(57)【要約】【課題】  押し抜き加工による高寸法精度管の製造において、ダイスあるいはさらにプラグを能率良く交換しうる高寸法精度管の高能率製造方法および装置を提供する。【解決手段】  管１にプラグ６を装入しフローティングさせ、該管を連続的あるいは断続的にダイス３に押し込んで通す押し抜きを行う高寸法精度管の製造方法において、孔型の異なる複数のダイス３、５、…、５を同一円周上（または同一直線上）に配列し、これらダイスのいずれか１つを製品寸法に応じて配列の円周（または直線）方向に移動させてパスライン内に配置して押し抜きに用いる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
管にプラグを装入しフローティングさせ、該管を連続的あるいは断続的にダイスに押し込んで通す押し抜きを行う高寸法精度管の製造方法において、孔型の異なる複数のダイスを同一円周上に配列し、これらダイスのいずれか１つを製品寸法に応じて配列の円周方向に移動させてパスライン内に配置して押し抜きに用いることを特徴とする高寸法精度管の高能率製造方法。
【請求項２】
管にプラグを装入しフローティングさせ、該管を連続的あるいは断続的にダイスに押し込んで通す押し抜きを行う高寸法精度管の製造方法において、孔型の異なる複数のダイスを同一直線上に配列し、これらダイスのいずれか１つを製品寸法に応じて配列の直線方向に移動させてパスライン内に配置して押し抜きに用いることを特徴とする高寸法精度管の高能率製造方法。
【請求項３】
前管と次管とで製品寸法を変更するにあたり、前管の押し抜き終了後、次管をダイス入側に停止させ、次管の製品寸法に応じたダイスの移動前後あるいは移動中に、同製品寸法に応じたプラグを次管に装入することを特徴とする請求項１または２記載の高寸法精度管の高能率製造方法。
【請求項４】
管を通すダイスと、パスライン内のダイスに管を押し込む押し込み機と、複数のダイスを同一円周上に配列した形で支持し該円周方向に搬送していずれか１つのダイスをパスライン内に配置するダイス回転台とを有する高寸法精度管の高能率製造装置。
【請求項５】
管を通すダイスと、パスライン内のダイスに管を押し込む押し込み機と、複数のダイスを同一直線上に配列した形で支持し該直線方向に搬送していずれか１つのダイスをパスライン内に配置するダイス直進台とを有する高寸法精度管の高能率製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高寸法精度管の高能率製造方法および装置に関し、詳しくは、例えば自動車駆動系部品などのような高い寸法精度が要求される管の製造にあたり、必要とする製品寸法に応じたダイスを容易に準備できて管を能率良く製造できる、高寸法精度管の高能率製造方法および装置に関わる。
【背景技術】
【０００２】
例えば鋼管等の金属管（以下、単に管ともいう。）は溶接管と継目無管に大別される。溶接管は、例えば電縫鋼管のように、帯板の幅を丸め、該丸めた幅の両端を突き合わせて溶接するという方法で製造し、一方、継目無管は、材料の塊を高温で穿孔後マンドレルミル等で圧延するという方法で製造する。溶接管の場合、溶接後に溶接部分の盛り上がりを研削して管の寸法精度を向上させているが、その肉厚偏差は３.０％を超える。また、継目無管の場合、穿孔工程で偏心しやすくて、その後の工程で肉厚偏差を低減させるが、それでも製品段階での肉厚偏差は８.０％以上になるのが普通である。
【０００３】
最近、環境問題から自動車の軽量化に拍車が掛かっており、ドライブシャフト等の駆動系部品は中実の棒から中空の管に置き換えられつつある。これら駆動系部品等の管は、肉厚、内径、外径の各偏差で３.０％以下、さらに厳しくは１.０％以下の高寸法精度が要求される。
【０００４】
そのため、溶接管、継目無管とも、従来は、例えば特許文献１等に記載されるように、造管後にダイスとプラグを用いて冷間で管を引き抜くことにより高寸法精度管にすることが図られていた。
【特許文献１】特許第２８１２１５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、引き抜きによるのでは、設備上の制約や管の肉厚・径が大きいなどによって引き抜き力が充分得られずに縮径率を低くせざるを得ない場合など、加工バイト内でダイスと管、および引き抜き用プラグと管の接触が不十分となり、管の内面、外面の平滑化が不足して凹凸が残留する結果、管の寸法精度が低下してしまいがちなため、さらなる高寸法精度の管が得られる製造方法が求められていた。また、引き抜きでは管の先端を強力に挟んで張力を加える必要があることから、管の先端を窄めて単発で管を引き抜く必要があり、加工能率が著しく低かった。
【０００６】
本発明者らは、上記の問題を解決するために、引き抜きよりも高い寸法精度に製管しうる加工法を検討し、押し抜きが有力候補であるとの結論を得た。押し抜きの場合、管内にプラグを装入してダイスに管を押し込むことにより加工バイト内では全て圧縮応力が作用する。その結果、加工バイトの入側、出側を問わず、管はプラグおよびダイスに十分接触できる。しかも、軽度の縮径率であっても、加工バイト内は圧縮応力状態となるため、引き抜きに比較して管とプラグ、管とダイスが十分接触しやすくて、管は平滑化しやすくなって高寸法精度の管が得られるわけである。
【０００７】
また、押し抜きでは管を連続的に押すことが可能であり、引き抜きと違って管の先端を１本ずつ窄める必要がなく、能率良く加工できるが、多種多様な製品サイズに対応した押し抜き加工が可能になればさらに能率が向上する。そこで、本発明者らはダイスの交換に着目した。ダイスは製品管の外径サイズに対応して交換する必要がある。管の外径サイズは最小数トン単位と細かなロット毎に異なっており、その都度、先に使用したダイスを取り外して、次に使用するダイスを取り付けるのは、ダイスの取り付け精度が±０.１ｍｍ単位と厳しいために、かなりな時間と労力を要しており、能率良く交換できる方法が望まれていた。さらに、プラグの装入についても能率良く行う必要があり、ダイス交換中にプラグも容易に交換可能であれば、能率がさらに向上する。
【０００８】
そこで、本発明は、押し抜き加工による高寸法精度管の製造において、ダイスあるいはさらにプラグを能率良く交換しうる高寸法精度管の高能率製造方法および装置を提供することを目的とする。なお、本発明にいう高寸法精度管とは、外径偏差、内径偏差、肉厚偏差（：円周方向肉厚偏差）のいずれか１つまたは２つ以上が３.０％以下である管のことであり、各偏差は、次式で導出される。
【０００９】
偏差＝（変動幅（＝最大値−最小値））/（目標値又は平均値）×１００％
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成した本発明は、以下のとおりである。
【００１１】
（１）管にプラグを装入しフローティングさせ、該管を連続的あるいは断続的にダイスに押し込んで通す押し抜きを行う高寸法精度管の製造方法において、孔型の異なる複数のダイスを同一円周上に配列し、これらダイスのいずれか１つを製品寸法に応じて配列の円周方向に移動させてパスライン内に配置して押し抜きに用いることを特徴とする高寸法精度管の高能率製造方法。
【００１２】
（２）管にプラグを装入しフローティングさせ、該管を連続的あるいは断続的にダイスに押し込んで通す押し抜きを行う高寸法精度管の製造方法において、孔型の異なる複数のダイスを同一直線上に配列し、これらダイスのいずれか１つを製品寸法に応じて配列の直線方向に移動させてパスライン内に配置して押し抜きに用いることを特徴とする高寸法精度管の高能率製造方法。
【００１３】
（３）前管と次管とで製品寸法を変更するにあたり、前管の押し抜き終了後、次管をダイス入側に停止させ、次管の製品寸法に応じたダイスの移動前後あるいは移動中に、同製品寸法に応じたプラグを次管に装入することを特徴とする（１）または（２）記載の高寸法精度管の高能率製造方法。
【００１４】
（４）管を通すダイスと、パスライン内のダイスに管を押し込む押し込み機と、複数のダイスを同一円周上に配列した形で支持し該円周方向に搬送していずれか１つのダイスをパスライン内に配置するダイス回転台とを有する高寸法精度管の高能率製造装置。
【００１５】
（５）管を通すダイスと、パスライン内のダイスに管を押し込む押し込み機と、複数のダイスを同一直線上に配列した形で支持し該直線方向に搬送していずれか１つのダイスをパスライン内に配置するダイス直進台とを有する高寸法精度管の高能率製造装置。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、著しく良好な寸法精度を得つつ、目標の製品寸法に応じたダイスあるいはさらにプラグを容易に準備できて高能率に加工できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
押し抜きが必要な管は、その製品寸法が多種多様である。押し抜きにおいて、製品の外径寸法を変更するには孔型の異なるダイス（ダイスの孔型寸法は通常、径、角度、テーパ長で表される。）を準備して、製品の外径寸法が変更される毎にダイスを交換する必要がある。
【００１８】
しかし、製品の外径寸法は最小数トン単位と細かなロット毎に異なっており、その変更の都度、前に使用したダイスを取り外して、次に使用するダイスを取り付ける必要があるが、ダイスの取り付け精度が±０.１ｍｍ単位と厳しいために、かなりな時間と労力を要していた。
【００１９】
このダイス交換の時間と労力を削減するためには、製品の外径寸法に応じた種々異なる孔型のダイスを準備し、それらを並べて、順繰りに交換すればよいことを本発明者らは見出した。
【００２０】
すなわち、１つには、管にプラグを装入しフローティングさせ、該管を連続的あるいは断続的にダイスに押し込んで通す押し抜きを行う高寸法精度管の製造方法において、孔型の異なる複数のダイスを同一円周上に配列し、目標とする製品寸法に応じた孔型のダイスだけを配列の円周方向に回転移動させてパスライン内に配置して押し抜きに用い、次管の目標とする製品寸法が前管と異なる場合には、その外径寸法に応じた孔型のダイスを同様に回転移動させてパスライン内に配置して押し抜きに用いるようにすればよい（本発明方法の第１）。
【００２１】
これは、例えば図１に示すような、管１を通すダイス３と、パスライン内のダイス３に管１を押し込む押し込み機２と、複数のダイス３、５、…、５を同一円周上に配列した形で支持し該円周方向に搬送していずれか１つのダイス３をパスライン内に配置するダイス回転台４とを有する装置（本発明装置の第１例）を用いて容易に実施できる。
【００２２】
また、もう１つには、管にプラグを装入しフローティングさせ、該管を連続的あるいは断続的にダイスに押し込んで通す押し抜きを行う高寸法精度管の製造方法において、孔型の異なる複数のダイスを同一直線上に配列し、これらダイスのいずれか１つを製品寸法に応じて配列の直線方向に移動させてパスライン内に配置して押し抜きに用いるようにすればよい（本発明方法の第２）。
【００２３】
これは、例えば図２に示すような、管１を通すダイス３と、パスライン内のダイス３に管１を押し込む押し込み機２と、複数のダイス３、５、…、５を同一直線上に配列した形で支持し該直線方向に搬送していずれか１つのダイス３をパスライン内に配置するダイス直進台９とを有する装置（本発明装置の第２例）を用いて容易に実施できる。
【００２４】
さらに、プラグの装入についても能率良く行う必要があり、ダイス交換中にプラグも容易に交換可能であれば、能率がさらに向上する。前の加工に用いたプラグ６はダイス内に取り残されるため、ダイスの交換とともに持ち去られる。従って、次の加工に必要なプラグ８をダイスの交換中に管に装入できるとよい。
【００２５】
そのためには、前記本発明方法の第１、第２のいずれかにおいて、前管と次管とで製品寸法を変更するにあたり、前管の押し抜き終了後、次管をダイス入側に停止させ、次管の製品寸法に応じたダイスの移動前後あるいは移動中に、同製品寸法に応じたプラグ８を次管に装入することが好ましい。これにより、ダイスのみならずプラグも能率良く交換することができる。
【実施例】
【００２６】
（本発明例１）
φ４０ｍｍ×６ｍｍｔ×５.５ｍＬの鋼管を素材とし、図１に示すように、ダイス回転台４に予め管の加工順にそれぞれの管の製品寸法に応じた複数のダイス３、５、…、５を組み込み、次いで、前管１の製品寸法に応じたダイス３をパスライン内に配置して、押し込み機２で前管１をダイス３に押し込んで押し抜き加工を終えた後、ダイス回転台４を回転させて複数のダイスを順送りし、ダイス３に換えて次管７の製品の外径寸法に応じたダイス５をパスライン内に配置し、この際、ダイス５がパスライン内に配置される前に次管５にプラグ８を装入し、引続き、押し込み機２で次管７をダイス５に押し込んで押し抜き加工を行った。これを繰り返して種々の製品寸法の高寸法精度管を製造した。
（本発明例２）
φ４０ｍｍ×６ｍｍｔ×５.５ｍＬの鋼管を素材とし、図２に示すように、ダイス直進台９に予め管の加工順にそれぞれの管の製品寸法に応じた複数のダイス３、５、…、５を組み込み、次いで、前管１の製品寸法に応じたダイス３をパスライン内に配置して、押し込み機２で前管１をダイス３に押し込んで押し抜き加工を終えた後、ダイス直進台９を直進させて複数のダイスを順送りし、ダイス３に換えて次管７の製品の外径寸法に応じたダイス５をパスライン内に配置した。この際、ダイス５がパスライン内に配置される前に次管５にプラグ８を装入した。引続き、押し込み機２で次管７をダイス５に押し込んで押し抜き加工を行った。これを繰り返して種々の製品寸法の高寸法精度管を製造した。
（比較例１）
φ４０ｍｍ×６ｍｍｔ×５．５ｍＬの鋼管を素材とし、複数の異なる孔型のダイスを用意して、図３に示すとおり押し抜きを行った。始めに用いるダイス３をパスライン内に配置して、まず、前管１を押し込み機２でダイス３に押し込んで押し抜き加工を終えた。次に、人手により、ダイス３に換えて次管７の製品の外径寸法に応じたダイス５をパスライン内に配置した。この際、ダイス５がパスライン内に配置される前にパスライン内の次管７にプラグ８を装入した。その後、押し込み機２で次管７をダイス５に押し込んで押し抜き加工を行った。これを繰り返して種々の製品寸法の高寸法精度管を製造した。
（比較例２）
φ４０ｍｍ×６ｍｍｔ×５．５ｍＬの鋼管を素材とし、複数の異なる孔型のダイスを用意して、図３に示すとおり押し抜きを行った。始めに用いるダイス３をパスライン内に配置して、まず、前管１を押し込み機２でダイス３に押し込んで押し抜き加工を終えた。次に、人手により、ダイス３に換えて次管７の製品の外径寸法に応じたダイス５をパスライン内に配置した。この際、次管７を一旦パスライン外に移してプラグ８を装入したのちパスライン内に戻した。その後、押し込み機２で次管７をダイス５に押し込んで押し抜き加工を行った。これを繰り返して種々の製品寸法の高寸法精度管を製造した。
【００２７】
本発明例および比較例における加工能率および製品の寸法精度を表１に示す。加工能率は、単位作業時間当たりの鋼管の押し抜き本数で評価し、表１には、比較例２の加工能率を１としてそれとの相対値で示した。寸法精度は、肉厚偏差と外径偏差で示した。これらの偏差は管の円周方向断面を画像解析したデータから、肉厚偏差は平均肉厚に対する値、外径偏差は真円（目標外径）に対する値として求めた。
【００２８】
表１から明らかなように、本発明により格段に押し抜き加工能率が向上した。
【００２９】
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明装置の第１例を用いた本発明方法の実施形態を示す模式図である。
【図２】本発明装置の第２例を用いた本発明方法の実施形態を示す模式図である。
【図３】比較例（ダイスを人手で交換）についての説明図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  管（前管、鋼管）
２  押し込み装置
３  ダイス（前使用）
４  ダイス回転台
５  ダイス（次使用）
６  プラグ（前使用）
７  管（次管、鋼管）
８  プラグ（次使用）
９  ダイス直進台
【図１】
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【図２】
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【図３】
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