JP4026844B2 - 電磁拡管成形用コイル - Google Patents
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Description
【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 (6)
- 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。
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