(57)【要約】【課題】偏芯量が大きくても座屈が発生しない管の偏芯縮径加工を可能にし、かつ、この加工が１回のプレス加工で行えるようにして作業効率の向上を図る。【解決手段】管２の外方に周方向に沿って配置される分割型１と、該分割型１の外方に配置され、管軸方向へ移動することにより分割型１を管の求心方向へ移動させる締付型３とからなる。前記分割型１における縮径型面１ｂの軸芯Ｘ４を、配置される管３の軸芯Ｘ５に対して偏芯ＯＦさせる。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
管の外方に、周方向に沿って分割型が複数配置され、該分割型の外方に配置された締付型を管軸方向へ移動させることにより、分割型を管の求心方向へ移動させて管を縮径する方法において、
前記分割型における縮径型面の軸芯を、管の軸芯に対して、偏芯させて縮径することを特徴とする管の縮径方法。
【請求項２】
管の外方に周方向に沿って配置される分割型と、該分割型の外方に配置され、管軸方向へ移動することにより分割型を管の求心方向へ移動させる締付型とからなる管の縮径装置において、
前記分割型における縮径型面の軸芯を、配置される管の軸芯に対して偏芯させたことを特徴とする管の縮径装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は管の縮径方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、円筒状の金属管素材（以下ワークという）の端部および／または胴部を縮径する縮径方法として、図１３に示すようにワーク１０１を回転支持手段１０２で支持して回転させるとともにスピニングロール１０３で縮径する方法がある（例えば特許文献１）。これを第１の従来の技術とする。
【０００３】
更に、前記と同様なスピニング加工において、図１４に示すように、ワーク２０１の端部外周にスピニングロール２０２を押し当てつつ、ワーク２０１と相対的に公転させるとともに、ワーク２０１の軸芯Ｘ１とスピニングロール２０２の公転軸Ｘ２を偏芯させて、管端に偏芯した縮径部２０３を形成するようにしたものがある（例えば特許文献２）。これを第２の従来の技術とする。
【０００４】
また、図１５に示すように、ワーク３０１の素管部（胴部）をクランプ３０２により挟持し、所望の縮管径と略同一の径の孔３０３を有する非分割の絞りダイス３０４を、その軸芯Ｘ３をワーク３０１の素管部の軸芯Ｘ３と同一にして、管軸方向においてワーク３０１の端部へ挿入し、プレス加工により縮径して縮径端部３０５を形成する方法がある（例えば特許文献３、特許文献４、特許文献５）。これらを第３の従来の技術とする。
【０００５】
また、図１６に示すように、周方向において分割された複数の分割型４０１の外周に外型４０２を配置し、該外型４０２と分割型４０１間に締付型４０３を摺動可能に介装し、分割型４０１の内周部にワーク４０４を挿入し、締付型４０３に荷重を加えてワーク４０４を縮径する方法がある（例えば特許文献６）。これを第４の従来の技術とする。
【０００６】
また、図１７に示すように、触媒担体５０４を金属管（ワーク）で被覆する方法において、ワーク５０１の外方に周方向に沿って複数分割配置され、内方に向かってそれぞれ移動してワーク５０１を縮径する分割型５０２と、この分割型５０２のさらに外側に配置されて分割型５０２を内方へ移動させる複数の入力部材５０３を設け、上記各分割型５０２の内方への移動量を異ならせることにより、縮径量の異なる段部５０５を形成するようにしたものがある（例えば特許文献７）。これを第５の従来の技術とする。
【０００７】
【特許文献１】
特開平３−２２６３２７号公報（第２頁下段左欄第１７行〜右欄第５行、図１Ｅ）。
【特許文献２】
特許第２９５７１５３号公報（第２頁［０００８］、図５）。
【特許文献３】
特開昭５４−６２１６３号公報（第２頁、第４図〜第８図）。
【特許文献４】
特開平７−１０８３３３号公報（第３頁［００１８］、図１〜図４）。
【特許文献５】
特開平３−２２６３２７号公報（第２頁下段左欄第１０行〜第１６行、図１Ａ〜Ｃ）。
【特許文献６】
実公昭５１−２７２３９号公報（第１欄第２８行〜第３３行目及び第２欄第１２行目〜第１５行目、第１図、第２図）。
【特許文献７】
特開２００２−９７９４４号公報（第３頁［００１６］、図２）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ワークの素管部の軸芯と縮径部の軸芯とを相互に所定量分偏芯（オフセット）させた金属製の管や容器の需要がある。例えば、自動車の消音器の外管において排気管との接合首部を偏芯して縮径させたり、排気集合管の集合部を偏芯して縮径すると、これら消音器や排気集合管の車両搭載性が向上し、また、排気ガス浄化装置における触媒担体を被覆する容器における排気ガスの流出入部を偏芯して縮径すると、その排気ガス浄化装置の車両搭載性の向上と、更にはエンジン側へ接近させて搭載し、触媒温度の上昇時間を短縮させることができる。
【０００９】
このような要望に応えるために、前記図１３に示す第１の従来のスピニング加工の技術を用いた前記図１４に示す第２の従来の技術により縮径部を形成すると、その縮径加工の加工当初において、ワーク２０１とスピニングロール２０２とが点接触するため、成形加重がワーク２０１へ局所的に集中し易く、ワーク２０１が薄肉、例えばワーク板厚が１ｍｍ以下である場合には、ワーク２０１の座屈が発生し易い問題がある。
【００１０】
また、前記図１５に示す第３の従来の技術を用いて、公知ではないが、仮に、その絞りダイス３０３における孔３０３の軸芯Ｘ３とワーク素管部の軸芯Ｘ３とを偏芯させて絞り加工を行うと、その偏芯量が大きい場合には、１回の加工では座屈が発生するおそれがある。そのため、複数回の加工工程に分ける必要があり、作業効率の点で問題がある。更に、絞りダイスによるプレス加工は、本来、管の端部から胴部へ向かって加工されるため、縮径部３０５をワーク３０１の胴部のみに形成することができない問題がある。
【００１１】
また、前記図１６に示す第４の従来の技術及び図１７に示す第５の従来の技術のように分割型４０１，５０２を周方向に配置してプレス加工を行う方法において、前記特許文献７に開示されているように、複数の分割型５０２の移動量をそれぞれ異ならせて縮径することも考えられる。しかし、このような複数の分割型５０２のうちの１つの分割型を押し込むと、その両脇の分割型５０２は、先に押し込まれた分割型５０２の先端と干渉し、先の分割型５０２よりも深く押し込むことができない。したがって、前記のように分割型５０２の移動量をそれぞれ異ならせることは実質上困難かまたは可能であっても少量しか異ならせることができず、ワークの素管部に対して偏芯量が大きい縮径部５０５を形成するには適さない。
【００１２】
そこで本発明は前記の問題を解決できる管の縮径方法およびその装置を提供することを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、請求項１記載の第１の発明は、管の外方に、周方向に沿って分割型が複数配置され、該分割型の外方に配置された締付型を管軸方向へ移動させることにより、分割型を管の求心方向へ移動させて管を縮径する方法において、
前記分割型における縮径型面の軸芯を、管の軸芯に対して、偏芯させて縮径することを特徴とする管の縮径方法である。
【００１４】
請求項２記載の第２の発明は、前記第１の発明における管の縮径方法に使用する管の縮径装置で、管の外方に周方向に沿って配置される分割型と、該分割型の外方に配置され、管軸方向へ移動することにより分割型を管の求心方向へ移動させる締付型とからなる管の縮径装置において、
前記分割型における縮径型面の軸芯を、配置される管の軸芯に対して偏芯させたことを特徴とする管の縮径装置である。
【００１５】
本発明においては、複数の分割体をそれぞれ同量だけ求心方向へ移動させることにより、管の素管部に対して、周方向の一部が大きく縮径し、他部が小さく縮径する偏芯縮径加工が行われる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施の形態を図に示す実施例に基づいて説明する。
【００１７】
図１乃至図５は第１実施例を示す。
図１は分割型によって金属製の素管或いは金属製の容器の素管（以下ワークという）を縮径加工した状態を示す側断面図、図２は図１におけるＢ−Ｂ線断面図、図３は図１における右側面図、図４はワークがない状態の側断面図、図５は図４の右側面図で、それぞれ分割型の保持手段及び締付型の駆動手段は省略されている。
【００１８】
分割型１は、内面に、所望の内径に形成された大径面１ａと、該大径面１ａよりも小径で所望の内径に形成された縮径型面１ｂと、これら両面１ａと１ｂ間に形成されて内径が除変する除変面１ｃを一連に形成してなる型面を有し、外面に、軸方向の一方に縮径するテーパ面１ｄを有する中空円錐体を、該円錐体の略軸芯を含む平面で分割して形成したもので、複数の分割型が周方向に並列状態で配置されている。
【００１９】
図の実施例では、分割型１は１２個に分割形成されているが、この１２個に限るものではなく、複数個、望ましくは３個以上で必要数に分割すればよい。
【００２０】
前記実施例における１２個に分割された分割型のうち、図２の上半分の分割型を１−１〜１−６とし、下半分の分割型を１−７〜１−１２とする。
【００２１】
また、前記各分割型１−１〜１−１２の周方向の相互間には、各分割型１−１〜１−１２が内外方向（放射方向）へ所定量移動できるように所定の隙間Ｄが形成されている。
【００２２】
更に、前記各分割型１−１〜１−１２における縮径型面１ｂで形成される円の軸芯、すなわち縮径型面１ｂの軸芯Ｘ４は、各分割型１−１〜１−１２における大径面１ａで形成される円の軸芯、すなわち、分割型内に配置されたワーク２の素管部（非縮径部）の軸芯Ｘ５より所定量ＯＦ分偏芯している。したがって、図の実施例においては、分割型１における大径面１ａと縮径型面１ｂとの段差Ｈが、図２に示す最上部の分割型１−３，１−４において最大で、その両側において下方に至る分割体ほど徐々に少なくなり、最下部の分割型１−９，１−１０で最小になっている。すなわち、分割型１における外周のテーパ面１ｄから縮径型面１ｂまでの長さＬが、最上部の分割型１−３，１−４において最長で、その両側において下方に至る分割体ほど徐々に短くなり、最下部の分割型１−９，１−１０で最短になっている。
【００２３】
なお、前記のような縮径型面１ｂの軸芯Ｘ４と大径面１ａの軸芯Ｘ５とを偏芯させることは、前記実施例の１２分割のものに限るものではなく、前記のような他の数に分割する場合も同様である。
【００２４】
前記分割型１の外面、すなわち、前記全分割型１−１〜１−１２の外面であるテーパ面１ｄは、各分割型１における大径面１ａで形成される円の軸芯Ｘ５を中心とする円で、かつ、軸方向の一方に縮径するテーパ面に形成されている。
【００２５】
前記分割型１の外周には内面に前記テーパ面１ｄに沿ったテーパ面３ａを形成した環状の締付型３が、そのテーパ面３ａを分割型１のテーパ面１ｄに対して軸方向に摺動可能に嵌合して配置されている。
【００２６】
前記締付型３には、該締付型３を、軸方向において分割型１のテーパ面１ｄの大径側（図１の矢印Ａ方向）へ押圧する押圧手段（図示せず）が設けられており、該押圧手段によって締付型３に荷重Ｆを図の矢印方向へ付与して、締付型３を図の矢印Ａ方向に移動させることにより、テーパ面１ｄ，３ａによって、各分割型１−１〜１−１２がワーク２の求心方向へ移動するようになっている。
【００２７】
なお、図示しないが、縮径加工後において締付型３による荷重を解除した場合に、締付型３を矢印Ａ方向と反対方向へ復帰させる手段、および各分割型１−１〜１−１２を開方向へ復帰させる手段が設けられている。
【００２８】
次に、前記実施例の作用を説明する。
図１乃至図３の状態から締付型３を図１の右方へ後退させ、各分割型１−１〜１−１２を外方に開いた状態において、素管状態のワーク２を、適宜保持手段により保持して各分割型１−１〜１−１２内に挿入配置する。
【００２９】
次に、前記の状態から図示しない押圧手段により締付型３に荷重Ｆを付与して締付型３を図１の矢印Ａ方向へ移動させ、テーパ面１ｄ，３ａにより各分割型１−１〜１−１２を求心方向（内方）へ押圧移動させる。このとき、各分割型１−１〜１−１２の大径面１ａで形成される円の直径がワーク２の素管部（胴部）２ａの外径と略同径になるまで各分割型１−１〜１−１２を求心方向へ移動させると、大径面１ａによってはワーク２の素管部（胴部）２ａは縮径されることなく、各分割型１−１〜１−１２の縮径型面１ｂによってワーク２の端部２ｂが縮径される。
【００３０】
この縮径加工は、各分割体１−１〜１−１２における縮径型面１ｂの軸芯Ｘ４が大径面１ａの軸芯、すなわち、ワーク２の素管部２ａの軸芯Ｘ５と偏芯しているため、ワーク２の端部２ｂが素管部２ａに対して偏芯して縮径され、図１に示すような偏芯縮径部４が形成される。すなわち、段差Ｈが大きい側の縮径型面１ｂでは大きく縮径され、段差Ｈが小さい側の縮径型面１ｂでは小さく縮径され、更にこれらの中間では除変して縮径される。
【００３１】
したがって、各分割型１−１〜１−１２の求心方向の移動量を同一量にして偏芯した縮径加工を行うことができ、前記従来のように分割型相互が干渉することなく一部での縮径量を多くすることができる。
【００３２】
更に、偏芯量が大きくても座屈が発生しない管の偏芯縮径加工が可能になる。更に、１回の締付型３の押圧（プレス加工）で偏芯量が大きい縮径加工ができ、作業効率が向上する。
【００３３】
更に、ワーク２の素管部（胴部）２ａを含めワーク全体が分割型１によりプレス加工および規制がなされるため、加工精度が優れる効果もある。
【００３４】
なお、前記実施例において、ワーク２の胴部２ａに対応する部位、すなわち、大径面１ａの内径寸法を、ワーク２の素管外径寸法よりも小さくして、ワーク２の胴部２ａも同時に縮径してもよい。
【００３５】
図６は第２実施例を示す。
本第２実施例は、前記第１実施例の分割型１における前記大径面１ａを形成することなく前記縮径型面１ｂ部のみとして分割型１Ａを形成したものである。更に、この分割型１Ａは、前記と同様に複数に分割されているとともに、その縮径型面１ｂと外面であるテーパ面１ｄは軸芯Ｘ４を中心として同芯に形成されている。
【００３６】
また、ワーク２の素管部（胴部）２ａの外周面は、環状で、かつ、分割されたクランプ５で挟持し、ワーク２の支持およびワーク２の素管部（胴部）２ａの変形を防止するようになっている。
【００３７】
そして、前記分割型１Ａは、その軸芯、すなわち、縮径型面１ｂの軸芯Ｘ４が、クランプ５の軸芯、すなわち配置されたワーク２の素管部（胴部）２ａの軸芯Ｘ５に対して所定量ＯＦ分偏芯して設けられている。
【００３８】
その他の構造は前記第１実施例と同様であるため、前記と同一部分には前記と同一の符号を付してその説明は省略する。
【００３９】
本第２実施例において、分割型１Ａを開いた状態でワーク２の端部２ｂを分割型１Ａ内に挿入し、そのワーク２の素管部（胴部）２ａをクランプ５で挟持した状態で、締付型３を図６の矢印Ｆ方向へ押圧移動して分割型１Ａを求心方向へ移動させると、その分割型１Ａの縮径型面１ｂにより、ワーク２の端部２ｂが縮径される。この縮径により、端部２ｂは、図６に示すように、ワーク２の素管部（胴部）２ａに対して所定量ＯＦ分偏芯した偏芯縮径部４となる。
【００４０】
したがって、本第２実施例においても前記第１実施例と同様の効果を発揮する。
【００４１】
図７は第３実施例を示す。
本第３実施例は、前記第２実施例におけるクランプ５の代わりに、ワーク２の素管部（胴部）２ａに嵌入する芯金６を用いたものである。
【００４２】
その他の構造は前記第２実施例と同様であるため、前記と同一部分には同一符号を付してその説明は省略する。
【００４３】
本第３実施例においては、分割型１Ａの縮径型面１ｂの軸芯Ｘ４が芯金６の軸芯、すなわちワーク２における素管部（胴部）２ａの軸芯Ｘ５に対して偏芯した状態で縮径加工が行われ、前記第２実施例と同様に、ワーク２の素管部（胴部）２ａに対して所定量ＯＦ偏芯した偏芯縮径部４が成形されている。
【００４４】
したがって、本第２実施例においても前記第１実施例と同様の効果を発揮できる。
【００４５】
図８は第４実施例を示す。
本第４実施例は、前記第１実施例における分割型１の縮径型面１ｂを中間部に形成し、その軸方向両側に前記大径面１ａを設けて分割型１Ｂを形成したものである。
【００４６】
その他の構造は前記第１実施例と同様であるため、前記と同一部分には前記と同一符号を付してその説明は省略する。
【００４７】
本第４実施例において、分割型１Ｂを開いた状態でワーク２を分割型１Ｂ内に挿入し、その後、締付型３をＦ方向へ押圧移動して分割型１Ｂを求心方向へ移動することにより、縮径型面１ｂによって、ワーク２の中間部（胴部）に、素管部２ａの軸芯Ｘ５に対して偏芯した軸Ｘ４を有する偏芯縮径部４が形成される。
【００４８】
なお、本第４実施例において、その大径面１ａの内径寸法を、ワーク２の素管外径寸法よりも小さくして、前記の素管部２ａも同時に縮径してもよい。
【００４９】
本第４実施例においても、前記第１実施例と同様の効果を発揮できる。
図９は第５実施例を示す。
【００５０】
本第５実施例は、前記第２実施例（図６）における分割型１Ａをワーク２の中間部（胴部）に配置し、ワーク２の素管部２ａを前記第２実施例におけるクランプ５で支持した実施例である。
【００５１】
その他の構造は前記第２実施例と同様であるため、前記と同一部分には前記と同一符号を付してその説明は省略する。
【００５２】
本第５実施例において、締付型３をＦ方向へ押圧移動して各分割型１Ａを求心方向へ移動することにより、分割型１Ａによってワーク２の中間部（胴部）に、素管部２ａの軸芯Ｘ５に対して偏芯した軸Ｘ４を有する偏芯縮径部４が形成される。
【００５３】
本第５実施例においても、前記第１実施例と同様の効果を発揮できる。
図１０は第６実施例を示す。
【００５４】
本第６実施例は、前記第３実施例（図７）における分割型１Ａをワーク２の中間部（胴部）に配置し、ワーク２の端部２ｂ（素管部２ａ）を前記第３実施例における芯金６で支持したものである。
【００５５】
その他の構造は前記第３実施例と同様であるため、前記と同一部分には前記と同一符号を付してその説明は省略する。
【００５６】
本第６実施例において、締付型３をＦ方向へ押圧移動して各分割型１Ａを求心方向へ移動することにより、分割型１Ａによってワーク２の中間部（胴部）に、ワーク２の端部２ｂの軸芯Ｘ５に対して偏芯した軸Ｘ４を有する偏芯縮径部４が形成される。
【００５７】
本第６実施例においても、前記第１実施例と同様の効果を発揮できる。
なお、前記各実施例は、ワーク２の胴部（中間部）形状および縮径された端部形状を真円とする場合の例であるが、これらの形状は真円に限定されるものではなく、楕円、長円等でもよい。
【００５８】
また、前記実施例の他に次のような実施例で縮径加工してもよい。
前記図１乃至５に示す第１実施例、図６に示す第２実施例、図７に示す第３実施例を用いて、ワークの両端部（左右部）に偏芯縮径部４を形成するようにし、かつ、この左右の分割型の内面形状を相互に異ならせたり、左右の分割型の求心方向への移動量を相互に異ならせて、左右の端部の偏芯量ＯＦを相互に異ならせてもよい。
【００５９】
また、左右の偏芯縮径部４を、ワークの軸芯を含む一平面内で偏芯させて縮径して形成してもよいし、また、一方の偏芯縮径部４を、ワークの軸芯を含む一平面で偏芯縮径して形成し、他方の偏芯縮径部４を、前記の一平面と異なるワークの軸芯を含む他の平面内で偏芯縮径（３次元的に偏芯）して形成してもよい。
【００６０】
次に、前記各実施例により縮径加工されたワークの使用例とその効果について説明する。
【００６１】
図１１（ａ）に示すような全長同一径の金属管１１の端部をスピニング加工によって図１１（ｂ）に示すように曲げる場合、その曲げ部先端１２を、金属管１１の一般部１１ａよりも外側へ突出させることは、通常困難である。
【００６２】
これに対し、前記各実施例により図１１（ｃ）に示すように、一端部に素管部２ａを残し、他端部に偏芯した偏芯縮径部４を縮径加工した後、その素管部２ａを図１１（ｄ）に示すようにスピニング加工することにより、前記偏芯縮径部４を一般部とし、該一般部４より外側への曲げ量Ｒが大きい曲げ部１３を容易に形成することができる。
【００６３】
また、前記実施例により偏芯縮径された複数の金属管を、図１２に示すように、その偏芯縮径部４において、前記の段差Ｈが少ない側で集合して配置することにより、例えば自動車の排気マニホールド等の排気集合管の集合部に適用して、その集合部のコンパクト化を図ることができる。
【００６４】
更に、本発明の管の縮径方法および縮径装置は、前記図１７に示す第５の従来の技術（特許文献７）のような触媒担体を金属管で被覆する方法に用いる金属管の縮径加工（サイジング）に利用することもできる。
【００６５】
【発明の効果】
以上のようであるから、本発明によれば、分割型により縮径するため、スピニング加工に比べ、偏芯量が大きい縮径加工を、座屈が生じることなく容易に行うことができる。
【００６６】
また、絞りダイスに比べて大きな偏芯量の縮径加工が１回のプレス加工で行え、作業効率が向上する上に、管の胴部においても偏芯縮径加工が行える。
【００６７】
更に、前記従来の分割型においては、大きな偏芯量の縮径加工が、分割型相互の干渉によって困難であったが、本発明においては、複数の分割体をそれぞれ同量だけ求心方向へ移動させる事により、管の素管部に対して、周方向の一部を大きく縮径し、他部を小さく縮径する偏芯縮径加工が行え、分割型の相互の干渉がなく大きな偏芯量の縮径加工が容易に行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示すもので、ワークを偏芯縮径加工した状態の側断面図。
【図２】図１におけるＢ−Ｂ線断面図。
【図３】図１における右側面図。
【図４】図１におけるワークがない状態の側断面図。
【図５】図４における右側面図。
【図６】
本発明の第２実施例を示すもので、ワークを偏芯縮径加工した状態の側断面図。
【図７】本発明の第３実施例を示すもので、ワークを偏芯縮径加工した状態の側断面図。
【図８】本発明の第４実施例を示すもので、ワークを偏芯縮径加工した状態の側断面図。
【図９】本発明の第５実施例を示すもので、ワークを偏芯縮径加工した状態の側断面図。
【図１０】本発明の第６実施例を示すもので、ワークを偏芯縮径加工した状態の側断面図。
【図１１】（ａ）（ｂ）は本発明による偏芯縮径加工を行わない管を用いてスピニング加工を行う場合の説明図、（ｃ）（ｄ）は本発明による偏芯縮径加工を行った管を用いてスピニング加工を行う場合の説明図。
【図１２】本発明による偏芯縮径加工を行った管を集合して使用する例を示す説明図。
【図１３】第１の従来の技術を示す側断面図。
【図１４】第２の従来の技術を示す側断面図。
【図１５】第３の従来の技術を示す側断面図。
【図１６】第４の従来の技術を示す側断面図。
【図１７】第５の従来の技術を示すもので、（ａ）は側断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＣ−Ｃ線断面図。
【符号の説明】
１　　分割型
１ａ　大径面
１ｂ　縮径型面
１ｄ　テーパ面
２　　管（ワーク）
２ａ　素管部
２ｂ　端部
３　　締付型
３ａ　テーパ面
４　　偏芯縮径部
Ｘ４　縮径型面の軸芯
Ｘ５　管の軸芯
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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