JP2007000903A

JP2007000903A - テーパ鋼管の製造方法

Info

Publication number: JP2007000903A
Application number: JP2005184383A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kojima; 宏小島; Tokuomi Kurokawa; 得臣黒河; Shinobu Omi; 忍大見
Original assignee: Nihon Spindle Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Nihon Spindle Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2005-06-24
Filing date: 2005-06-24
Publication date: 2007-01-11

Abstract

【課題】外形に円弧状の段差を有するテーパ鋼管を１工程の絞り加工で製造することのできるテーパ鋼管の製造方法を提供すること。
【解決手段】鋼管の軸芯方向の移動量Ｚと、鋼管軸芯方向に対して直角方向に移動する絞りローラＲの移動量Ｘとを同期させながら、鋼管周面に前記絞りローラＲを当接して鋼管をテーパ加工するテーパ鋼管の製造方法において、加工中の適所で、絞りローラＲによる加工軌跡が円弧状となるように、鋼管の軸芯方向の移動量Ｚと、鋼管軸芯方向に対して直角方向に移動する絞りローラＲの移動量Ｘとを調整し、鋼管外形に円弧状の段差Ｅを設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、テーパ鋼管の製造方法に関し、特に、長尺の鋼管（パイプ）を加熱雰囲気下でテーパ鋼管に塑性加工するに際し、外形に円弧状の段差を設けることのできる、テーパ鋼管の製造方法に関する。

従来の、長尺の鋼管（パイプ）をテーパ鋼管に加工するテーパ鋼管加工機の概略を図４に示す。
このテーパ鋼管の製造に用いるテーパ鋼管加工機１は、長尺のパイプ素材Ｗを加熱雰囲気下でテーパ鋼管に塑性加工するもので、架体４上に載置する牽引力付加側回転機構台２と、架体５上に載置する回転駆動力付加側機構台３と両架体４、５間に配設する絞り加工装置Ｓと加熱装置Ｈからなり、牽引力付加側回転機構台２、回転駆動力付加側機構台３は、それぞれ走行駆動手段２ａ、３ａを配設し、架体４、５上を軸方向に移行可能に構成する。走行駆動手段２ａ、３ａの構成は特に限定されるものではないが、サーボモータや油圧モータ等によって回転するピニオンを、両架体４、５上に敷設したラックに噛み合わせて牽引力付加側回転機構台２、回転駆動力付加側機構台３を移行させるように構成することが好ましい。

回転駆動力付加側機構台３には軸回転手段３ｂを配設し、パイプ素材Ｗを回転駆動させる。牽引力付加側回転機構台２には、同期駆動制御機構（図示せず）によって回動手段を設けてもよいが、ベアリングなどによって回動自在に支持し、単に従動するように構成することが好ましい。

上記構成のテーパ鋼管加工機１を用いて行う、テーパ鋼管の製造方法は、まず、パイプ素材Ｗのパイプ成形終端側をローダ機構（図示省略）や人手によって回転駆動力付加側機構台３の把持装置７に取り付ける。そして、走行駆動手段３ａによって回転駆動力付加側機構台３を牽引力付加側回転機構台２に移動させ、牽引力付加側回転機構台２側でパイプ素材Ｗのパイプ成形始端側を把持したとき、回転駆動力付加側機構台３の走行駆動手段３ａを停止し、軸回転手段３ｂによって高速にパイプ素材Ｗを回転させるとともに、牽引力付加側回転機構台２の走行駆動手段２ａによって図例左側に引張力を付与し鋼管を順次移送しながら絞り加工装置Ｓの絞りローラＲをパイプ素材Ｗの周面に当接し縮管（絞り加工）を開始する。

牽引力付加側回転機構台２を走行駆動手段２ａにより移行することによってパイプ素材Ｗを順次移送する際に、絞りローラＲによって加工されるパイプ素材Ｗに対して引張力を付与することができる。本発明者らの実験によると、パイプ素材Ｗの両端に走行駆動手段２ａによるＡ方向（図４（ｂ）参照）の引張力を約２０ｔ、走行駆動手段３ａによる引止力（Ｂ方向の引張力（図４（ｂ）参照））を約５ｔ付加させて絞り加工を行うことによって長尺の鋼管（パイプ）を加熱雰囲気下でテーパ鋼管に塑性加工する際に、１回の操作で良好な塑性加工を行うことができる。
なお、引張力や引止力は、パイプサイズや肉厚等の変更に対応して付加力が変わることはいうまでもない。

回転駆動力付加側機構台３の先端に配設した把持装置７が加熱装置Ｈを通過し、絞り加工装置Ｓの絞りローラＲによって、把持装置７に把持されたパイプ素材Ｗの把持装置７近傍まで絞り加工がなされたとき絞り加工は終了し（図４（ｂ）参照）、テーパ鋼管が製作される（例えば、特許文献１参照）。

そして、このテーパ鋼管加工機１によって加工されるテーパ鋼管は、段差をもたない形状に加工するもので、外形に円弧状の段差を有するような最終製品が必要な場合には、図５に示すように、塑性加工など適宜手段で製作したテーパ鋼管ＷＴと、開口部分に円弧状の段差Ｅをプレス加工など適宜手段で形成したストレート鋼管ＷＳとを、溶接によって接合し、円弧状の段差を有するテーパ鋼管ＳＰ’とする必要があった。

しかし、この場合には、テーパ鋼管ＷＴとストレート鋼管ＷＳとの接合に手数を有し、コスト高を招来するとともに、溶接不良や溶接部分の劣化等によって強度的な問題が発生する場合があるといった問題があった。
特開２００２−２９２４３３号公報

本発明は、上記従来のテーパ鋼管の製造方法の有する問題点に鑑み、外形に円弧状の段差を有するテーパ鋼管を１工程の絞り加工で製造することのできるテーパ鋼管の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のテーパ鋼管の製造方法は、鋼管の軸芯方向への移動量と、鋼管軸芯方向に対して直角方向に移動する絞りローラの移動量とを同期させながら、鋼管周面に前記絞りローラを当接して鋼管をテーパ加工するテーパ鋼管の製造方法において、加工中の適所で、絞りローラによる加工軌跡が円弧状となるように、鋼管の軸芯方向への移動量と、鋼管軸芯方向に対して直角方向に移動する絞りローラの移動量とを調整し、鋼管外形に円弧状の段差を設けることを特徴とする。

この場合において、鋼管の軸芯方向への移動量を一定とし、鋼管軸芯方向に対して直角方向に移動する絞りローラの移動量を徐々に大きくすることによって、絞りローラによる加工軌跡を円弧状となるようにすることができる。

本発明のテーパ鋼管の製造方法によれば、絞りローラによる加工軌跡が円弧状となるように、鋼管の軸芯方向への移動量と、鋼管軸芯方向に対して直角方向に移動する絞りローラの移動量とを調整することによって、外形に円弧状の段差を容易に成形することのできるテーパ鋼管の製造方法を提供することができる。

また、鋼管の軸芯方向への移動量を一定とし、鋼管軸芯方向に対して直角方向に移動する絞りローラの移動量を徐々に大きくすることによって、絞りローラによる加工軌跡を円弧状となるようにするときは、数値制御付きのスピニングマシンで加工するに際し、絞りローラの送り込み速度の変更だけで、外形に円弧状の段差を容易に成形することのできるテーパ鋼管の製造方法を提供することができる。

以下、本発明のテーパ鋼管の製造方法の実施の形態を、図面に基づいて説明する。

図１〜２に、本発明のテーパ鋼管の製造方法の概略を示す。
このテーパ鋼管の製造方法に用いるテーパ鋼管加工機１は、従来例と同様で、その製造方法も、走行駆動手段２ａによって、図４に示すように、鋼管（「パイプ素材Ｗ」ともいう。）の左側（鋼管出側）に引張力を付与して鋼管を順次移送しながら絞り加工装置Ｓの絞りローラＲをパイプ素材Ｗの周面に当接し縮管（絞り加工）を開始するものである。

そして、本発明のテーパ鋼管の製造方法では、絞り加工装置Ｓの絞りローラＲでパイプ素材Ｗを縮管する加工中の適所で、絞りローラによる加工軌跡が円弧状となるように、鋼管の軸芯方向への移動量Ｚと、鋼管軸芯方向に対して直角方向に移動する絞りローラの移動量Ｘとを調整し、鋼管外形に円弧状の段差Ｅを形成するようにしている。

具体的には、鋼管の軸芯方向への移動量Ｚと、鋼管軸芯方向に対して直角方向に移動する絞りローラの移動量（押し込み量）Ｘとを、制御することによって行うようにし、図２に示すＩの範囲においては、ＺとＸの移動量を一定速度、例えば、
Ｘ＝（ａ／ｂ）・Ｚ［ｍｍ／ｍｉｎ］
ここで、（ａ／ｂ）は、テーパ率を表す定数である。
とすることによって、素材Ｗの外径をテーパＴ１に絞り、ついで、IIの範囲で、絞りローラＲによる加工軌跡が円弧状となるようにＸ、Ｚの移動量を制御するものである。
この移動量制御による円弧補正の方法は、特に限定されるものではないが、例えば、Ｘ、Ｚの移動量をともに変更させながら加工することによって、絞りローラＲの加工軌跡を円弧状とするほか、鋼管の軸芯方向への移動量Ｚは一定とし、鋼管軸芯方向に対して直角方向に移動する絞りローラの移動量Ｘのみを、
Ｘａ＝（ｒ^２−Ｚａ^２）^１／２
ここで、Ｘａは、鋼管の軸芯方向への移動位置Ｚａに対する絞りローラの移動位置を、ｒは、円弧補正のためにプログラム中に指定する半径を、それぞれ示す。
の関係を満たすように変化させることによって、絞りローラＲによる加工軌跡を円弧状とすることができる。
また、鋼管軸芯方向に対して直角方向に移動する絞りローラの移動量Ｘを一定とし、鋼管の軸芯方向への移動量Ｚのみを、
Ｚａ＝（ｒ^２−Ｘａ^２）^１／２
ここで、Ｚａは、絞りローラの移動位置Ｘａに対する鋼管の軸芯方向への移動位置を、ｒは、円弧補正のためにプログラム中に指定する半径を、それぞれ示す。
の関係を満たすようにすることによって、絞りローラＲによる加工軌跡を円弧状とすることもできる。
さらに、Ｘを時間に比例（又はＺを時間に反比例）して制御して絞りローラＲによる加工軌跡を２次曲線からなる円弧状としたり、Ｘを時間の２乗に比例（又はＺを時間の２乗に反比例）して制御して絞りローラＲによる加工軌跡を３次曲線からなる円弧状とすることもできる。

そして、外形に円弧状の段差Ｅが形成された後、IIIの範囲では、Ｉの範囲と同様に、ＺとＸの移動量を一定速度、例えば、
Ｘ＝（ａ’／ｂ’）・Ｚ［ｍｍ／ｍｉｎ］
ここで、（ａ’／ｂ’）は、テーパ率を表す定数である。
とすることによって、素材Ｗの外径をテーパＴ２に絞って加工を終了する。
この際、ａ’＝ａ、ｂ’＝ｂとすることによってＩの範囲のテーパＴ１と同様の角度を付けることができるほか、ａ’＞ａ（ｂ’＝ｂ）として、Ｉの範囲のテーパＴ１よりも勾配の大きなテーパＴ２とすることや、ａ’＜ａ（ｂ’＝ｂ）として、Ｉの範囲のテーパＴ１よりも勾配の小さなテーパＴ２とすることもできる。
なお、円弧状の段差ＥからテーパＴ２に繋がる円弧形状Ｅ’（図３参照）は、絞りローラＲが、素材Ｗと当接する部分の絞りローラＲの角部Ｒ１の円弧形状に形成される。

図３に、本発明のテーパ鋼管の製造方法によって成形される段付きのテーパ鋼管ＳＰを示し、前記実施例によって成形されるテーパ鋼管ＳＰを図３（ａ）に、加工開始直後から円弧補正を行って加工した例を図３（ｂ）に、それぞれ示す。

以上、本発明のテーパ鋼管の製造方法について、実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。

本発明のテーパ鋼管の製造方法は、加工途中に、鋼管の軸芯方向への移動量と、鋼管軸芯方向に対して直角方向に移動する絞りローラの移動量とを調整することによって、鋼管外形に円弧状の段差を設けることができるという特性を有していることから、新規の設備でテーパ鋼管の製造に用いることができるほか、例えば、既存のテーパ鋼管加工機においても制御機構のプログラム変更をすることによって用いることができる。

本発明のテーパ鋼管の製造方法における絞りローラの動きを示す一部切り欠き断面の正面図である。本発明のテーパ鋼管の製造方法における絞り方法を説明する一部切り欠き断面の正面図である。本発明のテーパ鋼管の製造方法によって成形される段付きのテーパ鋼管を示し、（ａ）は、加工途中に円弧補正をした例を、（ｂ）は、加工開始直後から円弧補正をした例をそれぞれ示す。テーパ鋼管の製造方法の概略図である。従来のテーパ鋼管の製造方法によって製造される円弧状の段差を有するテーパ鋼管の一部切り欠き断面の正面図である。

符号の説明

１テーパ鋼管加工機
Ｓ絞り加工装置
Ｒ絞りローラ
Ｗパイプ素材（鋼管）
Ｘ絞りローラの移動量
Ｚ鋼管の軸芯方向への移動量

Claims

鋼管の軸芯方向への移動量と、鋼管軸芯方向に対して直角方向に移動する絞りローラの移動量とを同期させながら、鋼管周面に前記絞りローラを当接して鋼管をテーパ加工するテーパ鋼管の製造方法において、加工中の適所で、絞りローラによる加工軌跡が円弧状となるように、鋼管の軸芯方向への移動量と、鋼管軸芯方向に対して直角方向に移動する絞りローラの移動量とを調整し、鋼管外形に円弧状の段差を設けることを特徴とするテーパ鋼管の製造方法。
鋼管の軸芯方向への移動量を一定とし、鋼管軸芯方向に対して直角方向に移動する絞りローラの移動量を徐々に大きくすることによって、絞りローラによる加工軌跡を円弧状となるようにしたことを特徴とする請求項１記載のテーパ鋼管の製造方法。