JP4174236B2

JP4174236B2 - 内面溝付管の加工方法

Info

Publication number: JP4174236B2
Application number: JP2002143124A
Authority: JP
Inventors: 卓長田; 主税佐伯; 伸明日名子
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2002-05-17
Filing date: 2002-05-17
Publication date: 2008-10-29
Anticipated expiration: 2022-05-17
Also published as: JP2003334608A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、管内面に溝が形成された内面溝付管の加工方法に関し、具体的には家庭用及び業務用エアコン等の空冷式熱交換器に使用される内面溝付伝熱管の加工方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
空冷式熱交換器の凝縮器及び蒸発器には、管内面に螺旋状の溝を形成して熱伝達効率を向上させた内面溝付管が使用されている。図４は、従来の内面溝付管の加工装置を示す管中心軸（以下管軸と称す）方向の模式的断面図である。この図４を参照して従来の内面溝付管の加工装置と加工方法について説明する。
【０００３】
素管１８の内部にはフローティングプラグ１２が挿入されている。このフローティングプラグ１２は、管供給側（図面において左側が供給側、右側が引抜き側となる。）の外径が素管１８の内径よりやや小さく、管引抜き側の外径は管供給側のものよりも小さい略円錐台形である。このフローティングプラグ１２と対応する位置の素管１８の外面には、フローティングプラグ１２と共に素管１８を縮径加工する保持ダイス１１が配置されている。
【０００４】
また、フローティングプラグ１２には連結軸１４を介して略円柱形の溝付プラグ１３が連結されている。この溝付プラグ１３の外周面には素管１８の内周面に形成すべき形状の溝が加工されている。更に、この溝付プラグ１３は連結軸１４を軸として自在に回転することができる。そして、この溝付プラグ１３に対応する位置の素管１８の外面には、複数個の転圧ボール１５が管周方向に並んで配設されている。この転圧ボール１５は加工リング３１に収容されて相互に適長間隔をおいて配置されており、この加工リング３１により転圧ボール１５は管軸方向における所定位置に保持される。
【０００５】
上記加工リング３１はモータ１９の駆動軸３２に接続されている。モータ１９は円筒状の駆動軸３２と、この駆動軸３２を磁場により回転させるコイル３３とを有し、コイル３３に給電することにより駆動軸３２が回転駆動され、加工リング３１を管軸と同軸上で回転駆動する。この加工リング３１の回転により、転圧ボール１５は管軸を中心として管周方向に回転する。なお、モータ１９の中心を素管１８が通過する。また、転圧ボール１５の管引抜き方向下流側には、内面にフィンを形成された素管１８の外径を所定の寸法に縮管加工する仕上げダイス１７が素管１８に接して設けられている。
【０００６】
上記のように構成された内面溝付管の加工装置を用いた従来の加工方法は以下のとおりである。フローティングプラグ１２は素管１８の先端内に挿入されその位置を機械的又は磁気的な手段により保持されている。そして、この状態から素管１８の先端が保持ダイス１１を通し仕上げダイス１７へと供給され、またフローティングプラグ１２の保持が開放される。この後、素管１８の引抜き開始の移動に伴ってフローティングプラグ１２が保持ダイス１１と対応する位置まで移動する。そしてこの後の引抜きにより、素管１８はフローティングプラグ１２及び保持ダイス１１により縮管加工され、更に後続する転圧ボール１５により縮管されると共に、この転圧ボール１５による圧下力を受けて素管１８の内部に配置されている溝付プラグ１３に押圧される。
【０００７】
上記溝付プラグ１３は連結軸１４を介してフローティングプラグ１２に連結されており、フローティングプラグ１２は素管１８の引抜きによる摩擦力と、保持ダイス１１からの抗力とにより保持ダイス１１と対応する位置に静止しているので、溝付プラグ１３も転圧ボール１５と対応する位置に止まっている。従って、転圧ボール１５を素管１８の外周面に転接して円周方向に回転駆動すると、溝付プラグ１３との共働作用により、素管１８の内周面に溝付プラグ１３の外周面に形成されている溝形状が転写されてフィン１６が形成される。このとき、溝付プラグ１３は素管１８を引抜くことにより、溝付プラグ１３の周面に刻まれた溝により回転する。また、その内面にフィン１６が形成された素管１８は仕上げダイス１７により縮管加工され、所望の外径を有する内面溝付管が製造される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のような内面溝付管の加工においては、溝付加工開始時あるいは溝付加工中の管の破断が問題となる。管破断の要因の一つは、フローティングプラグ１２及び保持ダイス１１により縮管加工された溝付加工前の素管内径が、溝付プラグ１３の外径よりも小さくなることである。このように溝付加工前の素管内径が溝付プラグ１３の外径より小さい場合には、溝付加工前の素管が溝付プラグ１３により拡管されたり、より小さい場合には、素管の内面が溝付プラグ１３の外表面に密着して摩擦力を生じたりして、引抜き力が増大し破断が起こる。
【０００９】
特に加工開始時からフローティングプラグ１２が素管１８の移動に伴って保持ダイス１１と対応する位置まで移動が完了するまでの間は、素管１８はフローティングプラグ１２による加工が施されず、保持ダイス１１により縮管加工された状態となっているため、フローティングプラグ１２と保持ダイス１１とが対応する位置で縮管加工された場合に比べて、肉厚が厚く、管外径も小さい即ち管内径が小さくなっている。このため、縮管加工された素管内径が溝付プラグ１３の外径よりも小さくなりやすく、溝付加工開始時には破断発生の危険性が高くなっている。
【００１０】
この溝付加工開始時の管の破断を防止する内面溝付管の製造方法が特開昭６３−３０９３２２号公報に提案されている。この提案の方法は、従来より採用されていた溝付加工開始時の管の破断防止のための保持ダイスの引抜き方向への進退移動に代えて、溝付プラグを連結軸に沿って移動可能に設け、その溝付プラグを電磁石により磁気的に保持する構成としたものである。即ち、溝付加工開始時、素管がフローティングプラグと保持ダイスによって所定外径及び肉厚になるまで電磁石をオンして溝付プラグを転圧ボールと対応する位置より後退させて保持し、所定外径及び肉厚になった頃合を見てオフして転圧ボールと対応する位置に位置させて、管の破断防止を図るものである。
【００１１】
しかしながら、管の破断は溝付加工開始時のみならず、加工中のフローティングプラグ１２と保持ダイス１１とが対応する位置（素管供給側方向と引抜き方向の力が釣り合って止まる位置）で縮管加工されている状態にあっても、素管の長手方向での形状（外径や肉厚等）や材質の変動、潤滑油の流量や温度による粘性の変動、装置的な要因による管の引抜き速度や転圧ボールの回転速度の変動、またそれらによる素管張力の変動によっても素管内径が溝付プラグ１３の外径より小径に変化して管の破断が発生する。上記提案の方法では、電磁石により磁気的に保持するという特別な機構が必要となるばかりでなく、このような加工中の内径変化の場合には破断を防止する効果が期待できない。
【００１２】
本発明は、上記の問題点を解消するためになしたものであって、その目的は、溝付加工開始時はもとより溝付加工中にあっても管の破断を防止し得る内面溝付管の加工方法を提供するものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明（請求項１）に係る内面溝付管の加工方法は、素管内にフローティングプラグとこのフローティングプラグに連結軸を介して相対的に回転可能に連結された溝付プラグとを挿入し、その素管を保持ダイス及び複数個の転圧ボールによって順次縮径加工すると共に、フローティングプラグを保持ダイスに係合させることにより溝付プラグを転圧ボールの配設位置に位置させ、転圧ボールにより素管の内面を溝付プラグに押圧することにより素管の内面に溝付プラグの溝形状を転写する内面溝付管の加工方法において、フローティングプラグと溝付プラグの間の連結軸に、その最大外径部を溝付プラグの外径と同じかそれよりも大きい径に形成されてなる拡管プラグであって、その外径部に溝を有しない拡管プラグを配置して管内面に溝加工を行うものである。
【００１４】
上記の構成では、フローティングプラグと溝付プラグの間の連結軸に拡管プラグを配置しているので、保持ダイスで縮管加工された管の内径が必要以上に小径になった場合にそれを拡管して溝付プラグの外径より小径になることを規制することができ、溝付加工開始時はもとより溝付加工中にあっても管の破断を防止することができる。なお、拡管プラグの配置位置は、フローティングプラグと溝付プラグの間であればよく、フローティングプラグ又は溝付プラグと一体的に配置されてあってもよい。
【００１５】
なおこの場合、拡管プラグの最大外径部の外径は、溝付加工中のフローティングプラグと保持ダイスとが対応する位置で縮管加工されている時の素管内径と同程度、即ち、溝付加工開始時や内径が縮小する変化が生じた際にのみ拡管プラグによる拡管加工が施されるようにすることが好ましい。また、拡管プラグの最大外径部の外径の上限としては、保持ダイスの内径から当該保持ダイスによる縮管加工後の素管肉厚の８０％を２倍した値を差し引いた大きさを超えない外径とすることが好ましく、これを超える外径としてもこれまでの試験結果によれば、破断防止効果は向上せず、逆に引抜力の増大を招くことが確認されているためである。
【００１６】
また、上記請求項１の発明においては、前記拡管プラグが、その最大外径部を境として管供給側、管引抜き側の何れの側も最大外径部から小径へとテーパあるいは円弧形状に形成されてなるとよい（請求項２）。このように最大外径部までのアプローチを円滑に形成することで、溝付加工開始時及び溝付加工中のいずれの場合にもより効果的に破断防止が図れる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係る内面溝付管の加工方法を説明するための内面溝加工部の断面説明図であって、内面溝付管の加工装置全体の基本構成は、フローティングプラグと溝付プラグの間の連結軸に拡管プラグ（詳細は図２乃至図３参照）を設けた構成を除いて上記図４に示す従来の内面溝付管の加工装置と同じ構成である。以下の説明では従来装置と同じ構成部分は同じ符号をもって示す。
【００１８】
拡管プラグ１は、最大外径部２の外径が溝付プラグ１３より僅かに大きい径に形成されるとともに、その最大外径部２を境として管供給側、管引抜き側の何れの側の部分３、４も最大外径部２から小径へとテーパに形成され、算盤珠状に形成されている。そして、その中央部に開けられた貫通孔５に連結軸１４を挿通してフローティングプラグ１２と溝付プラグ１３の間に固定されている。
【００１９】
上記構成の内面溝付管の加工装置を用いた加工方法では、加工自体は従来と同様にして行われるが、連結軸１４にフローティングプラグ１２、拡管プラグ１、溝付プラグ１３をこの順に固定したものを、フローティングプラグ１２を反引抜き側にして素管１８の先端内に挿入して加工が行われるので、溝付加工開始時やその後の溝付加工中において、保持ダイス１１で縮管加工された管の内径が必要以上に小径になった場合にはそれを拡管プラグ１で拡管して溝付プラグ１３の外径より小径になることを規制することができる。これにより、拡管プラグ１で拡管された管は、転圧ボール１５で溝付プラグ１３に押圧されるまでは溝付プラグ１３に食い込むなどして摩擦力が生じることが無く、管の破断を防止して内面溝付管を製造することができる。
【００２０】
なお、上記例では、拡管プラグ１をフローティングプラグ１２と溝付プラグ１３の間に固定した例を説明したが、拡管プラグ１の貫通孔５に連結軸１４を挿通しただけで引抜方向に進退可能に設けられてあってもよいし、フローティングプラグ１２又は溝付プラグ１３と一体的に固定して設けてもよい。また、拡管プラグ１は超硬合金で造られており摩耗が少ないことから、その外観形状は図２の他に図３に示す形状が例示できる。
【００２１】
因みに、上記図１、２に示す加工装置を用いて下記条件で溝付加工を行った。結果は、管を破断させること無く溝付加工を行うことができ、約２０００ｍにわたって良好な内面溝付管が得られた。
素管材質：銅
素管寸法：外径９．９ｍｍ、管肉厚０．４ｍｍ
保持ダイス：内径９．４ｍｍ、テーパ角２９°
フローティングプラグ：テーパ角２７°
溝付プラグ：外径８．６ｍｍ、溝数５０、溝深さ０．２５ｍｍ
拡管プラグ：図２に示す形状、プラグ長さＬ６．２ｍｍ、最大外径Ｄ８．６５ｍｍ、最大外径部幅Ｗ１．０ｍｍ
素管引抜速度：５０ｍ／分
転圧ボール回転数：２５０００ｒ．ｐ．ｍ．
転圧ボール個数：４個
【００２２】
なお、上記条件によれば、保持ダイスを出た管の寸法は、加工開始時はフローティングプラグにかからないため、外径は保持ダイスの内径９．４ｍｍにほぼ等しく、また肉厚は素管肉厚の０．４ｍｍより僅かに厚くなる。従って、管の内径は８．６ｍｍより僅かに小径で、溝付プラグの外径８．６ｍｍより小径になっていると推測されるが、拡管プラグの最大外径部（外径８．６５ｍｍ）により、溝付プラグの外径８．６ｍｍより０．０５ｍｍ程度拡管されるため、破断無く溝付加工ができたと考えられる。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る内面溝付管の加工方法によれば、管の溝付加工開始時はもとより溝付加工中にあっても管の破断を防止して溝付加工ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る内面溝付管の加工方法を説明するための内面溝加工部の断面説明図である。
【図２】本発明に係る拡管プラグの説明図である。
【図３】本発明に係る拡管プラグの別の形状の説明図であって、ａ、ｂはテーパ型、ｃはテーパと円弧の組合せ型、ｄは円弧型である。
【図４】従来の内面溝付管の加工装置を示す管中心軸方向の模式的断面図である。
【符号の説明】
１：拡管プラグ２：最大外径部３：管供給側部分
４：管引抜き側部分５：貫通孔１１：保持ダイス
１２：フローティングプラグ１３：溝付プラグ
１４：連結軸１５：転圧ボール１８：素管

Claims

素管内にフローティングプラグとこのフローティングプラグに連結軸を介して相対的に回転可能に連結された溝付プラグとを挿入し、その素管を保持ダイス及び複数個の転圧ボールによって順次縮径加工すると共に、フローティングプラグを保持ダイスに係合させることにより溝付プラグを転圧ボールの配設位置に位置させ、転圧ボールにより素管の内面を溝付プラグに押圧することにより素管の内面に溝付プラグの溝形状を転写する内面溝付管の加工方法において、フローティングプラグと溝付プラグの間の連結軸に、その最大外径部を溝付プラグの外径と同じかそれよりも大きい径に形成されてなる拡管プラグであって、その外径部に溝を有しない拡管プラグを配置して管内面に溝加工を行うことを特徴とする内面溝付管の加工方法。
前記拡管プラグが、その最大外径部を境として管供給側、管引抜き側の何れの側も最大外径部から小径へとテーパあるいは円弧形状に形成されてなる請求項１に記載の内面溝付管の加工方法。