JP3438472B2 - 内面溝付金属管の製造方法及びその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内面溝付金属管の
製造方法及びその装置に関し、特に、溝加工手段及び転
造圧印加手段によって金属管内面に溝を形成する内面溝
付金属管の製造方法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、熱交換器用伝熱管として銅あ
るいは銅合金の裸管等が使用されている。また、最近に
おいては、かかる熱交換器用伝熱管として、フロン等の
相変化する流体に対しても高い伝熱性能を有する内面溝
付金属管が多用されるようになっている。

【０００３】かかる熱交換器用伝熱管は、伝熱性能向上
のため内面に微細な螺旋溝を有した内面溝付金属管とな
っており、また、最近、伝熱性能向上のために内面溝を
二重にした内面溝付金属管となっている。

【０００４】図８に従来の内面溝付金属管の製造装置の
一形態である内面二重溝付金属管の製造装置を示す。こ
の製造装置は、リングホルダー１６の内部に押さえリン
グ１４、１５によって係止され、管軸と直交方向で金属
管１の外周面を遊星状に回転し金属管１に外周面で径方
向に転造圧を印加して金属管１を縮管する複数個の球１
０と、金属管１の内部にフローティングプラグ２を係止
する引抜ダイス９と、フローティングプラグ２に連結棒
３で連結され、金属管１内に回転自在の状態で挿入され
て球１０によって縮管された金属管１の内部に１次溝２
０及びフィン２８を加工する溝５を有する溝付プラグ４
と、溝付プラグ４の後方に連結棒３に摩擦の小さいスラ
ストベアリング８を設置して連結され、１次溝付金属管
１２内に回転自在の状態で挿入され１次溝付金属管１２
を下流方向（矢印Ａの方向）に引き抜くことにより１次
溝付金属管１２の内部に２次溝２１を加工する突起部７
を有する突起付プラグ６と、内面に二重溝を形成された
金属管１７を所定の外径を有する内面二重溝付金属管１
８に仕上げる仕上げダイス１１を有する。

【０００５】かかる溝付プラグ４及び突起付プラグ６を
所定の金属管１内面に初期設置する従来の一形態を図９
乃至図１１によって説明する。図９は、フローティング
プラグ２、溝付プラグ４、突起付プラグ６、スラストベ
アリング８、及び連結棒３から成るプラグユニット１３
を金属管１内部の所定の位置に設置する直前を表してい
る。金属管１は、複数の球１０によって溝付プラグ４及
び突起付プラグ６が金属管１の内壁面に接触する寸法の
内径まで既に縮管されている。プラグユニット１３の溝
付プラグ４は、金属管１内の転造圧が印加されている位
置にない状態である。

【０００６】次に、プラグユニット１３のフローティン
グプラグ２を係止している引抜ダイス９を金属管１の引
き抜き方向（矢印Ａ方向）に移動することで、プラグユ
ニット１３は同方向に移動し、従って、プラグユニット
１３の溝付プラグ４及び突起付プラグ６も同方向に移動
することとなる。

【０００７】即ち、この移動によって、球１０の位置の
部分を最初に突起付プラグ６が通過することとなる。こ
の時、金属管１は、その内面が突起付プラグ６に押し当
てられ、突起付プラグ６と共に球１０の位置する部分を
通過することになる。次に、スラストリング８の幅と同
一の長さの溝無金属管１９が球１０の位置を通過した
後、溝付プラグ４が球１０の部分に位置することとな
る。

【０００８】図１０は、かかる移動が完了した状態を表
している。図１０に示すように、球１０の位置に溝付プ
ラグ４が位置し、前述のごとく、かかる製造装置によっ
て伝熱性能の高い内面二重溝付金属管が製造されてい
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
内面溝付金属管の製造装置によれば、図１１に示した溝
付プラグ４と突起付プラグ６との間の溝無金属管１９の
内壁面には、距離Ｌに渡って溝付プラグ４の溝５に応じ
た１次溝２０がない状態になっている。従って、溝加工
の始動時に、溝無金属管１９の内壁面には全く溝が形成
されておらず、溝のない内壁面に突起付プラグ６によっ
て溝が形成されることとなる。かかる場合には、溝付プ
ラグ４によって１次溝２０が形成されている１次溝付金
属管１２に突起付プラグ６で２次溝２１を形成する場合
に比べ金属管１の引き抜き力は増大することとなる。従
って、溝付プラグ４と突起付プラグ６との外径の差が小
さい場合や金属管１の内径が小さい場合には、加工始動
時の急激な立上り引き抜き力の増大に加えて、溝無金属
管１９の内壁面の突起付プラグ６による溝加工によって
更に引き抜き力が増すこととなり、金属管１が破断し、
加工ができなくなる欠点があった。

【００１０】従って、本発明の目的は、溝加工始動時の
加工プラグ間の溝無金属管の発生を無くし、引き抜き力
を減少させ金属管の破断を防止する内面溝付金属管の製
造方法及びその装置を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、以上に述べた
目的を実現するため、挿入時において溝付プラグ及び当
該溝付プラグに連結された突起付プラグが前記金属管の
内壁面に接触しない内径を有する前記金属管を用意し、
前記溝付プラグ及び突起付プラグを前記金属管の内部の
前記金属管に転造圧が印加される位置まで挿入し、前記
溝付プラグ及び突起付プラグの挿入後に前記溝付プラグ
のみが前記金属管の内壁面に接触するように前記金属管
の外周で前記金属管に転造圧を印加し、しかる後、前記
金属管を移動させて前記金属管の内壁面に溝を形成する
ことを特徴とする内面溝付金属管の製造方法を提供す
る。

【００１２】また、前記目的を実現するため、金属管の
外周で金属管に転造圧を印加する転造圧印加手段と、金
属管の転造圧が印加されている位置の内壁面に接触して
内壁面に溝を形成する溝加工手段と、溝加工手段を印加
位置に挿入する挿入手段と、溝加工手段が印加位置に挿
入された後に金属管の内壁面に溝加工手段が接触するよ
うに転造圧を印加する転造圧制御手段とを有することを
特徴とする内面溝付金属管の製造装置を提供する。

【００１３】即ち、本発明の内面溝付金属管の製造方式
は、溝加工始動時に、挿入時において溝付プラグ及び当
該溝付プラグに連結された突起付プラグが金属管の内壁
面に接触しない内径を有する金属管を用意し、溝付プラ
グ及び突起付プラグを転造圧が印加される位置まで挿入
し、かかる挿入後に溝付プラグのみが金属管の内壁面に
接触するように金属管の外周で金属管に転造圧を印加
し、しかる後、前記金属管を移動させて金属管の内壁面
に溝を形成することによって加工開始時の溝無金属管の
発生を防止し、金属管に対する引張り力を減少させ、引
き抜き力を小さくし金属管の破断を防ぐことができるよ
うにしたものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下本発明の内面溝付金属管の製
造方法及びその装置を詳細に説明する。

【００１５】図１は本発明の実施の一形態である内面二
重溝付金属管の製造装置を示す。この装置は複数の球１
０、溝５を有する溝付プラグ４、及び突起部７を有する
突起付プラグ６を備えた溝加工装置と、押さえリング１
４、１５、プッシャ駆動装置２２、ベアリング２３、プ
ッシャ２４、パッキン２５、及びリングホルダ２６を備
えた転造圧制御装置と、フローティングプラグ２と、連
結棒３と、引抜ダイス９から成っている。

【００１６】フローティングプラグ２は、金属管１を引
抜ダイス９に通すことにより、引抜ダイス９の位置で金
属管１の内部に係止する。

【００１７】また、溝加工装置の複数の球１０は、金属
管１の管軸と直交方向で金属管１の外周面を遊星状に回
転させて金属管１に外周面で径方向に転造圧を印加し縮
管するようになっている。

【００１８】かかる転造圧は、転造圧制御装置によって
制御することができる。即ち、プッシャ駆動装置２２が
左右に作動することによって、ベアリング２３を介して
プッシャ２４を連動して左右に作動させ、パッキン２５
により押さえリング１４にかかる圧力を増減し、押さえ
リング１４とリングホルダ２６によって係止されている
押さえリング１５の間に隙間を発生又は消滅させること
により球１０の金属管１に対する転造圧を制御し、球１
０の公転半径を調節することができるようになってい
る。

【００１９】即ち、プッシャ駆動装置２２の作動前にお
いては、押さえリング１４には圧力がかかっておらず、
従って、押さえリング１４及び１５の間には空間が生じ
ることとなっている。次に、プッシャ駆動装置２２を作
動させることにより押さえリング１４が押さえリング１
５方向に加圧され、空間が徐々に減少消滅し、球１０が
金属管１の径方向に移動し公転半径が小さくなり、金属
管１に対して転造圧を印加することとなる。

【００２０】次に、外周に微細な複数の溝５が形成され
た溝付プラグ４は、連結棒３を介してフローティングプ
ラグ２に回転自在に取り付けられている。

【００２１】また、外周に突起７が形成された突起付プ
ラグ６は、連結棒３に摩擦の小さいスラストベアリング
８を設置して連結され溝付プラグ４の後方（下流方向）
に取り付けられている。

【００２２】フローティングプラグ２、連結棒３、スラ
ストベアリング８、溝付プラグ４、及び突起付プラグ６
によってプラグユニット１３が構成されている。かかる
プラグユニット１３は、フローティングプラグ２が引抜
ダイス９と系合することにより溝付プラグ４を所定の位
置（球１０が設置されている位置にある金属管１の内
部）に保持できるようになっており、また同様に突起付
プラグ６を溝付プラグ４の後方であって所定の位置に保
持できるようになっている。

【００２３】従って、金属管１内にプラグユニット１３
を挿入した状態で金属管１を図１の左から右（矢印Ａの
方向）へ移動させることによって、金属管１は溝付プラ
グ４の位置で、複数の球１０により転造圧を印加されて
溝付プラグ４に押し付けられ、金属管１の内面に連続的
に１次溝２０とフィン２８が形成され１次溝付金属管１
２が形成される。

【００２４】次に、１次溝付金属管１２を更に下流の方
向へ移動させることによって、１次溝付金属管１２は突
起付プラグ６によってフィン２８を断続的に削り、１次
溝付金属管１２の内面に連続的に２次溝２１が形成さ
れ、内面に溝２０及び溝２１を有する内面二重溝付金属
管１７が形成される。

【００２５】更に、内面溝付金属管１７を仕上ダイス１
１に通すことにより、所望する径を有する内面二重溝付
金属管１８が形成されることとなる。

【００２６】かかる内面溝付金属管製造装置の加工始動
時におけるプラグユニット１３の設置手段を図２乃至図
６によって説明する。

【００２７】図２は、プラグユニット１３を転造圧が印
加される位置の金属管１内部に設置する直前を表してい
る。転造圧制御装置の押さえリング１４と１５の間には
適当な空間を保つようにプッシャ駆動装置２２（図示せ
ず）が作動しており、金属管１は、球１０によって溝付
プラグ４及び突起付プラグ６が金属管１の内壁面に接触
する寸法の内径よりも大きな径まで（即ち、溝付プラグ
４及び突起付プラグ６が金属管１の内壁面に接触しない
程度に）縮管されている。プラグユニット１３の溝付プ
ラグ４及び突起付プラグ６は、まだ金属管１内の転造圧
が印加される位置にない状態である。

【００２８】次に、プラグユニット１３のフローティン
グプラグ２を係止している引抜ダイス９（図示せず）を
金属管１の引き抜き方向（矢印Ａ方向）に移動すること
で、プラグユニット１３は同方向に移動し、プラグユニ
ット１３の溝付プラグ４及び突起付プラグ６も同方向に
移動することとなる。

【００２９】即ち、かかる移動によって、球１０の部分
を最初に突起付プラグ６が通過することとなる。この
時、突起付プラグ６の突起部７は金属管１内面とは接触
せずに球１０を通過することになる。次に、溝付プラグ
４が球１０の部分に位置することとなる。

【００３０】図３は、かかる移動が完了した状態を表し
ている。図３に示すように、球１０の位置に溝付プラグ
４が位置している。

【００３１】図４は、前記図３における状態での溝付プ
ラグ４、突起付プラグ６、及び金属管１の一部分を拡大
した図である。図に示すように、溝付プラグ４及び突起
付プラグ６は金属管１の内壁面２９とは接触しておら
ず、従って、内壁面２９には溝が全くない状態であるこ
ととなる。

【００３２】次に、転造圧制御装置のプッシャ駆動装置
２２を作動させることにより押さえリング１４が押さえ
リング１５方向に加圧され、間にある空間が消滅し、球
１０が金属管１の径方向に移動し公転半径が小さくな
り、金属管１に転造圧が印加され、金属管１の内壁面２
９が溝付プラグ４と接触することとなる。

【００３３】図５は、かかる転造圧の印加が完了した状
態を表している。図５に示すように、球１０の位置に溝
付プラグ４が位置し、金属管１の内壁面２９と接触して
いる。

【００３４】図６は、図５における状態での溝付プラグ
４、突起付プラグ６、及び金属管１の一部分を拡大した
図である。図に示すように、溝付プラグ４は金属管１の
内壁面２９と接触しているが、突起付プラグ６は金属管
１の内壁面２９とは接触していないこととなる。従っ
て、突起付プラグ６によって溝の形成されていない金属
管の内壁面２９を加工することとはならない。

【００３５】以上のような内面溝付金属管の製造装置の
構成により、特に、転造圧制御装置により、溝加工の始
動時に、突起付プラグ６によって溝加工される金属管の
内壁面２９には必ず１次溝２０が形成されていることと
なり、溝付プラグ４の後方に位置する金属管１の溝のな
い内壁面２９に突起付プラグ６によって溝が形成される
ことが防止され、かかる場合には、通常の溝加工時に比
べ金属管１の引き抜き力が増大することとはならない。
従って、加工始動時の引き抜き力の増加を軽減し、溝付
プラグ４と突起付プラグ６との外径の差が小さい場合や
金属管１の内径が小さい場合において、金属管１が破断
することを防止することができるようになった。

【００３６】以上、本発明の実施の一形態を示したが、
更に、図７に示すように、押さえリング１４、１５の間
にシム２７を挿入し、押さえリング１４と１５の間隔を
調節し、球１０の公転半径の調節量を増加することもで
きる。また、かかる調整量の増減はパッキン２５の厚さ
によっても可能である。

【００３７】

【発明の効果】以上述べた通り、本発明の内面溝付金属
管の製造方法及びその装置によれば、溝加工始動時の加
工プラグ間の溝無金属管の発生を無くし、引き抜き力を
減少させ金属管の破断を防止することができるようにな
った。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による内面溝付金属管の製造装置の実施
の一形態を示す概略図

【図２】本発明による溝加工始動時におけるプラグユニ
ットの挿入前を示す概略図

【図３】本発明による溝加工始動時におけるプラグユニ
ットの挿入直後を示す概略図

【図４】本発明による溝加工始動時におけるプラグユニ
ットの挿入直後を示す拡大図

【図５】本発明による溝加工始動時における転造圧印加
直後を示す概略図

【図６】本発明による溝加工始動時における転造圧印加
直後を示す拡大図

【図７】本発明による内面溝付金属管の製造装置の実施
の一形態を示す概略図

【図８】従来の内面溝付金属管の製造装置の一形態を示
す概略図

【図９】従来の内面溝付金属管の製造装置の溝加工始動
時におけるプラグユニットの挿入前を示す概略図

【図１０】従来の内面溝付金属管の製造装置の溝加工始
動時におけるプラグユニットの挿入直後を示す概略図

【図１１】従来の内面溝付金属管の製造装置の溝加工始
動時におけるプラグユニットの挿入直後を示す拡大図

【符号の説明】

１ 金属管 ２ フローティングプラグ ３ 連結棒 ４ 溝付プラグ ５ 溝 ６ 突起付プラグ ７ 突起 ８ スラストベアリング ９ 引抜ダイス １０ 球 １１ 仕上ダイス １２ １次溝付金属管 １３ プラグユニット １４ 押さえリング １５ 押さえリング １６ リングホルダ １７ 内面二重溝付金属管 １８ 内面二重溝付金属管 １９ 溝無金属管 ２０ １次溝 ２１ ２次溝 ２２ プッシャ駆動装置 ２３ ベアリング ２４ プッシャ ２５ パッキン ２６ リングホルダ ２７ シム ２８ フィン ２９ 内壁面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−92207（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−75427（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−263821（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−36016（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−107099（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−140321（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B21D 53/06 B21C 1/22 B21C 37/20 B21H 3/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属管の内壁面に溝を形成する内面溝付
   金属管の製造方法において、挿入時において溝付プラグ及び当該溝付プラグに連結さ
   れた突起付プラグが前記金属管の内壁面に接触しない内
   径を有する前記金属管を用意し 、前記溝付プラグ及び突起付プラグを前記 金属管の内部の
   前記金属管に転造圧が印加される位置まで挿入し、 前記溝付プラグ及び突起付プラグの挿入後に前記溝付プ
   ラグのみが前記金属管の内壁面に接触するように前記金
   属管の外周で前記金属管に転造圧を印加し、しかる後、
   前記金属管を移動させて前記金属管の内壁面に溝を形成
   することを特徴とする内面溝付金属管の製造方法。
2. 【請求項２】内壁面に溝を有した内面溝付金属管の製造
   装置において、 金属管の外周で前記金属管に転造圧を印加する転造圧印
   加手段と、 前記金属管の前記転造圧が印加されている位置の内壁面
   に接触して前記内壁面に溝を形成する溝加工手段と、 前記溝加工手段を前記印加位置に挿入する挿入手段と、 前記溝加工手段が前記印加位置に挿入された後に前記金
   属管の前記内壁面に前記溝加工手段が接触するように転
   造圧を印加する転造圧制御手段とを有することを特徴と
   する内面溝付金属管の製造装置。