(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークに対して第１の方向から第１のパンチを打ち込む第１の後方押し出し加工を行うことにより第１の有底筒状体を製作する第１の工程と、
前記第１の有底筒状体に対して、前記第１の方向から、前記第１の有底筒状体の内面をガイドとして第２のパンチを打ち込む第２の後方押し出し加工を行うことにより、第２の有底筒状体を製作する第２の工程と、
前記第２の有底筒状体の非貫通穴の最も細い部分の内径よりも外径が小さい第４のパンチで前記第２の有底筒状体の底部に穴を開けることによって、貫通穴を有する第１の筒状体を製作する第３の工程と、
前記第１の筒状体の前記貫通穴にピンを挿入し、第１のダイの穴体に前記第１の筒状体を押し込む押し出ししごき加工を行うことにより、第２の筒状体を製作する第４の工程と、を有するパイプ製造方法。
【請求項２】
前記第４の工程は、
前記第１のダイに対して前記ピンが所定の位置関係となるように、前記ピンを前記第１の筒状体の前記貫通穴および前記第１のダイの前記穴体に挿入する第５の工程と、
前記第１のダイと前記ピンの前記位置関係を維持した状態で、前記第１の筒状体を前記第１のダイの前記穴体に押し込む第６の工程と、を含む
請求項１に記載のパイプ製造方法。
【請求項３】
ワークに対して第１の方向から第１のパンチを打ち込む第１の後方押し出し加工を行うことにより第１の有底筒状体を製作する第１の工程と、
前記第１の有底筒状体に対して、前記第１の方向から、前記第１の有底筒状体の内面をガイドとして第２のパンチを打ち込む第２の後方押し出し加工を行うことにより、第２の有底筒状体を製作する第２の工程と、
前記第２の有底筒状体の底部に穴を開けることによって、貫通穴を有する第１の筒状体を製作する第３の工程と、
前記第１の筒状体の前記貫通穴にピンを挿入し、第１のダイの穴体に前記第１の筒状体を押し込む押し出ししごき加工を行うことにより、第２の筒状体を製作する第４の工程と、を有し、
前記第４の工程は、
前記第１のダイに対して前記ピンが所定の位置関係となるように、前記ピンを前記第１の筒状体の前記貫通穴および前記第１のダイの前記穴体に挿入する第５の工程と、
前記第１のダイと前記ピンの前記位置関係を維持した状態で、前記第１の筒状体を前記第１のダイの前記穴体に押し込む第６の工程と、を含み、
前記第１のダイの前記穴体の挿入口の近傍にテーパー形状の部分があり、
前記第１のダイと前記ピンが前記位置関係にあるとき、前記ピンは、前記穴体の前記テーパー形状の部分に対応する位置にある部分の外径よりも、前記テーパー形状の部分を過ぎた位置にある部分の外径が小さい、
パイプ製造方法。
【請求項４】
ワークに対して第１の方向から第１のパンチを打ち込む第１の後方押し出し加工を行うことにより第１の有底筒状体を製作する第１の工程と、
前記第１の有底筒状体に対して、前記第１の方向から、前記第１の有底筒状体の内面をガイドとして第２のパンチを打ち込む第２の後方押し出し加工を行うことにより、第２の有底筒状体を製作する第２の工程と、
前記第２の有底筒状体の底部に穴を開けることによって、貫通穴を有する第１の筒状体を製作する第３の工程と、
前記第１の筒状体の前記貫通穴にピンを挿入し、第１のダイの穴体に前記第１の筒状体を押し込む押し出ししごき加工を行うことにより、第２の筒状体を製作する第４の工程と、を有し、
前記第１のダイは前記穴体の挿入口の近傍にテーパー形状の部分があり、前記第４の工程において、前記テーパー形状の部分によって、前記第２の筒状体の一方の端部に外径が他の部分よりも大きいフリンジ部分ができ、
前記パイプ製造方法は、前記第２の筒状体を前記フリンジ部分がない他方の端部から、前記第１のダイの穴体と内径が同じ第２のダイの穴体に、前記第２のダイの穴体の内径と同じ外径の第３のパンチによって押し込む第７の工程を更に有する、
パイプ製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は細長パイプの製造技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、加工対象（ワーク）である鋼の棒を後方押し出し加工によって有底筒状体にする工程と、その底部を打ち抜いて底の無い筒状体にする工程と、その筒状体の内部にピンを挿入して押し出し加工あるいは押し出し絞り加工する工程を有する、鋼の中空体を製造する方法が開示されている。【０００３】
特許文献２には、ワークである素材を後方押し出し加工によって有底筒状体にする工程と、有底筒状体をしごき加工と打ち抜き加工によって筒状体にする工程を有する中空部材の製造方法が開示されている。【０００４】
そして、近年では金属製パイプの細長化あるいは極細化の要求が強まっており、将来はその要求が更に強まることが予想される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１２２７９５号公報
【特許文献２】特開平３−２２１２３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１、２に開示されたパイプの製造方法では、ワークに対する一回の後方押し出し加工によって、中間体である有底筒状体を製造する。しかしながら、一回の後方押し出し加工によって得られる有底筒状体の穴の深さ／穴の内径（以下「アスペクト比」という）には限度がある。そのため、特許文献１、２に開示された方法では、最終的に製造されるパイプにおいても所望のアスペクト比が得られないことがあった。【０００７】
本発明の目的は細長パイプを製造する技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様によるパイプ製造方法は、ワークに対して第１の方向から第１のパンチを打ち込む第１の後方押し出し加工を行うことにより第１の有底筒状体を製作する第１の工程と、前記第１の有底筒状体に対して、前記第１の方向から、前記第１の有底筒状体の内面をガイドとして第２のパンチを打ち込む第２の後方押し出し加工を行うことにより、第２の有底筒状体を製作する第２の工程と、前記第２の有底筒状体の底部に穴を開けることによって、貫通穴を有する第１の筒状体を製作する第３の工程と、を有している。【０００９】
また、前記第１の筒状体の前記貫通穴にピンを挿入し、第１のダイの穴体に前記第１の筒状体を押し込む押し出ししごき加工を行うことにより、第２の筒状体を製作する第４の工程を更に有することにしてもよい。【００１０】
また、前記第４の工程は、前記第１のダイに対して前記ピンが所定の位置関係となるように、前記ピンを前記第１の筒状体の前記貫通穴および前記第１のダイの前記穴体に挿入する第５の工程と、前記第１のダイと前記ピンの前記位置関係を維持した状態で、前記第１の筒状体を前記第１のダイの前記穴体に押し込む第６の工程と、を含むことにしてもよい。【００１１】
また、前記第１のダイの前記穴体の挿入口の近傍にテーパー形状の部分があり、前記第１のダイと前記ピンが前記位置関係にあるとき、前記ピンは、前記穴体の前記テーパー形状の部分に対応する位置にある部分の外径よりも、前記テーパー形状の部分を過ぎた位置にある部分の外径が小さいことにしてもよい。【００１２】
また、前記第１のダイは、前記穴体の挿入口の近傍にテーパー形状の部分があり、前記テーパー形状の部分を過ぎた部分の内径が、前記テーパー形状の部分の最小の内径よりも大きいものとしてもよい。【００１３】
また、前記第１のダイは前記穴体の挿入口の近傍にテーパー形状の部分があり、前記第４の工程において、前記テーパー形状の部分によって、前記第２の筒状体の一方の端部に外径が他の部分よりも大きいフリンジ部分ができ、前記パイプ製造方法は、前記第２の筒状体を前記フリンジ部分がない他方の端部から、前記第１のダイの穴体と内径が同じ第２のダイの穴体に、前記第２のダイの穴体の内径と同じ外径の第３のパンチによって押し込む第７の工程を更に有することにしてもよい。【００１４】
また、第３の工程において、前記第２の有底筒状体の内径よりも外径が小さい第４のパンチによって、前記第２の有底筒状体の底部に穴を開けることにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１Ａ】本実施形態によるパイプ製造方法の各工程を説明するための図である。
【図１Ｂ】本実施形態によるパイプ製造方法の各工程を説明するための図である。
【図２】工程＃４の詳細な工程について説明するための図である。
【図３】第１の変形例について説明するための図である。
【図４】第２の変形例について説明するための図である。
【図５】第３の変形例について説明するための図である。
【図６】第４の変形例について説明するための図である。
【図７】第５の変形例について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の一実施形態によるパイプ製造方法について説明する。
【００１７】
図１Ａ〜図１Ｂは、本実施形態によるパイプ製造方法の各工程を説明するための図である。本パイプ製造方法は＃１〜＃５という一連の工程を含み、複数の加工部を列状に配置した多段式のフォーマー（不図示）を用いて、工程＃１〜＃５の加工が順次連続的に実行される。
【００１８】
図１Ａを参照すると、工程＃１では、一回目の後方押し出し加工として、加工対象であるワークの外側を内径φ１１の筒状ダイ（不図示）の内面によって規制し、ワークに図中の下から上に向かう方向（第１の方向）に深さＬ１１だけ、外径φ１１の円柱状のパンチ１１を打ち込む。この工程＃１によって、内径がφ１２で深さがＬ１１の非貫通穴１２ａを有し、外径がφ１１の有底筒状体１２が製作される。
【００１９】
工程＃２では、二回目の後方押し出し加工として、工程＃１で製作された有底筒状体１２の外側を、内径φ２１の筒状ダイ（不図示）の内面によって規制し、工程＃１のパンチ１１と同じ第１の方向から、有底筒状体１２の非貫通穴１２ａの内面をガイドとしてパンチ１３を、深さＬ２２だけ打ち込む。この工程＃２によって、深さＬ２２の非貫通穴１４ａを有し、外径がφ２１の有底筒状体１４が製作される。非貫通穴１４ａの深さＬ２２は、工程＃２を行う前の有底筒状体１２の非貫通穴１２ａの深さＬ１１の２倍に近い深さである。有底筒状体１４の外径φ２１は、工程＃２を行う前の有底筒状体１２の外径φ１１よりやや大きい。一般に、１回の後方押し出し加工によって得られる非貫通穴のアスペクト比（深さ／内径）は５〜６程度が通常であり、最大で７程度である。本実施形態では、２回の後方押し出し加工を行うので、１回で得られるアスペクト比の２倍程度のアスペクト比が得られる。例えば、それぞれアスペクト比７を得られる２回の後方押し出し加工を行えば、アスペクト比が１４程度の非貫通穴１２を得ることができる。
【００２０】
互いに逆方向から打ち込むパンチ同士を高い精度で芯合わせするのは難しく、高精度のフォーマーを要するが、本実施形態では、工程＃１の後方押し出し加工と工程＃２の後方押し出し加工で同じ方向からパンチ１１、１３を打ち込む。そのため、本実施形態では、高精度のフォーマーを用いなくても、工程＃１のパンチ１１と工程＃２のパンチ１３を高精度で芯合わせすることが可能である。その結果、２回の後方押し出し加工による深い非貫通穴を有する有底筒状体の肉厚を容易かつ低コストで高精度に均一化することができる。中間体である有底筒状体の肉厚が均一化されれば、最終製品としても肉厚が均一で細長いパイプにすることが容易になる。
【００２１】
また、図１Ａの中央の図（＃２）を見て分かるように、パンチ１３は、先端側にある外径がφ２３の円柱部１３ａと、後端側にある外径がφ２３よりも小さいφ２２の円柱部１３ｂとからなる二段円柱形状である。そのため、有底筒状体１４の非貫通穴１４ａも、内径φ２３の部分と内径φ２２の部分からなる二段円柱形状となる。ここでは、有底筒状体１４の非貫通穴１４ａのトータルの深さがＬ２２であり、そのうちの内径がφ２２の部分の深さがＬ２１である。
【００２２】
有底筒状体１２の非貫通穴１２ａをパンチ１３のガイドとして機能させるために、パンチ１３の後端側の円柱部１３ｂの外径φ２２を非貫通穴１２ａの内径φ１２と一致させている。ただし、円柱部１３ｂの外径φ２２が非貫通穴１２ａの内径φ１２よりやや小さくてもやや大きくても、非貫通穴１２ａはパンチ１３のガイドとして機能する。
【００２３】
そして、パンチ１３の先端側の円柱部１３ａの長さ（Ｌ２２−Ｌ２１）が有底筒状体１２の非貫通穴１２ａの深さＬ１１よりもやや短くなっている。これにより、円柱部１３ａの先端が有底筒状体１２の非貫通穴１２ａの底に当接する前に、有底筒状体１２の非貫通穴１２ａがパンチ１３に触れてガイドとして機能し始め、パンチ１３と有底筒状体１２の芯合わせやパンチ１３の振動抑制に寄与する。
【００２４】
工程＃３では、ピアッシング加工として、第１の方向とは逆方向つまり図中の上から下に向かう方向（第２の方向）に、パンチ１５によって有底筒状体１４の底部を打ち抜き、貫通穴１６ａを有する筒状体１６を製作する。パンチ１５の外径φ３１は、有底筒状体１４の非貫通穴１２ａの最も細い部分の内径φ２３よりもやや小さい。そのため、有底筒状体１４の底部を打ち抜く際、パンチ１５とパンチ１３を逆方向から打ち込むことに起因してパンチ１３とパンチ１５の芯合わせに若干の誤差があっても、パンチ１５が非貫通穴１４ａの内面に触れて内壁を削ってしまうことがない。パンチ１５の外径φ３１をパンチ１３の外径φ２３よりもどの程度小さくするかは、フォーマーの有する機械精度に応じて適切に設定すればよい。
【００２５】
図１Ｂを参照すると、工程＃４では、押し出ししごき加工として、筒状体１６に開いた貫通穴１６ａに外径φ４３のピン１７を挿入し、パンチ２０によってダイ１８の穴体１８ａに筒状体１６を押し込む。ピン１７の外径φ４３は、筒状体１６の最小の内径φ３１よりもやや小さい。工程＃４によって細長化した筒状体１９が製作される。
【００２６】
ダイ１８の穴体１８ａには、ピン１７および筒状体１６が挿入される挿入口の近傍に奥が狭まったテーパー形状のテーパー部１８ｂがある。穴体１８ａのテーパー部１８ｂの手前の部分の内径がφ４１であり、テーパー部１８ｂの奥の狭まった部分の内径がφ４２である。穴体１８ａに押し込まれる筒状体１６の外径φ３２は、穴体１８ａの大きな方の内径φ４１より小さく、小さい方の内径φ４２より大きい。筒状体１６はテーパー部１８ｂを介して穴体１８ａの奥の内径φ４２の部分に押し込まれることで細長化される。
【００２７】
筒状体１６を細長化する加工法として、本実施形態で用いられる押し出ししごき加工の他に引っ張りしごき加工もある。しかし、引っ張りしごき加工では筒状体１６が切れやすいので、筒状体１６が引っ張りしごきに耐えられる程度までが細長化の限界となる。一方、本実施形態で採用した押し出ししごき加工は筒状体１６が切れることがないので、引っ張りしごき加工に比べて高アスペクト比の細長化が可能である。
【００２８】
また、工程＃３で製作される筒状体１６の貫通穴１６ａの内面には段差があるが、工程＃４の押し出ししごき加工によって、この段差が解消され、かつ原子間の間隔が密になるので、長手方向に亘って内面が均一な筒状体１９を製作することができる。
【００２９】
また、工程＃４の中の詳細な工程として、まず最初にピン１７を筒状体１６の貫通穴１６ａに挿入し、その後でパンチ２０によって筒状体１６をダイ１８の穴体１８ａに押し込む。
【００３０】
図２は、工程＃４の詳細な工程について説明するための図である。図２を参照すると、工程＃４ａにおいて、まずダイ１８に対してピン１７が所定の位置関係となるように、ピン１７を筒状体１６の貫通穴１６ａを介してダイ１８の穴体１８ａに挿入する。続いて、工程＃４ｂにおいて、そのダイ１８とピン１７の位置関係を維持した状態で、パンチ２０によって筒状体１６をダイ１８の穴体１８ａに押し込む。
【００３１】
筒状体１６はダイ１８の穴体１８ａに押し込まれていくとき、特にテーパー部１８ｂを通るときに摩擦によって温度が上昇する。しかし、工程＃４ａ〜＃４ｂにおいて、穴体１８ａに押し込まれる筒状体１６と、穴体１８ａに対して固定されたピン１７との相対的な位置関係がずれていくので、筒状体１６がピン１７に焼き付いてしまうのを防止できる。なお、ピン１７と筒状体１６との滑りを良くするために、ピン１７にコーティングを施しておくとよい。
【００３２】
図１Ｂの右側の図（＃４）あるいは図２の左側の図（＃４ｂ）を見て分かるように、工程＃４において、穴体１８ａのテーパー部１８ｂによって、穴体１８ａに押し込まれた筒状体１９の図中における上方の端部に外径が他の部分よりも大きいフリンジ部分１９ａができる。このフリンジは最終製品であるパイプにおいては不要な部分である。
【００３３】
工程＃５では、工程＃４で用いたダイ１８の穴体１８ａの内径φ４２と同じ内径φ５２だがテーパー形状の部分が無い穴体２２ａを有するダイ２２の穴体２２ａに、外径φ５１が穴体２２ａの内径φ５２と同じかあるいは内径φ５２より僅かに小さいパンチ２４によって、筒状体１９を押し込む。工程＃５で用いるパンチ２４は、外径φ５１がダイ２２の穴体２２ａの内径と同じかあるいはそれより僅かに小さいので、パンチ２４の先端がダイ２２の穴体２２ａの挿入口に挿入されるまでパンチ２４を打ち込むことができる。パンチ２４を、パンチ２４の先端がダイ２２の穴体２２ａの挿入口端部と一致するまで、あるいはパンチ２４の先端の一部がダイ２２の穴体２２ａの挿入口に挿入されるまで、パンチ２４を打ち込むと、フリンジ部分１９ａが切り取られ、フリンジの無いパイプが完成する。
る。
【００３４】
以上説明したように、本実施形態によれば、前回の後方押し出しで形成した穴を次回の後方押し出しのパンチのガイドにして同一方向から複数回の後方押し出し加工を行い、アスペクト比の高い有底筒状体を製作し、その底を打ち抜いて筒状体にするので、複数回の後方押し出しを高精度の芯合わせで行い、細長化したパイプを製造することができる。例えば注射針のような細長いパイプを製造することができる。
【００３５】
（第１の変形例）
【００３６】
図３は、第１の変形例について説明するための図である。
【００３７】
第１の変形例では、工程＃１に用いるパンチが円柱形状ではなく、角柱形状である。そのため工程＃１で製作される有底筒状体１２’の非貫通穴１２ａ’は、図３に示すように多角形である。この多角形は、その内接円の直径が工程＃２のパンチ１３の円柱部１３ｂの外径と同じφ２２である。
【００３８】
本変形例によれば、多角形の非貫通穴１２ａ’はパンチ１３との接触面積が小さいので、非貫通穴１２ａ’とパンチ１３の間の摩擦が小さい。そのため、パンチ１３が動作しやすいとともに発熱も抑えられる。非貫通穴１２ａ’が奇数角の多角形であると、パンチ１３の芯合わせの効果が高いので好ましく、摩擦の低減と筒状体１２の肉厚の均一性とから五角形あるいは七角形が特に好適である。
【００３９】
（第２の変形例）
【００４０】
図４は、第２の変形例について説明するための図である。
【００４１】
第２の変形例では、工程＃２に相当する工程＃２’に用いるパンチが二段円柱形状ではなく、一段の円柱形状である。図４には、第２の変形例における工程＃２’に用いるパンチ１３’と、工程＃２’で製作される有底筒状体１４’が示されている。
【００４２】
パンチ１３’は長手方向に亘って均一な外径φ２４の円柱形状である。そのパンチ１３’によって形成される有底筒状体１４’の非貫通穴１４ａ’も長手方向に亘って均一な内径φ２４の円柱形状である。φ２４は工程＃１で製作される有底筒状体１２の非貫通穴１２ａの内径φ１２と同じ寸法が好適である。
【００４３】
二回目の後方押し出し加工におけるパンチ１３’が一段の円柱形状でも、二回の後方押し出し加工を繰り返すことにより、有底筒状体１４’の非貫通穴１４ａ’の内面に僅かな段差、筋、材質の不均一が生じる可能性がある。しかし、そのような段差、筋、不均一は工程＃４の押し出し絞り加工によって解消される。
【００４４】
（第３の変形例）
【００４５】
図５は、第３の変形例について説明するための図である。
【００４６】
第３の変形例では、工程＃３において、パンチ１５を図１Ａ中の上から下に向かう第２の方向ではなく、下から上に向かう第１の方向に打ち込んで有底筒状体１４の底を打ち抜く。工程＃３におけるパンチ１５の方向が前工程である工程＃２のパンチ１３と同じ方向になるので、パンチ１５と有底筒状体１４の非貫通穴１４ａとの芯合わせが高精度になる。その一方でパンチ１５を第１の方向から打ち込むには、ある程度の長さが必要となる。そこで、パンチ１５の外径を有底筒状体１４の非貫通穴１４ａの内径と同一にするか、あるいはパンチ１５の外径を有底筒状体１４の非貫通穴１４ａの内径より僅かに小さくあるいは大きくして、非貫通穴１４ａをパンチ１５のガイドとして機能させるのが好適である。
【００４７】
（第４の変形例）
【００４８】
図６は、第４の変形例について説明するための図である。
【００４９】
第４の変形例では、工程＃４に用いるピン１７に相当するピン１７’が、ダイ１８と所定の位置関係にあるとき、ピン１７’は、ダイ１８の穴体１８ａのテーパー部１８ｂに対応する位置にある部分の外径よりも、テーパー部１８ｂを過ぎた位置にある部分の外径が小さい。つまりピン１７’はテーパー部１８ｂを過ぎると少し細くなる。
【００５０】
図６を参照すると、ピン１７’のテーパー部１８ｂに対応する位置にある部分の外径がφ４３であり、テーパー部１８ｂを過ぎた位置にある部分の外径がφ４４である。そして、φ４４がφ４３よりも小さくなっている。
【００５１】
この構成により、筒状体１９がテーパー部１８ｂを過ぎると、筒状体１９とピン１７’の間の摩擦力が弱まるので、筒状体１９の温度が過剰に上昇したり、筒状体１９とピン１７’が焼き付いたりするのを防止することができる。
【００５２】
（第５の変形例）
【００５３】
図７は、第５の変形例について説明するための図である。
【００５４】
第５の変形例では、工程＃４に用いるダイ１８に相当するダイ１８’は、テーパー部１８ｂを過ぎた部分の内径が、テーパー部１８ｂの最小の内径よりも大きい。つまり、ダイ１８’の穴体１８ａ’はテーパー部１８ｂ’を過ぎたところから少し広がっている。
【００５５】
図７を参照すると、ダイ１８’のテーパー部１８ｂ’を過ぎた部分の内径がφ４５であり、テーパー部１８ｂの最小の内径がφ４２である。そして、φ４５がφ４２よりも大きくなっている。
【００５６】
この構成により、筒状体１９はテーパー部１８ｂを過ぎると、筒状体１９とダイ８’の間の摩擦力が弱まるので、筒状体１９の温度が過剰に上昇するのを防止することができる。
【００５７】
上述した本発明の実施形態は、本発明の説明のための例示であり、本発明の範囲をそれらの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。当業者は、本発明の要旨を逸脱することなしに、他の様々な態様で本発明を実施することができる。
【符号の説明】
【００５８】
１１  パンチ、１２  有底筒状体、１２ａ，１２ａ’  非貫通穴、１３  パンチ、１３ａ  円柱部、１３ｂ  円柱部、１４  有底筒状体、１４ａ  非貫通穴、１５  パンチ、１６  筒状体、１６ａ  貫通穴、１７  ピン、１８，１８’  ダイ、１８ａ，１８ａ’  穴体、１８ｂ，１８ｂ’  テーパー部、１９  筒状体、１９ａ  フリンジ部分、２０  パンチ、２２  ダイ、２２ａ  穴体、２４  パンチ
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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