JPH11169958A - 金属製蛇腹管の製造方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高価，大型で複雑な機構や高価で調整に手間
のかかる金型を必要とせずに、伸縮性，可撓性に優れた
多様な長さ，サイズの金属製蛇腹管を能率良く製造する
方法及び装置を提供する。 【解決手段】 素管の内部に挿入したリング状分割金型
５の最大外径部を分割外型２を構成する固定側，移動側
の分割外型２ａ，２ｂ間に位置させて該外型２で素管を
クランプし、素管内でエクステンションロッド６を軸方
向に移動させて該金型５を管径方向へ拡げて該最大外径
部で素管を拡管した後に該金型５を初期の縮径状態に復
帰させ、該外型２間の間隔を縮めて素管の拡管部を圧縮
して１山分の山を成形し、該外型２でクランプした状態
で該素管を軸方向に所定距離だけ移動させた後に該外型
２を開放して最初の位置に戻し、再び該外型２で該素管
をクランプする操作以降の操作を順次繰り返して素管に
所定の山数から成る可撓性部分を造る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属管の一部又は
全部に蛇腹状部分を成形した伸縮可能なベローズや屈曲
可能な可撓管（以下、金属製蛇腹管と言うことがある）
を製造する方法及び装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、金属管の一部又は全部に蛇腹状部
分を成形した伸縮可能なベローズや屈曲可能な可撓管を
製造するための方法としては、液圧バルジ成形法とエラ
ストマー成形法とが知られている。液圧バルジ成形法
は、成形型内に素管を挿入し、素管の両端を押し型で液
密にした後、素管内に水，油，低融点の溶融金属などの
圧力媒体を供給して素管を膨出させ成形型面に貼り付か
せるようにする成形法である。一方、エラストマー成形
法は、前記液圧の代わりにエラストマーと称されるゴ
ム、例えばウレタンゴム等を管内に装着し、ゴムに軸方
向圧縮力を付加することにより、ゴムが管径方向に膨出
する力を利用して成形する方法である。

【０００３】しかしながら、金属製蛇腹管を製造するた
めの前記した如き従来技術には次の問題があった。先
ず、液圧バルジ成形法においては、 素管を液密に保持しなければならないため、素管及び
押し型を高精度に加工する必要がある 成形型及び押し型を超高圧に耐え、且つ動き得る構造
としなければならないため、型構造の大型化，複雑化が
避けられない 大型の油圧ユニットが必要であり、前記型構造の大型
化と合わせて装置全体が大型化，複雑化し、設備が非常
に高価なものとなる 成形機構上、一度の加圧で複数の山を成形するのに適
しているが、その反面金型が成形山数に比例して高価に
なると共に金型の調整がやっかいになるなどの問題があ
った。

【０００４】また、エラストマー成形法においては、 高圧力下では加圧ロッドと管との隙間からゴム塑性流
動を生じ、成形不可能になる。そのため、厚肉の管材，
膨出量の大きい成形には適用できないという制約がある 膨出の繰り返しと共にゴムの膨出性能が変化していく
ため、同一加圧条件下でも膨出量が徐々に変化し、成形
精度が悪い。また、ゴムの寿命が数百回程度と短いた
め、連続成形中に度々設備を止めてゴムを交換しなけれ
ばならない欠点があるなどの問題があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記従来技
術の欠点を解消し、油圧ユニットなど高価，大型で複雑
な機構及び高価で調整に手間のかかる金型を必要とせず
に、伸縮性，可撓性に優れた多様な長さ，サイズの金属
製蛇腹管を能率良く製造する方法及び装置を提供するこ
とを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは前記課題を
解決すべく鋭意研究の結果、金属製蛇腹管の製造方法と
しては、リング状分割金型が内部に収まるように素管を
挿入した後、該リング状分割金型の最大外径部が該素管
を挟んで分割外型を構成する固定側分割外型と移動側分
割外型との間に位置するように該分割外型で該素管をク
ランプし、該素管内でエクステンションロッドを該素管
の軸方向に移動させることによって該リング状分割金型
を管径方向へ機械的に拡げて前記最大外径部で該素管を
拡管し、続いて該エクステンションロッドを元の位置に
戻して該リング状分割金型を初期の縮径状態に復帰させ
た後、前記分割外型を構成する固定側分割外型と移動側
分割外型との間隔を縮めて該素管の拡管された部分を圧
縮することにより座屈させて１山分の山を成形し、該分
割外型で該素管をクランプした状態で該素管を軸方向に
所定距離だけ移動させた後に該分割外型を開放して最初
の位置に戻し再び該分割外型で該素管をクランプし、該
素管内でエクステンションロッドを該素管の軸方向に移
動させる操作以降の操作を順次繰り返して１山づつ山を
成形し、素管に所定の山数から成る可撓性部分を造れば
良いことを、

【０００７】また、金属製蛇腹管の製造装置としては、
初期状態において素管を外側からその軸方向に所定間隔
を隔ててクランプする固定側分割外型と移動側分割外型
とから成る分割外型と、この分割外型の固定側分割外型
と移動側分割外型との間の素管内側位置に最大外径部が
位置しており素管を該最大外径部で膨出させるためのリ
ング状分割金型と、該リング状分割金型を管径方向に拡
縮させるための拡縮機構と、該拡縮機構を駆動させるた
めの一次成形用油圧シリンダと、前記分割外型を開閉さ
せる横押し用油圧シリンダと、前記分割外型の移動側分
割外型を管軸と平行な方向に駆動させるための二次成形
用油圧シリンダと、素管を管軸方向に所定量搬送するた
めの搬送機構とを備えている構成であれば良く、このよ
うな構成の金属製蛇腹管の製造装置においてリング状分
割金型を管径方向に拡縮させるための拡縮機構が、多角
錐台形状部を有するエクステンションロッドと、該多角
錐台形状部にその内面が当接し、該エクステンションロ
ッドの軸方向の移動に伴って該多角錐台形状部を摺動す
ることにより管径方向へ拡縮するリング状分割金型と、
該リング状分割金型の軸方向の移動を阻止するための内
側中空シャフトと、該エクステンションロッドの軸方向
の移動と連動し前記リング状分割金型の外面を摺動しな
がら該リング状分割金型を拘束するための外側中空シャ
フトとから成る構成であることが好ましいことを究明し
て、本発明を完成したのである。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る金属製蛇腹管
の製造方法及び装置の望ましい実施例を図１〜図７を参
照して詳細に説明する。図１は本発明に係る金属製蛇腹
管の製造装置の一実施例の概略を示す平面図、図２は図
１に示す本発明に係る金属製蛇腹管の製造装置の要部を
示す側面図、図３〜図７はそれぞれ本発明に係る金属製
蛇腹管の製造装置を使用して本発明に係る金属製蛇腹管
の製造方法を実施する工程を説明する図である。

【０００９】図面中、１は架台であって、その一方（図
示した実施例では左方）には固定側分割外型２ａと移動
側分割外型２ｂとから成る分割外型２を開閉するための
横押し用油圧シリンダ３と、分割外型２の移動用分割外
型２ｂを金属製蛇腹管に製造される素管１１の軸と平行
な方向に駆動させるための二次成形用油圧シリンダ４と
が配設されている。そして前記分割外型２の移動側分割
外型２ｂが二次成形用油圧シリンダ４によって移動せし
められていない状態（即ち、分割外型２を構成する固定
側分割外型２ａと移動側分割外型２ｂとが金属製蛇腹管
に製造される素管１１の山を形成されていない部分を所
定間隔を隔てて外側からクランプする状態）における分
割外型２の固定側分割外型２ａと移動側分割外型２ｂと
の間の素管内側に位置する位置に、リング状分割金型５
が縮径した状態では金属製蛇腹管に製造される素管１１
の内径よりもその外径が小さく、拡径した状態では金属
製蛇腹管に製造される素管１１の内径よりもその外径が
大きくなって素管１１を膨出させるための最大外径部５
ａが位置するようにリング状分割金型５を管径方向に拡
縮させるための拡縮機構を介して配備されている。

【００１０】このリング状分割金型５を管径方向に拡縮
させるための拡縮機構としては、多角錐台形状部６ａを
有するエクステンションロッド６と、この多角錐台形状
部６ａにその内面が当接した状態で保持されていてエク
ステンションロッド６の軸方向の移動に伴って多角錐台
形状部６ａを摺動することにより管径方向へ拡縮するリ
ング状分割金型５と、このリング状分割金型５の軸方向
の移動を阻止するためエクステンションロッド６に外嵌
されている内側中空シャフト８及びエクステンションロ
ッド６の軸方向の移動と連動しリング状分割金型５の外
面を摺動しながらリング状分割金型５を拘束するための
外側中空シャフト７とから成る二重管構造部と、エクス
テンションロッド６の多角錐台形状部６ａの底部に所定
間隔を隔てて固定されているスプリング支持具５ｄとリ
ング状分割金型５の端部との間に配備されているコイル
スプリング５ｂと、リング状分割金型５の最大外径部５
ａ以外の位置でリング状分割金型５の外周に懸回されて
いるＯリング５ｃとから成る構造を示すことができる。
そして、このような構造にすれば、リング状分割金型５
を常に内側中空シャフト８側へ押し付けるため、リング
状分割金型５の管軸方向の位置は常に一定に保たれる。
尚、Ｏリング５ｃはリング状分割金型５をエクステンシ
ョンロッド６先端の多角錐台形状部６ａの側面に押し付
ける役目をなすものであるが、この目的が達成できるも
のであれば特にＯリングに限定されない。

【００１１】また架台１の他方（図示した実施例では右
方）には、拡縮機構を駆動させるための、即ちエクステ
ンションロッド６及び外側中空シャフト７を金属製蛇腹
管に製造される素管１１の軸方向へ移動させるための、
一次成形用油圧シリンダ９が設置されている。また、金
属製蛇腹管に製造される素管１１の蛇腹の成形と連動し
て素管１１の位置を管軸方向に所定量移動させるための
搬送機構１０が架台１の一方（図示した実施例では左
方）に隣接して設けられている。

【００１２】以上の構成は、金属製蛇腹管に製造される
素管１１の装置への供給あるいは装置から素管１１の取
出しを作業者の手で行う場合の装置であるが、公知の素
管供給機構・素管取出し機構を本成形装置の左方にそれ
ぞれ設けることにより、自動化ラインとすることも可能
である。

【００１３】次に、本発明に係る金属製蛇腹管の製造方
法の詳細を示す工程を図３〜図７により説明する。先ず
図１に示す如く分割外型２を構成する固定側分割外型２
ａ及び移動側分割外型２ｂが分割されている状態で、リ
ング状分割金型５及び外側中空シャフト７が素管１１内
に収まるように素管１１を図の左側から挿入した後、分
割外型２を構成する固定側分割外型２ａ及び移動側分割
外型２ｂをそれらを水平方向に開閉するための横押し用
油圧シリンダ３によって閉じると、図３に示す如く素管
１１が固定側分割外型２ａ及び移動側分割外型２ｂによ
り外側からクランプされる。

【００１４】次いで、一次成形用油圧シリンダ９によっ
てエクステンションロッド６を図面において右方向へ移
動させると、このエクステンションロッド６の多角錐台
形状部６ａにその内面が当接しているリング状分割金型
５がその多角錐台形状部６ａを摺動することにより管径
方向へ機械的に拡がって、図４に示す如く最大外径部５
ａで素管１１を拡管する。この素管１１の拡管は、リン
グ状分割金型５がその軸方向の移動をエクステンション
ロッド６に外嵌されている内側中空シャフト８により阻
止されており、且つ内側中空シャフト８に外嵌されてい
る外側中空シャフト７がエクステンションロッド６の軸
方向の移動と連動してリング状分割金型５の外面を摺動
しながらリング状分割金型５を拘束するために、リング
状分割金型５は軸方向には移動すること無く管径方向へ
のみ機械的に拡がるため良好に行われる。

【００１５】続いて、一次成形用油圧シリンダ９によっ
てエクステンションロッド６を図面において左方向へ移
動させて元の位置に戻すと、このエクステンションロッ
ド６の多角錐台形状部６ａにその内面が当接しているリ
ング状分割金型５がその多角錐台形状部６ａを摺動しな
がら管径方向へ縮径して最初の状態に復帰する。このリ
ング状分割金型５の管径方向への縮径は、エクステンシ
ョンロッド６の多角錐台形状部６ａの底部に所定間隔を
隔てて固定されているスプリング支持具５ｄとリング状
分割金型５の端部との間に配備されているコイルスプリ
ング５ｂによってリング状分割金型５が常に内側中空シ
ャフト８側に付勢されており、且つリング状分割金型５
はその最大外径部５ａ以外の位置でリング状分割金型５
の外周に懸回されているＯリング５ｃによって位置ズレ
を起こさず且つ縮径するように付勢されているので良好
に行われる。

【００１６】このようにリング状分割金型５の最大外径
部５ａにより分割外型２を構成する固定側分割外型２ａ
と移動側分割外型２ｂとの間で素管１１が膨出された後
にリング状分割金型５が管径方向へ縮径し分割外型２で
クランプされたままの状態で、二次成形用油圧シリンダ
４を作動させて分割外型２の移動側分割外型２ｂを固定
側分割外型２ａ側に管軸方向に所定量移動させて固定側
分割外型２ａと移動側分割外型２ｂとの間隔を縮めて素
管１１の拡管された部分を図５に示す如く圧縮すること
により座屈させて１山分の山１２ａを成形し、分割外型
２で素管１１をクランプした状態で素管１１を軸方向に
所定距離だけ搬送機構１０によって移動させた後に、横
押し用油圧シリンダ３を作動させて分割外型２を構成す
る固定側分割外型２ａと移動側分割外型２ｂとを共に開
放し、二次成形用油圧シリンダ４を作動させて分割外型
２の移動側分割外型２ｂを固定側分割外型２ａから離れ
る管軸方向に所定量移動させて固定側分割外型２ａと移
動側分割外型２ｂとの間隔を最初の位置に戻すと共に搬
送機構１０によって分割外型２を構成する固定側分割外
型２ａと移動側分割外型２ｂとを管軸方向に前記の所定
量だけ戻し、再び横押し用油圧シリンダ３を作動させて
分割外型２を構成する固定側分割外型２ａと移動側分割
外型２ｂとで素管１１を外側からクランプする。

【００１７】次いで、上述と同じ手順で、一次成形用油
圧シリンダ９によってエクステンションロッド６を図面
において右方向へ移動させてリング状分割金型５の最大
外径部５ａで素管１１を図６に示す如く拡管し、一次成
形用油圧シリンダ９によってエクステンションロッド６
を図面において左方向へ移動させて元の位置に戻してリ
ング状分割金型５を管径方向へ縮径して最初の状態に復
帰させ、素管１１が膨出された部分の両側を分割外型２
でクランプされた状態で、二次成形用油圧シリンダ４を
作動させて分割外型２の移動側分割外型２ｂを固定側分
割外型２ａ側に管軸方向に所定量移動させて固定側分割
外型２ａと移動側分割外型２ｂとの間隔を縮めて素管１
１の拡管された部分を図７に示す如く圧縮することによ
り座屈させて２番目の山１２ｂを成形し、分割外型２で
素管１１をクランプした状態で素管１１を軸方向に所定
距離だけ搬送機構１０によって移動させた後に、横押し
用油圧シリンダ３を作動させて分割外型２を構成する固
定側分割外型２ａと移動側分割外型２ｂとを共に開放
し、二次成形用油圧シリンダ４を作動させて分割外型２
の移動側分割外型２ｂを固定側分割外型２ａから離れる
管軸方向に所定量移動させて固定側分割外型２ａと移動
側分割外型２ｂとの間隔を最初の位置に戻すと共に搬送
機構１０によって分割外型２を構成する固定側分割外型
２ａと移動側分割外型２ｂとを管軸方向に前記の所定量
だけ戻し、再び横押し用油圧シリンダ３を作動させて分
割外型２を構成する固定側分割外型２ａと移動側分割外
型２ｂとで素管１１を外側からクランプする。

【００１８】このような操作を順次繰り返すことによ
り、所定の山数から成る可撓性部分を素管１１の所望の
位置に形成することができるのである。尚、図示してい
ないが素管１１の山を成形する位置を例えば距離センサ
ーなどによって検知すれば、素管１１の所望の位置に所
望の範囲にのみ部分的に蛇腹加工を行うことができる。
また、本発明に係る金属製蛇腹管の製造方法及び装置に
おいては、エクステンショクロッド６，外側中空シャフ
ト７及び内側中空シャフト８の全長を長くすれば、長尺
の金属製蛇腹管の製造にも対応できる。

【００１９】

【発明の効果】以上に詳述した如く、本発明に係る金属
製蛇腹管の製造方法及び装置は下記の種々の効果を奏す
るものであり、その工業的価値の非常に大きなものであ
る。 液圧バルジ成形法のような油圧ユニットが不要であ
り、素管を液密に保持する必要がないため素管及び押し
型の精度に関する制約が液圧バルジ成形法に比べて少な
く、またシール部品が不要で、その交換の手間も必要な
いばかりか、型構造もコンパクトにできて装置全体の小
型化，簡略化が可能なため、設備費が大幅に低減でき
る。 １山づつ成形する方式であるため、金型費が安価であ
ると共に金型の調整が容易であり、また成形機構上各々
の動作が速いため、１山づつ成形するにも拘らず、成形
速度としては複数山同時成形の液圧バルジ法の速度にほ
ぼ匹敵するかそれ以上である。 高圧力下でもエラストマー成形で問題となる塑性流動
は生じないため、厚肉の管材や膨出量の大きい成形にも
適用できる。 リング状分割金型の素材及びその表面へのコーティン
グ材を適正に選定すれば、エラストマーに比べて耐久性
が大幅に優れたものとなるため、連続成形時の成形精度
が安定して優れており、リング状分割金型を交換する手
間も大幅に減る。 素管を液密に保持する必要がないので、素管及び押し
型の精度に関する制約が少なく、またシール部品が不要
で、その交換の手間もない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る金属製蛇腹管の製造装置の一実施
例の概略を示す平面図である。

【図２】図１に示す本発明に係る金属製蛇腹管の製造装
置の要部を示す側面図である。

【図３】本発明に係る金属製蛇腹管の製造装置を使用し
て本発明に係る金属製蛇腹管の製造方法を実施する工程
を説明する図である。

【図４】図３に続く本発明に係る金属製蛇腹管の製造装
置を使用して本発明に係る金属製蛇腹管の製造方法を実
施する工程を説明する図である。

【図５】図４に続く本発明に係る金属製蛇腹管の製造装
置を使用して本発明に係る金属製蛇腹管の製造方法を実
施する工程を説明する図である。

【図６】図５に続く本発明に係る金属製蛇腹管の製造装
置を使用して本発明に係る金属製蛇腹管の製造方法を実
施する工程を説明する図である。

【図７】図６に続く本発明に係る金属製蛇腹管の製造装
置を使用して本発明に係る金属製蛇腹管の製造方法を実
施する工程を説明する図である。

【符号の説明】

１ 架台 ２ 分割外型 ２ａ 固定側分割外型 ２ｂ 移動側分割外型 ３ 横押し用油圧シリンダ ４ 二次成形用油圧シリンダ ５ リング状分割金型 ５ａ 最大外径部 ５ｂ スプリングコイル ５ｃ Ｏリング ５ｄ スプリング支持具 ６ エクステンションロッド ６ａ 多角錐台形状部 ７ 外側中空シャフト ８ 内側中空シャフト ９ 一次成形用油圧シリンダ １０ 搬送機構 １１ 素管 １２ａ １番目の山 １２ｂ ２番目の山

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 リング状分割金型(５)が内部に収まるよ
   うに素管(１１)を挿入した後、該リング状分割金型(５)
   の最大外径部(５ａ)が該素管(１１)を挟んで分割外型
   (２)を構成する固定側分割外型(２ａ)と移動側分割外型
   (２ｂ)との間に位置するように該分割外型(２)で該素管
   (１１)をクランプし、該素管(１１)内でエクステンショ
   ンロッド(６)を該素管(１１)の軸方向に移動させること
   によって該リング状分割金型(５)を管径方向へ機械的に
   拡げて前記最大外径部(５ａ)で該素管(１１)を拡管し、
   続いて該エクステンションロッド(６)を元の位置に戻し
   て該リング状分割金型(５)を初期の縮径状態に復帰させ
   た後、前記分割外型(２)を構成する固定側分割外型(２
   ａ)と移動側分割外型(２ｂ)との間隔を縮めて該素管(１
   １)の拡管された部分を圧縮することにより座屈させて
   １山分の山を成形し、該分割外型(２)で該素管(１１)を
   クランプした状態で該素管(１１)を軸方向に所定距離だ
   け移動させた後に該分割外型(２)を開放して最初の位置
   に戻し、再び該分割外型(２)で該素管(１１)をクランプ
   して該素管(１１)内でエクステンションロッド(６)を該
   素管(１１)の軸方向に移動させる操作以降の操作を順次
   繰り返して１山づつ山を成形し、素管(１１)に所定の山
   数から成る可撓性部分を造ることを特徴とする金属製蛇
   腹管の製造方法。
2. 【請求項２】 初期状態において素管(１１)を外側から
   その軸方向に所定間隔を隔ててクランプする固定側分割
   外型(２ａ)と移動側分割外型(２ｂ)とから成る分割外型
   (２)と、この分割外型(２)の固定側分割外型(２ａ)と移
   動側分割外型(２ｂ)との間の素管内側位置に位置する最
   大外径部(５ａ)で素管(１１)を膨出させるためのリング
   状分割金型(５)と、該リング状分割金型(５)を管径方向
   に拡縮させるための拡縮機構と、該拡縮機構を駆動させ
   るための一次成形用油圧シリンダ(９)と、前記分割外型
   (２)を開閉させる横押し用油圧シリンダ(３)と、前記分
   割外型(２)の移動側分割外型(２ｂ)を管軸と平行な方向
   に駆動させるための二次成形用油圧シリンダ(４)と、山
   を成形された素管(１１)を管軸方向に所定量搬送するた
   めの搬送機構(１０)とを備えていることを特徴とする金
   属製蛇腹管の製造装置。
3. 【請求項３】 リング状分割金型(５)を管径方向に拡縮
   させるための拡縮機構が、多角錐台形状部(６ａ)を有す
   るエクステンションロッド(６)と、該多角錐台形状部
   (６ａ)にその内面が当接し該エクステンションロッド
   (６)の軸方向の移動に伴って該多角錐台形状部(６ａ)を
   摺動することにより管径方向へ拡縮するリング状分割金
   型(５)と、該リング状分割金型(５)の軸方向の移動を阻
   止するための内側中空シャフト(８)と、該エクステンシ
   ョンロッド(６)の軸方向の移動と連動し該リング状分割
   金型(５)の外面を摺動しながら該リング状分割金型(５)
   を拘束するための外側中空シャフト(７)と、該エクステ
   ンションロッド(６)の多角錐台形状部(６ａ)の底部に所
   定間隔を隔てて固定されているスプリング支持具(５ｄ)
   と、前記リング状分割金型(５)の端部との間に配備され
   ているコイルスプリング(５ｂ)と、該リング状分割金型
   (５)の最大外径部(５ａ)以外の位置で該リング状分割金
   型(５)の外周に懸回されているＯリング(５ｃ)とから成
   る請求項２に記載の金属製蛇腹管の製造装置。