(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、製品寸法の変更に応じてダイスおよびプラグの寸法を容易に変更できて低コストで能率良く高寸法精度管を製造できる、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】  管にプラグを装入しフローティングさせ、該管をダイスに連続して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、ダイスおよびプラグを交換するにあたり、先番管１の尾端部が現用プラグ９を内包して現用ダイス３に噛み込んでいる状態で先番管の押し込みを停止し、次いで先番管を現用ダイス出側で例えば回転式鋸４で切断し、次いで現用ダイスをパスラインから外し、次いで次番管６をパスラインに配置後同管の先端部に次用プラグ７を装入し、次いで次用ダイス７をパスラインに配置した後、次番管の押し込みを開始する。【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、該管をダイスに連続して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、ダイスおよびプラグを交換するにあたり、先番管の尾端部が現用プラグを内包して現用ダイスに噛み込んでいる状態で先番管の押し込みを停止し、次いで先番管を現用ダイス出側で切断し、次いで現用ダイスをパスラインから外し、次いで次番管をパスラインに配置後同管の先端部に次用プラグを装入し、次いで次用ダイスをパスラインに配置した後、次番管の押し込みを開始す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、該管をダイスに連続して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、ダイスおよびプラグを交換するにあたり、断面サイズが先行の素管と同等で長さが現用ダイス厚み以上の短尺管を先番管とし、先番管が現用プラグを内包して現用ダイスに噛み込んでいる状態で先番管の押し込みを停止し、次いで現用ダイスをパスラインから外し、次いで次番管をパスラインに配置後同管の先端部に次用プラグを装入し、次いで次用ダイスをパスラインに配置した後、次番管の押し込みを開始す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】
次番管をパスラインに配置後同管の先端部に次用プラグを装入するステップに代えて、先端部に予め次用プラグを装入済みの次番管をパスラインに配置するステップとした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】
次番管をパスラインに配置後同管の先端部に次用プラグを装入するステップあるいは先端部に予め次用プラグを装入済みの次番管をパスラインに配置するステップと次用ダイスをパスラインに配置するステップの実行順序を入れ替えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の高寸法精度管の高能率製造方法。
【請求項５】
管を通すダイスと、該ダイスに管を連続して押し込み可能な押し込み機とを有する高寸法精度管の製造装置において、前記ダイスに噛み込んでいる管をダイス出側で切断可能な切断手段を設けたことを特徴と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を押し抜き加工により製造するにあたり、製品寸法の変更に応じてダイスおよびプラグの寸法を容易に変更できて低コストで能率良く高寸法精度管を製造できる、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】
通常、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％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％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、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、外径のいずれか１つまたは２つ以上の偏差で３％以下、さらに厳しくは１％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、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（例えば特許文献１参照）。
【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、製造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。押し抜き加工の場合、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。また、押し抜き加工では、引き抜き加工のように管の先端を１本ずつ窄める必要がなくて、複数の管を順次連続的にダイスに押し込むことが可能なため、引き抜き加工に比べて格段に能率良く製造できる。
【０００７】
もっとも、製品寸法（製品管の外径、内径、肉厚）の変更時には、該変更に応じてダイスおよびプラグの寸法を、変更前の製品寸法に適合したものから、変更後の製品寸法に適合したものに変更する必要があり、このダイスおよびプラグの寸法変更を行うには、管の連続送りを中断して、製品寸法変更前に用いていた、変更前の製品寸法に適合した寸法のダイスおよびプラグを、製品寸法変更後に用いるべき、変更後の製品寸法に適合した寸法を有するダイスおよびプラグと取替える、ダイスおよびプラグの交換作業が必要である。
【０００８】
このダイスおよびプラグの交換作業においては、従来、押し抜き後の管はその尾端部がダイス内に噛み込んだ状態で加工を終えるため、ダイスには数ｍ以上の長尺の管が噛み込んだままとなっており、この長尺の管がついたままのダイスをパスライン（管の押し込み方向に沿った通管径路）から外し、次に加工する管ならびにその加工に用いるプラグおよびダイスをパスライン内に設置する必要があった。
【０００９】
しかし、ダイスに噛み込んだままの長尺の管を移動させるには、ダイスを管から取り外す装置までの搬送工程に、ダイスの重みで管が変形するのを防止する手段を講じる必要があり、多大な設備と多大な時間が掛かり、コストが増大し製造能率が著しく低下していた。
【００１０】
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、製品寸法の変更に応じてダイスおよびプラグの寸法を容易に変更できて低コストで能率良く高寸法精度管を製造できる、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％以下である管であり、各偏差は、次式で導出される。
【００１１】
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】
【００１２】
前記目的を達成した本発明は、以下のとおりである。なお、以下では、「先番管」とはダイスおよびプラグの交換前に最後にダイスに押し込まれた管、「次番管」とはダイスおよびプラグの交換後に最初にダイスに押し込まれる管、「現用」とはダイスおよびプラグの交換前の使用品、「次用」とはダイスおよびプラグの交換後の使用品を意味する。
【００１３】
（発明項１）管にプラグを装入しフローティングさせ、該管をダイスに連続して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、ダイスおよびプラグを交換するにあたり、先番管の尾端部が現用プラグを内包して現用ダイスに噛み込んでいる状態で先番管の押し込みを停止し、次いで先番管を現用ダイス出側で切断し、次いで現用ダイスをパスラインから外し、次いで次番管をパスラインに配置後同管の先端部に次用プラグを装入し、次いで次用ダイスをパスラインに配置した後、次番管の押し込みを開始することを特徴とする高寸法精度管の高能率製造方法。
【００１４】
（発明項２）管にプラグを装入しフローティングさせ、該管をダイスに連続して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、ダイスおよびプラグを交換するにあたり、断面サイズが先行の素管と同等で長さが現用ダイス厚み以上の短尺管を先番管とし、先番管が現用プラグを内包して現用ダイスに噛み込んでいる状態で先番管の押し込みを停止し、次いで現用ダイスをパスラインから外し、次いで次番管をパスラインに配置後同管の先端部に次用プラグを装入し、次いで次用ダイスをパスラインに配置した後、次番管の押し込みを開始することを特徴とする高寸法精度管の高能率製造方法。
【００１５】
（発明項３）次番管をパスラインに配置後同管の先端部に次用プラグを装入するステップに代えて、先端部に予め次用プラグを装入済みの次番管をパスラインに配置するステップとしたことを特徴とする発明項１または２記載の高寸法精度管の高能率製造方法。
【００１６】
（発明項４）次番管をパスラインに配置後同管の先端部に次用プラグを装入するステップあるいは先端部に予め次用プラグを装入済みの次番管をパスラインに配置するステップと次用ダイスをパスラインに配置するステップの実行順序を入れ替えたことを特徴とする発明項１〜３のいずれかに記載の高寸法精度管の高能率製造方法。
【００１７】
（発明項５）管を通すダイスと、該ダイスに管を連続して押し込み可能な押し込み機とを有する高寸法精度管の製造装置において、前記ダイスに噛み込んでいる管をダイス出側で切断可能な切断手段を設けたことを特徴とする高寸法精度管の高能率製造装置。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、押し抜き加工により著しく良好な寸法精度を得つつ、製品寸法変更に応じたダイスおよびプラグの寸法変更が容易にできて、能率良く高寸法精度管を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
押し抜き加工の対象とされる管のサイズは多種多様であり、製品寸法の変更に応じてダイスおよびプラグの寸法を変更する必要がある。それには、ダイスおよびプラグを、先番管の製品寸法に適合した寸法を有するものから、次番管の製品寸法に適合した寸法を有するものに交換する必要がある。この交換作業において、従来では、尾端部に現用ダイスが結合した長尺の先番管をパスラインから外していたために、ダイスを管から取り外す装置までの搬送工程に、ダイスの重みで管が変形するのを防止するための手段を講じる必要があり、多大な設備と多大な時間が掛かり、コストが増大し製造能率が著しく低下していた。
【００２０】
これに対し、本発明では、先番管を現用ダイス出側で切断して現用ダイスに噛み込んでいる尾端側の部分を先端側の部分から切り離す。あるいは、予め用意した短尺管（断面サイズが先行の素管と同等で長さが現用ダイス厚み以上、なかでも好ましくは先行の素管の余長部分の長さ以下で可及的に短い長さ）を先番管として使用する。前記切り離す尾端側の部分は、その長さを現用ダイス厚み以上で可及的に短くすることができる。これにより、現用ダイスと結合している管体は長さの短いものとなるから、現用ダイスをパスラインから容易に取り外すことができる。また、尾端側の短尺部分を切り離された先番管の長尺部分、あるいは、先番管として用意した短尺管により尾端を押されてダイスから押し出された管の全体は、押し抜き加工済みの製品であって、ダイスから分離しているので、通常の製品搬送装置を用いて難なく搬送でき、従来必要であった上述の手段（ダイスの重みで管が変形するのを防止するための手段）は、本発明ではこれを講じる必要がなくなる。よって、現用のダイスおよびプラグをパスラインから外してから、次用のダイス、プラグ、ならびに次番管をパスラインに配置するまでの手間が大幅に軽減し、容易に製品寸法変更に応じたダイスおよびプラグの寸法変更ができるようになる。
【００２１】
ダイス出側で管を切断する場合の切断手段としては、回転式鋸、揺動式鋸、ギロチン刃、レーザ切断などが挙げられ、いずれも好ましく用いうるが、省スペース型であればあるほどダイス側に残る管の長さを短くできて歩留りが良く、また、切断後のバリを極力抑制できれば後工程での管端処理が容易である。
【００２２】
また、先番管として短尺管を用意する場合は、当該先番管に先行して同じダイスおよびプラグで加工される同一ロットの素管群内から１本の素管を任意に選び、その端部を切断して当該先番管に充当すればよい。通常、素管には余長部分があるので、押し抜き後の管の歩留りには影響せず良好に加工ができる。この点は、尾端部がダイスに噛み込んでいる先番管をダイス出側で切断する場合でも同様である。
【００２３】
また、本発明では、次番管をパスラインに配置後同管の先端部に次用プラグを装入するステップに代えて、先端部に予め次用プラグを装入済みの次番管をパスラインに配置するステップとしてもよく、また、これらのステップのうちのいずれか１つのステップと次用ダイスをパスラインに配置するステップの実行順序を入れ替えてもよい。
【実施例】
【００２４】
以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明する。
（実施例１）
φ４０×６ｍｍｔ×５.５ｍＬの鋼管を素管とし、該素管にプラグを装入しフローティングさせ、この素管をダイスに複数連続して押し込んで通す押し抜き加工により製品管を得る工程において、本発明の１実施形態に則り、製品寸法変更に応じてダイスおよびプラグを現用のものから次用のものに交換し、実施例１とした。この交換手順について図１を用いて説明する。
【００２５】
まず、先番管１の尾端部が現用プラグ９を内包して現用ダイス３に噛み込んでいる状態で先番管１の押し込みを停止した。なお、管の押し込みは、押し込み機２を用いて行っている。押し込み機２はパスライン内の素管に両側から当接/離間し、当接時に前進（押し込み方向に移動）し、離間時に後退（反押し込み方向に移動）することで、素管をパスラインに沿って断続的に前進させてダイスに押し込むものであり、相前後する同一断面サイズの素管の端部同士が衝合するので、複数の素管を連続してダイスに押し込むことが可能である。
【００２６】
次いで先番管１を現用ダイス３出側で切断した。切断手段４としては、回転式鋸４を用いた。切断により分離した先端側の長尺部分は、製品管として既設の搬送装置により次工程へ搬送した。残りの尾端部は現用プラグ９共々現用ダイス３と結合している。この尾端部の素管段階での長さは、当該素管の余長部分の長さ（５００ｍｍ）よりも短い。
【００２７】
次いで現用ダイス３をパスラインから外した。
【００２８】
次いで次番管６をパスラインに配置後同管の先端部に次用プラグ７を装入した。
【００２９】
次いで次用ダイス５をパスラインに配置した。
【００３０】
しかる後に、次番管６の押し込みを開始した。
（実施例２）
φ４０×６ｍｍｔ×５.５ｍＬの鋼管を素管とし、該素管にプラグを装入しフローティングさせ、この素管をダイスに複数連続して押し込んで通す押し抜き加工により製品管を得る工程において、本発明の１実施形態に則り、製品寸法変更に応じてダイスおよびプラグを現用のものから次用のものに交換し、実施例２とした。この交換手順について図２を用いて説明する。なお、図１と同一または相当部材には同じ符号を付し説明を省略する。
【００３１】
予め、先行の素管１０の端部から現用ダイス３の厚み（７０ｍｍ）に５０ｍｍ加えた長さ部分を切り取って短尺管８を得、これを先番管とした。この短尺管８は、先行の素管１０の余長部分（長さ５００ｍｍ）よりも短い。
【００３２】
まず、先番管とした短尺管８が現用プラグ９を内包して現用ダイス３に噛み込んでいる状態で短尺管８の押し込みを停止した。このとき先行の素管１０はすでに、短尺管８で尾端を押されて現用ダイス３からその全体が押し抜かれ、押し抜き加工済みの製品管となって、既設の搬送装置により次工程へ搬送中である。
【００３３】
次いで現用ダイス３をパスラインから外した。
【００３４】
次いで次用ダイス５をパスラインに配置した。
【００３５】
次いで先端部に予め次用プラグ７を装入済みの次番管６をパスラインに配置した。
【００３６】
しかる後に、次番管６の押し込みを開始した。
（比較例）
φ４０×６ｍｍｔ×５.５ｍＬの鋼管を素管とし、該素管にプラグを装入しフローティングさせ、この素管をダイスに複数連続して押し込んで通す押し抜き加工により製品管を得る工程において、従来の方法に則り、製品寸法変更に応じてダイスおよびプラグを現用のものから次用のものに交換し、比較例とした。この交換手順について図３を用いて説明する。なお、図１と同一または相当部材には同じ符号を付し説明を省略する。
【００３７】
まず、先番管１の尾端部が現用プラグ９を内包して現用ダイス３に噛み込んでいる状態で先番管１の押し込みを停止した。
【００３８】
次いで現用プラグ９共々現用ダイス３と結合している先番管１をパスラインから取り外した。これには多大の手間を要した。
【００３９】
上記の作業中に、次番管６をパスライン（上記作業とは干渉しない押し込み機２の入側の位置）に配置後同管の先端部に次用プラグ７を装入した。
【００４０】
先番管１のパスラインからの取り外し後、次用ダイス５をパスラインに配置した。
【００４１】
しかる後に、次番管６の押し込みを開始した。
【００４２】
以上に挙げた実施例および比較例における製造能率および製品管の寸法精度を調査した結果を表１に示す。各例の製造能率は、単位作業時間当たりの鋼管の押し抜き本数で評価し、比較例との相対比で示した。製品管の寸法精度は、肉厚偏差と外径偏差（各例とも複数本製造した管のデータの最大値）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。
【００４３】
表１から明らかなように、本発明により著しく良好な寸法精度を得つつ、製品寸法変更に応じたダイスおよびプラグの寸法変更が容易にできて、格段に能率良く高寸法精度管を製造することができた。
【００４４】
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施例１におけるダイスおよびプラグの交換手順の概要を示す説明図である。
【図２】本発明の実施例２におけるダイスおよびプラグの交換手順の概要を示す説明図である。
【図３】比較例におけるダイスおよびプラグの交換手順の概要を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４６】
１  先番管
２  押し込み機
３  現用ダイス
４  回転式鋸
５  次用ダイス
６  次番管
７  次用プラグ
８  短尺管（先番管）
９  現用プラグ
１０  先行の素管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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