JP2844941B2 - フランジ付筒体の製造方法および製造装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、拡散接合を利用した組
立てによるフランジ付筒体の製造方法および製造装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】パワーショベルに使用されるブッシュ
は、従来は丸棒からの削り出しにより製造されていた。
丸棒からの削り出しによるブッシュの製造方法を図４に
示す。この方法では、まず、丸棒１からフランジ付筒体
２を削り出す。次いで、このフランジ付筒体２を熱処理
した後、仕上げ加工してブッシュ３となす。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このようなブッシュの
製造方法では、丸棒１からフランジ付筒体２を削り出す
際に多量の材料ロスが生じ、歩留りが悪い。また、削り
出しに時間がかかり、能率も悪い。従って、製造コスト
が嵩み生産性も低い。

【０００４】本発明の目的は、低コストで能率なフラン
ジ付筒体の製造方法および製造装置を提供することにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の製造方法は、円
筒部材と鍔状部材とを両部材間にインサート材を挟んで
同心状に重ね合せ、その重ね合せ体を軸心方向を拘束す
ると共に、重ね合せ体の内面側および外面側をシールド
ガスに置換した状態で、重ね合せ体の合せ面近傍を内面
側および外面側から、前記インサート材の融点以上に加
熱して、両部材を拡散接合することを特徴としてなる。

【０００６】本発明の製造装置は、円筒部材と鍔状部材
とを両部材間にインサート材を挟んで同心状に重ね合せ
た重ね合せ体を鉛直状に支持する鉛直方向に移動自在な
支持台と、該支持台上の重ね合せ体を上方より押圧して
重ね合せ体を軸心方向に拘束する蓋体と、該重ね合せ体
の少なくとも合せ面近傍を外面側から覆うチャンバと、
該チャンバ内に配設されて重ね合せ体の合せ面近傍を包
囲する環状の外面用高周波加熱コイルと、重ね合せ体の
内面側に位置してその合せ面近傍の内周面に対向する環
状の内面用高周波加熱コイルと、チャンバ内および重ね
合せ体内にシールドガスを供給するガス供給手段とを具
備している。

【０００７】

【作用】本発明のフランジ付筒体の製造方法では、重ね
合せ体の合せ面近傍を高周波加熱することにより、合せ
面に介在するインサート材が溶融し、重ね合せ体を構成
する円筒部材と鍔状部材とが拡散接合されてフランジ付
筒体とされる。このとき、合せ面近傍を内面側および外
面側から高周波加熱するので、円筒部材と鍔状部材の外
径が異なるにもかかわらず、合せ面の全面にわたって均
一な加熱が行われる。また、その加熱に伴う重ね合せ体
の軸心方向の伸びによる反力により、合せ面に充分な接
合圧力が付加される。従って、削り出しによる一体式の
フランジ付筒体に匹敵する強度の組立式フランジ付筒体
が得られる。

【０００８】本発明のフランジ付筒体の製造装置では、
支持台上に重ね合せ体を載せ、蓋体を閉じて重ね合せ体
を軸心方向に拘束した状態で、チャンバ内および重ね合
せ体内にシールドガスを供給しながら、外面用および内
面用の各高周波加熱コイルに通電を行う。これにより、
重ね合せ体の合せ面近傍が外面側および内面側から合せ
面の全面にわたって均一に加熱され、合せ面に介在する
インサート材が溶融する。また、重ね合せ体軸心方向の
熱膨張による反力により合せ面に充分な接合圧力が付加
される。その結果、円筒部材と鍔状部材とが充分な接合
強度で拡散接合される。このとき、重ね合せ体を支持す
る支持台は、鉛直方向に移動自在とされているので、支
持台上の重ね合せ体と、重ね合せ体の外面側および内面
側に位置する高周波加熱コイルとの軸心方向の位置合せ
を用意かつ高精度に行うことができ、更に、支持台上へ
の重ね合せ体のセットや支持台上からのフランジ付筒体
の取り出しも容易となる。また、重ね合わせ体を拘束す
る蓋体により、重ね合わせ体内に供給されたシールドガ
スの逸散が抑制される。

【０００９】以下に本発明の実施例を図面に基づいて説
明する。図１〜図３は本発明のフランジ付筒体の製造装
置の一例を示し、図１は縦断面図、図２は平面図、図３
は正面図である。

【００１０】ここに示された製造装置は、円筒部材１０
に鍔状部材１１を同心状に重ね合せた重ね合せ体１３の
接合に使用されるものであり、その重ね合せ体１３を支
持する箱状の支持台１４を有する。支持台１４は、架台
１５の上方に配設され、複数本の鉛直なロッド１６によ
り昇降自在とされている。支持台１４の下面には、スク
リュウ１７が鉛直状に取付けられている。スクリュウ１
７は、カサ歯車１８，１９の一方に螺合しており、その
他方がハンドル２０にて回転されることにより、軸心方
向に駆動されて支持台１４を昇降させる。

【００１１】支持台１４には、片開き式の蓋体２１が連
結体２２にて連結されている。蓋体２１は、支持台１４
上の重ね合せ体１３に上方から被せられ、支持体２２の
側方に張り出した張出部２３に軸支された複数のボルト
２４により下方に締付けられて、支持台１４上の重ね合
せ体１３を圧下する。

【００１２】支持台１４と蓋体２１との間には、環状の
チャンバ２５が配設されている。チャンバ２５は、支持
台１４上の重ね合せ体１３を構成する鍔状部材１１と、
円筒部材１０の上半部とを包囲するように、架台１５上
に複数本の脚２６にて支持されている。チャンバ２５に
は、断熱材３６がライニングされると共に、放射温度計
２７が取付けられている。

【００１３】チャンバ２５の内部には、環状の外面用高
周波加熱コイル２９，３０が２段に配設されている。上
段に位置に位置する大径の加熱コイル２９は、鍔状部材
１１を外側から包囲し、下段に位置する小径の加熱コイ
ル３０は、円筒部材１０の上端部を外側から包囲する。
加熱コイル２９，３０の内側には、環状で同一径の内面
用高周波加熱コイル３１，３２が、加熱コイル２９，３
０に対して同心状態で上下２段に配設されている。上段
の加熱コイル３１は、鍔状部材１１の内周面に対向し、
下段の加熱コイル３２は、円筒部材１０の上端部内周面
に対向する。これらの加熱コイル２９〜３２は、いずれ
も、内部が通水路とされた銅製の角パイプからなり、図
示されないトランスに直列に接続されている。

【００１４】チャンバ２５内には、更に、ノズル３３よ
りＮ₂ ガス等のシールドガスが供給され、同様に、重ね
合せ体１３の内部にも、ノズル３４よりＮ₂ ガス等のシ
ールドガスが供給される。

【００１５】本発明のフランジ付筒体の製造方法は、上
記製造装置を使用して次のように実施される。

【００１６】まず、ハンドル２０を回して支持台１４を
チャンバ２５の近くまで上昇させる。この状態で、蓋体
２１を開け、支持台１４上に円筒部材１０を載せた後、
インサート材を挟んで円筒部材１０に鍔状部材１１を同
心状に重ね合せる。鍔状部材１１は、円筒部材１０とは
内径が同一で、外径が大きい。インサート材としては、
例えばニッケル系アモルファス箔等を使用する。

【００１７】支持台１４上の円筒部材１０に鍔状部材１
１が重ねられると、その重ね合せ体１３を下降させるべ
く、ハンドル２０を回して支持台１３を下げる。このと
き、重ね合せ体１３の合せ面１２が加熱コイル２９〜３
２に対して適正なレベルとなるように、重ね合せ体１３
を目視しながらその鉛直方向位置を調節する。重ね合せ
体１３の位置調節により、その上半部がチャンバ２５内
に収容されると、蓋体２１を閉じ、これをボルト２４に
より締付けて、重ね合せ体１３に鉛直方向の荷重を加え
る。そして、ノズル３３，３４よりチャンバ２５および
重ね合せ体１３の各内部にシールドガスを供給し、各内
部をシールドガスで置換した状態で、高周波加熱コイル
２９〜３２に冷却水を流通させつつ高周波電流を加え
る。蓋体２１は、重ね合わせ体１３内に供給されるシー
ルドガスの逸散防止にも寄与する。

【００１８】加熱コイル２９〜３２へ通電を行うと、重
ね合せ体１３における鍔状部材１１が加熱コイル２９，
３１により外面側および内面側から加熱され、かつ、そ
の外周部分が加熱コイル３０により下方から加熱され
る。また、円筒部材１０は、その上端部が加熱コイル３
０，３２により外面側および内面側から加熱される。そ
の結果、円筒部材１０と鍔状部材１１との外径が異なる
にもかかわらず、その合せ面１２近傍が合せ面１２の全
面にわたって短時間で均一加熱される。そして、この加
熱により、合せ面１２に挟まれたインサート材を溶融さ
せる。

【００１９】このとき、インサート材は合せ面１２の均
一加熱によりむらなく溶融する。また、この加熱に伴
い、重ね合せ体１３が鉛直方向にも熱膨張する。重ね合
せ体１３は、蓋体２１の締付けにより鉛直方向に拘束さ
れているので、熱膨張の反力により合せ面１２には充分
な接合荷重が付加される。かくして、鍔状部材１１と円
筒部材１０とが充分な強度て拡散接合され、高品質なフ
ランジ付筒体が製造される。

【００２０】フランジ付筒体が製造されると、ハンドル
２０を回して支持体１４を上昇させ、蓋体２１を開放し
てフランジ付筒体を上方へ取出す。このとき、支持体１
４の上昇により加熱コイル２９，３０と加熱コイル３
１，３２との間からチャンバ２５の上方へフランジ付筒
体の上半部が露出するので、フランジ付筒体の取り出し
作業は容易となる。製造されたフランジ付筒体は、熱処
理後、仕上加工を受けてパワーショベル用ブッシュとさ
れる。

【００２１】図１〜図３の装置を用い、表１に示す条件
で本発明法を実施してパワーショベル用ブッシュに使用
するフランジ付筒体を製造した。製造されたフランジ付
筒体を引継試験、偏平（圧縮）試験、せん断試験の各種
試験にて評価した。その結果、引張強度６０°ｋｇｆ／
ｍｍ² 、偏平強度１8.５ＴＯＮ、せん断応力４0.３ｋｇ
ｆ／ｍｍ² と、従来の機械加工により製造されたものと
同レベルの継手性能を有するフランジ付筒体であること
が確認された。

【００２２】

【表１】

【００２３】なお、上記実施例は、パワーショベル用ブ
ッシュに使用するフランジ付筒体を製造した例である
が、本発明が他の用途に使用するフランジ付筒体の製造
に適用できることは言うまでもない。

【００２４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のフランジ付筒体の製造方法は、削り出しに依存せざる
を得なかったブッシュ用等の高強度が要求されるフラン
ジ付の異形筒体を、拡散接合を用いて組立式により問題
のない強度に製造し得る。従って、その製造にパイプ等
の使用が可能になり、材料コストおよび加工工数の大幅
な節減が可能になる。

【００２５】また、本発明の製造装置は、上記効果に加
え、重ね合せ体を支持する支持台を昇降自在としている
ので、重ね合せ体と高周波加熱コイルとの位置合せが容
易であり、且つ、支持台に対する重ね合せ体のセットお
よび取り出しも容易ととなるので、上記方法を能率よく
実施し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示すフランジ付筒体の製造方
法の縦断面図である。

【図２】本発明の実施例を示すフランジ付筒体の製造装
置の平面図である。

【図３】本発明の実施例を示すフランジ付筒体の製造装
置の正面図である。

【図４】従来のフランジ付筒体製造法を用いたブッシュ
製造プロセスを示す模式図である。

【符号の説明】

１０ 円筒部材 １１ 鍔状部材 １３ 重ね合わせ体 １４ 支持台 ２１ 蓋体 ２９，３０ 外周面高周波加熱コイル ３１，３２ 内面用高周波加熱コイル ３３，３４ シールドガス供給用のノズル

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B23K 20/00 H05B 6/10 371

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円筒部材と鍔状部材とを両部材間にイン
   サート材を挟んで同心状に重ね合せ、その重ね合せ体を
   軸心方向に拘束すると共に、重ね合せ体の内面側および
   外面側をシールドガスに置換した状態で、重ね合せ体の
   合せ面近傍を内面側および外面側から、前記インサート
   材の融点以上に加熱して、両部材を拡散接合することを
   特徴とするフランジ付筒体の製造方法。
2. 【請求項２】 円筒部材と鍔状部材とを両部材間にイン
   サート材を挟んで同心状に重ね合せた重ね合せ体を鉛直
   状に支持する鉛直方向に移動自在な支持台と、該支持台
   上の重ね合せ体を上方より押圧して軸心方向に拘束する
   蓋体と、該重ね合せ体の少なくとも合せ面近傍を外面側
   から覆うチャンバと、該チャンバ内に配設されて重ね合
   せ体の合せ面近傍を包囲する環状の外面用高周波加熱コ
   イルと、重ね合せ体の内面側に位置してその合せ面近傍
   の内周面に対向する環状の内面用高周波加熱コイルと、
   チャンバ内および重ね合せ体内にシールドガスを供給す
   るガス供給手段とを具備することを特徴とするフランジ
   付筒体の製造装置。