JP2000190030A

JP2000190030A - 管素材の端部成形方法及び装置

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Publication number: JP2000190030A
Application number: JP10376595A
Authority: JP
Inventors: Toru Irie; 入江　　徹
Original assignee: Sango Co Ltd
Current assignee: Sango Co Ltd
Priority date: 1998-12-24
Filing date: 1998-12-24
Publication date: 2000-07-11
Anticipated expiration: 2018-12-24
Also published as: JP4086394B2

Abstract

(57)【要約】【課題】管素材の端部に、容易且つ適切に縮径部を一
体的に形成し得る管素材の端部成形方法及び装置を提供
する。【解決手段】主軸２１に対し径方向に移動可能にロー
ラ２８を支持し、主軸を含む面上に管素材４の軸が位置
するように管素材を支持する。管素材の軸に対して偏心
した偏心軸を中心にローラと管素材を相対的に回転駆動
すると共に、ローラが管素材の端部の外周面に当接する
ようにローラを主軸に向かって径方向に駆動し、且つ管
素材の軸に対して傾斜した傾斜軸を中心にローラと管素
材を相対的に回転駆動すると共に、ローラが管素材の端
部の外周面に当接するようにローラを主軸に向かって径
方向に駆動して管素材に対しスピニング加工を行なう。
これにより、管素材の端部に縮径部を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は管素材の端部成形方
法及び装置に関し、特に、円筒状の金属管素材の端部に
縮径部を一体的に形成する端部成形方法及び端部成形装
置に係る。

【０００２】

【従来の技術】円筒状の金属管素材（以下管素材とい
う）の端部に縮径部を形成する端部成形方法として、例
えば実開昭６１−１１０８２３号公報には、少くとも一
方のコーン部と本体とを、管材を拡管又は縮管して一体
に形成した触媒担体の保持ケースが開示され、筒部の開
口端側の部分をケース本体部分を残してスピニング加工
により縮管して他方のコーン部と更にこれに連なる導管
とを一体に形成する方法が開示されている。また、特開
平３−２２６３２７号公報には、パイプ素材をプレス型
により軸方向に加圧して略円錐状に成形し、ついでパイ
プ素材を回転支持してその円錐状成形部分の外周面にス
ピニングロールを押し当ててスピニング加工する圧力容
器等の口部成形方法が開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、自動車の消
音器の排気系における触媒コンバータや消音器の外筒に
関し、製造の容易さと車両搭載性の向上が企図され、こ
れらを金属管素材から一体的に形成することが望まれて
いる。このような状況下で、管素材の端部に形成する縮
径部を、管素材の軸に対し偏心あるいは傾斜させる等、
特殊な形状に形成し得るようにすることが要請されてい
る。

【０００４】然し乍ら、従来のスピニング加工による成
形方法では、管素材に対し本体部と同軸の縮径部を形成
するに留まり、本体部と縮径部が同軸でないときには、
前掲の実開昭６１−１１０８２３号公報の第１図の右側
のコーン部（縮径部）のようにプレス加工で成形し、こ
れをケース本体に溶接接合することとしていた。しか
し、このような方法によって形成された管体は一体成形
ほどの強度は望めず、また接合という異種作業を必要と
することから、製造が困難であり、スピニング加工によ
って成形された同軸型の管体に比し製造コストの上昇は
不可避となる。

【０００５】そこで、本発明は、管素材の端部に、容易
且つ適切に縮径部を一体的に形成し得る管素材の端部成
形方法及び装置を提供することを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の管素材の端部成形方法は、請求項１に記載
のように、主軸に対し径方向に移動可能にローラを支持
し、前記主軸を含む面上に管素材の軸が位置するように
管素材を支持し、前記管素材の軸に対して偏心した偏心
軸を中心に前記ローラと前記管素材を相対的に回転駆動
すると共に前記ローラが前記管素材の端部の外周面に当
接するように前記ローラを前記主軸に向かって径方向に
駆動し、且つ前記管素材の軸に対して傾斜した傾斜軸を
中心に前記ローラと前記管素材を相対的に回転駆動する
と共に前記ローラが前記管素材の端部の外周面に当接す
るように前記ローラを前記主軸に向かって径方向に駆動
して前記管素材に対しスピニング加工を行ない、前記管
素材の端部に縮径部を形成することとしたものである。

【０００７】前記管素材の端部成形方法において、請求
項２に記載のように、前記主軸から前記偏心軸及び前記
傾斜軸の少くとも一方の軸に至るまで、前記ローラと前
記管素材の相対的な回転駆動の回転軸が複数のサイクル
で漸近するように設定し、各サイクル毎に前記ローラと
前記管素材を相対的に回転駆動して前記管素材に対しス
ピニング加工を行なうこととしてもよい。

【０００８】また、本発明の管素材の端部成形装置は、
請求項３に記載のように、主軸と、該主軸に対し径方向
に移動可能に支持するローラと、前記主軸を含む面上に
管素材の軸が位置するように管素材を支持し、前記主軸
が前記管素材の軸に対して偏心した偏心軸及び前記管素
材の軸に対して傾斜した傾斜軸と夫々略同軸となるよう
に前記主軸と前記管素材を相対的に駆動する第１の駆動
手段と、前記偏心軸を中心に前記ローラと前記管素材を
相対的に回転駆動すると共に前記ローラが前記管素材の
端部の外周面に当接するように前記ローラを前記主軸に
向かって径方向に駆動し、且つ前記傾斜軸を中心に前記
ローラと前記管素材を相対的に回転駆動すると共に前記
ローラが前記管素材の端部の外周面に当接するように前
記ローラを前記主軸に向かって径方向に駆動する第２の
駆動手段とを備え、該第２の駆動手段及び前記第１の駆
動手段を制御し、前記管素材の端部に縮径部を形成する
ように構成したものである。

【０００９】而して、前記第１の駆動手段によって、前
記主軸が前記偏心軸と略同軸となるように前記主軸と前
記管素材が相対的に駆動され、前記第２の駆動手段によ
って、前記ローラと前記管素材が前記偏心軸を中心に相
対的に回転駆動されると共に、前記ローラが前記管素材
の端部の外周面に当接するように前記主軸に向かって径
方向に駆動され、前記偏心軸を中心とする縮径部が形成
される。しかも、前記第１の駆動手段によって、前記主
軸が前記傾斜軸と略同軸となるように前記主軸と前記管
素材が相対的に駆動され、前記第２の駆動手段によっ
て、前記ローラと前記管素材が前記傾斜軸を中心に相対
的に回転駆動されると共に、前記ローラが前記管素材の
端部の外周面に当接するように前記主軸に向かって径方
向に駆動され、前記傾斜軸を中心とする縮径部が形成さ
れる。尚、第１の駆動手段は、前記管素材に対し前記ロ
ーラを駆動する機構、前記ローラに対し前記管素材を駆
動する機構、及び前記管素材及び前記ローラの両者を駆
動する機構の何れかとすることができる。

【００１０】前記管素材の端部成形装置において、請求
項４に記載のように、前記第２の駆動手段が、前記主軸
から前記偏心軸及び前記傾斜軸の少くとも一方の軸に至
るまで、前記ローラと前記管素材の相対的な回転駆動の
回転軸が複数のサイクルで漸近するように設定し、各サ
イクル毎に前記ローラと前記管素材を相対的に回転駆動
して前記管素材に対しスピニング加工を行なうように構
成するとよい。

【００１１】更に、請求項５に記載の管素材の端部成形
装置において、前記ローラを複数個備えたものとし、前
記第２の駆動手段が、前記複数個のローラを前記主軸に
対し径方向に近接するように駆動すると共に、前記複数
個のローラを前記主軸を中心に回転駆動して前記管素材
に対しスピニング加工を行なうように構成してもよい。

【００１２】

【発明の実施の形態】上記の構成になる管素材の端部成
形方法及び装置の実施形態を図面を参照して説明する。
図１乃至図３は管素材の端部成形装置の一実施形態に供
するスピニング加工装置を示し、本実施形態の最終製品
は、例えば自動車用の消音器の外筒（図示せず）、ある
いは触媒コンバータ等に供される。本実施形態において
加工対象とする管素材はステンレススティール管である
が、これに限らず、他の金属管を用いることとしてもよ
い。

【００１３】先ず、本発明の一実施形態に係るスピニン
グ加工装置の構成を図１乃至図３を参照して説明する
と、図１に示すように、ベースＢＳ上に、本発明の第１
の駆動手段たる第１の駆動機構１及び第２の駆動手段た
る第２の駆動機構２が構成されている。第１の駆動機構
１においては、図１及び図２に示すように管素材４の端
部の加工目標の軸ＸｅがＸ軸となるように（図１では軸
Ｘｔと軸Ｘｅは同一面上にあるので一致している）、こ
れと平行に一対のＸ軸ガイドレール５がベ−スＢＳ上の
一方側（図１の右側）に固定され、このＸ軸ガイドレー
ル５に沿って筐体２０が移動可能に配置されている。こ
の筐体２０の下部にはボールソケット７が固定され、こ
れに螺合する螺子軸８が、ベ−スＢＳ上にＸ軸ガイドレ
ール５と平行に配置され、サーボモータ９によって回動
可能に支持されている。而して、サーボモータ９によっ
て螺子軸８が回転駆動されると、筐体２０はＸ軸に沿っ
て移動するように構成されている。

【００１４】一方、ベ−スＢＳの他方側（図１の左側）
には台１ａが形成されており、Ｘ軸ガイドレール５と直
交する一対のＹ軸ガイドレール１０が台１ａ上に固定さ
れている。これらのＹ軸ガイドレール１０には一対のス
ライダ１１が移動可能に配置され、これらのスライダ１
１上にクランプ装置１２が支持されている。クランプ装
置１２は、スライダ１１に固定される下側クランプ１３
と、その上方に配置される上側クランプ１７を備え、こ
れら下側クランプ１３と上側クランプ１７との間に管素
材４が挟持される。下側クランプ１３の下部にはボール
ソケット１４（図２）が固定されており、これに螺合す
る螺子軸１５が、台１ａ上にＹ軸ガイドレール１０と平
行に配置され、サーボモータ１６によって回動可能に支
持されている。而して、サーボモータ１６によって螺子
軸１５が回転駆動されると、クランプ装置１２はＹ軸に
沿って移動するように構成されている。

【００１５】上側クランプ１７の上部には駆動手段とし
て、例えば油圧駆動のシリンダ１８が配置され、これに
よって上側クランプ１７が昇降駆動可能に支持されてお
り、管素材４の装着及び取り外し時には上側クランプ１
７が上昇駆動される。そして、下側クランプ１３の上面
には半円筒のクランプ面が形成され、上側クランプ１７
の下面にも半円筒のクランプ面が形成されており、これ
らのクランプ面の間に管素材４が挟持されたときには、
回転及び移動不能に保持されるように構成されている。
また、クランプ装置１２の筐体２０と反対側にはストッ
パ１９が配設されており、このストッパ１９に一端部が
衝合するように管素材４が配置される。ストッパ１９は
クランプ装置１２と共に移動し得るように、下側クラン
プ１３に装着されている。尚、ストッパ１９を下側クラ
ンプ１３に対しＸ軸方向に位置調節可能に構成すれば、
管素材４の軸方向の位置決めを適切且つ容易に行なうこ
とができる。

【００１６】而して、管素材４が下側クランプ１３のク
ランプ面上で、ストッパ１９に一端部が衝合するように
配置された後、上側クランプ１７が油圧シリンダ１８に
よって下降駆動されると、管素材４は上側クランプ１７
と下側クランプ１３の間の所定位置に保持される。この
とき、図１に示すように、管素材４の軸Ｘｔが後述する
主軸２１の軸Ｘｒに対し、ベースＢＳと平行な同一平面
上（ベースＢＳから同一の高さ）に位置するように構成
されている。

【００１７】更に、図１の左側のテーブル６には例えば
モータ３１から成る回転駆動手段が埋設されており、こ
のモータ３１の出力軸３１ａが図１の上方、即ちベース
ＢＳに対し垂直方向に延出して下側クランプ１３に係合
し、この下側クランプ１３を出力軸３１ａを中心に回転
駆動し得るように構成されている。テーブル６の上面に
は、出力軸３１ａを中心とする円弧状の案内溝３２が形
成されており、この案内溝３２に嵌合するガイドローラ
３３が下側クランプ１３の下面に回動自在に支持されて
いる。而して、下側クランプ１３は案内溝３２に沿って
回動し、出力軸３１ａを中心として回転駆動される。

【００１８】次に、第２の駆動機構２について説明する
と、図１の右側に、主軸２１が、管素材４の軸Ｘｔに対
してベースＢＳと平行な同一平面上に位置し、管素材４
の加工目標の軸Ｘｅと略同軸上で管素材４に対向するよ
うに配置され、その軸Ｘｒを中心にベアリング２０ａ，
２０ｂを介して回動自在に筐体２０に支持されている。
主軸２１は中空の円筒状の部材で形成され、その中空部
に円筒状のカム軸２３が収容され、後述する変速機構５
０に連結されている。更に、カム軸２３の中空部を貫通
するようにマンドレル４０の連結棒４１が軸方向に進退
可能に支持されている。マンドレル４０は管素材４の開
口端内側の形状に合致するように形成されている。連結
棒４１の基端部は進退駆動用のシリンダ４２に支持さ
れ、シリンダ４２はブラケット１ｃを介してベースＢＳ
に支持されている。

【００１９】主軸２１は歯車列２２ａを介してプーリ２
２ｂに連結され、このプーリ２２ｂがベルト（図示せ
ず）を介して回転駆動手段のモータ等（図示せず）等に
連結されており、主軸２１はこのモータ等によって回転
駆動される。一方、主軸２１の先端にはフランジ２４が
固定されており、主軸２１が回転駆動されるとフランジ
２４が軸Ｘｒを中心に回転する。そして、このフランジ
２４に対して回動可能にカム軸２３の先端部が支持され
ている。カム軸２３の先端部にはカム板２５が固定され
ており、カム板２５はカム軸２３と共に軸Ｘｒを中心に
回転駆動される。

【００２０】図３に示すように、カム板２５には３条の
螺旋状の案内溝２５ａが形成されており、これらの案内
溝２５ａの各々に、カム板２５の回転に伴い径方向に移
動する案内ピン２６が配置されている。これらの案内ピ
ン２６は３個の支持部材２７に夫々保持されており、各
支持部材２７には、図１及び図２に示すようにローラ２
８が回動自在に支持されている。而して、主軸２１が回
転駆動されると、ローラ２８が軸Ｘｒを中心に回動する
と共に、カム板２５の回転に応じて支持部材２７が径方
向に駆動され、ローラ２８が管素材４の軸Ｘｒに対して
近接、離隔するように駆動される。

【００２１】上記のカム軸２３が連結される変速機構５
０は、撓み噛み合い式駆動装置を用いたもので、主軸２
１とカム軸２３に夫々係合される一対の外輪５１，５２
と、これらの内面に形成された同一の歯数の歯溝に噛合
し、これらと異なる歯数の歯形が形成された可撓性の歯
車輪５３と、この歯車輪５３を回動可能に支持し外輪５
１，５２の歯溝と相対する２箇所で噛合するように配置
するウェーブ形成輪５４が設けられている。このウェー
ブ形成輪５４は駆動用減速モータ５５によって回転駆動
される。外輪５１，５２は夫々支持歯車５６，５７に支
持され、支持歯車５６と噛合する駆動歯車５８が主軸２
１に取付けられ、支持歯車５７と噛合する従動歯車５９
がカム軸２３に取付けられている。

【００２２】上記の撓み噛み合い式駆動装置は、例えば
ハーモニックドライブとして知られているので（例え
ば、インターネット情報http://www.hds.co.jp/hdss.ht
m ）、作動原理の説明は省略するが、主軸２１の回転駆
動に応じて外輪５１，５２間に相対速度差が生ずる差動
機構が構成されている。而して、主軸２１が回転駆動さ
れると、外輪５１，５２間の差動によりカム軸２３を介
してカム板２５が回転駆動され、各支持部材２７、ひい
ては各ローラ２８が主軸２１の軸Ｘｒに対し径方向移動
するように構成されている。

【００２３】尚、ローラ２８は複数でなく一個としても
よいが、断続的な衝撃を和らげるためには複数とするこ
とが望ましい。また、ローラ２８は径方向に変位可能で
あればどのような移動経路としてもよい。ローラ２８の
駆動手段としては遊星歯車機構等、他の手段を用いるこ
ととしてもよい。

【００２４】上記モータ９，１６，３１等及びシリンダ
１８等の各駆動手段はコントローラ（図示せず）に電気
的に接続され、このコントローラから各駆動手段に対し
制御信号が出力され、数値制御されるように構成されて
いる。

【００２５】上記スピニング加工装置により管素材の端
部に対し偏心軸を中心に縮径を行なう場合の一例を図４
を参照して説明する。図４の太い実線は加工後の管素材
４を想定した外形を示し、本体部（胴部）４ａと、縮径
部を構成するテーパ部４ｂｏ及び首部４ｃｏが表れてい
る。先ず、管素材４の先端から加工長（Ｌ１）後退した
位置が加工開始点Ｏ１とされる。そして、テーパ部４ｂ
ｏを加工する際には、偏心量（Ｈ）が所定の加工サイク
ル回数Ｎ（図４の例では５回）で分割され、この間の１
サイクル当りの偏心方向移動量、即ちＹ軸方向の移動量
（Ｈ１）が設定される。

【００２６】尚、本実施形態では図４に示すように移動
量（Ｈ）を等分割としたが、要求される加工方法に応じ
て分割割合を異ならせることとしてもよい。例えば、加
工初期のサイクル間の移動量を大きくして加工時間を短
縮したり、加工終期のサイクル間の移動量を小さくして
仕上げ精度を向上させることができる。同様に、軸方向
長さに関し、テーパ長（ＬＴ）が加工サイクル回数Ｎ
（５回）で分割され、この間の１サイクル当りのＸ軸方
向の移動量（Ｘ１）が設定される。

【００２７】図４において、Ｄは管素材４の本体部４ａ
の直径、ＲＤはテーパ部４ｂｏの最小直径で、首部４ｃ
ｏの直径を表す。また、Ｖ１は加工量の多い側の縮径量
を表し、Ｖ２は加工量の少ない側の縮径量を表す。そし
て、ＣＹ１乃至ＣＹ５は加工サイクルを表している。加
工サイクル回数Ｎは、管素材４の縮径加工限界に鑑み、
適宜設定されるが、本実施形態では１サイクル当りの移
動量が管素材４の縮径加工限界を越えない値に設定する
必要がある。この縮径加工限界は、管素材４の材質に起
因して塑性加工を適切に行なうことができなくなる限界
であり、これを越えて縮径加工を行なうと材料の薄肉化
や破損を惹起することになる。

【００２８】而して、図１において、先ず上側クランプ
１７が上昇した状態で、下側クランプ１３のクランプ面
１３ａ上に加工対象の管素材４が配置され、ストッパ１
９に当接した状態の所定位置でシリンダ１８が駆動され
る。これにより、上側クランプ１７が下降し、管素材４
は下側クランプ１３と上側クランプ１７の間に挟持さ
れ、回転不能の状態で保持される。このとき、管素材４
の軸Ｘｔが主軸２１の軸Ｘｒと同軸となるように位置決
めされる（図２の状態とは異なる）。また、各ローラ２
８は管素材４の外径よりも外側に退避している。

【００２９】次に、筐体２０がＸ軸ガイドレール５に沿
って前進駆動され（図１及び図２の左方向に移動）、管
素材４の先端から加工長（図４のＬ１）後退した点に各
ローラ２８が位置した状態で停止される。換言すれば、
各ローラ２８は図４の加工開始点Ｏ１に位置しており、
この位置が原位置に設定される。そして、クランプ装置
１２がＹ軸ガイドレール１０に沿って駆動され（図２の
下方に移動）、管素材４が１サイクル当りの偏心方向移
動量（Ｈ１）だけ、Ｙ軸方向に移動した位置で停止され
る。尚、このときの管素材４の軸Ｘｔを主軸２１の軸Ｘ
ｒに対し移動量（Ｈ１）だけＹ軸方向に移動した位置を
管素材４の原位置とするように設定してもよい。そし
て、マンドレル４０が管素材４の先端部開口内に位置す
るように前進駆動される。

【００３０】この状態から、主軸２１が回転駆動され、
各ローラ２８が軸Ｘｒを中心に回動すると共に、変速機
構５０を介してカム板２５が回転駆動され、各ローラ２
８が主軸２１の軸Ｘｒ方向に移動する。同時に、筐体２
０ひいては各ローラ２８がＸ軸ガイドレール５に沿って
後退駆動される（図１及び図２の右方向に移動）。これ
により、各ローラ２８は、管素材４の端部の外周面に圧
接された状態で、それ自体回転すると共に軸Ｘｒを中心
に主軸２１回りを回転しながら、軸Ｘｒ方向に径方向駆
動され、スピニング加工が行なわれる。

【００３１】この場合において、各ローラ２８が加工開
始点Ｏ１から移動量（Ｘ１）を移動し、各ローラ２８が
所定量を移動するまでは、ローラ２８の回転軸たる軸Ｘ
ｒが管素材４の軸Ｘｔに対し移動量（Ｈ１）だけ相対的
にオフセット（偏心）しているため、スピニング加工に
よって管素材４の端部が塑性変形されると、図５の（Ｃ
Ｙ１）に示すように、本体部４ａの軸Ｘｔに対しＨ１だ
け偏心した軸を中心とする裁頭円錐状のテーパ部４bo1
が形成される。

【００３２】そして、各ローラ２８が移動量（Ｘ１）を
越えて更に後退駆動されるときには、各ローラ２８はそ
の状態（所定量移動した位置）に保持される。従って、
各ローラ２８の後退駆動によって管素材４の先端部が塑
性変形し、テーパ部４bo1 の最小径部に連続して本体部
４ａの軸Ｘｔに対しＨ１だけ偏心した軸を中心とする円
筒状の首部４co1 が形成される。この後、管素材４とロ
ーラ２８が、原位置に復帰駆動され、上記の縮径作動の
往動パスと共に１往復移動が１サイクルとされ、第１サ
イクル（ＣＹ１）のスピニング加工が終了する。尚、本
実施形態では説明の便宜上、往動パスにおける縮径作動
のみを説明したが、復動パスにおいても同様の加工を行
ない、１サイクル中の２パスともスピニング加工を行な
うように設定することとすれば、加工効率が良好とな
る。また、ローラ２８は、エネルギー効率やタクトタイ
ムに鑑み、各サイクル毎に停止させることなく、連続し
て回転するように設定されている。

【００３３】第１サイクル（ＣＹ１）のスピニング加工
が終了し各ローラ２８が原位置に復帰駆動された後、第
２サイクル（ＣＹ２）のスピニング加工が行なわれる。
即ち、筐体２０（各ローラ２８）が前進駆動され、管素
材４の先端から加工長（Ｌ１−Ｘ１）後退した位置に各
ローラ２８が位置した状態で停止される。同時に、クラ
ンプ装置１２がＹ軸ガイドレール１０に沿って駆動さ
れ、管素材４が移動量（２・Ｈ１）だけＹ軸方向に移動
した位置で停止される。この状態から、各ローラ２８が
軸Ｘｒ方向に径方向駆動されると共に、各ローラ２８が
Ｘ軸ガイドレール５に沿って後退駆動される。

【００３４】これにより、前述のように各ローラ２８が
管素材４の外周面に圧接された状態で軸Ｘｒ方向に径方
向駆動され、スピニング加工が行なわれる。この場合に
おいて、各ローラ２８が加工開始点Ｏ１から所定量（第
１サイクル（ＣＹ１）時の２倍（２・Ｘ１））を移動す
るまでは、各ローラ２８の回転軸の軸Ｘｒが管素材４の
軸Ｘｔに対し移動量（２・Ｈ１）だけ偏心しているた
め、スピニング加工された管素材４の端部は、本体部４
ａの軸Ｘｔに対し２・Ｈ１だけ偏心した軸を中心とする
テーパ部及び首部が形成される。而して、本実施形態で
は上記と同様の工程が更に３回繰り返されると、図５の
（ＣＹ５）に示すように、偏心軸を有するテーパ部４ｂ
ｏ及び首部４ｃｏから成る縮径部４ｄｏが、管素材４の
端部に形成される。

【００３５】次に、上記スピニング加工装置により管素
材の端部に対し傾斜軸を中心に縮径を行なう場合の一例
を図１及び図２並びに図６乃至図８を参照して説明す
る。図１において、前述のように管素材４が下側クラン
プ１３と上側クランプ１７の間に保持された状態で、テ
ーブル６がモータ１６によってＹ軸ガイドレール１０に
沿って駆動されると共に、下側クランプ１３がモータ３
１によって出力軸３１ａを中心に回転駆動され、図２に
示すように管素材４の軸Ｘｔに対して傾斜した加工目標
の軸Ｘｅが主軸２１の軸Ｘｒと同軸となるように位置決
めされる。そして、マンドレル４０が管素材４の端部開
口内に位置するように前進駆動される。

【００３６】このときの同管素材４とローラ２８の関
係、及び軸Ｘｅ、軸Ｘｒ及び軸Ｘｔの関係は図６に示す
ようになる。同図において、点Ｃ０は下側クランプ１３
の回転中心で出力軸３１ａに対応しており、主軸２１の
軸Ｘｒに対して管素材４の軸Ｘｔがθ角度傾斜してい
る。点Ｃ１は、加工目標とする管素材４の傾斜端部にお
ける最内側端面の中心であり、点Ｃ０と点Ｃ１との間が
距離Ｒ１だけ離れている。前述のように主軸２１の軸Ｘ
ｒはベ−スＢＳに平行な面上に配置されるのに対し、管
素材４は出力軸３１ａ、即ち点Ｃ０を中心に回動し、軸
Ｘｔと軸Ｘｒとの間に傾斜角θが形成されている。

【００３７】上記の関係から明らかなように、軸Ｘｒに
平行で傾斜端部の中心点Ｃ１を含む加工目標の軸Ｘｅ
は、軸Ｘｒに対して垂直な方向に、即ちＹ軸に沿って距
離Ｓだけ離れている。この距離ＳはＳ＝Ｒ１・ｓｉｎθ
として求められる。従って、例えば各ローラ２８が軸Ｘ
ｒ方向に駆動されると、その軌跡は図６に２点鎖線で示
すようになるので、管素材４の端部が適切に加工されな
い。管素材４の端部を適切な形状に形成するためには、
主軸２１を軸Ｘｅと略同軸に配置する必要がある。

【００３８】このため、本実施形態では軸Ｘｅが加工目
標として用いられ、管素材４がＹ軸ガイドレール１０に
沿って軸Ｘｒに対して垂直な方向に、即ち図６の下方に
駆動され、距離Ｓだけ平行移動した位置とされる。これ
により、主軸２１（軸Ｘｒで表す）と管素材４の関係は
図７に示すようになり、軸Ｘｒと加工目標の軸Ｘｅが重
合する。図７に２点鎖線で示す５本の軌跡のうち最終軌
跡（最内側）が目標とする外形を表し、その中心軸が加
工目標の軸Ｘｅに対応し、形成される縮径部の傾斜軸に
対応している。

【００３９】この状態から、主軸２１が軸Ｘｒを中心に
回転駆動され、各ローラ２８が軸Ｘｒ（軸Ｘｅ）を中心
に回動すると共に、変速機構５０を介してカム板２５が
回転駆動され、各ローラ２８が軸Ｘｒ方向に移動する。
同時に、各ローラ２８がＸ軸ガイドレール５に沿って後
退駆動される（図１及び図２の右方向に移動）。これに
より、各ローラ２８は、管素材４の端部の外周面に圧接
された状態で、それ自体回転すると共に軸Ｘｒを中心に
回転しながら、軸Ｘｒ方向に径方向駆動され、スピニン
グ加工が行なわれる。而して、図８に示すように管素材
４の端部はテーパ部４ｂｒと、軸Ｘｔに対して傾斜した
軸Ｘｅを中心とする首部４ｃｒから成る縮径部４ｄｒが
形成される。

【００４０】前述のように管素材４の端部に対し偏心軸
を中心に縮径を行なうと共に、傾斜軸を中心に縮径を行
なうこととすれば、所望の縮径部を一層容易且つ迅速に
形成することができる。例えば、図９に示すように、図
４及び図５の縮径工程によって偏心軸を中心にテーパ部
４ｂｏと首部４ｃｏが端部に形成された管素材４に対
し、傾斜軸を中心に縮径を行なうことにより、図９に２
点鎖線で示すように偏心軸及び傾斜軸を中心に目標の外
形に形成することができる。

【００４１】次に、主軸２１の軸ＸｒがベースＢＳに対
し平行な面に配置されるのに対し、管素材４は点Ｃ０を
中心に所定角度（θ）回転され、図１０に示すように傾
斜角θが形成される。このとき、傾斜軸、即ち加工目標
の軸Ｘｅは、軸Ｘｒと平行で、管素材４の目標とする端
部の最内側の断面の中心Ｃ１を含むように設定される。
この中心Ｃ１は、軸Ｘｒに対し距離Ｓ（＝Ｒ１・ｓｉｎ
θ）だけＹ軸方向に離れている。従って、前述のよう
に、管素材４はＹ軸ガイドレール１０に沿って軸Ｘｒに
対して垂直方向（図１０の下方）に距離Ｓだけ駆動さ
れ、軸Ｘｒと加工目標の軸Ｘｅが重合する。

【００４２】而して、図１１に２点鎖線で示すように、
各ローラ２８が管素材４の外面に当接した状態で、それ
自体回転すると共に軸Ｘｒ（加工目標の軸Ｘｅと重合）
を中心に回転しながら、軸Ｘｒ方向に径方向駆動され、
スピニング加工が行なわれる。この結果、図１２に示す
ように、管素材４の軸Ｘｔに対して傾斜した軸Ｘｅを中
心にテーパ部４ｂｐ及び首部４ｃｐが管素材４の端部に
形成される。この後、管素材４の先端部が切除されて、
図１３に示すテーパ部４ｂｐ及び首部４ｃｐを備えた管
素材４が形成される。

【００４３】而して、本実施形態の縮径加工によれば偏
心軸と傾斜軸の各々を中心としてスピニング加工が行な
われるので、所望の形状の端部が容易に形成され、滑ら
かな加工面が得られる。しかも、ローラ２８等に対する
負荷が過大となることがないので、円滑に加工作業を行
なうことができる。特に、本実施形態は、縮径部の傾斜
角度が小さい製品を製造する場合に、迅速且つ容易に滑
らかな加工面を有する縮径部を形成することができる。
また、マンドレル４０の直径は、管素材４の加工後の首
部４ｃｐの内径と等しい値に設定されており、仕上げ加
工時には、首部４ｃｐがマンドレル４０とローラ２８に
挟持された状態でスピニング加工が行なわれるので、首
部４ｃｐを容易に滑らかな面に形成することができる。

【００４４】尚、製造時間と製品の品質を勘案すると、
管素材の端部に対し偏心軸を中心に縮径する工程は複数
回とし、管素材の端部に対し傾斜軸を中心に縮径する工
程は１回とするとよい。但、管素材４の軸Ｘｔに対する
縮径部の傾斜軸の角度を大きく形成する必要がある場合
には、スピニング工程時に、あるいは更に１サイクル毎
に、テーブル６をモータ３１の出力軸３１ａを中心に所
定角度づつ回転させると共にＹ軸方向に所定距離づつ移
動させ乍ら、スピニング加工を行なうこととするとよ
い。

【００４５】図１及び図２の実施形態においては筐体２
０がＸ軸に沿って駆動されると共に、管素材４がＹ軸に
沿って駆動されることによって、両者が相対的に移動す
るように構成されているが、筐体２０をベ一スＢＳ上に
固定し、管素材４をＸ軸及びＹ軸に沿って駆動するよう
に構成してもよい。即ち、本発明の第１の駆動手段たる
第１の駆動機構１を図１の左側に集中して配置すること
としてもよい。

【００４６】また、図１及び図２に記載の実施形態にお
いては、管素材４の軸Ｘｔが主軸２１の軸Ｘｒに対し、
ベースＢＳと平行な同一平面上に位置するように、ベー
スＢＳからの高さが固定されているが、管素材４の軸Ｘ
ｔのベースＢＳからの高さを可変とし、主軸２１の軸Ｘ
ｒに対し鉛直方向にも調整可能に構成してもよい。即
ち、本実施形態は管素材４を鉛直方向に駆動する駆動機
構（図示せず）を付加することとすれば、調整が一層容
易となる。

【００４７】

【発明の効果】本発明は上述のように構成されているの
で以下に記載の効果を奏する。即ち、請求項１及び請求
項３に記載の管素材の端部成形方法及び装置において
は、偏心軸を中心にローラと管素材を相対的に回転駆動
すると共にローラを主軸に向かって径方向に駆動し、且
つ傾斜軸を中心にローラと管素材を相対的に回転駆動す
ると共にローラを主軸に向かって径方向に駆動して管素
材に対しスピニング加工を行なうように構成されてお
り、端部に対し円滑且つ効率的にスピニング加工が行な
われるので、管素材の端部に縮径部を容易に一体的に形
成することができ、縮径部に対し滑らかな加工面を確保
することができる。特に、縮径部の傾斜角度が小さい製
品を製造する場合に有効であり、迅速且つ容易に縮径部
を形成することができ、高精度で所望の形状に形成する
ことができる。勿論、従来のような溶接等の接合作業が
不要であるので、製造が容易であり製造コストを低減す
ることができる。

【００４８】また、請求項２及び請求項４に記載の成形
方法及び装置においては、管素材の軸に対する縮径部の
軸の傾斜角度が大きい場合でも、円滑にスピニング加工
を行なうことができ、縮径部に対し滑らかな加工面を確
保することができる。

【００４９】更に、請求項５に記載の装置においては、
一層円滑なスピニング加工を行なうことができ、縮径部
に対し滑らかな加工面を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るスピニング加工装置
の一部を破断した状態を示す側面図である。

【図２】本発明の一実施形態に係るスピニング加工装置
の一部を破断した状態を示す平面図である。

【図３】本発明の一実施形態におけるカム板及び支持部
材を示す正面図である。

【図４】本発明の一実施形態のスピニング加工装置によ
り管素材の端部に対し偏心軸を中心に縮径を行なう場合
の一例を示す説明図である。

【図５】本発明の一実施形態のスピニング加工装置によ
り管素材の端部に対し偏心軸を中心に縮径を行なう際の
工程毎の管素材の端部形状を示す正面及び側面図であ
る。

【図６】本発明の一実施形態のスピニング加工装置によ
り管素材の端部に対し傾斜軸を中心に縮径を行なう場合
の一例を示す平面図である。

【図７】本発明の一実施形態のスピニング加工装置によ
り管素材の端部に対し傾斜軸を中心に縮径を行なう場合
の一例を示す平面図である。

【図８】本発明の一実施形態のスピニング加工装置によ
り形成された傾斜軸を中心に端部を備えた管素材を示す
平面図である。

【図９】本発明の一実施形態のスピニング加工装置によ
り管素材の端部に対し偏心軸及び傾斜軸を中心に縮径を
行なう際の、偏心軸を中心に端部が形成された管素材を
示す一例を示す平面図である。

【図１０】本発明の一実施形態のスピニング加工装置に
より、偏心軸を中心に端部が形成された管素材に対し、
更に傾斜軸を中心に縮径を行なう状態の管素材を示す平
面図である。

【図１１】本発明の一実施形態のスピニング加工装置に
より、偏心軸を中心に端部が形成された管素材に対し、
更に傾斜軸を中心に縮径を行なう状態の管素材を示す平
面図である。

【図１２】本発明の一実施形態のスピニング加工装置に
より、偏心軸を中心に端部が形成された管素材に対し、
更に傾斜軸を中心に縮径を行なった管素材を示す平面図
である。

【図１３】本発明の一実施形態のスピニング加工装置に
より形成された偏心軸及び傾斜軸を中心に端部が形成さ
れた管素材を示す平面図である。

【符号の説明】

１第１の駆動機構，２第２の駆動機構，４管
素材，４ｂｏ，４ｂｒ，４ｂｐテーパ部，４ｃｏ，
４ｃｒ，４ｃｐ首部，９，１６，３１，５５モー
タ，１８，２５シリンダ，１２クランプ装置，
２１主軸，２８ローラ，３２案内溝，３３
ガイドローラ，５０変速機構

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】主軸に対し径方向に移動可能にローラを
支持し、前記主軸を含む面上に管素材の軸が位置するよ
うに管素材を支持し、前記管素材の軸に対して偏心した
偏心軸を中心に前記ローラと前記管素材を相対的に回転
駆動すると共に前記ローラが前記管素材の端部の外周面
に当接するように前記ローラを前記主軸に向かって径方
向に駆動し、且つ前記管素材の軸に対して傾斜した傾斜
軸を中心に前記ローラと前記管素材を相対的に回転駆動
すると共に前記ローラが前記管素材の端部の外周面に当
接するように前記ローラを前記主軸に向かって径方向に
駆動して前記管素材に対しスピニング加工を行ない、前
記管素材の端部に縮径部を形成することを特徴とする管
素材の端部成形方法。
【請求項２】前記主軸から前記偏心軸及び前記傾斜軸
の少くとも一方の軸に至るまで、前記ローラと前記管素
材の相対的な回転駆動の回転軸が複数のサイクルで漸近
するように設定し、各サイクル毎に前記ローラと前記管
素材を相対的に回転駆動して前記管素材に対しスピニン
グ加工を行なうことを特徴とする請求項１記載の管素材
の端部成形方法。
【請求項３】主軸と、該主軸に対し径方向に移動可能
に支持するローラと、前記主軸を含む面上に管素材の軸
が位置するように管素材を支持し、前記主軸が前記管素
材の軸に対して偏心した偏心軸及び前記管素材の軸に対
して傾斜した傾斜軸と夫々略同軸となるように前記主軸
と前記管素材を相対的に駆動する第１の駆動手段と、前
記偏心軸を中心に前記ローラと前記管素材を相対的に回
転駆動すると共に前記ローラが前記管素材の端部の外周
面に当接するように前記ローラを前記主軸に向かって径
方向に駆動し、且つ前記傾斜軸を中心に前記ローラと前
記管素材を相対的に回転駆動すると共に前記ローラが前
記管素材の端部の外周面に当接するように前記ローラを
前記主軸に向かって径方向に駆動する第２の駆動手段と
を備え、該第２の駆動手段及び前記第１の駆動手段を制
御し、前記管素材の端部に縮径部を形成するように構成
したことを特徴とする管素材の端部成形装置。
【請求項４】前記第２の駆動手段が、前記主軸から前
記偏心軸及び前記傾斜軸の少くとも一方の軸に至るま
で、前記ローラと前記管素材の相対的な回転駆動の回転
軸が複数のサイクルで漸近するように設定し、各サイク
ル毎に前記ローラと前記管素材を相対的に回転駆動して
前記管素材に対しスピニング加工を行なうことを特徴と
する請求項３記載の管素材の端部成形装置。
【請求項５】前記ローラを複数個備えたものとし、前
記第２の駆動手段が、前記複数個のローラを前記主軸に
対し径方向に近接するように駆動すると共に、前記複数
個のローラを前記主軸を中心に回転駆動して前記管素材
に対しスピニング加工を行なうことを特徴とする請求項
３記載の管素材の端部成形装置。