JP4291556B2 - コルゲート管加工用ダイス - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属管に螺旋状のコルゲート（波形）加工を施す装置に用いるコルゲート管加工用ダイスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種のコルゲート管加工用ダイスには、金属管の外径よりも大きい内径のダイスを用いて、円筒状の金属管の軸線に対して偏心させて使用する偏心タイプのものと、金属管の外径よりもコルゲートの波深さ分だけ小さい内径のダイスを用いて、金属管の軸線と同一の軸線まわりに金属管に対して相対回転させて使用する同心タイプのものとが知られている。
【０００３】
偏心タイプにあっては、ダイスが円筒状の金属管の外径よりも大径の加工部を内周縁に有する環状をなしている（例えば、特許文献１参照。）。このような内周縁の一部を上記金属管の外周に押圧させ上記金属管に対し軸線方向に相対移動させながら上記金属管の軸線に対して偏心させ回転させて上記金属管に螺旋状のコルゲート加工を施す。しかし、この偏心タイプにおいては、コルゲート加工後の金属管のコルゲートの波深さ分だけ偏心した位置を維持してダイスが回転するような回転機構を設けなければならないため、装置の複雑化を招いてしまう。
【０００４】
一方、同心タイプにあっては、添付図面の図４に示すように、加工前の金属管Ｃの外径よりも波深さ分だけ小径の加工部を内周縁５１ａに有する環状の加工部材５１と、該加工部材５１の外周を保持するホルダ部材５２とが別体となって設けられており、二部材からなるホルダ部材５２によって加工部材５１がボルト等を用いて挟持されて保持されている。尚、図４（Ａ）は従来の同心タイプのコルゲート管加工用ダイスを示す図であり、図４（Ｂ）は図４（Ａ）におけるＢ−Ｂ線断面図である。
【０００５】
上記加工部材５１は、金属板の打ち抜きプレスにより成形されており、周方向の一箇所に半径方向に延びる切り欠き５３が形成され、周方向での一端が他端に対して螺旋の一ピッチ分だけ軸線方向にずれて位置しており、内周縁５１ａが螺旋状となっている。
【０００６】
図５は図４（Ａ）における▲１▼〜▲４▼線断面での金属管加工時の様子を示す図である。コルゲート加工時には、添付図面の図５に示すように▲１▼〜▲４▼の順に、金属管Ｃ端部を上記加工部材５１の周方向の上記一端から係合を開始して、これを回転することにより、上記内周縁５１ａを上記金属管Ｃの外周のほぼ全域にわたって押圧させる。かくして、上記金属管Ｃの軸線と同一の軸線まわりに上記金属管Ｃに対して相対回転させながら上記金属管Ｃに対し軸線方向に相対移動させて上記金属管Ｃに螺旋状のコルゲート管を得る。したがって、金属管Ｃの外周がほぼ全域で加工部材５１に接触することにより互いの軸線が同一となるように金属管Ｃが加工部材５１によって保持されるので、金属管Ｃはダイスと自動的に同心となり、上述の偏心タイプのような偏心回転のための複雑な補助機構が回転機構に必要ないため、装置の複雑化を招くこともない。又、金属管Ｃと加工部材５１とが同一軸線上で安定して保持され相対回転されるので、加工後の金属管の波深さの寸法精度が高い。
【０００７】
【特許文献１】
特開昭５５−１２８３３９号公報（第１図、第４図）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図４に示すような従来の同心タイプのコルゲート管加工用ダイスにあっては、図４（Ｂ）に示すように、加工部材５１は、金属板の打ち抜きプレスによって成形されているのでその厚さが金属板の厚さそのもので単一となってしまい、又、素材が比較的硬いものが選定される上にそのような素材をプレスで打ち抜く能力の限度からこの加工部材５１の厚さも大きくできず、薄いものに限定されてしまう。このような薄い板状の加工部材は、ホルダ部材により保持される基部での強度の不足を招くこととなってしまう。
【０００９】
又、加工部材とホルダ部材が別体で構成され該加工部材が該ホルダ部材によって挟持されて保持されているため、金属管に対するコルゲート加工時に、加工部材は上記基部に応力が特に集中し、コルゲート管加工用ダイスが破傷したり、あるいは変形により波形状が所定寸法からずれてしまうことがある。
【００１０】
更に、加工部材の厚さが周方向にわたり単一となっているので、金属管の外周に対する初期接触時の最大負荷が大きくなって金属管との接触部の摩耗が、他の接触部に比し激しくなってしまう。又、金属管を回転するに要するトルクが非常に大きくなってしまうことにもなる。
【００１１】
そこで、本発明は、強度の向上を図ると共に応力の集中を低減して破損の防止を図ることができ、更に、摩耗の軽減を図ることができるコルゲート管加工用ダイスの提供を目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るコルゲート管加工ダイスは、円筒状の金属管の軸線と同一の軸線まわりに上記金属管に対して相対回転されると共に上記金属管に対し軸線方向に相対移動されながら上記金属管の外周を押圧して上記金属管に螺旋状のコルゲート加工を施すようになっている。このダイスは、金属管が上記軸線方向の一方側から挿入され加工前の金属管の外径よりも波深さ分だけ小径の内周縁を有する環状の加工部と、該加工部の外周を保持するホルダ部とを有している。上記加工部は、周方向の一箇所に半径方向に延びる切り欠きが形成され周方向での一端が他端に対して軸線方向にずれて内周縁が螺旋状となっており、上記金属管の外周に上記内周縁を押圧させて上記金属管に螺旋状のコルゲート加工を施すようになっている。
【００１３】
かかるコルゲート管加工用ダイスにおいて、本発明では、加工部は周方向で上記切り欠きの部分を除いてほぼ一周の範囲にわたり連続して形成されており、該加工部とホルダ部は一部材として一体に成形され、該加工部の厚さがホルダ部との境界をなす基部で最大となっていて半径方向内側へ向け漸次減少するようになっていることを特徴としている。
【００１４】
このような構成の本発明にあっては、加工部とホルダ部が一体となって該加工部の厚さが半径方向内側へ向け漸次減少しているので、加工部とホルダ部との間での応力の集中を低減でき、又、加工時に高応力を生ずる加工部基部を加工部先端部に比して厚いので強度の向上が図られ、耐久性が向上する。
【００１５】
本発明において、加工部の金属管外周との接触部における厚さが周方向で金属管挿入側の一端から他端へ向け漸次減少するようにすることができる。こうすることにより、加工開始位置となる加工部の周方向一端側での強度を向上させ、加工部と金属管とのコルゲート塑性変形の開始となる接触初期での高負荷に十分耐えられ、その際の加工部での磨耗を軽減できる。
【００１６】
又、加工部の内周縁の軸線を含む面での断面形状はコルゲート形状に適合して半円状をなすようにできるが、その半径は、周方向での厚さ変化に合わせて周方向で金属管挿入側の一端から他端に向け漸次減少するようにすることができる。こうして、加工度を所定の形状まで次第に進行させることによって、過大な応力を回避できる。
【００１７】
更に、加工部及びホルダ部の軸線を含む面での断面は、該加工部からホルダ部への移行部が曲線となっているようにすることができる。こうすることにより、移行部での応力が効果的に分散される。すなわち、加工部基部の近傍となる移行部での応力集中は生じない。
【００１８】
又、加工部は、軸線と内周縁との間の距離が周方向で金属管挿入側の一端から他端へ向け漸次減少するようにすることができる。こうすることにより、周方向で金属管に対する加工部による加工深さが次第に増加するようにできるので、コルゲート塑性変形に伴う負荷が低減され、円滑な加工が可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に関して、添付図面にもとづき説明する。
【００２０】
図１は、本実施形態にかかるコルゲート管加工用ダイスの構成を示す図であって、（Ａ）は正面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【００２１】
図１に示すコルゲート管加工用ダイスは、金属管Ｃの外径よりもコルゲートの波深さ分だけ小さい内径をもち、金属管Ｃの軸線と同一の軸線ａまわりに金属管Ｃに対して相対回転させて使用する同心タイプのものである。
【００２２】
かかるコルゲート管加工用ダイスにあっては、添付図面の図１に示すように、加工前の金属管Ｃの外径よりも波深さｄの分だけ小径の内周縁１ａを有する環状の加工部１と、該加工部１の外周を保持する厚いホルダ部２とが一部材として一体となって金属材料の切削加工等により成形されている。該ホルダ部２は、コルゲート加工する際に加工装置により保持される部分であり、特に図示していないが、保持のための孔部等が形成される。
【００２３】
上記加工部１は、周方向の一箇所に半径方向に延びる切り欠き３が形成され、周方向での一端１ｂが他端１ｃに対して螺旋の一ピッチ分だけ軸線方向にずれて位置しており、内周縁１ａが螺旋状となっている。すなわち、上記一端１ｂと他端１ｃとは上記切り欠き３の周方向に対向する縁を、上記軸線方向で一ピッチずれた位置で形成している。又、上記加工部１は、加工時に高応力を生ずるホルダ部２側の基部での強度を向上させると共に上述のホルダ部２との間の応力の集中を低減すべく上記加工部１の厚さが半径方向内側へ向け漸次減少している。本実施形態では、加工部１及びホルダ部２の軸線を含む面での断面形状は、上記応力の分散を効果的に行なうべく上記加工部１から上記ホルダ部２への移行部が曲線となっている。
【００２４】
本実施形態では、この加工部１は、周方向一端１ｂが他端１ｃに対して金属管Ｃ挿入側（図１（Ａ）紙面奥側）に位置しており、軸線ａと内周縁１ａとの間の距離（半径方向距離）が周方向で金属管Ｃ挿入側の一端１ｂから他端１ｃへ向け漸次減少している。更に、金属管Ｃ外周に接触して加工を行なう加工部１の接触部（主に内周縁１ａ）における厚さが周方向で金属管Ｃ挿入側の一端１ｂから他端１ｃへ向け漸次減少している。つまり、加工部１と金属管Ｃとのコルゲート塑性変形の開始となる接触初期での高負荷に十分耐え得るように、金属管Ｃに対する加工部１の初期接触部たる周方向一端１ｂ側の強度の向上を図るべく周方向一端１ｂ側を他端１ｃ側に比し厚くしている。又、加工部１の内周縁１ａの軸線ａを含む面での断面形状はコルゲート加工の波底部の形状に近似して半円状となっていて、その半径が周方向で金属管Ｃ挿入側の一端１ｂから他端１ｃに向け漸次減少しており、これによっても、金属管Ｃに対する加工部１の初期接触部たる周方向一端１ｂ側の強度の向上を図っている。
【００２５】
次に、本実施形態のコルゲート管加工用ダイスによる金属管加工時の作用について図２にもとづき説明する。
【００２６】
図２は図１（Ａ）における周方向での異なる角度位置における▲１▼〜▲４▼線断面でのそれぞれの金属管加工時の様子を示す図である。
【００２７】
コルゲート加工時には、軸線ａと内周縁１ａとの間の距離が周方向で金属管Ｃ挿入側の一端１ｂから他端１ｃへ向け漸次減少していることから、金属管Ｃ端部を上記加工部１の周方向の一端１ｂから係合を開始し、添付図面の図２に示すように▲１▼〜▲４▼を順に経て加工が進行し他端１ｃに至る。
【００２８】
金属管Ｃの軸線と同一の軸線ａまわりにダイスを金属管Ｃに対して相対回転させることにより、上記内周縁１ａを上記金属管Ｃの外周のほぼ周方向全域にわたって金属管Ｃの外面に対し押圧させる。その際、上記加工部１の厚さが半径方向内側へ向け漸次減少している、すなわち、加後部１はホルダ部２側に向け次第に厚くなっていると共に、加工部１とホルダ部２とが一部材として一体となって成形されているので、加工部１とホルダ部２との間での応力の集中が低減され、又、上記加工部１の強度が不足することはない。又、図２の▲１▼〜▲４▼に示すごとく、加工部１の金属管Ｃ外周との接触部（主に内周縁１ａ）における厚さが周方向で金属管Ｃ挿入側の一端１ｂから他端１ｃへ向け漸次減少し、又、加工部１の内周縁１ａの軸線を含む面での断面の半径が、図２の▲１▼〜▲４▼に示すＲ１〜Ｒ４のごとく周方向で金属管Ｃ挿入側の一端１ｂから他端１ｃに向け漸次減少して、金属管Ｃに対する加工部１の初期接触部たる周方向一端１ｂ側（金属管挿入側）の強度の向上が図られているので、又、加工開始時にのみ過大となる加工圧を生ずることなく、比較的平均的に加圧が進むので、この初期接触部の摩耗が軽減される。
【００２９】
かくして、上記金属管Ｃの軸線と同一の軸線ａまわりに上記金属管Ｃに対して相対回転させながら上記金属管Ｃに対し軸線方向に相対移動させて上記金属管Ｃに螺旋状のコルゲート管を得る。
【００３０】
以上本実施形態について説明したが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、加工部の回転軸線を含む面での断面形状としては、本実施形態では図２に示すように加工部１の厚さが半径方向で内周縁１ａ側からホルダ部２側へ一定の厚さ変化で単調に厚くなっているが、図３（Ａ）に示すように加工部１１のホルダ部１２側を内周縁側に比して十分厚くするように加工部１１の厚さを半径方向で内周縁側からホルダ部１２側へ向け段階的に変化させるようにしてもよい。この場合、加工部１１のホルダ部１２側を内周縁側に比して十分に厚くすることができるので、加工部１１とホルダ部１２との間での応力がより分散される。又、図３（Ｂ）に示すように加工部２１の内周縁側の部位で厚さ変化のない単一厚とし、ホルダ部２２側の部位のみで厚さ変化を半径方向で付与してもよい。図３（Ａ），（Ｂ）においては、それぞれ二点鎖線１１´，２１´で示すごとく、加工部１１，２１の段階的厚さ変化の移行部分を曲線となるようにすると、この移行部分での応力集中を効果的に低減できるので好ましい。
【００３１】
又、軸線ａと内周縁１ａとの間の距離が周方向で金属管Ｃ挿入側の一端から他端へ向け漸次減少する範囲を図１（Ａ）に示すごとく周方向略前半部分のみとしたが、上記一端から上記他端までの周方向全域としてもよい。すなわち、加工部の内周縁が、周方向前半部で加工後の金属管の波深さに達してしまうのではなく、上記一端から上記他端に向けて内周縁と軸線との距離が徐々に減少して上記他端で加工後の金属管深さに達するようにしてもよい。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、加工部とホルダ部とが一体となって、加工部の厚さが半径方向内側へ向け漸次減少しているので、加工部とホルダ部との間での応力の集中を低減でき、耐久性が向上し、又、加工部の強度の向上が図られる。又、ダイスが一部材として形成されているので、加工装置への取付設定時に、取扱いが簡単である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態にかかるコルゲート管加工用ダイスの構成を示す図であって、（Ａ）は正面図であり、（Ｂ）は（Ａ）におけるＢ−Ｂ線断面図である。
【図２】図１（Ａ）における▲１▼〜▲４▼線断面での金属管加工時の様子を示す図である。
【図３】本発明の他の実施形態におけるコルゲート管加工用ダイスの加工部の形状の例を示す図である。
【図４】従来のコルゲート管加工用ダイスの構成を示す図であって、（Ａ）は正面図であり、（Ｂ）は（Ａ）におけるＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】図４（Ａ）における▲１▼〜▲４▼線断面での金属管加工時の様子を示す図である。
【符号の説明】
１ 加工部
１ａ 内周縁
２ ホルダ部
３ 切り欠き
１１ 加工部
１２ ホルダ部
２１ 加工部
２２ ホルダ部

Claims (5)

1. 円筒状の金属管の軸線と同一の軸線まわりに上記金属管に対して相対回転されると共に上記金属管に対し軸線方向に相対移動されながら上記金属管の外周を押圧して上記金属管に螺旋状のコルゲート加工を施すダイスであって、金属管が上記軸線方向の一方側から挿入され加工前の金属管の外径よりも波深さ分だけ小径の内周縁を有する環状の加工部と、該加工部の外周を保持するホルダ部とを有し、上記加工部は、周方向の一箇所に半径方向に延びる切り欠きが形成され周方向での一端が他端に対して軸線方向にずれて内周縁が螺旋状となっており、上記金属管の外周に上記内周縁を押圧させて上記金属管に螺旋状のコルゲート加工を施すコルゲート管加工用ダイスにおいて、加工部は周方向で上記切り欠きの部分を除いてほぼ一周の範囲にわたり連続して形成されており、該加工部とホルダ部は一部材として一体に成形され、該加工部の厚さがホルダ部との境界をなす基部で最大となっていて半径方向内側へ向け漸次減少するようになっていることを特徴とするコルゲート管加工用ダイス。
2. 加工部の金属管外周との接触部における厚さが周方向で金属管挿入側の一端から他端へ向け漸次減少するようになっていることとする請求項１に記載のコルゲート管加工用ダイス。
3. 加工部の内周縁の軸線を含む面での断面は半円状をなし、その半径が周方向で金属管挿入側の一端から他端に向け漸次減少するようになっていることとする請求項１に記載のコルゲート管加工用ダイス。
4. 加工部及びホルダ部の軸線を含む面での断面は、該加工部からホルダ部への移行部が曲線となっていることとする請求項１に記載のコルゲート管加工用ダイス。
5. 加工部は、軸線と内周縁との間の距離が周方向で金属管挿入側の一端から他端へ向け漸次減少するようになっていることとする請求項１に記載のコルゲート管加工用ダイス。

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