KR20190133721A - 접합체의 제조 방법 및 접합체 - Google Patents

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Abstract

실린더 튜브의 제조 방법은, 튜브 본체(10)의 관통 구멍(10A)과 헤드 부재(20)의 돌출부(21)가 소정의 클리어런스(25)를 갖고 끼워 맞추어진 상태에서, 튜브 본체(10)의 단부면(11)과 플랜지부(22)를 충돌시켜 마찰 압접에 의해 접합하는 접합 공정을 포함하고, 접합 공정에서는, 튜브 본체(10)와 헤드 부재(20)의 상대 회전에 의해 발생하는 마찰열에 의해, 헤드 부재(20)의 플랜지부(22)에 있어서 클리어런스(25)에 면하는 비맞닿음부(22B)를 가열하여, 비맞닿음부(22B)를 튜브 본체(10)에 접합한다.

Description

접합체의 제조 방법 및 접합체
본 발명은, 접합체의 제조 방법 및 접합체에 관한 것이다.
JP2010-200816A에는, 단축부 단부면에 오목부를 설치함으로써 환상 접합면을 형성함과 함께, 축 부재의 일단부면에 오목부를 설치함으로써 환상 접합면을 형성하고, 양 환상 접합면을 맞대어 마찰 압접하는 접합체의 제조 방법이 개시되어 있다.
JP2010-200816A에 개시된 바와 같이, 중공부를 갖는 접합 부재를 마찰 압접에 의해 접합하여 접합체를 제조하는 방법에서는, 비파괴 시험에 의한 접합면의 품질 검사에 있어서, 접합면의 내측의 중공부가 결함으로서 인식될 우려가 있다. 이 때문에, 비파괴 시험에 의한 접합체의 품질 검사가 곤란해질 우려가 있다.
본 발명은, 품질 검사를 용이하게 행할 수 있는 접합체의 제조 방법 및 접합체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 양태에 의하면, 단부면에 형성되는 중공부를 갖는 제1 부재와, 중공부에 끼워 맞추어지는 돌출부 및 돌출부로부터 직경 방향 외측을 향해 설치되는 플랜지부를 갖는 제2 부재를 접합하여 접합체를 제조하는 제조 방법이며, 제1 부재의 중공부와 제2 부재의 돌출부가 소정의 클리어런스를 갖고 끼워 맞추어진 상태에서, 제1 부재의 단부면과 제2 부재의 플랜지부를 충돌시켜 마찰 압접에 의해 접합하는 접합 공정을 포함하고, 접합 공정에서는, 제1 부재와 제2 부재의 상대 회전에 의해 발생하는 마찰열에 의해, 제2 부재의 플랜지부에 있어서 클리어런스에 면하는 비맞닿음부를 가열하여, 비맞닿음부를 제1 부재에 접합한다.
본 발명의 다른 양태에 의하면, 접합체이며, 단부면에 형성되는 중공부를 갖는 제1 부재와, 중공부에 끼워 맞추어지는 돌출부 및 돌출부로부터 직경 방향 외측을 향해 설치되고 제1 부재의 단부면에 접합되는 플랜지부를 갖는 제2 부재에 의해 구성되고, 제1 부재의 단부면과 제2 부재의 플랜지부의 접합 계면은, 돌출부의 근원부로부터 직경 방향 외측으로 연장된다.
도 1은 유압 실린더의 구성을 나타내는 부분 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태에 관한 실린더 튜브의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이며, 접합 전의 상태를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태에 관한 실린더 튜브의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이며, 제1 접합 공정을 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3에 있어서의 A부 확대도이다.
도 5는 본 발명의 실시 형태에 관한 실린더 튜브의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이며, 제1 접합 공정을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 형태에 관한 실린더 튜브의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이며, 제2 접합 공정을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 형태에 관한 피스톤 로드의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이며, 접합 전의 상태를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 형태에 관한 피스톤 로드의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이며, 제1 부재와 제2 부재의 접합이 완료된 상태를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시 형태에 관한 피스톤 로드의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이며, 로드 본체와 로드 헤드의 접합 전의 상태를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시 형태에 관한 실린더 튜브의 제조 방법의 변형예를 설명하기 위한 단면도이다.
도 11은 본 발명의 실시 형태에 관한 실린더 튜브의 제조 방법의 비교예를 설명하기 위한 단면도이다.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명한다.
이하에서는, 접합체가, 유압 실린더(유체압 실린더)(1)의 실린더 튜브(100) 및 피스톤 로드(101)인 경우를 설명한다.
먼저, 도 1을 참조하여, 접합체로서의 실린더 튜브(100) 및 피스톤 로드(101)를 구비하는 유압 실린더(1)의 전체 구성을 설명한다.
유압 실린더(1)는, 2개의 실린더실인 로드측실(3) 및 로드 반대측실(4) 내의 작동유(작동 유체)의 유압에 의해 신축 작동하는 액추에이터이다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 유압 실린더(1)는, 원통 형상의 실린더 튜브(100)와, 실린더 튜브(100) 내에 삽입되는 피스톤 로드(101)와, 피스톤 로드(101)의 단부에 설치되고 실린더 튜브(100)의 내주면을 따라 미끄럼 이동하는 피스톤(2)을 구비한다.
실린더 튜브(100)에는, 일단부(선단)의 개구부를 밀봉함과 함께 피스톤 로드(101)를 미끄럼 이동 가능하게 지지하는 원통 형상의 실린더 헤드(5)가 설치된다. 실린더 헤드(5)는, 주위 방향으로 나열되는 복수의 체결 볼트(도시 생략)를 통해 실린더 튜브(100)에 체결된다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 실린더 튜브(100)의 기단부와 피스톤 로드(101)의 선단부에는, 유압 실린더(1)를 다른 기기에 설치하기 위한 설치부(클레비스)(100A, 101A)가 각각 설치된다. 피스톤 로드(101)의 기단부에는, 나사 체결에 의해 피스톤(2)이 설치된다.
실린더 튜브(100)의 내부는, 피스톤(2)에 의해, 로드측실(3) 및 로드 반대측실(4)로 구획된다. 로드측실(3) 및 로드 반대측실(4)에는, 작동 유체로서의 작동유가 충전된다.
유압 실린더(1)는, 실린더 튜브(100)에 설치되는 포트(도시 생략)를 통해 작동유가 로드 반대측실(4)에 공급됨과 함께 로드측실(3)로부터 배출됨으로써 피스톤 로드(101)가 신장 방향으로 이동한다. 또한, 유압 실린더(1)는 작동유가 로드측실(3)에 공급됨과 함께 로드 반대측실(4)로부터 배출됨으로써 피스톤 로드(101)가 수축 방향으로 이동한다. 신축 작동 시에 실린더 튜브(100) 내부의 실린더실(로드측실(3), 로드 반대측실(4))에 작동유가 급배됨으로써, 실린더 튜브(100)에는 작동유의 유압이 내압으로서 작용한다.
다음으로, 주로 도 2 내지 도 7을 참조하여, 접합체로서의 실린더 튜브(100) 및 피스톤 로드(101)의 제조 방법에 대해 설명한다.
먼저, 실린더 튜브(100)의 제조 방법에 대해 설명한다.
실린더 튜브(100)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 제1 부재로서의 튜브 본체(10)와, 제2 부재로서의 헤드 부재(20)를 마찰 압접에 의해 접합함으로써 제조된다(접합 공정).
튜브 본체(10)는, 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 축 방향의 양 단부면에 개구되는 관통 구멍(10A)을 갖는 원통 형상으로 형성된다. 튜브 본체(10)의 양 단부면은, 환상의 평면으로서 형성된다. 관통 구멍(10A)이, 헤드 부재(20)와 접합되는 튜브 본체(10)의 단부면(11)에 형성되는 중공부에 상당한다.
헤드 부재(20)는, 튜브 본체(10)의 관통 구멍(10A)에 끼워 맞추어지도록 형성되는 돌출부(21)와, 돌출부(21)로부터 직경 방향 외측을 향해 설치되는 플랜지부(22)를 갖는다. 플랜지부(22)에는, 돌출부(21)와는 축 방향의 반대측에 설치부(100A)가 설치된다. 플랜지부(22)는, 외경이 튜브 본체(10)의 외경과 동일하게 형성되고, 환상의 평면으로서 형성되는 환상면(23)을 갖는다. 돌출부(21)는, 플랜지부(22)와 동축적으로 설치되고, 환상면(23)으로부터 돌출되는 원기둥 형상으로 형성된다. 또한, 돌출부(21)에 있어서, 플랜지부(22)측을 돌출부(21)의 「근원」, 근원의 반대측을 돌출부(21)의 「선단」이라고 칭한다.
실린더 튜브(100)는, 이하의 제조 공정에 의해 제조된다. 또한, 이하의 공정 (2)가 제1 접합 공정에 상당하고, 공정 (4)가 제2 접합 공정에 상당한다. 또한, 도 6에 있어서의 파선은, 튜브 본체(10)와 헤드 부재(20)의 접합 계면을 나타내고 있다.
(1) 먼저, 도 2에 나타내는 바와 같이, 튜브 본체(10)의 한쪽의 단부면(접합면)(11)과 헤드 부재(20)의 환상면(23)(접합면)이 대향하도록 동축적으로 배치한다.
(2) 다음으로, 도 3에 나타내는 바와 같이, 헤드 부재(20)를 축 중심으로 회전시킨 상태에서, 튜브 본체(10)를 헤드 부재(20)를 향해 이동시킨다. 그리고 헤드 부재(20)의 돌출부(21)를 튜브 본체(10)의 관통 구멍(10A)에 끼워 맞추고, 튜브 본체(10)의 단부면(11)을 헤드 부재(20)의 환상면(23)에 압박한다. 튜브 본체(10)의 단부면(11)을 환상면(23)에 압박함으로써, 단부면(11)과 환상면(23) 사이에서 마찰열을 발생시킨다.
여기서, 도 4에 나타내는 바와 같이, 돌출부(21)는, 클리어런스(25)를 갖고 관통 구멍(10A)에 끼워 맞추어진다. 따라서, 튜브 본체(10)의 단부면(11)은, 환상면(23)의 외주측의 일부와 맞닿고, 환상면(23)의 내주측의 일부는, 튜브 본체(10)와는 맞닿지 않는다. 이하에서는, 헤드 부재(20)의 플랜지부(22)에 있어서, 튜브 본체(10)의 단부면(11)과 맞닿는 부위를 「맞닿음부(22A)」, 맞닿음부(22A)보다 직경 방향 내측이며, 단부면(11)과는 맞닿지 않는 부위를 「비맞닿음부(22B)」라고 칭한다. 비맞닿음부(22B)는, 튜브 본체(10)의 관통 구멍(10A)과 헤드 부재(20)의 돌출부(21) 사이의 클리어런스(25)에 면하는 부위이며, 맞닿음부(22A)와 돌출부(21)를 접속하는 부위이다.
튜브 본체(10)의 단부면(11)과 헤드 부재(20)의 환상면(23) 사이에서 마찰열을 발생시킴으로써, 단부면(11) 및 맞닿음부(22A)가 연화된다. 또한, 연화된 맞닿음부(22A)로부터의 전열에 의해, 단부면(11)과는 맞닿지 않는 비맞닿음부(22B)를 가열한다. 또한, 연화된 맞닿음부(22A) 및 비맞닿음부(22B)의 재료의 일부는, 클리어런스(25)로 유동하여 헤드 부재(20)에 있어서의 돌출부(21)의 외주면에 접촉한다(도 5 참조). 따라서, 클리어런스(25)로 유동한 재료와 헤드 부재(20)의 돌출부(21)의 외주면 사이에도 마찰열이 발생하여, 돌출부(21)의 외주면의 일부(근원부측의 일부)도 가열되어 연화된다.
(3) 튜브 본체(10)의 단부면(11)과 플랜지부(22)의 맞닿음부(22A) 사이의 마찰열에 의해 비맞닿음부(22B)가 충분히 연화될 때까지 가열한 시점에서, 헤드 부재(20)의 회전을 정지시킨다. 구체적으로는, 미리 비맞닿음부(22B)가 연화될 때까지의 튜브 본체(10)의 압박에 의한 이동량 또는 압박 시간을 실험 등에 의해 정해 둔다. 그 이동량 또는 압박 시간에 도달한 시점에서, 헤드 부재(20)의 회전을 정지 제어한다.
(4) 튜브 본체(10)를 큰 하중으로 헤드 부재(20)측으로 더 압박하여, 가열된 고온부를, 도 6에 나타내는 바와 같이, 외주측 및 내주측으로 소성 유동시킨다. 외주측으로 소성 유동한 재료는, 버(15)로서 배출된다. 내주측으로 소성 유동한 재료(이하, 「내주측 재료(26)」라고 칭함)는, 튜브 본체(10)의 내주면과 돌출부(21)의 외주면 사이의 클리어런스(25)로 유도되어, 이 클리어런스(25)를 충전한다.
(5) 마지막으로, 상기 (4)의 압박 상태를 소정 시간 유지함으로써, 가열되어 연화된 튜브 본체(10)와 헤드 부재(20)의 상호 확산을 촉진시켜, 양자의 접합이 완료된다. 헤드 부재(20)에서는, 튜브 본체(10)의 단부면(11)이 맞닿는 맞닿음부(22A)가 마찰열에 의해 연화됨과 함께, 마찰열에 의해 비맞닿음부(22B)도 가열되어 연화된다. 따라서, 헤드 부재(20)는, 맞닿음부(22A) 외에도 비맞닿음부(22B)에 있어서도 튜브 본체(10)에 접합된다. 또한, 상기 (2)에 있어서, 맞닿음부(22A) 및 비맞닿음부(22B)에서 연화된 재료는, 일부가 튜브 본체(10)의 내주면과 돌출부(21)의 외주면 사이의 클리어런스(25)로 유도된다. 클리어런스(25)로 유동한 재료(바꾸어 말하면, 내주측 재료(26)에 있어서의 돌출부(21)의 근원부측의 일부의 재료)와 돌출부(21)의 외주면 사이에서 발생하는 마찰열에 의해 돌출부(21)의 외주면의 일부도 가열된다. 따라서, 마찰열에 의해 가열되어 연화된 돌출부(21)의 외주면의 일부도, 튜브 본체(10)의 내주면에 접합된다. 이와 같이, 본 실시 형태에서는, 환상면(23)의 전역에 걸쳐 튜브 본체(10)에 접합되고, 도 6에 파선으로 나타내는 접합 계면이 돌출부(21)의 근원부로부터 튜브 본체(10)의 외주면까지 직경 방향 외측으로 연장되도록 구성된다. 이상과 같이 하여, 마찰 압접에 의한 튜브 본체(10)와 헤드 부재(20)의 접합이 행해진다.
튜브 본체(10)와 헤드 부재(20)의 접합면의 외주측으로 배출된 버(15)는, 접합 완료 후에 절제되어, 튜브 본체(10)와 헤드 부재(20)의 외주는 매끄럽게 연속된 상태로 가공된다. 또한, 버(15)의 존재가 문제없는 경우에는, 버(15)의 절제를 행하지 않고, 실린더 튜브(100)의 외주측에 버(15)가 남아 있어도 된다.
내주측 재료(26)가 클리어런스(25)로부터 실린더 튜브(100)의 내측 공간까지 유출되면, 실린더 튜브(100)의 내주측에도 버가 발생한다. 내주측 재료(26)가 냉각되어 버로 되는 과정에 있어서는, 이른바 산화 스케일이 발생한다. 실린더 튜브(100)의 내주측의 버나 산화 스케일은, 제거나 세정이 곤란하다. 이러한 내주측의 버가 발생한 상태에서 실린더 튜브(100)의 내부로 작동유가 유도되면, 산화 스케일이 작동유에 혼입되어, 이른바 콘타미네이션이 될 우려가 있다.
따라서, 본 실시 형태의 접합 공정에 있어서는, 클리어런스(25)를 충전하는 한편, 실린더 튜브(100)의 내측 공간으로 유출하지 않도록, 내주측 재료(26)의 소성 유동을 컨트롤하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 내주측 재료(26)는, 돌출부(21)의 단부면으로부터 도 6 중 좌측으로 돌출되어 버가 되지 않을 정도로 클리어런스(25)를 충전하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 작동유 내로의 콘타미네이션의 발생을 더 효과적으로 방지할 수 있다. 바꾸어 말하면, 본 실시 형태에 관한 제조 방법에서는, 내주측 재료(26)의 소성 유동을 컨트롤함으로써, 실린더 튜브(100)의 내주측에 발생하는 버를 억제할 수 있다.
접합 공정의 완료 후에는, 튜브 본체(10)와 헤드 부재(20)의 마찰 압접부에 대해, 초음파 탐상 등의 비파괴 시험에 의한 품질 검사가 행해진다. 이러한 품질 검사에 의해, 마찰 압접부에 있어서의 접합의 불량 등을 검출할 수 있다.
여기서, 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위해, 도 11을 참조하여, 본 발명의 비교예에 관한 실린더 튜브(200)의 제조 방법에 대해 설명한다. 또한, 본 실시 형태와 마찬가지의 구성에 대해서는, 동일한 부호를 붙이고 설명을 적절하게 생략한다.
비교예에 관한 제조 방법에서는, 헤드 부재(120)가 돌출부(21)를 갖고 있지 않고, 단부면(122A)이 원형의 평면으로서 형성된다.
비교예에 관한 제조 방법에서는, 튜브 본체(10)의 단부면(11)과 헤드 부재(120)의 단부면(122)을 충돌시켜 마찰 압접한다. 이때, 마찰열에 의해 연화된 재료는, 내주측에 버(126)로서 배출된다. 이와 같이 하여 제조된 실린더 튜브(200)의 접합면을 비파괴 시험에 의해 품질 검사하는 경우, 접합 부분의 내측에는, 튜브 본체(10)의 관통 구멍(10A)(중공부)이 있으므로, 이 관통 구멍(10A)을 접합 불량에 의한 결함으로서 인식할 우려가 있다. 이 때문에, 비교예에 관한 제조 방법으로 제조된 실린더 튜브(200)에서는, 비파괴 시험에 의한 품질 검사가 곤란하다.
이에 비해, 본 실시 형태에 따르면, 튜브 본체(10)에 맞닿는 맞닿음부(22A) 외에도, 비맞닿음부(22B)를 가열하여 연화시킴으로써, 비맞닿음부(22B)도 튜브 본체(10)에 접합된다. 즉, 클리어런스(25)의 크기는, 튜브 본체(10)의 단부면(11)과 헤드 부재(20)의 맞닿음부(22A) 사이의 마찰열에 의해 비맞닿음부(22B)가 연화될 때까지 가열할 수 있도록 설정된다. 이에 의해, 헤드 부재(20)와 튜브 본체(10)의 접합 계면이 헤드 부재(20)에 있어서의 돌출부(21)의 근원부로부터 플랜지부(22) 및 튜브 본체(10)의 외주면까지 연장되는 실린더 튜브(100)가 형성된다. 따라서, 접합 전의 클리어런스(25)가 잔류하지 않아, 튜브 본체(10)와 헤드 부재(20)의 접합부는, 중실 구조가 된다. 이 때문에, 접합 전의 클리어런스(25)가 비파괴 시험에 있어서 결함이라고 인식되는 것이 방지되어, 비파괴 시험에 의한 품질 검사를 용이하게 행할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 클리어런스(25)로 유도되는 내주측 재료(26)를 컨트롤함으로써, 실린더 튜브(100)의 내주측에 발생하는 버를 억제할 수 있다. 따라서, 산화 스케일이 작동유에 혼입되어 콘타미네이션이 되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 클리어런스(25)는, 도 6 중 우측인 튜브 본체(10)의 선단측(돌출부(21)의 근원측)으로부터, 그 일부가 충전되는 것이면 되고, 클리어런스(25)의 전체에 걸쳐 내주측 재료(26)에 의해 충전되는 것을 필요로 하는 것은 아니다. 적어도 튜브 본체(10)와 헤드 부재(20)의 접합 부분의 내측에 있어서의 클리어런스(25)의 일부가 충전되고, 튜브 본체(10)와 헤드 부재(20)의 접합부가 중실 구조로 되는 것이면 된다. 즉, 본 명세서에 있어서, 「클리어런스(25)가 충전되는」이라 함은, 클리어런스(25)의 전체가 충전되는 것만을 의미하는 것은 아니며, 돌출부(21)의 선단측(도 6 중 좌측) 등에 클리어런스(25)가 간극으로서 존재하는 경우도 포함하는 것이다.
다음으로, 도 7 내지 도 9를 참조하여, 접합체가 피스톤 로드(101)인 경우에 대해, 설명한다.
피스톤 로드(101)는, 도 7에 나타내는 바와 같이, 제1 부재로서의 로드 본체(30)와, 제2 부재로서의 나사용 부재(40) 및 로드 헤드(50)를 마찰 압접에 의해 접합함으로써 제조된다.
로드 본체(30)는, 축 방향의 양 단부면에 개구되는 관통 구멍(30A)을 갖는 원통 형상으로 형성된다. 로드 본체(30)의 양 단부면(31A, 31B)은, 환상의 평면으로서 형성된다. 관통 구멍(30A)이, 나사용 부재(40) 및 로드 헤드(50)와 접합되는 로드 본체(30)의 단부면(31A, 31B)의 각각에 형성되는 중공부에 상당한다.
나사용 부재(40)는, 로드 본체(30)의 관통 구멍(30A)에 끼워 맞추어지도록 형성되는 돌출부(41)와, 돌출부(41)로부터 직경 방향 외측을 향해 설치되는 플랜지부(42)를 갖는다. 플랜지부(42)에는, 돌출부(41)와는 축 방향의 반대측에, 보스부(44)가 설치된다. 보스부(44)는, 외주에 수나사(44A)가 형성되어, 피스톤(2)이 나사 체결된다. 플랜지부(42)는, 외경이 로드 본체(30)의 외경과 동일하게 형성되고, 환상의 평면으로서 형성되는 환상면(43)을 갖는다. 돌출부(41)는, 플랜지부(42)와 동축적으로 설치되고, 환상면(43)으로부터 돌출되는 원기둥 형상으로 형성된다.
로드 헤드(50)는, 로드 본체(30)의 관통 구멍(30A)에 끼워 맞추어지도록 형성되는 돌출부(51)와, 돌출부(51)로부터 직경 방향 외측을 향해 설치되는 플랜지부(52)를 갖는다. 플랜지부(52)에는, 돌출부(51)와는 축 방향의 반대측에, 설치부(101A)가 설치된다. 플랜지부(52)는, 외경이 로드 본체(30)의 외경과 동일하게 형성되고, 환상의 평면으로서 형성되는 환상면(53)을 갖는다. 돌출부(51)는, 플랜지부(52)와 동축적으로 설치되고, 환상면(53)으로부터 돌출되는 원기둥 형상으로 형성된다.
피스톤 로드(101)는, 이러한 로드 본체(30)와 나사용 부재(40) 및 로드 헤드(50)를, 튜브 본체(10)와 헤드 부재(20)의 접합과 마찬가지인 상기 접합 방법으로 접합함으로써 제조된다.
본 실시 형태에 관한 피스톤 로드(101)의 제조 방법에서는, 먼저 중공 형상의 로드 본체(30)와 나사용 부재(40)를 접합한다. 구체적으로는, 튜브 본체(10)와 헤드 부재(20)의 상기 접합 방법과 마찬가지로, 로드 본체(30)의 한쪽의 단부면(31A)과 나사용 부재(40)의 환상면(43)을 대향하도록 동축 배치하고, 나사용 부재(40)를 축 중심으로 회전시킨 상태에서 로드 본체(30)를 향해 이동시킨다. 이때, 도 7에 나타내는 바와 같이, 나사용 부재(40)의 보스부(44)에는, 수나사(44A)가 형성되어 있지 않다. 그리고 나사용 부재(40)의 돌출부(41)를 로드 본체(30)의 관통 구멍(30A)에 끼워 맞춤시키고, 로드 본체(30)의 한쪽의 단부면(31A)을 나사용 부재(40)의 환상면(43)에 압박하여 양자 사이에서 마찰열을 발생시킨다. 마찰열에 의해, 나사용 부재(40)의 플랜지부(42)의 맞닿음부(42A) 및 비맞닿음부(42B)를 가열하여 충분히 연화시키고, 나사용 부재(40)의 회전을 정지시켜 로드 본체(30)를 큰 하중으로 나사용 부재(40)에 더 압박한다. 그 후, 압박 상태를 소정 시간 유지하여, 양자를 접합시킨다(도 8 참조).
이와 같이 하여, 나사용 부재(40)의 플랜지부(42)에 있어서, 로드 본체(30)의 단부면(31A)에 맞닿는 맞닿음부(42A) 및 클리어런스(45)에 면하는 비맞닿음부(42B)의 양쪽이 로드 본체(30)에 접합된다. 로드 본체(30)와 나사용 부재(40)의 접합 계면이 나사용 부재(40)에 있어서의 돌출부(41)의 근원부로부터 플랜지부(42) 및 로드 본체(30)의 외주면까지 연장되는 피스톤 로드(101)가 형성된다. 또한, 피스톤 로드(101)는, 실린더 튜브(100)와 달리, 내부에 작동유가 유도되는 것은 아니다. 따라서, 콘타미네이션의 발생을 고려하지 않아도 되므로, 내주측 재료(26)를 관통 구멍(30A) 내에 유출시켜 내주측에 버를 발생시켜도 된다.
상술한 바와 같이 하여 로드 본체(30)와 나사용 부재(40)를 접합한 후, 접합면의 외주에 발생한 버를 제거함과 함께, 보스부(44)의 외주에 수나사(44A)를 형성한다(도 9 참조). 이와 같이, 로드 본체(30)와 나사용 부재(40)의 접합 후에, 수나사(44A)를 형성함으로써, 로드 본체(30)에 대한 수나사(44A)의 동축도를 확보하기 쉬워진다. 즉, 로드 본체(30)와 나사용 부재(40)의 접합 후에 수나사(44A)를 형성함으로써, 접합에 의한 중심 어긋남의 영향을 받지 않으므로, 동축도를 확보하면서 용이하게 수나사(44A)를 형성할 수 있다. 또한, 미리 보스부(44)에 수나사(44A)를 형성하고, 수나사(44A)가 형성된 나사용 부재(40)와 로드 본체(30)를 마찰 압접에 의해 접합하도록 해도 된다.
다음으로, 나사용 부재(40)와 접합된 로드 본체(30)와 로드 헤드(50)를 접합한다(도 9 참조). 로드 본체(30)와 로드 헤드(50)의 접합은, 튜브 본체(10)와 헤드 부재(20)의 접합이나 로드 본체(30)와 나사용 부재(40)의 접합과 마찬가지의 방법이므로, 구체적인 설명은 생략한다. 또한, 도 8에 있어서, 괄호 내의 부호는, 로드 본체(30)와 로드 헤드(50)를 접합하는 경우에 있어서의 각 구성을 나타내는 것이다. 이와 같이 하여, 도 1에 나타내는 바와 같은 피스톤 로드(101)가 제조된다. 또한, 먼저 로드 본체(30)와 로드 헤드(50)를 접합하고, 그 후 로드 본체(30)와 나사용 부재(40)를 접합하여, 피스톤 로드(101)를 제조해도 된다.
본 실시 형태에 관한 제조 방법에 의해 피스톤 로드(101)를 제조함으로써, 접합 부분은 중실 구조인 동시에, 관통 구멍(30A)이 잔류하는 부분은 중공 구조로 할 수 있다. 따라서, 비파괴 시험에 의한 검사를 용이하게 행할 수 있음과 함께, 피스톤 로드(101)를 경량화할 수 있다. 또한, 피스톤 로드(101)의 일부를 중공 구조로 할 수 있으므로, 재료 수율을 향상시켜, 비용을 저감할 수 있다.
다음으로, 본 실시 형태의 변형예에 대해 설명한다. 이하와 같은 변형예도 본 발명의 범위 내이며, 이하의 변형예와 상기 실시 형태의 각 구성을 조합하거나, 이하의 변형예끼리를 조합하거나 하는 것도 가능하다. 또한, 상기 실시 형태의 설명에 있어서 기재된 변형예에 대해서도 마찬가지로, 다른 변형예와 임의로 조합하는 것이 가능하다.
상기 실시 형태에서는, 헤드 부재(20)나 로드 헤드(50)의 돌출부(21, 41)는, 중실 구조이다. 이에 비해, 예를 들어 도 10에 나타내는 튜브 본체와 헤드 부재의 접합 부위와 같이, 접합 부분의 내측에 겹치지 않는 범위에 있어서, 돌출부(21, 41)의 단부면으로부터 구멍부(27)를 형성해도 된다. 바꾸어 말하면, 돌출부(21, 41)는, 플랜지부(22, 42)와 접속되고 튜브 본체(10)나 로드 본체(30)와 접합되는 근원 부분이 중실 구조이면 된다.
이상의 실시 형태에 따르면, 이하에 나타내는 효과를 발휘한다.
본 실시 형태에 관한 접합체(실린더 튜브(100), 피스톤 로드(101))의 제조 방법에 의하면, 제2 부재(헤드 부재(20), 나사용 부재(40), 로드 헤드(50))에 있어서, 제1 부재(튜브 본체(10), 로드 본체(30))에 맞닿는 맞닿음부(22A, 42A) 외에도, 비맞닿음부(22B, 42B)를 가열하여 연화시킴으로써, 비맞닿음부(22B, 42B)도 제1 부재(튜브 본체(10), 로드 본체(30))에 접합된다. 따라서, 접합 전의 클리어런스(25, 45)가 잔류하지 않아, 제1 부재(튜브 본체(10), 로드 본체(30))와 제2 부재(헤드 부재(20), 나사용 부재(40), 로드 헤드(50))의 접합부는, 중실 구조가 된다. 이 때문에, 접합 전의 클리어런스(25, 45, 55)가 비파괴 시험에 있어서 결함이라고 인식되는 것이 방지되어, 비파괴 시험에 의한 품질 검사를 용이하게 행할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 관한 실린더 튜브(100)의 제조 방법에서는, 내주측 재료(26)가 튜브 본체(10)의 관통 구멍(10A)과 헤드 부재(20)에 있어서의 돌출부(21) 사이의 클리어런스(25)를 충전하는 한편, 실린더 튜브(100)의 내측 공간으로 유출되지 않도록, 컨트롤된다. 이에 의해, 접합부를 더 확실하게 중실 구조로 하는 동시에, 작동유 내로의 콘타미네이션의 발생을 방지할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시 형태의 구성, 작용, 및 효과를 정리하여 설명한다.
단부면(11, 31A, 31B)에 형성되는 중공부(관통 구멍(10A, 30A))를 갖는 제1 부재(튜브 본체(10), 로드 본체(30))와, 중공부(관통 구멍(10A, 30A))에 끼워 맞추어지는 돌출부(21, 41, 51) 및 돌출부(21, 41, 51)로부터 직경 방향 외측을 향해 설치되는 플랜지부(22, 42, 52)를 갖는 제2 부재(헤드 부재(20), 나사용 부재(40), 로드 헤드(50))를 접합하여 접합체(실린더 튜브(100), 피스톤 로드(101))를 제조하는 제조 방법이며, 중공부(관통 구멍(10A, 30A))와 돌출부(21, 41, 51)가 소정의 클리어런스(25, 45, 55)를 갖고 끼워 맞추어진 상태에서, 단부면(11, 31A, 31B)과 플랜지부(22, 42, 52)를 충돌시켜 마찰 압접에 의해 접합하는 접합 공정을 포함하고, 접합 공정에서는, 제1 부재(튜브 본체(10), 로드 본체(30))와 제2 부재(헤드 부재(20), 나사용 부재(40), 로드 헤드(50))의 상대 회전에 의해 발생하는 마찰열에 의해, 제2 부재(헤드 부재(20), 나사용 부재(40), 로드 헤드(50))의 플랜지부(22, 42, 52)에 있어서 클리어런스(25, 45, 55)에 면하는 비맞닿음부(22B, 42B, 52B)를 가열하여, 비맞닿음부(22B, 42B, 52B)를 제1 부재(튜브 본체(10), 로드 본체(30))에 접합한다.
이 구성에서는, 중공부(관통 구멍(10A, 30A))와 돌출부(21, 41, 51) 사이의 클리어런스(25, 45, 55)에 면하고 제1 부재(튜브 본체(10), 로드 본체(30))의 단부면(11, 31A, 31B)과는 맞닿지 않는 비맞닿음부(22B, 42B, 52B)도 마찰열에 의해 가열되어, 비맞닿음부(22B, 42B, 52B)도 제1 부재(튜브 본체(10), 로드 본체(30))와 접합된다. 이와 같이, 접합부의 내측에 있어서의 중공부(관통 구멍(10A, 30A))와 돌출부(21, 41, 51) 사이의 클리어런스(25, 45, 55)가 마찰 압접에 의해 메워지므로, 접합 부분을 중실 구조로 할 수 있다. 따라서, 비파괴 시험에 의해 중공부(관통 구멍(10A, 30A))가 결함으로서 인식되는 일이 없다. 따라서, 접합체(실린더 튜브(100), 피스톤 로드(101))의 품질 검사를 용이하게 행할 수 있다.
또한, 접합체로서의 실린더 튜브(100)를 제조하는 제조 방법은, 접합 공정이, 튜브 본체(10)의 단부면(11)과 헤드 부재(20)의 플랜지부(22)에 있어서의 환상면(23)이 맞닿은 상태에서 튜브 본체(10)와 헤드 부재(20)를 상대 회전시켜, 단부면(11)과 플랜지부(22)의 환상면(23) 사이에 마찰열을 발생시키는 제1 접합 공정과, 튜브 본체(10)와 헤드 부재(20)의 상대 회전을 정지시킨 상태에서, 튜브 본체(10)와 헤드 부재(20)를 서로 압박하는 제2 접합 공정을 포함하고, 제2 접합 공정에 있어서는, 단부면(11)과 플랜지부(22)의 환상면(23) 사이에서 소성 유동하는 재료(내주측 재료(26))에 의해, 돌출부(21)와 관통 구멍(10A) 사이의 클리어런스(25)가 돌출부(21)의 근원측으로부터 충전된다.
이 구성에서는, 접합 시에 내주측 재료(26)가, 튜브 본체(10)의 관통 구멍(10A)과 헤드 부재(20)에 있어서의 돌출부(21) 사이의 클리어런스(25)를 충전하므로, 접합부를 더 확실하게 중실 구조로 할 수 있다.
또한, 단부면(11, 31A, 31B)에 형성되는 중공부(관통 구멍(10A, 30A))를 갖는 제1 부재(튜브 본체(10), 로드 본체(30))와, 중공부(관통 구멍(10A, 30A))에 끼워 맞추어지는 돌출부(21, 41, 51) 및 돌출부(21, 41, 51)로부터 직경 방향 외측을 향해 설치되고 제1 부재(튜브 본체(10), 로드 본체(30))의 단부면(11, 31A, 31B)에 접합되는 플랜지부(22, 42, 52)를 갖는 제2 부재(헤드 부재(20), 나사용 부재(40), 로드 헤드(50))에 의해 구성되는 접합체(실린더 튜브(100), 피스톤 로드(101))는, 제1 부재(튜브 본체(10), 로드 본체(30))의 단부면(11, 31A, 31B)과 제2 부재(헤드 부재(20), 나사용 부재(40), 로드 헤드(50))의 플랜지부(22, 42, 52)의 접합 계면이, 돌출부(21, 41, 51)의 근원부로부터 직경 방향 외측으로 연장된다.
이 구성에서는, 접합 계면이 돌출부(21, 41, 51)의 근원부로부터 직경 방향 외측으로 연장되어 있고, 접합 부분이 중실 구조이므로, 비파괴 시험에 의해 중공부(관통 구멍(10A, 30A))가 결함으로서 인식되는 일이 없다. 따라서, 접합체(실린더 튜브(100), 피스톤 로드(101))의 품질 검사를 용이하게 행할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명하였지만, 상기 실시 형태는 본 발명의 적용예의 일부를 나타낸 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 범위를 상기 실시 형태의 구체적 구성에 한정하는 취지는 아니다.
본원은 2017년 3월 29일에 일본 특허청에 출원된 일본 특허 출원 제2017-64976호에 기초하는 우선권을 주장하고, 이 출원의 모든 내용은 참조에 의해 본 명세서에 포함된다.

Claims (3)

  1. 단부면에 형성되는 중공부를 갖는 제1 부재와, 상기 중공부에 끼워 맞추어지는 돌출부 및 상기 돌출부로부터 직경 방향 외측을 향해 설치되는 플랜지부를 갖는 제2 부재를 접합하여 접합체를 제조하는 제조 방법이며,
    상기 제1 부재의 상기 중공부와 상기 제2 부재의 상기 돌출부가 소정의 클리어런스를 갖고 끼워 맞추어진 상태에서, 상기 제1 부재의 상기 단부면과 상기 제2 부재의 상기 플랜지부를 충돌시켜 마찰 압접에 의해 접합하는 접합 공정을 포함하고,
    상기 접합 공정에서는, 상기 제1 부재와 상기 제2 부재의 상대 회전에 의해 발생하는 마찰열에 의해, 상기 제2 부재의 상기 플랜지부에 있어서 상기 클리어런스에 면하는 비맞닿음부를 가열하여, 상기 비맞닿음부를 상기 제1 부재에 접합하는, 접합체의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 접합체는, 작동 유체가 유도되는 실린더 튜브이고,
    상기 접합 공정은,
    상기 제1 부재의 상기 단부면과 상기 제2 부재의 상기 플랜지부가 맞닿은 상태에서 상기 제1 부재와 상기 제2 부재를 상대 회전시켜, 상기 단부면과 상기 플랜지부 사이에 마찰열을 발생시키는 제1 접합 공정과,
    상기 제1 부재와 상기 제2 부재의 상대 회전을 정지시킨 상태에서, 상기 제1 부재와 상기 제2 부재를 서로 압박하는 제2 접합 공정을 포함하고,
    상기 제2 접합 공정에 있어서는, 상기 단부면과 상기 플랜지부로부터 소성 유동하는 재료에 의해, 상기 돌출부와 상기 중공부 사이의 상기 클리어런스가 상기 돌출부의 근원측으로부터 충전되는, 접합체의 제조 방법.
  3. 접합체이며,
    단부면에 형성되는 중공부를 갖는 제1 부재와, 상기 중공부에 끼워 맞추어지는 돌출부 및 상기 돌출부로부터 직경 방향 외측을 향해 설치되고 상기 제1 부재의 상기 단부면에 접합되는 플랜지부를 갖는 제2 부재에 의해 구성되고,
    상기 제1 부재의 상기 단부면과 상기 제2 부재의 상기 플랜지부의 접합 계면은, 상기 돌출부의 근원부로부터 직경 방향 외측으로 연장되는, 접합체.
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