JPS63115628A - 電磁成型器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は金属管等の被加工材を電磁力を利用して縦継ぎ
接続するための電磁成型器に関し、更に詳述すれば電磁
成型器に対する被加工材の出し入れを容易になし得ると
ともに小型で強い電磁力を得るようにしたものである。

〔従来技術〕

磁界の持つエネルギを直接に金属の成型に利用する電磁
成型法は、例えば雑誌［塑性と加工Ｊ　Ｖ。

１．１４．Ｎｏ、１５２（１９７３−９）第７２２〜７
２９頁に示されている。

このような電磁成型法による被加工材の塑性加工は、非
接触で迅速に行えるので広範囲に応用でき、端子の圧着
、接合またはパイプの圧縮、拡管等に応用されている。

このような電磁成型法は、コンデンサに電気エネルギを
蓄え、このコンデンサから成型用コイルに衝撃大電流を
流すことにより強力な磁場を生じさせて、成型コイルで
発生した磁場と、その磁場により成型用コイル内の被加
工材に誘導される電流とにより、被加工材に電磁力を作
用させ、この電磁力により被加工材を成型加工する方法
である。

この電磁成型法を金属管の接続に応用した場合の例を第
３図に示している。

電磁成型器５０は厚肉短寸円筒状の導電性金属からなる
磁束集中体５１と、この磁束集中体５１の外周ｍｌに沿
って配設している電線又は銅管からなる成型用コイル５
２と、該成型用コイル５２の外周面に沿って配設してい
る絶縁体５３と、その絶縁体５３の外周に巻き付けられ
た外枠５４とで構成されている。

縦継ぎするための２本の金属管Ｐ、Ｐは、夫々の端部を
互いに衝合しており、その衝合部には金属管Ｐ、Ｐに跨
って金属管Ｐの外周に導体からなる短寸の接続用パイプ
（図示せず）を外嵌して、磁束集中体５１の貫通孔５１
ａに挿通しており、金属管ＰのｆＥ合位置を磁束集中体
５１の軸長方向の略中央に位置させている。このような
状態で、成型用コイル５２に接続された図示しない電源
から成型用コイル５２に（ｈ堅太電流を流すと、成型用
コイル５２と金属管Ｐとの間に強力な電磁力が作用して
前記接続用パイプが縮径され、瞬時に金属管Ｐ、Ｐが接
続される。

なお、金属管Ｐがステンレススチール又はチタン等の低
導電率の金属からなる場合は、第４図に電磁成型器と金
属管との状態を断面図で示すように、金属管ｐ、ｐの接
続位置には両金属管Ｐ、　　Ｐに跨り接続用パイプ５５
を外嵌しておりその外周には、適長離隔して銅又はアル
ミニウム等の高導電率の金属からなるリング状のドライ
バ５６．５６を外嵌して、このドライバ５６を各別に磁
束集中体５１のＭ通孔５１ａの軸方向の略中央に位置さ
せた状態で、前記同様に成型用コイル５２に衝撃大電流
を流すと、ドライバ５６．５６の各位置で、ドライバ５
６と接続用パイプ５５が縮径されて金属管Ｐ、Ｐが接続
される。

また、これとは別に成型用コイル５２と接続用パイプ５
５又はドライバ５６との間に、銅、アルミニウム等の高
導電率の金属からなる円筒状ブロックを挿入して、磁束
の集中と成型用コイル５２のインダクタンスの低減とを
図って、高効率で塑性加工することも行われている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前述したように金属管Ｐ、Ｐを接続する場合、金属管Ｐ
を接続する部分を成型用コイル５２内、即ち磁束集中体
５１内に挿入する必要がある。そのため、磁束集中体５
１の貫通孔５１ａの径寸法と金属管Ｐの外径寸法との寸
法差が少ない場合、又は金属管Ｐが長尺である場合には
、磁束集中体５１の貫通孔５１ａに金属管Ｐを挿脱する
操作が円滑になし得ず手間取る問題があり、また広い作
業場所を必要とする等の問題があって、その通用範囲が
制約される問題がある。

このような問題を解消するため第５図に示すように電磁
成型器５０の側部に、接続するための金属管Ｐ、　　Ｐ
を出し入れするための開口部５０ａを設けて、金属管Ｐ
を電磁成型器５０の側方から出し入れできるようにする
磁束集中体５１及び成型用コイル５２の構造が考えられ
る。このようにすれば金属管Ｐ、Ｐを磁束集中体５１内
に挿脱する操作が不要となり、金属管Ｐ、　　Ｐを電磁
成型５５０に対して容易に出し入れできることになる。

しかし乍ら、成型用コイル５２に流れる電流は矢符で示
すように、成型用コイル５２の外周側と内周側とでは方
向が反対になる。そのため、成型用コイル５２の中心部
に生じる磁場の強さが弱められることになる。

それ故、金属管Ｐに外嵌した接続用パイプに強力な電磁
力を作用させるためには、成型用コイル５２の外周側を
流れる電流による磁場より内周側を流れる電流により生
じる磁場の方が十分大きくなるようにする必要があり、
成型用コイル５２の外径Ｒと内径ｒとの関係をＲ＞ｒに
する必要がある。

しかし、このような条件を満たすと成型用コイル５２が
大型化し、また、そのインダクタンスを増大させて成型
用コイル５２に流れる電流のピーク値を低下させること
になり、電磁力を低下させることになる。

本発明は前述した問題点に鑑み、金属管等の被加工材を
電磁成型器にその側面から出し入れできるようにし、ま
た電磁成型器を小型で被加工材に強い電磁力を作用させ
得る電磁成型器を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、導体を環状になし周方向の一部を開放してい
る一対のコイル半部を適長離隔して対向配設し、両コイ
ル半部の周方向端部同士を接続して周方向の一部に開口
部を形成し成型用コイルと前記各コイル半部の内周側に
配設され、外縁を切欠き半径方向に延びる加工材案内溝
を形成した導体からなる円堅分銅状の磁束集中体とを備
えて、前記開口部と磁束集中体の加工材案内溝とを整合
配置して電磁成型器を構成する。

本発明に係る電磁成型器は、周方向の一部が開放されて
いる環状のコイル半部一対が適長離隔して同心的に対向
されており、両コイル半部の周方向端部同士を接続して
前記周方向の一部に開口部が形成されてなる成型用コイ
ルと、前記各コイル半部の内周側に配設されており、外
縁の一部を切欠いて半径方向に延びる加工材案内溝を形
成した円盤分銅状の導体からなる磁束集中体とを備え、
前記開口部と前記磁束集中体の加工ｔオ案内溝とを整合
配置することを特徴とする。

〔作用〕

金属管等の被加工材は、コイル半部の開口部と、該コイ
ル半部の内周側に配設した磁束集中体の外縁を切欠いて
形成した加工材案内溝とを通して電磁成型器内に出し入
れできる。成型用コイルに流れる電流は、一方のコイル
半部を周方向に流れてその開口部側で軸方向に流れ、他
方のコイル半部で周方向に流れてその開口部側で再び軸
方向に流れて、一方のコイル半部で周方向に流れる。そ
してコイル半部内に配設した被加工材に外嵌している導
体からなる接続用パイプに強い電磁力が作用する。

〔実施例〕

以下に本発明をその実施例を示す図面によって詳述する
。第１図は被加工材である金属管とともに示した本発明
に係る電磁成型器の外観斜視図である。第１図において
電磁成型器ｌは、銅、アルミニウム等の金属導体を夫々
同寸同形の環状に曲成して、周方向の一部が切離された
開口部２ａ、３ａを形成しており、互いに適長離隔して
同心的に配設している広幅寸法の第１のコイル半部２と
第２のコイル半部３とを有し、開口部２ａ、３ａ側にお
いて軸方向に対向している両コイル半部２，３の端部同
士を接続した軸線と平行している銅、アルミニウム等の
金属体からなる接続部４を有する成型用コイル５と、前
記第１．第２のコイル半部２．３と同幅寸法であってそ
の内周面に密接して第１および第２の各コイル半部２．
３の内周側に配設しており、前記開口部２ａ、３ａと同
幅寸法で外縁が切欠かれており、半径方向に中心部まで
延びて底部が円弧状である加工材案内溝６ａ、７ａを設
けた、例えば銅等の高い電気伝導率を有する金属導体か
らなる円盤分銅状の第１の磁束集中体６及び第２の磁束
集中体７と、第１．第２のコイル半部２，３の外周面お
よび接続部４の外面を適宜厚さ寸法で被覆している絶縁
物８と、該絶縁物８の外面を覆っている金属板からなる
外枠９とで構成されている。

そして第１．第２のコイル半部２．３の開口部２ａ　、
　３ａと第１．第２の磁束集中体６，７に形成した加工
材案内溝６ａ、７ａとを同一位置として位置決めされて
いる。なお、電磁成型器１内に配設した接続すべき金属
管１０の接続部に接続用バイブ１１を外嵌しており、こ
の金属管１ｏは、第１．第２のコイル半部２，３の開口
部２ａ、３ａおよび第１．第２の磁束集中体６．７の加
工材案内溝６ａ、７ａを通して電磁成型器１の側方から
容易に出し入れできるようになっている。前記磁束集中
体６．７には、銅以外にアルミニウム、銅合金、アルミ
ニウム合金等の金属導体を使用できる。

成型コイル５は具体的には第２図に斜視図で示したよう
になっており、外径寸法が８處畠の４本の絶縁被覆銅管
１２ａ、　１２ｂ、　１２ｃ、　１２ｄを並設している
幅寸法３５龍のコイル導体１２で形成されている。

そして、成型コイル５は、コイル導体Ｉ２を内径寸法８
０龍の環状に曲成して第２のコイル半部を形成しており
、第２のコイル半部３の周方向に開口幅寸法３Ｑｍｍの
開口部３ａを形成し得る周方向位置でコイル導体１２を
周一方向に直角に折曲げている。

そして第２のコイル半部３の軸線に平行し、互いに平行
している接続部４．４を形成している。

また所要寸法の接続部４を得た各端部でコイル導体１２
を互いに離反する方向に直角に折曲げている。そしてコ
イル導体１２を第２のコイル半部３と同寸同形の環状に
曲成して第１のコイル半部２を形成しいる。このように
形成したことにより、第２のコイル半部３の開口部３ａ
と同じ周方向位置に、それと同一開口幅寸法の開口部２
ａが第１のコイル半部２にも形成されている。第１のコ
イル半部２を形成したコイル導体１２の端部は開口部２
ａと対称な位置で相隣させており、給電端部１３，１３
となっている。なお、第１．第２のコイル半部２．３の
幅寸法Ｗ　２　、　Ｗ　３はともに３５龍であり、接続
部４の長さ寸法りは５０■ｌとなっている。コイル導体
１２には、前述のように４本の絶縁液ｖＪ、銅管１２ａ
、　１２ｂ、　１２ｃ。

１２ｄを並設した構造のもの以外に、厚肉の１枚の帯板
を使用することができる。

前述した成型用コイル５の外周面を被覆している絶縁物
８は例えば、ガラス繊維を混入したエポキシ（封脂を硬
化させたものからなっており、前記外枠９は適宜厚さの
ステンレススチール板がらなっている。そしてこれらの
絶縁物８と外枠９とにより、曲成して得たコイル導体１
２の反力で成型用コイル５が拡径しないように保持して
いる。

このように構成した電磁成型器１の成型用コイルの給電
端部１３，１３　　（第２図参照）に図示しない電源を
接続して通電した場合には、電流は第１のコイル半部２
から一方の接続部４を通り、第２のコイル半部３から他
方の接続部４を通って第１のコイル半部２に戻る矢符方
向に流れる。即ち、第１、第２夫々のコイル半部２，３
の電流は一方向であり、逆向きの電流が流れない。した
がって各コイル半部２，３内には磁束の向きが異なる磁
場が発生せず、一方向のみの強力な磁場が発生すること
になる。

また第１．第２のコイル半部２，３は適長離隔している
からそれらで発生する磁場の干渉も小さい。

このようにして磁束集中体６．７に銅の金属導体を使用
した場合は、磁束集中体６，７を使用しない場合と比較
して、成型用コイル５のインダクタンスは５　ｋＨｚの
周波数において約０．８倍に減少し、磁場発生効率（磁
場／充電エネルギ）は１．５倍に増加することになる。

そして、第１図に示した本発明の電磁成型器１は第３図
に示した電磁成型器５０に比べて、成型用コイル５のイ
ンダクタンスが２倍、磁場発生効率が０．７倍程度とな
る。一方、第５図に示した電磁成型器５０と第１図に示
した電磁成型器１とを、成型用コイルの内径寸法および
発生する磁場の強さを同じとして比較した場合、電磁成
型器１の成型用コイル５のインダクタンスは＋Ａ以下と
なり、磁場発生効率は２倍以上となる。

このように構成した電磁成型器１により金属管１０、１
０を接続する場合は、金属管１０を縦継ぎする部分に接
続用パイプ１１を外嵌して電磁成型器１の側方から、開
口部２ａ、３ａおよび加工材案内溝６ａ、７ａを経て、
第１図に示す如く電磁成型器１内に配設し、接続用パイ
プ１１を第１　（又は第２）のコイル半部２の内周側に
位置させる。

その後、図示しない充電用コンデンサを備える電源から
成型用コイル５に衝撃大電流を流す。

この通電により成型用コイル５内に発生した強力な磁場
と、接続用パイプ１１に発生した磁場とによる電磁力で
接続用パイプ１１が縮径し、金属管１０は瞬時に強固に
縦継ぎされる。

なお、金属管１０がチタン管であり、それを、紺継ぎに
した接続内容および接続結果は以下の如くである。接続
するチタン管の外径寸法は２２．２ｍｍ、厚さ寸法０．
７ｆｌであり、チタン管を樅継ぎする部分にはチタンか
らなる適長の接続用パイプを外嵌し、その接続用パイプ
に幅寸法５龍、厚さ寸法２ｍｓのアルミニウム製リング
状のドライバを外嵌して第４図に示す如き状態として電
磁成型器内に配設した。そして成型用コイルに、充電さ
れたコンデンサから１５０ＫＡの衝撃大電流を流して、
ドライバを縮径させて瞬時に接続した。このようにして
接続されたチタン管は１０００ｋｇ以上の引抜荷重を有
し、従来の電磁成型器により接続した場合と劣ることが
ない良好な機械的強度が得られた。

なお、本実施例で記載した寸法数値は全て一例であって
、これらの数値に何ら限定されるものではない。またコ
イル導体１２の絶縁被ｒｉ銅管の本数も適宜であること
は勿論である。

〔効果〕

以上詳述したように本発明の電磁成型器は、金属管等の
被加工材を電磁成型器の側方から電磁成型器内に容易に
出し入れできるから、従来のように被加工材の挿脱操作
が手間取る等の問題が解消し、また被加工材を挿脱する
ための広い作業場所を要しない。更に、成型用コイルの
各コイル半部には逆向きの電流が流れないから、小型の
成型用コイルでその内部には強力な磁場を得ることがで
き、被加工材の接続部分には大きい機械的強度が得られ
る。更にまた、コイル半部は軸方向の２個所に存在する
から被加工材を縦継ぎする場合はその２個所で同時に接
続することが可能となる等、接続作業の簡素化および高
能率化を図ることができる等の優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は被加工ナオとともに示した本発明に係る電磁成
型器の外観斜視図、第２図は成型用コイルの斜視図、第
３図は被加工材とともに示した従来の電磁成型器の外観
斜視図、第４図はチタン管を接続する状態を示した断面
図、第５図は被加工材とともに示した従来の電磁成型器
の外観斜視図である。 ■・・・電磁成型器　２．３・・・コイル半部２ａ、３
ａ・・・開口部　４・・・接続部　５・・・成型用コイ
ル６．７・・・磁束集中体　６ａ、７ａ・・・加工材案
内溝１０・・・被加工材（金属管） 特　許　出願人　　　住友金属工業株式会社代理人　弁
理士　　　河　　野　　登　　夫葛　　２　　皿 篤　　３　　喝

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、周方向の一部が開放されている環状のコイル半部一
   対が適長離隔して同心的に対向されており、両コイル半
   部の周方向端部同士を接続して前記周方向の一部に開口
   部が形成されてなる成型用コイルと、前記各コイル半部
   の内周側に配設されており、外縁の一部を切欠いて半径
   方向に延びる加工材案内溝を形成した円盤分銅状の導体
   からなる磁束集中体とを備え、前記開口部と前記磁束集
   中体の加工材案内溝とを整合配置してあることを特徴と
   する電磁成型器。 ２、前記コイル半部は複数本の銅管を並設している特許
   請求の範囲第１項に記載の電磁成型器。 ３、前記磁束集中体は、銅、アルミニウム、銅合金又は
   アルミニウム合金のいずれかからなる特許請求の範囲第
   １項に記載の電磁成型器。