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Hintergrund der Erfindung
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1. Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung bezieht sich auf ein
Verfahren zum Erzeugen eines Abschnitts eines Werkstücks, wie
z. B. ein Zylinder oder ein Gehäuse,
und auf eine Vorrichtung dafür,
insbesondere auf das Verfahren und die Vorrichtung zum Erzeugen
des Werkstückabschnitts
durch Drücken,
um einen Abschnitt des Werkstücks
mit geändertem
Durchmesser auszubilden, wie z. B. einen Abschnitt des Zylinders
mit verringertem Durchmesser.
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2. Beschreibung des Stands
der Technik
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Was das Verfahren zum Erzeugen eines
Abschnitts eines zylindrischen Elements (im weiteren Verlauf einfach
als ein Zylinder bezeichnet) mit geändertem Durchmesser betrifft,
offenbart die japanische Gebrauchsmusteroffenlegungsschrift Nr.
61-110823 ein Verfahren zum Erzeugen eines konischen Abschnitts
und eines Körperabschnitts
durch Vergrößern oder
Verringern eines Zylinderdurchmessers, um ein Gehäuse zum
Halten eines Katalysators herzustellen, und Verringern eines Durchmessers
eines Abschnitts des Gehäuses
mit offenem Ende mit Ausnahme dessen Körperabschnitts, durch einen
Drückprozess,
um den anderen konischen Abschnitt und eine daran in einem Körper verbundene
Leitung auszubilden. In der japanischen Patentoffenlegungsschrift
Nr. 3-226327 ist ein Verfahren zum Pressen in Längsrichtung eines röhrenförmigen Elements
durch eine Pressform offenbart, so dass es in eine nahezu konische
Gestalt geformt wird, dann Drehen des röhrenförmigen Elements und Aufpressen
einer Drückwalze
auf die Außenfläche des
in die konische Gestalt geformten Abschnitts, um den Drückprozess durchzuführen, um
dadurch einen Öffnungsabschnitt eines
Druckgehäuses
oder der gleichen auszubilden.
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Zwischenzeitlich gibt es mit Bezug
auf eine Außenschale
eines Katalysators oder eines Dämpfers
eines Kraftfahrzeugs die Nachfrage, diesen einfach herzustellen
und in dem Kraftfahrzeug einfach zu montieren und es wäre wünschenswert,
ihn aus einem Metallrohr einstückig
herzustellen. Bei dieser Sachlage wurde verlangt, den Abschnitt
mit verringertem Durchmesser so auszubilden, dass er an dem Endabschnitt
des rohrförmigen
Abschnitts in eine ungewöhnliche
Gestalt ausgebildet wird, wie z. B. in so eine Gestalt, bei der
eine Achse versetzt ist oder die eine zu einer Mittelachse des Zylinders
geneigte schräge
Achse hat. Gemäß den Verfahren
aus dem Stand der Technik zum Erzeugen des Zylinders oder der Schale
durch den Drückprozess,
wurde der Abschnitt mit verringertem Durchmesser jedoch koaxial zu
dem Hauptkörper
des Zylinders ausgebildet. Um den Zylinder herzustellen, dessen
Hauptkörper
nicht koaxial zu dem verringerten Abschnitt ist, wurde daher der
konische Abschnitt (Abschnitt mit verringertem Durchmesser), wie
dies auf der rechten Seite in 1 der
vorher genannten Veröffentlichung
Nr. 61-110823 gezeigt ist, durch Pressen ausgebildet und dann wurde
der konische Abschnitt durch Schweißen oder der gleichen mit dem
Gehäusekörper verbunden.
Gemäß diesem
Verfahren kann jedoch nicht erwartet werden, dass der hergestellte
Zylinder, verglichen mit dem der einstückigen Konstruktion, so stabil
ist. Außerdem
wird hier ein Verbindungsprozess benötigt, der sich von dem Formgebungsprozess
unterscheidet, sodass es schwierig ist, den Zylinder durch diese
Verfahren herzustellen. Als ein Ergebnis können die Herstellungskosten des
Zylinders verglichen mit dem durch den Drückprozess ausgebildeten Zylinder
der koaxialen Bauweise erhöht
werden.
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Ein Verfahren und eine Vorrichtung
mit den in dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 11 zusammengefassten
Merkmale sind in dem Dokument JP-A-62167956 offenbart.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Dem gemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, ein Verfahren zum Erzeugen eines Abschnitts eines Werkstücks mit
einem geänderten
Durchmesser, wie z. B. einem zylindrischen Element, auf einfache
und genaue Weise durch einen Drückprozess
zu schaffen.
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Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung
eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Abschnitts eines Werkstücks mit
geändertem
Durchmesser, wie z. B. ein zylindrisches Element, auf einfache und
genaue Weise durch einen Drückprozess zu
schaffen.
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Erfindungsgemäß werden diese Aufgaben durch
das Verfahren aus Anspruch 1 und die Vorrichtung aus Anspruch 11
gelöst.
Besondere Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen offenbart.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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Die vorgenannte Aufgabe und die nachstehende
Beschreibung wird unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen,
in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen, einfach
ersichtlich, und wobei in den Zeichnungen:
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1 ein
schematische Blockdiagramm ist, das eine Drückvorrichtung gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
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2 eine
Seitenansicht einer Drückvorrichtung
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist, wobei ein Abschnitt davon geschnitten
ist;
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3 eine
Draufsicht einer Drückvorrichtung gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist, wobei ein Abschnitt davon geschnitten ist;
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4 eine
Vorderansicht ist, die eine Steuerscheibe und Stützelementabschnitt gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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5 eine
schematische Ansicht eines Zylinders ist, die ein Beispiel zeigt,
bei dem ein Durchmesser eines Zylinders um eine vorgegebene Formachse
durch eine Drückvorrichtung
gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung verringert ist;
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6 eine
Vorderansicht eines Zylinders ist, die einen Endabschnitt davon
in jedem Prozess zeigt, wobei ein Durchmesser davon um eine vorgegebene Formachse
durch eine Drückvorrichtung
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung verringert ist;
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7 eine
Vorderansicht eines Zylinders ist, die einen Abschnitt davon in
jedem Prozess zeigt, wobei ein Durchmesser davon um eine vorgegebene Formachse
durch eine Drückvorrichtung
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung verringert ist;
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8 eine
Vorderansicht eines Zylinders ist, die einen Endabschnitt davon
in jedem Prozess zeigt, wobei ein Durchmesser davon um eine vorgegebene Formachse
durch eine Drückvorrichtung
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung verringert ist;
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9 eine
Vorderansicht eines Zylinders ist, die einen Endabschnitt davon
in jedem Prozess zeigt, wobei ein Durchmesser davon um eine vorgegebene Formachse
durch eine Drückvorrichtung
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung verringert ist;
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10 einen
Seitenansicht eines Zylinders ist, die einen Endabschnitt davon
zeigt, der gemäß dem in 7 durchgeführten Prozess
ausgebildet ist;
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11 eine
Seitenansicht eines Zylinders ist, die einen Endabschnitt davon
zeigt, der gemäß dem in 9 durchgeführten Prozess
ausgebildet ist;
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12 ein
Ablaufdiagramm ist, das einen Betrieb einer Drückvorrichtung gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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13 ein
Ablaufdiagramm ist, das einen Betrieb einer Drückvorrichtung gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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14 ein
Ablaufdiagramm ist, das einen Formgebungsprozess gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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15 eine
Draufsicht einer Drückvorrichtung
gemäß einem
anderen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist, wobei ein Abschnitt davon geschnitten
ist;
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16 eine
Draufsicht einer Drückvorrichtung
gemäß einem
anderen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist, wobei ein Abschnitt davon geschnitten
ist;
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17 eine
Draufsicht einer Drückvorrichtung
gemäß einem
anderen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist, wobei ein Abschnitt davon geschnitten
ist;
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18 eine
Draufsicht einer Drückvorrichtung
gemäß einem
anderen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist, wobei ein Abschnitt davon geschnitten
ist;
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19 und 20 sind wie 18;
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21 eine
Vorderansicht einer Einspannvorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist;
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22 eine
Draufsicht einer Drückvorrichtung
gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist, wobei ein Abschnitt davon geschnitten
ist;
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23 eine
Seitenansicht einer Drückvorrichtung
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist, wobei ein Abschnitt davon geschnitten
ist;
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24 eine
Draufsicht einer Drückvorrichtung
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist, wobei ein Abschnitt davon geschnitten
ist;
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25 eine
Draufsicht eines Zylinder ist, der einen Abschnitt mit geändertem
Durchmesser hat dessen Mittelachse relativ zu einer Mittelachse
eines unbearbeiteten Abschnitts schräg ist;
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26 eine
Vorderansicht eines Zylinders ist, der einen Abschnitt mit geändertem
Durchmesser hat dessen Mittelachse relativ zu einer Mittelachse
eines unbearbeiteten Abschnitts schräg ist;
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27 eine
Vorderansicht eines Zylinders ist, der einen Abschnitt mit geändertem
Durchmesser hat dessen Mittelachse relativ zu einer Mittelachse
eines unbearbeiteten Abschnitts schräg ist;
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28 einen
Drückprozess
gemäß einem beispielhaften
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
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Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsbeispiele
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Unter Bezugnahme auf 1 bis 4 ist
eine Drückvorrichtung
gemäß einem
Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung veranschaulicht, mit der Enderzeugnisse hergestellt
werden, wie z. B. eine Außenschale
(nicht gezeigt) eines Dämpfers
für ein Kraftfahrzeug,
ein Gehäuse
(nicht gezeigt) eines Katalysators, und unterschiedliche Druckgehäuse. Der zu
erzeugende Zylinder gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
ist ein aus einem rostfreien Stahl gefertigter Zylinder, wobei er
jedoch nicht darauf begrenzt ist und kann aus anderen metallischen Zylindern
ausgewählt
sein. In 1 bis 4 hat die Drückvorrichtung
gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
einen ersten Antriebsmechanismus 1 und einen zweiten Antriebsmechanismus 2,
die beide an einer Basis BS wirkend montiert sind.
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In dem ersten Antriebsmechanismus 1 wird eine
Mittelachse Xt eines zylindrischen Elements 4 (d. h. eines
Zylinders) als eine vorgegebene Formmittelachse Xe eines Endabschnitts
verwendet (d. h., die vorgegebene Formmittelachse Xe des Zylinders 4 ist
an der Mittelachse Xt ausgerichtet, da sie sich an der selben Ebene
aus 2 befinden), zu
der ein Paar X-Achsenführungsschienen 5 parallel
an einer Seite (der rechten Seite aus 2)
an der Basis BS fest befestigt sind. Ein Gehäuse 20 ist so angeordnet, dass
es entlang der X-Achsenführungsschienen 5 beweglich
ist. Das Gehäuse 20 hat
ein Gelenklager 7, das unter dem Gehäuse 20 befestigt ist
und das mit einer Keilwelle 8 in Eingriff ist. Diese Welle 8 ist parallel
zu den X-Achsenführungsschienen 5 an
der Basis BS montiert, so dass sie durch einen Servomotor 9 gedreht
werden kann. Dementsprechend wird das Gehäuse 20 entlang der
X-Achse bewegt, wenn die Keilwelle 8 durch den Servomotor 9 gedreht
wird. Andererseits ist an der anderen Seite der Basis BS (linke
Seite aus 2) ein Bett 1a ausgebildet.
An dem Bett 1a sind ein Paar Y-Achsenführungsschienen 10 befestigt,
auf denen ein Paar Gleitstücke 11 zum
Stützen
eines Gleittisches 6 bzw. einer Klemmvorrichtung 12 beweglich
montiert sind. Die Klemmvorrichtung 12 hat eine an dem
Tisch 6 drehbar montierte untere Klemme 13 und
eine über
der unteren Klemme 13 angeordnete obere Klemme 17,
so dass der Zylinder 4 zwischen der unteren Klemme 13 und der
oberen Klemme 17 eingeklemmt ist. Der Tisch 6 hat
ein Kugelgelenklager 14 (wie in 3 gezeigt ist) darunter befestigt, das
mit einer Keilwelle 15 in Eingriff ist. Diese Welle 15 ist
an dem Bett 1a parallel zu den Y-Achsenführungsschienen 10 montiert,
so dass sie durch einen Servomotor 16 beweglich ist. Wenn die
Keilwelle 15 durch den Motor 16 gedreht wird, werden
der Tisch 6 und die Klemmvorrichtung 12 relativ
zu dem Gehäuse 20 entlang
der Y-Achse bewegt.
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Über
der Klemmvorrichtung 17 ist ein Stellglied 18,
das beispielsweise durch Öldruck
betätigt wird,
angeordnet, um die obere Klemme 17 zu stützen und
diese vertikal anzutreiben. Wenn der Zylinder 4 in die
Klemmvorrichtung 12 eingesetzt wird oder davon entfernt
wird, wird die obere Klemme 17 durch das Stellglied 18 nach
oben angehoben. Eine Klemmfläche
eines halbzylindrischen Aufbaus ist an der oberen Fläche der
unteren Klemme 13 ausgebildet und eine Klemmfläche eines
halbzylindrischen Aufbaus ist an der unteren Fläche der oberen Klemme 17 ausgebildet.
Daher ist der Zylinder 4 so gesichert, dass er nicht gedreht
wird oder sich nicht bewegt, wenn er zwischen den Klemmflächen eingeklemmt
ist. An der Klemmvorrichtung 12 ist ein Anschlag 19 an
der zu dem Gehäuse 20 entgegengesetzten
Seite angeordnet, so dass er an einem Endabschnitt des Zylinders 4 anliegt.
Der Anschlag 19 ist an der unteren Klemme 13 gesichert,
so dass er mit der Klemmvorrichtung 12 zusammen bewegbar ist.
Wenn der Anschlag 19 an der unteren Klemme 13 befestigt
ist, dass er entlang der Mittelachse Xt des Zylinders 4 einstellbar
ist, kann die Positionierung des Zylinders 4 in seiner
Axialrichtung einfach und genau durchgeführt werden. Dementsprechend
ist der Zylinder 4 an einer vorbestimmten Position zwischen
der unteren Klemme 13 und der oberen Klemme 17 geklemmt,
wenn der Zylinder 4 auf die Klemmfläche der unteren Klemme 13 gesetzt
ist, wobei der eine Endabschnitt des Zylinders 4 an dem
Anschlag 19 anliegt und dann die obere Klemme 17 so
betätigt wird,
dass sie sich durch das Stellglied 18 abwärts bewegt.
In diesem Fall ist der Zylinder 4 so positioniert, dass
sich seine Mittelachse Xt an der selben Ebene wie die Ebene befindet,
an der sich die längs gerichtete
Mittelachse Xr einer Hauptwelle 21, die später beschrieben
wird parallel zu der Basis BS befindet, d. h. auf der selben Höhe von der
Basis BS wie die Höhe
der Mittelachse Xr von der Basis BS.
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Eine Drehvorrichtung, wie z. B. ein
Motor 31, ist in dem Tisch 6 an der linken Seite
in 2 eingebettet und
eine Ausgangswelle 31a des Motors 31 erstreckt
sich in 1 aufwärts oder
vertikal zu der Basis BS, so dass er mit der unteren Klemme 13 in
Eingriff gelangt, die um die Welle 31a gedreht wird. An der
Oberfläche
des Tischs 6 ist eine Führungsnut 32 ausgebildet,
die eine ringförmige Konfiguration
hat, wobei deren Mitte sich an der Welle 31a befindet und in
die eine Führungswalze 33 gepasst
ist. Die Führungswalze 33 ist
an der unteren Klemme 13 drehbar montiert, so dass die
um die Welle 31a zu drehende untere Klemme 13 durch
die Nut 32 geführt
wird.
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Mit Bezug auf den zweiten Antriebsmechanismus 2 befindet
sich die Hauptwelle 21 auf der selben Ebene wie die Ebene,
an der sich die Mittelachse Xt des Zylinders 4 befindet
und die parallel zu der Basis BS ist. Die Hauptwelle 21 ist
an ungefähr
der selben Achse wie die vorgegebene Formmittelachse Xe des Zylinders 4 angeordnet,
sodass sie dem Zylinder 4 gegenüber steht und sie ist an dem
Gehäuse 20 über Lager 20a, 20b montiert,
die um die Mittelachse Xr zu drehen sind. Die Hauptwelle 21 ist
ein hohles zylindrisches Element, in dem eine zylindrische Steuerwelle 23 aufgenommen
ist und die, wie dies später beschrieben
wird, mit einem Drehzahländerungsmechanismus 50 verbunden
ist. Durch einen Hohlabschnitt der Steuerwelle 23 ist eine
Verbindungsstange 41 einer Spindel 40 montiert,
so dass sie in der Axialrichtung der Steuerwelle 23 beweglich
ist. Die Spindel ist so ausgebildet, dass sie in die innere Form
eines offenen Endabschnitts des Zylinders 4 gepasst werden
kann. Die Verbindungsstange 41 ist an ihrem Ende mit einem
Zylinder 42 verbunden, um diesen so anzutreiben, dass er
sich vorwärts
und rückwärts bewegt,
und der Zylinder 42 ist über einen Bügel 1c an der Basis
BS montiert. Die Hauptwelle 21 ist durch einen Getriebezug 22a mit
einer Riemenscheibe 22b verbunden, die wiederum mit einer Drehvorrichtung,
wie z. B. einem Motor (nicht gezeigt), durch einen Riemen (nicht
gezeigt) verbunden ist, um so die Hauptwelle 21 zu drehen.
Ein Flansch 24 ist an einer Endspitze der Hauptwelle 21 befestigt, so
dass der Flansch 24 um die Mittelachse Xr zusammen mit
der Hauptwelle 21 gedreht wird, wenn diese gedreht wird.
Die Steuerwelle 23 ist drehbar an dem Flansch
24 montiert.
Eine Steuerscheibe 25 ist an einem Endspitzenabschnitt
der Nockenwelle 23 befestigt und wird um die Mittelachse
Xr zusammen mit der Steuerwelle 23 gedreht. Wie in 4 gezeigt ist, ist die Steuerscheibe 25 mit
drei Spiralführungsnuten 25a ausgebildet,
in denen jeweils drei Führungsstifte 26 angeordnet
sind, so dass sie in einer Radialrichtung in Übereinstimmung mit der Drehung
der Steuerscheibe 25 bewegt werden. Die Führungsstifte 26 sind
jeweils ein drei Stützelementen 27 montiert
und die Walze 28 ist drehbar an jedem Stützelement 27 montiert,
wie dies in 2 und 3 gezeigt ist. Wenn die Hauptwelle 21 gedreht
wird, wird daher die Walze 28 um die Mittelachse Xr gedreht
und zur selben Zeit werden die Stützelemente 27 in einer
Radialrichtung in Übereinstimmung
mit der Drehung der Steuerscheibe 25 bewegt, so dass die
Walze 28 zu der Mittelachse Xr des Zylinders 4 und
davon weg bewegt wird.
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Der mit der Steuerwelle 23 verbundene Drehzahländerungsmechanismus 50 verwendet
ein flexibel eingreifenden Antriebssystem, das ein Paar Außenringe 51, 52 hat,
die mit der Hauptwelle 21 bzw. der Steuerwelle 23 in
Eingriff sind, und deren Innenflächen
mit Zahnrädern
mit der selben Anzahl von Zähnen
ausgebildet sind. Das flexibel in Eingriff stehende Antriebssystem
hat ferner ein flexibles Zahnrad 53, das mit einer anderen
Zahnanzahl wie die der äußeren Ringe 51, 52 ausgebildet
ist, und das mit den Außenringen 51, 52 in
Eingriff steht, und hat ein wellenformendes Zahnrad 54,
das so angeordnet ist, dass es das Zahnrad 53 so stützt, dass
es gedreht wird, und das so angeordnet ist, dass es mit den Zahnräder der
Außenringe 51, 52 an
den beiden sich gegenüberstehenden
Positionen in Eingriff gelangt. Das wellen formende Zahnrad 54 wird
durch einen Verzögerungsmotor 55 gedreht.
Die Außenringe 51, 52 sind
jeweils an Stützzahnrädern 56, 57 montiert. Ein
mit dem Stützzahnrad 56 in
Eingriff stehendes Antriebszahnrad 58 ist an der Hauptwelle 51 montiert und
ein mit dem Stützzahnrad 57 in
Eingriff stehendes Antriebszahnrad 59 ist an der Steuerwelle 23 montiert.
Das flexibel in Eingriff stehende Antriebssystem ist beispielsweise
bereits als ein harmonischer Antrieb (TM von Harmonic Drive Systems,
Inc., http://www.hds.co.jp/hdss.htm), bekannt, wobei auf die Erklärung dessen
Prinzips verzichtet wird. Das System in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sieht
einen Differentialmechanismus vor, der eine relative Drehzahldifferenz
zwischen den Außenringen 51 und 52 in Übereinstimmung
mit der Drehung der Hauptwelle 51 verursacht. Dementsprechend
wird, wenn die Hauptwelle 21 gedreht wird, die Steuerwelle 23 durch
die Differentialdrehung zwischen den Außenringen 51, 52 gedreht,
um dadurch die Steuerscheibe 25 zu drehen, so dass jedes
Stützelement 27 und
jede Walze 28 zusammen damit in einer radialen Richtung
zu und von der Mittelachse Xr der Hauptwelle 21 wegbewegt
werden. Es kann lediglich eine Walze 28 vorgesehen sein,
es ist jedoch vorzuziehen, eine Vielzahl von Walzen vorzusehen,
um somit intermittierende Stöße zu verringern
und es ist ideal, drei Walzen 28 vorzusehen, wie dies in
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
der Fall ist. Durch die Walze 28 kann jede Spur verfolgt
werden, so lange die Walze 28 in einer radialen Richtung
bewegt werden kann. Als ein weiteres Ausführungsbeispiel der Vorrichtung
zum Antreiben der Walze 28 können ein Planetengetriebemechanismus
(hier nicht gezeigt) oder andere Vorrichtungen verwendet werden.
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Die Motoren 9, 16, 31 oder
dergleichen und die Stellglieder 18 oder dergleichen sind,
wie in 1 gezeigt ist,
mit einer Steuerung CT, von welcher zu den Motoren und Stellgliedern
Steuersignale ausgegeben werden, elektrisch verbunden, um diese
numerisch zu steuern. Die Steuerung CT hat einen Zentralprozessor
MP, Speicher ME, Eingabeschnittstelle IT und Ausgabeschnittstelle
OT, die miteinander über einen
Busbalken verbunden sind, wie dies in 1 gezeigt
ist. Der Zentralprozessor MP ist dazu angepasst, ein Programm für den Drückprozess
gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
auszuführen und
der Speicher ME ist dazu angepasst, dass Programm zu speichern und
zum Ausführen
des Programms benötigte
variable Daten zeitweise zu speichern. Eine Eingabevorrichtung IP
ist an der Ausgabeschnittstelle IT angeschlossen, um die Startbedingungen,
Betriebsbedingungen oder dergleichen der Motoren und Stellglieder
in den Zentralprozessor MP einzugeben, beispielsweise durch manuelles
Betätigen
einer Tastatur oder dergleichen. Es sind verschiedene Sensoren (nicht
gezeigt) vorgesehen, wenn dies notwendig ist und durch diese Sensoren erfasste
Signale werden der Steuereinheit CT zugeführt, wobei die Signale von
der Eingabeschnittstelle IT zu dem Zentralprozessor MP durch Verstärkerschaltungen
AD oder dergleichen eingegeben werden. Die Steuersignale werden
von der Ausgabeschnittstelle OT ausgegeben und den Motoren 9, 16, 31, 55 und
dem Stellglied 18 oder dergleichen durch Treiberschaltungen
AC1 oder dergleichen zugeführt. Anstelle
der Steuereinheit CT kann eine Steuerschaltung für jede Vorrichtung vorgesehen
sein, um jeweils eine vorbestimmte individuelle Steuerung durchzuführen.
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Unter Bezugnahme auf 5 wird im weiteren Verlauf ein Ausführungsbeispiel
des Verfahrens zum Verringern des Durchmessers des Endabschnittes
des Zylinders durch das vorstehend beschriebene Drückgerät beschrieben.
In 5 zeigt eine dicke durchgezogene
Linie eine geschätzte
Konfiguration eines vollendeten Zylinders 4, d. h., eine
Konfiguration eines endgültigen
vorgegebenen Formendabschnittes, welcher einen Körperabschnitt 4a hat, und
einen konischen Abschnitt 4b und einen Halsabschnitt 4c an,
die einen Abschnitt mit verringertem Durchmesser 4d bilden.
Das Bezugszeigen „Ct" bezeichnet eine
Drehmitte, um die der Zylinder gedreht wird, und an der sich die
Welle 31a der Klemmvorrichtung 12 befindet. Das
Bezugszeichen „Ce" bezeichnet eine
Mitte, von der der Formgebungsvorgang zu dem Endabschnitt des Zylinders 4 beginnt und
der an der Mittelachse Xt des Zylinders 4 zusammen mit
der Drehmitte Ct liegt. Das Bezugszeichen „S" bezeichnet die Mitte des endgültigen Formgebungsziels
des Halsabschnittes 4c und „R" bezeichnet die Mitte des kleinsten
Durchmesserabschnittes des endgültigen
Formgebungsziels des konischen Abschnittes 4b und zur selben
Zeit die Mitte einer Ebene, die zu dem Halsabschnitt 4c passt. „L1" bezeichnet einen
Abstand zwischen „S" und „R" (abgekürzt als
ein Abstand S-R) entlang der X-Achse, „L2" bezeichnet einen Abstand R-Ce entlang
der X-Achse und „L3" bezeichnet einen
Abstand Ce-Ct entlang der X-Achse. Eine Achse einschließlich der
Mitten „S" und „R" ist eine Formgebungszielmittelachse
Xec. Ein endgültiger
Neigungswinkel „θ" ist zwischen der Formgebungszielmittelachse
Xec und der Mittelachse Xt des Zylinders 4 ausgebildet. „Gr" bezeichnet ein endgültiges Ersatzmaß, welches
einen Abstand zwischen der Mitte „R" und der Mittelachse Xt des Zylinders
ist. Obwohl die Mitte Ce, bei der die Formgebung anfängt, in 5 auf der Formgebungszielmittelachse
Xec liegt, muss die Mittelachse Xec nicht notwendigerweise die Mitte
Ce beinhalten, so dass die Mitte Ce von der Mittelachse Xec beabstandet sein
wird, wenn der endgültige
Neigungswinkel θ so gesetzt
ist, dass er größer als
der in 5 gezeigte Winkel
ist.
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In 5 bezeichnet „D" einen Durchmesser des
Körperabschnittes 4a des
Zylinders 4 und „Dk" bezeichnet den kleinsten
Durchmesser des konischen Formgebungszielabschnittes 4b und
zur selben Zeit den Durchmesser des Formgebungszielhalsabschnittes 4c. „Py" bezeichnet einen
Abstand entlang der Y-Achse an der X-Y-Ebene (d. h. in der Radialrichtung),
der dem Betrag entspricht, der an einem Abschnitt verringert werden
muss, der bei einem relativ starken Ausmaß geformt werden muss, wie dies
in dem oberen Bereich aus 5 gezeigt
ist. Dahin gegen bezeichnet „Qy" einen Abstand entlang der
Y-Achse, der dem Betrag entspricht, der an einem Abschnitt verringert
werden muss, der bei einem relativ kleinen Ausmaß geformt werden muss, wie dies
in dem unteren Bereich aus 5 gezeigt
ist. Wenn der konische Abschnitt 4b ausgebildet ist, sind die
zu verringerten Abstände
Py und Qy mit einer vorbestimmten Anzahl „N" (in 5 acht
Stück)
von Formgebungsdurchgängen
geteilt. Die Bewegungsstrecken entlang der Y-Achse für jeden
Durchgang, d. h., Teilungen entlang der Y-Achse werden durch „Pys" und „Qys" bezeichnet und die
Bewegungsstrecken entlang der X-Achse für jeden Durchgang, d. h., Teilungen
entlang X-Achse
werden als „Pxs" und „Qxs" bezeichnet. „θp" bezeichnet einen
Winkel, der an der X-Y-Ebene zwischen der Mittelebene Xt und einer
längsgerichteten
Kontur der endgültigen
Formgebungszielkonfiguration des Endabschnittes ausgebildet ist,
der bei einem relativ großen
Ausmaß,
d. h. einen relativ großen
Winkel, geformt ist wohin gegen „θq" einen Winkel zwischen der Mittelachse
Xt und einer längsgerichteten
Kontur der endgültigen
Formgebungszielkonfiguration anzeigt, die bei einem relativ kleinen
Ausmaß,
d. h. einen relativ kleinen Winkel, geformt ist.
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Auf der X-Y-Ebene wird der Durchmesser des
Formgebungszielendabschnittes zu dem Durchlauf (n) zum Formgeben
des konischen Abschnittes 4b durch eine zweifach punktstrichliierte
Line angegeben und ein Schnittpunkt zwischen diesem Durchmesser
und der längs
gerichteten Kontur der endgültigen
Formgebungszielkonfiguration des bei einem relativ großen Ausmaß geformten
Endabschnittes (oberer Abschnitt aus 5)
ist mit „Pn" bezeichnet und ein
Schnittpunkt zwischen diesem Durchmesser und der längs gerichteten
Kontur der endgültigen Formgebungszielkonfiguration
des bei einem relativ kleinen Ausmaß geformten Endabschnittes
ist mit „Qn" bezeichnet (unterer
Abschnitt aus 5). „Vn" bezeichnet einen
Mittelpunkt eines Liniensegmentes zwischen den Punkten Pn und Qn.
Eine Achse Xen einschließlich
des Mittelpunktes Vn die zu dem Pn-Qn-Liniensegment vertikal ist,
ist als eine Formgebungszielmittelachse eingestellt. Daher sind
eine Vielzahl von Formgebungszielmittelachsen Xen (n = 1 bis 8)
in Übereinstimmung
mit Positionen der Punkte Pn und Qn eingestellt. „Dn" bezeichnet einen
Abstand zwischen den Punkten Pn und Qn, welcher zweimal dem Bewegungsabstand
jeder in der Radialrichtung bewegten Walze entspricht, wobei dessen Komponente
auf der X-Achse als „Dxn" bezeichnet wird
und wobei dessen Komponente auf der Y-Achse als „Dyn" bezeichnet wird. Außerdem bezeichnet „θn" einen zwischen einer
vertikalen Achse und dem Liniensegment zwischen den Punkten Pn und
Qn, die durch eine zweifach punktstrichliierte Linie angezeigt ist,
ausgebildeten Winkel. Die Formgebungszielmittelachse Xen (n = 1
bis 8) und die Formgebungszielmittelachse Xec werden durch eine
Formgebungszielmittelachse Xe bezeichnet.
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Dementsprechend wird der zu verringernde Abstand
Py gemäß der nachstehenden
Gleichung (1) berechnet. (1) Py = D/2 + Gr – (Dk/2)·cosθ
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Auch der zu verringernde Abstand
Py wird gemäß der nachstehenden
Gleichung (2) berechnet (2) Qy = D/2 – Gr – (Dk/2)·cosθ
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Die Winkel θp, θq werden gemäß den nachstehenden
Gleichungen (3) und (4) berechnet. (3) tan(θp) = Py/{L2
+ (Dk/2)·sinθ} (4) tan(θq)
= Qy/(L2 – {Dk/2)·sinθ}
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Wenn der Drückprozess in N-Durchläufen durchgeführt wird,
betragen die Y-Achsenkomponenten Pys und Qys des Bewegungsabstandes
pro Durchlauf (d. h. pro Abstand) Py/n bzw. Qy/N. Außerdem können die
X-Achsenkomponenten Pxs und Qxs durch Pys/tan(θp) bzw. Qys/tan(θq) erhalten werden.
Die X-Achsenkomponenten Dxn und die Y-Achsenkomponenten Dyn des
Abstandes Dn zwischen den Punkten Pn und Qn beim (n)-ten Durchlauf
können
folgendermaßen
erhalten werden: Dxn = (Pxs – Qxs)·n
Dyn
= D – (Pys
+ Qys)·n
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Die Abstände Dn zwischen den Punkten
Pn und Qn werden folgendermaßen
erhalten: Dn = Dyn/cos(θn)
-
Daher kann (θn) folgendermaßen erhalten werden: tan(θn)
= Dxn/Dyn
-
Unter der Voraussetzung dass das
Koordinatensystem mit einer x-Achse und einer y-Achse parallel zu
der X-Achse und Y-Achse ist, wobei dessen Ursprung (0,0) an der
Mitte Ce zum Beginnen des Formgebungsprozesses angeordnet ist, können die x-Achsenkomponente
Vxn und y-Achsenkomponente Vyn des Mittelpunktes Vn zwischen den
Punkten Pn und Qn gemäß den nachstehenden
Gleichungen (5) und (6) berechnet werden. (5)
Vxn = (Pxs + Qxs)·n/2
(6) Vyn = –D/2
+ Dyn/2 + Qys·n
-
An dem Koordinatensystem mit der
x-Achse und der y-Achse wird eine Linie, die vertikal zu dem Liniensegment
Pn-Qn ist und die auf dem Mittelpunkt Vn liegt, d. h., die Formgebungszielmittellinie
Xen, durch [y = a·x
+ b] bezeichnet. Da der Gradient (a) der Linie (–Dxn/Dyn) ist und da die Linie
auf dem Punkt Vn liegt, d. h. auf der Koordinate (Vxn, Vyn) liegt, kann
der Wert „b" gemäß der nachstehenden
Gleichung (7) berechnet werden. (7) b = Vyn +
(Dxn/Dyn)·Vxn
= –D/2
+ Dyn/2 + Qys ·n +
(Dxn/Dyn)·(Pxs
+ Qxs)·n/2
-
Als ein Ergebnis kann die Linie,
die vertikal mit dem Liniensegment Pn-Qn ist und die den Mittelpunkt
Vn beinhaltet, d. h. die Formgebungszielmittelachse Xen durch die
nachstehende Gleichung (8) bezeichnet werden. (8)
y = (–Dxn/Dyn)·x + (Dxn/Dyn)·(Pxs +
Qxs) ·n/2 – D/2 +
Dyn/2 + Qys·n
-
Ein Schnittpunkt Kn zwischen der
vorstehend beschriebenen Linie (Formgebungszielmittelachse Xen)
und einer Linie, die vertikal zu der Mittelachse Xt ist und die
auf der Rotationsmitte Ct liegt, hat (–L3) seiner x-Koordinate (der
Ursprung ist Ce), so dass die y-Koordinate des Schnittpunktes Kn
einem Abstand Gk zwischen der Rotationsmitte Ct und dem Schnittpunkt
Kn entspricht, und dieser kann durch die nachstehende Gleichung
(9) angezeigt werden. (9) Gk = (Dxn / Dyn)·L3 + (Dxn/Dyn)·(Pxs +
Qxs) ·n/2 – D/2 +
Dyn/2 + Qys·n
-
Dann kann ein Abstand Gn zwischen
der Rotationsmitte Ct und einem Schnittpunkt Tn zwischen der Linie,
die vertikal zu dem Liniensegment Pn-Qn ist und die auf dem Mittelpunkt
Vn liegt (d. h. die Formgebungszielmittelachse Xen) und einer Linie, die
zu dem Liniensegment Pn-Qn parallel verläuft und die auf der Rotationsmitte
Ct liegt, durch Gk·cosθn erhalten
werden. Außerdem
kann ein Abstand Ln zwischen den Punkten Vn und Tn gemäß der nachstehenden
Gleichung (10) erhalten werden. (4) Ln = ((Vxn
+ L3)/cos(θn)) – Gk·sin(θn)
-
In dem Fall, in dem ein konischer
Abschnitt mit den Punkten Pn und Qn geformt wird, wird daher, wenn
der Zylinder 4 um die Drehmitte Ct gegen den Uhrzeigersinn
um den Winkel θn
aus 5 gedreht wird,
die Formgebungszielmittelachse Xen parallel zu der Mittelachse Xr
(in 2 und 3 gezeigt) der Hauptwelle 21 positioniert
werden, die an der Mittelachse Xt des Zylinders 4 an der
Anfangsstellung ausgerichtet ist.
-
Außerdem wird sie mit der Mittelachse
Xr der Hauptwelle 21 ausgerichtet werden, wenn sie parallel um
den Abstand Gn entlang der Y-Achse (in Fig. aufwärts) bewegt wird. Somit wird,
unter der Voraussetzung, dass die Formgebungszielmittelachse Xen
wie vorstehend erwähnt
eingestellt ist, dass der Bewegungsabstand der Walze in der Radialrichtung
auf Dn/2 eingestellt ist und dass der Abstand von der Rotationsmitte
Ct auf Ln eingestellt ist, der konische Abschnitt mit den Punkten
Tn und Qn durch den Drückprozess
genau ausgebildet werden.
-
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
wird die endgültige
Formgebungszielkonfiguration im Vorhinein gesetzt und ebenso wird
für jeden Durchgang
von N Durchgängen
(in diesem Ausführungsbeispiel
acht Durchgänge)
jede Formgebungszielkonfiguration im Vorhinein gesetzt. Dann werden die
Abstände
Ln, Gn für
jede Formgebungszielkonfiguration berechnet und die Formgebungszielmittelachse
Xen (n = 1 bis 8) und Xec werden auf der Grundlage der berechneten
Ergebnisse im Vorhinein gesetzt. Auf der Grundlage der Formgebungszielmittelachsen
Xen, Xec wird der Drückprozess
in Übereinstimmung
mit einer Sequenz der Durchgänge
anfangend von dem ersten Formgebungsdurchgang durchgeführt. Durch
N-faches Berechnen davon, werden daher Dn = Dk, θn = θ, Ln = L2/cosθ + L3 cosθ und Gn
= L3·sinθ erhalten,
so dass der konische Abschnitt 4b ausgebildet wird. Die
an den acht Formgebungsdurchgängen
(n = 8) erhaltenen Formgebungszielmittelachsen Xen, d. h. die Achse
Xe8 wird mit der Formgebungszielmittelachse Xec des Halbabschnitts 4c,
um die der Drückprozess
durchgeführt
wird, um dadurch den Halsabschnitt 4c auszubilden, überlappen.
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In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
ist der zu formende Betrag pro Durchgang so gesetzt, wie in 5 gezeigt ist, wohingegen
er in Übereinstimmung
mit einem erforderlichen Formgebungsprozess auch anders gesetzt
sein kann. Beispielsweise kann der Bewegungsbetrag zwischen jedem Durchgang
und dem darauffolgenden Durchgang an einem Anfangszustand des Formgebungsprozesses vergrößert werden,
um die Formgebungszeit zu verkürzen
oder der Bewegungsbetrag zwischen jedem Durchgang und dem darauffolgenden
Durchgang kann an einem Anfangszustand des Formgebungsprozesses
verkürzt
werden, um die Genauigkeit des Endprodukts zu verbessern. Die Anzahl
(N) des Formgebungsdurchgangs muss auf geeignete Weise gesetzt werden,
so dass der zu formende Betrag für einen
Durchgang nie einen Grenzwert zum Verringern des Durchmessers des
Zylinders 4 überschreitet, über welchem
ein plastischer Arbeitsprozess aufgrund einer Materialeigenschaft
des Zylinders 4 nicht genau durchgeführt wird, da ansonsten (wenn
der Prozess zum Verringern des Durchmessers den Grenzwert überschreitet)
eine Wand des Produkts zu dünn
ausgebildet wird oder sogar beschädigt wird.
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Wenn im Betrieb, unter Bezugnahme
auf 2, die obere Klemme 17 der
Klemmvorrichtung 12 nach oben angehoben ist, ist der zu
formende Zylinder 4 an der Klemmfläche der unteren Klemme 13 in
Lage gebracht und an der vorbestimmten Position, an der der eine
Endabschnitt des Zylinders 4 an dem Anschlag 19 anschlägt, eingestellt.
Dann wird das Stellglied 18 angetrieben, so dass die obere
Klemme 17 abwärts
bewegt wird und der Zylinder 4 wird zwischen der unteren
Klemme 13 und der oberen Klemme 17 eingeklemmt
und so gehalten, dass er nicht gedreht wird. In diesem Fall ist
der Zylinder 4 so positioniert, dass die Mittelachse Xt
des Zylinders 4 an der Mittelachse Xr der Hauptwelle 21 ausgerichtet
ist, so dass er in einem Zustand in Lage gebracht ist, der sich
von dem in 3 gezeigten
unterscheidet. Jede Walze 28 ist nach außerhalb
des äußeren Umfangs des
Zylinders 4 zurückgezogen.
Als nächstes
wird das Gehäuse 20 entlang
der X-Achsenführungsschiene 5 vorwärts bewegt,
d. h. in 2 und 3 nach links, und an einer
Position angehalten, an der jede Walze 28 an der sich von
der Mitte der Welle 31a der Klemmvorrichtung 12 um
den Abstand L3 beabstandet befindet, d. h. der in 5 gezeigten Rotationsmitte Ct. In dem
ersten Formgebungsdurchgang (n = 1) wird die Formgebungszielmittelachse
Xe1 angewendet, wie sie in 6 gezeigt
ist und die Klemmvorrichtung 12 wird um den Winkel θ1 gedreht,
und entlang der Y-Achse um den Abstand G1 bewegt, so dass die Formgebungszielmittelachse
Xe1 an der Mittelachse Xr der Hauptwelle 21 ausgerichtet
ist (in 6 ist lediglich
Xr gezeigt). Dann wird ein Drehstift 40 vorwärts bewegt,
so dass er in dem offenen spitzen Endabschnitt des Zylinders 4 in
Lage gebracht ist.
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Von dem vorstehend beschriebenen
Zustand wird die Hauptwelle 21 um die Mittelachse Xr (= Formgebungszielmittelachse
Xe1) gedreht und jede Walze 28 wird um die Mittelachse
Xe1 (= Xr) gedreht und die Steuerscheibe 25 wird durch
den Drehzahländerungsmechanismus 50 gedreht,
so dass jede Walze 28 in Richtung der Mittelachse Xe1 (=
Xr) bewegt wird. Zur selben Zeit wird jede Walze 28 entlang der
X-Achsenführungsschiene 5 rückwärts (in 2 und 3 nach rechts) bewegt. Dementsprechend
wird jede Walze 28 um sich selber gedreht und um die Mittelachse
Xe1 (= Xr) in einem solchen Zustand gedreht, in dem sie auf die äußere Fläche des
Endabschnitts des Zylinders 4 gepresst ist und wird radial
in Richtung der Mittelachse Xe1 (= Xr) bewegt, um den Drückprozess
durchzuführen.
Als ein Ergebnis werden der konische Abschnitt 4b1 und
der Halsabschnitt 4c1 geformt, wie dies in 6 gezeigt ist. Auf ähnliche Weise wird der dritte
Formgebungsdurchgang (n = 3) ausgeführt, um den konischen Abschnitt 4b3 und
Halbabschnitt 4c3 zu formen, wie dies in den 7 und 10 gezeigt ist. Danach werden beispielsweise
beim sechsten Formgebungsdurchgang (n = 6) der konische Abschnitt 4b6 und
Halsabschnitt 4c6 geformt, wie in 8 gezeigt ist. Zum Schluss, wenn der
achte Formgebungsdurchgang (n = 8) ausgeführt wird, werden der konische
Abschnitt 4b und der Halsabschnitt 4c mit den
endgültigen Konfigurationen
wie sie in den 9 und 11 gezeigt sind, geformt,
um den Abschnitt mit verringertem Durchmesser 4d zu schaffen.
Dabei sind Figuren der an dem zweiten, vierten und fünften Formgebungsdurchgang
geformten Zwischenprodukte ausgelassen.
-
Als nächstes wird der Ablauf des
Drückprozesses,
wie er unter Bezugnahme auf 5 bis 11 erklärt ist, erklärt, welcher
durch die Steuereinheit CT in Übereinstimmung
mit Ablaufdiagrammen, wie sie in den 12 bis 14 gezeigt sind, durchgeführt wird. Zu
Beginn werden bei Schritt 101 unterschiedliche Parameter
durch die Eingabevorrichtung IP eingegeben. Diese in die Steuereinheit
CT eingegebenen Parameter sind der Durchmesser D des Zylinders 4,
der kleinste zu formende Durchmesser des konischen Abschnitts 4b,
d. h., der Durchmesser Dk des Halsabschnitts 4c, der endgültige Achsversatz
Gr von der Mitte R des Abschnitts mit dem kleinsten Durchmesser
des konischen Abschnitts 4b, der endgültige Neigungswinkel θ, der Abstand
L1 entlang der X-Achse zwischen
den Mitten S-R, der Abstand L2 entlang der X-Achse zwischen den Mitten R-Ce, der
Abstand L3 entlang der X-Achse
zwischen den Mitten Ce-Ct und die Anzahl (N) der Formgebungsdurchgänge. Dann schreitet
das Programm zu Schritten 102 und 103 vor, an
denen die Steigungen Pys und Qys in der Y-Achse auf der Grundlage
der zu verringernden Abstände
Py bzw. Qy berechnet werden. Als nächstes schreitet das Programm
zu Schritt 104 vor, wo ein Zählwerk zum Formen des Zylinders
erhöht
wird (n = n + 1) und das Programm schreitet zu Schritten 105 und 106 vor,
an denen die Koordinate (Pxn, Pyn) des Formgebungszielpunkts Pn
des oberen Teils des konischen Abschnitts und die Koordinate (Qxn,
Qyn) des Formgebungszielpunkts Qn des unteren Teils des konischen
Abschnitts berechnet werden.
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Dann schreitet das Programm zu Schritten 107, 108, 109 und 110 aus 13 vor, an denen der Abstand
der in einer Radialrichtung bewegten Walze 28 (d. h. eine
Hälfte
des Abstands Dn aus 5),
der Rotationswinkel der Klemmvorrichtung 12 (d. h. der Winkel θn aus 5), der Abstand der in der
Y-Achse bewegten Walze 28 (d. h. der Abstand Gn aus 5) und der Bewegungsabstand
der entlang der X-Achse bewegten Walze 28 (d. h. der Abstand
Ln aus 5) jeweils berechnet
werden. Diese Ergebnisse werden bei Schritt 111 in dem
Speicher ME gespeichert. Die bei Schritten 105 bis 111 durchgeführten Abläufe werden
wiederholt, bis der Wert (n) des Zählwerks bei Schritt 112 "N" (in diesem Ausführungsbeispiel 8) wird und
wenn die Berechnung beendet ist, wird der Wert (n) des Zählwerks
gelöscht, so
dass er bei Schritt 113 Null (n = 0) beträgt und die vorstehende
Formgebungssequenz wird gespeichert.
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Als nächstes wird unter Bezugnahme
auf das in 14 gezeigte
Ablaufdiagramm der Formgebungsprozess gemäß der vorstehenden Formgebungssequenz
erklärt.
Nachdem das Zählwerk
bei Schritt 201 erhöht
ist (n = n + 1), werden der Bewegungsabstand (Dn/2) der Walze 28 in
der Radialrichtung, der Bewegungsabstand (Ln) der Walze 28 entlang
der X-Achse, der Rotationswinkel (θn) der Klemmvorrichtung 12,
der Bewegungsabstand (Gn) der Walze 28 entlang der Y-Achse
und andere sich auf den Drückprozess
beziehende Daten bei Schritten 202 bis 206 jeweils
aus dem Speicher ME gelesen.
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Auf Grundlage dieser Daten werden
der Zylinder 4 und die Walze 28 relativ zueinander
bewegt und die Walze 28 wird um die Hauptwelle 21 (Mittelachse
Xr) gedreht, um dadurch bei Schritt 207 den ersten Drückprozess
durchzuführen.
Statt dessen kann der Prozess durch eine vierachsige Simultanbewegung
durchgeführt
werden, bei der die Vorrichtungen zum Durchführen der bei Schritten 202 bis 205 durchzuführenden
Vorgänge
gleichzeitig betätigt werden,
wodurch die Formgebungszeit verkürzt
wird. Gleichzeitig wird der Formgebungsablauf fortlaufend gemacht,
so dass der Formgebungsbetrag konstant wird, um die Genauigkeit
der fertigen Konfiguration zu verbessern und um ferner die Flexibilität der zu formenden
Konfiguration zu verbessern. Auf ähnliche Weise werden auf Grundlage
des bei Schritten 201 bis 206 gelesenen Bewegungsabstands
und dergleichen der zweite und darauffolgende Drückprozess bei Schritt 207 durchgeführt und
wiederholt, bis der Wert (n) des Zählwerks bei Schritt 208 "N" (= 8) wird. Als ein Ergebnis wird an
dem Endabschnitt des Zylinders 4 der Abschnitt mit verringertem
Durchmesser geformt, wie in 6 bis 9 gezeigt ist. Wenn der Drückprozess
beendet wird, schreitet das Programm zu Schritt 209 vor,
bei dem ein Absteuerungsprozess gemacht wird, um unterschiedliche
gespeicherte Daten usw. zu löschen
und schreitet dann zu Schritt 210 vor, bei dem die Walze 28 oder
dergleichen auf ihre Anfangsposition zurückbewegt wird. Gemäß dem in 5 gezeigten Ausführungsbeispiel
wird der Zylinder 4 durch eine Kombination aus dem Drückprozess um
die Neigungsachse und dem Drückprozess
um die Versatzachse geformt. In dem Fall, in dem der endgültige Neigungswinkel θ Null ist,
entspricht daher der Drückprozess
dem Versatzdrückprozess
und in dem Fall, in dem der endgültige
Neigungswinkel θ Null
ist und zur selben Zeit der endgültige
Versatzbetrag Gr Null ist, wird der Drückprozess dem koaxialen Drückprozess
entsprechen.
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Gemäß dem Durchmesserverringerungsprozess
in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel,
wie es vorstehend beschrieben ist, wird der Drückprozess um jede einer Vielzahl
von Formgebungszielmittelachsen (Xe1 bis Xe8, Xec), in dem Zustand,
in dem die Walze 28 immer mit der Fläche (geneigtem Abschnitt 4b und
Halsabschnitt 4c) des zu formenden Zylinders in Kontakt
ist, aufeinanderfolgend durchgeführt,
so dass nicht nur eine glatt geformte Fläche sondern auch eine Verringerung
der Dicke des zu formenden Abschnitts erhalten werden kann oder
die vorgespannte Dicke davon minimiert werden kann, um eine gewünschte Festigkeit
sicherzustellen. Außerdem
wird, da der Formgebungsprozess nicht unter so heftigen Bedingungen
durchgeführt, wird
der Gesamtformgebungsgrenzwert verbessert. Zudem wird keine übermäßige Last
auf die Walze 28 oder dergleichen aufgebracht werden und
der Formgebungsprozess kann reibungslos durchgeführt werden. Außerdem muss
der Durchmesser des Drehstifts 40 nicht so gesetzt sein,
dass er gleich zu dem inneren Durchmesser des Halsabschnitts 4c ist,
der an dem Zylinder 4 zu formen ist, und der Drückprozess
wird durchgeführt,
wobei der Halsabschnitt 4c zwischen dem Drehstift 40 und
der Walze 28 eingeklemmt ist, so dass eine glatte Fläche an dem
Halsabschnitt 4c ausgebildet werden kann.
-
In dem Fall, in dem es erforderlich
ist, die entgegengesetzten Enden des Zylinders 4 durch
den Drückprozess
zu formen, ist es notwendig, einen Endabschnitt des Zylinders 4 umzudrehen,
nachdem der andere Endabschnitt durch den Drückprozess geformt wurde. Wenn
der Umdrehvorgang händisch durchgeführt wird,
nachdem die Anlage einmal gestoppt wurde, ist nicht nur der Vorgang
beschwerlich, sondern es wird auch seine Formgebungszeit verlängert. Um
den Zylinder 4 in einen Zylinder zu formen, dessen beiden Endabschnitte
zwischen sich ein dreidimensionales Verhältnis haben, wird es notwendig, den
Zylinder 4 umzudrehen und ihn in seiner Umfangsrichtung
zu drehen, so dass die Einstellung zum Positionieren des Zylinders 4 nicht
einfach sein wird. Gemäß dem in 15 bis 21 gezeigten Ausführungsbeispiel ist daher die
Klemmvorrichtung 12 geringfügig modifiziert und es ist
eine Spannfuttervorrichtung 60 vorgesehen, wie sie im weiteren
Verlauf beschrieben wird.
-
Unter Bezugnahme auf 15 ist ein Antriebsmechanismus zum Antreiben
der Klemmvorrichtung 12 mit einem Zahnrad 34,
welches so angeordnet ist, dass es durch die Welle 31a des
Motors 31 (2)
angetrieben wird, und einem Zahnrad 35 versehen, welches
mit dem Zahnrad 34 in Eingriff ist und welches so angeordnet
ist, dass es die untere Klemme 13 antreibt, die an einer
Ebene parallel zu dem Bett 1a um 360° gedreht werden soll. Die Spannfuttervorrichtung 60 ist
gegenüberliegend
der Walze 28 angeordnet, so dass die Klemmvorrichtung 12 zwischen
diesen Elementen angeordnet ist. Wie in den 15 und 21 gezeigt
ist, ist die Spannfuttervorrichtung 60 mit einem Paar von
Spannfuttern 61 versehen, die in einer radialen Richtung
in Richtung der an der Mittelachse Xr der Hauptwelle 21 ausgerichteten Achse
bewegbar ist und welche in der Lage sind, den Zylinder 4 zu
halten, wie dies in 21 gezeigt
ist, um den Zylinder 4 um die Mittelachse Xr (15) zu drehen, um diesen
zu indizieren. Die Spannfuttervorrichtung 60 ist so angeordnet,
dass sie zu der Klemmvorrichtung 12 hin und davon weg unter
Zuhilfenahme eines Elektromotors (nicht gezeigt), der durch die
Steuereinheit Ct während
dem Drückprozess
betätigt
wird, beweglich ist.
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15 zeigt
einen Zustand, bei dem nach dem der Drückprozess mit Bezug auf einen
Endabschnitt des Zylinders 4 wie in dem vorstehend beschriebenen
Ausführungsbeispiel
vollendet wurde, die Spannfutter 61 nach außen bewegt
wurden, um den Zylinder 4 vom Gehaltenwerden durch die Spannfutter 61 (siehe 21) zu lösen, und dann wurde die Spannfuttervorrichtung 60 entlang
der Schienen 62 zurückgezogen.
In diesem Zustand wird die Klemmvorrichtung 12 um die Mitte
des Zahnrads 35 gedreht und der Zylinder 4 wird
auf seine Anfangsposition auf der an der Achse Xr des Zylinders 4 ausgerichtete
Achse zurückgedreht,
wie dies in 16 gezeigt
ist. Dann werden die Walzen 28 auf ihre Anfangspositionen
zurückgezogen,
die an der rechten Seite in 16 angeordnet
sind. Danach wird die obere Klemme 17 (2) der Klemmvorrichtung 12 nach
oben angehoben, so dass sich der Zylinder 4 in seinem ungeklemmten
Zustand befindet. Dann wird, wie in 17 gezeigt
ist, die Spannfuttervorrichtung 60 entlang der Schienen 62 vorwärts bewegt
und der andere Endabschnitt des Zylinders 4 wird durch
die Spannfutter 61 gehalten. Dann wird die Spannfuttervorrichtung 60 um
die Mittelachse Xr zusammen mit dem Zylinder 4 gedreht,
um das Indizieren durchzuführen.
D. h., sie werden wie durch einen Pfeil aus 18 angezeigt ist gedreht. Wenn der Zylinder 4 um
eine vorbestimmten Rotationswinkel gedreht wird, wird die obere
Klemme 17 abgesenkt, so dass der Zylinder 4 zwischen
der oberen Klemme 17 und der unteren Klemme 13 eingeklemmt
wird. Dann wird die Spannfuttervorrichtung 60 nach links
aus 18 zurückgezogen.
In dem Fall, in dem beide Enden der Zylinder 4 an der selben
Ebene zu formen sind, wird das Indizieren nicht durchgeführt, sondern
es wird lediglich der Umdrehvorgang durchgeführt.
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Wenn in dem vorstehend beschriebenen
Zustand die mit dem Zylinder 4 geklemmte Klemmvorrichtung
dadurch um die Mitte des Zahnrads 35 um 180°C gedreht
wird, wird der Zylinder 4 umgedreht, wie dies in 19 gezeigt ist. In diesem
Fall kann, wenn nötig,
das Trimmen des Halsabschnitts 4b durch eine Laserschnittvorrichtung
(nicht gezeigt) über
einen Roboterarm RA, wie er in 19 durch eine
zweifach punkstrichliierte Linie angedeutet ist, durchgeführt werden.
Dann wird der Drückvorgang mit
Bezug auf den anderen Endabschnitt (rechte Seite aus 19) des Zylinders 4 durchgeführt, wodurch
der Zylinder 4 wie in 20 geformt
wird. Danach wird der Zylinder 4 vom Halten durch die Klemmvorrichtung 12 gelöst, so dass
der vollendete Zylinder 4 von der Anlage entfernt wird.
Gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
kann daher der Drückprozess
für beide
Endabschnitte des Zylinders 4 nachfolgend in einem einzigen
Arbeitsprozess durchgeführt
werden, so dass die Arbeitszeit verglichen mit dem vorangehenden
Ausführungsbeispiel verkürzt werden
kann. Wenn über
dies die Spannfuttervorrichtung 60 so aufgebaut ist, dass
sie zusammen mit dem Zylinder 4 gedreht oder bewegt werden kann,
kann das Indizieren gemacht werden, ohne das sein Zurückdrehvorgang
auf die Anfangsposition (16) durchgeführt wird, so dass die Arbeitszeit
weiter verkürzt
werden kann.
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Gemäß dem in 19 gezeigten Ausführungsbeispiel wird das Trimmen
des Halsabschnitts 4b durch die Laserschnittvorrichtung
(nicht gezeigt) getrennt durchgeführt, nachdem der Drückprozess vollendet
wurde. Wenn im Gegensatz dazu ein kreisförmiges, plattenförmiges Schneideelement 70 mit einem
kleineren Durchmesser als der jeder Rolle 28 an dem vorderen
Ende jeder Walze 28 montiert ist, kann das Trimmen durchgeführt werden,
unmittelbar nachdem der Drückprozess
durchgeführt
wurde. In diesem Fall kann das Schneideelement 70 an dem vorderen
Ende jeder Walze 28 angebracht sein, um mit der Walze 28 als
ein Körper
gedreht zu werden oder kann an der Walze 28 als ein Körper gedreht
zu werden oder kann an der Walze 28 drehbar montiert sein,
um unabhängig
davon gedreht zu werden. Außerdem
kann das Schneideelement 70 zwischen den benachbarten Walzen 28 angeordnet
sein und drehbar an dem Flansch 24, getrennt von den Walzen 28 montiert
sein, auch wenn ein Mechanismus zum Antreiben des Schneideelements 70 kompliziert
sein wird. Gemäß dem in 22 gezeigten Ausführungsbeispiel
wird daher unmittelbar nachdem der Drückprozess durchgeführt wurde,
wie dies durch zweifach punktstrichliierte Linien in 22 gezeigt ist, das Trimmen
des Halsabschnitts 4b durch das Schneideelement 70 durchgeführt, so
dass eine Endfläche
des Halsabschnitts 4b so geformt wird, dass sie vertikal zu
der Mittelachse ist.
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In dem wie vorstehend beschriebenen
Ausführungsbeispiel
wird das Gehäuse 20 entlang
der X-Achse bewegt und der Zylinder 4 wird entlang der Y-Achse
bewegt, so dass sie relativ zueinander bewegt werden. Dahingegen
kann es auch so aufgebaut sein, dass das Gehäuse 20 an der Basis
BS fixiert ist, während
der Zylinder 4 entlang der X-Achse und Y-Achse bewegt wird.
D. h., der erste Antriebsmechanismus 1 kann an der linken
Seite aus 2 angeordnet
sein. Außerdem
ist in dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel die Mittelachse Xt
des Zylinders 4 an eine Position einer vorbestimmten Höhe oberhalb
der Basis BS angeordnet, um so an der selben Ebene wie die Mittelachse
Xr der Hauptwelle 21 parallel zu der Basis BS angeordnet zu
sein. Die Höhe
der Mittelachse Xt des Zylinders 4 zu der Basis BS kann
variabel eingestellt sein und die Mittelachse Xt kann vertikal relativ
zu der Mittelachse Xr der Hauptwelle 21 eingestellt sein.
Mit anderen Worten kann die Anlage mit einem Servomotor versehen
sein, der den Zylinder 4 vertikal antreibt, so dass eine
Feineinstellung einfacher gemacht wird, wie dies unter Bezugnahme
auf 23 und 24 im weiteren Verlauf beschrieben
wird.
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In 23 und 24 ist das Bett 1a verschieblich
auf Z-Achsenführungspfosten 38 zur
Bewegung in der Z-Richtung montiert, so dass die Achse Xt des Zylinders 4 relativ
zu der Achse Xr der Hauptwelle 21 eingestellt werden kann.
Der erste Antriebsmechanismus 2 kann zudem ein Getriebe 35 zwischen
dem Bett 1a und der Basis BS haben. Das Getriebe 35 ist mit
einer Keilwelle 34 in Eingriff, die mit einem in dem Bett 1a definierten
Loch in Eingriff ist. Das Getriebe 35 ist zudem mit einem
Servomotor 37 verbunden, der über eine Verbindungswelle 36 an
der Basis BS befestigt ist. Wenn die Verbindungswelle 36 durch den
Servomotor 37 gedreht wird, wird die Gewindestange 34 durch
das Getriebe 35 gedreht, so dass das Bett 1a in
der Z-Richtung bewegt wird. Daher kann die Achse Xt des Zylinders 4 so
eingestellt werden, dass sie sich an einer vorbestimmten Position relativ
zu der Basis BS befindet und die Achse Xt kann relativ zu der Achse
Xr der Hauptwelle 21 eingestellt werden. Folglich kann
die Achse Xt des Zylinders 4 nicht nur entlang der Y-Achse
sondern auch der Z-Achse versetzt werden, so dass eine genaue Einstellung
in dem Drückprozess
einfach durchgeführt
werden kann. Obwohl in 23 und 24 nicht gezeigt, kann der
Servomotor 37 auch durch eine Steuereinheit CT wie sie
in 1 gezeigt ist, durch eine
Treiberschaltung gesteuert werden.
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Gemäß der in 23 und 24 gezeigten
Anlage kann daher der Zylinder 4 so gestützt sein,
dass die Achse Xt des Zylinders 4 entlang der Z-Achse von der
Achse Xr der Hauptwelle 21 durch einen Versatzabstand H
versetzt ist und sich bei einem Neigungswinkel θ zu der Achse Xr der Hauptwelle 21 befindet. Somit
sind die Achsen Xt, Xr schräg
zueinander, da sie sich weder in der selben Ebene befinden noch miteinander
schneiden. 25 bis 27 veranschaulichen ein Beispiel
eines zylindrischen Elements 4 mit einem verarbeiteten
Abschnitt PP, der eine von der Mittelachse Xt des unverarbeiteten
Abschnitts UP geneigte Mittelachse Xpp hat, wie dies in der linken Seite
aus 25 und 26 gezeigt ist, während ein
unverarbeiteter Abschnitt PN an der rechten Seite eine Mittelachse
hat, die koaxial zu der Mittelachse Xt des unbearbeiteten Abschnitts
UP ist. Die Mittelachse Xpp des bearbeiteten Abschnitts ist von
der Mittelachse Xt des unbearbeiteten Abschnitts UP um einen Abstand
H versetzt und ist zudem zu der Mittelachse Xt mit einem Winkel θ geneigt.
-
Obwohl die vorangehenden Ausführungsbeispiele
mit Bezug auf Durchmesserverringerungsprozesse beschrieben wurde,
sind sie so zu verstehen, dass der Durchmesser des bearbeiteten
Abschnitts PP durch die mit einer Innenfläche des Zylinders 4 während dem
Drückprozess
in Eingriff stehenden Walzen 28 vergrößert werden kann, wie dies
in 28 gezeigt ist.
-
Es sollte für den Fachmann ersichtlich
sein, dass die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele lediglich veranschaulichend
sind, und nur einige wenige der vielen möglichen bestimmten Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung sind. Zahlreiche und unterschiedliche
andere Anordnungen können
einfach durch den Fachmann innerhalb des Umfangs der nachstehenden
Ansprüche
entwickelt werden.