JPS6167524A - 中空円筒管材のスピニング加工方法 - 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】 産業上の利用分野 この発明は、中空円筒管材のスピニング加工方法、特に
旗竿や照明灯用支柱のような一端と他端の径が異なるい
わゆるテーパー管の￥Ｊ造に適する方法に関する。

従来の技術 従来、部分的に径が異なる円筒管あるい（，１照明灯用
ポールのＪ：うなテーパー管（よスウ■−ジング１１１
１　Ｉ方法が一般に採用さ凄してい／こ。

しかし、素材である金属材料の性で１によっては、」二
下の型を高速で上下動して成形するスウエージング加工
の際に合金相識が劣化し、製品の使用中に秒々の問題が
生起していた。

発明が解決しようとする問題点 ところで、上記問題を避けるためのバイブのスピニング
加工に、１プいても、累實径を細くづる１（４合、ある
い（よテーパー状に加」ニする場合、肉厚を一定に保持
するためには芯金を入れる必要がある。しかし、設（稲
の点で問題があり、その調整方法ら複７１［どなるため
に芯金を使用しないで加工すると、答の肉厚にばらつき
が生じ易く破断あるいは座［ｉｉ′Ｉの原因とイＣっで
、加工が定常的に行なえなかった。

図面を参照して０体的に説明でると、第１０図は素管１
を成形ロール２によって、まず最小径に絞り込んでから
次第に右方に径を拡大するテーパー加工方法を示してい
る。第１１図は、素管１を成形ロール２によって、まず
テーパー加工しながら最小径にする加工方法を示してい
る。

第１０図に示した加工方法では、最小径に絞り込んだ箇
所であるア部で（よ肉厚が薄くなり、テーパー加工部で
あるイ部では肉厚が厚くなる。

第１１図に示した加工方法ではテーパー加工部である工
部では肉厚が厚くなり、最小１￥に絞り込んだ箇所であ
るつ部では肉厚が薄くなる。

上記製法では、肉厚が薄くなっている最小径の部分では
座屈の原因になり、肉厚が厚くなるテーパ一部では製品
の長さが素管長に比較して縮んでしまうという問題があ
った。

間ｊΩ点の解決手段 上記問題を解決するため、この光明は下記の（ｊ４成を
とるスピニング加工方法Ｃ゛ある。すなわら、中空円筒
管材を回転させながら該ひ材周面に接阿ｌ自在で鎗伺艮
手方向に進退自在とした成形ロールｅ管材を所定形状に
成形する方法にＪｊいて、該円筒管材の輔・い方向に圧
縮力おにび２′または引張力をＩＩＩえる中空円筒管材
のスピニング１〕【」工方法である。

この発明の方法で用いる装置を図面を参照して具体的に
説明すると、第１図（Ｊ上記装量の概用を示す斜視図、
第２図はての縦断面図である。この装置によってスピニ
ング加工りるには、素管１の両端にマンドリル７を挿入
し、Ｌ　ｆＡｉタト側から駆動側チャック　・１て押え
、右端外側から応力付加側チャック５で押える。

中間部を中間支持体３で支え、素管１を回転させながら
加工しようとする部分に成形ロール２を押しつ（プる。

応力付加側チャックに（Ｊ油圧ｖｉ冒（油圧シリンダー
）６のビス［−ンロッド８が取付【）られており、この
油圧１ｍ　Ｇににって、応力付加側チＡ・ツクに引張力
あるいは圧、縮力を加えることができる。

この装置によってスピニング加工する例を具体的に説明
すると、第３図に示すとおり、成形ロール２を最小径に
絞り込む位置に当で、駆動用チャック　４によって素管
１を回転させながら成形ロール２を押し下げて所定の外
径になるように絞る。この際第１図および第２図に示し
Ｉこ油圧装置６によって、応力付加側チャック５に矢印
の方向に圧力を加えると、この最小径の部分の肉厚が、
第１０図および第１１図に示すように薄くならずにすむ
。次に成形ロールを右方へ移動させながら、その位置を
上げて、テーパー加工する１県には、第４図の矢印に示
すように、素管１に引張力を加えると第１０図および第
１１図に示すように管の肉厚が厚くならずにすむ。なお
成形時中間支持体３は可及的に成形ロールに接近させて
成形ロールとともに移動させるのが好ましい。

第５図は、最小径に絞り込んだまま、成る長さだ（シｆ
ｔｊｌ径に１１１１−ｃりる例で、この１易合す木管１
に矢印のように引張力が作用するように油圧装置６を年
初さぜる。

ところで、この応力付１＋ロ側チヤツク５に加える圧力
または引張力の大きさを無１’ｌ云為に選定したのでは
任意の肉厚の製品を（４Ｉることはできない。この応力
付加側チャック５に加える圧力または引張力等の応力の
決定方法を第７図乃至第９図を参照して具（木管に説明
する。

第７図においてテーパ一部の肉厚変動を名えると、長手
方向の伸びがないと仮定すると、加工前を長の断面積は
一定であるので、ＡＯ・・・素管の所面偵、 △・・・製品の任意の位置での断面積、Ｌ）Ｏ・・・素
？τの外径、 Ｄ・・・製品の上記１ヴ首での外径、 ｔｏ・・・素管の肉厚、 し・・・製品の上記（ｌ置での肉厚、 λＯ・・・索管長、 ℃・・・テーパ一部の先端からの距四、Ｄ−・・・テー
パ一部先端部の外径 とすると、管の断面積は、 △０−πｔｏ（［）ｏ−ｔｏ）・・・（１）テーパー率
１／ｎをもつ管のβ位置での径は、Ｄ＝　Ｄ′＋ｆ２／
ｎ・・・（２） テーパ一部先端からの距離λの位置の断面積へは Ａ＝１／４　　π［）２−１／４　　π　（Ｄ−２ｔ）
２＝ｙｒｔ　　　（［）−ｔ　　　）　　・・・　（３
）△＝Ａｏであるから（１）および（３）式よりＡＯ＝
π（Ｄｔ　−ｔ　２） よって理論肉厚は ｔ＝ｏ　　／２　　＜　　　１−ＪＥ　−下−４ＡＯ／
ゝ’ｙｒＱ’ゝ　）　・・引）になるはずである。

つぎに、第８−ａ図の素管を加工して第８−ｂ図に示す
ような同じ肉厚の製品を製造する場合は素管も製品も体
積は等しいからＢＯ・・・素管の体積、Ｂ・・・製品の
体積、Ｄ・・・製品の外径 とすると、 Ｈａ　　−７ｒｔｏ（□ｏ−ｔｏ）Ｑｏ　　・［５１製
品の外（ＹがＤまで減少し、良さがＱ、ｌど（Ｊ伸びる
と、その体積は、 Ｂ＝πｔｏ（Ｄ−ｔｏ＞　　（、Ｑｏ　ｉ−９，）　−
１５１Ｂｏ　＝ｓであるから、 （ＤＯ−ｔｏ）　　Ｒ，ｏ　　＝　　（１）　　−ｔｏ
）　　　（、Ｑｏ　　＋Ａ　　）、、１　＝　（（Ｄｏ
　−Ｄ　）　／　（Ｄ−Ｌｏ）　）　、ｒ、；。

・・・（７） 第９図を９ｉ１．４１　ｊ、て加工ロール２の送り速段
を説明ザると、 ΔＴ待時間の伸び△、ｅは △ｆｌ＝　（（Ｄｏ　−Ｄ）　／　（１）−ｔｏ）　）
　ＶΔ１゛・・・（８） よって管の肉厚を一定とする場合、Δ℃の伸び但あるい
は縮み量を与える引張応力あるいは圧縮応力を適宜に付
加すればよい。その［応力をＰとすると、巳を弾性係数
とすれは、Ｐ　＝　Ｅ　ΔＡ　Ｏ−Δｎ−ｆ９１ テーパー率１／ｎでテーパー管を１１１１　Ｔする場合
は、４）式において　（−ｔＯとし、Ｄ＝Ｄ　　”−＋
１２／ｎ　　−Ｄ　　−＋ＶΔＴ／ｎ”−ｆ口を考えれ
ばよい。

この伸び量あるいは縮み■を検出して、油圧シリンダー
等により必要な応力を付加する。

そのために用いる装置の一例を第６図に示す。

すなわち、第１図および第２図に示した装置において、
回転継手９を介して油圧装置（油圧シリンダー）６のピ
ストンロッド８によって応力が加えられるようになって
おり、被加工材である素管１の伸び吊あるいは縮み量を
変位量センサー１０によって検出し、その間によって上
記油圧装置６を制御できるようになっている。

この発明によって素管１の直径を絞り込む加工を行なっ
たときの結果と、応力を加えずに絞り込む加工をしたと
きの結果を第１２図の説明図で示す。

第１２図中横軸は素管　１を絞り込むときの成形ロール
の送り速度、縦軸は素管１の回転数（ｒｐｍ＞である。

第１２図中横軸は上記Ｄ／Ｄｏ＝８０％の場合であり、
四角中は［）／Ｄｏ＝５０％に絞り込んだときの結果で
ある。

発明の詳細 な説明したように、この発明の効宋を曹約すると下記の
ようになる。

１）バイブのスピニング加工にＪ３いて、芯金を使用し
ない場合でもその加工限界を広範囲に拡大することがで
きる。

２）素管の肉厚を維持しながらスピニング加工が可能に
なる。

３）肉厚が厚くなることが防止できるのて・、素管に比
較して製品の管長が伸び、歩留向上が期待できる。

４）適当な応力制ｆｌ１１方法と組合ぼること（こまっ
て、製品の肉厚を任意に調節することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一具体例の直Ｉ８を説明するための
芸冒の斜視図、 第２図は上記装置の縦断面図、 第３図乃至第５図はこの発明の方法によって、具体的に
中空円管を加工する原理を示す説明図、 第６図はこの発明の方法によって、製品の肉厚を制御す
るためのｖｉ置の一例を示す説明図。 第７図乃至第９図はこの発明の方法の原理を説明する説
明図。 第１０図および第１１図は従来法の問題点を説明するた
めの装置の一部を示す断面図。 第１２図は実験結果の説明図。 １・・・素管、２・・・成形ロール、３・・・中間支持
体、４・・・駆動側チャック、 ５・・・応力付加側チャック、６・・・油圧装置、７・
・・マンドリル、８・・・ピストンロッド、９・・・回
転継手、１０・・・変位置センサー。 第１図 第２図 第３図 第４図 必５図 第６図 第８−ａ図　　　　第８−ｂ図 第９図 第１Ｏしく 第１／図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）中空円筒管材を回転させながら該管材周面に接離
   自在で管材長手方向に進退自在とした成形ロールで管材
   を所定形状に成形する方法において、該円筒管材の軸心
   方向に圧縮力および／または引張力を加えることを特徴
   とする中空円筒管材のスピニング加工方法。
2. （２）スピニング加工の際の円筒管材の伸縮量を検知し
   、この検知に基づいて円筒管材に圧縮力および／または
   引張力を加える特許請求の範囲（１）記載の中空円筒管
   材のスピニング加工方法。