JP4902118B2 - 筒状部材の一定長スピンニング方法および装置 - Google Patents

Description

本発明はスピンニングプロセスの改良に関し、特に筒状部材の外径又は輪郭形状を一定長にスピンニング加工する筒状部材の一定長スピンニング方法および装置に関する。

筒状部材等のスピンニング（へら絞り加工）される部材をコンフィックス保持する複数のチャックジョウを含むスピンニングマシンを提供するスピンニングの従来技術は周知である。この筒状部材は、チャック内でスピンニングされ、部材の長手方向を横切る方向へローラが移動され、ローラが筒状部材と係合するようにする。
次に、ローラは筒状部材の長手軸に平行な軸へ移動する。これにより、筒状部材の材料は、小径のネック部の如き種々の形状に形成可能である。

例えば、一定長さを有する周囲形状に材料をスピンニングする方法が示されている（例えば、特許文献１参照。）。この方法は、スピンニングされる部材を設けるステップ、ツーリングローラを設けそれが部材に接触するように部材に向けて移動させてローラと部材との間で相対回転させるステップおよびローラを長手軸に平行な軸に沿って移動させるステップとを備え、これにより部材をスピンニングして半径的に異なる形状にスピンニングする。

米国特許第６，５３６，３１５号

スピンニングプロセスの効率と同様に、課題の１つは、スピンニング中の筒状部材の端縁の長さおよびスピンニング後の全長の制御である。端縁の長さの不連続性は誇張され、スピンニング後にスピンニングされた部材の端縁は、波状の輪郭であってもギザギザとなりがちである。この端縁の不連続性は、一定長の端部を得るために、従来は二次加工が必要であった。この端縁の不連続性のみならず、二次加工には、筒状部材をチャックジョウから外すことを必要とするのが一般的であり、ツールと長手方向の位置決めを失うこととなるという欠点を有する。

本発明は、従来技術の上述した課題に鑑みなされたものであり、斯かる課題乃至欠点を克服又は軽減すること、即ち筒状部材を一定長を有する周囲又は輪郭形状にスピンニングする筒状部材の一定長スピンニング方法および装置を提供することを主たる目的とする。

本発明の方法はスピンニングされる筒状部材を用意するステップ、前記筒状部材を保持手段に保持するステップ、ツーリングローラを設け、それを筒状部材の端部近傍で筒状部材の長手軸方向および半径方向へ移動させるステップ、ツーリングローラおよび筒状部材を相対回転移動させるステップとを有し、筒状部材の端部を異なる半径形状にスピンニングすることを特徴とする。保持手段に保持された筒状部材の端部近傍に保持手段と対向して予め決められた直径を有し筒状部材の端部内に延びる第１端部および該第１端部の終端に筒状部材の長手軸を横断する横断面として設けられたショルダを有するマンドレルを設けるステップと、保持手段に対するマンドレルの位置を維持してツーリングローラにより筒状部材の端部近傍の材料をマンドレルの第１端部およびショルダに向けてフローフォーミングし、筒状部材の端部の端縁をマンドレルのショルダに当接させて筒状部材の端部の径および端縁をマンドレルの第１端部およびショルダと一致させるステップとを備える。

１つの方法では、ショルダは長手軸を横切る横断面として設けられる。このショルダは、マンドレル（心型）の形体であってもよい。このマンドレルは、略長手軸に沿う寸法であり、一定の第１端直径を有する第１端部は自由端縁の下へ延び、そしてこの第１端直径より大きい直径であり且つ第１端直径から離間した第２直径を有し、これらの間にショルダを形成する。筒状部材の材料を用意する。この材料はチャックにより保持される。このチャックは長手軸の周りを旋回し、筒状部材をスピンニングする。ツーリングローラはチャックからマンドレルの方向へ移動される。自由端縁は、第１端直径以下の直径にスピンニングされ、マンドレルの第１端は、筒状スピンニング端の内部へ押し込まれる。ツーリングローラをマンドレルに沿って移動し、筒状部材をマンドレルの第１端部に対して押し付けることによるフローフォーミング工程又はステップを実行し、これにより材料をショルダに向けて移動させる。

本発明の他のアスペクトによると、筒状部材内に入れられる断面の内部部材を設け、この筒状部材をスピンニングして内部部材を包むようにする。この方法により、スピンニング工程の前に筒状部材内に少なくとも１個のモノリスサブストレートを挿入し、このモノリスをスピンニングされる端部から離間するステップ、小径部を外向きとし、大径部をサブストレートの近傍として、ファネル（ろと）状の熱シールドを筒状部材内に配置するステップおよび筒状端をスピンニングしてファネル状の熱シールドの形状と一致させるステップとを更に設けることにより触媒変換器が得られる。

このマンドレルは、第２直径から連続して延びる円錐台形状でもよい。第２直径は、筒状部材の直径よりも小さく、そして円錐台形部は筒状部材の直径より大きい直径を有する。マンドレルは、スピンニング工程の前に、円錐台形部を筒状部材に当接させて配置し、そして筒状部材は、ツーリングローラをマンドレルからチャックに向かう方向に移動させることによりスピンニングし、これにより筒状部材を円錐台形部材に対して挫屈させる。マンドレルは、その後ゆっくりと後方へ引き抜き、材料を連続してスピンニングして更に小径にする。

本発明の更に他のアスペクトによると、スピンニング加工される筒状部材を保持するジョウを有するスピンニングチャックと、ショルダで終端する一定直径の第１端部を有し、筒状部材の開放端部内へ長手軸方向に移動可能なマンドレルと、筒状部材の端部をマンドレルの第１端部およびショルダにフローフォーミングして筒状部材の端縁をショルダと一致させるスピンニングローラとを備え、スピンニングチャックおよびマンドレルを同じ装置に設け、筒状部材のスピンニングチャックで保持された端部とフローフォーミングされた端部間の長さをスピンニングチャックに対するマンドレルのショルダ位置で決まる所定値にする筒状部材の一定長スピンニング装置が得られる。

このマンドレルは、更にマンドレルの第１端から延びる円錐台形部を備えている。
この円錐台形部は、マンドレルの第１端から離れるにつれて大きくなり、円錐台形部の端部がショルダを形成する。この円錐台形部は、マンドレルの第１端に対して長手方向へ移動される。マンドレルの第１端は、材料のワークピース内に挿入される物体を保持する保持機構を有する。この保持機構は、テレスコープ（望遠鏡）状の移動部材よりなり、それらの前端はトグルリンクにより連結され、これらの部材は第１位置および第２位置を有する。トグルリンクは保持部材を形成し、マンドレルの第１端より大きい半径寸法を有し、トグルリンクはマンドレルの第１端以下の半径寸法を有する。

本発明のスピンニング方法および装置によると、次の如き実用上の顕著な効果を有する。即ち、マンドレルおよび筒状部材の保持機構は同じ装置に設けられているので、これら両者の長手方向の位置合わせは相関関係にあり、最終商品の全長を単一装置により固定可能である。また、本発明によると、スピンニング処理される筒状部材の端縁の歪が少なく且つ比較的短時間で所望形状寸法の商品が製造可能である。

以下、本発明による筒状部材のスピンニング方法および装置の好適実施例の構成および動作を、添付図面を参照して詳細に説明する。先ず、図１（Ａ）乃至図１（Ｆ）を参照して、長さ制御プロセスを説明する。これら図１（Ａ）乃至図１（Ｆ）において、破線は長手中心線を示し、筒状部材の半分のみが図示されていることに留意されたい。

先ず図１（Ａ）を参照すると、図示する筒状部材（チューブ部材）１０は、後述されるスピンニング装置内に保持され、その長手軸１２の周りで回転する。ローラ１４は、長手軸１２と直交する方向と共に長手軸１２と平行方向にも移動する。図１（Ｂ）に示す如く、ローラ１４は、それが直交方向および横方向へ移動すると、筒状部材１０を移動およびフォーミングして小径部１０ａを形成する。図１（Ｃ）に示す如く、図示されるマンドレル１６は、一定直径の第１端１８を有し、後述する如くショルダ２０が形成されている。更に図１（Ｃ）を参照すると、上述の如く筒状部材１０がスピンニングされると、ギザギザ又は不連続する端縁が形成されるが、これを図１（Ｃ）中に２２で示す。

図１（Ｄ）に示す如く、マンドレル１６は、筒状部材１０内に延びる第１端１８を示し、ショルダ２０がギザギザの端縁２２に隣接して配置される。図１（Ｄ）中には破線で示す如く、ローラ１４がプロセスを継続することにより、筒状部材の外周は所望の形状になる。図１（Ｅ）に示す如く、筒状部材１０がその端部近傍の形状になると、ローラ１４は、図１（Ｅ）中において左から右へ移動し、ローラ１４およびマンドレル１６の第１端１８間の材料をプレス（押圧）する。この圧力およびマンドレル１６間のトラップにより、材料をフローフォーミングさせ、図１（Ｅ）中に２４で示す如く材料が突き出し又は波形になる。これにより材料が引き伸ばされ、図１（Ｆ）の最終位置で示す如く、材料がショルダ２０に当接するまでフローフォーミングされ、そして材料は一定のショルダにフローフォーミングされ、材料および筒状部材１０は一定厚さおよび長さの端部となる。

ここで、マンドレル１６および材料を保持およびスピンニングする機構は、同じ装置に設けられるので、両者の長手位置（レジストレーション）は相関し、最終デバイス（商品）の長手寸法は１つの装置内で固定できるという効果がある。

図２（Ａ）を参照すると、スピンニング装置５０が図示されている。この装置５０は、一般に、スピンニングチャック５２、ローラ機構（又はツーリングローラ）５４およびマンドレル５６より構成される。マンドレル５６は長さ制御ツーリングを形成し、これはスピンニング装置の主軸テールストックに取り付けられている。図２（Ａ）に示す如く、スピンニングチャック５２は、複数のチャックジョウ５８により構成され、半径方向の内方および外方へ移動可能であり、内部に筒状部材１０を保持する。図２（Ｂ）に示す如く、マンドレル５６は直径ｄ１を有する第１端部６０およびそのリードイン（導入部）６２により構成される。第1端部６０は、一定の直径を有し、後方のショルダ部６４へ延びている。

図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示す装置５０において、図２（Ｃ）乃至図２（Ｆ）を参照してプロセスを説明する。先ず、図２（Ｃ）に示す如く、ローラ５４は筒状部材１０に向けて横断方向へ移動可能であり、筒状部材１０にテーパ部１０ａが形成される。次に、マンドレル５６が筒状部材１０に向けて図２（Ｃ）に示す位置へ移動し、ここでマンドレル５６の第１端部６０は筒状部材１０のテーパ部１０ａの内部に配置される。図２（Ｃ）に示す如く、筒端又はランド部１０ｂはマンドレル５６の第１端部６０と略平行であり、マンドレル５６の第１端部６０により支持される。次に、図２（Ｄ）に示す如く、ローラ５４は筒状部材１０の方向に突出し、トランジション（過渡）部１０ｃを形成し、ランド部１０ｂを拡大又は拡張させる。図２（Ｄ）および図２（Ｅ）に示す如く、ローラ５４が図２（Ｄ）に示す位置から図２（Ｅ）に示す位置へランド部１０ｂのスピンニングを継続すると、図２（Ｅ）に最もよく示す如く、スピンニングによりランド部１０ｂの材料をショルダ６４（図２（Ｂ）参照）にフローフォーミングする。必要に応じて、ローラ５４を図示と反対方向へ移動させ、図２（Ｆ）に示す如くテーパ部１０ａおよびトランジション部１０ｃを円滑にして修正されたトランジション部１０ｄを形成する。上述の如く、チャック５２およびマンドレル５６は単一のスピンニング装置に組み込まれているので、チャック５２およびマンドレル５６間の長手レジストレーション（位置合わせ）を監視および保持でき、筒状部材１０の長さが制御可能である。

次に、図３（Ａ）および図３（Ｂ）を参照すると、別の例のマンドレル１５６は、テ‐パ端部１６２が形成された第１端１６０を有する。円錐台形部１６６が第１端１６０の後方に形成され、この円錐台形部１６６の前端にショルダ１６４が形成されている。更に、この円錐台形部１６６は、第１直径又はラジアル部１７０および直径が大きい第２直径又はラジアル部１７２を有する円錐面１６８を備えている。図３（Ｂ）に示す実施例では、ラジアル部１７２は、筒状部材１０の直径よりも僅かに小さい。マンドレル１５６は、筒状部材１０に向けて移動され、円錐面１６８が筒状部材１０の端部内に配置される。次に、図３（Ｃ）に示す如く、ローラ５４が筒状部材１０に向けて内方且つチャック５２の外へ移動され、筒状部材１０の部分１０ｃが押圧され、そして円錐面１６８に倣うようにする。これは、筒状部材１０の残りと一体に別の小径部１０ｄをも形成する。

次に図３（Ｄ）および図３（Ｅ）を参照すると、ローラ５４は、最初は図３（Ｄ）中の右から左へ深いパスをとり、トランジション部１０ｅを形成し、次に図３（Ｅ）に示す如く左から右へ移動して、略完全なトランジション部１０ｆを形成する。図３（Ｅ）の位置で、マンドレル１５６が図３（Ｆ）に示す右位置へ移動されると、トランジション部１０ｇがランド１０ｈと共にマンドレル１５６の第１端１６０の位置の近傍に形成される。この位置で、ローラ５４はその後に反対方向、即ち図３（Ｇ）中の左から右方向へ移動できる。これにより、図３（Ｈ）に示す如く、ランド１０ｈの材料をショルダ１６４内にフローフォーミングする。図３（Ｉ）に示す如く、更なる処理ステップによりトランジション部１０ｉを形成してもよい。図３（Ａ）乃至図３（Ｉ）のプロセスによると、図３（Ｂ）によるローラ５４の右から左への移動により端縁の歪みを減少させ、従って図３（Ａ）から図３（Ｃ）の形状への総合プロセス時間を減少することが可能であるという効果を有する。

次に、図４（Ａ）を参照すると、別の筒状部材が組立可能であり、内部筒状部材（内部チューブ）２００が筒状部材（チューブ）１１０と同軸状に配置され、バッフルプレート２０２等により所定位置に保持される。図４（Ｂ）および図４（Ｃ）に示す如く、ローラ５４はチューブ１１０内方および横断方向へ移動でき、チューブ１１０の端を、内部チューブ２００の直径と適合するランド部１１０ｃを有する小径部１１０ｂに形成する。

図４（Ｇ）に最もよく示す如く、前方ショルダ６４には後述されるアンダーカット６６が形成されている。チューブ１１０および内部チューブ２００が図４（Ｃ）に示す位置のとき、マンドレル５６は図４（Ｄ）中の左へ移動でき、マンドレル５６の第１端部６０が内部チューブ２００内に配置され、内部チューブ２００がアンダーカット部６６内にフィットするようにする。また、マンドレル５６は、この実施例では、内部チューブ２００の長手方向の位置決めを助ける。また、マンドレル５６の端６０は、内部チューブ２００の端部に挿入されて締り嵌めされるが、マンドレル５６を内部チューブ２００内に挿入する力は、内部チューブ２００をバッフル２０２内で長手方向へ移動させる力より小さい。また、マンドレル５６は、内部チューブ２００とバッフル２０２間の締り嵌めに打ち勝つ十分な力を与えるようにデザインすることも可能である。その場合には、マンドレル５６とテールストックは、内部チューブ２００をバッフル２０２内の長手位置に正しく位置決め可能である。図４（Ｃ）に示す如く、内部チューブ２００は、バッフル２０２を超えて所定寸法ｘ１だけ延び、そこで、図４（Ｄ）の位置において、内部チューブ２００はマンドレル５６によりバッフル２０２を介して押されて、長さｘ２だけ延びることになる。

マンドレル５６が図２（Ｄ）に示す位置にあるとき、ローラ５４が小径部１１０ｂに押し付けられてトランジション部１１０ｄを形成する。次に、端部１１０ｃは、上述の如くフローフォーミングされ、図２（Ｄ）に示す位置から図２（Ｅ）に示す位置とし、端部１１０ｃの端縁（エッジ）がマンドレル５６のショルダ６４に当接する。アンダーカット６６により、内部チューブ２００はチューブ端１１０ｃの端部から幾分突出する。その後、チューブ１１０は、図４（Ｆ）に示す如く、ローラ５４を連続パスで仕上げて端部トランジションプロファイル（断面）を形成する。また、内部チューブ２００および端部１００ｃのムラのある端部により、両端を容易に溶接して最終商品を形成する。

次に、図５‐図７を参照すると、更なるマンドレル２５６が示されている。このマンドレル２５６は、一般的に円錐台形部２５８およびマンドレル端部２６０により構成され、マンドレル端部２６０および円錐台形部２５８は、相互に長手方向へ移動可能である。円錐台形部２５８は、ショルダを形成する前端部２６４、半径寸法部２６８から半径寸法部２７０へ延びる傾斜部２６６を含んでいる。円錐台形部２５８は、更に内部孔２７２を含み、後述する如く可動前端部２６０を受け入れる。

まだ図５に関して、マンドレル端部２６０は、フロントヘッド部２８４を有する中心ロッド２８０および外部部材２８６により構成される。外部部材２８６は、ショルダ２９２を有する第１直径部２９０および第２直径部２９４を含んでいる。外部部材２８６は、更に内部孔２９６を含み内部にピン部材２８０を受け入れる。図示の如く、ピン部材２８０および外部部材２８６は、トグルリンク２９８および２９９により連結される。

図６に示す如く、円錐台形部２５８およびマンドレル端部２６０は、直径部２９４（図５参照）が孔２７２内に配置される位置へ長手方向に移動可能である。この位置では、ショルダ２６４および２９２が長手方向にアライメント（位置合わせ）されているが、マンドレルは、アンダーカット６６に関して上述したのと同様に、アンダーカット部を形成するようにデザインされていることに留意されたい。

最後に、図７に示す如く、中央ピン部材２８０はマンドレル端部２６０へ長手方向に移動可能であり、この位置で、トグルリンク２９８、２９９の輪郭（アウタープロファイル）は直径部２９０により決められる輪郭以下である。外部部材２８６は、内側ショルダを形成する内部ベース２７４を含んでいる。また、ピン部材２８０は端部にねじ切りされてロックナット２７５を受け、その間に圧縮ばね２７６をトラップする。このばね２７６は、ピン部材２８０に負荷をかけて通常図５に示す閉じた位置にする。リンク２７７は外部部材２８６にピン止めされ、ピン部材２８０の端部および円錐台形部２５８の端面２７８間でトグルする。よって、円錐台形部２５８が図７に示す位置に引っ込んだとき、ピン部材２８０は外部部材２８６を外に押され、これによりトグルリンク２９８、２９９を下げる。

次に、図８（Ａ）−図８（Ｆ）に関し、触媒変換器３００は、図５乃至図７のマンドレル２５６を使用して組み立てられ、これは外部チューブ３１０、モノリスサブストレート３１２および熱シールド３１４を含んでいる。図８（Ａ）に示す如く、チューブ３１０は、その内部に配置されたモノリス３１２を有し、チャック５０により保持される。図８（Ｂ）に最もよく示す如く、熱シールド３１４はマンドレル２５６に保持され、ここで熱シールド３１４の環状フランジ３１６が直径部２９０（図５参照）に配置され、ショルダ２９２に当接する。中央ピン部材２８０が引き込み位置のとき、トグルリンク２９８および２９９は、図８（Ｂ）に示す如くファネル状部３１８を保持する。マンドレル２５６は、テールストック部材４００（図８（Ａ）参照）と一体化され、これはプラテン４０４の上面４０２へ移動する。

よって、熱シールド３１４をチューブ部材３１０内に配置するため、テールストック部材４００は、図８（Ｂ）に示す如く左へ移動され、熱シールド部材３１４を、図８（Ｃ）に示す如く外部モノリスサブストレート３１２に対して位置させる。図示の如く熱シールドを内部に配置して、スピンニング工程を開始して、小径部３１０ａおよびランド３１０ｂを形成する。次に、マンドレルは、図６を参照して上述した形態に配置でき、ショルダ２６４を熱シールドの環状フランジ３１６の端部とアライメントする。ローラ５４は、図８（Ｄ）に示す如くトランジション部３１０ｃを最初に形成する。次に、図８（Ｄ）に示す如く、チューブ部３１０のフローフォーミングを実行して、環状部３１０ｂの長さが熱シールド３１８の環状フランジ３１６と同じ長さとなり且つそれと正方形の当接を形成するようにする。ローラ５４が移動し、部分３１０ｂの材料を図８（Ｄ）の位置から図８（Ｅ）の位置にフローフォーミングするようにする。その後ローラ５４は、図８（Ｆ）に示す如くチャックに向けて移動し、調和したトランジション部３１０ｄを形成する。上述した如く、端面２６４はショルダ２９２とオーバラップし、上述したアンダーカット６６と同様のアンダーカットを形成し、最終製品は仕上げ端部３１０ｂを僅かに超えて突出する環状フランジ３１６を有するようにする。

次に、図９乃至図２０を参照すると、ここに開示される方法および装置により各種の端縁が形成でき、これらのショルダ２０、６４、１６４又は２６４が端縁を規定する形状として含み得る。先ず、図９および図１０を参照すると、ショルダの１つは、インターデジタル状に隆起部分４００を含み、ショルダは例えばこれに対応する凹部４０２を含んでいる。同様に、マンドレルショルダは、凹んだノッチを含み、図１１および図１２に示す如くニブ（尖端）４１０を定める。図１３および図１４に示す如く、マンドレルショルダは、城郭状部４２０を定めるプロファイルであってもよい。また、図１５および図１６に示す如く、マンドレルショルダは、凹凸部を含み、対応する突部４３０および凹部４３２を定めるようにしてもよい。図１７および図１８に示す如く、ショルダは突起したテキスト４４０を含み、最終的な製品の端面に凹んだテキスト定めてもよい。

次に、図１９および図２０を参照すると、前端部３５８および前向きショルダ３６０を有する代替マンドレル３５６が示されている。これらの部分３５８および３６０間に対応するねじ切り部３６２が設けられ、ねじ切り部４５０が定められる。

理解される如く、一度スピンニングプロセスが完了して図８（Ｆ）の形状になると、マンドレルの中央ピン部材２８０は図７の形状に移動し、トグルリンクが壊れ、外側部２８６および中央ピン部材２８０を含むマンドレル部全体は、テールストック４００を反対にして引っ込めることができる。これにより、マンドレル全体が完了した端部からスライドする。部分的に完成された触媒変換器３００は反転させて、完成された端部をチャック内に配置し、ここに述べた如く別の熱シールドを触媒変換器３００の未完成端部内に配置可能である。

以上、本発明の好適実施例につき構成および動作を詳述した。しかし、斯かる実施例は、本発明の単なる例示に過ぎず、何ら本発明を限定するものではないことに留意されたい。本発明の要旨および精神を逸脱することなく、特定用途に応じて種々の変形変更が可能であること、当業者には容易に理解できよう。

本発明による長さ方向に一定長さのスピンニング端部を形成するために設けられたマンドレルを含むスピンニング工程を示す図である。 本発明による長さ方向に一定長さのスピンニング端部を形成するために設けられたマンドレルを含むスピンニング工程を示す図である。 本発明による長さ方向に一定長さのスピンニング端部を形成するために設けられたマンドレルを含むスピンニング工程を示す図である。 本発明による長さ方向に一定長さのスピンニング端部を形成するために設けられたマンドレルを含むスピンニング工程を示す図である。 本発明による長さ方向に一定長さのスピンニング端部を形成するために設けられたマンドレルを含むスピンニング工程を示す図である。 本発明による長さ方向に一定長さのスピンニング端部を形成するために設けられたマンドレルを含むスピンニング工程を示す図である。 実質的に図１Ａ‐図１Ｆのプロセスによる装置およびプロセスステップを示す図である。 実質的に図１Ａ‐図１Ｆのプロセスによる装置およびプロセスステップを示す図である。 実質的に図１Ａ‐図１Ｆのプロセスによる装置およびプロセスステップを示す図である。 実質的に図１Ａ‐図１Ｆのプロセスによる装置およびプロセスステップを示す図である。 実質的に図１Ａ‐図１Ｆのプロセスによる装置およびプロセスステップを示す図である。 実質的に図１Ａ‐図１Ｆのプロセスによる装置およびプロセスステップを示す図である。 装置の他の実施例および関連するプロセスステップを示す図である。 装置の他の実施例および関連するプロセスステップを示す図である。 装置の他の実施例および関連するプロセスステップを示す図である。 装置の他の実施例および関連するプロセスステップを示す図である。 装置の他の実施例および関連するプロセスステップを示す図である。 装置の他の実施例および関連するプロセスステップを示す図である。 装置の他の実施例および関連するプロセスステップを示す図である。 装置の他の実施例および関連するプロセスステップを示す図である。 装置の他の実施例および関連するプロセスステップを示す図である。 装置の更に他の実施例および関連するプロセスステップを示す図である。 装置の更に他の実施例および関連するプロセスステップを示す図である。 装置の更に他の実施例および関連するプロセスステップを示す図である。 装置の更に他の実施例および関連するプロセスステップを示す図である。 装置の更に他の実施例および関連するプロセスステップを示す図である。 装置の更に他の実施例および関連するプロセスステップを示す図である。 装置の更に他の実施例および関連するプロセスステップを示す図である。 本発明の装置に使用されるマンドレルの他の実施例の各状態における断面図である。 本発明の装置に使用されるマンドレルの他の実施例の各状態における断面図である。 本発明の装置に使用されるマンドレルの他の実施例の各状態における断面図である。 図５−図７に示すマンドレルを組み込む装置およびプロセスステップを示す図である。 図５−図７に示すマンドレルを組み込む装置およびプロセスステップを示す図である。 図５−図７に示すマンドレルを組み込む装置およびプロセスステップを示す図である。 図５−図７に示すマンドレルを組み込む装置およびプロセスステップを示す図である。 図５−図７に示すマンドレルを組み込む装置およびプロセスステップを示す図である。 図５−図７に示すマンドレルを組み込む装置およびプロセスステップを示す図である。 本発明の方法および装置により形成可能な各種端縁を示す断面図および端面図である。 本発明の方法および装置により形成可能な各種端縁を示す断面図および端面図である。 本発明の方法および装置により形成可能な各種端縁を示す断面図および端面図である。 本発明の方法および装置により形成可能な各種端縁を示す断面図および端面図である。 本発明の方法および装置により形成可能な各種端縁を示す断面図および端面図である。 本発明の方法および装置により形成可能な各種端縁を示す断面図および端面図である。 本発明の方法および装置により形成可能な各種端縁を示す断面図および端面図である。 本発明の方法および装置により形成可能な各種端縁を示す断面図および端面図である。 本発明の方法および装置により形成可能な各種端縁を示す断面図および端面図である。 本発明の方法および装置により形成可能な各種端縁を示す断面図および端面図である。 本発明の方法および装置により形成可能な各種端縁を示す断面図および端面図である。 本発明の方法および装置により形成可能な各種端縁を示す断面図および端面図である。

符号の説明

１０、１１０、３１０ 筒状部材
１２ 筒状部材の長手軸
１４、５４ ツーリングローラ
１６、５６、１５６、２５６ マンドレル
１８、６０、１６０、２６０ 第１端部
２０、６４、１６４、２５４ ショルダ（肩状部）
２２ 自由端縁
５０ スピンニング装置
５２ スピンニングチャック
５８ ジョウ
１６６、２５８ 円錐台形部
２００ 内部部材
２６０ 保持機構
２８０、２８６ 移動部材
２９８、２９９ トグルリンク
３００ 触媒変換器
３１０ 外部チューブ
３１２ モノリスサブストレート
３１４ 熱シールド

Claims (14)

1. スピンニングされる筒状部材を用意するステップと、前記筒状部材を保持手段に保持するステップと、ツーリングローラを用意して前記筒状部材の端部近傍で前記筒状部材の長手軸方向および半径方向へ移動させるステップと、前記ツーリングローラおよび前記筒状部材を相対回転移動させるステップとを有し、前記筒状部材の前記端部を異なる半径形状にスピンニングする筒状部材のスピンニング方法において、
   前記保持手段に保持された前記筒状部材の前記端部近傍に前記保持手段と対向して予め決められた直径を有し前記筒状部材の端部内に延びる第１端部および該第１端部の終端に前記筒状部材の長手軸を横断する横断面として設けられたショルダを有するマンドレルを設けるステップと、
   前記保持手段に対する前記マンドレルの位置を維持して前記ツーリングローラにより前記筒状部材の前記端部近傍の材料を前記マンドレルの第１端部およびショルダに向けてフローフォーミングし、前記筒状部材の前記端部の端縁を前記マンドレルのショルダに当接させて前記筒状部材の前記端部の径および前記端縁を前記マンドレルの第１端部およびショルダと一致させるステップと
   を備えることを特徴とする筒状部材の一定長スピンニング方法。
2. 前記筒状部材の保持手段は、前記長手軸を中心に回転するスピンニングチャックであることを特徴とする請求項１に記載の筒状部材の一定長スピンニング方法。
3. 前記筒状部材の端部は前記マンドレルの第１端部の直径未満の直径にスピンニングされ、前記マンドレルの第１端部はスピンニングされる前記筒状部材の端部内に圧入されることを特徴とする請求項１又は２に記載の筒状部材の一定長スピンニング方法。
4. 前記筒状部材内に受け入れられる断面形状の内部部材を設けるステップを更に備え、前記筒状部材のスピンニングにより前記内部部材を包み込む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部材の一定長スピンニング方法。
5. 前記スピンニングプロセスの前に少なくとも１個のモノリスサブストレートを、スピンニングされる前記筒状部材の端部から離間して、前記筒状部材内に挿入するステップと、
   ファネル状の熱シールドを、小径部を外向きに且つ大径部を前記モノリスサブストレートの近傍にして、前記筒状部材内に配置するステップと、
   前記筒状部材の端部を略前記ファネル状の熱シールドの形状と一致するようにスピンニングするステップと
   を更に備え、触媒変換器を形成することを特徴とする請求項４に記載の筒状部材の一定長スピンニング方法。
6. 前記マンドレルには円錐台形部が前記第１端部の終端のショルダから連続して延びるように設けられていることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の筒状部材の一定長スピンニング方法。
7. 前記円錐台形部の始端の直径は前記筒状部材の直径未満であり、終端の直径は前記筒状部材の直径より大きいことを特徴とする請求項６に記載の筒状部材の一定長スピンニング方法。
8. 前記スピニングステップの前に、前記マンドレルは前記円錐台形部を前記筒状部材と当接して配置され、前記筒状部材は前記ツーリングローラを前記マンドレルから前記スピンニングチャックに向けて移動させて前記筒状部材をスピンニングして、該筒状部材を前記円錐台形部に対して押し付けることを特徴とする請求項７に記載の筒状部材の一定長スピンニング方法。
9. 前記マンドレルを徐々に前記スピンニングチャックから離れるように後ろに引き抜くステップと、前記筒状部材の直径を更に縮小するように連続してスピンニングするステップとを更に備えることを特徴とする請求項８に記載の筒状部材の一定長スピンニング方法。
10. スピンニング加工される筒状部材を保持するジョウを有するスピンニングチャックと、
    ショルダで終端する一定直径の第１端部を有し、前記筒状部材の開放端部内へ長手軸方向に移動可能なマンドレルと、
    前記筒状部材の端部を前記マンドレルの第１端部およびショルダにフローフォーミングして前記筒状部材の端縁を前記ショルダと一致させるローラと
    を備え、前記スピンニングチャックおよび前記マンドレルを同じ装置に設け、前記スピンニングチャック及び前記マンドレル間の長手レジストレーションを監視および保持して、前記筒状部材の長さを所定値に制御可能にすることを特徴とする筒状部材の一定長スピンニング装置。
11. 前記マンドレルは、前記第１端部から離れるにつれて拡大する円錐台形部を更に備え、前記円錐台形部の始端に前記ショルダが形成されることを特徴とする請求項１０に記載の筒状部材の一定長スピンニング装置。
12. 前記マンドレルの前記円錐台形部は、前記第１端部に対して長手方向に移動可能であることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の筒状部材の一定長スピンニング装置。
13. 前記マンドレルの第１端部は、前記筒状部材内に挿入される挿入物を保持する保持機構を有することを特徴とする請求項１０、１１又は１２の何れかに記載の筒状部材の一定長スピンニング装置。
14. 前記保持機構は、トグルリンクを介して前端に連結されたテレスコープ状の移動部材を備え、該移動部材は、前記トグルリンクが保持部材を形成すると共に前記マンドレルの第１端部より大きい半径である第１位置および前記トグルリンクが前記マンドレルの第１端部の半径以下である第２位置を有することを特徴とする請求項１３に記載の筒状部材の一定長スピンニング装置。

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