(57)【要約】【課題】スピニング加工により成形される有底管において、その有底管の底部に偏肉がなく、底部の表裏面の面精度に優れた有底管を得る。【解決手段】金属製の管１の軸方向端側に、該管１の端部をスピニング加工により管軸Ｘ−Ｘに対し略直角に折曲して底部１ｄを形成する。その底部１ｄを、スピニングロール４と管内部に挿入したマンドレル２とによる扱き加工で成形する。扱き加工の前工程として、管の端部を円錐状に成形するとよい。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製の管の軸方向端側に、該管の端部をスピニング加工により管軸に対し略直角に折曲して底部が形成された有底管であって、スピニングロールと管内部に挿入したマンドレルとによる扱き加工が前記底部に施されたことを特徴とする有底管。
【請求項２】
前記扱き加工の前工程として管の端部が円錐状に成形される工程を含む請求項１記載の有底管。
【請求項３】
前記扱き加工におけるスピニングロールが、所定の半径Ｒの円弧状の扱き部と、管軸に対する略直角方向に対して所定の角度θをなす略平面状の押え部とから構成され、先に前記扱き部で管をマンドレルに押圧して扱き、それによって変形された管の未扱き部を前記押え部でガイドするようにした請求項１又は２記載の有底管。
【請求項４】
前記Ｒが、３≦Ｒ≦９［ｍｍ］で、前記θが１５≦θ≦４０［ｄｅｇ］である請求項３記載の有底管。
【請求項５】
金属製の管の軸方向端側に、該管の端部をスピニング加工により管軸に対し略直角に折曲して底部を形成する有底管の製造方法であって、スピニングロールと管内部に挿入したマンドレルとによる扱き加工を、前記底部に施すことを特徴とする有底管の成形方法。
【請求項６】
前記扱き加工の前工程として管の端部を円錐状に成形する工程を含む請求項５記載の有底管の成形方法。
【請求項７】
前記扱き加工におけるスピニングロールが、所定の半径Ｒの円弧状の扱き部と、管軸に対する略直角方向に対して所定の角度θをなす略平面状の押え部とから構成され、先に前記扱き部で管をマンドレルに押圧して扱き、それによって変形された管の未扱き部を前記押え部でガイドするようにした請求項５又は６記載の有底管の成形方法。
【請求項８】
前記Ｒが、３≦Ｒ≦９［ｍｍ］で、前記θが１５≦θ≦４０［ｄｅｇ］である請求項７記載の有底管の成形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は有底管およびその成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、金属製の管の端部を、その管軸に対して略直角に折曲して有底管を製造する方法として、例えば図１４（ａ）に示すように、マンドレル１０１に素管１０２を嵌合し、該素管１０２を図１４（ｂ）に示すようにスピニングロール１０３によって延ばし、その素管１０２におけるマンドレル１０１より突出した端部１０４を、図１４（ｃ）に示すように、スピニングロール１０３によって一気に内側に絞り込み（縮径し）、管軸に対し略直角な底部１０５を形成するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、図１５に示すように、円錐形のマンドレル２０１の前側に平板状の素材を配置し、前処理加工面２０３と、しごき部２０４を形成した加工用ロール２０５を前記素材２０２に押し当てながらマンドレル２０１の小径側から大径側へ移動させることにより、加工ロール２０５の前処理加工面２０３によって素材２０２を、２０６で示すように所定の角度に予め倒す前処理加工をした後に、この倒された部分２０６を加工用ロール２０５のしごき部２０４によってしごくようにしたスピニング加工も知られている（例えば、特許文献２参照）。なお、この図１５に示す技術は、平板状の素材を円錐状に径を拡げていく拡径技術であり、管素材を絞り込んで径を縮めていく縮径技術ではない。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭５３−１２２６７０号公報（第２頁上段左欄、図６）
【特許文献２】
特開昭５７−１６５１２９号公報（第２頁上段左欄、右欄、第１図〜第３図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記図１４に示す従来の技術のように、管端部を一気に管軸に対して略直角に折曲して底部を形成する、所謂クロージング加工においては、その底部の偏肉（肉引け）や、底部の面精度に問題がある。
【０００６】
前記図１５に示す従来の技術においては、前記図１４の技術における問題点を解決できるとしても、加工用ロール２０５における前処理加工面２０３が、しごき部２０４の加工に先だって素材を引っ張っていくため、この技術を図１２に示すように、管端部を直角に折曲する加工に適用すると、図１２に示すように、前処理加工部２０３が素材の肉を図１２において下方へ引っ張ってしまい、図１２に示すような偏肉Ｂが発生する問題がある。
【０００７】
また、上記の従来の技術とは別に、管端部を、プレス加工により折曲することも考えられるが、プレス加工では、管一般部に比べて硬い造管ビード部に座屈が発生する問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は前記の問題を解決する、スピニング加工による有底管およびその成形方法を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【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記載の発明は、金属製の管の軸方向端側に、該管の端部をスピニング加工により管軸に対し略直角に折曲して底部が形成された有底管であって、スピニングロールと管内部に挿入したマンドレルとによる扱き加工が前記底部に施されたことを特徴とする有底管である。
【００１０】
請求項２記載の発明は、前記請求項１記載の発明において、前記扱き加工の前工程として管の端部が円錐状に成形される工程を含む有底管である。
【００１１】
請求項３記載の発明は、前記請求項１又は２記載の発明において、前記扱き加工におけるスピニングロールが、所定の半径Ｒの円弧状の扱き部と、管軸に対する略直角方向に対して所定の角度θをなす略平面状の押え部とから構成され、先に前記扱き部で管をマンドレルに押圧して扱き、それによって変形された管の未扱き部を前記押え部でガイドするようにした有底管である。
【００１２】
請求項４記載の発明は、前記請求項３記載の発明において、前記Ｒが、３≦Ｒ≦９［ｍｍ］で、前記θが１５≦θ≦４０［ｄｅｇ］である有底管である。
【００１３】
請求項５記載の発明は、金属製の管の軸方向端側に、該管の端部をスピニング加工により管軸に対し略直角に折曲して底部を形成する有底管の製造方法であって、スピニングロールと管内部に挿入したマンドレルとによる扱き加工を、前記底部に施すことを特徴とする有底管の成形方法である。
【００１４】
請求項６記載の発明は、前記請求項５記載の発明において、前記扱き加工の前工程として管の端部を円錐状に成形する工程を含む有底管の成形方法である。
【００１５】
請求項７記載の発明は、前記請求項５又は６記載の発明において、前記扱き加工におけるスピニングロールが、所定の半径Ｒの円弧状の扱き部と、管軸に対する略直角方向に対して所定の角度θをなす略平面状の押え部とから構成され、先に前記扱き部で管をマンドレルに押圧して扱き、それによって変形された管の未扱き部を前記押え部でガイドするようにした有底管の成形方法である。
【００１６】
請求項８記載の発明は、前記請求項７記載の発明において、前記Ｒが、３≦Ｒ≦９［ｍｍ］で、前記θが１５≦θ≦４０［ｄｅｇ］である有底管の成形方法である。
【００１７】
前記請求項１及び請求項５記載の発明によれば、扱き加工により、底部に偏肉がなく、底部の表裏面の面精度に優れた有底管が得られる。
【００１８】
また、前記請求項２及び請求項６記載の発明によれば、更に、扱き工程の前に管の端部を円錐状に予備成形するため、扱き工程時において管に大きな剪断力が作用せず、良好な扱き加工が行える。
【００１９】
また、前記請求項３及び請求項７記載の発明によれば、更に、スピニングロールの扱き部による扱き加工時において、押え部が管の波打ちを抑制し、扱き加工における偏肉が一層防止される。
【００２０】
また、前記請求項４及び請求項８記載の発明によれば、更に、扱き加工時がより一層良好に行える。
【００２１】
【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。
【００２２】
本発明の金属製の有底管は次のような工程により成形される。
成形される金属製の管（ワーク）１は、例えば材質がＳＴＫＭ１１ＡやＳＵＳ材で、板厚が１．４ｍｍ程度のものであり、先ず、この管１の内部に図１に示すようにマンドレル２を、管１の加工部である端部１ａがマンドレル２の端面から所定量突出した状態に挿入する。なお、マンドレル２の先端面２ａは、管軸Ｘ−Ｘに対して略直交する平面に形成されている。そして、前記の管１を図示しないチャックにより保持し、図示しない回転手段により、管１およびマンドレル２を、管１の管軸Ｘ−Ｘを回転軸として回転させる。
【００２３】
次に、腕３により支持されたスピニングロール４を、図１に示すように、前記管１における端部１ａの外周部に位置させ、この位置からスピニングロール４を、図示しない移動手段によって、腕３を介して管軸Ｘ−Ｘと直交する線Ｙに対して所定の角度αで管端１の端面１ｂ方向でかつ管軸Ｘ−Ｘ側（求心方向）の方向Ａへ移動させ、図２に示すようにスピニングロール４の外周の加工面である扱き部４ａの移動とマンドレル２の先端面２ａとにより、管１の端部１ａを円錐状（テーパ状）に縮径し、いわゆる予備成形を行う。この予備成形された円錐部分を図２において符号１ｃで示す。また、前記の角度αは例えば約７５°とし、スピニングロール３の移動は例えば１パス（片道１回のみ）とする。
【００２４】
なお、前記の予備成形において、スピニングロール４を移動させずに所定位置に固定し、マンドレル２とともに管１を矢印Ａと反対方向へ移動させてもよいし、スピニングロール４と管１の両者を移動してもよい。
【００２５】
前記のような予備成形を行わずに、いきなりスピニングロール４を管軸Ｘ−Ｘに対して略直角に移動させて管１の端部１ａを一気に直角に折曲すると、管１に剪断方向の大負荷がかかり、管１が剪断されたり、マンドレルやチャック、回転手段に悪影響を及ぼす。
【００２６】
これに対し、前記本発明のように予備成形を行うことにより、後述する「扱き加工」の成形負荷を小さくすることができる。
【００２７】
なお、この予備成形においては、この予備成形時に極端な座屈や偏肉が生じない程度に、可能な限り、前記の角度αを大きくすることが望ましい。
【００２８】
また、前記のようにして予備成形された後の円錐部分１ｃの形状は、図８に示すような波状や図９に示すような曲面等になってもよい。
【００２９】
前記のような円錐形状にする予備成形は、前記のようなスピニングロール４によるスピニング加工に限らず、芯金とダイスによるプレス加工によってもよい。
【００３０】
次に、前記の予備成形後に、図３に示すように扱き加工を行う。
この扱き加工は、前記スピニングロール４を前記円錐状の部分１ｃの外周部に戻した後に、このスピニングロール４を、管軸Ｘ−Ｘに対して略９０°の角度βで管軸Ｘ−Ｘ側（求心方向）へ１パス（片道１回のみ）移動させ、このスピニングロール４とマンドレル２の先端面２ａとにより前記円錐状の部分１ｃを挟んで扱き加工して薄肉化する。この扱き加工により、図３に示すように、前記円錐状の部分１ｃが管軸Ｘ−Ｘに対して略直角な平面状の底部１ｄを形成する。
【００３１】
なお、この扱き加工においても、スピニングロール４を移動させずに固定し、マンドレル２とともに管１を移動させてもよく、更にはスピニングロール４と管１の両者を移動させてもよい。
【００３２】
前記扱き加工について図４乃至図７により説明する。
扱き加工は、外周に形成された、断面が円弧状の扱き部（前記縮径加工に用いられた加工面）４ａと、該扱き加工部４ａから管軸Ｘ−Ｘと直交する方向Ｙに対して、前記円錐状の部分１ｃから離れる方向に所定の角度θで傾斜した略平面状の押え部４ｂとを備えた１個のスピニングロール４で行われる。
【００３３】
先ず、図５に示すように、回転する管１の予備成形された円錐状の部分１ｃにおける基部にスピニングロール４の扱き部４ａを当て、そのスピニングロール４を、前記の角度β＝略９０°方向へ移動させ、扱き加工を開始する。この扱き加工により、図６に示すように、前記円錐状の部分１ｃが下方へ僅かに引っ張られるとともに、波打った形状になる。このとき、スピニングロール４の押え部４ｂがガイド面になって前記波打ちを極小に抑え、扱き加工における偏肉（肉引け）を防止することができる。そして、スピニングロール４が更に移動して図７の位置まで進行すると、扱き加工は終了し、前記の円錐状の部分１ｃ、すなわち管１の端部１ａは、管軸と略直交した平面の底部１ｄとなる。
【００３４】
なお、前記の予備成形の段階では、その縮径作用により、円錐状の部分１ｃの板厚は、管素材（非加工部）の板厚よりも若干（０．２ｍｍ程）増肉してしまうが、その後の扱き加工により減肉されて管素材（非加工部）の板厚と同じになるため、製品としては、全体に一様な板厚のものが得られる。
【００３５】
また、前記のように、縮径加工では基本的に増肉し、扱き加工では基本的に減肉するため、これらの増肉量と減肉量を所望に設定することにより、所望の板厚の底部１ｄが得られる。
【００３６】
以上のような扱き加工により、底部１ｄに偏肉がなく、底部１ｄの表裏面の面精度に優れた有底管が得られる。
【００３７】
次に、前記のスピニングロール４における扱き部４ａの半径Ｒの値と押え部４ｂの角度θの値について図１０乃至図１３により説明する。
【００３８】
前記扱き部４ａの半径Ｒが図１０に示すように小さすぎる半径Ｒ１とすると、管１における部分１ｃが扱き部４ａに巻きつく問題があり、また逆に扱き部４ａの半径Ｒが図１１に示すように大きすぎるＲ２とすると、扱き部４ａと部分１ｃとの接触面（線）が大きくなり、加工力が分散してしまい、扱きにくく、加工負荷を上げると剪断力が作用し、部分１ｃがちぎれ（破断）したり、偏肉（肉引け）の問題がある。
【００３９】
また、前記押え部４ｂの角度θが図１２に示すように小さすぎる角度θ１とすると、前記特許文献２の従来の技術と同様に剪断力が作用し、偏肉（肉引け）Ｂが発生する問題があり、また、図１３に示すように大きすぎる角度θ２とすると剪断力が作用し、符号Ｃで示すようにちぎれたり、偏肉（肉引け）の問題がある。
【００４０】
したがって、前記半径Ｒは、３≦Ｒ≦９［ｍｍ］が望ましく、また、角度θは、１５≦θ≦４０［ｄｅｇ］が望ましい。
【００４１】
なお、前記実施例は、管１側を管軸Ｘ−Ｘを中心として回転し、スピニングロール４は管軸Ｘ−Ｘを中心として回転（公転）しないようにしたが、管１側を回転させずに固定し、スピニングロール４を管軸Ｘ−Ｘを中心として管軸周りに回転（公転）させてもよい。しかし、前記実施例のように管１側を回転する方が、管１の成形された底部１ｄにおける開孔１ｅの中心軸と管１の管軸Ｘ−Ｘとが一致しやすくなる効果がある。
【００４２】
また、スピニングロール４の個数は、複数個でもよいが、１個の場合の方が、管１の成形された底部１ｄにおける開孔１ｅの中心軸と管１の管軸Ｘ−Ｘとが一致しやすくなる効果がある。更に、スピニングロール４を複数個設けた場合には、スピニングロール４の扱き部４ａ、押え部４ｂの位置関係を一致させることが困難であることから底部１ｄの面精度が低くなるため、スピニングロール４を１個とした方が底部１ｄの面精度を高めることができる。
【００４３】
前記実施例では、管１の底部１ｄを、開孔１ｅが形成されるように設定したが、スピニングロール４を管軸Ｘ−Ｘまで移動させるとともに底部１ｄの長さを管径と同等にして、管１の底部１ｄを、前記の開孔１ｅを設けることなく完全に閉塞させる、いわゆるクロージング加工（別名、ドーミング加工）に適用してもよい。
【００４４】
【発明の効果】
以上のようであるから、本願発明によれば、スピニング加工により成形される有底管において、その底部に偏肉がなく、底部表裏面の面精度に優れた有底管が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示すもので、加工前の状態を示す側断面図。
【図２】図１の状態からスピニングロールで底部の予備成形をした状態を示す側断面図。
【図３】図２の状態から扱き加工の完了状態を示す側断面図。
【図４】本発明に使用するスピニングロールを示す側面図。
【図５】図４のスピニングロールによる扱き加工の初期状態を示す一部拡大側断面図。
【図６】扱き加工の中間状態を示す一部拡大側断面図。
【図７】扱き加工の終了状態を示す一部拡大側断面図。
【図８】本発明における扱き加工前の底部形状の説明図。
【図９】同じく、本発明における扱き加工前の底部形状の説明図。
【図１０】本発明のスピニングロールの扱き部を説明する図。
【図１１】同じく、本発明のスピニングロールの扱き部を説明する図。
【図１２】本発明のスピニングロールの押え部を説明する図。
【図１３】同じく、本発明のスピニングロールの押え部を説明する図。
【図１４】従来の技術を示す図。
【図１５】更に、他の従来の技術を示す図。
【符号の説明】
１    管
１ａ  管の端部
１ｃ  円錐状の部分
１ｄ  底部
２    マンドレル
４    スピニングロール
４ａ  扱き部
４ｂ  押え部
Ｘ−Ｘ  管軸
Ｒ    扱き部の半径
θ    押え部の角度
【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】
2004290987.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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