JP2005000937A - 内面溝付き管の製造方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】長尺な内面溝付き管を欠陥を招くことなく安価に量産することが可能な内面溝付き管の製造方法及び装置を提供する。
【解決手段】平滑管１０の内部には、管軸に平行な溝４ａが外周面に所定間隔に形成された溝形成部４を有する溝付きフローティングプラグ３が配設され、この溝付きフローティングプラグ３に対向させて、平滑管１０の外部には平滑管１０の引き抜き加工時に回転駆動されるダイス２が配置される。ダイス２を回転させながら平滑管１０の引き抜きを行い、平滑管１０の減縮加工及び内面溝付け加工を行うことで、管軸に平行な内面溝１１ａが内面に形成された内面溝付き管１１が得られる。
【選択図】 図１
【解決手段】平滑管１０の内部には、管軸に平行な溝４ａが外周面に所定間隔に形成された溝形成部４を有する溝付きフローティングプラグ３が配設され、この溝付きフローティングプラグ３に対向させて、平滑管１０の外部には平滑管１０の引き抜き加工時に回転駆動されるダイス２が配置される。ダイス２を回転させながら平滑管１０の引き抜きを行い、平滑管１０の減縮加工及び内面溝付け加工を行うことで、管軸に平行な内面溝１１ａが内面に形成された内面溝付き管１１が得られる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内面溝付き管の製造方法及び装置に関し、特に、管軸に平行な内面溝を有し、伝熱管や漏洩検知管の原管に用いるに最適な内面溝付き管の製造方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、空気調和設備では熱交換器が用いられている。熱交換器のタイプの１つにシェルチューブ型があり、多数の金属管（伝熱管）を円胴内に並列的に配置し、それぞれの金属管内に水等の媒体が流される。金属管には、直管、フィン付き管、伝熱特性を高めるために内面に螺旋溝等を設けた溝付き管（内面溝付き管）が用いられる。
【０００３】
図３は、従来の内面溝付き管製造装置を示す。この内面溝付き管製造装置は引き抜き法に属するものであり、先端に螺旋状溝を有するプラグを回転自在にして金属管（平滑管）内に挿入し、更に、平滑管を介してプラグの外側にダイスを配置し、プラグをマンドレルで回転させながら平滑管を引き抜くことにより管内面に螺旋状溝を形成することができる（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
図３の内面溝付き管製造装置１００は、地上に水平に設置されたベース部１０１と、平滑管２００を所望の外径及び内面溝を有する内面溝付き管２０１に加工するダイス（図示せず）が内部に設置された加工部１０２と、ベース部１０１上の端部に設置された位置調整装置１０３と、先端に不図示のプラグが取り付けられると共に平滑管２００に挿入されるマンドレル１０４と、位置調整装置１０３に取り付けられると共にマンドレル１０４の端部を回転自在に支持する回転支承部１０５と、内面溝付き管２０１の先端部を水平方向へ牽引する台車１０６と、ベース部１０１内の台車１０６の走行範囲の両端位置に配設されたスプロケット１０７ａ，１０７ｂと、このスプロケット１０７ａと１０７ｂの間に懸架されたエンドレスのチェーン１０８と、このチェーン１０８の所定位置と台車１０６とを連結する爪１０９とを備えて構成されている。ここで、台車１０６と、スプロケット１０７ａと１０７ｂと、チェーン１０８と、爪１０９とにより、引き抜き装置が構成される。
【０００５】
図４は、加工部１０２及び回転支承部１０５の詳細構成を示す。加工部１０２にはプラグ１１０が配設されており、このプラグ１１０はマンドレル１０４の先端に取り付けられている。プラグ１１０は、外周面に螺旋状の溝１１０ａが形成されており、この溝形状が平滑管２００の内面に転写されることにより、内面溝２０１ａが平滑管２００の内面に形成される。プラグ１１０には、平滑管２００を挟んだ状態で、その外側にダイス１１１が配設されている。ダイス１１１は、不図示のダイスカバーに収納されている。このダイスカバーは、ベース部１０１に固定されている。
【０００６】
マンドレル１０４の後端部は回転支承部１０５の本体内に介在しており、円板状のストッパ１０４ａが取り付けられ端部は、回転支承部１０５においてスラストベアリング１０５ａにより回転自在に支承されている。ストッパ１０４ａは、内面溝付き管２０１の引き抜き時に、マンドレル１０４が内面溝付き管２０１内に引き込まれるのを防止している。回転支承部１０５の本体の中心部にはマンドレル基部１０５ａが取り付けられており、このマンドレル基部１０５ａは位置調整装置１０３に支持されている。内面溝２０１ａが平滑管２００内に均一に形成されるようにするためには、マンドレル１０４と平滑管２００が同軸になるように位置決めされる必要があるが、その調整は回転支承部１０５によって行われる。
【０００７】
図３及び図４の構成において、平滑管２００の先端はダイス１１１に挿入され、ダイス１１１によって縮径され、図示の左側から引き出される。このとき、台車１０６はスプロケット１０７ｂの上側位置に戻されており、平滑管２００の先端が台車１０６に連結される。ついで、プラグ１１０を装着済みのマンドレル１０４が、図示の右側から平滑管２００内に挿入される。この状態でスプロケット１０７ａ，１０７ｂを回転させると、チェーン１０８が回転し、それに伴って台車１０６が左方向へ移動する。その過程で平滑管２００は徐々にダイス１１１から引き抜かれる。
【０００８】
平滑管２００の引き抜きに伴ってダイス１１１により平滑管２００が縮径される際、プラグ１１０の外周面に設けられている螺旋溝に平滑管２００の内面が圧接し、プラグ１１０の溝形状が平滑管２００の内面に転写され、内面溝付き管２０１が製造される。
【０００９】
また、ダイスと溝付きプラグを同軸に配置し、ダイスに挿通させた平滑管の引き抜きを行うと同時にダイスを回転させ、その過程でプラグの外表面が平滑管の内面に圧接し、プラグの溝形状が平滑管の内面に転写されるようにした製造方法も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【００１０】
図５は、従来の内面溝付き管の製造装置の他の構成を示す。この内面溝付き管製造装置３００は、螺旋溝が外周面に形成されたプラグ３０１と、連結棒３０２を介してプラグ３０１に連結されたフローティングプラグ３０３と、平滑管３０４の肉厚相当の隙間を設けてプラグ３０１の周囲に配設された加工ボール３０５と、平滑管３０４の肉厚相当の隙間を設けてフローティングプラグ３０３の周囲に配設されたダイス３０６と、加工ボール３０５の後方に設置されたダイス３０７とを備えて構成されている。
【００１１】
図５において、プラグ３０１、連結棒３０２、及びフローティングプラグ３０３は、平滑管３０４に挿入され、平滑管３０４は図５の左側から右側へ引き出される。平滑管３０４は、最初にフローティングプラグ３０３とダイス３０６の間を通過するときに所定の外径サイズに減縮加工（管の外径を縮小する加工をいう）され、ついでプラグ３０１と回転している加工ボール３０５の間を通過するときに更に小さいサイズに減縮される。このとき、プラグ３０１の外周面には螺旋状の溝３０１ａが形成されているため、加工ボール３０５によってプラグ３０１に押圧された平滑管３０４の内面には、プラグ３０１の溝３０１ａが転写され、内面溝３０８ａが形成された内面溝付き管３０８が製造される。内面溝付き管３０８は、更に、ダイス３０７によって所定の外径サイズに減縮される。図５に示した内面溝付き管の製造装置は、上記した他の製造装置では達成できなかった長尺薄肉管の内面溝加工が可能になる。
【００１２】
【特許文献１】
特開昭４９−３１８６３号公報
【特許文献２】
特公昭５６−１２２６１２号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の内面溝付き管の製造装置によると、図３及び図４の構成（特許文献１の構成）では、内面溝付き管の長さがマンドレル及び引き抜き装置の大きさに制約されるため、長尺材の加工が困難である。また、管内のプラグ面と被加工材（平滑管３０４）の接触面積が大きいために摩擦力が大きくなり、したがって、薄肉材では引抜き力が被加工材の引張強さより大きくなるため、破断し易くなる。
【００１４】
更に、特許文献２の構成によると、マンドレルで溝付きプラグを保持しているため、マンドレルの長さに制限され、長尺材の加工には限度がある。例えば、１００ｍ〜１０００ｍの長尺材の内面溝付き管を製造することはできない。
【００１５】
また、図５の構成によると、加工ボール３０５の回転によって溝形成を行うため、回転速度を上げるには限界があり、加工速度を大きくすることができないため、生産性を上げることができない。また、図３の構成に比べ、装置構成が複雑になる。
【００１６】
したがって、本発明の目的は、長尺な内面溝付き管を欠陥を招くことなく安価に量産することが可能な内面溝付き管の製造方法及び装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するため、第１の特徴として、管軸に平行な溝が外周面の円周方向に複数本設けられた溝形成部を有するフローティングプラグを被加工管の内部に配設し、前記フローティングプラグに対向させて前記被加工管の外部にダイスを配設し、前記ダイスを回転させながら前記被加工管の引き抜きを行い、前記被加工管の減縮及び内面溝付け加工を行うことを特徴とする内面溝付き管の製造方法を提供する。
【００１８】
この方法によれば、ダイスを回転させながら被加工管の引き抜きを行うことで、被加工管の表面の摩擦力が低減でき、更に、溝形成部の溝形状が管軸に平行な溝であるために、溝切りに伴う内面摩擦が低減できることにより、被加工管の引き抜き時における被加工管の通過性が向上し、破断等の欠陥を招くことなく、高速に内面溝付き管を製造することができる。また、マンドレルを用いないため、長尺の内面溝付き管の製造が可能になる。
【００１９】
本発明は、上記の目的を達成するため、第２の特徴として、フローティングプラグを被加工管の内部に配設し、前記フローティングプラグに対向させて前記被加工管の外部に第１のダイスを配設し、管軸に平行な溝が外周面の円周方向に複数本形成されていると共に、連結棒によって前記フローティングプラグに連結された状態で前記被加工管の内部にプラグを配設し、前記プラグに対向させて前記被加工管の外部に第２のダイスを配設し、前記第１及び第２のダイスを回転させながら前記被加工管の引き抜きを行い、前記被加工管の減縮及び内面溝付け加工を行うことを特徴とする内面溝付き管の製造方法を提供する。
【００２０】
この方法によれば、第１及び第２のダイスを回転させながら、フローティングプラグ及び溝付きのプラグを介して被加工管の引き抜きを行うことで、被加工管の表面の摩擦力が低減でき、更に、プラグの溝形状が管軸に平行な溝であるために、溝切りに伴う内面摩擦が低減できることにより、被加工管の引き抜き時における被加工管の通過性が向上し、破断等の欠陥を招くことなく、高速に内面溝付き管を製造することができる。また、マンドレルを用いないため、長尺の内面溝付き管の製造が可能になる。
【００２１】
本発明は、上記の目的を達成するため、第３の特徴として、管軸に平行な溝が外周面の円周方向に複数本形成されていると共に、被加工管の内部に配設される溝付きフローティングプラグと、前記溝付きフローティングプラグに対向させて前記被加工管の外部に配設されると共に、前記被加工管の引き抜き加工時に回転駆動されるダイスとを備えることを特徴とする内面溝付き管の製造装置を提供する。
【００２２】
この構成によれば、被加工管を挟んで溝付きフローティングプラグとダイスを対向配置し、ダイスを回転させながら被加工管の引き抜きを行うことで、被加工管の表面の摩擦力が低減でき、更に、溝形成部の溝形状が管軸に平行な溝であるために、溝切りに伴う内面摩擦が低減され、被加工管の引き抜き時における被加工管の通過性が向上し、破断等の欠陥を招くことなく、高速に内面溝付き管を製造することができる。また、マンドレルを有しない構造であるため、長尺の内面溝付き管の製造が可能になる。
【００２３】
本発明は、上記の目的を達成するため、第４の特徴として、被加工管の内部に配設されるフローティングプラグと、前記フローティングプラグに対向させて前記被加工管の外部に配設されると共に、前記被加工管の引き抜き加工時に回転駆動される第１のダイスと、連結棒によって前記フローティングプラグに連結された状態で前記被加工管の内部に配設されると共に、管軸に平行な溝が外周面の円周方向に複数本形成されたプラグと、前記プラグに対向させて前記被加工管の外部に配設されると共に、前記被加工管の引き抜き加工時に回転駆動される第２のダイスとを備えることを特徴とする内面溝付き管の製造装置を提供する。
【００２４】
この構成によれば、被加工管を挟んで第１及び第２のダイスに、フローティングプラグ及び溝付きのプラグを対向配置し、第１及び第２のダイスを回転させながら、フローティングプラグ及び溝付きのプラグを介して被加工管の引き抜きを行うことで、被加工管の表面の摩擦力が低減でき、更に、プラグの溝形状が管軸に平行な溝であるために、溝切りに伴う内面摩擦が低減できることにより、被加工管の引き抜き時における被加工管の通過性が向上し、破断等の欠陥を招くことなく、高速に内面溝付き管を製造することができる。また、マンドレルを有しない構造であるため、長尺の内面溝付き管の製造が可能になる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
〔第１の実施の形態〕
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る内面溝付き管の製造装置を示す。この構成は、引き抜き法に属するものであり、平滑管の内面に管軸に平行な溝が形成された内面溝付き管を製造することができる。このように、溝のねじれ角が０、すなわち管軸と平行な溝を持つ内面溝付き管は、漏洩検知管の原管、極細径の伝熱管等の用途に適している。
【００２６】
内面溝付き管製造装置１は、加工時に回転するダイス２と、被加工管としての平滑管１０に挿入された状態でダイス２に対向配置される溝付きフローティングプラグ３とを備えて構成されている。溝付きフローティングプラグ３は、後端（平滑管１０の出側端）に溝形成部４を有し、この溝形成部４には管軸に平行な平行溝４ａが円周方向に一定間隔、一定深さ、及び一定幅に形成されている。なお、ダイス２には、ダイス２を回転自在に保持するホルダ、及びダイス２を回転させる駆動部が付属するが、ここでは図示を省略している。駆動部は、例えば、モータ、減速ギア機構、及び制御部を備えて構成される。
【００２７】
図１において、平滑管１０は図の左側からダイス２に挿入され、この平滑管１０内には、溝形成部４を後端にして溝付きフローティングプラグ３が挿入される。平滑管１０を図の右側から引き抜きながら、回転するダイス２により平滑管１０を溝付きフローティングプラグ３に押圧することにより、溝付きフローティングプラグ３に形成されている溝形成部４の平行溝４ａが平滑管１０の内面に転写される。これにより、内面溝１１ａが形成された内面溝付き管１１を得ることができる。
【００２８】
一般に、フローティングプラグの先端部は傾斜面を有しているため、この傾斜面と被加工管の内面との間には摩擦抵抗が生じる。更に、図１の構成によって螺旋溝のようなねじれ角がある溝を加工するためには、溝付きフローティングプラグ３を回転させる必要があり、この回転に対する抗力が働くため、ねじれ角の有る溝を持つ内面溝付き管１１の加工は困難である。そこで、本実施の形態の溝付きフローティングプラグ３では、図１に示すように、溝形成部４の平行溝４ａは管軸に平行な溝形状とし、上記した問題が生じないようにしている。
【００２９】
このように、第１の実施の形態によれば、ダイス２を回転させることで、減縮加工に伴う平滑管１０の表面の摩擦が低減される。また、平行溝４ａが形成された溝形成部４を備える溝付きフローティングプラグ３を用いたことで、平滑管１０の引き抜きから溝切りにいたる工程の内面摩擦が低減し、ダイス２の引き抜き時における平滑管１０の通過性が向上する。この結果、構成を複雑化することなく、内面溝付き管１１を管の破断等のトラブルを生じることなく、生産の高速化、すなわち量産性の向上が可能になる。
【００３０】
そして、溝付きフローティングプラグとしたことで、部品数を最少限にすることができるため、ランニングコストの低減が図れると共に、保守点検を容易することができる。特に、近年、需要に応じて製造する内面溝付き管の種類を速やかに変更できることが望まれているが、第１の実施の形態によれば、製造変更に対して柔軟かつ短時間に対応することが可能になる。
【００３１】
特に、漏洩検知管の原管、あるいは炭酸ガスを冷媒とした給湯機用伝熱管では、管内圧が高圧になるため、耐圧強度を確保するために細径で厚肉の伝熱管が求められているが、本発明によれば、これらの内面溝付き管を経済的に提供することができる。
【００３２】
〔第２の実施の形態〕
図２は、本発明の第２の実施の形態に係る内面溝付き管の製造装置を示す。上記第１の実施の形態の構成では、溝付きフローティングプラグ３がフローティング状態になっていることから、長尺材の加工が可能である。図１の構成においても、図３と同様に、溝付きフローティングプラグ３をマンドレルで把持すれば、大きなねじれ角の内面溝を有する内面溝付き管の加工も可能になる。しかし、マンドレルを構成要素にしたことで、溝付加工は短尺材に限定されることになる。また、マンドレルの使用は、客先の変更等によって溝形状に変更が生じた場合、治具変更等のための作業に時間がとられ、需要に迅速に対応することが難しくなる。
【００３３】
そこで、第２の実施の形態では、フローティングプラグ２３と溝付きのプラグ２４を連結棒２５で連結している。これにより、大きなねじれ角を有する長尺の内面溝付き管１１の加工が可能になる。
【００３４】
第２の実施の形態における内面溝付き管製造装置２０は、加工時に回転する第１のダイス２１と、このダイス２１の後段に配置されると共にダイス２１より小さい内径を有して回転する第２のダイス２２と、平滑管１０に挿入された状態でダイス２１に対向配置されるフローティングプラグ２３と、平滑管１０に挿入された状態でフローティングプラグ２３に同軸に配置されると共に、管軸に平行な平行溝２４ａが円周方向に一定間隔に形成されているプラグ２４と、このプラグ２４とフローティングプラグ２３を連結する連結棒２５とを備えて構成されている。
【００３５】
本実施の形態においても、ダイス２１，２２には、ダイス２を回転自在に保持するホルダ、及びダイス２１，２２を個別に回転させる駆動部が付属するが、ここでは図示を省略している。駆動部は、例えば、モータ、減速ギア機構、及び制御部を備えて構成される。
【００３６】
図２の構成においては、平滑管１０はダイス２１，２２を通過するように図の左側から挿入される。更に、平滑管１０には、プラグ２４を先端側にして、連結棒２５によって連結されたプラグ２４とフローティングプラグ２３が挿入される。この状態で、平滑管１０を図の右側から引き抜きながら、回転するダイス２１により平滑管１０をフローティングプラグ２３に押圧することにより、プラグ２４の外周面に形成されている平行溝２４ａが平滑管１０の内面に内面溝１１ａとして転写される。これにより、内面溝付き管１１が得られる。
【００３７】
図２の内面溝付き管製造装置２０では、プラグ２４による第１の減縮加工、及びフローティングプラグ２３による第２の減縮加工のそれぞれにおいて加工力が必要になるため、深い溝の形成には適さないものの、管の内表面積を増すことができるので、伝熱管等を安価に製造するのに適している。なお、第２のダイス２２と第１のダイス２１の回転は、どちらか一方でも良いが、摩擦力をより小さくするためには、第１及び第２のダイス２１，２２の両方を回転させるのが望ましい。
【００３８】
上記実施の形態において、平行溝４ａ及び平行溝２４ａは、一定間隔、同一幅、同一深さに形成するものとしたが、これに限定されるものではなく、不同一間隔、相互に異なる幅、相互に異なる深さであってもよい。また、摩擦の影響が表れない程度であれば、平行溝４ａ，２４ａに代えて、ねじれ角を設けた溝にしてもよい。
【００３９】
【発明の効果】
以上より明らかなように、本発明の内面溝付き管の製造方法及び装置によれば、回転するダイスと、管軸に平行な溝が形成された溝形成部を有するフローティングプラグとを対向配置し、前記ダイスと前記フローティングプラグの間に被加工管を介挿し、前記ダイスを回転させながら被加工管の引き抜きを行うようにしたので、ダイスの回転及び管軸に平行な溝によってダイスと被加工管の間の摩擦抵抗が軽減し、破断等を招くことなく内面溝付き管を高速に加工することができる。また、マンドレルを必要としないため、長尺の内面溝付き管の製造が可能になる。特に、漏洩検知管の原管、炭酸ガスを冷媒とした給湯機用伝熱管等のように、耐圧強度が要求される内面溝付き管を経済的に製造することができる。
【００４０】
更に、本発明の他の内面溝付き管の製造方法及び装置によれば、回転する第１，第２のダイスを所定間隔に配置し、被加工管を介して第１のダイスに対向させてフローティングプラグを配置し、更にフローティングプラグに連結棒により連結されると共に被加工管を介して第２のダイスにプラグを対向配置し、第１，第２のダイスを回転させながら２段階の減縮を行って被加工管の引き抜きを行うようにしたので、ダイスの回転及び管軸に平行な溝によってダイスと被加工管の間の摩擦抵抗が軽減し、破断等を招くことなく内面溝付き管を高速に加工することができる。また、マンドレルを必要としないため、長尺の内面溝付き管の製造が可能になる。特に、漏洩検知管の原管、炭酸ガスを冷媒とした給湯機用伝熱管等のように、耐圧強度が要求される内面溝付き管を経済的に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の実施の形態に係る内面溝付き管の製造装置を示す正面断面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る内面溝付き管の製造装置を示す正面断面図である。
【図３】従来の内面溝付き管製造装置を示す模式図である。
【図４】図３の加工部及び回転支承部の詳細構成を示す正面断面図である。
【図５】従来の内面溝付き管の製造装置の他の構成を示す正面断面図である。
【符号の説明】
１，２０ 内面溝付き管製造装置
２ ダイス
３ 溝付きフローティングプラグ
４ 溝形成部
４ａ 平行溝
１０ 平滑管
１１，２０ 内面溝付き管
１１ａ 内面溝
２１ 第１のダイス
２２ 第２のダイス
２３ フローティングプラグ
２４ プラグ
２４ａ 平行溝
２５ 連結棒
１００ 内面溝付き管製造装置
１０１ ベース部
１０２ 加工部
１０３ 位置調整装置
１０４ マンドレル
１０４ａ ストッパ
１０５ａ スラストベアリング
１０５ｂ マンドレル基部
１０６ 台車
１０７ａ，１０７ｂ スプロケット
１０８ チェーン
１０９ 爪
１１０ プラグ
１１０ａ，３０１ａ 溝
１１１ ダイス
２００，３０４ 平滑管
２０１，３０８ 内面溝付き管
２０１ａ，３０８ａ 内面溝
３０１ プラグ
３０２ 連結棒
３０３ フローティングプラグ
３０５ 加工ボール
３０６，３０７ ダイス
【発明の属する技術分野】
本発明は、内面溝付き管の製造方法及び装置に関し、特に、管軸に平行な内面溝を有し、伝熱管や漏洩検知管の原管に用いるに最適な内面溝付き管の製造方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、空気調和設備では熱交換器が用いられている。熱交換器のタイプの１つにシェルチューブ型があり、多数の金属管（伝熱管）を円胴内に並列的に配置し、それぞれの金属管内に水等の媒体が流される。金属管には、直管、フィン付き管、伝熱特性を高めるために内面に螺旋溝等を設けた溝付き管（内面溝付き管）が用いられる。
【０００３】
図３は、従来の内面溝付き管製造装置を示す。この内面溝付き管製造装置は引き抜き法に属するものであり、先端に螺旋状溝を有するプラグを回転自在にして金属管（平滑管）内に挿入し、更に、平滑管を介してプラグの外側にダイスを配置し、プラグをマンドレルで回転させながら平滑管を引き抜くことにより管内面に螺旋状溝を形成することができる（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
図３の内面溝付き管製造装置１００は、地上に水平に設置されたベース部１０１と、平滑管２００を所望の外径及び内面溝を有する内面溝付き管２０１に加工するダイス（図示せず）が内部に設置された加工部１０２と、ベース部１０１上の端部に設置された位置調整装置１０３と、先端に不図示のプラグが取り付けられると共に平滑管２００に挿入されるマンドレル１０４と、位置調整装置１０３に取り付けられると共にマンドレル１０４の端部を回転自在に支持する回転支承部１０５と、内面溝付き管２０１の先端部を水平方向へ牽引する台車１０６と、ベース部１０１内の台車１０６の走行範囲の両端位置に配設されたスプロケット１０７ａ，１０７ｂと、このスプロケット１０７ａと１０７ｂの間に懸架されたエンドレスのチェーン１０８と、このチェーン１０８の所定位置と台車１０６とを連結する爪１０９とを備えて構成されている。ここで、台車１０６と、スプロケット１０７ａと１０７ｂと、チェーン１０８と、爪１０９とにより、引き抜き装置が構成される。
【０００５】
図４は、加工部１０２及び回転支承部１０５の詳細構成を示す。加工部１０２にはプラグ１１０が配設されており、このプラグ１１０はマンドレル１０４の先端に取り付けられている。プラグ１１０は、外周面に螺旋状の溝１１０ａが形成されており、この溝形状が平滑管２００の内面に転写されることにより、内面溝２０１ａが平滑管２００の内面に形成される。プラグ１１０には、平滑管２００を挟んだ状態で、その外側にダイス１１１が配設されている。ダイス１１１は、不図示のダイスカバーに収納されている。このダイスカバーは、ベース部１０１に固定されている。
【０００６】
マンドレル１０４の後端部は回転支承部１０５の本体内に介在しており、円板状のストッパ１０４ａが取り付けられ端部は、回転支承部１０５においてスラストベアリング１０５ａにより回転自在に支承されている。ストッパ１０４ａは、内面溝付き管２０１の引き抜き時に、マンドレル１０４が内面溝付き管２０１内に引き込まれるのを防止している。回転支承部１０５の本体の中心部にはマンドレル基部１０５ａが取り付けられており、このマンドレル基部１０５ａは位置調整装置１０３に支持されている。内面溝２０１ａが平滑管２００内に均一に形成されるようにするためには、マンドレル１０４と平滑管２００が同軸になるように位置決めされる必要があるが、その調整は回転支承部１０５によって行われる。
【０００７】
図３及び図４の構成において、平滑管２００の先端はダイス１１１に挿入され、ダイス１１１によって縮径され、図示の左側から引き出される。このとき、台車１０６はスプロケット１０７ｂの上側位置に戻されており、平滑管２００の先端が台車１０６に連結される。ついで、プラグ１１０を装着済みのマンドレル１０４が、図示の右側から平滑管２００内に挿入される。この状態でスプロケット１０７ａ，１０７ｂを回転させると、チェーン１０８が回転し、それに伴って台車１０６が左方向へ移動する。その過程で平滑管２００は徐々にダイス１１１から引き抜かれる。
【０００８】
平滑管２００の引き抜きに伴ってダイス１１１により平滑管２００が縮径される際、プラグ１１０の外周面に設けられている螺旋溝に平滑管２００の内面が圧接し、プラグ１１０の溝形状が平滑管２００の内面に転写され、内面溝付き管２０１が製造される。
【０００９】
また、ダイスと溝付きプラグを同軸に配置し、ダイスに挿通させた平滑管の引き抜きを行うと同時にダイスを回転させ、その過程でプラグの外表面が平滑管の内面に圧接し、プラグの溝形状が平滑管の内面に転写されるようにした製造方法も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【００１０】
図５は、従来の内面溝付き管の製造装置の他の構成を示す。この内面溝付き管製造装置３００は、螺旋溝が外周面に形成されたプラグ３０１と、連結棒３０２を介してプラグ３０１に連結されたフローティングプラグ３０３と、平滑管３０４の肉厚相当の隙間を設けてプラグ３０１の周囲に配設された加工ボール３０５と、平滑管３０４の肉厚相当の隙間を設けてフローティングプラグ３０３の周囲に配設されたダイス３０６と、加工ボール３０５の後方に設置されたダイス３０７とを備えて構成されている。
【００１１】
図５において、プラグ３０１、連結棒３０２、及びフローティングプラグ３０３は、平滑管３０４に挿入され、平滑管３０４は図５の左側から右側へ引き出される。平滑管３０４は、最初にフローティングプラグ３０３とダイス３０６の間を通過するときに所定の外径サイズに減縮加工（管の外径を縮小する加工をいう）され、ついでプラグ３０１と回転している加工ボール３０５の間を通過するときに更に小さいサイズに減縮される。このとき、プラグ３０１の外周面には螺旋状の溝３０１ａが形成されているため、加工ボール３０５によってプラグ３０１に押圧された平滑管３０４の内面には、プラグ３０１の溝３０１ａが転写され、内面溝３０８ａが形成された内面溝付き管３０８が製造される。内面溝付き管３０８は、更に、ダイス３０７によって所定の外径サイズに減縮される。図５に示した内面溝付き管の製造装置は、上記した他の製造装置では達成できなかった長尺薄肉管の内面溝加工が可能になる。
【００１２】
【特許文献１】
特開昭４９−３１８６３号公報
【特許文献２】
特公昭５６−１２２６１２号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の内面溝付き管の製造装置によると、図３及び図４の構成（特許文献１の構成）では、内面溝付き管の長さがマンドレル及び引き抜き装置の大きさに制約されるため、長尺材の加工が困難である。また、管内のプラグ面と被加工材（平滑管３０４）の接触面積が大きいために摩擦力が大きくなり、したがって、薄肉材では引抜き力が被加工材の引張強さより大きくなるため、破断し易くなる。
【００１４】
更に、特許文献２の構成によると、マンドレルで溝付きプラグを保持しているため、マンドレルの長さに制限され、長尺材の加工には限度がある。例えば、１００ｍ〜１０００ｍの長尺材の内面溝付き管を製造することはできない。
【００１５】
また、図５の構成によると、加工ボール３０５の回転によって溝形成を行うため、回転速度を上げるには限界があり、加工速度を大きくすることができないため、生産性を上げることができない。また、図３の構成に比べ、装置構成が複雑になる。
【００１６】
したがって、本発明の目的は、長尺な内面溝付き管を欠陥を招くことなく安価に量産することが可能な内面溝付き管の製造方法及び装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するため、第１の特徴として、管軸に平行な溝が外周面の円周方向に複数本設けられた溝形成部を有するフローティングプラグを被加工管の内部に配設し、前記フローティングプラグに対向させて前記被加工管の外部にダイスを配設し、前記ダイスを回転させながら前記被加工管の引き抜きを行い、前記被加工管の減縮及び内面溝付け加工を行うことを特徴とする内面溝付き管の製造方法を提供する。
【００１８】
この方法によれば、ダイスを回転させながら被加工管の引き抜きを行うことで、被加工管の表面の摩擦力が低減でき、更に、溝形成部の溝形状が管軸に平行な溝であるために、溝切りに伴う内面摩擦が低減できることにより、被加工管の引き抜き時における被加工管の通過性が向上し、破断等の欠陥を招くことなく、高速に内面溝付き管を製造することができる。また、マンドレルを用いないため、長尺の内面溝付き管の製造が可能になる。
【００１９】
本発明は、上記の目的を達成するため、第２の特徴として、フローティングプラグを被加工管の内部に配設し、前記フローティングプラグに対向させて前記被加工管の外部に第１のダイスを配設し、管軸に平行な溝が外周面の円周方向に複数本形成されていると共に、連結棒によって前記フローティングプラグに連結された状態で前記被加工管の内部にプラグを配設し、前記プラグに対向させて前記被加工管の外部に第２のダイスを配設し、前記第１及び第２のダイスを回転させながら前記被加工管の引き抜きを行い、前記被加工管の減縮及び内面溝付け加工を行うことを特徴とする内面溝付き管の製造方法を提供する。
【００２０】
この方法によれば、第１及び第２のダイスを回転させながら、フローティングプラグ及び溝付きのプラグを介して被加工管の引き抜きを行うことで、被加工管の表面の摩擦力が低減でき、更に、プラグの溝形状が管軸に平行な溝であるために、溝切りに伴う内面摩擦が低減できることにより、被加工管の引き抜き時における被加工管の通過性が向上し、破断等の欠陥を招くことなく、高速に内面溝付き管を製造することができる。また、マンドレルを用いないため、長尺の内面溝付き管の製造が可能になる。
【００２１】
本発明は、上記の目的を達成するため、第３の特徴として、管軸に平行な溝が外周面の円周方向に複数本形成されていると共に、被加工管の内部に配設される溝付きフローティングプラグと、前記溝付きフローティングプラグに対向させて前記被加工管の外部に配設されると共に、前記被加工管の引き抜き加工時に回転駆動されるダイスとを備えることを特徴とする内面溝付き管の製造装置を提供する。
【００２２】
この構成によれば、被加工管を挟んで溝付きフローティングプラグとダイスを対向配置し、ダイスを回転させながら被加工管の引き抜きを行うことで、被加工管の表面の摩擦力が低減でき、更に、溝形成部の溝形状が管軸に平行な溝であるために、溝切りに伴う内面摩擦が低減され、被加工管の引き抜き時における被加工管の通過性が向上し、破断等の欠陥を招くことなく、高速に内面溝付き管を製造することができる。また、マンドレルを有しない構造であるため、長尺の内面溝付き管の製造が可能になる。
【００２３】
本発明は、上記の目的を達成するため、第４の特徴として、被加工管の内部に配設されるフローティングプラグと、前記フローティングプラグに対向させて前記被加工管の外部に配設されると共に、前記被加工管の引き抜き加工時に回転駆動される第１のダイスと、連結棒によって前記フローティングプラグに連結された状態で前記被加工管の内部に配設されると共に、管軸に平行な溝が外周面の円周方向に複数本形成されたプラグと、前記プラグに対向させて前記被加工管の外部に配設されると共に、前記被加工管の引き抜き加工時に回転駆動される第２のダイスとを備えることを特徴とする内面溝付き管の製造装置を提供する。
【００２４】
この構成によれば、被加工管を挟んで第１及び第２のダイスに、フローティングプラグ及び溝付きのプラグを対向配置し、第１及び第２のダイスを回転させながら、フローティングプラグ及び溝付きのプラグを介して被加工管の引き抜きを行うことで、被加工管の表面の摩擦力が低減でき、更に、プラグの溝形状が管軸に平行な溝であるために、溝切りに伴う内面摩擦が低減できることにより、被加工管の引き抜き時における被加工管の通過性が向上し、破断等の欠陥を招くことなく、高速に内面溝付き管を製造することができる。また、マンドレルを有しない構造であるため、長尺の内面溝付き管の製造が可能になる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
〔第１の実施の形態〕
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る内面溝付き管の製造装置を示す。この構成は、引き抜き法に属するものであり、平滑管の内面に管軸に平行な溝が形成された内面溝付き管を製造することができる。このように、溝のねじれ角が０、すなわち管軸と平行な溝を持つ内面溝付き管は、漏洩検知管の原管、極細径の伝熱管等の用途に適している。
【００２６】
内面溝付き管製造装置１は、加工時に回転するダイス２と、被加工管としての平滑管１０に挿入された状態でダイス２に対向配置される溝付きフローティングプラグ３とを備えて構成されている。溝付きフローティングプラグ３は、後端（平滑管１０の出側端）に溝形成部４を有し、この溝形成部４には管軸に平行な平行溝４ａが円周方向に一定間隔、一定深さ、及び一定幅に形成されている。なお、ダイス２には、ダイス２を回転自在に保持するホルダ、及びダイス２を回転させる駆動部が付属するが、ここでは図示を省略している。駆動部は、例えば、モータ、減速ギア機構、及び制御部を備えて構成される。
【００２７】
図１において、平滑管１０は図の左側からダイス２に挿入され、この平滑管１０内には、溝形成部４を後端にして溝付きフローティングプラグ３が挿入される。平滑管１０を図の右側から引き抜きながら、回転するダイス２により平滑管１０を溝付きフローティングプラグ３に押圧することにより、溝付きフローティングプラグ３に形成されている溝形成部４の平行溝４ａが平滑管１０の内面に転写される。これにより、内面溝１１ａが形成された内面溝付き管１１を得ることができる。
【００２８】
一般に、フローティングプラグの先端部は傾斜面を有しているため、この傾斜面と被加工管の内面との間には摩擦抵抗が生じる。更に、図１の構成によって螺旋溝のようなねじれ角がある溝を加工するためには、溝付きフローティングプラグ３を回転させる必要があり、この回転に対する抗力が働くため、ねじれ角の有る溝を持つ内面溝付き管１１の加工は困難である。そこで、本実施の形態の溝付きフローティングプラグ３では、図１に示すように、溝形成部４の平行溝４ａは管軸に平行な溝形状とし、上記した問題が生じないようにしている。
【００２９】
このように、第１の実施の形態によれば、ダイス２を回転させることで、減縮加工に伴う平滑管１０の表面の摩擦が低減される。また、平行溝４ａが形成された溝形成部４を備える溝付きフローティングプラグ３を用いたことで、平滑管１０の引き抜きから溝切りにいたる工程の内面摩擦が低減し、ダイス２の引き抜き時における平滑管１０の通過性が向上する。この結果、構成を複雑化することなく、内面溝付き管１１を管の破断等のトラブルを生じることなく、生産の高速化、すなわち量産性の向上が可能になる。
【００３０】
そして、溝付きフローティングプラグとしたことで、部品数を最少限にすることができるため、ランニングコストの低減が図れると共に、保守点検を容易することができる。特に、近年、需要に応じて製造する内面溝付き管の種類を速やかに変更できることが望まれているが、第１の実施の形態によれば、製造変更に対して柔軟かつ短時間に対応することが可能になる。
【００３１】
特に、漏洩検知管の原管、あるいは炭酸ガスを冷媒とした給湯機用伝熱管では、管内圧が高圧になるため、耐圧強度を確保するために細径で厚肉の伝熱管が求められているが、本発明によれば、これらの内面溝付き管を経済的に提供することができる。
【００３２】
〔第２の実施の形態〕
図２は、本発明の第２の実施の形態に係る内面溝付き管の製造装置を示す。上記第１の実施の形態の構成では、溝付きフローティングプラグ３がフローティング状態になっていることから、長尺材の加工が可能である。図１の構成においても、図３と同様に、溝付きフローティングプラグ３をマンドレルで把持すれば、大きなねじれ角の内面溝を有する内面溝付き管の加工も可能になる。しかし、マンドレルを構成要素にしたことで、溝付加工は短尺材に限定されることになる。また、マンドレルの使用は、客先の変更等によって溝形状に変更が生じた場合、治具変更等のための作業に時間がとられ、需要に迅速に対応することが難しくなる。
【００３３】
そこで、第２の実施の形態では、フローティングプラグ２３と溝付きのプラグ２４を連結棒２５で連結している。これにより、大きなねじれ角を有する長尺の内面溝付き管１１の加工が可能になる。
【００３４】
第２の実施の形態における内面溝付き管製造装置２０は、加工時に回転する第１のダイス２１と、このダイス２１の後段に配置されると共にダイス２１より小さい内径を有して回転する第２のダイス２２と、平滑管１０に挿入された状態でダイス２１に対向配置されるフローティングプラグ２３と、平滑管１０に挿入された状態でフローティングプラグ２３に同軸に配置されると共に、管軸に平行な平行溝２４ａが円周方向に一定間隔に形成されているプラグ２４と、このプラグ２４とフローティングプラグ２３を連結する連結棒２５とを備えて構成されている。
【００３５】
本実施の形態においても、ダイス２１，２２には、ダイス２を回転自在に保持するホルダ、及びダイス２１，２２を個別に回転させる駆動部が付属するが、ここでは図示を省略している。駆動部は、例えば、モータ、減速ギア機構、及び制御部を備えて構成される。
【００３６】
図２の構成においては、平滑管１０はダイス２１，２２を通過するように図の左側から挿入される。更に、平滑管１０には、プラグ２４を先端側にして、連結棒２５によって連結されたプラグ２４とフローティングプラグ２３が挿入される。この状態で、平滑管１０を図の右側から引き抜きながら、回転するダイス２１により平滑管１０をフローティングプラグ２３に押圧することにより、プラグ２４の外周面に形成されている平行溝２４ａが平滑管１０の内面に内面溝１１ａとして転写される。これにより、内面溝付き管１１が得られる。
【００３７】
図２の内面溝付き管製造装置２０では、プラグ２４による第１の減縮加工、及びフローティングプラグ２３による第２の減縮加工のそれぞれにおいて加工力が必要になるため、深い溝の形成には適さないものの、管の内表面積を増すことができるので、伝熱管等を安価に製造するのに適している。なお、第２のダイス２２と第１のダイス２１の回転は、どちらか一方でも良いが、摩擦力をより小さくするためには、第１及び第２のダイス２１，２２の両方を回転させるのが望ましい。
【００３８】
上記実施の形態において、平行溝４ａ及び平行溝２４ａは、一定間隔、同一幅、同一深さに形成するものとしたが、これに限定されるものではなく、不同一間隔、相互に異なる幅、相互に異なる深さであってもよい。また、摩擦の影響が表れない程度であれば、平行溝４ａ，２４ａに代えて、ねじれ角を設けた溝にしてもよい。
【００３９】
【発明の効果】
以上より明らかなように、本発明の内面溝付き管の製造方法及び装置によれば、回転するダイスと、管軸に平行な溝が形成された溝形成部を有するフローティングプラグとを対向配置し、前記ダイスと前記フローティングプラグの間に被加工管を介挿し、前記ダイスを回転させながら被加工管の引き抜きを行うようにしたので、ダイスの回転及び管軸に平行な溝によってダイスと被加工管の間の摩擦抵抗が軽減し、破断等を招くことなく内面溝付き管を高速に加工することができる。また、マンドレルを必要としないため、長尺の内面溝付き管の製造が可能になる。特に、漏洩検知管の原管、炭酸ガスを冷媒とした給湯機用伝熱管等のように、耐圧強度が要求される内面溝付き管を経済的に製造することができる。
【００４０】
更に、本発明の他の内面溝付き管の製造方法及び装置によれば、回転する第１，第２のダイスを所定間隔に配置し、被加工管を介して第１のダイスに対向させてフローティングプラグを配置し、更にフローティングプラグに連結棒により連結されると共に被加工管を介して第２のダイスにプラグを対向配置し、第１，第２のダイスを回転させながら２段階の減縮を行って被加工管の引き抜きを行うようにしたので、ダイスの回転及び管軸に平行な溝によってダイスと被加工管の間の摩擦抵抗が軽減し、破断等を招くことなく内面溝付き管を高速に加工することができる。また、マンドレルを必要としないため、長尺の内面溝付き管の製造が可能になる。特に、漏洩検知管の原管、炭酸ガスを冷媒とした給湯機用伝熱管等のように、耐圧強度が要求される内面溝付き管を経済的に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の実施の形態に係る内面溝付き管の製造装置を示す正面断面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る内面溝付き管の製造装置を示す正面断面図である。
【図３】従来の内面溝付き管製造装置を示す模式図である。
【図４】図３の加工部及び回転支承部の詳細構成を示す正面断面図である。
【図５】従来の内面溝付き管の製造装置の他の構成を示す正面断面図である。
【符号の説明】
１，２０ 内面溝付き管製造装置
２ ダイス
３ 溝付きフローティングプラグ
４ 溝形成部
４ａ 平行溝
１０ 平滑管
１１，２０ 内面溝付き管
１１ａ 内面溝
２１ 第１のダイス
２２ 第２のダイス
２３ フローティングプラグ
２４ プラグ
２４ａ 平行溝
２５ 連結棒
１００ 内面溝付き管製造装置
１０１ ベース部
１０２ 加工部
１０３ 位置調整装置
１０４ マンドレル
１０４ａ ストッパ
１０５ａ スラストベアリング
１０５ｂ マンドレル基部
１０６ 台車
１０７ａ，１０７ｂ スプロケット
１０８ チェーン
１０９ 爪
１１０ プラグ
１１０ａ，３０１ａ 溝
１１１ ダイス
２００，３０４ 平滑管
２０１，３０８ 内面溝付き管
２０１ａ，３０８ａ 内面溝
３０１ プラグ
３０２ 連結棒
３０３ フローティングプラグ
３０５ 加工ボール
３０６，３０７ ダイス
Claims (4)
- 管軸に平行な溝が外周面の円周方向に複数本設けられた溝形成部を有するフローティングプラグを被加工管の内部に配設し、
前記フローティングプラグに対向させて前記被加工管の外部にダイスを配設し、
前記ダイスを回転させながら前記被加工管の引き抜きを行い、前記被加工管の減縮及び内面溝付け加工を行うことを特徴とする内面溝付き管の製造方法。 - フローティングプラグを被加工管の内部に配設し、
前記フローティングプラグに対向させて前記被加工管の外部に第１のダイスを配設し、
管軸に平行な溝が外周面の円周方向に複数本形成されていると共に、連結棒によって前記フローティングプラグに連結された状態で前記被加工管の内部にプラグを配設し、
前記プラグに対向させて前記被加工管の外部に第２のダイスを配設し、
前記第１及び第２のダイスを回転させながら前記被加工管の引き抜きを行い、前記被加工管の減縮及び内面溝付け加工を行うことを特徴とする内面溝付き管の製造方法。 - 管軸に平行な溝が外周面の円周方向に複数本形成されていると共に、被加工管の内部に配設される溝付きフローティングプラグと、
前記溝付きフローティングプラグに対向させて前記被加工管の外部に配設されると共に、前記被加工管の引き抜き加工時に回転駆動されるダイスとを備えることを特徴とする内面溝付き管の製造装置。 - 被加工管の内部に配設されるフローティングプラグと、
前記フローティングプラグに対向させて前記被加工管の外部に配設されると共に、前記被加工管の引き抜き加工時に回転駆動される第１のダイスと、
連結棒によって前記フローティングプラグに連結された状態で前記被加工管の内部に配設されると共に、管軸に平行な溝が外周面の円周方向に複数本形成されたプラグと、
前記プラグに対向させて前記被加工管の外部に配設されると共に、前記被加工管の引き抜き加工時に回転駆動される第２のダイスとを備えることを特徴とする内面溝付き管の製造装置。
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|---|---|---|---|
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2005000937A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010131617A (ja) * | 2008-12-03 | 2010-06-17 | Sumitomo Metal Ind Ltd | フローティングプラグを用いた超薄肉継目無金属管の製造方法 |
| CN108555046A (zh) * | 2018-05-16 | 2018-09-21 | 宁波金田铜管有限公司 | 一种超密度内螺纹直槽铜管及其工艺模具 |
-
2003
- 2003-06-10 JP JP2003165420A patent/JP2005000937A/ja active Pending
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|---|---|---|---|---|
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| CN108555046A (zh) * | 2018-05-16 | 2018-09-21 | 宁波金田铜管有限公司 | 一种超密度内螺纹直槽铜管及其工艺模具 |
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