JP3390725B2

JP3390725B2 - ワークの異径部成形方法及び装置

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Publication number: JP3390725B2
Application number: JP2000134099A
Authority: JP
Inventors: 入江　　徹
Original assignee: Sango Co Ltd
Current assignee: Sango Co Ltd
Priority date: 1999-05-10
Filing date: 2000-05-08
Publication date: 2003-03-31
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Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はワークの異径部成形
方法及び装置に関し、例えば、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異径部成形方法及び装置
に係る。

【０００２】

【従来の技術】例えば、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異径部成形方法と
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、例えば管素材の端部に形成
する縮径部を、管素材の中心軸に対し偏心（偏芯）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。このような管素材をはじめ、種
々のワークに異径部を形成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、例えば管素材のワークに対し、非加工部で
ある本体部と同軸に、異径部となる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、管素材等のワークに、
容易且つ適切に異径部を一体的に形成し得るワークの異
径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、本発明のワークの異径部成形方法は、請求項１に記
載のように、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
こととしたものである。

【０００７】前記スピニング加工は、請求項２に記載の
ように、少くとも一つのローラと前記ワークを、前記各
加工目標軸を中心に相対的に回転駆動すると共に、前記
少くとも一つのローラを、前記加工対象部の外周面に当
接するように前記各加工目標軸に対して相対的に径方向
に駆動して、前記加工対象部の中心軸を前記各加工目標
軸と一致させると共に、前記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こととするとよい。

【０００８】更に、前記スピニング加工は、請求項３に
記載のように、複数のサイクルで行ない、各サイクルの
開始時に、前記各加工目標軸と前記ワークの加工対象部
の中心軸を相対的に駆動して前記ワークの加工対象部の
中心軸を前記各加工目標軸と一致させることとするとよ
い。これに加え、請求項４に記載のように、前記スピニ
ング加工を、前記少くとも一つのローラが前記加工対象
部の外周面に当接している間、前記ワークを駆動するこ
ととするとよい。

【０００９】また、請求項５に記載のように、前記ワー
クの一端部を加工して最終目標加工部形状に形成した
後、前記ワークに対して垂直な軸を中心に前記ワークを
回転して前記ワークを支持し、前記ワークの他端部に対
しスピニング加工を行なうこととしてもよい。これに加
え、請求項６に記載のように、前記ワークの一端部を加
工して最終目標加工部形状に形成した後、前記ワークの
非加工部の中心軸を中心に前記ワークを回転し、前記ワ
ークの他端部を前記ワークの一端部に対して所定の関係
となるように位置決めすることとしてもよい。

【００１０】更に、請求項７に記載のように、前記スピ
ニング加工の終了後、前記スピニング加工に連続して、
前記少くとも一つのローラに支持した少くとも一つのト
リミング部材によって前記ワークの異径部をトリミング
処理することとしてもよい。尚、請求項８に記載のよう
に、前記ローラ３個を、前記ワークに対して相対的に回
転駆動すると共に、前記各加工目標軸に対して相対的に
径方向に駆動することが望ましい。

【００１１】上記のワークの異径部成形方法の一例とし
て、例えば管素材のワークに対する端部成形方法があ
り、これは、主軸に対し径方向に移動可能に少くとも一
つのローラを支持し、前記主軸を含む面上に管素材の中
心軸が位置するように管素材を支持し、前記管素材の端
部形状から最終目標端部形状に至るまで複数の加工目標
端部形状を設定し、該複数の加工目標端部形状の各々の
中心軸を加工目標軸として、前記管素材の端部形状から
最終目標端部形状に至るまで順次、前記主軸が前記加工
目標軸と略同軸となるように前記主軸と前記管素材を相
対的に駆動し、且つ前記加工目標軸を中心に前記少くと
も一つの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
ように前記少くとも一つの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、前記管素材に縮径部を形成するように構成するこ
とができる。

【００１２】また、本発明のワークの異径部成形装置
は、請求項９に記載のように、主軸と、該主軸に回転可
能に支持する回転部材と、前記主軸に対して径方向に移
動可能に且つワークの加工対象部の外周面に当接するよ
うに前記回転部材に支持する少くとも一つのローラと、
前記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、前記ワークと前記少くとも一つのローラの少くとも
一方を相互に相対的に駆動する第１の駆動手段と、前記
少くとも一つのローラを前記複数の加工目標軸のうちの
各加工目標軸に対し径方向に駆動すると共に、前記少く
とも一つのローラが前記加工対象部の外周面に当接した
状態で、前記少くとも一つのローラを前記主軸回りに前
記ワークに対して相対的に回転駆動する第２の駆動手段
と、前記加工対象部を前記最終目標加工部形状に形成す
るように前記第１の駆動手段及び第２の駆動手段を制御
する制御手段とを備えることとしたものである。

【００１３】そして、請求項１０に記載のように、前記
第１の駆動手段は、前記ワークと前記少くとも一つのロ
ーラの少くとも一方を相互に相対的に駆動し、前記少く
とも一つのローラが前記加工対象部の外周面に当接した
状態で、前記少くとも一つのローラを前記各加工目標軸
方向に径方向に駆動するように構成し、前記第２の駆動
手段は、前記ワークと前記少くとも一つのローラの少く
とも一方を回転駆動し、前記加工対象部を前記最終目標
加工部形状に形成するように構成するとよい。更に、請
求項１１に記載のように、前記第１の駆動手段は、前記
ワークと前記少くとも一つのローラの少くとも一方を相
互に相対的に駆動し、複数のサイクルに基づき前記加工
対象部の中心軸と前記各加工目標軸が相互に漸近するよ
うに駆動し、前記第２の駆動手段は、各サイクル毎に前
記少くとも一つのローラを前記ワークに対して前記主軸
回りに回転駆動する構成とするとよい。

【００１４】また、請求項１２に記載のように、前記ワ
ークの一端部を加工して前記最終目標加工部形状に形成
した後、前記ワークに対して垂直な軸を中心に前記ワー
クを回転し、前記ワークの他端部を前記少くとも一つの
ローラによって加工するように前記ワークを支持する手
段を備えたものとしてもよい。これに加え、請求項１３
に記載のように、前記ワークの一端部を加工して前記最
終目標加工部形状に形成した後、前記ワークの非加工部
の中心軸を中心に前記ワークを回転し、前記ワークの他
端部を前記ワークの一端部に対して所定の関係となるよ
うに位置決めする手段を備えたものとしてもよい。

【００１５】更に、請求項１４に記載のように、前記少
くとも一つのローラに支持し、前記ワークの異径部をト
リミング処理する少くとも一つのトリミング部材を備え
たものとしてもよい。尚、前記第２の駆動手段は、請求
項１５に記載のように、前記主軸に対して径方向に駆動
すると共に前記主軸回りに回転駆動する３個のローラを
具備したものとするとよい。

【００１６】上記のワークの異径部成形装置の一例とし
て、例えば管素材のワークに対する端部成形装置があ
り、これは、主軸と、該主軸に対し径方向に移動可能に
支持する少くとも一つのローラと、前記主軸を含む面上
に管素材の中心軸が位置するように管素材を支持し、前
記管素材の端部形状から最終目標端部形状に至るまで複
数の加工目標端部形状を設定し、該複数の加工目標端部
形状の各々の中心軸を加工目標軸として、前記管素材の
端部形状から最終目標端部形状に至るまで順次、前記主
軸が前記加工目標軸と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、前記管
素材の端部形状から最終目標端部形状に至るまで順次、
前記加工目標軸を中心に前記少くとも一つのローラと前
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少くとも
一つの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
するように構成することができる。

【００１７】而して、前記第１の駆動手段によって、前
記主軸が前記加工目標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加工目標軸を
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、前記加工目標軸を中心とする
縮径部が順次形成され、最終目標端部形状に形成され
る。尚、上記の例における第１の駆動手段は、前記管素
材に対し前記主軸（及びローラ）を駆動する機構、前記
主軸（及びローラ）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主軸（及びローラ）の両者を駆
動する機構の何れかとすることができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】上記の構成になるワークの異径部
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４は本発明の一実施形態に供するスピニ
ング加工装置を示し、本実施形態では、加工対象のワー
クとして管素材を用い、ワークに異径部を形成する装置
として、管素材の端部に縮径部を形成する管素材の端部
成形装置を構成している。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）及び触媒コン
バータ、並びに各種圧力容器に供される。本実施形態に
おいて加工対象とするワーク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。

【００１９】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４を参照して説明する。
図２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２及び図３に示すように管素材４の端部の
加工目標中心軸Ｘｅが中心軸Ｘｔとなるように（図２で
は管素材４の中心軸Ｘｔと加工目標中心軸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２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
（ボールスクリュー）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。

【００２０】一方、ベ−スＢＳの他方側（図２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上にテーブル６及びクランプ装置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１
７との間に管素材４が挟持される。テーブル６の下部に
はボールソケット１４（図３）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、テーブル６及びク
ランプ装置１２はケース２０に対して相対的にＹ軸に沿
って移動するように構成されている。

【００２１】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。

【００２２】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の中心軸Ｘｔが後述
する主軸２１の中心軸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。

【００２３】更に、図２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。

【００２４】次に、第２の駆動機構２について説明する
と、図２の右側に、主軸２１が、管素材４の中心軸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の加工目標中心軸Ｘｅと略同軸上で管素材４に対向
するように配置され、主軸２１（中心軸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５０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。

【００２５】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が中心軸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と共に中心軸Ｘｒ
を中心に回転駆動される。

【００２６】図４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２及び図３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が中心軸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の中心軸Ｘｒ
に対して近接、離隔するように駆動される。

【００２７】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。

【００２８】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（Harmonic Drive Systems, Inc.
の登録商標。インターネット情報http://www.hds.co.jp
/hdss.htm に記載）として知られているので、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５
１，５２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２
８が主軸２１の中心軸Ｘｒに対し径方向移動するように
構成されている。

【００２９】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
とが望ましく、本実施形態のように三個のローラ２８を
等間隔に配置するのが理想的である。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。

【００３０】上記モータ９，１６，３１等及びシリンダ
１８等の各駆動手段は図１のコントローラＣＴに電気的
に接続され、このコントローラＣＴ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。コントローラＣＴは、図１に示すように、バス
バーを介して相互に接続されたマイクロプロセッサＭ
Ｐ、メモリＭＥ、入力インターフェースＩＴ及び出力イ
ンターフェースＯＴを備えている。マイクロプロセッサ
ＭＰは本実施形態のスピニング加工のプログラムを実行
し、メモリＭＥはこのプログラムを記憶すると共に、そ
の実行に必要な変数データを一時的に記憶するように構
成されている。

【００３１】入力装置ＩＰは例えばキーボード等の手入
力操作によって各駆動手段の初期条件、作動条件等をマ
イクロプロセッサＭＰに入力するもので、入力インター
フェースＩＴに接続されている。また、必要に応じ種々
のセンサ（図示せず）が設けられ、これらの検出信号が
コントローラＣＴに供給され、増幅回路ＡＤ等を介して
入力インターフェースＩＴからマイクロプロセッサＭＰ
に入力されるように構成されている。一方、出力インタ
ーフェースＯＴからは駆動回路ＡＣ１等を介してモータ
９，１６，３１，５５及びシリンダ１８等の各駆動手段
に制御信号が出力されるように構成されている。尚、コ
ントローラＣＴに代えて、各装置に対し夫々制御回路を
設け個別に所定の制御を行なうように構成してもよい。

【００３２】上記スピニング加工装置により管素材の端
部に対しスピニング加工を行なう場合の一例を図５を参
照して説明する。図５の太い実線は加工後の管素材４を
想定した外形，即ち最終加工目標端部形状を示し、本体
部（胴部）４ａと、縮径部４ｄを構成するテーパ部４ｂ
及び首部４ｃが表れている。同図のＣｔは管素材４を回
転駆動するときの回転中心を表し、クランプ装置１２の
出力軸３１ａが位置する。Ｃｅは管素材４の端部に対す
る加工開始位置の中心を表し、回転中心Ｃｔと共に管素
材４の中心軸Ｘｔ上にある。最終加工目標の首部４ｃの
中心をＳで表し、最終加工目標のテーパ部４ｂの最小径
部で首部４ｃとの境界面の中心をＲで表す。そして、Ｓ
−Ｒ間のＸ軸方向の距離をＬ１で表し、Ｒ−Ｃｅ間のＸ
軸方向の距離をＬ２で表し、Ｃｅ−Ｃｔ間のＸ軸方向の
距離をＬ３で表す。上記の中心Ｓ，Ｒを含む軸が首部４
ｃの加工目標中心軸Ｘecとなり、この中心軸Ｘecと管素
材４の中心軸Ｘｔがなす角、即ち最終曲げ角度をθで表
す。また、中心Ｒの管素材４の中心軸Ｘｔからの距離、
即ち最終偏心量をＧｒで示す。尚、図５では上記の加工
開始中心Ｃｅが中心軸Ｘec上にあるが、中心軸Ｘecは必
ずしも加工開始中心Ｃｅを通るものではなく、最終曲げ
角度θが更に大きい場合には加工開始中心Ｃｅを通らな
い。

【００３３】図５において、Ｄは管素材４の本体部４ａ
の直径を表し、Ｄｋは加工目標のテーパ部４ｂの最小直
径であって、加工目標の首部４ｃの直径を表す。Ｐｙは
管素材４に対する加工量の多い側（図５の上方）の縮径
量をＸ軸−Ｙ軸平面上におけるＹ軸方向（径方向）の距
離で表し、Ｑｙは加工量の少ない側（図５の下方）の縮
径量をＹ軸方向の距離で表す。テーパ部４ｂを加工する
際には、縮径量Ｐｙ及びＱｙが夫々所定の加工サイクル
回数Ｎ（図５の例では８回）で分割されるが、この間の
Ｙ軸方向の１サイクル毎の移動量、即ちＹ軸方向のピッ
チを夫々Ｐys及びＱysで表し、Ｘ軸方向の１サイクル毎
の移動量、即ちＸ軸方向のピッチを夫々Ｐxs及びＱxsで
表している。また、θｐはＸ軸−Ｙ軸平面上において最
終加工目標端部形状の加工量の多い側（角度が大きい
側）の陵線が中心軸Ｘｔに対してなす角を表し、θｑは
加工量の少ない側（角度が小さい側）の陵線が中心軸Ｘ
ｔに対してなす角を表す。

【００３４】Ｘ軸−Ｙ軸平面上において、テーパ部４ｂ
に対する加工サイクルｎ回目における加工目標端部の直
径を２点鎖線で示し、これと加工量の多い側（図５の上
方）の縮径部の陵線との交点をＰｎで表し、加工量の少
ない側（図５の下方）の縮径部の陵線との交点をＱｎで
表し、これらの点ＰｎとＱｎを結ぶ線分の中点をＶｎで
表す。この中点Ｖｎを通り点Ｐｎ−Ｑｎの線分に垂直な
直線Ｘenが、加工目標中心軸とされる。従って、点Ｐｎ
及びＱｎの位置に応じて複数の加工目標中心軸Ｘenが設
定されることになる（ｎ＝１〜８）。また、点Ｐｎ−Ｑ
ｎ間の距離（これは、各ローラの径方向移動距離の２倍
に相当）をＤｎで表し、そのＸ軸方向成分をＤxnで表
し、Ｙ軸方向成分をＤynで表す。そして、２点鎖線で示
した点Ｐｎ−Ｑｎの線分と鉛直線とが成す角をθｎで表
す。尚、加工目標中心軸Ｘen（本実施形態ではｎ＝１〜
８）及び加工目標中心軸Ｘecを総称して加工目標中心軸
Ｘｅで表す。

【００３５】而して、縮径距離Ｐｙは下記数１式で示す
ように表すことができる。

【数１】また、縮径距離Ｑｙは下記数２式で示すように表すこと
ができる。

【数２】そして、角度θｐ，θｑは下記の数３式及び数４式に基
づいて求めることができる。

【数３】

【数４】

【００３６】更に、Ｎ回のスピニング加工を行なう場合
の１回当りの移動量（ピッチ）のＹ軸成分Ｐys及びＱys
は、夫々Ｐｙ／Ｎ及びＱｙ／Ｎであり、これらのＸ軸成
分Ｐxs及びＱxsは、夫々Ｐys／（ｔａｎθｐ）及びＱys
／（ｔａｎθｑ）に基づいて求めることができる。そし
て、加工サイクルｎ回目の点Ｐｎ−Ｑｎ間の距離Ｄｎの
Ｘ軸方向成分Ｄxn及びＹ軸方向成分Ｄynは、夫々Ｄxn＝
（Ｐxs−Ｑxs）・ｎ、及びＤyn＝Ｄ−（Ｐys＋Ｑys）・
ｎと表すことができる。従って、点Ｐｎ−Ｑｎ間の距離
ＤｎはＤｎ＝Ｄyn／（ｃｏｓθｎ）となり、θｎはｔａ
ｎθｎ＝Ｄxn／Ｄynを充足する値として演算することが
できる。

【００３７】一方、加工開始中心Ｃｅを原点（０，０）
としＸ軸及びＹ軸に平行なｘ軸及びｙ軸を想定し、その
ときの点Ｐｎ及びＱｎの中点Ｖｎのｘ座標及びｙ座標を
夫々Ｖxn及びＶynとすると、下記の数５式及び数６式で
示すように求めることができる。

【数５】

【数６】

【００３８】上記の中点Ｖｎを通りＰｎ−Ｑｎの線分に
垂直な直線（即ち、加工目標中心軸Ｘen）は、ｘ軸−ｙ
軸座標上でｙ＝ａ・ｘ＋ｂと表すことができる。この直
線の傾きａは−Ｄxn／Ｄynであり、この直線が点Ｖｎ、
即ち座標（Ｖxn，Ｖyn）を通ることから、ｂの値は下記
の数７式に基づいて演算することができる。

【数７】結局、中点Ｖｎを通りＰｎ−Ｑｎの線分に垂直な直線
（加工目標中心軸Ｘen）は、下記の数８式に示すように
表すことができる。

【数８】

【００３９】従って、中心軸Ｘｔに対して垂直で回転中
心Ｃｔを通る線と上記数８式の直線（加工目標中心軸Ｘ
en）との交点Ｋｎは、そのｘ座標（座標中心はＣｅ）が
−Ｌ３であるから、回転中心Ｃｔから交点Ｋｎまでの距
離Ｇｋは交点Ｋｎのｙ座標の値として求められ、下記の
数９式に示すように表すことができる。

【数９】

【００４０】そして、中点Ｖｎを通りＰｎ−Ｑｎの線分
に垂直な直線（即ち、加工目標中心軸Ｘen）と、Ｐｎ−
Ｑｎの線分に平行で回転中心Ｃｔを通る線との交点をＴ
ｎとすると、Ｃｔ−Ｔｎ間の距離ＧｎはＧｋ・ｃｏｓθ
ｎとして求めることができ、Ｖｎ−Ｔｎ間の距離Ｌｎは
下記の数１０式に示すように求めることができる。

【数１０】

【００４１】而して、点Ｐｎ，Ｑｎを含むテーパ部を加
工する場合には、図５において回転中心Ｃｔを中心に管
素材４を反時計方向に角度θｎ回転させれば、そのとき
の加工目標中心軸Ｘenは、初期位置で管素材４の中心軸
Ｘｔと同軸の主軸２１（中心軸Ｘｒを図２及び図３に示
す）に平行になり、更にその状態でＹ軸方向に（図５の
上方に）距離Ｇｎ平行移動させれば主軸２１と同軸とな
る。このようにして加工目標中心軸Ｘenを設定し、ロー
ラの径方向の移動距離をＤｎ／２に設定すると共に、回
転中心Ｃｔからの距離をＬｎに設定すれば、点Ｐｎ，Ｑ
ｎを含むテーパ部を適切にスピニング加工することがで
きる。

【００４２】以上のように、本実施形態においては、最
終加工目標形状を予め設定すると共に、Ｎ回（本実施形
態では８回）の加工サイクルにおける夫々の加工目標形
状を予め設定しておき、各々の加工目標形状における距
離Ｌｎ，Ｇｎを演算し、その演算結果に基づき加工目標
中心軸Ｘen（但し、ｎ＝１〜８）及びＸecを予め設定し
ておき、これらの加工目標中心軸を中心に第１回の加工
サイクルから順次スピニング加工を行なうように構成さ
れている。従って、Ｎ回の演算の結果、Ｄｎ＝Ｄｋ，θ
ｎ＝θ，Ｌｎ＝Ｌ２／（ｃｏｓθ）＋Ｌ３・ｃｏｓθ，
Ｇｎ＝Ｌ３・ｓｉｎθとなって、テーパ部４ｂが形成さ
れる。そして、第８回の加工サイクルにおける加工目標
中心軸Ｘen（ｎ＝８であるからＸe8）は前述の首部４ｃ
の加工目標中心軸Ｘecと同一となり、この加工目標中心
軸Ｘecを中心にスピニング加工が行なわれ、首部４ｃが
形成される。

【００４３】尚、本実施形態では図５に示すように１回
当りの加工量を等しく設定したが、要求される加工方法
に応じて１回当りの加工量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。
また、加工サイクル回数Ｎは適宜設定されるが、１サイ
クル当りの加工量が管素材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。

【００４４】而して、図２において、先ずクランプ装置
１２の上側クランプ１７が上昇した状態で、下側クラン
プ１３のクランプ面上に加工対象の管素材４が配置さ
れ、ストッパ１９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の中心軸Ｘｔが主軸２１の中心軸Ｘｒと同
軸となるように位置決めされる（図３の状態とは異な
る）。また、各ローラ２８は管素材４の外径よりも外側
に退避している。

【００４５】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２及び図３の左方向に移動）、ク
ランプ装置１２の出力軸３１ａの中心（図５の回転中心
Ｃｔ）から所定距離（Ｌ３）の点に各ローラ２８が位置
した状態で停止される。第１回の加工サイクル（ｎ＝
１）では、図６に示すように加工目標中心軸としてＸe1
が用いられ、クランプ装置１２を角度θ１回転駆動する
と共にＹ軸方向に距離Ｇ１移動させれば、加工目標中心
軸Ｘe1は主軸２１（図６に中心軸Ｘｒで表す）と重合す
る。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。

【００４６】この状態から、主軸２１が中心軸Ｘｒ（＝
加工目標中心軸Ｘe1）を中心に回転駆動され、各ローラ
２８が中心軸Ｘe1（＝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２８が中心軸Ｘe1（＝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２及び図３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中心軸Ｘe1（＝Ｘ
ｒ）を中心に回転しながら、中心軸Ｘe1（＝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６に示すようにテーパ部４b1及び首部４c1が形
成される。

【００４７】同様にして、第３回の加工サイクル（ｎ＝
３）が行なわれ、図７及び図１０に示すようにテーパ部
４b3及び首部４c3が形成される。そして、例えば第６回
の加工サイクル（ｎ＝６）では、図８に示すようにテー
パ部４b6及び首部４c6が形成される。このようにして第
８回の加工サイクル（ｎ＝８）が行なわれると、図９及
び図１１に示すように最終形状のテーパ部４ｂ及び首部
４ｃとなり、縮径部が完成する。尚、第２回、第４回、
第５回の加工サイクルにおける中間加工品については図
示を省略した。

【００４８】上述の図５乃至図１１を参照して説明した
スピニング加工は、コントローラＣＴにより図１２乃至
図１４のフローチャートに基づいて行なわれる。先ず、
ステップ１０１において入力装置ＩＰによって各種パラ
メータが入力される。具体的には、管素材４の直径Ｄ、
加工目標のテーパ部４ｂの最小直径、即ち首部４ｃの直
径Ｄｋ、テーパ部４ｂの最小径部の中心Ｒの最終偏心量
Ｇｒ、最終曲げ角度θ、Ｓ−Ｒ間のＸ軸方向の距離Ｌ
１、Ｒ−Ｃｅ間のＸ軸方向の距離Ｌ２、Ｃｅ−Ｃｔ間の
Ｘ軸方向の距離Ｌ３、加工回数（Ｎ）が入力される。

【００４９】そして、ステップ１０２，１０３に進み、
縮径量Ｐｙ及びＱｙに基づき夫々Ｙ軸方向のピッチＰys
及びＱysが演算される。次に、ステップ１０４にてカウ
ンタの値ｎがインクリメントされた後、ステップ１０
５，１０６に進み、夫々テーパ部上方の加工目標位置Ｐ
ｎ座標（Ｐxn，Ｐyn）及びテーパ部下方の加工目標位置
Ｑｎの座標（Ｑxn，Ｑyn）が演算される。

【００５０】続いて、図１３のステップ１０７，１０
８，１０９，１１０に進み、夫々ローラ２８の径方向移
動量（即ち、図５の距離Ｄｎの１／２）、クランプ装置
１２の回転角度（即ち、図５の角度θｎ）、クランプ装
置１２のＹ軸方向移動量（即ち、図５の距離Ｇｎ）、及
びローラ２８のＸ軸方向移動量（即ち、図５の距離Ｌ
ｎ）が演算される。そして、これらの演算結果はステッ
プ１１１にてメモリＭＥに格納される。上記のステップ
１０５乃至１１１の演算処理は、ステップ１１２におい
てカウンタの値ｎがＮ（本実施形態では８）となるまで
繰り返され、演算処理が終了するとステップ１１３にて
カウンタの値ｎがクリア（ｎ＝０）された後加工手順が
記憶される。

【００５１】次に、上記の加工手順に基づく加工処理に
ついて、図１４に示すフローチャートを参照して説明す
る。先ず、ステップ２０１にてカウンタの値ｎがインク
リメントされた後、ステップ２０２乃至２０６にて夫々
ローラ２８の径方向移動量（Ｄｎ／２）、ローラ２８の
Ｘ軸方向移動量（Ｌｎ）、クランプ装置１２の回転角度
（θｎ）、クランプ装置１２のＹ軸方向移動量（Ｇ
ｎ）、及びスピニング加工に関するその他のデータがメ
モリＭＥから読み出され、これらに基づき、ステップ２
０７において管素材４及びローラ２８が移動すると共
に、ローラ２８が主軸２１（中心軸Ｘｒ）回りに回転駆
動されて第１回のスピニング加工が行なわれる。尚、こ
れらの作動は四軸協調動作によって行なうこととしても
よい。即ち、ステップ２０２乃至２０５に基づく各装置
の作動を同時に行なうものであり、これによって加工時
間を短縮することができる。また、これにより連続的な
加工となるため、加工度が一定となり形状精度を一層向
上させることができ、更には加工形状の自由度を向上さ
せることも可能となる。

【００５２】同様に、上記のステップ２０１乃至２０６
にて読み出された移動量等に応じてステップ２０７にお
いて第２回以降のスピニング加工が行なわれ、ステップ
２０８においてカウンタの値ｎがＮ（＝８）となるまで
順次スピニング加工が行なわれる。これにより、図６乃
至図９に示すように管素材４の端部に縮径部が形成され
る。スピニング加工が終了するとステップ２０９に進み
後処理（各種メモリ値のクリア等）が行なわれ、ステッ
プ２１０にてローラ２８等が原位置に復帰する。尚、図
５の態様では管素材４に対し傾斜軸を中心とするスピニ
ング加工（曲げ）と偏心軸を中心とするスピニング加工
を組み合わせた加工が行なわれることになるが、最終曲
げ角度θが０であるときには偏心加工となり、最終曲げ
角度θが０であり且つ最終偏心量Ｇｒが０であるときに
は同軸加工となる。

【００５３】而して、本実施形態の縮径加工によれば複
数の加工目標中心軸（Ｘe1〜Ｘe8，Ｘec）の各々を中心
として、ローラ２８が常に管素材４の被加工面（テーパ
部４ｂ、首部４ｃ）に接した状態で順次スピニング加工
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だけでなく、加工部の肉
厚減少や偏肉が最小限に抑えられ、所望の強度が確保さ
れる。また、加工に無理がないので総合的な加工限界が
向上する。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。また、マンドレル４０の直径は、管素材４の加工
後の首部４ｃ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４ｃ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４ｃを容易に滑らかな面に形成することができる。

【００５４】更に、上記の実施形態において管素材４の
両端部にスピニング加工を行なう場合には、一方の端部
にスピニング加工を行なった後、管素材４を反転させる
必要がある。この反転作業を、一旦機械を停止した後、
手作業によって行なうこととすると、作業が煩雑になる
だけでなく、加工時間が増加する。更に、管素材４の両
端部相互の関係が三次元的な製品を製造する際には、管
素材４の反転作業と同時に、円周方向にも所定の角度回
転させて調整する必要があり、調整作業が容易ではな
い。そこで、図１５乃至図２１に示し以下に説明する実
施形態においては、クランプ装置１２の駆動機構に若干
変更を加えると共に、チャック装置６０を付設すること
としている。

【００５５】先ず、本実施形態におけるクランプ装置１
２に対する駆動機構は、図１５に示すように、モータ３
１の出力軸３１ａ（図２）に連動するように配置された
歯車３４と、この歯車３４に噛合する歯車３５を備え、
この歯車３５によってクランプ装置１２の下側クランプ
１３が台１ａに平行な面上で３６０度回転駆動可能に構
成されている。そして、クランプ装置１２を中心にロー
ラ２８と反対側に、チャック装置６０が配設されてい
る。このチャック装置６０は、図１５及び図２１に示す
ように、主軸２１の中心軸Ｘｒ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６１を備え、図２１
に示すようにチャック６１によって管素材４を保持した
状態で、中心軸Ｘｒ（図１５）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６０は主軸２１の中心軸Ｘｒ
に平行に配置されたレール６２に沿って、クランプ装置
１２に対し進退可能に配設されている。尚、このときの
駆動手段は、図示を省略したが電動モータが用いられ、
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。

【００５６】図１５は、前述の実施形態と同様に管素材
４の一端部にスピニング加工が行なわれた後、チャック
６１が外方に移動して管素材４の保持が解除され、チャ
ック装置６０がレール６２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１２が歯車３５の
中心を軸に回転駆動され、図１６に示すように管素材４
が中心軸Ｘｒと同軸の原位置に復帰する。そして、ロー
ラ２８が中心軸Ｘｒにそって、図１６の右方の原位置に
復帰する。続いて、クランプ装置１２の上側クランプ１
７（図２）が上昇駆動され、アンクランプ状態とされ
る。

【００５７】次に、図１７に示すように、チャック装置
６０がレール６２に沿って前進駆動され、管素材４の他
端部がチャック６１によって保持される。そして、チャ
ック装置６０が管素材４と共に中心軸Ｘｒ回りに回転駆
動され、割り出しが行なわれる。即ち、図１８に矢印で
示すように回転駆動され、管素材４が所定の回転角度回
転すると上側クランプ１７が下降駆動され、管素材４は
上側クランプ１７と下側クランプ１３の間に保持され
る。この後、チャック装置６０は図１８の左方に後退駆
動される。尚、管素材４の両端部が同一の平面内にある
場合には、割り出しは行なわれず、反転作動のみが行な
われる。

【００５８】上記の状態から、クランプ装置１２が管素
材４を保持した状態で歯車３５の中心を軸に１８０°回
転駆動されると管素材４は図１９に示すように反転す
る。このとき、必要に応じ、図１９に二点鎖線で示すロ
ボットアームＲＡを介して、レーザ切断装置（図示省
略）によって首部４ｂのトリム処理が行なわれる。そし
て、管素材４の他端部（図１９の右方側）がスピニング
加工されて、図２０に示す状態となる。この後、クラン
プ装置１２による保持状態が解除され、加工後の管素材
４が取り出される。

【００５９】而して、本実施形態によれば管素材４の両
端部に対するスピニング加工を一工程中で連続して行な
うことができるので、前述の実施形態より加工時間を短
縮することができる。更に、チャック装置６０を管素材
４に伴って回動（移動）自在としておけば、原位置復帰
（図１６）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１２にチャック装置６０のような割出し機構
を設ければ、別途チャック装置６０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。

【００６０】尚、前述の図１９に示す実施形態において
は、レーザ切断装置（図示省略）によって首部４ｂのト
リム処理を行なうように構成されているが、スピンニン
グ加工後に別途行なうこととなる。これに対し、図２２
に示すように各ローラ２８の先端に夫々、各ローラ２８
より小径の円板状刃具７０を設けることとすれば、スピ
ンニング加工後に連続してトリム処理を行なうことがで
きる。このとき、刃具７０は各ローラ２８の先端に固定
しローラ２８と一体的に回動するように構成すればよい
が、各ローラ２８に対して回動自在に装着し、ローラ２
８とは独立して回動し得るように構成してもよい。ある
いは、駆動機構は複雑になるが、刃具７０を各ローラ２
８間に配設し、ローラ２８とは別にフランジ２４に回動
自在に装着することもできる。而して、図２２の実施形
態によれば、二点鎖線で示すようにローラ２８によるス
ピニング加工が行なわれた後、連続して首部４ｂの先端
に対し刃具７０によるトリム処理が行なわれ、中心軸に
垂直な開口端面が形成される。

【００６１】上記の実施形態においては筐体２０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２の左側に集中して配置することとしても
よい。また、上記の実施形態においては、管素材４の中
心軸Ｘｔが主軸２１の中心軸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の中心軸Ｘｔのベー
スＢＳからの高さを可変とし、主軸２１の中心軸Ｘｒに
対し鉛直方向にも調整可能に構成してもよい。例えば、
図２３及び図２４を参照して以下に説明するように、管
素材４を鉛直方向に駆動する駆動機構を付加することと
すれば、調整が一層容易となる。

【００６２】図２３及び図２４において、台１ａはＺ軸
ガイド柱３８に移動可能に支持され、管素材４の中心軸
Ｘｔが主軸２１の中心軸Ｘｒに対してＺ軸方向にも調整
可能に構成されている。具体的には、本実施形態の第１
の駆動機構２は、台１ａとベースＢＳとの間に配置され
る歯車機構３５を備えており、この歯車機構３５は螺子
軸３４に係合し、更にこの螺子軸３４は台１ａに形成さ
れた孔に係合するように構成されている。また、歯車機
構３５は、ベースＢＳに固定されたサーボモータ３７に
連結軸３６を介して連結されている。

【００６３】このように構成されているので、サーボモ
ータ３７によって連結軸３６が回転駆動されると、歯車
機構３５を介して螺子軸３４が回転駆動され、台１ａが
Ｚ軸方向に駆動される。従って、管素材４の中心軸Ｘｔ
はベースＢＳに対して所定の位置に調整され、中心軸Ｘ
ｔは主軸２１の中心軸Ｘｒに対して所定の位置関係に調
整される。この結果、管素材４の中心軸ＸｔはＸ軸に対
して偏心するだけでなく、Ｚ軸に対しても偏心するよう
に配置することができるので、スピニング加工時には正
確な調整を容易に行なうことができる。尚、図２３及び
図２４には示していないが、サーボモータ３７は図１の
コントローラＣＴにより駆動回路を介して制御される。

【００６４】上述の図２３及び図２４に示す装置によっ
て製造される管素材４は、その中心軸Ｘｔが、Ｚ軸に沿
って偏心距離Ｈだけ主軸２１の中心軸Ｘｒに対して偏心
するだけでなく、主軸２１の中心軸Ｘｒに対して角度θ
を成すように形成することができる。このとき、中心軸
Ｘｔと中心軸Ｘｒは同一の面上にはなく、また相互に交
差することもないので、これらは捩れ（ｓｋｅｗ）の関
係にある。図２５乃至図２７には、管素材４の非加工部
ＵＰの中心軸Ｘｔに対して捩れの関係にある中心軸Ｘpp
を有する異径部ＰＰ（図２５及び図２６の左側に示す加
工部であり、この例では縮径部となる）を備えた管素材
４の一例を示している。尚、図２５乃至図２７に示した
管素材４は、図２５及び図２６の右側に示すように、一
端側に非加工部ＵＰの中心軸Ｘｔと同軸の中心軸を有す
る異径部ＰＮ（この例では縮径部）が形成されているの
に対し、他端側には、非加工部ＵＰの中心軸Ｘｔに対し
て距離Ｈ偏心すると共に、中心軸Ｘｔに対して角度θを
成す中心軸Ｘppを有する異径部ＰＰが形成されている。

【００６５】上記の実施形態は何れも管素材４の端部を
縮径する縮径方法に係るものであるが、スピニング加工
時にローラ２８を管素材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、図２８に示すように、端部
を拡径した異径部ＰＰを形成することができる。このよ
うに、図２３及び図２４に記載の装置によれば、ワーク
の一例である管素材４には、異径部として、縮径部に限
らず拡径部も形成することができ、その軸も非加工部に
対し同軸に限るものではなく、偏心、傾斜、及び捩れの
少くとも一つの非同軸に形成することができる。

【００６６】

【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乃至４及
び請求項９乃至１１に記載のワークの異径部成形方法及
び装置においては、ワークの非加工部から、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、この複数の目標加工部
に基づき複数の加工目標軸を設定し、複数の加工目標軸
のうちの一つとワークの加工対象部の中心軸が略同軸と
なるようにワークを支持し、加工対象部の中心軸を各加
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
って加工対象部を成形し、最終目標加工部形状に形成す
るように構成されており、円滑且つ効率的にスピニング
加工が行なわれるので、ワークに対し異径部を迅速且つ
容易に一体的に形成することができ、滑らかな加工面を
確保しつつ、ワークの加工対象部を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。

【００６７】また、請求項５乃至６及び請求項１２乃至
１３に記載の成形方法及び装置によれば、ワークの一端
部を加工して最終目標加工部形状に形成した後、連続し
てワークの他端部に対しスピニング加工を行なうことが
できるので、迅速にスピニング加工を行なうことがで
き、良好な生産性を得ることができる。

【００６８】更に、請求項７及び請求項１４に記載の成
形方法及び装置によれば、スピニング加工に連続してワ
ークの異径部をトリミング処理することができるので、
最終製品まで連続した処理が可能となり、一層良好な生
産性を得ることができる。

【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
の全体構成を示すブロック図である。

【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側面図である。

【図３】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４】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加工目標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加工目標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加工目標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
り管素材の端部に対し加工目標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加工目標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図である。

【図１０】図７の工程の管素材の端部形状を示す側面図
である。

【図１１】図９の工程の管素材の端部形状を示す側面図
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
置の作動を示すフローチャートである。

【図１３】本発明の一実施形態に係るスピニング加工装
置の作動を示すフローチャートである。

【図１４】本発明の一実施形態における加工処理のルー
チンを示すフローチャートである。

【図１５】本発明の他の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１６】本発明の他の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１７】本発明の他の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１８】本発明の他の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１９】本発明の他の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２０】本発明の他の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２１】本発明の他の実施形態におけるチャック装置
の正面図である。

【図２２】本発明の更に他の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２３】本発明の別の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２４】本発明の別の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２５】本発明の別の実施形態に係るスピニング加工
装置によってスピニング加工を行なった管素材の正面図
である。

【図２６】本発明の別の実施形態に係るスピニング加工
装置によってスピニング加工を行なった管素材の平面図
である。

【図２７】本発明の別の実施形態に係るスピニング加工
装置によってスピニング加工を行なった管素材の側面図
である。

【図２８】管素材の端部を拡径して異径部を形成する状
態を示すスピニング加工装置の一部の平面図である。

【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，４ｂテーパ部，４ｃ首部，９，１６，３
１，５５モータ，１８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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開2000−190031（ＪＰ，Ａ) 特開2000−254734（ＪＰ，Ａ) 特開平３−226327（ＪＰ，Ａ) 特開2000−288639（ＪＰ，Ａ) 特開2000−246353（ＪＰ，Ａ) 特開2000−94050（ＪＰ，Ａ) 実開昭61−110823（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B21D 22/14 - 22/18 B21D 41/04

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】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
ることを特徴とするワークの異径部成形方法。
【請求項２】前記スピニング加工は、少くとも一つの
ローラと前記ワークを、前記各加工目標軸を中心に相対
的に回転駆動すると共に、前記少くとも一つのローラ
を、前記加工対象部の外周面に当接するように前記各加
工目標軸に対して相対的に径方向に駆動して、前記加工
対象部の中心軸を前記各加工目標軸と一致させると共
に、前記各加工目標軸における前記加工対象部の径を変
化させることを特徴とする請求項１記載のワークの異径
部成形方法。
【請求項３】前記スピニング加工は、複数のサイクル
で行ない、各サイクルの開始時に、前記各加工目標軸と
前記ワークの加工対象部の中心軸を相対的に駆動して前
記ワークの加工対象部の中心軸を前記各加工目標軸と一
致させることを特徴とする請求項２記載のワークの異径
部成形方法。
【請求項４】前記スピニング加工は、前記少くとも一
つのローラが前記加工対象部の外周面に当接している
間、前記ワークを駆動することを特徴とする請求項３記
載のワークの異径部成形方法。
【請求項５】前記ワークの一端部を加工して最終目標
加工部形状に形成した後、前記ワークに対して垂直な軸
を中心に前記ワークを回転して前記ワークを支持し、前
記ワークの他端部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記載のワークの異径部成形方法。
【請求項６】前記ワークの一端部を加工して最終目標
加工部形状に形成した後、前記ワークの非加工部の中心
軸を中心に前記ワークを回転し、前記ワークの他端部を
前記ワークの一端部に対して所定の関係となるように位
置決めすることを特徴とする請求項５記載のワークの異
径部成形方法。
【請求項７】前記スピニング加工の終了後、前記スピ
ニング加工に連続して、前記少くとも一つのローラに支
持した少くとも一つのトリミング部材によって前記ワー
クの異径部をトリミング処理することを特徴とする請求
項２記載のワークの異径部成形方法。
【請求項８】前記ローラ３個を、前記ワークに対して
相対的に回転駆動すると共に、前記各加工目標軸に対し
て相対的に径方向に駆動することを特徴とする請求項２
記載のワークの異径部成形方法。
【請求項９】主軸と、該主軸に回転可能に支持する回
転部材と、前記主軸に対して径方向に移動可能に且つワ
ークの加工対象部の外周面に当接するように前記回転部
材に支持する少くとも一つのローラと、前記ワークの非
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
クと前記少くとも一つのローラの少くとも一方を相互に
相対的に駆動する第１の駆動手段と、前記少くとも一つ
のローラを前記複数の加工目標軸のうちの各加工目標軸
に対し径方向に駆動すると共に、前記少くとも一つのロ
ーラが前記加工対象部の外周面に当接した状態で、前記
少くとも一つのローラを前記主軸回りに前記ワークに対
して相対的に回転駆動する第２の駆動手段と、前記加工
対象部を前記最終目標加工部形状に形成するように前記
第１の駆動手段及び第２の駆動手段を制御する制御手段
とを備えたことを特徴とするワークの異径部成形装置。
【請求項１０】前記第１の駆動手段は、前記ワークと
前記少くとも一つのローラの少くとも一方を相互に相対
的に駆動し、前記少くとも一つのローラが前記加工対象
部の外周面に当接した状態で、前記少くとも一つのロー
ラを前記各加工目標軸方向に径方向に駆動し、前記第２
の駆動手段は、前記ワークと前記少くとも一つのローラ
の少くとも一方を回転駆動し、前記加工対象部を前記最
終目標加工部形状に形成することを特徴とする請求項９
記載のワークの異径部成形装置。
【請求項１１】前記第１の駆動手段は、前記ワークと
前記少くとも一つのローラの少くとも一方を相互に相対
的に駆動し、複数のサイクルに基づき前記加工対象部の
中心軸と前記各加工目標軸が相互に漸近するように駆動
し、前記第２の駆動手段は、各サイクル毎に前記少くと
も一つのローラを前記ワークに対して前記主軸回りに回
転駆動することを特徴とする請求項１０記載のワークの
異径部成形装置。
【請求項１２】前記ワークの一端部を加工して前記最
終目標加工部形状に形成した後、前記ワークに対して垂
直な軸を中心に前記ワークを回転し、前記ワークの他端
部を前記少くとも一つのローラによって加工するように
前記ワークを支持する手段を備えたことを特徴とする請
求項９記載のワークの異径部成形装置。
【請求項１３】前記ワークの一端部を加工して前記最
終目標加工部形状に形成した後、前記ワークの非加工部
の中心軸を中心に前記ワークを回転し、前記ワークの他
端部を前記ワークの一端部に対して所定の関係となるよ
うに位置決めする手段を備えたことを特徴とする請求項
１２記載のワークの異径部成形装置。
【請求項１４】前記少くとも一つのローラに支持し、
前記ワークの異径部をトリミング処理する少くとも一つ
のトリミング部材を備えたことを特徴とする請求項９記
載のワークの異径部成形装置。
【請求項１５】前記第２の駆動手段が、前記主軸に対
して径方向に駆動すると共に前記主軸回りに回転駆動す
る３個のローラを具備したことを特徴とする請求項９記
載のワークの異径部成形装置。