JP2013244506A

JP2013244506A - チューブの加工装置及び加工方法

Info

Publication number: JP2013244506A
Application number: JP2012119707A
Authority: JP
Inventors: Makoto Nishimura; 誠西村
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2012-05-25
Filing date: 2012-05-25
Publication date: 2013-12-09

Abstract

【課題】切削加工をすることなく、チューブの内周側にＯリングのハウジングを高い精度で加工する。
【解決手段】外型７によってセパレータチューブ１の縮径部３の端面及び外周を拘束した状態で、ローラダイス６によって該縮径部３の内周にＯリングのハウジングが成形により形成されるので、縮径部３の内周に、壁面にダレがない高い精度のハウジング２を、切削加工することなく形成することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、チューブの内周側にＯリングのハウジングを加工するための装置及び方法に関する。

車両のサスペンションに組み込まれるシリンダ装置には、シリンダと外筒との間にセパレータチューブを備えるものが知られている。例えば、特許文献１記載のセパレータチューブは、両端部内周側のＯリング（シール部材）を介してシリンダに外嵌される。このＯリングには高いシール性能（例えば、10MPa）が要求されるが、この要求を満たすために、セパレータチューブの内周側に形成されるＯリングのハウジング（環状凹溝）の形状精度を高める必要がある。具体的には、ハウジングの形状精度をJISB2401に規定されたハウジングの基本寸法に準ずるものとする必要があるが、これには、切削加工によってハウジングを形成するしかなく、結果として製造コストの増大を招く。

特開平１１−１５９５６３号公報

そこで本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、切削加工をすることなく、チューブの内周側にＯリングのハウジングを高い精度で加工する装置及び方法を提供することを課題としてなされたものである。

上記課題を解決するために、本発明のチューブの加工装置は、チューブの内周側にＯリングのハウジングを加工する装置であって、前記チューブの内周側に挿入され、前記ハウジングに対応する凸部が外周に形成される軸形状のローラダイスと、前記チューブの外周に装着され、前記凸部に対応する凹部が内周に形成された少なくとも２分割に構成される外型と、前記チューブの内周側に挿入され、前記ローラダイスの軸線方向位置を規制する規制手段と、前記ローラダイスと前記外型との前記チューブの軸線に対する垂直方向への相対移動を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。

上記課題を解決するために、本発明のチューブの加工方法は、チューブの内周側にＯリングのハウジングを加工する方法であって、前記ハウジングに対応する凸部が外周に形成される軸形状のローラダイスが前記チューブの内周側に挿入されるローラダイス挿入工程と、前記凸部に対応する凹部が内周に形成された少なくとも２分割に構成される外型が前記チューブの外周に装着される外型装着工程と、前記ローラダイスの軸線方向位置を規制する規制手段が前記チューブの内周側に挿入される規制手段挿入工程と、前記ローラダイスが軸線回りに回転駆動される回転駆動工程と、前記ローラダイスと前記外型との前記チューブの軸線に対する垂直方向への相対移動が制御される制御工程と、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、切削加工をすることなく、チューブの内周側にＯリングのハウジングを高い精度で加工することができる。

ハウジングがビーディング加工される前段階のセパレータチューブの軸平面による断面図である。図３における要部拡大図である。本実施形態のビーディング加工装置の、セパレータチューブの軸平面による断面図である。本実施形態のビーディング加工装置の、セパレータチューブの軸線方向からの視線で見たときの概略構成を示す図である。

本発明の一実施形態を添付した図を参照して説明する。
ここでは、チューブの内周側に環形状の凹溝を成形（加工）する装置及び方法を説明する。より具体的には、減衰力調整式油圧緩衝器のセパレータチューブ１の内周側にＯリングのハウジング２をビーディング加工によって形成するための装置及び方法を説明する。

図１に示されるのは、ハウジング２（図２参照）がビーディング加工される前段階のセパレータチューブ１の軸平面による断面図である。この図に示されるように、セパレータチューブ１は、軸線方向（図１における左右方向）両端部に、スウェージング加工によって形成された縮径部３を有する。また、セパレータチューブ１は、側壁の図１における左側の縮径部３の近傍に、バーリング加工によって形成された枝管４を有する。なお、バーリング加工及びスウェージング加工には、従来技術のバーリング加工装置及びスウェージング加工装置が使用される。

図２に、セパレータチューブ１の図１における左側の縮径部３に形成されたハウジング２を示す。なお、便宜上、図１における左側の縮径部３及びそのハウジング２のみを図解し、図１における右側の縮径部３及びそのハウジング２の図解を省略する。図２に示されるように、ハウジング２は、セパレータチューブ１の軸平面による断面が略長方形に形成される。これにより、セパレータチューブ１の軸平面による縮径部３の断面は、中間部が外側へ隆起した形状のクランク形に形成される。

次に、セパレータチューブ１の縮径部３にハウジング２を形成するビーディング加工装置５を説明する。
なお、本実施形態では、セパレータチューブ１の軸線方向両側の各縮径部３が同時にビーディング加工される。そのため、ビーディング加工装置５は、軸線が水平に配置されたセパレータチューブ１の各縮径部３に対応して、図１における左右両側に対称に、且つ同一の基台上に配置されるが、便宜上、図１における左側のビーディング加工装置５のみを図解し、図１における右側のビーディング加工装置５の図解を省略する。また、便宜上、図１、図２、図３における左方向（左側）及び右方向（右側）並びに上方向（上側）及び下方向（下側）をそのまま左方向（左側）及び右方向（右側）並びに上方向（上側）及び下方向（下側）と定義する。

図２、図３に示されるように、ビーディング加工装置５は、セパレータチューブ１の縮径部３の内周側に挿入される中空軸状（軸形状）のローラダイス６と、この縮径部３の外周に装着される外型７とを有する。ローラダイス６は、軸線方向（左右方向）中間部位に形成されてローラダイス６の外周を周方向へ延びる環状の凸部８を有する。凸部８は、ハウジング２に対応してローラダイス６の軸平面による断面が略長方形に形成される。そして、ローラダイス６は、凸部８の左側壁に対して所定間隔をあけて形成されるフランジ部９と、凸部８の右側壁に対して所定間隔をあけて形成されるフランジ部１０とを有する。

ローラダイス６は、回転駆動機構１１によって軸線回りに回転駆動される。回転駆動機構１１は、ローラダイス６を支持するダイス支持部１２と、駆動源としての電動モータ１３（サーボモータ）とを有する。ダイス支持部１２は、略円柱形に形成される基部１４と、外周にローラダイス６の内周が嵌合される第１軸部１５と、後述する規制部材２１（規制手段）に接続される第２軸部２４とを有する。ダイス支持部１２は、基部１４の外周が軸線方向（左右方向）に間隔をあけて配置される一対のベアリング１７によって支持され、これにより、軸線回りに回転可能である。なお、一対のベアリング１７は、略円筒形のベアリングケース１８に収容され、該ベアリングケース１８は、フランジ部１８ａがモータベース１９のボス部１９ａにボルトによって固定される。

ダイス支持部１２は、基部１４の左側端面に開口する穴１６を有し、該穴１６に挿入された電動モータ１３の回転軸１３ａと動力伝達可能に接続される。また、ダイス支持部１２は、基部１４の右側端部にフランジ部２０が形成され、該フランジ部２０の左側端面に右側のベアリング１７が当接される。また、フランジ部２０の右側端面の内周側にはローラダイス６のフランジ部９が当接され、これにより、ローラダイス６のダイス支持部１２に対する左方向への移動が規制される。さらに、ローラダイス６は、右側端面に当接された規制部材２１によってダイス支持部１２に対する右方向への移動が規制され、これにより、外型７に対して軸線方向に位置決めされる。なお、ローラダイス６の左側端部は、基台１４の右側端面に形成された環状凹部２２に嵌合される。また、ダイス支持部１２は、第１軸部１５の先端部が規制部材２１の端面に形成された穴２３に嵌合される。

図２、図３に示されるように、外型７は、環形状に形成され、内周側にローラダイス６が挿入される。また、外型７は、ベアリング２５を介して外型支持プレート２６に取り付けられ、これにより、外型７の軸線（セパレータチューブ１の軸線に対して一致する軸線）を中心に回転可能である。さらに、外型７は、ローラダイス６の凸部８に対応する凹部２７を有する。なお、外型７の軸平面による凹部２７の断面の形状は、成形後の縮径部３の板厚が全体で略一定となるように寸法が設定された略長方形に形成される。

外型７の内側で且つ凹部２７に対して右側の部位には、セパレータチューブ１のテーパ部２８との干渉を回避するための逃げ部２９が形成される。また、外型７の内側で且つ凹部２７に対して左側の部位には、外型７の基準内周面７ａの内径に対して小さい内径を有する突当部３０が形成される。この突当部３０の右側端面には、縮径部３の端面が突き当てられ、これにより、ビーディング加工時におけるセパレータチューブ１の材料の流動が規制される。

ところで、図２、図３から理解できるように、ビーディング加工が完了した直後の状態では、縮径部３に形成された隆起部３１が外型７の凹部２７に嵌り込んでいるため、このままでは、縮径部３を外型７から型抜きすることができない。そこで、本実施形態では、外型７は、軸線方向（左右方向）へ２分割、径方向（軸線に対して垂直な方向）へ２分割、合計で４分割に構成されており、外型７を分割することでセパレータチューブ１の型抜きが可能となる。なお、図２、図３には、軸線方向への分割境界Ｌのみが示されている。

分割境界Ｌは、凹部２７の底面の、凹部２７の右側の側壁に近い位置から径方向へ延びるとともに、段差を介してさらに径方向へ延びている。換言すると、外型７を軸線方向へ２分割した場合、左側の型の右側端面に形成された凹部３２に、右側の型の左側端面に形成された凸部３３が嵌合される。なお、図２に示される符号３４は、外型７にボルトによって固定されるベアリング押えであり、ベアリング２５の内輪を外型７に固定するためのものである。また、図２に示される符号４２は、外型支持プレート２６にボルトによって固定されるベアリング押えであり、ベアリング２５の外輪を外型支持プレート２６に固定するためのものである。

図４に示されるように、外型支持プレート２６は、一対のリニアガイド３５を介してベースプレート３６に取り付けられ、これにより、ベースプレート３６に対して図３、図４における上下方向へ移動可能である。図３から理解できるように、ベースプレート３６には、モータベース１９を介してベアリングケース１８が固定されていることから、外型７は、ローラダイス６に対して上下方向（軸線に対して垂直な方向）へ移動可能である。なお、ベースプレート３６は、支持フレーム３７に固定されている。また、一対のリニアガイド３５は、レール３５ａがベースプレート３６に固定されるとともにケース３５ｂが外型支持プレート２６に固定される。

ビーディング加工装置５は、外型支持プレート２６を駆動するための油圧シリンダ３８を有する。該油圧シリンダ３８は、シリンダ本体３８ａがシリンダベース３９を介してベースプレート３６の下部に固定されるとともに、ピストンロッド３８ｂが接続部材４０を介して外型支持プレート２６の下部に固定される。なお、外型支持プレート２６は、上部端面２６ａがベースプレート３６の上部に固定された外部ストッパ４１に突き当てられることにより、図３、図４における上方向への移動が規制される。また、ローラダイス６のフランジ部９を外型７に当接させてローラダイス６に対する外型７の軸線に対して垂直方向への移動を規制する内部ストッパを構成することもできるが、ローラダイス６及び外型７の破損を防止するために、外部ストッパ４１を優先させることが望ましい。

ビーディング加工装置５は、マイクロコンピュータによって構成される制御装置（制御手段）を有する。制御装置は、電動モータ１３の回転、すなわち、ローラダイス６の軸線回りの回転を制御することができる。また、制御装置は、油圧シリンダ３８に対する作動油圧の給排を制御することにより、ローラダイス６と外型７との上下方向（セパレータチューブ１の軸線に対する垂直方向）への相対移動を制御することができる。そして、制御装置は、ビーディング加工時における加工力（加圧力）に基づき、油圧シリンダ３８をフィードバック制御することができる。なお、ビーディング加工時における加工力は、油圧シリンダ３８の油圧回路の圧力等から得ることができる。

次に、上述したビーディング加工装置５を使用して、セパレータチューブ１の縮径部３の内周側にＯリングのハウジング２を加工する方法を説明する。
上述したように、本実施形態では、セパレータチューブ１の軸線方向両側の各縮径部３が同時にビーディング加工されるが、ここでは、便宜上、左側の縮径部３のビーディング加工についてのみ説明し、右側の縮径部３のビーディング加工についての説明を省略する。なお、セパレータチューブ１は、外径が、例えば、40.6 mm、42.0 mm、45.0 mmであり、板厚が、1.8 mm、2.0 mm、2.2 mmである。

まず、素材管にバーリング加工並びにスウェージング加工が施された状態のセパレータチューブ１（図１参照）を所定の支持治具にセットする。なお、セパレータチューブ１の内側には、規制部材２１を予めセットすることができる（規制手段挿入工程）。また、素材管は、引き抜きにより成形されたものが使用され、板厚の精度が確保されている。この状態では、セパレータチューブ１の軸線は、水平、且つビーディング加工装置５のローラダイス６及び外型７の軸線に対して同軸上に配置されている。以下、単に軸線と記載した場合、セパレータチューブ１の軸線を指すものとする。

次に、ビーディング加工装置５を軸線方向へ移動させる。これにより、ローラダイス６は、セパレータチューブ１内に挿入され、セパレータチューブ１内の規制部材２１に係合される（ローラダイス挿入工程）。また、セパレータチューブ１の縮径部３の外周には外型７が装着され、該外型７の突当部３０には縮径部３の端面が突き当てられる（外型装着工程）。その結果、セパレータチューブ１は、ローラダイス６及び外型７に対して軸線方向に位置決めされるとともに同軸上に位置決めされる。なお、セパレータチューブ１は、縮径部３に外型７が装着された後、支持治具に対して移動可能となる。

次に、電動モータ１３の駆動により、ローラダイス６を該ローラダイス６の軸線回りに回転させる（回転駆動工程）。なお、この状態で、ローラダイス６（凸部８）とセパレータチューブ１（縮径部３）との間には予め設定されたクリアランスが形成されている。また、ローラダイス６の回転数は、例えば、50 〜300 rpmに設定される。次に、油圧シリンダ３８によって外型支持プレート２６を駆動して、外型７を図２、図３における上方向（軸線に対して垂直方向）へ移動させる。そして、セパレータチューブ１の縮径部３の内周がローラダイス６の凸部８に接触すると、縮径部３と凸部８との間に摩擦力が発生して、その結果、セパレータチューブ１及び外型７は軸線回りに回転する。この時点で、ハウジング２の実質的な成形（ビーディング加工）が開始される。

外型７の移動に伴って凸部８が縮径部３に食い込み、縮径部３の内周にハウジング２としての環状凹部が成形される。ビーディング加工時における縮径部３は、端面が外型７の突当部３０に突き当てられて端部材料の軸線方向への流動が規制されるとともにハウジング２の外周側の隆起部３１が外型７の凹部２７によって受けられるため、成形後の板厚が均一に保持される。そして、制御装置は、ビーディング加工中の加工力（成形圧力）を、油圧シリンダ３８の油圧回路の圧力から得て監視しており、この加工力がスレッシュホールドレベル（閾値）に到達した時点で、油圧シリンダ３８を停止させる。すなわち、本実施形態におけるビーディング加工は、ローラダイス６と外型７との相対位置を制御するのではなく、加工力制御である（制御工程）。

次に、油圧シリンダ３８の駆動によって外型支持プレート２６、延いては外型７を、図２、図３における下方向（軸線に対して垂直方向）へ移動させて、元の状態、すなわち、セパレータチューブ１、ローラダイス６及び外型７が同軸上に配置された状態（図２、図３参照）に復帰させる。次に、ローラダイス６の回転を停止させ、外型７を分割する。この状態で、ビーディング加工装置５を退避、すなわち、セパレータチューブ１に対して図２、図３における左方向へ移動させることにより、セパレータチューブ１を取り出す。取り出されたセパレータチューブ１は、引き続きサイジング加工が施され、これにより、成形（ビーディング加工）後の内径の精度を保証することができる。

本実施形態によれば、外型７によってセパレータチューブ１の縮径部３の端面及び外周を拘束し、この状態で、ローラダイス６によって、縮径部３の内周にＯリングのハウジングが成形（ビーディング加工）される。これにより、縮径部３の内周に、壁面にダレがない高い精度のハウジング２を形成することができる。具体的には、JISB2401の規定を満たす形状のハウジング２を切削加工することなく得ることができる。その結果、高いシール性能（例えば、10MPa）が確保されるセパレータチューブ１を低コストに製造することが可能となる。
また、成形による加工のため、ビーディング加工後においても、セパレータチューブ１の全体に亘って板厚が均一であるので、必要強度が得られる最低限の板厚の素管を選択することができ、セパレータチューブ１を軽量化することが可能である。
なお、本実施形態では、セパレータチューブ１の一方側の加工装置、および加工方法を説明し、両端を同時に加工する説明を省略したが、両端を同時に加工する際には、セパレータチューブ１の中央部を加工負荷に負けない程度の力でロックする支持機構を備え、両端の加工を同じタイミングで行うようにする。
このようにすることにより、セパレータチューブ１の両端の縮径部３に同時にＯリングのハウジング２が成形（ビーディング加工）されるので、工程のサイクルタイムを大幅に短縮することができ、量産によるコストダウンが可能である。なお、生産性は悪くなるものの、一方側、他方側を順に加工してもよいのはもちろんである。

１セパレータチューブ（チューブ）、２ハウジング、３縮径部、５ビーディング加工装置（チューブの加工装置）、６ローラダイス、７外型、８凸部、２１規制部材（規制手段）

Claims

チューブの内周側にＯリングのハウジングを加工する装置であって、
前記チューブの内周側に挿入され、前記ハウジングに対応する凸部が外周に形成される軸形状のローラダイスと、
前記チューブの外周に装着され、前記凸部に対応する凹部が内周に形成された少なくとも２分割に構成される外型と、
前記チューブの内周側に挿入され、前記ローラダイスの軸線方向位置を規制する規制手段と、
前記ローラダイスと前記外型との前記チューブの軸線に対する垂直方向への相対移動を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とするチューブの加工装置。
チューブの内周側にＯリングのハウジングを加工する方法であって、
前記ハウジングに対応する凸部が外周に形成される軸形状のローラダイスが前記チューブの内周側に挿入されるローラダイス挿入工程と、
前記凸部に対応する凹部が内周に形成された少なくとも２分割に構成される外型が前記チューブの外周に装着される外型装着工程と、
前記ローラダイスの軸線方向位置を規制する規制手段が前記チューブの内周側に挿入される規制手段挿入工程と、
前記ローラダイスが軸線回りに回転駆動される回転駆動工程と、
前記ローラダイスと前記外型との前記チューブの軸線に対する垂直方向への相対移動が制御される制御工程と、
を含むことを特徴とするチューブの加工方法。
前記外型装着工程の後に前記チューブの中央をロックするチューブロック工程と、を備え、それぞれの工程を前記チューブの両端同時に加工することを特徴とする請求項２に記載のチューブの加工方法。