JP2009000726A

JP2009000726A - 金属製管状部材のフランジ加工装置

Info

Publication number: JP2009000726A
Application number: JP2007164651A
Authority: JP
Inventors: Masao Tosaka; 雅夫遠坂
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2007-06-22
Filing date: 2007-06-22
Publication date: 2009-01-08

Abstract

【課題】金属製管状部材に軸方向への応力を加えることなくフランジを形成できる金属製管状部材のフランジ加工装置の提供。
【解決手段】シェル８の端部８ａをクランプ５から所定長さＬ１だけ突出させた状態として該クランプ５で外嵌固定し、シェル８の端部８ａに加工ローラ６の先端部６ｄを挿入すると共に、この加工ローラ６の先端部６ｄとクランプ５との間に少なくともシェル８の板厚分の隙間を設けた状態とし、加工ローラ６またはクランプ５を相対的にシェル８の中心軸を中心として該シェル８の端部８ａの開口部形状に沿った軌道で回転させつつ、その回転半径を次第に大きくさせることにより、該加工ローラ６の先端部６ｄとクランプ５で該端部８ａを径方向外側へ折り曲げてフランジ９を形成するようにした。
【選択図】図９

Description

本発明は、金属製管状部材のフランジ加工装置に関する。

従来、金属製管状部材の端部を径方向外側へ折り曲げてフランジを形成するようにした金属製管状部材のフランジ加工装置の技術が公知になっている（特許文献１参照）。
特開２００２−１７８０４３号公報

しかしながら、従来の発明にあっては、加工ローラを金属製管状部材の軸方向へ押圧して端部を加工する構成となっているため、金属製管状部材に対して軸方向の応力が作用し、加工中に座屈が生じ易いという問題点があった。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、金属製管状部材に軸方向への応力を加えることなくフランジを形成できる金属製管状部材のフランジ加工装置を提供することである。

本発明の請求項１記載の発明では、金属製管状部材の端部をクランプから所定長さだけ突出させた状態として該クランプで外嵌固定し、前記金属製管状部材の端部に加工ローラの先端部を挿入すると共に、この加工ローラの先端部とクランプとの間に少なくとも金属製管状部材の板厚分の隙間を設けた状態とし、前記加工ローラまたはクランプを相対的に金属製管状部材の中心軸を中心として該金属製管状部材の端部の開口部形状に沿った軌道で回転させつつ、その回転半径を次第に大きくさせることにより、該加工ローラの先端部とクランプで該端部を径方向外側へ折り曲げてフランジを形成するようにしたことを特徴とする。

本発明にあっては、金属製管状部材の端部をクランプから所定長さだけ突出させた状態として該クランプで外嵌固定し、前記金属製管状部材の端部に加工ローラの先端部を挿入すると共に、この加工ローラの先端部とクランプとの間に少なくとも金属製管状部材の板厚分の隙間を設けた状態とし、前記加工ローラまたはクランプを相対的に金属製管状部材の中心軸を中心として該金属製管状部材の端部の開口部形状に沿った軌道で回転させつつ、その回転半径を次第に大きくさせることにより、該加工ローラの先端部とクランプで該端部を径方向外側へ折り曲げてフランジを形成するようにしたため、金属製管状部材に軸方向への応力を加えることなくフランジを形成できる。

以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

以下、実施例１を説明する。
図１は本発明の実施例１の金属製管状部材のフランジ加工装置の装置全体図、図２は本実施例１のシェルの斜視図、図３〜６は本実施例１のシェルのフランジ加工を説明する図、図７は図６のＳ７―Ｓ７線における断面図であり、本実施例１の加工ローラの軌道を説明する図、図８は本実施例１の加工後のシェルを示す図、図９は本実施例１のシェルの端部の加工の様子を説明する図である。

先ず、全体構成を説明する。
図１に示すように、本実施例１の金属製管状部材のフランジ加工装置では、搬送装置１と、この搬送装置１の左右に離間してそれぞれ対を成して配置される加工装置２及びクランプ３とから構成されている。

搬送装置１は、図外の駆動手段により上下方向へ伸縮可能なアーム部１ａと、そのアーム部１ａの先端部に設けられた吸着部１ｂとから構成され、この吸着部１ｂに対象物をエアによる吸引力で吸着させて保持できるようになっている。

各加工装置２は、水平方向へ移動可能に設けられる本体４と、本体４に上下方向へ移動可能に設けられるクランプ５と、本体４に後述する軌道Ｘ上で移動可能に設けられる加工ローラ６とから構成されている。

本体４は、その底部が基台Ｂに敷設された水平なレール７に摺動しながら駆動装置（図示せず）により水平方向へ移動可能に設けられている。

クランプ５は、後述するシェル８の外形の上半分と合致する形状で下方へ開口された切欠開口部５ａ（図７参照）を有して平板状に形成される他、その基端側が本体４に内蔵された駆動装置（図示せず）と連結された可動アーム４ａに固定されることにより、上下方向へ移動可能に設けられている。

加工ローラ６は、略円盤状に形成される他、鍔状の位置決め部６ａから先端側は縮径したテーパ部６ｂを有して略円柱状に形成されている。
また、加工ローラ６の中心軸６ｃは、略筒状の可動アーム４ｂに対して軸周り方向へ回転可能に連結されると共に、この可動アーム４ｂの基端側が本体４内に内蔵された駆動装置（図示せず）に連結されることにより、可動アーム４ｂと共に加工ローラ６が後述する軌道Ｘ上で移動可能に設けられている。

さらに、クランプ５と加工ローラ６の先端部６ｄとの間には少なくともシェル８の板厚分の隙間Ｈが設けられ、さらに、位置決め部６ａとの間には隙間Ｌ１が設けられている。

クランプ３は、後述するシェル８の外形の下半分と合致する形状で上方へ開口された切欠開口部３ａ（図７参照）を有して平板状に形成される他、その底部がレール７に摺動しながら駆動装置（図示せず）により水平方向へ移動可能に設けられている。

なお、前述した加工装置２の各部やクランプ３等の駆動構造は適宜設定でき、その駆動方法も電気式、エア式、油圧式等の適宜のものを採用できる。

次に、本実施例１の金属製管状部材のフランジ加工装置の作動について説明する。
本実施例１では、金属製管状部材として図２に示すような車両用マフラのシェル８を適用した場合について説明する。
本実施例１のシェル８は、金属製板材を楕円形断面となるように筒状に巻回した後、その端部を軸方向に亘って複数の箇所でスポット溶接Ｓにて固定している。

このように構成された金属製管状部材のフランジ加工装置では、先ず、図３、４に示すように、シェル８を搬送装置１の吸着部１ｂで吸着させて保持させた状態で両クランプ３間の上方に配置し、アーム部１ａを下方へ伸ばしてシェル８の両端部8a,8aの下半分をそれぞれ対応するクランプ３の切欠開口部３ａに上方から挿入して嵌合させる。

次に、図４、５に示すように、搬送装置１の吸着部１ｂの吸着を解除して元の位置に復帰させると共に、各加工装置２をシェル８側に向かって水平移動させることにより、シェル８の両端部8a,8aをそれぞれ対応する加工ローラ６の位置決め部６ａに当接させる。
この際、各加工ローラ６には位置決め部６ａとシェル８の端部８ａとの接触を検知するセンサ（図示せず）が設けられており、これら両者の接触を検知すると各加工装置２の水平移動が停止するようになっている。

また、先ず一方の加工装置２を基準位置で停止させて、次に他方の加工装置２を移動させ両者の接触を検知することで、他方の加工装置２の水平移動を停止させるようにすると、各加工装置の速度にバラツキがあっても精度良く位置決めすることが出来る。

従って、シェル８の全長に製造精度の誤差が生じたり、搬送装置１によるクランプ３への載置精度の誤差が生じたり、あるいは、異なる全長のシェル８を連続的に加工する場合であっても、シェル８の両端部8a,8aをそれぞれ対応する加工ローラ６の位置決め部６ａに確実に当接させた状態とすることができるようになっている。

従って、加工ローラ６をシェル８の両端部8a,8aの位置決め用治具として兼用できる。

次に、図５〜７に示すように、前述した各加工ローラ６の水平移動量に基づいて各クランプ３をそれぞれ対応するクランプ５の直下となる位置に水平移動させた後、各クランプ５を下方へ移動させて切欠開口部５ａにシェル８の上部分を嵌合させることにより、シェル８の両端部8a,8aをそれぞれ対応するクランプ3,5から所定長さＬ１（図１参照）だけ突出させた状態で外嵌固定する。

最後に、図７に示すように、各加工ローラ６をシェル８の中心軸８ｂを中心として該シェル８の端部８ａの開口部形状に沿った軌道Ｘで回転させつつ、その回転半径を次第に大きくさせることにより、図８に示すように、シェル８の両端部8a,8aにフランジ９をそれぞれ形成する。

この際、図９（ａ）〜（ｃ）に示すように、加工ローラ６の回転半径が大きくなるにつれて、加工ローラ６の縮径したテーパ部６ｂにシェル８の端部８ａを当接させて外側へ折り曲げた後、該加工ローラ６の先端部６ｄとクランプ３（５）との隙間に該端部８ａを挟んで径方向外側へ折り曲げるようになっている。

従って、テーパ部６ｂによってシェル８の端部８ａに過度な軸方向の負担を掛けることなく徐々に外側へ折り曲げることができ、加工中の座屈や亀裂を防止できる。

また、加工ローラ６は加工中に可動アーム４ｂに対して軸周りに回転するため、シェル８の端部８ａを外側へ折り曲げる際に余計な応力が発生せず、スムーズな加工が可能となる。

また、両クランプ3,5をフランジ加工用の治具として兼用できることに加え、図９（ａ）に示すように、両クランプ3,5のシェル８との嵌合部の管端側角部には所定のアールＲが形成されているため、フランジ９の付け根を所定のアールＲに沿った形状に形成でき、例えば締結部位としてフランジが機能する際に応力が掛かりやすいこの部位の製品形状精度を高くして製品信頼性を向上できる。

また、シェル８の両端部8a,8aを短時間で同時に加工でき、好適となる。

なお、本実施例１では加工ローラ６が回転を３回程度行う間に図９（ａ）〜（ｃ）で説明した加工が行われるが、この回数は適宜設定できる。
また、フランジ９の形成高さは、前述した隙間Ｌ１の寸法（シェル８の両クランプ3,5からの突出長さでもある）とアールＲの曲率の設定によってほぼ決定される。
さらに、シェル８の両端部8a,8aに形成された各フランジ９は、後工程でシェル８の開口側を閉塞するための図外のエンドプレートの外周縁部とロックシーム加工されるが、この限りではない。

ここで、従来の発明にあっては、加工ローラを金属製管状部材の軸方向へ押圧して端部を加工する構成となっているため、金属製管状部材に対して軸方向の応力が作用し、加工中に座屈が生じ易いという問題点があった。

これに対し、本実施例１では、シェル８の端部８ａを加工ローラ６と両クランプ3,5による軸直方向への応力で加工するため、シェル８の端部８ａや中央部付近が座屈する虞がなく、これにより、シェル８の軸方向への応力を加えることなくフランジ９を形成できる。

次に、効果を説明する。
以上、説明したように、本実施例１の金属製管状部材のフランジ加工装置にあっては、シェル８の端部８ａをクランプ３（５）から所定長さＬ１だけ突出させた状態として該クランプ３（５）で外嵌固定し、シェル８の端部８ａに加工ローラ６の先端部６ｄを挿入すると共に、この加工ローラ６の先端部６ｄとクランプ３（５）との間に少なくともシェル８の板厚分の隙間を設けた状態とし、加工ローラ６またはクランプ３（５）を相対的にシェル８の中心軸８ｂを中心として該シェル８の端部８ａの開口部形状に沿った軌道Ｘで回転させつつ、その回転半径を次第に大きくさせることにより、該加工ローラ６の先端部６ｄとクランプ３（５）で該端部８ａを径方向外側へ折り曲げてフランジ９を形成するようにしたため、シェル８に軸方向への応力を加えることなくフランジ９を形成できる。

また、クランプ３（５）をフランジ加工用の治具として兼用できる。

また、加工ローラ６の先端部６ｄを、先端側が縮径した略円盤状に形成し、加工ローラ６の縮径したテーパ部にシェル８の端部８ａを当接させて外側へ折り曲げた後、該加工ローラ６の先端部６ｄとクランプ３（５）との間に該端部８ａを挟んで径方向外側へ折り曲げるようにしたため、シェル８の端部８ａをスムーズに折り曲げることができ、好適となる。

また、加工ローラ６の先端部６ｄを軸周りに回転可能に設けたため、シェル８の端部８ａに余計な負担が掛かるのを防止でき、スムーズな加工が可能となる。

また、クランプ３（５）は、シェル８との嵌合部の管端側角部に所定のアールＲを備えるため、フランジ９の付け根をＲに沿った形状にしてこの部位の亀裂・座屈を防止できる。

また、加工ローラ６は、シェル８の端部８ａを位置決めするための位置決め部６ａを備えるため、シェル８の端部８ａに対して所望のフランジ９を確実に形成でき、製品信頼性を向上できる。

また、加工ローラ６をシェル８の端部８ａの位置決め用治具として兼用できる。

以上、本実施例を説明してきたが、本発明は上述の実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
例えば、金属製管状部材はシェル８に限らず、任意に設定でき、その開口部形状も楕円に限らず、円形、略三角形、レーストラック型等適宜設定可能である。

また、本実施例１では、シェル８の両端部8a,8aを同時に加工する場合について説明したが、シェル８の一方側端部のみを加工する場合も当然考えられる。

本発明の実施例１の金属製管状部材のフランジ加工装置の装置全体図である。本実施例１のシェルの斜視図である。本実施例１のシェルのフランジ加工を説明する図である。本実施例１のシェルのフランジ加工を説明する図である。本実施例１のシェルのフランジ加工を説明する図である。本実施例１のシェルのフランジ加工を説明する図である。図６のＳ７―Ｓ７線における断面図であり、本実施例１の加工ローラの軌道を説明する図である。本実施例１の加工後のシェルを示す図である。本実施例１のシェルの端部の加工の様子を説明する図である。

符号の説明

Ｂ基台
Ｓスポット溶接
Ｘ軌道
Ｒアール
１搬送装置
１ａアーム部
１ｂ吸着部
２加工装置
３クランプ
３ａ切欠開口部
４本体
４ａ、４ｂ可動アーム
５クランプ
５ａ切欠開口部
６加工ローラ
６ａ位置決め部
６ｂテーパ部
６ｃ中心軸
６ｄ先端部
７レール
８シェル
８ａ両端部
８ｂ中心軸
９フランジ

Claims

金属製管状部材の端部をクランプから所定長さだけ突出させた状態として該クランプで外嵌固定し、
前記金属製管状部材の端部に加工ローラの先端部を挿入すると共に、この加工ローラの先端部とクランプとの間に少なくとも金属製管状部材の板厚分の隙間を設けた状態とし、
前記加工ローラまたはクランプを相対的に金属製管状部材の中心軸を中心として該金属製管状部材の端部の開口部形状に沿った軌道で回転させつつ、その回転半径を次第に大きくさせることにより、該加工ローラの先端部とクランプで該端部を径方向外側へ折り曲げてフランジを形成するようにしたことを特徴とする金属製管状部材のフランジ加工装置。
請求項１記載の金属製管状部材のフランジ加工装置において、
前記加工ローラの先端部を、先端側が縮径した略円盤状に形成し、
前記加工ローラの縮径したテーパ部に金属製管状部材の端部を当接させて外側へ折り曲げた後、該加工ローラの先端部とクランプとの間に該端部を挟んで径方向外側へ折り曲げるようにしたことを特徴とする金属製管状部材のフランジ加工装置。
請求項１または２に記載の金属製管状部材のフランジ加工装置において、
前記加工ローラの先端部を軸周りに回転可能に設けたことを特徴とする金属製管状部材のフランジ加工装置。
請求項１〜３のうちのいずれかに記載の金属製管状部材のフランジ加工装置において、
前記クランプは、金属製管状部材との嵌合部の管端側角部に所定のアールを備えることを特徴とする金属製管状部材のフランジ加工装置。
請求項１〜４のうちのいずれかに記載の金属製管状部材のフランジ加工装置において、
前記加工ローラは、金属製管状部材の端部を位置決めするための位置決め部を備えることを特徴とする金属製管状部材のフランジ加工装置。