(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円周方向に関し複数組の凹部及び凸部をもつ異形管を円筒状の素管から製造する際、素管の円周方向に配置され、前記凹部の個数に相当する合計個数の隆起部をもち、隆起部間がロール底部となっている複数本の予備成形ロールを、或る予備成形ロールのロール底部と隣り合う予備成形ロールの隆起部との境にロール分割位置を設定して素管の円周方向に配置した予備成形スタンドで素管を予備成形して前記凹部に対応する凹部を素管につけた後、同様な隆起部をもち同様なロール分割位置で配置した複数本の仕上げ成形ロールを備えた仕上げ成形スタンドで目標形状に素管を仕上げ成形することを特徴とする異形管の製造方法。
【請求項２】
素管の管軸に直交する面に対して所定の螺旋角度でロール軸を傾斜させた予備成形ロール及び仕上げ成形ロールで素管を成形する請求項１記載の製造方法。
【請求項３】
素管に付ける凹部と同じ合計個数の隆起部がロール周面に形成され、隆起部の間がロール底部になっている複数本の予備成形ロールを、或る予備成形のロール底部と隣り合う予備成形の隆起部との境にロール分割位置を設定して狭い隙間で素管の円周方向に配置した予備成形スタンドと、同じ合計個数の隆起部がロール周面に形成され、隆起部の間がロール底部になっている複数本の仕上げ成形ロールを、或る仕上げ成形ロールのロール底部と隣り合う仕上げ成形ロールの隆起部との境にロール分割位置を設定して狭い間隙で素管の円周方向に沿って配置した仕上げ成形スタンドとを備えている異形管の製造装置。
【請求項４】
予備成形ロール及び仕上げ成形ロールのロール軸が素管の管軸に直交する面に対し所定の螺旋角度で傾斜している請求項３記載の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、円周方向に複数の凹凸部をつけた異形管を製造する方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
異形管は、形状に由来する意匠性や差別性を活用し、従来の円形パイプに代わる装飾用建材として使用されている。この種の異形管には、円周方向に複数の凹凸部を形成した異形管，管軸と平行な凹凸部を付けた異形管，管軸方向に関して螺旋状の凹凸部を形成した異形管等が知られている。
円周方向に複数の凹凸部をもつ異形管は、ダイスを用いた抽伸法やロール成形法等、従来から種々の方法で製造されている。ダイスで素管を抽伸する方法（特開昭６３−２４８５１５号公報）では、良好な断面形状の異形管が製造されるものの、寸法や異形管の形状に応じてダイスの変更が必要とされるため生産性が低い。
【０００３】
孔型ロールやフラットロールを組み合わせた圧延機で異形管を製造するロール成形法（特開昭５７−１４２７１５号公報）は生産性が高く、圧延機出側に設けたスパイラル状のガイドやダイスにより管軸方向に関して螺旋状のウネリを付けた複数の凹凸をもつ異形管も製造できる。しかし、成形ロール１の隙間Ｇに素管Ｍの材料を流入させて凸部を成形している（図１ａ）ため、素管Ｍを製造している造管ラインに組み込んだインライン成形に適用すると、未溶接部分で成形ロール１の隙間Ｇに材料が流入し、溶接部分が成形スタンドを通過しても、断面形状が崩れ、必要形状の凹凸が成形できないことがある（図１ｂ）。また、螺旋状模様をつける場合、ガイドやダイスが磨耗しやすいことも欠点である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
円周方向に複数の凹凸部をもつ異形管を生産性の高いロール成形法で製造する場合、未溶接部成形時の変形（図１ｂ）を考慮すると、素管Ｍの円周方向全長にわたって隙間Ｇが小さくなるロール配置が好ましい。そこで、円周方向に８組の凹凸部をつけた異形管の製造では、凹部に対応する突起をロール周面に付けた成形ロール１を使用し、成形ロール１を１８０度分割（図２ａ）又は９０度分割（図２ｂ）で素管Ｍの円周方向に２個又は４個配置している。
しかし、ロールギャップＤに比較して素管Ｍの直径が大きいため、ロールギャップＤに素管Ｍを挿入すると、成形ロール１の間に隙間Ｇが発生する。隙間Ｇは、１８０度分割（図３ａ）及び９０度分割（図３ｂ）で組み合わせた成形ロール１では、素管Ｍの変形量が最も多くなる凸部ｐの頂点ｔに当たる位置で発生する。そのため、隙間Ｇに材料が集中的に流れ込み、必要形状をもつ異形管の製造が困難になる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような問題を解消すべく案出されたものであり、狭い隙間で素管円周方向に配置した複数本の成形ロールを予備成形スタンド及び仕上げ成形スタンドで素管を成形することにより、断面形状の崩れを発生させることなく、対称性に優れた良好な断面形状をもつ異形管を製造することを目的とする。
【０００６】
本発明は、その目的を達成するため、円周方向に関し複数組の凹部及び凸部をもつ異形管を円筒状の素管から製造する際、素管の円周方向に配置され、前記凹部の個数に相当する合計個数の隆起部をもち、隆起部間がロール底部となっている複数本の予備成形ロールを、或る予備成形ロールのロール底部と隣り合う予備成形ロールの隆起部との境にロール分割位置を設定して素管の円周方向に配置した予備成形スタンドで素管を予備成形して前記凹部に対応する凹部を素管につけた後、同様な隆起部をもち同様なロール分割位置で配置した複数本の仕上げ成形ロールを備えた仕上げ成形スタンドで目標形状に素管を仕上げ成形することを特徴とする。
素管の管軸に直交する面に対して所定の螺旋角度でロール軸を傾斜させた予備成形ロール及び仕上げ成形ロールで素管を成形するとき、管軸方向に関して螺旋状のウネリを付けた異形管が製造される。
【０００７】
異形管製造装置は、少なくとも予備成形スタンド及び仕上げ成形スタンドをもつ多段配置の成形スタンドを備えている。予備成形スタンド及び仕上げ成形スタンドは、素管に付ける凹部と同じ合計個数の隆起部がロール周面に形成され、隆起部の間がロール底部になっている複数本の成形ロールを、或る成形のロール底部と隣り合う成形ロールの隆起部との境にロール分割位置を設定して狭い隙間で素管の円周方向に配置している。螺旋状のウネリを付けた異形管の製造用には、成形ロールのロール軸を素管の管軸に直交する面に対し所定の螺旋角度で傾斜させる。
【０００８】
【実施の形態】
本発明に従った異形管の製造には、複数の成形スタンドをタンデムに配置した装置が使用されるが、ここでは成形スタンドを２段配置した装置（図４）を例にとって説明する。
素管Ｍは、予備成形スタンド１０で予備成形された後、仕上げ成形スタンド２０で目標形状の異形管Ｐに成形される。予備成形スタンド１０と仕上げ成形スタンド２０との間には、更に第３，第４の成形スタンドを配置しても良い。
予備成形スタンド１０は、各ロール間の隙間Ｇが非常に狭くなる配置で４本の予備成形ロール１１〜１４を組み合わせている（図５ａ）。予備成形ロール１１〜１４の周面には、目標異形管Ｐの周面にある凹数に相当する数（図５の場合には８個）の隆起部１１ｐ〜１４ｐが形成されている。各予備成形ロール１１〜１４の分割位置は、予備成形ロール１１，１２のロール底部１１ｂ，１２ｂと隣り合う予備成形ロール１３，１４の隆起部１３ｐ，１４ｐとの境に設定されている。
【０００９】
仕上げ成形スタンド２０も、同様に狭い隙間Ｇで４本の仕上げ成形ロール２１〜２４を配置している（図５ｂ）。成形ロール２１〜２４の周面にも、目標異形管Ｐの周面にある凹数に相当する数の隆起部２１ｐ〜２４ｐが形成されている。各成形ロール２１〜２４の分割位置は、予備成形スタンド１０と同様に仕上げ成形ロール２１，２２のロール底部２１ｂ，２２ｂと隣り合う仕上げ成形ロール２３，２４の隆起部２３ｐ，２３ｐとの境に設定されている。
予備成形スタンド１０，仕上げ成形スタンド２０共に、同様なロール支持機構３０（図６）で各ロール１１〜１４，２１〜２４を回転支持する。このロール支持機構３０は、各ロール１１〜１４，２１〜２４のロール軸３１を回転可能に支持するロールチョック３２を備えている。ロールチョック３２は、各ロール１１〜１４，２１〜２４に対応して素管Ｍの円周方向に４組配置されており、素管Ｍの中心に向けて移動可能になっている。ロールチョック３２の移動量を圧下スクリュー３３で調節することにより、素管Ｍの圧下量が設定される。
【００１０】
このように予備成形ロール１１〜１４を組み合わせた予備成形スタンド１０に素管Ｍを通過させると、異形管Ｐの凸部ｐに当たる部分がロール底部１１ｂ〜１４ｂで予備成形され、凹部に当たる部分が隆起部１１ｐ〜１４ｐで予備成形される。予備成形スタンド１０から仕上げ成形スタンド２０に素管Ｍが送られると、ロール底部１１ｂ〜１４ｂで予備成形された部分が仕上げ成形ロール２１〜２４のロール底部２１ｂ〜２４ｂで仕上げ成形されて凸部ｐになり、隆起部１１ｐ〜１４ｐで予備成形された部分が仕上げ成形ロール２１〜２４の隆起部２１ｐ〜２４ｐで成形されて凹部ｂになる。
予備成形及び仕上げ成形の何れにおいても、予備成形ロール１１〜１４、仕上げ成形ロール２１〜２４の間に隙間Ｇが発生する。しかし、素管Ｍの変形量が最も多い凸部ｐの頂点ｔ（図３）で各ロール１１〜１４，２１〜２４が分割されておらず、しかも各段で素管Ｍの圧下量を少なくできる多段成形のため隙間Ｇを狭くできる。したがって、隙間Ｇへの材料流入が抑えられ、形状精度の良好な異形管Ｐ（図７）が製造される。
【００１１】
この方法は、通常の造管ラインに組み込んで異形管Ｐを製造するインライン成形でも有効である。すなわち、各スタンド１０，２０の圧下量が少なく、且つ各ロール１１〜１４，２１〜２４の隙間Ｇが狭いことから、予備成形スタンド１０で板端部ｅが重なり合っても高低差の小さな８組の凹凸が素管Ｍにつけられる（図８）。素管Ｍの未溶接部分では、凹凸部の形成により素管Ｍの変形方向が凹凸部に定まるため、素管Ｍの溶接部分が予備成形スタンド１０に達しても素管Ｍの円周方向に８組の凹凸部が形成されることになる。形成された凹凸部は、仕上げ成形スタンド２０でそれぞれ凹部ｂ及び凸部ｐに仕上げ成形される。
管軸方向に平行な凹凸を付けた異形管Ｐでは、素管Ｍの管軸に直交する方向と平行にロール軸３１を保持したロール支持機構３０（図６）が使用される。このロール支持機構３０に代え、管軸方向に所定の螺旋角度θでロール軸４５を傾斜支持するロール支持機構４０（図９）を使用するとき、管軸方向に沿って螺旋状にうねった凹凸のある異形管Ｐが製造される。
【００１２】
ロール支持機構４０は、ロール収容空間４１を素管Ｍの管軸方向に対し螺旋角度θで、ロール軸孔４２を素管Ｍの管軸に直交する方向に対し螺旋角度θで傾斜させたロールチョック４３を備えている。ロール１１〜１４，２１〜２４とロールチョック４３の間にカラー４４を介在させ、カラー４４によりロール１１〜１４，２１〜２４を位置決めする。ロール１１〜１４，２１〜２４のロール軸４５をロールチョック４３で支持することにより、素管Ｍに対してロール１１〜１４，２１〜２４が螺旋角度θで押し付けられ、螺旋角度θで凸部ｐ及び凹部ｂがうねった異形管Ｐが製造される。なお、ロール支持機構４０を造管ラインに組み込んで異形管Ｐをインライン成形する場合には、素管Ｍの円周方向に予備成形スタンド１０，仕上げ成形スタンド２０を回転させる。
【００１３】
以上は、８組の凹凸部を付けた異形管Ｐの製造を説明したが、本発明はこれに拘束されるものではなく、複数の凹凸部が円周方向にある異形管Ｐに対して同様に適用される。螺旋角度θは，過度に大きくとるとロール１１〜１４，２１〜２４の回転や素管Ｍ又は異形管Ｐの走行に支障をきたすため，４５度以下に設定することが好ましい。また、各成形スタンド１０，２０とも、４本のロール１１〜１４，２１〜２４に代え、３本又は５本以上の成形ロールを組み込むことができる。
【００１４】
【実施例１】
板厚１．６ｍｍの鋼帯ＳＴＫＭ１３Ｂからロールフォーミング法で外径５４ｍｍの素管Ｍを製造し、同じ造管ラインに配置された成形装置（図４）に送り込んだ。各スタンド１０，２０では、成形ロール１１，１２及び２１，２２のロール底部１１ｂ，１２ｂと隣り合う成形ロール１３，１４及び２３，２４の隆起部１３ｐ，１４ｐ及び２３ｐ，２４ｐとの境にロール分割位置を設定し、全体で８個の隆起部１１ｐ〜１４ｐ，２１ｐ〜２４ｐをもつロール１１〜１４，２１〜２４を使用した。素管Ｍの円周方向に等間隔で凹凸部を形成するため、ロール１１、１２及び２１，２４の素管Ｍに対する開き角度α（図５ａ）を１２０度に設定した。
【００１５】
予備成形スタンド１０の成形ロール１１〜１４の圧下量を１．５ｍｍ，仕上げ成形スタンド２０の成形ロール２１〜２４の圧下量を２ｍｍに設定し、７０ｍ／分の速度で送られてくる素管Ｍに凹凸を付けた。成形ロール１１〜１４，２１〜２４の回転は、素管Ｍとの摺擦による従動回転とした。
成形された異形管Ｐの形状を測定したところ、深さ３ｍｍの凹凸が円周方向に８組付けられた外径５０．８ｍｍの異形管であり、凹凸の対称性も良好であった。
【００１６】
【実施例２】
螺旋角度θ＝５度で成形ロール１１〜１４，２１〜２４をロールチョック４３（図９）に取り付け、予備成形スタンド１０及び仕上げ成形スタンド２０を回転させながら素管Ｍを成形する以外は、実施例１と同じ条件下で異形管Ｐを製造した。得られた異形管Ｐは、螺旋角度５度，深さ３ｍｍの凹凸が円周方向に８組付けられた外径５０．８ｍｍの異形管であり、凹凸の対称性も良好であった。
【００１７】
【比較例】
素管Ｍの円周方向に関して９０度分割した４本の成形ロール１（図２ｂ）を用いて素管Ｍを成形する以外は，実施例１と同じ条件下で異形管Ｐを製造した。この場合、４本の成形ロール１が９０度分割であるため、素管Ｐの未溶接部分がロール底部２の中央にロール分割位置が取られた。この場合には、素管Ｐの未溶接部分が仕上げ成形スタンド２０を通過するとき、素管Ｍの変形量が最も多い凸部ｐの頂点ｔにロール分割位置があるため、隙間Ｇに流入する材料が多く（図３ｂ）、素管Ｍの形状が崩れた。形状の崩れは、素管Ｍの溶接部分がスタンド１０，２０を通過した後でも続いた。その結果、良好な断面形状をもつ異形管Ｐを製造できなかった。
【００１８】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明においては、目標異形管の凹凸個数と同じ個数の凹部を素管の円周方向に予備成形した後、成形ロールのロール底部と隣り合う成形ロールのロール隆起部との境にロール分割位置を設定した成形ロールで凹部を圧下する仕上げ成形を行っている。しかも、成形スタンドを多段配置しているため、各段の圧下量を小さくできることから各ロールの隙間を狭くできる。この方法によるとき、予備成形で付けた凹部により素管の変形方向が規制されるため断面形状が大きく崩れることなく、対称性の高い複数の凹凸部を円周方向につけた異形管が高生産性で製造される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  ８組の凹凸を付けた異形管を製造する際に使用される従来の成形ロール組合せ（ａ）及び従来法で異形管をインライン製造する場合に生じがちな不良な断面形状（ｂ）
【図２】  従来の１８０度分割（ａ）又は９０度分割（ｂ）した成形ロールの配置
【図３】  従来のロール配置で異形管Ｐを製造した場合に形状崩れが生じることを示した説明図
【図４】  本発明に従った製造装置の概略側面図
【図５】  予備成形スタンド（ａ）及び仕上げ成形スタンド（ｂ）の成形ロールを素管の管軸方向から見た概略図
【図６】  素管の中心に対して成形ロールを前進及び後退可能にするロール支持機構の概略図
【図７】  良好な断面形状をもつ異形管が製造されることを示す説明図
【図８】  板端部が重なり合った素管の断面形状
【図９】  管軸方向に関して螺旋状になった凹凸部をつけた異形管の製造に使用されるロール支持機構
【符号の説明】
１０：予備成形スタンド    ２０：仕上げ成形スタンド    １１〜１４，２１〜２４：成形ロール    １１p〜１４p，２１〜２４p：成形ロールに付けた隆起部
１１ｂ〜１４ｂ，２１ｂ〜２４ｂ：隆起部間のロール底部
Ｍ：素管    Ｐ：異形管    ｐ：凸部    ｂ：凹部    θ：螺旋角度    Ｄ：ロールギャップ
【図１】
0004066404.tif 000002
【図２】
0004066404.tif 000003
【図３】
0004066404.tif 000004
【図４】
0004066404.tif 000005
【図５】
0004066404.tif 000006
【図６】
0004066404.tif 000007
【図７】
0004066404.tif 000008
【図８】
0004066404.tif 000009
【図９】
0004066404.tif 000010