(57)【要約】【課題】  押し抜き加工される管の座屈を防いで寸法精度の高い管を能率良く製造できる高寸法精度管の高能率製造方法および装置を提供する。【解決手段】  管３内にプラグ１を装入しフローティングさせながら、管を連続して送ってダイス２に押し込んで押し抜き加工する高寸法精度管の製造方法において、前記管の加工中に同管の未加工部分を押さえローラ５で押さえる。押えローラは一対、および/または管送り方向に複数設けるのがよい。押えローラの配設位置は座屈限界荷重が押し抜き荷重以上となる位置がよい。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
管内にプラグを装入しフローティングさせながら、管を連続して送ってダイスに押し込んで押し抜き加工する高寸法精度管の製造方法において、前記管の加工中に同管の未加工部分を押さえローラで押さえることを特徴とする高寸法精度管の高能率製造方法。
【請求項２】
前記押さえローラは、一対のものであることを特徴とする請求項１記載の高寸法精度管の高能率製造方法。
【請求項３】
前記押さえローラは、管送り方向に複数設けたものであることを特徴とする請求項１または２に記載の高寸法精度管の高能率製造方法。
【請求項４】
前記押さえローラは、座屈限界荷重が押し抜き荷重以上となる位置に設けたものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の高寸法精度管の高能率製造方法。
【請求項５】
プラグを内挿された管を通すダイスと、前記管を連続して送って前記ダイスに押し込む管押し機とを有する高寸法精度管の製造装置において、前記ダイスに押し込まれ中の管を該ダイスの入側で押さえる押さえローラを有することを特徴とする高寸法精度管の高能率製造装置。
【請求項６】
前記押さえローラは、一対のものであることを特徴とする請求項５記載の高寸法精度管の高能率製造装置。
【請求項７】
前記押さえローラは、管送り方向に複数設けたものであることを特徴とする請求項５または６に記載の高寸法精度管の高能率製造装置。
【請求項８】
前記押さえローラは、座屈限界荷重が押し抜き荷重以上となる位置に設けたものであることを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載の高寸法精度管の高能率製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高寸法精度管の高能率製造方法および装置に関し、詳しくは、例えば自動車駆動系部品用管などのような高い寸法精度が要求される管を高能率に製造する方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば鋼管等の金属管（以下、単に管ともいう。）は溶接管と継目無管に大別される。溶接管は、例えば電縫鋼管のように、帯板の幅を丸め、該丸めた幅の両端を突き合わせて溶接するという方法で製造され、一方、継目無管は、材料の塊を高温で穿孔後マンドレルミル等で圧延するという方法で製造される。溶接管の場合、溶接後に溶接部分の盛り上がりを研削して管の寸法精度を向上させているが、その肉厚偏差は３．０％を超える。また、継目無管の場合、穿孔工程で偏心しやすく、該偏心により大きな肉厚偏差が生じやすい。この肉厚偏差は後工程で低減させる努力が払われているが、それでも充分低減することができず、製品の段階で８．０％以上残存する。
【０００３】
自動車駆動系部品等に用いる管には肉厚、内径、外径の各偏差として３．０％以下、さらに厳しくは１．０％以下、の高寸法精度が要求される。そこで、管の肉厚、内径、外径の精度を高める手段としては、従来一般に、金属管（溶接管、継目無管とも）を造管後にダイスとプラグを用いて冷間で引き抜く製造方法（いわゆる冷牽法）がとられている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
しかし、冷牽法では、設備上の制約や管の肉厚・径が大きいなどによって引き抜き応力が充分得られずに縮径率を低くせざるを得ない場合などでは、加工バイト（プラグとダイス孔内面との隙間）内の応力場が引張場であるがゆえにダイスと管外面、および引き抜きプラグと管内面との接触が不十分となり、管の内面、外面の平滑化が不足して凹凸が残留しやすい。そのため、冷牽法では管の縮径率を大きくして加工バイト内で管の内外面とプラグ、ダイスとの間の接触を十分なものとすることが図られている。しかし、ダイスを用いて管を引き抜いた場合、管の内面に凹凸が発生し、この凹凸による粗さは管の縮径率が大きくなるほど増加する。その結果、冷牽法では高寸法精度の管を得ることが難しく、寸法精度のさらに良好な管が強く求められていた。
【０００５】
また、引き抜きでは、管の先端を強力に挟んで張力を加える必要があることから、管の先端を窄めて単発で管を引き抜く必要があり、加工能率が著しく低かった。
一方、最近、管内にプラグを装入し、その管をダイスに押し込んで通す、押し抜き加工による高寸法精度管の製造方法が提案されている（特許文献２参照）。この押し抜き加工によれば、プラグを内挿された管をダイスに押し込むので、加工バイト内の全域が圧縮場となり、その結果、加工バイト内の入側、出側を問わず、管はプラグおよびダイスに充分接触できる。しかも、軽度の縮径率であっても、加工バイト内が圧縮場になるから、引き抜きに比べ管とプラグ、管とダイスが十分接触しやすくて、管は平滑化しやすくなって高寸法精度の管が得られる。また、押し抜きではダイス入側から管を押すので、管の先端を窄める必要がなく、先行する管と後続の管を次々と連続してダイスに送り込むことができ、能率良く加工することができる。
【特許文献１】特許第２８１２１５１号公報
【特許文献２】特開２００４−３１４０８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、押し抜き加工では、管をその長手方向（＝管送り方向）に押すことから、座屈が問題になる。細くて長い管をその長手方向に大きな力で押すと、管が座屈して大きく曲がって加工できず、曲がった管を真っ直ぐに強制するには多大な負荷がかかる。そこで、管の座屈を有利に防止し能率良く押し抜き加工できる手段が望まれている。
この要望に応えて本発明は、押し抜き加工される管の座屈を防いで寸法精度の高い管を能率良く製造できる高寸法精度管の高能率製造方法および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】
【０００７】
前記目的を達成した本発明は、以下のとおりである。
（１）管内にプラグを装入しフローティングさせながら、管を連続して送ってダイスに押し込んで押し抜き加工する高寸法精度管の製造方法において、前記管の加工中に同管の未加工部分を押さえローラで押さえることを特徴とする高寸法精度管の高能率製造方法。
（２）前記押さえローラは、一対のものであることを特徴とする（１）記載の高寸法精度管の高能率製造方法。
（３）前記押さえローラは、管送り方向に複数設けたものであることを特徴とする（１）または（２）に記載の高寸法精度管の高能率製造方法。
（４）前記押さえローラは、座屈限界荷重が押し抜き荷重以上となる位置に設けたものであることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の高寸法精度管の高能率製造方法。
（５）プラグを内挿された管を通すダイスと、前記管を連続して送って前記ダイスに押し込む管押し機とを有する高寸法精度管の製造装置において、前記ダイスに押し込まれ中の管を該ダイスの入側で押さえる押さえローラを有することを特徴とする高寸法精度管の高能率製造装置。
（６）前記押さえローラは、一対のものであることを特徴とする（５）記載の高寸法精度管の高能率製造装置。
（７）前記押さえローラは、管送り方向に複数設けたものであることを特徴とする（５）または（６）に記載の高寸法精度管の高能率製造装置。
（８）前記押さえローラは、座屈限界荷重が押し抜き荷重以上となる位置に設けたものであることを特徴とする（５）〜（７）のいずれかに記載の高寸法精度管の高能率製造装置。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、著しく良好な寸法精度を得つつ、管を高能率に安定して製造可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
管の押し抜き加工を行うに際し、ダイスで管を縮径する荷重が低い場合、管の外径が大きくて肉厚が厚い場合は安定して加工が可能である。
しかし、ダイスと管、またはプラグと管との摩擦が増大して押し抜き荷重が大きい場合、あるいは、管の外径が小さくて肉厚が薄い場合は、管の座屈が発生しやすい。一旦座屈が発生するとその管を取り除くために加工を停止する必要があり、さらに、座屈した管で周辺装置を壊してしまう場合もあり、また、座屈して曲がった管を再利用するには矯正を加える必要があってコストと加工時間が増大して大きな問題となる。
【００１０】
そこで、本発明者らは、座屈防止のために、加工途中の管を押さえ込む方法に着目した。すなわち、管の押し抜き途中の座屈を防止するために、ダイスの入側に押さえローラを設置し、この押さえローラで管を押さえ込む。これにより、座屈長さは押さえ部分からダイスまでの距離になる。また押さえローラを管送り方向に複数設置して管を押さえ込めば、それら押さえローラ相互間距離が座屈長さになる。よって、座屈限界長さが著しく短くなって座屈を防止できるのである。
【００１１】
もっとも、座屈して曲がる方向は必ずしも一定しないため、一対の押さえローラで管を押さえれば、方向に影響されずに座屈を防止できる。また、管の長さが長い場合は、管送り方向の複数点に押さえローラを設置することにより、押さえローラ間の長さを短くできて、有利に座屈を防止できるわけである。
また、管が座屈するには押し抜き荷重が大きく関与する。そこで、座屈限界荷重を押し抜き荷重（＝押し抜きに必要な荷重＝加工荷重）以上にできれば座屈を防止できるため、ダイスから押さえローラまでの距離、あるいは押さえローラ相互間の距離を短くして、座屈限界荷重を向上させるとよい。
【００１２】
具体的には、以下の（I）式および（II）式により、座屈限界荷重を押し抜きに必要な荷重に置き換えて式中の座屈限界の管長さを逆算して、短い方の管長さを限界長さに採用し、押さえローラとダイスとの距離、あるいは押さえローラ相互間の距離が前記短い方の管長さ超えないように、押さえローラを設置する位置を決定するとよい。
σｋ＝YS×(１−ａ×λ)，λ＝（Ｌ/√ｎ）/Ｋ，ｎ＝１，ａ＝０．０１８５    ‥‥（I）
σｋ＝ｎ×π２×Ｅ０×(Ｋ/Ｌ)２                                            ‥‥(II)
YS：管の降伏応力、Ｌ：管長さ、Ｋ：断面２次半径、Ｅ０：ヤング率
なお、押し抜きにあたっては、管に潤滑剤を適用してダイスおよび/またはプラグとの摩擦力を低減すると、押し抜き荷重を低減できて好ましい。
【００１３】
図１は、本発明装置の一例を示す縦断面図である。この例では、ダイス２の入側に一対の押さえローラ５，５を配置している。管３はプラグ１を内挿され管押し機４でダイス２に押し込まれ、押し抜き加工中である。押さえローラ５は管３の未加工部分を押さえて、管押し機４の圧縮力による座屈を防止している。
【実施例】
【００１４】
（条件１）  サイズ＝φ４０ｍｍ×６．０ｍｍｔ×５．５ｍｍＬ、降伏応力＝４９０ＭＰａの鋼管を素材とし、図１に示す装置を用いた押し抜き加工により、φ３．５ｍｍ×６ｍｍｔの管１０本の製造を試みた。管押し機４とダイス２との距離は５００ｍｍ、ダイス２と押さえローラ５との距離は２５０ｍｍとした。加工前の管には乾燥性潤滑剤被膜を充分付着させ、管を連続送りして加工した。
（条件２）  条件１と同様の鋼管を素材とし、図２に示す装置を用いた押し抜き加工により、条件１と同サイズの管１０本の製造を試みた。管押し機４とダイス２との距離は５００ｍｍとした。管押し機４とダイス２の間で管３に液体潤滑剤を供給しつつ、管を連続送りして加工した。
（条件３）    条件１と同様の鋼管を素材とし、図３に示す装置を用いた引き抜き加工により、条件１と同サイズの管１０本の製造を試みた。加工前の管には乾燥性潤滑剤被膜を充分付着させた。管引き機６に強力に掴ませるために管３の先端を窄める必要があるため、管を１本ずつ単発的に加工した。
【００１５】
各条件で製造された鋼管について、座屈発生の有無、押し抜きまたは引き抜きの加工荷重、加工能率および寸法精度（肉厚精度および外径精度で代表）を調査した結果を表１に示す。肉厚精度は、管の円周方向断面を画像解析し、肉厚断面の画像から平均肉厚に対する最大偏差（すなわち肉厚偏差＝（最大肉厚−最小肉厚）／平均肉厚×１００％）を測定して評価した。外径精度は、管の円周方向断面を画像解析し、平均外径に対する最大偏差（すなわち外径偏差＝（最大外径―最小外径）/平均外径×１００％）を測定して評価した。加工能率は、従来例の単位時間当たりの加工本数を１(基準)とした相対比で示した。
【００１６】
【表１】
2006175486.tif 000003
【００１７】
表１より、比較例（条件２）は従来例（条件３）と比べ、寸法精度と加工能率が格段に良好であるが、加工荷重が高く、座屈が発生する短所がある。これに対し、本発明の実施例（条件１）は、寸法精度を同程度に高位に維持しながら、加工荷重が低減し、加工能率が向上している。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態の一例を示す縦断面図である。
【図２】比較例を示す縦断面図である。
【図３】従来例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００１９】
１  プラグ
２  ダイス
３  管
４  管押し機
５  押さえローラ
６  管引き機
【図１】
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【図２】
2006175486.tif 000005
【図３】
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