JP2005519763A - ワークピースの加工方法およびその成形機 - Google Patents

Abstract

【課題】 例えばワークピース（１３）を変形することによってまたは他のワークピースに取り付けることによってワークピース（１３）を加工する方法および成形機に関する。
【解決手段】 ワークピースはマンドレル（１７）にかぶさるように嵌めあわされ、マンドレルの少なくとも一部は伸長してワークピースを固定するようになっており、ワークピースと、少なくとも１つの成形ローラなどの工具とが、軸を中心に互いに対して回転し、ワークピース（１１）は前記工具によって加工される。マンドレルの伸長したまたは伸長可能な部分の半分未満は、ワークピースの、工具で加工される部分に係合する。

Description

本発明は、例えばワークピースを変形することにより、または、他のワークピースに取り付けることによってワークピースを加工する方法およびその成形機であって、ワークピースはマンドレルに嵌め合わされ、少なくともマンドレルの一部が伸張してワークピースを固定するようになっており、ワークピースと、成形ローラ等の少なくとも１つの工具とが軸を中心として相互に対して回転されて、ワークピースが前記工具によって加工されるワークピースの加工方法およびその成形機に関する。

伸長式マンドレルは公知であり、それらは例えばその周囲に沿ってセグメントが部分的に設けられており、そのセグメントは外側および内側に移動することができる。ワークピースがマンドレル上の適切な位置に固定されると、セグメントは外側方向に移動してワークピースの加工される部分の内側に係合する。この種のマンドレルは比較的早く磨耗しやすい。その上、ワークピースをマンドレルから取り外すだけのことに苦労するということがよく起こる。

完全を期すために、国際出願ＰＣＴ／ＮＬ０１／００９３９（未公開）には、伸長式マンドレルについて記載されていることを述べておく。
ＰＣＴ／ＮＬ０１／００９３９ ＰＣＴ／ＮＬ０１／００５６３ ＰＣＴ／ＮＬ０１／００５６４ ＰＣＴ／ＮＬ０１／００５６５ ＥＰ ０ １２５ ７２０

本発明の目的は第一段落に述べた方法および成形機を改善することである。

このために、本発明に係る方法と成形機は、マンドレルの伸長したあるいは伸長可能な部分の半分未満が、ワークピースの、工具で加工される部分に係合することを特徴とする。マンドレルの伸長した部分は、加工されているワークピースの部分に実質上接触しない状態であるあることが好ましい。

伸長可能な部分にかかる負荷、および従ってマンドレルの磨耗の程度は、このような方法で著しく減少され、伸長可能な部分がセグメントに分かれているマンドレルの場合は、ワークピースの素材が作業中にセグメントの間の開口部に押し込まれるのが防がれるため、マンドレルの収縮に干渉する。

マンドレルにはワークピースに対するストッパを設けることが好ましい。これにより、例えばマンドレルの伸長可能な部分によってワークピースをストッパに押し付けるなどの簡単な方法でワークピースをマンドレルに載置することができ、それによってワークピースの軸方向の位置が定められる。

とりわけワークピースや最終製品の性質によって、工具が回転方向に静止したままの状態でワークピースを回転したり、ワークピースが回転方向に静止したままの状態で工具を回転したり、または両方を回転することが可能である。多様な方法の例については、国際特許出願ＰＣＴ／ＮＬ０１／００５６３，ＰＣＴ／ＮＬ０１／００５６４およびＰＣＴ／ＮＬ０１／００５６５、ならびに前記国際特許出願ＰＣＴ／ＮＬ０１／００９３９を参照されたい。

本発明の構成の範囲内において、「マンドレル」という用語は、ワークピースに挿入することができて前記ワークピースをその上に一時的に固定できるどのような道具をも包含する。

以後、本発明による方法および装置の多数の実施例を示す添付の図面を参照して、本発明をさらに詳しく説明する。

部品が種々の実施例において同一であるかまたは同一の機能を有する限り、そのような部品は以後同一の参照符号で示す。

図１〜図３Ｂは、図示のすでに変形された金属製のシリンダ３のようなワークピースを据えるためのチャック２を備える成形機１を示す。チャック２は例えばハウジング４内にある電気または油圧モータによって虚軸５を中心に回転することができる。ワークピース３のどちらかの側には、ハウジング９の上部スライド８に嵌入された保持器７，７’にそれぞれ回転可能に取り付けられた成形ローラ６，６’のような成形工具が配置されている。上部スライド８および従って成形ローラ６は、例えば油圧サーボモータまたはシリンダによって、（Ｙ）方向に虚軸５に対して例えば４５度〜９０度にわたって、ハウジング９のガイド上を往復することができる。

ハウジング９は下部スライド１０に取り付けられるが、下部スライド１０はベローズ１１によって大部分が視界から隠れており、機械台の一部をなすガイドに取り付けられている。下部スライド１０は、この場合にも油圧サーボモータまたはシリンダによって、例えば、上部スライド８の移動方向に対して垂直に延びる（Ｘ）方向に、前記ガイド１２上を往復することができる。

成形ローラ及び関連するスライドおよび駆動手段の組み立て品の適切な例の詳細については、欧州特許出願第ＥＰ ０ １２５ ７２０を参照されたい。

図１〜図３に示す操作において、シリンダ３は適切な速度で回転するとともに、成形ローラ６，６’がシリンダ３の外壁に押し付けられる。その中心軸１２が軸５とある角を含むところの変形部分に沿ってその変形部分をさらに変形させるために、成形ローラ６，６’は、シリンダ３の回転数に合わせた頻度でＹ方向に往復移動するように駆動される。

それに伴い、成形ローラ６，６’およびシリンダ３は、例えば最初に成形ローラ６，６’がある程度の距離だけワークピース３の端部から離れ、続いて前記端部の方へ移動するようにして、相互に対してＸ方向に移動する。この移動の間、成形ローラ６，６’の往復平行移動を調節することによって、ワークピースの適切な部分を変形することができる。特に素材の性質、肉厚、変形および径の縮小の程度によって、加工経路又は工程の数を増やしたり減らしたりすることが必要であろう。

シリンダ３内にはインサート片１３が存在する。このために、成形機１には、ハウジング１５に（虚軸５を中心として）回転可能に取り付けられた成形ヘッド１４が設けられており、そのハウジング１５はスライド（図示せず）によって、虚軸５に並んだ２本のガイドレール１６上を往復移動することができる。ヘッド１４は例えばハウジング１５内に配置された電動モータによって虚軸５を中心として回転自在であるかまたは回転させられてもよく、そして、ヘッド１４には偏心した傾斜マンドレル１７が設けられ、その傾斜マンドレル１７上にインサート片１３が締め付けられる。

作業中に、シリンダ３の端部および端部の縁部が上述したように成形ローラ６，６’によってインサート片１３の端部および端部の円筒状の縁部の形状に一致するように変形させられ、その後、前記縁部は頑丈でたぶん気密である（締め付け）接合を構成する。

図２は従来技術によるマンドレルを概略的に示すものであり、図３Ａおよび図３Ｂは成形機１に使用することのできる本発明によるマンドレル１７を示す。前記マンドレル１７は外側部１８を備え、外側部１８の中に、内側部１９があり、そしてその内側部１９はマンドレル１７の軸方向に往復移動することができる。マンドレル１７の端部の位置で、内側部１９は（切頭）円錐部２０を備え、円錐部２０の周辺は、この例においては円筒形状である形状、および寸法に関して、外側部１８の端部の周辺と略一致する。円錐部２０と外側部１８の端部の間には、本例ではリング２１である構成要素があり、リング２１は半径方向に伸長可能である。そのようなリング２１は例えばゴムまたは金属製のコイルスプリングのような弾性のある、ともかくも可撓性のある素材からなるものでよい。

図３Ａにおいて、内側部１９は、この例ではロッカ２４と協働する空気圧または油圧スタンプ２３である押圧手段２２によって、スプリング２５の作用に抗して外側部１８の端部から押し離される。その結果、リング２１は、軸方向へはほとんど負荷されず、そのリング２１は円錐部２０の最大外径と同等かそれよりも小さい外径を有している。この状態で、インサート片１３をマンドレル１７にすべり被せることが可能である。インサート片１３が所望の軸方向位置に到達したら、内側部１９に前述の押圧手段でかけられていた力を円錐部２０がスプリング２５によって外側部１８方向に移動させられる程度まで減少させる。その結果、リング２１は軸方向に圧縮され、それによりリング２１は半径方向に伸長し、加工されるべき円筒型の端部の直ぐ後方のインサート片１３の内側に係合する。

例に示すインサート片１３は、乗用車用などの触媒コンバータユニットの内側ハウジング２６またはその一部からなる。図２に示すインサート片１３は、断熱ケーシング２８を設けたいわゆる触媒ブリックまたは支持体２７をさらに備える。

図４Ａ〜図４Ｄは、シリンダ３と、インサート片１３と、この例においても伸長式リング２１が設けられたマンドレル１７とが同軸５に配置された方法の４つのステップを示している。この例ではマンドレル１７にはさらに環状のストッパ２９が設けられている。インサート片１３は終端が円筒状端になっている回転対称の円錐から略構成される。

第１ステップにおいて、インサート片１３はストッパ２９に当接するまで軸方向にマンドレル１７の外側に嵌め合わせられる。そして、その時点で円錐と端部の間の変わり目の近傍に位置するリング２１は、半径方向に伸長（図３Ａおよび図３Ｂ参照）すると共に、リング２１は前記両部材の内側に係合して、さらにインサート片１３をストッパ２９に対して強く押し付ける。そして、その時点でマンドレル１７に対する位置が固定されたインサート片１３はシリンダ３内に配置され、前記マンドレル１７によって、中にある部材、例えば支持体２７に対して正確に位置決めされる。この後で、支持体２７およびシリンダ３に対するインサート片１３の（軸方向および半径方向）の位置を一定にした状態で、シリンダ３の端部を成形ローラ（図示せず）によって閉じることができる。シリンダ３が閉じられるとすぐに、リング２１の伸長は元にもどされ、以上のようにして得られた完成品または半完成品がマンドレル１７から取り出される。

図５Ａおよび図５Ｂは、図４Ａ〜図４Ｄによるマンドレル１７の変形例の休止位置および伸長位置を示したものである。この変形例は弾性の、ともかくも可撓性の素材からできた中空リング２１を備え、中空リングにはパイプ３０を介して気体または液体を充填することができそれによってリングの周辺が半径方向に伸びるようになっている。

図６Ａおよび図６Ｂは、１個以上のブラケット３１が、それらの中心近傍に位置する点を中心に回転可能にマンドレル１７の端部の周辺に沿って配設される変形例を示す。前記各ブラケット３１の後端は半径方向内側へ延びる。スタンプ３２によって前記後端に圧力がかかると、前記各ブラケット３１の前端は外側に移動してワークピース１３の内側に係合する。

以上に述べた例はすべての場合にワークピースの組み合わせであるが、本発明に係る成形機とその方法はもちろんワンパートワークピースの加工にも適している。

本発明に係る成形機は制御ユニットを備えることが好ましい。そのような制御ユニットは例えば、成形ローラがワークピースを所望の完成品または半完成品に変形するための１つ以上の所期の経路に沿うように、メモリに保存された制御プログラムに従って、ローラをＸ，Ｙおよび半径方向に移動させる手段を制御するように構成される。

本発明は以上に述べた実施例に限定されるものではなく、請求の範囲において定義される本発明の範囲内で多様に変形させることができる。従って、マンドレルは種々の形状を有する製品に適合することができる。上記のような同心や傾斜したマンドレルの他に、例えば、中心軸が（第２）ワークピースの中心軸に対して偏心して延びるマンドレルも使用可能である。

図１は成形機の一例の概略上平面図である。 図２は図１の成形機の詳細の一部断面上平面図である。 図３Ａおよび３Ｂは図１および２の成形機で使用される本発明に係るマンドレルの第１実施例の断面図である。 図４Ａ〜図４Ｄは本発明に係る方法の一例の４つのステップを示す。 図５Ａおよび図５Ｂは本発明に係るマンドレルの他の例を示す。 図６Ａおよび図６Ｂは本発明に係るマンドレルのさらに他の例を示す。

符号の説明

１ 成形機
２ チャック
３ シリンダ
４ ハウジング
５ 虚軸
６，６’ 成形ローラ
７，７’ 保持器
８ 上部スライド
９ ハウジング
１０ 下部スライド
１１ ベローズ
１２ ガイド
１３ インサート片
１４ ヘッド
１５ ハウジング
１６ ガイドレール
１７ 傾斜マンドレル
１８ 外側部
１９ 内側部
２０ 円錐部
２１ リング
２２ 押圧手段
２３ スタンプ
２４ ロッカ
２５ スプリング
２６ 内側ハウジング
２７ 支持体
２８ 断熱ケーシング
２９ ストッパ
３０ パイプ
３１ ブラケット
３２ スタンプ

Claims (10)

1. 例えばワークピース（１３）を変形することによってまたは他のワークピース（３）に取り付けることによって、ワークピース（１３）を加工する方法であって、ワークピース（１３）がマンドレル（１７）に嵌め合わされ、マンドレル（１７）の少なくとも一部が伸長してワークピースを固定するようになっており、ワークピース（１３）と１つ以上の工具（６）とが軸（５）を中心に互いに対して回転してワークピース（１３）が前記工具（６）によって加工される方法において、マンドレル（１７）の伸長したあるいは伸長可能な部分（２１）の半分未満が、ワークピース（１３）の、工具（６）で加工されている部分に係合することを特徴とする方法。
2. マンドレル（１７）の伸長した部分（２１）は、ワークピース（１３）の、加工されている部分に実質的に接触しないままであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. （第１）ワークピース（１３）は第２ワークピース（３）に挿入され、前記第２ワークピース（３）は工具（６）によって変形され、こうして（第１）ワークピース（１３）は第２ワークピース（３）内に取り付けられることを特徴とする請求項１または２記載の方法。
4. マンドレル（１７）の中心軸（１２）は第２ワークピース（３）の中心軸（５）に対してある角度をなして延びており、そして／または、第２ワークピース（３）の中心軸（５）に対して偏心して配置されていることを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. ワークピース（１３）は押圧されてマンドレル上のストッパ（２９）に当接することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
6. 例えばワークピース（１３）を変形することによってまたは他のワークピース（３）に取り付けることによってワークピース（１３）を加工する成形機（１）であって、ワークピース（１３）を固定する少なくとも部分的に伸長可能なマンドレル（１７）と、ワークピース（１３）を加工する少なくとも１個の工具（６）と、ワークピース（１３）と工具（６）とを軸（５）を中心に互いに対して回転させる駆動手段とを備える成形機（１）において、当該マンドレル（１７）は、マンドレル（１７）の伸長可能な部分（２１）の半分未満が、ワークピース（１３）の、工具（６）で加工されている部分に係合するようにしてワークピース（１３）に適合させられることを特徴とする成形機。
7. 伸長可能な部分（２１）は、マンドレル（１７）の伸長可能な部分（２１）が、ワークピース（１３）の、加工されている部分に実質的に接触しない状態であるようにしてワークピース（１３）に適合されていることを特徴とする請求項６に記載の成形機。
8. 第２のワークピース（３）用のチャック（２）をさらに備えること特徴とする請求項６または７に記載の成形機。
9. マンドレルの中心軸（１２）は、第２のワークピース（３）用のチャック（２）の中心軸（５）に対してある角度をなして延びており、そして／または、第２のワークピース（３）用のチャック（２）の中心軸（５）に対して偏心して配置されていることを特徴とする請求項６から８のいずれかに記載の成形機。
10. 前記マンドレル（１７）にはワークピース用のストッパ（２９）が設けられていることを特徴とする請求項６から９のいずれかに記載の成形機。

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