JP2810847B2 - パイプのつば出し加工装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、温間の塑性変形によっ
て肉厚のパイプ端部に耐久性のあるつば出し部を形成す
る装置に関し、パイプ端部の拡開加工も可能であるつば
出し加工装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の配管施工には、ネジ切り接合方
式，メカニカル継手接合方式，突き合せ溶接接合方式，
フランジ溶接接合方式，スタブエンド溶接接合方式など
が存在する。これらの接合方式をステンレス鋼管の配管
に用いた場合、溶接部分，継手接合部やネジ切り部から
漏れ事故又は腐食を起こすことがあり、作業現場で溶接
などを行なうので作業能率が悪く、安全作業上でも問題
がある。このため、工場でパイブ端につば出し加工を施
してルーズフランジで接合することにより、現場作業の
能率向上と省人・省力化を目指し、工場加工による品質
の向上・安定を実現させることが試みられている。

【０００３】 既存のつば出し加工装置として、パイプ
の端部を塑性変形することによってつば出し部を形成す
る装置は公知であるけれども、例えば被加工パイプの種
々の肉厚に対応する調整間隙が設けられていないなどの
構造上の欠陥により、一般に肉厚や寸法の異なるパイプ
に対する適用性が低いという問題が残存する。このた
め、このような問題や欠陥を克服するために、特開昭５
５−１５８８３７号公報などが提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】特開昭５５−１５８８
３７号公報に開示の装置は、圧力バーの取付位置が調整
できることにより、寸法の異なる被加工パイプに対する
適用性が高くなっている。しかし、この加工装置では、
一般に加熱することなしにパイプ端部を塑性変形するの
で、肉厚が大きいステンレス鋼管のような硬質の金属パ
イプをつば出し加工することは困難である。仮にステン
レス鋼管をつば出し加工すれば、つば出し部において残
留応力及び加工硬度が増加し、磁気性つまり透磁率の上
昇による腐食を起こしやすい。

【０００５】 また、特開昭５５−１５８８３７号公報
に開示の装置は、全体として相当に大型であるけれど
も、パイプ端部のつば出し加工のみが可能な単機能の装
置である。工場の敷地は、現在のように土地の価格が上
昇すると容易に拡張できず、容易に移動できない大型の
装置は単機能であると不経済であり、可能ならば多機能
であることが望ましい。

【０００６】 本発明は、従来のつば出し加工装置に関
する前記の問題点を改善するために提案されたものであ
り、パイプ端部をあらかじめ加熱した後に塑性変形する
ことにより、肉厚のパイプに腐食しにくいつば出し部を
形成できるつば出し加工装置を提供することを目的とし
ている。本発明の他の目的は、ほぼ同じ部材を用いてパ
イプ端部の拡開加工も可能であるつば出し加工装置を提
供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係るつば出し加工装置１は、図１に示すよ
うに、被加工パイプ２を所定の型枠３に嵌めて水平に固
定するチャック機構４（図３参照）と、回動と水平移動
によってパイプ端部に接近又は離隔してパイプ端内面を
加熱するヒータ機構５（図２参照）とを有する。型枠３
は、一般に図３のような半割型の上型３ａと下型３ｂか
らなり、油圧シリンダ６，６の伸縮作動によって上型３
ａを上下動して開口させ、該型枠の周囲に例えば４個の
温度センサ２６を等間隔に取り付けると好ましい。ヒー
タ機構５は、通常パイプ端内面に向かって炎を噴射する
ガスバーナ７であり、加工装置１の内部を熱損傷しない
ようにバーナ後方に熱遮蔽プレート８を取り付けてい
る。

【０００８】 つば出し加工装置１はまた、図４及び図
５に示すように、パイプ端部の内面に当接しながら回転
する押圧部材１０と、つば出し加工作業の進行に応じて
押圧部材１０をほぼ水平から直角まで位置変えするシリ
ンダ機構１１とを有する。シリンダ機構１１は、一般に
油圧シリンダ２本を１組にして使用し、押圧部材１０を
両側から支持して回動させると好ましい。押圧部材１０
の形状は、通常の円柱形又は截頭円錐形であればよい。

【０００９】 つば出し加工装置１は、図６から容易に
考察できるように、塑性変形によってパイプ端部に拡開
加工を施す際に、ほぼ水平の状態に維持した押圧部材１
０を拡開加工作業の進行に応じてその回転中心に対して
外方向へ位置変えさせる別の移動機構を有することを要
する。図示しないけれども、この移動機構としては、公
知のラック−ピニオン機構，油圧シリンダ，ウォームギ
ャーなどを利用すればよい。

【００１０】 押圧部材１０を含むシリンダ機構１１を
回転及び往復移動する駆動機構１２は、図１に例示する
ような構造であると好ましい。図１に示す駆動機構１２
では、油圧シリンダ１３，１３の伸縮作動によって支持
台１４がガイドバー１５に沿って往復移動し、支持台１
４に回転自在に設置する取付ロータ１６はスプロケット
１７を介して電動機（図示しない）で回転する。

【００１１】

【作用】本発明のつば出し加工装置１は、パイプ２の端
部につば出し部１８（図５）を形成する際に、あらかじ
めヒータ機構５でパイプ端部を約２００〜２５０℃に加
熱し、ついで押圧部材１０をパイプ端部の内面に当接し
て位置変えしながら回転させるので、肉厚である硬質の
金属パイプを比較的容易につば出し加工でき、つば出し
部１８の加工硬度も殆ど増加しない。ヒータ機構５は、
その回動と水平移動によって装置１の内部にコンパクト
に収納でき、熱遮蔽プレート８を後方に取り付けて装置
１の内部を熱損傷しない。

【００１２】 図５から明らかなように、形成されるつ
ば出し部１８の下周面と型枠３の先端面との間に間隙９
を有することにより、つば出し部１８において残留応力
が殆ど増加せず、磁気性つまり透磁率の上昇による腐食
が起こらない。この間隙９を有するため、被加工パイプ
２の肉厚が厚み約２ｍｍ以上でないと正確なつば出し加
工を施すことは不可能である。

【００１３】 また、つば出し加工装置１は、図６のよ
うにパイプ端部に拡開加工を施す際に、あらかじめヒー
タ機構５でパイプ端部を加熱し、且つシリンダ機構１１
を静止して押圧部材１０をほぼ水平の状態に維持したま
まで、押圧部材１０を被加工パイプ４１の端部１９内面
に当接して回転させる。加工装置１では、拡開加工作業
の進行に応じて押圧部材１０をその回転中心に対して外
方向へ位置変えさせる。

【００１４】

【実施例】次に、本発明を実施例に基づいて説明する。
本発明に係るつば出し加工装置１は、図１に示すように
全体がほぼ直方体形であり、その前方部に被加工パイプ
２を所定の型枠３に嵌めて水平に固定するチャック機構
４（図３参照）を配置する。型枠３の周囲には４個の温
度センサ２６を等間隔に取り付ける。チャック機構４
は、図３に示すように、型枠３を取り付ける半円筒形の
上下枠２０，２１を有し、上枠２０に半割型の上型３ａ
を及び下枠２１に半割型の下型３ｂを固着する。上枠２
０つまり上型３ａは、ガイドピン２２，２２に沿って上
下動可能である。ガイドピン２２と平行に設置した油圧
シリンダ６，６を縮小作動すると、上型３ａを上方へ移
動して型枠３を開口できる。

【００１５】 図１から明らかなように、加工装置１の
内部において、チャック機構４と駆動機構１２との間に
ヒータ機構５を回動自在に取り付ける。ヒータ機構５
は、ほぼ水平の休止位置（図２の実線）から作動位置
（図２の一点鎖線）まで、軸２３の回りで回動及びガイ
ドピン２４，２４に沿って水平移動する際にチャック機
構４や駆動機構１２と接触することはない。ヒータ機構
５の移動は、型枠３の周囲に取り付けた４個の温度セン
サ２６で制御し、該温度センサがパイプ素材に応じて２
００〜２５０℃の温度を感知すると、ヒータ機構５への
ガス供給を停止し、該ヒータ機構を休止位置へ移動させ
る。

【００１６】 ヒータ機構５は、装置外部に設置したガ
スボンベ（図示しない）から適宜に配管され、その先端
にはパイプ端内面に向かって炎を噴射するガスバーナ７
を設置し、加工装置１の内部を熱損傷しないようにバー
ナ後方に円形の熱遮蔽プレート８を取り付ける。図示し
ないけれども、型枠３の内方端面においても、別個に環
状の熱遮蔽プレートを取り付けている。

【００１７】 駆動機構１２には、押圧部材１０及びシ
リンダ機構１１を設置した作業本体３０（図４参照）を
取り付ける。駆動機構１２は、図１に例示するように矩
形状の支持台１４を有し、該支持台は、油圧シリンダ１
３，１３の伸縮作動によって前後移動可能である。支持
台１４は、片側に配置したガイドバー１５に沿ってスリ
ーブ３１がストッパ３２に接触するまで移動でき、該支
持台上には取付ロータ１６を回転自在に設置する。取付
ロータ１６は、スプロケット１７を介して電動機（図示
しない）で回転され、該スプロケットとスプライン結合
している。取付ロータ１６の先端部３３には、作業本体
３０の後方突起部３４を嵌合してボルト止め又は溶接す
ればよい。

【００１８】 つば出し加工装置１の作業本体３０は、
図４及び図５に示すように、パイプ端部の内面に当接し
ながら回転する押圧部材１０と、つば出し加工作業の進
行に応じて押圧部材１０をほぼ水平から直角まで位置変
えするシリンダ機構１１とからなる。截頭円錐形の押圧
部材１０を中央に形成した横長ブロック３５は、その連
結軸３６がＵ字形平面の支持枠３７の側壁に設けた湾曲
貫通孔３８を通過し、該連結軸を介してほぼ９０度の範
囲で位置変え可能である。一方、シリンダ機構１１は、
一般に油圧シリンダ２本を１組にして使用し、各油圧シ
リンダは後端部３９を支持枠３７の側壁上方に軸着し、
且つその下端部を連結軸３６と接続する。

【００１９】 つば出し加工装置１は、図６に示すよう
にパイプ端部に拡開加工を施すことが可能である。拡開
加工を行う際には、型枠を交換して拡開加工用の型枠４
０を取り付け、シリンダ機構１１を静止して押圧部材１
０をほぼ水平の状態に維持することが必要である。ま
た、図示しないけれども、支持枠３７と後方突起部３４
とを相互に変位可能に接続し、両者間にラック−ピニオ
ン機構又は別個の油圧シリンダを設置して支持枠３７が
図面の上下方向に移動可能なように構成する。この結
果、押圧部材１０は、パイプ４１との接触周面がほぼ水
平の状態に維持したままで、拡開加工作業の進行に応じ
てその回転中心に対して外方向へ位置変えすることによ
り、図６のような拡開パイプ４１を容易に製造すること
ができる。

【００２０】 つば出し加工装置１では、被加工パイプ
２の端部につば出し部１８（図５）を形成する際に、ま
ず半割型の上型３ａを上昇させてパイプ２を下型３ｂ内
に挿入し、油圧シリンダ６，６を伸長作動して上型３ａ
を下方移動して型枠３を閉じてパイプ端部を水平に固定
する。ついでヒータ機構５をほぼ水平の休止位置（図２
の実線）から作動位置（図２の一点鎖線）まで回動し、
さらにガイドピン２４，２４に沿って水平移動させてガ
スバーナ７をパイプ２の端部中心に位置させる。ガスバ
ーナ７でパイプ端内面に向かって炎を噴射し、あらかじ
めパイプ端部を所定温度まで加熱する。例えばステンレ
ス鋼管で２５０℃まで昇温したことを温度センサ２６が
感知すると、該温度センサからのフィードバックによっ
てヒータ機構５へのガス供給を停止し、ヒータ機構５を
ほぼ水平の休止位置に復帰させる。

【００２１】 次に駆動機構１２によって支持枠３７を
前進移動し、押圧部材１０の周面をパイプ４１の内周面
と接触させる。この状態で駆動機構１２によって支持枠
３７を回転し、つば出し加工の進行に応じて押圧部材１
０をパイプ端部の内面に当接しながら位置変えしてい
く。押圧部材１０が図５の実線位置まで約９０度位置変
えするとつば出し加工が完了する。形成されるつば出し
部１８の下周面と型枠３の先端面との間に約５ｍｍの間
隙９を有し、つば出し部１８において残留応力が殆ど増
加せず、磁気性つまり透磁率も上昇しない。つば出し加
工作業が完了すれば、支持枠３７を後退移動し且つ型枠
３を開口してつば出し加工パイプ４２を取り出す。

【００２２】

【発明の効果】本発明に係るつば出し加工装置は、被加
工パイプの端部につば出し部を形成する際に、あらかじ
めヒータ機構でパイプ端部を正確に約２００〜２５０℃
に加熱して塑性変形し、厚み約２ｍｍ以上である肉厚の
ステンレス鋼管のような硬質の金属パイプでも容易に温
間でつば出し加工でき、つば出し部の加工硬度も殆ど増
加しない。このつば出し加工装置では、形成されるつば
出し部の下周面と型枠の先端面との間に間隙を有し、該
つば出し部において残留応力が殆ど増加せず、磁気性つ
まり透磁率の上昇による腐食が起こらない。

【００２３】 本発明で用いるヒータ機構は、その回動
と水平移動によって装置の内部にコンパクトに収納で
き、自動的に作動できるので加熱の際に人手に頼ること
なく迅速に加工作業を進めることができる。このヒータ
機構には、後方に熱遮蔽プレートを取り付けて加工装置
の内部を熱損傷せず、該加工装置の耐久性に悪影響を与
えることはない。

【００２４】 また、本発明のつば出し加工装置では、
パイプ端部に拡開加工を施す際に、シリンダ機構を静止
して押圧部材をほぼ水平の状態に維持し、該押圧部材を
被加工パイプの端部内面に当接して回転させるだけでよ
い。本発明の加工装置において、パイプのつば出し加工
に加えて拡開加工を行うならば、作業の進行に応じて押
圧部材をその回転中心に対して外方向へ位置変えさせる
別の移動機構を必要とするにすぎない。

【００２５】 本発明の加工装置は、パイプのつば出し
加工と拡開加工の両機能を有する。本発明の装置を加工
工場内に敷設すれば、工場の敷地が土地価格の上昇で容
易に拡張できなくても多機能であるので経済的であり、
しかも加工作業を効率的に実施できるのでいっそう有利
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るつば出し加工装置の全体を概略
的に示す水平断面図である。

【図２】 本発明で用いるヒーター機構のみを示す部分
側面図である。

【図３】 図１のＡ−Ａに沿って切断した本発明のつば
出し加工装置の横断面図である。

【図４】 本発明の装置によるパイプ端面のつば出し加
工の開始状態を示す部分側断面図である。

【図５】 パイプ端面のつば出し加工の終了状態を示す
図４と同様の側断面図である。

【図６】 本発明の装置によるパイプ端面の拡開加工の
終了状態を示す部分側断面図である。

【符号の説明】

１ つば出し加工装置 ２ 被加工パイプ ３ 型枠 ４ チャック機構 ５ ヒータ機構 ８ 熱遮蔽プレート １０ 押圧部材 １１ シリンダ機構 １２ 駆動機構 １８ つば出し部

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 塑性変形によってパイプ端部につば出し
   部を形成する装置であって、被加工パイプを所定の型枠
   に嵌めて水平に固定するチャック機構と、回動と水平移
   動によってパイプ端部に接近又は離隔してパイプ端内面
   を加熱するヒータ機構と、パイプ端部の内面に当接しな
   がら回転する押圧部材と、つば出し加工作業の進行に応
   じて押圧部材をほぼ水平から直角まで位置変えさせるシ
   リンダ機構と、該押圧部材を含むシリンダ機構を回転及
   び往復移動する駆動機構とを備え、肉厚である硬質の金
   属パイプを比較的容易に温間加工できるつば出し加工装
   置。
2. 【請求項２】 塑性変形によってパイプ端部につば出し
   部などを形成する装置であって、被加工パイプを所定の
   型枠に嵌めて水平に固定するチャック機構と、回動と水
   平移動によってパイプ端部に接近又は離隔してパイプ端
   内面を加熱するヒータ機構と、パイプ端部の内面に当接
   しながら回転する押圧部材と、加工作業に応じて押圧部
   材を所定の位置に設定するシリンダ機構とを備え、ヒー
   タ機構をチャック機構と駆動機構との間に回動自在に取
   り付け、該ヒータ機構は、ほぼ水平の休止位置から作動
   位置まで、軸の回りで回動及びガイドピンに沿って水平
   移動する際にチャック機構や駆動機構と接触することが
   ないことにより、肉厚である硬質の金属パイプを比較的
   容易に温間加工できるつば出し加工装置。
3. 【請求項３】 半割型の上型と下型からなる型枠の周囲
   に温度センサを取り付け、該温度センサがパイプ素材に
   応じて２００〜２５０℃の温度を感知すると、ヒータ機
   構へのガス供給を停止し、該ヒータ機構を休止位置へ移
   動させる請求項１または２記載の装置。
4. 【請求項４】 厚み約２ｍｍ以上の被加工パイプを温間
   でつば出し加工する際に、形成されるつば出し部の下周
   面と型枠の先端面との間に間隙を有することにより、該
   つば出し部において残留応力が殆ど増加せず且つ磁気性
   つまり透磁率も上昇しないパイプのつば出し加工方法。