WO2014157168A1 - Metal tube-twisting method and device - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a method and apparatus for twisting a metal pipe that twists the metal pipe in the outer circumferential direction of the pipe, and relates to a method and apparatus for twisting a metal pipe that are suitable for accurately and stably twisting a metal pipe.
- the metal pipe 7 having a quadrangular cross section composed of a plane portion 71 and a corner portion 72 is used.
- Four rolls 74 are arranged around the center.
- the roll 74 is disposed at an angle such that the contact surface of the roll 74 and the flat portion 71 can be in surface contact with each other in parallel.
- the contact position of the flat surface portion 71 with respect to the contact surface of the roll 74 is a portion of the flat surface portion 71 that is extremely close to the corner portion 72.
- a plurality of such roll pairs composed of four rolls 74 are provided in the tube axis direction. And about a mutual roll pair, the arrangement
- this flat surface portion 71a can be considered as a model of a beam with one end fixed.
- the external force P actually applied to the flat surface portion 71a from the outside via the roll 74 is in the same direction as the extending direction of the flat surface portion 71a, as shown in FIG.
- Pcr the buckling load
- This buckling load Pcr depends on the material strength and material, the length and thickness of the flat portion 71, and also the curvature at the corner portion 72, but until the flat portion 71 exceeds Pcr and starts buckling. A considerable external force P must be applied.
- a round pipe is passed in advance in a metal pipe (square pipe), and twisting is performed in this state.
- the inner diameter of the square pipe is reduced.
- the pitch of the twist can be made uniform. According to this method, it is possible to prevent the above-described buckling of the flat portion 71.
- the metal tube having a substantially polygonal cross section has a mixture of work-hardened and non-work-hardened parts, so it is going to be deformed by applying external stress to this.
- the flat portion 71 may be deformed in reverse although it is not intended to be deformed, and a desired twisting process cannot be easily realized.
- torsional deformation forms a starting recess that becomes the starting point of torsional deformation formed in the metal tube, and gradually twists from the recess toward the tube axis. Will progress.
- the present invention has been devised in view of the above-described problems, and the object of the present invention is to easily realize a desired twisting process and to realize a twisting process having a special cross-sectional shape.
- An object of the present invention is to provide a method and apparatus for twisting a metal tube.
- the object of the present invention according to another aspect is to twist a metal tube that enables a uniform torsional shape to be processed accurately and stably, and the torsional shape can be freely controlled according to user's preference. It is to provide a method.
- the present inventor easily realizes a desired twisting process by forming a concave part that is plastically deformed by pressing the metal tube toward the inside of the pipe, and then performing a twisting process.
- Invented a method and apparatus for twisting a metal tube, which can also be twisted with a special cross-sectional shape.
- a torsion processing method for a metal tube according to an embodiment of the present invention is a torsion processing method for a metal tube that is torsionally processed around the tube axis direction in the tube outer peripheral direction, and the metal tube having a substantially circular cross section is disposed inside the tube.
- a concave portion which is plastically deformed by pressing toward it is formed and then twisted.
- the twisting device for a metal pipe is a twisting device for a metal tube that twists the tube in the outer peripheral direction around the tube axis direction, and for forming a recess for conveying the metal tube.
- a roll pair, a reference roll pair, and a twisting roll pair are provided in this order.
- the recess-forming roll pair forms a recess that is plastically deformed by pressing the metal tube toward the inside of the tube.
- the reference roll pair is brought into contact with the metal tube from a predetermined direction.
- the twisting roll pair is provided by rotating from the contact surface of the reference roll pair toward the outer periphery of the pipe according to a desired twist angle with respect to the pitch in the pipe axis direction from the reference roll pair, and the metal pipe Press.
- the metal tube twisting apparatus according to one embodiment is characterized in that the metal tube is twisted in this manner.
- the inventor forms a plurality of concave portions in which the metal tube is plastically deformed on the inner side of the tube, and then inserts the core into the metal tube, so that the tube axis direction It was found that a uniform torsional shape can be machined accurately and stably by twisting in the outer circumferential direction of the tube centering on.
- a plurality of recesses plastically deformed by pressing the metal tube toward the inside of the tube are formed in the pipe circumferential direction, and the inside of the metal tube in which the recesses are formed
- the core is inserted into the metal pipe, and the metal pipe into which the core is inserted is twisted in the pipe outer peripheral direction around the pipe axis direction.
- the recess forming roll pair performs the above operation. Pressing each flat surface portion in the metal tube toward the inside of the tube to form the concave portion, with respect to the right end or the left end of each flat surface portion, the reference roll pair abuts from a direction substantially perpendicular to the plane, According to a desired twist angle with respect to the pitch in the tube axis direction from the reference roll pair, the metal pipe is rotated by the twisting roll pair provided by rotating from the contact surface of the reference roll pair in the tube outer peripheral direction. The right end or the left end of each of the flat surface portions may be pressed to perform the twist processing.
- a plurality of recesses that are plastically deformed by pressing a metal tube through which a core is inserted in advance toward the inside of the tube are formed in the tube circumferential direction.
- the metal tube is twisted in the outer circumferential direction around the tube axis direction.
- the present invention having the above-described configuration, it is possible to change the shape of the metal tube little by little, and finally it is possible to obtain a twisted shape in the torque direction for the metal tube. It becomes.
- the hardness is different due to the effect of work hardening between the flat plate portion and the corner portion, so that the metal tube is irregularly twisted and crushed, and it does not remain in the form of damage, It becomes possible to process the torsional shape accurately and stably.
- the torsion processing can be realized more stably, and a highly accurate torsion shape can be obtained. For this reason, it becomes possible to improve the freedom degree about the twist angle which wants to twist.
- there is no need to insert a round pipe into the metal pipe so that the working time can be shortened and the manufacturing efficiency can be improved.
- a concave portion as a plastic strain is introduced into a metal tube having a substantially circular cross section.
- the metal tube having a substantially circular cross section originally has uniform work hardening. Therefore, it becomes possible to press and process freely through the roll without the work hardening becoming a barrier. As a result, the twisted shape can be formed into a desired one.
- the torsional shape can be freely controlled according to the user's preference.
- the twist depth and width can be positioned (centered) by twisting by inserting the core, and stable torsion molding without bias is possible. It becomes.
- twist processing apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. It is a front view of the twist processing apparatus which concerns on one Embodiment of this invention.
- the twist processing apparatus which concerns on one Embodiment of this invention, it is a figure which shows the detailed structure from a side surface. It is a front sectional view of a roll pair for forming a recess in the twisting device according to an embodiment of the present invention. It is an enlarged plan view of the metal tube pressed by the pair of recess forming rolls. It is a front sectional view of the standard roll pair in the twist processing device concerning one embodiment of the present invention. It is a figure for demonstrating the roll pair for a twist process.
- (A) is a figure which shows the state before the rotation adjustment to the pipe
- (b) is a figure which shows the roll pair for twist processing in the state in which the rotation adjustment was made. is there. It is a figure which shows the example which generate
- the twist processing apparatus which concerns on one Embodiment of this invention, it is a figure which shows the detailed structure from a side surface. It is a front sectional view of a roll pair for forming a recess in the twisting device according to an embodiment of the present invention. It is an enlarged plan view of the metal tube pressed by the pair of recess forming rolls. It is a front sectional view of the standard roll pair in the twist processing device concerning one embodiment of the present invention. It is the figure which carried out the vector display of the external force loaded with a roll with respect to a metal pipe. It is a figure for demonstrating the roll pair for a twist process.
- FIG. 1 for demonstrating the twisting operation
- sectional drawing for demonstrating the twist processing operation
- FIG. 2 for demonstrating the twisting operation
- FIG. 3 for demonstrating the twisting operation
- FIG. 1 is a plan view of a twist processing apparatus 1 according to an embodiment of the present invention
- FIG. 2 is a front view thereof.
- the twist processing apparatus 1 includes a drive motor 19, a speed reducer 18 connected to the drive motor 19, and a drive shaft 16 connected to the speed reducer 18.
- the twist processing apparatus 1 includes a molding machine bed 3, a stand frame 10 erected on the molding machine bed 3, and a roll pair 4 including a plurality of rolls 2 provided on the stand frame 10. ing. As shown in FIG. 1, a plurality of stand frames 10 including these roll pairs 4 are provided at intervals toward the tube axis direction of the metal tube 5.
- the metal tube 5 processed by the twist processing apparatus 1 is made of, for example, iron or aluminum alloy, but may be made of any material as long as it is made of metal.
- the metal tube 5 has a substantially circular cross section.
- the cross-sectional shape of the metal tube 5 may be substantially circular. That is, the cross-sectional shape of the metal tube 5 is not limited to a complete circle, and may be a slightly distorted shape. In the following description, a case where the metal pipe 5 having a completely circular cross-sectional shape is twisted will be described as an example.
- the drive motor 19 rotates the drive shaft 16 based on the supplied power.
- the power based on the drive shaft 16 that is rotationally driven by the drive motor 19 is transmitted to the stand frame 10 side via the speed reducer 18.
- the roll 2 provided in the stand frame 10 is incorporated by a roll shaft 21 provided in the stand frame 10, and is provided to be rotatable around the roll shaft 21.
- a rotational driving force from the drive shaft 16 is transmitted to any one or more of the roll shafts 21.
- the roll 2 can rotate.
- the metal pipe 5 to be formed can be sent out from the upstream side to the downstream side in the pipe axis direction while performing desired processing as necessary.
- the metal tube 5 is inserted into a central region surrounded by the rolls 2.
- a reduction adjusting bolt 20 is inserted and screwed from the outer peripheral surface of the stand frame 10.
- the insertion position of the reduction adjusting bolt 20 corresponds to the position where the roll 2 is disposed.
- the tip of the reduction adjustment bolt 20 can be brought into contact with the roll 2.
- FIG. 3 is a diagram showing a detailed configuration from the side in the twisting apparatus 1 according to the present embodiment.
- a concave forming roll pair 4a, a reference roll pair 4b, and a twist processing roll pair 4c for conveying the metal tube 5 are provided in order from the upstream side to the downstream side in the tube axis direction.
- the recess forming roll pair 4a presses the metal tube 5 having a substantially circular cross section from the four directions toward the inside of the tube.
- FIG. 5 shows an enlarged plan view of the metal tube 5.
- the rolls 2a-1 to 2a-4 in the recess forming roll pair 4a are pressed against the metal tube 5 having a substantially circular cross section.
- the pressing positions of the rolls 2a-1 to 2a-4 against the metal tube 5 may be point-symmetric with respect to the center O of the metal tube 5 as shown in FIG. This is because the torsional external force applied in the subsequent stage is applied more evenly, and a torsional shape with consistency can be obtained.
- the pressing position of each of the rolls 2a-1 to 2a-4 is the above-mentioned place, and any other place may be used.
- the shape of the contact surface of each of the rolls 2a-1 to 2a-4 with the metal tube 5 may be provided with a curvature as shown in FIG. 5 (a), but is not limited to this. It may be a shape or may be a tapered shape.
- the metal tube 5 is plastically deformed toward the inside of the tube, A recess 53 is formed. That is, it is not sufficient to press the metal tube 5 within a simple elastic range, and a pressing amount is required to the extent that plastic deformation occurs and the recess 53 is formed. And the location corresponding to the recessed part 53 formed through such plastic deformation has produced work hardening, and has hardened compared with the other location.
- a convex portion 52 is formed between the concave portion 53 and the concave portion 53.
- the depth, size, and diameter of the recess 53 formed by this plastic deformation depend on the shape of each roll 2a-1 to 2a-4 and the relative position of each roll 2a-1 to 2a-4 with respect to the metal tube 5. It is also possible to adjust freely by controlling the position.
- FIG. 5 (b) shows an example in which the pressing depth by the rolls 2a-1 to 2a-4 to the metal tube 5 having a substantially circular cross section is made shallower and the diameters of the rolls 2a-1 to 2a-4 are made smaller. .
- FIG. 5C is an example in which the pressing depth of the rolls 2a-1 to 2a-4 to the metal tube 5 having a substantially circular cross section is increased and the diameters of the rolls 2a-1 to 2a-4 are increased.
- a convex portion 52 is formed between the concave portion 53 and the concave portion 53.
- the metal tube 5 having a substantially circular cross section is processed.
- the metal tube 5 having a substantially circular cross section has a uniform work hardening as compared with an angular cross section. For this reason, the metal tube 5 can be deformed into an arbitrary shape by applying a stress from the outside toward the metal tube 5 having a substantially circular cross section.
- the metal tube 5 having an angular cross section has the same pressing depth and roll shape by the rolls 2a-1 to 2a-4 as shown in FIG. 5C, the metal tube 5 having an angular cross section is shown in FIG. Since the corner portion 72 has already been work-hardened as shown in FIG. 3, the corner portion 72 remains as it is without being crushed by deformation. That is, the work hardening of the corner 72 prevents the deformation into a desired shape.
- the metal tube 5 having a substantially circular cross section is pressed by the roll 2a, so that it can be formed into a desired shape.
- the thickness of the metal tube when the thickness of the metal tube is t, the thickness can be reduced to 2t.
- the metal tube when the torsional stress in the subsequent stage is applied to the metal tube, the metal tube can be easily torsionally deformed.
- the metal tube 5 in which the recess 53 is formed in this way is conveyed from the upstream side to the downstream side in the tube axis direction and reaches the reference roll pair 4b.
- FIG. 6 is a configuration diagram of the reference roll pair 4b.
- standard roll pair 4b about the same component and member as FIG. 2 mentioned above, the description below is abbreviate
- the reference roll pair 4 b includes a drive motor 19, a speed reducer 18 connected to the drive motor 19, and a drive shaft 16 connected to the speed reducer 18. Further, a roll shaft 21 to which power from the drive shaft 16 is transmitted, and the rolls 2b-1 to 2b-4 in the reference roll pair 4b connected to the roll shaft 21 are provided in the stand frame 10. .
- the stand frame 10 is further provided with a reduction adjusting bolt 20 that can push the roll 2 inward.
- the rotational driving force from the drive motor 19 is transmitted to the rolls 2b-1, 2b-3 in the reference roll pair 4b, and the rolls 2b-1, 2b-3 can rotate to transport the metal tube 5.
- the rotational driving force from the drive motor 19 is sufficient for conveying the metal tube 5 as long as it is provided at least in the recess forming roll pair 4a in FIG. 3 described above. May not be particularly arranged.
- each roll 2b-1 to 2b- 4 is brought into contact.
- the contact direction is not particularly determined, but once determined, the contact direction is fixed without being changed, and therefore, the contact direction comes from a predetermined direction.
- the contact position may be the recess 53 or may be near the recess 53.
- the external force applied by the reference roll pair 4b is a small external force that can be accommodated in the elastic deformation region. That is, the reference roll pair 4b only needs to have a pressing force enough to support the metal tube 5.
- the metal pipe 5 supported by the rolls 2b-1 to 2b-4 is conveyed from the upstream side to the downstream side in the pipe axis direction, and reaches the twisting roll pair 4c.
- the rolls 2c-1 to 2c-4 constituting the twisting roll pair 4c are provided so as to be rotated and adjusted in the pipe outer peripheral direction in accordance with a desired twist angle ⁇ . It has been.
- the turntable 9 and a fixing plate 11 for fixing the turntable 9 are provided on a pedestal 17.
- the turntable 9 has a gear 9a formed on a part of the outer periphery thereof, and a rotation control unit 13 configured to be able to rotate the gear 9a in the outer peripheral direction.
- the fixed plate 11 is provided with a lock mechanism 12 for fixing the rotational position of the rotating disk 9.
- the rolls 2c-1 to 2c-4 are brought into contact with the periphery of the concave portion 53 of the metal tube 5, for example, the convex portion 52 formed between the concave portion 53 and the concave portion 53 in the twisting direction.
- the fixing plate 11 is erected on the pedestal 17 and is provided with a hole 14 through which the metal pipe 5 is inserted.
- a locking mechanism 12 is attached to the fixed plate 11.
- the lock mechanism 12 may be configured in any shape capable of gripping the turntable 9.
- the gripping of the turntable 9 by the lock mechanism 12 may be realized through tightening of the screws 15.
- the rotation control unit 13 is provided with a concavo-convex portion 13 a that can be fitted to a gear 9 a formed on the outer periphery of the rotating disc 9. By rotating the rotation control unit 13, it is possible to control the turntable 9 to be rotatable in the outer peripheral direction via a gear 9 a fitted to the rotation control unit 13.
- FIG. 8A shows a state before the rotation adjustment of the twisting roll pair 4c in the pipe outer peripheral direction.
- the twist angle ⁇ is set with reference to the reference line A in the rolls 2c-1 to 2c-4 before the rotation adjustment.
- the twist angle ⁇ is adjusted based on a desired twist angle with respect to the distance (pitch length) between the reference roll pair 4b and the twist processing roll pair 4c.
- the rotation is adjusted by rotating the turntable 9 constituting the twisting roll pair 4c in the pipe outer peripheral direction over the twist angle ⁇ .
- FIG. 8B shows the twisting roll pair 4c in a state where the rotation is adjusted.
- FIG. 8B shows a state in which the turntable 9 is rotated from the reference line A in the tube outer peripheral direction (twisting direction) just by the twist angle ⁇ .
- the concave portion 53 as a plastic strain is introduced into the metal tube 5 having a substantially circular cross section.
- the metal tube 5 having a substantially circular cross section originally has a uniform work hardening. Since it has arisen, it becomes possible to press-process freely through the roll 2a, without the work hardening becoming a barrier. As a result, since the metal tube 5 processed into a desired shape is conveyed to the roll 2c, the twisted shape can be obtained by pressing the metal tube 5. It becomes possible to mold into.
- FIG. 10 shows an example of a cross-sectional shape of the metal tube 5 actually twisted by the twisting apparatus 1 according to the present embodiment.
- FIG. 10A shows a metal tube 5 processed into a diamond shape in cross section.
- FIG. 10B shows the metal tube 5 processed into a triangular cross section.
- FIG. 10C shows a metal tube 5 whose cross section is processed into a so-called shuriken shape.
- the cross-sectional shape of the metal tube 5 is not limited to these, and twisting with various cross-sectional shapes can be performed.
- the present embodiment even if the torsion angle is large, it is possible to realize a more stable torsion process and to obtain a highly accurate torsion shape. For this reason, it becomes possible to improve the freedom degree about the twist angle which wants to twist.
- the twisting roll pair 4c may be provided not only in one stage but also in a plurality of stages from upstream to downstream in the tube axis direction. In such a case, adjustment is made so that the torsion angle ⁇ from the reference line A increases as it goes downstream so that it can be finished with the same torsion angle shape.
- the distance between the reference roll pair 4b and the twisting roll pair 4c may be as small as possible. This is because, as these intervals are smaller, the elastic deformation can be made smaller, and the twisting process can be effectively realized by increasing the amount of plastic deformation.
- each roll pair 4a to 4c are adjusted according to the direction and the location of the recess.
- the present embodiment is not limited to the case where all of the one metal tube 5 as described above is twisted from one end to the other end.
- the twisting process may be started from one end (end part 5a) of the metal tube 5, and the twisting process may be stopped halfway.
- the other end 5b of the metal tube 5 is left in the original circular cross section without any twisting process.
- twisting apparatus 1 it is not essential to use the twisting apparatus 1 described above in order to realize the twisting method according to the present embodiment. That is, it is not essential to convey the metal pipe 5 from the upstream side to the downstream side by the concave portion forming roll pair 4a, the reference roll pair 4b, and the twisting roll pair 4c. Any method can be used in the same way as long as the metal tube 5 is pressed toward the inside of the tube to form a concave portion that is plastically deformed and then twisted.
- the recess forming roll pair 4a, the reference roll pair 4b, and the twisting roll pair 4c are each configured in one stage, but the present invention is not limited to this, and each of the plurality of stages is not limited thereto. It may be configured and gradually processed.
- the concave forming roll pair 4a may be omitted, and only the reference roll pair 4b and the twisting roll pair 4c may be configured. Even in such a case, since it is assumed that the recess 53 is always formed before being inserted into the reference roll pair 4b, the recess 53 is formed by pressing the metal tube 5 inward by some means in advance. Of course, it is necessary to keep it.
- the reference roll pair 4b may be omitted, and only the recess forming roll pair 4a and the twisting roll pair 4c may be configured. This is because, even if the reference roll pair 4b does not exist, the reference position alignment by the reference roll pair 4b can be realized through the recess forming roll pair 4a. Of course, the above-described effects can be obtained even in such a case.
- a method for twisting a metal pipe according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
- the method for twisting a metal tube according to the present embodiment is different from the method for twisting a metal tube according to the first embodiment in that a core is mainly inserted into the metal tube.
- the twisting apparatus 1 used in the method for twisting a metal pipe according to the present embodiment is the same as the twisting apparatus 1 used in the method for twisting a metal pipe according to the first embodiment.
- a core 41 is inserted into the metal tube 5.
- the metal tube 5 processed by the twisting apparatus 1 is made of, for example, iron or aluminum alloy, but may be made of any material as long as it is made of metal. Moreover, the metal tube 5 may be comprised by the cross-sectional polygonal shape, for example, is comprised by the cross-sectional regular polygon. In the following example: A description will be given by taking the metal tube 5 having a regular square cross section as an example.
- the metal tube 5 having a quadrangular cross section includes a form in which corners 54 are rounded as shown in FIG. 12B, for example.
- the flat portion 51 formed between the corner portions 54 is not limited to a complete flat surface, and includes one having a certain degree of curvature.
- the metal tube 5 is not limited to a polygon having a cross section in a complete geometric sense, but is a substantially regular polygon in which the corner portion 54 and the plane portion 51 have a certain degree of curvature. May be.
- the metal tube 5 is not limited to a square shape in cross section, and may have a circular cross section or an irregular cross sectional shape.
- the core 41 is composed of, for example, a metal pipe.
- the core 41 preferably has a substantially circular outer periphery in cross section, but is not limited thereto, and may have any cross sectional shape.
- the core 41 may have any diameter as long as it can be inserted into the inside of the metal tube 5, and has an outer diameter that is loosely fitted to the inner diameter of the metal tube 5. May be.
- FIG. 13 is a diagram showing a detailed configuration from the side in the twisting apparatus 1 according to the present embodiment.
- a concave forming roll pair 4a, a reference roll pair 4b, and a twist processing roll pair 4c for conveying the metal tube 5 are provided in order from the upstream side to the downstream side in the tube axis direction. Further, the above-described core 41 is inserted into the metal tube 5.
- the recess-forming roll pair 4a presses the metal tube 5 having a square cross section from the four directions toward the inside of the tube.
- FIG. 15 shows an enlarged plan view of the metal tube 5.
- the rolls 2a-1 to 2a-4 in the recess forming roll pair 4a are pressed against the flat portions 51 in the metal tube 5 having a square cross section composed of the flat portions 51 and the corner portions 54.
- Each of the rolls 2a-1 to 2a-4 is provided according to the number of surfaces of the flat portion 51.
- the pressing directions are four directions with respect to each surface.
- the pressing position of each of the rolls 2a-1 to 2a-4 with respect to the flat surface portion 51 may be exactly the center of the cross section of the flat surface portion 51 as shown in FIG. This is because the torsional external force applied in the subsequent stage is applied more evenly, and a torsional shape with consistency can be obtained.
- the shape of the abutting surface of each of the rolls 2a-1 to 2a-4 with respect to the flat surface portion 51 may be provided with a curvature as shown in FIG. 14, but is not limited to this and is a flat shape. It may also be a tapered shape.
- the flat portion 51 by pressing the rolls 2a-1 to 2a-4 against the flat portion 51, for example, as shown in FIG. 15B, the flat portion 51 is plastically deformed toward the inside of the tube, A recess 53 is formed. That is, it is not sufficient to press the flat portion 51 to such an extent that the flat portion 51 can be accommodated in a simple elastic region, and a pressing amount is required to the extent that plastic deformation occurs and the concave portion 53 is formed. And the location corresponding to the recessed part 53 formed through such plastic deformation has produced work hardening, and has hardened compared with the other location.
- the core 41 and the recessed part 53 may be mutually spaced apart as shown in FIG.15 (b), and may mutually contact.
- the core 41 and the recess 53 are separated will be described as an example.
- the metal tube 5 having the recess 53 formed in the flat portion 51 is conveyed from the upstream side to the downstream side in the tube axis direction and reaches the reference roll pair 4b. To do.
- FIG. 16 is a configuration diagram of the reference roll pair 4b. Since the configuration of the reference roll pair 4b is the same as the configuration of the reference roll pair 4b described in the first embodiment, detailed description thereof is omitted.
- each roll 2b-1 to 2b- in the reference roll pair 4b from the direction substantially perpendicular to the plane of the left end when viewed to the center of the metal tube in each plane 51 of the metal tube 5 is shown. 4 is brought into contact. This abutting position may be extremely close to the corner portion 54 at the left end of the plane portion 51. Further, the contact position of each roll 2b-1 to 2b-4 to the metal tube 5 may be the right end when viewed from the center of the metal tube of each flat portion 51. Even in such a case, the contact position needs to be the right end of all the plane portions 51, not the right end of one plane portion 51.
- Each of the rolls 2b-1 to 2b-4 is provided according to the number of surfaces of the flat portion 51.
- FIG. 17 is a vector display of the external force applied to the metal tube 5 by the rolls 2b-1 to 2b-4. As long as the vector direction of the external force applied to the metal tube 5 by the rolls 2b-1 to 2b-4 can support each flat surface portion 51, the flat surface portion before formation of the concave portion 53 indicated by the dotted line is shown. 51 may be inclined.
- the external force applied by the reference roll pair 4b is a small external force that can be accommodated in the elastic deformation region. That is, the reference roll pair 4b may simply have a pressing force that can support the flat portions 51 of the metal tube 5.
- the metal pipe 5 in which the flat portion 51 is supported by the rolls 2b-1 to 2b-4 in this way is conveyed from the upstream side to the downstream side in the pipe axis direction, and reaches the twisting roll pair 4c. It will be.
- the configuration of the twisting roll pair 4c is the same as the configuration of the twisting roll pair 4c described in the first embodiment, and a detailed description thereof will be omitted.
- FIG. 19 (a) shows a state before the rotation adjustment of the twisting roll pair 4c in the pipe outer peripheral direction.
- the twist angle ⁇ is set with reference to the reference line A in the rolls 2c-1 to 2c-4 before the rotation adjustment.
- the twist angle ⁇ is adjusted based on a desired twist angle with respect to the distance (pitch length) between the reference roll pair 4b and the twist processing roll pair 4c.
- the rotation is adjusted by rotating the turntable 9 constituting the twisting roll pair 4c in the pipe outer peripheral direction over the twist angle ⁇ .
- FIG. 9B shows the twisting roll pair 4c in a state where the rotation is adjusted.
- FIG. 9B shows a state in which the turntable 9 is rotated from the reference line A by the torsion angle ⁇ in the tube outer peripheral direction.
- the twisting roll pair 4c may be provided not only in one stage but also in a plurality of stages from upstream to downstream in the tube axis direction. In such a case, adjustment is made so that the torsion angle ⁇ from the reference line A increases as it goes downstream so that it can be finished with the same torsion angle shape.
- the distance between the reference roll pair 4b and the twisting roll pair 4c may be as small as possible. This is because, as these intervals are smaller, the elastic deformation can be made smaller, and the twisting process can be effectively realized by increasing the amount of plastic deformation.
- a core 53 is inserted after a recess 53 as plastic strain is formed in the end 5a of the metal tube 5 in advance.
- a core 53 is inserted after a recess 53 as plastic strain is formed in the end 5a of the metal tube 5 in advance.
- any cross section P, Q, R is obtained at time t1.
- the recess 53 and the core 41 are slightly separated from each other.
- the recesses 53 as pre-strains are formed for all of the cross sections P, Q, and R. However, the recesses become closer to the cross section R located further downstream. It is possible that 53 is not formed.
- the metal tube 5 is transported from the upstream side to the downstream side through the twisting device 1 in the tube axis direction C.
- torsional stress is applied to the metal tube 5 toward the torque direction T shown in FIG. 20 by the twisting roll pair 4c.
- the time at this stage is t2.
- FIG. 22 shows a torsional deformation state of the metal tube 5 at time t2.
- the recess 53 in the cross section P tends to be further deformed inward at time t2.
- the force that the concave portion 53 tries to deform further inward is suppressed. That is, when torsional stress is applied, the concave portion 53 in the cross section P is deformed inward and comes into contact with the core 41.
- this metal core 41 can resist the force to be deformed to the inside of the recess 53, and the deformation to the inside of the recess 53 itself is suppressed.
- the depth of all the recesses 53 is made uniform by the core 41.
- the section Q is in a state where the deformation is not constrained by the core 41 since it has not yet been deformed inward at the time of the initial t1. For this reason, when such stress in the direction of the arrow is applied, the flat portion 51 in the cross section Q is easily deformed inward. As a result of applying stress in the direction of the arrow at the stage of time t2, the plane portion in the cross section Q is deformed inward as shown in FIG. 21, and a new recess 53 is formed. Become. That is, as a result of suppressing the inward deformation due to the presence of the core 41 as in the cross section P, energy based on the torsional stress is spent on plastic deformation of the cross section P shifted in the tube axis direction C side.
- FIG. 23 shows a torsional deformation state of the metal tube 5 at time t3.
- FIG. 21 shows a torsional deformation state of the metal tube 5 at time t3.
- the cross section Q shows a torsional deformation state of the metal tube 5 at time t3.
- the cross-section R is not deformed inward by the core 41 since it has not yet deformed inward at the time t2. For this reason, when a torsional stress is applied, the flat portion 51 in the cross section R is in a state where it is easily deformed inward. Then, at the stage of time t3, as a result of applying a stress in the direction of the arrow in the drawing, the plane portion in the cross section R is deformed inward as shown in FIG. 21, and a new recess 53 is formed. It will be.
- the torsional deformation is gradually applied toward the tube axis direction C. Then, this torsional deformation starts from the recess 53 provided in the end portion 5a in the tube axis direction C in advance and gradually moves the metal tube 5 inward along the direction corresponding to the torsion angle by the torsion processing. Deform. Then, by gradually developing the recess 53 in the tube axis direction C, it is possible to form a single twisted line in which the recess 53 is connected in the direction of the arrow in the figure. If a plurality of the recesses 53 are provided, a plurality of torsion lines starting from these will be formed, and a torsion pattern will be applied to the entire metal tube 5.
- this twist pattern it can be realized by adjusting the twist angle ⁇ in the rotary disk 9 constituting the processing roll pair 4c.
- the torque in the torque direction T is determined, the torsion angle by twisting is also determined, and the flat portion 51 of the metal tube 5 can be gradually crushed in the direction of the arrow in the drawing to form a recess 53. It becomes. That is, the direction of the torsion line can be freely controlled.
- the twist pattern may be controlled by controlling the position of the recess 53 formed on the metal pipe 5 from the beginning by the recess forming roll pair 4a. Since the twist line is extended from the concave portion 53 which is the starting point, a desired twist pattern can be realized by extending the twist line from the concave portion 53 whose position is controlled.
- the core 41 since the core 41 is inserted into the metal tube 5 to be processed, the depth of the concave portion 53 can be uniformly controlled by the core 41. As a result, the metal tube 5 can be provided with a twist pattern that is generally uniform. In addition, since the torsional stress at the time of twisting can be applied to the whole in a well-balanced manner, workability can also be improved.
- the shape of the recess 53 formed by the recess forming roll pair 4a is based on the shape of the contact surface of the rolls 2a-1 to 2a-4 with the flat surface 51, but is actually formed.
- the torsional shape is controlled by the shape of the recess 53. Therefore, conversely, by optimizing the shape of the concave portion 53 in accordance with the target torsional shape, the final torsional shape itself can be controlled. Similarly, the depth and width of the recess 53 can be optimized according to the target twist shape.
- the metal tube 5 is a pipe having a substantially square cross section
- the present invention is not limited to this, and the cross section is substantially a regular polygon other than a square.
- the cross section may be substantially circular.
- FIG. 24A shows an example of actually twisting the metal tube 5 having a substantially circular cross section.
- the rolls 2a-1 to 2a-4 in the recess forming roll pair 4a are pressed against the metal tube 5 having a substantially circular cross section.
- the core 41 is inserted into the metal tube 5 into which the concave portion 53 as pre-strain is introduced.
- the subsequent process is the same as that of the above-described metal pipe 5 having a substantially square cross section.
- the metal tube 5 having a substantially circular cross section can be similarly twisted.
- the metal tube 5 is not limited to the case where the concave portion 53 is formed as a pre-strain in the end portion 5a, and may be provided at any location. Even when the concave portion 53 as the pre-strain is formed at the center in the tube axis direction C, the torsion line extends from the pre-strain concave portion 53 as a starting point.
- the case of twisting in the counterclockwise direction has been described as an example.
- the present invention is not limited to this, and the case of twisting in the clockwise direction can be realized based on the same method. is there.
- the right end of the plane portion 51 is pressed by the reference roll pair 4b, and the left end of the plane portion 51 is pressed by the processing roll pair 4c.
- the twisting device 1 it is not essential to use the twisting device 1 described above.
- a plurality of concave portions 53 plastically deformed by pressing the metal tube 5 toward the inside of the tube by a known means is formed in the tube circumferential direction, and then the core 41 is inserted into the metal tube 5.
- the metal tube 5 through which the core 41 is inserted is simply twisted in the tube outer peripheral direction with the tube axis direction C as the center, the same effects as described above are produced. That is, this embodiment is not limited to the case of processing while conveying the metal tube 5 from the upstream side to the downstream side, and after fixing one end side of the metal tube 5, the other end side of the metal tube 5 It is possible to embody even a simple twist.
- the core 41 may be inserted into the metal tube 5 first, and then a plurality of recesses 53 may be formed in the tube circumferential direction. Even if it does in this way, of course, there exists an effect similar to the case where the core 41 is inserted in the metal pipe 5 after forming the recessed part 53 initially.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)
Abstract
Description
金属管について管外周方向にねじり加工する金属管のねじり加工方法及び装置に関し、金属管を精度よく安定してねじり加工する上で好適な金属管のねじり加工方法及び装置に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method and apparatus for twisting a metal pipe that twists the metal pipe in the outer circumferential direction of the pipe, and relates to a method and apparatus for twisting a metal pipe that are suitable for accurately and stably twisting a metal pipe.
従来、断面が多角形状であって、管軸方向を中心として管外周方向にねじり加工された金属管が提案されている。このようなねじり加工された金属管は、例えば手摺の縦棒や杭、装飾部材、更には衝撃吸収部材等、様々な用途への応用が期待される。 Conventionally, a metal pipe having a polygonal cross section and twisted in the pipe outer peripheral direction around the pipe axis direction has been proposed. Such a twisted metal tube is expected to be applied to various applications such as vertical bars and piles of handrails, decorative members, and shock absorbing members.
このような断面多角形状の金属管について実際に管外周方向にねじり加工するためには、例えば図25(a)に示すように、平面部71と角部72からなる断面四角形状の金属管7を中心にして4つのロール74を配置する。このロール74は、例えばそのロール74の当接面と平面部71とが互いに平行に面接触可能となるような角度で配置されている。また、このロール74の当接面に対する平面部71の接触位置は、平面部71のうち極めて角部72に近接している箇所とされている。
In order to actually twist the metal pipe having such a polygonal cross section in the pipe outer peripheral direction, for example, as shown in FIG. 25A, the
このような4つのロール74からなるロール対を管軸方向に複数箇所設ける。そして、互いのロール対について、その管軸方向を中心として管外周方向に向けて配設角度をシフトさせて配設する。そして、各ロール対における4つのロール74のうち少なくとも1つについて金属管7を管軸方向に搬送するための回転力を付与し、これを駆動させる。その結果、金属管7には図中矢印方向への外力が負荷されるとともに時計回りのトルクが発生することとなり、管外周方向へねじり変形することとなる。
A plurality of such roll pairs composed of four
ところで、一の平面部71aに着目したとき、この平面部71aは、一端が固定された梁のモデルで考えることができる。実際にこの平面部71aに対して外部からロール74を介して負荷される外力Pは、図25(b)に示すように、平面部71aの延長方向と同一方向となる。その結果、平面部71に負荷される外力が座屈荷重(=Pcr)を超えてしまうと、この平面部71は座屈してしまう。この座屈荷重Pcrは、材料強度や材質、平面部71の長さや板厚、更には角部72における曲率等にも依存するが、平面部71がPcrを超えて座屈開始に至るまで、相当大きな外力Pを負荷しなければならない。
By the way, when paying attention to one
そして、この平面部71について一度座屈が発生した場合には、平面部71は外力Pの負荷方向に対して傾き始め、その結果、図25(c)に示すように、平面部71自体が潰れてしまって座屈が深くなる。また座屈が進行して平面部71の外力Pの負荷方向に対する傾斜角の差が大きくなるにつれて、更に平面部71への外力Pに基づく曲げモーメントは大きくなり、その結果急速に座屈が進行することとなる。これが繰り返されることにより、平面部71が急速に折れ曲がり、不規則にねじれて潰れてしまい、ひいては損傷という形で残存してしまう。特にこの金属管7をねじり加工して装飾部材として適用する場合もあることから、平面部71が座屈により不規則に潰れてしまうのを極力防止する必要性があった。
And once buckling generate | occur | produces about this
従来における金属管のねじり加工方法としては、例えば特許文献1に示されるように、ロールを放射状に配置し、これに出発材料を送り込んでねじり加工を施すものがある。
As a conventional method for twisting a metal tube, for example, as disclosed in
しかしながら、この特許文献1の開示技術では、あまりにねじり角を大きくしてしまうと、平面部71の外力Pの負荷方向に対する傾きが大きくなり、座屈が生じてしまう。このため、特許文献1の開示技術では、大きなねじり角からなるねじり加工を行うことが困難であり、座屈が生じることなくねじるためには、せいぜい25°のねじり角とするのが精一杯であった。
However, in the technique disclosed in
また、特許文献2の開示技術によれば、金属管(角パイプ)の中に予め丸パイプを通しておき、この状態でねじり加工を施すものである。ねじる過程で、角パイプの内径が小さくなり、角パイプが当該角パイプの中の丸パイプに当たるとそれ以上のねじりが発生せず、ねじりのピッチの均一化を実現できるものである。この方法によれば上述した平面部71の座屈も防止することが可能となる。
Further, according to the disclosed technique of
しかしながら、上述した特許文献1、2の開示技術では、何れも断面略多角形状からなる金属管を加工する場合についてのみ言及されている。断面略多角形状の金属管は、図26に示すように、角部72は、既に塑性変形による加工硬化が生じていることから変形しにくくなっているのに対し、平面部71は、未だ塑性変形が生じておらず加工硬化が生じていないことから、図26に示すように簡単に変形してしまう。
However, in the disclosure techniques of
つまり、この断面略多角形状の金属管は、加工硬化している箇所と加工硬化していない箇所とが混在していることから、これに対して外部から応力を負荷することで変形させようとしても、かかる加工硬化している角部72箇所を容易に変形させることができない。このため、変形させることを意図していないにもかかわらず平面部71が逆に変形してしまうこともあり、所望のねじり加工を容易に実現できないという問題点があった。
In other words, the metal tube having a substantially polygonal cross section has a mixture of work-hardened and non-work-hardened parts, so it is going to be deformed by applying external stress to this. However, it is not possible to easily deform such 72 work-cured corner portions. For this reason, there is a problem that the
また、断面形状が手裏剣のような形状とすることや、断面形状を三角形やひし形にする等、いわゆる特殊形状の断面に容易にねじり加工することが可能な技術も求められている。しかしながら断面略多角形状の金属管に加工を施す従来の方法には、そのような要請に応えることができないという問題点もあった。 Further, there is a demand for a technique that can easily twist a cross-section having a special shape such as a shuriken cross-section or a triangular or rhombus cross-section. However, the conventional method of processing a metal tube having a substantially polygonal cross section has a problem that it cannot meet such a demand.
また、一般的に、ねじり変形は、このねじり応力が加わった場合に、金属管に形成されるねじり変形の起点となる起点凹部が形成され、当該凹部から管軸方向に向けて徐々にねじり変形が進展する。 Also, generally, when this torsional stress is applied, torsional deformation forms a starting recess that becomes the starting point of torsional deformation formed in the metal tube, and gradually twists from the recess toward the tube axis. Will progress.
しかしながら、上述した特許文献2の開示技術では、角パイプ内に丸パイプを遊嵌してねじるのみであることから、上述した起点凹部が不規則に発生することとなる。そして、最初に形成されるねじり変形の起点凹部の位置が不規則に発生することとなれば、これを起点としたねじり変形そのものが不規則なものになってしまい、所望の均一なねじり形状が形成され難いという問題点が生じる。また、特に近年において、ねじり形状(ねじり角やピッチ)をユーザの好みに応じて自在にコントロールしたいという社会的要請もあるが、この特許文献2の開示技術では、上述した問題点から当該要請に応えることができなかった。
However, in the technique disclosed in
そこで本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、所望のねじり加工を容易に実現でき、しかも断面形状が特殊形状のねじり加工も実現可能な金属管のねじり加工方法及び装置を提供することにある。 Accordingly, the present invention has been devised in view of the above-described problems, and the object of the present invention is to easily realize a desired twisting process and to realize a twisting process having a special cross-sectional shape. An object of the present invention is to provide a method and apparatus for twisting a metal tube.
また、他の側面に係る本発明の目的は、均一なねじり形状を精度よく安定して加工することが可能となり、しかもねじり形状をユーザの好みに応じて自在にコントロール可能な金属管のねじり加工方法を提供することにある。 In addition, the object of the present invention according to another aspect is to twist a metal tube that enables a uniform torsional shape to be processed accurately and stably, and the torsional shape can be freely controlled according to user's preference. It is to provide a method.
本発明者は、上述した課題を解決するために、金属管を管内側に向けて押圧することにより塑性変形させた凹部を形成させ、その後ねじり加工することで、所望のねじり加工を容易に実現でき、しかも断面形状が特殊形状のねじり加工も実現可能な金属管のねじり加工方法及び装置を発明した。 In order to solve the above-mentioned problems, the present inventor easily realizes a desired twisting process by forming a concave part that is plastically deformed by pressing the metal tube toward the inside of the pipe, and then performing a twisting process. Invented a method and apparatus for twisting a metal tube, which can also be twisted with a special cross-sectional shape.
本発明の一実施形態に係る金属管のねじり加工方法は、管軸方向を中心として管外周方向にねじり加工する金属管のねじり加工方法であって、断面略円形の上記金属管を管内側に向けて押圧することにより塑性変形させた凹部を形成させ、その後ねじり加工することを特徴とする。 A torsion processing method for a metal tube according to an embodiment of the present invention is a torsion processing method for a metal tube that is torsionally processed around the tube axis direction in the tube outer peripheral direction, and the metal tube having a substantially circular cross section is disposed inside the tube. A concave portion which is plastically deformed by pressing toward it is formed and then twisted.
また、本発明の一実施形態に係る金属管のねじり加工装置は、管軸方向を中心として管外周方向にねじり加工する金属管のねじり加工装置であって、上記金属管を搬送する凹部形成用ロール対、基準ロール対、ねじり加工用ロール対が順に設けられる。上記凹部形成用ロール対は、上記金属管を管内側に向けて押圧することにより塑性変形させた凹部を形成させる。上記基準ロール対は、上記金属管に対して所定方向から当接させられる。上記ねじり加工用ロール対は、上記基準ロール対からの管軸方向のピッチに対する所望のねじり角に応じて、当該基準ロール対の当接面から管外周方向に回転させて設けられ、上記金属管を押圧する。一実施形態に係る金属管のねじり加工装置は、このようにして上記金属管をねじり加工することを特徴とする。 The twisting device for a metal pipe according to an embodiment of the present invention is a twisting device for a metal tube that twists the tube in the outer peripheral direction around the tube axis direction, and for forming a recess for conveying the metal tube. A roll pair, a reference roll pair, and a twisting roll pair are provided in this order. The recess-forming roll pair forms a recess that is plastically deformed by pressing the metal tube toward the inside of the tube. The reference roll pair is brought into contact with the metal tube from a predetermined direction. The twisting roll pair is provided by rotating from the contact surface of the reference roll pair toward the outer periphery of the pipe according to a desired twist angle with respect to the pitch in the pipe axis direction from the reference roll pair, and the metal pipe Press. The metal tube twisting apparatus according to one embodiment is characterized in that the metal tube is twisted in this manner.
また、本発明者は、上述した課題を解決するために、金属管を管内側に塑性変形させた凹部を管周方向に複数形成させた上で金属管内に中子を挿通させ、管軸方向を中心として管外周方向にねじり加工することにより、均一なねじり形状を精度よく安定して加工できることを見出した。 Further, in order to solve the above-described problems, the inventor forms a plurality of concave portions in which the metal tube is plastically deformed on the inner side of the tube, and then inserts the core into the metal tube, so that the tube axis direction It was found that a uniform torsional shape can be machined accurately and stably by twisting in the outer circumferential direction of the tube centering on.
本発明の一実施形態に係る金属管のねじり加工方法は、金属管を管内側に向けて押圧することにより塑性変形させた凹部を管周方向に複数形成させ、上記凹部が形成された金属管内に中子を挿通させ、上記中子が挿通された金属管を、管軸方向を中心として管外周方向にねじり加工することを特徴とする。 In the method for twisting a metal tube according to one embodiment of the present invention, a plurality of recesses plastically deformed by pressing the metal tube toward the inside of the tube are formed in the pipe circumferential direction, and the inside of the metal tube in which the recesses are formed The core is inserted into the metal pipe, and the metal pipe into which the core is inserted is twisted in the pipe outer peripheral direction around the pipe axis direction.
このとき、平面部と角部からなる断面略角形状の上記金属管を凹部形成用ロール対、基準ロール対、ねじり加工用ロール対の順で搬送する際において、上記凹部形成用ロール対により上記金属管における各平面部を管内側に向けて押圧して上記凹部を形成させ、上記各平面部の右端又は左端に対して、その平面に略垂直な方向から上記基準ロール対を当接させ、上記基準ロール対からの管軸方向のピッチに対する所望のねじり角に応じて、当該基準ロール対の当接面から管外周方向に回転させて設けられた上記ねじり加工用ロール対により、上記金属管における上記各平面部の右端又は左端を押圧させて上記ねじり加工するようにしてもよい。 At this time, when the metal tube having a substantially square cross section composed of a plane portion and a corner portion is conveyed in the order of the recess forming roll pair, the reference roll pair, and the twisting roll pair, the recess forming roll pair performs the above operation. Pressing each flat surface portion in the metal tube toward the inside of the tube to form the concave portion, with respect to the right end or the left end of each flat surface portion, the reference roll pair abuts from a direction substantially perpendicular to the plane, According to a desired twist angle with respect to the pitch in the tube axis direction from the reference roll pair, the metal pipe is rotated by the twisting roll pair provided by rotating from the contact surface of the reference roll pair in the tube outer peripheral direction. The right end or the left end of each of the flat surface portions may be pressed to perform the twist processing.
本発明の一実施形態に係る金属管のねじり加工方法は、中子が予め挿通された金属管を管内側に向けて押圧することにより塑性変形させた凹部を管周方向に複数形成させ、上記金属管を、管軸方向を中心として管外周方向にねじり加工することを特徴とする。 In the twisting method for a metal tube according to an embodiment of the present invention, a plurality of recesses that are plastically deformed by pressing a metal tube through which a core is inserted in advance toward the inside of the tube are formed in the tube circumferential direction. The metal tube is twisted in the outer circumferential direction around the tube axis direction.
上述した構成からなる本発明の一側面によれば、金属管についてかたより無く少しずつ変形させることが可能となり、最終的には、この金属管についてトルク方向に向けたねじり形状を得ることが可能となる。特に本発明では、平板部と角部とで加工硬化の影響で硬さが異なるので、金属管が不規則にねじれて潰れてしまったり、損傷という形で残存したりすることが無くなることから、ねじり形状を精度よく安定して加工することが可能となる。 According to one aspect of the present invention having the above-described configuration, it is possible to change the shape of the metal tube little by little, and finally it is possible to obtain a twisted shape in the torque direction for the metal tube. It becomes. In particular, in the present invention, the hardness is different due to the effect of work hardening between the flat plate portion and the corner portion, so that the metal tube is irregularly twisted and crushed, and it does not remain in the form of damage, It becomes possible to process the torsional shape accurately and stably.
また、本発明の一側面によれば、ねじり角が大きいものであっても、より安定的にねじり加工が実現でき、高精度なねじり形状を得ることが可能となる。このため、ねじり加工を望むねじり角についての自由度をより向上させることが可能となる。しかも従来技術の如く、金属管の中に丸パイプを挿入する必要も無くなり、作業時間の短縮化を図ることができ、製造の効率化を図ることも可能となる。 Also, according to one aspect of the present invention, even if the torsion angle is large, the torsion processing can be realized more stably, and a highly accurate torsion shape can be obtained. For this reason, it becomes possible to improve the freedom degree about the twist angle which wants to twist. In addition, unlike the prior art, there is no need to insert a round pipe into the metal pipe, so that the working time can be shortened and the manufacturing efficiency can be improved.
また、本発明の一側面によれば、断面略円形状の金属管に対して塑性歪みとしての凹部を導入するものであり、断面略円形状の金属管は、元々加工硬化が一様に生じていることから、その加工硬化が障壁になることなくロールを介して自在に押圧加工することが可能となる。その結果、ねじり形状も所望のものに成形することが可能となる。 Further, according to one aspect of the present invention, a concave portion as a plastic strain is introduced into a metal tube having a substantially circular cross section. The metal tube having a substantially circular cross section originally has uniform work hardening. Therefore, it becomes possible to press and process freely through the roll without the work hardening becoming a barrier. As a result, the twisted shape can be formed into a desired one.
また、上述した構成からなる本発明の一側面によれば、均一なねじり形状を精度よく安定して加工することが可能となる。また、上述した構成からなる本発明の一側面によれば、ねじり形状をユーザの好みに応じて自在にコントロールすることも可能となる。 Further, according to one aspect of the present invention having the above-described configuration, it is possible to accurately and stably process a uniform twisted shape. Further, according to one aspect of the present invention having the above-described configuration, the torsional shape can be freely controlled according to the user's preference.
また、上述した構成からなる本発明の一側面によれば、中子を挿入することでねじり加工時に、ねじりの深さや幅の位置決め(芯出し)ができ、偏りのない安定したねじり成形が可能となる。 In addition, according to one aspect of the present invention having the above-described configuration, the twist depth and width can be positioned (centered) by twisting by inserting the core, and stable torsion molding without bias is possible. It becomes.
[第1実施形態]
以下、本発明の実施の形態として、金属管について管外周方向にねじり加工する金属管のねじり加工装置及び第1実施形態に係る金属管のねじり加工方法について、図面を参照しながら詳細に説明をする。
[First Embodiment]
Hereinafter, as an embodiment of the present invention, a metal tube torsion processing apparatus for twisting a metal tube in the tube outer peripheral direction and a metal tube torsion processing method according to the first embodiment will be described in detail with reference to the drawings. To do.
図1は、本発明の一実施形態に係るねじり加工装置1の平面図であり、図2はその正面図である。このねじり加工装置1は、駆動モータ19と、この駆動モータ19に接続された減速機18と、この減速機18に接続された駆動軸16とを備えている。また、このねじり加工装置1は、成形機ベッド3と、この成形機ベッド3上に立設させたスタンドフレーム10と、スタンドフレーム10に設けられた複数のロール2からなるロール対4とを備えている。図1に示すように、これらロール対4を含むスタンドフレーム10は、金属管5の管軸方向に向けて間隔をおいて複数個に亘り設けられている。
FIG. 1 is a plan view of a
このねじり加工装置1により加工される金属管5は、例えば鉄やアルミニウム合金からなるが、金属製であればいかなる材質で構成されていてもよい。また、金属管5は、断面略円形状で構成されている。金属管5の断面形状は、略円形であればよい。つまり、金属管5の断面形状は、完全な円形に限定されるものではなく多少歪んだ形状としていてもよい。以下の説明では、完全な円形とされた断面形状をもつ金属管5にねじり加工を施す場合を例にとり説明をする。
The
駆動モータ19は、供給された電力に基づいて駆動軸16を回転させる。この駆動モータ19により回転駆動された駆動軸16に基づく動力は、減速機18を介してスタンドフレーム10側に伝達されることになる。
The
スタンドフレーム10に設けられているロール2は、当該スタンドフレーム10内に設けられたロールシャフト21により組み込まれてなり、ロールシャフト21を中心として回転自在に設けられている。このロールシャフト21のうち何れか1以上には、駆動軸16からの回転駆動力が伝達される。そしてこの回転駆動力が伝達されたロールシャフト21を自転させることにより、ロール2が自転することが可能となる。その結果、成形すべき金属管5を必要に応じて所望の加工を施しつつ、これを管軸方向における上流側から下流側に向けて送り出すことが可能となる。実際に金属管5の成形を開始する際には、これらロール2により囲まれる中央領域に、この金属管5を挿入する。
The
また、スタンドフレーム10における外周面から圧下調整ボルト20が挿入されて螺着されている。この圧下調整ボルト20の挿入位置は、ちょうどロール2の配設位置に対応したものとなる。圧下調整ボルト20の先端は、ロール2に当接可能となっている。圧下調整ボルト20を締め込むことにより、ロール2を内側へ押し込んで位置調整を図ることが可能となり、ひいては金属管5への押圧量をも調整することが可能となる。
Further, a
図3は、本実施形態に係るねじり加工装置1において、側面からの詳細な構成を示す図である。ねじり加工装置1では、金属管5を搬送する凹部形成用ロール対4a、基準ロール対4b、ねじり加工用ロール対4cが、上流側から下流側にかけて管軸方向に向けて順に設けられている。
FIG. 3 is a diagram showing a detailed configuration from the side in the
図4に示すように、凹部形成用ロール対4aは、断面略円形状の金属管5に対して4方向から管内側に向けて押圧する。図5は、この金属管5の拡大平面図を示している。断面略円形状の金属管5に対して凹部形成用ロール対4aにおける各ロール2a-1~2a-4を押圧する。
As shown in FIG. 4, the recess forming
このとき、金属管5に対する各ロール2a-1~2a-4の押圧位置は、図5(a)に示すように金属管5の中心Oに対して点対称とされていてもよい。これにより、その後段において負荷されるねじり外力がより均等に負荷されることになり、整合性の取れたねじり形状を得ることが可能となるためである。但し、この各ロール2a-1~2a-4の押圧位置が上述した箇所とされていることは特に必須とはならず、他のいかなる箇所とされていてもよい。
At this time, the pressing positions of the
各ロール2a-1~2a-4における金属管5への当接面の形状は、図5(a)に示すように曲率が設けられていてもよいが、これに限定されること無く、扁平形状とされていてもよいし、また先細形状とされていてもよい。
The shape of the contact surface of each of the
また、本実施形態では、この金属管5に対する各ロール2a-1~2a-4の押圧を通じて、例えば図5(b)に示すように管内側に向けて金属管5を塑性変形させることで、凹部53を形成させる。即ち、金属管5を単なる弾性域で収まる程度の押圧では足りず、あくまで塑性変形が生じて凹部53が形成されるところまでの押圧量が必要となる。そして、このような塑性変形を通じて形成された凹部53に相当する箇所は、加工硬化が生じており、他の箇所と比較して硬化している。なお、この凹部53と凹部53との間には、凸部52が形成される。
Further, in this embodiment, by pressing the
なお、この塑性変形により形成された凹部53の深さ、サイズ、及び径は、各ロール2a-1~2a-4の形状や、金属管5に対する各ロール2a-1~2a-4の相対的位置をコントロールすることにより、自在に調節することも可能となる。
The depth, size, and diameter of the
図5(b)は、断面略円形の金属管5へのロール2a-1~2a-4による押圧深さを浅くし、しかもロール2a-1~2a-4の径をより小さくした例である。
FIG. 5 (b) shows an example in which the pressing depth by the
図5(c)は、断面略円形の金属管5へのロール2a-1~2a-4による押圧深さを深くし、しかもロール2a-1~2a-4の径をより大きくした例である。なお、この凹部53と凹部53との間には、凸部52が形成されている。
FIG. 5C is an example in which the pressing depth of the
金属管をいずれの形状に成形する場合であっても断面略円形の金属管5に対して加工を施す。断面略円形の金属管5は、断面角形状のものと比較して、加工硬化が一様に生じている。このため、断面略円形の金属管5に対して何れかの方向に向けて外部から応力を負荷することで、金属管5を任意の形状に変形させることが可能となる。
Even if the metal tube is formed into any shape, the
仮に断面角形状の金属管5に対して、図5(c)と同様のロール2a-1~2a-4による押圧深さ及びロール形状とした場合、断面角形状の金属管5は、図26に示すように角部72が既に加工硬化してしまっていることから、角部72は、変形により潰れずにそのまま残ってしまう。つまり、角部72の加工硬化が、所望の形状への変形を妨げることになってしまう。
If the
これに対して、本実施形態によれば、断面略円形の金属管5に対してロール2aによる押圧加工を施すことから、所望の形状に成形することが可能となる。
In contrast, according to the present embodiment, the
特にこの図5(c)の形態では、金属管の板厚をtとした場合に、板厚を2tまで薄く成形することが可能となる。これにより、後段におけるねじり応力を金属管に負荷する場合において、容易に金属管にねじり変形を施すことが可能となる。 In particular, in the form shown in FIG. 5C, when the thickness of the metal tube is t, the thickness can be reduced to 2t. As a result, when the torsional stress in the subsequent stage is applied to the metal tube, the metal tube can be easily torsionally deformed.
このようにして凹部53が形成された金属管5は、管軸方向に向けて上流から下流側へと搬送されて、基準ロール対4bに到達する。
The
図6は、基準ロール対4bの構成図である。この基準ロール対4bを示す図6において、上述した図2と同一の構成要素、部材に関しては、同一の符号を付すことにより以下での説明を省略する。
FIG. 6 is a configuration diagram of the
基準ロール対4bは、駆動モータ19と、この駆動モータ19に接続された減速機18と、この減速機18に接続された駆動軸16とを備える。更に、駆動軸16からの動力が伝達されるロールシャフト21と、ロールシャフト21に接続された基準ロール対4bにおける各ロール2b-1~2b-4とが、スタンドフレーム10内に設けられている。また、このスタンドフレーム10には、ロール2を内側に押し込むことが可能な圧下調整ボルト20が更に設けられている。
The
駆動モータ19からの回転駆動力は、基準ロール対4bにおけるロール2b-1、2b-3に伝達され、ロール2b-1、2b-3が自転することにより金属管5を搬送することが可能となる。ちなみに、この駆動モータ19からの回転駆動力は、少なくとも上述した図3の凹部形成用ロール対4aに設けられていれば金属管5を搬送する上では十分であり、この基準ロール対4b側においては特段配設されていなくてもよい。
The rotational driving force from the
図6に示すように、金属管5の凹部53の周囲、例えば凹部53と凹部53との間に形成された凸部52周辺に対して、基準ロール対4bにおける各ロール2b-1~2b-4を当接させる。この当接方向は、特段決められていないが、一度決めたらその後変更することなく固定してしまうことから、所定方向からの当接となる。この当接位置は、凹部53であってもよいし、凹部53近傍とされていてもよい。
As shown in FIG. 6, with respect to the periphery of the
なお、この基準ロール対4bにより負荷される外力は、あくまで弾性変形域内に収まるような小さい外力とされている。即ち、この基準ロール対4bでは、単に金属管5を支持できる程度の押圧力であればよい。
It should be noted that the external force applied by the
このようにしてロール2b-1~2b-4により支持された金属管5は、管軸方向に向けて上流から下流側へと搬送されて、ねじり加工用ロール対4cに到達することになる。
Thus, the
このねじり加工用ロール対4cを構成するロール2c-1~2c-4は、図3の側面図及び図7に示すように、所望のねじり角θに応じて管外周方向に回転調整されて設けられている。回転盤9と、この回転盤9を固定するための固定板11とは、台座17上において設けられている。回転盤9は、その外周の一部に形成された歯車9aと、この歯車9aを外周方向に向けて回転自在に構成された回転制御部13とを有している。更に、固定板11には、この回転盤9の回転位置を固定するためのロック機構12が設けられている。ロール2c-1~2c-4は、金属管5の凹部53の周囲、例えば凹部53と凹部53との間に形成された凸部52周辺に対して、上記ねじり方向に当接させられる。
As shown in the side view of FIG. 3 and FIG. 7, the
固定板11は、台座17上において立設されており、中央に金属管5を挿通させるための穴部14が設けられている。また、固定板11には、ロック機構12が取り付けられている。
The fixing
ロック機構12は、図3に示すように、回転盤9を把持可能ないかなる形状で構成されていてもよい。このロック機構12による回転盤9の把持は、ネジ15の締め付けを介して実現可能とされていてもよい。
As shown in FIG. 3, the
回転制御部13には、回転盤9の外周に形成された歯車9aに嵌合可能な凹凸部13aが連続して設けられている。この回転制御部13を回転させることで、これに嵌合する歯車9aを介して回転盤9を外周方向に回転自在に制御することが可能となる。
The
図8(a)は、ねじり加工用ロール対4cの管外周方向への回転調整前における状態を示している。ちなみに、この図8では歯車9aの構成は省略している。この回転調整前のロール2c-1~2c-4における基準線Aを基準として、ねじり角θが設定される。このねじり角θは、基準ロール対4bとねじり加工用ロール対4cとの間隔(ピッチ長)に対する所望のねじり角度に基づいて調整されている。そして、このねじり加工用ロール対4cを構成する回転盤9を、ねじり角θに亘り管外周方向に回転させることにより、回転が調整されている。図8(b)は、その回転調整がなされた状態にあるねじり加工用ロール対4cを示している。図8(b)は、回転盤9が基準線Aからちょうどねじり角θ分だけ管外周方向(ねじり方向)に回転させられた状態を示している。
FIG. 8A shows a state before the rotation adjustment of the twisting
このように回転調整がなされたねじり加工用ロール対4cに金属管5を通過させることにより、当該金属管5には、ロール2c-1~2c-4から外力が負荷されることとなる。その結果、図9(a)、(b)に示すようなベクトル方向からなる外力が負荷されることになり、金属管5においては時計反対回りのトルクが発生することとなる。このとき、凹部53は、塑性変形が生じており加工硬化している。このため、このようなベクトル方向からなる外力が負荷されると、金属管5は、図中二点破線に示されるように変形することとなる。
By passing the
即ち、本実施形態によれば、断面略円形状の金属管5に対して塑性歪みとしての凹部53を導入するものであり、断面略円形状の金属管5は、元々加工硬化が一様に生じていることから、その加工硬化が障壁になることなくロール2aを介して自在に押圧加工することが可能となる。その結果、このロール2cに対しては、所望の形状に加工されている金属管5が搬送されてくることから、当該金属管5に対して押圧加工を施すことにより、ねじり形状も所望のものに成形することが可能となる。
That is, according to the present embodiment, the
図10は、本実施形態に係るねじり加工装置1により、実際にねじり加工した金属管5の断面形状の例を示している。図10(a)は、金属管5を断面ひし形状に加工したものである。図10(b)は、金属管5を断面三角形状に加工したものである。図10(c)は、金属管5を断面がいわゆる手裏剣のような形状に加工したものである。但し、金属管5の断面形状は、これらに限られず、様々な断面形状からなるねじり加工を行うことができる。
FIG. 10 shows an example of a cross-sectional shape of the
特に本実施形態によれば、ねじり角が大きいものであっても、かたよりなく、より安定的にねじり加工が実現でき、高精度なねじり形状を得ることが可能となる。このため、ねじり加工を望むねじり角についての自由度をより向上させることが可能となる。 Particularly, according to the present embodiment, even if the torsion angle is large, it is possible to realize a more stable torsion process and to obtain a highly accurate torsion shape. For this reason, it becomes possible to improve the freedom degree about the twist angle which wants to twist.
なお、ねじり加工用ロール対4cは、一段のみならず、管軸方向に向けて上流から下流に向けて複数段に亘って設けられていてもよい。かかる場合には、同一のねじり角の形状で仕上げられるように下流になるにつれて基準線Aからのねじり角θが大きくなるように調整がなされることになる。
The twisting
ちなみに、基準ロール対4bと、ねじり加工用ロール対4cとの間隔は、極力小さくしてもよい。これらの間隔がより小さいほど、弾性変形をより小さくすることが可能となり、塑性変形量を多くすることでねじり加工を効果的に実現することができるためである。
Incidentally, the distance between the
なお、上述した実施の形態は、4方向から4箇所に凹部53を形成させる場合に限定されるものではなく、2方向以上で2箇所以上に凹部53を設けるものであればいかなる構成で具現化されるものであってもよい。かかる場合には、その方向、凹部の箇所に応じて、各ロール対4a~4cの数や位置、方向を調整することとなる。
The embodiment described above is not limited to the case where the
また、上述した実施の形態では、時計反対回りにねじる場合を例に挙げて説明をしたが、これに限定されるものではなく、時計回りにねじる場合も同様の手法に基づいて実現可能である。 In the above-described embodiment, the case of twisting in the counterclockwise direction is described as an example. However, the present invention is not limited to this, and the case of twisting in the clockwise direction can be realized based on the same method. .
また、本実施形態は、上述のような1本の金属管5の一端から他端にかけて全てねじり加工を施す場合に限定されるものではない。例えば、図11に示すように金属管5の一端(端部5a)からねじり加工を開始し、途中でねじり加工を停止するようにしてもよい。その結果、金属管5の他端5bは、何らねじり加工が施されていない、当初の断面円形状のままとされている。これにより、この金属管5の他端5bを介して、他の断面円形状の金属管5´との間で接合することが可能となる。特に金属管5同士の接合の際には、互いの金属管5の断面形状が一致していることが望ましいため、金属管5の他端5bをそのままの断面円形としておくことでその優位性を発揮することが可能となる。
Further, the present embodiment is not limited to the case where all of the one
なお、本実施形態に係るねじり加工方法を実現する上で、上述したねじり加工装置1を用いることは必須とはならない。即ち、凹部形成用ロール対4a、基準ロール対4b、ねじり加工用ロール対4cにより金属管5を上流側から下流側にかけて搬送することは必須とならない。単に金属管5を管内側に向けて押圧することにより塑性変形させた凹部を形成させ、その後ねじり加工をするものであればいかなる方法であっても同様に実現できる。
Note that it is not essential to use the
また、本実施形態では、凹部形成用ロール対4a、基準ロール対4b、ねじり加工用ロール対4cは、各々1段で構成しているが、これに限定されるものではなく、各々複数段で構成して徐々に加工するようにしてもよい。
In the present embodiment, the recess forming
更にねじり加工装置1では、凹部形成用ロール対4aを省略し、基準ロール対4b、ねじり加工用ロール対4cのみで構成するようにしてもよい。かかる場合においても基準ロール対4bに挿入する前に必ず凹部53が形成されていることは前提となることから、事前に何らかの手段で金属管5を内側に押圧することにより凹部53を形成しておく必要があることは勿論である。
Further, in the
更にねじり加工装置1では、基準ロール対4bを省略し、凹部形成用ロール対4a、ねじり加工用ロール対4cのみで構成するようにしてもよい。基準ロール対4bが特段存在しなくても、その基準ロール対4bによる基準位置合わせを、凹部形成用ロール対4aを介して実現することが可能となるためである。かかる場合においても上述した効果を得ることができることは勿論である。
Furthermore, in the
[第2実施形態]
図12~図24を用いて、本発明の第2実施形態に係る金属管のねじり加工方法について説明する。本実施形態に係る金属管のねじり方法は、主に金属管の内部に中子が挿入される点で、第1実施形態に係る金属管のねじり加工方法とは相違している。本実施形態に係る金属管のねじり方法に用いられるねじり加工装置1は、第1実施形態に係る金属管のねじり方法に用いられるねじり加工装置1と同様である。図12(a)に示すように、本実施形態に係る金属管のねじり方法では、金属管5の内部には、中子41が挿入される。
[Second Embodiment]
A method for twisting a metal pipe according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The method for twisting a metal tube according to the present embodiment is different from the method for twisting a metal tube according to the first embodiment in that a core is mainly inserted into the metal tube. The twisting
ねじり加工装置1により加工される金属管5は、例えば鉄やアルミニウム合金からなるが、金属製であればいかなる材質で構成されていてもよい。また、金属管5は、断面多角形状で構成されていてもよく、例えば断面正多角形で構成されている。以下の例では。断面正四角形状の金属管5を例に挙げて説明をする。
The
なお、この断面四角形状の金属管5は、例えば図12(b)に示すように、角部54が丸くなっているような形態も含まれる。かかる場合において、角部54間に形成される平面部51についても、完全な平面である場合に限定されるものではなく、ある程度曲率を持つものも含まれる。即ち、この金属管5は、完全な幾何学的意味における断面多角形である場合に限定されるものではなく、角部54、平面部51がある程度の曲率を持った、略正多角形であってもよい。
The
また、この金属管5は、断面正四角形状に限定されるものではなく、断面円形であってもよいし、断面形状が不規則なものであってもよい。
Further, the
中子41は、例えば金属製のパイプ等で構成されている。中子41は、その断面外周が略円形とされているのが望ましいが、これに限定されるものではなく、いかなる断面形状で構成されていてもよい。中子41の径は、金属管5の内部に挿入可能な径であればいかなるもので構成されていてもよく、金属管5の内径に対して遊嵌される程度の外径で構成されていてもよい。
The
図13は、本実施形態に係るねじり加工装置1において、側面からの詳細な構成を示す図である。ねじり加工装置1では、金属管5を搬送する凹部形成用ロール対4a、基準ロール対4b、ねじり加工用ロール対4cが、上流側から下流側にかけて管軸方向に向けて順に設けられている。また、この金属管5の内部には、上述した中子41が挿入されている。
FIG. 13 is a diagram showing a detailed configuration from the side in the
図14に示すように、凹部形成用ロール対4aは、断面四角形状の金属管5に対して4方向から管内側に向けて押圧する。図15は、この金属管5の拡大平面図を示している。平面部51と角部54とからなる断面四角形状の金属管5における各平面部51に対して凹部形成用ロール対4aにおける各ロール2a-1~2a-4を押圧する。この各ロール2a-1~2a-4は、互いに平面部51の面数に応じて設けられており、断面四角形状の金属管5においては、その押圧方向は、各面に対する4方向となる。
As shown in FIG. 14, the recess-forming
このとき、平面部51に対する各ロール2a-1~2a-4の押圧位置は、図15(a)に示すように、平面部51のちょうど断面中央とされていてもよい。これにより、その後段において負荷されるねじり外力がより均等に負荷されることになり、整合性の取れたねじり形状を得ることが可能となるためである。但し、この各ロール2a-1~2a-4の押圧位置が平面部51の断面中央とされていることは特に必須とはならず、他のいかなる箇所とされていてもよい。
At this time, the pressing position of each of the
各ロール2a-1~2a-4における平面部51への当接面の形状は、図14に示すように曲率が設けられていてもよいが、これに限定されること無く、扁平形状とされていてもよいし、また先細形状とされていてもよい。
The shape of the abutting surface of each of the
また、本実施形態では、この平面部51に対する各ロール2a-1~2a-4の押圧を通じて、例えば図15(b)に示すように管内側に向けて平面部51を塑性変形させることで、凹部53を形成させる。即ち、平面部51を単なる弾性域で収まる程度に押圧するだけでは足りず、あくまで塑性変形が生じて凹部53が形成されるところまでの押圧量が必要となる。そして、このような塑性変形を通じて形成された凹部53に相当する箇所は、加工硬化が生じており、他の箇所と比較して硬化している。
Further, in the present embodiment, by pressing the
なお、この凹部53が形成された段階において、中子41と凹部53とは、図15(b)に示すように互いに離間されていてもよいし、互いに接触されていてもよい。以下の例では、中子41と凹部53とが離間している場合を例にとり説明をする。
In addition, in the stage where this recessed
このようにして図15(b)に示すように平面部51に凹部53を形成された金属管5は、管軸方向に向けて上流から下流側へと搬送されて、基準ロール対4bに到達する。
As shown in FIG. 15B, the
図16は、基準ロール対4bの構成図である。基準ロール対4bの構成は、第1実施形態において説明した基準ロール対4bの構成と同様であるため、詳細な説明を省略する。
FIG. 16 is a configuration diagram of the
図16に示すように、金属管5の各平面部51における金属管中心へ視認した場合の左端に対して、その平面に略垂直な方向から基準ロール対4bにおける各ロール2b-1~2b-4を当接させる。この当接位置は、平面部51における左端の極めて角部54近傍とされていてもよい。また、この金属管5への各ロール2b-1~2b-4の当接位置は、各平面部51の金属管中心へ視認した場合の右端とされていてもよい。かかる場合も、その当接位置は、一の平面部51の右端ではなく全ての平面部51の右端とされている必要がある。この各ロール2b-1~2b-4は、互いに平面部51の面数に応じて設けられている。
As shown in FIG. 16, each
図17は、金属管5に対してロール2b-1~2b-4により負荷される外力をベクトル表示したものである。この金属管5に対してロール2b-1~2b-4により負荷される外力のベクトル方向は、各平面部51を支持できるものであれば、点線で示されている凹部53形成前の平面部51に対して傾いていてもよい。
FIG. 17 is a vector display of the external force applied to the
なお、この基準ロール対4bにより負荷される外力は、あくまで弾性変形域内に収まるような小さい外力とされている。即ち、この基準ロール対4bでは、単に金属管5の各平面部51を支持できる程度の押圧力であればよい。
It should be noted that the external force applied by the
このようにして平面部51がロール2b-1~2b-4により支持された金属管5は、管軸方向に向けて上流から下流側へと搬送されて、ねじり加工用ロール対4cに到達することになる。なお、図13及び図18に示すように、ねじり加工用ロール対4cの構成は、第1実施形態において説明したねじり加工用ロール対4cの構成と同様であるため、詳細な説明を省略する。
The
図19(a)は、ねじり加工用ロール対4cの管外周方向への回転調整前における状態を示している。ちなみに、この図19では歯車9aの構成は省略している。この回転調整前のロール2c-1~2c-4における基準線Aを基準としてねじり角θが設定される。このねじり角θは、基準ロール対4bとねじり加工用ロール対4cとの間隔(ピッチ長)に対する所望のねじり角度に基づいて調整されている。そして、このねじり加工用ロール対4cを構成する回転盤9を、ねじり角θに亘り管外周方向に回転させることにより、回転が調整されている。図9(b)は、その回転調整がなされた状態にあるねじり加工用ロール対4cを示している。図9(b)は、回転盤9が基準線Aからちょうどねじり角θ分だけ管外周方向に回転させられた状態を示している。
FIG. 19 (a) shows a state before the rotation adjustment of the twisting
なお、ねじり加工用ロール対4cは、一段のみならず、管軸方向に向けて上流から下流に向けて複数段に亘って設けられていてもよい。かかる場合には、同一のねじり角の形状で仕上げられるように下流になるにつれて基準線Aからのねじり角θが大きくなるように調整がなされることになる。
The twisting
ちなみに、基準ロール対4bと、ねじり加工用ロール対4cとの間隔は、極力小さくしてもよい。これらの間隔がより小さいほど、弾性変形をより小さくすることが可能となり、塑性変形量を多くすることでねじり加工を効果的に実現することができるためである。
Incidentally, the distance between the
上述の如き構成からなるねじり加工装置1による実際の加工方法について説明をする。
The actual processing method by the
図20に示すように、先ず、ねじる前の時刻t1において、金属管5の端部5aに、予め塑性歪みとしての凹部53を形成させた上で中子41を挿通させる。その結果、図21に示すように、金属管5における端部5aから管軸方向Cに向けて順に断面P、Q、Rで捉えた場合に、時刻t1においては何れの断面P、Q、Rにおいても、凹部53と中子41との間が僅かに離間している状態となっている。以下の説明においては、簡単のため、この断面P、Q、Rにつき全て予歪みとしての凹部53が形成されているものと仮定しているが、より下流側に位置する断面Rに近づくにつれて凹部53が未形成である場合もありえる。
As shown in FIG. 20, first, at a time t1 before twisting, a
次に、管軸方向Cに向けて金属管5を上流側から下流側にかけてねじり加工装置1を介して搬送する。その結果、金属管5には、ねじり加工用ロール対4cにより、図20に示すトルク方向Tに向けてねじり応力が負荷されることとなる。この段階における時刻をt2とする。
Next, the
図22は、時刻t2における金属管5のねじり変形状態を示している。図21に示すように、金属管5の端部5a側からトルク方向Tに向けてねじり変形が生じる結果、時刻t2において、断面Pにおける凹部53は、更に内側に変形しようとする。しかしながら、この内側に変形する過程において、中子41が管内に配設されていることから、凹部53が更に内側へ変形しようとする力が抑制されることとなる。即ち、ねじり応力が加わると、この断面Pにおける凹部53は、内側に変形して中子41に当接されることとなる。しかしながら、この金属製の中子41が凹部53の内側に変形しようとする力に対抗することが可能となり、ひいては凹部53の内側への変形そのものが抑制されることとなる。なお、断面Pにおいて、全ての凹部53の深さは、この中子41により均一化されることとなる。
FIG. 22 shows a torsional deformation state of the
時刻t2からさらに管軸方向Cに向けて金属管5を搬送するとともに、ねじり加工用ロール対4cにより、トルク方向Tに向けてねじり応力が負荷される結果、断面Pでは、上述したような中子41の存在により、凹部53の内側への変形は拘束される。しかしながら、上述したねじり応力に基づく応力は、この内側への変形が拘束されていない管軸方向Cへと伝搬していくこととなる。具体的には、上述したねじり応力に基づく応力は、図22に示す凹部53を起点として矢印の方向へと伝播していくこととなる。
As a result of conveying the
断面Qは、当初のt1の時点では未だ内側に変形していないため、中子41により変形が拘束されていない状態である。このため、このような矢印方向への応力が負荷された場合には、断面Qにおける平面部51は、容易に内側へと変形しやすい状態となっている。そして、この時刻t2の段階において、矢印方向への応力が負荷された結果、この断面Qにおける平面部が図21に示すように内側へと変形し、新たな凹部53が形成されていくことになる。即ち、断面Pのように中子41の存在により内側への変形が抑制される結果、ねじり応力に基づくエネルギーが、管軸方向C側によりシフトした断面Pの塑性変形に費やされることになる。
The section Q is in a state where the deformation is not constrained by the core 41 since it has not yet been deformed inward at the time of the initial t1. For this reason, when such stress in the direction of the arrow is applied, the
図23は、時刻t3における金属管5のねじり変形状態を示している。図21に示すように、金属管5の端部5a側から更にトルク方向Tに向けてねじり変形が生じる結果、断面Pのみならず断面Qの凹部53も更に内側に更に変形する。この内側に変形する過程において、断面Qにおける凹部53は内側に変形して中子41に当接されることとなる。かかる場合も同様に中子41が断面Qの凹部53に対しても内側に変形しようとする力に対抗することが可能となり、ひいては断面Qの凹部53の内側への変形そのものが抑制されることとなる。なお、断面Qにおいて、全ての凹部53の深さは、この中子41により均一化されることとなる。
FIG. 23 shows a torsional deformation state of the
ちなみに断面Rは、t2の時点では未だ内側に変形していないため、中子41により変形が拘束されていない状態である。このため、ねじり応力が負荷された場合には、断面Rにおける平面部51は、容易に内側へと変形しやすい状態となっている。そして、この時刻t3の段階において、図中矢印方向への応力が負荷された結果、この断面Rにおける平面部が図21に示すように内側へと変形し、新たな凹部53が形成されていくことになる。即ち、断面Qのように中子41の存在により内側への変形が抑制される結果、ねじり応力に基づくエネルギーが、管軸方向C側によりシフトした断面Qの塑性変形に費やされることになり、ひいてはねじり角に応じた方向に沿った内側への変形を進展させることが可能となる。
Incidentally, the cross-section R is not deformed inward by the core 41 since it has not yet deformed inward at the time t2. For this reason, when a torsional stress is applied, the
このような作用の繰り返しにより、管軸方向Cに向けて徐々にねじり変形が負荷されることになる。そして、このねじり変形は、予め管軸方向Cの端部5aに設けられた凹部53を起点として、当該ねじり加工によるねじり角に応じた方向に沿って、金属管5を内側に向けて徐々に変形させる。そして、この凹部53を管軸方向Cに向けて徐々に進展させることにより、凹部53を図中矢印方向に向けて連結させた1本のねじり線を形成させることが可能となる。この凹部53が複数に亘り設けられていれば、これらを起点としたねじり線も複数に亘り形成されることとなり、ねじり模様が金属管5全体に亘り施されることとなる。
繰 り 返 し By repeating such an action, the torsional deformation is gradually applied toward the tube axis direction C. Then, this torsional deformation starts from the
ちなみに、このねじり模様をコントロールしたい場合には、加工用ロール対4cを構成する回転盤9におけるねじり角θの調整を行うことで実現できる。これによりトルク方向Tへのトルクが決まり、ねじり加工によるねじり角も定まり、これらに応じた図中矢印方向に向けて金属管5の平面部51が徐々に潰れて凹部53を形成させることも可能となる。つまりねじり線の方向を自在にコントロールすることが可能となる。
Incidentally, if it is desired to control this twist pattern, it can be realized by adjusting the twist angle θ in the
これに加えて、凹部形成用ロール対4aにより当初から金属管5に形成させる凹部53の位置を制御することで、ねじり模様をコントロールするようにしてもよい。ねじり線は、起点となる凹部53から延伸されていくものであることから、その位置を制御した凹部53からねじり線を延伸させることで所望のねじり模様が実現できる。
In addition to this, the twist pattern may be controlled by controlling the position of the
また、本実施形態によれば、加工すべき金属管5の内部に中子41が挿通されていることから、この中子41により凹部53の深さを均一に制御することも可能となる。その結果、全体的に均整のとれたねじり模様を金属管5に施すこともできる。また、ねじり加工時におけるねじり応力を全体にバランスよく負荷することができるため、加工性を向上させることも可能となる。
Further, according to the present embodiment, since the
また、凹部形成用ロール対4aにより形成される凹部53の形状は、各ロール2a-1~2a-4における平面部51への当接面の形状に基づくものとなるが、実際に形成されるねじり形状は、この凹部53の形状によりコントロールされるものである。このため、逆に凹部53の形状を、目標とするねじり形状に応じて最適化することにより、最終的に仕上げるねじり形状そのものも制御することが可能となる。同様に凹部53の深さや幅も、目標とするねじり形状に応じて最適化することも可能となる。
The shape of the
上述した第2実施形態においては、あくまで金属管5が断面略四角形状のパイプを加工する場合を例にとり説明をしたが、これに限定されるものではなく、四角形以外の断面略正多角形であってもよいし、断面略円形とされていてもよい。
In the second embodiment described above, the case where the
図24(a)は、断面略円形の金属管5について実際にねじり加工する例を示している。断面略円形の金属管5に対して凹部形成用ロール対4aにおける各ロール2a-1~2a-4を押圧する。その結果、予歪みとしての凹部53が導入された金属管5に対して中子41を挿入する。その後のプロセスは、上述した金属管5が断面略四角形状のパイプと同様である。これにより、断面略円形の金属管5についても同様にねじり加工を施すことが可能となる。
FIG. 24A shows an example of actually twisting the
また、この金属管5では、端部5aに予歪みとして凹部53を形成させる場合に限定されるものではなく、いかなる箇所に設けるようにしてもよい。仮にこの予歪みとしての凹部53を管軸方向C中央において形成する場合においても、この予歪みの凹部53がそこから起点となってねじり線が延伸していくこととなる。
Further, the
また、上述した第2実施形態では、時計反対回りにねじる場合を例に挙げて説明をしたが、これに限定されるものではなく、時計回りにねじる場合も同様の手法に基づいて実現可能である。かかる場合には、基準ロール対4bにより平面部51の右端を、また加工用ロール対4cにより平面部51の左端をそれぞれ押圧することになる。
In the second embodiment described above, the case of twisting in the counterclockwise direction has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and the case of twisting in the clockwise direction can be realized based on the same method. is there. In such a case, the right end of the
また本実施形態では、上述したねじり加工装置1を使用することは必須ではない。最初に金属管5を管内側に向けて周知の手段により押圧することにより塑性変形させた凹部53を管周方向に複数形成させ、次に金属管5内に中子41を挿通させる。次に、中子41が挿通された金属管5を、管軸方向Cを中心として管外周方向に単にねじるものであれば、上述と同様の作用効果が生じる。即ち、本実施形態は、上流側から下流側へ金属管5を搬送しながら加工する場合に限定されるものではなく、金属管5の一端側を固定した上で、金属管5の他端側を単にねじるものであっても具現化することが可能である。
In the present embodiment, it is not essential to use the
何れの実施形態においても、金属管5の内部に中子41を最初に挿入し、その後凹部53を管周方向に複数形成させるようにしてもよい。このようにしても、最初に凹部53を形成させた後に中子41を金属管5内に挿入する場合と同様の作用効果を奏することは勿論である。
In any embodiment, the
1…加工装置、2…ロール、3…成形機ベッド、4…ロール対、5…金属管、9…回転盤、10…スタンドフレーム、11…固定板、14…穴部、16…駆動軸、17…台座、18…減速機、19…駆動モータ、20…圧下調整ボルト、21…ロールシャフト、41…中子、51…平面部、52…凸部、53…凹部、54…角部。
DESCRIPTION OF
Claims (15)
上記金属管を管内側に向けて押圧することにより塑性変形させた凹部を形成させ、
その後上記ねじり加工をすること
を特徴とする金属管のねじり加工方法。 A twisting method for a metal pipe that is twisted in the pipe outer circumferential direction around the pipe axis direction,
Forming a concave part plastically deformed by pressing the metal tube toward the inside of the tube;
A method of twisting a metal tube, wherein the twisting process is performed thereafter.
を特徴とする請求項1記載の金属管のねじり加工方法。 The method of twisting a metal tube according to claim 1, wherein the metal tube has a substantially circular cross section.
を特徴とする請求項1又は2記載の金属管のねじり加工方法。 The said twisting process WHEREIN: The convex part periphery formed between the said plastically deformed recessed parts in the said metal pipe is pressed in a twist direction. The twisting method of the metal pipe of Claim 1 or 2 characterized by the above-mentioned.
上記凹部形成用ロール対により上記金属管を管内側に向けて押圧して上記凹部を形成させ、
上記凹部を形成させた金属管の上記凹部同士の間に形成された凸部周辺に対して、上記基準ロール対を所定方向から当接させ、
上記基準ロール対からの管軸方向のピッチに対する所望のねじり角に応じて、当該基準ロール対の当接面から管外周方向に回転させて設けられた上記ねじり加工用ロール対により、上記金属管を押圧させて上記ねじり加工をすること
を特徴とする請求項1~3のいずれか一項記載の金属管のねじり加工方法。 When transporting the metal tube in the order of the recess-forming roll pair, the reference roll pair, and the twisting roll pair,
The concave portion is formed by pressing the metal tube toward the inside of the tube with the pair of concave portion forming rolls,
The reference roll pair is brought into contact with the periphery of the convex portion formed between the concave portions of the metal tube in which the concave portion is formed, from a predetermined direction,
According to a desired twist angle with respect to the pitch in the tube axis direction from the reference roll pair, the metal pipe is rotated by the twisting roll pair provided by rotating from the contact surface of the reference roll pair in the tube outer peripheral direction. The method of twisting a metal tube according to any one of claims 1 to 3, wherein the twisting process is performed by pressing.
上記基準ロール対を、上記凹部を形成させた金属管に対して所定方向から当接させ、
上記基準ロール対からの管軸方向のピッチに対する所望のねじり角に応じて、当該基準ロール対の当接面から管外周方向に回転させて設けられた上記ねじり加工用ロール対により、上記金属管を押圧させて上記ねじり加工をすること
を特徴とする請求項1~3のいずれか一項記載の金属管のねじり加工方法。 In the twisting process, the metal pipe is transported in the order of a reference roll pair and a twisting roll pair,
The reference roll pair is brought into contact with the metal tube in which the concave portion is formed from a predetermined direction,
According to a desired twist angle with respect to the pitch in the tube axis direction from the reference roll pair, the metal pipe is rotated by the twisting roll pair provided by rotating from the contact surface of the reference roll pair in the tube outer peripheral direction. The method of twisting a metal tube according to any one of claims 1 to 3, wherein the twisting process is performed by pressing.
上記凹部形成用ロール対により上記金属管を管内側に向けて押圧して上記凹部を形成させ、
所望のねじり角に応じて管外周方向に回転させて設けられた上記ねじり加工用ロール対により、上記金属管を押圧させて上記ねじり加工をすること
を特徴とする請求項1~3のいずれか一項記載の金属管のねじり加工方法。 When transporting the metal tube in the order of the recess-forming roll pair and the twisting roll pair,
The concave portion is formed by pressing the metal tube toward the inside of the tube with the pair of concave portion forming rolls,
The twisting process is performed by pressing the metal tube by the twisting roll pair provided by rotating in the outer circumferential direction of the pipe in accordance with a desired twisting angle. A method for twisting a metal tube according to one item.
上記金属管を搬送する凹部形成用ロール対、基準ロール対、ねじり加工用ロール対が順に設けられ、
上記凹部形成用ロール対は、上記金属管を管内側に向けて押圧することにより塑性変形させた凹部を形成させ、
上記基準ロール対は、上記金属管に対して所定方向から当接させられ、
上記ねじり加工用ロール対は、上記基準ロール対からの管軸方向のピッチに対する所望のねじり角に応じて、当該基準ロール対の当接面から管外周方向に回転させて設けられ、上記金属管を押圧することにより、上記金属管をねじり加工すること
を特徴とする金属管のねじり加工装置。 A twisting device for a metal pipe that twists in a pipe outer peripheral direction around a pipe axis direction,
A pair of concave forming rolls for conveying the metal tube, a reference roll pair, and a twisting roll pair are provided in this order,
The recess-forming roll pair forms a recess that is plastically deformed by pressing the metal tube toward the inside of the tube,
The reference roll pair is brought into contact with the metal tube from a predetermined direction,
The twisting roll pair is provided by rotating from the contact surface of the reference roll pair toward the outer periphery of the pipe according to a desired twist angle with respect to the pitch in the pipe axis direction from the reference roll pair, and the metal pipe A twisting device for a metal tube, wherein the metal tube is twisted by pressing the metal tube.
上記凹部が形成された金属管内に中子を挿通させ、
上記中子が挿通された金属管を、管軸方向を中心として管外周方向にねじり加工すること
を特徴とする請求項1記載の金属管のねじり加工方法。 Forming a plurality of recesses plastically deformed by pressing the metal tube toward the inside of the tube,
Insert the core through the metal tube in which the recess is formed,
The metal tube twisting method according to claim 1, wherein the metal tube through which the core is inserted is twisted in the tube outer peripheral direction centering on the tube axis direction.
上記金属管を、管軸方向を中心として管外周方向にねじり加工すること
を特徴とする請求項1記載の金属管のねじり加工方法。 Forming a plurality of recesses plastically deformed by pressing a metal tube inserted through the core in advance toward the inside of the tube;
The method of twisting a metal tube according to claim 1, wherein the metal tube is twisted in the tube outer peripheral direction with the tube axis direction as a center.
を特徴とする請求項8又は9記載の金属管のねじり加工方法。 The method for twisting a metal pipe according to claim 8 or 9, wherein the metal pipe is plastically deformed by pressing any one end in the pipe axis direction.
上記凹部形成用ロール対により上記金属管における各平面部を管内側に向けて押圧して上記凹部を形成させ、
上記各平面部の右端又は左端に対して、その平面に略垂直な方向から上記基準ロール対を当接させ、
上記基準ロール対からの管軸方向のピッチに対する所望のねじり角に応じて、当該基準ロール対の当接面から管外周方向に回転させて設けられた上記ねじり加工用ロール対により、上記金属管における上記各平面部の右端又は左端を押圧させて上記ねじり加工をすること
を特徴とする請求項8~10のいずれか一項記載の金属管のねじり加工方法。 When transporting the metal tube having a substantially square cross section composed of a flat surface portion and a corner portion in the order of a recess forming roll pair, a reference roll pair, and a twisting roll pair,
Pressing each flat portion of the metal tube toward the inside of the tube with the pair of recess-forming rolls to form the recess,
With respect to the right end or the left end of each plane part, the reference roll pair is brought into contact from a direction substantially perpendicular to the plane,
According to a desired twist angle with respect to the pitch in the tube axis direction from the reference roll pair, the metal pipe is rotated by the twisting roll pair provided by rotating from the contact surface of the reference roll pair in the tube outer peripheral direction. The method of twisting a metal tube according to any one of claims 8 to 10, wherein the twisting is performed by pressing a right end or a left end of each of the planar portions in the above.
上記金属管における各平面部の右端又は左端に対して、その平面に略垂直な方向から上記基準ロール対を当接させ、
上記基準ロール対からの管軸方向のピッチに対する所望のねじり角に応じて、当該基準ロール対の当接面から管外周方向に回転させて設けられた上記ねじり加工用ロール対により、上記金属管における上記各平面部の右端又は左端を押圧させて上記ねじり加工をすること
を特徴とする請求項8~10のいずれか一項記載の金属管のねじり加工方法。 In the twisting process, the metal tube having a substantially square cross section composed of a plane part and a corner part is conveyed in the order of a reference roll pair and a twisting roll pair,
With respect to the right end or the left end of each plane portion in the metal tube, the reference roll pair is brought into contact from a direction substantially perpendicular to the plane,
According to a desired twist angle with respect to the pitch in the tube axis direction from the reference roll pair, the metal pipe is rotated by the twisting roll pair provided by rotating from the contact surface of the reference roll pair in the tube outer peripheral direction. The method of twisting a metal tube according to any one of claims 8 to 10, wherein the twisting is performed by pressing a right end or a left end of each of the planar portions in the above.
上記凹部形成用ロール対により上記金属管における各平面部を管内側に向けて押圧して上記凹部を形成させ、
所望のねじり角に応じて管外周方向に回転させて設けられた上記ねじり加工用ロール対により、上記金属管における上記各平面部の右端又は左端を押圧させて上記ねじり加工をすること
を特徴とする請求項8~10のいずれか一項記載の金属管のねじり加工方法。 When transporting the metal tube having a substantially square cross section composed of a flat surface portion and a corner portion in the order of a recess forming roll pair and a twisting roll pair,
Pressing each flat portion of the metal tube toward the inside of the tube with the pair of recess-forming rolls to form the recess,
The twisting process is performed by pressing the right end or the left end of each flat portion of the metal pipe with the twisting roll pair provided by rotating in the pipe outer peripheral direction according to a desired twist angle. The method for twisting a metal tube according to any one of claims 8 to 10.
を特徴とする請求項8~13のいずれか一項記載の金属管のねじり加工方法。 The method of twisting a metal tube according to any one of claims 8 to 13, wherein the metal tube having any one of a substantially square shape in cross section, a substantially triangular shape in cross section, and a substantially rhombus shape in cross section is twisted.
次に上記凹部が上記中子に当接されることにより当該凹部の更なる内側への変形が抑制されるとともに、当該凹部を起点として、当該ねじり加工によるねじり角に応じた方向に沿って上記金属管を内側へ変形させ、
更にこの内側へ変形させることで形成された新たな凹部が上記中子に当接されることにより当該新たな凹部の内側への変形を抑制させつつ、上記ねじり角に応じた方向に沿った内側への変形を進展させることを繰り返し行うこと
を特徴とする請求項8~14のいずれか一項記載の金属管のねじり加工方法。 In the twisting process, first, the concave portion formed in the metal tube is deformed inward,
Next, when the concave portion is brought into contact with the core, further inward deformation of the concave portion is suppressed, and starting from the concave portion, the direction along the direction corresponding to the torsion angle by the twist processing is described above. Deform the metal tube inward,
Further, the inner side along the direction corresponding to the torsion angle is suppressed while the new concave portion formed by further inward deformation is brought into contact with the core to suppress the inner side deformation of the new concave portion. The method of twisting a metal tube according to any one of claims 8 to 14, wherein the step of repeatedly deforming the metal tube is repeatedly performed.
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