JP2018001231A

JP2018001231A - 拡管装置

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Publication number: JP2018001231A
Application number: JP2016132720A
Authority: JP
Inventors: 稔正山根; Toshimasa Yamane; 寛之岡村; Hiroyuki Okamura
Original assignee: Keylex Corp
Current assignee: Keylex Corp
Priority date: 2016-07-04
Filing date: 2016-07-04
Publication date: 2018-01-11
Anticipated expiration: 2036-07-04
Also published as: JP6729929B2

Abstract

【課題】拡管加工時に割れや亀裂を発生させることなく、しかも、低コストで、且つ、加工時間が短い拡管装置を提供する。【解決手段】パンチ型６をクランプ型２に固定された金属管１０にその他端開口から圧入させることにより、パンチ型６が金属管１０の他端側をクランプ型２の非固定部１２に沿うまで径方向外側に押し広げる。制御盤１４は、パンチ型６を金属管１０に圧入している過程において、パンチ型６の進出動作が断続的となるよう進退手段１３に作動信号を出力する。【選択図】図３

Description

本発明は、金属管の開口部分を拡管する拡管装置に関する。

従来より、例えば、特許文献１に開示されている拡管装置は、金属管を固定するクランプ型と、該クランプ型に固定された金属管に対してその一方の開口から圧入可能なパンチ型とを備え、該パンチ型は、外形の大きさの異なるものが複数用意されている。そして、上記各パンチ型を外形の小さなものから順に上記金属管の一方の開口から圧入して上記各パンチ型の外周面で金属管の一方側を径方向外側に次第に押し広げることにより、割れや亀裂を発生させずに金属管を所望する形状に拡管するようになっている。

特開２０１０−２２７９８８号公報

しかし、特許文献１の拡管装置は、複数のパンチ型を使用して金属管を拡管するため、使用するパンチ型を金属管に対する圧入開始位置まで順に移動させ、且つ、使用するパンチ型の中心軸を金属管の筒中心線に一致させる動作が必要であり、構造が複雑でコストが嵩むとともに、加工時間が長くなってしまうという問題があった。

これを回避するために、パンチ型の数を減らすことも考えられるが、単にパンチ型を減らしてしまうと、パンチ型が金属管を引き伸ばす量に対して金属管の母材の伸びが追従できなくなってしまい、割れや亀裂が頻発してしまうおそれがある。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、拡管加工時に割れや亀裂を発生させることなく、しかも、低コストで、且つ、加工時間が短い拡管装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明は、金属管を押し広げるパンチ型の圧入動作に工夫を凝らしたことを特徴とする。

具体的には、金属管の一端側の外周面に接触して当該金属管を固定する固定部及び該固定部に連続して設けられ、当該固定部に固定された金属管の他端側外周面との間に周方向に亘って隙間を形成する非固定部を有するクランプ型と、該クランプ型に固定された上記金属管にその他端開口から圧入可能に設けられたパンチ型と、該パンチ型を上記クランプ型に固定された上記金属管に向かって進出又は後退させる進退手段と、該進退手段に接続され、当該進退手段に作動信号を出力する制御手段とを備え、当該制御手段が上記進退手段に進出開始信号を出力して上記パンチ型を上記金属管にその他端開口から圧入させることにより、上記パンチ型が上記金属管の他端側を上記非固定部に沿うまで径方向外側に押し広げるよう構成された拡管装置を対象とし、次のような解決手段を講じた。

すなわち、第１の発明では、上記制御手段は、上記パンチ型を上記金属管に圧入している過程において、上記パンチ型の進出動作が断続的となるよう上記進退手段に作動信号を出力することを特徴とする。

第２の発明では、第１の発明において、上記制御手段は、上記パンチ型を上記金属管に圧入している過程において、上記パンチ型の進出動作と後退動作とが交互に繰り返されるよう上記進退手段に作動信号を出力することを特徴とする。

第３の発明では、第１又は第２の発明において、上記クランプ型の側方には、上記固定部に固定された上記金属管の他端に向かって潤滑剤を噴射する潤滑剤噴射手段が配置されていることを特徴とする。

第１の発明では、金属管にパンチ型を圧入する過程において、パンチ型が進出動作を連続的に行わなくなるので、パンチ型が金属管内で再度進出し始める際、金属管に対してパンチ型の進出方向に衝撃荷重が加わるようになる。したがって、金属管に対してパンチ型を連続的に進出させる場合に比べて金属管を筒中心線に沿って圧縮変形させる量が多くなり、パンチ型が金属管を径方向外側に押し広げても金属管の板厚が薄くなり過ぎず、金属管に割れや亀裂を発生し難くできる。また、金属管を拡管する際に複数のパンチ型を使用する必要が無いので、使用するパンチ型を金属管に対する圧入開始位置まで順に移動させたり、或いは、使用するパンチ型の中心軸を金属管の筒中心線に一致させるといった動作が必要無く、装置の構造が特許文献１の如き装置に比べて簡素になり、コストを低く抑えることができるとともに、加工時間を短くすることができる。

第２の発明では、金属管にパンチ型を圧入する過程において、パンチ型がその進出動作の途中に後退動作を行うので、パンチ型が後退した後に再度進出して金属管に接触する際、金属管に対してパンチ型の進出方向に加わる衝撃荷重がさらに大きくなる。したがって、拡管加工時における金属管の筒中心線に沿う圧縮変形量がさらに多くなり、パンチ型の外周面が金属管を径方向外側に押し広げた際に金属管の板厚が急激に薄くなる箇所を少なくして、拡管部分に割れや亀裂を発生させることなく拡管加工を行うことができる。

第３の発明では、パンチ型の金属管への圧入過程においてパンチ型が停止又は後退をする際、潤滑剤噴射手段により噴射された潤滑剤が金属管の内周面とパンチ型の外周面との間に入り込むようになる。したがって、金属管にパンチ型を圧入している過程において再度パンチ型が進出してパンチ型の外周面で金属管を押し広げる際、金属管の内周面とパンチ型の外周面との間の摩擦抵抗が減り、金属管が安定して引き伸ばされるようになるので、金属管に発生する割れや亀裂を確実に防ぐことができる。

本発明の実施形態に係る拡管装置の断面概略図である。図１の状態の後、パンチ型を固定型に固定された金属管に圧入して金属管を拡管し始めた状態を示す図である。図２の状態の後、パンチ型が少し後退した状態を示す図である。図３の状態の後、パンチ型が再び進出して金属管を拡管し終わった状態を示す図である。拡管加工時における進出位置検出センサの検出値と第１圧力センサの検出値との関係を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎない。

図１は、本発明の実施形態に係る拡管装置１の概略断面図である。該拡管装置１は、車両に組み込まれる燃料給油管（図示せず）の製造ラインに設置され、金属管１０の端部を拡管するためのものであり、当該金属管１０を固定するクランプ型２を備えている。

該クランプ型２は、略直方体形状の上型３と下型４とに上下略中央の位置で分割されている。

上記上型３における下面の水平方向一端から中途部に亘る部分には、筒中心線Ｃ１が水平方向に向く姿勢の金属管１０の上半部分に対応する断面半円状の第１凹状面３１が形成されている。

上記上型３における下面の水平方向他方側には、断面半円状の第２凹状面３２が形成されている。

該第２凹状面３２は、水平方向の一端が上記第１凹状面３１に連続し、且つ、水平方向の他端側に行くにつれて次第に拡径するように延びる傾斜延出面３２ａと、該傾斜延出面３２ａにおける水平方向の他端に連続し、且つ、水平方向に延びる水平延出面３２ｂとを備えている。

尚、上記下型４は、上記上型３と同一の構造をしており、側面視で上下方向に対称となるように配置されているだけであるので、上記上型３と同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

そして、上記上型３の第１凹状面３１と上記下型４の第１凹状面３１とで本発明の固定部１１を構成していて、上記クランプ型２を型開きした状態で、筒中心線Ｃ１が水平方向に向く姿勢の金属管１０を上記上型３及び上記下型４の間に挿入するとともに上記クランプ型２を型閉じすると、上記固定部１１は、上記金属管１０の一端側から中途部の外周面に接触して当該金属管１０を固定するようになっている。

また、上記上型３の第２凹状面３２と上記下型４の第２凹状面３２とで本発明の非固定部１２を構成していて、該非固定部１２は、上記金属管１０が上記固定部１１に固定された状態において上記固定部１１に連続するとともに当該固定部１１の反対側が開口する穴形状をなしている。そして、上記非固定部１２は、上記金属管１０の他端側外周面と接触せずにその外周面との間に周方向に亘って隙間Ｓ１を形成するようになっている。

上記クランプ型２における非固定部１２側の側方には、圧入機５が配置されている。

該圧入機５は、中心軸Ｃ２が上記クランプ型２に固定された金属管１０の筒中心線Ｃ１に一致する略円柱状のパンチ型６と、該パンチ型６を上記クランプ型２に固定された金属管１０に向かって進出又は後退させる流体圧シリンダ７と、該流体圧シリンダ７を駆動させるシリンダ駆動装置８とを備えている。

上記パンチ型６は、上記流体圧シリンダ７によって上記クランプ型２に固定された上記金属管１０に向かって進出すると、当該金属管１０にその他端開口から圧入されるようになっている。

上記パンチ型６には、小径部６ａ、成形面部６ｂ及び大径部６ｃが上記パンチ型６の先端側から順に形成されている。

上記小径部６ａの外周面は、上記金属管１０の内周面に対応していて、上記パンチ型６を上記金属管１０に圧入する際、上記パンチ型６を上記金属管１０内に滑らかに案内するようになっている。

上記成形面部６ｂは、上記パンチ型６の先端寄りの位置に設けられ、その外周面は、圧入方向の反対側に行くにつれて次第に拡径している。

上記大径部６ｃは、上記パンチ型６の先端寄りの位置から基端にかけて設けられ、その外周面は、水平方向に真っ直ぐに延びている。

上記流体圧シリンダ７は、中心軸が上記パンチ型６の中心軸Ｃ２に一致する円柱状のシリンダ本体７１を備え、該シリンダ本体７１の内部には、シリンダ室７０が形成されている。

上記シリンダ本体７１の一端中央には、上記シリンダ室７０に連通する連通孔７１ａが形成され、該連通孔７１ａには、長細い棒形状のピストンロッド７２がスライド可能に嵌挿されている。

該ピストンロッド７２の一端は、上記パンチ型６の基端中央に固定されていて、上記ピストンロッド７２がスライドすることにより、上記パンチ型６が上記クランプ型２に固定された金属管１０に向かって進出又は後退するようになっている。

一方、上記ピストンロッド７２の他端には、当該ピストンロッド７２と直交する方向に延びる仕切板７２ａが固定されている。

該仕切板７２ａは、上記シリンダ室７０を上記パンチ型６から遠い側の第１室７０ａと上記パンチ型６に近い側の第２室７０ｂとに区画するようになっている。

上記第１室７０ａには、当該第１室７０ａの圧力を検出する第１圧力センサ７３ａが配置される一方、上記第２室７０ｂには、当該第２室７０ｂの圧力を検出する第２圧力センサ７３ｂが配置されている。

また、上記第２室７０ｂの上記ピストンロッド７２に対応する位置には、当該ピストンロッド７２のスライド量を検出することにより、上記パンチ型６の進出位置を検出する進出位置検出センサ７４が配置されている。

上記シリンダ駆動装置８は、流体を供給又は回収可能な駆動装置本体８１と、一端が上記シリンダ室７０の第１室７０ａに接続される一方、他端が上記駆動装置本体８１に接続される第１配管８２と、一端が上記シリンダ室７０の第２室７０ｂに接続される一方、他端が上記駆動装置本体８１に接続される第２配管８３とを備えている。

そして、上記流体圧シリンダ７と上記シリンダ駆動装置８とで本発明の進退手段１３を構成しており、上記ピストンロッド７２は、上記駆動装置本体８１から上記第１配管８２を介して上記第１室７０ａに流体を供給するとともに上記第２配管８３を介して上記第２室７０ｂから上記駆動装置本体８１に流体を回収すると、一方側にスライドして上記パンチ型６を進出させる一方、上記駆動装置本体８１から上記第２配管８３を介して上記第２室７０ｂに流体を供給するとともに上記第１配管８２を介して上記第１室７０ａから上記駆動装置本体８１に流体を回収すると、他方側にスライドして上記パンチ型６を後退させるようになっている。

上記駆動装置本体８１は、上記第１室７０ａ及び上記第２室７０ｂに対する流体の供給及び回収を切り替えることにより、上記ピストンロッド７２のスライド方向を変更させる切替部８１ａを有している。

上記クランプ型２の上記パンチ型６側の側方には、上記固定部１１に固定された金属管１０の他端に向かって潤滑剤を噴射する潤滑剤噴射装置９（潤滑剤噴射手段）が配置されている。

上記第１圧力センサ７３ａ、上記第２圧力センサ７３ｂ、上記進出位置検出センサ７４、上記シリンダ駆動装置８及び上記潤滑剤噴射装置９には、制御盤１４（制御手段）が接続され、該制御盤１４は、上記シリンダ駆動装置８及び上記潤滑剤噴射装置９に作動信号を出力するようになっている。

上記制御盤１４は、上記進退手段１３に進出開始信号を出力して上記パンチ型６を上記金属管１０にその他端開口から圧入させることにより、上記パンチ型６が上記金属管１０の他端側を上記非固定部１２に沿うまで径方向外側に押し広げるようになっている。

また、上記制御盤１４は、上記進出位置検出センサ７４による検出値に基づいて上記パンチ型６の進出位置を検出できるようになっている。

さらに、上記制御盤１４は、進出位置検出センサ７４により検出したパンチ型６の進出位置に対応する予め決められた圧入時の設定圧力値となるように上記第１圧力センサ７３ａ及び上記第２圧力センサ７３ｂの検出値に基づいて上記第１室７０ａ及び上記第２室７０ｂに対して供給又は回収する流体の量を調整しながら金属管１０に対してパンチ型６により加える圧力を変更するようになっている。

それに加えて、上記制御盤１４は、上記パンチ型６を上記金属管１０に圧入している過程において、上記潤滑剤噴射装置９から潤滑剤が噴射されるよう当該潤滑剤噴射装置９に作動信号を出力するようになっている。

そして、上記制御盤１４は、図２、図３及び図５に示すように、上記パンチ型６を上記金属管１０に圧入している過程において、上記パンチ型６の進出動作が断続的となるよう上記進退手段１３に作動信号を出力するようになっている。

具体的には、上記制御盤１４は、上記パンチ型６を上記金属管１０に圧入している過程において、上記パンチ型６の進出動作と後退動作とが交互に繰り返されるように上記進退手段１３に作動信号を出力するようになっている。

次に、上記拡管装置１を用いた金属管１０の拡管加工について詳述する。

まず、筒中心線Ｃ１が水平方向に延びる姿勢の金属管１０を上記クランプ型２の上型３と下型４との間に挿入する。

次に、図１に示すように、クランプ型２を型閉じする。すると、クランプ型２の固定部１１が上記金属管１０の一端側から中途部の外周面に接触して当該金属管１０を固定する。

このとき、金属管１０の他端側外周面と上記非固定部１２の内周面との間には、隙間Ｓ１が形成される。

次いで、潤滑剤噴射装置９からクランプ型２に固定された金属管１０の他端に向けて潤滑剤を噴射させる。

しかる後、上記パンチ型６をクランプ型２に向けて進出させる。すると、まず、パンチ型６の小径部６ａが上記金属管１０の他端開口に挿入される。

さらにパンチ型６を前進させると、上記金属管１０の他端側が成形面部６ｂによって径方向外側に押し広げられる。このとき、図５に示すように、金属管１０にパンチ型６を圧入するときの圧力が予め決められた設定圧力Ｐ_０となるように上記シリンダ駆動装置８が制御される。

ここで、パンチ型６は、図３に示すように、所定の位置まで進出すると、少しだけ後退した後、再度進出して金属管１０に対する圧入動作を再開するようシリンダ駆動装置８によって制御される。そして、図４に示すように、このパンチ型６の進出・後退動作を高速で５回行いながら成形面部６ｂによって金属管１０の他端側を次第に押し広げてクランプ型２の非固定部１２の内周面に沿った形状にする。この圧入作業時における進出位置検出センサ７４の検出値と第１圧力センサ７３ａの検出値との関係は、図５に示すようになる。

以上より、本発明の実施形態によると、金属管１０にパンチ型６を圧入する過程において、パンチ型６が進出動作を連続的に行わなくなるので、パンチ型６が金属管１０内で再度進出し始める際、金属管１０に対してパンチ型６の進出方向に衝撃荷重が加わるようになる。したがって、金属管１０に対してパンチ型６を連続的に進出させる場合に比べて金属管１０を筒中心線Ｃ１に沿って圧縮変形させる量が多くなり、パンチ型６が金属管１０を径方向外側に押し広げても金属管１０の板厚が薄くなり過ぎず、金属管１０に割れや亀裂を発生し難くできる。

また、金属管１０を拡管する際に複数のパンチ型６を使用する必要が無いので、使用するパンチ型６を金属管１０に対する圧入開始位置まで順に移動させたり、或いは、使用するパンチ型６の中心軸Ｃ２を金属管１０の筒中心線Ｃ１に一致させるといった動作が必要無く、拡管装置１の構造が特許文献１の如き装置に比べて簡素になり、コストを低く抑えることができるとともに、加工時間を短くすることができる。

また、金属管１０にパンチ型６を圧入する過程において、パンチ型６がその進出動作の途中に後退動作を行うので、パンチ型６が後退した後に再度進出して金属管１０に接触する際、金属管１０に対してパンチ型６の進出方向に加わる衝撃荷重がさらに大きくなる。したがって、拡管加工時における金属管１０の筒中心線Ｃ１に沿う圧縮変形量がさらに多くなり、成形面部６ｂが金属管１０を径方向外側に押し広げた際に金属管１０の板厚が急激に薄くなる箇所を少なくして、拡管部分に割れや亀裂を発生させることなく拡管加工を行うことができる。

さらに、パンチ型６の金属管１０への圧入過程においてパンチ型６が後退をする際、潤滑剤噴射装置９により噴射された潤滑剤が金属管１０の内周面とパンチ型６の外周面との間に入り込むようになる。したがって、金属管１０にパンチ型６を圧入する過程において再度パンチ型６が進出してパンチ型６の外周面で金属管１０を押し広げる際、金属管１０の内周面とパンチ型６の外周面との間の摩擦抵抗が減り、金属管１０が安定して引き伸ばされるようになるので、金属管１０に発生する割れや亀裂を確実に防ぐことができる。

尚、本発明の実施形態では、パンチ型６を金属管１０に圧入している過程において、パンチ型６が所定の位置まで進出すると、少しだけ後退した後、再度進出するようになっているが、これに限らず、パンチ型６が所定の位置まで進出すると、少しだけ停止した後、再度進出するような構成であってもよい。

また、本発明の実施形態では、パンチ型６を金属管１０に圧入している過程において、パンチ型６の進出・後退動作を５回行っているが、これに限らず、パンチ型６の進出・後退動作を１〜４回行うようにしてもよいし、６回以上行うようにしてもよい。

本発明は、金属管の開口部分を拡管する拡管装置に適している。

１拡管装置
２クランプ型
６パンチ型
９潤滑剤噴射装置（潤滑剤噴射手段）
１０金属管
１１固定部
１２非固定部
１３進退手段
１４制御盤（制御手段）
Ｓ１隙間

Claims

金属管の一端側の外周面に接触して当該金属管を固定する固定部及び該固定部に連続して設けられ、当該固定部に固定された金属管の他端側外周面との間に周方向に亘って隙間を形成する非固定部を有するクランプ型と、
該クランプ型に固定された上記金属管にその他端開口から圧入可能に設けられたパンチ型と、
該パンチ型を上記クランプ型に固定された上記金属管に向かって進出又は後退させる進退手段と、
該進退手段に接続され、当該進退手段に作動信号を出力する制御手段とを備え、
当該制御手段が上記進退手段に進出開始信号を出力して上記パンチ型を上記金属管にその他端開口から圧入させることにより、上記パンチ型が上記金属管の他端側を上記非固定部に沿うまで径方向外側に押し広げるよう構成された拡管装置であって、
上記制御手段は、上記パンチ型を上記金属管に圧入している過程において、上記パンチ型の進出動作が断続的となるよう上記進退手段に作動信号を出力することを特徴とする拡管装置。
請求項１に記載の拡管装置において、
上記制御手段は、上記パンチ型を上記金属管に圧入している過程において、上記パンチ型の進出動作と後退動作とが交互に繰り返されるよう上記進退手段に作動信号を出力することを特徴とする拡管装置。
請求項１又は２に記載の拡管装置において、
上記クランプ型の側方には、上記固定部に固定された上記金属管の他端に向かって潤滑剤を噴射する潤滑剤噴射手段が配置されていることを特徴とする拡管装置。