JP3908820B2 - 管壁加工工具 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、管の壁を加工して管の内壁に溝を作る加工工具に関するものである。溝削りは、グルーバの加工工具によって行なわれ、本発明による工具の構造によって、溝削りを行なう管の加工工具に設けられるボールの使用および交換が効率的になり、ボールの交換も工具全体の取替えなしに行なうことができる。
【０００２】
【従来の技術】
空調装置および冷却装置において、良好な熱伝導性を有する金属管、とくに銅管もしくはアルミ管が熱交換要素として用いらる。熱交換を改良するために、管の内壁を加工することが通常行なわれてきたが、これは、溝付き内面を有する管の熱伝導性が平滑な管のそれより著しく高いからである。内面の加工に加えて、管の外面も加工することができる。
【０００３】
熱交換用の管の溝削りは、その管に溝削り用マンドレルを挿入することによって内面を加工し、その後、管の周囲を遊星回転するローラもしくはボールによって管をマンドレル溝に対して押圧して行なわれる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ボールによる加工方法は、例えば米国特許第 4,373,366号に説明されている。
溝削り用マンドレルは、その一方の端部で引込み装置に取り付けられ、この装置は、管の進行方向に溝削り用マンドレルより前に置かれる。この引込み装置は、引込みリングによって定位置に支持され、溝削り用マンドレルは、その管の周囲に配された回転する加工工具によって囲まれる。加工工具の内側には、さまざまな考えられる形の溝、ボールケーシングが設けられている。このケーシング内には、数個のボールが被加工管の周囲にリング状に配される。ボールケーシング内で回転するボールが管を溝削り用マンドレルの方へ押圧して、溝を作る。これらのボールの位置に関して、上述の特許に記載の加工工具は１つの部品のみからなっている。ボールケーシングをＵ型もしくはＶ型にすることができる。Ｕ型のボールケーシングの実施例では、ボールは狭くなってゆく端部の方へ押出しリングによって押し出される。他の構造では、これらのボールの位置を調節する機構は提案されていない。上述の実施例では、ボールは被加工管なしに容易に定位置に挿入も維持もされない。
【０００５】
管の溝削りに用いられる工具は、欧州特許出願第634,234 号にも説明されている。この特許出願による加工工具は、１部品からなる加工ヘッドのボールケーシングは内部プロファイルがボールの曲状に一致していることを特徴とする。その軸方向断面において、溝は実質的に円弧の形状をなし、その曲率は、少なくともボールのそれと同じにして、ボールの曲率半径がボールケーシングの円弧の曲率半径より5%以上小さくならないようにする。この円筒形ボールケーシングは、閉鎖部品によって部分的に閉じられ、この閉鎖部品は、ボールに数ミリメートルのわずかな軸方向クリアランスを持たせるように設計されている。この欧州特許出願による装置は、ボールケーシングの注油も特徴とし、これは、溝加工される管と共軸の管によって行なわれ、この共軸管がボールに潤滑油を供給する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明による管の内壁を加工する工具は、被加工点に設置された回転する工具のハウジングおよび蓋と、ハウジングの内側に設置された２部品回転ローラフレームと、さらに回転ローラフレームの両部品の間に設けられたボールホルダおよびボールとを含む。この管加工工具は、管の周囲に、管の内側の溝削り用マンドレルと実質的に同じ位置に配される。本発明による工具の利点のうち指摘したいものは、ボールが加工工程中、定位置に留まり、工具の注油がますます効率的に行なわれることである。加工工具のハウジングと蓋との間に設けられた調整板によって、回転ローラフレームの軸方向の相互の距離を正確に調節することができ、管の壁厚も調整することができる。本発明の主たる新規の特徴は請求の範囲に明らかである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
添付図面を参照して、本発明による有利な工具をさらに説明する。
【０００８】
本発明による加工工具をその全加工工程にわたって詳細に説明することは避ける。なぜなら、その原理は、例えば従来技術の説明で概説した装置で公知であるからである。図１に見られるように、溝加工される管の加工工具は先ず、中央部が中空で、その加工方向に円筒形になったハウジング１と、これに取付け可能で、同様に中央部にクリアランスを設けた蓋部品２を有し、上述のクリアランスの直径が少なくとも管の直径と等しくなっている。同図の中央部には、被加工管とその進行方向が示されている。管の内側の実質的に加工ヘッドのところには、溝削り用マンドレルが設けられているが、それは図示しない。
【０００９】
ハウジング１と加工ヘッドの蓋２との間の間隔は、ハウジングと蓋との間に設置された１枚もしくは数枚の調節板によって調節することができる。これらの調節板を用いて、回転ローラフレームの軸方向の相互の距離を変える。回転ローラフレームの軸方向の相互の距離を変えると、ボール半径の半径方向の位置も変る。これが手順の１つであり、これによって管の微調整は、本発明による工具を用いて実質的に行なうことができる。調節の精度は、調節板の枚数もしくは厚さを変えることによって0.005mm まで増すことができる。調節板の合計の厚さが増すと、管壁の厚さも増す。
【００１０】
ハウジング１および加工ヘッドの蓋２の内側に設けられた空間には、２つの相対する部品4a、4bからなる回転ローラフレーム４が取り付けられ、それらは実質的に同じ形状である。この回転ローラフレームは、ハウジングおよび蓋と同軸上にある。回転ローラフレーム部品の内部は、それら部品のそれぞれが軸方向に30〜90°の範囲内の弧を有する円弧を形成するように構成されている。互いに相対して配された回転ローラフレームは、互いに密に係合しているのではなく、間に回転ローラフレーム４の内側に置くボール６の直径の８〜12% 、望ましくは約10% のクリアランスを残している。
【００１１】
この２部品回転ローラフレームは、フレーム同士の間にボールホルダ５を設置して、これを厚さが約 1mmで、外径が回転ローラフレームの外径とほぼ等しい薄板で形成することができる。ボールホルダ５の形状は図２に明確に示されている。ボールホルダの内側には、加工ボールの個数に応じた形状のクリアランスが形成される。そのクリアランスの縁は各ボールの円弧に沿って延びる。円弧は各ボールの直径によって決まり、ボールの円周の少なくとも 55% の距離と実質的に等しい。このボールホルダのため、ボールは作業の開始時にその定位置に留まり、加工工程中は離れる。
【００１２】
回転ローラフレーム部品間に残るクリアランスは注油の点で重要である。なぜなら、これによって、処理中の箇所から油を効率的に除去することが可能になるからである。加工箇所に供給された油は、潤滑と冷却の両方を行なう。ここで油を回転ローラフレーム部品間に残るクリアランスから効率的に除去することができるため、加工工程に不便を生じることなく油の循環を冷却の必要に応じて変更することができる。さらに、ボールホルダは油の進行を阻止しないように設計されている。
【００１３】
従来技術の説明で参照した欧州特許出願第 634,234号では、回転ローラフレームとボールとの間の接触が点接触以上のものであり、その場合、回転ローラフレームの直径はボールのそれより5%以上大きくないという利点が考えられる。しかし、そのような密な接触は、本発明の装置を開発する際に有利でないと思われた。これに対して、本開発研究では、回転ローラフレームの半径がボール半径より７〜 15%、望ましくは８〜 12%大きい場合、管壁の微調整も上述の方法で調整板を変えることによって行なうことができる利点が考えられた。微調整に加え、半径の差によって、潤滑油に含まれる可能性のある金属薄片などの不純物がボールの回転を阻止しないという有利な結果が生じる。
【００１４】
既述のように、回転ローラフレームの半径をボール半径より幾分大きく作ることが有利であり、これによって、ボールの回転ローラフレームの両部品との接触が点接触になることが証明された。図３において、ボールおよび回転ローラフレームの点接触点がボール中心部に対してローラ角αと称する角を作っているのが分かる。このローラ角αは、75〜 110°の範囲内、望ましくは80〜 105°の範囲内にする必要があることが分かった。ローラ角がこれより小さいと、ボール滑りの危険が増すため、有利でなくなり、またこれより角度が大きいと、上述の範囲内で作動する場合より摩耗度が著しく大きくなる。
【００１５】
ボールの大きさおよび個数は、処理すべき管の所望の壁厚などに応じて本発明による加工工具の範囲内で変えることができる。ボールの個数は３〜６個の間で変えることができ、適切な形状のボールホルダを個々に設置する。同様に、ボールの直径は15〜25mmの間で変えることができる。直径が15mmより大きいボールの利点は、処理中の管とボールとの間の間隙角が充分に小さくなり、その結果、管の回転モーメントが小さいままであることである。ボールの直径は、ボールの個数が許容するのと同程度に選ぶことが有利である。ボールの個数は管径に応じて選ぶ。
【００１６】
【発明の効果】
本発明による加工工具は、安定性があり、高速回転が可能である。さらに、工具の耐久性も結局、高品質になる。同じボールを使用して管を100 トン以上も製造することが証明され、ここで、ボールはこの工具の最も頻繁に交換する部品であることを指摘しておく。ボールは、ベアリング製造業者から容易に入手できる標準のボールである。本発明の新規の工具は寸法が小さく、迅速に交換可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による加工工具の横断面図である。
【図２】同加工工具の一部、すなわちボールホルダの正面図である。
【図３】同加工工具の１つのボールと、回転ローラフレームのボールに接触する部分を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１ ハウジング
２ 蓋
３ 調節板
４ 回転ローラフレーム
4a、4b 回転ローラフレーム部品
５ 板様ボールホルダ
６ ボール

Claims (10)

1. 溝削りが行なわれる管の周囲に配され、自身の軸を中心に中空になっている円筒形ハウジングと、該ハウジングの内部に同軸に配された回転ローラフレームと、該回転ローラフレームの内部に設けられたボールとを含み、管の内面に溝を作る回転管壁加工工具において、該管壁加工工具のハウジングの他端部は、同様に自身の軸を中心に中空になっている蓋と組合せ可能であり、円形の内面を有して前記ハウジングの内部に設置される回転ローラフレームは２つの部品からなり、これらの部品の間には、前記ボールを定位置に保持する板様ボールホルダが設けられていることを特徴とする管壁加工工具。
2. 請求項１に記載の加工工具において、前記ハウジングと前記蓋との間の間隔は、それらの間に設けられた調節板によって調節可能であることを特徴とする加工工具。
3. 請求項２に記載の加工工具において、前記調節板の強度および数量を変えることができることを特徴とする加工工具。
4. 請求項１に記載の加工工具において、前記回転ローラフレーム部品は、実質的に同様の形状であり、前記ハウジング内に互いに相対して配置されて、該フレーム部品間に残るクリアランスの大きさは前記回転ローラフレームの内部に設けられているボールの直径の８〜 12%であることを特徴とする加工工具。
5. 請求項１に記載の加工工具において、前記回転ローラフレームの両部品の内面は、軸方向に30〜90°の弧をなす円弧を形成していることを特徴とする加工工具。
6. 請求項１に記載の加工工具において、前記回転ローラフレームの内面に形成された円弧の半径は、前記ボールの半径より７〜15% 大きいことを特徴とする加工工具。
7. 請求項１に記載の加工工具において、前記回転ローラフレームの内面に形成された円弧の半径は、前記ボールの半径より８〜12% 大きいことを特徴とする加工工具。
8. 請求項１に記載の加工工具において、前記回転ローラフレーム部品とボールとの接点が点様であることを特徴とする加工工具。
9. 請求項８に記載の加工工具において、前記回転ローラフレーム部品と前記ボールとの間の接触部が該ボールの中心点に対して形成するローラ角αが75〜 110°の範囲内にあることを特徴とする加工工具。
10. 請求項１に記載の加工工具において、前記板様ボールホルダの中央部には、前記ボールの円周の少なくとも 55% にそれぞれ沿う縁を有するクリアランスが設けられていることを特徴とする加工工具。

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