(57)【要約】【課題】パイプの端部の強度を確保することができると共に、パイプの軽量化を図ることができるパイプ加工方法及びパイプ加工装置を提供する。【解決手段】パイプ加工方法においては、パイプ加工装置１２に設けられたローラ２９の回転によって、固定治具１１に固定されたパイプ１の端部分１ａをパイプ１の径方向内側に向けて曲げた後、ローラ３１によってその端部分１ａがパイプ１の内面３ａに密着するまで折り曲げる。これにより、パイプ１の壁部３と端部分１ａとが重なり一体化されるので、パイプ１の端部２において例えば溶接に耐え得る所定の肉厚を確保することができる。その一方で、端部２以外の壁部３は相対的に肉厚が薄くなるので、パイプ１の軽量化を図ることができる。このように、パイプ１の端部２の強度を確保することができると共に、パイプ１の軽量化を図ることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のローラを備えるパイプ加工装置によりパイプを成形するパイプ加工方法であって、
前記パイプを固定すると共に、前記パイプ加工装置に設けられた第１のローラを前記パイプの周方向に沿って回転させ、前記第１のローラを前記パイプの端部分に押し当てて前記端部分を前記パイプの径方向内側に向けて曲げる工程と、
前記パイプ加工装置に設けられた第２のローラを前記パイプの周方向に沿って回転させ、前記第２のローラによって前記端部分を前記パイプの内面に密着させる工程と、を含むことを特徴とするパイプ加工方法。
【請求項２】
前記パイプ加工装置に設けられた第３のローラを前記パイプの周方向に沿って回転させ、前記端部分を前記パイプの内面に密着させた状態で前記第３のローラによって前記パイプの端部にしごきを加える工程を更に含むことを特徴とする請求項１記載のパイプ加工方法。
【請求項３】
パイプを成形するパイプ加工装置であって、
固定された前記パイプの端部分に押し当てられ、前記パイプの周方向に沿って回転しながら前記端部分を前記パイプの径方向内側に向けて曲げる第１のローラと、
前記第１のローラによって曲げられた前記端部分に押し当てられ、前記パイプの周方向に沿って回転しながら前記端部分を前記パイプの内面に密着させる第２のローラと、を備えることを特徴とするパイプ加工装置。
【請求項４】
前記第２ローラによって前記パイプの内面に密着した前記端部分に押し当てられ、前記パイプの周方向に沿って回転しながら前記パイプの端部にしごきを加える第３のローラを更に備えることを特徴とする請求項３記載のパイプ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パイプの加工方法及びパイプ加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
パイプ同士の溶接方式として、一方のパイプの端部に他方のパイプの端部を嵌入して溶接するものや、一方のパイプの端面と他方のパイプの端面とを突き合わせて溶接するものがある。これらの溶接方式においては、パイプの端部の径を制御するために、口絞り加工や口広げ加工が用いられる場合がある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−００１２３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、例えば自動車の排気管等においては、パイプ同士の溶接部に所定の強度を要するので、パイプの端部の強度を確保するために、所定の肉厚を必要とする。しかしながら、所定の肉厚を確保しようとすると、パイプの全体の重量増加につながるおそれがある。
【０００５】
そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、パイプの端部の強度を確保することができると共に、パイプの軽量化を図ることができるパイプ加工方法及びパイプ加工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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係るパイプ加工方法は、複数のローラを備えるパイプ加工装置によりパイプを成形するパイプ加工方法であって、パイプを固定すると共に、パイプ加工装置に設けられた第１のローラをパイプの周方向に沿って回転させ、第１のローラをパイプの端部分に押し当てて端部分をパイプの径方向内側に向けて曲げる工程と、パイプ加工装置に設けられた第２のローラをパイプの周方向に沿って回転させ、第２のローラによって端部分をパイプの内面に密着させる工程と、を含むことを特徴とする。
【０００７】
このパイプ加工方法では、パイプ加工装置に設けられた第１のローラの回転によって、固定されたパイプの端部分をパイプの径方向内側に向けて曲げた後、第２のローラによってその端部分がパイプの内面に密着するまで折り曲げる。これにより、パイプの壁部と端部分とが重なり一体化されるので、パイプの端部において例えば溶接に耐え得る所定の肉厚を確保することができる。その一方で、端部以外の壁部は相対的に肉厚が薄くなるので、パイプの軽量化を図ることができる。このように、パイプの端部の強度を確保することができると共に、パイプの軽量化を図ることができる。
【０００８】
また、パイプを固定して成形することができるので、パイプを回転させるスピニング加工とは異なり、パイプの形状が直線的ではなく例えば湾曲、屈曲した形状であっても加工することが可能となる。
【０００９】
また、パイプ加工装置に設けられた第３のローラをパイプの周方向に沿って回転させ、端部分をパイプの内面に密着させた状態で第３のローラによってパイプの端部にしごきを加える工程を更に含むことが好ましい。この場合には、パイプの端部にしごきを加えることによって端部の密度が高くなり、パイプ端部の強度の向上を図ることができる。また、しごきを加えることで、端部の肉厚を調整することが可能となる。
【００１０】
本発明は、上記のようにパイプ加工方法の発明として記述できる他に、以下のようにパイプ加工装置の発明としても記述することができる。これはカテゴリが異なるだけで、実質的に同一の発明であり、同様の作用及び効果を奏する。
【００１１】
すなわち、本発明に係るパイプ加工装置は、パイプを成形するパイプ加工装置であって、固定されたパイプの端部分に押し当てられ、パイプの周方向に沿って回転しながら端部分をパイプの径方向内側に向けて曲げる第１のローラと、第１のローラによって曲げられた端部分に押し当てられ、パイプの周方向に沿って回転しながら端部分をパイプの内面に密着させる第２のローラと、を備えることを特徴とする。
【００１２】
また、第２ローラによってパイプの内面に密着した端部分に押し当てられ、パイプの周方向に沿って回転しながらパイプの端部にしごきを加える第３のローラを更に備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、パイプの端部の強度を確保することができると共に、パイプの軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係るパイプ加工方法の一実施形態によって加工されたパイプの縦断面図である。
【図２】パイプ加工システムの構成を示す図である。
【図３】図１のパイプを加工する際におけるセッティング工程を示す縦断面図である。
【図４】図１のパイプを加工する際における縁折工程を示す縦断面図である。
【図５】図１のパイプを加工する際における予備曲げ工程を示す縦断面図である。
【図６】図１のパイプを加工する際における本曲げ工程を示す縦断面図である。
【図７】図１のパイプを加工する際におけるしごき工程を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係るパイプ加工方法及びパイプ加工装置の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１６】
図１は、本発明に係るパイプ加工方法の一実施形態によって加工されたパイプの縦断面図である。図１に示されるように、パイプ１は、例えばステンレスからなり、肉厚ｄ１が例えば０．８ｍｍのものである。このパイプ１の端部２は、他の部分の壁部３よりも０．４ｍｍ（ｄ２）程度厚く形成されており、その肉厚ｄ３は１．２ｍｍとなっている。また、端部２の長さ寸法Ｌは、２０ｍｍとなっている。このように加工されたパイプ１は、例えば自動車の排気管などに用いられる。なお、このパイプ加工方法では、パイプ１の直径φが３０ｍｍ〜１００ｍｍまで対応することができる。
【００１７】
次に、上述したパイプ１を成形加工するパイプ加工システムについて説明する。図２は、パイプ加工システムの構成を示す図である。
【００１８】
図２に示すように、パイプ加工システム１０は、パイプ１を固定する固定治具１１と、パイプ１を成形するパイプ加工装置１２とから構成されている。
【００１９】
固定治具１１は、パイプ１が載置される載置部１３と、載置部１３の上部を覆うカバー部１４とを有している。載置部１３は、土台（図示しない）にボルト等によって固定されており、パイプ１が載置される載置溝１５を有している。この載置溝１５は、加工対象となるパイプ１の形状に対応した形状をなしており、本実施形態では、湾曲状に形成されている。固定治具１１は、パイプ１を載置溝１５に載置した状態においてカバー部１４を被せて例えば油圧により押圧され、パイプ１を載置部１３とカバー部１４とにより上下方向から挟持して固定する。このような構成により、パイプ１は、固定された状態で加工が施される。
【００２０】
パイプ加工装置１２は、複数（ここでは４つ）のスピニングマシン１６〜１９を有している。このスピニングマシン１６〜１９は、Ｘ軸方向（図示左右方向）及びＹ軸方向（図示上下方向）に移動可能とされている。具体的には、スピニングマシン１６〜１９は、移動台２０上にＸ軸方向に沿って並設されている。この移動台２０は、第１移動部２１と、第２移動部２５とによりＸ軸方向及びＹ軸方向に移動する。
【００２１】
第１移動部２１には、Ｘ軸方向に延在する２本のレール２２ａ，２２ｂと、モータ２３とが配設されている。移動台２０は、レール２２ａ，２２ｂ上にガイド（図示しない）を介して配置されており、モータ２３に連結されたボールねじ２４によってＸ軸方向に移動する。第２移動部２５には、Ｙ軸方向に延在する２本のレール２６ａ，２６ｂと、モータ２７とが配設されている。第１移動部２１は、レール２６ａ，２６ｂ上にガイド（図示しない）を介して配置されており、モータ２７に連結されたボールねじ２８によってＹ軸方向に移動する。このような構成により、スピニングマシン１６〜１９（移動台２０）は、Ｘ軸及びＹ軸方向に移動可能とされている。
【００２２】
スピニングマシン１６〜１９のそれぞれには、ローラ２９〜３２が取り付けられている。各ローラ２９〜３２は、回動自在に設けられており、スピニングマシン１６〜１９の駆動により回転軸Ｃｓを中心に回転する。
【００２３】
具体的には、スピニングマシン１６には、ローラ２９が取り付けられている。このローラ２９は、標準ローラであり、パイプ１と当接する当接部２９ａの曲率半径Ｒが８ｍｍ、直径φが１５８ｍｍとなっている（図４参照）。このスピニングマシン１６の回転数Ｓは、６００ｒｐｍに設定されている。
【００２４】
スピニングマシン１７には、ローラ３０が取り付けられている。このローラ３０は、円柱状をなし、例えば全長が３２ｍｍ、先端部３０ａの直径φが２６ｍｍ、基端部３０ｂの直径φが３１ｍｍとなっている（図５参照）。このスピニングマシン１７の回転数Ｓは、４００ｒｐｍに設定されている。
【００２５】
スピニングマシン１８には、ローラ３１が取り付けられている。このローラ３１は、円柱状をなし、直径φが３５ｍｍとなっている（図６参照）。このスピニングマシン１８の回転数Ｓは、４００ｒｐｍに設定されている。
【００２６】
スピニングマシン１９には、ローラ３２が取り付けられている。このローラ３２は、先端部３２ａの曲率半径Ｒが３ｍｍとなっている（図７参照）。このスピニングマシン１９の回転数Ｓは、６００ｒｐｍに設定されている。
【００２７】
このパイプ加工システム１０では、固定治具１１にパイプ１を固定し、上記スピニングマシン１６〜１９の駆動によりローラ２９〜３２を回転軸Ｃｓを中心に回転させながら、移動台２０を第１移動部２１及び第２移動部２５によりＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させ、パイプ１を成形する。
【００２８】
次に、上述したパイプ加工システム１０におけるパイプ１の加工方法について、図３〜図７を参照しながら説明する。
【００２９】
まず、図３に示されるように、加工対象（素材）となるパイプ１を、固定治具１１に取り付ける（セッティング工程）。具体的には、図２に示す固定治具１１の載置溝１５にパイプ１を載置し、その上からカバー部１４を被せて、油圧により圧力を加えて載置部１３とカバー部１４とによりパイプ１を上下方向から挟持して固定する。パイプ１は、折り曲げられる端部分１ａの長さ寸法分、すなわち強度を確保したい長さ寸法分だけ、固定治具１１の載置溝１５の端部１５ａよりも突出するように、固定治具１１に取り付けられる。
【００３０】
続いて、図４に示されるように、第１移動部２１により移動台２０を移動させてスピニングマシン１６とパイプ１とを対向させる。そして、スピニングマシン１６の駆動によりローラ２９（第１のローラ）をパイプ１の周方向に沿って回転軸Ｃｓを中心に回転させると共に、移動台２０をＸ，Ｙ軸方向に移動させながら、ローラ２９をパイプ１の端部分１ａの外周面に当接させてティーチングし、パイプ１の端部分１ａをパイプ１の径方向内側に向けて折り曲げる（縁折工程）。
【００３１】
続いて、図５に示されるように、第１移動部２１により移動台２０を移動させてスピニングマシン１７とパイプ１とを対向させる。そして、スピニングマシン１７の駆動によりローラ３０（第１のローラ）をパイプ１の周方向に沿って回転軸Ｃｓを中心に回転させると共に、移動台２０をＸ，Ｙ軸方向に移動させながら、ローラ３０を折り曲げられたパイプ１の端部分１ａに当接させ、この端部分１ａが壁部３に対して約４５°の傾きになるように予備曲げをする（予備曲げ工程）。
【００３２】
続いて、図６に示されるように、第１移動部２１により移動台２０を移動させてスピニングマシン１８とパイプ１とを対向させる。そして、スピニングマシン１８の駆動によりローラ３１（第２のローラ）をパイプ１の周方向に沿って回転軸Ｃｓを中心に回転させると共に、移動台２０をＸ，Ｙ軸方向に移動させながら、ローラ３１を傾いた端部分１ａに当接させ、この端部分１ａの内面がパイプ１の壁部３の内面３ａに面接（密着）するように、パイプ１の端部分１ａの本曲げをする（本曲げ工程）。
【００３３】
続いて、図７に示されるように、第１移動部２１により移動台２０を移動させてスピニングマシン１９とパイプ１とを対向させる。そして、スピニングマシン１９の駆動によりローラ３２（第３のローラ）をパイプ１の周方向に沿って回転軸Ｃｓを中心に回転させると共に、移動台２０をＸ，Ｙ軸方向に移動させながら、ローラ３２をパイプ１の内面３ａに重なった端部分１ａに沿って当接させ、しごきスピニングによってパイプ１の端部分１ａにしごきを加える（しごき工程）。具体的には、ローラ３２を端部分１ａに当接させた状態でＹ軸方向に３往復することにより、パイプ１の端部分１ａにしごきを加える。これにより、図１に示されるように、パイプ１の端部分１ａの肉厚ｄ２が４ｍｍ程度になると共に、パイプ１の端部分１ａと壁部３とが重なり合った状態で一体化されて端部２が成形される。
【００３４】
その後、パイプ１を固定治具１１から取り外すことで、図１に示されるパイプ１が得られる。
【００３５】
以上説明したように、パイプ１を成形するためのパイプ加工方法においては、パイプ加工装置１２に設けられたローラ２９の回転によって、固定治具１１に固定されたパイプ１の端部分１ａをパイプ１の径方向内側に向けて曲げた後、ローラ３１によってその端部分１ａがパイプ１の内面３ａに密着するまで折り曲げる。これにより、パイプ１の壁部３と端部分１ａとが重なり一体化されるので、パイプ１の端部２において例えば溶接に耐え得る所定の肉厚を確保することができる。その一方で、端部２以外の壁部３は相対的に肉厚が薄くなるので、パイプ１の軽量化を図ることができる。このように、パイプ１の端部２の強度を確保することができると共に、パイプ１の軽量化を図ることができる。
【００３６】
また、端部分１ａをパイプ１の内面に密着させた状態で、パイプ加工装置１２に設けられたローラ３２をパイプ１の周方向に沿って回転させ、このローラ３２によってパイプ１の端部２にしごきを加える。これにより、端部２の密度が高くなり、パイプ１の端部２の強度の向上を図ることができる。また、端部１ａしごきを加えることで、端分１ａの肉厚を薄くすることができ、端部２の肉厚を調整することが可能となる。
【００３７】
また、パイプ１を固定した状態で加工することができるため、パイプ１が例えば湾曲した形状であっても成形することができる。
【００３８】
また、パイプ１の肉厚を厚くしなくてすむため、従来の肉厚の厚いパイプに比べてコストの低減を図ることができる。
【００３９】
また、端部２以外の加工を施さない部分は、応力が加えられないため、加工硬化が生じないといった効果もある。
【００４０】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。
【００４１】
例えば、上記実施形態では、スピニングマシン１６〜１９が移動台２０上に載置されて移動する構成としたが、スピニングマシン１６〜１９は、それぞれが独立して移動する構成であってもよい。
【００４２】
また、上記実施形態では、パイプ加工装置１２がＸ軸方向及びＹ軸方向に移動する構成としたが、固定治具１１がＸ軸方向及びＹ軸方向に移動する構成であってもよい。
【００４３】
また、上記実施形態では、固定治具１１の固定溝１５が湾曲状をなしているが、固定溝１５は、加工対象となるパイプ１の形状に応じて適宜選択される。そのため、パイプ１は、例えば直管であってもよいし、屈曲した形状であってもよい。
【符号の説明】
【００４４】
１…パイプ、１ａ…端部分、２…端部、３ａ…内面、１２…パイプ加工装置、２９〜３２…ローラ（第１のローラ、第２のローラ、第３のローラ）。
【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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