JP4026844B2

JP4026844B2 - 電磁拡管成形用コイル

Info

Publication number: JP4026844B2
Application number: JP2003151541A
Authority: JP
Inventors: 美速今村; 孝良杉▲崎▼
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2003-05-28
Filing date: 2003-05-28
Publication date: 2007-12-26
Anticipated expiration: 2023-05-28
Also published as: JP2004351455A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属管等を電磁成形する際に使用される電磁拡管成形用コイルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電磁力を利用して金属を塑性加工する電磁成形は、板状及び管状等多様な形状に柔軟に対応できるため、様々な分野への適用が検討されている。この電磁成形は、高電圧で蓄えられた電荷を電磁成形用コイルに瞬時に放電させて、その周囲に極めて短時間で強力な磁場を形成し、この磁場の中に被加工材を配置することにより、被加工材と成形用コイルとの間に反発力を発生させて成形を行うものである。図５は、金属管を電磁成形により拡管成形する電磁拡管成形を示す概念図である。金属管を電磁成形により拡管成形する場合、例えば、図５に示すように、導線５３ａが巻回されている電磁拡管成形用コイル５３の軸部を、被加工材である金属管５１に挿入し、これらを成形型５２の所定の位置に配置する。そして、配線５４ａ及び５４ｂから電磁拡管成形用コイル５３の導線に衝撃大電流を流して、電磁拡管成形用コイル５３の軸部の周囲に磁場を発生させる。このとき、金属管５１は磁場の反発力による強い拡張力を受け、成形型５２に押し付けられて拡管される。
【０００３】
前述の電磁成形は、電気の良導体であるアルミニウム合金の成形に適しており、現在、アルミニウム合金管への溝の形成又はアルミニウム合金管同士の接合等に使用されている。また、アルミニウム合金管の端部の折り曲げ加工又は大径管のカシメ等のように変形量が大きい加工及び高強度材料の加工等にも適用が検討されている（例えば、特許文献１参照）。更に、車両、自動車及び二輪車等のフレーム材又は部品の加工への適用も検討されている（例えば、特許文献２及び３参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特公平２−２１８８９号公報（第２−３頁、第２図）
【特許文献２】
特開平４−３５６３２２号公報（第２−３頁、第１図）
【特許文献３】
特開平１０−３１４８７０号公報（第２−３頁、第３図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の電磁拡管成形には、以下に示す問題点がある。例えば、成形型５２及び電磁拡管成形用コイル５３を固定し、被加工材である金属管５１を出し入れするような場合、金属管５１及び電磁拡管成形用コイル５３の軸部並びに金属管５１及び成形型５２には夫々一定の間隔が必要であるが、この間隔の範囲内で金属管５１の設置位置にずれが生じる。
【０００６】
図６（ａ）及び（ｂ）は、電磁拡管成形を模式的に示す断面図である。電磁成形を行う場合、被加工材である金属管５１を複数個の成形型５５で固定する。このとき、図６（ａ）に示すように、成形型５５と金属管５１との間には隙間はないが、金属管５１の設置状態によっては、コイル５３と金属管５１との間の距離が不均一になる。このような状態で電磁成形を行うと、図６（ｂ）に示すように、金属管５１が不均一な形状になってしまう。このように、従来の電磁拡管成形においては、金属管５１と成形型５５との間及び金属管５１とコイル５３との間の距離が円周方向で不均一であると、加工により得られた成形体が不均一な形状になる。このため、電磁拡管成形により被加工材を高精度に加工するためには、被加工材を精度よく設置しなければならず、手間を要する。
【０００７】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、被加工材の位置決めが容易で、高精度に電磁拡管加工を行うことができる電磁拡管成形用コイルを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る電磁拡管成形イルは、磁束集中器を有しない電磁拡管成形用コイルにおいて、導線が巻回され筒状の被加工材内に挿入されて前記被加工材に電磁力を付与する軸部と、前記軸部の基端部に形成されたフランジ部と、前記軸部における前記フランジ部側の一端部に形成され前記軸部の軸方向に前記フランジ部に近づくにつれて広がるように表面が傾斜した位置決め部と、前記軸部の他端部に嵌合され前記フランジ部側の面に突起が形成された補間部材とを有し、前記被加工材の一端部の端面と内面との縁が前記位置決め部の表面に係止され、前記突起が前記被加工材の他端部と前記軸部との間に挿入されて、前記被加工材はその前記一端部にて前記位置決め部に係止されて軸部の半径方向の位置決めがなされ、その他端部と前記軸部との間に前記突起が挿入されて前記他端部にて軸部の半径方向の前記被加工材の位置決めがなされ、前記位置決め部は絶縁性の材料により形成されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明においては、軸部のフランジ側端部に前記被加工材の内面隅部を係止する位置決め部を設けると、前記軸部が前記被加工材に挿入されたとき、前記被加工材が前記位置決め部で係止され、前記被加工材と前記軸部との間隔が一定に保持される。
【００１３】
前記位置決め部は前記軸部の縁部に沿って連続的に形成されていてもよく、又は、前記軸部の縁部に沿って点在するように分割して配置されていてもよい。
【００１４】
また、前記位置決め部が前記軸部の縁部に沿って連続的に形成されている場合、例えば、前記軸部が円周面を有し、前記位置決め部がその縁部に沿ってリング状に延びていてもよく、又は、前記軸部の側面が六角柱を構成し、前記位置決め部はその縁部に沿って６箇所で屈曲していてもよい。
【００１５】
更に、前記電磁拡管用コイルには、前記被加工材の外方に配置され、前記被加工材の外面を成形する成形型が、前記フランジ部に固定されていることが好ましい。これにより、前記被加工材と前記成形型との距離を一定に保持することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係る電磁拡管成形用コイルについて添付の図面を参照して具体的に説明する。先ず、本発明の参考例に係る電磁拡管成形用コイルについて説明する。図１（ａ）は本発明の参考例の電磁拡管成形用コイルを示す断面図であり、図１（ｂ）はその上面図である。
【００１７】
図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、本発明の参考例に係る電磁拡管成形用コイル１は、金属管等の管状又は筒状の被加工材５を電磁拡管成形する際に使用され、導線４が巻回された軸部２と、その基端部に設けられたフランジ部３と、軸部２のフランジ部３側端部に形成され被加工材５が嵌合される位置決め部６からなる。この位置決め部６は、軸部２の縁部に沿ってリング状に形成されており、フランジ部３と位置決め部６とにより段差が形成されている。また、通常、軸部２における導線４以外の部分、フランジ部３及び位置決め部は絶縁性の材料により形成されている。軸部２の構造としては、例えば、絶縁性の材料からなるボビンに導線４が巻回され、それらの上に絶縁性の樹脂層が形成されている。また、フランジ部３には被加工材５の外方に配置され、被加工材の外面を成形する成形型７がボルト等により固定されている。
【００１８】
本参考例の電磁拡管成形用コイル１を使用する際は、軸部２が被加工材５に挿入される。そのとき、被加工材５が位置決め部６に嵌合され、この位置決め部６がスペーサーとなり、被加工材５を軸部２の半径方向において位置決めすることができる。これにより、軸部２と被加工材５との間隔が一定に保持されるため、被加工材５を均一に加工することができる。また、本参考例の電磁拡管成形用コイル１においては、フランジ部３に成形型７が固定されているため、被加工材５と成形型６との間隔も一定に保つことができる。
【００１９】
次に、本発明の参考例の電磁拡管成形用コイル１の製造方法について説明する。本参考例の電磁拡管成形用コイル１は、例えば、以下に示す方法により製造することができる。先ず、導線４が巻回されるボビンとフランジ部３とを同一の材料から一体成形し、旋削加工によりボビンを形成する。これらの材質としては、通常、絶縁性の樹脂が使用される。次に、ボビンに導線４を巻回する。この導線４の表面は絶縁性の樹脂等により被覆されていてもよい。そして、導線４及びボビンの外周に絶縁性樹脂層を形成する。その後、ボビンの軸心を軸心にして旋削加工を行い軸部２及び位置決め部６を形成する。これにより、軸部２の軸心と位置決め部６の軸心とを一致させることができる。
【００２０】
次に、本発明の参考例の電磁拡管成形用コイル１の動作について説明する。本参考例の電磁拡管成形用コイル１は、軸部２を被加工材５に挿入し、被加工材５の外側に成形型７を配置する。このとき、被加工材５は位置決め部６に嵌合し、軸部２に対して一定の間隔をもって配置される。その状態で配線（図示せず）から導線４に衝撃大電流を流して、軸部２の周囲に磁場を発生させると、被加工材５は磁場の反発力による強い拡張力を受け、成形型７に押し付けられて拡管される。
【００２１】
なお、本参考例においては、軸部２及び位置決め部６の横断面が円形の場合について述べたが、本発明はこれに限定されるものではなく、被加工材５と嵌合する形状であればよい。図２（ａ）は本参考例の電磁拡管成形用コイルの第１の変形例を示す上面図であり、図２（ｂ）は第２の変形例を示す上面図である。図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、軸部２及び位置決め部６の横断面の形状としては、例えば、長円形又は六角形等の多角形でもよい。また、被加工材５と軸部２との間隔を均等に保つためには、位置決め部６が軸部２の縁部に沿って連続的に設けられていることが好ましいが、位置決め部６が軸部２の縁部に沿って点在するように配置されていてもよい。例えば、被加工材５が溶接等によって接合されたものである場合、外表面が滑らかでない場合には、前記接合部に整合する位置に切欠が設けられていてもよい。
【００２２】
次に、本発明の実施形態に係る電磁拡管成形用コイルについて説明する。図３は本発明の実施形態の電磁拡管成形用コイルを示す断面図であり、図４はその位置決め部を示す断面図である。図３に示すように、本発明の実施形態に係る電磁拡管成形用コイル１１は、前述の参考例の電磁拡管成形用コイル１と同様に、金属管等の管状又は筒状の被加工材１５を電磁拡管成形する際に使用され、導線１４が巻回された軸部１２と、その基端部に設けられたフランジ部１３と、軸部１２のフランジ部１３側端部に形成された位置決め部１６からなる。図４に示すように、位置決め部１６は、軸部１２の縁部に沿って連続的に形成されており、一定の傾斜角で軸部２から遠ざかるに従い低くなるテーパー形状になっている。また、この電磁拡管成形用コイル１１は、軸部１２の先端部に嵌合される補間部材１８が設けられており、この補間部材１８のフランジ１３側の面には、突起１８ａが形成されている。更に、フランジ部１３には被加工材１５の外方に配置され、被加工材の外面を成形する成形型１７が固定されている。なお、補間部材１８は、通電による影響を受けないように、絶縁性樹脂により形成されることが好ましい。
【００２３】
次に、本発明の実施形態の電磁拡管成形用コイル１１の動作について説明する。本実施形態の電磁拡管成形用コイル１１は、軸部１２を被加工材１５に挿入し、補間部材１８の突起１８ａを被加工材１５と軸部１２との間に挿入する。このとき、被加工材１５は一方の端部の内面隅部が位置決め部１６により係止され、他方の端部が補間部材１８により拘束される。これにより、被加工材５は軸部１２に対して一定の間隔をもって配置される。そして、被加工材１５の外側に成形型１７を配置し、配線（図示せず）からから導線１４に衝撃大電流を流して軸部１の周囲に磁場を発生させ、被加工材５を拡管する。
【００２４】
本実施形態の電磁拡管成形用コイル１１は、補間部材１８と位置決め部１６とにより被加工材１５の両端を拘束するため、より精度のよい成形が可能になる。また、被加工材１５に多少の反りがある場合でも、両端を拘束することにより被加工材１５と軸部１２及び成形型１７との間隔が均一化され、加工精度が向上する。
【００２５】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、被加工材に挿入される軸部のフランジ部側に前記被加工材の端部が嵌合される位置決め部を形成することにより、この位置決め部が軸部と被加工材との間隔を一定に保つスペーサーとなるため、被加工材の位置決めが容易で、高精度な電磁成形ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の参考例の電磁拡管成形用コイルを示す断面図であり、（ｂ）はその上面図である。
【図２】（ａ）は本発明の参考例の電磁拡管成形用コイルにおける第１の変形例を示す上面図であり、（ｂ）は第２の変形例を示す上面図である。
【図３】本発明の実施形態の電磁拡管成形用コイルを示す断面図である。
【図４】本発明の実施形態の電磁拡管成形用コイルにおける位置決め部の形状を示す断面図である。
【図５】電磁拡管成形を示す概念図である。
【図６】（ａ）及び（ｂ）は電磁拡管成形を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
１、１１、５３；電磁拡管成形用コイル
２、１２；軸部
３、１３；フランジ部
４、１４、５３ａ；導線
５、１５；被加工部材
６、１６；位置決め部
７、１７、５２、５５；成形型
１８；補間部材
１８ａ；突起
５１；金属管
５４ａ、５４ｂ；配線

Claims

磁束集中器を有しない電磁拡管成形用コイルにおいて、導線が巻回され筒状の被加工材内に挿入されて前記被加工材に電磁力を付与する軸部と、前記軸部の基端部に形成されたフランジ部と、前記軸部における前記フランジ部側の一端部に形成され前記軸部の軸方向に前記フランジ部に近づくにつれて広がるように表面が傾斜した位置決め部と、前記軸部の他端部に嵌合され前記フランジ部側の面に突起が形成された補間部材とを有し、前記被加工材の一端部の端面と内面との縁が前記位置決め部の表面に係止され、前記突起が前記被加工材の他端部と前記軸部との間に挿入されて、前記被加工材はその前記一端部にて前記位置決め部に係止されて軸部の半径方向の位置決めがなされ、その他端部と前記軸部との間に前記突起が挿入されて前記他端部にて軸部の半径方向の前記被加工材の位置決めがなされ、前記軸部における前記導線以外の部分、フランジ部、位置決め部及び前記補間部材は絶縁性の材料により形成されていることを特徴とする電磁拡管成形用コイル。
前記位置決め部は前記軸部の縁部に沿って連続的に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電磁拡管成形用コイル。
前記位置決め部は前記軸部の縁部に沿って点在するように分割して配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電磁拡管成形用コイル。
前記軸部は円周面を有し、前記位置決め部はその縁部に沿ってリング状に延びていることを特徴とする請求項２に記載の電磁拡管成形用コイル。
前記軸部はその側面が六角柱を構成し、前記位置決め部はその縁部に沿って６箇所で屈曲していることを特徴とする請求項２に記載の電磁拡管成形用コイル。
前記被加工材の外方に配置され、前記被加工材の外面を成形する成形型が、前記フランジ部に固定されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電磁拡管成形用コイル。