JP2008221324A - パイプ材把持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】構造を簡素化し、製作コストを削減することのできるパイプ材把持装置を提供すること。
【解決手段】パイプＷの管端の内面に当接してパイプＷを把持する内径把持体３と、外周面が前記内径把持体３の内面に形成した傾斜面と等しい角度で傾斜した内径ホルダ４と、前記内径把持体３を押圧する押圧部材７とからなり、内径把持体３を押圧部材７によって押圧することにより、内径把持体３を拡開してパイプＷを把持するようにしたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、パイプ材把持装置に関し、特に、長尺の鋼管（パイプ）をテーパー鋼管に加熱雰囲気下で塑性加工する際のパイプの端管を把持するためのパイプ材把持装置に関するものである。

従来の長尺の鋼管（パイプ）をテーパー鋼管に加熱雰囲気下で塑性加工する際のパイプの端管を把持するパイプ材把持装置を図５に示す。
このパイプ材把持装置５０Ａ、５０Ｂは、テンション側回転機構台Ｔ１と駆動側回転機構台Ｔ２（以下、単に「回転機構台Ｔ」という。）のそれぞれの主軸先端に配備され、モータＭ等の駆動手段により回転するマンドレル５４に被加工物であるパイプ素材Ｗを嵌め、マンドレル５４の先端に穿孔したピン挿入孔にパイプ素材Ｗに穿孔した孔をあわせてピン５１を挿入し、回転時にピン５１が抜け落ちるのを防止するためのピン抜け防止リング５２をボルト５３等の固定手段によって固定することによってパイプ素材Ｗを把持するものである。

把持されたパイプ素材Ｗは、同期駆動制御機構（図示せず）によって両回転機構台Ｔ１、Ｔ２を同一方向に駆動させ、テンション側回転機構台Ｔ１によってパイプ素材Ｗに張力を付与し、駆動側回転機構台Ｔ２は制動させながら図例左側（図５（ａ）参照）に移行する。
パイプ素材Ｗは、加熱装置Ｈ内のヒーターｈによって数百℃まで加熱され、周知の絞り加工装置Ｓに配備された絞りローラＲによって絞り加工を行い、テーパー鋼管が製作される（例えば、特許文献１参照）。

しかし、このパイプ材把持装置５０Ａ、５０Ｂは、連結ピンを挿入してマンドレル５４にパイプ素材Ｗを連結することから回転機構台Ｔにパイプ素材Ｗを取り付ける際に作業者が手作業で行う必要があり、パイプ素材Ｗの端部が加熱装置内を通り抜けて十分突き出たところでピン５１による結合操作が行われるためにパイプ素材Ｗの成形始端側において６００〜９００ｍｍもの加工不能箇所が発生するといった歩留まりの悪さとサイクルタイムが長時間になるほか、径の違うパイプ素材Ｗを加工する際の段取り替え時間に長時間を要するという問題があった。

この問題を解決するため、本発明者等が先に提案したパイプ材把持装置６０を図６〜図７に示す。

このパイプ材把持装置６０は、長尺の鋼管をテーパー鋼管に加熱雰囲気下で塑性加工するテーパー鋼管製造装置のテンション側回転機構台Ｔ１の主軸５（図６参照）先端にボルトＢ等の固着手段で取り付けるもので、有底筒状のケーシング６１と、該有底筒状のケーシング６１内に外径コレット６４、内径コレット６５を配備するとともに、油圧シリンダなどの押圧手段６の先端に連結され、外径コレット６４、内径コレット６５を押圧することによってパイプ素材Ｗを内周、外周両側から挟持する力を伝達する押圧部材７を主要構成要素としている。

前蓋６２の内周面とケーシング６１の底面中央に固定した軸６８にナット等の固着手段によって固定されているキャップ６３の外周面は、外径コレット６４、内径コレット６５の傾斜面と等しい角度で構成し、押圧手段６の押圧力によって外径コレット６４がパイプ外周から中心に向かって、また、内径コレット６５がパイプ中心から外周に向かって力が働き両コレット６４、６５間を狭め、パイプ素材Ｗを強固に挟持するように構成する。

ウェーブバネ等からなる弾性部材６６とスペーサ６７は、外径コレット６４の内側底面６４ａと内径コレット６５の外側底面６５ａ間に位置し、押圧手段６からの押圧力を内径コレット６５に伝達するものである。

上記構成において、その加工手順は駆動側回転機構台Ｔ２側のパイプ材把持装置６０にパイプ素材Ｗの先端（成形終端側端）を把持させておく。
そして、図５（ａ）に示す絞り加工装置Ｓの絞りローラＲを拡げておき、テンション側回転機構台Ｔ１側のパイプ材把持装置６０を絞り加工装置Ｓ内に挿入し、加熱装置Ｈ近傍に待機させておく。
次いで、パイプ素材Ｗの先端（成形始端側端）を、加熱装置Ｈ内に通過させ、加熱されたパイプ素材Ｗの先端（成形始端側端）をパイプ材把持装置６０の前蓋６２の内周面とキャップ６３の外周面との間に配備した外径コレット６４と内径コレット６５とのコレット間に進入させる。

パイプ素材Ｗの管端（先端）が、パイプ素材検知機構７０の検知部材７１に当接し、さらに進入し続けることによって付勢手段７３の付勢力に打ち勝ってプッシュロッド７２をパイプ材把持装置６０の内部に進行させる。
プッシュロッド７２が所定量進行することによってリミットスイッチ（図示しない）が作動し、その印可信号を受けて押圧手段６が図例右側に作動する。

押圧手段６の作動によって押圧部材７が図６において右側に進行し、ディスタンスカラー６９によってその間隔を規制されて連結される受圧部材７５もまた同様に右方向に移行する。

次いで、受圧部材７５の右方向の移行に伴い、該受圧部材７５に接する外径コレット６４が押圧され、外径コレット６４の先端も右方向に進行するとともに、外径コレット６４の内側底面６４ａと内径コレット６５の外側底面６５ａ間に配備された弾性部材６６とスペーサ６７を介して内径コレット６５も押圧されることによってその先端も図例右方向に進行する。

そして、内径コレット６５の先端がキャップ６３の外周面に当接して右方向に進行することができないように制限されるが、引き続き外径コレット６４が押圧されて右方向に進行することによって、外径コレット６４の先端が前蓋６２の内周面に接当し、くさび作用によって外径コレット６４が外周から中心に向かって、内径コレット６５が中心から外周に向かって力が働くことにより両コレット６４、６５の間隔が狭まりパイプ素材Ｗを強固に把持することができる（例えば、特許文献２参照）。

しかし、このパイプ材把持装置は、十分な把持力を有するものの、構造が複雑で製造コストが嵩むという問題があった。
特開２００２−１９２２２５号公報 特開２００５−１８６１６１号公報

本発明は、上記従来のパイプ材把持装置の有する問題点に鑑み、構造を簡素化し、製作コストを削減することのできるパイプ材把持装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のパイプ材把持装置は、パイプの管端の内面に当接してパイプを把持する内径把持体と、外周面が前記内径把持体の内面に形成した傾斜面と等しい角度で傾斜した内径ホルダと、前記内径把持体を押圧する押圧部材とからなり、内径把持体を押圧部材によって押圧することにより、内径把持体を拡開してパイプを把持するようにしたことを特徴とする。

この場合において、内径把持体及び内径ホルダの傾斜面を、主軸に連結する固定軸の軸芯方向に対して複数段に設けることができる。

さらにこれらの場合において、パイプの外周面を拘束する固定筒を配設することができる。

本発明のパイプ材把持装置によれば、パイプの管端の内面に当接してパイプを把持する内径把持体と、外周面が前記内径把持体の内面に形成した傾斜面と等しい角度で傾斜した内径ホルダと、前記内径把持体を押圧する押圧部材とからなり、内径把持体を押圧部材によって押圧することにより、内径把持体を拡開してパイプを把持するようにしたから、外径把持体が不要となり、構造を簡素化して製作コストを低減することのできるパイプ材把持装置を提供することができる。

また、内径把持体及び内径ホルダの傾斜面を、主軸に連結する固定軸の軸芯方向に複数段に設けるときは、内径把持体及び内径ホルダの傾斜角度を大きくすることができ、押圧手段による押圧距離を低減することができるとともに、内径把持体のパイプ内面との当接面を広くすることができ、十分な把持力を確保することができる。

また、パイプの外周面を拘束する固定筒を配設するときは、固定筒の内面に、内径把持体の押圧によって、塑性変形をおこし膨らんだパイプ外周面部分が当接し、内径把持体と固定筒とに挟まれることによってパイプは把持されることとなり強固に把持することができる。

以下、本発明のパイプ材把持装置の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
なお、従来装置と同様の構造については同一の符号、一連の符号を付し説明を省略する。

図１〜図２に、本発明のパイプ材把持装置の第１実施例を示す。

このパイプ材把持装置１は、従来例と同様、長尺の鋼管をテーパー鋼管に加熱雰囲気下で塑性加工するテーパー鋼管製造装置のテンション側回転機構台Ｔ１の主軸５の先端にボルトＢ等の固着手段で取り付けるもので、パイプ素材Ｗの管端の内面に当接してパイプを把持する内径把持体３と、外周面が前記内径把持体３の内面に形成した傾斜面と等しい角度で傾斜した固定キャップ４と、前記内径把持体３を押圧する押圧部材７とからなり、固定キャップ４は、主軸５の先端に円盤状のフランジ部２ｂを介して取り付けられた固定軸２の先端に嵌合し、固定軸２の先端に螺刻したネジ山にナットＮ等の固定手段を螺合して固定するようにしている。

内径把持体３は、円周方向に分割して複数箇所に配設するもので、本実施例においては６箇所に配設するようにしている（図２参照）。
そして、内径把持体３は、その内面に形成した傾斜面を固定キャップ４の傾斜面と等しい角度で構成し、その傾斜方向は、図１に示すように、主軸５側から押圧部材７によって押圧されたときに半径方向外方へ拡開する方向としている。
これによって、把持されたパイプ素材Ｗに張力がかかった場合に、内径把持体３は拡開する方向に引かれ、さらにパイプ素材Ｗを強固に把持することとなる。

内径把持体３及び固定キャップ４の傾斜面を、主軸５の軸芯方向に対して複数段に設けることができる。図示例では２段に設けている。
この場合、内径把持体３は、先端傾斜部分３ａと後端傾斜部分３ｂとに分割して構成し、図例のように、ボルト等の固定手段によって連結する。
固定キャップ４は、図例の如く先端キャップ４ａと後端キャップ４ｂとに分割して形成することができるほか、一体に形成しても構わない。また、固定軸２自体に一体形成されるものでもよい。固定キャップ４を総称して内径ホルダとしている。
これによって、内径把持体３及び固定キャップ４の傾斜角度を大きくした場合にも内径把持体３に所定の厚みを確保することができ、押圧手段６による押圧距離を短くすることができるとともに、内径把持体３のパイプ素材Ｗの内面との当接面を広くすることができ、十分な把持力を確保することができる。

押圧部材７は、内径把持体３の内面に形成した溝部３０に係合する係合部７ａを先端に形成した輪状部材からなり、固定軸２の軸部２ａに嵌合し摺動するように配設し、端面を油圧シリンダ等からなる押圧手段６のヘッド部分から延設した押圧バー６ａと連結するようにしている。

内径把持体３の溝部３０に押圧部材７の係合部７ａを係合した後に、環状のカバー８を押圧部材７に取り付けて、内径把持体３を押圧部材７とカバー８との間に挟み込むようにしてその脱落を防止するようにしている。
この場合、カバー８と内径把持体３との間にはスプリング等からなる弾性部材Ｓｐを配設し、内径把持体３を常時、固定軸２側に付勢するようにしている。

上記構成において、その加工手順は駆動側回転機構台Ｔ２側のパイプ材把持装置１にパイプ素材Ｗの先端（成形終端側端）を把持させておく。
そして、図５（ａ）に示す絞り加工装置Ｓの絞りローラＲを拡げておき、テンション側回転機構台Ｔ１側のパイプ材把持装置１を絞り加工装置Ｓ内に挿入し、加熱装置Ｈ近傍に待機させておく。
次いで、パイプ素材Ｗの先端（成形始端側端）を、加熱装置Ｈ内に通過させ、加熱されたパイプ素材Ｗの先端（成形始端側端）をパイプ材把持装置１（図１参照）の内径把持体３を覆うように進入させる。

その後、パイプ素材Ｗが所定の位置に到達したことをセンサ等の位置検出手段（図示省略）によって検知し、押圧手段６を作動させる。

押圧手段６の作動によって押圧手段６が図１において右側に進行し、押圧バー６ａを介して押圧部材７も図例右側に移行する。

次いで、押圧部材７の右方向への移行に伴い、押圧部材７の係合部７ａと係合する内径把持体３の溝部３０も右側に押され、内径把持体３全体が右側に移行する。
これによって、内径把持体３の先端傾斜部分３ａと後端傾斜部分３ｂとの内面に形成する傾斜面が、固定キャップ４の外周の傾斜面に押圧され、くさび作用によって内径把持体３が拡開し、パイプ素材Ｗの内面を押圧することによってパイプ素材Ｗを把持する。

その後、パイプ素材Ｗの先端（成形始端側端）を把持したパイプ材把持装置１が絞り加工装置Ｓから退出したところで従来例と同様にパイプ素材Ｗに張力を付加し、かつ駆動回転させつつ絞り加工装置Ｓに配備された絞りローラＲによって絞り加工を行い、テーパー鋼管が完成する。

次に、加工完了後、押圧手段６を図１において左側に進行することで押圧力を解放し、そして押圧部材を介して連結している内径把持体３も図例左側に移行されることによって内径把持体３の内周面が固定キャップ４の半径方向内に傾斜している外周面に当接して左側に移行され、内径把持体３の外周面が半径方向内へ移行し、把持されているパイプ素材Ｗを取り外すものである。

図３〜図４に、本発明のパイプ材把持装置の第２実施例を示す。
このパイプ材把持装置１０は、第１実施例の構成に加えて、パイプ素材Ｗの外周面を拘束する固定筒９を配設するようにしている。
この場合、筒部９ａの端部を図に示すように、テーパー部９ｃとすることによって、パイプ素材Ｗを容易に受け入れることができる。

固定筒９の筒部９ａは、その内径をパイプ素材Ｗの外径より若干大とし、一端に形成した円盤状の鍔部９ｂを固定軸２のフランジ部２ｂにボルト等の固定手段によって固定する。

本実施例における内径把持体３の配設数は、第１実施例と同様、周方向に分割されて複数箇所に配設するもので、本実施例では、図４に示すように円周に３箇所配設した例で説明する。

上記構成において、第１実施例と同様に押圧手段６を作動させ、内径把持体３を拡開させる。
そして、内径把持体３の押圧によって、パイプ素材Ｗの内径把持体３が当接する部分の外周面が膨らみ、図４（ｂ）に示すように、当該箇所が固定筒９の内面に当接する。

これによって、内径把持体３と固定筒９とによってパイプ素材Ｗは把持されることとなり強固に把持される。この例ではパイプ素材Ｗの厚みが薄い場合に好適である。

なお、本実施例のその他の構成及び作用は、上記第１実施例と同様である。

以上、本発明のパイプ材把持装置について、複数の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。

本発明のパイプ材把持装置は、簡素化した構造で十分な把持力を有するパイプ把持装置を提供することができるという特性を有していることから、設備コストの低減を図る必要のあるパイプ把持装置の用途に好適に用いることができる。

本発明のパイプ材把持装置の第１実施例の一部切り欠きの正面図を示し、（ａ）は開放状態を、（ｂ）は把持状態を示す。 （ａ）は図１（ａ）のＸ１−Ｘ１断面図を、（ｂ）は図１（ｂ）のＸ２−Ｘ２断面図を示す。 本発明のパイプ材把持装置の第２実施例の一部切り欠きの正面図を示し、（ａ）は開放状態を、（ｂ）は把持状態を示す。 （ａ）は図３（ａ）のＸ１−Ｘ１断面図を、（ｂ）は図３（ｂ）のＸ２−Ｘ２断面図を示す。 （ａ）はパイプ材把持装置を装備するテーパー鋼管製造装置の全体図を、（ｂ）は従来のパイプ材把持装置の一部断面の正面図を示す。 従来のパイプ材把持装置の一部断面の正面図である。 図６におけるＺ−Ｚ断面図である。

符号の説明

１ パイプ材把持装置
３ 内径把持体
４ 固定キャップ（内径ホルダ）
７ 押圧部材
９ 固定筒
Ｗ パイプ素材

Claims (3)

1. パイプの管端の内面に当接してパイプを把持する内径把持体と、外周面が前記内径把持体の内面に形成した傾斜面と等しい角度で傾斜した内径ホルダと、前記内径把持体を押圧する押圧部材とからなり、内径把持体を押圧部材によって押圧することにより、内径把持体を拡開してパイプを把持するようにしたことを特徴とするパイプ材把持装置。
2. 内径把持体及び内径ホルダの傾斜面を、主軸に連結する固定軸の軸芯方向に対して複数段に設けたことを特徴とする請求項１記載のパイプ材把持装置。
3. パイプの外周面を拘束する固定筒を配設したことを特徴とする請求項１又は２記載のパイプ材把持装置。

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