(57)【要約】【課題】ワークの胴部を確実に把持しつつ、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加工によって適切に形成する。【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
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【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
【図１】
2004202531.tif 000003
【図２】
2004202531.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2004202531.tif 000007
【図６】
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【図７】
2004202531.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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