JP3916322B2 - 金属管の液圧バルジ加工装置及び加工方法 - Google Patents

金属管の液圧バルジ加工装置及び加工方法 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属管内の液圧による内圧と、金属管の軸方向圧縮とを組合せて金属管の一部を膨出加工する液圧バルジ加工装置及びこの液圧バルジ加工装置を用いた金属管の加工方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
金属管の液圧バルジ加工は、素材となる金属管(以下、「素管」という)に液体(以下、「加工液」という)を注入し、その加工液の圧力(以下、「成形内圧」という)と、素管の管端への軸方向圧縮力(以下、「軸押力」という)とを組み合わせて付加することにより、種々の断面形状の異形管製品を得る加工方法である。
【0003】
図9は液圧バルジ加工装置全体の正面図の一例を示す。図9に示すように、液圧バルジ加工装置は、基本的に、対をなす上金型1及び下金型2と、この下金型2にセットする素管7の軸方向両側に配置され、それぞれの軸押ピストン3a,4aの先端に取付けた軸押工具8,9を介して、素管7を軸方向から圧縮すると共に、軸押ピストン3a,4a及び軸押工具8,9に設けた液体流路3aa,4aa及び8a,9aを通して素管7内に加工液を供給する軸押装置3,4と、加工液に数百〜数千kgf/cm2の高圧を発生させる圧力発生装置5と、上金型1を降下させ、下金型2に押付けるためのプレス装置6から構成される。
【0004】
図10は上記したような構成の液圧バルジ加工装置を用いた液圧バルジ加工工程の一例を示し、(a)は加工前の状態を、(b)は加工終了時点の状態を示す。先ず、下金型2に素管7をセットし、図9に示したプレス装置6にて上金型1を降下させて下金型2に押付ける。次に、軸押装置3,4を作動させて、素管7の軸方向両側からそれぞれの軸押ピストン3a,4aを突出動作させ、これらの軸押ピストン3a,4aに取付けられた軸押工具8,9を接近移動させて素管7の両管端に軸押工具8,9を押付けてシールを行う。
【0005】
その後、流路3aa,8aを介して素管7内に加工液10を注入しながら、加工液10と共に素管7内の空気を液体流路9a,4aaを介して排出した後、流路9aの延長上に設けた図示しないバルブを閉じて、素管7内を加工液10で充満させる。この状態を示すのが図10(a)である。
【0006】
次に、軸押装置3,4を作動させて、図10(a)の状態よりさらに軸押ピストン3a,4aを突出動作させ、軸押工具3,4で素管7を圧縮させながら図9に示した圧力発生装置5によって成形内圧を徐々に増加させる。これにより、素管7は上金型1と下金型2の内部形状に沿うように膨出し、図10(b) に示すように、製品11に成形加工される。成形加工終了後は、成形内圧を低下せしめた後、上金型1を上昇させ、軸押工具3,4を離反移動させて製品11を取り出す。
【0007】
以上の液圧バルジ加工では、軸押しの過程で成形内圧を適正に保つことが重要である。成形内圧が低下すると、素管を所定の形状に膨出させることができないばかりか、軸圧縮によって素管に座屈が発生するからである。そして、成形内圧を適正に保つためには、軸押ピストン3,4や軸押工具8,9の液体流路3aa,4aa,8a,9aにおいて、漏洩なく加工液10をシールする技術が重要となる。
【0008】
図11は、従来の液圧バルジ加工装置における、軸押ピストン3a,4aと軸押工具8,9の連結手段の代表例を示す図である。
従来の液圧バルジ加工装置では、軸押ピストン3a,4aと軸押工具8,9の間で漏洩なくシールし、かつ、軸押ピストン3a,4aと軸押工具8,9の着脱を可能とするために、図11に示すように、軸押工具8,9の連結部をフランジ形式となすと共に、軸押ピストン3a,4aと軸押工具8,9の当接面にOリング等のパッキン12を挟み込み、数本から十数本のボルト16によって軸押ピストン3a,4aに連結し、シールを行っていた。
【0009】
このように、シールを必要とする連結部の間にパッキンを挟み込み、連結部をボルトによって均等に締め付けて固定し、フランジの合わせ平面をシールする方法は、JIS B 2406に示すように、広く一般的に行われている方法である。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図11に示したような連結手段では、段取り替え等で軸押工具を軸押ピストンから着脱する際に多数のボルトを均等に締め付ける作業が必要である。そして、これらの作業は、軸押工具が水平に取付けられていることもあり、多大な労力を必要とする。さらに、Oリングを毎回着脱するので、Oリングが損傷することも多くなるという問題もある。
【0011】
本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたものであり、従来と同等のシール性能を確保しつつ、着脱作業の労力を軽減することができる、金属管の液圧バルジ加工装置及びこの液圧バルジ加工装置を用いた金属管の加工方法を提供することを目的としている。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明に係る金属管の液圧バルジ加工装置は、軸押ピストン先端面に、液体流路の外周側を覆うシール部材の嵌入穴と第1係合部を形成すると共に、軸押工具の基端側に前記第1係合部に僅かな隙間を有して係合する第2係合部を設け、軸押ピストンへの軸押工具の連結時、軸押工具を軸押ピストンの嵌入穴にセットされたシール部材のシール面に対して平行に移動させることによって、第1係合部と第2係合部間に僅かな隙間を有して連結するように構成すると共に、前記シール部材として、液圧バルジ加工において偏荷重を受けた場合に、シール面において前記隙間を殺す方向にリッ プが開く、少なくともシール面側外周に金属リングを設けた横U型のリップパッキンを使用した構成としている。そして、このようにすることで、軸押ピストンへの軸押工具の連結時、軸押工具を軸押ピストンの嵌入穴にセットされたシール部材のシール面に対して平行に移動させるだけで、軸押ピストンと軸押工具を連結することができ、また、偏荷重を受けた場合にも加工液が漏洩しないようになる。
【0013】
【発明の実施の形態】
本発明に係る金属管の液圧バルジ加工装置は、金属管内の液体による内圧と、金属管の軸方向圧縮を組合せて金属管を膨出加工する液圧バルジ加工装置において、下金型にセットする金属管の軸方向両側に配置される軸押装置の軸押ピストン先端面に、液体流路の外周側を覆うシール部材の嵌入穴と、第1係合部を形成すると共に、この軸押ピストンの先端に取付ける軸押工具の基端側に、前記第1係合部に僅かな隙間を有して係合する第2係合部を設け、軸押ピストンへの軸押工具の連結時、軸押工具を軸押ピストンの嵌入穴にセットされたシール部材のシール面に対して平行に移動させることによって、第1係合部と第2係合部間に僅かな隙間を有して連結するように構成すると共に、前記シール部材として、液圧バルジ加工において偏荷重を受けた場合に、シール面において前記隙間を殺す方向にリップが開く、少なくともシール面側外周に金属リングを設けた横U型のリップパッキンを使用したり、横U型のリップパッキンの嵌入穴を、軸押ピストン先端面に代えて軸押工具の基端面に形成したものである
【0014】
本発明に係る金属管の液圧バルジ加工装置を用いた本発明方法では、軸押ピストンの第1係合部と軸押工具の第2係合部間に僅かな隙間を設けているので、連結に際しては、軸押工具をシール部材のシール面に対して平行に移動させるだけで良く、ボルトが不用になって、その締付に要する作業が省略でき、連結作業を大幅に軽減することができる。
【001
偏荷重を受けた場合には、図7(a)に示すように、軸押工具8,9が軸押ピストン3a,4aに対して僅かに傾くが、シール部材として横U型のリップパッキン13を使用したので、図7(b)に示すように、隙間を殺す方向にリップ13aが開くので、加工液10が漏洩することはない。
【001
また、シール部材の、少なくともシール面側外周に金属リング15を設けているので、図8に示すように、液体流路を流れる加工液の水圧により、シール部材(パッキン12)の外周側がはみ出して、シール部材(パッキン12)を損傷させるということが防止できる。
【001
さらに、シール部材としてOリングやU型のリップパッキンを使用した場合には、軸押工具をシール部材のシール面に対して平行に移動させて連結する際に、OリングやU型のリップパッキンを巻き込んで損傷させるという問題があるが、横U型のリップパッキンを使用した本発明の場合には、軸押工具の移動方向とリップの先端方向が平行となるので、パッキンを巻き込むということがない。
【001
【実施例】
以下、本発明に係る金属管の液圧バルジ加工装置及びこの装置を用いた本発明方法を図1〜図7に示す一実施例に基づいて説明する。
図1は本発明に係る金属管の液圧バルジ加工装置の軸押ピストンと軸押工具との連結部の構造の一例を示した図で、(a)は平面方向から見た図、(b)は側面方向から見た図、図2は本発明に係る金属管の液圧バルジ加工装置の軸押ピストンの先端部を示した図で、(a)は中央縦断面平面図、(b)は(a)を左側から見た正面図、図3は本発明に係る金属管の液圧バルジ加工装置の軸押工具の基端部を示した図で、(a)は平面方向から見た図、(b)は(a)を左側から見た正面図、図4は軸押ピストンと軸押工具の連結作業との過程と、連結した状態を示した図、図5はシール面側外周に金属リングを設けた横U型のリップパッキンを示した図で、(a)は正面図、(b)は(a)のA−A断面図、図6は軸押ピストンと軸押工具との連結部の構造の他の例を示した図で、(a)は軸押工具に嵌入穴を形成したもの、(b)はあり溝の係合部を形成したもの、図7は軸押工具に偏荷重が作用した場合の軸押工具と軸押ピストンの連結部を示した図で、(a)は全体図、(b)は要部拡大断面図である。
【0019
図1〜図7において、3ab,4abは軸押ピストン3a,4aの先端面中央部に形成された嵌入穴であり、この嵌入穴3ab,4abに、軸押ピストン3a,4aの軸芯に開設された液体流路3aa,4aaの外周側を覆うシール部材、例えば図5に示すような、横U型のリップパッキン13が嵌入される。
【002
そして、このリップパッキン13のシール面側外周には、液体流路8a,9aを流れる加工液10の水圧により、リップパッキン13の外周側がはみ出して、リップパッキン13を損傷させるということを防止するために、金属リング15が設けられている。
【002
3ac,4acは同じく軸押ピストン3a,4aの先端面における前記嵌入穴3ab,4abを挟む両側に突出状に形成された例えば鉤状の係合凸部であり、この係合凸部3ac,4acによって、軸押ピストン3a,4aの先端面に、上下方向に貫通する内部拡径溝3ad,4adを形成している。
【002
8b,9bは軸押工具8,9の基端側に形成した係合凹部であり、例えば図1(a)、図3(a)に示すように、平面視H状に形成され、先端突出部8ba,9baが前記内部拡径溝3ad,4adに嵌入し、この先端突出部8ba,9baと後端突出部8bb,9bb間に形成される凹部8bc,9bcに前記係合凸部3ac,4acが嵌入するようになっている。
【002
14は軸押ピストン3a,4aの先端面における係合凸部3ac,4acの下方に例えばボルト止めされたストッパーであり、このストッパー14により軸押工具8,9を下側から支え、軸押ピストン3a,4aに対する軸押工具8,9の位置決めがなされる。
【002
本発明に係る金属管の液圧バルジ加工装置は上記した構成であり、軸押ピストン3a,4aに軸押工具8,9を連結する際は、先ず、軸押ピストン3a,4aの嵌入穴3ab,4abに、横U型のリップパッキン13を、金属リング15がシール面側となるように嵌入してセットする。
【002
次に、軸押ピストン3a,4aの先端に形成した内部拡径溝3ad,4adに軸押工具8,9の先端突出部8ba,9baが挿入し、軸押ピストン3a,4aの係合凸部3ac,4acが軸押工具8,9の凹部8bc,9bcに係合するように位置させた後、図4に白抜き矢印で示すように、軸押工具8,9を、その下端がストッパー14に当接するまで、リップパッキン13のシール面に対して平行に移動させる。
【002
以上のように、本発明に係る金属管の液圧バルジ加工装置を用いた本発明に係る金属管の加工方法では、軸押工具8,9をリップパッキン13のシール面に対して平行に移動させるだけで、軸押工具8,9を軸押ピストン3a,4aに連結できるので、連結に際し、ボルトが不要になって、その締付に要する作業を大幅に省略することができる。
【002
そして、軸押ピストン3a,4aの嵌入穴3ab,4abにリップパッキン13を嵌入してセットした状態では、リップパッキン13のリップ13aは、その先端が軸押ピストン3a,4aの軸芯方向を向いているので、軸押工具8,9を軸押ピストン3a,4aに連結する際、リップパッキン13のリップ13aを巻き込むことがない。また、リップパッキン13のシール面側外周に金属リング15を設けているので、液体流路3aa,4aaを流れる加工液10の水圧により、リップパッキン13の外周側がはみ出して、リップパッキン13を損傷させることもない。
【002
ちなみに、軸押工具8,9と軸押ピストン3a,4aの連結部を、図1〜図4に示す構成とし、シール部材として、シール面側外周に金属リング15を設けた、図4に示す外径がφ60mm、内径がφ30mm、厚さが15mmの横U型のリップパッキン13を採用した場合と、ボルト数が8本の、図11に示す従来の連結構造のものを比較した。
【0029
ボルトを用いて連結する従来の金属管の液圧バルジ加工装置では、連結に30〜40分必要であったが、本発明に係る金属管の液圧バルジ加工装置では、連結に要する時間は数十秒であった。連結後、加工液の漏れが発生しなかったのは言うまでもない。また、軸押工具を軸押ピストンに対して水平移動させるだけで、ボルトの締付作業がないので、作業が極めて楽で簡単であった。
【003
上記した実施例では、軸押ピストン3a,4aの先端面に嵌入穴3ab,4abを形成したものについて説明したが、これに代えて、図6(a)に示すように、軸押工具8,9の基端面に嵌入穴を形成したものでも良い。
【003
なお、この図6(a)に示す実施例では、軸押ピストン3a,4aの先端面に、前記軸押工具8,9の基端面に形成したのと同様の係合凹部3b,4bを、また、軸押工具8,9の基端面に、軸押ピストン3a,4aの先端面に形成したのと同様の係合凸部8c,9cを形成したものを示したが、図1〜図5に示した実施例において、軸押ピストン3a,4aの先端面に形成した嵌入穴3ab,4abに代えて、軸押工具8,9の基端面に嵌入穴を形成したものでも良い。また、係合凸部と係合凹部の形状も、上記した実施例に限らないことは勿論であり、同様の作用を奏するものであれば、図6(b)に示すようなあり溝形状のものでも良い。
【003
また、上記した実施例では、シール部材として、シール面側外周に金属リング15を設けた横U型のリップパッキン13を採用したものを開示したが、この金属リング15は必要最低限シール面側外周に設ければ良いのであって、外周全域に設けたものであっても良いことは言うまでもない。
【003
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、軸押工具をシール部材のシール面に対して平行に移動させるだけで、軸押ピストンに軸押工具を連結できるので、連結作業に要する労力を大幅に軽減することができる。
【003
また、シール部材として、横U型のリップパッキンを使用するので、軸押工具をシール部材のシール面に対して平行に移動する際、パッキンを巻き込むということがなく、また、少なくともシール面側外周に金属リングを設けた場合には、加工液の水圧により、シール部材の外周側がはみ出して、シール部材を損傷させるということもなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る金属管の液圧バルジ加工装置の軸押ピストンと軸押工具との連結部の構造の一例を示した図で、(a)は平面方向から見た図、(b)は側面方向から見た図である。
【図2】 本発明に係る金属管の液圧バルジ加工装置の軸押ピストンの先端部を示した図で、(a)は中央縦断面平面図、(b)は(a)を左側から見た正面図である。
【図3】 本発明に係る金属管の液圧バルジ加工装置の軸押工具の基端部を示した図で、(a)は平面方向から見た図、(b)は(a)を左側から見た正面図である。
【図4】 軸押ピストンと軸押工具の連結作業との過程と、連結した状態を示した図である。
【図5】 シール面側外周に金属リングを設けた横U型のリップパッキンを示した図で、(a)は正面図、(b)は(a)のA−A断面図である。
【図6】 軸押ピストンと軸押工具との連結部の構造の他の例を示した図で、(a)は軸押工具に嵌入穴を形成したもの、(b)はあり溝の係合部を形成したものである。
【図7】 軸押工具に偏荷重が作用した場合の軸押工具と軸押ピストンの連結部を示した図で、(a)は全体図、(b)は要部拡大断面図である。
【図8】 液体流路を流れる加工液の水圧により、シール部材の外周側がはみ出した状態を説明する図である。
【図9】 液圧バルジ装置全体の一例を示した正面図である。
【図10】 液圧バルジ加工工程の一例を示した図であり、(a)は加工前の状態を、(b)は加工終了時点の状態を示す図である。
【図11】 従来の液圧バルジ加工装置における、軸押ピストンと軸押工具の連結手段の代表例を示す図であり、(a)は側面方向から見た縦断面図、(b)は左側から見た正面図である。
【符号の説明】
2 下金型
3 軸押装置
3a 軸押ピストン
3aa 流路
3ab 嵌入穴
3ac 鉤状係合凸部
4 軸押装置
4a 軸押ピストン
4aa 流路
4ab 嵌入穴
4ac 鉤状係合凸部
7 素管
8 軸押工具
8b 係合凹部
9 軸押工具
9b 係合凹部
10 加工液
13 横U型のリップパッキン
15 金属リング

Claims (3)

  1. 金属管内の液体による内圧と、金属管の軸方向圧縮を組合せて金属管を膨出加工する液圧バルジ加工装置において、
    下金型にセットする金属管の軸方向両側に配置される軸押装置の軸押ピストン先端面に、液体流路の外周側を覆うシール部材の嵌入穴と、第1係合部を形成すると共に、
    この軸押ピストンの先端に取付ける軸押工具の基端側に、前記第1係合部に僅かな隙間を有して係合する第2係合部を設け、
    軸押ピストンへの軸押工具の連結時、軸押工具を軸押ピストンの嵌入穴にセットされたシール部材のシール面に対して平行に移動させることによって、第1係合部と第2係合部間に僅かな隙間を有して連結するように構成すると共に、前記シール部材として、液圧バルジ加工において偏荷重を受けた場合に、シール面において前記隙間を殺す方向にリップが開く、少なくともシール面側外周に金属リングを設けた横U型のリップパッキンを使用したことを特徴とする金属管の液圧バルジ加工装置。
  2. シール部材として使用する横U型のリップパッキンの嵌入穴を、軸押ピストン先端面に代えて軸押工具の基端面に形成したことを特徴とする請求項1記載の金属管の液圧バルジ加工装置。
  3. 請求項1又は2に記載の金属管の液圧バルジ加工装置を用いて金属管の一部を膨出加工することを特徴とする金属管の加工方法。
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