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Patent Searching and Data


Title:
PIPE SHAPING METHOD
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/078158
Kind Code:
A1
Abstract:
A method of accurately shaping the inner surface of a pipe. A pipe (3) is set in a shaping die (4), and an elastic tube (5) is inserted into the pipe (3). Then, pressurized fluid, such as oil, is supplied into the elastic tube (5) inserted in the pipe (3). This inflates the elastic tube (5) radially outward, causing a shaping projection (7) to plastically deform a part of the pipe (3) to form a rib (3a).

Inventors:
YAMAGUCHI TAKASHI (JP)
MINAKUCHI HIROSHI (JP)
Application Number:
PCT/JP2008/003742
Publication Date:
June 25, 2009
Filing Date:
December 12, 2008
Export Citation:
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Assignee:
K & I INC (JP)
MINAKUCHI LAB (JP)
LIFE TECHNOLOGY RES INST INC (JP)
YAMAGUCHI TAKASHI (JP)
MINAKUCHI HIROSHI (JP)
International Classes:
B21D26/02; B21D22/10; B21D41/02
Foreign References:
JPH04224025A1992-08-13
JPS4933874A1974-03-28
JPH1085844A1998-04-07
JPS5326253A1978-03-10
Attorney, Agent or Firm:
KOYAMA, Yuu (3-3-2 Kasumigasek, Chiyoda-ku Tokyo 13, JP)
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Claims:
金属製パイプを成形型内にセットし、次いで前記金属性パイプの内側に、内部に流体が供給される空間が形成され且つ外周面に成形用凸部が形成された弾性材からなるチューブを挿入し、前記チューブの空間に圧力流体を供給することで前記チューブを膨張させ、前記金属性パイプの一部を前記成形用凸部の形状に倣って成形することを特徴とするパイプの成形方法。
金属製パイプの外側を成形部分を外してクランパーで保持し、次いで前記金属性パイプの内側に、内部に流体が供給される空間が形成され且つ外周面に成形用凸部が形成された弾性材からなるチューブを挿入し、前記チューブの空間に圧力流体を供給することで前記チューブを膨張させ、前記金属性パイプの一部を前記成形用凸部の形状に倣って成形することを特徴とするパイプの成形方法。
金属性パイプの内側に、内部に流体が供給される空間が形成され且つ外周面に成形用または穴明用の凹部が形成された弾性材からなるチューブを挿入し、前記チューブの空間に圧力流体を供給することで前記金属性パイプに内側から圧力を加え、この状態で前記金属性パイプの外側から金型またはポンチにより前記チューブの成形用または穴明用の凹部に対応する部分を成形または穴明けすることを特徴とするパイプの成形方法。
Description:
パイプの成形方法

 本発明は、炭素鋼、ステンレス、アルミ ウム、銅、真鍮或いは各種合金からなる金 製パイプの成形方法に関する。

 パイプ材(筒体)を内側から成形する方法 して従来からバルジ成形あるいはハイドロ ォーミング(非特許文献1)が知られている。 の成形法は図17(A)に示すように、金型100にセ ットしたパイプ101に高圧の液体を充填しなが ら、同図(b)に示すように左右のピストン102、 102を前進させてパイプ材101の両端を圧縮し、 金型に形成された凹部103に倣うように成形す る方法である。

 前記バルジ成形にあっては油圧シール構 が必要になるので、構造が複雑になる。こ を解消するため特許文献1~3に開示されるポ ウレタンエラストマーなどのゴムを雄型(ポ ンチ)とした成形法が提案されている。この 法は金型内にパイプ材をセットし、このパ プ材内に前記雄型を挿入し、次いで雄型を 圧して雄型を径方向に膨張させ、パイプ材 一部を金型のキャビティ(凹部)に沿うように 成形するようにしている。特に特許文献1に 中心部にエア抜き用の貫通孔を形成した弾 ポンチが示されている。

Google検索:日工産業株式会社ホームペー 「バルジ成形とは」

特開昭61-027124号公報

特開平3-094927号公報

特開2000-210738号公報

 バルジ成形にあっては、パイプ材の内側 に液体(油)が付着するため、後工程で筒体 側面を洗浄しなければならない。また、特 文献1~3に開示されるポリウレタンエラスト ーなどの弾性体を加圧する方法では、短尺 パイプ材しか成形できず長尺のパイプ材を 形することはできず、応用範囲が狭い。

 また、バルジ成形および特許文献1~3に開示 れる方法のいずれもパイプ材の内側面の角 の形状はパイプ材の外側面が当接する金型 角部に依存するため、直接的に筒体の内側 の角部の形状をコントロールできない。即 、図18は図17(B)の要部拡大図であり、パイプ 材の内側面の角部E1の形状は金型の角部E2に 存するため、仮に角部E1の形状としてシャー プな形状が要求されてもパイプ材に厚みがあ るため金型の角部E2以上にシャープにするこ ができない。
 更に、筒体に凹部(溝)や穴を形成する場合 、前記したバルジ成形や特許文献1~3に開示 れる方法は適用できない。

 上記課題を解決するため請求項1に係るパ イプの成形方法は、金属製パイプを成形型内 にセットし、次いで前記金属性パイプの内側 に、内部に流体が供給される空間が形成され 且つ外周面に成形用凸部が形成された弾性材 からなるチューブを挿入し、前記チューブの 空間に圧力流体を供給することで前記チュー ブを膨張させ、前記金属性パイプの一部を前 記成形用凸部の形状に倣って成形するように した。

 また請求項2に係るパイプの成形方法は、 金属製パイプの外側を成形部分を外してクラ ンパーで保持し、次いで前記金属性パイプの 内側に、内部に流体が供給される空間が形成 され且つ外周面に成形用凸部が形成された弾 性材からなるチューブを挿入し、前記チュー ブの空間に圧力流体を供給することで前記チ ューブを膨張させ、前記金属性パイプの一部 を前記成形用凸部の形状に倣って成形するよ うにした。

 また請求項3に係るパイプの成形方法は、 金属性パイプの内側に、内部に流体が供給さ れる空間が形成され且つ外周面に成形用また は穴明用の凹部が形成された弾性材からなる チューブを挿入し、前記チューブの空間に圧 力流体を供給することで前記金属性パイプに 内側から圧力を加え、この状態で前記金属性 パイプの外側から金型またはポンチにより前 記チューブの成形用または穴明用の凹部に対 応する部分を成形または穴明けするようにし た。

 本発明に係るパイプの成形方法によれば 長尺のパイプであっても、またある程度曲 っているパイプであっても、外周面に凸部 いは凹部(穴)を成形できる。しかもパイプ 面に液体(油)が付着することがないので、後 工程で洗浄する必要がない。

 また本発明によれば、パイプの外周面よ も内周面の形状に正確さが要求されるパイ 、例えば燃料供給パイプ、雌ネジ部を備え キャップ或いはカテーテルなどにおいて設 通りの形状が得られる。

本発明に係る成形法を適用したパイプ 斜視図 (A)~(C)は本発明に係る成形法を工程順に 説明した図 (A)及び(B)は弾性体からなるチューブの 部を示した図 図2(C)の円で囲った部分の拡大図 (A)及び(B)は別実施例に係る成形法を工 順に説明した図 (A)及び(B)は別実施例に係る成形法を工 順に説明した図 (A)及び(B)は別実施例に係る成形法を工 順に説明した図 LED照明器具の外観を示す斜視図 LED照明器具の下面図 LEDを取付けたプレートと外側ケースと の関係を示す分解斜視図 LED照明器具の内部の回路構成を説明し た図 (a)、(b)は外側ケース20を成形する方法 説明した図 (a)、(b)は外側ケース20を成形する別の 明を示した図 別実施例に係るLED照明器具の外観図 (a)、(b)は別実施例に係るLED照明器具の 成形方法を説明した図 別実施例に係るLED照明器具の外観図 (A)及び(B)は従来のバルジ成形を説明し た図 図17(B)の円で囲った部分の拡大図

符号の説明

 1…ステアリングハンガービーム、2…大 パイプ、3…小径パイプ、3a…周方向のリブ 3b…長さ方向のリブ、3c…溝、4…成形型、4a 凹部、4b…凸部、5…弾性チューブ、6…流体 が供給される空間、7…成形用凸部、8…キャ プ、9…クランパー、10…凹部、11…ポンチ 20…LED照明器具の外側ケース、21…ソケット 22…金型、22a…成形面の凹凸部、22b…金型 側の成形面、23…金属パイプ、24…弾性チュ ブ、24a…外側面の成形用凹凸部、25…弾性 ューブの内側の流体が供給される空間、26… ロッド、27…LEDを取付けたプレート、27a…凹 部、E1、E2…角部。

 以下に本発明の好適な実施例を添付図面 基づいて説明する。図1は本発明に係る成形 法によって得られたパイプ材としてのステア リングハンガービームの斜視図であり、ステ アリングハンガービーム1はドライバー(運転 席)側に配置される大径パイプ2とのアシス ント(助手席)側に配置される小径パイプ3と らなり、厚さ1.2mmのステンレス製パイプを成 形してなる。

 前記小径パイプ3には周方向のリブ3a、長 方向のリブ3bが一体的に成形されている。 に、上記リブの成形方法を図2(A)~(C)に基づい て説明する。

 先ず図2(A)に示すように成形型4内にパイ 3をセットする。成形型4には成形用凹部4aが 成されている。そして、このパイプ3内に弾 性チューブ5を挿入する。この弾性チューブ5 ショアA硬度80~120のウレタンゴムなどによっ て構成されている。この弾性チューブ5の内 には流体が供給される空間6が形成され、外 面には成形用凸部7が形成され、更に弾性チ ューブ5の一端はオイルなどの圧力流体供給 につながり、他端は図3(A)に示すように一体 に閉塞されるか、(B)に示すようにキャップ8 にて閉塞されている。

 次いで、図2(B)に示すように、パイプ3内 挿入した弾性チューブ5内に油などの圧力流 を供給する。圧力としては1~20MPa程度とする 。すると、図2(C)に示すように、弾性チュー 5が径方向外側に膨張し、成形用凸部7によっ てパイプ3の一部が塑性変形してリブ3aとなる 。

 ここで、図4は図2(C)の要部の拡大図であ 、本発明にあってはパイプ3の内側面が直接 性チューブ5からの力を受けて変形するため 、角部の形状を鋭角にすることができる。即 ち、従来法を説明した図18と比較すると、従 にあっては角部E1の形状を成形型の角部E2以 上にシャープにすることができなかったが、 本発明にあっては図に示すように、角部E1の 状を角部E2以上にシャープにすることがで る。

 図5~図7は別実施例に係る成形法を工程順に 明した図であり、このうち図5に示す別実施 例は、図5(A)に示すようにクランパー9によっ パイプ3の外側を成形部分を外して保持し、 次いで弾性チューブ5内に油などの圧力流体 供給する。すると、図5(B)に示すようにクラ パー9によって把持されていない部分が弾性 チューブ5の周面に設けた成形用凸部7によっ 成形される。
 この実施例は大掛かりな成形型を用意しな ても済むため、特に長尺パイプを成形する 合には有利になる。

 図6に示す別実施例は、パイプ3に溝を成 する例であり、図6(A)に示すように、凸部4b 有する成形型4内にパイプ3をセットし、この パイプ3内に凹部10を設けた弾性チューブ5を 入し、この後図6(B)に示すように、弾性チュ ブ5内に油などの圧力流体を供給して弾性チ ューブ5を膨張させ、パイプ3に内側から圧力 加えた状態で凸部4bと凹部10との間で溝3cを 形する。

 図7に示す別実施例は、パイプ3の一部に穴 明ける場合であり、この実施例にあっては 7(A)に示すように、パイプ3内に凹部10を設け 弾性チューブ5を挿入し、この後図6(B)に示 ように、弾性チューブ5内に油などの圧力流 を供給して弾性チューブ5を膨張させ、パイ プ3に内側から圧力を加えた状態で、ポンチ11 によって穴を打ち抜く。
 この実施例にあっては、凹部10廻りの部分 パイプ3を受けているので、穴の周囲がきれ に仕上がる。

 図8~図16は本発明に係るパイプの成形方法を LED照明器具の外側ケースの成形に応用した例 を示す。
 図8はLED照明器具の外観を示す斜視図、図9 LED照明器具の下面図、図10はLEDを取付けたプ レートと外側ケースとの関係を示す分解斜視 図、図11はLED照明器具の内部の回路構成を説 した図であり、LED照明器具はアルミニウム どの金属製パイプを成形した外側ケース20 内側に、ソケット21を配置し、このソケット 21を介して給電される4個のLED1~4をLED照明器具 の下面に取付けている。

 外側ケース20は多数の凹凸を連続するこ で放熱効果を高めている。斯かる形状の外 ケース20を成形するには、図12(a)に示すよう 、成形面に凹凸部21aを連続して形成してい 金型22内に金属パイプ23を配置し、この金属 パイプ23の内側に、外側面に成形用凹凸部23a 連続して形成している弾性チューブ24を配 し、弾性チューブ24の内側の流体が供給され る空間25にエアまたはオイルを供給する。

 すると、弾性チューブ24は膨張し、弾性 ューブ24の外側面に設けた成形用凹凸部23aが 金型22内側の凹凸部21aに嵌り込み、凹凸部21a 凹凸部23a間で金属パイプ23が成形され外側 ース20となる。

 上記の方法で外側ケース20が成形された らば、図10に示すようにLED22を取付けた金属 レート27を外側ケース20の一端の開口部内側 にはめ込み溶接する。

 図10に示す金属プレート27の外周には外側 ケース20の凹凸部に嵌り込む凹凸部27aを形成 、金属プレート27と外側ケース20との接触面 積を大きくして伝熱効果を高めている。尚、 金属プレート27の外周に凹凸部27aを形成しな ても溶接の肉盛りを厚くすることで接触面 は大きくなるので、金属プレート27の形状 単純な円形にしてもよい。

 図11は外側ケース20内に収納される回路の 構成図であり、本実施例にあっては、商用電 源101は使われる地域に対応したAC電源で、例 ば日本では交流100Vとなる。この商用電源101 には高周波ノイズが含まれる場合があるので 、ふたつのチョークコイル102、102を使って主 に交流電源ケーブルからのノイズを除去する 。

 前記交流電源ケーブルからのノイズとし まずケーブルを伝導するノイズ、すなわち 音端子電圧が問題となる。電源ケーブルは 源電流が往復する一対のラインが近接して 置されているため、30MHz以上のノーマルモ ド成分による放射雑音は小さく、ほとんど 1MHz以下のコモンモード成分であると思われ 。そのため、スイッチング電源における電 ケーブルの放射雑音対策では、コモンモー ノイズの対策が重要ポイントとなる。

 ふたつのチョークコイル102、102を通過し 交流電源は、交流電源雑音防用コンデンサ1 04によって交流電源ケーブルからの雑音を防 。交流電源雑防用コンデンサ104としては、 度特性の優れた電源雑音防用フィルム・コ デンサやメタライズド・ポリエステル・コ デンサを使うことができる。

 交流電源雑防用コンデンサ104によって電 雑音の除去された交流電源は、変圧トラン 105によって商用電源電圧から所定の交流電 に降圧される。例えば最終的に直流12Vdcを る回路であれば、電圧変動などを考慮して 流12Vac(実効値)に降圧する。降圧された交流 源は、4個のダイオードを組み合わせたブリ ッジ型全整流回路106によって交流を直流化し た後に、平滑コンデンサ107を使ってリップル を除去する。

 平滑コンデンサ107の電気容量値は、負荷 流が1Aに対して1000~2000μFを使うのが通例な で、500mA程度の場合1000μFが適当と考えられ 。また、平滑コンデンサ106の耐圧は、交流 圧の実効値12Vに対してピーク値(実効値の1.4 )以上のものが必要なので25V又は50Vの電解コ ンデンサを使うことができる。

 平滑コンデンサ107で整流された直流は約1 7Vdcあるが不安定なので、電圧制御手段とし 、例えば三端子レギュレーラなどの電圧レ ュレータ108によって電圧を12Vdcに安定化する と共に、突入電流を阻止するために電流制限 機能を持たせてLEDの長寿命化を図っている。

 前記電流制限機能を実現する手段として 例えばローム社のICP-S0.5などの過電流保護 子を使うことが出来る。これにより、端子11 1aと111bの間に500mA以上の電流が流れようとす と3Aの突入電流が流れようとすると30m秒以 に定格の500mAに電流値を制限するのでLEDの劣 化を遅延させることができる。

 電圧レギュレータ108に三端子レギュレー を使う場合には、リップル除去用の電解コ デンサ109と共に発振防止用のコンデンサ110 併用することが好ましく、例えば0.01μF程度 のセラミックコンデンサを、レギュレータの 近くに電解コンデンサと同じ接続で追加する 。

 図13(a)、(b)は外側ケース20を成形する別の 方法を示したものであり、この実施例では(a) に示すように、前記金型22の代わりに、ロッ 26を円に沿って等間隔で配置し、このロッ 26群の内側に金属パイプ23を、更にその内側 弾性チューブ24を配置している。

 そして、弾性チューブ24の内側の流体が 給される空間25にエアまたはオイルを供給し て、弾性チューブ24を膨張せしめると、弾性 ューブ24の外側面に設けた成形用凹凸部23a うちの凸部がロッド26,25の間から外側に突出 し、この突出動によって金属パイプ23が成形 れ外側ケース20となる。

 図14は別実施例に係るLED照明器具の外観 であり、この別実施例では全体形状を中間 が膨らんだ太鼓状とすることで、放熱効果 更に高めデザイン性の向上も図っている。

 図15は図14に示した太鼓状をなす外側ケー ス20を成形する法を示しており、この実施例 は、金型22内側の成形面22bを全体的に凹面 なるようにしている。この成形面22bには凹 部も形成されている。また弾性チューブ24に ついても厚みを均等にせず、最も膨張すべき 部分の厚みを薄くして成形が容易になるよう にしている。

 図16は更なるLED照明器具の外観図であり この別実施例では外側ケース20に形成する凹 凸部を上下方向に連続させることで提灯の風 情を醸し出すようにしている。