JP2001205368A - 管端部加工工具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】一般の汎用機械に取り付け可能で、一工程で管
端のつば出し成形加工を行う管端部加工工具を提供す
る。 【解決手段】汎用機械の回転駆動部に連結するシャンク
と、該シャンクに係止されたフレームと、該フレームに
介装された１以上の管端拡開用ローラと、前記フレーム
内部で軸受を介して回転自在に保持されたマンドレルと
で構成した管端部加工工具であって、前記ローラの中間
部にくぼみ部を形成し、該くぼみ部以外のローラ両端外
周面を前記マンドレルのテーパ外周面に接するように配
置したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、管の管端部をロー
ラ工具を使用して拡開する折り曲げ成形によってフラン
ジを形成する、所謂、つば出し成形加工用管端部加工工
具に関し、特に１種類の特殊形状ローラとそのローラの
押圧機構を採用して構成された工具を汎用機械に取り付
け、一工程で管端部を管軸に対して直角に折り曲げてフ
ランジを形成するつば出し成形加工が可能な管端部加工
工具に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】流体輸送用や構造部材用等さまざまな分
野において配管が利用されており、それら配管のジョイ
ント用フランジ継手加工や熱交換器用管端部フレア加工
に従来からローラ工具が使用されている。特に管端部を
直角に折り曲げてのつば出し成形加工には、管端部の広
げ角を３０度〜１２０度にする初期フレア加工を第一工
程として行い、その後に管端部の広げ角を１８０度、つ
まり管軸に対して直角に拡開する第二工程を行う２段階
加工が行われていた。

【０００３】図２に従来のつば出し成形加工に関する作
業手順を示す。第一工程の初期フレア加工は、管１をク
ランプ治具２にて保持し、回転駆動部を備えた本体２３
ａの先端部に図２（ａ）に示すような円錐形状のフレー
ム２４ａを備え、そのフレーム２４ａの円錐面上に複数
個の転動ローラ２５ａを配設したフレア加工用ローラ工
具ヘッドを使用して行われる。また、第二工程の直角に
拡開する折り曲げ加工は、回転駆動部を備えた本体２３
ｂの先端部に図２（ｂ）に示すような円筒形状のフレー
ム２４ｂを備え、そのフレーム２４ｂの平端面上に複数
個の転動ローラ２５ｂを配設した直角折り曲げ加工用ロ
ーラ工具ヘッドを使用して行われ、これらの二工程で最
終的につば出し成形加工部２６を形成する。

【０００４】また、上述の二工程を自動化するために、
特に大口径鋼管のフランジ加工用として、２種類の加工
ヘッドを備えた油圧駆動式つば出し成形加工装置が開発
されている。２種類の加工ヘッドは、初期フレア加工用
として使用される小さい拡開角度を有する小径の円錐形
ローラを採用した１段加工ヘッドと、最終的直角折り曲
げ加工用として使用される直角の拡開角度を有する大径
の円錐形ローラを採用した２段加工ヘッドとで構成さ
れ、それぞれのヘッドを隣位させて１台の加工装置に配
置されている。この加工装置は、フレア加工と直角折り
曲げ加工の二工程を自動的に行うように、加工ヘッド切
換えシリンダにより前記２種類の加工ヘッドを切換えて
つば出し成形加工を行うものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来のつば出し成形加
工は、加工負荷を軽減して加工面の損傷や管端部のクラ
ック発生をなくすためフレア加工と直角折り曲げ加工の
二工程を２種類の工具あるいは加工ヘッドによって行っ
ており、安全性が良い加工法である。しかし、その反
面、工具や加工ヘッドの交換作業や時間が必要となり、
加工効率が悪いといった問題があった。さらに、二工程
を自動化にするためには、高価な大型の加工機となって
しまい、コストもかかり、しかも汎用性が低いといった
問題もあった。

【０００６】本発明は、上述した問題点に鑑みてなされ
たものであり、ボール盤や旋盤等一般の汎用機械に取り
付け可能で、加えて、一工程で直角折り曲げ加工である
管端のつば出し成形加工を行う管端部加工工具を提供す
ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、請求項１に記載の発明に係る管端部加工工具は、回
転駆動部に連結するシャンクと、該シャンクに係止され
たフレームと、該フレームに介装された１以上の管端拡
開用ローラと、前記フレーム内部で軸受を介して回転自
在に保持されたマンドレルとを備えた管端部加工工具で
あって、前記管端拡開用ローラの中間部に管端部を管軸
に対して直角に拡開するくぼみ部を形成し、該くぼみ部
以外のローラ両端外周面を前記マンドレルのテーパ外周
面に接するように構成したことを特徴とする。

【０００８】

【作用】請求項１の発明によれば、管端部拡開用として
特殊形状ローラの採用によりつば出し折り曲げ成形が一
工程で可能となり、しかも遊星ローラ方式を採用したロ
ーラによる管端拡開機構としたため、管端部をローリン
グすることによって徐々に塑性加工ができ、加工面の仕
上りを非常になめらかにすることが可能である。また、
本発明は加工の先端部に配置される工具であるため、ボ
ール盤や旋盤等の汎用機械に容易に取り付けられるよう
に構成されており、生産コストも安価となる。

【０００９】さらに、ローラが管から受ける押圧をマン
ドレルで受ける構成とし、しかもそのマンドレルがなめ
らかに回転するように軸受を配置しているため、ローラ
が管とスリップしないでなめらかに回転するようになっ
た。

【００１０】なお、管端拡開用ローラに形成したくぼみ
部の形状や寸法等は管寸法やつば出し部の寸法、さらに
工具自体の寸法の制約その他の要因との関連において決
定されるべきであり、種々の変形が可能であることは述
べるまでもない。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第一の実施形態に
ついて、図面を参照して説明する。図１は、本発明によ
る管端部加工工具を表す図であり、上半分が断面を表し
下半分が外観を表す全体正面図である。

【００１２】この管端部加工工具１０は、ボール盤等の
図示しない回転駆動機のスピンドル部に取り付ける丸棒
部材３ａを中心部に配置した大径円板状のシャンク３
と、該シャンク３の丸棒部材３ａと反対位置で、前記大
径円板状のシャンク外周縁部３ｂに六角穴付ボルト９に
より固定された円筒部と、該円筒部に続く先端部が断面
略台形形状をした円錐部とで構成された中空フレーム４
と、該フレーム４の斜面テーパ部に穿設されたローラ溝
部にフレーム外に脱落しないように介装された管端拡開
用ローラ５と、該管端拡開用ローラ５の両端部に形成し
たテーパ外周面５ａ、５ｂと前記中空フレーム４の内部
で接する案内テーパ面６ａと該案内テーパ面６ａに続く
後方（図面右側）に形成された段付き鍔部６ｂを備えた
マンドレル６と、該マンドレル６の鍔部を挟持するよう
に配置された針状スラストベアリング７ａ、７ｂと、前
記マンドレル６の内部に形成された環状溝部６ｃの内面
と前記シャンク３の円板部のフレーム４内部に突出させ
た突出部３ｃの外面との間に介装させたボールベアリン
グ８とで構成されている。

【００１３】なお、管端拡開用ローラ５は断面略台形の
円錐形状で、その中間部に略１２０度の角度をもった環
状のくぼみ部５ｃを形成している。このくぼみ部５ｃに
管１の端面部をあて、ローラの回転と押圧により徐々に
管端部を拡開する塑性加工を行う。ローラ本数としては
１本以上であれば、特に限定しないが、均等な加工負荷
や摩耗による寿命等を考慮すれば、マンドレル６の案内
テーパ面６ａ上に、１２０度おきに合計３本が放射状に
配置されるものが好ましい。また、ローラを貫通する支
軸と軸受を備えたものも安定した回転を得るために有効
である。

【００１４】この管端部加工工具１０の回転動作につい
て説明する。まず、シャンク３が回転駆動機により回転
する。フレーム４は、その円筒部でシャンク３に係止さ
れているため、シャンク３の回転にあわせて回転する。
ローラ５は、フレーム４のローラ溝部に介装されている
ため、フレーム４の回転につられて回転する。一方、マ
ンドレル６は、フレーム４の内部でボールベアリング８
と針状スラストベアリング７ａ、７ｂにより回転自在に
保持されている。ローラ５の両端部に形成されたテーパ
外周面とマンドレル６の案内テーパ面とを接触させて配
置してローラ５を転動させているため、ローラ５の回転
が回転自在に保持されているマンドレル６に伝達され
る。マンドレル６はボールベアリング８と針状スラスト
ベアリング７ａ、７ｂによりなめらかに回転し、ローラ
５の回転を補助する。

【００１５】つまり、ローラ５は自転しながらマンドレ
ル６のまわりを公転する遊星運動を行うため、ローラの
転動（ローリング）による理想的な塑性加工が可能とな
る構成としている。

【００１６】このように構成された管端部加工工具１０
における作動手順は次の通りである。

【００１７】つば出し成形加工を行う管１の管端部で、
つば出し成形加工部の折り曲げ長さ分を突出させてクラ
ンプ治具２にて管１をクランプする。管端部加工工具１
０のシャンク３の丸棒部３ａをボール盤等の回転駆動機
（図示無し）のスピンドル部に取り付けて回転可能とす
る。この状態で、シャンク３を回転するとシャンク３に
係止されたフレーム４、該フレーム４のローラ溝部に介
装されたローラ５、該ローラ５の外周面と接触している
マンドレル６が回転を始める。ここで、管端部加工工具
１０に送りを与えると、ローラ５のくぼみ部５ｃが管１
の管端部１ａに当接して管１の端面に沿って旋回しなが
らくぼみ部５ｃの形状に沿って該管端部１ａを外側へ徐
々に折り曲げる。

【００１８】一方、管端部１ａによってローラ５が押圧
されるが、該ローラ５に密接配置されているマンドレル
６にて支承されるため、ローラ５におけるつば出し成形
加工には影響が無く、管端部がクランプ治具２の端部に
当接し完全に直角に折り曲がるまで徐々に塑性加工を続
けることが可能となる。

【００１９】なお、マンドレル６は案内テーパ面６ａに
続く後方に段付き鍔部６ｂを備え、その両端面部を２個
の針状スラストベアリング７ａ、７ｂで挟持され、さら
に、ボールベアリング８によりシャンク３と独立してな
めらかに回転可能としているため、ローラ５もなめらか
に回転する。つまり、成形加工時にローラ５と管１がス
リップすることが無く、スリップ時に発生しやすい加工
面の損傷や管端部でのクラックの心配がまったくなくな
った。

【００２０】

【発明の効果】本発明の管端部加工工具によれば、特殊
形状の端面拡開用ローラを採用し、さらに、端面拡開用
ローラがつば出し成形加工時に受ける押圧をフレーム内
で軸受けを介して回転自在に構成したマンドレルが受
け、ローラがなめらかに回転し加工負荷を軽減するた
め、ローラと管がすべらず加工面の損傷や管端部でのク
ラックを発生させない構成としたため、たった１本の工
具で従来二工程で行っていたつば出し折り曲げ成形を一
工程で可能とし、加工効率が向上した。

【００２１】しかも、高価な大型の加工機を使用しなく
ても汎用機械に取り付けて使用するだけで、ある程度の
サイズまで加工可能としたため汎用性を保ちながら生産
コストも安価におさえることが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態に係る管端部加工工具の半断面全体
正面図である。

【図２】従来のつば出し成形加工に関する作業手順を示
し、図２（ａ）は第一工程の初期フレア加工状態を表
し、図２（ｂ）は第二工程の最終つば出し成形加工状態
を表す。

【符号の説明】

３ シャンク ４ フレーム ５ ローラ ６ マンドレル ７ａ，７ｂ スラストベアリング ８ ボールベアリング

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転駆動部に連結するシャンクと、該シ
   ャンクに係止されたフレームと、該フレームに介装され
   た１以上の管端拡開用ローラと、前記フレーム内部で軸
   受を介して回転自在に保持されたマンドレルとを備えた
   管端部加工工具であって、前記管端拡開用ローラの中間
   部に管端部を管軸に対して直角に拡開するくぼみ部を形
   成し、該くぼみ部以外のローラ両端外周面を前記マンド
   レルのテーパ外周面に接するように構成したことを特徴
   とする管端部加工工具。