JPS6347376Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、管内に挿入された溝付プラグと管外
に保持され、管軸のまわりに回転するボールとの
間に管を把持して管内面に溝を形成する内面溝付
加工装置にかかり、特に、溝の高速加工に対して
耐久性の高い内面溝付装置に関するものである。

従来技術 例えば、空調用の熱交換器に用いる伝熱管の熱
交換効率を高めるためには、管の材質として熱伝
達率のよいものを使用し、且つ、管の肉厚を薄く
する等が効果的であるが、更に管内沸騰原理を用
いて熱伝達効率を高めるために、管内面に直線状
もしくは螺旋状の溝を形成した内面溝付管が用い
られている。

このような管内面の溝加工は、通常管内に溝付
のプラグを挿入し、管をこの溝付プラグに外側か
ら押圧しつつ、抽伸することにより形成するもの
であるが、管を抽伸する時の摩擦力を低下させ
て、管切れを防止するために溝付プラグに対して
管を外側から押圧する手段として、管軸のまわり
に旋回するボールを用いて、ころがり接触により
加工時の摩擦力を低下させる、所謂遊星型のボー
ルダイスが知られている。

例えば、第３図に示されたボールダイスはその
一例であり、この場合、管１内に挿入した図示せ
ぬ溝付プラグと管１の外側で旋回し、管１を上記
溝付プラグに向かつて押しつけるボール２との間
で管１が矢印３の方向に抽伸されるもので、ボー
ル２の回転軌道は雄雌状に嵌合する外輪４，５に
より決定される。上記外輪４，５はスペーサ６を
介してボルト７により一体的に組付けられてい
る。

上記ボール２は、前記外輪４，５に取り付けら
れた軸受け８ａ，８ｂにより回転自在に支持され
た保持器９により、その円周方向の間隔が一定に
保たれ、外輪４，５内において管１の軸心周りに
旋回自在に保持されている。

また特開昭58−187211号公報に記載されたボー
ルダイスでは、第２図に示す如く、スペーサ６ａ
が外輪の役目をし、このスペーサ６ａを挟んでボ
ルト７により取り付けられたフレーム１０ａ，１
０ｂに、スラスト玉軸受１１ａ，１１ｂを介して
取り付けられたフランジ１２ａ，１２ｂによりボ
ール１の軸方向への移動が規制されている。また
ボール１は保持器９ａにより半径方向の所定位置
に保持されている。

従来技術の問題点 前記第３図に示した構造のボールダイスでは、
外輪４，５の内側のテーパ面によつてボール２を
スラスト方向に保持しているので、ボール２のス
ラスト方向の正確な位置決めができず、抽伸時に
おけるボール２の位置が不安定となり、振動を生
ずることにより加工後の管１の表面に粗いリツプ
ルを生じるという問題がある。

また、第２図に示したボールダイスでは、スペ
ーサ６ａが構成する外輪によつてボール２の半径
方向への振動がなくなり、加工後の管の表面状態
は大幅に改善されるが、管抽伸時におけるスラス
ト力はフランジ１２ａまたは１２ｂによつて受け
られる。このフランジ１２ａまたは１２ｂとボー
ル２との当たり面は管軸に対して垂直であるた
め、両者の当接点はボール２の管半径方向中心位
置となる。このため、ボールダイスの旋回によつ
てボール２が回転した時、ボール２とフランジ１
２ａまたは１２ｂとの当接点が１個所となり、ボ
ール２に局部的摩耗を生じ、実用化に耐えないと
いう問題点があつた。

これら従来技術における問題点は、特に、加工
速度を増大せしめた時に著しいものとなる。

考案の目的 従つて、本考案が目的とするところは、ボール
の振動を抑えて、管表面の形状を整えると共に、
ボールの局部的摩耗を防止し、高速化に耐えうる
ボールダイスを提供することである。

考案の構成 上記目的を達成するために本考案が採用する主
たる手段は、その要旨とするところが、管内に挿
入された溝付プラグと、管外に保持され管軸のま
わりに旋回するボールとの間に管を把持して管内
面に溝を形成する内面溝付加工装置において、上
記ボールを内部に収容した状態で管軸のまわりに
回転して上記ボールを管軸のまわりに旋回させ、
ボールが当接するボール軌道面が抽伸方向に拡開
するテーパ状に形成されてなるボール軌道保持用
外輪と、上記ボール軌道保持用外輪内部に収容さ
れ、ボールをその中心の軌道より管の半径方向外
側で保持するボール保持器と、上記外輪側に取り
付けられた軸受により回転自在に支持され、管の
半径方向に対して抽伸方向に10〜30゜傾斜したボ
ール当接面を有し、ボール中心の軌道より管中心
側でボールと当接するスラスト方向支持部材とを
具備してなる点に係る内面溝付加工装置である。

考案の作用 外輪を回転させつつ内部に溝付プラグを挿入し
た状態で管を抽伸していくと、抽伸方向に引つ張
られるボールは、スラスト方向支持部材のボール
当接面に当接し、このボール当接面によつてボー
ルスラスト方向の力が支持される。ボール当接面
とボールとの当接点はボールの中心の軌道より管
中心側に入つた部分であるから、ボールの回転に
より上記当接点が移動し、ボールに偏摩耗を生じ
ることはない。

また、ボール当接面によつて押されるボール
は、抽伸方向に拡開するテーパ状のボール軌道面
に位置規制されて振動することがなく、抽伸され
る管の外面にリツプル等の傷を生じることがな
い。

更に、上記ボール軌道面が抽伸方向に拡開した
テーパ状をなしていることにより、ボールが外輪
によつてむりやり管抽伸方向へ押え付けられるよ
うな不都合がなく、ボールの円滑な回転が確保さ
れる。

更に、ボール保持器はボールをその中心の軌道
より管半径方向外側で保持するため、加工ポイン
ト個数、即ちボール個数を増大させることがで
き、リツプル高さを減少させることができる。

実施例 続いて第１図を参照して本考案を具体化した実
施例につき説明し、本考案の理解に供する。ここ
に第１図は本考案の一実施例に係る内面溝付加工
装置の側断面図である。

尚、以下の実施例は、本考案の一具体例にすぎ
ず、本考案の技術的範囲を限定する性格のもので
はない。

第１図に示すように、管２０はこの管２０内に
挿入されたマンドレル２１に支承された溝付プラ
グ２２と、管２０の外部に保持され、管軸のまわ
りに旋回するボール２３との間に挟圧把持され、
矢印Ｆの方向に抽伸されることにより縮径されつ
つ、管内面に溝付け加工が施される。この場合、
溝付プラグ２２が螺旋状の溝を有するものである
ため、管２０の内面にも螺旋状の内面溝が形成さ
れる。

上記ボール２３は、短円筒状のボール軌道保持
用外輪２４（以下単に外輪２４と記する）の内部
に収容され、外輪２４の内周面であるボール軌道
面２５に押圧され、管の半径方向に対する位置が
定まつている。上記ボール軌道面２５は、前記矢
印Ｆに示す抽伸方向に拡開するテーパ状に形成さ
れているため、管２０が矢印Ｆの方向に抽伸され
た場合、外輪２４のボール駆動面２５に食い込む
ような不都合を生じない。

上記外輪２４は、保持筒２６及び蓋部材２７を
介して、ボルト２８により回転軸体２９に固定さ
れ、上記回転軸体２９が図示せぬ電動機、油圧モ
ータ等の動力源により高速で回転されることによ
り、前記保持筒２６、筒部材２７、ボルト２８と
共に管２０の軸心のまわりに高速回転し、これと
ボール軌道面１５を介して摺接するボール２３を
管軸のまわりに旋回させる。

前記ボール２３は、前記外輪２４内に収容され
た保持器３０によつて、円周方向に等間隔に保持
されている。この保持器３０は、上記ボール２３
をその中心の軌道より管２０の半径方向外側で保
持するようにボール２３との摺接位置が設定され
ている。

また、前記外輪２４にボルト２８によつて固定
された保持筒２６の内側には、アンギユラコンタ
クト型玉軸受３１が取り付けられ、このアンギユ
ラコンタクト型玉軸受３１を介して略円筒状のス
ラスト方向支持部材３２が、前記保持筒２６に対
して回転自在に支持されている。

上記スラスト方向支持部材３２の矢印Ｆ方向に
見て後端部は、前記ボール２３と当接するボール
当接面３３を構成し、このボール当接面３３は管
２０の半径方向に対して抽伸方向Ｆに10〜30゜傾
斜している。更に、上記ボール当接面３３のボー
ル２３との当接点３４は、前記ボール２３の中心
の軌道よりも管２０の中心側にずれた位置にくる
ように、上記スラスト方向支持部材３２の内外径
及びボール当接面３３の傾斜角度が設定されてい
る。

前記アンギユラコンタクト型玉軸受３１の軸方
向の取り付け位置は、前記回転軸体２９に隣接し
て、前記保持筒２６の内面に嵌着されたスペーサ
３５の軸方向の長さにより決定され、このスペー
サ３５を長さの異なるものに取り替えることによ
り、アンギユラコンタクト玉軸受３１の取り付け
位置を変化させることができ、これによりボール
当接面３３を有するスラスト方向支持部材３２の
軸方向の位置が変化してボール２３が管２０の軸
方向に移動し、ボール２３とテーパ状のボール軌
道面２５との接触位置が変化する。

以上述べた構成要素によつて、第１図に示した
抽伸状態におけるボール２３の外輪２４内におけ
る保持が達成されるが、管２０が装着されていな
い状態では、ボール２３を保持する要素がなく、
ボールが脱落したり、がたついたりするため、こ
れを防止するべく前記蓋部材２７にボール２３の
落下を押さえるガイドキツプ３６が固定されてい
る。尚、上記ボール２３やアンギユラコンタクト
玉軸受３１への給油は回転軸体２９に穿設した給
油孔３７より図示せぬ油圧装置を用いて強制的に
潤滑油を噴射して行う。

続いて、以上述べた実施例の作用につき説明
し、本考案の理解を深める。

図に示す如く、マンドレル２１によつて支持さ
れた溝付プラグ２２を管２０内に保持し、管２０
を上記溝付プラグ２２に向かつてボール２３によ
り押圧した状態で回転軸体２９を矢印38で示すよ
うに高速回転させつつ、管２０を矢印Ｆで示す方
向に抽伸すると、ボール２３は外輪２４、管２０
及びスラスト方向支持部材３２によつて３点で安
定的に支持される。この場合、管２０の肉厚が変
われば、上記ボール２３を３点支持する位置を変
化させる必要があり、その場合には、前記したよ
うにスペーサ３５を長さの異なるものと取り替え
て、アンギユラコンタクト型玉軸受３１及びこれ
により支持されたスラスト方向支持部材３２の位
置を変化させ、且つ、これによつてボール２３と
テーパ状のボール軌道面２５との接触位置を変化
させ、ボール２３が自在に回転できるような支持
点を構成する。

前記したようにボール２３とスラスト方向支持
部材３２のボール当接面３３との当接点３４は、
ボール２３の中心が描く軌道面よりも管軸方向に
偏つた位置となつているため、ボール２３がスラ
スト方向支持部材３２と常に同じ点で接触する不
都合がなく、ボール２３の局部摩耗がなくなる。

また、前記外輪２４のボール軌道面２５が抽伸
方向Ｆに広がつた構造となるため、ボール２３が
ボール軌道面２５に食い込むような不都合はな
く、抽伸開始時の急激なスラスト変化に対して
も、管２０の抽伸切れを生じない。

前記のようなスペーサ３５の長さの変化は、例
えば外輪２４のテーパを軸心に対して２〜3゜で構
成すると、半径方向の変化が軸方向１mmに対して
0.0698〜0.1048mmとなり、前記スペーサ３５の厚
さを0.1mm単位で変化させることより、上記
0.0698〜0.1048mmの1/10の単位でボール２３の半
径方向の変位を微調整することができ、管２０の
肉厚を正確に調整し、且つ、ボール２３やスラス
ト方向支持部材３２の摩耗をできるだけ小さく、
且つ、ボール２３の振動を抑えて管２０の外面へ
のリツプルの形成を最小限に防止することができ
る。

また、保持器３０がボール２３の中心よりも外
側でボール２３を保持する、所謂外輪誘導型とな
つているので、保持するボールの個数を増大させ
ることができ、加工ポイント数の増大によりリツ
プル高さを減ずる効果を発揮することができる。

即ち、第１図に示すように、ボール２３の外径
をＤ、管２０の加工外径をｄ、ボール２３の個数
をｎとした場合、ボール２３が加工部外径に外接
する時は、 Ｄ＝ｄ×sin（π／ｎ）／１−sin（π／ｎ） の関係があり、例えば加工部外径が10mm、ボール
個数ｎ＝６とするとＤ＝10mmとなり、ボール２３
の中心より軸心側でスラスト方向支持部材３２の
ボール当接面３３にボールを接触させた状態で、
保持器を構成することが困難でる。

前記スラスト方向支持部材３２のボール当接面
３３の管２０の半径方向に対する抽伸方向側への
傾斜角度は、10〜30゜の場合が、ボール２３の任
意方向への回転を最も可能とし、且つ、摩耗が少
なく、この角度範囲以外ではボールが局部摩耗し
て、安定して管２０の加工が困難であつた。

尚、上記実施例では溝付プラグ２２をマンドレ
ル２１によつて回転自在に支持したものにつき説
明したが、管２０が長尺材の場合には、溝付プラ
グ２２をフローテイングプラグにより構成するこ
とが望ましい。

考案の効果 以上述べたように、本考案は管内に挿入された
溝付プラグと、管外に保持され管軸のまわりに旋
回するボールとの間に管を把持して管内面に溝を
形成する内面溝付加工装置において、上記ボール
を内部に収容した状態で管軸のまわりに回転して
上記ボールを管軸のまわりに旋回させ、ボールが
当接するボール軌道面が抽伸方向に拡開するテー
パ状に形成されてなるボール軌道保持用外輪と、
上記ボール軌道保持用外輪内部に収容され、ボー
ルをその中心の軌道より管の半径方向外側で保持
するボール保持器と、上記外輪側に取り付けられ
た軸受により回転自在に支持され、管の半径方向
に対して抽伸方向に10〜30゜傾斜したボール当接
面を有し、ボール中心の軌道より管中心側でボー
ルと当接するスラスト方向支持部材とを具備して
なることを特徴とする内面溝付加工装置であるか
ら、ボールが安定的に定位置で自在に回転し、ボ
ールの振動が抑制されて管外面へのリツプルの形
成が少なく、且つボールとこのボールをスラスト
方向に支持する部材との接触点が固定的でなく、
ボールの局部摩耗がほとんど生じず、長時間の安
定的な抽伸加工が可能となつた。従つて、抽伸速
度を大幅に上昇させ、内面溝付管の生産性を向上
するのに著しい効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例に係る内面溝付加工
装置の側断面図、第２図及び第３図は従来の内面
溝付加工装置の側断面図である。 符号の説明、２０……管、２２……マンドレ
ル、２３……ボール、２４……ボール軌道保持用
外輪、２５……ボール軌道面、２６……保持筒、
２８……ボルト、２９……回転軸体、３０……保
持器、３１……アンギユラコンタクト型玉軸受
（軸受）、３２……スラスト方向支持部材、３３…
…ボール当接面、３４……当接点、３５……スペ
ーサ、３６……ガイドキヤツプ、３７……給油
孔。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 管内に挿入された溝付プラグと、管外に保持さ
   れ管軸のまわりに旋回するボールとの間に管を把
   持して管内面に溝を形成する内面溝付加工装置に
   おいて、 上記ボールを内部に収容した状態で管軸のまわ
   りに回転して上記ボールを管軸のまわりに旋回さ
   せ、ボールが当接するボール軌道面が抽伸方向に
   拡開するテーパ状に形成されてなるボール軌道保
   持用外輪と、 上記ボール軌道保持用外輪内部に収容され、ボ
   ールをその中心の軌道より管の半径方向外側で保
   持するボール保持器と、 上記外輪側に取り付けられた軸受により回転自
   在に支持され、管の半径方向に対して抽伸方向に
   10〜30゜傾斜したボール当接面を有し、ボール中
   心の軌道より管中心側でボールと当接するスラス
   ト方向支持部材とを具備してなることを特徴とす
   る内面溝付加工装置。