WO2007066631A1 - 穿孔機に用いられるプラグ - Google Patents

Abstract

　本発明によるプラグは、先端部と、テーパ部と、胴部とを備える。先端部の表面は球面であり、その曲率半径はＲ１であり、長さはＲ１より短いＬ１である。テーパ部の先端側外径はＤ１であり、後端側外径はＤ１よりも大きいＤ２であり、長さはＬ２である。プラグは、式（１）を満たし、かつ、０＜Ｌ１／Ｒ１＜０．５のとき式（２）を満たし、０．５≦Ｌ１／Ｒ１＜１のとき式（３）を満たす。先端部の球面の湾曲は半球面よりも緩やかであるため、先端部で素材に形成された穴の径は半球面の場合よりも大きい。そのため、テーパ部は素材と接触しない。 　０．５Ｄ１＜Ｌ１＋Ｌ２≦２．５Ｄ１　（１） 　１．０＜Ｄ２／Ｄ１≦１．４　（２） 　１．０＜Ｄ２／Ｄ１＜１．８－０．８Ｌ１／Ｒ１　（３）

Description

に用 られるプラグ

術分野

０００1 、プラグに関し、さらに詳し は、素材を して にする

に用 られる プラグに関する。

０００2 に用 られるプラグは、加熱された素材( 鋼片)を して中空 にす る。 示すよ に、プラグ は、 が スラインP に対して 斜した一対の

5 の間に配 される。プラグ が 5 により 向に回 転さ られた素材5 に押し込まれた後、 、素材5 をその に沿 て して中空 5 にする。

０００3 プラグ は の 5 接触し、素材5 ら熱及び を受けるた め、その 面が溶 しやす 。 9 293 報に開示されて に、 したプラグは 向に改 され、 用される。 体的には、 2に示すよ に、 プラグ の S に が発生したとき、表面の が無 なるまでプ ラグ を 向に改 する。このとき、 プラグ S 2の 状は元の表 面S の 状と同じにする。このよ に すれば、 によりプラグ 短 なる ものの、プラグの S 2は元の形状と同じであるため、 用が可能となる。し し ながら、 するごとにプラグの 短 なるため、 数に限りがある。したが て、 用が可能であ ても、 生の 度が高ければプラグの 低下す る。

０００4 57 5 233 報及び 際公開W 2 4 52569 ン には 、 の 生を抑制する形状を有するプラグが開示されて 。 3に示すよ に、 これらの 献に開示されたプラグ2 は、先端 ら順に、半球状の 2 と、円 柱 2 2と、 2 3とで構成される。プラグ2 で素材5 を するとき、先端 2 により された素材5 2 2の 面との間に Sが生じる。このよ に、円柱 2 2は素材5 接触しな ため、素材 らプラグ2 の が抑制さ 。 、 、この Sにより、プラグ2 に蓄積された熱を放出できる。このため、 ラグ2 は従来の 状のプラグ よりも しに 。

０００5 し しながら、プラグ2 は して 用することが困難である。 4に示すよ に、円柱 2 2に 2の 度の さの 2 が発生したとき、円柱 2 2を元の形状に戻すために必要な改 cが、プラグ の 合よりも過剰に 大き なる。なぜなら、円柱 2 2の 一定であるため、 2 の さとほぼ 同じ長さ しなければ、 2 を除去できず、円柱 2 2を元の形状に戻 な らである。そのため、 プラグ2 の 長が短 なり過ぎ、 用が困 難になる。

０００6 プラグ2 の cを小さ するためには、円柱 2 2の プラグ 側 ら後 に向 て に大き して 状とすればよ 。し し、 状にすれば、 の 材との間の隙間 Sがな なり、素材と 分とが 接触するため、 発生しやす なる。

明の

０００7 明の 、 を抑制し、 、 を抑えて 用することができるプ ラグを提供することである。

０００8 、上述のプラグ2 のよ に先端 を有するプラグにお て、先端 の 面の 曲を緩や にするほど、先端 により 材に形成される穴の径が大き なる と考えた。

０００9 のプラグにお て、先端 の 半球面である。 まり、先端 の は先端 の し 。この 合、先端 により 3 に 形成された Oを拡張しよ とする は 。そのため、 Oの は小さ 、 o

3 の Oの 面と 6の 面との間の隙間 SOは小さ 。 ００1０ 方、図 のプラグでは、先端 の 面の 曲が半球面よりも や である。

まり、曲率 が長さ よりも大き 。この 合、先端 により 3 に形 成された Oを拡張しよ とする は、 の 合よりも大き なる。そのため、 の は よりも大き なり、 Oの 面と 6の 面との S o は よりも大き なる。 ００11 したが て、曲率 を長さ よりも大き し、先端 の 面の 曲を緩や にすれば、 中に点線で示すよ に、円柱 6を、先端 が後

2よりも 、さ 状を有する 置き換えても、 Oの 面が の 面と接触することな 、 Oの 面と の 面との間に 1S2を形成することができる。そのため、 皿 ら 1S2に熱を放出す ることができ、 の 生を抑制できる。さらに、 状を有する 。そのため、たとえ 発生したとしても、 が一定の である円柱 6よりも を抑えることができ、 用が可能となる。

００12 、先端 の 状が異なる のプラグを準備して、プラグの の 状と、 することな 能な の 状との 係を調 査した。 体的には、先端 の と、 の

2とを さ た のプラグを準備した。 プラグで素材3 を 、先端 又は 発生するまでに できた素材本 を調査した。

００13 査結果を図2に示す。 の 、 を示す。 の 面の 曲 が緩や になる程、 は小さ なる。 ・ のとき、先端 は半球 面である。また、 の 、 2 を示す。 の さが一定の 2 が大き ほど、 角は大き なる。

００14 X 印は、 発生するまでに できた素材3 の ( 下、圧 延 )が であ たことを示す。 まり、この 合、 目の 3 の 了後にプラグに 発生したことを示す。 印は、圧延 本であることを示し、 印は圧延 2本であることを示し、 ⑥ は圧延

3 以上であることを示す。 2 以上である場合、 の 生が抑制されたと判断した。

００15 2を参照して、 が小さ なるにしたが て、圧延 2 以上とな る 2 の 大値が大き な た。 の 面の 曲が緩や になるほど、 Oの が大き なるため、 2 を大き ても素材3 との間に o

Sが形成され、 の 生を抑制できたと考えられる。 ００16 し しながら、 が ・ 5 満とな たとき、 が小さ な ても、圧延 2 上となる 2 の 大値はほぼ ・4で一定とな た。

しても Oの が大き ならず、ほぼ一定とな たためと考えられる。

o

の 3 は、プラグの により Oを拡張する力を受けるが、それとと もに、 により Oを する力も受ける。そのため、 が ・ 5 満 になると、 ら受ける力の 響により Oの 張が収束すると考えられる ００17 上の知見に基 て、 以下の 明を完成した。

００18 明によるプラグは、 に用 られる。プラグは、プラグの 端 ら後 に向 て順に先端 、 、 とを備える。 の プラグの 向 に凸の球面であり、その であり、先端 の さは より である 。 部の表面は先端 の 面と連続的に形成され、 部の先 の

であり、 部の後 の よりも大き 2であり、 部の長さ は 2である。 の 部の表面と連続的に形成され、 の プ ラグの 端 ら後 に向 て に大き なる。プラグは、 ( )を満たし、 、 O ・ 5のとき式(2)を満たし、 ・ 5 のとき式(3)を満たす ００19 5 2 2 5 ( )

００2０ O 2 4 (2)

００21 O 2 8 8 (3)

００22 明によるプラグは、先端 の を先端 の よりも大き する。

これにより、先端 の 面の 緩や になるため、半球状の よりも素材に 形成される穴の径を大き することができる。そのため、 部が (2)又は(3)を 満足すれば、 部が 状を有して ても素材と とが接触 ず、 素材と との間に が形成される。したが て、 明によるプラグは

状を有して ても の 生を防止でき、 、 状を有するため、 を抑えて 用することができる。

００23 まし は、先端 の ち と隣接する部分は ナ 有する。 ００24 この 合、プラグ の 面と 部の表面とが、滑ら に連続的に形成され る。そのため、 に先端 との 分に過剰な負荷が るのを 抑制することができ、隣接 分に溶 発生するのを抑制できる。

００25 明によるプラグは、 に用 られる。プラグは、プラグの 端 ら後 に向 て順に 、 とを備える。 部の先 プラグの 断面に並 行な平面である。また、 部の先 の であり、 部の後 の よりも大き 2であり、 部の長さは 2である。 の

部の表面と連続的に形成され、 の プラグの 端 ら後 に向 て に大き なる。プラグは、 (2) (4)を満たす。

００26 O 2 4 (2)

００27 5 2 2 5 (4)

００28 明によるプラグは、その 端が曲面ではな 横断面に並行な平面である。その ため、素材に形成された穴を拡張する力が半球状の の 合よりも大き なり、 素材の穴の径を大き することができる。穴の径を大き することができるため、 部が (2) (4)を満足すれば、 部が 状を有して ても素材とプラ グとが接触しな 。したが て、 明によるプラグは 状を有して ても を防止できる。さらに、 状のため を小さ でき、 に再 用す ることができる。 ００29 Aプラグ の 状が、 の 材とプラグとの間に形成される

に与える影響を説明するための図である。

B の 状が、 の 材とプラグとの間に形成される に与える影響を説明するための 異なる他の例を示す図である。

2プラグ の 状及びプラグテ 部の形状と、プラグが するまで に 延された素材本 との 係を示す図である。

3 明の 施の 態によるプラグの 面図である。

4 3中の先 部及び 部の拡 である。

の 材とプラグとの間に形成される の 状に て説明するための 図である。

6 3に示したプラグ 異なる形状の他のプラグの 面図である。

7 3 6に示したプラグ 異なる形状の他のプラグの 面図である。

8 3、 6 7に示したプラグ 異なる形状の他のプラグの 面図である。 9 実施 に使用したプラグの 面図である。

1０ 実施 に使用した 9 異なる形状のプラグの 面図である。

来の 機及びプラグを示す図である。

12 来のプラグの 法を説明するための図である。

13 皿及び 2 異なる形状の 来のプラグを用 た素材の 説明 するための図である。

14 3に示したプラグを した状態を説明するための図である。 明を実施するための 良の

００3０ 下、図面を参照 、 明の 施の 態を詳し 説明する。 相当 部分には同一 号を付してその 繰り返さな 。

００31 プラグの

００32 3 4を参照して、 明の 施の 態によるプラグ は、先端 ら後 に 向 て順に、先端 と、 と、 2と、逃げ 3とを備える。これら の 断面 は ずれも円であり、表面は互 に連続的に形成されて る。

００33 は、 延時に素材( 鋼片)の 心部に押し込まれ、素材の 向に穴 Oを形成する役割を有する。 の 、 向に凸の球 面 とな て る。 の は、先端 の よりも大き 。 まり、球面 の 、半球面の よりも や である。そのため、先端 は、従来の 球状の よりも素材に形成する Oの を大き することが o

できる。 で を大き することにより、素材と との間に 1 o

Sを形成できる。

００34 が大き 程、球面 の 曲が緩や になり、球面 の 面積が 、さ なる。 は素材と接触して 材 ら熱を受けるが、その 面の 面積 が小さければ、素材 ら受ける 量も 、さ なる。 は半球面よりも表面積が さ なるため、素材 らの を制限し、 の 生を抑制する。

００35 、プラグ 内に蓄積された熱を素材と との間の隙間 Sに 放出することにより、プラグ の を抑制する役割を有する。また、

状であるため、 を小さ でき、プラグ を 能とする。

００36 の 先端 の 面と連続的に形成される。また、

の 、プラグ の 端 ら後 に向 て に大き なり、先端 であり 、 よりも大き 2である。

００37 2は、先端 により Oが開けられた素材( )を所望の 状にす る役割を有する。 体的には、 2は中空 と接触して中空 の

するとともに、 2 傾斜 との間に中空 を挟んで圧延することにより、 中空 の 所望の さにする。 2の の 面と連続的 に形成され、 2の 、プラグ の 端 ら後 に向 て に大き なる ００38 2は、プラグ の 側 ら順に、ワ ク 2 と、 ング 22とで構成 される。ワ ク 2 は、 の の 拡張する役割を有し、その 円弧 である。 ング 22は、中空 の 所望の さにする 役割を有し、 状を有する。

００39 3は、中空 の 面に疵が発生するのを防止する役割を有する。

3の 、一定 プラグ の 端 ら後 に向 て に小さ なる。その ため、逃げ 3は、 の の 面と接触 ず、中空 に内面 発生するのを防止できる。

００4０ 部及び 部の形

００41 のとおり、プラグ は、 の 材と との間に Sを形成 することで を防止し、か 、 状を有することにより を低減できる。この 果を有効に得るために、プラグ は以下の ( )を満たし、 、 (2)又は式(3)を満たす。

００42 5 2 2 5 (

００43 ・ 5のとき、 ・ O 2 ・4 (2) ００44 5 のとき、 ・ O 2 8 8 (3) ００45 ( )に て

００46 の 材とプラグ との間に Sを形成するためには、先端

の ( 2)をある程度の さにする必要がある。 2が す ぎれば、素材に形成された Oが拡張して 上に Sを形成する前に 、素材が 2 接触するため、 Sが形成されな 。 ( )に示すよ に、 2が ・ 5 よりも大きければ、素材と との間に Sを形成すること ができる。 方、先端 の さが長すぎれば、

する。 防止するため、 ( )に示すよ に、長さ 2は2 5 下とする。

００47 なお、 2の さが長ければ、先端 発生しに なる。 の 容量が大き なるためである。そのため、 2はある程度の さであるのが好まし 。 まし は、 ・ g 2 2・ 5 である。

００48 (2) (3)に て

００49 、さ するには、 状とするのが好まし 。

状にするためには、先端 により 材に形成される Oの を大き すれば よ 。

００5０ 、 2で示したよ に、先端 により 材に形成される Oの は、先端 の の 曲の 度に依存する。すなわち、 ・ 5 ・ の 合、 が小さ なる程、 まり、球面 の 曲が緩や になるほ ど、 は大き なる。この 合、 の 2と が (3)を満た ば、 材との間に Sを形成できる。したが て、 を防止でき、 、 、さ できる。

００51 方、球面 の 曲がさらに緩や になり、O ・ 5とな たとき、 が小さ な ても、素材の Oの はあまり しな 。この 合、外 2が (2を満た ば、 a 材 接触しな 。

００52 ( ) ( )にお て、 状を決定する 子として 2を用 た理由は以下の りである。 5に示すよ に、素材3 に形成された O の は、先端 後に急速に拡張するものの、その後は一定となる。

o

後では、 Oを拡張する力が大き 屹のの、その後は傾斜 ら Oを する力を受けるため、 がほぼ一定に収束すると考えられる。こ o の に、 2が ( )を満たす 囲では、 はほぼ一定となる。そのため、 o

2が 2 ～ 2 3に しても、 2 は長さ 2の 化に依存 ず に決定できる。したが て、 2 を用 た式(2)又は(3)を満た ば、先端 の ( )に基 て 成される Oの に対応した の o

状を決定できる。

００53 上より、プラグ の の 面の 曲を半球面よりも や にすることで、素 材の Oの を大き することができ、これにより 状にしても Sを o

保できる。そのため、 ( )を満たし、 、 (2)又は式(3)を満た ば、 状にしても、 の 材が 接触 ず、 の 生を抑制できる。さらに、 状であるため、 しても を小さ でき、 プラグ を 用することができる。

００54 6に示すよ に、先端 の との 2に ナ

を設けてもよ 。 延される素材は、先端 の の 点で 触し、 隣接 2 近でプラグ ら離れる。プラグ ら離れるとき 材の

大き なるため、隣接 2の 面がなめら に形成されて なければ、隣接 2で 発生する場合がある。 2に ナ Oを設け、隣接 2の 面をなめら にすることにより、 の 生をより 制できる。

００55 7に示すよ に、プラグ の に先端 を有さず、 、 2

3 らなるプラグ2 もプラグ 同様の 果を生じる。この 合、

の は横断面に並行な平面である。 により 材に形 成される Oを拡張する は、球面の 合よりも大き なるため、先端 に より 材に形成される Oの は、先端 により 成される場合よりも大き o

なる。そのため、以下の (4) (2)を満た ば、 を設けても素材と の間に Sを形成でき、 素材とが接触しな 。 ００56 O 2 4 (2)

００57 5 2 2 5 (4

００58 なお、 8に示すよ に先端 に ナ 2 を設けてもよ 。この 合、図6の 合と同じ理由により の 生をより 制できる。

００59 なお、本実施の 態によるプラグ 2 の 、周知のプラグ 同じである。

1

００6０ 9、 に示す 状のプラグを用 て 材を 、 プラグの 命を調査した。

中の試 ～ 5 2 ～24のプラグは、 9に示す 状とし、試験 6 ～ 9のプラグは に示す 状とした。 中の項 7～ 9の ( )は、 9 中の記号に対応する。 プラグの は ずれも ・ 5 C 3 S 格におけるS C 6 6 とした。

００62 延される素材は、直径7 、 4 のS S3 4鋼の丸鋼片 とした。 2 Cに加熱された素材を各 号のプラグを備えた

、 76 、 6 の とした。 の 2のとおりとした 2 ジ 410mm

60pm

斜角 e ee

607mm

グリード 405mm ００63 以下のとおりとした。 号のプラグに 発生するまで、 又 は複数 の 材を した。 体的には、 本の素材を して中空 にするごとに、プラグ 面を観察し、先端部及び 部に溶 発生して る 否 を により判断した。 発生したと判断した場合、そのプラグを用 た

終了し、 発生するまでに した素材の ( )を カウントした。たとえば、素材を3 した後に溶 の 生を確認した場合、圧 延 2 ( )とした。また、素材を3 した後でも 発生して な 場合、圧延 3 以上( ⑨ とした。

2 上である場合、 抑制されたと判断した。 方、圧延 ( )、又は ( X )の 合、 抑制されな たと判断した。 ００64 に調査結果を示す。 4 5は、 中の項 6の値が ( )を満たし 、 2 3の値が (3)を満たした。そのため、 部が5・ 、9・ e の を有するにも わらず、圧延 2 上となり、 の 生が 抑制された。 の 面の 曲が半球面よりも や であるため、素材に形成さ れる Oの が大き なり、 と素材との間に Sを形成できたためと えられる。また、先端 の 面の 曲が緩やかで、半球面よりも表面積が小さ た 、素材 らの が制限され、先端 に溶 発生しな たと考えられる。 ００65 また、試験 7～ 4 2 ～24のプラグは、 6の値が ( )を満たした。また、

( )が ・ 5 であり、 2の値が (2)を満足した。そのため、 部が3・ 3～2 2de の を有するにも関わらず、圧延 2 以上となり、 の 生を抑制できた。

００66 6～ 8のプラグは、 (4) (2)を満足したため、 部が6・ ～ 2 Ode の を有するにも関わらず、圧延 2 以上とな た。

００67 方、曲率 が長さ し のプラグは、圧延 本 であ た。プラグを観察した結果、プラグ に溶 発生した。 状が半 球面であり 面積が大き たため、素材 らの 量が多 なり したと考えら れる。また、試験 同様に曲率 が長さ し 2 3の プラグは、圧延 本であ た。 プラグを観察すると、先端部及び 部に溶 発生して た。 状が半球状であるため、 と素材 との間に Sを形成できず、 部が素材と接触したと考えられる。

００68 6のプラグは、 2の値が 3の よりも大き 、 (3)を満たさな た。そのため、圧延 本であ た。 プラグを観察すると、先端部 及び 部に溶 発生して た。 (3)を満たさな たため、 部が素 材と接触し、先端 の が大き な たと考えられる。

００69 5 9のプラグは、 2の値が ・4よりも大き 、 (2)を満たさな た。そのため、圧延 本であ た。 プラグを観察すると、先 端部及び 部に溶 発生して た。 (2)を満たさな たため、 部 が素材と接触し、先端 の が大き な たと考えられる。

2

００7０ 2 ～22のプラグは ナ を有して な が、他の形 試 験 7～9のプラグ 同じである。 体的には、試験 2 のプラグは ナ

を除 て 7のプラグ 同じ 法である。 様に、試験 2 のプラ グは試験 8と、試験 22のプラグは試験 9 ナ を除 てそれ ぞれ 法である。

００71 での 査の 果、試験 2 ～22のプラグは、試験 7～9 同様に 圧延 3 上であ た。そこで、 ナ 径の 果を調査するために、試験 7～9 2０～22のプラグに て、さらに圧延 を調査した。

0072 査の 果、 ナ を有しな 2 ～22のプラグは、 ずれも4 目の に先端 部の隣 分に溶 発生した、 まり、試験 2 ～22の 3本であ た。これに対し、 ナ R。を有する

7～9のプラグは、5 目の に溶 発生し、圧延 4であ た。

7～9のプラグは、 ナ 有するため、 の 生をより 制できたと 考えられる。

3

0073 の 状と の 生との 係を調査した。 体的には、 部の がほぼ同じであり、 、 が異なる 7と 、8と 2、9と 3のプラグに て、圧延 を調査した。その 果、 ずれのプラグも

4本であ た。そこで、これらのプラグに て 分が無 なるまで 向に改 、 プラグの を調査した。 体的には、プラグを 向 に ・ 5 ず 、 に溶 分が残存して な 日視により判断した 。 存して る場合、さらに 向に ・ 5 した。 3に調査結果を示す。

3

００74 3を参照して、 度の を有する 7と では、

が大き 7のプラグの方が、 が小さ プラグよりも が大き た。 様に、試験 8の方が、試験 2よりも が大き 、 9の方が試験 3よりも が大き た。 まり、 が大き 7～9のプラグの方が、 が小さ 、球面の 曲がより や である ～ 3のプラグよりも して た。

００75 ～ 3は、試験 7～9よりも先端 の 面の 曲が緩や である。

そのため、試験 ～ 3の の 面積は試験 7～9のものよりも 、 素材 らの がより制限されたため、 を抑えることができたと考えられる。 ００76 上、本 明の 施の 態を説明したが、上述した実施の 明を実施す るための 示に過ぎな 。よ て、 上述した実施の 態に限定されることな 、その 旨を逸脱しな 範囲内で上述した実施の 態を適 して実施するこ とが可能である。

Claims

求の

に用 られるプラグであ て、

前記プラグの 端 ら後 に向 て順に先端 、 、 とを備え、 前記 の 前記プラグの 向に凸の球面であり、その

であり、前記 の は前記 より であり、

前記 部の表面は前記 の 面と連続的に形成され、前記 部の 先 の であり、前記 部の後 の よりも大き 2であ り、前記 部の長 2であり、

前記 の 前記 部の表面と連続的に形成され、前記 の 前記プラグの 端 ら後 に向 て に大き なり、

( )を満たし、 、O ・ 5のとき式(2)を満たし、 ・ 5 のとき式(3)を満たすことを特徴とするプラグ。

O 5 2 2 5 ( )

・ O 2 4 (2)

・ O 2 8 8 (3)

2 に記載のプラグであ て、

前記 前記 と隣接する部分は ナ 有することを特徴と するプラグ。

3 に用 られるプラグであ て、

前記プラグの 端 ら後 に向 て順に 、 とを備え、

前記 部の先 前記プラグの 断面に並行な平面であり、前記 部 の先 の であり、前記 部の後 の よりも大き 2で あり、前記 部の長 2であり、

前記 の 前記 部の表面と連続的に形成され、前記 の 前記プラグの 端 ら後 に向 て に大き なり、

(2) (4)を満たすことを特徴とするプラグ。

・ O 2 4 (2)

O 5 2 2 5 (4)