JP2006159250A - 配管加工方法および配管加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 縮径作業を簡略化できる配管の加工方法を提供する。
【解決手段】 配管１の先端部１ａを縮径する配管の加工方法であって、配管先端部１ａの中心線Ａ１を中心として同一回転軌道上を公転する複数のローラ１３を設ける。配管先端部１ａをフリーにした状態で配管１を固定し、複数のローラ１３の間の中央空間部Ｓに配管先端部１ａを除々に挿入することで、同一回転軌道上の公転する複数のローラ１３によって配管先端部１ａを中心線Ａ１方向に向けて自由に伸長させつつ縮径する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、配管の一部を縮管する配管の加工方法および加工装置に関する。

配管はその先端部に例えば継手を形成する必要があるため、これに応じて先端部を縮径する必要がある（例えば、特許文献１参照）。縮径加工としては、例えば図７ａの如く所定形状に曲げられた配管１を、まず図７ｂに示すように第１のスウェジ工程で縮管する。この第１のスウェジ工程ではクランプ２により固定された配管１の先端部を、スウェジ治具３によって図７ｂ中の矢示方向にパンチすることで、配管１の先端部を縮径する。このとき、このスウェジ治具３の円柱状の穴部３ａの内径寸法Ｌ１によって、縮径後の配管１の外径寸法が決まる。なお図１中符号１ｂは配管１における縮径前後の境界部（径変更部）を示している。

次に、前記第１のスウェジ工程で板厚が厚くなった縮径部分１ａを、図７ｃ（切削工程）に示すようにドリル４等で切削することにより、狭くなった内径を広げて内側の流通路を確保する。そして、続く洗浄工程（図示省略する）において、切削工程時に生じたバリや切り屑を洗い流す。

求める径がさらに小さいする場合には、前記内径寸法Ｌ１をさらに小さくして、スウェジ工程（図７ｂ参照）および切削工程（図７ｃ参照）および洗浄工程を繰り返して、所望の寸法へと近づける。
特開昭６４−６７５７４号公報（第３頁、第１図）

しかしながら、前記従来技術ではスウェジ工程で板厚の厚くなった部分を切削加工するため、この切削工程およびこれに伴う洗浄工程が必要になり、結果的に縮径作業が煩雑化する。

なお、配管の外径寸法公差により配管とスウェジ治具との間の摩擦力が大きくなりスウェジ工程のパンチング抵抗が大きくなってしまうと、径変更部１ｂが座屈して、求める形状にならない場合もある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、縮径作業を簡略化できる配管の加工方法の提供を目的とする。

上記目的を達成するための請求項１の発明は、配管の先端部を縮径する配管の加工方法であって、前記配管先端部の中心線を中心として同一回転軌道上を公転する複数のローラを設け、前記配管先端部をフリーにした状態で前記配管を固定し、前記複数のローラの間の中央空間部分に前記配管先端部を除々に挿入することで、同一回転軌道上の公転する複数のローラによって前記配管先端部を中心線方向に向けて自由に伸長させつつ縮径することを特徴とするものである。

請求項２の発明は、請求項１に記載の配管加工方法であって、前記ローラは、前記配管先端部の中心線方向と平行に設定された回転軸を中心に自転自在であることを特徴とするものである。

請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載の配管加工方法であって、前記ローラは、前記配管が挿入される手前側の端部に、該手前側に向かって縮径するように傾斜した第１の傾斜部を有することを特徴とするものである。

請求項４の発明は、請求項３に記載の配管加工方法であって、前記ローラは、前記第１傾斜部よりも奥側に、最大外径部よりも小径の部位を有することを特徴とするものである。

請求項５の発明は、請求項３に記載の配管加工方法であって、前記ローラは、前記第１の傾斜部を、前記ローラの軸方向に向けて少なくとも２段以上備えることを特徴とするものである。

請求項６の発明は、配管の先端部を縮径加工する配管加工装置であって、前記配管先端部をフリーにした状態で前記配管を固定するクランプと、前記配管先端部を縮径加工するスピニング加工具と、備え、
前記スピニング加工具は、前記配管先端部の中心線上にその回転中心がほぼ一致した状態で回転自在な回転ベースと、前記回転ベースの回転中心から所定半径位置に装着されて前記回転ベースの回転に伴って同一回転軌道上を公転する複数のローラと、を備え、
前記回転ベースと前記クランプとが前記配管先端部の中心線方向に沿って相対的にスライド移動自在であることを特徴とするものである。

請求項７の発明は、請求項６に記載の配管加工装置であって、前記ローラは、前記配管先端部の中心線方向と平行に設定された回転軸を中心に自転自在に前記回転ベースに装着されていることを特徴とするものである。

請求項８の発明は、請求項６または７に記載の配管加工装置であって、前記ローラは、前記配管先端部を挿入する手前側の端部に、前記手前側に向かって縮径するように傾斜した第１の傾斜部を有することを特徴とするものである。

請求項９の発明は、請求項８に記載の配管加工装置であって、前記ローラは、前記第１傾斜部よりも奥側に、最大外径部よりも小径の部位を有することを特徴とするものである。

請求項１０の発明は、請求項８に記載の配管加工装置であって、前記ローラは、前記第１の傾斜部を、前記ローラの回転軸方向に向けて少なくとも２段以上備えることを特徴とするものである。

請求項１１の発明は、請求項６〜１０の何れか１項に記載の配管加工装置であって、前記回転ベースは、その回転中心に前記配管を貫通させる貫通孔を備えることを特徴とするものである。

請求項１に記載の発明によれば、配管先端部を自由に伸長させつつ縮径できるため、板厚の増加を回避できる。この結果、従来必要であった配管の板厚増加に伴った切削工程を省くことができる。かくして本発明では、縮径作業を簡略化できる。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１の発明の効果に加え、ローラが自転できるため、複数のローラの間の中央空間部に配管先端部が挿入されている際に、ローラと配管先端部との間に生じる摩擦力が小さくなり配管先端部に大きな捻れ力が加わらずにすむ。

請求項３に記載の発明によれば、請求項１または２の発明の効果に加え、ローラに設けられた第１の傾斜部により、複数のローラの間の中央空間部に配管を挿入しやすくなる。また、中央空間部に配管を挿入する際に、配管先端部にいきなり大きな圧力がかかるのを効果的に防げる。

請求項４に記載の発明によれば、請求項３の発明の効果に加え、ローラの第２の傾斜部により、ローラと配管先端部との接触面積を小さくできるため、ローラと配管との接触面積が大きい場合と比較して、配管の捩れをより一層防止できる。

請求項５に記載の発明によれば、請求項３の発明の効果に加え、一度の縮径加工で配管先端部に段差形状を形成することができる。また、配管先端部を段階的に縮径させることで、一度の縮径加工で大幅に縮径できる。

請求項６に記載の発明によれば、配管先端部を自由に伸長させつつ縮径できるため、板厚の増加を回避できる。この結果、従来必要であった配管の板厚増加に伴った切削工程を省くことができる。かくして本発明では、縮径作業を簡略化できる。

請求項７に記載の発明によれば、請求項６の発明の効果に加え、ローラが自転できるため、複数のローラの間の中央空間部に配管先端部が挿入されている際に、ローラと配管先端部との間に生じる摩擦力が小さくなり配管先端部に大きな捻れ力が加わらずにすむ。

請求項８に記載の発明によれば、請求項６または７の発明の効果に加え、ローラに設けられた第１の傾斜部により、複数のローラの間の中央空間部に配管を挿入しやすくなる。また、中央空間部に配管を挿入する際に、配管先端部にいきなり大きな圧力がかかるのを効果的に防げる。

請求項９に記載の発明によれば、請求項８の効果に加え、ローラの小径部分により、ローラと配管先端部との接触面積を小さくできるため、ローラと配管との接触面積が大きい場合と比較して、配管の捩れをより一層防止できる。

請求項１０に記載の発明によれば、請求項８の効果に加え、一度の縮径加工で配管先端部に段差形状を形成できる。また、配管先端部を段階的に縮径させることで、一度の縮径加工で大幅に縮径できる。

請求項１１に記載の発明によれば、請求項６〜１０の何れかの発明の効果に加え、回転ベースに配管を貫通させる貫通孔を設けたことにより、伸長する配管の進行の妨げを防止でき、より確実に板厚の増加を回避できる。

以下、本発明を適用した具体的な実施形態について、図面を参照しながら説明する。

図１〜図４は本発明の一実施形態を示し、図１は本発明にかかる配管加工方法に用いる配管加工装置を示す斜視図、図２は図１における配管加工装置のスピニング加工具の正面図、図３は図２のスピニング加工具のローラの分解斜視図、図４は配管の縮径加工の説明をするための説明図である。なお、本実施形態においては配管１として車両用空調機器用に利用される配管を適用した場合について述べる。

図１および図２に示すように、配管加工装置は、クランプ１９と、スピニング加工具１０と、を備える。クランプ１９は、縮径加工が施される配管先端部１ａをフリーにした状態で配管１の基端側を保持して回転不可能に固定する周知の構造である。一方、スピニング加工具１０は、回転ベース１１と、この回転ベース１１に取り付けられた複数（この例では３つ）のローラ１３と、を備える。

回転ベース１１は、この例では略円板状に形成されており、図示せぬ駆動手段いより回転自在となっている。回転ベース１１の回転中心Ａ２は、縮径加工が施される配管先端部１ａの中心線Ａ１とを一致している。また、回転ベース１１は、その回転中心位置に、縮径加工によって伸長する配管先端部１ａを貫通させるための貫通孔１１ａを備えている。

ローラ１３は、それぞれ取付ベース１２を介して回転ベース１１に取り付けられている。３つのローラ１３はいずれも回転ベース１１の回転中心Ａ２（＝配管先端部１ａの中心線Ａ１）から所定半径（所望する配管の縮径寸法に対応させて設定された半径）位置に配置されている。これにより、回転ベース１１が回転すると、ローラ１３は回転ベース１１の回転中心Ａ２（＝配管先端部１ａの中心線Ａ１）を中心とした同一円形軌道上を回転するようになっている。また３つのローラ１３は回転ベース１１の回転中心Ａ２を中心として周方向に等間隔に配置されている。

このローラ１３は、図３に示すように略筒状に形成されて、対応する取付ベース１２から立設されたシャフト１４に対し、スラストベアリング１５およびラジアルベアリング１６、１７を介して固定ボルト１８によって回動自在に固定されている。

このローラ１３には、図３および図４に示すように配管先端部１ａを受け入れる手前側Ｘ（この例では回転ベース１１に固定される側Ｙとは反対側）に、当該手前Ｘに向かって縮径するように傾斜した第１の傾斜部１３Ａが設けられている。これにより、複数のローラ１３の間の中央空間部Ｓは、手前Ｘに向かって拡開して構造となる。結果、配管先端部１ａを中央空間Ｓに挿入していく際に、ローラ１３と配管先端部１ａとの締め代が除々に大きくなるため、例えばローラ１３が先端から基端まで同一径である構造と比較して、スピニング加工時における配管先端部１ａに加わる捻れ力を小さくできる。

またローラ１３は、図３および図４に示すように、第１の傾斜部１３Ａよりも奥側Ｙ（この例ではベース固定側Ｙ）に、最大外径部１３Ｄよりも小径の部分１３Ｂを備えている。この実施形態ではこの小径部分１３Ｂは奥側Ｙに向かって縮径するように傾斜した形状である。これにより、スピニング加工時にローラ１３と配管１との接触面積が小さくなる。そのため、ローラ１３と配管１との接触面積が大きい場合と比較して、スピニング加工時における配管先端部１ａに加わる捻れ力を小さくできる。なおここでは便宜上１つのローラ１３を代表にとって図示し説明したが、他のローラ１３、１３においても同様に構成されている。

この実施形態では、配管１の外径寸法がφ１０．５〔ｍｍ〕でありローラ１３間の中央空間Ｓの寸法はφ８．５〔ｍｍ〕に設定されている。なお、ローラ１３は中央空間Ｓの寸法を調節しながら回転ベース１１に装着できるようになっている。

このような配管加工装置を用いた配管１の縮径加工は、以下に説明する手順にで行われる。

まず、被加工対象である配管１を基端側をクランプ１９によって固定支持し、配管１の先端部１ａをフリーにした状態とする。

次に、スピニング加工具１０を回転ベース１１を回転駆動させながら該スピニング加工具１０を、クランプ１９に固定された配管先端部１ａの方向Ｘに向けて近づけ、図４に示すように複数のローラ１３間の中央空間Ｓに配管先端部１ａを除々に挿入していく。このとき、回転ベース１１の駆動に伴って配管先端部１ａの外周側を公転する複数のローラ１３によって、この配管先端部１ａが除々に縮径していく。

このように配管先端部１ａをフリーにした状態で縮径させることにより、配管先端部１ａを自由に伸長させることができる。そのため、縮径部１ａの板厚の増加を回避できる。この結果、従来必要であった配管１の板厚増加に伴った切削工程を省くことができる。

なお、この例では縮径された配管先端部１ａに、図５に示す如く最終的にポンチ２０によってビード部（膨出部）１ｃを形成する。上述のスピニング加工では、配管先端部１ａが長手方向に自由に伸長できるようになっているため、縮径加工後には配管先端部１ａの長さサイズにバラツキが生じ易いが、図５に示すビード加工の際にポンチ２０の穴部２０ａの深さ寸法Ｌ３により配管先端部１ａの長手方向のサイズＬ３を一定できる。このとき、ビード形成用凹部２１の径サイズを広めに設定しておくことで、配管先端部１ａのビード加工時にサイズを吸収できるようになっている。

以下、この実施形態の効果をまとめる。

まずこの実施形態によれば、配管先端部１ａをフリーにした状態で、複数のローラの間の中央空間部Ｓに配管先端部１ａを除々に挿入することとで、同一回転軌道上を公転する複数のローラ１３によって縮径するため、配管先端部１ａを自由に伸長させることができる。これにより、配管先端部（縮径部）１ａの板厚の増加を回避できる。この結果、従来必要であった配管１の板厚増加に伴った切削工程を省くことができる。

またこの実施形態によれば、上記効果に加え、ローラ１３が自転できるため、複数のローラ１３の間の中央空間部Ｓに配管先端部１ａが挿入される際に、ローラ１３と配管先端部１ａとの間に生じる摩擦力が小さくなって配管先端部１ａに大きな捻れ力が加わらずにすむ。これにより、加工スピードを速くできる利点もある。

またこの実施形態によれば、上記効果に加え、ローラ１３が第１の傾斜部１３Ａを備えるため、複数のローラ１３の間の中央空間部Ｓに配管先端部１ａを導入しやすくなる。また、スピニング加工時にローラ１３と配管先端部１ａとの締め代が除々に大きくなるため、ローラ１３が先端から基端まで同一径である構造と比較して、スピニング加工時における配管先端部１ａに加わる捻れ力を小さくできる。これにより、加工スピードをさらに速くできる利点もある。

またこの実施形態によれば、上記効果に加え、ローラ１３が小径部分（第２の傾斜部１３Ｂ）を備えるため、各ローラ１３と配管先端部１ａとの接触面積を小さくできる。そのためローラ１３と配管先端部１ａとの接触面積が大きい場合と比較して、配管先端部１ａに加わる捩れ力をより小さくできる。これにより、加工スピードをさらに速くできる利点もある。

またこの実施形態によれば、上記効果に加え、回転ベース１１に配管先端部１ａが挿通自在な貫通孔１１ａを設けたため、スピニング加工時には配管先端部１ａが自由に伸長できる。そのため、配管先端部１ａの伸長を妨げることで配管先端部１ａの板厚が増加してしまうことを確実に回避できる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、上述した実施形態に本発明を限定するものと理解するべきではない。

例えば、上述した実施形態のローラ１３に代えて、例えば図６ａに示すように、第１の傾斜部１３Ａのみを備えその他の側面は平坦部１３Ｃで形成されるようなローラ１３を利用してもよい。この場合においても、本発明の効果を実用上十分に得ることができる。

また、ローラとして図６ｂに示すように、第１の傾斜部１３Ａと第２の傾斜部１３Ｂとの間に平坦部１３Ｃを設けるようにしてもよい。このとき、この平坦部１３Ｃの幅（すなわちローラ１３と配管１との接触面積）が小さくなれば小さくなるほど、配管先端部１ａに加わる捩れ力を小さくできる利点がある。なお、平坦部１３Ｃの幅が大きいほど縮径後の配管先端部１ａ（縮径部）の直線度が高くなる。

さらに、ローラとして図６ｃに示すように、その軸方向に第１の傾斜部１３Ａを少なくとも２段備えるようにしてもよい。この場合、配管先端部１ａに一度に２段以上の段差形状を施すことができる。しかも、このようなローラ１３に対して第２の傾斜部１３Ｂを設ければ、配管先端部１ａに加わる捻れ力を小さくでき、加工スピードを速くできる利点をも得ることができる。

本発明にかかる配管加工方法に用いる配管加工装置を示す斜視図。 図１における配管加工装置のスピニング加工具の正面図。 図２のスピニング加工具のローラの分解斜視図。 本発明にかかる配管の縮径加工方法を説明する説明図。 縮径後のビード部の形成工程を説明するための断面図である。 本発明による他の実施形態における加工装置の要部（ローラ）を拡大して示す側面図である。 従来の配管の加工方法を概略的に説明する断面図である。

符号の説明

１…配管
１ａ…配管先端部
１０…スピニング加工具
１１…回転ベース
１１ａ…貫通孔
１２…取付ベース
１３…ローラ
１３Ａ…第１の傾斜部
１３Ｂ…小径部分（第２の傾斜部）
１３Ｃ…平坦部
１３Ｄ…最大外径部
１９…クランプ
Ａ１…中心線
Ａ２…回転中心
Ｓ…中央空間部
Ｘ…手前側
Ｙ…奥側

Claims (11)

1. 配管（１）の先端部（１ａ）を縮径する配管の加工方法であって、
   前記配管先端部（１ａ）の中心線（Ａ１）を中心として同一回転軌道上を公転する複数のローラ（１３）を設け、
   前記配管先端部（１ａ）をフリーにした状態で前記配管（１）を固定し、
   前記複数のローラ（１３）の間の中央空間部分に前記配管先端部（１ａ）を除々に挿入することで、同一回転軌道上の公転する複数のローラ（１３）によって前記配管先端部（１ａ）を中心線（Ａ１）方向に向けて自由に伸長させつつ縮径することを特徴とする配管加工方法。
2. 請求項１に記載の配管加工方法であって、
   前記ローラ（１３）は、前記配管先端部（１ａ）の中心線（Ａ１）方向と平行に設定された回転軸（Ａ３）を中心に自転自在であることを特徴とする配管加工方法。
3. 請求項１または請求項２に記載の配管加工方法であって、
   前記ローラ（１３）は、前記配管（１）が挿入される手前側（Ｘ）の端部に、該手前側（Ｘ）に向かって縮径するように傾斜した第１の傾斜部（１３Ａ）を有することを特徴とする配管加工方法。
4. 請求項３に記載の配管加工方法であって、
   前記ローラ（１３）は、前記第１傾斜部（１３Ａ）よりも奥側（Ｙ）に、最大外径部（１３Ｃ、１３Ｄ）よりも小径の部位（１３Ｂ）を有することを特徴とする配管加工方法。
5. 請求項３に記載の配管加工方法であって、
   前記ローラ（１３）は、前記第１の傾斜部（１３Ａ）を、前記ローラ（１３）の軸（Ａ３）方向に向けて少なくとも２段以上備えることを特徴とする配管加工方法。
6. 配管（１）の先端部（１ａ）を縮径加工する配管加工装置であって、
   前記配管先端部（１ａ）をフリーにした状態で前記配管（１）を固定するクランプ（１９）と、
   前記配管先端部（１ａ）を縮径加工するスピニング加工具（１０）と、
   備え、
   前記スピニング加工具（１０）は、
   前記配管先端部（１ａ）の中心線（Ａ１）上にその回転中心（Ａ２）が一致した状態で回転自在な回転ベース（１１）と、
   前記回転ベース（１１）の回転中心（Ａ２）から所定半径位置に装着されて前記回転ベース（１１）の回転に伴って同一回転軌道上を公転する複数のローラ（１３）と、
   を備え、
   前記回転ベース（１１）と前記クランプ（１９）とが前記配管先端部（１ａ）の中心線（Ａ１）方向に沿って相対的にスライド移動自在であることを特徴とする配管加工装置。
7. 請求項６に記載の配管加工装置であって、
   前記ローラ（１３）は、前記配管先端部（１ａ）の中心線（Ａ１）方向と平行に設定された回転軸（Ａ３）を中心に自転自在に前記回転ベース（１３）に装着されていることを特徴とする配管加工装置。
8. 請求項６または７に記載の配管加工装置であって、
   前記ローラ（１３）は、前記配管先端部（１）を挿入する手前側（Ｘ）の端部に、前記手前側（Ｘ）に向かって縮径するように傾斜した第１の傾斜部（１３Ａ）を有することを特徴とする配管加工装置。
9. 請求項８に記載の配管加工装置であって、
   前記ローラ（１３）は、前記第１傾斜部（１３Ａ）よりも奥側（Ｙ）に、最大外径部（１３Ｃ、１３Ｄ）よりも小径の部位（１３Ｂ）を有することを特徴とする配管加工装置。
10. 請求項８に記載の配管加工装置であって、
    前記ローラ（１３）は、前記第１の傾斜部（１３Ａ）を、前記ローラ（１３）の回転軸（Ａ３）方向に向けて少なくとも２段以上備えることを特徴とする配管加工装置。
11. 請求項６〜１０の何れか１項に記載の配管加工装置であって、
    前記回転ベース（１１）は、その回転中心（Ａ２）に前記配管（１）を貫通させる貫通孔（１１ａ）を備えることを特徴とする配管加工装置。
    

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