JP2009082930A - 管材の成形方法および成形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡素な構成により、直管状の管材はもとより、曲げ加工済みの管材でも容易にバルジやリブ等の凸形状を形成したり、縮径、拡径、切断等を可能にする。
【解決手段】管材Ｐの外周面全周に外周型部材１２、１３を密着させて管材Ｐを固定し、管材Ｐの内周面にローラー形状の内周型部材４７の外周部を径方向内側から外側に向かって圧接しつつこの内周型部材４７を管材Ｐ内周面の周方向に転動させ、外周型部材１２、１３の内周部に形成した周方向に延びる環状の成形凹部５７の中に、内周型部材４７の外周部に形成した周方向に延びる環状の成形凸部５８を嵌合させることにより管材Ｐの一部を拡径させることを特徴とする。
【選択図】図９

Description

本発明は、金属管材の端部付近にバルジやリブ等の凸形状を形成したり、金属管材の端部を縮径または拡径あるいは切断するための管材の成形方法および成形装置に関するものである。

金属管材にバルジやリブ等の凸形状を成形する方法として、例えば特許文献１〜３に開示されているものがある。

特許文献１の例では、加工する金属管材を割り金型のキャビティ内にセットし、この金属管材の中空部に鉛等の変形自在でかつ圧力により収縮せずに圧力を伝達可能な圧力伝達物質を充填した上、金属管材の開口部から圧力を付加し、鉛等の圧力伝達物質が自在に変形して圧力を金属管材の隅々まで伝達する作用により金属管材をキャビティの内部形状に沿わせて拡管させる。圧力伝達物質としては水やオイルのような液体が用いられることもあり、さらに金属管材を加熱して変形を容易にする場合もある（特許文献２参照）。

また、特許文献３の例では、凸型断面を持つ型部材により金属管材を径方向内周側から外周側に向かって直接押圧する手法が採られている。型部材は楔状の押圧部材を軸方向に押し込まれることにより発生する径方向へのスラスト力により外周側へ押圧される。
特開平０６−１４２７９２号公報 特開２００２−０９６１１８号公報 特開２００６−０６８７７６号公報

しかしながら、特許文献１、２の方法では、金属管材を拡張させるための圧力伝達物質として鉛や水、オイル等を扱うことと、高圧な圧力装置が必要になること、さらに成形後の金属管材の内部に付着残留している圧力伝達物質を除去するために専用の洗浄、乾燥工程が必要となることから、装置全体が非常に大掛かりになって多大な設備費用と広い設置面積が必要になるという難点があった。

また、特許文献３の方法では、やはり設備費用が嵩むという点に加え、型部材と押圧部材とが強く擦れ合う構造であることから、型部材と押圧部材が摩耗することによる耐久性の劣化が懸念され、これを防ぐには潤滑油中での加工が必要になるために、成形後の金属管材の内部に付着残留する潤滑油を除去するために専用の洗浄、乾燥工程が必要となる。

さらに、上記いずれの方法でも、既に曲げ加工済みの管材を加工するのが困難であった。

一方、別な課題として、金属管材をバンドソーやローラーカッター等を用いて切断した場合に、切断面の内外周、特に内周側に生じたバリを除去するために、管材切断部の内周側からリーマ加工等を行ってバリの除去加工をしなければならず、手間が掛かって加工コストが増大する一因となっていた。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、簡素な構成によって、直管状の管材はもとより、曲げ加工済みの管材でも容易にバルジやリブ等の凸形状を形成したり、縮径、拡径、切断、折り返し、圧着加工等を施すことができ、かつ切断後のバリ処理の容易な管材の成形方法および成形装置を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために、請求項１に記載の管材の成形方法は、管材を固定した状態で、この管材の周面に型部材を径方向に移動させて圧接しつつこの型部材を周方向に転動させることにより、上記管材の端部を加工する管材の成形方法としたことを特徴とする。

また、請求項２に記載の管材の成形装置は、管材を固定する管材固定手段と、上記管材の周面に型部材を径方向に移動させて圧接しつつこの型部材を周方向に転動させる型部材駆動手段と、を備えてなる管材の成形装置としたことを特徴とする。

また、請求項３に記載の管材の成形方法は、管材の外周面全周に外周型部材を密着させて上記管材を固定し、上記管材の内周面にローラー形状の内周型部材の外周部を径方向内側から外側に向かって圧接しつつこの内周型部材を管材内周面の周方向に転動させ、上記外周型部材の内周部に形成した周方向に延びる環状の成形凹部の中に、上記内周型部材の外周部に形成した周方向に延びる環状の成形凸部を嵌合させることにより、上記管材の一部を拡径させる管材の成形方法としたことを特徴とする。

また、請求項４に記載の管材の成形方法は、請求項３に記載の構成に加え、上記外周型部材と上記内周型部材とに、これら両部材間にせん断力を発生させるせん断部を形成し、上記拡径成形とともに、上記せん断部によって上記管材を切断することを特徴とする。

また、請求項５に記載の管材の成形装置は、管材の外周面全周に密着して上記管材を固定する外周型部材と、上記外周型部材の内周部に形成されて周方向に延びる環状の成形凹部と、その外周部を上記管材の内周面に径方向内側から外側に向かって圧接されつつ管材の内周面を周方向に転動するローラー形状の内周型部材と、上記内周型部材の外周部に形成されて周方向に延び、かつ上記外周型部材の成形凹部に嵌合する断面形状を持つ環状の成形凸部と、上記内周型部材の外周部を上記管材の内周面に径方向内側から外側に向かって圧接しつつ周方向に転動させる型部材駆動手段と、を備えてなる管材の成形装置としたことを特徴とする。

また、請求項６に記載の管材の成形装置は、請求項５に記載の構成に加え、上記外周型部材と上記内周型部材とに、これら両部材間にせん断力を発生して上記管材を切断可能なせん断部を形成したことを特徴とする。

また、請求項７に記載の管材の成形方法は、管材の内周面全周に内周型部材を密着させて上記管材を固定し、上記管材の外周面に環状の外周型部材の内周部を径方向外側から内側に向かって圧接しつつこの外周型部材を管材外周面の周方向に転動させ、上記内周型部材の外周部に形成した周方向に延びる環状の成形凹部の中に上記外周型部材の内周部に形成した周方向に延びる環状の成形凸部を嵌合させ転動させることにより、上記管材の一部を縮径させる管材の成形方法としたことを特徴とする。

また、請求項８に記載の管材の成形方法は、請求項７に記載の構成に加え、上記内周型部材と上記外周型部材とに、これら両部材間にせん断力を発生させるせん断部を形成し、上記縮径成形とともに、上記せん断部によって上記管材を切断することを特徴とする。

また、請求項９に記載の管材の成形装置は、管材の内周面に密に挿入される内周型部材と、上記内周型部材が挿入された上記管材を固定するクランプ部材と、上記内周型部材の外周部に形成されて周方向に延びる環状の成形凹部と、その内周部を上記管材の外周面に径方向外側から内側に向かって圧接されつつ管材の外周面を周方向に転動する環状の外周型部材と、上記外周型部材の内周部に形成されて周方向に延び、かつ上記内周型部材の成形凹部に嵌合する断面形状を持つ環状の成形凸部と、上記外周型部材の内周部を上記管材の外周面に径方向外側から内側に向かって圧接しつつ周方向に転動させる型部材駆動手段と、を備えてなる管材の成形装置としたことを特徴とする。

また、請求項１０に記載の管材の成形装置は、請求項９に記載の構成に加え、上記内周型部材と上記外周型部材とに、これら両部材間にせん断力を発生して上記管材を切断可能なせん断部を形成したことを特徴とする。

また、請求項１１に記載の管材の成形方法は、外管材の内側に内管材を密に挿入して上記外管材の端部よりも上記内管材の端部を引き込ませ、次に外管材の内管材が重なっている部分までの外周面全周に外周型部材を密着させて外管材を固定し、次に外管材の端部外周面に、すり鉢形状の縮径型部材の内周円錐面部を径方向外側から内側に向かって圧接しかつこの縮径型部材を周方向に転動させることにより外管材の端部を縮径させ、次に内管材の内径よりも小さい外径を持つ円柱形状の折り返し型部材の端面を外管材端部の縮径部先端に軸方向外側から押圧することにより外管材の端部を内管材の内側に折り返し、次に折り返された外管材端部の内周部にローラー形状の圧着型部材の外周部を径方向内側から外側に向かって圧接し、かつ上記圧着型部材を周方向に転動させることにより、外管材端部を内管材の内側に圧着する管材の成形方法としたことを特徴とする。

また、請求項１２に記載の管材の成形装置は、内側に内管材が密に挿入されて上記内管材の端部が引き込まれた外管材の外周面全周に密着して上記外管材をその端部を突き出させた状態で固定する外周型部材と、上記外周型部材から突き出た上記外管材の端部外周面にその内周円錐面部を径方向外側から内側に向かって圧接されつつ周方向に転動して外管材の端部を縮径させるすり鉢形状の縮径型部材と、上記内管材の内径よりも小さい外径を持つ円柱形状であって、その端面が上記縮径型部材により縮径された外管材の端部に軸方向に押圧されることにより外管材の端部を内管材の内側に折り返す折り返し型部材と、折り返された外管材端部の内周部にその外周部を径方向内側から外側に向かって圧接され、かつ外管材端部の内周部を周方向に転動して外管材端部を内管材の内側に圧着するローラー形状の圧着型部材と、上記縮径型部材と折り返し型部材と圧着型部材とを駆動する型部材駆動手段と、を備えてなる管材の成形装置としたことを特徴とする。

請求項１に記載の管材の成形方法によれば、直管状の管材はもとより、曲げ加工済みの管材でも容易に端部加工を施すことができる。

請求項２に記載の管材の成形装置によれば、直管状の管材はもとより、曲げ加工済みの管材でも容易に端部加工を施すことができる。また、装置の構成を簡素にすることができる。

請求項３に記載の管材の成形方法によれば、直管状の管材はもとより、曲げ加工済みの管材でも容易に拡径加工を施すことができる。

請求項４に記載の管材の成形方法によれば、管材を拡径加工すると同時に切断することができるので工数を少なくすることができ、しかも切断後のバリが管材端部の外周側にのみ発生するため、バリ処理が容易になる。

請求項５に記載の管材の成形装置によれば、直管状の管材はもとより、曲げ加工済みの管材でも容易に拡径加工を施すことができる。また、装置の構成を簡素にすることができる。

請求項６に記載の管材の成形装置によれば、簡素な構成により、管材を拡径加工すると同時に切断することができるので工数を少なくすることができ、しかも切断後のバリが管材端部の外周側にのみ発生するため、バリ処理が容易になる。

請求項７に記載の管材の成形方法によれば、直管状の管材はもとより、曲げ加工済みの管材でも容易に縮径加工を施すことができる。

請求項８に記載の管材の成形方法によれば、管材を縮径加工すると同時に切断することができるので工数を少なくすることができる。

請求項９に記載の管材の成形装置によれば、直管状の管材はもとより、曲げ加工済みの管材でも容易に縮径加工を施すことができる。また、装置の構成を簡素にすることができる。

請求項１０に記載の管材の成形装置によれば、簡素な構成により、管材を縮径加工すると同時に切断することができるので工数を少なくすることができる。

請求項１１に記載の管材の成形方法によれば、直管状の管材はもとより、曲げ加工済みの管材でも容易に折り返し、圧着加工を施すことができる。

請求項１２に記載の管材の成形装置によれば、直管状の管材はもとより、曲げ加工済みの管材でも容易に折り返し、圧着加工を施すことができる。また、装置の構成を簡素にすることができる。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

図１は、本発明に係る管材成形装置の基本構成を示す正面図であり、図２は図１のII矢視による管材成形装置の側面図である。

この管材成形装置１は、高剛性な基盤状のロアープレート２を備えており、その一端にチャッキングタワー３が立設されている。チャッキングタワー３は４本の円柱状のガイドシャフト４の上部にアッパープレート５が固定されて形作られ、ガイドシャフト４には縦スライドプレート６が設けられている。縦スライドプレート６の四隅にはリニアベアリング７を介して４本のガイドシャフト４が貫通しているため、縦スライドプレート６はガイドシャフト４に沿って上下に自在に摺動できる。

チャッキングタワー３の基部には４本のガイドシャフト４に囲まれるようにして台状のベースプレート９が載置され、その上面にロアーブロック１０が固定される一方、縦スライドプレート６の下面にはアッパーブロック１１が固定されている。そして、図３および図４にも示すように、ロアーブロック１０の上面とアッパーブロック１１の下面とに、それぞれロアーチャック１２とアッパーチャック１３が固定されている。ロアーチャック１２とアッパーチャック１３は加工する管材の外周型部材となるものであり、加工する形状により複数の種類が用意されていて交換が可能である。いずれも加工する管材の半径に沿って半円形に湾入したチャック面１２ａ、１３ａを備えている。

アッパープレート５にはチャッキング油圧シリンダ１６が水平支軸１７により回動自在に設置され、その伸縮ロッド１８が下方を向き、伸縮ロッド１８の先端が略三角形のリンクプレート１９の力点１９ａに連結されている。リンクプレート１９の作用点１９ｂは縦スライドプレート６の上面に固定されたロアーブラケット２０に連結され、リンクプレート１９の支点１９ｃはリンクアーム２１を介してアッパープレート５の下面に固定されたアッパーブラケット２２に連結されている。このため、チャッキング油圧シリンダ１６の伸縮ロッド１８が伸びると、その力がリンクプレート１９とリンクアーム２１により倍力されて縦スライドプレート６（アッパーブロック１１、アッパーチャック１３）を押し下げる。

一方、ロアープレート２上の中央部には横スライドプレート２５がリニアベアリング２６を介して設置されている。この横スライドプレート２５はチャッキングタワー３に対して遠近方向に摺動自在であり、ロアープレート２のチャッキングタワー３から遠い方の端部に設けられた横スライド油圧シリンダ２７の伸縮によりロアープレート２上を摺動する。

横スライドプレート２５上の、チャッキングタワー３から遠い方の端部付近には軸受ハウジング３０が固定され、その内部にメインシャフト３１がベアリング３２、３３により回転自在に軸支されている。メインシャフト３１の軸方向は横スライドプレート２５の摺動方向に平行し、チャッキングタワー３（ロアーチャック１２とアッパーチャック１３）側に指向している。

また、軸受ハウジング３０の上部には電動モータ３４が設置され、この電動モータ３４の主軸に設けられたドライブプーリ３５とメインシャフト３１に設けられたドリブンプーリ３６との間にドライブベルト３７が巻装され、電動モータ３４の回転によりメインシャフト３１が駆動される。

メインシャフト３１のチャッキングタワー３寄りの端部には回転ブラケット４１が回転一体に連結され、この回転ブラケット４１にリニアベアリング４２を介して偏心ブラケット４３が回転一体に設けられている。回転ブラケット４１には偏心エアシリンダ４４とリターンスプリング４５が付設されている。

また、偏心ブラケット４３の回転中心にツールシャフト４６が回転自在に装着され、さらにこのツールシャフト４６にツール部材４７が同心状に設けられる（図８参照）。このツール部材４７は加工する管材の内周型部材となるものであり、管材の加工形状に応じて複数の種類が用意されて交換が可能である。ツール部材４７はツールシャフト４６とともに自由に回転できる。

ツール部材４７は前述の横スライド油圧シリンダ２７が最大に伸びて横スライドプレート２５が最もチャッキングタワー３側に移動した時にロアーチャック１２とアッパーチャック１３との間（チャック面１２ａ、１３ａ間）に突入する。また、加工する管材Ｐは図２中に示す方向でロアーチャック１２とアッパーチャック１３との間に挿入される。

偏心ブラケット４３はリニアベアリング４２の摺動により回転ブラケット４１に対して偏心することができるが、常にリターンスプリング４５の付勢力が加わっているため、通常は図２に向かって下側方向の力に引かれて回転ブラケット４１側に引き付けられており、これによりツールシャフト４６（ツール部材４７）の軸心がメインシャフト３１の軸心に合致して回転する。

しかし、偏心エアシリンダ４４が作動すると、偏心ブラケット４３はリターンスプリング４５の付勢力に抗して回転ブラケット４１から離れる（図２に向かって上側となる方向に移動する）。このため、ツールシャフト４６の軸心がメインシャフト３１の軸心に対して偏心する。なお、部材４８は回転ブラケット４１全体を保持するケージ状の軸受体である。

軸受ハウジング３０、メインシャフト３１、電動モータ３４、ドライブプーリ３５、ドリブンプーリ３６、ドライブベルト３７、回転ブラケット４１、偏心ブラケット４３、偏心エアシリンダ４４、リターンスプリング４５、ツールシャフト４６等の部材は、ツール部材４７の外周部を管材Ｐの内周面に径方向内側から外側に向かって圧接および周方向に転動させる型部材駆動手段となるものである。

図３は、図２のIII部を拡大した縦断面図であり、図４〜図１３とともに本発明に係る管材成形方法の第１実施例を示している（請求項３、５に対応する実施例）。この実施例では、管材成形装置１により、円管状の管材Ｐの端部にホースストッパのような１本のバルジ５１（図１３参照）、あるいはリブ等を形成する方法について説明する。なお、図７に示すようにツール部材４７は嵌合ボス５２と固定フランジ５３を有し、嵌合ボス５２がツールシャフト４６に形成されたボス嵌合穴５４に密に挿入され、固定フランジ５３がシム５５を介してボルト５６でツールシャフト４６端面に締結されることによりツールシャフト４６に対し同軸に固定される。

この第１実施例では、外周型部材であるロアーチャック１２とアッパーチャック１３の内周部（チャック面１２ａ、１３ａ）に周方向に延びる環状の成形凹部５７が形成されている。この成形凹部５７の断面形状は例えば半円形である。また、図７に示すように、ローラー形状のツール部材４７（内周型部材）の外周部には周方向に延びる環状の成形凸部５８が形成されている。この成形凸部５８の断面形状も半円形であるが、その半径寸法は管材Ｐの板厚分小さくされている。

管材成形装置１の初期位置（図３、図４参照）では、チャッキング油圧シリンダ１６が縮んでアッパーチャック１３が上昇し、横スライド油圧シリンダ２７が縮んでツール部材４７が上下のチャック面１２ａ、１３ａ間から抜かれた状態となっている。この状態で管材Ｐの端部を上下のチャック面１２ａ、１３ａ間に差し込む。この時にはロアーチャック１２とアッパーチャック１３（チャック面１２ａ、１３ａ）が管材Ｐの外周面に密着しない。

次に、管材成形装置１を起動させる。これにより、チャッキング油圧シリンダ１６が伸びてアッパーチャック１３が下降し、ロアーチャック１２とアッパーチャック１３が管材Ｐの外周面全周に密着して管材Ｐが固定（クランプ）される（図５、図６参照）。管材Ｐが固定されると、横スライド油圧シリンダ２７が伸びてツール部材４７がロアーチャック１２とアッパーチャック１３との間に進入する（図７、図８参照）。つまりツール部材４７が管材Ｐの内周部に挿入される。この時点ではツール部材４７は管材Ｐに対して同軸位置にあって管材Ｐの内周面には当接していない。ツール部材４７の成形凸部５８はロアーチャック１２とアッパーチャック１３内周部（チャック面１２ａ、１３ａ）の成形凹部５７の位置に対し軸方向に整合した位置となる。

その後、電動モータ３４が起動してメインシャフト３１、回転ブラケット４１、偏心ブラケット４３、ツールシャフト４６、ツール部材４７が回転する。また、偏心エアシリンダ４４の拡張により回転ブラケット４１の回転中心に対し偏心ブラケット４３の回転中心が偏心する。これにより、ツール部材４７の外周面が管材Ｐの内周面に径方向内側から外側に向かって所定の圧力で圧接され、かつツール部材４７外周面と管材Ｐ内周面との間の接触摩擦によりツール部材４７が管材Ｐ内周面を周方向に転動する（図９〜図１１参照）。

したがって、ツール部材４７外周面の成形凸部５８がロアーチャック１２とアッパーチャック１３内周部の成形凹部５７に嵌合し、これにより管材Ｐの一部が塑性変形して拡径され、バルジ５１が形成される。バルジ５１の成形後はツール部材４７が中心位置に移動するとともにアッパーチャック１３が上昇して管材Ｐを取り出し可能になる（図１２参照）。これら一連の動作は管材成形装置１を起動することにより図示しない制御装置によって順次実行される。なお、図１３はバルジ５１成形後の管材Ｐの単体断面図である。

このような管材の成形方法および管材成形装置１によれば、管材Ｐの加工に際して、管材Ｐを回転させる必要がないので、直管状の管材Ｐはもとより、曲げ加工済みの管材Ｐでも容易に拡径加工を施すことができる。また、管材成形装置１の構成を簡素にすることができ、狭い場所への設置も可能になる。

図１４は、本発明に係る管材成形方法の第２実施例を示す縦断面図である。ここでは、管材Ｐにバルジ５１を２本形成するために、外周型部材であるロアーチャック１２とアッパーチャック１３に成形凹部５７が２つずつ形成される一方、内周型部材であるツール部材４７には成形凸部５８が２つ形成されている。その他の部分は第１実施例と同様である。このように、バルジ５１等の拡径部は複数形成してもよい。また、このような拡径部の断面形状は半円形状に限定されることはなく、管材Ｐを無理なく拡径できる形状であれば自由に設定することができる。

図１５、図１６は、本発明に係る管材成形方法の第３実施例を示す縦断面図である（請求項４、６に対応する実施例）。ここでは、管材成形装置１により、管材Ｐにバルジ５１を形成すると同時に、管材Ｐの先端を切断する方法について説明する。

ここで用いるツール部材６１は第１実施例で用いたツール部材４７と概略同一であるが、その基部付近に鍔状のカッタ６２が形成されている。このカッタ６２は、その端面６２ａの位置がロアーチャック１２とアッパーチャック１３の端面１２ｂ、１３ｂの位置に合致している。これにより、ツール部材６１と、ロアーチャック１２およびアッパーチャック１３とに、これら両部材６１および１２、１３間にせん断力を発生して管材Ｐを切断可能なせん断部６３が形成されている。

管材Ｐの成形時には、第１実施例の場合と同様に、ロアーチャック１２とアッパーチャック１３に形成された成形凹部５７と、ツール部材６１に形成された成形凸部５８との嵌合によりバルジ５１が形成され、同時にせん断部６３により管材Ｐの端部Ｐ´が切断される。図１７はバルジ５１の成形および切断加工後の管材Ｐと端部Ｐ´の単体断面図である。

このように、ツール部材６１と、ロアーチャック１２およびアッパーチャック１３との間にせん断部６３を形成することにより、簡素な構成によって管材Ｐをバルジ加工すると同時に切断できるので工数を少なくすることができる。しかも、切断後のバリが管材Ｐ端部の外周側にのみ発生するため、内周側にバリが発生した場合のように面倒なリーマ加工等を行う必要がなく、バリ処理が非常に容易になる。

図１８〜図２４は、本発明に係る管材成形方法の第４実施例を示す図である（請求項３〜６に対応する実施例）。ここでは、管材成形装置１により、管材Ｐの先端部を所定の長さに亘って一定の径で拡径加工すると同時に切断する方法について説明する。

外周型部材であるロアーチャック６６とアッパーチャック６７には、管材Ｐの外径よりも一段大きな一定内径の成形凹部６８が形成され、内周型部材であるツール部材６９には成形凹部６８に整合する成形凸部７０が形成されている。

また、ツール部材６９の基部には成形凸部７０の外径を一段大きくした段状のカッタ７１が形成されており、このカッタ７１の角部とロアーチャック１２およびアッパーチャック１３の角部との間に、せん断力を発生して管材Ｐを切断可能なせん断部７２が形成されている。

加工順序としては、まずロアーチャック６６とアッパーチャック６７との間に管材Ｐを挿入し（図１８参照）、管材成形装置１を起動させることによりアッパーチャック６７が下降してアッパーチャック６７とロアーチャック６６とが管材Ｐの外周面全周に密着して管材Ｐが固定される（図１９参照）。

次に、ツール部材６９がロアーチャック６６とアッパーチャック６７との間に進入して管材Ｐの内周部に挿入される（図２０参照）。その後、電動モータ３４が起動してツール部材６９が回転すると同時に偏心エアシリンダ４４の作動によりツール部材６９が偏心し、ツール部材６９の外周面が管材Ｐの内周面に径方向内側から外側に向かって所定の圧力で圧接され、かつツール部材６９の外周面と管材Ｐの内周面との間の接触摩擦によりツール部材６９が管材Ｐ内周面を周方向に転動する（図２１参照）。

これにより、ツール部材６９の外周部の成形凸部７０がロアーチャック６６とアッパーチャック６７の内周部の成形凹部６８に嵌合し、管材Ｐの端部から所定の長さに亘る部分が塑性変形されて拡径され、拡径部７３が形成される。

次に、ツール部材６９が一旦管材Ｐに対し同軸位置に戻ると同時に、ツール部材６９のカッタ７１の端面７１ａの位置とロアーチャック６６およびアッパーチャック６７の端面６６ａ、６７ａの位置とが軸方向に合致する位置までツール部材６９が前進する（図２２参照）。

そして、再びツール部材６９が回転すると同時に管材Ｐに対し偏心してカッタ７１の外周面が管材Ｐの拡径部７３の端部内周面に圧接され、カッタ７１の角部とロアーチャック６６およびアッパーチャック６７の端面６６ａ、６７ａとがなすせん断部７２により拡径部７３の端部が切断される（図２３参照）。

この構成により、第３実施例の場合と同じく、簡素な構成によって管材Ｐを拡径加工すると同時に切断でき、工数を低減できる。また、切断後のバリを管材Ｐ端部の外周側にのみ形成させてバリ処理を容易にできる。

このように、拡径用のツール部材６９にカッタ７１を設けて管材Ｐを拡径加工すると同時に切断する場合には、図２４に示すように、カッタ７１の外径寸法Ｄ１を、管材Ｐの拡開部の内径寸法よりも小さくすると同時に、カッタ７１の段差寸法Ｈ１とツール部材６９の成形凸部７０の高さ寸法Ｈ２との関係をＨ１＞Ｈ２にする必要がある。もしもＨ１＜Ｈ２となると、図２３の状態において管材Ｐの端部が切断される以前に成形凸部７０が管材Ｐの非拡開部内周面に当接してしまい、切断が不可能になるためである。

図２５〜図２９は、本発明に係る管材成形方法の第５実施例を示す図である（請求項７〜１０に対応する実施例）。ここでは、管材成形装置１により、管材Ｐの先端部を所定の長さに亘って縮径加工すると同時に切断する方法について説明する。

まず、加工する管材Ｐの内部に内周型部材７６を挿入し、この内周型部材７６の外周面全周を管材Ｐの内周面全周に密着させる。この状態で上下二分割のクランプ部材７７、７８により管材Ｐを内周型部材７６とともに固定する（図２５参照）。

一方、ツールシャフト４６に連結されるツール部材としては環状（椀状）に形成された外周型部材７９が用いられる。内周型部材７６の外周部には周方向に延びる環状の成形凹部８０が一段低い段状に形成され、外周型部材７９の内周部には周方向に延びる環状の成形凸部８１が形成されている。成形凹部８０と成形凸部８１の断面形状は整合する。

また、外周型部材７９には成形凸部８１の内径よりも小さい内径の段状穴８２が形成され、その角部がカッタ８３とされ、このカッタ８３と内周型部材７６の先端角部７６ａとによりせん断部８４が形成されている。段状穴８２の内径寸法は内周型部材７６の先端部直径よりも大きい。

加工時には、管材Ｐの先端外周面に外周型部材７９の内周面が径方向外側から内側に向かって圧接され、さらにこの外周型部材７９が管材Ｐ外周面の周方向に転動する（図２６参照）。これにより、内周型部材７６の成形凹部８０の中に外周型部材７９の成形凸部８１が嵌合し、これが転動することにより管材Ｐの先端部が縮径されて縮径部８５が形成される。

次に、外周型部材７９が一旦管材Ｐに対し同軸位置に戻ると同時に、外周型部材７９の段状穴８２の奥に管材Ｐの先端が突き当たるまで外周型部材７９が前進する（図２７参照）。そして、再び外周型部材７９が回転すると同時に管材Ｐに対し偏心してせん断部８４により管材Ｐがせん断され、縮径部８５の端部が切断される（図２８参照）。この構成によれば、第３、第４実施例の場合と同様に、簡素な構成によって管材Ｐを縮径加工すると同時に切断でき、工数を低減できる。また、管材Ｐは曲げ加工等が施されたものであっても加工に差し支えることがない。

このように、縮径用の外周型部材７９にカッタ８３を設けて管材Ｐを縮径加工すると同時に切断する場合には、図２９に示すように、成形凸部８１の半径から段状穴８２の半径を引いた寸法Ｒ１と、成形凸部８１の高さ寸法Ｒ２との関係をＲ１＞Ｒ２にする必要がある。もしもＲ１＜Ｒ２となると、図２８の状態において管材Ｐの端部が切断される以前に成形凸部が管材Ｐの非縮径部外周面に当接してしまい、切断が不可能になるためである。

図３０〜図３４は、本発明に係る管材成形方法の第６実施例を示す図である（請求項１１、１２に対応する実施例）。ここでは、管材成形装置１により、外管材８８の内側に内管材８９が挿入された二重管９０の、外管材８８の端部を内側に折り返して圧着する（カシメる）方法について説明する。

図３０に示すように、圧着加工する二重管９０は、外管材８８の内側に内管材８９が密に挿入され、外管材の端部よりも内管材の端部が引き込められている。この二重管９０は、外周型部材であるロアーチャック９１とアッパーチャック９２との間に固定される。ロアーチャック９１とアッパーチャック９２は外管材８８外周面の、内管材８９が重なっている部分までの長さに渡って全周に密着する。

次に、ツールシャフト４６にすり鉢形状の縮径型部材９３をツール部材として装着し、ツールシャフト４６を前進させて縮径型部材９３の端面をロアーチャック９１とアッパーチャック９２の端面に軽く突き当てる。そして、ツールシャフト４６を偏心させて縮径型部材９３の内周円錐面部９３ａを外管材８８の端部外周面に径方向外側から内側に向かって圧接するとともに、ツールシャフト４６を回転させて縮径型部材９３（内周円錐面部９３ａ）を周方向に転動させる。これにより、外管材８８の端部が縮径される（図３１参照）。

次に、ツールシャフト４６に内管材８９の内径よりも小さい外径を持つ円柱形状の折り返し型部材９４を装着し、この折り返し型部材９４の端面を外管材８８の縮径部先端に軸方向外側から押圧することにより外管材８８の端部を内管材８９の内側に折り返し、折り返し部９５を形成する（図３２、図３３参照）。

最後に、ツールシャフト４６にローラー形状の圧着型部材９６を装着し、この圧着型部材９６の外周部を折り返し部９５の内周部に径方向内側から外側に向かって圧接し、かつ圧着型部材９６を周方向に転動させる。これにより、折り返し部９５が内管材８９の内側に圧着される（図３４参照）。

この方法（装置）によれば、簡素な装置構成により、直管状の管材Ｐはもとより、曲げ加工済みの管材Ｐであっても容易に折り返し、圧着加工を施すことができる。また、少ない工数で済むため、加工コストを削減することができる。さらに、折り返し部９５が内管材８９の内側に隙間なく圧着されるので、両者間にシール材を充填する必要がない。

図３５と図３６は本発明の変形例を示している。ここでは、ロアーチャック９８とアッパーチャック９９（外周型部材）が管材Ｐをツール部材１００（内周型部材）の軸方向に対して角度を持つように保持する。ロアーチャック９８とアッパーチャック９９には成形凹部１０１が形成され、ツール部材１００には成形凸部１０２とカッタ１０３が形成されている点は第１実施例や第３実施例と同様である。

これにより、管材Ｐの軸方向に対して任意な角度で拡径（縮径）加工や切断加工を行うことができる。なお、上記全ての実施例において、管材Ｐは必ずしも円管である必要はなく、例えば楕円管であってもよい。また、角管であっても、その隅角部が円弧断面状に形成されていれば、本発明が適用可能となる。

本発明に係る管材成形装置の基本構成を示す正面図である。 図１のII矢視による管材成形装置の側面図である。 図２のIII部を拡大した縦断面により、本発明に係る管材成形方法の第１実施例を示す図である。 図３のIV-IV線に沿う縦断面図である。 管材が固定された状態を示す縦断面図である。 図５のVI-VI線に沿う縦断面図である。 ツール部材が管材の内周部に挿入された状態を示す縦断面図である。 図７のVIII-VIII線に沿う縦断面図である。 管材を拡径加工中の縦断面図である。 図９のＸ-Ｘ線に沿う縦断面図である。 ツール部材が転動している状態を示す縦断面図である。 管材の拡径加工が完了した状態を示す縦断面図である。 拡径加工後の管材の単体断面図である。 本発明に係る管材成形方法の第２実施例を示す縦断面図である。 本発明に係る管材成形方法の第３実施例を示す縦断面図である。 管材の拡径と切断が完了した状態を示す縦断面図である。 拡径と切断が完了した管材の単体断面図である。 本発明に係る管材成形方法の第４実施例を示す縦断面図である。 管材が固定された状態を示す縦断面図である。 ツール部材が管材の内周部に挿入された状態を示す縦断面図である。 管材を拡径加工中の縦断面図である。 管材の拡径加工が完了した状態を示す縦断面図である。 管材を切断加工中の縦断面図である。 ツール部材の寸法条件を示す縦断面図である。 本発明に係る管材成形方法の第５実施例を示す縦断面図である。 管材を縮径加工中の縦断面図である。 管材の縮径加工が完了した状態を示す縦断面図である。 管材を切断加工中の縦断面図である。 外周型部材の寸法条件を示す縦断面図である。 本発明に係る管材成形方法の第６実施例を示す縦断面図である。 外管材の端部を縮径加工中の状態を示す縦断面図である。 外管材端部の縮径加工が完了した状態を示す縦断面図である。 外管材の端部を折り返し加工中の状態を示す縦断面図である。 外管材の端部を圧着加工中の状態を示す縦断面図である。 本発明の変形例（加工前）を示す縦断面図である。 本発明の変形例（加工後）を示す縦断面図である。

符号の説明

１ 管材成形装置
１２ ロアーチャック（外周型部材、管材固定手段）
１３ アッパーチャック（外周型部材、管材固定手段）
３０ 軸受ハウジング（型部材駆動手段）
３１ メインシャフト（型部材駆動手段）
３４ 電動モータ（型部材駆動手段）
３５ ドライブプーリ（型部材駆動手段）
３６ ドリブンプーリ（型部材駆動手段）
３７ ドライブベルト（型部材駆動手段）
４１ 回転ブラケット（型部材駆動手段）
４３ 偏心ブラケット（型部材駆動手段）
４４ 偏心エアシリンダ（型部材駆動手段）
４５ リターンスプリング（型部材駆動手段）
４６ ツールシャフト（型部材駆動手段）
４７ ツール部材（内周型部材）
５１ 拡径部の例であるバルジ
５７ 成形凹部
５８ 成形凸部
６３ せん断部
６６ ロアーチャック（外周型部材、管材固定手段）
６７ アッパーチャック（外周型部材、管材固定手段）
７６ 内周型部材（管材固定手段）
７７ クランプ部材（管材固定手段）
７８ クランプ部材（管材固定手段）
９１ ロアーチャック（外周型部材、管材固定手段）
９２ アッパーチャック（外周型部材、管材固定手段）
９８ ロアーチャック（外周型部材、管材固定手段）
９９ アッパーチャック（外周型部材、管材固定手段）
Ｐ 管材

Claims (12)

1. 管材を固定した状態で、この管材の周面に型部材を径方向に移動させて圧接しつつこの型部材を周方向に転動させることにより、上記管材の端部を加工することを特徴とする管材の成形方法。
2. 管材を固定する管材固定手段と、
   上記管材の周面に型部材を径方向に移動させて圧接しつつこの型部材を周方向に転動させる型部材駆動手段と、
   を備えてなることを特徴とする管材の成形装置。
3. 管材の外周面全周に外周型部材を密着させて上記管材を固定し、
   上記管材の内周面にローラー形状の内周型部材の外周部を径方向内側から外側に向かって圧接しつつこの内周型部材を管材内周面の周方向に転動させ、
   上記外周型部材の内周部に形成した周方向に延びる環状の成形凹部の中に、上記内周型部材の外周部に形成した周方向に延びる環状の成形凸部を嵌合させることにより上記管材の一部を拡径させることを特徴とする管材の成形方法。
4. 上記外周型部材と上記内周型部材とに、これら両部材間にせん断力を発生させるせん断部を形成し、上記拡径成形とともに、上記せん断部によって上記管材を切断することを特徴とする請求項３に記載の管材の成形方法。
5. 管材の外周面全周に密着して上記管材を固定する外周型部材と、
   上記外周型部材の内周部に形成されて周方向に延びる環状の成形凹部と、
   その外周部を上記管材の内周面に径方向内側から外側に向かって圧接されつつ管材の内周面を周方向に転動するローラー形状の内周型部材と、
   上記内周型部材の外周部に形成されて周方向に延び、かつ上記外周型部材の成形凹部に嵌合する断面形状を持つ環状の成形凸部と、
   上記内周型部材の外周部を上記管材の内周面に径方向内側から外側に向かって圧接しつつ周方向に転動させる型部材駆動手段と、
   を備えてなることを特徴とする管材の成形装置。
6. 上記外周型部材と上記内周型部材とに、これら両部材間にせん断力を発生して上記管材を切断可能なせん断部を形成したことを特徴とする請求項５に記載の管材の成形装置。
7. 管材の内周面全周に内周型部材を密着させて上記管材を固定し、
   上記管材の外周面に環状の外周型部材の内周部を径方向外側から内側に向かって圧接しつつこの外周型部材を管材外周面の周方向に転動させ、
   上記内周型部材の外周部に形成した周方向に延びる環状の成形凹部の中に上記外周型部材の内周部に形成した周方向に延びる環状の成形凸部を嵌合させ転動させることにより、上記管材の一部を縮径させることを特徴とする管材の成形方法。
8. 上記内周型部材と上記外周型部材とに、これら両部材間にせん断力を発生させるせん断部を形成し、上記縮径成形とともに、上記せん断部によって上記管材を切断することを特徴とする請求項７に記載の管材の成形方法。
9. 管材の内周面に密に挿入される内周型部材と、
   上記内周型部材が挿入された上記管材を固定するクランプ部材と、
   上記内周型部材の外周部に形成されて周方向に延びる環状の成形凹部と、
   その内周部を上記管材の外周面に径方向外側から内側に向かって圧接されつつ管材の外周面を周方向に転動する環状の外周型部材と、
   上記外周型部材の内周部に形成されて周方向に延び、かつ上記内周型部材の成形凹部に嵌合する断面形状を持つ環状の成形凸部と、
   上記外周型部材の内周部を上記管材の外周面に径方向外側から内側に向かって圧接しつつ周方向に転動させる型部材駆動手段と、
   を備えてなることを特徴とする管材の成形装置。
10. 上記内周型部材と上記外周型部材とに、これら両部材間にせん断力を発生して上記管材を切断可能なせん断部を形成したことを特徴とする請求項９に記載の管材の成形装置。
11. 外管材の内側に内管材を密に挿入して上記外管材の端部よりも上記内管材の端部を引き込ませ、
    次に外管材の内管材が重なっている部分までの外周面全周に外周型部材を密着させて外管材を固定し、
    次に外管材の端部外周面に、すり鉢形状の縮径型部材の内周円錐面部を径方向外側から内側に向かって圧接しかつこの縮径型部材を周方向に転動させることにより外管材の端部を縮径させ、
    次に内管材の内径よりも小さい外径を持つ円柱形状の折り返し型部材の端面を外管材端部の縮径部先端に軸方向外側から押圧することにより外管材の端部を内管材の内側に折り返し、
    次に折り返された外管材端部の内周部にローラー形状の圧着型部材の外周部を径方向内側から外側に向かって圧接し、かつ上記圧着型部材を周方向に転動させることにより、外管材端部を内管材の内側に圧着することを特徴とする管材の成形方法。
12. 内側に内管材が密に挿入されて上記内管材の端部が引き込まれた外管材の外周面全周に密着して上記外管材をその端部を突き出させた状態で固定する外周型部材と、
    上記外周型部材から突き出た上記外管材の端部外周面にその内周円錐面部を径方向外側から内側に向かって圧接されつつ周方向に転動して外管材の端部を縮径させるすり鉢形状の縮径型部材と、
    上記内管材の内径よりも小さい外径を持つ円柱形状であって、その端面が上記縮径型部材により縮径された外管材の端部に軸方向に押圧されることにより外管材の端部を内管材の内側に折り返す折り返し型部材と、
    折り返された外管材端部の内周部にその外周部を径方向内側から外側に向かって圧接され、かつ外管材端部の内周部を周方向に転動して外管材端部を内管材の内側に圧着するローラー形状の圧着型部材と、
    上記縮径型部材と折り返し型部材と圧着型部材とを駆動する型部材駆動手段と、
    を備えてなることを特徴とする管材の成形装置。

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