JPH035882B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は内面に溝を付けた溝付き管の製造方
法に係り、特に引抜き加工手法によつてその内面
にスパイラル状、直線状等の溝を形成する方法に
関するものである。

従来より、熱交換器用の伝熱管等においては、
伝熱効果を高めるための手段として、その外周に
フインを形成することが行なわれている。これに
対し、伝熱管等の内面に溝を形成することも同様
の目的のために効果があり、特にスパイラル状の
溝は管内移送流体を管内壁に沿つて螺旋状に進行
せしめ、またこれによつて乱流を惹起させること
から、伝熱効果が高められることが認められてい
る。

このような溝付き管は、従来、転造、スピニン
グ、スウエージング等の方法により成形されるの
が一般的であるが、これらの方法はいずれもその
加工速度が低く、生産性をあげることが困難であ
るという欠点を有している。

また、それらの方法とは別個に、周面に多数の
直線状の溝が設けられた芯棒（マンドレル）を管
材の内側に挿入する一方、その外側に回転ロール
を、その軸心が該管材の軸心と直交するように、
即ちロールの回転方向が管材の軸心と平行となる
ように配置し、そしてこの回転ロールを管材と芯
棒に対し相対的に移動を生ずる状態でこれを外側
から上記芯棒に押し付けることにより、該管材を
圧延せしめ、その過程で管材の内面に溝を形成す
る方法が提示されている（特開昭53−53566）が、
この方法は、溝深さの比較的深いものが得られる
ものの、芯棒の長さ分だけしか加工することが出
来ないため、長尺物の加工、連続加工ができない
という問題があり、また前記生産性の問題も依然
として解決されていなかつたのである。しかも、
同方法においては、加工後、形成された溝付き管
と溝付きの芯棒とが噛み合つた状態となるので、
加工後において芯棒を溝付き管から抜き出す面倒
な作業を必要とする他、特にスパイラル状の溝を
成形する場合には芯棒の引抜きが著しく困難とな
つて、実質上同形状の溝を成形することが出来な
いなど、種々改良すべき点を有しているのであ
る。

一方、かかる溝付き管を連続的に製造しうる手
法として、従来からパイプ等の加工法として周知
の引抜き加工法を利用した内面溝付き管の製造法
が提案されるに至つた（例えば、特公昭49−7792
号公報参照）。この方法は、金属管の引抜き加工
に際して該金属管内に存在せしめられるプラグと
して、管内面に所望の溝が成形され得るように、
所定の型溝が付された溝付きプラグを用い、引抜
き操作によつて管内面が該プラグに押し付けられ
ることにより、該プラグの型溝に対応した溝を管
内面に成形しようとするものであり、これにより
内面溝付き管が、元管製造と同じ設備にて容易
に、且つ連続的に製造し得るようになつたのであ
る。

ところが、このような引抜き加工法を利用した
内面溝付き管の製造手法にあつては、それがあく
までも引抜き操作である以上、加工されるべき金
属管の断面形状と同様な円形断面の引抜き孔を有
する固定された引抜きダイスが用いられることは
当然であり、それ故に該金属管と該固定引抜きダ
イス（引抜き孔内周面）との相対的速度が大とな
り、従つて引抜き操作時に生じる摩擦抵抗も大き
くなるため、自ずと引抜き力を高める必要があつ
たのである。しかしながら、かかる引抜き力を過
度に大きくすると、管の破断を惹起することとな
るところから、該引抜き力の上昇にも限度がある
のであり、これが加工速度に大きな制約を加えて
いるのである。また、かかる摩擦抵抗は、引抜き
ダイスによる金属管の引抜き加工の程度、換言す
れば減面率に大きな制約を与え、溝付きプラグへ
の管内面への押付け力を制限しているのであり、
これが、引抜き加工法では溝深さの深い内面溝付
き管を得ることが困難である最大の理由となつて
いたのである。

ここにおいて、本発明は、このような事情を背
景にして、溝深さの深い溝を容易に成形し得ると
ともに、長尺物の加工、連続的な加工、更にはス
パイラル状の溝加工等、いずれも容易に為し得、
且つ生産性の高い内面溝付き管の連続的製造方法
を提供することを目的として為されたものであ
る。

以下、本発明の実施例を、その好適な実施装置
とともに、図面に基づいて具体的に説明する。

先ず、第１図において、１０は、アプローチ部
１２、ベアリング部１４及びレリーフ部１６を有
する、管材１８に対して所定の引抜き加工を施す
ための通常の支持ダイスであり、図示しないホル
ダによつて位置固定に保持されている。そして、
この支持ダイス１０の開口部には、管材１８の内
側に挿入されて浮遊状態に保持される支持プラグ
２０が配置されており、この支持プラグ２０には
シヨルダー部２２及び前記ダイス１０に各々対応
するアプローチ部２４、ベアリング部２６が備え
られて、管材１８の引抜き加工時、その内面が所
定寸法に仕上げられるようになつている。また、
該支持プラグ２０の後方所定位置には溝付きプラ
グ２８が配置されるとともに、この溝付きプラグ
２８は連結ロツド３０及び該ロツド３０先端部に
設けられたベアリング３２を介して支持プラグ２
０に自由回転可能に支持されている。更に、かか
る溝付きプラグ２８の外周部には、その軸心方向
に沿つて多数の溝が所定ピツチ、所定リード角で
形成され、支持ダイス１０及び支持プラグ２０に
より引抜き加工された管材１８が、この位置にお
いて溝加工されるようになつている。

そして、かかる溝付きプラグ２８に対向するよ
うに上下両側に位置して、一対の回転ロール３
４，３４がその軸心を管材１８の軸心と直交させ
るようにして、即ちその回転方向が管材１８の進
行方向と一致するようにして配置されている。ま
た、それらロール３４，３４の外周面には、第２
図に示されるように、支持ダイス１０による引抜
き加工によつて形成された小径管３６を更に溝付
け加工して得られる、目的とする内面溝付き管３
７の外周面と略同様な曲率半径の凹面孔型ロール
面３８，３８が形成されており、且つそれら一対
のロール面３８，３８は内面溝付き管３７の外周
面をほぼ全周に亘つて包み込むような大きさで選
定されている。ロール３４，３４は、引抜き操作
によつて管材１８の進行方向と同じ方向に自由回
転せしめられると共に、図示しない圧下装置に連
結されて上下方向に移動可能とされてその退避位
置（両者が上下方向に離れた位置）において該管
材をそれらの間に容易に挿入させ、また相接近し
た作用位置において該管材１８の引抜き加工によ
つて形成された小径管３６を圧縮し得るようにさ
れている。

次に、上記装置を用いて管材１８に内面溝成形
加工を施す手順について説明する。

管材１８の右端を図示しない引抜き装置で把持
してこれを右方へと引張ると、同管材１８は先ず
支持ダイス１０内を引き抜かれてここで管径が減
縮され、次いでロール３４，３４の間に挿入され
る。このとき管材１８の内側に挿入された支持プ
ラグ２０は、管材１８の移動に伴つて支持ダイス
１０へと至り、そして同支持ダイス１０内におい
て位置固定に保持される。従つて、これに連結さ
れた溝付きプラグ２８は、一対の回転ロール３
４，３４の間に自動的に位置決めされるが、この
段階では一対のロール３４，３４は未だ非作用位
置に退避させられており、管材１８の支持ダイス
１０による引抜き加工によつて形成された小径管
３６はロール３４，３４の抵抗を受けることなく
スムーズにロール３４，３４の間に挿入される。
この小径管３６がロール３４，３４の間に挿入さ
れると同時に、ロール３４，３４が圧下装置によ
りその作用位置へと移動させられ、以て小径管３
６をその外側から圧縮することにより、ロール自
身も回転する。

回転するロール３４，３４によつて圧縮された
小径管３６はその内面を溝付きプラグ２８へと押
し付けられ、この状態で引き続き右方へと進行さ
せられるとその内面に溝付きプラグ２８の溝形状
が連続的に転写されて、同溝付きプラグ２８の溝
に対応したスパイラル状の溝３１が成形されるこ
ととなるのである。このとき、溝付きプラグ２８
には溝成形に伴なう回転分力が作用するが、溝付
きプラグ２８はベアリング３２によつて支持プラ
グ２０とは別個に回転し得るようにされているか
ら、同プラグ２８と小径管３６内面との間に大き
な摩擦力が発生することはないのである。また、
小径管３６外面とロール３４，３４との間におい
ては、ロール３４，３４は加工される管材の進行
方向に管材と等速度で回転してこれを送り出す作
用を為しているために、両者の間のすべりが小さ
く摩擦力はほとんど発生せず、前記溝付きプラグ
２８の自由な回転と相俟つて小径管３６に対する
円滑な溝加工を可能としているのである。より具
体的に言えば、前述したように、圧縮手段として
従来の如き固定引抜きダイスを用いる場合には、
管材と圧縮手段（引抜きダイス）との間に集中的
に且つ大きなすべりによる摩擦力が生じるため、
減面率を大きくしたり、引抜き力を大きくしたり
する場合には管材の破断を招くおそれがあるので
あるが、上記方法に従えば、そのようなことがな
く、それ故管材小径管に対する圧縮力を大きくし
てその内面に深い溝を成形することが可能である
他、その引抜き速度を速めて加工速度をあげるこ
とも可能となるのである。

因みに、これら溝深さ、加工速度は、圧縮手段
として上記引抜きダイスを用いた場合には、夫々
0.02〜0.05mm（溝深さ）、15〜30ｍ／分（加工速
度）であつたのが、上記方法で溝成形することに
よつて0.10〜0.15mm（溝深さ）、100ｍ／分（加工
速度）にまで向上せしめられることが、本発明者
らの実験の一つの結果として確認されている。

なお、上記手法において、管材１８に引抜き加
工を施す際、支持ダイス１０及び支持プラグ２０
と管材１８との間に多少の摩擦力が発生するが、
これらは専ら溝付きプラグ２８を支持することを
主目的として設けられているものであつて減面率
は小さく設定されており、従つてこれらの部分に
おいて大きな摩擦力は発生しないから、支持ダイ
ス１０，支持プラグ２０が引張り速度をあげるこ
とに対して障害となることはないのである。

ところで、上記回転ロール３４，３４は、自由
回転状態で設けられているが、これに代えて同ロ
ール３４，３４を駆動装置により積極的に回転せ
しめて管材に送り力を付与するように構成してお
くことも可能であり、この場合においては管材
（小径管36）とロール３４，３４との間に生ずる
摩擦力を逆に引き抜き力に付与でき更に大きい効
果を生ぜしめる。

このように、上記の方法は加工速度が速く、且
つ深い溝を形成し得るという優れた利点を有して
いるのであるが、かかる溝成形方法は、この他に
長尺物の連続的な成形加工が可能であるという優
れた特長を有している。前述したように、溝成形
方法として、外周面に溝を設けた芯棒を管材の内
側に挿入し、その外側をロールで押圧することに
よつて管材を圧延し、その過程で管材内面に溝を
付ける方法がすでに提示されているが、この方法
は芯棒の長さによつて加工可能な長さが制限さ
れ、従つて連続的な加工ができないことの他、長
尺物の加工、スパイラル状の溝成形が困難である
などの点において問題を有するのであるが、上記
本発明に従う方法にあつては、溝付きプラグ２
８、支持プラグ２０を回転可能に且つ浮遊状態で
配置し、小径管３６がこの溝付きプラグを通過す
る際、同プラグによつてその内面に溝を成形する
ものであるために、管材の連続的加工、長尺物の
加工が可能となつて生産性の向上に著しく寄与し
得る他、スパイラル状の溝も極めて容易に成形さ
れ得るのである。

また、本発明に従つて管内面に形成される溝
は、ロール３４，３４によつて圧縮力が加えられ
る方向（第２図中矢印Ｐ，Ｐで示される方向）に
おいて深く、その他の方向においては若干浅くな
るのが避けられないのであるが、第３図に示され
るように、ロール面４０を備えた２対のロール４
２を上下及び左右（小径管３６の進行方向に対し
て）に配置して、小径管３６を四方から圧縮する
ようにすれば、管材内面の溝形状、深さをより均
一に加工することができる。

さらに、このような方法を用いても尚隣接する
ロールの間に位置する部位の溝深さが浅くなる場
合には、第４図に示されるように、ロール４４，
４４；４６，４６；４８，４８を管材６８の進行
方向に沿つて相異なつた位置に設けるとともに、
これらを互に異なつた角度に配置し、管材６８の
外面のすべてがいずれかのロールで圧縮されるよ
うにすれば良い。但し、この場合、複数（本例で
は３個）の溝付きプラグ５０，５２，５４を各ロ
ール４４，４４，４６，４６，４８，４８に対向
して配置することが必要である。なお、これら溝
付きプラグ５０，５２，５４は連結ロツド５６，
５８により互に連結されるが、これらは各溝の位
相が調整された状態で一体的に、或いは各々独立
に自由に回転するようにされる。

このように、複数対のロールを相異なつた位置
に配置して、溝成形加工を複数の段階に分けて行
なう場合には、ロール同士の干渉が避けられるか
ら、各ロールのロール面６０，６０；６２，６
２；６４，６４を巾広く取り得て、管材６８の表
面を各ロールでオーバラツプして押圧することも
可能であり、それ故管材６８をその円周方向に沿
つて万遍なく圧縮し得て、溝形状、溝深さがより
均一となるように、成形することが可能となる。

以上、本発明を二、三の実施例について説明し
たが、それらはあくまでも本発明の一つの態様で
あり、本発明にはその趣旨を逸脱しない範囲にお
いて種々なる変更が可能である。

例えば、溝付きプラグの溝形状を管材の軸心方
向に平行な溝として、その内面に互に平行な多数
の直線状の溝を形成するようにすること、或いは
溝の傾斜方向が互に反対な一対の溝付きプラグを
管材の進行方向２個所に配置してその内面に各溝
が互に交又する格子状の溝を設け、又は溝深さの
異なつた溝付きプラグを同じく管材の進行方向の
複数個所に設けて、溝深さを段階的に漸次深くす
ること、或いはその他、凹曲面状のロール面の表
面に複数の小さな溝を設けることによつて管材の
内面のみならずその外面にも溝を形成するように
することなど、必要に応じた適宜なる変更が可能
である。

以上詳記したように、本発明に係る内面溝付き
管の連続的製造方法は、加工されるべき管内に所
定の溝付きプラグを存在せしめると共に、該溝付
きプラグを、該溝付きプラグよりも引抜き方向上
流側に設けられる支持ダイスの入口側に配される
支持プラグに対して連結ロツドを介して自由回転
可能に支持せしめて、浮遊状態に保持しつつ、引
抜き加工することにより、連続的に所定の内面溝
付き管を製造するにあたり、該加工されるべき管
の外表面に沿う孔型ロール面を有するロール軸
を、ロールが管軸と直交するようにして、該管の
周りに複数個設け、該複数個のロールにて該加工
されるべき管を圧縮せしめて前記溝付きプラグに
押し付け、それら複数個のロールを引抜き方向に
回転せしめつつ、該管を連続的に引き抜くことに
より、該管内面に所定の溝が連続的に形成される
ようにしたことを特徴とするものである。

かかる製造法に従えば、溝深さの深い溝を備え
た溝付き管が容易に且つ連続的に製造されるとと
もに、その生産性も高く、また長尺の管材に対し
て直線状、スパイラル状等の各種の溝が連続的に
成形され得るなど、種々の優れた効果を奏するの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を好適に実施し得る装置の一例
を示す断面説明図、第２図は第１図における―
断面図、第３図は本発明を実施し得る装置の他
の例を示すロール部正面説明図、第４図は本発明
を実施し得る装置としての更に他の例を示す側面
図である。 １８：管材、２８，５０，５２，５４：溝付き
プラグ、３１：スパイラル溝、３６：小径管、３
７：内面溝付き管、３８，４０，６０，６２，６
４：ロール面、３４，４２，４４，４６，４８：
回転ロール。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 加工されるべき管３６，６８内に所定の溝付
   きプラグ２８，５０，５２，５４を存在せしめる
   と共に、該溝付きプラグを、該溝付きプラグより
   も引抜き方向上流側に設けられる支持ダイス１０
   の入口側に配されて、該支持ダイスにて浮遊状態
   に保持される支持プラグ２０に対して連結ロツド
   ３０，５６，５８を介して自由回転可能に支持せ
   しめて、浮遊状態に保持しつつ、引抜き加工する
   ことにより、連続的に所定の内面溝付き管を製造
   するにあたり、 該加工されるべき管の外表面に沿う孔型ロール
   面３８，４０，６０，６２，６４を有するロール
   ３４，４２，４４，４６，４８を、ロール軸が管
   軸と直交するようにして、該管の周りに複数個設
   け、該複数個のロールにて該加工されるべき管を
   圧縮せしめて前記溝付きプラグ２８，５０，５
   ２，５４に押し付け、それら複数個のロール３
   ４，４２，４４，４６，４８を引抜き方向に回転
   せしめつつ、該管を連続的に引き抜くことによ
   り、該管内面に所定の溝３１が連続的に形成され
   るようにしたことを特徴とする内面溝付き管の連
   続的製造法。