JP2008173656A - クロージング加工装置及びクロージング加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】加工開始直後から安定して加工を行うことができるクロージング加工装置及びクロージング加工方法を提供することを目的とする。
【解決手段】回転する管体１と金型２との相対移動によって、管体１の開口端部を金型２にて閉塞成形するクロージング加工装置１００であって、管体１に挿入され金型２との間にて管体１の開口端部を閉塞する芯金３と、クロージング加工時に管体１を加熱すると共に芯金２の加熱も可能な第一の加熱手段５３と、金型２を加熱する第二の加熱手段５４とを備え、クロージング加工開始時に第一の加熱手段５３及び第二の加熱手段５４にて芯金３及び金型２をそれぞれ予熱し、芯金３及び金型２と、管体１との温度差が小さい状態にてクロージング加工を開始する。
【選択図】図２

Description

本発明は、クロージング加工装置及びクロージング加工方法に関するものである。

金属からなるパイプの開口端部を閉塞する方法として、パイプを加熱すると共に回転させ、パイプ内に芯金を挿入した状態にてパイプ開口端部に金型を押し当てることによって、金型と芯金との間にてパイプ開口端部を閉塞するクロージング加工が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−３４２７２５号公報

クロージング加工装置においてパイプを連続して加工する場合、パイプに施す加熱によって金型と芯金の温度も上昇するため、パイプに施した熱は金型及び芯金に奪われ難い。

しかし、クロージング加工開始時には金型及び芯金は冷えているため、その状態にて加工を開始した場合には、パイプの熱が金型及び芯金に奪われてしまい、パイプの加工が安定しない。

したがって、クロージング加工開始直後に製造される何本かのパイプは、廃棄しなければならないこともあった。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、加工開始直後から安定して加工を行うことができるクロージング加工装置及びクロージング加工方法を提供することを目的とする。

本発明は、回転する管体と金型との相対移動によって、前記管体の開口端部を前記金型にて閉塞成形するクロージング加工装置であって、前記管体に挿入され、前記金型との間にて前記管体の開口端部を閉塞する芯金と、クロージング加工時に前記管体を加熱すると共に前記芯金の加熱も可能な第一の加熱手段と、前記金型を加熱する第二の加熱手段とを備え、クロージング加工開始時に前記第一の加熱手段及び前記第二の加熱手段にて前記芯金及び前記金型をそれぞれ予熱し、前記芯金及び前記金型と、前記管体との温度差が小さい状態にてクロージング加工を開始することを特徴とする。

本発明によれば、クロージング開始時に管体の成形に用いられる型を予め加熱し、型と管体の温度差が小さい状態にてクロージング加工を開始するため、加工開始直後から安定した加工を行うことができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。

図１及び図２を参照して本発明の実施の形態であるクロージング加工装置１００について説明する。図１はクロージング加工装置１００の全体構成を示す平面図であり、図２は加工前の待機状態を示す部分拡大図である。

まず、クロージング加工装置１００の全体構成について説明する。

クロージング加工装置１００は、金属からなる管体としてのパイプ１の開口端部を閉塞成形して有底のパイプに成形する装置であり、パイプ１を加熱すると共に回転させた状態にて、パイプ開口端に金型２を押し当ててパイプ１を塑性変形させることによって、パイプ開口端部を閉塞させるものである。

パイプ１は、クロージング加工装置１００の中央部付近に配置されたチャックスピンドル２０によって外周面を把持される。チャックスピンドル２０は、把持したパイプ１を軸中心に回転（自転）させる。

金型２は、パイプ１のクロージング加工後の有底部形状の型彫り２ａを有し、パイプ１に対峙して配置されている。

金型２は、金型駆動機構３０によって、回転（自転）可能で、かつパイプ１の軸方向に移動可能に構成されている。

金型駆動機構３０は、端部に金型２が取り付けられたシャフト（図示せず）を軸受を介して回転可能に支持する金型支持ベース３１と、シャフトを介して金型２を回転させるモータ３２と、モータ３２の回転をシャフトに伝達する動力伝達機構３３と、動力伝達機構３３からシャフトにトルクを入力する一方、シャフトから動力伝達機構３３に入力されるトルクを遮断するワンウェイクラッチ（図示せず）とを備える。

金型駆動機構３０におけるこれらの構成によって、モータ３２を駆動すると金型２は回転する一方、金型２が自身よりも高速で回転しているパイプ１に押し当てられた場合には、ワンウェイクラッチの作用により金型２はパイプ１に従属して回転する。

また、金型駆動機構３０は、金型支持ベース３１を搭載するスライド台３５と、パイプ１の軸方向に延在し、スライド台３５を案内する一対のガイドレール３６と、スライド台３５に螺合するボールねじ３７が出力軸に連結されたモータ３８とを備える。

金型駆動機構３０におけるこれらの構成によって、モータ３８を駆動するとスライド台３５はガイドレール３６に沿って移動するため、金型２はパイプ１と近づく又は離れる方向に移動することができる。したがって、モータ３８を駆動することによって、金型２をパイプ１の開口端部に押し当てることができる。

チャックスピンドル２０の後方には、パイプ１の中空部内に配置されパイプ１に対して相対移動可能であり、かつ金型２との間にてパイプ１の開口端部を閉塞成形する芯金３が配置されている。芯金３の先端は球状に形成され、その先端にてパイプ１に形成される有底部の裏面形状を規定する。

芯金３は、回転（自転）可能で、かつ芯金駆動機構４０によってパイプ１の軸方向に移動可能に構成されている。

芯金駆動機構４０は、芯金３の基端部に連結されパイプ１と同軸上に延在するロッド４１と、ロッド４１の基端側を軸受を介して回転可能に支持する支持体４２と、支持体４２をパイプ１の軸方向に移動させる油圧シリンダ４３とを備える。

油圧シリンダ４３を伸縮動作することによって、ロッド４１先端の芯金３は、パイプ１の中空部内に挿入される。また、クロージング加工時に芯金３が回転しているパイプ１に当接した場合には、芯金３はパイプ１に従属して回転（自転）する。

次に、図２を参照して、金型２の周辺の構造について説明する。

金型支持ベース３１の先端には筒状体５１を介して環状のブラケット５２が取り付けられている。金型２は筒状体５１内に配置され、パイプ１はブラケット５２の内周を挿通して金型２に当接可能である。

ブラケット５２の表面（パイプ１側）には第一の加熱手段としての高周波誘導加熱コイル５３が環状に取り付けられている。この高周波誘導加熱コイル５３は、パイプ１の加熱を行うと共に芯金３の加熱も行う。

また、ブラケット５２の裏面（金型２側）には、金型２を取り囲むようにして第二の加熱手段としての高周波誘導加熱コイル５４が環状に取り付けられている。この高周波誘導加熱コイル５４は、金型２の加熱を行う。

次に、図３及び図４を参照して、クロージング加工装置１００を用いたクロージング加工方法の各工程を順に説明する。図３は、金型２及び芯金３の予備加熱工程の手順を示す図であり、図４はクロージング加工工程の手順を示す図である。

以下に示す各部材の動作は、クロージング加工装置１００に搭載されるコントローラ（図示せず）にて自動制御される。なお、以下に示す加工手順は、クロージング加工装置を一定時間停止した状態から加工を開始するときの手順である。

まず、図３（Ａ）に示す状態にて金型２の予備加熱が行われる。金型２の予備加熱は、高周波誘導加熱コイル５４に通電することによって行われる。

次に、図３（Ｂ）に示すように、芯金駆動機構４０を駆動することによって、芯金３を前進させてチャックスピンドル２０の開口端から突出させ、高周波誘導加熱コイル５３内に配置する。この状態にて芯金３の予備加熱が行われる。芯金３の予備加熱は、高周波誘導加熱コイル５３に通電することによって行われる。

このようにして、金型２及び芯金３の予備加熱が行われる。予備加熱を高周波誘導加熱によって行う場合、金型２の予備加熱は１〜２分程度、また芯金３の予備加熱は１〜２秒程度の短時間で行うことができる。

金型２及び芯金３の予備加熱終了後、図４（Ａ）に示すように、チャックスピンドル２０にてパイプ１を把持すると共に、芯金３をパイプ１の中空部内に挿入する。そして、チャックスピンドル２０及び金型駆動機構３０を駆動することによって、パイプ１及び金型２を回転させる。この図４（Ａ）に示す状態が加工開始前の待機位置である。なお、芯金３は加工開始から終了までこの位置を保持する。

次に、図４（Ｂ）に示すように、金型駆動機構３０を駆動することによって、金型支持ベース３１及びブラケット５２を前進させる。これにより、パイプ１の外周には、高周波誘導加熱コイル５３が配置される。図４（Ｂ）の状態が、パイプ１の加熱開始位置であり、高周波誘導加熱コイル５３に通電することによって、パイプ１の加熱が開始される。

そして、金型駆動機構３０を駆動することによって、高周波誘導加熱コイル５３をパイプ１に沿って後退させパイプ１の加熱を行う。図４（Ｃ）に示す状態がパイプ１の加熱終了位置である。このように、芯金３とパイプ１の加熱は、共に高周波誘導加熱コイル５３によって行われる。

続いてパイプ１のクロージング加工が行われる。図４（Ｄ）に示すように、金型駆動機構３０を駆動することによって、金型２をパイプ１に向かって前進させ、金型２をパイプ１の開口端部に押し当てる。

これにより、加熱されたパイプ１の端部は金型２の型彫り形状に沿って塑性変形すると共に、パイプ１内に挿入された芯金３に当接する。このようにしてパイプ１は、金型２と芯金３との間にて加工され、パイプ１の開口端部は閉塞し有底部が形成される。以上のようにして、パイプ１のクロージング加工が行われる。

この加工の過程において、金型２と芯金３とは予め加熱されているため、パイプ１に加えられた熱は、金型２及び芯金３に奪われ難い。したがって、加工中、パイプ１は良好な変形特性を示す。もし、パイプ１の加工に際して金型２と芯金３との予熱が行われない場合には、金型２及び芯金３と、パイプ１との温度差が大きいため、パイプ１に加えられた熱は、加工中、金型２及び芯金３に奪われ、最悪の場合には有底部が形成されずパイプ１に穴が開いた状態となる。

以上のように、本実施の形態によれば、クロージング開始時に、金型２と芯金３とを予め加熱することによって、金型２及び芯金３と、パイプ１との温度差が小さい状態にてクロージング加工を開始することができるため、クロージング加工開始直後から安定した加工を行うことができる。したがって、クロージング加工開始時に製造されるパイプ１を破棄する必要が無くなり、生産効率が向上する。

なお、上記手順は、クロージング加工装置を一定時間停止した状態、つまり金型２及び芯金３が冷えている状態から加工を開始する場合の手順であり、金型２及び芯金３の温度上昇後は、図３に示す予備加熱工程は省略され、図４に示すクロージング加工工程が繰り返される。

本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。

例えば、上記実施の形態では、金型２と芯金３を用いて加工を行う構成としたが、金型２のみで加工を行うことも可能である。

また、上記実施の形態では、パイプ１に対して金型２を移動させる構成としたが、金型２に対してパイプ１を移動させて加工を行うようにしてもよい。つまり、パイプ１と金型２とを相対移動させることができれば、パイプ１の加工は可能である。

また、上記実施の形態では、加熱手段として高周波誘導加熱コイルを二つ（５３，５４）設ける構成としたが、一つの高周波誘導加熱コイルでパイプ１、金型２、及び芯金３の全てを加熱することも可能である。例えば、ブラケット５２の表面に取り付けられた高周波誘導加熱コイル５３のみでパイプ１、金型２、及び芯金３を加熱する場合には、パイプ１及び芯金３については上記に示したように加熱を行い、金型２については金型２を金型支持ベース３１に対して前進及び後退できるように構成すれば高周波誘導加熱コイル５３にて加熱することができる。

さらに、上記実施の形態では、加熱手段として高周波誘導加熱を用いたが、パイプ１、金型２、及び芯金３に対する加熱手段は、熱を加えることができるものであれば、バーナー、工業用ドライヤー等どのようなものでもよい。

本発明は、例えば、車両に搭載されるショックアブソーバのチューブの製造装置に適用することができる。

本発明の実施の形態におけるクロージング加工装置１００を示す平面図である。 同じくクロージング加工装置１００の加工前の待機状態を示す部分拡大図である。 金型及び芯金の予備加熱工程の手順を示す図である。 クロージング加工工程の手順を示す図である。

符号の説明

１００ クロージング加工装置
１ パイプ
２ 金型
３ 芯金
２０ スピンドルチャック
３０ 金型駆動機構
４０ 芯金駆動機構
３１ 金型支持ベース
５２ ブラケット
５３，５４ 高周波誘導加熱コイル

Claims (7)

1. 回転する管体と金型との相対移動によって、前記管体の開口端部を前記金型にて閉塞成形するクロージング加工装置であって、
   クロージング加工時に前記管体を加熱する第一の加熱手段と、
   前記金型を加熱する第二の加熱手段と、を備え、
   クロージング加工開始時に前記第二の加熱手段にて前記金型を予熱し、当該金型と前記管体との温度差が小さい状態にてクロージング加工を開始することを特徴とするクロージング加工装置。
2. 回転する管体と金型との相対移動によって、前記管体の開口端部を前記金型にて閉塞成形するクロージング加工装置であって、
   前記管体に挿入され、前記金型との間にて前記管体の開口端部を閉塞する芯金と、
   クロージング加工時に前記管体を加熱すると共に前記芯金の加熱も可能な第一の加熱手段と、
   前記金型を加熱する第二の加熱手段と、を備え、
   クロージング加工開始時に前記第一の加熱手段及び前記第二の加熱手段にて前記芯金及び前記金型をそれぞれ予熱し、前記芯金及び前記金型と、前記管体との温度差が小さい状態にてクロージング加工を開始することを特徴とするクロージング加工装置。
3. 前記芯金を、前記管体の軸方向に移動させる芯金移動機構を備え、
   前記第一の加熱手段は高周波誘導加熱であり、
   前記芯金は、前記芯金移動機構によって高周波誘導加熱コイル内に配置されて、高周波誘導加熱が施されてなることを特徴とする請求項２に記載のクロージング加工装置。
4. 前記第一の加熱手段と前記第二の加熱手段は、同一の加熱手段であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のクロージング加工装置。
5. 回転する管体と金型との相対移動によって、前記管体の開口端部を前記金型にて閉塞成形するクロージング加工方法であって、
   クロージング加工開始時に前記金型を予備加熱し、
   その後、前記管体を加熱しクロージング加工を行うことを特徴とするクロージング加工方法。
6. 回転する管体と金型との相対移動によって、前記管体の開口端部を前記金型にて閉塞成形するクロージング加工方法であって、
   クロージング加工開始時に前記金型と前記管体に挿入される芯金とを予備加熱し、
   その後、前記管体を加熱し前記金型と前記芯金との間にて管体開口端部を閉塞させ、クロージング加工を行うことを特徴とするクロージング加工方法。
7. 前記芯金の予備加熱は、
   前記芯金を前記管体の軸方向に移動させることによって高周波誘導加熱コイル内に配置し、
   当該高周波誘導加熱コイルに通電することによって行われることを特徴とする請求項６に記載のクロージング加工方法。