JPS6049056B2 - バルジ加工装置 - 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ック、ヘッドラック等
の自転車用部分は、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はパッキング・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はノック・アウト・ピストン、１９はノック・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フ単に説明する
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ッキング・シリン
ダ５ａ、５５ｂ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及び前記バッキ
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。以上
、説明したような液圧バルジ加工装置の場合、加工条件
の制御法として素材管内の液圧と素材管の軸方向縮み量
の関係で制御を行つており、その方法は、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
、膨出成形過程て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を前後退するノック・アウト・
ピストン１８、ノック・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、該ノック・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、素材管内の圧力に対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てあつた。

Ｃさら
に、第１図に示した従来例では、素材管の軸方向縮み量
にしたがつて作動する調圧弁１４で増圧機８の一次側の
圧力を制御するため、実際に素材管内の液圧を設定する
精度が悪い欠点があつた・
４以上、述べたように第１図に示し
た従来の液圧バルジ装置においては、自然増圧による破
裂を防止するために複雑な機構が必要となり、設備費が
増大する欠点があつた。また、素材管内の液圧と素材管
に付加する軸荷重を直接、制御せす、圧力と軸方向縮み
量の関係で制御しているため、成形条件の設定精度が悪
く、複雑な膨出部を成形できない欠点を有していた。一
本発明の目的は、金型内て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バルジ加工
において、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なバルジ加工装置を提供するこ
とにある。

Ｏ 本発明の要点とするところは、バルジ加工装置にお
いて、素材管内に付加された液圧を検出し、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
となるように軸荷重を制御できる設備を設けたことであ
る。

夕 本発明の実施例を以下、第４図から第７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
示したものてある。外周をテーパ面仕上した割金型２ｃ
，２ｄ，２ｅ，２ｆ内に挿入した素材管１の一ノ部分を
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に挿入され、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や加圧ロッド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
させるロッドシリンダ２６と、前記マンドレルのすれ動
きを防ぐための固定用ロッド２７と、該固定用ロッドに
はまるストッパ２８と、該ストッパを抜き差しするスト
ッパシリンダ２９と、装置の作用反力を受けるための保
持枠３０と、前記素材管内に高圧液を供給する水圧ポン
プ３１と、前記加圧シリンダに圧力油を供給する油圧ポ
ンプ３２と、前記水圧ポンプの液圧を検出して前記油圧
ポンプの圧力を制御する装置３３とから構成されている
。さらに第５図に第４図のイー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，２
ｅ，２ｆを半径方向に移動させる金型用シリンダ３４と
、該金型用シリンダ３４を保持する金型支持台３５と、
該金型支持台を保持し、前記保持枠３０上を移動する支
持ローラ３６と、前記拘束円筒２２を保持する拘束円筒
支持ローラ３７も備えている。なお、第４図中の３８は
シールリングである。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は、まず、ロッドシリ
ンダ２６を用いて固定用ロッド２７を軸方向に移動させ
、搬入された素材管１にマンドレル２４を挿入！し、さ
らに油圧ポンプ３２で発生した圧力油を加圧シリンダ９
に供給して、加圧ピストン４を前進させ、該加圧ピスト
ンの先端に取付けている中空な加圧ロッド２５を前記マ
ンドレルに嵌合する。

次に金型支持台３５に取付けた金型用シリンダ３ノ４を
半径方向に作動させて開放されている割金型２ｃ，２ｄ
，２ｅ，２ｆを閉じる。引続き両側に設けた拘束円筒移
動用シリンダ２３を前進作動させて各拘束円筒２２を割
金型２Ｃ，２ｄ，２ｅ，２ｆに嵌合して拘束する。この
状態で水圧ポンプー３１て発生した圧力液を高圧液導入
孔７から素材管内に供給して素材管１の空気を抜き去つ
た後、加圧ロッド２５を加圧ピストン４によつて素材管
１の端面に押付けてシールする。さらに高圧液を高圧液
導入孔７から素材管１内に供給するととも４に、該高圧
液の圧力を検して油圧制御装置によつて制御した圧力油
をさらに加圧シリンダ９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ようになつている。
なお、この場合、加圧ロッド２５て素材管１に付加する
荷重を受けるマンドレル２４は、ストッパシリンダ２９
を作動させてストッパ２８を固定用ロッド２７に嵌入す
ることによつて固定支持でき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、その詳細な構造を第６図に
示している。

該図において、３９は圧力制御弁、４０は圧力制御弁ポ
ペット、４１はバネ、４２はガイドバー、４３はガイド
ローラ、４４はキャップ、４５は油圧タンク、４６はカ
ム、４７はカムロッド、４８はピン、４９はピストンロ
ッド、５０はボルト、５１はガイドブッシュ、５２は■
パッキン、５３はシリンダ、５４は圧力室、５５は液圧
導入孔、５６は調整ナット、５７はキャップ、５８はバ
ネ、５９は受板、６０は方向切換弁、６１は逆止弁、６
２は絞り弁、６３は水タンクを示している。かかる装置
を用いてバルジ加工時の液圧と加圧シリンダに付加する
油圧、すなわち素材管に付加する軸荷重を制御する方法
は、次のとおりてある。ます、方向切換弁６０を励磁し
て矢印ａの方向に移動させると、水圧ポンプ３１で発生
した圧力液は逆止弁６１ａ１高圧液導入孔７を通つて素
材管１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５３の液圧導入孔５５
から圧力室５４に供給され、ピストン的ンド４９、カム
ロッド４７を矢印ｃの方向に移動させる。これによつて
カムロッド４７に固定しているカム４６も移動し、該カ
ムに設けた傾斜面４６ａにしたがつて圧力制御弁３９の
ガイドバー４２は矢印ｅの方向に移動して圧力制御弁ポ
ペット４０を圧油孔３９ａに押付ける。したがつて該ポ
ペットと圧油孔、さらに圧油出口３９ｂを通つて油圧タ
ンク４５に流出していた圧油を減少させ、加圧シリンダ
に付加される油圧を上昇、すなわち素材管に付加する軸
荷重を増加する。上記のような動作を連続して行い、第
７図に示すように液圧と軸荷重を制御してバルジ加工を
行うようになつている。なお、前記カム４６は、液圧と
軸荷重が第７図に示す関係になるような形状に加工して
おり、液圧に対する軸荷重の設定精度は、カム４６の形
状、バネ５８のバネ定数、調整ナット５６などによつて
任意に選定できるようになつている。また、成形を完了
して液圧と軸荷重を減少させる方法は、基本的には増加
させる場合と同様な動ノ作であるが、簡単に説明すると
、方向切換弁６０を励磁して矢印ｂの方向に移動させ、
素材管１内の圧力液を逆止弁６１、絞り弁６２を通して
水タンク６３に戻し、減圧する。それにともなつてバネ
５８でピストンロッド４９、カムロッド４７、７カム４
６は矢印ｄの方向に押し戻され、該カムの形状にしたが
つてガイドバー４２、圧力制御弁ポペット４０はバネ４
１で矢印ｆの方向に押し戻される。これによつて、加圧
シリンダ９内の圧油は、前記ポペット４０と圧油孔３９
ａの間、圧油９出口３９ｂを通つて油圧タンク４５に戻
され、加圧シリンダの油圧、すなわち素材管に付加して
いる軸荷重は零になり、一連の動作を完了する。なお、
この場合、液圧の減圧速度は絞り弁６２によつて調整で
きるようになつている。本発明の液圧バルジ加工装置を
用いて、外径４３ｃ）Ｔｍｌｎｌ肉厚１４−め板巻き溶
接管のバルジ加工を行つた。

この場合、液圧１０００ｋｇｆＩｄ１軸荷重１０００ｔ
０ｎを付加して加工を行い、膨出部の高さが１４−とな
る４つの膨出部を破裂や座屈を発生することなく成形す
ることができた。以上、述べたように本発明の実施例に
よれば、バルジ加工を行う際の加工条件である液圧と軸
荷重を直接、連続して制御するため、自然増圧などによ
る破裂がなくなり、従来装置で用いたノック・アウト・
シリンダがいらなくなつた。

また、カムの形状やバネ５８を調整するとにより、液圧
と軸荷重の設定精度を高くすることができ、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。本発明を適用した液圧バルジ装置の効果として
バルジ成形時の加工条件である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でも
成形することができる。

また、液圧と軸荷重を連続して制御しているため、自然
増圧などによる成形不良がなく、良好な成形品を得るこ
とがきる。さらに、制御装置の構造を簡単にすることが
でき、設備費を安価にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の液圧バルジ加工装置の断面図、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部分の
断面図、第５図は第４図に示した装置におけるイーイ断
面図、第６図は第４図に示した液圧と軸荷重を制御する
装置の詳細図、第７図は本発明による液圧と軸荷重の制
御例を示す説明図である。 １・・・・・・素材管、２・・・・・・割金型、３１・
・・・・・水圧ポンプ、３２・・・・・・油圧ポンプ、
４６・・・・・・カム、５３・・シリンダ、５４・・・
・・・圧力室、５８・・・・・・バネ。

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、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
   圧手段とから成る加工装置において、前記素材管内に圧
   入された圧力媒体を容器内に設けた圧力室に導入し、該
   圧力室の圧力によつて作動するカムの外周に接触させた
   部材で圧力制御弁を作動させ、前記素材管に軸方向荷重
   を付加する加圧手段の圧力を制御するようにしたことを
   特徴とするバルジ加工装置。 ２ 前記素材管内に圧入された圧力媒体の圧力によつて
   作動するカムの外面に傾斜面を設けたことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載のバルジ加工装置。 ３ 前記圧力媒体の圧力によつてカムに作用する力を保
   持する手段としてバネを設け、前記圧力を減圧した際に
   カムをもとの位置に復帰させることを特徴とした特許請
   求の範囲第１項もしくは第２項記載のバルジ加工装置。