(57)【要約】      （修正有）【課題】金属管の半径方向方法に対し、本発明においては、衝撃力を与えることなく、また一つの半径方向加工装置において、凸型半径方向加工を行うことができるばかりでなく、凹型半径方向加工も、また、管端の半径方向加工も容易に行うことできる金属管の加工方法を提供する。【解決手段】上記課題を解決するために本発明は、凹型ローラと凸型ローラとを用い、当該両ローラの間にワークである金属管の辺を挟んだ状態で、両ローラ間に圧力を加えながら回転させ、それによって金属管の半径方向に円周に沿って変形を行うようにした。金属管中に囲まれるローラが凸型ローラか凹型ローラかによって、凸型半径方向加工か凹型半径方向加工かを選択する。【選択図】図１（ａ）
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属管の半径方向に加工を行う方法において、
凸型ローラと凹型ローラとの間に、金属管の一部を挟み、該両ローラの一方または双方に圧力をかけながら、該両ローラを回転させることにより、該金属管の半径方向に加工を行う金属管加工方法。
【請求項２】
凸型ローラが金属管に囲まれる状態での加工を行うことにより、該金属管に外方に膨らんだ凸部を形成するようにした凸型半径方向加工を行うことを特徴とする請求項1記載の金属管加工方法。
【請求項３】
凹型ローラが金属管に囲まれる状態での加工を行うことにより、該金属管に内方に凹んだ凹部(溝)を形成するようにした凹型半径方向加工を行うことを特徴とする請求項1記載の金属管加工方法。
【請求項４】
金属管端部にフレア加工を行うことを特徴とする請求項2記載の金属管加工方法。
【請求項５】
金属管端部に絞り込み加工を行うことを特徴とする請求項３記載の金属管加工方法。
【請求項６】
請求項1〜５に記載の各金属管加工方法を実施する金属管加工装置。
【請求項７】
凸型ローラと凹型ローラとを、成形下ロールと成形上ロール、または成形上ロールと成形下ロールとに配置したことを特徴とする請求項６記載の金属管加工装置。
【請求項８】
成形下ロールを駆動側、成形上ロールを被動側とする請求項７記載の金属管加工装置。
【請求項９】
成形上ロールを駆動側、成形下ロールを被動側とする請求項７記載の金属管加工装置。
【請求項１０】
金属管を加工するための凸型または凹型ローラの回転数が、３０rpm〜７０rpmの範囲であることを特徴とする請求項6記載の金属管加工装置。
【請求項１１】
金属管を加工するための凸型または凹型ローラの回転数が、４０rpm〜６０rpmの範囲であることを特徴とする請求項6記載の金属管加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属管から成るワークの加工方法、就中、半径方向の加工方法である、リブ出し加工、溝加工、フレア加工などの半径方向凸型、凹型及び管端部の加工を同一の装置で行うことのできる金属管の加工方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属管から成るワークの半径方向の加工方法しては、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、凸型半径方向加工、凹型半径方向加工、端部の半径方向加工などがある。
凸型半径方向加工は「リブ出し加工」とも呼ばれ、図３（ａ）に示すように、金属管の中間部を円周に沿って、半径方向に断面凸状に膨らませる加工法である。金属管の中途部分にストッパーの働きをさせる目的で利用されたりする。
凹型半径方向加工は、「溝加工」とも呼ばれ、図３（ｂ）に示すように、金属管の中間部を円周に沿って、半径方向に断面凹状に凹ませる加工法である。
金属管端部の半径方向加工として、図３（ｃ）に示すように、管端を開かせる「フレア加工」が知られているが、逆に管端を閉じる絞込み加工もある（点線図示）。
図４（ａ）に、このような金属管の半径方法加工について、従来から知られている方法の一つを示す。
【０００３】
凸型半径方向加工を行う金属管の外側の所定の位置に先ず内側円周方向に沿って凹溝が形成されたリング状の凹型材２を配置し、次に、その外側の円周方向に沿って凸部が形成された円柱状の凸型割材３を、その凸部が凹型材２と対応するように配置・固定させる。凸型割材３は、図４（ｂ）に示すように、中に円錐状の孔が抉られ、複数の半径方向に複数の切断されたスペース４を有する。そして、図４（ａ）に示すような円錐台状の楔部材５を凹型割材３の円錐状の孔の中へ挿入し、楔部材５に衝撃力を加えて凸型割材の周囲の凸部が凹型材２の凹部へ食い込むようにする。それによって、金属管の該当部分は膨らんで、その半径方向に円周に沿って凸部が形成される。
しかし、この従来の金属管の半径方向加工方法は、楔部材５に衝撃力を加える必要があるために、金属管や用いる部材に傷が生じ易い。また、この方法は、凸型半径方向加工に加えて、管端のフレア加工までは行えるが、凹型半径方向加工や管端の絞込み加工を行うことはできない。
また、特開平１０−３２８７４７には、図５に示すような金属管の半径方向加工方法が記載されている。
【０００４】
図５において、金属管１の半径方向加工予定位置の前部に円形状凹部７を有する第１型材を圧力をかけて密着させ、次に金属管１の当該加工予定位置の後部に第２型材８を同じように圧力をかけて密着させる。第２型材８の一部は第１型材６の外側をスライドさせるようにする。このような状態で第１型材６を固定させる一方、第２型材８を金属管１を圧縮させるように圧力を加える。そうすると、第１型材６の円形状凹部７の中にある金属管１の部分が外側に膨らみ、半径方向に円周に沿って凸部が形成される。
この従来方法は、このように、凸型の半径方向加工を行うことができる。しかし、凹型の半径方向加工を行うことはできず、また、管端の半径方向加工も行うことはできない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したような、従来の金属管の半径方向方法に対し、本発明においては、衝撃力を与えることなく、また一つの半径方向加工装置において、凸型半径方向加工を行うことができるばかりでなく、凹型半径方向加工も、また、管端の半径方向加工も容易に行うことできる金属管の加工方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために本発明は、凹型ローラと凸型ローラとを用い、当該両ローラの間にワークである金属管の辺を挟んだ状態で、両ローラ間に圧力を加えながら回転させ、それによって金属管の半径方向に円周に沿って変形を行うようにした。
請求項１の発明は、金属管の半径方向に加工を行う方法において、凸型ローラと凹型ローラとの間に、金属管の一部を挟み、該両ローラの一方または双方に圧力をかけながら、該両ローラを回転させることにより、該金属管の半径方向に加工を行う金属管加工方法である。
請求項２の発明は、請求項1記載の金属管加工方法において、凸型ローラが金属管に囲まれる状態での加工を行うことにより、該金属管に外方に膨らんだ凸部を形成するようにした凸型半径方向加工を行うことを特徴とするものである。
請求項3の発明は、請求項1記載の金属管加工方法において、凹型ローラが金属管に囲まれる状態での加工を行うことにより、該金属管に内方に凹んだ凹部(溝)を形成するようにした凹型半径方向加工を行うことを特徴とするものである。
請求項4の発明は、金属管端部にフレア加工を行うようにした金属管の凸型半径方向加工方法である。
請求項5の発明は、金属管端部に絞り込み加工を行うようにした金属管の凹型半径加工方法である。
請求項６の発明は、請求項1〜５の各発明の金属管加工方法を実施する金属管加工装置である。
請求項７の発明は、凸型ローラと凹型ローラとを、成形下ロールと成形上ロール、または成形上ロールと成形下ロールとに配置した請求項６の発明を実施する金属管加工装置である。
請求項8の発明は、成形下ロールを駆動側、成形上ロールを被動側とする請求項７の発明を実施する金属管加工装置である。
請求項９の発明は、成形上ロールを駆動側、成形下ロールを被動側とする請求項７の発明を実施する金属管加工装置である。
請求項１０の発明は、請求項6の発明の金属管加工装置において、金属管を加工するための凸型または凹型ローラの回転数を、３０rpm〜７０rpmの範囲とするものである。
請求項１１の発明は、請求項6の発明の金属管加工装置において、金属管を加工するための凸型または凹型ローラの回転数を、４０rpm〜６０rpmの範囲とするものである。
【０００７】
以下、本発明の課題を解決するための手段を、各図を用いてより詳しく説明する。
図1（ａ）〜（ｂ）は、本発明の基本構成を示す。
１２２は円柱状の凹型ローラであり、その周辺中央部には、断面矩形状の溝が穿たれている。１２３は同じく円柱状の凸型ローラであり、その周辺中央部には、断面三角形状の突起が形成されている。
凹型ローラ１２２と凸型ローラ１２３とを対向して配置させ、それらの間に、金属管であるワーク１０１を、ワーク１０１が凸型ローラ１２３を取り囲むようにして挿入させ、金属管の一部を挟んで、図１（ｂ）の矢印で示すように、シャフト１２４Ａ、１２４Bを介して両ローラの対向方向に圧力をかけながら、両ローラを回転させる。それによって、ワーク１０１には、図３（ａ）に示したような周囲に沿って外方に膨れた凸部が形成される。これは、凸型半径方向加工の例であり、リブ出し加工ともいう。
次に、ワーク１０１の端部における半径方向加工であるフレア加工について述べる。
ワーク１０１を移動させて、その端部を、両ローラの対向する溝と突起の間に位置させる。そして前述したように、両ローラの対向方向に圧力をかけながら、両ローラを回転させる。それによって、ワーク１０１には、図３（ｃ）に示したような端部の周辺に沿って外方に膨れた部分が形成される。これはラッパの形状をした加工であり、フレア加工ともいう。
【０００８】
次に、ワークに、周囲に沿って内方に凹んだ凹部を形成する方法について述べる。
凹型ローラ１２２と、凸型ローラ１２３とを、それぞれシャフト１２４Ａ、１２４Bから取り外して、それらを入れ替えて再びシャフト１２４B、１２４Aに嵌挿する。そうして前述したように、それらの間に、ワーク１０１が凹型ローラ１２２を取り囲むようにして挿入させ、金属管の一部を挟んで、矢印で示すように、両ローラの対向方向に圧力をかけながら、両ローラを回転させる。それによって、ワークには、図３（ｂ）に示したような周囲に沿って内方に凹んだ凹部が形成される。これは、凹型半径方向加工の例であり、溝加工ともいう。
凹型半径方向加工の方法については、凹型ローラ１２２と、凸型ローラ１２３との交換を行う代わりに、ワーク１０１の挿入方法を、凸型ローラを取り囲む挿入から、凹型ローラ１２２を取り囲む挿入に変える（ワーク１０１を上方から下方へ移動させる）ことで行ってもよい。
【０００９】
次に、両ローラの変更された配置を用いて、ワークの端部半径方向である絞込み加工について述べる。
ワーク１０１を移動させて、前述したように、その端部を、両ローラの対向する溝と突起の間に位置させ、両ローラの対向方向に圧力をかけながら、両ローラを回転させる。それによって、ワークには、図３（ｃ）の点線図に示したような端部の周辺に沿って内側にしぼんだ部分が形成される。これは絞り込み加工の例である。
さて、上述の記載から理解されるように、金属管であるワ−ク１０１に凸部が形成されるか、凹部が形成されるかの違いは、金属管に囲まれる加工ローラが凸型ローラであるか、凹型ローラであるかによる。即ち、凸型ローラが金属管に囲まれる状態での加工を行えば金属管には外方に膨らんだ凸部が形成され、凹型ローラが金属管に囲まれる状態での加工を行えば金属管には内方に凹んだ凹部（溝）が形成される、ということである。
凹型ローラの断面形状は、図１（ｂ）に示したような矩形に限らず、他の多角形、弧形でもよい。
同様に、凸型ローラの断面形状も、図１（ｂ）に示したような三角形に限らず、他の多角形、弧形でもよい。
【００１０】
また、対向する両ローラに加える横方向の圧力は、図１（ｂ）のように、必ずしも両シャフト１２４Ａ、１２４Ｂに対して行う必要は無く、例えばシャフト１２４Ｂを固定して、シャフト１２４Ａのみに横方向の圧力を加えるようにしてもよいことは勿論である（但しローラ１２２または１２３は回転可能にしておく）。
更に、シャフト１２４Aまたは１２４Bに加える横方向の圧力は、図１（ｂ）の矢印で示すような各ローラ１２２または１２３の左右両側にかける必要は必ずしも無く、ローラ１２２または１２３の片側のみに加えても良いことは勿論である。
シャフト１２４Aまたは１２４Bに加える横方向の圧力を、ローラ１２２または１２３の片側のみに加えるこの方法は、シャフト１２４に働く応力が「片持ち梁」の形になるが、この形の方が、金属管であるワーク１０１の出し入れには都合がよく、本発明の最良の実施態様においては、この方法を採用している。
【発明の効果】
【００１１】
本発明における金属管の半径方向加工方法においては、従来の金属管の半径方向加工方法において必要とした衝撃力によって金属管に傷を与えるようなことはない。また一つの半径方向加工装置において、単にパーツを交換するか金属管の配置を変えるだけで、凸型半径方向加工と、凹型半径方向加工の双方を行うことができる。更に、金属管端の位置調整により、凸型と凹型双方の管端の半径方向加工をも容易に行うことできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明における金属管の半径方向加工方法及び装置の実施の最良の形態について、図２（ａ）〜（ｂ）を参照して説明する。
凹型ローラである成形下ロール１０２と、凸型ローラである成形上ロール１０３とが対向して配置され、金属管であるワーク１０１がこれら両ロールの間に挿入されて、半径方向加工が行われる。
成形下ロール１０２は、ギヤードモータ１０４から、カップリング１０５を介して回転される。ただ、成形下ロール１０２は後述するように、成形上ロールから非常に高い圧力を受けるので、モータの回転軸がその圧力に耐えられるように、モータの回転軸は、成形下ロール１０２の前後において前ピロー１０６と後ピロー１０７によって支えられる。モータの回転軸は両ピローの中で自由回転する。ギヤードモータ１０４は、基台１０８に固定される。
成形上ローラ１０３は、主シャフト１０９の先に取り付けられる。主シャフト１０９はまた、油圧シリンダー１１０から横方向の圧力を受ける。油圧シリンダー１１０は基台１０８に固定された支柱１１１に取り付けられるが、油圧シリンダー１１０の駆動軸はラム１１２に固定されている。ラム１１２はラムガイド１１３によって油圧シリンダー１１０の駆動軸と平行な方向へガイドされて移動されるが、その下部には、支持体１１４が固定されている。支持体１１４には主シャフト１０９が回転自在に嵌挿される。
【００１３】
次に、金属管であるワーク１０１に半径方向加工を行う手順を説明する。
油圧シリンダー１１０を元に戻した状態において、ワーク１０１の辺を図２（ｂ）の左方向から成形下ロール１０２と成形上ロール１０３との間へ挿入する。ワークの加工部と反対側の部分を、ワーク支持台１１５上に回転自在に設けられている２つのフリーローラ１１６Ａ、１１６Ｂ上に載せる。これによって、ワーク１０１は、加工部の回転と共に反対側の非加工部も回転することができる。ワーク１０１を挿入する長さは、管端の加工であれば管端の位置が成形下ロール１０２と成形上ロール１０３との間の位置に一致する迄であり、それ以外の管途中の加工であれば、適宜の長さとする。そして、先ずギヤードモーターの回転を開始し、次に油圧シリンダーの加圧を開始する。そうすると、ワーク１０１は、成形下ロール１０２からの回転力と成形上ロール１０３からの圧力を受けて自らも回転を始め、同時に、成形上ロール１０３の凸部が成形下ロール１０２の凹部に食い込もうとするために、成形下ロール１０２と成形上ロール１０３との間で管の外側に膨らむ力を受け、それによって突起、即ちリブが形成される。
【００１４】
また、ワークを挿入する位置を管端とした場合は、管端が開いたフレアが形成される。
以上は、凸型半径方向加工であるが、凹型半径方向加工に切り替える場合は、成形下ロール１０２に凸型ローラを用い、成形上ロール１０３に凹型ローラを用いればよい。そして、上述したと同じ動作を行う。これによって、成形下ロール１０２と成形上ロール１０３との間で管の外側に凹む力を受け、それによりワーク１０１に溝加工及び絞込み加工を行うことができる。
成形下ロール１０２の回転数は、好ましくは、３０rpm〜７０rpm、より好ましくは、４０rpm〜６０rpmの範囲である。成形下ロールの回転数がこの範囲より大きいと、半径方向加工が困難になり、またこの範囲より小さいと、加工時間の無駄が生じる。
また、上述したものは、成形下ロールを駆動側、成形上ロールを被動側とするものであるが、これとは逆に、成形上ロールを駆動側、成形下ロールを被動側とすることもできる。この場合は、ギヤードモータ１０４を直接支柱１１２へ固定して、その出力を主シャフト１０９へ直結する。ただ、モータを油圧シリンダー１１０の駆動軸と同じ方向へガイドする手段が必要になる。
また、成形下ロール１０２の回転力を得る手段としては、ギヤードモータ１０６に代えて、出力回転数が３０rpm〜７０rpmの範囲になるように作られた低速モータを使用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１（ａ）】は、本発明の基本を示す正面図である。
【図１（ｂ）】は、本発明の基本を示す側面図である。
【図２（ａ）】は、本発明の最良の実施形態を示す正面図である。
【図２（ｂ）】は、本発明の最良の実施形態を示す側面図である。
【図３（ａ）】は、金属管の凸型半径方向加工の従来技術を示す概念図である。
【図３（ｂ）】は、金属管の凹型半径方向加工の従来技術を示す概念図である。
【図３（ｃ）】は、金属管の端部半径方向加工の従来技術を示す概念図である。
【図４（ａ）】は、従来の金属管の半径方向加工の従来技術の一例を示す断面図である。
【図４（ｂ）】は、従来の金属管の半径方向加工の従来技術の一例を示す正面図である。
【図５】は、従来の金属管の半径方向加工の従来技術の別の例を示す。
【符号の説明】
【００１６】
１０１  ワーク（金属管）
１０２  成形下ロール
１０３  成形上ロール
１０４  ギヤードモータ
１０５  カップリング
１０６  前ピロー
１０７  後ピロー
１０８  基台
１０９  主シャフト
１１０  油圧シリンダー
１１１  支柱
１１２  ラム
１１３  ラムガイド
１１４  支持体
１１５  ワーク支持台
１１６Ａ、１１６Ｂ  フリーローラ
１２２  凹型ローラ
１２３  凸型ローラ
１２４Ａ、１２４Ｂ  シャフト
【図１（ａ）】
2006136887.tif 000003
【図１（ｂ）】
2006136887.tif 000004
【図２（ａ）】
2006136887.tif 000005
【図２（ｂ）】
2006136887.tif 000006
【図３（ａ）】
2006136887.tif 000007
【図３（ｂ）】
2006136887.tif 000008
【図３（ｃ）】
2006136887.tif 000009
【図４（ａ）】
2006136887.tif 000010
【図４（ｂ）】
2006136887.tif 000011
【図５】
2006136887.tif 000012