(57)【要約】【課題】パイプの任意の部位を少ない加工力で任意の厚みに加工して変更できるパイプ肉厚変更装置の提供。【解決手段】パイプＰに外嵌した状態で配置されるアウタダイス１と、前記パイプＰの内部に配置されるインナ機構２からなり、インナ機構２がパイプＰの中心に対して放射状に拡縮可能で、かつ、パイプＰの内周面に転動する外周ローラ５ａ〜５ｄを備え、インナ機構２を外周ローラ５ａ〜５ｄが縮径した状態でパイプＰの所定位置に配置した後、該外周ローラ５ａ〜５ｄを拡径させてアウタダイス１の間でパイプＰを押圧して潰しながらインナ機構２をパイプＰに対して相対的にパイプＰの軸周り方向に回転させると共に軸方向へ移動させることにより、パイプＰに薄肉部分Ｘを形成した。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パイプに外嵌した状態で配置されるアウタダイスと、
前記パイプの内部に配置されるインナ機構からなり、
前記インナ機構がパイプの中心に対して放射状に拡縮可能で、かつ、パイプの内周面を転動する外周ローラを備え、
前記インナ機構を外周ローラが縮径した状態でパイプの所定位置に配置した後、該外周ローラを拡径させてアウタダイスとの間でパイプを押圧して潰しながらインナ機構をパイプに対して相対的にパイプの軸周り方向に回転させると共に軸方向へ移動させることにより、パイプに薄肉部分を形成したことを特徴とするパイプ肉厚変更装置。
【請求項２】
請求項１記載のパイプ肉厚変更装置において、
前記外周ローラをパイプの中心に対して同心円上位置に複数配置すると共に、該中心にテーパ面を有するシャフトを配置し、
前記シャフトをパイプの軸方向へ移動させることにより外周ローラを前記テーパ面に摺動させて放射状に拡縮させることを特徴とするパイプ肉厚変更装置。
【請求項３】
請求項１または２記載のパイプ肉厚変更装置において、
前記外周ローラを回転可能に軸支する枢軸の両端部を、パイプの中心に対して放射状に形成された軸受け面で軸支させたことを特徴とするパイプ肉厚変更装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はパイプの任意の部位を少ない加工力で任意の厚みに加工して変更できるパイプ肉厚変更装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、パイプの管端や厚みを加工する様々な技術が公知となっている（特許文献１参照）。
【０００３】
例えば、前記パイプが自動車の排気管に適用される場合、自動車の軽量化、あるいはエキゾーストマニホールドの二重管等において触媒作用の促進を図るために排気管を極力薄く形成することが望ましいが、排気管には両端部の溶接個所など厚肉で高強度が要求される部位があるため、排気管全体を薄肉で形成することは困難となっている。
【０００４】
そこで、排気管において高強度が要求される部位は厚肉で形成し、その他の部位は薄肉で形成するなど排気管の任意の部位を任意の厚みに加工して変更できるパイプ肉厚変更装置の開発が進められている。
【０００５】
図５は、排気管の加工に使用される従来のパイプ肉厚変更装置を示し、パイプに薄肉部分を形成する際には、パイプ０１をアウタダイス０２とインナプラグ０３との間に挟んだ状態で矢印方向へ押込むことにより、該インナプラグ０３をパイプ０１の内周面に全面接触させながらアウタダイス０２との間で潰して肉薄部分０４を形成していた。
【０００６】
なお、パイプ０１をアウタダイス０２とインナプラグ０３の間で潰しながら引く場合もある。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−２４８０２号公報  （第１−３頁、第２図）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のパイプ肉厚変更装置にあっては、パイプを加工する際のパイプに負荷する加工力が過大であり、該加工力によってパイプが座屈したり亀裂する虞があった。
【０００９】
また、パイプを端部から加工しなけらればならないため、パイプの中間部のみを部分的に薄肉に変更することができず、結果、自動車の排気管に適用することができないという問題点があった。
【００１０】
なお、パイプの製造時に材料を予め部分的に薄く形成しておいて管状に形成したり、熱間のパイプを軸方向へ引張して肉厚を変更することは、装置の大型化や製品精度の低下を招く上、多種多様の製品に対応できないため実際上不可能である。
【００１１】
本発明は上記問題点に着目してなされたもので、その目的とするところは、パイプの任意の部位を少ない加工力で任意の厚みに加工して変更できるパイプ肉厚変更装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明では、パイプに外嵌した状態で配置されるアウタダイスと、
前記パイプの内部に配置されるインナ機構からなり、前記インナ機構がパイプの中心に対して放射状に拡縮可能で、かつ、パイプの内周面を転動する外周ローラを備え、前記インナ機構を外周ローラが縮径した状態でパイプの所定位置に配置した後、該外周ローラを拡径させてアウタダイスとの間でパイプを押圧して潰しながらインナ機構をパイプに対して相対的にパイプの軸周り方向に回転させると共に軸方向へ移動させることにより、パイプに薄肉部分を形成したことを特徴とする。
【００１３】
請求項２記載の発明では、請求項１記載のパイプ肉厚変更装置において、外周ローラをパイプの中心に対して同心円上位置に複数配置すると共に、該中心にテーパ面を有するシャフトを配置し、前記シャフトをパイプの軸方向へ移動させることにより外周ローラを前記テーパ面に摺動させて放射状に拡縮させることを特徴とする。
【００１４】
請求項３記載の発明では、請求項１または２記載のパイプ肉厚変更装置において、外周ローラを回転可能に軸支する枢軸の両端部を、パイプの中心に対して放射状に形成された軸受け面で軸支させたことを特徴とする。
【００１５】
【発明の作用及び効果】
請求項１記載の発明にあっては、パイプ肉厚変更装置がパイプに外嵌した状態で配置されるアウタダイスと、前記パイプの内部に配置されるインナ機構から構成される。
【００１６】
また、前記インナ機構がパイプの中心に対して放射状に拡縮可能で、かつ、パイプの内周面に転動する外周ローラを備える。
【００１７】
そして、前記インナ機構を外周ローラが縮径した状態でパイプの所定位置に配置した後、該外周ローラを拡径させてアウタダイスとの間でパイプを押圧して潰しながらインナ機構をパイプに対して相対的にパイプの軸周り方向に回転させると共に軸方向へ移動させることにより、パイプに薄肉部分が形成される。
【００１８】
従って、インナ機構をパイプの所定位置、つまり、薄肉部分を形成する位置にに配置した後に加工を始められるため、従来の発明に比べて管端から加工を始める必要がなく、パイプの任意の部位を加工して薄肉部分を形成することができる。
【００１９】
また、肉薄部分のパイプの厚みを外周ローラの拡径する移動量によって任意に設定できる。
【００２０】
また、インナ機構とパイプを相対的にパイプの軸周り方向に回転させながら加工を行うため、この際、外周ローラがパイプの内周面に点接触で摺動しながら回転するため、従来の発明のようにパイプの内周面に全面接触して加工する場合と比較して少ない加工力でもってパイプを加工できる。
【００２１】
また、パイプの肉薄部分は外周ローラとアウタダイスの押圧力で潰されるため、切削加工とは異なり、フローフォーミング加工と同様に薄肉部分は他の部位と同等の剛性が得られる。
【００２２】
また、前記外周ローラの拡径する移動量を連続的に変化させると段差がなく連続して厚みが変更するパイプを形成することが可能であり、パイプ内部を流通する媒体の圧力損失を任意に変化させることができる。
【００２３】
請求項２記載の発明にあっては、シャフトのパイプの軸方向への移動量に応じて外周ローラを前記テーパ面に摺動させて放射状に拡縮させることができ、容易な作業で外周ローラを拡縮して薄肉部分の肉厚の設定を正確かつ容易にできる。
【００２４】
また、外周ローラをパイプの中心に対して同心円上位置に複数配置することにより、パイプの内面に対して均一な力でもって加工を行え、薄肉部分を安定した形状に形成できる。
【００２５】
請求項３記載の発明にあっては、外周ローラを回転可能に軸支する枢軸の両端部を、パイプの中心に対して放射状に形成された軸受け面で軸支させたため、外周ローラをパイプの中心に対して放射状にスムーズに拡縮させることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のパイプ肉厚変更装置の実施の形態を説明する。
【００２７】
図１は本発明の実施の形態のパイプ肉厚変更装置を示す側断面図、図２は図１のＳ２−Ｓ２断面図、図３は図１のＳ３−Ｓ３断面図、図４は本実施の形態のパイプ肉厚変更装置におけるパイプの加工を説明する図である。
【００２８】
図１、２に示すように、本実施の形態のパイプ肉厚変更装置Ａは、パイプＰに外嵌した状態で配置されるアウタダイス１と、前記パイプＰの内部に配置されるインナ機構２を主要な構成として形成されている。
【００２９】
前記アウタダイス１は後述する外周ローラ５との間でパイプを潰して加工するためのものであってパイプＰの外周面に当接した状態で配置されている。
【００３０】
前記インナ機構２は、基部３と、シャフト４と、外周ローラ５と、プレート１０を主要な構成とし、前記基部３は図外のモータに連結され、該モータの回転によってインナ機構２全体がパイプＰの軸周り方向に回転自在に形成されている。
【００３１】
前記シャフト４は、後述する外周ローラ５をパイプＰの中心Ｏに対して放射状に拡縮させるためのものであって、パイプＰの軸と同軸上に配置されると共に、その先端側にはテーパ面７ａを有するセンタローラ７が回転自在に固定されている。
【００３２】
前記外周ローラ５はパイプＰの中心Ｏに対して同心円上位置に配置された外周ローラ５ａ〜５ｄで構成され、該外周ローラ５ａ〜５ｄは前記テーパ面７ａに当接した状態で配置されている。
【００３３】
また、前記外周ローラ５ａ〜５ｄは略円柱状に形成されると共に、それぞれ枢軸８ａ〜８ｄに回転自在に軸支されている。
【００３４】
なお、前記外周ローラ５ａ〜５ｄには面取りＲが施されている。
【００３５】
また、前記枢軸８ａ〜８ｄの一方側はそれぞれ前記基部３に設けられた軸受け面９ａに、他方側はそれぞれ後述するプレート１０に設けられた軸受け面９ｂにそれぞれ回転自在に軸支されている。
【００３６】
さらに、図３に示すように、前記軸受け面９ａはパイプＰの中心Ｏに対して放射状に形成されており、外周ローラ５ａ〜５ｄの後述する拡縮の方向をパイプＰの中心に対して放射状に規制している。
【００３７】
なお、前記軸受け面９ｂは前記軸受け面９ａと同様にパイプＰの中心Ｏに対して放射状に形成されており、外周ローラ５ａ〜５ｄの後述する拡縮の方向をパイプＰの中心Ｏに対して放射状に規制している。
【００３８】
前記プレート１０は、４本のボルトＢによって前記基部３に固定されると共に、該ボルトは外周ローラ５ａ〜５ｄ相互間に設けられたローラガイド６ａ〜６ｄを挿通固定している。
【００３９】
そして、前記ローラガイド６ａ〜６ｄは隣接する外周ローラを囲繞する形状に形成されると共に、該ローラガイド６ａ〜６ｄ間から突き出した外周ローラ５ａ〜５ｄの最外端部ＤがパイプＰの内面に当接することにより、外周ローラ５ａ〜５ｄがパイプＰの内周面に転動可能に形成されている。
【００４０】
以下、図４に基づいて本実施の形態のパイプ肉厚変更装置ＡのパイプＰの加工について説明する。
【００４１】
このように構成されたパイプ肉厚変更装置Ａを用いて、例えば、パイプＰの中間部を薄肉部分に形成する場合、先ず、図４（ａ）に示すように、パイプＰをアウタダイス１と縮径した状態の外周ローラ５ａ〜５ｄとの間に挟んだ状態で移動させ、インナ機構２をパイプＰの内部の所定位置に配置する。
【００４２】
続いて、インナ機構２のシャフト４を矢印方向へ引いて移動させると、外周ローラ５ａ〜５ｄがテーパ面７ａに摺動して放射状に拡径し、結果、パイプＰが各外周ローラ５ａ〜５ｄの最外端部Ｄとアウタダイス１との間で所定の厚みに潰された状態となる。
【００４３】
この際、前記シャフト４の移動量に応じて外周ローラ５の拡縮する移動量を決定でき、結果、パイプＰの肉薄部分の厚みを任意に設定できる。
【００４４】
また、外周ローラ５ａ〜５ｄの枢軸８の両端部は、軸受け面９ａ，９ｂに摺動して無駄な抵抗力がなくパイプＰの中心Ｏに対して放射状にスムーズに移動する。
【００４５】
続いて、図４（ｂ）に示すように、前記インナ機構２をパイプＰに対して軸周り方向に回転させると共に、図外の挟持機構でパイプＰを挟んで矢印方向へ徐々に移動させることによって薄肉部分Ｘを形成する。
【００４６】
この際、挟持手段によるパイプＰの移動量により薄肉部分Ｘを形成する範囲を設定できる。
【００４７】
また、外周ローラ５ａ〜５ｄは最外端部ＤでパイプＰの内周面に転動してアウタダイス１との間でパイプＰを押圧して潰すため、パイプＰに均一な力が加わって薄肉部分Ｘの形状が安定すると共に、少ない加工力でもってパイプＰを薄肉に変更できる。
【００４８】
なお、前述した外周ローラ５を拡径する作業と挟持手段でパイプＰを移動させる作業は任意のタイミングで行われ、場合によってはパイプＰを往復動させながら連続的に外周ローラ５を拡径させて徐々に薄肉に形成するなど製品の材質・仕様によって適宜行われる。
【００４９】
従って、本実施の形態のパイプ肉厚変更装置Ａにあっては、インナ機構２を外周ローラ５ａ〜５ｄが縮径した状態でパイプＰの所定位置に配置した後、該外周ローラ５ａ〜５ｄを拡径させてアウタダイス１との間でパイプＰを押圧して潰しながらインナ機構２をパイプＰに対して相対的にパイプＰの軸周り方向に回転させると共に軸方向へ移動させるという簡便な作業でもって、パイプＰの端部は勿論、中間部のみを任意の厚みに加工して変更でき、排気管のように高強度が要求される両端部は厚肉で、その他の部位を薄肉で形成するなど排気管の軽量化と高強度の両立を図ることができる。
【００５０】
また、外周ローラ５ａ〜５ｄは最外端部ＤでパイプＰの内周面に転動するため、従来の発明と比べて少ない力でパイプＰを加工でき、パイプＰの座屈を防止できる。
【００５１】
さらに、前記外周ローラ６の拡径する移動量とパイプＰの軸方向への移動量を連続的に変化させることにより、段差がなく連続して厚みが変更するパイプを形成することが可能となり、様々なパイプへの適用が実現できる。
【００５２】
以上、本発明の実施の形態を説明してきたが、本発明の具体的構成は本実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更などがあっても本発明に含まれる。
【００５３】
例えば、本実施の形態の外周ローラ５ａ〜５ｄは枢軸８ａ〜８ｄに軸支されたものについて説明したが、ボールベアリングのように外周ローラを球状に形成してその最外端部がパイプＰの内周面に転動する場合も本発明の範疇となる。
【００５４】
また、パイプについては塑性変形するものであれば、鉄、ステンレス、アルミ、チタン等の金属、強化ガラス繊維、プラスチックなど多種多様の素材に適用できる。
【００５５】
また、本実施の形態の加工時におけるインナ機構２とパイプＰの回転及び移動は相対的な動作であれば良く、パイプへの負荷と装置のコンパクト化等を考慮した上でインナ機構２とパイプＰのいずれか、または両方を回転及び移動させるかを決定しても良い。
【００５６】
さらに、本発明のパイプ肉厚変更装置は、パイプの冷間または熱間のどちらの条件下でも行えることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態のパイプ肉厚変更装置を示す側断面図である。
【図２】図１のＳ２−Ｓ２断面図である。
【図３】図１のＳ３−Ｓ３断面図である。
【図４】本実施の形態のパイプ肉厚変更装置におけるパイプの加工を説明する図である。
【図５】従来のパイプ肉厚変更装置におけるパイプの加工を説明する図である。
【符号の説明】
１  アウタダイス
２  インナ機構
３  基部
４  シャフト
５、５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ  外周ローラ
６、６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ  ローラガイド
７  センタローラ
７ａ  テーパ面
８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ  枢軸
９  センタローラ
９ａ、９ｂ  軸受け面
１０  プレート
【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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