WO2012127557A1

WO2012127557A1 - 口付け装置及び口付け方法

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Publication number: WO2012127557A1
Application number: PCT/JP2011/056540
Authority: WO
Inventors: 道男石原; 健伸木下
Original assignee: TOM ENTER Corp; Nippon Steel Corp; Siam Nippon Steel Pipe Co Ltd
Current assignee: TOM ENTER Corp; Nippon Steel Corp; Siam Nippon Steel Pipe Co Ltd
Priority date: 2011-03-18
Filing date: 2011-03-18
Publication date: 2012-09-27
Anticipated expiration: 2013-09-18
Also published as: JPWO2012127557A1; JP5767970B2

Abstract

　本発明の口付け装置は、延伸加工される前の金属管の先端部分に口付け部を形成する装置であって、軸線を中心として環状配置されるとともに同軸線と同軸に挿入される前記先端部分を受け入れる複数の分割金型と、これら分割金型を前記先端部分に対して接近及び離間させる加圧機構とを備える。前記各分割金型のそれぞれは、前記先端部分の外周面に当接するとともに前記軸線を含む断面で見た場合に、この軸線に平行をなす平行加圧面と、この平行加圧面の、前記金属管の挿入方向奥側にある端縁に連続してかつ同端縁より離れる方向に向かって拡径する拡径加圧面と、前記平行加圧面の、前記各分割金型に対する前記金属管の挿入方向手前側にある端縁に連続して形成された係止面と、を有する。

Description

口付け装置及び口付け方法

　本発明は、金属管の口付け装置、および、この口付け装置を用いた金属管の口付け方法に関し、特に、冷間引抜鋼管の口付け装置および口付け方法に関する。

　従来、冷間引抜鋼管などの金属管を延伸加工する方法として、ダイス引抜き法が一般的に用いられている。通常、金属管をダイス引抜き法により加工する際には、金属管をダイス穴に挿入した後、ダイス穴の引抜き側に設けられた引張り治具により金属管の先端部分を把持することが事前に行われる（例えば特許文献１参照）。
　よって、金属管をダイス穴に挿入するために、金属管の先端を予め加工して“口付け部”を形成しておく必要がある。この口付け部を形成する方法は、一般的に“口付け法”と称されている。

　この種の口付け法では、例えば冷間引抜鋼管などの円筒形状の金属管の一方の先端部分を、この先端部分以外の部分である非加工部分の外径よりも小さい外径になるように加工する。具体的には、前記先端部分を、例えばスウェージング（Swaging）加工により、前記非加工部分よりも外径の小さい円筒状に加工する方法が知られている。その他には、前記先端部分をプレス又はハンマーにより打撃を与えて平板状にした後に、前記非加工部分の外径よりも細くなるように折り曲げる方法も知られている（例えば非特許文献１参照）。

　このような加工により、金属管のうち、前記非加工部分の外径よりも小さい外径となった前記先端部分は、一般的に“口付け部”と称されている。このようにして細い口付け部を形成することにより、金属管の先端部分をダイス穴に挿入することが可能となる。
　口付け部をダイス穴の一方側より挿入した後は、一定の速度で金属管をダイス穴の他方側から引き抜くことにより、金属管が抽延される。

日本国特開平７－３２０２９号公報

第３版鉄鋼便欄III（２）条鋼・鋼管・圧延共通設備１１６３ページ

　しかし、従来の口付け方法においては、金属管に打撃を与えて加工する必要があるため、騒音発生が問題となっていた。

　また、口付け部は、ダイス穴に挿入するのに適した形状に加工する必要がある。このため、口付け部は、金属管の軸線方向に平行な外形状をなし、かつ、外径がダイス穴の内径よりも小さい必要がある。しかし、金属管の先端部分からその後方側に向かって順次打撃を与えて口付け部を形成する場合、金属管の未加工部分から口付部に至るまでは先細りの円錐台形状をした中間部が形成される。その結果、金属管の内側にプラグを挿入して金属管の外側に置いたダイスとの間隙により金属管の肉厚を薄く引き延ばす芯引き法においては、引抜き開始時にプラグがダイスの直下に届かず、その手前で留まるため非加工部分が長くなり、製品歩留りが下がるという問題があった。

　一方、口付け部を形成する際の打撃により、金属管がその軸線方向にずれやすいため、複数本の金属管を加工した場合、口付け部の長さを一定にできないという問題もあった。

　また、予め潤滑処理が施された金属管に順次打撃を与えると、打撃により金属管が滑って動きやすいため、所望形状を有する口付け部の形成が困難となる。このため、従来の方法では金属管に潤滑処理を施す前に口付け部を形成しているが、その場合は、潤滑処理の際に口付け部の周辺の潤滑剤に気泡が溜まりやすい。従って、金属管の内部に潤滑剤が行き渡らない箇所が生じることがある。この結果、潤滑被膜形成工程において、金属管内部の気泡が残留した箇所への処理が行われず、製品不良が発生しやすくなるという問題もあった。

　本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、金属管に口付け部を形成するに際し、騒音問題を解消した上で、口付け部及びそれ以外の長さ寸法に関する歩留まりを高めることができる口付け装置および口付け方法の提供を目的とする。

　本発明は、上記課題を解決して係る目的を達成するために以下の手段を採用した。
（１）本発明の一態様に係る口付け装置は、延伸加工される前の金属管の先端部分に口付け部を形成する装置であって、軸線を中心として環状配置されるとともに同軸線と同軸に挿入される前記先端部分を受け入れる複数の分割金型と、これら分割金型を前記先端部分に対して接近及び離間させる加圧機構とを備え；前記各分割金型のそれぞれが、前記先端部分の外周面に当接するとともに前記軸線を含む断面で見た場合に、この軸線に平行をなす平行加圧面と、この平行加圧面の、前記金属管の挿入方向奥側にある端縁に連続してかつ同端縁より離れる方向に向かって拡径する拡径加圧面と、前記平行加圧面の、前記各分割金型に対する前記金属管の挿入方向手前側にある端縁に連続して形成された係止面と、を有する。

（２）上記（１）に記載の口付け装置では、前記加圧機構が、前記各分割金型が内填めされる加圧部と、この加圧部及び前記各分割金型間を前記軸線方向に沿って互いに接近及び離間させる駆動部と、を備え；前記加圧部及び前記各分割金型間の填め合い面を、前記軸線を含む断面で見た場合の形状が、前記挿入方向奥側に向かって拡径するテーパ形状である；構成を採用してもよい。

（３）上記（２）に記載の口付け装置の場合、前記駆動部が、前記各分割金型を前記先端部分に対して接近及び離間させる方向に案内するガイド部材と、前記各分割金型を前記先端部分から離間させる方向に付勢する付勢部材と、を備えてもよい。

（４）上記（１）に記載の口付け装置では、前記平行加圧面の、前記挿入方向手前側にある端縁に、面取りが形成されていてもよい。

（５）上記（１）に記載の口付け装置では、記軸線に沿った長さ寸法を比較した場合に、前記平行加圧面の長さ寸法が前記拡径加圧面の長さ寸法より長くてもよい。

（６）上記（１）に記載の口付け装置は、前記各分割金型内に前記先端部分が挿入されてかつ非加圧時にある前記金属管を、前記軸線を中心として回転させる回転機構をさらに備えてもよい。

（７）上記（１）に記載の口付け装置では、前記各分割金型のそれぞれを、前記軸線を含む断面で見た場合、前記軸線に対して前記係止面がなす角度が、前記軸線に対して前記拡径加圧面がなす角度よりも大きくてもよい。

（８）上記（７）に記載の口付け装置の場合、前記軸線に対して前記係止面がなす角度が９０度であってもよい。

（９）本発明の一態様に係る口付け方法は、延伸加工される前の金属管の先端部分に口付け部を形成する方法であって、前記先端部分の軸線方向の途中位置の外周面に対して前記軸線に平行な平行加圧面を押し当てて加圧することと、前記途中位置よりも先端側に対して、前記先端側に向かって拡径する拡径加圧面を押し当てて加圧することと、前記途中位置の後端側を係止することとを同時に行う第１の加圧工程と；この第１の加圧工程の後、前記先端部分の、前記拡径加圧面で加圧された部分よりも先端側に対して前記平行加圧面を押し当てて再度加圧する第２の加圧工程と；を有する。

（１０）上記（９）に記載の口付け方法は、前記第１の加圧工程途中または前記第２の加圧工程途中に、前記金属管を、前記軸線を中心に所定角度回転させる回転工程をさらに備えてもよい。

　上記（１）に係る口付け装置によれば、各分割金型により形成される開口内に金属管の先端部分を挿入した状態で加圧機構を駆動させると、前記先端部分を平行加圧面及び拡径加圧面で加圧して縮径することができる。このようにして縮径される先端部分のうち、平行加圧面で加圧される部分は、金属管の軸線方向に沿って均一な外径寸法を持つように縮径される。一方、先端部分のうち、拡径加圧面で加圧される部分は、拡径加圧面の形状に合致する拡径形状に縮径されるが、その際、拡径加圧面による反力を受けながら変形していく。この反力は、先端部分を挿入方向奥側に向かって付勢するように作用する。しかしながら、先端部分の、平行加圧面で加圧される部分よりも挿入方向手前側が係止面に係止しているため、金属管はその軸線方向に沿って位置ずれすることがない。続いて、前記拡径形状に縮径された部分を平行加圧面により再度加圧することで、軸線方向に沿って均一な外径寸法を有する口付け部を形成することができる。
　本装置によれば、従来のような打撃を用いることなく、口付け部を形成することができる。よって、金属管の未加工部と口付部とをつなぐ先細りの円錐台形状をした中間部を大幅に短縮するか、あるいは、まったく省くことが出来、また、複数本の金属管に対して口付け部を形成しても、口付け部の長さ寸法及びそれ以外の部分の長さ寸法の双方を常に一定にすることができる。
　したがって、金属管に口付け部を形成するに際し、騒音問題を解消した上で、口付け部及びそれ以外の長さ寸法に関する歩留まりを高めることができる。

　また、上記（２）に係る口付け装置によれば、各分割金型を軸線方向に往復動させることで、各分割金型の各外周面が、加圧部との填め合い面においてスライドする。このスライドにより、各分割金型内に形成される開口の内径寸法を縮小または拡大させることができるので、金属管の先端部分を加圧したり解放したりすることができる。また、この往復動のストロークを調整することにより口付部を任意の外径に加工することが出来るため、金型交換に伴う労力や時間ロスの削減および金型種類の減少によるコスト削減が可能となる。

　また、上記（３）に係る口付け装置によれば、金属管の先端部分を加圧した後の各分割金型を、ガイド部材の案内を受けながら、付勢部材の付勢力により、前記先端部分から自動的かつ確実に離間させることができる。そのため、口付け加工をよりスムーズに行うことが可能となる。

　また、上記（４）に係る口付け装置によれば、平行加圧面の手前側の端縁に面取りが形成されていることにより、金属管を平行加圧面で加圧する際の、金属管の前記先端部分とそれ以外の部分との境目に過度の盛り上がりが生じるのを抑制できる。その結果、金属管の引抜き加工開始時に、この盛り上がり部が金属管より離脱してダイス（分割金型）と金属管の隙間に挟まり、その後の金属管の引抜き過程において金属管の外周面にその軸線に平行した筋状の傷を発生させることを防止することができる。

　また、上記（５）に係る口付け装置によれば、金属管の先端部分のうち、拡径加圧面により加圧した部分の全てを、平行加圧面により再度加圧することができる。すなわち、平行加圧面の長さ寸法が拡径加圧面の長さ寸法よりも長いので、少なくとも２回の加圧成形で、口付け部を、その軸線方向の全長に渡って均等な外径寸法を有するように加圧成形することができる。

　また、上記（６）に係る口付け装置によれば、金属管の先端部分を加圧した際に、互いに隣接する各分割金型間の接合面に対応した位置に金属管の肉の盛り上がりが生じたとしても、回転機構により、軸線を中心として金属管を所定角度回転させた後に再度加圧することができる。これにより、金属管の肉の盛り上がりを再度の加圧で潰すことができる。よって、肉の盛り上がりの大きい金属管を加工する場合や、加圧による金属管の外形の絞り量が大きい場合にも本口付け装置を適用できる。

　また、上記（７）に係る口付け装置によれば、金属管の先端部分を加圧する際に、拡径加圧面が前記先端部分を挿入方向奥側に向かって押し出そうとするスラスト力よりも、係止面が前記先端部分の移動を阻止する力の方が強くなる。そのため、前記先端部分を含めた金属管の軸線方向の位置ずれを確実に防ぐことが出来る。

　上記（８）に係る口付け方法によれば、より確実に、前記先端部分を含めた金属管の軸線方向の位置ずれを防ぐことが出来る。

　上記（９）に係る口付け方法によれば、第１の加圧工程により、前記先端部分を平行加圧面及び拡径加圧面で加圧して縮径することができる。その際、先端部分の平行加圧面で加圧される部分は、金属管の軸線方向に沿って均一な外径寸法を持つように縮径される。一方、先端部分のうち、拡径加圧面で加圧される部分は、拡径加圧面の形状に合致する拡径形状に縮径されるが、その際、拡径加圧面による反力を受けながら変形していく。この反力は、先端部分を前記先端側に向かって付勢するように作用する。しかしながら、先端部分の、前記途中位置の後端側が係止されているので、金属管はその軸線方向に沿って位置ずれすることがない。そして、続く第２の加圧工程により、軸線方向に沿って均一な外径寸法を有する口付け部を形成することができる。
　よって、複数本の金属管に対して口付け部を形成しても、口付け部の長さ寸法及びそれ以外の部分の長さ寸法の双方を常に一定にすることができる。しかも、従来のような打撃を用いることなく、口付け部を形成することができる。
　したがって、金属管に口付け部を形成するに際し、騒音問題を解消した上で、口付け部及びそれ以外の長さ寸法に関する歩留まりを高めることができる。

　また、上記（１０）に係る口付け方法によれば、回転工程をさらに備えた場合、第１の加圧工程中または第２の加圧工程中に、互いに隣接する各分割金型間の隙間に金属管の肉の盛り上がりが生じていたとしても、一旦加圧を中断して金属管を回転してから再度加圧を再開することにより、肉の盛り上がりを加圧して潰すことができる。特に金属管の肉厚が薄い場合や、加圧による金属管の外径の縮小量が大きい場合に、隣接する分割金型の接合面同士の間に前記の肉の盛り上がりが挟み込まれて加圧工程を継続することが出来なくなることを防止する効果がある。

本発明の一実施形態に係る口付け装置を用いた口付け方法の最初の工程を示す図であって、その軸線を含む断面で見た場合の断面図である。同口付け装置を、図１のＡ－Ａ線で見た場合の断面図である。同口付け装置を、図１のＢ－Ｂ線で見た場合の断面図である。同口付け方法の次の工程を表す図であって、図１と同じ断面における断面図である。同口付け装置を、図４のＣ－Ｃ線で見た場合の断面図である。同口付け方法の次の工程を表す図であって、図１と同じ断面における断面図である。同口付け装置を、図６のＤ－Ｄ線で見た場合の断面図である。同口付け方法の次の工程を表す図であって、図１と同じ断面における断面図である。同口付け装置を、図８のＥ－Ｅ線で見た場合の断面図である。

　以下、本発明の口付け装置と、この口付け装置を用いた口付け方法との一実施形態について、図面を参照して説明する。

　図１に示すように、本実施形態の口付け装置１００は、金属管５０の先端に口付け部を形成する装置であり、金型１０と、加圧機構２０と、回転機構６と、を備えて概略構成されている。
　以下、各構成要素について詳細を説明する。なお、以下の説明では、前記口付け部を形成する際の、金属管５０の先端部分５０ｆの挿入方向奥（端縁５０ｃ）側を一方側、金属管５０の挿入方向手前側を他方側とする。

　金型１０は、金属管５０の先端部分５０ｆの外周面５０ｉを加圧するためのものである。図１に示すように、金型１０は、加圧部２内に内填めされている。金型１０は、複数の分割金型１から構成され、金属管５０の軸線５０ｄを中心として環状配置されている。

　図２に示すように、金型１０は、円錐台をその軸線を含む複数の断面で分割して複数の分割金型１に分割（本実施形態では８分割）した形状を有している。各分割金型１の内周面のうちの前記他方側（平行加圧面１ａ_２）は、協働して金属管５０を把持及び加圧できるように、金属管５０の外周面５０ｉに当接する凹曲面を有している。そして、各分割金型１の平行加圧面１ａ_２により形成される開口１ｇにより、金属管５０の先端部分５０ｆを同軸に受け入れるように構成されている。
　そして、各分割金型１の外周面１ｆに対してその径方向内側に向かう外圧を付与することで、互いに隣接する分割金型１の接合面１ｈ同士が近づいて接合する。これにより、金属管５０の外周面５０ｉをその周囲より囲む開口１ｇの内径寸法が縮小する。

　図１に示すように、各分割金型１は、平行加圧部１ａ_１と、平行加圧部１ａ_１の前記一方側に設けられた拡径加圧部１ｃ_１とを備えている。

　平行加圧部１ａ_１には平行加圧面１ａ_２が形成されている。この平行加圧面１ａ_２は、金属管５０の先端部分５０ｆの外周面５０ｉに当接するとともに、その軸線５０ｄを含む断面で見た場合に軸線５０ｄに平行をなしている。
　平行加圧面１ａ_２の前記他方側の第二の端縁１ｅに連続するように、係止面１ｋが形成されている。係止面１ｋが軸線５０ｄに対してなす角度αは、各分割金型１のそれぞれを、軸線５０ｄを含む断面で見た場合、軸線５０ｄに対して、拡径加圧部１ｃ_１の拡径加圧面１ｃ_２（後述）がなす角度βよりも大きいことが好ましく、前記角度αとしては９０度であることが特に好ましい。
　拡径加圧部１ｃ_１には、拡径加圧面１ｃ_２が形成されている。この拡径加圧面１ｃ_２は、平行加圧面１ａ_２の前記一方側にある第一の端縁１ｂに連続してかつこの第一の端縁１ｂより離れる方向に向かって拡径している。

　平行加圧面１ａ_２の第二の端縁１ｅには、面取りが形成されていることが好ましい。すなわち、第二の端縁１ｅを、軸線５０ｄを含む断面で見た場合の形状が、半径２ｍｍ～５ｍｍの円弧をなしていることが好ましい。
　また、平行加圧面１ａ_２の、軸線５０ｄに平行な長さ寸法ｌ_１は、拡径加圧面１ｃ_２の軸線５０ｄに平行な長さ寸法ｌ_２よりも長いことが好ましい。

　分割金型１の外周面１ｆは、図１に示すように、前記一方側に向かって拡径するテーパ形状を有し、加圧部２の填め合い面２ｂに接する曲面を有している。そして、定位置に固定された加圧部２に対して金型１０をその軸線方向に沿って（すなわち、前記軸線５０ｄに沿って）前記他方側に移動させることにより、分割金型１の外周面１ｆが加圧部２の填め合い面２ｂにより押圧される。その結果、各分割金型１に対してその径方向内側に向かう外圧が付与されるので、各分割金型１の内周面（平行加圧面１ａ_２、拡径加圧面１ｃ_２）からなる開口１ｇの内径寸法が縮小する。
　逆に、定位置に固定された加圧部２に対して金型１０をその軸線方向に沿って（すなわち、前記軸線５０ｄに沿って）前記一方側に移動させることにより、分割金型１の外周面１ｆに対して填め合い面２ｂが付与している押圧力が解放される。その結果、後述の弾性体３ｂの付勢力によって各分割金型１がその径方向外側に向かう内圧を受けた状態にあるため、開口１ｇの内径寸法が拡大する。

　このようにして、開口１ｇの内径寸法を縮小または拡大させることにより、金属管５０の先端部分５０ｆの外周面５０ｉを、分割金型１の内周面（平行加圧面１ａ_２、拡径加圧面１ｃ_２）により加圧したり、解放したりすることができる。
　なお、図１に例示する分割金型１の外周面１ｆを、軸線５０ｄを含む断面で見た場合の断面形状は直線形状であるが、前記他方側から前記一方側に向かって縮径し、なおかつ加圧部２の填め合い面２ｂに摺接するものであればよいので、前記直線形状のみに限らず、曲線形状であっても構わない。

　分割金型１の、拡径加圧部１ｃ_１よりも前記一方側には、第一の凹部１ｉと第一の凸部１ｊとが設けられている。
　第一の凹部１ｉは、例えば、分割金型１の外周面１ｆから開口１ｇへ向かって、径方向に貫通する孔であり、後述するピン３ａが嵌め込み可能である。
　第一の凸部１ｊは、後述するリテーナ５の第二の凹部５ａに嵌め込み可能である。第一の凸部１ｊがリテーナ５の第二の凹部５ａに嵌め込まれた状態で案内されることにより、各分割金型１の内周面が、平行加圧面１ａ_２が互いに平行状態を保ったまま接近離間できるようになっている。
　分割金型１は、後述する付勢機構３を介してリテーナ５と組み合わせられている。このため、分割金型１によって形成される開口１ｇの内径寸法を、口付け部の所望する外径寸法に合わせて適宜変更できる。

　次いで、加圧機構２０について説明する。図１に示すように、加圧機構２０は、加圧部（コーンリング）２と駆動部４とを備えて概略構成されている。以下、各構成要素について詳細を説明する。

　加圧部２は、図２に示すように円筒形状の部材からなり、前記他方側から前記一方側に向かって拡径する貫通孔２ａがその内部に形成されている。貫通孔２ａの内周面が填め合い面２ｂとされている。填め合い面２ｂは、分割金型１の外周面１ｆが当接する曲面を有しており、各分割金型１を一纏めに組み合わせた状態で内填め可能となっている。填め合い面２ｂ及び外周面１ｆの少なくとも一方には、これらの間での滑らかな摺動をえるために、潤滑剤が塗布されている。

　図１に示すように、填め合い面２ｂの下部には、前記潤滑剤を溜めておくための溝２ｃが複数本形成されている。これら溝２ｃは、貫通孔２ａの軸線を中心として填め合い面２ｂに沿って円弧状に形成されており、貫通孔２ａの軸線方向に沿って複数本（本実施形態では６本）が形成されている。

　図１，３に示すように、駆動部４は、リテーナ５と付勢機構３とを備えている。
　リテーナ５は、その前記他端側の周囲に各分割金型１が付勢機構３を介して組み付けられた状態で、貫通孔２ａの軸線と同軸のまま、貫通孔２ａ内でスライド移動できるようになっている。リテーナ５をスライド移動させる手段としては、例えば油圧シリンダなどを用いることができる。
　図１に示すように、リテーナ５の径方向外側には、第二の凹部５ａが複数設けられている。これら第二の凹部５ａは、リテーナ５の径方向内側から外側に向かって開口された凹溝であり、それぞれに、対応する分割金型１の第一の凸部１ｊがリテーナ５の径方向に沿って遊嵌されている。

　分割金型１の第一の凸部１ｊが対応する第二の凹部５ａに嵌め込まれていることにより、各分割金型１はリテーナ５により保持されている。そして、リテーナ５を軸線５０ｄ方向に沿って動かすことにより、各分割金型１は、リテーナ５の動きに従って軸線５０ｄ方向に沿って往復動する。この往復動により、分割金型１を、先端部分５０ｆに対して接近させたり離間させたりすることができる。

　図１，３に示すように、付勢機構３は、ピン３ａと弾性体３ｂとを備えている。
　ピン３ａは、リテーナ５の外周面に、この外周面よりリテーナ５の径方向外側に向かうように固定されている。弾性体３ｂとしては、例えばスプリングコイルを好適に用いることができる。そして、この弾性体３ｂは、ピン３ａと同軸配置されているため、ピン３ａをガイドとして、その軸線方向に弾性変形する。弾性体３ｂがリテーナ５の外周面を支点として前記填め合い面２ｂへ向けて弾性変形することにより、分割金型１は、前記填め合い面２ｂへ向けて付勢される。

　回転機構６は、開口１ｇ内に先端部分５０ｆが挿入されてかつ非加圧時にある金属管５０を、その軸線５０ｄを中心として所定角度、回転させる機能を有する。回転機構６としては、金属管５０を把持して所定角度回転させることができればよく、電動モータや油圧シリンダ等を備えた回転支持装置を用いることができる。

　本実施形態の口付け装置１００によれば、図１及び図２に示すように、金属管５０の先端部分５０ｆの軸線５０ｄを中心として、先端部分５０ｆの周囲に複数の分割金型１が環状配置されている。
　そして、開口１ｇ内に金属管５０の先端部分５０ｆを挿入した状態で加圧機構２０を駆動させると、図４に示すように、平行加圧面１ａ_２及び拡径加圧面１ｃ_２で同時に先端部分５０ｆを加圧して縮径することができる。このようにして縮径される先端部分５０ｆのうち、平行加圧面１ａ_２で加圧される部分の外周面は、金属管５０の軸線５０ｄに平行をなし、軸線５０ｄに沿って均一な外径寸法を持つように縮径される。

　また、先端部分５０ｆのうち、拡径加圧面１ｃ_２で加圧される部分は、拡径加圧面１ｃ_２の形状に合致する拡径形状に縮径される。その際、拡径加圧面１ｃ_２による押圧力を受けながら変形していく。拡径加圧面１ｃ_２が図１の断面で見た場合に傾斜面をなしているため、前記押圧力は、先端部分５０ｆをその径方向内側に向かって縮径させる方向のベクトル成分と、先端部分５０ｆをその軸線方向に平行かつ前記一方側に向かって押しのけるベクトル成分とを含むことになる。その結果、先端部分５０ｆがその挿入方向奥側に向かって付勢されることになる。

　しかしながら、この時、先端部分５０ｆの、平行加圧面１ａ_２で加圧される部分よりも前記他方側にある非加圧部分が係止面１ｋに係止しているため、金属管５０がその軸線５０ｄ方向に沿って位置ずれすることがない。すなわち、金属管５０では、平行加圧面１ａ_２で加圧される縮径部分と、縮径を起こしていない前記非加圧部分との間に、外径寸法の差に基づく段差が形成され、この段差が前記係止面１ｋに係止する。そして、この係止により、先端部分５０ｆが挿入方向奥側に向かって付勢される力を受け止めることができるので、金属管５０が位置ずれを起こさない。

　上記の、平行加圧面１ａ_２及び拡径加圧面１ｃ_２による同時加圧の後、リテーナ５を前記一方側に移動させる。その際、各分割金型１のそれぞれが、対応する弾性体３ｂによって付勢されているため、リテーナ５の移動に伴って前記開口１ｇが拡径する。その結果として先端部分５０ｆが解放された後の金属管５０を、その軸線５０ｄに沿って所定移動量、挿入方向手前側に移動させると図６に示す状態となる。

　続いて、先端部分５ｆのうち、前記拡径形状に縮径された部分およびさらに先端部の未加工部分を今度は平行加圧面１ａ_２により再度加圧する。その状態を図８に示す。この再度の加圧により、前記拡径形状に縮径された部分が、先の加圧工程で平行加圧面１ａ_２により加圧された部分と同じ外径寸法に加圧される。
　以上により、軸線５０ｄ方向に沿って均一な外径寸法を有する口付け部を形成することができる。

　よって、複数本の金属管５０に対して口付け部を形成しても、口付け部の長さ寸法及びこれを除く部分の長さ寸法の双方を常に一定にする再現性を確保することができる。しかも、従来のような打撃を用いずに口付け部を形成することができる。したがって、金属管５０に口付け部を形成する際に、騒音問題を解消した上で、口付け部及びこれを除く部分それぞれの長さ寸法を常に一定にして製品歩留まりを高めることができる。

　また、加圧部２及び金型１０間の填め合い面２ｂを、軸線５０ｄを含む断面で見た場合の形状が、一方側に向かって拡径するテーパ形状であるので、各分割金型１を軸線５０ｄ方向に往復動させることで、その平行加圧面１ａ_２で形成される開口１ｇの内径寸法を縮小及び拡大させることができる。よって、開口１ｇの内径寸法を精度良く調整して、金属管５０の先端部分５０ｆを加圧したり解放したりすることができる。また、前記往復動のストロークを調整することで、開口１ｇの内径寸法を任意に調整できる。このため、サイズの異なる分割金型１に交換することなく口付部の外径を変更することが出来る。よって、金型交換に伴う労力や時間ロスの削減および金型種類の減少によるコスト削減が可能となる。

　また、本実施形態では、駆動部４が、各分割金型１を先端部分５０ｆに対して接近及び離間させるように案内するピン３ａと、各分割金型１を先端部分５０ｆから離間させる方向に付勢する弾性体３ｂと、を備えている。この構成によれば、金属管５０の先端部分５０ｆを加圧した後の各分割金型１を、ピン３ａの案内を受けながら弾性体３ｂの付勢力により、金属管５０の先端部分５０ｆから自動的かつ確実に離間させることができる。そのため、口付け加工をスムーズに行うことが可能となる。

　また、平行加圧面１ａ_２の第二の端縁１ｅに前記面取りが形成されていることにより、金属管５０を平行加圧面１ａ_２により加圧する際に、先端部分５０ｆと非加工部分５０ｅとの境目５０ｇに過度の肉の盛り上がりが生じることを抑制できる。
　また、前記面取りの断面形状が、半径２ｍｍ～５ｍｍの円弧をなしていることにより、前記境目５０ｇにおける過度の肉の盛り上がりを更に効果的に抑制できる。その結果、金属管５０の引抜き加工開始時に、金属管５０肉の盛り上がり部が金属管５０より離脱して各分割金型１と金属管５０の隙間に挟まることにより、その後の金属管５０の引抜き過程において金属管５０の外周面５０ｉに、その軸線５０ｄに平行の筋状の傷を発生させることを防止できる。

　また、各分割金型１の加圧面を軸線５０ｄに沿った長さ寸法で比較した場合、平行加圧面１ａ_２の長さ寸法ｌ_１を拡径加圧面１ｃ_２の長さ寸法ｌ_２よりも長くしたことにより、先端部分５０ｆのうち、拡径加圧面１ｃ_２により加圧された部分をその全長に渡って平行加圧面１ａ_２で再加圧することができる。すなわち、平行加圧面１ａ_２の長さ寸法ｌ_１が拡径加圧面１ｃ_２の長さ寸法ｌ_２よりも長いので、少なくとも２回の加圧成形で、口付け部を、その軸線５０ｄ方向の全長に渡って均等な外径寸法を有するように加圧成形できる。

　また、非加圧時にある金属管５０を軸線５０ｄ回りに回転させる回転機構６を備えていることにより、金属管５０の先端部分５０ｆを加圧する際に、互いに隣接する分割金型１の接合面１ｈに対応した位置において金属管５０の盛り上がりが生じたとしても、回転機構６により、軸線５０ｄを中心として金属管５０を所定角度回転させた後に再度加圧することができる。これにより、金属管５０の肉の盛り上がりを加圧して潰すことができる。
　よって、隣接する分割金型１の接合面１ｈに、金属管５０の盛り上がりを挟み込むことによる、金属管５０の加圧不足も防ぐことができる。よって、肉の盛り上がりの大きい金属管５０を加工する場合や、加圧による金属管５０の外形の絞り量が大きい場合にも、本口付け装置を適用できる。

　また、本実施形態では、各分割金型１のそれぞれを、軸線５０ｄを含む断面で見た場合、軸線５０ｄに対して係止面１ｋがなす角度αが、軸線５０ｄに対して拡径加圧面１ｃ_２がなす角度βよりも大きい構成を採用している。この構成によれば、金属管５０の先端部分５０ｆを加圧する際に、拡径加圧面１ｃ_２が前記先端部分５０ｆを挿入方向奥側に向かって押し出そうとするスラスト力を、係止面１ｋにより受け止めることができる。そのため、前記先端部分５０ｆを含めた金属管５０の軸線５０ｄ方向の位置ずれを確実に防ぐことが出来る。
　また、前記角度βを９０度とすることにより、より確実に、先端部分５０ｆを含めた金属管５０の軸線５０ｄ方向の位置ずれを防ぐことが出来る。

　次いで、前記口付け装置１００を用いた金属管５０の口付け方法について図面を用いて説明する。
　本実施形態の口付け方法は、金型１０の平行加圧部１ａ_１及び拡径加圧部１ｃ_１の双方により金属管５０の先端部分５０ｆを加圧する第１の加圧工程と、先端部分５０ｆのうち、拡径加圧部１ｃ_１で加圧された部分を平行加圧部１ａ_１でさらに加圧する第２の加圧工程とを備える。以下、各工程について詳細を説明する。
　なお、以下の説明では、例えば外径４２．７ｍｍの冷間引抜鋼管である金属管５０の先端部分に対して、外径が例えば２５ｍｍの口付け部を形成する例について説明する。

　前記第１の加圧工程は、平行加圧部１ａ_１により、先端部分５０ｆの軸線５０ｄ方向の途中位置にあたる先端部分第一領域５０ｆ_１を把持する工程と；この先端部分第一領域５０ｆ_１の外周面５０ｉに、軸線５０ｄに対して平行な平行加圧面１ａ_２を押し当てて加圧することと、先端部分第一領域５０ｆ_１よりも先端側（前記一方側）に対して、前記一方側に向かって拡径する拡径加圧面１ｃ_２を押し当てて加圧することと、先端部分第一領域５０ｆ_１の後端側（他方側）を分割金型１に係止することとを同時に行う工程と；を含む。

　すなわち、平行加圧部１ａ_１により先端部分第一領域５０ｆ_１を把持することから始めるが、まず、図１に示すように、開口１ｇの内径寸法が金属管５０の外径よりも大きくなるように調節する。すなわち、定位置に固定された加圧部２に対して、図１の紙面右方向に向かってリテーナ５を同軸に移動させる。すると、リテーナ５に牽引されて各分割金型１も図１の紙面右方向に移動する。その際、各弾性体３ｂがピン３ａをガイドとして、その軸線方向に延びるように弾性変形するため、各分割金型１が前記填め合い面２ｂへ向けて付勢される。その結果、開口１ｇの内径寸法を広げることができる。

　次いで、図１に示すように、金属管５０の先端部分５０ｆを開口１ｇ内に挿入する。この際、先端部分５０ｆの端縁５０ｃが、開口１ｇ内のうち、拡径加圧面１ｃ_２により囲まれる領域内に位置するように、または、さらに金属管５０の挿入方向奥側に位置するように端縁５０ｃの軸線５０ｄ方向の位置決めを行う。
　先端部分５０ｆの外周面５０ｉのうち、平行加圧部１ａ_１の平行加圧面１ａ_２に当接する部分を先端部分第一領域５０ｆ_１とし、拡径加圧部１ｃ_１の拡径加圧面１ｃ_２に周囲を囲まれる部分とさらに端面５０ｃに至るまでの部分を先端部分第二領域５０ｆ_２とする。先端部分第一領域５０ｆ_１は、先端部分５０ｆの軸線５０ｄ方向の途中位置となる。
　これら先端部分第一領域５０ｆ_１と先端部分第二領域５０ｆ_２とが、口付け部となる領域である。

　次いで、定位置に固定された加圧部２に対して、図１の紙面左方向に向かってリテーナ５を同軸に移動させる。すると、リテーナ５に押されて各分割金型１も図１の紙面左方向に移動する。その際、前記他方側に向かって先細りとなる填め合い面２ｂに各外周面１ｆが摺接しながら、各分割金型１も前記他方側に向かって移動するため、これら分割金型１のそれぞれが、弾性体３ｂの付勢力に抗して前記軸線５０ｄに近づく。その結果、開口１ｇの内径寸法を狭めることができる。
　このようにして開口１ｇが縮径することにより、先端部分５０ｆの先端部分第一領域５０ｆ_１が平行加圧面１ａ_２により把持される。

　この際、金属管５０の外周面５０ｉのうち、平行加圧面１ａ_２の第二の端縁１ｅと接する部分が、口付け部となる部分（先端部分５０ｆ）とそれ以外の部分である非加工部分５０ｅとの境目５０ｇになる。このため、複数本の金属管５０のそれぞれに口付け部を形成する場合は、金属管５０の、前記端縁５０ｃから第二の端縁１ｅと接する位置までの長さ（金属管５０の挿入量）を一定にすることで、常に一定長さ寸法を有する口付け部を形成することができる。

　次いで、先端部分第一領域５０ｆ_１の外周面５０ｉに平行加圧面１ａ_２をさらに押し当てて加圧することと、先端部分第一領域５０ｆ_１よりも先端側（一方側）に対して拡径加圧面１ｃ_２を押し当てて加圧することと、先端部分第一領域５０ｆ_１の後端側（他方側）を係止面１ｋで係止することとを同時に行う。以下、これらを含む工程の詳細を、図４を用いて説明する。

　まず、定位置に固定された加圧部２に対して、図１の紙面左方向に向かってリテーナ５を同軸にさらに移動させる。すると、リテーナ５に押されて各分割金型１も図１の紙面左方向に移動する。その際、各分割金型１も前記他方側に向かって移動するため、これら分割金型１のそれぞれが、弾性体３ｂの付勢力に抗してさらに前記軸線５０ｄに近づく。その結果、開口１ｇの内径寸法をさらに狭めることができる。
　このようにして開口１ｇをさらに縮径させることにより、先端部分第一領域５０ｆ_１が平行加圧面１ａ_２により加圧され、金属管５０の軸線５０ｄ方向に沿って均一な外径寸法を持つように縮径される。また、金属管５０の先端部分第二領域５０ｆ_２は、拡径加圧面１ｃ_２の形状に合致する拡径形状となるまで加圧される。

　この時、拡径加圧面１ｃ_２が軸線５０ｄに対して傾斜しているため、先端部分５０ｆに対し、これを先端側（一方側）に向かって押しのけるような力を付与する。一方、先端部分５０ｆの平行加圧面１ａ_２の後端側（他方側）に形成された段差が、係止面１ｋに係止するので、金属管５０はその軸線５０ｄ方向に沿った位置ずれを起こさない。

　以上の第１加圧工程により先端部分第一領域５０ｆ_１が所定の外形まで縮径した後、定位置に固定された加圧部２に対して、図４の紙面右方向に向かってリテーナ５を同軸に移動させる。すると、リテーナ５に牽引されて各分割金型１も図６の紙面右方向に移動する。その際、各弾性体３ｂがピン３ａをガイドとして、その軸線方向に延びるように弾性変形するため、各分割金型１が前記填め合い面２ｂへ向けて付勢される。その結果、開口１ｇの内径寸法を広げて図６に示す状態となり、先端部分５０ｆが各分割金型１による加圧保持から解放される。

　次いで、図６に示すように、金属管５０を、その端縁５０ｃが初期の位置よりも前記他方側に移るように移動させる。端縁５０ｃの位置は、先端部分第二領域５０ｆ_２を平行加圧面１ａ_２により圧縮可能になる位置まで各分割金型１を他方側へスライドさせた場合に、先端部分第二領域５０ｆ_２の外周面５０ｉの全体が平行加圧面１ａ_２により把持・加圧されるように位置決めする。

　第１加圧工程に続く前記第２の加圧工程では、まず、定位置に固定された加圧部２に対して、図６の紙面左方向に向かってリテーナ５を同軸に移動させる。すると、リテーナ５に押されて各分割金型１も図６の紙面左方向に移動するので、開口１ｇの内径寸法を狭めることができる。
　このようにして開口１ｇをさらに縮径させることにより、先端部分５０ｆのうち、先端部分第二領域５０ｆ_２に対して平行加圧部１ａ_１を押し当てて再度加圧することができる。その結果、図８に示すように、先端部分第二領域５０ｆ_２は、平行加圧面１ａ_２により、金属管５０の軸線５０ｄ方向に沿って均一な外径寸法を持つように縮径される。
　そして、少なくとも上記２回の加圧により、先端部分５０ｆ（先端部分第一領域５０ｆ_１と先端部分第二領域５０ｆ_２）の外径寸法を、例えば２５ｍｍまで縮径することができる。

　この際、金属管５０の肉厚が薄い場合や加圧による金属管の外径の縮小量が大きい場合には、第１の加圧工程中または第２の加圧工程中に、互いに隣接する分割金型１の接合面１ｈ同士の間に対応した位置に、先端部分５０ｆの盛り上がり５０ｈが生じることがある。図５に、先端部分第一領域５０ｆ_１が平行加圧面１ａ_２により縮径された状態を示す。図５に示すように、平行加圧面１ａ_２による先端部分第一領域５０ｆ_１の加圧工程途中に、互いに隣接する各分割金型１の接合面１ｈ同士の間に対応した位置に、先端部分５０ｆの肉の盛り上がり５０ｈが生じる場合がある。この盛り上がり５０ｈが、互いに隣接する各分割金型１の接合面１ｈ同士の間に挟まると、それ以上、加工工程を継続することが困難となる。このような盛り上がり５０ｈは、以下に続く工程を経て無くすことが出来る。

　即ち、第１の加圧工程又は第２の加圧工程の途中で、前記のように図４の紙面右方向に向かってリテーナ５を同軸に移動させ、先端部分５０ｆを各分割金型１による加圧保持から一旦解放させる。次に、図７に示すように、金属管５０を、回転機構６を用いて、軸線５０ｄを中心に所定角度回転させる回転工程を行う。この際、盛り上がり５０ｈの径方向外側に平行加圧面１ａ_２が位置するように、金属管５０の回転角度を適宜調整する。なお、本実施形態の場合は、前記所定角度を例えば２２．５°としている。

　その後、図４の紙面左方向に向かってリテーナ５を同軸に移動させることにより、第１の加圧工程又は第２の加圧工程を再開する。この時、図９に示すように、前記回転工程により、前記盛り上がり５０ｈの径方向外側に平行加圧面１ａ_２を位置決めしておくことにより、全ての盛り上がり５０ｈが平行加圧面１ａ_２により加圧される。この加圧により、全ての盛り上がり５０ｈが潰されて平坦化される。

　以上説明の各工程により、先端部分５０ｆに口づけ部が形成される。口づけ部の軸線５０ｄ方向長さ寸法は、例えば１１０ｍｍとすることができる。なお、口づけ部を形成するためには図５～図８に示した工程を最低でも１回ずつ行う必要があるが、口づけ部の凹凸発生を抑止する観点からは、図４～図９に示した各工程を２回以上繰り返すことが好ましい。

　以上説明のように、本実施形態の口付け方法によれば、上の記第１の加圧工程、回転工程、そして第２の加圧工程を経て、軸線５０ｄ方向に沿って均一な外径寸法を有する口付け部を形成することができる。しかも、口付け部の長さ寸法及び非加工部分５０ｅ双方の長さ寸法に関する再現性を確保することができる。しかも、従来のような打撃を用いることなく、口付け部を形成することができる。
　したがって、金属管５０に口付け部を形成するに際し、騒音問題を解消した上で、口付け部及び非加工部分５０ｅの長さ寸法に関する歩留まりを高めることができる。

　また、口付け部を形成する際に、金属管５０がその軸線５０ｄ方向に沿って位置ずれしないため、予め金属管５０に潤滑処理を施していても、口付け部を形成する際に金属管５０が滑って動くことがない。よって、先端部分５０ｆを加圧する前に金属管５０に潤滑処理を施すことができるため、潤滑処理の際に口付け部の周辺の潤滑剤に気泡が溜まることがなく、潤滑剤を金属管５０の内部全体に行き渡らせることができる。従って、潤滑被膜形成工程において、金属管５０内部全体に均一に処理を行うことができる。このため、金属管５０の引抜き加工時に潤滑不足による不良発生が生じず、製品の品質が向上する。
　また、先端部分５０ｆを加圧する前に潤滑処理を行うことが可能となるため、潤滑処理の際に潤滑剤を金属管５０の内部に行き渡らせても、金属管５０を潤滑剤から引き上げることで潤滑剤は金属管５０から抜け、金属管５０内に留まることがない。一方、口付け部を形成した後に潤滑処理を行うと、金属管５０を潤滑剤から引き上げても、潤滑剤が口付け部の内側に留まりやすい。このため、先端部分５０ｆを加圧する前に潤滑処理を行うことで、口付け部を形成した後に潤滑処理を行う場合と比べ、潤滑処理の際に潤滑剤が金属管５０から抜けるまでの時間を短縮できる。その結果、潤滑処理工程の能率が向上する。

　また、第１の加圧工程中または第２の加圧工程中に、互いに隣接する分割金型１の接合面１ｈ同士の間に対応した位置に、先端部分５０ｆの盛り上がり５０ｈが生じたとしても、一旦加圧を中断し、金属管５０を、軸線５０ｄを中心に所定角度回転させた後に再加圧する事により、盛り上がり５０ｈを加圧して潰すことができる。よって、肉厚の薄い金属管５０や口付部外径の縮小量が多い場合にも、隣接する分割金型１の接合面１ｈ同士の間に、金属管５０の盛り上がり５０ｈを挟み込むことによる、金属管５０の加圧不足を防ぐことができる。

　また、本発明は上記実施形態の内容のみに限定されず、その目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含み、更に上記の実施形態に示した数値による限定は一例である。

　１　　分割金型
　１ａ_１　　平行加圧部
　１ａ_２　　平行加圧面
　１ｂ　　第一の端縁
　１ｃ_１　　拡径加圧部
　１ｃ_２　　拡径加圧面
　１ｅ　　第二の端縁
　１ｆ　　外周面
　１ｇ　　開口
　１ｈ　　接合面
　１ｉ　　第一の凹部
　１ｊ　　第一の凸部
　１ｋ　　係止面
　２　　加圧部
　２ａ　　貫通孔
　２ｂ　　填め合い面
　３　　付勢機構
　３ａ　　ピン（付勢部材）
　３ｂ　　弾性体（ガイド部材）
　４　　駆動部
　５　　リテーナ
　５ａ　　第二の凹部
　６　　回転機構
　１０　　金型
　２０　　加圧機構
　５０　　金属管
　５０ｃ　　端縁
　５０ｄ　　軸線
　５０ｅ　　非加工部分
　５０ｆ　　先端部分
　５０ｆ_１　　先端部分第一領域
　５０ｆ_２　　先端部分第二領域
　５０ｇ　　境目
　５０ｈ　　盛り上がり
　５０ｉ　　外周面
　１００　　口付け装置

Claims

　延伸加工される前の金属管の先端部分に口付け部を形成する装置であって、
　軸線を中心として環状配置されるとともに同軸線と同軸に挿入される前記先端部分を受け入れる複数の分割金型と、これら分割金型を前記先端部分に対して接近及び離間させる加圧機構とを備え；
　前記各分割金型のそれぞれが、
　前記先端部分の外周面に当接するとともに前記軸線を含む断面で見た場合に、この軸線に平行をなす平行加圧面と、
　この平行加圧面の、前記金属管の挿入方向奥側にある端縁に連続してかつ同端縁より離れる方向に向かって拡径する拡径加圧面と、
　前記平行加圧面の、前記各分割金型に対する前記金属管の挿入方向手前側にある端縁に連続して形成された係止面と、
を有する；
ことを特徴とする口付け装置。
　前記加圧機構が、前記各分割金型が内填めされる加圧部と、この加圧部及び前記各分割金型間を前記軸線方向に沿って互いに接近及び離間させる駆動部と、を備え；
　前記加圧部及び前記各分割金型間の填め合い面を、前記軸線を含む断面で見た場合の形状が、前記挿入方向奥側に向かって拡径するテーパ形状である；
ことを特徴とする請求項１に記載の口付け装置。
　前記駆動部が、
　前記各分割金型を前記先端部分に対して接近及び離間させる方向に案内するガイド部材と、
　前記各分割金型を前記先端部分から離間させる方向に付勢する付勢部材と、
を備えることを特徴とする請求項２に記載の口付け装置。
　前記平行加圧面の、前記挿入方向手前側にある端縁に、面取りが形成されていることを特徴とする請求項１に記載の口付け装置。
　記軸線に沿った長さ寸法を比較した場合に、前記平行加圧面の長さ寸法が前記拡径加圧面の長さ寸法より長いことを特徴とする請求項１に記載の口付け装置。
　前記各分割金型内に前記先端部分が挿入されてかつ非加圧時にある前記金属管を、前記軸線を中心として回転させる回転機構をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の口付け装置。
　前記各分割金型のそれぞれを、前記軸線を含む断面で見た場合、前記軸線に対して前記係止面がなす角度が、前記軸線に対して前記拡径加圧面がなす角度よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の口付け装置。
　前記軸線に対して前記係止面がなす角度が９０度であることを特徴とする請求項７に記載の口付け装置。
　延伸加工される前の金属管の先端部分に口付け部を形成する方法であって、
　前記先端部分の軸線方向の途中位置の外周面に対して前記軸線に平行な平行加圧面を押し当てて加圧することと、前記途中位置よりも先端側に対して、前記先端側に向かって拡径する拡径加圧面を押し当てて加圧することと、前記途中位置の後端側を係止することとを同時に行う第１の加圧工程と；
　この第１の加圧工程の後、前記先端部分の、前記拡径加圧面で加圧された部分よりも先端側に対して前記平行加圧面を押し当てて再度加圧する第２の加圧工程と；
を有することを特徴とする口付け方法。
　前記第１の加圧工程中または前記第２の加圧工程中に、前記金属管を、前記軸線を中心に所定角度回転させる回転工程をさらに備えることを特徴とする請求項９に記載の口付け方法。