JPH0371923B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は管状部材の内面に直線状若しくは螺旋
状の溝を高速で溝付加工し得る装置に関する。

（従来の技術） 近年、管の抽伸加工にボールを用い、転がり接
触により加工時の摩擦力を小さくした遊星型のボ
ールダイス等が考案かれ研究されている。

例えば、第２図に示すように、外輪２０，２１
の内周面に沿つて軸受２２に固定された保持器２
３によつて相互の間隔を保たれたボール２４を内
蔵し、外輪を回転させつつその中に管２５を通過
させて縮管加工させるタイプのものがある。また
第３図に示すように外輪３０及び保持器３１を装
着すると共にスラスト玉軸受３２を備えたタイプ
のものなどもある。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、第２図に示したタイプのものでは、加
工時にボールが軌道面であばれ、加工後の管表面
に粗いリツプルが生ずるという問題がある。この
あばれは、具体的には、ボール２４の回転がスラ
スト方向で規制され（スラスト方向への自転が規
制される）、外輪２０，２１でスリツプが生じ断
続的な回転をする現象であり、その理由は、スラ
スト荷重を受ける外輪２１とラジアル方向への回
転駆動力を伝える外輪２０が連結さ同一周期で回
転するためである。また第３図に示したタイプの
もでは、ボールのラジアル方向への振動がなくな
るので表面状態が大幅に改善されるが、加工抽伸
時のスラスト力をフランジ面で垂直に受けるた
め、ボールの回転方向が一定となり、ボールに局
所摩耗が生じ、加工安定性が悪いという問題があ
つた。

したがつて、このような装置を特に加工条件の
厳しい内面溝付加工に適用した場合、管の外表面
の性状のみならず、内面の溝形状を安定して形成
することが困難であり、高速加工が不可能であつ
た。

本発明は、上記従来技術の問題点を解決し、特
に加工条件の厳しい内面に溝を有した管を高速で
加工すべくなされたもので、内面及び外面の表面
状況がよく安定加工ができ、生産性の優れた内面
溝加工装置を提供することを目的とするものであ
る。

（問題点を解決するための手段） 前述の目的を達成するため、本発明に係る内面
溝付加工装置は、要するに、アウターレースの内
面を抽伸方向に末広がりとして、加工時のスラス
ト力でボールがアウタレースに押付けられるのを
防止し、ボールをラジアル方向にボール保持器で
適当位置に保持しつつ、ラジアル方向に角度を有
したフランジ面でボールの中心の回転軌道より中
心側で受けるようになし、かつ、このフランジ面
をアンギユラーコンタクトベアリングで回転自在
に支承して、ボールを固定回転としないようにな
し、アウターレースのテーパー面でのボールの接
触位置を変化することにより圧下調整を可能とな
し、これら各部材を通しボルトで一体化して回転
本体に取付けることにより、表面平滑で長時間の
安定加工を可能とし、装置の小型化によつて高速
回転化による高生産性を可能にせんとするもので
ある。

以下に本発明を実施例に基づいて詳述する。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例に係る内面溝付加工
装置を示している。

図中、１は加工される管状部材で、後述の如
く、この内面に挿入された突起付プラグ２がマン
ドレル３により支承され、ボール４により突起付
プラグ２に管状部材１を転圧して、管内面に溝が
形成される。

ボール４は、ボール保持器６によりラジアル方
向に等間隔で保持されつつ、内側面に抽伸方向に
対して入側の直径が出側の直径より小さい末広が
りのテーパー５′を有したアウターレース５の中
に支承されており、アウターレース５が高速回転
することにより、ボール４がアウターレース５と
管状部材１との圧下摩擦力で回転しつつ転動して
管内面に溝を形成するようになつている。

管状部材１は溝加工を受けながら力Ｆで抽伸さ
れるため、ボール４にはスラスト力が作用し、ボ
ール４の加工部位をずらそうとするので、これを
ラジアル方向に対して角度を有したフランジ面
７′を備えたベアリングフランジ７によつてボー
ル４の中心の回転軌道によりボール４とベアリン
グフランジ面７′の接触点がボール中心より内側
で受けるようになし、かつ、ベアリングフランジ
７はアンギユラーコンタクトのベアリング８で回
転自在に支承されている。なお、この形式の軸受
は、ラジアル荷重と一方向のアキシアル荷重を負
荷することができ、玉と内輪・外輪とは15°、
25°、30°又は40°の接触角を持つている。接触角が
大きくなるほどアキシヤル荷重の負荷能力は大き
くなり、接触角が小さいほど高速回転には有利と
なる。一般に、鋼板の打抜き保持器が用いられる
が、接触角30°以下の高精度の軸受には、主にポ
リアミド成形保持器が使用されている。

ベアリング８はハウジング１０の中で移動可能
になつてあり、このベアリング８の位置を調整リ
ング９によつて位置を動かすと、フランジ７を介
してボール４のアウターレースに対する接触位置
が変化するので、ボール４の管状部材１に対する
圧下がコントロールできる。具体的には、調整リ
ング９はある厚みを持つたリングを数枚重ねた構
造をなし、リング枚数の組合せによりそのスラス
ト方向の厚さを調整することができる。この調整
リング９はアンギユラーコンタクトベアリング
８、フランジ７を介してボール４のスラスト方向
の位置を定めている。アウターレース５はスラス
ト方向に末広がりのテーパー面５′（第１図には
傾きが誇張して図示されている）を有しているこ
とから、スラスト方向の位置が変化すれば、アウ
ターレース５と接触しているボール４のボール間
距離は、テーパー度合により変化するので、ボー
ル４の管状部材１に対する圧下がコントロールで
きる。

なお、前述の構成要素のみでは、管状部材１が
装置内にない状態のとき、ボール４、ボール保持
器６等の相対位置がずれてボール４が脱落したり
するので、これを防止するために前面のフランジ
１２に突起１２′設けられている。ここで、ボー
ル保持器６はボール４の相対位置を固定するため
のもので、リング状の構造物にボール径よりわず
かに大きい曲率の穴径を等間隔に有しており、ベ
アリングのリテーナーに相当するようなものであ
る。ボール保持器６は、ボール４にラジアル方向
の力が加わつた際にボール４を等間隔で保持する
もので、ラジアル方向の力が働かない場合（無負
荷時）には、ボール４とボール保持器６のクリア
ランスによりボール保持器６が傾斜してボール４
を脱落することが生じる。そのため、ボール４の
脱落トラブルを防止するため、突起１２′で規制
するものである。

これら各部材は、相対位置が軸心に対してずれ
ないようにインロー構造となつており、通しボル
ト１３により回転本体１１に固定されている。回
転本体１１が高速で回転しつつ管状部材１を抽伸
して管内面に溝加工がなされる。

回転本体１１は、図示していない動力源、例え
ば電動機、油圧モーター等により高速回転可能で
あり、加工装置内への潤滑油の補給は、管状部材
１に潤滑油を付着させるか或いは直接装置内へ噴
射することにより行つてもよい。

ところで、上記構成において、アウターレース
の内側のテーパー面を末広がりとしているのは、
抽伸スタート時のピークスラスト等による喰込み
による破断を防止するためで、かつ、このテーパ
ー面を抽伸方向に対して２〜3°で構成すると調整
リング９の厚さを0.1mm単位で調整することによ
り、ボール４のラジアル方向への変位量を
0.00698〜0.01048mmで微調整が可能となる。な
お、逆の末広がり、すなわち、抽伸方向に対して
出側の直径が入側の直径より小さなテーパーとし
た場合には、抽伸スタート時、スラスト荷重がピ
ークとなる時点でボール４は定常状態よりアウタ
ーレース出側へ移動、つまりボール４の中心間距
離は定常状態より小さくなり、圧延状態が過剰と
なることにより、加工材の肉厚減少、及び抽伸負
荷の増大を招き、破断する。

また、ベアリングフランジ７のボール４との接
触部位及び接触角度はボール４の固定回転を防止
して局所摩耗をなくすのに最も重要で、ボール４
がその中心の回転軌道の内側でベアリングフラン
ジ７に接触し、ベアリングフランジ７がラジアル
方向に対して５〜15°の角度を有している場合が
ボールの局所摩耗をなくし、安定加工を可能にす
るものである。

なお、本実施例では、突起付プラグ２の保持方
法について図示していないが、フローテイングプ
ラグによる浮遊固定が長尺材の加工に好ましい。

（作用） 上記の装置は、次のように作用する。

加工される管状部材１の内面にプラグ２をマン
ドレル３によつてボール４の下面部の適当位置に
保持し、回転本体１１を高速回転させつつ管状部
材１を力Ｆで矢印方向に抽伸すると、ボール４が
アウターレース５、管状部材１、ベアリングフラ
ンジ７の３点支持で安定的に保持され、ベアリン
グフランジ７がボール４の中心の回転軌道より中
心側でボール４と接触することにより、ここに加
わるスラスト力でボール回転方向をずらし、ボー
ル４が局所摩耗することなく円滑に回転する。し
たがつて、外表面にリツプルが実質的に生じるこ
となく、内面溝付加工がなされる。その理由は以
下のとおりである ボール４のスラスト方向の力は、それを受ける
フランジ面７がラジアル方向に対して５〜15°の
角度を有することにより、フランジ面に垂直の力
と水平方向の力に分力され、この水平方向の力が
ボール４の回転（自転）方向を変える力となる。

ボール４の回転方向がずれないと、ボール４は
スラスト荷重により一点を中心としてアウターレ
ース５により回転させられるが、アウターレース
５と加工部は径が大きく異なるためどちらかでス
リツプが生じて（アウターレース５と加工材によ
りスリツプの度合が変わる）、ボール４に局部摩
耗をつくり、加工精度を維持できなくなる。

しかし、ボール４の回転方向が変化すると、ス
リツプ個所が随時変化していくため、摩耗が軽減
される。因みに、フランジ面に角度がない場合は
加工精度が１時間程度しか維持できないが、角度
付きの場合は200時間程度加工精度が維持できる。

（発明の効果） 以上詳述したように、本発明によれば、ボール
が固定回転による局所摩耗を生じす、かつスラス
ト力をアンギユラーコンタクトベアリングで受け
るため、ボールが円滑に回転するので、管表面の
リツプルが少なく、長時間安定的に加工できる。
また構造がシンプルであるので小型化でき、装置
を高速回転することが可能となり、抽伸速度を大
幅に上げることができ、内面溝付管の生産性を大
幅に向上することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る内面溝付加工
装置を示す断面図、第２図及び第３図は各々従来
の管加工装置を示す断面図である。 １……管状部材、２……突起付プラグ、３……
マンドレル、４……ボール、５……アウターレー
ス、５′……テーパー面、６……ボール保持器、
７……ベアリングフランジ、７′……フランジ面、
８……アンギユラーコンタクトベアリング、９…
…調整リング、１０……ハウジング、１１……回
転本体、１２……前面フランジ、１２′……突起、
１３……通しボルト。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 抽伸される管状部材の内面に対して外面に突
   起を備えたプラグ２を入れ、アウターレース５で
   軌道を決められた複数のボール４をラジアル方向
   に適当間〓で保持しつつ圧下し、該アウターレー
   スを高速回転させて前記管状部材の内面に溝を形
   成する装置において、内側面が抽伸方向に末広が
   りで軸心に対して２〜3°のテーパーを有し、か
   つ、該テーパー面５′とボール４との接触位置を
   可変に圧下調整機能を有するボール軌道保持用ア
   ウターレース５と、ボール４をラジアル方向に等
   間隔に保持し、かつ、ボール中心のラジアル方向
   の軌道より内側でボール４を保持するボール保持
   器６と、加工時に管状部材よりボール４に加わる
   スラスト力をボール中心の軌道よりも内側で受け
   るフランジ面７′を有し、このフランジ面７′はラ
   ジアル方向に５〜15°の角度をもち、かつ、アン
   ギユラーコンタクトベアリング８で回転自在に支
   承されているベアリングフランジ７とを備えてお
   り、これらのアウターレース５、ボール保持器６
   及びベアリングフランジ７が通しボルト１３によ
   つて一体構造として回転本体に取付けられている
   ことを特徴とする内面溝付加工装置。