JP2002231546A - ソレノイドのチューブの接合方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 電磁弁等の構成部品として使用されるチュー
ブアッセンブリーの接合方法を改良し、より簡単でピン
ホールやヒケの問題のない製品を得る。 【解決手段】 ソレノイドのプランジャを摺動自在に収
納するガイドチューブ２を、該チューブの端部に設けら
れた固定鉄芯３、キャップ４等に嵌合して接合するため
の接合方法であって、前記固定鉄芯３又はキャップ４の
チューブ嵌合部に該チューブの端部が当接する段部を設
けるとともに、該段部の直下部にチューブ２の延長方向
に向かって斜め内側に切り込まれた溝状の切り込み１５
を全周にわたって形成することにより前記段部の肉厚を
チューブの肉厚と等しくし、チューブ２の端面を前記段
部の端面に当接させて、摩擦圧接法で当該チューブ２を
固定鉄芯３又はキャップ４に固着する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電磁弁等の構成部
品として使用されるソレノイドにおけるチューブアッセ
ンブリーの接合方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一方の端部に固定鉄芯が、また他方の端
部にキャップがそれぞれ固着されたガイドチューブの内
部に、該チューブの内面に沿って摺動自在なプランジャ
（可動鉄芯）を収納したチューブアッセンブリーが電磁
弁等の構成部品として使用されている。このチューブア
ッセンブリーを用いる電磁弁では、チューブ外周部に配
置したコイルに通電して固定鉄芯を励磁することによ
り、プランジャを当該固定鉄芯側に吸引し、その移動を
プッシュピンで伝達して、電磁弁のスプールを移動させ
るようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この種のソレノイドの
チューブは、全体を磁性体で構成すると、固定鉄芯によ
るプランジャの吸引力が発生しないため、非磁性体で構
成する必要があるが、チューブ全体を非磁性体で構成す
ると、当該チューブの肉厚分だけ有効磁路断面が小さく
なるため、プランジャの吸引力が低下する。したがっ
て、従来は、磁性材料で構成したチューブの一部を部分
的に非磁性体としていた。

【０００４】磁性体のチューブの一部を非磁性体とする
方法として従来採用された方法は、例えば、常態におい
ては磁性を示すが、焼鈍すると非磁性体となるセミオー
ステナイト鋼でチューブを製造し、部分的に焼鈍してそ
の部分を非磁性体とする方法（特開昭６３−４０３０４
号）や、磁性体のチューブと非磁性体のチューブを接合
一体化する方法である。

【０００５】一方、チューブ同士の接合やチューブと固
定鉄芯及びキャップとの固着は、従来電子ビーム溶接や
プラズマ溶接で行っていた。しかしながら、電子ビーム
溶接やプラズマ溶接でチューブと固定鉄芯及びキャップ
を固着する方法では、チューブが薄肉で、固定鉄芯やキ
ャップは厚肉のブロック状であるから、溶接部に熱変移
によるヒケやピンホールが発生することがあり、電磁弁
に組み込んだ場合に油漏れ等の問題が発生することがあ
った。

【０００６】そこで、本発明は、チューブアッセンブリ
ーの製造における上記チューブの固着方法として摩擦圧
接法を採用し、より簡単でピンホールやヒケの問題のな
い製品を得ることを課題としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は次のような構成を採用した。すなわち、本
発明にかかるチューブアッセンブリーの接合方法は、ソ
レノイドのプランジャを摺動自在に収納するガイドチュ
ーブを、該チューブの端部に設けられた固定鉄芯、キャ
ップ等に嵌合して接合するための接合方法であって、前
記固定鉄芯又はキャップのチューブ嵌合部に該チューブ
の端部が当接する段部を設けるとともに、該段部の直下
部にチューブの延長方向に向かって斜め内側に切り込ま
れた溝状の切り込みを全周にわたって形成することによ
り前記段部端面の肉厚をチューブの肉厚と等しくし、チ
ューブの端面を前記段部の端面に当接させて、摩擦圧接
法で当該チューブを固定鉄芯又はキャップに固着するこ
とを特徴としている。

【０００８】この接合方法によれば、チューブを固定鉄
芯又はキャップに嵌合し、該チューブと肉厚が等しい段
部に当接させた状態で摩擦圧接法により接合するので、
位置決めが簡単で、固定鉄芯、キャップ等に対するチュ
ーブの接合を比較的簡単かつ迅速に行うことができ、し
かも熱変移等の問題が生じない。摩擦圧接法で接合する
と、接合端部にバリが発生するが、チューブ外面側のバ
リは切削等で容易に除去することができる。一方、内面
側に発生するバリは、チューブの両端部が固定鉄芯とキ
ャップで閉塞されているため外部へ取り出すことはでき
ないが、本発明では、接合部の直下部に全周にわたって
バリを受け入れる切り込みが設けられているので、上記
チューブの内面側に発生するバリが当該切り込みの内部
に吸収される。このため、接合部に隙間ができたり、剥
離したバリがチューブの内面側に漏出して電磁弁の油に
混入するような問題が生じる恐れはない。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
について具体的に説明する。図１は本発明にかかるソレ
ノイドのチューブアッセンブリーの１例を表すもので、
このチューブアッセンブリー１は、チューブ２の一方の
端部に固定鉄芯３が、また反対側の端部にキャップ４が
それぞれ固着されている。チューブ２は、図のＸで示す
部分が磁性体（例えばＳＵＳ６３０）で、Ｙで示す部分
が非磁性体（例えばＳＵＳ３１６Ｌ、ＳＵＳ３０４Ｌ、
ＳＵＳ３２１等）で作られ、両者がＺで示す部分で接合
一体化されている。この接合は、摩擦圧接法で容易に行
うことができる。

【００１０】固定鉄芯３とキャップ４は、いずれも磁性
体で作られている。具体的には、交流（ＡＣ）用は例え
ば電磁ステンレス鋼Ｋ−Ｍ３１、直流（ＤＣ）用は例え
ばＳ１０Ｃ〜Ｓ１５Ｃ等の炭素鋼である。固定鉄芯３
は、図２に示すように、頭部７とフランジ状の拡径部８
と胴部９を備え、前記頭部７と拡径部８との間には環状
の溝１０が設けられている。また、胴部９の端部から中
間部まではチューブ２が外嵌する若干細い嵌合部１１と
なっており、該嵌合部よりも頭部側の部分は嵌合部より
もチューブの肉厚分だけ径が大きい大径部１２となって
いるため、両者の境界部には段部１３が全周にわたって
形成されている。なお、固定鉄芯３の芯部には、プッシ
ュピン挿通用の通孔１６が形成されている。

【００１１】前記嵌合部１１と大径部１２との境界部に
形成された段部１３の直下部には、図２（ｂ）に示すよ
うに、チューブの延長方向に斜めに切り込まれた切り込
み（バリ溝）１５が全周にわたって形成されている。こ
のバリ溝１５の形状は、断面概略菱形であり、その傾斜
角αの好ましい大きさは約６０度（５０〜７０度）であ
る。また、一般的に好ましい寸法例を例示すれば、溝の
深さｄは１．０〜３．５ｍｍ、溝幅ｗは３．０〜５．５
ｍｍであり、嵌合部１１と大径部１２の差すなわち段部
１３の高さ（肉厚）ｈは、接合するチューブ２の肉厚と
等しく、通常は０．８〜２ｍｍである。バリ溝１５の形
状・寸法は、摩擦圧接によって内面側に生じるバリをう
まく吸収できるものであればよいので、上記形状・寸法
に限定されるものではなく、各部の材質や寸法によって
最適のものとすればよい。

【００１２】一方、上記キャップ４は、図３に示すよう
に、固定鉄芯３と似た形状で、頭部２０、大径部２１、
嵌合部２２、通孔２３、環状の溝２４等が設けられてい
る。キャップ４には、固定鉄芯３の拡径部８に相当する
ものは設けられていない。嵌合部２２と大径部２１との
境界部には上記と同様な段部２５とバリ溝２６が形成さ
れている。

【００１３】つぎに、上記チューブ２と固定鉄芯３及び
キャップ４の接合方法について説明する。この接合は、
まずチューブ２の一方の端部にキャップ４（又は固定鉄
芯３）を摩擦圧接法によって固着し、然る後反対側の端
部に固定鉄芯３（又はキャップ４）を同様に摩擦圧接法
によって固着する。摩擦圧接法は、接合しようとする部
材同士を突き合わせて押圧しつつ高速で相対回転させる
ことにより、摩擦熱で部材同士を接合する方法である。
この方法の利点は、異種金属同士であっても極めて迅速
に接合することができることであり、したがって、熱の
影響を受ける部分が少なく、接合部以外の部分の材質に
殆ど影響がない。

【００１４】図４は、磁性体と非磁性体で作られた短い
チューブ同士を接合してソレノイド用のガイドチューブ
とする例を表すもので、摩擦圧接機の主軸側（スピンド
ル側）Ｓと固定側（テーブル側）ＴのチャックＣでそれ
ぞれ素材である短いチューブ２ａ，２ｂを保持し、両者
を突き合わせて回転させつつ固定側を主軸側に送り込ん
で両者を押しつけ合う。これにより、両チューブが図に
示すように接合一体化される。接合部の内外にはバリＢ
が生じるが、これは接合終了後に油圧単能盤等を用いて
切削除去すればよい。

【００１５】また、図５（ａ）はキャップ４とチューブ
２を接合する例を表し、主軸側（回転側）Ｓにキャップ
４を保持し、固定側Ｔにチューブを保持して摩擦圧接を
行う。図とは逆に、主軸側Ｓにチューブ２を保持し、固
定側Ｔにキャップ４を保持して行なってもよい。この場
合、内面接合部の酸化膜発生を抑制するため、不活性ガ
ス（例えば窒素ガス、アルゴンガス等）Ｎを注入する必
要がある。図７は、不活性ガスを注入するための構造を
表すもので、同図（ａ）は可動側を、同図（ｂ）は固定
側をそれぞれ表す。図中の５０は不活性ガス用ロータリ
ージョイント、５１は油圧用ロータリージョイント、５
３は不活性ガス供給口、５５は不活性ガス吹き出し口を
表す。接合完了状態では、図５（ｂ）に示すように、接
合部の外面側と内面側にバリＢが生じるが、内面側のバ
リは環状のバリ溝２６内に受け入れられ、チューブ内に
は漏出しない。外面側のバリは油圧単能盤等を用いて切
削除去すればよい。

【００１６】図６は上記のように一方の端部にキャップ
４が固着されたチューブ２の反対側の端部に固定鉄芯３
を接合する方法を表す。この場合は、チューブの内部に
プランジャ３０、プッシュピン３２、Ｏリング３３等を
組み付けておく。摩擦圧接は、固定鉄芯３を主軸側Ｓに
保持し、固定側Ｔにチューブを保持して行う。固定鉄芯
３を固定側Ｔに、チューブ２を主軸側Ｓに保持して行っ
てもよい。この場合も、上記と同様に、不活性ガスを注
入する。なお、以上に述べた不活性ガスの注入は、回転
側、固定側の双方からの注入が可能である。この接合に
より、接合部の外面側と内面側にバリＢが生じるが、上
記と同様に、外面側のバリは油圧単能盤等で切削除去す
ればよい。また、内面側のバリは環状のバリ溝１５内に
受け入れられるので、問題はない。

【００１７】（実施例）本発明によって図１に示すチュ
ーブアッセンブリー１を製作した。まず、磁性体である
ＳＵＳ６３０のチューブと非磁性体であるＳＵＳ３１６
Ｌのチューブ同士を摩擦圧接法により接合して、一部が
非磁性体で他の部分が磁性体であるチューブ２を製作し
た。この時のチューブ端部の断面の直角度は０．１ｍｍ
以内である必要があった。なお、摩擦圧接時の寄り代は
片側２ｍｍ、両チューブで計４ｍｍであった。この圧接
によって発生したバリは油圧単能盤で切削除去した。

【００１８】上記のようにして得られたチューブ２の一
方の端部にキャップ４を摩擦圧接法で固着し、同様に反
対側の端部に固定鉄芯３を固着した。この場合は、いず
れもチューブ２側に寄り代が約５ｍｍ必要であった。上
記いずれの摩擦圧接でも、接合部内面側に窒素ガスを注
入した。なお、キャップ４、固定鉄芯３等として黒染処
理がなされた炭素鋼（例えばＳ１５Ｃ）を用いる場合
は、圧接部の皮膜を前もって除去しておく必要があっ
た。摩擦圧接の加工時間は、ワークの着脱時間７秒（Ｏ
リング、プッシュピン等の組み付け時間は除く）を含め
ても約１５秒程度であった。

【００１９】上記のようにして得られたチューブアッセ
ンブリーを動破壊圧力テストしたところ５００Ｋｇ／ｃ
ｍ² の圧力に十分耐えることができた。圧力をさらに上
昇し続けると、チューブに亀裂が発生したが、この亀裂
発生箇所は摩擦圧接による接合箇所ではなく、母材の部
分であった。

【００２０】図８は、このようにして得られたチューブ
アッセンブリー１を組み込んだ電磁弁を表すもので、チ
ューブ２の外周部には例示用のコイル６０が設けられて
いる。また、チューブアッセンブリー１のプッシュピン
３２は固定鉄芯３を貫通して電磁弁のスプール軸６３端
部に対向している。６５はプランジャ復帰用のコイルバ
ネ、６６はスプールである。この電磁弁は従来のものに
比べてなんら遜色なく、好適に実用することができた。

【００２１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
にかかるソレノイドのチューブの接合方法によれば、チ
ューブアッセンブリーの接合を簡単かつ迅速に行うこと
が可能となり、接合部に熱の影響やチューブ内部へのバ
リのはみ出しがなく、十分な耐圧性を備えた高品質のチ
ューブアッセンブリーを能率よく製作することが可能と
なった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によって製作されたチューブアッセンブ
リーを例示する一部断面図である。

【図２】摩擦圧接前の固定鉄芯の一部を断面で表した正
面図（ａ）及び要部の拡大断面図（ｂ）である。

【図３】摩擦圧接前のキャップの一部を断面で表した正
面図である。

【図４】チューブ同士の接合法の説明図（ａ）及び得ら
れた接合品の断面図（ｂ）である。

【図５】チューブにキャップを固着する方法の説明図
（ａ）及び得られた接合品の断面図（ｂ）である。

【図６】チューブに固定鉄芯を固着する方法の説明図で
ある。

【図７】不活性ガス注入のための摩擦圧接装置の一部断
面図であり、（ａ）は回転側、（ｂ）は固定側である。

【図８】チューブアッセンブリーを組み込んだ電磁弁の
一部断面図である。

【符号の説明】

１ チューブアッセンブリー ２ チューブ ３ 固定鉄芯 ４ キャップ １３ 段部 １５ 切り込み（バリ溝） ２５ 段部 ２６ バリ溝 Ｂ バリ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松井 正仁 大阪市北区同心１丁目４番２号 日本ノー ス株式会社内 Ｆターム(参考） 3H106 EE35 GA14 GA25 JJ02 JJ05 4E067 BG00 DA17 EB00 5E048 AB01 AD03

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ソレノイドのプランジャを摺動自在に収
   納するガイドチューブを、該チューブの端部に設けられ
   た固定鉄芯、キャップ等に嵌合して接合するための接合
   方法であって、前記固定鉄芯又はキャップのチューブ嵌
   合部に該チューブの端部が当接する段部を設けるととも
   に、該段部の直下部にチューブの延長方向に向かって斜
   め内側に切り込まれた溝状の切り込みを全周にわたって
   形成することにより前記段部端面の肉厚をチューブの肉
   厚と等しくし、チューブの端面を前記段部の端面に当接
   させて、摩擦圧接法で当該チューブを固定鉄芯又はキャ
   ップに固着することを特徴とするソレノイドのチューブ
   の接合方法。
2. 【請求項２】 前記切り込みは、傾斜角度が５０〜７０
   度、深さが１．０〜３．５ｍｍで、これによって形成さ
   れる段部端面の肉厚がチューブの肉厚と等しくなる大き
   さである請求項１に記載のソレノイドのチューブの接合
   方法。
3. 【請求項３】 摩擦圧接法による接合時に、当該接合部
   に向けて不活性ガスを注入して酸化膜の発生を抑制する
   請求項１又は２に記載のソレノイドのチューブの接合方
   法。