JP2011073049A

JP2011073049A - シリンダ装置の製造方法および製造装置

Info

Publication number: JP2011073049A
Application number: JP2009227693A
Authority: JP
Inventors: Makoto Nishimura; 誠西村
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2009-09-30
Filing date: 2009-09-30
Publication date: 2011-04-14

Abstract

【課題】インナチューブに作用させるばらつきを抑制して安定した性能の製品を得ることが可能なシリンダ装置の製造装置および製造方法を提供する。
【解決手段】揺動カール加工中、開口端部２ａの変位が第１既定量X1に到達した時点の加工荷重FX1を測定し、該測定結果に基づきその後の加工荷重が決定される。加工性が高いベースシェル２については開口端部２ａが相対的に小さい加工荷重で揺動カール加工され、加工性が低いベースシェル２については開口端部２ａが相対的に大きい加工荷重で揺動カール加工される。これにより、ベースシェル２の開口端部２ａの加工性すなわち板厚およびかしめ代に影響されることなく、インナチューブ３に作用させる残留軸力を安定させることができ、その結果、安定した性能の製品を得ることができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、シリンダ装置の製造方法および製造装置に関する。

自動車のサスペンション装置に使用される油圧緩衝器（シリンダ装置）のベースシェルの開口端部を揺動カール加工（かしめ加工）する技術については、例えば、特許文献１に開示がある。

特開２００８−２９８２１３号公報

一般に、油圧緩衝器のベースシェルの開口端部を揺動カール加工（かしめ加工）する場合、加工荷重は、ベースシェルの開口端部の板厚およびかしめ代に基づき決定されるが、ベースシェル内機部品（ベースシェル内に収容される部品）の累積公差に起因してかしめ代にばらつきが生じる。ここで、かしめ代が許容範囲内で最大でかつ板厚も最大の場合、インナチューブに作用する残留軸力（以下、単に残留軸力という）は最小になり、逆の条件では最大になる。ここで、例えば複筒式の一般的なシリンダ装置においては、ベースバルブがインナーチューブによってベースシェルの底部に押付けられて固定されるため、インナーチューブにベースバルブを固定するための残留軸力を付与する必要がある。残留軸力が低すぎる場合、インナーチューブにベースバルブを固定するための残留軸力が不足し、また、残留軸力が高すぎると内機部品を破損するおそれがある。従って、安定した残留軸力をシリンダ装置に与えるためには、かしめ代および板厚の公差の管理を厳しくする必要があり、製造コストが増大する。
本発明は、インナチューブに作用させる残留軸力のばらつきを抑制して安定した性能の製品を得ることが可能なシリンダ装置の製造装置および製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、シリンダ装置の筒形のベースシェルの開口端部をかしめ加工するシリンダ装置の製造方法であって、所定の条件にて途中までかしめ加工を行う仮かしめ工程と、前記途中までかしめたときの前記ベースシェルの開口端部の変位または加工荷重を検出する検出工程と、前記検出工程の検出結果から前記かしめ加工が完了するまでに必要な加工荷重を求めかしめ加工を行うかしめ仕上げ工程とからなる。

上記目的を達成するために、本発明のうち請求項４に記載の発明は、シリンダ装置の筒形のベースシェルの開口端部をかしめ加工するシリンダ装置の製造装置であって、前記かしめ加工中の加工荷重を制御する加工荷重制御手段を有し、該加工荷重制御手段は、前記ベースシェルの開口端部が既定量変位したことを検出する変位検出手段と、加工荷重を測定する加工荷重測定手段と、前記ベースシェルの開口端部が既定量変位した時点の加工荷重と前記既定量変位後から前記かしめ加工が完了するまでに必要な加工荷重を予め記憶している加工荷重記憶手段とを備え、かしめ加工時には、前記変位検出手段により前記既定量変位に達したときの前記加工荷重を前記加工荷重測定手段により測定し、該測定結果から前記加工荷重記憶手段に記憶されているその後の加工荷重を導きかしめ加工を行うことを特徴とする。
上記目的を達成するために、本発明のうち請求項５に記載の発明は、シリンダ装置の筒形のベースシェルの開口端部をかしめ加工するシリンダ装置の製造装置であって、前記かしめ加工中の加工荷重を制御する加工荷重制御手段を有し、該加工荷重制御手段は、加工荷重を測定する加工荷重測定手段と、前記ベースシェルの開口端部の変位を検出する変位検出手段と、前記ベースシェルの開口端部を規定荷重で加工したときの変位量と前記既定荷重で加工した後から前記かしめ加工が完了するまでに必要な加工荷重を予め記憶している加工荷重記憶手段とを備え、かしめ加工時には、前記既定荷重で加工した後に、前記変位検出手段により変位量を測定し、該測定結果から前記加工荷重記憶手段に記憶されているその後の加工荷重を導きかしめ加工を行うことを特徴とする。

本発明によれば、インナチューブに作用させるばらつきを抑制して安定した性能の製品を得ることが可能なシリンダ装置の製造方法および製造装置を提供することができる。

本実施形態のシリンダ装置の製造装置の加工ヘッドの断面図である。本実施形態の加工荷重制御手段の概略構成を示すブロック図である。本実施形態のシリンダ装置の製造方法のフローチャート図である。加工荷重制御手段による制御を説明するための加工荷重−変位線図であって、破線で示されるのは従来技術の線図である。加工荷重制御手段による制御の効果を説明するための変位−時間線図であって、破線で示されるのは従来技術の線図である。

本発明の一実施形態を添付した図を参照して説明する。なお、加工対象となるシリンダ装置１は、有底円筒形に形成されたベースシェル２と該ベースシェル２の内側に配置されるインナチューブ３とを含む。図１に、ベースシェル２の開口端部２ａを揺動カール加工（かしめ加工）するのに使用される製造装置の加工部の主要部分の断面を示す。製造装置は、フレーム５によって吊持される加工ヘッド６を備える。該加工ヘッド６は、軸心C0上に加圧ロッド７を備える。該加圧ロッド７は、フレーム５に設けられた軸力加圧シリンダ４（図２参照）により加工ヘッド６に対し軸心C0方向（図１における上下方向）へ駆動されることで、加工ヘッド本体８に対して相対移動するように構成される。なお、軸力加圧シリンダ４が発生する加圧力、すなわち、インナチューブ３に作用している軸力は、ロードセル９（図２参照）により監視されている。

加工ヘッド６は、加工ヘッド本体８に収容される回転部材１２を有する。該回転部材１２は、内周面が加圧ロッド７の外周面に摺動可能に嵌合され、モータベース１９に支持された電動モータ１７により、減速機構１１を介して回転駆動されるように構成される。また、回転部材１２は、軸心C0に対して同軸に設けられた上側軸部１２ａが、軸受列１３を介して加工ヘッド本体８に支持される。さらに、回転部材１２は、軸心C0に対して所定角度（揺動角度）だけ傾斜された軸心C1を有する下側軸部１２ｂを備え、該下側軸部１２ｂにより、揺動カール型１５が取付される揺動ベース１６が軸受列１４を介して軸心C1の回りに相対回転可能に支持されるように構成される。この構成により、加工ヘッド６は、電動モータ１７によって回転部材１２が回転駆動されることにより、揺動ベース１６に取付けられた揺動カール型１５を、軸心C0の回りに自転することなく揺動させることができる。

製造装置は、センタリングシリンダ２０（図２参照）の駆動によりシリンダ装置１のベースシェル２の開口端部２ａを軸心C0に対して同軸にセンタリングして支持するセンタリング機構を備える。また、製造装置は、フレーム５に設けられて加工荷重を発生させる加工用加圧シリンダ２１を有する加圧機構を備える。そして、センタリング機構により軸心C0に対して同軸で支持されたシリンダ装置１のベースシェル２の開口端部２ａに加工ヘッド６の揺動カール型１５の成形部１５ａに係合させ、この状態で、加圧機構により加工荷重を付与しつつ、揺動カール型１５を揺動させる。すなわち、揺動カール型１５を軸心C0の回りに自転させずに、揺動カール型１５の成形部１５ａとベースシェル２の開口端部２ａとの接点を軸心C0の回りに移動させながら、揺動カール型１５をシリンダ装置１に対して軸心C0方向へ相対移動させることにより、ベースシェル２の開口端部２ａが揺動カール加工（かしめ加工）される。なお、ベースシェル２の開口端部２ａを揺動カール加工している間、インナチューブ３には、軸力加圧シリンダ４により加圧ロッド７を駆動することで、ロッドガイド１８等を介して軸心C0方向の軸力が作用される。

図２に示されるように、本実施形態の製造装置は、揺動カール加工中に加工用加圧シリンダ２１による加工荷重を制御する加工荷重制御部１０（加工荷重制御手段）を有する。該加工荷重制御部１０は、ベースシェル２の開口端部２ａが既定量変位したことを例えばパルス計測により検出する変位検出部２２（変位検出手段）、ベースシェル２の開口端部２ａが既定量変位に到達した時点での加工用加圧シリンダ２１が発生する加工荷重をロードセル２５により測定する加工荷重測定部２３（加工荷重測定手段）、ベースシェル２の開口端部２ａが既定量変位した時点の加工荷重と既定量変位後から揺動カール加工が完了するまでに必要な加工荷重を予め求めたマップで表されるデータテーブルに記憶されている加工荷重記憶部２４（加工荷重記憶手段）、および後述する判定部２６を含む演算処理部２７を有する。そして、加工荷重制御部１０は、加工荷重記憶部２４に記憶されているデータからかしめ加工完了までに必要な加工荷重を導くように構成される。
なお、既定量変位したことを検出する変位検出手段としては、パルス計測により検出する変位検出部２２に代えてリミットスイッチを用いてもよい。

次に、図３に示されるフローチャート図に基づき本実施形態の作用を説明する。なお、加工荷重記憶部２４（加工荷重記憶手段）には、図４に基づき、ベースシェル２の開口端部２ａが既定量（X1）変位した時点の加工荷重（F）と既定量変位後に付与させる加工荷重（F）との対応がマップで表されたデータテーブルが設定されている。図４において、破線は加工荷重がベースシェル２の板厚やかしめ代によらず所定変位X0に達するために加工荷重を単に増やしていくよう制御された従来技術の製造装置における変位と加工荷重との関係を示すものであり、ベースシェル２の開口端部２ａの加工性はC＞A＞Bである。

まず、センタリングシリンダ２０（図１には、図示せず）を作動させてセンタリング機構によりシリンダ装置１を軸心C0に対して同軸に位置決めさせて支持する（図３のステップ１）。次に、軸力加圧シリンダ４を作動させて加圧ロッド７を下降させロッドガイド１８等を介してインナチューブ３を押圧し、ロードセル９を利用して軸力加圧シリンダ４の加圧力を監視しながら、当該インナチューブ３に軸力を作用させる（図３のステップ２）。次に、揺動カール型１５を含む加工ヘッド６を予め設定された位置まで早送りで下降させる（図３のステップ３）。なお、加工ヘッド６が予め設定された位置に到達したことは、変位検出部２２で検出してもよく、また、リミットスイッチの検出信号等により知ることもできる。次に、ベースシェル２の開口端部２ａが加工荷重よりも小さい初期加圧力で加圧されるように軸力加圧シリンダ４を着座制御する（図３のステップ４）。そして、初期加圧力でバランスした時点で、揺動カール型１５の成形部１５ａがベースシェル２の開口端部２ａに着座したと判断し、当該開口端部２ａの変位の原点（変位量０の位置）と定める（図３のステップ５）。

次に、図４における加工性がA（中央値）に対応する最終荷重F0（従来技術における最終荷重と同一荷重）になるように、加工用加圧シリンダ２１の加圧力を制御する（図３のステップ６）。そして、変位検出部２２（変位検出手段）によりベースシェル２の開口端部２ａの変位が図４における第１既定量X1（本発明の所定の条件）に到達したことが検出された時点で（図３のステップ７のY）（このステップ６、７が、本発明の仮かしめ工程に該当する。）、この時点で加工荷重測定部２３（加工荷重測定手段）により加工荷重FX1が測定され（検出工程）、その加工荷重FX1が、図４におけるF10よりも大きくF11よりも小さいか否かが加工荷重制御部１０（加工荷重制御手段）の演算処理部２７の判定部２６（図２参照）により判定される（図３のステップ８）。なお、図３のステップ７において、変位検出部２２から検出信号が出力されていない場合（図３のステップ７のN）、図３のステップ６に戻り、図４における加工性がA（中央値）に対応する最終荷重F0になるように加工用加圧シリンダ２１の加圧力が継続して制御される。

図３のステップ８において、判定部２６により、ベースシェル２の開口端部２ａの変位が図４における第１既定量X1に到達した時点における加工荷重FX1が図４においてF10＜FX1＜F11であると判定された場合（図３のステップ８のY）、ベースシェル２の開口端部２ａの変位が図４における第２既定量X2に到達したか否かが判定され（図３のステップ９）、変位検出部２２によりベースシェル２の開口端部２ａの変位が図４における第２既定量X2に到達したことが検出された時点で（図３のステップ９のY）、加工荷重が図４における最終加工荷重F0（図４における加工荷重−変位線図A）に設定される（図３のステップ１０）。そして、ベースシェル２の開口端部２ａの変位が図４における最終既定量X0に到達したか否かが判定され（図３のステップ１１）、当該開口端部２ａの変位が図４における最終既定量X0に到達した時点で（図３のステップ１１のY）、加工を終了する。このステップ８乃至ステップ１１が本発明のかしめ仕上げ工程に該当する。

なお、図３のステップ９において、ベースシェル２の開口端部２ａの変位が図４における第２既定量X2に到達していないと判定された場合（図３のステップ９のN）、図３のステップ９の処理が繰り返されるように制御される。また、図３のステップ１１において、ベースシェル２の開口端部２ａの変位が図４における最終既定量X0に到達していないと判定された場合（図３のステップ１１のN）、図３のステップ１１の処理が繰り返されるように制御される。なお、最終加工荷重に設定されるのがX2であるのは、X1からX2の間で加工を続けながら演算処理部２７で処理しているからである。

一方、図３のステップ８において、判定部２６により、ベースシェル２の開口端部２ａの変位が図４における第１既定量X1に到達した時点における加工荷重FX1が図４においてF10＜FX1＜F11でないと判定された場合（図３のステップ８のN）、判定部２６により、ベースシェル２の開口端部２ａの変位が図４における第１既定量X1に到達した時点における加工荷重FX1が図４における既定加工荷重F10以下であるか否かが判定される（図３のステップ１２）。そして、判定部２６により、ベースシェル２の開口端部２ａの変位が図４における第１既定量X1に到達した時点における加工荷重FX1が図４における既定加工荷重F10以下である（FX1≦F10）と判定された場合（図３のステップ１２のY）、ベースシェル２の開口端部２ａの変位が図４における第２既定量X2に到達したか否かが判定される（図３のステップ１３）。

そして、変位検出部２２によりベースシェル２の開口端部２ａの変位が図４における第２既定量X2に到達したことが検出された時点で（図３のステップ１３のY）、加工荷重が図４における最終加工荷重F4（図４における加工荷重−変位線図C1）に設定される（図３のステップ１４）。そして、ベースシェル２の開口端部２ａの変位が図４における最終既定量X0に到達したか否かが判定され（図３のステップ１１）、当該開口端部２ａの変位が図４における最終既定量X0に到達した時点で（図３のステップ１１のY）、加工を終了する。なお、図３のステップ１３において、ベースシェル２の開口端部２ａの変位が図４における第２既定量X2に到達していないと判定された場合（図３のステップ１３のN）、図３のステップ１３の処理が繰り返されるように制御される。

他方、図３のステップ１２において、判定部２６により、ベースシェル２の開口端部２ａの変位が図４における第１既定量X1に到達した時点における加工荷重FX1が図４における既定加工荷重F10よりも大きい（FX1＞F10）と判定された場合（図３のステップ１２のN）、判定部２６により、ベースシェル２の開口端部２ａの変位が図４における第１既定量X1に到達した時点における加工荷重FX1が図４における既定加工荷重F11以上であるか否かが判定される（図３のステップ１５）。そして、判定部２６により、ベースシェル２の開口端部２ａの変位が図４における第１既定量X1に到達した時点における加工荷重FX1が図４における既定加工荷重F11以上である（FX1≧F11）と判定された場合（図３のステップ１５のY）、ベースシェル２の開口端部２ａの変位が図４における第２既定量X2に到達したか否かが判定される（図３のステップ１６）。

そして、変位検出部２２によりベースシェル２の開口端部２ａの変位が図４における第２既定量X2に到達したことが検出された時点で（図３のステップ１６のY）、加工荷重が図４における最終加工荷重F3（図４における加工荷重−変位線図B1）に設定される（図３のステップ１７）。次に、ベースシェル２の開口端部２ａの変位が図４における最終既定量X0に到達したか否かが判定され（図３のステップ１１）、当該開口端部２ａの変位が図４における最終既定量X0に到達した時点で（図３のステップ１１のY）、加工を終了する。

なお、図３のステップ１５において、判定部２６により、ベースシェル２の開口端部２ａの変位が図４における第１既定量X1に到達した時点における加工荷重FX1が図４における既定加工荷重F11よりも小さい（FX1＜F11）と判定された場合（図３のステップ１５のN）、図３におけるステップ８の処理に戻される。また、図３のステップ１６において、ベースシェル２の開口端部２ａの変位が図４における第２既定量X2に到達していないと判定された場合（図３のステップ１６のN）、図３のステップ１６の処理が繰り返されるように制御される。

この実施形態では以下の効果を奏する。
本実施形態によれば、シリンダ装置１のベースシェル２の開口端部２ａの揺動カール加工中、開口端部２ａの変位が第１既定量X1に到達した時点の加工荷重FX1を測定し、該測定結果に基づきその後の加工荷重（最終加工荷重C1、A、B1）が決定される。そして、加工性が高いベースシェル２については開口端部２ａが相対的に小さい加工荷重で揺動カール加工され、加工性が低いベースシェル２については開口端部２ａが相対的に大きい加工荷重で揺動カール加工されるので、ベースシェル２の開口端部２ａの加工性、すなわち板厚およびかしめ代に影響されることなく、インナチューブ３に作用させる残留軸力をベースシェル２の開口端部２ａの公差が中央値である場合の残留軸力で安定させることができる。また、図５に示されるように、従来技術においては加工時間に大きなばらつき（TC〜TB）が生じていたが、これを解消することができる（TC2〜TB2）。
そして、本製造方法を複筒式の一般的なシリンダ装置に適用した場合、許容可能な残留軸力のばらつきを維持する場合には、ベースシェル２の開口端部２ａの板厚およびかしめ代の公差に幅をもたせることができることから、製造コストを削減することができ、また、当該公差を維持する場合には、インナチューブ３に作用させる残留軸力のばらつきを小さくすることができることから、品質を大幅に向上させることができる。複筒式のシリンダ装置に残留軸力が必要であることを示した技術の一例として、特開２００２−８１４８３がある。

また、上記実施の形態では、ベースシェルの開口端部を規定が変位したときの加工荷重を検出し、その加工荷重の測定値から加工最終荷重を求め仕上げ加工を行う例を示したが、これに限らず、変形例として最初に規定の加工荷重で仮かしめを行ないそのときの変位を測定し、その測定値から加工最終荷重を求め仕上げ加工をおこなってもよい。
この変形例の場合、加工装置は上記実施の形態の装置を用いることが可能であり、図３のステップ６の加工荷重を最終加工荷重Ｆ０より小さい規定値とし、ステップ７で変位が停止したかを確認し、その後のステップで、予め記憶してる規定荷重による変位と仕上げに必要な加工荷重のマップから仕上げ加工荷重を決定し、かしめ加圧を実行し、ステップ１１にて変位がＸ０になった時点でかしめを完了する。
なお、規定荷重で行う場合は、かしめ荷重とかしめ変位の関係が線形に近い特性であれば実施可能であるが、そうでない場合は、設定が難しい点で、上記実施の形態に対しては劣る。
なお、実施形態は上記に限定されるものではなく、例えば次のように構成してもよい。
本実施形態では、インナチューブ３に作用させる軸力および加工荷重を発生させる動力源として軸力加圧シリンダ４および加工用加圧シリンダ２１（ともに油圧シリンダ）を使用したが、これらの代わりにボールねじとサーボモータとによる駆動機構とすることもできる。

１シリンダ装置、２ベースシェル、２ａ開口端部、２２変位検出部（変位検出手段）、２３加工荷重測定部（加工荷重測定手段）、２４加工荷重記憶部（加工荷重記憶手段）

Claims

シリンダ装置の筒形のベースシェルの開口端部をかしめ加工するシリンダ装置の製造方法であって、
所定の条件にて途中までかしめ加工を行う仮かしめ工程と、
前記途中までかしめたときの前記ベースシェルの開口端部の変位または加工荷重を検出する検出工程と、
前記検出工程の検出結果から前記かしめ加工が完了するまでに必要な加工荷重を求めかしめ加工を行うかしめ仕上げ工程とからなるシリンダ装置の製造方法。
前記所定条件が前記ベースシェルの開口端部の既定量の変位であることを特徴とする請求項１に記載のシリンダ装置の製造方法。
前記所定条件が既定の加工荷重であることを特徴とする請求項２に記載のシリンダ装置の製造方法。
シリンダ装置の筒形のベースシェルの開口端部をかしめ加工するシリンダ装置の製造装置であって、
前記かしめ加工中の加工荷重を制御する加工荷重制御手段を有し、
該加工荷重制御手段は、前記ベースシェルの開口端部が既定量変位したことを検出する変位検出手段と、加工荷重を測定する加工荷重測定手段と、前記ベースシェルの開口端部が既定量変位した時点の加工荷重と前記既定量変位後から前記かしめ加工が完了するまでに必要な加工荷重を予め記憶している加工荷重記憶手段とを備え、かしめ加工時には、前記変位検出手段により前記既定量変位に達したときの前記加工荷重を前記加工荷重測定手段により測定し、該測定結果から前記加工荷重記憶手段に記憶されているその後の加工荷重を導きかしめ加工を行うことを特徴とするシリンダ装置の製造装置。
シリンダ装置の筒形のベースシェルの開口端部をかしめ加工するシリンダ装置の製造装置であって、前記かしめ加工中の加工荷重を制御する加工荷重制御手段を有し、該加工荷重制御手段は、加工荷重を測定する加工荷重測定手段と、前記ベースシェルの開口端部の変位を検出する変位検出手段と、前記ベースシェルの開口端部を規定荷重で加工したときの変位量と前記既定荷重で加工した後から前記かしめ加工が完了するまでに必要な加工荷重を予め記憶している加工荷重記憶手段とを備え、
かしめ加工時には、前記既定荷重で加工した後に、前記変位検出手段により変位量を測定し、該測定結果から前記加工荷重記憶手段に記憶されているその後の加工荷重を導きかしめ加工を行うことを特徴とするシリンダ装置の製造装置。