JPS6347528B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は継目無しレデユーサー管継手のなかで
も特に、細径部が太径部に対して偏心したエキセ
ントリツク・レデユーサー管継手の製造方法に関
する。

溶接式管継手の１つであるエキセントリツク・
レデユーサー管継手（以下エキセントリツク・レ
デユーサーと称す）は、直径の異なる２本の管を
軸が互いにずれた状態で接続するときに用いるも
ので、第１図に示す如く、太径部１に対して片側
に偏心した細径部２と、太径部１と細径部２をつ
なぐ絞り部３とを有し、細径部２の偏心側は垂直
壁３３で構成され、両管端には溶接のための開先
が加工される。寸法諸元としては、第２図に示す
如く、太径部１の内径Di及び外径Do、細径部２
の内径Di′及び外径Do′並びに全長Ｌが規定され、
細径部２と太径部１の外径比Do′／Doは絞り比
（α）と呼ばれている。肉厚について云えば、太
径部１から細径部２にかけて徐々に減肉する分布
が要求される。同時に内面は、流体の流れを阻害
しないよう、滑らかに仕上げられていることが必
要である。

従来、継目無しエキセントリツク・レデユーサ
ーは主として継目無し金属管の据え込み加工によ
つて製造されている。その方法を第３図に基づい
て説明する。

先ず、第３図に仮想線で示す、製造しようとす
るエキセントリツク・レデユーサー（以下、製品
と云う）の太径部と等径、等肉厚の継目無し金属
素管４を、製品外形と同一形状のダイス穴を有す
る据え込みダイス６のダイス穴太径部５にセツト
する。しかる後、金属素管４を据え込みダイス６
内に押し込む。金属素管４は据え込みダイス６内
に押し込まれる過程で軸方向及び周方向に圧縮さ
れ、斜線で断面を示す据え込み加工品８に成形さ
れる。

しかるに、金属素管４の特に周方向の圧縮に注
目し場合、細径部が偏心するＢ側と反対のＡ側と
では条件が大きく異なるため、不均等な圧縮とな
る。つまり、金属素管４から据え込み加工品８に
至る間の、材料の周方向の圧縮は、細径部が偏心
する垂直壁３３のＢ側で最も弱く、反対のＡ側に
近い程強くなる。その結果、Ａ側に最も大きな増
肉が生じ、据え込み加工品８には周方向の偏肉と
内面しわができる。更に、Ａ側の長さlAはＢ側
の長さlBより小となるため、細径側に管・端の
不揃いができる。偏肉、しわ、不揃いといつた欠
陥は程度の差こそあれ解消できるものではなく、
製品化に際しては偏肉除去、しわ除去のための切
削加工や管端切り揃えを必要とし、工数増加は云
うに及ばず歩留り面でも大きなロスを生じる。

本発明は据え込み方式の斯かる問題点を解決し
た能率的、経済的なエキセントリツク・レデユー
サーの製造方法を提供するものである。

本発明の製造方法は、先ず、肉厚が製品の太径
部肉厚の0.7〜1.1倍、直径が製品の太径部内径の
2.0〜2.3倍でかつその肉厚と直径の比が0.015〜
0.024である円形金属板を、所謂コニカルダイス
を用いた深絞り加工により、直径が製品の太径部
直径と略々同一でドーム状の底部を有する有底筒
状の粗絞り容器に一次成形する。次いで、該粗絞
り容器の主として前記ドーム状底部を偏心絞り加
工して偏心側に垂直壁、反対側に傾斜部をそれぞ
れ有しかつ外径が粗絞り容器直胴部外径の0.7〜
0.8倍の偏心底部を有する有底偏心粗絞り容器に
二次成形する。その後、該有底偏心粗絞り容器の
主として前記偏心底部ならびに傾斜部に対し、加
工１回当り偏心底部直径減少率を20％以下、傾斜
部の傾角増加量を20゜以内にそれぞれ抑えながら
繰り返し偏心絞り加工を施して、製品と同一寸法
の細径部及び太径部を有する仕上絞り容器をつく
る。しかる後、該仕上絞り容器の底部を除去して
製品となし、このようにして継目無しエキセント
リツク・レデユーサーを製造することにより、周
方向の偏肉と内面しわの発生を防止し、合せて軸
方向の理想的な肉厚分布を得るようにした点を特
徴とする。

ところで、金属素板に深絞り加工を施し、有底
筒状の粗絞り容器とした後、再絞り加工により細
径部を形成する手法は、レデユーシングとして既
によく知られているが、この場合、細径部は太径
部と同軸であるのが通例である。ちなみに、同軸
の細径部と太径部を有する、いわゆるコンセント
リツク・レデユーサーのなかには斯かる手法で製
造したものが見受けられ（特願昭51−149244）、
エキセントリツク・レデユーサーとコンセントリ
ツク・レデユーサーを単に形状の違いだけでとら
えるなら、エキセントリツク・レデユーサーの製
造に斯かる手法を導入することもそれほど困難で
ないかもしれない。しかしながら、製法という点
から見るなら、エキセントリツク・レデユーサー
は、先に据え込みのところで述べた如く、細径部
が偏心する側とその反対側とでは加工条件が大き
く異なり、単なる着想だけでは本発明が意図する
ような製品は得られない。実際、本発明者らは、
本発明方法を開発するに先だつて、深絞り加工及
び再絞り加工によるエキセントリツク・レデユー
サーの製造を繰り返し試みたが、材料がしばしば
破断し、据え込み方式よりも逆に能率の劣ること
を確認したに過ぎなかつた。

本発明の今１つの目的は材料の斯かる破断を防
止して、エキセントリツク・レデユーサー製造の
安定化を図ることにある。本発明の製造方法にお
いて金属素板の寸法、素絞り容器の形状、並びに
細径部を形成する際の、加工１回当りの偏心底部
直径減少率及び傾斜部の傾角増加量を規定した理
由もまさにここにあり、斯かる制限を設けること
によつて始めて高精度なエキセントリツク・レデ
ユーサーが能率よく、しかも安定して製造され
る。

以下、第４図を参照して本発明の製造方法を詳
述する。

第４図イは第１工程を示し、ここでは肉厚to、
直径doの円形金属素板１０に、粗絞りポンチ１
１と粗絞りダイス１２とを用いて深絞り加工を施
し、ドーム状底部を有する有底筒状の粗絞り容器
１５をつくる。

粗絞りポンチ１１は、製品の太径部内径Diに
等しい外径をもち、底部１７がドーム状に形成さ
れる。粗絞りポンチ１１の底部１７をドーム状に
形成するのは、粗絞り容器１５の底部１４の容積
を大きくして、後続の偏心絞り加工による材料の
破断と過度の減肉を防止するためで、粗絞り容器
底部１４と材料容積が最も大きくなる半球形状が
好ましい。

粗絞りダイス１２は、直径が製品の太径部外径
Doに等しいダイス穴１６と、すり鉢状ガイド面
１３を有する。粗絞りダイス１２にすり鉢状ガイ
ド面１３を設けるのは、深絞り途中でフランジし
わが発生するのを抑制するためである。

また、上記円形金属素板１０の寸法諸元を前記
範囲に限定した理由は次の通りである。

先ず、肉厚（to）については、製品の太径部肉
厚（Ｔ）の0.7倍未満で、かつ円形金属素板１０
の直径（do）の0.015倍未満であると、粗絞りダ
イス１２のダイス穴１６上部にすり鉢状ガイド面
１３を設けても深絞り加工に際してフランジしわ
が発生し、かつまた製品の太径部肉厚（Ｔ）の確
保が不可能となり、逆に製品の太径部肉厚（Ｔ）
の1.1倍を越え、かつ円形金属素板１０の直径
（do）の0.024倍を越えると、深絞り加工に際しフ
ランジ部近傍の増肉が大きくなりすぎて、製品の
太径部肉厚（Ｔ）を満足するようその間隔を定め
た粗絞りポンチ１１とダイス穴１６との間隙３０
において強度のしごき加工が加えられ型抜きを困
難にすることが、本発明者らの試作実験研究の結
果、判明したためである。

勿論、この型抜きを容易にするには、前記間隙
３０の間隙を広くすればよいのであるが、これで
は製品の太径部の寸法を得るのに切削仕上加工が
必要で作業工程が増すのに加え、歩留低下を招き
経済的でない。

なお、前記において円形金属素板１０の肉厚
（to）の直径（do）に対する比（to／do）の下限
を0.015倍としたが、これは望ましくは0.018倍と
するのがよい。

次に、その直径（do）については、製品の太
径部内径（Di）の2.0倍未満であると製品の太径
部の直胴部長さの確保が不可能となるためであ
り、逆に2.3倍を越えると製品の細径部肉厚の確
保が不可能となるためである。すなわち、第４図
イに示す如き深絞り加工にあつては、周知の通り
加工に際してすり鉢状ガイド面１３上の材料は周
方向に収縮して増肉しつつ間隙３０を通過するか
ら、粗絞りポンチ１１のドーム状底部１７の材料
は周囲から引張られて優先的に減肉する。そして
この減肉は円形金属素板１０の直径（do）と粗
絞りポンチ１１の直径（Di）との比（do／Di）
が大きいほど著しいものである。従つて、第１工
程にあつては第２工程以降において、主として絞
り加工の対象部位となり製品の細径部となる粗絞
り容器１５のドーム状底部１４の肉厚を製品の細
径部肉厚（T′）を確保するに必要な厚さとする
ことが必要であり、その上限が粗絞りポンチ１１
の直径、換言すれば製品の細径部内径（Di）の
2.3倍であることを知見したことにより前記の様
に限定したのであり、逆にその下限が2.0倍未満
になると粗絞り容器１５の底部１４肉厚は確保出
来るが製品の太径部の直胴部長さの確保が出来な
くなることを知見したことにより前記の様に限定
したのである。

なお、本発明において第１工程を単なる有底直
胴状の粗絞り容器１５の成形にとどめるのは、す
り鉢状ガイド面１３を利用して円形金属素板１０
を安定よく深絞りするためである。

第４図ロは第２工程を示す。この工程では、第
１工程で得た有底筒状の粗絞り容器１５の底部１
４とその近傍に、偏心粗絞りポンチ１９と偏心粗
絞りダイス２３とで第１回目の偏心絞り加工を施
す。

偏心粗絞りポンチ１９は、粗絞りポンチ１１と
等径の太径部１８と、断面円形で中心が先端に近
づくにつれて太径部１８の中心から離反する傾斜
部２１を有し、傾斜部２１が偏心する側は垂直壁
３５で構成される。偏心粗絞りダイス２３は、偏
心粗絞りポンチ１９の形状に対応して、太径部２
０、傾斜部２２及び、傾斜部２２の下方に続く細
径部３４よりなるダイス穴を有し、ダイス穴の細
径部３４偏心側はやはり垂直壁３６で構成され
る。

この工程は、上記粗絞り容器１５の底部１４と
その近傍を絞りながら片側へ寄せることによつて
当該部分に偏心底部２５と、鉛直線に対して角度
θの傾斜部２６とを形成することが目的で、いわ
ば２回目以後の偏心絞り加工の準備工程である。
得られた有底偏心粗絞り容器を２４で表わしてい
る。

上記工程においては、有底偏心粗絞り容器２４
の偏心底部２５の外径D₁が重要な意味をもち、
これを前記粗絞り容器１５の外径D₀との比
（D₁／D₀）で表わせば、0.70〜0.80の間が適正範
囲となる。すなわち、本発明者らの試作実験によ
れば、D₁、つまり偏心粗絞りダイス２３の細径
部３４の内径を小さくとると、有底偏心粗絞り容
器２４の偏心底部２５を形成する際に、垂直壁３
３側ポンチ肩部３１での減肉が著しくなつてこの
部分を破断させたり、この部分の肉厚を極度に不
足させることが明らかとなつたから、D₁／D₀を
0.70以上に規定した。上限については、D₁／D₀
が0.80を超えると、２回目以降の偏心絞り加工の
負担が大きくなつて加工の際に材料を破断させた
り加工回数が多くなつたりするためである。

また、偏心粗絞りダイス２３の傾斜部２２は、
材料の引き込みを容易にするためできるだけ滑ら
かな形状とし、かつθを小さくするのが望まし
く、Di／Doを0.70〜0.80とするとき、θは30〜
40゜に設定するのがよい。

第４図ハは第３工程で偏心再絞り加工を示し、
上記有底偏心粗絞り容器２４の偏心底部２５の外
径を減少させつつその中心を垂直壁３３側にずら
し、かつ傾斜部２６の傾きθを増加させることに
より、偏心底部２５の全周に垂直壁をつくつて細
径部２７を形成するのが目的である。細径部２７
の形成された有底偏心絞り容器を２８で示す。

この工程においては、細径部２７の破断、ある
いは著しい減肉を回避することが重要で、このた
めに上記有底偏心絞り容器２８の偏心底部直径
D₂と、前記有底偏心粗絞り容器２４の偏心底部
直径D₁との比、すなわち加工１回当りの偏心底
部直径減少率を20％以下に抑え、かつ傾斜部２６
の傾角増加量を20゜以下に制限しなければならな
いことが、本発明者らの試作実験から明らかとな
つた。

すなわち、上記加工１回当りの偏心底部直径減
少率が20％より大きく、かつ傾斜部２６の傾角増
加量が20゜を超えると、傾斜部２６の細径部２７
の壁での減肉が大きく、著しい場合には破断が生
じるのである。

上記偏心再絞り加工は、所定の外径の細径部２
７が形成されるまで続けるが、細径部と太径部と
の比（α）が0.6以上のエキセントリツク・レデ
ユーサーであればこの段階で成形を終了すること
が可能である。

第４図ニは偏心再絞り加工を継続する場合を示
し、第３工程で得た有底偏心絞り容器２８の偏心
底部２５乃至細径部２７の外径D₂をさらに小さ
くして外径がD₃の細径部２７を有する有底偏心
絞り容器２９をつくる様を示している。

この工程においても、加工１回当りの偏心底部
直径減少率を20％以下に抑え、かつ傾斜部２６の
傾角増加量を20゜以下に制限しなければならない
ことは、第３工程のときと同様である。

本発明者らの経験によれば、この工程まで行な
うことにより、細径部と太径部との比が0.5程度
のエキセントリツク・レデユーサーを製造するこ
とができ、細径部と太径部との比が0.5より小さ
い場合は、更に偏心再絞り加工を継続すればよ
い。

成形を終えた絞り加工品２８乃至２９は、仕上
絞り容器として次の切断工程に送られ、ここで第
５図に示す如く、仕上絞り容器の底部を切除する
とともに、成形中に不揃いを生じた太径部側の端
縁を切り揃え、更に細径部側と太径部側の端縁に
開先を加工して製品３２に仕上げられる。

仕上絞り容器を得るまでの成形工程は冷間で高
能率に行なうことを前提としたものであるが、材
質によつては工程間で焼なましを行ない、前工程
での加工硬化を解消して成形を容易ならしめるこ
とも可能である。また、任意の工程を熱間で行な
うことも可能である。

本発明の効果を列記すると次のとおりである。

本発明の方法は、第１工程で得た有底筒状の
粗絞り容器の底部をポンチ底面で押し、被加工
部分の材料に絞り方向の引張力を作用させつ
つ、この部分の直径を減少させる加工法である
ため、被加工部分、すなわち細径部にしわが発
生しにくい。また、細径部に増肉がなく、かつ
適切な工程設計により局部的な減肉を極力抑制
するようにしているから、細径部の周方向の偏
肉も少ない。

太径部の肉厚は細径部形成の段階でほとんど
影響を受けず、細径部のみが減肉するため、太
径部から細径部にかけて徐々に薄肉となり、レ
デユーサーとして理想的な軸方向の肉厚分布が
得られる。

仕上絞り容器の底部を除去したり、太径部側
の端縁を切り揃える必要はあるが、いずれも切
断のみで切削のような手数を要しない。しか
も、据え込みの場合に生じる過大な偏肉や細径
部端縁の極端な不揃いを考えるなら、歩留りに
大きな改善が見られることは明らかである。

したがつて本発明によれば、寸法精度の優れた
エキセントリツク・レデユーサーが少ない手数で
能率よく製造できるとともに、製造中の材料破断
を確実に防止して製造安定化、製造歩留り向上に
大きな効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は継目無しエキセントリツクレデユーサ
ー管継手の形状を示す斜視図、第２図は同継手の
寸法諸元を表わす縦断側面図、第３図は同継手の
据え込みによる従来製法を示す縦断側面図、第４
図イ〜ニは同継手を本発明の方法により製造する
場合の一例を段階的に示す縦断側面図、第５図は
同法の最終段階である切断及び開先加工工程の説
明図である。 図面中の記号の説明、１０：金属素板、１５：
素絞り容器、２５：偏心底部、２６：傾斜部、２
７：細径部、２８，２９：仕上絞り容器、３２：
製品、３３：垂直壁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 細径部が太径部に対して偏心した継目無しレ
   デユーサー管継手の製造方法において、肉厚が製
   品の太径部肉厚の0.7〜1.1倍、直径が製品の太径
   部内径の2.0〜2.3倍でかつその肉厚と直径の比が
   0.015〜0.024である円形金属板を深絞り加工によ
   り直径が製品の太径部直径と略々同一でドーム状
   の底部を有する有底筒状の粗絞り容器に成形し、
   次いで該粗絞り容器の主として前記ドーム状底部
   を偏心絞り加工して偏心側に垂直壁、反対側に傾
   斜部をそれぞれ有しかつ外径が粗絞り容器直胴部
   外径の0.7〜0.8倍の偏心底部を有する有底偏心粗
   絞り容器に成形し、その後、該有底偏心粗絞り容
   器の主として前記偏心底部ならびに傾斜部に対
   し、加工１回当り偏心底部直径減少率を20％以
   下、傾斜部の傾角増加量を20゜以内にそれぞれ抑
   えながら繰り返し偏心再絞り加工を施して、製品
   と同一寸法の細径部及び太径部を有する仕上絞り
   容器をつくり、しかる後、該仕上絞り容器の底部
   を除去して製品となすことを特徴とする継目無し
   エキセントリツク・レデユーサー管継手の製造方
   法。