JP2927168B2 - 管材のセレーション加工方法およびその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、管材の管端内面にセレ
ーションを加工する、管材のセレーション加工方法およ
びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、図８に示されるように管材１の
管端内面にセレーション２、例えばインボリュートセレ
ーションをもつ管部品３を加工する一般的な方法には、
機械加工あるいはプレス加工がある。機械加工の場合に
ついて、加工工程毎の部品形状を断面図で示した図９
（ａ）〜（ｄ）を参照して述べる。まず第１工程として
図９（ａ）に示される管材１０１に同（ｂ）に示される
ように内面加工（符号１０４を付す）を行う。次に第２
工程として管材１０１に同（ｃ）に示されるように外面
加工（符号１０５を付す）を行う。次に第３工程として
管材１０１に同（ｄ）に示されるようにセレーション加
工を行うことによって、セレーション１０２をもつ管部
品１０３を得る。このような機械加工によると、工程数
が多くコストが高くつくことになる。

【０００３】またプレス加工の場合について、加工工程
を略体断面図で示した図１０および加工工程毎の部品形
状を断面図で示した図１１を参照して述べる。この場
合、第１工程として図１１（ａ）に示される管材２０１
を図１０（ａ）に示されるように下型側ダイス２０４に
セットしたのち、管材２０１内に上型側パンチ２０５を
図１０（ｂ）に示されるように加圧挿入することでエキ
スパンド加工（管端拡げ加工）を行い、図１１（ｂ）に
示される管材２０１を得る。次に第２工程として、管材
２０１内に図１０（ｃ）に示されるようにセレーション
型２０７を先端部にもつパンチ２０６を図１０（ｄ）に
示されるように加圧挿入することでセレーション加工を
行うことによって、図１１（ｃ）に示されるセレーショ
ン２０２をもつ管部品２０３を得る。このようなプレス
加工（これを２工程プレス加工という）によると、計２
工程で管部品２０３が得られるので、前記機械加工に比
べれば工程数が１工程少なくて済むが、ダイス２０４と
パンチ２０６との関係から管端全域にわたるセレーショ
ン加工を行うことができないので、図１１（ｃ）に示さ
れるように管部品２０３の下端部に未加工部２０８が残
る。

【０００４】上記した機械加工および２工程プレス加工
の問題を解決するものとして、次の１工程プレス加工が
提案されている。この１工程プレス加工について、加工
工程を略体断面図で示した図１２および加工工程毎の部
品形状を断面図で示した図１３を参照して述べる。図１
３（ａ）に示される管材３０１を図１２（ａ）に示され
るように下型側ダイス３０５にセットしたのち、管材３
０１を上型側管材押え３０６により図１２（ｂ）に示さ
れるようにダイス３０５内に加圧挿入することでスウェ
ージング加工（管端絞り加工）を行うと同時に、その管
端内面にダイス３０５の型穴底面上のセレーション型３
０７を相対的に加圧挿入させることでセレーション加工
を行うことによって、図１３（ｂ）に示されるセレーシ
ョン３０２をもつ管部品３０３を１工程のプレス加工で
得ることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記１工程プレス加工
によると、ダイス３０５とセレーション型３０７との間
の成形空間３０４に管材３０１を加圧挿入させるので、
ダイス３０５およびセレーション型３０７に対する管材
３０１の摩擦がかなり大きく、大きな成形荷重が必要と
なる。また成形荷重が大きいと、管材３０１の座屈を考
慮しなければならず、このため図１２に示されるように
管材内面を拘束するガイド３０９およびそのガイド３０
９を付勢するスプリング３１０を管材押え３０６内に組
み込んで構成される座屈防止構造３０８が不可欠とな
り、型構造が複雑となる。また管材３０１にセレーショ
ン型３０７が相対的に加圧挿入されるため、擦り付けに
よる潤滑切れをおこしやすく、これによりカジリを発生
し、管部品３０３の品質低下を招くおそれがある。

【０００６】そこで本発明は、前記した問題点を解決す
るためになされたものであり、その目的はセレーション
加工を小さい成形荷重でもって行うことができかつカジ
リのない高品質の管部品を得ることのできる、管材のセ
レーション加工方法とその装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、下型側ダイスの型穴内に管
材を上型側管材押えで加圧挿入してその管材の管端外径
を収縮させるスウェージング加工をするに際し、上型側
にはセレーション型を先端部に一体にもちかつ前記管材
内に挿入されるパンチを設けておき、前記パンチを前記
管材内に挿入した状態で、前記パンチを前記管材と一体
的に前記下型側ダイスの型穴内に加圧挿入することで、
前記スウェージング加工を行うと同時にそのスウェージ
ング加工による前記管材のスウェージング加工部の塑性
変形を利用して前記セレーション型により前記スウェー
ジング加工部の内面にセレーションを形成する、管材の
セレーション加工方法である。請求項２記載の発明は、
管材の管端外径を収縮させるスウェージング加工のため
の型穴をもつ下型側ダイスと、前記管材を前記下型側ダ
イスの型穴内に加圧挿入する上型側管材押えと、上型側
に設けられかつ前記管材内に挿入されるとともにその挿
入状態で前記上型側管材押えと一体的に下降可能なパン
チと、前記パンチの先端部に一体に設けられかつ前記管
材内への前記パンチの挿入時には同管材のスウェージン
グ加工部となる部分の内側に位置するとともに、スウェ
ージング加工による前記スウェージング加工部の塑性変
形を利用して同スウェージング加工部の内面にセレーシ
ョンを形成するセレーション型とを備えた、管材のセレ
ーション加工装置である。請求項３記載の発明は、請求
項２記載の管材のセレーション加工装置において、ダイ
スが上半体と下半体とに二分割され、その上半体が上型
側に昇降可能に懸吊されている、管材のセレーション加
工装置である。

【０００８】

【作用】前記請求項１記載の管材のセレーション加工方
法によれば、セレーション型を先端部に一体にもつパン
チを管材内に挿入した状態で、前記パンチを前記管材と
一体的に下型側ダイスの型穴内に加圧挿入することによ
り、スウェージング加工による前記管材のスウェージン
グ加工部の塑性変形を利用して前記スウェージング加工
部の内面にセレーションを形成することができる。した
がって、管材のスウェージング加工にともなう下型側ダ
イスの型穴に対する管材の摩擦は避けられないものの、
パンチのセレーション型に対する管材の摩擦を発生する
ことなく、管材の管端内面にセレーション加工が行え
る。前記請求項２記載の管材のセレーション加工装置に
おいて、管材を下型側ダイスの型穴内にセットし、その
管材にパンチを挿入した状態で、上型側管材押えによっ
て管材を前記下型側ダイスの型穴内に加圧挿入すると同
時に、前記上型側管材押えおよび管体と一体的に前記パ
ンチを前記下型側ダイスの型穴内に加圧挿入すると、ス
ウェージング加工が行われると同時に、そのスウェージ
ング加工による前記管材のスウェージング加工部の塑性
変形を利用して前記セレーション型により前記スウェー
ジング加工部の内面にセレーションが形成される。した
がって、管材のスウェージング加工にともなう下型側ダ
イスの型穴に対する管材の摩擦は避けられないものの、
パンチのセレーション型に対する管材の摩擦を発生する
ことなく、管材の管端内面にセレーション加工が行え
る。前記請求項３記載の管材のセレーション加工装置に
よれば、管材はダイスの下半体に対しセットされ、上型
の下降にともないダイスの上半体が前記下型上に接合
し、本来のダイスとして機能する。また管材のセレーシ
ョン加工後の上型の上昇にともない、ダイスの上半体が
下半体から開離して上昇し、両半体間に管材投入空間が
形成される。

【０００９】

【実施例】

〔実施例１〕実施例１について図１のセレーション加工
装置の説明図を参照して説明する。図１（ａ）は管材に
パンチが挿入する直前の状態、（ｂ）はスウェージング
加工中の状態、（ｃ）は加工終了の状態がそれぞれ断面
図で示されている。なお本装置は、前述した図８に示さ
れる管材１の管端内面にセレーション２をもつ管部品３
を製造するものである。下型側ダイス５には、スウェー
ジング加工する管材１が挿入される型穴６が形成されて
いる。型穴６は、図示上部の素管外径で形成された非加
工部６ａと、素管外径よりも小径に形成された加工部６
ｃとがテーパ部６ｂを介して連続されてなる。ダイス５
は、図示されないプレス機の下型ホルダ上に固定されて
いる。なお型穴６内に投入される管材１は、長尺状パイ
プを所定長に切断して得られ、通常はボンデ処理が施さ
れている。

【００１０】前記ダイス５に管材１を加圧するための丸
棒状の管材押え７は、管材１の素管外径とほぼ等しい外
径をもちかつ図示されないプレス機の上型ホルダに垂下
状に取り付けられている。管材押え７の先端部（図示下
端部）には、前記管材１内に挿入される丸棒形状のパン
チ８が一体的に形成されている。パンチ８は、管材１の
素管内径とほぼ等しい外径でかつ前記型穴６の非加工部
６ａとほぼ等しい軸長をもって形成されている。さらに
パンチ８の先端部には、前記型穴６の加工部６ｃよりや
や長い軸長をもつセレーション型９が設けられている。
このセレーション型９は、パンチ８の先端面に対し取付
ボルト１０によって締着されている。

【００１１】上記のセレーション加工装置の作動につい
て説明する。図１（ａ）に示されるようにダイス５の型
穴６の非加工部６ａ内に管材１をセットした後、プレス
機の作動にともない管材押え７が下降すると、パンチ８
が管材１内に順次挿入されていき、管材押え７が管材１
の上端面に当接する（図１（ａ）の二点鎖線参照）。さ
らに管材押え７が下降すると、図１（ｂ）に示されるよ
うに、管材１とパンチ８が一体的にダイス５の型穴６内
に加圧挿入され、管材１の下側管端がダイス５の型穴６
のテーパ部６ｂを介して加工部６ｃに加圧挿入されるに
ともないスウェージング加工が施されていく。このスウ
ェージング加工と同時に、そのスウェージング加工によ
るスウェージング加工部がセレーション型９（詳しくは
その型周面）に向けて塑性変形することで、そのスウェ
ージング加工部の内面にセレーションが形成されてい
く。パンチ８の下降が終了すると、図１（ｃ）に示され
るようにスウェージング加工およびセレーション加工が
終了する。加工終了後には、プレス機により管材押え７
を上昇させ、パンチ８から管部品３を抜き取ればよい。

【００１２】上記したセレーション加工装置によれば、
管材１のスウェージング加工にともなうダイス５の型穴
６に対する管材１の摩擦は避けられないものの、パンチ
８のセレーション型９に対する管材１の摩擦を発生する
ことなく、管材１の管端内面にセレーション加工が行え
る。したがって、セレーション加工を従来の１工程プレ
ス加工に比べ小さい成形荷重で行うことができるととも
に、セレーション型９に対する管材１の擦り付けによる
カジリのない高品質の管部品３が得られる。さらに成形
荷重が小さいことにより、管材１の座屈に対する考慮が
軽減されるのに加えパンチ８で管材１の座屈を防止する
ことができ、特別な座屈防止構造を不要とした簡素な型
構造とすることができる。

【００１３】なお本例におけるセレーション型９は、パ
ンチ８と別体で形成しておき、これをパンチ８に取付ボ
ルト１０で取り付ける構造としたので、セレーション型
９（詳しくは型刃）をワイヤ放電加工によって加工しそ
の型９だけを単品で得ることができ、パンチ８の先端部
にセレーション型刃を放電加工する場合に比べて型費を
低減することが可能である。

【００１４】〔実施例２〕実施例２について図２〜図４
を参照して説明する。なお本例は実施例１の一部を改良
したものであるので、実施例１と同一もしくは均等構成
と考えられる部分には同一符号を付して重複する説明は
省略する。また次以降の実施例についても同様の考えで
重複する説明は省略する。セレーション加工装置の作動
前の状態を断面図で示した図２において、ダイス５が固
定されたプレス機の下型ホルダ１２上には、ダイス５の
周辺部に位置して適数本（図はそのうちの２本を示す）
のガイドポスト１３が立設されている。一方、前記管材
押え７とパンチ８は実施例１と異なり別部品として構成
されていて、セレーション型９をもつパンチ８がプレス
機の上型ホルダ１４に垂下状に取り付けられている。ま
た管材押え７は、押えプレート１５に一体状に設けられ
ており、管材１と同一の管形状をもってプレート下面に
突出している。前記押えプレート１５は、前記ガイドポ
スト１３に対し水平状態で昇降可能にかつスプリング１
６により上方へ付勢された状態で支持されかつガイドポ
スト１３の上端のストッパ１３ａによって抜け止めされ
ている。この押えプレート１５の管材押え７に前記パン
チ８がスライド可能に挿入されている。

【００１５】上記したセレーション加工装置の作動につ
いて説明する。図２に示される作動前の状態において管
材１が二点鎖線で示されるようにダイス５の型穴６内に
セットされる。そしてプレス機が作動し、上型ホルダ１
４が下降すると、パンチ８が押えプレート１５の管材押
え７内を下降していき、上型ホルダ１４が押えプレート
１５に当接する。この状態が図３に示されている。さら
に上型ホルダ１４が下降すると、パンチ８が管材１内に
順次挿入されていくとともに、押えプレート１５がスプ
リング１６の弾性に抗して押し下げられていき、管材押
え７が管材１の上端面に当接する。この状態が図３に二
点鎖線で示されている。

【００１６】さらに上型ホルダ１４が下降すると、管材
押え７と管材１とパンチ８とが同時にすなわち一体的に
下降してダイス５の型穴６内に加圧挿入される。する
と、前記と同様に、管材１がダイス５の型穴６内に加圧
挿入されるにともないスウェージング加工が施され、こ
れとともにそのスウェージング加工によるスウェージン
グ加工部がセレーション型９に向けて塑性変形すること
で、スウェージング加工部の内面にセレーションが形成
される。なお加工終了状態が図４に示されている。

【００１７】加工終了後、プレス機により上型ホルダ１
４が上昇すると、押えプレート１５がスプリング１６の
弾性によって浮上されるとともに、管部品がパンチ８に
ついたままダイス５の型穴６から抜き出される。さらに
押えプレート１５がガイドポスト１３のストッパ１３ａ
に当接したのち（図３参照）、上型ホルダ１４がさらに
上昇することで、管材押え７とパンチ８との相対移動に
よって管部品がパンチ８から抜き落とされる。その後、
上型ホルダ１４が原状位置まで上昇する（図２参照）。

【００１８】本例のセレーション加工装置によると、管
材押え７とパンチ８とを別体とし、管材押え７をパンチ
８の昇降に連動させる構成としたことにより、パンチ８
から管部品を自動的に抜き落とすことができる。

【００１９】〔実施例３〕実施例３について図５〜図７
を参照して説明する。本例は、実施例２のセレーション
加工装置に改良を加えたもので、図５に断面図で示され
るように、前記ダイス５が上半体５１と下半体５２とに
二分割されている。下半体５２は下型ホルダ１２に固定
されている。また上半体５１の上面には適数本（図はそ
のうちの２本を示す）の吊下ポール１８が立設され、こ
の吊下ポール１８が上型ホルダ１４にスライド可能に連
結されることによって、上半体５１が上型ホルダ１４に
昇降可能に懸吊されている。前記吊下ポール１８は押え
プレート１５に設けた開口部を通して貫通し、その先端
はストッパ１８ａによって抜け止めされている。また上
半体５１はスプリング１９によって常には下方へ付勢さ
れている。また作動前の状態においては、押えプレート
１５の管材押え７が上半体５１の型穴６内に挿入されて
おり、また上半体５１が下半体５２と開離した状態でか
つ図５の実線状態よりもさらに上昇した位置（図５の二
点鎖線参照）にある。

【００２０】上記したセレーション加工装置の作動につ
いて説明する。ダイスの上半体５１が図５に二点鎖線で
示される作動前の状態において、ダイスの上半体５１と
下半体５２との間の投入空間から、管材１が図５の二点
鎖線で示されるように下半体５２の型穴６内にセットさ
れる。そしてプレス機が作動し、上型ホルダ１４ととも
に上半体５１が下降するとともに、パンチ８が押えプレ
ート１５の管材押え７内を下降していき、図５に実線で
示されるように上型ホルダ１４が押えプレート１５に当
接する。

【００２１】さらに上型ホルダ１４が下降すると、図６
に示されるように押えプレート１５がスプリング１６の
弾性に抗して押し下げられて管材押え７が管材１の上端
面に当接する。これと同時に、パンチ８が管材１内に挿
入されるとともに、その管材１に上半体５１の型穴６が
嵌まり、上半体５１が下半体５２上に接合し、本来のダ
イス５を形成する。

【００２２】さらに上型ホルダ１４が下降すると、管材
押え７と管材１とパンチ８とが同時にすなわち一体的に
下降してダイス５の型穴６内に加圧挿入される。する
と、前記と同様に、管材１がダイス５の型穴６内に加圧
挿入されるにともないスウェージング加工が施され、こ
れとともにそのスウェージング加工によるスウェージン
グ加工部がセレーション型９に向けて塑性変形すること
で、スウェージング加工部の内面にセレーションが形成
される。なお加工終了状態が図７に示されている。この
とき上型ホルダ１４はスプリング１９を圧縮させる。

【００２３】その後、プレス機により上型ホルダ１４が
上昇すると、押えプレート１５がスプリング１６の弾性
によって浮上されるとともに、パンチ８に管部品がつい
たままダイス５の型穴６から抜き出される。また上半体
５１の吊下ポール１８のストッパ１８ａにて上型ホルダ
１４が抜け止めされるまでは、スプリング１９が弾性復
元していく。さらに上型ホルダ１４が上昇すると、押え
プレート１５がスプリング１６の弾性によって浮上され
るとともに、上半体５１が吊下ポール１８を介して上昇
し下半体５２と開離する。そして押えプレート１５がガ
イドポスト１３のストッパ１３ａに当接したのち（図５
参照）、上型ホルダ１４がさらに上昇することで、管材
押え７とパンチ８との相対移動によって管部品がパンチ
８から抜き落とされる。その後、上型が原状位置まで上
昇する（図５二点鎖線参照）。

【００２４】本例のセレーション加工装置によると、ダ
イス５の上半体５１を上型側に付属するものとして、上
型に必要とされる最小限の昇降ストロークを短縮できる
ので、ダイス５を分割しない場合に比べて小ストローク
プレス機の採用が可能となる。例えば実施例２の装置で
は、長さ１００ mm の管材１を加工する場合に、上型に
必要とされる最小限の昇降ストロークは、管材１の投入
および成形された管部品の取り出しのために必要なスト
ローク分と、管材１のスウェージング加工に要するスト
ローク分とで、管材１の長さの２倍相当分のストローク
すなわち２２０〜２３０ mm が必要とされるが、本実施
例装置によるとダイス５の上半体５１を上型側に付属す
るものとしたので、パンチ８と上半体５１との重複分の
ストローク分すなわち５０ mm 程度を短縮することがで
き、上型に必要とされる最小限の昇降ストロークとして
は１７０〜１８０ mm で足りる。

【００２５】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、次に記載する効果を奏する。本発明の請求
項１記載の管材のセレーション加工方法によれば、セレ
ーション型を先端部に一体にもつパンチを管材内に挿入
した状態で、前記パンチを前記管材と一体的に下型側ダ
イスの型穴内に加圧挿入することにより、スウェージン
グ加工による前記管材のスウェージング加工部の塑性変
形を利用して前記スウェージング加工部の内面にセレー
ションを形成することから、管材１のスウェージング加
工を行なうと同時に、パンチのセレーション型に対する
管材の摩擦を発生することなく、管材の管端内面にセレ
ーション加工が行える。このため、スウェージング加工
とセレーション加工を従来の１工程プレス加工に比べ小
さい成形荷重で行うことができるとともに、セレーショ
ン型に対する管材の擦り付けによるカジリのない高品質
の管部品が得られる。さらに成形荷重が小さいことによ
り、管材の座屈に対する考慮が軽減されるのに加えパン
チで管材の座屈を防止することができ、特別な座屈防止
構造を不要とした簡素な型構造のセレーション加工装置
で加工することが可能である。請求項２記載の管材のセ
レーション加工装置によれば、セレーション型を先端部
に一体にもつパンチを管材内に挿入した状態で、上型側
管材押えによって管材を前記下型側ダイスの型穴内に加
圧挿入すると同時に、前記上型側管材押えおよび管体と
一体的に前記パンチを前記下型側ダイスの型穴内に加圧
挿入することにより、スウェージング加工による前記管
材のスウェージング加工部の塑性変形を利用して前記ス
ウェージング加工部の内面にセレーションを形成する。
このため、請求項１記載の管材のセレーション加工方法
をもって管材のスウェージング加工とセレーション加工
が行なえるので、従来の１工程プレス加工に比べて成形
荷重の小さいかつ型構造が簡素な装置で、カジリのない
高品質の管部品を製造することができる。請求項３記載
の管材のセレーション加工装置によれば、ダイスの上半
体を上型側に付属するものとして、上型に必要とされる
最小限の昇降ストロークを短縮できるので、ダイスを分
割しない場合に比べて小ストロークプレス機の採用が可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１のセレーション加工装置を示す説明図
である。

【図２】実施例２のセレーション加工装置を示す断面図
である。

【図３】図２の加工装置の加工途中状態を示す断面図で
ある。

【図４】図２の加工装置の加工終了状態を示す断面図で
ある。

【図５】実施例３のセレーション加工装置を示す断面図
である。

【図６】図５の加工装置の加工途中状態を示す断面図で
ある。

【図７】図５の加工装置の加工終了状態を示す断面図で
ある。

【図８】管部品の半断面図である。

【図９】機械加工による工程毎の部品形状を示す断面図
である。

【図１０】２工程プレス加工による加工過程を示す説明
図である。

【図１１】２工程プレス加工による部品形状を示す断面
図である。

【図１２】１工程プレス加工による加工過程を示す説明
図である。

【図１３】１工程プレス加工による部品形状を示す断面
図である。

【符号の説明】 １ 管材 ５ ダイス ７ 管材押え ８ パンチ ９ セレーション型

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−60838（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−145234（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B21J 1/00 - 13/14 B21J 17/00 - 19/04 B21K 1/00 - 31/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下型側ダイスの型穴内に管材を上型側管
   材押えで加圧挿入してその管材の管端外径を収縮させる
   スウェージング加工をするに際し、上型側にはセレーシ
   ョン型を先端部に一体にもちかつ前記管材内に挿入され
   るパンチを設けておき、前記パンチを前記管材内に挿入
   した状態で、前記パンチを前記管材と一体的に前記下型
   側ダイスの型穴内に加圧挿入することで、前記スウェー
   ジング加工を行うと同時にそのスウェージング加工によ
   る前記管材のスウェージング加工部の塑性変形を利用し
   て前記セレーション型により前記スウェージング加工部
   の内面にセレーションを形成する、管材のセレーション
   加工方法。
2. 【請求項２】 管材の管端外径を収縮させるスウェージ
   ング加工のための型穴をもつ下型側ダイスと、前記 管材を前記下型側ダイスの型穴内に加圧挿入する上
   型側管材押えと、 上型側に設けられかつ前記管材内に挿入されるとともに
   その挿入状態で前記上型側管材押えと一体的に下降可能
   なパンチと、前記 パンチの先端部に一体に設けられかつ前記管材内へ
   の前記パンチの挿入時には同管材のスウェージング加工
   部となる部分の内側に位置するとともに、スウェージン
   グ加工による前記スウェージング加工部の塑性変形を利
   用して同スウェージング加工部の内面にセレーションを
   形成するセレーション型とを備えた、管材のセレーショ
   ン加工装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の管材のセレーション加工
   装置において、ダイスが上半体と下半体とに二分割さ
   れ、その上半体が上型側に昇降可能に懸吊されている、
   管材のセレーション加工装置。