JP2009195922A - 筒状ワークの端部加工方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】筒状ワークの端部にスピニング加工によって非回転対称の異形断面形状部分を形成し得る加工方法及び装置を提供する。
【解決手段】筒状ワーク１の一方の開口端面方向へのローラ２の第１の相対駆動（Ｄ１）と、その移動方向に対して直交する直交面（Ｓ）内で、ローラが筒状ワークの端部に当接した状態で当接位置から相対的に一回転する間に筒状ワークの外周面の少なくとも一部に対して内側に向かうローラの第２の相対駆動（Ｄ２）と、ローラが筒状ワークの外周面に当接した状態で第２の相対駆動を行いながら、筒状ワーク周りをローラが相対的に回転する回転駆動（Ｒ）を行う。これを繰り返しながら、当接位置から筒状ワークの一方の開口端面を越えるまで第１の相対駆動を行い、その駆動サイクルを複数回繰り返すことによって、筒状ワークの端部に非回転対称の異形断面形状部分を形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、筒状ワークの端部加工方法及び装置に関し、スピニング加工によって、例えば筒状ワークの端部に非回転対称の異形断面形状部分を形成し得る筒状ワークの端部加工方法及び装置に係る。

例えば円筒状の金属管素材の端部をスピニング加工によって縮径し、テーパ部とこれに連続する小径筒部を形成することは知られている。また、筒状ワークの非加工部に対して非同軸の小径筒部を形成する加工方法及び装置も、例えば下記の特許文献１及び２に開示されている。これらのスピニング加工を用いて、例えば自動車用排気系部品のケーシングに対し、接合対象部品との接続に供し得るように、その端部に円断面の小径筒部を一体的に形成することも行われている。更に、楕円断面の管の端部を円断面に縮径するスピニング加工や、円断面のパイプの端部を楕円形や多角形等の非軸対称形状の断面に縮径するスピニング加工が下記の特許文献３及び４に開示されている。

一方、板材の成形方法及び装置として、下記の特許文献５及び６には、板材から異形断面のハット形状に成形する方法及び装置が提案されており、同様の方法が下記の特許文献７にも開示されている。

特許第２９５７１５３号公報 特許第２９５７１５４号公報 特開２００１−２８６９５５号公報 特開２００７−０１４９８３号公報 特許第３２９２５７０号公報 ＷＯ２００５−０５６２１０号公報 特許第３７４４３９０号公報

ところで、近時の自動車用排気系部品においては、狭小な空間への搭載性を確保するため、小型化と共に周辺部品との干渉を回避する外形とすることが要請されている。この要請に応えるためには、上記の金属管素材の端部を例えば非円断面形状とし、更には、周辺部品と干渉する部分を凹部とし異形断面形状とすることが要求される場合もある。このような場合において、前掲の特許文献３及び４に記載の方法によれば非円断面形状に形成することは可能であるが、ローラが円、楕円、長円等の中心点を有する回転対称の公転軌道に沿って駆動されるので、回転対称ではない断面形状（即ち、非回転対称断面形状）とすることはできない。

これに対し、前掲の特許文献５乃至７に記載の成形方法によれば、板材から異形断面のハット形状に成形することはできるが、これらの方法をそのまま筒状ワークに適用することはできず、しかも、特許文献１乃至４に記載のようなスピニング加工とは異なり、逐次加工ではなく、所謂一筆書きの成形方法であるので、筒状ワークの端部に対するスピニング加工に応用することもできない。

そこで、本発明は、筒状ワークの端部にスピニング加工によって非回転対称の異形断面形状部分を形成し得る筒状ワークの端部加工方法を提供することを課題とする。

また、本発明は、金属管素材等の筒状ワークの端部に、スピニング加工によって、非回転対称の異形断面形状部分を形成し得る筒状ワークの端部加工装置を提供することを課題とする。

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、筒状ワークとローラを当接した状態で両者を相対的に駆動すると共に前記筒状ワークに対し前記ローラを相対的に回転駆動し、前記筒状ワークの端部をスピニング加工する筒状ワークの端部加工方法において、前記筒状ワークの一方の開口端面方向への前記筒状ワークに対する前記ローラの第１の相対駆動と、該第１の相対駆動の移動方向に対して直交し前記筒状ワークの端部の外周面に前記ローラが当接する当接位置を含む直交面内で、前記ローラが前記筒状ワークの端部に当接した状態で前記当接位置から相対的に一回転する間に前記筒状ワークの端部の外周面の少なくとも一部に対して前記筒状ワークの内側に向かう前記ローラの第２の相対駆動と、前記直交面上で前記ローラが前記筒状ワークの端部の外周面に当接した状態で、前記第２の相対駆動を行いながら、前記筒状ワーク周りを前記ローラが相対的に回転する回転駆動を行い、且つ、前記第２の相対駆動及び前記回転駆動を繰り返しながら、前記当接位置から前記筒状ワークの一方の開口端面を越えるまで前記第１の相対駆動を行い、前記第１の相対駆動、前記第２の相対駆動及び前記回転駆動の駆動サイクルを複数回繰り返して前記筒状ワークの端部に非回転対称の異形断面形状部分を形成することとしたものである。尚、上記の当接位置は所定の加工開始位置に設定しても、駆動サイクルに応じて前記筒状ワークの一方の開口端面方向へ順次移動するように設定してもよい。

上記の筒状ワークの端部加工方法において、請求項２に記載のように、前記筒状ワークに対する前記スピニング加工前の外形と加工後の目標外形との差に基づき前記第１の相対駆動による第１移動量と前記第２の相対駆動による第２移動量を設定し、前記第１移動量及び第２移動量に応じて夫々前記第１の相対駆動及び前記第２の相対駆動を行うこととするとよい。

あるいは、請求項３に記載のように、前記筒状ワークに対する前記スピニング加工前の外形と加工後の目標外形との差に基づき前記筒状ワークに対する前記ローラの相対移動軌跡を予め設定し、該相対移動軌跡に沿って前記第１の相対駆動、前記第２の相対駆動及び前記回転駆動を行うこととするとよい。

上記の筒状ワークの端部加工方法において、更に、請求項４に記載のように、前記スピニング加工前の前記筒状ワークが、筒体部と該筒体部の少なくとも一端部を縮径した縮径端部を備えて成り、該縮径端部が加工対象の前記筒状ワークの端部を含み、当該縮径端部の開口端面が前記筒状ワークの一方の開口端面を構成し、当該縮径端部に前記当接位置が設定されるようにしてもよい。

また、本発明の筒状ワークの端部加工装置は、請求項５に記載のように、筒状ワークとローラを当接した状態で両者を相対的に駆動すると共に前記筒状ワークに対し前記ローラを相対的に回転駆動し、前記筒状ワークの端部をスピニング加工する筒状ワークの端部加工装置において、前記筒状ワークの一方の開口端面方向への前記筒状ワークに対する前記ローラの第１の相対駆動を行う第１の相対駆動手段と、該第１の相対駆動の移動方向に対して直交し前記筒状ワークの端部の外周面に前記ローラが当接する当接位置を含む直交面内で、前記ローラが前記筒状ワークの端部に当接した状態で前記当接位置から相対的に一回転する間に前記筒状ワークの端部の外周面の少なくとも一部に対して前記筒状ワークの内側に向かう前記ローラの第２の相対駆動を行う第２の相対駆動手段と、前記直交面上で前記ローラが前記筒状ワークの端部の外周面に当接した状態で前記筒状ワーク周りを前記ローラが相対的に回転する回転駆動を行う回転駆動手段と、前記第２の相対駆動手段による前記第２の相対駆動と前記回転駆動手段による前記回転駆動を繰り返しながら、前記第１の相対駆動手段により前記当接位置から前記筒状ワークの一方の開口端面を越えるまで前記第１の相対駆動を行う駆動制御手段を備えたものとし、該駆動制御手段により、前記第１の相対駆動、前記第２の相対駆動及び前記回転駆動の駆動サイクルを複数回繰り返して前記筒状ワークの端部に非回転対称の異形断面形状部分を形成するように構成したものである。

上記の筒状ワークの端部加工装置において、前記駆動制御手段は、請求項６に記載のように、前記筒状ワークに対する前記スピニング加工前の外形と加工後の目標外形との差に基づき前記第１の相対駆動による第１移動量と前記第２の相対駆動による第２移動量を設定し、前記第１移動量及び第２移動量に応じて夫々前記第１の相対駆動及び前記第２の相対駆動を行うように構成するとよい。

あるいは、前記駆動制御手段は、請求項７に記載のように、前記筒状ワークに対する前記スピニング加工前の外形と加工後の目標外形との差に基づき前記筒状ワークに対する前記ローラの相対移動軌跡を予め設定し、該相対移動軌跡に沿って前記第１の相対駆動、前記第２の相対駆動及び前記回転駆動を行うように構成するとよい。

上記の筒状ワークの端部加工装置において、更に、請求項８に記載のように、前記スピニング加工前の前記筒状ワークが、筒体部と該筒体部の少なくとも一端部を縮径した縮径端部を備えて成り、該縮径端部が加工対象の前記筒状ワークの端部を含み、当該縮径端部の開口端面が前記筒状ワークの一方の開口端面を構成し、当該縮径端部に前記当接位置が設定されるように構成してもよい。更に、請求項９に記載のように、前記回転駆動手段は、固定状態とした前記筒状ワーク周りを、前記直交面上で前記ローラが前記筒状ワークの端部の外周面に当接した状態で回転するように駆動する構成とするとよい。

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及び５に記載の筒状ワークの端部加工方法及び装置においては、前述の第２の相対駆動及び回転駆動を繰り返しながら、当接位置から筒状ワークの一方の開口端面を越えるまで第１の相対駆動を行い、これらの駆動サイクルを複数回繰り返すこととしているので、筒状ワークの端部に対し、スピニング加工によって非回転対称の異形断面形状部分を迅速且つ確実に形成することができる。

特に、請求項２及び６に記載のように構成すれば、迅速且つ正確に筒状ワークの端部を所望の目標外形に形成することができる。あるいは、請求項３及び７に記載のように構成しても、迅速且つ正確に筒状ワークの端部を所望の目標外形に形成することができる。

更に、請求項４及び８に記載のように構成すれば、筒体部と該筒体部の少なくとも一端部を縮径した縮径端部を備えた筒状ワークに対しても、迅速且つ正確に縮径端部を所望の目標外形に形成することができる。特に、請求項９に記載のように構成すれば、安価で容易に実施可能な装置を提供することができる。

以下、本発明の望ましい実施形態に関し、上記筒状ワークの端部加工方法及び装置の具体的一態様として、筒状ワークの端部に非回転対称の異形断面形状部分を形成する方法及び装置について図面を参照して説明する。本実施形態の最終製品は、例えば自動車用の消音器、触媒コンバータ、ディーゼルパティキュレートフィルタ、浄化フィルタ、燃料電池用吸排気系部品等、並びに各種圧力容器に供される。尚、本実施形態において加工対象とする筒状ワークはステンレススティール管であるが、これに限らず、他の金属管を用いることとしてもよい。

図１は本発明の筒状ワークの端部加工方法の一態様を示し、筒状ワーク１の一方の開口端面方向（図１の右方）への筒状ワーク１に対するローラ２の第１の相対駆動（Ｄ１）と、その移動方向に対して直交し筒状ワーク１の端部の外周面にローラ２が当接する当接位置を含む直交面（Ｓ）内で、ローラ２が筒状ワーク１の端部に当接した状態で当接位置から相対的に一回転する間に筒状ワーク１の端部の外周面の少なくとも一部（図１では筒状ワーク１の端部の破線部分）に対して筒状ワーク１の内側に向かうローラ２の第２の相対駆動（Ｄ２）と、直交面（Ｓ）上でローラ２が筒状ワーク１の端部の外周面に当接した状態で、第２の相対駆動（Ｄ２）を行いながら、筒状ワーク１周りをローラ２が相対的に回転する回転駆動（Ｒ）を行う。そして、第２の相対駆動（Ｄ２）及び回転駆動（Ｒ）を繰り返しながら、当接位置から筒状ワーク１の一方の開口端面を越えるまで第１の相対駆動（Ｄ１）を行い、第１の相対駆動（Ｄ１）、第２の相対駆動（Ｄ２）及び回転駆動（Ｒ）の駆動サイクルを複数回（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３等）繰り返すことによって、筒状ワーク１の端部に非回転対称の異形断面形状部分（例えば、図６に１２ｐで示す）が形成される。従って、ローラ２の移動軌跡は非回転対称の閉ループ軌道となる。即ち、ｎ次のＢスプライン曲線、ベジェ曲線、ＮＵＲＢＳ補間曲線等の中心点を有さない移動軌跡が設定される。尚、上記の当接位置は所定の加工開始位置に設定し、あるいは、駆動サイクルに応じて筒状ワーク１の上記開口端面方向へ順次移動するように設定してもよいが、本実施形態では後者の例を示している。

上記の筒状ワークの端部加工方法に供する装置は、図２に示すように構成され、例えば図３に示す装置を用いることができる。図２において、第１の相対駆動手段Ｍ１は、筒状ワーク１の一方の開口端面方向への筒状ワーク１に対するローラ２の第１の相対駆動（図１のＤ１）を行うもので、第２の相対駆動手段Ｍ２は、第１の相対駆動の移動方向に対して直交し筒状ワーク１の端部の外周面にローラ２が当接する当接位置を含む直交面内で、ローラ２が筒状ワーク１の端部に当接した状態で当接位置から相対的に一回転する間に筒状ワーク１の端部の外周面の少なくとも一部に対して筒状ワーク１の内側に向かうローラ２の第２の相対駆動（図１のＤ２）を行う。回転駆動手段Ｍ３は、直交面上でローラ２が筒状ワーク１の端部の外周面に当接した状態で筒状ワーク１周りをローラ２が相対的に回転する回転駆動（図１のＲ）を行う。そして、駆動制御手段Ｍ４により、第２の相対駆動手段Ｍ２による第２の相対駆動と回転駆動手段Ｍ３による回転駆動を繰り返しながら、第１の相対駆動手段Ｍ１により当接位置から筒状ワーク１の一方の開口端面を越えるまで第１の相対駆動を行い、これら第１の相対駆動、第２の相対駆動及び回転駆動の駆動サイクルを複数回（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３等）繰り返すように構成されている。

本実施形態においては、図１及び図２に示すように、スピニング加工前の筒状ワーク１が、筒体部１１とその少なくとも一端部を縮径した縮径端部１２から成り、この縮径端部１２に当接位置が設定されている。而して、この筒状ワーク１に対するスピニング加工前の外形と加工後の目標外形（図１に破線で示し、図２では実線で示す）との差（例えば、寸法差ｄ１及びｄ２）に基づき第１の相対駆動による第１移動量（例えば、寸法差ｄ１からパスＣ１，Ｃ２，Ｃ３等を重ねる毎に漸減する移動距離）と第２の相対駆動による第２移動量（例えば、寸法差ｄ２の１／３の移動距離）を設定し、これら第１移動量及び第２移動量に応じて夫々第１及び第２の相対駆動を行うように構成される。あるいは、筒状ワーク１に対するスピニング加工前の外形と加工後の目標外形との差に基づき筒状ワーク１に対するローラ２の相対移動軌跡（図示せず）を予め設定し、その相対移動軌跡に沿って第１の相対駆動、第２の相対駆動及び回転駆動を行うように構成してもよい。尚、本実施形態においては、ローラ２が筒状ワーク１の端部に当接した状態で当接位置から一回転する間に駆動サイクル１回分の第２移動量（ｄ２の１／３）を移動するように設定されるので、筒状ワーク１周りの回転駆動量は駆動サイクル１回分で１回転ということになる。

図３は、図２の装置の具体的な構成例としてＮＣスピニング加工装置を示すもので、第１の相対駆動手段Ｍ１を構成する駆動機構３１と、第２の相対駆動手段Ｍ２及び回転駆動手段Ｍ３を構成し、３個のローラ２１，２２及び２３を駆動する駆動機構３２と、駆動制御手段Ｍ４を構成するコントローラ１００を備えている。このコントローラ１００は、図示は省略するが、マイクロプロセッサ、メモリ、入力インターフェース及び出力インターフェースを備え、これらによって駆動機構３１及び３２に対し制御信号が出力され、数値制御（ＮＣ）されるように構成されている。尚、図３中のＳ等の符号は図１及び図２中の符号に対応している。本実施形態では、所謂ワーク固定式（非回転式）であるが、ワーク回転式としてもよいし、その両方を組み合わせることとしてもよい。また、コントローラ１００に代えて、各駆動機構に対し夫々制御回路を設け個別に所定の制御を行うように構成してもよい。また、ローラの個数は３個に限らず任意であり、これらを複数の駆動サイクルにおける各直交面に分散して配置することとしてもよい。

而して、ローラ２１，２２及び２３は、駆動機構３１によって、筒状ワーク１の一方の開口端面方向（図３（ａ）の左方）へ駆動されると共に、駆動機構３２によって、筒状ワーク１の端部の外周面に当接する当接位置を含む直交面（Ｓ）内で、ローラ２１，２２及び２３と筒状ワーク１が当接状態で当接位置から相対的に一回転する間に、筒状ワーク１の端部の外周面の一部（図３（ｂ）に示す凸部１２ｐを除く部分）に対して筒状ワーク１の内側に向かって近接及び離隔するようにローラ２１，２２及び２３が駆動される。この場合において、ローラ２１，２２及び２３と筒状ワーク１の相対移動における前述の第１移動量及び第２移動量は、例えば、筒状ワーク１の移動軸（図示せず）と直交面（Ｓ）との交点を基準点とし、この基準点からの移動量を用いてもよいし、３次元空間上に絶対基準点を設定し、この基準点からの変位を用いることとしてもよい。尚、駆動機構３１による筒状ワーク１の開口端面方向への駆動は、当接位置から開口端面を越えるまで行われ、これらの駆動サイクルが複数回（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３等）繰り返される。

図４は上記コントローラ１００による駆動制御の一例を示すフローチャートで、先ず、ステップ１０１にて各駆動サイクルにおける初期位置を示す値ｎがインクリメントされた後、ステップ１０２にて、筒状ワーク１に対するスピニング加工前の外形と加工後の目標外形との差（ｄ１及びｄ２）に基づき第１移動量と第２移動量が設定される。これら第１移動量及び第２移動量に基づき、ステップ１０３において、駆動機構３１及び３２が駆動され、筒状ワーク１の上記部分に対してスピニング加工が行われる。このようにして、ステップ１０４にて所定の駆動サイクル（Ｎ）に達したと判定されるまで上記のスピニング加工が繰り返され、加工が終了するとステップ１０５にて後処理（各種メモリ値のクリア等）が行なわれ、ステップ１０６にてローラ２１，２２及び２３が原位置（退避位置）に復帰する。

図５は、筒状ワーク１に対し、上記のスピニング加工により一端部を縮径しつつ、筒体部１１と一体的に縮径端部１２を形成すると共に、その側面に凹部１２ｒを形成する工程例を示すもので、（Ａ）乃至（Ｅ）は一連の工程（スピニングサイクル）を示し、各サイクル毎に個々の目標加工部形状を設定し、漸次、所望の形状に近づけていく逐次スピニング加工の一例を示す。先ず、（Ａ）においては、ローラ２１、２２及び２３が筒状ワーク１に当接した当接位置Ｐａを含む直交面（Ｓａ）内で、両者が当接状態で当接位置Ｐａから相対的に一回転する間に筒状ワーク１の端部の外周面に対して全周（即ち、この場合は「少なくとも一部」に包含し得る「全部」）に亘り筒状ワーク１の内側に向かって近接及び離隔するようにローラ２１，２２及び２３が駆動され（第２の駆動Ｄ２）、凹部１２ｒが形成される部分では他の外周面より（内側に）大きく駆動される。この間、筒状ワーク１の開口端面方向（図５の右方）への駆動（第１の駆動Ｄ１）は、その開口端面を越えるまで行われ、（Ｂ）における当接位置Ｐｂまで戻される（あるいは当接位置Ｐａに戻すように設定してもよい）。続いて、当接位置Ｐｂを含む直交面内で、ローラ２１，２２及び２３と筒状ワーク１が当接状態で当接位置Ｐｂから相対的に一回転する間に、筒状ワーク１の端部の外周面に対して全周に亘りローラ２１，２２及び２３が上記と同様に駆動される。以後、（Ｃ）乃至（Ｅ）において同様に加工される。

本実施形態では、（Ａ）及び（Ｂ）では縮径端部１２は筒体部１１と同軸に形成されているが、（Ｃ）乃至（Ｅ）においては縮径端部１２は筒体部１１に対し偏芯して形成されている。あるいは、縮径端部１２は筒体部１１に対し傾斜あるいは捩れの関係を有するように形成してもよい。このように、縮径端部１２は筒体部１１に対し、同軸、偏芯、傾斜及び捩れの何れの関係にも形成することもでき、そのような縮径端部１２の所望の位置に凸部１２ｐ（図１）及び凹部１２ｒ（図５）の何れも縮径加工と同時に形成することができる。更に、縮径端部１２の開口端部（先端部）は、接合の便宜に供するため、（Ｅ）では凸部１２ｐ及び凹部１２ｒの何れも有さない円断面形状に形成してもよく、スピニング加工による一連の工程で円断面の接合部を形成することができる。尚、縮径端部１２の先端部は（Ｅ）の工程後に切除され、円形の端面に形成される。

次に、図６乃至図９は、筒状ワーク１の端部の他の加工例を示すもので、図６及び図７において、筒状ワーク１の端部に凸部１２ｐを形成する工程を示している。ここでは、凸部１２ｐの加工開始点である当接位置Ｐｘまでは円あるいは長円の回転対称断面形状に形成され、当接位置Ｐｘから、第１の相対駆動（Ｄ１）の方向に対し直交する面（Ｓｘ）上でローラ２１等が縮径端部１２の外周面に当接した状態で、前述と同様に第２の相対駆動（Ｄ２）及び回転駆動（Ｒ）が行われ、筒状ワーク１の開口端面方向の一部に、凸部１２ｐを有する異形断面形状部分が形成される。尚、図６のテーパ面内側に示した２点鎖線は、次の図７の工程において目標とする鼓形状に絞り込んだ後の外形を示している。而して、図６の縮径端部１２に対し更にスピニング加工が行なわれて鼓形状に絞り込まれると、図７に示すように、筒体部１１の中心軸（Ｄ１と同方向）に対し傾斜した軸αを有する円筒状の開口端部１２ｅが形成される。図８及び図９は、夫々図７におけるＸ−Ｘ視断面及び開口端部１２ｅの端面を示し、円筒状の先端部から径方向外側に凸部１２ｐが突出した形状に形成されている。

図１０は、筒状ワーク１の端部の更に他の加工例を示すもので、縮径端部１２が円あるいは長円の回転対称断面形状に形成された後、凸部１２ｐの加工開始点である当接位置Ｐｙにて、筒状ワーク１に対するローラ２１等の相対駆動方向、即ち、第１の相対駆動（Ｄ１）の方向が異なる方向に設定変更され（従って、これに直交する面Ｓｙも図６の面Ｓｘとは異なる面となる）、上記と同様にスピニング加工が行なわれる。而して、当接位置Ｐｙから筒状ワーク１の開口端面方向の一部に、凸部１２ｐを有する異形断面形状部分が形成される。この結果、縮径端部１２には、図１０に示すように、筒体部１１の中心軸（図１０にβで示す）に対して傾斜した軸αを有する円筒状の開口端部１２ｆが形成される。特に、図１０に示す工程によれば、図６乃至図９の加工方法によって形成される開口端部１２ｅの先端部に比べ、より真円度が高い先端部を開口端部１２ｆに形成することができる。

上記のように、何れも、第１の相対駆動（Ｄ１）の方向に対し、これに直交する直交面（図６の面Ｓｘ、図１０の面Ｓｙ）上でローラ２１等が縮径端部１２の外周面に当接した状態で、第２の相対駆動（Ｄ２）を行いながら回転駆動（Ｒ）を行うように構成されているので、筒体部１１の中心軸（図１０のβ）に対し傾斜した軸αに限らず、捩れの関係にある軸を有し、異形断面形状部分を有する円筒状の開口端部（図示せず）を形成することもできる。尚、上記の縮径端部１２に対するスピニング加工時における、第１及び第２の相対駆動（Ｄ１，Ｄ２）並びに回転駆動（Ｒ）の工程毎に設定される直交面（Ｓｘ，Ｓｙ）上のローラ２１等の各軌道に要求される徐変調整は、本実施形態のスピニング加工装置（図３）のＮＣ機能における補間機能を活用すれば容易に行うことができる。

また、上記の凸部１２ｐは筒状ワーク１の一部のみに形成すればよいので、図６又は図１０に記載のスピニング加工は凸部１２ｐ部分のみとし、その他の部分を形成するためのスピニング加工は従前の同軸スピニング加工、特許文献１あるいは２に記載の偏芯あるいは傾斜スピニング加工を適用することとしてもよい。図１１はその一例を示すもので、（Ａ）では同軸スピニング加工、（Ｂ）及び（Ｃ）では偏芯スピニング加工を行うこととし、（Ｃ）で形成された筒状ワーク１に対し、（Ｄ）においてローラ２１等を非回転対称の閉ループ軌道で駆動することとしている。

而して、上記のように縮径端部１２に形成される凸部１２ｐは、その頂面が平面に形成され、ブラケットやセンサ（図示せず）の台座に供される。即ち、本発明が対象とする筒状ワーク１が例えば触媒コンバータに用いられる場合には、酸素センサ、温度センサ、各種ブラケット、ヒートインシュレータ等（図示せず）を装着するための平面部が必要となるので、これまで、別体のスペーサがスピニング加工部に接合されていた。このスペーサは、座面ブロックとも呼ばれるように鍛造加工や切削加工された金属部材で、３次曲面の接合面への接合を可能とするため精密な加工が要求され、スピニング加工部への溶接も必要とされている。これに対し、図６乃至図１０に示す実施形態によれば、上記のように一連のスピニング加工によって縮径端部１２に凸部１２ｐを一体的に形成することができるので、大幅なコストダウンが可能となる。

尚、筒状ワーク１の端部に対するスピニング加工前の断面形状は円断面に限らず、楕円、長円（レーストラック）等、種々の形状のものを用いることができ、筒状ワーク１の筒体部１１も円形、楕円、長円等に限らず、略台形、三角形、四角形等、種々の形状のものを用いることができる。また、前述のように、同軸、偏芯、傾斜及び捩れの何れのスピニング加工とも組み合わせることができるので、有効なネッキング加工工程を構成することができる。

本発明における筒状ワークの端部加工方法の実施形態を示す工程図である。 本発明における筒状ワークの端部加工装置の実施形態を示す構成図である。 本発明の一実施形態に供する具体的な装置の一部を示す側面及び正面図である。 本発明の一実施形態における筒状ワークの端部加工例を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態の装置による筒状ワークの端部加工例を示す工程図である。 本発明の一実施形態における筒状ワークの端部の更に他の加工例を示す筒状ワークの端部の側面図である。 本発明の一実施形態における筒状ワークの端部の更に他の加工例を示す筒状ワークの端部の側面図である。 図７におけるＸ−Ｘ線視の断面図である。 図７に示す開口端部の正面図である。 本発明の一実施形態における筒状ワークの端部の更に他の加工例を示す筒状ワークの端部の側面図である。 本発明の一実施形態の装置による更に他の加工例を示す工程図である。

符号の説明

１ 筒状ワーク
２，２１，２２，２３ ローラ
１１ 筒体部
１２ 縮径端部
１２ｅ ，１２ｆ 開口端部
１２ｐ 凸部
１２ｒ 凹部
Ｓ，Ｓｘ，Ｓｙ 直交面
３１，３２ 駆動機構
１００ コントローラ

Claims (9)

1. 筒状ワークとローラを当接した状態で両者を相対的に駆動すると共に前記筒状ワークに対し前記ローラを相対的に回転駆動し、前記筒状ワークの端部をスピニング加工する筒状ワークの端部加工方法において、
   前記筒状ワークの一方の開口端面方向への前記筒状ワークに対する前記ローラの第１の相対駆動と、
   該第１の相対駆動の移動方向に対して直交し前記筒状ワークの端部の外周面に前記ローラが当接する当接位置を含む直交面内で、前記ローラが前記筒状ワークの端部に当接した状態で前記当接位置から相対的に一回転する間に前記筒状ワークの端部の外周面の少なくとも一部に対して前記筒状ワークの内側に向かう前記ローラの第２の相対駆動と、
   前記直交面上で前記ローラが前記筒状ワークの端部の外周面に当接した状態で、前記第２の相対駆動を行いながら、前記筒状ワーク周りを前記ローラが相対的に回転する回転駆動を行い、且つ、
   前記第２の相対駆動及び前記回転駆動を繰り返しながら、前記当接位置から前記筒状ワークの一方の開口端面を越えるまで前記第１の相対駆動を行い、
   前記第１の相対駆動、前記第２の相対駆動及び前記回転駆動の駆動サイクルを複数回繰り返して前記筒状ワークの端部に非回転対称の異形断面形状部分を形成することを特徴とする筒状ワークの端部加工方法。
2. 前記筒状ワークに対する前記スピニング加工前の外形と加工後の目標外形との差に基づき前記第１の相対駆動による第１移動量と前記第２の相対駆動による第２移動量を設定し、前記第１移動量及び第２移動量に応じて夫々前記第１の相対駆動及び前記第２の相対駆動を行うことを特徴とする請求項１記載の筒状ワークの端部加工方法。
3. 前記筒状ワークに対する前記スピニング加工前の外形と加工後の目標外形との差に基づき前記筒状ワークに対する前記ローラの相対移動軌跡を予め設定し、該相対移動軌跡に沿って前記第１の相対駆動、前記第２の相対駆動及び前記回転駆動を行うことを特徴とする請求項１記載の筒状ワークの端部加工方法。
4. 前記スピニング加工前の前記筒状ワークが、筒体部と該筒体部の少なくとも一端部を縮径した縮径端部を備えて成り、該縮径端部が加工対象の前記筒状ワークの端部を含み、当該縮径端部の開口端面が前記筒状ワークの一方の開口端面を構成し、当該縮径端部に前記当接位置が設定されることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の筒状ワークの端部加工方法。
5. 筒状ワークとローラを当接した状態で両者を相対的に駆動すると共に前記筒状ワークに対し前記ローラを相対的に回転駆動し、前記筒状ワークの端部をスピニング加工する筒状ワークの端部加工装置において、
   前記筒状ワークの一方の開口端面方向への前記筒状ワークに対する前記ローラの第１の相対駆動を行う第１の相対駆動手段と、
   該第１の相対駆動の移動方向に対して直交し前記筒状ワークの端部の外周面に前記ローラが当接する当接位置を含む直交面内で、前記ローラが前記筒状ワークの端部に当接した状態で前記当接位置から相対的に一回転する間に前記筒状ワークの端部の外周面の少なくとも一部に対して前記筒状ワークの内側に向かう前記ローラの第２の相対駆動を行う第２の相対駆動手段と、
   前記直交面上で前記ローラが前記筒状ワークの端部の外周面に当接した状態で前記筒状ワーク周りを前記ローラが相対的に回転する回転駆動を行う回転駆動手段と、
   前記第２の相対駆動手段による前記第２の相対駆動と前記回転駆動手段による前記回転駆動を繰り返しながら、前記第１の相対駆動手段により前記当接位置から前記筒状ワークの一方の開口端面を越えるまで前記第１の相対駆動を行う駆動制御手段を備え、
   該駆動制御手段により、前記第１の相対駆動、前記第２の相対駆動及び前記回転駆動の駆動サイクルを複数回繰り返して前記筒状ワークの端部に非回転対称の異形断面形状部分を形成することを特徴とする筒状ワークの端部加工装置。
6. 前記駆動制御手段は、前記筒状ワークに対する前記スピニング加工前の外形と加工後の目標外形との差に基づき前記第１の相対駆動による第１移動量と前記第２の相対駆動による第２移動量を設定し、前記第１移動量及び第２移動量に応じて夫々前記第１の相対駆動及び前記第２の相対駆動を行うことを特徴とする請求項５記載の筒状ワークの端部加工装置。
7. 前記駆動制御手段は、前記筒状ワークに対する前記スピニング加工前の外形と加工後の目標外形との差に基づき前記筒状ワークに対する前記ローラの相対移動軌跡を予め設定し、該相対移動軌跡に沿って前記第１の相対駆動、前記第２の相対駆動及び前記回転駆動を行うことを特徴とする請求項５記載の筒状ワークの端部加工装置。
8. 前記スピニング加工前の前記筒状ワークが、筒体部と該筒体部の少なくとも一端部を縮径した縮径端部を備えて成り、該縮径端部が加工対象の前記筒状ワークの端部を含み、当該縮径端部の開口端面が前記筒状ワークの一方の開口端面を構成し、当該縮径端部に前記当接位置が設定されることを特徴とする請求項５乃至７の何れか一項に記載の筒状ワークの端部加工装置。
9. 前記回転駆動手段は、固定状態とした前記筒状ワーク周りを、前記直交面上で前記ローラが前記筒状ワークの端部の外周面に当接した状態で回転するように駆動することを特徴とする請求項８記載の筒状ワークの端部加工装置。

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