JP2021127487A - Autofrettage device and autofrettage method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自緊処理装置および自緊処理方法に関する。 The present invention relates to an autofrettage processing apparatus and an autofrettage processing method.
従来、ワークピースの表面に対して残留圧縮応力を付与する場合は、ショットピーニング、キャビテーションピーニングなどを利用することによって、表面改質を行うことが一般的である。
筒状部材のワークピースの内面に対しては、筒状部材のワークピースの内周面にノズルを配置し、表面処理を行うこともできる。しかし、ワークピースの内径やその表面改質の対象面の範囲によっては、ノズルを配置する選択肢が有効ではないケースがある。
Conventionally, when a residual compressive stress is applied to the surface of a workpiece, it is common to modify the surface by using shot peening, cavitation peening, or the like.
For the inner surface of the work piece of the tubular member, a nozzle may be arranged on the inner peripheral surface of the workpiece of the tubular member to perform surface treatment. However, there are cases where the option of arranging the nozzles is not effective depending on the inner diameter of the workpiece and the range of the target surface for surface modification.
その場合、例えば、水素容器やコモンレールといったワークピースの内周面に対して、密封環境において圧力をかけることによって、対象部位に残留圧縮応力を付与する「自緊」処理を施す事例が開示されている。
上述のワークピースの例以外にも、円筒形、クロス等の筒状部材のワークピースは多数存在する。そこで、応力集中が発生しやすい部材に対して、簡易に自緊処理を施すことができる装置の開発が望まれている。
In that case, for example, an example is disclosed in which the inner peripheral surface of a workpiece such as a hydrogen container or a common rail is subjected to a "self-tightening" treatment in which a residual compressive stress is applied to a target portion by applying pressure in a sealed environment. There is.
In addition to the above-mentioned examples of workpieces, there are many workpieces having a cylindrical member such as a cylinder or a cloth. Therefore, it is desired to develop an apparatus capable of easily performing autofrettage treatment on a member in which stress concentration is likely to occur.
特許文献1には、自緊したいワークピースの内室を液体で満たす手段と、内室を耐圧性に閉鎖する手段と、ワークピースの内室内に圧力を形成する手段とを備える形式の自緊装置が開示されている。
特許文献2には、液体の内圧力、ワークピースである筒状部材の硬度、およびワークピースである筒状部材の所定部位における変位量の関係を予め設定し、 液体の加圧/加工前に測定する測定工程と、加圧/加工後の寸法差に基づいて圧縮残留応力を判定する判定工程を備える製造工程が開示されている。
In
ところで、ワークピースである筒状部材の内部を加圧する場合、ワークピースを密封するために、上下両側と周囲を固定する構成と加圧する構成とを備える必要がある。また、液体を流入出するための液体供給源のポンプが必要になる。そのため、周辺装置を組み合わせると、物理的な空間が大きくなりがちであり、装置が大型化しやすい
また、ワークピースである筒状部材の内周面を加圧する場合、一定量の液体を内部に注入する必要がある。その結果、内部の液体が流動して加圧・残留圧縮応力の付与量が不安定であるという課題がある。
By the way, when the inside of a tubular member which is a workpiece is pressurized, it is necessary to provide a configuration for fixing both the upper and lower sides and the periphery and a configuration for pressurizing in order to seal the workpiece. It also requires a liquid source pump to move the liquid in and out. Therefore, when combined with peripheral devices, the physical space tends to be large, and the device tends to be large. Also, when pressurizing the inner peripheral surface of the tubular member, which is a workpiece, a certain amount of liquid is injected inside. There is a need to. As a result, there is a problem that the liquid inside flows and the amount of pressurized / residual compressive stress applied is unstable.
本発明は上記実状に鑑み創案されたものであり、装置を大型化することなく、加圧する液体を少量化できる自緊処理装置および自緊処理方法の提供を目的とする。 The present invention has been devised in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a self-tightening treatment device and a self-tightening treatment method capable of reducing the amount of liquid to be pressurized without increasing the size of the device.
前記課題を解決するため、第1の本発明の自緊処理装置は、筒状のワークピースの上端を固定するための第1の固定部材と、前記ワークピースの下端を固定するための第2の固定部材と、前記第2の固定部材を前記ワークピース側に押圧する第1のピストンと、前記第1のピストンの内部に配置され、前記ワークピース内の液体を押圧する押圧部材が取り付けられる第2のピストンと、第1の固定部材および第2の固定部材の間であって、前記ワークピースの内部の容積を狭くする容積狭部材を有している。 In order to solve the above problems, the first self-tightening processing apparatus of the present invention has a first fixing member for fixing the upper end of the tubular workpiece and a second fixing member for fixing the lower end of the workpiece. , A first piston that presses the second fixing member toward the workpiece, and a pressing member that is arranged inside the first piston and presses the liquid in the workpiece are attached. It has a volume narrowing member between the second piston and the first fixing member and the second fixing member, which narrows the internal volume of the workpiece.
第2の本発明の自緊処理方法は、第1の固定部材と第2の固定部材と第1のピストンと前記第1のピストンの内部に配置されるプランジャが取り付けられる第2のピストンと押圧部材とを備え、第1の流入口と第2の流入口が設けられる自緊処理装置の自緊処理方法であって、内部に容積狭部材が入った筒状のワークピースの一方端部と他方端部とを、前記第1および第2の固定部材で固定する工程と、前記第1の流入口から液体を流入し、前記第1のピストンを上昇させる工程と、前記第2の流入口から液体を流入し、前記第2のピストンを上昇させる工程と、前記押圧部材が前記ワークピースの内側の液体を加圧する工程とを含んでいる。 The second self-tightening treatment method of the present invention is to press the first fixing member, the second fixing member, the first piston, and the second piston to which the plunger arranged inside the first piston is attached. It is a self-tightening method of a self-tightening processing device provided with a member and provided with a first inflow port and a second inflow port, and is a self-tightening processing method with one end of a tubular workpiece having a narrow volume member inside. A step of fixing the other end portion with the first and second fixing members, a step of inflowing liquid from the first inflow port and raising the first piston, and the second inflow port. It includes a step of inflowing a liquid from the piston to raise the second piston and a step of the pressing member pressurizing the liquid inside the workpiece.
本発明によれば、装置を大型化することなく、加圧する液体を少量化できる自緊処理装置および自緊処理方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a self-tightening treatment device and a self-tightening treatment method capable of reducing the amount of liquid to be pressurized without increasing the size of the device.
以下、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
図1に、本発明の実施形態に係る自緊処理装置Kの縦断面図を示す。
実施形態の自緊処理装置Kは、筒状のワークピースwの内面w4に圧縮残留応力を与える装置である。
自緊処理装置Kは、略円柱状の形状を有しており、第1の固定部材1、第2の固定部材2、第1のピストン3(3a、3b)、第2のピストン4、プランジャ5、およびシリンダ6を備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate.
FIG. 1 shows a vertical cross-sectional view of the autofrettage processing device K according to the embodiment of the present invention.
The autofrettage processing device K of the embodiment is a device that applies compressive residual stress to the inner surface w4 of the tubular workpiece w.
The autofrettage processing device K has a substantially columnar shape, and has a
第1の固定部材1と第2の固定部材2とは、筒状のワークピースwを自緊処理装置Kに固定するための部材である。
第1の固定部材1は、筒状のワークピースwの上部を固定する。第2の固定部材2は、筒状のワークピースwの下部を固定する。
The
The
図2に、第1の固定部材1を下方から見た斜視図を示す。
第1の固定部材1は、円板部1aと、円柱部1bと、円柱部1bに中心側に続く円環状の圧力段部1cと、圧力段部1cに中心側に続く円柱状の位置決め部1dとを有している。
第1の固定部材1の位置決め部1dは、筒状のワークピースwの上部内周に嵌合され、ワークピースwの上側の位置決めとなる。
第1の固定部材1の圧力段部1cは、ワークピースwの上端縁w1に圧接される。
位置決め部1dの径1d1は、はめ合いの関係からワークピースwの内径t2(図1参照)より若干小さい寸法をもつ。圧力段部1cの径1c1は、圧力段部1cでワークピースwの内部の流体圧より大きな圧力をもち、かつワークピースwの圧痕が所定量(詳細は後記)に収まるような面積をもつように決定される。
円柱部1bの径1b1は、圧力段部1cの径1c1より大きく、かつ、上案内ガイド15との当接を避けるために上案内ガイド15の最内径より小さく決定される。
FIG. 2 shows a perspective view of the
The
The
The pressure step portion 1c of the
The diameter 1d1 of the
The diameter 1b1 of the
図1に示すように、第1の固定部材1とワークピースwの上端縁w1との間には、上案内ガイド15が配置される。上案内ガイド15は、ワークピースwに対して、第1の固定部材1をガイドする部材である。
上案内ガイド15は、環状の部材である。上案内ガイド15は、金属製が好ましいが、ガイドの役割を果たせれば、金属製以外の樹脂製等の他の材料で製作してもよい。
上案内ガイド15は、筒部15aと筒部15aの内側に連続して孔15cをもつドーナツ状の輪状の円板部15bとを有している。
上案内ガイド15の下内径15n1は、ワークピースwの外径w12より若干大きな径をもつ。上案内ガイド15の上内径15n2は、第1の固定部材1の外径1g1より若干大きな径をもつ。
As shown in FIG. 1, an
The
The
The lower inner diameter 15n1 of the
筒部15aには、筒部15aの内方と外方とに連続するエアー抜き孔15d1、15d2が形成されている。
エアー抜き孔15d1、15d2は上下(図1の上下方向)対称に形成されている。そのため、上案内ガイド15の下内径15n1と上内径15n2とを等しい寸法に設定すれば、上案内ガイド15は上下方向性なく用いることできる。
The
The air vent holes 15d1 and 15d2 are formed symmetrically in the vertical direction (vertical direction in FIG. 1). Therefore, if the lower inner diameter 15n1 and the upper inner diameter 15n2 of the
図3に、第2の固定部材2を上方から見た斜視図を示す。
第2の固定部材2は、径が大きな円板部2aと、円板部2aより径が小さい円筒状の位置決め部2bと、円筒状の位置決め部2bに径方向外側に続く円環状の圧力段部2cとを有している。第2の固定部材2の中心には、プランジャ5が挿通する挿通孔2dが形成されている。
第2の固定部材2の円筒状の位置決め部2bは、筒状のワークピースwの下部内周に嵌合され、ワークピースwの下側の位置決めとなる。
第2の固定部材2の圧力段部2cは、ワークピースwの下端縁w2(図1参照)に圧接される。
位置決め部2bの径2b1は、はめ合いの関係からワークピースwの内径t2(図1参照)より若干小さい寸法をもつ。圧力段部2cの径2c1は、圧力段部2cでワークピースwの内部の流体圧より大きな圧力をもち、かつワークピースwの圧痕が所定量(詳細は後記)に収まるような面積をもつように決定される。
FIG. 3 shows a perspective view of the
The
The
The
The diameter 2b1 of the
図1に示すように、第2の固定部材2とワークピースwの下端縁w2との間には、下案内ガイド16が配置される。下案内ガイド16は、第1の上ピストン3aに対して、第2の固定部材2とワークピースwとをガイドする部材である。
下案内ガイド16は、筒形状を有している。そのため、下案内ガイド16の内径16nは、第1の上ピストン3aの嵌合凸部3a6の外径3a11およびワークピースwの外径w11および第2の固定部材2の外径2d1(図3参照)より若干大きな寸法をもつ。
下案内ガイド16は、金属製が好ましいが、ガイドの役割を果たせれば、金属製以外の樹脂製等の他の材料で製作してもよい。
As shown in FIG. 1, a
The
The
下案内ガイド16は、エアー抜き孔16a、16b、16cが挿通されている。エアー抜き孔16aとエアー抜き孔16cとは、上下(図1の上下方向)対称に形成されている。そのため、下案内ガイド16は、上下方向性なく用いることできる。
第1の固定部材1と第2の固定部材2とで固定される筒状のワークピースwの内部には、ワークピースwの内部の容積を狭く調整するために、容積狭部材である円筒部材7と円柱部材8とが配置されている。
高い負荷がかかるワークピースwの内部に剛性のある部材(7,8)があることで、処理液(液体)の量を少なくし、より少ないプランジャ5のストロークで目的の圧力に到達する。
つまり、円柱部材8は、柱状で体積が大きいことから、処理液(液体)の量を大きく減らせる。また、プランジャ5のストローク量を大きく減ずるのに適している。
円筒部材7は、筒状で体積が小さいことから、処理液(液体)の量を少量減らすことに適している。また、円筒部材7は、プランジャ5のストローク量を少量減らすのに適している。
Inside the tubular workpiece w fixed by the first fixing
Since there are rigid members (7, 8) inside the workpiece w to which a high load is applied, the amount of the treatment liquid (liquid) is reduced, and the target pressure is reached with a smaller stroke of the
That is, since the
Since the
図4(a)に円筒部材7の斜視図を示す。
円筒部材7は、中央に液体が流れるための挿通孔7aをもつ円筒形状を有している。挿通孔7aは、油が流れ、かつ、プランジャ5が挿通する内径t1を有している。
円筒部材7の一端部には、液体が流れるための溝7bが直径方向に形成されている。溝7bは、円筒部材7の両端部に設けてもよい。
FIG. 4A shows a perspective view of the
The
A
図4(b)に円柱部材8の斜視図を示す。
円柱部材8は、円柱形状を有している。
円柱部材8は、中央に液体が流れるための挿通孔8aが軸方向(長手方向)に貫通して形成されている。挿通孔8aは、円筒部材7の挿通孔7aの内径t1より小さい径をもつ。
円柱部材8の一端部には、液体が流れるための溝8bが直径方向に形成されている。溝8bは、円柱部材8の両端部に設けてもよい。
なお、ワークピースwの内部には、円筒部材7または円柱部材8の少なくとも何れかが用いられる、図1では円筒部材7と2つの円柱部材8を用いた例を示す。
FIG. 4B shows a perspective view of the
The
The
A
At least one of the
<第1のピストン3>
図1に示すように、第1のピストン3は、第1の固定部材1と第2の固定部材2とに挟まれるワークピースwを自緊処理装置Kの上方に固定する役割をもつ。また、第1のピストン3は、後記の上下動するプランジャ5と第2のピストン4を上下方向に移動させる役割をもつ。
第1のピストン3は、上部の第1の上ピストン3aと、下部の第1の下ピストン3bとを備えている。
<
As shown in FIG. 1, the
The
第1の上ピストン3aは、下方が開放された空間3a1が形成される筒部3a2をもつ有底円筒状の形状を有している。第1の上ピストン3aの中央には、上下動するプランジャ5を上下方向に案内する挿通孔3a3が形成されている。
筒部3a2には、空気が通る通気孔3a4が側方に向けて貫通されている。
第1の上ピストン3aの筒部3a2の下部には、嵌合凹部3a5が形成されている。第1の上ピストン3aの上部には、環状の嵌合凸部3a6が上方に突出して形成されている。
The first
A ventilation hole 3a4 through which air passes is penetrated through the tubular portion 3a2 toward the side.
A fitting recess 3a5 is formed in the lower portion of the tubular portion 3a2 of the first
嵌合凹部3a5には、第1の下ピストン3bが固定されている。
第1の下ピストン3bは、下方が開放された内部空間3b1が形成される筒部3b2をもつ略有底円筒状の形状を有している。筒部3b2の下部には、肉厚の円環部3b7が形成されている。
内部空間3b1が形成される筒部3b2は、第2のピストン4を摺動させるシリンダの役割を担っている。そのため、第1の下ピストン3bの下方には、第1の下ピストン3bの内部空間3b1を閉塞する閉塞部材3hが図示しないボルト等で固定されている。
The first
The first
The cylinder portion 3b2 in which the internal space 3b1 is formed plays the role of a cylinder for sliding the
第1の下ピストン3bの上部には、液体が第1の下ピストン3bと第2のピストン4との間の内部空間3b1に流入する第2の流入口3b3と、内部空間3b1に入った液体が排出される第2の排出口3b4とが形成されている。
第1の下ピストン3bには、第2の流入口3b3に続いて長手方向に延びる第一流路3b5と、第一流路3b5に続いて筒部3b2の内部の内部空間3b1と筒部3b2の外部空間に連通する第二流路3b6とが形成されている。
Above the first
The first
<第2のピストン4>
第2のピストン4は、第1の下ピストン3bの筒部3b2内の内部空間3b1を摺動して上下動する構成である。
第2のピストン4は、第1細径部4aと太径部4bと第2細径部4cとを有する略円柱状の形状を有している。
第2のピストン4の上部には、外径t3をもつ長い棒形状のプランジャ5が固定されている。
<
The
The
A long rod-shaped
第2のピストン4の太径部4bは、第1の下ピストン3bの筒部3b2内を上下に摺動する。
第1の下ピストン3bの周囲には、第1の下ピストン3bが摺動するシリンダ6が設けられている。
The
A
<シリンダ6>
シリンダ6は、筒状の形状を有している。
シリンダ6は、胴部6aと摺動部6bとフランジ6cとを有している。
胴部6aの内部には、第1の下ピストン3bの円環部3b7が摺動する摺動空間6d(6d1、6d2)(図6(a)、図7(a)参照)が形成されている。
シリンダ6には、液体が摺動空間6d1に流入する第1の流入口6e1と、摺動空間6d2の内部の液体が流出する第1の排出口6e2とが貫通されている。
<
The
The
Inside the
The
シリンダ6のフランジ6cは、摺動空間6dを下方から閉塞するベース12に図示しないボルト等で固定されている。
ここで、円筒部材7の内径t1(図4(a)参照)は、ワークピースwの内径t2(図1参照)よりも小さく、プランジャ5の外径t3(図1参照)よりも大きい。これにより、円筒部材7をワークピースwの内部に入れることができる。また、円筒部材7の中をプランジャ5が移動できる。
<液体回路S>
The
Here, the inner diameter t1 of the cylindrical member 7 (see FIG. 4A) is smaller than the inner diameter t2 of the workpiece w (see FIG. 1) and larger than the outer diameter t3 of the plunger 5 (see FIG. 1). As a result, the
<Liquid circuit S>
図5に、液体回路Sの模式図を示す。
液体回路Sは、自緊処理装置Kに液体を供給するとともに液体を排出する機器である。
液体回路Sは、液体回路Sは、ポンプPとバルブs11〜s14と圧力計s21と圧力センサs22とが管路kで接続されている。kは管路の総称符号とする。
ポンプPは、管路kを介して、液体を自緊処理装置Kに供給し、また自緊処理装置Kから排出する。
FIG. 5 shows a schematic diagram of the liquid circuit S.
The liquid circuit S is a device that supplies the liquid to the autofrettage processing device K and discharges the liquid.
In the liquid circuit S, the pump P, the valves s11 to s14, the pressure gauge s21, and the pressure sensor s22 are connected by a pipe line k. k is a generic code for the pipeline.
The pump P supplies the liquid to the autofrettage processing device K via the pipeline k, and discharges the liquid from the autofrettage processing device K.
バルブs11〜s14は管路kを開閉する。
圧力計s21は管路k内の液体の圧力を計測する。圧力センサs22はアンプ内蔵の圧力センサである。
管路k1は、シリンダ6の第1の流入口6e1に接続されている。管路k2は、第1の下ピストン3bの第2の流入口3b3に接続されている。管路k3は、シリンダ6の第1の排出口6e2に接続されている。管路k4は、第1の下ピストン3bの第2の排出口3b4に接続されている。
The valves s11 to s14 open and close the pipeline k.
The pressure gauge s21 measures the pressure of the liquid in the conduit k. The pressure sensor s22 is a pressure sensor with a built-in amplifier.
The pipeline k1 is connected to the first inflow port 6e1 of the
第1の流入口6e1、第2の流入口3b3からポンプPからの液体が自緊処理装置Kの内部に流入する。また、第1の排出口6e2、第2の排出口3b4から、自緊処理装置Kの内部に流入した液体が液体回路Sに排出される。
詳細には、下記のように、液体回路Sから自緊処理装置Kの内部への液体の導入が行われる。また、自緊処理装置Kの内部の液体は、液体回路Sに排出される。
第1のピストン3と第2のピストン4とを上方に移動させるため、シリンダ6の第1の流入口6e1からシリンダ6の内部の第1の下ピストン3bの下方の摺動空間6d1(図7(a)参照)に液体を流入させ、シリンダ6の第1の排出口6e2からシリンダ6の内部の第1の下ピストン3bの上方の摺動空間6d2 (図6 (a)参照)の液体を排出する。
The liquid from the pump P flows into the inside of the autofrettage processing device K from the first inflow port 6e1 and the second inflow port 3b3. Further, the liquid that has flowed into the self-tightening processing device K is discharged to the liquid circuit S from the first discharge port 6e2 and the second discharge port 3b4.
Specifically, as described below, the liquid is introduced from the liquid circuit S into the self-tightening processing device K. Further, the liquid inside the autofrettage processing device K is discharged to the liquid circuit S.
In order to move the
また、第2のピストン4を第1のピストン3から上方に移動させるため、図1に示す第1の下ピストン3bの第2の流入口3b3から、第1のピストン3と第2のピストン4との間の内部空間3b11に液体を流入させ、第1の下ピストン3bの第2の排出口3b4から液体を排出する。
これにより、第1のピストン3と第2のピストン4とが、上方に移動し、図7(b)に示す状態となる。
一方、第2のピストン4を第1のピストン3に対して下降させる際には、後記の図8(b)に示すように、第1の下ピストン3bの第2の排出口3b4を介して、第1のピストン3と第2のピストン4との間の内部空間3b12(図1参照)に液体を流入させ、第1のピストン3と第2のピストン4との間の内部空間3b11(図1参照)の液体を第1の下ピストン3bの第2の流入口3b3から排出する。
Further, in order to move the
As a result, the
On the other hand, when the
また、第1のピストン3と第2のピストン4とを下降させる際には、第1の下ピストン3bの上方の摺動空間6d2にシリンダ6の第1の排出口6e2から液体を流入し、第1の下ピストン3bの下方の摺動空間6d1にある液体をシリンダ6の第1の流入口6e1から排出する。
Further, when lowering the
<自緊処理装置Kの処理手順>
次に、自緊処理装置Kの処理手順について説明する。
図6(a)から図8(c)に、自緊処理装置Kの処理手順を示す。
<Processing procedure of autofrettage processing device K>
Next, the processing procedure of the autofrettage processing device K will be described.
6 (a) to 8 (c) show the processing procedure of the autofrettage processing device K.
図6(a)に示すように、ベース12にシリンダ6が固定されている。シリンダ6には、プランジャ5が取り付けられた第2のピストン4が挿通する第1のピストン3が嵌合されている。
第1のピストン3の嵌合凸部3a6の外周部に、上方から下案内ガイド16が嵌入される。
プランジャ5に、挿通孔2dが挿通して第2の固定部材2が上方から嵌合される。その後、上方からワークピースwを下案内ガイド16の内周部と第2の固定部材2の円筒状の位置決め部2b(図3参照)の外周部に嵌入する。
As shown in FIG. 6A, the
The
The
この状態で、油等の液体rがワークピースwの内周部w4に所定量入れられる。
続いて、図6(b)に示すように、円筒部材7、円柱部材8をワークピースw内に配置する。具体的には、ワークピースwの内周部w4に、円筒部材7(図4(a)参照)と2つの円柱部材8(図4(b))を挿入する。
その後、ワークピースwの外周部w5に、上案内ガイド15を嵌入する。そして、第1の固定部材1の位置決め部1d(図2参照)を、上案内ガイド15の筒部15a(図1参照)をガイドとして、ワークピースwの内周部w4に挿入し、第1の固定部材1を配置する。
上案内ガイド15、下案内ガイド16、第1の固定部材1、第2の固定部材2、第1の上ピストン3aの嵌め合い凸部3a6にそれぞれ公差を設けている。
上案内ガイド15に第1の固定部材1が倣い、また、下案内ガイド16に第2の固定部材2、第1の上ピストン3aの嵌め合い凸部3a6が倣うことで、偏荷重による面圧(ワークピースwと圧力段部1c、2cの各接触面積)のバラつき押えている。
また、上案内ガイド15、下案内ガイド16は、ワークピースwの内部の処理液(液体)が漏れた際の飛散防止としての役割も持っている。
In this state, a predetermined amount of liquid r such as oil is put into the inner peripheral portion w4 of the workpiece w.
Subsequently, as shown in FIG. 6B, the
After that, the
Tolerances are provided for the
The
Further, the
続いて、図7(a)に示すように、シリンダ6の第1の流入口6e1から下方の摺動空間6d1に液体を流入し、第1のピストン3、第2のピストン4、ワークピースw、第1の固定部材1等を上昇させる。この際、シリンダ6の上方の摺動空間6d2(図6(b)参照)にある液体は、シリンダ6の第1の排出口6e2から排出される。
。そして、第1の固定部材1が、天井21に固定された当接部材22に当接する。これで、ワークピースwが第1の固定部材1と第2の固定部材2に固定される。
Subsequently, as shown in FIG. 7A, a liquid flows into the sliding space 6d1 below from the first inflow port 6e1 of the
.. Then, the first fixing
続いて、図7(b)に示すように、第1の下ピストン3bの第2の流入口3b3から、液体1を第1のピストン3と第2のピストン4との間の内部空間3b11(図1参照)に流入させる。すると、第2のピストン4に固定されたプランジャ5が上昇する。
そして、図8(a)に示すように、シリンダ6の第1の流入口6e1と第1の下ピストン3bの第2の流入口3b3から液体rを流入させることで、円筒部材7の内周面7aおよび外周面7c(図4(a)参照)、円柱部材8の外周面8c(図4(b)参照)およびワークピースwの内周面w4(図6(a)参照)に充填した液体rを加圧する。
Subsequently, as shown in FIG. 7 (b), the
Then, as shown in FIG. 8A, the inner circumference of the
これにより、ワークピースwの内部の液体rがワークピースwの内周部w4を押圧して、自緊処理が行が行われる。円筒部材7の内周面7aおよび外周面7c(図4(a)参照)と円柱部材8の外周面8c(図4(b)参照)が液体(油)で覆われた状態で、自緊処理を行う。
第1の固定部材1と、第2の固定部材2とは、ピストン機構(3、4)の上昇に応じて、ワークピースw、第1のピストン3、および天井21に固定された当接部材22に固着される。第1の固定部材1の円柱部1dおよび圧力段部1c(図2参照)および第2の固定部材2の円筒状の位置決め部2bおよび圧力段部2c(図3参照)でワークピースwの内周面w4に栓をした状態にすることで、密封性を高められている。この状態で、プランジャ5は、ワークピースwの内部の液体rを押圧する。
As a result, the liquid r inside the workpiece w presses the inner peripheral portion w4 of the workpiece w, and the autofrettage process is performed. The inner
The
自緊処理で付与される残留圧縮応力の原理であるが、ワークピースwの内周面w4に圧力かけると、圧力に応じて径が拡大していき、降伏点を超える応力を内径に与えたタイミングで、内周面w4から順に降伏していく。減圧したタイミングで、降伏して塑性変形してしまった内周面w4の部分は元に戻りきれず、降伏せずに弾性変形している内周面w4の外側の部分が弾性的に元に戻ろうとするので、弾性域が塑性域を内側に向かって押す力(圧縮応力)が内周面w4近傍に残留する。 The principle of residual compressive stress applied by self-tightening is that when pressure is applied to the inner peripheral surface w4 of the workpiece w, the diameter expands according to the pressure, and stress exceeding the yield point is applied to the inner diameter. At the timing, it yields in order from the inner peripheral surface w4. The part of the inner peripheral surface w4 that has yielded and plastically deformed at the timing of decompression cannot be completely restored, and the outer part of the inner peripheral surface w4 that is elastically deformed without yielding is elastically restored. Since it tries to return, the force (compressive stress) that the elastic region pushes the plastic region inward remains in the vicinity of the inner peripheral surface w4.
さらに、第1の固定部材1および第2の固定部材2とワークピースwの上端面w1(図1参照)と下端面w2は、計算に基づいて幅寸法(径方向寸法)を設定していることで、液体rの加圧時における、第1の固定部材1および第2の固定部材2とワークピースwの接触部分(ワークピースwの上・下端面w1、w2および第1の固定部材1の圧力段部1c(図2参照)および第2の固定部材2の圧力段部2c(図3参照))に発生する圧力が、ワークピースwの内部の液体rの圧力より少し高くなるように調整している。それによって、接触部分(ワークピースwの上・下端面w1、w2および第1の固定部材1の圧力段部1c(図2参照)および第2の固定部材2の圧力段部2c(図3参照))の変形を最小限に抑えることで、後記するように、固定部材(1、2)とワークピースw、円筒部材7、円柱部材8が容易に分解できる。
Further, the upper end surface w1 (see FIG. 1) and the lower end surface w2 of the first fixing
ここで、液体供給源(ポンプP)から同一の回路内に対して、液体を流入、流出することによって、液体回路S全体の圧力を制御し、昇圧及び降圧の工程でワークピースwへ過大な応力が発生することを防ぐことができる。
加圧対象(例えば、ワークピースw)、加圧対象の加圧面積(例えば、ワークピースwの内周面w4)によって、加圧時間が異なる。すなわち、加圧対象、加圧面積に応じて、適切な処理に必要な圧力は変化させる。
Here, the pressure of the entire liquid circuit S is controlled by inflowing and outflowing the liquid from the liquid supply source (pump P) into the same circuit, and the pressure is excessively increased to the workpiece w in the step of stepping up and down. It is possible to prevent the generation of stress.
The pressurization time differs depending on the pressurization target (for example, the workpiece w) and the pressurization area of the pressurization target (for example, the inner peripheral surface w4 of the work piece w). That is, the pressure required for appropriate treatment is changed according to the pressure target and the pressure area.
続いて、図8(b)に示すように、シリンダ6の第1の流入口6e1と第1の下ピストン3bの第2の流入口3b3から液体rを液体回路Sへ排出することで、順次第2、第1のピストン4、3が下降する。
Subsequently, as shown in FIG. 8B, the liquid r is sequentially discharged to the liquid circuit S from the first inflow port 6e1 of the
そして、図8(c)に示すように、第1の固定部材1、上案内ガイド15を取り外し、ワークピースw内から円筒部材(7、8)を取り出すことで、自緊処理は完了する。
自緊処理の結果判断は、ワークピースwの内周面w4の変位量で判断する。
なお、変形した固定部材(1、2)とワークピースwの上下端面w1、w2の接触部分は、自緊処理後、対象箇所(ワークピースwの上下端面w1、w2の近傍)を切除している。
Then, as shown in FIG. 8C, the self-tightening process is completed by removing the first fixing
The result of the self-tightening process is determined by the amount of displacement of the inner peripheral surface w4 of the workpiece w.
The contact portion between the deformed fixing member (1, 2) and the upper and lower end surfaces w1 and w2 of the workpiece w is autofrettage-treated, and then the target portion (near the upper and lower end surfaces w1 and w2 of the workpiece w) is cut off. There is.
上記構成によれば、固定部材(1、2)に円柱状先端部(1d、2b)を有することによって、ワークピースw内における密封性を確保することができる また、2段階のピストン(3、4)内に流入させる液体の流入・排出を1つの液体回路SおよびポンプPで運用することによって、液体回路S全体の圧力を制御し、昇圧及び降圧の工程でワークピースwへ過大な応力が発生することを抑制できる。また液体供給源を1つにすることによって、装置内の流体を安定的に管理することができる。 According to the above configuration, by having the columnar tip portions (1d, 2b) in the fixing member (1, 2), the sealing property in the workpiece w can be ensured, and the two-stage piston (3, 4) By operating the inflow and outflow of the liquid flowing into the inside by one liquid circuit S and the pump P, the pressure of the entire liquid circuit S is controlled, and excessive stress is applied to the workpiece w in the step of stepping up and down. It can be suppressed from occurring. Further, by using one liquid supply source, the fluid in the apparatus can be stably controlled.
さらに、円筒部材7と円柱部材8をワークピースw内に配置することによって、液体rを少量化し、液体rの圧縮性による影響を低減することができる。また、自緊処理後に排出する流体を少なくすることができるので、装置の清掃性、メンテナンスの手間が少なくなる。
Further, by arranging the
第1、第2の流入口6e1、3b3に分けていることによって、第1のシリンダ(6)における移動でベースとなる固定を実施し、第2のシリンダ(3、4)の移動で補足的な固定を行うことができる。そのため、重層的な固定を実現でき、精度の高い密封性を確保することができる。
また、2段階のピストン(3、4)構造にすることによって、平常時に縮んだ状態になる。そのため、自緊処理装置Kの設置スペースでの収容性がよい。
By dividing into the first and second inflow ports 6e1 and 3b3, the base fixing is carried out by the movement in the first cylinder (6), and the movement of the second cylinder (3, 4) is supplementary. Can be fixed. Therefore, multi-layered fixing can be realized, and highly accurate sealing performance can be ensured.
Further, by adopting a two-stage piston (3, 4) structure, the piston is in a contracted state in normal times. Therefore, the capacity of the self-tightening processing device K in the installation space is good.
<<その他の実施形態>>
1.前記実施形態では、容積狭部材として、円筒部材7と円柱部材8を例示したが、容積狭部材は、筒状であれば円筒形状(円筒部材7)以外の多角形の横断面をもつ形状、曲率を有する横断面をもつ形状、一部に曲率を有する横断面をもつ形状等の任意の筒形状でもよい。
また、容積狭部材は、柱状であれば円柱形状(円柱部材8)以外の多角形の横断面をもつ柱形状、曲率を有する横断面をもつ柱形状、一部に曲率を有する横断面をもつ柱形状等の任意の柱形状でもよい。柱形状は、中央に油通路を設けることが好ましいが中央以外の一部に油通路を設けてもよい。また、柱形状に油通路を設けず構成してもよい。
<< Other Embodiments >>
1. 1. In the above embodiment, the
If the member has a narrow volume, it has a column shape having a polygonal cross section other than the columnar shape (cylindrical member 8), a column shape having a curved cross section, and a cross section having a partial curvature. Any pillar shape such as a pillar shape may be used. As for the pillar shape, it is preferable to provide an oil passage in the center, but an oil passage may be provided in a part other than the center. Further, the pillar shape may be configured without providing an oil passage.
2.前記実施形態の自緊処理装置Kでは、上案内ガイド15と下案内ガイド16の両者を有する場合を例示したが、上案内ガイド15と下案内ガイド16を用いなくてもよいし、上案内ガイド15または下案内ガイド16を用いる構成としてもよい。
2. In the autofrettage processing device K of the above embodiment, the case where both the
3.前記実施形態の上案内ガイド15は、ワークピースwに対しての第1位置決めと第1の固定部材1に対しての第2位置決めの構成を有し、ワークピースwに対して第1の固定部材1を案内できれば、例示した上案内ガイド15以外の形状を採用してもよい。例えば、上案内ガイド15は、第1の固定部材1の位置決めを第1の固定部材1の円柱部1bの外径を用いて行ってもよい。
3. 3. The upper guide guide 15 of the embodiment has a configuration of a first positioning with respect to the workpiece w and a second positioning with respect to the first fixing
4.また、前記実施形態の下案内ガイド16は、ワークピースwに対しての第1位置決めと第2の固定部材2に対しての第2位置決めの構成を有し、ワークピースwに対して第2の固定部材2を案内できれば、例示した下案内ガイド16以外の形状を採用してもよい。
例えば、下案内ガイド16を、第2の固定部材2とワークピースwに係る短い筒形状とし、第1の上ピストン3aの嵌合凸部を無くして平坦な上面形状とする。そして、第2の固定部材2を、その内周面をプランジャ5で案内して第1の上ピストン3a上に載置する。そして、下案内ガイド16をその内周面を用いて第1の上ピストン3aの周囲に載置し、下案内ガイド16の内周面でワークピースwの外周面を案内してワークピースwを配置する構成としてもよい。
4. Further, the
For example, the
5.なお、前記実施形態で説明した構成は、本発明の例をそれぞれ説明したものであり、特許請求の範囲内で様々な構成が可能である。 5. It should be noted that the configurations described in the above-described embodiments describe the examples of the present invention, and various configurations are possible within the scope of the claims.
w ワークピース
w1 上端
w2 下端
1 第1の固定部材
1c 圧力段部(第1の先端部)
2 第2の固定部材
2c 圧力段部(第2の先端部)
3 第1のピストン
3b11 内部空間(第1および第2のピストンの内部空間)
3b3 第2の流入口
3b4 第2の排出口
4 第2のピストン
5 プランジャ(押圧部材)
6 シリンダ
6d 摺動空間(シリンダと第1のピストンとの内部空間)
6e1 第1の流入口
6e2 第1の排出口(排出口)
7 円筒部材(容積狭部材、筒状部材)
7a、8a 挿通孔(孔)
7b、8b 溝
8 円柱部材(容積狭部材、柱状部材)
15 上案内ガイド(上案内部材)
16 下案内ガイド(下案内部材)
K 自緊処理装置
P ポンプ(液体供給源)
S 液体回路(液体供給源)
t1 円筒部材の内径
t2 ワークピースの内径
t3 プランジャの外径
w Workpiece w1 Upper end w2
2 Second fixing
3 First piston 3b11 internal space (internal space of the first and second pistons)
3b3 2nd inflow port 3b4
6
6e1 1st inflow port 6e2 1st outlet (exhaust port)
7 Cylindrical member (narrow volume member, tubular member)
7a, 8a Insertion hole (hole)
7b,
15 Top guide guide (top guide member)
16 Lower guide (lower guide member)
K Autofrettage processing device P Pump (liquid source)
S Liquid circuit (liquid source)
t1 Inner diameter of cylindrical member t2 Inner diameter of workpiece t3 Outer diameter of plunger
Claims (12)
前記ワークピースの下端を固定するための第2の固定部材と、
前記第2の固定部材を前記ワークピース側に押圧する第1のピストンと、
前記第1のピストンの内部に配置され、前記ワークピース内の液体を押圧する押圧部材が取り付けられる第2のピストンと、
第1の固定部材および第2の固定部材の間であって、前記ワークピースの内部の容積を狭くする容積狭部材を有している
ことを特徴とする自緊処理装置。 A first fixing member for fixing the upper end of the tubular workpiece,
A second fixing member for fixing the lower end of the workpiece and
A first piston that presses the second fixing member toward the workpiece side, and
A second piston, which is arranged inside the first piston and to which a pressing member for pressing the liquid in the workpiece is attached.
An autofrettage processing device between a first fixing member and a second fixing member, which has a volume narrowing member that narrows the internal volume of the workpiece.
前記第1のピストンが内部で移動するシリンダと前記第1のピストンとの間の内部空間に液体を流入する第1の流入口と、
前記第1のピストンと前記第2のピストンとの間の内部空間に液体を流入する第2の流入口と、
前記液体を排出する排出口とを有している
ことを特徴とする自緊処理装置。 In the autofrettage processing apparatus according to claim 1.
A first inflow port for liquid to flow into the internal space between the cylinder in which the first piston moves internally and the first piston,
A second inflow port for liquid to flow into the internal space between the first piston and the second piston,
An autofrettage processing device having a discharge port for discharging the liquid.
前記第1の固定部材および前記第2の固定部材は、それぞれ前記ワークピースとの接触面である第1の先端部および第2の先端部
を有している
ことを特徴とする自緊処理装置。 In the autofrettage processing apparatus according to claim 1 or 2.
The autofrettage processing apparatus, wherein the first fixing member and the second fixing member have a first tip portion and a second tip portion, which are contact surfaces with the workpiece, respectively. ..
前記容積狭部材である円筒部材の内径は、前記ワークピースの内径よりも小さく、プランジャの外径よりも大きい
ことを特徴とする自緊処理装置。 In the autofrettage processing apparatus according to any one of claims 1 to 3.
An autofrettage processing device characterized in that the inner diameter of the cylindrical member, which is the narrow volume member, is smaller than the inner diameter of the workpiece and larger than the outer diameter of the plunger.
前記第1の流入口および前記第2の流入口は、一つの液体供給源から液体が供給される
ことを特徴とする自緊処理装置。 In the autofrettage processing apparatus according to claim 2.
The first inflow port and the second inflow port are self-tightening processing devices, characterized in that liquid is supplied from one liquid supply source.
前記容積狭部材は、筒状部材または柱状部材の少なくとも何れかを有する
ことを特徴とする自緊処理装置。 In the autofrettage processing apparatus according to any one of claims 1 to 5.
The autofrettage processing device, wherein the volume narrowing member has at least one of a tubular member and a columnar member.
前記容積狭部材は、前記ワークピースの長手方向または径方向に前記液体が流れる溝または孔を有している
ことを特徴とする自緊処理装置。 In the autofrettage processing apparatus according to any one of claims 1 to 6.
The autofrettage processing device, wherein the volume narrowing member has a groove or a hole through which the liquid flows in the longitudinal direction or the radial direction of the workpiece.
前記ワークピースに対して前記第1の固定部材を案内する上案内部材、または、前記第2の固定部材に対し前記ワークピースを案内する下案内部材の少なくとも何れかを有している
ことを特徴とする自緊処理装置。 In the autofrettage processing apparatus according to any one of claims 1 to 7.
It is characterized by having at least one of an upper guide member that guides the first fixing member to the work piece and a lower guide member that guides the work piece to the second fixing member. Autofrettage processing device.
内部に容積狭部材が入った筒状のワークピースの一方端部と他方端部とを、前記第1および第2の固定部材で固定する工程と、
前記第1の流入口から液体を流入し、前記第1のピストンを上昇させる工程と、
前記第2の流入口から液体を流入し、前記第2のピストンを上昇させる工程と、
前記押圧部材が前記ワークピースの内側の液体を加圧する工程とを
含むことを特徴とする自緊処理方法。 It includes a first fixing member, a second fixing member, a first piston, and a second piston to which a pressing member arranged inside the first piston is attached, and has a first inflow port and a second. It is a self-tightening method of a self-tightening treatment device provided with an inflow port.
A step of fixing one end and the other end of a tubular workpiece having a narrow volume member inside with the first and second fixing members.
A step of inflowing a liquid from the first inflow port and raising the first piston, and
A step of inflowing a liquid from the second inflow port and raising the second piston, and
A self-tightening process method comprising the step of pressurizing the liquid inside the workpiece by the pressing member.
前記容積狭部材は、筒状部材または柱状部材の少なくとも何れかを有する
ことを特徴とする自緊処理方法。 In the autofrettage processing method according to claim 9.
The autofrettage treatment method, wherein the narrow volume member has at least one of a tubular member and a columnar member.
前記容積狭部材は、前記ワークピースの長手方向または径方向に前記液体が流れる溝または孔を有している
ことを特徴とする自緊処理方法。 In the autofrettage processing method according to claim 9 or 10.
The autofrettage treatment method, wherein the volume narrowing member has a groove or a hole through which the liquid flows in the longitudinal direction or the radial direction of the workpiece.
自緊処理装置は、上案内部材と下案内部材とを有し、
前記下案内部材を用いて前記第2の固定部材に対し前記ワークピースを案内して配置する工程と、
前記上案内部材を用いて前記ワークピースに対して前記第1の固定部材を案内して配置する工程とを
含むことを特徴とする自緊処理方法。 In the autofrettage processing method according to any one of claims 9 to 11.
The autofrettage processing device has an upper guide member and a lower guide member, and has an autofrettage processing device.
A step of guiding and arranging the workpiece with respect to the second fixing member using the lower guide member, and
A self-tightening processing method comprising a step of guiding and arranging the first fixing member with respect to the workpiece using the upper guide member.
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