JP2006239773A - 内面溝付管の製造装置及び製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 溝付加工性等に優れる内面溝付管の製造装置を提供する。
【解決手段】 フローティングプラグ４と溝付プラグ５の間に、前記フローティングプラグ４の先に素管１ａの引抜き方向に沿ってワイパー９、引抜き装置８、中間整形ダイス１１を設けた内面溝付管の製造装置。素管１ａの引抜き時におけるフローティングダイス２に負荷される荷重Ｆの最大値と最小値の差が５００Ｎ以下である内面溝付管の製造方法。フローティングダイス２に取り付けられたロードセル２１により、フローティングダイス２に負荷される荷重Ｆを検出し、素管１ａを引き抜きながら前記荷重Ｆの経時的変化を電気信号に変換して制御部へ入力し、前記制御部は前記荷重Ｆの経時的変化を抑制するように引抜き装置８に信号を送信し、前記引抜き装置８が前記信号により回転トルクを制御しつつプーリ８１に動力を伝達する内面溝付管の製造方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷凍機や空調機等の熱交換器用の伝熱管に使用される内面溝付管の製造方法とその製造装置に関するものである。

従来、内面に螺旋状の多数の溝を有する継ぎ目のない小径な内面溝付管を加工するには、例えば転造加工が採用されている。すなわち、金属製の素管内に、フローティングプラグと当該フローティングプラグへロッドを介して回転自在に連結された溝付プラグとを挿入し、前記素管を、前記フローティングプラグよりも前記溝付プラグが下流に位置する状態で管軸方向に沿って連続的に引抜き、前記フローティングプラグとフローティングダイスとにより前記素管を縮径しながら、前記溝付プラグの位置で、前記素管の周囲を高速で公転しつつ遊転して当該素管を前記溝付プラグへ押圧する複数の加工ボールにより、前記素管の内周面に管軸に対して所定のねじれ角を有する多数の溝を平行に加工するものである。

近年、熱交換器の小型化、高効率化の要求に対応するため、内面溝付管の肉厚を薄くし、あるいは内面溝を深くし、溝のねじれ角を大きくして性能を向上させている。しかし前記の製造方法では、管の引き抜き時において塑性変形抵抗および摩擦抵抗により管が破断することがあった。

管の引き抜き時において、補助引き抜き装置を配置することで塑性変形抵抗および摩擦抵抗を低減した例がある（例えば、特許文献１）。

特開平１１−７１１号公報

しかし、金属管の引抜き時にベルトの移動により、接触部のうち金属管と接触する数が周期的に変化するため、補助引抜き装置が発生する引抜力は周期的に変化する。前記引抜力が周期的に変化し、その変化量が大きくなると、内面溝付管の内面フィン寸法が長手方向でばらついてしまい、拡管時にアルミフィンとの密着不足が発生し熱交換性能が低下してしまう。

また前記特許文献１の発明の変形例において、補助引抜き装置の入り側に金属管表面の油膜を除去する洗浄装置が設けられている。前記洗浄装置には洗浄液が入っており、この洗浄液により金属管表面に付着している、引抜きダイスで使用する潤滑油を除去している。これにより、ベルトと金属管の摩擦力が大きくなり、金属管の引抜き力を低減することができる、とある。しかし、金属管が表面に付着した洗浄液が乾燥する前に補助引抜き装置と接触すると、前記洗浄液によりベルトと金属管の摩擦力が低下して滑りが生じてしまい、補助引抜き装置の役割を果たさない（滑りが発生したところでは引抜き力変化し、内面溝付管の内面フィン寸法が変化する）という問題が発生する。また、金属管の表面に付着した異物は洗浄液では除去できないため、補助引抜き及び次工程の溝付加工において金属管表面に傷が付いてしまう。これはアルミ放熱フィンを固定する際の拡管工程において割れの原因になる。

また、補助引抜き装置により金属管に圧力が負荷され、断面が扁平形状になるので、次工程の溝付加工において、溝付が不均一になるという問題が生じる。

また、補助引抜き装置を使用することにより内面溝が深く溝のねじれ角の大きい内面溝付管の加工が可能となったが、その長尺加工においては、溝付プラグの摩耗の進行により塑性変形抵抗や摩擦抵抗が増加して、加工途中で破断する場合があった。

本発明は前記問題を解決することを目的とするものであり、金属管表面の潤滑油と異物の除去を容易にし、かつ、金属管断面の扁平化と加工途中における破断を防止することができる内面溝付管の製造装置及びその製造方法を提供するものである。

本発明の課題は以下の手段により実現される。
［１］素管１ａの引抜き方向に沿って、フローティングダイス２と内部に引抜き方向へ末広がり状となる円錐状の内周面を有する加工ヘッド３とを順に設置し、内部にフローティングプラグ４と当該フローティングプラグ４へ回転自在に連結された溝付プラグ５とを挿入した素管１ａを、前記フローティングダイス２と加工ヘッド３に通して引抜きながら、前記フローティングダイス２とフローティングプラグ４とにより縮径し、前記溝付プラグ５の位置で前記加工ヘッド３の内へ素管１ｄの外周に接触するように配置され、当該加工ヘッド３の回転に伴い自転及び公転する複数のボール６により素管１ｄを溝付プラグ５に押圧して当該素管１ｄの内面に多数の微細な溝１０を形成する装置であって、フローティングプラグ４と溝付プラグ５の間に、前記フローティングプラグ４の先に素管１ａの引抜き方向に沿ってワイパー９、引抜き装置８、中間整形ダイス１１を設けたことを特徴とする、内面溝付管の製造装置。
［２］［１］記載の装置を用いた内面溝付管の製造方法であって、素管１ａの引抜き時におけるフローティングダイス２に負荷される荷重Ｆの最大値と最小値の差が５００Ｎ以下であることを特徴とする内面溝付管の製造方法。
［３］［１］記載の装置を用いた内面溝付管の製造方法であって、フローティングダイス２に取り付けられたロードセル２１により、フローティングダイス２に負荷される荷重Ｆを検出し、素管１ａを引き抜きながら前記荷重Ｆの経時的変化を電気信号に変換して制御部へ入力し、前記制御部は前記荷重Ｆの経時的変化を抑制するように引抜き装置８に信号を送信し、前記引抜き装置８が前記信号により回転トルクを制御しつつプーリ８１に動力を伝達することを特徴とする内面溝付管の製造方法。
［４］［１］記載の装置を用いた内面溝付管の製造方法であって、フローティングダイス２に取り付けられたロードセル２１により、フローティングダイス２に負荷される荷重Ｆを検出し、素管１ａを引き抜きながら前記荷重Ｆの経時的変化を電気信号に変換して制御部へ入力し、前記制御部は前記荷重Ｆの経時的変化を抑制するように引抜き装置８に信号を送信し、前記引抜き装置８が前記信号によりプーリ８１、８２に押し付け力を伝達することを特徴とする内面溝付管の製造方法。
［５］［２］乃至［４］にいずれか記載の内面溝付管の製造方法であって、巻取り装置に負荷される荷重ＦＬを検出し、素管１ａを引き抜きながら前記荷重ＦＬの経時的変化を電気信号に変換して制御部へ入力し、前記制御部は前記荷重ＦＬの経時的変化を抑制するように引抜き装置８に信号を送信することにより、引抜き速度とパッドの挟み付け荷重を制御することを特徴とする内面溝付管の製造方法。
［６］前記引抜き装置８のパッド８３のパッド溝８４の曲率半径Ｒと、素管１ｂの外径Ｄｂとの比Ｋ１が０．５〜０．５０２５であり、締め付け比Ｋ２が０．９８〜１．０であることを特徴とする、［２］乃至［５］にいずれか記載の内面溝付管の製造方法。
［７］前記中間整形ダイス１１の外径縮径率Ｋ３が０．００１〜０．１であることを特徴とする、［２］乃至［６］にいずれか記載の内面溝付管の製造方法。

本発明は、引抜き装置と金属管の接触部の形状を特定すること及び引抜き装置における引抜力の変化量を少なくすることで、内面溝付管の内面フィン寸法のばらつきを抑制し、引抜き装置と金属管の接触部における滑りおよび金属管断面形状の扁平化を抑制できる。またワイピング装置を設置することで、引抜き装置と金属管の接触部における滑りおよび異物傷を防止できる。さらに、引抜き装置の後に中間整形ダイスを設置することで、金属管断面形状を、真円に近い状態に回復させることができる。また巻取り装置に負荷される荷重すなわち整形ダイス７による整形後の内面溝付管にかかる負荷の経時変化を抑制させることによって加工中の破断がなくなる。よって産業上顕著な効果を奏する。

図１、図２を参照しながら、本発明に係る内面溝付管の製造装置の好ましい実施形態を説明する。図１は本発明に係る内面溝付管１の製造装置の一実施形態を示す断面図、図２は図１で使用されているパッド８３の一実施形態を示す断面図である。

素管１ａの引抜き方向に沿って、フローティングダイス２と当該フローティングダイス２に対して独立した加工ヘッド３とが、図示されていないそれぞれ別の駆動手段により回転されるように順に設置されている。加工ヘッド３は引抜き方向の下流側へ向けてやや末広がりな円錐状の内周面を有しており、加工ヘッド３内には、前記内周面へ転接し内部を通過する素管１ｄの周りへ等間隔に配置された複数のボール６が配列されている。これらのボール６は、その下流側でベアリング３２を介して他の部材に取り付けられたフランジ状のストッパ３１により引抜き方向上流側へ向けて押圧される。加工ヘッド３よりもさらに引抜き方向下流側には、整形ダイス７が設置されている。さらに引抜き方向下流側には巻取り装置（図示せず）が設置されており、加工された内面溝付管１が矢印（Ｌ１）の方向に引き抜かれて巻き取られる。

素管１ａには銅，その合金，アルミニウム又はその合金等の熱伝導性のよい金属管が使用され、素管１ａ内にはフローティングプラグ４と当該フローティングプラグ４へプラグロッド５１を介して回転自在に連結された溝付プラグ５を挿入する。前記素管１ａを、前記フローティングダイス２と加工ヘッド３に通して引抜きながら、加工ヘッド３を回転させる。素管１ａは、引抜きに伴って前記フローティングダイス２とフローティングプラグ４とにより縮径される。次いで、溝付プラグ５の位置で前記加工ヘッド３の回転に伴って素管１ｄの周りを公転しつつ自転する複数のボール６により、素管１ｄの外周面を溝付プラグ５の表面へ押圧し、当該素管１ｄの内面に溝付プラグ５の周面の溝５０を転写することにより、内面に多数の微細な溝１０を形成する。その後下流側の整形ダイス７により整形されるとともに縮径され、内面溝付管１を製造する。

この実施形態の製造装置において、溝付プラグ５の周面には微細な多数の溝５０が平行に形成されているので、前記のように製造される内面溝付管１の内面には溝１０が形成される。

本発明の製造装置では、フローティングダイス２の後の溝付加工部前部に引抜き力と引抜き速度を調整できる引抜き装置８を設けて溝付加工部前部の素管１ｃにかかる負荷と整形ダイス７にて整形後に内面溝付管１にかかる負荷を調整できるようにし、引抜き装置８の前部にはワイパー９を、後部には中間整形ダイス１１を設けている。

引抜き装置８は一対のベルト８０により素管１ｂを引き抜く。前記ベルト８０は上下、あるいは左右に配置される。ベルト８０はプーリ８１，８２により支持され、素管１ｂと接触しプーリ８１，８２の回転により移動されるようになっている。前記ベルト８０はループ状に形成されている。
ベルト８０の外周面にはパッド８３が取り付けられており、パッド８３を素管１ｃに両側から押し付けて挟み付け、ベルト８０を回転させることにより素管１ｃを引抜いている。

フローティングダイス２にはロードセル２１が取り付けられており、フローティングダイス２に負荷される荷重Ｆを検出することができる。素管１ａの引抜き時には前記荷重Ｆは周期的に変化する。これはベルト８０の移動により、素管１ｂと接触するパッド８３の数が周期的に変化することに起因する。素管１ｂと接触するパッド８３が多いときは前記荷重Ｆが大きくなり、逆に素管１ｂと接触するパッド８３が少ないときは前記荷重Ｆが小さくなる。

前記荷重Ｆの周期的変化の変化量が大きくなると、内面溝付管１の内面フィン寸法が長手方向でばらつくので、拡管時にアルミフィンとの密着不良が発生してしまう。前記荷重Ｆの変化量は５００Ｎ以下であれば、内面フィン寸法のばらつきを抑えることができ、拡管時における割れ及びアルミフィンとの密着不足を防止できる。なお、前記荷重Ｆの変化量は少なければ少ないほど良い。

前記荷重Ｆの周期的変化を防止する方法としては、パッド８３の形状を限定する方法と、引抜き装置９でのプーリ８１の回転トルクあるいはパッド８３の押し付け力を制御する方法がある。

プーリ８１の回転トルク制御は以下のように行う。すなわち図１において、フローティングダイス２に取り付けられたロードセル２１により、フローティングダイス２に負荷される荷重Ｆを検出し、素管１ａを引き抜きながら前記荷重Ｆの経時的変化を電気信号に変換して図示しない制御部へ入力し、前記制御部は前記荷重Ｆの経時的変化を抑制するように引抜き装置８に信号を送信し、前記引抜き装置８は前記信号により回転トルクを制御しつつプーリ８１に動力を伝達する。

パッド８３の押し付け力制御は以下のように行う。すなわち図１において、フローティングダイス２に取り付けられたロードセル２１により、フローティングダイス２に負荷される荷重Ｆを検出し、素管１ａを引き抜きながら前記荷重Ｆの経時的変化を電気信号に変換して図示しない制御部へ入力し、前記制御部は前記荷重Ｆの経時的変化を抑制するように引抜き装置８に信号を送信し、前記引抜き装置８は前記信号によりプーリ８１、８２に押し付け力を伝達する。

なお、前記引抜き装置８でのプーリ８１の回転トルクあるいはパッド８３の押し付け力を制御することは、それぞれ単独で行っても良いし、両方を同時に行っても良い。

前記パッド８３は、フローティングダイス２による縮径加工後の素管１ｂの外径に合わせて、素管１ｂと接触させる円弧状のパッド溝８４を有する。前記パッド溝８４は曲率半径Ｒの曲面を有する。

前記素管１ｂの外径Ｄｂに対し、前記曲率半径Ｒの比Ｋ１＝Ｒ／ＤｂをＫ１＝０．５〜０．５０２５とする。これはパッド部での滑りの発生を防止し前記荷重Ｆを安定させることで内面溝付管１の内面フィン寸法の変化を抑制することと、素管１ｂの変形防止のためである。０．５未満であると、素管１ｂがパッド溝８４に入り込まないか、仮に強く押し込んでパッド溝８４に入ったとしても素管１ｂの表面に傷が発生し、次いで引抜き装置８を通過した素管１ｃをパッドから引き離すのに負荷がかかるため、荷重Ｆが安定せず、内面溝付管１の内面フィン寸法の変化が増大するという問題が発生する。０．５０２５を超えるとパッド部での扁平が大きくなるという問題が生じる。好ましくは０．５００５〜０．５０１５である。

前記パッド８３により素管１ｂを締め付ける際の締め付け比Ｋ２をＫ２＝{２πＲ−４（Ｒ−Ｈ）}÷（πＤｂ）とする。すなわち、締め付け比Ｋ２は素管１ｂの外周と、パッド８３の円弧部の２倍の長さとの比である。ここでＨはパッド深さである。前記締め付け比Ｋ２は０．９８〜１．０とする。締め付け比Ｋ２を小さくするほど大きな引抜き力を得られるが、０．９８未満であると素管１ｃの変形は大きくなり（パッドで挟み付けた箇所には凹みが残り）、溝付プラグ５によって均一に溝付けができないという問題が生じる。１．０を超えると必要な引抜き力が得られない。また締め付け比Ｋ２を１．０に設定したパッドを使用すると工具の加工公差によって安定して引抜けないことがある。好ましくは０．９９０〜０．９９９である。

前記パッド８３は金属、樹脂等金属素管１ａより硬質なものからなる。好ましくは工具鋼製である。

ワイパー９は、素管１ｂの外表面に付着した油膜や異物も除去するという効果を有する。ワイパー９が無い場合、油膜や異物により、引抜き装置８で滑りが生じてしまい、素管１ｃの引抜きが安定せず、また断面形状が安定しないため、溝５０の寸法がばらつくという問題が生じてしまう。前記ワイパー９は、素管１ｂの外径Ｄｂよりも小さい径の穴が配置され、前記穴に素管１ｂを通過させる。前記ワイパー９は油膜および異物の除去効果の点からゴムからなることが好ましい。

中間整形ダイス１１は引抜き装置８で扁平した素管１ｃの断面形状を真円に近い形状に戻す効果を有する。前記素管１ｃの形状に応じて、前記中間整形ダイス１１の径はフローティングダイス２の径と同じか小さくする。中間整形ダイス１１における外径縮径率Ｋ３はＫ３＝（Ｄｂ−Ｄｄ）／Ｄｂとする。前記外径縮径率Ｋ３は０．００１〜０．１が好ましい。０．００１未満であると、素管１ｃの扁平が大きいと形状が回復せずに扁平状のままとなり、溝５０の寸法が安定しない（円周上での内面フィン寸法もばらつき、拡管後も扁平状のままでアルミフィンとの密着が不足する）という問題が生じる。逆に０．１を超えると、中間整形ダイス１１による加工負荷が大きくなり、巻取り装置前で加工された内面溝付管１が破断する可能性が生じる。また、素管１ｄの内表面は微細な凹凸ができて荒れた状態になり、そのまま溝付加工を行うと加工された内面溝付管の内表面には微細なヒゲ状の割れとして多数残ってしまい、その部分の入り込んだ内面加工油の除去は難しいので管内残油量の多い内面溝付管となってしまう。管内残油量が多くなるとロウ付け不良を起したり、エアコンの作動油（コンプレッサー油）と反応して性能を低下させる恐れがあるため管内残油量は少ないほど良く、上限が決められている。中間整形ダイス１１における外径縮径率Ｋ３は好ましくは０．００１〜０．０５である。前記中間整形ダイス１１は金属、セラミック等の金属素管１ａの材質より硬質なものからなる。好ましくは超硬合金製である。

本発明において、巻取り装置に負荷される荷重ＦＬを検出し、素管１ａを引き抜きながら前記荷重ＦＬの経時的変化を電気信号に変換して制御部へ入力し、前記制御部は前記荷重ＦＬの経時的変化を抑制するように引抜き装置８に信号を送信することにより、引抜き速度とパッドの挟み付け荷重を制御することが好ましい。

巻取り装置に負荷される荷重（すなわち、内面溝付管１にかかる負荷）の制御は以下のように行う。すなわち図１において、巻取り装置に負荷される荷重ＦＬを検出し、素管１ａを引き抜きながら前記荷重ＦＬの経時的変化を電気信号に変換して図示しない制御部へ入力し、前記制御部は引抜き装置８に信号を送信し、前記荷重ＦＬの経時的変化を抑制するように引抜き速度とパッドの挟み付け荷重を調整する。

引抜き装置８の速度比とパッド８３の挟み込み荷重を設定することにより、巻取り装にかかる荷重を所定の値に制御できる。以下に説明する。

引抜き装置８での荷重制御について、図４のように溝付け加工部での荷重変動の影響を除外するため空引きの状態で素管１ａの引抜き行う。素管１ａの外径は１４．０ｍｍで肉厚は０．４０ｍｍ、フローティングダイス２の外径は１０．９ｍｍとした。引抜き装置８の負荷調整はまずパッド８３の押し付け力を設定し、素管１ｃにかかる負荷を軽減させる場合は引抜き装置８の引抜き速度を素管１ｃの巻取り装置（図示せず）の引抜き速度より早めで同調させ、逆に素管１ｃにかかる負荷を増加させる場合は引抜き装置８の引抜き速度を素管１ｃの巻取り装置の引抜き速度よりも遅く設定して同調させることにより行った。

素管１ａはフローティングダイス２で縮径されワイパー９を通って引抜き装置８に入り、巻取り装置で巻き取られる。実験では巻取り装置の巻取り速度を一定として、それに対する引抜き装置８の引抜き速度比とパッドの挟み込み荷重（引抜き装置８で引抜ける荷重）を変化させ、フローティングダイス２と巻取り装置部にかかる荷重測定を行った。実験Ａはパッドの挟み込み荷重（引抜き装置８で引抜ける荷重）をフローティングダイス２にかかる荷重と同じになるように設定した場合であり、実験Ｂではパッドの挟み込み荷重（引抜き装置８で引抜ける荷重）を実験Ａ比で１．２、実験Ｃではパッドの挟み込み荷重（引抜き装置８で引抜ける荷重）を実験Ａ比で０．８に設定した。

図５に結果を示す。横軸に引抜き装置８の巻取り装置に対する速度比を、縦軸は巻取り装置にかかる荷重をフローティングダイス２にかかる荷重を１として比較表示したものである。実験Ａ、実験Ｂ、実験Ｃいずれも引抜き装置８の速度比が速くなるほど巻取り装置にかかる荷重が低くなっていた。実験Ｃの引抜き速度比が大きいところで巻取り装置にかかる荷重が変化しなくなっているのは引抜き装置８で引き抜ける荷重の上限を超えたからである。また引抜き装置８の引抜き速度比が同じでもパッド８３の挟み込み荷重（＝引抜き装置で引抜ける荷重）が変わると巻取り装置にかかる荷重が変わっておりパッド８３の挟み込み荷重が大きいほど巻取り装置にかかる荷重が大きくなっていた。これはパッド８３の挟み込み荷重が大きいほど管を引き抜く方向には抵抗となる荷重がかかるからである。

図６に荷重制御のプロセスを示す。巻取り装置では巻取り速度と巻取り装置にかかる荷重を設定し検出する。引抜き装置８では引抜き速度とパッド８３の挟み付け荷重を検出する。巻取り装置と引抜き装置８から検出された信号は演算装置に入り巻取り装置にかかる荷重と設定値との差を読み、設定値に近付く引抜き装置８の引抜き速度とパッド８３の挟み込み圧力の設定値を演算する。演算された信号は制御部に送られ、制御部から新たに引抜き速度とパッド８３の挟み付け荷重の設定値の信号が引抜き装置８に送られる。引抜き装置８での制御は引抜き速度比での制御を優先し、それでも不可能な場合（引抜き装置で引抜くのに必要な荷重が大きい時）はパッド８３の挟み付け圧力を制御して行うようにした。ただし巻取り装置にかかる荷重を０にしてしまうと引抜き装置８と巻取り装置の間の管がたるんだ状態になることがあり、この状態で溝付け加工を行う場合、管内の溝付プラグ５に対してまっすぐに通らないことになり、素管内面に形成される内面フィンの寸法がばらつくので好ましくない。引抜き装置８により引抜き後において管のたるみを無くすため、荷重が若干かかっているようにするのが好ましい。また引抜き装置８で設定する引抜き速度比が大きい時ほどたるみが発生した時のたるみ量が大きい傾向があるため、速度比は１．２以下にすることが好ましい。

本発明は前記実施形態になんら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲に於いて、さまざまな態様で実施できる。

以下に本発明の実施例とその効果を詳細に説明する。

（実施例１）
表１に本発明製造装置で加工した内面溝付管１の実験結果を示した。実験に使用した溝付プラグ５は外径１０．０ｍｍ、溝数５０、溝深さ０．２５ｍｍ、溝頂角１５度、ねじれ角５０度である。素管１ａの外径は１４．０ｍｍで肉厚は０．４０ｍｍ、フローティングダイス２の外径は１０．９ｍｍとした。引抜き装置８の負荷調整はまずパッド８３の押し付け力を設定し、内面溝付管１の巻取り駆動装置（図示せず）の負荷を軽減させる場合は引抜き装置８の引抜き速度を内面溝付管１の巻取り駆動装置（図示せず）の引抜き速度より早めで同調させ、逆に内面溝付管１の巻取り駆動装置（図示せず）の負荷を増加させる場合は引抜き装置８の引抜き速度を内面溝付管１の巻取り駆動装置（図示せず）の引抜き速度よりも遅く設定して同調させることにより行った。前記巻取り駆動装置は整形ダイス７の後に配置される。溝付加工実験は内面溝付管の加工長さ３０００ｍを上限として実施した。次いで拡管によりアルミフィン（放熱フィン）に密着させた。それらの加工実験における内面溝付管１の総肉厚（管の外側から内面フィンの頂点までの高さ）のばらつきと加工実験の状況を評価した。結果を表１に示す。

表１から明らかなように、本発明例は良好な内面溝付管が得られた。これに対し、従来例１は引抜き装置８が無いため、管が破断してしまった。従来例２はワイパー９と中間整形ダイスがないので荷重Ｆの変化と素管の扁平が大きくなってしまい、また荷重ＦＬの制御が無いので徐々に負荷が増加し加工途中で破断した。比較例１はワイパー９と中間整形ダイス１１がないので荷重Ｆの変化と素管の扁平が大きくなってしまい、総肉厚が長手方向でばらついた。比較例２はワイパー９が無いため荷重Ｆの変化が大きくなってしまい、総肉厚が長手方向でばらついた。比較例３は中間整形ダイス１１が無いため素管は扁平状のままで総肉厚が円周状でばらついた。比較例４は荷重制御により荷重Ｆを意図的に大きく変化させたものであるが長手方向で総肉厚のばらつきが大きくなった。比較例１、２、３、４ではいずれもアルミフィンとの密着不良が発生した。

（実施例２）
パッド８３の形状に関して引抜き時の滑り出し荷重Ｆｂ及び溝付け加工性の実験を行った。実験は図３のように表２のパット溝８４を有するパッド８３を２枚一組で素管１ｂを１０００Ｎ〜１００００Ｎの挟み込み荷重Ｆａで挟み付けた後、素管１ｂをチャック９６で固定し矢印Ｆｂの方向に引抜き、素管１ｂが滑り出す時の滑り出し荷重Ｆｂを測定した。本発明例１の滑り出し荷重Ｆｂを１００として比較表記した。ここで滑り出し荷重Ｆｂとは使用するパッドの限界引抜き力であり、この数値が高いほど滑りが発生せずに安定して引き抜けることになる。溝付け加工性の評価は図１の引抜き装置８に取り付けるパッド８３を順次取り替えて行い、内面フィン寸法の確認を行った。問題無いものは○で示した。表２に実験結果を示す。

表２から明らかなように、締め付け比が小さくなるほど滑り出し荷重比が大きくなり、本発明例は滑り出し荷重比が高くかつ溝付け加工性が良好であった。これに対し、比較例５は締め付け比が大きいため、滑り荷重が低く溝付け加工時には引抜き装置で僅かな引抜き力しか得られないため管が破断してしまった。比較例６は締め付け比Ｋ２が小さいため、素管１ｂの外面にパッドで挟んだ際の凹み跡が大きく残り中間整形ダイスでも修正はできず円周上で内面フィンの寸法がばらついてしまった。比較例７はＫ１が小さいためパッドから素管を引き離すのに負荷かかかり、荷重が安定せず内面フィン寸法が長手方向でばらついてしまった。比較例８，９はＫ１が大きいため締め付け比Ｋ２を小さくするにはパッドの深さＨを浅くしなければならずその場合素管１ｂの扁平はたいへん大きくなる。扁平が大きい素管では中間整形ダイス部で素管が座屈してしまい溝付け加工ができなかった。

（実施例３）
中間整形ダイス１１の外径縮径率Ｋ３を変化させて、溝付加工性と管内の残油量の確認を行った。その他の条件は実施例１と同様とした。溝付加工性は良好を◎、問題無い場合を○、不良（管破断）を×と示した。管内残油量は良好を◎、不良を×と示した。表３に結果を示す。

表３から明らかなように、本発明例は優れた溝付加工性を有し、また管内残油量も少なかった。これに対し、比較例１０、１１は中間整形ダイス１１での外径縮径率Ｋ３が大きいため、管内残油量が多くなってしまった。比較例１２は中間整形ダイス１１での外径縮径率Ｋ３が大きいため、溝付加工性に劣り、管内残油量が多くなってしまった。

本発明に係る内面溝付管１の製造装置の一実施形態を示す断面図である。 図１で使用されているパッド８３の一実施形態を示す断面図である。 本発明の実施例に係る荷重の測定方法の概略図である。 本発明に係る荷重の測定方法の概略図である。 本発明に係る荷重の測定結果である。 本発明に係る荷重の荷重制御のプロセス図である。

符号の説明

１ 内面溝付管
１ａ 素管
１ｂ 素管
１ｃ 素管
１ｄ 素管
１０ 溝
２ フローティングダイス
２１ ロードセル
３ 加工ヘッド
３１ ストッパ
３２ ベアリング
４ フローティングプラグ
５ 溝付プラグ
５０ 溝
５１ プラグロッド
６ ボール
７ 整形ダイス
８ 引抜き装置
８０ ベルト
８１ プーリ
８２ プーリ
８３ パッド
８４ パッド溝
９ ワイパー
９５ ロードセル
９６ チャック
１１ 中間整形ダイス
Ｌ１ 引抜き方向
Ｌ２ 回転方向
Ｒ 曲率半径
Ｈ パッド深さ
Ｄｂ 素管１ｂの外径
Ｄｄ 中間整形ダイス１１の外径
Ｆａ 挟み込み荷重
Ｆｂ 滑り出し荷重
Ｆ フローティングダイス２に負荷される荷重
ＦＬ 巻取り装置に負荷される荷重（内面溝付管１にかかる負荷）

Claims (7)

1. 素管１ａの引抜き方向に沿って、フローティングダイス２と内部に引抜き方向へ末広がり状となる円錐状の内周面を有する加工ヘッド３とを順に設置し、内部にフローティングプラグ４と当該フローティングプラグ４へ回転自在に連結された溝付プラグ５とを挿入した素管１ａを、前記フローティングダイス２と加工ヘッド３に通して引抜きながら、前記フローティングダイス２とフローティングプラグ４とにより縮径し、前記溝付プラグ５の位置で前記加工ヘッド３の内へ素管１ｄの外周に接触するように配置され、当該加工ヘッド３の回転に伴い自転及び公転する複数のボール６により素管１ｄを溝付プラグ５に押圧して当該素管１ｄの内面に多数の微細な溝１０を形成する装置であって、フローティングプラグ４と溝付プラグ５の間に、前記フローティングプラグ４の先に素管１ａの引抜き方向に沿ってワイパー９、引抜き装置８、中間整形ダイス１１を設けたことを特徴とする内面溝付管の製造装置。
2. 請求項１記載の装置を用いた内面溝付管の製造方法であって、素管１ａの引抜き時におけるフローティングダイス２に負荷される荷重Ｆの最大値と最小値の差が５００Ｎ以下であることを特徴とする内面溝付管の製造方法。
3. 請求項１記載の装置を用いた内面溝付管の製造方法であって、フローティングダイス２に取り付けられたロードセル２１により、フローティングダイス２に負荷される荷重Ｆを検出し、素管１ａを引き抜きながら前記荷重Ｆの経時的変化を電気信号に変換して制御部へ入力し、前記制御部は前記荷重Ｆの経時的変化を抑制するように引抜き装置８に信号を送信し、前記引抜き装置８が前記信号により回転トルクを制御しつつプーリ８１に動力を伝達することを特徴とする内面溝付管の製造方法。
4. 請求項１記載の装置を用いた内面溝付管の製造方法であって、フローティングダイス２に取り付けられたロードセル２１により、フローティングダイス２に負荷される荷重Ｆを検出し、素管１ａを引き抜きながら前記荷重Ｆの経時的変化を電気信号に変換して制御部へ入力し、前記制御部は前記荷重Ｆの経時的変化を抑制するように引抜き装置８に信号を送信し、前記引抜き装置８が前記信号によりプーリ８１、８２に押し付け力を伝達することを特徴とする内面溝付管の製造方法。
5. 請求項２乃至４にいずれか記載の内面溝付管の製造方法であって、巻取り装置に負荷される荷重ＦＬを検出し、素管１ａを引き抜きながら前記荷重ＦＬの経時的変化を電気信号に変換して制御部へ入力し、前記制御部は前記荷重ＦＬの経時的変化を抑制するように引抜き装置８に信号を送信することにより、引抜き速度とパッドの挟み付け荷重を制御することを特徴とする内面溝付管の製造方法。
6. 前記引抜き装置８のパッド８３のパッド溝８４の曲率半径Ｒと、素管１ｂの外径Ｄｂとの比Ｋ１が０．５〜０．５０２５であり、締め付け比Ｋ２が０．９８〜１．０であることを特徴とする請求項２乃至５にいずれか記載の内面溝付管の製造方法。
7. 前記中間整形ダイス１１の外径縮径率Ｋ３が０．００１〜０．１であることを特徴とする請求項２乃至６にいずれか記載の内面溝付管の製造方法。

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