JP4044789B2 - How to drill a pipe - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パイプの壁面肉厚部分を穿孔するパイプの穴あけ方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、この種のパイプの穴あけ方法としては、キリ(ドリル)による切削加工、レーザーやプラズマ等を用いた溶断加工、あるいは図8に示すように、パイプ1の内部に心金2を挿入してパンチ3によるプレス抜き加工が一般に知られている。
【0003】
しかしながら、上記パイプの穴あけ方法では、パイプに僅かな潰れが生じたり、表面にバリやカエリが発生し、穴近傍でパッキンシールを行なう際のシール性が低下するという問題点がある。
さらに、キリによる切削加工、レーザーやプラズマを用いた溶断では、加工時間が掛かる上、微小な切屑、スパッタ屑等が発生するという問題がある。
また、プレス抜き加工では、パイプ1の曲げ形状や穴の加工位置によっては、心金2が挿入できない場合があり、心金2を用いずにプレス抜きを行なうと、穴加工部分が潰れてしまうという問題がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述のような問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、穴加工部分を潰すことがなく、バリやカエリおよび切屑を発生させることもなく、しかも加工時間を短縮することが可能なパイプの穴あけ方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明の穴あけ方法は、電圧が印加されたパンチの先端面をパイプ表面に接触させて閉じた電気回路を形成し、パンチの先端面をパイプに押し込みながら、パンチとパイプの接触に伴う抵抗加熱によりパンチとのパイプの接触部分を過熱させて、軟化したパイプの上記接触部分をパンチの押圧力で打ち抜いて、パイプに穴を形成するに際して、前記パイプの接触部分が打ち抜かれると同時に、パンチへの通電を停止することを特徴とするものである。
【0006】
このように、本発明の穴あけ方法は、パイプの穴加工部分を熱軟化させることで、剪断強度を低下させ、この状態で穴を打ち抜くので、パイプの穴加工部分に潰れを生じさせることがなく、かつ穴周縁のバリや穴表面へのカエリおよび微小な切屑を発生させることもなく、穴あけに要する時間を短縮することが可能となる。また、パンチが上記穴を打ちぬくと同時に、パンチへの通電を停止し、通電経路が断たれたことによるパイプ内での放電が回避され、放電による穴の変形を回避できる。
【0007】
そして、本発明のパイプの穴あけ方法では、上記パンチの先端面が平坦であることが好ましい。このような平パンチを用いることで、パイプの曲面上で頂部から外方へ順次剪断箇所が移動するため、通電電流が剪断箇所に集中し、効率よく発熱する。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1〜4は、本発明に係るパイプの穴あけ方法の一例を示し、ここでは、円筒形の鋼鉄製パイプの壁面に穴をあける方法を示す。
【0009】
即ち、上記パイプ11の穴あけ方法としては、先ず、図1に示すように、パイプ11をパイプ受け12によって水平状態に支持し、パイプ受け12上に先端面13aが平坦なパンチ13を下方に向けて配置する。この場合、パイプ受け12とパンチ13との間に電源14から電圧が印加され、パイプ受け(受け側電極)12、パイプ11、パンチ(パンチ側電極)13および電源14からなる電気回路が構成される。
【0010】
次に、上記パンチ13をパイプ11の壁面の穴をあける位置に向けて垂直方向に降下させ、潰れが生じない程度の力で押し付ける。この際、パンチ13の先端面13aがパイプ11の曲面の頂部に接触した時に、上記電気回路が閉じて電源14からパイプ11に電流Aが流れ、抵抗加熱によりパンチ13とのパイプ11の接触部分が瞬時に局部過熱されて軟化し、パイプ11の剪断強度が低下する。そして、図2に示すように、パイプ11の剪断箇所11aが外方へ移動し、パンチ13の先端面13a全体がパイプ11壁面に接触するようになる。この場合、パンチ13の先端面13aが平坦に形成されているので、パイプ11の曲面上で順次頂部から外方へ剪断箇所11aが移動し、通電電流Aが剪断箇所11aに集中し、上記接触部分が効率よく加熱されることになる。
【0011】
さらに、パンチ13を押し続けると、図3に示すように、パイプ11の剪断箇所11aの移動が進行し、上記接触部分の剪断は肉厚部分全体に及び、間もなく図4に示すように抜き加工され、パイプ11の壁面に穴11bが形成される。
【0012】
ここで、パンチ13が穴11bを打ち抜いた後、パイプ11内で放電が発生すると、剪断面を溶かし、穴11bの真円度が低下する。そこで、本発明では、パンチ13の変位を図示しない位置センサーによって検出し、穴11bを打ち抜くと同時に通電を停止するように制御される。つまり、図5に示すように、パンチ13がパイプ11に接触する位置(S)を位置センサーが検出した時に通電を開始し、穴11bを打ち抜いた位置(E)を位置センサーが検出した時に通電を停止するように、通電が制御される。
なお、位置センサーに代えてタイマーを用い、パンチ13がパイプ11に接触した時に、通電を開始すると同時にタイマーをスタートさせ、穴11bの打ち抜きが完了するに要する所定時間経過後にタイムアップし、通電を停止させるようにしてもよい。
また、パイプ11の剪断強度は、図6に示すように、500℃を超えるあたりから急激に低下し始める。従って、パンチ13とのパイプ11接触部分の温度が500℃以上になるように、加熱電流Aを設定することが好ましい。
【0013】
このように、本発明の実施の形態のパイプの穴あけ方法では、パンチ13で押圧しながら加熱し、剪断強度が低下した瞬間に穴11bをあけるので、パイプ11に潰れを生じることがなく、パイプ11の真円度を保つことができる。また、従来のような心金を必要としないので、複雑な中空構造体への穴加工に適用できる。さらに、加工時間が常温でのプレス打ち抜きの1/10程度であり、キリ(ドリル)加工のように微小な切屑やスパッタ屑等が発生せず、加工油等が不要なため洗浄の必要がない。また、抵抗溶接機で穴あけが実現可能であり、設備費も安く、量産性に優れている。
【0014】
次に、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
パイプ11としてφ12.7mm,厚さ1.2mmの鋼鉄(STKM 11A)製の管を用い、これを曲率半径6.9mmのクロム銅製パイプ受け12で水平方向に支持した。パンチ13が平坦な先端面を有するφ8.0mmの銅タングステンからなるスポット溶接機を用い、パイプ受け12とパンチ13とを電気接続して、周波数5サイクル/分の高電圧を印加した。
パンチ13を垂直方向下向きに240kgfの加圧力でパイプ11の壁面に押し込み、パイプ11が穿孔された瞬間に電圧の印加を停止したところ、鋼鉄屑の発生もなく、パイプ11の真円度が保持されていた。なお、パイプ11の通電電流は11,000Aであった。
【0015】
本発明は、上記実施例に示すパイプの穴あけ方法に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の変更ができるものである。
例えば、実施例では、パンチ13の先端面13aを平坦な形状としたが、図7に示すように、先端部15aを段付き形としたものでもよく、このようなパンチ15は熱の影響部分を狭くするのに効果がある。また、パイプ11へのパンチ13の押圧力は、パイプ11の材質によっても異なるが、一般に100〜500kgfの範囲にあり、200〜300kgfの範囲にあることが好ましい。
なお、パイプの形状は、円筒形に限られるものではなく、断面形状が例えば四角形や楕円形であってもよい。パイプの材質は、各種用途に応じた特性を有する電気抵抗の高い金属または合金であれば、特に限定されるものではない。また、パイプ受けの材質としてはクロム銅やベリリウム銅合金等が挙げられ、パンチは通常銅タングステン製のものが用いられる。
本発明において穴あけされるパイプは、例えばガス器具に取り付けられるガスコックやガスバルブ等のガス制御装置に設けたガス流入口に接続するガス供給管として使用される。
【0016】
【発明の効果】
以上の説明から理解されるように、本発明によれば、穴周縁のバリやパイプ表面へのカエリおよび切屑が発生せず、パイプの真円度を保ちながら短時間でパイプに穴をあけることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係るパイプの穴あけ方法の一例を示すものであり、(a)はパンチがパイプに接触した時の状態を示す説明図であり、(b)は(a)を直交する方向から見た説明図である。
【図2】 (a)は図1に示す状態からパイプの剪断箇所が外方に拡大した状態を示す説明図であり、(b)は(a)を直交する方向から見た説明図である。
【図3】 (a)は図2に示す状態からパイプの剪断箇所が更に移動した状態を示す説明図であり、(b)は(a)を直交する方向から見た説明図である。
【図4】 (a)は図3に示す状態からパイプの穴あけ加工が完了した状態を示す説明図であり、(b)は(a)を直交する方向から見た説明図である。
【図5】 図1に示すパイプへの通電開始とその停止のタイミングを示す説明図である。
【図6】 パイプの剪断強度と加熱温度との関係を示すグラフ図である。
【図7】 本発明に係るパイプの穴あけ方法に使用される別のパンチの先端部を示す正面図である。
【図8】 従来のパイプの穴あけ方法の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
11・・・ パイプ、 11a・・・ 剪断箇所、 11b・・・ 穴、 12・・・ パイプ受け、 13・・・ パンチ、 13a・・・ 先端面、 14・・・ 電源。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a pipe drilling method for drilling a thick wall portion of a pipe.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, this type of pipe drilling method includes cutting with a drill (drill), fusing using laser or plasma, or inserting a
[0003]
However, the above-described method for drilling pipes has problems that the pipe is slightly crushed or has burrs or burrs on its surface, resulting in poor sealing performance when packing seal is performed near the hole.
Further, cutting with a drill and fusing using laser or plasma have a problem that processing time is required and fine chips, sputtered scraps and the like are generated.
Further, in the press punching process, the
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and the object of the present invention is not to crush the hole processing portion, to generate burrs, burrs and chips, and to process the hole. It is an object of the present invention to provide a pipe drilling method capable of reducing time.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
That is, according to the drilling method of the present invention, a closed electric circuit is formed by bringing the tip end surface of the punch to which voltage is applied into contact with the pipe surface, and the punch end surface is pushed into the pipe, and the punch is brought into contact with the pipe. By heating the contact portion of the pipe with the punch by resistance heating, punching out the contact portion of the softened pipe with the pressing force of the punch, and forming the hole in the pipe, the contact portion of the pipe is punched at the same time , The energization to the punch is stopped.
[0006]
As described above, the drilling method of the present invention heat-softens the drilled portion of the pipe to reduce the shear strength and punches the hole in this state, so that the drilled portion of the pipe is not crushed. In addition, it is possible to reduce the time required for drilling without generating burrs on the periphery of the hole, burrs on the hole surface, and fine chips. Further, at the same time as the punch hits the hole, the energization to the punch is stopped, and the discharge in the pipe due to the disconnection of the energization path is avoided, and the deformation of the hole due to the discharge can be avoided.
[0007]
In the pipe drilling method of the present invention, it is preferable that the tip surface of the punch is flat. By using such a flat punch, the shear point moves sequentially from the top to the outside on the curved surface of the pipe, so that the energization current concentrates on the shear point and heat is generated efficiently.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
1 to 4 show an example of a method for drilling a pipe according to the present invention. Here, a method for drilling a wall surface of a cylindrical steel pipe is shown.
[0009]
That is, as a method for drilling the
[0010]
Next, the
[0011]
Further, when the
[0012]
Here, when a discharge occurs in the
A timer is used in place of the position sensor. When the
Further, as shown in FIG. 6, the shear strength of the
[0013]
As described above, in the pipe drilling method according to the embodiment of the present invention, since the
[0014]
Next, the present invention will be described more specifically with reference to examples.
A pipe made of steel (STKM 11A) having a diameter of 12.7 mm and a thickness of 1.2 mm was used as the
When the
[0015]
The present invention is not limited to the pipe drilling method shown in the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention described in the claims.
For example, in the embodiment, the
The shape of the pipe is not limited to a cylindrical shape, and the cross-sectional shape may be, for example, a quadrangle or an ellipse. The material of the pipe is not particularly limited as long as it is a metal or alloy having a high electrical resistance and characteristics according to various uses. Moreover, examples of the material of the pipe receiver include chromium copper and beryllium copper alloy, and the punch is usually made of copper tungsten.
The pipe drilled in the present invention is used as a gas supply pipe connected to a gas inlet provided in a gas control device such as a gas cock or a gas valve attached to a gas appliance.
[0016]
【The invention's effect】
As can be understood from the above description, according to the present invention, a hole can be drilled in a short time while maintaining the roundness of the pipe without the occurrence of burrs on the periphery of the hole or burrs and chips on the pipe surface. Can do.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows an example of a method for drilling a pipe according to the present invention, wherein (a) is an explanatory view showing a state when a punch is in contact with the pipe, and (b) is orthogonal to (a). It is explanatory drawing seen from the direction.
2A is an explanatory view showing a state in which a sheared portion of a pipe is expanded outward from the state shown in FIG. 1, and FIG. 2B is an explanatory view of FIG. .
3A is an explanatory view showing a state where a shear point of the pipe has further moved from the state shown in FIG. 2, and FIG. 3B is an explanatory view of FIG.
4A is an explanatory view showing a state where pipe drilling has been completed from the state shown in FIG. 3, and FIG. 4B is an explanatory view of FIG.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing the timing of starting and stopping energization of the pipe shown in FIG. 1;
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the shear strength of a pipe and the heating temperature.
FIG. 7 is a front view showing the tip of another punch used in the pipe drilling method according to the present invention.
FIG. 8 is an explanatory view showing an example of a conventional method for drilling a pipe.
[Explanation of symbols]
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