JP3893297B2

JP3893297B2 - 引き抜きリングによるチューブ延伸方法及び延伸装置

Info

Publication number: JP3893297B2
Application number: JP2002065495A
Authority: JP
Inventors: ウルリッヒ・ブロッホホイザー; ホルスト・シュタテッツニ
Original assignee: ジー・ケー・エヌ・ドライブライン・インターナショナル・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング
Priority date: 2001-04-11
Filing date: 2002-03-11
Publication date: 2007-03-14
Anticipated expiration: 2022-03-11
Also published as: DE20122516U1; KR100495597B1; JP2002346626A; US20020170331A1; DE10118032A1; KR20020080253A; US6837091B2; DE10118032B4

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は引き抜きリングによるチューブを引き延ばすためのチューブ延伸方法およびチューブ延伸装置に関し、より詳しくは、縮径された前方部分とブランク部分と後方部分とから成るチューブを、該ブランク部分の外径より小さくかつ該チューブ内に挿入されるマンドレルの外径より大きい内径を有する有効断面を規定する首部を備えた引き抜きリングを通して前記マンドレルと共に押し出すことによって、前記ブランク部分に延伸加工を施して肉薄のチューブ部分に成形するためのチューブ延伸方法及びそのための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
引き抜きによるチューブの引き延ばし方法は、壁厚が長手方向において異なる１部片（組み立てられない）管状部材が必要である場合に使用される。かかる用途は、より薄い壁厚を備えたより長い中央部分およびより厚い壁厚かつ同時により小さい外径を備えた２つの端部分を含んでいる、例えば、いわゆる単一ブロック中間軸である。かかる軸を製造するために、真っ直ぐな筒状ブランクから作業が開始され、すなわち、単なる管状体は、まず、前方端を第１のチューブ端を形成するために縮径され、次いで、より薄い壁厚を備えた中央部分を製造するためにマンドレル上で中央部分の大半を引き延ばし、かつ最後に後方の第２のチューブ端を製造するために引き延ばされずに残されたチューブ端を縮径することが慣例である。（ドイツ連邦共和国特許第３５０６２２０Ａ１号）。
【０００３】
引き延ばしは、マンドレルがチューブの後方端から挿入され、このマンドレルが管状部材であるチューブを内側から支持し、かつマンドレルの前方端が、チューブの内側で、管状部材の縮径された端部分に向けて位置決めされるような方法において行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
周囲の管状部材とともにマンドレルは、その場合に、引き抜きリングを通過するために軸方向に押圧される。管状部材の内径はマンドレルに支持される一方、外径は引き抜きリングによって縮径され、チューブは引き抜きリングの有効断面を通過するとき同時に引き延ばされる。前記過程の開始から、縮径されたチューブ部分は軸方向への押圧力を受け、かかる押圧力は、変形の程度が大きければ大きいほど、すなわち、一方で直径の変化が大きければ大きいほどかつ他方で送給速度が大きければ大きいほど大きい。
【０００５】
本発明の目的は、引き抜き工具のより長い寿命またはより短時間での繰り返し変形を達成するために、上述した方法をより有効にもたらすことにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、上記した目的は、延伸加工に際し、前記ブランク部分の外径よりも小径の前方部分及び該部分に連なる外方円錐肩部を前記引き抜きリング内に予め通しておき、前記チューブ内にマンドレルをその先端が前記チューブの前方端に嵌合或いは圧接されるように挿入し、前記マンドレル上に同軸にかつ前記チューブのブランク部分の後方部分の端面に当接するようにスリーブを挿入し、前記スリーブの後端面に対し押圧力を軸方向に加えると同時に、前記マンドレルの後端部分にも前記スリーブに加えられる押圧力より速い速度の押圧力を加え、前記ブランク部分の後方部分を前記引き抜きリング内を案内することなく残しておき、最後に、前記チューブ部分からマンドレルが抜き去られそして該部分を引き抜きリングから解放し、前記後方部分を前方部分と同様に縮径する、各工程から成ることを特徴とするチューブ延伸方法によって達成される。
【０００７】
この方法において、引抜き力および押圧力が引き抜きリングの首部の両側に同時に作用するために、首部においてチューブに作用している力を減少することができる。一定の変形量により、したがって、引き延ばされたチューブがマンドレルによって加えられた引抜き力で、チューブ自体が引き裂かれるような事態が生じることは回避される。これに反して、臨界値の引抜き力がチューブに作用する前に変形量をかなり増加することができる。最大引抜き力は、幾つかの安全策を観察しながら、引き延ばされた部分の引き裂き力以下の値に制限されねばならない。
【０００８】
チューブ内部の前方端にマンドレルの先端部分を接続するために、チューブ前方端に嵌合用の特別な締め付け装置を設けるか、またはマンドレルがチューブ内部の前方端に圧接されかつ一時的に溶接されることも可能である。
【０００９】
チューブの後方端に圧力を印加するために、その断面がチューブの断面に対応しかつチューブに同軸に取着されるスリーブが使用される。
【００１０】
チューブの前方端の送給速度はチューブの後方端の送給速度より早くなるように伸延装置の油圧通路は設定されるべきである。とくに、一定の速度比を観察することが重要である。所定の速度比はマンドレルおよびスリーブ用の送給シリンダに送られる油圧を適宜に制御することによって達成される。
【００１１】
とくに前記した形式の中間軸を製造するために、チューブの前方部分は伸延工程に先立って予め縮径され、前記前方部分に負荷のかからない方法において引き抜きリングを通過させることができる。
【００１２】
マンドレルの前方端がチューブ内部の前方端に、更に力を加えるための他の補助装置を用いずに、その縮径された前方部分に向けて位置決め可能である。
【００１３】
本方法のさらに他の実施の形態によれば、中間軸の製造に関連して、チューブの前方部分は、まず、それが引き抜きリングを通過することがないので、引き延ばされないままであり、チューブの後方部分はこのチューブが引き抜きリングから撤退されかつ取り外された後に縮径される。前方部分および後方部分はより小さい断面径を有する種々の工具を使用する引き抜き方法によって縮径される。
【００１４】
さらに他の可能性によれば、縮径のために周囲からの打ち出し（ラウンドハンマリング）／丸い練り上げ（ラウンドニーディング）を使用することによって軸歯を直接備えることができる。
【００１５】
また、本発明によれば、上記した目的は、外径がチューブのブランク部分の内径にほぼ一致するマンドレル、内径が前記チューブのブランク部分の外径より小さくかつ前記マンドレルの外径より大きい有効断面を規定する首部を有する引き抜きリング、及び前記マンドレル上に同軸に案内されかつ前記ブランク部分の後方部分の端面に当接するスリーブを含んでおり、前記ブランク部分に前記引き抜きリングを通すことによって該ブランク部分に延伸加工を施して該部分を肉薄のチューブ部分に成形するすために、前記スリーブの後端面に対し押圧力を軸方向に加えると同時に、前記マンドレルの後端部分にも前記スリーブに加えられる押圧力より速い速度の押圧力を加えることによって押し出すように成したチューブ延伸装置において、前記スリーブが、上方パンチとして設けられた第１の送給シリンダに接続されており、前記マンドレルが、前記第１の送給シリンダ内に案内される第２の送給シリンダに固定されており、更に、前記引き抜きリングが、下方パンチに固定されたダイ保持装置と工具案内手段との間に位置決めされていることを特徴とするチューブ延伸装置を提供することによって達成される。この装置の運転モードはすでに上述されている。
【００１６】
種々の段階における本発明の方法の実施および本方法を実施するための装置を以下で同封の図面に基づいて説明する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は、ブランク部分１１および予め縮径された前端部分１２を備えたチューブ１０を示しており、その前端部分１２は外方円錐肩部１５を含んでおりかつこの外方円錐肩部は、実際の延伸加工に先立ち引き抜きリング１３内に予め導入されている。チューブ１０の外方円錐肩部１５はブランク部分１１から縮径された前端部分１２への遷移領域を形成しておりかつ前記引き抜きリング１３の首部１４に隣接している。チューブ１０のブランク部分１１にはマンドレル１６が挿入され、このマンドレルの円錐面１７は、ブランク部分１１が前方で縮径された端部分１２に変化する遷移領域である外方円錐肩部１５の内側の前方端１８に位置付けられている。
【００１８】
断面がチューブ１０のブランク部分１１の断面と同一でありかつ端面２０が後方チューブ後方部分２１に対して当接するスリーブ１９がマンドレル１６上を摺動する。軸方向に作用する押圧力である第２の力Ｆ_１９がスリーブ１９に加えられかつ同一方向ではあるが第２の速度より早く引抜き方向に作用する押圧力である第１の力Ｆ_１６がマンドレル１６に加えられ、前記両方の力は引き抜きリング１３に向かって作用している。第２の力Ｆ_１９はブランク部分１１に作用しかつ第１の力Ｆ_１６はブランク部分１１と縮径された端部分１２との間の遷移領域である外方円錐肩部１５に引き抜きリングに対する引抜き力として作用し、前記圧力に対する引き抜きリング１３によって加えられる対抗力がその首部１４において生じる。
【００１９】
図２において、マンドレル１６が挿入されたチューブ１０は、すでに引き抜きリング１３を通って引き延ばされたチューブ部分２２及びそれに続く外方円錐肩部１５がチューブ１０の途中に形成されている。スリーブ１９に作用している第２の力Ｆ_１９が縮径されないブランク部分１１に作用し続け、その力は首部１４において引き抜きリング１３により生ずる対抗力としてチューブ半体に作用し、第１の力Ｆ_１６は、マンドレル１６の先端面１７および内方円錐肩部１８を介して、チューブ１０の既に縮径されかつ引き延ばされた部分２２に作用している。マンドレル１６およびスリーブ１９の変化された相対的な位置から見ることができるように、チューブの前端部分１２は縮径されないブランク部分１１より速い送給速度で移動する。
【００２０】
図３において、チューブ１０の引き延ばされた部分２２’は所定の長さが付与されかつ軸方向長さが以前に縮径された第１のチューブ先端部分１２の長さにほぼ対応する短い縮径されないブランク部分１１が残されている。マンドレル１６はすでにチューブ１０から抜き去られかつ縮径されるとともに引き延ばされた部分２２’が引き抜きリングの前面から解放される。
【００２１】
図４は、前以って縮径されないブランク部分１１が第１の端部分である前端部分１２と同一の形状の第２の縮径された端部分である後端部分２３として縮径された状態を示しており、これに反して引き伸ばされかつ縮径された部分２２’はその長さを維持している。仕上げられた製品は中間軸であり、かつ適宜な縮径工具が使用されるならば、軸の歯がこの段階においてすでに端部分１２および２３に取着することが可能である。両チューブ端において予め施される縮径は引き抜き成形によって行われる。しかしながら、縮径されかつ引き延ばされた部分１２は曲げ強度が低下するという事実に鑑みて、少なくとも第２の端部分２３に半径方向の周面鍛造（ラウンド・ハンマリング）により製造されることが好都合である。
【００２２】
図５ａおよび図５ｂは機枠（図示せず）によって受容される第１の送給シリンダである上方パンチ３２（図５ａ）および下方パンチ３１（図５ｂ）からなっている装置を示している。ダイ保持装置３３およびこれにボルト止めされた工具案内手段３４がダイ保持装置３３を介して下方パンチ３１に固定されている。ダイ保持装置３３と工具案内手段３４との間には、引き抜きリング１３が位置決めされている。図１の形状と同じ形状の縮径された前端部分を備えたチューブ１０が工具案内手段３４および引き抜きリング１３に挿入されている。スリーブ１９は油圧シリンダの形において設けられた上方パンチ３２に工具保持装置３５を介してボルト止めされている。上方パンチ３２には、スリーブ１９を貫通するマンドレル１６が固定されるシリンダ３６が設けられる。上方パンチ３２およびシリンダ３６が配置される方法はシリンダ内シリンダ構体（ダブルシリンダ）を形成している。上方パンチ３２は、その工具、すなわち、マンドレル１６およびスリーブ１９とともに、下方パンチ３１上に降下されかつマンドレル１６はスリーブ１９の速度に対して増加された速度においてチューブ１０内で前方に向かって動かされることとなる。
【００２３】
上記した実施の形態を列挙すると概ね以下の通りである。
１．縮径された前方部分（１２）とブランク部分（１１）と後方部分（２１）とから成るチューブ（１０）を、該ブランク部分の外径より小さくかつ該チューブ内に挿入されるマンドレル（１６）の外径より大きい内径を有する有効断面を規定する首部（１４）を備えた引き抜きリング（１３）を通して前記マンドレルと共に押し出すことによって、前記ブランク部分に延伸加工を施して肉薄のチューブ部分（２２）に成形するためのチューブ延伸方法において、
延伸加工に際し、前記ブランク部分（１１）の外径よりも小径の前方部分（１２）及び該部分に連なる外方円錐肩部（１５）を前記引き抜きリング（１３）内に予め通しておき、
前記チューブ（１０）内にマンドレル（１６）をその先端（１７）が前記チューブの前方端（１８）に嵌合或いは圧接されるように挿入し、
前記マンドレル上に同軸にかつ前記チューブのブランク部分（２１）の後方部分（２１）の端面（２０）に当接するようにスリーブ（１９）を挿入し、
前記スリーブ（１９）の後端面に対し押圧力（Ｆ_１９）を軸方向に加えると同時に、前記マンドレル（１６）の後端部分にも前記スリーブ（１９）に加えられる押圧力（Ｆ_１９）より速い速度の押圧力（Ｆ_１６）を加え、
前記ブランク部分（１１）の後方部分（２１）を前記引き抜きリング（１３）内を案内することなく残しておき、
最後に、前記チューブ部分（２２）からマンドレル（１６）が抜き去られそして該部分を引き抜きリング（１３）から解放し、前記後方部分（２１）を前方部分と同様に縮径する、各工程から成ることを特徴とするチューブ延伸方法。
２．前記前方部分（１２）および／または前記後方部分（２３）が、引き抜きによって縮径されることを特徴とする上記第１項に記載のチューブ延伸方法。
３．前記前方部分（１２）および／または前記後方部分（２３）が、周面鍛造によって縮径されることを特徴とする上記第１項に記載のチューブ延伸方法。
４．前記前方部分（１２）および／または前記後方部分（２３）が、縮径されながら、スプラインを形成されることを特徴とする上記第２項または第３項に記載の引き抜きリングによるチューブ延伸方法。
５．外径がチューブのブランク部分（１１）の内径にほぼ一致するマンドレル（１６）、
内径が前記チューブのブランク部分（１１）の外径より小さくかつ前記マンドレルの外径より大きい有効断面を規定する首部（１４）を有する引き抜きリング（１３）、及び
前記マンドレル上に同軸に案内されかつ前記ブランク部分の後方部分（２１）の端面（２０）に当接するスリーブ（１９）を含んでおり、
前記ブランク部分（１１）に前記引き抜きリング（１３）を通すことによって該ブランク部分に延伸加工を施して該部分を肉薄のチューブ部分（２２）に成形するすために、前記スリーブ（１９）の後端面に対し押圧力（Ｆ _１９）を軸方向に加えると同時に、前記マンドレル（１６）の後端部分にも前記スリーブ（１９）に加えられる押圧力（Ｆ _１９）より速い速度の押圧力（Ｆ _１６）を加えることによって押し出すように成したチューブ延伸装置において、
前記スリーブ（１９）が、上方パンチとして設けられた第１の送給シリンダ（３２）に接続されており、
前記マンドレル（１６）が、前記第１の送給シリンダ内に案内される第２の送給シリンダ（３６）に固定されており、
更に、前記引き抜きリング（１３）が、下方パンチ（３１）に固定されたダイ保持装置（３３）と工具案内手段（３４）との間に位置決めされていることを特徴とするチューブ延伸装置。
【００２４】
【発明の効果】
叙上のごとく、本発明によるチューブ延伸方法及び延伸装置は、上記した請求項１に記載された工程並びに請求項２に記載された構成から成るので、工具のより長い寿命または変形中のより短いサイクル時間を達成するためのより有効な方法をもたらす引き抜きリングによるチューブ引き延ばし方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１のチューブ端が引き延ばし過程の始めにすでに縮径されているブランクを示す断面図である。
【図２】中間の引き延ばし段階中の図１によるチューブを示す断面図である。
【図３】引き延ばし作業の完了後の図２によるチューブを示す断面図である。
【図４】第２のチューブ端を縮径する最終段階後の図３によるチューブを示す断面図である。
【図５ａ】本発明による装置の上方工具（マンドレル／スリーブ）を示す概略断面図である。
【図５ｂ】挿入されたブランクを有している、本発明による挿入の下方工具（引き抜きリング）を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１０チューブ
１１ブランク部分
１２端部分（縮径された前方部分）
１３引き抜きリング
１４首部
１５外方円錐肩部分
１６マンドレル
１７円錐面（マンドレル１６の）
１８内方円錐肩部分
１９スリーブ
２０端面（スリーブ１９の）
２１チューブ端（後方端）
２２引き延ばされた部分
２３縮径された（後方）部分
３１下方パンチ
３２第１の送給シリンダ（上方パンチ）
３３ダイ保持装置
３４工具案内手段
３５工具保持装置
３６第２の送給シリンダ

Claims

縮径された前方部分（１２）とブランク部分（１１）と後方部分（２１）とから成るチューブ（１０）を、該ブランク部分の外径より小さくかつ該チューブ内に挿入されるマンドレル（１６）の外径より大きい内径を有する有効断面を規定する首部（１４）を備えた引き抜きリング（１３）を通して前記マンドレルと共に押し出すことによって、前記ブランク部分に延伸加工を施して肉薄のチューブ部分（２２）に成形するためのチューブ延伸方法において、
延伸加工に際し、前記ブランク部分（１１）の外径よりも小径の前方部分（１２）及び該部分に連なる外方円錐肩部（１５）を前記引き抜きリング（１３）内に予め通しておき、
前記チューブ（１０）内にマンドレル（１６）をその先端（１７）が前記チューブの前方端（１８）に嵌合或いは圧接されるように挿入し、
前記マンドレル上に同軸にかつ前記チューブのブランク部分（２１）の後方部分（２１）の端面（２０）に当接するようにスリーブ（１９）を挿入し、
前記スリーブ（１９）の後端面に対し押圧力（Ｆ_１９）を軸方向に加えると同時に、前記マンドレル（１６）の後端部分にも前記スリーブ（１９）に加えられる押圧力（Ｆ_１９）より速い速度の押圧力（Ｆ_１６）を加え、
前記ブランク部分（１１）の後方部分（２１）を前記引き抜きリング（１３）内を案内することなく残しておき、
最後に、前記チューブ部分（２２）からマンドレル（１６）が抜き去られそして該部分を引き抜きリング（１３）から解放し、前記後方部分（２１）を前方部分と同様に縮径する、各工程から成ることを特徴とするチューブ延伸方法。
外径がチューブ（１０）のブランク部分（１１）の内径にほぼ一致するマンドレル（１６）、
内径が前記チューブのブランク部分（１１）の外径より小さくかつ前記マンドレルの外径より大きい有効断面を規定する首部（１４）を有する引き抜きリング（１３）、及び
前記マンドレル上に同軸に案内されかつ前記ブランク部分の後方部分（２１）の端面（２０）に当接するスリーブ（１９）を含んでおり、
前記ブランク部分（１１）に前記引き抜きリング（１３）を通すことによって該ブランク部分に延伸加工を施して該部分を肉薄のチューブ部分（２２）に成形するすために、前記スリーブ（１９）の後端面に対し押圧力（Ｆ _１９）を軸方向に加えると同時に、前記マンドレル（１６）の後端部分にも前記スリーブ（１９）に加えられる押圧力（Ｆ _１９）より速い速度の押圧力（Ｆ _１６）を加えることによって押し出すように成したチューブ延伸装置において、
前記スリーブ（１９）が、上方パンチとして設けられた第１の送給シリンダ（３２）に接続されており、
前記マンドレル（１６）が、前記第１の送給シリンダ内に案内される第２の送給シリンダ（３６）に固定されており、
更に、前記引き抜きリング（１３）が、下方パンチ（３１）に固定されたダイ保持装置（３３）と工具案内手段（３４）との間に位置決めされていることを特徴とするチューブ延伸装置。