(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属管の引抜加工に用いられるグリッパであって、
前記金属管の口絞り部を把持する把持部を備え、
前記把持部は、
前記口絞り部の外周面と対向する面に、前記金属管の引抜方向に交差して延び、前記引抜方向に配列された複数の係合歯と、
前記係合歯と交差して延びる溝とを含み、
前記溝により前記係合歯に複数の角部が形成されており、
前記口絞り部を把持するとき、前記角部は前記口絞り部に噛み込むものである、グリッパ。
【請求項２】
請求項１に記載のグリッパであって、
前記溝は、前記引抜方向に沿って延びる、グリッパ。
【請求項３】
金属管の製造方法であって、
請求項１又は請求項２に記載の前記グリッパで前記金属管を把持する工程と、
前記グリッパに把持された前記金属管に対して引抜加工を実施する工程とを備える、金属管の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属管の引抜加工に用いられるグリッパ、及び、それを用いた金属管の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼管に代表される金属管を所定の寸法に加工する方法として、引抜加工がある。引抜加工では、金属管はダイスに通され、引抜かれる。一般的な引抜加工は次のとおりである。初めに、引抜加工される金属管の先端部を縮径し、把持しやすい形状にする。縮径する加工を「口絞り（加工）」と称し、縮径された先端部を「口絞り部」と称する。口絞り部をグリッパと呼ばれる把持機構で把持する。グリッパで口絞り部を把持した後、グリッパを引抜方向に移動して、金属管を引き抜く。以上の工程により、引抜加工が実施される。引抜加工ののち口絞り部を切断して製品とされる。
【０００３】
引抜加工では、グリッパが口絞り部を強固に把持する必要がある。グリッパが口絞り部に対してスリップすれば、金属管を所定の長さに引き抜くことができなかったり、金属管がグリッパから抜けたりする。小径の金属管の場合、複数の金属管の口絞り部を、口絞り部の数と同数のグリッパで同時に把持し、一度に引き抜くことが多い。この場合、複数の金属管のうちの１つがスリップにより引抜開始時にグリッパから抜けると、他の金属管の引抜加工が終了した後、抜けた金属管をグリッパで再び把持して、再度引抜加工しなければならない。この場合、生産効率が低下する。したがって、引抜加工用のグリッパには、高い把持力が求められる。
【０００４】
金属管とのスリップを抑制し、高い把持力を有する引抜加工方法及びグリッパは、たとえば、特開平７−３２０２９号公報（特許文献１）、実開昭５４−１４００５５号公報（特許文献２）及び実公昭４４−１９００号公報（特許文献３）に提案されている。
【０００５】
特許文献１に開示された引抜加工では、口絞り部の外周面にフランジ状凸部を備え、グリッパがフランジ状凸部を把持する。特許文献２及び３に開示されたグリッパは、口絞り部を把持する把持部に凹凸形状の係合歯を備える。グリッパが口絞り部を把持したとき、係合歯が金属管に噛み込まれる。そのため、引抜加工時のグリッパのスリップを抑制することができる、と特許文献１〜３には記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−３２０２９号公報
【特許文献２】実開昭５４−１４００５５号公報
【特許文献３】実公昭４４−１９００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の冷間引抜加工では、口絞り部にフランジ状凸部を形成しなければならず、作業が煩雑になる。また、特許文献２及び３のグリッパを用いて、小径の金属管の口絞り部や、合金鋼等の硬い金属管の口絞り部を把持した場合、グリッパと口絞り部とがスリップする場合がある。
【０００８】
本発明の目的は、金属管の引抜加工において、高い把持力を有し、金属管とのスリップを抑制できるグリッパを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の実施形態によるグリッパは、金属管の引抜加工に用いられる。グリッパは、把持部を備える。把持部は金属管の口絞り部を把持し、口絞り部の外周面と対向する表面に複数の係合歯と溝とを含む。複数の係合歯は、上記表面に、引抜方向に交差して延び、引抜方向に配列される。溝は、係合歯と交差して延びる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の実施形態によるグリッパは、引抜加工時に高い把持力を有し、金属管とのスリップを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、金属管の引抜加工の模式図である。
【図２】図２は、係合歯を有するグリッパが口絞り部を把持したときを示す断面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、本実施形態のグリッパの正面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図３Ａのグリッパの平面図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、図３Ａの溝付近の拡大図である。
【図４】図４は、本実施例で用いたグリッパの把持部の正面図である。
【図５】図５は、図４中のＶ−Ｖ線での断面図である。
【図６】図６は、本実施例の試験結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本実施形態による金属管のグリッパは、金属管の引抜加工に用いられる。グリッパは、把持部を備える。把持部は金属管の口絞り部を把持し、口絞り部の外周面と対向する表面に複数の係合歯と溝とを含む。係合歯は、上記表面に引抜方向に交差して延び、引抜方向に配列される。溝は、係合歯と交差して延びる。
【００１３】
本実施形態によるグリッパは、複数の係合歯と交差する溝を、把持部の表面に含む。係合歯と交差する溝は係合歯に複数の角部を作る。グリッパが口絞り部を把持するとき、これらの複数の角部が口絞り部に噛み込む。そのため、引抜加工時、複数の角部に高い面圧が作用するため、グリッパがスリップするのを抑制することができる。
【００１４】
好ましくは、溝は引抜方向に沿って延びる。
【００１５】
本実施形態の金属管の製造方法は、上述したグリッパで金属管を把持する工程と、グリッパに把持された金属管を引き抜く工程とを備える。
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００１７】
［引抜機構の全体図］
図１は、金属管の引抜機構の全体構成図である。図１を参照して、金属管の引抜機構は、グリッパ１と、ダイス２と、キャリッジ８と、移動装置１０とを備える。図１では、ダイス２の断面図を示す。
【００１８】
ダイス２は、引抜加工時に金属管３を縮径して、金属管３の真円度を高める。ダイス２は、入側（図１の左側）から出側（図１の右側）に向かって順に、アプローチ部、ベアリング部を連続して備える。アプローチ部では、ダイス２の入側から出側に向かって内径が徐々に小さくなる、いわゆるテーパ形状を有する。ベアリング部は円筒であり、その内径は一定で、ダイス径に相当する。
【００１９】
グリッパ１は、引抜加工中の金属管３を把持する。グリッパ１はキャリッジ８に取り付けられる。キャリッジ８は移動装置１０に取付けられる。移動装置１０はたとえばチェーンであり、引抜加工時に、キャリッジ８及びグリッパ１を引抜方向Ｘに移動する。これにより、グリッパ１に把持された金属管３が引き抜かれる。
【００２０】
［グリッパ１］
グリッパ１は、把持部４を備える。把持部４は金属管３の口絞り部３Ａを把持する。図１では、グリッパ１は一対の把持部４を備える。一対の把持部４は口絞り部３Ａを挟んで把持する。なお、把持部４は２つに限定されない。把持部４は２以外の複数個配置されてもよい。
【００２１】
図２は、引抜加工中の金属管３及びグリッパ１の縦断面図（金属管３の中心軸に平行な断面図）である。図２を参照して、把持部４は、口絞り部３Ａの外周面３０と対向する表面５０を有する。把持部４はさらに、表面５０に複数の係合歯５を含む。
【００２２】
縦断面において、係合歯５は先端が尖った山状である。係合歯５は引抜方向Ｘと交差して延びる。本実施例では、係合歯５は引抜方向Ｘに直交して延びる。複数の係合歯５は、引抜方向Ｘに配列される。
【００２３】
引抜加工時、グリッパ１は金属管３を把持する。このとき、把持部４の係合歯５が、口絞り部３Ａの外周面３０に食い込む。係合歯５が金属管３の外周面３０に食い込むため、金属管３に対してグリッパ１がスリップしにくい。
【００２４】
係合歯５は、傾斜面５１及び５２を備える。傾斜面５１及び５２は互いに背向して配置され、歯先５Ａでつながる。傾斜面５１は引抜方向Ｘの上流側に配置され、傾斜面５２は下流側に配置される。
【００２５】
縦断面において、歯先５Ａの角度は、鋭角であるのが好ましい。この場合、係合歯５が口絞り部３Ａに食い込みやすくなる。そのため、引抜時にグリッパ１がスリップしにくい。しかしながら、歯先５Ａの角度が小さすぎれば、係合歯５が摩耗しやすく、係合歯５の寿命が短くなる。この場合、グリッパ１の交換頻度が高まり、引抜加工の生産性が低下する。したがって、歯先５Ａの好ましい角度は７０〜９０°である。
【００２６】
図３Ａは、図１中のグリッパ１の把持部４の正面図である。破線は金属管３の口絞り部３Ａを示す。図３Ｂは、図１に示す把持部４の平面図である。図３Ｃは、図３Ａに示す把持部４の表面５０近傍の拡大図である。
【００２７】
図３Ａ〜図３Ｃを参照して、把持部４はさらに、複数の係合歯５とともに、溝６を表面５０に含む。
【００２８】
溝６は係合歯５と交差して延びる。図３Ｂでは、溝６は、引抜方向Ｘに沿って延びる。より具体的には、図３Ｂでは、溝６は、引抜方向Ｘと平行に延び、係合歯５と直交する。
【００２９】
溝６は係合歯５と交差して、図３Ａ〜図３Ｃに示すとおり、係合歯５を複数の歯５Ｃに分断する。各歯５Ｃの両端には、角部５Ｂが形成される。形成された角部５Ｂは、グリッパ１が口絞り部３Ａを把持するときに、口絞り部３Ａに食い込みやすい。そのため、把持部４は口絞り部３Ａに対してさらにスリップしにくくなり、グリッパ１は、金属管３を、より強固に把持できる。
【００３０】
溝６により形成された歯５Ｃの口絞り部３Ａに対する接触面積は、溝６を有しない係合歯よりも小さい。そのため、歯５Ｃをより深く口絞り部３Ａに食い込ませることができる。
【００３１】
図３Ａ〜図３Ｃでは、把持部４が３つの溝６を有する。しかしながら、溝６の数は３つに限定されない。溝６は１つでもよいし、複数でもよい。溝６の数は、引抜加工する金属管３の材料、管径、加工量等によって適宜設定すればよい。溝６の長さや幅、深さも特に限定されない。
【００３２】
溝６の延在方向は、好ましくは、引抜方向Ｘと平行である。また、好ましくは、溝６は係合歯５と直交する。この場合、係合歯５の傾斜面５２は引抜方向Ｘと直交するため、係合歯５に引抜方向の外力が掛りやすい。そのため、グリッパ１が口絞り部３Ａに対してスリップしにくい。
【００３３】
上述したようにグリッパ１の把持部４は、表面５０に、係合歯５と、係合歯５に交差する溝６とを含む。溝６により、係合歯５には角部５Ｂが形成される。これにより、係合歯５を口絞り部３Ａに深く噛ませることができる。また、溝６により形成された歯５Ｃの口絞り部３Ａとの接触面積は、係合歯５よりも小さい。そのため、歯５Ｃは、係合歯５よりも口絞り部３Ａに深く食い込むことができる。したがって、引抜加工時のグリッパ１のスリップを抑制できる。本実施形態のグリッパ１は、口絞り部３Ａの径が小さい場合や、硬い材料の金属管３を引抜加工するときに、特に有効である。
【００３４】
係合歯５の形状は、図３Ａに示すように、正面視で、把持部４の幅Ｌ１を長軸とする楕円であるのが好ましい。口絞り部３Ａの形状は円である。そのため、係合歯５の形状は円であっても口絞り部３Ａを把持することはできる。しかしながら、実際の口絞り部３Ａは管軸に対して厳密に同軸に配置されず、曲がっている場合がある。この場合、口絞り部３Ａは把持部４の所定の位置で把持されない。係合歯５の形状が把持部４の幅方向に長い楕円であれば、口絞り部３Ａが管軸に対して多少曲がっていても、把持部４が口絞り部３Ａを把持しやすい。
【００３５】
把持部４の長さＬが短い場合、係合歯５の数が少ないため、グリッパ１がスリップすることが多い。そこで、挟持部４の長さＬは、グリップミスが発生しない最低限の長さであるのが好ましい。
【００３６】
把持部４はグリッパ１から着脱可能であってもよい。グリッパ１は使用していくうちに、係合歯５が摩耗し口絞り部３Ａを把持する力が弱くなる。把持部４をグリッパ１から着脱可能にしておけば、グリッパ１全体を交換するのではなく、把持部４のみを交換すれば足りる。そのため、交換に伴う生産性の低下を抑制できる。
【００３７】
上述したようにグリッパ１は、複数の金属管３の口絞り部３Ａを一度に把持してもよい。
【００３８】
［金属管の製造方法］
グリッパ１を用いた金属管の製造方法は次のとおりである。
【００３９】
初めに、グリッパ１で、金属管３を把持する。より具体的には、グリッパ１の把持部４で、金属管３の口絞り部３Ａを把持する。次に、グリッパ１に把持された金属管３に対して、図１に示される引抜機構を用いて、引抜加工を実施する。この製造方法では、グリッパ１により金属管３を強固に把持するため、引抜途中で金属管３がグリッパ１から抜けにくい。そのため、金属管３を最初から最後まで引き抜くことができる。
【実施例】
【００４０】
把持部４の形状が異なる２つのグリッパを用いて、金属管（本実施例では鋼管）３の引抜加工を複数回実施して、グリッパの把持能力を検証した。
【００４１】
引抜加工前の金属管３の外径は２５．００ｍｍ、肉厚は２．８０ｍｍであった。引抜加工後の金属管３の外径は１９．０５ｍｍ、肉厚は２．１１ｍｍであった。口絞り部３Ａの直径は１７ｍｍであった。把持部４は取替可能なものを使用した。把持部４の材質は、ＳＫＤ６１工具鋼を用いた。把持部４の引抜方向の長さＬは６４ｍｍとした。引抜方向と直角な方向に伸びる係合歯５を、引抜方向に等間隔に１０個配置した。金属管の材料は、ＳＡ２１３−Ｔ９規格の９％Ｃｒ鋼であった。
【００４２】
[実験方法]
本発明例として、図３Ａ〜図３Ｃに示すグリッパ１と同じ構成のグリッパ用いて引抜加工を行った。比較例として、把持部４が溝６を有しないグリッパを用いて引抜加工を行った。比較例のグリッパのその他の構成は、本発明例と同じであった。
【００４３】
図４は、本発明例のグリッパ１の把持部４の正面図である。図５は、図４のＶ―Ｖ線での断面図を示す。図中矢印は引抜方向Ｘを示す。
【００４４】
図４及び図５を参照して、本発明例では歯先５Ａの角度αは８０°であった。引抜方向の上流側の歯元の角度βは３０°であり、下流側の歯元の角度γは７０°であった。歯先５Ａの形状は、正面視で、長軸Ｌ１は１７ｍｍ、短軸Ｌ２は７．５ｍｍの楕円形状であった。溝６の深さＤは２ｍｍであり、幅Ｗは３ｍｍであった。本発明例では、溝６を等間隔に３本配置した。溝６は係合歯５と直角な方向に、把持部４の一端から他端まで設けた。比較例では、係合歯５の形状は、本発明例と同じ形状とした。ただし比較例では、上述のとおり、把持部４には溝６は設けなかった。各グリッパの設定を表１に示す。
【００４５】
本発明例のグリッパを用いた引抜加工を３１８２回実施した。比較例のグリッパを用いた引抜加工を１５４０回実施した。引抜加工において、グリッパから金属管が抜けた回数をカウントした。
【００４６】
【表１】
0006467980.tif 000002
【００４７】
[結果]
図６は、本実施例の試験結果を示す図である。図６を参照して、縦軸はグリップミス発生率を示す。グリップミス発生率は次の式で定義した。
（グリップミス発生率）＝（引抜加工中に金属管がグリッパから抜けた回数）／（総引抜回数）
【００４８】
本発明例では、グリップミス発生率は１．７％であった。比較例では、グリップミス発生率は６．１％であった。
【００４９】
以上、本発明の実施の形態を説明した。しかしながら、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。したがって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変更して実施することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１  グリッパ
２  ダイス
３  金属管
３Ａ  口絞り部
４  把持部
５  係合歯
５Ａ  歯先
５Ｂ  角部
６  溝
【図１】
0006467980.tif 000003
【図２】
0006467980.tif 000004
【図３Ａ】
0006467980.tif 000005
【図３Ｂ】
0006467980.tif 000006
【図３Ｃ】
0006467980.tif 000007
【図４】
0006467980.tif 000008
【図５】
0006467980.tif 000009
【図６】
0006467980.tif 000010