JP6388244B1

JP6388244B1 - 管端加工装置

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Publication number: JP6388244B1
Application number: JP2018063591A
Authority: JP
Inventors: 東宜輸本; 東伯輸本
Original assignee: DAIKI INDUSTRY CO., LTD.
Current assignee: DAIKI INDUSTRY CO., LTD.
Priority date: 2018-03-29
Filing date: 2018-03-29
Publication date: 2018-09-12
Anticipated expiration: 2038-03-29
Also published as: CN110315001A; US11052439B2; KR20190114754A; JP2019171439A; US20190299264A1

Abstract

【課題】加工時の摩擦力を低減することに加え、管端の折り返し角度の自由度を向上させた管端加工装置を提供する。【解決手段】管端加工装置１００は、ベース１２を回転駆動する回転駆動源１２と、ベース１１の先端部に固定されたシャフト１３と、シャフト１３の軸に沿ってスライド可能なスライドベース１７と、スライドベース１７に固定されたローラガイド部材１８と、ベース１１の回転運動を直線運動に変換してスライドベース１７をローラガイド部材１８と一緒にスライド駆動するスライドベース駆動部材２０と、管端内面に押し付けられて管端を管径方向外方に折り返し加工するローラ２１と、を備えて構成される。【選択図】図１

Description

本発明は、管端の折り返し加工を行う、管端加工装置に関する。

従来、伝熱管の脱落防止や、配管相互の接続構造を得るために、先端部を管径方向外方に折り返す工程が行われていた。

そのような工程を行うための装置として、特許文献１には、伝熱管が管板から脱落などするのを防止するため、管板の管孔から露出される伝熱管の先端部にテーパー部を有する拡管治具が押し付けられ伝熱管の先端部が管径方向外方に折り返されたベルマウス加工が施されるようにした伝熱管の拡管装置が記載されている。

また、特許文献１には、管板の管孔から露出される伝熱管の先端部をマンドリルの回動駆動により管径方向外方に折り返すべくローラを管径方向外方に回動させる形状記憶合金製拡径部材を備えた伝熱管の拡管装置が記載されている。

実開平６−６６８２８号公報

しかしながら、特許文献１に記載のテーパー部を有する拡管治具を備えた装置では、管端の折り返し角度の自由度がないという問題がある。

また、特許文献１に記載のローラを管径方向外方に回動させる形状記憶合金製拡径部材を備えた装置では、管端の折り返し角度の自由度はある程度はあるものの、折り返し角度を管軸に対して垂直（９０°）にすることや、それ以上の角度に加工することは困難である。

上述の課題に鑑み、本発明による管端加工装置は、ベース（１１）と、ベース（１２）を回転駆動する回転駆動源（１２）と、ベース（１１）の先端部に一方の端が固定されたシャフト（１３）と、シャフト（１３）が挿入されシャフト（１３）の軸に沿ってスライド可能なスライドベース（１７）と、スライドベース（１７）に固定され、ローラガイド溝（１９）を有するローラガイド部材（１８）と、ベース（１１）の回転運動を直線運動に変換してスライドベース（１７）をローラガイド部材（１８）と一緒にスライド駆動するスライドベース駆動部材（２０）と、管端内面に押し付けられて管端を管径方向外方に折り返し加工するローラ（２１）と、を備え、
ローラ（２１）のローラ支軸（２２）の一方の端（２２ａ）はシャフト（１３）の先端側面に回転自在に係合され、ローラ支軸（２２）の他方の端（２２ｂ）は前記ローラガイド溝（１９）に係合されており、ローラ支軸（２２）の他方の端（２２ａ）が、スライドベース（１７）のスライド駆動に応じてローラ支軸（２２）の一方の端（２２ａ）に対して円運動するように構成されたことを特徴とする。

本発明によれば、ローラ（２１）を管端内面に押し付けて管端（１ａ）を管径方向外方に折り返し加工しているので、加工時の摩擦力を低減することができる。また、ローラ支軸（２２）の他方の端（２２ｂ）がスライドベース（１７）のスライド駆動に応じてローラ支軸（２２）の一方の端（２２ａ）に対して円運動するように構成されているので、管端（１ａ）の折り返し角度の自由度を向上させ、例えば、折り返し角度を管軸に対して垂直（９０°）にすることや、それ以上の角度に加工することができる。

また、スライドベース（１７）のスライド駆動は、ベース（１１）を回転駆動する回転駆動源（１２）を利用して、ベース（１１）の回転運動を直線運動に変換することにより行われるので、ベース（１１）の回転駆動とスライドベース（１７）のスライド駆動を単一の駆動源で行うことができる。

本発明によれば、加工時の摩擦力を低減することができることに加え、管端の折り返し角度の自由度を向上させ、例えば、折り返し角度を管軸に対して垂直（９０°）にすることや、それ以上の角度に加工することができる。

また、ベースの回転駆動とスライドベースのスライド駆動を単一の駆動源で行うことができ、これにより装置をコンパクト化することができる。

さらにまた、本発明は、２つの管の管端を管径方向外方に垂直に折り返して、それぞれにフランジ部を形成し、２つのフランジ部を対面させて締結するような管接続構造の形成に好適である。

本発明の実施形態における管端加工装置を正面から見た断面図である。（ローラガイド部材が初期位置の状態）本発明の実施形態における管端加工装置の側面図である。ローラとシャフトの結合構造を示す図である。ローラとローラガイド部材の結合構造を示す図である。本発明の実施形態における管端加工装置を正面から見た断面図である。（ローラガイド部材がスライド移動した状態）

次に、本発明の実施形態における管端加工装置１００を図１乃至図５に基づいて説明する。

＜管端加工装置１００の全体構成＞
被加工体である管１はチャック部材２によりチャックされており、管端１ａはチャック部材２から露出されている。

円柱状のベース１１はモータ等の回転駆動源１２の駆動軸に結合され、ベース１１の円柱軸を中心に回転駆動される。ベース１１の先端部には、シャフト１３の一方の端が固定されている。これにより、シャフト１３は、シャフト軸を中心にしてベースとともに回転駆動されるようになっている。

この場合、ベース１１は凹部１４と、この凹部１４に蓋をする蓋体１５を有している。シャフト１３の一方の端１３ａは螺子部を有し、この螺子部が蓋体１５の中心部に設けられた接続孔を介して凹部１４に通され、蓋体１５の裏面側からナット１６により螺子締めされている。蓋体１５はベース１１と一体化されているので、ベース１１の一部とみなすこともできる。

円板状のスライドベース１７の中央孔部にシャフト１３が挿入される。シャフト１３は断面多角形（例えば、四角形）であり、スライドベース１７はシャフト１３の軸に沿ってスライド可能になっている。

ローラガイド部材１８はローラガイド溝１９を有し、スライドベース１７の主面に固定されている。スライドベース駆動部材２０は、ベース１１の回転運動を直線運動に変換してスライドベース１７をローラガイド部材１８と一緒にスライド駆動する。ローラガイド溝１９はローラガイド部材１８を貫通する貫通孔を含むものとする。

ローラ２１のローラ支軸２２の一方の端２２ａはシャフト１３の先端側面に回転自在に係合され、ローラ支軸２２の他方の端２２ｂはローラガイド溝１９に係合されている。ローラ支軸２２はローラ２１を回転自在に支持する。

ローラ支軸２２の他方の端２２ｂは、スライドベース１７のスライド駆動に応じてローラ支軸２２の一方の端２２ａに対して円運動するように構成されている。これにより、ローラ２１は管端内面に押し付けられ、管端１ａを管径方向外方に折り返し加工するようになっている。ローラ２１は、円筒状、円錐状のローラ面を有している。

管端加工装置１００によれば、ローラ２１を管端内面に押し付けて管端１ａを管径方向外方に折り返し加工しているので、加工時の摩擦力を低減することができることに加え、ローラ支軸２２の他方の端２２ｂがスライドベース１７及びローラガイド部材１８のスライド駆動に応じてローラ支軸２２の一方の端２２ａに対して円運動するように構成されているので、管端１ａの折り返し角度の自由度を向上させ、例えば、折り返し角度を管軸に対して垂直（９０°）にすることや、それ以上の角度に加工することができる。

この場合、チャック部材２の管端側先端面２ａは管径方向外方に折り返される管端１ａの係止面になっており、その管軸に対する傾斜角度の設定により、管端１ａの折り返し角度が調整可能になっている。

また、スライドベース１７のスライド駆動は、ベース１１を回転駆動する回転駆動源１２を利用して、ベース１１の回転運動を直線運動に変換することにより行われるので、駆動源を単一化できる。

ローラ２１とローラガイド部材１８の組は、１組や、２組でもよいが、管端１ａを周方向に均一に折り返すために、図２に示すように、シャフト１３の４側面に対応して４組設けられていてもよい。

＜スライドベース駆動部材２０の構成＞
スライドベース駆動部材２０はベース１１の外周面に螺合され、先端面がスライドベース１７に当接するスライドナット２３と、スライドナット２３の回転を規制するためにスライドナット２３の外周面に係合された回転規制部材２４と、を備えて構成され、ベース１１の回転運動に伴って、スライドナット２３がベース１１の外周面に沿って直進運動することにより、スライドベース１７をスライド駆動するように構成されている。スライドナット２３は、その直進運動距離を長くするために、蓋体１５の外周面にも螺合されてもよい。

この場合、回転規制部材２４がなければ、スライドナット２３はベース１１と一体に回転するが、回転規制部材２４を設けることにより、スライドナット２３は回転することなくベース１１の外周に沿って回転軸方向に直進運動することになる。こうして、ベース１１を回転駆動する回転駆動源１２を利用して、ベース１１の回転運動をスライドナット２３の直線運動に変換することができる。

スライドナット２３の回転規制の構成例を詳しく説明すると、スライドナット２３の外周面に駆動部材ガイドピン２５が立設され、回転規制部材２４には駆動部材ガイド溝２６が設けられており、駆動部材ガードピン２５は駆動部材ガイド溝２６に沿って移動可能に係合されている。

＜ローラ２１とシャフト１３の結合構造＞
上述のように、ローラ２１のローラ支軸２２の一方の端２２ａはシャフト１３の先端側面に回転自在に係合されているが、その構成例を図３に基づいて説明する。図３は、この部分を図１のシャフト１３の先端側から見た図である。シャフト１３の先端側面に一対のローラ支持板２７が立設されており、一対のローラ支持板２７に設けられたガイド孔に回転ピン２８が回転自在に挿通されている。そして、ローラ支軸２２の一方の端２２ａは一対の支持板２７の間に位置する回転ピン２８の中央部に接続されている。これにより、ローラ支軸２２はその一方の端２２ａを中心にして回転自在になっている。

＜ローラ支軸２２とローラガイド溝１９の結合構造＞
上述のように、ローラ支軸２２の他方の端２２ｂはローラガイド溝１９に係合されているが、その構成例を図４に基づいて説明する。図４は、ローラガイド部材１８とスライドアーム２９の断面図である。ローラ支軸２２の他方の端２２ｂにローラアーム２９の一方の端が接続され、ローラアーム２９の他方の端に接続されたフィンガー部２９ａにアームガイドピン３０が接続されている。

アームガイドピン３０はローラガイド溝１９に沿って移動可能に係合されている。この構成例ではローラガイド溝１９はローラガイド部材１８に開口された貫通孔であり、アームガイドピン３０はこの貫通孔に挿通されている。すなわち、ローラ支軸２２は、ローラアーム２９とアームガイドピン３０を介してローラガイド溝１９に係合されている。

これにより、ローラアーム２９の他方の端に接続されたアームガイドピン３０は、ローラガイド部材１８のスライド駆動に応じて、ローラ支軸２２の一方の端２２ａに対して円運動することから、ローラ支軸２２の他方の端２２ｂもスライドベース１７のスライド駆動に応じてローラ支軸２２の一方の端２２ａに対して円運動することになる。

＜管端加工装置１００の動作＞
次に、管端加工装置１００の動作を図１及び図５に基づいて説明する。先ず、図１の初期状態において、管１をチャック部材２によりチャックし、シャフト１３を管１に挿入する。この時、管端１ａはチャック部材２から露出され、ローラ２１は管１の管端内面に当接されている。

そして、回転駆動源１２を順回転オン状態とし、ベース１１及びシャフト１３を回転させると、ローラ２１は管端内周面に沿って自転しながら回転する。ベース１１の回転に伴い、スライドナット２３がシャフト１３の先端方向に直線的に前進してその先端がスライドベース１７に当接する。

図５に示すように、スライドナット２３がさらに前進すると、スライドベース１７及びローラガイド部材１８がスライドし、これにより、ローラアーム２９に接続されたアームガイドピン３０がローラガイド溝１９に沿って移動していく。

これにより、ローラ支軸２２の他方の端２２ｂがローラ支軸２２の一方の端２２ａに対して円運動するので、ローラ２１は管端内面に押し付けられ、管端１ａを管径方向外方に折り返していく。図５の状態から、スライドナット２３がさらに前進していくと、管端１ａの折り返し角度は大きくなっていき、最終的にはチャック部材２の管端側先端面２ａに係止される。

こうして管端１ａの折り返し加工が完了する。その後、シャフト１３を管１から抜き取る。そして、回転駆動源１２を逆回転オン状態にすることにより、ベース１１を逆回転させる。これにより、スライドナット２３は後進して初期位置に戻る。スライドベース１７は逆スライドさせることで、スライドベース１７及びローラガイド部材１８を初期位置に戻す。

管端加工装置１００は、２つの管１の管端１ａを管径方向外方に、管軸に対して垂直に折り返して、それぞれにフランジ部を形成し、２つのフランジ部を対面させて締結するような管接続構造の形成に好適である。この場合、折り返された管端１ａの部分（フランジ部）は弾性力により、垂直より多少小さい折り返し角度に戻ろうとするため、この弾性力による復元を考慮して、垂直以上の角度に折り返すことが必要である。そのため、チャック部材２の管端側先端面２ａの管軸に対する傾斜角度は垂直よりも大きくしている。

１管
１ａ管端
２チャック部材
１１ベース
１２回転駆動源
１３シャフト
１４凹部
１５蓋体
１６ナット
１７スライドベース
１８ローラガイド部材
１９ローラガイド溝
２０スライドベース駆動部材
２１ローラ
２２ローラ支軸
２３スライドナット
２４回転規制部材
２５駆動部材ガイドピン
２６駆動部材ガイド溝
２７ローラ支持板
２８回転ピン
２９ローラアーム
３０アームガイドピン

Claims

ベース（１１）と、
ベース（１２）を回転駆動する回転駆動源（１２）と、
ベース（１１）の先端部に一方の端が固定されたシャフト（１３）と、
シャフト（１３）が挿入され、シャフト（１３）の軸に沿ってスライド可能なスライドベース（１７）と、
スライドベース（１７）に固定され、ローラガイド溝（１９）を有するローラガイド部材（１８）と、
ベース（１１）の回転運動を直線運動に変換してスライドベース（１７）をローラガイド部材（１８）と一緒にスライド駆動するスライドベース駆動部材（２０）と、
管端内面に押し付けられて管端を管径方向外方に折り返し加工するローラ（２１）と、を備え、
ローラ（２１）のローラ支軸（２２）の一方の端（２２ａ）はシャフト（１３）の先端側面に回転自在に係合され、
ローラ支軸（２２）の他方の端（２２ｂ）は前記ローラガイド溝（１９）に係合されており、ローラ支軸（２２）の他方の端（２２ａ）が、スライドベース（１７）のスライド駆動に応じてローラ支軸（２２）の一方の端（２２ａ）に対して円運動するように構成されたことを特徴とする管端加工装置。
前記スライドベース駆動部材（２０）は、前記ベース（１１）の外周面に螺合され、先端面がスライドベース（１７）に当接するスライドナット（２３）と、スライドナット（２３）の回転を規制するためにスライドナット（２３）の外周面に係合された回転規制部材（２４）と、を備え、
ベース（１１）の回転運動に伴って、スライドナット（２３）がベースの外周面に沿って直進運動することにより、スライドベース（１７）をスライド駆動するように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の管端加工装置。
前記スライドナット（２３）の外周面に立設された駆動部材ガイドピン（２５）と、
前記回転規制部材（２４）に設けられた駆動部材ガイド溝（２６）と、を備え、
駆動部材ガードピン（２５）は前記駆動部材ガイド溝（２６）に沿って移動可能に係合されたことを特徴とする請求項２に記載の管端加工装置。
前記シャフト（１３）の先端側面に立設された一対のローラ支持板（２７）と、
一対のローラ支持板（２７）に設けられたガイド孔に回転自在に挿通された回転ピン（２８）と、を備え、
前記ローラ支軸（２２）の一方の端（２２ａ）は、回転ピン（２８）に接続されたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の管端加工装置。
前記ローラ支軸（２２）の他方の端（２２ｂ）に、一方の端が接続されたローラアーム（２９）と、ローラアーム（２９）の他方の端に接続されたアームガイドピン（３０）と、を備え、アームガイドピン（３０）が前記ローラガイド溝（１９）に沿って移動可能に係合されたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の管端加工装置。