JPS63242429A - 縮径管の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、素材管を半径方向に圧縮して絞り加工し、テ
ーパー管あるいは段付管を製造する方法に関するもので
ある。

［従来の技術］ 従来、、素材管を半径方向に圧縮して絞り加工する方法
としては、第１１図（ａ）（ｂ）に示すような方法かめ
る。この第１１図（ａ）（ｂ）は、絞り加工開始１１行
の状態を示し、素材管ｌの外径より小さい直径の半円筒
１酌を有する上下２分割の抑圧ダイス２Ａ、２Ｂに半径
方回加辻力Ｆを作用させ、線管ｌの直径を減少させるも
のである。

しかしながら、この方法によると、第１回目の押圧で得
られる直径減少率（ｄｏ−ｄ）／ｄｏＸ　１００　　（
但し、ｄｏ：素材管の外径、ｄ：絞り加工後の外径）は
、−設配管用炭素鋼管において８％程度にとどまり、し
かも絞り部の肉厚は直径減少率に応じて厚くなるという
問題がある。

また、前記直径減少率は素材管の外径ｄＱに対する肉厚
ｔｏの比（ｔｏ／ｄｏ）に依存し、薄肉管になるほど低
下する０例えば、　ｔｏ／ｄｏ　＝　０．０３では、１
回の直径減少率はほぼ４％程度となる。さらに、複数回
の絞り加工により絞り部の直径減少か進行するほど、加
工硬化の影響により、１回当りの直径減少率を低下させ
る必要があり、さもないと座屈か発生する。したがって
、通常は３〜４回の絞り／’Ｉｌｌ工後に、焼なまし処
理が必要となる。那えて、この従来法によると、軸方向
の伸び量が少なく、絞り部の肉厚は増厚化するばかりで
ある。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は、前記した１回当りの直径減少率を大きくシ、
その結果、希望の絞り形状に到達する絞り加工の回数を
減少させると共に、絞り部の増厚化を抑制し、しかもテ
ーパー状または段付き状の管を均一または制御された肉
厚分布に形成できるようにしたテーパー管または段付管
の製造方法を提供しようとするものである。

［問題点を解決するための手段］ 前記目的を達成するために、本発明の製造方法は、素材
管の両端部をチャックで掴持して、素淋管材買に対応し
た降伏点あるいは耐力以上となる引張力・奄付与しなが
ら、押圧ダイスにより素材管を半径方向に押圧縮径し、
この操作を繰返すことにより、素材管をテーパー状また
は段付き状に形成することを特徴としている。

さらに具体的に説明すると、本発明の方法においては、
第１図に示すごとく、素材管１０に絞り加工するための
半径方向加圧力Ｆを作用させる時。

あらかじめＰなる軸方向引張力により素材管ｌＯに降伏
点あるいは耐力以上の引張応力を付与する点に大きな特
徴を有している。

このように、素材管に軸方向引張力を作用させた状態で
、押圧ダイスにより素材管の直径を減少させると、特に
丘記引張力が素材管材質に対応した降伏点あるいは耐力
以上であることから、直径減少率を大きくすることがで
き、例えば、引張力が付与されていない場合には１回当
りの直径減少率約８％程度であるのに対し、１５％程度
の直径減少率にすることができる。

また、上記引張力の作用により、素材管の直径が減少す
る際における絞り部の増厚化が抑制され、テーパー状ま
たは段付き状の管を均一または適当に制御された肉厚分
布に形成することができる。

このような肉厚分布の制御は、成形管を打球運動器具等
に利用した場合における軸方向のｔ量バランスや、上記
打球運動器具を含む各種用途に利用した場合における軸
方向の強度バランスを適切に設定する場合などに有効な
ものである。

［実施例］ 以下１図面を参照して本発明の方法及びその方法を実施
する装置の構成例について詳細に説明する。

第２図ないし第５図は、本発明の方法を実施するための
プレス・スェージングを式の絞り成形によるテーパー管
または段付管の製造装置の一例°を示している。

この装置は、基台！１の左右に、素材管１０に引張力を
付与させるための左右の引張用油圧シリンダ（図示せず
）にそれぞれ連結されたチャック摺動ブロック１２をＷ
Ｉ動自在に備えている。この左右一対のチャック摺動ブ
Ｏ，り１２は、第２図及び第３図かられかるように、コ
レット取付金具１３の鍔部と係合させることにより、上
記シリンダの引張力をチャック１５に伝えるものである
が、それらの係合部におけるＶ溝に多数の摺動剤ポール
１６を配置し、素材管ＩＯが上下動する際には、その上
下動に同調して円滑に移動できるようにしている。ボー
ル受は板１７は、このボールが落下しないように支持す
るものである。

素材管１０の両端を掴持するチャック１５は、素材管ｌ
Ｏの内部に芯金１８を挿入した状態で、その外部にコレ
ットチャックのｊＩ（１９並びに締め環２０を装着し、
この締め環２０を回転させてコレット取付金具１３の先
端にねじ結合するようにしたものである。

一方、上記基台１１上の中央には、上下の半円筒状をな
すダイス案内部材２４Ａ、２４Ｂを配設し、これらの各
ダイス案内部材２４Ａ、２４Ｂの内面には、複数に分割
したダイス２５Ａ、・・及びダイス２５Ｂ、・・を、そ
れぞれ軸方向に移動自在に取付けている。

また、上方のダイス案内部材２４Ａは、図示しないダイ
ス抑圧用油圧シリンダに連結したダ・ｆス押圧用プレー
ト２７に取付けている。上下のダイス案内部材２４Ａ　
、２４Ｂに対する押圧ダイス２５Ａ、２５Ｂの摺動可能
な嵌着は、第４図に示すように、ダイス案内部材２４Ａ
、２４Ｂの半円筒凹みへダイス２５Ａ、２５Ｂを嵌め、
それらをダイス止め板２６で抱き込むことによって行っ
ている。また、この抱き込んだ、状態下でダイス２５Ａ
、２５Ｂを円滑に軸方向へ移動できるようにするため、
適当な隙間を上記ダイス案内部材２４Ａ、２４Ｂの半円
筒部に設けると共に°、両者の摺動面に潤滑膜を介在さ
せている。

上記装置によって絞り成形を行うには、と方のダイス案
内部材２４Ａをダイス抑圧用油圧シリンダにより上昇さ
せ、且つ左右の引張用油圧シリンダによりナヤック摺動
ブロック１２を後退させた状態で、素材管１０の両端内
部に芯金１８を挿入し、さらに素材管１０の外部にチャ
ック１５の爪１９並びに締め環２０を装着する。つぎに
、素材管ｌＯの中央部の絞り刀ロエされる部分をｒ部の
押圧ダイス２５Ｂ上に置き、まず一方の締め環２０を回
転させて、素材管ｌＯの一端をコレット取付金具１３に
チャックし、素材管ｌＯの他端のチャック１５は、左右
の引張用油圧シリンダを前進させながら他方の締め環２
ｏを回転させて締付ける。

このようにして素材管ｌＯをセットした後、ダイス押圧
用プレート２７を下降させ、ダイス案内部材２４Ａ　、
２４Ｂに嵌着されているそれぞれの抑圧ダイス２５Ａ、
２５Ｂが、第４図に示すように素材管１０に接する位置
において一旦停止させる。第２図はこの状態を示してい
る。

つぎに、引張用油圧シリンダにより左右のチャック摺動
ブロック１２を引張り、素材管１０に引張力Ｐを作用さ
せる。この引張力は、前述したように、素材管１０の材
質に応じた降伏点あるいは耐力を越える引張応力が素材
管に銹起でＳる大きざとするが、その大きざによって成
形時における素材管の厚肉化の程度が相違し、そのため
上記引張力の調整により成形管の厚さを一定にしたり、
部分的に適当な厚さに制御することができる。

上記引張力を作用させた状態で、ダイス押圧用プレート
２７を下降させ、押圧力Ｆを上下２分割の押圧ダイス２
５Ａ、２５Ｂに作用させて素材管を絞り加工する。この
時、コレット取付金具１３は素材管ｌＯの下降に同調し
て円滑に下方移動する。かくして、押圧ダイス２５Ａ、
２５Ｂの上下間隙間がなくなり、第１段の絞り成形が完
了する。この時の状態が第５図である。

上記絞り成形完Ｔ後は、押圧力Ｆ及び引張力Ｐを除荷し
、ダイス押圧用プレート２７を上昇させ、左右の・チャ
ック１５を成形開始時の状態に復帰させる。そして、第
６図に示すように、押圧ダイス２５Ａ　、２５Ｂを内径
が小ざい第２の押圧ダイス３０Ａ。

３０Ｂに置換し、同様の方法で第２段の絞り成形を行い
第２段絞り成形品１０ａ　ｔ−得る。ざらに、必要に応
じてこの反復により最終絞り成形品にいたらしめる。

最終絞り形状が所要のテーパ一部を有するものである場
合には、第７図に示すように、修正押圧ダイス３１Ａ、
３１Ｂを用い、テーパーでない部分には最終押圧ダイス
３２Ａ　、３２Ｂを用いて最終絞り成形を行い、最終絞
り成形品１０ｂを得る。修正押圧ダイス３ｉＡ、３１Ｂ
による絞り加工は、前工程までに成形された段差を修正
するためのものである。

このような素材管の絞り加工を効果的に行うためには、
絞り力ロ丁過程において、素材管の引張力を絞り部全域
に行きわたらせる必要がある０例えば、第５図において
素材管ｌＯの直径をｄｏからｄｌに絞り加工する領域を
素材管中央部全域とし、その広い領域にわたって単一の
抑圧ダイスによりプレス・スェージングすると、抑圧ダ
イスの左右外方端部域は引張力Ｐの作男を受けて効果的
な絞り加工が実施できるが、抑圧ダイスの中央部は引張
力の作用が至らないことがあり、その場合には所期の絞
り加工を行うことができない。

しかるに、上記装置においては、押圧ダイス２５Ａ、２
５Ｂを輪切りに３分割してそれぞれ軸方向に摺動自在に
並設配置し、輪切りにした１個の抑圧ダイス２５Ａ、２
５Ｂにおける輪切りの厚みＱｔｍをｄＯの２〜３倍とし
ているので、各押圧ダイス２５Ａ　、２５８間に引張力
の作用が及ぶばかりでなく、押圧ダイスの中央部までも
引張力の作用が及び、全体的に均一に加工することがで
きる。

また、絞り加工に先立ち、素材管ｌＯの加工部°ならび
に抑圧ダイス２５Ａ　、２５Ｂに潤滑剤を塗布し、押圧
ダイ°ス２５Ａ、２５Ｂがダイス案内部材２４Ａ、２４
Ｂ内を円滑に摺動できるようにするのが望ましい。

上記第２図ないし第７図によって説明した装置例は、本
発明の方法を実施する装置の基本的構成を示したもので
あるが１、本発明を現実的な多量生産に適用する場合に
は、作業性等について一層の配慮を必要とする。

第８図ないし第１０図は、このような作業性を配慮した
装置の構成例を示すもので、この装置の特徴点は、多数
債の押圧ダイスに代えて１対の偏心絞りロールを用いた
点にある。また、前記コレット式チャックに代えてトグ
ル式チャックを使用した点においても操作を簡便化して
いる。

この装置の構成について具体的に説明すると、装置全体
を支持する基台４１上には、移動テーブル４５を摺動自
在に保持する摺動溝４２を設けて、基台４１上に取付け
た移動用シリンダ４３のロッド４４を移動テーブル４５
上の支持壁４６に連結することにより、その移動テーブ
ル４５を摺動溝４２に沿って駆動可能に支持している。

移動テーブル４５上においては、Ｅ記支持ＭＩ！＜６と
移動テーブル４５上に取付けた引張用油圧シリンダ４７
とに、素材管１０を掴持するトグルチャック４８゜４９
が設けられている。これらのトグルナヤック４８．４９
は、前述した場合と同様に、端部に芯金５０を挿入した
状態で素材管ｌＯを掴持するものである。

一方、上記基台４１上には、旋回軸設置枠５３及び旋回
軸設置板５４を固定し、これらの間に駆動軸５６及び回
転軸５７．５８を支持させている。上記駆動軸５６は、
パルスモータ−やオイルモーター等からなる原動機６０
に連結され、その駆動軸５６上に設けた駆動１４６１を
回転軸５７上の第１歯車６２に、またこの第１歯車６２
を回転軸５８上の第２歯車６３と噛合させている。そし
て、上記歯車６２．６３により回転駆動される回転軸５
７及び回転軸５８には、素材管１０を絞り加工するため
の押圧ダイスを構成する偏心絞りロー・ル６５Ａ、６５
Ｂを取付けている。

この絞りロール６５Ａ、６５Ｅｌの円周上には、半円形
断面の凹み１ｌｉ６Ａ、６６Ｂを周設しているが、これ
らの凹みはロールの回転の進行に伴って断面の曲率葵径
が次第に小さくなり、しかもその凹みが次第に浅くなる
ように彫り込まれたものである。そのため、両絞りロー
ル６５Ａ、６５Ｂが互いに接合した状態で歯車６２．６
３により同期的に駆動されるとき、成形開始時において
は両凹み６６Ａ、６６Ｂによって形成される空間が素材
管の外径に等しい円を構成するが、ロール６５Ａ、６５
Ｂの回転の進行に伴ってその円の径が次第に小さくなる
。

このような構成を有する装置によって素材管１Ｇを段付
管またはテーパー管に絞り加工するには、まず、第８図
において、偏心絞りロール６５Ａ、６５Ｂを、その半円
形凹み６６Ａ、６６Ｂが最大径即ち素材管径と同じにな
る位置（図示の位置）へ原動機６０により回転駆動し、
その位置で停止させる。また、移動用シリンダ４３のロ
ー２ド４４を右方へ後退させ、芯金が両端に挿入された
素材管ｌＯを右方から絞りロールの半円形凹み６６Ａ、
１ｌｉｓＢ内へ差し通し、該管両端をトグルチャック４
８．４９にはめる。そして、移動テーブル４５上の引張
用シリンダ４７を多辺させて、トグルチャック４８　、
４９により素材Ｖ両端を掴持させると共に、素材管ｌＯ
の引張応力が降伏点ないしは耐力以上になるような引張
力を素材管に作用させる。この状態が第８図である。引
張力の調整により成形管の肉厚を均一にし、あるいは適
当に制御できることは、前述した装置の場合と同様であ
る。

この状態で、原動Ｉｔ６０により第１歯車６２及び第２
歯車６３を互いに逆方向に回転させると、偏心絞りロー
ルの半円形凹み６６Ａ、６６Ｂで形成される円が逐次減
径されるので、半円形凹み６ｆｉＡ　、６６Ｂの直径が
第１段の絞り径に相当する位置にて偏心絞りロール６５
Ａ、６５Ｂを停止させる。

そこで、基台４１上に設置した移動用シリンダ４３によ
り移動テーブル４５を左方へ移動させ、素材管１０の絞
り部全域にわたり第１段の絞り成形を完γさせる。

つぎに、原動機６０により偏心絞りロール６５Ａ。

６５Ｂを減径方向へ更に回転させ、凹み６６Ａ、６６Ｂ
で形成される円の径が第２段の絞り径に相当する位置に
て絞りロール６５Ａ、６５Ｂの回転を停止させ、その状
態で移動テーブル４５を右方へ移動させて、第２段の絞
り成形を完了させる。この時の移動量は、第１段の絞り
■工を行った範囲内でそれより短くする。

さらに６．第３段の絞り加工は、移動テーブル４５を少
し左方へ移動させて第３段の絞り開始位置とした後、再
び絞りロール６５Ａ、６５Ｂ　ｅ第３段の絞り径に相当
する位置まで回転、停止させ、第１段の絞り成形と同様
にして行う。

このようにして、移動テーブルの左右往復動と偏心絞り
ロールの減径方向への寸動回転の交互反復動作により、
多数個のダイースを交換することなく、段付成形管とす
ることができる。

一方、テーパー管を得るためには、第８図の状態から、
移動テーブル４５の左方への移動量との関連において原
動機６０を駆動し、偏心絞りロール６５Ａ、６５８　ｔ
−ｇ径方向へ回転させる。これにより、素材管１０を、
ヒ記移動テーブル４５の移動量と絞りロール６５＾、６
５Ｂの回転量との相互関係で決まるテーパー状に成形す
ることができ、最終絞りにおいて、所望のテーパーを有
する最終成形管を得ることが可能である。

成形完了後は、引張用シリンダ４７の負荷を除去し、ト
グルチャック４９を右方へ移動させることにより、トグ
ルチャックから成形管の両端部を取外すと共に、最終成
形管を絞りロールから抜き取る。

勿論、段付成形時の途中においても、移動テーブル４５
の移動量に関連づけて原動ｊａ、６０を駆動することに
より１段付成形管とすることなく、テーパー管を成形す
ることができる。

また、ｆ：述した各絞り成形装置においては、一対の抑
圧ダイスまたは一対の偏心絞りロールの間で素材管を成
形するように構成しているが、該抑圧ダイス及び偏心絞
りロールは、必ずしも図示したような配置ばかりでなく
、素材管の周囲に２以上の押圧ダイスまたは絞りロール
を放射方向に配設することもできる。

次に、第２図ないし第５図の装置による本発明の方法の
実施例を示す。

プレス・スェージングによる絞り加工は、銅、黄銅から
なる素材管について、第２図ないし第５図に示すような
装置を用いて実施し、外径１９１１！ｌ、肉厚１．５ａ
ｍ　、全長３５０ｍｍの素材管の中央部約２５０膿腸の
間を加工した。第１絞り成形時、即ち外径、１９ｍｍか
ら１６ｍｍまで絞り加工した場合に、その加工部分の軸
方向伸び及び厚肉化の度合を、鋼管について引張力の無
い場合と比較すると、軸方向伸びは無引張力の場合に７
．５％であるのに対し１２％、肉厚は同１１％に対し約
７％の厚肉化にとどまった。

押圧ダイスによる複数回の押圧工程は、外径変化を、１
９ｍｍ→１６＋ｓ→１４＋ｗｍ→１２ｍｍ→１Ｇｍｍ→
８■としたが、比較例としての無引張絞り加工工程では
、１６→１４ｍｍにおいて、上下押圧ダイス間に肉がは
み出し、成形が不能になった。従って、無引張力の場合
において適切な成形を続行するためには、小さな直径減
少率の抑圧ダイスにより、小刻みの抑圧工程とする必要
がある。即ち、工程数が倍那するとともに厚肉化するこ
とにもなる。

これに対し、所要の引張力を作用させた場合には、前記
複数段の絞り加工工程を経て１９→８１■とじた部分の
軸方向伸びは６８％、肉厚は４１％増にとどまり、少な
い工程数で加工することができた。

また、黄銅管についても中間焼なましを施すことなく同
程度の結果を得ることができた。

［発明の効果］ 以とに詳述した本発明の方法によれば、１回当りの直径
減少率を大Ｓくすることにより、希望の絞り形状に列接
する絞り加工の回数を減少させると共に、絞り部の増厚
化を抑制して、素材管を均一または制御された肉厚分布
のテーパー状または段付Ｓ状に形成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による絞り成形時の加圧力に関する説明
図、ｔ５２図ないし第７図は本発明の方法を実施する装
置の一例を示すもので、第２図は絞り成形開始前の状態
を示す正面断面図、第３図は第２図におけるＡ矢示方向
に見た部分平面図、第４図は第２図のＢ−Ｂ断面図、第
５図は第１段の絞り成形完了時の状態を示す正面断面図
、第６図は第２段の絞り成形完ｒ時の状態を示す正面断
面図、第７図は絞り成形によるテーパー管の製造工程を
示す最終絞り成形完ｒ時の正面断面図、＠８図乃至第１
θ図は偏心絞りロール型式の絞り成形装置の構成を示す
もので、第８図は素材管の軸線上で切断した成形開始前
の状態を示す平面図、第９図は部分破断正面図、第１Ｏ
図は第８図のＣ−Ｃ断面図、第１１図（ａ）は従来のプ
レス番スェージング型式の絞り成形時における加圧力に
ついて説明するための模式的正面図、同図（ｂ）はその
側面図である。 １０＠＠素材管、　　　　ｔ５．４８．４９φ拳チヤツ
ク、２５Ａ、２５Ｂ−φ押圧ダイス。 ６５Ａ、６５Ｂψ・偏心絞りロール。 指定代理人 工業技術院名古屋工業技術試験所長 長　　瀬　　　俊　　冶 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、素材管の両端部をチャックで掴持して、素材管材質
   に対応した降伏点あるいは耐力以上となる引張力を付与
   しながら、押圧ダイスにより素材管を半径方向に押圧縮
   径し、この操作を繰返すことにより、素材管をテーパー
   状または段付き状に形成することを特徴とする縮径管の
   製造方法。