JP2005046870A - 金属管の加工装置及び加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、金属管の縮径部の結晶組織が熱などの影響を受けて変質するのを防止するとともに、金属管の縮径部の強度や耐食性を低下させることなく、また加工時の縦痕を防止し、さらに溶接による方法に比べ加工工程を簡略化することができ、製造コストを抑えることができる金属管の加工装置及び加工方法を提供することにある。
【解決手段】
駆動部と、前記駆動部に取り付けられ移動するテーパリングと、前記移動するテーパリングのテーパ部に押されて内側に移動する複数に分割された分割型と、前記分割型を外側に移動する方向に付勢する弾性体を有する金属管の端部の縮径加工装置において、金属管を回転させる回転装置を備えたことを特徴とする金属管の加工装置とした。
【選択図】図６

Description

本発明は、金属管の端部に縮径された縮径部を有する金属管で縮径部を一体で成形する金属管の加工方法に関する。

金属管の端部が、縮径された縮径部を有する金属管の例として、図１の（ａ）に示すような水栓器具に用いるスパウト１００がある。
このスパウト１００は、金属管を所定の形状に加工した基体部材１０１と、予め切削加工等で成形された吐水口部材１０２と水栓器具の本体に挿入する挿入部材１０３で構成され、吐水口部材１０２、挿入部材１０３はそれぞれ基体部材１０１と電気抵抗溶接法によって接合されている。

基体部材１０１と挿入部材１０３とを電気抵抗溶接法によって接合する方法は、図１の（ｂ）に示すように、基体部材１０１の端部１０１ａと挿入部材１０３の端部１０３ａとを突き合わせて配置する。そして、基体部材１０１と挿入部材１０３に電極を取着し、電源から大電流を流して突合せ部の電気抵抗による発熱で突合せ部を溶融させ接合するものであり、基体部材１０１と吐水口部材１０２の溶接も同様の方法で接合する（例えば、特許文献１を参照のこと。）。

他の従来技術として金属管の端部を一体で縮径する加工方法を図２に示す。図２の（ｂ）は、図２の（ａ）で示したこの方法のＡ−Ａ断面視である。
この方法は、図２の（ｂ）に示した内部が円弧状に形成された分割型１２１と分割型１２１を径方向に開閉させるためのテーパーリング１２２を設けた加工装置を用いて金属管の端部を絞り込むものである。

この方法では、図３に示すように分割型１２１の中に金属管を挿入した後、テーパーリング１２２を下降させると、テーパーリング１２２の内周に設けたテーパー部１２２ａが分割型１２１の外周に設けたテーパー部１２１ａと当接し分割型１２１を閉じる方向に移動させ、分割型１２１が金属管を絞り込み、テーパーリング１２２を上昇させると分割型１２１が開くものである（例えば、非特許文献１を参照のこと。）。
特許第２６２６８９８号公報 「パイプ加工法」日刊工業社、昭和５７年９月３０日発行、Ｐ５４

電気抵抗溶接による接合方法では、加熱時、接合部の温度の立ち上がりや立ち下がりが遅いため、接合部分以外の広い部分が加熱される。これにより、接合部周辺の結晶組織が変質する場合があり、耐食性の低下や強度低下を引き起こすという問題がある。
また、吐水口部材１０２や挿入部材１０３を別体で製作したり、溶接前に接合部材の突き合せ作業や溶接時に接合部付近に発生するバリを除去する作業が増え、製作工程が長期化するといった問題がある。

図２に示した内部が円弧状に形成された分割型１２１（図２の（ｂ））と分割型１２１を径方向に開閉させるためのテーパーリング１２２を設けた加工装置を用いて金属管の端部を絞り込む方法では、図４の（ａ）に示すように、分割型１２１の内部先端１２１ａは最終の絞り形状に合わせた円弧状になっているため、図４の（ｂ）に示すように、その両端部１２１ｂが絞り込み開始とともに先に金属管１３０に食い込む。続いて、最終形状まで絞り込むので、分割型１２１に形成される隙間１２１ｃに金属管１３０の一部１３０ｄが侵入する。よって、最終的に図５のように、金属管１３０の縮径部１３０ａには、分割型１２１の食い込みや金属管１３０の侵入による縦痕１３０ｃが形成される。最終的に、縮径部１３０ａは仕上げ加工として切削加工を施すが、この仕上げ加工時に縦痕１３０ｃを除去するため加工時間が伸びることになる。

そこで、本発明は、このような従来技術に存在する問題に着目してなされたものである。その目的とするところは、金属管の縮径部の結晶組織が熱などの影響を受けて変質するのを防止するとともに、金属管の縮径部の強度や耐食性を低下させることなく、また加工時の縦痕を防止し、さらに溶接による方法に比べ加工工程を簡略化することができ、製造コストを抑えることができる金属管の加工装置及び加工方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明では、駆動部と、前記駆動部に取り付けられ移動するテーパリングと、前記移動するテーパリングのテーパ部に押されて内側に移動する複数に分割された分割型と、前記分割型を外側に移動する方向に付勢する弾性体を有する金属管の端部の縮径加工装置であって、金属管を回転させる回転装置を備えたことを特徴とする。

また、本発明の請求項２では、縮径加工する金属管を回転装置に取り付けて、駆動部により移動するテーパリングのテーパ部に押されて移動する複数に分割された分割型の内側に前記金属管の端部を予め設定された位置まで挿入して前記金属管をセッティングし、その後、前記駆動部により前記テーパリングを移動させ、前記分割型が前記テーパリングのテーパ部に押されて内側に移動することにより、前記分割型の先端加工部により前記金属管の端部を縮径させ、前記駆動部により前記テーパリングを基の位置まで移動させるため前記分割型に備えた弾性体により前記分割型が外側に移動させ、前記金属管の端部から前記分割型の加工部先端が離れるのと同時に前記回転装置により前記金属管を所定角度回転させるまでを加工サイクルとし、前記テーパリングを所定距離移動させて前記加工サイクルを繰り返し行い、前記金属管の端部を所定の形状に縮径加工することを特徴とする。

こうすることで、金属管の縮径部の結晶組織が熱などによって変質するのを防止することができ、強度や耐食性が良好な金属管を得ることができる。また、金属管の端部の縮径を一体で加工することでき、溶接による接合方法に比べ、部品点数の削減や加工工程の簡略化によって製造コストを低減することができる。

請求項３においては、前記分割型の加工部先端を平面形状とし、前記分割型の加工部先端全面が前記金属管に当接するまで縮径させるとともに、前記金属管の回転角度を、前記分割型の数をnとした場合、｛360／(2×n)｝度以下に設定したことを特徴とする。

こうすることで、分割型の金属管への食い込みや金属管の分割型への侵入により発生する縦痕跡を防止することができるとともに、分割型が金属管の外周部を全周に渡って万遍なく圧縮することができ、外径精度や真円度の高い縮径部を得ることができる。

請求項４においては、請求項２乃至請求項３に記載の金属管の加工方法により、金属管の一端または両端の縮径加工を行い水栓本体に接続してスパウトを形成したことを特徴とする。

こうすることで、溶接時に生じる熱による組織の変質がなくなることに伴い、強度や耐食性を劣化させることなく水栓器具等の通水部に使用することができる。また、縦痕等による表面の粗度も均一化され漏水を防止することもできる。

以上詳述したように、本発明によれば次のような優れた効果を得ることができる。
金属管の縮径部の結晶組織が熱などの影響を受けて変質するのを防止するとともに、金属管の縮径部の強度や耐食性を低下させることなく、また加工時の縦痕を防止し、さらに溶接による方法に比べ加工工程を簡略化することができ、製造コストを抑えることができるという効果がある。

以下、本発明の実施の形態を金属管Ｔの端部に異なる縮径形状の第一縮径部Ｔｃと第二縮径部Ｔｄとを有する金属管Ｔを例示し図面に基づき説明する。

まず、金属管の端部を縮径する加工装置について図６〜図８を用いて説明する。
図６に示すように、加工装置は、土台となるベース台１にポール２を介して固定プレート３が取り付けられている。固定プレート３上には金属管Tを縮径するための分割型５、分割型５を支持するのせ台４が設けられている。

図７に示すように、分割型５は８等分に分割され、４５度間隔で配置されている。分割型５の内側は金属管Ｔを縮径するための先端加工部とし、その部位には金属管Ｔの端部に異なる縮径形状の第一縮径部Ｔｃと第二縮径部Ｔｄとを有する金属管Ｔを縮径するための第一成形面５ａと第二成形面５ｂを設け何れもストレート状の平面に形成している。また、分割型５の外周側はテーパーリング１０側からのせ台４にかけて拡径したテーパー部５ｃが設けられている。

図６に示すように、のせ台４の上部には分割型５を開く方向（外側）へ付勢する弾性体である圧縮バネ１３が備えられている。分割型５の上方には、分割型５を内側に移動させるためのテーパーリング１０がリング固定ダイ９に取り付けられている。テーパーリング１０の内周は、分割型５側から金属管Tの挿入側にかけて内周が縮径するようにテーパー部１０ａが設けられている。

そして、リング固定ダイ９は接続ポール８、接続プレート７を介してベース台１に設けた駆動部である油圧シリンダー６と接続されている。これにより、油圧シリンダー６の駆動に連動してリング固定ダイ９に取り付けられたテーパーリング１０が上下動する。
リング固定ダイ９の上方には金属管Tを固定するとともに回転させるチャック回転装置１１が設けられ、チャック回転装置１１には、これを回転駆動させるための駆動装置１２が接続されている。

ここで、分割型５を開く手段としては、上記の弾性体の他にも油圧シリンダーや空圧シリンダーやモータなどを利用して分割型５を開く方向（外側）に移動させてもよい。また、リング固定ダイ９の駆動部としては、油圧シリンダー６の他に空圧シリンダーやモータを利用することも可能である。

次に、金属管Ｔを縮径する加工工程について説明する。
まず、図６に示すように金属管Ｔを固定するチャック回転装置１１に取り付けて、図９に示すように分割型５の内側に金属管Ｔを予め設定した位置まで挿入しセッティングする。

次に、油圧シリンダー６を駆動させることにより、接続ポール８及びリング固定ダイ９を介してテーパーリング１０が予め設定した距離の下降を始める（図１０）。テーパーリング１０の下降により、テーパーリング１０のテーパー部１０ａと分割型５のテーパー部５ｃが当接すると同時に分割型５は金属管Ｔ側へ移動を始め、図１１に示すように、分割型５の第一成形面５ａの全面が金属管Ｔと当接するまでテーパーリング１０を下降し分割型５を移動させて金属管Ｔを圧縮し縮径する。
図１１の（ｂ）に示すように、このとき、金属管Ｔにおいて、分割型５と分割型５の間には未成形部Ｔａが残存する。
また、このとき本実施例では、第二成形面５ｂによる金属管Ｔを圧縮して縮径加工は行われていない。

分割型５の第一成形面５ａの全面が金属管Ｔと当接するまで分割型５を移動させて金属管Ｔを圧縮し縮径した後、図１２に示すように、油圧シリンダー６によりテーパーリング１０を上昇させる。これによって、分割型５はテーパーリング１０からの拘束が徐々に解放され、それに伴い、圧縮バネ１３の付勢力により分割型５を外側へ移動させ分割型５が開いた状態になる。

分割型５が開いた状態になった後、図１３に示すように金属管Ｔを取り付けたチャック回転装置１１を２２．５度回転させる。
ここで、本実施例では、分割型５を８等分に分割しているため、分割型５は４５度（３６０度／８）間隔に配置されている。このため、分割型５の第一成形面５ａの全面が金属管Ｔに当接するまで移動すると、隣接する分割型５の間、すなわち２２．５度｛３６０度／（８×２）｝を中心にした位置に金属管Ｔの未成形部Ｔａが存在する（図１１の（ｂ）参照）。その未成形部Ｔａを縮径加工するため、金属管Ｔを２２．５度回転させる。

金属管Ｔの回転角度の設定は、例えば、分割型５を６等分に分割するような場合、分割型５は６０度（３６０度／６）間隔で配置される。前述と同様の方法で分割型５の第一成形面５ａの全面が金属管Ｔに当接するまで分割型５を移動させると３０度｛３６０／（６×２）｝を中心とした位置に金属管Ｔの未成形部Ｔａが存在するので、金属管Ｔを３０度回転させることになる。
よって、分割型５をｎ分割した場合、金属管Ｔの回転角度は｛３６０／（ｎ×２）｝とすることが好ましい。

図１４に示すように、金属管Ｔを取り付けたチャック回転装置１１を所定の角度（２２．５度）回転させた後、再度、油圧シリンダー６によりテーパーリング１０を下降させて前述と同様に、分割型５の第一成形面５ａの全面が金属管Ｔに当接するまで移動させ、金属管Ｔの未成形部Ｔａ部を圧縮し縮径する。このとき、図１４の（ｂ）に示すように、分割型５と分割型５の間にはこの工程における未成形部Ｔｂが残存する。その後は、再び油圧シリンダー６によりテーパーリング１０を移動させ分割型５を開き、金属管Ｔを回転させるといった工程を金属管Ｔの端部が所定の縮径形状になるまで繰り返し行い、金属管Ｔの第一縮径部Ｔｃを形成する。

次に、金属管Ｔの第二縮径部Ｔｄの加工について説明する。
金属管Ｔの第一縮径部Ｔｃを縮径加工した後、再び油圧シリンダー６によりテーパーリング１０を図１２に示した位置からさらに所定距離だけ下降させる。（図１６）尚、図１５は、テーパーリング１０を所定距離下降させる過程で、分割型５の第一成形面５ａ及び第二成形面５ｂの一部が金属管Ｔに当接した状態を示した図である。

テーパーリング１０を図１２に示す状態から図１６に示す位置までの所定距離を下降させると、前述と同様、テーパーリング１０のテーパー部１０ａと分割型５のテーパー部５ｃが当接すると同時に分割型５は金属管Ｔ側へ移動を始め、分割型５の第二成形面５ｂの全面が金属管Ｔと当接して金属管Ｔを圧縮し縮径する。このときも第一縮径部Ｔｃと同様、分割型５と分割型５の間には、未成形部Ｔａが残存する。

その後は、油圧シリンダー６によりテーパーリング１０を基の状態まで上昇させると、分割型５はテーパーリング１０からの拘束が徐々に解放され、それに伴い、圧縮バネ１３の付勢力により分割型５を外側へ移動させ分割型５を開き、金属管Ｔを取り付けたチャック回転装置１１を２２．５度回転させるといった工程を金属管Ｔの端部が所定の縮径形状になるまで繰り返し行い、金属管Ｔの第二縮径部Ｔｄを形成する。

ここで、本実施例では、テーパーリング１０を下降させる所定距離を図１２の状態から図１６の状態まで下降した距離を示したが、金属管Ｔの第一縮径部Ｔｃ、第二縮径部Ｔｄの形状、位置関係などによって適宜変更されるものであって、本実施例に限定されるものではない。

このように、分割型５の第一成形面５ａ及び第２成形面５ｂをストレート状の平面にすることで、分割型５の金属管Ｔへの食い込みを防ぐことができ、その部位の強度劣化を防止することができる。
また、分割型５の第一成形面５ａの全面が金属管Ｔに当接するまで移動させ圧縮し縮径するので、分割型５の隙間への金属管Ｔの侵入を防ぐことができ、金属管Ｔの表面に縦痕が発生するのを防止できる。

さらに、金属管Ｔを分割型５の数に応じて回転（例えば、８等分に分割された分割型５の場合は２２．５度）させて分割型５を圧縮し縮径させたので、金属管Ｔの外周を万遍なく圧縮でき、外径精度や真円度の高い縮径部を得ることができる。

なお、本実施例では、１回目の繰り返しでは分割型５の第一成形面５ａのみで金属管Ｔが圧縮され第２成形面５ｂでは圧縮されないが、これに限定されるものではない。１回の繰り返しでの分割型５の型閉じ量は、第一成形面５ａの広さにより決まるため、第一成形面５ａと第二成形面５ｂの段差によっては、１回目の繰り返しから第一成形面５ａと第二成形面５ｂによる圧縮が同時に行われても問題はない。
また、金属管Tをチャック回転装置１１に取り付けて金属管Tを回転させる方法について説明したが、分割型５を載せるプレートを回転可能にし、分割型５を回転させても何ら問題はない。

このようにして第一縮径部Ｔｃと第二縮径部Ｔｄを縮径加工した金属管Ｔを図１７に示すように水栓本体５０に金属管Ｔの端部を挿入する。そして、水栓本体５０の所定の方向から第一縮径部Ｔｃに向けてビス５１を挿入し金属管Ｔと水栓本体５０を接続するとスパウトとしての機能を果たすことができる。

この場合、金属管Ｔは熱などによる組織の変質がないので、第一縮径部Ｔｃ、第二縮径部Ｔｄの強度や耐食性が低下するなどの問題はない。さらに、金属管Ｔを一体で加工したため、加工工程も簡略化でき製作費も低減できる水栓器具を提供することができる。

金属管の端部が縮径された縮径部を有する金属管の加工、例えば、水栓器具に使用されるスパウトなどの金属管の加工等に利用可能性がある。

従来の水栓器具に用いるスパウトを示す図 従来の金属管の加工工程を示す断面図 従来の金属管の加工工程を示す断面図 従来の分割型の断面拡大図 従来の縮径加工による金属管末を示す外観図 本発明における金属管の加工装置を示す図 本発明における分割型を示す図 図７のＣ−Ｃ線の断面図 本発明の加工における金属管の挿入状態を示す図 本発明における分割型を閉じる工程を示す図 本発明における分割型を閉じる状態を示した分割型の断面拡大図 本発明における分割型を開く工程を示す図 本発明における金属管の回転を示した図 本発明における金属管の加工状態を示した図 縮径部を２箇所設けた場合の中間加工工程示した図 縮径部を２箇所設けた場合の分割型を閉じた状態を示す図 本発明における水栓金具を示す図

符号の説明

１ ベース台
２ ポール
３ 固定プレート
４ のせ台
５ 分割型
６ 油圧シリンダー
７ 接続プレート
８ 接続ポール
９ リング固定ダイ
１０ テーパーリング
１１ チャック回転装置
１２ 駆動装置
５０ 水栓本体
Ｔ 金属管

Claims (4)

1. 駆動部と、前記駆動部に取り付けられ移動するテーパリングと、前記移動するテーパリングのテーパ部に押されて内側に移動する複数に分割された分割型と、前記分割型を外側に移動する方向に付勢する弾性体を有する金属管の端部の縮径加工装置であって、
   金属管を回転させる回転装置を備えたことを特徴とする金属管の加工装置。
2. 縮径加工する金属管を回転装置に取り付けて、
   駆動部により移動するテーパリングのテーパ部に押されて移動する複数に分割された分割型の内側に前記金属管の端部を予め設定された位置まで挿入して前記金属管をセッティングし、
   その後、前記駆動部により前記テーパリングを移動させ、
   前記分割型が前記テーパリングのテーパ部に押されて内側に移動することにより、
   前記分割型の先端加工部により前記金属管の端部を縮径させ、
   前記駆動部により前記テーパリングを基の位置まで移動させるため前記分割型に備えた弾性体により前記分割型が外側に移動させ、
   前記金属管の端部から前記分割型の加工部先端が離れるのと同時に前記回転装置により前記金属管を所定角度回転させるまで
   を加工サイクルとし、
   前記テーパリングを所定距離移動させて前記加工サイクルを繰り返し行い、
   前記金属管の端部を所定の形状に縮径加工することを特徴とする金属管の加工方法。
3. 前記分割型の加工部先端を平面形状とし、前記分割型の加工部先端全面が前記金属管に当接するまで縮径させるとともに、前記金属管の回転角度を、前記分割型の数をnとした場合、｛360／(2×n)｝度以下に設定したことを特徴とする請求項２記載の金属管の加工方法。
4. 請求項２乃至請求項３に記載の金属管の加工方法により、金属管の一端または両端の縮径加工を行い水栓本体に接続してスパウトを形成したことを特徴とする水栓器具。
   

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