超音波切削加工方法並びに超音波切削加工用中空成形品

【課題】挿入孔の開口部の内周面がテーパ状案内面とされた中空成形品に対する超音波切削加工が、より有利に実施可能な技術を提供する。
【解決手段】筒状のパリソンを成形した後、テーパ面形状を呈する案内面形成部と閉塞部形成部とを備えたキャビティ面にて囲まれた成形キャビティ内に、該パリソンを収容配置し、その後、かかるパリソンの内部に気体を吹き込んで、軟質部にテーパ筒部２０と閉塞部とが設けられた筒状の中間成形体を成形する。更に、この中間成形体の閉塞部を除去して、挿入孔１８と、テーパ筒部２０の内周面からなるテーパ状案内面２２と、該テーパ状案内面２２よりも軸方向内方の内周面部分からなる被加工部とを有する中空成形品を得た後、該中空成形品の被加工部に対する超音波切削加工操作を実施するようにした。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波切削加工方法並びに超音波切削加工用中空成形品に係り、特に、所定の挿入部材が挿入される挿入孔を備えた中空成形品の挿入孔の内周面部分に対する超音波切削加工を有利に実施する方法と、そのような超音波切削加工に好適に供される超音波切削加工用中空成形品とに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、被加工物に対する切削加工の一種として、超音波振動を利用した、所謂超音波切削加工が、知られている。この超音波切削加工は、超音波ホーンの先端に設けられた切削刃を被加工物の切削されるべき部分に押し当てた状態で、超音波ホーンを超音波振動させつつ、その切削刃と被加工物の被切削部分とを相対変位させることによって、被加工物の被切削部分を、切削刃との間で生ずる摩擦熱にて溶融させつつ、切削刃にて押し切るようにしたものである。
【０００３】
そして、近年において、そのような超音波切削加工を様々な切削加工に利用乃至は適用する試みが、多く為されており、その中の一つとして、ゴムやエラストマ等の軟質材料からなる軟質部に、所定の挿入部材が挿入される挿入孔が設けられた中空成形品（例えば、パイプ）の挿入孔の内周面部分（内周部分）を切削加工する際に、上記の如き超音波切削加工を利用する試みが為されている（例えば、下記特許文献１参照）。
【０００４】
中空成形品の挿入孔の内周面部分の切削加工に超音波切削加工を利用する場合、つまり、中空成形品の挿入孔の内径切削を超音波切削加工にて実施する際には、切屑が一体的な塊状物として得られる。そのため、かかる超音波切削加工では、粉状や粒状の切屑が不可避的に且つ多量に発生する、例えばＮＣ旋盤等の工作機械や切削工具等を用いた一般的な切削加工による内径切削を実施する場合とは異なって、挿入孔内に入り込んだ切屑を除去するのに要される時間と労力が飛躍的に軽減され得る。また、超音波切削加工は、被加工物を単に押し切るだけではなく、被加工物を部分的に溶融させながら切削するものであるところから、そのような超音波切削加工にて、ゴムやエラストマ等の軟質材料からなる中空成形品の軟質部を切削したときに、肌荒れのない美麗な加工面が得られるようになる。
【０００５】
従って、かくの如き超音波切削加工を利用して、中空成形品の挿入孔の内径切削を実施すれば、挿入孔の内径や内周面形状が、極めて容易に且つ確実に所望の寸法や形状と為され、以て、挿入部材が挿入孔内にスムーズ且つ確実に挿入され得るようになるのである。
【０００６】
ところが、本発明者等が、上記の如き中空成形品の挿入孔の内径切削を行う超音波切削加工方法に関して、様々な検討を加えたところ、かかる手法には、以下の如き問題が内在することが明らかとなった。
【０００７】
すなわち、超音波切削加工方法による内径切削を実施する際には、通常、かかる内径切削によって形成される加工面に対応した形状の切削刃を有する超音波ホーンが用いられ、この超音波ホーンの切削刃が、挿入孔の軸方向内方に徐々に侵入せしめられることで、切削加工が進められる。そのため、挿入部材の挿入孔内への更にスムーズな挿入を実現することを目的として、挿入孔の開口部の内周面に、軸方向内方に向かって次第に小径化して、挿入部材の挿入孔への挿入を案内するテーパ状案内面を形成する場合、超音波切削加工手法に係る一連の操作だけで、挿入孔の内周面部分を切削して、テーパ状案内面を形成することが不可能であった。
【０００８】
そこで、従来では、開口部の内周面がテーパ状案内面とされた挿入孔の内周面部分に対する超音波切削加工方法を実施する場合、挿入孔の内周面部分に対する超音波切削加工を行った後、或いはかかる超音波切削加工に先立って、挿入孔の開口部の内周面に対して、工作機械や切削工具等を用いた一般的な切削加工を行って、テーパ状案内面を形成しなければならならず、そのようなテーパ状案内面の形成時に、切屑が挿入孔内に入り込んでしまうことが避けられなかった。そして、それ故、かかる従来の超音波切削加工方法では、結局、テーパ状案内面の形成時に挿入孔内に入り込んだ切屑を除去するための面倒な作業が強いられていたのである。
【０００９】
【特許文献１】特開平９−１３６２９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ここにおいて、本発明は上述せる如き事情を背景にして為されたものであって、その解決課題とするところは、軟質部に設けられた挿入孔の開口部の内周面がテーパ状案内面とされる中空成形品の挿入孔の内周面部分を超音波切削加工するに際して、超音波切削加工の進行時だけでなく、テーパ状案内面の形成時においても、挿入孔内に侵入した切屑を除去するための面倒な作業を何等行うことなしに、超音波切削加工操作が有利に実施され得るようにした新規な超音波切削加工方法を提供することにある。また、本発明は、そのような超音波切削加工方法に特に好適に供され得る超音波切削加工用中空成形品を提供することをも、その解決課題とするところである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
そして、本発明にあっては、超音波切削加工方法に係る課題を解決するために、その要旨とするところは、軟質材料からなる軟質部を有すると共に、該軟質部に、所定の挿入部材が挿入される挿入孔が設けられ、更に、該挿入孔の開口部の内周面が、軸方向内方に向かって次第に小径化して、該挿入部材の該挿入孔への挿入を案内するテーパ状案内面とされた中空成形品における該挿入孔のテーパ状案内面よりも軸方向内方の内周面部分を、先端部に筒状の切削刃を有する超音波ホーンを用いて超音波切削加工するに際して、（ａ）少なくとも軸方向一方側の端部が、前記軟質材料からなる軟質部とされた筒状のパリソンを成形する工程と、（ｂ）前記テーパ状案内面に対応したテーパ面形状を呈する案内面形成部と、該テーパ状案内面の大径側の開口部を閉塞する閉塞部を形成するための閉塞部形成部とを備えた筒状のキャビティ面にて囲まれてなる成形キャビティ内に、前記パリソンを、前記軟質部が該案内面形成部と該閉塞部形成部とに対応位置するように、収容配置する工程と、（ｃ）前記成形キャビティ内に収容配置された前記パリソンの内部に気体を吹き込むことによって、前記軟質部に、内外周面が、それぞれ前記案内面形成部に対応するテーパ面とされたテーパ筒部と、前記閉塞部形成部にて形成された前記閉塞部とを有する筒状中間成形体を成形する工程と、（ｄ）該成形された筒状中間成形体の前記閉塞部を除去して、前記テーパ筒部を大径側において外部に開口させることにより、前記軟質部の内孔部分にて、前記挿入孔が形成されると共に、該テーパ筒部の内周面にて、前記テーパ状案内面が形成された前記中空成形品を得る工程と、（ｅ）該得られた中空成形品の前記挿入孔内に、前記テーパ筒部を通じて、前記超音波ホーンの前記筒状の切削刃を侵入させて、該切削刃を、該中空成形品の挿入孔の前記テーパ状案内面よりも軸方向内方の内周面部分に接触させた状態で、該挿入孔内に同軸的に押し込むことにより、該内周面部分に対する超音波切削加工操作を実施する工程とを含むことを特徴とする超音波切削加工方法にある。
【００１２】
なお、このような本発明に従う超音波切削加工方法の好ましい態様の一つによれば、前記筒状のキャビティ面における前記案内面形成部を間に挟んだ前記閉塞部形成部とは反対側に、周方向に連続して延びる凹溝が設けられて、前記成形キャビティ内に収容配置された前記パリソンの内部に気体が吹き込まれることにより、前記目的とする中空成形品の超音波切削加工されるべき前記内周面部分よりも前記挿入孔の軸方向内方に位置する外周面部位に、該凹溝に対応した凸部が、周方向に連続して延びるように形成されると共に、該凸部の内周面部位にて、周方向に連続して延びる凹部が形成される。
【００１３】
また、本発明に従う超音波切削加工方法の別の望ましい態様の一つによれば、前記筒状のキャビティ面における前記案内面形成部に、複数の凹所が、周方向において互いに間隔を隔てて設けられて、前記成形キャビティ内に収容配置された前記パリソンの内部に気体が吹き込まれることにより、前記目的とする中空成形品の前記テーパ筒部の外周面部位に、該複数の凹所に対応した複数の突起が、周方向において互いに間隔を隔てて形成されることとなる。
【００１４】
そして、本発明にあっては、超音波切削加工用中空成形品に係る課題の解決のために、軟質材料からなる軟質部を有すると共に、該軟質部に、所定の挿入部材が挿入される挿入孔が設けられ、更に、該挿入孔の開口部の内周面が、軸方向内方に向かって次第に小径化して、該挿入部材の該挿入孔への挿入を案内するテーパ状案内面とされる一方、該挿入孔のテーパ状案内面よりも軸方向内方の内周面部分が超音波切削加工されるべき被加工部とされた超音波切削加工用中空成形品であって、前記挿入孔の開口周縁部に対して、該挿入孔の軸方向外方に向かって次第に大径となるテーパ筒形状をもって周方向に延びるテーパ筒部が一体形成されて、該テーパ筒部の内周面にて、前記テーパ状案内面が構成されていることを特徴とする超音波切削加工用中空成形品をも、また、その要旨とするところである。
【発明の効果】
【００１５】
要するに、本発明に従う超音波切削加工方法は、少なくとも軸方向一方側の端部が軟質部とされた筒状のパリソンを成形した後、このパリソンに対して、特別な成形キャビティを利用したブロー成形操作を、従来と同様な手順にて実施することにより、軟質部に挿入孔とテーパ筒部とが設けられると共に、かかるテーパ筒部の内周面がテーパ状案内面とされた中空成形品が成形され、そして、その後、この中空成形品の挿入孔のテーパ状案内面よりも軸方向内方の内周面部分に対する超音波切削加工操作を実施するようにしたものである。
【００１６】
それ故、本発明に係る超音波切削加工方法にあっては、挿入孔の開口部の内周面へのテーパ状案内面を形成時に、切屑が生ずることが全くなく、それによって、中空成形品の挿入孔の軸方向内方の内周面部分に対する超音波切削加工の進行時はもとより、テーパ状案内面の形成時にも、挿入孔内に侵入した切屑を除去するための面倒な作業を行う必要が、効果的に皆無ならしめられ得る。
【００１７】
従って、かくの如き本発明に従う超音波切削加工方法によれば、軟質部に設けられた挿入孔の開口部の内周面がテーパ状案内面とされる中空成形品の挿入孔の内周面部分が、挿入孔内に侵入した切屑を除去するための面倒な作業を何等行うことなしに、極めて有利に超音波切削加工され得る。そして、その結果として、軟質部に設けられた挿入孔内に挿入部材がよりスムーズ且つ確実に挿入され得る中空成形品が、より容易に得られることとなるのである。
【００１８】
そして、本発明に従う超音波切削加工用中空成形品にあっては、挿入孔の開口周縁部にテーパ筒部が一体形成されて、このテーパ筒部の内周面にて、テーパ状案内部が構成されているところから、挿入孔の内周面部分に対する超音波切削加工の実施後に、或いはそれに先立って、テーパ状案内面を形成するために、例えば、挿入孔の開口部の内周面に対して、工作機械や切削工具等を用いた一般的な切削加工を行って、テーパ状案内面を形成する必要が皆無ならしめられ得る。
【００１９】
従って、かくの如き本発明に従う超音波切削加工用中空成形品を用いる場合にあっても、かかる中空成形品の軟質部に設けられた挿入孔の内周面部分が、挿入孔内に侵入した切屑を除去するための面倒な作業を何等行うことなしに、極めて有利に超音波切削加工され得る。そして、その結果として、軟質部に設けられた挿入孔内に挿入部材がよりスムーズ且つ確実に挿入され得る中空成形品が、より容易に得られることとなるのである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明を更に具体的に明らかにするために、本発明の構成について、図面を参照しつつ、詳細に説明することとする。
【００２１】
先ず、図１には、本発明手法に従って超音波切削加工が施されてなる中空成形品としての自動車の吸気パイプが、一部を切り欠いた正面形態において概略的に示されている。かかる図１及び図２から明らかなように、この吸気パイプ１０は、全体として、長手の円筒形状を呈し、その全体が、ゴムやエラストマ等の軟質材料を用いて形成されている。つまり、ここでは、吸気パイプ１０の全体が軟質部として、構成されている。
【００２２】
そして、かかる吸気パイプ１０にあっては、軸方向の両側の端縁部から所定寸法だけ軸方向内方に位置する部分のそれぞれに、径方向外方に所定高さ突出する凸部１２が、周方向に連続して延びる突条形態をもって一体的に形成されている。また、この凸部１２は、矩形の外面形状を有して、軸方向両側に位置する側面が円環面形状とされると共に、それら両側側面のうち、各凸部１２の近位の軸方向端縁側に位置する側面が、係合面１４とされている。更に、そのような凸部１２の形成部位の内周面部分には、凸部１２の外形状よりも一回り小さな矩形形状を呈する凹部１６が、周方向に連続して延びるように形成されている。
【００２３】
また、そのような吸気パイプ１０の内孔のうち、凸部１２よりも、それに近位の開口部までの部分が、それぞれ、後述する如く、挿入部材としてのコネクタパイプ（図２及び図３参照）が挿入される挿入孔部１８とされている。そして、それら各挿入孔部１８の開口周縁部（吸気パイプ１０の軸方向両側の開口周縁部）には、テーパ筒部２０が、それぞれ一体形成されている。このテーパ筒部２０は、挿入孔部１８の軸方向外方に向かって次第に大径となるテーパ筒状をもって、周方向に連続して延びる形態、つまり開口側が大径部とされ、且つそれとは反対側が小径部とされた形態を有している。そして、そのようなテーパ筒部２０の内周面の全面、つまり挿入孔部１８の開口部の内周面の全面が、挿入孔部１８の軸方向内方に向かって次第に小径となるテーパ状案内面２２とされている。
【００２４】
また、かかるテーパ筒部２０の外周面上には、複数（ここでは３個）の係合突起２４が、互いに周方向に一定の距離を隔てて、一体形成されている。それら各係合突起２４は、何れも、断面直角三角形形状を呈し、かかる直角三角形の底辺を与える面が、吸気パイプ１０の軸方向において、前記凸部１２の係合面１４と平行に広がって対向する平面からなる係合面２６とされている。
【００２５】
さらに、かかる吸気パイプ１０においては、テーパ筒部２０と凸部１２とに挟まれて、それらの間に位置する部分が、後述する如き超音波切削加工操作により、内周面部分が切削加工されることで、内周面形状が凹凸のない平滑な円筒面とされると共に、他の部分に比して所定寸法だけ薄肉化された薄肉部２８とされている。
【００２６】
そして、このような吸気パイプ１０にあっては、図２及び図３に示されるように、軸方向両側の開口部をそれぞれ与える挿入孔部１８内に、コネクタパイプ３０が挿入されて、使用に供されることとなるが、かかるコネクタパイプ３０としては、先端部に、周方向に連続して延びる係止突条３２が一体的に設けられてなるものが、用いられる。
【００２７】
このコネクタパイプ３０の係止突条３２は、角部が丸まった略三角形状の断面形状を呈しており、周方向に延びる側面が、吸気パイプ１０に設けられたテーパ筒部２０のテーパ状案内面２２に対応したテーパ角度を有して、先端に向かうに従って次第に小径化するテーパ状摺動面３４とされている。また、先端側とは反対側の端面が、円環面からなる係止面３６とされている。
【００２８】
そして、そのようなコネクタパイプ３０を吸気パイプ１０の挿入孔部１８内に挿入する際には、例えば、先ず、図２に示されるように、コネクタパイプ３０が、係止突条３２のテーパ状摺動面３４を、吸気パイプ１０のテーパ筒部２０のテーパ状案内面２２に接触させた状態で位置せしめられる。
【００２９】
その後、かかる状態から、コネクタパイプ３０が、吸気パイプ１０の挿入孔部１８内に押し込まれて、挿入される。このとき、コネクタパイプ３０のテーパ状摺動面３４が、コネクタパイプ３０のテーパ状案内面２２上を摺動し、かかるテーパ状案内面２２に案内されるようになり、それによって、コネクタパイプ３０が挿入孔部１８内にスムーズに突入せしめられる。更に、挿入孔部１８内に突入せしめられたコネクタパイプ３０は、係止突条３２の丸まった角部において、吸気パイプ１０の平滑な円筒面とされた薄肉部２８の内周面に摺動せしめられて、かかる薄肉部２８を押し広げる（拡径させる）ように弾性変形させつつ、徐々に侵入せしめられるようになる。
【００３０】
そして、図３に示されるように、コネクタパイプ３０の係止突条３２が、吸気パイプ１０の凹部１６内に入り込んだ時点で、コネクタパイプ３０の挿入孔部１８内への挿入が完了せしめられる。このとき、吸気パイプ１０の薄肉部２８が弾性変形状態から復元されると共に、コネクタパイプ３０の係止突条３２の係止面３６が、吸気パイプ１０の凹部１６の側面に係止せしめられて、コネクタパイプ３０の挿入孔部１８内からの容易な抜脱が阻止されるようになる。
【００３１】
その後、公知の締付バンド３８が、吸気パイプ１０の薄肉部２８の外周面に巻き付けられて、更に締め付けられ、それにより、コネクタパイプ３０が、吸気パイプ１０に対して、その挿入孔部１８内に挿入された状態で固定される。そして、そのような状態下で、締付バンド３８の両側側面が、吸気パイプ１０の凸部１２の係合面１４と、テーパ筒部２０の外周面に設けられた複数の係合突起２４の係合面２６とに対して、それぞれ係合されている。これによって、吸気パイプ１０の開口側端部がテーパ筒部２０とされて、その外周面がテーパ面とされているにも拘わらず、締付バンド３８の軸方向、特に開口側への移動が阻止され得るようになっている。
【００３２】
ところで、このような構造とされた吸気パイプ１０は、以下の如き特別な手法による超音波切削加工を経て得られることとなるが、本実施形態では、例えば、先ず、図４に示されるようなブロー成形用金型４０を用いた一連のブロー成形操作が実施されることにより、最終的に得られるべき吸気パイプ１０を与える筒状の第一中間成形体が成形され（図７参照）、次いで、かかる第一の中間成形体から、超音波切削加工用中空成形品としての第二中間成形体が形成される（図８参照）。そして、その後、この第二中間成形体に対して超音波切削加工操作が実施され（図９参照）、以て、吸気パイプ１０が得られるようになるのである。
【００３３】
より詳細には、ここで用いられるブロー成形用金型４０は、左型４２と右型４４とを有し、それら左右二つの分割型４２，４４が、例えば、油圧シリンダやサーボモータ等を利用した公知の駆動機構（図示せず）の駆動に基づいて、図４中の左右方向たる水平方向に互いに接近乃至は離隔移動せしめられることにより、型合せ乃至は型開きされるようになっている。
【００３４】
また、それら左型４２と右型４４の互いの型合せ面には、最終的に得られるべき吸気パイプ１０を与える筒状の第一中間成形体（図７参照）の外形形状のうちの左側半分の部分と右側半分の部分とにそれぞれ対応した形状とされた左型側キャビティ面４６と右型側キャビティ面４８とが、それぞれ形成されている。
【００３５】
そして、それら左型側及び右型側キャビティ面４６，４８は、それぞれ、略両側有底半割円筒面形状を呈し、両側の底面部が、それぞれ、半割ドーム形状を有する閉塞部形成部５０とされている。また、左型側及び右型側の各キャビティ面４６，４８の筒壁面部のうち、両側底面部にそれぞれ連設する軸方向両側の端部部位が、吸気パイプ１０のテーパ筒部２０のテーパ状案内面２２に対応した、それと同一角度のテーパ角度を有するテーパ面からなる案内面形成部５２とされている。更に、そのような案内面形成部５２には、吸気パイプ１０のテーパ筒部２０の外周面に複数設けられた係合突起２４の外面形状に対応した形状を有する断面直角三角形状の凹所からなる突起形成部５４が、テーパ筒部２０の周方向における係合突起２４同士の間隔と同一の間隔を隔てて、複数個（ここでは３個）形成されている。
【００３６】
また、左型側及び右型側の各キャビティ面４６，４８の筒壁面部においては、その軸方向両端にそれぞれ設けられた案内面形成部５２から軸方向内方に所定寸法入り込んだ位置に、吸気パイプ１０の凸部１２の外形形状に対応した形状を有する断面矩形状の凹溝からなる凸部形成部５６が、周方向に連続して延びるように形成されている。
【００３７】
そして、かくの如き構造とされたブロー成形用金型４０を用いて、最終的に得られるべき吸気パイプ１０の第一中間成形体を得る際には、先ず、図５に示されるように、左型４２と右型４４との型開き状態下で、所定の押出機の先端のダイヘッド５７から、ゴムやエラストマ等の軟質材料からなる筒状のパリソン５８が、可塑化状態のままで押出成形されて、左型４２と右型４４との型合せ面間において上下方向に延びるように位置せしめられる。なお、ここでは、パリソン５８が一種類の軟質材料にて形成されているため、そのようなパリソン５８の全体が軟質部とされている。
【００３８】
次に、図６に示されるように、左型４２と右型４４とが、図示しない駆動機構の駆動に基づいて、互いに接近移動せしめられて、型合せされる。これによって、左型４２の左型側キャビティ面４６と右型側キャビティ面４８との間に、第一中間成形体の外面形状に対応した内面形状を有する成形キャビティ６０が、左型側及び右型側の両キャビティ面４６，４８に囲まれて、形成されると共に、かかる成形キャビティ６０内に、パリソン５８が収容配置される。
【００３９】
このとき、パリソン５８の両端部が、左型４２と右型４４の上部及び下部の互いの型合せ部位に挟まれて、潰されることで、パリソン５８の内部が密閉される。また、成形キャビティ４０内で、パリソン５８の軸方向の両側端部部位が、左型側及び右型側の各キャビティ面４６，４８の閉塞部形成部５０と案内面形成部５２と凸部形成部５６とにそれぞれ対応位置せしめられる。
【００４０】
その後、図７に示されるように、左型４２と右型４４の上部の型合せ部位にて潰されたパリソン５８の上端部に、針状の空気ノズル６２が刺し通された後、この空気ノズル６２を通じて、所定圧力の圧縮空気が吹き込まれる。これにより、パリソン５８が膨張変形せしめられて、成形キャビティ６０の形状、つまり左型側キャビティ面４６と右型側キャビティ面４８とに対応した形状に成形され、以て、第一中間成形体６４が成形される。
【００４１】
そして、かくして得られた第一中間成形体６４にあっては、全体として、略両側有底円筒形状を呈し、両側の底部が、左型側及び右型側キャビティ面４６，４８の各閉塞部形成部５０にて形成された閉塞部６６とされている。また、軸方向両側の端縁部には、内周面と外周面が各案内面形成部５２に対応するテーパ面とされたテーパ筒部２０が設けられて、その内周面がテーパ状案内面２２とされると共に、このテーパ筒部２０の外周面上には、突起形成部５４にて形成された係合突起２４が、周方向に等間隔を隔てて複数個（ここでは３個）一体形成されている。更に、かかるテーパ筒部２０の形成部位から軸方向内方に所定寸法入り込んだ位置には、凸部形成部５６にて形成された凸部１２が周方向に連続して延びるように設けられ、また、この凸部１２の内周面部分にて、周方向に連続して延びる凹部１６が形成されている。更にまた、それら凸部１２とテーパ筒部２０との間に位置する部分が、後述する超音波切削加工が行われるべき被加工部７０として形成されている。
【００４２】
次いで、図示されてはいないものの、ブロー成形用金型４０の左型４２と右型４４とが型開きされて、第一中間成形体６４が、ブロー成形用金型４０から離型せしめられる。その後、図８に示されるように、第一中間成形体６４に対して、従来のブロー成形操作と同様に、カッター等の切削工具を用いて、パリソン５８の両端の残余部分を切除する後加工が実施されて、かかるパリソン５８の残余部分と共に、それに連設する第一中間成形体６４の軸方向両側の底部たる閉塞部６６のそれぞれが切除される。
【００４３】
これにより、各テーパ筒部２０が、その大径側において外部に開口せしめられる。以て、全体として、軸方向両側に向かって開口する円筒形状を呈すると共に、軸方向両側端部に、その端縁部から軸方向内方に向かって、テーパ筒部２０と被加工部７０と凸部１２（凹部１６）が順番に形成され、更に、被加工部７０とテーパ筒部２０のそれぞれの内孔部分にて挿入孔部１８が形成されてなる超音波切削加工用中空成形品としての第二中間成形体７２が得られることとなる。
【００４４】
そして、その後、かくして得られた第二中間成形体７２に対する超音波切削加工操作が、従来と同様にして、実施される。
【００４５】
すなわち、ここでは、例えば、特開平９−１３６２９７号公報に記載される如き、互いに電気的に接続された超音波発振器とコンバータとブースタとを備えた、公知の超音波加工機と、図９に示されるように、先端部に円筒状の切削刃７４が一体的に設けられてなる超音波ホーン７６とが用いられて、この超音波ホーン７６が、その基部側において超音波加工機のブースタに取り付けられる。なお、この超音波ホーン７６には、切削刃７４の外径が、最終的に得られるべき吸気パイプ１０の薄肉部２８の内径と同一の大きさとされたものが用いられる。
【００４６】
そして、超音波加工機が作動せしめられることにより、超音波ホーン７６が超音波振動せしめられた状態で、かかる超音波ホーン７６の切削刃７４が、第二中間成形体７２の挿入孔部１８内に同軸的に突入せしめられて、被加工部７０の内周面が内方に膨らんだ内周面部分７８に接触せしめられる。それに引き続き、超音波ホーン７６が、公知の移動機構により、自動的に下方に移動せしめられ、挿入孔部１８内に徐々に挿入されることにより、切削刃７４が、挿入孔部１８内に押し込まれる。
【００４７】
このとき、図９に実線で示されるように、超音波ホーン７６の挿入孔部１８内への挿入により、切削刃７４が挿入孔部１８内に徐々に深く押し込まれるのに伴って、被加工部７０の内周面部分７８が、切削刃７４との間で生ずる摩擦熱にて溶融せしめられつつ、切削刃７４にて徐々に押し切られる。
【００４８】
そして、図９に二点鎖線で示されるように、切削刃７４の先端が、被加工部７０の直下に設けられた凹部１６内に達した時点で、超音波ホーン７６の挿入孔部１８内への挿入操作が停止せしめられると同時に、被加工部７０の内周面部分７８が完全に切除される。なお、このような超音波切削加工操作の実施時には、好ましくは、切削刃７４が押し込まれる被加工部７０が、所定の固定治具等にて、外側から取り囲まれるように保持される。また、かかる超音波切削加工操作にて切除された内周面部分７８からなる切屑は、１個の円筒状の塊状物として得られ、そのため、そのまま挿入孔部１８内から、残存物を何等生じさせることなく、容易に取り出されるようになる。そして、このような超音波切削加工は、第二中間成形体７２の軸方向両側に位置する二つの被加工部７０の両方に対して、同時に或いは順次、実施される。
【００４９】
かくして、図１に示される如き構造を有する最終的な目的物たる吸気パイプ１０、特に内周面部分７８が超音波切削加工により切除された被加工部７０の残余部分にて、軸方向両側の端部に、平滑な円筒面状の内周面を有する薄肉部２８が形成されると共に、挿入孔部１８の開口部の内周面がテーパ状案内面２２とされて、コネクタパイプ３０の挿入孔１８内への挿入がスムーズとされた吸気パイプ１０が、得られることとなるのである。
【００５０】
このように、本実施形態においては、一連のブロー成形操作によって、軸方向両側の開口部のそれぞれの一部が挿入孔部１８とされると共に、そのような挿入孔部１８の開口周縁部に、内周面がテーパ状案内面２２とされたテーパ筒部２０が一体形成されて、第二中間成形体７２が成形され、そして、その後、この第二中間成形体７２の被加工部７０の内周面部分に対する超音波切削加工操作が実施されるようになっている。
【００５１】
このため、かかる本実施形態では、各種の工作機械や切削工具を用いて、挿入孔部１８の開口部の内周面部分を切削加工することにより、挿入孔部１８の開口部の内周面にテーパ状案内面２２を形成する場合とは異なって、テーパ状案内面２２を形成時に、切屑が生ずることが全くなく、それ故、テーパ状案内面２２の形成時に挿入孔部１８内に入り込んだ切屑を取り出すための作業から効果的に開放され得る。また、第二中間成形体７２の成形後に、第二中間成形体７２の被加工部７０に対する超音波切削加工操作を実施する際にも、切屑が１個の円筒状の塊状物として得られて、挿入孔部１８内から極めて容易に取り出され得る。
【００５２】
従って、かくの如き本実施形態によれば、挿入孔部１８の開口部の内周面がテーパ状案内面２２とされた吸気パイプ１０のテーパ状案内面２２よりも軸方向内方に位置する挿入孔部１８の内周面部分が、挿入孔部１８内に侵入した切屑を除去するための面倒な作業を何等行うことなしに、極めて有利に超音波切削加工され得る。そして、その結果、挿入孔部１８内にコネクタパイプ３０がよりスムーズ且つ確実に挿入され得る吸気パイプ１０が、より容易に得られることとなるのである。
【００５３】
また、本実施形態では、吸気パイプ１０を与える第一中間成形体６４のブロー成形に用いられるブロー成形用金型４０の左型側及び右型側の各キャビティ面４６，４８に、突起形成部５４や凸部形成部５６が設けられて、第一中間成形体６４の成形と同時に、テーパ筒部２０の外周面とテーパ筒部２０よりも軸方向内方に位置する部分とに、複数の係合突起２４と凸部１２とが、それぞれ一体成形されるようになっている。そして、最終的に得られる吸気パイプ１０の挿入孔部１８内へのコネクタパイプ３０の挿入状態下で、吸気パイプ１０の薄肉部２８の外周面上に巻き付けられる締付バンド３８が、それら複数の係合突起２４と凸部１２とにて、軸方向への位置ズレが阻止されるようになる。
【００５４】
それ故、このような本実施形態においては、吸気パイプ１０の挿入孔部１８内へのコネクタパイプ３０の挿入固定状態が安定的に維持可能な構造が、特別な作業工程を実施することなく、極めて容易に実現され得るのである。
【００５５】
さらに、本実施形態では、第一中間成形体６４のブロー成形と同時に形成される凸部１２の内周面部分に、周方向に連続して延びる凹部１６が形成されるようになっている。また、そのような第一中間成形体６４から得られる第二中間成形体７２の被加工部７０に対する超音波切削加工操作の実施時に、超音波ホーン７６の切削刃７４の先端が、かかる凹部１６内に到達した時点で、超音波切削加工操作が完了して、被加工部７０の内周面部分７８が、挿入孔部１８内からの取出しが容易な１個の円筒状の塊状物からなる切屑として得られるようになる。
【００５６】
従って、このような本実施形態によれば、第二中間成形体７２に対する超音波切削加工において、所望の部分のみが確実に切除され、しかも切屑の除去が極めて容易と為され得ることとなる。
【００５７】
以上、本発明の具体的な構成について詳述してきたが、これはあくまでも例示に過ぎないものであって、本発明は、上記の記載によって、何等の制約をも受けるものではない。
【００５８】
例えば、前記実施形態では、吸気パイプ１０の軸方向の両側端部に、内周面がテーパ状案内面２２とされたテーパ筒部２０が設けられていたが、軸方向両側端部のうちの一方だけに、かかるテーパ筒部２０が設けられていても良く、また、そのような吸気パイプ１０の作製に際して利用される超音波切削加工方法に対しても、有利に適用される。
【００５９】
さらに、吸気パイプ１０を与える第一及び第二中間成形体６４，７２は、少なくとも、超音波切削加工されるべき被加工部７０とテーパ筒部２０とを含む開口側端部が、軟質材料を用いて形成されておれば良い。
【００６０】
それ故、第一中間成形体６４のブロー成形時に成形される筒状のパリソン５８も、少なくとも被加工部７０とテーパ筒部２０とを与える端部が、軟質材料を用いて形成されておれば良い。なお、このように、軸方向において材質の異なるパリソン５８を用いたブロー成形は、例えば、公知のエクスチェンジブロー成形手法を採用することによって、容易に実現可能である。
【００６１】
更にまた、前記実施形態では、超音波ホーン７６の切削刃７４が円筒形状を有していたが、この切削刃７４の形状は、第二中間成形体７２の被加工部７０の内周面形状に応じて、適宜に変更可能である。
【００６２】
加えて、前記実施形態では、本発明を、自動車の吸気パイプを得る際に実施される超音波切削加工方法と、そのような超音波切削加工方法に供される超音波切削加工用パイプとに適用したものの具体例を示したが、本発明は、その他、挿入孔を有すると共に、その挿入孔の開口部の内周面がテーパ状案内面とされた各種の中空成形品のテーパ状内周面よりも軸方向内方の内周面部分を超音波切削加工する方法と、そのような超音波切削加工に供される超音波切削加工用中空成形体の何れに対しても、それぞれ有利に適用されるものであることは、勿論である。
【００６３】
以上、本発明の具体的な構成について詳述してきたが、これはあくまでも例示に過ぎないのであって、本発明は、各種の形態において実施され得るものである。従って、当業者の知識に基づいて採用される本発明についての種々なる変更、修正、改良に係る各種の実施の形態が、何れも、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、本発明の範疇に属するものであることが、理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明手法に従って超音波切削加工が実施されてなる中空成形品の一実施形態を示す、一部切欠図を含む正面説明図である。
【図２】図１に示された中空成形品の挿入孔内に挿入部材を挿入する際の一工程例を示す説明図であって、挿入部材の先端を中空成形品のテーパ状案内面に接触させた状態を示している。
【図３】図２に示された工程に引き続いて実施される工程例を示す説明図であって、挿入部材を中空成形品の挿入孔内に挿入して、締付バンドにて、中空成形品に固定した状態を示している。
【図４】本発明に従う超音波切削加工方法を実施する際に用いられるブロー成形用金型の一例を示す縦断面説明図である。
【図５】本発明に従う超音波切削加工方法を実施する際の一工程例を示す説明図であって、図４に示されたブロー成形用金型の二つの分割型の型開き状態で、それら二つの分割型の間に、成形されたパリソンを位置せしめた状態を示している。
【図６】図５に示された工程に引き続いて実施される工程例を示す説明図であって、ブロー成形用金型を型合せして、成形キャビティを形成すると共に、かかる成形キャビティ内にパリソンを収容配置した状態を示している。
【図７】図６に示された工程に引き続いて実施される工程例を示す説明図であって、成形キャビティ内に収容配置されたパリソンの内部に空気を吹き込んで第一中間成形体を成形した状態を示している。
【図８】図７に示された工程に引き続いて実施される工程例を示す説明図であって、ブロー成形用金型内から離型された第一中間成形体の軸方向両端の閉塞部をそれぞれ切除して、第二中間成形体を形成した状態を示している。
【図９】図８に示された工程に引き続いて実施される工程例を示す説明図であって、第二中間成形体に対する超音波切削加工操作を実施している状態を示している。
【符号の説明】
【００６５】
１０吸気パイプ１２凸部
１８挿入孔部２０テーパ筒部
２２テーパ状案内面２４係合突起
４０ブロー成形用金型４６左型側キャビティ面
４８右型側キャビティ面５０閉塞部形成部
５２案内面形成部５４突起形成部
５６凸部形成部５８パリソン
６４第一中間成形体６６閉塞部
７０被加工部７２第二中間成形体
７４切削刃７６超音波ホーン

【特許請求の範囲】
【請求項１】
軟質材料からなる軟質部を有すると共に、該軟質部に、所定の挿入部材が挿入される挿入孔が設けられ、更に、該挿入孔の開口部の内周面が、軸方向内方に向かって次第に小径化して、該挿入部材の該挿入孔への挿入を案内するテーパ状案内面とされた中空成形品における該挿入孔のテーパ状案内面よりも軸方向内方の内周面部分を、先端部に筒状の切削刃を有する超音波ホーンを用いて超音波切削加工するに際して、
少なくとも軸方向一方側の端部が、前記軟質材料からなる軟質部とされた筒状のパリソンを成形する工程と、
前記テーパ状案内面に対応したテーパ面形状を呈する案内面形成部と、該テーパ状案内面の大径側の開口部を閉塞する閉塞部を形成するための閉塞部形成部とを備えた筒状のキャビティ面にて囲まれてなる成形キャビティ内に、前記パリソンを、前記軟質部が該案内面形成部と該閉塞部形成部とに対応位置するように、収容配置する工程と、
前記成形キャビティ内に収容配置された前記パリソンの内部に気体を吹き込むことによって、前記軟質部に、内外周面が、それぞれ前記案内面形成部に対応するテーパ面とされたテーパ筒部と、前記閉塞部形成部にて形成された前記閉塞部とを有する筒状中間成形体を成形する工程と、
該成形された筒状中間成形体の前記閉塞部を除去して、前記テーパ筒部を大径側において外部に開口させることにより、前記軟質部の内孔部分にて、前記挿入孔が形成されると共に、該テーパ筒部の内周面にて、前記テーパ状案内面が形成された前記中空成形品を得る工程と、
該得られた中空成形品の前記挿入孔内に、前記テーパ筒部を通じて、前記超音波ホーンの前記筒状の切削刃を侵入させて、該切削刃を、該中空成形品の挿入孔の前記テーパ状案内面よりも軸方向内方の内周面部分に接触させた状態で、該挿入孔内に同軸的に押し込むことにより、該内周面部分に対する超音波切削加工操作を実施する工程と、
を含むことを特徴とする超音波切削加工方法。
【請求項２】
前記筒状のキャビティ面における前記案内面形成部を間に挟んだ前記閉塞部形成部とは反対側に、周方向に連続して延びる凹溝が設けられて、前記成形キャビティ内に収容配置された前記パリソンの内部に気体が吹き込まれることにより、前記目的とする中空成形品の超音波切削加工されるべき前記内周面部分よりも前記挿入孔の軸方向内方に位置する外周面部位に、該凹溝に対応した凸部が、周方向に連続して延びるように形成されると共に、該凸部の内周面部位にて、周方向に連続して延びる凹部が形成されるようになっている請求項１に記載の超音波切削加工方法。
【請求項３】
前記筒状のキャビティ面における前記案内面形成部に、複数の凹所が、周方向において互いに間隔を隔てて設けられて、前記成形キャビティ内に収容配置された前記パリソンの内部に気体が吹き込まれることにより、前記目的とする中空成形品の前記テーパ筒部の外周面部位に、該複数の凹所に対応した複数の突起が、周方向において互いに間隔を隔てて形成されるようになっている請求項１又は請求項２に記載の超音波切削加工方法。
【請求項４】
軟質材料からなる軟質部を有すると共に、該軟質部に、所定の挿入部材が挿入される挿入孔が設けられ、更に、該挿入孔の開口部の内周面が、軸方向内方に向かって次第に小径化して、該挿入部材の該挿入孔への挿入を案内するテーパ状案内面とされる一方、該挿入孔のテーパ状案内面よりも軸方向内方の内周面部分が超音波切削加工されるべき被加工部とされた超音波切削加工用中空成形品であって、
前記挿入孔の開口周縁部に対して、該挿入孔の軸方向外方に向かって次第に大径となるテーパ筒形状をもって周方向に延びるテーパ筒部が一体形成されて、該テーパ筒部の内周面にて、前記テーパ状案内面が構成されていることを特徴とする超音波切削加工用中空成形品。

【図１】