JP2957153B2 - 管端の成形方法とその装置 - Google Patents
管端の成形方法とその装置Info
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Description
の装置に関するもので、より詳しくは、金属管の端部を
スピニング加工により偏芯的に縮管する方法とその装置
に関する。
う)の端部に縮径部を成形する方法として、従来図9に
示すように、ワーク100を回転支持手段101のチャ
ック102で支持して、そのワーク100の軸芯X1 −
X1 を中心として回転させるとともに、縮管すべき側に
配置した1つまたは複数の加工用ロール103を、上記
X 1 −X1 を中心として放射方向に縮径移動させてスピ
ニング加工によりテーパ部104及び首部105からな
る縮径部106を成形するようにしたものが知られてお
り、例えば、特開平3−226327号公報に開示され
ている。
示すようなワーク100の素管部と縮径部106がX1
−X1 を同軸として成形された管とは別に、図10に示
すようなワーク200の素管部201の軸芯X2 −X2
とテーパ部202及び首部203の軸芯X3 −X 3 を所
定量OF分だけ偏芯(オフセット)させた管や容器の需
要がある。
するとその搭載性が向上し、また、排気ガス浄化装置の
容器として使用するとその搭載性の向上により容器をエ
ンジン側へ接近させて触媒温度の上昇時間の短縮に役立
つ。
加工による成形方法では、上記図10に示すようなテー
パ部202や首部203が偏芯した管や容器の成形はで
きない。
製造には、従来便宜的に、素管部201とは別にテーパ
部202や首部203をプレス加工で成形してこれら複
数のプレス成形体を組み合わせて溶接する工法が採られ
ている。しかし、このような工法によると、異種作業を
必要とするなどから、その製造が困難であるとともに製
造コストが嵩み、しかも一体成形ほどの強度が望めな
い。そのため、図10に示す偏芯した管や容器を一体に
かつ容易に成形する方法が渇望されている。
管端の成形方法及びその装置を提供することを目的とす
るものである。
めに、請求項1記載の第1の発明は、金属管からなるワ
ークの端部外周にロールを押し当てつつワークと相対的
に公転させてスピニング加工により管端に縮径部を成形
する方法において、ワークの管軸とロールの公転軸とが
偏芯した状態でスピニング加工を施して縮径部を成形す
ることを特徴とする管端の成形方法である。
偏芯した縮径部を、素材部と一体に容易に成形できる。
請求項2記載の第2の発明は、上記第1の発明におい
て、縮径部を、ワーク素材部から先細状のテーパで構成
するようにしたものである。
部を上記第1の発明と同様に、素管部と一体に容易に成
形できる。請求項3記載の第3の発明は、上記第1の発
明において、縮径部を、ワーク素材部から先細状にした
テーパと該テーパ部の先端から管軸と平行な筒状にした
首部で構成するようにしたものである。
第1の発明と同様に素管部と一体に容易に成形できる。
請求項4記載の第4の発明は、上記第1又は2又は3の
発明において、管軸と公転軸のうち少なくとも一方を動
かして偏芯させる工程を複数回含み、その各偏芯工程の
たびにスピニング加工を施すようにしたものである。
グ加工を複数回繰り返して所定量の縮径を行うので、ワ
ークとロールに大きな負担がかからない。そのため、大
きな偏芯量や縮径量に縮径する場合でも、正確で確実な
縮径加工ができ、かつワークやロールを破損させること
もない。
至第4の発明において、ワークは回転不能に保持してそ
の管軸と平行方向に移動させ、ロールはロール公転軸を
中心に公転させるとともに公転軸を中心とする放射方向
に移動させるようにしたことを特徴とするものである。
ようにしたので、装置を簡素化できる。すなわち、ワー
ク側を公転させると、ワークを公転させながら偏芯移動
させなければならず、設備が複雑化してコストアップと
歩溜まり低下を招くが、本発明はこのようなことを解消
できる。
なるワークの端部の外周にロールを押し当てつつワーク
と相対的に公転させてスピニング加工を施す管端の成形
装置において、ワークの管軸とロールの公転軸とを偏芯
させることを特徴とする管端の成形装置である。
よる管端の成形方法を可能にする装置を提供できる。そ
して、請求項7記載の第7の発明は、上記第6の発明に
おいて、ワークの管軸とロールの公転軸との偏芯量を任
意に制御できるようにしたものである。
成形方法を可能にする装置を提供できる。
いて本発明の実施の形態について説明する。図1は本装
置の一部破断した側面図、図2は同一部破断した平面図
で、固定されたベース1上の一側部にはワーク駆動部2
が設けられ、他側部にはロール駆動部3が設けられてい
る。
されるワーク4の管軸方向(これをX方向とする)に沿
ってX方向スライドレール5が2条並列的に固設されて
いる。該X方向スライドレール5上にはX方向スライダ
6がX方向に摺動可能に載置されているとともに、該X
方向スライダ6に設けたボス7にボールスプライン軸8
が螺合され、モータ等の駆動手段9によってボールスプ
ライン軸8を所望量正逆回転することにより、X方向ス
ライダ6をX方向に任意量進退移動させることができる
ようになっている。
ワーク4の管軸方向Xと直交する水平方向(これをY方
向とする)に沿ってY方向スライドレール10が2条並
列的に固設されている。該Y方向スライドレール10上
にはY方向スライダ11がY方向に摺動可能に載置され
ている。更に、該Y方向スライダ11上にはワーク4の
クランプ装置12を構成する下クランプ13が載置固定
されているとともに該下クランプ13の下面に固設した
ボス14にボールスプライン軸15が螺合され、モータ
等の駆動手段16によってボールスプライン軸15を所
望量正逆回転することにより下クランプ13をY方向に
所望量進退移動させることができるようになっている。
下半面を支承する半円状のクランプ面13aが、これに
ワーク4を載置した場合に、そのワーク4の管軸X4 が
後述する回転シャフト21の軸芯X5 と同一高さ位置に
なるようにして形成されている。更に、該下クランプ1
3の上部には、下面にワーク4の上半円を押圧保持する
クランプ面17aを形成した上クランプ17が昇降可能
に配置されているとともに、該上クランプ17が油圧シ
リンダ等の駆動手段18により昇降駆動されるようにな
っており、上クランプ17の下降により該上クランプ1
7と上記下クランプ13によりワーク4を設定位置に回
転不能に挟持し、上クランプ17の上昇によりワーク4
の装着及び取り外しができるようになっている。
19が配備されており、該ストッパ19にワーク4の後
端をつき当てることによりワーク4の軸方向の位置決め
が容易に行えるようになっている。該ストッパ19は例
えば上記下クランプ13に具備してクランプ装置12と
同調して移動させ、また、X方向に位置調節可能に構成
されている。
上記ベース1上には回転設備部20が設置され、該部2
0に回転シャフト21が、その軸芯を上記X方向にして
回転可能に備えられている。該回転シャフト21は、回
転駆動手段であるモータ22により、ベルト23を介し
て一方向に回転されるようになっている。該回転シャフ
ト21における上記ワーク駆動部2側にはロールホルダ
24が固着され、回転シャフト21の回転によりロール
ホルダ24が回転シャフト21の軸芯X5 を中心として
回転するようになっている。
跡を変更する軌跡変更手段が設けられており、該手段
は、駆動手段であるシリンダ25と、該シリンダ25の
ロッド25aの先端にロールホルダ24の回転に支障と
ならないようにロールホルダ24内に位置させて設けた
リングプレート26とからなる。該リングプレート26
は、上記回転シャフト21と同芯の環状に形成され、そ
の先部内面が外広がりのテーパ面26aに形成されてい
る。
実施例では3本のブラケット27が、その軸芯をX方向
にし、かつロールホルダ24の周方向に等間隔で配設さ
れている。更に、各ブラケット27はロールホルダ24
の軸芯X5 を中心とする放射方向に移動可能に備えられ
ている。更に、各ブラケット27のロールホルダ24内
側には上記テーパ面26aに沿うテーパ面27aが形成
され、各ブラケット27の外端にはロール28が、それ
自体自由に回転(自転)するように備えられている。
7には、これをロールホルダ24の外周側へ常時付勢す
る手段、例えばリターンスプリングが設けられており、
シリンダ25によるリングプレート26の前進(図1の
左方)移動により、両テーパ面26a,27aによって
各ブラケット27、すなわち各ロール28が回転シャフ
ト21の軸芯方向へ同一量閉移動し、また、リングプレ
ート26の後退(図1の右方)移動により、両テーパ面
26a,27aによって各ブラケット27、すなわち各
ロール28が外方へ同一量開移動するようになってい
る。
法について説明する。縮管作業前における上下クランプ
13,17のY方向の位置は、これにワーク4を載置し
た場合に、そのワーク4の管軸X4 が図4(A)に示す
ように回転シャフト21の軸芯X5 より所定量OF1 だ
け偏芯した位置にある。また、リングプレート26は、
図1に示す位置より右方に位置し、各ロール28はワー
ク4の外径よりも外側に退避して開いている。更に、上
クランプ17は上昇退避している。
のクランプ面13a上に未加工のワーク4を嵌合載置す
るとともにそのワーク4の後端を所定位置にセットされ
たストッパ19につき当て、その後、駆動手段18を作
動して上クランプ17を下動し、ワーク4を上下のクラ
ンプ13,17で回転不能に挟持する。これにより、ワ
ーク4は、図4(A)に示すように、その管軸X4 を回
転シャフト21の軸芯X5 より所定量OF1 分だけ偏芯
(オフセット)した状態にセットされる。
ン軸8を一方向に回転してクランプ装置12をX方向に
沿って図1の右側に移動し、ワーク4を、その管軸と平
行してロールホルダ24側へ所定量前進(図1の右方)
移動させてそのワーク4の縮管開始点A(図4(A)参
照)に各ロール28を位置させる。
を駆動してロールホルダ24を一方向へ回転するととも
に駆動手段25を作動してリングプレート26を前進さ
せて各ロール28の公転軌跡をロールホルダ24の中心
方向へ閉移動させ、かつ、駆動手段9を駆動してボール
スプライン軸8を他方向へ回転してクランプ装置12を
ワーク4とともにX方向に沿って図1の左方へ後退させ
る。
周面に圧接して自転しながら管軸X 5 を中心として公転
するとともにその公転軌跡径が漸小し、縮径開始点Aか
ら図4(B)に示すようにスピニング加工される。この
とき、ロール28の公転軸X 5 がワーク4の管軸X4 よ
りOF1 だけ偏芯しているため、スピニング加工された
管端は、図4(B)に示すように、ワーク4の素管部
(胴部)4aの管軸X4よりOF1 偏芯した公転軸X5
を軸とする裁頭円錐状のテーパ部4b1 に塑性変形され
る。
ロール28の閉位置を保持してワーク4を引き続き後退
させることにより、テーパ部4b1 の先部に、ワーク4
の管軸X4 と平行でかつ公転軸X5 を軸とする円筒状の
首部4c1 が塑性変形して形成される。そして、ワーク
4とロール28を、上記縮径移動の往動と逆の移動によ
って復動させ、この1往復移動を1パスとして第1のス
ピニング加工工程が終了する。
後、各ロール28を開位置へ復帰させるとともに、駆動
手段9を作動してボールスプライン軸8を一方向に回転
してクランプ装置12とともにワーク4をその管軸と平
行して更に所定量前進させ、各ロール28を図4(C)
のB点に位置させる。また、駆動手段16を作動してボ
ールスプライン軸15を一方向に回転し、クランプ装置
12とともにワーク4を更にY方向へ所定量移動して、
図4(C)に示すように、ワーク4の管軸X4 と回転シ
ャフト21の軸芯、すなわちロール28の公転軸X5 と
の偏芯量OF2 を上記偏芯量OF1 より大きくする。
動量を上記第1工程時よりも大きくして上記と同様なス
ピニング加工を施す。これにより、上記第1工程で成形
されたテーパ部4b1 は、ワーク4の素管部(胴部)4
aの管軸X4 よりOF2 量偏芯した軸X5 を中心とする
裁頭円錐形状で、かつテーパ角が大きいテーパ部4b 2
に塑性変形される。また、上記テーパ部4b2 の成形
後、そのロール28の閉位置を保持してワーク4を引き
続き後退させることにより、テーパ部4b2 の先部に、
上記第1工程よりも小径の首部4c2 が成形される。
部に偏芯テーパ部4bと偏芯首部4cを一体形成した縮
径部4dが成形される。なお、上記各駆動手段9,1
6,25は数値制御されるようになっており、ワーク4
のX方向移動及びY方向移動、更にはロール28の公転
軌跡移動は、予め設定された状態に自動的に行われるよ
うになっている。
ニング加工(2パス)により縮径したが、図4(A)の
状態において、そのワーク4を、その管軸X4 がロール
28の公転軸X5 より図4(C)のOF2 分偏芯するよ
うにセットしてスピニング加工を施すことにより、1回
のスピニング加工(1パス)により、上記図4(C)に
示すような偏芯量を有する偏芯テーパ部4b2 と偏芯首
部4c2 が成形できる。
てもよいが、上記のように複数回のスピニング加工(多
数回パス)によると次のような効果がある。すなわち、
図4(C)に示すα側の加工量はβ側の加工量よりも大
きいため、1回のスピニング加工で成形すると、その管
材の材質や加工量によっては塑性加工の限界に近づきや
すく、うねりやしわが発生したり、破断するおそれがあ
る。
範囲内の少ない加工量のスピニング加工を複数回繰り返
して行うことにより、上記のおそれを解消できる。更
に、上記のようにロール28の公転軸X5 より偏芯した
ワーク4をスピニング加工すると、ロール28の1回転
のうちで、そのロール28とワーク4との当接、離間が
生じ、ロール28とワーク4に断続的な衝撃を与えてロ
ール28とワーク4に大きな負担がかかる。
セット)させることで上記の負担を柔げることができ
る。したがって、スピニング加工の回数は基本的には多
いほどよく、上記実施例では2回としたが、これに限ら
ず2回以上としてもよい。
2のX方向移動装置及びY方向移動装置及び回転シャフ
ト21の回転手段は上記の実施例のものに限るものでは
なく、その他の油圧駆動、誘導機等の駆動手段を用いた
ものでもよい。更に、ロール28の公転軌跡の変更手段
も上記の実施例に限るものではなく、ネジ式やレバー式
等の他の手段によってもよい。
く単数でも構わないが、上述の断続的な衝撃を和らげる
ためには、ロール数が多いほうが良い。更に、ロール2
8は放射方向に必ずしも直線的に動く必要はなく、放射
方向(径方向)に位置が変わるのならば、その移動軌跡
は問わない。
及びY方向に移動するようにしたが、ワーク4の管軸X
4 とロール28の公転軸X5 との偏芯及びワーク4とロ
ール28の軸方向位置は両軸の相対的なものであるた
め、ワーク4の管軸X4 を固定して、すなわちワーク4
を固定してロール28の公転軸X5 、すなわちロール2
8をX方向及びY方向へ移動させるように構成してもよ
く、また、両軸をX方向及びY方向に共に移動させるよ
うに構成してもよい。
4側を、その管軸X4 を中心として回転させてもよい。
更に、上記1工程(1オフセット)におけるロール28
の往復回数(スピニング加工回数)は1回に限らず所望
回行ってもよい。
示すように縮径するものであるが、その縮径したワーク
4を前後逆にして再度クランプ装置12で挟持し、上記
と同様のスピニング加工を行うことにより、図7に示す
ような両端に偏芯したテーパ部4bと首部4cを有する
縮径部4dを成形できる。また、この場合、先に成形し
た縮径部4dを周方向の所望の位置にしてそのワーク4
をクランプ装置12で挟持することにより、両縮径部4
d,4dを、軸芯X4 を中心とする周方向の対称位置に
も所望の非対称位置にも成形できる。
パ部4bと首部4cで構成する場合の例であるが、本発
明は、上記首部4cがないテーパ部4bのみの縮径部を
成形する場合にも適用できるものである。
ル28の開閉移動量との関係を所望に設定することによ
り、上記のテーパ部4bのテーパ角と首部の径等を所望
値に成形できるもので、例えば図8に示すような素管部
4aと首部4cとを管軸と直角な壁4eで一体連結した
縮径部4dも成形できる。
発明によれば、素管部の管軸に対して偏芯し、かつ素管
部と一体的な縮径部を、通常のスピニング加工に偏芯工
程を加えるのみで容易に成形できる。したがって、従来
のような複数のプレス成形体を組み合わせて形成するも
のに比べて容易かつ低コストで成形でき、しかも、通常
のスピニング加工に比べて加工コストもさほど嵩まな
い。
ーパ状の縮径部を上記と同様に成形できる。請求項3記
載の発明によれば、偏芯したテーパ部と首部からなる縮
径部を上記と同様に成形できる。
な偏芯量を有する縮径部を、ワークとロールの破損を招
くことなく正確で確実に加工できる。請求項5記載の発
明によれば、更に、装置の簡素化、コスト低減化、歩溜
まりの低下を図ることができる。
スピニングによる管端の成形方法を可能にする装置を提
供できる。そして、請求項7記載の発明によれば、上記
請求項4記載の発明の成形方法を可能にする装置を提供
できる。
ロール部の略斜視図。
もので、夫々の(a)は平断面図、(b)はワークの端
面図。
クの斜視図。
例を示すワークの側断面図。
ワークの側断面図。
ワークの側断面図。
置 21…ロールを公転させる回転シャフト 28…ロール X4 …管軸 X5 …公転軸 OF1 ,OF2 …
偏芯量
Claims (7)
- 【請求項1】 金属管からなるワークの端部外周にロー
ルを押し当てつつワークと相対的に公転させてスピニン
グ加工により管端に縮径部を成形する方法において、ワ
ークの管軸とロールの公転軸とが偏芯した状態でスピニ
ング加工を施して縮径部を成形することを特徴とする管
端の成形方法。 - 【請求項2】 縮径部を、ワーク素材部から先細状のテ
ーパで構成するようにした請求項1記載の管端の成形方
法。 - 【請求項3】 縮径部を、ワーク素材部から先細状にし
たテーパと該テーパ部の先端から管軸と平行な筒状にし
た首部で構成するようにした請求項1記載の管端の成形
方法。 - 【請求項4】 管軸と公転軸のうち少なくとも一方を動
かして偏芯させる工程を複数回含み、その各偏芯工程の
たびにスピニング加工を施す請求項1又は2又は3記載
の管端の成形方法。 - 【請求項5】 ワークは回転不能に保持してその管軸と
平行方向に移動させ、ロールはロール公転軸を中心に公
転させるとともに公転軸を中心とする放射方向に移動さ
せるようにしたことを特徴とする請求項1又は2又は3
又は4記載の管端の成形方法。 - 【請求項6】 金属管からなるワークの端部の外周にロ
ールを押し当てつつワークと相対的に公転させてスピニ
ング加工を施す管端の成形装置において、ワークの管軸
とロールの公転軸とを偏芯させることを特徴とする管端
の成形装置。 - 【請求項7】 ワークの管軸とロールの公転軸との偏芯
量を任意に制御できるようにした請求項6記載の管端の
成形装置。
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