JP3135345B2 - 管端溝付け装置 - 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、例えばガス管等の管
端に継手を適用する際にその管端周囲壁に環状周溝を押
圧成形する管端溝付け装置に関し、特にその溝加工時に
おける管の抜け防止及び管端拡開防止装置に関する。周
知のように、ガス管あるいは水道管等の配管敷設作業で
は管接続のために種々の継手が用いられるが、そのよう
な継手の中には管端の周囲壁に環状周囲溝を形成するこ
とを要求するものがある。その種の継手には管端の環状
周囲溝と機械的に係合するようになった係合部が設けら
れ、これにより継手と管端との機械的な結合が達成され
る。したがって、かかるタイプの継手を用いる場合に
は、配管敷設現場で適当な寸法に切断された管の端部に
対して適宜環状周囲溝を成形することが必要とされる。

【０００２】

【従来の技術】かかる環状周囲溝の成形加工に用いられ
る管端溝付け装置として、環状溝付き駆動ローラと、こ
の環状溝付き駆動ローラの環状溝と係合し得るように該
環状溝付き駆動ローラに向かって移動自在となった回転
従動ローラとを具備するものが知られている。このよう
な管端溝付け装置では、環状溝付き駆動ローラと回転従
動ローラとの間に管端壁を挟み込ませた状態で該回転従
動ローラを該環状溝付き駆動ローラの環状溝中に徐々に
押し込むことによって管端周囲壁に環状周囲溝が押圧成
形されることになる。

【０００３】更に詳述すると、管端内周面側には環状溝
付き駆動ローラが当てられ、一方、回転従動ローラ側は
管端外周面に当てられ、これにより管端壁が環状溝付き
駆動ローラと回転従動ローラとの間に挟み込まれること
になる。このような状態で環状溝付き駆動ローラが回転
駆動されると、管は該環状溝付き駆動ローラをその管端
内壁面上で転動させるような態様で回転させられ、この
とき回転従動ローラを環状溝付き駆動ローラ側に向かっ
てその環状溝内に侵入させるように徐々に押圧させる
と、環状溝付き駆動ローラと回転従動ローラとの間に挟
み込まれ管端壁の箇所が塑性変形され、これにより管端
には環状周囲溝が形成されることになる。

【０００４】さて、上述したような管端溝付け装置によ
って管の管端壁に溝付け加工を行う間、その他方の管端
側は作業者の手で保持されるか、あるいは適当な保持具
でもって回転自在に保持される。この場合、環状溝付き
駆動ローラの回転駆動方向に応じて溝付け管端側が左右
いずれかの方向に螺旋運動しつつ環状溝付き駆動ローラ
から抜け出ようとする力を受ける。例えば、環状溝付き
駆動ローラがその正面から見て時計方向すなわち右回り
方向に回転駆動させられる場合、溝付け管端は右回り方
向に螺旋運動しつつ環状溝付き駆動ローラから抜け出よ
うとし、これを阻止するためには、溝付け加工中、溝付
け管端側を中心としてその管を水平面内で左側に約０．
５°程度傾斜させた状態に保持することが必要とされ
る。その結果、駆動ローラの回転時に管が装置本体側に
向かって“食い込み勝手”になり、抜け防止が出来る。
同様に、環状溝付き駆動ローラがその正面から見て反時
計方向すなわち左回り方向に回転駆動させられる場合に
は、溝付け管端は左回り方向に抜け出ようとするので、
管を水平面内で右側に約０．５°程度傾斜させることが
必要となる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の管端溝付け装置
にあっては、溝付け管端とは反対側の管端側を作業者の
手で保持させる場合には、作業者が左右のいずれかの側
に管を幾分傾斜させるようにその反対側の管端に力を加
えるようにしている。しかしながら、このように専ら作
業者の感や熟練度に頼っている従来の方法では、溝付け
加工中に管を所定の角度に傾斜させた状態に保持させ続
けることは非常に困難であり、その結果、管端での溝付
けが良好に行われないことがある。管の傾き角が所定角
度より小さいと管は抜け出てしまう。かといって、管の
傾き角を所定角度より大きくすると、大きくなればなる
程、管端での拡開（径拡大）が大きくなるという問題が
生じる。

【０００６】管端の拡開は次のような理由で生じる。図
１０に示す如く、周溝１８ａを有する回転駆動ローラ１
８と回転従動ローラ２４との間に挟持した管Ｐの外周に
回転従動ローラ２４を径方向に押し付けていくと、管Ｐ
の外周には徐々に溝Ｇが形成される。その際、管Ｐが回
転駆動ローラ１８の溝１８ａのエッジ部に当たる部分
Ａ、Ｂでは管Ｐの肉厚が減少し、その結果、管Ｐは矢印
で示す軸線方向に伸びようとする。この時、図１０
（ｂ）の右方向においては管Ｐは何の規制もないため
（即ち、自由端であるため）、自由に伸びることが出来
るが、左方向の端部は駆動ローラ１８の鍔１８Ａの右端
面に当たっているため、同方向に伸びることが出来な
い。一方、管Ｐの左端面と鍔１８Ａの端面との接触面Ｓ
（図１１）は径の相違による周速の違いにより常に相対
滑りを起こしており、従って、管端面は駆動ローラ１８
の接線方向の力Ｆを受ける。その結果、管Ｐの端面は図
１１のＣ、Ｄ間の領域Ｅで外方に向かう拡開力を受け、
その結果、管Ｐは図１０（ｃ）で示す如く、その端部が
拡がるのである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は第１に管
端溝付け作業において管の抜けを有効に防止することに
あり、第２にそれに伴う管端での拡開を防止することに
ある。

【０００８】上記目的を達成するために、本発明によれ
ば、外周溝を備えた回転駆動ローラと、該回転駆動ロー
ラに対しその軸線を平行にして相対的に接近、離反可能
に対設させた回転従動ローラとを具備し、これら回転駆
動、従動ローラをその軸線に直交する方向に相対接近さ
せることにより該両回転ローラ間に挟み込んだ被加工管
に回転駆動ローラの外周溝に対応する外周溝を押圧成形
する管端溝付け装置において、回転駆動ローラはその軸
線方向において径が異なる異径部分を有し、その異径部
分は装置本体側が大径であることを構成上の特徴とす
る。

【０００９】回転駆動ローラは略円錐母面を有するコー
ン状ローラから構成することも、あるいは段付きローラ
から構成することも可能である。回転駆動ローラをその
軸線が所定角度だけ傾斜した状態で装置の駆動軸に取付
ければ、管はその傾斜した駆動ローラに対して水平方向
に真っ直ぐ取り付けることが出来る。

【００１０】

【作用】回転駆動ローラはその軸線方向において径が異
なる異径部分を有するので、管をこの回転駆動ローラに
沿うようにこれに取り付ければ、管は異径に相当する分
だけ自ずと傾斜し、その結果、管と回転駆動ローラとの
接触部は丁度テーパ面（駆動ローラ側）と円筒（管側）
との関係になる。その結果、駆動ローラの回転に伴い、
管にはテーパ上部側（大径部側）へのスラスト力が作用
する。これにより管の抜けが防止される。また、上記の
テーパ面は駆動ローラをコーン状ローラ（径の連続変
化）にすることによっても、あるいは段付きローラ（径
の不連続変化）にすることによってもいずれでも得られ
る。

【００１１】管を駆動軸に対して斜めに取り付けること
は心理的に不安定さを感じる作業者があるかもしれな
い。また、実際の取付け作業では傾斜角度が正確になる
ように管をセットすることは困難であるかもしれない。
そこで、予め、回転駆動ローラをその軸線が所定角度だ
け傾斜した状態で装置の駆動軸に取付けておけば、管は
その傾斜した駆動ローラに対して、即ち、装置本体に対
して水平方向に真っ直ぐ取り付けることが出来る。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例につき説明する。まず
初めに、本発明を適用する管端溝付け装置の基本構成を
図６〜９を参照して説明する。図６〜９に示す構成は本
願出願人の先行出願において開示したものであるが、本
発明においても管端溝付け装置自体の基本構成について
は同じものを適用出来る。図６および図７を参照する
と、管端溝付け装置の全体がそれぞれ正面図および側面
図として示され、この管端溝付け装置は略矩形状の形態
を呈する基台板１０を具備する。基台板１０の底部から
は３本の脚１２が延び、これら３本の脚１２により、足
場の悪い配管敷設現場等でも基台板１０を安定して設置
させることが可能となる。

【００１３】基台板１０上には溝付け装置本体１４が載
置され、この溝付け装置本体１４はフレームハウジング
１６を具備し、このフレームハウジング１６の正面側の
側壁面からはシャフト（駆動軸）１９が突出させられ、
このシャフト１９の突出端部には環状溝付き駆動ローラ
１８がナット２０によって固着される。該シャフト１９
はフレームハウジング１６内に設けられた適当な軸受で
もって回転自在に保持され、内蔵駆動モータＭの出力軸
に減速歯車機構Ｒを介して作動連結させられる。環状溝
付き駆動ローラ１８はその正面から見て、例えば時計方
向すなわち右回りに回転駆動させられる。なお、かかる
駆動モータＭはフレームハウジング１６の一部となるモ
ータハウジング部１６ｂ内に配置され、その始動および
停止はフレームハウジング１６の側壁に設けられたスイ
ッチ盤２１のONスイッチ釦およびOFF スイッチ釦２１ａ
および２１ｂによって行われる。

【００１４】図７から明らかなように、フレームハウジ
ング１６は環状溝付き駆動ローラ１８の上方側にオーバ
ーハング状に張り出した張出し部分１６ａを含み、この
張出し部分１６ａの頂部には油圧ピストンシリンダ２２
が取り付けられる。油圧ピストンシリンダ２２のピスト
ンロッドは張出し部分１６ａの頂部壁を貫通して垂直方
向下側に環状溝付きローラ１８の真上に向かって延び、
その下端には回転従動ローラ２４が回転自在に軸着され
る。すなわち、油圧ピストンシリンダ２２の作動ロッド
の下端には軸受ホルダ２６（第７図）が取り付けられ、
この軸受ホルダ２６を介して回転従動ローラ２４が軸着
される。

【００１５】油圧ピストンシリンダ２２は基台板１０上
の取付ブラケット２５に取り付けられた油圧供給シリン
ダ２８と油圧ホース３０によって接続され、油圧供給シ
リンダ２８の油圧作動レバー２８ａを作動させることに
より、油圧ピストンシリンダ２２のピストンロッドが上
下動させられ、これにより回転従動ローラ２４は環状溝
付き駆動ローラ１８に対して上下（接近、離反）移動さ
せられ、しかも該環状溝付き駆動ローラ１８の環状溝１
８ａ内に侵入し得るようになっている。

【００１６】油圧ピストンシリンダ２２のピストンロッ
ドにはそれに伴って上下動する垂直ロッド要素２２ａが
組み込まれ、この垂直ロッド要素２２ａの上端はフレー
ムハウジング１６の頂部壁を貫通して外部に突出させら
れる（図７）。垂直ロッド要素２２ａの突出上端部には
ねじが切られ、そこにはストッパ要素２２ｂが螺着され
る。すなわち、ストッパ要素２２ｂの下側フランジ部が
フレームハウジング１６の頂部壁と衝合するようになっ
ており、これにより油圧ピストンシリンダ２２のピスト
ンロッドの下方ストロークが規制される。なお、その下
方ストロークについては、垂直ロッド要素２２ａに対す
るストッパ要素２２ｂの螺着位置を変えることによって
調節することが可能である。

【００１７】図８に示すように、溝付け加工すべき管Ｐ
がその管端内に環状溝付き駆動ローラ１８を挿入させる
ような態様で設置された後、回転従動ローラ２４が下降
させられ、これにより管端壁が環状溝付き駆動ローラ１
８と回転従動ローラ２４との間に挟み込まれることにな
る。この状態で環状溝付き駆動ローラ１８が右回りの方
向（図６において）に回転駆動させられると、管Ｐは環
状溝付き駆動ローラ１８をその管端内壁面上で転動させ
るような態様で回転駆動させられ、このような状態で回
転従動ローラ２４が油圧ピストンシリンダ２２によって
下降されて環状溝付き駆動ローラ１８の環状周溝１８ａ
内に侵入させられると、管Ｐの管端周囲壁にはそれに対
応した形状の環状周囲溝Ｇが成形されることになる。

【００１８】尚、管Ｐは前述の理由により、所定の傾斜
角α（図９）だけ傾斜させて取り付けることが必要であ
る。図９は管Ｐの軸線Ｘが駆動軸の軸線Ｏに対して角度
αで傾斜していることを示す。尚、図９において、８０
は管Ｐの傾斜角の目安として機能する基準棒であり、駆
動軸の軸線に対してαだけ傾斜した方向に延びる。従っ
て、作業者は管Ｐが基準棒８０と略平行になるように管
Ｐの方向を調整、セットすることにより管Ｐの所定傾斜
角αを得ることができる。後述の如く、本発明ではこの
参照棒は不要となる。

【００１９】次に、本発明の固有の特徴部分について説
明する（上記の図に加え、特に、図１〜図５参照）。本
発明の一実施例によれば、駆動ローラ５０はその軸線方
向に径が変化するローラとして形成される。その一例と
して、図１に示すものは、円錐（含む、円錐台）母面を
有するコーン状ローラ５０として形成される。図１にお
いて、左側が装置本体（駆動軸）側であり、右側が自由
端側である。円錐は自由端側に向かって径が縮小し、そ
の頂角は２αに設定される。即ち、必要な管Ｐの取付け
傾斜角（＝α）の２倍に等しい。

【００２０】円錐ローラ５０は管Ｐより大径の鍔部５０
Ａ、それより小径の第１円錐ローラ部分５０Ｂ、及びそ
れより更に小径の第２円錐ローラ部分５０Ｃとを有し、
第１円錐ローラ部分５０Ｂと第２円錐ローラ部分５０Ｃ
との間に周溝５０ａ（図８の周溝１８ａに相当）が形成
される。この円錐ローラ５０に図１において上側の円錐
面に沿うように管Ｐを取り付けると、管Ｐの軸線Ｘは駆
動ローラ５０、即ち、駆動軸１９（図７）の軸線Ｏに対
してαだけ傾斜する。これにより、管Ｐには図１におい
て左方向のスラスト力が働き管Ｐの抜けが防止される。

【００２１】前述の如く、作業者の心理としてこのよう
に管Ｐが装置の主軸に対して傾斜した状態で取りつくの
は不安定を感じるかもしれない。また、図１において、
管Ｐをこの状態よりも更に傾いた状態、即ち、時計方向
に更に回転させる（その場合には管Ｐの先端が鍔５０Ａ
の端面から離れてしまう）ことが容易に出来るので、正
確に図１に示す状態で管Ｐをセットするのは困難な場合
がある。そのため、図２、３に示す如く、駆動ローラ５
０を連結する駆動軸１９そのものを予めαだけ傾斜した
状態で装置に組み込んでおけば、円錐ローラ５０の上面
が水平になり、従って、管Ｐは水平に取り付けられるこ
とになる。即ち、管Ｐを水平な円錐ローラの上面にぴっ
たりと載置するだけで、管軸線と駆動ローラ軸線との間
に常に所望の傾斜角αが付与される。

【００２２】図４は本発明の更に別の実施例を示すもの
で、同図において、駆動ローラ６０は管Ｐより大径の鍔
部６０Ａ、それより小径（＝Ｄ₁ ）の第１円筒ローラ部
分６０Ｂ、及びそれより更に小径（＝Ｄ₂ ）の第２円筒
ローラ部分６０Ｃとを有する段付きローラとして形成さ
れ、第１円筒ローラ部分６０Ｂと第２円筒ローラ部分６
０Ｃとの間に周溝６０ａが形成される。図４に示す実施
例においても、図１と同様に管Ｐはその軸線Ｘが駆動ロ
ーラ軸に対して傾斜角αで傾斜した状態でセットされる
ことが理解されよう。つまり、図４に示す実施例は、管
Ｐの傾斜はローラ部分６０Ｂ、６０Ｃの右側のエッジ部
分（管Ｐとの接触部分）のみにより決定され、それ以外
の周面部分の形状は何ら重要でないという認識に基づく
ものである。

【００２３】尚、図２に示す考え方は図４の実施例にも
適用出来ることは容易に理解されよう。即ち、段付き駆
動ローラ６０の駆動軸線を予めαだけ傾斜した状態で装
置に組み込んでおけば、管Ｐは水平に取り付けられるこ
とになる。但し、この場合には、図２と異なり駆動ロー
ラの上周面自身が傾斜することになる。

【００２４】また、図４において、６０Ｂ、６０Ｃ等の
円筒ローラ部分を３個以上設けて、それらを所定のテー
パとなるように段階的に径を小さくしていくことも可能
である。斯くして、本発明によれば、管軸線と駆動軸線
との相対傾斜角は実質上一義的に決められるので、図９
に示す参照棒８０はもはや必要ないということは理解さ
れよう。

【００２５】以上の実施例において、図１、２、４から
も明らかな如く、管Ｐの先端は鍔５０Ａあるいは６０Ａ
の端面に内径側の端縁のみで接触する。つまり、管Ｐは
駆動ローラの鍔に実質上一点（図５の点Ｈ）のみで点接
触する。従って、図１０、１１を参照して説明した管端
の拡開という問題は生じない。何となれば、図１１に示
す面接触領域Ｓが存在しないので、管Ｐは実質上外方へ
の拡開力を受けないからである。

【００２６】

【発明の効果】以上に記載した如く、本発明によれば、
管の抜けを防止するために必要な駆動軸線に対する相対
傾斜角を簡単且つ確実に付与できると共に、それに伴う
管端の拡開を確実に防止出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明において用いられる円錐駆動ローラの図
解図である。

【図２】本発明に係る管端溝付け装置において、駆動ロ
ーラの軸線を傾けた状態で取り付けたところを示す図１
と同様の図である。

【図３】図２に示す実施例を適用した管端溝付け装置の
全体概要を示す図である。

【図４】本発明において用いられる段付き駆動ローラの
図解図である。

【図５】駆動ローラと被加工管との点接触状態を説明す
る拡大図である。

【図６】本発明を適用する、本願出願人の先行出願に係
る管端溝付け装置の基本構成を示す正面図である。

【図７】図６の右側面図である。

【図８】図６に示す装置における管溝加工状態を説明す
る要部拡大断面図である。

【図９】従来技術における被加工管の傾斜取付け方法を
説明する平面図である。

【図１０】従来技術における被加工管の拡開理由を説明
する断面図である。

【図１１】従来技術における被加工管の拡開理由を説明
する被加工管の軸線方向から見た端面図である。

【符号の説明】

１４…装置本体 ２４…従動ローラ ５０、６０…駆動ローラ ５０ａ、６０ａ…外周溝 Ｐ…被加工管 Ｈ…点接触部

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外周溝（５０ａ、６０ａ）を備えた回転
   駆動ローラ（５０、６０）と、該回転駆動ローラに対し
   その軸線を平行にして相対的に接近、離反可能に対設さ
   せた回転従動ローラ（２４）とを具備し、これら回転駆
   動、従動ローラをその軸線に直交する方向に相対接近さ
   せることにより該両回転ローラ間に挟み込んだ被加工管
   （Ｐ）に回転駆動ローラの外周溝に対応する外周溝
   （Ｇ）を押圧成形する管端溝付け装置であって、上記回
   転駆動ローラはその軸線方向において径が異なる異径部
   分を有し、その異径部分は装置本体側が大径であること
   を特徴とする管端溝付け装置。
2. 【請求項２】 上記回転駆動ローラは略円錐母面を有す
   るコーン状ローラ（５０）から構成されることを特徴と
   する請求項１に記載の管端溝付け装置。
3. 【請求項３】 上記回転駆動ローラは異径部分を有する
   段付きローラ（６０）から構成されることを特徴とする
   請求項１に記載の管端溝付け装置。
4. 【請求項４】 上記回転駆動ローラはその軸線が所定角
   度（α）だけ傾斜した状態で取付けられることを特徴と
   する請求項２に記載の管端溝付け装置。