JP2003290817A - シームレス内面溝付管の製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 溝付プラグを円滑に回転させ、内面溝のリー
ド角が大きいシームレス内面溝付管を生産性よく製造す
ることができるシームレス内面溝付管の製造装置を提供
する。 【解決手段】 シームレス内面溝付管の製造装置におい
て、マグネットモータ２４を設け、マグネットモータ２
４には、永久磁石からなるロータ２０と、鉄心２２及び
コイル２３からなるステータ２１を設ける。ロータ２０
は素管１の内部においてプラグ軸１６に固定し、ステー
タ２１は素管１の外部におけるロータ２０に整合する位
置に配置する。マグネットモータ２４は、コイル２３に
交流電流を供給することにより、プラグ軸１６を溝付プ
ラグ７の自転方向と同じ方向に回転させる。これによ
り、軸頭部９と溝付プラグ７との間の相対回転数が低減
し、溝付プラグ７が円滑に回転する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内面溝のリード角
が２５°以上のシームレス内面溝付管の製造装置に関
し、特に、加工途中における管の破断を防止できるシー
ムレス内面溝付管の製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内面溝付管は、家庭用及び業務用エアコ
ンディショナ等に使用される空冷式熱交換器に組み込ま
れる伝熱管として使用されている。内面溝付管には、転
造加工により製造されるシームレス内面溝付管及び高周
波誘導溶接等により製造される溶接内面溝付管の２種類
がある。このうち、生産性において、シームレス内面溝
付管は溶接内面溝付管よりも優れている。

【０００３】図４は従来のシームレス内面溝付管の製造
装置を示す断面図であり、図５は図４に示す製造装置の
溝付プラグ、スラストベアリング及び抑止部材を示す側
面図である。図４に示すように、金属又は合金からなる
素管１の外面に接するように保持ダイス２が設けられ、
保持ダイス２から見て素管１の抽伸方向下流側には複数
の転造ボール３が設けられている。転造ボール３は素管
１の外面に転接しながら遊星回転するようになってい
る。転造ボール３の抽伸方向下流側には素管１の外面に
接するようにサイジングダイス４が設けられている。

【０００４】一方、素管１の内部には、保持プラグ５が
保持ダイス２に係合するように配置されている。保持プ
ラグ５の抽伸方向下流側には、プラグ軸６が連結されて
いる。プラグ軸６の抽伸方向下流側には溝付プラグ７が
連結されている。溝付プラグ７はプラグ軸６に対して回
転可能に連結されている。保持プラグ５と溝付プラグ７
との間にはスペーサ８が設けられており、溝付プラグ７
はスペーサ８によって保持プラグ５から一定の距離だけ
隔てられている。この結果、溝付プラグ７は素管１の内
部における転造ボール３に整合する位置に配置され、転
造ボール３と共に素管１の内面に溝を形成するようにな
っている。なお、溝付プラグ７の外径は、この部分にお
ける素管１の内径よりもわずかに小さい値に設定されて
いる。

【０００５】また、溝付プラグ７の外面には溝７ａが形
成されている。溝７ａは素管１の管軸方向に対して一定
のねじれ角（リード角）をもって傾斜している。内面溝
のリード角が２５°以上のシームレス内面溝付管を製造
する場合、溝７ａのリード角は例えば３５°以上とする
必要がある。

【０００６】プラグ軸６の抽伸方向下流側の端部には、
抑止部材としての軸頭部９が形成されている。この軸頭
部９はその外径がプラグ軸６の外径よりも大きくなって
いる。軸頭部９は、素管１の抽伸方向への移動に伴っ
て、溝付プラグ７が抽伸方向下流側へ移動することを抑
止するものである。そして、溝付プラグ７と軸頭部９と
の間におけるプラグ軸６の周囲には、スラストベアリン
グ１０が設けられている。

【０００７】図５は、スラストベアリングとして転がり
軸受を使用する例を示す。スラストベアリング１０は、
軸頭部９による溝付プラグ７の回転を抑制する力（以
下、溝付プラグ７と軸頭部９との間の摩擦力という）を
低減するものである。図５に示すように、スラストベア
リング１０においては、３枚の金属板１０ａが設けられ
ており、この金属板１０ａ間に夫々複数のベアリング１
０ｂが設けられ、スラスト方向（軸方向）の荷重に対す
る摩擦を低減し、溝付プラグの回転を円滑にしている。
スラストベアリングとしては、図５に示すような転がり
軸受タイプのもの以外に、流体潤滑、境界潤滑等を利用
する滑り軸受を用いてもよい。

【０００８】上述のように、この製造装置においては、
プラグ軸６の周囲に保持プラグ５、スペーサ８、溝付プ
ラグ７及び軸頭部９がこの順に１列に配置され、溝プラ
グセットが構成されている。この溝プラグセットは素管
１の内部に配置され、保持プラグ５が保持ダイス２に係
合することにより、一定の位置に配置されている。

【０００９】次に、図４及び図５に示す製造装置による
シームレス内面溝付管の製造方法について説明する。先
ず、図４に示すように、金属又は合金からなる素管１が
抽伸方向下流側に引き抜かれ、保持ダイス２及び保持プ
ラグ５により縮径される。次に、転造ボール３が素管１
の外面に転接しながら素管１の周囲を遊星回転し、素管
１を溝付プラグ７に向けて押圧する。これにより、溝付
プラグ７が自転し、素管１の内面に溝付プラグ７の溝７
ａが転写され、素管１の内面に溝１１が形成される。こ
の時点では、溝１１のリード角は溝付プラグ７の溝７ａ
のリード角と略等しくなっている。

【００１０】次に、サイジングダイス４が素管１を縮径
する。このとき、溝１１のリード角は縮径前よりも小さ
くなる。そして、これにより、内面溝付管１２が作製さ
れる。

【００１１】熱交換器の性能を向上させるためには、伝
熱管の内部を流通する冷媒と伝熱管の外部との間の伝熱
性能を向上させる必要がある。シームレス内面溝付管を
熱交換器の伝熱管として使用する場合、冷媒の凝縮時の
伝熱性能を向上させるためには、シームレス内面溝付管
の内面に形成されている溝のリード角を増大させること
が有効である。このため、溝のリード角を増大させて、
冷媒の凝縮時の伝熱性能の向上を図ることが検討されて
いる。

【００１２】一方、近時、熱交換器の軽量化及び低コス
ト化を図るために、伝熱管の小径化及び底肉厚の薄肉化
が進行している。この結果、シームレス内面溝付管の加
工が難しくなっている。即ち、このようなリード角が大
きく、外径が小さく、且つ底肉厚が薄い内面溝付管を転
造加工により製造すると、転造加工中に抽伸破断が多発
し、また、溝付プラグの欠損に起因する破断及び製品不
良も増加し、生産性を著しく低下させ、製造コストを増
加させる要因となる。

【００１３】以下、抽伸破断の発生機構について説明す
る。図５に示す力Ｆは素管１（図４参照）が溝付プラグ
７の溝７ａの斜面を押す力であり、この斜面に垂直な方
向の力である。力ｒ及び力Ｓは夫々、力Ｆの溝付プラグ
７の軸直交方向及び軸方向の分力であり、力ｒは溝付プ
ラグ７を回転させる力となり、力Ｓは溝付プラグ７を抽
伸方向に押す力となる。溝７ａのリード角、即ち、溝７
ａが延びる方向と溝付プラグ７の外面における溝付プラ
グ７の軸に平行な直線１３とのなす角度をθとすると、
ｒ及びＳの大きさは、夫々、ｒ＝Ｆ×ｃｏｓθ、Ｓ＝Ｆ
×ｓｉｎθとなる。従って、θが０乃至９０°の範囲内
で増加すると、力ｒ、即ち、溝付プラグ７を回転させる
力は小さくなり、力Ｓ、即ち、溝付プラグ７を抽伸方向
に押す力は大きくなる。

【００１４】一方、スラストベアリング１０と溝付プラ
グ７との間には、摩擦力ｆが働き、溝付プラグ７の回転
を抑制する。摩擦力ｆの大きさは、スラストベアリング
１０と溝付プラグ７との間の摩擦係数をμとすると、ｆ
＝μ×Ｓで与えられる。従って、溝７ａのリード角θが
大きくなるほど、溝付プラグ７を回転させる力ｒが小さ
くなると共に、力Ｓが大きくなり、摩擦力ｆが大きくな
るため、溝付プラグ７が回転し難くなる。このため、溝
７ａのリード角θが大きくなるほど、内面溝付管１２に
印加する抽伸方向の張力、即ち引抜力を大きくする必要
が生じる。そして、リード角θが大きくなると、内面溝
付管１２に印加する引抜力が内面溝付管１２の抗張力を
超えてしまい、内面溝付管１２の破断が起きる。これが
抽伸破断と言われる現象である。抽伸破断の発生を防止
するためには、摩擦力ｆを低減することが有効である。

【００１５】図６は溝付プラグ及びこの溝付プラグによ
り加工されている管を示す部分断面図である。また、図
７は、欠損した溝付プラグを示す部分断面図である。図
６に示すように、溝が形成された直後の管は、溝付プラ
グ７のランド部７ｂを押圧し、溝付プラグ７を回転させ
ようとする。このとき、摩擦力ｆに起因するトルクＴｆ
が溝付プラグ７の回転を阻害する。溝付プラグ７を回転
させるためには、トルクＴｆより大きい回転トルクＴｍ
が溝付プラグ７のランド部７ｂに作用する必要がある。
回転トルクＴｍは管が溝付プラグ７の溝斜面を押圧する
ことによって生じる溝付プラグ７の回転トルクである。
摩擦力ｆが大きい場合には、回転トルクＴｍも増大させ
る必要があり、この結果、溝付プラグ７の欠損を助長す
る。

【００１６】図７の左側の図に示すように、回転トルク
Ｔｍの大きさが一定の大きさを超えると、溝付プラグ７
のランド部７ｂの根元に亀裂７ｃが入る。そして、更に
ランド部７ｂに回転トルクＴｍが印加されると、図７の
右側の図に示すように、ランド部７ｂが欠損する。従っ
て、溝付プラグ７の欠損を防止するためにも、摩擦力ｆ
を低減することが有効である。

【００１７】内面溝付管の小径化が進行すると、素管１
内に配置されるスラストベアリング１０も小型化させる
必要がある。しかしながら、スラストベアリング１０を
小型化させると、転がり軸の場合は、ボール又はころの
数が減ることにより、ボール又はころ１個当たりに作用
する力が増大する。また、ボール又はころを保持するボ
ール保持器も小型化し、強度が低下する。その結果、ベ
アリングの寿命が極端に低下する。また、滑り軸受の場
合には、軸受面積が減少することにより、軸受面の面圧
が大きくなり、摩擦係数μが大きくなる。また、軸受面
の摩耗量も多くなり、軸受面の表面に潤滑皮膜等が施さ
れている場合には、この潤滑皮膜を破壊することで、摩
擦係数が極端に増加する。

【００１８】特許第２９４４５８３号には、スラストベ
アリングの替わりに、溝付プラグと抑止部材との間に１
組の筒状の磁石を設ける技術が開示されている。特許第
２９４４５８３号には、これにより、磁石が相互に反発
するため、磁石間に隙間ができ、溝付プラグを円滑に回
転させることができると記載されている。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来の技術には以下に示すような問題点がある。特許第
２９４４５８３号に記載されている技術には、転造加工
において素管に印加する引抜力は極めて大きく、また、
引抜力は製造条件によっても変動する。磁石間に常に隙
間を形成するためには、磁石の軸直交断面積を十分に大
きくする必要があるが、実際には、内面溝付管の小径化
により、磁石を小さくせざるを得ず、磁力が低下して、
磁石同士が接触する。また、磁石間に働く斥力も引抜力
に比べてはるかに小さいため、磁石間に働く摩擦力はス
ラストベアリングを用いた場合よりも大きくなってしま
う。これにより、抽伸破断が発生するか、溝付プラグが
欠損するか、磁石が破壊されるという不具合が発生す
る。

【００２０】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、溝付プラグを円滑に回転させ、内面溝のリ
ード角が大きいシームレス内面溝付管を生産性よく製造
することができるシームレス内面溝付管の製造装置を提
供することを目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明に係るシームレス
内面溝付管の製造装置は、金属管の外面に接触する保持
ダイスと、前記金属管の内部に配置され前記保持ダイス
に係合され前記保持ダイスと共に前記金属管を縮径加工
する保持プラグと、前記保持プラグに回転可能に連結さ
れたプラグ軸と、このプラグ軸に回転可能に連結され外
面にリード角が３５°以上の溝が形成され自転すること
により前記溝を前記金属管の内面に転写する溝付プラグ
と、前記溝付プラグに対応する位置に配置され前記金属
管の外面に転接しながら遊星回転して前記金属管を前記
溝付プラグに向けて押圧する複数個の転造ボールと、前
記溝付プラグよりも前記金属管の抽伸方向下流側に配置
され前記プラグ軸に固定され前記溝付プラグが前記金属
管の抽伸方向下流側へ移動することを抑止する抑止部材
と、前記プラグ軸を前記溝付プラグの自転方向と同じ方
向に回転させるモータと、を有し、前記モータは、前記
プラグ軸に固定された磁石と、前記金属管の外部に設け
られその方向が周期的に変化する磁界を発生するコイル
と、を有することを特徴とする。

【００２２】本発明においては、コイルが、その方向が
周期的に変化する磁界を発生し、これにより、磁石が取
り付けられたプラグ軸が回転する。プラグ軸が回転する
と、抑止部材も回転し、抑止部材と溝付プラグとの間の
相対回転数が小さくなる。抑止部材による溝付プラグの
回転に対する抵抗力（以下、抑止部材と溝付プラグとの
間の摩擦力という）は、両者間の相対回転数の大きさに
依存するため、相対回転数が小さくなると、前記摩擦力
も小さくなり、相対回転数を０にすると、摩擦力を０に
することができる。この結果、溝付プラグを円滑に回転
させることができ、内面溝のリード角が例えば２５°以
上であるシームレス内面溝付管を生産性よく製造するこ
とができる。なお、本発明において、金属管とは、純金
属又は合金により形成された管をいう。

【００２３】また、前記プラグ軸の回転数が、前記溝付
プラグの回転数の０．８乃至１．２倍であることが好ま
しい。これにより、抑止部材と溝付プラグとの間の相対
回転数を確実に低減することができる。

【００２４】更に、前記抑止部材と前記溝付プラグとの
間にスラストベアリングを有することが好ましい。これ
により、抑止部材と溝付プラグとの間の摩擦力をより一
層低減することができる。更にまた、磁石と保持プラグ
との間にスラストベアリングを設け、保持プラグとプラ
グ軸との間にラジアルベアリングを設けることが好まし
い。これにより、モータにより発生した回転トルクの減
少量を低減することができ、前記摩擦力が大きい場合に
も、プラグ軸を回転させることができる。

【００２５】本発明に係る他のシームレス内面溝付管の
製造装置は、金属管の外面に接触する保持ダイスと、前
記金属管の内部に配置され前記保持ダイスに係合され前
記保持ダイスと共に前記金属管を縮径加工する保持プラ
グと、前記保持プラグに回転可能に連結されたプラグ軸
と、このプラグ軸に固定され外面にリード角が３５°以
上の溝が形成されこの溝を前記金属管の内面に転写する
溝付プラグと、前記溝付プラグに対応する位置に配置さ
れ前記金属管の外面に転接しながら遊星回転して前記金
属管を前記溝付プラグに向けて押圧する複数個の転造ボ
ールと、前記プラグ軸を回転させるモータと、を有し、
前記モータは、前記プラグ軸に固定された磁石と、前記
金属管の外部に設けられその方向が周期的に変化する磁
界を発生するコイルと、を有し、前記溝付プラグが前記
金属管の内面に溝を形成できるような回転数で前記プラ
グ軸を回転させることを特徴とする。

【００２６】本発明においては、コイルが、その方向が
周期的に変化する磁界を発生し、これにより、磁石が取
り付けられたプラグ軸が回転する。プラグ軸が回転する
と、プラグ軸に固定されている溝付プラグも回転する。
このとき、プラグ軸及び溝付プラグの回転数を、前記溝
付プラグが前記金属管の内面に溝を形成できるような回
転数に調節する。なお、この回転数は金属管の抽伸速度
及び溝付プラグの溝にリード角に応じて決定される。こ
の結果、溝付プラグを円滑に回転させることができ、例
えば内面溝のリード角が２５°以上であるシームレス内
面溝付管を生産性よく製造することができる。また、モ
ータの回転トルクを十分に大きくすれば、溝付プラグに
よって、金属管の内面を切削することも可能である。

【００２７】また、前記溝付プラグに形成された溝の深
さが０．１５ｍｍ以上であることが好ましい。これによ
り、内面溝付管の内面に十分な深さの溝を形成すること
ができ、内面溝付管の伝熱性能を向上させることができ
る。

【００２８】更に、前記磁石は前記溝付プラグよりも抽
伸方向上流側において前記プラグ軸の周囲を囲むように
設けられ、潤滑油を流通させるための溝又は穴が形成さ
れていることが好ましい。これにより、金属管の内部に
おいて磁石が潤滑油の流通を妨げることを防止し、溝付
プラグと金属管との間に十分に潤滑油を供給することが
できる。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について添
付の図面を参照して具体的に説明する。先ず、本発明の
第１の実施例について説明する。図１は本実施例に係る
シームレス内面溝付管の製造装置を示す断面図である。
なお、図１において、図４に示す従来の製造装置の構成
要素と同じ構成要素には同じ符号を付し、詳細な説明を
省略する。図１に示す本実施例のシームレス内面溝付管
の製造装置において、保持ダイス２、転造ボール３、サ
イジングダイス４、溝付プラグ７、スペーサ８、軸頭部
９及びベアリング１０の構成は、図４に示す従来の製造
装置と同様である。

【００３０】図１に示すように、本実施例に係るシーム
レス内面溝付管の製造装置においては、従来の製造装置
のプラグ軸６（図４参照）の替わりにプラグ軸１６が設
けられている。また、保持プラグ５（図４参照）の替わ
りに保持プラグ１５が設けられている。保持プラグ１５
は、プラグ軸１６に対して回転可能に設けられている。
後述するようにプラグ軸１６は回転するが、保持プラグ
１５は素管１により拘束されているため、殆ど回転しな
い。保持プラグ１５におけるプラグ軸１６に接する部分
には、保持プラグ１５をプラグ軸１６に対して回転可能
に保持するラジアル軸受１５ａが設けられている。

【００３１】また、プラグ軸１６は、プラグ軸６と比較
して、保持プラグ１５よりも抽伸方向上流側に延びてお
り、プラグ軸１６の周囲には、保持プラグ１５から抽伸
方向上流側に向かって、スラストベアリング１７、スペ
ーサ１８、スラストベアリング１９及びロータ２０がこ
の順に配置されている。スラストベアリング１７、スペ
ーサ１８及びスラストベアリング１９はプラグ軸１６に
対して回転可能に取り付けられている。スペーサ１８は
保持プラグ１５とロータ２０との間を間隔を一定の間隔
に保つものである。スラストベアリング１７は保持プラ
グ１５とスペーサ１８との間の回転摩擦力を低減するも
のであり、スラストベアリング１９はスペーサ１８とロ
ータ２０との間の回転摩擦力を低減するものであり、ス
ラストベアリング１７及び１９により、保持プラグ１５
とロータ２０との間の回転摩擦力を低減することができ
る。なお、スラストベアリング１７及び１９並びにラジ
アル軸受１５ａは、例えば転がり軸受である。

【００３２】図２はロータ２０を示す正面図である。ロ
ータ２０は永久磁石により形成されており、例えば鉄−
ネオジウム合金からなる永久磁石により形成されてい
る。図２に示すように、ロータ２０の外周部には、複数
の溝部２０ａが形成されている。また、ロータ２０の中
央部には穴２０ｂが形成されており、穴２０ｂにはプラ
グ軸１６（図１参照）が嵌合している。これにより、ロ
ータ２０はプラグ軸１６に固定されている。即ち、ロー
タ２０が回転すると、プラグ軸１６もロータ２０と一体
的に回転する。

【００３３】図１に示すように、素管１の外側における
ロータ２０に整合する位置には、ステータ２１が設けら
れている。ステータ２１には素管１の周囲に環状に配置
された複数個の鉄心２２が設けられ、各鉄心２２の周囲
にはコイル２３が巻き付けられている。鉄心２２の抽伸
方向中央部は、ロータ２０の抽伸方向中央部に整合する
位置に配置されている。コイル２３は交流電流が供給さ
れることにより、周期的に方向が変化する磁界を発生す
るものである。ロータ２０及びステータ２１によりマグ
ネットモータ２４が構成されている。

【００３４】次に、図１に示す製造装置における各部の
寸法の一例を示す。素管１には、外径が例えば８乃至１
３ｍｍのものを使用する。素管１の外径が例えば１２ｍ
ｍである場合、ステータ２１の内径は例えば１１．５ｍ
ｍであり、ロータ２０の外径は例えば１０ｍｍであり、
ステータ２１とロータ２０との間の隙間は平均して０．
７５ｍｍである。この隙間は２ｍｍ以下であることが好
ましい。

【００３５】なお、本実施例においては、スラストベア
リング１０、１７及び１９並びにラジアル軸受１５ａが
転がり軸受である例を示したが、これらは滑り軸受であ
ってもよく、その他、摩擦を低減できるものであればど
のようなものであってもよい。また、ロータ２０の抽伸
方向中央部が鉄心２２の抽伸方向中央部よりも抽伸方向
上流側になるようにロータ２０を配置してもよい。これ
により、ロータ２０を抽伸方向下流側に引き込む力が作
用し、溝付プラグ７が抽伸方向上流側に抜けることを防
止できる。更に、マグネットモータの替わりに、電界に
よりロータを回転させる誘導モータ等、ロータに電源を
供給する必要がない他種のモータを設けてもよい。

【００３６】次に、本実施例に係る製造装置を使用する
内面溝付管の製造方法について説明する。先ず、図１に
示すように、金属又は合金からなる素管１の内部に、抽
伸方向上流側から潤滑油２７を注入する。そして、素管
１を抽伸方向下流側に引き抜く。このとき、マグネット
モータ２４のコイル２３に交流電流を流すことにより、
コイル２３が周期的に方向が変化する磁界を発生し、ロ
ータ２０を回転させる。これにより、プラグ軸１６が回
転し、軸頭部９が回転する。この回転の方向は溝付プラ
グ７の自転方向と同じ方向とし、その回転数は、例えば
溝付プラグ７の回転数の０．８乃至１．２倍とする。

【００３７】これにより、保持ダイス２及び保持プラグ
５が素管１を縮径する。次に、転造ボール３が素管１の
外面に転接しながら素管１の周囲を遊星回転し、素管１
を溝付プラグ７に向けて押圧する。このとき、溝付プラ
グ７が自転することにより、素管１の内面に溝付プラグ
７の溝７ａが転写され、素管１の内面に溝１１が形成さ
れる。この時点では、溝１１のリード角は溝付プラグ７
の溝７ａのリード角と略等しくなっている。次に、サイ
ジングダイス４が素管１を縮径する。このとき、溝１１
のリード角は縮径前よりも小さくなる。そして、これに
より、内面溝付管１２が作製される。

【００３８】本実施例においては、マグネットモータ２
４がプラグ軸１６を回転させることにより、軸頭部９と
溝付プラグ７との間の回転数差、即ち相対回転数が低減
する。スラストベアリング１０の回転摩擦力は軸頭部９
と溝付プラグ７との間の相対回転数に依存し、相対回転
数が大きいほど回転摩擦力も大きくなる。このため、前
記相対回転数を低減することにより、スラストベアリン
グ１０の回転摩擦力を低減し、溝付プラグ７を円滑に回
転させることができる。この結果、素管１に過剰な引抜
力を印加する必要がなく、また、溝付プラグ７のランド
部７ｂに過剰な回転トルクが作用することもなく、内面
溝のリード角が２５°以上であるシームレス内面溝付管
を生産性よく製造することができる。

【００３９】また、内面溝付管の内面溝のリード角が２
５°未満であっても、溝付プラグの溝に欠損を生じるよ
うな場合、例えば、フィン高さが０．２０ｍｍ以上であ
るような場合にも、この溝の欠損の抑制に大きな効果を
発揮できる。

【００４０】また、ロータ２０には溝２０ａが形成され
ているため、潤滑油２７がこの溝２０ａを通過して溝付
プラグ７と素管１との間に十分に供給される。

【００４１】次に、本実施例の変形例について説明す
る。図３は本変形例におけるロータを示す正面図であ
る。本変形例に係る製造装置においては、ロータとして
ロータ２０ｃが設けられている。図３に示すように、ロ
ータ２０ｃの外周部分には、複数の穴２０ｄが形成され
ている。また、ロータ２０ｃの中央部には穴２０ｂが形
成されており、穴２０ｂにはプラグ軸１６（図１参照）
が嵌合している。これにより、ロータ２０ｃはプラグ軸
１６に固定されている。本変形例に係る製造装置のロー
タ以外の構成は図１に示す製造装置の構成と同様であ
る。本変形例においては、穴２０ｄを通じて潤滑油２７
が溝付プラグ７と素管１との間に供給される。

【００４２】次に、本発明の第２の実施例について説明
する。本実施例に係るシームレス内面溝付管の製造装置
は、前述の第１の実施例に係る製造装置と比較して、ス
ラストベアリング１０（図１参照）が省略されており、
溝付プラグ７がプラグ軸１６に固定されている。本実施
例に係る製造装置の上記以外の構成は、前述の第１の実
施例に係る製造装置の構成と同じである。

【００４３】本実施例においては、マグネットモータ２
４がプラグ軸１６を回転させると、溝付プラグ７も強制
的に回転する。このとき、溝付プラグ７の回転速度を、
溝付プラグ７が素管１の内面に溝７ａを転写できるよう
な回転速度に調節する。これにより、内面にリード角が
２５°以上である溝１１が形成された内面溝付管１２を
製造することができる。なお、マグネットモータ２４の
ステータ２１に電源を供給せずに内面溝付管１２を製造
し、このときステータ２１から出力される電圧の波形か
らその周波数を算出することにより、溝付プラグ７の自
転回転数を求めることができる。

【００４４】

【実施例】以下、本発明の効果について、その特許請求
の範囲から外れる比較例と比較して具体的に説明する。
本発明の実施例に係るシームレス内面溝付管の製造装置
として、図１に示す製造装置（以下、実施例装置とい
う）を用意した。また、比較例に係るシームレス内面溝
付管の製造装置として、図４に示す製造装置（以下、比
較例装置という）を用意した。そして、素管として、Ｊ
ＩＳＨ３３００に記載されている合金Ｃ１２２０（りん
脱酸銅）からなり、外径が１２ｍｍであり、肉厚が０．
３５ｍｍである焼鈍管を６コイル準備した。なお、各コ
イルの長さは４０００ｍとした。

【００４５】そして、前記実施例装置及び比較例装置を
使用して、各３コイルずつ内面溝付管の製造を試みた。
即ち、前記素管に、保持プラグ及び保持ダイスによる縮
径加工、溝付プラグ及び転造ボールによる溝成形加工
（転造加工）、及びサイジングダイスによる整径加工
（サイジング加工）を施した。転造加工における転造ボ
ールの公転回転数は２００００ｒｐｍとした。内面溝付
管の形状の目標値は、外径が８ｍｍ、リード角が３５
°、底肉厚が０．２６ｍｍ、フィン高さが０．２０ｍ
ｍ、フィン数が７０とした。

【００４６】この結果、一部のコイルは加工途中で素管
が破断することなく内面溝付管に加工され、他のコイル
は加工途中で素管が破断し、そのうちの一部のコイルは
内面溝付管に加工できなかった。そして、内面溝付管を
製造後、その溝形状が目標どおりになっているか否かを
評価すると共に、溝付プラグの欠損の有無を評価した。
各コイルの加工速度及び内面溝付管の製造の可否を表１
に示す。表１において「製造可否」の欄は、加工途中で
管が破断せず目標どおりの形状の内面溝付管の製造でき
た場合を「○」とし、加工途中で管が破断したが、破断
するまでは目標どおりの形状の内面溝付管を製造できた
場合を「△」とし、加工途中で管が破断し、内面溝付管
の製造が不可能であった場合を「×」とした。また、
「破断位置」の欄には、加工開始端から破断が発生した
部分までのコイルの長さを示した。

【００４７】

【表１】

【００４８】表１に示すＮｏ．１乃至３は本発明の実施
例である。実施例Ｎｏ．１乃至３においては、前述の実
施例装置を使用してシームレス内面溝付管を製造したた
め、リード角が３５°である内面溝付管を、３０乃至４
５ｍ／分の加工速度で、途中で破断することなく製造す
ることができた。また、実施例Ｎｏ．１乃至３において
は、溝付プラグの溝の欠損が認められなかった。

【００４９】これに対して、表１に示すＮｏ．４乃至６
は比較例である。比較例Ｎｏ．４乃至６においては、前
述の比較例装置を使用してシームレス内面溝付管を製造
したため、リード角が３５°である内面溝付管を製造す
ると、加工途中で管の破断が発生した。比較例Ｎｏ．４
においては、サイジングダイスの下流側で管が破断し、
内面溝付管の製造が不可能であった。また、比較例Ｎ
ｏ．５及び６においては、転造ボールとサイジングサイ
ズの中間で管が破断し、溝付プラグの溝の欠損も認めら
れた。

【００５０】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
シームレス内面溝付管の製造装置にマグネットモータ等
のモータを設け、このモータによりプラグ軸を回転させ
ることにより、抑止部材と溝付プラグとの間の回転摩擦
力を低減し、溝付プラグを円滑に回転させることができ
る。これにより、内面溝のリード角が２５°以上である
シームレス内面溝付管を生産性よく製造することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係るシームレス内面溝
付管の製造装置を示す断面図である。

【図２】本実施例におけるロータを示す正面図である。

【図３】本実施例の変形例におけるロータを示す正面図
である。

【図４】従来のシームレス内面溝付管の製造装置を示す
断面図である。

【図５】図４に示す製造装置の溝付プラグ、スラストベ
アリング及び抑止部材を示す側面図である。

【図６】溝付プラグ及びこの溝付プラグにより加工され
ている管を示す部分断面図である。

【図７】欠損した溝付プラグを示す部分断面図である。

【符号の説明】

１；素管 ２；保持ダイス ３；転造ボール ４；サイジングダイス ５、１５；保持プラグ １５ａ；ラジアル軸受 ６、１６；プラグ軸 ７；溝付プラグ ７ａ；溝 ７ｂ；ランド部 ７ｃ；亀裂 ８、１８；スペーサ ９；軸頭部 １０；スラストベアリング １０ａ；金属板 １０ｂ；ベアリング １１；溝 １２；内面溝付管 １３；直線 １７、１９；スラストベアリング ２０；ロータ ２０ａ；溝部 ２０ｂ；穴 ２１；ステータ ２２；鉄心 ２３；コイル ２４；マグネットモータ ２７；潤滑油 Ｆ、ｒ、Ｓ；力 θ；溝７ａのリード角 ｆ；摩擦力 Ｔｆ；摩擦力ｆに起因するトルク Ｔｍ；回転トルク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ２８Ｆ 1/40 Ｆ２８Ｆ 1/40 Ｄ (72)発明者 中土居 淳一 神奈川県秦野市平沢65番地 株式会社神戸 製鋼所秦野工場内 (72)発明者 佐伯 主税 神奈川県秦野市平沢65番地 株式会社神戸 製鋼所秦野工場内 Ｆターム(参考） 4E096 EA04 EA17 FA01 FA04

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属管の外面に接触する保持ダイスと、
   前記金属管の内部に配置され前記保持ダイスに係合され
   前記保持ダイスと共に前記金属管を縮径加工する保持プ
   ラグと、前記保持プラグに回転可能に連結されたプラグ
   軸と、このプラグ軸に回転可能に連結され外面にリード
   角が３５°以上の溝が形成され自転することにより前記
   溝を前記金属管の内面に転写する溝付プラグと、前記溝
   付プラグに対応する位置に配置され前記金属管の外面に
   転接しながら遊星回転して前記金属管を前記溝付プラグ
   に向けて押圧する複数個の転造ボールと、前記溝付プラ
   グよりも前記金属管の抽伸方向下流側に配置され前記プ
   ラグ軸に固定され前記溝付プラグが前記金属管の抽伸方
   向下流側へ移動することを抑止する抑止部材と、前記プ
   ラグ軸を前記溝付プラグの自転方向と同じ方向に回転さ
   せるモータと、を有し、前記モータは、前記プラグ軸に
   固定された磁石と、前記金属管の外部に設けられその方
   向が周期的に変化する磁界を発生するコイルと、を有す
   ることを特徴とするシームレス内面溝付管の製造装置。
2. 【請求項２】 前記プラグ軸の回転数が、前記溝付プラ
   グの回転数の０．８乃至１．２倍であることを特徴とす
   る請求項１に記載のシームレス内面溝付管の製造装置。
3. 【請求項３】 前記抑止部材と前記溝付プラグとの間に
   スラストベアリングを有することを特徴とする請求項１
   又は２に記載のシームレス内面溝付管の製造装置。
4. 【請求項４】 金属管の外面に接触する保持ダイスと、
   前記金属管の内部に配置され前記保持ダイスに係合され
   前記保持ダイスと共に前記金属管を縮径加工する保持プ
   ラグと、前記保持プラグに回転可能に連結されたプラグ
   軸と、このプラグ軸に固定され外面にリード角が３５°
   以上の溝が形成されこの溝を前記金属管の内面に転写す
   る溝付プラグと、前記溝付プラグに対応する位置に配置
   され前記金属管の外面に転接しながら遊星回転して前記
   金属管を前記溝付プラグに向けて押圧する複数個の転造
   ボールと、前記プラグ軸を回転させるモータと、を有
   し、前記モータは、前記プラグ軸に固定された磁石と、
   前記金属管の外部に設けられその方向が周期的に変化す
   る磁界を発生するコイルと、を有し、前記溝付プラグが
   前記金属管の内面に溝を形成できるような回転数で前記
   プラグ軸を回転させることを特徴とするシームレス内面
   溝付管の製造装置。
5. 【請求項５】 前記溝付プラグに形成された溝の深さが
   ０．１５ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１乃至
   ４のいずれか１項に記載のシームレス内面溝付管の製造
   装置。
6. 【請求項６】 前記磁石は前記溝付プラグよりも抽伸方
   向上流側において前記プラグ軸の周囲を囲むように設け
   られ、潤滑油を流通させるための溝又は穴が形成されて
   いることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に
   記載のシームレス内面溝付管の製造装置。
7. 【請求項７】 前記転造ボールよりも前記金属管の抽伸
   方向下流側に配置されて前記金属管にサイジング加工を
   施すサイジングダイスを有することを特徴とする請求項
   １乃至６のいずれか１項に記載のシームレス内面溝付管
   の製造装置。