(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空管状加工部材（５）を変形する方法において、前記加工部材（５）はクランプ装置（４）内で締め付けられ、第一成形工具（１３）が前記加工部材（５）の外側表面に接触するように配置され、前記第一成形工具（１３）は回転軸（１７）の周りを前記加工部材（５）に対して回転させられ、前記加工部材（５）の一方の端部は前記第一成形工具（１３）によって変形される方法であって、第二成形工具（１３´）が前記加工部材（５）の外側表面と接触するように配置され、回転軸（１７´）の周りを前記加工部材（５）に対して回転させられ、前記加工部材（５）の他方の端部が前記第二成形工具（１３´）によって変形され、且つ、前記変形中、及び／又は、（同じ加工部材に対しての）複数の変形工程間に、前記成形工具（１３、１３´）の少なくとも１つは前記加工部材（５）に対して移動させられ、ここで、前記工具の回転軸（１７、１７´）が、前記加工部材（５）に対して軸（３７）の周りを旋回されることを特徴とする方法。
【請求項２】
さらに、前記工具の回転軸（１７、１７´）が、前記加工部材（５）に対して並進される請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記変形中、及び／又は、（同じ加工部材に対しての）複数の変形工程間に、両工具（１３、１３´）は前記加工部材（５）に対して移動させられ、ここで、前記工具の回転軸（１７、１７´）が並進、及び／又は、軸（３７）の周りを旋回させられる請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記変形中、及び／又は、複数の変形工程間に、工具（１３、１３´）のうち少なくとも１つは、前記加工部材（５）に対して少なくとも２つの軸（３７、１７）の周りを旋回させられ、ここで、少なくとも前記２つの軸（３７、１７）、又は、共通平面上の前記軸（３７、１７）のそれぞれの投影は、互いに或る角度をなしている請求項１乃至３に記載の方法。
【請求項５】
前記変形中に、及び／又は、複数の変形工程間に、前記軸の少なくとも１つ（３７）が移動される請求項１乃至４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
操作の大部分が流れるような１つの動きで行なわれる請求項１乃至５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
少なくとも１つの内側成形工具（１９）を前記加工部材（５）によって画定される中空内に配置し、その加工部材の少なくとも１つの端部の位置で、前記中空加工部材（５）の内側表面に接触させ、前記加工部材（５）は前記第２工具（１９）によって変形される請求項１乃至６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
変形させる中空管状加工部材（５）を締め付けるクランプ装置（４）、前記加工部材（５）を加工する間、前記加工部材（５）の外側表面に接触するように配置することができ、前記加工部材（５）の１端部を変形できる第一成形工具（１３）、前記加工部材（５）に対して前記工具（１３）を回転させる駆動手段（２５、２６、２８）、及び、前記加工部材（５）を加工するために、前記加工部材（５）に対して前記工具（１３）が１つ以上の所望の経路をたどることができるように、前記加工部材（５）に対して前記工具（１３）を移動する手段（３５、３６）を少なくとも有する成形機（１）であって、前記成形機（１）は、前記加工部材（５）の機械加工中に前記加工部材（５）の外側表面と接触できるように配置され、前記加工部材（５）の他方の端部を変形できる少なくとも１つの第二成形工具（１３）及び前記加工部材（５）に対して該工具（１３）を回転する駆動手段（２５、２６、２８）、並びに、前記加工部材（５）を加工するために、前記加工部材（５）に対して前記工具（１３）が１つ以上の所望の経路をたどることができるように、前記加工部材（５）に対して前記工具（１３）を移動する手段（３５、３６）を少なくとも有し、前記加工部材（５）に対して前記工具（１３、１３´）の回転軸（１７、１７´）が軸（３７）の周りを旋回させられるように、前記変形中、及び／又は、（同じ加工部材に対しての）複数の変形工程間に、前記工具（１３、１３´）の少なくとも１つが前記加工部材（５）に対して移動できることを特徴とする成形機（１）。
【請求項９】
さらに、前記加工部材（５）に対して前記工具（１３、１３´）の回転軸（１７、１７´）が並進させられるように、前記変形中、及び／又は、（同じ加工部材に対しての）複数の変形工程間に、前記工具（１３、１３´）の少なくとも１つが前記加工部材（５）に対して移動できる請求項８に記載の成形機（１）。
【請求項１０】
前記変形中、及び／又は、（同じ加工部材に対しての）複数の変形工程間に、両工具（１３、１３´）を前記加工部材（５）に対して移動させることができ、ここで、前記工具（１３、１３´）の回転軸（１７、１７´）が軸（３７）の周りを旋回させられる請求項８又は９に記載の成形機（１）。
【請求項１１】
さらに、前記変形中、及び／又は、（同じ加工部材に対しての）複数の変形工程間に、両工具（１３、１３´）を前記加工部材（５）に対して移動させることができ、ここで、前記工具（１３、１３´）の回転軸（１７、１７´）が並進させられる請求項１０に記載の成形機（１）。
【請求項１２】
前記変形中、及び／又は、（同じ加工部材に対しての）複数の変形工程間に、前記工具（１３、１３´）のうち少なくとも１つを、前記加工部材（５）に対して少なくとも２つの軸（３７、１７）の周りを旋回させることができ、ここで、少なくとも前記２つの軸（３７、１７）、又は、共通平面上の前記軸（３７、１７）のそれぞれの投影は、互いに或る角度をなしている請求項８乃至１０に記載の成形機（１）。
【請求項１３】
前記変形中に、及び／又は、複数の変形工程間に、前記軸（３７）の少なくとも１つを移動することができる請求項８乃至１２のいずれかに記載の成形機（１）。
【請求項１４】
連続した壁と２つの開放端部とを有する中空管状金属加工部材（５）において、前記中空管状金属加工部材の非変形部分を真直ぐに通る平面上への前記の２つの開放端部の中心軸の投影は互いに１８０度未満の角度をなすように請求項７に記載された方法によって変形された、且つ変形された部分の少なくとも１つは非変形部分の直径の外側にまで延在する中空管状金属加工部材（５）。
【請求項１５】
請求項１４に記載の加工部材を含む、車輌用の触媒コンバーター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、中空管状加工部材を変形する方法に関し、そこで、加工部材がクランプ装置内で締め付けられ、第一成形工具が加工部材の外側表面に接触するように配置され、その工具を回転軸の周りを加工部材に対して回転させ、加工部材の一端部はその第一工具によって変形される。更に本発明は、特許請求の範囲請求項７の前提部分に記載した成形機に関する。
【背景技術】
【０００２】  そのような方法及び成形機は、例えば、欧州特許出願番号ＥＰ０９１６４２８で知られている。その刊行物は、円筒状金属要素の一端部の直径を減少し、且つ、更に、ある角度まで曲げる、複数のロールを備えた成形ヘッドを有する成形機及び方法を開示している。【０００３】  このため、金属円筒は締め付けられ、その円筒と成形ヘッドが互いに相対的に回転軸の周りを回転させられ、その後、円筒の外側表面に対して、半径方向にロールを押圧し、そして、ロールを外側表面に沿って数サイクル繰り返し移動して、その一端部は変形させられ、これにより、各サイクルで、ロールと回転軸との間の半径方向距離が減少させられ、その結果、直径の減少を達成することができる。回転軸は金属円筒の中心軸と或る角度を形成しているので、円筒の端部は、ロールの半径方向の移動によって減少するだけではなく、更に、その端部は或る角度で位置付けされる。前述のサイクルを行って、加工部材は漸次、最終製品の形状になる。【０００４】  欧州特許ＥＰ０９１６４２６には、同様な方法及び成形機が開示されているが、そこでは、回転軸が金属円筒の中心軸から偏心されている。従って、変形された部分の中心軸が、金属円筒の非変形部分の中心軸から同じようにずれた製品が得られる。【０００５】  ここで説明している方法及び装置は、例えば、乗用車のような車輻の排気装置の部分を形成する触媒コンバーターのハウジングの製造に使用することができる。そのような触媒コンバーターは、排気装置の部分を形成する管の直径よりも大きな直径を有し、それらは、好ましくは、エンジンが始動された後、できるだけ早く動作温度に達し、かつ、できるだけその温度を維持するために、エンジン部分の近くに配置される。その結果、まず、触媒コンバーターのハウジングの両側での継手の直径は、排気装置の他の部分と適切に結合するために小さくしなければならず、更に、エンジン部分に対して最適な位置付けを可能にするために、多くの場合、複雑な形状をとる必要がある。【０００６】  例えば、前述した触媒コンバーターのハウジングのような２つの変形端部を有する加工部材を製造する従来技術の方法及び装置は、一端部が加工された後、締め付けられた加工部材は外され、他方の端部を加工するために新たに締め付けなければならない。
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】  本発明の目的は、前述した欠点をなくすことである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  その目的を達成するため、本明細書の最初の欄に記載した方法において、第二工具を加工部材の外側表面に接触させるように配置し、回転軸の周りを加工部材に対して回転し、加工部材の他方の端部がその第二工具によって変形され、且つ、加工中、且つ／又は、（同一の加工部材に対する）複数の変形工程間に、工具の少なくとも１つは加工部材に対して移動させられ、そこで、加工部材に対して、その工具の回転軸は並進させられ、且つ／又は、軸の周りを旋回させられることを特徴とするものである。
【０００９】  前記した特徴は、加工部材を操作の合間に取り外し、又締めなおすことを必要とせずに、管状加工部材の両端部を同時に加工することを可能にする。更に、その２端部には、複雑で、非対称で、且つ、相互に異なる形状を与えることができる。
【００１０】  変形中、及び／又は、（同一の加工部材に対する）複数の変形工程間に、工具を加工部材に対して少なくとも１つの軸の周りを旋回させて、より複雑な形状を得ることができる。ここで、少なくとも２つの前記軸、又は、共通平面上の各々の前記軸の投影、が互いに或る角度（例えば、９０度）をなしている場合、２っ以上の軸の周りを旋回させて、多方向に複雑な形状を作成することを可能にする。
【００１１】  少なくとも１つの内側成形工具を加工部材によって画定される中空内に配置し、その加工部材の少なくとも１つの端部の位置で、中空加工部材の内側表面に接触させ、加工部材をその第２工具で変形するのが好ましい。これは、設計に関する自由度をより大きくし、素加工部材の直径の外方に変形部分が延在するように加工部材を変形することができるが、これは前述した従来技術の方法及び装置ではできない。それは、加工部材が金属円筒の場合、変形後、変形された端部が部分的に、或いは、全体に、金属円筒の非変形部分の周囲の外側に存在することを意味する。
【００１２】  その上、変形処理中に、加工部材にかかる荷重はかなり減少させることができるので、比較的薄い厚さの壁を有する加工部材も同様に成形することが可能になる。壁の最小の厚さが１．５ｍｍの円筒状出発材料が、触媒コンバーターの前述したハウジングに、しばしば使用されるが、本発明は、例えば、１．２ｍｍ以下のより薄い厚さの壁を有する材料を変形することを可能にする。
【００１３】  本発明は、更に、連続した壁と、金属加工部材の非変形部分を真直ぐに通る平面上への前記両端部の投影は互いに１８０度未満の角度をなすように変形した２つの開放端部を有する中空管状加工部材、並びに、そのような加工部材を有する乗用車のような車輌用の触媒コンバーターに関する。
【実施の態様】
【００１４】  本発明による方法及び装置の幾つかを示す図面を参照して、本発明を詳細に説明する。
種々の図において、互いに対応するか、ほぼ同じ機能を有する部分は、同じ符号で示す。
【実施例】
【００１５】  図１は、第一成形ヘッド２、第二成形ヘッド３、及び加工部材、例えば、図示のように既に変形した金属円筒５を締め付けるチャック４を有する成形機１を示す。２つの成形ヘッド２、３は、その上に２つの案内レール７が装着された床板６を有している。ガイド８が案内レール７の上に延在し、そのガイドの上に第二組の案内レール９が装着され、その案内レールは最初のレール７に対し直角に延在している。その第二組のレールの上にハウジング１１を支持するガイド１０があり、そのハウジング内に成形ロール１３及びその成形ロール１３を駆動する手段を有するアセンブリ１２が、軸受１４内に装着されている。【００１６】  各々の成形ロール１３はロッド１５の一端に回転可能に装着され、ロッド１５は、次に、楔形構成要素１６の上に装着されるか、又は、楔形構成要素１６の部分を構成し、楔形構成要素１６は成形ロール１３の方向に拡大している。成形ロール１３とそれらのそれぞれのロッド１５及び楔形構成要素１６は、それぞれアセンブリ１２の回転軸１７に対して半径方向内方向及び外方向に移動させることができる。そのため、楔形構成要素１６の各々は、楔形案内マンドレル１８の上に装着され、マンドレル１８が外方向に（図で右に向かって）移動すると、楔形構成要素１６と、従って、ロッド１５及びロール１３は、回転軸１７に向かって半径方向に動かされるように、そのマンドレルが内方向に（図で左に向かって）移動すると、回転軸１７から半径方向に離れて動かされるように、その楔形案内マンドレルの厚さは成形ロール１３の方向に線形に減少している。【００１７】  本発明によれば、アセンブリ１２は、更に、成形ロール１９（以後、内側ロール１９と云う）を有し、その内側ロール１９はほぼ成形ロール１３と同様にアセンブリ１３内に装着され、即ち、ロッド２０の一端に回転可能に装着され、ロッド２０は、次に、楔形構成要素２１の上に装着されるか、又は、楔形構成要素２１の一部を形成し、楔形構成要素２１は成形内側ロール１９の方向に拡大している。マンドレル２２が外方向に移動すると半径方向に回転軸１７に向かって、そのマンドレルが内方向に移動すると半径方向に回転軸１７から離れるように、構成要素２１と、従って、ロッド２０及びロール１９とが動かされるように、構成要素２１は楔形マンドレル２２に装着される。【００１８】  図１では、内側ロール１９が加工部材５の内部に移動され、加工部材５の内側壁と接触するように配置されている。加工部材５の壁は、内側ロール１９によって、外方向に、即ち、加工部材５によって画定される中空５から離れる半径方向に変形することができる。成形ロール１３及び内側ロール１９はしばしば同一平面内にあり、この実施例では、その平面は回転軸１７に垂直に延在して、変形する位置で壁がロール１３、１９間に拘束される。【００１９】  アセンブリ１２は、ロール１３、１９から離れた側に外歯車２５を有し、その外歯車は電動機２８の駆動シャフト２７の一端に装着されたピニオン２６と噛み合う。従って、アセンブリ１２は電動機２８によって回転させることができる。【００２０】  アセンブリ１２は、更に、油圧シリンダー２９を有し、その油圧シリンダーは、リング１８、従って、成形ロール１３を、ピストン３０、ピストンロッド３１、及び圧力板３２によって、半径方向へ移動できる。ここの記載の範囲で、成形ロール１３の半径方向の移動はＺ方向として示される。【００２１】  リング２２、従って、内側ロール１９を油圧シリンダー３３及び中空ピストンロッド３４によって半径方向に移動することができ、その間、ハウジング１１を油圧シリンダー３５、３６によって、その全体を案内レール７と９に沿って移動することができる。ここの記載の範囲で、内側ロール１９の半径方向の移動はＷ方向として示される。回転軸１７に平行で、その軸１７に垂直なハウジング１１の移動は、それぞれＸ方向及びＹ方向で表示される。【００２２】  第二成形ヘッド３は、成形ヘッド２と実質的に同じであるが、更に、枢軸３７の周りを旋回することができるので、成形ヘッド３によって加工される加工部材５の端部は、例えば、９０度の角度まで変形することができる。次により詳細に説明するように、更に、アセンブリ３８を設けて、それにより軸３７を動かすことができる。【００２３】  図４及び図５は、２５の工程で、図１による成形機１の成形ヘッド３によって、金属円筒５の開放端部を変形できる態様を示している。同時に、円筒５の他の端部は成形ヘッド２によって加工できる。工程１は、加工部材５がチャック４内で締め付けられる開始位置を示す。既に機械加工を受けているその端部は、円筒５の他の部分より小さい直径を有していて、次に（工程２）アセンブリ１２を回転し、成形ロール１３、１９をそれぞれ円筒５の外側表面及び内側表面に接触するように配置し、それらのロールをそれぞれ回転軸１７に向けて、或いは、何転軸１７から離れるように半径方向に移動して、同時に、枢軸３７の周りを角度βまで成形ヘッドを旋回させることによって、その端部は変形される。成形ロール１３、１９（Ｚ方向及びＷ方向へ）、アセンブリ１３（Ｘ方向及びＹ方向へ）、及び成形ヘッド（角度βまで）の流れるような合成の動きが得られ、その結果、湾曲部４０が形成される。【００２４】  成形ヘッド３を角度βまで旋回した後で、アセンブリ１２のＸ軸方向の移動が続けられ（工程３）、その結果、円筒５の最初の開放端部よりも小さい直径の円筒状部分４１は残っていて、円筒５の他の部分に対して角度βで延在している。【００２５】  次いで（工程４）、成形ロール１３、１９はそれぞれ半径方向外側及び半径方向内側に移動し、成形ロール１３、１９と円筒５の壁の外側表面と内側表面とのそれぞれの接触が外れる。アセンブリ１２は、湾曲部４０と円筒状部分４１との変移点まで、Ｘ方向及びＹ方向へ円筒状部分４１に沿って戻される。【００２６】  上述のサイクルは、成形ヘッド３を角度βまで旋回させ、アセンブリ１２を並進しかつ調節し（工程５、これは工程２と実質的に同じ）、そして、アセンブリ１２をＸ方向及びＹ方向へ並進させ（工程６、これは実質的に工程３と同じ）て繰り返し、ここで、円筒状部分４１の直径は更に減少させられる。次いで、ロールと円筒状部分４１の接触を外し、アセンブリは湾曲部４０と円筒状部分４１との変移領域まで戻される（工程７、これは工程４と実質的に同じ）。【００２７】  加工部材の壁厚、機械的強度及び剛性、並びに弾性伸びのような特性によって、直径の所望の減縮及び所望の角度（例えば、９０度）が得られるまで、工程２乃至４が繰り返される。もしも、加工部材の性質から、例えば、１サイクル当たり１５度又は８度より角度βが大きくできないならば、それぞれ合計で６及び１２サイクルが、前述した変形に必要とされるであろう。【００２８】  図４に示す操作が実施された後で、枢軸３７をアセンブリ３８によって図５に示す開始位置に移動する（工程１３）。図４の操作（工程２乃至１２）が繰り返され（工程１４乃至２５）、ここで、円筒５の端部でＳ湾曲を得るために、角度βの方向は、しかし、反対向きである。【００２９】  図３に示すように、成形機１の成形ヘッド３は、更に、成形ヘッド２の回転軸１７の周りを旋回することができるので、加工部材５の曲げ加工は、１つ且つ同じ仮想平面内に限定されない。操作の合間、又は、操作中に、成形ヘッド３を回転軸１７の周りを旋回することは、加工部材５の変形部分の中心軸に３次元の形状をとらせる。【００３０】  勿論、本発明の成形機は人によって、同様に、制御装置によって操作することができる。そのような制御装置は、例えば、加工部材を所望の製品或いは中間製品に変形するため、１つ以上の所望の経路を成形ロールが従うように、記憶装置に記憶された制御プログラムに従ってロールをＸ方向、Ｙ方向、及び半径方向に移動させる手段を制御するように設定される。【００３１】  従って、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲から逸脱することなく、いろいろなやり方で変えることができる。従って、例えば、長円形状のような非円形状断面、略三角形状又は多円弧断面の加工部材に対しても本発明を、勿論実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】  ２つの成形ヘッドを有する、本発明による成形機の一部断面の平面図である。
【図２】  図１に示す成形機の側面図である。
【図３】  成形機の一部を９０度まで回転されている、図１の成形機の側面図である。
【図４】  図１の成形機で実施される本発明による方法の幾つかの段階を模式的に示す。
【図５】  図１の成形機で実施される本発明による方法の幾つかの段階を模式的に示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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