JPH02155509A - 金属管の内面溝付加工方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、内面溝付金属管の製造に係り、特に空調機、
冷凍機等の熱交換器の伝熱管用に好適な金属管の内面溝
付加工方法及び装置に関する。

（従来の技術） 空調機、冷凍機等の熱交換器の伝熱管に使用される銅、
アルミニウム等の金属管としては種々の形状の内面溝を
形成したものが求められている。

かＮる内面溝付管の製造方法としては、従来、特開昭５
４−３７０５９号、特開昭５５−１０３２１５号等に開
示されているように、加工金属管を縮径しながら内面に
溝を形成する、いわゆる縮管式溝付加工方式の１つじと
て転造引抜加工方法がある。

この転造引抜加工方法は、第７図に示すように、チャッ
クで金属管２１の先端を把持して引抜きながら、穴ダイ
ス２２とフローティングプラグ２３とで金属管２１を外
部から抑圧して縮径し、次いで金属管２１の外周に配置
した転造ロール又は転造ボール２４により、予め管内に
装着しである溝付プラグ２５に金属管２１の内面を押付
け、管内面に溝２６を形成するものである。

しかし、か＼る方法は、公転する転造ロール又は転造ボ
ール２４を溝付プラグ２５が位置する部位の金属管２１
に押圧することで、該金属管２１の内外径を縮径させる
ことにより、溝付加工するものであるため、金属管２１
の引抜速度が大きいと転造ロール又はボール２４が当た
らない部分が生じ、抑圧部分が不連続となって断続的に
しか溝が形成されなかったり、或いはまた、金属管２１
が転造ロール又はボール２４による抑圧部を通過した直
後に、この部分に圧縮反力等が作用し、これにより第８
図に示すような浮離現象が生じて金属管２１がいびつに
なることも多い。このように、溝付加工時に割出不良及
びスミ肉干渉をはじめ、その他トロコイド干渉、インボ
Ｊノユート干渉等が複合して発生し、金属管２１に内部
欠陥が発生するおそれが多い。更に溝付プラグ２５の外
径よりも大きな内径の金属管２１を転造ロール又はボー
ル２４で縮径且つ転圧して、溝付プラグ２５の溝部に押
し込んで溝付は加工を行うため、強度の加工が加えられ
、この結果、溝付プラグ２５の溝部及び溝山部において
、メタルフローが不均一となり、溝の斜面、底部に欠陥
を生じ易いといった問題があった。このため、伝熱管と
して使用した時に耐圧強度の低下、振動疲労強度の低下
、金属粉の発生、ロウ付欠陥の発生に伴う冷媒のスロー
リークの発生する等の問題があった。

このような縮管式による転造引抜加工方法の不都合を解
消すべく、第９図に示すように金属管を拡径しながら内
面に溝加工する、いわゆる拡管転圧方式が提案された（
特開昭６１−２６６１２１号参照）、この方式は、まず
、前述の縮管式の場合と同様にして引抜ダイス２９とフ
ローティングプラグ２３とで金属管２１を縮径した後、
この金属管２１の内径よりも大きい外径の溝付プラグ２
８で金属管２１を拡管しながら溝付加工するものである
。

（発明が解決しようとする課題） しかし乍ら、この拡管転圧方式は、前述の縮管式の不都
合を解消し得るものの、金属管２１の内径よりも大きい
外径の溝付プラグ２８を予め、金属管２１内に挿入する
方法に問題があった。

すなわち、溝付プラグを挿入するためには、引抜ダイス
２９として、前記縮管式の場合のような穴ダイスでは出
口穴径が固定されているので挿入が不可能であるため、
機械的に内径可変な構造にし、これを溝付プラグ２８が
挿入できる径に形成してから挿入するか、或いは金属管
２１の端部を一定長さ半割にして挿入してから溝付プラ
グ２８をフローティングプラグ２３に連結する必要があ
る。このため、前者の場合には装置の構造が複雑になり
、また後者の場合には作業性が著しく低下するという問
題があった。

本発明の目的は、上記従来技術の欠点を解消し、拡管転
圧方式による内面溝付加工方法において、簡単な構造で
、しかも作業性を低下させることなく、広幅溝、深溝等
の難加工の内面溝付管であっても高品質で溝を形成する
ことが可能な金属管の内面溝付加工方法及び装置を提供
することにある。

また、本発明の他の目的は、縮管転圧方式による内面溝
付加工も可能な装置及び加工方法を提供することを目的
とするものである。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため１本発明者は、前述の拡管転圧
方式において、比較的簡単な構造でもって従来の引抜ダ
イスと同様に縮径加工ができ、且つ、縮径率を連続的に
変化させることができる方策の検討を種々行った。その
結果、ここにか＼る技術を開発し実用化するのに成功し
たのである。

すなわち、本発明に係る金属管の内面溝付加工装置は、
要するに、従来の引抜ダイスに代わって新たな機構の縮
径手段を採用することを最大の特徴とするものである。

か＼る縮径手段としては、従来の引抜ダイスのアプロー
チ角１５°〜４０°及びベアリング部に相当する断面形
状を有する複数個の円錐形状のロール、又は、被加工金
属管の転圧入口接線角が該ダイスのアプローチ角と同等
の角度となるような径を有する複数個のボールを、テー
パーリング。

偏芯リング、カム、リンク機構等によって該金属管の半
径方向に一定量連続的に移動可能に配置した遊星回転ヘ
ッドを用いることを特徴とするものである。

また、本発明に係る金属管の内面溝付加工方法は、要す
るに、上記装置を使用し、まず、フローティングプラグ
とこれに回転可能に連結された溝付プラグを予め金属管
内に挿入した後、該遊星回転ヘッドの円錐形状ロール又
はボールの回転最少内接円寸法を（該溝付プラグ外径＋
金属管肉厚の２倍）以上で、且つ、該フローティングプ
ラグ最大外径よりも小さな寸法に設定して、該金属管を
引抜くことによって該溝付プラグを前記転造部材の位置
に引き込み、次いで該遊星回転ヘッドの円錐形状ロール
又はボールを圧下し、前記フローティングプラグと共働
させて該金属管内径が該溝付プラグ外径よりも小さくな
るように縮径加工し、この縮径加工された管を該溝付プ
ラグと該転圧部材のロール又はボールによって拡管転圧
引抜加工を行うことを特徴とし、これにより、作業性を
損なうことなく連続的に溝付加工することを可能とする
ものである。

更に、他の本発明に係る金属管の内面溝付加工方法は、
要するに、同様に上記装置を使用し、まず、フローティ
ングプラグとこれに回転可能に連結された溝付プラグを
予め金属管内に挿入した後、該遊星回転ヘッドの円錐形
状ロール又はボールの回転最少内接円寸法を該溝付プラ
グ外径＋金厘管肉厚の２倍）以上で、且つ、該フローテ
ィングプラグ最大外径よりも小さな寸法に設定して、該
金属管を引抜くことによって該溝付プラグを前記転造部
材の位置に引き込み、次いで該遊星回転ヘッドの円錐形
状ロール又はボールを圧下し、前記フローティングプラ
グと共働させて該金属管内径が該溝付プラグ外径と等し
いか又は大きくなるように縮径加工し、この縮径加工さ
れた管を該溝付プラグと該転圧部材のロール又はボール
によって縮管転圧引抜加工を行うことを特徴とするもの
である。

以下に本発明を図面を参照しつつ更に詳細に説明する。

第１図は本発明に係る内面溝付管の加工装置の一例と、
それによる加工状態を示したものである。

図中、１は加工される焼鈍済の銅又は銅合金等の金属管
であり、２は該金属管を縮径加工するため遊星回転する
が自転しない円錐状の転圧ロール（遊星回転ヘッド）で
あって、従来の出口穴径固定式引抜ダイスのアプローチ
全角θｓＤ１５〜４０゜（第４図）及びベアリング部に
相当する断面投影形状を有している。３はフローティン
グプラグ（ベアリングなし）、４はこのフローティング
プラグ３にタイロッド５及びスラストベアリングにて回
転自在に連結され且つその先端にアプローチ部を有する
溝付プラグ、６は該溝付プラグ４の平行部とアプローチ
部が交わる位置より僅が後方部に対応した個所の全屈管
外面に配置した転造部材（転造ロール又は転造ボール）
、７はこの転進部材を保持・回転するリング、８は溝付
プラグ４と転造部材６とで加工された溝付管の整径ダイ
ス、１゜は上記転圧ロール２の圧下調整リング、１２は
その移動用シリンダー　１１はこの転圧ロールを保持・
回転するリングであり、上記リング７．１１は電動モー
タ、油圧モータ等で駆動回転される。

なお１３．１４．１５は軸受である。

また、第６図は本発明の別の装置例を示すもので、主と
して、縮径加工手段である遊星回転ヘッドとして転圧ロ
ールに代えて遊星回転ボールとしたものである。すなわ
ち、２がフローティングプラグ（ベアリング部付）３と
共働して金属管１を縮径加工する遊星回転ボールであり
、被加工金属管の転圧入口接線角θ（第６図参照）が従
来の引抜ダイスの前記アプローチ全角と同等の角度とな
るような径を有している。１ｏはこのボール２の圧下リ
ング、１２はその移動用シリンダー、１６はスライドベ
アリング、１７はボール２の保持器、１１はボール２の
スラスト受及び回転＃Ａ動リング、１４はその支、持ベ
アリングである。

（作用） 次に、本発明による金属管の内面溝付加工方法を第１図
に示した装置を利用した場合について説明する。なお、
第６図に示した装置の場合も原理的に同様であることは
云うまでもない。

■　まず、溝付加工の段階に先立って、金属管１内にそ
の管端より′ｌＩｉ滑油と、タイロッド５で連結された
フローティングプラグ３と溝付プラグ４を挿入する（第
２図（ａ）参照）。

■　管端を口付けし、縮管転圧ロール２、拡管転圧部及
び整径ダイス８に順次通して引抜きを行う。この場合、
転圧ロール２の出口開度径（回転最少内接円寸法）は最
大に〔溝付プラグ外径＋（金Ｒ管１の肉厚）Ｘ２倍〕以
上ンとしているため、溝付プラグ４はスムーズにこの転
圧ロール部を通過する。

（■　溝付プラグ４が転圧ロール２の部分を通過したな
らば、圧下リング１０を徐々に図中右方向に移動し、転
圧ロール２を所定開度径にし、金属管１の内径が溝付プ
ラグ４の最大外径よりも小さくなるように縮径転圧加工
を行なう（第２図（ｂ）参照）。これにより、溝付プラ
グは転圧ロール部位に引き込まれる。

■　更に引抜きを行うと、フローティングプラグ３が縮
径転圧ロール２と共働して所定の縮径加工が行なわれる
と共に、溝付プラグ４が溝付転゛造部材の部位に保持さ
れ、該転圧ロール２で縮径された金属管は、溝付プラグ
４によって拡管されると同時に、該転造部材６で圧迫さ
れて溝付加工が連続的に行なわれる（第１図参照）。

この拡管溝付加工において良好な形状、品質の溝加工を
行うためには、上記縮管転圧ロール出口通過後の金属管
は、その内径が溝付プラグ４の溝深さの３％以上の範囲
で接触するように縮径して、溝付プラグ４に導入するの
が好ましい。上記値が３％未満になると、溝付プラグ４
による溝の予備成形効果が得られなくなると共に、溝付
プラグ部での転造部材６による転圧加工による被加工管
の半径方向の歪量の方が前記の予備成形溝深さよりも大
となり、従来の縮管転造加工方式にみられるような被加
工管と溝付プラグ４との浮離現象が生じて内面欠陥の発
生を招き易くなるため、好ましくない。更に溝付プラグ
４による溝の予備成形深さ（ｈ）が溝深さの５〜５０％
となるように調整するのが溝の割出しを容易にするうえ
で好ましく（第３図（ａ）参照）、また、溝の予備成形
が小さい抵抗でスムーズに行なえるようにして、溝付プ
ラグ４の摩耗を少なくするには、第５図に示すように、
溝付プラグの入口側に適当なアプローチ全角０　を設け
、且つ、第３図（ｂ）に示すように、そＰ の入口側の溝山先端部に適当なアプローチ面ａ０、ａ２
を設けるのが好ましい。

なお、溝付プラグ４の溝乃至突起の形状寸法としては、
山形、三角形、台形等々の各種断面形状のもの、浅溝か
ら深溝に至る種々の深さのもの、一方向螺旋溝や２方向
に交叉する螺旋溝或いはストレート溝等々のもので、こ
れらを適宜組合わせたものが可能であり、要するに各用
途分野で設計上要求される種々の形状のものを成形する
ことが可能である。勿論、２方向に交叉する螺旋溝を形
成するには、一対の溝付プラグを用いて各方向の螺旋溝
を順次形成すればよい。

■　最後に、溝付加工された金属管を整径ダイス８に通
して整径し、所定の寸法の内面溝付金属管が得られるが
、整径ダイスとしては固定ダイス。

回転ロール等々、適当なものを使用すれば足りる。

なお、金属管１を上記転圧ロール２とフローティングプ
ラグ３とで縮径加工する場合、該フローティングプラグ
として、第１図に示したようなベアリング部のないもの
を使用すると、該転圧ロール出口内接円径よりも０．１
〜０．３ｍｍ引細るため、その引細り量を考慮して、該
転圧ロールを圧下する必要がある。一方、第６図に示し
た例のように。

該フローティングプラグをベアリング付としだ時は殆ど
引細りが生じないため、引細り量を考慮して該転圧ロー
ルの圧下量調整を行う必要はない。

また、上記説明では、いわゆる拡管転圧引抜加工方式の
場合について説明したが１本発明装置はいわゆる縮管転
圧引抜加工方式にも適用可能である。すなわち、縮管転
圧引抜加工方式において、本発明装置の最も特徴とする
遊星回転ヘットを配置した縮径加工手段を、従来の出口
穴径固定式の穴ダイスに代えて配置すればよく、その際
、遊星回転ヘッドとフローティングプラグとの共働によ
り縮径された金属管の内径に等しいか又はその内径より
も小さい外径の溝付プラグを使用する。またこの溝付プ
ラグには敢えて溝山先端にアプローチ面を設ける必要は
ない。

（発明の効果） 以上詳述したように、本発明によれば、金属管の内面溝
付加工を特定の縮径手段を利用した拡管転圧引抜加工方
式により行うので、従来の縮管転造引抜加工方式の不都
合を完全に解消することができることは勿論のこと、従
来の拡管転圧引抜加工方式の問題を解決することができ
、以下のような優れた効果が得られる。

■　従来のように被加工金属管先端を半割りとする必要
がないので、フローティングプラグと溝付プラグの管内
の所定の位置への挿入、セツティングが容易となり１作
業性の低下を来たすことがない。

■　また、溝付プラグにより拡管して予め溝を予備成形
するので、転圧による位相ずれが防止でき、溝成形時に
干渉等による欠陥の発生を皆無にできると同時に転圧加
工度が低減するため、不均一なメタルフローが生じにく
くなり、これによる管内面欠陥の発生を極めて少なくす
ることが可能となる。この結果、広幅溝、深溝等の難成
形の形状の内面溝加工を容易にできる。

■　溝付プラグで拡管することにより常時溝付プラグに
均一な半径方向の荷重が加わるので、溝付プラグとその
回転軸のクリアランスによるガタや傾きの影響を受けに
くく、したがって、内面欠陥の発生を防止することがで
きる。

■　溝付プラグで拡管することにより、溝が予備成形さ
れるので、転造部材の押込量が軽減され、転造部材の曲
率の影響が緩和され、したがって。

被加工管の外面の表面状況を向上することができる。

したがって、このような効果が得られるので、優れた品
質の内面溝付管を生産性を損なわずに製造することが可
能となり、この種の金属管に対する各種の要請に十分応
えることができ、その需要を一層拡大するものである。

勿論、本発明装置は従来のいわゆる縮管転圧引抜加工方
式にも適用できるので、加工に供する素管の仕様毎に出
口穴径固定式の引抜ダイスを変える等の必要もなく、作
業性がよい等の利点があるる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第６図は本発明に係る金属管の内面溝付加工
方法を実施するために用いる装置例並びに加工状態を示
す概略説明図、 第２図（ａ）、（ｂ）は上記方法における各時点での加
工状態並びに溝形状等を示す図であって、（、）は加工
開始状態を示し、（ｂ）は加工開始直後の状態を示し、 第３図（ａ）〜（ｃ）は溝付プラグの溝を示す図で、（
ａ）は予備成形溝深さを説明する図であり、（ｂ）は第
１図のＢ部の拡大図であり、（ｃ）は（ｂ）のＣ−Ｃ矢
視図であり。 第４図は従来の穴径固定式引抜ダイスのアプローチ全角
を説明する図、 第５図は本発明装置に使用される溝付プラグのアプロー
チ全角を説明する図、 第７図は従来の縮管転造方式における内面溝付管の加工
状態並びに装置を示す説明図、第８図は上記縮管転造方
式で生じる浮離現象を示す説明図、 第９図は従来の拡管転圧方式における内面溝付管の加工
状態並びに装置を示す説明図である。 １・・・金属管、２・・・遊星回転ヘッド（転圧ロール
又は遊星回転ボール）、３・・・フローティングプラグ
、４・・・溝付プラグ、５・・・タイロッド、６・・・
転造部材、７・・・転造部材の保持・回転用リング、８
・・整径ダイス、９・・・縮径された金属管、１ｏ・・
・遊星回転ヘッド用圧下調整リング、１１・・・遊星回
転ヘッドの保持又は回転用リング、１２・・・遊星回転
ヘッド移動用シリンダー、１３〜１６・・・ベアリング
。 １７・・・ボール保持器。 特許出願人　　　株式会社神戸製鋼所 代理人弁理士　　中　　村　　　尚 第 図 （Ｑ） 第 図（ｂ） 第 図 （Ｃ） 第 図 第 図 第 図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属管をフローティングプラグと共働して加工を
   施す手段でもって縮径し、次いで保持リングにより支持
   された転造部材と、上記フローティングプラグ後方にタ
   イロッドでもって回転自在に連結された溝付プラグとに
   より、上記金属管内面に溝付加工し、更に整径ダイスに
   より該金属管を整径する装置において、前記フローティ
   ングプラグと共働して金属管を縮径加工する手段として
   、従来の出口穴径固定式引抜ダイスのアプローチ全角１
   ５°〜４０°及びベアリング部に相当する断面投影形状
   を有する複数個の円錐形状のロール、又は被加工金属管
   の転圧入口接線角が該ダイスのアプローチ全角と同等の
   角度となるような径を有する複数個のボールを、テーパ
   ーリング、偏芯リング、カム、リンク機構等によって該
   金属管の半径方向に一定量連続的に移動可能に配置した
   遊星回転ヘッドを用いることを特徴とする金属管の内面
   溝付加工装置。
2. （２）金属管をフローティングプラグと共働して加工を
   施す手段でもって縮径し、次いで保持リングにより支持
   された転造部材と、上記フローティングプラグ後方にタ
   イロッドでもって回転自在に連結された溝付プラグとに
   より、上記金属管内面に溝付加工し、更に整径ダイスに
   より該金属管を整径する方法において、前記フローティ
   ングプラグと共働して金属管を縮径加工する手段として
   、従来の出口穴径固定式引抜ダイスのアプローチ全角１
   ５°〜４０°及びベアリング部に相当する断面投影形状
   を有する複数個の円錐形状のロール、又は被加工金属管
   の転圧入口接線角が該ダイスのアプローチ全角と同等の
   角度となるような径を有する複数個のボールを、テーパ
   ーリング、偏芯リング、カム、リンク機構等によって該
   金属管の半径方向に一定量連続的に移動可能に配置した
   遊星回転ヘッドを用いることとし、まず、前記フローテ
   ィングプラグとこれに回転可能に連結された溝付プラグ
   を予め金属管内に挿入した後、該遊星回転ヘッドの円錐
   形状ロール又はボールの回転最少内接円寸法を（該溝付
   プラグ外径＋金属管肉厚の２倍）以上で、且つ、該フロ
   ーティングプラグ最大外径よりも小さな寸法に設定して
   、該金属管を引抜くことにより、該溝付プラグを前記転
   造部材の位置に引き込み、次いで該遊星回転ヘッドの円
   錐形状ロール又はボールを圧下し、前記フローティング
   プラグと共働させて該金属管内径が該溝付プラグ外径よ
   りも小さくなるように縮径加工し、この縮径加工された
   管を該溝付プラグと該転圧部材のロール又はボールによ
   って拡管転圧引抜加工を行い、作業性を損なうことなく
   連続的に溝付加工することを特徴とする金属管の内面溝
   付加工方法。
3. （３）金属管をフローティングプラグと共働して加工を
   施す手段でもって縮径し、次いで保持リングにより支持
   された転造部材と、上記フローティングプラグ後方にタ
   イロッドでもって回転自在に連結された溝付プラグとに
   より、上記金属管内面に溝付加工し、更に整径ダイスに
   より該金属管を整径する方法において、前記フローティ
   ングプラグと共働して金属管を縮径加工する手段として
   、従来の出口穴径固定式引抜ダイスのアプローチ全角１
   ５°〜４０°及びベアリング部に相当する断面投影形状
   を有する複数個の円錐形状のロール、又は被加工金属管
   の転圧入口接線角が該ダイスのアプローチ全角と同等の
   角度となるような径を有する複数個のボールを、テーパ
   ーリング、偏芯リング、カム、リンク機構等によって該
   金属管の半径方向に一定量連続的に移動可能に配置した
   遊星回転ヘッドを用いることとし、まず、前記フローテ
   ィングプラグとこれに回転可能に連結された溝付プラグ
   を予め金属管内に挿入した後、該遊星回転ヘッドの円錐
   形状ロール又はボールの回転最少内接円寸法を（該溝付
   プラグ外径＋金属管肉厚の２倍）以上で、且つ、該フロ
   ーティングプラグ最大外径よりも小さな寸法に設定して
   、該金属管を引抜くことにより、該溝付プラグを前記転
   造部材の位置に引き込み、次いで該遊星回転ヘッドの円
   錐形状ロール又はボールを圧下し、前記フローティング
   プラグと共働させて該金属管内径が該溝付プラグ外径に
   等しいか又は大きくなるように縮径加工し、この縮径加
   工された管を該溝付プラグと該転圧部材のロール又はボ
   ールによって縮管転圧引抜加工を行い、作業性を損なう
   ことなく連続的に溝付加工することを特徴とする金属管
   の内面溝付加工方法。