JP2011000620A - Method of joining pipe and member to be joined - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車用部品、配管材等を製造する際に用いられるパイプと被接合部材との接合方法、該接合方法に用いられる接合装置、パイプと複数個の被接合部材との接合方法、該接合方法に用いられる接合装置、及び、パイプと被接合部材との接合構造体に関する。 The present invention relates to a method for joining a pipe and a member to be joined used in manufacturing automobile parts, piping materials, etc., a joining device used in the joining method, a method for joining a pipe and a plurality of members to be joined, The present invention relates to a joining apparatus used in the joining method and a joining structure of a pipe and a member to be joined.
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、例えば拡管接合方法が知られている(例えば、特許文献1〜7参照)。この拡管接合方法は以下のとおりである。
Conventionally, as a method of joining a member to be joined such as a flange to a pipe, for example, a pipe expansion joining method is known (see, for example,
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拡管接合工具を配置する。拡管接合工具は、中心部に楔孔部を有するとともに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たダイと、ダイの各ダイセグメントを半径外方向に移動させる楔部を有するマンドレルとを備えている。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外方向に移動させて、パイプの外周面が被接合部材の挿通孔の内周面に圧接するように各ダイセグメントでパイプを半径外方向に押圧する。この際、各ダイセグメントによるパイプへの押圧はパイプが塑性変形されるまで行う。これによりパイプを拡管加工する。その結果、パイプに被接合部材が固定状態に拡管接合される。 The pipe is inserted into an insertion hole provided in the member to be joined, and a pipe expansion joining tool is disposed in the hollow portion of the pipe. The tube expansion joining tool includes a die having a wedge hole portion at the center and divided into a plurality of die segments in the circumferential direction around the wedge hole portion, and a wedge portion for moving each die segment of the die radially outward. And a mandrel having. Next, by inserting the wedge portion of the mandrel into the wedge hole portion of the die, each die segment of the die is moved outward in the radial direction of the pipe, and the outer peripheral surface of the pipe is pressed against the inner peripheral surface of the insertion hole of the member to be joined. In this manner, the pipe is pressed radially outward by each die segment. At this time, the pressure on the pipe by each die segment is performed until the pipe is plastically deformed. This expands the pipe. As a result, the member to be joined is expanded and joined to the pipe in a fixed state.
また、拡管接合法とは異なるが、2個のパイプの端部同士を接合する方法として、ラジアル摩擦圧接法が知られている。この方法は、回転不能に固定した2個のパイプの端部同士を突き合せた状態で、両パイプの突合せ部に外挿された円環状リングを回転させながら該リングを縮径方向に加圧することにより、両パイプの突合せ部の外周面にリングを摺接させ、これにより両パイプの端部同士をリングを介して摩擦圧接する方法である。 Further, although different from the pipe expansion joining method, a radial friction welding method is known as a method for joining the ends of two pipes. In this method, the ends of two pipes fixed to be non-rotatable are butted against each other, and the ring is pressurized in the diameter-reducing direction while rotating an annular ring extrapolated to the butted portions of both pipes. Thus, the ring is slidably brought into contact with the outer peripheral surface of the butt portion of both pipes, whereby the ends of both pipes are friction-welded through the rings.
而して、上記拡管接合法により得られた接合構造体において、例えば、この接合構造体が自動車のフレーム等の構造部材に用いられるかあるいは配管材に用いられる場合には、一般に、パイプと被接合部材との接合強度について高い強度が要求される。しかしながら、従来の接合構造体では、パイプと被接合部材は両者間の圧接力(接触面圧)によってのみ接合されているため、パイプと被接合部材との接合強度が不足する場合があった。 Thus, in the joint structure obtained by the above-mentioned pipe expansion joining method, for example, when this joint structure is used for a structural member such as an automobile frame or a piping material, in general, the pipe and the covering are used. A high strength is required for the bonding strength with the bonding member. However, in the conventional joint structure, since the pipe and the member to be joined are joined only by the pressure contact force (contact surface pressure) between them, the joint strength between the pipe and the member to be joined may be insufficient.
上記ラジアル摩擦圧接法では、パイプの突合せ部の外周面にリングを均一に摺接させることにより、両パイプの端部同士の接合強度が高められる。しかし、パイプの突合せ部の外周面に均一にリングを摺接させるためには、リングを均一に縮径方向に加圧しなければならず、リングの縮径の制御が困難であった。そのため、高い接合強度を得ることは困難であった。 In the radial friction welding method, the joint strength between the ends of both pipes can be increased by bringing the ring into uniform sliding contact with the outer peripheral surface of the butt portion of the pipe. However, in order to make the ring slidably contact the outer peripheral surface of the butt portion of the pipe, the ring must be uniformly pressed in the diameter reducing direction, and it is difficult to control the diameter reduction of the ring. For this reason, it has been difficult to obtain high bonding strength.
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、パイプと被接合部材との接合強度を高めることができるパイプと被接合部材との接合方法、該接合方法に用いられる接合装置、パイプと複数個の被接合部材との接合方法、該接合方法に用いられる接合装置、及び、パイプと被接合部材との接合構造体を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described technical background, and an object of the present invention is to use a joining method between a pipe and a member to be joined, which can increase the joining strength between the pipe and the member to be joined, and the joining method. The present invention provides a joining device, a joining method of a pipe and a plurality of members to be joined, a joining device used in the joining method, and a joining structure of a pipe and a joined member.
本発明は以下の手段を提供する。 The present invention provides the following means.
[1] パイプを被接合部材に設けられた挿通孔内に挿通した状態で、パイプを被接合部材に対して相対的にパイプの中心軸を中心に回転させながら、パイプの外周面が被接合部材の挿通孔の内周面に圧接するようにパイプをその中空部内に配置された拡管接合工具によって拡管加工することにより、パイプに被接合部材を拡管接合すると同時に摩擦圧接することを特徴とするパイプと被接合部材との接合方法。 [1] While the pipe is inserted into the insertion hole provided in the member to be joined, the outer peripheral surface of the pipe is joined while rotating the pipe relative to the member to be joined about the central axis of the pipe. The pipe is expanded by a pipe expansion joining tool disposed in the hollow portion so as to be pressed against the inner peripheral surface of the insertion hole of the member, and the welded member is expanded and joined to the pipe at the same time as the friction welding. A method of joining a pipe and a member to be joined.
[2] パイプの外周面が被接合部材の挿通孔の内周面に圧接するように、且つ、パイプの挿通孔内への挿通部分の軸方向両側近傍部分がそれぞれパイプの半径外方向に膨出するように、パイプを拡管加工する前項1記載のパイプと被接合部材との接合方法。
[2] The outer peripheral surface of the pipe is in pressure contact with the inner peripheral surface of the insertion hole of the member to be joined, and the portions near both sides in the axial direction of the insertion portion into the insertion hole of the pipe swell outward in the radial direction of the pipe. The method of joining a pipe and a member to be joined according to the preceding
[3] 被接合部材はパイプの中心軸を中心に回転不能に固定されており、
パイプはその中心軸を中心に従動回転自在に支持されており、
パイプの中心軸を中心に回転駆動している拡管接合工具をパイプの内周面に当接させることにより、パイプを拡管接合工具の回転動作に従ってパイプの中心軸を中心に従動回転させながら、パイプを拡管加工する前項1又は2記載のパイプと被接合部材との接合方法。
[3] The member to be joined is fixed so as not to rotate about the central axis of the pipe,
The pipe is supported so that it can be driven and rotated around its central axis.
The pipe expansion joint tool that is driven to rotate around the center axis of the pipe is brought into contact with the inner peripheral surface of the pipe, so that the pipe is driven to rotate around the center axis of the pipe according to the rotation operation of the pipe expansion joint tool. 3. A method for joining the pipe according to the preceding
[4] パイプはその中心軸を中心に回転不能に固定されており、
被接合部材をパイプの中心軸を中心に回転させながら、パイプを拡管加工する前項1又は2記載のパイプと被接合部材との接合方法。
[4] The pipe is fixed so that it cannot rotate around its central axis.
3. The method for joining a pipe and a member to be joined according to the preceding
[5] パイプと被接合部材をパイプの中心軸を中心に互いに反対方向に回転させながら、パイプを拡管加工する前項1又は2記載のパイプと被接合部材との接合方法。
[5] The method for joining a pipe and a member to be joined according to the preceding
[6] パイプの外周面が被接合部材の挿通孔の内周面に圧接した状態のもとで、パイプに対する被接合部材の所定部位の周方向の位置が所定位置になるように回転を制御停止させる前項1〜5のいずれかに記載のパイプと被接合部材との接合方法。
[6] Under the state where the outer peripheral surface of the pipe is in pressure contact with the inner peripheral surface of the insertion hole of the member to be bonded, the rotation is controlled so that the circumferential position of the predetermined portion of the member to be bonded with respect to the pipe becomes a predetermined position. The joining method of the pipe and bonded member in any one of the preceding
[7] 被接合部材の挿通孔の周縁部に、円筒状の座部がパイプの軸方向の片側に突出して一体形成されており、
パイプを被接合部材の挿通孔に挿通し且つ被接合部材の座部の外側に配置された規制部材により座部の外側への膨出量を規制した状態で、パイプを被接合部材に対して相対的にパイプの中心軸を中心に回転させながら、パイプを拡管加工する前項1〜6のいずれかに記載のパイプと被接合部材との接合方法。
[7] A cylindrical seat portion is integrally formed on the peripheral portion of the insertion hole of the member to be joined so as to protrude to one side in the axial direction of the pipe,
The pipe is inserted into the member to be joined in a state where the pipe is inserted into the insertion hole of the member to be joined and the amount of bulging to the outside of the seat part is regulated by the regulating member disposed outside the seat part of the member to be joined. 7. The method for joining a pipe and a member to be joined according to any one of the preceding
[8] 被接合部材は、その厚さ方向両側の面のうち一方を、他の部材と連結される連結面とするものであり、
被接合部材の挿通孔の周縁部に、円筒状の座部が連結面とは反対側に突出して一体形成されており、
被接合部材の挿通孔の内周面における挿通孔の軸方向中間部から連結面までの領域に、係合凹所が形成されており、
パイプの端部を被接合部材の挿通孔内にパイプの端面が挿通孔の軸方向中間部から被接合部材の連結面までの範囲に配置されるように挿通した状態で、パイプを被接合部材に対して相対的にパイプの中心軸を中心に回転させながら、パイプの外周面が被接合部材の挿通孔の内周面に圧接するように、且つ、パイプの挿通孔内への挿通部分のパイプ端面側近傍部分が係合凹所に係合するように、パイプを拡管加工する前項1〜7のいずれかに記載のパイプと被接合部材との接合方法。
[8] The member to be joined has one of the surfaces on both sides in the thickness direction as a connection surface connected to the other member,
A cylindrical seat portion is formed integrally with the peripheral edge portion of the insertion hole of the member to be joined, protruding to the side opposite to the connecting surface,
An engagement recess is formed in a region from the axially intermediate portion of the insertion hole to the connection surface on the inner peripheral surface of the insertion hole of the member to be joined,
The pipe is connected to the member to be joined in a state where the end of the pipe is inserted into the insertion hole of the member to be joined so that the end surface of the pipe is disposed in the range from the axial intermediate portion of the insertion hole to the connecting surface of the member to be joined. The outer peripheral surface of the pipe is in pressure contact with the inner peripheral surface of the insertion hole of the member to be joined, while rotating about the central axis of the pipe relative to the pipe. 8. The joining method of a pipe and a member to be joined according to any one of the preceding
[9] 拡管接合工具は、楔孔部を有し且つ楔孔部を中心に複数個のダイセグメントに分割されたダイと、楔部を有し且つ楔部がダイの楔孔部内に差し込まれることによりダイの各ダイセグメントをパイプの半径外方向に移動させるマンドレルと、を備えており、
ダイセグメントは、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押圧する2個の押圧凸部のうち一方の押圧凸部を有する駒部と、他方の押圧凸部を有するとともにマンドレルの楔部の外周面に当接するダイセグメント本体と、駒部とダイセグメント本体とを分離可能に連結する連結手段と、を備えている前項1〜8のいずれかに記載のパイプと被接合部材との接合方法。
[9] The pipe expansion joining tool includes a die having a wedge hole portion and divided into a plurality of die segments around the wedge hole portion, and a wedge portion that is inserted into the wedge hole portion of the die. A mandrel that moves each die segment of the die outwardly of the radius of the pipe,
The die segment has a piece part having one pressing convex part among two pressing convex parts that press the vicinity of both sides in the axial direction of the insertion part into the pipe insertion hole, and a mandrel with the other pressing convex part. The pipe and member to be joined according to any one of the preceding
[10] 楔孔部を有し且つ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た複数個のダイが、軸方向に互いに離間して配置されるとともに、互いに隣り合う2個のダイにおいて一方のダイの各ダイセグメントと他方のダイの各ダイセグメントとがそれぞれダイ連結杆を介して互いに連結されたダイ連結体と、
ダイ連結体の各ダイの楔孔部に対応する複数個の楔部を有し且つ前記複数個の楔部が軸方向に互いに離間して形成されたマンドレルと、
を備えた拡管接合工具を準備し、
パイプを複数個の被接合部材にそれぞれ設けられた挿通孔内に前記複数個の被接合部材が互いにパイプの軸方向に離間するように挿通した状態で、パイプを前記複数個の被接合部材に対して相対的にパイプの中心軸を中心に回転させながら、パイプの外周面が各被接合部材の挿通孔の内周面に圧接するようにパイプをその中空部内に配置された拡管接合工具によって拡管加工することにより、パイプに前記複数個の被接合部材を一括して拡管接合すると同時に摩擦圧接することを特徴とするパイプと複数個の被接合部材との接合方法。
[10] A plurality of dies having a wedge hole portion and divided into a plurality of die segments in the circumferential direction around the wedge hole portion are arranged apart from each other in the axial direction and adjacent to each other. A die connection body in which each die segment of one die and each die segment of the other die are connected to each other via a die connection rod in each die,
A mandrel having a plurality of wedge portions corresponding to the wedge hole portions of each die of the die connection body, wherein the plurality of wedge portions are formed apart from each other in the axial direction;
Prepare a pipe expansion joining tool with
The pipe is inserted into the plurality of members to be joined in a state where the plurality of members to be joined are spaced apart from each other in the axial direction of the pipe through insertion holes provided in the members to be joined, respectively. With the pipe expansion joining tool arranged in the hollow portion so that the outer peripheral surface of the pipe is in pressure contact with the inner peripheral surface of the insertion hole of each member to be joined while rotating about the central axis of the pipe relative to the A method of joining a pipe and a plurality of members to be joined, wherein the plurality of members to be joined are pipe-expanded and joined together at the same time by friction expanding by pipe expansion.
[11] 被接合部材に設けられた挿通孔内に挿通されたパイプの中空部内に配置されるとともに、パイプの外周面が被接合部材の挿通孔の内周面に圧接するようにパイプを拡管加工することにより、パイプに被接合部材を拡管接合する拡管接合工具と、
拡管接合工具によりパイプを拡管加工する際に、パイプが被接合部材に対して相対的にパイプの中心軸を中心に回転するように、パイプ、拡管接合工具及び被接合部材のうち少なくとも一つを回転させる回転駆動部と、
を備えていることを特徴とするパイプと被接合部材との接合装置。
[11] The pipe is expanded so that the pipe is disposed in the hollow portion of the pipe inserted into the insertion hole provided in the member to be joined, and the outer peripheral surface of the pipe is in pressure contact with the inner peripheral surface of the insertion hole of the member to be joined. A pipe expansion joining tool for expanding and joining a member to be joined to a pipe by processing;
When pipe expansion processing is performed with the pipe expansion joining tool, at least one of the pipe, the pipe expansion joining tool, and the member to be joined is arranged so that the pipe rotates about the central axis of the pipe relative to the member to be joined. A rotation drive unit for rotation;
An apparatus for joining a pipe and a member to be joined.
[12] 回転駆動部は、パイプの外周面が被接合部材の挿通孔の内周面に圧接した状態のもとで、パイプに対する被接合部材の所定部位の周方向の位置が所定位置になるように回転を制御停止させる制御部を備えている前項11記載のパイプと被接合部材との接合装置。 [12] In the rotation drive unit, the circumferential position of a predetermined portion of the member to be bonded to the pipe is a predetermined position in a state where the outer peripheral surface of the pipe is in pressure contact with the inner peripheral surface of the insertion hole of the member to be bonded. The joining apparatus of the pipe and the to-be-joined member according to 11 above, comprising a control unit for controlling and stopping the rotation.
[13] 複数個の被接合部材にそれぞれ設けられた挿通孔内に前記複数個の被接合部材が互いにパイプの軸方向に離間するように挿通されたパイプの中空部内に配置されるとともに、パイプの外周面が各被接合部材の挿通孔の内周面に圧接するようにパイプを拡管加工することにより、パイプに複数個の被接合部材を一括して拡管接合する拡管接合工具と、
拡管接合工具によりパイプを拡管加工する際に、パイプが前記複数個の被接合部材に対して相対的にパイプの中心軸を中心に回転するように、パイプ、拡管接合工具及び前記複数個の被接合部材のうち少なくとも一つを回転させる回転駆動部と、
を備えており、
拡管接合工具は、
楔孔部を有し且つ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たダイが、軸方向に互いに離間して配置されるとともに、互いに隣り合う2個のダイにおいて一方のダイの各ダイセグメントと他方のダイの各ダイセグメントとがそれぞれ連結杆を介して互いに連結されたダイ連結体と、
ダイ連結体の各ダイの楔孔部に対応する複数個の楔部を有し且つ前記複数個の楔部が軸方向に互いに離間して形成されたマンドレルと、
を備えていることを特徴とするパイプと複数個の被接合部材との接合装置。
[13] The plurality of members to be joined are arranged in the hollow portions of the pipes inserted in the through holes provided in the plurality of members to be joined so as to be separated from each other in the axial direction of the pipe, and the pipes A pipe expansion tool for expanding and joining a plurality of members to be joined together to the pipe by expanding the pipe so that the outer peripheral surface of the pipe is in pressure contact with the inner peripheral surface of the insertion hole of each member to be joined;
When the pipe is expanded by the pipe expansion joining tool, the pipe, the pipe expansion joining tool, and the plurality of pieces to be welded are arranged so that the pipe rotates about the central axis of the pipe relative to the plurality of members to be joined. A rotation drive unit that rotates at least one of the joining members;
With
Tube expansion joint tool
A die having a wedge hole portion and divided into a plurality of die segments in the circumferential direction around the wedge hole portion is arranged apart from each other in the axial direction, and one of the two dies adjacent to each other. A die connected body in which each die segment of the die and each die segment of the other die are connected to each other via a connecting rod;
A mandrel having a plurality of wedge portions corresponding to the wedge hole portions of each die of the die connection body, wherein the plurality of wedge portions are formed apart from each other in the axial direction;
An apparatus for joining a pipe and a plurality of members to be joined.
[14] パイプが被接合部材に設けられた挿通孔内に挿通された状態で、パイプに被接合部材が拡管接合されるとともに摩擦圧接されていることを特徴とするパイプと被接合部材との接合構造体。 [14] The pipe and the member to be joined are characterized in that the member to be joined is expanded and joined to the pipe and friction-welded in a state where the pipe is inserted into the insertion hole provided in the member to be joined. Bonding structure.
本発明は以下の効果を奏する。 The present invention has the following effects.
なお本明細書では、パイプの周方向の荷重に対するパイプと被接合部材との接合強度を「ねじり強度」といい、パイプの軸方向の荷重に対するパイプと被接合部材との接合強度を「抜け強度」という。 In this specification, the joint strength between the pipe and the member to be joined against the load in the circumferential direction of the pipe is called “torsional strength”, and the joint strength between the pipe and the member to be joined against the load in the axial direction of the pipe is referred to as “pull strength”. "
[1]の発明では、パイプと被接合部材を拡管接合すると同時に摩擦圧接するので、パイプと被接合部材との接合強度を、拡管接合のみで両者を接合した場合よりも高めるできるし、更に、パイプと被接合部材との接合を能率良く行うことができる。 In the invention of [1], since the pipe and the member to be joined are subjected to the friction welding at the same time, the joint strength between the pipe and the member to be joined can be increased more than the case where both are joined only by the pipe expansion joining. The pipe and the member to be joined can be joined efficiently.
[2]の発明では、パイプを拡管加工することでパイプの挿通部分の軸方向両側近傍部が膨出されるので、パイプに対する被接合部材の抜け強度を高めることができる。 In the invention of [2], since the pipes are expanded to expand the vicinity of both sides in the axial direction of the pipe insertion portion, it is possible to increase the removal strength of the member to be joined to the pipe.
[3]の発明では、被接合部材が回転不能に固定されるとともに、パイプが従動回転自在に支持されているので、被接合部材を回転駆動させる回転駆動装置とパイプを回転駆動させる回転駆動装置とを必要としない。そのため、パイプに被接合部材を接合する接合装置の構成を簡素化することができる。 In the invention of [3], since the member to be joined is fixed in a non-rotatable manner and the pipe is supported so as to be driven to rotate, a rotation driving device for driving the member to be rotated and a rotation driving device for driving the pipe to rotate And do not need. Therefore, the structure of the joining apparatus which joins a to-be-joined member to a pipe can be simplified.
さらに、被接合部材が回転不能に固定されているので、パイプに対する被接合部材の接合位置の設定を容易に行うことができる。 Furthermore, since the member to be joined is fixed so as not to rotate, it is possible to easily set the joining position of the member to be joined to the pipe.
[4]の発明では、パイプが回転不能に固定されているので、パイプを回転駆動させる回転駆動装置を必要としない。さらに、もし仮にパイプの撓み等によってパイプが少し曲がっていた場合でも、被接合部材を回転させることができ、これにより、パイプに被接合部材をパイプの周方向に均一に接合することができる。 In the invention of [4], since the pipe is fixed so as not to rotate, there is no need for a rotational drive device for rotationally driving the pipe. Furthermore, even if the pipe is slightly bent due to bending of the pipe, the member to be joined can be rotated, and thereby the member to be joined can be uniformly joined to the pipe in the circumferential direction.
[5]の発明では、パイプと被接合部材を互いに反対方向に回転させるので、パイプ及び被接合部材の回転速度をそれぞれ低減することができる。これにより、パイプ及び被接合部材を回転駆動させる回転駆動装置として、それぞれ安価な装置を用いることができる。 In the invention of [5], since the pipe and the member to be joined are rotated in directions opposite to each other, the rotation speeds of the pipe and the member to be joined can be reduced. Thereby, an inexpensive apparatus can be used as the rotational drive apparatus for rotationally driving the pipe and the member to be joined.
[6]の発明では、パイプに対する被接合部材の所定部位の周方向の位置を所定位置に確実に設定することができる。 In the invention of [6], the circumferential position of the predetermined portion of the member to be joined with respect to the pipe can be reliably set to the predetermined position.
[7]の発明では、接合部材の挿通孔の周縁部に座部が形成されているので、被接合部材の肉厚を大きくしなくても被接合部材の挿通孔の内周面とパイプの外周面との当接面積を大きく確保することができる。そのため、接合構造体の軽量化を図ることができるし、パイプと被接合部材との接合強度を高めることができる。 In the invention of [7], since the seat portion is formed at the peripheral portion of the insertion hole of the joining member, the inner peripheral surface of the insertion hole of the joined member and the pipe can be formed without increasing the thickness of the joined member. A large contact area with the outer peripheral surface can be ensured. Therefore, the weight of the joined structure can be reduced, and the joining strength between the pipe and the member to be joined can be increased.
さらに、被接合部材の座部の外側に配置された規制部材により座部の外側への膨出量を規制した状態で、パイプを拡管加工するので、被接合部材の座部が確実に弾性変形域内で変形するものとなり、即ち座部の塑性変形が確実に防止される。これにより、パイプと被接合部材との接合強度を確実に高めることができる。 Further, since the pipe is expanded in a state where the amount of bulging to the outside of the seat portion is regulated by the regulating member arranged outside the seat portion of the joined member, the seat portion of the joined member is reliably elastically deformed. In other words, the plastic deformation of the seat portion is reliably prevented. Thereby, the joining strength of a pipe and a to-be-joined member can be raised reliably.
[8]の発明では、接合部材の挿通孔の周縁部に座部が形成されているので、被接合部材の肉厚を大きくしなくても被接合部材の挿通孔の内周面とパイプの外周面との当接面積を大きく確保することができる。そのため、接合構造体の軽量化を図ることができるし、パイプと被接合部材との接合強度を高めることができる。 In the invention of [8], since the seat portion is formed at the peripheral portion of the insertion hole of the joining member, the inner peripheral surface of the insertion hole of the joined member and the pipe can be formed without increasing the thickness of the joined member. A large contact area with the outer peripheral surface can be ensured. Therefore, the weight of the joined structure can be reduced, and the joining strength between the pipe and the member to be joined can be increased.
さらに、パイプの端部を被接合部材の挿通孔内にパイプの端面が挿通孔の軸方向中間部から被接合部材の連結面までの範囲に配置されるように挿通した状態で、パイプを拡管加工するので、パイプの端部に接合された被接合部材を他の部材に連結する際に、パイプの挿通孔内への挿通部分のパイプ端面側の部分が他の部材に干渉しない。これにより、被接合部材を他の部材に良好に連結することができる。 Further, the pipe is expanded in a state where the end of the pipe is inserted into the insertion hole of the member to be joined so that the end surface of the pipe is disposed in the range from the axial intermediate portion of the insertion hole to the connecting surface of the member to be joined. Since it processes, when connecting the to-be-joined member joined to the edge part of a pipe to another member, the part by the side of the pipe end surface of the penetration part into the penetration hole of a pipe does not interfere with another member. Thereby, a to-be-joined member can be favorably connected with another member.
さらに、パイプの挿通孔内への挿通部分のパイプ端面側近傍部分が係合凹所に係合するように、パイプを拡管加工するので、パイプに対する被接合部材の抜け強度を高めることができる。 Furthermore, since the pipe is expanded so that the pipe end face side vicinity portion of the insertion portion into the pipe insertion hole is engaged with the engagement recess, the pulling strength of the member to be joined to the pipe can be increased.
[9]の発明では、ダイセグメントは、一方の押圧凸部を有する駒部と、他方の押圧凸部を有するダイセグメント本体と、連結手段とを備えている。したがって、駒部の押圧凸部とダイセグメント本体の押圧凸部との間の間隔を被接合部材の厚さに対応して設定することができる。 In the invention of [9], the die segment includes a piece portion having one pressing convex portion, a die segment body having the other pressing convex portion, and a connecting means. Therefore, the interval between the pressing convex portion of the piece portion and the pressing convex portion of the die segment body can be set corresponding to the thickness of the member to be joined.
[10]の発明では、パイプに複数個の被接合部材を一括して拡管接合すると同時に摩擦圧接するので、パイプと複数個の被接合部材との接合を能率良く行うことができる。 In the invention [10], since the plurality of members to be joined are pipe-expanded and joined to the pipe at the same time by friction welding, the pipe and the plurality of members to be joined can be efficiently joined.
[11]の発明では、本発明に係る接合方法に好適に用いられる接合装置を提供できる。 In the invention of [11], a joining apparatus suitably used in the joining method according to the present invention can be provided.
[12]の発明では、本発明に係る接合方法のうち特に上記[6]の接合方法に好適に用いられる接合装置を提供できる。 In the invention of [12], a joining apparatus that is suitably used for the joining method of [6] above among the joining methods according to the present invention can be provided.
[13]の発明では、特に上記[10]に係る接合方法に好適に用いられる接合装置を提供できる。 In the invention of [13], a joining apparatus that can be suitably used for the joining method according to [10] above can be provided.
[14]の発明では、接合強度が高いパイプと被接合部材との接合構造体を提供できる。 In the invention of [14], a joined structure of a pipe and a member to be joined having high joining strength can be provided.
次に、本発明の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。 Next, several embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
<第1実施形態>
図1〜11Bは、本発明の第1実施形態を説明する図である。図3において、50は、第1実施形態に係る接合装置である。
<First Embodiment>
FIGS. 1-11B is a figure explaining 1st Embodiment of this invention. In FIG. 3, 50 is a joining apparatus according to the first embodiment.
図1及び2Aにおいて、80は、第1実施形態の接合装置50を用いてパイプ60に被接合部材70が接合されて製作された接合構造体である。
1 and 2A,
パイプ60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、その他の自動車部品に用いられるか、あるいは配管材に用いられるものである。
The
パイプ60は真直なものであり、その外周面61a及び内周面61bの断面形状はいずれも円形状である。さらに、パイプ60はその軸方向(即ち長さ方向)に延びた断面円形状の中空部62を有している。パイプ60の内径、外径及び肉厚は、いずれもパイプ60の軸方向において一定に設定されている。図2Aにおいて、Zは、パイプ60の中心軸である。
The
パイプ60は、弾性変形及び塑性変形可能な材料からなり、例えば金属製であり、詳述するとアルミニウム(その合金を含む。以下同じ。)製である。ただし本発明では、パイプ60の材質はアルミニウム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、あるいはプラスチックであっても良い。さらに、パイプ60は、押出材又は引抜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。
The
被接合部材70は、例えば、他の部材(図示せず)に取り付けられるフランジとして又はブラケットとして用いられるものである。この被接合部材70は、比較的厚肉の板状であり、詳述すると円環板状である。被接合部材70の外周部には、他の部材に取り付けられる取付け部として、ボルト挿通孔等の締結具挿通孔74が設けられている。ただし本発明では、被接合部材70は、フランジやブラケット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、ステイを有するものであっても良い。
The
被接合部材70は、弾性変形可能な材料からなり、例えば金属製であり、詳述するとアルミニウム製である。ただし本発明では、被接合部材70の材質はアルミニウム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。さらに、被接合部材70は、押出材、引抜材又は圧延材からなるものであっても良いし、その他の方法により製作されたものであっても良い。
The joined
被接合部材70の中央部には、パイプ60が挿通される挿通孔71が貫通して設けられている。この挿通孔71の断面形状は、パイプ60の外周面61aの断面形状に対応した形状であり、即ち円形状である。
An
パイプ60の長さは例えば50〜2000mmの範囲内に設定され、その内径は例えば20〜100mmの範囲内に設定され、その肉厚は例えば0.5〜5mmの範囲内に設定されている。
The length of the
ただし本発明では、パイプ60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60の使用目的に応じて様々に設定されるものである。
However, in the present invention, the dimensions of the
被接合部材70の外径は例えば30〜100mmの範囲内に設定されている。被接合部材70の挿通孔71の直径は、拡管加工される前の状態のパイプ60の外径よりも例えば0.1〜1mm大きく設定されている。これにより、パイプ60が挿通孔71内に遊挿状に挿通されうるものとなされている。被接合部材70の挿通孔71の内周面72のパイプ軸方向に沿う長さを、内周面72の幅(図10参照、W1)とするとき、内周面72の幅は、例えば2〜50mmの範囲内に設定されている。
The outer diameter of the joined
ただし本発明では、被接合部材70の各部位の各寸法は、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70の使用目的に応じて様々に設定されるものである。
However, in this invention, each dimension of each part of the to-
図1〜2Bに示すように、この接合構造体80において、パイプ60が被接合部材70の挿通孔71内に挿通された状態で、パイプ60に被接合部材70が拡管接合されるとともに摩擦圧接されている。なお、摩擦圧接は「摩擦溶接」とも呼ばれている。
As shown in FIGS. 1 and 2B, in this joined
この接合構造体80の構成について詳述すると、次のとおりである。
The configuration of the
図2Bに示すように、パイプ60の挿通孔71内への挿通部分63は、拡管加工されることで、挿通部分63の外周面61aが被接合部材70の挿通孔71の内周面72に圧接するようにパイプ60の半径外方向に膨出した状態に塑性変形されている。そして、この拡管加工時に蓄積された被接合部材70の弾性復元力によって、被接合部材70にはパイプ60の半径内方向の力が常時作用されている。さらに、パイプ60の挿通部分63の外周面61aと挿通孔71の内周面72とが摩擦圧接されている。したがって、パイプ60に被接合部材70が非常に強固に接合されている。図2Bにおいて、Jは、パイプ60に被接合部材70が摩擦圧接されてなる摩擦圧接部である。なお図2Bでは、この摩擦圧接部Jは、他の部材と区別し易くするためドットハッチングで示されている。
As shown in FIG. 2B, the
さらに、パイプ60の全長さ領域のうちパイプ60の挿通部分63の軸方向両側近傍部分64、64は、拡管加工されることで、それぞれ、パイプ60の半径外方向に局部的に膨出した状態に塑性変形されている。そのため、各近傍部分64に断面円弧状の抜止め用膨出部Sがパイプ60の周方向に延びて形成されている。被接合部材70は、両膨出部S、Sの間にパイプ60の軸方向に挟まれた状態で、パイプ60に接合されている。したがって、両膨出部S、Sによって、パイプ60に対する被接合部材70の抜け強度が高められている。膨出部Sの膨出量は例えば0.5〜10mmである。膨出部の幅は例えば1〜30mmである。
Further, in the entire length region of the
なお本発明では、膨出部Sの断面形状は円弧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、四角形状などであっても良い。さらに、膨出部Sの膨出量及び幅は、上記の範囲内であることに限定されるものではない。 In the present invention, the cross-sectional shape of the bulging portion S is not limited to an arc shape, but may be a triangular shape, a quadrangular shape, or the like. Furthermore, the bulging amount and the width of the bulging portion S are not limited to being within the above range.
次に、第1実施形態の接合装置50の構成について以下に説明する。
Next, the structure of the joining
図3に示すように、この接合装置50は、拡管接合工具51、回転駆動部40などを具備している。
As shown in FIG. 3, the joining
拡管接合工具51は、ダイ10、マンドレル30等を備えている。
The pipe
図4〜5Bに示すように、ダイ10は、略円柱状のものである。したがって、ダイ10の横断面形状は略円形状である。さらに、ダイ10の基端部には該ダイ10を支持する支持部15がダイ10の軸方向に延びて一体形成されている。ダイ10は例えば工具鋼や超硬合金製である。
As shown in FIGS. 4 to 5B, the
ダイ10の中心部には楔孔部14がダイ10の中心軸Qと同軸に且つダイ10及び支持部15の軸方向に貫通して設けられている。楔孔部14は、円錐状又は多角錐状であり、第1実施形態では多角錐状であり、詳述すると正四角錐状である。したがって、楔孔部14の横断面形状は正四角形状である(図5B参照)。
At the center of the die 10, a
さらに、ダイ10は、楔孔部14を中心に周方向に均等に複数個のダイセグメント11に分割されており、これに伴い、支持部15も楔孔部14を中心に周方向に均等に複数個の支持部セグメント16に分割されている。第1実施形態では、ダイ10及び支持部15の分割数は4個である。各支持部セグメント16は各ダイセグメント11に一体形成されている。
Further, the
さらに、ダイ10の支持部15の基端面側には、複数個(第1実施形態では4個)のダイセグメント11及び支持部セグメント16を一つに組み合せた状態に保持する保持基体17が配置されている。図5A及び5Bに示すように、保持基体17の中心部には、楔孔部14と連通した貫通孔17aが軸方向に貫通して設けられている。さらに、保持基体17における貫通孔17aの周囲には、保持基体17の半径方向に延びた長孔からなる複数個(第1実施形態では4個)のボルト挿通孔17bが、保持基体17の周方向に均等に配設されている。そして、各ボルト挿通孔17b内に連結ボルト18が挿通されるとともに、該各連結ボルト18の先端部が各支持部セグメント16に設けられたねじ孔16aに螺合されている。これにより、複数個のダイセグメント11及び支持部セグメント16が一つに組み合された状態に且つ各ダイセグメント11及び支持部セグメント16がダイ10の半径方向に移動可能に保持基体17に保持されている。
Further, on the base end surface side of the
図6に示すように、マンドレル30は、ダイ10の楔孔部14に対応する楔部31を有している。楔部31は、例えば工具鋼や超硬合金製であり、マンドレル30の先端部に先細り状に一体形成されている。楔部31は、円錐状又は多角錐状であり、第1実施形態では多角錐状であり、詳述すると正四角錐状である。したがって、楔部31の横断面形状は正四角形状である。楔部31のテーパ角は、ダイ10の楔孔部14のテーパ角と等しく設定されており、例えば1〜30°の範囲内に設定されている。ただし本発明では、楔部31及び楔孔部14のテーパ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。
As shown in FIG. 6, the
図3に示すように、マンドレル30の基端部には、楔部31をダイ10の楔孔部14内に差し込む方向にマンドレル30を移動させるマンドレル駆動部33が、軸受け(例:スラスト玉軸受け)32を介して接続されている。第1実施形態では、マンドレル駆動部33は、マンドレル30を押圧することで楔部31を楔孔部14に対して差込み方向に移動させるものであり、その駆動源として油圧シリンダ(図示せず)を有している。そして、図3及び6に示すように、油圧シリンダの駆動ロッド33aの先端部に軸受け32を介してマンドレル30がその中心軸を中心に回転自在に連結されている。
As shown in FIG. 3, a
マンドレル30は、図7及び8に示すように、パイプ60の中空部62内に配置されたダイ10の楔孔部14内に楔部31を差し込みことにより、ダイ10の各ダイセグメント11をパイプ60の半径外方向に移動させるものである。
As shown in FIGS. 7 and 8, the
マンドレル駆動部33は、楔部31の楔孔部14内への差込み量、即ち油圧シリンダの駆動ロッド33aの押圧ストローク量を制御する制御部(図示せず)を有している。パイプ60の半径外方向へのダイセグメント11の移動量は、マンドレル駆動部33の制御部によって押圧ストローク量を制御することにより、調節される。
The
ダイ10の各ダイセグメント11は、マンドレル30の楔部31によってパイプ60の半径外方向に移動されることにより、パイプ60の挿通部分63及び両近傍部分64、64を半径外方向に押圧し、これによりこれらの部分63、64、64を塑性変形させて拡管加工するものである。
Each die
図4に示すように、ダイセグメント11の押圧面(即ち、各ダイセグメント11のパイプ内周面61b側に向いた外面)には、ダイ10の周方向に延びた2個の押圧凸部12、12が互いにダイ10の軸方向に離間して形成されている。押圧凸部12の断面形状は円弧状である。さらに、ダイセグメント11の押圧面における両第1押圧凸部12、12の間に押圧部13が形成されている。
As shown in FIG. 4, two pressing
両押圧凸部12、12は、図8に示すように、拡管加工時にパイプ60の挿通部分63の両側近傍部分64、64をパイプ60の半径外方向に押圧するものであり、その形状及び寸法は互いに等しく設定されている。
As shown in FIG. 8, both pressing
押圧部13は、拡管加工時にパイプ60の挿通部分63をパイプ60の半径外方向に押圧するものである。
The
接合装置50の回転駆動部40は、拡管接合工具51によりパイプ60を拡管加工する際に、パイプ60が被接合部材70に対して相対的にパイプ60の中心軸Zを中心に回転するように、パイプ60、拡管接合工具51及び被接合部材70のうち少なくとも一つを回転駆動させるものである。第1実施形態では、図3に示すように、回転駆動部40は、被接合部材70及びパイプ60ではなく拡管接合工具51(即ちダイ10及びマンドレル30)を回転駆動させるものである。すなわち、この回転駆動部40は、拡管接合工具51に駆動力伝達手段としての駆動力伝達無端ベルト45を介して接続されている。このベルト45は、回転駆動部40の駆動軸41aに設けられた駆動輪46と、ダイ10の保持基体17の外周部に取り付けられた従動輪47とに架け渡されて取り付けられている。
When the
回転駆動部40は、回転駆動源41と制御部44を備えている。
The
回転駆動源41は例えば駆動モータからなる。回転駆動源41の回転駆動力は、駆動力伝達ベルト45を介して拡管接合工具51に伝達される。
The
制御部44は、回転を制御するものであり、クラッチ42とブレーキ43を備えている。クラッチ42は回転駆動源41の駆動力を断接するものである。ブレーキ43は回転を停止させるものである。そして、制御部44は、クラッチ42及びブレーキ43のうち少なくともブレーキ43が操作されることによって、パイプ60に対する被接合部材70の所定部位の周方向の位置が所定位置になるように回転を制御停止させうるものとなされている。第1実施形態では、被接合部材70の所定部位とは、例えば締結具挿通孔74である。所定位置とは、例えばパイプ60の上方位置又は下方位置である。ただし本発明では、被接合部材70の所定部位は締結具挿通孔74であることに限定されるものではなく、また所定位置はパイプ60の上方位置又は下方位置であることに限定されるものではない。
The
次に、上記接合装置50を用いたパイプ60と被接合部材70との接合方法について以下に説明する。
Next, the joining method of the
図7に示すように、パイプ60を被接合部材70の挿通孔71内に挿通する。被接合部材70を固定手段(図示せず)によりパイプ60の中心軸Zを中心にパイプ60に対して回転不能に固定する。被接合部材70の固定方法については後述する。また、パイプ60をパイプ支持手段(図示せず)によってパイプ60の中心軸Zを中心に従動回転自在に支持する。パイプ60の中空部62内における被接合部材70に対応する位置に、拡管接合工具51のダイ10を配置する。この状態において、ダイ10は、その中心軸Qがパイプ60の中心軸Zと一致するように配置されている(即ちZ=Q)。さらに、拡管接合工具51のマンドレル30を、その楔部31の中心軸がパイプ60の中心軸Zと一致するように配置する。
As shown in FIG. 7, the
そして、回転駆動部40を作動させることによって、拡管接合工具51のダイ10及びマンドレル30をパイプ60の中心軸Zを中心に一体に回転駆動させる。ダイ10及びマンドレル30の回転速度は互いに等しく設定されており、例えば100〜3000min-1(rpm)の範囲内に設定される。ダイ10及びマンドレル30の回転方向は同じである。
Then, by operating the
次いで、マンドレル駆動部33を動作させることでマンドレル30の楔部31をダイ10の楔孔部14内に差し込む。これにより、図8に示すように、ダイ10の各ダイセグメント11がパイプ60の半径外方向に移動されてパイプ60の内周面61bに当接する。すると、パイプ60がその中心軸Zを中心にダイ10の回転動作に従って従動回転される。このようにパイプ60を回転させながら、引き続きマンドレル30の楔部31を楔孔部14内に差し込むことにより、パイプ60の挿通部分63の外周面61aが被接合部材70の挿通孔71の内周面72に圧接するようにダイ10の各ダイセグメント11でパイプ60を半径外方向に押圧する。押圧は、パイプ60の挿通部分63及び両近傍部分64、64が塑性変形されるまで行う。これにより、パイプ60が拡管加工され、その結果、パイプ60に被接合部材70が拡管接合されると同時に摩擦圧接される。その後、マンドレル30の楔部31をダイ10の楔孔部14内から抜出する。
Next, the
この接合方法では、拡管加工時において、パイプ60の挿通部分63は、各ダイセグメント11の押圧部13によってパイプ60の半径外方向に膨出した状態に押圧されて塑性変形される。さらに、このようにパイプ60の挿通部分63が膨出されるのに伴い、被接合部材70がパイプ60の半径外方向に押圧されて弾性変形される。これにより、被接合部材70に弾性復元力が蓄積される。パイプ60の挿通部分63の両側近傍部分64、64は、各ダイセグメント11の両押圧凸部12、12によってパイプ60の半径外方向に膨出した状態に押圧されて塑性変形される。これにより、当該各近傍部分64に断面円弧状の膨出部Sがパイプ60の周方向に延びて形成される。マンドレル30の楔部31がダイ10の楔孔部14内から抜出されると、被接合部材70の弾性復元力によって被接合部材70にはパイプ60の半径内方向の力が作用する。
In this joining method, at the time of pipe expansion processing, the
さらに、拡管加工時において、パイプ60の挿通部分63の外周面61aが被接合部材70の挿通孔71の内周面72に当接すると、挿通部分63の外周面61aが挿通孔71の内周面72にパイプ60の周方向に摺動する。これにより、それらの面61a、72にそれぞれ形成されていた薄い自然酸化膜が除去されるとともに、それらの面61a、72間に摩擦熱が発生する。この摩擦熱によって、挿通部分63と被接合部材70とが、挿通部分63の外周面61aと挿通孔71の内周面72との当接部にてそれぞれ軟化する。そして、挿通部分63の外周面61aが挿通孔71の内周面72に圧接されることにより、挿通部分63の軟化部と被接合部材70の軟化部とが金属的に融合し、その結果、パイプ60に被接合部材70が摩擦圧接される。
Further, when the outer
図9は、上記接合方法における接合装置50(即ち拡管接合工具51及び回転駆動部40)の動作のタイミング図を示している。
FIG. 9 shows a timing chart of the operation of the joining device 50 (that is, the pipe
図9において、「A」→「B」→「C」→「D」→「E」は、上記接合方法における接合過程を順に示している。「A」は、拡管加工前のときである。「B」は、パイプ60の内周面61bにダイ10のダイセグメント11が当接したときである。「C」は、パイプ60の挿通部分63の外周面61aが被接合部材70の挿通孔71の内周面72に圧接したときである。「D」は、拡管加工(即ち拡管接合)が終了したときである。「E」は、マンドレル30の楔部31をダイ10の楔孔部14内から抜出したときである。
In FIG. 9, “A” → “B” → “C” → “D” → “E” sequentially show the joining process in the joining method. “A” is before tube expansion processing. “B” is when the
「A」のとき、ダイ10及びマンドレル30の回転を開始する[回転開始]。一方、被接合部材70を回転不能に固定する[回転固定]。パイプ60は従動回転自在に支持されている。
When “A”, the rotation of the
「B」のとき、ダイ10及びマンドレル30の回転を維持する[回転維持]。そして、ダイ10のダイセグメント11がパイプ60の内周面61bに当接することにより、パイプ60がダイ10の回転動作に従って従動回転される[従動回転]。
When “B”, the rotation of the
パイプ60に対する被接合部材70の締結具挿通孔74の周方向の位置が所定位置になるように、パイプ60に被接合部材70を接合する場合には、「C」〜「D」の間のとき、パイプ60に対する被接合部材70の締結具挿通孔74の周方向の位置が所定位置になるように、回転駆動部40の制御部44のクラッチ42及びブレーキ43のうち少なくともブレーキ43を操作することで、ダイ10及びマンドレル30の回転を制御して急速停止させる[制御停止]。パイプ60は、ダイ10及びマンドレル30の回転動作に従って回転する。したがって、ダイ10及びマンドレル30の回転が停止されたら、パイプ60の回転も停止される。
When joining the member to be welded 70 to the
一方、パイプ60に対する被接合部材70の締結具挿通孔74の周方向の位置が所定位置になるようにパイプ60に被接合部材70を接合する必要がない場合には、「C」のとき、ダイ10及びマンドレル30の回転を維持する[回転維持]。「D」のとき、回転駆動部40の制御部44のクラッチ42を操作することによって回転駆動源41の駆動力の伝達を遮断することにより、ダイ10及びマンドレル30の回転をフリーにする[自由回転]。なお本発明では、クラッチ42による駆動力の伝達の遮断は、その他に、「D」のときだけではなく「C」のときに行っても良い。パイプ60は、ダイ10及びマンドレル30の回転動作に従って回転する。したがって、ダイ10及びマンドレル30の回転がフリーにされたら、パイプ60の回転もフリーにされる。
On the other hand, when it is not necessary to join the
上記第1実施形態では、パイプ60に被接合部材70を拡管接合すると同時に摩擦圧接するので、パイプ60と被接合部材70との接合強度を、拡管接合のみで両者を接合した場合よりも高めるできるし、更に、パイプ60と被接合部材70との接合を能率良く行うことができる。
In the first embodiment, since the welded
さらに、パイプ60の材質と被接合部材70の材質とが同じであっても異なっていてもパイプ60に被接合部材70を強固に接合することができる。
Furthermore, even if the material of the
さらに、パイプ60を拡管加工することでパイプ60の挿通部分63の両側近傍部分64、64がそれぞれ膨出されるので、パイプ60に対する被接合部材70の抜け強度を高めることができる。
Furthermore, since the
さらに、被接合部材70が回転不能に固定されるとともに、パイプ60が従動回転自在に支持されているので、被接合部材70を回転駆動させる回転駆動装置とパイプ60を回転駆動させる回転駆動装置とを必要としない。そのため、パイプ60に被接合部材70を接合する接合装置50の構成を簡素化することができる。
Further, since the member to be joined 70 is fixed so as not to rotate, and the
さらに、被接合部材70が回転不能に固定されているので、パイプ60に対する被接合部材70の接合位置の設定を容易に行うことができる。
Furthermore, since the
而して、上記接合方法では、拡管加工は、次の第1関係式(1)、第2関係式(2)及び第3関係式(3)のうち少なくとも一つを満足するように行われるのが望ましく、これら3つの関係式のうち二つを満足するように行われるのが更に望ましく、これら3つの関係式の全てを満足するように行われるのが最も望ましい。 Thus, in the above joining method, the tube expansion process is performed so as to satisfy at least one of the following first relational expression (1), second relational expression (2), and third relational expression (3). More preferably, it is performed so as to satisfy two of these three relational expressions, and most desirably, it is performed so as to satisfy all of these three relational expressions.
第1関係式(1):1<(D+D1+t)/D2 …式(1)
第2関係式(2):1.0≦W2/(W1+2t)≦3.0 …式(2)
第3関係式(3):1.0<(D+D1+D3)/DP≦1.2 …式(3)。
First relational expression (1): 1 <(D + D1 + t) / D2 Expression (1)
Second relational expression (2): 1.0 ≦ W2 / (W1 + 2t) ≦ 3.0 (2)
Third relational expression (3): 1.0 <(D + D1 + D3) /DP≦1.2 Expression (3).
ここで、各関係式(1)(2)及び(3)において、t、D、D1、D2、D3、DP、W1及びW2は、図10に示すように次のとおりである。 Here, in each of the relational expressions (1), (2), and (3), t, D, D1, D2, D3, DP, W1, and W2 are as follows as shown in FIG.
tは、パイプ60の肉厚である。
t is the thickness of the
Dは、パイプ60の半径外方向におけるダイセグメント11の移動量である。
D is the amount of movement of the
D1は、パイプ60の中心軸Zからダイセグメント11の押圧部13までの距離である。
D1 is the distance from the central axis Z of the
D2は、パイプ60の中心軸Zから被接合部材70の挿通孔71の内周面72までの距離である。
D2 is the distance from the central axis Z of the
D3は、ダイセグメント11の押圧部13に対する押圧凸部12の頂部の高さである。
D3 is the height of the top portion of the pressing
DPは、パイプ60の中心軸Zからパイプ60の内周面61bまでの距離、即ちパイプ60の半径である。
DP is the distance from the central axis Z of the
W1は、接合初期にパイプ60の外周面61aと当接する被接合部材70の挿通孔71の内周面72の幅である。
W1 is the width of the inner
W2は、ダイセグメント11の両押圧凸部12、12の頂部間の距離である。
W <b> 2 is the distance between the tops of both pressing
ここで、第1実施形態では、上述したように、拡管加工時にダイ10の中心軸Qがパイプ60の中心軸Zと一致するようにダイ10がパイプ60の中空部内に配置されることから、D1は、ダイ10の中心軸Qからダイセグメント11の押圧部13までの距離であると換言することができる。
Here, in the first embodiment, as described above, the
上記第1関係式(1)を満足することにより、拡管加工時に被接合部材70の挿通孔71の内周面72がパイプ60の半径外方向に確実に押圧される。その結果、被接合部材70に弾性復元力を確実に生じさせることができる。これにより、パイプ60と被接合部材70との接合強度を確実に高めることができる。
By satisfying the first relational expression (1), the inner
第1関係式(1)の右辺の上限値は特に限定されないが、特に、拡管加工時において被接合部材70が弾性変形域内での変形となる値までであることが望ましい。すなわち本発明では、拡管加工による被接合部材70の変形形態が塑性変形ではなく弾性変形である条件のもとで、つまり拡管加工により被接合部材70が塑性変形しないで弾性変形する条件のもとで、上記第1関係式(1)を満足することが特に望ましい。具体的に第1関係式(1)の右辺の上限値について示すと、上限値は1.2(特に好ましくは1.1)であることが良い。
The upper limit value on the right side of the first relational expression (1) is not particularly limited, but it is particularly preferable that the upper limit value be a value at which the bonded
上記第1関係式(1)では、ダイセグメント11は、押圧凸部12を有していても良いし、あるいは押圧凸部12を有していなくても良い。しかるに、接合構造体80において、パイプ60に対する被接合部材70の抜け強度について高いことが要求される場合には、ダイセグメント11は押圧凸部12を有していることが望ましい。
In the first relational expression (1), the
なお、パイプ60の半径外方向におけるダイセグメント11の移動量の調節は、マンドレル駆動部33による楔部31の楔孔部14内への差込み量を制御することにより、行われる。
The movement amount of the
上記第2関係式(2)を満足することにより、パイプ60と被接合部材70との接合強度を確実に高めることができる。
By satisfying the second relational expression (2), the joining strength between the
第2関係式(2)において特に望ましい関係式(2a)は次のとおりである。 A particularly desirable relational expression (2a) in the second relational expression (2) is as follows.
1.0≦W2/(W1+2t)≦1.5 …式(2a) 1.0 ≦ W2 / (W1 + 2t) ≦ 1.5 Formula (2a)
上記第3関係式(3)を満足することにより、パイプ60と被接合部材70との接合強度、特に、パイプ60に対する被接合部材70の抜け強度を更に確実に高めることができるし、拡管加工時におけるパイプ60の破断を確実に防止できる。
By satisfying the third relational expression (3), the joining strength between the
第3関係式(3)において特に望ましい関係式(3a)は次のとおりである。 Particularly desirable relational expression (3a) in the third relational expression (3) is as follows.
1.1≦(D+D1+D3)/DP≦1.2 …式(3a) 1.1 ≦ (D + D1 + D3) /DP≦1.2 Formula (3a)
なお第1実施形態では、ダイセグメント11の押圧凸部12の幅W3は特に限定されるものではなく、例えば3〜30mmの範囲内に設定される。
In the first embodiment, the width W3 of the
図11A及び11Bは、それぞれ、拡管加工時に被接合部材70を回転不能に固定する方法を説明する図である。
11A and 11B are diagrams illustrating a method for fixing the
図11Aでは、被接合部材70の外周部にはその外周縁から被接合部材70の中心部に向かって窪んだ係合凹部19aが設けられている。そして、この係合凹部19a内に、被接合部材70を回転不能に固定する固定手段としての固定ピン90が係脱自在に嵌合係合されており、これにより、被接合部材70がパイプ60の中心軸Zを中心に回転不能に固定されている。拡管加工時には、被接合部材70は、係合凹部19a内に固定ピン90が嵌合係合された状態のもとで、パイプ60の半径外方向へ移動される。
In FIG. 11A, an
図11Bでは、 被接合部材70の外周部には被接合部材70の半径方向に延びた係合長孔19bが設けられている。そして、この係合長孔19b内に固定ピン90が係脱自在に嵌合係合されており、これにより、被接合部材70がパイプ60の中心軸Zを中心に回転不能に固定されている。拡管加工時には、被接合部材70は、係合長孔19b内に固定ピン90が嵌合係合された状態のもとで、パイプ60の半径外方向へ移動される。
In FIG. 11B, an engagement
ここで、上記第1実施形態では、図3に示すように、回転駆動部40は、拡管接合工具51(即ちダイ10及びマンドレル30)に接続されており、拡管接合工具51を回転駆動させてダイ10のダイセグメント11をパイプ60の内周面61bに当接させることでパイプ60を従動回転させるものである。しかるに、本発明では、回転駆動部40は、その他に、拡管接合工具51ではなくパイプ60に接続されてパイプ60を回転駆動させるものであっても良い。この場合、拡管接合工具51のダイ10及びマンドレル30は、拡管接合工具支持手段によってパイプ60の中心軸Zを中心に従動回転自在に支持される。そして、ダイ10及びマンドレル30は、ダイ10のダイセグメント11がパイプ60の内周面61bに当接することで、パイプ60の回転動作に従って従動回転される。さらに、本発明では、回転駆動部40は、拡管接合工具51とパイプ60にそれぞれ接続されて、拡管接合工具51とパイプ60をそれぞれ同一方向に同一速度で回転駆動させるものであっても良い。
Here, in the said 1st Embodiment, as shown in FIG. 3, the
図12及び13は、上記第1実施形態における第1変形形態に係る接合装置50及びその動作のタイミング図を示す図である。図12及び13は、それぞれ、図3及び9に対応するものであり、これらの図には、上記第1実施形態と同じ要素に同一の符号が付されている。
12 and 13 are diagrams showing a timing diagram of the
図12では、回転駆動部40は、被接合部材70をパイプ60の中心軸Zを中心に回転駆動させるものである。被接合部材70は、環状の保持部材78内に嵌着されることで保持部材78に固定状態に保持されている。なおこの状態では、保持部材78はパイプ60に当接していない。回転駆動部40は保持部材78に駆動力伝達ベルト45を介して接続されている。すなわち、ベルト45は、回転駆動部40の駆動輪46と、保持部材78に一体形成された従動輪部78aとに架け渡されて取り付けられている。回転駆動部40の回転駆動源41の駆動力は、ベルト45を介して保持部材78に伝達され、これにより、保持部材78と被接合部材70は、パイプ60の中心軸Zを中心に一体に回転駆動される。一方、パイプ60と拡管接合工具51(即ちダイ10及びマンドレル30)は、パイプ60の中心軸Zを中心に回転不能に固定されている。
In FIG. 12, the
図12に示した第1変形形態の接合装置50は、図13に示すように次のように動作される。
As shown in FIG. 13, the joining
「A」のとき、ダイ10及びマンドレル30を回転不能に固定する[回転固定]。パイプ60も回転不能に固定する[回転固定]。
When “A”, the
「A」〜「B」の間のとき、被接合部材70の回転を開始する[回転開始]。被接合部材70の回転速度は、例えば100〜3000min-1(rpm)の範囲内に設定される。 When it is between “A” and “B”, the rotation of the member to be joined 70 is started [start of rotation]. The rotational speed of the member to be joined 70 is set, for example, within a range of 100 to 3000 min −1 (rpm).
パイプ60に対する被接合部材70の締結具挿通孔74の周方向の位置が所定位置になるように、パイプ60に被接合部材70を接合する場合には、「C」〜「D」の間のとき、パイプ60に対する被接合部材70の締結具挿通孔74の周方向の位置が所定位置になるように、回転駆動部40の制御部44のクラッチ42及びブレーキ43のうち少なくともブレーキ43を操作することで、被接合部材70の回転を制御して急速停止させる[制御停止]。
When joining the member to be welded 70 to the
一方、パイプ60に対する被接合部材70の締結具挿通孔74の周方向の位置が所定位置になるようにパイプ60に被接合部材70を接合する必要がない場合には、「C」のとき、被接合部材70の回転を維持する[回転維持]。「D」のとき、回転駆動部40の制御部44のクラッチ42を操作することによって回転駆動源41の駆動力の伝達を遮断することにより、被接合部材70の回転をフリーにする[自由回転]。なお、クラッチ42による駆動力の伝達の遮断は、「D」のときだけではなく「C」のときに行っても良い。
On the other hand, when it is not necessary to join the
図12及び13に示した接合方法では、パイプ60が回転不能に固定されているので、パイプ60を回転駆動させる回転駆動装置を必要としない。さらに、もし仮にパイプ60の撓み等によってパイプ60が少し曲がっていた場合でも、被接合部材70を回転させることができ、これにより、パイプ60に被接合部材70をパイプ60の周方向に均一に接合することができる。
In the joining method shown in FIGS. 12 and 13, since the
図14及び15は、上記第1実施形態における第2変形形態に係る接合装置50及びその動作のタイミング図を示す図である。図14及び15は、それぞれ、図3及び9に対応するものであり、これらの図には、上記第1実施形態と同じ要素に同一の符号が付されている。
FIGS. 14 and 15 are diagrams showing a timing diagram of the
図14では、接合装置50は、拡管接合工具51を回転駆動させる第1回転駆動部40Aと、被接合部材70を回転駆動させる第2回転駆動部40Bとを備えている。第1回転駆動部40Aの構成は、図3に示した上記第1実施形態と同様であり、すなわち、第1回転駆動部40Aは拡管接合工具51(即ちダイ10及びマンドレル30)に駆動力伝達ベルト45を介して接続されている。第2回転駆動部40Bの構成は、図12に示した上記第1変形形態と同様であり、すなわち、第2回転駆動部40Bは保持部材78に駆動力伝達ベルト45を介して接続されている。第1回転駆動部40Aによるダイ10及びマンドレル30の回転方向と、第2回転駆動部40Bによる被接合部材70の回転方向とは、互いに反対方向である。パイプ60は、パイプ支持手段(図示せず)によってパイプ60の中心軸Zを中心に従動回転自在に支持されている。
In FIG. 14, the joining
図14に示した第2変形形態の接合装置は、図15に示すように次のように動作される。 As shown in FIG. 15, the joining apparatus of the second modification shown in FIG. 14 is operated as follows.
「A」のとき、ダイ10及びマンドレル30の回転を開始する[回転開始]。ダイ10及びマンドレル30の回転速度は、例えば50〜1500min-1(rpm)である。パイプ60は従動回転自在に支持されている。
When “A”, the rotation of the
「B」のとき、ダイ10及びマンドレル30の回転を維持する[回転維持]。そして、ダイ10のダイセグメント11がパイプ60の内周面61bに当接することにより、パイプ60がダイ10の回転動作に従って従動回転される[従動回転]。
When “B”, the rotation of the
「A」〜「B」の間のとき、被接合部材70の回転を開始する[回転開始]。被接合部材70の回転方向は、ダイ10及びマンドレル30の回転方向とは反対方向である。被接合部材70の回転速度は、例えば50〜1500min-1(rpm)である。
When it is between “A” and “B”, the rotation of the member to be joined 70 is started [start of rotation]. The rotation direction of the
パイプ60に対する被接合部材70の締結具挿通孔74の周方向の位置が所定位置になるように、パイプ60に被接合部材70を接合する場合には、「C」〜「D」の間のとき、パイプ60に対する被接合部材70の締結具挿通孔74の周方向の位置が所定位置になるように、第1回転駆動部40A及び第2回転駆動部40Bの制御部44のクラッチ42及びブレーキ43のうち少なくともブレーキ43をそれぞれ操作することで、ダイ10及びマンドレル30の回転を制御して急速停止させるとともに被接合部材70の回転を制御して急速停止させる[制御停止]。
When joining the member to be welded 70 to the
一方、パイプ60に対する被接合部材70の締結具挿通孔74の周方向の位置が所定位置になるようにパイプ60に被接合部材70を接合する必要がない場合には、「C」のとき、ダイ10及びマンドレル30の回転を維持するとともに被接合部材70の回転を維持する[回転維持]。「D」のとき、第1回転駆動部40A及び第2回転駆動部40Bの制御部44のクラッチ42をそれぞれ操作することによって、各回転駆動源41、41の駆動力の伝達を遮断することにより、ダイ10及びマンドレル30の回転をフリーにするとともに被接合部材70の回転をフリーにする[自由回転]。なお、クラッチ42による各駆動力の伝達の遮断は、「D」のときだけではなく「C」のときに行っても良い。
On the other hand, when it is not necessary to join the
図14及び15に示した接合方法では、パイプ60と被接合部材70とを互いに反対方向に回転させるので、パイプ60及び被接合部材70の回転速度をそれぞれ低減することができる。これにより、第1回転駆動部40A及び第2回転駆動部40Bとして、それぞれ安価な装置を用いることができる。
In the joining method shown in FIGS. 14 and 15, the
ここで、上記第2変形形態では、第1回転駆動部40Aは、拡管接合工具51(即ちダイ10及びマンドレル30)に接続されており、拡管接合工具51を回転駆動させてダイ10のダイセグメント11をパイプ60の内周面61bに当接させることでパイプ60を従動回転させるものである。しかるに、本発明では、第1回転駆動部40Aは、その他に、拡管接合工具51ではなくパイプ60に接続されてパイプ60を回転駆動させるものであっても良い。この場合、拡管接合工具51のダイ10及びマンドレル30は、パイプ60の中心軸Zを中心に従動回転自在に支持される。そして、ダイ10及びマンドレル30は、ダイ10のダイセグメント11がパイプ60の内周面61bに当接することで、パイプ60の回転動作に従って従動回転される。さらに本発明では、第1回転駆動部40Aは、拡管接合工具51とパイプ60にそれぞれ接続されて、拡管接合工具51とパイプ60をそれぞれ同一方向に同一速度で回転駆動させるものであっても良い。
Here, in the said 2nd modification, 40 A of 1st rotation drive parts are connected to the pipe expansion joining tool 51 (namely, die | dye 10 and the mandrel 30), the pipe
<第2実施形態>
図16〜18は、本発明の第2実施形態を説明する図である。これらの図には、上記第1実施形態と同じ要素に同一の符号が付されている。第2実施形態を上記第1実施形態との相異点を中心に以下に説明する。
Second Embodiment
16-18 is a figure explaining 2nd Embodiment of this invention. In these drawings, the same reference numerals are assigned to the same elements as those in the first embodiment. The second embodiment will be described below with a focus on differences from the first embodiment.
図16に示すように、第2実施形態の接合装置50では、拡管接合工具51のダイ10及び支持部15の分割数は8個である。ダイ10の楔孔部14の横断面形状は正八角形状である。拡管接合工具51のマンドレル30の楔部31の横断面形状は正八角形状である。
As shown in FIG. 16, in the joining
ダイ10の各ダイセグメント11は、駒部20と、ダイセグメント本体21と、スぺーサ22と、連結手段としての連結ボルト23とを備えている。
Each die
駒部20は、ダイセグメント11の2個の押圧凸部12、12のうち一方の押圧凸部12を有している。
The
ダイセグメント本体21は、駒部20とは別体に形成されるとともに他方の押圧凸部12を有しており、拡管加工時にマンドレル30の楔部31の外周面に当接してパイプ60の半径外方向に移動されるものである。詳述すると、図17に示すように、ダイセグメント本体21には、駒部20側に向かって張出した張出部21aが一体形成されている。この張出部21aの楔孔部14側の面は、楔孔部14の内周面の一部を構成するものであり、拡管加工時にマンドレル30の楔部31の外周面に当接することでパイプ60の半径外方向の駆動力を受けるものとなされている。
The die segment
スぺーサ22は、駒部20の押圧凸部12とダイセグメント本体21の押圧凸部12との間に配置されている。このスぺーサ22は、駒部20の押圧凸部12とダイセグメント本体21の押圧凸部12との間の間隔を所定間隔に保持するものであり、詳述すると、当該間隔を被接合部材70の挿通孔71の内周面72の幅に対応する間隔に保持するものである。さらに、スぺーサ22の外面は、パイプ60の挿通部分63をパイプ60の半径外方向に押圧する押圧部13として機能している。
The
連結ボルト23は、駒部20とダイセグメント本体21とをスぺーサ22を介して分離可能に連結するものである。なお、連結ボルト23は、駒部20とダイセグメント本体21とをスぺーサ22を介さないで分離可能に連結するものであっても良い。
The connecting
駒部20とスぺーサ22は、ダイセグメント本体21の張出部21aの楔孔部14とは反対側の面上に配置されている。そしてこの状態で、連結ボルト23が駒部20及びスぺーサ22にそれぞれ設けられたボルト挿通孔24内に挿通されるとともに、該連結ボルト23の先端部がダイセグメント本体21に設けられたねじ孔25に螺合されている。これにより、駒部20とダイセグメント本体21とがスぺーサ22を介して連結ボルト23により一体的に連結されている。さらに、連結ボルト23とねじ孔25との螺合を解除することにより、駒部20とダイセグメント本体21とスぺーサ22とは互いに分離される。
The
第2実施形態の接合装置50を用いたパイプ60と被接合部材70との接合方法は、上記第1実施形態、第1変形形態又は第2変形形態と同じである。
The joining method of the
第2実施形態の接合装置50では、駒部20とダイセグメント本体21が分離されているので、被接合部材70の挿通孔71の内周面72の幅に対応して、駒部20の押圧凸部12とダイセグメント本体21の押圧凸部12との間の間隔を設定することができる。すなわち、例えば、両方の押圧凸部12、12間の間隔が様々に異なるものとなるように、スぺーサ22を少なくとも1個準備しておき、これらの中から被接合部材70の挿通孔71の内周面72の幅に応じてスぺーサ22を選択し、該スぺーサ22を駒部20の押圧凸部12とダイセグメント本体21の押圧凸部12との間に配置することにより、両方の押圧凸部12、12間の間隔を被接合部材70の挿通孔71の内周面72の幅に対応して設定することができる。したがって、この接合装置50は高い汎用性を有している。
In the joining
なお本発明では、駒部20の押圧凸部12とダイセグメント本体21の押圧凸部12との間に配置されるスぺーサ22の数は1個であることに限定されるものではなく、その他に、複数個であって良いし、あるいは0個であっても良い。さらに、スぺーサ22が駒部20又はダイセグメント本体21に一体形成されていても良い。
In the present invention, the number of the
<第3実施形態>
図19〜22Bは、本発明の第3実施形態を説明する図である。これらの図には、上記第1実施形態と同じ要素に同一の符号が付されている。第3実施形態を上記第1実施形態との相異点を中心に以下に説明する。
<Third Embodiment>
19 to 22B are views for explaining a third embodiment of the present invention. In these drawings, the same reference numerals are assigned to the same elements as those in the first embodiment. The third embodiment will be described below with a focus on differences from the first embodiment.
図19に示すように、被接合部材70は、比較的薄肉の板状であり、その中央部にはパイプ60が挿通される挿通孔71が設けられている。さらに、被接合部材70の外周縁部には外方向に突出した複数個(第3実施形態では4個)の取付け片部75が周方向に均等に配設されている。取付け片部75の先端部に締結具挿通孔74が設けられている。
As shown in FIG. 19, the member to be joined 70 has a relatively thin plate shape, and an
被接合部材70の挿通孔71の周縁部には、挿通孔71を包囲するように短円筒状の座部73がパイプ60の軸方向の片側に突出して一体形成されている。座部73は、被接合部材70の挿通孔71の周縁部を、その周方向の全周に亘ってパイプ60の軸方向の片側に突出するように短円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73は、被接合部材70の挿通孔71の周縁部から屈曲して且つ挿通孔71の周縁部の全周に沿って形成されている。被接合部材70の挿通孔71の内周面72は、座部73の内周面からなる。被接合部材70及びその座部73の肉厚は例えば2〜5mmである。座部73の突出長さ(即ち、パイプ60の軸方向に沿う長さ)は例えば5〜20mmである。
A short
第3実施形態の接合構造体80では、図19に示すように、パイプ60が被接合部材70の挿通孔71内に挿通され且つ被接合部材70の座部73がパイプ60の外周面61aに重合された状態で、パイプ60に被接合部材70が拡管接合されるとともに摩擦圧接されている。拡管接合と摩擦圧接は、パイプ60が拡管加工されることにより同時に行われている。
In the joined
図21Aに示すように、第3実施形態の接合装置50では、拡管接合工具51のダイ10及び支持部(図示せず)の分割数は8個である。ダイ10の楔孔部14の横断面形状とマンドレル30の楔部31の横断面形状とはともに正八角形状である。
As shown to FIG. 21A, in the joining
さらに、接合装置50は規制部材39を備えている。図20に示すように、この規制部材39は、被接合部材70の座部73の外側に配置され且つ拡管加工時に被接合部材70の座部73の外側への膨出量を規制するものである。規制部材39の形状は円環状であり、更に、規制部材39は周方向に2個に分割されている。
Further, the joining
第3実施形態の接合装置50を用いたパイプ60と被接合部材70との接合方法では、図21A及び21Bに示すように、パイプ60を拡管加工する前に、被接合部材70の座部73の外側に座部73の全周を包囲するように規制部材39を座部73に対して少し隙間を空けて配置する。この隙間は例えば1〜5mmである。規制部材39は、被接合部材70と同様に回転不能に固定されている。次いで、ダイ10及びマンドレル30を回転駆動させる。そして、マンドレル30の楔部31をダイ10の楔孔部14内に差し込む。これにより、ダイ10の各ダイセグメント11をパイプ60の半径外方向に移動させる。ダイセグメント11がパイプ60の内周面61bに当接すると、パイプ60がダイ10の回転動作に従って従動回転される。このようにパイプ60を被接合部材70に対して回転させながら、パイプ60を拡管接合工具51によって拡管加工する。これにより、図22A及び22Bに示すように、パイプ60に被接合部材70を拡管接合すると同時に摩擦圧接する。拡管加工の際には被接合部材70の座部73が外側へ膨出しようとするが、その途中で座部73が規制部材39に衝合し、これにより座部73の外側への膨出量が規制される。その結果、座部73が確実に弾性変形域内で変形するものとなり、即ち座部73の塑性変形が確実に防止される。これにより、パイプ60と被接合部材70との接合強度を確実に高めることができる。規制部材39は、拡管加工の後で被接合部材70から取り外される。
In the joining method of the
第3実施形態では、被接合部材70の挿通孔71の周縁部に円筒状の座部73が形成されているので、被接合部材70の肉厚を大きくしなくても被接合部材70の挿通孔71の内周面72とパイプ60の外周面61aとの当接面積を大きく確保することができる。そのため、接合構造体80の軽量化を図ることができるし、パイプ60と被接合部材70との接合強度を高めることができる。
In the third embodiment, since the
なお第3実施形態では、拡管接合時に拡管接合工具51(即ちダイ10及びマンドレル30)の回転動作に従ってパイプ60を従動回転させているが、本発明では、その他に、パイプ60を直接的に回転駆動させても良いし、上記第1変形形態(図12及び13参照)のように被接合部材70を回転駆動させても良いし、上記第2変形形態(図14及び15参照)のようにパイプ60と被接合部材70を互いに反対方向に回転駆動させても良い。
In the third embodiment, the
<第4実施形態>
図23A〜26は、本発明の第4実施形態を説明する図である。これらの図には、上記第1実施形態と同じ要素に同一の符号が付されている。第4実施形態を上記第1実施形態との相異点を中心に以下に説明する。
<Fourth embodiment>
23A to 26 are diagrams illustrating a fourth embodiment of the present invention. In these drawings, the same reference numerals are assigned to the same elements as those in the first embodiment. The fourth embodiment will be described below with a focus on differences from the first embodiment.
図23A及び23Bに示すように、被接合部材70は、比較的薄肉の板状であり、その中央部にはパイプ60が挿通される挿通孔71が設けられている。図24に示すように、この被接合部材70は、板状の他の部材91とボルト92a及びナット92bにより連結されるフランジとして機能するものである。被接合部材70は、パイプ60の端部に拡管接合及び摩擦圧接されている。そして、被接合部材70は、その厚さ方向両側の面のうち、パイプ60の端面60a側に向いた面を、他の部材91と連結される連結面70aとするものである。
As shown in FIGS. 23A and 23B, the member to be joined 70 has a relatively thin plate shape, and an
被接合部材70の挿通孔71の周縁部には、挿通孔71を包囲するように短円筒状の座部73が、短円錐筒状の中間部76を介して、連結面70aとは反対側に突出して一体形成されている。この座部73及び中間部76は、被接合部材70の挿通孔71の周縁部をその周方向の全周に亘ってパイプ60の軸方向の片側に突出するよう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。被接合部材70の挿通孔71の内周面72における挿通孔71の軸方向中間部から被接合部材70の連結面70aの位置までの領域には、中間部76が存在することによって係合凹所77が挿通孔71の全周に亘って形成されている。
At the periphery of the
第4実施形態の接合構造体80では、図24に示すように、被接合部材70の挿通孔71内にパイプ60の端部が、パイプ60の端面60aが挿通孔71の軸方向中間部から被接合部材70の連結面70aの位置までの範囲に配置されるように挿通されるとともに、被接合部材70の座部73がパイプ60の外周面61aに重合している。そしてこの状態で、パイプ60の端部に被接合部材70が拡管接合されるとともに摩擦圧接されている。拡管接合と摩擦圧接は、パイプ60が拡管加工されることにより同時に行われている。
In the
この接合構造体80では、パイプ60の挿通孔71内への挿通部分63のパイプ端面側近傍部分64には、膨出部Sがその周方向の全周に亘って形成されている。そして、この膨出部Sは、係合凹所77に、パイプ60の端部が挿通孔71内から抜出する方向X1に係合しており、これにより、パイプ60の端部の挿通孔71内からの抜出が防止されている。さらに、パイプ60の挿通部分63のパイプ端面側とは反対側の近傍部分64にも膨出部Sがその周方向の全周に亘って形成されている。そして、この膨出部Sは、座部73の先端縁部に、パイプ60の端部が挿通孔71内に挿入される方向X2に係合している。これにより、被接合部材70の座部73は、2個の膨出部S、Sの間にパイプ60の軸方向に挟まれた状態で、パイプ60に接合されている。したがって、両膨出部S、Sによって、パイプ60に対する被接合部材70の抜け強度が高められている。
In this
図25に示すように、第4実施形態の接合装置50は規制部材39を備えている。規制部材39は、被接合部材70の座部73の外側に配置され且つ拡管加工時に被接合部材70の座部73の外側への膨出量を規制するものである。規制部材39の形状は円環状であり、更に、規制部材39は周方向に2個に分割されている。
As shown in FIG. 25, the joining
第4実施形態の接合装置50を用いたパイプ60と被接合部材70との接合方法では、図25に示すように、パイプ60を拡管加工する前に、被接合部材70の座部73の外側に座部73の全周を包囲するように規制部材39を座部73に対して少し隙間を空けて配置する。この隙間は例えば1〜5mmである。規制部材39は、被接合部材70と同様に回転不能に固定されている。次いで、ダイ10及びマンドレル30を回転駆動させる。そして、マンドレル30の楔部31をダイ10の楔孔部14内に差し込む。これにより、ダイ10の各ダイセグメント11をパイプ60の半径外方向に移動させる。ダイセグメント11がパイプ60の内周面61bに当接すると、パイプ60がダイ10の回転動作に従って従動回転される。このようにパイプ60を被接合部材70に対して回転させながら、パイプ60の外周面61aが被接合部材70の挿通孔71の内周面72に圧接するように且つパイプ60の挿通部分63のパイプ端面側近傍部分64が係合凹所77に係合するように、パイプ60を拡管接合工具51によって拡管加工する。これにより、図26に示すように、パイプ60に被接合部材70を拡管接合すると同時に摩擦圧接する。拡管加工の際に被接合部材70の座部73が外側へ膨出しようとするが、その途中で座部73が規制部材39に衝合し、これにより座部73の外側への膨出量が規制される。その結果、座部73が確実に弾性変形域内で変形するものとなり、即ち座部73の塑性変形が確実に防止される。これにより、パイプ60と被接合部材70との接合強度を確実に高めることができる。規制部材39は、拡管加工の後で被接合部材70から取り外される。
In the joining method of the
第4実施形態は、上記第3実施形態と同様の効果を奏する。さらに、接合構造体80では、パイプ60の端部の端面60aが被接合部材70の挿通孔71の軸方向中間部から被接合部材70の連結面70aの位置までの範囲に配置されているので、被接合部材70を他の部材91に連結する際に、パイプ60の挿通部分63のパイプ端面側の部分が他の部材91に干渉しない。そのため、被接合部材70を他の部材91に良好に連結することができる。さらに、パイプ60の挿通部分63のパイプ端面側近傍部分64に形成された膨出部Sが、係合凹所77にパイプ60の端部が挿通孔71内から抜出する方向X1に係合しているので、パイプ60の端部の挿通孔71内からの抜出が防止されており、これによりパイプ60に対する被接合部材70の抜け強度が高められている。
The fourth embodiment has the same effects as the third embodiment. Furthermore, in the joined
なお第4実施形態では、拡管接合時に拡管接合工具51(即ちダイ10及びマンドレル30)の回転動作に従ってパイプ60を従動回転させているが、本発明では、その他に、パイプ60を直接的に回転駆動させても良いし、上記第1変形形態(図12及び13参照)のように被接合部材70を回転駆動させても良いし、上記第2変形形態(図14及び15参照)のようにパイプ60と被接合部材70を互いに反対方向に回転駆動させても良い。
In the fourth embodiment, the
<第5実施形態>
図27は、本発明の第5実施形態を説明する図である。この図には、上記第1実施形態と同じ要素に同一の符号が付されている。第5実施形態を上記第1実施形態との相異点を中心に以下に説明する。
<Fifth Embodiment>
FIG. 27 is a diagram for explaining a fifth embodiment of the present invention. In this figure, the same reference numerals are assigned to the same elements as those in the first embodiment. The fifth embodiment will be described below with a focus on differences from the first embodiment.
パイプ60は、その中空部62内に仕切り壁部65が軸方向に延びて配置されたものであり、この仕切り壁部65によって中空部62が複数個の中空区画室62aに区画されている。仕切り壁部65の横断面形状はI字状である。中空区画室62aの数は2個である。仕切り壁部65はパイプ60に一体形成されている。
The
第5実施形態の接合装置50では、拡管接合工具51のダイ10及び支持部(図示せず)の分割数は、パイプ60の中空区画室62aの数と同じであり、即ち2個である。さらに、マンドレル30の楔部31は、その中心軸を中心に複数個の楔部セグメント31aに均等に分割されている。楔部31の分割数は、パイプ60の中空区画室62aの数と同じであり、即ち2個である。
In the joining
第5実施形態の接合装置50を用いたパイプ60と被接合部材70との接合方法では、パイプ60の拡管加工工程は次のように行われる。
In the joining method of the
パイプ60の各中空区画室62a内に、ダイ10のダイセグメント11とマンドレル30の楔部セグメント31aとを配置する。次いで、パイプ60の仕切り壁部65を介して互いに隣り合う2個の中空区画室62a、62a内に配置された楔部セグメント31a、31a同士で仕切り壁部65を挟む。次いで、ダイ10及びマンドレル30を回転駆動させる。すると、パイプがダイ10及びマンドレル30の回転動作に従って従動回転される。そして、マンドレル30の各楔部セグメント31aを対応するダイセグメント11の楔孔部セグメント14a内に同時に差し込む。これにより、ダイ10の各ダイセグメント11をパイプ60の半径外方向に移動させる。このようにパイプ60を被接合部材70に対して回転させながら、パイプ60を拡管接合工具51によって拡管加工する。これにより、パイプ60に被接合部材70を拡管接合すると同時に摩擦圧接する。
In each
第5実施形態では、パイプ60の中空部62内に横断面I字状の仕切り壁部65が配置されているので、パイプ60が仕切り壁部65によって補強されている。したがって、高い剛性を有する接合構造体80を製作することができる。
In the fifth embodiment, since the
<第6実施形態>
図28は、本発明の第6実施形態を説明する図である。この図には、上記第1実施形態と同じ要素に同一の符号が付されている。第6実施形態を上記第1実施形態との相異点を中心に以下に説明する。
<Sixth Embodiment>
FIG. 28 is a diagram for explaining a sixth embodiment of the present invention. In this figure, the same reference numerals are assigned to the same elements as those in the first embodiment. The sixth embodiment will be described below with a focus on differences from the first embodiment.
第6実施形態では、パイプ60の中空部62内に上記第5実施形態と同様に仕切り壁部65が配置されているが、この仕切り壁部65の横断面形状は、I字状ではなく十字状である。この仕切り壁部65によってパイプ60の中空部62が4個の中空区画室62aに区画されている。
In the sixth embodiment, the
第6実施形態の接合装置50では、拡管接合工具51のダイ10及び支持部(図示せず)の分割数は、パイプ60の中空区画室62aの数と同じであり、即ち4個である。さらに、マンドレル30の楔部31は、その中心軸を中心に複数個の楔部セグメント31aに均等に分割されている。楔部31の分割数は、パイプ60の中空区画室62aの数と同じであり、即ち4個である。
In the joining
第6実施形態の接合装置50を用いたパイプ60と被接合部材70との接合方法は、上記第5実施形態と同じである。
The joining method of the
第6実施形態では、パイプ60の中空部62内に横断面十字状の仕切り壁部65が配置されているので、パイプ60が仕切り壁部65によって非常に強固に補強されている。したがって、非常に高い剛性を有する接合構造体80を製作することができる。
In the sixth embodiment, since the
なお本発明では、パイプ60の仕切り壁部65の横断面形状は、I字状や十字状であることに限定されるものではなく、その他に、Y字状、*字状等であっても良い。
In the present invention, the cross-sectional shape of the
<第7実施形態>
図29〜33は、本発明の第7実施形態を説明する図である。これらの図には、上記第1実施形態と同じ要素に同一の符号が付されている。第7実施形態を上記第1実施形態との相異点を中心に以下に説明する。
<Seventh embodiment>
FIGS. 29-33 is a figure explaining 7th Embodiment of this invention. In these drawings, the same reference numerals are assigned to the same elements as those in the first embodiment. The seventh embodiment will be described below with a focus on differences from the first embodiment.
図29及び30に示すように、第7実施形態の接合構造体80では、パイプ60は複数個の被接合部材70の挿通孔71内に挿通されている。第7実施形態では、被接合部材70の数は3個である。これらの被接合部材70は互いにパイプ60の軸方向に離間して配置されている。そしてこの状態で、パイプ60にこれらの被接合部材70が拡管接合されるとともに摩擦圧接されている。拡管接合と摩擦圧接は、パイプ60が拡管加工されることにより同時に行われている。各被接合部材70の配置間隔は例えば3〜500mmである。なお本発明では、この間隔は上記の範囲内であることに限定されるものではない。
As shown in FIGS. 29 and 30, in the
図31及び32に示すように、第7実施形態の接合装置50では、拡管接合工具51は、複数個のダイ10を有するダイ連結体26を備える。ダイ10の数は、被接合部材70の数と同じであり、即ち3個である。ダイ10の分割数は8個である。各ダイ10は、各被接合部材70の配置間隔に対応して互いに軸方向に離間して配置されている。互いに隣り合う2個のダイ10、10において、一方のダイ10の各ダイセグメント11と他方のダイ10の各ダイセグメント11とはそれぞれ棒状のダイ連結杆27を介して互いに連結されている。さらに、これらのダイ10のうち最も支持部15に近接して配置されたダイ10の各ダイセグメント11と、支持部15の各支持部セグメント16とがそれぞれ棒状の連結杆16bを介して互いに連結されている。
As shown in FIGS. 31 and 32, in the joining
マンドレル30は、各ダイ10の楔孔部14に対応する複数個(即ち3個)の楔部31を有している。楔部31の横断面形状は正八角形状である。各楔部31は、各ダイ10の配置間隔に対応して軸方向に離間して配置されている。互いに隣り合う2個の楔部31、31において、一方の楔部31と他方の楔部31とは棒状の楔部連結杆28を介して互いに連結されている。
The
マンドレル30の基端部には、各楔部31を各ダイ10の楔孔部14内に差し込む方向にマンドレル30を移動させるマンドレル駆動部33が接続されている。第7実施形態では、このマンドレル駆動部33は、マンドレル30を牽引することにより、各楔部31を楔孔部14に対して差込み方向に移動させるものである。
Connected to the base end portion of the
第7実施形態の接合装置50を用いたパイプ60と被接合部材70との接合方法では、パイプ60の拡管加工工程は次のように行われる。
In the joining method of the
図32に示すように、複数個の被接合部材70の挿通孔71内にパイプ60を、複数個の被接合部材70が互いにパイプ60の軸方向に離間して配置されるように挿通する。そして、パイプ60の中空部62内に拡管接合工具51を、各ダイ10が各被接合部材70に対応する位置に配置されるように挿入配置する。次いで、ダイ連結体26及びマンドレル30を回転駆動させる。そして、マンドレル30の各楔部31をダイ連結体26の各ダイ10の楔孔部14内に差し込む。これにより、各ダイ10の各ダイセグメント11をパイプ60の半径外方向に移動させる。ダイセグメント11がパイプ60の内周面61bに当接すると、パイプ60がダイ10の回転動作に従って従動回転される。このようにパイプ60を被接合部材70に対して回転させながら、パイプ60の外周面61aが各被接合部材70の挿通孔71の内周面72に圧接するようにパイプ60の各挿通部分63及びその軸方向両側近傍部分64、64を拡管接合工具51によって一括して拡管加工する。これにより、図33に示すように、パイプ60に複数個の被接合部材70を一括して拡管接合すると同時に摩擦圧接する。なお、拡管加工において、マンドレル30の各楔部31を各ダイ10の楔孔部14内に差し込む際には、マンドレル駆動部33を作動させることでマンドレル30を牽引し、これにより各楔部31を各楔孔部14内に差し込む。
As shown in FIG. 32, the
第7実施形態では、パイプ60に複数個の被接合部材70が一括して拡管接合されると同時に摩擦圧接されるため、パイプ60と複数個の被接合部材70との接合を能率良く行うことができる。
In the seventh embodiment, since the plurality of members to be joined 70 are collectively pipe-bonded to the
なお本発明では、図34に示すように、マンドレル30の各楔部31は、第7実施形態とは逆向きに配置されていても良い。この場合、マンドレル駆動部33は、マンドレル30を押圧することにより、各楔部31を各楔孔部14に対して差込み方向に移動させるものである。そして、マンドレル駆動部33を作動させることでマンドレル30を押圧することにより、マンドレル30の各楔部31が各楔孔部14内に差し込まれる。
In the present invention, as shown in FIG. 34, each
なお第7実施形態では、拡管接合時に拡管接合工具51(即ちダイ10及びマンドレル30)の回転動作に従ってパイプ60を従動回転させているが、本発明では、その他に、パイプ60を直接的に回転駆動させても良いし、上記第1変形形態(図12及び13参照)のように複数個の被接合部材70を回転駆動させても良いし、上記第2変形形態(図14及び15参照)のようにパイプ60と複数個の被接合部材70とを互いに反対方向に回転駆動させても良い。
In the seventh embodiment, the
<第8実施形態>
図35及び36は、本発明の第8実施形態を説明する図である。これらの図には、上記第1実施形態と同じ要素に同一の符号が付されている。第8実施形態を上記第1実施形態との相異点を中心に以下に説明する。
<Eighth Embodiment>
35 and 36 are views for explaining an eighth embodiment of the present invention. In these drawings, the same reference numerals are assigned to the same elements as those in the first embodiment. The eighth embodiment will be described below with a focus on differences from the first embodiment.
第8実施形態の接合構造体80は、図35に示すように、車両(例:自動車)の車体のフロントピラー間に架設されるステアリングサポートビームである。パイプ60は、サポートビーム本体である。70Aは第1被接合部材である。この第1被接合部材70Aは、パイプ60を補強するものであり、その形状はパイプ状であり、その中空部を挿通孔71とするものである。70B及び70Bは、2個の第2被接合部材である。両第2被接合部材70B、70Bのうち、パイプの右端に配置されている第2被接合部材70Bは、取付け用サイドブラケットであり、他方の第2被接合部材70Bはコラム取付け用ブラケットである。
As shown in FIG. 35, the
この接合構造体80では、図36に示すように、パイプ60の右側部が第1被接合部材70Aの挿通孔71内に挿通され且つ第1被接合部材70Aが各第2被接合部材70Bの挿通孔71B内に挿通された状態で、パイプ60に第1被接合部材70Aが拡管接合されるとともに摩擦圧接され、更に、パイプ60に第1被接合部材70Aを介して両第2被接合部材70B、70Bが拡管接合されている。パイプ60の右側部が第1被接合部材70Aの挿通孔71内に挿通されることで、パイプ60の右側部はいわゆる二重管に形成されており、これによりパイプ60の右側部が補強されている。
In this joined
第8実施形態の接合装置50では、ダイ10の各ダイセグメント11の押圧面には、2個の押圧凸部12、12が2組、両第2被接合部材70B、70Bに対応して離間して設けられている。
In the joining
第8実施形態の接合装置50を用いたパイプ60とこれらの被接合部材70A、70B、70Bとの接合方法では、パイプ60の拡管加工工程は次のように行われる。
In the joining method of the
図36に示すように、第1被接合部材70Aの挿通孔71内にパイプ60を挿通するとともに、各第2被接合部材70Bの挿通孔71B内に第1被接合部材70Aを挿通する。第1被接合部材70Aと両第2被接合部材70B、70Bは、いずれも回転不能に固定されている。そして、パイプ60の中空部62内に拡管接合工具51を配置する。次いで、ダイ10及びマンドレル30を回転駆動させる。そして、マンドレル30の楔部31をダイ10の楔孔部14内に差し込む。これにより、ダイ10の各ダイセグメント11をパイプ60の半径外方向に移動させる。ダイセグメント11がパイプ60の内周面61bに当接すると、パイプ60がダイ10の回転動作に従って従動回転される。このようにパイプ60を第1被接合部材70A及び両第2被接合部材70B、70Bに対して回転させながら、パイプ60が第1被接合部材70Aの挿通孔71の内周面72に圧接するように、パイプ60の挿通孔71内への挿通部分63と更にパイプ60の各挿通孔71B内への挿通部分の軸方向両側近傍部分64B、64Bとを拡管接合工具51によって同時に拡管加工する。これにより、パイプ60に第1被接合部材70Aを拡管接合すると同時に摩擦圧接し、更に、同時にパイプ60に第1被接合部材70Aを介して各第2被接合部材70Bを拡管接合する。
As shown in FIG. 36, the
第8実施形態では、パイプ60の右側部がいわゆる二重管に形成されているため、パイプ60の右側部が補強されている。このように、被接合部材としてパイプ状の被接合部材70Aを用いることにより、パイプ60における高い強度が要求される部位のみを容易に補強することができる。
In the eighth embodiment, since the right side portion of the
以上で、本発明の幾つかの実施形態を説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々に変更可能であることはもちろんである。 As mentioned above, although several embodiment of this invention was described, this invention is not limited to these embodiment, Of course, it can change variously within the range which does not deviate from the summary of this invention. It is.
また本発明は、上記第1実施形態から第8実施形態の複数の技術思想のうち2つ以上を組み合わせても良い。 In the present invention, two or more of the technical ideas of the first to eighth embodiments may be combined.
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、カムシャフト、その他の自動車部品を製作する際に用いられ、あるいは、自動車以外の製品として、例えば配管材を製作する際に用いられる、パイプと被接合部材との接合方法、前記接合方法に用いられる接合装置、及び、パイプと被接合部材との接合構造体に利用可能である。 The present invention is used, for example, when manufacturing a steering support beam, a steering column holder, a muffler, a frame, a propeller shaft, a suspension arm, a camshaft, and other automobile parts of an automobile, or as a product other than an automobile, for example, The present invention can be used for a method of joining a pipe and a member to be joined, a joining device used for the joining method, and a joint structure of a pipe and a member to be used, which are used when manufacturing a piping material.
10:ダイ
11:ダイセグメント
12:押圧凸部
13:押圧部
14:楔孔部
20:駒部
21:ダイセグメント本体
23:連結ボルト(連結手段)
26:ダイ連結体
27:ダイ連結杆
30:マンドレル
31:楔部
39:規制部材
40:回転駆動部
44:制御部
50:接合装置
51:拡管接合工具
60:パイプ
60a:パイプの端面
61a:パイプの外周面
61b:パイプの内周面
63:パイプの挿通部分
64:パイプの挿通部分の近傍部分
70:被接合部材
70a:連結面
71:挿通孔
72:挿通孔の内周面
73:座部
74:締結具挿通孔
77:係合凹所
80:接合構造体
91:他の部材
S:抜止め用膨出部
10: Die 11: Die segment 12: Pressing convex part 13: Pressing part 14: Wedge hole part 20: Piece part 21: Die segment body 23: Connection bolt (connection means)
26: Die coupling body 27: Die coupling rod 30: Mandrel 31: Wedge portion 39: Restricting member 40: Rotation drive unit 44: Control unit 50: Joining device 51: Tube expansion joining tool 60:
Claims (14)
パイプはその中心軸を中心に従動回転自在に支持されており、
パイプの中心軸を中心に回転駆動している拡管接合工具をパイプの内周面に当接させることにより、パイプを拡管接合工具の回転動作に従ってパイプの中心軸を中心に従動回転させながら、パイプを拡管加工する請求項1又は2記載のパイプと被接合部材との接合方法。 The member to be joined is fixed so as not to rotate around the central axis of the pipe,
The pipe is supported so that it can be driven and rotated around its central axis.
The pipe expansion joint tool that is driven to rotate around the center axis of the pipe is brought into contact with the inner peripheral surface of the pipe, so that the pipe is driven to rotate around the center axis of the pipe according to the rotation operation of the pipe expansion joint tool. 3. A method for joining a pipe and a member to be joined according to claim 1 or 2, wherein the pipe is subjected to pipe expansion processing.
被接合部材をパイプの中心軸を中心に回転させながら、パイプを拡管加工する請求項1又は2記載のパイプと被接合部材との接合方法。 The pipe is fixed so that it cannot rotate around its central axis,
The method for joining a pipe and a member to be joined according to claim 1 or 2, wherein the pipe is expanded while rotating the member to be joined about the central axis of the pipe.
パイプを被接合部材の挿通孔に挿通し且つ被接合部材の座部の外側に配置された規制部材により座部の外側への膨出量を規制した状態で、パイプを被接合部材に対して相対的にパイプの中心軸を中心に回転させながら、パイプを拡管加工する請求項1〜6のいずれかに記載のパイプと被接合部材との接合方法。 A cylindrical seat protrudes from one side in the axial direction of the pipe and is formed integrally with the periphery of the insertion hole of the member to be joined.
The pipe is inserted into the member to be joined in a state where the pipe is inserted into the insertion hole of the member to be joined and the amount of bulging to the outside of the seat part is regulated by the regulating member disposed outside the seat part of the member to be joined. The method for joining a pipe and a member to be joined according to any one of claims 1 to 6, wherein the pipe is expanded while relatively rotating about the central axis of the pipe.
被接合部材の挿通孔の周縁部に、円筒状の座部が連結面とは反対側に突出して一体形成されており、
被接合部材の挿通孔の内周面における挿通孔の軸方向中間部から連結面までの領域に、係合凹所が形成されており、
パイプの端部を被接合部材の挿通孔内にパイプの端面が挿通孔の軸方向中間部から被接合部材の連結面までの範囲に配置されるように挿通した状態で、パイプを被接合部材に対して相対的にパイプの中心軸を中心に回転させながら、パイプの外周面が被接合部材の挿通孔の内周面に圧接するように、且つ、パイプの挿通孔内への挿通部分のパイプ端面側近傍部分が係合凹所に係合するように、パイプを拡管加工する請求項1〜7のいずれかに記載のパイプと被接合部材との接合方法。 The member to be joined is one of the surfaces on both sides in the thickness direction, which is a connection surface connected to another member,
A cylindrical seat portion is formed integrally with the peripheral edge portion of the insertion hole of the member to be joined, protruding to the side opposite to the connecting surface,
An engagement recess is formed in a region from the axially intermediate portion of the insertion hole to the connection surface on the inner peripheral surface of the insertion hole of the member to be joined,
The pipe is connected to the member to be joined in a state where the end of the pipe is inserted into the insertion hole of the member to be joined so that the end surface of the pipe is disposed in the range from the axial intermediate portion of the insertion hole to the connecting surface of the member to be joined. The outer peripheral surface of the pipe is in pressure contact with the inner peripheral surface of the insertion hole of the member to be joined, while rotating about the central axis of the pipe relative to the pipe. The method for joining a pipe and a member to be joined according to any one of claims 1 to 7, wherein the pipe is expanded so that a portion near the pipe end face side is engaged with the engagement recess.
ダイセグメントは、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押圧する2個の押圧凸部のうち一方の押圧凸部を有する駒部と、他方の押圧凸部を有するとともにマンドレルの楔部の外周面に当接するダイセグメント本体と、駒部とダイセグメント本体とを分離可能に連結する連結手段と、を備えている請求項1〜8のいずれかに記載のパイプと被接合部材との接合方法。 The tube expansion joining tool includes a die having a wedge hole portion and divided into a plurality of die segments around the wedge hole portion, and a die having a wedge portion and the wedge portion inserted into the wedge hole portion of the die. A mandrel that moves each of the die segments outwardly of the radius of the pipe,
The die segment has a piece part having one pressing convex part among two pressing convex parts that press the vicinity of both sides in the axial direction of the insertion part into the pipe insertion hole, and a mandrel with the other pressing convex part. The pipe according to any one of claims 1 to 8, further comprising: a die segment main body that abuts on an outer peripheral surface of the wedge portion; and a connecting means that detachably connects the piece portion and the die segment main body. Joining method with member.
ダイ連結体の各ダイの楔孔部に対応する複数個の楔部を有し且つ前記複数個の楔部が軸方向に互いに離間して形成されたマンドレルと、
を備えた拡管接合工具を準備し、
パイプを複数個の被接合部材にそれぞれ設けられた挿通孔内に前記複数個の被接合部材が互いにパイプの軸方向に離間するように挿通した状態で、パイプを前記複数個の被接合部材に対して相対的にパイプの中心軸を中心に回転させながら、パイプの外周面が各被接合部材の挿通孔の内周面に圧接するようにパイプをその中空部内に配置された拡管接合工具によって拡管加工することにより、パイプに前記複数個の被接合部材を一括して拡管接合すると同時に摩擦圧接することを特徴とするパイプと複数個の被接合部材との接合方法。 A plurality of dies having a wedge hole portion and divided into a plurality of die segments in the circumferential direction around the wedge hole portion are spaced apart from each other in the axial direction and are adjacent to each other. A die connected body in which each die segment of one die and each die segment of the other die are connected to each other via a die connecting rod,
A mandrel having a plurality of wedge portions corresponding to the wedge hole portions of each die of the die connection body, wherein the plurality of wedge portions are formed apart from each other in the axial direction;
Prepare a pipe expansion joining tool with
The pipe is inserted into the plurality of members to be joined in a state where the plurality of members to be joined are spaced apart from each other in the axial direction of the pipe through insertion holes provided in the members to be joined, respectively. With the pipe expansion joining tool arranged in the hollow portion so that the outer peripheral surface of the pipe is in pressure contact with the inner peripheral surface of the insertion hole of each member to be joined while rotating about the central axis of the pipe relative to the A method of joining a pipe and a plurality of members to be joined, wherein the plurality of members to be joined are pipe-expanded and joined together at the same time by friction expanding by pipe expansion.
拡管接合工具によりパイプを拡管加工する際に、パイプが被接合部材に対して相対的にパイプの中心軸を中心に回転するように、パイプ、拡管接合工具及び被接合部材のうち少なくとも一つを回転させる回転駆動部と、
を備えていることを特徴とするパイプと被接合部材との接合装置。 The pipe is expanded in such a manner that the pipe is placed in the hollow portion of the pipe inserted into the insertion hole provided in the member to be joined and the outer peripheral surface of the pipe is in pressure contact with the inner peripheral surface of the insertion hole of the member to be joined. With the pipe expansion joining tool for expanding and joining the member to be joined to the pipe,
When pipe expansion processing is performed with the pipe expansion joining tool, at least one of the pipe, the pipe expansion joining tool, and the member to be joined is arranged so that the pipe rotates about the central axis of the pipe relative to the member to be joined. A rotation drive unit for rotation;
An apparatus for joining a pipe and a member to be joined.
拡管接合工具によりパイプを拡管加工する際に、パイプが前記複数個の被接合部材に対して相対的にパイプの中心軸を中心に回転するように、パイプ、拡管接合工具及び前記複数個の被接合部材のうち少なくとも一つを回転させる回転駆動部と、
を備えており、
拡管接合工具は、
楔孔部を有し且つ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たダイが、軸方向に互いに離間して配置されるとともに、互いに隣り合う2個のダイにおいて一方のダイの各ダイセグメントと他方のダイの各ダイセグメントとがそれぞれ連結杆を介して互いに連結されたダイ連結体と、
ダイ連結体の各ダイの楔孔部に対応する複数個の楔部を有し且つ前記複数個の楔部が軸方向に互いに離間して形成されたマンドレルと、
を備えていることを特徴とするパイプと複数個の被接合部材との接合装置。 The plurality of members to be joined are disposed in the hollow portions of the pipes inserted so as to be separated from each other in the axial direction of the pipe in the insertion holes provided in the plurality of members to be joined, and the outer peripheral surface of the pipe A pipe expanding tool for expanding and joining a plurality of members to be joined together to the pipe by expanding the pipe so that the pipe is in pressure contact with the inner peripheral surface of the insertion hole of each member to be joined;
When the pipe is expanded by the pipe expansion joining tool, the pipe, the pipe expansion joining tool, and the plurality of pieces to be welded are arranged so that the pipe rotates about the central axis of the pipe relative to the plurality of members to be joined. A rotation drive unit that rotates at least one of the joining members;
With
Tube expansion joint tool
A die having a wedge hole portion and divided into a plurality of die segments in the circumferential direction around the wedge hole portion is arranged apart from each other in the axial direction, and one of the two dies adjacent to each other. A die connected body in which each die segment of the die and each die segment of the other die are connected to each other via a connecting rod;
A mandrel having a plurality of wedge portions corresponding to the wedge hole portions of each die of the die connection body, wherein the plurality of wedge portions are formed apart from each other in the axial direction;
An apparatus for joining a pipe and a plurality of members to be joined.
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