(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
肉厚ｔ＝１．０ｍｍ以下で肉厚／パイプ外径（ｔ／Ｄ）＝１．３％以下の薄肉鋼管用のハイドロフォーム用シール装置に於いて、押しこみ具外筒（５）の中心部に、先端が前記押しこみ具外筒（５）より突出した内面シール拡張用シリンダー（３）を設け、前記押しこみ具外筒（５）の先端に前記内面シール拡張用シリンダー（３）の外周を包囲する樹脂シール部（２ａ）と，前記内面シール拡張用シリンダー（３）を引き込むことにより、前記樹脂シール部（２ａ）の外周が張り出して該薄肉鋼管（１）の内周面と面接触を行うようにテーパーのついた押さえ金具（２ｂ）を前記樹脂シール部（２ａ）の前方の前記内面シール拡張用シリンダーの外周に設置し、かつ、高圧ポート（４）は、前記内面シール拡張用シリンダー（３）の中心軸を貫通し、前記押し込み具外筒（５）に分岐する加工用内圧シリンダー用ポート（６ａ）と、その後方に前記加工用内圧シリンダー用ポート（６ａ）と同一受圧面積以上となる加工用内圧ポート（６ｂ）を配置したことを特徴とする薄肉鋼管用のハイドロフォーム用シール装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は低圧から高圧まで安定して、シールを行う薄肉管のハイドロフォーム用シール装置に関するものである。
本発明は肉厚ｔ＝１．０ｍｍ、肉厚／パイプ外径（ｔ／Ｄ）＝１．３％以下の従来のメタルシールではシールができない薄肉鋼管用のハイドロフォーム用シールに適する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の金属管のハイドロフォーム用シールは、メタルシールあるいは、先端に樹脂を取りつけたセルフロックシールを用いて、成形をおこなっている。
しかしながら、メタルシールでは押し込み力により、管端での塑性変形によりシールを行うが、管肉厚が薄いことにより管の挫屈が発生し、シールができない。また、樹脂を先端に取り付けたものでは、樹脂のサイズが管内径より大きいことが必要で、管の端面にて樹脂シールが破損し、使用回数が少ないという問題がある。
特に肉厚ｔ＝０．８ｍｍ以下で肉厚／パイプ外径（ｔ／Ｄ）＜１．３％の薄肉鋼管はほとんど安定したハイドロフォーム加工が行われていないのは上記の従来技術の成形限界を超える領域と言ってよい。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来のシール装置では加工が安定してできないような薄肉管のハイドロフォーム成形を可能にするシール装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明の要旨とするところは
肉厚ｔ＝１．０ｍｍ以下で肉厚／パイプ外径（ｔ／Ｄ）＝１．３％以下の薄肉鋼管用のハイドロフォーム用シール装置に於いて、押しこみ具外筒（５）の中心部に、先端が前記押しこみ具外筒（５）より突出した内面シール拡張用シリンダー（３）を設け、前記押しこみ具外筒（５）の先端に前記内面シール拡張用シリンダー（３）の外周を包囲する樹脂シール部（２ａ）と，前記内面シール拡張用シリンダー（３）を引き込むことにより、前記樹脂シール部（２ａ）の外周が張り出して該薄肉鋼管（１）の内周面と面接触を行うようにテーパーのついた押さえ金具（２ｂ）を前記樹脂シール部（２ａ）の前方の前記内面シール拡張用シリンダーの外周に設置し、かつ、高圧ポート（４）は、前記内面シール拡張用シリンダー（３）の中心軸を貫通し、前記押し込み具外筒（５）に分岐する加工用内圧シリンダー用ポート（６ａ）と、その後方に前記加工用内圧シリンダー用ポート（６ａ）と同一受圧面積以上となる加工用内圧ポート（６ｂ）を配置したことを特徴とする薄肉鋼管用のハイドロフォーム用シール装置。
にある。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明を詳細に説明する。
図１に本発明の実施例のシール装置の断面図を示す。
ハイドロフォーム加工の際に、押しこみシリンダーの先端に取りつけられる押し込み具外筒５の中心部に（同軸に）内面シール拡張用シリンダー３を持ち、押し込み具外筒５の先端に薄肉鋼管１の内面に接触シールさせるための樹脂シール部２ａを設け、内面シール拡張用シリンダー３を引き込むことにより、樹脂シール部２ａが外周方向に張り出し薄肉鋼管内面をシールするようにテーパーのついた押さえ金具２ｂを樹脂シール部２ａの前方の内面シール拡張用シリンダー３の外周に設置し、成形用の高圧ポート４は内面シール拡張用シリンダー３の中心軸を貫通し、押しこみ具外筒５に分岐する加工用内圧シリンダー用ポート６ａと，その後方に同一受圧面積となるように加工用内圧ポート６ｂが配置され、成形圧力によって、シール接触圧は変化することがない構造とする。
樹脂シール部２ａは弾性変形能を有することが必要であり、テフロン、ポリプロピレン、ポリウレタン、ＰＴＦＥフッ素樹脂等を使用することが好ましい。
【０００６】
また、加工用内圧シリンダー用ポート６ａと加工用内圧ポート６ｂを設ける理由は、成形内圧によりシールを行う、引き込みシリンダーへの保持力に影響がないようにするためであり、高圧ポート４より注入された高圧の成形用水は加工用内圧ポート６ｂ，加工用内圧シリンダー用ポート６ａを経由して、内面シール拡張用シリンダー３の先端近傍でシリンダーシール冶具９によりシールされた部分まで通じている。
【０００７】
動作の説明をおこなうと、薄肉鋼管１に押しこみ具外筒５の先端を挿入し、シリンダ構造ロッドポート８に圧を加えることにより、内面シール拡張用シリンダー３は後退し薄肉鋼管内面とテーパーを有した押さえ金具２ｂを介して樹脂シール部２ａを外周方向に貼り出させ、薄肉鋼管内面に密着させシールする（図２）。
その後、成形用の高圧ポート４に対して、エマルジョンやソリブル油を混ぜた成形用水を注入する。所定の押しこみ量を押し込みシリンダーにより付与しハイドロフォーム成形を行う。
シール接触圧は後方のシリンダ構造ロッド側の圧力により制御できる。
また、加工終了後、成形圧が低下したのち、シリンダ構造ヘッドポート７に圧を加えることにより、接触を外すことができ（図３）、最後、押しこみ具外筒５を動かすことにより、樹脂シール部２ａを鋼管から外す工程となる。
【０００８】
また、前記押し込み具外筒５に分岐する加工用内圧シリンダー用ポート６ａは高圧ポート４と独立とし、高圧ポート４は前記内面シール拡張用シリンダー３の中心軸を貫通し、その後方にシリンダロッドの面積と同一受圧面積以上の加工用内圧ポート６ｂを配置することにより、成形圧によりシリンダーが引き込まれることによりシール接触圧が余分に高くなる拡大されることを防ぐ構造をとることも可能である。
【０００９】
【実施例】
表１に従来法（比較例）と図１〜３に示す本発明例の装置を用いて成形した円筒形状に拡管ハイドロフォーム成形した場合の結果を示す。
パイプ外径Ｄ＝６０．５ｍｍ  肉厚ｔは０．６ｍｍ、０．８ｍｍ、１．６ｍｍ、２．０ｍｍの成形をした場合の拡管成形結果を示す。
押しこみ量は左右軸でそれぞれ１５ｍｍとし、拡管率（加工前外径／加工後外径×１００％）は１２５％としたハイドロフォーム成形を行った。従来法は先端冶具に鋼管外径と同径で，断面が溝状の形状を有するメタルシールを用いた。
【表１】
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【００１０】
本発明例では先端樹脂シール部にはポリプロピレンを用いて外径は肉厚ｔ、パイプ径Ｄとすると、Ｄ−２×ｔ−０．３ｍｍとして鋼管との接触しない径を用いた。また、加工用内圧シリンダー用ポート６ａと加工用内圧ポート６ｂは同一受圧面積とした。
従来法ではｔ＝２．０、１．６ｍｍは成形はできたが、ｔ＝０．６、０．８ｍｍの薄肉材は成形水の漏れにより、鋼管が挫屈しまったく拡管成形ができなかった。
樹脂の前方部には更に押さえ金具２ｂの外周部の損傷を防ぐために、テーパー状の金具１０を装着することにより（図４参照）、真円度の悪い薄肉鋼管にも、樹脂シール部の寿命を伸ばすことが可能になる。
【００１１】
また、テーパー状の金具１０は、図１〜３に示すように、押さえ金具２ｂの外径より小さくしても成形用水の圧力により押さえ金具２ｂを介して樹脂シール部２ａのシールを強化する効果も得られるので設置することが好ましい。
更に、図４に示すようにテーパー状の金具１０の外径が、押さえ金具２ｂの外径と実質的に等しい場合でも、テーパー状の金具１０に押さえ金具２ｂに通じる貫通孔を設ければ、同様に押さえ金具２ｂを介して樹脂シール部２ａのシールを強化する効果も得られる。
高圧側の圧力は  １５０ＭＰａでも成形水の漏れはみとめられなかった。
【００１２】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明は薄肉管の成形内圧のもれを防止し、安定したハイドロフォームの成形加工を可能とする、シール装置を提供するものとして、工業上有益な効果をもたらし得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例である装置の初期状態を説明する断面図である
【図２】本発明の実施例である装置のシール状態を説明する断面図である
【図３】本発明の実施例である装置のシール脱着後の状態を説明する断面図である
【図４】テーパー状の金具を装着した本発明の別の装置を説明する断面図である
【符号の説明】
１    薄肉鋼管
２ａ  樹脂シール部
２ｂ  押さえ金具
３    内面シール拡張用シリンダー
４    高圧ポート
５    押しこみ具外筒
６ａ    加工用内圧シリンダー用ポート
６ｂ      加工用内圧ポート
７      シリンダー構造ヘッドポート
８      シリンダ構造ロッドポート
９    シリンダーシール冶具
１０管端矯正テーパー冶具
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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