(57)【要約】【課題】極小域に小さい圧接力で管材を塑性変形させるために、急激な局部変形個所であっても確実に圧接力を付与して矯正できる。【解決手段】管材矯正装置１は、管材Ｔの外周面に配設されて断面円形をなす内周面を管材Ｔの外周面に対向させたリング状のケーシング２と、管材Ｔの内周面に当接可能で支持体１５に放射状に配列した複数の内周側ローラ３とを備えた。各内周側ローラ３は、軸線に沿って進退可能な押圧手段４の多角錐形状をなす複数のテーパ面２６で押圧されて管材Ｔの内周面を圧接し、塑性変形させて矯正加工する。押圧手段４は油圧シリンダのロッドに連結され、ロッドの進退で内周側ローラ３を突出させる位置と後退させた位置とを選択的に取る。内周側ローラ３と押圧手段４は、連結部材を介して管材の外部に設けた回転手段によって回転させて管材を矯正加工する。【選択図】図１
2014018828.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可能で所定間隔で配置された複数の内周側ローラと、
前記複数の内周側ローラをそれぞれ前記管材の内周面に押圧可能な押圧面を有していて前記ケーシングの内周面に前記管材の外周面を圧接させることで前記管材を塑性変形させる押圧手段と、
前記管材と前記内周側ローラとを前記管材の軸線回りに相対的に回転させる回転手段と、
を備えることを特徴とする管材矯正装置。
【請求項２】
前記押圧手段を管材の軸線方向に進退移動させる移動手段が更に備えられ、
前記押圧手段は移動手段によって、各押圧面で各内周側ローラを径方向外側に突出させる第一位置と、前記押圧面が内周側ローラを押圧する位置から離間した第二位置とを選択的に取り得るようにした請求項１に記載された管材矯正装置。
【請求項３】
前記押圧手段は、前記押圧面が複数のテーパ面からなる多角錐状に形成されていて、前記押圧手段を管材の軸線方向に進退させることで前記内周側ローラを管材の内周面に対して径方向に進退させることを特徴とする請求項１または２に記載された管材矯正装置。
【請求項４】
前記押圧手段は前記管材内を挿通する連結部材を介して前記回転手段に連結されていて、前記押圧手段と一体に内周側ローラを回転可能とした請求項１乃至３のいずれか１項に記載された管材矯正装置。
【請求項５】
前記ケーシングは、周方向に分割された複数の分割パーツが周方向に拡縮可能に連結されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載された管材矯正装置。
【請求項６】
前記ケーシングは、管材の外周面に対向する面が傾斜面とされたリング状のケーシング本体と、前記ケーシング本体の傾斜面と前記管材との間に着脱可能で前記傾斜面に当接可能な斜面を有するテーパリングとを備えた請求項１乃至４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する管材矯正装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、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。そのため、予め、管材の軸線方向における様々な部分の真円度を高めるための矯正が行われている。
【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に記載された矯正装置が知られている。
この矯正装置は、管材の端部の内周面に加圧機構部を備えた円弧状の内張り治具をリング状に配設し、管材の端部の外周面には外部固定リングが密着して装着されている。そして、外部固定リングに電極を設置し、外部固定リングと内張り治具との間を管材の端部を通して通電することで管材を加熱する。これと同時に、加圧機構部によって内張り治具を外側に加圧することで管材を熱によって塑性変形させて管材の端部を真円に矯正するようにしている。
【０００４】
また、他の矯正装置として、大径溶接鋼管（ＵＯＥ管）を内側から拡径して真円に矯正するエキスパンド装置として例えば１０００トン程度の油圧を用いて管材の内側に配設した内張り治具の加圧機構によって外側に拡げる圧力を与えて、その押圧力で真円度の矯正を行うものが知られている。
これらの場合、管材を拡径して真円化する管軸方向の幅は内張り治具の幅によって決定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５８−１３８５１８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は、管材を加熱するため管材が高強度材であると材料組成が変化し、機械的性質が劣化するという不具合がある。
また、他の矯正装置では、エキスパンド装置による変形領域が大きいため、管材の直径を例えば１％拡管する場合でも装置が大型化するという欠点がある。
更に、これら従来の矯正装置では、拡径時に、管材とその内側に配設する拡管用の内張り治具との間に周方向の滑りがほとんどなく、管材の周面の一部に曲率変化が急激で局部的な変形個所があると拡径による矯正が困難であるという欠点がある。
【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、極小域に小さい圧接力で管材を塑性変形させるために、急激な局部変形個所であっても確実に圧接力を付与して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可能で所定間隔で配置された複数の内周側ローラと、複数の内周側ローラをそれぞれ管材の内周面に押圧可能な押圧面を有していてケーシングの内周面に管材の外周面を圧接させることで管材を塑性変形させる押圧手段と、管材と内周側ローラとを管材の軸線回りに相対的に回転させる回転手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明の管材矯正装置によれば、管材の外周面にケーシングを配設すると共に、内周面に内周側ローラを当接させて、押圧手段の各押圧面によって内周側ローラをそれぞれ管材の内周面に押圧して、ケーシングの内周面に管材の外周面を圧接させることで管材を塑性変形させることができる。しかも、回転手段によって管材と内周側ローラとを管材の軸線回りに相対的に回転させることで、管材の全周に亘って塑性変形して真円度を高める矯正を行うことができる。
この場合、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厚み方向の圧縮変形が、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てケーシングの内周面形状に倣って、管材の形状変形が進行することになり、有効な矯正が行われる。
そして、管材の軸線方向に対してケーシング及び内周側ローラによる圧接位置を変えることで管材の全長に亘って真円度の矯正加工を行うことが可能である。
【００１０】
また、押圧手段を管材の軸線方向に進退移動させる移動手段が更に備えられ、押圧手段は移動手段によって、各押圧面で各内周側ローラを径方向外側に突出させる第一位置と、押圧面が内周側ローラを押圧する位置から離間した第二位置とを選択的に取り得るようにしてもよい。
【００１１】
移動手段によって押圧手段を管材の軸線に沿って第二位置から第一位置に移動させることで、押圧手段の押圧面で内周側ローラを径方向外側突出させて管材の内周面に圧接させることができるから、回転手段で内周側ローラを管材の周方向に相対回転させることで管材を周方向に矯正加工することができる。そして、矯正加工終了後の押圧手段を第一位置から第二位置に移動させることで内周側ローラによる管材の圧接が解除される。その後、押圧手段と内周側ローラは管材の軸線方向に沿って位置をずらすことが可能となり、管材の軸線方向の他の領域で矯正加工することができる。
【００１２】
また、押圧手段は、押圧面が複数のテーパ面とされた多角錐状に形成されていて、押圧手段を管材の軸線方向に進退させることで内周側ローラを管材の内周面に対して径方向に進退させることができる。
【００１３】
管材内で押圧手段を管材の軸線方向に移動させて、複数のテーパ面からなる押圧面を内周側ローラ側に進出させると、複数の内周側ローラが同時に押圧面に押圧されて径方向外側に進出して各内周側ローラで管材の内周面をケーシングに向けて圧接して塑性変形させ、管材の真円度を高くすることができる。この状態で、回転手段によって管材と内周側ローラとを管材の軸線回りに相対的に回転させると、管材の全周に亘って塑性変形されて真円度を高める矯正を行うことができる。
一方、管材内で押圧手段を軸線方向に進退させて、複数のテーパ面からなる押圧面を内周側ローラを圧接する位置から後退させると、押圧を解除された内周側ローラが管材の内周面から離れ、管材に対して内周側ローラと押圧手段が管材の軸線に沿って移動可能となり、管材の長手方向に亘って位置をずらして真円度を高めることができる。
【００１４】
また、押圧手段は管材内を挿通する連結部材を介して回転手段に連結されていて、押圧手段と一体に内周側ローラを回転可能としてもよい。
押圧手段によって複数の内周側ローラを管材の内周面に圧接させた状態で、回転手段を回転させると連結部材を介して押圧手段を回転できるため、複数の内周側ローラも管材の内周面を圧接しながら回転し、管材の外周面がケーシングの内周面に倣った真円またはこれに近い形状に矯正できる。
【００１５】
また、ケーシングは、周方向に分割された複数の分割パーツが周方向に拡縮可能に連結されていてもよい。
管材に対してケーシングを着脱する場合、ケーシングの各分割パーツを収縮させる方向に締め込むことでケーシングを管材の外周面に取り付けることができ、ケーシングの各分割パーツを拡径させる方向に拡げることでケーシングから管材を取り外したり管材の矯正加工位置を移動させたりすることができる。
なお、ケーシングはリング状に一体に形成されていてもよい。
【００１６】
また、ケーシングは、管材の外周面に対向する面が傾斜面とされたリング状のケーシング本体と、ケーシング本体の傾斜面と管材との間に着脱可能で傾斜面に当接可能な斜面を有するテーパリングとを備えていてもよい。
ケーシングの内周面に管材を装着する場合、ケーシング本体と管材の間にテーパリングを嵌合させて傾斜面と斜面を当接させることでケーシングの内側に管材を装着することができる。またケーシングから管材を取り外す場合、管材の内周面に内周側ローラを圧接して塑性変形することで管材の真円度を矯正加工すると矯正加工終了後に応力が残留してケーシングが外れにくいが、テーパリングを先に外すことで管材とケーシング本体との間に隙間が形成され、ケーシング本体が複数の分割パーツで形成されていても位置決めピン等の締結部材にかかる荷重を軽減できるため、締結部材の取り外しが容易であり、ケーシングを複数の分割パーツに分割したり、ケーシングと管材とを分離することが容易になる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明による管材矯正装置によれば、押圧手段の押圧面によって、内周側ローラを管材の内周面に圧接させて管材の外周面をケーシングの内周面に倣って塑性変形させて真円度を高くできると共に、押圧面による内周側ローラの管材の内周面への圧接を解除して管材の矯正を終了させることができる。
また、管材の真円度を高める矯正に際して、内周側ローラを管材の内周面に圧接するという、線接触領域に対する局部的な力の導入により、管材の塑性変形領域が極小領域に限定され、小さな圧接力を作用させるだけでよいので装置の小型化が可能である。しかも、極小領域に塑性変形応力を付与するので、管材の急激な局部変形個所であっても確実に圧接力を付与して真円度を高める矯正を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第一実施形態による管材矯正装置の管材の軸線に直交する方向の断面図である。
【図２】図１に示す管材矯正装置の管材の軸線に沿った方向の縦断面図である。
【図３】ケーシングを示すものであり、（ａ）はケーシングの斜視図、（ｂ）はケーシングの分割パーツの拡径状態における連結部の図、（ｃ）は同図（ｂ）に示す分割パーツの連結部の分解斜視図である。
【図４】第一実施形態による管材矯正装置の管材矯正加工工程を示す図であり、（ａ）は管材の内周面を圧接したセッティング工程の図、（ｂ）は加工工程の図、（ｃ）は縮径工程の図である。
【図５】本発明の第二実施形態による管材矯正装置の管材の軸線に直交する方向の断面図である。
【図６】図５に示す管材矯正装置の管材の軸線に沿った方向の縦断面図であり、セッティング状態を示す図である。
【図７】図６において、内周側ローラを縮径させた状態を示す図である。
【図８】第二実施形態による管材矯正装置の管材矯正加工工程を示す図であり、（ａ）はセッティング工程の図、（ｂ）は加工工程の図、（ｃ）は縮径工程の図である。
【図９】管材矯正装置の変形例による回転手段を示す断面図である。
【図１０】図９に示す管材矯正装置の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の第一実施形態による管材矯正装置１を、図１乃至図４を参照しながら説明する。
図１および図２に示すように、管材矯正装置１は、鋼材からなる略円筒状の管材Ｔについて端部等の一部分または全長に亘って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Ｔの断面形状は真円に近くなる。
【００２０】
図１及び図２に示す本実施形態の管材矯正装置１は、リング状をなすとともに内周面２ａが管材Ｔの外周面Ｔａに取り付けられるケーシング２と、管材Ｔの内周面Ｔｂを圧接して矯正可能な複数の内周側ローラ３と、これら内周側ローラ３を径方向に進退させると共に軸線Ｃ１を中心に回転可能な押圧部材４と、押圧手段４及び内周側ローラ３を管材Ｔの内周面Ｔｂに沿って周方向に回転させる回転手段５（図４参照）とを備えている。
管材Ｔの軸線Ｃ１、ケーシング２の軸線Ｃ２、内周側ローラ３の回転軸線Ｃ３は、全てほぼ同一線上に設定されている。
【００２１】
ケーシング２は、図１及び図３に示すように、例えば略中心角１２０°をなす円弧状の分割パーツ７を３個拡縮可能に連結することで、リング状に形成されている。各分割パーツ７は例えば断面略四角形状に形成されている。なお、ケーシング２を構成する分割パーツ７の数は３個に限定されるものではなく、適宜の複数個に分割できる。また、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。
【００２２】
次に、複数の分割パーツ７からなるケーシング２について図３を参照しながら説明する。
図３に示すケーシング２において、周方向に複数の同大同形状に分割された分割パーツ７は、その周方向の両端部に、軸線Ｃ２方向の両端で厚み方向の反対側が矩形状に切り欠かれた段部形状からなる切欠片７ａ、７ｂが形成されている。各分割パーツ７について、１の分割パーツ７の一方の切欠片７ａと隣接する他の分割パーツ７の他方の切欠片７ｂとを重ね合わせることで、互いに接合可能とされている。そして、隣接する３個の分割パーツ７の切欠片７ａ、７ｂ同士をそれぞれ重ね合わせることにより、一定径を有するリング状のケーシング２が構成されるようになっている。
【００２３】
図３において、各分割パーツ７両端の切欠片７ａ、７ｂには、位置決めピン８を貫通させる固定用の位置決め孔１０と、調整ピン１１を挿入する円弧状の長孔１２とがそれぞれ設けられている。調整ピン１１を長孔１２に挿入し、位置決めピン８を外した状態にすることにより、複数の分割パーツ７をリング状に連結した状態で、長孔１２と調整ピン１１で規定される所定範囲だけ周方向にスライド可能に保持することができる。この場合、長孔１２と調整ピン１１の組み合わせによって、ケーシング２の内径を拡縮可能なスライド機構が構成されている。
なお、位置決めピン８や調整ピン１１にはボルトを用いており、ボルトの先端にナット１３を螺合することにより、位置決めピン８や調整ピン１１を抜け止め及び締結することができる。位置決めピン８は、各分割パーツ７を縮径状態にしたケーシング２の組立後に、ケーシング２の形状を固定するためのものである。
【００２４】
このように、分割タイプのケーシング２を用いた場合、管材矯正装置１への着脱時間の短縮を図ることができる。また、調整ピン１１を利用して分割パーツ７をスライドさせることにより、ケーシング２を拡径または縮径させることができるので、ケーシング２の脱着時や管材Ｔへの取り付け位置を変えるときに容易に移動させることができる。
【００２５】
このようなケーシング２は、図１に示すように、その内周面２ａをケーシング２の軸線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。なお、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。ケーシング２は、管材Ｔと略同軸か平行になるように取り付けられている。
【００２６】
なお、ケーシング２の内径は、管材Ｔの外径よりわずかに小さく設定されていて、ケーシング２を管材Ｔに取り付けたときに管材Ｔがかしめられる、すなわち、ケーシング２が管材Ｔに固く密着した状態で取り付けられることが好ましい。しかし、必ずしもケーシング２の内径が管材Ｔの外径より小さく設定されていなくてもよく、ケーシング２と管材Ｔの間の圧接による加重部以外の箇所に多少の隙間があく程度であってもよい。
【００２７】
次に、管材Ｔの内側に設置可能な内周側ローラ３及び押圧手段４及び移動手段について、図１及び図２により説明する。
管材Ｔの内部には円筒状の支持体１５が配設され、この支持体１５の一端部には放射状に複数本、例えば６本の内周側ローラ３が嵌挿されて径方向に進退可能とされている。各内周側ローラ３は、支持軸１６と、この支持軸１６の先端側に連結された基部１７と、基部１７に形成された凹部１７ａ内に進退可能に装着された断面略Ｕ字状の受け部１８と、この受け部１８に固着した支軸回りに回転可能な成形ローラ１９とで構成されている。
成形ローラ１９は略円柱状に形成されており、受け部１８の中心軸線Ｃ１と平行な支軸回りに回転可能とされている。成形ローラ１９は、例えば鉄鋼などの表面に保護層を設けて構成されている。
【００２８】
内周側ローラ３において、基部１７の凹部１７ａと受け部１８との間には成形ローラ１９が管材Ｔの内周面Ｔｂに当接する際に衝撃やガタ付き等を吸収する弾性部材として例えばバネ２１が設置されている。また、基部１７と支持体１５との間には内周側ローラ３を支持体１５の径方向内側に付勢する付勢手段として付勢バネ２２が配設されている。
また、支持体１５には、内周側ローラ３の支持軸１６を挿通させるための孔１５ａが周方向に略等間隔に形成されている。そのため、内周側ローラ３は支持体１５の周方向に等間隔に放射状に配列されている。
【００２９】
また、支持体１５内には、内周側ローラ３を径方向に進退させるために軸線Ｃ１方向に進退可能な押圧手段４と、押圧手段４に隣接する位置に設けられていて押圧手段４を進退させる移動手段としての油圧シリンダ２５とが配設されている。押圧手段４はその周面を形成する押圧面が、各内周側ローラ３の支持軸１６に対向する複数面、例えば６面のテーパ面２６で形成された多角錐状、ここでは略六角錐形状とされ、その先細の先端部は油圧を仕切る作動板２７を介して油圧シリンダ２５のロッド２８に連結されている。
油圧シリンダ２５は本体２９に対して作動板２７とロッド２８が油圧によって軸線Ｃ１に沿って移動可能とされ、作動板２７に連結された押圧手段４を軸線Ｃ１方向に進退移動させて押圧手段４の各テーパ面２６を各内周側ローラ３の支持軸１６に対して進退させることができる。
【００３０】
そのため、油圧シリンダ２５をＯＮまたはＯＦＦに切り替え制御することによって、押圧手段４の各テーパ面２６で内周側ローラ３の支持軸１６を押圧して径方向外側に進出させ、またはテーパ面２６が内周側ローラ３の支持軸１６から離間することで付勢バネ２２の付勢力によって径方向内側に後退させることができる。
これによって、油圧シリンダ２５によるロッド２８及び押圧手段４の軸線Ｃ１方向の進退移動を、押圧手段４のテーパ面２６によって内周側ローラ３を軸線Ｃ１に直交する管材Ｔの径方向への進退移動に方向変換させることができる。押圧手段４の進退移動に対する内周側ローラ３の進退をスムーズにするために、内周側ローラ３の支持軸１６の基端部１６ａはテーパ面２６に面接触するよう傾斜面に形成することが好ましい。
【００３１】
次に、図４により、各内周側ローラ３を管材Ｔの内周面Ｔｂに沿って回転させる回転手段５について説明する。図４に示す内周側ローラ３は図２に示すものと同一構成であるが、一部を省略して示している。図４において、管材Ｔ内でその軸線Ｃ２に沿って移動可能な支持体１５は、連結部材３１を介してギア３２に連結され、このギア３２は駆動モータ３３の出力軸３４に直接または図示しない減速機構を介して噛合されている。これら駆動モータ３３、出力軸３４、ギア３２及び連結部材３１は回転手段５を構成する。
そして、放射状に配列された複数の内周側ローラ３が押圧手段４によって管材Ｔの内周面Ｔｂに圧接された状態で、回転手段５の駆動モータ３３を回転駆動させることで、内周側ローラ３が軸線Ｃ３周りに旋回して管材Ｔをケーシング２の内周面２ａに圧接してその圧接力で拡管加工させることができる。
【００３２】
本実施形態による拡管矯正装置１は上述の構成を備えており、次に図４を中心に管材矯正方法について説明する。
管材矯正装置１は、図３に示すように、複数の分割パーツ７を両端の切欠片７ａ、７ｂ同士を重ねて各長孔１２を貫通する調整ピン１１及びナット１３で拡径状態のリング状に保持し、管材Ｔの外周面Ｔａの所定位置に装着して各分割パーツ７同士を縮径する。そして、位置決めピン８を各位置決め孔１０に挿入してナット１３で締め込む。これによって、ケーシング２を管材Ｔの外周面Ｔａに締め込んで取り付けることができる。
【００３３】
矯正対象となる管材Ｔは、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、適宜位置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Ｔ１を有するものである（図４参照）。
ケーシング２は、管材Ｔの外径よりわずかに小さい内径を有するものを選択することが好ましい。また、様々な径の管材Ｔに対応するために、内径の異なる様々な仕様のケーシングを備えておくことが好ましい。
そして、図４（ａ）に示すように、ケーシング２を取り付けられた管材Ｔ内に押圧手段４及び油圧シリンダ２５を備えた支持体１５を連結部材３１で支持して挿入し、矯正すべき所定位置に保持する。この状態で、支持体１５に放射状に保持された各内周側ローラ３は付勢バネ２２の付勢力によって管材Ｔの内周面Ｔｂに圧接力を作用させない位置または非接触位置にある。
【００３４】
次に、管材矯正装置１による管材Ｔの矯正に際し、図２に示すように、油圧シリンダ２５を作動させてロッド２８及び作動板２７を内周側ローラ３から離間する方向に移動させることで、これと一体に押圧手段４が軸線Ｃ１に沿って支持体１５内を移動する。これによって、押圧手段４の略六角錐形状の各テーパ面２６で放射状に配列された各内周側ローラ３の支持軸１６が径方向外側に突出させられて、付勢バネ２２の付勢力に抗して各内周側ローラ３の成形ローラ１９が管材Ｔの内周面Ｔｂを圧接した状態に保持される。
各内周側ローラ３の成形ローラ１９を管材Ｔの内周面Ｔｂに圧接する際、生じ得る衝撃やガタ等は基部１７と受け部１８との間に設けたバネ２１で吸収される。
【００３５】
ここで、油圧シリンダ２５によって内周側ローラ３を管材Ｔの内周面Ｔｂに押し付けることで、管材Ｔの外周面Ｔａとケーシング２の内周面２ａに圧接力を作用させ、それによりケーシング２の内周面を矯正型面として管材Ｔを塑性変形させる。これと同時に、図４（ｂ）に示すように、回転手段５の駆動モータ３３を駆動させることで出力軸３４、ギア３３を介して連結部材３１を軸線Ｃ１回りに回転させ、支持体１５と一体に放射状に配列された各内周側ローラ３を回転させる。
【００３６】
これによって、管材Ｔの内周面Ｔａ全周にわたり６本の内周側ローラ３で矯正することで、変形部Ｔ１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。
なお、内周側ローラ３は放射状に６本等間隔に配列されているため、少なくとも６０°回転させれば管材Ｔを矯正可能であるが、１回転させてもよい。また、内周側ローラ３を軸線Ｃ１回りに１回転させても矯正が不充分な場合には、複数の内周側ローラ３を軸線Ｃ１回りに繰り返して回転させることで、管材Ｔの真円度をさらに向上させることができる。
【００３７】
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径方向の圧縮変形が、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Ｔ１の有効な矯正が行われる。
【００３８】
なお、内周側ローラ３により管材Ｔに直接荷重を作用させることで、例えば管材Ｔとケーシング２との間に隙間がある場合であっても、内周側ローラ３を軸線Ｃ１回りに確実に回転させることができる。
そして、管材Ｔの変形部Ｔ１について矯正が終了すると、油圧シリンダ２５をＯＦＦすることで、図４（ｃ）に示すように、作動板２７及びロッド２８が内周側ローラ３側に移動させられ、押圧手段４の各テーパ面２６が支持軸１６から離間するため、各内周側ローラ３は付勢バネ２２の付勢力によって径方向内側に後退させられ、管材Ｔから離間する。
【００３９】
そして、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、管材Ｔの矯正によって変形部Ｔ１が軸線Ｃ１方向に沿って変位するため、ケーシング２及び内周側ローラ３を対向させた状態で、管材Ｔを軸線Ｃ１方向に相対的に位置をずらせて、更に上述した手順で管材Ｔの矯正を行う。
本実施形態による管材矯正装置１の場合、図４に示すように、管材Ｔの変形部Ｔ１を矯正することで変形部Ｔ１が管材Ｔ上で移動または変位するため、ケーシング２及び内周側ローラ３に対して管材Ｔを軸線Ｃ１方向に相対移動させて順次変形部Ｔ１の矯正を行うことで、管材Ｔの全長に亘って変形部Ｔ１を矯正することができる。
【００４０】
以上説明したように、本実施形態による管材矯正装置１及び管材矯正方法によれば、ケーシング２で管材Ｔの外周面Ｔａを支持しながら内周側ローラ３を内周面Ｔｂに押し付けて変形部Ｔ１を塑性変形させつつ、内周側ローラ３に対して管材Ｔを軸線Ｃ１回りに回転させるため、管材Ｔをケーシング２の内周面２ａに沿った真円の形状に矯正することができる。
しかも、ケーシング２と管材Ｔとの間に圧接力を作用させつつ、内周側ローラ３を軸線Ｃ１回りに回転させることで管材Ｔを矯正するので、上述した従来の矯正装置に比べて、短時間で管材の真円度を矯正することができる。
【００４１】
また、管材Ｔの内周面Ｔｂに対して複数の内周側ローラ３を周方向に旋回させるため、線接触領域に対する局部的な圧接力の導入により塑性変形領域は極小域に限定され、しかも小さい圧接力を作用させるだけでよいので管材矯正装置１の小型化が可能である。また、内周側ローラ３によって極小域に塑性変形を付与するので、急激な局部変形個所にも確実に圧接力を付与して矯正することができる。
そして、ケーシング２及び内周側ローラ３を対向させた状態で、管材Ｔを軸線Ｃ１方向に相対的に移動させながら、順次複数の内周側ローラ３を周方向に旋回させて管材Ｔの矯正を行うため、管材Ｔの全長に亘って矯正を行うことができる。
【００４２】
また、油圧シリンダ２５によって押圧手段４を管材Ｔの軸線Ｃ１方向に進退移動させることで、押圧手段４の多角錐形状のテーパ面２６によって内周側ローラ３を軸線Ｃ１方向に直交する方向に進退させるよう、荷重の方向を変換できるため、管材Ｔに対する矯正位置の移動や切り替えを容易に行うことができ、管材Ｔの全長に亘って短時間でスムーズに矯正できる。
しかも、６本の内周側ローラ３を支持体１５に放射状に等間隔に配列させて旋回させることで管材Ｔの矯正を行うために、管材Ｔに対する圧接力を均等に付与して高精度な矯正を行える。
【００４３】
また、ケーシング２は複数の分割パーツ７を両端の切欠片７ａ、７ｂに形成した長孔１２と調整ピン１１によって拡縮可能に形成したため、管材Ｔに対する移動時や挿脱時には管材Ｔの外径より大きくして容易に移動や挿脱を行うことができ、縮径させて位置決めピン８を位置決め孔１０に締結することで管材Ｔに大きな締め付け荷重を容易に作用させることができる。しかも、管材Ｔの全長に亘ってケーシング２及び内周側ローラ３による矯正を行うことができる。
また、回転手段５は管材Ｔの外部に配設され、連結部材３１を介して管材Ｔ内に相対移動可能に配設された複数の内周側ローラ３及び支持体１５に回転力を伝達するため、管体Ｔの全長に亘って矯正を行える。
【００４４】
なお、本発明による管材矯正装置１は、上述した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。
まず本発明の第二実施形態による管材矯正装置４０を図５乃至図８によって説明する。
本第二実施形態による管材矯正装置４０は、ケーシングの構成において第一実施形態と構成を異にし、その余の構成は同一である。そのため、本第二実施形態ではケーシングに限定して説明する。
【００４５】
上述した第一実施形態による管材矯正装置１において、ケーシング２を管材Ｔに装着して矯正加工後に、分割パーツ７の位置決め孔１０に締結した位置決めピン８に荷重・応力が残留しているとケーシング２の分割パーツ７の分離や拡径処理が困難になるという課題が残る。本第二実施形態では、このような課題を解決できて容易に複数の分割パーツ７を分離または拡径できるようにしたものである。
【００４６】
図５乃至図７に示す第二実施形態による管材矯正装置４０におけるケーシング４１は、ケーシング本体４２とテーパリング４３とを嵌合可能に組み付けたものである。ケーシング本体４２は、上述した第一実施形態と同様に略円弧状の複数、例えば３個の分割パーツ４４を備えており、各分割パーツ４４の両端部に段付き形状の切欠片７ａ、７ｂが形成され、しかも、各切欠片７ａ，７ｂには位置決め孔１０と長孔１２が形成され、それぞれ位置決めピン８と調整ピン１１が挿入されてナット１３を締結または拡縮可能とされている。
【００４７】
図６及び図７に示すように、ケーシング本体４２の各分割パーツ４４は断面略台形状とされ、その傾斜面４４ａは管材Ｔの外周面Ｔａに対向して配設されるものとする。そして、各分割パーツ７の切欠片７ａ、７ｂ同士を接合させた状態で各位置決め孔１０に位置決めピン８を挿入してナット１３で締結させた縮径状態のケーシング本体４２は、その内周面である傾斜面４４ａの内径寸法が管材Ｔの外周面Ｔａより大きく、両者の間に間隙４５が形成されている。
ケーシング本体４２の間隙４５に嵌合可能なテーパリング４３は、例えば図６及び図７に示すように断面略直角三角形状とされ、ケーシング本体４２の傾斜面４４ａに面接触する斜面４３ａと管材Ｔの外周面Ｔａに面接触する底面４３ｂとを備えている。
【００４８】
従って、管材矯正装置４０において、図８（ａ）に示すように、管材Ｔの外周側に複数の分割パーツ４４を組み立てて位置決め孔１０を位置決めピン８で締結したリング状のケーシング本体４２を形成した状態で、管材Ｔとケーシング本体４２の間隙にテーパリング４３を嵌合させて傾斜面４４ａと斜面４３ａを面接触で圧接させてケーシング４１を形成し、テーパリング４３の底面４３ｂで管材Ｔを締め込んで取り付けできる。
【００４９】
そして、図８（ｂ）に示すように、上述の第一実施形態と同様に管材Ｔの矯正加工を行った後、図８（ｃ）に示すように、ケーシング４１のテーパリング４３をケーシング本体４２と管材Ｔとの間から抜くことで間隙４５が生じためにケーシング４１に残留する応力・荷重が解放される。この状態で、ケーシング本体４２の互いに連結された分割パーツ４４の位置決めピン８にかかる荷重が軽減される。そのため、ケーシング本体４２を複数の分割パーツ４４に分割したり、位置決めピン８を取り外して調整ピン１１と長孔１２でガイドして拡径させることが容易になる。
そのため、管材Ｔに対してケーシング本体４２の移動と連続した矯正加工を短時間で行うことができる。
【００５０】
本第二実施形態による管材矯正装置４０によれば、矯正加工によって管材Ｔを囲うケーシング４１におけるケーシング本体４２の分割パーツ４４の位置決めピン８に応力・荷重が残ったとしても、テーパリング４３を外すことでケーシング本体４２の位置決めピン８にかかる荷重を解放して各分割パーツ７を締結する位置決めピン８を容易に取り外すことができる。そのため、矯正加工終了後のケーシング４１の取り外しや、管材Ｔ上の矯正位置の移動を短時間で容易に行える
【００５１】
なお、上述の第一及び第二実施形態による矯正装置１、４０では、ケーシング２，４１及び管材Ｔを静止状態に保持して、内周側ローラ３を回転手段５で回転させて矯正加工をするようにしたが、本発明はそのような構成に限定されない。
例えば、回転手段５に代えて、図９及び図１０に示す管材矯正装置１，４０の変形例では、ケーシング２、４１の外周面に、駆動モータ４７で回転可能な外周側ローラ４８を圧接して設置して回転手段４９を構成するようにしてもよい。なお、図９及び図１０に示す変形例では、外周側ローラ４８の両側にケーシング２、４１を支持するガイドローラ５０が設置されていてもよい。
これにより、管材Ｔの内周面Ｔｂに圧接された複数の内周側ローラ３を静止保持した状態で、外周側ローラ４８の回転によってケーシング２、４１及び管材Ｔを軸線Ｃ１回りに回転させて内周側ローラ３で管材Ｔを矯正加工することができる。
【００５２】
なお、ケーシング２，４１及び管材Ｔを回転させる外周側ローラ４８は１個に限定されるものではなく、複数設置してもよい。また、ガイドローラ５０は設けなくてもよい。
また、上述の各実施形態等では、内周側ローラ３を支持体１５を中心に放射状に等間隔で６本配列したが、これに限定されることなく、周方向に適宜本数を配列できる。内周側ローラ３は、等間隔で３本以上周方向に配列することで管材Ｔに付与する圧接力・荷重とその反力を受けることができるためバランスがとれて好ましいが、例えば１８０°間隔で対向する位置に２本だけ配列してもよい。
また、内周側ローラ３は複数本を周方向に不等間隔で放射状に配列させてもよい。
【００５３】
また、上述した各実施形態や変形例等において、管材Ｔの全長を対象として矯正加工するようにしたが、本発明はこのような構成に限定されることなく、管材Ｔの軸線Ｃ１方向の端部や中央部などの適宜の一部分を矯正加工するようにしてもよい。また、管材Ｔを形成する材料は、鉄鋼、銅、真鍮やアルミニウムなど、特に限定されない。
【００５４】
また、上述した各実施形態や変形例等では、ケーシング２、４１の内径は管材Ｔの外径よりわずかに小さく設定されているとした。しかし、ケーシング２、４１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もよい。この場合には、管材Ｔを矯正するときに内径が拡径されるように真円度が矯正される。
また、上述した各実施形態や変形例等では、押圧手段４を移動させる移動手段として油圧シリンダ２５を用いたが、移動手段はこれに限ることなく、電動シリンダなどを適宜使用することができる。或いは、油圧シリンダとバネによって押圧手段４を進退制御するようにしてもよい。  
なお、押圧手段４は複数のテーパ面２６からなる押圧面で多角錐状に形成されるようにしたが、押圧面は必ずしも多角錐状である必要はなく円錐状等の曲面で形成してもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１、４０  管材矯正装置
２、４１  ケーシング
３  内周側ローラ
４  押圧手段
５、４９  回転手段
７、４４  分割パーツ
７ａ、７ｂ  切欠片
８  位置決めピン
１０  位置決め孔
１１  調整ピン
１２  長孔
１５  支持体
１９  成形ローラ
２５  油圧シリンダ
２６  テーパ面
３１  連結部材
４２  ケーシング本体
４３  テーパリング
４３ａ  斜面
４４ａ  傾斜面
４８  外周側ローラ
Ｔ  管材
Ｔａ  外周面
Ｔｂ  内周面
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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