JP3777985B2 - 分枝管とその製造装置と製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
油圧配管にバイパス配管を設けるような場合、通常はT型継手が用いられる。T型継手を使わないでT型配管を実現する技術が開発されている。この技術では本管を加工して本管から分岐して伸びる枝管を作り出す。本発明は、本管から枝管が分岐して伸びている分枝管を製造する技術に関する。特に、長い枝管を持つ分枝管を製造する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
分枝管製造技術の一例が特開平7−155857号公報に記載されている。これを図15を参照して説明する。
図中2は型を示し、本管収容空間10とその本管収容空間10に連なる枝管収容空間9を持つ。図中12は油等の流動性圧力媒体の導入口であり、本管収容空間10に収容された本管21内に流動性圧力媒体を導入する。図中の4と5はピストンであり、本管収容空間10に進出して本管21の両端間長さを圧縮する。図中8はピストンであり、枝管収容空間9を本管収容空間10から遠ざかる側に後退して本管収容空間10に連なる枝管収容空間9の長さを長くする。
この装置では、本管21を、内側からは圧力で拘束し、外部からは型2で拘束した状態で、ピストン(進出部材)4、5を進出させて本管21の両端間長さを押し縮め、型2が本管21を拘束していない部分、すなわち、本管収容空間10と枝管収容空間9の連通口から枝管収容空間9内に枝管22を伸ばしていく。
この公報記載の技術では、ピストン(後退部材)8の後退速度を制御し、枝管22の先端に常時圧縮応力がかかるようにすることで、枝管が破壊されないようにする。具体的は、ピストン8の後退速度を、ピストン8の初期位置、左ピストン4の進出速度、右ピストン5の進出速度、本管21内の圧力によって決定し、決定された速度でピストン8を後退させる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
従来の分枝管製造技術は、元々、長い枝管を製造することを想定しておらず、せいぜい本管径と略同じ長さの枝管を製造するに留まっていた。例えば、特公平6−51209号公報の図1(H)に示される枝管長さは本管径とほぼ同一であり、又、特開昭50−73965号公報に記載の枝管長さも本管径とほぼ同一である。後者の公報には、短い枝管に延長管を接続して長さを伸ばす技術が記載されており、本管径とほぼ同一長さの枝管しか製造できないという従来常識を裏づけている。前記した特開平7−155857号公報には、枝管の長さが記載されていないが、上記した従来常識、すなわち本管径を超える長さの枝管を製造しようとするとピストン8が型2から抜け出してしまう製造装置が図示されており、従来常識を超える長さの枝管を製造するものでないことが確認される。又、前記したように、ピストン8の後退速度を、ピストン8の初期位置、左ピストン4の進出速度、右ピストン5の進出速度、本管21内の圧力によって決定するが、後記するところから明らかに、これでは長い枝管を製造することができない。長い枝管を製造するためには、少なくとも本管と枝管の周長を考慮してピストン8の後退速度を決定する必要があるのに、そのことを全く認識していない。
【0004】
従来の技術で製造可能な枝管の長さは、大抵の場合、本管が両端から圧縮される場合に本管の反枝管側の壁厚が厚くなりすぎて座屈等が発生することで決定されていた。
本発明者らは、この問題を解決できれば製造可能な枝管の長さを飛躍的に伸ばすことが可能となるのではないかという着想を得、幾多の実験を重ね、ついに、製造可能な枝管の長さを飛躍的に伸ばすことができる技術を開発した。
【0005】
【課題を解決する為の手段と作用】
本発明は分枝管製造装置に具現化することができる。本発明の分枝管製造装置100は、図1に模式的に示されるように、本管収容空間110とその本管収容空間110に連なる枝管収容空間109を持つ型102と、本管収容空間110に収容された本管内に流動性圧力媒体を導入する手段112と、その本管収容空間110に進出して本管収容空間110に収容された本管の両端間長さを押し縮める進出部材104、105と、枝管収容空間109を本管収容空間110から遠ざかる側に後退して本管収容空間110に連なる枝管収容空間109の長さを長くする後退部材108を備えている。
本発明の分枝管製造装置100は、本管収容空間110の周長LAに進出部材104,105の進出速度(V1+V2)を乗じた値と、枝管収容空間109の周長LBに後退部材108の後退速度V3を乗じた値がほぼ等しく設定されていることを特徴とする。ここで、周長とは、進出部材104,105や後退部材108の移動方向に直交する断面での周の長さをいう。
【0006】
上記の関係が保たれていると、基本的には材料に圧縮変形が生じず、材料が専らせん断変形することによって枝管が製造される。このために、枝管の長さが長くなっても、本管から枝管に変形する部分の肉厚等は変形初期の状態と変わらず、製造可能な枝管の長さは理論的に無限大となる。
【0007】
なお、図1では、本管の断面形状が円である場合を例示したが、後記するように断面形状には特段の制約がなく、正方形、菱形、六角形等の多角形、楕円、長円形等の断面を持つ本管にも適用可能なことが確認されている。
【0008】
図2に模式的に示すように、枝管30が、本管36の横断方向成分(Y成分)を持って伸びている第1壁32a、32bと、本管の長手方向(X方向)に沿って伸びている第2壁34a、34bとを有する場合、分枝管製造装置がさらに下記の関係を満たしていることが好ましい。なおここでいう「伸びている」とは幾何学的な形状において伸びていることを言い、時間的に伸びていくものでない。
(1)枝管30の第1壁32a、32bに連なる本管収容空間の周長L0に進出部材の進出速度を乗じた値と、枝管30の第1壁32a、32bの幅L3に後退部材の後退速度を乗じた値がほぼ等しい。ここでいう壁の幅とは、壁が湾曲している場合にはその湾曲に沿って計測した長さを言う。
(2)枝管30の第1壁32a、32bに連ならない本管収容空間の周長L1に進出部材の進出速度を乗じた値と、枝管30の第2壁34a、34bの幅L5に後退部材の後退速度を乗じた値がほぼ等しい。
【0009】
上記の関係が満たされていると、枝管30の第1壁32a、32bに連なる本管壁はせん断変形して枝管30の第1壁32a、32bに変形し、連ならない本管壁はせん断変形して第2壁34a、34bに変形する。しかも、両者は同一速度で進行し、理論的には本管から枝管に変形する部分で材料の圧縮変形を招かない。
この関係を満たす製造装置によると理論に近い現象が起こり、長時間に亘って枝管を伸長させつづけることができ、長い枝管、具体的には本管径の2倍以上に伸びる枝管を製造することができる。
【0010】
図1に例示したように、本管の両端に接する1対の当接部材104、105を持ち、それぞれの当接部材の進出速度を等しくする場合(V1=V2)、後退部材108の後退速度V3を当接部材のそれぞれの進出速度V1の0.70〜0.93倍とし、後退部材108の後退距離を本管収容空間の径の2倍以上に設定しておくことが好ましい。
【0011】
後退部材108の後退速度V3を、当接部材104、105の進出速度V1の0.70〜0.93倍に設定すると、本管径の2倍以上の長さを持つ枝管を製造できることが実験的に確認されている。この場合、枝管の周長LBが本管の周長LAの2.86〜2.15倍(左右両側の本管の周長であるLA+LAに対しては、1.43〜1.07倍となる)としておけば、後退部材108の後退速度がそれぞれの当接部材の進出速度よりも遅くても、材料に圧縮変形現象が蓄積していくことを避けることができる。
【0012】
特に、本管と本管収容空間の断面が円形であり、枝管と枝管収容空間の断面が長円形である場合、その長円形の短径を本管の直径に等しく、その長円形の長径を短径の2.16〜2.98倍に設定しておくことが好ましい。ここでいう長円形とは、陸上競技用トラックのように、1対の半円弧の間を直線で結んだ形状をいう。
【0013】
上記関係に設定されていると、本管径の2倍以上の長さを持つ枝管を製造することができる。長円形の長径を短径の2.57倍に設定した場合、後退部材の後退速度をそれぞれの当接部材の進出速度に等しくすることによって材料に圧縮変形現象が蓄積していくことを避けることができる。上記関係はこの条件からの許容幅に相当し、この許容幅内に入っていれば、材料に圧縮変形現象が蓄積していくことを避けながら枝管を製造することが可能であり、長さの長い枝管を製造することができる。
【0014】
本発明は分枝管製造方法として実施することも可能である。この方法では、本管を、内側からは圧力で拘束し、外側からは型で拘束した状態で本管の両端間長さを押し縮め、型が本管の外側を部分的に拘束していない部分から枝管を伸ばして分枝管を製造する。
本発明の方法では、本管の周長に本管の両端間距離の収縮速度を乗じた値と、枝管の周長に枝管の伸長速度を乗じた値がほぼ等しく設定されていることを特徴とする。
【0015】
この製造方法は、請求項1に記載の製造装置で実行され、前記した作用によって長い枝管を製造できることが確認されている。
【0016】
枝管が、本管の横断方向成分を持って伸びている第1壁と、本管の長手方向に沿って伸びている第2壁とを有する場合、下記の関係を保って製造することが好ましい。
(1)枝管の第1壁に連なる本管の周長に本管の収縮速度を乗じた値と、枝管の第1壁の幅に枝管の伸長速度を乗じた値がほぼ等しく、かつ、
(2)枝管の第1壁に連ならない本管の周長に本管の収縮速度を乗じた値と、枝管の第2壁の幅に枝管の伸長速度を乗じた値がほぼ等しい。
【0017】
この製造方法は、請求項2に記載の製造装置で実行され、前記した作用によって本管径の2倍以上の長さを持つ枝管を製造できることが確認されている。
【0018】
この発明は、又、上記製造方法により従来には存在しない分枝管を実現した。本発明によってはじめて実現された1つの分枝管は、枝管の周長が本管の周長の2.86〜2.15倍であり、しかも、枝管長さが本管径の2倍以上のものである。
【0019】
上記製造方法により製造した枝管長さが本管径の2倍以上である分枝管は、本発明の完成前には存在しなかったものであり、新規なものである。また、例えば、枝管に延長管を接続して長さを伸ばす必要を無くすことができるなど、多くの有用な用途を有している。この新規で多くの有用性を持つ分枝管は、枝管の周長を本管の周長の2.86〜2.15倍とすることで得られる。
【0020】
上記製造方法により製造した本発明によってはじめて実現された他の1つの分枝管は、枝管が本管の横断方向成分を持って伸びている第1壁と本管の長手方向に沿って伸びている第2壁を有し、枝管の第1壁に連なる本管の周長と第1壁の幅の比と、枝管の第1壁に連ならない本管の周長と第2壁の幅の比がほぼ等しく、しかも、枝管長さが本管径の2倍以上であるものである。
【0021】
図2に模式的に示すように、
(1)枝管30の第1壁32a、32bに連なる本管36の周長L0と、第1壁32a、32bの幅L3の比と、
(2)枝管30の第1壁32a、32bに連ならない本管の周長L1と、第2壁34a、34bの幅L5の比が等しい場合、
枝管30の第1壁32a、32bに連なる本管壁はせん断変形して枝管の第1壁32a、32bに変形し、連ならない本管壁はせん断変形して第2壁34a、34bに変形し、しかも、両者は同一速度で進行する。このために、理論的には本管から枝管に変形する部分で材料の圧縮変形を招かない。
【0022】
上記製造方法により製造した本発明によってはじめて実現されたさらに他の1つの分枝管は、枝管に向かい合う本管の壁に局所的肉厚部が認められず、しかも、枝管長さが本管径の2倍以上であるものである。
【0023】
従来の分枝管は、枝管に向かい合う本管の壁に局所的肉厚部が形成され、これが障害となって枝管長さを本管径の2倍以上とすることができなかった。本発明によって、上記の分枝管がはじめて実現された。
【0024】
【発明の実施の形態】
後記する実施例の特徴を最初に列記する。
形態1:本管の肉厚と枝管の肉厚がほぼ等しい。この場合、枝管が伸びるに従って材料の圧縮変形現象が局所的に蓄積することを防止しながら枝管の製造を持続することができ、長い枝管が製造できる。
形態2:本管内圧力を、材料の圧縮変形を抑制して専らせん断変形が生じる程度に高くする。
形態3:枝管の短径は本管径に等しく、枝管の長径は本管径よりも長い。
形態4:本管の断面は円形であり、枝管の断面は長円形である。
形態5;本管の断面は菱形であり、枝管の断面は六角形である。
形態5:本管の断面は正方形であり、枝管の断面は長方形である。
形態6:形態5において、長方形の長辺と短辺の長さの比は3である。
【0025】
【実施例】
図1は、実施例に係わる分枝管製造装置100を模式的に示している。型102の内部には、本管収容空間110とその本管収容空間110に連なる枝管収容空間109が形成されている。本管収容空間110の断面形状は、本管の断面形状に等しい。本管収容空間110は型102を貫通しており、その左右からピストン104、105が進退可能に挿入されている。ピストン104、105は、本管収容空間110に収容された本管の端面との間に隙間が生じないように本管端面に密着する。ピストン105にはポンプ120で加圧された高圧油を本管内に導く導入口112が形成されている。枝管収容空間109には本管収容空間110から遠ざかる側に後退して本管収容空間110に連なる枝管収容空間109の長さを長くするピストン108が収容されている。ピストン108の可動距離は、本管収容空間110の直径の3倍以上が確保されている。
各ピストン104、105、108には図示省略されているシリンダが取付けられており、各シリンダは制御装置121によって、
(1)左ピストン104と右ピストン105が等しい速度V1(=V2)で本管収容空間110に進出する間、ピストン108は速度V3で枝管収容空間109を本管収容空間110から遠ざかるように後退し(従って、ピストン104、105は進出部材であり、ピストン108は後退部材である)、
(2)本管収容空間110の周長LAに進出部材104,105の進出速度(V1+V2=2V1)を乗じた値と、枝管収容空間109の周長LBに後退部材108の後退速度V3を乗じた値が等しい、
という関係が得られように各シリンダが制御される。
【0026】
分枝管を製造する場合、型開きされた型102の中に加工前の本管をセットし、型102を閉じ、進出部材104と105を進出させて本管端面に隙間なく当接させ、ポンプ120から高圧油を本管内に圧送して本管内側に圧力をかけ、この状態で一対の当接部材104、105を同じ速度V1(=V2)でさらに進出させる。加工の開始時に後退部材108は本管収容空間110に臨んでいるが、一対の当接部材104、105が進出し始めるのにあわせて後退を始める。進出速度と後退速度は先に説明した関係に設定されている。
【0027】
この結果、型102内の本管は、内側からは圧力で拘束されて潰れず、外側からは型102で拘束されて拡径できない状態で、両端間長さが速度V1+V2(=2V1)で押し縮められる。拡径も縮径もできない状態で両端間長さが押し縮められるために、本管は、型102が本管の外側を部分的に拘束していない部分、すなわち枝管収容空間109との連通部から枝管収容空間109に押出されていく。この結果、本管から枝管が分岐して伸びる分枝管が製造される。なお、本管内圧力は、材料の圧縮変形を抑制して専らせん断変形を生じさせる程度に高い値に設定されている。
【0028】
前記したように、図1の製造装置では、本管収容空間の周長LAに進出部材104、105の進出速度V1+V2(=2V1)を乗じた値と、枝管収容空間の周長LBに後退部材の後退速度V3を乗じた値がほぼ等しく設定されていることから、本管の周長(LAに等しい)に本管の両端間距離の収縮速度(V1+V2=2V1に等しい)を乗じた値と、枝管の周長(LBに等しい)に枝管の伸長速度(V3に等しい)を乗じた値が等しいという条件で分枝管が製造される。
【0029】
図2は、断面円形の本管から、断面略長円形の枝管を製造する場合を例示している。製造装置は図1のものであり、本管収容空間110、枝管収容空間109、進出部材104、105、後退部材108の形状は、図2に示される分枝管を受け入れるものであり、図示を省略する。
【0030】
本管36は半径Rの断面円形の管である。製造される枝管30は、本管36の長手方向(X方向)に沿って伸びている一対の壁34aと34b(第2壁という)を持つ。また、本管36の横断方向(Y方向)成分を持って伸びている一対の壁32a、32b(第1壁という)を持つ。第1壁32a、32bはY方向成分とX方向成分の両方を持ち、断面視したときに円弧形状をしている。
【0031】
本管36の両端間長さが収縮するとき、本管36の壁のうち線分38a、38b間の壁40lは、せん断変形して第1壁32aとなる。ここで、線分38aは壁34aと本管36の境界線の延長線であり、38bは壁34bと本管36の境界線の延長線である。本管36のそれ以外の壁42lのうち、紙面奥側の半分42alはせん断変形して壁34aの左半分34alとなる。紙面手前側の半分42blはせん断変形して壁34bの左半分34blとなる。紙面右側に示す本管が同様に変形することから、右側の本管から、壁32bと、壁34aと壁34bの右半分が形成される。
【0032】
ここで、枝管の第1壁32aに連なる本管の壁40lの周長L0に一方の本管端部の収縮速度V1を乗じた値と、枝管の第1壁32aの幅L3(この場合、第1壁32aは湾曲しており、壁の幅L3は湾曲に沿って計測した長さである)に枝管30の伸長速度V3を乗じた値が等しくされている。
また枝管の第1壁32aに連ならない本管の壁42lの紙面奥側の半分42alの周長L2に進出速度V1を乗じた値と、枝管の第2壁34aの左半分34alの幅L4に枝管30の伸長速度V3を乗じた値が等しく設定されている。
従って、枝管の第1壁32aに連ならない本管の壁42lの紙面手前側の半分42blの周長L2に進出速度V1を乗じた値と、枝管の第2壁34bの左半分34blの幅L4に枝管30の伸長速度V3を乗じた値もまた等しくなる。
同様の関係が紙面右側の本管36と、枝管30の右半分の間にも成立する。
【0033】
この関係が満たされていると、枝管の第1壁32aに連なる本管の壁40lはせん断変形して第1壁32aとなり、枝管の第1壁32aに連ならない本管の壁42lの紙面手前側の半分42blはせん断変形して枝管の第2壁34bの左半分34blとなり、枝管の第1壁32aに連ならない本管の壁42lの紙面奥側の半分42alはせん断変形して枝管の第2壁34aの左半分34alとなり、枝管の第1壁32bに連なる本管の壁40rはせん断変形して第1壁32bとなり、枝管の第1壁32bに連ならない本管の壁42rの紙面手前側の半分42brはせん断変形して枝管の第2壁34bの右半分34brとなり、枝管の第1壁32aに連ならない本管の壁42rの紙面奥側の半分42arはせん断変形して枝管の第2壁34aの右半分34arとなる。
しかも、第1壁32a、32bと、第2壁34a、34bは同一速度で作り出される。このために、本管の壁を構成していた材料はスムースに枝管に送り込まれ、本管の壁に局所的圧縮変形現象が生じたたり、その圧縮変形現象が蓄積されていくといったことが防止される。
【0034】
この関係に設定されているために、分枝管の製造工程では、枝管の第1壁32a、32bに連なる本管の周長L0に本管の一端の収縮速度V1(V2)を乗じた値と、枝管の第1壁32a、32bの幅L3に枝管の伸長速度V3を乗じた値が等しい。また、枝管の第1壁32a、32bに連ならない本管の周長L1に本管の一端の収縮速度V1(V2)を乗じた値と、枝管の第2壁34a、34bの幅L5に枝管の伸長速度V3を乗じた値がほぼ等しく維持される。
【0035】
これを、分枝管製造装置からみれば、枝管の第1壁に連なる本管収容空間の周長にそれぞれの進出部材の進出速度を乗じた値と、枝管の第1壁の幅に後退部材の後退速度を乗じた値がほぼ等しく、かつ、枝管の第1壁に連ならない本管収容空間の周長にそれぞれの進出部材の進出速度を乗じた値と、枝管の第2壁の幅に後退部材の後退速度を乗じた値が等しく設定されているということになる。
【0036】
図2に示す(1)式は、枝管の第1壁32aに連なる本管の壁40lが速度V1で送り込まれるのに従って第1壁32aが速度V3で成長し、第1壁32aに連ならない本管の壁のうちの半分42blが速度V1で送り込まれるのに従って第2壁34bの左半分34blが速度V3で成長する条件を示している。
(2)式は、その条件が成立するために必要な寸法関係を示している。枝管の第1壁に連なる本管の周長L0と第1壁の幅L3の比と、枝管の第1壁に連ならない本管の周長L1と第2壁の幅L5の比が等しい場合に、第1壁と第2壁が同一速度で成形されることが確認される。
(3)式は、本管が左右両側から押し縮められて枝管が成形される条件を示しており、現象が左右対称に生じることを示している。
【0037】
本実施例で製造される分枝管は、本管36から枝管30が分岐して伸びている分枝管であり、枝管は本管の横断方向成分を持って伸びている第1壁32a、32bと本管の長手方向に沿って伸びている第2壁34a、34bを有し、枝管の第1壁32aに連なる本管の周長L0と第1壁32a、32bの幅L3の比と、枝管の第1壁に連ならない本管の周長L1と第2壁34a、34bの幅L5の比が等しく、そのために、枝管が本管径の2倍以上の長さに成形することができている。
【0038】
上記の条件が成立する範囲内で様々な大きさの枝管を製造することができる。上記条件は、枝管30の第1壁と第2壁の寸法比に関する条件であり、その寸法比を維持すれば、寸法そのものは固定されないからである。後退部材の後退速度を大きくとって枝管の伸長速度を大きくすれば細い枝管が製造でき、後退部材の後退速度を小さくして枝管の伸長速度を小さくすれば太い枝管が製造できる。
【0039】
図3は、図2の場合よりも、太い枝管を製造する場合を例示している。図3の場合、本管収容空間の断面は円形であり、枝管収容空間の断面は長円形であり、その長円形の短径は本管収容空間の直径に等しい分枝管製造装置が用いられる。図3(c)に明瞭に示されるように、枝管の断面は、一対の半円弧の間を直線で結んだ長円形であり、半円弧の半径Rは本管の半径Rに等しい。また半円弧の間を直線的に伸びる壁の幅はπRに等しい。従って、枝管の短径は2Rであり、長径はπR+2Rである。
【0040】
この条件が成立する場合、枝管の第1壁に連なる本管の周長はπRであり、一方の第1壁の幅もπRであり、枝管の第1壁に連ならない本管の周長もπRであり、一方の第2壁の幅もπRである。
この場合には、本管の一方の端部の収縮速度V1と枝管の伸長速度V3を等しくする。すなわち、V1=V2=V3とする。図3の分枝管を製造する装置では、枝管の第1壁に連なる本管収容空間の周長πRに進出部材の進出速度(両側で進出するからV1+V1)を乗じた値2πRV1と、枝管の第1壁の幅(第1壁は一対存在するから2πR)に後退部材の後退速度(この場合V1に等しい)を乗じた値2πRV1が等しく、かつ、枝管の第1壁に連ならない本管収容空間の周長πRに進出部材の進出速度2V1を乗じた値2πRV1と、枝管の第2壁の幅(第2壁は一対存在するから2πR)に後退部材の後退速度(この場合V1に等しい)を乗じた値2πRV1が等しく設定されている。
【0041】
当然に、本管収容空間の周長2πRに進出部材の進出速度2V1を乗じた値4πRV1と、枝管収容空間の周長(2πR+2πR)に後退部材の後退速度V1を乗じた値4πRV1が等しい。
図2に示す細い枝管も、図3に示す太い枝管も、枝管に向かい合う本管の壁に局所的肉厚部を生じさせない条件で作り分けることができる。後退部材の後退速度を大きくとって枝管の伸長速度を大きくすれば細い枝管が製造でき、後退部材の後退速度を小さくして枝管の伸長速度を小さくすれば太い枝管が製造できる。図2の細い枝間を作成する場合、素材の全部位においてせん断変形が持続されることが好ましく、第1壁32a、32bの曲率を本管の曲率に等しくとることが有利である。
【0042】
図3(c)の枝管断面の長円形は、短径が2Rであり、長径はπR+2Rである。すなわち、長円形の短径は本管の直径に等しく、長径が短径の1+π/2倍(2.57倍)である。この場合、先に説明した現象が理想的に得られ、枝管に向かい合う本管の壁に局所的肉厚部を生じさせないで、枝管を作りつづけることができるはずである。実際に実験してみると、上記の理想条件のみならず、長径が短径の2.16〜2.98倍に設定されている場合に良好な結果が得られ、本管径の2倍以上の長さを持つ枝管を製造できることが確認された。
図4がその実験結果を示し、横軸が長径を短径で除した値、縦軸が良好に製造できた枝管の長さを本管の直径で除した値を示す。長径が短径の2.16〜2.98倍に設定されている場合に本管径の2倍以上の長さを持つ枝管を製造できることが確認された。
【0043】
先に説明したように、図3の場合、本管の一方端部の収縮速度V1と枝管の伸長速度V3を等しくすればよいはずである。
実験の結果、枝管の伸長速度V3を本管の一方端部の収縮速度V1よりも若干遅く(これに伴って枝管の周長を本管の周長よりも若干長くする)したときに、確実に本管径の2倍以上の長さを持つ枝管を製造できることが確認された。
図5は横軸に枝管の伸長速度V3を本管の一方端部の収縮速度V1で除した値を取り、縦軸に良好に製造できた枝管の長さを本管の直径で除した値を示す。実験の結果、枝管の伸長速度V3を本管の一方端部の収縮速度V1の0.70〜0.93倍に設定することで、本管径の2倍以上の長さを持つ枝管を確実に製造できることが確認された。
これを製造装置からみると、本管の両端に接する1対の当接部材の進出速度が等しい場合に、後退部材の後退速度をそれぞれの当接部材の進出速度の0.70〜0.93倍にすることになる。この製造装置によると、本管径の2倍以上の長さを持つ枝管を確実に製造できるのである。
なお、この数値範囲は、断面円形の本管から断面長円形の枝管を製造する場合のみならず、後記の様々な場合にも有効なことが確認されている。
【0044】
図6は断面菱形の本管から断面六角形の枝管を製造する場合を例示している。この菱形は正方形でもある。
この場合、枝管の第1壁C1、C2の幅と、第2壁D1、D2の半幅が等しい場合に、本管の壁A1が枝管の壁C1となり、本管の壁A2が枝管の壁C2となり、左側の本管の壁B1が枝管の壁D1の左半分となり、左側の本管の壁B2が枝管の壁D2の左半分となり、右側の本管の壁B1が枝管の壁D1の右半分となり、右側の本管の壁B2が枝管の壁D2の右半分となる。この場合、本管のどこにも局所的圧縮変形現象が蓄積されずにスムースに枝管成形工程が持続する。
【0045】
図7は、各種の枝管を示し、(b)は後退部材の後退速度(従って枝管の伸長速度)を当接部材の進出速度(従って本管の一方端部の収縮速度)の0.67倍としたときの枝管断面を示し、(c)は枝管の伸長速度と本管の一方端部の収縮速度が等しいときの枝管断面を示し、(d)は枝管の伸長速度が本管の一方端部の収縮速度の1.25倍のときの枝管断面を示し、(e)は枝管の伸長速度が本管の一方端部の収縮速度の1.41倍のときの枝管断面を示している。(e)では枝管の断面が正方形となる。
これらは一例であって、図示されている例の中間例、さらにはその延長線上で実施することができる。
明らかに、枝管の断面形状を様々に調整できることが理解される。扁平率を下げる場合には細い枝管しか製造できないように理解されるが、本管径を大きくすることで、扁平率が低くて太い枝管を製造することもできる。
【0046】
図8は、断面正方形の本管から断面長方形の枝管を製造する場合を例示している。この場合短辺の長さがaで、長辺の長さが3aである枝管が製造される。
図9は、断面矩形の本管から、断面矩形の枝管を製造する場合を例示しており、この場合、本管の横断方向の長さ2dに比して、枝管の横断方向長さeが短い場合を例示している。
図8と図9に示すように、枝管の伸長方向に垂直な本管壁から枝管を成形し、しかも本管の収縮方向に直交する壁を持つ枝管を製造する場合、枝管の伸長速度と本管の一方端部の収縮速度を等しくする。
この場合でも、図9に示すように、本管のサイズを選定することで様々な形状、サイズの枝管を製造することができる。
【0047】
図10は、断面三角形の本管から断面長方形の枝管を製造する場合を例示している。この場合、扁平な二等辺三角形を用いることで、断面が正方形に近い枝管が製造される。
【0048】
図11は、本技術で製造される分枝管の応用例を示している。(a)は本管ないし加工前の素管を示し、単純な断面形状をしている。(b)が本技術で枝管を製造した状態を示す。(c)はそれを中央で切断した状態を示す。(d)はそれぞれの方向を反転して接続した状態を示す。(e)は2次加工して部材が完成した状態を示す。この部材は、車両のサスペンションメンバで、クロスメンバと、エンジンマウントメンバと、ロアアームBKTメンバを兼用する部材として用いられる。
図12も、本技術で製造される分枝管の応用例を示している。(a)は本管ないし加工前の素管を示し、断面円形のパイプである。(b)が本技術で枝管を製造した状態を示す。(c)はそれを中央で切断した状態を示す。(d)は一方の部材の方向を90度回転させた状態を示す。(e)は2次加工して部材が完成した状態を示す。この部材は、(f)に示すエキゾーストマニホールドのカバーであり、二重(保温)エキゾーストマニホールドを製造するために利用される。
図13は、サスペンションアームの成形過程を示し、(a)に示される断面矩形の素材管から、本技術によって(b)に示す分枝管が製造され、それが2次加工されて(c)のサスペンションアームが完成する。
(b)から明らかに、本技術で製造される枝管は、本管から直角に伸びるものに限られない。この場合、本管の一方端部の収縮速度V1と、他方の収縮速度V2を異ならせることが有効である。
【0049】
本技術で製造された枝管をさらに変形することもできる。図14はその一例を示し、断面aでは長円形断面であったものが断面(b)に至るまでの間に円形断面に変形される場合を示す。
このような2次加工を伴う場合、2次加工後の枝管には、特許請求の範囲に記載した特徴が残っていない場合がある。本発明は、枝管製造製造直後で2次加工前の状態を作り出すのに有効であり、2次加工前の枝管について考察すべきである。また、本管から枝官を送り出す際に、分岐と同時に2次加工することも可能であり、この場合、請求項2と6の限定が外れ、請求項1と5の限定で本発明を実施することができる。
【発明の効果】
本発明の請求項1と5の技術によると、本管を構成する材料がスムースに枝管に送り込まれ、本管に局所的な圧縮変形現象が蓄積されないようにして枝管を製造しつづけることができる。このために、長い枝管を製造することができる。
特に、請求項2と6の技術によると、材料がスムースにせん断変形して枝管に送り込まれ、持続的に枝管を製造しつづけることができる。このために、非常に長い枝管を製造することができる。
又、本発明のよって、従来存在しなかった長い枝管を持つ分枝管が製造でき、様々な部品を安価に短時間で製造できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の分枝管製造装置の実施例を模式的に示す図。
【図2】 本発明で製造可能な分枝管の一実施例を示す図。
【図3】 本発明で製造可能な分枝管の一実施例を示す図。
【図4】 本発明で製造可能な長円形断面の短径と長径の比の許容幅を示す。
【図5】 本発明で採用することが好ましい、本管一端の収縮速度と枝管の伸長速度の比を示す。
【図6】 本発明で製造可能な分枝管の一実施例を示す図。
【図7】 本発明で製造可能な分枝管の種々の実施例を示す図。
【図8】 本発明で製造可能な分枝管の一実施例を示す図。
【図9】 本発明で製造可能な分枝管の一実施例を示す図。
【図10】 本発明で製造可能な分枝管の一実施例を示す図。
【図11】 本発明で製造される分枝管の利用方法の一例を示す図。
【図12】 本発明で製造される分枝管の利用方法の一例を示す図。
【図13】 本発明で製造される分枝管の利用方法の一例を示す図。
【図14】 2次加工が連続的に実施される場合を模式的に示す図。
【図15】 従来の分枝管製造装置を示す図。
【符号の説明】
102:型
110:本管収容空間
109:枝管収容空間
104、105:進出部材、当接部材
108:後退部材
V1、V2 :進出速度
V3 :後退速度
LA :本管収容空間周長
LB :枝管収容空間周長
30 :枝管
32a、32b:第1壁
34a、34b:第2壁
36 :本管
L0 :第1壁に連接する本管の周長
L1 :第1壁に連接しない本管の周長
Claims (9)
- 本管収容空間と、その本管収容空間に連なる枝管収容空間を持つ型と、その本管収容空間に収容された本管内に流動性圧力媒体を導入する手段と、
その本管収容空間に進出して本管収容空間に収容された本管の両端間長さを押し縮める進出部材と、
枝管収容空間を本管収容空間から遠ざかる側に後退して本管収容空間に連なる枝管収容空間の長さを長くする後退部材を持ち、
本管収容空間の周長に進出部材の進出速度を乗じた値と、枝管収容空間の周長に後退部材の後退速度を乗じた値がほぼ等しく設定されていることを特徴とする分枝管製造装置。 - 本管の横断方向成分を持って伸びている第1壁と、本管の長手方向に沿って伸びている第2壁とを有する枝管を持つ分枝管の製造装置であり、
枝管の第1壁に連なる本管収容空間の周長に進出部材の進出速度を乗じた値と、枝管の第1壁の幅に後退部材の後退速度を乗じた値がほぼ等しく、かつ、 枝管の第1壁に連ならない本管収容空間の周長に進出部材の進出速度を乗じた値と、枝管の第2壁の幅に後退部材の後退速度を乗じた値がほぼ等しく設定されていることを特徴とする請求項1に記載の分枝管製造装置。 - 進出部材は本管の両端に接する1対の当接部材を持ち、それぞれの当接部材の進出速度は等しく、後退部材の後退速度は当接部材のそれぞれの進出速度の0.70〜0.93倍であり、後退部材の後退距離が本管収容空間の径の2倍以上に設定されていることを特徴とする請求項1または2に記載の分枝管製造装置。
- 本管収容空間の断面は円形であり、枝管収容空間の断面は長円形であり、その長円形の短径は本管収容空間の直径に等しく、その長円形の長径が短径の2.16〜2.98倍に設定されていることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の分枝管製造装置。
- 本管を、内側からは圧力で拘束し、外側からは型で拘束した状態で本管の両端間長さを押し縮め、型が本管の外側を部分的に拘束していない部分から枝管を伸ばして分枝管を製造する方法において、
本管の周長に本管の両端間距離の収縮速度を乗じた値と、枝管の周長に枝管の伸長速度を乗じた値がほぼ等しく設定されていることを特徴とする分枝管製造方法。 - 本管の横断方向成分を持って伸びている第1壁と、本管の長手方向に沿って伸びている第2壁とを有する枝管を持つ分枝管の製造方法であり、
枝管の第1壁に連なる本管の周長に本管の一端の収縮速度を乗じた値と、枝管の第1壁の幅に枝管の伸長速度を乗じた値がほぼ等しく、かつ、枝管の第1壁に連ならない本管の周長に本管の一端の収縮速度を乗じた値と、
枝管の第2壁の幅に枝管の伸長速度を乗じた値がほぼ等しく設定されていることを特徴とする請求項5に記載の分枝管製造方法。 - 本管から枝管が分岐して伸びている分枝管であり、枝管の周長が本管の周長の2.86〜2.15倍であり、しかも、枝管の長さが本管径の2倍以上である請求項5に記載の方法で製造した分枝管。
- 本管から枝管が分岐して伸びている分枝管であり、枝管は本管の横断方向成分を持って伸びている第1壁と本管の長手方向に沿って伸びている第2壁を有し、枝管の第1壁に連なる本管の周長と第1壁の幅の比と、枝管の第1壁に連ならない本管の周長と第2壁の幅の比がほぼ等しく、しかも、枝管の長さが本管径の2倍以上である請求項5に記載の方法で製造した分枝管。
- 本管から枝管が分岐して伸びている分枝管であり、枝管に向かい合う本管の壁に局所的肉厚部が認められず、しかも、枝管の長さが本管径の2倍以上である請求項5に記載の方法で製造した分枝管。
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