JPH09206852A - 管の押し出し加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 直管または曲率の小さな曲がり管を高精度で
押し出し加工できるようにする。 【解決手段】 芯金５の前端に拡径プラグ（加工プラ
グ）６が設けられている。芯金５に外装された素管Ｐを
押圧ラム９で押すことにより、素管Ｐを拡径プラグ６で
拡径させる。拡径された素管Ｐを一対の鼓形状のガイド
ローラで挟むことにより、素管Ｐを案内する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、芯金に外装された
素管を前方へ押し出し、芯金の前端に取り付けた加工プ
ラグで素管を加工する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】管の押し出し加工装置は、用途に応じて
様々なものがあるが、例えば、円管を真円度を維持した
まま拡径するとともに曲げる加工装置が開発されてい
る。この拡径，曲げ加工装置では、特公平６−４２９６
７号公報、特開平５−１６９１４５号公報等に開示され
ているように、真っすぐな円管形状の素管を、丸棒状の
芯金に外装し、この素管の後端を押圧ラムにより芯金に
沿って押し出す。芯金の前端には素管の内径より大きい
球形状の拡径プラグ（加工プラグ）が設けられており、
押し出されてきた素管を塑性変形させて拡径する。この
拡径された素管は、拡径プラグの前方に配置されたガイ
ド部材に案内されることにより、曲げモーメントを受
け、上記拡径プラグ位置で曲げ加工される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記構成の装置におい
て、曲率が大きく曲げ半径の小さな曲がり管を製造場合
には、素管がガイド部材に強く当たるため、このガイド
部材で素管の径方向の位置規制がなされ、素管を確実に
案内することができる。その結果、良好な曲げ加工を行
うことができ、所望の曲げ半径が得られる。

【０００４】しかし、曲率が小さく曲げ半径の大きな曲
がり管や、拡径された直管を製造する場合等には、問題
が生じる。すなわち、拡径プラグを通過して拡径された
素管とガイド部材の当たりが弱いため、この素管がガイ
ドローラから離れることがあり、素管の径方向のふらつ
きを確実に禁じることができない。その結果、加工によ
り得られた管にうねりが生じてしまう。より具体的に述
べると、曲がり管を製造するための加工では、所望の曲
げ半径が確実に得られず、直管を製造するための加工で
は、高精度の直線性が得られない。

【０００５】特に、拡径プラグが芯金に揺動可能に取り
付けられている場合には、素管の材料特性（肉厚のばら
つき、局部的な機械的性質のばらつき、電縫管の場合に
は溶接部付近の不均質）や重力の影響等により、拡径プ
ラグの位置を所定位置から外れる方向へ移動しようとす
る力が働いた場合、拡径プラグの位置補正が不可能であ
り、そのため、自由に曲がりながら加工されてしまい、
上記問題がより顕著なものとなってくる。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、
（イ）素管に挿入された状態でこの素管を軸方向に案内
する芯金と、（ロ）芯金の前端に設けられ前方に向かっ
て断面積が徐々に大となるとともに、最大断面積での外
周長が素管の内周長以上である加工プラグと、(ハ)芯金
の後端部を支持する後部支持台と、（ニ）芯金の前端部
を素管を介して挿入支持する前部支持台と、（ホ）芯金
に外装された素管の後端を押しながら、前方に移動する
ことにより、素管を加工プラグで加工させる押圧ラム
と、を備えた管の押し出し加工装置において、上記加工
プラグの前方に、加工プラグで加工された素管を挟む一
対の回転可能なガイドローラを配置したことを特徴とす
る。

【０００７】請求項２の発明は、請求項１に記載の管の
押し出し加工装置において、上記一対のガイドローラの
うち少なくとも一方は、回転軸線に沿う外郭が上記加工
プラグで加工された素管の外形状の一部に略合致した形
状をなしており、それにより、このガイドローラは素管
の一部を収容する凹所を有していることを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１または２に記載の管の押し
出し加工装置において、上記一対のガイドローラは、ブ
ラケットに回転可能に支持され、このブラケットは、上
記一対のガイドローラの回転軸線と平行な回動軸線の回
りに回動可能にして移動台に支持されており、この移動
台は、移動機構により、上記ガイドローラの回転軸線お
よびブラケットの回動軸線と直交する平面内において、
上記芯金の軸線と交差する方向に移動されることを特徴
とする。

【０００８】請求項４の発明は、請求項１の構成（イ）
〜（ホ）を備えた管の押し出し加工装置において、上記
加工プラグの前方に、加工プラグで加工された素管を上
記芯金と同軸をなして把持するクランプ機構と、このク
ランプ機構を芯金の軸線に沿って案内するリニアガイド
とを配置したことを特徴とする。請求項５の発明は、請
求項４に記載の管の押し出し加工装置において、上記ク
ランプ機構は、上記リニアガイドに案内される移動台
と、この移動台に設けられた一対の把持部材とを備え、
少なくとも一方の把持部材が他方の把持部材に対して移
動可能であるとともに付勢機構により他方の把持部材に
向かって付勢され、しかも、上記一対の把持部材のうち
少なくとも一方は、上記加工プラグで加工された素管の
一部を収容するための凹所を有していることを特徴とす
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態である
管の押し出し加工装置を、図面に基づいて説明する。こ
の装置は、円管を拡径してより大きな径の直管を製造し
たり、円管を拡径しながら曲げることにより曲がり管を
製造するためのものである。図１に示すように、この装
置は、ベースフレーム１上に間隔をおいて配置された後
部支持台２と前部支持台３を備えている。

【００１０】上記ベースフレーム１の上方には、丸棒形
状の芯金５が、水平をなして配置されている。この芯金
５は、加工すべき円管形状の素管Ｐに挿入されてこの素
管Ｐを軸方向に案内するものである。なお、芯金５の外
径は素管Ｐの内径より僅かなクリアランス分だけ小さい
が、図１，図２では、その差が誇張して示されている。
芯金５の後端部は、後部支持台２に軸方向への移動を禁
じられた状態で着脱可能に支持されている。

【００１１】前部支持台３は円管形状のガイドブッシュ
４を備えており、このガイドブッシュ４に上記芯金５の
前端部が挿入されている。このガイドブッシュ４の内径
は、芯金５の外径より大きく、芯金５に外装される素管
Ｐの外径より僅かなクリアランス分だけ大きい。したが
って、芯金５の前端部は素管Ｐを介してガイドブッシュ
４に支持されるようになっている。

【００１２】芯金５は、ガイドブッシュ４から若干量前
方へ突出している。芯金５の前端には、拡径プラグ６
（加工プラグ）が連結具７を介して揺動可能かつ取り外
し可能に装着されている。この拡径プラグ６は、球形状
をなし、その径は素管Ｐの内径より大きい。

【００１３】ベースフレーム１の上面には、後部支持台
２と前部支持台３との間を芯金５と平行に延びる２本の
レール８が設けられている。これらレール８上を押圧ラ
ム９が移動するようになっている。この押圧ラム９は、
上記芯金５の挿通を許容する構造をなしており、前部に
押圧リング９ａを有している。この押圧リング９ａの内
径は芯金５の外径より若干大きく、素管Ｐの外径より小
さい。

【００１４】上記押圧ラム９は、駆動機構１０により前
方に移動されるようになっている。この駆動機構１０
は、一対の油圧シリンダ１１を有している。これら油圧
シリンダ１１は、芯金５の両側に配置され、後部支持台
２に水平に固定されている。この油圧シリンダ１１のロ
ッド１１ａの前端が、押圧ラム９に固定されている。

【００１５】次に、本発明の特徴部について説明する。
図１，図２に概略的に示すように、拡径プラグ６の前方
には、後述するように拡径後の素管Ｐを挟むための一対
のガイドローラ２０が配置されている。図４，図５に最
も良く示すように、これらガイドローラ２０は、断面矩
形の筒形ブラケット２１の両端部に互いに離れて回転可
能に収容支持されている。これらガイドローラ２０の回
転軸線Ｌ０は、水平をなすとともに芯金５と直交してい
る。図４に示すように、一対のガイドローラ２０は全体
として鼓形をなし、拡径後の素管Ｐの上下部がそれぞれ
収容される凹所２０ａを有している。換言すれば、ガイ
ドローラ２０の回転軸線Ｌ０に沿う外郭は、拡径後の素
管Ｐの外形状の一部に略合致した円弧形状をなしてい
る。

【００１６】上記ブラケット２１は、その中央部で移動
台２２に回動可能に支持されている。このブラケット２
１の回動軸線Ｌ１は、水平をなし上記ガイドローラ２０
の回転軸線Ｌ０と平行である。回動軸線Ｌ１は、一対の
回転軸線Ｌ０間に配置されており、より具体的には一対
の回転軸線Ｌ０を結ぶ線の中心に位置している。

【００１７】上記移動台２２は、図３に示す移動機構３
０に組み込まれており、この移動機構３０により、芯金
５の軸線方向に平行なＸ方向（水平方向）と、それに直
交するＹ方向（垂直方向）に移動可能になっている。そ
の結果、移動台２２に支持されるガイドローラ１０は、
上記回転軸線Ｌ０，回動軸線Ｌ１と直交し、芯金５の軸
線を含む垂直平面において、Ｘ，Ｙ方向に移動されるよ
うになっている。

【００１８】上記移動機構３０は、ベースフレーム１に
垂直に立てたメインフレーム３１と、このメインフレー
ム３１上に上下に間隔をおいて水平に配された３本の横
レール３２と、これら横レール３２に沿って水平移動可
能な水平移動台３３とを有している。水平移動台３３
は、メインフレーム３１に設置されたモータ３４と、水
平に延びるとともにモータ３４によって回転されるボー
ルネジ軸３５ａと、水平移動台３３に取り付けられると
ともに上記ボールネジ軸３５ａに螺合されるナット３５
ｂにより、水平（Ｘ方向）に移動される。

【００１９】水平移動台３３上には、左右に間隔をおい
て垂直に配された２本の縦レール３６が設けられてお
り、これら縦レール３６に沿って前述した移動台２２が
垂直移動可能となっている。この移動台２２は、水平移
動台３３に設置されたモータ３７と、垂直に延びるとと
もにモータ３７によって回転されるボールネジ軸３８ａ
と、移動台２２に取り付けられるとともに上記ボールネ
ジ軸３８ａに螺合されるナット３８ｂにより、垂直（Ｙ
方向）に移動される。

【００２０】上記構成の装置による素管Ｐの加工を順を
追って説明する。まず、素管Ｐを拡径して内面が滑らか
な直管を製造するための加工について説明する。この場
合には、上記移動機構３０の駆動により、移動台２２が
水平移動台３３の上下方向中央に位置され、その結果、
ブラケット２１の回動軸線Ｌ１が、芯金５の軸線と交差
して同一高さになるように、位置決めされる。

【００２１】素管Ｐの芯金５への装着前に、押圧ラム９
は図１に示すように、後部支持台２の近傍位置まで後退
している。拡径プラグ６は予め芯金５の前端から外され
ている。この状態で、捨て管Ｐ’と加工対象の素管Ｐと
をこの順に芯金５の前端から装着する。この捨て管Ｐ’
は、素管Ｐと同一の内外径を有する円管からなり、その
長さＬ’（図１参照）は、押圧ラム９が最前位置にある
時の押圧リング９ａの前面と、拡径プラグ６の中心との
間の距離に相当する。

【００２２】上記捨て管Ｐ’と素管Ｐとを芯金５に装着
した後、芯金５の前端に拡径プラグ６を装着する。その
後、油圧シリンダ１１を駆動させて、押圧ラム９を前進
させる。この際、押圧ラム９の押圧リング９ａが捨て管
Ｐ’を介して素管Ｐの後端を押し、芯金５に沿って前方
へ移動させる。素管Ｐの前端が拡径プラグ６に当たる
と、それ以後、上記押圧力により素管Ｐの拡径がなされ
る。

【００２３】素管Ｐの後端が拡径プラグ６を半分越えた
時に、この素管Ｐの加工が終了する。この加工により得
られた直管を、拡径プラグ６から抜き取る。次に、油圧
シリンダ１１を縮めて押圧ラム９を後退させ、前端が拡
径プラグ６を半分くわえた状態の捨て管Ｐ’を芯金５に
沿って若干後退させる。次に、拡径プラグ６を芯金５か
ら外し、さらに、捨て管Ｐ’を芯金５から抜き取ること
により、加工の全工程が終了する。

【００２４】この実施例装置では、素管Ｐの材料特性や
重力の影響等により、拡径プラグ６の位置を所定位置か
ら外れる方向へ移動しようとする力が働いた場合でも、
一対のガイドローラ２０で挟むことにより、素管Ｐの径
方向のふらつきを禁じることができ、拡径プラグ６を所
定位置に維持することができる。そのため、得られた直
管はうねりがなく高精度の直線性を有し、また肉厚も均
等にすることができる。

【００２５】上記一対のガイドローラ２０による素管Ｐ
の径方向ふらつき防止について、詳述する。図４に示す
ように、素管Ｐを一対のガイドローラ２０で挟むことに
より、素管Ｐの上下方向のふらつきを防止できる。しか
も、一対のガイドローラ２０は鼓形をなしており、その
円弧をなす凹所２０ａに素管Ｐの上下部が嵌まることに
より、ガイドローラ２０の回転軸線Ｌ０方向（水平方
向）のふらつきも防止できる。

【００２６】上記装置で曲がり管を製造する場合には、
最初、ガイドローラ２０は、直管製造の場合と同じ位置
にある。拡径された素管Ｐの前端が一対のガイドローラ
２０間に入り込んだ後に、移動機構３０の駆動により、
移動台２２を徐々に上方または下方に移動する。また、
この上方または下方への移動量に対応して移動台２２を
水平方向にも移動させることにより、拡径プラグ６とブ
ラケット２１の回動軸線Ｌ１との距離を一定にする。最
終的に、移動台２２を所望の曲げ半径が得られる位置で
停止する。以後、素管Ｐはこの所定位置のガイドローラ
２０に案内されて進む。素管Ｐには、一方のガイドロー
ラ２０に当たることより常時曲げモーメントが働いてお
り、上記拡径プラグ６での拡径に伴う塑性変形の際に、
この曲げモーメントにより曲げられる。その結果、所定
の曲げ半径を有する拡径された曲げ管が得られる。な
お、拡径プラグ６は揺動可能であるので、ガイドローラ
２０で決定された曲率半径に応じて振れ角度が決定さ
れ、素管Ｐに不必要な力が付与されず、円滑な曲げ加工
がなされる。

【００２７】曲率が小さい場合、すなわち曲げ半径が大
きい場合には、一方のガイドローラ２０への素管Ｐの当
たりが弱いが、直管製造時と同様に、一対の鼓形状のガ
イドローラ２０により素管Ｐの径方向のふらつきを禁じ
ることができるので、うねりのない所望の曲げ半径の曲
がり管を確実に得ることができる。

【００２８】上記曲がり管を製造するに当たって、素管
Ｐに曲げモーメントを与えているときには、ブラケット
２０が回動して、一対のガイドローラ２０を結ぶ線の傾
きが、素管Ｐの向きに追従するので、素管Ｐとの無理な
干渉がなく、円滑に素管Ｐを案内することができる。

【００２９】上述したように、本実施例装置では、一対
のガイドローラ２０で素管Ｐを挟むことにより、高精度
の直線性を有する直管を得ることができる。しかも、こ
れらガイドローラ２０を回動可能なブラケット２１で支
持するため、素管Ｐを一対のガイドローラ２０で挟んだ
状態でも曲がり管を支障なく製造することができる。こ
のように、直管と曲がり管を共通の装置で製造すること
ができ、設備コストの負担を軽減することができる。ま
た、移動機構３０により移動台２２の位置を変えること
により、１本の中に直線部と曲線部を持つ管を製造する
こともできる。

【００３０】次に、本発明の第２実施例を図６，図７を
参照して説明する。本実施例装置は、直管製造専用の装
置であり、拡径プラグ６で拡径された素管Ｐを案内する
構成のみが第１実施例と異なるものであり、共通構成に
ついては図示を省略したり、図中同番号を付してその詳
細な説明を省略する。本実施例装置は、芯金５の前方に
おいてベースフレーム１上に設置され芯金５と平行に延
びる２本のレール４０（リニアガイド）と、このレール
４０に案内されるクランプ機構５０とを備えている。

【００３１】上記クランプ機構５０は、上記レール４０
上を走行する移動台５１を備えている。この移動台５１
は、上下の水平部５１ａ，５１ｂと、これら水平部５１
ａ，５１ｂを連結する垂直部５１ｃとを有してコ字形を
なしている。上記水平部５１ａ，５１ｂには、油圧シリ
ンダ５２，５３（付勢機構）がそれぞれ設けられてお
り、これら油圧シリンダ５２，５３には把持部材５４，
５５がそれぞれ取り付けられている。把持部材５４，５
５は上下に対向して配置され、その対向面には、素管Ｐ
を収容するための凹所５４ａ，５５ａが形成されてい
る。この凹所５１ａ，５４ｂは、芯金５の軸線方向から
見て、素管Ｐの外形状と略合致した円弧をなしている。

【００３２】上記構成において、拡径後の素管Ｐの前端
部は油圧シリンダ５２，５３で付勢された把持部材５
４，５５により、芯金５と同軸に把持される。押圧ラム
により素管Ｐが押し出されるにしたがって、クランプ機
構５０はリニアガイド４０に案内されて芯金５と平行に
移動する。このように、素管Ｐを径方向のふらつきなく
案内することができるので、製造される直管の直線性を
高めることができる。

【００３３】本発明は上記実施例に制約されず、種々の
形態が可能である。例えば、曲がり管を製造する場合に
は、素管を水平面上で曲げるようにしてもよい。また、
一対のガイドローラを、三次元で位置調節するように、
移動機構を構成してもよい。また、本発明は、素管の断
面形状を楕円や多角形に変える加工を行う装置にも適用
できる。この場合、断面形状の周長さは、変わらなくて
もよいし長くなってもよい。加工プラグは、前方に向か
って断面積が徐々に大となるとともに、最大断面積での
外周長が素管の内周長以上とする。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、加工プラグを通過した素管を一対の回転可能な
ガイドローラで挟むようにして案内するので、直管を製
造する場合や、曲率の小さい曲がり管を製造する場合
に、素管がガイドローラから離脱するのを防ぐことがで
き、その結果、直線性の高い直管や、高精度の所望曲率
を有する曲がり管を製造することができる。

【００３５】請求項２の発明によれば、少なくとも一方
のガイドローラに素管の一部を収容する凹所を形成した
ので、回転軸線方向の素管の移動を禁じることができ、
請求項１の効果をより一層高めることができる。請求項
３の発明によれば、一対のガイドローラの位置の設定が
自由にでき、曲がり管の製造と直管の製造が共に可能で
ある。しかも、曲がり管を製造する場合でも、一対のガ
イドローラの姿勢が素管の向きにより従動的に定まるの
で、素管との無理な干渉がなく、それ故、ガイドローラ
を交換することなく直管の製造から曲がり管の製造へと
切り替えることができる。

【００３６】請求項４の発明によれば、クランプ機構が
加工プラグを通過した後の素管を把持した状態で、リニ
アガイドに案内されて芯金と平行に移動するので、直線
性の高い直管を製造することができる。請求項５の発明
によれば、少なくとも一方の把持部材に素管の一部を収
容する凹所を形成したので、素管の把持をより一層確実
なものとすることができ、請求項４の効果をより一層高
めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例をなす管の押し出し加工装
置を、一部断面にして概略的に示す側面図であり、直管
加工時の状態を示す。

【図２】同装置の曲げ管加工時の状態を示す図１相当図
である。

【図３】同装置に用いられるローラの移動機構を示す図
である。

【図４】図３中IVーIV線に沿う拡大断面図である。

【図５】図４中VーV線に沿う拡大断面図であり、（Ａ）
は直管加工時の状態を示し、（Ｂ）は曲げ管加工時の状
態を示す。

【図６】本発明の第２実施例をなす管の押し出し加工装
置の要部を一部断面にして示す側面図である。

【図７】図６中VII方向から見た同装置の正面図であ
る。

【符号の説明】

Ｐ 素管 Ｌ０ ガイドローラの回転軸線 Ｌ１ ブラケットの回動軸線 ２ 後部支持台 ３ 前部支持台 ５ 芯金 ６ 拡径プラグ（加工プラグ） ９ 押圧ラム ２０ ガイドローラ ２０ａ 凹所 ２１ ブラケット ２２ 移動台 ３０ 移動機構 ４０ レール（リニアガイド） ５０ クランプ機構 ５１ 移動台 ５２，５３ 油圧シリンダ（付勢機構） ５４，５５ 把持部材 ５４ａ，５５ａ 凹所

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（イ）素管に挿入された状態でこの素管を
   軸方向に案内する芯金と、（ロ）芯金の前端に設けら
   れ、前方に向かって断面積が徐々に大となるとともに最
   大断面積での外周長が素管の内周長以上である加工プラ
   グと、（ハ）芯金の後端部を支持する後部支持台と、
   （ニ）芯金の前端部を素管を介して挿入支持する前部支
   持台と、（ホ）芯金に外装された素管の後端を押しなが
   ら、前方に移動することにより、素管を加工プラグで加
   工させる押圧ラムと、 を備えた管の押し出し加工装置において、上記加工プラ
   グの前方に、加工プラグで加工された素管を挟む一対の
   回転可能なガイドローラを配置したことを特徴とする管
   の押し出し加工装置。
2. 【請求項２】上記一対のガイドローラのうち少なくとも
   一方は、回転軸線に沿う外郭が上記加工プラグで加工さ
   れた素管の外形状の一部に略合致した形状をなしてお
   り、それにより、このガイドローラは素管の一部を収容
   する凹所を有していることを特徴とする請求項１に記載
   の管の押し出し加工装置。
3. 【請求項３】上記一対のガイドローラは、ブラケットに
   回転可能に支持され、このブラケットは、上記一対のガ
   イドローラの回転軸線と平行な回動軸線の回りに回動可
   能にして移動台に支持されており、この移動台は、移動
   機構により、上記ガイドローラの回転軸線およびブラケ
   ットの回動軸線と直交する平面内において、上記芯金の
   軸線と交差する方向に移動されることを特徴とする請求
   項１または２に記載の管の押し出し加工装置。
4. 【請求項４】請求項１の構成（イ）〜（ホ）を備えた管
   の押し出し加工装置において、 上記加工プラグの前方に、加工プラグで加工された素管
   を上記芯金と同軸をなして把持するクランプ機構と、こ
   のクランプ機構を芯金の軸線に沿って案内するリニアガ
   イドとを配置したことを特徴とする管の押し出し加工装
   置。
5. 【請求項５】上記クランプ機構は、上記リニアガイドに
   案内される移動台と、この移動台に設けられた一対の把
   持部材とを備え、少なくとも一方の把持部材が他方の把
   持部材に対して移動可能であるとともに付勢機構により
   他方の把持部材に向かって付勢され、しかも、上記一対
   の把持部材のうち少なくとも一方は、上記加工プラグで
   加工された素管の一部を収容するための凹所を有してい
   ることを特徴とする請求項４に記載の管の押し出し加工
   装置。