JPS6313856Y2

JPS6313856Y2 -

Info

Publication number: JPS6313856Y2
Application number: JP1982050174U
Authority: JP
Priority date: 1982-04-07
Filing date: 1982-04-07
Publication date: 1988-04-19
Also published as: JPS58152324U

Description

【考案の詳細な説明】この考案は、金属管の溝付装置に係る。

従来、溝付金属管は、第８図に示すような溝付
ロール３０が用いられてきた。溝付ロール３０
は、中央に、突出した円形の周回突条３１が有
り、その前後に、縮径する前円錐面３２、後円錐
面３３を形成したものである。

従来の金属管の溝付装置は、このような溝付ロ
ール３０をほぼ軸対称でかつねじれの位置に軸支
する挾圧機構と、金属管を回転させながら軸方向
へ運動させる螺進機構よりなつていた。

長い金属管の一端を螺進機構で把持し、一定速
度で回転させながら、前進させる。つまり金属管
は螺旋運動する。挾圧機構は、静止しており、例
えば３つの溝付ロール３０によつて金属管を挾圧
する。金属管３は螺旋運動するので、溝付ロール
３０により、金属管の外面に螺旋溝が生ずる。

溝の深さや、溝のピツチがある限界の中にある
時は、このような溝付ロールでも、良好な溝付加
工をする事ができる。

しかしながら、このような前後対称の溝付ロー
ルによる加工は、ある限界をこえると、第６図、
第７図に示すような、異常変形をひき起す。

第６図の断面図で明らかなように、正しい円形
ではなく、五角形に異常変形している。

第７図の斜視図で明らかなように、五角形状の
変形は、軸方向に連続してゆく。

この変形は、加工長さの増大とともに増幅し
て、終りには加工不能となる。

このように、五角形状の異常変形をひき起すの
は、管の周囲に、中心角120゜で、３個の溝付ロー
ルを配設した挾圧機構によつて、金属管を押圧変
形させるものである。

異常変形は、金属管の未加工余長側の「尻振り
現象」に起因している。金属管は、前方の螺進機
構と、中間の挾圧機構とによつて支持されるが、
後方はなんら支持されておらず、片もち状態にあ
る。このため、後方の未加工余長側は、自由に動
きうる。

未加工余長側が、大きく輪を描いて回転するこ
とを、ここで、仮に「尻振り現象」と名づけた。
これが起ると、溝付ロールと、金属管の喰込みの
程度が異なるので、角形に異常変形するわけであ
る。

尻振り現象の原因は、 (1) 管の回転による振れ (2) 溝のリードに３個の溝付ロールを整合させる
ことによる荷重の不平衡 (3) 電縫管の場合には溶接部と他の部分との機械
的性質の不均一と管断面の真円度の不整等が考えられる。

「尻振り現象」を防止するために、例えば、第
９図に示すような工夫がなされうるかもしれな
い。

第９図に於て、螺進機構１、挾圧機構２によつ
て、金属管３が支持されている。ひとつの工夫
は、金属管３のもう一方の端に、移動式の振れ止
めＡを設けることである。

こうすると、金属管３は、両もち支持となるの
で、尻振り現象を抑制できる。しかし、このよう
な機構を用いても、管が長い場合や、小径薄肉管
の場合には効果がない。

そこで、第２の工夫として、溝付ロール３０の
近傍に、固定式振れ止めＢを設けて、金属管を正
しい位置に支持することも考えられうる。

さらに、移動式振れ止めＡと、固定式振れ止め
Ｂを併用することも考えられる。

このようにすれば、金属管の振れをある程度抑
えることができる。しかし、機構が複雑になり、
溝付加工の作業工数も増加する、という難点があ
る。

本考案は、特別な新しい機構を附加することな
しに、溝付ロールの形状を工夫することにより、
尻振り現象を防止し、異常変形のない溝付管を得
ることを目的とする。

まず、何故ロールが３つの時に五角形に異常変
形するか？という事について考える。

周囲が一定である時、正多角形の内、面積の一
番大きいものが円である。３方からロールで金属
管を押圧しているので、管の面積は減少しようと
する。このため、円よりも、多角形になつた方が
良い、という事になる。

ところが、ロールと変形した管の対称性はくい
ちがわなければならない。対称性が合致すると、
多角形の角が、同時にロールに当る瞬間がある事
になり、ロールは角をのりこえる事ができないか
らである。すると、ロールが３つの場合、三角
形、六角形、九角形などの異常変形はおこりえな
い、ということがわかる。

また、角の数は少いほうが、断面積が減るか
ら、ロールの圧力を減すことができる。すると、
四角形と、五角形の可能性しか残らない。

これは、四角管の外側にロール３個が接触する
時と、五角管の外側にロール３個が接触する時の
ロール間の最大距離、最小距離を考察すれば分
る。

実際には、３個の溝付ロールの間隔は一定であ
る。金属管が、弾性変形して、３個の溝付ロール
に接触するようになる。

ここでは、簡単のため、一定辺を有する四角
形、五角形の中に内接している正三角形の最大、
最小の問題として考える。正三角形の寸法変動が
大きいものは不適である。

第１０図は、正四角形PQRSの中に正三角形
XYZが内接する状態を示す略図である。正四角
形の一辺の長さをａとする。

内接三角形が最小であるのは、ひとつの角が、
四角形の辺の中点にある時である。三角形の辺の
長さＬの最小値L_pは L_p＝ａ (1) 内接三角形が最大であるのは、ひとつの角が、
四角形の角にある時である。三角形の辺の長さＬ
の最小値L1は L1＝sec15゜＝0.035a (2) で与えられる。

第１１図は正五角形HJKMNの中に正三角形
XYZが内接する状態を示す略図である。正五角
形の一辺をｂとする。

内接三角形が最小であるのは、ひとつの角が、
五角形の辺の中点にある時である。三角形の辺の
長さＥの最小値E_pは、NHの中点にＸがあり、
Ｙ，Ｚが辺KM，KJ上にある時、次のようにし
て、正弦定理を用いて求められる。

＜JHX＝108゜＜JXH＝49.6゜＜XJH＝22.4゜＜YXJ＝10.4゜＜YJX＝85.6゜＜XYJ＝84゜であるので、最小値E_pは、 E_p＝1.252b (3) である。

最大は、ひとつの角が、正五角形の角に合致す
る時である。最大値E1は、正弦定理を使つて、
簡単に求められる。

E1＝1.2798b (4) である。

金属管の全周を100とする。正四角形の場合、
一辺ａは25に当る。正五角形の場合一辺は20(b)に
なる。

また、全周が100であるから、円形とすると直
径は31.8の円管となる。これに接する三角形の一
辺は、27.56である。

最大、最小とならべてかくと、 (a) 正四角形のとき L_p＝25 L1＝25.875 (b) 正五角形のとき E_p＝25.04 E1＝25.596 (c) 円形のときＱ＝最大＝最小＝27.56 金属管が円形を保つ時、溝付ロールの接触点の
間隔は27.56必要であるが、これが正四角形にな
ると25.875に、正五角形になると25.596に減少す
ることができる。

溝付ロールの間隔が過度に狭いとき、つまり溝
が深かつたり、溝ピツチが小さかつたり、管の肉
厚が小さい時には、正五角形に変形しやすい、と
いう事が分る。

しかしながら、もともと円管であつたものが、
溝付ロールの挾圧力を増しただけで、ただちに五
角形に変形するわけではない。

金属管が螺旋運動をし、３つのロールが、軸に
垂直な同一平面上で、金属管に接触しているので
はない。３つの溝付ロールは、中心角120゜の位置
に、ねじれの関係にあるが、さらに前後方向にず
れている。３つの溝付ロールが、独立に、３本の
溝を形成するのではない。１本の連続した溝を３
つのロールによつて作る。このため、３つのロー
ルは軸方向にもずれている。

軸方向にＺ軸を、これに直角な面にｒ、θ座標
をとるとすると、第１ロール、第２ロール、第３
ロールはたとえば、（ｒ，θ，Ｚ）により、（ｒ，0゜，＋ｄ）（ｒ，120゜，０）（ｒ，240゜，−ｄ）というふうに位置を指定できることになる。

このように、溝付ロール自体が、螺進配置して
おり、ロールと金属管の接触点も、螺進位置にあ
る。このような理由で、ロールの押圧力の合力
が、それぞれのrθ平面において、打消し合わず、
力が残る事になる。

このため、角形の変形が起るのである。

それぞれのrθ平面に於て、押圧力の合力が打消
しあえば、変形は起らないはずである。

本考案は、このような考察に基づく。本考案
は、溝付ロール自体によつて、管の尻振り現象を
防止するようにしたもので、溝付ロールの、周回
突条の後方に、平坦な支持円周面を設けたことが
特徴である。

支持円周面は十分、広い幅を持つているので、
金属管に加わるrθ平面での押圧力の合力を０に近
くし、尻振り現象を抑える事ができる。

以下、実施例を示す図面によつて、本考案の構
成、作用、及び効果を説明する。

第１図は金属管の溝付装置の全体斜視図であ
る。

螺進機構１、挾圧機構２、金属管３、挾圧機構
２の溝付ロール４等が、細長い基台５の上に、軸
方向に配設される。

ガイドレール６が長手方向に設けてあり、螺進
機構１はこれに沿つて前進（挾圧機構２から離れ
る方向）する。螺進機構１は、モータ７を備え、
ガイドレール６上を前進しながら、金属管３を回
転させる。つまり、金属管３を螺旋状に前進させ
るわけである。

挾圧機構２は、螺進機構１と同一軸線上にあ
り、基台５の上に固定されている。

挾圧機構２には、軸線のまわりに、３つの溝付
ロール４，４，４がねじれの位置に軸支してあ
る。

第２図は挾圧機構２の部分のみの略図である。

溝付ロール４は、金属管３に付すべき溝と平行
になるよう、ロール軸が傾いている。

しかも、３つのロールが同一螺旋溝を相前後し
て通るので、ロールの位置自体も相前後してい
る。

このような構成は、従来の溝付装置と異ならな
い。

本考案の溝付装置の特徴は、溝付ロールの形状
にある。

第３図は溝付ロール４の正面図である。

溝付ロール４は、従来のもののように前後対称
ではない。

本考案の溝付ロール４は、前端に、溝を押圧成
形すべき周回突条８を有し、これに続く後方には
管を支持すべき平坦な支持円周面９が形成してあ
る。

支持円周面９は、軸方向に半径ｒが一定な円筒
面であつて、従来のロールのような円錐面ではな
い。

支持円周面９は、金属管の後方、つまり未加工
部分に接触し、これを押える。支持円周面９の幅
Ｗは十分広いので、金属管は、３方から、支持円
周面９により、ほぼ同じ圧力で押圧される。従つ
て、ねじれのモーメントは発生しない。金属管は
変形しにくくなる。

第４図は溝付ロール４が金属管３に接触してい
る状態を示す平面図である。

溝付ロール４は軸線と角θをなしている。斜線
を附した部分が溝付ロール４と金属管３の接触領
域である。前方の接触領域Ｃ１は、変形の起つて
いる部分で、溝が生じている。周回突条８と金属
管３の溝との変形接触領域である。

後方に、幅ａの非変形接触領域Ｃ２が生ずる。
支持円周面９と金属管３の接触領域である。

このように、本考案の場合、溝付ロールと金属
管の接触領域が後方にのびて、金属管を軸方向に
安定支持できる。

第５図は溝付ロールと金属管の接触領域の縦断
面図である。

周回突条８が管外壁を内側へ変形させ、もとの
表面より深さｈだけ陥没させる。

金属管３は連続的に変形するので、接触領域Ｃ
１，Ｃ２の間に幅ｂの非接触部が生ずる。

また、溝付加工した部分は、全体に直径が減る
ので、溝のない部分も、もとの表面に比して、僅
かな量Ｃだけ縮径する。溝の深さｄは、溝付ロー
ルによる変形ｈより、Ｃだけ少くなる。

３つの溝付ロール全てについて、変形接触領域
Ｃ１と、非変形接触領域Ｃ２とが生ずる。

溝付ロール４は、３方から、しかも前後方向に
ずれた位置で、金属管を押圧するが、非変形接触
領域Ｃ２が軸受と同様の作用をし、金属管の尻振
り現象を防ぐことになる。

金属管の未加工部分が、正しく軸中心に保持さ
れるから、尻振りが起きず、従つて、五角形の異
常変形も起きない。

こうなるには、支持円周面９の幅Ｗがある程度
広くなくてはならない。金属管の溝のピツチをＰ
とすると、３個の溝付ロールの場合、Ｗ≧２／３Ｐである事が必要である。

溝付ロールは３個以上、適当な数で構成できる
が、溝付ロールがｎ個である時、幅ＷはＷ≧（ｎ−１）／ｎＰである事が必要である。

本考案の溝付装置は、結局、金属管の未加工部
分の尻振り現象を防止するため、移動式振れ止め
Ａ、固定式振れ止めＢにかえて、溝付ロール自体
による振れ止め機構を付加した、と言える。

移動式、固定式振れ止めＡ，Ｂのように、新し
く復雑な機構を附加するのではない。単に溝付ロ
ールの形状を変えるだけであるから、構造は単純
であつて、操作も煩雑にはならない。

溝付ロール４，４，４はほぼ軸対称に圧力を及
ぼすので、合力はＺ軸上のいたるところでほぼ打
消しあい、金属管のねじりモーメントだけ残る。
ねじりモーメントは螺進機構１の駆動モーメント
とつり合つているわけである。

本考案のようにしても、金属管が薄すぎたり、
溝付ロールの圧力が強すぎたりすると五角形への
異常変形は起るが、これの起きる限界をより狭く
した、といえる。尻振り現象は、第７図に示すよ
うに、Ｚ軸上で、異常変形の正五角形の位相を合
致させる働きがあり、このため、従来は、非常に
低い限界で異常変形が始まり、これが増幅され
た。

本考案は、尻振り現象を抑えたもので、異常変
形は増幅されない。従つて、異常変形は起りにく
いのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例に係る金属管の溝付装
置の全体斜視図。第２図は挾圧機構の部分のみの
略図。第３図は溝付ロールの正面図。第４図は溝
付ロールと金属管接触部の平面図。第５図は溝付
ロールと金属管の接触部の縦断面図。第６図は異
常変形した金属管の断面図。第７図は異常変形し
た金属管の斜視図。第８図は従来の溝付ロールの
正面図。第９図は従来例に係る金属管の溝付装置
の全体斜視図。第１０図は正四角形に内接する正
三角形の最大、最小を求めるための略図。第１１
図は正五角形に内接する正三角形の最大、最小を
求めるための略図。１……螺進機構、２……挾圧機構、３……金属
管、４……溝付ロール、５……基台、６……ガイ
ドレール、７……モータ、８……周回突条、９…
…支持円周面、Ｃ１……変形接触領域、Ｃ２……
非変形接触領域、Ｗ……支持円周面の幅。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】金属管の一端を把持し金属管を回転させながら
軸方向に前進させる螺進機構と、溝を付けるべき
周回突条とこの後方に平坦な支持円周面を有する
３個以上の溝付ロールと、該溝付ロールを軸まわ
りに金属管の螺旋運動にそうねじれの位置に軸支
し溝付ロールにより金属管を挾圧することとした
挾圧機構とよりなり、溝付け操作に於て溝付ロー
ルの周回突条は金属管を変形させて螺旋溝を形成
し、支持円周面は金属管に接触して押圧力を及ぼ
し、支持円周面の幅Ｗは、溝付ロールの数をｎ、
螺旋溝のピツチをＰとして、Ｗ≧（ｎ−１）／ｎＰであるようにした事を特徴とする金属管の溝付
装置。