JP2001522310A - 有形中空金属管の端絞り加工を行なうための工具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 中空内部及び外面を備えた正方形金属管又は長方形金属管のような有形金属管（１２）を加工して管に端絞りを形成する工具（１０、１００）を提供する。工具（１０、１００）は、長手方向に延びた内部キャビティ及び複数のローラキャビティを備えたヘッドを有し、各ローラキャビティが内部キャビティと連通している。複数の溝付きローラが、各ローラキャビティ内に一つずつ、ヘッド内に回転可能に取り付けられている。各溝付きローラは、内部キャビティ内に入る外周面（５４）を有しかつ絞り加工すべき管の外面の一部、例えばコーナ部分(18)と係合する構造を有する。絞り加工すべき管の形状に基づいて、工具には更に、一対の平領域ローラ（１３２）を設けることができる。平領域ローラは、長方形管（１０２）の相対的に長い方の側面と係合するのに使用できる。工具は更に、ヘッドの内部キャビティ内に配置されるマンドレル（６４、１３４）を有し、該マンドレルは、端絞り加工の結果として管が凹むことを防止するのに有効である。

Description

【発明の詳細な説明】 有形中空金属管の端絞り加工を行なうための工具 クロスリファレンス 本願は、「金属管のスウェジング加工工具及びスウェジング加工された金属管 を使用した一体管状フレーミングシステム(Tool for Swaging Metal Tubing，an d Integral Tubular Framing System Incorporating Swaged Metal Tubing)」と いう名称に係る１９９７年３月１９日付米国仮特許出願第60/040,835号の優先権 の利益を主張する。 発明の背景 1.0 発明の分野 この発明は、一般的には、有形中空金属管の加工用工具に関し、より詳しくは 、有形中空金属管の端絞り加工を行なう工具に関する。 2.0 関連技術 金属加工産業では、しばしば、種々の構造の一部として、隣接する中空金属管 を互いに結合することが必要とされ或いは有効である。正方形又は長方形の金属 管は、その形状及び関連する機械的強度から、多くの用途にこれらの金属管を使 用することが特に有効である。正方形及び長方形の金属管を絞る既知の方法は、 一般に一以上のダイを使用している。この絞り形態では、正方形管又は長方形管 の一端が、プレス機械の種々の形状により発生される力によって押し潰され、絞 りのサイズはダイの設計により決定される。正方形管及び長方形管のこの端絞り 方法には、次のような欠点がある。第一の欠点は、管の端絞り加工には、所望の 絞りを達成するのに、いくつかの「打撃」つまりプレス機械の適用を必要とし、 各適用毎に製造コストが付加されることである。また、プレス機械の押圧力によ って管端の過大な変形及び／又は不均一な変形を引き起こすことがある。より詳 しくは、管の一以上の面が凹んでしまい、このため管の全体的強度が低下し且つ 元の形状と絞り端部との間の移行部の滑らかさが悪くなる。或る場合には、過大 な変形及び／又は不均一な変形がひどく、管の絞り端部を、絞る前の同じサイズ の管の中に挿入できないことがある。 正方形管及び長方形管の端絞り加工にダイを使用することに関連した上述の問 題のため、近似サイズの隣接する正方形及び長方形の管の連結は、一般に、二つ の近似したサイズの管の中に、小径の管を挿入し、次に外側管の各セクションを 内側管に緊締してその結合を確実にすることにより行なわれる。内側管並びに必 要とされる緊締具は、正方形又は長方形の管を結合する、この方法のコストを増 大させる。この技術に付随する他の欠点は、結合部の強度が、これに用いられる 緊締具の強度に制限されることである。 正方形又は長方形の金属管の既知の連結方法に付随した上述の欠点から、正方 形管又は長方形管等の有形金属管の隣接したセクションの改善した結合方法に関 するニーズが絶えず存在している。 発明の概要 上記ニーズを鑑み、本発明は、中空内部及び外面を備えた有形金属管を加工し て管に端絞りを形成する工具に関する。本発明の工具は、正方形、長方形、楕円 形及びＤ形を含む種々の形状の金属管に端絞り加工を行なうように構成されてい る。各実施形態において、本発明の工具は、絞り端部がその元の形状を保持する ように、所定の長手方向長さに亘って、管端部に実質的に均一な絞りを行なう。 従って、絞り端部は、同じ形状及びサイズをもつ管の非絞り端部内に挿入できる 。有形管の端絞りは、工具内への管の単一パスにより達成される。従って、本発 明の工具は、管端を均一に絞るための簡単で、高速かつ経済的な手段を提供し、 管を、絞り加工前に同じ外形寸法をもつ同様な形状及び近似サイズの管に結合で きるようにする。 本発明の工具は、広範囲の金属加工用途での金属管の使用を容易にする。例え ば、本発明の工具により達成される絞り端部をもつ正方形及び長方形管の使用に より、多くの用途に有効な平面取付け領域を形成できる。また、本発明の工具は 、比較的高速製造及び比較的低コストの生産設定に適用できるので、多くの既存 の製品の設計変更を保証し、簡単かつ経済的な態様で互いに結合される金属管セ クションを使用できるという長所が得られる。また、本発明の工具 は広範囲の新製品のアイデア及び設計を可能にするであろう。 本発明の好ましい実施形態によれば、工具は、長手方向に延びた内部キャビテ ィ及び複数のローラキャビティを備えたヘッドを有し、各ローラキャビティが内 部キャビティと連通している。工具は、複数の溝付きローラを更に有し、各溝付 きローラは一つのローラキャビティ内に回転可能に取り付けられている。各溝付 きローラは内部キャビティ内に入る外周面を有し、かつ管がヘッドの内部キャビ ティ内を通るときに管の外面の一部と係合し、これにより絞り加工すべき管の一 部を押し込む構成、すなわち配置及びサイズを有している。ヘッドは更に、ヘッ ドの内部キャビティ内に配置されるマンドレルを有し、該マンドレルは、管の絞 り端部を凹ませることなく管の端絞り加工を行なうことを可能にする。マンドレ ルは、好ましくは、絞り加工すべき管の形状に従って変えられる多角形断面形状 をもつ中実ロッドで形成される。 ヘッドは、ベースブロックと、該ベースブロックに連結されたスペーサ部分と 、該スペーサ部分に連結されたフェースブロック部分とを備えている。ヘッドの これらの構成部品は一体構造として作るか、慣用緊締具により互いに固定するこ とができる。ベースブロック、スペーサ部分及びフェースブロック部分は組み合 わされて内部キャビティを形成し、フェースブロック部分は、ローラキャビティ と、該ローラキャビティを形成すべく構成された複数のフェースブロックとを備 えている。 各溝付きローラは、ヘッドの隣接するフェースブロック内に固定されたロール ピン上に回転可能に取り付けられている。各溝付きローラの外周面は、中央に配 置されたほぼＶ形の部分を有し、該Ｖ形部分は、管がヘッドの内部キャビティ内 を通るときに正方形管又は長方形管のコーナ部分のような管の一部と係合するの に有効である。溝付きローラの外周面には更に、中央に配置されたＶ形部分の両 側から延びている一対のベベル状端面が設けられている。 実質的に正方形の管端部を絞る特定用途をもつ好ましい一実施形態では、工具 鋼は四つの溝付きローラを有し、これらのうち、二つのローラは実質的に水平な 平面内で回転でき、残りの二つのローラは実質的に垂直な平面内で回転できる。 この実施形態では、各溝付きローラの各端面が隣接ローラの一つの端面 に近接して配置されており、これにより、正方形管が溝付きローラと係合すると き、複数の溝付きローラが実質的に正方形管を包囲する。この実施形態では、マ ンドレルはほぼ正方形の断面形状を有する。マンドレルは、管の中空内部へのマ ンドレルの挿入を容易にするための少なくとも一つの長手方向に延びた導入面取 り部を有している。 実質的に長方形の管端部を絞るのに特に適した他の好ましい実施形態では、工 具は、四つの溝付きローラと、更に一対の平領域ローラとを有し、各平領域ロー ラは一対の溝付きローラの間で横方向に配置されている。各平領域ローラは、長 方形管がヘッドの内部キャビティ内を通るとき、管の相対的に長い方の側面と係 合するのに有効である。この実施形態では、各平領域ローラは実質的に垂直な平 面内で回転でき、一方、各溝付きローラは垂直に対して傾斜した平面内で回転で きる。四つの溝付きローラ及び二つの平領域ローラは、管が内部キャビティ内を 通りかつローラと係合するときに実質的に管を包囲するように互いに配置される 。この実施形態並びに前述の実施形態では、各ローラは工具鋼で作るのが好まし い。 各平領域ローラには、実質的に円筒状の一対の端部と、両端部間に延びている 実質的に円筒状の中央***部（***部は端部を越えて半径方向に延びている）と を設けることができる。中央***部を設けるか否かは工具の用途に従って定まり 、長方形管の長い方の側面の長さが、短い方の長さよりかなり長い場合に特に有 効である。***部は、管の長い方の側面と係合しかつ管の端絞り加工を容易にす るのに有効である。一方の平領域ローラはマンドレルの上方に配置され、他方の 平領域ローラはマンドレルの下方に配置される。中央***部を備えた平領域ロー ラを有する実施形態では、マンドレルは長手方向に延びた一対の溝を有し、一方 の溝はマンドレルの上面に形成されかつ他方の溝はマンドレルの下面に形成され ている。各溝は、一つの平領域ローラの中央***部の形状を補完する形状を有し ている。 工具には更に、管の絞り端部の実質的に均一な形状を維持する手段を設けるこ とができ、該維持手段はヘッドの内部キャビティ内に配置されるレーキからなる 。 レーキはこれを貫通する孔を有し、該孔は内部キャビティと連通している。孔は 前方の拡開部分と、該拡開部分から長手方向後方に延びているテーパ状ボアとを 備えている。拡開部分は、テーパ状ボアが管の絞り端部を押し込む間の導入体と して機能し、所望の形状及びサイズを維持する。レーキは、前述の任意の実施形 態と組み合わせて使用できる。レーキが設けられるとき、マンドレルはレーキの 孔を通って、ベースブロック内へと長手方向に配置される。 図面の簡単な説明 本発明の上記の特徴及び他の特徴、利点は、以下の説明、請求の範囲の記載及 び添付図面を参照することにより一層明瞭に理解できるであろう。 第１図は、中空内部及び外面を備えた有形金属管を加工して管に端絞りを形成 する本発明の第一の実施形態による工具を示す斜視図である。 第２図は、第１図の工具を更に詳細に示す正面図である。 第３図は、第１図及び第２図に示した工具を更に詳細に示す平面図である。 第４図は、第１図〜第３図に示した工具を更に詳細に示す側面図である。 第５図は、第１図〜第４図に示した工具により達成された端絞りをもつ正方形 金属管を示す斜視図である。 第６図は、中空内部及び外面を備えた有形金属管を加工して管に端絞りを形成 する本発明の第２の実施形態による工具を示す斜視図である。 第７図は、第６図の工具を更に詳細に示す正面図である。 第８図は、第６図及び第７図に示した工具を更に詳細に示す平面図である。 第９図は、第６図〜第８図に示した工具を更に詳細に示す側面図である。 第１０図は、第６図〜第９図に示した工具により達成された端絞りをもつ長方 形金属管を示す斜視図である。 第１１図は、本発明の工具の一つの実施形態を導入したシステムを備えた有形 金属管の端絞りを達成するシステムを示す概略図である。 詳細な説明 ここで添付図面を参照すると、第１図〜第４図には、本発明の第一の実施形 態による工具１０が示されている。第１図〜第４図に示すように、工具１０は、 第５図に示す正方形の中空金属管１２に、スウェジング、押出し又は端絞り加工 を行なうように構成されている。他の実施形態では、工具１０は、長方形管、楕 円形管又はＤ形管等の他の形状をもつ金属管に後述のようにして端絞り加工を行 なうように変更されている。正方形の中空管１２は、中空内部１４及び実質的に 正方形の外面１６を有している。外面１６は、管１２の長手方向に沿って延びて いる四つのコーナ部分１８を有している。第５図に示すように、管１２は一端２ ０を有し、一端２０は管１２の残部２２の元のサイズに対し、後述のようにして 工具１０によってサイズが縮小されている。更に第５図に示すように、絞り端部 ２０は実質的に均一な正方形を有し、これは、残部２２の形状と実質的に同じで ある。絞り端部２０は、管１２の残部２２と同じサイズをもつ非絞り正方形管２ ４の中に挿入可能である。 工具１０は、長手方向に延びる内部キャビティ３２及び複数のローラキャビテ ィ３４を備えたヘッド３０を有している。各ローラキャビティ３４は、内部キャ ビティ３２の前方部分と連通している。ヘッド３０は、ベースブロック３６と、 スペーサ部分３８と、フェースブロック部分４０とを有している。図示の実施形 態では、スペーサ部分３８は、互いに横方向に間隔を隔てて配置された一対のス ペーサブロック４２を有している。フェースブロック部分４０は四つのフェース ブロック４４を有し、これらのフェースブロック４４はローラキャビティ３４を 形成するように構成されている。図示の実施形態では、フェースブロック部分４ ０、スペーサ部分３８及びベースブロック３６は、ボルト４６のような複数の慣 用的な緊締具により互いに固定されている。各ボルト４６は、一つのフェースブ ロック４４及びこれに隣接する一つのスペーサブロック４２を通り、次にベース ブロック３６に螺合されている。或いは、フェースブロック部分４０、スペーサ 部分３８及びベースブロック３６は、冷間圧延鋼、工具鋼又は他の適当な合金又 は金属からなる一体構造すなわちワンピース構造として作ることができる。 図示の実施形態では、各溝付きローラ５０の外周面５４には、絞り加工すべき 正方形管のコーナ部分（例えば、管１２のコーナ部分１８）の一つと係合す るのに有効なほぼＶ形の部分５６が設けられている。各ローラ５０の外周面５４ には、更に、中央に配置されたＶ形部分５６とは反対側に延びている一対のベベ ル状端面５８が設けられている。第２図に最も良く示すように、各溝付きローラ ５０の各ベベル状端面５８は、隣接する一つの溝付きローラ５０の一つのベベル 状端面５８に近接して配置される。例えば、ローラ５０Ａの一つのベベル状端面 ５８はローラ５０Ｃの一つの端面５８に近接して配置され、同時に、ローラ５０ Ａの他のベベル状端面５８はローラ５０Ｄの一つの端面５８に近接して配置され る。第２図に示すように、種々の境界面位置において、ローラ５０の隣接するベ ベル状端面５８は、互いに実質的に平行である。ベベル状端面５８は互いに僅か に間隔を隔てて配置するか、境界面位置で実際に互いに接触するように配置する ことができる。 ローラ５０を互いに位置決めすることにより、ローラ５８のＶ形部分５６が組 み合わされて、ヘッド３０の内部キャビティ３２の実質的に正方形の入口６０を 創成する。入口６０のサイズは絞り加工すべき正方形管の外形寸法より小さく、 従って、管の端部が各ローラと強制的に係合され、管１２の端部２０に関して示 したような端絞りが形成される。管１２の絞り端部２０の最大長手方向長さは、 主として、スペーサブロック４２の長手方向長さ６２により決定される。 工具１０は、更に、ヘッド３０の内部キャビティ３２内に配置されるマンドレ ル６４を有している。マンドレル６４は、絞り加工すべき管の形状に従って変え られる多角形断面をもつ中実金属ロッドが好ましい。図示の実施形態では、マン ドレル６４はほぼ正方形断面を有している。第２図に最も良く示すように、マン ドレル６４は、各ローラ５０の外周面５４から間隔を隔てている。マンドレル６ ４とローラ５０との必要間隔は、絞り加工すべき管のサイズ及び壁厚及び管の端 部サイズの所望の絞り量を含む種々のファクタに基づいて変えられる。マンドレ ル６４は、絞り加工すべき管の端部（例えば、管１２の部分２０）が、ローラ５ ０により管に加えられる力により凹むことすなわち変形することを防止する。マ ンドレル６４は、ヘッド３０から前方に突出する第１前端部６６と、ボルト７０ のような慣用手段又は他の適当な手段によりヘッド３０に固定され る反対側の端部６８とを有している。マンドレル６４は、フェースブロック部分 ４０及びスペーサ部分３８を通ってベースブロック３６内に長手方向に延びてい る。マンドレル６４は長手方向に延びた複数の面取り部７４を有している。各面 取り部７４は多角形断面の各コーナに形成され、絞り加工すべき管との係合を容 易にする。より詳しくは、面取り部７４は、マンドレル６４が管の中空内部（例 えば、管12の内部１４）に挿入されるときのマンドレル６４と絞り加工すべき管 との接触によるドラッグ効果（引きずり効果）を最小にするのに必要である。 工具１０には、オプションとして、絞り加工すべき管の実質的に均一な端部形 状を維持する手段を設けることができる。例えば、管１２に関して示すように、 絞り端部２０は、管１２の残部２２の形状と実質的に同じ実質的に均一な正方形 の形状を有している。図示の実施形態では、絞り加工すべき管の端部を実質的に 均一な形状に維持する手段は、ヘッド３０の内部キャビティ３２内に配置される レーキ７６からなる。レーキ７６は、冷間圧延鋼、工具鋼又は他の適当な材料か らなるブロックで作られる。第１図に示すように、各スペーサブロック４２には 、レーキ７６の一つの側面を受け入れるサイズを有する垂直方向に延びた溝７８ を設けることができる。この場合、レーキ７６は、一対のボルト８０のような慣 用手段によりベースブロック３６に固定される。 レーキ７６は、これを貫通している孔８２を有し、孔８２は、その前端部がヘッ ド３０の内部キャビティ３２と連通している。孔８２は、前方の拡開部分８４、 この拡開部分８４から後方に長手方向に延びたテーパ状ボア８６とを有している 。 テーパ状ボア８６は、絞り加工すべき管の形状と実質的に一致する形状を有し 、かつボア８６の前方から後方に向かってサイズが徐々に縮小する。図示の実施 形態では、ボア８６はほぼ正方形の形状を有している。本発明者は、或る適用例 では、絞り加工すべき管の端部（例えば、管１２の端部２０）は、端部２０がロ ーラ５０に通された後に局部的に外方に拡がる傾向があることを確認している。 端部２０がヘッド３０を通って徐々に進行するとき、端部２０はレーキ７６と係 合する。前方の拡開部分８４は、端部２０が幾分外方に拡がって いる場合でも端部２０を有効に受け入れることができ、かつ端部２０をテーパ状 ボア８６内に押し込むガイドとして機能する。テーパ状ボア８６は、端部２０の 実質的に均一な正方形を維持すべく、さもなくば起こり得る端部２０の外方への あらゆる拡がりを矯正するのに有効である。管１２の端部２０がテーパ状ボア８ ６の後端部に到達したならば、管１２を後退させて工具１０から取り出すことが でき、これにより端部２０の絞り加工が完了したことになる。 第６図〜第９図には本発明の第２の実施形態による工具１００が示されており 、この実施形態は、第１０図に示す実質的に長方形の金属管１０２のような中空 有形金属管の端絞り加工を行なうように構成されている。管１０２は中空内部１ ０４及び外面１０６を有し、６つのコーナ部分１０８を備えている。工具１００ は管１０２の端部１１０を絞り加工するのに有効であり、端部１１０は残部１１ ２に対してサイズが絞られるが、残部１１２と実質的に同じ長方形に維持される 。長方形管１０２の絞り端部１１０は、同じサイズをもつ他の長方形管１１４の 中に挿入可能である。 工具１００は、長手方向に延びた内部キャビティ１１８及び該内部キャビティ １１８と連通している複数のローラキャビティ１２０を備えたヘッド１１６を有 している。工具１０と同様に、工具１００のヘッド１１６は、ベースブロック１ ２２と、ベースブロック１２２に連結されたスペーサ部分１２４と、該スペーサ 部分１２４に連結されたフェースブロック部分１２６とを有している。図示の実 施形態では、フェースブロック部分１２６、スペーサ部分１２４及びベースブロ ック１２２は、ボルト１２８のような慣用手段により互いに固定されている。或 いは、フェースブロック部分１２６、スペーサ部分１２４及びベースブロック１ ２２は、冷間圧延鋼及び工具鋼のような材料又は同等材料から一体構造として作 ることができる。ベースブロック１２２、スペーサ部分１２４及びフェースブロ ック部分１２６は、ヘッド１１６の内部キャビティ１１８を形成すべく組み合わ される。図示の実施形態では、スペーサ部分１２４は単一のスペーサブロックか らなるが、別の構成として、横方向に間隔を隔てた一対のブロックで構成するこ ともできる。フェースブロック部分１２６は、ローラキャビティ１２０と、該ロ ーラキャビティ１２０を形成すべく構成されかつ 互いに配置される複数のフェースブロック１３０とを有している。 工具１００は、更に、工具１０に関して前述した複数の溝付きローラ５０を有 し、該溝付きローラ５０はヘッド１１６のフェースブロック部分１２６に回転可 能に取り付けられている。工具１０と同様に、工具１００の各ローラ５０は、互 いに隣接する一対のフェースブロック１３０内に固定されたロールピン５２上に 回転可能に取り付けられている。しかしながら、工具１０とは異なり、工具１０ ０の各溝付きローラ５０は、垂直に対して傾斜した平面の回りで回転される。工 具１００の各溝付きローラ５０の外周面５４は内部キャビティ１１８内に延びて おり、かつ絞り加工すべき長方形管がヘッド１１６の内部キャビティ１１８内に 導入されるときに長方形管のコーナ部分（例えば、管１０２のコーナ部分１０８ ）と係合する。工具１００とは異なり、各ローラ５０の一つのベベル状端面５８ のみが、隣接する溝付きローラ５０のベベル状端面５８に近接して配置されてい る。残りのベベル状端面５８は、工具１００内に含まれる一対の平領域ローラ１ ３２の一つに近接して配置される。 工具１００は更にマンドレル１３４を有している。該マンドレル１３４は、ヘ ッド１１６から前方に突出している前端部１３６と、一対のボルト１３９のよう な慣用手段によりベースブロック１２２に固定された反対側端部１３８とを有し ている。マンドレル１３４は、工具１００の中心軸線１４０に沿って、フェース ブロック部分１２６及びスペーサ部分１２４を通り、ベースブロック１２２まで 長手方向に延びている。マンドレル１３４は、多角形断面をもつ中実ロッドで構 成するのが好ましい。より詳しくは、マンドレル１３４は、ほぼ長方形の断面を 有するのが好ましい。第７図に最も良く示すように、マンドレル１３４は、溝付 きローラ５０及び平領域ローラ１３２から間隔を隔てて配置される。マンドレル １３４とローラ５０、１３２との必要間隔は、マンドレル６４に関して前述した ファクタに従って変えられる。マンドレル１３４の前端部１３６には、マンドレ ル１３４の相対的に短い方の二つの側面に形成された長手方向の一対の導入面取 り部１３５と、マンドレル１３４の相対的に長い方の二つの側面に形成された長 手方向の一対の導入面取り部１３７とが設けられている。マンドレル６４と同様 に、マンドレル１３４の導入面取り部１３５、 １３７は、マンドレル１３４と絞り加工すべき管（例えば、管１０２）との接触 によるドラッグ効果を最小にするのに必要である。マンドレル６４は更に、長手 方向に延びた一対の溝１８０を有している。一方の溝１８０はマンドレル６４の 上面１８２に形成され、他方の溝１８０はマンドレル６４の下面１８４に形成さ れている。溝１８０は、後述のように、一方の平領域ローラ１３２の一部と整合 し且つこの部分を補完する形状を有している。 第６図及び第７図に示すように、一方の平領域ローラ１３２はマンドレル134 の上方に配置され、他方の平領域ローラ１３２はマンドレル１３４の下方に配置 される。各平領域ローラ１３２は、管１０２が工具１００の内部キャビティ１１ ８を通るときに、実質的に長方形の管１０２の相対的に長い方の一方の側面１４ ４の少なくとも一部と有効に係合する外周面１４２を有している。両平領域ロー ラ１３２は、隣接対をなすフェースブロック１３０の各々に固定された一つのロ ールピン５２に回転可能に取り付けられている。各平領域ローラ１３２は、実質 的に垂直な平面内で回転できる。図示の実施形態では、各平領域ローラ１３２の 外周面１４２は、実質的に円筒状の一対の端部１４６と、両端部１４６の間で横 方向に延びた実質的に円筒状の中央***部１４８とを有している。中央***部１ ４８の直径は両端部１４６の直径（両端部１４６の直径は互いに等しいことが好 ましい）よりも大きく、このため、中央***部１４８は両端部１４６から半径方 向に突出している。各中央***部１４８は、長方形管１０２がヘッド１１６の内 部キャビティ１１８に入ると、管１０２の長い方の一方の側面１４４の一部と係 合する。各中央***部１４８は、マンドレル６４の溝１８０の隣接形状を補完す る形状を有している。平領域ローラ１３２の中央***部１４８はマンドレル６４ の溝１８０と協働し、ローラ５０による加工に加えて、絞り加工すべき管を更に 加工する。平領域ローラ１３２の中央部１４８とマンドレル６４の溝１８０との 組合せにより、絞り加工すべき管の上面及び下面に実質的に均一な局部的凹みを 形成する。これらの局部的凹みは、絞り加工すべき管に悪影響を与えない。別の 構成として、中央***部１４８を各平領域ローラ１３２から省略して、各ローラ １３２の外周面１４２が全体に亘って均一な直径をもつ実質的な円筒状になるよ うに構成できる。 この場合には、各ローラ１３２の外周面１４２は、管１０２が内部キャビティ 118内に導入されるとき、管１０２の一方の長い方の側面１４４の実質的に全面 と係合する。各平領域ローラ１３２の中央***部１４８及びマンドレル６４の溝 １８０を設けるか否かは、絞り加工すべき長方形管のサイズ、壁厚及び所望の端 絞りに基づいて定める。平領域ローラ１３２の中央***部１４８及びマンドレル ６４の溝１８０を設けることは、絞り加工すべき長方形管の長い方の側面の長さ が、長方形管の短い方の側面の長さよりかなり大きい場合に特に有効である。 任意ではあるが、工具１０と同様に、工具１００にも、絞り加工すべき管の端 部を実質的に均一な形状に維持する手段を設けることができる。例えば、管１０ ２に関して示すように、絞り端部１１０は、管１０２の残部１１２の長方形の形 状と実質的に同じ均一な長方形の形状を有している。図示の実施形態では、絞り 加工すべき管の端部の実質的に均一な形状を維持する手段は、ヘッド１１６の内 部キャビティ１１８内に配置されたレーキ１５０からなる。図示の実施形態では 、キャビティ１１８はヘッド１１６の上面を貫通しておらず、従って、レーキ１ ５０は、スペーサ部分１２４とベースブロック１２２とを互いに取り付ける前に 、ヘッド１１６のスペーサ部分１２４内に挿入される。この場合、レーキ１５０ は、一本以上のボルト（図示せず）のような慣用手段によりベースブロック１２ ２に固定される。ヘッド１１６の種々の部品が一体構造として作られる場合には 、レーキ１５０の取付けを可能にするため、内部キャビティ１１８がヘッド１１ ６の上面又は下面を貫通するように構成できる。 レーキ１５０は、冷間圧延鋼、工具鋼又は他の適当な材料で作られる。レーキ １５０の機能は工具１０のレーキ７６の機能と実質的に同じである。レーキ１５ ０はこれを貫通する孔１５２を有し、該孔１５２は、その前端部がヘッド１１６ の内部キャビティ１１８と連通している。孔１５２は、前方の拡開部分１５４と 、該拡開部分１５４から後方に向かって長手方向に延びているテーパ状ボア１５ ６とを有している。テーパ状ボア１５６は、該ボアの前端部から後方に向かって 徐々にサイズが減少するほぼ長方形の形状を有している。管１０２の端部１１０ のような有形管の絞り端部がヘッド１１８を通るとき、端部１ １０がレーキ１５０と係合する。前方の拡開部分１５４は、これが僅かに外方に 拡がっている場合でも、端部１１０を受け入れるのに有効であり、かつ該端部１ １０をテーパ状ボア１５６内に押し込むガイドとして機能する。テーパ状ボア１ ５６は、ともすれば発生しがちな端部１１０のあらゆる外方への拡がりを矯正し 、端部１１０の実質的に均一な長方形を維持するのにするのに有効である。管１ ０２の端部１１０がテーパ状ボア１５６の後端部に到達すると、管１０２が後退 されかつ工具１００から取り出され、端部１１０の絞り加工が完了したことにな る。 作動に際し、前述の有形中空金属管の端部を絞るのに、工具１０又は工具100 のいずれかを使用できる。工具１０又は工具１００のいずれかが、対応する有形 中空管と係合して管の端絞り加工を行なう方法は、第１１図を参照することによ り一層良く理解されよう。説明上の目的から、工具１００が第１１図に示されて いるが、以下に説明するシステム及び方法も工具１００に関連して使用される。 工具１００は支持構造体１６０に摺動可能に取り付けられている。支持構造体 １６０はベース１６２及び複数の脚１６４を有し、該脚１６４の一端はベース１ ６２に取り付けられかつ他端は作業領域の床１６６又は他の適当な面上に置かれ る。また、説明上の目的から、第１１図は、第５図に示すような端部１２０の絞 り加工の前の実質的に正方形の管１０２を示している。管１０２の一部が一対の クランプブロック１６８に固定され、該クランプブロック１６８の下部は支持構 造体１６０のベース１６２に固定されている。クランプブロック１６８は管１０ ２の一部を包み込み、該管１０２のスウェジングすなわち端絞り加工中に管１０ ２を所定位置に保持する。油圧アクチュエータ１６９により、クランプブロック １６８の上部にクランプ力が加えられる。或いは、他の慣用手段を用いてクラン プ力をブロック１６８に加え、管１０２の一部をブロック１６８により保持する こともできる。管１０２は、工具１００の溝付きローラ５０と適正に係合するよ うに、クランプブロック１６８内で配向される。管１０２の一端１７０は、慣用 手段により支持構造体１６０のベース１６２に固定される停止ブロック171に当 接関係をなして配置される。 工具１００は、該工具１００が管１０２と係合するように矢印１７４の方向に 工具１００を直線移動させるのに有効なアクチュエータ手段（全体を番号１７２ で示す）に連結される。図示の実施形態では、アクチュエータ手段１７２は、工 具１００に連結される油圧作動形シリンダを有している。油圧シリンダは工具10 0に直接取り付けられるか、工具１００に取り付けられた板に取り付けられる。 油圧シリンダは、油圧モータ（図示せず）及び圧油をアクチュエータ手段１７２ に（又はアクチュエータ手段１７２から）供給する関連導管（図示せず）により 動力が供給される。別の構成として、アクチュエータ手段１７２は、工具１００ に連結され且つこの工具１００を矢印１７４の方向に直線移動させるのに有効な 一以上の空気圧シリンダ、サーボモータ、ウォームギア等の種々の他の慣用手段 で構成できる。また、アクチュエータ手段１７２には、工具１００が付勢されて いるときに適正方向を維持するための、工具１００に取り付けられるガイド手段 １７６を設けることができる。アクチュエータ手段１７２には更に、工具１００ が直線移動する距離、従って工具１００が端絞り加工すべき長さを制御するため の制御手段（図示せず）を設けることができる。 以上、本発明の好ましい実施形態について特に詳細に説明したが、請求の範囲 に記載された本発明の真の精神及び範囲から逸脱することなく、種々の変更をな し得ることは理解されよう。例えば、工具１０は、実質的に正方形の管の端絞り 加工を行なうように構成されかつ相対配置されたローラ５０を備えたものを図示 したが、ローラ５０は、実質的に長方形の管の端絞り加工を行なうように相対配 置することができる。また、工具１０のローラ５０の外周面５８は、工具１０の 複数のローラ５０が実質的に楕円形の管を導入して楕円形の端絞り加工を行なう ように変更できる。また、工具１０には、Ｄ形管を導入してＤ形管の端絞り加工 を行なうように構成された外周面を有しかつ相対配置された複数のローラを設け ることができる。また、工具１００は、実質的に長方形の管の端絞り加工を行な う形状を有しかつ相対配置されたローラ５０及びローラ１３２を備えたものを示 したが、一以上のローラ５０及びローラ１３２は、これらのローラの組合せが、 楕円形管又はＤ形管を導入して、それぞれ楕円形管又はＤ形管の端絞り加工を行 なうことができるように位置変更及び／又は形状変 更を行なうことができる。また、本発明の原理を具現する工具を用いて、他の形 状をもつ管の端絞り加工を行なうことを考えることもできる。従って、本発明は 、説明した特定の好ましい実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲の記 載によってのみ制限を受けるに過ぎない。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．中空内部及び外面を備えた有形金属管を加工して管に端絞りを形成する工具 において、 長手方向に延びた内部キャビティ及び複数のローラキャビティを備えたヘッ ドを有し、各ローラキャビティが内部キャビティと連通しており、 複数の溝付きローラを有し、各溝付きローラが一つのローラキャビティ内に 回転可能に取り付けられており、各溝付きローラが、内部キャビティ内に入る外 周面を有しかつ管がヘッドの内部キャビティ内を通るときに管の外面の一部と係 合する構造を有し、 ヘッドの内部キャビティ内に配置されるマンドレルを更に有し、該マンドレ ルは、ヘッドから前方に突出する第１端部と、ヘッドに固定される反対側端部と を備え、マンドレルは各溝付きローラの外周面から間隔を隔てて配置され、マン ドレルは、管が内部キャビティ内を通るときに、管の中空内部内に挿入されるこ とを特徴とする工具。 ２．前記ヘッドは、ベースブロックと、該ベースブロックに連結されたスペーサ 部分と、該スペーサ部分に連結されたフェースブロック部分とを備え、 ベースブロック、スペーサ部分及びフェースブロック部分は組み合わされて 内部キャビティを形成し、 マンドレルは、フェースブロック部分及びスペーサ部分を通って、ベースブ ロックへと長手方向に延びており、 フェースブロック部分は、ローラキャビティと、該ローラキャビティを形成 すべく構成された複数のフェースブロックとを備えていることを特徴とする請求 の範囲第１項に記載の工具。 ３．前記有形金属管は四面金属管であり、管の外面部分が四つのコーナ部分を備 え、 工具は四つの溝付きローラを有し、 各溝付きローラの外周面は、管が工具の内部キャビティを通るときに管の一 つのコーナ部分と係合するのに有効なほぼＶ形の部分を有していることを 特徴とする請求の範囲第２項に記載の工具。 ４．前記有形管は実質的に正方形の金属管であり、 各溝付きローラは、ヘッド内に配置されたロールピン上に回転可能に取り付 けられており、 二つの溝付きローラは実質的に垂直な平面内で回転でき、二つの溝付きロー ラは実質的に水平な平面内で回転できることを特徴とする請求の範囲第３項に記 載の工具。 ５．前記外周面のほぼＶ形の部分は、各溝付きローラの外周面の中央に配置され た部分であり、 各溝付きローラの外周面は更に一対の端面を有し、各端面は、中央に配置さ れたＶ形部分の両側に延びており、 各溝付きローラの端面は、一つの隣接溝付きローラの一つの端面に近接して 配置され、これにより、複数の溝付きローラは、管がローラと係合するときに実 質的に正方形の金属管を実質的に包囲することを特徴とする請求の範囲第３項に 記載の工具。 ６．前記溝付きローラの各端面はベベル状端面からなることを特徴とする請求の 範囲第５項に記載の工具。 ７．前記各ロールピンは、隣接対をなすフェースブロックの間に延びていること を特徴とする請求の範囲第４項に記載の工具。 ８．前記有形金属管は、相対的に長い方の一対の側面及び相対的に短い方の一対 の側面を備え、 工具は四つの溝付きローラを有し、 工具は更に、一対の平領域ローラを有し、各平領域ローラは溝付きローラの 間で横方向に配置され、各平領域ローラは、管がヘッドの内部キャビティを通る ときに実質的に長方形の金属管の相対的に長い方の一方の側面と係合するのに有 効であることを特徴とする請求の範囲第３項に記載の工具。 ９．前記工具は更に、ヘッド内に配置された複数のロールピンを有し、 各溝付きローラ及び各平領域ローラは、一つのロールピンに回転可能に取り 付けられ、 各平領域ローラは実質的に垂直な平面内で回転でき、各溝付きローラは垂直 に対して傾斜した平面内で回転できることを特徴とする請求の範囲第８項に記載 の工具。 10．第一の平領域ローラがマンドレルの上方に配置され、他方の平領域ローラが マンドレルの下方に配置され、 各平領域ローラの外周面が、実質的に円筒状の一対の端部と、これらの端部 間に配置された実質的に円筒状の中央***部を備え、該***部は端部を越えて半 径方向に延びており且つ管がヘッドの内部キャビティ内を通るときに実質的に長 方形の金属管の相対的に長い方の一つの側面と係合するのに有効であることを特 徴とする請求の範囲第９項に記載の工具。 11．前記マンドレルは長手方向に延びた一対の溝を有し、各溝は、マンドレルの 上面及び下面のうちの一方に形成されており、 各溝は、平領域ローラの実質的に円筒状の中央***部の形状を補完する形状 を有することを特徴とする請求の範囲第１０項に記載の工具。 12．前記管の絞り端部の実質的に均一な形状を維持する手段を有し、該維持手段 はヘッド内に配置されていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の工具。 13．前記維持手段は、工具の内部キャビティ内に配置されるレーキを有し、 該レーキはこれを貫通する孔を有し、該孔は内部キャビティと連通しており 、 前記孔は前方の拡開部分と、該拡開部分から長手方向後方に延びているテー パ状ボアとを備えていることを特徴とする請求の範囲第１２項に記載の工具。 14．前記マンドレルは、レーキの孔を通ってベースブロックへと長手方向に延び ていることを特徴とする請求の範囲第１３項に記載の工具。 15．前記マンドレルは、ほぼ多角形の断面をもつ実質的な中実ロッドであり、 マンドレルは、管の中空内部への挿入を容易にするための、長手方向に延び た少なくとも一つの面取り部を備えた前端部を有することを特徴とする請求の範 囲第１項に記載の工具。 16．前記マンドレルはほぼ正方形の断面を有していることを特徴とする請求の範 囲第１５項に記載の工具。 17．前記マンドレルはほぼ長方形の断面を有していることを特徴とする請求の範 囲第１５項に記載の工具。 18．四つの溝付きローラを有し、該溝付きローラは、管が内部キャビティ内を通 るときに管を実質的に包囲するように互いに配置されていることを特徴とする請 求の範囲第１項に記載の工具。 19．四つの溝付きローラ及び一対の平領域ローラを更にを有し、該溝付きローラ 及び平領域ローラは、管が内部キャビティ内を通るときに管を実質的に包囲する ように互いに配置されていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の工具。 20．前記各溝付きローラは工具鋼で作られていることを特徴とする請求の範囲第 １８項に記載の工具。 21．前記各溝付きローラ及び各平領域ローラは工具鋼で作られていることを特徴 とする請求の範囲第１９項に記載の工具。 22．前記ベースブロック、スペーサ部分及びフェースブロック部分は、互いに固 定されていることを特徴とする請求の範囲第２項に記載の工具。 23．前記ベースブロック、スペーサ部分及びフェースブロック部分はワンピース 構造からなることを特徴とする請求の範囲第２項に記載の工具。