JPH0780572A - バルジ成形法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、素管を高周波加熱コイルにより局部
的に円周方向に加熱しつつ加圧手段により軸方向に荷重
を付与したとき、直径が大きく、また外径形状精度のバ
ラツキを低減させた膨出部を成形できるバルジ成形法を
提供することを目的とする。 【構成】第１発明のバルジ成形法は、両端９１、９２が
支持された素管９を高周波加熱コイル１により局部的に
円周方向に加熱しつつ加圧手段６、７により軸方向Ｐに
荷重を付与することにより、素管９を局部的に膨出させ
るバルジ成形法であって、高周波加熱コイル１は、外周
面２２、底面２１および内周面２０の一部を覆って介装
されたリング状の磁性材３をもつことを特徴とするバル
ジ成形法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、バルジ成形法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】

（１）従来のバルジ成形法として例えば、特開昭６３ー
２０３２１７号公報には、図９および図１０に示される
ように、加熱コイル部２ａの外周壁面２０および底壁面
２１を、それぞれ覆う外周壁部３０および底壁部３１を
もつ断面Ｌ字形の磁性材３ａを装着したリング状の高周
波加熱コイル１ａを用い、素管９を軸方向Ｐの一部（局
部）の加熱対象域Ｌ１を加熱するとともに、図略の加圧
手段により軸方向に荷重を付与することにより、前記加
熱した部分を膨出させる方法が開示されている。 （２）また図１１および図１２に示されるように、従来
のバルジ成形法に用いられる高周波加熱コイル１ｂに
は、図略の加熱装置に保持するため、その外周壁面の円
周（３６０度）方向の一部より、半径方向外側に向かっ
て突出する取付用腕部１０が設けられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】

（１）特開昭６３ー２０３２１７号公報に開示されたバ
ルジ成形法の場合には、磁性材３ａの底壁部３１が、前
記加熱コイル部２ａの底壁面２０を覆っているため、素
管９の高周波加熱時に、その磁界分布ピークを前記磁性
材３ａの底壁部３１と反対側の軸方向Ｐにずらすことが
できるが、その量は僅かであり、形成済の膨出部９３へ
の熱影響が大きい。

【０００４】このため、図略の冷却コイルから噴出させ
た冷却液で形成済の膨出部９３を冷却することにより、
熱影響を解消して形成済の膨出部９３により近い位置
で、次の膨出部成形対象域Ｌ１を加熱でき、素管９の軸
方向Ｐに膨出部９３を繰り返し形成する場合、そのピッ
チを短くすることができる。しかし各膨出部９３のピッ
チを短くすることができる反面、ピッチが短い分、直径
の大きな膨出部９３を形成できない。 （２）また、前記高周波加熱コイル１ｂによって素管９
を高周波加熱する場合、取り付け用腕部１０より熱が逃
げるため、この取付用腕部１０に対向する部分Ｌ３の加
熱温度が低下する。

【０００５】すなわち、高周波加熱された素管９は、円
周（３６０度）方向の全域における加熱温度の分布が均
一とならず、ムラが生じ、成形済の膨出部（図示せず）
の外径形状精度のバラツキが大きくなり易い。なお、前
記バラツキは、素管９の肉厚が薄くなるほど顕著とな
る。本発明は、素管を高周波加熱コイルにより局部的に
円周方向に加熱しつつ加圧手段により軸方向に荷重を付
与したとき、直径が大きく、また外径形状精度のバラツ
キを低減させた膨出部を成形できるバルジ成形法を提供
することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】第１発明のバルジ成形法
は、両端が支持された素管を高周波加熱コイルにより局
部的に円周方向に加熱しつつ加圧手段により軸方向に荷
重を付与することにより、該素管を局部的に膨出させる
バルジ成形法であって、該高周波加熱コイルは、外周
面、底面および内周面の一部を覆って介装されたリング
状の磁性材をもつことを特徴とするバルジ成形法。

【０００７】第２発明のバルジ成形法は、第１発明のバ
ルジ成形法において、素管を回転させながら加熱、加圧
を行うことを特徴とする。

【０００８】

【作用】第１発明のバルジ成形法では、両端が支持され
た素管を高周波加熱コイルにより局部的に円周方向に加
熱しつつ加圧手段により軸方向に荷重を付与することに
より、素管を局部的に膨出させるとき、前記素管は、高
周波加熱コイルの外周面、底面および内周面の一部を覆
って介装されたリング状の磁性材により加熱域を軸方向
で調整される。

【０００９】このため、素管の加熱域が、軸方向一部の
内周面に設けた磁性材より前記軸方向に沿って遠ざかる
方向に広がり、かつ広がった分、外径が大きくなった膨
出部を形成できる。第２発明のバルジ成形法では、前記
第１発明のバルジ成形法において素管を回転させながら
加熱することにより、前記作用に加えて素管の膨出部形
成対象となる部分は、円周方向の全域でムラなく、均一
に加熱される。

【００１０】このため、前記第１発明の効果に加えて、
寸法精度が高い膨出部が得られる。

【００１１】

【実施例】本第１発明および本第２発明のバルジ成形法
の実施例を図１〜図８に基づき、高周波加熱コイル１が
組み込まれた成形装置３を用い、肉厚が０．８ｍｍの素
管９を加熱するとともに加圧して膨出部９３を成形し波
形のコルゲート管とする場合に適用して説明する。

【００１２】まず本実施例のバルジ成形法で用いる高周
波加熱コイル１および成形装置４を説明する。高周波加
熱コイル１は、図１に示されるように、リング状のコイ
ル部２と、コイル部２に装着されたリング状の磁性材３
とよりなる。この磁性材３は、コイル部２の外周面２０
を覆う外周壁部３０と、コイル部２の底面２１を覆う底
壁部３１と、コイル部２の軸方向Ｐに沿った一部の内周
面２２を覆う内周壁部３２とよりなる。また磁性材３の
内周壁部３２が、内周面２２を覆う軸方向Ｐの長さは、
３〜７ｍｍに設定される。

【００１３】成形装置４は、図３に示されるように、ベ
ースとなる箱状基部５と、箱状基部５にそれぞれ装着さ
れ素管９を加圧するための下部加圧部６および上部加圧
部７と、素管９を回転させるための回転駆動部８とより
なる。下部加圧部６は、箱状基部５に垂直に保持され、
上下往復移動可能な複数本のガイドロッド６０と、ガイ
ドロッド６０の先端部に水平に固定保持された下フレー
ム６１と、下フレーム６１に保持された受圧用位置決め
ブロック６２およびボールネジ軸６３と、箱状基部５の
上端部に回転可能に保持されるとともに、前記ボールネ
ジ軸６３の下端部側に螺合する螺孔６４ａおよび外周部
に一体的に装着されたギヤ６４ｂを備える支持ブロック
６４と、箱状基部５の上端部に固定保持されるととも
に、回転軸６５ａの一端に前記ギヤ６４ｂに噛み合うギ
ヤ６５ｂを装着し、その他端にプーリー６５ｃを装着し
た軸受けボックス６５と、箱状基部５の内部にブラケッ
ト６６ａにより装着され、プーリー６６ｂおよび前記プ
ーリー６５ｃとの間に張設されたベルト６６ｃを備えた
サーボモータ６６とよりなる。

【００１４】上部加圧部７は、下端側が前記下フレーム
６１に固定保持され、これより上方向に伸びる２本の連
結ロッド７０、７０と、連結ロッド７０、７０の先端部
側に水平に保持され、かつ上下移動可能な加圧動板７１
と、加圧動板７１の下面に保持された加圧板７２および
ボールネジ軸７３と、連結ロッド７０の最先端側に水平
に固定保持された上フレーム７４と、上フレーム７４に
回転可能に保持されるとともに、前記ボールネジ軸７３
の下端部側に螺合する螺孔７５ａおよび外周部に一体的
に装着されたギヤ７５ｂを備える支持ブロック７５と、
上フレーム７４に固定保持されるとともに、回転軸７６
ａの一端に前記ギヤ７５ｂに噛み合うギヤ７６ｂを装着
し、その他端にプーリー７６ｃを装着したギヤボックス
７６と、上フレーム７４にブラケット７７ａにより装着
され、プーリー７７ｂおよび前記プーリー７６ｃとの間
に張設されたベルト７７ｃを備えたサーボモータ７７と
よりなる。

【００１５】回転駆動部８は、前記受圧用位置決めブロ
ック６２に装着されたスプロケット８０と、前記下フレ
ーム６１の上面側にブラケット８１ａにより固定保持さ
れ、スプロケット８１ｂおよび前記スプロケット８０と
の間に張設されたチーェン８１ｃを備えたを備えたサー
ボモータ８１とよりなる。そして、前記高周波加熱コイ
ル１が図３に示されるように組み込まれた成形装置４を
用いて、素管９が加熱されるとともに加圧される。

【００１６】まず素管９は、下端９１が下部加圧部６の
受圧用位置決めブロック６２に保持され、上端９２が上
部加圧部７の加圧板７２に保持される。このとき、高周
波加熱コイル１の内周空間に配置された素管９の外周面
９０と、磁性材３の内周壁部３２との間隔は、６．５ｍ
ｍに設定される。そして駆動部８のサーボモータ８１が
回動させられると、サーボモータ８１の回転駆動力は、
スプロケット８１ｂ、チーェン８１ｃ、スプロケット８
０を介して受圧用位置決めブロック６２に伝達し、素管
９が１８０ｒｐｍの速度で回転する。

【００１７】次いで高周波加熱コイル１に高周波電力
（６２．５ＫＵＡ）を印加するとともに、上部加圧部７
のサーボモータ７７を作動させる。このサーボモータ７
７の回転駆動力は、プーリー７７ｂよりベルト７７ｃ、
プーリー７６ｃ、ギヤ７６ｂを介して、ギヤ７５ｂに伝
達し、支持ブロック７５を所定量、回動させる。すると
支持ブロック７５の所定量の回動に伴って、ボールネジ
軸７３が相対回転し、かつ加圧動板７１、素管９の上端
を保持する加圧板７２を受圧用位置決めブロック６２に
向かって押し付ける。

【００１８】従って、素管９は、上端９２を保持する加
圧板７２と、下端９１を保持する受圧用位置決めブロッ
ク６２とで軸方向Ｐに加圧（荷重を付与）される。そし
てこの素管９には、図１および図３に示されるように、
一山の膨出部９３が形成される。そして前記成形完了と
同時に、高周波加熱コイル１への高周波電力の印加を停
止し、サーボモータ８３による素管９の回転を保持した
状態で、膨出部９３が冷却される。素管９の膨出部９３
が所定の温度に冷却された後、下部加圧部６のサーボモ
ータ６６が所定の間、作動される。このサーボモータ６
６の回転駆動力は、プーリー６６ｂよりベルト６６ｃ、
プーリー６５ｃ、ギヤ６５ｂを介して、ギヤ６４ｂに伝
達し、軸受けボックス６５を所定量、回動させる。する
と軸受けボックス６５の所定量の回動に伴って、ボール
ネジ軸６３が相対回転し、かつ下フレーム６１および素
管９を下方向に所定の距離、移動させる。これによって
次の膨出部形成対象域Ｌを、前記高周波加熱コイル１に
よって加熱できるような位置に設定できる。

【００１９】そして再び前記加熱および加圧操作と冷却
が必要とする回数、繰り返され、所定の山数の膨出部９
３が形成される。本実施例のバルジ成形法によれば、素
管９の膨出部形成対象域Ｌを、前記高周波加熱コイル１
で加熱するとき、コイル部２の内周面２２が軸方向Ｐに
沿って３〜７ｍｍ範囲で磁性材３の内周壁部３２によっ
て覆われているため、コイル部２の内周面２２より素管
９の外周面９０に向かう電磁波が磁性材３の内周壁部３
２と反対側の軸方向に向かって伸び、この分、形成済の
膨出部９３より遠のくとともに、軸方向に長く照射さ
れ、かつ軸方向に長い膨出部形成対象域Ｌを得ることが
でき、かつ素管９に広い加熱域Ｈを軸方向で調整可能と
なる。

【００２０】従って、ピッチ間隔の割りに直径の大きな
膨出部９３を形成することができる。すなわち、本発明
の製造方法の場合には、第５図に示されるように、従来
法の製造方法の場合よりも形成済の膨出部９３の頂部ハ
の温度が２５０℃も低くなり、膨出部９３の潰れがな
く、目的とする所定の形状に成形ができた。なお、コル
ゲートパイプは、例えば自動車のステアリングシャフト
の間に介在され、衝撃を吸収する部材として利用され
る。また素管９の外径が同一の場合、膨出部９３の外径
が大きい程、変形荷重が小さく、衝撃を吸収する効果が
大きいため、成形条件が同一でも膨出部９３の外径を大
きくすることが好ましい。

【００２１】図８は、素管９を回転せずに加熱加圧を行
った場合と回転させながら加熱加圧を行った場合の素管
９の軸方向に形成された膨出部９３の山数と、各膨出部
９３の外径のバラツキの関係を示す。（図中Ｘは素管の
高周波加熱コイル取付用腕部に対向する部分の外径であ
り、Ｙは素管の中心を原点として、Ｘを９０°移動させ
た部分の外径である。）図８に示されるように素管９を
回転させながらその広い加熱域Ｈを、前記高周波加熱コ
イル１により加熱および加圧し、膨出部９３を形成する
ことにより、成形形状のバラツキが小さく、寸法精度が
高い膨出部９３を形成した波形コルゲートパイプを製造
することができる。

【００２２】（比較例）前記実施例のバルジ成形法によ
り波形コルゲートパイプを製造する場合における効果を
確認するため、比較例として従来の技術の項に記載した
特開昭６３ー２０３２１７号公報の高周波加熱コイルを
用いて波形コルゲートパイプを製造し、比較した結果を
図６、図７に示す。

【００２３】なお、図６、図７は、肉厚が１．０ｍｍの
素管を加熱、加圧処理した場合を示し、 （１）形成済の膨出部に引き続き、次の膨出部形成対象
域を以下に示す条件で加熱したとき図２および図１０の
形成済の膨出部における膨出開始位置イ、膨出中間位置
ロ、膨出頂部位置ハでの各温度を測定した結果を図５に
示した。 （２）また実際に加熱される膨出部形成対象域における
素管の軸方向の加熱幅の増加率（比較例の加熱幅を基準
にした）およびこの膨出部形成対象域が膨出部として形
成されたときの外径（ｍｍ）を図６に示した。 （３）素管の軸方向に形成された膨出部の山数と、各膨
出部の外径の平均値とのバラツキの関係を図７に示し
た。

【００２４】（評価） （１）図５に示されるように、実施例の場合には、膨出
開始位置イ、膨出中間位置ロ、膨出頂部位置ハについて
いずれの場合にも、比較例の場合より大幅に温度を低下
でき、かつ熱影響を低下させ得ることが判明した。 （２）図６に示されるように、実施例の場合には、素管
の軸方向の加熱幅の増加率が約２０％となり、成形され
た膨出部の外径を比較例の場合よりも０．５ｍｍ大きく
することができた。 （３）図７に示されるように、実施例の場合には、成形
された５つの膨出部の外径は、点線のとおりほとんど変
化しないことが判明した。

【００２５】

【発明の効果】第１発明のバルジ成形法では、高周波加
熱コイルにより素管を局部的に円周方向に加熱すると
き、高周波加熱コイルの外周面、底面および内周面の一
部を覆って介装されたリング状の磁性材により加熱域を
軸方向で調整される。このため、素管の加熱域が、軸方
向一部の内周面に設けた磁性材より遠ざかる前記軸方向
に沿って広がり、かつ広がった分、外径が大きくなった
膨出部を形成できる。

【００２６】このため、第１発明のバルジ成形法による
と、素管に対する高周波加熱コイルによる膨出部の形成
対象部分の加熱時に、その加熱域が軸方向に沿って形成
済の膨出部とは逆方向に広がる。そして、軸方向に沿っ
て前記加熱域が広がった分、形成される膨出部の外径を
大きくすることができる。また膨出部を軸方向に沿って
複数形成する場合、形成済の膨出部への温度影響が小さ
くすることができ、かつ形成済の膨出部の過剰加熱によ
る形状の潰れを解消できる。

【００２７】第２発明のバルジ成形法では、前記第１発
明のバルジ成形法において素管を回転させながら加熱・
加圧を施すことことにより、素管の膨出部の形成対象部
分の円周（３６０度）方向の全域を均一に加熱、適温に
昇温させ得る。従って、前記第１発明の効果に加えて、
寸法精度が高い膨出部を形成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例のバルジ成形法に用いる高周波加熱コイ
ルの要部を示す拡大図である。

【図２】図１におけるＡ−Ａ線断面矢視図である。

【図３】図１における高周波加熱コイルを備えた成形装
置を示す正面図である。

【図４】図３における成形装置に、素管を回転可能にそ
の下端部を保持する軸受け構造を拡大して示す断面図で
ある。

【図５】実施例と比較例（従来例）のバルジ成形法とに
おいて、膨出部が形成された直後の温度を、半径方向に
膨出した形状に沿って膨出開始位置、中間膨出位置、膨
出頂部位置の３点で測定した結果を示す比較図である。

【図６】実施例と比較例（従来例）のバルジ成形法とに
おいて、形成された膨出部の成形外径と加熱幅増加率と
の関係を対比して示す比較図である。

【図７】実施例と比較例（従来例）のバルジ成形法とに
おいて、形成された膨出部のピッチ数（成形山数）と成
形外径との関係を対比して示す比較図である。

【図８】素管を回転させなかった場合と、回転させた場
合の実施例のバルジ成形法とにおいて、形成された膨出
部のピッチ数（成形山数）と成形外径との関係を対比し
て示す比較図である。

【図９】図２に対応する比較例（従来例）のバルジ成形
法の高周波加熱コイルを用いた場合を示す拡大図であ
る。

【図１０】図９におけるＡ−Ａ線断面矢視図である。

【図１１】従来のバルジ成形法の高周波加熱コイルを示
す斜視図である。

【図１２】図１１における平面図である。

【符号の説明】

１…高周波加熱コイル ２…リング状のコイル部 ２０…コイル部の外周面 ２
１…コイル部の底面 ２２…コイル部の内周面 ３…リング状の磁性材 ３０…磁性材の外周壁部 ３
１…磁性材の底壁部 ３２…磁性材の内周壁 ４…成形装置 ５…箱状基部 ６…下部加圧
部 ７…上部加圧部 ８…回転駆動部 ９…素管 ９３…膨出部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】両端が支持された素管を高周波加熱コイル
   により局部的に円周方向に加熱しつつ加圧手段により軸
   方向に荷重を付与することにより、該素管を局部的に膨
   出させるバルジ成形法であって、 該高周波加熱コイルは、外周面、底面および内周面の一
   部を覆って介装されたリング状の磁性材をもつことを特
   徴とするバルジ成形法。
2. 【請求項２】前記請求項１のバルジ成形法において、素
   管を回転させながら加熱、加圧を行うことを特徴とする
   バルジ成形法。