JP2010142821A - 内径座屈防止治具 - Google Patents
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Abstract
【課題】パイプ材の塑性加工時にパイプ材の一部が内側に座屈するのを防止しつつ、パイプ材の内側に着脱しやすい内径座屈防止治具の提供を目的とする。
【解決手段】パイプ材の内側に挿入するシャフトと、シャフトに固定したベース板及びベース板から所定の間隔を隔てストッパ板を有し、ベース板とストッパ板との間に複数のガイド部材を設けるとともに、各ガイド部材に沿って移動するコマを有し、コマは相互にテーパ面で接触する、移動コマと当該移動コマよりも移動距離が短くなるように制限された移動制限コマとからなり、コマがベース板側に位置する場合には移動コマと移動制限コマとでパイプ材の内径を拘束し、コマがガイド部材に沿ってストッパ板側に移動すると、移動コマと、それより移動距離が短く制限された移動制限コマとのズレによりコマが内側に縮径するものであることを特徴とする。
【選択図】 図１
【解決手段】パイプ材の内側に挿入するシャフトと、シャフトに固定したベース板及びベース板から所定の間隔を隔てストッパ板を有し、ベース板とストッパ板との間に複数のガイド部材を設けるとともに、各ガイド部材に沿って移動するコマを有し、コマは相互にテーパ面で接触する、移動コマと当該移動コマよりも移動距離が短くなるように制限された移動制限コマとからなり、コマがベース板側に位置する場合には移動コマと移動制限コマとでパイプ材の内径を拘束し、コマがガイド部材に沿ってストッパ板側に移動すると、移動コマと、それより移動距離が短く制限された移動制限コマとのズレによりコマが内側に縮径するものであることを特徴とする。
【選択図】 図１
Description
本発明は、パイプ材の端部を加工する際にパイプ材が内側に座屈するのを防止するための治具に関する。
パイプ材の端部にフランジ部等を設ける場合に、フランジ部材をパイプに溶接する方法とパイプ材の端部に加工成形にて一体的にフランジ部を成形する方法とが一般的に採用されている。
例えば本願出願人は、特許文献１に開示し、その加工例を図６に示すようなフランジ加工方法をこれまでに提案している。
この内容を図６に基づいて説明すると、パイプ材１を上クランプ２ａと下クランプ２ｂとで挟持保持し、パイプ材１の端部１ａに一次ローラ３を公転及び自転させて約４０〜４５°まで拡径曲げ加工する。
次に、一次ローラ３よりも先端角が大きい二次ローラ４を公転及び自転させて端部１ａを９０°まで曲げ加工することでパイプ材の端部に一体的にフランジ部を成形する加工方法である。
この場合に、端部が拡径するように塑性変形させる際にパイプ材の曲げ起点より、やや奥側の内側が座屈しやすい。
そこで従来は、図６に示すように外径円板状の芯金治具１１０をパイプ内側に挿入セッティングしていた。
これにより、パイプ材の曲げ起点付近の座屈を抑えることができるものの、パイプ材の内面が芯金治具の外周面にくい付き、フランジ加工後にパイプ内から芯金治具を抜き取るのに非常に大きな力が必要であり、シャフト１１１が破損しやすいという課題があった。
例えば本願出願人は、特許文献１に開示し、その加工例を図６に示すようなフランジ加工方法をこれまでに提案している。
この内容を図６に基づいて説明すると、パイプ材１を上クランプ２ａと下クランプ２ｂとで挟持保持し、パイプ材１の端部１ａに一次ローラ３を公転及び自転させて約４０〜４５°まで拡径曲げ加工する。
次に、一次ローラ３よりも先端角が大きい二次ローラ４を公転及び自転させて端部１ａを９０°まで曲げ加工することでパイプ材の端部に一体的にフランジ部を成形する加工方法である。
この場合に、端部が拡径するように塑性変形させる際にパイプ材の曲げ起点より、やや奥側の内側が座屈しやすい。
そこで従来は、図６に示すように外径円板状の芯金治具１１０をパイプ内側に挿入セッティングしていた。
これにより、パイプ材の曲げ起点付近の座屈を抑えることができるものの、パイプ材の内面が芯金治具の外周面にくい付き、フランジ加工後にパイプ内から芯金治具を抜き取るのに非常に大きな力が必要であり、シャフト１１１が破損しやすいという課題があった。
本発明は、パイプ材の塑性加工時にパイプ材の一部が内側に座屈するのを防止しつつ、パイプ材の内側に着脱しやすい内径座屈防止治具の提供を目的とする。
本発明に係るパイプ材の内径座屈防止治具は、加工されるパイプ材の内径を拘束し、内側への座屈を防止するための治具であって、パイプ材の内側に挿入するシャフトと、シャフトに固定したベース板及びベース板から所定の間隔を隔てストッパ板を有し、ベース板とストッパ板との間に複数のガイド部材を設けるとともに、各ガイド部材に沿って移動するコマを有し、コマは相互にテーパ面で接触する、移動コマと当該移動コマよりも移動距離が短くなるように制限された移動制限コマとからなり、コマがベース板側に位置する場合には移動コマと移動制限コマとでパイプ材の内径を拘束し、コマがガイド部材に沿ってストッパ板側に移動すると、移動コマと、それより移動距離が短く制限された移動制限コマとのズレによりコマが内側に縮径するものであることを特徴とする。
これにより、移動コマと移動制限コマとがベース板側に位置し、円筒状の外周部を形成した状態で加工されるパイプ材の内側に挿入することで端部のフランジ加工等の塑性加工時に内側に座屈変形するのを防止し、加工終了後にシャフトをパイプ材の内側から外に向けて引き抜く際に移動距離が相対的に短く制限された移動制限コマと、移動コマとの間に移動のズレが生じ、移動コマと移動制限コマとがテーパ面接触になっているので、これらのコマは縮径する方向に移動する。
従って、治具の外径が小さくなるのでパイプ材の内周面と、この治具のコマ外周面との間に隙間が生じることになり、パイプ材の内側から治具を容易に抜き取ることができる。
従って、治具の外径が小さくなるのでパイプ材の内周面と、この治具のコマ外周面との間に隙間が生じることになり、パイプ材の内側から治具を容易に抜き取ることができる。
本発明において、移動コマ及び移動制限コマをガイド部材に沿ってベース板側に向けて弾性付勢してあると、シャフトを引っ張り、治具をパイプ材の内側から抜き取ると弾性部材によりコマが自動的にベース板側に復帰する。
また、ベース板の円板状のベース部と、その先のストッパ板側に円錐台状の縮径部を設けると、この円錐台の側面に沿ってコマが移動しやすい。
本発明における内径座屈防止治具にあっては、移動コマと移動制限コマとがベース板側に位置した状態では移動コマと移動制限コマとの側面突合せにて円筒状の外周部を形成し、この状態でパイプ材の内径に合致するように挿入することで、パイプ材が内側に座屈するのを防止し、塑性加工終了後に、ベース板を固定したシャフトを引っ張る際に移動コマと移動制限コマとが相互にズレるようにストッパ板に向けて移動することで、仮に塑性加工時にコマ外周面にパイプ内面が食い付いていても、治具の外径寸法が縮径するので、治具をパイプ材の内側から容易に抜き取ることができる。
本発明に係る内径座屈防止治具１０の例を以下、図面に基づいて説明する。
なお、本実施例は、パイプ材１の端部１ａにフランジ部を塑性加工成形する工程を一次ローラと二次ローラによる連続加工装置を用いて説明するが、本発明に係る治具はこれに限定されるものでなく、パイプ材の内周面を拘束するための治具として広く展開できる。
なお、本実施例は、パイプ材１の端部１ａにフランジ部を塑性加工成形する工程を一次ローラと二次ローラによる連続加工装置を用いて説明するが、本発明に係る治具はこれに限定されるものでなく、パイプ材の内周面を拘束するための治具として広く展開できる。
本発明に係る内径座屈防止治具（以下、単に治具と称する。）１０を用いて、パイプ材１の端部にフランジ加工する流れを図５に示し、図１（ａ）はパイプ材１の内側に治具を挿入した状態を示し、図１（ｂ）は端部１ａのフランジ加工が終了し、治具をパイプ材１の内側から抜き取る状態の説明図を示す。
図３は移動コマ１４と移動制限コマ１５との動きを説明した図であり、その各断面図を図２及び図４に示す。
図３は移動コマ１４と移動制限コマ１５との動きを説明した図であり、その各断面図を図２及び図４に示す。
本発明に係る治具１０は、パイプ材１の内側に挿入及び引っ張り出すためのシャフト１１の先端部よりに、略円板形状のベース板１２と、それから所定の距離を隔てストッパ板１３を連結してある。
ベース板１２とストッパ板１３との間には、ガイド部材１７とストッパ板１３からベース板１２側に所定の高さ、突出させたストッパピン１６を有している。
本実施例では、図４に示すようにストッパ板１３とシャフト１１との連結及びガイド部材１７、ストッパピン１６の固定をボルト１１ａ、１６ａ、１７ａオンになっているが、これに限定されない。
ガイド部材１７に沿って、図では左右に移動する移動コマ１４と移動制限コマ１５とを有し、この移動コマ１４と移動制限コマ１５とは図２及び図４に示すように、中心から外側に向けて長孔のガイド孔１４ａ、１５ａにより、ベース部１２とストッパ板１３との間及び中心方向に移動可能になっている。
移動制限コマ１５はストッパピン１６に干渉し、移動距離が移動コマ１４よりも短くなるように設定してある。
ベース板１２とストッパ板１３との間には、ガイド部材１７とストッパ板１３からベース板１２側に所定の高さ、突出させたストッパピン１６を有している。
本実施例では、図４に示すようにストッパ板１３とシャフト１１との連結及びガイド部材１７、ストッパピン１６の固定をボルト１１ａ、１６ａ、１７ａオンになっているが、これに限定されない。
ガイド部材１７に沿って、図では左右に移動する移動コマ１４と移動制限コマ１５とを有し、この移動コマ１４と移動制限コマ１５とは図２及び図４に示すように、中心から外側に向けて長孔のガイド孔１４ａ、１５ａにより、ベース部１２とストッパ板１３との間及び中心方向に移動可能になっている。
移動制限コマ１５はストッパピン１６に干渉し、移動距離が移動コマ１４よりも短くなるように設定してある。
移動コマ１４と移動制限コマ１５とは、図４に示すように正面視扇形状に分割したような形状になっていて、分割円筒部１４ｄ，１５ｄと分割円錐台部１４ｅ，１５ｅとからなる移動コマ１４の分割円筒部１４ｄと移動制限コマ１５の分割円筒部１５ｄとの接触面は、シャフト軸と平行なストレート面１４ｆ，１５ｆになっていて、コマ全体として円筒部を形成する。
これに対して、分割円錐台部１４ｅ，１５ｅの接触面は、移動コマが内側に縮径移動する方向のテーパ面１４ｃ，１５ｃとなっていて、移動コマ１４と移動制限コマ１５は、ガイド部材１７に取り付けたコイルばねからなる弾性部材１８にてベース板１２側に向けて弾性付勢されている。
なお、移動制限コマ１５のテーパ面１５ｅは、移動コマ１４が図４（ｄ）で、紙面手前側に移動しつつ、内側に縮径移動可能になるように、紙面手前側の幅が狭くなる方向のテーパ面となっている。
従って移動コマ１４のテーパ面１４ｅは、その逆方向のテーパ面となる。
これに対して、分割円錐台部１４ｅ，１５ｅの接触面は、移動コマが内側に縮径移動する方向のテーパ面１４ｃ，１５ｃとなっていて、移動コマ１４と移動制限コマ１５は、ガイド部材１７に取り付けたコイルばねからなる弾性部材１８にてベース板１２側に向けて弾性付勢されている。
なお、移動制限コマ１５のテーパ面１５ｅは、移動コマ１４が図４（ｄ）で、紙面手前側に移動しつつ、内側に縮径移動可能になるように、紙面手前側の幅が狭くなる方向のテーパ面となっている。
従って移動コマ１４のテーパ面１４ｅは、その逆方向のテーパ面となる。
ベース板１２は、外周面が円筒状になっているベース部１２ｂと、それからストッパ板１３側に向けて縮径した円錐台状の縮径部１２ａを有している。
治具１０をパイプ材１の内側に挿入する段階では、図１（ａ）に示すように、移動コマ１４及び移動制限コマ１５が弾性部材１８にてベース板１２側に押圧されるので、移動コマ１４の内側円筒部１４ｂ、及び移動制限コマ１５の内側円筒部１５ｂがベース板１２ｂの外周部に位置し、コマ全体の外径（１４ｄ，１５ｄ）が円筒状になり、パイプの内周面に合致するように保持されている。
この状態では、移動コマ１４及び移動制限コマ１５はストレート面１４ｆ，１５ｆとで相互に接触拘束されて円筒部を形成するので、パイプ材の内径が座屈するのを防止できる。
また、移動コマ１４と移動制限コマ１５とで全体として円筒部を形成するので縮径することはなく、ベース板１２の外周面に食いつくこともない。
治具１０をパイプ材１の内側に挿入する段階では、図１（ａ）に示すように、移動コマ１４及び移動制限コマ１５が弾性部材１８にてベース板１２側に押圧されるので、移動コマ１４の内側円筒部１４ｂ、及び移動制限コマ１５の内側円筒部１５ｂがベース板１２ｂの外周部に位置し、コマ全体の外径（１４ｄ，１５ｄ）が円筒状になり、パイプの内周面に合致するように保持されている。
この状態では、移動コマ１４及び移動制限コマ１５はストレート面１４ｆ，１５ｆとで相互に接触拘束されて円筒部を形成するので、パイプ材の内径が座屈するのを防止できる。
また、移動コマ１４と移動制限コマ１５とで全体として円筒部を形成するので縮径することはなく、ベース板１２の外周面に食いつくこともない。
次に、治具１０をパイプ材１の内側から引っ張り出す場合には図１（ｂ）のようになるシャフト１１を矢印ｆの方向に引っ張ると、移動コマ１４及び移動制限コマ１５の外周面がパイプ材１の内周面に食い付いていた場合にベース板１２だけがシャフト１１によって抜かれようとする。
相対的に移動コマ１４と移動制限コマ１５は図２に示すように、ストッパ板１３側に移動する。
ベース板１２のベース部１２ｂの厚みに相当する長さだけコマが移動すると図２（ｂ）に示すように、移動コマ１４及び移動制限コマ１５の内側円筒部１４ｂ、１５ｂがベース板１２の縮径部１２ａ側に移動する。
この際に、移動制限コマ１５はストッパピン１６に当接し、それ以上移動できないが、ストッパピン１６を有しない移動コマ１４は、さらにストッパ板側に移動する。
この状態では図１（ｂ）に示すように、移動コマ１４と移動制限コマ１５の分割円錐台部１４ｅ，１５ｅの接触面（分割面）はテーパ面１４ｃ、１５ｃになっているので、Ｓ１及びＳ２の方向のみならず縮径するＳｒの方向にも移動する。
これによりパイプ材１の拘束面１ｂとコマの外周面（１４ｄ，１５ｄ）に隙間が生じ、治具１０が外側に抜き出される。
抜き出された治具１０は図３（ａ）に示すように、元の状態に復帰する。
相対的に移動コマ１４と移動制限コマ１５は図２に示すように、ストッパ板１３側に移動する。
ベース板１２のベース部１２ｂの厚みに相当する長さだけコマが移動すると図２（ｂ）に示すように、移動コマ１４及び移動制限コマ１５の内側円筒部１４ｂ、１５ｂがベース板１２の縮径部１２ａ側に移動する。
この際に、移動制限コマ１５はストッパピン１６に当接し、それ以上移動できないが、ストッパピン１６を有しない移動コマ１４は、さらにストッパ板側に移動する。
この状態では図１（ｂ）に示すように、移動コマ１４と移動制限コマ１５の分割円錐台部１４ｅ，１５ｅの接触面（分割面）はテーパ面１４ｃ、１５ｃになっているので、Ｓ１及びＳ２の方向のみならず縮径するＳｒの方向にも移動する。
これによりパイプ材１の拘束面１ｂとコマの外周面（１４ｄ，１５ｄ）に隙間が生じ、治具１０が外側に抜き出される。
抜き出された治具１０は図３（ａ）に示すように、元の状態に復帰する。
次に本発明に係る治具１０を用いてフランジ部の塑性加工する例を図５に基づいて説明する。
パイプ材１は図５（ａ）に示すように、フランジ部となる端部１ａを突出させて上クランプ２ａと下クランプ２ｂとでクランプ保持されている。
シャフト１１の先端部に保持した治具１０を、このパイプ材１の端部開口部から内側に挿入する。
次に図５（ｂ）に示すように公転及び自転する一次ローラ３にて端部１ａの曲げ角度約４０〜４５°まで拡径曲げ加工する。
上記一次ローラ３にて一次加工が終了すると、一次ローラ３で曲げ起点部を押圧しながら、公転及び自転する二次ローラ４にてフランジ部を９０°まで曲げ加工する。
フランジ部の塑性加工が終了すると一次及び二次ローラが後退し、シャフト１１を後退させることで治具１０を取り外す。
加工が終了したパイプ材は上下クランプ２ａ、２ｂが上下方向にアンクランプし、加工装置から取り外される。
パイプ材１は図５（ａ）に示すように、フランジ部となる端部１ａを突出させて上クランプ２ａと下クランプ２ｂとでクランプ保持されている。
シャフト１１の先端部に保持した治具１０を、このパイプ材１の端部開口部から内側に挿入する。
次に図５（ｂ）に示すように公転及び自転する一次ローラ３にて端部１ａの曲げ角度約４０〜４５°まで拡径曲げ加工する。
上記一次ローラ３にて一次加工が終了すると、一次ローラ３で曲げ起点部を押圧しながら、公転及び自転する二次ローラ４にてフランジ部を９０°まで曲げ加工する。
フランジ部の塑性加工が終了すると一次及び二次ローラが後退し、シャフト１１を後退させることで治具１０を取り外す。
加工が終了したパイプ材は上下クランプ２ａ、２ｂが上下方向にアンクランプし、加工装置から取り外される。
１ パイプ材
２ａ 上クランプ
２ｂ 下クランプ
１０ 内径座屈防止治具
１１ シャフト
１２ ベース板
１２ａ 縮径部
１３ ストッパピン
１４ 移動コマ
１４ｄ 分割円筒部
１４ｅ 分割円錐台部
１５ 移動制限コマ
１５ｄ 分割円筒部
１５ｅ 分割円錐台部
１７ ガイド部材
１８ 弾性部材
２ａ 上クランプ
２ｂ 下クランプ
１０ 内径座屈防止治具
１１ シャフト
１２ ベース板
１２ａ 縮径部
１３ ストッパピン
１４ 移動コマ
１４ｄ 分割円筒部
１４ｅ 分割円錐台部
１５ 移動制限コマ
１５ｄ 分割円筒部
１５ｅ 分割円錐台部
１７ ガイド部材
１８ 弾性部材
Claims (3)
- 加工されるパイプ材の内径を拘束し、内側への座屈を防止するための治具であって、
パイプ材の内側に挿入するシャフトと、シャフトに固定したベース板及びベース板から所定の間隔を隔てストッパ板を有し、
ベース板とストッパ板との間に複数のガイド部材を設けるとともに、各ガイド部材に沿って移動するコマを有し、
コマは相互にテーパ面で接触する、移動コマと当該移動コマよりも移動距離が短くなるように制限された移動制限コマとからなり、コマがベース板側に位置する場合には移動コマと移動制限コマとでパイプ材の内径を拘束し、
コマがガイド部材に沿ってストッパ板側に移動すると、移動コマと、それより移動距離が短く制限された移動制限コマとのズレによりコマが内側に縮径するものであることを特徴とする内径座屈防止治具。 - 移動コマ及び移動制限コマは、ガイド部材に沿ってベース板側に弾性付勢がされていることを特徴とする請求項１記載の内径座屈防止治具。
- ベース板は、円板状のベース部と当該円板状のベース部のストッパ板側に設けた円錐台状の縮径部とを有していることを特徴とする請求項１又は２記載の内径座屈防止治具。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106111767A (zh) * | 2016-08-22 | 2016-11-16 | 佛山市南海九洲普惠风机有限公司 | 一种法兰盘自动翻边机 |
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-
2008
- 2008-12-16 JP JP2008320137A patent/JP5078860B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JP5078860B2 (ja) | 2012-11-21 |
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