JP2004503387A - 液圧式スエージプレス - Google Patents

Abstract

本明細書には、スエージプレスであって、スエージ加工工程中、ピストン部材３０が軸方向に移動したときダイシューを内方に駆動すべく複数のダイシュー４０と協働可能なピストン部材３０を備え、ピストン部材３０が所定の軸方向長さの周方向に配置された複数の支承面領域３３に分割された截頭円錐形の凹状領域３１を有し、支承面領域３３の各々が軸方向内端３５を有し、その軸方向内端は、軸方向内端３５にて支承面領域３３の各々の横方向端縁を形成する円周線３６の曲率半径値よりも小さく又は該曲率半径値に等しい曲率半径値を有し、これにより、上記ダイシュー４０の各々の外側支承面４１の少なくとも５０％が、スエージ加工工程中、ピストン部材３０の軸方向移動範囲に亙って隣接する上記支承面領域３３と支承係合状態に止まるようにしたスエージプレスが開示されている。

Description

【０００１】
本発明は、改良された液圧式スエージプレスに関する。
【０００２】
液圧式スエージプレスは、「ダイス（ｄｉｅｓ）」と呼ばれる適宜な工具列を用いて製品を冷間状態において１つの直径からより小さい直径に縮径させることのできる機械である。その製品は、典型的には、スチールで形成し且つ円筒状の形態とすることができるが、これは必ずしもそうであるとは限らない。流体動力コネクタの分野において、特に、上述した「製品」は、口輪すなわちフェルール（ｆｅｒｒｕｌｅ）と呼ばれて、ホースをホース端部に接続するために使用される。フェルール型コネクタは、勿論、その他の分野でも使用されているが、より高圧力及びより長い耐久レベルといったような、流体動力分野における要求の増大は、当該業界におけるフェルールはより多くの仕事をすることを要求され、その結果、より高性能のスエージプレスが不断に求められていることを意味する。
【０００３】
１つの従来形態のスエージプレスの設計は、概括的に、「コーン」型として説明することができる。この型式のスエージプレスは、液圧によって駆動されるピストンを利用し、該ピストンは、截頭円錐形の形態に凹状に形成された前側作用面を有している。この作用面は、各々が内方を向いたダイを保持する一連のシューと協働し得るようにされており、該シューは、ピストンの作用面と協働可能な部分的截頭円錐形の外側面を有している。使用する時には、ピストンが付与された液圧力の下で前進すると、シューの前進動作が阻止され、その結果、シュー及び接続されたダイは、内方に動いてスエージ加工動作を提供しなければならない。２コーンの構造のものを含んで、この基本的なコーン型の設計の多くの変更例が可能である。この設計の有利な点は、製造の容易性、従って低コスト、小型及びピストンの円錐角度のため、ピストンがダイに加えるスラスト力が３：１のように大きくすることのできる機械的利得の点である。このコーン設計の幾つかの不利益な点は、組立体の「深さ」、及びピストンの截頭円錐形面の曲率と協働するダイシューの部分截頭円錐形面の曲率とが一致しないことに起因する、形態の歪みである。この曲率の不一致は、曲がりが適合する箇所である線に沿ってのみ支承作用が実際に生じ、このことは、実際に荷重を受けたとき、円錐形面が変形し、また、荷重及びピストンの相対的位置に依存して種々の程度の顕著なぶつかりが生じることを意味する。最終的なスエージ加工直径の実際の測定はピストンにて行われるため、精度も低下する。この箇所における支承荷重は、極端に大きく、この型式の多くの機械は、かなりの量の潤滑剤が存在しないならば、荷重下にて焼付く。
【０００４】
コーン型設計の欠点の幾つかを解消するため、「シーザ（ｓｃｉｓｓｏｒ）」型として説明することのできる別形態のスエージプレスが開発されている。この型式のスエージプレスは、平坦な支承面を有する前方Ｖ字形の凹部を持つ、液圧力により駆動されるピストンを利用し、このピストンは、圧力を受けて、同様に平坦な支承面を有するＶ字形の凹部を持つ反力ブロックに向けて動く。ビストンと反力ブロックとの間には、ビストン又は反力ブロックの支承面の何れかと係合する平坦な支承面を有するダイ担持シューが配置されている。そのシュー（Ｖ字形凹部の隅部に配置されたものを除く）は、スエージ加工工程中、ピストンが反力ブロックに向けて動くとき、支承面に沿って摺動する。ダイ担持シューは、そのシューの間に配置されたばね部材により互いに隔てられた状態に保たれる。シーザ型設計の有利な点は、その前方から後方への寸法がコーン型の同様の寸法と比べて小さいことである。更に、シーザ型設計は、上述した全面での支承接触のため大きい荷重能力を有する。しかし、顕著な不利益な点は、コーン型は、３：１の大きい機械的利得を有する一方、シーザ型は、主として、１：１の機械的利得（すなわち、ピストンの１ｍｍの移動＝スエージ加工直径の１ｍｍの変化）であるため製造コストが高くなることである。その結果、シーザ型プレスのピストンは、コーン型プレスのピストンよりも遥かに大きくなろう。
【０００５】
コーン型スエージプレスの更なる変更例は、８ダイプレスの場合、ピストンの截頭円錐形面を八角形の形状に機械加工することを要し、該ダイプレスは、ほぼ平坦であるが傾斜した８つの支承面を有し、それらの支承面の各々は、ダイシューの平坦であるが傾斜した支承面と協働する。この八角形の形態は、プレスにて使用されるダイの数に対応して変更することになろう。この型式のスエージプレスは、シューの間に案内部材を配置し、また、ばね部材がシーザ型設計におけるばね部材と同様にシューの間にて作用することをも必要とする。この構成は、シーザ型機械と同様の全接触の支承面係合を有し、しかもコーン型設計と同様の機械的利得も有するという有利な点がある。この設計の不利益な点は、製造が困難であり、また、半径方向荷重を受けて、その構成は、最外側の反力性エネルギが小さい位置である八角形の円錐体の隅部にシューが摺動し勝ちとなることである。このことは、シューを正確な位置に保つためには、上述したシューガイドをシューの間に挿入しなければならないことを意味する。ガイドに少しの磨耗が生じてもスエージ加工動作は不規則的となるであろう。
【０００６】
一般に、スエージプレス装置の性能基準が増すに伴い、製造メーカは、シーザ型設計又はコーン型設計であり、円錐体の曲率の不一致の程度がより小さくなる、より大きい直径のものを製造する傾向にある。
【０００７】
スエージ加工荷重の増大に伴いスエージ機械の必要条件が増すと、その自由度も増大する。以前には、スエージ加工直径は、ピストンが１つの固定位置（行程の終点）まで動くようにし、直径の違う異なるダイセットを製造することで制御していた。この位置において、適合する円錐体の曲率を用いて最大の支承面積が達成される。これら機械の多くは、スエージプレス自体の実際のコストよりもダイ加工時の方がよりコスト高である。より現代的な機械は、ピストンの前進動作を制御し、従って、最小のダイの加工量で、仕上がったスエージ直径の広範囲な変動を達成することができる。
【０００８】
本発明の目的は、シーザ型機械と同様の性能を実現しつつ、コーン型スエージプレスの製造、コスト及び寸法上の有利な点を保持する改良されたスエージプレスを提供することである。
【０００９】
従って、本発明は、スエージ加工工程中、ダイシューを内方に駆動するのに使用し得るようにされたピストン部材を備えており、該ピストン部材は、截頭円錐形に形成された凹部を有し、該凹部は、所定の軸方向長さの周方向に配置された複数の支承面領域に分割され、上記支承面領域の各々は、軸方向内端を有し、該軸方向内端は、その支承面領域の上記軸方向内端にて上記ピストンの截頭円錐形に形成された領域の曲率半径値より小さい又は等しい曲率半径値を有する、スエージプレスを提供する。
【００１０】
１つの好ましい実施の形態において、支承面領域の軸方向内端は、一緒になって第一の曲率半径を有する円を形成し、その支承面領域の軸方向外端は、該第一の曲率半径に等しい曲率半径にて凹状に湾曲している。好ましくは、上記内端から任意の軸方向距離における支承面領域の曲率半径は上記第一の曲率半径に等しいようにする。第二の好ましい実施の形態において、その軸方向内端における支承面領域の各々が上記支承面領域の各々の隣接する端縁を接続する円の曲率半径よりも小さい第一の曲率半径を有し、これにより、支承面領域の上記軸方向内端には凹状のスカラップ状（帆立貝状）形成体が実現される。好ましくは、上記内端から任意の軸方向距離における支承面領域の曲率半径は上記第一の曲率半径に等しいようにする。好ましくは、支承面領域の各々が凹状領域の所定の周方向部分を占め、該周方向部分が等しく又は異なるようにする。しかし、周方向部分は軸方向内端から各々の軸方向位置にて等しい距離であることが好ましい。
【００１１】
本発明の好ましい特徴及び面は、本明細書の一部として作成された請求項２乃至１６に記載されている。
【００１２】
従来技術のスエージプレスと比較して本発明の好ましい実施の形態を添付図面に関して説明する。
【００１３】
先ず、図１及び図１ａを参照すると、ポート１４を介してチャンバ１３に入る加圧された液圧流体によって前方向１２に駆動される作動ピストン１１を採用する、従来の形態のコーン型スエージプレス１０の概略図的に図示されている。ピストン１１の前端面は截頭円錐形面１５を形成するように凹状にされており、該截頭円錐形面は、シュー部材１６の部分的截頭円錐形面１７と協働して作用するように係合し、上記部材１６の各々は内方を向いたダイ１８を担持している。ダイシュー１６は、プレス組立体の端部壁１９によって前方に動かないように規制され、これにより、ピストン１１が前方１２に向けて移動すると、シューは方向矢印２０で示すように内方に移動する。図１ａに図示するように、ダイシュー１６とピストン１１の截頭円錐形面１５との間の支承接触領域は、ピストンの製造方法に起因してほぼ１つの直線である。その結果、不当に長い支承領域が必要とされ、その結果、ピストンの前方移動方向１２において比較的に長いプレス組立体となり、また、本明細書にて上述したその他の問題点が生ずる。
【００１４】
図２には、シーザ型スエージプレスとして上記に説明したスエージプレス２１の別の既知の型式のものが図示されている。この型式のプレスにおいて、ピストン部材１１は反力ブロック２２に向けて移動するようにされ、ブロック２２及びピストン１１の対向する面はＶ字形の形態の平坦な支承面２３、２４、２５、２６によって形成される。支承面２３乃至２６は、ダイシュー１６の上の平坦な支承面を摺動可能に支持する一方、該ダイシューは、ばね部材２７によって分離されている。この形態は次のようにされている、すなわち、ピストン１１が前方向１２に向けて移動すると、ダイシュー（Ｖ字形の部分の隅部のシューを除いて）は支承面２３乃至２６に沿って摺動し、その結果ダイの間の内部領域を効果的に縮小させるような形態とされている。これらの機械は満足し得るように機能するが、製造がコスト高であり、また必要とされるピストンの寸法のため極めて大型となる。
【００１５】
図３ａ及び図３ｂには、上記の説明にて八角形のコーン型プレスとして記述した改造コーン型スエージプレスが図示されている。この場合、ダイシュー１６はピストン１１の平坦な傾斜した支承面と係合する平坦な傾斜した支承面を有している。ダイシュー１６の各々は、案内部材２８及びばね部材２７によって分離されている。
【００１６】
次に、図４、図４ａ、図５ａ及び図５ｂを参照すると、本発明によるスエージ加工装置にて使用することのできるピストン部材３０の１つの好ましい形態が図示されている。該ピストン部材３０はその前面３２に凹状の截頭円錐形領域３１を有しているが、該領域３１は、各々がプレス組立体にて使用されるダイシュー部分３４（図６ａ、図６ｂ）に対応する別々の周方向領域３３に分割されている。個別の領域３３の各々は凹状に形成され、内端３５における曲率半径３７が截頭円錐形領域３１の内端３５にて各部分３３の横方向端縁を接続する円周線３６の曲率半径よりも小さく又はこれに等しい。都合の良いことには、その外端３９における各部分３３の曲率半径３８がその内端３５における曲率半径３７に等しいようにする。好ましくは、部分３３の曲率半径はその内端３５から外端３９へのその長さに沿ってほぼ等しいようにする。協働するダイシュー４０は外側支承面４１を備え、その支承面４１もその両端に、そして好ましくはその長さに沿って、ピストン領域３３の曲率半径３７、３８に等しい曲率半径を有する。図５ａ、図５ｂに最も良く図示されるように、各領域３３の支承面はダイシューの外側支承面４１に正確に相応し、２つの部分の隣接する支承面の間に少なくとも５０％、好ましくは少なくとも７０％の支承係合状態が生じるようにする。
【００１７】
図７には、本発明の１つの好ましい実施の形態によるスエージプレスが断面図にて図示されている。このプレスは、軸方向において分離した２つの部分４２、４３にピストン３０の支承面３３を形成し、その間に傾斜部分４４が存在する状態を示す。ダイシュー４０は、その支承面４１が２つの軸方向部分４５、４６に同様に分離されており、これら２つの軸方向部分は、同様に傾斜部分４７によって分離され、該支承面は、その内端に導入傾斜部分４８を有して、ダイシュー４０がスエージ加工位置に迅速に接近することを許容する。ポート５０を介して加圧された液圧流体をチャンバ４９内に導入することでピストン３０の移動が実現される。図７の下半分には、後退した位置にあるピストン３０が図示され、ダイシュー４０は外側周方向位置にある。図７の上半分には、加圧された液圧流体をチャンバ４９内に導入した後でその結果、ダイシューは半径方向内方に移動してスエージ加工工程を行うよう軸方向に前進したピストン３０が図示されている。
【００１８】
その結果、図４及び図４ａに図示するように、ピストンの支承面３３とダイシュー４０の支承面４１との間のピストン３０の全ての作動位置にて完全な曲率の適合を可能にする、製造が容易な「クローバーリーフ」型式の形態が形成される。更に、八角形の円錐体の構成（図３ａ）と異なり、該構成は、シューガイドを必要とせず、荷重を受けたとき自然な位置となる。この形態は、シーザ型スエージプレスの安定性、支承領域係合及び精度を備える、コーン型スエージプレスの従来の有利な点及び製造の容易さの全てを可能にする。クローバーリーフの設計は支承接触状態を最大にし、その領域（すなわち多数のコーン部分）をより短くすることを許容し、従って、スエージプレスは全体として従来のコーン型機械よりも短くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のコーン型スエージプレスの概略断面図である。
【図１ａ】典型的なコーン型スエージプレスにおけるピストンとダイシューとの間の接触領域の図解図である。
【図２】従来のシーザ型スエージプレスの概略断面図である。
【図３ａ】従来の八角形コーン型スエージプレスの概略断面図である。
【図３ｂ】図３ａの線Ａ−Ａに沿った断面図である。
【図４】本発明によるスエージプレスにて使用可能である型式の作動ピストンの斜視図である。
【図４ａ】図４に図示した作動ピストンの正面図である。
【図５ａ】図４及び図４ａに図示した型式の作動ピストンと協働するダイシューの部分斜視図であり、実際には、作動ピストンの支承面領域の各々と協働する同様のダイシューが設けられることが理解される。
【図５ｂ】図５ａと同様であるが、作動ピストンが軸方向に移動した後のダイシューの異なる位置を示す図である。
【図６ａ】図４に図示したピストンと協働可能なダイシューの斜視図である。
【図６ｂ】図６ａに図示したダイシューの側面図である。
【図７】本発明の更なる実施の形態による中間的な傾斜路部分を有するスエージプレスの２つの作用位置を示す断面図である。

Claims (16)

1. スエージ加工工程中、ダイシューを内方に駆動するときに使用し得るようにされたピストン部材を備えるスエージプレスにおいて、該ピストン部材が、所定の軸方向長さの、截頭円錐形に形成され且つ周方向に配置された複数の支承面領域に分割された凹部を備え、該支承面領域の各々が、前記ピストンの截頭円錐形に形成された領域の前記支承面領域の前記軸方向内端における曲率半径よりも小さく又は該曲率半径に等しい曲率半径値を有する軸方向内端を備える、スエージプレス。
2. 請求項１に記載のスエージプレスにおいて、前記支承領域の各々の軸方向内端が、前記ピストンの截頭円錐形に形成された領域の前記支承面領域の前記軸方向内端における曲率半径値よりも小さい曲率半径値を有する、スエージプレス。
3. 請求項１又は２に記載のスエージプレスにおいて、前記支承面領域の各々の軸方向外端が、前記ピストン部材の截頭円錐形に形成された領域の前記支承面領域の該軸方向外端における曲率半径値よりも小さい曲率半径値を有する、スエージプレス。
4. 請求項３に記載のスエージプレスにおいて、前記支承面領域の前記内端の曲率半径が該支承面領域の外端の曲率半径に等しい、スエージプレス。
5. 請求項４に記載のスエージプレスにおいて、前記支承面領域の各々の曲率半径が該支承面領域の軸方向長さに沿って均一である、スエージプレス。
6. 請求項１乃至５の何れか１つに記載のスエージプレスにおいて、前記支承面領域の各々の外端がピストン部材の前面と一致する、スエージプレス。
7. 請求項１乃至６の何れか１つに記載のスエージプレスにおいて、前記支承面領域が前記ピストン部材の凹部の周の周りに一連の凹状面を形成する、スエージプレス。
8. 請求項１乃至７の何れか１つに記載のスエージプレスにおいて、周方向位置の各々にて、少なくとも２つの前記支承面領域が軸方向に列をなして提供され、それらの支承面領域が、前記ピストン部材の移動方向に対し、前記支承面領域の各々の角度よりも大きい角度を形成する傾斜面によって分離されている、スエージプレス。
9. 請求項１乃至７の何れか１つに記載のスエージプレスにおいて、前記支承面領域の各々と協働可能なダイシューが提供され、該ダイシューの各々が、スエージ加工工程中、前記ピストン部材の移動のかなりの部分に亙って隣接する前記支承面領域のかなりの部分と係合可能な外側支承面を有する、スエージプレス。
10. 請求項９に記載のスエージプレスにおいて、前記ダイシューの各々の外側支承面の少なくとも５０％が、スエージ加工工程中、前記ピストン部材の移動範囲に亙って隣接する前記支承面領域と支承係合状態に留まる、スエージプレス。
11. 請求項１０に記載のスエージプレスにおいて、前記ダイシューの各々の外側支承面の少なくとも７０％が、スエージ加工工程中、前記ピストン部材の移動範囲に亙って隣接する前記支承面領域と支承係合状態に留まる、スエージプレス。
12. 請求項８に記載のスエージプレスにおいて、前記ピストン部材の整合した支承領域の群の各々と協働可能なダイシューが提供され、該ダイシューの各々が、傾斜面によって分離された少なくとも２つの外側支承面を有し、前記外側支承面が、スエージ加工工程中、前記ピストン部材の前記支承面領域のかなりの部分と協働可能に係合し得るようにした、スエージプレス。
13. 請求項１２に記載のスエージプレスにおいて、前記外側支承面の少なくとも５０％が、スエージ加工工程中、前記ピストン部材の移動範囲に亙って隣接する前記支承面領域と支承係合状態に留まる、スエージプレス。
14. 請求項１３に記載のスエージプレスにおいて、前記外側支承面の少なくとも７０％が、スエージ加工工程中、前記ピストン部材の移動範囲に亙って隣接する前記支承面領域と支承係合状態に留まる、スエージプレス。
15. 請求項１１又は請求項１４に記載のスエージプレスにおいて、前記外側支承面のほぼ全てが、スエージ加工工程中、前記ピストン部材の移動範囲に亙って隣接する前記支承面領域と支承係合状態に留まる、スエージプレス。
16. 添付図面の図４乃至図７に関して本明細書に説明した、請求項１に記載のスエージプレス。

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