JPH10512500A - チューブにフランジを形成する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 チューブ（３０）にフランジ（５２）を形成する方法であって：（ａ）縦方向に貫いて延びるチューブ軸線を備えたチューブを、該チューブを支えるための支持装置（１２）上に載置する段階にして、チューブが開口を画定する縁を有し、支持装置が前記縁に隣接して所定のフランジ形表面（３４）を有している段階と；（ｂ）縦方向に貫いて延びるチップ軸線（Ｂ）を有するチップ（１４）を、前記縁に近接して位置決めする段階にして、チップが実質的に双曲面の形状であり、チップ軸線がチューブ軸線に対して所定の角度（Ｘ）をなし、チップがチューブおよびチップ軸線に沿って回転する段階と；（ｃ）回転しているチップをチューブの開口に挿入する段階と；（ｄ）前記縁をチップと係合させ、該縁を所定のフランジ形表面と接触せしめて、チューブ上にフランジを形成する段階を含む方法。

Description

【発明の詳細な説明】 チューブにフランジを形成する方法発明の背景 本発明は、チューブ上にフランジを形成する方法に係わる。詳細には、本発明 は、とりわけ双曲面の形を備えたチップ（金具）を使用して、チューブ上にフラ ンジを形成する方法に関する。 チューブ上にフランジを形成する方法は技術的に周知である。在来技術による 方法の一例が米国特許第５，１３１，１４５号に示されている。従来の方法が、 種々の外径および壁厚を有するチューブ上に、フランジを形成し得ないことは知 られている。したがって、種々のチューブ上にフランジを形成し得る方法が求め られている。本発明はこの要求を満足させるものである。発明の概要 本発明は、チューブ上にフランジを形成する方法である。本発明の方法は次ぎ の段階を含んでいる：（ａ）縦方向に延びる軸線を有し、かつ開口を画定する縁 を有するチューブを、前記縁に近接して所定のフランジ形の面を有するチューブ 支持装置上に位置決めし；（ｂ）縦方向に延びるチップ軸線を前記縁に近接して 有し、実質的に双曲面の形を呈するチップであって、該チップ軸線が、前記チュ ーブ軸線に対して所定の角度をなしているチップを位置決めし、該チップをチュ ーブおよびチップ軸線に沿って回転させ；（ｃ）回転しているチップを、チュー ブの開口に挿入し；（ｄ）前記縁をチップと係合させて、該縁を前記所定のフラ ンジ形表面と接触せしめ、チューブ上にフランジを形成する。 本発明の第１の目的は、チューブ上にフランジ形成する方法を提供することで ある。 種々のチューブ上にフランジを形成し得る方法を提供することは、本発明の重 要な目的である。 本発明の他の目的および利点は、以下に述べる好適な実施例の詳細な説明、お よび添付図面を吟味することによって当業者に明らかとなる。図面の簡単な説明 図１は、本発明の方法を実施するために使用されるチューブ、該チューブを支 持するダイス型、チップ、および該チップを回転させる装置を示す側面図。 図１Ａは図１の線１Ａ−１Ａに沿った断面図。 図２は、図１に示す装置のチップ、スライドおよび軸受の中心を通って取った 断面図。 図３は本発明の方法によって形成されたフランジを有するチューブの、中心を 通って取った断面図で、スリーブおよびナットはフランジの近くに位置決めされ ている。 図４はチューブをダイス型に挿入する前の、チップ、ダイス型およびチューブ を示す側面図。 図５はチップ、ダイス型およびチューブの側面図で、チューブはチューブスト ップに近接するようにダイス型に挿入されている。 図６はチューブ上に挿入されたチップの、挿入端部を示す側面図。 図７は、チューブ上に挿入されたチップの挿入端部、および中心部分を示す側 面図。 図８は、チューブ上にフランジを形成するために、チューブ内に挿入されたチ ップの挿入端部、中心部分および勾配付き端部を示す側面図。 図９は、チューブ上にフランジを形成するために、チューブに対して回転せし められるチップを示す詳細図。 図１０は図１に示す装置のヘッド、スライドおよびチップを示す正面図で、チ ューブに対するチップの二つの回転軸線を示す。好適な実施例の詳細な説明 次に、本発明の好適な実施例および、最適の実施態様を、添付図面によって述 べる。本発明は、チューブ上にフランジを形成するための方法に関するものであ る。本発明の方法を実施するために使用され得る装置の一例が、図１および２に 示されている。図において本装置は全体を参照番号“１０”によって表されてい る。図１に示されるように装置１０は、支持装置ないしダイス型１２、スライド １６に装架されたチップ１４、スライド（摺動子）１６を支持するヘッド１８、 ヘッドに連接されたシャンク２０、および駆動ベルト２４によって、シャンク２ ０に作動状に連結されたモータ２２を含んでいる。本発明を実施するためには、 他の装置も使用し得るものと解すべきである。 図１および図５に示されるようにダイス型１２は、チューブ３０を受け入れる 開口２６を画定する。チューブ開口２６は好ましくは円形であり、かつチューブ ３０の外径に対応する直径を有している。ダイス型１２はチューブ開口に近接し て、チューブストップ３２を含んでいる。図５に示されるように、チューブスト ップ３２はチューブ開口２６から所定距離Ｄの所に位置決めされている。チュー ブストップ３２およびチューブ開口２６間の所定距離Ｄは、チューブ３０上に形 成すべきフランジの最終寸法を決定する。チューブストップ３２およびチューブ 開口２６間の所定距離Ｄは、ほぼ２．７９ｍｍ（０．１１０インチ）から、ほぼ ３．０５ｍｍ（０．１２０インチ）までの範囲にあり、好ましくは２．９２ｍｍ （０．１１５インチ）である。図９に示されるようにダイス型１２は、チューブ 開口２６に近接して、所定のフランジ形表面３４を含んでいる。このフランジ形 表面３４は、その上に本発明の方法によってチューブのフランジを形成する表面 である。 図１および図５に示されるように、チューブ３０はダイス型１２のチューブ開 口２６内に置くことができる。チューブ３０は、該チューブを貫いて長手方向に 延びるチューブ軸線Ａを含む。チューブ３０は、開口３８を画定する縁３６を含 んでいる。図１Ａに示されるように、チューブ３０は外径Ｏおよび内径Ｉを含ん でいる。好適な実施例においては、チューブ３０は１２．７０ｍｍ（０．５０イ ンチ）の外径Ｏである。チューブ３０はまた、所定の壁厚を有する壁４０を含ん でいる。好適な実施例においては、好適な壁厚はほぼ０．８９ｍｍ（０．０３５ インチ）からほぼ１．７８ｍｍ（０．０７０インチ）までの範囲にあり、好まし くは１．２５ｍｍ（０．０４９インチ）である。もしも外径Ｏが１２．７ｍｍ（ ０．５０インチ）であり、壁厚が１．２５ｍｍ（０．０４９インチ）であれば、 内径Ｉは１０．２１ｍｍ（０．４０２インチ）である。本発明は種々の外径およ び壁厚を有する種々のチューブに使用し得るものと解すべきで、以上に記載した 寸法が好適とされる。 図１、図２および図６を参照すると、装置１０はチップ１４を含んでいる。こ のチップは、図１および図２に示されるように、該チップを貫いて長手方向へ延 びるチップ軸線Ｂを備えている。チップ１４は挿入端部４２、勾配付き端部４４ 、そしてこれら端部４２，４４間を延びる中心部分４６含んでいる。挿入端部４ ２および勾配付き端部４４は、中心部分４６より大きな直径である。チップ１４ の挿入端部４２は、チューブ３０の内径Ｉより大きな直径を有している。チップ １４の中心部分４６は、チューブ３０の内径Ｉより小さな直径である。チップ１ ４の勾配付き端部４４は、チューブ３０の内径Ｉより大きな直径である。図２に 示されるように、チップ１４は切頭“双曲面”の形を有している。本文における “双曲面”なる用語は、第１端部における大きな直径から、中心における小さな 直径に、さらに第２端部における大きな直径に次第に変化する形状として定義さ れる。 図１および図６に示されるように、チップの軸線Ｂはチューブの軸線Ａに対し て所定の角度Ｘをなしている。この所定の角度はほぼ５°から１５°までの範囲 にあり、１０°が好適とされる。次に述べるように、この所定の角度によって、 チップ１４はチューブ３０の縁３６と適当に係合し、フランジを形成する。 図２に示されるように、チップ１４はスライド１６に装架されている。軸受５ ０は、チップの勾配付き端部４４とスライド１６の間に配置される。これによっ て、チップ１４はチップ軸線Ｂの回りを自由に回転する。図１に示されるように 、スライド１６はヘッド１８に装架される。ヘッド１８はシャンク２０に連結さ れる。シャンク２０は、駆動ベルト２４により、シャンク２０に連結されたモー タ２２によって駆動される。シャンク２０がチップ１４と相互に連結されている ために、チップ１４はシャンク２０の縦軸線と一致するチューブ軸線Ａに沿って 回転することができる。図１０に示されるように、チップ１４は、それぞれチュ ーブおよびチップの、双方の軸線ＡおよびＢに沿って矢印のように回転する。軸 線ＡおよびＢの双方に沿ったチップ１４の回転により、チップはチューブ３０の 縁３６の回りを“揺動”する。チップ１４は所定の速度で回転せしめられる。好 適な速度は５００ｒｐｍであることが判っている。この速度は用途に応じて変え ることができる。 図６に示されるように、回転チップ１４はチューブ３０の開口３８に挿入され る。チップ１４は縁３６と係合し、該縁を所定のフランジ形表面３４と接触せし め、チューブ３０上にフランジ５２を形成する。図６から図９に示されるように 、チップ１４の挿入端部４２は、チューブ３０の縁３６を拡げる。チップ１４の 中心部分４６は、縁３６を成形する。最後に、チップ１４の勾配付き端部４４が 、縁３６をフランジ形表面３４に対して押圧し、該縁をフランジ５２に成形する 。本発明によれば、チューブ上にフランジが形成され、このフランジは該フラン ジとチューブ間の結合部におけるチューブ壁の一体性に起因して、優れた機械的 特性を有していることが判った。在来技術によるフランジにおいては、フランジ を形成する際に、チューブの縁の周囲における金属が変形することによって、チ ューブ壁が弱くなる。チップが双曲面の形を有し、かつ二つの軸線の回りを回転 するようにされた本方法は、チューブ上に優れたフランジを提供する。 図３を参照すると、フランジが形成された後、チューブ３０およびフランジ５ ２に近接して、スリーブ６０およびナット６２を配置することができる。このナ ット６２は、チューブ３０を他の部材に連結するのに使用される。 一例として実験データを次の通り記す： 例 外径が１２．７ｍｍ（０．５インチ）、壁厚が１．２５インチｍｍ（０．０４ ９インチ）、内径が１０．２１ｍｍ（０．４０２インチ）のチューブを、チュー ブストップに近接して、チューブ開口を有するダイス型の上に載置した。チュー ブストップは、ダイス型のチューブ開口から２．９２ｍｍ（０．１１５インチ） 離れた所に位置決めした。ダイス型は、チューブ開口に近接して、フランジ形表 面を有している。このフランジ形表面は、チューブ上に形成すべきフランジの形 状である。チューブは縦方向に延びる軸線を有している。チューブは開口を画定 する縁を含んでいる。この縁をチューブストップに近接してダイス型上に位置決 めし、チューブの２．９２ｍｍ（０．１１５インチ）がダイス型のフランジ形表 面とチューブストップの間に位置決めされるようにした。 チップをチューブの縁に近接するように配置した。チップは縦方向に延びる軸 線を有している。チップは双曲面形状である。チップは挿入端部、勾配付き端部 およびこれら両端部間の中心部分を含んでいる。挿入端部はチューブの内径より 大きな直径である。チップの中心部分は、チューブの内径より小さな直径である 。チップの勾配付き端部は、チューブの内径より大きな直径である。チップは、 チップ軸線がチューブ軸線に対して１０°の角度をなすように、チューブに対し て位置決めした。チップを５００ｒｐｍで回転させた。回転しつつあるチップを 、チューブの縁によって画定される開口内に挿入した。チップをチューブへ向け て動かした。チップはほぼ４秒間に亙ってチューブの縁と係合した。この時間中 に、挿入端部はチューブの縁を拡げ、チップの中心部分は縁を成形し、かつチッ プの勾配付き部分は縁と接触し、該縁をダイス型のフランジ形表面に対して押圧 することによってフランジに成形した。 チューブ上にフランジが形成された後、チューブをダイス型から取り外した。 スリーブおよびナットを、次の使用に備えて、フランジに近接して配置した。 以上に述べた本発明に関する詳細な説明は、例証のためのものである。当業者 にとっては、発明の範囲を逸脱することなく種々の変形と変更を行い得ることは 明らかであろう。したがって、以上に述べた説明の全体は例証的なもので、制限 的な意味を有するものではないと解すべきで、本発明は添付した請求の範囲によ ってのみ定義される。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９７年５月９日 【補正内容】 請求の範囲 １．削除 ２．前記チューブが、所定の壁厚で１２．７ｍｍ（０．５０インチ）の外径で ある請求項２１記載の方法。 ３．前記所定の壁厚がほぼ０．８９ｍｍ（０．０３５インチ）からほぼ１．７ ８ｍｍ（０．０７０インチ）までの範囲にある請求項２記載の方法。 ４．前記所定の壁厚がほぼ１．２５ｍｍ（０．０４９インチ）である請求項３ 記載の方法。 ５．前記支持手段が、前記チューブを受け入れるためのチューブ開口を画定す るダイス型である請求項２１記載の方法。 ６．前記ダイス型が、前記チューブ開口から所定距離の所に位置決めされたチ ューブストップを含んでいる請求項５記載の方法。 ７．前記所定の距離がほぼ２．７９ｍｍ（０．１１０インチ）からほぼ３．０ ５ｍｍ（０．１２０インチ）までの範囲にある請求項６記載の方法。 ８．前記所定の距離がほぼ２．９２ｍｍ（０．１１５インチ）である請求項７ 記載の方法。 ９．前記所定のフランジ形表面が前記チューブ開口に近接している請求項５記 載の方法。 １０．削除 １１．削除 １２．前記所定の角度がほぼ５°からほぼ１３°までの範囲にある請求項２１ 記載の方法。 １３．前記所定の角度がほぼ１０°である請求項１２記載の方法。 １４．削除 １５．削除 １６．削除 １７．前記チップが所定の速度で回転せしめられる請求項２１記載の方法。 １８．前記所定の速度がほぼ５００ｒｐｍである請求項１７記載の方法。 １９．削除 ２０．さらに次の段階を含む請求項２１記載の方法： （ｅ）前記チューブを前記支持手段から除去する段階； （ｆ）スリーブおよびナットを前記フランジに近接して位置決めする段階。 ２１．フランジを形成する方法であって： （ａ）内径と縦方向に貫いて延びるチューブ軸線とを有するチューブを、支持 装置上に載置し、該チューブを支持するようになった支持手段に載置する段階に して、前記チューブが開口を画定する縁を有し、前記支持手段が前記縁に近接し て所定のフランジ形表面を有している段階と； （ｂ）前記縁に近接してチップを位置決めする段階にして、前記チップが挿入 端部、勾配付き端部および、前記挿入端部と勾配付き端部間を延びる中心部分を 有し、前記挿入端部が前記チューブの内径より大きい直径であり、前記中心部分 が前記チューブの内径より小さな直径であり、前記勾配付き端部が前記チューブ の内径より大きい直径であり、前記チップが縦方向に貫いて延びるチップ軸線を 有し、前記チップ軸線が前記チューブ軸線に対して所定の角度をなし、前記チッ プが前記チューブおよびチップ軸線に沿って回転する段階と； （ｃ）前記回転するチップを前記チューブの開口に挿入する段階と； （ｄ）前記チューブの縁を前記チップと係合させ、前記挿入端部が前記縁を拡 げ、前記中心部分が前記縁を成形し、前記勾配付き端部が前記縁を前記フランジ 形表面に対して押圧し、前記チューブ上にフランジを形成するようになった段階 とを有する方法。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．フランジ形成方法であって： （ａ）縦方向に貫いて延びる軸線を有するチューブを、該チューブを支持する ための支持手段上に載置する段階にして、前記チューブが開口を画定する縁を有 し、前記支持手段が前記縁に近接して所定のフランジ形表面を有している段階； （ｂ）縦方向に貫いて延びるチップ軸線を有するチップを前記縁に近接して位 置決めする段階にして、前記チップが実質的に双曲面の形を有し、前記チップ軸 線が前記チューブ軸線に対して所定の角度をなし、前記チップが前記チューブ軸 線およびチップ軸線に沿って回転する段階； （ｃ）前記回転しているチップを前記チューブの開口に挿入する段階； （ｄ）前記縁を前記チップと係合させて、該縁を前記所定のフランジ形表面と 接触させ、前記チューブ上にフランジを形成する段階を有する方法。 ２．前記チューブが、所定の壁厚で１２．７ｍｍ（０．５０インチ）の外径で ある請求項１記載の方法。 ３．前記所定の壁厚がほぼ０．８９ｍｍ（０．０３５インチ）からほぼ１．７ ８ｍｍ（０．０７０インチ）までの範囲にある請求項２記載の方法。 ４．前記所定の壁厚がほぼ１．２５ｍｍ（０．０４９インチ）である請求項３ 記載の方法。 ５．前記支持手段が、前記チューブを受け入れるためのチューブ開口を画定す るダイス型である請求項１記載の方法。 ６．前記ダイス型が、前記チューブ開口から所定距離の所に位置決めされたチ ューブストップを含んでいる請求項５記載の方法。 ７．前記所定の距離がほぼ２．７９ｍｍ（０．１１０インチ）からほぼ３．０ ５ｍｍ（０．１２０インチ）までの範囲にある請求項６記載の方法。 ８．前記所定の距離がほぼ２．９２ｍｍ（０．１１５インチ）である請求項７ 記載の方法。 ９．前記所定のフランジ形表面が前記チューブ開口に近接している請求項５記 載の方法。 １０．前記チューブが、挿入端部、勾配付き端部および、前記挿入端部と勾配 付き端部の間を延びる中心部分を含んでいる請求項１記載の方法。 １１．前記挿入および勾配付き端部が前記中心部分の直径より大きい直径であ る請求項１０記載の方法。 １２．前記所定の角度がほぼ５°からほぼ１３°までの範囲にある請求項１記 載の方法。 １３．前記所定の角度がほぼ１０°である請求項１２記載の方法。 １４．前記チューブが内径を画定し、前記チップの前記挿入端部が前記内径よ り大きい直径である請求項１０記載の方法。 １５．前記中心部分が前記チューブの前記内径より小さな直径である請求項１ ４記載の方法。 １６．前記勾配付き端部が前記チューブの前記内径より大きい直径である請求 項１５記載の方法。 １７．前記チップが所定の速度で回転せしめられる請求項１記載の方法。 １８．前記所定の速度がほぼ５００ｒｐｍである請求項１７記載の方法。 １９．前記チップが前記チューブの縁と係合した時、前記挿入端部が前記縁を 拡げ、前記中心部分が前記縁を成形し、前記勾配付き端部が前記縁をフランジに 成形する請求項１１記載の方法。 ２０．さらに次の段階を含む請求項１記載の方法： （ｅ）前記チューブを前記支持手段から除去する段階； （ｆ）スリーブおよびナットを前記フランジに近接して位置決めする段階。