JP2004202531A - スピニング加工装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ワーク4の胴部に対して少なくとも偏芯、傾斜及び捩れの何れかの関係にあるネッキング部を、スピニング装置1によってワークの端部に形成する。この場合において、クランプ手段は、ワークの軸芯に対し近接及び離隔し近接時にワークの胴部を把持する三つ以上のセグメントを備えたものとし、各セグメントのワークの軸芯側の面を、ワークの胴部の外周面に適合する曲面に形成する。あるいは、クランプ手段は、少なくとも二つの支持体の支持体に固定する少なくとも一つの固定セグメントと、二つの支持体の各々に対し移動可能に支持し、少なくともワーク軸芯方向への固定セグメントの移動に連動して、同方向へ移動する複数の可動セグメントを有するものとしてもよい。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、スピニング加工装置に関し、特に、金属製管状ワークの胴部に対しサイジング加工を行った後に、ワークの端部に対しネッキング加工を行うのに好適なスピニング加工装置に係る。
【0002】
【従来の技術】
金属製管状ワークの胴部に対して少なくとも偏芯、傾斜及び捩れの何れかの関係にあるネッキング部を形成し得るスピニング加工装置として、下記の特許文献1(特開2001−25826)には、ワークの非加工部から、該非加工部の中心軸に対して少くとも偏心、傾斜及び捩れの何れか一つの関係にある中心軸を有する最終目標加工部に至るまでに複数の目標加工部を設定し、該複数の目標加工部に基づき複数の加工目標軸を設定し、該複数の加工目標軸のうちの一つと前記ワークの加工対象部の中心軸が略同軸となるように前記ワークを支持し、前記加工対象部の中心軸を前記複数の加工目標軸のうちの各加工目標軸と一致させると共に、各加工目標軸における前記加工対象部の径を変化させるようにスピニング加工を行なって前記加工対象部を成形し、前記最終目標加工部形状に形成するワークの異径部成形方法及び装置が開示されている。
【0003】
上記と同様のワーク固定式の絞り加工装置に関し、特許文献2(特開2002−18539)には、「加工すべきパイプは把持機構により把持され、絞り加工用工具は回転主軸に取付けた工具取付け台に半径方向に移行可能に取付けられる。これにより絞り加工用工具を半径方向に移行して絞り加工を行う。これと共に被加工用パイプの先端を回動手段を用い所定角度に回動することにより、該パイプの先端をパイプ軸心に対して所定角度に傾斜して絞り加工を行うことができる。」旨記載されている。また、「被加工用パイプ把持機構は、支持するパイプの中心線を主軸中心線に対して偏位する移行手段と、所定角度回動する回動手段とを備えたことにより、それぞれの手段の操作によりパイプの先端の絞り加工に際して、パイプ先端を加工軸心に対して所要の角度に保持することができる。」旨記載されている。
【0004】
一方、特許文献3(特開2002−178045)には、「従来の触媒コンバータの製造方法では、プレス装置とスピニングマシンとをそれぞれ必要とする。
このため、設備費が嵩む上、各装置の設置面積が必要になる。また、プレス装置とスピニングマシンとにおいてワークをそれぞれ取り付け、取外ししなければならない上、ワークをプレス装置からスピニングマシンまで搬送しなければならず、製造能率が低下するという問題があった」と記載されている。これに対し、「触媒コンバータ用スピニングマシンにおいて、上記マシン本体に、上記主軸と対向し、かつ軸線を上記主軸の軸線とほぼ一致させた状態で配置され、上記主軸に支持された保持筒に、上記保持材が外周に取り付けられた上記触媒担体をその軸線方向に押して圧入する圧入手段を設けた」と記載されている。そして、「この主軸体52には、軸線を水平方向他端側に向けた主軸53が回転可能に設けられている。この主軸53は、モータ等の駆動源(図示せず)により回転駆動されるようになっている。主軸53の先端部には、4つ爪式又は3つ爪式のコレットチャック54が設けられている。このコレットチャック54によって保持筒2(素材2’)の嵌合部21の外周を固定状態に挟持するようになっている。」旨、具体的に記載されている。
【0005】
更に、ワークのクランプ手段に関し、特許文献4(特開平11−58109)には、「ワーク1を挟着離脱可能な工作機械用コレットチャックにおいて、本体ハウジング2に、その表裏両面に貫通するワーク差込み穴3を形成し、ワーク差込み穴3内にその内部に差し込んだワーク1の外周面を挟着可能なリング状ですり割入りの締め金具4を配置し、ワーク差込み穴3と締め金具4との間にスライド具5を設け、同スライド具5はワーク差込み穴3内をその軸方向にスライド可能とし、一方へのスライド時に締め金具4の外周面を内側に締め付けて同締め金具4によりその内側のワーク1を挟着可能とし、他方へのスライド時に前記締め付けを解除可能とする。」旨記載されている。
【0006】
また、特許文献5(特開2002−224923)には、「上下フレームにより形成される円形穴にパイプを受け入れて固定、保持するパイプクランプ装置において、前記上下フレームの円形穴の周りにロッドを円形穴の中心に向けて放射状に配設した複数の流体シリンダーと、これらの流体シリンダーを円筒穴の半径方向に移動させる移動手段とを備えている」パイプクランプ装置が提案されている。
【0007】
更に、特許文献6(特開平6−71560)には、「カムを対称に設けたロッドの摺動位置の変化に応じて前記カムとの接触によって開閉可能な爪が前記ロッドとともに異径のワークを同心でつかみ得るように構成された」自動芯出振れ止めユニットが開示されており、その従来技術として、特許文献7(特公昭47−29836)に開示された同様の構成の自動芯出機構が引用されている。
【0008】
【特許文献1】
特開2001−25826号公報
【特許文献2】
特開2002−18539号公報
【特許文献3】
特開2002−178045号公報
【特許文献4】
特開平11−58109号公報
【特許文献5】
特開2002−224923号公報
【特許文献6】
特開平6−71560号公報
【特許文献7】
特公昭47−29836号公報
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
前掲の特許文献1および2に記載の装置においては、水平面上を移動すると共に垂直軸周りに回動するクランプ装置によってワークを把持し、ワークとスピニングローラとの相対位置関係を調整し乍らスピニング加工を行うように構成されている。従って、クランプ装置によってワークを確実に把持することが必要である。特に、以下のように胴部が加工されたワークの端部に対し、スピニング加工によって前述のネッキング部を形成するときにはワークの把持状態が重要課題となる。
【0010】
近時の自動車用排気系部品、例えば触媒コンバータやディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF)等に関しては、内蔵する触媒担体あるいはフィルタ等(以下、担体という)を強固に保持すべく、これらを挿入後に金属製筒状ワークの当該部分を縮径して緩衝部材を圧縮する工法として、所謂サイジング工法が採用されつつある。このサイジング工法としては、例えば、担体、マット及び外筒間の素材誤差に基づき、最適な面圧を発生する縮径量を設定し、この縮径量となるように外筒の担体保持部分を縮径する加工が望ましい。この結果、サイジング加工後の外筒径には個体差(通常の触媒コンバータで数mm程度)が生ずる。
【0011】
更に、上記の排気系部品に対し、接合対象との接合部を形成するため、少なくとも一方の端部に対しネッキング加工を行うのが通常であり、その加工方法としてはスピニング加工が好適である。しかし、上記のサイジング加工後のワークの端部に対してスピニング加工を行うときには、ワークの胴部(通常、中央部分)をクランプ装置によって把持することになるが、この部分は前述のようにサイジング加工によって外径に個体差が生じている。一般的なクランプ装置は上下分割型で構成され、各型に半円筒面の保持面を有するが、数mmの径差にも追従することは困難である。この結果、ワークの胴部外面との間に、曲率の相違による隙間が発生し接触面積が減少するため、把持力が低下することになる。
【0012】
この点に関し、従前のワーク固定式の同軸スピニング加工においては、ワークの回転と軸方向移動だけを阻止すればよいので、上記のクランプ装置でもネッキング加工時に適切に把持することが可能であった。これに対し、前述のように、ワークの胴部に対して少なくとも偏芯、傾斜及び捩れの何れかの関係にあるネッキング部をワークの端部に形成するためのスピニング加工においては、ワークに対して曲げや剪断力も作用するため、同軸スピニング加工に比べて大きな把持力が必要となる。
【0013】
然し乍ら、前掲の特許文献に記載のクランプ装置も含め従来のクランプ装置を備えたスピニング加工装置によっては、サイジング加工が行われたワークの胴部を確実に把持した状態で、この胴部に対して少なくとも偏芯、傾斜及び捩れの何れかの関係にあるネッキング部を、ワークの端部に適切に形成することは至難である。例えば、前掲の特許文献3には、ワーク固定式の同軸スピニング加工に関し、ワークの加工部と反対側の端部を、4つ爪式又は3つ爪式のコレットチャックによって保持筒の外周を挟持する旨の記載があるが、これらの爪は線接触であり、把持のための接触面積は依然として不足している。また、上下分割型のクランプ装置と同様の調心機能を有しているが、ワークの径差に対し自動的に追従することはできない。更に、基本的には端部支持型であり、コレットチャックを貫通してワークの胴部を把持することはできないので、ワークの両端部にネッキング加工を行う場合には段替えが必要となる。このような従来のクランプ装置を従来のスピニング加工装置に適用しても、上記の課題の解決とはなり得ない。
【0014】
また、前掲の特許文献6及び7に開示された自動芯出機構においても、三つの爪(特許文献7ではローラ)によってワークを掴む旨の記載はあるが、把持対象も加工も異なることから、これらの爪(又はローラ)も線接触であり、ワークの胴部に対して少なくとも偏芯、傾斜及び捩れの何れかの関係にあるネッキング部をワークの端部に形成するためのスピニング加工において、ワークを確実に把持するための接触面積を確保することはできない。
【0015】
そこで、本発明は、サイジング加工が行われたワークに対しても、その胴部を確実に把持しつつ、その胴部に対して少なくとも偏芯、傾斜及び捩れの何れかの関係にあるネッキング部を、ワークの端部にスピニング加工によって適切に形成し得るスピニング加工装置を提供することを課題とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、請求項1に記載のように、加工対象の金属製管状ワークを把持するクランプ手段と、該クランプ手段によって把持した前記ワークの端部に対しスピニング加工を行う加工手段と、該加工手段に対し前記クランプ手段を相対的に変位させて前記ワークの端部に対し前記加工手段によってスピニング加工を行う駆動制御手段を備え、前記ワークの胴部に対して少なくとも偏芯、傾斜及び捩れの何れかの関係にあるネッキング部を、前記ワークの端部に形成するスピニング加工装置において、前記クランプ手段が、前記ワークの軸芯に対し近接及び離隔し近接時に前記ワークの胴部を把持する三つ以上のセグメントを備え、各セグメントの前記ワークの軸芯側の面を、前記ワークの胴部の外周面に適合する曲面に形成したものである。
【0017】
前記請求項1に記載のスピニング加工装置において、請求項2に記載のように、前記ワークの軸芯と平行な面上を移動可能、且つ前記ワークの軸芯に垂直な軸回りを回転可能に配設するとよい。
【0018】
更に、請求項1又は2記載のスピニング加工装置において、前記クランプ手段は、請求項3に記載のように、相互に近接及び離隔し近接時に前記ワークの胴部を把持する少なくとも二つの支持体と、該二つの支持体の一方に固定し、当該支持体と共に放射方向に移動して前記ワークの軸芯に対し近接及び離隔する少なくとも一つの固定セグメントと、前記二つの支持体の各々に対し移動可能に支持し、前記二つの支持体と共に放射方向に移動して前記ワークの軸芯に対し近接及び離隔し、少なくとも前記ワークの軸芯方向への前記固定セグメントの移動に連動して、前記ワークの軸芯方向へ移動する複数の可動セグメントとを備えたものとし、該可動セグメント及び前記固定セグメントの前記ワークの軸芯側の面を、前記ワークの胴部の外周面に適合する曲面に形成するとよい。
【0019】
また、請求項3に記載のスピニング加工装置において、請求項4に記載のように、前記二つの支持体が、前記ワークの軸芯を含む面を中心に該面に対して垂直方向に分割した二部材から成り、該二部材を、相互に近接及び離隔するように配設することとしてもよい。この場合において、請求項5に記載のように、前記二部材を相対的に駆動する単一の駆動手段を備えたものとし、該駆動手段によって前記二部材を、相互に近接及び離隔するよう駆動するとよい。更に、請求項6に記載のように、前記二部材の相対的な駆動方向と、前記支持体の回転軸が平行となるように構成することができる。
【0020】
また、前記請求項3に記載のスピニング加工装置において、請求項7に記載のように、前記複数の可動セグメントを所定の退避位置に復帰するように付勢する付勢手段を備えたものとし、該付勢手段に抗して前記複数の可動セグメントを前記ワークの軸芯方向へ移動したときに、前記少なくとも一つの固定セグメントと前記複数の可動セグメントによって略円形断面の内筒面を形成するように構成することができる。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の望ましい実施形態について図面を参照して説明する。先ず、本発明の一実施形態に係るスピニング加工装置の全体構成について図1を参照して説明する。本実施形態の最終製品は、例えば自動車用の触媒コンバータ(図示せず)に供されるものであるが、このスピニング加工装置は、その製造工程の一環として、触媒担体(図示せず)が収容され所謂サイジングによって胴部が縮径された状態の金属製管状ワーク4(以下、単にワーク4という)を加工対象とし、その少なくとも一方の端部に対しネッキング部を形成するものである。
【0022】
本実施形態のスピニング加工装置は、図1に示すように、ベースBS上に、加工対象のワーク4の一方の端部に対しスピニング加工を行う加工手段たるスピンニング装置1と、ワーク4の胴部を把持するクランプ手段たるクランプ装置2と、ワーク4の他方の端部側に配置し、クランプ装置2に対しワーク4を着脱するチャック装置3が並設されている。そして、駆動制御手段たるコントローラCTによる制御に応じて、スピンニング装置1に対しクランプ装置2を相対的に変位させてワーク4の端部に対し、スピンニング装置1によってスピニング加工を行い、ワーク4の胴部に対して少なくとも偏芯、傾斜及び捩れの何れかの関係にあるネッキング部(例えば図9のワーク4の右側)を、ワーク4の端部に形成するように構成されている。尚、スピンニング装置1は、X軸(図1の左右方向)に沿って移動可能とされ、3個のローラRLによってワーク4の端部にネッキング部が形成されるように構成されており、その構造は前掲の特許文献1に記載された装置と同じであるので説明は省略する。尚、図1に一点鎖線で示すスピンニング装置1の主軸と同軸上に、ワーク4の開口端内側の形状に合致するように形成されたマンドレルMAが配置されている。
【0023】
図1に示すように、ベースBS上に水平駆動装置5及び回転駆動装置6が配設されており、クランプ装置2は回転駆動装置6上に固定されている。クランプ装置2は、図1乃至図3に示すように、相互に近接及び離隔し近接時にワーク4の胴部を把持する上側クランプ部材10及び下側クランプ部材20を備え、これらが水平駆動装置5によってワーク4の軸芯と平行な面上を移動可能に支持されると共に、回転駆動装置6によってワーク4の軸芯に垂直な軸回りを回転可能に支持されている。
【0024】
水平駆動装置5においては、ベースBS上に固定された一対のY軸ガイドレール5b(上記X軸に垂直)に沿って、テーブル5aが移動可能に配置されている。このテーブル5aの下部にはボールソケット(図示せず)が固定され、これに螺合するボールスクリュー(図示せず)がY軸ガイドレール5bと平行に配置され、サーボモータMT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MTによってボールスクリューが回転駆動されると、テーブル5aはY軸に沿って移動するように構成されている。
【0025】
回転駆動装置6は上記のテーブル5a上に配設され、ベースBSに対し垂直な軸、即ちZ軸を中心にテーブル6aを回転駆動し得るように構成されている。このテーブル6a上に、図2及び図3に示すように二部材で構成されたコ字状のフレーム7が固定され、その上側部材に上側クランプ部材10が昇降可能に支持され、その下側部材に下側クランプ部材20が固定されている。上側クランプ部材10は、ロッド8を介してフレーム7の上側部材に支持されており、図3に示す状態から上側クランプ部材10が下降すると、図2に示すように下側クランプ部材20との間にワーク4が把持されるように構成されているが、その把持構造については詳細に後述する。
【0026】
フレーム7の上側部材には、例えば油圧駆動のシリンダ9が固定されており、このシリンダ9によって、ロッド8を介して上側クランプ部材10が昇降駆動されるように構成されており、ワーク4の装着及び取り外し時には、図3に示すように上側クランプ部材10が上昇駆動される。更に、前述のように、クランプ装置2を介してスピニング装置1と対向する位置にチャック装置3が配設されている。このチャック装置3は水平駆動装置5と共に移動し得ると共に、クランプ装置2に対し近接及び離隔し得るように、水平駆動装置5に支持されている。尚、水平駆動装置5、回転駆動装置6、クランプ装置2のシリンダ9、並びにスピンニング装置1及びチャック装置3の駆動機構(図示せず)を構成するサーボモータMT等は、コントローラCTによって駆動制御されるように構成されている。
【0027】
上側クランプ部材10及び下側クランプ部材20は、図4乃至図8に示すように構成されている。尚、図6及び図7は図4のA−A視の断面を示すものであるが、説明の便宜上ハッチングを省略している。先ず上側クランプ部材10は、上側支持体11と、この上側支持体11に固定され、これと共に放射方向(図の上方)に移動してワーク4の軸芯に対し近接及び離隔するように構成された固定セグメント12を備えている。また、上側支持体11に対し移動可能に支持され、上側支持体11と共に放射方向(図の上方)に移動してワーク4の軸芯に対し近接及び離隔し、少なくとも固定セグメント12のワーク4の軸芯方向への移動に連動して、ワーク4の軸芯方向へ移動するように構成された複数(本実施形態では4個)の可動セグメント13乃至16を備えている。尚、上方の可動セグメント13及び14は下方に延出し、内面が下方の可動セグメント23及び24の外面に当接する延出部13a及び14aを有すると共に、クランプ面を構成する部材13b及び14bが内側に固着されている。
【0028】
同様に、下側クランプ部材20は、下側支持体21と、この下側支持体21に固定され、これと共に放射方向(図の下方)に移動してワーク4の軸芯に対し近接及び離隔するように構成された可動セグメント22と、下側支持体21に対し移動可能に支持され、下側支持体21と共に放射方向(図の下方)に移動してワーク4の軸芯に対し近接及び離隔し、少なくとも可動セグメント22のワーク4の軸芯方向への移動に連動して、ワーク4の軸芯方向へ移動するように構成された複数(本実施形態では4個)の可動セグメント23乃至26を備えている。尚、可動セグメント23及び24には、クランプ面を構成する部材23b及び24bが内側に固着されている。
【0029】
各セグメント12乃至16並びに22乃至26の隣接する相互のセグメント間はスライドボルト(図6にJTで示す)によって相互に係止され、脱落が防止されると共に、各セグメントは拡径方向に付勢力が付与されるようにリターンスプリング(図6にBMで示す)が配設されている。そして、可動セグメントと固定セグメントのワーク4の軸芯側の面は、ワーク4の胴部の外周面に適合する曲面に形成されている。而して、これらの可動セグメント及び固定セグメントの曲面によって、上側クランプ部材10の下面には半円筒のクランプ面が形成されると共に、下側クランプ部材20の上面にも半円筒のクランプ面が形成され、これらのクランプ面の間にワーク4が把持されたときには、回転及び移動不能に保持されるように構成されている。尚、図4及び図5に示すように、上側クランプ部材10及び下側クランプ部材20の両側面に、夫々上側パネル17及び下側パネル27が装着されている。
【0030】
上記のように、上側クランプ部材10及び下側クランプ部材20は、上側支持体11に固定された固定セグメント12と、移動可能に支持された可動セグメント13乃至16並びに22乃至26を備え、各クランプ部材において夫々、各セグメント相互が、面対偶、特にすべり対偶をなしている(この点で、セグメントはカムということもできる)。而して、シリンダ9によって、ロッド8を介して上側クランプ部材10が上昇駆動されると、重力及びリターンスプリングBMの付勢力によって可動セグメント13乃至16が復帰作動し、図6に示すように各セグメント間に間隙が形成された状態となる。このとき、フレーム7に固定された下側クランプ部材20も、リターンスプリングBMの付勢力によって可動セグメント23乃至26が復帰位置に戻され、図6に示すように各セグメント間に間隙が形成された状態となっている。この状態で、下側クランプ部材20のクランプ面にワーク4が載置されると、図3に示す状態となる。
【0031】
そして、シリンダ9によって上側クランプ部材10が下降駆動されると、先ず図6に示すように、可動セグメント13及び14の延出部13a及び14aの内面が下側クランプ部材20の可動セグメント23及び24の外面に当接し、この状態で更に下降駆動(図6の白抜矢印方向に駆動)される。これにより、可動セグメント13乃至16並びに22乃至26がワーク4の軸芯(図6の一点鎖線が交差する点)方向、即ち求心方向に移動する。更に、図7の白抜矢印方向に駆動されて可動セグメント13及び14が夫々可動セグメント23及び24の上端面に当接すると、図5及び図7に示す把持状態となる(ワーク4の図示は省略)。
【0032】
而して、上記のセグメントの内面によって略円筒のクランプ面が構成され、このクランプ面(各セグメントの内面)によってワーク4の胴部外周面が押接された状態となる。この場合において、上記のセグメントの内面によって構成されるクランプ面の内径は、サイジングが行なわれたワーク4の胴部外径の中央値に設定することが望ましい。尚、この中央値は、ワーク4の胴部に対しサイジングが行なわれた結果、胴部外径にバラツキが生じ得るが、そのときの中央値を理想値として用いるとよい。これにより、ワーク4の胴部外周面の径にある程度のバラツキが生じた場合にも、上記のセグメントによって構成されるクランプ面をワーク4の胴部外周面に適合させることができ、実質的に面接触状態を維持することができる。
【0033】
このように、クランプ装置2によってワーク4が調心され、その軸芯がスピンニング装置1の主軸(加工中心軸)に合致するとともに、ワーク4の胴部(サイジング部)の外径に合致した把持状態となり、ワーク4は確実に把持される。即ち、外径が異なるワーク(あるいは管素材)であっても自動的にその外周に密着するように調整されながら(即ち、調心されながら)、各セグメントによって求心方向に締め付けられて、強固に把持される。尚、本実施形態においては、各セグメントの内面の曲率は非可変であるため、厳密にはワーク4の胴部の径差に追従し得るものではないが、従来のクランプ装置における一対の対向クランプ面による締め付けに比べ、本実施形態は10個のセグメントの内面(曲面)によって求心方向に締め付けるものであるので、ワーク4に対する接触面積は格段に大きく、しかも全方向への力に対抗し得るので、従来に比べて格段に大きい把持力を確保することができる。従って、本願発明が対象とする、ワーク4の胴部に対して少なくとも偏芯、傾斜及び捩れの何れかの関係にあるネッキング部をワーク4の端部に形成するためのスピニング加工に際しても、十分な把持力を以て確実に対応することができる。
【0034】
また、上側クランプ部材10が上昇することによって下側クランプ部材20との間にワーク4の装着空間が形成されるので、ワーク4(あるいは加工後の製品)の着脱が容易であり、良好な作業効率を確保することができる。しかも、シリンダ9の単一の駆動手段により、一方向に駆動するだけで上記のように把持することができるので、設備コスト、重量、スペース、信頼性に何れの点においても有効である。
【0035】
一方、本実施形態のチャック装置3は、前掲の特許文献1に記載された装置と同様であり、図9に示すように、スピニング装置1の主軸と同軸の中心に向かって径方向に移動可能な一対のチャック3aを備え、このチャック3aによってワーク4を保持した状態で、その軸芯回りに回転させて割り出し(インデックス)を行ない得るように構成されている。そして、チャック装置3はスピニング装置1の主軸に平行に配置されたレール3bに沿って、クランプ装置2に対し進退可能に配設されている。尚、この駆動手段とおしては電動モータ(図示せず)が用いられ、前述のようにコントローラCTによってスピニング加工の一環として制御される。
【0036】
図9は、ワーク4の一端部にスピニング加工が行なわれワーク4の胴部に対して傾斜したネッキング部が形成された後、チャック3aが外方に移動してワーク4の保持が解除され、チャック装置3がレール3bに沿って後退した状態を示している。この状態から、クランプ装置2が回転駆動装置6によって回転駆動され、図10に示すようにワーク4がその軸芯と同軸の原位置に復帰する。そして、ローラRLが主軸に沿って図10の右方の原位置に復帰する。続いて、クランプ装置2の上側クランプ部材10が上昇駆動され、図3に示すアンクランプ状態とされる。
【0037】
次に、図11に示すように、チャック装置3がレール3bに沿って前進駆動され、ワーク4の他端部がチャック3aによって保持される。そして、チャック装置3がワーク4と共にワーク4の軸芯回りに回転駆動され、割り出しが行なわれる。即ち、ワーク4が所定の回転角度だけ回転駆動されると上側クランプ部材10が下降駆動され、ワーク4は上側クランプ部材10と下側クランプ部材20の間に把持される。この後、チャック装置3は図11の左方に後退駆動される。尚、ワーク4の両端部の軸が同一の平面内にある場合には、割り出しは行なわれず、以下の反転作動のみが行なわれる。
【0038】
上記の状態から、クランプ装置2によってワーク4が保持された状態で鉛直軸(図11の紙面に垂直な軸)を中心に略180°回転駆動されると、ワーク4は図12に示すように反転した状態となる。このとき、必要に応じ、スピニング装置に搭載された、あるいはスピニング装置に隣接配置された切断装置(図示せず)によって、スピニング加工後の端部に対しトリム処理が行なわれ、軸芯に垂直な開口端面(図示せず)が形成される。そして、図12に示す状態でワーク4の他端部(図12の右方側)にスピニング加工が行なわれ、胴部に対して傾斜したネッキング部が形成される。この後、クランプ装置2による把持状態が解除され、加工後のワーク4(製品)が取り出される。
【0039】
而して、本実施形態によればワーク4の両端部に対するスピニング加工によるネッキング部の形成を一工程中で連続して行なうことができるので、従来の両端部に対する個別加工に比べ、加工時間を大幅に短縮することができる。更に、チャック装置3をワーク4に伴って回動(移動)自在に構成すれば、原位置復帰(図10)を行うことなくそのまま割り出しが可能となるので、加工時間を一層短縮することができる。尚、クランプ装置2にチャック装置3のような割出し機構を付加すれば、別途チャック装置3を設ける必要がなく、装置の簡略化及び加工時間の一層の短縮が可能である。
【0040】
上記の実施形態においてはスピニング装置1がX軸に沿って駆動されると共に、ワーク4がY軸に沿って駆動されることによって、両者が水平面上を相対的に移動するように構成されているが、スピニング装置1をベースBS上に固定し、ワーク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、水平及び回転駆動手段を図1に示す領域に集中して配置することとしてもよい。また、ワーク4のベースBSからの高さを可変とし、スピニング装置1の主軸に対し鉛直方向にも調整可能に構成してもよい。尚、スピニング加工時にローラRLをワーク4の内側面に当接するように配置して加工することにより、端部を拡径した拡径部(図示せず)を形成することもでき、その軸も胴部に対し同軸に限らず、偏心、傾斜及び捩れの少なくとも一つの非同軸に形成することができる。
【0041】
本発明のクランプ手段として、上記のクランプ装置2に代えて、図13に示すクランプ装置100を用いることとしてもよい。このクランプ装置100は、例えば特許文献6に記載の自動芯出振れ止めユニットと同様の自動芯出機構を具備すると共に、ワーク4の胴部を把持する三つのセグメント104,105,106を備え、各セグメントの、ワーク4(図13に2点鎖線で示す)の軸芯側の面は、ワーク4の胴部の外周面に適合する曲面に形成されている。
【0042】
図13に示すように、クランプ装置100においては、回転駆動装置6のテーブル6a上にコ字状のフレーム101が固定され、その両脚部に、一対のアーム110及び120が支持軸111及び121を中心に夫々揺動可能に支持されている。また、アーム110及び120の間に、ロッド102及びこれに固定された円錐台状のカム部材103が介装されており、アーム110及び120の下端部に装着されたローラ112及び122がカム部材103の側面(カム面)に当接するように配置されている。そして、アーム110及び120とカム部材103との間にはスプリング113及び123が架設され、その付勢力によってローラ112及び122がカム部材103の側面に押接されている。
【0043】
一方、ロッド102の上端面にはセグメント104が固定され、アーム110及び120の上端部には、セグメント105及び106が夫々支持軸107及び108を中心に揺動可能に支持されている。これらセグメント104乃至106の内側(ワーク4の軸芯側)は、ワーク4の胴部の外周面と面接触となるように曲面に形成されている。ロッド102はシリンダあるいはモータ(図示せず)によって昇降駆動されるように構成されており、ロッド102が上昇駆動されると、図13に示すようにセグメント104乃至106によってワーク4が把持されるように構成されている。そして、ロッド102が下降駆動されると、アーム110及び120の上部が外側に拡開するので、ワーク4を容易に取り出すことができる。
【0044】
以上のように、上記の実施形態においては、クランプ装置2又は100を備えたスピニング加工装置が構成されているので、サイジング等により縮径され胴部に径差が生ずるワーク4の端部に対しても適切にスピニング加工を行い、少なくとも偏芯、傾斜及び捩れの何れかの関係にあるネッキング部を確実に形成することができる。尚、クランプ手段としては、上記のクランプ装置2及び100に限らず、前述のセグメントによる把持機能と同様の機能を有するものであれば他の装置を用いることとしてもよい。例えば、クランプ手段として上下分割式を望まないのであれば、例えば特許文献4のような貫通コレットチャックを用いることとしてもよいが、作業性および把持力の低下は免れない。
【0045】
また、クランプ手段における前述のセグメント(12等)のワーク4との当接面に文字、記号、模様等の所定形状の凹凸を設け、ワーク4を把持する際に、ワーク4の表面に当該文字、記号、模様等を打刻(転写)するように構成してもよい。これにより、別工程を設けることなく、製品(ワーク)に対し品番や製造元のみならず、トレーサビリティ情報(追跡可能情報)も確実に刻印することができる。尚、最終製品としては、自動車の排気系部品に限らず、燃料電池用改質器等、種々の流体処理装置に適用することができる。
【0046】
【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に記載のスピニング加工装置においては、クランプ手段を請求項1に記載のように構成することにより、サイジング加工が行われたワークに対しても、その胴部を十分な把持力を以て確実に把持しつつ、その胴部に対して少なくとも偏芯、傾斜及び捩れの何れかの関係にあるネッキング部を、ワークの端部にスピニング加工によって適切に形成することができる。
【0047】
また、請求項2に記載のように、クランプ手段を、ワークの軸芯と平行な面上を移動可能、且つ軸芯に垂直な軸回りを回転可能に配設することとすれば、容易且つ迅速にワークを所定の位置で把持することができる。
【0048】
前記クランプ手段は、請求項3に記載のように構成すれば、少なくとも二つの支持体の一方に固定する少なくとも一つの固定セグメントと、これに連動する複数の可動セグメントによって、ワークの胴部を十分な把持力を以て確実に把持することができる。更に、前記クランプ手段を構成する支持体を、請求項4に記載のように、ワークの軸芯を含む面を中心に該面に対して垂直方向に分割した二部材によって構成し、該二部材を、相互に近接及び離隔するように配設することとすれば、一層容易且つ迅速にワークを把持することができる。
【0049】
更に、請求項5に記載のように構成すれば、単一の駆動手段によって一方向に駆動するだけで前記二部材によってワークを確実に把持することができるので、簡単且つ安価な装置で、容易且つ迅速にワークを把持することができる。そして、請求項6に記載のように、前記二部材の相対的な駆動方向と前記支持体の回転軸が平行となるように構成すれば、コンパクトな装置とすることができる。
【0050】
また、請求項3に記載のスピニング加工装置において、請求項7に記載のように構成すれば、クランプ手段の可動セグメントを付勢手段によって所定の退避位置に復帰させることができ、複数の可動セグメントのワークの軸芯方向への移動にともない略円形断面の内筒面が形成されるので、ワークに対する接触面積が大きく、しかも全方向への力に対抗し得る。従って、ワークの胴部に対して少なくとも偏芯、傾斜及び捩れの何れかの関係にあるネッキング部をワークの端部に形成するためのスピニング加工に際し、十分な把持力を以て確実に対応することができる。
【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示す正面図である。
【図2】本発明の一実施形態に供するクランプ装置の把持状態を示す側面図である。
【図3】本発明の一実施形態に供するクランプ装置の待機状態を示す側面図である。
【図4】本発明の一実施形態に供するクランプ装置における把持状態の上側クランプ部材と下側クランプ部材を示す側面図である。
【図5】本発明の一実施形態に供するクランプ装置における把持状態の上側クランプ部材と下側クランプ部材を示す正面図である。
【図6】本発明の一実施形態に供するクランプ装置における退避状態の上側クランプ部材と下側クランプ部材の各セグメントの状態を示す断面図である。
【図7】本発明の一実施形態に供するクランプ装置における把持状態の上側クランプ部材と下側クランプ部材の各セグメントの状態を示すもので、図4のA−A視の断面図である。
【図8】本発明の一実施形態に供するクランプ装置における退避状態の上側クランプ部材と下側クランプ部材を示す正面図である。
【図9】本発明の一実施形態に係るスピニング加工装置において、チャック装置の作動を含み、ワークの一端部に対するスピニング加工作動を示す平面図である。
【図10】本発明の一実施形態に係るスピニング加工装置において、チャック装置の作動を含み、ワークの一端部に対するスピニング加工作動を示す平面図である。
【図11】本発明の一実施形態に係るスピニング加工装置において、チャック装置の作動を含み、ワークの一端部に対するスピニング加工作動を示す平面図である。
【図12】本発明の一実施形態に係るスピニング加工装置において、チャック装置の作動を含み、ワークの他端部に対するスピニング加工作動を示す平面図である。
【図13】本発明の他の実施形態に供するクランプ装置によるワークの把持状態を示す正面図である。
【符号の説明】
BS ベース, RL ローラ, CT コントローラ,
1 スピニング装置, 2 クランプ装置, 3 チャック装置,
4 ワーク, 5 水平駆動装置, 6 回転駆動装置, 7 フレーム,
9 シリンダ, 10 上側クランプ部材, 20 下側クランプ部材,
11 上側支持体, 21 下側支持体, 100 クランプ装置
Claims (7)
- 加工対象の金属製管状ワークを把持するクランプ手段と、該クランプ手段によって把持した前記ワークの端部に対しスピニング加工を行う加工手段と、該加工手段に対し前記クランプ手段を相対的に変位させて前記ワークの端部に対し前記加工手段によってスピニング加工を行う駆動制御手段を備え、前記ワークの胴部に対して少なくとも偏芯、傾斜及び捩れの何れかの関係にあるネッキング部を、前記ワークの端部に形成するスピニング加工装置において、前記クランプ手段が、前記ワークの軸芯に対し近接及び離隔し近接時に前記ワークの胴部を把持する三つ以上のセグメントを備え、各セグメントの前記ワークの軸芯側の面を、前記ワークの胴部の外周面に適合する曲面に形成したことを特徴とするスピニング加工装置。
- 前記クランプ手段を、前記ワークの軸芯と平行な面上を移動可能、且つ前記ワークの軸芯に垂直な軸回りを回転可能に配設することを特徴とする請求項1記載のスピニング加工装置。
- 前記クランプ手段が、相互に近接及び離隔し近接時に前記ワークの胴部を把持する少なくとも二つの支持体と、該二つの支持体の一方に固定し、当該支持体と共に放射方向に移動して前記ワークの軸芯に対し近接及び離隔する少なくとも一つの固定セグメントと、前記二つの支持体の各々に対し移動可能に支持し、前記二つの支持体と共に放射方向に移動して前記ワークの軸芯に対し近接及び離隔し、少なくとも前記ワークの軸芯方向への前記固定セグメントの移動に連動して、前記ワークの軸芯方向へ移動する複数の可動セグメントとを備え、該可動セグメント及び前記固定セグメントの前記ワークの軸芯側の面を、前記ワークの胴部の外周面に適合する曲面に形成したことを特徴とする請求項1又は2記載のスピニング加工装置。
- 前記二つの支持体が、前記ワークの軸芯を含む面を中心に該面に対して垂直方向に分割した二部材から成り、該二部材を、相互に近接及び離隔するように配設することを特徴とする請求項3記載のスピニング加工装置。
- 前記二部材を相対的に駆動する単一の駆動手段を備え、該駆動手段によって前記二部材を、相互に近接及び離隔するよう駆動することを特徴とする請求項4記載のスピニング加工装置。
- 前記二部材の相対的な駆動方向と、前記支持体の回転軸が平行となるように構成したことを特徴とする請求項5記載のスピニング加工装置。
- 前記複数の可動セグメントを所定の退避位置に復帰するように付勢する付勢手段を備え、該付勢手段に抗して前記複数の可動セグメントを前記ワークの軸芯方向へ移動したときに、前記少なくとも一つの固定セグメントと前記複数の可動セグメントによって略円形断面の内筒面を形成するように構成したことを特徴とする請求項3記載のスピニング加工装置。
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