JP2006159285A - 屈曲２重管の孔開け方法 - Google Patents

Abstract

【課題】屈曲２重管の内外管の両管壁に孔を同心状に確実に開け、しかも２重管の屈曲部位置に対する孔位置（管軸方向位置及び管軸回転位置）を正確に位置決めする。
【解決手段】内管１又は外管２のどちらか一方の管壁に第１パンチ５により第１孔１ａを開け、次に前記外管２内に空隙９を有して前記内管１を内装し、次に前記内管１と前記外管２とを一体的に曲げ加工し、次に第２パンチ１８を前記第１孔１ａ側から通過させ他方の管壁に前記第１孔１ａと同心状の第２孔２ａを開けることを特徴とする屈曲２重管の孔開け方法。
【選択図】図９

Description

本発明は、屈曲２重管の内外管に孔を同心状に開ける方法に関する。

金属管の管壁に孔を開ける方法として、ドリル加工（ボール盤）が特許文献１に開示されている。また、パンチを用いて管の内部から外方へ向って孔を打ち抜くプレス加工が、特許文献２に開示されている。

特開昭５７−１５６８４２号公報第２図 特開平９−３０８９１９

外管内に空隙を有して内管が内装される屈曲２重管の内外管の両管壁に、孔を同心状に開ける場合、上記特許文献１又は特許文献２に開示される方法により、予め内管及び外管を各々ストレート管の状態で孔を開けておき、外管内に内管を内装した後、内外管を一体的に曲げると、内管と外管との管径や板厚が異なる等の材料伸びの違いより、曲げ加工後の両孔位置がずれてしまう（同心状に配置され難い）問題がある。そこで、予め材料伸びの違いを見込んだ位置に孔を開けたとしても、管素材自体の個体差や曲げ加工のばらつきにより、この問題を解決することは困難である。

一方、２重管を曲げた後、内外管の両管壁に同心状の孔を１工程で開ける場合、上記特許文献１に開示される方法では、バリ（かえり）や切粉が、外管と内管との空隙及び内管内に発生し、特に空隙に生じたバリや切粉の除去には複雑な作業を要する。また、上記特許文献２に開示される方法では、内管の孔開けによって生じるスクラップ（抜きかす）が、パンチと外管との間に残ってしまい、スクラップが邪魔となってパンチの刃が外管の内壁面を直接押圧することができず、外管の孔開けが不可能となる虞がある。

そこで、本発明は、屈曲２重管の内外管の両管壁に孔を同心状に確実に開けることができ、しかも２重管の屈曲部位置に対する孔位置（管軸方向位置及び管軸回転位置）を正確に位置決めすることができる屈曲２重管の孔開け方法及び孔開け装置を提供するものである。

前記の課題を解決するために、請求項１記載の発明は、先ず内管又は外管のどちらか一方の管壁に第１パンチにより第１孔を開け、次に前記外管内に空隙を有して前記内管を内装し、次に前記内管と前記外管とを一体的に曲げ加工し、次に第２パンチを前記第１孔側から通過させ他方の管壁に前記第１孔と同心状の第２孔を開けることを特徴とする屈曲２重管の孔開け方法である。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記外管内に隙間を有して前記内管を内装した後、前記第１孔を閉塞部材により閉塞し、次に前記空隙に取出し可能な充填物を充填し、次に前記内管と前記外管とを一体的に曲げ加工することを特徴とする屈曲２重管の孔開け方法である。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記第１孔が開けられた前記内管又は前記外管の管壁に、前記第１孔と同心状に前記第２孔を開けるための位置決め部を形成することを特徴とする屈曲２重管の孔開け方法である。

請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記位置決め部が、２重管の曲げ加工における基準であることを特徴とする屈曲２重管の孔開け方法である。

請求項１記載の発明によれば、内管又は外管のどちらか一方の管壁に第１パンチにより第１孔を開け、次に外管内に空隙を有して内管を配置し、次に内管と外管とを一体的に曲げ加工し、次に第２パンチを第１孔に通過させ他方の管壁に第１孔と同心状の第２孔を開けることにより、曲げ加工が終了した他方の管に対し第２孔が、一方の管に既に開けられた第１孔を通してパンチにより開けられるため、第１孔と第２孔とが、ずれることなく確実に同心状に形成される。

請求項２記載の発明によれば、第１孔を閉塞部材により閉塞して曲げ加工を行うことにより、曲げ加工時に内管と外管との空隙を管全長に亘り均一に維持するために空隙内に充填される充填物が、第１孔から内管の内部や外管の外部へ洩れることなく確実に空隙内に充填され、管全長に亘って均一な空隙を有する屈曲２重管を得ることができる。

請求項３記載の発明によれば、第１孔が開けられた内管又は外管の管壁に、第１孔と同心状に第２孔を開けるための位置決め部を形成することにより、その位置決め部を基準として第２パンチを第１孔の対向位置に配置することができ、第１孔と第２孔とが、位置ずれを起こすことなく確実に同心状に形成される。

請求項４記載の発明によれば、位置決め部を曲げ加工の基準にすることにより、孔位置に対する２重管の曲げ位置及び曲げ方向が正確に決定される。

本発明を実施するための最良の形態を図１乃至図１１に示す実施例に基づいて説明する。図１に示すように、直線状で単管状態である内管１の外周面が、クランプ２，３により強固に挟持されており、クランプ２には、パンチホルダ４に固定された第１パンチ５及び切欠パンチ６を、内管１へ進退可能とする貫通穴２ａ及び２ｂが形成されている。また、内管１の内部には芯金７が挿入されており、芯金７には、第１パンチ５及び切欠パンチ６が芯金７内を進退可能とする貫通穴７ａ，７ｂが形成されている。

次に、図２及び図３に示すように、図示しない油圧シリンダ等の駆動手段によりパンチホルダ４を図中下方向へ降下させ、第１パンチ５と切欠パンチ６を連動させて内管１の管壁に第１孔１ａを開けるとともに内管１の端部に略コ字状の切欠（位置決め部）１ｂを形成する。なお、孔の形状は真円、楕円、長円、多角形等任意であり大きさも任意である。希望の孔形状に合わせて第１パンチ５の横断面形状を設定すればよい。また、切欠１ｂの形状や大きさも任意であり、半円形等でもよい。

次に、図４に示すように、第１孔１ａ及び切欠１ｂが形成された内管１の外径と略等しい内径を有する小径部２ａが端部に形成された直線状の外管２内に、内管１を内装する。次に、内管１と外管２との嵌合部８をスポット溶接等により接合する。こうして、内管１と外管２との間に空隙９を有するとともに同軸かつ直線状（屈曲前の状態）の２重管１０が形成される。

次に、図５に示すように、内管１の外周面と略一致する曲面を有する閉塞部材１１を空隙９の開口端部１２から挿入し、第１孔１ａを空隙９側から閉塞する。このとき、閉塞部材１１に設けられた突起１１ａを切欠１ｂに嵌合させることにより、挿入時のストッパとなるとともに孔１ａが確実に閉塞される。なお、図示しないが、閉塞部材１１を内管１内に挿入し空隙９の反対側（内管１の内側）から第１孔１ａを閉塞してもよい。

次に、図６に示すように、鉄粉等からなる流動性の充填物１３を開口端部１２から空隙９内へ充填した後に、開口端部１２を栓１４により閉塞する。このとき、閉塞部材１１に形成された突起１１ａの管軸方向延長線上に形成された穴１１ｂと栓１４に形成された穴１４ａとを一致させる。そして、穴１１ｂ，１４ａを曲げ方向の基準として公知のパイプベンダーによって２重管の曲げ加工を行う。閉塞部材１１に形成された突起１１ａは、内管１に形成された切欠（位置決め部）１ｂに嵌合されているので、切欠１ｂを２重管の曲げ方向の基準として曲げ加工することになる。なお、穴１１ｂ，１４ａは、穴に限定されるものではなく、切欠と突起を嵌合させる形状であってもよい。

また、上記図３に示すように、予め切欠１ｂと第１孔１ａとが所定の位置関係に形成されているので、切欠１ｂを２重管の曲げ加工の基準とすることは、第１孔１ａを基準としていることと同等であり、第１孔１ａの位置に対する２重管の曲げ位置及び方向が正確に決定される。

そして、上記曲げ加工の終了後、栓１４及び閉塞部材１１を外し、充填物１３を開口端部１２から取出し、図７に示すように、第１孔１ａが形成された屈曲２重管２０が得られる。

次に、図８に示すように、内管１の切欠１ｂを位置決め部材１５の突起１５ａに嵌合し、屈曲２重管２０の外周面をクランプ１６，１７により挟持する。第２パンチ１８は、位置決め部材１５を基準にして（すなわち、切欠１ｂを基準にして）位置決めされており、第２パンチ１８の刃部１８ａが、内管１の内側で第１孔１ａの図中真上になるように位置決めされている。

次に、図９に示すように、図示しない油圧シリンダ等の駆動手段により第２パンチ１８を図中下方向へ可動させ、刃部１８ａを第１孔に通過させて外管２の管壁に第２孔２ａを同心上に開ける。なお、刃部１８ａの横断面形状及び第２孔２ａの形状は、真円、楕円、長円、多角形等任意であるが、刃部１８ａの横断面形状は、少なくとも第１孔１ａの大きさよりも小さく設定するのが望ましい。そうでないと第２パンチの刃部１８ａが、第１孔１ａの周縁と干渉し、空隙９にバリや切粉が発生し、その除去に複雑な作業を要する問題がある。

なお、図９に示すように、第２孔２ａは第１孔１ａに対し同心状に設けることが望ましいが、適宜偏心させてもよい。

次に、第２パンチ１８を図８に示す原位置へ復帰させ、クランプ１６，１７を開放すると、図１０及び図１１に示すように、内管１及び外管２に同心状の第１孔１ａと第２孔２ａが形成された屈曲２重管３０が完成する。

上記本発明を内燃機関の排気ガスを流通させる排気２重管へ適用した例を、図１２に示す。排気２重管とは、排気ガスを内管１内に流通させ、内管１と外管２との間に形成された空隙９により、内管１内を流通する排気ガスを保温したり、管外部への放射音を低減する管である。上記本発明により孔１ａ，１ｂが形成された屈曲２重管３０の外管２の外周面に、貫通孔１９ａが形成されたボス１９を、その貫通孔１９ａと孔１ａ及び１ｂを同心状にして溶接等により固設し、排気ガスの状態を検知するセンサ部２１ａを先端に有する酸素センサ２１を、貫通孔１９ａ，孔１ａ，孔２ａに挿通して固定する。なお、孔１ａの孔径は、孔１ｂの孔径よりも大きく形成されており、これは高温ガスが流通する内管１と比較的低温の外管２との熱膨脹差を吸収し、熱膨張時に酸素センサ２１が孔１ａと干渉するのを防ぐことを目的としている。なお、管の熱膨脹は、周方向よりも管軸方向に顕著に生じるので、例えば、孔１ａの形状を管軸方向（図１１の紙面に対し直交方向）に長円又は楕円としてもよい。

上記排気２重管の例に限らず、本発明は、あらゆる屈曲２重管の孔開け方法として広く適用することができる。

内管に孔を開ける装置の縦断面図 図１から内管に孔開け及び切欠が形成された状態を示す縦断面図 孔開け及び切欠が形成された内管を示す上面図 外管内に内管が内装された状態を示す縦断面図 閉塞部材を空隙の開口端部から挿入し、第１孔が空隙側から閉塞された状態を示す正面図 図５から充填物を開口端部から空隙９内へ充填し、開口端部を栓により閉塞した後、曲げ加工された屈曲２重管を示す縦断面図 図６から栓及び閉塞部材を外し、充填物を開口端部から取出した屈曲２重管を示す縦断面図 図７の屈曲２重管の外管に孔を開ける装置の縦断面図 図７から外管に孔が開けられた状態を示す縦断面図 内管及び外管に同心状の第１孔と第２孔が形成された屈曲２重管を示す縦断面図 図１０の屈曲２重管における第１孔及び第２孔を含む横断面図 第１孔及び第２孔に酸素センサを挿通した排気２重管の横断面図

符号の説明

１ 内管
１ａ 第１孔
１ｂ 切欠
２ 外管
２ａ 第２孔
５ 第１パンチ
６ 切欠パンチ
９ 空隙
１１ 閉塞部材
１３ 充填物
１４ 栓
１５ 位置決め部材
１８ 第２パンチ
３０ 屈曲２重管

Claims (4)

1. 先ず内管又は外管のどちらか一方の管壁に第１パンチにより第１孔を開け、次に前記外管内に空隙を有して前記内管を内装し、次に前記内管と前記外管とを一体的に曲げ加工し、次に第２パンチを前記第１孔側から通過させ他方の管壁に前記第１孔と同心状の第２孔を開けることを特徴とする屈曲２重管の孔開け方法。
2. 前記外管内に空隙を有して前記内管を内装した後、前記第１孔を閉塞部材により閉塞し、次に前記空隙に取出し可能な充填物を充填し、次に前記内管と前記外管とを一体的に曲げ加工することを特徴とする請求項１に記載の屈曲２重管の孔開け方法。
3. 前記第１孔が開けられた前記内管又は前記外管の管壁に、前記第１孔と同心状に前記第２孔を開けるための位置決め部を形成することを特徴とする請求項１又は２に記載の屈曲２重管の孔開け方法。
4. 前記位置決め部が、２重管の曲げ加工における基準であることを特徴とする請求項３に記載の屈曲２重管の孔開け方法。

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