JPS6012132B2 - 金属管内外面加工装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、金属管の内外面に所望の形状を付与する金
属管内外面加工装置に関する。

例えば、熱交換器には、伝熱性を向上させるために金属
管の内外面にフィン、突起、溝等を設けたフィンチュー
フ、コルゲートチューブ等の伝熱管が用いられている。

ところで、従来単なる金属管をこのような形状の金属管
に加工するには、まず金属管を所定の管径、管厚に加工
した後、押出加工、引抜き加工、転造加工等によってこ
の金属管の内外面にさらに所定の形状を付与する方法が
とられていた。しかしながら、このような加工法にあっ
ては、金属管を所定の管径、管厚にする工程と、金属管
の内外面に所定の形状を付与する工程とが別々になって
おり、これらの工程を連続工程で行なうことが望まれて
いた。また、金属管の内外面に所定の形状を付与する工
程の中で用いられる押出し加工、引抜き加工、転造加工
にもそれぞれ問題点があった。例えば、押出し加工及び
引抜き加工にあっては、熱伝達性が向上するような正確
な形状の溝あるいは突起等を得ることが困難であり、ま
た押出し加工時、引抜き加工時に金属管に大きな力が作
用するので金属管が破損し易いという欠点があった。ま
た、金属管の内外面にフィンまたはコルゲートの深い溝
を付与する転造加工にあっては、転造機のロールが自転
する際に、前記金属管の内外面に形成されたフィンまた
はコルゲートの深い溝がロールと鉄合して金属管が拘束
され、この拘束力により特別な操作をしても自然に金属
管にフィ−ドがかかるのであるが、最近の伝熱管のよう
に、例えば内外面に非常に微細な凹凸模様を有する金属
管や、外面は平滑で内面に浅いらせん状の突起を有する
金属管を製造する際には、ロールによる金属管の拘束力
が弱まり生産性が低下するおそれがあるので、特に金属
管に十分なフィードをかけることが望まれ、かつ金属管
の内外面に正確ならせん状突起等の形状が付与されるこ
とが望まれている。

また、例えばシェルアンドチューブ型熱交換に内面加工
金属管を使用する場合、この金属管の端部の内周面には
通常らせん状突起等の形状の加工が付与されているので
、この端部内局面を凹凸のない滑らかな面に加工して金
属管同志をそれらの端部において接続しているがもこの
接続部分の加工不良等により流体が漏れる場合があった
。

この発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、金属管
を所定の管径、管厚に加工する工程と、前記金属管の内
外面に所定の形状を付与する工程とを、金属管の特別な
押出し加工、引抜き加工を行なうことなく、連続工程で
行なうことができ、また金属管の内外面に付与される形
状が微細なものであってもこの形状が正確に付与されか
つ金属管に十分にフィードがかかり、金属管の生産性が
大幅に向上しＬ金属管の内面の任意個所に凹凸のない滑
らかな面部とらせん状等の突起部とを付与することがで
きる金属管内外面加工装置を提供することを目的とする
。以下、この発明の一実施例を第言図乃至第３図に基づ
いて説明する。

第１図中１は基台（図示せず）の上方の所定の複数個所
、例えば３個所に配設された枠体であり、この枠体１は
基台に取り付けられたシリンダ機構２に連結されて支持
されている。枠体１内には圧延ロール３とこの圧延ロー
ル３の第１図における左側及び右側にそれぞれ位置する
フィードロール４、ガイドロール５が軸６を介して回転
自在に設けられている。フィードロール魚、ガイドロー
ル５はどちらも硬質ウレタンゴムからなり、フィードロ
ール４の外径は圧延ロール３の外径とほぼ同径若し〈は
若干小さく、ガイドロール５の小摩は圧延ロール３の外
径よりも大きく形成されている。各圧延ロ山ル３、各フ
ィードロール４「各ガイドロール５の内側の中心部には
被加工体である金属管７が貫通して配置される。すなわ
ち、金属管７の軸線８を中心とする円周上に、円周方向
に離間して複数本、例えば３本の軸６か配設され、これ
らの軸６にそれぞれフィードロール４、圧延ロール３「
ガイドロール５が取り付けられている状態となる。そし
て、前記シリンダ機構２の作動によって各圧延ロール３
、各フィードロール４、各ガイドロール５が同時に金属
管７の外周面に押し付けられるようになっている。また
、圧延ロール３、フイードロール４、ガイドロール５は
金属管７の軸線８に対して第３図に示すように傾斜角８
を有して配置されている。なお、この傾斜角８の大きさ
は調節自在とされている。圧延ロール３の外周面はその
軸線方向の両端部が第２図に示すように円弧面状に形成
されている。また、圧延ロール３として、第２図ａに示
すように外周面が凹凸のない滑らかな面９とされたもの
、第２図ｂに示すように外周面に微細ならせん溝ＩＱが
形成されたもの、第２図ｃに示すように外周面に微細な
互いに交叉する二重らせん溝１１が形成されたもの、第
２図ｄに示すように外周面に微小フィン１２が形成され
たもの等が用意されている。またＬ枠体亀の第亀図にお
ける左側には歯車亀３が設けられている。

この歯車！３の中心部には貫通孔１４が形成されており
ｔ この貫通孔亀４には前記金属管７が相対回転自在に
挿通される。また「歯車１３のボス富５にはベルト溝が
形成されており「このベルト溝に巻回されたベルト１６
、変速機亀７等を介して駆動源１８の回転力が歯車１３
に伝達されるようになされている。歯車１３には歯車１
９が噛み合わせられて回転自在とされて配談されている
。歯車１９の軸２０‘こはユニバーサルジョイント２１
，２２及び中間軸２３を介して軸６が連結されている。
一方、金属管７の内部で、圧延ロール３と対応する位置
には、金属管７内に挿入されたマンドレル２４の一端部
に設けられたプラグ２５が浮遊的に配置されている。

そして、マントレル２４の池端部は第４図に示すように
箱形のホルダ２６にスラストベアリング２７を介して回
転自在に取り付けられており、このホルダ２６は基台上
方の所定個所に固定的に取り付けられたシリンダ機構２
８のピストンロッド‘こ連結されている。このシリンダ
機構２８の作動により、マンドレル２４は鞠線８方向に
移動自在とされている。プラグ２５の外周面の第４図に
おける左半分は凹凸のない滑らかな面部２５ａとされ、
右半分は微細ならせん溝が形成された加工部２５ｂとさ
れている。また、マンドレル２４の池端部近傍の外周面
にはスプラィン２９が形成されており「 このスプラィ
ン２９にはプーリ３０が鞄線８方向に沼動自在に鉄合さ
れている。

プーリ３０１こはベルト溝が形成されており、このベル
ト溝に巻回されたベルト３１、変速機３２等を介して駆
動源３３の回転力がマンドレル２４に伝達されるように
なされている。次に、上記構成の金属管内外面加工装置
の作用について説明する。

被加工体、すなわち金属管７を加工する場合、まずシリ
ンダ機構２のシリンダ内にピストンロッドを退入させて
各フィードロール４、圧延ロール３、ガイドロール５の
内側空間を拡げた状態で、金属管７内にマンドレル２４
を位置させて金属管７を、マンドレル２４に鉄合すると
ともに、歯車１３の貫通孔１４及び各フィ−ドロール４
、各圧延ロール３の中心部、すなわち各３個のフィード
ロール４、各３個の圧延ロール３の内側中心部に挿入す
る。そして金属管７の一端部を圧延ロール３と対応させ
る。次に、シリンダ機構２８を作動させてそのピストン
ロッドを第４図において矢印Ｃ方向に移動させてプラグ
２５の凹凸のない滑らかな面部２５ａを圧延ロール３と
対応させる。

次に駆動源１８を駆動すると、変速機１７、ベルト１６
を介して歯車１３が回転し、これにより歯車１９、軸２
０、ュニバ−サルジョィント２１，２２、中間軸２３を
介して軸６が回転し、この軸６と共にフイードロール４
、圧延ロール３、ガイドロール５が回転する。

次に、駆動源３３を駆動すると、変速機３２、ベルト３
１、プーリ３０を介してマンドレル２４が回転する。

次に、シリンダ機構２を作動させると、シリンダ機構２
内のピストンロッドが突出して各フィードロール４、各
圧延ロール３を金属管７の外周面に押し付け、さらにフ
ィードロール４が金属管７に圧援た状態で圧延ロール３
は金属管７をマンドレル２４のプラグ２５に押し付け、
金属管７の径を縮４・する。

このとき、圧延ロール３に対応しているのは金属管７の
一端部とプラグ２５の凹凸のない滑らかな両部２５ａな
ので金属管７の一端部内周面は凹凸のない滑らかな面の
ままとなる。そしてこのとき、金属管７は各フィードロ
ール４、各圧延ロール３の回転力により回転を与えられ
ると共に、各フィードロール４、各圧延ロール３が金属
管７の麹線８に対してそれぞれ角度ａ傾斜して配置され
ているために各フィードロール４及び各圧延ロール３と
金属管７との間に摩擦力が生じ、この摩擦力の軸線８方
向の成分により鞠線８方向に移動する推進力を与えられ
る。なお、鞠線８に対応する前記傾斜角８の大きさを変
えることにより、フイードロール４、圧延ロール３、ガ
イドロール５１こよる鞠線８方向への金属管７の推進力
が変る。次に、シリンダ機構２８を作動させてそのピス
トンロッドを第４図において矢印Ｄ方向に移動させると
、プラグ２５のらせん溝が形成された加工部２５ｂが圧
延ロール３に対応する。

これにより、金属管７が圧延ロール３により加工部２５
ｂのらせん溝部に押し付けられる。従って、金属管７の
一端部を除いてこの金属管７の奥方の内周面に微細なら
せん状突起が付与される。そして、このらせん状突起部
が回転する加工部２５のらせん溝と鞍合しているので、
金属管７は鞠線８方向への推進力を与えられる。そして
前記フィードロール４、圧延ロール３、ガイドロール５
による金属管７の藤線８方向への推進力及びマンドレル
２４の回転による金属管７の藤線８方向への推進力によ
って金属管７は第１図において矢印Ａ方向に移動させら
れる。なお、この際圧延ロール３が第２図ａに示すよう
なものである場合には、金属管７の外周面は凹凸のない
滑らかな面となり、圧延ロール３が第２図ｂに示すよう
なものである場合には金属管７の外周面には微細ならせ
ん状突起が形成され、圧延ロール３が第２図ｃに示すよ
うなものである場合には金属管７の外周面には、互いに
交叉する微細な二重らせん状突起が形成され、圧延ロー
ル３が第２図ｄに示すようなものである場合には金属管
７の外周面には微小フィンが形成される。そして、圧延
ロール３により圧延され、圧延ロール３及びフイードロ
ール４による金属管７の鞠線８方向への推進力と、マン
ドレル２４の回転による金属管７の鱗線８方向への推進
力とによって第１図において矢印Ａ方向に送られた金属
管７は各ガイドロール５の内側の中心部に送り込まれる
。

ここで、ガイドロール５の外径が圧延ロール３の外蓬よ
りも大きいことにより、ガイドロール５は金属管７に氏
醸し、かつガイドロール５は金属管７の軸線８に対して
所定角度８額斜して配置されているので、ガイドロール
５と金属管７との間に摩擦力が生じ、この摩擦力の軸線
８方向の成分が金属管７・を第１図における矢印Ａ方向
に移動させる。このように、金属管７の加工時には、フ
イードロール４、圧延ロール３、ガイドロール５の前記
金属管７を矢印Ａ方向へ移動させる力が重なることとＬ
マンドレル２４の回転による金属管７を矢印Ａ方向に推
進させる力とにより金属管７に十分なフィードがかかる
。従って、金属管７の特別な押出し工程や引抜き工程を
省いて、金属管Ｔを所定の管径、管厚に加工する工程と
金属管７の内外面に所定の形状を付与する工程とを連続
工程で行なうことができる。なお、ガイドロール５は、
金属管７が前記矢印Ａ方向に移動する際に振れを生じな
いように案内する役目をも果すとともに、金属管７の外
周面を保護してこの外周面に傷がつくのも防止する。次
に、第１図における矢印Ａ方向に移動した金属管７の他
端部が圧延ロール３に対応する若干前に、シリンダ機構
２８を作動させてそのピストンロッドを第４図において
矢印Ｃ方向に移動させると、圧延ロール３に、プラグ２
５の凹凸のない滑らかな面部２５ａが対応する。

従って金属管７の他端部の内周面には第５図に示すよう
に凹凸のない滑らかな面部が残される。このようにして
加工された金属管７を例えばシェルァンドチューブ型熱
交換器に使用する場合、金属管７の端部の接続において
、この織部の内周面にらせん状突起がないから、加工不
良による流体の漏洩等を生ずる接続不良を皆無とするこ
とができる。

なお「前記実施例の装置の後に引抜き加工装置を追加し
た構成とすれば「金属管７の内外面に所定の形状を付与
した後の金属管了の外怪補正がなされ「外径の均一な金
属管が得られるのはもちろんのことである。

また、前記実施例においては、金属管７をその鞠線８方
向に移動させるために「マンドレル２４を回転駆動させ
て金属管７にフィードをかけたが、これに限られること
なく、例えばマンドレル２４は回転させずに金属管７を
適当な手段により回転駆動させてもよく、これによって
「金属管７の内周面に形成された回転するらせん状突起
が、回転しないプラグ２５の加工部２５ｂにおけるらせ
ん溝と舷合することにより、金属管７に函線８方向のフ
ィードがかかる。

また、前記実施例においては、フィードロール母、圧延
ロール３及びガイドロール５と金属管７との間の摩擦力
の鞄線８方向への成分による金属管７の鞠線８方向への
推進力と、マンドレル２４と金属管７とのいずれか一方
の回転駆動による金属管７の鋼線８方向への推進力とに
よって、金属管７を鍬線８方向に移動させるが〜 これ
に限られることなく「マンドレル２４と金属管７とのい
ずれか一方を回転駆動することにより金属管７に十分に
フイードをかけることもできる。

また、圧延ロール３がマンドレル２４に金属管７を押し
付けたときの圧延ロール３と金属管７との間の摩擦力の
鞠線８方向の成分によっても金属管７‘こ大きなフィー
ドをかけることができる。

以上説明したようにこの発明によれば、金属管の軸線に
対して腹斜角を有する圧延ロールに対して「金属管内で
金属管の端部においてはプラグの凹凸のない滑らかな両
部を〜金属管の織部以外においてはプラグの加工部をそ
れぞれ対応させる構成であるから、圧延ロールがプラグ
に金属管を押し付けたときの圧延ロールと金属管との間
に生じた摩擦力の軸線８方向への成分によって金属管を
その軸線方向に移動させることができ、これにより金属
管の特別な押出し工程や引抜き工程を省いて、金属管を
所定の管径、管圧に加工する工程と金属管の内外面に所
定の形状を付与する工程とを連続工程で行なうことがで
き、これにより金属管の破損を防止することができるば
かりか、金属管の内外面に付与される形状が微細なもの
であっても、この形状が正確に付与され、かつ金属管の
加工時に金属管に大きなフィードがかり、金属管の生産
性が大幅に向上し、金属管の内周面の任意個所にそれぞ
れ凹凸のない滑らかな薗部とらせん状突起部とを付与す
ることができ「 これにより例えばシェルァンドチュー
ブ型熱交換器に使用する内面加工金属管の端部の内周面
を「凹凸のない滑らかな面部とすることができ、これに
より金属管端部の加工不良、漏洩不良を皆無とすること
ができ、またこの装置をチタン、ハステロィ等の難加工
材の薄肉管の製造にも利用することができる等の効果を
有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す要部の概略断面図、
第２図はその圧延ロ−ルの外周面の状態を示す概略図、
第３図はその金属管とフィードロ−ノレ、圧延ロール、
ガイドロールとの位置関係を示す概略図、第４図はその
マンドレルを金属管の軸線方向に移動させる機構を説明
するための概略図、第５図はこの発明によって生産され
た金属管の端部の内周面の状態を示す図である。 ２，２８……シリンダ機構、３・・…・圧延ロール、４
……フイードロール、５……ガイドロール、６，２０…
・・・軸、７・・・・・・金属管、８・・・・・・軸線
、１３，１９……歯車、１８，３３……駆動源、２１，
２２……ユニバーサルジョイント、２３・…・・中間軸
、２４…・・・マンドレル、２５・・・・・・プラグ、
２５ａ・・・・・・滑らかな両部、２５ｂ・・・・・・
加工部。 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 金属管の外方に該金属管の軸線に対して傾斜角を有
   して回転自在に配設されかつ前記金属管に圧接されて前
   記金属管の外面に所定の形状を付与する複数の圧延ロー
   ルと、該圧延ロールを前記金属管の外面に圧接させる押
   圧機構と、外周面に所定の形状を付与する加工部及び凹
   凸のない滑らかな面部を有しかつ前記金属管の内部に該
   金属管の軸線方向に移動自在に位置されて前記圧延ロー
   ルと対応する位置に前記加工部及び滑らかな面部が選択
   的に位置させられるプラグと、該プラグを前記金属管の
   軸線方向に移動させる移動機構とからなることを特徴と
   する金属管内外面加工装置。