JP6067352B2 - 管体製造装置及び管体製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、板材を筒状に丸めた後に、突き合わせた２つの端面を接合することなく真円度及び寸法精度の高い内径の管体に仕上げる管体製造装置及び管体製造方法に関する。

薄肉の管体を製造する方法として、板材を互いに平行な２つの端面が突き合うように筒状に丸めた後に、外周面を内側に押圧する縮管方式と、内周面を外側に押圧す拡管方式と、がある（例えば、特許文献１及び２参照。）。

縮管方式は、管体を所定の外径寸法に仕上げる場合に用いられ、外周面を分割型によって押圧する。拡管方式は、管体を所定の内径寸法に仕上げる場合に用いられ、内周面を分割型等によって押圧する。

縮管方式及び拡管方式の何れにおいても、筒状に丸められた板材における２つの端面の突き合わせ部分は、外周面又は内周面を押圧する前に、溶接等によって接合される。

特開２００４−３５８４９４号公報 特許２００４−２８３８４７号公報

薄肉の管体は、例えば、棒体を支持するカラーのように、外周面の少なくとも一部を他の部材に接合して使用される場合がある。このような場合、内周の真円度及び周長の精度を確保できれば、管体の突き合わせ部分を他の部材との接合部分とすることで、縮管前又は拡管前の管体の突き合わせ部分を必ずしも接合する必要がない。

また、拡管方式では管体の内部に分割型等を挿入する必要があり、内径の小さい管体には拡管方式を用いることができない。

この発明の目的は、板材を筒状に丸めた後に、突き合わせた２つの端面を接合することなく真円度及び寸法精度が高く内径の小さい管体に仕上げることができ、工程を簡略化できる管体製造装置及び管体製造方法を提供することにある。

上記の課題を解決するために、この発明の管体製造装置は、板材を円筒状に曲げ加工したワークを所定の内径の管体に成形する管体製造装置であって、芯材及び縮管手段を備えている。芯材は、ワークよりも高硬度の材料を素材として外形が所定の内径に等しい柱状体であり、ワークの内部に挿入される。縮管手段は、芯材が挿入されたワークの外周面を全周にわたって内側に向けて押圧する。縮管手段は、ワークの外周部を周方向に沿って分割した複数の分割型であってそれぞれがワークの半径方向に移動自在に支持された複数の分割型と、複数の分割型をそれぞれ個別にワークの半径方向に移動させる移動機構と、を含む。複数の分割型のそれぞれと移動機構のそれぞれとに、互いに面接触する傾斜面を設けている。

この構成では、板材を円筒状に曲げ加工したワークが、内部に芯材が挿入された状態で、外周面の全周を縮管手段によって内側に向けて押圧される。芯材は、ワークよりも高硬度の材料からなり、外径をワークの所定の内径に等しくした柱状体である。したがって、ワークは、内周面が芯材の外周面に密着し、所定の内径に成形される。

この構成において、縮管手段は、ワークの外周部を周方向に沿って分割した複数の分割型であってそれぞれがワークの半径方向に移動自在に支持された複数の分割型と、複数の分割型のそれぞれをワークの半径方向に移動させる移動機構と、を含むものとすることが好ましい。内部に芯材が挿入されたワークの外周部を複数の分割型によって縮管することができる。

この発明によれば、板材を筒状に丸めた後に、突き合わせた２つの端面を接合することなく真円度及び寸法精度が高く内径の小さい管体に仕上げることができ、工程を簡略化できる。

この発明の実施形態に係る管体製造装置の側面断面図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、同管体製造装置の分割型の平面図及び側面断面図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、同管体製造装置の分割型の平面図及び側面端面図である。 （Ａ）〜（Ｄ）は、同管体製造装置の動作状態を説明する図である。 （Ａ）〜（Ｅ）は、同管体製造装置における管体製造方法を説明する図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、同管体製造方法による管体の形状変化を説明する図である。

以下に、この発明の実施形態に係る管体製造装置について、図面を参照しつつ説明する。

この発明の実施形態に係る管体製造装置１０は、一例としてステンレス等の金属薄板を円筒状に成形したワークＷを所定の内径の管体製品に成形する作業に用いられる。このため、管体製造装置１０は、図１に示すように、複数の分割型１、芯材２、複数の従動部材３、複数の押圧部材４、複数の支持棒５、支持体６、フレーム７を備えている。従動部材３、押圧部材４及び支持棒５は、分割型１と同数配置される。管体製造装置１０における芯材２を除く部分は、この発明の縮管手段に相当する。

図１に示すように、フレーム７は、上面が開放し、底面の中央部に開口部７１を備えた円筒状の筐体であり、内部に円筒状部材８を上下に摺動自在に備えている。複数の分割型１、芯材２、複数の従動部材３及び複数の押圧部材４は、円筒状部材８の内部に配置されている。

一例として４本の支持棒５は、固定部材５１を介して下端部で円筒状部材８に上方から固定されている。各支持棒５の上端部は、固定板５２に固定されている。固定板５２は、昇降装置３０によって昇降自在にされている。固定板５２の昇降により、４本の支持棒５を介して円筒状部材８が固定板５２と一体的に昇降する。

芯材２は、上部の小径部２１が管体製品の所定の内径に等しい外径を呈し、一例としてワークＷよりも高い硬度の中実円柱体である。芯材２の下方の大径部２２は、下端部が開口部７１からフレーム７の下方に露出している。開口部７１には、軸受７２が備えられており、芯材２はフレーム７に対して上下方向に摺動自在にされている。芯材２の下端部は、昇降装置２０に接続されている。昇降装置２０は、芯材２を昇降させる。

複数の押圧部材４は、傾斜面４１を備えている。各押圧部材４は、外周面で円筒状部材８の内周面に固定されている。円筒状部材８は、複数の支持棒５のそれぞれの自由端側に固定されている。複数の支持棒５のそれぞれの基端側は、支持体６に固定されている。各押圧部材４は、昇降装置３０の動作により、固定板５１、支持棒５及び円筒状部材８とともに昇降する。

図２に示すように、複数の分割型１のそれぞれは、ワークＷの素材を考慮して、例えばダイス鋼ＳＫＤ１１を素材として、内周面１１が管体製品の外周を周方向に８等分した部分円弧面で形成されており、上端部にフランジ部１２が形成されている。各分割型１は、それぞれの内周面が管体製品の外周面の位置に一致した時に、周方向について互いの間に間隙が形成されない形状にされており、８個の分割型１によって円筒形状が形成される。なお、各分割型１の分割数は８に限るものではない。

図３に示すように、複数の従動部材３として、分割型１と同数の８個の従動部材３が備えられている。各従動部材３は、外面に傾斜面３１を備え、内周面３２が各分割型１の外周面１３と同一径の円弧面で形成され、底面に半径方向のキー溝３４が形成されている。各従動部材３の傾斜面３１はそれぞれ各押圧部材４の傾斜面４１に接触している。各従動部材３は、内周面３２に各分割型１の外周面１２が接触し、上面３２が各分割型１のフランジ部１２の底面に当接した状態で、フランジ部１２を上方から貫通する固定ネジを介して、各分割型１に固定される。

各従動部材３は、それぞれの内周面３２が各分割型１の外周面の位置に一致する状態で、周方向について互いの間に所定の間隙を形成する。各従動部材３のキー溝３４には、フレーム７の底面に固定されたキー４０が嵌入する。各従動部材３は、キー４０に沿ってフレーム７の底面で半径方向に移動自在にされている。

昇降装置３０の動作により、複数の押圧部材４が昇降すると、傾斜面４１と傾斜面３１と接触によって各押圧部材４の昇降動作が半径方向の移動に変換されて各従動部材３に伝達され、各伝達部材３は各分割型１とともに半径方向に移動する。

円筒状に成形したワークＷを所定の内径の管体製品に成形する際には、図４（Ａ）に示すように、昇降装置３０によって支持棒５を引き上げて各分割型１が互いに離間した状態で、昇降装置２０によって芯材２を上昇させて小径部２１の上端部をフレーム７の開口部７１から上方に露出させる。この芯材２の小径部２１の上端部に、上方からワークＷを外嵌する。ワークＷは、芯材２において小径部２１と大径部２２との間の段部に下端を当接させた状態で小径部の中間部に停止する。

次いで、図４（Ｂ）に示すように、昇降装置２０によってワークＷの外周面が各分割型１の内周面に対向する位置まで芯材２を下降させ、図４（Ｃ）に示すように、昇降装置３０によって支持棒５を下降させることにより、各分割型１を互いに近接させていくことで、ワークＷを縮管加工する。この後、図４（Ｄ）に示すように、昇降装置３０によって支持棒５を上昇させて各分割型１を互いに離間させ、昇降装置２０によって芯材２を上昇させて芯材２の小径部２１からワークＷを取り出す。

図５に示すように、ワークＷは、ステンレス等の金属薄板から所定の寸法形状に切り出された後（図５（Ａ））、ロール機等によって管体製品の所定の内径よりも大きい内径の円筒形状に成形される（図５（Ｂ））。円筒形状に成形されたワークＷは、図１及び図２に示した管体製造装置１０において内部に芯材２が相対的に挿入され（図５（Ｃ））、複数の分割型１によって外周面を半径方向に沿って内側に押圧されて縮管加工される（図５（Ｄ））。この後、ワークＷの内部から芯材２が相対的に引き出される（図５（Ｅ））。

複数の分割型１によるワークＷの縮管加工時に、ワークＷの内部には管体製品の所定の内径に等しい外径の芯材２が挿入されている。芯材２は、ワークＷの素材よりも高硬度の材料によって構成されている。

図６（Ａ）に示すように、ワークＷは、円筒形状に成形された際に、突き合わせ部分Ｗ１が内部応力によって外側に開いた状態になる。しかし、金属博板からワークＷを切り出す際の寸法を管体製品の所定の内径に応じた長さとすることにより、複数の分割型１による縮管加工後には、図６（Ｂ）に示ように、突き合わせ部分Ｗ１を円周に沿って閉じた状態にして真円度の高い所定の内径の管体製品を成形することができる。

上記の実施形態はいずれも一例であり、この発明はこれらに限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々の変更を加えることが可能である。

例えば、支持棒５を下方からフレーム７の内部に挿入し、フレーム７の上方を全面にわたって開放することで、芯材２に対するワークＷの装着装置を容易に配置できるようにしてもよい。

また、昇降装置２０及び３０は、例えば、油圧シリンダ、又はボールネジを回転させるモータで構成することができる。

１−分割型
２−芯材
３−従動部材
４−押圧部材
５−支持棒
７−フレーム
１０−管体製造装置
Ｗ−ワーク

Claims (1)

1. 板材を円筒状に曲げ加工したワークを所定の内径の管体に成形する管体製造装置であって、
   前記ワークよりも高硬度の材料を素材として外形が前記所定の内径に等しい柱状体の芯材であって、前記ワークの内部に挿入される芯材と、
   前記芯材が挿入された前記ワークの外周面を全周にわたって内側に向けて押圧する縮管手段と、を備え、
   前記縮管手段は、前記ワークの外周面を周方向に沿って分割した複数の分割型であってそれぞれが前記ワークの半径方向に移動自在に支持された複数の分割型と、前記複数の分割型をそれぞれ個別にワークの半径方向に移動させる移動機構と、を含み、
   前記複数の分割型のそれぞれと前記移動機構のそれぞれとに、互いに面接触する傾斜面を設けた管体製造装置。

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