JP4407928B2

JP4407928B2 - 電磁拡管成形用コイル

Info

Publication number: JP4407928B2
Application number: JP2004255269A
Authority: JP
Inventors: 美速今村; 孝良杉▲崎▼
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2004-09-02
Filing date: 2004-09-02
Publication date: 2010-02-03
Anticipated expiration: 2024-09-02
Also published as: JP2006068775A

Description

本発明は、金属管等を電磁拡管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。

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、被加工材を成形及び加工する技術である（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１には、電磁拡管成形によって金属管にかしめ用嵌合部を形成する方法が開示されている。

一般に、電磁成形に使用される成形用コイルは、絶縁性樹脂からなる軸に導線を巻回しているが、このような構造の従来の電磁成形用コイルは、繰り返し大電流を通電することにより生じる振動及び抵抗による導線からの発熱等によって、変形及び破損が発生することがある。そこで、従来、導線の巻回状態を工夫して耐久性の向上を図った電磁成形用コイルが提案されている（特許文献２参照）。特許文献２に記載の電磁成形用コイルは、導線を軸の両端部を中央部よりも疎に巻回することにより、導線間に働く電磁力を軽減している。また、軸に巻回される導線を中空構造とし、この導線の中空部に冷媒を流通させることにより温度上昇を防止して、耐久性を向上させた電磁成形用コイルも提案されている（特許文献３参照）。

また、このような電磁拡管成形用コイルは、樹脂素材を機械加工によって切削することにより、フランジ部及び導線が巻回される軸芯を一体製作しているため、フランジ部を大きくすることが難しい。仮に、フランジ部を設置台に直接固定することができる程度の大きさにした場合、切削量が多くなり、材料コストが高くなってしまう。このため、従来の電磁拡管成形用コイルにおいては、フランジ部に固定板を取り付け、この固定板を設置台に固定している。図３及び図４は従来の電磁拡管成形用コイルを模式的に示す断面図である。図３に示す従来の電磁拡管成形用コイル５１は、軸部５２の基端部に形成されたフランジ部５３に、端子部５５が挿通される孔５６ａが設けられた固定板５６が接着されている。この電磁拡管成形用コイル５１は、ねじ５７によって固定板５６を設置台５７に固定することにより、設置台５７に固定される。

また、図４に示すように、軸部６２の基端部に形成されたフランジ部６３を、２枚の固定板６６及び６７で挟み込み、固定板６６及び６７を接着剤等により相互に接着した構造の電磁拡管成形用コイル６１もある。この電磁拡管成形用コイル６１は、ねじ６８により固定板６７を設置台６９に固定することにより、設置台６９に固定される。このように、フランジ部６３を２枚の固定板６６及び６７で挟むことにより、軸方向及び周方向に繰り返し振動を受ける軸部６２を、振動による応力が集中しないように、バランスよく保持することができると共に、端子部６５の周囲を補強することができる。

特開平６−３１２２２６号公報特開昭５５−４２１４０号公報特開平６−２３８３５６号公報

しかしながら、前述の従来の技術には以下に示す問題点がある。即ち、特許文献２及び３に記載の電磁成形コイルは、中央部及び先端部の耐久性は向上するが、基端部については効果がないという問題点がある。このため、他の部材に成形用コイルを確実に固定しても、成形用コイルが繰り返し大きな応力を受けると、その基端部に亀裂が生じて破損することがある。

また、図３に示す電磁拡管成形用コイル５１は、フランジ部５３と固定板５６とがねじ５９及び接着剤等によって固定されているだけなので、成形時に繰り返し受ける振動により、これらの固定面に亀裂が生じ、フランジ部５３と固定板５５とが分離してしまうという問題点がある。更に、図４に示す電磁拡管成形用コイル６１は、固定板６６及び６７を相互に接着しているため、これらの接着面から亀裂が発生し、繰り返し使用には耐えられないという問題点がある。特に、電磁拡管成形に使用する成形コイルの場合、成形用コイルの周囲に被加工材を配置するため、補強に使用できる空間が限られており、強度を向上させることが難しい。

本発明はかる問題点に鑑みてなされたものであって、繰り返し使用しても破損しにくい電磁拡管成形用コイルを提供することを目的とする。

本願第１発明に係る電磁拡管成形用コイルは、軸芯と、前記軸芯の周囲に巻回された導線と、前記軸芯の基端部に前記軸芯と一体成形されたフランジ部と、前記フランジ部を前記軸芯の軸方向に挟持するように面が重ねられた少なくとも２枚の絶縁性板状部材と、前記板状部材を相互に固定する固定部材と、を有し、前記固定部材により前記板状部材が設置台に固定されることを特徴とする。

本発明においては、軸芯とフランジ部とを一体成形しているため、基端部に亀裂等の破損が発生しにくい。また、フランジ部を挟持する２枚の絶縁性板状部材を、固定部材によって相互に固定しているため、接着剤により接着した従来の電磁拡管成形用コイルのように、成形時の振動等により、前記板状部材が分離することがない。これにより、繰り返し使用することが可能になる。

前記固定部材により前記板状部材を設置台に固定する。この電磁拡管成型用コイルは、前記固定部材によって、前記板状部材を設置台に容易に且つ確実に固定することができるため、耐久性が向上し、繰り返し使用しても破損しにくくなる。

本発明においては、軸芯とフランジ部とを一体成形しているため、基端部に亀裂等の破損が発生しにくい。また、前記板状部材の孔にフランジ部を嵌合させ、この板状部材を設置台に固定するため、接着剤により板状部材とフランジ部とを接着した従来の電磁拡管成形用コイルのように、成形時の振動等により、前記板状部材とフランジ部とが分離することがない。その結果、耐久性が向上し、繰り返し使用することが可能になる。

本発明によれば、軸芯とフランジ部とを一体成形しているため基端部の耐久性が向上すると共に、固定部材によって相互に固定されている少なくとも２枚の絶縁性板状部材により基端部に形成されたフランジ部を挟持しているため、板状部材とフランジ部とを接着している従来の電磁拡管成形用コイルに比べてこれらが分離しにくくなり、繰り返し使用することが可能になる。

以下、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添付の図面を参照して具体的に説明する。図１は本実施形態の電磁拡管成形用コイルを模式的に示す断面図である。本実施形態の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を電磁拡管成形する際に使用される成形用コイルであり、図１に示すように、導線４が巻回された軸部２の基端部に、軸部２よりも大径のフランジ部３が設けられており、このフランジ部３から端子部５が突出している。また、フランジ部３を軸部２の軸方向に挟み込むように１対の挟持板６及び７が配置されており、挟持板６及び７はねじ１０等の固定部材により相互に固定されている。

この電磁拡管成形用コイル１における軸部２の導線４以外の部分及びフランジ部３は、絶縁性の材料により形成されている。この軸部２の構造としては、例えば絶縁性樹脂からなり、フランジ部３と一体成形された軸芯に導線４が巻回され、この巻回された導線４上に絶縁性の樹脂層が形成されている。

また、挟持板６及び７には夫々フランジ部３と嵌合する孔８及び９が形成されている。例えば、軸部２の先端部側に配置される挟持板６に設けられた孔８は、直径がフランジ部３の直径と略等しい孔８ａと、直径が軸部２の直径と略等しい孔８ｂとが、同軸的に連続して形成されている。また、端子部５側に配置される挟持板７に設けられた孔９は、直径がフランジ部３の直径と略等しい孔９ａと、直径がフランジ部３の直径よりも小さく且つ端子部５を挿通可能な大きさの孔９ｂとが、同軸的に連続して形成されている。そして、挟持板６の孔８ａ側の面と、挟持板７の孔９ａ側の面とが重ね合わされ、孔８ａ及び孔９ａにフランジ部３が嵌合されると共に、軸部２が８ｂに挿通され、端子部５が孔９ｂに挿通されている。

更に、挟持板６及び７には、夫々ねじ穴１１及び１２が形成されており、このねじ穴１１及び１２にねじ１０を螺挿することにより、挟持板６及び７が相互に固定されると共に、挟持板６及び７によりフランジ部３が挟持されている。なお、挟持板６及び７は、フランジ部３及び軸芯と同じ材料で形成されていることが好ましい。これにより、挟持板６及び７とフランジ部３とを接着剤等によって、相互に固定することができ、強度を向上することができる。本実施形態の電磁拡管成形用コイル１においては、図４に示す従来の電磁拡管成形用コイル６１よりも、挟持板同士の接着面積が広いため、強度が増加して亀裂が発生にくくなる。また、亀裂が発生した場合でも、従来の電磁拡管成形用コイル６１に比べて、破断に到るまでの寿命が長い。更に、挟持板６及び７とフランジ部３とを接着した後、更に挟持板７とフランジ部とをねじ１７により相互に固定してもよい。これにより、より強度を向上させることができる。

本実施形態の電磁拡管成形用コイル１は、挟持板６及び７を相互に固定しているねじ１０を、設置台１３に形成されたねじ穴１４に螺合することにより、設置台１３に固定される。

次に、本実施形態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。電磁拡管成形用コイル１は、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が巻回される軸芯とフランジ部３とを同一の材料で一体成形する。その方法としては、例えば、絶縁性樹脂からなる円柱材使用し、切削加工により導線４を巻回する小径部分を形成し、未加工部分をフランジ部３とする方法等がある。次に、軸芯の周囲に導線４を巻回する。そして、導線４及び軸芯の外周に絶縁性樹脂層を形成すると共に、端子部５を形成する。

その後、例えばフランジ部３及び軸芯と同じ材料からなる挟持板６の孔８に軸部２を挿通させ、フランジ部３を孔８ａに嵌合させる。また、例えばフランジ部３及び軸芯と同じ材料からなる挟持板７の孔９に端子部５を挿通させ、フランジ部３を孔９ａに嵌合させる。これにより、挟持板６と挟持板７とが重ね合わされる。そして、挟持板６のねじ穴１１及び挟持板７のねじ穴１２の位置を合わせ、このねじ穴１１及び１２にねじ１０を螺挿することにより、挟持板６及び７を相互に固定すると共に、挟持板６及び７によりフランジ部３を挟持する。このとき、挟持板６、挟持板７及びフランジ部３を、接着剤等により接着した方が好ましい。また、より強度を高めるために、ねじ１７によって挟持板７とフランジ部３とを固定してもよい。

次に、本実施形態の電磁拡管成形用コイル１の動作、即ち、本実施形態の電磁拡管成形用コイル１を使用した電磁拡管成形方法について説明する。図２は電磁拡管成形方法を示す概念図である。本実施形態の電磁拡管成形用コイル１を使用して、電磁拡管成形を行う場合、先ず、図１に示すように、挟持板６及び７を相互に固定しているねじ１０を、設置台１３に形成されたねじ穴１４に螺合することにより、電磁拡管成形用コイル１を設置台１３の所定の位置に固定する。

次に、図２に示すように、導線（図示せず）が巻回されている軸部２を、被加工材である金属管１５に挿入し、これらを成形型１６の所定の位置に配置する。そして、端子５ａ及び５ｂから導線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。このとき、金属管１５は磁場の反発力による強い拡張力を受け、成形型１６に押し付けられて拡管される。

本実施形態の電磁拡管成形用コイル１は、フランジ部３を挟持板６及び７により挟持した状態で、挟持板６及び７を設置台１３に固定するため、電磁拡管成形用コイル１を確実に設置台１３に固定することができると共に、成形時に繰り返し振動を受けても挟持板６及び７とフランジ部３とが分離することを防止できる。また、ボビン及びフランジ部を同一材料により一体成形しているため、軸部２とフランジ部３との間で亀裂等の破損が発生することを防止できる。その結果、耐久性が向上し、繰り返し使用することが可能になる。

なお、本実施形態の電磁拡管成形用コイル１においては、ねじ１０により挟持板６及び７を設置台１３に固定しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、固定部材としては、例えばバイス等を使用することもできる。

本実施形態の電磁拡管成形用コイル１においては、断面が円形の導線を使用しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、断面が矩形の導線を使用してもよく、また内部に中空部が形成された管状の中空導線を使用してもよい。導線４を中空導線とし、成形時にその中空部に冷媒を流してコイル部を冷却することにより、温度上昇を防止することができるため、耐久性が向上する。更に、導線４の外表面が絶縁材料により被覆されていてもよい。これにより、成形時の電磁気反発力及び振動による導線の変形及び破損を防止することができる。

本発明の実施形態の電磁拡管成形用コイルを模式的に示す断面図である。電磁拡管成形方法を示す概念図である。従来の電磁拡管成形用コイルを模式的に示す断面図である。従来の他の電磁拡管成形用コイルを模式的に示す断面図である。

符号の説明

１、５１、６１；電磁拡管成形用コイル
２、５２、６２；軸部
３、５３、６３；フランジ部
４、５４、６４；導線
５、５５、６５；端子部
５ａ、５ｂ；端子
６、７；挟持板
８、８ａ、８ｂ、９、９ａ、９ｂ、５６ａ；孔
１０、１７、５７、５９、６８、７０；ねじ
１１、１２、１４；ねじ穴
１３、５８、６９；設置台
１５；金属管
１６；成形型
５７、５６、６６、６７；固定板

Claims

軸芯と、前記軸芯の周囲に巻回された導線と、前記軸芯の基端部に前記軸芯と一体成形されたフランジ部と、前記フランジ部を前記軸芯の軸方向に挟持するように面が重ねられた少なくとも２枚の絶縁性板状部材と、前記板状部材を相互に固定する固定部材と、を有し、前記固定部材により前記板状部材が設置台に固定されることを特徴とする電磁拡管成形用コイル。