(57)【要約】【課題】  簡易な構成でパイプに膨出部または溝部を成形するパイプ加工装置を提供する。【解決手段】  支持体１に、駆動手段に接続する駆動回転軸２によって回転する駆動成形部３を設置する。また、押圧手段となる押圧機構１４を備えた従動成形部５を設置する。加工するパイプを駆動成形部３に挿入して、駆動手段で駆動成形部３を回転させる。パイプは、押圧機構１４で従動成形部５を駆動成形部３に押圧していくことで、膨出部または溝部が成形される。【選択図】      図１
2007021547.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周方向に延在する膨出部または溝部をパイプに成形するためのパイプ加工装置であって、
駆動側回転軸および従動側支軸と、
これら各軸を略平行に配置するとともに、各軸の一端部を側方に延出させ、かつ少なくとも前記駆動側回転軸を回転自在に支持する支持体と、
前記駆動側回転軸の延出部に設けられた駆動成形部と、
前記従動側支軸の延出部に設けられた従動成形部と、
前記駆動側回転軸および前記従動側支軸を相対移動させることにより、前記駆動成形部と従動成形部との間の間隔を変える押圧手段と、
前記駆動側回転軸を回転駆動する駆動手段とを備え、
前記従動側支軸は、少なくとも前記従動成形部が回転自在となっており、
前記駆動成形部または従動成形部の一方にパイプを嵌め込み、これら各成形部が協働して当該パイプに膨出部または溝部を成形する構成のパイプ加工装置。
【請求項２】
前記駆動成形部および従動成形部は、一方が周方向に延在する成形用凸部を有し、他方が周方向に延在する成形用凹部を有することを特徴とする請求項１のパイプ加工装置。
【請求項３】
前記駆動成形部は、前記駆動側回転軸の延出部に一体形成されており、
前記駆動側回転軸とともに前記支持体から着脱自在であることを特徴とする請求項１または２のパイプ加工装置。
【請求項４】
前記従動成形部は、前記従動側支軸とは別の部品として構成され、前記従動側支軸の延出部に着脱自在となっていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のパイプ加工装置。
【請求項５】
前記押圧手段は、前記駆動側回転軸に対して前記従動側支軸を移動させる構成であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のパイプ加工装置。
【請求項６】
前記駆動成形部及び従動成形部によって挟持される曲げ形状のパイプの回転軌道から、当該パイプと干渉する障害物を排除したことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のパイプ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、金属製のパイプに、周方向の膨出部や溝部を成形するためのパイプ加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、金属製のパイプに、図１１（ａ）に示すような膨出部を成形する方法として、型枠を用いたバルジ加工法が知られている。バルジ加工法によれば、膨出部に対応する溝を内面に形成した型枠をあらかじめ製作しておき、この型枠内に加工対象となる金属パイプを配置する。そして、金属パイプの中空部内にオイル等のプレス媒体を注入して圧力をかけることで、型枠に形成した溝部分に対応する金属パイプの一部分が押し出され、膨出部が形成される。
また、バルジ加工法以外にも、パイプの端末に膨出部を成形する場合は、プレス機器や専用のパイプ端末加工機器などが適用されることもある。
【０００３】
特許文献１には、金属パイプに周方向の溝部を成形するパイプ溝入れ工具が開示されている。加工対象となるパイプは、一対の受けローラと溝入れローラとの間に挟まれた状態で回転駆動され、そして溝入れローラの周面に形成した環状突起が押し付けられることで、その押圧力で周溝が形成される。
【特許文献１】特開２０００−２１０７２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したバルジ加工法は、パイプの外径や加工すべき膨出部の形状に合わせた型枠が必要であるため、設備コストが高価格となり、しかも作業工程も多く煩雑であった。
また、図１２に示すような種々の曲げ形状をしたパイプの端部付近に膨出部を成形する場合、膨出部を成形した後に、プレス機器による曲げ成形が行われていた。これは、膨出部の成形時にパイプの曲げ部分がプレス機器と干渉してしまうためである。しかし、先に膨出部を成形した場合は、膨出部が潰れないための逃し部がプレス機器の型に必要となる。このため、プレス型の成形作業が複雑になり大きな手間がかかっていた。
一方、特許文献１に開示されたパイプ溝入れ工具は、溝入れローラを回転するパイプの外周面に押し付けるだけの作用をもって、やや強引にパイプに溝を形成するため、加工精度はまったく期待することができなかった。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、簡易な構成で設備コストが安く、高精度な膨出部や溝部を簡単な操作で成形することができるパイプ加工装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は、周方向に延在する膨出部または溝部をパイプに成形するためのパイプ加工装置であって、駆動側回転軸および従動側支軸と、これら各軸を略平行に配置するとともに、各軸の一端部を側方に延出させ、かつ少なくとも駆動側回転軸を回転自在に支持する支持体と、駆動側回転軸の延出部に設けられた駆動成形部と、従動側支軸の延出部に設けられた従動成形部と、駆動側回転軸および従動側支軸を相対移動させることにより、駆動成形部と従動成形部との間の間隔を変える押圧手段と、駆動側回転軸を回転駆動する駆動手段とを備え、従動側支軸は、少なくとも従動成形部が回転自在となっており、駆動成形部または従動成形部の一方にパイプを嵌め込み、これら各成形部が協働して当該パイプに膨出部または溝部を成形する構成としたことを特徴とする。
【０００７】
かかる構成のパイプ加工装置によれば、パイプの外径や加工すべき膨出部の形状に合わせた型枠を製作する必要なく、簡易な構成で設備コストが安価である。しかも、駆動成形部または従動成形部の一方にパイプを嵌め込み、駆動側回転軸を回転駆動するとともに、駆動成形部と従動成形部との間でパイプを押圧するだけの簡単な操作で、高精度な膨出部や溝部を成形することができる。
【０００８】
ここで、パイプに膨出部や溝部を形成するために、駆動成形部および従動成形部には、その一方に周方向に延在する成形用凸部を形成するとともに、他方には周方向に延在する成形用凹部を形成しておくことが好ましい。
【０００９】
駆動成形部は、駆動側回転軸の延出部に一体形成されており、駆動側回転軸とともに支持体から着脱自在であることが好ましい。また、従動成形部は、従動側支軸とは別の部品として構成され、従動側支軸の延出部に着脱自在となっていることが好ましい。
駆動成形部と駆動側回転軸を一体形成することにより、駆動手段からの回転駆動力を駆動成形部へ確実に伝達することができる。
また、駆動成形部を駆動側回転軸とともに支持体から着脱自在とするとともに、従動成形部を従動側支軸から着脱自在とすることで、各種形状寸法の膨出部や溝部の成形に適した複数の駆動成形部と従動成形部を用意し、適宜交換するだけで種々の膨出部や溝部を簡易に成形可能となる。
【００１０】
また、押圧手段は、駆動側回転軸に対して従動側支軸を移動させる構成とすることが好ましい。このようにすれば、駆動側回転軸を移動させることなく、当該駆動側回転軸に回転駆動力を伝えることができるので、その駆動力伝達機構が簡単になり、しかも確実に回転駆動力を伝えることが可能となる。
【００１１】
駆動成形部及び従動成形部によって挟持される曲げ形状をしたパイプの回転軌道から、当該パイプと干渉する障害物を排除した構成とすれば、曲げ形状をしたパイプに膨出部を形成することが可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように、本発明によれば、簡易な構成で設備コストが安く、高精度な膨出部や溝部を簡単な操作で成形することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１乃至図１０は、本発明の実施形態に係るパイプ加工装置を示す図であり、図１は、パイプ加工装置の全体構成を示す斜視図、図２は、パイプ加工装置の全体構成を示す側面図である。また、図３は、パイプ加工装置の各軸の先端部側を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面断面図、（ｃ）は（ａ）のＡ-Ａ線断面図である。
【００１４】
図１に示すように、本実施形態のパイプ加工装置は、支持体１と、駆動側回転軸２と、駆動成形部３と、従動側支軸４と、従動成形部５と、を備えている。
【００１５】
支持体１は、基盤１０および左右一対の支柱１１によって構成される。基盤１０は、例えば、作業台の縁部から突き出すようにして配設される。一対の支柱１１は、一定の間隔をあけて基盤１０の上面に起立するように設置してある。両支柱１１には、基端から任意の高さ位置まで切欠部１２が形成してある。この切欠部１２には、後述する押圧機構１４（押圧手段）が組み込まれる。なお、基盤１０の切欠部１２と対向する部位には、ねじ孔１３（図３（ａ）参照）が形成してある。
【００１６】
駆動側回転軸２および従動側支軸４は、上下に一定の間隔をあけて平行に配置され、一対の支柱１１によって回転自在に支持されている。駆動成形部３は駆動側回転軸２の一端部に一体形成してあり、また従動成形部５は従動側支軸４の一端部に装着されている。
【００１７】
押圧機構１４は、駆動側回転軸２および従動側支軸４を相対移動させることにより、駆動成形部３と従動成形部５との間の間隔を変える機能を有している。この押圧機構１４は、軸受ブロック１５、雄ねじ１６、および押圧用ハンドル１７で構成される。
軸受ブロック１５は、各支柱１１に形成した切欠部１２内にそれぞれ配置してあり、両側面が図３（ｃ）に示すごとく、支柱１１の内縁部と係合し、支柱１１に沿って上下方向に摺動自在となっている。
雄ねじ１６は、基盤１０に形成したねじ孔１３に螺合している。雄ねじ１６の上端は、軸受ブロック１５に当接している。
押圧用ハンドル１７は、雄ねじ１６の下端に装着してあり、この押圧用ハンドル１７を回転操作することにより、雄ねじ１６を介して軸受ブロック１５を押し上げることができる。
【００１８】
各軸受ブロック１５には、支軸用ベアリング１８が組み込んであり、従動側支軸４はこの支持用ベアリング１８によって回転自在に支持されている。また、図２に示すように、各支柱１１の上部には、回転軸用ベアリング１９が組み込んであり、駆動側回転軸２はこの回転軸用ベアリング１９によって回転自在に支持されている。
【００１９】
駆動側回転軸２の基端部付近には、一方の支柱１１を間に挟んで、着脱用リング２０と回転用リング２２とが装着してある。着脱用リング２０は、支柱１１の内側に位置しており、着脱用ねじ２１で駆動側回転軸２に固定してある。回転用リング２２は、支柱１１の外側に位置し、駆動用ハンドル２４（駆動手段）とともに固定ねじ２３をもって駆動側回転軸２に装着されている。これら着脱用リング２０と回転用リング２２により、駆動側回転軸２の軸方向の移動（抜け）が規制されている。
駆動用ハンドル２４は、駆動回転軸２を回転操作するための部品である。
【００２０】
図３（ｂ）に示すように、駆動側回転軸２の先端部２５は、支柱１１の側方に延出しており、この先端部２５（延出部）に駆動成形部３が一体形成してある。このように、駆動成形部３を駆動回転軸２に一体形成することで剛性が高まり、駆動用ハンドル２４の駆動力を、駆動側回転軸２を介して駆動成形部３へ確実に伝達することができる。
【００２１】
既述したように、従動側支軸４は、軸受ブロック１５に組み込まれた支軸用ベアリング１８によって回転自在に支持されている（図２参照）。
従動側支軸４の基端部付近には、一方の軸受ブロック１５を間に挟んで、着脱用リング４０と座金４２とが装着してある。着脱用リング４０は、軸受用ブロック１５の内側に位置しており、着脱用ねじ４１で従動側支軸４に固定してある。座金４２は、軸受用ブロック１５の外側に位置し、固定ねじ４３をもって従動側支軸４に装着されている。これら着脱用リング４０と座金４２により、従動側支軸４の軸方向の移動（抜け）が規制されている。
【００２２】
図３（ｂ）に示すように、従動側支軸４の先端部４４は、支柱１１の側方に延出しており、この先端部４４（延出部）に従動成形部５が別の部品として装着されている。従動成形部５は、中心軸に沿って装着孔が穿設してあり、従動側支軸４の先端部４４に外嵌した状態で、従動成形用ねじ５０をもって締結される構成となっている。従動側支軸４には、従動成形部５の装着端に段差４５が形成してあり、従動成形部５は、この段差４５と従動成形用ねじ５０との間で保持される。
従動成形部５を別の部品として従動側支軸４に着脱自在とすることで、各種の従動成形部５を用意しておき、一本の従動側支軸４に対し適宜選択して装着可能となる。
【００２３】
駆動成形部３には、所定の位置に周方向に延在する成形用凸部３０が形成してある。一方、従動成形部５には、周方向に延在する成形用凹部５１が形成してある。これら成形用凸部３０と成形用凹部５１は、加工対象であるパイプの周面に成形する膨出部に合わせての形状や寸法が設定される。
駆動成形部３および従動成形部５は、成形用凸部３０と成形用凹部５１とが上下に対向するように配置される。
【００２４】
図４は、パイプ加工装置による膨出部の成形工程を示す側面断面図であり、（ａ）は成形前の状態、（ｂ）は成形後の状態を示している。
図４（ａ）に示すように、まず、駆動成形部３にパイプＰを嵌め込む。このとき、従動成形部５と駆動成形部３との間には、パイプＰが挿入配置できる程度の隙間をあけておく。
駆動成形部３ｂにパイプＰを嵌め込んだ後、押圧用ハンドル１７を回して、徐々に軸受ブロック１５を上昇させるとともに、駆動用ハンドル２４を回して駆動成形部３を回転させる。軸受ブロック１５の上昇にともなって、従動成形部５が上方向（駆動成形部３に接近する方向）へ移動していく。この従動成形部５の移動により、駆動成形部３と従動成形部５との間にパイプＰが挟持され、その後は、駆動成形部３の回転にパイプＰと従動成形部５とが連れ回りするようになる。
この状態で、押圧用ハンドル１７を更に回して従動成形部５に押圧力を加えていくと、成形用凸部３０と成形用凹部５１との間でパイプＰがプレスされ、その周面に膨出部Ｂが成形される（図４（ｂ）参照）。
【００２５】
図５は、本実施形態に係るパイプ加工装置によりパイプに溝部を成形する場合の構成を示す側面断面図である。
上述した構成では、パイプの周面に膨出部を成形することができたが、本実施形態のパイプ加工装置によれば、簡単な部品交換をもって、パイプの周面に溝部を成形することもできる。
【００２６】
すなわち、パイプの周面に溝部を成形する場合は、成形用凹部３１が周面に形成された駆動成形部３と、成形用凸部５２が周面に形成された従動成形部５とを用いる。
本実施形態では、駆動成形部３を駆動側回転軸２と一体に形成してあるので、駆動成形部３は駆動側回転軸２といっしょに交換することになる。
駆動側回転軸２から着脱用ねじ２１と固定ねじ２３を取りはずせば（図２参照）、着脱用リング２０の固定状態が解除されるとともに、回転用リング２２および駆動用ハンドル２４が駆動側回転軸２からはずれる。これにより、駆動側回転軸２を回転軸用ベアリング１９から引き抜くことができるようになる。
続いて、逆の手順で成形用凹部３１が周面に形成された駆動成形部３を、回転軸用ベアリング１９に装着すればよい。
【００２７】
従動側成形部５は、従動用成形ねじ５０を外すことで、従動側支軸との固定が解除され、支持体１から抜き出すことができる。したがって、成形用凹部５１から成形用凸部５２へ簡単に交換することができる。
【００２８】
図６は、本実施形態に係るパイプ加工装置により曲げ形状のパイプに膨出部を成形する場合を示す側面断面図である。
図６に示すように、パイプ加工措置は、駆動成形部３と従動成形部５が支柱１１の側面から突き出るように設けられ、且つ、その側面には他の部材が延出していない。このため、膨出部及び溝部の成形時に、各成形部３、５によって曲げ形状のパイプ（図１２（ｂ）参照）が回転しても、他の部材に干渉することがない。したがって、パイプ加工装置は、棒状のパイプだけでなく、すでに曲げ形状に形成されたパイプでも、膨出部または溝部を成形することができる。
【００２９】
以上のように、本実施形態に係るパイプ加工装置は簡単な構造で安価に製作でき、しかも、簡単な操作で膨出部や溝部をパイプに成形できる。
なお、本発明のパイプ加工装置は、上述した一実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に示すような変形例や応用例をもって構成することも可能である。
【００３０】
図７に示すように、駆動側回転軸２と駆動成形部３は、別体に構成してもよい。駆動成形部３は、駆動側回転軸２の先端部２５に外嵌され、段差２６と駆動成形用ねじ３２との間で保持される。駆動成形部３を別体にすることで、その交換が容易となる。
一方、従動側支軸４と従動成形部５を、一体形成することもできる。
【００３１】
さて、図６に示したように、曲げ形状のパイプに膨出部または溝部を形成するような場合、回転に伴いパイプの重心位置が変化するため、駆動成形部３と従動成形部５との間の挟持点（支点）に触れが生じるおそれがある。パイプの回転が遅いときや、作業員が人手をもって支える等の対応をした場合はさほど問題とならないが、パイプの回転が速くなると、この振れの影響が無視し得なくなる。
【００３２】
その場合は、パイプ支持手段を設け、駆動成形部３と従動成形部５との間の挟持点とは別の位置でもパイプを支持する構成とすることが好ましい。
例えば、図８に示すように、弾力性を有するパイプ支持体３３、５３をパイプ支持手段として、各成形部３、５の先端部に設けることができる。パイプ支持体３３、５３によって、パイプは、駆動成形部３及び従動成形部５とは別の回転軸上の位置でも挟持され、支点が２箇所になる。このため、膨出部及び溝部の成形時に生じるパイプ自体の振れが抑えられ、曲げ形状のパイプでも精度の高い加工が可能となる。なお、パイプ支持手段は、図８に示した構成に限定されないことは勿論である。
【００３３】
図９（ａ）（ｂ）に示すように、駆動成形部３と従動成形部５には、複数の成形用凸部３０，５２や成形用凹部３１，５１を並べて形成してもよい。また、図９（ｃ）（ｄ）に示すように、成形用凸部３０と成形用凹部３１を並べて駆動成形部３に形成するとともに、対応する従動成形部５には、成形用凸部５２と成形用凹部５１を並べて形成することもできる。これに限らず、駆動成形部３と従動成形部５の周面には、パイプの周面に形成する膨出部や溝部の本数、形状、寸法等に対応して、任意に成形用凸部や成形用凹部を形成することが可能である。
【００３４】
駆動側回転軸２と従動側支軸４の配置を上下逆転し、上側に従動側支軸４を、下側に駆動側回転軸２を配置した構成としてもよい。押圧手段は、従動側支軸４を駆動側回転軸２に向けて押圧する構成に限定されず、駆動側回転軸２を従動側支軸４に向けて押圧する構成としてもよい。
【００３５】
図１０に示すように、モータ等の回転駆動装置６０によって駆動側回転軸２を回転駆動する構成とすることもできる。回転駆動装置６０は、スイッチ６１を入れるだけで駆動成形部３を自動的に回転駆動するので、作業性が格段に向上する。
【００３６】
さらに、油圧装置６２（例えば、油圧シリンダ）等の機器を用いて押圧手段を構成することもできる。ここで、回転駆動装置６０により駆動側回転軸２を自動回転させるとともに、フットスイッチ６３によって油圧装置６２をＯＮ／ＯＦＦできる構成にすれば、作業員はパイプの操作に両手を使うことができ、いっそう作業性が向上するとともに、パイプの加工精度を格段に上げることが可能となる。
また、本発明のパイプ加工装置は、回転駆動装置６０と油圧装置６２をマイコン制御した自動装置に構成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施形態に係るパイプ加工装置の全体構成を示す斜視図である。
【図２】同パイプ加工装置の全体構成を示す側面図である。
【図３】同パイプ加工装置の各軸の延出部側を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面断面図、（ｃ）は（ａ）のＡ-Ａ線断面図である。
【図４】同パイプ加工装置による膨出部の成形工程を示す側面断面図であり、（ａ）は成形前の状態、（ｂ）は成形後の状態を示している。
【図５】本実施形態に係るパイプ加工装置によりパイプに溝部を成形する場合の構成を示す側面断面図である。
【図６】本実施形態に係るパイプ加工装置により曲げ形状のパイプに膨出部を成形する場合を示す側面断面図である。
【図７】本発明のパイプ加工装置の変形例・応用例を示す側面断面図である。
【図８】本発明のパイプ加工装置の他の変形例・応用例を示す側面断面図である。
【図９】本発明のパイプ加工装置の更に他の変形例・応用例を示す側面図である。
【図１０】本発明のパイプ加工装置の更に他の変形例・応用例を示す概要図である。
【図１１】パイプの成形例を示す斜視図である。
【図１２】曲げ形状のパイプの成形例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３８】
１：支持体、２：駆動側回転軸、３：駆動成形部、４：従動側支軸、５従動成形部、
１０：基盤、１１：支柱、１２：切欠部、１３：雌ねじ部、
１４：押圧機構、１５：軸受ブロック、１６：雄ねじ、１７：押圧用ハンドル、
１８：支軸用ベアリング、１９：回転軸用ベアリング、
２０：着脱用リング（駆動側回転軸）、２１：着脱用ねじ（駆動側回転軸）、
２２：回転用リング、２３：固定ねじ（駆動側回転軸）、２４：駆動用ハンドル、
２５：先端部（駆動側回転軸）、２６：段差（駆動側回転軸）
３０：成形用凸部（駆動成形部）、３１：成形用凹部（駆動成形部）、
３２：駆動成形用ねじ、３３：パイプ支持体（駆動成形部）、
４０：着脱用リング（従動側支軸）、４１：着脱用ねじ（従動側支軸）、４２：座金、
４３：固定ねじ（従動側支軸）、４４：先端部（従動側支軸）、
４５：段差（従動側支軸）、
５０：従動成形用ねじ、５１：成形用凹部（従動成形部）、
５２：成形用凸部（従動成形部）、５３：パイプ支持体（従動成形部）
６０：回転駆動装置、６２：油圧装置、６３：フットスイッチ
【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】
2007021547.tif 000009
【図８】
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【図９】
2007021547.tif 000011
【図１０】
2007021547.tif 000012
【図１１】
2007021547.tif 000013
【図１２】
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