JP5061770B2 - パイプ一体加工による管継手の製造方法 - Google Patents

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この発明は、パイプ一体加工による管継手の製造方法に係わり、さらに詳しくはパンチ加工により形成したフランジ部の端面のシール性能を、後加工することなく向上させることができるパイプ一体加工による管継手の製造方法に関する。
管継手の製造方法としては、継手部分となるヘッド部とパイプとをロー付けや溶接によって接合する方法が知られているが、このような接合方式では継ぎ目のシール性能が確保しにくい、加工工数が多くなる等の問題があった。そこで、パイプの端部を突出させて固定治具にセットして、突出させたパイプの端部をパンチ治具によって加圧して継手部分をパイプと一体加工する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
この一体加工方式では、オスフレアタイプ、メスフレアタイプ、Oリングフェイスシールタイプ等の継手部分が形成される。このOリングフェイスシールタイプの継手は、図6に例示するような所定長さに切断した直線状のパイプ1の端部を突出させて固定治具にセットし、この固定治具から突出させたパイプ1の端部を、第1パンチ治具によりパイプ軸方向に加圧してパイプの端部を拡径する拡管工程を行ない、次いで、拡管工程で拡径したパイプの端部を、第2パンチ治具によりパイプ軸方向に加圧して押し潰して塑性変形させる。これにより図7に例示するように、パイプ1の端部に継手部分となるフランジ部2を形成する。
しかしながら、従来、帯鋸盤やメタルソーを用いてパイプ1を所定長さに切断していたので、パイプ1の切端面には図8に例示するように、切断刃による傷(以下、ツールマークTという)が一方向に残る。そのため、形成したフランジ部2の端面には、このツールマークTがフランジ部2を横切るように表れ、フランジ部2にOリングを圧着させた際には、ツールマークTがOリングを横切ってシール性能を低下させる要因となる。そのためパンチ加工後に、切削加工等によってツールマークを除去してフランジ部2の端面を所定の表面粗さに仕上げて平滑にする必要があった。
特開2004-169873号公報
本発明はかかる従来の問題点に着目し、パンチ加工により形成したフランジ部の端面のシール性能を、後加工することなく向上させることができるパイプ一体加工による管継手の製造方法を提供することを目的とするものである。
上記目的を達成するため、本発明のパイプ一体加工による管継手の製造方法は、パイプを所定長さに切断後、該切断したパイプの端部を突出させて固定治具にセットし、該固定治具から突出させたパイプの端部を、第1パンチ治具によりパイプ軸方向に加圧して該パイプの端部を拡径する拡管工程を行ない、次いで、拡管工程で拡径したパイプの端部を、第2パンチ治具によりパイプ軸方向に加圧して押し潰すことによりフランジ部を形成するパイプ一体加工による管継手の製造方法において、前記パイプを所定長さに切断する際に旋盤加工により切断するとともに、前記形成したフランジ部を固定治具から突出させてパイプを固定治具にセットした状態で、該フランジ部を第3パンチ治具によりパイプ軸方向に加圧してフランジ部の端面を所定の表面粗さに仕上げることを要旨とするものである。
ここで、前記旋盤加工によりパイプの切断面の表面粗さを、例えば、JIS B 0601に規定の粗さRy12.5以下にする。また、前記第3パンチ治具の加圧面の表面粗さを、例えば、JIS B 0601に規定の粗さRy6以下にする。また、本発明で加工対象とするパイプの外径を、例えば、15mm以上50mm以下にする。
本発明は、上記のように、旋盤加工によりパイプを所定長さに切断後、該切断したパイプの端部を突出させて固定治具にセットし、この固定治具から突出させたパイプの端部を、第1パンチ治具によりパイプ軸方向に加圧してパイプの端部を拡径する拡管工程を行ない、次いで、拡管工程で拡径したパイプの端部を、第2パンチ治具によりパイプ軸方向に加圧して押し潰すことによりフランジ部を形成することで、パイプを切断した際に旋盤加工により生じたツールマークは、フランジ部の表面にフランジ部と同心円状に表れることになる。このツールマークは、フランジ部にOリングを圧着させた際に、Oリングを横切ることがないので、ツールマークによるシール性能の低下を防止することが可能になる。
また、形成したフランジ部を固定治具から突出させてパイプを固定治具にセットした状態で、このフランジ部を第3パンチ治具によりパイプ軸方向に加圧してフランジ部の端面を所定の表面粗さに仕上げることにより、Oリングを圧着させてシール面となるフランジ部の端面を、一段と平滑にすることができる。このように、パンチ加工の後に追加の加工することなくフランジ部の端面のシール性能を向上させることができる。
以下、添付図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。
本発明では、Oリングフェイスシールタイプの継手をパンチ加工による一体加工により製造するために、まず、図6に例示するような直線状のパイプ1を所定長さに旋盤加工により切断する。図6では、以下で説明するパンチ加工によるパイプ1の変形状態を明確にするため、パイプ1の軸方向断面には、模式的にパイプ軸方向に平行に延びる仮想線(二点鎖線)を記載している。パイプ1の材質は、炭素鋼、ステンレス鋼等である。
パイプ1を旋盤加工により切断することにより、パイプ1の切断面には、図1に例示するようなパイプ1と同心円状のツールマークTが生じる。パイプ1の切断面Aは、パンチ加工後にOリング8を圧着させるシール面の一部になるため、その表面粗さは、シール性能に大きく影響する。そこで、パイプ1の切断面Aの表面粗さを、例えば、JIS B 0601に規定の粗さRy12.5以下にして切断する。
次いで、図2に例示するように、所定長さに切断したパイプ1を固定治具3a、3bに挟んで固定する。この際にパイプ1の端部を固治具3a、3bから突出させてセットする。パイプ1の内部には、パイプ1の内周側への変形を防止する芯金4を挿入しておく。この固定治具3a、3bから突出させたパイプ1の端部を、油圧等によって作動する第1パンチ治具5によりパイプ軸方向に加圧してパイプ1の端部を拡径する拡管工程を行なう。
次いで、図3に例示するように、拡管工程で拡径したパイプ1の端部を、固定治具3a、3bから突出させ、パイプ1の内部に芯金4を挿入した状態にする。そして、拡径したパイプ1の端部を、油圧等によって作動する第2パンチ治具6によりパイプ軸方向に加圧して押し潰す。これにより、パイプ1の端部にはフランジ部2が形成される。
この段階におけるパイプの軸方向断面状態は、図7に例示するように、パイプ1の切断面Aとパイプ1の側面部領域Bとがフランジ部2を形成している状態になる。図7には、図6で模式的に記載したパイプ軸方向に平行に延びる仮想線(二点鎖線)の変形状態を記載している。このフランジ部2の端面を平面方向で示すと図5のようになる。フランジ部2の端面は、対向する連結部材との間でOリング8を圧着させるシール面となるので、シール性能を向上させるにはフランジ部2の端面を滑らかにする必要がある。
そこで、図4に例示するように、パイプ1の端部に形成したフランジ部2を、固定治具3a、3bから突出させ、パイプ1の内部に芯金4を挿入した状態にして、フランジ部2を、油圧等によって作動する第3パンチ治具7によりパイプ軸方向に加圧する。この第3パンチ治具7による加圧によって、フランジ部2の端面のツールマークTや、パイプ切断面Aとパイプ側面の領域Bとの段差を一段と滑らかにして、フランジ部2の端面が所定の粗さになるように仕上げを行なう。例えば、フランジ部2の表面粗さをJIS B 0601に規定の粗さRy8〜12.5に仕上げる。
滑らかな仕上げを確保するために、例えば、フランジ部2の端面に当接する第3パンチ治具6の加圧面の表面粗さを、JIS B 0601に規定の粗さRy6以下に設定するとよい。
図5に例示するように、フランジ部2の端面に表れるツールマークTがフランジ部2にOリング8を圧着させた際に、Oリング8を横切ることがないので、シール性能に悪影響が生じることがない。しかも、旋盤加工によりパイプ1を切断しているのでツールマークTの粗さは、比較的容易にコントロールすることができる。さらに、第3パンチ治具7による加圧によって、フランジ部2の端面の微小な凸部を潰して表面粗さの仕上げを行なうので一段と平滑な表面となる。
このように、本発明によれば、上記の一連のパンチ加工によって、シール性能に優れたフランジ部2を形成してパイプ一体加工による管継手を製造することができる。そのため、パンチ加工の後に、フランジ部2の端面を所定の表面粗さにするための後加工が不要になる。これにより、加工工数が削減でき、これに伴って加工時間の短縮やコスト低減を図ることが可能になる。
本発明は、従来、パイプ軸方向圧縮強度が高くてパンチ加工による塑性変形では、フランジ部2の端面の表面粗さを小さく(滑らかに)することが困難であった外径が15mm以上のパイプ1に対しても適用することができる。ただし、パイプ1の外径が50mmを超える場合は、パイプ軸方向の圧縮強度が高くなり過ぎて、フランジ部2の端面のシール性能を確保することが難しくなるため、加工対象とするパイプ1の外径は、例えば15mm〜50mm程度にすると、最も効果的である。
旋盤加工により切断したパイプの切断面のツールマークを模式的に示す説明図である。 第1パンチ治具による加工工程を例示する説明図である。 第2パンチ治具による加工工程を例示する説明図である。 第3パンチ治具による加工工程を例示する説明図である。 本発明により形成されたフランジ部の端面を例示する説明図である。 パンチ加工前のパイプの軸方向断面状態を模式的に示すパイプの半断面図である。 パンチ加工によりフランジ部を形成した後のパイプの軸方向断面状態を模式的に示すパイプの半断面図である。 従来のパイプの切断面のツールマークを模式的に示す説明図である。
符号の説明
1 パイプ
2 フランジ部
3a、3b 固定治具
4 芯金
5 第1パンチ治具
6 第2パンチ治具
7 第3パンチ治具
8 Oリング
T ツールマーク

Claims (4)

  1. パイプを所定長さに切断後、該切断したパイプの端部を突出させて固定治具にセットし、該固定治具から突出させたパイプの端部を、第1パンチ治具によりパイプ軸方向に加圧して該パイプの端部を拡径する拡管工程を行ない、次いで、拡管工程で拡径したパイプの端部を、第2パンチ治具によりパイプ軸方向に加圧して押し潰すことによりフランジ部を形成するパイプ一体加工による管継手の製造方法において、前記パイプを所定長さに切断する際に旋盤加工により切断するとともに、前記形成したフランジ部を固定治具から突出させてパイプを固定治具にセットした状態で、該フランジ部を第3パンチ治具によりパイプ軸方向に加圧してフランジ部の端面を所定の表面粗さに仕上げるパイプ一体加工による管継手の製造方法。
  2. 前記旋盤加工によりパイプの切断面の表面粗さを、JIS B 0601に規定の粗さRy12.5以下にする請求項1に記載のパイプ一体加工による管継手の製造方法。
  3. 前記第3パンチ治具の加圧面の表面粗さを、JIS B 0601に規定の粗さRy6以下にする請求項1または2に記載のパイプ一体加工による管継手の製造方法。
  4. 前記パイプの外径が、15mm以上50mm以下である請求項1〜3のいずれかに記載のパイプ一体加工による管継手の製造方法。
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