(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転マンドレル（２０）の周囲に配置される管状ワーク（１０）が、回転された状態で、少なくとも一つの成形ローラ（４０）が前進されることによって成形される延伸フローフォーミング成形方法であって、
管状ワーク（１０）の壁厚が薄肉化されて、前記管状ワーク（１０）の長さが延伸され、
回転マンドレル（２０）として、設計の異なる円筒形及び／又は円錐形及び／又は隆起中空の部分を製造するための軸方向で外径の異なる円錐部を有するユニバーサル回転マンドレル（２０）が使用され、
成形時には、前記成形ローラと前記回転マンドレル（２０）は、前記管状ワーク（１０）に対して軸方向に相対的に移動され、前記管状ワーク（１０）の直径及び／又は壁厚を変えて設計するために、前記成形ローラ（４０）は、前記回転マンドレル（２０）に対して軸方向及び径方向に相対的に移動され、
主軸台（８４）に回転可能に支持されるクランプチャック（９４）に、前記管状ワーク（１０）の一端が径方向でクランプされ、前記クランプチャック（９４）が前記主軸台（８４）に配置された回転駆動部により回転駆動されることで前記管状ワークが回転され、
前記回転マンドレル（２０）は、前記主軸台（８４）に軸方向に移動可能に支持され、前記回転マンドレル（２０）が回転される成形時には前記クランプチャック（９４）と前記主軸台（８４）に対して軸方向に移動される、
延伸フローフォーミング成形方法。
【請求項２】
前記成形ローラ（４０）の送り出し方向に対して反対方向に流動する前記管状ワーク（１０）の材料を用いて、反対方向流動で実行される、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記成形ローラ（４０）の送り出し方向に流動する前記管状ワーク（１０）の材料を用いて、順方向流動で実行される、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記成形ローラ（４０）と前記回転マンドレル（２０）とは、前記管状ワーク（１０）に対して軸方向に相対的に移動され、前記管状ワーク（１０）の直径及び／又は壁厚を変
えて設計するために、前記成形ローラ（４０）は、前記回転マンドレル（２０）に対して軸方向及び径方向に相対的に移動される、請求項１から３の何れかに記載の方法。
【請求項５】
一定の直径と一定の壁厚を有するワーク部を成形するために、
前記成形ローラ（４０）は、前記管状ワーク（１０）に対して前記回転マンドレル（２０）と同一の速度で移動される、請求項１から４の何れかに記載の方法。
【請求項６】
前記回転マンドレル（２０）に対する軸方向及び／又は径方向への前記成形ローラ（４０）の相対的な移動は、前記回転マンドレル（２０）に対する前記成形ローラ（４０）の相対的位置、及び、成形ローラ（４０）と回転マンドレル（２０）との間の所定の間隙に応じて、測定及び制御手段によって制御される、請求項１から４の何れかに記載の方法。
【請求項７】
管状ワーク（１０）を成形するための、請求項１から６の何れかの方法を実行するための延伸フローフォーミング成形装置であって、
管状ワーク（１０）の内部に配置することができる回転マンドレル（２０）と、前記管状ワーク（１０）の方向に進み、前記管状ワーク（１０）を成形する少なくとも一つの成形ローラ（４０）と、前記管状ワークを回転させる回転駆動部と、を備え、
前記回転マンドレル（２０）は、軸方向で異なる外径を有する円錐部を有し、
成形時に、前記成形ローラ（４０）と前記回転マンドレル（２０）は、前記管状ワーク（１０）に対して軸方向に相対的に移動可能に支持されており、前記管状ワークの直径及び／又は壁厚を変えて設計するために、前記成形ローラ（４０）は、前記回転マンドレルに対して軸方向及び径方向に相対的に移動可能に配置され、
クランプチャック（９４）が設けられ、前記クランプチャック（９４）は、前記管状ワーク（１０）の一端を径方向でクランプするように形成され、かつ、主軸台（８４）に回転可能に支持されて、前記回転駆動部により回転駆動され、
前記回転マンドレル（２０）は、前記主軸台（８４）に軸方向に移動可能に支持され、前記クランプチャック（９４）と前記主軸台（８４）に対して軸方向に移動可能に支持される、装置。
【請求項８】
前記回転マンドレル（２０）は、円錐形、円筒形及び／又は隆起形状である、請求項７記載の装置。
【請求項９】
前記回転マンドレル（２０）はその外周に、少なくとも一つの内部ローラ（３９）を有する、請求項７又は８記載の装置。
【請求項１０】
少なくとも２つの成形ローラ（４０）を有する支持部（８６）及び／又は前記管状ワーク（１０）を固定する前記クランプチャック（９４）を有する前記回転駆動部は、機台（８２）に対して軸方向に移動可能である、請求項７から９の何れかに記載の装置。
【請求項１１】
前記成形ローラ（４０）は、前記支持部（８６）に径方向及び／又は軸方向に移動可能に配置されている、請求項１０記載の装置。
【請求項１２】
前記管状ワーク（１０）の長さ及び／又は壁厚及び／又は直径を測定して、前記回転マンドレル（２０）に対する前記成形ローラ（４０）の相対的な軸方向の移動及び／又は前記成形ローラ（４０）の径方向の移動を制御する測定及び制御手段を有する、請求項７から１１の何れかに記載の装置。
【請求項１３】
前記回転マンドレル（２０）に接続され、前記回転マンドレル（２０）の最大直径よりも小さい直径を有する送りロッド（３４）を備え、
前記送りロッド（３４）を移動する軸方向駆動部（９２）を備える、請求項７から１１
の何れかに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提部に係わる延伸フローフォーミング成形の方法に関する。さらに、本発明は、請求項７の前提部に係わる管状ワークの延伸フローフォーミング成形の装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
公知の方法では、回転マンドレルの周囲に配置される管状のワークを回転させながら、少なくとも一つの成形ローラを前進させてワークを延伸させる。この延伸時に壁厚は薄肉化し、材料が変位する。その結果、管状ワークの長さが増加する。
【０００３】
この方法は、ドイツ国特許公開４３０７７７５Ａ１号に開示されている。かかる公知の方法では、回転マンドレルの外側の輪郭によって予め決定された均一な輪郭をワークの内部に形成することができる。
【０００４】
上記公報に開示された装置は、管状ワークの中に配置する回転マンドレルと、前進をしてワークを成形する少なくとも一つの成形ローラと、ワークを駆動して回転させる回転駆動部とを有する。
【０００５】
ドイツ国特許公開１０２２６６０５Ａ１号には、例えば、ローラを、回転する円錐体に向けて径方向に進め、管状ワークにアンダーカットを成形するものが開示されている。しかしながら、こうして成形される所謂括れ（ｎｅｃｋｉｎｇ−ｉｎ）は、管の外縁部でのみ有用であること判明している。さらに、選択可能な形状も制限される。
【０００６】
ドイツ国特許公報ＤＥ２２３０５５４Ａ号には、例えば、縮小した内径部を成形するために分割した複数の回転マンドレルを使用することが開示されている。これらの回転マンドレルは、ワークの形状ごとに複雑で精巧な方法で製造する必要がある。この成形方法と成形装置では、長いワークを成形する場合、それに応じて使用する回転マンドレルの長さが長くなり、製造コストと保守コストが嵩む。
【０００７】
ドイツ国特許公報ＤＥ３６２２６７８Ａ１号には、継ぎ目のない管状ブルームを十字圧延するための方法と装置が開示されている。この方法によると、管状ブルームの壁厚を変化させる場合、圧延時に軸方向に移動可能なマンドレルロッドを用いて管状ブルームを圧延する。
【０００８】
日本国特許公報５５０１４１０７Ａ号には、円筒形ワークを成形する成形装置が開示されている。この装置によると、略凸形状の内部ツールと凹形状の外部ツールの間にワークを成形する。
【０００９】
英国特許公報２１８４６７６Ａ号には、成形ローラの一方を円筒形ワークの内側に、他方を円筒形ワークの外側に配置して円筒形ワークを成形する成形方法が開示されている。この方法では、内側と外側の成形ローラは対向して配置される。
【００１０】
米国特許公報３８７４２０８号には、複数の成形ローラと一つの回転マンドレルをワークの長手方向に同時に移動させて円筒形ワークを成形する装置が開示されている。
【００１１】
ドイツ国特許公報１０２００５０５７９４５Ａ１号には、管状ワークにフローフォーミング成形を行うフローフォーミング成形方法と対応する機械が開示されている。この公報に記載のものは、特に内径を段差状に削減した管状部を成形する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、管状ワークを効果的に多様な形状にフローフォーミング成形することができる方法及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この目的は請求項１の特徴を有する方法及び請求項７の特徴を有する装置によって達成される。好ましい実施形態は、それぞれ従属の請求項に記載されている。
【００１４】
本発明に係わる方法によると、成形時に回転マンドレルをワークに対して相対的に軸方向に移動させる。
【００１５】
本発明に係る装置によると、成形時に回転マンドレルをワークに対して相対的に軸方向に移動可能に支持する。
【００１６】
本発明の根本的な思想は、現在知られているように、ワークを固定した回転マンドレル上で成形するのではなく、ワークの下方を移動するものの上で成形することにあることが理解される。したがって、比較的長さの短い回転マンドレルを提供することで十分であり、具体的には、回転マンドレルの長さを処理対象のワークより大幅に短縮できる。この結果、回転マンドレルの製造コストと保守コストが著しく下がる。したがって、本発明に係わる方法は、格別に経済的であり、一つの回転マンドレルで異なる形状のワークを製造することが可能となる。
【００１７】
有利なことに、成形処理は、少なくとも二つの回転ローラを用いて実施することができる。好ましくは、成形ローラは、ワークと回転マンドレルの外周の周りにそれぞれ均等に分散する。このようにして、不要な横断方向の力の発生を回避し、回転マンドレルが所定の位置から逸脱することを防止できる。
【００１８】
本発明によると、設計の異なる円筒中空部及び／又は円錐中空部を生成する場合、軸方向に異なる外径を有するユニバーサル回転マンドレルを用いることが特に好ましい。回転マンドレルはまた、軸方向に異なる輪郭を有してもよく、特に円錐形に設計されていてもよい。多角形などの非回転対称の輪郭も可能である。この場合、外径という用語を適当に用いる。外径を可変及び／又は輪郭を可変とすることによって、成形ゾーンに成形処理を実行している際、成形ローラ、ワーク及び回転マンドレルの間の接点に適応する回転マンドレルの直径を可変とすることが可能となる。
【００１９】
有利な実施形態の方法では、成形ローラの送り出し方向と反対の方向にワーク材料を流動させて、本方法を逆方向流動で実行する。成形時、材料は成形ローラの下方を回転マンドレルの自由端の方向に、さらに自由端を超えて流動する。このため、成形ローラの長手方向の送り出しと材料の流動方向は相互に反対となる。成形ローラによって締付手段又は保持手段に対して軸方向に押圧されることにより、ワークの壁厚は薄肉化する。材料の流速はワークの壁厚の薄肉化に依存する。
【００２０】
さらなる有利な実施形態の方法では、成形ローラの送り出し方向にワーク材料を流動させて、本方法を順方向流動で実行する。このため、成形ローラの長手方向の送り出しと材料の流動方向は同一となる。好ましくは、順方向流動で実行する成形処理用の基本ワークは、ブランク（未加工）ワーク又はカップ型形状ワークがよく、回転マンドレルと押圧部との間に固定する。
【００２１】
さらに、成形ローラと回転マンドレルをワークに対して軸方向に相対的に移動する場合、ワークの直径及び／又は壁厚を変えて設計するために、成形ローラを回転マンドレルに対して軸方向及び／又は径方向に相対的に移動することが好ましい。
【００２２】
ツールマンドレルに対して成形ローラが軸方向に移動する結果、外径を一定に保ちながらも、処理対象のワークの壁厚、又は代替として内径を変化させることができる。
【００２３】
処理対象のワークの外径及び／又は壁厚を変化させて設計する場合、成形ローラは、好ましくは、回転マンドレルに対して径方向に相対的に移動する。
【００２４】
回転マンドレルの外径を可変及び／又は輪郭を可変とすることに加えて、回転マンドレルに対して成形ローラが径方向及び／又は軸方向に変位することにより、直径が全体として可変の回転マンドレルを提供することができる。これはまた、壁厚の異なるワークを製造することも可能とする。ワークの所望の外径と所望の壁厚を考慮しながら、成形ローラを回転マンドレルに向けて径方向に進める。
【００２５】
本発明に係わる方法は、例えば、灯柱又は旗竿用のプリフォームとして、特に長い円錐中空部及び／又は円筒中空部を格別に経済的な方法で製造することができる。直径及び／又は壁厚を断面ごとに変化させてワークを成形することができるので、製品の軽量化も実現できる。さらに、ワークの断面を予想される負荷に対応して調整できるので、ストレスの均等分散を実現し、使用する材料を一層有益に利用することが可能となる。
【００２６】
ワークの断面を一定の直径と一定の壁厚として設計する場合、成形ローラはワークに対して回転マンドレルと同一の速度で移動することが好ましい。この目的のためワークを、例えば、固定した成形ローラと固定した回転マンドレルとの間に押込める、又は、引出すことができる。ワークの移動は、回転マンドレルの固定されていない自由端の方向に行う。あるいは、固定したワークに対して成形ローラと回転マンドレルを移動可能としてもよい。またはこれらを組み合わせてもよい。
【００２７】
本発明の他の好ましい実施形態では、回転マンドレルに対する成形ローラの相対的位置、及び、成形ローラと回転マンドレルの間の所定の間隙に応じて、回転マンドレルに対する成形ローラの軸方向及び／又は径方向の相対的な移動を測定及び制御手段によって制御する。換言すると、成形ローラ及び／又は回転マンドレルの制御は、成形ローラと回転マンドレルとの相対的位置によって決定される、処理するワークの断面の所望の直径及び所望の壁厚に応じて行われる。さらに、好ましくは、処理するワークの長さ及び／又は壁厚を測定し、これらの値を測定及び制御手段の入力値として処理する。このようにして、例え基本ワークの寸法にバラツキがあっても、均一な最終製品を製造することが可能となる。
【００２８】
回転駆動可能に支持されたクランプチャックにワークを固定し、回転マンドレルをこのクランプチャックに対して軸方向に移動させる、特に有利な実施形態の方法が提供される。即ち、ワークは、クランプチャックを介して回転するように設定される。同時に、回転マンドレルは好ましくは同一の回転速度で回転し、成形時に回転マンドレルはクランプチャックに対して軸方向に相対的に移動する。ワーク、回転マンドレル及び成形ローラの間の相対的な移動のみが重要であるので、クランプチャックを固定した回転マンドレルに対して移動するようにしてもよい。
【００２９】
本発明に係る装置の場合、回転マンドレルが異なる外径、特に、円錐形、円筒形及び／又は隆起形状（ｃａｍｂｅｒｅｄ  ｓｈａｐｅ）を有することが好ましい。異なる外径、あるいは、円錐形状を有することによって、回転マンドレルの直径を可変とする、可変回転マンドレルを実現することができる。回転マンドレルに対する成形ローラの相対的な軸方向の送り出しと、回転マンドレルのそれぞれの外径部に向けた成形ローラの相対的な径方向の移動とを、成形ローラと回転マンドレルの間の所望の間隙を考慮して行うことができる。この成形間隔がワークの壁厚を決定する。
【００３０】
回転マンドレルはまた、例えば、円筒形、及び／又は、テーパー状の段差、径方向遷移部などのその他の幾何学的形状、リブ又は溝などのプロファイル、多角形、六角形、楕円形などのその他の断面形状を有してもよい。また、この他の幾何学的設計も可能である。
【００３１】
長さを処理対象のワーク以上とする長い中実マンドレルが不要となるので、相当の利益を達成できる。本発明に係わる方法を用いることにより、ワークの直径を可変とする、及び／又は、ワークの壁厚を可変とするという利点を得ることができる。短マンドレルとも呼ばれる、本発明に係る回転マンドレルにより、回転マンドレルの工具費及び保守コストは大幅に削減される。さらに、中実マンドレルと比較して回転マンドレルは重量が軽くなるため、機械の適応性も大幅に改善される。
【００３２】
本発明の他の好適な実施形態では、回転マンドレルがその外周に内部ローラを有する。好ましくは、少なくとも２つの支持された内部ローラが、回転マンドレルの外周に均等に分散して配設され、回転可能に固定される。内部ローラは、それらの独自の軸の周りを回転可能であるが、回転マンドレルの長手方向軸に対して回転可能に固定される。好ましくは、内部ローラと相互作用するように、関連する成形ローラを略同一の数設ける。このようにして、成形ローラと内部ローラからなるローラの組を複数形成する。ワークのプラスチック材料状態のゾーンがそれぞれのローラの組の間の外部と内部に生成される。この結果、ローラの力と成形作業が分割される。成形作業はローラの量の倍に分散される。このため、内部ローラを使用することによって成形速度を向上できる。成形ゾーンが対称的に存在することにより、フローフォーミング成形されるワークに発生する内部ストレス状態は顕著に緩和される。
【００３３】
外部ローラとも呼ばれる成形ローラは、軸方向及び／又は径方向に移動又は変位可能であることが好ましい。このようにして、例えば、直径及び／又は壁厚などの異なる成形作業を実行できる。同様に、回転マンドレルを軸方向に変させることにより、間隙の調整を実現できる。
【００３４】
フローフォーミング成形技術では、ローラの径が特に重要である。ローラの径はローラが適用される壁厚とワークの径に依存する。内部ローラと外部ローラは同一の径を有することが好ましい。径の差異は略３０％を上回るべきではない。
【００３５】
本発明に係るさらに好ましい実施形態の装置では、ワークを固定するクランプチャックを有する回転駆動部及び／又は少なくとも２つの成形ローラを有する支持部は、機台に対して軸方向に移動可能である。回転駆動部を移動することによって、機台に対してワークを軸方向に変位させることができる。回転駆動部は機台に対して軸方向に移動可能な主軸台で支持されるように構造設計されている。このため、主軸台、又は代替として回転駆動部を移動することによって、クランプチャックによって固定されたワークが軸方向に移動する。さらに、あるいは代替として、成形ローラを有する支持部も機台に対して軸方向に移動可能としいてもよい。この場合、回転駆動部を機台に固定して配設することができる。
【００３６】
成形ローラを径方向及び／又は軸方向に進めることを実現するため、成形ローラを支持部に、径方向及び／又は軸方向に移動可能に配設することができる。ワークの回転軸に対する設定角度を修正することもできる。支持部自体を機台に固定して配設することも、又は変位可能に配設することもできる。成形ローラを支持部に径方向及び／又は軸方向に移動可能に取り付けると、装置の構造が小型となる。成形ローラは、例えば、円筒形又は円錐形など、適当な形状を有することができる。同様に、成形ローラは最適な成形のための輪郭を有することができる。
【００３７】
本発明の他の好ましい実施形態では、回転マンドレルをクランプチャックに対して軸方向に移動可能としている。回転マンドレルはクランプチャック及び／又はワークに対して回転駆動可能とすることが特に好ましい。これは、例えば、回転マンドレルとクランプチャックとの間に存在するスプラインと溝間のプロファイルによって達成することができる。回転マンドレルとクランプチャックとの間を軸方向に変位可能としため、本発明によると、ワークに対する回転マンドレルの相対的な移動を簡単で信頼できる手法で実現している。
【００３８】
本発明に係る装置による信頼できる成形のため、ワークの長さ及び／又は壁厚及び／又は直径を測定して、回転マンドレルに対する成形ローラの径方向の移動及び／又は成形ローラの相対的な軸方向の移動を制御する測定及び制御手段を設けることが特に好ましい。
【００３９】
本発明に係わる方法は、全体的に、回転マンドレル、ワーク及び成形ローラの間の相対的な移動に基づく。これらの要素は、所望の成形動作に応じて協調して移動する必要がある。この目的のため、測定及び制御手段を装置として配設する。ワークの位置、長さ、及び直径などの最新の幾何学的パラメータを測定し、これに基づいて各要素の他者に対する相対的移動を制御する。
【００４０】
回転マンドレルと接続し、好ましくは回転マンドレルの最大径より小さい径を有する送りロッドを設け、送りロッドを移動させる軸方向駆動部を設けることにより、特に経済的な装置が実現される。基本的に、送りロッドも、回転マンドレルとマウント又は固定具との間の拡張ロッド又は中間ロッドとしての機能のみを持たせる場合、軸方向に固定して配設してもよい。
【００４１】
送りロッドの一つの機能は、回転マンドレルと機械側のその取付け部との間のスペーサを提供することにある。成形処理の開始時、ワークを送りロッドの周りに配置することができる。成形時、ワークと回転マンドレルとの間の相対的な移動が起こり、その結果、ワークが回転マンドレルの自由端の方向に移動する。
【００４２】
成形ローラと、ワークと、回転マンドレルとの間の摩擦係合により、送りロッドとともに回転マンドレルを回転させることができる。回転マンドレルと送りロッドとの間に圧力ヘッドを配設して、回転マンドレルと送りロッドとの間で確実に回転運動が伝わらないようにすることができる。この実施形態では、回転マンドレルに必要なことは軸方向の送り出しのみである。
【００４３】
回転マンドレルを用いて間隙を調整する、即ち、ワークの壁厚を変化させるため、回転マンドレル及び／又は可変内部ローラをＣＮＣ軸を介して、又は圧力、例えば、油圧シリンダによって加圧して軸方向に変位可能とすることもできる。これまで、これは、成形ローラの径方向の調整によってのみ可能であった。
【００４４】
ワークと回転マンドレルとの間の相対的な移動は、固定された回転マンドレルに対するワークの絶対的移動、及び／又は、回転マンドレルの絶対的移動によって実現することができる。回転マンドレルの絶対的移動は、送りロッドを軸方向に移動させるための軸方向駆動部を配設して、送りロッドを軸方向に移動にさせることよって行うことが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】第１の基本ワークを示す図である。
【図２】本発明に係る第１実施形態の方法として逆方向フローフォーミング成形方法の成形ステップを説明する図である。
【図３】本発明に係る第１実施形態の方法として逆方向フローフォーミング成形方法の成形ステップを説明する図である。
【図４】本発明に係る第１実施形態の方法として逆方向フローフォーミング成形方法の成形ステップを説明する図である。
【図５】本発明に係る第１実施形態の方法として逆方向フローフォーミング成形方法の成形ステップを説明する図である。
【図６】本発明に係る第１実施形態の方法として逆方向フローフォーミング成形方法の成形ステップを説明する図である。
【図７】本発明に係る第１実施形態の方法として逆方向フローフォーミング成形方法の成形ステップを説明する図である。
【図８】成形後のワークを示す図である。
【図９】第１実施形態の回転マンドレルを示す図である。
【図１０】第２の基本ワークを示す図である。
【図１１】本発明に係る第２実施形態の方法として逆方向フローフォーミング成形方法の成形ステップを説明する図である。
【図１２】本発明に係る第２実施形態の方法として逆方向フローフォーミング成形方法の成形ステップを説明する図である。
【図１３】本発明に係る第２実施形態の方法として逆方向フローフォーミング成形方法の成形ステップを説明する図である。
【図１４】本発明に係る第２実施形態の方法として逆方向フローフォーミング成形方法の成形ステップを説明する図である。
【図１５】本発明に係る第２実施形態の方法として逆方向フローフォーミング成形方法の成形ステップを説明する図である。
【図１６】本発明に係る第２実施形態の方法として逆方向フローフォーミング成形方法の成形ステップを説明する図である。
【図１７】成形後の第２のワークを示す図である。
【図１８】第２実施形態の回転マンドレルを示す図である。
【図１９】本発明に係る第３実施形態の方法として逆方向フローフォーミング成形方法の成形ステップを説明する図である。
【図２０】成形済みワークを示す図である。
【図２１】成形済みワークを示す図である。
【図２２】第３実施形態の回転マンドレルを示す図である。
【図２３】さらなる基本ワークを示す図である。
【図２４】逆方向フローフォーミング成形方法にて図２３に示すワークを成形する成形ステップを示す図である。
【図２５】逆方向フローフォーミング成形方法にて図２３に示すワークを成形する成形ステップを示す図である。
【図２６】逆方向フローフォーミング成形方法にて図２３に示すワークを成形する成形ステップを示す図である。
【図２７】成形済みワークを示す図である。
【図２８】成形済みワークを示す図である。
【図２９】さらなる実施形態の回転マンドレルを示す図である。
【図３０】さらなる基本ワークを示す図である。
【図３１】本発明に係るさらなる実施形態の方法として逆方向フローフォーミング成形方法の成形ステップを説明する図である。
【図３２】本発明に係るさらなる実施形態の方法として逆方向フローフォーミング成形方法の成形ステップを説明する図である。
【図３３】本発明に係るさらなる実施形態の方法として逆方向フローフォーミング成形方法の成形ステップを説明する図である。
【図３４】本発明に係るさらなる実施形態の方法として逆方向フローフォーミング成形方法の成形ステップを説明する図である。
【図３５】本発明に係るさらなる実施形態の方法として逆方向フローフォーミング成形方法の成形ステップを説明する図である。
【図３６】本発明に係るさらなる実施形態の方法として逆方向フローフォーミング成形方法の成形ステップを説明する図である。
【図３７】本発明に係るさらなる実施形態の方法として逆方向フローフォーミング成形方法の成形ステップを説明する図である。
【図３８】本発明に係るさらなる実施形態の方法として逆方向フローフォーミング成形方法の成形ステップを説明する図である。
【図３９】本発明に係るさらなる実施形態の方法として逆方向フローフォーミング成形方法の成形ステップを説明する図である。
【図４０】成形済みワークを示す図である。
【図４１】成形済みワークを示す図である。
【図４２】さらなる実施形態の回転マンドレルを示す図である。
【図４３】さらなる成形済みワークを示す図である。
【図４４】触媒ケーシングを製造する成形ステップを説明する図である。
【図４５】触媒ケーシングを製造する成形ステップを説明する図である。
【図４６】触媒ケーシングを製造する成形ステップを説明する図である。
【図４７】触媒ケーシングを製造する成形ステップを説明する図である。
【図４８】さらなる実施形態の回転マンドレルを示す図である。
【図４９】マルチエリア成形ローラによる成形処理を説明する図である。
【図５０】マルチエリア成形ローラを示す図である。
【図５１】内部ローラを有する回転マンドレルによる成形ステップを説明する図である。
【図５２】カップ型形状基本ワークを示す図である。
【図５３】本発明に係る実施形態の方法として順方向フローフォーミング成形方法の成形ステップを説明する図である。
【図５４】本発明に係る実施形態の方法として順方向フローフォーミング成形方法の成形ステップを説明する図である。
【図５５】本発明に係る実施形態の方法として順方向フローフォーミング成形方法の成形ステップを説明する図である。
【図５６】本発明に係る実施形態の方法として順方向フローフォーミング成形方法の成形ステップを説明する図である。
【図５７】本発明に係る実施形態の方法として順方向フローフォーミング成形方法の成形ステップを説明する図である。
【図５８】成形済みワークを示す図である。
【図５９】フローフォーミング成形装置の側面図である。
【図６０】図５９の断面図である。
【図６１】第２フローフォーミング成形装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照してさらに説明する。図１〜９は本発明に係わる方法の第１実施形態の概略図である。
【００４７】
図１に、成形用の基本ワークとして提供される第１管状ワーク１０を示す。ワーク１０は、外径Ｄ０と壁厚Ｓ０を有する円形断面を含む。図２〜７は、ワーク１０を、図８に示す円錐中空体に成形する成形ステップを示す。成形時には、図９に示す回転マンドレル２０を用いる。
【００４８】
回転マンドレル２０は回転対称体であり、長手方向軸を有する。長手方向軸は回転マンドレル２０の回転軸を構成する。この長手方向軸に回転マンドレル２０が回転可能に支持されている。回転マンドレル２０は、図の右側に自由端２２を有し、左側に接続端２４を有するように設計されている。回転マンドレル２０は接続端２４で機械に接続され、必要に応じて固定又は駆動される。本発明に係わる回転マンドレル２０の基本的な態様は、回転マンドレル２０の直径が自由端２２から接続端２４に向かって減少することはなく、同一又は増加するという点にある。回転マンドレル２０は、円錐部２６と円筒部２８とを有する。円錐部２６は、最小直径を有する端部が回転マンドレル２０の自由端２２を構成する切頭円錐形として設計されている。
【００４９】
接続端２４、即ち、自由端２２と反対に位置する回転マンドレル２０の端部には、送りロッド３４が配設される。送りロッド３４は、少なくとも一つの円筒部３６を有し、図示の実施形態では円筒中実部として設計される。好ましくは、送りロッド３４の直径、より好ましくは、送りロッド３４の円筒部３６の直径は、回転マンドレル２０の円筒部２８の直径より小さい。送りロッド３４は、回転マンドレル２０と一体として設計してもよく、あるいは、回転マンドレル２０から着脱可能な別の部品として設計してもよい。これによって、回転マンドレルは変更可能となる。
【００５０】
回転マンドレル２０の外周の回りには、複数の成形ローラ４０が均等に分散して配置される。図２は、２つの成形ローラ４０を示すが、成形ローラ４０は、例えば、３又は４個配置してもよい。成形ローラ４０は、それぞれが回転対称体であり、図示の実施形態では切頭円錐形の形状で設計されている。成形ローラ４０は、切頭円錐形の長手方向軸である、回転軸４２の周りを回転可能に支持されている。成形ローラ４０のそれぞれの回転軸４２は、回転マンドレル２０の長手方向軸３２に対して斜めに配置されている。
【００５１】
以下に説明する逆方向フローフォーミング成形方法では、基本的にワーク１０の成形時には未処理領域を主軸台側に固定することが前提となる。
【００５２】
ワーク１０を成形する第１方法のステップを図２に示す。最初に、ワーク１０を回転マンドレル２０と送りロッド３４の周囲に配置する。図示の方法段階では、ワーク１０の第１軸領域１１は、送りロッド３４の周りに配置され、リング形状の自由空間３８がワーク１０と送りロッド３４の間に形成される。ワーク１０の第２中央軸領域１２は、回転マンドレル２０の円筒部２８の周りに配置される。ここで、ワーク１０は、円筒部２８の外周面に載置されている。ワーク１０の第３軸領域１３は、回転マンドレル２０の円錐部２６の第１部分の周りに配置される。
【００５３】
図２に示す方法段階において、成形ローラ４０は、回転マンドレル２０の円錐部２６の第２部分の周りに配置され、ワーク１０から軸方向に離間しており、ワーク１０との接触はない。
【００５４】
回転マンドレル２０とワーク１０は、同一の円周速度で回転するように設定することが好ましい。成形ローラ４０は、径方向には回転マンドレル２０に向けて進み、かつ、軸方向にはワーク１０に向けて移動する。
【００５５】
図３に示す第２方法ステップでは、ワーク１０の端部に円錐形領域１４が形成される。このため、成形ローラ４０と回転マンドレル２０は、ワーク１０に対して軸方向に同じ軸方向速度で移動する。ここで、ワーク１０が回転マンドレル２０と成形ローラ４０に対しても移動できるようにする上で重要なことは相対的移動のみである。成形ローラ４０は、ワーク１０の外周領域に接触し、ワーク１０と摩擦係合することによって、回転するように設定されている。ワーク１０に対する成形ローラ４０と回転マンドレル２０の軸方向の移動によって、ワーク１０の軸方向の端部領域が、成形ローラ４０の外周で成形され、括れ（ｎｅｃｋｅｄ−ｉｎ）て円錐形領域１４を形成する。最初、ワーク１０は、その円錐形領域１４が回転マンドレル２０と接触せず、成形ローラ４０とのみ接触をする。括れ生成処理時には、基本的にワーク１０の壁厚が削減されることはない。
【００５６】
この方法ステップの最後には、ワーク１０の軸方向の端部が回転マンドレル２０に載置される、即ち、回転マンドレル２０と成形ローラ４０との間に固定される方法段階がある。軸方向の端部においてワーク１０は、その軸方向の位置の回転マンドレル２０の外径に相当する内径Ｄ１を有する。この方法段階を図４に示す。
【００５７】
成形ローラ４０が軸方向に送られる動きが大きくなると、円錐形フローフォーミング成形とも呼ばれる、図５〜７に示す実際の延伸フローフォーミング成形処理が第３方法ステップとして開始する。円錐形フローフォーミング成形処理では、図５に示すように、ワーク１０は回転マンドレル２０の円錐部２６で成形される。成形時、径方向に成形ローラ４０の連続的な調整が行われる。既に括れが生成された円錐形領域１４は、フローフォーミング成形動作が開始した結果、延伸し、これによって、ワーク１０の壁厚の薄肉化が起こる。成形ローラ４０が軸方向に送り出されることと同時に、回転マンドレル２０は成形ローラ４０に対して相対的に軸方向に変位する。成形ローラ４０は回転マンドレル２０に対して相対的に軸方向に、回転マンドレル２０の直径が増加する方向に移動する。結果として、ワーク１０は直径が増加するよう成形される。
【００５８】
成形ローラ４０によって圧力が直接印加されるため、図６に示すように、ワーク１０の壁厚が薄肉化する、塑性材料状態のゾーンが形成される。変位した材料は主に、回転マンドレル２０の自由端２２の方向、即ち、成形ローラ４０の送り出し方法と反対の方向に流動する。壁厚の薄肉化によりワーク１０長さは増加する。
【００５９】
成形ローラ４０は、ワーク１０の外径が所望の最大外径となるまで、回転マンドレル２０に対して相対的に軸方向に移動する。図７は、成形ローラ４０が回転マンドレル２０の円筒部２８に到達した方法段階を示す。成形ローラ４０がさらに軸方向及び径方向に送り出されると、成形ローラ４０とワーク１０との間の接触がなくなり、フローフォーミング成形動作は終了する。
【００６０】
図示の方法によると、図８に示す、円錐中空体であるワーク１０が製造される。この円錐中空体は、一方の軸方向端部において小内径Ｄ１（図４参照）を有し、他方の端部において大内径を有する。小内径Ｄ１は、回転マンドレル２０の円錐部２６の少なくとも最小直径に相当する。大径は、最大で回転マンドレル２０の円筒部２８の直径と等しい。ワーク１０に対する回転マンドレル２０の相対的な軸方向の変位によって、円錐中空体は、回転マンドレル２０の円錐部２６とは異なる円錐度を有する。
【００６１】
図１０〜１８は、本発明に係わる第２実施形態の方法を示す。図１０は、成形用の基本ワークとして提供される第２の管状ワーク１０ａを示す。ワーク１０ａは、ワークの内側に設計された複数の長手方向のリブ１５を含む内部プロファイルを有する。他の寸法については、ワーク１０ａは、図１に示すワーク１０と同様である。図１１〜１６は、ワーク１０ａを成形する成形ステップを示す。図１７は成形の完了した仕上成形部分としてワーク１０ａを示す。図１８に、本方法を採用してプロファイル付き回転マンドレル２０ａとして設計された回転マンドレル２０を図示する。
【００６２】
図９に示す回転マンドレル２０とは対照的に、図１８に示すプロファイル付き回転マンドレル２０ａは、その外部表面に長手方向の溝２１を有する。長手方向の溝２１は回転マンドレルの円筒部２８と円錐部２６の両方に沿って延在し、円筒部２８においてはワーク１０ａの長手方向のリブ１５の数と配置と一致する。長手方向の溝２１は、円錐部２６においては円錐形状に延在する。
【００６３】
ワーク１０ａは、プロファイル付き回転マンドレル２０ａ上を摺動し、上述の方法と同様に成形される。図１１〜１７に示す方法ステップは、図２〜７に示す方法ステップとほぼ同様である。回転マンドレル２０のプロファイルは、管のプロファイルの容積に比例し、かつ、フローフォーミング成形処理により生じる直径の減少を考慮してより大きく設計されている。図１７では、成形処理の最終形状の成形済みワーク１０ａを示しており、図８に示す中空体とは主に、その内部表面に平行で円錐テーパー状の複数の内部リブ１６を有する内部プロファイルが形成されている点が異なる。この内部プロファイルは円筒形及び円錐形内部プロファイルと呼ばれる。図１７に示す成形済みワーク１０ａは、基本ワークの壁厚Ｓ０より小さい壁厚Ｓ１を有する。
【００６４】
本発明に係わる第３実施形態を図１９〜２２に示す。基本ワークは、図１０に示す管状ワーク１０である。図１９は成形処理の方法ステップを示す。ワーク１０の仕上げ成形部分を図２０の透視図と図２１の正面図及び断面図でそれぞれ示す。図２２は、回転マンドレル２０としてプロファイル付き回転マンドレル２０ａを示す。
【００６５】
図２２に示すプロファイル付き回転マンドレル２０ａは、図１８に示すプロファイル付き回転マンドレル２０ａとほぼ同様である。
【００６６】
基本的に、成形処理は図１〜９を参照して説明したものと同様の手法で行われる。これに対して、ワーク１０の材料は、フローフォーミング成形時にプロファイル付き回転マンドレル２０ａの長手方向の溝２１に導かれる。成形ゾーン、即ち、塑性材料状態のゾーンに生じる圧縮応力の結果、材料は径方向にも流動し、溝断面を好ましくは完全に満たす。同時に、材料は軸方向にも流動し、特に、溝の形成されていないマンドレルの領域にも流動する。この流れは、成形ローラの形状を回転マンドレルの形状に従って調整することによって促進することができる。
【００６７】
円錐形及び／又は円筒形の内部プロファイルは、例えば、棒状の物体など長い中空部だけでなく、例えば、クラッチディスクキャリアでは歯を有するギア部などのように短い中空部でも製造できる。
【００６８】
図２３〜２９に、本発明に係わる第４実施形態を示す。この方法では、図２３に示す管状ワーク１０は、少なくとも一つの内部六角形領域６０と少なくとも一つの円筒形領域６２を有する中空シャフト又は円筒管として設計されたワーク１０に成形される。図２４〜２７は、ワーク１０を成形する方法ステップを示す。処理完了時の成形部品であるワーク１０を図２８に示す。
【００６９】
回転マンドレル２０として、図２９に示すマルチエリア回転マンドレル２０ｂを使用する。このマンドレルは、六角形部２５と、円筒部２８と、それらの中間に設けられた円錐部２６とを有する。六角形部２５は、円筒部２８の直径より小さい直径を有する。円錐部２６は六角形部２５と円筒部２８の間に介在して直径が増加する少なくとも一つの傾斜面２７を有する。
【００７０】
成形に使用する成形ローラ４０は、対向する２つの円錐形部４４、４６を有する。第１円錐形部４４はならし角度を規定し、第２円錐形部４６は平坦化角度を規定する。２つの円錐形部４４、４６の間には、成形半径Ｒが設計されている。円錐形部４４、４６は、それぞれの成形ローラ４０の回転軸を構成する共通の長手方向軸４８を有する。前述の実施形態とは対照的に、それぞれの成形ローラ４０の回転軸は、回転マンドレルの長手方向軸３２に対して平行に配列される。
【００７１】
管状ワーク１０は、回転マンドレル２０の周囲に配置される。第１成形ステップでは、第１六角形領域６０がワークに成形される。この領域は、円筒形外部シェル面と六角形内部シェル面とを有する。円筒形外部シェル面を有する六角形領域６０を成形するため、成形ローラ４０は回転マンドレル２０とともに、ワーク１０に対して軸方向に移動する。この際、成形ローラ４０と回転マンドレル２０との間に軸方向にも径方向にも相対的な移動が起こらないようにする。既に説明したように、ワークはまた、成形ローラと回転マンドレルとに対して相対的に移動することもできる。
【００７２】
第２成形ステップでは、円錐形遷移領域６１が、回転マンドレル２０の円錐部２６の領域で成形ローラが回転マンドレル２０に対して軸方向及び径方向に相対的に移動することによって形成される。
【００７３】
その後、ワークは、第３成形ステップでさらに延伸し、第１六角形領域６０の直径より大きな直径を有する第１円筒形領域６２が成形される。
【００７４】
第４方法ステップでは、円筒形領域６２からワーク１０の直径を削減する処理が行われて、第２遷移領域６３が形成される。この目的のため、成形ローラ４０は、回転マンドレル２０に対して軸方向に、回転マンドレル２０の自由端２２に向けて移動し、径方向に進む。したがって、第２遷移領域６３の成形は、第１遷移領域６１の成形と比較すると、逆方向に移動して行われる。
【００７５】
その後、第５成形ステップでは、ワーク１０のさらなる延伸によって第２六角形領域６４が成形される。この領域は第１円筒形領域６２の直径より小さい直径を有する。
【００７６】
最後に、第１遷移領域６１及び第１円筒形領域６２の成形と同様に、第３遷移領域６６と第２円筒形領域６７を含む端子領域６５が成形される。
【００７７】
本発明に係わる第５実施形態の方法を図３０〜４３に示す。ここで、図３０に示す管状ワーク１０は、例えば、図４０及び図４１に例示として示すアンダーカットを有する円筒中空部として構成されたワーク１０に成形される。成形は、図４２に示す回転マンドレル２０によって行われる。回転マンドレル２０はその基本構造において、図９に示す回転マンドレル２０と同様であるが、円筒部２８と円錐部２６の長さの比率、及び、円錐部２６の円錐度が成形作業に適合するように変更されている。
【００７８】
成形に用いる成形ローラ４０は基本的に、図２３〜２９を参照して説明した成形ローラ４０と同一の構成を有する。
【００７９】
図３１に示すように、管状ワーク１０は回転マンドレル２０の周りに配置される。図３２に示す第１成形ステップでは、ワーク１０の端部領域は、ワーク１０と回転マンドレル２０に対する成形ローラ４０の軸方向に移動によって括れる。こうして、直径Ｄ１と壁厚Ｓ１を有する第１円筒形領域７０が形成される（図４０参照）。直径Ｄ１は、基本ワークのＤ０より小さい。同様に、壁厚Ｓ１は基本ワークの壁厚Ｓ０より薄い。第１円筒形領域７０を成形するため、成形ローラ４０と回転マンドレル２０は、図３３に示すように、ワーク１０に対して同一の軸方向速度で軸方向に移動する。
【００８０】
図３４に第２成形ステップを示す。このステップでは、回転マンドレル２０の円錐部２６の領域を成形ローラ２０が回転マンドレル２０に対して軸方向及び径方向に移動することによって円錐形遷移領域７１が成形される。
【００８１】
続いて、図３５に示す第３成形ステップにおいてワーク１０がさらに延伸する。ここで、第２円筒形領域７２は、第１円筒形領域７０の直径Ｄ１より大きい直径Ｄ２を有するように形成される。
【００８２】
図３６に第４方法ステップを示す。このステップでは、第２円筒形領域７２からワーク１０の直径を削減する処理が行われて、第２遷移領域７３が成形される。この目的のため、成形ローラ４０は、回転マンドレル２０に対して相対的に軸方向に、回転マンドレル２０の自由端２２に向けて移動し、径方向に進む。したがって、第２遷移領域７３の成形は、第１遷移領域７１の成形と比較すると、逆方向に移動して行われる。
【００８３】
その後、第５成形ステップでは、ワーク１０のさらなる延伸によって直径Ｄ３を有する第３円筒形領域７４が成形される。図４０に示すように、直径Ｄ３は第２円筒形領域７２の直径Ｄ２より小さい。この成形ステップを図３７に示す。
【００８４】
図３８〜３９に、第１遷移領域７１及び第２円筒形領域７２と同様の手法で、第３遷移領域７５と直径Ｄ４を有する第４円筒形領域７６を成形するさらなる方法ステップを示す。
【００８５】
最後に、第４遷移領域７８と第５円筒形領域７９を有する端子領域７７を成形する。第５円筒形領域７９は、基本ワークの直径Ｄ０と、基本ワークの壁厚Ｓ０とを有する。
【００８６】
この方法によって、ほぼ任意の壁厚と直径を格別に経済的な手法で容易に成形することができる。図４０に、壁厚がＳ０〜Ｓ４と異なる複数の軸領域を有するワークを示す。この場合、基本ワークの元の壁厚Ｓ０は最後に成形された端子領域にのみ存在する。図４０のワークを図４１では斜視図で示す。
【００８７】
図４３に、本発明に係わる方法を用いて成形されたさらなるワークを示す。このワークは、ワークの中心領域に設計された補償領域１９を有する。補償領域は、必要に応じて、余剰の材料を補償領域１９に移す、あるいは、材料の不足分をそこから取るなどすることによって、基本ワークの寸法変化を補償するために設けることができる。
【００８８】
図４３に示すワーク１０は、略一定の外径を有するが、補償領域１９では壁厚は増加しており、内径は減少している。本発明に係わる方法によって、ワーク１０は、特に容易で、経費を削減して製造することが可能となる。
【００８９】
図４４〜４８を参照して本発明に係わる第６実施形態の方法を説明する。ここで、触媒ケーシング５０は、丸い形状の長手方向の溶接リング、又は、継ぎ目のない管から一箇所だけを固定して製造される。
【００９０】
この方法の目的は、触媒ケーシング５０をセラミック担体５２の外形寸法に正確に適合させるように調整を行うことにある。これは、担体５２の外形寸法は、製造ロットごとに大きく異なるという知見に基づく。この結果、標準より小さい担体５２は、ケーシングの中で緩くなり、標準より大きい担体５２は、故障の原因となることがある。本発明に係る方法によると、触媒ケーシング５０の寸法を担体５２に合わせることができるので、担体５２を触媒ケーシング５０に最適に適合させることができる。
【００９１】
この方法では、図４８に示す回転マンドレル２０を使用する。回転マンドレル２０は端部に第１円筒部２８ａを有する。これと隣接する第１円錐部２６ａは、第１円筒部２８ａと第１円錐部２６ａとの間に丸みをおびた遷移部２９を有して構成されている。この第１円錐部２６ａと隣接する第２円錐部２６ｂは、第１円錐部２６ａより小さい円錐度を有して構成される。換言すると、第２円錐部２６ｂの推移部は第１円錐部２６ａよりも平坦であるので、長さ単位の直径の増加は第１円錐部２６ａほど急激ではない。第２円錐部２６ｂは、第１円筒部２８ａよりも直径の大きい第２円筒部２８ｂに続く。最後に、第２円筒部２８ｂと隣接して、送りロッド３４が、第２円筒部２８ｂより小さい直径を有する回転マンドレル２０と一体に設計されている。
【００９２】
図４４に示す第１方法ステップでは、ワーク１０が回転マンドレル２０の周囲に配置される。
【００９３】
図４５に、触媒ケーシング５０の第１スタブ５４を成形する第２方法ステップを示す。この処理では、ワーク１０の端部領域が、回転マンドレル２０の外部表面に対して加圧される、及び／又は、フローフォーミング成形される。
【００９４】
第３方法ステップでは測定手段が、触媒ケーシング５０に挿入する担体５２、即ち、セラミック製内部部品の外径を測定する。測定値は制御手段に送信され、必要に応じて、以前に測定したワークの以前に測定した内径及び／又は壁厚とともに処理される。制御手段によって、成形ローラ４０、回転マンドレル２０及び／又はワーク１０の移動が制御される。特に、ワーク１０の内径は、回転マンドレル２０に対する成形ローラ４０の軸方向の移動を介して調整又は制御され、このようして、ワーク１０は、所望の内径に正確に適合するように延伸する。特に繊細な制御をおこなうため、勾配の少ない第２円錐部２６ｂが設けられている。成形時、ワーク１０の自由端は、中央位置決め手段又は締付手段で保持することができる。
【００９５】
第４方法ステップでは、回転マンドレル２０はワーク１０から完全に取り外され、担体５２、即ちセラミック製内部部品が挿入される。
【００９６】
第５方法ステップでは、触媒ケーシングの第２スタブ５６、即ち端子端部が仕上げ成形される。
【００９７】
本発明に係わる第７実施形態の方法を図４９〜５０に示す。図４９は、マルチエリアロールとも呼ばれるマルチエリア成形ローラ４０ａを用いた成形ステップを示す。図５０にマルチエリアロールの拡大図を示す。
【００９８】
マルチエリア成形ローラ４０ａ、即ちマルチエリアロールを用いると、円筒中空部の延伸時の成形速度を向上できる。マルチエリア成形ローラ４０ａは、少なくとも二つの成形半径４１と少なくとも一つの延伸半径４３とを有するローラプロファイルを含む。少なくとも３つの半径を有するため、複数の位置で同時にワーク１０を成形することができる。成形半径４１の前後には、それぞれ波谷４５が設けられている。波谷４５は、マルチエリア成形ローラ４０ａとワーク１０との間の接触面を減らす働きがある。さらに、波谷４５を用いて、マルチエリア成形ローラ４０ａとワーク１０との間に潤滑及び冷却液を導入して、摩擦を減らすことができる。開口直径部とも呼ばれる、マルチエリア成形ローラ４０ａの直径が最大の領域には、ワーク１０にビームが形成されることを防止するための押込み面４７が設けられている。延伸半径４３の後方には、ワーク１０を平滑化するための平滑化面４９が続く。平滑化面４９は逃げ角４９ａに統合される。
【００９９】
作業角と半径の絶対値は材料に依存することから、経験により決定する必要がある。
【０１００】
図５１に、本発明に係わる第８実施形態の方法を示す。ここでは、２以上の内部ローラ３９を有する回転マンドレルを用いた成形ステップを図示して説明する。内部ローラ３９は、回転マンドレル２０の外周の周りに均等に分散され、それぞれの独自の軸の周りを回転可能に支持されている。回転マンドレルの長手方向軸３２に対して、内部ローラ３９は回転可能に固定されている。内部ローラ３９は軸及び半径のオフセットを有さずに配置される。
【０１０１】
内部ローラ３９の数は、ワーク１０の内径に依存する。図５１では二つの内部ローラ３９が示されているが、これは例示にすぎず、３又は４以上の内部ローラ３９を設けてもよい。外部ローラ、即ち成形ローラ４０は内部ローラ３９と数及び分割状態が一致しており、一緒に組みとして動作して成形を行う。
【０１０２】
本発明に係わる第８実施形態の方法を図５２〜５８に示す。本実施形態では、ワークを順方向フローフォーミング成形方法により成形する。基本ワークは、円筒形又は円錐形のプリフォームでよい。図５２に、カップ型形状の基本ワーク１０を示す。ワーク１０は、円筒形シェル１７と底部領域１８を有する。
【０１０３】
回転マンドレル２０は中空マンドレルとして設計され、内部には内部マンドレル２３が配設される。回転マンドレル２０と内部マンドレル２３とは、軸方向に一方が他方に対して変位可能に支持されている。
【０１０４】
図５３では、ワーク１０が内部マンドレル２３と押圧部８、例えば、押出ディスク、との間に回転可能に締め付けて固定されている。ワーク１０の円筒形シェル１７は、回転マンドレル２０に緩嵌されている。前述の実施形態と同様に、回転マンドレル２０は円錐部２６と円筒部２８を有する。
【０１０５】
成形ローラ４０は、円錐部２６の円筒部２８への遷移部の近くに配置される。第１方法ステップでは、制御された手法によりワーク１０の円筒形シェル１７の一部に括れを形成する。直接圧力を印加することによって、成形ローラ４０と回転マンドレル２０の間のプラスチック材料状態のゾーンは延伸し、壁厚は薄肉化する。変位した材料は、成形ローラ４０の軸方向の送り出し方向に流動する。この処理では、成形ローラ４０は径方向及び軸方向に進む。回転マンドレル２０は軸方向に、直径が連続的に減少していく方向に戻っていく。
【０１０６】
図５４に、本成形処理の中間段階を示す。
【０１０７】
図５５では、括れ形成フローフォーミング成形動作が完了する。括れが形成されたワーク領域が回転マンドレル２０に対して新たに載置される。
【０１０８】
図５６に、内部マンドレル２３でワーク１０を順方向フローフォーミング成形により円筒形状に延伸するさらなる方法ステップを示す。この処理では、成形ローラ４０と回転マンドレル２０は軸方向に移動する。ワーク１０は成形ローラ４０と回転マンドレル２０との間に成形される。
【０１０９】
図５７から、ワーク１０のさらなる部分に成形ローラ４０と回転マンドレル２０との間で順方向フローフォーミング成形が行われて延伸され、続いて拡大された開口直径部が形成されていく。
【０１１０】
成形が完了したワーク１０を図５８に示す。
【０１１１】
図５９に、逆方向フローフォーミング成形を実行する本発明に係る装置８０を示す。装置８０は、機台８２、主軸台８４及び支持部８６を有する。主軸台８４は、機台８２に対して軸方向に変位可能である。主軸台８４を軸方向に変位させるため、主軸台駆動部８８が設けられている。
【０１１２】
主軸台８４には、主軸台８４及び機台８２に対して軸方向に変位可能に回転マンドレル２０が支持される。回転マンドレル２０の軸方向延長上に送りロッド３４が配設されている。送りロッド３４は圧力ヘッド９０を介して回転マンドレル２０と接続されている。圧力ヘッド９０は、送りロッド３４と回転マンドレル２０との間に配設され、送りロッド３４と回転マンドレル２０との間の回転結合を切り離す働きをする。成形ローラ４０がワーク１０を回転マンドレル２０に押圧すると、回転マンドレル２０は、成形ローラ４０とワーク１０との間の摩擦係数によって、直ちに回転するように設定されている。圧力ヘッド９０は、送りロッド３４がともに回転することを防止する。送りロッド３４の端部には、回転マンドレル２０と送りロッド３４をそれぞれ軸方向に変位させる、捩れ防止保護部を有する軸方向駆動部９２が配設されている。
【０１１３】
ワーク１０は、主軸台側にクランプチャック９４によって固定されている。支持部８６の後方であって、主軸台８４と支持部８６との間には、ワーク１０を支持するバックレスト９６を配設することができる。装置８０はさらに、主軸台８４を軸方向に送り出すＺ軸駆動部９８を備える。
【０１１４】
装置８０によって、主軸台８４に固定されたワーク１０は、主軸台８４の軸方向の移動によって、軸方向に移動することができる。これは、例えば、灯柱の製造など長いワーク１０の製造に有利であり、装置８０の全長は短縮する。
【０１１５】
図６０に、図５２の装置８０を線ＡＡに沿って切断した断面図を示す。支持部８６には、駆動される４つの成形ローラ４０が径方向軸８７に沿って径方向に配設されている。成形ローラ４０はそれぞれ、回転マンドレル２０と主軸に対して軸に沿って軸方向に相対的に移動可能となっている。支持部８６は機台８２と固定して接続されている。
【０１１６】
図６１に逆方向フローフォーミング成形を実行するさらなる装置８０を図示する。本実施形態では、支持部８６は機台８２に軸方向に移動可能に配設される。主軸台８４は機台８２と固定して接続されている。支持部８６、より詳細には径方向軸８７には、成形ローラ４０が径方向に移動可能に支持されている。
【０１１７】
支持部８６の後部に心押し台又は保持手段を配設するというこの他の可能性については図示していない。
【０１１８】
本発明に係わる方法及び本発明に係る装置によると、管状ワークを一般的に、格別に経済的で正確な手法で成形することができる。
【図１】
0005791599.tif 000002
【図２】
0005791599.tif 000003
【図３】
0005791599.tif 000004
【図４】
0005791599.tif 000005
【図５】
0005791599.tif 000006
【図６】
0005791599.tif 000007
【図７】
0005791599.tif 000008
【図８】
0005791599.tif 000009
【図９】
0005791599.tif 000010
【図１０】
0005791599.tif 000011
【図１１】
0005791599.tif 000012
【図１２】
0005791599.tif 000013
【図１３】
0005791599.tif 000014
【図１４】
0005791599.tif 000015
【図１５】
0005791599.tif 000016
【図１６】
0005791599.tif 000017
【図１７】
0005791599.tif 000018
【図１８】
0005791599.tif 000019
【図１９】
0005791599.tif 000020
【図２０】
0005791599.tif 000021
【図２１】
0005791599.tif 000022
【図２２】
0005791599.tif 000023
【図２３】
0005791599.tif 000024
【図２４】
0005791599.tif 000025
【図２５】
0005791599.tif 000026
【図２６】
0005791599.tif 000027
【図２７】
0005791599.tif 000028
【図２８】
0005791599.tif 000029
【図２９】
0005791599.tif 000030
【図３０】
0005791599.tif 000031
【図３１】
0005791599.tif 000032
【図３２】
0005791599.tif 000033
【図３３】
0005791599.tif 000034
【図３４】
0005791599.tif 000035
【図３５】
0005791599.tif 000036
【図３６】
0005791599.tif 000037
【図３７】
0005791599.tif 000038
【図３８】
0005791599.tif 000039
【図３９】
0005791599.tif 000040
【図４０】
0005791599.tif 000041
【図４１】
0005791599.tif 000042
【図４２】
0005791599.tif 000043
【図４３】
0005791599.tif 000044
【図４４】
0005791599.tif 000045
【図４５】
0005791599.tif 000046
【図４６】
0005791599.tif 000047
【図４７】
0005791599.tif 000048
【図４８】
0005791599.tif 000049
【図４９】
0005791599.tif 000050
【図５０】
0005791599.tif 000051
【図５１】
0005791599.tif 000052
【図５２】
0005791599.tif 000053
【図５３】
0005791599.tif 000054
【図５４】
0005791599.tif 000055
【図５５】
0005791599.tif 000056
【図５６】
0005791599.tif 000057
【図５７】
0005791599.tif 000058
【図５８】
0005791599.tif 000059
【図５９】
0005791599.tif 000060
【図６０】
0005791599.tif 000061
【図６１】
0005791599.tif 000062