seitenansicht der Drehvorrichtung, wobei ein Abschnitt geschnitten
ist, gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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3 eine
Draufsicht der Drehvorrichtung, wobei ein Abschnitt geschnitten
ist, gemäß der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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4 eine
perspektivische Ansicht eines Klemmabschnittes der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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5 eine
perspektivische Ansicht eines fertigen Zylinders, der gemäß einer
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung geformt wurde;
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6 eine
Draufsicht eines Zylinders unter Anwen dung eines ersten Drehprozesses
gemäß einer
Ausführungsform
des Verfahrens der vorliegenden Erfindung;
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7 eine
Draufsicht eines Zylinders ebenfalls unter Anwendung des ersten
Drehprozesses gemäß einer
Ausführungsform
des Verfahrens der vorliegenden Erfindung;
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8 eine
Draufsicht eines Zylinders, der durch den ersten Drehprozeß gemäß einer
Ausführungsform
des Verfahrens der vorliegenden Erfindung geformt wurde;
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9 eine
Draufsicht eines Zylinders unter Anwendung eines zweiten Drehprozesses
gemäß einer
Ausführungsform
des Verfahrens der vorliegenden Erfindung;
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10 bis 16 Draufsichten eines Zylinders ebenfalls
unter Anwendung des zweiten Drehprozesses gemäß einer Ausführungsform
des Verfahrens gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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17 eine
Draufsicht eines Zylinders, der durch den zweiten Drehprozeß gemäß einer
Ausführungsform
des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung
geformt wurde;
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18 ein
Ablaufdiagramm des zweiten Drehprozesses gemäß einer Ausführungsform
des Verfahrens gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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19 eine
Seitenansicht eines fertigen Zylinders, der durch einen Drehprozeß gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung geformt wurde;
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20 eine
Seitenansicht von Zwillingskatalysatoren zum Einsatz in einem Abgasreinigungssystem
unter Verwendung von Zylindern, die durch einen Drehprozeß gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung geformt wurden;
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21 eine
Seitenansicht einer Drehvorrichtung mit einem geschnittenen Abschnitt
gemäß einer zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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22 eine
Draufsicht der Drehvorrichtung mit einem geschnittenen Abschnitt
gemäß der zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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23 ein
Diagramm zur Darstellung eines Basiskonzeptes zum Reduzieren des
Durchmessers eines Endabschnittes eines Zylinders durch Mittel der
Drehvorrichtung gemäß der ersten
und zweiten Ausführungsform
der Erfindung;
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24 eine
Vorderansicht und eine Seitenansicht eines Endabschnittes eines
Zylinders, der gemäß dem Basiskonzept
der 23 geformt wurde;
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25 eine
Draufsicht eines Zylinders unter Anwendung eines dritten Drehprozesses
gemäß einer
Ausführungsform
des Verfahrens gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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26 bis 29 Draufsichten eines Zylinders ebenfalls
unter Anwendung des dritten Drehprozesses gemäß einer Ausführungsform
des Verfahrens der Erfindung;
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30 eine
Seitenansicht einer Drehvorrichtung mit einem geschnittenen Abschnitt
gemäß einer dritten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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31 eine
Draufsicht der Drehvorrichtung mit einem geschnittenen Abschnitt
gemäß der dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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32 und 33 Draufsichten eines Zylinders unter Anwendung
eines Biegeprozesses;
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34 eine
Draufsicht eines Zylinders, der durch den Biegeprozeß der 32 und 33 gebogen und verkleinert wurde;
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35 eine
Draufsicht eines Zylinders, der durch einen Biegeprozeß und einen
Drehprozeß gemäß einer
weiteren Ausführungsform
des Verfahrens der vorliegenden Erfindung gebogen und verkleinert wurde;
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36 eine
Draufsicht eines Zylinders unter Anwendung eines Biegeprozesses;
und
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37 eine
Draufsicht eines Zylinders, der an seinen gegenüberliegenden Enden durch einen Biegeprozeß und einen
Drehprozeß gemäß einer weiteren
Ausführungsform
eines Verfahrens der vorliegenden Erfindung gebogen und verkleinert
wurde.
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Die 1 bis 3 zeigen schematisch eine Drehvorrichtung
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, mit der ein Endabschnitt eines zylindrischen
Elementes 4 (d. h. Zylinders) geformt werden kann, der
eine Mittelachse Xt und eine Schrägachse Xe, die gegenüber der
Achse Xt geneigt ist, besitzt, wie in 5 gezeigt, um für das Außengehäuse (nicht gezeigt) eines Schalldämpfers eines
Kraftfahrzeuges, das Gehäuse
(nicht gezeigt) eines Katalysators o.ä. verwendet zu werden. Der
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
zu formende Zylinder besteht aus rostfreiem Stahl, ist jedoch nicht auf
dieses Material beschränkt
und kann auch aus anderen Metallzylindern ausgewählt sein. Gemäß den 1 bis 3 umfaßt die Drehvorrichtung gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
einen ersten Antriebsmechanismus 2, der als erste Antriebsvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung dient, und einen zweiten Antriebsmechanismus 3,
der als die zweite Antriebsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
dient, wobei beide Vorrichtungen an einer Basis 1 montiert
sind.
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Im ersten Antriebsmechanismus 2 findet eine
Mittelachse Xr einer Hauptwelle 21 als X-Achse Verwendung.
Parallel hierzu ist ein Paar von X-Achsen-Führungsschienen fest an einer
Seite (der rechten Seite in den 2, 3) an der Basis 1 angebracht. Ein
Gehäuse 20 ist
entlang den X-Achsen-Führungsschienen 5 beweglich
angeordnet. Das Gehäuse 20 besitzt
eine Kugelpfanne 7, die unter ihrer Basis befestigt ist
und mit einer Keilwelle 8 in Eingriff steht. Diese Welle 8 ist
an der Basis 1 parallel zu den X-Achsen-Führungsschienen 5 montiert
und ist von einem Servomotor 9 drehbar. Wenn daher die
Keilwelle 8 vom Servomotor 9 gedreht wird, wird
das Gehäuse 20 entlang
der X-Achse bewegt. Andererseits ist ein Bett 1a auf der
anderen Seite (der linken Seite in den 2, 3)
der Basis 1 ausgebildet. Fest am Bett 1a angebracht
ist ein Paar von Y-Achsen-Führungsschienen,
an denen ein Paar von Gleitelementen zum Lagern eines Gleittisches 6 und
einer Klemmvorrichtung 12 beweglich montiert sind. Die Klemmvorrichtung 12 besitzt
eine untere Klemme 13, die drehbar am Tisch 6 montiert
ist, und eine obere Klemme 17, die oberhalb der unteren
Klemme 13 angeordnet ist, um den Zylinder 4 zwischen
der unteren Klemme 13 und der oberen Klemme 17 festzuklemmen.
Der Tisch 6 hat eine Kugelpfanne 14, die darunter
befestigt ist und mit einer Keilwelle 15 in Eingriff steht.
Diese Welle 15 ist an der Basis 1a parallel zu den
Y-Achsen-Führungsschienen 10 montiert
und durch einen Servomotor 16 drehbar. Wenn die Keilwelle 15 vom
Motor 16 gedreht wird, werden der Tisch 6 und
die Klemmvorrichtung 12 relativ zum Gehäuse 20 entlang der
Y-Achse bewegt. Eine Drehvorrichtung, wie ein Motor 31,
ist im Tisch 6 eingebettet, und eine Ausgangswelle 31a des
Motors 31 erstreckt sich in 2 nach
oben oder vertikal zur Basis 1, um mit der unteren Klemme 13 in
Eingriff zu treten, die um die Welle 31a gedreht wird.
Auf der Oberseite des Tisches 6 ist eine Führungsnut 32 ausgebildet,
die eine kreisförmige
Gestalt mit an der Welle 31a angeordneter Mitte besitzt,
in der eine Führungsrolle 33 gelagert
ist. Die Führungsrolle 33 ist
drehbar an der unteren Klemme 13 montiert, so daß die untere Klemme 13 von
der Nut 32 geführt
wird, um sich um die Welle 31a zu drehen.
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Über
der Klemmvorrichtung 12 ist eine Betätigungseinheit 18 angeordnet,
die beispielsweise durch Öldruck
betätigt
wird und als Antriebsvorrichtung dient, um die obere Klemme 17 zu
lagern und vertikal anzutreiben. Wenn der Zylinder 4 an
der Klemmvorrichtung 12 angeordnet oder von dieser entfernt
wird, wird die obere Klemme 17 von der Betätigungseinheit
18 nach
oben bewegt. Eine Klemmfläche 13a einer
halbzylindrischen Konfiguration ist auf der Oberseite der unteren
Klemme 13 ausgebildet, und eine Klemmfläche 17a einer halbzylindrischen
Konfiguration befindet sich auf der Unterseite der oberen Klemme 17.
Wenn daher der Zylinder 4 zwischen den Klemmflächen 13a und 17a festgeklemmt
ist, ist er so befestigt, daß er
nicht gedreht oder bewegt werden kann. An der Klemmvorrichtung 12 ist
ein Anschlag 19 auf der gegenüberliegenden Seite zum Gehäuse 20 angeordnet,
um gegen einen Endabschnitt des Zylinders 4 zu stoßen. Der
Anschlag 19 ist an der unteren Klemme 13 befestigt,
so daß er
zusammen mit der Klemmvorrichtung 12 bewegt werden kann.
Wenn der Anschlag 19 so mit der unteren Klemme 13 verbunden
ist, daß er
entlang der Mittelachse Xt des Zylinders 4 einstellbar
ist, kann die Positionierung des Zylinders 4 in dessen
Axialrichtung korrekt und einfach durchgeführt werden. Wenn daher der
Zylinder 4 an der Klemmfläche 13a der unteren
Klemme 13 angeordnet wird, wobei der eine Endabschnitt
des Zylinders 4 gegen den Anschlag 19 stößt, und
dann die obere Klemme 17 betätigt wird, um von der Betätigungseinheit 18 abwärts bewegt
zu werden, wird der Zylinder 4 in einer vorgegebenen Position
zwischen der unteren Klemme 13 und der oberen Klemme 17 festgeklemmt.
In diesem Fall ist der Zylinder 4 so angeordnet, daß sich seine Achse Xt in
der gleichen Ebene wie die Ebene befindet, in der die Längsmittelachse Xr der
Hauptwelle 21, die später
beschrieben wird, parallel zur Basis 1 angeordnet ist,
d. h. auf der gleichen Höhe
von der Basis 1 wie die Höhe der Achse Xr von
der Basis 1.
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Was den zweiten Antriebsmechanismus 3 anbetrifft,
so ist die Hauptwelle 21 in der gleichen Ebene wie die
Ebene angeordnet, in der sich die Achse Xt des Zylinders 4 befindet
und die parallel zur Basis 1 verläuft. Die Hauptwelle 21 ist
gegenüber
dem Zylinder 4 angeordnet und so am Gehäuse
20 montiert, daß sie von
einem Motor 22, der als die Drehvorrichtung dient, über einen
Verbindungsriemen 23 um ihre Achse Xr gedreht
werden kann. Ein Drehelement 24 ist an einem Endabschnitt
der Hauptwelle 21 gegenüber
dem Zylinder 4 befestigt, so daß das Drehelement 24 um
die Achse Xr in Abhängigkeit
von der Drehung der Hauptwelle 21 um die Achse Xr gedreht
werden kann. Das Drehelement 24 ist zu einem zylindrischen
Gehäuse
mit einem Boden geformt, an dessen Mitte die Hauptwelle 21 am
Drehelement 24 befestigt ist. Im Gehäuse 20 ist ein Paar
von Betätigungseinheiten 25 eines
durch Öl,
Luft o.ä.
betätigten Druckzylinders
angeordnet und am Gehäuse 20 über Arme 25b montiert.
Jede Betätigungseinheit 25 hat eine
Stange 25a, die gleitend darin parallel zur Achse Xr der
Hauptwelle 21 angeordnet ist und in Abhängigkeit von dem unter Druck
stehenden Öl
oder der unter Druck stehenden Luft, die der Betätigungseinheit 25 zugeführt wird,
vor- und zurückbewegt
wird. Ein Kraftübertragungselement 26 einer
kreisringförmigen
Platte ist an den Spitzenenden der Stangen 25a befestigt
und so im Drehelement 24 angeordnet, daß es in Abhängigkeit von der Gleitbewegung
der Stangen 25a zum Zylinder 4 und von diesem
weg bewegt werden kann. Das Kraftübertragungselement 26 besitzt
eine auf der Innenseite seines offenen Endabschnittes ausgebildete
Schrägfläche 26a,
die sich in Richtung auf sein Spitzenende erstreckt, so daß sich sein
Innendurchmesser allmählich
erweitert.
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Wie in den 2 und 4 gezeigt,
ist eine Vielzahl von Lagerelementen 27 (drei Lagerelemente
bei der vorliegenden Ausführungsform)
um den Umfang des Drehelementes 24 herum mit gleichmäßigem Abstand
dazwischen angeordnet und so am Drehelement 24 montiert,
daß die
Lagerelemente parallel zur Hauptwelle 21 und in radialer
Richtung zur Mittelachse Xr der Hauptwelle und von dieser
weg bewegbar sind. Jedes Lagerelement 27 besitzt eine auf
der Innenseite des Dreh elementes 24 ausgebildete Schrägfläche 27a,
die gegen die Schrägfläche 26a des
Kraftübertragungselementes 26 stößt. Eine
Walze bzw. Rolle 28 ist am Spitzenende eines jeden Lagerelementes 27 drehbar
um ihre Achse montiert. Ebenfalls im Drehelement 24 ist
eine Vorspannvorrichtung angeordnet, um jedes Lagerelement 27 gegen
den Außenumfang
des Drehelementes 24 zu drücken, beispielsweise eine Druckfeder 29,
wie in 2 gezeigt. Wenn
daher das Kraftübertragungselement 26 von
den Betätigungseinheiten 25 aktiviert wird,
um sich vorwärts
zu bewegen (in 2 nach links),
werden jedes Lagerelement 27, das über die Schrägflächen 26a, 27a mit
dem Kraftübertragungselement 26 in
Eingriff steht, und jede Rolle bzw. Walze 28, die am Lagerelement 27 montiert
ist, in radialer Richtung zur Achse Xr der Hauptwelle 21 bewegt. Wenn
das Kraftübertragungselement 26 von
den Betätigungseinheiten 25 zurückgezogen
wird, um sich nach hinten zu bewegen (in 2 nach rechts), werden jedes Lagerelement 27 und
jede Rolle bzw. Walze 28 nach außen in radialer Richtung bewegt.
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Es kann nur eine Rolle bzw. Walze 28 vorgesehen
sein. Bevorzugt wird jedoch, eine Vielzahl von Rollen bzw. Walzen
anzuordnen, um intermittierende Stöße zu verringern. Die von der
Rolle bzw. Walze 28 verfolgte Bahn ist nicht auf eine Gerade
in radialer Richtung beschränkt,
sondern kann natürlich
frei ausgewählt
werden, so lange wie die Rolle bzw. Walze 28 zur Achse Xr der
Hauptwelle 21 und von dieser weg bewegt werden kann. Anstelle
der Betätigungseinheit 25 des
Druckzylinders können
auch andere Vorrichtungen, beispielsweise vom Schraubentyp, Hebeltyp
o.ä., als
Vorrichtung zur Betätigung
der Rolle bzw. Walze 28 Verwendung finden. Als eine weitere
Ausführungsform
der Vorrichtung zum Betätigen der
Walze bzw. Rolle 28, damit diese in radialer Richtung zur
Achse Xr bewegt wird, kann ein Mechanismus Verwendung finden,
der eine Hauptwelle von zwei Rohren aufweist, die mit der Rolle
bzw. Walze 28 über
Differentialgetriebeeinheiten (d. h. ein Planetengetriebesystem,
das hier nicht gezeigt ist) verbunden sind, wobei durch die Drehung
der Hauptwelle ein Unterschied in den Drehgeschwindigkeiten der Rohre
erzeugt wird, damit die Rolle bzw. Walze 28 in radialer
Richtung bewegt wird.
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Die Motoren 9, 16, 22, 31 und
Betätigungseinheiten 18, 25 sind
elektrisch an eine Steuereinheit CT angeschlossen, wie in 1 gezeigt ist, von der Steuersignale
an die Betätigungseinheiten
abgegeben werden, um diese numerisch zu steuern. Die Steuereinheit
CT umfaßt
einen zentralen Prozessor MP, einen Speicher ME, eine Eingangsschnittstelle
IT und eine Ausgangsschnittstelle OT, die miteinander über einen
Bus verbunden sind, wie in 1 gezeigt. Der
zentrale Prozessor MP kann ein Programm zum Drehen gemäß der vorliegenden
Ausführungsform durchführen, und
der Speicher ME kann das Programm speichern und zeitweise variable
Daten speichern, die benötigt
werden, um das Programm auszuführen.
Eine Eingangsvorrichtung EP ist an die Eingangsschnittstelle IT
angeschlossen, um Anfangsbedingungen, Betriebsbedingungen o.ä. einer jeden
Betätigungseinheit
in den zentralen Prozessor MP einzugeben, beispielsweise durch manuelles
Betätigen
einer Tastatur o.ä.
Es sind diverse Sensoren (nicht gezeigt) vorgesehen, falls erforderlich,
und die von diesen Sensoren detektierten Signale werden der Steuereinheit
CT zugeführt,
in der die Signale von der Eingangsschnittstelle IT über Verstärkungskreise
AD o.ä.
dem zentralen Prozessor MP zugeführt
werden. Die Steuersignale werden von der Ausgangsschnittstelle OT
abgegeben und den Motoren 9, 16, 22, 31 und
Betätigungseinheiten 18, 25 über Antriebsschaltungen
AC1 bis AC6 zugeführt.
Anstelle der Steuereinheit CT kann für jede Vorrichtung eine Steuerschaltung
vorgesehen sein, um eine vorgegebene individuelle Steuerung durchzuführen.
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Gemäß der vorstehend ausgebildeten
Drehvorrichtung können
diverse Verfahren zum Reduzieren des Durchmessers des Endabschnittes
des Zylinders vorgeschlagen werden, um den Endabschnitt mit reduziertem
Durchmesser, der die Schrägachse aufweist,
auszubilden. In Verbindung mit den 6 bis 8 wird eine Ausführungsform
des Verfahrens zum Reduzieren des Durchmessers des Endabschnittes des
Zylinders mit der vorstehend beschriebenen Drehvorrichtung zur Ausbildung
des Endabschnittes mit reduziertem Durchmesser, der die Schrägachse aufweist,
mit Hilfe eines einzigen Drehprozesses zur Einstellung der Schrägachse erläutert. In 6 ist mit "CO" der Mittelpunkt
der Drehbewegung des Zylinders 4 bezeichnet, der von der
Klemmvorrichtung 12 gehalten und um die Welle 31a des
Motors 31 gedreht wird. Mit "C1" ist
der Mittelpunkt des innersten Endabschnittes des schrägen Endabschnittes
des Zylinders 4 bezeichnet, der geformt werden soll. "R1" ist der Abstand
zwischen den Mittelpunkten (C0) und (C1).
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Die Achse Xr der Hauptwelle 21 ist
in der Ebene parallel zur Basis 1 fixiert, während der
Zylinder 4 um die Welle 31a, d. h. den Mittelpunkt
(C0), gedreht wird, um einen schiefen Winkel (θ) zu
erzeugen, wie in 6 gezeigt.
In diesem Fall besitzt die Schrägachse Xe,
die parallel zur Achse Xr verläuft und den Mittelpunkt (C1)
des schiefen Endabschnittes enthält,
von der Achse Xr einen Abstand (S) in der Richtung senkrecht
zur Achse Xr oder parallel zur Y-Achse. Daher wird der
Abstand (S) berechnet als S = R1 sin θ. Wenn jede Rolle bzw. Walze 28 in
Richtung auf die Achse Xr bewegt wird, verfolgt sie jede Bahn,
die durch die zwei Punkte aufweisenden strichpunktierten Linien
in 6 angedeutet sind,
wodurch der Endabschnitt des Zylinders 4 nicht korrekt
geformt wird. Um einen korrekten Endabschnitt zu formen, sollte
die Hauptwelle 21 auf der Achse Xe ange ordnet
sein. Die Achse Xe wird daher bei dieser Ausführungsform
als Formsollachse verwendet, so daß der Zylinder 4 senkrecht
zur Achse Xr entlang den Y-Achsen-Führungsschienen 10 in 6 nach unten über die
Distanz (S) bewegt wird. Die geometrische Beziehung zwischen
der Hauptwelle 21 (wiedergegeben durch die Achse Xr)
und dem Zylinder 4 entspricht der in 7 gezeigten Beziehung, bei der sich die
Achse Xr und die Formsollachse Xe überlappen.
Von den durch die strichpunktierten Linien in 7 angedeuteten fünf Bahnen gibt daher die letzte Bahn
die zu formende Konfiguration wieder, deren Mittelachse der Formsollachse Xe,
d. h. der Schrägachse
des zu formenden Abschnittes mit reduziertem Durchmesser, entspricht.
Folglich wird der eine Endabschnitt des Zylinders 4 zu
dem sich verjüngenden
Abschnitt 4b und Halsabschnitt 4c mit der Schrägachse Xe,
die in bezug auf die Mittelachse Xt des Zylinders 4 geneigt
ist, wie in 8 gezeigt,
geformt.
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Wenn, wie in 2 gezeigt ist, im Betrieb die obere Klemme 17 angehoben
wird, wird der zu formende Zylinder 4 auf der Klemmfläche 13a der
unteren Klemme 13 angeordnet und in der vorgegebenen Position
eingestellt, in der der eine Endabschnitt des Zylinders 4 gegen
den Anschlag 19 stößt. Dann
wird die Betätigungseinheit 18 angetrieben,
so daß die obere
Klemme 17 nach unten bewegt wird, wodurch der Zylinder 4 zwischen
der unteren Klemme 13 und der oberen Klemme 17 festgeklemmt
und so gehalten wird, daß er
nicht gedreht wird. In diesem Fall wird der Zylinder 4 so
angeordnet, daß die
Achse Xt des Zylinders 4 zur Achse Xr der
Hauptwelle 21 ausgerichtet ist. Das Kraftübertragungselement 26 wird in
einer zurückgezogenen
Position, d. h. rechts von der in 2 gezeigten
Position, angeordnet, so daß jede
Rolle bzw. Walze 28 an eine Stelle außerhalb des Außenumfanges
des Zylinders 4 zurückgezogen ist.
Als nächstes
wird der Motor 31 angetrieben, um die untere Klemme 13 um
den vorgegebenen schiefen Winkel (θ) um die Ausgangswelle 31a zu
drehen. Da die an der unteren Klemme 13 montierte Führungsrolle 33 in
der Führungsnut 32 gelagert
ist, die auf der Oberseite des Tisches 6 ausgebildet ist,
kann die untere Klemme 13 entlang der Führungsnut 32 um die
Welle 31a (d. h. den Mittelpunkt (C0)) gedreht werden,
um den schiefen Winkel (θ)
zwischen der Ache Xr und der Achse Xt zu bilden, wie in 6 gezeigt. Daher wird eine
schiefe Bezugsachse, die sich durch den Mittelpunkt (C0) erstreckt
und die Achse Xr überlappt,
eingestellt. Dann wird die Keilwelle 15 vom Motor 16 gedreht,
so daß die
Klemmvorrichtung 12 und der Zylinder 4 entlang
den Y-Achsen-Führungsschienen 10 bewegt
werden, um die Formsollachse Xe in einer Linie mit der
Achse Xr der Hauptwelle 21 anzuordnen. Daher überlappen
sich die Formsollachse Xe und die Achse Xr, wie
in 7 gezeigt. Als nächstes wird
die Keilwelle 8 vom Motor 9 so gedreht, daß das Gehäuse 20 entlang
den X-Achsen-Führungsschienen 5 vorbewegt
(in den 2, 3 nach links bewegt) und
an einer Stelle zum Starten des Drehprozesses gestoppt wird, die
dem Mittelpunkt (C1) in 7 entspricht
und als Ausgangspunkt eingestellt wird.
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Aus dem vorstehend beschriebenen
Zustand werden das Drehelement 24 vom Motor 22 gedreht und
das Kraftübertragungselement 26 von
der Betätigungseinheit 25 vorbewegt,
so daß jede
Rolle bzw. Walze 28 in Richtung auf die Mitte des Drehelementes 24 oder
der Achse Xr bewegt wird. Gleichzeitig wird die Keilwelle 8 vom
Motor 9 gedreht, so daß das Gehäuse 20 und
die Rolle bzw. Walze 28 eine vorgegebenen Strecke entlang
den X-Achsen-Führungsschienen 5 zurückgezogen
werden (in den 2, 3 nach rechts). Folglich
wird jede Rolle bzw. Walze 28 gleichzeitig um ihre Achse
und um die Achse Xr der Hauptwelle 21, die in
diesem Fall die Formsollachse Xe überlappt, gedreht und radial
in Richtung auf die Achse Xe bewegt, so daß sie mit
der Außenseite
des Zylinders 4 in Kontakt gepreßt wird, um auf diese Weise
den Drehvorgang auszuführen.
Somit wird jede Rolle bzw. Walze 28 gestartet, um sich
von der Ausgangsposition aus zu bewegen, bis der Endabschnitt des
Zylinders durch Drehen verformt ist, so daß der sich verjüngende Abschnitt
für den
ersten Zyklus geformt wird. In dem Fall, in dem jede Rolle bzw.
Walze 28 weiter zurückgezogen
wird, so daß die vorgegebene
Distanz überschritten
wird, wird die Rolle bzw. Walze 28 in diesem Zustand gehalten,
so daß der
Endabschnitt des Zylinders 4 gemäß der Rückzugsbewegung einer jeden
Rolle bzw. Walze 28 verformt wird, um den zylindrischen
Halsabschnitt für den
ersten Zyklus zu formen, der die Schrägachse aufweist, welche unter
dem schiefen Winkel (θ)
zur Achse Xt geneigt ist, und der einstöckig mit der Seite mit dem
kleinsten Durchmesser des sich verjüngenden Abschnittes 4b ausgebildet
ist.
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Danach werden der Zylinder 4 und
die Rolle bzw. Walze 28 in ihre Ausgangsstellungen zurückgeführt, so
daß auf
diese Weise eine hin- und hergehende Bewegung zusammen mit der Anfangsbewegung
zum Reduzieren des Durchmessers des Zylinders 4 erzeugt
und der Drehprozeß im
ersten Zyklus vervollständigt
wird. Zur Vereinfachung der Erläuterung
des Drehprozesses wird der Vorgang zum Reduzieren des Durchmessers
nur in einer einzigen Bahn der hin- und hergehenden Bewegung gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
durchgeführt.
Der Vorgang zur Reduzierung des Durchmessers des Zylinders 4 kann
jedoch auch in einer anderen Bahn der hin- und hergehenden Bewegung
ausgeführt
werden, um den Drehprozeß in
einem Zyklus in beiden Bahnen durchzuführen und auf diese Weise die
Formungseffizienz zu verbessern. Im Hinblick auf die Energieausnutzung
und Taktzeit wird jede Rolle bzw. Walze 28 kontinuierlich
um die Achse Xr gedreht, ohne jeden Zyklus gestoppt zu
werden.
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Nach Beendigung des Drehprozesses
im ersten Zyklus und nach Rückführung einer
jeden Rolle bzw. Walze 28 zur Ausgangsposition wird der Drehprozeß im zweiten
Zyklus durchgeführt.
Hierbei wird die Keilwelle 8 vom Motor 9 gedreht
und werden das Gehäuse 20 und
jede Rolle 28 vorbewegt und in einem Zustand gestoppt,
in dem sich jede Rolle bzw. Walze 28 in einer zweiten Position
befindet, die um eine vorgegebene Strecke gegenüber dem Spitzenende des Zylinders 4 zurückgezogen
ist. Dann werden das Drehelement 24 gedreht und das Übertragungselement 26 vorbewegt,
so daß jede
Rolle bzw. Walze 28 radial zur Achse Xr angetrieben
wird. Dann wird jede Rolle bzw. Walze 28 entlang den X-Achsen-Führungsschienen 5 zurückgezogen
und mit der Außenfläche des
Zylinders 4 in Kontakt gepreßt, um auf diese Weise den
Drehprozeß durchzuführen. Durch
Wiederholung des vorstehend beschriebenen Prozesses über drei
oder mehr Male wird bei der vorliegenden Ausführungsform der Endabschnitt
des Zylinders 4 zu dem Abschnitt 4d mit reduziertem Durchmesser
geformt, der den sich verjüngenden Abschnitt 4b und
den Halsabschnitt 4c mit der Schrägachse aufweist, wie in 8 gezeigt.
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Bei der vorstehend beschriebenen
Ausführungsform
wird der Durchmesser des Endabschnittes des Zylinders entlang der
Schrägachse Xe gemäß einer
einzigen Relativdrehbewegung zwischen der Achse Xr und
der Achse Xt bei der Einstellung der schrägen Bezugsachse
reduziert. Wenn daher der Abstand zwischen der Schrägachse Xe und
der Achse Xr groß ist,
ist der Durchmesser der Drehbewegung der Walze bzw. Rolle 28 um
den Zylinder 4 groß und
wird das Trägheitsmoment
der Walze bzw. Rolle groß.
Als Folge davon muß die
Vorrichtung groß ausgebildet
sein. Da ferner jede Rolle bzw. Walze 28 nur gegen einen
Teil der Außenfläche des
Zylinders 4 über
eine lange Zeitdauer stößt, ist
der Zylinder 4 einer Stoßbela stung ausgesetzt, wodurch
Vibrationen und Geräusche
entstehen.
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In dem Fall, in dem diese Probleme
gelöst werden
sollen, wird gemäß einer
anderen Ausführungsform,
die hiernach in Verbindung mit den 9-17 beschrieben wird, eine
Vielzahl von Relativdrehbewegungen zwischen der Achse Xr und der Achse Xt bei
der Einstellung der schrägen
Bezugsachse durchgeführt. 9 zeigt einen Zustand, in dem
der Zylinder 4 (Achse Xt) um einen Winkel (θ1) um
den Mittelpunkt (C0) relativ zur Hauptwelle 21 (Achse Xr)
gedreht wird. In diesem Fall ist die Formsollachse Xe gegenüber der
Achse Xr der Hauptwelle 21 entlang der Y-Achse
um die Strecke (S1 = R1·sin θ1) versetzt.
Auch der Mittelpunkt (C1) ist entlang der X-Achse um die
Strecke (γ =
R1·tan θ1 sin θ1) versetzt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform werden
daher durch Bewegung des Zylinders 4 relativ zur Hauptwelle 21 über die
Strecke (S1) und die Strecke (γ) (hiernach aus Einfachheitsgründen weggelassen)
die Achse Xr und die Formsollachse Xe zur Überlappung
gebracht, wie in 10 gezeigt. Daher
wird der in 11 gezeigte
Zylinder 4 mit dem sich verjüngenden Abschnitt 4b1 und
dem Halsabschnitt 4c1 geformt, der die Schrägachse Xe aufweist,
die sich mit der Achse Xr der Hauptwelle 21 überlappt
und gegenüber
der Mittelachse Xt des Zylinders 4 um den Winkel
(81) geneigt ist. 12 zeigt einen
Zustand, in dem der Zylinder 4 (Achse Xt) um den
Mittelpunkt (C0) relativ zur Hauptwelle 21 (Achse Xr)
weiter gedreht ist, um einen Winkel (θ2) vorzusehen, der dem
Winkel (θ1)
plus dem Winkel (Δθ) entspricht,
und in dem der Zylinder 4 relativ zur Hauptwelle 21 um
die Distanz (S2) bewegt worden ist. Daher werden die Achse Xr und
die Formsollachse Xe zur Überlappung gebracht, wie in 13 gezeigt, wonach der Zylinder 4 hergestellt
wird, um den sich verjüngenden
Abschnitt 4b2 und Halsabschnitt 4c2 zusätzlich zum
sich verjüngenden
Ab schnitt 4b1 und Halsabschnitt 4c1 mit der Schrägachse Xe,
die sich mit der Achse Xr der Hauptwelle 21 überlappt
und um den Winkel (θ2)
gegen die Mittelachse Xt des Zylinders 4 geneigt
ist, wie in 14 gezeigt,
zu formen. Wie in 15 gezeigt,
wird dann der Zylinder 4 (Achse Xt) weiter zur
Hauptwelle 21 (Achse Xr) gedreht, um einen Winkel
(θ3) vorzusehen,
der dem Winkel (82) plus dem Winkel (Δθ) entspricht,
und der Zylinder 4 wird relativ zur Hauptwelle 21 um
die Strecke (S3) bewegt, so daß sich die Achse Xr und die
Formsollachse Xe überlappen,
wie in 16 gezeigt. Daher
wird der Zylinder 4 mit den sich verjüngenden Abschnitten 4b1, 4b2, 4b3 und
Halsabschnitten 4c1, 4c2, 4c3 mit der
Schrägachse Xe geformt,
wie in 17 gezeigt.
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Als nächstes wird die Funktionsweise
des vorstehend in Verbindung mit den 9-17 erläuterten Drehprozesses beschrieben,
die von der Steuereinheit CT nach dem in 18 gezeigten Ablaufdiagramm durchgeführt wird.
Anfangs werden verschiedene Grunddaten von der Eingabevorrichtung
IP in Schritt 101 eingegeben. Bei diesen Daten für die Steuereinheit
CT handelt es sich um den Abstand (R) zwischen dem Mittelpunkt (C0)
und dem Mittelpunkt (C1), dem schiefen Sollwinkel (θ) und
die Zahl der Formzyklen (N). In Schritt 102 wird der schiefe
Winkel pro Zyklus (θ1)
berechnet (θ1
= θ/N).
Dann rückt das
Programm zu Schritt 103 vor, in dem ein Zähler zum
Formen des Zylinders inkrementiert wird (k = k + 1), und in Schritt 104 wird
ein Drehwinkel (θn)
für den Winkel
pro Zyklus (θ1)
eingesetzt. Das Programm rückt
zu Schritt 105 vor, in dem die Position der auf der X-Achse
anzuordnenden Rolle bzw. Walze 28 als X = R·sin(θn) berechnet
wird. Das Programm rückt dann
zu Schritt 106 vor, in dem jede Walze bzw. Rolle 28 entlang
der X-Achse bewegt wird, um in der in Schritt 105 eingestellten
Position angeordnet zu werden. Dann rückt das Programm zu Schritt
107 vor, in dem die Position der Rolle bzw. Walze 28, die
auf der Y-Achse anzuordnen ist, als Y = R – R·cos(θn) berechnet wird, und rückt zu Schritt 108 vor,
in dem jede Rolle bzw. Walze 28 entlang der Y-Achse bewegt wird,
um in der in Schritt 107 eingestellten Position angeordnet
zu werden. Wenn jede Walze bzw. Rolle 28 und der Zylinder 4 in
der vorstehend beschriebenen Weise angeordnet sind, wird der Drehprozeß in Schritt 109 durchgeführt. Wenn
der Zähler
in Schritt 110 bis zu dem vorgegebenen Wert (N) gezählt hat, rückt das
Programm zu Schritt 111 vor, in dem der Drehprozeß beendet
wird, so daß jede
Komponente in ihre Ausgangsposition zurückgeführt und das Programm beendet
wird. Wenn der Zähler
in Schritt 110 nicht bis zu dem vorgegebenen Wert (N) gezählt hat, werden
die Schritte 103–109 wiederholt.
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Mit der vorstehend beschriebenen
Drehvorrichtung wird daher der Zylinder 4 mit dem sich
verjüngenden
Abschnitt 4b (einschließlich 4b1–4b3) und
dem Halsabschnitt 4c (einschließlich 4c1–4c3), die
an seinen gegenüberliegenden
Endabschnitten geformt sind, hergestellt, wie in 19 gezeigt, wobei dieser Zylinder als
Gehäuse
eines Katalysators verwendet werden kann. Zwei Zylinder 4x, 4y einer entsprechenden
Konfiguration wie der Zylinder 4 können kombiniert werden, um
ein Abgasreinigungssystem mit Zwillingskatalysatoren herzustellen,
das in 20 gezeigt ist.
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Die 21 und 22 zeigen eine Drehvorrichtung
gemäß einer
anderen Ausführungsform.
Bei der in den 2 und 3 gezeigten Ausführungsform
wird das Gehäuse 20 entlang
der X-Achse bewegt und der Zylinder 4 entlang der Y-Achse
bewegt, so daß diese
relativ zueinander bewegt werden. Bei der vorliegenden Ausführungsform
ist jedoch das Gehäuse 20 an
der Basis 1 befestigt, während der Zylinder 4 entlang
der X-Achse und Y-Achse bewegt und um die Welle 31a des
Motors 31 gedreht wird. Der erste Antriebsmechanismus 2, der
als erste Antriebsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
dient, ist auf der linken Seite der 21 und 22 angeordnet. Der restliche
Teil der Komponenten, wie der zweite Antriebsmechanismus 3,
ist entsprechend ausgebildet wie bei der vorstehend beschriebenen
Ausführungsform.
Daher weisen die Komponenten der 21 und 22, die im wesentlichen die
gleiche Funktion besitzen wie die der 2 und 3, die gleichen Bezugszeichen
auf wie in den 2 und 3.
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Im ersten Antriebsmechanismus 2 ist
ein Paar von X-Achsen-Führungsschienen 5 fest
an der linken Seite der Basis 1 angebracht, wie die 21 und 22 zeigen. Eine Gleitbasisplatte 30 dient
zur Montage des Gleittisches 6, der Klemmvorrichtung 12 etc.
und ist entlang den X-Achsen-Führungsschienen
5 beegbar. Darunter ist die Kugelpfanne 7 an der Basisplatte 30 befestigt,
und die Keilwelle 8, die mit der Kugelpfanne 7 in
Eingriff steht, ist an der Basis 1 parallel zu den X-Achsen-Führungsschienen 5 so montiert,
daß sie
vom Motor 9 gedreht werden kann. Wenn daher die Keilwelle 8 vom
Motor 9 gedreht wird, wird die Basisplatte 30 entlang
der X-Achse bewegt. Ferner ist ein Paar von Y-Achsen-Führungsschienen 10 an
der Basisplatte 30 befestigt, und ein Paar von Gleitelementen 11 ist
beweglich an den Y-Achsen-Führungsschienen 10 montiert.
Die gleiche Klemmvorrichtung 12 wie bei den 2 und 3 ist an den Gleitelementen 11 montiert,
so daß bei
Drehung der Keilwelle 15 durch den Motor 16 die
Klemmvorrichtung 12 entlang der Y-Achse relativ zur Basisplatte 30 bewegt
wird.
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wenn bei der vorliegenden Ausführungsform die
Welle 31a vom Motor 31 angetrieben wird, wird die
Klemmvorrichtung 12 um die Welle 31a gedreht. Wenn
die Keilwelle 8 vom Motor 9 gedreht wird, wird die
Klemmvorrichtung 12 entlang den X-Achsen-Führungsschienen 5 vorbewegt
(d. h. in den 21 und 22
nach rechts), und wenn die Keilwelle 15 vom Motor 16 gedreht
wird, wird die Klemmvorrichtung 12 entlang den Y-Achsen-Führungsschienen 10 bewegt (in 17 nach unten). Die Klemmvorrichtung 12 wird
daher gestoppt, wenn der Zylinder 4 an einer Stelle angeordnet
ist, an der sich der Endabschnitt des Zylinders 4 auf der
Formsollachse befindet. Dann werden das Drehelement 24 vom
Motor 22 gedreht, das Kraftübertragungselement 26 von
der Betätigungseinheit 25 vorgerückt und
jede Rolle bzw. Walze 28 in Richtung auf den Mittelpunkt
des Drehelementes 24 bewegt (d. h. zur Achse Xr).
Gleichzeitig wird die Keilwelle 8 vom Servomotor 9 gedreht,
so daß die
Klemmvorrichtung 12 und der Zylinder 4 entlang
den X-Achsen-Führungsschienen 5 zurückgezogen
werden (d. h. in den 21 und 22 nach links bewegt werden).
Folglich wird jede Rolle bzw. Walze 28 gleichzeitig um
ihre Achse und um die Achse Xr der Hauptwelle 21 gedreht,
um radial zur Achse Xr bewegt zu werden, wobei sie in Kontakt
mit der Außenfläche des
Zylinders 4 vorgespannt wird, um auf diese Weise den Drehprozeß in der
gleichen Art, wie in den 2 und 3 gezeigt, durchzuführen.
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Bei der in den 2 und 3 gezeigten
Ausführungsform
ist die Achse Xt des Zylinders 4 in einer Position
mit einer vorgegebenen Höhe über der
Basis 1 fixiert, so daß sie
sich in der gleichen Ebene wie die Achse Xr der Hauptwelle 21 parallel
zur Basis 1 befindet. Die Höhe der Achse Xt des
Zylinders 4 zur Basis 1 kann variabel sein, und
die Achse Xt kann vertikal relativ zur Achse Xr der
Hauptwelle 21 eingestellt werden. Mit anderen Worten, die
Vorrichtung kann mit einem dritten Antriebsmechanismus (nicht gezeigt)
ausgestattet sein, der zusätzlich
zum ersten Antriebsmechanismus 2 und zweiten Antriebsmechanismus 3,
die in den 2 und 3 gezeigt sind, den Zylinder 4 in
Vertikalrichtung antreibt. In diesem Fall kann daher die Achse Xt des
Zylinders 4 so eingestellt werden, daß sie sich in einer vorgegebenen vertikalen
Position relativ zur Basis 1 befindet, und die Achse Xt kann
in Vertikalrichtung relativ zur Achse Xr der Hauptwelle 21 eingestellt
werden, so daß eine
Feineinstellung im Drehprozeß in
einfacher Weise durchgeführt
werden kann.
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In Verbindung mit den 23 und 24 wird ein Verfahren zum Verkleinern
des Endabschnittes eines Zylinders 4bo mit Hilfe der vorstehend
beschriebenen Drehvorrichtung zur Ausbildung eines Endabschnittes
mit reduziertem Durchmesser, der eine gegenüber der Mittelachse des Zylinders 4 versetzte
Schrägachse
besitzt, beschrieben. Eine dicke durchgezogene Linie in 23 gibt die angenommene
Konfiguration des fertigen Zylinders 4 wieder, der den
Hauptteil 4a, den sich verjüngenden Abschnitt 4bo und
den Halsabschnitt 4co, die den Abschnitt 4do mit
reduziertem Durchmesser bilden, umfaßt. Zu Beginn wird eine Ausgangsposition
(01) zum Starten des Drehprozesses als Position eingestellt, die
gegenüber
dem Spitzenende des Zylinders 4 über eine Formdistanz (L1) zurückgezogen
ist. Wenn der sich verjüngende
Abschnitt 4bo geformt wird, wird die Versatzstrecke (H)
durch eine vorgegebene Zahl von Formzyklen (N) (N = 5 bei der Ausführungsform
der 23) geteilt, so
daß auf
diese Weise eine Bewegungsdistanz zur exzentrischen Achse für jeden
Zyklus, d. h. die Bewegungsdistanz (H1) entlang der Y-Achse pro Zyklus,
eingestellt wird. Bei dieser Ausführungsform wird jede Bewegungsdistanz
(H1) gleich eingestellt. Das Verhältnis der Unterteilung der Versatzstrecke
kann jedoch in Abhängigkeit
von dem erforderlichen Formprozeß verändert werden. Beispielsweise
kann die Bewegungsdistanz zwischen den Zyklen in einem Anfangsstadium
des Formprozesses relativ lang ausgebildet werden, um die Formzeitdauer
zu reduzieren, oder die Bewegungsdistanz zwischen den Zyklen in
einem Endstadium des Formprozesses kann relativ kurz ausgebildet
werden, um die Endgenauigkeit des Produk tes zu verbessern. Entsprechend
der Strecke in Längsrichtung
wird auch die Länge
(LT) in Schrägrichtung
durch die vorgegebenen Formzyklen (N = 5) geteilt, so daß eine Bewegungsdistanz
(X1) entlang der X-Achse pro Zyklus eingestellt wird.
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In 23 ist
mit "D" der Durchmesser
des Hauptteiles 4a des Zylinders 4 und mit "RD" der kleinste Durchmesser
des sich verjüngenden
Abschnittes 4bo, der dem Durchmesser des Halsabschnittes 4co entspricht,
bezeichnet. Mit "V1" ist der reduzierte
Betrag des Durchmessers eines zu formenden Abschnittes (großer Betrag)
bezeichnet, während
mit "V2" der reduzierte Betrag
des Durchmessers eines zu formenden Abschnittes (geringer Betrag)
bezeichnet ist. Mit "CY1" bis "CY5" ist der Zyklus des
Formprozesses gekennzeichnet. Die Zahl der Formzyklen (N) wird im
Hinblick auf die Grenze zur Reduzierung des Durchmessers des Zylinders 4 in
geeigneter weise ausgewählt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform
wird die Bewegungsdistanz pro Zyklus auf einen Wert eingestellt,
der die Grenze zur Reduzierung des Durchmessers des Zylinders nicht übersteigt.
Bei der Grenze zur Reduzierung des Durchmessers des Zylinders handelt
es sich um die Grenze, bei der eine plastische Verformung des Zylinders
aufgrund von dessen Materialeigenschaften nicht mehr in geeigneter
Weise durchgeführt
werden kann.
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Wenn, wie in 2 gezeigt, im Betrieb die obere Klemme 17 angehoben
wird, wird der zu formende Zylinder 4 auf der Klemmfläche 13a der
unteren Klemme 13 angeordnet und in der vorgegebenen Position
eingestellt, in der der eine Endabschnitt des Zylinders 4 gegen
den Anschlag 19 stößt. Dann
wird die Betätigungseinheit 18 angetrieben,
so daß die obere
Klemme 17 nach unten bewegt und der Zylinder 4 zwischen
der unteren Klemme 13 und oberen Klemme 17 festgeklemmt
und so gehalten wird, daß er
nicht gedreht wird. In diesem Fall ist die Klemmvorrichtung 12 so
angeordnet, daß die
Achse Xt des Zylidners 4 zur Achse Xr der Hauptwelle 21 ausgerichtet
ist. Das Kraftübertragungselement 26 wird
in einer zurückgezogenen
Position, d. h. in Bezug auf die in 2 gezeigte
Position an der rechten Seite, angeordnet, so daß jede Rolle bzw. Walze 28 vom
Außenumfang
des Zylinders 4 nach außen zurückgezogen ist. Als nächstes wird
die Keilwelle 8 vom Motor 9 gedreht, so daß das Gehäuse 20 ent-lang den X-Achen-Führungsschienen 5 vorbewegt
(in den 2, 3 nach links bewegt) und
an einer Stelle gestoppt wird, an der jede Rolle bzw. Walze 28 vom Spitzenende
des Zylinders 4 über
die Formlänge
(L1 in 23) zurückgezogen
ist. Mit anderen Worten, jede Rolle bzw. Walze 28 wird
an der Stelle (01) zum Beginnen des Drehprozesses angeordnet,
wie in 23 gezeigt, welche
Position als Ausgangsposition eingestellt wird. Dann wird die Keilwelle 15 vom Motor 16 gedreht,
und die Klemmvorrichtung 12 wird entlang den Y-Achsen-Führungsschienen 10 bewegt (in 3 nach unten) und an einer
Stelle gestoppt, an der der Zylinder 4 entlang den Y-Achsen-Führungsschienen 10 um
die Versatz-Bewegungsdistanz (H1) in Richtung auf die exzentrische
Welle pro einem Zyklus bewegt worden ist. Die Ausgangsposition des
Zylinders 4 kann auf eine Stelle eingestellt werden, an
der die Achse Xt des Zylinders 4 über die Bewegungsdistanz
(H1) in Richtung auf die Achse Xr der Hauptwelle 21 entlang
der Y-Achse bewegt worden ist.
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Vom vorstehend beschriebenen Zustand wird
das Drehelement 24 vom Motor 22 gedreht und das Übertragungselement 26 von
der Betätigungseinheit 25 vorbewegt,
so daß jede
Rolle bzw. Walze 28 in Richtung auf die Mitte des Drehelementes 24 oder
die Achse Xr bewegt wird. Gleichzeitig wird die Keilwelle 8 vom
Motor 9 gedreht, und werden das Gehäuse 20 und die Rolle
bzw. Walze 28 entlang den X-Achsen-Führungsschienen 5 zurückgezogen
(in den 2, 3 nach rechts). Da her wird
jede Rolle bzw. Walze 28 gleichzeitig um ihre Achse und
um die Achse Xr der Hauptwelle 21 gedreht und
radial in Richtung auf die Achse Xr bewegt sowie in Kontakt
mit der Außenfläche des
Zylinders 4 gepreßt,
um auf diese Weise den Drehprozeß durchzuführen. Somit wird jede Rolle
bzw. Walze 28 gestartet, um sich von der Ausgangsposition
(01) aus zu bewegen, bis sich jede Rolle bzw. Walze 28 über die
Bewegungsdistanz (X1) bewegt hat. Hierbei wird der Endabschnitt
des Zylinders durch Drehen verformt, so daß ein sich verjüngender
Abschnitt 4bo1 mit einer gegenüber der Achse Xt des
Hauptteiles 4a um die Bewegungsdistanz (H1) versetzten
Achse geformt wird, wie in (CY1) von 24 gezeigt,
da die Achse Xr, um die die Rolle bzw. Walze 28 gedreht
wird, um die Bewegungsdistanz (H1) gegenüber der
Achse Xt des Zylinders 4 versetzt ist.
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In dem Fall, in dem jede Rolle bzw.
Walze 28 weiter zurückgezogen
und die Bewegungsdistanz (X1) überschritten wird, wird die
Rolle bzw. Walze 28 in ihrem Zustand gehalten (d. h. der
um die vorgegebene Distanz (H1) bewegten Position). Daher
wird der Endabschnitt des Zylinders 4 gemäß der Zurückziehbewegung
einer jeden Rolle bzw. Walze 28 verformt, so daß ein zylindrischer
Halsabschnitt 4co1 gebildet wird, dessen Mittelachse gegenüber der Achse Xt des
Hauptteiles 4a um die Distanz (H1) versetzt und
der mit der Seite mit dem kleinsten Durchmesser des sich verjüngenden
Abschnittes 4bo1 einstöckig
verbunden ist. Daher werden der Zylinder 4 und die Rolle
bzw. Walze 28 in ihre Ausgangspositionen zurückgeführt, um
auf diese Weise zusammen mit der Anfangsbahn zum Reduzieren des
Durchmessers des Zylinders 4 eine hin- und hergehenden Bewegung
durchzuführen,
so daß der
Drehprozeß im ersten
Zyklus (CY1) beendet wird. Der Vorgang zum Reduzieren des Durchmessers
des Zylinders 4 kann auch während einer anderen Bahn der
Hin- und Herbewegung durchgeführt
werden. Nach Beendigung des Drehpro zesses im ersten Zyklus (CY1)
und nach dem Zurückziehen
einer jeden Rolle bzw. Walze 28 in die Ausgangsposition
wird der Drehprozeß des
zweiten Zyklus (CY2) in der gleichen Weise wie vorstehend beschrieben
durchgeführt.
Durch fünfmalige Wiederholung
des beschriebenen Prozesses wird bei der vorliegenden Ausführungsform
der Abschnitt 4do mit reduziertem Durchmesser mit dem sich
verjüngenden
Abschnitt 4bo und Halsabschnitt 4co mit der exzentrischen
Achse geformt.
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Die 25-29 betreffen eine weitere
Ausführungsform
des Drehverfahrens, bei dem der Endabschnitt des Zylinders 4 mit
Hilfe der in den 2, 3 gezeigten Vorrichtung zu
dem Endabschnitt mit reduziertem Durchmesser mit der exzentrischen
Achse und der Schrägachse
geformt wird. Gemäß dem in Verbindung
mit den 23, 24 erläuterten Verfahren wird der
Endabschnitt des Zylinders 4 zu dem sich verjüngenden
Abschnitt 4bo und Halsabschnitt 4co mit der exzentrischen
Achse geformt, wie in 25 gezeigt,
wobei die zwei Punkte aufweisende strichpunktierte Linie die zu
formende Konfiguration mit der Schrägachse und der exzentrischen
Achse wiedergibt. Die Achse Xr der Hauptwelle 21 wird
in der Ebene parallel zur Basis 1 fixiert, während der
Zylinder 4 um den Mittelpunkt (C0) gedreht wird, um den
schiefen Winkel (θ)
herzustellen, wie in 26 gezeigt.
In diesem Fall wird die Schrägachse
oder Formsollachse Xe so angeordnet, daß sie parallel zur Achse Xr verläuft und
den Mittelpunkt (C1) des schrägen Endabschnittes aufweist,
der von der Achse Xr um die Distanz (S = R1·sinθ) in der
Richtung parallel zur Y-Achse entfernt ist. Daher wird der Zylinder 4 senkrecht
zur Achse Xr entlang den Y-Achsen-Führungsschienen 10 in 26 nach unten um die Strecke
(S) bewegt, so daß sich
die Achse Xr und die Formsollachse Xe überlappen.
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Wie mit der zwei Punkte aufweisenden strichpunktierten
Linie in 27 gezeigt,
wird jede Rolle bzw. Walze 28 gleichzeitig um ihre Achse
und um die Achse Xr (die Formsollachse Xe) gedreht
und radial in Richtung auf die Achse Xr bewegt sowie mit der
Außenfläche des
Zylinders 4 in Kontakt gepreßt, um auf diese Weise den
Drehprozeß durchzuführen. Dadurch
wird der eine Endabschnitt des Zylinders 4 zu dem sich
verjüngenden
Abschnitt 4bp und Halsabschnitt 4cp mit der gegen
die Achse Xt ds Zylinders 4 geneigten Schrägachse geformt,
wie in 28 gezeigt. Dann
wird sein Spitzenendabschnitt ausgeschnitten, um den sich verjüngenden
Abschnitt 4bp und Halsabschnitt 4cp zu formen,
wie in 29 gezeigt.
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Die 30 und 31 zeigen die Drehvorrichtung
einer weiteren Ausführungsform,
bei der ein Dorn 40 einer säulenförmigen Gestalt, dessen Spitzenende 41 so
ausgebildet ist, daß es
der Innenfläche
des Endabschnittes des zu formenden Zylinders entspricht, über der
Basis 1 parallel hierzu gelagert ist. Der Dorn 40 ist
so angeordnet, daß er
in Längsrichtung
in die Hauptwelle 21 eindringt, und wird in koaxialer Beziehung
dazu von einer Betätigungseinheit 42 beweglich
gelagert, die beispielsweise durch Öldruck aktiviert und an einem
Arm 1c montiert ist, der an der Basis 1 befestigt
ist. Anstelle des Motors 31 in den 2, 3 sind
ein Motor 50 und ein Getriebe 51, das damit in
Eingriff steht, auf dem Gleittisch 6 montiert, um einen
Drehtisch 52, auf dem die Klemmvorrichtung 12 montiert
ist, um eine Vertikalachse (nicht gezeigt) am Mittelpunkt (C0) in 6 zu drehen. Der restliche
Teil der Bestandteile der 30, 31 hat im wesentlichen die
gleiche Funktion wie in den 2, 3. Daher sind die Bestandteile
der 30, 31, die im wesentlichen die gleiche Funktion wie
die der 2, 3 besitzen, mit den gleichen
Bezugszeichen versehen wie in den 2 und 3.
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In Verbindung mit den 32–37 wird
eine weitere Ausführungsform
des Verfahrens zum Formen des Endabschnittes des Zylinders erläutert, bei dem
eine Biegevorrichtung zum Biegen des einen Endabschnittes des Zylinders
Verwendung findet, um vor dem Drehprozeß einen gebogenen Abschnitt
an seinem Ende auszubilden. Wie in 32 gezeigt, sind
ein unteres Werkzeug 80 und ein oberes Werkzeug (nicht
gezeigt) vorgesehen, um eine Bohrung 81 zu bilden, die
die gleiche Konfiguration besitzt wie der zu biegende Zylinder und
an ihrem Endabschnitt reduziert ist, wie in 34 gezeigt. Dann wird ein Zylinder 4z,
der mit schrägen
offenen Enden 4ze an seinen gegenüberliegenden Enden versehen
ist, in die Bohrung 81 des Werkzeuges 80 gedrückt, wie
in 33 gezeigt, und dann
aus dem Werkzeug 81 entfernt. Durch diesen Prozeß wird der
Endabschnitt des Zylinders 4z zu einem gebogenen und reduzierten Abschnitt 4zf mit
einer im wesentlichen schrägen Achse Xf,
die gegenüber
der Mittelachse Xt des Zylinders 4z geneigt ist, geformt,
wie in 34 gezeigt. Gleichzeitig
wird das schräge
offene Ende 4ze des Zylinders 4z, das in die Bohrung 81 gedrückt worden ist,
zu einer offenen Endfläche
des gebogenen und reduzierten Abschnittes 4zf geformt,
die senkrecht zur Achse Xf verläuft. Es ist somit nicht erforderlich, das
offene Ende des Zylinders 4z nach den Drehprozeß auszuschneiden.
Zum Biegen und Reduzieren können
auch andere Prozesse durchgeführt
werden, beispielsweise eine Kombination aus einem bekannten Biegeprozeß und Reduzierprozeß, ein hydraulischer
Formprozeß oder
Ausbauchungsprozeß,
ein Hochfrequenzerhitzungsprozeß o.ä. Wenn irgend
etwas in den Zylinder 4z eingesetzt werden soll, wie ein Katalysator
CA, der gestrichelt in den 32-37 gezeigt ist, wird dieser
vorzugsweise in den Zylinder 4z in dem in 32 gezeigten Stadium eingesetzt oder, bevor
der Zylinder 4z in die Bohrung 81 gedrückt wird.
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Als nächstes wird der Zylinder 4z mit
dem gebogenen und reduzierten Abschnitt 4zf an der Klemmvorrichtung 12 der
Drehvorrichtung angeordnet, wie die 30, 31 zeigen. In diesem Fall
wird der Zylinder 4z so angeordnet, daß seine Achse Xf zur
Achse Xr der Hauptwelle 21 ausgerichtet ist. Dann
wird durch Drehen des Endabschnittes 4zf des Zylinders 4 entlang
der Achse Xf (und der Achse Xr) der Zylinder 4z mit
einem sich verjüngenden
Endabschnitt 4zb und einem Halsabschnitt 4zc mit
der Schrägachse Xf geformt,
wie in 35 gezeigt, wobei
der Katalysator CA darin gehalten wird. Der Drehprozeß kann in
der gleichen Weise, wie in Verbindung mit den 6–17 beschrieben, durchgeführt werden.
Das gegenüberliegende
Ende des Zylinders 4z kann in der gleichen Weise, wie in 36 gezeigt, geformt werden,
um den Zylinder 4z mit dem sich verjüngenden Endabschnitt 4zb und
dem Halsabschnitt 4zc an seinen gegenüberliegenden Enden und dem
darin gehaltenen Katalysator CA herzustellen, wie in 37 gezeigt. Gemäß dem in
den 32–37 gezeigten Verfahren ist
es daher einfach, den mit dem sich verjüngenden Endabschnitt 4zb und
Halsabschnitt 4zc mit der Schrägachse Xf versehenen
Zylinder 4z zu formen, so daß auf diese Weise die Herstellkosten
und Herstellzeit im Vergleich zu den vorstehend erwähnten Verfahren
verringert werden können.
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Es versteht sich für den Fachmann,
daß die vorstehend
beschriebenen Ausführungsformen
rein beispielhaft sind für
eine Vielzahl von möglichen
speziellen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung. Zahlreiche andere Ausführungsformen,
die im Umfang der nachfolgenden Patentansprüche liegen, können vom
Fachmann konzipiert werden.