JP3769350B2 - パイプの波形バルジ成形方法とパイプの波形バルジ成形装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気系フレキシブルチューブのベローズ等の製造に適用されるパイプの波形バルジ成形方法とパイプの波形バルジ成形装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、排気系フレキシブルチューブのベローズの製造は、ベローズの山に対応する溝を有する成形型にパイプ素管を配置し、内側から高圧の液圧を加え、液圧により成形型の内面に沿う形状にパイプ素管を成形する液圧バルジ成形法により行なわれていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の液圧バルジ成形法にあっては、設備費が高価となりコスト的に不利であると共に、大量の水を使用する成形法であるため、作業環境の悪化や水処理問題があり、液圧バルジ成形法に代わるベローズの製造方法の開発が希求されていた。
【０００４】
そこで、本発明者は、例えば、実公平５−１５５３４号公報や実開昭６０−１８２５８７号公報に記載されているウレタンゴムを用いたバルジ成形に着目し、ウレタンゴムバルジ成形による排気系フレキシブルチューブのベローズの製造を試みた。
【０００５】
すなわち、排気系に作用する変位入力を吸収するためのベローズの場合、パイプ素管から突出する外径波形状がなだらかな山形状ではなく、外径がパイプ素管径の１．５倍程度の縦長の山形状にする必要があるため、本出願人は、特願平８−２２６４８９号（平成８年８月２８日出願）において、パイプ素管の内側にウレタンゴムを配置し、このウレタンゴムに潰し圧を加え、ウレタンゴムの変形により外側に膨出する外径波形状を作り出す予成形工程と、外径波形状の内側基端部に配置したウレタンゴムにより外径波形状の基端部に内側から拡張予圧を与える拡張予圧工程と、ウレタンゴムにより外径波形状の基端部に内側突張りを加えたままで外径波形状に圧縮力を加え、外径波形状の外周部幅と基端部幅と外径をそれぞれ目標外周部幅と目標基端部幅と目標外径に整える本成形工程と、を備えたパイプの外径波形状の整形方法を提案した。
【０００６】
この方法を既存のプレス成形機を用いて適用する場合、加圧側内型と加圧側外型は１つの油圧シリンダで一体に加圧され、受圧側内型と受圧側外型は成形機ベースに固定される。
【０００７】
よって、図９の▲１▼，▲２▼に示すように、加圧側内型と加圧側外型の型面を一致させ、また、受圧側内型と受圧側外型の型面を一致させ、パイプ素管の内側に配置したウレタンゴムに潰し圧Ｐ1 を加えて外径を膨らませることで予成形を行ない、加圧側内型と受圧側内型開始点に戻し、その後、加圧側内型と受圧側内型とをそれぞれ加圧側外型と受圧側外型に対しウレタンゴムの変形を弛めるようにオフセット量をもたせるオフセット操作をし、図９の▲３▼，▲４▼に示すように、再び、波形状とウレタンゴムに圧縮力Ｐ2 を加えて本成形を行なうことになる。よって、下記の問題点が生じる。
【０００８】
(1) 加圧側内型と加圧側外型とが一体型加圧構造であるため、図１０に示すように、予成形から本成形に移る際に加圧側内型と受圧側内型開始点に戻し、加圧側内型と受圧側内型のオフセット操作が必要であり、ロスタイムが発生する。尚、１つの波形状を成形した後に次の波形状を成形しようとする際にも加圧側内型と受圧側内型のオフセット戻し操作が必要である。
【０００９】
(2) 本成形の開始時には波形の内側部分にウレタンゴムが存在せず、拡張予圧は本成形の最終部分でウレタンゴムを変形させることで行なわれるため、本成形の途中段階までは内側からの変形規制がなく、本成形で成形された波形状が左右対称にできない場合がある。
【００１０】
(3) 本成形の最終段階でウレタンゴムにより外径波形状の基端部に内側突張りが加えられるため、オフセット量を調整しても成形が完了した波断面形状はΩ形に限られてしまう。
【００１１】
本発明が解決しようとする課題１は、予成形から本成形への連続加工による成形時間の短縮と、成形される波形状の高い左右対称性と、波断面形状の高い選択自由度とが達成されるパイプの波形バルジ成形方法を提供することにある。
【００１２】
課題２は、予成形から本成形への連続加工による成形時間の短縮と、成形される波形状の高い左右対称性と、波断面形状の高い選択自由度とが達成されるパイプの波形バルジ成形装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
（解決手段１）
上記課題１の解決手段１（請求項１）は、パイプ素管からウレタンゴムを用いたバルジ成形により外径を膨らませて波形状を作り出すパイプの波形バルジ成形方法において、
パイプ溝を介して加圧側内型と加圧側外型を配置すると共に受圧側内型と受圧側外型を配置し、加圧側内型と受圧側内型との間にウレタンゴムを配置し、同軸上に配置される加圧側内型とウレタンゴムと受圧側内型の外周位置にパイプ素管を配置する成形開始工程と、
ロックされた受圧側内型と固定の受圧側外型に対し、独立の加圧手段を持つ加圧側内型と加圧側外型を圧縮方向にストロークさせ、ウレタンゴムに加えた潰し圧によるゴム変形により外側に膨出する波形状を作り出す予成形工程と、
予成形工程に引き続いて、加圧側内型への加圧を解除し、加圧側外型のみに加圧を加え、この加圧側外型の圧縮ストロークに同期して加圧側内型と受圧側内型とをゴム変形を弛める方向にストロークさせることで、波形状に内側からウレタンゴムによる予圧を与えながら加圧側外型と受圧側外型により加えられる圧縮力で波形状を整える本成形工程と、
を備えていることを特徴とする。
【００１４】
（解決手段２）
上記課題１の解決手段２（請求項２）は、請求項１記載のパイプの波形バルジ成形方法において、
前記ウレタンゴムを、算盤玉形状中空部を有する中空ウレタンゴムとしたことを特徴とする。
【００１５】
（解決手段３）
上記課題１の解決手段３（請求項３）は、請求項１または請求項２記載のパイプの波形バルジ成形方法において、
本成形方法により作り出される製品を、単層または２層のステンレスパイプ素管に波形状の山を複数列隣接して成形した排気系フレキシブルチューブのベローズとしたことを特徴とする。
【００１６】
（解決手段４）
上記課題２の解決手段４（請求項４）は、パイプ素管からウレタンゴムを用いたバルジ成形により外径を膨らませて波形状を作り出すパイプの波形バルジ成形装置において、
第１駆動手段によりストロークし、位置調整式のストローク上限ストッパとストローク下限ストッパを有し、端面にウレタンゴムが接して配置される加圧側内型と、
前記第１駆動手段とは別の第２駆動手段によりストロークし、位置調整式のストローク上限ストッパとストローク下限ストッパを有し、前記加圧側内型とはパイプ溝を介した外周位置に配置される加圧側外型と、
予成形工程ではロックされ、本成形工程では加圧側外型の圧縮ストロークに同期してウレタンゴムの変形を弛める方向にストロークさせるストローク同期機構を有し、端面にウレタンゴムが接して配置される受圧側内型と、
装置ベースに固定され、前記受圧側内型とはパイプ溝を介した外周位置に配置される受圧側外型と、
を備えていることを特徴とする。
【００１７】
（解決手段５）
上記課題２の解決手段５（請求項５）は、請求項４記載のパイプの波形バルジ成形装置において、
前記ストローク同期機構を、受圧側内型の端面に接するテーパ面を有し、テーパ面の傾斜角度はセルフロックを達成する角度に設定されたくさび部材と、加圧側外型の本成形時の圧縮ストロークに応じてストロークするシンクロ部材と、該シンクロ部材のパイプ軸方向ストロークをくさび部材のパイプ軸直交方向ストロークに変換するリンク部材とを有する構成としたことを特徴とする。
【００１８】
（解決手段６）
上記課題２の解決手段６（請求項６）は、請求項４または請求項５記載のパイプの波形バルジ成形装置において、
前記受圧側外型を、波形状の山に嵌合する波嵌合部と外型成形面を有し、受圧側外型ベース部にピン支持により設けられたベローズ用の外型としたことを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
実施の形態１は、請求項１ないし請求項３に対応するパイプの波形バルジ成形方法である。
【００２０】
図１は実施の形態１のパイプの波形バルジ成形方法を示す工程図であり、図１に基づいて各工程を説明する。
【００２１】
まず、パイプの波形バルジ成形方法とは、パイプ素管からウレタンゴムを用いたバルジ成形により外径を膨らませて波形状を作り出し、波形状の幅と外径が目標幅と目標外径となるように成形する方法をいい、成形開始工程と、予成形工程と、本成形工程により波形状が成形される。
【００２２】
［成形開始工程］
成形開始工程では、図１▲１▼に示すように、パイプ溝を介して加圧側内型１０と加圧側外型１１が配置されると共にロック状態の受圧側内型１２と固定の受圧側外型１３が配置される。この加圧側内型１０と受圧側内型１２との間に中空ウレタンゴム２が配置され、同軸上に配置された加圧側内型１０と中空ウレタンゴム２と受圧側内型１２の外周位置にステンレスパイプ素管１が配置される。
【００２３】
ここで、ステンレスパイプ素管１は、０．２ｍｍ厚のステンレス鋼板を２枚重ねた２層鋼板を素材とし、約５０ｍｍの径を持つパイプ素管である。
【００２４】
また、中空ウレタンゴム２は、円筒型のウレタンゴムの一側面に円錐切除面を形成し、このウレタンゴムを２個用意し、２つの円錐切除面を互いに対向させて組み合わせることで算盤玉形状中空部２ａとしている。
【００２５】
［予成形工程］
予成形工程では、図１▲２▼に示すように、ロックされた受圧側内型１２と固定の受圧側外型１３に対し、独立の加圧手段を持つ加圧側内型１０と加圧側外型１１を圧縮方向にストロークさせ、中空ウレタンゴム２に加えた潰し圧Ｐ1 によるゴム変形により外側に膨出する波形状１ａが作り出される。
【００２６】
この予成形工程にて、中空ウレタンゴム２に加えられる潰し圧Ｐ1 は、油圧プレス機による７トン程度の力による圧力である。
【００２７】
また、予成形工程による波形状１ａの幅Ｗ1 は、中空ウレタンゴム２の幅をＴとした場合、Ｗ1 ＝０．３５Ｔ程度であり、波形状１ａの外径Ｄ1 は、パイプ素管１の外径をＤとした場合、Ｄ1 ＝１．４Ｄ程度である。
【００２８】
［本成形工程］
本成形工程では、図１▲３▼に示すように、予成形工程に引き続いて、加圧側内型１０への加圧を解除し、加圧側外型１１のみに加圧Ｐ2 を加え、図１▲４▼，▲５▼に示すように、この加圧側外型１１の圧縮ストロークに同期して加圧側内型１０と受圧側内型１２とをゴム変形を弛める方向にストロークさせることで、波形状１ａに内側から中空ウレタンゴム２による予圧を与えながら加圧側外型１１と受圧側外型１３により加えられる圧縮力で波形状１ａが整えられる。
【００２９】
ここで、中空ウレタンゴム２のゴム変形を弛めるほど波形状１ａの内側への予圧が小さくなるが、本成形が完了時に予圧をゼロにするのではなく、本成形完了時にも中空ウレタンゴム２の小さな変形による予圧を与える。
【００３０】
［型移動特性］
図２はバルジ成形での加圧側内型１０と加圧側外型１１との型移動量を時間を横軸にして表した型移動特性特性図である。
【００３１】
成形開始時には内型１０と外型１１が共に同じ開放位置にあり、予成形工程では内型１０と外型１１が同じ移動特性で圧縮方向に移動し、予成形工程から本成形工程に入ると、外型１１のみはさらに圧縮方向に移動するが内型１０は反対の開放方向に移動して本成形を完了する。
【００３２】
すなわち、加圧側内型１０と加圧側外型１１は独立の加圧手段を持つため、予成形工程から本成形工程に移る際に内型１０と外型１１を成形開始点へ戻す必要がなく、また、加圧側外型１１の圧縮ストロークに同期して加圧側内型１０と受圧側内型１２とがゴム変形を弛める方向にストロークするため、予成形工程から本成形工程に移る際に加圧側内外型１０，１１や受圧側内外型１２，１３とにオフセット量を与える操作を行なう必要もなく、予成形工程から本成形工程にそのまま連続して入る連続加工となり、短時間のバルジ成形により波形状１ａを得ることができる。
【００３３】
［波形状の対称性］
図１の▲３▼に本成形開始前図を示し、図１の▲４▼に本成形中間図を示し、図１の▲５▼に本成形完了図を示しているが、これらの図から明らかなように、本成形工程では、波形状１ａの内側に中空ウレタンゴム２が充填された状態（図１の▲３▼）から波形状１ａの幅を狭くする本成形圧縮に伴って内側の中空ウレタンゴム２を徐々に抜き出し（図１の▲４▼）、本成形完了時に波形状１ａの基端部内側に中空ウレタンゴム２により予圧を与えた状態とする（図１の▲５▼）。
【００３４】
すなわち、本成形の途中段階においても波形状１ａの内側から中空ウレタンゴム２により押される変形規制があり、最終的に成形された波形状１ａは、ほぼ左右対称形状となり、ベローズのように多数の波形状１ａを隣接して形成する場合には波形状１ａの形状バラツキがなくなる。
【００３５】
［波断面形状の選択自由度］
上記パイプの波形バルジ成形方法により排気系フレキシブルチューブのベローズを成形する場合、ベローズの波断面形状としては、伸縮変位の吸収特性が伸長方向にも圧縮方向にも安定した特性となるＵ字断面形状が好ましい。
【００３６】
このような要求に対し、上記パイプの波形バルジ成形方法では、内型と外型との変位と位相の調整により、選択した波断面形状を得ることができる。
【００３７】
まず、図３の(イ) に示すように、波形状１ａをＵ字断面形状にする場合、本成形において、加圧側外型１１の圧縮ストローク速度（または圧縮変位量）と、加圧側内型１０と受圧側内型１２によるゴム変形を弛める方向のストローク速度（または伸び変位量）を同じ（または均等変位量）にする。これによって、波形状１ａに対する外側からの潰し変形と内側から膨らまし変形規制とがうまくバランスしてＵ字断面形状が得られる。
【００３８】
次に、図３の(ロ) に示すように、波形状１ａをΩ断面形状にする場合、本成形において、加圧側外型１１の圧縮ストローク速度（または圧縮変位量）に対し加圧側内型１０と受圧側内型１２によるゴム変形を弛める方向のストローク速度（または伸び変位量）を早め（または多め）にする。これによって、波形状１ａに対する外側からの潰し変形が内側から膨らまし変形規制より上回り、Ω断面形状が得られる。
【００３９】
また、図３の(ハ) に示すように、波形状１ａをΛ断面形状にする場合、本成形において、加圧側外型１１の圧縮ストローク速度（または圧縮変位量）に対し加圧側内型１０と受圧側内型１２によるゴム変形を弛める方向のストローク速度（または伸び変位量）を遅め（または少なめ）にする。これによって、波形状１ａに対する外側からの潰し変形が内側から膨らまし変形規制より下回り、Λ断面形状が得られる。
【００４０】
［ベローズへの適用］
本バルジ成形方法により作り出される製品を、２層のステンレスパイプ素管１に波形状１ａの山を複数列隣接して成形した排気系フレキシブルチューブのベローズＡを製造する場合、上記成形開始工程と予成形工程と本成形工程とを、ステンレスパイプ素管１に対する中空ウレタンゴム２の位置を変えて繰り返し行なうことで製造される。
【００４１】
図４は排気系フレキシブルチューブの一例を示す断面図で、図４において、Ａはベローズ、３は第１プロテクタ、４はアウタチューブ、５は第２プロテクタ、６はステンレスメッシュシール材である。
【００４２】
（実施の形態２）
実施の形態２は、請求項４ないし請求項６に対応するパイプの波形バルジ成形装置である。
【００４３】
図５はパイプの波形バルジ成形装置を示す全体図、図６はパイプの波形バルジ成形装置の要部を示す図である。
【００４４】
図５において、２０は装置ベース、２１は第１固定枠、２２は第２固定枠、２３は第１可動枠、２４は第２可動枠、２５は第１油圧シリンダ（第１駆動手段）、２６は第２油圧シリンダ（第２駆動手段）、１０は加圧側内型、１１は加圧側外型、１２は受圧側内型、１３は受圧側外型、３１はストローク同期機構、３２，３３は予成形アジャストストッパ、３４，３５は本成形アジャストストッパである。
【００４５】
前記加圧側内型１０は、第１固定枠２１に設けられた第１油圧シリンダ２５により第１可動枠２３と共にストロークし、予成形アジャストストッパ３２，３３を位置調整式のストローク上限ストッパとストローク下限ストッパとし、端面に中空ウレタンゴム２が接して配置される。
【００４６】
前記加圧側外型１１は、第１油圧シリンダ２５とは別の第２固定枠２２に設けられた第２油圧シリンダ２６により第２可動枠２４と共にストロークし、本成形アジャストストッパ３４，３５を位置調整式のストローク上限ストッパとストローク下限ストッパとし、前記加圧側内型１０とはパイプ溝を介した外周位置に配置される。
【００４７】
前記受圧側内型１２は、予成形工程ではロックされ、本成形工程では加圧側外型１１の圧縮ストロークに同期してウレタンゴムの変形を弛める方向にストロークさせるストローク同期機構３１を介して設けられ、端面に中空ウレタンゴム２が接して配置される。
【００４８】
前記受圧側外型１３は、装置ベース２０に固定され、前記受圧側内型１２とはパイプ溝を介した外周位置に配置される。
【００４９】
前記ストローク同期機構３１は、図６に示すように、受圧側内型１２のドーム状端面に接するテーパ面３１ａを有し、テーパ面３１ａの傾斜角度はセルフロックを達成する角度（約１１度〜１１．５度）に設定されたくさび部材３１ｂと、加圧側外型１１の本成形時の圧縮ストロークに応じてストロークするシンクロ部材３１ｃと、該シンクロ部材３１ｃのパイプ軸方向ストロークをくさび部材３１ｂのパイプ軸直交方向ストロークに変換するリンク部材３１ｄとを有する構成とされている。尚、前記くさび部材３１ｂには、一端側にストローク調整ネジ３１ｅが設けられ、他端側にリターンスプリング３１ｆが設けられ、他端部にはパイプ軸方向にローラ溝３１ｇが設けられている。前記シンクロ部材３１ｃは、受圧側外型ベース部３６に固定されたスライド支持部材３１ｈに上下摺動可能に設けられていて、下端部には軸３１ｉによりリンク部材３１ｄが支持されている。前記リンク部材３１ｄの途中にはシンクロ部材３１ｃの下端面に接する第１ローラ３１ｊが設けられ、リンク部材３１ｄの下端部には前記ローラ溝３１ｇに沿って移動可能な第２ローラ３１ｋが設けられている。
【００５０】
前記受圧側外型１３は、波形状１ａの山に嵌合する波嵌合部１３ａと外型成形面１３ｂを有し、受圧側外型ベース部３６にピン支持により設けられたフレキシブルチューブ用の受圧側外型１３とされている。
【００５１】
このパイプの波形バルジ成形装置により、パイプ素管１から中空ウレタンゴム２を用いたバルジ成形により外径を膨らませて波形状１ａを作り出すバルジ成形作用について説明する。
【００５２】
まず、図６に示すように、加圧側内型１０とロック状態の受圧側内型１２との間に中空ウレタンゴム２を配置し、同軸上に配置された加圧側内型１０と中空ウレタンゴム２と受圧側内型１２の外周位置にステンレスパイプ素管１が設けられる（成形開始工程）。
【００５３】
次に、ロックされた受圧側内型１２と固定の受圧側外型１３に対し、独立の第１油圧シリンダ２５と第２油圧シリンダ２６により加圧側内型１０と加圧側外型１１を圧縮方向である下方向にストロークさせ、中空ウレタンゴム２に加えた加圧側内型１０による潰し圧で中空ウレタンゴム２をゴム変形させ、このゴム変形による内側からの力で外側に膨出する波形状１ａを作り出す（予成形工程）。
【００５４】
次に、加圧側内型１０への加圧を解除し、加圧側外型１１のみに第２油圧シリンダ２６により加圧を加え、この加圧側外型１１の圧縮ストロークに同期して加圧側内型１０と受圧側内型１２とをゴム変形を弛める方向にストロークさせることで、波形状１ａに内側から中空ウレタンゴム２による予圧を与えながら加圧側外型１１と受圧側外型１３により加えられる圧縮力で波形状１ａが整えられる（本成形工程）。
【００５５】
上記工程を、ステンレスパイプ素管１に対する中空ウレタンゴム２の位置を変え、受圧側外型１３の波嵌合部１３ａを１山分ずらし、再度、繰り返し行なうことでベローズＡが製造される。
【００５６】
すなわち、図５及び図６に示す実施の形態２でのパイプの波形バルジ成形装置により実施の形態１でのパイプの波形バルジ成形方法が達成される。つまり、予成形から本成形への連続加工による成形時間の短縮と、成形される波形状１ａの高い左右対称性と、波断面形状の高い選択自由度という実施の形態１で記載した効果が達成される。
【００５７】
加えて、加圧側内型１０とと加圧側外型１１との動作限界をメカニカルストッパにより得るようにしていることで成形寸法のバラツキがなく、また、位置調整式のストローク上限ストッパとストローク下限ストッパとしているため、波形状１ａの寸法設定を自由に行なうことができる。
【００５８】
ちなみに、図７に示すように、成形前の素管径をＤ、予成形外径をＤ1 、本成形外径をＤ2 、１山素管幅をＴ、予成形波形状幅をＷ1 、本成形波形状幅をＷ2 、予成形前の内外型オフセット量をＦ1 、本成形完了時の前内外型オフセット量をＦ2 とした時、予成形外径Ｄ1 がＤ1 ＝１．２４Ｄ〜１．４Ｄで、予成形波形状幅Ｗ1 がＷ1 ＝０．３５Ｔ〜０．４４Ｔとなり、本成形外径Ｄ2 がＤ1 ＝１．３５Ｄ〜１．５Ｄで、本成形波形状幅Ｗ2 がＷ2 ＝０．２４Ｗ1 〜０．３Ｗ1 を得ることができた。
【００５９】
また、内外型オフセット量Ｆ1 ，Ｆ2 の調整や成形波形状幅Ｗ1 ，Ｗ2 の調整により、例えば、図８に示すように、小径，中径，大径というように、異なる外径と幅を有する波形状１ａを得ることができる。
【００６０】
（その他の実施の形態）
実施の形態１，２では、ウレタンゴムとして算盤玉形状中空部を有する中空ウレタンゴムの例を示したが、加圧や減圧による変形性を考慮した断面形状を有するウレタンゴムであれば実施の形態１，２で示した断面形状を持つウレタンゴムに限定されることはない。
【００６１】
実施の形態１，２では、本パイプの波形バルジ成形方法を排気系フレキシブルチューブのベローズＡの製造方法に適用する例を示したが、他の用途に用いられるベローズや、また、山の高い波形状を有する製品であって、従来のウレタンバルジ成形で製造不可能な製品あれば他の製品の製造方法として適用できるのは勿論である。
【００６２】
【発明の効果】
請求項１記載の発明にあっては、パイプ素管からウレタンゴムを用いたバルジ成形により外径を膨らませて波形状を作り出すパイプの波形バルジ成形方法において、パイプ溝を介して加圧側内型と加圧側外型を配置すると共に受圧側内型と受圧側外型を配置し、加圧側内型と受圧側内型との間にウレタンゴムを配置し、同軸上に配置される加圧側内型とウレタンゴムと受圧側内型の外周位置にパイプ素管を配置する成形開始工程と、ロックされた受圧側内型と固定の受圧側外型に対し、独立の加圧手段を持つ加圧側内型と加圧側外型を圧縮方向にストロークさせ、ウレタンゴムに加えた潰し圧によるゴム変形により外側に膨出する波形状を作り出す予成形工程と、予成形工程に引き続いて、加圧側内型への加圧を解除し、加圧側外型のみに加圧を加え、この加圧側外型の圧縮ストロークに同期して加圧側内型と受圧側内型とをゴム変形を弛める方向にストロークさせることで、波形状に内側からウレタンゴムによる予圧を与えながら加圧側外型と受圧側外型により加えられる圧縮力で波形状を整える本成形工程と、を備えた方法としたため、予成形から本成形への連続加工による成形時間の短縮と、成形される波形状の高い左右対称性と、波断面形状の高い選択自由度とが達成されるパイプの波形バルジ成形方法を提供することができる。
【００６３】
請求項２記載の発明にあっては、請求項１記載のパイプの波形バルジ成形方法において、ウレタンゴムを、算盤玉形状中空部を有する中空ウレタンゴムとしたため、上記効果に加え、ウレタンゴムの変形能力が高く、パイプ素管の約１．５倍程度の外径を持つ波形状の成形が可能である。
【００６４】
請求項３記載の発明にあっては、請求項１または請求項２記載のパイプの波形バルジ成形方法において、本成形方法により作り出される製品を、単層または２層のステンレスパイプ素管に波形状の山を複数列隣接して成形した排気系フレキシブルチューブのベローズとしたため、請求項１記載の発明または請求項２記載の発明の効果に加え、液圧バルジ成形法に比べ、低コストで、かつ、作業環境の悪化や水処理問題なく、排気系フレキシブルチューブに用いるベローズを提供することができる。
【００６５】
請求項４記載の発明にあっては、パイプ素管からウレタンゴムを用いたバルジ成形により外径を膨らませて波形状を作り出すパイプの波形バルジ成形装置において、第１駆動手段によりストロークし、位置調整式のストローク上限ストッパとストローク下限ストッパを有し、端面にウレタンゴムが接して配置される加圧側内型と、第１駆動手段とは別の第２駆動手段によりストロークし、位置調整式のストローク上限ストッパとストローク下限ストッパを有し、加圧側内型とはパイプ溝を介した外周位置に配置される加圧側外型と、予成形工程ではロックされ、本成形工程では加圧側外型の圧縮ストロークに同期してウレタンゴムの変形を弛める方向にストロークさせるストローク同期機構を有し、端面にウレタンゴムが接して配置される受圧側内型と、装置ベースに固定され、受圧側内型とはパイプ溝を介した外周位置に配置される受圧側外型と、を備えた構成としたため、予成形から本成形への連続加工による成形時間の短縮と、成形される波形状の高い左右対称性と、波断面形状の高い選択自由度とが達成されるパイプの波形バルジ成形装置を提供することができる。
【００６６】
請求項５記載の発明にあっては、請求項４記載のパイプの波形バルジ成形装置において、ストローク同期機構を、受圧側内型の端面に接するテーパ面を有し、テーパ面の傾斜角度はセルフロックを達成する角度に設定されたくさび部材と、加圧側外型の本成形時の圧縮ストロークに応じてストロークするシンクロ部材と、該シンクロ部材のパイプ軸方向ストロークをくさび部材のパイプ軸直交方向ストロークに変換するリンク部材とを有する構成としたため、請求項４記載の発明の効果に加え、予成形終了時に受圧側内型のロック解除操作を要することなく、予成形工程から本成形工程へ移行することができる。
【００６７】
請求項６記載の発明にあっては、請求項４または請求項５記載のパイプの波形バルジ成形装置において、受圧側外型を、波形状の山に嵌合する波嵌合部と外型成形面を有し、受圧側外型ベース部にピン支持により設けられたベローズ用の外型としたため、請求項４記載の発明または請求項５記載の発明の効果に加え、パイプ素管に波形状の山が複数列隣接して成形されるベローズを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１のパイプの波形バルジ成形方法を示す工程図である。
【図２】実施の形態１のパイプの波形バルジ成形方法での型移動量特性図である。
【図３】実施の形態１のパイプの波形バルジ成形方法で成形された波形状の例を示す断面図である。
【図４】実施の形態１のパイプの波形バルジ成形方法で製造されたベローズが適用された排気系フレキシブルチューブを示す半断面図である。
【図５】実施の形態２のパイプの波形バルジ成形装置を示す全体図である。
【図６】実施の形態２のパイプの波形バルジ成形装置の要部を示す図である。
【図７】実施の形態２のパイプの波形バルジ成形装置を用いた各成形段階での寸法を示す図である。
【図８】実施の形態２のパイプの波形バルジ成形装置を用いた異径の波形状の成形例を示す図(イ) と設定表(ロ) を示す図である。
【図９】従来のパイプの波形バルジ成形方法を示す工程図である。
【図１０】従来のパイプの波形バルジ成形方法での型移動量特性図である。
【符号の説明】
１ パイプ素管
１ａ 波形状
２ 中空ウレタンゴム
２ａ 算盤玉形状中空部
Ａ ベローズ
１０ 加圧側内型
１１ 加圧側外型
１２ 受圧側内型
１３ 受圧側外型
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気系フレキシブルチューブのベローズ等の製造に適用されるパイプの波形バルジ成形方法とパイプの波形バルジ成形装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、排気系フレキシブルチューブのベローズの製造は、ベローズの山に対応する溝を有する成形型にパイプ素管を配置し、内側から高圧の液圧を加え、液圧により成形型の内面に沿う形状にパイプ素管を成形する液圧バルジ成形法により行なわれていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の液圧バルジ成形法にあっては、設備費が高価となりコスト的に不利であると共に、大量の水を使用する成形法であるため、作業環境の悪化や水処理問題があり、液圧バルジ成形法に代わるベローズの製造方法の開発が希求されていた。
【０００４】
そこで、本発明者は、例えば、実公平５−１５５３４号公報や実開昭６０−１８２５８７号公報に記載されているウレタンゴムを用いたバルジ成形に着目し、ウレタンゴムバルジ成形による排気系フレキシブルチューブのベローズの製造を試みた。
【０００５】
すなわち、排気系に作用する変位入力を吸収するためのベローズの場合、パイプ素管から突出する外径波形状がなだらかな山形状ではなく、外径がパイプ素管径の１．５倍程度の縦長の山形状にする必要があるため、本出願人は、特願平８−２２６４８９号（平成８年８月２８日出願）において、パイプ素管の内側にウレタンゴムを配置し、このウレタンゴムに潰し圧を加え、ウレタンゴムの変形により外側に膨出する外径波形状を作り出す予成形工程と、外径波形状の内側基端部に配置したウレタンゴムにより外径波形状の基端部に内側から拡張予圧を与える拡張予圧工程と、ウレタンゴムにより外径波形状の基端部に内側突張りを加えたままで外径波形状に圧縮力を加え、外径波形状の外周部幅と基端部幅と外径をそれぞれ目標外周部幅と目標基端部幅と目標外径に整える本成形工程と、を備えたパイプの外径波形状の整形方法を提案した。
【０００６】
この方法を既存のプレス成形機を用いて適用する場合、加圧側内型と加圧側外型は１つの油圧シリンダで一体に加圧され、受圧側内型と受圧側外型は成形機ベースに固定される。
【０００７】
よって、図９の▲１▼，▲２▼に示すように、加圧側内型と加圧側外型の型面を一致させ、また、受圧側内型と受圧側外型の型面を一致させ、パイプ素管の内側に配置したウレタンゴムに潰し圧Ｐ1 を加えて外径を膨らませることで予成形を行ない、加圧側内型と受圧側内型開始点に戻し、その後、加圧側内型と受圧側内型とをそれぞれ加圧側外型と受圧側外型に対しウレタンゴムの変形を弛めるようにオフセット量をもたせるオフセット操作をし、図９の▲３▼，▲４▼に示すように、再び、波形状とウレタンゴムに圧縮力Ｐ2 を加えて本成形を行なうことになる。よって、下記の問題点が生じる。
【０００８】
(1) 加圧側内型と加圧側外型とが一体型加圧構造であるため、図１０に示すように、予成形から本成形に移る際に加圧側内型と受圧側内型開始点に戻し、加圧側内型と受圧側内型のオフセット操作が必要であり、ロスタイムが発生する。尚、１つの波形状を成形した後に次の波形状を成形しようとする際にも加圧側内型と受圧側内型のオフセット戻し操作が必要である。
【０００９】
(2) 本成形の開始時には波形の内側部分にウレタンゴムが存在せず、拡張予圧は本成形の最終部分でウレタンゴムを変形させることで行なわれるため、本成形の途中段階までは内側からの変形規制がなく、本成形で成形された波形状が左右対称にできない場合がある。
【００１０】
(3) 本成形の最終段階でウレタンゴムにより外径波形状の基端部に内側突張りが加えられるため、オフセット量を調整しても成形が完了した波断面形状はΩ形に限られてしまう。
【００１１】
本発明が解決しようとする課題１は、予成形から本成形への連続加工による成形時間の短縮と、成形される波形状の高い左右対称性と、波断面形状の高い選択自由度とが達成されるパイプの波形バルジ成形方法を提供することにある。
【００１２】
課題２は、予成形から本成形への連続加工による成形時間の短縮と、成形される波形状の高い左右対称性と、波断面形状の高い選択自由度とが達成されるパイプの波形バルジ成形装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
（解決手段１）
上記課題１の解決手段１（請求項１）は、パイプ素管からウレタンゴムを用いたバルジ成形により外径を膨らませて波形状を作り出すパイプの波形バルジ成形方法において、
パイプ溝を介して加圧側内型と加圧側外型を配置すると共に受圧側内型と受圧側外型を配置し、加圧側内型と受圧側内型との間にウレタンゴムを配置し、同軸上に配置される加圧側内型とウレタンゴムと受圧側内型の外周位置にパイプ素管を配置する成形開始工程と、
ロックされた受圧側内型と固定の受圧側外型に対し、独立の加圧手段を持つ加圧側内型と加圧側外型を圧縮方向にストロークさせ、ウレタンゴムに加えた潰し圧によるゴム変形により外側に膨出する波形状を作り出す予成形工程と、
予成形工程に引き続いて、加圧側内型への加圧を解除し、加圧側外型のみに加圧を加え、この加圧側外型の圧縮ストロークに同期して加圧側内型と受圧側内型とをゴム変形を弛める方向にストロークさせることで、波形状に内側からウレタンゴムによる予圧を与えながら加圧側外型と受圧側外型により加えられる圧縮力で波形状を整える本成形工程と、
を備えていることを特徴とする。
【００１４】
（解決手段２）
上記課題１の解決手段２（請求項２）は、請求項１記載のパイプの波形バルジ成形方法において、
前記ウレタンゴムを、算盤玉形状中空部を有する中空ウレタンゴムとしたことを特徴とする。
【００１５】
（解決手段３）
上記課題１の解決手段３（請求項３）は、請求項１または請求項２記載のパイプの波形バルジ成形方法において、
本成形方法により作り出される製品を、単層または２層のステンレスパイプ素管に波形状の山を複数列隣接して成形した排気系フレキシブルチューブのベローズとしたことを特徴とする。
【００１６】
（解決手段４）
上記課題２の解決手段４（請求項４）は、パイプ素管からウレタンゴムを用いたバルジ成形により外径を膨らませて波形状を作り出すパイプの波形バルジ成形装置において、
第１駆動手段によりストロークし、位置調整式のストローク上限ストッパとストローク下限ストッパを有し、端面にウレタンゴムが接して配置される加圧側内型と、
前記第１駆動手段とは別の第２駆動手段によりストロークし、位置調整式のストローク上限ストッパとストローク下限ストッパを有し、前記加圧側内型とはパイプ溝を介した外周位置に配置される加圧側外型と、
予成形工程ではロックされ、本成形工程では加圧側外型の圧縮ストロークに同期してウレタンゴムの変形を弛める方向にストロークさせるストローク同期機構を有し、端面にウレタンゴムが接して配置される受圧側内型と、
装置ベースに固定され、前記受圧側内型とはパイプ溝を介した外周位置に配置される受圧側外型と、
を備えていることを特徴とする。
【００１７】
（解決手段５）
上記課題２の解決手段５（請求項５）は、請求項４記載のパイプの波形バルジ成形装置において、
前記ストローク同期機構を、受圧側内型の端面に接するテーパ面を有し、テーパ面の傾斜角度はセルフロックを達成する角度に設定されたくさび部材と、加圧側外型の本成形時の圧縮ストロークに応じてストロークするシンクロ部材と、該シンクロ部材のパイプ軸方向ストロークをくさび部材のパイプ軸直交方向ストロークに変換するリンク部材とを有する構成としたことを特徴とする。
【００１８】
（解決手段６）
上記課題２の解決手段６（請求項６）は、請求項４または請求項５記載のパイプの波形バルジ成形装置において、
前記受圧側外型を、波形状の山に嵌合する波嵌合部と外型成形面を有し、受圧側外型ベース部にピン支持により設けられたベローズ用の外型としたことを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
実施の形態１は、請求項１ないし請求項３に対応するパイプの波形バルジ成形方法である。
【００２０】
図１は実施の形態１のパイプの波形バルジ成形方法を示す工程図であり、図１に基づいて各工程を説明する。
【００２１】
まず、パイプの波形バルジ成形方法とは、パイプ素管からウレタンゴムを用いたバルジ成形により外径を膨らませて波形状を作り出し、波形状の幅と外径が目標幅と目標外径となるように成形する方法をいい、成形開始工程と、予成形工程と、本成形工程により波形状が成形される。
【００２２】
［成形開始工程］
成形開始工程では、図１▲１▼に示すように、パイプ溝を介して加圧側内型１０と加圧側外型１１が配置されると共にロック状態の受圧側内型１２と固定の受圧側外型１３が配置される。この加圧側内型１０と受圧側内型１２との間に中空ウレタンゴム２が配置され、同軸上に配置された加圧側内型１０と中空ウレタンゴム２と受圧側内型１２の外周位置にステンレスパイプ素管１が配置される。
【００２３】
ここで、ステンレスパイプ素管１は、０．２ｍｍ厚のステンレス鋼板を２枚重ねた２層鋼板を素材とし、約５０ｍｍの径を持つパイプ素管である。
【００２４】
また、中空ウレタンゴム２は、円筒型のウレタンゴムの一側面に円錐切除面を形成し、このウレタンゴムを２個用意し、２つの円錐切除面を互いに対向させて組み合わせることで算盤玉形状中空部２ａとしている。
【００２５】
［予成形工程］
予成形工程では、図１▲２▼に示すように、ロックされた受圧側内型１２と固定の受圧側外型１３に対し、独立の加圧手段を持つ加圧側内型１０と加圧側外型１１を圧縮方向にストロークさせ、中空ウレタンゴム２に加えた潰し圧Ｐ1 によるゴム変形により外側に膨出する波形状１ａが作り出される。
【００２６】
この予成形工程にて、中空ウレタンゴム２に加えられる潰し圧Ｐ1 は、油圧プレス機による７トン程度の力による圧力である。
【００２７】
また、予成形工程による波形状１ａの幅Ｗ1 は、中空ウレタンゴム２の幅をＴとした場合、Ｗ1 ＝０．３５Ｔ程度であり、波形状１ａの外径Ｄ1 は、パイプ素管１の外径をＤとした場合、Ｄ1 ＝１．４Ｄ程度である。
【００２８】
［本成形工程］
本成形工程では、図１▲３▼に示すように、予成形工程に引き続いて、加圧側内型１０への加圧を解除し、加圧側外型１１のみに加圧Ｐ2 を加え、図１▲４▼，▲５▼に示すように、この加圧側外型１１の圧縮ストロークに同期して加圧側内型１０と受圧側内型１２とをゴム変形を弛める方向にストロークさせることで、波形状１ａに内側から中空ウレタンゴム２による予圧を与えながら加圧側外型１１と受圧側外型１３により加えられる圧縮力で波形状１ａが整えられる。
【００２９】
ここで、中空ウレタンゴム２のゴム変形を弛めるほど波形状１ａの内側への予圧が小さくなるが、本成形が完了時に予圧をゼロにするのではなく、本成形完了時にも中空ウレタンゴム２の小さな変形による予圧を与える。
【００３０】
［型移動特性］
図２はバルジ成形での加圧側内型１０と加圧側外型１１との型移動量を時間を横軸にして表した型移動特性特性図である。
【００３１】
成形開始時には内型１０と外型１１が共に同じ開放位置にあり、予成形工程では内型１０と外型１１が同じ移動特性で圧縮方向に移動し、予成形工程から本成形工程に入ると、外型１１のみはさらに圧縮方向に移動するが内型１０は反対の開放方向に移動して本成形を完了する。
【００３２】
すなわち、加圧側内型１０と加圧側外型１１は独立の加圧手段を持つため、予成形工程から本成形工程に移る際に内型１０と外型１１を成形開始点へ戻す必要がなく、また、加圧側外型１１の圧縮ストロークに同期して加圧側内型１０と受圧側内型１２とがゴム変形を弛める方向にストロークするため、予成形工程から本成形工程に移る際に加圧側内外型１０，１１や受圧側内外型１２，１３とにオフセット量を与える操作を行なう必要もなく、予成形工程から本成形工程にそのまま連続して入る連続加工となり、短時間のバルジ成形により波形状１ａを得ることができる。
【００３３】
［波形状の対称性］
図１の▲３▼に本成形開始前図を示し、図１の▲４▼に本成形中間図を示し、図１の▲５▼に本成形完了図を示しているが、これらの図から明らかなように、本成形工程では、波形状１ａの内側に中空ウレタンゴム２が充填された状態（図１の▲３▼）から波形状１ａの幅を狭くする本成形圧縮に伴って内側の中空ウレタンゴム２を徐々に抜き出し（図１の▲４▼）、本成形完了時に波形状１ａの基端部内側に中空ウレタンゴム２により予圧を与えた状態とする（図１の▲５▼）。
【００３４】
すなわち、本成形の途中段階においても波形状１ａの内側から中空ウレタンゴム２により押される変形規制があり、最終的に成形された波形状１ａは、ほぼ左右対称形状となり、ベローズのように多数の波形状１ａを隣接して形成する場合には波形状１ａの形状バラツキがなくなる。
【００３５】
［波断面形状の選択自由度］
上記パイプの波形バルジ成形方法により排気系フレキシブルチューブのベローズを成形する場合、ベローズの波断面形状としては、伸縮変位の吸収特性が伸長方向にも圧縮方向にも安定した特性となるＵ字断面形状が好ましい。
【００３６】
このような要求に対し、上記パイプの波形バルジ成形方法では、内型と外型との変位と位相の調整により、選択した波断面形状を得ることができる。
【００３７】
まず、図３の(イ) に示すように、波形状１ａをＵ字断面形状にする場合、本成形において、加圧側外型１１の圧縮ストローク速度（または圧縮変位量）と、加圧側内型１０と受圧側内型１２によるゴム変形を弛める方向のストローク速度（または伸び変位量）を同じ（または均等変位量）にする。これによって、波形状１ａに対する外側からの潰し変形と内側から膨らまし変形規制とがうまくバランスしてＵ字断面形状が得られる。
【００３８】
次に、図３の(ロ) に示すように、波形状１ａをΩ断面形状にする場合、本成形において、加圧側外型１１の圧縮ストローク速度（または圧縮変位量）に対し加圧側内型１０と受圧側内型１２によるゴム変形を弛める方向のストローク速度（または伸び変位量）を早め（または多め）にする。これによって、波形状１ａに対する外側からの潰し変形が内側から膨らまし変形規制より上回り、Ω断面形状が得られる。
【００３９】
また、図３の(ハ) に示すように、波形状１ａをΛ断面形状にする場合、本成形において、加圧側外型１１の圧縮ストローク速度（または圧縮変位量）に対し加圧側内型１０と受圧側内型１２によるゴム変形を弛める方向のストローク速度（または伸び変位量）を遅め（または少なめ）にする。これによって、波形状１ａに対する外側からの潰し変形が内側から膨らまし変形規制より下回り、Λ断面形状が得られる。
【００４０】
［ベローズへの適用］
本バルジ成形方法により作り出される製品を、２層のステンレスパイプ素管１に波形状１ａの山を複数列隣接して成形した排気系フレキシブルチューブのベローズＡを製造する場合、上記成形開始工程と予成形工程と本成形工程とを、ステンレスパイプ素管１に対する中空ウレタンゴム２の位置を変えて繰り返し行なうことで製造される。
【００４１】
図４は排気系フレキシブルチューブの一例を示す断面図で、図４において、Ａはベローズ、３は第１プロテクタ、４はアウタチューブ、５は第２プロテクタ、６はステンレスメッシュシール材である。
【００４２】
（実施の形態２）
実施の形態２は、請求項４ないし請求項６に対応するパイプの波形バルジ成形装置である。
【００４３】
図５はパイプの波形バルジ成形装置を示す全体図、図６はパイプの波形バルジ成形装置の要部を示す図である。
【００４４】
図５において、２０は装置ベース、２１は第１固定枠、２２は第２固定枠、２３は第１可動枠、２４は第２可動枠、２５は第１油圧シリンダ（第１駆動手段）、２６は第２油圧シリンダ（第２駆動手段）、１０は加圧側内型、１１は加圧側外型、１２は受圧側内型、１３は受圧側外型、３１はストローク同期機構、３２，３３は予成形アジャストストッパ、３４，３５は本成形アジャストストッパである。
【００４５】
前記加圧側内型１０は、第１固定枠２１に設けられた第１油圧シリンダ２５により第１可動枠２３と共にストロークし、予成形アジャストストッパ３２，３３を位置調整式のストローク上限ストッパとストローク下限ストッパとし、端面に中空ウレタンゴム２が接して配置される。
【００４６】
前記加圧側外型１１は、第１油圧シリンダ２５とは別の第２固定枠２２に設けられた第２油圧シリンダ２６により第２可動枠２４と共にストロークし、本成形アジャストストッパ３４，３５を位置調整式のストローク上限ストッパとストローク下限ストッパとし、前記加圧側内型１０とはパイプ溝を介した外周位置に配置される。
【００４７】
前記受圧側内型１２は、予成形工程ではロックされ、本成形工程では加圧側外型１１の圧縮ストロークに同期してウレタンゴムの変形を弛める方向にストロークさせるストローク同期機構３１を介して設けられ、端面に中空ウレタンゴム２が接して配置される。
【００４８】
前記受圧側外型１３は、装置ベース２０に固定され、前記受圧側内型１２とはパイプ溝を介した外周位置に配置される。
【００４９】
前記ストローク同期機構３１は、図６に示すように、受圧側内型１２のドーム状端面に接するテーパ面３１ａを有し、テーパ面３１ａの傾斜角度はセルフロックを達成する角度（約１１度〜１１．５度）に設定されたくさび部材３１ｂと、加圧側外型１１の本成形時の圧縮ストロークに応じてストロークするシンクロ部材３１ｃと、該シンクロ部材３１ｃのパイプ軸方向ストロークをくさび部材３１ｂのパイプ軸直交方向ストロークに変換するリンク部材３１ｄとを有する構成とされている。尚、前記くさび部材３１ｂには、一端側にストローク調整ネジ３１ｅが設けられ、他端側にリターンスプリング３１ｆが設けられ、他端部にはパイプ軸方向にローラ溝３１ｇが設けられている。前記シンクロ部材３１ｃは、受圧側外型ベース部３６に固定されたスライド支持部材３１ｈに上下摺動可能に設けられていて、下端部には軸３１ｉによりリンク部材３１ｄが支持されている。前記リンク部材３１ｄの途中にはシンクロ部材３１ｃの下端面に接する第１ローラ３１ｊが設けられ、リンク部材３１ｄの下端部には前記ローラ溝３１ｇに沿って移動可能な第２ローラ３１ｋが設けられている。
【００５０】
前記受圧側外型１３は、波形状１ａの山に嵌合する波嵌合部１３ａと外型成形面１３ｂを有し、受圧側外型ベース部３６にピン支持により設けられたフレキシブルチューブ用の受圧側外型１３とされている。
【００５１】
このパイプの波形バルジ成形装置により、パイプ素管１から中空ウレタンゴム２を用いたバルジ成形により外径を膨らませて波形状１ａを作り出すバルジ成形作用について説明する。
【００５２】
まず、図６に示すように、加圧側内型１０とロック状態の受圧側内型１２との間に中空ウレタンゴム２を配置し、同軸上に配置された加圧側内型１０と中空ウレタンゴム２と受圧側内型１２の外周位置にステンレスパイプ素管１が設けられる（成形開始工程）。
【００５３】
次に、ロックされた受圧側内型１２と固定の受圧側外型１３に対し、独立の第１油圧シリンダ２５と第２油圧シリンダ２６により加圧側内型１０と加圧側外型１１を圧縮方向である下方向にストロークさせ、中空ウレタンゴム２に加えた加圧側内型１０による潰し圧で中空ウレタンゴム２をゴム変形させ、このゴム変形による内側からの力で外側に膨出する波形状１ａを作り出す（予成形工程）。
【００５４】
次に、加圧側内型１０への加圧を解除し、加圧側外型１１のみに第２油圧シリンダ２６により加圧を加え、この加圧側外型１１の圧縮ストロークに同期して加圧側内型１０と受圧側内型１２とをゴム変形を弛める方向にストロークさせることで、波形状１ａに内側から中空ウレタンゴム２による予圧を与えながら加圧側外型１１と受圧側外型１３により加えられる圧縮力で波形状１ａが整えられる（本成形工程）。
【００５５】
上記工程を、ステンレスパイプ素管１に対する中空ウレタンゴム２の位置を変え、受圧側外型１３の波嵌合部１３ａを１山分ずらし、再度、繰り返し行なうことでベローズＡが製造される。
【００５６】
すなわち、図５及び図６に示す実施の形態２でのパイプの波形バルジ成形装置により実施の形態１でのパイプの波形バルジ成形方法が達成される。つまり、予成形から本成形への連続加工による成形時間の短縮と、成形される波形状１ａの高い左右対称性と、波断面形状の高い選択自由度という実施の形態１で記載した効果が達成される。
【００５７】
加えて、加圧側内型１０とと加圧側外型１１との動作限界をメカニカルストッパにより得るようにしていることで成形寸法のバラツキがなく、また、位置調整式のストローク上限ストッパとストローク下限ストッパとしているため、波形状１ａの寸法設定を自由に行なうことができる。
【００５８】
ちなみに、図７に示すように、成形前の素管径をＤ、予成形外径をＤ1 、本成形外径をＤ2 、１山素管幅をＴ、予成形波形状幅をＷ1 、本成形波形状幅をＷ2 、予成形前の内外型オフセット量をＦ1 、本成形完了時の前内外型オフセット量をＦ2 とした時、予成形外径Ｄ1 がＤ1 ＝１．２４Ｄ〜１．４Ｄで、予成形波形状幅Ｗ1 がＷ1 ＝０．３５Ｔ〜０．４４Ｔとなり、本成形外径Ｄ2 がＤ1 ＝１．３５Ｄ〜１．５Ｄで、本成形波形状幅Ｗ2 がＷ2 ＝０．２４Ｗ1 〜０．３Ｗ1 を得ることができた。
【００５９】
また、内外型オフセット量Ｆ1 ，Ｆ2 の調整や成形波形状幅Ｗ1 ，Ｗ2 の調整により、例えば、図８に示すように、小径，中径，大径というように、異なる外径と幅を有する波形状１ａを得ることができる。
【００６０】
（その他の実施の形態）
実施の形態１，２では、ウレタンゴムとして算盤玉形状中空部を有する中空ウレタンゴムの例を示したが、加圧や減圧による変形性を考慮した断面形状を有するウレタンゴムであれば実施の形態１，２で示した断面形状を持つウレタンゴムに限定されることはない。
【００６１】
実施の形態１，２では、本パイプの波形バルジ成形方法を排気系フレキシブルチューブのベローズＡの製造方法に適用する例を示したが、他の用途に用いられるベローズや、また、山の高い波形状を有する製品であって、従来のウレタンバルジ成形で製造不可能な製品あれば他の製品の製造方法として適用できるのは勿論である。
【００６２】
【発明の効果】
請求項１記載の発明にあっては、パイプ素管からウレタンゴムを用いたバルジ成形により外径を膨らませて波形状を作り出すパイプの波形バルジ成形方法において、パイプ溝を介して加圧側内型と加圧側外型を配置すると共に受圧側内型と受圧側外型を配置し、加圧側内型と受圧側内型との間にウレタンゴムを配置し、同軸上に配置される加圧側内型とウレタンゴムと受圧側内型の外周位置にパイプ素管を配置する成形開始工程と、ロックされた受圧側内型と固定の受圧側外型に対し、独立の加圧手段を持つ加圧側内型と加圧側外型を圧縮方向にストロークさせ、ウレタンゴムに加えた潰し圧によるゴム変形により外側に膨出する波形状を作り出す予成形工程と、予成形工程に引き続いて、加圧側内型への加圧を解除し、加圧側外型のみに加圧を加え、この加圧側外型の圧縮ストロークに同期して加圧側内型と受圧側内型とをゴム変形を弛める方向にストロークさせることで、波形状に内側からウレタンゴムによる予圧を与えながら加圧側外型と受圧側外型により加えられる圧縮力で波形状を整える本成形工程と、を備えた方法としたため、予成形から本成形への連続加工による成形時間の短縮と、成形される波形状の高い左右対称性と、波断面形状の高い選択自由度とが達成されるパイプの波形バルジ成形方法を提供することができる。
【００６３】
請求項２記載の発明にあっては、請求項１記載のパイプの波形バルジ成形方法において、ウレタンゴムを、算盤玉形状中空部を有する中空ウレタンゴムとしたため、上記効果に加え、ウレタンゴムの変形能力が高く、パイプ素管の約１．５倍程度の外径を持つ波形状の成形が可能である。
【００６４】
請求項３記載の発明にあっては、請求項１または請求項２記載のパイプの波形バルジ成形方法において、本成形方法により作り出される製品を、単層または２層のステンレスパイプ素管に波形状の山を複数列隣接して成形した排気系フレキシブルチューブのベローズとしたため、請求項１記載の発明または請求項２記載の発明の効果に加え、液圧バルジ成形法に比べ、低コストで、かつ、作業環境の悪化や水処理問題なく、排気系フレキシブルチューブに用いるベローズを提供することができる。
【００６５】
請求項４記載の発明にあっては、パイプ素管からウレタンゴムを用いたバルジ成形により外径を膨らませて波形状を作り出すパイプの波形バルジ成形装置において、第１駆動手段によりストロークし、位置調整式のストローク上限ストッパとストローク下限ストッパを有し、端面にウレタンゴムが接して配置される加圧側内型と、第１駆動手段とは別の第２駆動手段によりストロークし、位置調整式のストローク上限ストッパとストローク下限ストッパを有し、加圧側内型とはパイプ溝を介した外周位置に配置される加圧側外型と、予成形工程ではロックされ、本成形工程では加圧側外型の圧縮ストロークに同期してウレタンゴムの変形を弛める方向にストロークさせるストローク同期機構を有し、端面にウレタンゴムが接して配置される受圧側内型と、装置ベースに固定され、受圧側内型とはパイプ溝を介した外周位置に配置される受圧側外型と、を備えた構成としたため、予成形から本成形への連続加工による成形時間の短縮と、成形される波形状の高い左右対称性と、波断面形状の高い選択自由度とが達成されるパイプの波形バルジ成形装置を提供することができる。
【００６６】
請求項５記載の発明にあっては、請求項４記載のパイプの波形バルジ成形装置において、ストローク同期機構を、受圧側内型の端面に接するテーパ面を有し、テーパ面の傾斜角度はセルフロックを達成する角度に設定されたくさび部材と、加圧側外型の本成形時の圧縮ストロークに応じてストロークするシンクロ部材と、該シンクロ部材のパイプ軸方向ストロークをくさび部材のパイプ軸直交方向ストロークに変換するリンク部材とを有する構成としたため、請求項４記載の発明の効果に加え、予成形終了時に受圧側内型のロック解除操作を要することなく、予成形工程から本成形工程へ移行することができる。
【００６７】
請求項６記載の発明にあっては、請求項４または請求項５記載のパイプの波形バルジ成形装置において、受圧側外型を、波形状の山に嵌合する波嵌合部と外型成形面を有し、受圧側外型ベース部にピン支持により設けられたベローズ用の外型としたため、請求項４記載の発明または請求項５記載の発明の効果に加え、パイプ素管に波形状の山が複数列隣接して成形されるベローズを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１のパイプの波形バルジ成形方法を示す工程図である。
【図２】実施の形態１のパイプの波形バルジ成形方法での型移動量特性図である。
【図３】実施の形態１のパイプの波形バルジ成形方法で成形された波形状の例を示す断面図である。
【図４】実施の形態１のパイプの波形バルジ成形方法で製造されたベローズが適用された排気系フレキシブルチューブを示す半断面図である。
【図５】実施の形態２のパイプの波形バルジ成形装置を示す全体図である。
【図６】実施の形態２のパイプの波形バルジ成形装置の要部を示す図である。
【図７】実施の形態２のパイプの波形バルジ成形装置を用いた各成形段階での寸法を示す図である。
【図８】実施の形態２のパイプの波形バルジ成形装置を用いた異径の波形状の成形例を示す図(イ) と設定表(ロ) を示す図である。
【図９】従来のパイプの波形バルジ成形方法を示す工程図である。
【図１０】従来のパイプの波形バルジ成形方法での型移動量特性図である。
【符号の説明】
１ パイプ素管
１ａ 波形状
２ 中空ウレタンゴム
２ａ 算盤玉形状中空部
Ａ ベローズ
１０ 加圧側内型
１１ 加圧側外型
１２ 受圧側内型
１３ 受圧側外型
Claims (6)
- パイプ素管からウレタンゴムを用いたバルジ成形により外径を膨らませて波形状を作り出すパイプの波形バルジ成形方法において、
パイプ溝を介して加圧側内型と加圧側外型を配置すると共に受圧側内型と受圧側外型を配置し、加圧側内型と受圧側内型との間にウレタンゴムを配置し、同軸上に配置される加圧側内型とウレタンゴムと受圧側内型の外周位置にパイプ素管を配置する成形開始工程と、
ロックされた受圧側内型と固定の受圧側外型に対し、独立の加圧手段を持つ加圧側内型と加圧側外型を圧縮方向にストロークさせ、ウレタンゴムに加えた潰し圧によるゴム変形により外側に膨出する波形状を作り出す予成形工程と、
予成形工程に引き続いて、加圧側内型への加圧を解除し、加圧側外型のみに加圧を加え、この加圧側外型の圧縮ストロークに同期して加圧側内型と受圧側内型とをゴム変形を弛める方向にストロークさせることで、波形状に内側からウレタンゴムによる予圧を与えながら加圧側外型と受圧側外型により加えられる圧縮力で波形状を整える本成形工程と、
を備えていることを特徴とするパイプの波形バルジ成形方法。 - 請求項１記載のパイプの波形バルジ成形方法において、
前記ウレタンゴムを、算盤玉形状中空部を有する中空ウレタンゴムとしたことを特徴とするパイプの波形バルジ成形方法。 - 請求項１または請求項２記載のパイプの波形バルジ成形方法において、
本成形方法により作り出される製品を、単層または２層のステンレスパイプ素管に波形状の山を複数列隣接して成形した排気系フレキシブルチューブのベローズとしたことを特徴とするパイプの波形バルジ成形方法。 - パイプ素管からウレタンゴムを用いたバルジ成形により外径を膨らませて波形状を作り出すパイプの波形バルジ成形装置において、
第１駆動手段によりストロークし、位置調整式のストローク上限ストッパとストローク下限ストッパを有し、端面にウレタンゴムが接して配置される加圧側内型と、
前記第１駆動手段とは別の第２駆動手段によりストロークし、位置調整式のストローク上限ストッパとストローク下限ストッパを有し、前記加圧側内型とはパイプ溝を介した外周位置に配置される加圧側外型と、
予成形工程ではロックされ、本成形工程では加圧側外型の圧縮ストロークに同期してウレタンゴムの変形を弛める方向にストロークさせるストローク同期機構を有し、端面にウレタンゴムが接して配置される受圧側内型と、
装置ベースに固定され、前記受圧側内型とはパイプ溝を介した外周位置に配置される受圧側外型と、
を備えていることを特徴とするパイプの波形バルジ成形装置。 - 請求項４記載のパイプの波形バルジ成形装置において、
前記ストローク同期機構を、受圧側内型の端面に接するテーパ面を有し、テーパ面の傾斜角度はセルフロックを達成する角度に設定されたくさび部材と、加圧側外型の本成形時の圧縮ストロークに応じてストロークするシンクロ部材と、該シンクロ部材のパイプ軸方向ストロークをくさび部材のパイプ軸直交方向ストロークに変換するリンク部材とを有する構成としたことを特徴とするパイプの波形バルジ成形装置。 - 請求項４または請求項５記載のパイプの波形バルジ成形装置において、
前記受圧側外型を、波形状の山に嵌合する波嵌合部と外型成形面を有し、受圧側外型ベース部にピン支持により設けられたベローズ用の外型としたことを特徴とするパイプの波形バルジ成形装置。
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