JP4201090B2 - 金属パイプの絞り加工機 - Google Patents

Description

本発明は、金属パイプ（円筒管）の端部近くにリング状等の凸部や凹部を絞り加工するのに最適な金属パイプの絞り加工機に関する。

一般に、振動を伴う機械に、気体・液体・粉体等を注入、又は、排出するために使用される配管材は、強度・耐久性・経済性と考慮して、金属管が多く使われている。その金属管と機械の接合は、振動を吸収するためのフレキシブル性が要求されるため、ゴムや軟質プラスチックで作られたホースがジョイント管として使用されている。この接合を確実にするには、金属管の管端から少し離れたところの円周面にリング状に凸状又は凹状の加工を施し、その上に前記ホースを被せ、バンド等でホースを凸部、又は、凹部にくいこませるように締め付けて、気密性及び抜け防止を図っている。

従来から、前記の凸部又は凹部の加工を施す金属管の代表例として知られている一般にマフラー管と呼ばれている自動車等のエンジンから発生するガスを排気するための金属パイプは、エンジンの排気エキゾーストパイプとの接合に使用されている耐熱ゴムホースと接続するために、マフラー管の管端近くには前述の凹部が絞り加工されている。このような金属パイプに凹部や凸部を形成するための絞り加工機の従来例として図１１に示すものがある。この従来例は、被加工用金属パイプである直線状の金属パイプ６１の端部６１０の外周にリング状の凸部６２を絞り加工するための直線状の金属パイプ専用機である。

即ち、第１の架台６３上に垂直状で、回転自在に取り付けられた主軸６４がモータ６５によってベルト機構等の減速機構６６によって回転駆動されるように構成されていて、その主軸６４の外周には駆動ローラ６７とガイドローラ６８が上下に間隔を隔てて固着されている。そして、駆動ローラ６７の外周にリング状凸部６９が形成されている。
一方、第２の架台７１上に垂直状に取り付けられた副軸７２の外周に従動ローラ７３が回転自在に取り付けられている。そして、その従動ローラ７３の外周に形成されたリング状凹部７４が駆動ローラ６７の外周のリング状凸部６９の横に対向されていて、その従動ローラ７３の外周の下端には金属パイプ支持用フランジ部７５が形成されている。

そこで、金属パイプ６１を主軸６４の外周に上方から垂直状に挿入して、その金属パイプ６１の下方の端部６１０の一部を従動ローラ７３の金属パイプ支持用フランジ部７５上に垂直状に載置すると、駆動ローラ６７とガイドローラ６８が相対的に金属パイプ６１内に挿入されて、駆動ローラ６７が金属パイプ６１の下方の端部６１０の内側に位置決めされる。
そして、第１、第２の架台６３、７１の何れか一方を略図で示した圧着機構７６によって水平方向へ加圧移動して、駆動ローラ６７と従動ローラ７３との間で金属パイプ６１の一部を内外から相互に強く押圧する。

モータ６５により減速機構６６を介して主軸６４を回転駆動すると、駆動ローラ６７とガイドローラ６８が同時に回転駆動され、駆動ローラ６７との摩擦力によって金属パイプ６１が従動ローラ７３の金属パイプ支持用フランジ部７５上でその金属パイプ６１の軸心の周りに自転ＲＴされつつ、その金属パイプ６１の下方の端部６１０で内外から圧着されている駆動ローラ６７と従動ローラ７３とのリング状凸部６９とリング状凹部７４との間で、その金属パイプ６１の下方の端部６１０の外周面にリング状凸部６２が絞り加工される。

しかし、このような従来の金属パイプの絞り加工機は、従動ローラ７３を金属パイプ６１の外周に沿って遊星運動させる機能が全くなく、駆動ローラ６７の回転力によって金属パイプ６１を自転ＲＴさせつつ、従動ローラ７３を定位置で回転させながら、リング状凸部６２を絞り加工する方式であるため、金属パイプ６１がエルボ管（曲り管）の場合にはリング状凸部６２の加工が非常に困難或いは不可となる欠点があった。

このため、従来は(A)直線管にあらかじめ絞り加工を施してから、エルボ状に曲げ加工を施すか、或いは、(B)曲げ加工を施したパイプに、絞り加工を施した短管を溶接している。しかし、(A)の場合は、曲げ加工機に絞り加工された凸部が邪魔にならない範囲内での曲げ加工に限られる。また、(B)の場合は、溶接という加工が付加され、かつ、その溶接面を仕上げなければならないという点で、非経済的である。一方、近時自動車用マフラー（排気管）の形状は多様化され、エルボ等の曲げ加工管が多く使用されていることから、従来の直線状の金属パイプしか加工できない絞り加工機では、経済的に対応できないという問題点がある。

また、自動車用マフラー等のように大量に工場生産されるもの以外にも、少量生産されている機械や、配管を必要とする構造物（建物・プラント等）においても金属管とホース等を接続する需要は多くあるが、従来の上記のように直管しか加工できないという難点のほか絞り加工機は、据置型であるため、大型になりがちで高価であるのみならず、簡単に移動させることもできないという問題がある。

そこで本発明では、従動ローラが被加工用金属パイプの外周に沿って遊星運動させることができず、従って、被加工用金属パイプを定位置に固定したままでは、リング状等の凸部を絞り加工することができない点を解消できるのみならず、軽量かつ安価な可搬型の絞り加工機を提供することを課題とするものである。

上記課題を解決することを目的としてなされた本発明金属パイプの絞り加工機の構成は、被加工用金属パイプを定位置に固定したままでも、その金属パイプの端部の外周又は内周の凸部を絞り加工することができるようにするために、本体内の回転軸で支持されたセンターローラと、本体の外周に配置されて、回転軸と同心状態で回転される遊星リングと、遊星リングに圧着機構を介して回転自在に支持された遊星ローラと、センターローラと遊星ローラとの外周に形成されて、被加工用金属パイプに絞り加工を施す絞り加工用凹凸部と、センターローラと遊星ローラとの間で被加工用金属パイプの一部を内外から圧着機構によって圧着した状態で、センターローラ又は遊星ローラの何れか一方を回転駆動することにより、センターローラと遊星ローラとを被加工用金属パイプの外周に沿って相対的に遊星運動させながら、加工用凹凸部により被加工用金属パイプの端部の外周又は内周に円周方向に沿った凸部を絞り加工する駆動手段とを備えたことを主要な特徴とするものである。

本発明の金属パイプの絞り加工機は、被加工用金属パイプの内外から相互に圧着されたセンターローラと遊星ローラとのうちの何れか一方を回転駆動することにより、センターローラと遊星ローラとを被加工用金属パイプの外周に沿って遊星運動させながら、その被加工用金属パイプの端部の外周又は内周に円周方向に沿った凸部を絞り加工することができるので、エルボ管を定位置に固定した状態で、そのエルボ管の内外から相互に圧着させたセンターローラと遊星ローラとをそのエルボ管の外周に沿って遊星運動させながら、そのエルボ管の端部の外周又は内周に凸部を絞り加工することができる。つまり、従来は絞り加工が困難又は不可であった自動車用マフラーの排気管等のエルボ管の端部の絞り加工が可能となることが主要な効果の一つである。

本発明の金属パイプの絞り加工機は、センターローラが回転軸を介して支持された本体外にグリップを設け、回転軸を介してセンターローラを回転駆動するハンドルを設けると共に、本体を被加工用金属パイプの端面上に載置する回転台をセンターローラと同心状に設けることによって、例えば定位置に固定されたエルボ管等の上向きの端面上に本体を回転台を介して載置した状態で作業者が一方の手でハンドルを把持し、他方の手でハンドルを介してセンターローラを回転操作する手動作業によってエルボ管等の端部の外周又は内周に凸部や凹部を絞り加工することができる。

また、本発明の金属パイプ絞り加工機は、直管・エルボ管（曲げ加工管）を問わず、それらを固定する冶具（パイプ等）があれば、どこででも絞り加工をすることができる。すなわち、軽量で手動作業のため、工場加工のみならず、建設現場や、工場・プラント等の修理等、現場に出張して絞り加工を施すことが出来るのである。

更に、本発明の金属パイプの絞り加工機では、モータでセンターローラ又は遊星ローラを回転駆動することにより、自動作業によってエルボ管等の端部の外周又は内周に凸部や凹部を自動的に絞り加工することができる。

しかも、本発明の金属パイプの絞り加工機は、センターローラと遊星ローラとの外周に形成される絞り加工用凹凸部をリング状に形成することによって被加工用金属パイプの端部の外周又は内周にリング状の凸部を絞り加工することができる。

次に、図１〜図６によって、本発明の金属パイプの一例であるエルボ管の絞り加工機の実施の形態例１を説明する。
この絞り加工機は、被加工用金属パイプ（円筒管）として自動車用マフラーの排気管に適用されるエルボ管１の加工側端部１００の外周にリング状の凹凸部２Ａ、２Ｂを絞り加工するのに最適な手動式の絞り加工機３を示している。

即ち、この手動式の絞り加工機３は、円筒状の本体４の中心穴４００内に駆動軸である回転軸５が複数個のベアリング６を介して同心状態で、かつ、本体４を軸方向に貫通する状態に回転自在に取り付けられている。そして、本体４の上端部側の外部に突出された回転軸５の上端５０１の外周には手動で回転駆動する駆動手段である回転ハンドル７が取り付けられている。また、本体４の上端側の外周の一部にはグリップ８が放射状に固着されている。
そして、本体４の下端側の外部に突出された回転軸５の下端５０２の外周には円錐台形状で大径の回転台９と小径のセンターローラ１０が一体加工（削り出し加工）又はネジ止め等によって同心状態に支持（結合）されていて、センターローラ１０の外周には加工用凸部であるリング状凸部１１が形成されている。そして、回転台９の下面で、センターローラ１０の外周部分は水平な載置面９００に形成されている。

一方、センターローラ９の横に対向された遊星ローラ１２の外周には加工用凹部であるリング状凹部１３が形成されていて、そのリング状凹部１３がセンターローラ９の外周のリング状凸部１１の横に対向されている。そして、リング状凹部１３の遊星ローラ軸方向における幅はリング状凸部１１のセンターローラ軸方向の幅よりほぼエルボ管１の肉厚のほぼ２倍分大きく構成されている。
そして、本体４の外周で、軸方向における下端側に偏位された位置には遊星リング１５が複数個のベアリング１６を介して同心状態で回転自在に取り付けられていて、この遊星リング１５に遊星ローラ１２が圧着機構１７によって取り付けられている。

この圧着機構１７は、遊星リング１５の外周に回転軸５と平行な状態に固着された回転支点１８と、その回転支点１８を中心にしてセンターローラ１０の外周に対する遠近方向に揺動される圧着用アーム１９と、その圧着用アーム１９の先端に遊星ローラ１２を回転自在に取り付けたローラ支軸２０と、遊星リング１５の外周に回転軸５と平行状に固着されたボルト取付アーム２１と、そのボルト取付アーム２１の先端に形成されたネジ穴２２に螺合、貫通されて、圧着用アーム１９を介して遊星ローラ１２をセンターローラ１０の外周に押圧する圧着用ボルト２３と、圧着用アーム１９とボルト取付アーム２１との間に架け渡されて、圧着用アーム１９の先端のセンターローラ１０側とは反対側の側面を圧着用ボルト２３の先端に常時押圧する戻しバネ２４とによって構成されている。

本発明のエルボ管の手動式の絞り加工機の実施例１は以上のように構成されていて、以下の加工手順によってエルボ管１の加工側端部１００の外周にリング状の凸部２を簡単に絞り加工することができる。
始めに、図１〜図４に示すように、エルボ管１をバイス（万力）等の固定手段２８によって固定して、そのエルボ管１の加工側端部１００が水平になるように、そのエルボ管１の加工側端部１００側を上向きの垂直状に設定する。
次に、作業者が手動式の絞り加工機３を回転台９の下向きの水平な載置面９００の一部によってエルボ管１の加工側端部１００の一部の上に垂直状に載置して、センターローラ１０をエルボ管１の加工側端部１００内に上方から挿入し、遊星ローラ１２を加工側端部１００の外側で、センターローラ１０との対向位置に配置する。

そして、図５に示すように、作業者の手動操作によって、圧着機構１７の圧着用ボルト２３を六角レンチ等の工具によって締付け方向（矢印ａ方向）へ回転操作して、その圧着用ボルト２３の先端で圧着用アーム１９を回転支点１８を中心にエルボ管１の加工側端部１００の外周面に圧着する方向（矢印ｃ方向）へ戻しバネ２４に抗して回転駆動して、遊星ローラ１２をエルボ管１の加工側端部１００の外周面に強く圧着する。
この時、エルボ管１の加工側端部１００の一部がセンターローラ１０のリング状凸部１１と遊星ローラ１２のリング状凹部１３間で内外から強く圧着されて、そのエルボ管１の加工側端部１００の一部が内外両方向から絞り加工されて、リング状の凸部２Ａの一部が絞り加工される。

この後、作業者がグリップ８を一方の手で把持して本体４を垂直状態に安定させた状態で、作業者が他方の手で回転ハンドル７を一方向に回転操作すると、エルボ管１の加工側端部１００の内周面に圧着されているセンターローラ１０が回転軸５と一体に図５で例えば矢印ｅ方向へ回転駆動（自転）される。
すると、図２、図４、図６に示すように、そのセンターローラ１０のエルボ管１の内周面に対する摩擦力の反力によってそのセンターローラ１０がエルボ管１の内周面に沿って遊星運動（公転）ＲＬされて、手動式の絞り加工機３全体が回転台９を介してエルボ管１の加工側端部１００上に沿ってそのエルボ管１の軸心の周りに遊星運動されながら、遊星ローラ１２も図５で例えば矢印ｆ方向へ従動回転されつつ、遊星ローラ１２もセンターローラ１０と一緒のエルボ管１の外周面に沿ってそのエルボ管１の軸心の周りに遊星運動（公転）ＲＬされる。

そして、図６に示すように、手動式の絞り加工機３全体をエルボ管１の加工側端部１００上で１回転させるか、或いは、１回転させる度に圧着用ボルト２３を絞り直す操作（圧着用ボルト２３を締付け方向へ再度絞り直して、遊星ローラ１２をセンターローラ１０側へ再度強く締め付ける操作）を繰り返し行いながら、手動式の絞り加工機３全体をエルボ管１の加工側端部１００上で複数回転させることによって、センターローラ１０と遊星ローラ１２のリング状凹凸部１１、１３によってエルボ管１の加工側端部１００の外周にリング状の凸部２Ａが絞り加工されると共に、エルボ管１の加工側端部１００の内周にはリング状凹部２Ｂが絞り加工される。

なお、このエルボ管１の加工側端部１００の外周へのリング状凹凸部２Ａ、２Ｂの加工作業の終了後には、図５に示すように、圧着用ボルト２３を矢印ｂ方向へ緩めると、戻しバネ２３の矢印ｇ方向の引張り力によって圧着用アーム１９が回転支点１８を中心に矢印ｄ方向へ離間して、遊星ローラ２３がエルボ管１の加工側端部１００の外周から引き離されるので、作業者が手動式の絞り加工機３をエルボ管１の加工側端部１００から上方へ容易に離脱させることができる。

次に、図７によって、本発明のエルボ管の絞り加工機の実施の形態例２について説明する。
この実施の形態例２は、センターローラ１０の外周にリング状凹部１３を形成し、遊星ローラ１２の外周にリング状凸部１１を形成したものであり、エルボ管１の加工側端部１００の内周にリング状凸部２Ａが絞り加工されると共に、エルボ管１の加工側端部１００の外周にリング状凹部２Ｂが絞り加工されるように構成されたものである。

図８によって、本発明のエルボ管の絞り加工機の実施の形態例３について説明する。
このエルボ管の絞り加工機３１は自動式の絞り加工機を示したものである。
即ち、実施の形態例１及び２の自動式ハンドルを省略する一方、モータ３２及びギアトレイン等の減速機構３３からなる駆動機構３４を本体４のセンターローラ１０とは反対側に搭載して、グリップ８等に付設したスイッチ３５により駆動機構３４のモータ３２によって減速機構３３を介して回転軸５を自動的に回転駆動することにより、前述した実施例１及び２の手動式の絞り加工機３と同様にエルボ管の加工側端部１００にリング状凹凸部２Ａ、２Ｂを絞り加工するように構成したものである。但し、この場合は、本体４の両側に一対のグリップ８を取り付けて、本体４の両側を作業者が両手で安定良く把持できるようにすることが好ましい。

図９によって、本発明のエルボ管の絞り加工機の実施の形態例４を説明する。
このエルボ管の絞り加工機も自動式の絞り加工機４１を示したものである。
即ち、実施の形態例３と同様に手動式ハンドルを省略する一方、モータ４２及びギアトレイン等の減速機構４３からなる駆動機構４４を圧着用アーム１９に搭載して、グリップ８等に付設したスイッチ４５により駆動機構４４のモータ４２によって減速機構４３を介して遊星ローラ１２を自動的に回転駆動するように構成したものである。

従って、この自動式の絞り加工機４１によれば、実施の形態例１〜３と同様に、センターローラ１０と遊星ローラ１２とをエルボ管１の加工側端部１００の内外に圧着機構１７によって圧着させた状態で、モータ４２によって減速機構４３を介して遊星ローラ１２を回転駆動すると、センターローラ１０が従動回転されつつ、遊星ローラ１２が自身の回転力によってエルボ管１の加工側端部１００の外周に沿って遊星運動（公転）ＲＬされることになり、実施例１〜３と同様に、エルボ管１の加工側端部１００にリング状凹凸部２Ａ、２Ｂを絞り加工することができる。

図１０によって、本発明のエルボ管の絞り加工機の実施の形態例５を説明する。
このエルボ管の絞り加工機は、手動式及び自動式の何れの絞り加工機３、３１、４１にも適用可能な絞り加工機５１を示したものであって、エルボ管１の加工側端部１００の内外周に円形、多角形等の複数の小径（小形）凹凸部２ＡＡ、２ＢＢを一定間隔でリング状に沿って絞り加工するものである。

即ち、遊星ローラ１２のローラ支軸２０を回転軸に構成して、遊星ローラ１２をこのローラ支軸（回転軸）２０と一体に回転するように圧着用アーム１９に取り付けている。そして、センターローラ１０と遊星ローラ１２の直径をほぼ同一径に構成して、加工用凹凸部である複数で、同数の小径凸部５２と小径凹部５３をセンターローラ１０と遊星ローラ１２の外周に一定間隔でリング状に沿って形成している。そして、圧着機構１７によってセンターローラ１０と遊星ローラ１２をエルボ管１の加工側端部１００の内外周に相互に圧着させた時に噛合される一対の同期用ギア５４をセンターローラ１０の回転軸５の外周と遊星ローラ１２のローラ支軸（回転軸）２０の外周に固着して、相互に噛合さたものである。

この実施の形態例５によれば、センターローラ１０と遊星ローラ１２を圧着機構１７によってエルボ管１の加工側端部１００の内外周に相互に圧着させた状態で、センターローラ１０又は遊星ローラ１２が実施例１〜４に示した回転ハンドル７やモータ３２、４２等の駆動手段によって回転駆動されて、センターローラ１０及び遊星ローラ１２がエルボ管１の内外周に沿って遊星運動（公転）ＲＬがなされる際に、センターローラ１０と遊星ローラ１２とが一対の同期用ギア５４によって同期がとられて回転されて、複数の小径凸部５２と小径凹部５３によってエルボ管１の加工側端部１００の内外周の複数の小径（小形）の凸部２ＡＡと小径（小形）の凹部２ＢＢを一定間隔でリング状に沿って絞り加工することができる。

上述の本発明の実施の形態例では、エルボ管１を固定手段２５によって定位置に固定した状態で、そのエルボ管１の上向きの加工側端部１００の内外周にリング状凹凸部２Ａ、２Ｂや複数の小径（小形）の凹凸部２ＡＡ、２ＢＢを絞り加工する実施の形態例を説明したが、エルボ管１の曲げ角が比較的小さい場合には、従来と同様に、絞り加工機３、３１、４１、５１を上向きに固定して、回転台９の上向きとなった載置面９００上にエルボ管１の加工側端部１００の一部を下向きで、垂直状に載置する。そして、センターローラ１０又は遊星ローラ１２をエルボ管１の加工側端部１００の内外周に相互に圧着させた状態で、センターローラ１０又は遊星ローラ１２を回転駆動することにより、エルボ管１を加工側端部１００を中心に自転させながら、遊星ローラ１２を加工側端部１００外周に沿って相対的に遊星運動（公転）させるようにして、リング状凹凸部２Ａ、２Ｂや複数の小径（小形）凹凸部２ＡＡ、２ＢＢを絞り加工することができる。
また、上記した本発明の実施の形態例によれば、従来と同様に直線状の金属パイプ６１の端部６１０の内外周にリング状凹凸部２Ａ、２Ｂや複数の小径（小形）の凹凸部２ＡＡ、２ＢＢをリング状に沿って絞り加工することができるものである。

本発明のエルボ管の絞り加工機の実施の形態例１を説明する斜視図である。 図１の正面図である。 図１の側面図である。 図２の断面図である。 図１の下面を拡大して示した下図面である。 図４に示されたエルボ管のリング状凹凸部の加工部分を拡大して示した一部 切欠き正面図である。 本発明のエルボ管の絞り加工機の実施の形態例２を説明する図６と同様の一部切欠 き正面図である。 本発明のエルボ管の絞り加工機の実施の形態例３を説明する一部切欠き正面図であ る。 本発明のエルボ管の絞り加工機の実施の形態例４を説明する図５と同様の下面図で ある。 本発明のエルボ管の絞り加工機の実施の形態例５を説明する図６と同様の一部切 欠き正面図である。 直線状の金属パイプの絞り加工機の従来例を説明する一部切欠き正面図で ある。

符号の説明

１ 被加工用金属パイプであるエルボ管
１００ エルボ管の加工側端部
２Ａ リング状凸部
２Ｂ リング状凹部
２ＡＡ 小径（小形）凸部
２ＢＢ 小径（小形）凹部
３ 手動式の絞り加工機
４ 本体
５ 回転軸
７ 回転ハンドル
１０ センターローラ
１１ 加工用凸部であるリング状凸部
１２ 遊星ローラ
１３ 加工用凹部であるリング状凹部
１５ 遊星リング
１７ 圧着機構
２５ バイス（万力）等の固定手段
３１ 自動式の絞り加工機３５
３４ 駆動機構
３５ スイッチ
４１ 自動式の絞り加工機３５
４３ 駆動機構
４５ スイッチ
５１ 手動式の絞り加工機
５２ 加工用凸部である小径（小形）凸部
５３ 加工用凹部である小径（小形）凹部
５５ 連動回転機構

Claims (4)

1. 本体内の回転軸で支持されたセンターローラと、
   前記本体の外周に配置されて、前記回転軸と同心状態で回転される遊星リングと、
   前記遊星リングに圧着機構を介して回転自在に支持された遊星ローラと、
   前記センターローラと前記遊星ローラとの外周に形成されて、被加工用金属パイプに絞り加工を施す絞り加工用凹凸部と、
   前記センターローラと前記遊星ローラとの間で前記被加工用金属パイプの一部を内外から前記圧着機構によって圧着した状態で、前記センターローラ又は前記遊星ローラの何れか一方を回転駆動することにより、前記センターローラと前記遊星ローラとを前記被加工用金属パイプの外周に沿って相対的に遊星運動させながら、前記加工用凹凸部により前記被加工用金属パイプの端部の外周又は内周に円周方向に沿った凸部を絞り加工する駆動手段とを備えた
   ことを特徴とする金属パイプの絞り加工機。
2. 前記本体外にグリップが設けられ、
   前記駆動手段が前記回転軸を介して前記センターローラを回転駆動するハンドルで構成され、
   前記本体を前記被加工用金属パイプの端面上に載置する回転台を前記センターローラと同心状に設けた
   ことを特徴とする請求項１に記載の金属パイプの絞り加工機。
3. 前記駆動手段が前記センターローラ又は前記遊星ローラの何れか一方を回転駆動するモータで構成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の金属パイプの絞り加工機。
4. 前記センターローラと前記遊星ローラとの外周に形成された絞り加工用凹凸部がリング状に形成され、
   これらリング状の絞り加工用凹凸部で被加工用金属パイプの端部の外周又は内周にリング状の凸部が絞り加工される
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の金属パイプの絞り加工機。

Images