JP6779955B2 - 先端潰し鋼管の製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、円形の鋼管の先端部が平坦に潰された先端潰し鋼管を製造する先端潰し鋼管の製造方法に関する。

管の先端部を平坦に潰すことは種々の場合に行われているが、そのような管の先端潰し加工は一般に、当然のこととして、管長手方向と直交する方向（管断面方向）から押し潰す加工方法、すなわちプレスによる加工方法が採用されている。
特に具体例を示すほどではないが、例えば特許文献１（パイプ杭）の第２頁の右上欄の下段〜左下欄の第1行、第２図、第３図、第４図の記載、あるいは、特許文献２（管状フレーム材）の第３頁の左上欄の概ね中段、右上欄の概ね下段、図２、図３、図４の記載などの通りである。

また、例えば農業用ハウスの骨組み材として、例えば地面に差し込み易いように先端部を平坦に潰した先端潰し鋼管が用いられる場合があるが、この種の先端潰し鋼管を製造する場合も、鋼管の先端部をプレス機で押し潰す製造方法が広く行われている。

特開昭６３−１８９５２１ 特開昭６２−２０５８８７ 特開昭５６−１４８４２６ 特開２００７−１８１８６５ 特開２００５−７４４５８

上記の通り、農業用ハウスの骨組み材としての先端潰し鋼管の場合も、プレス機で押し潰す製造方法が一般的であるが、本願発明者らは、他の加工方法が考えられないかと種々検討するなかで、管の場合には管径を縮める絞り加工であるスエージ加工に着目した。管を対象とするスエージ加工の事例を種々調べたところ、例えば特許文献３、４、５の記載のようにやはり縮管成形のみであったが、本願発明者らは複数のダイスを試作しスエージ加工により鋼管の先端部を平坦に潰す実験を行った。
その結果、単に潰し平坦部が得られたというだけでなく、図７、図８（写真）の通ようにプレス加工による潰し平坦部より良好な形状の潰し平坦部を得ることができた。

本発明は上記背景のもとになされたもので、従来のプレス加工法によらない、そしてプレス加工法より良好な形状が得られ、かつ高い生産性を実現できる、新規な先端潰し鋼管の製造方法を提供するものである。

上記課題を解決する請求項１の発明は、円形の鋼管の先端部が平坦に潰された先端潰し鋼管を製造する先端潰し鋼管の製造方法であって、
素材鋼管が通過可能な導入用開口部と、先端の平坦部を形成確定するための幅ｗ及び高さｈがいずれも一定で奥行ｂを持つ潰し平坦部用中空部との間に、高さＨが素材鋼管の径Ｄから前記潰し平坦部用中空部の高さｈへと、素材鋼管中心線を含みダイス幅方向と平行な中心線平面に向かって凸状をなす湾曲面にて漸減する湾曲面中空部とを有するダイスに、前記素材鋼管を相対的に押し込むスエージ加工により先端潰し鋼管を製造することを特徴とする。

請求項２は、請求項１の先端潰し鋼管の製造方法において、前記湾曲面中空部の湾曲面が、円弧状に湾曲する円弧状湾曲面であることを特徴とする。

請求項３は、請求項１又は２の先端潰し鋼管の製造方法において、前記湾曲面中空部の幅Ｗが前記潰し平坦部用中空部の幅ｗに等しいことを特徴とする。

請求項４は、請求項１〜３のいずれか１項の先端潰し鋼管の製造方法において、前記潰し平坦部用中空部の奥行ｂが鋼管径Ｄ＝１９．１〜３８．１ｍｍの鋼管の場合に１３ｍｍ±３ｍｍであることを特徴とする。

図８（写真）の左側（ロ）に示したように、プレス加工による潰し先端部の断面形状は、幅方向の中央部が幅狭で薄く、前記中央部を除く両側の幅広の部分が膨らんで厚みのある断面形状となる。
これに対して、本発明の先端潰し鋼管の製造方法（スエージ加工）によれば、潰し先端部の断面形状が図８（写真）の右側（イ）の通り、中間の広い部分が薄い一定厚みで、その両側の狭い部分のみが膨らんで厚みのある断面形状となる。
上記の図８（イ）、（ロ）の通りであり、本発明のスエージ加工により得られる潰し先端部の断面形状は、プレス加工により得られる断面形状と比較して、良好な断面形状が得られる。
また、上記写真で表われている差異だけでなく、本発明の先端潰し鋼管の製造方法によれば、先端潰し鋼管の潰し先端部として、プレス加工の場合と較べて安定した一定断面形状の潰し先端部が得られる。

請求項２のように、湾曲面中空部の湾曲面を、円弧状に湾曲する円弧状湾曲面とすることで、円滑なスエージ加工が行われ、安定した一定断面形状の潰し先端部を得る上で有効である。

請求項３のように、湾曲面中空部の幅Ｗを潰し平坦部用中空部の幅ｗと等しくすることは、ダイスの内面形状（キャビティ）をシンプルにすることができるだけでなく、無用な加工力を費やすことなく円滑なスエージ加工を可能にする上で、有効である。

潰し平坦部用中空部の奥行ｂの寸法は、良好な先端潰し加工のために一定の長さが必要であるが、必要以上に長くすることは無用な加工力を費やすことになり、また、円滑なスエージ加工を行う上でも適切でないが、請求項４のように、鋼管径Ｄ＝１９．１〜３８．１ｍｍの範囲の鋼管の場合に１３ｍｍ±３ｍｍの奥行寸法は適切である。
このように、プレスによる押し潰しの場合には、対象とする潰し先端部の長さが長い場合にはその長さに対応する長い押し潰し具が必要であるが、本発明では対象とする潰し先端部の長さが長い場合でもすべて、短い長さの潰し平坦部用中空部で対応できるので、ダイスの長さは短いもので済む。

本発明の一実施例の先端潰し鋼管の製造方法に用いるダイスを示すもので、（イ）はダイスの正面図、（ロ）は（イ）のＡ−Ａ断面図である。 図１（イ）の背面図（図１（ロ）の左方から見た図）である。 図１（ロ）のＢ−Ｂ断面図である。 図１（ロ）のＣ−Ｃ断面図である。 （イ）〜（ホ）は図１〜図４のダイスを用いて円形の鋼管の先端部を平坦に潰すスエージ加工を行う工程を説明する図で、図示例では素材鋼管をダイスに押し込む場合として示している。 上記のダイスを用いて鋼管の先端潰し加工を行う先端潰し鋼管製造装置の一例を模式的に示したもので、（イ）は（ロ）のＥ−Ｅ断面図、（ロ）は（イ）のＤ−Ｄ矢視図である。 板厚１．０ｍｍ×外径２５．４ｍｍφの鋼管（農業資材用鋼管）を対象として、本発明方法である図５の要領で行った先端潰し鋼管（イ）と、従来方法であるプレス機で行った先端潰し鋼管（ロ）とを比較して示した写真であり、いずれも先端潰し鋼管の先端部近傍の平面図である。 図７に示した各先端潰し鋼管の先端面形状を説明する写真であり、右側（イ）は本発明方法によるもの、左側（ロ）は従来方法であるプレス機によるものである。

以下、本発明の先端潰し鋼管の製造方法を実施するための形態について、図面を参照して説明する。

本発明は、円形の鋼管の先端部が平坦に潰された先端潰し鋼管を製造する先端潰し鋼管の製造方法であり、実施例では図１〜図４に示したダイス１の中空部を鋼管先端部に向けて押し込むスエージ加工により、鋼管の先端部を潰す。
図１は本発明の一実施例の先端潰し鋼管の製造方法に用いるダイス１を示すもので、（イ）はダイスの正面図、（ロ）は（イ）のＡ−Ａ断面図、図２は図１（イ）の背面図（図１（ロ）の左方から見た図）、図３は図１（ロ）のＢ−Ｂ断面図、図４は図１（ロ）のＣ−Ｃ断面図である。

このダイス１は、図１（イ）に２点鎖線で示す円形の素材鋼管１０が通過可能な導入用開口部２と、先端の平坦部を形成確定するための幅ｗ及び高さｈがいずれも一定で奥行ｂを持つ潰し平坦部用中空部３との間に、高さＨが素材鋼管の径Ｄから前記潰し平坦部用中空部の高さｈへと、素材鋼管中心線を含みダイス幅方向と平行な中心線平面に向かって凸状をなす湾曲面にて漸減する湾曲面中空部４とを有している。図１（イ）の符号７は、このダイス１を後述するダイスホルダ２１から引き抜く際に使用する引抜き用ボルトを捻じ込むネジ孔である。（他の図ではこのネジ孔７の図示は省略）。

実施例のダイス１は、板厚ｔ＝１．０ｍｍ、外径Ｄ＝２５．４ｍｍφの鋼管（素材鋼管）を対象とするダイスである。素材鋼管は農業資材用鋼管（通常は、表面処理鋼板を用いた電気抵抗溶接鋼管）である。
実施例のダイス１の前記導入用開口部２は、その入側開口端の寸法が縦寸法Ｎ＝３５．３ｍｍ×横幅寸法Ｗ’＝３７ｍｍの長方形であり、縦寸法が漸減して次に述べる湾曲面中空部４に滑らかにつながる導入空間である（導入用開口部２の奥行をｅで示す）。
前記潰し平坦部用中空部３の断面形状（横断面形状）は、縦寸法ｈ＝４．５ｍｍ、横幅寸法ｗ＝３７ｍｍでその両端部が半円状をなす一定断面形状であり、奥行きｂ＝１３ｍｍである。
前記湾曲面中空部４は、横幅寸法Ｗ＝３７ｍｍで、その縦断面の高さＨが素材鋼管の径Ｄ（＝２５．４ｍｍ）から前記潰し用中空部３の高さｈ（＝４．５ｍｍ）へと滑らかにつながる円弧の湾曲面にて漸減する縦断面形状である（湾曲面中空部４の奥行をｆで示す）。
なお、図示例の導入用開口部２の上下面は湾曲面中空部４の上下の円弧湾曲面が延長された円弧面である。
実施例の湾曲面中空部４の奥行ｆは２５ｍｍ、ダイス１の全長Ｌは１０５ｍｍである。
ダイス１の背面側空間（前記潰し平坦部用中空部３の出側空間）を符号８で示す。
上記の通り、実施例ではダイス１の導入用開口部２の横幅寸法Ｗ’と湾曲面中空部４の横幅寸法Ｗと潰し平坦部用中空部３の横幅寸法ｗとを同一寸法にしている。

図５（イ）〜（ホ）に、上記のダイス１を用いて素材鋼管の先端部に平坦部を形成する工程を模式的に示す。
同図（イ）のようにクランプ１１で把持した鋼管（素材鋼管）１０を、図示せぬダイスホルダで固定されたダイス１の導入用開口部２に向けて押し込まれる。
同図（ロ）は鋼管１０の先端が湾曲面中空部４に達した段階を示す。引き続き鋼管１０が押し込まれると、絞り加工部である湾曲面中空部４において上下に絞られていく。
同図（ハ）は先端が潰し平坦部用中空部３に達した段階を示す。引き続き鋼管１０を押し込まれると、同図（ニ）のように鋼管１０の先端部が平坦に押し潰されて、さらに押し込むと同図（ホ）のように潰し平坦部１０ａの長さが長くなり、所望の潰し平坦部の長さが得られるまで押し込まれる。
これにより、所望の長さの潰し平坦部１０ａを持つ先端潰し鋼管が得られる。

図６は上記のダイス１を用いたスエージ加工機４０にて先端潰し鋼管を製造する場合の先端潰し鋼管製造装置の一例を模式的に示したもので、図６（イ）は（ロ）のＥ−Ｅ断面図、（ロ）は（イ）のＤ−Ｄ矢視図である。
図示例は、４つのダイス１を組み込んで４本の鋼管１０について同時に先端潰し加工を行う装置である。各ダイス１は、外周が円筒面であるダイスをそれぞれ嵌合させる４つの嵌合孔２１ａを持つダイスホルダ２１で嵌合保持されている。
各ダイス１を嵌合保持した前記ダイスホルダ２１は、装置土台２４に設置されたベース２５上に置かれ、その左右両側を前記ベース２５に固定された左右の側板２６で拘束され、その前後を横長の前面板２７と背面板３０とで拘束され、前記前面板２７及び背面板３０はそれぞれ左右の側板２６にボルトで固定されている。なお、背面板３０は左右の側板２６とボルト固定ではなく溶接により一体化してもよい。図示例では、長い潰し平坦部１０ａを形成する場合のために背面板３０に開口部３０ａを設けているが、潰し平坦部１０ａを長くする必要がなければ、開口部３０ａを設ける必要はない。
各ダイス１はその前面部を前記横長の前面板２７にそれぞれ４箇所のボルト２８で固定されている。２９は上面を覆う蓋板である。
図示例では、図示略の移送テーブル上の４本の鋼管１０をクランプ１１で把持し、前記４つのダイス１をダイスホルダ２１にて嵌合保持したスエージ加工機４０を図示略の押込み駆動機構により同時に白抜き矢印のようにパイプ先端側に駆動し、各ダイス１の導入用開口部２を各鋼管に先端に向けて押し込んで、４本同時先端潰し加工を行う。
先端潰し加工完了後、スエージ加工機４０を元の位置に後退させ、クランプ１１で把持した４本の先端潰し鋼管を開放する。
次いで、図示略の移送テーブルが作動して先端潰し鋼管が横向き矢印のように横に移送されるとともに、次の４本の素材鋼管がクランプ１１の位置にくる。この繰り返しで４本ずつ素材鋼管の先端潰し加工が行われる。

図７は板厚１．０ｍｍ×外径２５．４ｍｍφの鋼管（農業資材用鋼管）を対象として、本発明方法である図５の要領で行った先端潰し鋼管（イ）と、従来方法であるプレス機で行った先端潰し鋼管（ロ）とを比較して示した写真であり、いずれも先端潰し鋼管の先端部近傍の平面図である。図８は図７に示した各先端潰し鋼管の先端面形状を説明する写真であり、図８（イ）は本発明方法によるもの、図８（ロ）は従来法によるものである。
これらの写真の通り、プレス加工による潰し先端部の断面形状は、幅方向の中央部が幅狭で薄く、前記中央部を除く両側の幅広の部分が膨らんで厚みのある断面形状となっているが、本発明の先端潰し鋼管の製造方法によれば、中間の広い部分が薄い一定厚みで、その両側の狭い部分のみが膨らんで厚みのある断面形状となっている。
また、上記写真で表われている差異だけでなく、本発明の先端潰し鋼管の製造方法によれば、先端潰し鋼管の潰し先端部として、プレス加工の場合と較べて安定した一定断面形状の潰し先端部が得られる。

プレス機で鋼管の先端部を押し潰す従来加工法の場合、鋼管先端部を押し潰すためのプレスブロックを常時上下動させ、作業者がプレスブロックの上下のタイミングに合わせて素材鋼管の先端部を挿入し、通常は１回のプレスでは十分には押し潰せないので複数回プレスし次いで引き抜く、という作業を連続的に繰り返するのが一般的である。この作業は強度の高い作業であり、かつ生産性が高いとは言えない。また、プレス機によるこの加工法の自動化を図ることは、設備コストや生産性等の面で必ずしも有効ではない。
しかし、本発明のスエージ加工法によれば、スエージ加工機４０を素材鋼管先端に向けて駆動することで、移送テーブルを横移動する複数本の素材鋼管を同時に潰し加工することができ、直接の作業者を必要としない自動化が容易であり、高い生産性を実現できる。

上述の実施例では、絞り加工部である湾曲面中空部４の横幅寸法Ｗと潰し平坦部用中空部３の横幅寸法ｗとを同じにしているが、導入用開口部２の幅を例えば鋼管径と同一又は若干広くして、湾曲面中空部４の横幅寸法を導入用開口部２の幅から漸次広がるようにすることを除外しない。
また、ダイス１の湾曲面中空部４における上下の湾曲面は、実施例では円弧の湾曲面であるが、正確に円弧であるものに限らず、湾曲面中空部４の高さＨが素材鋼管の径Ｄから前記潰し用中空部の高さｈへと湾曲面にて漸減するような概ね円弧状の湾曲面であればよい。

１ ダイス
２ 導入用開口部
３ 潰し平坦部用中空部
４ 湾曲面中空部
７ ネジ孔
１０ 鋼管（素材鋼管）
１０ａ 潰し平坦部
２１ ダイスホルダ
２１ａ 嵌合孔
２２ ボルト
２４ 土台
２５ ベース
２６ 側板
２７ 前面版
２８ ボルト
２９ 蓋板
３０ 背面板
３０ａ 開口部
Ｄ 鋼管の外径
Ｎ 導入用開口部２の入側開口端の高さ
Ｗ’ 導入用開口部２の横幅
ｈ 潰し平坦部用中空部３の高さ
ｂ 潰し平坦部用中空部３の奥行
ｗ 潰し平坦部用中空部３の横幅
Ｗ 湾曲面中空部４の横幅
Ｈ 湾曲面中空部４の高さ

Claims (4)

1. 円形の鋼管の先端部が平坦に潰された先端潰し鋼管を製造する先端潰し鋼管の製造方法であって、
   素材鋼管が通過可能な導入用開口部と、先端の平坦部を形成確定するための幅ｗ及び高さｈがいずれも一定で奥行ｂを持つ潰し平坦部用中空部との間に、高さＨが素材鋼管の径Ｄから前記潰し平坦部用中空部の高さｈへと、素材鋼管中心線を含みダイス幅方向と平行な中心線平面に向かって凸状をなす湾曲面にて漸減する湾曲面中空部とを有するダイスに、前記素材鋼管を相対的に押し込むスエージ加工により先端潰し鋼管を製造することを特徴とする先端潰し鋼管の製造方法。
2. 前記湾曲面中空部の湾曲面が、円弧状に湾曲する円弧状湾曲面であることを特徴とする請求項１記載の先端潰し鋼管の製造方法。
3. 前記湾曲面中空部の幅Ｗが前記潰し平坦部用中空部の幅ｗに等しいことを特徴とする請求項１又は２記載の先端潰し鋼管の製造方法。
4. 前記潰し平坦部用中空部の奥行ｂが鋼管径Ｄ＝１９．１〜３８．１ｍｍの鋼管の場合に１３ｍｍ±３ｍｍであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の先端潰し鋼管の製造方法。

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