(57)【要約】【課題】管材の真円度を軸線方向に任意の幅で矯正する。【解決手段】管材矯正装置は、管材Ｔの外周面に配設したリング状のケーシング２と、管材Ｔの内周面に当接させた内周側ローラ３とを設けた。外周側ローラをケーシング２に圧接してケーシング２と管材Ｔを連動して回転させる。管材Ｔの外周面には、内周側ローラ３から離れた位置で、管材Ｔをケーシング２及び内周側ローラ３の軸線Ｃ２、Ｃ３に対して平面視で傾斜角度θだけ傾斜させる一対の油圧ジャッキ３０を設けた。外周側ローラでケーシング２及び管材Ｔを回転させることで、傾斜した管材Ｔが回転しながら軸線方向に移動し、内周側ローラ３及びケーシング２で圧接した管材Ｔの矯正領域を周方向に形成しながら軸線方向に変位させて幅を広げた。【選択図】図３
2014042937.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管材の真円度を矯正する管材矯正装置であって、
前記管材の外周面に配設されていて断面円形に形成された内周面を前記管材の外周面に対向させたリング状のケーシングと、
前記管材の内周面に当接して配置された内周側ローラと、
前記ケーシングの内周面と前記管材の外周面との間に圧接力を作用させることで前記ケーシングの内周面を矯正型面として前記管材を塑性変形させる押圧手段と、
前記ケーシングと管材をその軸線回りに回転させる回転手段とを備えていて、
前記管材の軸線とケーシングの軸線と内周側ローラの軸線のいずれか１つの軸線が他の２つの軸線に対して傾斜して配設されていて、前記管材を回転させると該管材はその軸線方向に移動するようにしたことを特徴とする管材矯正装置。
【請求項２】
前記管材の軸線は、前記ケーシングの軸線と内周側ローラの軸線に対して傾斜して配設されている請求項１に記載された管材矯正装置。
【請求項３】
前記ケーシングの軸線は、前記管材の軸線と内周側ローラの軸線に対して傾斜して配設されている請求項１に記載された管材矯正装置。
【請求項４】
前記内周側ローラの軸線は、前記管材の軸線とケーシングの軸線に対して傾斜して配設されている請求項１に記載された管材矯正装置。
【請求項５】
前記管材を傾斜させてその外周面を回転可能及び移動可能に支持する傾斜部材が更に設けられている請求項２に記載された管材矯正装置。
【請求項６】
前記傾斜部材は、前記管材の内周面を内周側ローラで圧接する位置から管材の軸線方向に離間した位置を支持するようにした請求項５に記載された管材矯正装置。
【請求項７】
前記ケーシングは、前記内周側ローラが管材に圧接された領域以外の領域に、前記管材との間に間隙が形成されている請求項１乃至５のいずれか１項に記載された管材矯正装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管材の真円度を矯正加工する際、管材を移動させることで管材の矯正加工の領域を調整できるようにした管材矯正装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
パイプラインや杭用に用いられる管材は、その真円度が十分に確保されていないと、溶接等の接合や機械的な接合を行うに当たって、接合不良や品質不良を発生することがある。一方で、管材には製造時や運搬、保管時等に種々の要因によって、部分的または局部的に変形部ができたり楕円形状等の非真円形状に形成されたりすることがある。そのため、接合時等に先だって、予め管材の軸線方向における様々な部分（軸領域）の真円度を高めるための矯正加工が行われている。
【０００３】
管材の真円度を高める装置として、たとえば、特許文献１に記載された管端部の矯正装置が知られている。
この矯正装置では、管の端部外周に当て板を介して外部荷重付加用のロッドを有する径方向の油圧シリンダーが配置され、管の端部内周には内圧荷重付加用のロッドを有する軸方向の油圧シリンダーが配置されている。矯正加工時において、管外部の２方向から径方向の油圧シリンダーで半径方向の荷重を付加して管端部形状を真円に成形して保持したまま、管端部の内面から軸方向の油圧シリンダーによって内圧を付加することによって、管端部近傍における管の円周方向の応力を降伏応力として内圧を除荷することで、管の端部を真円に矯正するようにしている。
【０００４】
管材の端部を真円化する管軸方向の幅（長さ）は径方向の油圧シリンダーに取り付けられた当て板の幅で決定される。
また、管材をこのように矯正することで、管材の円周方向の残留応力がほぼ均等に分布するため、端部が真円に矯正されるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特公昭６０−４５０１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載された矯正装置では、径方向の油圧シリンダーによって管端部に設置した当て板の幅分だけしか矯正できない。これを改善して管の矯正幅を広げようとすると、当て板の幅を大きくする必要があり、矯正に必要な径方向及び軸方向の荷重が増大するため、油圧シリンダーが巨大化するという欠点がある。
或いは、管の矯正幅を広げるために、管に対する径方向の油圧シリンダーの当て板の位置をずらしながら複数回に分けて径方向及び軸方向の油圧シリンダーで矯正加工しなければならないため、矯正のための作業時間が長くなる欠点がある。
【０００７】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、矯正の幅を規制する当て板を管材に設置することなく、管材の軸線方向の真円度を任意の幅で矯正することができるようにした管材矯正装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による管材矯正装置は、管材の真円度を矯正する管材矯正装置であって、管材の外周面に配設されていて断面円形に形成された内周面を管材の外周面に対向させたリング状のケーシングと、管材の内周面に当接して配置された内周側ローラと、ケーシングの内周面と管材の外周面との間に圧接力を作用させることでケーシングの内周面を矯正型面として管材を塑性変形させる押圧手段と、ケーシングと管材をその軸線回りに回転させる回転手段とを備えていて、管材の軸線とケーシングの軸線と内周側ローラの軸線のいずれか１つの軸線が他の２つの軸線に対して傾斜して配設されていて、管材を回転させると該管材はその軸線方向に移動するようにしたことを特徴とする。
【０００９】
本発明による管材矯正装置によれば、回転手段によってケーシングと管材をその軸線回りに回転させると、管材は内周側ローラで押圧されている領域で塑性変形されてケーシングの内周面を矯正型面として矯正されながら回転させられ、管材が内周側ローラで押圧されながら内周側ローラの領域で全周に亘って塑性変形されて真円に矯正される。しかも、管材の軸線とケーシングの軸線と内周側ローラの軸線のいずれか１つの軸線が他の２つの軸線に対して傾斜して配設されているため、管材は少なくとも内周側ローラまたはケーシングに対して相対的に傾斜されていて、管材が回転させられるとその軸線に沿って移動する。
これによって、内周側ローラによる矯正荷重を変化させることなく且つ管材の矯正領域を当て板や内周側ローラの幅等に限定されることなく、内周側ローラに対応する管材の矯正領域を管材の１回転毎に傾斜角度に応じてその軸線方向にずらせて管材の周面を連続して矯正加工できて、矯正幅を内周側ローラよりも広く形成することができるため、作業時間を短縮して装置を小型化できる。
なお、管材に発生する塑性変形は、圧延と同様のメカニズムにより、内周側ローラおよびケーシングと管材との線接触領域での管材の板厚方向の圧縮変形が、体積一定則により管材の周方向への伸び変形に転換される。周方向への伸び変形は、その変形方向上にあるケーシングの内周面により形状の拘束を受け、ケーシングの内周面の形状に倣って管材の形状変形が進行することで、有効な矯正が行われる。
【００１０】
また、管材の軸線は、ケーシングの軸線と内周側ローラの軸線に対して傾斜して配設されていてもよい。
この場合、平面視で管材の軸線が、ケーシングの軸線と内周側ローラの軸線に対していずれか一方側に傾斜しているため、回転手段によってケーシングと管材が回転すると、内周側ローラで押圧された領域でケーシングに圧接される管材は、ケーシングの軸線に対して管材の傾斜方向に応じて管材が内周側ローラに対して離間する方向または接近する方向に移動することになり、管材の回転毎に矯正領域が軸線方向にずれて形成されるため、内周側ローラの幅等に限定されることなく、広く矯正加工できる。
【００１１】
また、ケーシングの軸線は、管材の軸線と内周側ローラの軸線に対して傾斜して配設されていてもよい。
回転手段によってケーシングは傾斜状態で回転するため、内周側ローラで押圧された領域でケーシングに圧接される管材は、傾斜状態にあるケーシングの回転によって管材が内周側ローラに対して離間する方向または接近する方向に移動することになり、管材の回転毎に矯正領域が軸線方向にずれて形成されるため、内周側ローラの幅等に限定されることなく、広く矯正加工できる。
【００１２】
また、内周側ローラの軸線は、管材の軸線とケーシングの軸線に対して傾斜して配設されていてもよい。
回転手段によってケーシングが回転する際、傾斜状態にある内周側ローラで押圧された領域でケーシングに圧接される管材は、ケーシングの回転によって管材が内周側ローラに対して離間する方向または接近する方向に移動することになり、管材の回転毎に傾斜状態にある内周側ローラによって矯正領域が軸線方向にずれて形成されるため、内周側ローラの幅等に限定されることなく、広く矯正加工できる。
【００１３】
また、管材を傾斜させてその外周面を回転可能及び移動可能に支持する傾斜部材が更に設けられていてもよい。
管材をケーシング及び内周側ローラの各軸線に対して傾斜させる場合、傾斜部材によって管材を傾斜させた状態で回転可能で軸線方向に移動可能に支持することができる。
【００１４】
また、傾斜部材は、管材の内周面を内周側ローラで圧接する位置から管材の軸線方向に離間した位置を支持するようにしてもよい。
管材をケーシング及び内周側ローラの各軸線に対して傾斜させる場合、内周側ローラによる管材への圧接力の作用点から離れた位置で、傾斜部材が管材を傾斜させた状態で回転可能に支持するため、傾斜部材は小さな力で管材を傾斜させることができる。
【００１５】
また、ケーシングは、内周側ローラが管材に圧接された領域以外の領域に、管材との間に間隙が形成されているものである。
管材は内周側ローラとケーシングとで挟持されて圧接されており、管材のその他の領域はケーシングとの間に間隙が形成されているために、ケーシングに対して管材を相対的に傾斜させることができる。
そして、管材は内周側ローラで圧接された領域の反対側がケーシングで圧接されているため、回転手段の回転力をケーシングを介して管材に伝達して管材の内周側ローラが当接する領域を塑性変形して周方向に矯正加工することができる。その際、管材と内周側ローラとケーシングのいずれか１つが他の２つに対して軸線が傾斜されており、内周側ローラで圧縮された領域以外は、管材とケーシングとの間に間隙が形成されているため、管材の進退をケーシングが妨げることはない。
【発明の効果】
【００１６】
本発明による管材矯正装置によれば、回転手段によってケーシングと管材をその軸線回りに回転させると、管材は内周側ローラでケーシングに押圧されている領域で塑性変形されて矯正加工されながら、その軸線回りに回転させられ、管材が全周に亘って塑性変形されて真円に矯正される。しかも、管材の軸線とケーシングの軸線と内周側ローラの軸線のいずれか１つの軸線が他の２つの軸線に対して傾斜して配設されているため、管材は少なくとも内周側ローラまたはケーシングに対して相対的に傾斜状態にあり、ケーシングの回転によって内周側ローラとの間で矯正加工されながら、管材はその軸線に沿って進退するから、管材の矯正領域が当て板や内周側ローラの幅等に限定されることなく、管材の矯正領域を軸線方向にずらせながら管材の周面を連続して任意の幅に亘って矯正することができる。
そのため、管材の矯正加工の作業時間を短縮して管材矯正装置を小型化できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第一実施形態による管材矯正装置の一部を破断した側面図である。
【図２】図１に示す管材矯正装置の原理を示す管材の軸線方向から見た要部正面図である。
【図３】図１に示す管材矯正装置における管材とケーシングと内周側ローラとの関係を示す要部平面図である。
【図４】図１に示す管材矯正装置において管材を図３とは反対側の方向に傾斜させた要部平面図である。
【図５】本発明の第一実施形態による管材矯正装置の変形例を示す図１と同様な一部破断側面図である。
【図６】本発明の第二実施形態による管材矯正装置における管材とケーシングと内周側ローラとの関係を示す要部平面図である。
【図７】本発明の第三実施形態による管材矯正装置における管材とケーシングと内周側ローラとの関係を示す要部平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の第一実施形態による管材矯正装置を、図１から図４を参照しながら説明する。
図１及び図２に示す管材矯正装置１は、鋼材からなる略円筒状の管材Ｔについて端部等の任意の部分の真円度を矯正する装置である。なお、真円度とは、本明細書では、管材Ｔの中心軸線（以下、単に軸線という）Ｃ１に直交する任意の断面における最大外径と最小外径との差の指定外径に対する割合を意味する。そして、真円度を矯正するとは真円度がゼロに近づくように管材Ｔを矯正することを意味する。真円度がゼロに近いほど、管材の断面形状は真円に近くなる。
【００１９】
以下の説明では、管材矯正装置１が、管材Ｔにおける軸線Ｃ１方向における一端部（軸領域）Ｔ１を矯正する場合を例にとって説明する。
本実施形態による管材矯正装置１は、図１及び図２に示すように、リング状をなすと共に内周面２ａが管材Ｔの一端部Ｔ１の外周面Ｔａに対向させて配置されるケーシング２と、管材Ｔの内周面Ｔｂの一部領域に外周面を当接させて管材Ｔの内周面に配置される内周側ローラ３と、ケーシング２の外周面に当接して押圧させてケーシング２に回転力を与える外周側ローラ４と、外周側ローラ４を回転駆動させる回転手段５とを備えている。
なお、外周側ローラ４はケーシング２及び管材Ｔを挟んで内周側ローラ３と対向する位置にあり、外周側ローラ４の回転で当接されたケーシング２及び管材Ｔを回転させて内周側ローラ３で管材Ｔを塑性変形させて矯正するようになっている。
【００２０】
ケーシング２の内周面２ａは、ケーシング２の中心軸線（以下、単に軸線という）Ｃ２方向から見たときに、真円形またはほぼ真円形に形成されている。ケーシング２は鉄鋼などの金属で形成されており、ケーシング２の剛性は管材Ｔの剛性より充分高いことが好ましい。
また、ケーシング２の内径は管材Ｔの外径よりわずかに大きく設定されていて、ケーシング２を管材Ｔの外周に配置して、例えばその下端部で管材Ｔとケーシング２を内周側ローラ３と外周側ローラ４で挟んでケーシング２の外周面を外周側ローラ４で押圧したとき、この押圧領域を除くケーシング２の内周面２ａと管材Ｔの外周面Ｔａとの間に周方向にわずかに隙間Ｋが形成されるようにケーシング２の内径が設定されている。
【００２１】
また、回転手段５は、外周側ローラ４を回転駆動させる駆動源としての駆動モータ７と、この駆動モータ７の回転が回転継手８を介して伝達されるギヤ９を同軸で一体に備えた被駆動軸１０と、被駆動軸１０のギヤ９に噛合していて外周側ローラ４と同軸で一体回転するギヤ１１とを備えている。そのため、駆動モータ７の駆動力は、回転継手８、被駆動軸１０及びギヤ９を介してギヤ１１及び外周側ローラ４に伝達される。
また、図１に示すように、管材矯正装置１は、水平面Ｇ上に移動用の車輪１２を備えた機台１３を有しており、機台１３上には、後述するように回転手段５の外周側ローラ４に上向きの押圧力を与えるための油圧ジャッキ１４を押圧手段として備えている。
【００２２】
一方、機台１３上には固定フレーム１６が設けられており、この固定フレーム１６には回転手段５の外周側ローラ４を支持する上下動フレーム１７が上下方向にスライド可能に取り付けられている。また、外周側ローラ４の中心にはベアリング１８を介して中心軸１９が回転可能に設けられており、この中心軸１９は上下動フレーム１７に支承されている。
そのため、外周側ローラ４は押圧手段としての油圧ジャッキ１４によって上下動フレーム１７を介して上下動させられる。しかも、駆動モータ７の回転は、上下動フレーム１７の上下動位置に関わらず回転継手８を介して被駆動軸１０に伝達されるようになっている。
なお、被駆動軸１０は軸受２１を介して上下動フレーム１７に回転可能に取り付けられている。
【００２３】
機台１３上には、回転手段５に隣接する位置または離隔した位置に支持台２３が立設されており、この支持台２３には内周側ローラ３を支持する支持軸２４の基部が中心軸線（以下、単に軸線という）Ｃ３を水平方向に向けて固定されている。この支持軸２４の先端の細径部２４ａの外周面にベアリング２５を介して略円筒状に形成された内周側ローラ３が固定され、内周側ローラ３は軸線Ｃ３回りに回転可能とされている。内周側ローラ３は管材Ｔの内径よりも小さい外径に設定されており、この内周側ローラ３は例えば鉄鋼等の表面に保護層を設けることで構成されている。
【００２４】
また、図２に示す管材矯正装置１の原理図において、ケーシング２を回転可能に支持する外周側ローラ４の両側には例えば一対のガイドローラ２７が設置されてケーシング２を支持している。また、油圧ジャッキ１４の油圧供給路の途中にはアキュムレータ２８が連結されており、アキュムレータ２８は、油圧ジャッキ１４によるケーシング２に対する押し付け力を管材Ｔの肉厚変化によらず低圧に制御する低圧制御手段を構成する。このアキュムレータ２８は、油圧ジャッキ１４のストローク変化による加重変動を吸収する機能を果たしている。
【００２５】
次に、管材Ｔとケーシング２と内周側ローラ３との平面視における配置構成を図３により説明する。
図３に示す平面図において、ケーシング２と内周側ローラ３はそれぞれの軸線Ｃ２，Ｃ３がほぼ同一線状に配設されており、ケーシング２内の下端部に外周面Ｔａが当接されている管材Ｔはその内周面Ｔｂに内周側ローラ３が対向して当接させられている。しかも、管材Ｔはその軸線Ｃ１がケーシング２及び内周側ローラ３の軸線Ｃ２，Ｃ３に対して水平方向にわずかな角度θだけ傾斜させられている。管材Ｔの傾斜角度θは例えば０．５°である。
【００２６】
また、ケーシング２の軸線Ｃ２方向においてケーシング２から離間した位置に、管材Ｔの両側部を支持するための傾斜部材として、例えば一対の油圧シリンダー３０が配設されている。各油圧シリンダー３０は管材矯正装置１に設けた支持壁３１に支持されていて本体３２から突出するロッド３３の先端に例えば球状のコロ３４が取り付けられている。一対のコロ３４で管材Ｔの外周面Ｔａを挟んで支持することで、管材Ｔはコロ３４に対して回転可能で進退可能に支持されている。
これら一対の油圧シリンダー３０はロッド３３の突出長さを調整可能であり、各ロッド３３の長さによってケーシング２の軸線Ｃ２に対する水平面内での管材Ｔの（軸線Ｃ１の）傾斜角度θを調整できる。本実施形態では、管材Ｔは内周側ローラ３の軸線Ｃ３に対向する方向（図３で右側）から見て、水平面内で軸線Ｃ２，Ｃ３に対して右側（図３において上側）に角度θだけ傾斜させられている。
【００２７】
本第一実施形態による管材矯正装置１は上述の構成を備えており、次に図３を中心に管材矯正方法について説明する。
矯正加工対象となる管材Ｔは、例えば一端部Ｔ１において、その周面に局部的な凹部や凸部などの変形が存在するものや、その断面形状が楕円形などの非円形のもので、真円度が低い変形部を有するものとする。
管材矯正装置１は、図１及び図２に示すように、管材Ｔの一端部Ｔ１がケーシング２内の内面２ａの下端部を矯正型面として当接して支持され、一端部Ｔ１内に内周側ローラ３が挿入されて管材Ｔの内周面Ｔｂの下端部に当接している。そのため、管材Ｔはケーシング２の当接部と内周側ローラ３とで挟持されている。
また、図３において、一対の油圧シリンダー３０の各ロッド３３の突出長さを調整して管材Ｔを軸線Ｃ２，Ｃ３に対して水平面内で右方向（Ｒ側）に傾斜角度θだけ傾斜状態にして、各コロ３４で支持されている。
【００２８】
そして、回転手段５の下側に設置された油圧ジャッキ１４を押動させることで上下動フレーム１７を上昇させると、被駆動軸１０と共に外周側ローラ４が上昇してケーシング２の下端部を押圧する。これによって、管材Ｔは水平面内で軸線Ｃ２、Ｃ３に対して微小角度θだけ右方向（Ｒ側）に傾斜した状態で下端部がケーシング２と共に内周側ローラ３と外周側ローラ４とで挟持され、内周側ローラ３で圧接される領域が塑性変形してケーシング２の矯正型面に矯正可能とされる。
【００２９】
この状態で、駆動モータ７を駆動させ、回転継手８を介して被駆動軸１０を回転させると、ギヤ９が被駆動軸１０と一体回転し、これに噛合するギヤ１１と一体に外周側ローラ４が回転する。外周側ローラ４の回転によってケーシング２が軸線Ｃ３回りに例えば反時計まわりに回転するため、管材Ｔの内周側ローラ３とケーシング２とで挟持された領域が周方向に塑性変形されてケーシング２の矯正型面に全周に亘って矯正加工される。
このとき、図３に示すように、平面視で管材Ｔは軸線Ｃ２、Ｃ３に対して傾斜角度θだけ傾斜した状態に配置されているため、管材Ｔは軸線Ｃ１回りに回転しつつ矯正されながら内周側ローラ３から離間する方向の軸線Ｃ１方向に移動する。即ち、回転しながら軸線Ｃ１方向に移動する管材Ｔはケーシング２と内周側ローラ３とで挟まれた塑性変形領域が軸線Ｃ１方向に変位するため、内周側ローラ３の幅よりも広い任意の幅の領域をケーシング２の内周面２ａに沿って矯正できて、変形部の変形度合が小さくなったり楕円形が修正されたりして、管材Ｔの真円度が矯正される。
【００３０】
また、図４に示す例は、管材Ｔを傾斜状態で支持する一対の油圧シリンダー３０の各ロッド３３の突出長さを上述した図３に示す例と逆に調整して、管材Ｔを軸線Ｃ２，Ｃ３に対して水平面内で左方向（Ｌ側）に傾斜角度θだけ傾斜状態にして、各コロ３４で支持されている。
そして、管材Ｔは軸線Ｃ２、Ｃ３に対して平面視で微小角度θだけ左方向（Ｌ側）に傾斜した状態で下端部が内周側ローラ３と外周側ローラ４とで挟持され、内周側ローラ３で圧接される領域が塑性変形される。
【００３１】
この状態で、駆動モータ７を駆動させて被駆動軸１０、ギヤ９、ギヤ１１を介して外周側ローラ４を回転させると、ケーシング２が軸線Ｃ３に対して例えば反時計回りに回転するため管材Ｔも回転し、管材Ｔの内周側ローラ３とケーシング２とで挟持された領域が周方向に塑性変形されてケーシング２の内周面２ａを矯正型面として全周に亘って矯正される。
このとき、図４に示すように、平面視で管材Ｔは軸線Ｃ２、Ｃ３に対して傾斜角度θだけ左方向Ｌ側に傾斜した状態に配置されているため、管材Ｔは軸線Ｃ１回りに回転しつつ矯正されながら軸線Ｃ１方向で内周側ローラ３に近づく方向に移動する。そのため、回転しながら軸線Ｃ１方向に移動する管材Ｔはケーシング２と内周側ローラ３とで挟まれた塑性変形領域が周方向に沿って軸線Ｃ１方向に変位するため、内周側ローラ３の幅よりも広い任意の幅の領域をケーシング２の内周面２ａに沿って真円状に矯正させることができる。
【００３２】
なお、図３に示すように管材Ｔが平面視で右方向Ｒ側に傾斜角度θだけ傾斜させられた状態で、管材Ｔが時計回りに回転するように駆動モータ７またはギヤ９、１１等の回転伝達機構を調整しておけば、管材Ｔは一端部Ｔ１が周方向に矯正されながら内周側ローラ３に近づく方向に回転移動させられ、内周側ローラ３の幅より広い任意の幅に亘って真円状に矯正させることができる。
同様に、図４に示すように管材Ｔが平面視で左方向Ｌ側に傾斜角度θだけ傾斜させられた状態で、管材Ｔが時計回りに回転するように駆動モータ７またはギヤ９、１１等の回転伝達機構を調整しておけば、管材Ｔは一端部Ｔ１の内周面Ｔｂが周方向に矯正されながら内周側ローラ３から離間する方向に回転移動させられ、任意の幅に亘って真円状に矯正させることができる。
【００３３】
なお、第一実施形態による管材矯正装置１において、一例として、管材Ｔの外径を２４ｍｍとし、管材Ｔの軸線Ｃ１のケーシング２や内周側ローラ３の軸線Ｃ２，Ｃ３に対する傾斜角度θを０．５°とした場合、管材Ｔを１回転させると約１ｍｍ軸線Ｃ１方向に管材Ｔが移動することになる。そのため、管材Ｔ複数回転させると２回転目以降に１ｍｍずつ矯正幅が内周側ローラ３の幅よりも広がることになる。
【００３４】
上述のように本実施形態による管材矯正装置１によれば、ケーシング２及び内周側ローラ３の軸線Ｃ２，Ｃ３に対して管材Ｔの軸線Ｃ１を水平面内で傾斜角度θだけ傾斜させた状態でケーシング２と内周側ローラ３で管材Ｔを挟持して回転させるようにしたから、内周側ローラ３で圧接された管材Ｔの矯正領域を１回転毎に周方向及び軸線Ｃ１方向に変位させることができて、管材Ｔについて内周側ローラ３の幅よりも広い任意の幅に亘って塑性変形させて真円状または真円に近い形状に矯正させることができる。
この場合の管材Ｔに発生する塑性変形は、圧延と同様のメカニズムにより、内周側ローラ３およびケーシング２と管材Ｔとの線接触領域での螺旋方向の圧縮変形が、体積一定則により周方向への伸び変形に転換される。周方向への伸び変形は、その変形方向上にある、ケーシング２の内周面２ａにより形状の拘束を受け、ケーシング２の内周面２ａの形状に倣って、管材Ｔの形状の変形が進行する。その結果、管材Ｔの変形部の有効な矯正が行われる。
【００３５】
また、本実施形態の管材矯正装置１によれば、回転する管材Ｔを周方向及び軸線Ｃ１方向に移動させながら矯正することで、管材Ｔの矯正幅を任意に連続的に変えることができるために、作業時間を短縮させて装置を小型化できる。
また、管材Ｔの傾斜に際して、管材Ｔをケーシング２と内周側ローラ３とで挟持する圧接作用点から離れた位置で一対の油圧シリンダー３０によって保持することで、小さな作用力で大きな力を付与することができて管材Ｔを容易に傾斜させることができる。しかも、油圧シリンダー３０の球状のコロ３４によって管材Ｔを支持するため、管材Ｔの回転及び軸線Ｃ１方向の移動を許容しつつ支持することができる。
【００３６】
なお、本発明による管材矯正装置１は、上述した第一実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜の変更や置換等が可能である。次に、本発明の他の実施形態や変形例について説明するが、上述した実施形態と同一または同様な部分、部材には同一の符号を用いて説明を省略する。
図５は第一実施形態による管材矯正装置１の変形例による管材矯正装置４０を示すものであり、本変形例では、内周側ローラ３の支持軸２４の細径部２４ｂが上述の細径部２４ａより長く設定されている。しかも、外周側ローラ４を支持する固定フレーム１６を支持台２３から離間させて機台１３上に設置し、管材Ｔ内の一端部Ｔ１より更に奥側の軸領域を矯正できるように構成している。
【００３７】
このように構成した場合、例えば図３及び図４に示すように、ケーシング２の軸線Ｃ２や内周側ローラ３の軸線Ｃ３に対して管材Ｔを軸線Ｃ３が平面視で傾斜角度θをなすように傾斜させた状態で、外周側ローラ４及び内周側ローラ３で挟持したことにより、外周側ローラ４を回転させることで管材Ｔは内奥側で内周面Ｔｂが周方向及び軸線Ｃ１方向に矯正させられ、内周側ローラ３から離間する方向または近づく方向に回転移動させられる。
そのため、管材Ｔは一端部Ｔ１より内奥側で内周側ローラ３より広い任意の幅に亘って真円状または真円に近い形状に矯正させることができる。そして、内周側ローラ３の支持軸２４の細径部２４ｂの長さを管材Ｔより長く設定すれば、管材Ｔを回転移動させながら、ケーシング２及び外周側ローラ４を移動させることで、全長に亘って矯正加工することができる。
【００３８】
次に本発明の第二実施形態による管材矯正装置５０について、図６により説明するが、図６はケーシング２と管材Ｔと内周側ローラ３の相互関係を示す配置構成を開示しており、その余の構成は図１に示す管材矯正装置１と略同一であるため省略している。
図６に示す管材矯正装置５０において、管材Ｔとケーシング２はその軸線Ｃ１，Ｃ２がほぼ同軸になるように設定されており、内周側ローラ３はその軸線Ｃ３が軸線Ｃ１，Ｃ２に対して平面視で傾斜角度θだけ傾斜する位置に設置されている。
【００３９】
即ち、内周側ローラ３は、図示しない機台１３上に設置された支持台２３に略円筒状の空間５１ａが形成された筒部５１が設けられ、筒部５１の空間５１ａ内に内周側ローラ３の支持軸２４が設置されている。支持軸２４はその外径が筒部５１の内径よりも小さく形成されており、その角度を変更可能とされている。
筒部５１には１または複数組、例えば２組の油圧ジャッキ５２ａ、５２ｂが設置され、これら油圧ジャッキ５２ａ、５２ｂの各ロッド５３ａ、５３ｂが筒部５１を貫通して支持軸２４に連結されている。そして、各ロッド５３ａ、５３ｂの長さを伸縮調整することで、内周側ローラ３の傾斜角度θが設定されている。
本第二実施形態による管材矯正装置５０は管材Ｔをケーシング２と同軸に設置したから、傾斜部材としての油圧シリンダー３０は設けられていない。
【００４０】
本第二実施形態による管材矯正装置５０によれば、内周側ローラ３がケーシング２及び管材Ｔの軸線Ｃ１，Ｃ２に対して傾斜角度θで傾斜した状態で、管材Ｔの下端部を圧接して保持され、管材Ｔは内周側ローラ３とケーシング２とに圧接して挟持されている。
そのため、管材Ｔの矯正加工に際し、管材Ｔは内周側ローラ３とケーシング２とで圧接された領域が塑性変形され、図示しない外周側ローラ４を回転させることで、内周側ローラ３によって管材Ｔがケーシング２と共に軸線Ｃ１，Ｃ２回りに回転しながら軸線Ｃ１方向に移動するため、管材Ｔは周方向及び軸線方向に矯正加工され、管材Ｔの矯正加工幅を連続して変えることができる。
【００４１】
上述のように本第二実施形態による管材矯正装置５０においても、管材Ｔを軸線Ｃ１回りに回転させながら軸線Ｃ１方向に移動させることができるため、内周側ローラ３で圧接された管材Ｔの矯正加工領域を周方向及び軸線Ｃ１方向に変位させることができて、管材Ｔについて内周側ローラ３の幅よりも広い任意の幅に亘って塑性変形させて真円状または真円に近い形状に矯正させることができる。
また、本実施形態によれば、管材Ｔを周方向に回転させつつ軸線Ｃ１方向に移動させながら矯正することで、管材Ｔの矯正幅を任意に連続的に変えることができるため、作業時間を短縮させて装置を小型化できる。
【００４２】
次に本発明の第三実施形態による管材矯正装置６０について、図７により説明するが、図７は図６と同様にケーシング２と管材Ｔと内周側ローラ３の相互関係を示す配置構成を開示しており、その余の構成は図１に示す管材矯正装置１と略同一であるため省略している。
図７に示す管材矯正装置６０において、管材Ｔと内周側ローラ３はその軸線Ｃ１，Ｃ３がほぼ同軸になるように設定されており、ケーシング２はその軸線Ｃ２が軸線Ｃ１，Ｃ３に対して平面視で傾斜角度θだけ傾斜する姿勢に設置されている。
【００４３】
本実施形態による管材矯正装置６０では、ケーシング２はその外周側に配設された略リング状の支持枠６１に摺動可能に支持され、支持枠６１は例えば断面略Ｕ字状のフレーム６２に回転可能に保持されている。そして、ケーシング２に対向する位置には、支持台２３上に支持されていて内周側ローラ３の支持軸２４を支持する筒部５１と、その両側に固定された断面略Ｕ字状の固定部６３とが設置されている。支持軸２４は筒部５１の空間５１ａ内に固定配置されている。
支持軸２４の両側の各固定部６３内には油圧ジャッキ６４がそれぞれ固定され、各油圧ジャッキ６４の本体６５から固定部６３のフランジ部を貫通して突出するロッド６６にケーシング２のフレーム６２が連結されている。そして、二組の油圧ジャッキ６４のロッド６６の長さを、一方を他方より短く設定することで、ケーシング２を上述した平面視における傾斜角度θで傾斜させて保持することができる。
【００４４】
本第三実施形態による管材矯正装置６０によれば、ケーシング２が内周側ローラ３及び管材Ｔの軸線Ｃ１，Ｃ３に対して傾斜角度θで傾斜した状態で、油圧ジャッキ１４によって、管材Ｔは内周側ローラ３とケーシング２とに圧接されて挟持されている。
そのため、管材Ｔの矯正加工に際し、管材Ｔは内周側ローラ３とケーシング２とで圧接された領域が塑性変形され、外周側ローラ４を回転させるとケーシング２が管材Ｔに対して角度θだけ傾斜した軸線Ｃ２回りに回転すると共に連動する管材Ｔは軸線Ｃ１回りに回転しながら軸線Ｃ１方向に移動させられる。すると、ケーシング２に圧接された管材Ｔは、内周側ローラ３との間で塑性変形される矯正領域が軸線Ｃ１方向に連続的に変位して内周側ローラ３の幅より広い任意の幅に亘って矯正加工できる。
【００４５】
上述のように本第三実施形態による管材矯正装置６０においても、内周側ローラ３で圧接された管材Ｔの矯正加工領域を周方向及び軸線方向に変位させることができて、管材Ｔについて内周側ローラ３の幅よりも広い任意の幅に亘って塑性変形させて真円状または真円に近い形状に矯正加工させることができる。
また、本実施形態によれば、管材Ｔを周方向に回転させながら軸線Ｃ１方向に移動させて矯正することで、管材Ｔの矯正幅を任意に連続的に変えることができて、作業時間を短縮できると共に装置を小型化できる。
【００４６】
なお、第二実施形態や第三実施形態による管材矯正装置５０，６０においても、管材Ｔの一端部Ｔ１だけでなく、内周側ローラ３を支持する支持軸２４の細径部２４ａを長く設定すると共に、外周側ローラ４を含む回転手段５を支持台２３と分離して内周側ローラ３と対向する位置に設定することで管材Ｔを回転させながら移動させることができるので、管材Ｔの内奥部や全長に亘って矯正加工することができる。
また、上述した各実施形態による管材矯正装置１，４０，５０，６０において、管材Ｔの矯正領域が一端部Ｔ１や内奥部や全長である場合を例にとって説明したが、矯正領域は管材Ｔのこれらに限られることなく、管材Ｔの軸線Ｃ１方向のいずれの部分であってもよい。
【００４７】
また、上述した各実施形態や変形例等では、ケーシング２の押圧手段として油圧ジャッキ１４を用いたが、押圧手段はこれに限ることなく、モータを有する電動ジャッキなどを適宜使用することができる。
なお、上述した各実施形態や変形例等では、押圧手段として、外周側ローラ４をケーシング２に圧接する油圧ジャッキ１４や電動ジャッキ等を設けたが、これに代えて、内周側ローラ３を管材Ｔの内周面Ｔｂに押圧してケーシング２との間に管材Ｔを圧接する油圧ジャッキや電動ジャッキ等を押圧手段として設けてもよい。
【００４８】
また、上述の各実施形態や変形例等では、管材Ｔの下端部を内周側ローラ３とケーシング２とで圧接するようにしたが、管材Tを圧接する位置は下端部に限定されないことはいうまでもない。
また、管材Ｔを形成する材料は鋼材に限定されるものではなく、鉄鋼、銅、真鍮やアルミニウムなど任意の材料を用いることができ、特に限定されない。
【符号の説明】
【００４９】
１、４０、５０、６０  管材矯正装置
２  ケーシング
３  内周側ローラ
４  外周側ローラ
５  回転手段
１４  油圧ジャッキ
６４  油圧ジャッキ
Ｔ    管材
【図１】
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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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