JP4610375B2 - ネジ転造ローラ - Google Patents

Description

本発明は、ネジ転造ローラ、特にステンレス鋼管用のネジ転造ローラに関する。

従来、管継手を用いて配管用の鋼管、例えば炭素鋼管を接続する場合には、鋼管の端部に管用テーパネジを加工している。このテーパネジを加工する加工方法としては、切削形成する方法と塑性加工する方法とがある。通常は炭素鋼管にテーパネジを形成する場合には、塑性加工を用いたネジ転造用ローラが使用されている（例えば、特許文献１参照。）。
特許出願第２００３−１９７９３１号

しかしながら、特許文献１に記載されるような一般的なネジ転造ローラは例えば炭素鋼管を加工することを想定しているので、一般的なネジ転造ローラは炭素鋼管よりも硬い管、例えばステンレス鋼管にテーパネジを形成することには適しておらず、また、ステンレス鋼管は炭素鋼管よりもスプリングバックが大きい。従って、炭素鋼管用のネジ転造ローラを用いてステンレス鋼管にネジ、例えばテーパネジを形成した場合には、ネジ山が盛り上がりにくく、図１２に示されるように、各ネジ山の先端は所望の形状よりもいくぶん平らな形状になり、完全な山形にはならない。さらに、他の塑性加工を利用した場合も同様に完全な山形のネジ山を形成することはできない。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、塑性加工によりステンレス鋼管にネジを形成することのできるネジ転造ローラを提供することを目的とする。

前述した目的を達成するために１番目に記載の発明によれば、不連続な複数の山形部を外周に有するネジ転造ローラにおいて、前記ネジ転造ローラの一端から形成されていて前記山形部の複数の段からなる第一の絞り溝付き部と、該第一の絞り溝付き部に隣接して形成されていて前記山形部の少なくとも一つの段からなる第二の絞り溝付き部とを具備し、該第二の絞り溝付き部の形状は、転造されるべきネジの形状に概ね対応しており、前記第一の絞り溝付き部において互いに隣接する段の山形部の間の高さの差が、前記第二の絞り溝付き部において互いに隣接する段の山形部の間の高さの差または前記第一の絞り溝付き部の最終山形部と該最終山形部に隣接する前記第二の絞り溝付き部の山形部との間の高さの差よりも小さいようにしたネジ転造ローラが提供される。

すなわち１番目の発明においては、第一の絞り溝付き部の山形部の高さの差がネジの形状に対応した第二の絞り溝付き部の山形部の高さの差よりも小さく、また第一の絞り溝付き部は複数の段を備えている。従って、第一の絞り溝付き部の一つの段により形成される溝は比較的浅くなるので、管の縮径量、つまり管の管径が絞られる量は可能な限り小さくなる。第一の絞り溝付き部の複数の段により溝を徐々に深くした後、ネジの形状に対応した第二の絞り溝付き部によってネジを整形することにより、ステンレス鋼管であっても塑性加工によりネジを形成することが可能となる。また、ネジ転造ローラが自動解放転造ヘッドに備えられている場合には、ネジ転造ローラの限定された寸法においてステンレス鋼管へのネジ形成が可能となる。当然のことながら、１番目の発明におけるネジ転造ローラを他の材料からなる管をネジ加工するのに使用してもよい。

２番目の発明によれば、１番目の発明において、前記第二の絞り溝付き部が複数の段からなり、前記第二の絞り溝付き部の二番目以降の段の山形部を結ぶ線分は前記転造ローラの回転軸線に対して傾斜している。
すなわち２番目の発明においては、ネジ転造ローラによって管にテーパネジを形成することができる。

３番目の発明によれば、１番目の発明において、前記第二の絞り溝付き部が複数の段からなり、前記第二の絞り溝付き部の二番目以降の段の山形部を結ぶ線分は前記転造ローラの回転軸線に対して平行である。
すなわち３番目の発明においては、ネジ転造ローラによって管に平行ネジを形成することができる。

４番目の発明によれば、１番目から３番目のいずれかの発明において、前記第一の絞り溝付き部の山形部における前記ネジ転造ローラの前記一端側のフランク面の押込量は前記山形部の反対側のフランク面の押込量よりも小さいようにした。
すなわち４番目の発明においては、第二絞り溝付部の山形部ｆで、要求されるネジ山形に形成するための転造代を付けると供に、縮径量を小さくすることができる。

５番目の発明によれば、１番目から４番目のいずれかの発明において、前記第一の絞り溝付き部の互いに隣接する段における山形部の間の高さの差が前記第一の絞り溝付き部にわたって等しいようにした。
すなわち５番目の発明においては、第一の絞り溝付き部によって比較的浅いネジ状の溝が同様な量だけ徐々に深くなるようにされるので、第一の絞り溝付き部により溝付けされるときに管の縮径量をさらに小さくすることができ、なおかつ管が複数のネジ転造ローラの間に引込まれやすくなる。

各発明によれば、塑性加工によりステンレス鋼管にネジを形成することができるという共通の効果を奏しうる。
さらに、２番目の発明によれば、テーパネジを形成することができるという効果を奏しうる。
さらに、３番目の発明によれば、平行ネジを形成することができるという効果を奏しうる。
さらに、４番目の発明によれば、要求される山形部に形成すると供に、管の縮径量を小さくするという効果を奏しうる。
さらに、５番目の発明によれば、管が引込まれやすくなり、なおかつ管の縮径量をさらに小さくすることができるという効果を奏しうる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の図面において同一の部材には同一の参照符号が付けられている。理解を容易にするために、これら図面は縮尺を適宜変更している。
図１乃至図７は本発明に基づくネジ転造ローラが備えられた自動解放型管用テーパーネジ転造ヘッドの一つの実施例を示す図で、図１は正面図、図２は図１のII−II線における断面図、図３は図２のIII−III線における断面図である。

図１においてはネジ転造ヘッドは、スクレーパホルダー５８とスクレーパ５９とよりなり、スクレーパホルダー５８は円形のホルダー部５８ａと、該ホルダー部５８ａの左右に設けられて該ホルダー部５８ａを支持したアーム５８ｂ、５８ｃとが一体に形成され、その一方のアーム５８ｂはシャフト６０によりネジ転造ヘッドに回動可能に支持されている。

前記ネジ転造機構部は図２及び図３に示すように、ハウジング３０と、該ハウジング３０の内側に接して回動可能なカムリング３１と、該カムリング３１の外周に固定されたセッティングブロック３２と、該カムリング３１により制御される軸受板３３と、該軸受板３３に支持されたローラ軸３４及びネジ転造ローラ３５よりなる。

そして、前記ハウジング３０は前蓋３０ａと円筒状の中間部材３０ｂと後蓋３０ｃとよりなり、該前蓋３０ａ及び後蓋３０ｃには、内面に前記軸受板３３を案内する複数（図においては９個）の案内溝３６が放射状に形成され、また、下部にはネジ転造によって生ずる切粉等の異物を排出する為の異物排出孔３７ａがそれぞれ複数個（図においては３個）ずつ穿設されている。なお該異物排出孔３７ａは後述するカムリングに設けられた異物排出孔３７ｂに連通するようになっている。

詳細に後述する前記ネジ転造ローラ３５は、螺旋溝ではなく複数個の独立した山形部を有する不連続円周溝式転造ローラが用いられる。そして、軸受板３３の軸受孔３３ａを案内溝３６の幅方向に偏心させて被加工管９０、例えばステンレス鋼管のネジのリード角に対応する傾斜角で支持される。

また、前記カムリング３１は、図２及び図３に示すように、ハウジング３０の内部を回転可能なように円筒状に形成され、その外周にはレバー３９を有するセッティングブロック３２がネジにより取り付けられている。また、内側には前記軸受板３３の傾斜面３３ｂに対応して傾斜したカム面３１ａが形成されると共に、該カム面近傍に前記軸受板３３の凸部３３ｃに係合して該軸受板３３を遊保持するピン３８が植設されている。

また、該カムリング３１は、一端をセッティングブロック３２に係合し他端をハウジング３０に係合したばね４０により図３において時計方向に回動するように付勢されている。また、該カムリング３１にはカム面３１ａの近傍に前記ハウジング３０の異物排出孔３７ａに連通する異物排出孔３７ｂが形成されている。

前記自動切り上げ機構部は図２の如くネジ転造中の被加工管９０（図６）の先端で押圧移動され且つ裏蓋３０ｂに摺動自在に設けられた円筒形状の当て金４１と、該当て金４１によりピン４１ａ、リンク４２、ボルト４１ｂを介して駆動される第１のレバー４３と、該第１のレバー４３により駆動される第２のレバー４４と、前記セッティングブロック３２に支持され且つ前記第２のレバー４４により制御されるカム部材４５と、該セッティングブロック上のカム部材４５の位置を調整して転造する被加工管９０のネジ径を調節する偏心カム４６及び該偏心カム４６に軸を介して結合されたノブ４７と、後蓋３０ｂに設けられたバッファーアーム４８とよりなる。

そして第１のレバー４３はローラ４３ａを有し、支軸４９により回動可能に支持され、且つばね５０により図２において時計方向に付勢されている。また、第２のレバー４４は、支軸５１により回動可能に支持され、且つばね５２により図２において反時計方向に付勢され、その後端が前記第１のレバー４３のローラ４３ａに係合して停止され、前端は前記カム部材４５に形成されたカム斜面４５ａに係合している。

ローラ４３ａに係合する第２のレバー４４の下面４４ｂの角度は図２に示す如く右上りとし、第１のレバー４３及びローラ４３ａが図２において反時計方向に回動したとき、該ローラ４３ａに接している前記第２のレバー４４が時計方向に回動するように設定する。

また、偏心カム４６はセッティングブロック３２に回動可能に設けられたネジ径調整用のノブ４７に軸を介して結合されている。そして、カム部材４５の固定ネジを緩めた状態でノブ４７を回動することによりにより偏心カム４６は回動し、カム部材４５の位置をセッティングブロック３２上で移動させることができるようになっている。

また、バッファーアーム４８は、図４及び図５の如く第１のレバー４３の後方に位置し、その一端を後蓋３０ｂに設けられたボス５３にヒンジピン５４により回動可能に支持され、他端を後蓋３０ｂに設けられたボス５５にばね５６で押圧されたシャッターピン５７により離脱可能に支持されている。また、該バッファーアーム４８の中央部には第１のレバー４３に対向して緩衝用の弾性部材（ゴム等）４８ａが設けられている。

図６は、本発明に基づくネジ転造ローラの側面図である。図示されるように、ネジ転造ローラ３５は不連続である複数の山形部ａ〜ｑがその周面に形成されている。このような山形部は、ネジ転造ローラ３５の端部から形成された第一絞り溝付き部Ｌ１（一段絞り溝付き部）と、この第一絞り溝付き部Ｌ１に隣接して形成された第二絞り溝付き部Ｌ２（二段絞り溝付き部）と、第二絞り溝付き部Ｌ２に隣接して形成された転造ネジ形成溝付部Ｌ３とを含んでいる。

図６に示されるように、第一絞り溝付き部Ｌ１は山形部ａから山形部ｅの途中までの領域を含んでいる。また、第二絞り溝付き部Ｌ２は山形部ｅの途中から山形部ｆの途中までの領域を含んでいる。さらに、転造ネジ形成溝付部Ｌ３は山形部ｆの途中から山形部ｐまでの領域を含んでいる。本願明細書においては、隣接する山形部の頂部と頂部との間の領域を適宜「段」と呼ぶ。図６に示される実施形態においては、第一絞り溝付き部Ｌ１は四つの段を含み、第二絞り溝付き部Ｌ２は一つの段を含み、さらに転造ネジ形成溝付部Ｌ３は十一の段を含んでいる。

図６に示されるように、被加工管９０、例えばＪＩＳ規格のステンレス鋼管の外径寸法Ｄ１は、転造加工されたテーパネジの外径寸法Ｄ２よりも大きい。そして、被加工管９０の直径がＤ２となるようなネジ加工を行う部分は、ネジ転造ローラ３５の山形部ｆである。要求されるネジ山の形状が山形部ｆによって形成されるようにするために、引込方向Ｃに対して山形部ｆよりも上流側の山形部ａ〜ｅは、第一絞り溝付き部Ｌ１および第二絞り溝付き部Ｌ２において被加工管９０の直径がＤ２以上になるように寸法決めされている。なお、図６における長さｌは管用テーパネジ部の長さを示している。

図７は図６に示されるネジ転造ローラの部分拡大図であり、ネジ転造ローラ３５の山形部ａから山形部ｈまでを示している。図示されるように、隣接する段の間の距離Ｐ１は全ての段について等しくされている。山形部ｂから山形部ｈのそれぞれの領域において仮想線により描かれる各山形部は、各山形部ａ〜ｈについて被加工管９０（図７には示さない）の引込方向Ｃの上流側に隣接する山形部を参考として示したものである。つまり、図７における例えば山形部ｂの領域に仮想線で描かれる山形部は山形部ａであり、山形部ｃの領域に仮想線で描かれる山形部は山形部ｂであり、同様に、山形部ｈの領域に仮想線で示される山形部は山形部ｇである。

また、図示される実施形態においては、各山形部ａ〜ｅとｆの間の谷部と山形部ｅとｆの中間〜山形部ｑの谷部までの溝の底部を結ぶ基準線としての破線Ｑ５、Ｑ６はネジ転造ローラ３５の回転軸線ｘに平行ではなく、これら基準線Ｑ５、Ｑ６は第一絞り溝付き部Ｌ１から見て軸線ｘから離間するように半径方向に拡張している。図７には一部の山形部ａ〜ｈのみが示されているが、図６から分かるようにこの基準線Ｑ５、Ｑ６はネジ転造ローラ３５の軸線ｘ方向にわたって拡張しているものとする。

ネジ転造ローラ３５の第一絞り溝付き部Ｌ１における各山形部ａ〜ｅの中心を通って軸線ｘに垂直な線分と各山形部ａ〜ｅとがなす角度については、引込方向Ｃに対して上流側の角度を角度θ１とし、引込方向Ｃに対して下流側の角度を角度θ２とする。本発明においては、角度θ１は角度θ２よりもわずかながら小さくなっており、これら角度θ１、θ２の組み合わせは第一絞り溝付き部Ｌ１における全ての山形部ａ〜ｅにおいて互いに等しい。その結果、図７に示されるように、各山形部ａ〜ｅのフランク面の押込量は、引込方向Ｃに対して上流側の押込量ｂ３〜ｅ３のそれぞれが引込方向Ｃに対して下流側の押込量ｂ４〜ｅ４よりも大きくなっている。なお、これら角度θ１、θ２が互いに等しい角度であってもよい。

図７に示されるように、第一絞り溝付き部Ｌ１における山形部ａ〜ｅの頂部は略平坦部として形成されている。本発明においては、山形部ａの中心を通って軸線ｘに垂直な線分よりも引込方向Ｃに対して上流側に位置する略平坦部の領域を上流側領域ａ１とし、引込方向Ｃに対して下流側に位置する略平坦部の領域を下流側領域ａ２と呼ぶ。他の山形部ｂ〜ｅについても同様に、上流側領域ｂ１〜ｅ１、およびこれら上流側領域ｂ１〜ｅ１に対応する下流側領域ｂ２〜ｅ２を定めるものとする。

各山形部ａ〜ｅの上流側領域ａ１〜ｅ１は、対応する下流側領域ａ２〜ｅ２よりも小さく形成されている。また、各山形部の上流側領域ｂ１〜ｅ１については、ｂ１＞ｃ１＞ｄ１＞ｅ１の関係があり、同様に各山形部の下流側領域ｃ２〜ｅ２については、ｃ２＞ｄ２＞ｅ２の関係がある。

さらに、図８は、山形部ｆの中心線Ｆ上に他の山形部ａ〜ｅを重ねてみた略図である。理解を容易にするために、図８においては被加工管９０がネジ加工時に縮径しないものとして示されている。図７および図８から分かるように、第一絞り溝付き部Ｌ１において互いに隣接する各山形部ａ〜ｅの頂点と頂点との間における軸線ｘに対して垂直方向の距離、つまり高さの差Ｈ１は、第一絞り溝付き部Ｌ１において全て等しい。例えばＲ１４のネジ山を形成する場合には、高さの差Ｈ１は約０．１９ｍｍにされている。なお、第一絞り溝付き部Ｌ１の高さＨ１については、Ｈ２＞（山形部ａ、ｂ、ｃの段差Ｈ１）＞（山形部ｃ、ｄ、ｅの段差Ｈ１）の関係があってもよい。

第一絞り溝付き部Ｌ１の場合と同様に、ネジ転造ローラ３５の第二絞り溝付き部Ｌ２と転造ネジ形成溝付部Ｌ３とにおける各山形部ｆ〜ｈの中心を通って軸線ｘに垂直な線分と各山形部ｆ〜ｈとがなす角について、引込方向Ｃに対して上流側の角度を角度θ３とし、引込方向Ｃに対して下流側の角度を角度θ４とする。本発明においては、第二絞り溝付き部Ｌ２と転造ネジ形成溝付部Ｌ３における上流側の角度θ３と下流側の角度θ４とは互いに等しく形成されている。このため、引込方向Ｃに対して上流側のフランク面の押込量ｆ３〜ｈ３と引込方向Ｃに対して下流側のフランク面の押込量ｆ４〜ｈ４とは互いに等しい。

第二絞り溝付き部Ｌ２における山形部ｆは、被加工管９０（図７には示さない）に要求されるネジ山の形状に概ね対応した形状になっている。要求されるネジ山には略平坦部が通常は不要であるので、山形部ｆの頂点には山形部ａ〜ｅについて説明したような略平坦部は形成されていない。このため、図７および図８から分かるように、第二絞り溝付き部Ｌ２における山形部ｆの頂点と、第一絞り溝付き部Ｌ１の最終段の山形部ｅの頂点との間の高さの差Ｈ２は前述した差Ｈ１よりも大きくなっている。第二絞り溝付き部Ｌ２における差ｈ２は第一絞り溝付き部Ｌ１における差Ｈ１の２．５倍程度であるのが好ましく、例えばＲ１４のネジ山を形成する場合には、高さの差Ｈ２は約０．４７ｍｍである。

転造ネジ形成溝付部Ｌ３の山形部ｇ〜ｑ（図７においては転造ネジ形成溝付部Ｌ３の一部の山形部ｇ、ｈのみが示されている）は第二絞り溝付き部Ｌ２の山形部ｆと同様な形状、つまり要求されるネジ山の形状に概ね対応した形状になっている。そして、図７から分かるように、転造ネジ形成溝付部Ｌ３において互いに隣接する山形部の頂点の間の高さの差Ｈ３は、前述した差Ｈ１、Ｈ２よりもかなり小さい。例えばＲ１４のネジ山を形成する場合には、高さの差Ｈ３は約０．０６ｍｍである。

なお、転造ネジ形成溝付部Ｌ３の山形部の形状と第二絞り溝付き部Ｌ２の山形部の形状とは互いに等しいので、転造ネジ形成溝付部Ｌ３を排除して、第二絞り溝付き部Ｌ２が山形部ｆを含む複数の山形部を備える構成と考えることもできる。

以上のように構成されたネジ転造機構部と、自動切り上げ機構部の作用を図９により説明する。

先ずカム部材４５を固定しているネジを緩め、次いで、ネジ径調節用のノブ４７を所定位置に回動し偏心カム４６を介してカム部材４５を所定位置に位置させた後ネジ固定する。次にカム部材４５を支持したセッティングブロック３２をばね４０に抗して矢印Ａ方向に回動する。するとバネ５２によって、矢印Ｂ方向回動するように押圧されている第２レバー４４の先端４４ａとカム部材４５のカム斜面４５ａに係合する。この状態で、カムリング３１は時計方向に回動しており、その傾斜したカム面３１ａで軸受板３３の傾斜面３３ｂを押圧して該軸受板３３及び転造ローラ３５を所定のネジ径を形成できる位置にセットしている。一方、当て金４１、リンク４２、第１のレバー４３は連動してバネ５０によって図１の中で時計方向に回動した待機位置にあり、ローラ４３ａは第２のレバー４４の下面４４ｂに接触している。

図１０（ａ）から図１０（ｂ）はネジ転造ローラの作用を説明するための図である。なお、これら図面には一つの被加工管９０と一つのネジ転造ローラ３５とが示されているが、図３等から分かるように実際には被加工管９０は複数のネジ転造ローラ３５に当接することとなる。図１０（ａ）に示されるように、被加工管９０、例えばステンレス鋼管を回転させながら複数のネジ転造ローラ３５間において引込方向Ｃに挿入する。

被加工管９０の管端９５は第一絞り溝付き部Ｌ１の山形部ａに最初に当接する。このとき、被加工管９０がほとんど縮径しないようにするために、山形部ａの上流側領域ａ１および下流側領域ａ２は、隣りの山形部ｂの上流側領域ｂ１および下流側領域ｂ２よりもそれぞれ小さく形成されている。なお、山形部ａは被加工管９０の脱落防止または被加工管９０の仮保持の役目も果たしうる。

前述したように第一絞り溝付き部Ｌ１における山形部ａ〜ｅの角度θ１は角度θ２よりもそれぞれ小さく、従って、各山形部ａ〜ｅにおける上流側のフランク面の押込量は下流側のフランク面の押込量よりも小さい。さらに、各山形部ａ〜ｅの略平坦部の上流側領域ａ１〜ｅ１は下流側領域ａ２〜ｅ２よりも小さく形成されている。これは、ネジ転造加工において、ネジ転造ローラを被加工管９０に押し付けると、一段絞り溝付き部の山形部ａ〜ｄで浅いネジ状の溝を付けるときに、山やせが発生する（図１１）、そのため山形部ｆで山形を形成するときに、山やせが発生しても影響が出ないようにするためである。

第一絞り溝付き部Ｌ１の山形部ａ〜ｃにおいて、隣接する山形部間の高さの差Ｈ１が付いている。これにより回転している被加工管９０に複数のネジ転造ローラ３５の付いた転造ヘッドを押し付けると、被加工管９０は浅いネジ状の溝を除々に深くしながら転造ローラの間に容易に引込まれる。また、第一絞り溝付き部Ｌ１において隣接する山形部の間の高さの差Ｈ１は第二絞り溝付き部Ｌ２の差Ｈ２等よりも小さく形成されているので、第一絞り溝付き部Ｌ１の山形部ａ〜ｅ（図１０（ｂ）においては山形部ａ、ｂ）によって形成される溝は比較的浅い。その結果、このような溝形成時における被加工管９０の縮径量を可能な限り小さくできる。

被加工管９０にさらに回転を加えると、差Ｈ１は第一絞り溝付き部Ｌ１の各山形部ａ〜ｅにおいて互いに等しいので、図１０（ｃ）に示されるように、第一絞り溝付き部Ｌ１の残りの山形部ｃ〜ｅによってネジ状の溝が徐々に深くされる。このときにも、高さの差Ｈ１が小さいために、各山形部による被加工管９０の縮径量は同様に最小限になる。なお、被加工管９０の縮径量は、各山形部ａ〜ｅの略平坦部の上流側領域ａ１〜ｅ１が、対応する下流側領域ａ２〜ｅ２のそれぞれよりも小さく形成されていることによっても抑制されている。

第一絞り溝付き部Ｌ１におけるネジ溝付けが完了すると、被加工管９０はさらに回転して第二絞り溝付き部Ｌ２まで引込まれる。第一絞り溝付き部Ｌ１によって被加工管９０の外面９２上に形成されたネジ溝、つまり不完全なネジ山は、第二絞り溝付き部Ｌ２によって所望の形状に整形される。前述したように第二絞り溝付き部Ｌ２の山形部は要求されるネジ山の形状に概ね対応しているので、第二絞り溝付き部Ｌ２によって、被加工管９０の不完全なネジ山は要求される形状に概ね整形されるようになる。

第二絞り溝付き部Ｌ２における高さの差Ｈ２は第一絞り溝付き部Ｌ１における差Ｈ１よりも大きいものの、被加工管９０が第二絞り溝付き部Ｌ２に到達するときには、被加工管９０には第一絞り溝付き部Ｌ１における複数の山形部ａ〜ｅによって或る程度の深さのネジ溝が形成されている。そして、第一絞り溝付き部Ｌ１および第二絞り溝付き部Ｌ２おける基準線Ｑ５は第一絞り溝付き部Ｌ１からみて半径方向に拡張するように傾斜しているので、第二絞り溝付き部Ｌ２は第一絞り溝付き部Ｌ１よりも軸線ｘから半径方向に遠方に位置することになる。これらの理由から、第二絞り溝付き部Ｌ２における山形部の高さの差Ｈ２が比較的大きいとしても、その差Ｈ２はネジ山を整形することに概ね寄与し、被加工管９０の縮径量を増すことにはほとんど影響を与えない。

これに対し、従来技術のネジ転造ローラにおいては第一絞り溝付き部Ｌ１および第二絞り溝付き部Ｌ２における山形部の高さの差Ｈ１、Ｈ２は互いに等しくなっていた。その結果、これら差Ｈ１、Ｈ２が比較的大きい場合には第一絞り溝付き部Ｌ１による外面９２への溝形成時に被加工管９０の縮径量が増して被加工管９０の内面９１が内方に湾曲し、テーパネジの外径寸法Ｄ２より小さくなり、要求されるネジ山形状に整形できなくなる。

第二絞り溝付き部Ｌ２における整形が完了すると、被加工管９０は転造ネジ形成溝付部Ｌ３まで引込まれる。転造ネジ形成溝付部Ｌ３における複数の同一形状の山形部ｆ〜ｑの高さの差Ｈ３は差Ｈ１よりも小さいので、これら山形部ｆ〜ｑによって複数回の整形を行うことにより、被加工管９０のネジ山は完全に所望の形状に仕上げられる。すなわち、本発明においては被加工管９０がステンレス鋼管であってもネジ転造ローラ３５を用いた塑性加工によりネジ山を形成することが可能となる。

基準線Ｑ６はネジ転造ローラ３５の転造ネジ形成溝付部Ｌ３において、半径方向に拡張するよう延びているので、本発明のネジ転造ローラ３５によって被加工管９０に形成されるネジ山はテーパネジである。本発明のネジ転造ローラ３５により形成された被加工管９０のネジ山の頂点を通る垂線に対して線対称になっている。このような線対称のネジ山が形成できる理由は、第一絞り溝付き部Ｌ１の各山形部ａ〜ｅの上流側領域ａ１〜ｅ１が、対応する下流側領域ａ２〜ｅ２のそれぞれよりも小さく形成されていることである。

図１１はネジ転造ローラの作用を説明するための拡大図である。これに対し、第一絞り溝付き部Ｌ１における各山形部ａ〜ｅの上流側領域ａ１〜ｅ１と下流側領域ａ２〜ｅ２とがそれぞれ等しい形状である場合には、図１１において示されるように、被加工管９０のネジ山において引込方向Ｃの上流側のフランク面は引込方向Ｃの上流側に内方に湾曲するように形成される。すなわち、このような場合には、形成された各ネジ山はネジ山の頂点を通る垂線に対して線対称にはならず、所望の形状よりも薄いネジ山が形成、つまり所謂「山やせ」が生じることとなる。山やせが発生する理由は、転造ヘッドを手動で押しつける場合には押付力のバラツキが生じること、ネジ転造ローラ３５自体が加工されるときの加工誤差によりネジ転造ローラ３５が回転したときの山形部の半径方向および／または軸線ｘ方向に振れが生じること、および複数のネジ転造ローラ３５を使用するので加工誤差の影響が大きくなることなどがある。

ところで、ネジ加工時の縮径量をさらに抑えるためには、高さの差Ｈ１の多数の山形部が第一絞り溝付き部Ｌ１に含まれているのが好ましいが、このような場合にはネジ転造ローラ３５の軸線ｘ方向の寸法Ｌが長くなる。しかしながら、ネジ転造ローラ３５の軸線ｘ方向の寸法Ｌは既存のネジ転造ヘッドに設置される炭素鋼管用ネジ転造ローラの寸法と同じであるのが好ましく、そのため、第一および第二絞り溝付き部Ｌ１、Ｌ２および差Ｈ１、Ｈ２の寸法は縮径がＤ２以上になる設定値を選定することにより、炭素鋼管用ネジ転造ローラに代えて、本発明のネジ転造ローラ３５を既存のネジ転造ヘッドに設置することが可能となる。つまり、本発明においては既存の管用テーパーネジ転造ヘッドのネジ転造ローラを本発明のネジ転造ローラに取り替えることによって、新規なネジ転造ヘッド全体を別途購入することなしに、ステンレス鋼管のネジ加工を行うことが可能となる。

また、図示される実施形態においては軸線ｘに対して半径方向に拡張する基準線Ｑ５、Ｑ６がネジ転造ローラ３５の山形部ｅ、ｆの中間から基準線Ｑ５、Ｑ６に分かれて延びており、それにより、ネジ転造ローラ３５によって被加工管９０の外面９２にテーパネジを形成することができる。しかしながら、図示しない他の実施形態のネジ転造ローラ３５’おいては第一絞り溝付き部Ｌ１および第二絞り溝付き部Ｌ２における基準線Ｑ５は前述した基準線Ｑ５と同様であるものの、転造ネジ形成溝付部Ｌ３における基準線Ｑ６が軸線ｘに対して平行になるように転造ネジ形成溝付部Ｌ３が形成されているようにしてもよい。ネジ転造ローラ３５’の転造ネジ形成溝付部Ｌ３が軸線ｘに対して平行であるために、被加工管９０の外面９２に形成されるネジは平行ネジとなり、このような構成であっても本発明の範囲に含まれるのは明らかである。

図面を参照して説明した実施形態においてはステンレス鋼管である被加工管９０にネジ加工することを想定しているが、本発明の転造ローラ３５を用いて炭素鋼管、またはさらに他の管にネジ加工することも可能であり、このような場合であっても本発明の範囲に含まれる。

本発明に基づくネジ転造ローラが備えられた自動解放型管用テーパーネジ転造ヘッドの実施の形態を示す正面図である。 図１のII−II線における断面図である。 図２のIII−III線における断面図である。 自動解放型管用テーパーネジ転造ヘッドの実施の形態を示す後面図である。 図４のＺ矢視図である。 本発明に基づくネジ転造ローラの側面図である。 図６に示されるネジ転造ローラの部分拡大図である。 山形部ｆの中心線上に山形部ａ〜ｅを重ねてみた略図である。 自動解放型管用テーパーネジ転造ヘッドの実施の形態の作用を説明するための図である。 （ａ）ネジ転造ローラの作用を説明するための第一の図である。（ｂ）ネジ転造ローラの作用を説明するための第二の図である。（ｃ）ネジ転造ローラの作用を説明するための第三の図である。 ネジ転造ローラの作用を説明するための拡大図である。 従来技術において形成された被加工管のネジ山を拡大して示す部分拡大図である。

符号の説明

３５ ネジ転造ローラ
３５’ ネジ転造ローラ
９０ 被加工管
９１ 内面
９２ 外面
９５ 管端
ａ〜ｑ 山形部
ａ１〜ｅ１ 上流側領域
ａ２〜ｅ２ 下流側領域
Ｃ 引込方向
Ｈ１ 第一絞り溝付き部Ｌ１における山形部の高さの差
Ｈ２ 第二絞り溝付き部Ｌ２における山形部の高さの差
Ｌ１ 第一絞り溝付き部
Ｌ２ 第二絞り溝付き部
Ｌ３ 転造ネジ形成溝付部

Claims (5)

1. 不連続な複数の山形部を外周に有するネジ転造ローラにおいて、
   前記ネジ転造ローラの一端から形成されていて前記山形部の複数の段からなる第一の絞り溝付き部と、
   該第一の絞り溝付き部に隣接して形成されていて前記山形部の少なくとも一つの段からなる第二の絞り溝付き部とを具備し、該第二の絞り溝付き部の形状は、転造されるべきネジの形状に概ね対応しており、
   前記第一の絞り溝付き部において互いに隣接する段の山形部の間の高さの差が、前記第二の絞り溝付き部において互いに隣接する段の山形部の間の高さの差または前記第一の絞り溝付き部の最終山形部と該最終山形部に隣接する前記第二の絞り溝付き部の山形部との間の高さの差よりも小さいようにしたネジ転造ローラ。
2. 前記第二の絞り溝付き部が複数の段からなり、前記第二の絞り溝付き部の二番目以降の段の山形部を結ぶ線分は前記転造ローラの回転軸線に対して傾斜している請求項１に記載のネジ転造ローラ。
3. 前記第二の絞り溝付き部が複数の段からなり、前記第二の絞り溝付き部の二番目以降の段の山形部を結ぶ線分は前記転造ローラの回転軸線に対して平行である請求項１に記載のネジ転造ローラ。
4. 前記第一の絞り溝付き部の山形部における前記ネジ転造ローラの前記一端側のフランク面の押込量は前記山形部の反対側のフランク面の押込量よりも小さいようにした請求項１から３のいずれか一項に記載のネジ転造ローラ。
5. 前記第一の絞り溝付き部の互いに隣接する段における山形部の間の高さの差が前記第一の絞り溝付き部にわたって等しいようにした請求項１から４のいずれか一項に記載のネジ転造ローラ。

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