JP5710872B2 - Material pipe processing method, material pipe processing apparatus and processing pipe - Google Patents
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Description
この発明は、例えば自動二輪車、雪上車、四輪バギー車等のエンジンとマフラーとを接続する排気パイプ等の加工管を素材管から形成する素材管の加工方法,素材管の加工装置及び加工管に関するものである。 The present invention relates to a material pipe processing method, a material pipe processing apparatus, and a processing tube for forming a processing tube such as an exhaust pipe for connecting an engine and a muffler of an engine such as a motorcycle, a snow vehicle, and a four-wheel buggy. It is about.
従来、自動二輪車用の排気パイプは、ステンレス鋼管の素材管を所定の形状に曲げることによって形成されている。この種の排気パイプでは、内部を排気ガスが円滑に流れることができるとともに、途中で圧力波が不必要に反射することがないように、内径が真円に近いことが望ましい。しかし、パイプをそのまま曲げると、曲げ部分が部分的に偏平となり、排気通路の断面積が小さくなってしまうという不具合があった。 Conventionally, an exhaust pipe for a motorcycle is formed by bending a material pipe of a stainless steel pipe into a predetermined shape. In this type of exhaust pipe, it is desirable that the inner diameter of the exhaust pipe is close to a perfect circle so that the exhaust gas can smoothly flow through the interior and pressure waves are not unnecessarily reflected along the way. However, if the pipe is bent as it is, the bent portion is partially flattened and the cross-sectional area of the exhaust passage becomes small.
このような不具合は、素材管を、その内部に液体を密封した状態で曲げ加工すること(以下、この加工方法を、本明細書では、「ハイドロベンディング工法」と称する)によって、解消することができる(例えば特許文献1)。 Such a problem can be solved by bending the material pipe in a state where the liquid is sealed inside (hereinafter, this processing method is referred to as “hydrobending method” in the present specification). (For example, Patent Document 1).
ところで、前記自動二輪車の排気パイプを、連続的に連ねた径の異なる複数のパイプで構成する場合がある。このような径の異なる複数のパイプからなる排気パイプを形成する場合、それぞれの径に応じた素材管を前記ハイドロベンディング工法により所要形状に曲げ加工した後、径の異なる曲げ加工管を溶接により接続するのが一般的である。 By the way, the exhaust pipe of the motorcycle may be composed of a plurality of continuously connected pipes having different diameters. When forming an exhaust pipe consisting of a plurality of pipes with different diameters, after bending the material pipe according to each diameter into the required shape by the hydro-bending method, connect the bent pipes with different diameters by welding. It is common to do.
しかしこのような溶接により接続する方法では、作業工数が増加してコスト高となる問題がある。また溶接ビードが残るため見栄えが低下するとともに、内部ビードが排気ガスの流れを阻害する問題がある。 However, such a method of connecting by welding has a problem that the number of work steps increases and the cost increases. Further, since the weld bead remains, the appearance is deteriorated, and the internal bead has a problem of hindering the flow of exhaust gas.
本発明は、前述の問題点を解消するためになされたもので、溶接接続を不要または最小限にして作業工数の削減ひいては作業効率の向上を実現できる素材管の加工方法,素材管の加工装置及び加工管を提供することを課題としている。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and a material pipe processing method and material pipe processing apparatus capable of reducing work man-hours and thus improving work efficiency by eliminating or minimizing welding connections. And providing a processed tube.
本出願人は、第1径を有する第1径部分と、これより大径の第2径を有する第2径部分とからなる排気パイプを形成する場合に、まず第1径を有する素材管を前述のハイドロベンディング工法により曲げ加工し、前記液体の密封を解除した後、前記曲げ加工管を、第1径,第2径に対応する第1型面部,第2型面部を有する金型にセットし、曲げ加工管の内部に液体を供給して圧力を高めることで前記曲げ加工管の所要部分を第2径まで膨張させること(以下、本明細書では、この加工方法を「ハイドロフォーミング工法」と称する)によって、前記溶接を不要とする加工方法を開発している。溶接が不要のため加工工数を削減できるとともに、溶接ビードが外表面に残らないので外観が良好であり、また溶接ビードが内表面にも残らないので、前述の排気ガスの流れをより良好にできる。 In the case of forming an exhaust pipe composed of a first diameter portion having a first diameter and a second diameter portion having a second diameter larger than the first diameter, the applicant firstly selects a material pipe having the first diameter. After bending by the hydrobending method described above and releasing the sealing of the liquid, the bending tube is set in a mold having a first die surface portion and a second die surface portion corresponding to the first diameter and the second diameter. Then, by supplying a liquid to the inside of the bending tube and increasing the pressure, the required portion of the bending tube is expanded to the second diameter (hereinafter, this processing method is referred to as “hydroforming method”). The processing method which makes the said welding unnecessary is developed. Since welding is not required, the number of processing steps can be reduced, and since the weld bead does not remain on the outer surface, the appearance is good, and since the weld bead does not remain on the inner surface, the aforementioned exhaust gas flow can be improved. .
そして前記開発に係る加工方法における工数をさらに削減できる加工方法を追求して本発明を完成した。 The present invention was completed in pursuit of a processing method capable of further reducing the number of steps in the processing method according to the development.
請求項1の発明は、第1径を有する素材管の両端に密栓具を装着して前記素材管内に液体を供給する第1工程(密栓注液工程)と、前記素材管を、加熱昇温させると共に、内部の液体を調圧しながら曲げ加工して曲げ加工管とする第2工程(ハイドロベンディング工程)と、前記曲げ加工管の両端に前記密栓具を装着し、液体も封入したままの状態で、前記曲げ加工管を、前記第1径に対応する第1型面部と、前記第1径より大径の第2径に対応する第2型面部とを有する金型内にセットし、前記曲げ加工管内に液体をさらに供給して圧力を上昇させることにより、前記曲げ加工管の、前記第2型面部に対応する部分を第2径まで膨径させて曲げ膨径加工管とする第3工程(ハイドロフォーミング工程)と、前記曲げ膨張加工管内の液体を排出し、前記密栓具を取り外す第4工程(開栓排液工程)とを備えたことを特徴とする素材管の加工方法である。 According to the first aspect of the present invention, there is provided a first step (sealing plug pouring step) for supplying a liquid into the material tube by attaching a sealing plug to both ends of the material tube having a first diameter, and heating the material tube by heating In addition, the second process (hydrobending process) to bend the inner liquid while adjusting the pressure to form a bent pipe, and the sealing plug is attached to both ends of the bent pipe, and the liquid is also sealed. The bending tube is set in a mold having a first mold surface portion corresponding to the first diameter and a second mold surface portion corresponding to a second diameter larger than the first diameter, A liquid is further supplied into the bending tube to increase the pressure, whereby a portion corresponding to the second mold surface portion of the bending tube is expanded to a second diameter to form a bending expansion tube. Process (hydroforming process) and draining the liquid in the bending expansion tube And a processing method of the material tube, characterized in that a fourth step of removing the sealed device (unplugging drainage step).
請求項2の発明は、請求項1に記載の素材管の加工方法において、前記第1工程に先立って、前記素材管に、焼鈍処理を加えることを特徴としている。 According to a second aspect of the present invention, in the raw material pipe processing method according to the first aspect, an annealing treatment is applied to the raw material pipe prior to the first step.
請求項3の発明は、請求項2に記載の素材管の加工方法において、前記第2工程は、前記素材管の一部をワイパー部材とプレッシャ部材とで挟持した状態で、該素材管の前記挟持された部分の隣接部をクランプ部材で押圧することにより曲げ加工するようになっており、前記ワイパー部材及びプレッシャ部材は前記曲げ加工に先立って予め加熱されていることを特徴としている。 According to a third aspect of the present invention, in the material pipe processing method according to the second aspect, in the second step, the part of the raw material pipe is sandwiched between a wiper member and a pressure member, Bending is performed by pressing an adjacent portion of the sandwiched portion with a clamp member, and the wiper member and the pressure member are preheated prior to the bending.
請求項4の発明は、第1径を有する素材管の両端に密栓具を装着して前記素材管内に液体を供給する密栓注液装置と、前記素材管を、加熱昇温させると共に、内部の液体を調圧しながら曲げ加工して曲げ加工管とする曲げ加工装置と、前記曲げ加工管の両端に前記密栓具を装着し、液体も封入したままの状態で、前記曲げ加工管を、前記第1径に対応する第1型面部と、前記第1径より大径の第2径に対応する第2型面部とを有する金型内にセットし、前記曲げ加工管内に液体をさらに供給して圧力を上昇させることにより、前記曲げ加工管の、前記第2型面部に対応する部分を第2径まで膨径させて曲げ膨径加工管とする膨径加工装置と、前記曲げ膨径加工管内の液体を排出し、前記密栓具を取り外す開栓排液装置とを備えたことを特徴とする素材管の加工装置である。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a sealed plug injection device for supplying a liquid into the material tube by attaching a sealing plug to both ends of the material tube having the first diameter, and heating the temperature of the material tube, A bending apparatus for bending a liquid while adjusting the pressure, and a bending tube, and the sealing tube attached to both ends of the bending tube and the liquid being sealed, Set in a mold having a first mold surface corresponding to one diameter and a second mold surface corresponding to a second diameter larger than the first diameter, and further supplying liquid into the bending tube By increasing the pressure, a portion of the bending tube corresponding to the second mold surface portion is expanded to a second diameter to form a bending expansion tube, and the bending expansion tube And a plug opening drainage device for discharging the liquid and removing the sealing plug. That is a processing apparatus of the material pipe.
請求項5の発明は、請求項4に記載の素材管の加工装置において、前記素材管に、焼鈍処理を加える焼鈍炉を備えたことを特徴としている。 According to a fifth aspect of the present invention, in the raw material pipe processing apparatus according to the fourth aspect, an annealing furnace for applying an annealing treatment to the raw material pipe is provided.
請求項6の発明は、請求項5に記載の素材管の加工装置において、前記曲げ加工装置は、前記素材管の一部をワイパー部材とプレッシャ部材とで挟持した状態で、該素材管の前記挟持された部分の隣接部をクランプ部材で押圧することにより曲げ加工するように構成されており、前記ワイパー部材及びプレッシャ部材を前記曲げ加工に先立って予め加熱する加熱手段を備えたことを特徴としている。
The invention of
請求項1,4の発明によれば、素材管の両端に密栓具を装着して内部に液体を供給し、内部の液体を調圧しながら曲げ加工して曲げ加工管とし、該曲げ加工管の両端に前記密栓具を装着し、液体も封入したままの状態で、金型内にセットし、前記曲げ加工管内に液体をさらに供給して圧力を上昇させることにより、前記曲げ加工管の所要部分の径を膨張させて曲げ膨径加工管としたので、ハイドロフォーミング加工における素材管の端部のシールや液体のゼロからの注入を不要にしてハイドロベンディング加工からハイドロフォーミング加工に直ちに移行でき、生産性を向上できる。 According to the first and fourth aspects of the present invention, a sealing plug is attached to both ends of the material pipe, a liquid is supplied to the inside, and the bending is performed while adjusting the liquid inside to form a bending pipe. The required parts of the bending tube are mounted by mounting the sealing plugs at both ends and setting the mold in a mold while the liquid is also sealed, and further increasing the pressure by further supplying the liquid into the bending tube. Since the diameter of the tube is expanded to form a bending expanded tube, it is possible to immediately shift from hydrobending to hydroforming without the need to seal the end of the material tube or to inject liquid from zero in hydroforming. Can be improved.
請求項2,5の発明によれば、曲げ加工を施す前の素材管に焼鈍処理を施したので、加工硬化を抑制でき、割れを防止できる。また曲げ加工前の直管からなる素材管に焼鈍処理を施すので、曲げ加工したものに比べて焼鈍炉に挿入可能の本数を増大でき、コスト増加を抑制できる。 According to the second and fifth aspects of the invention, since the material pipe before bending is subjected to the annealing treatment, work hardening can be suppressed and cracking can be prevented. In addition, since the material pipe made of a straight pipe before bending is subjected to the annealing treatment, the number of pieces that can be inserted into the annealing furnace can be increased as compared with the bent pipe, and the cost increase can be suppressed.
請求項3,6の発明によれば、素材管を把持するワイパー部材とプレッシャ部材とを曲げ加工に先立って加熱したので、素材管を昇温させることができ、この点からも加工硬化を抑制でき、割れの発生を防止できる。 According to the third and sixth aspects of the invention, since the wiper member and the pressure member for gripping the material pipe are heated prior to the bending process, the temperature of the material pipe can be increased, and also from this point, work hardening is suppressed. And can prevent cracking.
以下、本発明の実施例1による素材管の加工方法,素材管の加工装置及び該加工装置と加工方法によって製造された加工管を添付図面に基づいて詳細に説明する。 A material pipe processing method, a material pipe processing apparatus, and a processing pipe manufactured by the processing apparatus and the processing method according to Embodiment 1 of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
図1はこの発明に係る素材管の加工方法及び加工装置によって形成した排気パイプを装着した自動二輪車の側面図、図2〜図4は前記排気パイプの平面展開図,側面図,背面図である。 FIG. 1 is a side view of a motorcycle equipped with an exhaust pipe formed by a material pipe processing method and processing apparatus according to the present invention, and FIGS. 2 to 4 are a plan development view, a side view, and a rear view of the exhaust pipe. .
図1〜図4において、符号1はオフロードタイプの自動二輪車を示している。この自動二輪車1は、車体フレーム2と、該車体フレーム2に搭載された水冷式4サイクル単気筒タイプのエンジン3と、前記車体フレーム2のエンジン上方に搭載された燃料タンク4と、その後方に搭載された鞍乗型シート5とを備えている。 1-4, the code | symbol 1 has shown the off-road type motorcycle. The motorcycle 1 includes a body frame 2, a water-cooled four-cycle single-cylinder engine 3 mounted on the body frame 2, a fuel tank 4 mounted above the engine of the body frame 2, and a rear side thereof. And a saddle-type seat 5 mounted thereon.
また前記自動二輪車1は、前記エンジン3の前壁3aに開口する吸気ポートに接続され、ここから前方に延びる吸気装置11と、後壁3bに開口する排気ポートに接続され、ここから後方に延びる排気装置6とを備えている。さらにまた前記車体フレーム2により、リヤアーム7を介して後輪8が上下揺動可能に支持され、フロントフォーク9を介して前輪10が上下動可能に支持されている。
The motorcycle 1 is connected to an intake port that opens to the front wall 3a of the engine 3 and is connected to an
前記排気装置6は、前記排気ポートに連通するように接続された排気パイプ12と、該排気パイプ12の下流端部に接続されたマフラー13とを有する。このマフラー13は車幅方向右側のシート支持部材2bの下方に配置され、該シート支持部材2bに吊設されている。
The
前記排気パイプ12は、本発明の加工方法,加工装置により形成されたものであり、前記エンジン3の後壁3bからリヤクッション16の車幅方向右側を斜め後方に延びた後、リヤクッション16と後輪8との間にてループ状をなすように屈曲形成されている。
The
前記排気パイプ12は、本発明方法で形成された上流パイプ14と、同じく本発明方法で形成された下流パイプ15とを溶接接続したタイプのものである。前記上流パイプ14の上流端部14aは前記エンジン3の後壁3bにフランジを介して接続され、該上流パイプ14の下流端部14bは前記下流パイプ15の上流端部15aに溶接により接続されている。下流パイプ15の下流端部15bに前記マフラー13が接続されている。なお、12aは排気パイプ12を車体フレームに固定するためのブラケットである。
The
前記上流パイプ14は、第1径D1を有するとともに第1曲率半径R1で曲げられた第1径部14cと、該第1径D1より大径の第2径D2を有するとともに第2曲率半径R2で曲げられた第2径部14dとを有する。
The
前記上流端部14aは、前記エンジン3の後壁3aへの接続フランジ(図示せず)を装着するための接続口となっており、前記第1径D1より大径に構成されている。また前記第1径部14cと第2径部14dとの境界には径が徐々に大きくなる徐変部14eがテーパ状に形成されている。
The
前記下流パイプ15は、前記第2径D2と同一の第3径D3を有するとともに、第3曲率半径R3で曲げられた第3径部15cと、該第3径D3より大径の第4径D4を有するとともに、第4半径R4で曲げられた第4径部15dとを有する。
The
前記下流端部15bはマフラー13への接続口となっている。また前記第3径部15cと第4径部15dとの境界には径が徐々に大きくなる徐変部15eがテーパ状に形成されている。
The
図5は本実施例における加工装置が設置されるラインレイアウトの平面図である。このラインレイアウトは、オペレータMの作業エリア20の周囲に、材料台車21、密栓注水機(密栓注液装置)22,ハイドロベンディング装置(曲げ加工装置)23,ハイドロフォーミング装置(膨径加工装置)24,開栓排水機(開栓排液装置)25,検査治具26及び完成台車27を配置した構成となっている。また前記ハイドロベンディング装置23の近傍には水圧装置23a,ベンダー操作盤23bが配設されている。また前記ハイドロフォーミング装置24の近傍には水圧装置24a,油圧装置23bが配設されている。
FIG. 5 is a plan view of a line layout in which the processing apparatus according to this embodiment is installed. In this line layout, around the
また、図示していないが、本実施例1は、前記素材管30に焼鈍処理を施す焼鈍炉を備えている。この焼鈍処理は、曲げ加工前の直管状の素材管30を前記焼鈍炉内に挿入し、所定の焼鈍温度、例えば1000℃程度に昇温し、その後炉内又は大気中で放冷することにより行われる。
Moreover, although not shown in figure, the present Example 1 is provided with the annealing furnace which anneals the said raw material pipe |
前記密栓注水機22において、前記排気パイプ12の上流パイプ14を形成するための素材管30内に水を充填するための構造を説明する。図6は素材管30に密栓具31,32を取付けた状態を示す断面図である。
A structure for filling water in the
前記素材管30の一端部には、曲げ加工時に水圧装置23aに接続されない密栓具31が、他端部には曲げ加工時に水圧装置23aに接続される密栓具32がそれぞれ装着されている。該両密栓具31,32により素材管30内は密閉されるとともに、密栓注水機22が密栓具32に接続され、素材管30内に水が充填される。水の充填後にはこの接続が解除されるが、密栓具31及び密栓具32により素材管30内に水が密封保持される。
A sealing
密栓具31は、素材管30の図6右端部に嵌合装着される有底円筒体33aと、この有底円筒体33a内に支持用ボルト34aによって取付けられた密栓機能部材35aとを備えている。同様に、密栓具32は、素材管30の左端部に嵌合装着される有底円筒体33bと、この有底円筒体33b内に支持用ボルト34bによって取付けられた密栓機能部材35bとを備えている。
The sealing
前記密栓具31の密栓機能部材35aは、前記支持用ボルト34aの有底円筒体33a内部分に装着された、複数個の鬼爪36aと、楔部材37aと、ワッシャプレート38aと、シールゴム39aとを有する。また前記支持用ボルト34aの内端部には段部34cが大径に形成され、該段部34cには押圧部材17aがボルト18aで締め付け固定されている。なお、36cは円周方向に配置された前記複数の鬼爪36aに装着され、該鬼爪36aを径方向中心側に付勢する環状のコイルスプリングである。
The sealing plug
また、前記密栓具32の密栓機能部材35bは、前記密栓機能部材35aと同様の構造を有し、前記支持用ボルト34bの前記有底円筒体33b内部分に装着された、複数個の鬼爪36bと、楔部材37bと、ワッシャプレート38bと、シールゴム39bとを有する。また前記支持用ボルトの内端部には段部34cが大径に形成され、押圧部材17bがボルト18bで締め付け固定されている。
Further, the sealing plug
前記支持用ボルト34a,34bの外端部に装着されたナット19a,19bをそれぞれ締め上げることで、シール用ゴム39a,39bが軸線方向に挟圧されて径方向へ膨らみ、その外周面が素材管30の内周面に液密になるように全周にわたって密着する。またこれに伴って、楔部材37a,37bが鬼爪36a,36bを径方向へ外方に押し広げて素材管30の内周面に密着させ、素材管30に密栓具31及び密栓具32がそれぞれ圧着固定される。
By tightening the nuts 19a and 19b attached to the outer ends of the
また、密栓具32側の有底円筒体33bの外端部には、取付部材28aがビス28bによって締め付け固定されている。また前記密栓具32の支持用ボルト34bの外端部には受圧カプ70が接続されている。前記素材管30の内部は、前記ボルト18b,支持用ボルト34b及び、受圧カプラ70の軸心部に形成された貫通穴18c,34d,70aによって外部と連通している。
An
また前記受圧カプラ70は、逆止弁70dを前記貫通穴70aの途中に有する。この逆止弁70cは、スプリング70cでボール70bをバックアップした構成のものであり、相手側の加圧カプラ側から素材管30側への流れのみを許容し、逆向きの流れを阻止する。
The
また前記密栓具31の支持用ボルト34aに結合された横部材34eには開閉弁72を有するカプラ71が接続されている。そして前記素材管30の内部は、前記ボルト18a,支持用ボルト34a,横部材34e及び前記カプラ71に形成された貫通孔18c,34d,34f,及び71aにより外部に連通している。
A
次に、素材管30の中途部を曲げる曲げ加工を行なうハイドロベンディング装置23の構造を、図7〜図10に基づいて説明する。図7はハイドロベンディング装置23の素材管がセットされた状態の平面図、図8は素材管の曲げ開始時の平面図、図9は曲げ完了時の平面図、図10は前記ハイドロベンディング装置のクランプ部のオペレータ側を正面とする正面図で図8のA矢視図である。
Next, the structure of the
前記ハイドロベンディング装置23は、基台90上に配設された曲げ機40と、チャック台車50とを有する。曲げ機40は、曲げ部41と、クランプ部42と、プレッシャ部43とを有する。曲げ部41とクランプ部42はクランプ支持台44上に搭載されている。
The
前記曲げ機40では、素材管30の中途部を、曲げ部41のクランプ受け41aの凹溝41bと、クランプ部42の油圧シリンダCY4で駆動されるクランプ押え42dの凹溝42bとで挟持する。そして素材管30の中途部を、基台90の、曲げ部41近傍部分に固定されたワイパー部材41eの凹溝と、同じく基台90に支持されたプレッシャ部43の油圧シリンダCY6で駆動されるプレッシャ部材43aの凹溝とで押圧保持する。
In the bending
ここで本実施例では、図示していないが、前記ワイパー部材41e及びプレッシャ部材43aにはヒータが埋設されている。このワイパー部材41e及びプレッシャ部材43aは、前記曲げ加工に先立ってヒータで加熱されており、素材管30を、例えば100℃程度に昇温させる。
Here, in this embodiment, although not shown, heaters are embedded in the
そして油圧シリンダCY5により曲げ部41とクランプ部42とを一体的に回転させることにより、素材管30の中途部が曲げ加工される。
And the bending
また前記プレッシャ部43にはパイプ受けアーム43bが前後進かつ回動可能に設けられ、空圧シリンダCY8で前後進駆動され、空圧シリンダCY9で回動駆動される。
In addition, a
チャック台車50は、素材管30に装着された密栓具32をチャック用油圧シリンダCY3によって片持ち支持可能とするチャック部51と、曲げ加工の際に、前記密栓具32を介して素材管30の内圧を調圧可能とする水圧装置23aに接続された加圧カプラ52と、この加圧カプラ52とチャック部51とを一体的にX軸方向及びZ軸方向に移動する空圧シリンダCY1,CY2とを有し、このチャック台車50は、送り機構53によってY軸方向に前進後退可能になっている。
The
前記送り機構53は、一対のガイドレール62,62で前記チャック台車50をY軸方向に移動可能に支持し、Y軸(前後)モータM1の出力軸に固定された駆動スプロケット61aと前記プレッシャ部43の近傍に配置された従動スプロケット61bとにチェーン61を巻回し、該チェーン61を前記チャック台車50に連結した概略構成を有する。
The
前記Y軸(前後)モータM1により駆動スプロケット61aを正転または逆転させることで前記チャック台車50がY軸方向に前進または後退する。
The
また、チャック台車50には、チャック部51の軸心R軸回りのひねり用モータM2が設けられ、このひねり用モータM2により素材管30を回転することで該素材管30の曲げ方向を変えることができるようになっている。
Further, the
前記空圧シリンダCY1はチャック台車50に設けられ、チャック部51、加圧カプラ52及びひねり用モータM2等が載置されるチャック台50aを左右に移動させ、前記空圧シリンダCY2はチャック台50aを上下に移動させる。
The pneumatic cylinder CY1 is provided on the
次に前記曲げ加工が施された曲げ加工管に対して、所要部分の外径を大きくするハイドロフォーミング加工を行うハイドロフォーミング装置の構造及び特性を、図11〜図13に基づいて説明する。図11はハイドロフォーミング加工のシステム構成図、図12はハイドロフォーミング装置の概略構成図、図13は作用効果を説明するための加工時間−水圧特性図である。 Next, the structure and characteristics of a hydroforming apparatus that performs hydroforming to increase the outer diameter of a required portion of the bent pipe subjected to the bending will be described with reference to FIGS. FIG. 11 is a system configuration diagram of the hydroforming process, FIG. 12 is a schematic configuration diagram of the hydroforming apparatus, and FIG. 13 is a processing time-water pressure characteristic diagram for explaining operational effects.
図11において、ハイドロフォーミング装置24に配設された曲げ加工管30′の受圧カプラ70には、耐圧ホース73,水圧供給管74aを介してブースタ75が接続されており、該ブースタ75には水圧供給管74bを介してサーボポンプ76が接続されている。なお、75aはブースタ75に水を供給する水タンクである。
In FIG. 11, a
また前記水圧供給管74a,74bの途中には、流量計77,圧力計78が接続されている。さらにまた前記サーボポンプ76には、吐出圧及び吐出流量を制御する制御盤79及び操作盤80が接続されている。
A
前記ハイドロフォーミング装置24は、基礎上に配置されたベッド81と、該ベッド81上に搭載された型締め機構82と、該型締め機構82内に配置された金型83と、前記金型83を開閉する開閉機構86とを有する。
The
前記金型83は、上型83aと下型83bとを有し、分割面側に、前記ハイドロベンディング装置23で曲げ加工された曲げ加工管30′の成形すべき径や形状に対応した型面を有する。例えば前記排気パイプ12の上流パイプ14を成形する場合は、前記第1径D1と同じ径を有するトンネル状の第1型面部83c,第2径D2と同じ径を有するトンネル状の第2型面部83d,徐変部14eに対応する型面部83e等を有する。
The
前記型締め機構82は、前記下型83bが固定された受け部材84aと、前記上型83aが固定された押圧部材84bと、該受け部材84aと押圧部材84bとを強固に締め付け固定する一対の固定機構85とを有する。この各固定機構85は、前記受け部材84aと押圧部材84bとを挟持する挟持治具85aと、該挟持治具85aを進退させる油圧シリンダ85bとを有する。ここで、前記挟持治具85aの上下一対の挟持面85d,85dは手前側ほど両挟持面の間隔が狭くなるテーパ状になっており、該挟持治具85を前進させることにより前記受け部材84aと押圧部材84bを強固に挟持固定するようになっている。なお、85cは前記挟持治具85aの進退動作をガイドするガイド部材である。
The
前記開閉機構86は、前記押圧部材84bを上昇下降させる昇降シリンダ86aを備え、該昇降シリンダ86aは、フレーム部材87に固定されたベースプレート87aに鉛直方向に向けて取付けられている。なお、86b,86bは、前記押圧部材84bの昇降動作をガイドするガイド部材である。
The opening /
次に前記排気パイプ12の上流パイプ14を、前記密栓注水機22,ハイドロベンディング装置23,ハイドロフォーミング装置24及び開栓排水機25により成形する場合を説明する。
Next, the case where the
まず、前記上流パイプ14の第1径D1に応じた外径と、所要の長さを有する素材管30が準備され、前述の焼鈍炉により焼鈍処理が施される。この場合、直管状の素材管30が前記焼鈍炉に挿入され、所要温度に昇温され、放冷される。
First, the raw material pipe |
前記焼鈍処理済みの素材管30が前記材料台車21上に搭載される。この素材管30は、図示しないリフトにより順次密栓注水機22に供給される。
The annealed
前記密栓注水機22では、素材管30の両端が密栓具31,32で密栓され、受圧カプラ70が下側に位置し、かつ鉛直をなすように配置された状態で、受圧カプラ70に給水ホースが接続され、素材管30内に液体(水)が充填される。このとき開閉弁72が開かれ、内部の空気が貫通穴18c,34d,34f,71aを介して外部に排出される。なお、この状態では、液体の圧力は略大気圧である。
In the seal plug
前記素材管30内に水が充填されると、開閉弁72が閉じられるとともに、前記給水ホースが外される。そして、図7に示すように、前記素材管30は、ハイドロベンディング装置23のセット位置P1において、支持位置に移動したパイプ受けアーム43bにより支持されつつチャック部51によって把持される。
When the
続いて、前記パイプ受けアーム43bは待機位置に戻り、素材管30は前記チャック部51により片持ち支持される。素材管30は片持ち状態でチャック台車50の後退により図7上方に後退する。そして図8に示すように、曲げ機40の曲げ部41及びクランプ部42がクランプ支持台44と共に反時計回りに90度回動し、この状態でチャック台車50が図8の位置まで前進する。そして、図示していないが、前記素材管30の曲げ加工されるべき部分の近傍部分がクランプ受け41aとクランプ押さえ42dとにより挟持される。それとともに、前記ワイパー部材41eとプレッシャ部材43aとで素材管30の中途部が保持される。この曲げ加工に先立って、ワイパー部材41e及びプレッシャ部材43aが内蔵するヒータにより加熱されているため、素材管30は100℃程度に昇温する。
Subsequently, the
続いて、図9に示すように、曲げ部41及びクランプ部42が時計回りに回動し、これに伴って素材管30は所要の曲げ加工が施されて曲げ加工管30′となる。この曲げ加工に伴って、前記素材管30は、ワイパー部材41eとプレッシャ部材43aとで押圧保持されつつ前記クランプ部材42に引っ張られて摺動し、また前記チャック台車50もこれに追随する。
Subsequently, as shown in FIG. 9, the bending
ここで、前記曲げ加工においては、前記素材管30の受圧カプラ70に前記水圧装置23aが接続されており、前記素材管30内の水圧が、曲げ加工しようとする曲率半径等に応じて予め設定された圧力に制御される。
Here, in the bending process, the
そして前記曲げ加工された曲げ加工管30′の所要部分の径を膨らませるハイドロフォーミング加工は以下のように行われる。 Then, the hydroforming process for expanding the diameter of a required portion of the bent pipe 30 'is performed as follows.
前記曲げ加工管30′は、両端部に前記密栓具31,32を装着し、内部に水を封入したままの状態で、前記ハイドロフォーミング装置24の金型83内にセットされる。なお、前記曲げ加工管30′内の水圧は略大気圧となっている。
The bending
まず、固定機構85の挟持治具85aが後退し、開閉機構86が上型83aを昇降させる。ここで前記金型83は、前述のように、前記上流パイプ14の第1径D1と同じ径のトンネル状に形成された第1型面部83c,第2径D2と同じ径のトンネル状に形成された第2型面部83d,さらに徐変部14eに応じた形状の型面部83e等を有する。
First, the clamping
前記金型83内に前記曲げ加工管30′をセットし、開閉機構86により金型83が閉じられ、固定機構85の油圧シリンダ85bが挟持治具85aを前進させる。すると、この挟持治具85aにより上型83a,下型83bが当接した状態に強固に固定保持される。
The bending
続いて、受圧カプラ70に水圧装置24aが接続され、前記曲げ加工管30′内に水が供給され、内部の圧力が圧力指令値に応じて上昇し、前記曲げ加工管30′の第1径部14cは第1径D1のままの径に保持されるとともに、第2径部14dは第1径D1から第2径D2に径が大きくなり、また徐変部14e,上流端部14aについても径が大きくなる膨径加工が実現される。
Subsequently, the
ここで本実施例では、圧力計78により曲げ加工管30′内の圧力を計測するとともに、流量計77により前記曲げ加工管30′に流入する水量を計測している。図13は、成形時間と水圧との関係を示す特性図である。図中、曲線Aは単位時間当たりの供給水量(流量)、曲線Bは水圧指令値、曲線Cは水圧実測値をそれぞれ示す。本実施例1では、水圧指令値は所定時間毎に段階的に増加するように設定されている。
Here, in this embodiment, the pressure in the
前記金型83内の様子は目視できないが、前記特性曲線A〜Cにより金型83内でのパイプの膨らみ状態を推察できる。即ち、水圧指令値Bの大きさや保持時間が適切な場合は流量が多くなり、パイプが効率よく膨らんでいると考えられる。一方、水圧指令値が適切でない場合は水量が少なくなり、従ってパイプが効率良く膨らんでいないと考えられる。例えば、水量が減少し始めると水圧指令値を次の段階に上昇させるようにプログラムを設定すれば効率の良い膨径加工ができると考えられる。また、曲げ加工管30′が金型形状にまで膨らむと水の流れがなくなるので、流量を積算し、積算値が所定の値に達した時点で加工完了を判断することができる。
Although the state in the
また開栓排水機25では、完成品の密栓具31,32が取り外され、検査治具26では、完成品の曲げ状態や膨径状態の検査が行なわれる。
Further, in the
以上のように本実施例1によれば、素材管30の両端に密栓具31,32を装着して内部の液体を調圧しながら曲げ加工して曲げ加工管30′とし、該曲げ加工管30′を、これの両端に前記密栓具31,32を装着し、液体も封入したままの状態で、金型83内にセットし、前記曲げ加工管30′内に液体をさらに供給して圧力を上昇させることにより、前記曲げ加工管30′の所要部分の径を膨張させて曲げ膨径加工管とした。そのためハイドロフォーミング加工における素材管の端部のシールや、液体のゼロからの注入を不要にしてハイドロベンディング加工からハイドロフォーミング加工に直ちに移行でき、生産性を向上できる。
As described above, according to the first embodiment, the sealing
また、曲げ加工を施す前の素材管30に焼鈍処理を施したので、加工硬化を抑制でき、割れを防止できる。また曲げ加工前の直管からなる素材管30に焼鈍処理を施すので、曲げ加工したものに比べて焼鈍炉に挿入可能の本数を増大でき、コスト増加を抑制できる。
Moreover, since the annealing treatment was performed on the
さらにまた、素材管30を把持するワイパー部材41e及びプレッシャ部材43aを、前記曲げ加工に先立って、内部に配設されたヒータで加熱したので、素材管30の前記把持部分の近傍部分を昇温させることができ、この点からも加工硬化を抑制でき、割れの発生を防止できる。
Furthermore, since the
また、第1径D1を有する曲げ加工管部分14cと、前記第1径D1より大径の第2径D2を有する曲げ膨径加工管部分14dとを連続的かつ一体的に形成したので、両部分を溶接等で接合するものに比較して製造工数を削減できるとともに、外観及び排気ガスの流れを良好にできる。
Further, since the
14 上流パイプ(曲げ膨径加工管)
14c 第1径部(曲げ加工管部分)、
14d 第2径部(曲げ膨径加工管部分)
22 密栓注水機(密栓注液装置)
23 ハイドロベンディング装置(曲げ加工装置)
24 ハイドロフォーミング装置(膨径加工装置)
25 開栓排水機(開栓排液装置)
30 素材管
30′ 曲げ加工管
31,32 密栓具
41a,42d クランプ受け,クランプ押え(クランプ部材)
41e ワイパー部材
43a プレッシャ部材
83 金型
83c 第1型面部
83d 第2型面部
D1 第1径
D2 第2径
14 Upstream pipe (bending expansion pipe)
14c 1st diameter part (bending pipe part),
14d 2nd diameter part (bending expansion diameter pipe part)
22 Sealed water injection machine (Sealed water injection system)
23 Hydro bending equipment (bending equipment)
24 Hydroforming equipment (expansion processing equipment)
25 Opening drainer (Opening drainage device)
30 Material tube 30 '
Claims (6)
前記素材管を、加熱昇温させると共に、内部の液体を調圧しながら曲げ加工して曲げ加工管とする第2工程(ハイドロベンディング工程)と、
前記曲げ加工管の両端に前記密栓具を装着し、液体も封入したままの状態で、前記曲げ加工管を、前記第1径に対応する第1型面部と、前記第1径より大径の第2径に対応する第2型面部とを有する金型内にセットし、前記曲げ加工管内に液体をさらに供給して圧力を圧力指令値に応じて上昇させるとともに、該曲げ加工管内の液体圧力が減少し始めたときには前記圧力指令値を上昇させることにより、前記曲げ加工管の、前記第2型面部に対応する部分を第2径まで膨径させて曲げ膨径加工管とする第3工程(ハイドロフォーミング工程)と、
前記曲げ膨径加工管内の液体を排出し、前記密栓具を取り外す第4工程(開栓排液工程)と
を備えたことを特徴とする素材管の加工方法。 A first step (sealing plug pouring step) for supplying a liquid into the material pipe by attaching a sealing plug to both ends of the material pipe having the first diameter;
A second step (hydrobending step) in which the material tube is heated and heated and bent while adjusting the liquid inside to form a bent tube;
With the sealing plugs attached to both ends of the bending tube, and with the liquid sealed, the bending tube is formed with a first mold surface corresponding to the first diameter and a diameter larger than the first diameter. It sets in the metal mold | die which has a 2nd type | mold surface part corresponding to a 2nd diameter, and also supplies a liquid in the said bending process pipe | tube, and raises a pressure according to a pressure command value, and the liquid pressure in this bending process pipe | tube When the pressure starts to decrease, the pressure command value is increased to expand the portion corresponding to the second mold surface portion of the bent tube to the second diameter to obtain a bent expanded tube. (Hydroforming process),
A material pipe processing method comprising: a fourth step (opening drainage step) of discharging the liquid in the bending expanded pipe and removing the sealing plug.
前記第1工程に先立って、前記素材管に、焼鈍処理を加える
ことを特徴とする素材管の加工方法。 In the processing method of the material pipe according to claim 1,
Prior to the first step, an annealing process is applied to the material pipe, and the material pipe is processed.
前記第2工程は、前記素材管の一部をワイパー部材とプレッシャ部材とで挟持した状態で、該素材管の前記挟持された部分の隣接部をクランプ部材で押圧することにより曲げ加工するようになっており、前記ワイパー部材及びプレッシャ部材は曲げ加工に先立って予め加熱されている
ことを特徴とする素材管の加工方法。 In the processing method of the raw material pipe of Claim 2,
In the second step, in a state where a part of the material tube is sandwiched between a wiper member and a pressure member, the adjacent portion of the sandwiched portion of the material tube is pressed by a clamp member so as to be bent. A method of processing a material pipe, wherein the wiper member and the pressure member are preheated prior to bending.
前記素材管を、加熱昇温させると共に、内部の液体を調圧しながら曲げ加工して曲げ加工管とする曲げ加工装置と、
前記曲げ加工管の両端に前記密栓具を装着し、液体も封入したままの状態で、前記曲げ加工管を、前記第1径に対応する第1型面部と、前記第1径より大径の第2径に対応する第2型面部とを有する金型内にセットし、前記曲げ加工管内に液体をさらに供給して圧力を圧力指令値に応じて上昇させるとともに、該曲げ加工管内の液体圧力が減少し始めたときには前記圧力指令値を上昇させることにより、前記曲げ加工管の、前記第2型面部に対応する部分を第2径まで膨径させて曲げ膨径加工管とする膨径加工装置と
前記曲げ膨径加工管内の液体を排出し、前記密栓具を取り外す開栓排液装置と
を備えたことを特徴とする素材管の加工装置。 A sealed plug injection device that attaches a sealing plug to both ends of a material tube having a first diameter and supplies liquid into the material tube;
A bending device that heats and raises the temperature of the material tube, and bending the material liquid while adjusting the internal liquid to form a bending tube;
With the sealing plugs attached to both ends of the bending tube, and with the liquid sealed, the bending tube is formed with a first mold surface corresponding to the first diameter and a diameter larger than the first diameter. It sets in the metal mold | die which has a 2nd type | mold surface part corresponding to a 2nd diameter, and also supplies a liquid in the said bending process pipe | tube, and raises a pressure according to a pressure command value, and the liquid pressure in this bending process pipe | tube When the pressure starts to decrease, the pressure command value is increased, so that the portion corresponding to the second mold surface portion of the bending tube is expanded to a second diameter to obtain a bending expansion tube. A material pipe processing apparatus, comprising: an apparatus and an opening drainage device for discharging the liquid in the bending expansion pipe and removing the sealing plug.
前記素材管に、焼鈍処理を加える焼鈍炉を
備えたことを特徴とする素材管の加工装置。 In the raw material pipe processing apparatus according to claim 4,
An apparatus for processing a material pipe, comprising an annealing furnace for performing an annealing treatment on the material pipe.
前記曲げ加工装置は、前記素材管の一部をワイパー部材とプレッシャ部材とで挟持した状態で、該素材管の前記挟持された部分の隣接部をクランプ部材で押圧することにより曲げ加工するように構成されており、前記ワイパー部材及びプレッシャ部材を曲げ加工に先立って予め加熱する加熱手段を
備えたことを特徴とする素材管の加工装置。 In the raw material pipe processing apparatus according to claim 5,
The bending apparatus is configured to perform bending by pressing a portion adjacent to the sandwiched portion of the material tube with a clamp member in a state where a portion of the material tube is sandwiched between a wiper member and a pressure member. An apparatus for processing a material pipe, comprising: a heating means configured to heat the wiper member and the pressure member in advance prior to bending.
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