JP2014018828A - Device for correcting pipe material - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、管材の真円度を矯正する管材矯正装置に関する。 The present invention relates to a tube material correcting device that corrects the roundness of a tube material.
一般に、パイプラインや杭用に用いられる管材は、その真円度が十分に確保されていないと、溶接等の接合や機械的な接合を行うに当たって、接合不良や品質不良を発生することがある。そのため、予め、管材の軸線方向における様々な部分の真円度を高めるための矯正が行われている。 In general, pipe materials used for pipelines and piles may cause poor bonding and poor quality when performing welding and other mechanical joints if their roundness is not sufficiently secured. . Therefore, correction for increasing the roundness of various portions in the axial direction of the pipe material is performed in advance.
管材の真円度を高める装置として、たとえば、特許文献1に記載された矯正装置が知られている。
この矯正装置は、管材の端部の内周面に加圧機構部を備えた円弧状の内張り治具をリング状に配設し、管材の端部の外周面には外部固定リングが密着して装着されている。そして、外部固定リングに電極を設置し、外部固定リングと内張り治具との間を管材の端部を通して通電することで管材を加熱する。これと同時に、加圧機構部によって内張り治具を外側に加圧することで管材を熱によって塑性変形させて管材の端部を真円に矯正するようにしている。
As an apparatus for increasing the roundness of a pipe material, for example, a correction apparatus described in
In this straightening device, an arc-shaped lining jig provided with a pressurizing mechanism is arranged in a ring shape on the inner peripheral surface of the end of the tube, and an external fixing ring is in close contact with the outer peripheral surface of the end of the tube. Is installed. And an electrode is installed in an external fixing ring, and a pipe material is heated by supplying with electricity through the edge part of a pipe material between an external fixing ring and a lining jig | tool. At the same time, the end of the tube is corrected to a perfect circle by plastically deforming the tube by heat by pressing the lining jig outward by the pressurizing mechanism.
また、他の矯正装置として、大径溶接鋼管(UOE管)を内側から拡径して真円に矯正するエキスパンド装置として例えば1000トン程度の油圧を用いて管材の内側に配設した内張り治具の加圧機構によって外側に拡げる圧力を与えて、その押圧力で真円度の矯正を行うものが知られている。
これらの場合、管材を拡径して真円化する管軸方向の幅は内張り治具の幅によって決定される。
Also, as another straightening device, as an expanding device that expands a large-diameter welded steel pipe (UOE pipe) from the inside and straightens it to a perfect circle, for example, a lining jig disposed inside the pipe using a hydraulic pressure of about 1000 tons There is known a technique in which a pressure spreading outward is applied by the pressure mechanism and the roundness is corrected by the pressing force.
In these cases, the width in the tube axis direction in which the diameter of the pipe material is expanded to be rounded is determined by the width of the lining jig.
しかしながら、特許文献1に記載された矯正装置は、管材を加熱するため管材が高強度材であると材料組成が変化し、機械的性質が劣化するという不具合がある。
また、他の矯正装置では、エキスパンド装置による変形領域が大きいため、管材の直径を例えば1%拡管する場合でも装置が大型化するという欠点がある。
更に、これら従来の矯正装置では、拡径時に、管材とその内側に配設する拡管用の内張り治具との間に周方向の滑りがほとんどなく、管材の周面の一部に曲率変化が急激で局部的な変形個所があると拡径による矯正が困難であるという欠点がある。
However, the straightening device described in
In addition, since other deformation devices have a large deformation region due to the expanding device, there is a disadvantage that the device is enlarged even when the diameter of the pipe material is expanded by 1%, for example.
Furthermore, in these conventional straightening devices, there is almost no slippage in the circumferential direction between the pipe material and the lining jig for pipe expansion provided on the inner side during diameter expansion, and there is a change in curvature in a part of the peripheral surface of the pipe material. If there is an abrupt and local deformation portion, there is a disadvantage that correction by diameter expansion is difficult.
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、極小域に小さい圧接力で管材を塑性変形させるために、急激な局部変形個所であっても確実に圧接力を付与して矯正することができるようにした管材矯正装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a problem, and in order to plastically deform a tube material with a small pressure contact force in a minimum region, the pressure contact force is surely applied even at a sudden local deformation point. It is an object of the present invention to provide a pipe straightening device that can be straightened.
本発明による管材矯正装置は、管材の真円度を矯正する管材矯正装置であって、管材の外周面に配設されていて断面円形に形成された内周面を管材の外周面に対向させたリング状のケーシングと、管材の内周面に当接可能で所定間隔で配置された複数の内周側ローラと、複数の内周側ローラをそれぞれ管材の内周面に押圧可能な押圧面を有していてケーシングの内周面に管材の外周面を圧接させることで管材を塑性変形させる押圧手段と、管材と内周側ローラとを管材の軸線回りに相対的に回転させる回転手段と、を備えることを特徴とする。 A tube straightening device according to the present invention is a tube straightening device that corrects the roundness of a pipe, and is arranged on the outer peripheral surface of the pipe so that the inner peripheral surface formed in a circular cross section faces the outer peripheral surface of the pipe. A ring-shaped casing, a plurality of inner peripheral rollers that can be in contact with the inner peripheral surface of the pipe material and arranged at predetermined intervals, and a pressing surface that can press the plurality of inner peripheral side rollers against the inner peripheral surface of the pipe member, respectively. A pressing means for plastically deforming the pipe material by pressing the outer peripheral surface of the pipe material against the inner peripheral surface of the casing, and a rotating means for relatively rotating the pipe material and the inner peripheral roller around the axis of the pipe material It is characterized by providing.
本発明の管材矯正装置によれば、管材の外周面にケーシングを配設すると共に、内周面に内周側ローラを当接させて、押圧手段の各押圧面によって内周側ローラをそれぞれ管材の内周面に押圧して、ケーシングの内周面に管材の外周面を圧接させることで管材を塑性変形させることができる。しかも、回転手段によって管材と内周側ローラとを管材の軸線回りに相対的に回転させることで、管材の全周に亘って塑性変形して真円度を高める矯正を行うことができる。
この場合、管材に発生する塑性変形は、圧延と同様のメカニズムにより、内周側ローラおよびケーシングと管材との線接触領域での管材の厚み方向の圧縮変形が、体積一定則により管材の周方向への伸び変形に転換される。周方向への伸び変形は、その変形方向上にある、ケーシングの内周面により形状の拘束を受けてケーシングの内周面形状に倣って、管材の形状変形が進行することになり、有効な矯正が行われる。
そして、管材の軸線方向に対してケーシング及び内周側ローラによる圧接位置を変えることで管材の全長に亘って真円度の矯正加工を行うことが可能である。
According to the tubular material straightening device of the present invention, the casing is disposed on the outer peripheral surface of the tubular material, the inner peripheral roller is brought into contact with the inner peripheral surface, and the inner peripheral roller is respectively pressed by the pressing surface of the pressing means. The pipe material can be plastically deformed by pressing against the inner peripheral surface of the casing and bringing the outer peripheral surface of the pipe member into pressure contact with the inner peripheral surface of the casing. In addition, by rotating the pipe and the inner peripheral roller relative to each other around the axis of the pipe by the rotating means, it is possible to perform correction to increase the roundness by plastic deformation over the entire circumference of the pipe.
In this case, the plastic deformation occurring in the pipe material is the same as that of rolling, and the compressive deformation in the thickness direction of the pipe material in the line contact region between the inner roller and the casing and the pipe material is the circumferential direction of the pipe material according to the constant volume rule. Converted to stretch deformation to. Elongation deformation in the circumferential direction is effective because the shape deformation of the tube progresses following the shape of the inner peripheral surface of the casing under the restriction of the shape by the inner peripheral surface of the casing in the deformation direction. Correction is performed.
Then, it is possible to perform roundness correction processing over the entire length of the pipe material by changing the pressure contact position by the casing and the inner peripheral side roller with respect to the axial direction of the pipe material.
また、押圧手段を管材の軸線方向に進退移動させる移動手段が更に備えられ、押圧手段は移動手段によって、各押圧面で各内周側ローラを径方向外側に突出させる第一位置と、押圧面が内周側ローラを押圧する位置から離間した第二位置とを選択的に取り得るようにしてもよい。 Further, a moving means for moving the pressing means back and forth in the axial direction of the pipe material is further provided, and the pressing means has a first position for causing each inner peripheral roller to protrude radially outward on each pressing surface by the moving means, and a pressing surface. It may be possible to selectively take a second position separated from a position where the inner peripheral side roller is pressed.
移動手段によって押圧手段を管材の軸線に沿って第二位置から第一位置に移動させることで、押圧手段の押圧面で内周側ローラを径方向外側突出させて管材の内周面に圧接させることができるから、回転手段で内周側ローラを管材の周方向に相対回転させることで管材を周方向に矯正加工することができる。そして、矯正加工終了後の押圧手段を第一位置から第二位置に移動させることで内周側ローラによる管材の圧接が解除される。その後、押圧手段と内周側ローラは管材の軸線方向に沿って位置をずらすことが可能となり、管材の軸線方向の他の領域で矯正加工することができる。 By moving the pressing means from the second position to the first position along the axis of the tube by the moving means, the inner peripheral roller protrudes radially outward on the pressing surface of the pressing means and is brought into pressure contact with the inner peripheral surface of the pipe. Therefore, it is possible to correct the pipe material in the circumferential direction by rotating the inner peripheral side roller in the circumferential direction of the pipe material by the rotating means. Then, the pressing means after the correction processing is moved from the first position to the second position, so that the pressure contact of the tube by the inner peripheral side roller is released. Thereafter, the pressing means and the inner peripheral roller can be shifted in position along the axial direction of the tube material, and can be corrected in other regions in the axial direction of the tube material.
また、押圧手段は、押圧面が複数のテーパ面とされた多角錐状に形成されていて、押圧手段を管材の軸線方向に進退させることで内周側ローラを管材の内周面に対して径方向に進退させることができる。 Further, the pressing means is formed in a polygonal pyramid having a plurality of tapered surfaces on the pressing surface, and the inner peripheral side roller is moved with respect to the inner peripheral surface of the pipe material by moving the pressing means back and forth in the axial direction of the pipe material. It can be advanced and retracted in the radial direction.
管材内で押圧手段を管材の軸線方向に移動させて、複数のテーパ面からなる押圧面を内周側ローラ側に進出させると、複数の内周側ローラが同時に押圧面に押圧されて径方向外側に進出して各内周側ローラで管材の内周面をケーシングに向けて圧接して塑性変形させ、管材の真円度を高くすることができる。この状態で、回転手段によって管材と内周側ローラとを管材の軸線回りに相対的に回転させると、管材の全周に亘って塑性変形されて真円度を高める矯正を行うことができる。
一方、管材内で押圧手段を軸線方向に進退させて、複数のテーパ面からなる押圧面を内周側ローラを圧接する位置から後退させると、押圧を解除された内周側ローラが管材の内周面から離れ、管材に対して内周側ローラと押圧手段が管材の軸線に沿って移動可能となり、管材の長手方向に亘って位置をずらして真円度を高めることができる。
When the pressing means is moved in the axial direction of the pipe material in the pipe material and the pressing surface composed of a plurality of tapered surfaces is advanced toward the inner peripheral roller side, the plurality of inner peripheral rollers are simultaneously pressed by the pressing surface in the radial direction. The roundness of the pipe material can be increased by advancing outward and pressing the inner peripheral surface of the pipe material toward the casing by the inner peripheral side rollers to cause plastic deformation. In this state, when the tube member and the inner peripheral roller are relatively rotated around the axis of the tube material by the rotating means, the entire circumference of the tube material is plastically deformed so that the roundness can be improved.
On the other hand, when the pressing means is moved back and forth in the axial direction in the pipe material and the pressing surface composed of a plurality of taper surfaces is retracted from the position where the inner peripheral side roller is pressed, the inner peripheral side roller whose pressure is released becomes the inner side of the pipe material. The inner circumferential side roller and the pressing means can move along the axis of the tube material away from the peripheral surface, and the position can be shifted in the longitudinal direction of the tube material to increase the roundness.
また、押圧手段は管材内を挿通する連結部材を介して回転手段に連結されていて、押圧手段と一体に内周側ローラを回転可能としてもよい。
押圧手段によって複数の内周側ローラを管材の内周面に圧接させた状態で、回転手段を回転させると連結部材を介して押圧手段を回転できるため、複数の内周側ローラも管材の内周面を圧接しながら回転し、管材の外周面がケーシングの内周面に倣った真円またはこれに近い形状に矯正できる。
Further, the pressing means may be connected to the rotating means via a connecting member that is inserted through the pipe, and the inner peripheral roller may be rotatable integrally with the pressing means.
Since the pressing means can be rotated via the connecting member when the rotating means is rotated in a state where the plurality of inner peripheral rollers are pressed against the inner peripheral surface of the pipe material by the pressing means, the plurality of inner peripheral rollers are also included in the pipe material. By rotating while pressing the peripheral surface, the outer peripheral surface of the tube can be corrected to a perfect circle or a shape close to this, following the inner peripheral surface of the casing.
また、ケーシングは、周方向に分割された複数の分割パーツが周方向に拡縮可能に連結されていてもよい。
管材に対してケーシングを着脱する場合、ケーシングの各分割パーツを収縮させる方向に締め込むことでケーシングを管材の外周面に取り付けることができ、ケーシングの各分割パーツを拡径させる方向に拡げることでケーシングから管材を取り外したり管材の矯正加工位置を移動させたりすることができる。
なお、ケーシングはリング状に一体に形成されていてもよい。
Further, the casing may be connected such that a plurality of divided parts divided in the circumferential direction can be expanded and contracted in the circumferential direction.
When attaching / detaching the casing to / from the pipe material, the casing can be attached to the outer peripheral surface of the pipe material by tightening in the direction in which each divided part of the casing is contracted, and by expanding the divided parts in the casing in the direction of expanding the diameter. It is possible to remove the pipe material from the casing or move the correction processing position of the pipe material.
The casing may be integrally formed in a ring shape.
また、ケーシングは、管材の外周面に対向する面が傾斜面とされたリング状のケーシング本体と、ケーシング本体の傾斜面と管材との間に着脱可能で傾斜面に当接可能な斜面を有するテーパリングとを備えていてもよい。
ケーシングの内周面に管材を装着する場合、ケーシング本体と管材の間にテーパリングを嵌合させて傾斜面と斜面を当接させることでケーシングの内側に管材を装着することができる。またケーシングから管材を取り外す場合、管材の内周面に内周側ローラを圧接して塑性変形することで管材の真円度を矯正加工すると矯正加工終了後に応力が残留してケーシングが外れにくいが、テーパリングを先に外すことで管材とケーシング本体との間に隙間が形成され、ケーシング本体が複数の分割パーツで形成されていても位置決めピン等の締結部材にかかる荷重を軽減できるため、締結部材の取り外しが容易であり、ケーシングを複数の分割パーツに分割したり、ケーシングと管材とを分離することが容易になる。
The casing has a ring-shaped casing body whose surface facing the outer peripheral surface of the tube material is an inclined surface, and an inclined surface that can be attached to and detached from the inclined surface of the casing body and the tube material and can contact the inclined surface. A taper ring may be provided.
In the case where the pipe material is attached to the inner peripheral surface of the casing, the pipe material can be attached to the inside of the casing by fitting a taper ring between the casing main body and the pipe material and bringing the inclined surface and the inclined surface into contact with each other. Also, when removing the pipe from the casing, if the roundness of the pipe is straightened by pressing the inner circumference roller against the inner circumference of the pipe and plastically deforming, stress remains after the straightening is finished, and the casing is difficult to come off. By removing the taper ring first, a gap is formed between the pipe and the casing body, and even if the casing body is formed of multiple divided parts, the load applied to the fastening member such as the positioning pin can be reduced. It is easy to remove the member, and it is easy to divide the casing into a plurality of divided parts and to separate the casing and the pipe material.
本発明による管材矯正装置によれば、押圧手段の押圧面によって、内周側ローラを管材の内周面に圧接させて管材の外周面をケーシングの内周面に倣って塑性変形させて真円度を高くできると共に、押圧面による内周側ローラの管材の内周面への圧接を解除して管材の矯正を終了させることができる。
また、管材の真円度を高める矯正に際して、内周側ローラを管材の内周面に圧接するという、線接触領域に対する局部的な力の導入により、管材の塑性変形領域が極小領域に限定され、小さな圧接力を作用させるだけでよいので装置の小型化が可能である。しかも、極小領域に塑性変形応力を付与するので、管材の急激な局部変形個所であっても確実に圧接力を付与して真円度を高める矯正を行うことができる。
According to the tubular material straightening device of the present invention, the inner peripheral roller is brought into pressure contact with the inner peripheral surface of the tubular material by the pressing surface of the pressing means, and the outer peripheral surface of the tubular material is plastically deformed following the inner peripheral surface of the casing. The pressure can be increased, and the pressure contact of the inner peripheral roller with the inner peripheral surface of the pipe material by the pressing surface can be released to finish the correction of the pipe material.
In addition, the plastic deformation region of the tube material is limited to a minimal region by introducing a local force against the line contact region, in which the inner peripheral side roller is pressed against the inner peripheral surface of the tube material during correction to increase the roundness of the tube material. Since only a small pressure contact force is required, the apparatus can be miniaturized. In addition, since the plastic deformation stress is applied to the minimal region, it is possible to perform correction to increase the roundness by reliably applying a pressure contact force even at a sudden local deformation portion of the pipe material.
以下、本発明の第一実施形態による管材矯正装置1を、図1乃至図4を参照しながら説明する。
図1および図2に示すように、管材矯正装置1は、鋼材からなる略円筒状の管材Tについて端部等の一部分または全長に亘って真円度を矯正する装置である。なお、真円度とは、本明細書では、管材Tの中心軸線C1に直交する任意の断面における最大外径と最小外径との差の指定外径に対する割合を意味する。そして、真円度を矯正するとは、真円度がゼロに近づくように管材Tを矯正することを意味する。真円度がゼロに近いほど、管材Tの断面形状は真円に近くなる。
Hereinafter, a pipe
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the
図1及び図2に示す本実施形態の管材矯正装置1は、リング状をなすとともに内周面2aが管材Tの外周面Taに取り付けられるケーシング2と、管材Tの内周面Tbを圧接して矯正可能な複数の内周側ローラ3と、これら内周側ローラ3を径方向に進退させると共に軸線C1を中心に回転可能な押圧部材4と、押圧手段4及び内周側ローラ3を管材Tの内周面Tbに沿って周方向に回転させる回転手段5(図4参照)とを備えている。
管材Tの軸線C1、ケーシング2の軸線C2、内周側ローラ3の回転軸線C3は、全てほぼ同一線上に設定されている。
The
The axis C1 of the tube material T, the axis C2 of the
ケーシング2は、図1及び図3に示すように、例えば略中心角120°をなす円弧状の分割パーツ7を3個拡縮可能に連結することで、リング状に形成されている。各分割パーツ7は例えば断面略四角形状に形成されている。なお、ケーシング2を構成する分割パーツ7の数は3個に限定されるものではなく、適宜の複数個に分割できる。また、ケーシング2は鉄鋼などの金属で形成されており、ケーシング2の剛性は管材Tの剛性より充分高いことが好ましい。
As shown in FIGS. 1 and 3, the
次に、複数の分割パーツ7からなるケーシング2について図3を参照しながら説明する。
図3に示すケーシング2において、周方向に複数の同大同形状に分割された分割パーツ7は、その周方向の両端部に、軸線C2方向の両端で厚み方向の反対側が矩形状に切り欠かれた段部形状からなる切欠片7a、7bが形成されている。各分割パーツ7について、1の分割パーツ7の一方の切欠片7aと隣接する他の分割パーツ7の他方の切欠片7bとを重ね合わせることで、互いに接合可能とされている。そして、隣接する3個の分割パーツ7の切欠片7a、7b同士をそれぞれ重ね合わせることにより、一定径を有するリング状のケーシング2が構成されるようになっている。
Next, the
In the
図3において、各分割パーツ7両端の切欠片7a、7bには、位置決めピン8を貫通させる固定用の位置決め孔10と、調整ピン11を挿入する円弧状の長孔12とがそれぞれ設けられている。調整ピン11を長孔12に挿入し、位置決めピン8を外した状態にすることにより、複数の分割パーツ7をリング状に連結した状態で、長孔12と調整ピン11で規定される所定範囲だけ周方向にスライド可能に保持することができる。この場合、長孔12と調整ピン11の組み合わせによって、ケーシング2の内径を拡縮可能なスライド機構が構成されている。
なお、位置決めピン8や調整ピン11にはボルトを用いており、ボルトの先端にナット13を螺合することにより、位置決めピン8や調整ピン11を抜け止め及び締結することができる。位置決めピン8は、各分割パーツ7を縮径状態にしたケーシング2の組立後に、ケーシング2の形状を固定するためのものである。
In FIG. 3, the
Note that bolts are used for the positioning pins 8 and the adjusting pins 11, and the positioning pins 8 and the adjusting pins 11 can be prevented from coming off and fastened by screwing a
このように、分割タイプのケーシング2を用いた場合、管材矯正装置1への着脱時間の短縮を図ることができる。また、調整ピン11を利用して分割パーツ7をスライドさせることにより、ケーシング2を拡径または縮径させることができるので、ケーシング2の脱着時や管材Tへの取り付け位置を変えるときに容易に移動させることができる。
As described above, when the
このようなケーシング2は、図1に示すように、その内周面2aをケーシング2の軸線C2方向から見たときに、真円形またはほぼ真円形に形成されている。なお、ケーシング2の剛性は、管材Tの剛性より充分高いことが好ましい。ケーシング2は、管材Tと略同軸か平行になるように取り付けられている。
As shown in FIG. 1, the
なお、ケーシング2の内径は、管材Tの外径よりわずかに小さく設定されていて、ケーシング2を管材Tに取り付けたときに管材Tがかしめられる、すなわち、ケーシング2が管材Tに固く密着した状態で取り付けられることが好ましい。しかし、必ずしもケーシング2の内径が管材Tの外径より小さく設定されていなくてもよく、ケーシング2と管材Tの間の圧接による加重部以外の箇所に多少の隙間があく程度であってもよい。
The inner diameter of the
次に、管材Tの内側に設置可能な内周側ローラ3及び押圧手段4及び移動手段について、図1及び図2により説明する。
管材Tの内部には円筒状の支持体15が配設され、この支持体15の一端部には放射状に複数本、例えば6本の内周側ローラ3が嵌挿されて径方向に進退可能とされている。各内周側ローラ3は、支持軸16と、この支持軸16の先端側に連結された基部17と、基部17に形成された凹部17a内に進退可能に装着された断面略U字状の受け部18と、この受け部18に固着した支軸回りに回転可能な成形ローラ19とで構成されている。
成形ローラ19は略円柱状に形成されており、受け部18の中心軸線C1と平行な支軸回りに回転可能とされている。成形ローラ19は、例えば鉄鋼などの表面に保護層を設けて構成されている。
Next, the inner
A
The forming
内周側ローラ3において、基部17の凹部17aと受け部18との間には成形ローラ19が管材Tの内周面Tbに当接する際に衝撃やガタ付き等を吸収する弾性部材として例えばバネ21が設置されている。また、基部17と支持体15との間には内周側ローラ3を支持体15の径方向内側に付勢する付勢手段として付勢バネ22が配設されている。
また、支持体15には、内周側ローラ3の支持軸16を挿通させるための孔15aが周方向に略等間隔に形成されている。そのため、内周側ローラ3は支持体15の周方向に等間隔に放射状に配列されている。
In the inner
In addition, holes 15a through which the
また、支持体15内には、内周側ローラ3を径方向に進退させるために軸線C1方向に進退可能な押圧手段4と、押圧手段4に隣接する位置に設けられていて押圧手段4を進退させる移動手段としての油圧シリンダ25とが配設されている。押圧手段4はその周面を形成する押圧面が、各内周側ローラ3の支持軸16に対向する複数面、例えば6面のテーパ面26で形成された多角錐状、ここでは略六角錐形状とされ、その先細の先端部は油圧を仕切る作動板27を介して油圧シリンダ25のロッド28に連結されている。
油圧シリンダ25は本体29に対して作動板27とロッド28が油圧によって軸線C1に沿って移動可能とされ、作動板27に連結された押圧手段4を軸線C1方向に進退移動させて押圧手段4の各テーパ面26を各内周側ローラ3の支持軸16に対して進退させることができる。
Further, in the
In the
そのため、油圧シリンダ25をONまたはOFFに切り替え制御することによって、押圧手段4の各テーパ面26で内周側ローラ3の支持軸16を押圧して径方向外側に進出させ、またはテーパ面26が内周側ローラ3の支持軸16から離間することで付勢バネ22の付勢力によって径方向内側に後退させることができる。
これによって、油圧シリンダ25によるロッド28及び押圧手段4の軸線C1方向の進退移動を、押圧手段4のテーパ面26によって内周側ローラ3を軸線C1に直交する管材Tの径方向への進退移動に方向変換させることができる。押圧手段4の進退移動に対する内周側ローラ3の進退をスムーズにするために、内周側ローラ3の支持軸16の基端部16aはテーパ面26に面接触するよう傾斜面に形成することが好ましい。
Therefore, by switching the
As a result, the
次に、図4により、各内周側ローラ3を管材Tの内周面Tbに沿って回転させる回転手段5について説明する。図4に示す内周側ローラ3は図2に示すものと同一構成であるが、一部を省略して示している。図4において、管材T内でその軸線C2に沿って移動可能な支持体15は、連結部材31を介してギア32に連結され、このギア32は駆動モータ33の出力軸34に直接または図示しない減速機構を介して噛合されている。これら駆動モータ33、出力軸34、ギア32及び連結部材31は回転手段5を構成する。
そして、放射状に配列された複数の内周側ローラ3が押圧手段4によって管材Tの内周面Tbに圧接された状態で、回転手段5の駆動モータ33を回転駆動させることで、内周側ローラ3が軸線C3周りに旋回して管材Tをケーシング2の内周面2aに圧接してその圧接力で拡管加工させることができる。
Next, referring to FIG. 4, the rotating
Then, the
本実施形態による拡管矯正装置1は上述の構成を備えており、次に図4を中心に管材矯正方法について説明する。
管材矯正装置1は、図3に示すように、複数の分割パーツ7を両端の切欠片7a、7b同士を重ねて各長孔12を貫通する調整ピン11及びナット13で拡径状態のリング状に保持し、管材Tの外周面Taの所定位置に装着して各分割パーツ7同士を縮径する。そして、位置決めピン8を各位置決め孔10に挿入してナット13で締め込む。これによって、ケーシング2を管材Tの外周面Taに締め込んで取り付けることができる。
The tube
As shown in FIG. 3, the
矯正対象となる管材Tは、その周面に局部的な凹部や凸部などの変形が存在するものや、適宜位置の断面形状が楕円形などの非円形のもので、真円度が低い変形部T1を有するものである(図4参照)。
ケーシング2は、管材Tの外径よりわずかに小さい内径を有するものを選択することが好ましい。また、様々な径の管材Tに対応するために、内径の異なる様々な仕様のケーシングを備えておくことが好ましい。
そして、図4(a)に示すように、ケーシング2を取り付けられた管材T内に押圧手段4及び油圧シリンダ25を備えた支持体15を連結部材31で支持して挿入し、矯正すべき所定位置に保持する。この状態で、支持体15に放射状に保持された各内周側ローラ3は付勢バネ22の付勢力によって管材Tの内周面Tbに圧接力を作用させない位置または非接触位置にある。
The tube T to be corrected has a deformation such as a local concave portion or a convex portion on its peripheral surface, or a non-circular shape having an appropriate cross-sectional shape such as an ellipse, and has a low roundness. It has a portion T1 (see FIG. 4).
The
Then, as shown in FIG. 4 (a), a
次に、管材矯正装置1による管材Tの矯正に際し、図2に示すように、油圧シリンダ25を作動させてロッド28及び作動板27を内周側ローラ3から離間する方向に移動させることで、これと一体に押圧手段4が軸線C1に沿って支持体15内を移動する。これによって、押圧手段4の略六角錐形状の各テーパ面26で放射状に配列された各内周側ローラ3の支持軸16が径方向外側に突出させられて、付勢バネ22の付勢力に抗して各内周側ローラ3の成形ローラ19が管材Tの内周面Tbを圧接した状態に保持される。
各内周側ローラ3の成形ローラ19を管材Tの内周面Tbに圧接する際、生じ得る衝撃やガタ等は基部17と受け部18との間に設けたバネ21で吸収される。
Next, when the pipe material T is corrected by the pipe
When the forming
ここで、油圧シリンダ25によって内周側ローラ3を管材Tの内周面Tbに押し付けることで、管材Tの外周面Taとケーシング2の内周面2aに圧接力を作用させ、それによりケーシング2の内周面を矯正型面として管材Tを塑性変形させる。これと同時に、図4(b)に示すように、回転手段5の駆動モータ33を駆動させることで出力軸34、ギア33を介して連結部材31を軸線C1回りに回転させ、支持体15と一体に放射状に配列された各内周側ローラ3を回転させる。
Here, by pressing the inner
これによって、管材Tの内周面Ta全周にわたり6本の内周側ローラ3で矯正することで、変形部T1の変形度合が小さくなったり楕円形が修正されたりして、管材Tの真円度が矯正される。
なお、内周側ローラ3は放射状に6本等間隔に配列されているため、少なくとも60°回転させれば管材Tを矯正可能であるが、1回転させてもよい。また、内周側ローラ3を軸線C1回りに1回転させても矯正が不充分な場合には、複数の内周側ローラ3を軸線C1回りに繰り返して回転させることで、管材Tの真円度をさらに向上させることができる。
As a result, the inner peripheral surface Ta of the tube T is corrected by the six
Since the inner
この場合の管材Tに発生する塑性変形は、圧延と同様のメカニズムにより、内周側ローラ3およびケーシング2と管材Tとの線接触領域での径方向の圧縮変形が、体積一定則により周方向への伸び変形に転換される。周方向への伸び変形は、その変形方向上にある、ケーシング2の内周面2aにより形状の拘束を受け、ケーシング2の内周面2aの形状に倣って、管材Tの形状の変形が進行する。その結果、管材Tの変形部T1の有効な矯正が行われる。
In this case, the plastic deformation generated in the tube material T is caused by the same mechanism as rolling, and the radial compression deformation in the line contact region between the inner
なお、内周側ローラ3により管材Tに直接荷重を作用させることで、例えば管材Tとケーシング2との間に隙間がある場合であっても、内周側ローラ3を軸線C1回りに確実に回転させることができる。
そして、管材Tの変形部T1について矯正が終了すると、油圧シリンダ25をOFFすることで、図4(c)に示すように、作動板27及びロッド28が内周側ローラ3側に移動させられ、押圧手段4の各テーパ面26が支持軸16から離間するため、各内周側ローラ3は付勢バネ22の付勢力によって径方向内側に後退させられ、管材Tから離間する。
In addition, by applying a load directly to the tube material T by the inner
When the correction of the deformed portion T1 of the tube material T is completed, the
そして、図4(a)〜(c)に示すように、管材Tの矯正によって変形部T1が軸線C1方向に沿って変位するため、ケーシング2及び内周側ローラ3を対向させた状態で、管材Tを軸線C1方向に相対的に位置をずらせて、更に上述した手順で管材Tの矯正を行う。
本実施形態による管材矯正装置1の場合、図4に示すように、管材Tの変形部T1を矯正することで変形部T1が管材T上で移動または変位するため、ケーシング2及び内周側ローラ3に対して管材Tを軸線C1方向に相対移動させて順次変形部T1の矯正を行うことで、管材Tの全長に亘って変形部T1を矯正することができる。
And as shown in Drawing 4 (a)-(c), since deformed part T1 is displaced along the direction of axis C1 by correction of tube material T, in the state where
In the case of the pipe
以上説明したように、本実施形態による管材矯正装置1及び管材矯正方法によれば、ケーシング2で管材Tの外周面Taを支持しながら内周側ローラ3を内周面Tbに押し付けて変形部T1を塑性変形させつつ、内周側ローラ3に対して管材Tを軸線C1回りに回転させるため、管材Tをケーシング2の内周面2aに沿った真円の形状に矯正することができる。
しかも、ケーシング2と管材Tとの間に圧接力を作用させつつ、内周側ローラ3を軸線C1回りに回転させることで管材Tを矯正するので、上述した従来の矯正装置に比べて、短時間で管材の真円度を矯正することができる。
As described above, according to the pipe
In addition, since the pipe material T is corrected by rotating the inner
また、管材Tの内周面Tbに対して複数の内周側ローラ3を周方向に旋回させるため、線接触領域に対する局部的な圧接力の導入により塑性変形領域は極小域に限定され、しかも小さい圧接力を作用させるだけでよいので管材矯正装置1の小型化が可能である。また、内周側ローラ3によって極小域に塑性変形を付与するので、急激な局部変形個所にも確実に圧接力を付与して矯正することができる。
そして、ケーシング2及び内周側ローラ3を対向させた状態で、管材Tを軸線C1方向に相対的に移動させながら、順次複数の内周側ローラ3を周方向に旋回させて管材Tの矯正を行うため、管材Tの全長に亘って矯正を行うことができる。
Further, since the plurality of inner
Then, while the
また、油圧シリンダ25によって押圧手段4を管材Tの軸線C1方向に進退移動させることで、押圧手段4の多角錐形状のテーパ面26によって内周側ローラ3を軸線C1方向に直交する方向に進退させるよう、荷重の方向を変換できるため、管材Tに対する矯正位置の移動や切り替えを容易に行うことができ、管材Tの全長に亘って短時間でスムーズに矯正できる。
しかも、6本の内周側ローラ3を支持体15に放射状に等間隔に配列させて旋回させることで管材Tの矯正を行うために、管材Tに対する圧接力を均等に付与して高精度な矯正を行える。
Further, the
In addition, in order to correct the pipe material T by rotating the six inner
また、ケーシング2は複数の分割パーツ7を両端の切欠片7a、7bに形成した長孔12と調整ピン11によって拡縮可能に形成したため、管材Tに対する移動時や挿脱時には管材Tの外径より大きくして容易に移動や挿脱を行うことができ、縮径させて位置決めピン8を位置決め孔10に締結することで管材Tに大きな締め付け荷重を容易に作用させることができる。しかも、管材Tの全長に亘ってケーシング2及び内周側ローラ3による矯正を行うことができる。
また、回転手段5は管材Tの外部に配設され、連結部材31を介して管材T内に相対移動可能に配設された複数の内周側ローラ3及び支持体15に回転力を伝達するため、管体Tの全長に亘って矯正を行える。
Moreover, since the
The rotating means 5 is disposed outside the tube material T, and transmits a rotational force to the plurality of inner
なお、本発明による管材矯正装置1は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜の変更や置換等が可能である。次に、本発明の他の実施形態や変形例について説明するが、上述した実施形態と同一または同様な部分、部材には同一の符号を用いて説明を省略する。
まず本発明の第二実施形態による管材矯正装置40を図5乃至図8によって説明する。
本第二実施形態による管材矯正装置40は、ケーシングの構成において第一実施形態と構成を異にし、その余の構成は同一である。そのため、本第二実施形態ではケーシングに限定して説明する。
In addition, the pipe
First, a pipe
The
上述した第一実施形態による管材矯正装置1において、ケーシング2を管材Tに装着して矯正加工後に、分割パーツ7の位置決め孔10に締結した位置決めピン8に荷重・応力が残留しているとケーシング2の分割パーツ7の分離や拡径処理が困難になるという課題が残る。本第二実施形態では、このような課題を解決できて容易に複数の分割パーツ7を分離または拡径できるようにしたものである。
In the pipe
図5乃至図7に示す第二実施形態による管材矯正装置40におけるケーシング41は、ケーシング本体42とテーパリング43とを嵌合可能に組み付けたものである。ケーシング本体42は、上述した第一実施形態と同様に略円弧状の複数、例えば3個の分割パーツ44を備えており、各分割パーツ44の両端部に段付き形状の切欠片7a、7bが形成され、しかも、各切欠片7a,7bには位置決め孔10と長孔12が形成され、それぞれ位置決めピン8と調整ピン11が挿入されてナット13を締結または拡縮可能とされている。
The
図6及び図7に示すように、ケーシング本体42の各分割パーツ44は断面略台形状とされ、その傾斜面44aは管材Tの外周面Taに対向して配設されるものとする。そして、各分割パーツ7の切欠片7a、7b同士を接合させた状態で各位置決め孔10に位置決めピン8を挿入してナット13で締結させた縮径状態のケーシング本体42は、その内周面である傾斜面44aの内径寸法が管材Tの外周面Taより大きく、両者の間に間隙45が形成されている。
ケーシング本体42の間隙45に嵌合可能なテーパリング43は、例えば図6及び図7に示すように断面略直角三角形状とされ、ケーシング本体42の傾斜面44aに面接触する斜面43aと管材Tの外周面Taに面接触する底面43bとを備えている。
As shown in FIGS. 6 and 7, each divided
For example, as shown in FIGS. 6 and 7, the
従って、管材矯正装置40において、図8(a)に示すように、管材Tの外周側に複数の分割パーツ44を組み立てて位置決め孔10を位置決めピン8で締結したリング状のケーシング本体42を形成した状態で、管材Tとケーシング本体42の間隙にテーパリング43を嵌合させて傾斜面44aと斜面43aを面接触で圧接させてケーシング41を形成し、テーパリング43の底面43bで管材Tを締め込んで取り付けできる。
Accordingly, in the
そして、図8(b)に示すように、上述の第一実施形態と同様に管材Tの矯正加工を行った後、図8(c)に示すように、ケーシング41のテーパリング43をケーシング本体42と管材Tとの間から抜くことで間隙45が生じためにケーシング41に残留する応力・荷重が解放される。この状態で、ケーシング本体42の互いに連結された分割パーツ44の位置決めピン8にかかる荷重が軽減される。そのため、ケーシング本体42を複数の分割パーツ44に分割したり、位置決めピン8を取り外して調整ピン11と長孔12でガイドして拡径させることが容易になる。
そのため、管材Tに対してケーシング本体42の移動と連続した矯正加工を短時間で行うことができる。
Then, as shown in FIG. 8 (b), after the straightening of the tube material T is performed as in the first embodiment, the
Therefore, it is possible to perform straightening processing that is continuous with the movement of the casing
本第二実施形態による管材矯正装置40によれば、矯正加工によって管材Tを囲うケーシング41におけるケーシング本体42の分割パーツ44の位置決めピン8に応力・荷重が残ったとしても、テーパリング43を外すことでケーシング本体42の位置決めピン8にかかる荷重を解放して各分割パーツ7を締結する位置決めピン8を容易に取り外すことができる。そのため、矯正加工終了後のケーシング41の取り外しや、管材T上の矯正位置の移動を短時間で容易に行える
According to the pipe
なお、上述の第一及び第二実施形態による矯正装置1、40では、ケーシング2,41及び管材Tを静止状態に保持して、内周側ローラ3を回転手段5で回転させて矯正加工をするようにしたが、本発明はそのような構成に限定されない。
例えば、回転手段5に代えて、図9及び図10に示す管材矯正装置1,40の変形例では、ケーシング2、41の外周面に、駆動モータ47で回転可能な外周側ローラ48を圧接して設置して回転手段49を構成するようにしてもよい。なお、図9及び図10に示す変形例では、外周側ローラ48の両側にケーシング2、41を支持するガイドローラ50が設置されていてもよい。
これにより、管材Tの内周面Tbに圧接された複数の内周側ローラ3を静止保持した状態で、外周側ローラ48の回転によってケーシング2、41及び管材Tを軸線C1回りに回転させて内周側ローラ3で管材Tを矯正加工することができる。
In the
For example, instead of the
Thus, the
なお、ケーシング2,41及び管材Tを回転させる外周側ローラ48は1個に限定されるものではなく、複数設置してもよい。また、ガイドローラ50は設けなくてもよい。
また、上述の各実施形態等では、内周側ローラ3を支持体15を中心に放射状に等間隔で6本配列したが、これに限定されることなく、周方向に適宜本数を配列できる。内周側ローラ3は、等間隔で3本以上周方向に配列することで管材Tに付与する圧接力・荷重とその反力を受けることができるためバランスがとれて好ましいが、例えば180°間隔で対向する位置に2本だけ配列してもよい。
また、内周側ローラ3は複数本を周方向に不等間隔で放射状に配列させてもよい。
In addition, the outer
Further, in each of the above-described embodiments and the like, the six inner
Further, a plurality of inner
また、上述した各実施形態や変形例等において、管材Tの全長を対象として矯正加工するようにしたが、本発明はこのような構成に限定されることなく、管材Tの軸線C1方向の端部や中央部などの適宜の一部分を矯正加工するようにしてもよい。また、管材Tを形成する材料は、鉄鋼、銅、真鍮やアルミニウムなど、特に限定されない。 Further, in each of the above-described embodiments and modifications, correction processing is performed for the entire length of the tube material T, but the present invention is not limited to such a configuration, and the end of the tube material T in the direction of the axis C1. An appropriate part such as a portion or a center portion may be straightened. Moreover, the material which forms the pipe material T is not specifically limited, such as steel, copper, brass, and aluminum.
また、上述した各実施形態や変形例等では、ケーシング2、41の内径は管材Tの外径よりわずかに小さく設定されているとした。しかし、ケーシング2、41の内径は管材Tの外径よりわずかに大きく設定されていてもよい。この場合には、管材Tを矯正するときに内径が拡径されるように真円度が矯正される。
また、上述した各実施形態や変形例等では、押圧手段4を移動させる移動手段として油圧シリンダ25を用いたが、移動手段はこれに限ることなく、電動シリンダなどを適宜使用することができる。或いは、油圧シリンダとバネによって押圧手段4を進退制御するようにしてもよい。
なお、押圧手段4は複数のテーパ面26からなる押圧面で多角錐状に形成されるようにしたが、押圧面は必ずしも多角錐状である必要はなく円錐状等の曲面で形成してもよい。
In each of the above-described embodiments and modifications, the inner diameters of the
Further, in each of the above-described embodiments and modifications, the
Although the
1、40 管材矯正装置
2、41 ケーシング
3 内周側ローラ
4 押圧手段
5、49 回転手段
7、44 分割パーツ
7a、7b 切欠片
8 位置決めピン
10 位置決め孔
11 調整ピン
12 長孔
15 支持体
19 成形ローラ
25 油圧シリンダ
26 テーパ面
31 連結部材
42 ケーシング本体
43 テーパリング
43a 斜面
44a 傾斜面
48 外周側ローラ
T 管材
Ta 外周面
Tb 内周面
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記管材の外周面に配設されていて断面円形に形成された内周面を前記管材の外周面に対向させたリング状のケーシングと、
前記管材の内周面に当接可能で所定間隔で配置された複数の内周側ローラと、
前記複数の内周側ローラをそれぞれ前記管材の内周面に押圧可能な押圧面を有していて前記ケーシングの内周面に前記管材の外周面を圧接させることで前記管材を塑性変形させる押圧手段と、
前記管材と前記内周側ローラとを前記管材の軸線回りに相対的に回転させる回転手段と、
を備えることを特徴とする管材矯正装置。 A pipe material straightening device that corrects the roundness of the pipe material,
A ring-shaped casing that is disposed on the outer peripheral surface of the tube material and has an inner peripheral surface formed in a circular cross section facing the outer peripheral surface of the tube material;
A plurality of inner circumferential side rollers arranged at a predetermined interval and capable of contacting the inner circumferential surface of the tube material;
A pressing surface that has a pressing surface capable of pressing each of the plurality of inner peripheral side rollers against the inner peripheral surface of the tube material, and presses the outer peripheral surface of the tube material against the inner peripheral surface of the casing to cause plastic deformation of the tube material. Means,
Rotating means for relatively rotating the tube material and the inner peripheral roller around the axis of the tube material;
A pipe material straightening device comprising:
前記押圧手段は移動手段によって、各押圧面で各内周側ローラを径方向外側に突出させる第一位置と、前記押圧面が内周側ローラを押圧する位置から離間した第二位置とを選択的に取り得るようにした請求項1に記載された管材矯正装置。 A moving means for moving the pressing means forward and backward in the axial direction of the pipe material;
The pressing means uses a moving means to select a first position where each inner circumferential side roller protrudes radially outward on each pressing surface and a second position separated from a position where the pressing surface presses the inner circumferential roller. The pipe material straightening device according to claim 1, wherein the pipe material straightening device can be taken automatically.
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