JP4340259B2 - 金属管の端部閉塞成形方法 - Google Patents

Description

本発明は、金属管内部に送り込まれる気体等の流体が漏洩しないように、該金属管端を閉塞成形するための金属管の端部閉塞成形方法に関する。

金属管は、ガードレール支柱、交通信号支柱、街路灯電柱などの円筒物、家具類、インテリア金物、タンク、ボンベ、容器、台所用品、竿類などに広く使用されている。これらの金属管は、その開口端部または両端部の閉塞を、管体とは別個の金具類によって行っていることも周知のとおりである。

例えば、ガードレール支柱などでは、これの上端開口部に別に用意した金属キャップを被冠して溶接し、家具類等では、これの開口部に冠状または栓上のキャップを嵌装または挿入し、ボンベや垣根桟などでは、蓋の類を嵌めて溶接し、あるいはプラスチック製のキャップ等を嵌装している。

ところが、これらの金属管の閉塞方法では、いずれも金属管とは別の資材を使用して、端部打ち抜き、絞りあるいはねじ切り等の加工によって前記キャップを準備する必要がある。従って、資材費が嵩むとともに、打ち抜き加工などによって、不用の屑材が発生して不経済となる。
また、取り付けられたキャップは風化により発錆、損傷、破損を招き易く、タンク、ボンベ、容器などの用途には、向かない場合があるという問題があった。

一方、これに対して、高硬度、耐熱性、耐摩耗性の絞り加工用金物と端部成形加工用ロールとを併用して、加工用金物と回転する被加工金属管との摩擦により、その被加工金属管の端部を閉塞する方法が提案されている。この方法によれば、金属管を摩擦熱によって高度に焼きなましながら、その加工用金物により絞り加工を行い、内部が気密となるように金属管の端部を融合させることができる（例えば、特許文献１参照）。
特公昭５４−３６７１号公報

しかしながら、かかる従来の金属管の端部閉塞加工方法にあっては、前記のような被加工材である金属管が、例えばアキュムレータの未加工品であり、内部にダイアフラムなどの比較的熱に弱い部材（収納物）を収納してものでは、前記摩擦熱によってその部材を熱的に変質させてしまい、アキュムレータが持つ調圧機能を劣化させてしまうという重大な問題があった。

本発明はかかる従来の問題を解決するものであり、加工対象の金属管内に熱的に弱い部材が収納されている場合にも、成形工程の最終段階で、その金属管の端部のみを集中的にやきなましながら絞り加工することによって、前記部材に熱的影響を及ぼすことなく、内部を気密融合させることができる金属管の端部閉塞成形方法を提供することを目的とする。

前記目的達成のために、本発明にかかる金属管の端部閉塞成形方法は、内部に収納物が設置された金属管の端部を閉塞成形する金属管の端部閉塞成形方法であって、前記閉塞成形の直前までは、成形ロールを前記金属管の外周に押し当てながらスピニング加工するスピニング加工工程と、前記閉塞成形直前から以後、摩擦ロールを前記金属管外周に摩擦接触させ、摩擦熱により前記金属管の端部を焼きなましつつ先端を融合閉塞させる金属管端部融合閉塞工程と、を備えることを特徴とする。

これにより、成形工程の最終段階においてのみ、金属管の端部だけが、前記摩擦熱の影響を受けるため、その金属管の内部に収納された諸部材の熱的損傷を回避することができるとともに、金属管の先端のみが、集中的に前記摩擦熱を受けるため、この先端を加熱融着して、金属管内を確実に密閉することができる。

また、本発明かかる金属管の端部閉塞成形方法では、前記金属管が、冷却装置におけるアキュムレータのケースとして成形されるものであることを特徴とする。

これにより、ケース内における冷却媒体ガスの蓄圧や調圧を高い信頼度にて実現することができ、冷却装置としての耐久性も向上する。

本発明は、金属管の閉塞成形の直前まではスピニング加工し、その閉塞成形直前から以後、摩擦ロールを金属管外周に摩擦接触させ、摩擦熱によって前記金属管の端部を焼きなましながら先端を融合閉塞させることで、その金属管の内部に設置された収納物の熱的損傷を回避しながら、金属管の先端を集中的に加熱融着させることができ、結果として金属管内を確実に密閉することができる。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施形態による端部閉塞成形方法が実施される、成形加工前の金属管を示す断面図である。この金属管は、例えば所定サイズのアキュムレータのケースとして用いられる。また、この金属管１１は、ステンレス等の丸管からなり、一端が閉塞されている。

この金属管１１は、本発明による端部閉塞成形前には、図１に示すように、一端が閉塞されて有底円筒状をなし、他端は開口状態になっている。また、この端部閉塞成形前においては、金属管１１内に、冷却媒体と液体（油）とを隔成して液体の調圧を行うダイアフラム１２やこれらの取り付け部品等の収納物が設置されている。

ところで、前記金属管１１内に収納される前記ダイアフラム１２等は、一般的に柔軟で、比較的熱に弱い素材で作られている。このため、アキュムレータの組み立て工程において、摩擦ロールの摩擦接触によって前記ダイアフラム１２等が封止溶着熱の影響を受けないようにすることが望ましい。

図２は、前記他端に開口１１ａを有する金属管１１に対し、本発明の端部閉塞成形を施すための、金属管の端部閉塞成形装置を概念図に示す断面図である。これを簡単に説明すると、Ａ−Ａ線は金属管１１の回転中心であり、矢印Ｂは金属管１１の回転方向である。また、矢印Ｃ、Ｄはそれぞれ成形ローラ１３の移動方向であり、矢印ＣはＡ−Ａ線方向、矢印Ｄは金属管１に対し接近・離隔する方向である。

図２において、この金属管の端部閉塞成形装置は、金属管１１を把持し、Ａ−Ａ線を中心として、回転させることができる金属管回転駆動手段（図示しない）と、金属管１１に所定の縮管部を形成する方向に成形ローラ１３を移動させる成形ローラ移動手段（図示しない）と、前記端部付近および先端を摩擦熱により加熱して閉塞させる摩擦ローラ移動手段（図示しない）と、を備えている。

前記金属管回転駆動手段は、例えば、金属管１１を把持するためのチャック１４等の把持機構と、このチャック１４等の把持機構を装着したスピンドル１５と、このスピンドル１５を回転駆動するためのモータ（図示しない）等を備えている。また、工具の一種である成形ローラ１３は、金属管１１の外周に押し当てられる。

前記成形ローラ移動手段は、図示しない数値制御可能なサーボ機構を有し、設定入力されたデータに基づいて、成形ローラ１３を移動可能にしている。これにより、金属管１１を、その開口端部を除くほぼ全体に亘って所望形状に形成する。

前記成形ローラ１３は、金属管１１の成形時に、前記サーボ機構を有する成形ローラ移動手段よって、図中、矢印Ｃおよび矢印Ｄ方向に移動し、金属管１１の外周に押し当てられ、金属管１１に所定の縮管部を形成する工具である。この場合、成形ローラ１３は、金属管１１と接触することによって、従動するように構成されている。

また、前記摩擦ローラ移動手段は、前記数値制御サーボ機構の制御のもとで、前記成形ローラ１３によって縮径された部位付近から、金属管１１の外周に摩擦ローラ１６を接触させ、金属管１１との間に摩擦熱を発生させながら移動させる。
さらに、前記金属管の先端（開口端）のみを特に集中的に加熱融着して、所定の閉塞形状とするように、摩擦ローラ１６を移動制御している。この摩擦ローラ１６の動き（軌跡）は、図中矢印Ｅ方向である。

かかる構成になる金属管１１の端部閉塞成形装置を用いて、金属管１１の端部閉塞成形を行う場合には、図１に示す金属管１１を用意する。また、この金属管１１の底部（閉塞部側）を、図２に示すように、スピンドル１５端に嵌合した上で、チャック１４で締め付けて保持する。

次に、前記モータを駆動してスピンドル１５を高速回転させると、このスピンドル１５とともに金属管１１も高速回転する。ここで、前記成形移動手段をサーボ駆動し、成形ローラ１３を金属管１１の外周であって、軸方向の所定部位に、図３に示すように押し当てる。
この押し当て圧力は、目的の加工形状にすべき数値制御情報として数値制御部に予め設定されている。従って、この数値制御情報に基づく押圧力を受けて、金属管１１は所望の形状にスピニング加工される。

続いて、この成形ローラ１３を金属管１１の外周に押し当てた状態で、Ａ−Ａ線に沿って金属管１１の端部に向かって移動させていく。これにより、この成形ローラ１３の移動に倣うようにして、金属管１１は変形応力を受けて加工が施される。そして、その端部付近では、成形ローラ１３による前記加圧力が大きく高められる。

このため、金属管１１の端部は、図４に示すように、先端部をわずか残して所定形状（例えば、縮径形状）に絞られる。そしてこの加工が終了し、この終了動作による成形ローラ１３の退避に前後して、前記摩擦ローラ移動手段が作動を開始する。なお、成形ローラ１３は前記退避後に駆動が停止される。

摩擦ローラ移動手段が作動開始になると、摩擦ローラ１６が、前記縮径加工後の金属管１１外周に摩擦接触するように、強く押し当てられる。このため、摩擦ローラ１６は、図５に示すように、縮径された部位に沿って移動し、これらの部位を加圧しながら摩擦熱により過熱していく。
この摩擦熱は、高速回転する金属管１１外周との摩擦熱により発生し、金属管は赤熱されて，焼きなましされながら絞られていく。

そして、摩擦ローラ１６が金属管１１の前記絞り部の先端開口に至って、この先端開口周縁を融合状態にして、融着および閉塞させる。この、閉塞部分は、幾分肉厚状態になるが、摩擦ローラ１６のこの部位での往復移動により、表面は滑らかに仕上げられ、図６に示すようになる。

このようにして、金属管１１の先端開口の融着、閉塞が確実に行われた後、前記摩擦ローラ１６を金属管１１付近から元の待機位置に復帰させる。これにより、内部が完全に密閉された金属管を形成することができる。

このような金属管１１の閉塞成形工程では、成形ローラ１３によって金属管１１のほぼ全体又は一部に亘って成形加工を施した後、先端部を摩擦ローラ１６によって集中的に加熱しながら絞り加工し、さらに先端開口の融着を行っている。

これにより、前記摩擦ローラ１６による融着工程では、金属管の先端のみを集中的に加熱するだけであるため、予め金属管１１内に設置または取り付けられているダイアフラムなどの内容物に、熱的影響を及ぼさずに、その内容物を金属管１１内に密封することが可能になる。

以上のように、本実施形態によれば、成形ロール１３を金属管１１の外周に押し当てながらスピニング加工し、摩擦ロール１５をスピニング加工後の前記金属管１１の外周に摩擦接触させ、この摩擦に伴って発生する摩擦熱により、前記金属管１１の端部を焼きなましつつ絞って、さらに先端開口を融合閉塞させることにより、金属管１１内にあらかじめ収納してある内容物１２に熱的影響を与えることなく、金属管１１を確実に密閉処理することができる。

本発明は、加工対象の金属管内に熱的に弱い収納物が設置されている場合にも、その金属管の端部を焼きなましながら先端開口を融着させることによって、前記収納物を熱的に傷めることがなく、また内部が確実に気密となるように密閉することができるという効果を有し、金属管内部に送り込まれる気体等の流体が漏洩しない金属管の端部閉塞成形方法等に有用である。

本発明の金属管の端部閉塞成形方法が実施される金属管を一部破断して示す断面図である。 本発明にかかる金属管の端部閉塞成形方法の実施に使用する端部閉塞成形装置を概念的に示す断面図である。 本発明における金属管の成形工程を示す説明図である。 本発明における金属管の成形工程を示す説明図である。 本発明における金属管の閉塞工程を示す説明図である。 本発明における金属管の閉塞工程を示す説明図である。

符号の説明

１１ 金属管（ケース）
１３ 成形ローラ
１４ チャック
１５ スピンドル
１６ 摩擦ローラ

Claims (2)

1. 内部に収納物が設置された金属管の端部を閉塞成形する金属管の端部閉塞成形方法であって、
   成形ロールを前記金属管の先端部をわずか残して外周に押し当て、該先端部に向かって加圧力を高めながらスピニング加工するスピニング加工工程と、
   このスピニング加工を行った前記金属管の外周に摩擦ロールを摩擦接触させるように強く押し当て、摩擦熱により前記金属管を焼きなましつつ絞りながら、先端開口を融合閉塞させる金属管端部融合閉塞工程と、
   を備えることを特徴とする金属管の端部閉塞成形方法。
2. 前記金属管が、冷却装置におけるアキュムレータのケースとして使用されるものであることを特徴とする請求項１に記載の金属管の端部閉塞成形方法。

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