(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロールの回転角に応じて変化させた螺旋状のロール孔径を備え、相互に交差させるように傾斜させた一組のロールと、ロール孔径の螺旋角に応じて管軸方向と平行な水平面内で各ロールを傾斜させて交差角を調整する手段と、ロールの回転角に連動して各ロールを相反するロール軸方向に移動させる手段と、逐次絞り成形開始時に管軸方向の位置を調整する手段と、更にロールの一定の回転角ごとに、鋼管を円周方向に回転させる手段とを有し、上記一組のロールは、ロール軸方向の一端側から他方側に行くに従って、一方のロールのロール孔径が次第に縮小し、他方のロールのロール孔径が次第に拡大するように構成されていることを特徴とするテーパー管の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はロール孔型を用いて、金属管からテーパー管に成形し、テーパー管を製造する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のテーパー鋼管は板を扇状に切断し、プレス成形し、その後板端面を溶接する装置を用いて製造している。そのため、成形工程が多く、溶接の信頼性などに問題があり、生産性を向上させるのは困難であった。また、製造装置を導入する際のコストも大きい問題があった。
管からテーパー鋼管を製造する方法としては、特開昭５６−５６７２４号公報、特開昭６３−７２４１１号公報に断面形状が変化する穴型を用いた溝型を持つロールと管内面に芯金（マンドレル）を用いて圧延する方法が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
特開昭５６−５６７２４号公報及び特開昭６３−７２４１１号公報に開示された発明は、芯金を用いるため圧延反力が大きく、冷間での加工は製品疵やロール摩滅も大きくなるなどの問題がある。
本発明は、テーパー管の成形において、小径ロールを用いることにより成形反力も小さく、長尺の製品をコンパクトな製造設備にて成形を可能にする製造装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは成形ロールを用い、成形反力が小さく成形する方法を検討した結果、芯金を使わず穴型ロールを用いることにより、テーパー管の成形が可能なことを見出した。
すなわち、本発明の要旨とするところは
ロールの回転角に応じて変化させた螺旋状のロール孔径を備え、相互に交差させるように傾斜させた一組のロールと、ロール孔径の螺旋角に応じて管軸方向と平行な水平面内で各ロールを傾斜させて交差角を調整する手段と、ロールの回転角に連動して各ロールを相反するロール軸方向に移動させる手段と、逐次絞り成形開始時に管軸方向の位置を調整する手段と、更にロールの一定の回転角ごとに、鋼管を円周方向に回転させる手段とを有し、上記一組のロールは、ロール軸方向の一端側から他方側に行くに従って、一方のロールのロール孔径が次第に縮小し、他方のロールのロール孔径が次第に拡大するように構成されていることを特徴とするテーパー管の製造装置、にある。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
図１（ａ）、（ｂ）に本発明の実施例の製造装置を示す。
孔型ロール１の回転角度により、テーパー管の管軸方向の断面が規定される。孔型ロール１の駆動は対向するロールの回転が一致しなくてはならないため、ＡＣサーボモータ等を用いることが好ましい。これによりロールの回転角を正確に伝達して、ロールの一定の回転角ごとに鋼管を管軸に対して回転させる手段である、管円周方向回転装置２と、ロールの回転角に連動してロールをロール回転軸方向に移動させる手段である、駆動及び回転位置決め用モータ３と、ロール間隔および交差角調整装置４により構成される。
ロールの一定の回転角毎に回転させる鋼管の角度は偏肉を防止するために、９０度づつ回転させることが好ましい。
【０００６】
テーパー管は、リニアガイド等を用いた軸方向位置移動レール６と、送りネジを用いた位置調整モータにより構成される軸方向位置調整装置５により動作させる。軸方向位置調整装置５により、絞り成形を２回以上繰り返すことが可能になり、成形反力も小さく、長尺のテーパー管をコンパクトな設備で製造することが可能になる。ロール１は、図２（ｂ）に示す傾斜角θc ［度］が孔型の螺旋角θR ［度］とロール径に合わせて高さ方向の調整ができるロール間隔および交差角調整装置４により設定させる。これらはハウジング７にて支えられる。
【０００７】
図４に示すように管は任意のロール回転角度で端面から成形され、偏肉防止のため管を例えば図４（ａ）に管のＡの位置から１回目の成形を開始する初期状態と、図４（ｂ）に終了状態を示すように、２回目の成形開始図４（ｃ）において管を成形方向の後方からみて反時計回りに９０°回転させ、孔型ロールを成形開始の初期状態である１回目の加工までの回転角度に戻してから、図４（ｄ）に示す２回目の終了状態まで管のＢの位置から管端まで成形を行い、図５（ａ）で同様に更に９０°回転させ（図４（ａ）の初期状態から１８０°回転）、図５（ｂ）に示す３回目の終了状態まで管のＣの位置から管端まで成形を行い、図５（ｃ）で更に９０°回転させ（図４（ａ）の初期状態から２７０°回転）、図５（ｄ）に示す４回目の終了状態まで管のＤの位置から管端まで成形を行うことが好ましい。これによりテーパー管が偏肉、表面疵の発生なく製造できる。図２（ａ）（ｂ）に成形初期、および図３（ａ）（ｂ）に成形後期の立面図および平面図のロール位置状態を示す。
【０００８】
螺旋状の孔径でなく、ロール軸に対して孔径の変化する孔型がロール軸に対して直角に位置するロール（溝形状が１段）の場合には、ロールを軸方向に移動させる手段である駆動及び回転位置決め用モータ３と、ロールを傾斜させる手段であるロール間隔および交差角調整装置４は不要である。
本発明は、特に長いテーパー管を製造する場合にロール径の小さいロールにて製造する場合に効力を発揮する。
【０００９】
【実施例】
図１に示す本発明例の装置を用いて、強度３００MPa で外径φ６０．０mm、板厚ｔ＝１．６mmの素管を成形した場合の肉厚および成形状況を評価した。
本発明例としてはロール外径Ｄr ３００mm、螺旋ピッチＷp ８０mmとしてφ６０からφ３０までに孔型径を変化させた螺旋状の孔型ロールを用いた。成形速度ｖは１m/s とし、繰り返しロール回転成形角度θ＝９０［度］とし、８回繰り返し１８００mmのφ３０〜φ６０のテーパー鋼管を成形した。
図６に示すように縮径側の管肉厚は２．３mm程度と増肉するが、管外面寸法は精度良く、容易に長尺のテーパー管が製造可能である。
【００１０】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明はテーパー形状の金属管においてコンパクトな設備で長尺管の製造を可能する金属管の製造装置を提供するものとして、工業上有益な効果をもたらし得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）本発明の実施例を示す製造装置の側面図。
（ｂ）本発明の実施例を示す製造装置の前面図。
【図２】孔型ロールとの関係を説明する図。
（ａ）初期状態の孔型ロールの関係を示す立面図。
（ｂ）初期状態の孔型ロールの関係を示す平面図。
【図３】図２と同じく孔型ロールとの関係を説明する図。
（ａ）後期状態の孔型ロールの関係を示す立面図。
（ｂ）後期状態の孔型ロールの関係を示す平面図。
【図４】本発明の装置による逐次絞り成形を説明する図。
（ａ）初期状態の絞り圧延開始を示す図。
（ｂ）初期状態の絞り圧延終了を示す図。
（ｃ）９０度回転した後の絞り圧延開始を示す図。
（ｄ）９０度回転した後の絞り圧延終了を示す図。
【図５】図４に引き続く本発明の装置による逐次絞り成形を説明する図。
（ａ）１８０度回転した後の絞り圧延開始を示す図。
（ｂ）１８０度回転した後の絞り圧延終了を示す図。
（ｃ）２７０度回転した後の絞り圧延開始を示す図。
（ｄ）２７０度回転した後の絞り圧延終了を示す図。
【図６】本発明により成形したテーパー鋼管の寸法を測定した結果を示した図。
【符号の説明】
１  孔型ロール
２  管円周方向回転装置
３  駆動＆回転位置決め用モータ
４  ロール間隔および交差角調整装置
５  軸方向位置調整装置
６  軸方向位置移動レール
７  ハウジング
【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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