JP3867201B2 - 膨出部付き金属曲がり管の製造方法および装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、長手方向の中間部で曲がっているとともに、この曲がり部分に膨出部が形成されている金属曲がり管を製造する方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の膨出部付き金属曲がり管は、金属製円形素管に曲げ加工を施した後、ハイドロフォーミングにより曲がり部分に膨出部を形成することによって製造されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の方法では、曲げ加工とハイドロフォーミングとをそれぞれ別々の専用装置を用いて行う必要があるので、製造工数が多くなるとともに設備費が高くなり、その結果製造コストが高くなるという問題がある。
【０００４】
この発明の目的は、上記問題を解決し、製造コストを安価にしうる膨出部付き金属管の製造方法および装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明による膨出部付き金属曲がり管の製造方法は、長手方向の中間部で曲がっているとともに、この曲がった部分に膨出部が形成されている金属曲がり管を製造する方法であって、２つの分割型を備えており、かつ金属製素管の両端部の拡管を拘束する拘束部と膨出部を形成する膨出部形成用キャビティ部とを有するハイドロフォーミング用型を用意し、ハイドロフォーミング用型の型締めのさいに素管の１つの方向のみへの曲げを行い、この状態で素管内に流体圧を導入して膨出部を形成する膨出部付き金属曲がり管の製造方法において、
ハイドローフォーミング用型の型締めが完了する前に、その型締めのための分割型の移動により作動させられる曲げ用ポンチを使用して、素管を、ハイドローフォーミング用型の型締めのさいの曲げ方向とは異なる方向に曲げておくことを特徴とするものである。
【０００６】
請求項１の発明において、金属製素管としては、鋼管、アルミニウム管（アルミニウム合金管を含む。）、チタン管（チタン合金管を含む。）、マグネシウム管（マグネシウム合金管を含む。）、銅管（銅合金管を含む。）等の直管が用いられる。
【０００７】
請求項２の発明による膨出部付き金属曲がり管の製造方法は、長手方向の中間部で曲がっているとともに、この曲がった部分に膨出部が形成されている金属曲がり管を製造する方法であって、３つの分割型を備えており、かつ金属製素管の両端部の拡管を拘束する拘束部と膨出部を形成する膨出部形成用キャビティ部とを有するハイドロフォーミング用型を用意し、ハイドロフォーミング用型の型締めのさいに、２つの分割型により素管を第１の方向に曲げるとともに、残りの１つの分割型により素管を第１の方向と異なる第２の方向に曲げ、この状態で素管内に流体圧を導入して膨出部を形成することを特徴とするものである。
【０００８】
請求項３の発明による膨出部付き金属曲がり管の製造方法は、請求項１または２の発明において、ハイドロフォーミング用型の型締めの前に、予め素管内に液体を充填するとともに素管の両端開口を塞いでおき、型締めによる型締めの後に、素管内の液圧を高めるものである。
【０００９】
請求項４の発明による膨出部付き金属曲がり管の製造方法は、請求項１〜３のうちのいずれかの発明において、クランク状に曲げられており、２つのアーム部分およびこれらのアーム部分の先端どうしを連結する連結部分が横断面異形に膨出させられている管を製造するものである。
【００１０】
請求項５の発明による膨出部付き金属曲がり管は、請求項１〜４のうちのいずれかに記載された方法により製造されたものである。
【００１１】
請求項６の発明による膨出部付き金属曲がり管の製造装置は、長手方向の中間部で曲がっているとともに、この曲がった部分に膨出部が形成されている金属曲がり管を製造する装置であって、２つの分割型からなり、かつ金属製素管の両端部の拡管を拘束する拘束部と膨出部を形成する膨出部形成用キャビティ部とを有するとともに型締めのさいに素管を１つの方向にのみ曲げるハイドロフォーミング用型と、ハイドローフォーミング用型の型締めのさいの曲げ方向とは異なる方向に素管を曲げる曲げ用ポンチと、ハイドローフォーミング用型の型締めのための分割型の移動により曲げ用ポンチを分割型の移動方向と異なる方向に移動させる伝動手段とを備えており、両分割型のうちのいずれか一方に曲げ用ポンチ部が設けられるとともに、同他方に曲げ用ダイス部が設けられ、曲げ用ポンチ部と曲げ用ダイス部との間に膨出部形成用キャビティ部が設けられており、ハイドローフォーミング用型の型締めが完了する前に、伝動手段により曲げ用ポンチが素管側に移動させられることによって素管がハイドローフォーミング用型の型締めのさいの曲げ方向とは異なる方向に曲げられ、ついでハイドローフォーミング用型と干渉しない位置に戻るようになされていることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項７の発明による膨出部付き金属曲がり管の製造装置は、長手方向の中間部で曲がっているとともに、この曲がった部分に膨出部が形成されている金属曲がり管を製造する装置であって、第１〜第３の３つの分割型からなり、かつ金属製素管の両端部の拡管を拘束する拘束部と膨出部を形成する膨出部形成用キャビティ部とを有するハイドロフォーミング用型を備えており、第１および第２分割型のうちのいずれか一方に第１の方向に素管を曲げるための第１の曲げ用ポンチ部が設けられるとともに、同他方に第１曲げ用ポンチ部と協働する第１の曲げ用ダイス部が設けられており、第３分割型に第１の方向と異なる第２の方向に素管を曲げるための第２の曲げ用ポンチ部が設けられるとともに、素管を第１の方向に曲げた状態で保持している第１および第２分割型に第２曲げ用ポンチ部と協働する第２の曲げ用ダイス部が設けられており、第１および第２曲げ用ポンチ部と第１および第２曲げ用ダイス部との間に膨出部形成用キャビティ部が設けられていることを特徴とするものである。
【００１３】
【発明の実施形態】
以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
【００１４】
実施形態１
この実施形態は図１〜図１１に示すものである。なお、この実施形態の説明において、図２の上下、左右を上下、左右といい、図４の左側を前、右側を後というものとする。
【００１５】
この実施形態により製造される膨出部付き金属曲がり管が、図１に示されている。
【００１６】
図１において、膨出部付き金属曲がり管(30)はクランク状であって、両端部の所定長さを有する横断面円形直管状部分(30a)と、両直管状部分(30a)に連なりかつ下方に向かって金属曲がり管(30)の長手方向の中央部側にかつ前方に傾斜した２つのアーム部分(30b)と、これらのアーム部分(30b)の先端どうしを連結する連結部分(30c)とよりなる。膨出部付き金属曲がり管(30)における２つのアーム部分(30b)および連結部分(30c)は、横断面形状が上下方向に長い縦長円形状となるように膨出させられている。この膨出部を(30d)で示す。膨出部付き金属曲がり管(30)における両アーム部分(30b)の直管状部分(30a)側端部から連結部分(30c)側端部にかけて、その横断面形状の上下方向の長さは徐々に長くなっている。また、２つの直管状部分(30a)は平面から見て同一直線上に位置している。
【００１７】
図２〜図１１において、膨出部付き金属曲がり管(30)の製造装置は、上下２つの分割型(31)(32)からなり、かつ金属製素管(P)の両端部を拘束する拘束部(33)と膨出部を形成する膨出部形成用キャビティ部(34)とを有するハイドロフォーミング用型と、ハイドローフォーミング用型の後方に配された曲げ用ポンチ(36)とを備えている。
【００１８】
上分割型(31)の下面における左右両端部を除いた部分に、曲げ用ポンチ部(37)が下方突出状に一体に形成され、曲げ用ポンチ部(37)の左右両側に、図示しない油圧シリンダ等により上分割型(31)に対して上下動させられかつ素管(P)の上方への膨出を防止する拘束部材(38)がそれぞれ設けられている。上分割型(31)の曲げ用ポンチ部(37)の左右両側面および下面に、素管(P)の上半部が嵌め入れられる凹溝(39)が、左右方向に伸びかつ下方に開口するように連続的に形成されている。凹溝(39)における曲げ用ポンチ部(37)の左右両側面に存在する部分は、上方に向かって後方に傾斜している。この傾斜部分を(39a)で示すとともに、凹溝(39)の底面に存在する底部分を(39b)で示す(図４参照)。凹溝(39)は横断面半円形で、素管(P)の上半部が嵌り込むようになっている。拘束部材(38)の下面に、左右方向に伸びかつ素管(P)の上半部が嵌る凹溝(40)が形成されている。
【００１９】
下分割型(32)の上面における左右両端部を除いた部分に、下方に凹みかつ上分割型(31)の曲げ用ポンチ部(37)が嵌る曲げ用ダイス部(41)が形成され、下分割型(32)における曲げ用ダイス部(41)の左右両側に、素管(P)の下方への膨出を防止する下拘束部分(42)が設けられている。そして、拘束部材(38)と下拘束部分(42)とにより、素管(P)の両端部の拡管を拘束する拘束部(33)が形成されている。下分割型(32)の下拘束部分(42)上面に、素管(P)の下半部が嵌め入れられる凹溝(44)が、左右方向に伸びるように形成されている。下分割型(32)の曲げ用ダイス部(41)の左右両側面および底面に、素管(P)の下半部が嵌め入れられる凹溝(43)が上方に開口しかつ左右方向に伸びるように連続的に形成されている。凹溝(43)の左右両端部は下拘束部分(42)の凹溝(44)に連なっている。また、凹溝(43)における曲げ用ダイス部(41)の左右両側面に存在する部分は、上分割型(31)の凹溝(39)の傾斜部分(39a)に対応するように、上方に向かって後方に傾斜している。この傾斜部分を(43a)で示すとともに、曲げ用ダイス部(41)の底面に存在する底部分を(43b)で示す。凹溝(43)の底部分の深さは、素管(P)の半径よりも深くなっている。凹溝(43)の傾斜部分(43a)の深さは、上端部では下拘束部分(42)の凹溝(44)と等しくなっているとともに、下方に向かって徐々に深くなっており、下端部では底部分(43b)の深さと等しくなっている。そして、凹溝(43)の傾斜部分(43a)および底部分(43b)によって膨出部形成用キャビティ部(34)が形成されている。
【００２０】
上分割型(31)の上端面には、水平板(45)が後方に突出するように固定されており、水平板(45)の後端部における左右方向に関して曲げ用ポンチ(36)と対応する位置に、下方突出部(46)が一体に形成されている。下方突出部(46)の前面は垂直面となっている。下方突出部(46)の前側でかつ下分割型(32)の下拘束部分(42)と対応する高さ位置に曲げ用ポンチ(36)が配置されている。曲げ用ポンチ(36)は、下分割型(32)が固定されたベース(47)に立設された支え(48)の上端部に、前後方向に移動自在に設けられており、図示しない付勢手段により常に後方に付勢されている。曲げ用ポンチ(36)の前端面に、素管(P)が嵌る横断面半円形の凹溝(49)が形成されている。
【００２１】
曲げ用ポンチ(36)と上型の下方突出部(46)との間に、曲げ用ポンチ(36)を前後方向に移動させる直動形のカム装置が設けられている。カム装置は、下方突出部(46)の前面に一体に形成されかつ側方から見て山形になるように前方に突出したカム(50)と、曲げ用ポンチ(36)の後端に取り付けられたカムフォロワ(51)とからなる。カム(50)の輪郭は、上方に向かって前方に傾斜した第１傾斜部(50a)と、第１傾斜部(50a)の上端に連なって上方に伸びた垂直部(50b)と、垂直部(50b)の上端に連なりかつ上方に向かって後方に傾斜した第２傾斜部(50c)とからなる。カム(50)の下方突出部(46)からの前方への突出高さは、カムフォロワ(51)が垂直部(50b)に至ったときに曲げ用ポンチ(36)が素管(P)を前方に曲げることができるような高さとなされている。また、カム(50)の上下方向の幅および水平板(45)の後方への突出長さは、カムフォロワ(51)が第２傾斜部(50c)の後端まで至ったときに曲げ用ポンチ(36)の前端が上下両分割型(31)(32)よりも後方にくるような幅および長さとなされている。また、下方突出部(46)の上下方向の長さは、上下両分割型(31)(32)が型締めされるまでは、曲げ用ポンチ(36)が水平板(45)にあたらないような長さとなされている。
【００２２】
次に、上述した製造装置を用いて膨出部付き金属曲がり管(30)を製造する方法について説明する。
【００２３】
まず、上下両分割型(31)(32)を離隔させてハイドローフォーミング用型を開いた状態で、素管(P)の両端部を下分割型(32)の下拘束部分(42)の凹溝(44)に嵌め入れた後(図２(a)および図４参照)、拘束部材(38)を下降させることにより、素管(P)の両端部を拘束部(33)により拘束する。ついで、上分割型(31)を下降させると、まずカムフォロワ(51)がカム(50)の第１傾斜部(50a)の下端部に当接し(図７参照)、上分割型(31)のさらなる下降によりカムフォロワ(51)が第１傾斜部(50a)に沿って転動し、曲げ用ポンチ(36)が付勢手段の付勢力に抗して前方に移動する(図２(b)参照)。カムフォロワ(51)が垂直部(50b)に至ると、曲げ用ポンチ(36)が前進位置に達し、これにより素管(P)が前方にクランク状に曲げられる(図８参照)。ついで、上分割型(31)がさらに下降すると、曲げ用ポンチ(36)が付勢手段により後方に付勢されていることによってカムフォロワ(51)が第２傾斜部(50c)に沿って転動して曲げ用ポンチ(36)が後方に移動し、カムフォロワ(51)が第２傾斜部(50c)の後端に至って曲げ用ポンチ(36)が後退位置まで移動する(図９参照)。このような曲げ用ポンチ(36)による素管(P)の曲げのさいには、ハイドローフォーミング用型の型締めは完了していない。曲げ用ポンチ(36)が後退位置まで移動した後、上分割型(31)がさらに下降することによりハイドローフォーミング用型の型締めが完了する。すると、上分割型(31)の曲げ用ポンチ部(37)と下分割型(32)の曲げ用ダイス部(41)の働きにより、クランク状素管(P)のアーム部分(P1)およびこれらのアーム部分(P1)の先端どうしを連結する連結部分(P2)が下方に曲げられる（図３(c)および図１０参照）。このとき、素管(P)の両アーム部分(P1)は、それぞれ上分割型(31)の凹溝(39)の傾斜部分(39a)と下分割型(32)の凹溝(43)の傾斜部分(43a)との中に嵌り、連結部分(P2)は上分割型(31)の凹溝(39)の底部分(39b)と下分割型(32)の凹溝(43)の底部分(43b)との中に嵌る。ついで、素管(P)の両端開口を、流体導入用貫通穴(19a)を有するシール金具(19)で閉鎖し、流体導入用貫通穴(19a)を通して素管(P)内に流体を導入して内圧をかけるとともに、シール金具(19)を利用して素管(P)を長さ方向に圧縮するハイドロフォーミング法により、素管(P)の曲げられている部分を、膨出部形成用キャビティ部(34)、すなわち下分割型(32)の凹溝(43)における曲げ用ダイス部(41)の側面および底面に形成された部分の内周面に沿うように膨出させる（図３(d)および図１１参照）。なお、素管(P)内に存在していた空気は、いずれか一方のシール金具(19)に形成されている図示しない空気抜き穴から排出される。こうして、膨出部付き金属曲がり管(30)が製造される。
【００２４】
実施形態２
この実施形態は図１２〜図１８に示すものである。なお、この実施形態の説明において、図１２の上下、左右を上下、左右といい、図１３の左側を前、右側を後というものとする。
【００２５】
この実施形態により製造される膨出部付き金属曲がり管(30)は、実施形態１により製造されるものと同一の形状である。
【００２６】
図１２〜図１８において、膨出部付き金属曲がり管(30)の製造装置は、上下および後の３つの分割型(60)(61)(62)からなり、かつ金属製素管(P)の両端部を拘束する拘束部(63)と膨出部を形成する膨出部形成用キャビティ部(64)とを有するハイドロフォーミング用型を備えている。
【００２７】
上分割型(60)の下面における左右両端部を除いた部分に、素管(P)を下方に曲げるための第１曲げ用ポンチ部(65)が下方突出状に一体に形成され、第１曲げ用ポンチ部(65)の左右両側に素管(P)の上方への膨出を防止する上拘束部分(66)が設けられている。上分割型(60)の第１曲げ用ポンチ部(65)の左右両側面および下面の前側部分に、それぞれ左右方向に伸びる下方突出部(67)(68)が連続して一体に形成されている。各下方突出部(67)(68)の後面と第１曲げ用ポンチ部(65)の左右両側面および下面との連接部はアール状となされている。第１曲げ用ポンチ部(65)の下面に形成された下方突出部(68)の突出高さは素管(P)の半径と等しく、かつこの下方突出部(68)後面と第１曲げ用ポンチ部(65)下面との連接部の曲率は素管(P)の外周面の曲率と等しくなっている。第１曲げ用ポンチ部(65)の左右両側面に形成された下方突出部(67)の前後方向の厚さは、第１曲げ用ポンチ部(65)下面に形成された下方突出部(67)側の端部から左右方向外方に向かって徐々に厚くなっている。
【００２８】
上分割型(60)の上拘束部分(66)下面の前側部分に、左右方向に伸びる下方突出部(69)が一体に形成されている。この下方突出部(69)は、第１曲げ用ポンチ部(65)の左右両側面に形成された下方突出部(67)と一体に連なっている。下方突出部(69)の突出高さは素管(P)の半径に等しくなっているとともに、この下方突出部(69)後面と上拘束部分(66)下面との連接部はアール状となされており、このアール状部分の曲率は素管(P)の外周面の曲率と等しくなっている。上拘束部分(66)に形成された下方突出部(69)の前後方向の厚さは、第１曲げ用ポンチ部(65)の下面に形成された下方突出部(68)の前後方向の厚さよりも厚く、第１曲げ用ポンチ部(65)の左右両側面に形成された下方突出部(67)の前後方向の厚さは、左右方向の外端から同内端に向かって徐々に薄くなっており、下方突出部(67)は、左右方向の外端で下方突出部(69)に連なるとともに左右方向の内端で下方突出部(68)に連なっている。
【００２９】
下分割型(61)の上面における左右両端部を除いた部分に、下方に凹みかつ上分割型(60)の第１曲げ用ポンチ部(65)が嵌る第１曲げ用ダイス部(70)が形成され、下分割型(61)における第１曲げ用ダイス部(70)の左右両側部分に、素管(P)の下方への膨出を防止する下拘束部分(71)が形成されている。下分割型(61)の第１曲げ用ダイス部(70)の底面および左右両側面の前側部分に、それぞれ左右方向に伸びる上方突出部(72)(73)が連続的に一体に形成されている。これらの上方突出部(72)(73)の後面と第１曲げ用ダイス部(70)の底面および左右両側面との連接部はそれぞれアール状となされている。
【００３０】
下分割型(61)の下拘束部分(71)上面の前側部分に、左右方向に伸びる上方突出部(74)が一体に形成されている。この上方突出部(74)は、第１曲げ用ダイス部(70)の上方突出部(73)に一体に連なっている。また、上方突出部(74)の突出高さは素管(P)の半径と等しくなっているとともに、上方突出部(74)の後面と下拘束部分(71)上面との連接部はアール状となされており、このアール状部分の曲率は素管(P)の外周面の曲率と等しくなっている。下拘束部分(71)に形成された上方突出部(74)の前後方向の厚さは、第１曲げ用ダイス部(70)の底面に形成された上方突出部(72)の前後方向の厚さよりも厚く、第１曲げ用ダイス部(70)の左右両側面に形成された上方突出部(73)の前後方向の厚さは、左右方向の外端から同内端に向かって徐々に薄くなっており、上方突出部(73)は、左右方向の外端で上方突出部(74)に連なるとともに左右方向の内端で上方突出部(72)に連なっている。
【００３１】
互いに合わされた上下両分割型の第１曲げ用ポンチ部(65)および第１曲げ用ダイス部(70)間の間隙における下拘束部分(71)よりも前方に存在する部分によって、素管(P)を前方に曲げるための第２曲げ用ダイス部(75)が構成されている。
【００３２】
後分割型(62)は、上下両分割型(60)(61)の後方に前後方向に移動するように配されており、前方へ移動したさいに、上分割型(60)の第１曲げ用ポンチ部(65)の下面および左右両側面と下分割型(61)の第１曲げ用ダイス部(70)の底面および左右両側面との間に入り込むようになっている。後分割型(62)は、上分割型(60)の第１曲げ用ポンチ部(65)の下面と下分割型(61)の第１曲げ用ダイス部(70)の底面との間に入り込む中央水平部(62a)と、水平部(62a)の左右両端に連なりかつ左右方向外方に向かって上方に傾斜するとともに、上分割型(60)の第１曲げ用ポンチ部(65)の左右両側面と下分割型(61)の第１曲げ用ダイス部(70)の左右両側面との間に入り込む傾斜部(62b)と、傾斜部(62b)の左右方向外端に連なるとともに、上下両分割型(60)(61)の拘束部分(66)(71)間に入り込む両端水平部(62c)とを備えている。両傾斜部(62b)の前端面は、それぞれ左右方向外方に向かって後方に傾斜している。また、両傾斜部(62b)の上下方向の厚さは、左右方向外端から同内端に向けて徐々に薄くなっている。中央水平部(62a)、両傾斜部(62b)および両端水平部(62c)の前面の全高にわたって、それぞれ素管(P)の後半部が嵌め入れられる凹溝(76)が、前方に開口しかつ相互に連なるように連続的に形成されている。後分割型(62)の両端水平部(62c)よりも前方に存在する部分が、素管(P)を前方に曲げるための第２曲げ用ポンチ部(77)となっている。
【００３３】
そして、３つの分割型(60)(61)(62)からなるハイドローフォーミング用型を型締めしたさいに、上分割型(60)の上拘束部分(66)の下方突出部(69)と、下分割型(61)の下拘束部分(71)の上方突出部(74)と、後分割型(62)の両端水平部(62c)とによって、素管(P)の両端部の拡管を拘束する拘束部(63)が構成される。３つの分割型(60)(61)(62)からなるハイドローフォーミング用型を型締めしたさいに、上分割型(60)の第１曲げ用ポンチ部(65)における下方突出部(67)(68)と、下分割型(61)の第１曲げ用ダイス部(70)における上方突出部(72)(73)と、後分割型(62)の第２曲げ用ポンチ部(77)とによって膨出部形成用キャビティ部(64)が構成される。
【００３４】
次に、上述した製造装置を用いて膨出部付き金属曲がり管を製造する方法について説明する。
【００３５】
まず、３つの分割型を離隔させてハイドローフォーミング用型を開いた状態で、素管(P)の両端部を下分割型(61)の下拘束部分(71)上に、上方突出部(74)の後面に沿うように載せて適当な手段により仮止めする(図１２(a)および図１３参照)。ついで、上分割型(60)を下降させて上下両分割型を合わせる。すると、上分割型(60)の第１曲げ用ポンチ部(65)と下分割型(61)の第１曲げ用ダイス部(70)の働きにより、素管(P)がクランク状に曲げられるとともに、素管(P)の両端部が上下両分割型(60)(61)の拘束部分(66)(71)により拘束される(図１２(b)および図１６参照)。ついで、後分割型(62)を前進させてハイドローフォーミング用型を型締めする。すると、後分割型(62)の第２曲げ用ポンチ部(77)と、上下両分割型(60)(61)間に形成された第２曲げ用ダイス部(75)との働きにより、素管(P)における下方に曲げられた両アーム部分が前方に曲げられる。このとき、素管(P)の両アーム部分と連結部分とがハイドローフォーミング用型の膨出部形成用キャビティ部(64)内に入る。また、素管(P)の両端直線部が、ハイドローフォーミング用型の拘束部(63)により拡管しないように拘束される(図１２(c)および図１７参照)。
【００３６】
ついで、素管(P)の両端開口を、流体導入用貫通穴(19a)を有するシール金具(19)で閉鎖し、流体導入用貫通穴(19a)を通して素管(P)内に流体を導入して内圧をかけるとともに、シール金具(19)を利用して素管(P)を長さ方向に圧縮するハイドロフォーミング法により、素管(P)の曲げられている部分を、膨出部形成用キャビティ部(64)に沿うように膨出させる（図１２(d)および図１８参照）。なお、素管(P)内に存在していた空気は、いずれか一方のシール金具(19)に形成されている図示しない空気抜き穴から排出される。こうして、膨出部付き金属曲がり管(30)が製造される。
【００３７】
上記実施形態１および２において、曲げの前段階において、素管(P)内に液体を充填してその両端開口を閉鎖しておき、その後素管(P)内の液体圧を高めるようにしてもよい。この場合、ハイドロフォーミング用型の型締めによる素管(P)の曲げのさいの屈服のおそれが少なくなる。
【００３８】
【発明の効果】
請求項１および請求項６の発明によれば、１つのハイドロフォーミング用型を用いて曲げおよび膨出を行って膨出部付き金属曲がり管を製造することができるので、従来の方法に比較して工数が少なくなるとともに設備費が安くなる。したがって、膨出部付き金属曲がり管の製造コストが安くなる。
【００３９】
請求項２および請求項７の発明によれば、異なる２方向に曲がった膨出部付き金属曲がり管を、安いコストで製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施形態１の方法により製造される膨出部付き金属曲がり管を示し、 (a) は平面図、 (b) は (a) の A − A 線断面図である。
【図２】 実施形態１の方法の前半部分を工程順に示す後方から見た垂直断面図である。
【図３】 実施形態１の方法の後半部分を工程順に示す後方から見た垂直断面図である。
【図４】 図２ (a) の B − B 線拡大断面図である。
【図５】 図４の C − C 線矢視図である。
【図６】 図４の D − D 線矢視図である。
【図７】 図２ (b) の E − E 線拡大断面図である。
【図８】 素管を曲げ用ポンチにより前方に曲げた状態を示す図７相当の断面図である。
【図９】 曲げ用ポンチが後退した状態を示す図７相当の断面図である。
【図１０】 図３ (a) の F − F 線拡大断面図である。
【図１１】 図３ (d) の G − G 線拡大断面図である。
【図１２】 実施形態２の方法を工程順に示す後方から見た垂直断面図である。
【図１３】 (a) は図１２ (a) の H1 − H1 線拡大断面図、 (b) は図１２ (a) の H2 − H2 線拡大断面図である。
【図１４】 図１３ (a) の I − I 線矢視図である。
【図１５】 図１３ (b) の J − J 線矢視図である。
【図１６】 (a) は図１２ (b) の K1 − K1 線拡大断面図、 (b) は図１２ (b) の K2 − K2 線拡大断面図である。
【図１７】 (a) は図１２ (c) の L1 − L1 線拡大断面図、 (b) は図１２ (c) の L2 − L2 線拡大断面図である。
【図１８】 (a) は図１２ (d) の M1 − M1 線拡大断面図、 (b) は図１２ (d) の M2 − M2 線拡大断面図である。
【符号の説明】
(30)：膨出部付き金属曲がり管
(30a)：直管状部分
(30b)：アーム部分
(30c)：連結部分
(30d)：膨出部分
(31)(60)：上分割型
(32)(61)：下分割型
(33)(63)：拘束部
(34)(64)：膨出部形成用キャビティ部
(37)：曲げ用ポンチ部
(41)：曲げ用ダイス部
(36)：曲げ用ポンチ
(65)：第１曲げ用ポンチ部
(70)：第１曲げ用ダイス部
(75)：第２曲げ用ダイス部
(77)：第２曲げ用ポンチ部
(P)：金属製素管
【発明の属する技術分野】
この発明は、長手方向の中間部で曲がっているとともに、この曲がり部分に膨出部が形成されている金属曲がり管を製造する方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の膨出部付き金属曲がり管は、金属製円形素管に曲げ加工を施した後、ハイドロフォーミングにより曲がり部分に膨出部を形成することによって製造されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の方法では、曲げ加工とハイドロフォーミングとをそれぞれ別々の専用装置を用いて行う必要があるので、製造工数が多くなるとともに設備費が高くなり、その結果製造コストが高くなるという問題がある。
【０００４】
この発明の目的は、上記問題を解決し、製造コストを安価にしうる膨出部付き金属管の製造方法および装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明による膨出部付き金属曲がり管の製造方法は、長手方向の中間部で曲がっているとともに、この曲がった部分に膨出部が形成されている金属曲がり管を製造する方法であって、２つの分割型を備えており、かつ金属製素管の両端部の拡管を拘束する拘束部と膨出部を形成する膨出部形成用キャビティ部とを有するハイドロフォーミング用型を用意し、ハイドロフォーミング用型の型締めのさいに素管の１つの方向のみへの曲げを行い、この状態で素管内に流体圧を導入して膨出部を形成する膨出部付き金属曲がり管の製造方法において、
ハイドローフォーミング用型の型締めが完了する前に、その型締めのための分割型の移動により作動させられる曲げ用ポンチを使用して、素管を、ハイドローフォーミング用型の型締めのさいの曲げ方向とは異なる方向に曲げておくことを特徴とするものである。
【０００６】
請求項１の発明において、金属製素管としては、鋼管、アルミニウム管（アルミニウム合金管を含む。）、チタン管（チタン合金管を含む。）、マグネシウム管（マグネシウム合金管を含む。）、銅管（銅合金管を含む。）等の直管が用いられる。
【０００７】
請求項２の発明による膨出部付き金属曲がり管の製造方法は、長手方向の中間部で曲がっているとともに、この曲がった部分に膨出部が形成されている金属曲がり管を製造する方法であって、３つの分割型を備えており、かつ金属製素管の両端部の拡管を拘束する拘束部と膨出部を形成する膨出部形成用キャビティ部とを有するハイドロフォーミング用型を用意し、ハイドロフォーミング用型の型締めのさいに、２つの分割型により素管を第１の方向に曲げるとともに、残りの１つの分割型により素管を第１の方向と異なる第２の方向に曲げ、この状態で素管内に流体圧を導入して膨出部を形成することを特徴とするものである。
【０００８】
請求項３の発明による膨出部付き金属曲がり管の製造方法は、請求項１または２の発明において、ハイドロフォーミング用型の型締めの前に、予め素管内に液体を充填するとともに素管の両端開口を塞いでおき、型締めによる型締めの後に、素管内の液圧を高めるものである。
【０００９】
請求項４の発明による膨出部付き金属曲がり管の製造方法は、請求項１〜３のうちのいずれかの発明において、クランク状に曲げられており、２つのアーム部分およびこれらのアーム部分の先端どうしを連結する連結部分が横断面異形に膨出させられている管を製造するものである。
【００１０】
請求項５の発明による膨出部付き金属曲がり管は、請求項１〜４のうちのいずれかに記載された方法により製造されたものである。
【００１１】
請求項６の発明による膨出部付き金属曲がり管の製造装置は、長手方向の中間部で曲がっているとともに、この曲がった部分に膨出部が形成されている金属曲がり管を製造する装置であって、２つの分割型からなり、かつ金属製素管の両端部の拡管を拘束する拘束部と膨出部を形成する膨出部形成用キャビティ部とを有するとともに型締めのさいに素管を１つの方向にのみ曲げるハイドロフォーミング用型と、ハイドローフォーミング用型の型締めのさいの曲げ方向とは異なる方向に素管を曲げる曲げ用ポンチと、ハイドローフォーミング用型の型締めのための分割型の移動により曲げ用ポンチを分割型の移動方向と異なる方向に移動させる伝動手段とを備えており、両分割型のうちのいずれか一方に曲げ用ポンチ部が設けられるとともに、同他方に曲げ用ダイス部が設けられ、曲げ用ポンチ部と曲げ用ダイス部との間に膨出部形成用キャビティ部が設けられており、ハイドローフォーミング用型の型締めが完了する前に、伝動手段により曲げ用ポンチが素管側に移動させられることによって素管がハイドローフォーミング用型の型締めのさいの曲げ方向とは異なる方向に曲げられ、ついでハイドローフォーミング用型と干渉しない位置に戻るようになされていることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項７の発明による膨出部付き金属曲がり管の製造装置は、長手方向の中間部で曲がっているとともに、この曲がった部分に膨出部が形成されている金属曲がり管を製造する装置であって、第１〜第３の３つの分割型からなり、かつ金属製素管の両端部の拡管を拘束する拘束部と膨出部を形成する膨出部形成用キャビティ部とを有するハイドロフォーミング用型を備えており、第１および第２分割型のうちのいずれか一方に第１の方向に素管を曲げるための第１の曲げ用ポンチ部が設けられるとともに、同他方に第１曲げ用ポンチ部と協働する第１の曲げ用ダイス部が設けられており、第３分割型に第１の方向と異なる第２の方向に素管を曲げるための第２の曲げ用ポンチ部が設けられるとともに、素管を第１の方向に曲げた状態で保持している第１および第２分割型に第２曲げ用ポンチ部と協働する第２の曲げ用ダイス部が設けられており、第１および第２曲げ用ポンチ部と第１および第２曲げ用ダイス部との間に膨出部形成用キャビティ部が設けられていることを特徴とするものである。
【００１３】
【発明の実施形態】
以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
【００１４】
実施形態１
この実施形態は図１〜図１１に示すものである。なお、この実施形態の説明において、図２の上下、左右を上下、左右といい、図４の左側を前、右側を後というものとする。
【００１５】
この実施形態により製造される膨出部付き金属曲がり管が、図１に示されている。
【００１６】
図１において、膨出部付き金属曲がり管(30)はクランク状であって、両端部の所定長さを有する横断面円形直管状部分(30a)と、両直管状部分(30a)に連なりかつ下方に向かって金属曲がり管(30)の長手方向の中央部側にかつ前方に傾斜した２つのアーム部分(30b)と、これらのアーム部分(30b)の先端どうしを連結する連結部分(30c)とよりなる。膨出部付き金属曲がり管(30)における２つのアーム部分(30b)および連結部分(30c)は、横断面形状が上下方向に長い縦長円形状となるように膨出させられている。この膨出部を(30d)で示す。膨出部付き金属曲がり管(30)における両アーム部分(30b)の直管状部分(30a)側端部から連結部分(30c)側端部にかけて、その横断面形状の上下方向の長さは徐々に長くなっている。また、２つの直管状部分(30a)は平面から見て同一直線上に位置している。
【００１７】
図２〜図１１において、膨出部付き金属曲がり管(30)の製造装置は、上下２つの分割型(31)(32)からなり、かつ金属製素管(P)の両端部を拘束する拘束部(33)と膨出部を形成する膨出部形成用キャビティ部(34)とを有するハイドロフォーミング用型と、ハイドローフォーミング用型の後方に配された曲げ用ポンチ(36)とを備えている。
【００１８】
上分割型(31)の下面における左右両端部を除いた部分に、曲げ用ポンチ部(37)が下方突出状に一体に形成され、曲げ用ポンチ部(37)の左右両側に、図示しない油圧シリンダ等により上分割型(31)に対して上下動させられかつ素管(P)の上方への膨出を防止する拘束部材(38)がそれぞれ設けられている。上分割型(31)の曲げ用ポンチ部(37)の左右両側面および下面に、素管(P)の上半部が嵌め入れられる凹溝(39)が、左右方向に伸びかつ下方に開口するように連続的に形成されている。凹溝(39)における曲げ用ポンチ部(37)の左右両側面に存在する部分は、上方に向かって後方に傾斜している。この傾斜部分を(39a)で示すとともに、凹溝(39)の底面に存在する底部分を(39b)で示す(図４参照)。凹溝(39)は横断面半円形で、素管(P)の上半部が嵌り込むようになっている。拘束部材(38)の下面に、左右方向に伸びかつ素管(P)の上半部が嵌る凹溝(40)が形成されている。
【００１９】
下分割型(32)の上面における左右両端部を除いた部分に、下方に凹みかつ上分割型(31)の曲げ用ポンチ部(37)が嵌る曲げ用ダイス部(41)が形成され、下分割型(32)における曲げ用ダイス部(41)の左右両側に、素管(P)の下方への膨出を防止する下拘束部分(42)が設けられている。そして、拘束部材(38)と下拘束部分(42)とにより、素管(P)の両端部の拡管を拘束する拘束部(33)が形成されている。下分割型(32)の下拘束部分(42)上面に、素管(P)の下半部が嵌め入れられる凹溝(44)が、左右方向に伸びるように形成されている。下分割型(32)の曲げ用ダイス部(41)の左右両側面および底面に、素管(P)の下半部が嵌め入れられる凹溝(43)が上方に開口しかつ左右方向に伸びるように連続的に形成されている。凹溝(43)の左右両端部は下拘束部分(42)の凹溝(44)に連なっている。また、凹溝(43)における曲げ用ダイス部(41)の左右両側面に存在する部分は、上分割型(31)の凹溝(39)の傾斜部分(39a)に対応するように、上方に向かって後方に傾斜している。この傾斜部分を(43a)で示すとともに、曲げ用ダイス部(41)の底面に存在する底部分を(43b)で示す。凹溝(43)の底部分の深さは、素管(P)の半径よりも深くなっている。凹溝(43)の傾斜部分(43a)の深さは、上端部では下拘束部分(42)の凹溝(44)と等しくなっているとともに、下方に向かって徐々に深くなっており、下端部では底部分(43b)の深さと等しくなっている。そして、凹溝(43)の傾斜部分(43a)および底部分(43b)によって膨出部形成用キャビティ部(34)が形成されている。
【００２０】
上分割型(31)の上端面には、水平板(45)が後方に突出するように固定されており、水平板(45)の後端部における左右方向に関して曲げ用ポンチ(36)と対応する位置に、下方突出部(46)が一体に形成されている。下方突出部(46)の前面は垂直面となっている。下方突出部(46)の前側でかつ下分割型(32)の下拘束部分(42)と対応する高さ位置に曲げ用ポンチ(36)が配置されている。曲げ用ポンチ(36)は、下分割型(32)が固定されたベース(47)に立設された支え(48)の上端部に、前後方向に移動自在に設けられており、図示しない付勢手段により常に後方に付勢されている。曲げ用ポンチ(36)の前端面に、素管(P)が嵌る横断面半円形の凹溝(49)が形成されている。
【００２１】
曲げ用ポンチ(36)と上型の下方突出部(46)との間に、曲げ用ポンチ(36)を前後方向に移動させる直動形のカム装置が設けられている。カム装置は、下方突出部(46)の前面に一体に形成されかつ側方から見て山形になるように前方に突出したカム(50)と、曲げ用ポンチ(36)の後端に取り付けられたカムフォロワ(51)とからなる。カム(50)の輪郭は、上方に向かって前方に傾斜した第１傾斜部(50a)と、第１傾斜部(50a)の上端に連なって上方に伸びた垂直部(50b)と、垂直部(50b)の上端に連なりかつ上方に向かって後方に傾斜した第２傾斜部(50c)とからなる。カム(50)の下方突出部(46)からの前方への突出高さは、カムフォロワ(51)が垂直部(50b)に至ったときに曲げ用ポンチ(36)が素管(P)を前方に曲げることができるような高さとなされている。また、カム(50)の上下方向の幅および水平板(45)の後方への突出長さは、カムフォロワ(51)が第２傾斜部(50c)の後端まで至ったときに曲げ用ポンチ(36)の前端が上下両分割型(31)(32)よりも後方にくるような幅および長さとなされている。また、下方突出部(46)の上下方向の長さは、上下両分割型(31)(32)が型締めされるまでは、曲げ用ポンチ(36)が水平板(45)にあたらないような長さとなされている。
【００２２】
次に、上述した製造装置を用いて膨出部付き金属曲がり管(30)を製造する方法について説明する。
【００２３】
まず、上下両分割型(31)(32)を離隔させてハイドローフォーミング用型を開いた状態で、素管(P)の両端部を下分割型(32)の下拘束部分(42)の凹溝(44)に嵌め入れた後(図２(a)および図４参照)、拘束部材(38)を下降させることにより、素管(P)の両端部を拘束部(33)により拘束する。ついで、上分割型(31)を下降させると、まずカムフォロワ(51)がカム(50)の第１傾斜部(50a)の下端部に当接し(図７参照)、上分割型(31)のさらなる下降によりカムフォロワ(51)が第１傾斜部(50a)に沿って転動し、曲げ用ポンチ(36)が付勢手段の付勢力に抗して前方に移動する(図２(b)参照)。カムフォロワ(51)が垂直部(50b)に至ると、曲げ用ポンチ(36)が前進位置に達し、これにより素管(P)が前方にクランク状に曲げられる(図８参照)。ついで、上分割型(31)がさらに下降すると、曲げ用ポンチ(36)が付勢手段により後方に付勢されていることによってカムフォロワ(51)が第２傾斜部(50c)に沿って転動して曲げ用ポンチ(36)が後方に移動し、カムフォロワ(51)が第２傾斜部(50c)の後端に至って曲げ用ポンチ(36)が後退位置まで移動する(図９参照)。このような曲げ用ポンチ(36)による素管(P)の曲げのさいには、ハイドローフォーミング用型の型締めは完了していない。曲げ用ポンチ(36)が後退位置まで移動した後、上分割型(31)がさらに下降することによりハイドローフォーミング用型の型締めが完了する。すると、上分割型(31)の曲げ用ポンチ部(37)と下分割型(32)の曲げ用ダイス部(41)の働きにより、クランク状素管(P)のアーム部分(P1)およびこれらのアーム部分(P1)の先端どうしを連結する連結部分(P2)が下方に曲げられる（図３(c)および図１０参照）。このとき、素管(P)の両アーム部分(P1)は、それぞれ上分割型(31)の凹溝(39)の傾斜部分(39a)と下分割型(32)の凹溝(43)の傾斜部分(43a)との中に嵌り、連結部分(P2)は上分割型(31)の凹溝(39)の底部分(39b)と下分割型(32)の凹溝(43)の底部分(43b)との中に嵌る。ついで、素管(P)の両端開口を、流体導入用貫通穴(19a)を有するシール金具(19)で閉鎖し、流体導入用貫通穴(19a)を通して素管(P)内に流体を導入して内圧をかけるとともに、シール金具(19)を利用して素管(P)を長さ方向に圧縮するハイドロフォーミング法により、素管(P)の曲げられている部分を、膨出部形成用キャビティ部(34)、すなわち下分割型(32)の凹溝(43)における曲げ用ダイス部(41)の側面および底面に形成された部分の内周面に沿うように膨出させる（図３(d)および図１１参照）。なお、素管(P)内に存在していた空気は、いずれか一方のシール金具(19)に形成されている図示しない空気抜き穴から排出される。こうして、膨出部付き金属曲がり管(30)が製造される。
【００２４】
実施形態２
この実施形態は図１２〜図１８に示すものである。なお、この実施形態の説明において、図１２の上下、左右を上下、左右といい、図１３の左側を前、右側を後というものとする。
【００２５】
この実施形態により製造される膨出部付き金属曲がり管(30)は、実施形態１により製造されるものと同一の形状である。
【００２６】
図１２〜図１８において、膨出部付き金属曲がり管(30)の製造装置は、上下および後の３つの分割型(60)(61)(62)からなり、かつ金属製素管(P)の両端部を拘束する拘束部(63)と膨出部を形成する膨出部形成用キャビティ部(64)とを有するハイドロフォーミング用型を備えている。
【００２７】
上分割型(60)の下面における左右両端部を除いた部分に、素管(P)を下方に曲げるための第１曲げ用ポンチ部(65)が下方突出状に一体に形成され、第１曲げ用ポンチ部(65)の左右両側に素管(P)の上方への膨出を防止する上拘束部分(66)が設けられている。上分割型(60)の第１曲げ用ポンチ部(65)の左右両側面および下面の前側部分に、それぞれ左右方向に伸びる下方突出部(67)(68)が連続して一体に形成されている。各下方突出部(67)(68)の後面と第１曲げ用ポンチ部(65)の左右両側面および下面との連接部はアール状となされている。第１曲げ用ポンチ部(65)の下面に形成された下方突出部(68)の突出高さは素管(P)の半径と等しく、かつこの下方突出部(68)後面と第１曲げ用ポンチ部(65)下面との連接部の曲率は素管(P)の外周面の曲率と等しくなっている。第１曲げ用ポンチ部(65)の左右両側面に形成された下方突出部(67)の前後方向の厚さは、第１曲げ用ポンチ部(65)下面に形成された下方突出部(67)側の端部から左右方向外方に向かって徐々に厚くなっている。
【００２８】
上分割型(60)の上拘束部分(66)下面の前側部分に、左右方向に伸びる下方突出部(69)が一体に形成されている。この下方突出部(69)は、第１曲げ用ポンチ部(65)の左右両側面に形成された下方突出部(67)と一体に連なっている。下方突出部(69)の突出高さは素管(P)の半径に等しくなっているとともに、この下方突出部(69)後面と上拘束部分(66)下面との連接部はアール状となされており、このアール状部分の曲率は素管(P)の外周面の曲率と等しくなっている。上拘束部分(66)に形成された下方突出部(69)の前後方向の厚さは、第１曲げ用ポンチ部(65)の下面に形成された下方突出部(68)の前後方向の厚さよりも厚く、第１曲げ用ポンチ部(65)の左右両側面に形成された下方突出部(67)の前後方向の厚さは、左右方向の外端から同内端に向かって徐々に薄くなっており、下方突出部(67)は、左右方向の外端で下方突出部(69)に連なるとともに左右方向の内端で下方突出部(68)に連なっている。
【００２９】
下分割型(61)の上面における左右両端部を除いた部分に、下方に凹みかつ上分割型(60)の第１曲げ用ポンチ部(65)が嵌る第１曲げ用ダイス部(70)が形成され、下分割型(61)における第１曲げ用ダイス部(70)の左右両側部分に、素管(P)の下方への膨出を防止する下拘束部分(71)が形成されている。下分割型(61)の第１曲げ用ダイス部(70)の底面および左右両側面の前側部分に、それぞれ左右方向に伸びる上方突出部(72)(73)が連続的に一体に形成されている。これらの上方突出部(72)(73)の後面と第１曲げ用ダイス部(70)の底面および左右両側面との連接部はそれぞれアール状となされている。
【００３０】
下分割型(61)の下拘束部分(71)上面の前側部分に、左右方向に伸びる上方突出部(74)が一体に形成されている。この上方突出部(74)は、第１曲げ用ダイス部(70)の上方突出部(73)に一体に連なっている。また、上方突出部(74)の突出高さは素管(P)の半径と等しくなっているとともに、上方突出部(74)の後面と下拘束部分(71)上面との連接部はアール状となされており、このアール状部分の曲率は素管(P)の外周面の曲率と等しくなっている。下拘束部分(71)に形成された上方突出部(74)の前後方向の厚さは、第１曲げ用ダイス部(70)の底面に形成された上方突出部(72)の前後方向の厚さよりも厚く、第１曲げ用ダイス部(70)の左右両側面に形成された上方突出部(73)の前後方向の厚さは、左右方向の外端から同内端に向かって徐々に薄くなっており、上方突出部(73)は、左右方向の外端で上方突出部(74)に連なるとともに左右方向の内端で上方突出部(72)に連なっている。
【００３１】
互いに合わされた上下両分割型の第１曲げ用ポンチ部(65)および第１曲げ用ダイス部(70)間の間隙における下拘束部分(71)よりも前方に存在する部分によって、素管(P)を前方に曲げるための第２曲げ用ダイス部(75)が構成されている。
【００３２】
後分割型(62)は、上下両分割型(60)(61)の後方に前後方向に移動するように配されており、前方へ移動したさいに、上分割型(60)の第１曲げ用ポンチ部(65)の下面および左右両側面と下分割型(61)の第１曲げ用ダイス部(70)の底面および左右両側面との間に入り込むようになっている。後分割型(62)は、上分割型(60)の第１曲げ用ポンチ部(65)の下面と下分割型(61)の第１曲げ用ダイス部(70)の底面との間に入り込む中央水平部(62a)と、水平部(62a)の左右両端に連なりかつ左右方向外方に向かって上方に傾斜するとともに、上分割型(60)の第１曲げ用ポンチ部(65)の左右両側面と下分割型(61)の第１曲げ用ダイス部(70)の左右両側面との間に入り込む傾斜部(62b)と、傾斜部(62b)の左右方向外端に連なるとともに、上下両分割型(60)(61)の拘束部分(66)(71)間に入り込む両端水平部(62c)とを備えている。両傾斜部(62b)の前端面は、それぞれ左右方向外方に向かって後方に傾斜している。また、両傾斜部(62b)の上下方向の厚さは、左右方向外端から同内端に向けて徐々に薄くなっている。中央水平部(62a)、両傾斜部(62b)および両端水平部(62c)の前面の全高にわたって、それぞれ素管(P)の後半部が嵌め入れられる凹溝(76)が、前方に開口しかつ相互に連なるように連続的に形成されている。後分割型(62)の両端水平部(62c)よりも前方に存在する部分が、素管(P)を前方に曲げるための第２曲げ用ポンチ部(77)となっている。
【００３３】
そして、３つの分割型(60)(61)(62)からなるハイドローフォーミング用型を型締めしたさいに、上分割型(60)の上拘束部分(66)の下方突出部(69)と、下分割型(61)の下拘束部分(71)の上方突出部(74)と、後分割型(62)の両端水平部(62c)とによって、素管(P)の両端部の拡管を拘束する拘束部(63)が構成される。３つの分割型(60)(61)(62)からなるハイドローフォーミング用型を型締めしたさいに、上分割型(60)の第１曲げ用ポンチ部(65)における下方突出部(67)(68)と、下分割型(61)の第１曲げ用ダイス部(70)における上方突出部(72)(73)と、後分割型(62)の第２曲げ用ポンチ部(77)とによって膨出部形成用キャビティ部(64)が構成される。
【００３４】
次に、上述した製造装置を用いて膨出部付き金属曲がり管を製造する方法について説明する。
【００３５】
まず、３つの分割型を離隔させてハイドローフォーミング用型を開いた状態で、素管(P)の両端部を下分割型(61)の下拘束部分(71)上に、上方突出部(74)の後面に沿うように載せて適当な手段により仮止めする(図１２(a)および図１３参照)。ついで、上分割型(60)を下降させて上下両分割型を合わせる。すると、上分割型(60)の第１曲げ用ポンチ部(65)と下分割型(61)の第１曲げ用ダイス部(70)の働きにより、素管(P)がクランク状に曲げられるとともに、素管(P)の両端部が上下両分割型(60)(61)の拘束部分(66)(71)により拘束される(図１２(b)および図１６参照)。ついで、後分割型(62)を前進させてハイドローフォーミング用型を型締めする。すると、後分割型(62)の第２曲げ用ポンチ部(77)と、上下両分割型(60)(61)間に形成された第２曲げ用ダイス部(75)との働きにより、素管(P)における下方に曲げられた両アーム部分が前方に曲げられる。このとき、素管(P)の両アーム部分と連結部分とがハイドローフォーミング用型の膨出部形成用キャビティ部(64)内に入る。また、素管(P)の両端直線部が、ハイドローフォーミング用型の拘束部(63)により拡管しないように拘束される(図１２(c)および図１７参照)。
【００３６】
ついで、素管(P)の両端開口を、流体導入用貫通穴(19a)を有するシール金具(19)で閉鎖し、流体導入用貫通穴(19a)を通して素管(P)内に流体を導入して内圧をかけるとともに、シール金具(19)を利用して素管(P)を長さ方向に圧縮するハイドロフォーミング法により、素管(P)の曲げられている部分を、膨出部形成用キャビティ部(64)に沿うように膨出させる（図１２(d)および図１８参照）。なお、素管(P)内に存在していた空気は、いずれか一方のシール金具(19)に形成されている図示しない空気抜き穴から排出される。こうして、膨出部付き金属曲がり管(30)が製造される。
【００３７】
上記実施形態１および２において、曲げの前段階において、素管(P)内に液体を充填してその両端開口を閉鎖しておき、その後素管(P)内の液体圧を高めるようにしてもよい。この場合、ハイドロフォーミング用型の型締めによる素管(P)の曲げのさいの屈服のおそれが少なくなる。
【００３８】
【発明の効果】
請求項１および請求項６の発明によれば、１つのハイドロフォーミング用型を用いて曲げおよび膨出を行って膨出部付き金属曲がり管を製造することができるので、従来の方法に比較して工数が少なくなるとともに設備費が安くなる。したがって、膨出部付き金属曲がり管の製造コストが安くなる。
【００３９】
請求項２および請求項７の発明によれば、異なる２方向に曲がった膨出部付き金属曲がり管を、安いコストで製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施形態１の方法により製造される膨出部付き金属曲がり管を示し、 (a) は平面図、 (b) は (a) の A − A 線断面図である。
【図２】 実施形態１の方法の前半部分を工程順に示す後方から見た垂直断面図である。
【図３】 実施形態１の方法の後半部分を工程順に示す後方から見た垂直断面図である。
【図４】 図２ (a) の B − B 線拡大断面図である。
【図５】 図４の C − C 線矢視図である。
【図６】 図４の D − D 線矢視図である。
【図７】 図２ (b) の E − E 線拡大断面図である。
【図８】 素管を曲げ用ポンチにより前方に曲げた状態を示す図７相当の断面図である。
【図９】 曲げ用ポンチが後退した状態を示す図７相当の断面図である。
【図１０】 図３ (a) の F − F 線拡大断面図である。
【図１１】 図３ (d) の G − G 線拡大断面図である。
【図１２】 実施形態２の方法を工程順に示す後方から見た垂直断面図である。
【図１３】 (a) は図１２ (a) の H1 − H1 線拡大断面図、 (b) は図１２ (a) の H2 − H2 線拡大断面図である。
【図１４】 図１３ (a) の I − I 線矢視図である。
【図１５】 図１３ (b) の J − J 線矢視図である。
【図１６】 (a) は図１２ (b) の K1 − K1 線拡大断面図、 (b) は図１２ (b) の K2 − K2 線拡大断面図である。
【図１７】 (a) は図１２ (c) の L1 − L1 線拡大断面図、 (b) は図１２ (c) の L2 − L2 線拡大断面図である。
【図１８】 (a) は図１２ (d) の M1 − M1 線拡大断面図、 (b) は図１２ (d) の M2 − M2 線拡大断面図である。
【符号の説明】
(30)：膨出部付き金属曲がり管
(30a)：直管状部分
(30b)：アーム部分
(30c)：連結部分
(30d)：膨出部分
(31)(60)：上分割型
(32)(61)：下分割型
(33)(63)：拘束部
(34)(64)：膨出部形成用キャビティ部
(37)：曲げ用ポンチ部
(41)：曲げ用ダイス部
(36)：曲げ用ポンチ
(65)：第１曲げ用ポンチ部
(70)：第１曲げ用ダイス部
(75)：第２曲げ用ダイス部
(77)：第２曲げ用ポンチ部
(P)：金属製素管
Claims (7)
- 長手方向の中間部で曲がっているとともに、この曲がった部分に膨出部が形成されている金属曲がり管を製造する方法であって、２つの分割型を備えており、かつ金属製素管の両端部の拡管を拘束する拘束部と膨出部を形成する膨出部形成用キャビティ部とを有するハイドロフォーミング用型を用意し、ハイドロフォーミング用型の型締めのさいに素管の１つの方向のみへの曲げを行い、この状態で素管内に流体圧を導入して膨出部を形成する膨出部付き金属曲がり管の製造方法において、
ハイドローフォーミング用型の型締めが完了する前に、その型締めのための分割型の移動により作動させられる曲げ用ポンチを使用して、素管を、ハイドローフォーミング用型の型締めのさいの曲げ方向とは異なる方向に曲げておくことを特徴とする膨出部付き金属曲がり管の製造方法。 - 長手方向の中間部で曲がっているとともに、この曲がった部分に膨出部が形成されている金属曲がり管を製造する方法であって、３つの分割型を備えており、かつ金属製素管の両端部の拡管を拘束する拘束部と膨出部を形成する膨出部形成用キャビティ部とを有するハイドロフォーミング用型を用意し、ハイドロフォーミング用型の型締めのさいに、２つの分割型により素管を第１の方向に曲げるとともに、残りの１つの分割型により素管を第１の方向と異なる第２の方向に曲げ、この状態で素管内に流体圧を導入して膨出部を形成することを特徴とする膨出部付き金属曲がり管の製造方法。
- ハイドロフォーミング用型の型締めの前に、予め素管内に液体を充填するとともに素管の両端開口を塞いでおき、型締めによる型締めの後に、素管内の液圧を高める請求項１または２記載の膨出部付き金属曲がり管の製造方法。
- クランク状に曲げられており、２つのアーム部分およびこれらのアーム部分の先端どうしを連結する連結部分が横断面異形に膨出させられている管を製造する請求項１〜３のうちのいずれかに記載の膨出部付き金属曲がり管の製造方法。
- 請求項１〜４のうちのいずれかに記載された方法により製造された膨出部付き金属曲がり管。
- 長手方向の中間部で曲がっているとともに、この曲がった部分に膨出部が形成されている金属曲がり管を製造する装置であって、２つの分割型からなり、かつ金属製素管の両端部の拡管を拘束する拘束部と膨出部を形成する膨出部形成用キャビティ部とを有するとともに型締めのさいに素管を１つの方向にのみ曲げるハイドロフォーミング用型と、ハイドローフォーミング用型の型締めのさいの曲げ方向とは異なる方向に素管を曲げる曲げ用ポンチと、ハイドローフォーミング用型の型締めのための分割型の移動により曲げ用ポンチを分割型の移動方向と異なる方向に移動させる伝動手段とを備えており、ハイドローフォーミング用型の両分割型のうちのいずれか一方に曲げ用ポンチ部が設けられるとともに、同他方に曲げ用ダイス部が設けられ、曲げ用ポンチ部と曲げ用ダイス部との間に膨出部形成用キャビティ部が設けられており、ハイドローフォーミング用型の型締めが完了する前に、伝動手段により曲げ用ポンチが素管側に移動させられることによって素管がハイドローフォーミング用型の型締めのさいの曲げ方向とは異なる方向に曲げられ、ついでハイドローフォーミング用型と干渉しない位置に戻るようになされている膨出部付き金属曲がり管の製造装置。
- 長手方向の中間部で曲がっているとともに、この曲がった部分に膨出部が形成されている金属曲がり管を製造する装置であって、第１〜第３の３つの分割型からなり、かつ金属製素管の両端部の拡管を拘束する拘束部と膨出部を形成する膨出部形成用キャビティ部とを有するハイドロフォーミング用型を備えており、第１および第２分割型のうちのいずれか一方に第１の方向に素管を曲げるための第１の曲げ用ポンチ部が設けられるとともに、同他方に第１曲げ用ポンチ部と協働する第１の曲げ用ダイス部が設けられており、第３分割型に第１の方向と異なる第２の方向に素管を曲げるための第２の曲げ用ポンチ部が設けられるとともに、素管を第１の方向に曲げた状態で保持している第１お よび第２分割型に第２曲げ用ポンチ部と協働する第２の曲げ用ダイス部が設けられており、第１および第２曲げ用ポンチ部と第１および第２曲げ用ダイス部との間に膨出部形成用キャビティ部が設けられていることを特徴とする膨出部付き金属曲がり管の製造装置。
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