JPH0450086B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は管などの筒部材の一部に膨出部を成形
する加工装置に係るもので、特に鋼管構造物及び
配管などに用いる継手を成形するバルジ加工装置
に関するものである。

従来から各種管継手やハンガーラツグ、ヘツド
ラツグ等の自転車用部品は、液圧バルジ加工法と
呼ばれる方法で成形されている。この液圧バルジ
加工法は、素材管を割金型内に保持し、素材管に
高液圧を付加するとともに軸圧縮荷重を付加して
素材管の一部を膨出させる塑性加工法である。

第１図は、このような液圧バルジ加工を行う従
来装置の一例を示したもので、第１図において１
は素材管、２ａ，２ｂは割金型、３は型締めピス
トン、４ａ，４ｂは加圧ピストン、５ａ，５ｂは
バツキング・シリンダ、６は油圧ポンプ、７は高
圧液導入孔、８は増圧機、９ａ，９ｂは加圧シリ
ンダ、１０は液圧ポンプ、１１は型締めシリン
ダ、１２は油圧発生装置、１３は調圧カム、１４
は調圧弁、１５は前記調圧カムに設けた傾斜面、
１６は従動子、１７は前記割金型２ｂに設けた型
孔、１８はノツク・アウト・シリンダ、２０は油
圧ポンプを示している。

かかる装置を用いてバルジ加工を行う方法を簡
単に説明すると、まず、上、下に分割している割
金型２ａ，２ｂに素材管１を挿入し、型締めシリ
ンダ１１の型締めピストン３を押付けて前記割金
型２ａ，２ｂを合わせて拘束する。次に油圧ポン
プ６で発生した液圧をパツキング・シリンダ５
ａ，５ｂに供給し、加圧ピストン４ａ，４ｂを前
進させ、該加圧ピストン４ａ，４ｂの先端を前記
素材管の両端面に押付けてシールする。この状態
で油圧ポンプ１０と増圧機８で発生した高圧液を
高圧液導入孔７から素材管１内に供給するととも
に、前記油圧ポンプ６で発生した圧力液を加圧シ
リンダ９ａ，９ｂ及び前記パツキング・シリンダ
５ａ，５ｂに供給し、素材管１を軸方向に圧縮し
て所定の形状に膨出成形するものである。

第１図に示した液圧バルジ加工装置において
は、素材管内に高液圧が作用した際、上、下に分
割した割金型２ａ，２ｂが分離しないように型締
めシリンダ１１によつて割金型２ａ，２ｂを拘束
しているが、この割金型を拘束するための荷重は
(1)式で概算することができる。

Ｗ＝DPl／100 ……(1) ここでＷ：割金型の拘束荷重（Kg） Ｄ：素材管の内径（mm） ｐ：素材管内に付加した液圧（Kgｆ／cm²） ｌ：素材管の長さ（mm） 例えば、内径30mm、長さ400mmの管を液圧1000
Kgｆ／cm²でバルジ加工する場合、割金型の拘束荷
重は約1200tonfとなり、これだけの荷重を発生で
きる型締めシリンダが必要となる。したがつて、
このような能力を持つ型締めシリンダが必要とな
る従来の液圧バルジ加工装置は、設備費が非常に
高価になる欠点があつた。

また、第１図に示した従来の液圧バルジ加工装
置においては、素材管内に付加した液圧ｐが加圧
ピストン４ａ，４ｂの端面に作用した該加圧ピス
トンを(2)式で示すような荷重で押し戻すことにな
る。

F₀＝π／400D²・ｐ ……(2) この荷重は成形する管径が大きくなれば、非常
に大きくなり、例えば管径300mm、圧液1000Kg
ｆ／cm²でバルジ加工する場合、荷重は680tonf程
度となる。そのため、この荷重に釣合うように加
圧シリンダ９ａ，９ｂで付加する必要があり、素
材管１に付加する荷重と合せると、加圧シリンダ
は非常に大きな荷重を発生できる能力が必要とな
る欠点があつた。

さらに、従来の液圧バルジ加工装置において
は、素材管１を両側から均等に圧縮するように加
圧シリンダ９ａ，９ｂ及びパツキング・シリンダ
５ａ，５ｂを両側に配設しているため、設備費が
非常に高価になり、また、両側の加圧シリンダを
同期させるために複雑な制御をする必要があるな
どの欠点を有していた。

また、第２図に示すように素材管１に多くの膨
出部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄを成形する
場合、従来の液圧バルジ加工装置のように上、下
に２分割している割金型２ａ，２ｂあるいは上、
下のみに移動する型締めピストン３では成形後、
加工管を金型から抜き取ることができないため、
成形することは不可能であつた。

さらに、割金型２ａ，２ｂ内に素材管１を搬入
する、あるいは成形後加工管を割金型から搬出す
る方法は入力及びクレーン等で行つていたため、
該作業に長時間を費し、加工能率を定価させてい
た。

いつぽう、第１図に示した液圧バルジ加工装置
の加工条件の制御は、素材管内の液圧と素材管の
軸方向縮み量の関係で行つており、この具体的方
法は、以下説明するようなものである。

素材管１が軸方向に縮むにしたがつて移動する
加圧ピストン４ａに調圧カム１３を連結し、該調
圧カムに設けた傾斜面１５に接して前後退する従
動子１６によつて調圧弁１４を作動させ、油圧ポ
ンプ１０の圧力をあらかじめ与えられた関係にな
るように制御して成形を行うようになつている。

このような液圧バルジ加工装置においては、膨
出成形過程で素材管の直管部の圧縮容積と膨出部
の容積との差により、素材管内の圧力液は自然増
圧し、膨出部２１から破裂することがある。その
ため、第１図に示したように金型孔１７を前後退
するノツク・アウト・ピストン１８、ノツク・ア
ウト・シリンダ１９と該ピストンを作動させる油
圧ポンプ２０を設け、該ノツク・アウト・ピスト
ンを前記膨出部の先端に接触させて破裂圧力を上
昇させ、自然増圧による破裂を防止するような複
雑な機構を設けている。

また、第２図に示すように素材管１に多くの膨
出部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄを成形する
場合、適正な成形条件が第３図に示すように非常
に狭くなり、素材管内の圧力に体して時間遅れの
ある素材管の縮み量で制御する従来の装置では、
素材管の破裂や座屈が発生して成形が困難であつ
た。

本発明者らは、特開昭56−148421号公報記載の
ように、拘束円筒をシリンダで浮動支持し、素材
管が軸方向に縮むのに伴つて移動する構造のバル
ジ加工装置を提供した。しかし、シリンダの動作
速度が異なり、加工前の初期状態の拘束円筒を所
定の位置に設定することが困難であるという問題
があつた。

本発明の目的は、金型内で管の一部分を液圧及
び軸荷重によつて膨出させ、所要の形状に成形す
る液圧バルジ加工装置において、加工前の拘束円
筒の所定位置への設定を安定して行うことがで
き、かつ素材管の移動に伴う追従性がよく、複雑
な膨出形状のものを寸法精度良く成形でき、しか
も設備費が安価で効率的に加工できる液圧バルジ
加工装置を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は、膨出成形
する素材管と該素材管を嵌入する複数個に分割形
成した割金型と、該割金型に嵌装して拘束する円
筒と、前記素材管内に圧力媒体を圧入する装置
と、前記素材管に軸方向圧縮荷重を付加する加圧
手段と、該加圧手段の反力を受け前記素材管を固
定支持する部材とから成る液圧バルジ加工装置に
おいて、前記割金型の両側に配設した拘束円筒を
それぞれ独立したシリンダで支持し、前記固定部
材側に設けたシリンダをストロークエンドで停止
させ、前記加圧手段側に設けたシリンダの作動圧
を固定部材側のシリンダ作動圧より低く設定する
ことにより、前記割金型の初期軸方向位置を前記
拘束円筒で設定するようにしたことを特徴とする
ものである。

上記の構成によれば、加工前の拘束円筒設定
時、固定部材側シリンダより加圧手段側シリンダ
の作動圧が低いので、拘束円筒を割金型に嵌合さ
せた後、移動しない状態で軸方向の位置決めを行
うことができる。また、加工時は、加圧力により
拘束シリンダ全体が受圧側に移動するので、浮動
支持本来の作用も有している。そのため、複雑な
膨出形状に対して、加工効率及び加工精度を向上
させることができる。また、割金型の両側に設け
た拘束円筒によつて、位置決め及び拘束を行うこ
とができるので、大容量の型締めシリンダが不要
となり、コストを低くすることができる。

本発明の実施例を以下、第４図から第８図まで
の各図に基づいて詳細に説明する。第４図は本発
明の一実施例による液圧バルジ加工装置を示した
ものである。外周をテーパ面仕上した割金型２
ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆ内に挿入した素材管１の一
部分を膨出させ、所要の形状に成形する液圧バル
ジ加工装置は、内面がテーパ面仕上げされて前記
割金型を拘束する各拘束円筒２２と、該拘束円筒
を保持する拘束円筒移動用シリンダ２３と、前記
素材管１に挿入し、高圧液導入孔７を有するマン
ドレル２４と、前記素材管に加圧ピストン４や加
圧ロツド２５を介して軸方向圧縮荷重を付加する
加圧シリンダ９と、前記マンドレルを軸方向に移
動させるロツドシリンダ２６と、前記マンドレル
のずれ動きを防ぐための固定用ロツド２７と、該
固定用ロツドにはまるストツパ２８と、該ストツ
パを抜き差しするストツパシリンダ２９と、装置
の作用反力を受けるための保持枠３０と、前記拘
束円筒にブラケツト３１を介して固定された解放
シリンダ３２とから構成されている。第５図に第
４図のイ−イ視図を示しているが、本発明の液圧
バルジ加工装置は、割金型２ｃ，２ｄ，２ｅ，２
ｆを半径方向に移動させる金型用シリンダ３３
と、該金型用シリンダ３３を保持する金型支持台
３４と、該金型支持台を保持し、前記保持枠上を
移動する支持ローラ３５と、前記拘束円筒２２を
保持する拘束円筒支持ローラ３６を備えている。
なお、第４図中の３７はシールリングである。

さらに本実施例の液圧バルジ加工装置には、第
６図に示すように割金型２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆ
内に素材管１を搬入する手段あるいは加工後、加
工管を割金型内から搬出する手段を設けている。
第６図において、３８は傾斜したテーブル、３９
は材料投入アーム、４０は材料投入アーム昇降シ
リンダ、４１は台車、４２は軌道、４３は材料供
給アーム、４４は材料供給アーム昇降シリンダ、
４５は台車移動用シリンダを示している。

かかる液圧バルジ加工装置を用いて素材管１を
バルジ加工する方法を第４〜６図と第７図に示し
た油圧回路図と第８図に示した水圧回路図及び軸
荷重制御装置をもとにして説明する。

まず、方向制御弁１０２のSOL２７を励磁し
て低圧ポンプで材料投入アーム昇降シリンダ４０
を前進させる。これによつて、レバー４６を第６
図中の矢印方向に回転させ、傾斜のついたテーブ
ル３８に載せた素材管１を材料投入アームは一端
３９ａに保持した状態で下降して台車に搭載す
る。次に、方向制御弁１０３のSOL２５を励磁
して台車移動用シリンダ４５を前進させ、素材管
を搭載した台車４１を材料供給アーム４３の位置
まで軌道４２上を移動させる。そして、方向制御
弁１０１のSOL２８を励磁し、材料供給アーム
昇降シリンダ４４を前進させることによつて、材
料供給アーム４３を矢印の方向に持上げて素材管
を開放している割金型２ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆ内
に納める。この状態で方向制御弁９２のSOL２
１を励磁してストツパシリンダ２９を後退させ、
ストロークエンドになつてシーケンス弁９３が作
用する同時に方向制御弁８９，９１のSOL１９，
２３を励磁してロツドシリンダ２６を前進させ、
素材管内にマンドレル２４を挿入する。次に方向
制御弁９２のSOL２２を励磁してストツパシリ
ンダ２９を前進させ、ストツパ２８を固定用ロツ
ド２７に嵌入してマンドレル２４の軸方向の移動
拘束する。そして、方向制御弁１０１のSOL２
９を励磁して材料供給アーム昇降シリンダ４４を
後退させ、材料供給アーム４３を下降する。その
後、放向制御弁６６のSOL５を励磁して加圧シ
リンダ９を前進させ、加圧ロツド２５をマンドレ
ル２４の先端に嵌合する。この状態で方向制御弁
９５，９６のSOL１５，１７を励磁して金型用
シリンダ３３を前進させ、割金型２ｃ，２ｄ，２
ｅ，２ｆを閉じる。引続き方向制御弁７９，８５
のSOL１０，１２を励磁して両側に設けた拘束
円筒移動用シリンダ２３を前進させて各拘束円筒
２２を割金型に嵌合して拘束する。この状態で第
８図に示すように水圧ポンプで発生した圧力液を
高圧導入孔７から素材管内に供給して空気を抜き
去つた後、加圧ロツド２５を加圧ピストン４によ
つて素材管の端面に押付けてシールする。さらに
水圧ポンプで発生した高圧液を高圧液導入孔７か
ら素材管内に供給するとともに、該高圧液の圧力
を検知して往復動するカム１４５によつて圧力制
御弁６１を制御する。これによつて制御された圧
力油を加圧シリンダ９に供給し、素材管を軸方向
に圧縮して所定の形状に膨出成形する。

以上、述べたような工程で素材管を所定の形状
に膨出成形した後、加工管を液圧バルジ加工装置
から取り出す場合、上記と逆な公定で装置を作動
させるようになつている。

本実施例の液圧バルジ加工装置の特徴の一つ
は、第７図に示した油圧回路図において、加圧シ
リンダ９を前後退させる場合、方向制御弁７４の
SOL４を励磁してパイロツトチエツクバルブ６
３を開き、圧力制御弁６２によつて低圧で作動す
るように制御していることである。これによつて
加圧シリンダ９の前後退に用する時間を短縮する
とともに、停止時のシヨツクを少なくしている。

拘束円筒２２の前進時は、方向制御弁８３，８
７のSOL１３，１４を励磁して差動回路を形成
し、拘束円筒移動用シリンダ２３の前進速度を速
くしている。また、前後退の作動圧力は方向制御
弁７６のSOL１を励磁することによつてリモー
トコントロールバルブ７５によつて低圧に制御さ
れ、拘束円筒２２が割金型２ｃ，２ｄ，２ｅ，２
ｆに嵌合した後は、方向制御弁７６のSOL２が
励磁されて圧力制御弁７２で設定した高圧で拘束
円筒を締付け、割金型を拘束するようになつてい
る。さらに、ロツドシリンダ２６側の拘束円筒移
動用シリンダ２３ｂはストロークエンドで停止す
るようにし、加圧シリンダ９側の拘束円筒移動用
シリンダ２３ａには、減圧弁８０を設けて圧力を
低くして、嵌合後移動しないような状態で割金型
の軸方向の位置決めを行つている。

また、第７図に示した油圧回路図において、ス
トツパシリンダ２９とロツドシリンダ２６の油圧
回路内にシーケンス弁９３を設け、ストツパシリ
ンダ２９が前後退してストロークエンドになつて
回路内の圧力が設定圧以上に上昇したら、ロツド
シリンダ２６が作動するようにしている。これに
よつて、マンドレルの移動及び拘束を確実にする
ことができる。

さらに、素材管内に圧力液を供給する場合、第
８図に示したように、膨出過程になるまで、低圧
ポンプ１２６で発生した圧力液を素材管に供給
し、膨出過程では、高圧ポンプ１３４で発生した
高圧液を素材管内に供給するようにしている。こ
のように低圧ポンプ１２６と高圧ポンプ１３４を
併用することによつて加工時間を著しく短縮する
ことができる。

本実施例の液圧バルジ加工装置のもう一つの特
徴は、素材管内に付加した液圧を検出し、該液圧
と素材管端面に付加する軸荷重があらかじめ与え
られた関係になるように軸荷重を制御できる装置
を設けたことである。第８図に示したように方向
制御弁１４０のSOL３０を励磁して矢印ａの方
向に移動させると、水圧ポンプ１３４で発生した
圧力液はチエツクバルブ１４２、高圧液導入孔７
を通つて素材管内に供給され、膨出成形を開始す
る。それと同時に、圧力液はシリンダ１４９に供
給され、カムロツド１４６を矢印ｃの方向に移動
させる。これによつてカムロツド１４６に固定し
ているカム１４５も移動し、該カムに設けた傾斜
面１４５ａにしたがつて圧力制御弁６１の設定圧
を調整し、液圧と軸荷重を制御するようになつて
いる。

以上、述べたように本発明の実施例によれば、
差動回路や低圧ポンプと高圧ポンプを併用するこ
とによつて各シリンダの作動時間を短縮すること
ができる。また、割金型の両側に設けた拘束円筒
によつて割金型の位置決めと拘束を行うことがで
き、従来装置で用いていた大容量の型締めシリン
ダがいらなくなつた。

さらに、加工条件である液圧と軸荷重を直接、
制御する装置を設けたため、複雑な膨出形状でも
破裂や座屈を生じることなく成形できるようにな
つた。

上述のとおり本発明によれば、金型内で管の一
部分を液圧及び軸荷重によつて膨出させ、所要の
形状に成形する液圧バルジ加工装置において、加
工前の拘束円筒の所定位置への設定を安定して行
うことができ、かつ素材管の移動に伴う追従性が
よく、複雑な膨出形状のものを寸法精度良く成形
でき、しかも設備費が安価で効率的に加工できる
液圧バルジ加工装置を提供することができる。

すなわち、本発明の液圧バルジ加工装置の効果
として、装置の構造を簡単にすることができ、設
備費を安価にできることが上げられる。また、装
置への素材管の搬入、加工、搬出が容易で作業効
率が向上する効果が得られる。

さらに、液圧と軸荷重を精度良く制御すること
ができるため、複雑な膨出形状のものを良好に成
形することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の液圧バルブ加工装置の断面図、
第２図は複雑な膨出形状をしたバルジ成形品の斜
視図、第３図は従来装置の制御法による成形条件
を示した説明図、第４図は本発明の一実施例によ
る液圧バルジ加工装置の断面図、第５図は第４図
に示した装置におけるイ−イ断面図、第６図は素
材管の搬入、搬出手段の一実施例を示した全体
図、第７図は油圧回路図、第８図は水圧回路図で
ある。 １……素材管、２……割金型、９……加圧シリ
ンダ、２２……拘束円筒、２３……拘束円筒移動
用シリンダ、２６……ロツドシリンダ、２７……
固定用ロツド、２８……ストツパ、１３４……水
圧ポンプ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 膨出成形する素材管と該素材管を嵌入する複
   数個に分割形成した割金型と、該割金型に嵌装し
   て拘束する円筒と、前記素材管内に圧力媒体を圧
   入する装置と、前記素材管に軸方向圧縮荷重を付
   加する加圧手段と、該加圧手段の反力を受け前記
   素材管を固定支持する部材とから成る液圧バルジ
   加工装置において、 前記割金型の両側に配設した拘束円筒をそれぞ
   れ独立したシリンダで支持し、前記固定部材側に
   設けたシリンダをストロークエンドで停止させ、
   前記加圧手段側に設けたシリンダの作動圧を固定
   部材側のシリンダの作動圧により低く設定するこ
   とにより、前記割金型の初期軸方向位置を前記拘
   束円筒で設定するようにしたことを特徴とする液
   圧バルジ加工装置。 ２ 前記固定支持部材は、ロツドシリンダにより
   所定の位置に移動され、ストツパを嵌入すること
   により軸方向の移動が拘束されるものである特許
   請求の範囲の第１項記載の液圧バルジ加工装置。