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JP4647056B2 - Tube forming method and forming apparatus - Google Patents

Tube forming method and forming apparatus Download PDF

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JP4647056B2
JP4647056B2 JP2000108868A JP2000108868A JP4647056B2 JP 4647056 B2 JP4647056 B2 JP 4647056B2 JP 2000108868 A JP2000108868 A JP 2000108868A JP 2000108868 A JP2000108868 A JP 2000108868A JP 4647056 B2 JP4647056 B2 JP 4647056B2
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JP
Japan
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tube
roll
relatively
axis
diameter
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JP2000108868A
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Japanese (ja)
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学 中村
彰広 遠藤
潤 新井
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SAKAMOTO INDUSTRY CO.,LTD.
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SAKAMOTO INDUSTRY CO.,LTD.
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、楕円状断面の管を縮径成形する方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、内燃機関の触媒コンバータや消音器の本体は、車両への搭載スペース等を考慮して楕円状断面の管が用いられることが多い。この本体用の管は、長径は勿論のこと、短径についても真円断面の排気管より大径になっており、この本体用管の端部が、先端に向かうにしたがって真円断面になるようにテーパ状に縮径され、上記排気管に接続されている。かかる形状をなす本体用管を製造するには、先ずプレスによって、管を一直径に沿って2分割した形状の一対の成形品を作り、その後、これら成形品を溶接して一体化するという方法が採られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の製造方法は、プレスと溶接という2つの異種作業を要するため、効率が悪かった。そこで、管にロールを押し当てながら相対回転させて縮径させるスピニング加工によって製造できるようにしたいとの要請があった。ところが、従来のスピニング装置は、真円断面の管に対応したものであり、この管の軸線周りにロールが真円軌跡を描くように回転する。この装置を楕円状断面の管に適用すると、加工当初、管端部の長径側の部分にだけロールが当たって縮径され、短径側の部分は、長径側部分が短径と等しくなるまで加工されない。この時、長径側部分の縮径の影響で、短径側部分が拡径変形してしまう。この変形は、加工対象である管端部だけでなく、それ以外の元の楕円形状が維持されるべき素管部にも伝わり、製品形状がゆがんでしまうという問題があった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、楕円状断面の管の端部をスピニング加工するに際して、管端部以外の素管部に変形を及ぼすことのない方法および装置を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、第1の発明は、楕円状断面の管の端部を縮径させる方法であって、ロールを、上記管の周りに楕円状の回転軌跡を描くよう相対回転させ、かつ上記管の周りを相対的に一周する間、上記管の端部に連続して押し当て、しかも上記管の端部の長径側の部分には相対的に強く押し当て、上記管の端部の短径側の部分には相対的に弱く押し当てるとともに、上記管の軸線方向に相対移動させることにより、先端に向かうにしたがって管端部の長径を縮径させるとともに、管端部の短径を上記長径より小さい割合で縮径させて、管先端の断面をほぼ真円にすることを特徴とする。
【0005】
第2の発明は、楕円状断面の管の端部を縮径させる方法であって、ロールを、上記管の周りに相対回転させながら上記管に押し当てることにより、上記管の外周に環状溝を形成する第1工程と、その後、上記第1工程と同一又は他のロールを、上記管の周りに相対回転させるとともに、上記管の軸線方向に相対移動させながら、上記管の上記環状溝より先端側に押し当て縮径させる第2工程とを実行することを特徴とする。
【0006】
第3の発明は、楕円状断面の管の端部を縮径させる装置であって、上記管を把持する把持手段と、上記管の外周に配されるロールと、このロールを上記管の軸線周りに相対回転させる回転手段と、この回転手段と同期して、上記ロールを上記管の径方向に往復動させる往復動手段と、上記ロールを上記管の軸線方向に相対移動させる移動手段とを備え、上記回転手段及び上記往復動手段によって、上記ロールが、相対的に上記管の周りを一周する間、楕円状の回転軌跡を描きながら上記管の端部に連続的に押し当てられ、しかも上記管の端部の長径側の部分には相対的に強く押し当てられ、上記管の端部の短径側の部分には相対的に弱く押し当てられることを特徴とする。
【0007】
第4の発明は、楕円状断面の管の端部を縮径させる装置であって、ロールと、このロールをそれから離れた公転軸の周りに回転させる第1回転手段と、上記管を上記公転軸から偏心させて把持する把持手段と、この把持手段を上記管の軸線周りに回転させる第2回転手段と、この第2回転手段と同期して、上記把持手段を上記公転軸と直交する方向に上記公転軸に対して相対的に往復動させる往復動手段と、上記ロールを上記管の軸線方向に相対移動させる移動手段とを備え、上記往復動手段によって上記管が上記ロールの回転軌跡に添うように位置され、上記ロールに押し当てられることを特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
図1〜図7は、本発明の第1実施形態を示したものである。この実施形態は、内燃機関の触媒コンバータ10をスピニング装置M(成形装置)によってスピニング加工するものである。
【0010】
始めに、触媒コンバータ10について説明する。図5及び図6に示すように、触媒コンバータ10は、スチール管等からなるコンバータ本体11と、このコンバータ本体11内に収容された触媒担体12とを備えている。コンバータ本体11は、一様な楕円状断面(図2参照)をなす素管部11aと、この素管部11aから延びるテーパ部11b(管端部)とを有している。このテーパ部11bが、上記スピニング装置Mによってスピニング加工されたものであり、その断面は、先端に向かうにしたがって縮径するとともに真円に近づき、先端縁において真円になっている。図7において仮想線で示すように、この先端縁に、真円断面をなす排気管19が接続されることになる。
【0011】
図2及び図5に示すように、触媒担体12は、格子状をなすハニカム構造体に触媒が担持されたものであり、その外周が楕円状をなして素管部11a内に収容されている。この触媒担体12の外周と素管部11aの内周との間には、セラミック繊維等で出来た保持マット13(保持材)が介在されている。
【0012】
スピニング装置Mについて説明する。
図1に示すように、装置Mは、ベース20と、このベース20の右側部に配された管支持ユニット30と、左側部に配されたロール支持ユニット40とを備えている。管支持ユニット30は、ベース20に立設された支柱31と、この支柱31の上端部に固定されたチャック32(把持手段)とを有している。このチャック32に、スピニング加工される前の触媒コンバータ10が軸線L1を左右に向けて把持されている。図1及び図2に示すように、この加工前のコンバータ本体11は、全長にわたって一様な楕円状断面をなし、その内部に触媒担体12及び保持マット13が予め収容されている。
【0013】
ロール支持ユニット40は、ベース20に設けられたスライド機構50と、このスライド機構50上に設けられた公転機構60と、この公転機構60に設けられた3つの往復動機構70と、これら往復動機構70に設けられた3つのロール80とを備えている。
【0014】
スライド機構50は、ベース20に固定されたサーボモータ51(移動手段)と、ベース20にスライド可能に取り付けられたスライダ52とを有している。サーボモータ51には、リードスクリュー53が連結され、このリードスクリュー53にガイドナット54が螺合されている。このガイドナット54がスライダ52に固定されている。これによって、サーボモータ51によりリードスクリュー53が回転され、ガイドナット54及びスライダ52が左右にスライドされ、ひいては上記ロール80が左右に移動されるようになっている。
【0015】
スライダ52には、支柱41が立設されており、この支柱41の上端部に上記公転機構60が設けられている。公転機構60は、支柱41に回転可能に支持された中空円盤状のロールホルダ61と、このロールホルダ61に連結されたモータ62(回転手段)とを有している。ロールホルダ61の軸線L2は、上記チャック32に把持された触媒コンバータ10の軸線L1と一致されるように配されている。モータ62によって、ロールホルダ61が軸線L2周りに高速回転され、ひいては上記ロール80が軸線L2周りに高速回転(公転)されるようになっている。
【0016】
3つの往復動機構70は、ロールホルダ61の周方向に120度づつ離れて配されている。各往復動機構70は、ロールホルダ61の外周面に設けられたサーボモータ71(往復動手段)と、このサーボモータ71に連結されるとともに、ロールホルダ61の内部に半径方向に向けられて収容されたリードスクリュー72と、このリードスクリュー72に螺合されたガイドナット73と、このガイドナット73に設けられたシャフト74とを有している。シャフト74は、ロールホルダ61の右側板に形成されたガイドスリット61aを介して、管支持ユニット30に向けて突出されている。このシャフト74の先端に、上記ロール80が設けられている。これによって、サーボモータ71によりリードスクリュー72が回転され、ガイドナット73ひいてはロール80がロールホルダ61の半径方向に往復動されるようになっている。
なお、ロール80は、シャフト74の軸線周りに回転(自転)可能になっている。
【0017】
上記のように構成されたスピニング装置Mによって触媒コンバータ10をスピニング加工する方法を説明する。
スピニング加工は、図1〜図3に示すように、テーパ部11bとなるべき加工対象部11b’(管端部)における素管部11aとの境に管状溝11cを形成する第1工程と、図4に示すように、その後、管状溝11cより先端側の加工対象部11b’を先細にする第2工程とからなる。
【0018】
第1工程について説明する。先ず、図1及び図2に示すように、スライド機構50によって、ロール80を加工対象部11b’の上記境の径方向外側に位置させる。そして、公転機構60によってロール80を軸線L2周りに回転させる。この回転と同期して、ロール80を往復動機構70によって半径方向に往復動させ、コンバータ本体11に連続的に押し当てられるようにする。すなわち、ロール80に、コンバータ本体11に沿う楕円状の回転軌跡を描かせる。これによって、図3に示すように、コンバータ本体11に環状溝11cが形成される。この環状溝11cは、触媒担体12より先端側(左側)に位置している。
【0019】
引き続いて、第2工程を実行する。この工程では、上記公転機構60と往復動機構70の同期動作に加えて、スライド機構50によってロール80を左右方向にスライドさせる。初め、このスライド動作の範囲の右端は、環状溝11cに設定し、左端は、コンバータ本体11の先端縁(左端縁)に設定する。そして、次第にスライド動作の範囲の右端を加工対象部11b’の先端側にずらす。これによって、図4に示すように、環状溝11cより先端側の加工対象部11b’が先細になる。
【0020】
しかも、往復動機構70によって、ロール80がコンバータ本体11の長径側に面している時は比較的強く押し当てられ、短径側に面している時は比較的弱く押し当てられるようにする。これによって、長径側よりも短径側の縮径割合が小さくなる。この結果、図6に示すように、加工対象部11b’の断面が先端に向かうにしたがって真円に近づき、先端縁において真円になる。こうして、テーパ部11bが成形される。図7に示すように、環状溝11cは段差11c’になる。この段差11c’は、触媒担体12の外周縁より径方向内側に突出されている。
【0021】
この第2工程において、加工対象部11b’の長径側部分のみならず、短径側部分についても長径側部分より小さい割合で縮径され、断面が次第に真円に近づけられるので、素管部11aが変形するのを防止することができる。しかも、ロール80から加工対象部11b’に加えられる応力を環状溝11c(ないしは段差11c’)で遮り、素管部11aに伝わるのを防止ことができるので、素管部11aの変形を一層確実に防止することができる。ひいては、素管部11a内の触媒担体12が破損するのを防止することができる。
【0022】
その後、コンバータ本体11の左右の向きを逆にしてチャック32に装着し、図5に示すように、上記と同様にしてコンバータ本体11の逆側の端部(右端部)にもテーパ部11bを成形する。これによって、触媒コンバータ10が完成され、内燃機関に組み込まれて車両に搭載される。
【0023】
この車両に搭載後の触媒コンバータ10は、次のような効果を奏する。すなわち、図7に示すように、段差11c’が保持マット13より径方向内側に突出されているので、排気管19から送られて来る排気ガスが保持マット13の先端縁に強く吹き付けるのを防止することができ、保持マット13が風蝕されたり、保持マット13を構成する繊維が飛散したりするのを防止することができる。さらに、段差11c’は、触媒担体12よりも径方向内側に突出されているので、触媒担体12が車両の振動等によって軸線L1方向にずれるのを防止することができる。
【0024】
次に、本発明の他の実施形態を説明する。以下の実施形態において、上記第1実施形態と同様の構成については、図面に同一符号を付して説明を省略する 図8は、本発明の第2実施形態を示したものである。この実施形態に係るスピニング装置M’では、第1実施形態の公転機構に代えて、管支持ユニット30の支柱31にモータ33(回転手段)が設けられている。このモータ33によってチャック32が軸線L1,L2周りに高速回転され、ひいては触媒コンバータ10が軸線L1周りに高速回転されるようになっている。ロール支持ユニット40のロールホルダ61は、支柱41に回転不能に固定されている。したがって、ロール80は、軸線L2まわりの周方向に沿う所定の角度において半径方向に往復動を行う。
【0025】
図9〜図12は、本発明の第3実施形態を示したものである。図9に示すように、この実施形態に係るスピニング装置M”では、ロールホルダ61に、第1実施形態の往復動機構70に代えて、円板形状のカム63と、このカム63をロールホルダ61に対して軸線L2(公転軸)周りに相対回転させるモータ64とが収容されている。図10に示すように、カム63には、円弧状をなす3つのカム孔63aが形成されており、このカム孔63aとロールホルダ61のガイドスリット61aとにシャフト74が貫通されている。これによって、モータ64がカム63を回転させると、シャフト74ひいてはロール80が、ロールホルダ61の半径方向に移動されるようになっている(図12参照)。しかも、3つのロール80が常に同一の円周上に位置するように、一緒に移動されるようになっている。
【0026】
図9に示すように、管支持ユニット30の支柱31は、ベース20に固定された外筒31aと、この外筒31aに挿通された内筒31bとで構成され、サーボモータ34(往復動手段)及びリードスクリュー35によって伸縮されるようになっている。これによって、チャック32、ひいてはそれに把持された触媒コンバータ10が上下に往復動されるようになっている。チャック32は、モータ36(第2回転手段)によって回転されるようになっている。なお、このモータ36は、第2実施形態におけるモータ33とは別異のものである。
【0027】
このスピニング装置M”によるスピニング加工方法を説明する。
図9及び図10に示すように、第1工程では、支柱31を伸長させ、触媒コンバータ10の軸線L1をロールホルダ61の軸線L2に対して上方に偏心させる。そして、ロール80の最も内側の回転軌跡C1の半径が、コンバータ本体11の短径側の曲率半径とほぼ等しくなるようにして、ロール80をモータ62(第1回転手段)によって回転させる。また、モータ36によってチャック32ひいては触媒コンバータ10を、ロール80の軸線L2まわりの角速度より遥かに低速で、しかも、ロール80とは逆向きに回転させる。この触媒コンバータ10の回転と同期して、サーボモータ34によって触媒コンバータ10を上下に往復動させ、コンバータ本体11が常にロール80の回転軌跡C1に添うようにする。これによって、ロール80が軸線L2の真上を通過する時、コンバータ本体11に押し当てられ、コンバータ本体11に環状溝11cが形成されていく。
【0028】
図11に示すように、第2工程では、支柱31を収縮させ、触媒コンバータ10の軸線L1をロールホルダ61の軸線L2と一致させる。チャック32は回転させずに固定しておく。また、モータ64でカム63を回し、ロール80の軸線L2からの距離を触媒コンバータ10の長半径に合わせる(同図の仮想線参照)。そして、ロール80を、公転機構60によって回転させるとともに、スライド機構50によってコンバータ本体11の加工対象部11b’の範囲で左右にスライドさせる。このロール80の回転軌跡は、真円を描き、加工対象部11b’の長径側の部分にだけ当たって、この長径側部分を縮径させる。その後、スライド機構50によるロール80のスライド範囲の右端を徐々に左側にずらすとともに、モータ64によってロール80を除々に軸線L2に近づけ、加工対象部11b’の長径側部分が先細になるようにする。長径側部分が短径と等しくなるまで縮径された時、ロール80が短径側部分にも当たる。以後加工対象部11b’の全周にわたって先細に縮径され、テーパ部11bが成形される。
【0029】
この第2工程では、加工対象部11b’の長径側部分が短径と等しくなるまで縮径される間、短径側部分には、これを拡径させる応力が働く。しかし、この応力は、環状溝11cによって遮られ、素管部11aに伝わることはない。したがって、素管部11aの変形を防止することができる。
【0030】
図13及び図14は、本発明の第4実施形態を示したものである。この第4実施形態は、第1実施形態と同一のスピニング装置Mを用いて、内燃機関の消音器10’を成形するものであり、装置Mの図示は省略する。消音器10’の管状をなす本体11’は、コンバータ本体11と同様に楕円状断面をなしている。この本体11’をスピニング加工する際は、第1実施形態の第1工程が省かれ、第2工程のみが実行される。すなわち、環状溝11cを形成することなく、加工対象部11b’を先細に成形する。環状溝11cが無くても、加工対象部11b’の長径側部分のみならず、短径側部分についても長径側部分より小さい割合で縮径され、断面が次第に真円に近づけられるので、素管部11aが変形するのを防止することができる。
【0031】
本発明は、上記の実施形態に制約されるものでなく、種々の形態を採用することができる。
例えば、往復動手段は、回転手段(第2回転手段)の回転に同期して動作するカムでもよい。
移動手段を管支持ユニット30に設けてもよい。
把持手段は、管を挟んで接近離間可能に対峙する一対の挟持部材と、これら挟持部材を接近方向に移動させ管を締め付ける締付部材とを有するクランプでもよい。
第1〜第3実施形態において、第1工程の環状溝11cを別のロール付き溝成形装置(例えば、マフラ巻締機)で形成し、第2工程だけをスピニング装置M,M’,M”で実行してもよい。
第3実施形態において、第2工程でも、第1工程と同様に軸線L1,L2を偏心させた状態のまま、加工対象部11b’を回転軌跡C1に添わせてロール80に押し当てることによって、先細にしてもよい。また、この第3実施形態において、往復動手段をロール支持ユニット40に設けてもよい。
「楕円状」とは、幾何学で定義される完全な楕円の他、例えば短径側が直線状をなし、長径側が一定曲率の円弧をなすなどの完全楕円に類似する丸形状(真円を除く)も含む。
【0032】
【発明の効果】
以上説明したように、第1の発明では、管端部を長径側の部分のみならず、短径側の部分についても長径側部分より小さい割合で縮径させ、断面が次第に真円に近づくように加工するので、管端部以外の素管部の変形を防止することができる。
第2の発明では、第2工程におけるロールから管の端部に加えられる応力の伝播を環状溝で遮ることができ、管端部以外の素管部の変形を防止することができる。
第3、4の発明では、楕円断面の管の端部にロールを押し当て、長径側の部分だけでなく短径側の部分をも縮径させ、例えば環状溝を形成することができるので、素管部の変形を防止することができる。
第5の発明では、管端部を先細に成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係るスピニング装置を、第1工程の実施準備状態で示す正面図である。
【図2】図1のII−II線に沿う矢視図である。
【図3】上記装置を、第1工程の実施状態で示す正面図である。
【図4】上記装置を、第2工程の実施状態で示す正面図である。
【図5】上記第1実施形態に係る触媒コンバータを、完成状態で示す正面図である。
【図6】上記触媒コンバータの側面図である。
【図7】上記触媒コンバータの要部を拡大して示す断面図である。
【図8】本発明の第2実施形態に係るスピニング装置の正面図である。
【図9】本発明の第3実施形態に係るスピニング装置を、第1工程の実施状態で示す正面図である。
【図10】図9のX−X線に沿う矢視図である。
【図11】上記第3実施形態に係るスピニング装置を、第2工程の実施状態で示す正面図である。
【図12】図11のXII−XII線に沿う矢視図である。
【図13】本発明の第4実施形態に係る消音器を、完成状態で示す正面図である。
【図14】上記消音器の側面図である。
【符号の説明】
M,M’,M” スピニング装置(成形装置)
11 コンバータ本体(管)
11’ 消音器本体(管)
11c 環状溝
32 チャック(把持手段)
33 モータ(回転手段)
34 サーボモータ(往復動手段)
36 モータ(第2回転手段)
51 サーボモータ(移動手段)
62 モータ(回転手段、第1回転手段)
71 サーボモータ(往復動手段)
80 ロール
L1 軸線
L2 軸線(公転軸)
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and apparatus for reducing the diameter of a tube having an elliptical cross section.
[0002]
[Prior art]
For example, a main body of a catalytic converter or a silencer of an internal combustion engine often uses an elliptical cross-section tube in consideration of a mounting space in a vehicle. The tube for the main body has a larger diameter than the exhaust pipe having a perfect circular section as well as the long diameter, and the end of the main body pipe has a perfect circular cross section toward the tip. Thus, the diameter is reduced to a taper shape and connected to the exhaust pipe. In order to manufacture the main body tube having such a shape, first, a pair of molded products in which the tube is divided into two along one diameter is formed by pressing, and then these molded products are integrated by welding. Has been adopted.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional manufacturing method described above is inefficient because it requires two different types of work, pressing and welding. Therefore, there has been a demand to be able to manufacture by a spinning process in which a roll is pressed against a pipe and relatively rotated to reduce the diameter. However, the conventional spinning device corresponds to a tube having a perfect circular cross section, and the roll rotates around the axis of the tube so as to draw a perfect circle locus. When this device is applied to a tube having an elliptical cross section, the diameter of the tube end is reduced by hitting only the portion on the long diameter side of the tube end until the short diameter side portion becomes equal to the short diameter. Not processed. At this time, due to the effect of the reduced diameter of the long diameter side portion, the short diameter side portion is deformed to expand. This deformation is transmitted not only to the pipe end part to be processed but also to the other raw pipe part where the original elliptical shape should be maintained, resulting in a problem that the product shape is distorted.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and the object of the present invention is to deform the raw tube portion other than the tube end portion when spinning the end portion of the tube having an elliptical cross section. There is no method and apparatus to provide.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the first invention is a method for reducing the diameter of an end of a tube having an elliptical cross section, the roll is relatively rotated so as to draw an elliptical rotation locus around the tube , And while making a relatively round turn around the tube, it is continuously pressed against the end of the tube, and is also relatively strongly pressed against the long diameter side portion of the end of the tube, and the end of the tube minor axis of the press relatively weak against the portion Rutotomoni of, by relatively moving in the axial direction of the tube, causes a reduced diameter of the major axis of the tube end toward the distal end, the short tube end The diameter is reduced at a rate smaller than the major axis, and the cross-section of the tube tip is made substantially circular.
[0005]
A second invention is a method of reducing the diameter of an end of a tube having an elliptical cross section, and by pressing a roll against the tube while rotating it around the tube, an annular groove is formed on the outer periphery of the tube. And then rotating the same or another roll as in the first step around the tube and moving it in the axial direction of the tube while moving the roller relative to the annular groove of the tube. And performing a second step of pressing and reducing the diameter on the tip side.
[0006]
A third invention is an apparatus for reducing the diameter of an end of a tube having an elliptical cross section, the gripping means for gripping the tube, a roll disposed on the outer periphery of the tube, and an axis of the tube. Rotating means for relatively rotating around, reciprocating means for reciprocating the roll in the radial direction of the tube in synchronization with the rotating means, and moving means for relatively moving the roll in the axial direction of the tube The roll and the reciprocating means are continuously pressed against the end of the pipe while drawing an elliptical rotation trajectory while making a relatively round turn around the pipe, It is characterized in that it is relatively strongly pressed against the longer diameter side portion of the end portion of the tube and is relatively weakly pressed against the shorter diameter side portion of the end portion of the tube .
[0007]
A fourth invention is an apparatus for reducing the diameter of an end of a tube having an elliptical cross section, a roll, first rotating means for rotating the roll around a revolution axis away from the roll, and the revolution of the tube. A gripping means for gripping the shaft eccentrically, a second rotating means for rotating the gripping means around the axis of the tube, and a direction perpendicular to the revolution axis in synchronization with the second rotating means and reciprocating means for relatively reciprocating with respect to the revolution axis, the roll and a moving means for relatively moving in the axial direction of the tube, said tube by said reciprocating means in rotation locus of the roll It is positioned so as to follow and is pressed against the roll.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 to 7 show a first embodiment of the present invention. In this embodiment, a catalytic converter 10 of an internal combustion engine is subjected to spinning processing by a spinning device M (forming device).
[0010]
First, the catalytic converter 10 will be described. As shown in FIGS. 5 and 6, the catalytic converter 10 includes a converter main body 11 made of a steel pipe or the like, and a catalyst carrier 12 accommodated in the converter main body 11. The converter main body 11 has an elementary tube portion 11a having a uniform elliptical cross section (see FIG. 2), and a tapered portion 11b (tube end portion) extending from the elementary tube portion 11a. The taper portion 11b is spun by the spinning device M, and the cross section of the taper portion 11b decreases in diameter toward the tip, approaches a perfect circle, and becomes a perfect circle at the tip edge. As indicated by the phantom line in FIG. 7, the exhaust pipe 19 having a perfect circular cross section is connected to the tip edge.
[0011]
As shown in FIGS. 2 and 5, the catalyst carrier 12 is a catalyst in which a catalyst is supported on a honeycomb structure having a lattice shape, and an outer periphery of the catalyst carrier 12 is accommodated in the raw tube portion 11 a with an elliptical shape. . A holding mat 13 (holding material) made of ceramic fibers or the like is interposed between the outer periphery of the catalyst carrier 12 and the inner periphery of the raw tube portion 11a.
[0012]
The spinning device M will be described.
As shown in FIG. 1, the apparatus M includes a base 20, a tube support unit 30 disposed on the right side of the base 20, and a roll support unit 40 disposed on the left side. The tube support unit 30 includes a column 31 standing on the base 20 and a chuck 32 (gripping means) fixed to the upper end of the column 31. The catalytic converter 10 before being subjected to the spinning process is held by the chuck 32 with the axis L1 facing left and right. As shown in FIGS. 1 and 2, the converter body 11 before processing has a uniform elliptical cross section over its entire length, and a catalyst carrier 12 and a holding mat 13 are accommodated therein in advance.
[0013]
The roll support unit 40 includes a slide mechanism 50 provided on the base 20, a revolving mechanism 60 provided on the slide mechanism 50, three reciprocating mechanisms 70 provided on the revolving mechanism 60, and these reciprocating movements. And three rolls 80 provided in the mechanism 70.
[0014]
The slide mechanism 50 includes a servo motor 51 (moving means) fixed to the base 20 and a slider 52 slidably attached to the base 20. A lead screw 53 is connected to the servo motor 51, and a guide nut 54 is screwed to the lead screw 53. This guide nut 54 is fixed to the slider 52. As a result, the lead screw 53 is rotated by the servo motor 51, the guide nut 54 and the slider 52 are slid left and right, and the roll 80 is moved left and right.
[0015]
A support column 41 is erected on the slider 52, and the revolution mechanism 60 is provided at the upper end of the support column 41. The revolution mechanism 60 includes a hollow disc-shaped roll holder 61 that is rotatably supported by the support column 41, and a motor 62 (rotating means) coupled to the roll holder 61. The axis L2 of the roll holder 61 is arranged so as to coincide with the axis L1 of the catalytic converter 10 held by the chuck 32. The roll holder 61 is rotated at high speed around the axis L2 by the motor 62, and as a result, the roll 80 is rotated at high speed (revolved) around the axis L2.
[0016]
The three reciprocating mechanisms 70 are arranged 120 degrees apart in the circumferential direction of the roll holder 61. Each reciprocating mechanism 70 is connected to a servo motor 71 (reciprocating means) provided on the outer peripheral surface of the roll holder 61, and is connected to the servo motor 71 and accommodated in the roll holder 61 in the radial direction. A lead screw 72, a guide nut 73 screwed into the lead screw 72, and a shaft 74 provided on the guide nut 73. The shaft 74 protrudes toward the tube support unit 30 through a guide slit 61 a formed on the right side plate of the roll holder 61. The roll 80 is provided at the tip of the shaft 74. As a result, the lead screw 72 is rotated by the servo motor 71, and the guide nut 73 and the roll 80 are reciprocated in the radial direction of the roll holder 61.
The roll 80 can be rotated (rotated) around the axis of the shaft 74.
[0017]
A method of spinning the catalytic converter 10 by the spinning device M configured as described above will be described.
As shown in FIG. 1 to FIG. 3, the spinning process includes a first step of forming a tubular groove 11 c at the boundary with the raw pipe portion 11 a in the processing target portion 11 b ′ (tube end portion) to be the tapered portion 11 b, As shown in FIG. 4, it consists of the 2nd process which tapers the process target part 11b 'of the front end side from the tubular groove | channel 11c after that.
[0018]
The first step will be described. First, as shown in FIGS. 1 and 2, the roll 80 is positioned on the radially outer side of the boundary of the processing target portion 11 b ′ by the slide mechanism 50. Then, the roll 80 is rotated around the axis L2 by the revolution mechanism 60. In synchronization with this rotation, the roll 80 is reciprocated in the radial direction by the reciprocating mechanism 70 so as to be continuously pressed against the converter body 11. That is, the roll 80 is caused to draw an elliptical rotation locus along the converter main body 11. Thereby, as shown in FIG. 3, an annular groove 11 c is formed in the converter main body 11. The annular groove 11c is located on the tip side (left side) of the catalyst carrier 12.
[0019]
Subsequently, the second step is performed. In this step, in addition to the synchronous operation of the revolving mechanism 60 and the reciprocating mechanism 70, the roll 80 is slid in the left-right direction by the slide mechanism 50. Initially, the right end of the range of the sliding operation is set to the annular groove 11c, and the left end is set to the front end edge (left end edge) of the converter body 11. Then, the right end of the slide operation range is gradually shifted to the tip side of the processing target portion 11b ′. As a result, as shown in FIG. 4, the processing target portion 11 b ′ on the tip side from the annular groove 11 c is tapered.
[0020]
Moreover, the reciprocating mechanism 70 allows the roll 80 to be pressed relatively strongly when facing the major axis side of the converter main body 11 and relatively weakly pressed when facing the minor axis side. . As a result, the reduction ratio of the short diameter side is smaller than that of the long diameter side. As a result, as shown in FIG. 6, the cross section of the processing target portion 11 b ′ approaches a perfect circle toward the tip, and becomes a perfect circle at the tip edge. In this way, the taper part 11b is shape | molded. As shown in FIG. 7, the annular groove 11c becomes a step 11c ′. This step 11 c ′ protrudes radially inward from the outer peripheral edge of the catalyst carrier 12.
[0021]
In this second step, not only the long diameter side portion of the processing target portion 11b ′ but also the short diameter side portion is reduced in diameter at a rate smaller than the long diameter side portion, and the cross section is gradually brought closer to a perfect circle. Can be prevented from being deformed. In addition, since the stress applied from the roll 80 to the workpiece 11b ′ can be blocked by the annular groove 11c (or step 11c ′) and can be prevented from being transmitted to the tube 11a, the deformation of the tube 11a is further ensured. Can be prevented. As a result, it is possible to prevent the catalyst carrier 12 in the raw tube portion 11a from being damaged.
[0022]
Thereafter, the left and right directions of the converter body 11 are reversed and mounted on the chuck 32. As shown in FIG. 5, the taper portion 11b is also formed on the opposite end (right end) of the converter body 11 in the same manner as described above. Mold. As a result, the catalytic converter 10 is completed and incorporated in the internal combustion engine and mounted on the vehicle.
[0023]
The catalytic converter 10 mounted on this vehicle has the following effects. That is, as shown in FIG. 7, the step 11 c ′ protrudes inward in the radial direction from the holding mat 13, so that the exhaust gas sent from the exhaust pipe 19 is prevented from blowing strongly to the leading edge of the holding mat 13. It is possible to prevent the holding mat 13 from being eroded and the fibers constituting the holding mat 13 from being scattered. Furthermore, since the step 11c ′ protrudes radially inward from the catalyst carrier 12, the catalyst carrier 12 can be prevented from being displaced in the direction of the axis L1 due to vehicle vibration or the like.
[0024]
Next, another embodiment of the present invention will be described. In the following embodiments, the same configurations as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals in the drawings and the description thereof is omitted. FIG. 8 shows a second embodiment of the present invention. In the spinning device M ′ according to this embodiment, a motor 33 (rotating means) is provided on the column 31 of the tube support unit 30 instead of the revolution mechanism of the first embodiment. By this motor 33, the chuck 32 is rotated at high speed around the axis lines L1 and L2, and as a result, the catalytic converter 10 is rotated at high speed around the axis line L1. The roll holder 61 of the roll support unit 40 is fixed to the support column 41 so as not to rotate. Therefore, the roll 80 reciprocates in the radial direction at a predetermined angle along the circumferential direction around the axis L2.
[0025]
9 to 12 show a third embodiment of the present invention. As shown in FIG. 9, in the spinning device M ″ according to this embodiment, instead of the reciprocating mechanism 70 of the first embodiment, a disc-shaped cam 63 and a cam 63 are installed in the roll holder 61. A motor 64 that rotates around an axis L2 (revolution axis) with respect to 61 is accommodated in the cam 61. As shown in Fig. 10, the cam 63 is formed with three cam holes 63a having an arc shape. The shaft 74 passes through the cam hole 63a and the guide slit 61a of the roll holder 61. Thus, when the motor 64 rotates the cam 63, the shaft 74 and the roll 80 are moved in the radial direction of the roll holder 61. In addition, the three rolls 80 are moved together so that they are always located on the same circumference.
[0026]
As shown in FIG. 9, the column 31 of the tube support unit 30 is composed of an outer cylinder 31a fixed to the base 20 and an inner cylinder 31b inserted through the outer cylinder 31a, and a servo motor 34 (reciprocating means). ) And the lead screw 35. As a result, the chuck 32 and eventually the catalytic converter 10 gripped by the chuck 32 are reciprocated up and down. The chuck 32 is rotated by a motor 36 (second rotating means). The motor 36 is different from the motor 33 in the second embodiment.
[0027]
A spinning method using the spinning device M ″ will be described.
As shown in FIGS. 9 and 10, in the first step, the support column 31 is extended, and the axis L <b> 1 of the catalytic converter 10 is decentered upward with respect to the axis L <b> 2 of the roll holder 61. Then, the roll 80 is rotated by the motor 62 (first rotating means) so that the radius of the innermost rotation locus C1 of the roll 80 is substantially equal to the radius of curvature on the short diameter side of the converter body 11. Further, the chuck 32 and the catalytic converter 10 are rotated by the motor 36 at a speed much lower than the angular velocity around the axis L <b> 2 of the roll 80 and in the direction opposite to the roll 80. In synchronization with the rotation of the catalytic converter 10, the servo converter 34 reciprocates the catalytic converter 10 up and down so that the converter main body 11 always follows the rotation locus C 1 of the roll 80. As a result, when the roll 80 passes right above the axis L2, it is pressed against the converter body 11, and an annular groove 11c is formed in the converter body 11.
[0028]
As shown in FIG. 11, in the second step, the support column 31 is contracted so that the axis L <b> 1 of the catalytic converter 10 coincides with the axis L <b> 2 of the roll holder 61. The chuck 32 is fixed without rotating. Further, the cam 64 is rotated by the motor 64, and the distance from the axis L2 of the roll 80 is adjusted to the long radius of the catalytic converter 10 (see the phantom line in the figure). Then, the roll 80 is rotated by the revolution mechanism 60 and is slid left and right within the range of the processing target portion 11b ′ of the converter main body 11 by the slide mechanism 50. The rotation locus of the roll 80 draws a perfect circle and hits only the portion on the long diameter side of the processing target portion 11b ′, thereby reducing the diameter of the long diameter side portion. Thereafter, the right end of the slide range of the roll 80 by the slide mechanism 50 is gradually shifted to the left side, and the roll 80 is gradually brought closer to the axis L2 by the motor 64 so that the longer diameter side portion of the processing target portion 11b ′ is tapered. . When the diameter of the long diameter side portion is reduced until it becomes equal to the short diameter, the roll 80 also hits the short diameter side portion. Thereafter, the taper portion 11b is formed by tapering the diameter of the object to be processed 11b ′.
[0029]
In this second step, while the diameter of the long diameter side portion of the processing target portion 11b ′ is reduced until it becomes equal to the short diameter, stress that expands the diameter acts on the short diameter side portion. However, this stress is interrupted by the annular groove 11c and is not transmitted to the raw tube portion 11a. Therefore, deformation of the raw tube portion 11a can be prevented.
[0030]
13 and 14 show a fourth embodiment of the present invention. In the fourth embodiment, the silencer 10 'of the internal combustion engine is formed using the same spinning device M as in the first embodiment, and the illustration of the device M is omitted. The tubular main body 11 ′ of the silencer 10 ′ has an elliptical cross section similar to the converter main body 11. When spinning the main body 11 ', the first step of the first embodiment is omitted, and only the second step is executed. That is, the processing target portion 11b ′ is tapered without forming the annular groove 11c. Even without the annular groove 11c, not only the long diameter side portion of the processing target portion 11b 'but also the short diameter side portion is reduced in diameter at a rate smaller than that of the long diameter side portion, and the cross section is gradually brought closer to a perfect circle. It is possible to prevent the portion 11a from being deformed.
[0031]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various forms can be adopted.
For example, the reciprocating means may be a cam that operates in synchronization with the rotation of the rotating means (second rotating means).
The moving means may be provided in the tube support unit 30.
The gripping means may be a clamp having a pair of clamping members that face each other so as to be able to approach and separate, and a clamping member that moves the clamping members in the approaching direction and clamps the tube.
In the first to third embodiments, the annular groove 11c in the first step is formed by another roll-formed groove forming device (for example, a muffler winding machine), and only the second step is performed by the spinning devices M, M ′, M ″. It may be executed with.
In the third embodiment, in the second step, as in the first step, with the axes L1 and L2 being decentered, the processing target portion 11b ′ is pressed against the roll 80 along the rotation locus C1, It may be tapered. In the third embodiment, the reciprocating means may be provided in the roll support unit 40.
“Ellipse” means a round shape similar to a perfect ellipse (excluding a perfect circle), such as a perfect ellipse defined by geometry, for example, the minor axis is linear and the major axis is an arc of constant curvature. ) Is also included.
[0032]
【The invention's effect】
As described above, in the first invention, the tube end portion is reduced not only in the long diameter side portion but also in the short diameter side portion at a rate smaller than the long diameter side portion so that the cross section gradually approaches a perfect circle. Therefore, deformation of the raw pipe portion other than the pipe end portion can be prevented.
In the second invention, propagation of stress applied from the roll to the end of the pipe in the second step can be blocked by the annular groove, and deformation of the raw pipe part other than the pipe end can be prevented.
In the third and fourth inventions, the roll is pressed against the end of the elliptical cross-section tube, and not only the longer diameter portion but also the shorter diameter portion can be reduced in diameter, for example, an annular groove can be formed. Deformation of the raw tube portion can be prevented.
In the fifth invention, the tube end can be tapered.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view showing a spinning device according to a first embodiment of the present invention in a state of preparation for performing a first step.
FIG. 2 is a view taken along the line II-II in FIG.
FIG. 3 is a front view showing the apparatus in an implementation state of a first step.
FIG. 4 is a front view showing the apparatus in an implementation state of a second step.
FIG. 5 is a front view showing the catalytic converter according to the first embodiment in a completed state.
FIG. 6 is a side view of the catalytic converter.
FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view showing a main part of the catalytic converter.
FIG. 8 is a front view of a spinning device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a front view showing a spinning device according to a third embodiment of the present invention in an implementation state of a first step.
10 is a view taken along the line XX of FIG. 9;
FIG. 11 is a front view showing the spinning device according to the third embodiment in a state where the second step is performed.
12 is a view taken along the line XII-XII in FIG.
FIG. 13 is a front view showing a silencer according to a fourth embodiment of the present invention in a completed state.
FIG. 14 is a side view of the silencer.
[Explanation of symbols]
M, M ', M "Spinning device (Molding device)
11 Converter body (pipe)
11 'silencer body (pipe)
11c annular groove 32 chuck (gripping means)
33 Motor (rotating means)
34 Servo motor (reciprocating means)
36 motor (second rotating means)
51 Servo motor (moving means)
62 Motor (rotating means, first rotating means)
71 Servo motor (reciprocating means)
80 Roll L1 Axis L2 Axis (Revolution axis)

Claims (4)

楕円状断面の管の端部を縮径させる方法であって、ロールを、上記管の周りに楕円状の回転軌跡を描くよう相対回転させ、かつ上記管の周りを相対的に一周する間、上記管の端部に連続して押し当て、しかも上記管の端部の長径側の部分には相対的に強く押し当て、上記管の端部の短径側の部分には相対的に弱く押し当てるとともに、上記管の軸線方向に相対移動させることにより、先端に向かうにしたがって管端部の長径を縮径させるとともに、管端部の短径を上記長径より小さい割合で縮径させて、管先端の断面をほぼ真円にすることを特徴とする管の成形方法。  A method of reducing the diameter of an end of a tube having an elliptical cross section, in which a roll is relatively rotated so as to draw an elliptical rotation trajectory around the tube, and while relatively rounding the periphery of the tube, Press continuously against the end of the tube, press relatively strongly against the longer diameter side of the end of the tube, and press relatively weakly against the shorter diameter side of the end of the tube In addition, by moving relatively in the axial direction of the tube, the major axis of the tube end is reduced toward the tip, and the minor axis of the tube end is reduced at a rate smaller than the major axis, thereby A method of forming a tube, characterized in that the cross-section of the tip is substantially a perfect circle. 楕円状断面の管の端部を縮径させる方法であって、ロールを、上記管の周りに相対回転させながら上記管に押し当てることにより、上記管の外周に環状溝を形成する第1工程と、その後、上記第1工程と同一又は他のロールを、上記管の周りに相対回転させるとともに、上記管の軸線方向に相対移動させながら、上記管の上記環状溝より先端側に押し当て縮径させる第2工程とを実行することを特徴とする管の成形方法。  A method of reducing the diameter of an end of a tube having an elliptical cross section, the first step of forming an annular groove on the outer periphery of the tube by pressing a roll against the tube while relatively rotating around the tube After that, the same or other roll as in the first step is rotated around the tube and is relatively moved in the axial direction of the tube while being pressed and contracted toward the tip side from the annular groove of the tube. A method for forming a tube, comprising performing a second step of making a diameter. 楕円状断面の管の端部を縮径させる装置であって、上記管を把持する把持手段と、上記管の外周に配されるロールと、このロールを上記管の軸線周りに相対回転させる回転手段と、この回転手段と同期して、上記ロールを上記管の径方向に往復動させる往復動手段と、上記ロールを上記管の軸線方向に相対移動させる移動手段とを備え、上記回転手段及び上記往復動手段によって、上記ロールが、相対的に上記管の周りを一周する間、楕円状の回転軌跡を描きながら上記管の端部に連続的に押し当てられ、しかも上記管の端部の長径側の部分には相対的に強く押し当てられ、上記管の端部の短径側の部分には相対的に弱く押し当てられることを特徴とする管の成形装置。A device for reducing the diameter of an end of a tube having an elliptical cross section, a gripping means for gripping the tube, a roll disposed on the outer periphery of the tube, and a rotation for relatively rotating the roll around the axis of the tube Means, and reciprocating means for reciprocating the roll in the radial direction of the tube in synchronization with the rotating means, and moving means for relatively moving the roll in the axial direction of the tube , the rotating means and By the reciprocating means, the roll is continuously pressed against the end of the tube while drawing an elliptical rotation trajectory while making a relatively round turn around the tube, and the end of the tube An apparatus for forming a pipe, characterized in that it is relatively strongly pressed against a part on the long diameter side and is relatively weakly pressed against a part on the short diameter side of the end of the pipe. 楕円状断面の管の端部を縮径させる装置であって、ロールと、このロールをそれから離れた公転軸の周りに回転させる第1回転手段と、上記管を上記公転軸から偏心させて把持する把持手段と、この把持手段を上記管の軸線周りに回転させる第2回転手段と、この第2回転手段と同期して、上記把持手段を上記公転軸と直交する方向に上記公転軸に対して相対的に往復動させる往復動手段と、上記ロールを上記管の軸線方向に相対移動させる移動手段とを備え、上記往復動手段によって上記管が上記ロールの回転軌跡に添うように位置され、上記ロールに押し当てられることを特徴とする管の成形装置。A device for reducing the diameter of an end of a tube having an elliptical cross section, comprising: a roll; first rotating means for rotating the roll around a revolution axis away from the roll; and gripping the pipe eccentrically from the revolution axis Gripping means, second rotating means for rotating the gripping means around the axis of the tube, and synchronizing the gripping means with respect to the revolution axis in a direction perpendicular to the revolution axis. and reciprocating means for relatively reciprocating Te, the roll and a moving means for relatively moving in the axial direction of the tube, the tube is positioned so accompany the rotation locus of the roll by the reciprocating means, An apparatus for forming a tube, wherein the apparatus is pressed against the roll.
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