JPH04322816A - 金属パイプ接合体、または回転ロールの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、大小の金属パイプなど
を一体化した金属パイプ接合体、ＯＡ機器などに使用さ
れる回転ロール、およびその製造方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年のＯＡ機器、例えば複写機やプリン
ター、ファクシミリなどの普及は目覚ましく、これに伴
って、その内部に使用されるている各種の回転ロール（
例えば加熱ロール、定着ロール、現像ロール、潜像ロー
ル、搬送ロールなど）に対する需要も高まっている。

【０００３】従来、この種の回転ロールの製造にあたっ
ては、アルミ合金や銅、ステンレス鋼などのパイプ（充
実形の円柱体なども可）を用い、その両端を細く絞って
首部を作り回転軸とするか、あるいは切削加工によって
首部（回転軸）を含む全体を一体成形するか、さらには
上記パイプに同種または異種金属の回転軸を溶接、焼き
ばめ、接着剤などにより接合させるなどしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
方法では、種々の解決すべき問題があった。まず、上記
両端を絞って首部を作る方法であるが、この場合、パイ
プの両端を同心円状に高精度で絞ることは結構困難なこ
とであった。また、切削加工による方法では、材料の無
駄が多いと同時に加工費が嵩むなど、生産性が悪かった
。次に、回転軸を接合する方法であるが、十分な接合に
は材料の組み合わせが限定されたり、用途によっては、
得られる接合強度が不十分であるなどの問題があった。

【０００５】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたものである。本発明者等は、このような従来
の実情と、以下のようなＯＡ機器などに使用される回転
ロールの特性を考慮して、本発明を完成させたものであ
る。つまり、ＯＡ機器などの回転ロールにあっては、（
１）回転性を良好にするためには、軽量であること、（
２）加熱される場合などがあるため、熱伝導性が良好で
あること、（３）高速回転においても、その回転軸や軸
受部で耐摩耗性などが良好であること、（４）ロール部
分の寸法精度が高精度に保持できること、（５）機器内
の発生ガスなどに対して、良好な耐蝕性を有すること、
などの特性が必要とされる。

【０００６】すなわち、本発明では、回転ロールを例に
とった場合、ロール部分の材料として、軽量のアルミや
同合金製太径パイプなどに着目すると共に、回転軸には
あっては、機械強度や耐摩耗性に優れた細径パイプなど
に着目し、かつ、これらの接合に独自の技術を提供して
、理想的な回転ロールを得ることを主たる目的としてい
る。もちろん、本発明では、この回転ロールだけに限ら
ず、その独自の接合技術から、通常の金属パイプ接合体
を得ることも一つの目的とし、さらに、この接合技術を
用いた、これらの回転ロールおよび金属パイプ接合体の
製造方法を提供することも、その目的の一つとしている
。

【０００７】

【課題を解決するための手段】かゝる本発明の一つは、
一端に拡径隆起部が形成された細径パイプの当該拡径隆
起部側を、当該細径パイプの外径とほぼ同一の内径接合
部を有する太径パイプ、または細径パイプの外径とほぼ
同一の内径接合部が形成されてなる太径充実体の当該内
径接合部中に圧入して一体化した金属パイプ接合体にあ
る。

【０００８】かゝる本発明の他の一つは、一端に拡径隆
起部が形成された２本の細径パイプの当該拡径隆起部を
、各細径パイプの外径とほぼ同一の内径接合部を両端に
有する太径パイプ（太径中空ロール体）の当該両内径接
合部中に圧入して一体化し、回転軸とした回転ロールに
ある。

【０００９】かゝる本発明の他のもう一つは、細径パイ
プの一端に拡径隆起部を形成し、該細径パイプの拡径隆
起部の先端外径部を太径パイプまたは太径充実体の一端
に形成した前記細径パイプの外径とほぼ同一の内径接合
部に仮に嵌め込み、この後、該細径パイプの突出外方部
分に当該細径パイプの外径とほぼ同一の内径を有する第
１の金型を装着すると共に、前記太径パイプまたは太径
充実体部分に当該部分の外径とほぼ同一の内径または形
状を有する第２の金型を装着し、この状態で、前記第１
の金型の遊端側内径中に押圧部材を挿入し、前記細径パ
イプの後端を押圧して、当該細径パイプの前記拡径隆起
部を太径パイプまたは太径充実体の内径接合部に圧入し
て一体化する金属パイプ接合体の製造方法にある。

【００１０】かゝる本発明のさらに他のもう一つは、２
本の細径パイプの一端に拡径隆起部を形成し、該２本の
細径パイプの拡径隆起部の先端外径部を太径パイプ（太
径中空ロール体）の両端に形成した前記細径パイプの外
径とほぼ同一の両内径接合部に同時または経時的に仮に
嵌め込み、その後、該細径パイプの突出外方部分に当該
細径パイプの外径とほぼ同一の内径を有する第１の金型
を装着すると共に、前記太径パイプ部分に当該部分の外
径とほぼ同一の内径を有する第２の金型を装着し、この
状態で、前記第１の金型の遊端側内径中に押圧部材を挿
入し、前記細径パイプの後端を押圧して、当該細径パイ
プの前記拡径隆起部を太径パイプの内径接合部に圧入し
て一体化し、回転軸とする回転ロールの製造方法にある
。

【００１１】

【作用】先ず、本発明の金属パイプ接合体または回転ロ
ールでは、拡径隆起部を有する細径パイプの太径パイプ
または太径充実体の内径接合部への圧入により、強固に
一体化されたこれらの接合体またはロールが簡単に得ら
れる。また、本発明の金属パイプ接合体または回転ロー
ルの製造方法では、この拡径隆起部を有する細径パイプ
の太径パイプまたは太径充実体の内径接合部への接合に
おいて、第１の金型および第２の金型を用いるため、太
径パイプ端部が膨張したりすることなく、かつ高精度で
一体化できる。

【００１２】

【実施例】図１〜図４は本発明に係る金属パイプ接合体
または回転ロールの各実施例を示したものである。図１
は、一端に拡径隆起部１ａが形成された細径パイプ１の
当該拡径隆起部１ａ側を、当該細径パイプ１の外径とほ
ぼ同一の内径接合部２ａを有する太径パイプ２の当該内
径接合部２ａ中に圧入して一体化した金属パイプ接合体
である。

【００１３】図２は、同じく一端に拡径隆起部１ａが形
成された細径パイプ１の当該拡径隆起部１ａ側を、当該
細径パイプ１の外径とほぼ同一の内径接合部２ａ′が形
成されてなる太径充実体２′の当該内径接合部２ａ′中
に圧入して一体化した金属パイプ接合体である。

【００１４】図３〜図４は、一端に拡径隆起部１ａが形
成された２本の細径パイプ１，１の当該拡径隆起部１ａ
，１ａを、各細径パイプ１，１の外径とほぼ同一の内径
接合部２ａ，２ａを両端に有する太径パイプ（太径中空
ロール体）２の当該両内径接合部２ａ，２ａ中に圧入し
て一体化し、回転軸とした回転ロールである。

【００１５】上記各物品において、細径パイプ１の素材
としては、特に限定されないが、ロールなどの回転軸な
どする場合には、機械強度や硬度、耐摩耗性などに優れ
たステンレス鋼管などが最適である。また、太径パイプ
２の素材も特に限定されないが、やはり回転ロールなど
の用途を考えた場合には、このような中空のアルミやア
ルミ合金、さらには銅や銅合金などが考えられる。特に
、軽量化と適度の機械的強度を得るには、アルミ合金の
使用が望ましい。この内部の中空化は、軽量化はもちろ
んのこと、回転ロールによっては、加熱のため、内部に
電熱ヒータなどを設置する必要があるからである。さら
に、太径充実体２′の場合は、細径のロールなどにおい
て有用であって、やはりその素材としては特に限定され
ないが、アルミやアルミ合金、銅や銅合金、鋼などの使
用が考えられる。

【００１６】次に、このようにしてなる金属パイプ接合
体や回転ロールの製造方法について述べる。先ず、本発
明方法では、図５〜図６に示したように細径パイプ１の
一端の周方向に複数の貫通孔３を開ける。ここで、用い
る細径パイプ１のステンレス鋼管としては、例えばＳｕ
Ｓ３０４ＴＫＡ、ＳｕＳ３１６ＴＫＡなどのオーステナ
イト系や、ＳｕＳ４３０ＴＫＡのフェライト系、あるい
はＳｕＳ４１０ＴＫＡなどのマルテンサイト系などの鋼
材からなるものを使用する。そして、その外径は、用い
る用途によっても異なるが、通常の回転ロールの回転軸
などとする場合には、１０〜５０ｍｍ程度とし、また、
その厚さとしては、数ｍｍ程度のものがよい。上記貫通
孔３の位置にあっても、その用途によって異なるが、端
部から１０数ｍｍ〜数１０ｍｍとする。もちろん、その
数は特に限定されない。

【００１７】この後、図７〜図８に示したように上記細
径パイプ１を両端から圧縮して、貫通孔３部分の隆起さ
せ、拡径隆起部１ａを形成する。この拡径隆起部１ａの
形成にあたっては、種々の方法、例えばパイプの口付け
機による方法、スピニング絞り形成機による方法、ダイ
スによる引伸方法などが考えられるが、上記両端からの
圧縮方法が最も簡単である。そして、この拡径隆起部１
ａの盛り上がり量（高さ）としては、完成ロールの使用
機能にもよるが、０．１ｍｍ以上〜３ｍｍ未満程度がよ
い。なお、円周上に貫通孔３を開けておいて、両端から
圧縮した場合、この孔部分が盛り上がる現象は、金属の
塑性変形による材料の座屈現象などによるものと、考え
られる。

【００１８】一方、上記太径パイプ２にあっては、図９
に示したように少なくともその一端に、細径パイプ１の
外径とほぼ同一の内径接合部２ａを形成する。もちろん
、上述した回転ロールの場合は、この太径パイプ２を太
径中空ロール体として、その両端に内径接合部２ａ，２
ａを形成する。なお、これらの内径接合部２ａ，２ａは
、太径パイプ本来の内径２ｂとは別部分として形成して
あるが、パイプ内径２ｂで代用することも可能である。 そして、この太径パイプ２の素材としては、上述したよ
うにアルミ合金、例えばＪＩＳ−Ｈ４０８０で示される
ものがよく、押出管、引抜管などのいずれでも使用でき
る。また、銅や銅合金とする場合は、例えはＪＩＳ−Ｈ
３３００で示されるものが好ましい。

【００１９】次には、図１０に示したように細径パイプ
１の拡径隆起部１ａの先端外径部１ｂを、太径パイプ２
の一端の内径接合部２ａに嵌め込み、仮り止めする。も
ちろん、回転ロールの場合には、太径パイプ２の両端の
内径接合部２ａ，２ａに、２本の細径パイプ１の先端外
径部１ｂを、同時または経時的に嵌め込み、上記と同様
仮り止めする。

【００２０】この仮り止め状態において、図１１に示し
たように、先ず、細径パイプ１の突出外方部分に当該細
径パイプ１の外径とほぼ同一の内径を有する第１の金型
１０を装着すると共に、太径パイプ２部分に当該部分の
外径とほぼ同一の内径を有する第２の金型１１を装着し
、この状態で、第１の金型１０の遊端側内径中に押圧部
材１２を挿入し、押し込む。

【００２１】そうすると、この押圧部材１２に押圧され
た細径パイプ１の拡径隆起部１ａは、大きな力（例えば
、３０トンの油圧による押圧力）で圧入される。このと
き、細径パイプ１の拡径隆起部１ａの外径は、圧入され
る太径パイプ２の内径接合部２ａより少々大きいため、
太径パイプ２の内径接合部２ａを強力な力で押し広げよ
うとするわけでが、この広がりは第２の金型１１により
押さえられ、当該部分の変形が効果的に押さえられると
共に、この強力な圧力によって、太径パイプ材側には塑
性変形が起き、その盛り上がろうとする部分が流動化し
て、細径パイプ１の拡径隆起部１ａの後方側（図中、左
側）に回り込んだり、あるいは拡径隆起部１ａの貫通孔
３中などに入り込むため、極めて良好な一体化が行われ
る。つまり、拡径隆起部１ａの通過跡部分や貫通孔３な
どの凹み部分に太径パイプ材の塑性変形による流動物が
極めて緊密にかつ強固にもぐり込み充填されるため、ほ
ぼ同一物に近い一体物が得られる。

【００２２】例えば、第２の金型１１がない場合には、
図１２に示したように太径パイプ２側に盛り上がり変形
部２ｃが生じ、かつ、細径パイプ１の拡径隆起部１ａの
通過跡部分には間隙ｓが生じるために、強固な一体化は
期待できない。

【００２３】また、第１の金型１０により、細径パイプ
１は誘導されるため、太径パイプ２の内径接合部２ａの
所定の位置に極めて高精度で接合される。つまり、細径
パイプ１は、第１の金型１０の誘導作用により、常にそ
の真後ろ（図１１中の矢印Ｐ方向）から、ぐら付いたり
することなく、押圧部材１２により正確に押されること
となり、両金型１０，１１の精度にほぼ対応した接合精
度が得られる。

【００２４】この細径パイプ１の圧入により、完成した
金属パイプ接合体が得られ、また、回転ロールにあって
は、同様にして２本の細径パイプ１，１を同時または経
時的に圧入すれば、やはり完成した回転ロールが得られ
る。もちろん、この完成後に、上記各金型１０，１１を
取り外す。

【００２５】なお、このような細径パイプ１の圧入を考
えると、太径パイプ２側には、塑性変形に耐えられ、さ
らには当該変形を促進する十分な肉厚が必要とされる。 また、細径パイプ１側の太径パイプ２への圧入深さ（距
離）であるが、これは、金属パイプ接合体や回転ロール
に要求される特性に基づいて設定すればよい。当然、深
く圧入するときは、太径パイプ２側の内径接合部２ａを
長く形成する。通常、２０〜５０ｍｍ程度の範囲で設定
すれば、十分である。また、太径充実体２′の場合も、
基本的には上記と同様にして圧入し、接合すればよい。

【００２６】因に、本発明者等の行った回転ロールにつ
いての具体例を述べると、次の如くであった。先ず、細
径パイプとしては、２本のＳｕＳ３０４ＴＫＡのステン
レス鋼管（長さ８０ｍｍ、肉厚２ｍｍ、外径２５ｍｍ）
を用意し、ロール部分をなす太径パイプとしては、Ａ５
０５６ＥＴの押出材による中空ロール体（長さ３９０ｍ
ｍ、肉厚１５ｍｍ、内径２０ｍｍ、外径５０ｍｍ）を用
意した。上記細径パイプの端部から２０ｍｍの円周方向
に直径５ｍｍの貫通孔を開け、その後、プレスにより圧
縮して、外径２６ｍｍ、巾１０ｍｍの拡径隆起部を形成
した。一方、上記太径パイプの両端には、内径２５．１
ｍｍ、深さ３０ｍｍの内径接合部を設けた。

【００２７】この太径パイプ両端の内径接合部に細径パ
イプの拡径隆起部側の先端を嵌め込み、この後、第１の
金型および第２の金型を装着し、押圧部材により、細径
パイプの後端に３０トンの油圧力を作用させて、細径パ
イプを圧入して、目的とする回転ロールを得た。

【００２８】このようにして完成した回転ロールのロー
ル面を調べたところ、その回転ゆれは１／１００ｍｍ以
下で高い精度が確認された。また、各金型の挿入、取り
外しによる傷なども肉眼では確認できなかた。さらに、
太径パイプと細径パイプとの接合部に１０００Ｋｇ−ｃ
ｍの捻り力をかけても、動くことはなかった。また、こ
の回転ロールの内部（細径パイプ内径２１ｍｍ、太径パ
イプ内径２０ｍｍ）に、外径１５ｍｍの２５０Ｗのセラ
ミックヒータを入れて、ロール表面（太径パイプ表面）
を室温から１８０℃までの３０分間のヒートサイクルを
１００時間（２００サイクル）行ったが、この際の熱膨
張によっても、太径パイプと細径パイプとの接合部にク
リアランス（間隙）が発生することもなく、密着強度の
低下もなく、さらに、ロール表面や細径パイプの回転軸
にも、何らの変化も変形も生じなかった。

【００２９】なお、本発明では、必要により、上記太径
パイプや細径パイプ表面には、種々の特性向上を目的と
して、いろいろな表面処理を施すことができる。例えば
、陽極酸化処理、潤滑陽極酸化処理、テフロンやシリコ
ンゴムなどの各種有非粘着材のコーテイング処理、低摩
擦係数、耐摩耗材の焼付け塗装処理などである。これに
より、当該部分の非粘着性、電気絶縁性、耐摩耗性など
の優れた特性を付与することができる。

【００３０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、次のような優れた効果が得られる。 （１）先ず、本発明に係る金属パイプ接合体または回転
ロールによると、拡径隆起部を有する細径パイプの太径
パイプまたは太径充実体の内径接合部への圧入により、
強固に一体化されたこれらの接合体またはロールが簡単
に得られる。 例えば、細径パイプと太径パイプとが異種金属であって
も、従来困難であった、強固な接合を実現することがで
きる。

【００３１】この金属パイプ接合体は、強固な接合が要
求される管路への適用や、高強度接合機械部品などへの
適用が考えられる。また、回転ロールにあっては、各種
のＯＡ機器用のロールとして対応することができる。例
えば、この回転ロールにおいて、太径パイプをアルミ合
金とし、細径パイプをステンレス鋼管とすれば、軽量で
回転性がよく、熱伝導性にも優れ、回転軸の耐摩耗性も
大きく、ロール面の回転ゆれを殆どなく、さらに、耐蝕
性にも優れたロールを得ることができる。

【００３２】（２）また、本発明の金属パイプ接合体ま
たは回転ロールの製造方法では、この拡径隆起部を有す
る細径パイプの太径パイプへの接合において、第１の金
型および第２の金型を用いるため、太径パイプ端部が膨
張したりすることなく、かつ高精度で一体化できる。例
えば、回転ロールの場合、ロール面の回転ゆれが殆どな
く、また、ロールと回転軸の同心精度の高い優れた回転
ロールができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る金属パイプ接合体の一実施例を示
した部分縦断面図である。

【図２】本発明に係る金属パイプ接合体の他の実施例を
示した部分縦断面図である。

【図３】本発明に係る回転ロールの一実施例を示した一
部欠截縦断面図である。

【図４】図３の回転ロールの全体を示した一部欠截斜視
図である。

【図５】細径パイプの縦断面図である。

【図６】細径パイプの貫通孔形成部分における縦断面図
である。

【図７】拡径隆起部の形成された細径パイプの縦断面図
である。

【図８】細径パイプの拡径隆起部における縦断面図であ
る。

【図９】太径パイプの部分縦断面図である。

【図１０】太径パイプに細径パイプを仮り止めした状態
を示した縦断面図である。

【図１１】太径パイプおよび細径パイプに第１の金型、
第２の金型を装着した状態を示した縦断面図である。

【図１２】金型なしでの太径パイプと細径パイプとの圧
入した状態を示した縦断面図である。

【符号の説明】

１　　　　　　　　　　細径パイプ １ａ　　　　　　　　拡径隆起部 ２　　　　　　　　　　太径パイプ ２′　　　　　　　　太径パイプ ２ａ　　　　　　　　内径接合部 ２ａ′　　　　　　内径接合部 ３　　　　　　　　　　貫通孔 １０　　　　　　　　第１の金型 １１　　　　　　　　第２の金型 １２　　　　　　　　押圧部材

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　一端に拡径隆起部が形成された細径パ
   イプの当該拡径隆起部側を、当該細径パイプの外径とほ
   ぼ同一の内径接合部を有する太径パイプの当該内径接合
   部中に圧入して一体化したことを特徴とする金属パイプ
   接合体。
2. 【請求項２】　　一端に拡径隆起部が形成された細径パ
   イプの当該拡径隆起部側を、当該細径パイプの外径とほ
   ぼ同一の内径接合部が形成されてなる太径充実体の当該
   内径接合部中に圧入して一体化したことを特徴とする金
   属パイプ接合体。
3. 【請求項３】　　一端に拡径隆起部が形成された２本の
   細径パイプの当該拡径隆起部を、各細径パイプの外径と
   ほぼ同一の内径接合部を両端に有する太径パイプ（太径
   中空ロール体）の当該両内径接合部中に圧入して一体化
   し、回転軸としたことを特徴とする回転ロール。
4. 【請求項４】　　細径パイプの一端に拡径隆起部を形成
   し、該細径パイプの拡径隆起部の先端外径部を太径パイ
   プまたは太径充実体の一端に形成した前記細径パイプの
   外径とほぼ同一の内径接合部に仮に嵌め込み、この後、
   該細径パイプの突出外方部分に当該細径パイプの外径と
   ほぼ同一の内径を有する第１の金型を装着すると共に、
   前記太径パイプまたは太径充実体部分に当該部分の外径
   とほぼ同一の内径または形状を有する第２の金型を装着
   し、この状態で、前記第１の金型の遊端側内径中に押圧
   部材を挿入し、前記細径パイプの後端を押圧して、当該
   細径パイプの前記拡径隆起部を太径パイプまたは太径充
   実体の内径接合部に圧入して一体化することを特徴とす
   る金属パイプ接合体の製造方法。
5. 【請求項５】　　２本の細径パイプの一端に拡径隆起部
   を形成し、該２本の細径パイプの拡径隆起部の先端外径
   部を太径パイプ（太径中空ロール体）の両端に形成した
   前記細径パイプの外径とほぼ同一の両内径接合部に同時
   または経時的に仮に嵌め込み、その後、該細径パイプの
   突出外方部分に当該細径パイプの外径とほぼ同一の内径
   を有する第１の金型を装着すると共に、前記太径パイプ
   部分に当該部分の外径とほぼ同一の内径を有する第２の
   金型を装着し、この状態で、前記第１の金型の遊端側内
   径中に押圧部材を挿入し、前記細径パイプの後端を押圧
   して、当該細径パイプの前記拡径隆起部を太径パイプの
   内径接合部に圧入して一体化し、回転軸とすることを特
   徴とする回転ロールの製造方法。
6. 【請求項６】　　前記細径パイプの拡径隆起部は、当該
   細径パイプの一端の周方向に複数の貫通孔を開け、その
   後、該細径パイプを両端から圧縮して前記貫通孔部分の
   隆起させて形成したことを特徴とする請求項４の金属パ
   イプ接合体の製造方法。
7. 【請求項７】　　前記細径パイプの拡径隆起部は、当該
   細径パイプの一端の周方向に複数の貫通孔を開け、その
   後、該細径パイプを両端から圧縮して前記貫通孔部分の
   隆起させて形成したことを特徴とする請求項５の回転ロ
   ールの製造方法。