(57)【要約】【課題】管材を液圧によって所定形状に成形するに際し、成形時間を短縮して生産性を高めることができる液圧成形方法を提供する。【解決手段】成形型７に対して配置した加工液注入用のノズル本体８と、管材Ｗの端部に着脱可能であるとともにノズル本体８との連結により開放される弁を備えた分割ノズル１２を用い、成形型７の外部で管材Ｗの内部に加工液２を充填し、管材Ｗの端部に分割ノズル１２を取付けて密閉した後、管材Ｗを成形型７に投入し、ノズル本体８から加工液２を噴出させながらノズル本体８と分割ノズル１２を連結して弁を開放状態にした後、管材内部の液圧を調整しつつ管材Ｗを成形する方法とし、成形型７における成形時間を短縮した。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
管材の内部に加工液を充填し、管材内部の液圧を調整しつつ成形型を用いて管材を所定形状に成形するに際し、成形型に対して配置した加工液注入用のノズル本体と、管材の端部に対して着脱可能であるとともにノズル本体との連結により開放される弁を備えた分割ノズルを用い、成形型の外部で管材の内部に加工液を充填し、この管材の端部に分割ノズルを取付けて管材内部を密閉した後、管材を分割ノズルとともに成形型に投入し、ノズル本体から加工液を噴出させながらノズル本体と分割ノズルを連結して弁を開放状態にした後、弁を介してノズル本体と連通した管材内部の液圧を調整しつつ管材を成形することを特徴とする液圧成形方法。
【請求項２】
成形型の外部で管材の内部に加工液を充填するに際し、液槽内の加工液中に管材を沈めてその内部に加工液を充填し、加工液中で管材の端部に分割ノズルを取付けることを特徴とする請求項１に記載の液圧成形方法。
【請求項３】
管材の内部に加工液を充填し、管材内部の液圧を調整しつつ成形型を用いて管材を所定形状に成形する装置であって、成形型に対して配置した加工液注入用のノズル本体と、成形型の外部で管材の内部に加工液を充填する加工液充填手段と、管材の端部に対して着脱可能な分割ノズルを備え、分割ノズルが、管材の端部に取付けた状態で管材内部を密閉するとともにノズル本体との連結により開放される弁を備えていることを特徴とする液圧成形装置。
【請求項４】
分割ノズルが、軸線方向に沿って加工液の流通路を有するとともに外周部が管材に密着する本体部と、ノズル本体が当接する支持部を有するとともに流通路の途中を開閉する弁と、弁を閉塞方向に付勢する弾性部材を備え、ノズル本体との連結時に同ノズル本体で支持部を押圧することにより弁が開放することを特徴とする請求項３に記載の液圧成形装置。
【請求項５】
１つの管材に取付ける分割ノズルを一組として、これを複数組備えたことを特徴とする請求項３又は４に記載の液圧成形装置。
【請求項６】
加工液充填手段が、加工液を蓄えた液槽を備え、加工液中に管材を沈めてその内部に加工液を充填するとともに加工液中で管材の端部に分割ノズルを取付ける手段であることを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載の液圧成形装置。
【請求項７】
加工液充填手段を構成する液槽が、複数の管材を同時に投入可能な容積を有することを特徴とする請求項６に記載の液圧成形装置。
【請求項８】
成形型の内外に管材を搬送する搬送手段を備えたことを特徴とする請求項３〜７のいずれかに記載の液圧成形装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、管材の内部に加工液を充填した状態にして、成形型を用いて管材を所定形状に成形する液圧成形方法および液圧成形装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の液圧成形としては、例えば図６に示すバルジ機（日刊工業新聞社「パイプ加工法」中村正信著・第１３５頁及び第１３６頁）を用いたものがあった。図示のバルジ機は、素管Ａを成形型１０１にセットして、この素管Ａ及び成形型１０１を型チャックシリンダー１０２でチャックした後、素管シールシリンダ１０３を駆動してシール金具１０４で素管Ａの端部をシールする。その後、油圧ポンプ１０５から素管Ａに低圧油を送り込んで内部の空気を押し出す。そして、素管Ａ内の空気を出し終えると、油圧ポンプ１０５のバルブを閉じて増圧機１０６で増圧した油を素管Ａに送り込み、その圧力で素管Ａを変形させる。この際、必要に応じて、押し込みシリンダ１０７で素管Ａを中央部に押し込むと共に、コントロールカム及び流量調整弁１０８により内圧を調整する。これにより、成形型１０１において素管Ａを所定形状に成形する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したような従来の液圧成形にあっては、素管を成形型にセットしてから素管内に低圧油を充填し、素管内の空気の押し出しが完了してから増圧油を供給して成形を開始するようにしていたため、素管をセットしてから成形が完了するまでの１サイクルあたりの時間が長くなり、生産性の面で好ましくないという問題があった。また、成形時間を短縮して生産性の向上を図るには、例えば油の充填時間を短くすることが考えられるが、この場合には、油を充填するための油圧ポンプの能力等を大きくしなければならず、これにより設備が大型化し且つ設備費が嵩むといった問題があった。
【０００４】
【発明の目的】
本発明は、上記従来の状況に鑑みて成されたもので、管材を液圧によって所定形状に成形するに際し、成形時間を短縮して生産性を高めることができる液圧成形方法および液圧成形装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の液圧成形方法は、管材の内部に加工液を充填し、管材内部の液圧を調整しつつ成形型を用いて管材を所定形状に成形するに際し、成形型に対して配置した加工液注入用のノズル本体と、管材の端部に対して着脱可能であるとともにノズル本体との連結により開放される弁を備えた分割ノズルを用い、成形型の外部で管材の内部に加工液を充填し、この管材の端部に分割ノズルを取付けて管材内部を密閉した後、管材を分割ノズルとともに成形型に投入し、ノズル本体から加工液を噴出させながらノズル本体と分割ノズルを連結して弁を開放状態にした後、弁を介してノズル本体と連通した管材内部の液圧を調整しつつ管材を成形することを特徴としている。
【０００６】
また、本発明の液圧成形装置は、管材の内部に加工液を充填し、管材内部の液圧を調整しつつ成形型を用いて管材を所定形状に成形する装置であって、成形型に対して配置した加工液注入用のノズル本体と、成形型の外部で管材の内部に加工液を充填する加工液充填手段と、管材の端部に対して着脱可能な分割ノズルを備え、分割ノズルが、管材の端部に取付けた状態で管材内部を密閉するとともにノズル本体との連結により開放される弁を備えていることを特徴としている。
【０００７】
なお、上記の液圧成形方法及び液圧成形装置の構成において、管材内部の液圧を調整しつつ成形型を用いて管材を所定形状に成形するには、管材内部の液圧を増大させて管材を成形型に押し付けることで管材を成形する方法、逆に成形型を管材に押し付けることで管材を成形する方法、及び双方を組み合わせた方法を用いることができる。また、管材の端部と分割ノズルとが密着する位置（シール位置）については、管材端面及び／又は管材端部付近の内面等を例示できるが、いずれにしても管材内部を密閉することができれば良く、特に限定されるものではない。
【０００８】
【発明の作用】
本発明の液圧成形方法では、成形型の外部で管材の内部に加工液を充填し、この管材の端部に分割ノズルを取付けて管材内部を密閉した後、管材を分割ノズルとともに成形型に投入する。この際、管材は、加工液の充填とともに内部の空気が押し出され、加工液の充填後には分割ノズルが栓の役割を果たすので、加工液を漏らすことなく成形型まで搬送し得ることとなる。
【０００９】
管材を成形型に投入した後には、ズル本体から加工液を噴出させながらノズル本体と分割ノズルを連結して、分割ノズルの弁を開放状態にする。この際、ノズル本体から加工液を噴出させながらノズル本体と分割ノズルを連結するので、分割ノズルの弁が開いたときに管材内部の加工液が流出することが無く、且つ管材内部への空気の入り込みも防止する。その後、弁を介してノズル本体と連通した管材内部の液圧を調整しつつ管材を成形する。
【００１０】
このように、当該液圧成形方法では、管材内部への加工液の充填と成形型における管材の成形とを分離して行うので、成形型における成形時間が短いものとなり、また、管材の成形を連続的に行う場合には、加工液の充填と管材の成形とを同時進行することが可能であるから、加工液の充填から成形が完了するまでのサイクル時間を短縮し得ることとなる。
【００１１】
また、本発明の液圧成形装置では、成形型の外部に設けた加工液充填手段において、管材の内部に加工液を充填し、この管材の端部に分割ノズルを取付けて管材内部を密閉する。その後、管材を分割ノズルとともに成形型に投入する。この際、管材は、加工液の充填とともに内部の空気が押し出され、加工液の充填後には分割ノズルが栓の役割を果たすので、加工液を漏らすことなく成形型まで搬送し得ることとなる。
【００１２】
次に、成形型において、ズル本体から加工液を噴出させながらノズル本体と分割ノズルを連結して、分割ノズルの弁を開放状態にする。この際、ノズル本体から加工液を噴出させながらノズル本体と分割ノズルを連結するので、分割ノズルの弁が開いたときに管材内部の加工液が流出することが無く、且つ管材内部への空気の入り込みも防止する。その後、弁を介してノズル本体と連通した管材内部の液圧を調整しつつ管材を成形する。
【００１３】
このように、当該液圧成形装置では、加工液充填手段と成形型とが個別に配置してあり、管材内部への加工液の充填と成形型における管材の成形とを分離して個々の場所で行うので、成形型における成形時間が短いものとなり、また、管材の成形を連続的に行う場合には、加工液の充填と管材の成形とを同時進行することが可能であるから、加工液の充填から成形が完了するまでのサイクル時間を短縮し得ることとなる。
【００１４】
【発明の効果】
本発明の液圧成形方法及び液圧成形装置によれば、成形型の外部で予め加工液を充填してから成形型で成形することにより、成形型における成形時間を短縮することができ、管材の成形を連続的に行う場合には、加工液の充填から成形が完了するまでのサイクル時間を大幅に短縮することが可能となり、生産性を高めることができる。
【００１５】
【実施例】
図１は、本発明の液圧成形方法及び液圧成形装置の一実施例を説明する図である。この実施例では、例えば断面円形の管材Ｗを用い、その中間部を膨張させた状態に成形する場合を示している。
【００１６】
図１に示す液圧成形装置は、成形機１と加工液２を蓄えた液槽３とを並べて設置すると共に、液槽３の片側に、成形機１の内外に管材Ｗを搬送するための搬送手段として、多軸制御型のハンドリングロボットである搬入側ロボット４が設置してある。また、とくに図１（ｄ）に示すように、成形機１を間にして液槽３の反対側には、成形後の管材Ｗを受ける搬出台５が設置してあり、この搬出台５の片側に、ハンドリングロボットである搬出側ロボット６が設置してある。
【００１７】
成形機１は、複数の型７Ａ，７Ｂから成る成形型７を備えると共に、成形型７に対して加工液注入用のノズル本体８を備えている。成形型７は、図示しない駆動機構により各型７Ａ，７Ｂを開閉すると共に、各型７Ａ，７Ｂの間で管材Ｗの成形空間を形成する。ノズル本体８は、成形型７にセットした管材Ｗに対して、その両端部に夫々対向するように配置してあり、油圧シリンダ等で構成した駆動手段９によって管材端部に向けて進退可能であると共に、とくに図１（ｃ）に示す加工液の供給源１０に接続してある。
【００１８】
液槽２は、成形型７の外部で管材Ｗの内部に加工液２を充填する加工液充填手段を構成するものであって、その内部に、管材Ｗを位置決めするための治具１１と、位置決めした管材Ｗの両端部に夫々対向して配置した分割ノズル１２，１２と、各分割ノズル１２の取付け手段１３，１３を備えており、治具１１、分割ノズル１２及び取付け手段１３を全て加工液２中に没した状態にしている。なお、加工液は、例えば油であるが、水等を用いることもできる。
【００１９】
分割ノズル１２は、管材Ｗの端部に対して着脱可能であって、管材Ｗの端部に取付けた状態で管材内部を密閉すると共に、ノズル本体８との連結により開放される弁を備えている。
【００２０】
より詳しくは、分割ノズル１２は、図２（ａ）に示すように、軸線方向に沿って加工液の流通路１４を有するとともに外周部が管材Ｗに密着する本体部１５を備えている。本体部１５は、その外周部に、先端側（図２中で左側）に向けて漸次径小となるテーパ面１５Ａを有しており、先端部を管材内部に挿入した状態において、テーパ面１５Ａの中間で管材端部に密着する。また、流通路１４の中間には、環状の内向きフランジによって弁座１６が形成してあり、この弁座１６には、流通路１４の一部である開口部１７を開閉する弁１８が設けてある。
【００２１】
弁１８は、分割ノズル１２の先端側から弁座１６の開口部１７を閉塞すると共に、分割ノズル１２の基端側に突出する軸部１９を介して支持部２０が一体的に設けてあり、弁座１６と支持部２０との間に介装した弾性部材２１によって
常に閉塞方向に付勢され、開口部１７の閉塞状態を維持している。また、支持部２０は、流通路１４の内面に沿って摺動可能な円形のプレートであり、加工液２を流通させるために、図２（ｃ）に示すような複数の円形の孔２０Ａや、図２（ｄ）に示すような複数の扇形の孔２０Ｂなどの適宜形状の孔が形成してある。
【００２２】
上記の分割ノズル１２は、ノズル本体８との連結過程においてノズル本体８の先端部が支持部２０に当接し、その後、完全な連結状態に至る間に、弾性部材２１を圧縮しつつ支持部２０が押圧されて、図２（ｂ）に示すように弁１８が開放状態となる。これにより、分割ノズル１２の流通路１４を介して、管材Ｗの内部とノズル本体８の流路８Ａとが連通する。
【００２３】
分割ノズル１２の取付け手段１３は、例えば、分割ノズル１２の基端部に係脱する手段と、係脱手段を進退駆動するシリンダ等で構成してある。また、搬出台５は、管材Ｗの両端部に対向する位置に、分割ノズル１２の取外し手段２２，２２を備えている。この取外し手段２２は、取付け手段１３と同様に、分割ノズル１２の基端部に係脱する手段と、係脱手段を進退駆動するシリンダ等で構成してある。
【００２４】
上記の構成を備えた液圧成形装置を用いて管材Ｗの液圧成形を行うには、図１（ａ）に示すように、液槽３内の治具１１に管材Ｗをセットする。すなわち、液槽２の加工液２中に管材Ｗを沈めてその内部に加工液を充填する。そして、図１（ｂ）に示すように、加工液２中で管材Ｗの両端部に分割ノズル１２，１２を取付けて管材内部を密閉した後、搬入側ロボット４により、液槽３内の管材Ｗを分割ノズル１２とともに成形型７に投入する。この際、分割ノズル１２は、そのテーパ面１５Ａで管材端部を押し広げるようにして、テーパ面１５Ａと管材Ｗの端部内面とを全周にわたって密着させるようにしても良い。
【００２５】
このとき、当該液圧成形方法では、管材Ｗを加工液２中に沈めることから、例えばノズル等を用いて加工液を充填する場合に比べて、ノズルよりも明らかに大きい開口端部から加工液が充填されることとなり、これにより空気の巻き込みを殆ど発生させることなく加工液２を速やかに充填することができる。また、加工液２の充填後には、管材Ｗの端部が分割ノズル１２によりシールされ、分割ノズル１２は弁１８の閉塞状態を維持しているので、加工液２を漏らすことなく管材Ｗを成形型７まで搬送し得ることとなる。
【００２６】
次に、管材Ｗを成形型７に投入した後には、図１（ｃ）に示すように、ノズル本体８から加工液２を噴出させながらノズル本体８と分割ノズル１２を連結し、これにより、図２（ｂ）に示す如く分割ノズル１２の弁１８を開放状態にする。このようにノズル本体８から加工液２を噴出させながら分割ノズル１２との連結を行うことにより、分割ノズル１２の弁１８が開いたときに管材内部の加工液２が流出するような事態を防止することができ、且つ管材内部への空気の入り込みも防止することができる。
【００２７】
その後、当該液圧成形方法では、成形機１において、弁１８を介してノズル本体８と連通した管材内部の液圧を調整しつつ管材Ｗを成形する。また、成形時には、液槽３内に次の管材Ｗと分割ノズル１２をセットする。したがって、分割ノズル１２は、１つの管材Ｗに取付ける２個を１組として複数組用意してあり、管材Ｗの連続的な成形に対応し得るようにしている。この液槽３内への管材Ｗ及び分割ノズル１２の搬入も搬入側ロボット４で行うことができる。
【００２８】
さらに、成形が完了した管材Ｗは、図１（ｄ）に示すように、搬出側ロボット６により成形型７から搬出台５に搬送され、取外し手段２２により分割ノズル１２が取外される。取外した分割ノズル１２は液槽３側に搬送する。また、搬出台５において管材Ｗ内から流出した加工液２は、例えばポンプ２３Ａを備えた循環系２３によって液槽２に戻すことができる。
【００２９】
ここで、図３には、従来における液圧成形のフロー（ａ）と本発明の液圧成形のフロー（ｂ）を示す。従来の液圧成形では、ステップＳ１０１において管材を成形型にセットし、ステップＳ１０２において成形型のノズルを管材に挿入して加工液の充填を開始し、ステップＳ１０３において管材内部の空気を抜き、ステップＳ１０４において成形を行い、ステップＳ１０５において成形後の管材の取出しを行う。すなわち、従来の液圧成形では、成形型に管材をセットしてから、加工液の充填、空気抜きおよび成形を行っている。
【００３０】
これに対して、本発明の液圧成形では、加工液の充填工程ＳＡとして、ステップＳ１において成形型７の外部で管材Ｗに加工液２を充填し、ステップＳ２において分割ノズル１２で管材端部をシールする。そして、管材Ｗとともに分割ノズル１２を成形型７に投入した後、成形工程ＳＢとして、ステップＳ３において分割ノズル１２にノズル本体８を連結し、ステップＳ４において成形を行い、ステップＳ５において成形後の管材Ｗの取出しを行う。
【００３１】
このように、本発明の液圧成形方法では、管材内部への加工液２の充填と成形型７における管材Ｗの成形とを分離して個別に行うので、成形型７における成形時間が短いものとなる。また、管材Ｗの成形を連続的に行う場合には、加工液２の充填と管材Ｗの成形とを同時進行することが可能であるから、加工液２の充填から成形が完了するまでのサイクル時間を短縮することができ、生産性を高めることができる。
【００３２】
さらに、当該液圧成形方法及び液圧成形装置では、成形の前工程として管材Ｗを液槽３の加工液２中に沈めることから、加工液充填用のポンプ類を一切必要とせずに、管材内部の空気を排出しつつ加工液２を速やかに充填することができ、これにより設備の小型化や設備費の低減にも貢献し得るものとなる。
【００３３】
図４は、本発明の液圧成形方法の他の実施例を説明する図である。なお、先の実施例と同一の構成部位は、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００３４】
この実施例では、図４（ａ）に示すように管材Ｗに加工液２を充填し、図４（ｂ）に示すように管材Ｗの両端部に分割ノズル１２を取付け、図４（ｃ）に示すように成形型７に投入した管材Ｗの分割ノズル１２にノズル本体８を連結した段階において、液槽３で次の管材Ｗへの加工液２の充填を開始する。
【００３５】
そして、図４（ｄ）に示すように、成形型７において先の管材Ｗの成形が完了するまでに、次の管材Ｗの両端部に分割ノズル１２の取付けを完了し、その後、図４（ｅ）に示すように、成形後の管材Ｗを搬出台５に搬出すると共に、次の管材Ｗを成形型７に投入し、液槽３内にはさらに次の管材Ｗをセットする。
【００３６】
このようにして、管材Ｗへの加工液２の充填及び分割ノズル１２の取付け、成形型７による管材Ｗの成形、並びに成形後の管材Ｗの搬出及び分割ノズル１２の取外しの各工程を夫々進行させることにより、サイクル時間のさらなる短縮化を実現することができ、生産性をより一層高めることができる。なお、搬送手段としては、多軸制御型のハンドリングロボットに限らず、例えば成形形７の開閉に連動する搬送装置であれば良い。
【００３７】
図５は、本発明の液圧成形装置のさらに他の実施例を説明する図である。この実施例における液圧成形装置は、加工液充填手段を構成する液槽３が、複数の管材Ｗを同時に投入可能な容積を有するものとなっている。図示の液槽３内には、３箇所に、１組の治具１１と、一対の分割ノズル１２及び取付け手段１３が夫々配置してあり、３本の管材３に対して加工液２の充填と分割ノズル１２の取付けを同時に行うことができる。
【００３８】
この実施例によれば、先の実施例と同様の効果を得ることができるうえに、加工液２を充填して分割ノズル１２で密閉した管材Ｗを予め多く用意しておくことができるので、サイクル時間のさらなる短縮化を実現し、生産性のさらなる向上を実現することができる。なお、投入可能な管材Ｗの数は、当然のことながら３本以外にすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液圧成形方法及び液圧成形装置の一実施例を工程順に示す各々説明図（ａ）〜（ｄ）である。
【図２】分割ノズルとノズル本体の連結前の状態を示す断面図（ａ）、連結後の状態を示す断面図（ｂ）、支持部の一例を示す正面図（ｃ）及び支持部の他の例を示す正面図（ｄ）である。
【図３】従来の液圧成形工程を示すフローチャート（ａ）及び本発明の液圧成形工程を示すフローチャート（ｂ）である。
【図４】本発明の液圧成形方法の他の実施例を工程順に示す各々説明図（ａ）〜（ｅ）である。
【図５】本発明の液圧成形装置の他の実施例を示す説明図である。
【図６】従来の液圧成形に用いるバルジ機を説明する断面図である。
【符号の説明】
Ｗ　　　管材
２　　　加工液
３　　　液槽（加工液充填手段）
４　　　搬入側ロボット（搬送手段）
６　　　搬出側ロボット（搬送手段）
７　　　成形型
８　　　ノズル本体
１２　　分割ノズル
１４　　流通路
１５　　本体部
１８　　弁
２０　　支持部
２１　　弾性部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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