特許 7364875 プレス穿孔機、および、継目無管の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-10-11

(45)【発行日】2023-10-19

(54)【発明の名称】プレス穿孔機、および、継目無管の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B21C 23/00 20060101AFI20231012BHJP

   B21C 23/08 20060101ALI20231012BHJP

【ＦＩ】

B21C23/00 A

B21C23/08 A

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2019174692

(22)【出願日】2019-09-25

(65)【公開番号】P2021049557

(43)【公開日】2021-04-01

【審査請求日】2022-05-12

(73)【特許権者】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】日本製鉄株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002044

【氏名又は名称】弁理士法人ブライタス

(72)【発明者】

【氏名】山根 康嗣

(72)【発明者】

【氏名】下田 一宗

(72)【発明者】

【氏名】井上 祐二

(72)【発明者】

【氏名】下岡 秀輔

(72)【発明者】

【氏名】千葉 大祐

【審査官】池田 安希子

(56)【参考文献】

【文献】特開昭５８－１２５３１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５８－０４４９１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－０４３２２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６３－０８４７２１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２１Ｃ ２３／００ － ３５／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

中空部材成形用の金属素材に、芯金の先端に取り付けられたプラグを押し込んで前記素材を中空ビレットに成形するプレス穿孔機であって、
前記芯金の軸方向における圧縮応力の円周位置における偏差を検出する偏差検出部を備え、
前記偏差検出部は、前記偏差を判定する判定部を備え、
前記判定部は、
前記偏差が所定の第１しきい値を超えた時に、前記プラグによる穿孔動作を停止させ、
前記偏差が前記第１しきい値より小さい所定の第２しきい値より大きく且つ前記第１しきい値以下であるときに、前記中空ビレットの寸法精度異常を報知する、プレス穿孔機。

【請求項2】

前記偏差検出部は、前記圧縮応力を検出する素子を含み、
前記素子は、前記芯金の根元側部分において前記芯金の円周方向に離隔して複数配置されている、請求項１に記載のプレス穿孔機。

【請求項3】

前記判定部は、各前記素子で検出された前記圧縮応力の検出値を時系列に沿って記憶し、同一時刻における各前記素子での検出値の差分の最大値を前記偏差として用いる、請求項２に記載のプレス穿孔機。

【請求項4】

前記判定部は、前記素材に対する前記プラグの押し込み動作時において前記偏差が前記第２しきい値を超えることが、複数の前記素材に対して連続して起こったとき、連続して異常が生じていることを報知する、請求項１～請求項３の何れか１項に記載のプレス穿孔機。

【請求項5】

金属素材に、芯金の先端に取り付けられたプラグを押し込んで前記素材を中空ビレットに成形する際に、前記芯金の軸方向における圧縮応力の円周位置における偏差を検出し、
前記偏差が、所定の第２しきい値より大きく且つ所定の第１しきい値以下であるときには、前記中空ビレットの肉厚であって、円周方向の複数の位置における肉厚を測定し、
前記円周方向の複数の位置における前記肉厚の偏差が所定の規定範囲内であるときには、前記中空ビレットに押出成形を施すことで継目無管を形成し、
前記肉厚の偏差が前記規定範囲外であるときには、前記中空ビレットに切削加工を施した後に前記押出成形を施すことで前記継目無管を形成する、継目無管の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、プレス穿孔機、継目無管の製造方法、および、継目無管の偏肉検出方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、継目無管の製造方法として、ユジーン・セジュルネ製管法が知られている（例えば、特許文献１参照）。ユジーン・セジュルネ製管法では、一般に、押広げ穿孔工程および押出成形工程が実施される。

【0003】

具体的には、押広げ穿孔工程では、円筒状または円柱状のビレットを加熱した後、このビレットをコンテナに装入し、軸状の芯金の先端にプラグが取り付けられた当該プラグをビレットに挿入して、円筒状または円柱状のビレットに所定の内径を有する円筒状の中空ビレットを得る。押出成形工程では、押広げ穿孔工程で得た中空ビレットを加熱した後、この中空ビレットをコンテナに装入し、ステムで中空ビレットを押して、中空ビレットをダイスとマンドレルとの隙間から押出すことで、所望の形状の継目無管（押出管）を得る。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開平６－２６９８４４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ビレットに対して上方からプラグを押し込むことによって穿孔することでビレットから中空ビレットを成形する場合には、図１に示すように、得られた中空ビレット１００において、１次偏肉が生じることがある。中空ビレット１００において１次偏肉が生じている状態とは、中空ビレット１００の周方向の肉厚分布において、極大部１００ａおよび極小部１００ｂがそれぞれ１箇所ずつ存在する状態のことをいう。中空ビレットにおいて１次偏肉が生じた場合には、その中空ビレットから得られる継目無管（押出管）においても１次偏肉が生じるおそれがある。すなわち、継目無管の品質が低下するおそれがある。しかしながら、ビレットへの穿孔時に１次偏肉を検出することは行われてない。

【0006】

そこで、本発明の目的の一つは、継目無管等の製品の品質低下を抑制することのできる、プレス穿孔機、継目無管の製造方法、および、継目無管の偏肉検出方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、下記を要旨とする。

【0008】

（１）中空部材成形用の金属素材に、芯金の先端に取り付けられたプラグを押し込んで前記素材を中空ビレットに成形するプレス穿孔機であって、
前記芯金の軸方向における圧縮応力の円周位置における偏差を検出する偏差検出部を備えている、プレス穿孔機。

【0009】

（２）前記偏差検出部は、前記圧縮応力を検出する素子を含み、
前記素子は、前記芯金の根元側部分において前記芯金の円周方向に離隔して複数配置されている、前記（１）に記載のプレス穿孔機。

【0010】

（３）前記偏差検出部は、前記偏差を判定する判定部をさらに備え、
前記判定部は、各前記素子で検出された前記圧縮応力の検出値を時系列に沿って記憶し、同一時刻における各前記素子での検出値の差分の最大値を前記偏差として用いる、前記（２）に記載のプレス穿孔機。

【0011】

（４）前記偏差検出部は、前記偏差を判定する判定部をさらに備え、
前記判定部は、前記偏差が所定のしきい値を超えたときに異常判定を行う、前記（１）～（３）の何れか１項に記載のプレス穿孔機。

【0012】

（５）前記しきい値は、複数設定されており、
前記判定部は、複数の前記しきい値に対する前記偏差に応じた異常判定を行う、前記（４）に記載のプレス穿孔機。

【0013】

（６）前記しきい値としての所定の第１しきい値が規定されており、
前記判定部は、前記偏差が前記第１しきい値を超えた時に、前記プラグによる穿孔動作を停止させる、前記（５）に記載のプレス穿孔機。

【0014】

（７）前記しきい値として、前記第１しきい値より小さい所定の第２しきい値が規定されており、
前記判定部は、前記偏差が、前記第２しきい値より大きく前記第１しきい値以下であるときに、前記中空ビレットの寸法精度異常を報知する、前記（６）に記載のプレス穿孔機。

【0015】

（８）前記判定部は、前記素材に対する前記プラグの押し込み動作時において前記偏差が前記所定のしきい値を超えることが、複数の前記素材に対して連続して起こったとき、連続して異常が生じていることを報知する、前記（４）～前記（７）の何れか１項に記載のプレス穿孔機。

【0016】

（９）金属素材に、芯金の先端に取り付けられたプラグを押し込んで前記素材を中空ビレットに成形する際に、前記芯金の軸方向における圧縮応力の円周位置における偏差を検出し、
前記中空ビレットに押出成形を行うことで継目無管を形成する、継目無管の製造方法。

【0017】

（１０）前記偏差が、所定の第２しきい値より大きく所定の第１しきい値以下であるときには、前記中空ビレットの肉厚であって、円周方向の複数の位置における肉厚を測定し、
前記円周方向の複数の位置における前記肉厚の偏差が所定の規定範囲内であるときには、前記中空ビレットに前記押出成形を施し、
前記肉厚の偏差が前記規定範囲外であるときには、前記中空ビレットに切削加工を施した後に前記押出成形を施す、前記（９）に記載の継目無管の製造方法。

【0018】

（１１）継目無管用の金属素材に、芯金の先端に取り付けられたプラグを押し込んで前記素材を中空ビレットに成形する際に、前記芯金の軸方向における圧縮応力の円周位置における偏差を検出する、継目無管の偏肉検出方法。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、継目無管等の製品の品質低下を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】図１は、中空ビレットに生じる１次偏肉を示す図である。

【図2】図２（Ａ）は、ビレットの穿孔に用いられる芯金およびプラグの模式図であり、芯金が撓んでいる状態を示している。図２（Ｂ）は、芯金根元部近傍における、芯金の円周方向の各部における軸方向の圧縮応力の最大値と最小値との差（偏差）と、中空ビレットの偏肉率との関係を示す模式的なグラフである。

【図3】図３は、押広げ穿孔工程に用いられるプレス穿孔機と、穿孔途中のビレットと、中空ビレットの模式的な縦断面図である。

【図4】図４は、下孔が形成されたビレットと、このビレットに押広げ穿孔工程が施される場合における、時間と各ひずみゲージの圧縮応力との関係を示す概念的なグラフである。

【図5】図５は、押出成形工程を示す模式図である。

【図6】図６（Ａ）は、偏差が所定の第２しきい値より大きく且つ所定の第１しきい値以下である場合における、時間と各ひずみゲージのうち最大の圧縮応力と最小の圧縮応力との関係を示す概念的なグラフである。図６（Ｂ）は、偏差が所定の第１しきい値を超えている場合における、時間と各ひずみゲージのうち最大の圧縮応力と最小の圧縮応力との関係を示す概念的なグラフである。

【図7】図７（Ａ）は、偏差が第２しきい値より大きく第１しきい値以下である場合における肉厚測定の様子を示す模式図である。図７（Ｂ）は、肉厚の偏差が許容範囲外であるときの中空ビレットの内面切削を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本発明の一実施形態に係るプレス穿孔機、継目無管の製造方法、および、継目無管の偏肉検出方法について説明する。

【0022】

＜本発明を想到するに至った経緯＞
ユジーン・セルジュネ製管法では、前述したように、押広げ穿孔工程および押出成形工程が実施される。この押広げ穿孔工程では、円筒状または円柱状の加熱されたビレットが、軸状の芯金の先端に取り付けられたプラグを通されることで、円筒状の中空ビレットとなる。押広げ穿孔工程においては、芯金に取り付けられたプラグがビレット内に高い荷重で押し込まれる。このため、ビレットの向きに対して芯金およびプラグの向きが傾いていると、中空ビレットの１次偏肉が悪化し、継目無管の１次偏肉も悪化する。本願発明者は、このプラグの傾きに着目して鋭意研究を行った。その結果、以下の知見を得るに至った。

【0023】

図２（Ａ）は、ビレット５１の穿孔に用いられる芯金４およびプラグ５の模式図であり、芯金が撓んでいる状態を示している。図２（Ｂ）は、芯金根元部４ｂ近傍における、芯金４の円周方向Ｃの各部における軸方向の圧縮応力σの最大値σｍａｘと最小値σｍｉｎとの差（偏差Δσ）と、中空ビレット５２の偏肉率との関係を示す模式的なグラフである。ここで、偏肉率とは、中空ビレット５２における、｛（肉厚最大値－肉厚最小値）／肉厚平均値｝×１００（％）である。なお、分母の肉厚平均値＝（肉厚最大値＋肉厚最小値）／２である。また、芯金先端部４ａの撓み量とは、芯金４の軸方向から見た、芯金根元部４ｂの中心に対する芯金先端部４ａの中心のビレット半径方向における最大偏心量をいう。

【0024】

図２（Ｂ）のグラフは、穿孔実験によって得られた結果である。図２（Ｂ）のグラフからは、圧縮応力σの偏差σｍａｘ－σｍｉｎ（すなわち偏差Δσ）が大きいと、偏肉率が大きくなることが分かる。これは、圧縮応力σの高い箇所に曲げ圧縮応力が作用し、圧縮応力σの低い箇所に曲げ引張応力が作用して、芯金４が撓むことにより、プラグ５が傾いた状態で穿孔されるためである。つまり、芯金４に撓みが生じているときには、芯金根元部４ｂにおいて、撓みによって最も縮んでいる箇所での圧縮応力σと、芯金根元部４ｂの他の箇所での圧縮応力σに偏差Δσが生じる。以上のことから、芯金４の円周方向における各部の軸方向の圧縮応力σに偏差Δσが生じていると、芯金４が撓んでいることが分かり、その結果、中空ビレット５２の偏肉率の悪化も分かることとなる。本願発明者は、上記の知見を基に、本発明を想到した。

【0025】

＜実施形態の説明＞
実施形態に係る継目無管の製造方法は、押広げ穿孔工程および押出成形工程を備える。図３は、押広げ穿孔工程を説明するための図である。

【0026】

図３は、押広げ穿孔工程に用いられるプレス穿孔機１と、穿孔途中のビレット５１と、中空ビレット５２の模式的な縦断面図である。図３を参照して、本実施形態のプレス穿孔機１は、竪プレス穿孔機であり、ビレット５１の上方から、芯金４の先端部４ａに取り付けられたプラグ５をビレット５１に通して、ビレット５１を押広げ穿孔し、これにより、ビレット５１を中空ビレット５２に成形する。ビレット５１は、「中空部材成形用の金属素材」の一例である。なお、本実施形態では、プレス穿孔機１が竪プレス穿孔機である形態を例に説明するけれども、この通りでなくてもよい。プラグがビレットを水平方向に貫く構成の横プレス穿孔機に本発明が適用されてもよい。

【0027】

ビレット５１は、鋼等の金属のブルームを分塊圧延するか、または、高速鍛造することで形成された鉄塊の外面を切削するとともに、場合によっては鉄塊に貫通孔を切削によって形成することで完成する。ビレット５１は、予め１２００℃程度に加熱された状態で、プレス穿孔機１において中空ビレット５２に成形される。

【0028】

プレス穿孔機１は、円筒状のコンテナ２と、コンテナ２の下端部に設けられた円筒状のダイス３と、コンテナ２に挿入される芯金４と、芯金４の先端部４ａ（下端部）に取り付けられたプラグ５と、芯金４を上下に移動させる駆動部６と、駆動部６と芯金４との間の荷重を検出するロードセル７と、芯金４に取り付けられたひずみゲージ１１を含む偏差検出部１０と、を有している。

【0029】

なお、コンテナ２、ダイス３、芯金４およびプラグ５としては、従来の継目無管の製造方法（ユジーン・セジュルネ製管法）で利用されているコンテナ、ダイス、芯金およびプラグを用いることができるので、簡単な説明にとどめ、詳細な説明は省略する。

【0030】

芯金４は、上下に延びる軸状部材である。プラグ５は、円錐形状に形成されており、当該プラグ５の先鋭部分がダイス３側を向いている。芯金４およびプラグ５は、金属製である。駆動部６は、電動モータまたは液圧シリンダ等のアクチュエータを含んでおり、芯金４の根元部４ｂに取り付けられている。駆動部６は、芯金４およびプラグ５を芯金４の軸方向（上下方向）に移動させる。

【0031】

ロードセル７は、駆動部６から芯金４に作用する荷重を検出する。ロードセル７で検出された荷重値は、偏差検出部１０の後述する判定部１２へ出力される。

【0032】

偏差検出部１０は、芯金４の軸方向における圧縮応力σの円周位置における偏差Δσを検出するために設けられている。偏差検出部１０は、複数のひずみゲージ１１と、各ひずみゲージ１１と電気的に接続された判定部１２と、報知部１３と、を有している。

【0033】

ひずみゲージ１１は、圧縮応力σを検出する素子として設けられている。ひずみゲージ１１は、芯金４の根元側部分に配置されている。「芯金４の根元側部分」とは、芯金４全長の根元部４ｂ側１０％以内の部分、好ましくは、芯金４全長の根元部４ｂ側５％以内の部分のことである。根元部４ｂは、芯金４と駆動部６との境界である。本実施形態では、ひずみゲージ１１は、芯金４の根元部４ｂに設けられている。ひずみゲージ１１は、円周方向Ｃに離隔して複数配置されている。本実施形態では、ひずみゲージ１１は、円周方向Ｃに９０°ピッチの等ピッチに４つ配置されている。なお、ひずみゲージ１１は、少なくとも２つ設けられていればよい。また、ひずみゲージ１１は、円周方向Ｃに１８０°のピッチで一対配置されたものを少なくとも有していることが好ましい。各ひずみゲージ１１は、芯金４に取り付けられている箇所における、芯金４の軸方向のひずみを検出する。各ひずみゲージ１１は、芯金４の軸方向のひずみ量に応じた電気信号を出力する。

【0034】

判定部１２は、ひずみゲージ１１から出力された電気信号を処理し、処理結果に応じた信号を出力する。判定部１２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、および、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を含むコンピュータであってもよいし、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）であってもよい。判定部１２は、各ひずみゲージ１１からの出力信号を処理することで、各ひずみゲージ１１が取り付けられている箇所における芯金４の圧縮応力σを算出する。判定部１２は、各ひずみゲージ１１で検出された圧縮応力σの検出値を時系列に沿って記憶している。そして、判定部１２は、同一時刻における各ひずみゲージ１１での圧縮応力σの検出値の差分の最大値、即ち、σｍａｘ－σｍｉｎを偏差Δσとして用いる。

【0035】

また、判定部１２は、駆動部６および報知部１３のそれぞれと電気的に接続されている。判定部１２は、駆動部６の動作を停止する停止信号を駆動部６へ出力することが可能に構成されている。報知部１３は、例えば、複数色のランプを含んでいる。判定部１２は、例えば、駆動部６を停止することに併せて赤色のランプを報知部１３で点灯させることが可能である。また、判定部１２は、後述する寸法精度異常報知のときに、報知部１３に黄色のランプを点灯させることが可能である。なお、報知部１３は、ランプを含む構成に限らず、液晶モニター等の表示装置であってもよい。

【0036】

駆動部６からの荷重を芯金４およびプラグ５に伝えてプラグ５をビレット５１へ押し当て、プラグ５をビレット５１に貫通させる間、すなわち、押広げ穿孔工程が行われている間、判定部１２は、各ひずみゲージ１１ａ～１１ｄで検出された圧縮応力σを用いて、円周方向Ｃにおける芯金４の圧縮応力σの偏差Δσを算出する。

【0037】

ここで、押広げ穿孔工程の開始から完了までの時間における、各ひずみゲージ１１が設置されている箇所（以下、測定箇所という）の圧縮応力σの一例が、図４に示されている。図４は、下孔５１ａが形成されたビレット５１と、このビレット５１に押広げ穿孔工程が施される場合における、時間ｔと各ひずみゲージ１１（１１ａ～１１ｄ）の圧縮応力σとの関係を示す概念的なグラフである。図４では、後述する異常判定がされないときの、圧縮応力σの偏差Δσが低い状態を示している。なお、ビレット５１に予め下孔５１ａが形成されていない場合も、予め下孔５１ａが形成されている場合と同様の傾向を示すので、下孔５１ａの有無にかかわらず本明細書での説明は成立する。

【0038】

図４を参照しながら説明すると、ビレット５１には、円周方向Ｃにおいて温度分布に僅かな差が生じている。そこで、ビレット５１のうち高温側の部分である円周方向Ｃの０°と９０°の位置にそれぞれひずみゲージ１１ａ，１１ｂを取り付けるとともに、低温側の部分である円周方向Ｃの１８０°と２７０°の位置にそれぞれひずみゲージ１１ｃ，１１ｄを取り付けた例を示している。すなわち、０°の位置と１８０°の位置に対向配置された一対のひずみゲージ１１ａ，１１ｃと、９０°の位置と２７０°の位置に対向配置された一対のひずみゲージ１１ｂ，１１ｄと、が設けられている。

【0039】

図４に示す例では、押広げ穿孔工程の開始から約０．５秒経過後に、プラグ５がビレット５１と接触を開始する。そして、約０．７５秒～１．５秒の間、プラグ５がビレット５１の下孔５１ａを押し広げていることが分かる。偏差Δσの検出方法としては、以下の構成を例示できる。

【0040】

具体的には、判定部１２は、押広げ穿孔工程の開始から完了までの間、各ひずみゲージ１１ａ～１１ｄが設置されている測定箇所における芯金４の圧縮応力σを所定のサンプリング周期で検出する。そして、各サンプリング時間における、各ひずみゲージの圧縮応力の最大値と最小値との差を各サンプリング時間における偏差Δσとして算出する。

【0041】

＜押広げ穿孔工程での動作の一例＞
次に、押広げ穿孔工程におけるビレット５１から中空ビレット５２への成形工程の動作一例について説明する。図３を参照して、押広げ穿孔工程においては、芯金４に取り付けられたプラグ５が、予め下孔５１ａが形成されているか、または、下孔５１ａが形成されていないビレット５１を貫通する。これにより貫通孔５２ａを有する中空ビレット５２が完成する。この押広げ穿孔工程では、各ひずみゲージ１１ａ～１１ｄからの信号が、判定部１２へ出力される。そして、判定部１２は、各ひずみゲージ１１ａ～１１ｄで検出された信号を処理することで各ひずみゲージ１１ａ～１１ｄ（測定箇所）における圧縮応力σを算出する。この圧縮応力σの最大値と最小値との偏差Δσが、所定の第１しきい値Δσ１未満である場合、すなわち、図４に示す偏差Δσの場合、判定部１２は、中空ビレット５２の成形に対する警告を行わない。このとき、中空ビレット５２は、プレス穿孔機１から取り出された後、図示しない誘導加熱コイルによって誘導加熱された後、図５に示す横プレス穿孔機２１によって押出成形されることで、継目無管５３となる。

【0042】

図５は、押出成形工程を示す模式図である。図５に示すように、横プレス穿孔機２１は、中空ビレット５２をコンテナ２２内に収容し、その中空ビレット５２の貫通孔５２ａにマンドレル２３を挿入した状態でダミーブロック２４を介してステム２５により中空ビレット５２を押出して中空部材としての継目無管５３を得る。このとき、コンテナ２２にはダイスタンド２６が設置され、ダイスタンド２６に支持されたダイ２７の内部にはマンドレル２３の先端部が挿入されている。ダイ２７とマンドレル２３との間に環状隙間が形成されており、その隙間からステム２５を押す方向に中空ビレット５２が管状に押し出されることで、中空ビレット５２が継目無管５３となる。

【0043】

一方で、図３に示す押広げ穿孔工程の最中に、偏差Δσが許容値を超える場合がある。押広げ穿孔工程の開始から完了までの時間における、偏差Δσの一例が、図６（Ａ）および図６（Ｂ）に示されている。図６（Ａ）は、偏差Δσが所定の第２しきい値Δσ２より大きく且つ所定の第１しきい値Δσ１以下である場合における、時間ｔと各ひずみゲージ１１ａ～１１ｄのうち最大の圧縮応力σｍａｘと最小の圧縮応力σｍｉｎとの関係を示す概念的なグラフである。図６（Ｂ）は、偏差Δσが所定の第１しきい値Δσ１を超えている場合における、時間ｔと各ひずみゲージ１１ａ～１１ｄのうち最大の圧縮応力σｍａｘと最小の圧縮応力σｍｉｎとの関係を示す概念的なグラフである。

【0044】

図３および図６（Ａ）を参照して、押広げ穿孔工程において、ビレット５１の円周方向Ｃの各部に比較的小さな温度差がある（小さな偏熱がある）場合や、芯金４およびプラグ５の中心軸線がビレット５１の中心軸線に対して僅かに傾斜している場合がある。この場合、芯金４は、押広げ穿孔工程の最中に、ビレット５１を穿孔しているプラグ５から円周方向Ｃに不均一な荷重を受けて僅かに傾く。これにより、各ひずみゲージ１１ａ～１１ｄのうち圧縮応力σが最大σｍａｘと最小σｍｉｎとの差としての偏差Δσが、所定の第２しきい値Δσ２より大きく且つ所定の第１しきい値Δσ１以下（Δσ２＜Δσ≦Δσ１）となる。なお、第２しきい値Δσ２は、継目無管５３の寸法精度（品質）が悪く、当該継目無管５３が不良品となる程度に大きな偏差Δσとなるときの値である。第２しきい値Δσ２の具体的な値は、継目無管５３の材質および寸法等に応じて適宜設定される。このように、偏差Δσが所定の第２しきい値Δσ２を超えた場合には、判定部１２は、異常判定を行う。

【0045】

上述したように、偏差ΔσがΔσ２＜Δσ≦Δσ１であるとき、判定部１２は、ビレット５１を中空ビレット５２に成形する動作の最中、または、この動作の完了後に、中空ビレット５２の寸法精度異常を報知する。この報知は、例えば、判定部１２が報知部１３の黄色のランプを点灯させることで、行われる。

【0046】

この場合、寸法精度異常を報知された中空ビレット５２は、所定の温度まで自然冷却もしくは水冷させられる。そして、冷却された中空ビレット５２は、図７（Ａ）に示すように、ノギスまたはマイクロメーター等の計測器３１で、円周方向Ｃの複数箇所における肉厚を測定される。そして、この測定の結果、肉厚の偏差が所定の規定範囲内であるときには、前述した誘導加熱によって中空ビレット５２が再加熱され、その後中空ビレット５２に横プレス穿孔機２１にて押出成形を施すことで、継目無管５３が成形される。なお、上記の規定範囲は、継目無管５３の材質、肉厚、外径等に応じて適宜設定される。一方、中空ビレット５２についての上述の寸法測定の結果、肉厚の偏差が規定範囲外であるとき、図７（Ｂ）に示すように、中空ビレット５２の例えば内周面に切削工具３２を用いて切削加工を施すことで、中空ビレット５２の肉厚の偏差を許容範囲内に収めるようにする。切削加工された中空ビレット５２は、前述した誘導加熱によって再加熱され、その後押出成形を施されることで、継目無管５３となる。このような構成であれば、偏差Δσがある程度大きな中空ビレット５２であっても、継目無管５３の不良の原因とならない素材として中空ビレット５２を用いることができる。

【0047】

一方で、図３および図６（Ｂ）を参照して、押広げ穿孔工程において、ビレット５１の円周方向Ｃの各部に比較的大きな温度差がある（大きな偏熱がある）場合や、芯金４およびプラグ５の中心軸線がビレット５１の中心軸線に対して比較的大きく傾斜している場合がある。この場合、芯金４は、押広げ穿孔工程の最中に、ビレット５１を穿孔しているプラグ５から円周方向Ｃに不均一な荷重を受けて大きく傾く。これにより、偏差Δσが、所定の第１しきい値Δσ１を超える。なお、第１しきい値Δσ１は、芯金４が折損する（折れ曲がりを生じる）レベルの値である。第１しきい値Δσ１の具体的な値は、継目無管５３の材質および寸法等に応じて適宜設定される。

【0048】

偏差ΔσがΔσ１より大きいとき、判定部１２は、プラグ５による穿孔動作を停止させる。具体的には、判定部１２が駆動部６に停止信号を出力することで、芯金４およびプラグ５の動作を即時停止する。このとき、判定部１２は、報知部１３の赤色のランプを点灯させる、なお、判定部１２は、偏差ΔσがΔσ１＜Δσで且つロードセル７で検出された荷重が所定のしきい値を超えたときに、プラグ５による穿孔動作を停止させてもよい。

【0049】

なお、押広げ穿孔工程において偏差Δσが第２しきい値Δσ２を超えることが、すなわち、判定部１２による異常判定が、連続して所定本（例えば、数十本）のビレット５１に対してなされた場合には、その旨の異常が、判定部１２によって報知される。すなわち、判定部１２は、ビレット５１に対するプラグ５の押し込み動作時のそれぞれにおいて偏差Δσが第２しきい値Δσ２を超えることが、複数のビレット５１に対して連続して起こったとき、連続して異常が生じていることを報知する。この場合、判定部１２は、例えば報知部１３の黄色のランプを点滅させることで、異常を報知する。この異常が報知された場合、作業員が、該当するビレット５１をプレス穿孔機１から取り出し、このビレット５１を調査するともに、プレス穿孔機１をメンテナンスする。これにより、継目無管５３の歩留まり悪化ならびに寸法不良を抑制できるとともに、芯金４の折損を抑制できる。

【0050】

以上説明したように、本実施形態によると、ビレット５１に、芯金４の先端に取り付けられたプラグ５を押し込んでビレット５１を中空ビレットに成形する際に、芯金４の軸方向における圧縮応力σの円周位置における偏差Δσを検出する。芯金４の圧縮応力σの偏差Δσは、継目無管５３の素材である中空ビレット５２の偏肉率と相関することから、偏差Δσを監視することにより、中空ビレット５２の偏肉率を監視できる。これにより、偏差Δσが第２しきい値Δσ２を超えた場合等、中空ビレット５２の偏肉が大きく、継目無管５３が不良品となるおそれが高い場合をより正確に検出できる。その結果、寸法精度の低い中空ビレット５２が継目無管５３に成形されることを抑制できる。よって、より寸法精度の高い継目無管５３を製造することができる。

【0051】

また、本実施形態によると、ひずみゲージ１１は、芯金４の根元側部分において円周方向Ｃに離隔して複数配置されている。この構成によると、円周方向Ｃにおける圧縮応力σの偏差Δσをより正確に検出することができる。特に、円周方向Ｃに１８０°のピッチでひずみゲージ１１を一対配置することで、円周方向Ｃにおける圧縮応力の偏差Δσをより正確に検出できる。さらに、円周方向Ｃにおけるビレット５１の温度が最も高い箇所および最も低い箇所の少なくとも一方にひずみゲージ１１を設置することで、円周方向Ｃにおける圧縮応力σの偏差Δσをより正確に検出できる。

【0052】

また、本実施形態によると、判定部１２は、圧縮応力σの検出値を時系列に沿って記憶し、同一時刻における各ひずみゲージ１１での検出値の差分の最大値を偏差Δσとして用いる。この構成によると、判定部１２は、圧縮応力σの偏差Δσの度合いを、リアルタイムで判定できるとともに、押広げ穿孔工程の後でも判定できる。

【0053】

また、本実施形態によると、判定部１２は、偏差Δσが第２しきい値Δσ２を超えたときに異常判定を行う。より具体的には、判定部１２は、複数のしきい値Δσ１，Δσ２に対する偏差Δσの高低に応じた異常判定を行う。この構成によると、偏差Δσが第２しきい値Δσ２を超えて且つ第１しきい値以下であるときに、継目無管５３の不良品の原因となる偏肉が中空ビレット５２に生じていることを検出できる。また、偏差Δσが第１しきい値Δσ１を超えているときに、芯金４が折損するような芯金４の曲げ変形が生じていることを検出できる。

【0054】

以上、本発明の一例について説明したけれども、この通りでなくてもよい。本発明は、特許請求の範囲に記載の範囲内において種々の変更が可能である。

【産業上の利用可能性】

【0055】

本発明は、プレス穿孔機、継目無管の製造方法、および、継目無管の偏肉検出方法に利用できる。

【符号の説明】

【0056】

１ プレス穿孔機
４ 芯金
４ａ 先端部
５ プラグ
１０ 偏差検出部
１１ ひずみゲージ（素子）
１２ 判定部
５１ ビレット（金属素材）
５２ 中空ビレット
５３ 継目無管（中空部材）
Ｃ 芯金の円周方向
σ 圧縮応力
Δσ 偏差
Δσ１ 第１しきい値（しきい値）
Δσ２ 第２しきい値（しきい値）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】