JP2007319919A - パイプのエキスパンド加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】パイプの破断を防止できるパイプのエキスパンド加工装置を提供すること。
【解決手段】エキスパンド加工装置10Aは、周方向に複数個のダイセグメント12に分割されたダイ11Aを備えている。ダイ11Aの互いに隣り合う２個のダイセグメント12、12のうち、一方のダイセグメント12の外周面の側縁部と、他方のダイセグメント12の外周面の側縁部とに、それぞれ、ダイ11Aの長さ方向に延びた半凹所部13が設けられている。両ダイセグメント12、12が互いに組み合わされた状態において、両ダイセグメントの外周面の分割部に半凹所部同士の合体により凹所部14が形成されている。凹所部14内に、パイプ１の該凹所部14に対応する部位1aを支持する支持板20が、一方の半凹所部13の底部13aと他方の半凹所部13の底部13aとに跨って配置されている。
【選択図】図９

Description

本発明は、例えば、パイプをエキスパンド加工する装置及び方法、並びに、パイプにフランジ等の被接合部材を接合する装置及び方法に関する。

従来、パイプにフランジ等の被接合部材を接合する方法として、例えば次の方法が知られている。

パイプを被接合部材に設けられた挿通孔内に挿通するとともに、パイプの中空部内にエキスパンド加工用ダイを配置する。このダイは、楔孔部を有するとともに、該楔孔部を中心に周方向に複数個のダイセグメントに分割されている。次いで、マンドレルの楔部をダイの楔孔部内に差し込むことにより、ダイの各ダイセグメントをパイプの半径方向外向きに移動させる。これにより、パイプをエキスパンド加工（即ち拡管加工）し、パイプに被接合部材を接合する。なお、この接合方法はリッジロック方法とも呼ばれている（例えば、特許文献１〜３参照）。

また、パイプに被接合部材を接合する方法ではないが、円筒体（パイプ）をエキスパンド加工する方法として、例えば特開２００２−２２４７４３号公報に開示された方法が知られている（特許文献４参照）。
特開昭４−８８１８号公報（第２頁、第８図） 特開平１１−３６８５９号公報 特開平７−２２３０３０号公報（段落番号0004〜0007、図５〜７） 特開２００２−２２４７４３号公報

ところで、従来のエキスパンド加工方法によってパイプをエキスパンド加工する場合には、次の問題があった。この問題について図２０に基づいて説明すると次のとおりである。

同図において、（１００）は、断面円形状のパイプ（１０１）をエキスパンド加工するエキスパンド加工装置である。このエキスパンド加工装置（１００）は、ダイ（１１１）とマンドレル（１１８）を備えている。ダイ（１１１）はパイプ（１０１）の中空部（１０３）内に配置されている。このダイ（１１１）は、一般に、周方向に４個〜８個のダイセグメント（１１２）に分割されており、同図では、４個のダイセグメント（１１２）（１１２）（１１２）（１１２）に均等に分割されている。マンドレル（１１８）の先端部に設けられた楔孔部（１１９）は、ダイ（１１１）の中心部に設けられた楔孔部（１１５）内に差し込まれている。

このダイ（１１１）とマンドレル（１１８）を用いてパイプ（１０１）をエキスパンド加工する場合において、同図に示すように、エキスパンド加工時には、ダイ（１１１）の互いに隣り合う２個のダイセグメント（１１２）（１１２）の間が開き、該両ダイセグメント（１１２）（１１２）間に隙間（Ｓ０）が生じる。パイプ（１０１）のこの隙間（Ｓ０）に対応する部位（１０４）は、ダイセグメント（１１２）と接触していないので、この部位（１０４）と、パイプ（１０１）のダイセグメント（１１２）と接触している部位との間に、拡管量の差が生じる。そのため、この部分（１０４）がエキスパンド加工時に破断し易いという問題があった。

一方、ダイ（１１１）の分割数を多くすれば、エキスパンド加工時に、互いに隣り合う２個のダイセグメント（１１２）（１１２）間に生じる隙間（Ｓ０）は小さくなるため、上記の拡管量の差が小さくなり、その結果、パイプ（１０１）の破断が生じ難くなる。しかしながら、この場合、ダイ（１１１）の分割数が増加することに伴い、各ダイセグメント（１１２）の移動精度が低下する。そのため、上記の問題に対して十分な改善を図れないし、更に、パイプ（１０１）に対して均一なエキスパンド加工を施すことが困難になる。さらに、ダイ（１１１）のパイプ（１０１）中空部（１０３）内へのセッティング作業が面倒になる。

本発明は、上述した技術背景に鑑みてなされたもので、その目的は、パイプの破断を防止できるパイプのエキスパンド加工装置、該加工装置を用いたパイプと被接合部材との接合装置、前記加工装置を用いたパイプのエキスパンド加工方法、及び、前記加工装置を用いたパイプと被接合部材との接合方法を提供することにある。

本発明は以下の手段を提供する。

［１］ 周方向に複数個のダイセグメントに分割されたダイを備え、
ダイの各ダイセグメントは、エキスパンド加工時に、パイプの中空部内にダイが配置された状態でパイプの半径方向外向きに移動されるパイプのエキスパンド加工装置において、
ダイの互いに隣り合う２個のダイセグメントのうち一方のダイセグメントの外周面の側縁部と他方のダイセグメントの外周面の側縁部とに、それぞれ、ダイの長さ方向に延びた半凹所部が設けられるとともに、両ダイセグメントが互いに組み合わされた状態において、両ダイセグメントの外周面の分割部に半凹所部同士の合体により凹所部が形成されており、
凹所部内に、パイプの該凹所部に対応する部位を支持する支持板が配置されており、
両ダイセグメントは支持板に対して該支持板の幅方向両側方に移動可能であることを特徴とするパイプのエキスパンド加工装置。

［２］ 凹所部内に支持板が一方の半凹所部の底部と他方の半凹所部の底部とに跨って配置されるとともに、
凹所部内に支持板が配置された状態において、一方の半凹所部の底部と他方の半凹所部の底部とがそれぞれ支持板の裏面に対して支持板の幅方向に摺動可能である前項１記載のパイプのエキスパンド加工装置。

［３］ ダイは、凹所部の幅方向への支持板の片寄りを防止する片寄り防止手段を備えている前項１又は２記載のパイプのエキスパンド加工装置。

［４］ 片寄り防止手段は、各半凹所部の底部に設けられ、支持板を凹所部の幅方向中央部に誘導する、凹所部の幅方向中央部に向かって上り勾配の誘導傾斜面と、支持板の裏面に該支持板の長さ方向に延びて設けられ、各誘導傾斜面に対応する被誘導傾斜面を有する被誘導窪み溝部と、を備えている前項３記載のパイプのエキスパンド加工装置。

［５］ 片寄り防止手段は、各半凹所部の底部に設けられ、支持板を凹所部の幅方向中央部に誘導する、凹所部の幅方向中央部に向かって下り勾配の誘導傾斜面と、支持板の裏面に該支持板の長さ方向に延びて設けられ、各誘導傾斜面に対応する被誘導傾斜面を有する被誘導突出条部と、を備えている前項３記載のパイプのエキスパンド加工装置。

［６］ 片寄り防止手段は、凹所部内における支持板の幅方向両側の隙間内にそれぞれ配置され、支持板を凹所部の幅方向中央部に向かって付勢する付勢手段を備えている前項３記載のパイプのエキスパンド加工装置。

［７］ 一方のダイセグメントに支持板がその幅方向に移動可能に連結されるとともに、
他方のダイセグメントに支持板がその幅方向に移動可能に連結されている前項１〜６のいずれかに記載のパイプのエキスパンド加工装置。

［８］ パイプの断面形状は多角形状であるとともに、該パイプの各角部の断面形状は略円弧状であり、
ダイは、パイプの各平坦壁部の幅方向中間部に対応する位置で分割されており、
ダイの各ダイセグメントは、エキスパンド加工時に、パイプの各角部に向かってパイプの半径方向外向きに移動されるものである前項１〜７のいずれかに記載のパイプのエキスパンド加工装置。

［９］ 被接合部材に設けられた挿通孔内に挿通されたパイプをエキスパンド加工することにより、パイプに被接合部材を接合する、パイプと被接合部材との接合装置において、
パイプをエキスパンド加工する装置として、前項１〜８のいずれかに記載のパイプのエキスパンド加工装置を備えていることを特徴とする接合装置。

［１０］ ダイの外周面に、パイプの挿通孔内への挿通部分の軸方向両側近傍部分を外側に局部的に膨出させる２個の押圧凸部が設けられている前項９記載の接合装置。

［１１］ 前項１〜８のいずれかに記載のパイプのエキスパンド加工装置を用いて、パイプのエキスパンド加工を行うことを特徴とするパイプのエキスパンド加工方法。

［１２］ 被接合部材に設けられた挿通孔内に挿通されたパイプをエキスパンド加工することにより、パイプに被接合部材を接合する、パイプと被接合部材との接合方法において、
パイプをエキスパンド加工する装置として、前項１〜８のいずれかに記載のパイプのエキスパンド加工装置を用いて、パイプのエキスパンド加工を行うことを特徴とするパイプと被接合部材との接合方法。

本発明は以下の効果を奏する。

［１］の発明では、互いに隣り合う２個のダイセグメントの外周面の分割部に半凹所部同士の合体より凹所部が形成されており、凹所部内に、パイプの該凹所部に対応する部位を支持する支持板が配置されている。したがって、エキスパンド加工時に生じる両ダイセグメント間の隙間が、凹所部内における支持板の幅方向両側の隙間に二分されるとともに、更に、パイプの凹所部に対応する部位が支持板によって支持される。これにより、パイプの各ダイセグメント及び支持板と接触していない部位の幅が小さくなる。そのため、この部位と、パイプの各ダイセグメント及び支持板と接触している部位との間に生じる拡管量の差を小さくすることができ、もってパイプの破断を防止できる。

さらに、ダイの分割数を増加しなくても、この部位の幅を小さくできることから、ダイの分割数の増加に伴う各ダイセグメントの移動精度の低下を防止できる。これにより、パイプに対して均一なエキスパンド加工を施すことができるし、ダイのパイプ中空部内へのセッティング作業を容易に行うことができる。

さらに、両ダイセグメントが支持板に対して該支持板の幅方向両側方に移動可能であることにより、エキスパンド加工時に各ダイセグメントが所定方向に確実に移動できる。

［２］の発明では、凹所部内に支持板が一方の半凹所部の底部と他方の半凹所部の底部とに跨って配置されるとともに、凹所部内に支持板が配置された状態において、一方の半凹所部の底部と他方の半凹所部の底部とがそれぞれ支持板の裏面に対して支持板の幅方向に摺動可能である。これにより、エキスパンド加工時に各ダイセグメントが所定方向に更に確実に移動できる。さらに、支持板が各半凹所部の底部で支持され、これにより、パイプの凹所部に対応する部位を支持板によって確実に支持できる。

［３］の発明では、ダイは、凹所部の幅方向への支持板の片寄りを防止する片寄り防止手段を備えているので、凹所部内における支持板の幅方向両側の隙間を確実に均等にすることができる。これにより、パイプの破断を確実に防止できる。

［４］〜［６］の発明では、いずれも、支持板の片寄りを確実に防止できる。これにより、パイプの破断を更に確実に防止できる。

［７］の発明では、一方のダイセグメントに支持板がその幅方向に移動可能に連結されるとともに、他方のダイセグメントに支持板がその幅方向に移動可能に連結されているので、ダイの各ダイセグメントと各支持板とが互いに一体化されている。そのため、ダイのパイプ中空部内へのセッティング作業を容易に行うことができる。

［８］の発明では、パイプの断面形状は多角形状であるとともに、該パイプの各角部の断面形状は略円弧状であり、ダイは、パイプの各平坦壁部の幅方向中間部に対応する位置で分割されており、ダイの各ダイセグメントは、エキスパンド加工時に、パイプの各角部に向かってパイプの半径方向外向きに移動されるものである。したがって、断面形状が多角形状のパイプにおいて、該パイプの各角部を平坦壁部よりも重点的にエキスパンド加工することができて、該各角部を外側に大きく膨出させることができる。

［９］の発明では、パイプをエキスパンド加工する装置として、上記発明に係るエキスパンド加工装置が用いられているので、パイプに被接合部材を接合する際に、パイプの破断を防止できる。

［１０］の発明では、ダイの外周面に、パイプの挿通孔内への挿通部分の軸方向両側近傍部分を外側に局部的に膨出させる２個の押圧凸部が設けられているので、このダイを用いてエキスパンド加工を行うことより、パイプに対する被接合部材の抜け強度を向上できる。

［１１］の発明では、パイプをエキスパンド加工する装置として、上記発明に係るエキスパンド加工装置を用いて、パイプのエキスパンド加工を行うので、パイプに被接合部材を接合する際に、パイプの破断を防止できる。

次に、本発明の好ましい幾つかの実施形態について図面を参照して以下に説明する。

図１〜図９は、本発明の第１実施形態に係るパイプのエキスパンド加工装置を説明する図である。

この第１実施形態では、本第１実施形態のエキスパンド加工装置を用いてパイプをエキスパンド加工することにより、パイプに被接合部材を接合する場合を例にとって説明する。

図１において、（Ａ１）は、パイプ（１）に被接合部材（５）が接合されて製造された接合構造体である。

パイプ（１）の断面形状は、多角形状であり、本第１実施形態では四角形状である。また、パイプ（１）はその長さ方向（即ちその軸方向）に延びた断面略四角形状の中空部（３）を有している。

パイプ（１）は、長さ方向に延びるとともに周方向に互いに並んだ４個の平坦壁部（１ａ）（１ａ）（１ａ）（１ａ）と、互いに隣り合う２個の平坦壁部（１ａ）（１ａ）間に介在された角部（１ｂ）とを有している。各角部（１ｂ）の断面形状は、所定の曲率半径の円弧状である。

パイプ（１）は、弾性変形及び塑性変形可能な材料からなり、例えば金属からなり、詳述するとアルミニウム又はアルミニウム合金からなる。ただし本発明では、パイプ（１）の材質はアルミニウム又はアルミニウム合金であることに限定されるものではなく、その他に、例えば、鉄、鋼、銅等の金属であっても良いし、プラスチックであっても良い。また、パイプ（１）は、例えば押出材からなるものであっても良いし、その他の方法で製作されたものであっても良い。

被接合部材（５）は、例えば、他の部材に取り付けられるフランジとして用いられるものである。この被接合部材（５）は、平面視略四角形状の板状のものであり、４個の突片部（５ａ）（５ａ）（５ａ）（５ａ）を一体に有している。各突片部（５ａ）の先端部にはボルト挿通孔（５ｂ）等の締結具挿通孔が設けられている。ただし本発明では、被接合部材（５）はフランジとして用いられるものであることに限定されるものではなく、その他に、例えば、ブラケットやステイを有するものであっても良いし、その他の目的に用いられるものであっても良い。

被接合部材（５）の中央部には、パイプ（１）が挿通される挿通孔（６）が設けられている。この挿通孔（６）の断面形状は、パイプ（１）の断面形状に対応した形状であり、即ち四角形状である。ここで、上述したようにパイプ（１）の各角部（１ｂ）の断面形状は円弧状であることから、被接合部材（５）の挿通孔（６）の各角部の断面形状は、パイプ（１）の各角部（１ｂ）の断面形状に対応して円弧状である。

さらに、被接合部材（５）の挿通孔（６）の周縁部には、該挿通孔（６）を包囲するように短角筒状（詳述すると短四角筒状）の座部（８）が、パイプ（１）の長さ方向の片側に突出して一体形成されている。

この座部（８）は、被接合部材（５）の挿通孔（６）の周縁部を、その全周に亘ってパイプ（１）の長さ方向の片側に突出するように短角筒状にプレス曲げ加工することにより、形成されたものである。すなわち、この座部（８）は、被接合部材（５）の挿通孔（６）の周縁部からパイプ（１）の長さ方向の片側に突出するように屈曲して形成されたものである。したがって、この座部（８）は、被接合部材（５）の挿通孔（６）の周縁部の全周に沿うように形成されている。また、この座部（８）の内側の中空部の断面形状は挿通孔（６）の断面形状と同じであり、即ち四角形状である。また、この座部（８）は、エキスパンド加工の際にパイプ（１）の外周面に重合状態に配置されるものである。

被接合部材（５）は、弾性変形可能な材料からなり、例えば金属からなり、詳述するとアルミニウム又はアルミニウム合金からなる。ただし本発明では、被接合部材（５）の材質はアルミニウム又はアルミニウム合金であることに限定されるものではなく、その他に、例えば、鉄、鋼、銅等の金属であっても良いし、プラスチックであっても良い。また、被接合部材（５）の座部（８）はプレス成形により形成されたものであるが、本発明では、被接合部材（５）は、押出加工やダイカストにより製造されたものであっても良いし、その他の方法により製造されたものであっても良い。

パイプ（１）の長さは例えば５０〜２０００ｍｍの範囲内である。パイプ（１）の断面における各辺の長さは例えば２０〜１００ｍｍの範囲内である。パイプ（１）の各角部（１ｂ）の曲率半径は例えば５〜４５ｍｍの範囲内である。パイプ（１）の周壁部としての平坦壁部（１ａ）及び角部（１ｂ）の肉厚は例えば０．５〜５ｍｍの範囲内である。

ただし本発明では、パイプ（１）の各寸法は上記の範囲内であることに限定されるものではなく、パイプ（１）の使用目的や用途に応じて様々に設定されるものである。

被接合部材（５）の各辺の長さは例えば３０〜１５０ｍｍの範囲内である。被接合部材（５）及び座部（８）の肉厚は例えば２〜５ｍｍの範囲内である。座部（８）の突出長さは例えば５〜２０ｍｍの範囲内である。被接合部材（５）の挿通孔（６）の断面における各辺の長さは、パイプ（１）の断面における各辺の長さよりも例えば０．１〜１ｍｍ大きく設定されている。被接合部材（５）の挿通孔（６）の角部の各曲率半径は例えば５．１〜４７ｍｍの範囲内である。

ただし本発明では、被接合部材（５）の各寸法は上記の範囲内であることに限定されるものではなく、被接合部材（５）の使用目的や用途に応じて様々に設定されるものである。

図１及び図２に示すように、この接合構造体（Ａ１）において、パイプ（１）は被接合部材（５）の挿通孔（６）内に挿通されるとともに、被接合部材（５）の座部（８）はパイプ（１）の外周面に重合状態に配置されている。そして、この状態で、図２に示すように、パイプ（１）の挿通孔（６）内への挿通部分（２ａ）とその軸方向両側近傍部分（２ｂ）（２ｂ）とからなるエキスパンド加工対象部（２）の少なくとも一部がエキスパンド加工されることにより、パイプ（１）に被接合部材（５）が接合されている。本第１実施形態では、パイプ（１）のエキスパンド加工対象部（２）の全部がエキスパンド加工されている。

こうして得られた接合構造体（Ａ１）では、被接合部材（５）（詳述すると、被接合部材（５）の座部（８））は、パイプ（１）の挿通孔（６）内への挿通部分（２ａ）の軸方向両側近傍部分（２ｂ）（２ｂ）に外側に膨出状に形成された２個の膨出部（Ｂ）（Ｂ）間で挟まれた状態になっている。各膨出部（Ｂ）の断面形状は円弧状である。

膨出部（Ｂ）の高さは例えば１〜５ｍｍの範囲内である。膨出部（Ｂ）の幅は例えば５〜２０ｍｍの範囲内である。ただし本発明では、膨出部（Ｂ）の高さ及び幅は上記の範囲内であることに限定されるものではない。

次に、本第１実施形態のパイプのエキスパンド加工装置（１０Ａ）について以下に説明する。

図６〜図９に示すように、エキスパンド加工装置（１０Ａ）は、パイプ（１）に被接合部材（５）を接合するために、パイプ（１）をエキスパンド加工（即ち拡管加工）するものである。したがって、このエキスパンド加工装置（１０Ａ）は、パイプ（１）に被接合部材（５）を接合する接合装置としても捉えることができる。

このエキスパンド加工装置（１０Ａ）は、ダイ（１１Ａ）とマンドレル（１８）を備えている。

図６及び図７に示すように、ダイ（１１Ａ）は、パイプ（１）の中空部（３）内に配置されるものであり、図８に示すように、パイプ（１）のエキスパンド加工対象部（２）を外側へ押して膨出させるものである。ダイ（１１Ａ）は、例えば工具鋼や超硬合金製である。ダイ（１１Ａ）の中心部には、該ダイ（１１Ａ）の長さ方向に延びた楔孔部（１５）が形成されている。この楔孔部（１５）はテーパ孔からなるものであり、楔孔部（１５）の断面形状は円形状である。

さらに、図３〜図５Ｃに示すように、このダイ（１１Ａ）は、楔孔部（１５）を中心に周方向に複数個のダイセグメント（１２）（１２）（１２）（１２）に均等に分割されている。本第１実施形態では、ダイ（１１Ａ）の分割数は４個である。詳述すると、図７に示すように、このダイ（１１Ａ）は、楔孔部（１５）を中心に、パイプ（１）の各平坦壁部（１ａ）の幅方向中間部に対応する位置で分割されている。ただし本発明では、ダイ（１１Ａ）の分割数は４個であることに限定されるものではなく、例えば２〜８個が挙げられる。

このダイ（１１Ａ）の各ダイセグメント（１２）は、エキスパンド加工時に、パイプ（１）の各角部（１ｂ）に向かってパイプ（１）の半径方向外向きに移動されるものである（図９参照）。

さらに、図５Ｂに示すように、このダイ（１１Ａ）において、互いに隣り合う２個のダイセグメント（１２）（１２）のうち、一方のダイセグメント（１２）の外周面の側縁部と、他方のダイセグメント（１２）の外周面の側縁部とには、それぞれ、ダイ（１１）の長さ方向に延びた半凹所部（１３）が設けられている。この各半凹所部（１３）の断面形状は、ダイセグメント（１２）の外周面の外側と側方とに開口した略Ｌ字状（Ｌ字状）のものである。

そして、図５Ｃに示すように、両ダイセグメント（１２）（１２）が互いに組み合わされた状態において、両ダイセグメント（１２）（１２）の外周面の分割部に、半凹所部（１３）（１３）同士の合体により凹所部（１４）が形成されている。この凹所部（１４）の断面形状は、ダイ（１１Ａ）（ダイセグメント（１２））の外周面の外側に開口した略コ字状（コ字状）のものである。この凹所部（１４）は、図７に示すように、ダイ（１１Ａ）の外周面の、パイプ（１）の各平坦壁部（１ａ）の少なくとも幅方向中間部に対応する部位に設けられている。

半凹所部（１３）の幅は例えば５〜４５ｍｍの範囲内である。半凹所部（１３）の深さは例えば５〜１５ｍｍの範囲内である。

さらに、図５Ａ〜図５Ｃに示すように、凹所部（１４）内には、支持板（２０）が、一方の半凹所部（１３）の底部（１３ａ）と他の半凹所部（１３）の底部（１３ａ）とに跨って、該凹所部（１４）の長さ方向に沿うように配置されている。詳述すると、支持板（２０）は凹所部（１４）内に嵌合されている。

このように凹所部（１４）内に支持板（２０）が配置された状態において、支持板（２０）は、一方の半凹所部（１３）の底部（１３ａ）と他方の半凹所部（１３）の底部（１３ａ）とで支持されている。さらに、一方の半凹所部（１３）の底部（１３ａ）と他方の半凹所部（１３）の底部（１３ａ）とは、それぞれ、支持板（２０）の裏面に対して支持板（２０）の幅方向に摺動可能である。詳述すると、各半凹所部（１３）の底部（１３ａ）は、エキスパンド加工時に、支持板（２０）の裏面に対して支持板（２０）の幅方向外向きに摺動移動される。したがって、両ダイセグメント（１２）（１２）は支持板（２０）に対して該支持板（２０）の幅方向両側方に移動可能である。

支持板（２０）は、パイプ（１）の凹所部（１４）に対応する部位をその内面に接触した状態で支持するものである（図９参照）。詳述すると、支持板（２０）は、パイプ（１）の平坦壁部（１ａ）の少なくとも幅方向中間部をその内面に接触した状態で支持するものである。

支持板（２０）の長さはダイ（１１Ａ）の長さと同じに設定されている。支持板（２０）の幅は、両ダイセグメント（１２）（１２）が互いに組み合わされた状態での凹所部（１４）の幅に対して同じか又は若干小さく設定されている。支持板（２０）の厚さは凹所部（１４）の深さに対してほぼ同じに設定されており、これにより、支持板（２０）の表面が両ダイセグメント（１２）（１２）の外周面と周方向に面一に連なっている。

支持板（２０）は、ダイ（１１Ａ）と同種材でよく、例えば工具鋼や超硬合金製である製である。ただし本発明では、支持板（２０）の材質が上記のものであることに限定されるものではない。

さらに、ダイ（１１Ａ）は、凹所部（１４）の幅方向への支持板（２０）の片寄りを防止する片寄り防止手段（１６）を備えている。本第１実施形態では、この片寄り防止手段（１６）は次のように構成されている。

すなわち、図５Ｂに示すように、各半凹所部（１３）の底部（１３ａ）には、支持板（２０）を凹所部（１４）の幅方向中央部に誘導する、凹所部（１４）の幅方向中央部に向かって上り勾配の誘導傾斜面（１３ｂ）が設けられている。これにより、図５Ｃに示すように、両ダイセグメント（１２）（１２）が互いに組み合わされた状態での凹所部（１４）の底部には、該凹所部（１４）の長さ方向に延びた断面逆Ｖ字状の突出条部が形成される。なお本発明では、突出条部の断面形状は、逆Ｖ字状の他に、例えば円弧状であっても良いし、その他の形状であっても良い。

各誘導傾斜面（１３ｂ）の傾斜角は例えば３〜２０°の範囲内に設定されている。ただし本発明では、各誘導傾斜面（１３ｂ）の傾斜角は上記の範囲内であることに限定されるものではない。

また、図５Ｂに示すように、支持板（２０）の裏面には、各誘導傾斜面（１３ｂ）に対応する被誘導傾斜面（２１ｂ）（２１ｂ）を有する被誘導窪み溝部（２１）が、該支持板（２０）の長さ方向に延びて設けられている。被誘導窪み溝部（２１）の断面形状はＶ字状である。すなわち、被誘導窪み溝部（２１）の各被誘導傾斜面（２１ｂ）は、支持板（２０）の裏面の各側縁部から支持板（２０）の幅方向中央部に向かって上り勾配の傾斜面からなる。そして、図５Ｃに示すように、凹所部（１４）内に支持板（２０）が配置された状態において、被誘導窪み溝部（２１）の各被誘導傾斜面（２１ｂ）は、対応する各半凹所部（１３）の誘導傾斜面（１３ｂ）に面接触状態に接触している。なお本発明では、被誘導窪み溝部（２１）の断面形状は、Ｖ字状の他に、例えば円弧状であっても良いし、その他の形状であっても良い。

このように、片寄り防止手段（１６）は、各半凹所部（１３）の底部（１３ａ）の誘導傾斜面（１３ｂ）と、支持板（２０）の裏面の被誘導窪み溝部（２１）とから構成されている。

また、図３〜図５Ａにおいて、（３０）は連結片である。この連結片（３０）は、支持板（２０）と、その両側に配置された２個のダイセグメント（１２）（１２）とを連結するものである。詳述すると、支持板（２０）と一方のダイセグメント（１２）とは、支持板（２０）がその幅方向に移動可能になるように、連結片（３０）を介して互いに連結されている。また、支持板（２０）と他方のダイセグメント（１２）とは、支持板（２０）がその幅方向に移動可能になるように、連結片（３０）を介して互いに連結されている。したがって、ダイ（１１Ａ）の各ダイセグメント（１２）と各支持板（２０）とは、連結片（３０）を介して互いに一体化されている。この連結構造について詳述すると次のとおりである。

図５Ａに示すように、連結片（３０）の両端部には、それぞれ、連結片（３０）の長さ方向に延びたボルト挿通用案内長孔（３１）が設けられている。この各案内長孔（３１）内にはショルダボルト（３５）（詳述すると六角穴付きショルダボルト）が、該案内長孔（３１）に沿うように移動可能に挿通される。また、連結片（３０）の長さ方向中間部にはボルト挿通孔（３２）が設けられている。

各ダイセグメント（１２）の各端面には、ボルト孔（３３）が設けられている。また、支持板（２０）の各端面には、ボルト孔（３４）が設けられている。

そして、一方のダイセグメント（１２）の端面のボルト孔（３３）内に、連結片（３０）の一端部の案内長孔（３１）内に挿通されたショルダボルト（３５）が螺合されるとともに、支持板（２０）の端面のボルト孔（３４）内に、連結片（３０）の長さ方向中間部のボルト挿通孔（３２）内に挿通されたショルダボルト（３５）が螺合されており、これにより、一方のダイセグメント（１２）に支持板（２０）がその幅方向に移動可能に連結片（３０）を介して連結されている。

さらに、他方のダイセグメント（１２）の端面のボルト孔（３３）内に、連結片（３０）の他端部の案内長孔（３１）内に挿通されたショルダボルト（３５）が螺合されており、これにより、他方のダイセグメント（１２）に支持板（２０）がその幅方向に移動可能に連結片（３０）を介して連結されている。

連結片（３０）は、例えば工具鋼製である。ただし本発明では、連結片（３０）の材質が上記のものであることに限定されるものではない。

なお本発明では、ショルダーボルト（３５）の代わりに、例えば連結ピンが用いられても良い。

また、図３及び図４に示すように、このダイ（１１Ａ）の各ダイセグメント（１２）の外周面には、パイプ（１）の挿通孔（６）内への挿通部分（２ａ）の軸方向両側近傍部分（２ｂ）（２ｂ）を外側に局部的に膨出させる２個の押圧凸部（１２ａ）（１２ａ）が設けられている。また同じく、支持板（２０）の表面には、パイプ（１）の当該両部分（２ｂ）（２ｂ）を外側に局部的に膨出させる２個の押圧凸部（２０ａ）（２０ａ）が設けられている（図６及び図８参照）。各押圧凸部（１２ａ）（２０ａ）の断面形状は円弧状である。

図６〜図９に示すように、マンドレル（１８）は、ダイ（１１Ａ）の楔孔部（１５）に対応した楔部（１９）を有している。この楔部（１９）はマンドレル（１８）の先端部に先細りの円錐状（詳述すると円錐台状）に形成されいている。したがって、楔部（１９）の断面形状は円形状である。また、マンドレル（１８）の基端部には、該マンドレル（１８）をその軸方向に移動させる駆動源（図示せず）が接続されている。この駆動源として、例えば、油圧シリンダ等の流体圧シリンダが用いられている。マンドレル（１８）の楔部（１９）は例えば工具鋼や超硬合金製である。

図８及び図９に示すように、マンドレル（１８）は、その楔部（１９）をパイプ（１）の中空部（３）内に配置されたダイ（１１Ａ）の楔孔部（１５）内に差し込むことにより、ダイ（１１Ａ）の各ダイセグメント（１２）をパイプ（１）の各角部（１ｂ）に向かってパイプ（１）の半径方向外向きに移動させるものである。

なお本発明では、マンドレル（１８）の楔部（１９）の断面形状及びダイ（１１Ａ）の楔孔部（１５）の断面形状はそれぞれ円形状であることに限定されるものではなく、その他に、例えば、四角形状等の多角形状であっても良いし、パイプ（１）の中空部（３）の断面形状と相似の形状であっても良い。

次に、このエキスパンド加工装置（１０Ａ）を用いたパイプ（１）と被接合部材（５）との接合方法について以下に説明する。

まず、図６及び図７に示すように、被接合部材（５）の挿通孔（６）内にパイプ（１）を遊挿状態に挿通するとともに、被接合部材（５）の座部（８）をパイプ（１）の外周面に重合状態に配置する。

さらに、パイプ（１）の中空部（３）内における被接合部材（５）に対応する位置に、ダイ（１１Ａ）を配置する。

次いで、図８及び図９に示すように、マンドレル（１８）の楔部（１９）をダイ（１１Ａ）の楔孔部（１５）内に差し込む。これにより、ダイ（１１Ａ）の各ダイセグメント（１２）をパイプ（１）の各角部（１ｂ）に向かってパイプ（１）の半径方向外向きに移動させ、これにより、パイプ（１）の挿通孔（６）内への挿通部分（２ａ）及びその軸方向両側近傍部分（２ｂ）（２ｂ）からなるエキスパンド加工対象部（２）をエキスパンド加工（即ち拡管加工）する。

このエキスパンド加工によって、パイプ（１）のエキスパンド加工対象部（２）が外側に局部的に膨出するように各ダイセグメント（１２）によって押されて塑性変形される。さらに、このようにパイプ（１）のエキスパンド加工対象部（２）が外側に膨出することに伴い、被接合部材（５）の座部（８）が外側に押され、これにより、該座部（８）が外側に膨出するように弾性変形される。このように座部（８）が弾性変形されることに伴い、該座部（８）に弾性復元力が蓄積される。

また、図９に示すように、このエキスパンド加工時には、パイプ（１）の各凹所部（１４）内に対応する部位としての、パイプ（１）の各平坦壁部（１ａ）（詳述すると、各平坦壁部（１ａ）の少なくとも幅方向中間部）は、対応する支持板（２０）によって、該部位（１ａ）の内面に支持板（２０）が接触した状態で支持されている。

さらに、このエキスパンド加工時には、各ダイセグメント（１２）がパイプ（１）の半径方向外向きに移動することに伴い、両ダイセグメント（１２）（１２）の間に隙間（Ｓ）が生じる。さらに、各半凹所部（１３）の底部（１３ａ）が支持板（２０）の裏面に対して支持板（２０）の幅方向外向きに摺動移動する。これにより、凹所部（１４）内における支持板（２０）の幅方向両側にそれぞれ隙間（Ｓ１）が生じる。この各隙間（Ｓ１）は、両ダイセグメント（１２）（１２）間の隙間（Ｓ）よりも小さく、即ち隙間（Ｓ）の約半分の幅である。なお、図９において、（４）は、パイプ（１）の当該隙間（Ｓ１）に対応する部位である。

そして、被接合部材（５）の座部（８）の弾性変形量が所定量になったら、マンドレル（１８）の楔部（１９）をダイ（１１Ａ）の楔孔部（１５）内から抜出する。すると、座部（８）に蓄積されていた弾性復元力により、座部（８）がパイプ（１）の外周面にパイプ（１）に対して外嵌状態に圧接固定される。これにより、被接合部材（５）がパイプ（１）（詳述するとパイプ（１）の外周面）に接合される。

次いで、パイプ（１）の中空部（３）内からダイ（１１Ａ）を取り出すことにより、図１及び図２に示した所望する接合構造体（Ａ１）が得られる。

なお本発明では、被接合部材（５）の座部（８）の外側に規制部材（図示せず）を配置し、この規制部材によって座部（８）の外側への膨出量を規制した状態で、エキスパンド加工を行っても良い。

而して、本第１実施形態のエキスパンド加工装置（１０Ａ）には、次の利点がある。

図５Ａ〜図５Ｃに示すように、ダイ（１１Ａ）の互いに隣り合う２個のダイセグメント（１２）（１２）の外周面の分割部に半凹所部（１３）（１３）同士の合体より凹所部（１４）が形成されており、凹所部（１４）内に、パイプ（１）の該凹所部（１４）に対応する部位（１ａ）を支持する支持板（２０）が配置されている（図７参照）。したがって、図９に示すように、エキスパンド加工時に生じる両ダイセグメント（１２）（１２）間の隙間（Ｓ）が、凹所部（１４）内における支持板（２０）の幅方向両側の隙間（Ｓ１）（Ｓ１）に二分されるとともに、パイプ（１）の凹所部（１４）に対応する部位（１ａ）が支持板（２０）によって支持される。これにより、パイプ（１）の各ダイセグメント（１２）及び支持板（２０）と接触していない部位（４）の幅が小さくなる。そのため、この部位（４）と、パイプ（１）の各ダイセグメント（１２）及び支持板（２０）と接触している部分との間に生じる拡管量の差を小さくすることができ、もってパイプ（１）の破断を防止できる。

さらに、ダイ（１１Ａ）の分割数を増加しなくても、この部位（４）の幅を小さくできることから、ダイ（１１Ａ）の分割数の増加に伴う各ダイセグメント（１２）の移動精度の低下を防止できる。これにより、パイプ（１）に対して均一なエキスパンド加工を施すことができるし、ダイ（１１Ａ）のパイプ（１）中空部（３）内へのセッティング作業を容易に行うことができる。

さらに、両ダイセグメント（１２）（１２）が支持板（２０）に対して該支持板（２０）の幅方向両側方に移動可能であることにより、エキスパンド加工時に各ダイセグメント（１２）が所定方向に確実に移動できる。

さらに、凹所部（１４）内に支持板（２０）が一方の半凹所部（１３）の底部（１３ａ）と他方の半凹所部（１３）の底部（１３ａ）とに跨って配置されるとともに、凹所部（１４）内に支持板（２０）が配置された状態において、一方の半凹所部（１３）の底部（１３ａ）と他方の半凹所部（１３）の底部（１３ａ）とがそれぞれ支持板（２０）の裏面に対して支持板（２０）の幅方向に摺動可能である。これにより、エキスパンド加工時に各ダイセグメント（１２）が所定方向に更に確実に移動できる。さらに、支持板（２０）が各半凹所部（１３）の底部（１３ａ）で支持され、これにより、パイプ（１）の凹所部（１４）に対応する部位（１ａ）を支持板（２０）によって確実に支持できる。

さらに、ダイ（１１Ａ）は、凹所部（１４）の幅方向への支持板（２０）の片寄りを防止する片寄り防止手段（１６）を備えているので、凹所部（１４）内における支持板（２０）の幅方向両側の隙間（Ｓ１）（Ｓ１）を確実に均等にすることができる。これにより、パイプ（１）の破断を確実に防止できる。

さらに、第１実施形態では、この片寄り防止手段（１６）は、各半凹所部（１３）の底部（１３ａ）の誘導傾斜面（１３ｂ）と、支持板（２０）の裏面の被誘導窪み溝部（２１）とから構成されているので、支持板（２０）の片寄りを確実に防止でき、すなわち、凹所部（１４）内における支持板（２０）の幅方向両側の隙間（Ｓ１）（Ｓ１）を確実に均等にすることができる。その理由は次のとおりである。

すなわち、図７及び図９に示すように、エキスパンド加工時には、各半凹所部（１３）の底部（１３ａ）の誘導傾斜面（１３ｂ）は、支持板（２０）の裏面の対応する被誘導傾斜面（２１ｂ）に対して、支持板（２０）の幅方向外向きに摺動移動する。このとき、支持板（２０）には、該支持板（２０）でパイプ（１）の所定部位（１ａ）を外側へ押すことによって、パイプ（１）の半径方向内向きの反力が作用する。この反力によって、支持板（２０）はパイプ（１）の所定部位（１ａ）からパイプ（１）の半径方向内向きに押される。これにより、支持板（２０）が凹所部（１４）の幅方向中央部に向かって移動するように、支持板（２０）の裏面の各被誘導傾斜面（２１ｂ）が対応する半凹所部（１３）の底部（１３ａ）の誘導傾斜面（１３ｂ）上を摺動移動する。その結果、支持板（２０）が凹所部（１４）の幅方向中央部に誘導される。

さらに、一方のダイセグメント（１２）に支持板（２０）がその幅方向に移動可能に連結片（３０）を介して連結されるとともに、他方のダイセグメント（１２）に支持板（２０）がその幅方向に移動可能に連結片（３０）を介して連結されているので、ダイ（１１Ａ）の各ダイセグメント（１２）と各支持板（２０）とが互いに一体化されている。そのため、ダイ（１１Ａ）のパイプ（１）中空部（３）内へのセッティング作業を容易に行うことができる。

さらに、パイプ（１）の断面形状は四角形状（多角形状）であるとともに、該パイプ（１）の各角部（１ｂ）の断面形状は円弧状であり、ダイ（１１Ａ）は、パイプ（１）の各平坦壁部（１ａ）の幅方向中間部に対応する位置で分割されており、ダイ（１１Ａ）の各ダイセグメント（１２）は、エキスパンド加工時に、パイプ（１）の各角部（１ｂ）に向かってパイプ（１）の半径方向外向きに移動されるものである。したがって、断面形状が四角形状のパイプ（１）において、該パイプ（１）の各角部（１ｂ）を平坦壁部（１ａ）よりも重点的にエキスパンド加工することができて、該各角部（１ｂ）を外側に大きく膨出させることができる。

また、このエキスパンド加工装置（１０Ａ）を用いてパイプ（１）に被接合部材（５）を接合する方法には、次の利点がある。

すなわち、パイプ（１）の断面形状は四角形状であり、被接合部材（５）の挿通孔（６）の断面形状はパイプ（１）の断面形状に対応した形状（即ち、四角形状）であることから、パイプ（１）が被接合部材（５）の挿通孔（６）内に挿通された状態において、パイプ（１）に対する被接合部材（５）のねじり強度が向上する。したがって、もし仮に被接合部材（５）にパイプ（１）の周方向の荷重（即ち、ねじり荷重）が加わった場合であっても、被接合部材（５）はパイプ（１）の周方向にずれ動き難くなる。

さらに、パイプ（１）の各角部（１ｂ）の断面形状が円弧状であるから、被接合部材（５）にパイプ（１）の周方向の荷重が加わった場合において、パイプ（１）の各角部（１ｂ）に応力が集中するのを確実に防止できる。これにより、強度的信頼性が向上する。

さらに、ダイ（１１Ａ）の各ダイセグメント（１２）の外周面と、支持板（２０）の表面とに、それぞれ、パイプ（１）の挿通孔（６）内への挿通部分（２ａ）の軸方向両側近傍部分（２ｂ）（２ｂ）を外側に局部的に膨出させる２個の押圧凸部（１２ａ）（１２ａ）（２０ａ）（２０ａ）が設けられているので、このダイ（１１Ａ）を用いてエキスパンド加工を行うことより、パイプ（１）に対する被接合部材（５）の抜け強度を向上できる。したがって、もし仮に被接合部材（５）にパイプ（１）の長さ方向の荷重（即ち、抜け荷重）が加わった場合であっても、被接合部材（５）はパイプ（１）の長さ方向にずれ動き難くなる。

図１０及び図１１は、本発明の第２実施形態に係るエキスパンド加工装置（１０Ｂ）を説明する図である。これらの図には、上記第１実施形態のエキスパンド加工装置（１０Ａ）の構成要素と同一の要素に同一の符号が付されている。本第２実施形態のエキスパンド加工装置（１０Ｂ）の構成について、上記第１実施形態のエキスパンド加工装置（１０Ａ）とは異なる点を中心に以下に説明する。

本第２実施形態のエキスパンド加工装置（１０Ｂ）のダイ（１１Ｂ）では、支持板（２０）の片寄り防止手段（１６）は次のように構成されている。

すなわち、各半凹所部（１３）の底部（１３ａ）には、支持板（２０）を凹所部（１４）の幅方向中央部に誘導する、凹所部（１４）の幅方向中央部に向かって下り勾配の誘導傾斜面（１３ｃ）が設けられている。これにより、両ダイセグメント（１２）（１２）が互いに組み合わされた状態での凹所部（１４）の底部には、該凹所部（１４）の長さ方向に延びた断面Ｖ字状の窪み溝部が形成される。なお本発明では、窪み溝部の断面形状は、Ｖ字状の他に、例えば円弧状であっても良いし、その他の形状であっても良い。

各誘導傾斜面（１３ｃ）の傾斜角は例えば３〜２０°の範囲内に設定されている。ただし本発明では、各誘導傾斜面（１３ｃ）の傾斜角は上記の範囲内であることに限定されるものではない。

また、支持板（２０）の裏面には、各誘導傾斜面（１３ｃ）に対応する被誘導傾斜面（２２ｂ）（２２ｂ）を有する被誘導突出条部（２２）が、該支持板（２０）の長さ方向に延びて設けられている。被誘導突出条部（２２）の断面形状は逆Ｖ字状である。すなわち、被誘導突出条部（２２）の各被誘導傾斜面（２２ｂ）は、支持板（２０）の裏面の各側縁部から支持板（２０）の幅方向中央部に向かって下り勾配の傾斜面からなる。そして、凹所部（１４）内に支持板（２０）が配置された状態において、被誘導突出条部（２２）の各被誘導傾斜面（２２ｂ）は、対応する各半凹所部（１３）の誘導傾斜面（１３ｃ）に面接触状態に接触している。なお本発明では、被誘導突出条部（２２）の断面形状は、逆Ｖ字状の他に、例えば円弧状であっても良いし、その他の形状であっても良い。

このように、片寄り防止手段（１６）は、各半凹所部（１３）の底部（１３ａ）の誘導傾斜面（１３ｃ）と、支持板（２０）の裏面の被誘導突出条部（２２）とから構成されている。

このエキスパンド加工装置（１０Ｂ）のその他の構造、及びこれを用いたエキスパンド加工方法（接合方法）は、上記第１実施形態のエキスパンド加工装置（１０Ａ）及びこれを用いたエキスパンド加工方法（接合方法）と同じである。

而して、本第２実施形態のエキスパンド加工装置（１０Ｂ）では、ダイ（１１Ｂ）は、上述した片寄り防止手段（１６）を備えているので、上記第１実施形態と同様に、支持板（２０）の片寄りを確実に防止でき、すなわち、凹所部（１４）内における支持板（２０）の幅方向両側の隙間（Ｓ１）（Ｓ１）を確実に均等にすることができる。

図１２及び図１３は、本発明の第３実施形態に係るエキスパンド加工装置（１０Ｃ）を説明する図である。これらの図には、上記第１実施形態のエキスパンド加工装置（１０Ａ）の構成要素と同一の要素に同一の符号が付されている。本第３実施形態のエキスパンド加工装置（１０Ｃ）の構成について、上記第１実施形態のエキスパンド加工装置（１０Ａ）とは異なる点を中心に以下に説明する。

本第３実施形態のエキスパンド加工装置（１０Ｃ）のダイ（１１Ｃ）では、支持板（２０）の片寄り防止手段（１６）は次のように構成されている。

すなわち、凹所部（１４）内における支持板（２０）の幅方向両側の隙間（Ｓ１）（Ｓ１）内には、それぞれ、支持板（２０）を凹所部（１４）の幅方向中央部に向かって付勢する付勢手段（１７）が介在配置されている。本第３実施形態では、付勢手段（１７）はバネ（詳述すると圧縮コイルバネ）である。ただし本発明では、付勢手段（１７）は、バネの他に、例えばゴムであっても良いし、その他の手段であっても良い。

また、半凹所部（１３）の底部（１３ａ）には傾斜面は形成されておらず、即ち、底部（１３ａ）は平坦状に形成されている。また同じく、支持板（２０）の裏面は平坦状に形成されている。

このエキスパンド加工装置（１０Ｃ）のその他の構造、及びこれを用いたエキスパンド加工方法（接合方法）は、上記第１実施形態のエキスパンド加工装置（１０Ａ）及びこれを用いたエキスパンド加工方法（接合方法）と同じである。

而して、本第３実施形態のエキスパンド加工装置（１０Ｃ）では、ダイ（１１Ｃ）は、上述した片寄り防止手段（１６）を備えているので、上記第１実施形態と同様に、支持板（２０）の片寄りを確実に防止でき、すなわち、凹所部（１４）内における支持板（２０）の幅方向両側の隙間（Ｓ１）（Ｓ１）を確実に均等にすることができる。

以上で本発明の幾つかの好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に示したものに限定されるものではない。

例えば、本発明では、本発明に係るエキスパンド加工装置によりエキスパンド加工されるパイプの断面形状は、四角形状であることに限定されるものではなく、その他に、三角形状、五角形状、六角形状、七角形状、八角形状、あるいはそれ以上の多角形状のものであっても良いし、又は、円形状であっても良い。

断面形状が例えば六角形状のパイプをエキスパンド加工する場合には、その加工装置として、例えば図１４及び図１５に示したダイ（１１Ｄ）を備えたエキスパンド加工装置（１０Ｄ）が用いられる。

なお、これらの図には、上記第１実施形態のエキスパンド加工装置（１０Ａ）の構成要素と同一の要素に同一の符号が付されている。

断面形状が例えば円形状のパイプをエキスパンド加工する場合には、その加工装置として、例えば図１６及び図１７に示したダイ（１１Ｅ）を備えたエキスパンド加工装置（１０Ｅ）が用いられる。このダイ（１１Ｅ）では、図１７に示すように、各ダイセグメント（１２）（１２）がパイプ（図示せず）の半径方向外向きに移動された状態のもとで、各半凹所部（１３）の底部（１３ａ）が支持板（２０）の裏面に面接触状態に接触している。

なお、これらの図には、上記第１実施形態のエキスパンド加工装置（１０Ａ）の構成要素と同一の要素に同一の符号が付されている。

また、本発明では、図１８及び図１９に示すように、本発明に係るエキスパンド加工装置によりエキスパンド加工されるパイプ（１）は、その内部に、該パイプ（１）の長さ方向に延びた仕切り壁部（１ｃ）が配置されたものであっても良い。この仕切り壁部（１ｃ）はパイプ（１）に一体形成されており、この仕切り壁部（１ｃ）によってパイプ（１）の内部が２個の中空部（３）（３）に仕切られている。

これらの図に示した本発明の第６実施形態のエキスパンド加工装置（１０Ｆ）は、この仕切り壁部（１ｃ）付きパイプ（１）をエキスパンド加工するためのものである。

なお、これらの図には、上記第１実施形態のエキスパンド加工装置（１０Ａ）の構成要素と同一の要素に同一の符号が付されている。

このエキスパンド加工装置（１０Ｆ）のマンドレル（１８）の楔部（１９）は、２個の楔部セグメント（１９ａ）（１９ａ）に分割されている。

このエキスパンド加工装置（１０Ｆ）を用いてパイプ（１）をエキスパンド加工する方法について、以下に説明する。

パイプ（１）の各中空部（３）内に、ダイ（１１Ｆ）の２個のダイセグメント（１２）（１２）とマンドレル（１８）の楔部セグメント（１９）とを配置する。次いで、楔部セグメント（１９）（１９）同士で仕切り壁部（１ｃ）を挟んだ状態で、各楔部セグメント（１９）を対応するダイセグメント（１２）の楔孔部（１５）の割溝部（１５ｃ）内に同時に差し込む。これにより、各ダイセグメント（１２）をパイプ（１）の各角部（１ｂ）に向かってパイプ（１）の半径方向外向きに移動させることで、パイプ（１）をエキスパンド加工する。

さらに、本発明は上記実施形態に示したものに限定されるものではなく、様々に設定変更可能である。

例えば、本発明では、マンドレル（１８）の楔部（１９）の表面とダイ（１１Ａ）の楔孔部（１５）の周面とのうち少なくとも一方の面に、摩擦力を低減させるための処理や、摩耗量を減少させるための処理が施されていても良い。そのような処理として、潤滑剤の付着、窒化処理、硬質皮膜処理、ＤＬＣ処理等が用いられる。

本発明は、例えば、自動車のステアリングサポートビーム、ステアリングコラムホルダ、マフラ、フレーム、プロペラシャフト、サスペンションアーム、その他の自動車の部品、あるいは、自動車以外の製品として、例えば配管材に用いられるパイプのエキスパンド加工装置、パイプのエキスパンド加工方法、パイプと被接合部材との接合装置、及び、パイプと被接合部材との接合方法に利用可能である。

図１は、本発明の第１実施形態に係るエキスパンド加工装置を用いてパイプに被接合部材が接合されて製造された接合構造体の斜視図である。 図２は、同接合構造体の縦断面図である。 図３は、同エキスパンド加工装置のダイの斜視図である。 図４は、同ダイの各ダイセグメントをパイプの半径方向外向きに移動させた状態の斜視図である。 図５Ａは、同ダイの分解斜視図である。 図５Ｂは、同ダイの分解断面図である。 図５Ｃは、同ダイの断面図である。 図６は、同エキスパンド加工装置を用いてパイプをエキスパンド加工する前の状態の縦断面図である。 図７は、図６中のＸ−Ｘ線断面図である。 図８は、同エキスパンド加工装置を用いてパイプをエキスパンド加工した状態の縦断面図である。 図９は、図８中Ｘ−Ｘ線断面図である。 図１０は、本発明の第２実施形態に係るエキスパンド加工装置のダイの断面図である。 図１１は、同ダイの各ダイセグメントをパイプの半径方向外向きに移動させた状態の斜視図である。 図１２は、本発明の第３実施形態に係るエキスパンド加工装置のダイの断面図である。 図１３は、同ダイの各ダイセグメントをパイプの半径方向外向きに移動させた状態の斜視図である。 図１４は、本発明の第４実施形態に係るエキスパンド加工装置のダイの断面図である。 図１５は、同ダイの各ダイセグメントをパイプの半径方向外向きに移動させた状態の斜視図である。 図１６は、本発明の第５実施形態に係るエキスパンド加工装置のダイの断面図である。 図１７は、同ダイの各ダイセグメントをパイプの半径方向外向きに移動させた状態の斜視図である。 図１８は、本発明の第６実施形態に係るエキスパンド加工装置のダイの断面図である。 図１９は、同ダイの各ダイセグメントをパイプの半径方向外向きに移動させた状態の斜視図である。 図２０は、従来のパイプのエキスパンド加工装置のダイの断面図である。

符号の説明

Ａ１…接合構造体
１…パイプ
１ａ…平坦壁部
１ｂ…角部
２…エキスパンド加工対象部
２ａ…挿通部分
２ｂ…近傍部分
３…中空部
５…被接合部材
６…挿通孔
８…座部
１０Ａ〜１０Ｆ…エキスパンド加工装置（接合装置）
１１Ａ〜１１Ｆ…ダイ
１２…ダイセグメント
１２ａ…押圧凸部
１３…半凹所部
１３ａ…底部
１３ｂ…誘導傾斜面
１３ｃ…誘導傾斜面
１４…凹所部
１５…楔孔部
１６…片寄り防止手段
１７…付勢手段（バネ）
１８…マンドレル
１９…楔部
２０…支持板
２０ａ…押圧凸部
２１…被誘導窪み溝部
２１ｂ…被誘導傾斜面
２２…被誘導突出条部
２２ｂ…被誘導傾斜面
３０…連結片
Ｓ…両ダイセグメント間の隙間
Ｓ１…凹所部内における支持板の幅方向両側の隙間

Claims (12)

1. 周方向に複数個のダイセグメントに分割されたダイを備え、
   ダイの各ダイセグメントは、エキスパンド加工時に、パイプの中空部内にダイが配置された状態でパイプの半径方向外向きに移動されるパイプのエキスパンド加工装置において、
   ダイの互いに隣り合う２個のダイセグメントのうち一方のダイセグメントの外周面の側縁部と他方のダイセグメントの外周面の側縁部とに、それぞれ、ダイの長さ方向に延びた半凹所部が設けられるとともに、両ダイセグメントが互いに組み合わされた状態において、両ダイセグメントの外周面の分割部に半凹所部同士の合体により凹所部が形成されており、
   凹所部内に、パイプの該凹所部に対応する部位を支持する支持板が配置されており、
   両ダイセグメントは支持板に対して該支持板の幅方向両側方に移動可能であることを特徴とするパイプのエキスパンド加工装置。
2. 凹所部内に支持板が一方の半凹所部の底部と他方の半凹所部の底部とに跨って配置されるとともに、
   凹所部内に支持板が配置された状態において、一方の半凹所部の底部と他方の半凹所部の底部とがそれぞれ支持板の裏面に対して支持板の幅方向に摺動可能である請求項１記載のパイプのエキスパンド加工装置。
3. ダイは、凹所部の幅方向への支持板の片寄りを防止する片寄り防止手段を備えている請求項１又は２記載のパイプのエキスパンド加工装置。
4. 片寄り防止手段は、各半凹所部の底部に設けられ、支持板を凹所部の幅方向中央部に誘導する、凹所部の幅方向中央部に向かって上り勾配の誘導傾斜面と、支持板の裏面に該支持板の長さ方向に延びて設けられ、各誘導傾斜面に対応する被誘導傾斜面を有する被誘導窪み溝部と、を備えている請求項３記載のパイプのエキスパンド加工装置。
5. 片寄り防止手段は、各半凹所部の底部に設けられ、支持板を凹所部の幅方向中央部に誘導する、凹所部の幅方向中央部に向かって下り勾配の誘導傾斜面と、支持板の裏面に該支持板の長さ方向に延びて設けられ、各誘導傾斜面に対応する被誘導傾斜面を有する被誘導突出条部と、を備えている請求項３記載のパイプのエキスパンド加工装置。
6. 片寄り防止手段は、凹所部内における支持板の幅方向両側の隙間内にそれぞれ配置され、支持板を凹所部の幅方向中央部に向かって付勢する付勢手段を備えている請求項３記載のパイプのエキスパンド加工装置。
7. 一方のダイセグメントに支持板がその幅方向に移動可能に連結されるとともに、
   他方のダイセグメントに支持板がその幅方向に移動可能に連結されている請求項１〜６のいずれかに記載のパイプのエキスパンド加工装置。
8. パイプの断面形状は多角形状であるとともに、該パイプの各角部の断面形状は略円弧状であり、
   ダイは、パイプの各平坦壁部の幅方向中間部に対応する位置で分割されており、
   ダイの各ダイセグメントは、エキスパンド加工時に、パイプの各角部に向かってパイプの半径方向外向きに移動されるものである請求項１〜７のいずれかに記載のパイプのエキスパンド加工装置。
9. 被接合部材に設けられた挿通孔内に挿通されたパイプをエキスパンド加工することにより、パイプに被接合部材を接合する、パイプと被接合部材との接合装置において、
   パイプをエキスパンド加工する装置として、請求項１〜８のいずれかに記載のパイプのエキスパンド加工装置を備えていることを特徴とする接合装置。
10. ダイの外周面に、パイプの挿通孔内への挿通部分の軸方向両側近傍部分を外側に局部的に膨出させる２個の押圧凸部が設けられている請求項９記載の接合装置。
11. 請求項１〜８のいずれかに記載のパイプのエキスパンド加工装置を用いて、パイプのエキスパンド加工を行うことを特徴とするパイプのエキスパンド加工方法。
12. 被接合部材に設けられた挿通孔内に挿通されたパイプをエキスパンド加工することにより、パイプに被接合部材を接合する、パイプと被接合部材との接合方法において、
    パイプをエキスパンド加工する装置として、請求項１〜８のいずれかに記載のパイプのエキスパンド加工装置を用いて、パイプのエキスパンド加工を行うことを特徴とするパイプと被接合部材との接合方法。
    

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