JPH09314244A - テーパ金属管の製造方法及び装置 - Google Patents
テーパ金属管の製造方法及び装置Info
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- JPH09314244A JPH09314244A JP8133561A JP13356196A JPH09314244A JP H09314244 A JPH09314244 A JP H09314244A JP 8133561 A JP8133561 A JP 8133561A JP 13356196 A JP13356196 A JP 13356196A JP H09314244 A JPH09314244 A JP H09314244A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明は、加工作業中の素管の変形状態をモニ
ターしながら流体圧で拡管するテーパ金属管の製造方法
及びその方法を実施する装置を提供することを目的とし
ている。 【解決手段】端部に向け長手方向で直径が縮小する空洞
を有する金型内に金属素管を挿入し、該素管の内側を流
体で加圧して拡管するテーパ金属管の製造方法におい
て、加圧の進行に伴い素管が変形して該素管と金型との
間に生じる拘束状態を監視すると共に、拘束状態になっ
た場合には、一時加圧を中断して該素管と該金型内壁と
の間に空隙を作り、フリーの状態を回復せしめてから、
加圧を再開することを特徴とする。
ターしながら流体圧で拡管するテーパ金属管の製造方法
及びその方法を実施する装置を提供することを目的とし
ている。 【解決手段】端部に向け長手方向で直径が縮小する空洞
を有する金型内に金属素管を挿入し、該素管の内側を流
体で加圧して拡管するテーパ金属管の製造方法におい
て、加圧の進行に伴い素管が変形して該素管と金型との
間に生じる拘束状態を監視すると共に、拘束状態になっ
た場合には、一時加圧を中断して該素管と該金型内壁と
の間に空隙を作り、フリーの状態を回復せしめてから、
加圧を再開することを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、所謂テーパ金属管
の製造方法及び装置に関し、特に、長手方向での直径が
端部に向け小さくなる空洞を有する金型に、素管を挿入
し、該素管に液圧によるバルジ加工を施して拡管する方
法とその方法の実施に利用できる装置に係わる。
の製造方法及び装置に関し、特に、長手方向での直径が
端部に向け小さくなる空洞を有する金型に、素管を挿入
し、該素管に液圧によるバルジ加工を施して拡管する方
法とその方法の実施に利用できる装置に係わる。
【０００２】
【従来の技術】長手方向で直径が一方の端部に向かって
小さくなる鋼管、所謂テーパ鋼管は、普通の直管と比べ
て汎用性に欠けるので、需要は少ない。しかし、自立式
支柱としては直管より構造的に優れているので、例えば
高速道路等の照明灯の柱としての需要が増加しつつあ
る。
小さくなる鋼管、所謂テーパ鋼管は、普通の直管と比べ
て汎用性に欠けるので、需要は少ない。しかし、自立式
支柱としては直管より構造的に優れているので、例えば
高速道路等の照明灯の柱としての需要が増加しつつあ
る。
【０００３】ところで、かかるテーパ鋼管を製造する方
法に、液圧によるバルジ加工なるもの（以下、液圧バル
ジという）がある。それは、例えば特開昭６１−３７３
２７号公報に開示されているように、両端の直径が中央
部より小さい空洞からなる金型内に、直管状の素管を挿
入し、両軸端から液体（主に水）で該素管内に圧力をか
けると共に、該素管の両端部を加圧ロッドによる軸力で
常時押し、素管外面を前記空洞壁に沿うよう膨張させ、
所定の形状にするものである。しかしながら、この方法
は、加圧ロッドで外力を加えるために、素管に座屈変形
や疵が発生する欠点を有していた。そこで、特願平７−
１９１９８６号公報は、流体で内圧をかけるだけで、品
質に優れたテーパ鋼管の製造方法及び装置を提案してい
る。
法に、液圧によるバルジ加工なるもの（以下、液圧バル
ジという）がある。それは、例えば特開昭６１−３７３
２７号公報に開示されているように、両端の直径が中央
部より小さい空洞からなる金型内に、直管状の素管を挿
入し、両軸端から液体（主に水）で該素管内に圧力をか
けると共に、該素管の両端部を加圧ロッドによる軸力で
常時押し、素管外面を前記空洞壁に沿うよう膨張させ、
所定の形状にするものである。しかしながら、この方法
は、加圧ロッドで外力を加えるために、素管に座屈変形
や疵が発生する欠点を有していた。そこで、特願平７−
１９１９８６号公報は、流体で内圧をかけるだけで、品
質に優れたテーパ鋼管の製造方法及び装置を提案してい
る。
【０００４】しかしながら、上記した従来の液圧バルジ
装置では、いずれも一旦金型内に素管をセットしてしま
うと、バルジ加工が終了して金型を開くまで、該素管の
拡管進行状況を確認できないため、円滑で、且つ安定し
た変形が行われているかどうかは不明のまま、加工作業
が行われ、場合によっては、素管と金型とが固着状態
（拘束）となって安定変形の限界（偏肉限界）を越えて
局部変形し、素管が破断するという問題があった。
装置では、いずれも一旦金型内に素管をセットしてしま
うと、バルジ加工が終了して金型を開くまで、該素管の
拡管進行状況を確認できないため、円滑で、且つ安定し
た変形が行われているかどうかは不明のまま、加工作業
が行われ、場合によっては、素管と金型とが固着状態
（拘束）となって安定変形の限界（偏肉限界）を越えて
局部変形し、素管が破断するという問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる事情
を鑑み、加工作業中の素管の変形状態をモニターしなが
ら流体圧で拡管するテーパ金属管の製造方法及びその方
法を実施する装置を提供することを目的としている。
を鑑み、加工作業中の素管の変形状態をモニターしなが
ら流体圧で拡管するテーパ金属管の製造方法及びその方
法を実施する装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】発明者は、上記目的を達
成するため、バルジ加工時に生じる管断面の偏肉形成原
因及び対策を鋭意検討した。なお、予備知識としては、
下記表に示すように、「管端が拘束されると、管端がフ
リーな場合に比べて、その素管の最大拡管率が小さくな
る」という薄肉円管のバルジ加工理論があった。 そして、上記知識と「素管の加圧変形中に管軸方向の動
きが止まった時に偏肉率が大きくなったり、管の破断に
至る」事実とから、「管端の動きを検出して素管と金型
内壁とが拘束状態に至る前に加圧を中断すれば、均一加
工ができる」と考え、本発明を創案した。
成するため、バルジ加工時に生じる管断面の偏肉形成原
因及び対策を鋭意検討した。なお、予備知識としては、
下記表に示すように、「管端が拘束されると、管端がフ
リーな場合に比べて、その素管の最大拡管率が小さくな
る」という薄肉円管のバルジ加工理論があった。 そして、上記知識と「素管の加圧変形中に管軸方向の動
きが止まった時に偏肉率が大きくなったり、管の破断に
至る」事実とから、「管端の動きを検出して素管と金型
内壁とが拘束状態に至る前に加圧を中断すれば、均一加
工ができる」と考え、本発明を創案した。
【０００７】すなわち、本発明は、端部に向け長手方向
で直径が縮小する空洞を有する金型内に金属素管を挿入
し、該素管の内側を流体で加圧して拡管するテーパ金属
管の製造方法において、加圧の進行に伴い素管が変形し
て該素管と金型との間に生じる拘束状態を監視すると共
に、拘束状態になった場合には、一時加圧を中断して該
素管と該金型内壁との間に空隙を作り、フリーの状態を
回復せしめてから、加圧を再開することを特徴とするテ
ーパ金属管の製造方法である。また、本発明は、前記素
管と金型との拘束状態を、管端部軸方向移動量センサで
監視したり、あるいは前記素管と金型内壁との間の空隙
を、素管の端部を金型長手中心方向へ押し、該金型を反
力で移動させて、形成することを特徴とするテーパ金属
管の製造方法である。さらに、本発明は、前記加圧の終
了を拡管完了センサで検出することを特徴とするテーパ
金属管の製造方法である。加えて、本発明は、端部に向
け長手方向で直径が縮小する空洞を有する金型と、該金
型に挿入された素管の内側を加圧する流体の供給口を備
えた管端金型と、該供給口を介し素管に流体を供給する
加圧手段とからなるテーパ金属管の製造装置において、
上記直径が縮小する空洞を有する金型を、中央金型と側
部金型とに分割すると共に、上記管端金型には素管の端
部を押す押圧手段を備えたことを特徴とするテーパ金属
管の製造装置であり、さらに加えて、上記中央金型をそ
の軸に直角な方向で２分割したことを特徴とするテーパ
金属管の製造装置でもある。
で直径が縮小する空洞を有する金型内に金属素管を挿入
し、該素管の内側を流体で加圧して拡管するテーパ金属
管の製造方法において、加圧の進行に伴い素管が変形し
て該素管と金型との間に生じる拘束状態を監視すると共
に、拘束状態になった場合には、一時加圧を中断して該
素管と該金型内壁との間に空隙を作り、フリーの状態を
回復せしめてから、加圧を再開することを特徴とするテ
ーパ金属管の製造方法である。また、本発明は、前記素
管と金型との拘束状態を、管端部軸方向移動量センサで
監視したり、あるいは前記素管と金型内壁との間の空隙
を、素管の端部を金型長手中心方向へ押し、該金型を反
力で移動させて、形成することを特徴とするテーパ金属
管の製造方法である。さらに、本発明は、前記加圧の終
了を拡管完了センサで検出することを特徴とするテーパ
金属管の製造方法である。加えて、本発明は、端部に向
け長手方向で直径が縮小する空洞を有する金型と、該金
型に挿入された素管の内側を加圧する流体の供給口を備
えた管端金型と、該供給口を介し素管に流体を供給する
加圧手段とからなるテーパ金属管の製造装置において、
上記直径が縮小する空洞を有する金型を、中央金型と側
部金型とに分割すると共に、上記管端金型には素管の端
部を押す押圧手段を備えたことを特徴とするテーパ金属
管の製造装置であり、さらに加えて、上記中央金型をそ
の軸に直角な方向で２分割したことを特徴とするテーパ
金属管の製造装置でもある。
【０００８】本発明では、液圧バルジ加工を利用したテ
ーパ金属管の製造方法及び装置を上記のような構成にし
たので、加工中に素管の管端が金型と拘束状態になる前
に、加圧を停止できるようになり、常に管端フリーな理
想状態でバルジ加工することが可能になる。その結果、
理論的に予見される理想的な最大拡管率（３６％）、つ
まり、素管の一様伸び（２４％）の３／２まで安定して
偏肉のないテーパ管を製造できるようになった。
ーパ金属管の製造方法及び装置を上記のような構成にし
たので、加工中に素管の管端が金型と拘束状態になる前
に、加圧を停止できるようになり、常に管端フリーな理
想状態でバルジ加工することが可能になる。その結果、
理論的に予見される理想的な最大拡管率（３６％）、つ
まり、素管の一様伸び（２４％）の３／２まで安定して
偏肉のないテーパ管を製造できるようになった。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明に係るテーパ金属管の製造
装置のうち、金型の全体を図１に示す。その金型は、全
体でみると、端部に向け長手方向で直径が縮小する空洞
１３を有する金型と、該金型の端部に設けられ、該金型
に挿入されている素管４の内側を加圧する流体の供給口
５を備えた管端金型１とで形成される。そして、上記空
洞を有する金型は、長手方向で１つの中央金型３とその
側部に配置する２つの側部金型２に分割されるようにな
っている。テーパ付き空洞を有する金型をこのように分
割する点が本発明の重要なポイントであり、加工中に素
管４と金型内壁が拘束した時（図１では、記号で１２で
示す）、素管４と側部金型２の位置をずらし、互いに分
離するためである。この位置ずらしのため、管端金型１
には、図２に示すような素管４の端部を押す押圧手段
（例えば、油圧ジャッキ）６を備えるようにしてある。
また、図示していないが、素管４に流体を供給する加圧
手段が、前記流体の供給口５に接続するようになってい
る。
装置のうち、金型の全体を図１に示す。その金型は、全
体でみると、端部に向け長手方向で直径が縮小する空洞
１３を有する金型と、該金型の端部に設けられ、該金型
に挿入されている素管４の内側を加圧する流体の供給口
５を備えた管端金型１とで形成される。そして、上記空
洞を有する金型は、長手方向で１つの中央金型３とその
側部に配置する２つの側部金型２に分割されるようにな
っている。テーパ付き空洞を有する金型をこのように分
割する点が本発明の重要なポイントであり、加工中に素
管４と金型内壁が拘束した時（図１では、記号で１２で
示す）、素管４と側部金型２の位置をずらし、互いに分
離するためである。この位置ずらしのため、管端金型１
には、図２に示すような素管４の端部を押す押圧手段
（例えば、油圧ジャッキ）６を備えるようにしてある。
また、図示していないが、素管４に流体を供給する加圧
手段が、前記流体の供給口５に接続するようになってい
る。
【００１０】さらに、本発明では、上記管端金型１の内
部にパイプ芯出し用ローラを兼用した管軸方向移動量検
出センサ１０を埋め込み、素管４の管端の動きを監視す
るようにしてある。このセンサ１０は、素管４の移動が
停止するかまたは移動速度が所定の値より低下している
かどうかをキャッチするものであり、その情報によっ
て、オペレータは、加圧の中断、続行を判断するのであ
る。中断した場合には、前記押圧手段６を働かせ、素管
４と金型内壁の拘束が解除されると、再び加圧が再開さ
れるようになる。この操作は、一本のテーパ金属管の製
造において１回に限るものではなく、バルジ加工の完了
まで数回あっても良い。
部にパイプ芯出し用ローラを兼用した管軸方向移動量検
出センサ１０を埋め込み、素管４の管端の動きを監視す
るようにしてある。このセンサ１０は、素管４の移動が
停止するかまたは移動速度が所定の値より低下している
かどうかをキャッチするものであり、その情報によっ
て、オペレータは、加圧の中断、続行を判断するのであ
る。中断した場合には、前記押圧手段６を働かせ、素管
４と金型内壁の拘束が解除されると、再び加圧が再開さ
れるようになる。この操作は、一本のテーパ金属管の製
造において１回に限るものではなく、バルジ加工の完了
まで数回あっても良い。
【００１１】加えて、本発明では、過剰な加圧を避け、
製品品質（偏肉も含む）を安定させるため、バルジ加工
の完了を迅速に判断する拡管完了センサ１１を主として
中央金型３内に挿入し、素管４との接触をキャッチする
ようにしてある。さらに加えて、上記中央金型３は、そ
の軸に沿った方向で２分割して、前記金型と素管との分
離に役立てるようにした。
製品品質（偏肉も含む）を安定させるため、バルジ加工
の完了を迅速に判断する拡管完了センサ１１を主として
中央金型３内に挿入し、素管４との接触をキャッチする
ようにしてある。さらに加えて、上記中央金型３は、そ
の軸に沿った方向で２分割して、前記金型と素管との分
離に役立てるようにした。
【００１２】
【実施例】本発明に係るテーパ金属管の製造方法を上記
で説明した装置（図１及び２参照）を用いて実施した。
その際、図３に示すサイズの側部金型２と中央金型３と
を接合させることで、テーパ率が３．６及び拡管率が３
０％の一体成形金型を組立てた。なお、管端金型と側部
金型は、予めねじ接合してある。
で説明した装置（図１及び２参照）を用いて実施した。
その際、図３に示すサイズの側部金型２と中央金型３と
を接合させることで、テーパ率が３．６及び拡管率が３
０％の一体成形金型を組立てた。なお、管端金型と側部
金型は、予めねじ接合してある。
【００１３】使用した素管（鋼管）４のサイズは表１
に、機械的性質は表２に示す。加圧流体は水を使用し、
前記した管軸方向移動量検出センサ１０の情報を監視し
ながら加圧した。水圧が表３に示す２１０ｋｇ／ｍｍ2
になった時、前記センサ１０の情報で、管長収縮が停止
したことがわかり、加圧を停止した。直ちに管端金型１
に備えた押圧手段６を作動させて素管４の端部を移動
し、金型内壁と該素管との拘束を解消した。そして再び
表３に示す水圧で加圧し、拡管完了センサ１１の指示に
よって終了した。得られたテーパ金属管のサイズを表４
に示す。
に、機械的性質は表２に示す。加圧流体は水を使用し、
前記した管軸方向移動量検出センサ１０の情報を監視し
ながら加圧した。水圧が表３に示す２１０ｋｇ／ｍｍ2
になった時、前記センサ１０の情報で、管長収縮が停止
したことがわかり、加圧を停止した。直ちに管端金型１
に備えた押圧手段６を作動させて素管４の端部を移動
し、金型内壁と該素管との拘束を解消した。そして再び
表３に示す水圧で加圧し、拡管完了センサ１１の指示に
よって終了した。得られたテーパ金属管のサイズを表４
に示す。
【００１４】
【表１】
【００１５】
【表２】
【００１６】
【表３】
【００１７】
【表４】
【００１８】次に、上記のようにしてテーパ金属管を製
造する途中において、拡管率と偏肉率とを測定し、両者
の関係を求めた。その結果を図４に示す。本発明に従
い、管軸を拘束なしで製造した場合には、３０％の拡管
率になっても偏肉率が１０％程度で、非常に良好であっ
た。一方、従来のように拘束を解除しないで製造した場
合には、偏肉率が非常に大きくなっている。
造する途中において、拡管率と偏肉率とを測定し、両者
の関係を求めた。その結果を図４に示す。本発明に従
い、管軸を拘束なしで製造した場合には、３０％の拡管
率になっても偏肉率が１０％程度で、非常に良好であっ
た。一方、従来のように拘束を解除しないで製造した場
合には、偏肉率が非常に大きくなっている。
【００１９】なお、上記の拡管率及び偏肉率は、次式に
基づき算出された。 拡管率＝（（拡管後最大径−素管径）／（素管径））×
１００（％） 偏肉率＝（（円周方向での最大板厚−最小板厚）／（最
大板厚））×１００
基づき算出された。 拡管率＝（（拡管後最大径−素管径）／（素管径））×
１００（％） 偏肉率＝（（円周方向での最大板厚−最小板厚）／（最
大板厚））×１００
【００２０】
【発明の効果】以上述べたように、本発明により、素管
変形を監視しながら理想状態でバルジ加工が可能にな
り、理論的に予見される最大拡管率（３６％）まで安定
して拡管され、偏肉の少ないテーパ金属管を量産できる
ようになった。
変形を監視しながら理想状態でバルジ加工が可能にな
り、理論的に予見される最大拡管率（３６％）まで安定
して拡管され、偏肉の少ないテーパ金属管を量産できる
ようになった。
【図１】本発明に係るテーパ金属管の製造装置を示す縦
断面図である。
断面図である。
【図２】図１の管端金型近傍の詳細を示す縦断面図であ
る。
る。
【図３】本発明の実施例で用いた金型のサイズを示す図
である。
である。
【図４】本発明の実施結果を示す１例である。
１ 管端金型 ２ 側部金型 ３ 中央金型（縦軸分割型） ４ 素管（金属パイプ） ５ 供給口 ６ 押圧手段（油圧ジャッキ） ７ パッキン（ジャッキ用） ８ パッキン（材料用） ９ 摺動部リング １０ 管軸方向移動量監視センサ（芯出用ローラを兼ね
る） １１ 拡管完了検出センサ １２ 拘束部 １３ 空洞
る） １１ 拡管完了検出センサ １２ 拘束部 １３ 空洞
Claims (6)
- 【請求項１】 端部に向け長手方向で直径が縮小する空
洞を有する金型内に金属素管を挿入し、該素管の内側を
流体で加圧して拡管するテーパ金属管の製造方法におい
て、 加圧の進行に伴い素管が変形して該素管と金型との間に
生じる拘束状態を監視すると共に、拘束状態になった場
合には、一時加圧を中断して該素管と該金型内壁との間
に空隙を作り、フリーの状態を回復せしめてから、加圧
を再開することを特徴とするテーパ金属管の製造方法。 - 【請求項２】 前記素管と金型との拘束状態を、管端部
軸方向移動量センサで監視することを特徴とする請求項
１記載のテーパ金属管の製造方法。 - 【請求項３】 前記素管と金型との間の空隙を、素管の
端部を金型長手中心方向へ押し、該金型を反力で移動さ
せて、形成することを特徴とする請求項１又は２記載の
テーパ金属管の製造方法。 - 【請求項４】 前記加圧の終了を拡管完了センサで検出
することを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載のテ
ーパ金属管の製造方法。 - 【請求項５】 端部に向け長手方向で直径が縮小する空
洞を有する金型と、該金型に挿入された素管の内側を加
圧する流体の供給口を備えた管端金型と、該供給口を介
し素管に流体を供給する加圧手段とからなるテーパ金属
管の製造装置において、 上記直径が縮小する空洞部を有する金型を、中央金型と
側部金型とに分割すると共に、上記管端金型には素管の
端部を押す押圧手段を備えたことを特徴とするテーパ金
属管の製造装置。 - 【請求項６】 さらに、上記中央金型をその軸に沿った
方向で分割したことを特徴とする請求項５記載のテーパ
金属管の製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8133561A JPH09314244A (ja) | 1996-05-28 | 1996-05-28 | テーパ金属管の製造方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8133561A JPH09314244A (ja) | 1996-05-28 | 1996-05-28 | テーパ金属管の製造方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09314244A true JPH09314244A (ja) | 1997-12-09 |
Family
ID=15107690
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8133561A Withdrawn JPH09314244A (ja) | 1996-05-28 | 1996-05-28 | テーパ金属管の製造方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09314244A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002224760A (ja) * | 2001-02-06 | 2002-08-13 | Kawasaki Steel Corp | 金属管のハイドロフォーム成形方法および装置 |
| WO2010002017A1 (ja) * | 2008-07-04 | 2010-01-07 | 新日本製鐵株式会社 | ハイドロフォーム加工装置及びハイドロフォーム加工方法 |
| JP2011177793A (ja) * | 2004-05-14 | 2011-09-15 | Novelis Inc | 中空金属物品を成形する方法及び装置 |
| EP2873472A1 (de) * | 2013-11-14 | 2015-05-20 | Bombardier Transportation GmbH | Verfahren zur Herstellung eines rohrförmigen Ausstattungselements für ein Schienenfahrzeug |
-
1996
- 1996-05-28 JP JP8133561A patent/JPH09314244A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| WO2010002017A1 (ja) * | 2008-07-04 | 2010-01-07 | 新日本製鐵株式会社 | ハイドロフォーム加工装置及びハイドロフォーム加工方法 |
| US8621904B2 (en) | 2008-07-04 | 2014-01-07 | Nippon Steel | Hydroforming apparatus and method for hydroforming |
| EP2873472A1 (de) * | 2013-11-14 | 2015-05-20 | Bombardier Transportation GmbH | Verfahren zur Herstellung eines rohrförmigen Ausstattungselements für ein Schienenfahrzeug |
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| Date | Code | Title | Description |
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| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20030805 |