パイプ加工方法
【課題】パイプの端部の強度を確保することができると共に、パイプの軽量化を図ることができるパイプ加工方法を提供する。
【解決手段】パイプ加工方法においては、ローラーによってパイプ１の端部分１ａをパイプ１の径方向内側に向けて曲げた後、ローラー８によってその端部分１がパイプ１の内面３ａに密着するまで折り曲げる。これにより、パイプ１の壁部３と端部分１ａとが重なり一体化されるので、パイプ１の端部１ａにおいて例えば溶接に耐え得る所定の肉厚を確保することができる。その一方で、端部１ａ以外の壁部３は相対的に肉厚が薄くなるので、パイプ１の軽量化を図ることができる。このように、パイプ１の端部１ａの強度を確保することができると共に、パイプ１の軽量化を図ることができる。
【解決手段】パイプ加工方法においては、ローラーによってパイプ１の端部分１ａをパイプ１の径方向内側に向けて曲げた後、ローラー８によってその端部分１がパイプ１の内面３ａに密着するまで折り曲げる。これにより、パイプ１の壁部３と端部分１ａとが重なり一体化されるので、パイプ１の端部１ａにおいて例えば溶接に耐え得る所定の肉厚を確保することができる。その一方で、端部１ａ以外の壁部３は相対的に肉厚が薄くなるので、パイプ１の軽量化を図ることができる。このように、パイプ１の端部１ａの強度を確保することができると共に、パイプ１の軽量化を図ることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スピニング加工を用いたパイプ加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
パイプ同士の溶接方式として、一方のパイプの端部に他方のパイプの端部を嵌入して溶接するものや、一方のパイプの端面と他方のパイプの端面とを突き合わせて溶接するものがある。これらの溶接方式においては、パイプの端部の径を制御するために、口絞り加工や口広げ加工が用いられる場合がある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−００１２３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、例えば自動車の排気管等においては、パイプ同士の溶接部に所定の強度を要するので、パイプの端部の強度を確保するために、所定の肉厚を必要とする。しかしながら、所定の肉厚を確保しようとすると、パイプの全体の重量増加につながるおそれがある。
【０００５】
そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、パイプの端部の強度を確保することができると共に、パイプの軽量化を図ることができるパイプ加工方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係るパイプ加工方法は、パイプをスピニング加工により成形するパイプ加工方法であって、パイプを回転させると共に、パイプの端部分に第１のローラーを押し当てて端部分をパイプの径方向内側に向けて曲げた後、第２のローラーによって端部分をパイプの内面に密着させることを特徴とする。
【０００７】
このパイプ加工方法では、第１のローラーによってパイプの端部分をパイプの径方向内側に向けて曲げた後、第２のローラーによってその端部分がパイプの内面に密着するまで折り曲げる。これにより、パイプの壁部と端部分とが重なり一体化されるので、パイプの端部において例えば溶接に耐え得る所定の肉厚を確保することができる。その一方で、端部以外の壁部は相対的に肉厚が薄くなるので、パイプの軽量化を図ることができる。このように、パイプの端部の強度を確保することができると共に、パイプの軽量化を図ることができる。
【０００８】
また、端部分をパイプの内面に密着させた状態で第３のローラーによってパイプの端部にしごきを加えることが好ましい。この場合には、パイプの端部にしごきを加えることによって端部の密度が高くなり、パイプ端部の強度の向上を図ることができる。また、しごきを加えることで、端部の肉厚を調整することが可能となる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、パイプの端部の強度を確保することができると共に、パイプの軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係るパイプ加工方法の一実施形態によって加工されたパイプの縦断面図である。
【図２】図１のパイプを加工する際におけるセッティング工程を示す縦断面図である。
【図３】図１のパイプを加工する際における縁折工程を示す縦断面図である。
【図４】図１のパイプを加工する際における予備曲げ工程を示す縦断面図である。
【図５】図１のパイプを加工する際における本曲げ工程を示す縦断面図である。
【図６】図１のパイプを加工する際におけるしごき工程を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係るパイプ加工方法の実施形態について、図を参照しながら説明する。図１は、本発明に係るパイプ加工方法の一実施形態によって加工されたパイプの縦断面図である。図１に示されるように、パイプ１は、例えばステンレスからなり、肉厚ｄ１が例えば０．８ｍｍのものである。このパイプ１の端部２は、他の部分の壁部３よりも０．４ｍｍ（ｄ２）程度厚く形成されており、その肉厚ｄ３は１．２ｍｍとなっている。また、端部２の長さ寸法Ｌは、２０ｍｍとなっている。このように加工されたパイプ１は、例えば自動車の排気管などに用いられる。なお、このパイプ加工方法では、パイプ１の直径φが３０〜１００ｍｍまで対応することができる。
【００１２】
次に、上述したパイプ１の加工方法について、図２〜図６を参照しながら説明する。
【００１３】
まず、図２に示されるように、加工対象（素材）となるパイプ１を、外径サポートリング４に取り付ける（セッティング工程）。外径サポートリング４は、パイプ１の外径をサポートする（外径の変形を防止する）ための焼入れ金型である。パイプ１は、折り曲げられる端部分１ａの長さ寸法分、すなわち強度を確保したい長さ寸法分だけ、外径サポートリング４の端部４ａよりも突出するように、外径サポートリング４に取り付けられる。
【００１４】
続いて、図３に示されるように、パイプ１を中心軸Ａを中心に回転させながら、スピニングマシン５に取り付けられたローラー（第１のローラー）６をパイプ１の端部分１ａの外周面に当接させてティーチングし、絞りスピニングによってパイプ１の端部分１ａをパイプ１の径方向内側（中心軸Ａ側）に向けて折り曲げる（縁折工程）。使用するローラー６は、標準ローラーであり、例えばパイプ１と当接する当接部６ａの曲率半径Ｒが８ｍｍ、直径φが１５８ｍｍとなっている。なお、パイプ１の回転数Ｓは６００ｒｐｍ、ローラー６の移動速さＦは１０００ｍｍ／分に設定されている。
【００１５】
続いて、図４に示されるように、パイプ１を回転させながら、スピニングマシン５に取り付けられたローラー（第１のローラー）７を折り曲げられたパイプ１の端部分１ａに当接させ、この端部分１ａが壁部３に対して約４５°の傾きとなるように予備曲げをする（予備曲げ工程）。使用するローラー７は、円柱状を成し、例えば全長が３２ｍｍ、先端部７ａの直径φが２６ｍｍ、基端部７ｂの直径φが３１ｍｍとなっている。なお、パイプ１の回転数Ｓは４００ｒｐｍ、ローラー７の移動速さＦは２００ｍｍ／分に設定されている。
【００１６】
続いて、図５に示されるように、パイプ１を回転させながら、スピニングマシン５に取り付けられたローラー（第２のローラー）８を傾いた端部分１ａに当接させ、この端部分１ａの内面がパイプ１の壁部３の内面３ａに面接（密着）するように、パイプ１の端部分１ａの本曲げをする（本曲げ工程）。使用するローラー８は、円柱状を成し、直径φが３５ｍｍとなっている。なお、パイプ１の回転数Ｓは４００ｒｐｍ、ローラー８の移動速さＦは２００ｍｍ／分に設定されている。
【００１７】
続いて、図６に示されるように、パイプ１を回転させながら、スピニングマシン５に取り付けられたローラー（第３のローラー）９をパイプ１の内面３ａに重なった端部分１ａに沿って当接させ、しごきスピニングによってパイプ１の端部分１ａにしごきを加える（しごき工程）。具体的には、ローラー９を端部分１ａに当接させた状態で３往復することにより、パイプ１の端部分１ａにしごきを加える。これにより、図１に示されるように、パイプ１の端部分１ａの肉厚ｄ２が４ｍｍ程度になる共に、パイプ１の端部分１ａと壁部３とが重なりあった状態で一体化されて端部２が成形される。ローラー９は、先端部９ａの曲率半径Ｒが３ｍｍ、直径φが２８ｍｍとなっており、本体部９ｂの直径φが２６ｍｍとなっている。なお、パイプ１の回転数Ｓは６００ｒｐｍ、ローラー９の移動速さＦは１００ｍｍ／分に設定されている。
【００１８】
その後、パイプ１を外径サポートリング４から取り外すことで、図１に示されるパイプ１が得られる。
【００１９】
以上説明したように、パイプ１を成形するためのパイプ加工方法においては、ローラー６，７によってパイプ１の端部分１ａをパイプ１の径方向内側に向けて曲げた後、ローラー８によってその端部分１がパイプ１の内面３ａに密着するまで折り曲げる。これにより、パイプ１の壁部３と端部分１ａとが重なり一体化されるので、パイプ１の端部１ａにおいて例えば溶接に耐え得る所定の肉厚を確保することができる。その一方で、端部１ａ以外の壁部３は相対的に肉厚が薄くなるので、パイプ１の軽量化を図ることができる。このように、パイプ１の端部１ａの強度を確保することができると共に、パイプ１の軽量化を図ることができる。
【００２０】
また、端部分１ａをパイプ１の内面３ａに密着させた状態でローラー９によって端部２（端部分１ａ）にしごきを加えるので、端部２の密度が高くなり、パイプ１の端部２の強度の向上を図ることができる。また、端部１ａにしごきを加えることで、端部分１ａの肉厚を薄くすることができ、端部２の肉厚を調整することが可能となる。
【００２１】
また、パイプ１の肉厚を厚くしなくてすむため、従来の肉厚の厚いパイプに比べてコストの削減を図ることができる。
【００２２】
また、端部２以外の加工を施さない部分は、応力が加えられないため、加工硬化が生じないといった効果もある。
【００２３】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。
【００２４】
例えば、上記実施形態では、スピニング加工を施すためにローラー６〜９を用いたが、他のローラーを用いてもよい。また、同一のローラーによって加工を施してもよい。
【００２５】
また、上記実施形態では、ステンレスから成るパイプ１を用いたが、加工可能なパイプ１の材料はステンレスに限定されず、例えばアルミニウム、鉄、チタン等であってもよい。
【符号の説明】
【００２６】
１…パイプ、１ａ…端部分、３ａ…内面、６〜９…ローラー（第１のローラー、第２のローラー、第３のローラー）。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スピニング加工を用いたパイプ加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
パイプ同士の溶接方式として、一方のパイプの端部に他方のパイプの端部を嵌入して溶接するものや、一方のパイプの端面と他方のパイプの端面とを突き合わせて溶接するものがある。これらの溶接方式においては、パイプの端部の径を制御するために、口絞り加工や口広げ加工が用いられる場合がある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−００１２３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、例えば自動車の排気管等においては、パイプ同士の溶接部に所定の強度を要するので、パイプの端部の強度を確保するために、所定の肉厚を必要とする。しかしながら、所定の肉厚を確保しようとすると、パイプの全体の重量増加につながるおそれがある。
【０００５】
そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、パイプの端部の強度を確保することができると共に、パイプの軽量化を図ることができるパイプ加工方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係るパイプ加工方法は、パイプをスピニング加工により成形するパイプ加工方法であって、パイプを回転させると共に、パイプの端部分に第１のローラーを押し当てて端部分をパイプの径方向内側に向けて曲げた後、第２のローラーによって端部分をパイプの内面に密着させることを特徴とする。
【０００７】
このパイプ加工方法では、第１のローラーによってパイプの端部分をパイプの径方向内側に向けて曲げた後、第２のローラーによってその端部分がパイプの内面に密着するまで折り曲げる。これにより、パイプの壁部と端部分とが重なり一体化されるので、パイプの端部において例えば溶接に耐え得る所定の肉厚を確保することができる。その一方で、端部以外の壁部は相対的に肉厚が薄くなるので、パイプの軽量化を図ることができる。このように、パイプの端部の強度を確保することができると共に、パイプの軽量化を図ることができる。
【０００８】
また、端部分をパイプの内面に密着させた状態で第３のローラーによってパイプの端部にしごきを加えることが好ましい。この場合には、パイプの端部にしごきを加えることによって端部の密度が高くなり、パイプ端部の強度の向上を図ることができる。また、しごきを加えることで、端部の肉厚を調整することが可能となる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、パイプの端部の強度を確保することができると共に、パイプの軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係るパイプ加工方法の一実施形態によって加工されたパイプの縦断面図である。
【図２】図１のパイプを加工する際におけるセッティング工程を示す縦断面図である。
【図３】図１のパイプを加工する際における縁折工程を示す縦断面図である。
【図４】図１のパイプを加工する際における予備曲げ工程を示す縦断面図である。
【図５】図１のパイプを加工する際における本曲げ工程を示す縦断面図である。
【図６】図１のパイプを加工する際におけるしごき工程を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係るパイプ加工方法の実施形態について、図を参照しながら説明する。図１は、本発明に係るパイプ加工方法の一実施形態によって加工されたパイプの縦断面図である。図１に示されるように、パイプ１は、例えばステンレスからなり、肉厚ｄ１が例えば０．８ｍｍのものである。このパイプ１の端部２は、他の部分の壁部３よりも０．４ｍｍ（ｄ２）程度厚く形成されており、その肉厚ｄ３は１．２ｍｍとなっている。また、端部２の長さ寸法Ｌは、２０ｍｍとなっている。このように加工されたパイプ１は、例えば自動車の排気管などに用いられる。なお、このパイプ加工方法では、パイプ１の直径φが３０〜１００ｍｍまで対応することができる。
【００１２】
次に、上述したパイプ１の加工方法について、図２〜図６を参照しながら説明する。
【００１３】
まず、図２に示されるように、加工対象（素材）となるパイプ１を、外径サポートリング４に取り付ける（セッティング工程）。外径サポートリング４は、パイプ１の外径をサポートする（外径の変形を防止する）ための焼入れ金型である。パイプ１は、折り曲げられる端部分１ａの長さ寸法分、すなわち強度を確保したい長さ寸法分だけ、外径サポートリング４の端部４ａよりも突出するように、外径サポートリング４に取り付けられる。
【００１４】
続いて、図３に示されるように、パイプ１を中心軸Ａを中心に回転させながら、スピニングマシン５に取り付けられたローラー（第１のローラー）６をパイプ１の端部分１ａの外周面に当接させてティーチングし、絞りスピニングによってパイプ１の端部分１ａをパイプ１の径方向内側（中心軸Ａ側）に向けて折り曲げる（縁折工程）。使用するローラー６は、標準ローラーであり、例えばパイプ１と当接する当接部６ａの曲率半径Ｒが８ｍｍ、直径φが１５８ｍｍとなっている。なお、パイプ１の回転数Ｓは６００ｒｐｍ、ローラー６の移動速さＦは１０００ｍｍ／分に設定されている。
【００１５】
続いて、図４に示されるように、パイプ１を回転させながら、スピニングマシン５に取り付けられたローラー（第１のローラー）７を折り曲げられたパイプ１の端部分１ａに当接させ、この端部分１ａが壁部３に対して約４５°の傾きとなるように予備曲げをする（予備曲げ工程）。使用するローラー７は、円柱状を成し、例えば全長が３２ｍｍ、先端部７ａの直径φが２６ｍｍ、基端部７ｂの直径φが３１ｍｍとなっている。なお、パイプ１の回転数Ｓは４００ｒｐｍ、ローラー７の移動速さＦは２００ｍｍ／分に設定されている。
【００１６】
続いて、図５に示されるように、パイプ１を回転させながら、スピニングマシン５に取り付けられたローラー（第２のローラー）８を傾いた端部分１ａに当接させ、この端部分１ａの内面がパイプ１の壁部３の内面３ａに面接（密着）するように、パイプ１の端部分１ａの本曲げをする（本曲げ工程）。使用するローラー８は、円柱状を成し、直径φが３５ｍｍとなっている。なお、パイプ１の回転数Ｓは４００ｒｐｍ、ローラー８の移動速さＦは２００ｍｍ／分に設定されている。
【００１７】
続いて、図６に示されるように、パイプ１を回転させながら、スピニングマシン５に取り付けられたローラー（第３のローラー）９をパイプ１の内面３ａに重なった端部分１ａに沿って当接させ、しごきスピニングによってパイプ１の端部分１ａにしごきを加える（しごき工程）。具体的には、ローラー９を端部分１ａに当接させた状態で３往復することにより、パイプ１の端部分１ａにしごきを加える。これにより、図１に示されるように、パイプ１の端部分１ａの肉厚ｄ２が４ｍｍ程度になる共に、パイプ１の端部分１ａと壁部３とが重なりあった状態で一体化されて端部２が成形される。ローラー９は、先端部９ａの曲率半径Ｒが３ｍｍ、直径φが２８ｍｍとなっており、本体部９ｂの直径φが２６ｍｍとなっている。なお、パイプ１の回転数Ｓは６００ｒｐｍ、ローラー９の移動速さＦは１００ｍｍ／分に設定されている。
【００１８】
その後、パイプ１を外径サポートリング４から取り外すことで、図１に示されるパイプ１が得られる。
【００１９】
以上説明したように、パイプ１を成形するためのパイプ加工方法においては、ローラー６，７によってパイプ１の端部分１ａをパイプ１の径方向内側に向けて曲げた後、ローラー８によってその端部分１がパイプ１の内面３ａに密着するまで折り曲げる。これにより、パイプ１の壁部３と端部分１ａとが重なり一体化されるので、パイプ１の端部１ａにおいて例えば溶接に耐え得る所定の肉厚を確保することができる。その一方で、端部１ａ以外の壁部３は相対的に肉厚が薄くなるので、パイプ１の軽量化を図ることができる。このように、パイプ１の端部１ａの強度を確保することができると共に、パイプ１の軽量化を図ることができる。
【００２０】
また、端部分１ａをパイプ１の内面３ａに密着させた状態でローラー９によって端部２（端部分１ａ）にしごきを加えるので、端部２の密度が高くなり、パイプ１の端部２の強度の向上を図ることができる。また、端部１ａにしごきを加えることで、端部分１ａの肉厚を薄くすることができ、端部２の肉厚を調整することが可能となる。
【００２１】
また、パイプ１の肉厚を厚くしなくてすむため、従来の肉厚の厚いパイプに比べてコストの削減を図ることができる。
【００２２】
また、端部２以外の加工を施さない部分は、応力が加えられないため、加工硬化が生じないといった効果もある。
【００２３】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。
【００２４】
例えば、上記実施形態では、スピニング加工を施すためにローラー６〜９を用いたが、他のローラーを用いてもよい。また、同一のローラーによって加工を施してもよい。
【００２５】
また、上記実施形態では、ステンレスから成るパイプ１を用いたが、加工可能なパイプ１の材料はステンレスに限定されず、例えばアルミニウム、鉄、チタン等であってもよい。
【符号の説明】
【００２６】
１…パイプ、１ａ…端部分、３ａ…内面、６〜９…ローラー（第１のローラー、第２のローラー、第３のローラー）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パイプをスピニング加工により成形するパイプ加工方法であって、
前記パイプを回転させると共に、当該パイプの端部分に第１のローラーを押し当てて前記端部分を前記パイプの径方向内側に向けて曲げた後、第２のローラーによって前記端部分を前記パイプの内面に密着させることを特徴とするパイプ加工方法。
【請求項２】
前記端部分を前記パイプの内面に密着させた状態で第３のローラーによって前記パイプの端部にしごきを加えることを特徴とする請求項１記載のパイプ加工方法。
【請求項１】
パイプをスピニング加工により成形するパイプ加工方法であって、
前記パイプを回転させると共に、当該パイプの端部分に第１のローラーを押し当てて前記端部分を前記パイプの径方向内側に向けて曲げた後、第２のローラーによって前記端部分を前記パイプの内面に密着させることを特徴とするパイプ加工方法。
【請求項２】
前記端部分を前記パイプの内面に密着させた状態で第３のローラーによって前記パイプの端部にしごきを加えることを特徴とする請求項１記載のパイプ加工方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−２３４４０６（Ｐ２０１０−２３４４０６Ａ）
【公開日】平成２２年１０月２１日（２０１０．１０．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−８５０９５（Ｐ２００９−８５０９５）
【出願日】平成２１年３月３１日（２００９．３．３１）
【出願人】（５０９０９２０１８）住商鋼管株式会社 (2)
【出願人】（５９８００４３５４）株式会社大東スピニング (9)
【出願人】（５９５０６７４７５）日本特殊パイプ株式会社 (2)
【公開日】平成２２年１０月２１日（２０１０．１０．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月３１日（２００９．３．３１）
【出願人】（５０９０９２０１８）住商鋼管株式会社 (2)
【出願人】（５９８００４３５４）株式会社大東スピニング (9)
【出願人】（５９５０６７４７５）日本特殊パイプ株式会社 (2)
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