JP2016175099A - クランプ装置、及び該装置を備えたスピニング加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】適切な調心精度を維持しつつ把持対象を確実に把持し得るクランプ装置、及びそのクランプ装置を備えたスピニング加工装置を提供する。【解決手段】板状の固定枠部材１及び回動枠部材２が隣接して配置され、固定枠部材には、把持対象の軸を中心とする円に沿って複数の軸部材３が支持される。回動枠部材には、複数の軸部材が夫々嵌合するように上記円に沿って複数の円弧穴２ａが形成されると共に、上記円に対して傾斜した長軸を有する複数の長穴２ｂが形成されており、各軸部材が各円弧穴内を移動可能な範囲内で、固定枠部材に対し回動可能に支持される。複数の案内部材４が、回動枠部材の複数の長穴に夫々移動可能に嵌合されると共に、径方向に移動可能に固定枠部材に支持され、複数の把持部材５の外側端部が夫々複数の案内部材に固定され、内側端部が把持対象に当接可能に配設される。【選択図】図１

Description

本発明は、把持対象を確実に把持し得るクランプ装置、及び該装置を備えたスピニング加工装置に係る。

従来、ワークの端部を、胴部に対して少なくとも偏芯、傾斜及び捩れの何れかの関係に形成するスピニング加工装置に関し、「サイジング加工が行われたワークに対しても、その胴部を確実に把持しつつ、その胴部に対して少なくとも偏芯、傾斜及び捩れの何れかの関係にあるネッキング部を、ワークの端部にスピニング加工によって適切に形成し得るスピニング加工装置を提供する」ことを目的とし、「加工対象の金属製管状ワークを把持するクランプ手段と、該クランプ手段によって把持した前記ワークの端部に対しスピニング加工を行う加工手段と、該加工手段に対し前記クランプ手段を相対的に変位させて前記ワークの端部に対し前記加工手段によってスピニング加工を行う駆動制御手段を備え、前記ワークの胴部に対して少なくとも偏芯、傾斜及び捩れの何れかの関係にあるネッキング部を、前記ワークの端部に形成するスピニング加工装置において、前記クランプ手段が、前記ワークの軸芯に対し近接及び離隔し近接時に前記ワークの胴部を把持する三つ以上のセグメントを備え、各セグメントの前記ワークの軸芯側の面を、前記ワークの胴部の外周面に適合する曲面に形成した」装置が提案されている（特許文献１の段落〔００１５〕及び〔００１６〕に記載）。

そして、「相互に近接及び離隔し近接時に前記ワークの胴部を把持する少なくとも二つの支持体と、該二つの支持体の一方に固定し、当該支持体と共に放射方向に移動して前記ワークの軸芯に対し近接及び離隔する少なくとも一つの固定セグメントと、前記二つの支持体の各々に対し移動可能に支持し、前記二つの支持体と共に放射方向に移動して前記ワークの軸芯に対し近接及び離隔し、少なくとも前記ワークの軸芯方向への前記固定セグメントの移動に連動して、前記ワークの軸芯方向へ移動する複数の可動セグメントとを備えた」クランプ手段が開示されている（同段落〔００１８〕に記載）。また、「スピニング装置の主軸と同軸の中心に向かって径方向に移動可能な一対のチャックを備え、このチャックによってワークを保持した状態で、その軸芯回りに回転させて割り出し（インデックス）を行ない得るように構成され」たチャック装置が開示されている（同段落〔００３５〕に記載。但し、引用符合は省略。）

更に、上記と同様のスピニング加工装置に関し、下記の特許文献２には、その図４にローラの駆動手段が開示され、「カム板には３条の螺旋状の案内溝が形成されており、これらの案内溝の各々に、カム板の回転に伴い径方向に移動する案内ピンが配置されている。これらの案内ピンは３個の支持部材に夫々保持されており、各支持部材には、ローラが回動自在に支持されている。而して、主軸が回転駆動されると、ローラが中心軸Ｘｒを中心に回動すると共に、カム板の回転に応じて支持部材が径方向に駆動され、ローラが管素材の中心軸Ｘｒに対して近接、離隔するように駆動される。」旨記載されている（特許文献２の段落〔００２６〕に記載。但し、引用符合は省略。）。

更に、一般的な工作機械においてワークを把持する手段として、チャック装置が知られており、例えば下記の特許文献３には「ホブ盤や旋盤などの工作機械では、ワークを把持するチャックとして、スクロールチャックを使用したものがある。このスクロールチャックは、先端部に所定の軸線回りに等間隔で配置されると共に、半径方向に移動可能に取着された複数個（一般的に、３個又は４個）の爪部材と、爪部材の後端側に上記軸線回りに回転可能に配置されるスクロール部材とを備える。そして、スクロール部材には爪部材に対面する先端部に上記軸線を中心としたうず巻状のスクロール溝を形成する一方、爪部材にはスクロール部材に対面する後端面に上記スクロール溝に噛合うラック歯を形成し、スクロール部材を回転させることによって爪部材が半径方向に移動するように構成している」旨記載されている（特許文献３の段落〔０００２〕に記載）。

特許第４２６１８９９号公報 特許第３３９０７２５号公報 特開２０００−３０８９１０号公報

上記特許文献１及び３に記載のように、ワークを把持する手段としては、クランプ手段、チャック装置、スクロールチャック等があり、また、特許文献２に記載の「ローラ」に代えて、特許文献３に記載の「爪部材」を用いれば、特許文献３に記載のスクロールチャックと同様の構成が想起され得る。

然し乍ら、特許文献１に記載のクランプ手段においては、各セグメントに形成された傾斜状の摺動面を互いに摺動させて、各セグメントを求心方向へ移動させるように構成されているので、摺動抵抗（摩擦抵抗）のばらつきやセグメントに歪が生じる場合にはタイムラグが発生し、全てのセグメントをワークの軸芯に対し同時かつ同距離近接させることが困難となり、ワークの外周面を均等に把持することができず、調心精度が悪化するおそれがある。また、特許文献１に記載のチャック装置や、特許文献３に記載のスクロールチャックは、上記のクランプ手段の代替手段としてそのまま用いることはできず、上記のクランプ手段として適用するためには、把持対象を均等に把持し適切な調心精度を維持する必要がある。また、何れも大型であり、近時の小型化の要請に応えることができない。

そこで、本発明は、把持対象を均等に把持し、適切な調心精度を維持しつつ把持対象を確実に把持し得るクランプ装置を提供することを課題とする。

また、本発明は、加工対象の胴部を均等に把持し適切な調心精度を維持しつつ、その端部に対し、迅速且つ確実にスピニング加工を行い得るスピニング加工装置を提供することを別の課題とする。

上記の課題を達成するため、本発明のクランプ装置は、把持対象の軸を中心とする円に沿って複数の軸部材が支持される板状の固定枠部材と、該固定枠部材に隣接して配置され、前記複数の軸部材が夫々嵌合するように前記円に沿って複数の円弧穴が形成されると共に、前記円に対して傾斜した長軸を有する複数の長穴が形成され、前記複数の軸部材が前記複数の円弧穴内を移動可能な範囲内で、前記固定枠部材に対し回動可能に支持される板状の回動枠部材と、該回動枠部材の前記複数の長穴に夫々移動可能に嵌合されると共に、前記把持対象の軸を中心とする径方向に移動可能に、前記固定枠部材に支持される複数の案内部材と、該複数の案内部材に夫々の外側端部が固定され、夫々の内側端部が前記把持対象に当接可能に配設される複数の把持部材とを備えることとしたものである。

上記のクランプ装置において、前記複数の長穴と前記複数の円弧穴は、前記円に沿って交互に、前記回動枠部材に形成されている構成とするとよい。また、前記固定枠部材の一方の板面には、前記把持対象の軸を中心とする径方向に延在する複数の溝が形成されており、該複数の溝に夫々、前記複数の案内部材が摺動可能に嵌合される構成とするとよい。

また、上記のクランプ装置において、前記固定枠部材と鏡面対称形状の固定枠部材が平行に配置され、該固定枠部材と前記固定枠部材の間に前記回動枠部材が介装され、前記複数の軸部材が前記複数の円弧穴内を移動可能な範囲内で、前記二つの固定枠部材に対し前記回動枠部材が回動可能に支持されると共に、前記複数の案内部材が前記二つの固定枠部材に摺動可能に支持されるように構成してもよい。

更に、上記のクランプ装置において、前記回動枠部材に対し揺動可能に支持されるリンク部材と、該リンク部材を介して前記把持対象の軸を中心として前記回動枠部材を回転駆動する駆動装置とを備えた構成としてもよい。更に、前記回動枠部材と前記駆動装置との間に介装され、前記リンク部材が初期位置に復帰する方向に付勢するばね部材を備えた構成としてもよい。

そして、本発明のスピニング加工装置は、加工対象の金属製管状ワークの軸を中心とする円に沿って複数の軸部材が支持される板状の固定枠部材と、該固定枠部材に隣接して配置され、前記複数の軸部材が夫々嵌合するように前記円に沿って複数の円弧穴が形成されると共に、前記円に対して傾斜した長軸を有する複数の長穴が形成され、前記複数の軸部材が前記複数の円弧穴内を移動可能な範囲内で、前記固定枠部材に対し回動可能に支持される板状の回動枠部材と、該回動枠部材の前記複数の長穴に夫々移動可能に嵌合されると共に、前記ワークの軸を中心とする径方向に移動可能に、前記固定枠部材に支持される複数の案内部材と、該複数の案内部材に夫々の外側端部が固定され、夫々の内側端部が前記ワークに当接可能に配設される複数の把持部材とを備えたクランプ装置と、該クランプ装置によって把持した前記ワークに対しスピニング加工を行うスピニング装置と、該スピニング装置に対し前記クランプ装置を相対的に変位させてスピニング加工を行うように制御する駆動制御手段とを備えることとしたものである。

上記のスピニング加工装置において、前記駆動制御手段は、前記ワークの胴部に対しサイジング加工を行った後に、前記クランプ装置によって前記胴部を把持して前記ワークの端部に対しスピニング加工を行うように前記スピニング装置を制御する構成とするとよい。更に、前記クランプ装置に対し、前記ワークの軸芯と平行な面上を移動可能に支持する水平駆動装置と、前記ワークの軸芯に垂直な軸回りを回転可能に支持する回転駆動装置を備えたものとするとよい。

また、上記のスピニング加工装置において、前記クランプ装置は、前記固定枠部材の一方の板面には、前記ワークの軸を中心とする径方向に延在する複数の溝が形成されており、該複数の溝に夫々、前記複数の案内部材が摺動可能に嵌合されると共に、前記複数の長穴と前記複数の円弧穴が前記円に沿って交互に、前記回動枠部材に形成されている構成としてもよい。更に、前記クランプ装置は、前記固定枠部材と鏡面対称形状の固定枠部材が平行に配置され、該固定枠部材と前記固定枠部材の間に前記回動枠部材が介装され、前記複数の軸部材が前記複数の円弧穴内を移動可能な範囲内で、前記二つの固定枠部材に対し前記回動枠部材が回動可能に支持されると共に、前記複数の案内部材が前記二つの固定枠部材に摺動可能に支持されるように構成するとよい。

本発明は上述のように構成されているので以下の効果を奏する。即ち、本発明のクランプ装置は、把持対象の軸を中心とする円に沿って複数の軸部材が支持される板状の固定枠部材と、固定枠部材に隣接して配置され、複数の軸部材が夫々嵌合するように上記の円に沿って複数の円弧穴が形成されると共に、上記の円に対して傾斜した長軸を有する複数の長穴が形成され、複数の軸部材が複数の円弧穴内を移動可能な範囲内で、固定枠部材に対し回動可能に支持される板状の回動枠部材と、回動枠部材の複数の長穴に夫々移動可能に嵌合されると共に、把持対象の軸を中心とする径方向に移動可能に、固定枠部材に支持される複数の案内部材と、複数の案内部材に夫々の外側端部が固定され、夫々の内側端部が把持対象に当接可能に配設される複数の把持部材とを備えたものであるので、把持対象を均等に把持し、適切な調心精度を維持しつつ把持対象を確実に把持することができ、コンパクトなクランプ装置を提供することができる。

上記のクランプ装置において、複数の長穴と複数の円弧穴が、円に沿って交互に、回動枠部材に形成されている構成とすれば、薄型でコンパクトなクランプ装置を提供することができる。また、固定枠部材の一方の板面に形成された複数の溝に夫々、複数の案内部材が摺動可能に嵌合される構成とすれば、各案内部材及び把持部材を円滑且つ確実に駆動することができるので、適切な調心精度を維持することができる。

また、上記のクランプ装置において、前記固定枠部材と鏡面対称形状の固定枠部材が平行に配置され、二つの固定枠部材の間に回動枠部材が介装され、複数の軸部材が複数の円弧穴内を移動可能な範囲内で、二つの固定枠部材に対し回動枠部材が回動可能に支持されると共に、複数の案内部材が二つの固定枠部材に摺動可能に支持されるように構成すれば、装置全体としての剛性を向上し得ると共に、各案内部材及び把持部材の一層円滑且つ安定した作動を維持することができる。

更に、上記のクランプ装置において、回動枠部材に対し揺動可能に支持されるリンク部材と、リンク部材を介して把持対象の軸を中心として回動枠部材を回転駆動する駆動装置とを備えたものとすれば、回動枠部材の駆動手段を小型に構成することができるので、薄型でコンパクトなクランプ装置を提供することができる。更に、回動枠部材と駆動装置との間に介装され、リンク部材が初期位置に復帰する方向に付勢するばね部材を備えたものとすれば、安価且つ簡便な駆動装置とすることができる。

そして、加工対象の金属製管状ワークの軸を中心とする円に沿って複数の軸部材が支持される板状の固定枠部材と、固定枠部材に隣接して配置され、複数の軸部材が夫々嵌合するように円に沿って複数の円弧穴が形成されると共に、円に対して傾斜した長軸を有する複数の長穴が形成され、複数の軸部材が複数の円弧穴内を移動可能な範囲内で、固定枠部材に対し回動可能に支持される板状の回動枠部材と、回動枠部材の複数の長穴に夫々移動可能に嵌合されると共に、ワークの軸を中心とする径方向に移動可能に、固定枠部材に支持される複数の案内部材と、複数の案内部材に夫々の外側端部が固定され、夫々の内側端部がワークに当接可能に配設される複数の把持部材とを備えたクランプ装置と、クランプ装置によって把持したワークに対しスピニング加工を行うスピニング装置と、スピニング装置に対しクランプ装置を相対的に変位させてスピニング加工を行うように制御する駆動制御手段とを備えたスピニング加工装置においては、加工対象の胴部を均等に把持し適切な調心精度を確保しつつ、その端部に対し、迅速且つ確実にスピニング加工を行うことができる。しかも、コンパクトなクランプ装置が構成され、スピニング装置との干渉を容易に回避し得るので、良好で安定した加工精度を維持することができる。

上記のスピニング加工装置において、駆動制御手段は、ワークの胴部に対しサイジング加工を行った後に、クランプ装置によって胴部を把持してワークの端部に対しスピニング加工を行うようにスピニング装置を制御する構成とすれば、サイジング加工によってワークの外径に個体差が生じても、上記のクランプ装置によってワークの外周面を均等に把持することができ、良好な加工精度を維持することができる。更に、クランプ装置に対し、ワークの軸芯と平行な面上を移動可能に支持する水平駆動装置と、ワークの軸芯に垂直な軸回りを回転可能に支持する回転駆動装置を備えたものとすれば、加工対象のワークをスピニング装置に対して所定の位置に容易かつ迅速に位置決めすることができる。

また、上記のスピニング加工装置において、クランプ装置が、固定枠部材の一方の板面には、ワークの軸を中心とする径方向に延在する複数の溝が形成されており、複数の溝に夫々、複数の案内部材が摺動可能に嵌合されると共に、複数の長穴と複数の円弧穴が円に沿って交互に、回動枠部材に形成されている構成とすれば、適切な調心精度を維持することができると共に、薄型でコンパクトなクランプ装置となるので、スピニング装置との干渉を容易に回避することができ、装置全体として一層の小型化が可能となる。更に、クランプ装置が、前記固定枠部材と鏡面対称形状の固定枠部材が平行に配置され、二つの固定枠部材の間に回動枠部材が介装され、複数の軸部材が複数の円弧穴内を移動可能な範囲内で、二つの固定枠部材に対し回動枠部材が回動可能に支持されると共に、複数の案内部材が二つの固定枠部材に摺動可能に支持されるように構成すれば、クランプ装置としての剛性を向上し得ると共に、各案内部材及び把持部材の円滑且つ安定した作動を維持することができるので、一層良好で安定した加工精度を維持することができる。

本発明の一実施形態に係るクランプ装置の一部を示す斜視図である。 本発明の一実施形態のクランプ装置に供される回動枠部材、軸部材及び案内部材の一部を示す正面図である。 本発明の一実施形態に係るクランプ装置の全体構成を示す斜視図である。 本発明の一実施形態のクランプ装置に供される案内部材の支持構造を拡大して示す断面斜視図である。 本発明の一実施形態のクランプ装置に供される軸部材及び案内部材の支持構造を拡大して示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係るスピニング加工装置において、クランプ装置に把持されたワークの一端部に対するスピニング加工作動を示す平面図である。 本発明の一実施形態に係るスピニング加工装置において、クランプ装置に把持されたワークの一端部に対するスピニング加工作動を示す平面図である。 本発明の一実施形態に係るスピニング加工装置において、クランプ装置に把持されたワークの一端部に対するスピニング加工作動を示す平面図である。 本発明の一実施形態に係るスピニング加工装置において、クランプ装置に把持されたワークの一端部に対するスピニング加工作動を示す平面図である。

以下、本発明の望ましい実施形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態に係るクランプ装置を示すもので、板状の固定枠部材１及び回動枠部材２が隣接して配置されている。固定枠部材１には、把持対象（例えば図６に示す金属製管状ワークＷ（以下、単にワークＷという）の軸を中心とする円（図２にＬで示す）に沿って六個の軸部材（代表して３で表す）が支持されている。また、回動枠部材２には、六個の軸部材３が夫々嵌合するように上記の円（Ｌ）に沿って六つの円弧穴（代表して２ａで表す）が形成されると共に、上記の円（Ｌ）の接線（Ｎ）に対して角度θ（約３０°）傾斜した長軸を真中に有する六つの長穴（代表して２ｂで表す）が形成されている。而して、板状の回動枠部材２は、各軸部材３が各円弧穴２ａ内を移動可能な範囲内で、固定枠部材１に対し回動可能に支持されている。図２に示すように、上記の長穴２ｂと円弧穴２ａは、円（Ｌ）に沿って交互に、回動枠部材２に形成されている。

回動枠部材２の六つの長穴２ｂには、六個の案内部材（代表して４で表す）が夫々移動可能に嵌合され、各案内部材４は、把持対象（例えば図６のワークＷ）の軸を中心とする径方向に移動可能に、固定枠部材１に支持されている。即ち、固定枠部材１の一方の板面には、把持対象の軸を中心とする径方向に延在する六つの溝（代表して１ａで表す）が形成されており、これらの溝１ａに各案内部材４が摺動可能に嵌合されるように構成されている。そして、各案内部材４は、六個の把持部材（代表して５で表す）の外側端部に固定され、各把持部材５の内側端部が把持対象（例えば図６のワークＷ）に当接可能に配設される。図２に示すように、各軸部材３には、各円弧穴２ａ内を円滑に移動し得るようにローラ３ａが軸支されており、各案内部材４にもローラ４ａが設けられているが、案内部材４については後に図４及び図５を参照して詳述する。

更に、リンク部材６が駆動装置（図１にはその一部の連結部材７ａを示す）と回動枠部材２に対し、初期位置で鉛直線に対し角度α（例えば約２０°）を成すように、揺動可能に支持されており、リンク部材６を介して、把持対象（例えば図６のワークＷ）の軸を中心として回動枠部材２を回転駆動するように構成されている。リンク部材６の一端部は、回動枠部材２の腕部２ｃに形成された孔２ｄに回転可能に軸支され、この孔２ｄを中心に揺動するように支持されており、所謂トグル機構が構成されている。即ち、図１に示す連結部材７ａが下方に移動するときには、リンク部材６を介して回動枠部材２が図２の反時計方向に回転駆動され、連結部材７ａが上方に移動するときには、リンク部材６を介して回動枠部材２が図２の時計方向に回転駆動されるように構成されている。而して、案内部材４のカムと長穴２ｂのカム溝による所謂カム機構が構成され、後述するように、回動枠部材２の回動に応じて各案内部材４が各長穴２ｂに案内されて径方向に移動し、各把持部材５が近接及び離隔方向に駆動される。

本実施形態においては、図３に示すように、更に、固定枠部材１と鏡面対称形状の固定枠部材１ｘが平行に配置され、これらの間に回動枠部材２が介装され、各軸部材３が各円弧穴２ａ内を移動可能な範囲内で、固定枠部材１及び１ｘに対し回動枠部材２が回動可能に支持されると共に、各案内部材４が固定枠部材１及び１ｘに摺動可能に支持されるように構成され、これがクランプ装置ＣＬとして後述のスピニング加工装置に供される。

上記の連結部材７ａは可動ブロック７ｂに保持され、両者は鉛直方向（図３の上下方向）に移動可能に支持されている。即ち、駆動装置７は連結部材７ａ及び可動ブロック７ｂを有し、例えば流体圧シリンダ（図示せず）によって可動ブロック７ｂ（及び連結部材７ａ）が下方に駆動されると、リンク部材６を介して回動枠部材２が反時計方向に回転駆動される。これにより、図２に示すように、各案内部材４が各長穴２ｂに案内されて径方向に移動し、各把持部材５が把持対象（例えば図６のワークＷ）に近接する方向に駆動され、把持対象は各把持部材５によって把持される。逆に、可動ブロック７ｂ（及び連結部材７ａ）が上方に駆動されると、回動枠部材２が時計方向に回転駆動され、各把持部材５が把持対象（例えば図６のワークＷ）から離隔する方向に駆動される。

この場合において、リンク部材６が初期位置に復帰する方向に付勢するばね部材として、例えば圧縮コイルばね（図示せず）を固定枠部材１及び１ｘと駆動装置７の可動ブロック７ｂとの間に介装する構成とするとよい。これにより、可動ブロック７ｂには圧縮コイルばね（図示せず）によって図３の上方への付勢力が付与されており、リンク部材６を介して下方に駆動された後に、その駆動力を解除すれば、上記の圧縮コイルばねの付勢力によって自動的に上方に移動して初期位置に戻される。即ち、上記の圧縮コイルばねがリターンスプリングとして機能するので、駆動装置７は可動ブロック７ｂを下方に駆動する機能を有すればよく、従って、例えば一方向駆動の流体圧シリンダ（図示せず）を駆動源として用いることができるので、安価な装置とすることができる。

尚、リンク部材６が初期位置に復帰する方向に付勢するばね部材として、引張コイルばね（図示せず）を用いて可動ブロック７ｂ（及び連結部材７ａ）を上方に付勢するように構成してもよく、あるいは、ねじりコイルばね（図示せず）を用い、リンク部材６を直接付勢するように構成することもできる。何れの場合も、各把持部材５にリターンスプリングを設けることなく、単一のばね部材によって、全ての把持部材５を同時に退避位置（離隔位置）に戻すことができる。

本実施形態の各案内部材４は、図４に示すように構成され、固定枠部材１及び１ｘに摺動可能に支持されている。即ち、長穴２ｂに嵌合されるローラ４ａが、一対の連結部材４ｂ、４ｂの間に挟持されるようにボルト４ｃによって接合されており、ボルト４ｃを介して連結部材４ｂ、４ｂに対する両端支持構造が構成されている。尚、連結部材４ｂ、４ｂは図１及び図５に示すように略直方体形状で、前述のように、固定枠部材１（及び１ｘ）に形成された溝１ａに摺動可能に嵌合される。而して、各把持部材５を把持対象（例えば図６のワークＷ）の中心方向に円滑に移動させることができ、把持対象を確実に把持することができる。

図３に示すように構成されたクランプ装置ＣＬにおいて、駆動装置７が駆動され、可動ブロック７ｂ及び連結部材７ａが下方に駆動されると、リンク部材６を介して回動枠部材２が反時計方向に回転駆動され、前述のように、各把持部材５が近接方向に駆動され、把持対象（例えば図６のワークＷ）が把持される。駆動装置７による駆動が解除されると、前述のリターンスプリングとして機能する圧縮コイルばね（図示せず）によって、可動ブロック７ｂ及び連結部材７ａが初期位置の方向（上方）に駆動され、回動枠部材２が時計方向に回転駆動され、前述のように、各把持部材５が離隔方向に駆動され、退避位置（離隔位置）に戻される。上記のクランプ装置ＣＬは、従来に比し薄型でコンパクトであるので、駆動装置７等と共に、後述のスピニング加工装置をはじめ、種々の加工装置に容易に組み込むことができる。

次に、上記のクランプ装置ＣＬを備えたスピニング加工装置について図６乃至図９を参照して説明する。本実施形態の最終製品は、例えば自動車用の触媒コンバータ（図示せず）に供されるものであり、本実施形態のスピニング加工装置は、その製造工程の一環として、触媒担体（図示せず）が収容され所謂サイジングによって胴部が縮径された状態のワークＷ（金属製管状ワークＷ）を加工対象とし、その少なくとも一方の端部に対しスピニング加工を行うものである。

図６に示すように、ベースＢＳ上に、加工対象のワークＷの一方の端部に対しスピニング加工を行うスピンニング装置ＳＰと、ワークＷの胴部を把持する上記のクランプ装置ＣＬと、ワークＷの他方の端部側に配置し、クランプ装置ＣＬに対しワークＷを着脱するチャック装置ＣＨが並設されている。そして、駆動制御手段たるコントローラＣＴによる制御に応じて、クランプ装置ＣＬを駆動し、把持部材５（図５）によってワークＷを把持すると共に、スピンニング装置ＳＰに対しクランプ装置ＣＬを相対的に変位させてワークＷの端部に対し、スピンニング装置ＳＰによってスピニング加工を行い、ワークＷの端部を、胴部に対して少なくとも偏芯、傾斜及び捩れの何れかの関係に（例えば図６のワークＷの右側の形状に）形成するように構成されている。

クランプ装置ＣＬは、前述（図１乃至図５）のように構成されており、水平駆動装置ＨＤによってワークＷの軸芯と平行な面上を移動可能に支持されると共に、回転駆動装置ＲＤによってワークＷの軸芯に垂直な軸回りを回転可能に支持されている。スピンニング装置ＳＰは、Ｘ軸（図６の左右方向）に沿って移動可能とされ、例えば三個のローラＲＬ（図６には二個のみが表れている）によってワークＷの端部にスピニング加工を行うように構成されており、その構造は前掲の特許文献２に記載された装置と同じであるので説明は省略する。尚、スピンニング装置ＳＰの主軸と同軸上に、ワークＷの開口端内側の形状に合致するように形成されたマンドレルＭＡが配置されている。

水平駆動装置ＨＤにおいては、ベースＢＳ上に固定された一対のＹ軸ガイドレールＨＤｂ（上記Ｘ軸に垂直）に沿って、テーブルＨＤａが移動可能に配置されている。このテーブルＨＤａの下部にはボールソケット（図示せず）が固定され、これに螺合するボールスクリュー（図示せず）がＹ軸ガイドレールＨＤｂと平行に配置され、サーボモータＭＴによって回動可能に支持されている。而して、サーボモータＭＴによってボールスクリューが回転駆動されると、テーブルＨＤａはＹ軸に沿って移動するように構成されている。回転駆動装置ＲＤは上記のテーブルＨＤａ上に配設され、ベースＢＳに対し垂直な軸、即ちＺ軸を中心にクランプ装置ＣＬを回転駆動し得るように構成されているので、ワークＷをスピニング装置ＳＰに対して所定の位置に容易かつ迅速に位置決めすることができる。

一方、本実施形態のチャック装置ＣＨは、前掲の特許文献２に記載された装置と同様であり、図６に示すように、スピニング装置ＳＰの主軸と同軸の中心に向かって径方向に移動可能な一対のチャックＣＨａを備え、このチャックＣＨａによってワークＷを保持した状態で、その軸芯回りに回転させて割り出し（インデックス）を行ない得るように構成されている。そして、チャック装置ＣＨはスピニング装置ＳＰの主軸に平行に配置されたレールＣＨｂに沿って、クランプ装置ＣＬに対し進退可能に配設されている。尚、チャック装置ＣＨの駆動手段としては、電動モータ（図示せず）が用いられ、前述のようにコントローラＣＴによってスピニング加工の一環として制御される。

図６は、ワークＷの一端部にスピニング加工が行なわれワークＷの胴部に対して傾斜した端部が形成された後、チャックＣＨａが外方に移動してワークＷの保持が解除され、チャック装置ＣＨがレールＣＨｂに沿って後退した状態を示している。この状態から、クランプ装置ＣＬが回転駆動装置６によって回転駆動され、図７に示すようにワークＷがその軸芯と同軸の原位置に復帰する。そして、ローラＲＬが主軸に沿って図７の右方の原位置に復帰すると共に、クランプ装置ＣＬがアンクランプ状態（前述の把持部材５が退避位置にある状態）とされる。

次に、図８に示すように、チャック装置ＣＨがレールＣＨｂに沿って前進駆動され、ワークＷの他端部がチャックＣＨａによって保持される。そして、チャック装置ＣＨがワークＷと共にワークＷの軸芯回りに回転駆動され、割り出しが行なわれる。即ち、ワークＷが所定の回転角度だけ回転駆動されるとワークＷは前述の把持部材５に把持される。この後、チャック装置ＣＨは図８の左方に後退駆動される。尚、ワークＷの両端部の軸が同一の平面内にある場合には、割り出しは行なわれず、以下の反転作動のみが行なわれる。

上記の状態から、クランプ装置ＣＬによってワークＷが保持された状態で鉛直軸（図８の紙面に垂直な軸）を中心に略１８０°回転駆動されると、ワークＷは図９に示すように反転した状態となる。このとき、必要に応じ、スピニング装置に搭載された、あるいはスピニング装置に隣接配置された切断装置（図示せず）によって、スピニング加工後の端部に対しトリム処理が行なわれ、軸芯に垂直な開口端面（図示せず）が形成される。そして、図９に示す状態でワークＷの他端部（図９の右方側）にスピニング加工が行なわれ、胴部に対して傾斜した端部が形成される。この後、クランプ装置ＣＬによる把持状態が解除され、加工後の製品が取り出される。尚、スピニング加工時にローラＲＬをワークＷの内側面に当接するように配置して加工することにより、端部を拡径した拡径部（図示せず）を形成することもでき、その軸も胴部に対し同軸に限らず、偏心、傾斜及び捩れの少なくとも一つの非同軸に形成することができる。

而して、本実施形態によればワークＷの両端部に対するスピニング加工を一工程中で連続して行なうことができるので、従来の個別加工に比べ、加工時間を大幅に短縮することができる。例えば、サイジング加工によってワークＷの外径に個体差が生じても、調心精度に優れる上記のクランプ装置ＣＬを用いれば、ワークＷの外周面を均等に把持することができる。尚、クランプ装置ＣＬに上記のチャック装置ＣＨのような割出し機構を付加すれば、別途チャック装置ＣＨを設ける必要がなく、装置の簡略化及び加工時間の一層の短縮が可能である。

１ 固定枠部材
１ａ 溝
２ 回動枠部材
２ａ 円弧穴
２ｂ 長穴
２ｃ 腕部
３ 軸部材
４ 案内部材
５ 把持部材
６ リンク部材
７ 駆動装置
７ａ 連結部材
Ｗ ワーク（把持対象、加工対象）
ＲＬ ローラ
ＣＴ コントローラ
ＣＬ クランプ装置
ＳＰ スピニング装置
ＣＨ チャック装置
ＨＤ 水平駆動装置
ＲＤ 回転駆動装置

Claims (11)

1. 把持対象の軸を中心とする円に沿って複数の軸部材が支持される板状の固定枠部材と、該固定枠部材に隣接して配置され、前記複数の軸部材が夫々嵌合するように前記円に沿って複数の円弧穴が形成されると共に、前記円に対して傾斜した長軸を有する複数の長穴が形成され、前記複数の軸部材が前記複数の円弧穴内を移動可能な範囲内で、前記固定枠部材に対し回動可能に支持される板状の回動枠部材と、該回動枠部材の前記複数の長穴に夫々移動可能に嵌合されると共に、前記把持対象の軸を中心とする径方向に移動可能に、前記固定枠部材に支持される複数の案内部材と、該複数の案内部材に夫々の外側端部が固定され、夫々の内側端部が前記把持対象に当接可能に配設される複数の把持部材とを備えたことを特徴とするクランプ装置。
2. 前記複数の長穴と前記複数の円弧穴が前記円に沿って交互に、前記回動枠部材に形成されていることを特徴とする請求項１記載のクランプ装置。
3. 前記固定枠部材の一方の板面には、前記把持対象の軸を中心とする径方向に延在する複数の溝が形成されており、該複数の溝に夫々、前記複数の案内部材が摺動可能に嵌合されることを特徴とする請求項１又は２記載のクランプ装置。
4. 前記固定枠部材と鏡面対称形状の固定枠部材が平行に配置され、該固定枠部材と前記固定枠部材の間に前記回動枠部材が介装され、前記複数の軸部材が前記複数の円弧穴内を移動可能な範囲内で、前記二つの固定枠部材に対し前記回動枠部材が回動可能に支持されると共に、前記複数の案内部材が前記二つの固定枠部材に摺動可能に支持されるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のクランプ装置。
5. 前記回動枠部材に対し揺動可能に支持されるリンク部材と、該リンク部材を介して前記把持対象の軸を中心として前記回動枠部材を回転駆動する駆動装置とを備えたことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のクランプ装置。
6. 前記回動枠部材と前記駆動装置との間に介装され、前記リンク部材が初期位置に復帰する方向に付勢するばね部材を備えたことを特徴とする請求項５記載のクランプ装置。
7. 加工対象の金属製管状ワークの軸を中心とする円に沿って複数の軸部材が支持される板状の固定枠部材と、該固定枠部材に隣接して配置され、前記複数の軸部材が夫々嵌合するように前記円に沿って複数の円弧穴が形成されると共に、前記円に対して傾斜した長軸を有する複数の長穴が形成され、前記複数の軸部材が前記複数の円弧穴内を移動可能な範囲内で、前記固定枠部材に対し回動可能に支持される板状の回動枠部材と、該回動枠部材の前記複数の長穴に夫々移動可能に嵌合されると共に、前記ワークの軸を中心とする径方向に移動可能に、前記固定枠部材に支持される複数の案内部材と、該複数の案内部材に夫々の外側端部が固定され、夫々の内側端部が前記ワークに当接可能に配設される複数の把持部材とを備えたクランプ装置と、該クランプ装置によって把持した前記ワークに対しスピニング加工を行うスピニング装置と、該スピニング装置に対し前記クランプ装置を相対的に変位させてスピニング加工を行うように制御する駆動制御手段とを備えたことを特徴とするスピニング加工装置。
8. 前記駆動制御手段は、前記ワークの胴部に対しサイジング加工を行った後に、前記クランプ装置によって前記胴部を把持して前記ワークの端部に対しスピニング加工を行うように前記スピニング装置を制御することを特徴とする請求項７記載のスピニング加工装置。
9. 前記クランプ装置に対し、前記ワークの軸芯と平行な面上を移動可能に支持する水平駆動装置と、前記ワークの軸芯に垂直な軸回りを回転可能に支持する回転駆動装置を備えたことを特徴とする請求項７又は８記載のスピニング加工装置。
10. 前記クランプ装置は、前記固定枠部材の一方の板面には、前記ワークの軸を中心とする径方向に延在する複数の溝が形成されており、該複数の溝に夫々、前記複数の案内部材が摺動可能に嵌合されると共に、前記複数の長穴と前記複数の円弧穴が前記円に沿って交互に、前記回動枠部材に形成されていることを特徴とする請求項７乃至９の何れか一項に記載のスピニング加工装置。
11. 前記クランプ装置は、前記固定枠部材と鏡面対称形状の固定枠部材が平行に配置され、該固定枠部材と前記固定枠部材の間に前記回動枠部材が介装され、前記複数の軸部材が前記複数の円弧穴内を移動可能な範囲内で、前記二つの固定枠部材に対し前記回動枠部材が回動可能に支持されると共に、前記複数の案内部材が前記二つの固定枠部材に摺動可能に支持されるように構成されていることを特徴とする請求項７乃至１０の何れか一項に記載のスピニング加工装置。

Images