JP7285228B2 - 自緊処理装置および自緊処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、自緊処理装置および自緊処理方法に関する。

従来、ワークピースの表面に対して残留圧縮応力を付与する場合は、ショットピーニング、キャビテーションピーニングなどを利用することによって、表面改質を行うことが一般的である。
筒状部材のワークピースの内面に対しては、筒状部材のワークピースの内周面にノズルを配置し、表面処理を行うこともできる。しかし、ワークピースの内径やその表面改質の対象面の範囲によっては、ノズルを配置する選択肢が有効ではないケースがある。

その場合、例えば、水素容器やコモンレールといったワークピースの内周面に対して、密封環境において圧力をかけることによって、対象部位に残留圧縮応力を付与する「自緊」処理を施す事例が開示されている。
上述のワークピースの例以外にも、円筒形、クロス等の筒状部材のワークピースは多数存在する。そこで、応力集中が発生しやすい部材に対して、簡易に自緊処理を施すことができる装置の開発が望まれている。

特許文献１には、自緊したいワークピースの内室を液体で満たす手段と、内室を耐圧性に閉鎖する手段と、ワークピースの内室内に圧力を形成する手段とを備える形式の自緊装置が開示されている。
特許文献２には、液体の内圧力、ワークピースである筒状部材の硬度、およびワークピースである筒状部材の所定部位における変位量の関係を予め設定し、 液体の加圧／加工前に測定する測定工程と、加圧／加工後の寸法差に基づいて圧縮残留応力を判定する判定工程を備える製造工程が開示されている。

特許第5264756号公報 特許第5029620号公報

ところで、ワークピースである筒状部材の内部を加圧する場合、ワークピースを密封するために、上下両側と周囲を固定する構成と加圧する構成とを備える必要がある。また、液体を流入出するための液体供給源のポンプが必要になる。そのため、周辺装置を組み合わせると、物理的な空間が大きくなりがちであり、装置が大型化しやすい
また、ワークピースである筒状部材の内周面を加圧する場合、一定量の液体を内部に注入する必要がある。その結果、内部の液体が流動して加圧・残留圧縮応力の付与量が不安定であるという課題がある。

本発明は上記実状に鑑み創案されたものであり、装置を大型化することなく、加圧する液体を少量化できる自緊処理装置および自緊処理方法の提供を目的とする。

前記課題を解決するため、第１の本発明の自緊処理装置は、筒状のワークピースの上端を固定するための第１の固定部材と、前記ワークピースの下端を固定するための第２の固定部材と、前記第２の固定部材を前記ワークピース側に押圧する第１のピストンと、前記第１のピストンの内部に配置され、前記ワークピース内の液体を押圧する押圧部材が取り付けられる第２のピストンと、第１の固定部材および第２の固定部材の間であって、前記ワークピースの内部の容積を狭くする容積狭部材を有している。

第２の本発明の自緊処理方法は、第１の固定部材と第２の固定部材と第１のピストンと前記第１のピストンの内部に配置されるプランジャが取り付けられる第２のピストンと押圧部材とを備え、第１の流入口と第２の流入口が設けられる自緊処理装置の自緊処理方法であって、内部に容積狭部材が入った筒状のワークピースの一方端部と他方端部とを、前記第１および第２の固定部材で固定する工程と、前記第１の流入口から液体を流入し、前記第１のピストンを上昇させる工程と、前記第２の流入口から液体を流入し、前記第２のピストンを上昇させる工程と、前記押圧部材が前記ワークピースの内側の液体を加圧する工程とを含んでいる。

本発明によれば、装置を大型化することなく、加圧する液体を少量化できる自緊処理装置および自緊処理方法を提供することができる。

本発明の実施形態に係る自緊処理装置の縦断面図。 第１の固定部材を下方から見た斜視図。 第２の固定部材を上方から見た斜視図。 (ａ)は円筒部材の斜視図、(ｂ)は円柱部材の斜視図。 液体回路Ｓの模式図。 (ａ) 、(ｂ)は自緊処理装置の処理手順を示す模式断面図。 (ａ) 、(ｂ)は自緊処理装置の処理手順を示す模式断面図。 (ａ) 、(ｂ) 、(ｃ)は自緊処理装置の処理手順を示す模式断面図。

以下、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
図１に、本発明の実施形態に係る自緊処理装置Ｋの縦断面図を示す。
実施形態の自緊処理装置Ｋは、筒状のワークピースｗの内面ｗ４に圧縮残留応力を与える装置である。
自緊処理装置Ｋは、略円柱状の形状を有しており、第１の固定部材１、第２の固定部材２、第１のピストン３(３ａ、３ｂ)、第２のピストン４、プランジャ５、およびシリンダ６を備えている。

第１の固定部材１と第２の固定部材２とは、筒状のワークピースｗを自緊処理装置Ｋに固定するための部材である。
第１の固定部材１は、筒状のワークピースｗの上部を固定する。第２の固定部材２は、筒状のワークピースｗの下部を固定する。

図２に、第１の固定部材１を下方から見た斜視図を示す。
第１の固定部材１は、円板部１ａと、円柱部１ｂと、円柱部１ｂに中心側に続く円環状の圧力段部１ｃと、圧力段部１ｃに中心側に続く円柱状の位置決め部１ｄとを有している。
第１の固定部材１の位置決め部１ｄは、筒状のワークピースｗの上部内周に嵌合され、ワークピースｗの上側の位置決めとなる。
第１の固定部材１の圧力段部１ｃは、ワークピースｗの上端縁ｗ１に圧接される。
位置決め部１ｄの径１ｄ１は、はめ合いの関係からワークピースｗの内径ｔ２(図１参照)より若干小さい寸法をもつ。圧力段部１ｃの径１ｃ１は、圧力段部１ｃでワークピースｗの内部の流体圧より大きな圧力をもち、かつワークピースｗの圧痕が所定量（詳細は後記）に収まるような面積をもつように決定される。
円柱部１ｂの径１ｂ１は、圧力段部１ｃの径１ｃ１より大きく、かつ、上案内ガイド１５との当接を避けるために上案内ガイド１５の最内径より小さく決定される。

図１に示すように、第１の固定部材１とワークピースｗの上端縁ｗ１との間には、上案内ガイド１５が配置される。上案内ガイド１５は、ワークピースｗに対して、第１の固定部材１をガイドする部材である。
上案内ガイド１５は、環状の部材である。上案内ガイド１５は、金属製が好ましいが、ガイドの役割を果たせれば、金属製以外の樹脂製等の他の材料で製作してもよい。
上案内ガイド１５は、筒部１５ａと筒部１５ａの内側に連続して孔１５ｃをもつドーナツ状の輪状の円板部１５ｂとを有している。
上案内ガイド１５の下内径１５ｎ１は、ワークピースｗの外径ｗ１２より若干大きな径をもつ。上案内ガイド１５の上内径１５ｎ２は、第１の固定部材１の外径１ｇ１より若干大きな径をもつ。

筒部１５ａには、筒部１５ａの内方と外方とに連続するエアー抜き孔１５ｄ１、１５ｄ２が形成されている。
エアー抜き孔１５ｄ１、１５ｄ２は上下(図１の上下方向)対称に形成されている。そのため、上案内ガイド１５の下内径１５ｎ１と上内径１５ｎ２とを等しい寸法に設定すれば、上案内ガイド１５は上下方向性なく用いることできる。

図３に、第２の固定部材２を上方から見た斜視図を示す。
第２の固定部材２は、径が大きな円板部２ａと、円板部２ａより径が小さい円筒状の位置決め部２ｂと、円筒状の位置決め部２ｂに径方向外側に続く円環状の圧力段部２ｃとを有している。第２の固定部材２の中心には、プランジャ５が挿通する挿通孔２ｄが形成されている。
第２の固定部材２の円筒状の位置決め部２ｂは、筒状のワークピースｗの下部内周に嵌合され、ワークピースｗの下側の位置決めとなる。
第２の固定部材２の圧力段部２ｃは、ワークピースｗの下端縁ｗ２(図１参照)に圧接される。
位置決め部２ｂの径２ｂ１は、はめ合いの関係からワークピースｗの内径ｔ２(図１参照)より若干小さい寸法をもつ。圧力段部２ｃの径２ｃ１は、圧力段部２ｃでワークピースｗの内部の流体圧より大きな圧力をもち、かつワークピースｗの圧痕が所定量（詳細は後記）に収まるような面積をもつように決定される。

図１に示すように、第２の固定部材２とワークピースｗの下端縁ｗ２との間には、下案内ガイド１６が配置される。下案内ガイド１６は、第１の上ピストン３ａに対して、第２の固定部材２とワークピースｗとをガイドする部材である。
下案内ガイド１６は、筒形状を有している。そのため、下案内ガイド１６の内径１６ｎは、第１の上ピストン３ａの嵌合凸部３ａ６の外径３ａ１１およびワークピースｗの外径ｗ１１および第２の固定部材２の外径２ｄ１(図３参照)より若干大きな寸法をもつ。
下案内ガイド１６は、金属製が好ましいが、ガイドの役割を果たせれば、金属製以外の樹脂製等の他の材料で製作してもよい。

下案内ガイド１６は、エアー抜き孔１６ａ、１６ｂ、１６ｃが挿通されている。エアー抜き孔１６ａとエアー抜き孔１６ｃとは、上下(図１の上下方向)対称に形成されている。そのため、下案内ガイド１６は、上下方向性なく用いることできる。
第１の固定部材１と第２の固定部材２とで固定される筒状のワークピースｗの内部には、ワークピースｗの内部の容積を狭く調整するために、容積狭部材である円筒部材７と円柱部材８とが配置されている。
高い負荷がかかるワークピースｗの内部に剛性のある部材(７，８)があることで、処理液(液体)の量を少なくし、より少ないプランジャ５のストロークで目的の圧力に到達する。
つまり、円柱部材８は、柱状で体積が大きいことから、処理液(液体)の量を大きく減らせる。また、プランジャ５のストローク量を大きく減ずるのに適している。
円筒部材７は、筒状で体積が小さいことから、処理液(液体)の量を少量減らすことに適している。また、円筒部材７は、プランジャ５のストローク量を少量減らすのに適している。

図４(ａ)に円筒部材７の斜視図を示す。
円筒部材７は、中央に液体が流れるための挿通孔７ａをもつ円筒形状を有している。挿通孔７ａは、油が流れ、かつ、プランジャ５が挿通する内径ｔ１を有している。
円筒部材７の一端部には、液体が流れるための溝７ｂが直径方向に形成されている。溝７ｂは、円筒部材７の両端部に設けてもよい。

図４(ｂ)に円柱部材８の斜視図を示す。
円柱部材８は、円柱形状を有している。
円柱部材８は、中央に液体が流れるための挿通孔８ａが軸方向(長手方向)に貫通して形成されている。挿通孔８ａは、円筒部材７の挿通孔７ａの内径ｔ１より小さい径をもつ。
円柱部材８の一端部には、液体が流れるための溝８ｂが直径方向に形成されている。溝８ｂは、円柱部材８の両端部に設けてもよい。
なお、ワークピースｗの内部には、円筒部材７または円柱部材８の少なくとも何れかが用いられる、図１では円筒部材７と２つの円柱部材８を用いた例を示す。

＜第１のピストン３＞
図１に示すように、第１のピストン３は、第１の固定部材１と第２の固定部材２とに挟まれるワークピースｗを自緊処理装置Ｋの上方に固定する役割をもつ。また、第１のピストン３は、後記の上下動するプランジャ５と第２のピストン４を上下方向に移動させる役割をもつ。
第１のピストン３は、上部の第１の上ピストン３ａと、下部の第１の下ピストン３ｂとを備えている。

第１の上ピストン３ａは、下方が開放された空間３ａ１が形成される筒部３ａ２をもつ有底円筒状の形状を有している。第１の上ピストン３ａの中央には、上下動するプランジャ５を上下方向に案内する挿通孔３ａ３が形成されている。
筒部３ａ２には、空気が通る通気孔３ａ４が側方に向けて貫通されている。
第１の上ピストン３ａの筒部３ａ２の下部には、嵌合凹部３ａ５が形成されている。第１の上ピストン３ａの上部には、環状の嵌合凸部３ａ６が上方に突出して形成されている。

嵌合凹部３ａ５には、第１の下ピストン３ｂが固定されている。
第１の下ピストン３ｂは、下方が開放された内部空間３ｂ１が形成される筒部３ｂ２をもつ略有底円筒状の形状を有している。筒部３ｂ２の下部には、肉厚の円環部３ｂ７が形成されている。
内部空間３ｂ１が形成される筒部３ｂ２は、第２のピストン４を摺動させるシリンダの役割を担っている。そのため、第１の下ピストン３ｂの下方には、第１の下ピストン３ｂの内部空間３ｂ１を閉塞する閉塞部材３ｈが図示しないボルト等で固定されている。

第１の下ピストン３ｂの上部には、液体が第１の下ピストン３ｂと第２のピストン４との間の内部空間３ｂ１に流入する第２の流入口３ｂ３と、内部空間３ｂ１に入った液体が排出される第２の排出口３ｂ４とが形成されている。
第１の下ピストン３ｂには、第２の流入口３ｂ３に続いて長手方向に延びる第一流路３ｂ５と、第一流路３ｂ５に続いて筒部３ｂ２の内部の内部空間３ｂ１と筒部３ｂ２の外部空間に連通する第二流路３ｂ６とが形成されている。

＜第２のピストン４＞
第２のピストン４は、第１の下ピストン３ｂの筒部３ｂ２内の内部空間３ｂ１を摺動して上下動する構成である。
第２のピストン４は、第１細径部４ａと太径部４ｂと第２細径部４ｃとを有する略円柱状の形状を有している。
第２のピストン４の上部には、外径ｔ３をもつ長い棒形状のプランジャ５が固定されている。

第２のピストン４の太径部４ｂは、第１の下ピストン３ｂの筒部３ｂ２内を上下に摺動する。
第１の下ピストン３ｂの周囲には、第１の下ピストン３ｂが摺動するシリンダ６が設けられている。

＜シリンダ６＞
シリンダ６は、筒状の形状を有している。
シリンダ６は、胴部６ａと摺動部６ｂとフランジ６ｃとを有している。
胴部６ａの内部には、第１の下ピストン３ｂの円環部３ｂ７が摺動する摺動空間６ｄ(６ｄ１、６ｄ２)(図６(ａ)、図７(ａ)参照)が形成されている。
シリンダ６には、液体が摺動空間６ｄ１に流入する第１の流入口６ｅ１と、摺動空間６ｄ２の内部の液体が流出する第１の排出口６ｅ２とが貫通されている。

シリンダ６のフランジ６ｃは、摺動空間６ｄを下方から閉塞するベース１２に図示しないボルト等で固定されている。
ここで、円筒部材７の内径ｔ１(図４(ａ)参照)は、ワークピースｗの内径ｔ２(図１参照)よりも小さく、プランジャ５の外径ｔ３(図１参照)よりも大きい。これにより、円筒部材７をワークピースｗの内部に入れることができる。また、円筒部材７の中をプランジャ５が移動できる。
＜液体回路Ｓ＞

図５に、液体回路Ｓの模式図を示す。
液体回路Ｓは、自緊処理装置Ｋに液体を供給するとともに液体を排出する機器である。
液体回路Ｓは、液体回路Ｓは、ポンプＰとバルブｓ１１～ｓ１４と圧力計ｓ２１と圧力センサｓ２２とが管路ｋで接続されている。ｋは管路の総称符号とする。
ポンプＰは、管路ｋを介して、液体を自緊処理装置Ｋに供給し、また自緊処理装置Ｋから排出する。

バルブｓ１１～ｓ１４は管路ｋを開閉する。
圧力計ｓ２１は管路ｋ内の液体の圧力を計測する。圧力センサｓ２２はアンプ内蔵の圧力センサである。
管路ｋ１は、シリンダ６の第１の流入口６ｅ１に接続されている。管路ｋ２は、第１の下ピストン３ｂの第２の流入口３ｂ３に接続されている。管路ｋ３は、シリンダ６の第１の排出口６ｅ２に接続されている。管路ｋ４は、第１の下ピストン３ｂの第２の排出口３ｂ４に接続されている。

第１の流入口６ｅ１、第２の流入口３ｂ３からポンプＰからの液体が自緊処理装置Ｋの内部に流入する。また、第１の排出口６ｅ２、第２の排出口３ｂ４から、自緊処理装置Ｋの内部に流入した液体が液体回路Ｓに排出される。
詳細には、下記のように、液体回路Ｓから自緊処理装置Ｋの内部への液体の導入が行われる。また、自緊処理装置Ｋの内部の液体は、液体回路Ｓに排出される。
第１のピストン３と第２のピストン４とを上方に移動させるため、シリンダ６の第１の流入口６ｅ１からシリンダ６の内部の第１の下ピストン３ｂの下方の摺動空間６ｄ１(図７(ａ)参照)に液体を流入させ、シリンダ６の第１の排出口６ｅ２からシリンダ６の内部の第１の下ピストン３ｂの上方の摺動空間６ｄ２ (図６ (ａ)参照)の液体を排出する。

また、第２のピストン４を第１のピストン３から上方に移動させるため、図１に示す第１の下ピストン３ｂの第２の流入口３ｂ３から、第１のピストン３と第２のピストン４との間の内部空間３ｂ１１に液体を流入させ、第１の下ピストン３ｂの第２の排出口３ｂ４から液体を排出する。
これにより、第１のピストン３と第２のピストン４とが、上方に移動し、図７(ｂ)に示す状態となる。
一方、第２のピストン４を第１のピストン３に対して下降させる際には、後記の図８(ｂ)に示すように、第１の下ピストン３ｂの第２の排出口３ｂ４を介して、第１のピストン３と第２のピストン４との間の内部空間３ｂ１２(図１参照)に液体を流入させ、第１のピストン３と第２のピストン４との間の内部空間３ｂ１１(図１参照)の液体を第１の下ピストン３ｂの第２の流入口３ｂ３から排出する。

また、第１のピストン３と第２のピストン４とを下降させる際には、第１の下ピストン３ｂの上方の摺動空間６ｄ２にシリンダ６の第１の排出口６ｅ２から液体を流入し、第１の下ピストン３ｂの下方の摺動空間６ｄ１にある液体をシリンダ６の第１の流入口６ｅ１から排出する。

＜自緊処理装置Ｋの処理手順＞
次に、自緊処理装置Ｋの処理手順について説明する。
図６(ａ)から図８(ｃ)に、自緊処理装置Ｋの処理手順を示す。

図６(ａ)に示すように、ベース１２にシリンダ６が固定されている。シリンダ６には、プランジャ５が取り付けられた第２のピストン４が挿通する第１のピストン３が嵌合されている。
第１のピストン３の嵌合凸部３ａ６の外周部に、上方から下案内ガイド１６が嵌入される。
プランジャ５に、挿通孔２ｄが挿通して第２の固定部材２が上方から嵌合される。その後、上方からワークピースｗを下案内ガイド１６の内周部と第２の固定部材２の円筒状の位置決め部２ｂ(図３参照)の外周部に嵌入する。

この状態で、油等の液体ｒがワークピースｗの内周部ｗ４に所定量入れられる。
続いて、図６(ｂ)に示すように、円筒部材７、円柱部材８をワークピースｗ内に配置する。具体的には、ワークピースｗの内周部ｗ４に、円筒部材７(図４(ａ)参照)と２つの円柱部材８(図４(ｂ))を挿入する。
その後、ワークピースｗの外周部ｗ５に、上案内ガイド１５を嵌入する。そして、第１の固定部材１の位置決め部１ｄ(図２参照)を、上案内ガイド１５の筒部１５ａ(図１参照)をガイドとして、ワークピースｗの内周部ｗ４に挿入し、第１の固定部材１を配置する。
上案内ガイド１５、下案内ガイド１６、第１の固定部材１、第２の固定部材２、第１の上ピストン３ａの嵌め合い凸部３ａ６にそれぞれ公差を設けている。
上案内ガイド１５に第１の固定部材１が倣い、また、下案内ガイド１６に第２の固定部材２、第１の上ピストン３ａの嵌め合い凸部３ａ６が倣うことで、偏荷重による面圧（ワークピースｗと圧力段部１ｃ、２ｃの各接触面積）のバラつき押えている。
また、上案内ガイド１５、下案内ガイド１６は、ワークピースｗの内部の処理液(液体)が漏れた際の飛散防止としての役割も持っている。

続いて、図７(ａ)に示すように、シリンダ６の第１の流入口６ｅ１から下方の摺動空間６ｄ１に液体を流入し、第１のピストン３、第２のピストン４、ワークピースｗ、第１の固定部材１等を上昇させる。この際、シリンダ６の上方の摺動空間６ｄ２(図６(ｂ)参照)にある液体は、シリンダ６の第１の排出口６ｅ２から排出される。
。そして、第１の固定部材１が、天井２１に固定された当接部材２２に当接する。これで、ワークピースｗが第１の固定部材１と第２の固定部材２に固定される。

続いて、図７(ｂ)に示すように、第１の下ピストン３ｂの第２の流入口３ｂ３から、液体１を第１のピストン３と第２のピストン４との間の内部空間３ｂ１１(図１参照)に流入させる。すると、第２のピストン４に固定されたプランジャ５が上昇する。
そして、図８(ａ)に示すように、シリンダ６の第１の流入口６ｅ１と第１の下ピストン３ｂの第２の流入口３ｂ３から液体ｒを流入させることで、円筒部材７の内周面７ａおよび外周面７ｃ(図４(ａ)参照)、円柱部材８の外周面８ｃ(図４(ｂ)参照)およびワークピースｗの内周面ｗ４(図６(ａ)参照)に充填した液体ｒを加圧する。

これにより、ワークピースｗの内部の液体ｒがワークピースｗの内周部ｗ４を押圧して、自緊処理が行が行われる。円筒部材７の内周面７ａおよび外周面７ｃ(図４(ａ)参照)と円柱部材８の外周面８ｃ(図４(ｂ)参照)が液体（油）で覆われた状態で、自緊処理を行う。
第１の固定部材１と、第２の固定部材２とは、ピストン機構(３、４)の上昇に応じて、ワークピースｗ、第１のピストン３、および天井２１に固定された当接部材２２に固着される。第１の固定部材１の円柱部１ｄおよび圧力段部１ｃ(図２参照)および第２の固定部材２の円筒状の位置決め部２ｂおよび圧力段部２ｃ(図３参照)でワークピースｗの内周面ｗ４に栓をした状態にすることで、密封性を高められている。この状態で、プランジャ５は、ワークピースｗの内部の液体ｒを押圧する。

自緊処理で付与される残留圧縮応力の原理であるが、ワークピースｗの内周面ｗ４に圧力かけると、圧力に応じて径が拡大していき、降伏点を超える応力を内径に与えたタイミングで、内周面ｗ４から順に降伏していく。減圧したタイミングで、降伏して塑性変形してしまった内周面ｗ４の部分は元に戻りきれず、降伏せずに弾性変形している内周面ｗ４の外側の部分が弾性的に元に戻ろうとするので、弾性域が塑性域を内側に向かって押す力（圧縮応力）が内周面ｗ４近傍に残留する。

さらに、第１の固定部材１および第２の固定部材２とワークピースｗの上端面ｗ１(図１参照)と下端面ｗ２は、計算に基づいて幅寸法(径方向寸法)を設定していることで、液体ｒの加圧時における、第１の固定部材１および第２の固定部材２とワークピースｗの接触部分（ワークピースｗの上・下端面ｗ１、ｗ２および第１の固定部材１の圧力段部１ｃ(図２参照)および第２の固定部材２の圧力段部２ｃ(図３参照)）に発生する圧力が、ワークピースｗの内部の液体ｒの圧力より少し高くなるように調整している。それによって、接触部分（ワークピースｗの上・下端面ｗ１、ｗ２および第１の固定部材１の圧力段部１ｃ(図２参照)および第２の固定部材２の圧力段部２ｃ(図３参照)）の変形を最小限に抑えることで、後記するように、固定部材(１、２)とワークピースｗ、円筒部材７、円柱部材８が容易に分解できる。

ここで、液体供給源（ポンプＰ）から同一の回路内に対して、液体を流入、流出することによって、液体回路Ｓ全体の圧力を制御し、昇圧及び降圧の工程でワークピースｗへ過大な応力が発生することを防ぐことができる。
加圧対象(例えば、ワークピースｗ)、加圧対象の加圧面積(例えば、ワークピースｗの内周面ｗ４)によって、加圧時間が異なる。すなわち、加圧対象、加圧面積に応じて、適切な処理に必要な圧力は変化させる。

続いて、図８(ｂ)に示すように、シリンダ６の第１の流入口６ｅ１と第１の下ピストン３ｂの第２の流入口３ｂ３から液体ｒを液体回路Ｓへ排出することで、順次第２、第１のピストン４、３が下降する。

そして、図８(ｃ)に示すように、第１の固定部材１、上案内ガイド１５を取り外し、ワークピースｗ内から円筒部材(７、８)を取り出すことで、自緊処理は完了する。
自緊処理の結果判断は、ワークピースｗの内周面ｗ４の変位量で判断する。
なお、変形した固定部材(１、２)とワークピースｗの上下端面ｗ１、ｗ２の接触部分は、自緊処理後、対象箇所(ワークピースｗの上下端面ｗ１、ｗ２の近傍)を切除している。

上記構成によれば、固定部材(１、２)に円柱状先端部(１ｄ、２ｂ)を有することによって、ワークピースｗ内における密封性を確保することができる また、２段階のピストン(３、４)内に流入させる液体の流入・排出を１つの液体回路ＳおよびポンプＰで運用することによって、液体回路Ｓ全体の圧力を制御し、昇圧及び降圧の工程でワークピースｗへ過大な応力が発生することを抑制できる。また液体供給源を１つにすることによって、装置内の流体を安定的に管理することができる。

さらに、円筒部材７と円柱部材８をワークピースｗ内に配置することによって、液体ｒを少量化し、液体ｒの圧縮性による影響を低減することができる。また、自緊処理後に排出する流体を少なくすることができるので、装置の清掃性、メンテナンスの手間が少なくなる。

第１、第２の流入口６ｅ１、３ｂ３に分けていることによって、第１のシリンダ(６)における移動でベースとなる固定を実施し、第２のシリンダ(３、４)の移動で補足的な固定を行うことができる。そのため、重層的な固定を実現でき、精度の高い密封性を確保することができる。
また、２段階のピストン(３、４)構造にすることによって、平常時に縮んだ状態になる。そのため、自緊処理装置Ｋの設置スペースでの収容性がよい。

＜＜その他の実施形態＞＞
１．前記実施形態では、容積狭部材として、円筒部材７と円柱部材８を例示したが、容積狭部材は、筒状であれば円筒形状(円筒部材７)以外の多角形の横断面をもつ形状、曲率を有する横断面をもつ形状、一部に曲率を有する横断面をもつ形状等の任意の筒形状でもよい。
また、容積狭部材は、柱状であれば円柱形状(円柱部材８)以外の多角形の横断面をもつ柱形状、曲率を有する横断面をもつ柱形状、一部に曲率を有する横断面をもつ柱形状等の任意の柱形状でもよい。柱形状は、中央に油通路を設けることが好ましいが中央以外の一部に油通路を設けてもよい。また、柱形状に油通路を設けず構成してもよい。

２．前記実施形態の自緊処理装置Ｋでは、上案内ガイド１５と下案内ガイド１６の両者を有する場合を例示したが、上案内ガイド１５と下案内ガイド１６を用いなくてもよいし、上案内ガイド１５または下案内ガイド１６を用いる構成としてもよい。

３．前記実施形態の上案内ガイド１５は、ワークピースｗに対しての第１位置決めと第１の固定部材１に対しての第２位置決めの構成を有し、ワークピースｗに対して第１の固定部材１を案内できれば、例示した上案内ガイド１５以外の形状を採用してもよい。例えば、上案内ガイド１５は、第１の固定部材１の位置決めを第１の固定部材１の円柱部１ｂの外径を用いて行ってもよい。

４．また、前記実施形態の下案内ガイド１６は、ワークピースｗに対しての第１位置決めと第２の固定部材２に対しての第２位置決めの構成を有し、ワークピースｗに対して第２の固定部材２を案内できれば、例示した下案内ガイド１６以外の形状を採用してもよい。
例えば、下案内ガイド１６を、第２の固定部材２とワークピースｗに係る短い筒形状とし、第１の上ピストン３ａの嵌合凸部を無くして平坦な上面形状とする。そして、第２の固定部材２を、その内周面をプランジャ５で案内して第１の上ピストン３ａ上に載置する。そして、下案内ガイド１６をその内周面を用いて第１の上ピストン３ａの周囲に載置し、下案内ガイド１６の内周面でワークピースｗの外周面を案内してワークピースｗを配置する構成としてもよい。

５．なお、前記実施形態で説明した構成は、本発明の例をそれぞれ説明したものであり、特許請求の範囲内で様々な構成が可能である。

ｗ ワークピース
ｗ１ 上端
ｗ２ 下端
１ 第１の固定部材
１ｃ 圧力段部(第１の先端部)
２ 第２の固定部材
２ｃ 圧力段部(第２の先端部)
３ 第１のピストン
３ｂ１１ 内部空間(第１および第２のピストンの内部空間)
３ｂ３ 第２の流入口
３ｂ４ 第２の排出口
４ 第２のピストン
５ プランジャ(押圧部材)
６ シリンダ
６ｄ 摺動空間(シリンダと第１のピストンとの内部空間)
６ｅ１ 第１の流入口
６ｅ２ 第１の排出口(排出口)
７ 円筒部材(容積狭部材、筒状部材)
７ａ、８ａ 挿通孔(孔)
７ｂ、８ｂ 溝
８ 円柱部材(容積狭部材、柱状部材)
１５ 上案内ガイド(上案内部材)
１６ 下案内ガイド(下案内部材)
Ｋ 自緊処理装置
Ｐ ポンプ(液体供給源)
Ｓ 液体回路(液体供給源)
ｔ１ 円筒部材の内径
ｔ２ ワークピースの内径
ｔ３ プランジャの外径

Claims (12)

1. 筒状のワークピースの上端を固定するための第１の固定部材と、
   前記ワークピースの下端を固定するための第２の固定部材と、
   前記第２の固定部材を前記ワークピース側に押圧する第１のピストンと、
   前記第１のピストンの内部に配置され、前記ワークピース内の液体を押圧する押圧部材が取り付けられる第２のピストンと、
   第１の固定部材および第２の固定部材の間であって、前記ワークピースの内部の容積を狭くする容積狭部材を有している
   ことを特徴とする自緊処理装置。
2. 請求項１記載の自緊処理装置において、
   前記第１のピストンが内部で移動するシリンダと前記第１のピストンとの間の内部空間に液体を流入する第１の流入口と、
   前記第１のピストンと前記第２のピストンとの間の内部空間に液体を流入する第２の流入口と、
   前記液体を排出する排出口とを有している
   ことを特徴とする自緊処理装置。
3. 請求項１または２記載の自緊処理装置において、
   前記第１の固定部材および前記第２の固定部材は、それぞれ前記ワークピースとの接触面である第１の先端部および第２の先端部
   を有している
   ことを特徴とする自緊処理装置。
4. 請求項１から請求項３の何れか一項に記載の自緊処理装置において、
   前記容積狭部材である円筒部材の内径は、前記ワークピースの内径よりも小さく、プランジャの外径よりも大きい
   ことを特徴とする自緊処理装置。
5. 請求項２に記載の自緊処理装置において、
   前記第１の流入口および前記第２の流入口は、一つの液体供給源から液体が供給される
   ことを特徴とする自緊処理装置。
6. 請求項１から請求項５の何れか一項に記載の自緊処理装置において、
   前記容積狭部材は、筒状部材または柱状部材の少なくとも何れかを有する
   ことを特徴とする自緊処理装置。
7. 請求項１から請求項６の何れか一項に記載の自緊処理装置において、
   前記容積狭部材は、前記ワークピースの長手方向または径方向に前記液体が流れる溝または孔を有している
   ことを特徴とする自緊処理装置。
8. 請求項１から請求項７の何れか一項に記載の自緊処理装置において、
   前記ワークピースに対して前記第１の固定部材を案内する上案内部材、または、前記第２の固定部材に対し前記ワークピースを案内する下案内部材の少なくとも何れかを有している
   ことを特徴とする自緊処理装置。
9. 第１の固定部材と第２の固定部材と第１のピストンと前記第１のピストンの内部に配置される押圧部材が取り付けられる第２のピストンとを備え、第１の流入口と第２の流入口が設けられる自緊処理装置の自緊処理方法であって、
   内部に容積狭部材が入った筒状のワークピースの一方端部と他方端部とを、前記第１および第２の固定部材で固定する工程と、
   前記第１の流入口から液体を流入し、前記第１のピストンを上昇させる工程と、
   前記第２の流入口から液体を流入し、前記第２のピストンを上昇させる工程と、
   前記押圧部材が前記ワークピースの内側の液体を加圧する工程とを
   含むことを特徴とする自緊処理方法。
10. 請求項９に記載の自緊処理方法において、
    前記容積狭部材は、筒状部材または柱状部材の少なくとも何れかを有する
    ことを特徴とする自緊処理方法。
11. 請求項９または請求項１０に記載の自緊処理方法において、
    前記容積狭部材は、前記ワークピースの長手方向または径方向に前記液体が流れる溝または孔を有している
    ことを特徴とする自緊処理方法。
12. 請求項９から請求項１１のうちの何れか一項に記載の自緊処理方法において、
    自緊処理装置は、上案内部材と下案内部材とを有し、
    前記下案内部材を用いて前記第２の固定部材に対し前記ワークピースを案内して配置する工程と、
    前記上案内部材を用いて前記ワークピースに対して前記第１の固定部材を案内して配置する工程とを
    含むことを特徴とする自緊処理方法。

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