JP2004351451A

JP2004351451A - 管の加工方法および加工装置

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Publication number: JP2004351451A
Application number: JP2003151022A
Authority: JP
Inventors: Makoto Nishimura; 誠西村; Masaru Kamiyama; 勝神山
Original assignee: Tokico Ltd
Current assignee: Tokico Ltd
Priority date: 2003-05-28
Filing date: 2003-05-28
Publication date: 2004-12-16
Anticipated expiration: 2023-05-28
Also published as: JP4359821B2

Abstract

【課題】安価な溶接管を使用しかつ効率的な平行スエージ加工を利用しても、優れた寸法形状精度と面粗度とを確保することができるようにする。
【解決手段】電気溶接管からなる素管２０にマンドレル２３を挿入した後、円筒状ダイ２４を移動させて平行スエージ加工を行い、素管２０の端部を前記マンドレル２３の平行成形部２７に密着させ、平行スエージ加工完了後、ダイ２４を素管２０から引抜き、前記マンドレル２３は素管２０内に残したまま、半径外方向から押ダイ３３を素管２０に接近させて、該素管２０の溶接ビード部をマンドレル２３と協働して押し潰す。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、管を塑性加工により所定寸法形状に加工する加工方法および該方法の実施に向けて好適な加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
管を用いたものとして、例えば油圧緩衝器があり、この油圧緩衝器としては、図８および図９に示すように、ピストン１を摺動可能に内装した内筒２を有底の外筒３内に納め、ピストン１に一端が連結されたロッド（ピストンロッド）４の他端部を、内筒２および外筒３の開口端部に共通に嵌合したロッドガイド５と外筒３の開口端部に嵌合したオイルシール６とを挿通して外部へ延ばし、内筒２内に封入された油液を、ピストン１に設けたピストンバルブ７および外筒３の内底部に設けたベースバルブ８を流通させて伸び行程および縮み行程の減衰力を発生させ、ピストンロッド４の進入、退出分の油液は内筒２と外筒３との間の、ガスおよび油液が封入されたリザーバ９で補償する構造のものがある。
【０００３】
このような油圧緩衝器において、前記外筒３の開口端部には、ロッドガイド５とオイルシール６とが圧入されて所定位置に配置されている。そして、これらロッドガイド５およびオイルシール６は、外筒３の開口端部を全周にわたってまたは周方向の複数箇所を部分的に内側に折り曲げて形成した曲げ片１０により抜止めされている（例えば、特許文献１参照）。また、前記外筒３の端部には、通常その外周側に圧入固定した状態で、バンプラバー（図示せず）を受止めるキャップ１１が装着され、このキャップ１１の内底側に所定個数（例えば、３個）設けた突起部１１ａ（図８）が前記曲げ片１０に当接することで、キャップ１１が位置決めされている。なお、１２は車軸側への取付部となるアイ、１３は車体側への取付部となる取付部材、１４はコイルスプリングを受けるばね受である。
【０００４】
ところで、上記油圧緩衝器を構成する外筒３の開口端部は、上記したようにその内径側がロッドガイド５の嵌合部として、その外径側がキャップ１１の圧入部としてそれぞれ供されるため、内径および外径の寸法はもとより、同心度、真円度等に高精度が要求される。また、外筒３の開口端部の内面が、上記したようにオイルシール６の嵌合部としても供されるため、オイルシール６の装入時にこれに傷を付けないように優れた面粗度を確保する必要があった。そこで従来は、電縫管等の電気溶接管を素管として用いて、その端部を機械加工（旋削）することにより所望の寸法形状精度と面粗度とを確保するようにしていた。
なお、電気溶接管（素管）の端部をスエージ加工（ロータリスエージ加工）により絞って、所定の寸法および形状を確保することが一部で行われている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平３−６８６５０号公報
【特許文献２】
特開平７−２６５９７９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、機械加工により端部加工を行う従来の方法によれば、精密加工を必要とするため、機械加工そのものに多くの工数と時間がかかり、加工コストの上昇が避けられない、という問題があった。また、機械加工により生じた切粉やバリが内面に付着して、これらが異物（コンタミネーション）として油圧緩衝器内に入り込む虞もあった。
また、電気溶接管の端部をスエージ加工する方法によれば、電気溶接管に存在する溶接ビード部（溶接部）がそのまま残ってしまうため、最終的に旋削による仕上加工が必要になり、根本的な解決には到らない。なお、特許文献２に記載の発明は、スエージ加工後に管端部内面にめねじを形成するようにしており、このように後加工を施す場合は、ビード残りがあってもそれほど問題とならない。また、素管としてシームレス管を用いるようにすれば、前記した仕上加工も不要になるが、この場合は、高価なシームレス管を使用するので、コスト負担の増大が避けられない。
【０００７】
本発明は、上記した問題点に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、安価な溶接管を使用しかつ効率的な平行スエージ加工を利用しても、優れた寸法形状精度と面粗度とを確保することができ、もってコストの低減並びに生産性の向上に大きく寄与する管の加工方法を提供し、併せてこの加工方法の実施に向けて好適な加工装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の方法は、溶接管からなる素管にマンドレルを挿入すると共に、ダイにより平行スエージ加工を行って素管を前記マンドレルに密着させ、次に、前記ダイを素管から引抜き、前記マンドレルは素管内に残したまま、半径外方向から押ダイを素管に接近させて、該素管の溶接部を前記マンドレルと協働して押し潰すことを特徴とする。
このように行う管の加工方法においては、平行スエージ加工により素管を絞ってその内面をマンドレルに密着させることで、優れた寸法形状精度および面粗度を確保することができる。また、最終的に押ダイとマンドレルとの協働により溶接管に存在する溶接部を押し潰すので、旋削による面倒な仕上加工が不要になる。
本発明の方法においては、素管にマンドレルを挿入した後、ダイにより平行スエージ加工を行うようにするのが望ましい。このように先にマンドレルを素管に挿入することで、平行スエージ加工中、素管とマンドレルとが擦り合うことがなくなり、管の内面に傷がつくことはない。この場合、素管の先端の内縁に、マンドレルとダイとの協働によりテーパ面を成形するようにしてもよい。また、素管の先端部に、マンドレルとダイとの協働により、半径内方への曲げ片として用いられる薄肉部を成形するようにしてもよい。
さらに、本発明の方法においては、円筒状ダイの内周に内径がわずかに拡大する逃げ部を設け、該逃げ部を潤滑油の油溜りとして用いるようにしてもよい。
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明に係る管の加工装置は、素管を支持するクランプと、該クランプに支持された素管に挿入可能なマンドレルと、該クランプに支持された素管に沿って平行移動するダイとを備えたスエージ加工機に、前記素管に対して半径外方向から接近離間する押ダイを付設したことを特徴とする。
本加工装置において、上記マンドレルには、素管の先端部を、規定の管壁よりも薄く成形するための成形面を設けるようにしてもよい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１〜図３は、本発明の実施の形態としての管の端部加工方法を順を追って示したものである。本実施の形態は、前記図８、９に示した油圧緩衝器の外筒３の端部を塑性加工により所定の寸法形状に仕上げようとするもので、ここでは、その素管２０として電気抵抗溶接管（電縫管）を用いるようにする。電縫管は、周知のように帯鋼を成形ロールにより管形状に連続成形して、その合せ部を抵抗加熱しながら圧接してなるもので、その管壁には、図５に示すように溶接ビード部２１が形成される。ただし、電縫管の製造においては、通常、ライン内でビードカットを行うので、溶接ビード部２１は、図５に示すように素管２０の外径側では平滑となっている。この場合、素管２０の内径側に残された溶接ビード２１は、素材条件、溶接条件等により、同図に示すように凸状ビード２１ａまたは凹状ビード２１ｂとして存在する。なお、この素管２０の途中には、図１に示すように事前のバルジ加工により膨出部２２が成形されているが、この膨出部２２は、前記ばね受１４（図８）を取付けるための係止部として利用される。
【００１１】
本実施の形態は、上記素管２０の端部に平行スエージ加工を加えることを特徴としており、このため、該素管２０に挿入可能なマンドレル２３とこのマンドレル２３に嵌合可能な円筒状ダイ２４とを用意する。マンドレル２３は、図４によく示されるように、マンドレル２３の本体部２３ａに対して段差面２５を介して続く小幅のテーパ成形部２６と、このテーパ成形部２６に続く平行成形部２７と、この平行成形部２７に続く、該平行成形部２７よりわずか小径の逃げ部２８とを備えている。平行成形部２７は、前記ロッドガイド５およびオイルシール６が嵌合される外筒３の端部内面３ａ（図９）に整合する寸法形状を有し、また、テーパ成形部２６は、この外筒３の開口端の内縁に必要とするテーパ面３ｃ（図７）に整合する寸法形状を有している。一方、ダイ２４は、前記キャップ１０が圧入される外筒３の外面３ｂ（図９）と整合する円筒内面２９を備えている。したがって、このダイ２４の円筒内面２９とマンドレル２３の平行成形部２７との間には、丁度、素管２０の肉厚とほぼ等しい間隙Ｓが形成され、また、ダイ２４の円筒内面２９とマンドレル２３の逃げ部２８との間には、素管２０の肉厚よりも大きな間隙Ｓ´が形成される（図４）。なお、ダイ２４の開口端部には、ダイ２４内に素管２０を導入するためのテーパ導入部３０が、ダイ２４の開口端より奥側部分には円筒内面２９より大径をなす凹状逃げ部３１が形成されている。
【００１２】
本発明の実施に際しては、図１に示すように、上記素管２０をスエージ成形機（平行スエージ成形機）のクランプ３２、３２に、上記マンドレル２３をスエージ成形機内に設けたクッションシリンダ（図示略）に、上記ダイ２４をスエージ成形機の可動部（図示略）にそれぞれ支持させる。しかして、このスエージ成形機には、クランプ３２に支持された素管２０に対して半径外方向から接近離間可能な押ダイ３３が配設されている。押ダイ３３は、上記スエージ加工後、マンドレル２３と協働して前記素管２０に存在する溶接部としての溶接ビード部２１（図５）を押し潰す役割をなすもので、図示を略すシリンダに支持されている。なお、この押ダイ３３の端面は、平坦形状としても、あるいは後述のスエージ加工後の粗管２０の外周形状に沿う湾曲形状としてもよい。
【００１３】
以下、本発明に係る管の端部加工方法を図１〜図３に基づいて詳細に説明する。
管の端部加工に際しては、図１に示すようにスエージ加工機のクランプ３２に素管２０を支持させる。この時、スエージ加工機に付設した回転機構（図示略）に素管２０を支持させ、前記クランプ３２による支持に先行して、前記回転機構のサーボモータを制御して、素管２０の溶接ビード部２１を、押ダイ３３による押方向へ正確に指向させる。なお、前記回転機構の制御は、例えば反射型レーザセンサで溶接ビード２１の位置を検出し、この検出信号に基づいて一旦荒位置決めした後、さらに画像処理によりパターンマッチングさせて正確に位置決めする方法を採用することができる。
【００１４】
上記準備完了後、図１の上半分に示すように、マンドレル２３とダイ２４とを一体的に前進させる。この時、ダイ２４は、その先端のテーパ導入部３０に素管２０の先端が当接する位置で、一旦その前進を停止させ、一方、マンドレル２３は、図１の下半分に示すように、その段差面２５に素管２０の先端が当接するまで素管２０に挿入し、そのまま位置固定する。そして、このマンドレル２３の位置固定後、ダイ２４をわずか前進させる。すると、素管２０の先端部がダイ２４のテーパ導入部３０に沿って絞られると共に、その先端部の内縁がマンドレル２３のテーパ成形部２６に押圧され、これにより、素管２０の先端部には、前記外筒３のテーパ面３ｃに相当するテーパ面が成形される（図３参照）。
【００１５】
その後、マンドレル２３の位置固定を解除して、これにクッションシリンダのクッション圧を負荷した状態とし、図２の上半分に示すようにダイ２４を前進させる。このダイ２４の前進により、素管２０の端部が次第に絞られ、いわゆる平行スエージ加工が進行し、この平行スエージ加工の進行による素管２０の伸びに応じてマンドレル２３がわずかずつ後退する。この時、前記テーパ面３ｃに続く素管２０の先端側は、マンドレル２３の平行成形部２７に対してダイ２４により押えられ、その内面が該平行成形部２７に密着する。これにより素管２０の先端部には、前記ロッドガイド５およびオイルシール６が嵌合される外筒３の内面３ａとして必要な内径寸法および前記キャップ１０が圧入される外筒３の外面３ｂとして必要な外径寸法が確保されると共に、必要な同心度および真円度が確保される。
【００１６】
一方、マンドレル２３の、前記平行成形部２７より先端側はわずか小径の逃げ部２８となっているので、この部分では素管２０の内面はマンドレル２３に密着せず、ダイ２４による絞りだけが進行する。しかして、ダイ２４の円筒内面２９には凹状逃げ部３１が設けられているので、素管２０の絞りに関与するダイ２４の成形部（ベアリング部）の長さが実質的に短縮され、これにより絞りに要する加工圧は低減し、また、かじり発生も抑制される。本実施の形態においては特に、このダイ２４の凹状逃げ部３１に、例えば強制的に圧力をかけて給油し、予め潤滑油を溜めておくようにしてもよく、この場合は、前記加工圧はより一層低減し、また、かじり発生は確実に防止される。
なお、素管によっては、その製造上、溶接ビード部の周方向における長さがばらつく場合がある。この素管の溶接ビード部におけるばらつきに対応するため、スエージ加工機の回転機構により、ビード部を中心として、素管を正逆方向に所定角度（例えば、１０度）させて、その回転毎に押ダイ３３により素管のビード部を押圧するようにすることが望ましい。このように所定角度毎に押ダイ３３によって素管のビード部を押圧するようにすれば、素管の溶接ビード部におけるばらつきに拘わらず、素管２０の内面を平滑に仕上げることができる。
【００１７】
このようにして平行スエージ加工は完了し、この完了により、図２の下半分に示すように、マンドレル２３を素管２０内に残したまま、ダイ２４のみを後退させる。そして、ダイ２４を素管２０から引抜くと同時に、図３の上半分に示すように、押ダイ３３を素管２０に対して半径外方向から接近させる。すると、素管２０に存在していた溶接ビード部２１が、この押ダイ３３によりマンドレル２３の平行成形部２７に押圧される。これにより、該溶接ビード部２１（凸状ビード２１ａ、凹状ビード２１ｂ）は押し潰され、図５に示すように、特に素管２０の内面は平滑に仕上がる。
その後は、図３の下半分に示すようにマンドレル２３を後退させて、素管２０から引抜くと共に、押ダイ３３を元の待機位置へ後退させ、これにて一連の管の端部加工は終了する。
【００１８】
このようにして前記油圧緩衝器の外筒（図８，９）３が完成するが、この完成した外筒３は、その開口端部が所望の寸法形状に仕上げられ、かつ所望の内面粗度に仕上られているので、該開口端部に対するロッドガイド５およびオイルシール６の嵌合組付けを円滑に行うことができると共に、キャップ１０の圧入を円滑に行うことができる。また、その開口端の内縁にはテーパ面３ｃが形成されているので、オイルシール６の装入組付けを円滑にするための面取り加工も不要になる。
【００１９】
ところで、この種の油圧緩衝器は、前記したように外筒３の開口端部を全周にわたってまたは周方向の複数箇所を部分的に内側に折り曲げて形成した曲げ片１０によりロッドガイド５およびオイルシール６の抜止めを図るようにしているが（図９）、この曲げ片１０の曲げ加工は加工長が短いこともあって、かなり困難となっていた。本発明者等は、この曲げ片１０の曲げ加工について鋭意検討した結果、図６に示すように、外筒３の先端部に規定の管壁よりも薄い薄肉部３Ａを設けることが、曲げ加工を円滑に行う上で、極めて有用であることを見出した。
【００２０】
以下の実施の形態は、上記した知見に基づいてなされたもので、ここでは、図７に示すように、上記実施の形態（図１〜３）で用いたマンドレル２３の、前記テーパ成形部２６と平行成形部２７との間に、前記平行成形部２７よりわずか大径をなすサブ平行成形部４０を設け、このサブ平行成形部４０と平行成形部２７との間をテーパ成形部４１により連接している。
上記したマンドレル２３を用いることにより、図２の上半分に示した平行スエージ加工の開始とともに、素管２０の端部がダイ２４により上記サブ平行成形部４０、テーパ成形部４１および平行成形部２７に押えられる。この結果、加工後の外筒３の端部は、図６に示したように、ロッドガイド５およびオイルシール６の嵌合に必要な規定の内径ｄ１を有する嵌合部３Ｂの外側（管端側）に、前記内径ｄ１よりもわずか大きな内径ｄ２（ｄ２＞ｄ１）を有する前記薄肉部３Ａを備えるとともに、この薄肉部３Ａと前記嵌合部３Ｂとの間に段差部３Ｃを備えた端部形状となる。
【００２１】
このようにして得られた外筒３は、前記した抜止め用の曲げ片１０（図９）をプレスにより曲げ加工する際、その薄肉部３Ａが段差部３Ｃを起点に極めて容易に内側に折り曲げられ、該曲げ片１０が簡単かつ精度よく形成されるようになる。
ここで、周方向の複数箇所を部分的に内側に折り曲げて曲げ片１０を形成する場合は、この曲げ片１０を形成する箇所のみを薄肉部３Ａとすればよく、この場合は、上記したマンドレル２３に設けられるサブ平行成形部４０およびテーパ成形部４１は、周方向に断続的に設けられることになる。
【００２２】
なお、上記各実施形態においては、ダイ２４として円筒状のものを用いたが、このダイ２４は、リング状であってもよい。リング状態のダイを用いる場合は、前記した油溜りとしての凹状逃げ部３１（図４）は不要になる。
また、本発明は、素管２０として、上記電縫管に代えて、ＴＩＧ溶接管、ＭＩＧ溶接管、プラズマ溶接管等の他の電気溶接管を用いることができることは、もちろんである。
【００２３】
【発明の効果】
以上、詳述したように本発明に係る管の加工方法および加工装置によれば、安価な溶接管を使用しかつ効率的な平行スエージ加工を利用しても、優れた寸法形状精度と面粗度とを確保することができ、コスト低減と生産性の向上とを達成できる。また、機械加工を行う場合のように異物混入の危険もないので、油圧緩衝器、シリンダ装置などの油圧機器の筒体の加工に向けて好適となる。
また、本発明の方法において、素管にマンドレルを挿入した後、ダイにより平行スエージ加工を行うようにする場合は、平行スエージ加工中、素管とマンドレルとが擦り合うことがなくなるので、管の内面に傷がつくことはなく、面粗度がより一層向上する。この際、素管の先端の内縁に、マンドレルとダイとの協働によりテーパ面を成形する場合は、後の面取り加工を省略できる。また、素管の先端部に、マンドレルとダイとの協働により、半径内方への曲げ片として用いられる薄肉部を成形する場合は、曲げ片の曲げ加工を容易に行うことができる。
さらに、本発明の方法において、筒状ダイの内周に内径がわずかに拡大する逃げ部を設け、該逃げ部を潤滑油の油溜りとして用いる場合は、成形圧の低減およびカジリ防止に大きく寄与するものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る管の加工方法の開始工程を示す断面図である。
【図２】本加工方法の中間工程を示す断面図である。
【図３】本加工方法の最終工程を示す断面図である。
【図４】本発明で用いるマンドレルおよびダイの構造を示す断面図である。
【図５】溶接ビード部の加工前後の状態を示す模式図である。
【図６】本発明の加工対象である外筒の望ましい端部形状を示す断面図である。
【図７】図６に示した外筒の加工に用いるマンドレルおよびダイの構造を示す断面図である。
【図８】本発明の加工対象である外筒を装備した油圧緩衝器の全体構造を示す断面図である。
【図９】図８に示した油圧緩衝器の要部構造を示す断面図である。
【符号の説明】
３油圧緩衝器の外筒
５ロッドガイド
６オイルシール
２０素管
２１溶接ビード部
２３マンドレル
２４ダイ
２６マンドレルのテーパ成形部
２７マンドレルの平行成形部
３１ダイの逃げ部
３３押ダイ
４０マンドレルのサブ平行成形部

Claims

溶接管からなる素管にマンドレルを挿入すると共に、ダイにより平行スエージ加工を行って素管を前記マンドレルに密着させ、次に、前記ダイを素管から引抜き、前記マンドレルは素管内に残したまま、半径外方向から押ダイを素管に接近させて、該素管の溶接部を前記マンドレルと協働して押し潰すことを特徴とする管の加工方法。
素管にマンドレルを挿入した後、ダイにより平行スエージ加工を行うことを特徴とする請求項１に記載の管の加工方法。
素管の先端の内縁に、マンドレルとダイとの協働によりテーパ面を成形することを特徴とする請求項２に記載の管の加工方法。
素管の先端部に、マンドレルとダイとの協働により、半径内方への曲げ片として用いられる薄肉部を成形することを特徴とする請求項２または３に記載の管の加工方法。
円筒状ダイの内周に内径がわずかに拡大する逃げ部を設け、該逃げ部を潤滑油の油溜りとして用いることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の管の加工方法。
素管を支持するクランプと、該クランプに支持された素管に挿入可能なマンドレルと、該クランプに支持された素管に沿って平行移動するダイとを備えた平行スエージ加工機に、前記素管に対して半径外方向から接近離間する押ダイを付設したことを特徴とする管の加工装置。
前記マンドレルに、素管の先端部を、規定の管壁よりも薄く成形するための成形面を設けたことを特徴とする請求項５に記載の管の加工装置。