(57)【要約】【課題】変形中に管体の空回りを生じることがなく、管体に対する絞り加工を適正に行うことができるようにする。【解決手段】クランパ６Ａ〜６Ｆは、管体１００の半径方向における所定範囲の中間位置で管体１００の外周面に内周面を当接させて管体１００を挟持する。クランパ６Ａ〜６Ｆは、管体１００の外周面に当接した状態から更に互いに近接する方向に移動することができる。管体１００の変形作業中にクランパ６Ａ〜６Ｆが支持体３とともに回転している間に、移動部材４がクランパ６Ａ〜６Ｆに対して半径方向に沿って互いに近接する方向の移動力を供給し続ける。変形作業中に管体１００の変形箇所の近傍の径が収縮した時に、クランパ６Ａ〜６Ｆは半径方向に沿って互いに近接する方向に移動し、管体１００を挟持し続ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
変形対象である管体の外周部を周方向に沿って少なくとも３分割したそれぞれの領域で、前記管体の半径方向に沿って所定範囲内で互いに接近及び離間する方向に往復移動自在に配置されるとともに、前記所定範囲の中間位置で内周面を前記管体の外周面に当接させる複数のクランパと、
前記複数のクランパのそれぞれに半径方向に沿って互いに接近する方向の移動力を供給する移動部材と、
前記複数のクランパを一体にして前記管体の軸周りに回転させる回転機構と、を備え、
前記移動部材は、前記内周面を前記管体の外周面に当接させた後に前記回転機構によって回転中の前記複数のクランパのそれぞれに、前記移動力を継続して供給するスピニング装置。
【請求項２】
前記複数のクランパのそれぞれの間に配置され、前記複数のクランパを前記管体の周方向に沿って互いに離間する方向に付勢する弾性部材と、
軸方向の両端が開放した中空軸体であり、第１の端部に前記複数のクランパを半径方向に沿って往復移動自在に保持する支持体と、をさらに備え、
前記複数のクランパのそれぞれは、外周部に前記管体の軸方向に沿って傾斜した傾斜面を有し、
前記移動部材は、前記支持部材の内部に前記軸方向に沿って摺動自在に嵌入する本体と、前記本体の前記第１の端部側に設けられて前記複数のクランパのそれぞれの前記傾斜面に摺動自在に当接する複数のスライド部材と、前記本体に前記軸方向の移動力を供給する駆動機構と、を含み、
前記回転機構は、前記支持体に前記軸周りの回転力を供給する請求項１に記載のスピニング装置。
【請求項３】
前記本体は、軸方向の両端が開放した中空軸体であり、
前記本体を軸方向に沿って往復移動自在に貫通し、一端部に前記管体の端面に当接する当接部材を備えた位置決め部材と、
前記位置決め部材を前記軸方向に変位させる変位機構と、をさらに備えた請求項１又は２に記載のスピニング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、管体に絞り加工等を施す際に用いられ、管体を保持して回転させるスピニング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属製の円筒形状の薄肉管体を素材とした製品には、軸方向の一部を軸周りに回転対称となる形状に変形させたものがある。例えば、内燃機関の触媒コンバータの容器は、端部に排気管に接続される小径部がコーン部に連続して形成されている。
【０００３】
このように、管体の軸方向の一部を変形させる加工方法として、絞り加工が知られている。絞り加工では、スピニング装置によって管体を回転させ、回転している管体の周面にフォーミングローラ等の成形工具を当接させ、管体の一部を塑性変形させる。
【０００４】
スピニング装置は、本体にクランプ部を回転自在に備えている（例えば、特許文献１参照。）。クランプ部には、管体の周面に沿って複数のクランパが配置されている。複数のクランパのそれぞれは、管体の半径方向に沿って互いに接近及び離間する方向に移動自在にされている。複数のクランパは、軸方向について管体の変形箇所と異なる位置に設定された挟持箇所を外側から挟持する。絞り加工を安定した状態で行うためには、管体の周面におけるクランプ部の挟持箇所を変形箇所にできるだけ近づける必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１６０５３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
管体の周面における変形箇所に外側から成形工具を当接させて塑性変形させると、変形箇所の近傍の径が収縮する。変形開始前に管体の外周面を挟持する位置で複数のクランパの半径方向の位置を固定した状態で絞り加工を行うと、変形開始後に径が収縮した管体を複数のクランパで挟持できず、管体が空回りして絞り加工を適正に行うことができなくなる。
【０００７】
この発明の目的は、変形開始後に管体の変形箇所の近傍の径が収縮した場合にもクランプ部によって管体を挟持することができ、変形中に管体の空回りを生じることがなく、管体に対する絞り加工を適正に行うことができるスピニング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、この発明のスピニング装置は、クランパ、移動部材、回転機構を備えている。クランパは、変形対象である管体の外周部を周方向に沿って少なくとも３分割したそれぞれの領域で、管体の半径方向に沿って所定範囲内で互いに接近及び離間する方向に往復移動自在に配置されるとともに、所定範囲の中間位置で内周面を管体の外周面に当接させる。回転機構は、複数のクランパを一体にして管体の軸周りに回転させる。移動部材は、内周面を管体の外周面に当接させた状態で回転中の複数のクランパのそれぞれに、半径方向に沿って互いに接近する方向の移動力を継続して供給する。
【０００９】
この構成では、複数のクランパは、変形対象である管体の半径方向における所定範囲の中間位置で管体の外周面に内周面を当接させて管体を挟持する。したがって、複数のクランパは、管体の外周面に当接した状態からさらに互いに近接する方向に移動することができる。管体の変形作業中に回転機構によって複数のクランパが回転している間に、移動部材が複数のクランパに対して半径方向に沿って互いに近接する方向の移動力を供給し続ける。このため、管体の変形作業中に管体の変形箇所の近傍の径が収縮すると、複数のクランパは半径方向に沿って互いに近接する方向に移動し、管体を挟持し続ける。
【００１０】
この構成において、さらに弾性部材及び支持体を備えてもよい。弾性部材は、複数のクランパのそれぞれの間に配置され、複数のクランパを互いに離間する方向に付勢する。支持体は、軸方向の両端が開放した中空軸体であり、第１の端部に記複数のクランパを半径方向に沿って往復移動自在に保持する。この場合に、複数のクランパのそれぞれは、外周部に管体の軸方向に沿って傾斜した傾斜面を有するものとする。また、移動部材は、支持部材の内部に軸方向に沿って摺動自在に嵌入する本体と、本体における第１の端部側に設けられて複数のクランパのそれぞれの傾斜面に摺動自在に当接する複数のスライド部材と、本体に軸方向の移動力を供給する駆動機構と、を含むものとする。さらに、回転機構は、支持体に軸周りの回転力を供給するものとする。
【００１１】
駆動機構が支持体内で移動部材の本体を軸方向に移動させると、軸方向について複数のスライド部材のそれぞれと複数のクランパの傾斜面との当接位置が変化し、複数のクランパを半径方向に沿って移動させることができる。
【００１２】
また、移動部材の本体を、軸方向の両端が開放した中空軸体としてもよい。この場合に、位置決め部材及び変位機構をさらに備えてもよい。位置決め部材は、移動部材の本体を軸方向に沿って往復移動自在に貫通し、一端部に管体の端面に当接する当接部材を備える。変位機構は、位置決め部材を軸方向に変位させる。
【００１３】
変位機構によって位置決め部材を軸方向に変位させることで、管体の端面の位置を規定することができ、管体を軸方向について位置決めすることができる。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、複数のクランパを、管体の外周面に当接した状態からさらに互いに近接する方向に移動することができるようにしておき、管体の変形作業中に複数のクランパに対して半径方向に沿って互いに近接する方向の移動力を供給し続けることができる。管体の変形作業中に管体の変形箇所の近傍の径が収縮しても、複数のクランパが半径方向に沿って互いに近接する方向に移動し、管体を挟持し続けることができ、変形中に管体の空回りを生じることがなく、管体に対する絞り加工を適正に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】この発明の実施形態に係るスピニング装置の側面断面図である。
【図２】この発明の実施形態に係るスピニング装置の側面断面図である。
【図３】この発明の実施形態に係るスピニング装置の側面断面図である。
【図４】スピニング装置の要部の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１〜図３は、この発明の実施形態に係るスピニング装置の側面図である。図４（Ａ）及び（Ｂ）は、同スピニング装置の要部の正面図である。スピニング装置１は、変形対象である管体１００の一端部にコーン部１０１及び接続用の小径部１０２を形成する絞り加工に用いられる。
【００１７】
スピニング装置１は、フレーム２、支持体３、移動部材４、スライド部材５Ａ〜５Ｆ、クランパ６Ａ〜６Ｆ、位置決め部材７、プーリ８、油圧シリンダ９、変位機構１０、弾性部材１１を備えている。
【００１８】
フレーム２は、支持体３を回転自在に支持する。支持体３は、軸方向の両端が開放した中空軸体であり、前面側端部（この発明の第１の端部に相当する。）にクランパ６Ａ〜６Ｆを半径方向に沿って移動自在に保持している。
【００１９】
移動部材４は、この発明の移動部材の本体に相当する。移動部材４は、軸方向の両端が開放した中空軸体であり、支持体３の内部に軸方向に沿って摺動自在に嵌入している。
【００２０】
スライド部材５Ａ〜５Ｆは、移動部材４の前面側端部で、移動部材４の内周を周方向に沿って一例として６等分した位置のそれぞれに配置されている。スライド部材５Ａ〜５Ｆの内周面は、軸方向に沿って傾斜した傾斜面にされている。この傾斜面は、互いに対向する２つのスライド部材（例えば、スライド部材５Ａとスライド部材５Ｄ）において、前面側に向かって互いの間隔が短くなる方向に傾斜している。
【００２１】
クランパ６Ａ〜６Ｆは、支持体３の前面側端部で、移動部材４の内周を周方向に沿って６等分した位置のそれぞれに配置されている。クランパ６Ａ〜６Ｆの外周面は、軸方向に沿って傾斜した傾斜面にされている。この傾斜面は、互いに対向する２つのクランパ（例えば、クランパ６Ａとクランパ６Ｄ）において、前面側に向かって互いの間隔が長くなる方向に傾斜している。クランパ６Ａ〜６Ｆの傾斜面に、スライド部材５Ａ〜５Ｆの傾斜面がそれぞれ外側から当接している。
【００２２】
図１〜図３では、クランパ６Ａ〜６Ｆ（クランパ６Ｂ，６Ｃ，６Ｅ，６Ｆは図１〜図３には現れない。）のそれぞれは２部品で構成されているが、一体的に動作する。
【００２３】
クランパ６Ａ〜６Ｆの傾斜面は、スライド部材５Ａ〜５Ｆの傾斜面と同一の角度にされている。スライド部材５Ａ〜５Ｆのそれぞれの内周面は、クランパ６Ａ〜６Ｆのそれぞれの外周面に摺動自在に密着している。
【００２４】
位置決め部材７は、移動部材４の内部を貫通する軸体であり、移動部材４の前面側端部で軸方向に移動自在に支持されている。位置決め部材７は、前面側端部に当接部材７１を備えている。当接部材７１は、一例として円盤形状を呈し、管体１００の背面側の端面に当接する。
【００２５】
プーリ８は、図示しないモータ及びＶベルトとともにこの発明の回転機構を構成する。プーリ８は、支持体３の外周面に固定されており、モータの回転がＶベルトを介して供給される。プーリ８に供給する回転によって支持体３が回転する。
【００２６】
油圧シリンダ９は、この発明の駆動機構に相当する。油圧シリンダ９は、支持体２の背面側端部に設けられており、内部にスライダ９１を軸方向に移動自在に備えている。スライダ９１は、移動部材４の背面側端部近傍に固定されている。油圧シリンダ９の内部におけるスライダ９１の前面側又は背面側の何れに圧油を供給するかに応じて、スライダ９１とともに移動部材４が軸方向に沿って背面側又は前面側に移動する。
【００２７】
変位機構１０は、位置決め部材７に軸方向の移動力を供給する。変位機構１０には、油圧機構、モータ等の任意の手段を用いることができる。
【００２８】
弾性部材１１は、クランパ６Ａ〜６Ｆのそれぞれの間に着脱自在に配置されており、弾性力によってクランパ６Ａ〜６Ｆを互いに離間する方向に付勢する。したがって、弾性部材１１の弾性力は、半径方向に沿って外側に向かう付勢力としてクランパ６Ａ〜６Ｆのそれぞれに作用する。弾性部材１１は、一例としてウレタンを用いている。
【００２９】
移動部材４の軸方向に沿う移動にともなってスライド部材５Ａ〜５Ｆも軸方向に沿って移動する。スライド部材５Ａ〜５Ｆが軸方向に沿って移動すると、スライド部材５Ａ〜５Ｆの傾斜面とクランパ６Ａ〜６Ｆの傾斜面との軸方向における当接位置が変化する。クランパ６Ａ〜６Ｆは、支持体３に半径方向にのみ移動自在に保持されており、弾性部材１１の弾性力によって半径方向の外側に向かって付勢されている。このため、移動部材４の軸方向の移動に伴ってクランパ６Ａ〜６Ｆが半径方向に移動する。
【００３０】
油圧シリンダ９内のスライダ９１の前面側に圧油を供給すると、移動部材４は軸方向に沿って背面側に移動する。移動部材４がスライド部材５Ａ〜５Ｆとともに背面側に移動すると、クランパ６Ａ〜６Ｆはスライド部材５Ａ〜５Ｆの傾斜面によって外側から内側に向かって押圧され、半径方向に沿って互いに近接する方向に移動する。クランパ６Ａ〜６Ｆが半径方向に沿って互いに近接する方向に移動することにより、クランパ６Ａ〜６Ｆのそれぞれの間隔は収縮する。
【００３１】
油圧シリンダ９内のスライダ９１の背面側に圧油を供給すると、移動部材４は軸方向に沿って前面側に移動する。移動部材４がスライド部材５Ａ〜５Ｆとともに前面側に移動すると、クランパ６Ａ〜６Ｆはスライド部材５Ａ〜５Ｆの傾斜面によって押圧されなくなる。このため、弾性部材１１の弾性力によってクランパ６Ａ〜６Ｆは互いに離間する方向に移動する。クランパ６Ａ〜６Ｆが半径方向に沿って互いに離間する方向に移動することにより、クランパ６Ａ〜６Ｆのそれぞれの間隔は拡大する。
【００３２】
図２は、移動部材４が最も前面側に移動した状態を示している。図２に示す状態では、変位機構１０により、位置決め部材７の当接部材７１が軸方向において所定の加工位置に停止している。この状態で、クランパ６Ａ〜６Ｆの内周面の内側に前面側から管体１００が挿入される。管体１００の背面側の端面が当接部材７１の前面に当接することで、管体１００が軸方向の適正な位置まで挿入される。
【００３３】
図２に示す状態から油圧シリンダ９内のスライダ９１の前面側に圧油が供給されると、移動部材５はスライダ９１とともに背面側に向かって矢印Ｘ１方向に移動し、クランパ６Ａ〜６Ｆが半径方向に沿って互いに近接する方向に移動する。この移動によってクランパ６Ａ〜６Ｆの内周面が管体１００の外周面における前面側の端部近傍に当接し、図１に示すように管体１００はクランパ６Ａ〜６Ｆによって挟持される。
【００３４】
クランパ６Ａ〜６Ｆは、半径方向における所定範囲の移動範囲内における中間位置で内周面が加工前の管体１００の外周面に当接する。クランパ６Ａ〜６Ｆは、内周面が管体１００の外周面に当接した位置から更に半径方向に沿って互いに近接する方向に移動することができる。
【００３５】
クランパ６Ａ〜６Ｆによって管体１００を挟持した状態で、回転機構によって支持体３に回転が供給され、支持体３が移動体４、スライド部材５Ａ〜５Ｆ、クランパ６Ａ〜６Ｆ、位置決め部材７及び管体１００とともに回転する。絞り加工時には、管体１００におけるクランパ６Ａ〜６Ｆの前面側に突出した部分の外周面に、図示しないフォーミングローラを当接させる。
【００３６】
支持体３が回転している間においても、油圧シリンダ９内のスライダ９１の前面側には圧油を介して所定の圧力が供給され続ける。これによって、移動部材５には矢印Ｘ１方向の移動力が作用し続け、クランパ６Ａ〜６Ｆにはスライド部材５Ａ〜５Ｆから半径方向に沿って互いに近接する方向の移動力が供給され続けている。
【００３７】
管体１００の端部に対する絞り加工時には、管体１００においてクランパ６Ａ〜６Ｆによって挟持されている端部近傍の径が収縮する。この間においてもクランパ６Ａ〜６Ｆには、半径方向に沿って互いに近接する方向の移動力が継続的に供給されている。クランパ６Ａ〜６Ｆは管体１００の端部近傍の径の収縮に追従して半径方向に沿って互いに近接する方向に移動し、管体１００はクランパ６Ａ〜６Ｆによって確実に挟持され続ける。絞り加工中に管体１００の端部の変形によって端部近傍の径が収縮した場合にも、クランパ６Ａ〜６Ｆと管体１００との間に空回りを生じることがなく、管体１００を支持体３とともに確実に回転させることができ、絞り加工を適正に行うことができる。
【００３８】
絞り加工によって図１中に二点鎖線で示すように管体１００を所定の形状に変形させた後、支持体３の回転を停止し、油圧シリンダ９内のスライダ９１の背面側に圧油を供給して移動部材４を前面側に向けて矢印Ｘ２方向に移動させる。図３に示すように、移動部材４を最も前面側に移動させてクランパ６Ａ〜６Ｆを互いに離間する方向に移動させ、管体１００の挟持状態を解除した後、位置決め部材７を前面側に移動させる。これによって、管体１００は支持体３の前面側に放出される。位置決め部材７を軸方向に沿って移動させることで、加工後の管体１００を容易に取り出すことができる。
【００３９】
上記の実施形態では、管体１００の外周部を周方向に沿って６等分した位置に移動部材５Ａ〜５Ｆ及びクランパ６Ａ〜６Ｆを配置したが、これに限るものではない。但し、管体の管体１００を確実に挟持するためには、管体１００の外周部を周方向に沿って少なくとも３分割した位置のそれぞれで挟持すべきであり、３個以上の移動部材及びクランパを備えるべきである。
【００４０】
また、弾性部材１１としてはウレタンだけでなく、種々のゴムやスプリング等の任意の部材を用いることができる。さらに、スライド部材５Ａ〜５Ｆをキー部品等によってクランパ６Ａ〜６Ｆに互いの傾斜面に沿って摺動自在に係合させることで、弾性部材１１を省略することもできる。
【００４１】
なお、上記の実施形態はいずれも一例であり、この発明はこれらに限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々の変更を加えることが可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１  スピニング装置
３  支持体
４  移動部材
５Ａ〜５Ｆ  当接部材
６Ａ〜６Ｆ  クランパ
７  位置決め部材
８  プーリ（回転機構）
９  油圧シリンダ（駆動機構）
１０  変位機構
１１  弾性部材
１００  管体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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