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

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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
【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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
【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。
【００３４】
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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