JP5482975B1 - 内面規制工具、プラグ、芯金、熱間圧延機、プレス穿孔機及び抽伸機 - Google Patents

Abstract

内面規制工具は、芯金と；前記芯金に着脱可能に結合されるプラグと；前記プラグと前記芯金とを磁力によって結合する結合部材と；を備え、前記プラグ及び前記芯金の一方は、当該一方の軸線方向に延びる柱状部を有し、前記プラグ及び前記芯金の他方は、当該他方の軸線方向に延び、前記柱状部が挿入される接合孔を有しており、前記結合部材は、前記柱状部及び前記接合孔の少なくとも一方に取付けられた永久磁石である。

Description

本発明は、内面規制工具、プラグ、芯金、熱間圧延機、プレス穿孔機及び抽伸機に関する。
本願は、２０１２年０８月２４日に、日本に出願された特願２０１２−１８５０３２号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

穿孔機及びエロンゲータは、継目無金属管製造用の熱間圧延機として広く利用されている。穿孔機は、一対の傾斜ロールとプラグとを備える。プラグは、一対の傾斜ロールの間のパスライン上に配置される。穿孔機において、傾斜ロールの回転により、丸ビレットがその周方向に回転しながらプラグに押し込まれ、丸ビレットが穿孔圧延されて中空素管（ホローシェル）が形成される。エロンゲータは、必要に応じて、穿孔機の下流に設置される。エロンゲータは、穿孔機と同様に、一対の傾斜ロールと、プラグとを備える。エロンゲータは、中空素管を延伸圧延して、拡径および薄肉化する。

穿孔機及びエロンゲータが備えるプラグは、芯金（マンドレルバー）により所定位置に支持される。芯金は、パスライン上に延び、その後端部は、熱間圧延時（穿孔機による穿孔圧延時、エロンゲータによる延伸圧延時）において、スラストブロック、ストリッパブロック等の固定装置により固定される。

プラグの後端部は、芯金の先端部に結合される。通常、プラグの後端部は雌ネジを有し、芯金の先端部は雄ネジを有する。そして、芯金の先端部がプラグの後端部にねじ込まれることにより、プラグと芯金とが結合される。以下では、このようにプラグと芯金とが一体的に結合されたものを内面規制工具と呼称する。すなわち、この内面規制工具は、丸ビレット（つまり中空素管）の内面形状を規制するものである。

プラグは、高温の丸ビレット及び中空素管を熱間圧延するため、高熱及び高面圧を丸ビレット及び中空素管から受ける。そのため、プラグ表面が摩耗したり、焼き付いたりする。複数回の穿孔圧延が実施されると、プラグの一部が溶損する場合がある。溶損したプラグを穿孔圧延に使用すれば、熱間圧延された丸ビレット又は中空素管の内面に疵が形成されやすい。そのため、溶損したプラグは新たなプラグに交換される。

プラグを交換するとき、芯金にねじ込まれたプラグを回転させて芯金から抜き、新たなプラグを芯金にねじ込んで結合する。このとき、プラグを芯金と同軸に配置して回転させなければ、雄ネジと雌ネジのネジ山同士の噛み合わせ不良が生じる。噛み合わせ不良が生じれば、プラグが芯金から抜けなかったり、プラグを芯金にねじ込めなかったりする。その結果、プラグの交換が困難になる。

下記特許文献１には、上述の噛み合わせ不良を抑制するためのプラグの交換方法が開示されている。

下記特許文献１では、プラグを１回転させるごとに、プラグを前後に移動させて、噛み合わせ不良を回避するのに最適なプラグ回転角度及び位置を検出する。そして、検出された値を用いて、プラグをさらに回転させる。

日本国特開２００８−２２９６４８号公報

上記特許文献１に記載されたプラグの交換方法では、噛み合わせ不良を回避するために、プラグの回転角度及び位置を検出しなければならず、交換作業が煩雑になり、交換時間も長くなる。つまり、従来技術では、芯金に対するプラグの交換が困難であり、メンテナンス性が悪かった。穿孔圧延時の生産効率やメンテナンス性を考慮した場合、芯金に対するプラグの交換が容易であることが好ましい。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、芯金に対するプラグの交換を容易としてメンテナンス性の向上を実現することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決して係る目的を達成するために以下の手段を採用する。すなわち、
（１）本発明の一態様に係る内面規制工具は、芯金と；前記芯金に着脱可能に結合されるプラグと；前記プラグと前記芯金とを磁力によって結合する結合部材と；を備え、前記プラグ及び前記芯金の一方は、当該一方の軸線方向に延びる柱状部を有し、前記プラグ及び前記芯金の他方は、当該他方の軸線方向に延び、前記柱状部が挿入される接合孔を有しており、前記結合部材は、前記柱状部及び前記接合孔の少なくとも一方に取付けられた永久磁石である。
このような構成によれば、プラグと芯金とが磁力によって結合されるので、芯金に対するプラグの着脱（交換）が容易となり、その結果、メンテナンス性が向上する。

（２）上記（１）に記載の内面規制工具において、前記柱状部及び前記接合孔の断面形状が円であっても良い。
このような構成によれば、プラグが、その軸線方向周りに自由回転できるようになる。その結果、プラグが、例えば丸ビレットから捩れ等の周方向の外力を受けても、プラグと芯金との接合部分が破損しにくくなる。

（３）上記（１）または（２）に記載の内面規制工具において、前記結合部材が、前記柱状部の外周面及び前記接合孔の内周面の少なくとも一方に取り付けられていても良い。
このような構成によれば、結合部材が、例えば丸ビレットからの高熱を受けにくい部位に配置されるため、プラグと芯金とを強固に結合することができる。

（４）上記（３）に記載の内面規制工具において、前記柱状部の外周面に前記結合部材が取り付けられている場合には、前記接合孔が、前記プラグ及び前記芯金の他方の少なくとも一部である強磁性体に形成されており、前記接合孔の内周面に前記結合部材が取り付けられている場合には、前記プラグ及び前記芯金の一方の少なくとも前記柱状部が強磁性体で形成されていても良い。
このような構成によれば、プラグと芯金とをより強固に結合することができる。

（５）上記（４）に記載の内面規制工具において、前記柱状部の外周面に前記結合部材が取り付けられている場合には、前記柱状部の外周面に、前記結合部材が、前記プラグ及び前記芯金の一方の軸線周りに１つ以上配置されており、前記接合孔の内周面に前記結合部材が取り付けられている場合には、前記接合孔の内周面に、前記結合部材が、前記プラグ及び前記芯金の他方の軸線周りに１つ以上配置されていても良い。
このような構成によれば、プラグと芯金とをより強固に結合することができる。

（６）上記（４）または（５）に記載の内面規制工具において、前記柱状部の外周面に前記結合部材が取り付けられている場合には、前記柱状部の端から離れた位置に前記結合部材が取り付けられており、前記接合孔の内周面に前記結合部材が取り付けられている場合には、前記接合孔の開口端から離れた位置に前記結合部材が取り付けられていても良い。
例えば熱間製管時（穿孔機による穿孔圧延時、又はエロンゲータによる延伸圧延時）など、プラグは、丸ビレットから、プラグ軸線方向に外力を受けやすい。上記（６）の構成によれば、結合部材は接合孔の底面に接触しにくいため、結合部材が破損しにくくなる。

（７）上記（３）〜（６）のいずれか一つに記載の内面規制工具において、前記柱状部の外周面及び前記接合孔の内周面の少なくとも一方に、溝が形成されており、前記結合部材の表面と前記溝の開口面との間に隙間が生じるように、前記結合部材が前記溝に嵌め込まれていても良い。
このような構成によれば、結合部材が溝から外側に突き出ないため、例えば接合時及び熱間製管時などに結合部材が破損しにくくなる。

（８）上記（１）または（２）に記載の内面規制工具において、前記結合部材は、前記柱状部材の端面及び前記接合孔の底面の少なくとも一方に取り付けられていても良い。
このような構成によれば、結合部材が、例えば丸ビレットからの高熱を受けにくい部位に配置されるため、プラグと芯金とを強固に結合することができる。

（９）上記（８）に記載の内面規制工具において、前記柱状部の端面に前記結合部材が取り付けられている場合には、前記接合孔が、前記プラグ及び前記芯金の他方の少なくとも一部である強磁性体に形成されており、前記接合孔の底面に前記結合部材が取り付けられている場合には、前記プラグ及び前記芯金の一方の少なくとも前記柱状部が強磁性体で形成されていても良い。
このような構成によれば、プラグと芯金とをより強固に結合することができる。

（１０）上記（９）に記載の内面規制工具において、前記柱状部の端面及び前記接合孔の底面の少なくとも一方に、取付孔が形成されており、前記結合部材の表面と前記取付孔の開口面との間に隙間が生じるように、前記結合部材が前記取付孔に挿入されていても良い。
このような構成によれば、結合部材が取付孔から外側に突き出ないため、例えば接合時及び熱間製管時などに結合部材が破損しにくくなる。

（１１）本発明の一態様に係るプラグは、芯金と着脱可能に結合されるプラグであって、前記プラグの軸線方向に延びる柱状部または接合孔と；磁力によって前記芯金と前記プラグとを結合する結合部材と；を備え、前記結合部材は、前記柱状部または前記接合孔に取付けられた永久磁石である。

（１２）上記（１１）に記載のプラグにおいて、前記柱状部または前記接合孔の断面形状が円であっても良い。

（１３）上記（１１）または（１２）に記載のプラグにおいて、前記結合部材は、前記柱状部の外周面または前記接合孔の内周面に取り付けられていても良い。

（１４）上記（１３）に記載のプラグにおいて、前記柱状部の外周面または前記接合孔の内周面に、前記結合部材が、前記プラグの軸線周りに１つ以上配置されていても良い。

（１５）上記（１３）または（１４）に記載のプラグにおいて、前記柱状部の外周面に前記結合部材が取り付けられている場合には、前記柱状部の端から離れた位置に前記結合部材が取り付けられており、前記接合孔の内周面に前記結合部材が取り付けられている場合には、前記接合孔の開口端から離れた位置に前記結合部材が取り付けられていても良い。

（１６）上記（１３）〜（１５）のいずれか一つに記載のプラグにおいて、前記柱状部の外周面または前記接合孔の内周面に、溝が形成されており、前記結合部材の表面と前記溝の開口面との間に隙間が生じるように、前記結合部材が前記溝に嵌め込まれていても良い。

（１７）上記（１１）または（１２）に記載のプラグにおいて、前記結合部材は、前記柱状部材の端面または前記接合孔の底面に取り付けられていても良い。

（１８）上記（１７）に記載のプラグにおいて、前記柱状部の端面または前記接合孔の底面に、取付孔が形成されており、前記結合部材の表面と前記取付孔の開口面との間に隙間が生じるように、前記結合部材が前記取付孔に挿入されていても良い。

（１９）本発明の一態様に係る芯金は、プラグと着脱可能に結合される芯金であって、前記芯金の軸線方向に延びる柱状部または接合孔と；磁力によって前記芯金と前記プラグとを結合する結合部材と；を備え、前記結合部材は、前記柱状部または前記接合孔に取付けられた永久磁石である。

（２０）上記（１９）に記載の芯金において、前記柱状部または前記接合孔の断面形状が円であっても良い。

（２１）上記（１９）または（２０）に記載の芯金において、前記結合部材は、前記柱状部の外周面または前記接合孔の内周面に取り付けられていても良い。

（２２）上記（２１）に記載の芯金において、前記柱状部の外周面または前記接合孔の内周面に、前記結合部材が、前記芯金の軸線周りに１つ以上配置されていても良い。

（２３）上記（２１）または（２２）に記載の芯金において、前記柱状部の外周面に前記結合部材が取り付けられている場合には、前記柱状部の端から離れた位置に前記結合部材が取り付けられており、前記接合孔の内周面に前記結合部材が取り付けられている場合には、前記接合孔の開口端から離れた位置に前記結合部材が取り付けられていても良い。

（２４）上記（２１）〜（２３）のいずれか一つに記載の芯金において、記柱状部の外周面または前記接合孔の内周面に、溝が形成されており、前記結合部材の表面と前記溝の開口面との間に隙間が生じるように、前記結合部材が前記溝に嵌め込まれていても良い。

（２５）上記（１９）または（２０）に記載の芯金において、前記結合部材は、前記柱状部材の端面または前記接合孔の底面に取り付けられていても良い。

（２６）上記（２５）に記載の芯金において、前記柱状部の端面または前記接合孔の底面に、取付孔が形成されており、前記結合部材の表面と前記取付孔の開口面との間に隙間が生じるように、前記結合部材が前記取付孔に挿入されていても良い。

（２７）本発明の一態様に係る熱間圧延機は、継目無金属管を製造するための熱間圧延機であって、一対の傾斜ロールと；上記（１）〜（１０）のいずれか一つに記載の内面規制工具と；を備える。

（２８）本発明の一態様に係るプレス穿孔機は、継目無金属管を製造するためのプレス穿孔機であって、コンテナと；上記（１）〜（１０）のいずれか一つに記載の内面規制工具と；を備える。

（２９）本発明の一態様に係る抽伸機は、継目無金属管を製造するための抽伸機であって、テーパーダイスと；チャックと；上記（１）〜（１０）のいずれか一つに記載の内面規制工具と；を備える。

上記の態様によれば、芯金に対するプラグの交換を容易としてメンテナンス性の向上を実現することが可能となる。

本発明の第１実施形態における穿孔機の構成を示す模式図である。 図１中の内面規制工具（プラグ及び芯金）の縦断面図である。 図２中の内面規制工具（プラグ及び芯金）の接合部分の縦断面図である。 図３中の線分ＩＶ−ＩＶでの断面図である。 本発明の第２実施形態における穿孔機の内面規制工具（プラグ及び芯金）の接合部分の縦断面図である。 本発明の第３実施形態における穿孔機の内面規制工具（プラグ及び芯金）の接合部分の縦断面図である。 本発明の第４実施形態における穿孔機の内面規制工具（プラグ及び芯金）の縦断面図である。 図７中の内面規制工具（プラグ及び芯金）の接合部分の縦断面図である。 本発明の第５実施形態における穿孔機の内面規制工具（プラグ及び芯金）の縦断面図である。 本発明の第６実施形態における穿孔機の内面規制工具（プラグ及び芯金）の縦断面図である。 本発明の第７実施形態における穿孔機の内面規制工具（プラグ及び芯金）の縦断面図である。 本発明の第８実施形態における穿孔機の内面規制工具（プラグ及び芯金）の縦断面図である。 本実施形態におけるプレス穿孔機の構成例を示す図である。 本実施形態における抽伸機の構成例を示す図である。

以下、図面を参照し、本発明の一実施形態を詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

以下、本実施形態の継目無金属管製造用の熱間圧延機について詳述する。以降の説明では、継目無金属管製造用の熱間圧延機として、穿孔機を例に説明する。しかしながら、同じく熱間圧延機であるエロンゲータも、穿孔機と同じ構成を有する。

［第１実施形態］
［継目無金属管製造用の熱間圧延機の構成］
図１は、本第１実施形態における継目無金属管製造用の熱間圧延機である、穿孔機１の全体構成図である。図１に示すように、穿孔機１は、一対の傾斜ロール２と、内面規制工具１１とを備える。内面規制工具１１は、プラグ２１と、芯金３１とを備える。つまり、内面規制工具１１とは、プラグ２１と芯金３１とが一体的に結合されたものであり、後述の丸ビレットＢＬの内面形状を規制するものである。

一対の傾斜ロール２は、パスラインＰＬの周りに配置される。傾斜ロール２は、丸ビレットＢＬを周方向に回転させながら圧延する。傾斜ロール２は、コーン型であってもよいし、バレル型であってもよい。

プラグ２１は、一対の傾斜ロール２の間のパスラインＰＬ上に配置される。

芯金３１は棒状であり、パスラインＰＬ上に配置される。芯金３１の先端には、プラグ２１が結合される。芯金３１は、プラグ２１をパスラインＰＬ上に支持する。

穿孔機１が丸ビレットＢＬを穿孔圧延するとき、プラグ２１は、丸ビレットＢＬの中央に押し込まれ、丸ビレットＢＬを穿孔して中空素管を形成する。

［プラグ２１及び芯金３１］
図２は、内面規制工具１１（プラグ２１及び芯金３１）の縦断面図である。なお、縦断面図とは、プラグ２１及び芯金３１の軸線ＣＬを含む断面を意味する。

図２に示すように、プラグ２１の外周面の横断形状は円であり、その外径は、プラグ２１の先端部の方が、後端部よりも小さい。プラグ２１はたとえば、図２に示すように、砲弾形状である。ただし、プラグ２１の形状は、図２の形状に限定されない。

図２に示すように、プラグ２１は、後端部に接合部ＪＰ２１を備え、芯金３１は、前端部に接合部ＪＰ３１を備える。図２では、接合部ＪＰ２１は結合部材４０を備える。結合部材４０は、磁力により、接合部ＪＰ２１を接合部ＪＰ３１に着脱可能に結合する。これにより、プラグ２１が芯金３１に支持される。

［接合部ＪＰ２１及びＪＰ３１］
図３は、図２中の接合部ＪＰ２１及びＪＰ３１の拡大図である。図３に示すように、接合部ＪＰ２１及びＪＰ３１のいずれか一方の接合部は、柱状部Ｃ０１を含み、他方の接合部は、接合孔Ｈ０１を含む。図３では、接合部ＪＰ２１が柱状部Ｃ０１を含み、接合部ＪＰ３１が接合孔Ｈ０１を含む。つまり、本第１実施形態では、プラグ２１が柱状部Ｃ０１を有し、芯金３１が、柱状部Ｃ０１が挿入される接合孔Ｈ０１を有している。

なお、図３では、接合部ＪＰ２１はＪＰ３１と隙間を設けて配置されている。しかしながら、接合部ＪＰ２１がＪＰ３１と結合するとき、接合部ＪＰ２１はＪＰ３１と接触する。本明細書で使用する図では、説明の便宜上、接合部同士の間に隙間を設ける。

柱状部Ｃ０１は、プラグ２１の後端面２０２から軸線ＣＬ方向に延びる。図４は、図３中の線分ＩＶ−ＩＶでの断面図である。図４に示すように、柱状部Ｃ０１の横断形状は円である。図３及び図４に示すように、柱状部Ｃ０１は、その表面として外周面ＣＳ１及び端面ＣＥ１を有する。

接合孔Ｈ０１は、芯金３１の前端面３１０に形成され、軸線ＣＬ方向に延びる。接合孔Ｈ０１の横断形状は円であり、その表面として内周面ＨＳ１及び底面ＨＢ１を有する。

接合孔Ｈ０１には、柱状部Ｃ０１が挿入される。柱状部Ｃ０１が接合孔Ｈ０１に挿入されたとき、外周面ＣＳ１は、内周面ＨＳ１と対向し、端面ＣＥ１は、底面ＨＢ１と対向する。図３では、柱状部Ｃ０１の外径は、端面ＣＥ１に向かって徐々に小さくなる。つまり、柱状部Ｃ０１はテーパ形状である。同様に、接合孔Ｈ０１の内径は、底面ＨＢ１に向かって徐々に小さくなっており、接合孔Ｈ０１の形状は逆テーパ形状である。そのため、柱状部Ｃ０１は接合孔Ｈ０１に挿入されやすい。

結合部材４０は、柱状部Ｃ０１の外周面ＣＳ１に取り付けられ、磁力により、柱状部Ｃ０１を接合孔Ｈ０１に結合する。これにより、プラグ２１と芯金３１とが着脱可能に結合される。

結合部材４０は磁石であり、より具体的には、永久磁石である。一方、芯金３１のうち、少なくとも接合部ＪＰ３１の素材は、磁性体であり、より具体的には、強磁性体である。

このように、穿孔機１は、結合部材４０の磁力を利用して、プラグ２１を芯金３１に着脱容易に結合できる。従来技術のように、プラグと芯金とをネジにより結合する場合、上述のとおり、雄ネジと雌ネジのネジ山同士の噛み合わせ不良が生じる場合があり、プラグの交換作業が煩雑になる。本第１実施形態では、結合部材４０の磁力によりプラグ２１と芯金３１とが結合される。その結果、接合部分の噛み合わせ不良等は発生せず、芯金３１に対するプラグ２１の着脱（交換）が容易となる。

接合部ＪＰ２１及びＪＰ３１は、簡素な構造（柱状部Ｃ０１及び接合孔Ｈ０１）を有するため、穿孔圧延中に接合部ＪＰ２１及びＪＰ３１が破損しにくい。

接合部ＪＰ２１及びＪＰ３１は、磁力によりプラグ２１を芯金３１に結合するため（且つ、柱状部Ｃ０１及び接合孔Ｈ０１の断面形状が円形状であるため）、穿孔圧延中において、プラグ２１は軸線ＣＬ周りに自由に回転できる。その結果、プラグ２１が、例えば丸ビレットＢＬから捩れ等の周方向の外力を受けたとしても、接合部ＪＰ２１及びＪＰ３１は破損しにくい。

プラグ２１は磁力を有する結合部材４０が取り付けられる。そのため、プラグ２１の素材は強磁性体でなくてもよい。プラグ２１の素材として、Ｎｂ基合金、Ｍｏ基合金等に代表される、非磁性の高強度耐熱材料を利用することができる。ただし、プラグ２１の素材は強磁性体であってもよい。

プラグ２１の先端面及びその近傍の表層部分では、丸ビレットＢＬから高熱を受け、穿孔圧延時の温度が１０００℃程度の高温になる。しかしながら、上記表層部分以外の他の領域においては、穿孔圧延時でも、その温度は３００℃以下である。特に、接合部ＪＰ２１及びＪＰ３１の周辺領域の温度は２００℃未満である。そのため、穿孔圧延中においても結合部材４０は磁力を有し、プラグ２１は、芯金３１に磁力により結合される。

上述のとおり、プラグ２１は溶損等の発生により随時交換される。本第１実施形態では、芯金３１に対するプラグ２１の着脱（交換）が容易である。その結果、プラグ交換による圧延効率の低下を抑制でき、さらにメンテナンス性の向上を実現できる。

図３及び図４に示すように、柱状部Ｃ０１の外周面ＣＳ１には、溝ＧＲ１が形成される。溝ＧＲ１は、軸線ＣＬ周りに延び、溝底面ＧＢ１を有する。図４では、複数の結合部材４０が溝ＧＲ１内に取り付けられる。そのため、複数の結合部材４０は軸線ＣＬ周りに配置される。その結果、磁力により吸着される面積が大きくなり、結合力が増す。結合部材４０は周知の方法で溝ＧＲ１に固定される。たとえば、結合部材４０は、焼嵌めにより溝ＧＲ１に固定されてもよいし、接着剤を用いて固定されてもよい。結合部材４０は、ネジ又はボルト等の固定部材を用いて溝ＧＲ１に固定されてもよい。図４では、円弧状の２つの結合部材４０が溝ＧＲ１に配置されている。しかしながら、３つ以上の円弧状の結合部材４０が配置されてもよい。なお、溝ＧＲ１には、１つ以上の結合部材４０が配置されていれば良い。

図４に示すように、結合部材４０は、柱状部Ｃ０１の表面である外周面ＣＳ１よりも内側に配置されることが好ましい。より具体的には、溝ＧＲ１に嵌め込まれた結合部材４０の表面４０Ｓは、外周面ＣＳ１よりも溝底面ＧＢ１側に配置される。言い換えれば、結合部材４０の表面４０Ｓと溝ＧＲ１の開口面（柱状部Ｃ０１の外周面ＣＳ１に対して面一な面）との間に隙間が生じるように、結合部材４０が溝ＧＲ１に嵌め込まれていることが好ましい。
このような構成では、結合部材４０は、外周面ＣＳ１から外側に突き出ない。そのため、プラグ２１が芯金３１に取り付けられたとき、結合部材４０が接合孔Ｈ０１の内周面ＨＳ１と接触しにくい。その結果、接合時及び穿孔圧延時において、結合部材４０が割れたり、破損したりするのを抑制できる。

図３に示すように、結合部材４０はさらに、柱状部Ｃ０１の後端（後端面ＣＥ１）から離れた位置に取り付けられることが好ましい。このような構成により、接合時に、結合部材４０が、接合孔Ｈ０１の底面ＨＢ１と接触せず、代わりに、後端面ＣＥ１が底面ＨＢ１と接触する。

穿孔圧延時、プラグ２１は、丸ビレットＢＬに押し込まれる。このとき、プラグ２１は、軸線ＣＬ方向に強い外力を受ける。この外力により、プラグ２１は、芯金３１に押し付けられる。

仮に、結合部材４０が外周面ＣＳ１の後端（柱状部Ｃ０１の後端）に取り付けられ、接合時に結合部材４０が底面ＨＢ１に接触する場合、この外力により結合部材４０が底面ＨＢ１に押し付けられて破損しやすくなる。

図３に示すように、結合部材４０が外周面ＣＳ１の後端から離れた位置に取り付けられれば、穿孔圧延中、軸線ＣＬ方向に加わる外力は、後端面ＣＥ１に加わり、結合部材４０には加わりにくい。その結果、結合部材４０が破損しにくい。

［第２実施形態］
上記第１実施形態では、結合部材４０が、柱状部Ｃ０１に取り付けられる。しかしながら、結合部材４０は、接合孔Ｈ０に取り付けられてもよい。

図５は、第２実施形態における穿孔機のうち、内面規制工具１２の接合部分（プラグ２２と芯金３２との接合部分）の縦断面図である。本第２実施形態の穿孔機のその他の構成は、第１実施形態の穿孔機１と同じである。

図５に示すように、プラグ２２は、後端部に接合部ＪＰ２２を備え、その他の構成はプラグ２１と同じである。接合部ＪＰ２２は、柱状部Ｃ０２を備える。柱状部Ｃ０２は、柱状部Ｃ０１と比較して、外周面ＣＳ２に溝が形成されず、結合部材４０が取り付けられていない。柱状部Ｃ０２のその他の構成は柱状部Ｃ０１と同じである。

芯金３２は、前端部に接合部ＪＰ３２を備え、その他の構成は、芯金３１と同じである。接合部ＪＰ３２は、接合孔Ｈ０２を含む。接合孔Ｈ０２は、接合孔Ｈ０１と比較して、内周面ＨＳ２に、溝ＧＲ２が形成され、溝ＧＲ２に結合部材４０が嵌め込まれる。接合孔Ｈ０２のその他の構成は、接合孔Ｈ０１と同じである。

すなわち、本第２実施形態では、柱状部Ｃ０２の外周面ＣＳ２に替えて、接合孔Ｈ０２の内周面ＨＳ２に複数（或いは１つ以上でも良い）の結合部材４０が取り付けられる。そのため、接合部ＪＰ２２（柱状部Ｃ０２）の素材は、強磁性体である。

以上の構成を有する接合部ＪＰ２２及びＪＰ３２も、第１実施形態と同様に、プラグ２２を芯金３２に磁力により結合できる。

溝ＧＲ２は、軸線ＣＬ周りに延びる。そのため、複数の結合部材４０は、軸線ＣＬ周りに配置される。その結果、磁力により吸着される面積が大きくなり、結合力が増す。本第２実施形態では、第１実施形態と同様に、結合部材４０は、内周面ＨＳ２の内側に配置されることが好ましい。つまり、結合部材の表面４０Ｓは、内周面ＨＳ２よりも溝底面ＧＢ２側に配置される。言い換えれば、結合部材４０の表面４０Ｓと溝ＧＲ２の開口面（接合孔Ｈ０２の内周面ＨＳ２に対して面一な面）との間に隙間が生じるように、結合部材４０が溝ＧＲ２に嵌め込まれていることが好ましい。

［第３の実施形態］
図６は、第３実施形態における穿孔機のうち、内面規制工具１３の接合部分（プラグ２１と芯金３２との接合部分）の縦断面図である。図６に示すように、本第３実施形態の内面規制工具１３は、プラグ２１と、芯金３２とを備える。この場合、プラグ２１と芯金３２との接合部分は、接合部ＪＰ２１と接合部ＪＰ３２とで構成される。すなわち、本第３実施形態では、柱状部Ｃ０１の外周面ＣＳ１と、接合孔Ｈ０２の内周面ＨＳ２との両方に、結合部材４０が取り付けられる。

外周面ＣＳ１の結合部材４０と、内周面ＨＳ２の結合部材４０とは、互いに対向して配置され、互いに吸引するように配置される。そのため、プラグ２１は、芯金３２と磁力により結合される。本第３実施形態では、接合部ＪＰ２１及び接合部ＪＰ３２の素材として、共に、非磁性材料を使用することができる。

［第４の実施形態］
上記第１〜第３実施形態では、プラグ２１、２２が、柱状部Ｃ０１、Ｃ０２を備え、芯金３１、３２が、接合孔Ｈ０１、Ｈ０２を備える。しかしながら、芯金が柱状部Ｃ０を備え、プラグが接合孔Ｈ０を備えていても、上記第１〜第３実施形態と同様の効果が得られる。

図７は、第４実施形態における穿孔機の内面規制工具１４（プラグ２４及び芯金３４）の縦断面図である。図７に示すように、プラグ２４の接合部ＪＰ２４は、接合孔Ｈ０４を備える。一方、芯金３４の接合部ＪＰ３４は、柱状部Ｃ０４を備える。

図８は、図７中の接合部ＪＰ２４及びＪＰ３４の拡大図である。図８に示すように、接合孔Ｈ０４は、プラグ２４の後端面２４２から軸線ＣＬ方向に延び、その表面として内周面ＨＳ４及び底面ＨＢ４を有する。柱状部Ｃ０４は、芯金３４の前面３４１から軸線ＣＬ方向に延び、その表面として外周面ＣＳ４及び前端面ＣＥ４を有する。接合時、柱状部Ｃ０４は接合孔Ｈ０４に挿入される。前端面ＣＥ４は底面ＨＢ４と接触することが好ましい。内周面ＨＳ４には、軸線ＣＬ周りに延びる溝ＧＲ４が形成される。溝ＧＲ４には複数（１つでも良い）の結合部材４０が嵌め込まれる。

このように、接合部ＪＰ２４（つまりプラグ２４）が接合孔Ｈ０４を備え、接合部ＪＰ３４（つまり芯金３４）が柱状部Ｃ０４を備える場合も、他の実施形態と同様に、結合部材４０の磁力により、プラグ２４を芯金３４に結合することができる。本第４実施形態において、結合部材４０が設けられていない芯金３４の素材は強磁性体である。

結合部材４０は、内周面ＨＳ４よりも内側に配置されることが好ましい。つまり、結合部材４０の表面４０Ｓは、内周面ＨＳ４よりも溝ＧＲ４の溝底面ＧＢ４側に配置される。言い換えれば、結合部材４０の表面４０Ｓと溝ＧＲ４の開口面（接合孔Ｈ０４の内周面ＨＳ４に対して面一な面）との間に隙間が生じるように、結合部材４０が溝ＧＲ４に嵌め込まれていることが好ましい。

［第５の実施形態］
図９は、第５実施形態における穿孔機の内面規制工具１５（プラグ２５及び芯金３５）の接合部分の縦断面図である。

図９に示すように、プラグ２５の接合部ＪＰ２５は、接合孔Ｈ０５を備える。芯金３５の接合部ＪＰ３５は、柱状部Ｃ０５を備える。

本第５実施形態では、第４実施形態と比較して、結合部材４０が接合孔Ｈ０５ではなく、柱状部Ｃ０５に取り付けられる。柱状部Ｃ０５の外周面ＣＳ５には、軸線ＣＬ周りに延びる溝ＧＲ５が形成され、溝ＧＲ５に、結合部材４０が嵌め込まれる。本第５実施形態において、プラグ２５の素材は強磁性体である。

［第６実施形態］
図１０に示すように、第６実施形態における穿孔機の内面規制工具１６は、プラグ２４と芯金３５とを備えてもよい。この場合、プラグ２４に取り付けられる結合部材４０は、接合時において、芯金３５に取り付けられる結合部材４０と対向して配置され、互いに吸引するように配置される。

第１〜第６実施形態で示すとおり、プラグの接合部及び芯金の接合部のうち、いずれか一方の接合部が柱状部Ｃ０を備え、他方の接合部が接合孔Ｈ０を備える。そして、結合部材４０は、柱状部Ｃ０及び接合孔Ｈ０のうちの少なくとも一方に取り付けられればよい。また、柱状部Ｃ０及び接合孔Ｈ０のいずれかに結合部材４０が取り付けられた場合、結合部材４０が取り付けられた接合部と異なる他の接合部の素材を強磁性体にすればよい。結合部を備えたプラグ及び芯金は、磁力により互いに着脱容易に結合される。

［第７実施形態］
第１〜第６実施形態では、結合部材４０が柱状部Ｃ０の外周面ＣＳ及び接合孔Ｈ０の内周面ＨＳの少なくとも一方に取り付けられる。しかしながら、結合部材４０は、他の部分に取り付けられてもよい。

図１１は、第７実施形態における穿孔機の内面規制工具１７の接合部分（プラグ２７と芯金３７との接合部分）の縦断面図である。図１１に示すように、プラグ２７の接合部ＪＰ２７は、柱状部Ｃ０７を備える。芯金３７の接合部ＪＰ３７は、接合孔Ｈ０７を備える。

柱状部Ｃ０７は接合孔Ｈ０７に挿入される。このとき、柱状部Ｃ０７の後端面ＣＥ７は、接合孔Ｈ０７の底面ＨＢ７と対向する。後端面ＣＥ７が底面ＨＢ７と接触することが好ましい。

結合部材４０は、柱状部Ｃ０７の後端面ＣＥ７に取り付けられる。この場合、結合部材４０はたとえば、板状である。複数（１つでも良い）の結合部材４０が接合孔Ｈ０７に取り付けられてもよい。後端面ＣＥ７には、底面ＧＢ７を有する取付孔ＧＲ７が形成されている。結合部材４０は、取付孔ＧＲ７内に配置され、焼嵌め、接着等により取り付けられる。

すなわち、本第７実施形態では、柱状部Ｃ０７の後端面ＣＥ７に結合部材４０が取り付けられる。この場合、芯金３７の接合部ＪＰ３７の素材は強磁性体である。この場合も、結合部材４０の磁力により、プラグ２７を芯金３７に結合できる。

結合部材４０は、後端面ＣＥ７よりも内側に配置されることが好ましい。より具体的には、結合部材４０の表面４０Ｓ（底面ＨＢ７と対向する表面）は、後端面ＣＥ７よりも取付孔ＧＲ７の底面ＧＢ７側に配置される。言い換えれば、結合部材４０の表面４０Ｓと取付孔ＧＲ７の開口面（柱状部Ｃ０７の後端面ＣＥ７に対して面一な面）との間に隙間が生じるように、結合部材４０が取付孔ＧＲ７に挿入されていることが好ましい。
上述のとおり、プラグ２７は、穿孔圧延時に軸線ＣＬ方向に強い外力を受ける。そのため、後端面ＣＥ７は底面ＨＢ７と接触しながら強く押される。仮に、結合部材４０が後端面ＣＥ７よりも外側に突き出ていれば、結合部材４０が底面ＨＢ７と接触する。そのため、穿孔圧延時に結合部材４０が破損する場合がある。結合部材４０の表面４０Ｓが後端面ＣＥ７よりも内側に配置されれば、結合部材４０の破損を抑制できる。

図１１に破線で示すとおり、結合部材４０を後端面ＣＥ７ではなく、接合孔Ｈ０７の底面ＨＢ７に取り付けてもよい。この場合、底面ＨＢ７内に、結合部材４０を挿入するための取付孔が形成される。この場合、プラグ２７の接合部ＪＰ２７（柱状部Ｃ０７）の素材は強磁性体である。

さらに、柱状部Ｃ０７の後端面ＣＥ７及び接合孔Ｈ０７の底面ＨＢ７の両方に、結合部材４０が取り付けられてもよい。この場合、後端面ＣＥ７の結合部材４０と、底面ＨＢ７の結合部材４０とは互いに対向して配置され、さらに、互いに吸引するように配置されることが好ましい。

［第８実施の形態］
図１２に示すように、本第８実施形態における穿孔機の内面規制工具１８は、プラグ２８及び芯金３８を備える。プラグ２８の接合部ＪＰ２８は、柱状部Ｃ０に替えて接合孔Ｈ０８を備え、芯金３８の接合部ＪＰ３８は、接合孔Ｈ０に替えて柱状部Ｃ０８を備える。そして、結合部材４０は、柱状部Ｃ０８の前端面ＣＥ８及び接合孔Ｈ０８の底面ＨＢ８の少なくとも一方に取り付けられる。そして、少なくとも、結合部材４０が取り付けられた接合部と異なる接合部の素材は強磁性体である。この場合も、第７実施形態と同様に、プラグ２８は芯金３８に磁力で結合される。

すなわち、プラグの接合部及び芯金の接合部のうち、いずれか一方が柱状部Ｃ０を備え、他方が接合孔Ｈ０を備え、結合部材４０が、柱状部Ｃ０の端面ＣＥ及び接合孔Ｈ０の底面ＨＢの少なくとも一方に取り付けられていればよい。そして、少なくとも、結合部材４０が取り付けられた接合部と異なる接合部の素材を強磁性体にすればよい。

上記第１〜第８実施形態では、柱状部Ｃ０の横断形状（断面形状）は円である。しかしながら、柱状部Ｃ０の横断形状は円でなくてもよく、たとえば、多角形や楕円であってもよい。この場合、先頭部材は自由回転しないものの、上記第１〜第８実施形態と同様に、プラグは着脱可能に芯金に結合される。

さらに、柱状部Ｃ０及び接合孔Ｈ０がテーパ形状ではなくてもよい。たとえば、柱状部Ｃ０は円柱状であってもよい。

上記第１〜第８実施形態では、接合部は複数の結合部材４０を含む。しかしながら、接合部は１つの結合部材４０のみを備えてもよい。

上記第１〜第８実施形態では、継目無金属管製造用の熱間圧延機として穿孔機を例示した。しかしながら、継目無金属管製造用の熱間圧延機には、穿孔機に限らず、穿孔機と同じ構成を有するエロンゲータも含まれる。したがって、継目無金属管製造用の熱間圧延機であるエロンゲータが上述の内面規制工具（プラグ及び芯金）を備えれば、上述の効果を得ることができる。

また、本発明の内面規制工具（プラグ及び芯金）は、熱間圧延機に限らず、例えばプレス穿孔機及び抽伸機などに適用することができる。プレス穿孔機は、継目無鋼管の製造方法の一つであるユジーン製管法に基づいて継目無鋼管を製造するための構成を備える。

図１３に、プレス穿孔機の構成例を示す。この図１３に示すように、プレス穿孔機１００は、中空円筒形状のコンテナ１１０と、コンテナ１１０の内部空間に配置された内面規制工具１２０とを備えている。

コンテナ１１０の一端には、第１開口部１１１が設けられ、コンテナ１１０の他端には、第１開口部１１１より径が小さい第２開口部１１２が設けられている。第２開口部１１２は、その中心がコンテナ１１０の中心軸線ＡＸと一致するように設けられている。

内面規制工具１２０は、プラグ１２１及び芯金１２２を備えている。この内面規制工具１２０、つまりプラグ１２１及び芯金１２２の構成は、上記第１〜第８実施形態のいずれかの構成を採用することができる。

内面規制工具１２０は、その軸線（プラグ１２１及び芯金１２２の軸線）が、コンテナ１１０の中心軸線ＡＸと一致するように、コンテナ１１０の内部空間に配置されている。また、内面規制工具１２０は、プラグ１２１がコンテナ１１０の第２開口部１１２に向くように配置されている。さらに、内面規制工具１２０は、コンテナ１１０の中心軸線ＡＸに沿って移動可能である。なお、コンテナ１１０の第２開口部１１２の径は、プラグ１２１の径より大きい。

上記のように構成されたプレス穿孔機１００において、コンテナ１１０の第１開口部１１１からコンテナ１１０の内部空間に被加工材Ｍが収容される。コンテナ１１０に被加工材Ｍが収容された状態で、内面規制工具１２０が、コンテナ１１０の中心軸線ＡＸに沿って、第１開口部１１１側から第２開口部１１２側へ向けて移動し、さらに第２開口部１１２を通過（貫通）する。

その結果、第２開口部１１２から被加工材Ｍが押し出されて鋼管が形成される。この鋼管（つまり第２開口部１１２から押し出された被加工材Ｍ）は、プラグ１２１の径と同一の内径を有すると共に、第２開口部１１２の径と同一の外径を有する。

一方、図１４に、抽伸機の構成例を示す。この図１４に示すように、抽伸機２００は、テーパーダイス２１０と、内面規制工具２２０と、チャック２３０とを備えている。テーパーダイス２１０は、断面が円形状の第１貫通孔２１１を有する。この第１貫通孔２１１は、テーパーダイス２１０の一方の側（図中の左側）から他方の側（図中の右側）に向かって徐々に径が小さくなっている。つまり、図１４に示すように、第１貫通孔２１１の中心軸線ＢＸに直交する方向から視た場合、第１貫通孔２１１の内周面がテーパ形状となっている。

内面規制工具２２０は、プラグ２２１及び芯金２２２を備えている。この内面規制工具２２０、つまりプラグ２２１及び芯金２２２の構成は、上記第１〜第８実施形態のいずれかの構成を採用することができる。

内面規制工具２２０は、その軸線（プラグ２２１及び芯金２２２の軸線）が、第１貫通孔２１１の中心軸線ＢＸと一致するように配置されている。また、内面規制工具２２０は、プラグ２２１が第１貫通孔２１１の最小径側から第１貫通孔２１１内に収容されるように配置されている。なお、第１貫通孔２１１の最小径は、プラグ２２１の径より大きい。

チャック２３０は、断面が円形状で且つ径が一定の第２貫通孔２３１を有する。このチャック２３０は、第２貫通孔２３１の中心軸線が、第１貫通孔２１１の中心軸線ＢＸと一致するように配置されている。また、このチャック２３０は、第１貫通孔２１１の中心軸線ＢＸに沿って移動可能である。なお、チャック２３０の第２貫通孔２３１の径は、テーパーダイス２１０の第１貫通孔２１１の最小径と同一である。

上記のように構成された抽伸機２００において、内面規制工具２２０が配置された状態で、被加工材であるパイプＰが、テーパーダイス２１０の第１貫通孔２１１の最大径側から最小径側へ向けて挿通される。テーパーダイス２１０の第１貫通孔２１１の最小径側から抜き出されたパイプＰの先端は、チャック２３０によりチャック（固定）される。チャック２３０は、パイプＰの先端を固定した状態で、図中のＸ方向へ移動する。

その結果、パイプＰの肉厚が薄くなり、所望の鋼管が形成される。この鋼管（つまりテーパーダイス２１０から抜き出されたパイプＰ）は、プラグ２２１の径と同一の内径を有すると共に、第１貫通孔２１１の最小径と同一の外径を有する。

以上、本発明の実施形態を説明したが、上述した実施形態は本発明を実施するための例に過ぎない。よって、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施形態を適宜変形して実施することが可能である。

１ 穿孔機
１００ プレス穿孔機
２００ 抽伸機
１１〜１８、１２０、２２０ 内面規制工具
２１，２２，２４，２５，２７，２８、１２１、２２１ プラグ
３１，３２，３４，３５，３７，３８、１２２、２２２ 芯金
４０ 結合部材
Ｃ０１，Ｃ０２，Ｃ０４，Ｃ０５，Ｃ０７，Ｃ０８ 柱状部
Ｈ０１，Ｈ０２，Ｈ０４，Ｈ０５，Ｈ０７，Ｈ０８ 接合孔

Claims (11)

1. 芯金と；
   前記芯金に着脱可能に結合されるプラグと；
   前記プラグと前記芯金とを磁力によって結合する結合部材と；
   を備え、
   
   前記プラグ及び前記芯金の一方は、当該一方の軸線方向に延びる柱状部を有し、前記プラグ及び前記芯金の他方は、当該他方の軸線方向に延び、前記柱状部が挿入される接合孔を有しており、
   前記結合部材は、前記柱状部及び前記接合孔の少なくとも一方に取付けられた永久磁石である、
   ことを特徴とする内面規制工具。
2. 前記柱状部及び前記接合孔の断面形状が円であることを特徴とする請求項１に記載の内面規制工具。
3. 前記結合部材は、前記柱状部の外周面及び前記接合孔の内周面の少なくとも一方に取り付けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の内面規制工具。
4. 前記柱状部の外周面に前記結合部材が取り付けられている場合には、前記接合孔が、前記プラグ及び前記芯金の他方の少なくとも一部である強磁性体に形成されており、
   前記接合孔の内周面に前記結合部材が取り付けられている場合には、前記プラグ及び前記芯金の一方の少なくとも前記柱状部が強磁性体で形成されている、
   ことを特徴とする請求項３に記載の内面規制工具。
5. 芯金と着脱可能に結合されるプラグであって、
   前記プラグの軸線方向に延びる柱状部または接合孔と；
   磁力によって前記芯金と前記プラグとを結合する結合部材と；
   を備え、
   前記結合部材は、前記柱状部または前記接合孔に取付けられた永久磁石であることを特徴とするプラグ。
6. 前記柱状部または前記接合孔の断面形状が円であることを特徴とする請求項５に記載のプラグ。
7. 前記結合部材は、前記柱状部の外周面または前記接合孔の内周面に取り付けられていることを特徴とする請求項５または６に記載のプラグ。
8. プラグと着脱可能に結合される芯金であって、
   前記芯金の軸線方向に延びる柱状部または接合孔と；
   磁力によって前記芯金と前記プラグとを結合する結合部材と；
   を備え、
   前記結合部材は、前記柱状部または前記接合孔に取付けられた永久磁石であることを特徴とする芯金。
9. 
   継目無金属管を製造するための熱間圧延機であって、
   一対の傾斜ロールと；
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の内面規制工具と；
   を備えることを特徴とする熱間圧延機。
10. 継目無金属管を製造するためのプレス穿孔機であって、
    コンテナと；
    請求項１〜４のいずれか一項に記載の内面規制工具と；
    を備えることを特徴とするプレス穿孔機。
11. 継目無金属管を製造するための抽伸機であって、
    テーパーダイスと；
    チャックと；
    請求項１〜４のいずれか一項に記載の内面規制工具と；
    を備えることを特徴とする抽伸機。

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