JP2007111756A

JP2007111756A - テーパー管の製造方法

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Publication number: JP2007111756A
Application number: JP2005307115A
Authority: JP
Inventors: Tadamichi Asao; 忠路浅尾; Hirohisa Seto; 宏久瀬戸; Kenji Moribe; 憲二森部
Original assignee: Nippon Steel and Sumikin Metal Products Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Metal Products Co Ltd
Priority date: 2005-10-21
Filing date: 2005-10-21
Publication date: 2007-05-10
Anticipated expiration: 2025-10-21
Also published as: JP4375620B2

Abstract

【課題】スピニング加工の際に「角張り」の発生を抑制することができるテーパー管の製造方法を提供する。
【解決手段】素管の外周に３個のロールからなる成形ローラー１を配置し、回転する素管Ｐ_０に対して成形ローラー１を管半径方向に進退移動させると共に、成形ローラー１と素管Ｐ_０とを管軸方向に相対移動させて得られる合成移動により、素管Ｐ_０に連続縮径加工を施すスピニング加工方法を用いるテーパー管の製造方法であって、上記成形ローラー１のロール取付角度がαであるときに、加工後の管のテーパー部の最小外径Ｒminと上記成形ローラーのロール外径Ｄが次の(1)式を満足するように、素管に連続縮径加工を施すことを特徴とする、テーパー管の製造方法。
（３cos²α＋１）^0.5／√３−cosα＜Ｒmin／Ｄ≦０．３・・・・(1)式
【選択図】図１

Description

本発明は、テーパー管をスピニング加工方法を用いて製造する方法に関する。

鋼管等の金属管は、照明柱等の建築物や機械装置の一部材として屋内外で広く使用されているが、意匠性や景観性の点などから、管の長さ方向の全部又は一部において外径が連続的に変化するテーパー管が用いられるようになってきている。

管の長さ方向の全長において外径が連続的に変化するテーパー管は、同一外径の円管をプレスとダイスによって絞り加工（冷間または熱間）することによって外径を徐々に絞って円錐台形状の管にするか、又は金属板を台形に裁断しその両側辺の間を線溶接することによって円錐台形状の管にすることによって製造されてきた。しかしながら、プレスとダイスによる絞り加工（冷間または熱間）で円錐台形状とすることができるのは短い円管だけであり、また、金属板を台形に裁断しその側辺を溶接して形成される円錐台形状の管は、台形に裁断するという工程だけでなく、これを溶接するという工程が必要となり、手間が掛かることからコスト高となるという問題点があった。

また、管の長さ方向の一部個所において外径が連続的に変化するテーパー管は、「段付き管」とも呼ばれ、プレスとダイスによる絞り加工（冷間または熱間）によって円錐台形状とした短管の片端部又は両端部に、その端部の外径と同一の外径を有する円管を円周溶接することによって、製造されてきた。しかしながら、これも、円周溶接するという工程が必要となることに加えて、部材数が多いためコスト高になるとともに、溶接部分が美観を損ねるという問題点があった。

これらの問題点を解決するため、鋼管等の金属管を素管とし、素管に絞り（縮径）加工を施す成形ローラーを素管の外周に２個又は３個配置し、成形ローラーと素管とを管軸方向に相対移動させると共に、回転する素管に対して成形ローラーを管半径方向に進退移動させるというスピニング加工を施すことにより、テーパー管を連続的に製造する方法が提案されている。

例えば、特許文献１には、次のとおり、スピニング加工によりテーパー管を製造する方法が開示されている。

まず、成形ローラーの回転中心軸を素管の中心軸に対して傾斜させ、肩部で絞り加工を行うようにするとともに素管を回転できるようにする。あるいは、別途、設置した回転駆動装置により回転させる。そして、素管を引張台車などにより管軸方向に水平に移動させるか、あるいは素管の一端を固定したまま成形ローラーを管軸方向に水平および管半径方向に移動させる。さらに、成形ローラーの前段階には加熱装置を設置するなどして素管を所定の成形温度まで加熱する。このように、加熱された素管が回転すると同時に引張力が付与された状態で成形ローラーにより熱間の連続縮径加工を施すことによって、テーパー管を連続的に製造することができる。

また、特許文献２には、スピニング加工によって管表面にスパイラル状の線状痕が形成される場合があるので、成形ローラーの後段階に押さえローラーを設け、この押さえローラーを駆動させて押さえローラーの外周面を管表面に押圧することで、スパイラル状の線状痕を消去する方法が開示されている。

特開２００２−２９２４３２号公報特開２００２−２９２４３３号公報

図１に、スピニング加工によりテーパー管を製造する際に使用されるスピニング加工機の一例（側面図）を示す。

スピニング加工機は、素管Ｐ_０の外周に管円周方向に等間隔をおき、かつ素管Ｐ_０の中心軸Ｌ_０に対して傾斜させて配置した複数個のロールからなる成形ローラー１と、この成形ローラー１の前段に設置された加熱装置２と、成形ローラー１の前段及び後段に設置され、素管Ｐ_０を管円周方向に回転可能にする非駆動ロールからなるサポートローラー３と、素管Ｐ_０の端部を把持する把持機構（図示せず）を介して素管Ｐ_０を水平方向に移動させる引張台車４を備えている。さらに、この例では成形ローラー１とサポートローラー３の間に、駆動ロールからなる押さえローラー５が設置されている。

ここで、成形ローラー１を構成するロールは、外径Ｄのディスク型の駆動ロールであり、モータ（図示せず）に接続されて駆動される。成形ローラーを構成する駆動ロールの回転中心軸線Ｌ_１は、素管Ｐ_０の回転中心軸線Ｌ_０に指向すると共に、中心軸線Ｌ_０に対して傾斜角αで管移動方向とは反対側に傾斜しており、これが、成形ローラーを構成する駆動ロールの取付角度αとなる。この傾斜によって、素管Ｐ_０を回転できるとともに、その肩部で絞り加工を行うことができる。なお、成形ローラー１によって素管Ｐ_０を回転する代わりに、成形ローラーの前段に配置されたサポートローラー３の一部を駆動ロールとすることによって、素管Ｐ_０を回転してもよい。したがって、必ずしも成形ローラー１によって素管Ｐ_０の回転がなされるとは限らない。また、押さえローラー５は、スピニング加工によって管表面にスパイラル状の線状痕が形成される場合に備えて設置されていて、スパイラル状の線状痕が目立つ場合には押さえローラー５を回転駆動させることによってスパイラル状の線状痕を消去することができる。したがって、押さえローラー５はスピニング加工機において、必ずしも設置されるとは限らない。

このスピニング加工機を用いて、円管からなる素管にスピニング加工を施すことによって、テーパー管を製造することができる。次に、成形ローラーを構成するロール数が３個のスピニング加工機を用いた場合の手順の一例を示す。

引張台車４によって外径Ｒ_０の素管Ｐ_０を図１の左方向に移動させつつ、加熱装置２で加熱された素管Ｐ_０に対して成形ローラー１の肩部で圧下するとともに、素管Ｐ_０の移動に対応させて成形ローラー１を素管Ｐ_０に対して漸次進出移動（縮径移動）させる。素管Ｐ_０は成形ローラー１の回転駆動により回転しており、引張台車４によって素管Ｐ_０に引張力が付与された状態で、成形ローラー１により熱間のスピニング加工が施される。このようにして、径が図１の右側に向かって漸次縮小するテーパー部を有するテーパー管を製造することができる。ここで、素管Ｐ₀の移動速度や成形ローラー１の進出移動速度等を調整することにより、テーパー率を例えば１／３５〜１／２００の範囲に変動させることができる。そのテーパー率を加工中一定に保持してもよいし、加工の途中で変更してもよい。なお、成形ローラーを構成する駆動ロールの取付角度αに格別の制約はない。１５〜４０°の範囲で取り付けるのが好ましい。最も望ましい取付角度αは、３０°近辺である。

このように、円管からなる素管にスピニング加工を施すことによって、溶接作業を施すことなく、種々の形状のテーパー管を安価に製造することができるようになった。

例えば、照明柱の先端部の灯具取り付け部（アダプター）には、管の長さ方向の一部個所において外径が連続的に変化するテーパー管、すなわち、段付き管が用いられるが、このような段付き管は円管からなる素管にスピニング加工を施すことによって、製造することができる。

図２は、アダプターに用いられる段付き管の一例である。この段付き管は、最大外径Ｒmaxから最小外径Ｒminまで徐々に変化する、管長さＬのテーパー部Ｐ_１と、その両側に連続する、外径がＲmaxで一定のストレート部Ｐ_１及び外径がＲminで一定のストレート部Ｐ_３からなる。照明柱の先端部のアダプターとして用いるときは、テーパー部の最大外径Ｒmax＝７５〜１２０ｍｍ、テーパー部の最小外径Ｒmin＝５５〜１００ｍｍ、管厚＝３．２〜６．０ｍｍ、テーパー部の管長さＬ＝２０〜４５ｍｍ程度とする。好ましくは、Ｒmax＝７５．０〜１００ｍｍ、Ｒmin＝５５〜８５ｍｍ、管厚＝４．２〜６．０ｍｍ、Ｌ＝２０〜３５ｍｍである。最も好ましいのは、テーパー部の最大外径Ｒmax＝６０．５〜９０ｍｍ、テーパー部の最小外径Ｒmin＝５５〜６０．５ｍｍ、管厚＝３．２〜６．０ｍｍ、テーパー部の管長さＬ＝２５〜３５ｍｍ程度である。

ところで、スピニング加工機において、素管Ｐ_０の外周に駆動ロールが等間隔をおいて傾斜配置される成形ローラー１のロール個数は、通常、２個又は３個であるが、それぞれ、次の問題点を有する。

成形ローラー１が２個ロールからなるスピニング加工機を用いると、ロールの外径を大きくすることができ、もって圧下量を大きくすることができるので、スピニング加工の処理速度を大きくすることができる。しかしながら、そのロールの位置の制御だけでは、加工後のテーパー部の外径を決定することができないだけでなく、スピニング加工の際に、いわゆる「角張り」が発生することによって、加工後のテーパー部の断面が円形にならないという問題があった。

これに対して、成形ローラー１が３個ロールからなるスピニング加工機を用いると、そのロールの位置の制御だけで加工後のテーパー部の外径を決定することができる。

ここで、成形ローラーは３個のロールから構成されるため、各ロールが互いに干渉しないようにする必要があり、そのため、ロールの外径には上限がある。すなわち、成形ローラーのロール取付角度がαであり、加工後の管のテーパー部の最小外径Ｒminであるときに、成形ローラー１を構成するディスク型ロールの外径Ｄは、次の(2)式を満足する必要がある。
（３cos²α＋１）^0.5／√３−cosα＜Ｒmin／Ｄ・・・・・・・・(2)式
この(2)式は、加工後の管のテーパー部の外径ｒ_０を、３個のロールの取付角度がαである成形ローラーでスピニング加工する際に、各ロールが互いに干渉することとなるロールの外径ｄ_０を求めることによって、導き出される。

以下に、成形ローラーのロール取付角度がαであるスピニング加工機を用いて、３個の外径ｄ_０のロールからなる成形ローラーによって外径ｒ_０の素管をスピニング加工する際に、各ロールが互いに干渉することとなるときのロールの外径ｄ_０を求める手順を説明する。

まず、３個のロールの取付角度α＝０°の場合について、すなわち、成形ローラーの３個のロールの回転中心軸Ｌ_１が素管の回転中心軸線Ｌ_０に対して傾斜していない場合について、素管Ｐを加工中の各ロールが互いに干渉しているときのロールの外径ｄ_０と素管の外径ｒ_０との関係を考える。

図３は、素管（外径ｒ_０）の描く円Ｏの周りに３個の同一外径のロール（外径ｄ_０）の描く円Ａ、Ｂ、Ｃが同一の平面Pl_Ａの上に配置されており、それぞれ、円ＯにＰ、Ｑ、Ｒで接している。３個のロールの描く円Ａ、Ｂ、Ｃの間には、それぞれ、平面Pl_１、Pl_２、Pl_３が図面とは垂直に示されている。素管の描く円の中心Ｏの周りに、各ロールの中心Ａ、Ｂ、Ｃを結ぶ正三角形△ＡＢＣが示されている。△ＡＢＣは正三角形であるから、∠ＢＡＣ＝６０°となる。また、素管の中心Ｏと、各ロールの中心Ａ、Ｂ、Ｃを結ぶ線分ＯＡ、ＯＢ、ＯＣの長さは、いずれも、（ｒ_０＋ｄ_０）／２となる。

そして、線分ＡＢの中間点をＨとし、円の中心Ａから平面Pl_２に対して垂直に引かれた垂直線が平面Pl_１と交わる点をＤとすると、△ＯＡＨ及び△ＯＤＡは互いに相似の直角三角形であるので、円Ａの中心角∠ＯＡＨをδ_０とすると、δ_０＝∠ＯＡＨ＝∠ＯＤＡ＝∠ＢＡＣ／２＝３０°となる。

よって、δ_０は、△ＯＡＨについて、次式の通りとなる。
cosδ_０＝ＡＨ／ＯＡ＝ｄ_０／（ｄ_０＋ｒ_０）＝√３／２・・・・・・・(3)式
また、δ_０は、△ＯＤＡについて、次式の通りとなる。
cosδ_０＝ＤＡ／ＯＤ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(4)式
したがって、△ＯＤＡを形成する各線分の長さの比は、次式の通りとなる。
ＯＡ：ＯＤ：ＤＡ＝１：２：√３・・・・・・・・・・・・・・・・(5)式
次に、この△ＯＤＡを角度αだけ傾斜させた場合に、△ＯＤＡを形成する各線分の長さの比がどのようになるか、検討する。

図４は、図３に示された△ＯＤＡの平面Pl_Ａを角度αだけ傾斜させた場合の平面Pl_ＡとPl_１の位置関係を示す。ここで、角度α傾斜後の中心角∠ＯＡＨをδ_αとすると、△ＯＤＡを形成する各線分の長さの比は、次式の通りとなる。
ＯＡ：ＯＤ：ＤＡ＝cos^-1α：（cos^-2α＋３）^0.5：√３・・・・・(6)式
したがって、角度αだけ傾斜させた場合のδ_αは、△ＯＤＡについて、次式の通りとなる。
cosδ_α＝ＤＡ／ＯＤ＝√３／（cos^-2α＋３）^0.5 ・・・・・(7)式
また、角度α傾斜後の素管の外径及びロールの外径を、それぞれ、ｒ_α及びｄ_αとすると、δ_αは、△ＯＡＨについて、次式の通りとなる。
cosδ_α＝ＯＨ／ＯＡ＝ｄ_α／（ｄ_α＋ｒ_α）・・・・・(8)式
そして、この成形ローラーの３個のロールにおいては、△ＯＤＡの平面Pl_Ａを角度α傾斜させるのは、素管の中心Ｏにおいてではなく素管とロールが接する点Ｐにおいてである。したがって、ロールの外径ｄ_αは傾斜しないときの外径ｄ_０と同じであるが、素管の外径ｒ_αはｒ_０cos^-1αとなるから、δ_αは△ＯＡＨについて、次式の通りとなる。
cosδ_α＝ＯＨ／ＯＡ＝ｄ_０／（ｄ_０＋ｒ_０cos^-1α）・・(9)式
したがって、(7)式と(9)式より、cosδ_αを消去すると、
ｄ_０／（ｄ_０＋ｒ_０cos^-1α）＝√３／（cos^-2α＋３）^0.5 ・・・・・(10)式
となる。

これを変形すると、次式が得られる。
ｒ_０／ｄ_０＝（３cos²α＋１）^0.5／√３−cosα ・・・・・(11)式
したがって、成形ローラーのロール取付角度がαであり、加工後の管のテーパー部の最小外径Ｒminであるときに、成形ローラー１を構成するディスク型ロール同士が干渉しないようにするためには、(7)式で示されるロール径よりも小さくする必要があるため、前記した通り、次の(2)式を満足する必要がある。
（３cos²α＋１）^0.5／√３−cosα＜Ｒmin／Ｄ・・・・・・・・(2)式
このように、ロールの外径を大きくすることによって、その圧下量を増加させ、もってスピニング加工の処理速度を大きくするには限界があった。さらに、３個ロールからなる成型ローラーは、２個ロールからなる成形ローラーほどではないものの、スピニング加工の際に、いわゆる「角張り」が発生することによって、加工後のテーパー部の断面が円形とならずに、５角形や８角形などの多角形となりやすいという問題があった。

図５に、スピニング加工中に角張りが発生して、加工後のテーパー部Ｐ_２の断面が８角形となったときの状態を示す。なお、「角張り」の発生の度合いは、スピニング加工後のテーパー部Ｐ_２の断面形状を測定して、スピニング加工後のテーパー部Ｐ_２の断面をｎ角の「多角形」と考え、その中心角θを測定することによって、評価することができる。以下、この中心角θを「角張り角度」という。

本発明は、スピニング加工によって素管に連続縮径加工を施して種々の形状のテーパー管を製造する際に、３個ロールからなる成型ローラーを有するスピニング加工機を用いる際の上記の問題の解決を図ったものであり、スピニング加工の処理速度を大きくすることができるとともに、スピニング加工の際に「角張り」の発生を抑制することができるテーパー管の製造方法を提供することを目的としている。

本発明者らは、上記の問題を解決するために、種々の検討と実験を行った結果、次の(a)〜(g)に示す知見を得た。

(a) ２個ロールの成形ローラーからなるスピニング加工機を用いると、成形位置ロールでの位置制御は不可能となる。したがって、ガイドを用いて加工することが必要となる。また、２個ロールの成形ローラーからなるスピニング加工機を用いてスピニング加工する際には、３個ロールの成形ローラーからなるスピニング加工機を用いるよりも「角張り」が発生しやすい。

したがって、２個ロールの成形ローラーからなるスピニング加工機を用いるよりも、３個ロールの成形ローラーからなるスピニング加工機を用いる方が、ガイドを用いなくてもよい点で好ましい。

(b) ３個ロールからなる成形ローラーを有するスピニング加工機のロール外径をそれ程大きくすることなく、その加工速度を大きくするためには、成形ローラーによる絞り量を大きくすればよい。

(c) 成形ローラーによる絞り量を大きくする方法としては、成形ローラーの回転数を上げるか、又は、素管の引張速度を上げることが考えられる。

(d) ３個ロールからなる成形ローラーを有するスピニング加工機によってスピニング加工する際に発生する「角張り」は、成形ローラーの回転数を上げたときと、素管の引張速度を上げたときのいずれにも起こり得る。したがって、成形ローラーの回転数の上限と素管の引張速度の上限を規定するだけでは、「角張り」の発生を抑制することはできない。

(e) また、３個のロールからなる成形ローラーのロール外径Ｄ、素管の外径Ｒ_０並びに管のテーパー部の最大外径Ｒmax及び最小外径Ｒminを種々に変動させてみたが、これらの数値の大小だけでは「角張り」の発生の有無を整理することはできない。

(f) ところが、３個のロールからなる成形ローラについて、ロール外径Ｄに対する加工後の管のテーパー部の最小外径Ｒminの比Ｒmin／Ｄの上限を０．３にしてスピニング加工を施すと、成形ローラーの回転数、素管の引張速度、ロール外径Ｄ、素管の外径Ｒ_０及び管のテーパー部の最大外径Ｒmax及び最小外径Ｒminにかかわらず、「角張り」の発生が抑制されることが、後述するとおり、実験によって判明した。

なお、３個ロールからなる成型ローラーであるため、ロールが互いに干渉しないようにするために(2)式をも満足する必要があることは前述したとおりである。したがって、成形ローラーのロール取付角度がαであるときに、加工後の管のテーパー部の最小外径Ｒminと上記成形ローラーのロール外径Ｄが次の(1)式を満足するように、スピニング加工をすればよい。
（３cos²α＋１）^0.5／√３−cosα＜Ｒmin／Ｄ≦０．３・・・・(1)式
ここで、たとえば、Ｒmax＝７５．０ｍｍ、Ｒmin＝６０．５ｍｍ、管厚＝４．２ｍｍ、Ｌ＝２５ｍｍのテーパー部を有する、照明柱の先端部のアダプターを、３個のロールの回転中心軸線Ｌ_１が素管Ｐ_０の回転中心軸線Ｌ_０に対して取付角度αで取り付けられたスピニング加工機を用いて加工するときの、上記(1)式の左辺の数値を例示する。
α＝０°のとき０．１５５、α＝３０°のとき０．１７５、α＝４５°のとき０．２０６、そして、α＝６０°のとき０．２６４となる。

したがって、「角張り」の発生の抑制の観点からは、取付角度αが小さいほど、ロール外径Ｄに対する管のテーパー部の最小外径Ｒminの比Ｒmin／Ｄの許容範囲が大きいことが分かる。

(g) なお、「角張り」の発生の度合いは、前述したとおり、スピニング加工後のテーパー部の断面をｎ角の「多角形」と考え、その中心角θ、すなわち、「角張り角度」を測定することによって、評価することができる。なお、「角張り」は、スピニング加工後のテーパー部の断面形状がｎ≧３６のとき、すなわち、角張り角度θ≦１０°のとき、ほぼ真円であるとして許容できる。

本発明は、上記の知見に基づきなされたもので、その要旨は下記の(1)及び(2)のテーパー管の製造方法にある。

(1) 素管の外周に３個のロールからなる成形ローラーを配置し、回転する素管に対して成形ローラーを管半径方向に進退移動させると共に、成形ローラーと素管とを管軸方向に相対移動させて得られる合成移動により、素管に連続縮径加工を施すスピニング加工方法を用いるテーパー管の製造方法であって、上記成形ローラーのロール取付角度がαであるときに、加工後の管のテーパー部の最小外径Ｒminと上記成形ローラーのロール外径Ｄが次の(1)式を満足するように、素管に連続縮径加工を施すことを特徴とするテーパー管の製造方法。
（３cos²α＋１）^0.5／√３−cosα＜Ｒmin／Ｄ≦０．３・・・・(1)式
(2) 成形ローラーの後段に押さえローラーを設け、成形ローラーにより管表面に形成されたスパイラル状の線状痕に押さえローラーの外周面を押圧することによって、スパイラル状の線状痕を消去することを特徴とする、上記(1)のテーパー管の製造方法。

(3) 上記(1)又は(2)のテーパー管の製造方法において、テーパー部の最大外径Ｒmax＝７５〜１２０ｍｍ、テーパー部の最小外径Ｒmin＝５５〜１００ｍｍ、管厚＝３．２〜６．０ｍｍ、テーパー部の管長さＬ＝１０〜４５ｍｍのテーパー管を製造することを特徴とするテーパー管の製造方法。

本発明に係るテーパー管の製造方法によれば、３個ロールからなる成型ローラーを有するスピニング加工機を用いて種々の形状のテーパー管を製造する際に、スピニング加工の処理速度を大きくしても「角張り」の発生を抑制することができる。

以下、本発明に係るテーパー管の製造方法を、具体的に説明する。

上述のとおり、図２は段付き管の一例である。この段付き管は、最大外径Ｒmaxから最小外径Ｒminまで徐々に変化する、管長さＬのテーパー部Ｐ_１と、その両側に連続する、外径がＲmaxで一定のストレート部Ｐ_１及び外径がＲminで一定のストレート部Ｐ_３からなる。ストレート部Ｐ_１は、加工せずにＲmaxの外径を有する素管ままでもよいし、あるいは、上述したスピニング加工機を用いて、成形ローラーにより素管をストレート加工して、外径Ｒmaxの円管に成形してもよい。ストレート部Ｐ_１に連続するテーパー部Ｐ_２は、成形ローラーを通常よりも大きく進出移動（縮径移動）させて勾配を変えることにより、テーパー加工することができる。このテーパー部Ｐ_２の勾配は、成形ローラーの進出移動速度（縮径速度）あるいは素管Ｐ_０の移動速度を調節することで、種々変化させることができる。このテーパー部Ｐ_２の外径をＲminになるまでテーパー加工した後は、ストレート加工に戻すことによって、テーパー部Ｐ_２に連続する外径Ｒminのストレート部Ｐ_３を連続成形することができる。

なお、成形ローラーにより管表面にスパイラル状の線状痕が形成されるときは、成形ローラーの後段に設けた押さえローラーのロールを駆動させ、そのロールの外周面を管表面に形成されたスパイラル状の線状痕に押圧することによって、スパイラル状の線状痕を消去することができる。

このように、段付き管をスピニング加工によって製造することができる。そして、前述した寸法のアダプターに用いられる段付き管をスピニング加工で製造する際の成形ローラーの回転数は、３００〜５５０ｒｐｍ程度であり、管の引張速度は６００〜９００ｍｍ／ｍｉｎ程度である。管の移動量でいうと、成形ローラー１回転当たり３．００〜９．００ｍｍである。また、成形絞り回数は、１パス成形でもよいが、４回程度の多パス成形を採用するのが好ましい。

また、アダプターは、このような形状のテーパー管に限定されることはなく、他の種々の形状のテーパー管を用いてもよい。また、本発明によって製造されるテーパー管は、アダプターに限らず、その他の用途にも適用できる。

なお、成形ローラー１が３個ロールからなるスピニング加工機を用いると、「角張り」が発生して、加工後のテーパー部の断面が円形とならずに、５角形や８角形などの多角形となってしまう場合があることは前述したとおりである。したがって、角張の発生を抑制するために、上記成形ローラーのロール取付角度がαであるときに、加工後の管のテーパー部の最小外径Ｒminと上記成形ローラーのロール外径Ｄが次の(1)式を満足するように、素管に連続縮径加工を施す必要がある。
（３cos²α＋１）^0.5／√３−cosα＜Ｒmin／Ｄ≦０．３・・・・(1)式
以下、実施例１及び２によって、上記(1)式を満足させて、素管に連続縮径加工を施すと、角張の発生が抑制できることを示す。次いで、実施例３によって、照明柱のアダプターに用いられる段付き管を製造する場合にも、上記(1)式を満足させて、素管に連続縮径加工を施すと、角張の発生が抑制できることを示す。

表１の実験番号Ａに示すとおり、テーパー部が、最大外径Ｒmax＝１６５．２ｍｍ、最小外径Ｒmin＝７５．０〜１４０．０ｍｍ、管厚＝４．２ｍｍの種々のテーパー管を、図１に示したスピニング加工機を用いて、成形ローラーの回転数３５０ｒｐｍかつ管の引張速度７００ｍｍ／ｍｉｎで、テーパー部を成形することによって製造した。このとき、スピニング加工機の成型ローラーの駆動ロールとして、外径Ｄが３５５ｍｍのものを用いた。そして、得られたテーパー管のテーパー部の断面の角張り角度θを測定した。

また、表１の実験番号Ｂに示すとおり、テーパー部が、最大外径Ｒmax＝１７７．８ｍｍ、最小外径Ｒmin＝７５．０〜１４５．５ｍｍ、管厚＝４．２ｍｍの種々のテーパー管を、図１に示したスピニング加工機を用いて、成形ローラーの回転数４５０ｒｐｍかつ管の引張速度７００ｍｍ／ｍｉｎで、テーパー部を成形することによって製造した。このとき、スピニング加工機の成型ローラーの駆動ロールとして、外径Ｄが３５５ｍｍのものを用いた。そして、得られたテーパー管のテーパー部の断面の角張り角度θを測定した。

図６は、実験番号Ａ及びＢについて、テーパー部の断面の測定された角張り角度θを、成形ローラのロール外径Ｄに対する加工後の管のテーパー部の最小外径Ｒminの比Ｒmin／Ｄで整理したものである。

成形ローラーの回転数及び管の引張速度の大小にかかわらず、Ｒmin／Ｄが０．３以下では角張り角度θは１０°以下に収まっているが、Ｒmin／Ｄが０．３を超えると、角張り角度θが急激に大きくなり、許容できる１０°を上回ることが分かる。

表２の実験番号Ｃに示すとおり、テーパー部が、最大外径Ｒmax＝１６５．２ｍｍ、最小外径Ｒmin＝６０．５〜１４０．０ｍｍ、管厚＝４．２ｍｍの種々のテーパー管を、図１に示したスピニング加工機を用いて、成形ローラーの回転数３５０ｒｐｍかつ管の引張速度７００ｍｍ／ｍｉｎで、テーパー部を成形することによって製造した。このとき、スピニング加工機の成型ローラーの駆動ロールとして、外径Ｄが２２５ｍｍのものを用いた。そして、得られたテーパー管のテーパー部の断面の角張り角度θを測定した。

また、表２の実験番号Ｄに示すとおり、テーパー部が、最大外径Ｒmax＝１７７．８ｍｍ、最小外径Ｒmin＝６０．５〜１４０．０ｍｍ、管厚＝４．２ｍｍの種々のテーパー管を、図１に示したスピニング加工機を用いて、成形ローラーの回転数４５０ｒｐｍかつ管の引張速度７００ｍｍ／ｍｉｎで、テーパー部を成形することによって製造した。このとき、スピニング加工機の成型ローラーの駆動ロールとして、外径Ｄが２２５ｍｍのものを用いた。そして、得られたテーパー管のテーパー部の断面の角張り角度θを測定した。

図７は、実験番号Ｃ及びＤについて、テーパー部の断面の測定された角張り角度θを、成形ローラのロール外径Ｄに対する加工後の管のテーパー部の最小外径Ｒminの比Ｒmin／Ｄで整理したものである。

テーパー部が、最大外径Ｒmax＝７５．０ｍｍ、最小外径Ｒmin＝６０．５ｍｍ、管厚＝４．２ｍｍの段付き管を、図１に示したスピニング加工機を用いて、表３の実験番号Ｅ〜Ｉに示す条件で成形ローラーのロール外径Ｄ及び回転数並びに管の引張速度を変化させて、テーパー部を成形することによって、Ｌ＝２５ｍｍのアダプターを製造した。そして、得られたアダプターのテーパー部の断面の角張り角度θを測定した。

図８は、実験番号Ｅ〜Ｉについて、テーパー部の断面の測定された角張り角度θを、成形ローラのロール外径Ｄに対する加工後の管のテーパー部の最小外径Ｒminの比Ｒmin／Ｄで整理したものである。

成形ローラーの回転数及び管の引張速度の大小にかかわらず、Ｒmin／Ｄが０．３以下では角張り角度θは１０°以下に収まっているが、Ｒmin／Ｄが０．３を超えると、得られたアダプターのテーパー部の断面の角張り角度θが急激に大きくなり、許容できる１０°を上回ることが分かる。

スピニング加工によりテーパー管を製造する際に使用されるスピニング加工機の一例（側面図）を示す。段付き管の一例である。素管Ｐ（外径ｒ_０）の周りに、３個の同一外径のロール（外径ｄ_０）が、それぞれ、Ｐ、Ｑ、Ｒで接するとともに、ロール同士も互いに接して配置されたものであることを示す。図３に示されたＰを中心として、平面Pl_Ａをロールの取付角度αだけ傾斜させた場合の平面Pl_ＡとPl_１の位置関係を示す。スピニング加工中に角張りが発生して、加工後のテーパー部Ｐ_２の断面が８角形となったときの状態を示す。実験番号Ａ及びＢについて、テーパー部の断面の測定された角張り角度θを、成形ローラーのロール外径Ｄに対する加工後の管のテーパー部の最小外径Ｒminの比Ｒmin／Ｄで整理したものである。実験番号Ｃ及びＤについて、テーパー部の断面の測定された角張り角度θを、成形ローラーのロール外径Ｄに対する加工後の管のテーパー部の最小外径Ｒminの比Ｒmin／Ｄで整理したものである。実験番号Ｅ〜Ｉについて、テーパー部の断面の測定された角張り角度θを、成形ローラーのロール外径Ｄに対する加工後の管のテーパー部の最小外径Ｒminの比Ｒmin／Ｄで整理したものである。

符号の説明

１成形ローラー
２加熱装置
３サポートローラー
４引張台車
５押さえローラー
Ｄ成形ローラーのロール外径
Ｌテーパー部の管長さ
Ｌ_０素管の回転中心軸線
Ｌ_１成形ローラーのロール回転中心軸線
Ｐ_０素管
Ｐ_１ストレート部
Ｐ_２テーパー部
Ｐ_３ストレート部
Ｒ_０素管の外径
Ｒmax テーパー部の最大外径
Ｒmin テーパー部の最小外径
α 成形ローラーのロール取付角度
θ 角張り角度

Claims

素管の外周に３個のロールからなる成形ローラーを配置し、回転する素管に対して成形ローラーを管半径方向に進退移動させると共に、成形ローラーと素管とを管軸方向に相対移動させて得られる合成移動により、素管に連続縮径加工を施すスピニング加工方法を用いるテーパー管の製造方法であって、上記成形ローラーのロール取付角度がαであるときに、加工後の管のテーパー部の最小外径Ｒminと上記成形ローラーのロール外径Ｄが次の(1)式を満足するように、素管に連続縮径加工を施すことを特徴とするテーパー管の製造方法。
（３cos²α＋１）^0.5／√３−cosα＜Ｒmin／Ｄ≦０．３・・・・(1)式
成形ローラーの後段に押さえローラーを設け、成形ローラーにより管表面に形成されたスパイラル状の線状痕に押さえローラーの外周面を押圧することによって、スパイラル状の線状痕を消去することを特徴とする、請求項１に記載のテーパー管の製造方法。
請求項１又は２のテーパー管の製造方法において、テーパー部の最大外径Ｒmax＝７５〜１２０ｍｍ、テーパー部の最小外径Ｒmin＝５５〜１００ｍｍ、管厚＝３．２〜６．０ｍｍ、テーパー部の管長さＬ＝１０〜４５ｍｍのテーパー管を製造することを特徴とするテーパー管の製造方法。