WO2019021554A1 - パイプ端部加工装置 - Google Patents

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female die
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吉寧 劉
中里　和彦
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三桜工業株式会社
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    • B29L2023/22—Tubes or pipes, i.e. rigid

Definitions

  • the present invention relates to a pipe end processing apparatus, and in particular, a pipe end that can form a flared portion such as a flare, a bulge, or a spool at the pipe end and can grip the pipe end. It relates to a processing device.
  • Hydroforming is known as a method of forming a bulging part in a pipe.
  • this molding method while filling a high-pressure liquid into a pipe set in a mold, the left and right pistons are advanced to compress both ends of the pipe material, and the pipe is molded to follow a recess formed in the mold It is a method (for example, patent document 1).
  • the conventional hydroforming method as described above must provide a robust seal structure for sealing high pressure oil, and also causes stress by pressing the pipe from both ends in the axial direction.
  • the structure of the device becomes complicated and enlarged, and the equipment cost increases.
  • it is necessary to clamp both ends of the pipe it is difficult to process the bulging portion near the end of the pipe, and it is also difficult to process the bulging portion for the pre-bent pipe There was also a problem of that.
  • the present invention has been made in view of the problems of the above-described background art, and its object is to process the bulging portion only by applying stress to one end of the pipe, As a result, it becomes possible to reduce the equipment cost by miniaturizing and simplifying the processing apparatus, and to process the position close to the end of the pipe and the bulging portion for the pre-bent pipe, and as an apparatus for gripping the pipe end It is an object of the present invention to provide a pipe end processing apparatus which also has the following functions.
  • the present invention is a pipe end portion processing apparatus according to the following [1] to [4].
  • a female die having a molding surface of a bulging portion, and a male die for pressing a molding surface of a pipe against the molding surface of the female die, the female die having a through hole, the through hole
  • the diameter of one side is expanded and the molding surface of the bulging portion is formed on the inner periphery thereof, and the male mold is inserted into the through hole of the female mold and provided on the other side of the female mold
  • the core metal which is moved in the axial direction by the driving device, and the end of the core metal which protrudes to one side of the female mold are externally fitted, compressed in the axial direction by the movement of the core metal and radially expanded.
  • An apparatus for processing an end of a pipe comprising: a cylindrical elastic body which presses a molding surface of a pipe against a molding surface of the female mold by deformation.
  • the cylindrical elastic body is made of any of silicone rubber, ethylene rubber, butyl rubber and chloroprene rubber.
  • the pipe end processing device according to the above [1] further comprising a chuck for holding an end of the pipe, in addition to the female mold and the male mold.
  • the bulging portion can be processed simply by applying stress to the pipe from one end portion, thereby achieving downsizing and simplification of the processing device.
  • the equipment cost can be reduced, and a position close to the end of the pipe and a bulging portion for a pre-bent pipe can be processed, and it also has a function as a device for gripping the end of the pipe.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view showing an embodiment of a pipe end processing apparatus according to the present invention. It is a longitudinal cross-sectional view of the pipe end processing device shown in FIG. It is the figure which showed the operation process of the pipe end part processing apparatus shown in FIG. 1, Comprising: It is sectional drawing which showed the process of opening a chuck
  • the drawings show an embodiment of a pipe end processing apparatus according to the present invention, and the illustrated pipe end processing apparatus 1 has a chuck 10, a female die 20, and a male die 30. ing.
  • the chuck 10 is configured by combining a pair of chuck divided bodies 10A and 10B so that it can be divided in half vertically, and each chuck divided body 10A and 10B has a holding groove 11A and 11B for holding the pipe P and a female die.
  • the female receiving grooves 12A and 12B into which the 20 is fitted are respectively formed.
  • the chuck divided bodies 10A and 10B constituting the chuck 10 are configured to move up and down respectively by a driving device (not shown), and hold and separate the end of the pipe P.
  • the female die 20 is formed in a cylindrical shape, and a through hole 21 is formed in the axial center thereof, and the inner peripheral surface on one side of the through hole 21 is expanded in diameter to form the forming surface 22 Is formed.
  • this molding surface 22 is formed in a cavity 23 formed of an annular recess for molding an annular bulging portion A called a bulge at the end of the pipe P.
  • a position restricting groove 24 is provided on the outer peripheral surface of the female die 20, a position restricting groove 24 is provided.
  • the material forming the female die 20 is preferably a material that is rigid and has a good thermal conductivity, and is made of, for example, a metal that can withstand heat and pressure, such as aluminum, copper, SUS, or brass. Is preferred.
  • the male die 30 is composed of a cored bar 31 inserted into the through hole 21 formed in the female die 20 and a cylindrical elastic body 32 externally fitted to the cored bar 31.
  • a male screw 33 is formed at the tip of the core metal 31, and a nut 34 serving as a pressing plate of the cylindrical elastic body 32 is screwed to the male screw 33.
  • the elastic body 32 is externally fitted and supported.
  • the cored bar 31 is configured to move in the axial direction by a drive device (not shown) provided on the other side (left side in the drawing) of the female die 20, and the cylindrical elastic fitted outside by movement of the cored bar 31.
  • the body 32 is pressed in the axial direction and bulgingly deformed in the radial direction to press the molding surface of the pipe P against the molding surface 22 of the female die 20, thereby plastically deforming and processing it.
  • the cored bar 31 is formed in a tubular shape so that fluid can pass through the inside, and is configured to be able to introduce the high temperature fluid Z into the attached pipe P through the tubular cored bar 31 There is.
  • the cylindrical elastic body 32 is formed on a cylindrical member whose outer diameter is formed equal to or slightly smaller than the inner diameter of the pipe P to be processed, and whose inner diameter is formed equal to or slightly larger than the outer diameter of the metal core 31 There is.
  • the cylindrical elastic body 32 is preferably formed of silicone rubber, ethylene rubber, butyl rubber, chloroprene rubber, from the viewpoints of elasticity, impact resistance, heat resistance and the like.
  • the cylindrical elastic body 32 is not limited to a single material, and may have a two-layer structure or the like using different materials for the inner layer and the outer layer.
  • the pipe end portion processing apparatus 1 configured as described above is operated as follows to process and grip the end portion of the pipe P.
  • the chuck divided bodies 10A and 10B constituting the chuck 10 are respectively moved upward or downward by a driving device (not shown) to open the chuck 10 and form an insertion space for the pipe P.
  • the pipe P is moved by a robot hand or the like (not shown), and the end of the pipe P is attached to the cylindrical elastic body 32 of the male mold 30 as shown in FIG. Put in the cavity 23 inside.
  • the chuck 10 is closed by a driving device (not shown), and the end of the pipe P is clamped by the chuck divided bodies 10A and 10B.
  • the core metal 31 is pulled outward (left side in the figure) by a drive device (not shown), and the cylindrical elastic body 32 externally fitted on the core metal 31 is pressed in the axial direction.
  • the surface to be molded of the pipe P is pressed against the molding surface 22 of the female die 20 by radially bulging deformation, and an annular bulging portion A called a bulge of the molding surface 22 is processed into an end of the pipe P.
  • an annular bulging portion A called a bulge of the molding surface 22 is processed into an end of the pipe P.
  • the high temperature fluid (For example, the temperature of 110-170 degree
  • the cylindrical elastic body 32 thermally expands and the pressing force is further improved, and the processing of the pipe P can be performed more accurately, and the gripping force is improved.
  • the pipe P can be heated entirely, and processing such as bending can be applied to the pipe P.
  • the annular bulging portion A called a bulge applied to the end of the pipe P as described above is an integral surface without the mating portion of the molding surface 22 of the female die 20, there is no unevenness such as burrs.
  • the processing of the annular bulging portion A having high smoothness can be realized, and the bulging portion A can be sealed at the connecting portion when connecting with a rubber hose or the like without performing secondary processing such as polishing or the like.
  • secondary processing such as polishing or the like.
  • the bulging portion A can be processed simply by applying stress to the pipe P from one end portion, whereby the size of the processing device can be reduced. Equipment cost can be reduced by simplifying the system.
  • the pipe P can be processed at a position close to the end of the pipe P and the bulging portion A for the pre-bent pipe P, and also has a function as a device for gripping the end of the pipe P. It becomes an apparatus which can also be used as a holding device when performing bending on P.
  • the pipe end portion processing apparatus can be reduced in size and simplification to reduce the equipment cost, and can perform processing of a position close to the end portion of the pipe and a bulging portion for a pre-bent pipe. Since it also has a function as a device for gripping a part, it is also used as an end processing device for steel and synthetic resin pipes used for various types of piping including automotive piping, etc. It can be suitably used as a gripping device that grips the end portion at the time.
  • Pipe end portion processing apparatus 10 Chuck 10A, 10B Chuck divided body 11A, 11B Groove for holding the pipe 12A, 12B
  • Female mold accommodation groove 20
  • Female mold 21 Through hole 22
  • Molding surface 23 Cavity 30
  • Male mold 31 Core metal
  • Tube Elastic body 33 Male thread 34 Nut (Pressing plate)
  • P pipe A annular bulge (bulge)
  • high temperature fluid heatated steam

Abstract

パイプに対して一方の端部から応力をかけるだけで膨出部を加工することができ、パイプ端部を把持する装置としての機能をも有するパイプ端部加工装置を提供することを目的とする。この目的を達成するため、膨出部の成形面を有する雌型２０と、前記雌型の成形面にパイプの被成形面を押し付ける雄型３０とを有し、上記雌型が、貫通穴２１を有し、該貫通穴の一方側が拡径されてその内周に上記膨出部の成形面２２が形成されたものであり、上記雄型が、前記雌型の貫通穴に挿通され、雌型の他方側に設けられた駆動装置により軸心方向に移動する芯金３１と、該芯金の上記雌型の一方側に突出する端部に外嵌され、芯金の前記移動により軸方向に圧縮されて径方向に膨出変形することによりパイプの被成形面を前記雌型の成形面に押し付ける筒状弾性体３２とから成るものであるパイプ端部加工装置１とした。

Description

パイプ端部加工装置
　本発明は、パイプ端部加工装置に関するもので、特に、パイプ端部にフレアー、バルジ、スプール等の膨出部を形成することができるとともに、パイプ端部を把持することができる、パイプ端部加工装置に関するものである。
　従来、自動車配管用をはじめとする各種の配管用として用いられるスチール製、合成樹脂製等のパイプにおいては、配管経路を形成する過程においてゴム製ホース等と接続したり、或いはクイックコネクタと呼ばれる接続部品と接続するために、そのパイプ端部にフレアー、バルジ、スプールと呼ばれる膨出部を形成することが行われている。この膨出部は、上記のゴム製のホース等との接続に際しては、当該接続部分のシール性を確保して気密を維持すると同時に、摩擦抵抗を高めることによってパイプからホース等が抜け落ちることを防止する機能を果たしている。
　パイプに膨出部を形成する方法として、従来よりハイドロフォーミングが知られている。この成形法は、金型にセットしたパイプに高圧の液体を充填しながら、左右のピストンを前進させてパイプ材の両端を圧縮し、金型に形成された凹部に倣うようにパイプを成形する方法である（例えば、特許文献１）。
特開２００２－２３９６４５号公報
　しかしながら、上記のような従来のハイドロフォーミングによる膨出部の形成方法は、高圧の油を密封するために頑強なシール構造を設けなければならず、またパイプを軸方向の両端から押圧して応力をかけなければならないため、装置の構造が複雑になるとともに大型化し、設備コストが高くつくという問題があった。また、パイプの両端をクランプする必要があるため、パイプの端部に近い位置に膨出部を加工するのが困難であり、また予め曲げ加工されたパイプに対する膨出部の加工が困難であるという問題もあった。
　本発明は、上述した背景技術が有する課題に鑑み成されたものであって、その目的は、パイプに対して一方の端部から応力をかけるだけで膨出部を加工することができ、これによって、加工装置の小型簡略化を図って設備コストの低減が可能となり、パイプ端部に近い位置や予め曲げ加工されたパイプに対する膨出部の加工が行えるとともに、パイプ端部を把持する装置としての機能をも有する、パイプ端部加工装置を提供することにある。
　上記した目的を達成するため、本発明は、次の〔１〕～〔４〕に記載のパイプ端部加工装置とした。
　〔１〕膨出部の成形面を有する雌型と、前記雌型の成形面にパイプの被成形面を押し付ける雄型とを有し、上記雌型が、貫通穴を有し、該貫通穴の一方側が拡径されてその内周に上記膨出部の成形面が形成されたものであり、上記雄型が、前記雌型の貫通穴に挿通され、雌型の他方側に設けられた駆動装置により軸心方向に移動する芯金と、該芯金の上記雌型の一方側に突出する端部に外嵌され、芯金の前記移動により軸方向に圧縮されて径方向に膨出変形することによりパイプの被成形面を前記雌型の成形面に押し付ける筒状弾性体とから成るものであることを特徴とする、パイプ端部加工装置。
　〔２〕上記芯金は管状に形成され、該管状の芯金を介して高温流体が加工するパイプ内に流入されることを特徴とする、上記〔１〕に記載のパイプ端部加工装置。
　〔３〕上記筒状弾性体はシリコンゴム、エチレンゴム、ブチルゴム、クロロプレンゴムのいずれかから成ることを特徴とする、上記〔１〕に記載のパイプ端部加工装置。
　〔４〕上記雌型及び雄型以外に、パイプの端部を挟むチャックが設けられていることを特徴とする、上記〔１〕に記載のパイプ端部加工装置。
　上記した本発明に係るパイプ端部加工装置によると、パイプに対して一方の端部から応力をかけるだけで膨出部を加工することができ、これによって、加工装置の小型簡略化を図って設備コストの低減が可能となり、パイプ端部に近い位置や予め曲げ加工されたパイプに対する膨出部の加工が行えるとともに、パイプ端部を把持する装置としての機能をも有するものとなる。
本発明に係るパイプ端部加工装置の一実施形態を示した分解斜視図である。 図１に示したパイプ端部加工装置の縦断面図である。 図１に示したパイプ端部加工装置の操作工程を示した図であって、チャックを開く工程を示した断面図である。 図１に示したパイプ端部加工装置の操作工程を示した図であって、パイプをパイプ端部加工装置に装着する工程を示した断面図である。 図１に示したパイプ端部加工装置の操作工程を示した図であって、チャックを閉じる工程を示した断面図である。 図１に示したパイプ端部加工装置の操作工程を示した図であって、パイプをパイプ端部加工装置によって加工する工程を示した断面図である。 図１に示したパイプ端部加工装置の操作工程を示した図であって、筒状弾性体の変形を解除する工程を示した断面図である。 図１に示したパイプ端部加工装置の操作工程を示した図であって、チャックを開く工程を示した断面図である。 図１に示したパイプ端部加工装置の操作工程を示した図であって、パイプをパイプ端部加工装置から抜く工程を示した断面図である。 図６の要部を拡大した断面図である。
　以下、本発明に係るパイプ端部加工装置の実施形態を、図面に基づいて説明する。
　図面は、本発明に係るパイプ端部加工装置の一実施形態を示したものであり、この図示したパイプ端部加工装置１は、チャック１０と、雌型２０と、雄型３０とを有している。
　チャック１０は、上下に半割りできるように一対のチャック分割体１０Ａ，１０Ｂを組み合わせて構成されており、それぞれのチャック分割体１０Ａ，１０ＢにパイプＰの挟持用凹溝１１Ａ，１１Ｂと、雌型２０が嵌まり込む雌型収容凹溝１２Ａ，１２Ｂがそれぞれ形成されている。また、チャック１０を構成するチャック分割体１０Ａ，１０Ｂは、図示しない駆動装置によってそれぞれ上下移動するように構成され、パイプＰの端部を挟持したり離したりする。
　雌型２０は、円柱状に形成されており、その軸心に貫通穴２１が形成され、該貫通穴２１の一方側の内周面は拡径され、パイプＰに成形形状を与える成形面２２が形成されている。この成形面２２は、図示した実施形態においては、パイプＰの端部にバルジと呼ばれる環状膨出部Ａを成形するための環状凹部からなるキャビティ２３に形成されている。また、雌型２０の外周面には、位置規制溝２４が設けられている。この雌型２０を形成する材料は、剛性があり、熱伝導率が良好である材料であることが好ましく、例えば、アルミ、銅、ＳＵＳ、真鍮などの熱と圧に耐えられる材質の金属で形成されていることが好ましい。
　雄型３０は、上記雌型２０に形成された貫通穴２１に挿入される芯金３１と、該芯金３１に外嵌された筒状弾性体３２とから構成されている。図示した実施形態においては、芯金３１の先端に雄ネジ３３が形成され、該雄ネジ３３に筒状弾性体３２の押圧板を兼ねたナット３４を螺合することにより、芯金３１に筒状弾性体３２が外嵌支持されている。
　芯金３１は、雌型２０の他方側（図において左側）に設けられた図示しない駆動装置によって軸心方向に移動するように構成され、該芯金３１の移動によって外嵌された筒状弾性体３２を軸方向に押圧し、径方向に膨出変形させて上記雌型２０の成形面２２にパイプＰの被成形面を押し付け、塑性変形させて加工を施す。また、芯金３１は、その内部を流体が通過し得るように管状に形成され、該管状の芯金３１を介して、装着したパイプＰ内に高温流体Ｚを導入し得るように構成されている。
　筒状弾性体３２は、外径が加工するパイプＰの内径と同等か僅かに小さく形成され、内径が上記芯金３１の外径と同等か僅かに大きく形成された筒状部材に形成されている。該筒状弾性体３２は、弾性、耐衝撃性、耐熱性等の観点から、シリコンゴム、エチレンゴム、ブチルゴム、クロロプレンゴムによって形成されていることが好ましい。また、筒状弾性体３２は、単一材料に限られず、内層と外層とで異なる材料を用いた二層構造等にしてもよい。
　上記のように構成された本発明に係るパイプ端部加工装置１は、次のように操作され、パイプＰの端部を加工するとともに把持する。
　先ず、図３に示したように、チャック１０を構成するチャック分割体１０Ａ，１０Ｂを図示しない駆動装置によってそれぞれ上方或いは下方に移動させ、チャック１０を開き、パイプＰの挿入空間を形成する。続いて、パイプＰを図示しないロボットハンド等によって移動させ、図４に示したように、パイプＰの端部を雄型３０の筒状弾性体３２に装着するとともに、雌型２０の成形面２２内のキャビティ２３に入れる。
　続いて、図５に示したように、チャック１０を図示しない駆動装置によって閉じ、パイプＰの端部をチャック分割体１０Ａ，１０Ｂで挟持する。この状態で、図６に示したように、芯金３１を図示しない駆動装置によって外方（図において左側）に引っ張り、該芯金３１に外嵌された筒状弾性体３２を軸方向に押圧し、径方向に膨出変形させて雌型２０の成形面２２にパイプＰの被成形面を押し付け、成形面２２のバルジと呼ばれる環状膨出部ＡをパイプＰの端部に加工する。この際、図１０に拡大して示したように、管状に形成された芯金３１を介してパイプＰ内に高温流体（例えば、温度１１０～１７０度、圧力０．１～０．６ＭＰａの加熱蒸気）Ｚを導入することができる。これにより筒状弾性体３２は熱膨張してより押圧力が向上し、パイプＰの加工がより精度よく行えるとともに把持力が向上したものとなる。またパイプＰを全体的に加熱でき、曲げ等の加工を該パイプＰに施すことができる。
　パイプＰに対する所定の加工作業等が終了すると、本発明に係るパイプ端部加工装置１による把持が解除され、パイプＰが抜き去られる。パイプＰの把持を解除する場合は、先ず、図７に示したように、図示しない駆動装置による芯金３１の引っ張りを解除し、筒状弾性体３２の膨出変形をその弾性により元の状態に戻す。また、芯金３１を介して高温流体ＺのパイプＰ内への導入を行っていた場合には、その導入も停止する。続いて、図８に示したように、チャック１０を図示しない駆動装置によって開き、パイプＰのチャック分割体１０Ａ，１０Ｂによる挟持を解除する。続いて、図９に示したように、パイプＰを図示しないロボットハンド等によってパイプ端部加工装置１から抜き去る。
　上記のようにしてパイプＰの端部に施されたバルジと呼ばれる環状膨出部Ａは、雌型２０の成形面２２が合わせ部のない一体的な面であるため、バリ等の凹凸がない平滑性の高い環状膨出部Ａの加工を実現でき、何ら研摩等の二次加工を行うことなく、該膨出部Ａは、ゴム製のホース等との接続に際しては、当該接続部分のシール性を確保して気密を維持すると同時に、摩擦抵抗を高めることによってパイプＰからホース等が抜け落ちることを防止する機能を果たすものとなる。
　また、上記した本発明に係るパイプ端部加工装置１によると、パイプＰに対して一方の端部から応力をかけるだけで膨出部Ａを加工することができ、これによって、加工装置の小型簡略化を図って設備コストの低減が可能となる。また、パイプＰの端部に近い位置や予め曲げ加工されたパイプＰに対する膨出部Ａの加工が行えるとともに、パイプＰの端部を把持する装置としての機能をも有するものとなるため、パイプＰに対して曲げ加工を施す際の把持装置としての利用も可能な装置となる。
　以上、本発明に係るパイプ端部加工装置の実施形態につき説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されないことは言うまでもない。上記実施形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。また、その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
　本発明に係るパイプ端部加工装置は、小型簡略化を図って設備コストの低減が可能となり、パイプ端部に近い位置や予め曲げ加工されたパイプに対する膨出部の加工が行えるとともに、パイプ端部を把持する装置としての機能をも有するものであるので、自動車配管用をはじめとする各種の配管用として用いられるスチール製、合成樹脂製のパイプの端部加工装置として、また曲げ加工等の際に端部を把持する把持装置として、好適に用いることができる。
　　１　　パイプ端部加工装置
　　１０　　チャック
　　１０Ａ，１０Ｂ　　チャック分割体
　　１１Ａ，１１Ｂ　　パイプの挟持用凹溝
　　１２Ａ，１２Ｂ　　雌型収容凹溝
　　２０　　雌型
　　２１　　貫通穴
　　２２　　成形面
　　２３　　キャビティ
　　３０　　雄型
　　３１　　芯金
　　３２　　筒状弾性体
　　３３　　雄ネジ
　　３４　　ナット（押圧板）
　　Ｐ　　パイプ
　　Ａ　　環状膨出部（バルジ）
　　Ｚ　　高温流体（加熱蒸気）

Claims (4)

  1. 　膨出部の成形面を有する雌型と、前記雌型の成形面にパイプの被成形面を押し付ける雄型とを有し、上記雌型が、貫通穴を有し、該貫通穴の一方側が拡径されてその内周に上記膨出部の成形面が形成されたものであり、上記雄型が、前記雌型の貫通穴に挿通され、雌型の他方側に設けられた駆動装置により軸心方向に移動する芯金と、該芯金の上記雌型の一方側に突出する端部に外嵌され、芯金の前記移動により軸方向に圧縮されて径方向に膨出変形することによりパイプの被成形面を前記雌型の成形面に押し付ける筒状弾性体とから成るものであることを特徴とする、パイプ端部加工装置。
  2. 　上記芯金は管状に形成され、該管状の芯金を介して高温流体が加工するパイプ内に流入されることを特徴とする、請求項１に記載のパイプ端部加工装置。
  3. 　上記筒状弾性体はシリコンゴム、エチレンゴム、ブチルゴム、クロロプレンゴムのいずれかから成ることを特徴とする、請求項１に記載のパイプ端部加工装置。
  4. 　上記雌型及び雄型以外に、パイプの端部を挟むチャックが設けられていることを特徴とする、請求項１に記載のパイプ端部加工装置。
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