JP4261899B2

JP4261899B2 - Spinning processing equipment

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Publication number: JP4261899B2
Application number: JP2002374023A
Authority: JP
Inventors: 彰信森川; 入江　　徹
Original assignee: Sango Co Ltd
Current assignee: Sango Co Ltd
Priority date: 2002-12-25
Filing date: 2002-12-25
Publication date: 2009-04-30
Anticipated expiration: 2022-12-25
Also published as: JP2004202531A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スピニング加工装置に関し、特に、金属製管状ワークの胴部に対しサイジング加工を行った後に、ワークの端部に対しネッキング加工を行うのに好適なスピニング加工装置に係る。
【０００２】
【従来の技術】
金属製管状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形成し得るスピニング加工装置として、下記の特許文献１（特開２００１−２５８２６）には、ワークの非加工部から、該非加工部の中心軸に対して少くとも偏心、傾斜及び捩れの何れか一つの関係にある中心軸を有する最終目標加工部に至るまでに複数の目標加工部を設定し、該複数の目標加工部に基づき複数の加工目標軸を設定し、該複数の加工目標軸のうちの一つと前記ワークの加工対象部の中心軸が略同軸となるように前記ワークを支持し、前記加工対象部の中心軸を前記複数の加工目標軸のうちの各加工目標軸と一致させると共に、各加工目標軸における前記加工対象部の径を変化させるようにスピニング加工を行なって前記加工対象部を成形し、前記最終目標加工部形状に形成するワークの異径部成形方法及び装置が開示されている。
【０００３】
上記と同様のワーク固定式の絞り加工装置に関し、特許文献２（特開２００２−１８５３９）には、「加工すべきパイプは把持機構により把持され、絞り加工用工具は回転主軸に取付けた工具取付け台に半径方向に移行可能に取付けられる。これにより絞り加工用工具を半径方向に移行して絞り加工を行う。これと共に被加工用パイプの先端を回動手段を用い所定角度に回動することにより、該パイプの先端をパイプ軸心に対して所定角度に傾斜して絞り加工を行うことができる。」旨記載されている。また、「被加工用パイプ把持機構は、支持するパイプの中心線を主軸中心線に対して偏位する移行手段と、所定角度回動する回動手段とを備えたことにより、それぞれの手段の操作によりパイプの先端の絞り加工に際して、パイプ先端を加工軸心に対して所要の角度に保持することができる。」旨記載されている。
【０００４】
一方、特許文献３（特開２００２−１７８０４５）には、「従来の触媒コンバータの製造方法では、プレス装置とスピニングマシンとをそれぞれ必要とする。このため、設備費が嵩む上、各装置の設置面積が必要になる。また、プレス装置とスピニングマシンとにおいてワークをそれぞれ取り付け、取外ししなければならない上、ワークをプレス装置からスピニングマシンまで搬送しなければならず、製造能率が低下するという問題があった」と記載されている。これに対し、「触媒コンバータ用スピニングマシンにおいて、上記マシン本体に、上記主軸と対向し、かつ軸線を上記主軸の軸線とほぼ一致させた状態で配置され、上記主軸に支持された保持筒に、上記保持材が外周に取り付けられた上記触媒担体をその軸線方向に押して圧入する圧入手段を設けた」と記載されている。そして、「この主軸体５２には、軸線を水平方向他端側に向けた主軸５３が回転可能に設けられている。この主軸５３は、モータ等の駆動源（図示せず）により回転駆動されるようになっている。主軸５３の先端部には、４つ爪式又は３つ爪式のコレットチャック５４が設けられている。このコレットチャック５４によって保持筒２（素材２’）の嵌合部２１の外周を固定状態に挟持するようになっている。」旨、具体的に記載されている。
【０００５】
更に、ワークのクランプ手段に関し、特許文献４（特開平１１−５８１０９）には、「ワーク１を挟着離脱可能な工作機械用コレットチャックにおいて、本体ハウジング２に、その表裏両面に貫通するワーク差込み穴３を形成し、ワーク差込み穴３内にその内部に差し込んだワーク１の外周面を挟着可能なリング状ですり割入りの締め金具４を配置し、ワーク差込み穴３と締め金具４との間にスライド具５を設け、同スライド具５はワーク差込み穴３内をその軸方向にスライド可能とし、一方へのスライド時に締め金具４の外周面を内側に締め付けて同締め金具４によりその内側のワーク１を挟着可能とし、他方へのスライド時に前記締め付けを解除可能とする。」旨記載されている。
【０００６】
また、特許文献５（特開２００２−２２４９２３）には、「上下フレームにより形成される円形穴にパイプを受け入れて固定、保持するパイプクランプ装置において、前記上下フレームの円形穴の周りにロッドを円形穴の中心に向けて放射状に配設した複数の流体シリンダーと、これらの流体シリンダーを円筒穴の半径方向に移動させる移動手段とを備えている」パイプクランプ装置が提案されている。
【０００７】
更に、特許文献６（特開平６−７１５６０）には、「カムを対称に設けたロッドの摺動位置の変化に応じて前記カムとの接触によって開閉可能な爪が前記ロッドとともに異径のワークを同心でつかみ得るように構成された」自動芯出振れ止めユニットが開示されており、その従来技術として、特許文献７（特公昭４７−２９８３６）に開示された同様の構成の自動芯出機構が引用されている。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−２５８２６号公報
【特許文献２】
特開２００２−１８５３９号公報
【特許文献３】
特開２００２−１７８０４５号公報
【特許文献４】
特開平１１−５８１０９号公報
【特許文献５】
特開２００２−２２４９２３号公報
【特許文献６】
特開平６−７１５６０号公報
【特許文献７】
特公昭４７−２９８３６号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
前掲の特許文献１および２に記載の装置においては、水平面上を移動すると共に垂直軸周りに回動するクランプ装置によってワークを把持し、ワークとスピニングローラとの相対位置関係を調整し乍らスピニング加工を行うように構成されている。従って、クランプ装置によってワークを確実に把持することが必要である。特に、以下のように胴部が加工されたワークの端部に対し、スピニング加工によって前述のネッキング部を形成するときにはワークの把持状態が重要課題となる。
【００１０】
近時の自動車用排気系部品、例えば触媒コンバータやディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）等に関しては、内蔵する触媒担体あるいはフィルタ等（以下、担体という）を強固に保持すべく、これらを挿入後に金属製筒状ワークの当該部分を縮径して緩衝部材を圧縮する工法として、所謂サイジング工法が採用されつつある。このサイジング工法としては、例えば、担体、マット及び外筒間の素材誤差に基づき、最適な面圧を発生する縮径量を設定し、この縮径量となるように外筒の担体保持部分を縮径する加工が望ましい。この結果、サイジング加工後の外筒径には個体差（通常の触媒コンバータで数ｍｍ程度）が生ずる。
【００１１】
更に、上記の排気系部品に対し、接合対象との接合部を形成するため、少なくとも一方の端部に対しネッキング加工を行うのが通常であり、その加工方法としてはスピニング加工が好適である。しかし、上記のサイジング加工後のワークの端部に対してスピニング加工を行うときには、ワークの胴部（通常、中央部分）をクランプ装置によって把持することになるが、この部分は前述のようにサイジング加工によって外径に個体差が生じている。一般的なクランプ装置は上下分割型で構成され、各型に半円筒面の保持面を有するが、数ｍｍの径差にも追従することは困難である。この結果、ワークの胴部外面との間に、曲率の相違による隙間が発生し接触面積が減少するため、把持力が低下することになる。
【００１２】
この点に関し、従前のワーク固定式の同軸スピニング加工においては、ワークの回転と軸方向移動だけを阻止すればよいので、上記のクランプ装置でもネッキング加工時に適切に把持することが可能であった。これに対し、前述のように、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ワークの端部に形成するためのスピニング加工においては、ワークに対して曲げや剪断力も作用するため、同軸スピニング加工に比べて大きな把持力が必要となる。
【００１３】
然し乍ら、前掲の特許文献に記載のクランプ装置も含め従来のクランプ装置を備えたスピニング加工装置によっては、サイジング加工が行われたワークの胴部を確実に把持した状態で、こ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、ワークの端部に適切に形成することは至難である。例えば、前掲の特許文献３には、ワーク固定式の同軸スピニング加工に関し、ワークの加工部と反対側の端部を、４つ爪式又は３つ爪式のコレットチャックによって保持筒の外周を挟持する旨の記載があるが、これらの爪は線接触であり、把持のための接触面積は依然として不足している。また、上下分割型のクランプ装置と同様の調心機能を有しているが、ワークの径差に対し自動的に追従することはできない。更に、基本的には端部支持型であり、コレットチャックを貫通してワークの胴部を把持することはできないので、ワークの両端部にネッキング加工を行う場合には段替えが必要となる。このような従来のクランプ装置を従来のスピニング加工装置に適用しても、上記の課題の解決とはなり得ない。
【００１４】
また、前掲の特許文献６及び７に開示された自動芯出機構においても、三つの爪（特許文献７ではローラ）によってワークを掴む旨の記載はあるが、把持対象も加工も異なることから、これらの爪（又はローラ）も線接触であり、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ワークの端部に形成するためのスピニング加工において、ワークを確実に把持するための接触面積を確保することはできない。
【００１５】
そこで、本発明は、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課題とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
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、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サイジング加工を行った後に前記胴部を把持して前記ワークの端部にネッキング加工を行い、前記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、前記胴部の軸芯に対し近接及び離隔し近接時に調心して前記胴部を把持する三つ以上のセグメントであって、各セグメントの前記胴部の軸芯側の面が、前記胴部のサイジング加工後の外周面に適合する曲面を有する三つ以上のセグメントを備え、前記加工手段が、前記胴部の軸芯を前記スピニング加工の加工中心軸に設定すると共に、前記セグメントに調心される前記胴部の軸芯が前記スピニング加工の加工中心軸に合致するように、前記クランプ手段及び前記加工手段を配置したものである。
【００１７】
前記請求項１に記載のスピニング加工装置において、前記クランプ手段は、請求項２に記載のように、前記ワークの軸芯と平行な面上を移動する手段と、前記ワークの軸芯に垂直な軸回りを回転する手段とを備えたものとするとよい。
【００１８】
更に、請求項１又は２記載のスピニング加工装置において、前記クランプ手段は、請求項３に記載のように、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ものとし、該可動セグメント及び前記固定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するとよい。
【００１９】
また、請求項３に記載のスピニング加工装置において、請求項４に記載のように、前記二つの支持体が、前記ワークの軸芯を含む面を中心に該面に対して垂直方向に分割した二部材から成り、該二部材を、相互に近接及び離隔するように配設することとしてもよい。この場合において、請求項５に記載のように、前記二部材を相対的に駆動する単一の駆動手段を備えたものとし、該駆動手段によって前記二部材を、相互に近接及び離隔するよう駆動するとよい。更に、請求項６に記載のように、前記二部材の相対的な駆動方向と、前記支持体の回転軸が平行となるように構成することができる。
【００２０】
また、前記請求項３に記載のスピニング加工装置において、請求項７に記載のように、前記複数の可動セグメントを所定の退避位置に復帰するように付勢する付勢手段を備えたものとし、該付勢手段に抗して前記複数の可動セグメントを前記ワークの軸芯方向へ移動したときに、前記少なくとも一つの固定セグメントと前記複数の可動セグメントによって略円形断面の内筒面を形成するように構成することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
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。先ず、本発明の一実施形態に係るスピニング加工装置の全体構成について図１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るが、こ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金属製管状ワーク４（以下、単にワーク４という）を加工対象とし、その少なくとも一方の端部に対しネッキング部を形成するものである。
【００２２】
本実施形態のスピニング加工装置は、図１に示すように、ベースＢＳ上に、加工対象のワーク４の一方の端部に対しスピニング加工を行う加工手段たるスピンニング装置１と、ワーク４の胴部を把持するクランプ手段たるクランプ装置２と、ワーク４の他方の端部側に配置し、クランプ装置２に対しワーク４を着脱するチャック装置３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、スピンニング装置１に対しクランプ装置２を相対的に変位させてワーク４の端部に対し、スピンニング装置１によってスピニング加工を行い、ワーク４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（例えば図９のワーク４の右側）を、ワーク４の端部に形成するように構成されている。尚、スピンニング装置１は、Ｘ軸（図１の左右方向）に沿って移動可能とされ、３個のローラＲＬによってワーク４の端部にネッキング部が形成されるように構成されており、その構造は前掲の特許文献１に記載された装置と同じであるので説明は省略する。尚、図１に一点鎖線で示すスピンニング装置１の主軸と同軸上に、ワーク４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。
【００２３】
図１に示すように、ベースＢＳ上に水平駆動装置５及び回転駆動装置６が配設されており、クランプ装置２は回転駆動装置６上に固定されている。クランプ装置２は、図１乃至図３に示すように、相互に近接及び離隔し近接時にワーク４の胴部を把持する上側クランプ部材１０及び下側クランプ部材２０を備え、これらが水平駆動装置５によってワーク４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６によってワーク４の軸芯に垂直な軸回りを回転可能に支持されている。
【００２４】
水平駆動装置５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５ｂ（上記Ｘ軸に垂直）に沿って、テーブル５ａが移動可能に配置されている。このテーブル５ａ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５ｂ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５ａはＹ軸に沿って移動するように構成されている。
【００２５】
回転駆動装置６は上記のテーブル５ａ上に配設され、ベースＢＳに対し垂直な軸、即ちＺ軸を中心にテーブル６ａを回転駆動し得るように構成されている。このテーブル６ａ上に、図２及び図３に示すように二部材で構成されたコ字状のフレーム７が固定され、その上側部材に上側クランプ部材１０が昇降可能に支持され、その下側部材に下側クランプ部材２０が固定されている。上側クランプ部材１０は、ロッド８を介してフレーム７の上側部材に支持されており、図３に示す状態から上側クランプ部材１０が下降すると、図２に示すように下側クランプ部材２０との間にワーク４が把持されるように構成されているが、その把持構造については詳細に後述する。
【００２６】
フレーム７の上側部材には、例えば油圧駆動のシリンダ９が固定されており、このシリンダ９によって、ロッド８を介して上側クランプ部材１０が昇降駆動されるように構成されており、ワーク４の装着及び取り外し時には、図３に示すように上側クランプ部材１０が上昇駆動される。更に、前述のように、クランプ装置２を介してスピニング装置１と対向する位置にチャック装置３が配設されている。このチャック装置３は水平駆動装置５と共に移動し得ると共に、クランプ装置２に対し近接及び離隔し得るように、水平駆動装置５に支持されている。尚、水平駆動装置５、回転駆動装置６、クランプ装置２のシリンダ９、並びにスピンニング装置１及びチャック装置３の駆動機構（図示せず）を構成するサーボモータＭＴ等は、コントローラＣＴによって駆動制御されるように構成されている。
【００２７】
上側クランプ部材１０及び下側クランプ部材２０は、図４乃至図８に示すように構成されている。尚、図６及び図７は図４のＡ−Ａ視の断面を示すものであるが、説明の便宜上ハッチングを省略している。先ず上側クランプ部材１０は、上側支持体１１と、この上側支持体１１に固定され、これと共に放射方向（図の上方）に移動してワーク４の軸芯に対し近接及び離隔するように構成された固定セグメント１２を備えている。また、上側支持体１１に対し移動可能に支持され、上側支持体１１と共に放射方向（図の上方）に移動してワーク４の軸芯に対し近接及び離隔し、少なくとも固定セグメント１２のワーク４の軸芯方向への移動に連動して、ワーク４の軸芯方向へ移動するように構成された複数（本実施形態では４個）の可動セグメント１３乃至１６を備えている。尚、上方の可動セグメント１３及び１４は下方に延出し、内面が下方の可動セグメント２３及び２４の外面に当接する延出部１３ａ及び１４ａを有すると共に、クランプ面を構成する部材１３ｂ及び１４ｂが内側に固着されている。
【００２８】
同様に、下側クランプ部材２０は、下側支持体２１と、この下側支持体２１に固定され、これと共に放射方向（図の下方）に移動してワーク４の軸芯に対し近接及び離隔するように構成された可動セグメント２２と、下側支持体２１に対し移動可能に支持され、下側支持体２１と共に放射方向（図の下方）に移動してワーク４の軸芯に対し近接及び離隔し、少なくとも可動セグメント２２のワーク４の軸芯方向への移動に連動して、ワーク４の軸芯方向へ移動するように構成された複数（本実施形態では４個）の可動セグメント２３乃至２６を備えている。尚、可動セグメント２３及び２４には、クランプ面を構成する部材２３ｂ及び２４ｂが内側に固着されている。
【００２９】
各セグメント１２乃至１６並びに２２乃至２６の隣接する相互のセグメント間はスライドボルト（図６にＪＴで示す）によって相互に係止され、脱落が防止されると共に、各セグメントは拡径方向に付勢力が付与されるようにリターンスプリング（図６にＢＭで示す）が配設されている。そして、可動セグメントと固定セグメントのワーク４の軸芯側の面は、ワーク４の胴部の外周面に適合する曲面に形成されている。而して、これらの可動セグメント及び固定セグメントの曲面によって、上側クランプ部材１０の下面には半円筒のクランプ面が形成されると共に、下側クランプ部材２０の上面にも半円筒のクランプ面が形成され、これらのクランプ面の間にワーク４が把持されたときには、回転及び移動不能に保持されるように構成されている。尚、図４及び図５に示すように、上側クランプ部材１０及び下側クランプ部材２０の両側面に、夫々上側パネル１７及び下側パネル２７が装着されている。
【００３０】
上記のように、上側クランプ部材１０及び下側クランプ部材２０は、上側支持体１１に固定された固定セグメント１２と、移動可能に支持された可動セグメント１３乃至１６並びに２２乃至２６を備え、各クランプ部材において夫々、各セグメント相互が、面対偶、特にすべり対偶をなしている（この点で、セグメントはカムということもできる）。而して、シリンダ９によって、ロッド８を介して上側クランプ部材１０が上昇駆動されると、重力及びリターンスプリングＢＭの付勢力によって可動セグメント１３乃至１６が復帰作動し、図６に示すように各セグメント間に間隙が形成された状態となる。このとき、フレーム７に固定された下側クランプ部材２０も、リターンスプリングＢＭの付勢力によって可動セグメント２３乃至２６が復帰位置に戻され、図６に示すように各セグメント間に間隙が形成された状態となっている。この状態で、下側クランプ部材２０のクランプ面にワーク４が載置されると、図３に示す状態となる。
【００３１】
そして、シリンダ９によって上側クランプ部材１０が下降駆動されると、先ず図６に示すように、可動セグメント１３及び１４の延出部１３ａ及び１４ａの内面が下側クランプ部材２０の可動セグメント２３及び２４の外面に当接し、この状態で更に下降駆動（図６の白抜矢印方向に駆動）される。これにより、可動セグメント１３乃至１６並びに２２乃至２６がワーク４の軸芯（図６の一点鎖線が交差する点）方向、即ち求心方向に移動する。更に、図７の白抜矢印方向に駆動されて可動セグメント１３及び１４が夫々可動セグメント２３及び２４の上端面に当接すると、図５及び図７に示す把持状態となる（ワーク４の図示は省略）。
【００３２】
而して、上記のセグメントの内面によって略円筒のクランプ面が構成され、このクランプ面（各セグメントの内面）によってワーク４の胴部外周面が押接された状態となる。この場合において、上記のセグメントの内面によって構成されるクランプ面の内径は、サイジングが行なわれたワーク４の胴部外径の中央値に設定することが望ましい。尚、この中央値は、ワーク４の胴部に対しサイジングが行なわれた結果、胴部外径にバラツキが生じ得るが、そのときの中央値を理想値として用いるとよい。これにより、ワーク４の胴部外周面の径にある程度のバラツキが生じた場合にも、上記のセグメントによって構成されるクランプ面をワーク４の胴部外周面に適合させることができ、実質的に面接触状態を維持することができる。
【００３３】
このように、クランプ装置２によってワーク４が調心され、その軸芯がスピンニング装置１の主軸（加工中心軸）に合致するとともに、ワーク４の胴部（サイジング部）の外径に合致した把持状態となり、ワーク４は確実に把持される。即ち、外径が異なるワーク（あるいは管素材）であっても自動的にその外周に密着するように調整されながら（即ち、調心されながら）、各セグメントによって求心方向に締め付けられて、強固に把持される。尚、本実施形態においては、各セグメントの内面の曲率は非可変であるため、厳密にはワーク４の胴部の径差に追従し得るものではないが、従来のクランプ装置における一対の対向クランプ面による締め付けに比べ、本実施形態は１０個のセグメントの内面（曲面）によって求心方向に締め付けるものであるので、ワーク４に対する接触面積は格段に大きく、しかも全方向への力に対抗し得るので、従来に比べて格段に大きい把持力を確保することができる。従って、本願発明が対象とする、ワーク４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４の端部に形成するためのスピニング加工に際しても、十分な把持力を以て確実に対応することができる。
【００３４】
また、上側クランプ部材１０が上昇することによって下側クランプ部材２０との間にワーク４の装着空間が形成されるので、ワーク４（あるいは加工後の製品）の着脱が容易であり、良好な作業効率を確保することができる。しかも、シリンダ９の単一の駆動手段により、一方向に駆動するだけで上記のように把持することができるので、設備コスト、重量、スペース、信頼性に何れの点においても有効である。
【００３５】
一方、本実施形態のチャック装置３は、前掲の特許文献１に記載された装置と同様であり、図９に示すように、スピニング装置１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３ａを備え、このチャック３ａによってワーク４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３はスピニング装置１の主軸に平行に配置されたレール３ｂに沿って、クランプ装置２に対し進退可能に配設されている。尚、この駆動手段とおしては電動モータ（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。
【００３６】
図９は、ワーク４の一端部にスピニング加工が行なわれワーク４の胴部に対して傾斜したネッキング部が形成された後、チャック３ａが外方に移動してワーク４の保持が解除され、チャック装置３がレール３ｂ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２が回転駆動装置６によって回転駆動され、図１０に示すようにワーク４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１０の右方の原位置に復帰する。続いて、クランプ装置２の上側クランプ部材１０が上昇駆動され、図３に示すアンクランプ状態とされる。
【００３７】
次に、図１１に示すように、チャック装置３がレール３ｂに沿って前進駆動され、ワーク４の他端部がチャック３ａによって保持される。そして、チャック装置３がワーク４と共にワーク４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４が所定の回転角度だけ回転駆動されると上側クランプ部材１０が下降駆動され、ワーク４は上側クランプ部材１０と下側クランプ部材２０の間に把持される。この後、チャック装置３は図１１の左方に後退駆動される。尚、ワーク４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。
【００３８】
上記の状態から、クランプ装置２によってワーク４が保持された状態で鉛直軸（図１１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４は図１２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１２に示す状態でワーク４の他端部（図１２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ネッキング部が形成される。この後、クランプ装置２による把持状態が解除され、加工後のワーク４（製品）が取り出される。
【００３９】
而して、本実施形態によればワーク４の両端部に対するスピニング加工によるネッキング部の形成を一工程中で連続して行なうことができるので、従来の両端部に対する個別加工に比べ、加工時間を大幅に短縮することができる。更に、チャック装置３をワーク４に伴って回動（移動）自在に構成すれば、原位置復帰（図１０）を行うことなくそのまま割り出しが可能となるので、加工時間を一層短縮することができる。尚、クランプ装置２にチャック装置３のような割出し機構を付加すれば、別途チャック装置３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。
【００４０】
上記の実施形態においてはスピニング装置１がＸ軸に沿って駆動されると共に、ワーク４がＹ軸に沿って駆動されることによって、両者が水平面上を相対的に移動するように構成されているが、スピニング装置１をベースＢＳ上に固定し、ワーク４をＸ軸及びＹ軸に沿って駆動するように構成してもよい。即ち、水平及び回転駆動手段を図１に示す領域に集中して配置することとしてもよい。また、ワーク４のベースＢＳからの高さを可変とし、スピニング装置１の主軸に対し鉛直方向にも調整可能に構成してもよい。尚、スピニング加工時にローラＲＬをワーク４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。
【００４１】
本発明のクランプ手段として、上記のクランプ装置２に代えて、図１３に示すクランプ装置１００を用いることとしてもよい。このクランプ装置１００は、例えば特許文献６に記載の自動芯出振れ止めユニットと同様の自動芯出機構を具備すると共に、ワーク４の胴部を把持する三つのセグメント１０４，１０５，１０６を備え、各セグメントの、ワーク４（図１３に２点鎖線で示す）の軸芯側の面は、ワーク４の胴部の外周面に適合する曲面に形成されている。
【００４２】
図１３に示すように、クランプ装置１００においては、回転駆動装置６のテーブル６ａ上にコ字状のフレーム１０１が固定され、その両脚部に、一対のアーム１１０及び１２０が支持軸１１１及び１２１を中心に夫々揺動可能に支持されている。また、アーム１１０及び１２０の間に、ロッド１０２及びこれに固定された円錐台状のカム部材１０３が介装されており、アーム１１０及び１２０の下端部に装着されたローラ１１２及び１２２がカム部材１０３の側面（カム面）に当接するように配置されている。そして、アーム１１０及び１２０とカム部材１０３との間にはスプリング１１３及び１２３が架設され、その付勢力によってローラ１１２及び１２２がカム部材１０３の側面に押接されている。
【００４３】
一方、ロッド１０２の上端面にはセグメント１０４が固定され、アーム１１０及び１２０の上端部には、セグメント１０５及び１０６が夫々支持軸１０７及び１０８を中心に揺動可能に支持されている。これらセグメント１０４乃至１０６の内側（ワーク４の軸芯側）は、ワーク４の胴部の外周面と面接触となるように曲面に形成されている。ロッド１０２はシリンダあるいはモータ（図示せず）によって昇降駆動されるように構成されており、ロッド１０２が上昇駆動されると、図１３に示すようにセグメント１０４乃至１０６によってワーク４が把持されるように構成されている。そして、ロッド１０２が下降駆動されると、アーム１１０及び１２０の上部が外側に拡開するので、ワーク４を容易に取り出すことができる。
【００４４】
以上のように、上記の実施形態においては、クランプ装置２又は１００を備えたスピニング加工装置が構成されているので、サイジング等により縮径され胴部に径差が生ずるワーク４の端部に対しても適切にスピニング加工を行い、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確実に形成することができる。尚、クランプ手段としては、上記のクランプ装置２及び１００に限らず、前述のセグメントによる把持機能と同様の機能を有するものであれば他の装置を用いることとしてもよい。例えば、クランプ手段として上下分割式を望まないのであれば、例えば特許文献４のような貫通コレットチャックを用いることとしてもよいが、作業性および把持力の低下は免れない。
【００４５】
また、クランプ手段における前述のセグメント（１２等）のワーク４との当接面に文字、記号、模様等の所定形状の凹凸を設け、ワーク４を把持する際に、ワーク４の表面に当該文字、記号、模様等を打刻（転写）するように構成してもよい。これにより、別工程を設けることなく、製品（ワーク）に対し品番や製造元のみならず、トレーサビリティ情報（追跡可能情報）も確実に刻印することができる。尚、最終製品としては、自動車の排気系部品に限らず、燃料電池用改質器等、種々の流体処理装置に適用することができる。
【００４６】
【発明の効果】
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に記載のスピニング加工装置においては、クランプ手段及び加工手段を請求項１に記載のように構成し、配置することにより、サイジング加工が行われたワークの胴部を十分な把持力を以て確実に把持しつつ、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することができる。特に、クランプ手段によってワークが調心され、その胴部の軸芯が加工中心軸に合致するように配置されているので、外径が異なるワークであっても自動的にその外周に密着するように調整されながら、各セグメントによって求心方向に締め付けられ、強固に把持した状態でスピニング加工を行うことができる。
【００４７】
また、請求項２に記載のように、クランプ手段を、ワークの軸芯と平行な面上を移動可能、且つ軸芯に垂直な軸回りを回転可能に配設することとすれば、容易且つ迅速にワークを所定の位置で把持することができる。
【００４８】
前記クランプ手段は、請求項３に記載のように構成すれば、少なくとも二つの支持体の一方に固定する少なくとも一つの固定セグメントと、これに連動する複数の可動セグメントによって、ワークの胴部を十分な把持力を以て確実に把持することができる。更に、前記クランプ手段を構成する支持体を、請求項４に記載のように、ワークの軸芯を含む面を中心に該面に対して垂直方向に分割した二部材によって構成し、該二部材を、相互に近接及び離隔するように配設することとすれば、一層容易且つ迅速にワークを把持することができる。
【００４９】
更に、請求項５に記載のように構成すれば、単一の駆動手段によって一方向に駆動するだけで前記二部材によってワークを確実に把持することができるので、簡単且つ安価な装置で、容易且つ迅速にワークを把持することができる。そして、請求項６に記載のように、前記二部材の相対的な駆動方向と前記支持体の回転軸が平行となるように構成すれば、コンパクトな装置とすることができる。
【００５０】
また、請求項３に記載のスピニング加工装置において、請求項７に記載のように構成すれば、クランプ手段の可動セグメントを付勢手段によって所定の退避位置に復帰させることができ、複数の可動セグメントのワークの軸芯方向への移動にともない略円形断面の内筒面が形成されるので、ワークに対する接触面積が大きく、しかも全方向への力に対抗し得る。従って、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ワークの端部に形成するためのスピニング加工に際し、十分な把持力を以て確実に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るスピニング加工装置の一部を示す正面図である。
【図２】本発明の一実施形態に供するクランプ装置の把持状態を示す側面図である。
【図３】本発明の一実施形態に供するクランプ装置の待機状態を示す側面図である。
【図４】本発明の一実施形態に供するクランプ装置における把持状態の上側クランプ部材と下側クランプ部材を示す側面図である。
【図５】本発明の一実施形態に供するクランプ装置における把持状態の上側クランプ部材と下側クランプ部材を示す正面図である。
【図６】本発明の一実施形態に供するクランプ装置における退避状態の上側クランプ部材と下側クランプ部材の各セグメントの状態を示す断面図である。
【図７】本発明の一実施形態に供するクランプ装置における把持状態の上側クランプ部材と下側クランプ部材の各セグメントの状態を示すもので、図４のＡ−Ａ視の断面図である。
【図８】本発明の一実施形態に供するクランプ装置における退避状態の上側クランプ部材と下側クランプ部材を示す正面図である。
【図９】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、チャック装置の作動を含み、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。
【図１０】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、チャック装置の作動を含み、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。
【図１１】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、チャック装置の作動を含み、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。
【図１２】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、チャック装置の作動を含み、ワークの他端部に対するスピニング加工作動を示す平面図である。
【図１３】本発明の他の実施形態に供するクランプ装置によるワークの把持状態を示す正面図である。
【符号の説明】
ＢＳベース，ＲＬローラ，ＣＴコントローラ，
１スピニング装置，２クランプ装置，３チャック装置，
４ワーク，５水平駆動装置，６回転駆動装置，７フレーム，
９シリンダ，１０上側クランプ部材，２０下側クランプ部材，
１１上側支持体，２１下側支持体，１００クランプ装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a spinning processing apparatus, and more particularly to a spinning processing apparatus suitable for performing necking processing on an end portion of a workpiece after performing sizing processing on a body portion of a metal tubular workpiece.
[0002]
[Prior art]
As a spinning processing apparatus that can form a necking portion that is at least one of eccentricity, inclination, and twisting with respect to a body portion of a metal tubular workpiece, the following Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-25826) includes: Set multiple target machined parts from the non-machined part of the workpiece to the final target machined part that has a central axis that is at least one of eccentric, inclined, or twisted with respect to the central axis of the non-machined part A plurality of machining target axes are set based on the plurality of target machining parts, and the workpiece is supported so that one of the machining target axes and the central axis of the machining target part of the workpiece are substantially coaxial. The center axis of the machining target portion is made to coincide with each machining target axis of the plurality of machining target axes, and spinning is performed so as to change the diameter of the machining target portion in each machining target axis. Addition Molding the target portion, different diameter forming method and apparatus of the workpiece is disclosed to form the final target processed portion shape.
[0003]
Regarding a workpiece fixed drawing machine similar to the above, Patent Document 2 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-18539) states that “a pipe to be machined is held by a holding mechanism, and a drawing tool is attached to a rotary spindle. It is attached to the table so as to be able to move in the radial direction, whereby the drawing tool is moved in the radial direction for drawing, and at the same time, the tip of the pipe to be machined is turned to a predetermined angle by using the turning means. Thus, drawing can be performed with the tip of the pipe inclined at a predetermined angle with respect to the axis of the pipe. In addition, “the pipe gripping mechanism to be processed includes a transition unit that deviates the center line of the pipe to be supported with respect to the main axis of the main shaft, and a rotation unit that rotates a predetermined angle. When the pipe tip is drawn by the operation, the pipe tip can be held at a required angle with respect to the machining axis. "
[0004]
On the other hand, Patent Document 3 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-178045) states that “a conventional catalytic converter manufacturing method requires a press device and a spinning machine. This increases the equipment cost and installs each device. In addition, the work must be attached and removed from the press machine and spinning machine, and the work must be transported from the press machine to the spinning machine. It was written. " In contrast, in the spinning machine for the catalytic converter, the holding body supported by the main shaft is arranged on the machine body so as to face the main shaft and with the axis line substantially aligned with the axis of the main shaft. There is provided press-fitting means for press-fitting the catalyst carrier with the holding material attached to the outer periphery thereof in the axial direction. “This main shaft body 52 is rotatably provided with a main shaft 53 whose axis is directed to the other end in the horizontal direction. The main shaft 53 is rotationally driven by a drive source (not shown) such as a motor. A four-claw or three-claw collet chuck 54 is provided at the tip of the main shaft 53. The collet chuck 54 fits the holding cylinder 2 (the material 2 '). The outer periphery of the part 21 is clamped in a fixed state. "
[0005]
Further, regarding the work clamping means, Patent Document 4 (Japanese Patent Laid-Open No. 11-58109) states that “in a collet chuck for machine tools capable of clamping and detaching the work 1, the work is inserted into the main body housing 2 through both front and back surfaces. The hole 3 is formed, and a ring-shaped slit fitting 4 that can sandwich the outer peripheral surface of the workpiece 1 inserted into the workpiece insertion hole 3 is arranged, and the workpiece insertion hole 3 and the fastener 4 A slide tool 5 is provided in between, and the slide tool 5 can slide in the workpiece insertion hole 3 in the axial direction. It is described that the inner work 1 can be clamped and the tightening can be released when sliding to the other side.
[0006]
Patent Document 5 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-224923) states that “in a pipe clamp device for receiving and fixing and holding a pipe in a circular hole formed by an upper and lower frame, a rod is circular around the circular hole of the upper and lower frame. A pipe clamping device has been proposed, comprising a plurality of fluid cylinders arranged radially towards the center of the hole and moving means for moving these fluid cylinders in the radial direction of the cylindrical hole.
[0007]
Further, Patent Document 6 (Japanese Patent Laid-Open No. 6-71560) states that “a claw that can be opened and closed by contact with the cam in accordance with a change in the sliding position of a rod provided with a cam symmetrically together with the rod. An automatic centering steadying unit configured to be able to grasp the same in a concentric manner is disclosed, and as its prior art, an automatic centering mechanism with the same configuration disclosed in Patent Document 7 (Japanese Patent Publication No. 47-29836) is disclosed. Is quoted.
[0008]
[Patent Document 1]
JP 2001-25826 A
[Patent Document 2]
JP 2002-18539 A
[Patent Document 3]
JP 2002-178045 A
[Patent Document 4]
JP-A-11-58109
[Patent Document 5]
JP 2002-224923 A
[Patent Document 6]
JP-A-6-71560
[Patent Document 7]
Japanese Examined Patent Publication No. 47-29836
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
In the devices described in the above-mentioned Patent Documents 1 and 2, spinning is performed by gripping the workpiece by a clamp device that moves on a horizontal plane and rotates around a vertical axis, and adjusts the relative positional relationship between the workpiece and the spinning roller. It is configured to perform processing. Therefore, it is necessary to securely grip the workpiece with the clamping device. In particular, when the aforementioned necking portion is formed by spinning processing on the end portion of the workpiece having the body portion processed as described below, the gripping state of the workpiece becomes an important issue.
[0010]
Recent exhaust parts for automobiles, such as catalytic converters and diesel particulate filters (DPF), are made of metal after they are inserted in order to hold the built-in catalyst carrier or filter (hereinafter referred to as carrier) firmly. A so-called sizing method is being adopted as a method for compressing the buffer member by reducing the diameter of the portion of the cylindrical workpiece. As this sizing method, for example, based on the material error between the carrier, mat, and outer cylinder, a diameter reduction amount that generates an optimum surface pressure is set, and the carrier holding portion of the outer cylinder is set so as to achieve this diameter reduction amount. Processing to reduce the diameter is desirable. As a result, individual differences (about several millimeters with a normal catalytic converter) occur in the outer cylinder diameter after sizing.
[0011]
Further, in order to form a joint portion with the object to be joined to the exhaust system component, it is usual to perform necking on at least one end portion, and a spinning method is suitable as the processing method. However, when performing spinning processing on the end of the workpiece after the above sizing processing, the body (usually the central portion) of the workpiece is gripped by the clamping device, and this portion is sized as described above. There are individual differences in the outer diameter due to processing. A general clamping device is composed of an upper and lower divided type, and each type has a semi-cylindrical holding surface, but it is difficult to follow a diameter difference of several mm. As a result, a gap due to a difference in curvature is generated between the outer surface of the body portion of the workpiece and the contact area is reduced, so that the gripping force is reduced.
[0012]
In this regard, in the conventional work-fixing type coaxial spinning process, it is only necessary to prevent the rotation and axial movement of the work, and thus the above-described clamping apparatus can be appropriately held during necking. On the other hand, as described above, in the spinning process for forming the necking portion at least one of eccentricity, inclination, and twisting with respect to the body portion of the workpiece at the end portion of the workpiece, Since bending and shearing forces also act, a larger gripping force is required compared to the coaxial spinning process.
[0013]
However, depending on the spinning processing apparatus including the conventional clamping apparatus including the clamping apparatus described in the above-mentioned patent document, the body part of the workpiece subjected to sizing processing is securely gripped with respect to the body part. It is extremely difficult to appropriately form a necking portion that is at least one of eccentricity, inclination, and twisting at the end of the workpiece. For example, in the above-mentioned Patent Document 3, with respect to a workpiece fixed coaxial spinning process, the end of the workpiece opposite to the workpiece processing part is clamped on the outer periphery of the holding cylinder by a four-claw or three-claw collet chuck. However, these nails are in line contact, and the contact area for gripping is still insufficient. Further, it has the same alignment function as that of the upper and lower split type clamping device, but cannot automatically follow the workpiece diameter difference. Furthermore, since it is basically an end support type and cannot grip the work body through the collet chuck, it is necessary to change the stage when necking is performed on both ends of the work. Even if such a conventional clamping device is applied to a conventional spinning processing device, the above-mentioned problem cannot be solved.
[0014]
Also, in the automatic centering mechanism disclosed in the above-mentioned Patent Documents 6 and 7, there is a description that the workpiece is gripped by three claws (the roller in Patent Document 7), but the gripping object and the processing are different, In the spinning process for forming these necks (or rollers) in line contact, and forming a necking portion at the end of the workpiece at least in any of the relationship of eccentricity, inclination and twist with respect to the body portion of the workpiece, A contact area for reliably gripping the workpiece cannot be secured.
[0015]
Therefore, the present invention provides a necking portion that is at least one of eccentricity, inclination, and twisting relationship with respect to the body portion while securely gripping the body portion even for a sized workpiece. It is an object of the present invention to provide a spinning processing apparatus that can appropriately form the workpiece at the end of the workpiece by spinning.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention, as described in claim 1, performs a spinning process on a clamping means for gripping a metal tubular workpiece to be processed, and an end portion of the workpiece gripped by the clamping means. A sizing process for the workpiece body, and a drive control unit for displacing the clamping means relative to the machining means and performing a spinning process on the end of the workpiece by the machining means. After gripping the barrel portion, the end portion of the work is necked, and a necking portion that is at least one of eccentric, inclined, or twisted with respect to the barrel portion is provided at the end portion. In the spinning processing apparatus to be formed, the clamp means is close to and away from the axial center of the trunk portion. Alignment Three or more segments to grip the torso Because The surface on the axis side of the body of each segment But After sizing the body of Curved surface that fits the outer surface And the machining means sets the axis of the barrel as the machining center axis of the spinning process, and the axis of the barrel aligned with the segment is the spinning. The clamping means and the processing means are arranged so as to coincide with the processing center axis of processing. It is a thing.
[0017]
The spinning device according to claim 1, The clamping means includes It moves on a plane parallel to the axis of the workpiece as described in claim 2 Means to Rotate around the axis perpendicular to the workpiece axis With a means to do Good.
[0018]
Furthermore, in the spinning processing apparatus according to claim 1 or 2, the clamping means includes at least two supports that are close to and spaced apart from each other and grip the body of the workpiece when close to each other. , Fixed to one of the two supports, moved in the radial direction together with the support, and moved with respect to each of the two supports, at least one fixed segment approaching and separating from the axis of the workpiece The workpiece is moved in a radial direction together with the two supports so as to be close to and separated from the axis of the workpiece, and at least in conjunction with the movement of the fixed segment in the axis direction of the workpiece, A plurality of movable segments that move in the direction of the axis of the workpiece, and the surface of the movable segment and the fixed segment on the axis side of the workpiece is the outer periphery of the barrel of the workpiece It may be formed to fit a curved surface to.
[0019]
Further, in the spinning processing apparatus according to claim 3, as described in claim 4, the two supports are divided in a direction perpendicular to the surface around a surface including the axis of the workpiece. It is good also as comprising two members and arrange | positioning these two members so that it may adjoin and separate mutually. In this case, as described in claim 5, it is assumed that a single drive means for relatively driving the two members is provided, and the two members are driven to approach and separate from each other by the drive means. Good. Furthermore, as described in claim 6, the relative driving direction of the two members can be configured to be parallel to the rotation axis of the support.
[0020]
Further, in the spinning device according to claim 3, as described in claim 7, provided with a biasing means for biasing the plurality of movable segments so as to return to a predetermined retracted position, An inner cylindrical surface having a substantially circular cross section is formed by the at least one fixed segment and the plurality of movable segments when the plurality of movable segments are moved in the axial direction of the workpiece against the biasing means. Can be configured.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, an overall configuration of a spinning processing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The final product of the present embodiment is used for, for example, a catalytic converter (not shown) for automobiles, and this spinning processing apparatus accommodates a catalyst carrier (not shown) as part of its manufacturing process. A metal tubular workpiece 4 (hereinafter simply referred to as a workpiece 4) whose body portion is reduced in diameter by so-called sizing is to be processed, and a necking portion is formed on at least one end thereof.
[0022]
As shown in FIG. 1, the spinning processing apparatus according to the present embodiment includes a spinning device 1 as a processing unit that performs spinning processing on one end of a workpiece 4 to be processed on a base BS, and a body of the workpiece 4. A clamping device 2 as a clamping means for gripping the part and a chuck device 3 that is arranged on the other end side of the workpiece 4 and attaches and detaches the workpiece 4 to the clamping device 2 are arranged side by side. And according to control by controller CT which is a drive control means, the clamping apparatus 2 is displaced relatively with respect to the spinning apparatus 1, and the spinning part 1 performs a spinning process with respect to the edge part of the workpiece | work 4, and the work 4 A necking portion (for example, the right side of the workpiece 4 in FIG. 9) having at least one of eccentricity, inclination, and twisting relationship with respect to the body portion of the workpiece 4 is formed at the end of the workpiece 4. The spinning device 1 is configured to be movable along the X axis (left and right direction in FIG. 1), and is configured such that a necking portion is formed at the end portion of the work 4 by three rollers RL. Since the structure is the same as that of the apparatus described in the above-mentioned Patent Document 1, description thereof is omitted. A mandrel MA formed so as to match the shape inside the opening end of the workpiece 4 is arranged coaxially with the main axis of the spinning device 1 indicated by a one-dot chain line in FIG.
[0023]
As shown in FIG. 1, a horizontal drive device 5 and a rotary drive device 6 are disposed on the base BS, and the clamp device 2 is fixed on the rotary drive device 6. As shown in FIGS. 1 to 3, the clamp device 2 includes an upper clamp member 10 and a lower clamp member 20 that are close to and separated from each other and grip the body of the workpiece 4 when close to each other. Is supported so as to be movable on a plane parallel to the axis of the workpiece 4, and is supported by the rotation driving device 6 so as to be rotatable around an axis perpendicular to the axis of the workpiece 4.
[0024]
In the horizontal driving device 5, a table 5a is movably disposed along a pair of Y-axis guide rails 5b (perpendicular to the X-axis) fixed on the base BS. A ball socket (not shown) is fixed to the lower portion of the table 5a, and a ball screw (not shown) screwed to the table 5a is arranged in parallel with the Y-axis guide rail 5b and can be rotated by a servo motor MT. It is supported. Thus, when the ball screw is rotationally driven by the servo motor MT, the table 5a is configured to move along the Y axis.
[0025]
The rotary drive device 6 is disposed on the table 5a, and is configured to rotate the table 6a around the axis perpendicular to the base BS, that is, the Z axis. A U-shaped frame 7 composed of two members as shown in FIGS. 2 and 3 is fixed on the table 6a, and an upper clamp member 10 is supported by the upper member so as to be movable up and down. The lower clamp member 20 is fixed to the front. The upper clamp member 10 is supported by the upper member of the frame 7 via the rod 8, and when the upper clamp member 10 is lowered from the state shown in FIG. 3, the upper clamp member 10 is located between the lower clamp member 20 and the lower clamp member 20, as shown in FIG. The workpiece 4 is configured to be gripped by the operator, and the gripping structure will be described later in detail.
[0026]
For example, a hydraulically driven cylinder 9 is fixed to the upper member of the frame 7, and the upper clamp member 10 is driven up and down via the rod 8 by the cylinder 9. At the time of detachment, the upper clamp member 10 is driven up as shown in FIG. Further, as described above, the chuck device 3 is disposed at a position facing the spinning device 1 via the clamp device 2. The chuck device 3 can be moved together with the horizontal drive device 5 and is supported by the horizontal drive device 5 so as to be close to and separated from the clamp device 2. The horizontal drive device 5, the rotary drive device 6, the cylinder 9 of the clamp device 2, and the servo motor MT that constitutes the drive mechanism (not shown) of the spinning device 1 and chuck device 3 are driven and controlled by the controller CT. It is configured to be.
[0027]
The upper clamp member 10 and the lower clamp member 20 are configured as shown in FIGS. 6 and 7 show a cross section taken along line AA in FIG. 4, but hatching is omitted for convenience of explanation. First, the upper clamp member 10 is fixed to the upper support 11 and the upper support 11, and moves in the radial direction (upward in the drawing) together with the upper clamp 11 so as to approach and separate from the axis of the workpiece 4. A fixed segment 12 is provided. Further, it is supported so as to be movable with respect to the upper support 11, moves in the radial direction (upward in the drawing) together with the upper support 11, moves closer to and away from the axis of the work 4, and at least the work 4 of the fixed segment 12. A plurality (four in this embodiment) of movable segments 13 to 16 are provided so as to move in the axial direction of the workpiece 4 in conjunction with the movement in the axial direction. The upper movable segments 13 and 14 extend downward, the inner surfaces have extended portions 13a and 14a that contact the outer surfaces of the lower movable segments 23 and 24, and the members 13b and 14b constituting the clamp surface are on the inner side. It is fixed to.
[0028]
Similarly, the lower clamp member 20 is fixed to the lower support 21 and the lower support 21, and moves in the radial direction (downward in the drawing) together with the lower clamp 21 so as to approach and separate from the axis of the workpiece 4. The movable segment 22 is configured to be movably supported with respect to the lower support 21, moved in the radial direction (downward in the drawing) together with the lower support 21, and moved closer to the axis of the workpiece 4. A plurality of (four in the present embodiment) movable segments 23 to 34 which are configured to move apart and move in the axial direction of the work 4 in conjunction with at least the movement of the movable segment 22 in the axial direction of the work 4. 26. In addition, members 23b and 24b constituting a clamp surface are fixed to the inner side of the movable segments 23 and 24.
[0029]
Adjacent ones of the segments 12 to 16 and 22 to 26 are mutually locked by slide bolts (indicated by JT in FIG. 6) to prevent the segments from falling off, and each segment is biased in the expanding direction. Is provided with a return spring (indicated by BM in FIG. 6). The surfaces of the movable segment and the fixed segment on the axis 4 side of the workpiece 4 are formed into curved surfaces that match the outer peripheral surface of the body portion of the workpiece 4. Thus, the curved surface of the movable segment and the fixed segment forms a semi-cylindrical clamping surface on the lower surface of the upper clamping member 10 and also forms a semi-cylindrical clamping surface on the upper surface of the lower clamping member 20. And when the workpiece | work 4 is hold | gripped between these clamp surfaces, it is comprised so that rotation and a movement are impossible. 4 and 5, the upper panel 17 and the lower panel 27 are mounted on both side surfaces of the upper clamp member 10 and the lower clamp member 20, respectively.
[0030]
As described above, the upper clamp member 10 and the lower clamp member 20 include the fixed segment 12 fixed to the upper support 11 and the movable segments 13 to 16 and 22 to 26 movably supported. In the member, each segment forms a plane pair, especially a slip pair (in this respect, the segment can also be called a cam). Thus, when the upper clamp member 10 is driven upward by the cylinder 9 via the rod 8, the movable segments 13 to 16 are restored by gravity and the urging force of the return spring BM, and as shown in FIG. A gap is formed between the segments. At this time, the lower clamp member 20 fixed to the frame 7 also returns the movable segments 23 to 26 to the return position by the urging force of the return spring BM, and gaps are formed between the segments as shown in FIG. It is in a state. In this state, when the workpiece 4 is placed on the clamp surface of the lower clamp member 20, the state shown in FIG.
[0031]
When the upper clamp member 10 is driven downward by the cylinder 9, first, as shown in FIG. 6, the inner surfaces of the extending portions 13 a and 14 a of the movable segments 13 and 14 are moved to the movable segments 23 and 24 of the lower clamp member 20. In this state, it is further driven downward (driven in the direction of the white arrow in FIG. 6). As a result, the movable segments 13 to 16 and 22 to 26 move in the direction of the axis of the workpiece 4 (the point where the dashed line in FIG. 6 intersects), that is, the centripetal direction. Further, when the movable segments 13 and 14 are driven in the directions of the white arrows in FIG. 7 and come into contact with the upper end surfaces of the movable segments 23 and 24, respectively, the gripping state shown in FIGS. (Omitted).
[0032]
Thus, the inner surface of the segment forms a substantially cylindrical clamping surface, and the outer peripheral surface of the body portion of the workpiece 4 is pressed against the clamping surface (the inner surface of each segment). In this case, it is desirable that the inner diameter of the clamp surface constituted by the inner surface of the segment is set to the median value of the outer diameter of the body portion of the workpiece 4 subjected to sizing. The median value may vary as a result of sizing the body portion of the workpiece 4, and the median value at that time may be used as an ideal value. Thereby, even when a certain degree of variation occurs in the diameter of the outer peripheral surface of the body part of the workpiece 4, the clamp surface constituted by the above segments can be adapted to the outer peripheral surface of the body part of the work 4, and substantially A surface contact state can be maintained.
[0033]
In this way, the workpiece 4 is aligned by the clamping device 2, and its axial center matches the main axis (processing center axis) of the spinning device 1 and also matches the outer diameter of the body portion (sizing portion) of the workpiece 4. The workpiece 4 is gripped and the workpiece 4 is securely gripped. That is, even when a workpiece (or pipe material) having a different outer diameter is automatically adjusted so as to be in close contact with the outer periphery (that is, centered), it is tightened in the centripetal direction by each segment and is firmly Grasped. In the present embodiment, since the curvature of the inner surface of each segment is not variable, it cannot strictly follow the diameter difference of the body portion of the workpiece 4, but a pair of opposed clamps in the conventional clamping device. Compared with surface tightening, the present embodiment tightens in the centripetal direction by the inner surface (curved surface) of 10 segments, so the contact area with the workpiece 4 is much larger and can counteract forces in all directions. As a result, a much larger gripping force can be ensured than in the prior art. Therefore, sufficient for spinning processing for forming a necking portion at least one of eccentricity, inclination, and twisting at the end portion of the workpiece 4 with respect to the trunk portion of the workpiece 4 as an object of the present invention. It is possible to cope with certainty with a sufficient gripping force.
[0034]
Moreover, since the mounting space of the workpiece | work 4 is formed between the lower clamp member 20 when the upper clamp member 10 raises, attachment / detachment of the workpiece | work 4 (or product after a process) is easy, and it is favorable work. Efficiency can be ensured. In addition, since it can be gripped as described above only by driving in one direction by a single driving means of the cylinder 9, it is effective in any respect in terms of equipment cost, weight, space, and reliability.
[0035]
On the other hand, the chuck device 3 of the present embodiment is the same as the device described in the above-mentioned Patent Document 1, and is movable in the radial direction toward the center coaxial with the main axis of the spinning device 1 as shown in FIG. A pair of chucks 3a are provided, and the workpiece 4 is held by the chucks 3a so that the chuck 4a can be rotated and indexed (indexed). The chuck device 3 is disposed so as to be movable back and forth with respect to the clamp device 2 along a rail 3b disposed in parallel to the main shaft of the spinning device 1. An electric motor (not shown) is used as the driving means, and is controlled as a part of the spinning process by the controller CT as described above.
[0036]
In FIG. 9, after a spinning process is performed on one end portion of the workpiece 4 and a necking portion inclined with respect to the trunk portion of the workpiece 4 is formed, the chuck 3 a moves outward to release the holding of the workpiece 4. The state where the chuck device 3 is retracted along the rail 3b is shown. From this state, the clamp device 2 is rotationally driven by the rotational drive device 6, and the workpiece 4 returns to the original position coaxial with the axis as shown in FIG. Then, the roller RL returns to the original position on the right side of FIG. 10 along the main axis. Subsequently, the upper clamp member 10 of the clamp device 2 is driven to rise to the unclamped state shown in FIG.
[0037]
Next, as shown in FIG. 11, the chuck device 3 is driven forward along the rail 3b, and the other end of the workpiece 4 is held by the chuck 3a. Then, the chuck device 3 is rotationally driven around the axis of the work 4 together with the work 4, and indexing is performed. That is, when the workpiece 4 is rotated by a predetermined rotation angle, the upper clamp member 10 is driven downward, and the workpiece 4 is gripped between the upper clamp member 10 and the lower clamp member 20. Thereafter, the chuck device 3 is driven backward to the left in FIG. In addition, when the axis | shaft of the both ends of the workpiece | work 4 exists in the same plane, indexing is not performed but only the following inversion operation | movement is performed.
[0038]
From the above state, when the workpiece 4 is held by the clamp device 2 and rotated about 180 ° about the vertical axis (axis perpendicular to the paper surface of FIG. 11), the workpiece 4 is as shown in FIG. It will be in an inverted state. At this time, if necessary, a trimming process is performed on the end after spinning by a cutting device (not shown) mounted on the spinning device or disposed adjacent to the spinning device, and is perpendicular to the axis. An opening end face (not shown) is formed. Then, in the state shown in FIG. 12, spinning is performed on the other end of the workpiece 4 (on the right side in FIG. 12) to form a necking portion inclined with respect to the body portion. Thereafter, the gripping state by the clamping device 2 is released, and the processed workpiece 4 (product) is taken out.
[0039]
Thus, according to the present embodiment, since the necking portion can be continuously formed by spinning the both ends of the work 4 in one process, the processing time is reduced as compared with the individual processing for the conventional both ends. It can be greatly shortened. Further, if the chuck device 3 is configured to be rotatable (movable) along with the workpiece 4, it can be indexed as it is without returning to the original position (FIG. 10), so that the processing time can be further shortened. . If an indexing mechanism such as the chuck device 3 is added to the clamp device 2, it is not necessary to provide a separate chuck device 3, and the device can be simplified and the processing time can be further shortened.
[0040]
In the above embodiment, the spinning device 1 is driven along the X-axis, and the workpiece 4 is driven along the Y-axis, so that both move relatively on the horizontal plane. However, the spinning device 1 may be fixed on the base BS, and the workpiece 4 may be driven along the X axis and the Y axis. In other words, the horizontal and rotational driving means may be concentrated on the area shown in FIG. Further, the height of the workpiece 4 from the base BS may be made variable so that the workpiece 4 can be adjusted in the vertical direction with respect to the main shaft of the spinning device 1. In addition, by arranging and processing the roller RL so as to come into contact with the inner side surface of the workpiece 4 at the time of spinning processing, it is possible to form a diameter-expanded portion (not shown) whose diameter is increased at the end, and the shaft is also It is not limited to coaxial with respect to the body portion, but can be formed non-coaxial with at least one of eccentricity, inclination and twist.
[0041]
As the clamping means of the present invention, a clamping device 100 shown in FIG. 13 may be used instead of the clamping device 2 described above. The clamp device 100 includes an automatic centering mechanism similar to the automatic centering steadying unit described in Patent Document 6, for example, and includes three segments 104, 105, and 106 that grip the body of the workpiece 4, The surface of each segment on the axis side of the workpiece 4 (indicated by a two-dot chain line in FIG. 13) is formed into a curved surface that matches the outer peripheral surface of the body portion of the workpiece 4.
[0042]
As shown in FIG. 13, in the clamping device 100, a U-shaped frame 101 is fixed on the table 6 a of the rotary driving device 6, and a pair of arms 110 and 120 are attached to the support shafts 111 and 121 on both legs. Each center is supported so as to be able to swing. A rod 102 and a truncated cone-shaped cam member 103 fixed to the rod 102 are interposed between the arms 110 and 120, and rollers 112 and 122 attached to the lower ends of the arms 110 and 120 are cam members. It arrange | positions so that it may contact | abut to the side surface (cam surface) of 103. FIG. The springs 113 and 123 are installed between the arms 110 and 120 and the cam member 103, and the rollers 112 and 122 are pressed against the side surface of the cam member 103 by the biasing force.
[0043]
On the other hand, the segment 104 is fixed to the upper end surface of the rod 102, and the segments 105 and 106 are supported on the upper end portions of the arms 110 and 120 so as to be swingable around the support shafts 107 and 108, respectively. The inside of these segments 104 to 106 (the axis center side of the workpiece 4) is formed in a curved surface so as to be in surface contact with the outer peripheral surface of the body portion of the workpiece 4. The rod 102 is configured to be driven up and down by a cylinder or a motor (not shown). When the rod 102 is driven up, the workpiece 4 is gripped by the segments 104 to 106 as shown in FIG. It is configured. When the rod 102 is driven downward, the upper portions of the arms 110 and 120 expand outward, so that the workpiece 4 can be easily taken out.
[0044]
As described above, in the above-described embodiment, the spinning processing device including the clamp device 2 or 100 is configured. Therefore, with respect to the end portion of the workpiece 4 that is reduced in diameter by sizing or the like and causes a diameter difference in the body portion. However, it is possible to appropriately perform the spinning process and to reliably form the necking portion having at least one of the eccentricity, the inclination, and the twist. The clamping means is not limited to the clamping devices 2 and 100 described above, and other devices may be used as long as they have the same function as the above-described segment gripping function. For example, if a vertically split type is not desired as the clamping means, for example, a penetrating collet chuck as disclosed in Patent Document 4 may be used, but a reduction in workability and gripping force is inevitable.
[0045]
In addition, when the above-mentioned segment (12, etc.) in the clamping means is provided with irregularities of a predetermined shape such as letters, symbols, patterns, etc. on the contact surface with the work 4, Alternatively, a symbol, a pattern, or the like may be stamped (transferred). Accordingly, traceability information (traceable information) can be surely stamped on the product (workpiece) as well as the product number and manufacturer without providing a separate process. The final product is not limited to automobile exhaust system parts, but can be applied to various fluid treatment devices such as a fuel cell reformer.
[0046]
【The invention's effect】
Since this invention is comprised as mentioned above, there exists an effect as described below. That is, in the spinning apparatus according to claim 1, the clamping means And processing means Configured as claimed in claim 1 And place By doing so, while securely gripping the body of the sized workpiece with sufficient gripping force, at least a necking portion that is in any of the relationship of eccentricity, inclination, and twist with respect to the body, It can be appropriately formed at the end of the workpiece by spinning. In particular, the workpiece is aligned by the clamping means. Because it is arranged so that the axial center of its body part matches the machining center axis Even if a workpiece has a different outer diameter, it is tightened in the centripetal direction by each segment while being automatically adjusted to closely contact the outer periphery. , Hold firmly Spinning in the state be able to.
[0047]
Further, as described in claim 2, if the clamping means is disposed so as to be movable on a surface parallel to the axis of the workpiece and rotatable about an axis perpendicular to the axis, The workpiece can be quickly held at a predetermined position.
[0048]
According to a third aspect of the present invention, the clamp means can sufficiently secure the body portion of the workpiece by at least one fixed segment fixed to one of the at least two supports and a plurality of movable segments interlocking with the fixed segment. Can be reliably gripped with a sufficient gripping force. Furthermore, the support body which comprises the said clamp means is comprised by the two member divided | segmented perpendicularly | vertically with respect to this surface centering on the surface containing the axial center of a workpiece | work as described in Claim 4, Are arranged so as to be close to and separated from each other, the workpiece can be gripped more easily and quickly.
[0049]
Further, according to the fifth aspect of the present invention, since the workpiece can be securely gripped by the two members only by being driven in one direction by a single driving means, it can be easily performed with a simple and inexpensive apparatus. In addition, the workpiece can be quickly grasped. And if it comprises so that the relative drive direction of the said 2 member and the rotating shaft of the said support body may become parallel as described in Claim 6, it can be set as a compact apparatus.
[0050]
Further, in the spinning processing apparatus according to claim 3, when configured as described in claim 7, the movable segment of the clamping means can be returned to the predetermined retracted position by the urging means, and a plurality of movable segments can be returned. As the workpiece moves in the axial direction, the inner cylindrical surface having a substantially circular cross section is formed, so that the contact area with the workpiece is large and the force in all directions can be resisted. Therefore, it is possible to reliably cope with a sufficient gripping force when performing a spinning process for forming a necking portion at least one of eccentricity, inclination, and twisting with respect to the body portion of the workpiece at the end portion of the workpiece. it can.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view showing a part of a spinning processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a side view showing a gripping state of a clamp device provided for an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a side view showing a standby state of a clamp device provided for an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a side view showing an upper clamp member and a lower clamp member in a gripping state in a clamp device provided for an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a front view showing an upper clamp member and a lower clamp member in a gripping state in a clamp device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a state of each segment of the upper clamp member and the lower clamp member in the retracted state in the clamp device provided for the embodiment of the present invention.
7 shows a state of each segment of the upper clamp member and the lower clamp member in a gripping state in the clamp device according to the embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view taken along line AA of FIG.
FIG. 8 is a front view showing the upper clamp member and the lower clamp member in a retracted state in the clamp device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a plan view showing a spinning process operation for one end portion of a work including an operation of a chuck device in the spinning process apparatus according to one embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a plan view showing a spinning process operation for one end of a workpiece, including an operation of a chuck device, in the spinning apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a plan view showing a spinning processing operation for one end of a workpiece including the operation of the chuck device in the spinning processing device according to one embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a plan view showing a spinning processing operation for the other end portion of the work including the operation of the chuck device in the spinning processing device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a front view showing a gripping state of a workpiece by a clamp device provided for another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
BS base, RL roller, CT controller,
1 spinning device, 2 clamping device, 3 chuck device,
4 works, 5 horizontal drive, 6 rotary drive, 7 frame,
9 cylinder, 10 upper clamp member, 20 lower clamp member,
11 Upper support, 21 Lower support, 100 Clamping device

Claims

Clamping means for gripping the metal tubular workpiece to be processed, processing means for performing spinning processing on the end of the workpiece gripped by the clamping means, and the clamping means being displaced relative to the processing means Drive control means for performing spinning processing on the end portion of the workpiece by the processing means, and after performing sizing processing on the body portion of the workpiece, the end portion of the workpiece is necked by gripping the body portion. In the spinning device for forming a necking portion at least in any of the eccentricity, inclination, and twisting relationship with respect to the barrel portion at the end portion, the clamping means is a three or more segments which grip the proximity and spaced said barrel portion and cardiac adjusted during proximity, the surface of the axial core side of the torso portion of each segment, the body portion Comprises three or more segments having a curved surface conforming to the outer peripheral surface after the sizing process, the processing unit, and sets the axis of the barrel to the processing center axis of the spinning, the aligning said segments A spinning processing apparatus , wherein the clamping means and the processing means are arranged so that an axial center of the body portion coincides with a processing center axis of the spinning processing.

Said clamping means comprises means for moving the parallel Menjo and axis of the workpiece, spinning according to claim 1, characterized in that a means for rotating around an axis perpendicular to the axis of the workpiece Processing equipment.

The clamp means is fixed to one of the two supports, and is moved in a radial direction together with the support so as to move toward and away from each other. At least one fixed segment that is close to and away from the axis of the workpiece, and is supported to be movable with respect to each of the two supports, and moves in the radial direction together with the two supports to the axis of the workpiece. A plurality of movable segments that move in the axial direction of the workpiece in conjunction with the movement of the fixed segment in the axial direction of the workpiece at least close to and away from the workpiece. The spinning processing apparatus according to claim 1 or 2, wherein the surface on the axis side of the workpiece is formed into a curved surface that conforms to the outer peripheral surface of the body portion of the workpiece.

The two supports are composed of two members divided in a direction perpendicular to the surface around the surface including the axis of the workpiece, and the two members are arranged so as to be close to and separated from each other. The spinning processing apparatus according to claim 3.

The spinning processing apparatus according to claim 4, further comprising a single driving unit that relatively drives the two members, wherein the two members are driven by the driving unit so as to approach and separate from each other.

The spinning processing apparatus according to claim 5, wherein a relative driving direction of the two members and a rotation axis of the support are parallel to each other.

An urging means for urging the plurality of movable segments to return to a predetermined retracted position, and when the plurality of movable segments are moved in the axial direction of the workpiece against the urging means; 4. A spinning processing apparatus according to claim 3, wherein an inner cylindrical surface having a substantially circular cross section is formed by the at least one fixed segment and the plurality of movable segments.